JP2003501958A - ラウドスピーカの音量範囲の制御 - Google Patents

ラウドスピーカの音量範囲の制御

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JP2003501958A
JP2003501958A JP2001502328A JP2001502328A JP2003501958A JP 2003501958 A JP2003501958 A JP 2003501958A JP 2001502328 A JP2001502328 A JP 2001502328A JP 2001502328 A JP2001502328 A JP 2001502328A JP 2003501958 A JP2003501958 A JP 2003501958A
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telephone
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ヨーン フィリプソン,
イム ラスムソン,
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テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル)
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    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00Stereophonic arrangements
    • H04R5/02Spatial or constructional arrangements of loudspeakers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M9/00Arrangements for interconnection not involving centralised switching
    • H04M9/08Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
    • H04M9/082Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic using echo cancellers

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  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Telephone Function (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明はラウドスピーカとマイクロフォンとを有する電話のラウドスピーカの音量制御の構成に関し、ラウドスピーカとマイクロフォンとの間の距離の評価に基づいて、電話のラウドスピーカの音量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 発 明 の 技 術 分 野 本発明は電話器のラウドスピーカの音量範囲の制御に関し、特に、電話器の“
ハンドフリー”動作のためのラウドスピーカの音量範囲の制御を提供することに
関する。
【0002】 関 連 技 術 の 説 明 “ハンドフリー”動作モードでの動作への備えがなされた電話器がますます多
くなっており、そのモードでは外部ラウドスピーカとマイクロフォンとが電話の
ハンドセットに内蔵のイヤフォンとマイクロフォンとを置換する。その結果、そ
の電話ユーザはそのハンドセットを保持する必要なく会話を持続することができ
る。
【0003】 そのようなハンドフリー動作は、特に、例えば、自動車に備えられた電話でそ
の乗客或いは運転手が旅行中にも電話での会話を持続することを可能にしている
ため、非常に有用なものとなった。
【0004】 このような特性をもつ以前の“ハンドフリー”電話にはエコーキャンセレーシ
ョンシステムが備えられて、ラウドスピーカから発せられる音がマイクロフォン
でピックアップされることから生じるエコーをキャンセルしている。このエコー
は接続の他端にいるユーザに聴こえ、除去されるべきものである。
【0005】 公知のエコーキャンセレーションシステムにおいて、ラウドスピーカに印加さ
れる信号はまた、ラウドスピーカとマイクロフォンとの間の音響エコー経路をモ
デル化するために備えられる適応型有限衝撃応答(FIR)フィルタに印加され
る。そのマイクロフォンで受信されるエコー信号に対応するFIRフィルタの出
力は、マイクロフォンで受信された信号から除算されてそのエコーを除去してい
る。その結果得られる信号とラウドスピーカに印加される信号との比較に基づく
LMS(最小自乗平均)アルゴリズムが用いられてそのFIR係数を最適な設定
に調整している。
【0006】 この原理に基づく“自動イコライザをもつ信号増幅システム(Signal amplifi
cation system with automatic equalizer)”は国際出願公開公報WO96/3
2776号に開示されている。
【0007】 しかしながら、そのラウドスピーカのマイクロフォンとが互いに近接してマウ
ントされるなら、ラウドスピーカとマイクロフォンとの距離は相対的に短く、マ
イクロフォンで受信されるラウドスピーカからのエコー信号は相対的に大きくな
る。音量制御範囲を最大限に設定すると、エコー信号が十分に大きくなってFI
Rフィルタの安定性の問題の原因となったり、或いはA/D変換器の過負荷の結
果としてマイクロフォンで受信される信号に非線形性を導き込むという結果にな
るかもしれず、結果として、その接続の他端にいるユーザでの明瞭度が低下して
しまうことになる。
【0008】 加えて、自動車での“ハンドフリー”動作用に取付けられる電話器では、ユー
ザからのスピーチが明瞭にピックアップされることを保証することが重要なので
、一般にユーザに対してマイクロフォンの相対位置が少ししか変化しないことに
注目されたい。これとは反対に、ラウドスピーカは、車車各々でその車のスタイ
ルに依存した位置に置かれる。その結果、ラウドスピーカとマイクロフォン(或
いはユーザ)との距離は変化する。もし、そのラウドスピーカがマイクロフォン
とユーザの近くにマウントされるなら、そのサウンドレベルはユーザにとっては
余りにも大きく、不快にさせる原因となるかもしれない。
【0009】 或いは、もしそのラウドスピーカとマイクロフォンとが遠く離れてマウントさ
れるなら、ラウドスピーカとマイクロフォンとの間の距離は相対的に長く、マイ
クロフォンで受信されるラウドスピーカからのエコー信号は相対的に静かなもの
である。この場合、設定範囲の最大限の音量設定でさえも小さすぎてラウドスピ
ーカの信号はユーザには聴こえない。
【0010】 発 明 の 要 約 従って、マイクロフォンとラウドスピーカの取付け位置が異なることから生じ
る“ハンドフリー”電話のマイクロフォンとラウドスピーカとの間の相対的な距
離の大きな変化が標準的なラウドスピーカの音量範囲のため動作上の問題を生む
結果となるので、公知の電話器では問題がある。
【0011】 本発明はラウドスピーカの音量範囲の調整について備えをすることにより公知
の電話器でのこの問題を克服することを求めている。
【0012】 それゆえに本発明の好適な実施形態に従うラウドスピーカの音量範囲の制御構
成により、ラウドスピーカの有用な音量範囲が信頼性をもってかつ容易にユーザ
に利用可能となる一方、電話器のラウドスピーカとマイクロフォンとの相対的な
取付け位置の大きな変化に適応できるという利点がある。
【0013】 好適な実施形態の詳細な説明 本発明の実施形態に従う電話器1のラウドスピーカの音量制御の構成が図1に
示されている。
【0014】 この電話器では、その電話器で受信されるスピーチ信号は音量制御ブロック2
に送られる。音量制御ブロック2の出力はD/A変換器4と増幅器5とを経てラ
ウドスピーカ3に供給される。
【0015】 マイクロフォン6は電話器のユーザからのスピーチを受信し、ラウドスピーカ
3から発せられる音に対応したエコー信号も受信するように構成されている。マ
イクロフォン6はさらなる増幅器7とA/D変換器8とを経て減算器9へ接続さ
れる。
【0016】 音量制御ブロック2の出力はまた、適応型有限衝撃応答(FIR)フィルタ1
0に供給される。FIRフィルタ10の出力信号s1は減算器9に供給され、マ
イクロフォン6から受信した信号から減算される。その結果得られる信号が電話
器から出力される。
【0017】 制御ブロック11は減算器9からの出力される信号と音量制御ブロック2から
出力される信号とを受信して、最小自乗平均(LMS)アルゴリズムを用いて、
減算器9からの出力される信号と音量制御ブロック2から出力される信号との比
較に基づいて、FIRフィルタ10のFIR係数を制御するように構成されてい
る。
【0018】 最後に、FIRフィルタ10は制御線c1を経て音量制御ブロック2に接続さ
れる。
【0019】 D/A変換器4、増幅器5、ラウドスピーカ3、マイクロフォン6、さらなる
増幅器7、A/D変換器8、減算器9、適応型有限衝撃応答(FIR)フィルタ
10、及びLMS制御ブロック11によって形成されるエコーキャンセレーショ
ンシステムそれ自体は知られており、公知であるその動作は詳細には説明しない
【0020】 本発明のラウドスピーカ音量範囲制御構成の動作について、図2を参照して説
明する。
【0021】 第1に、ステップ1で示されているように、電話器のラウドスピーカとマイク
ロフォンとの間の距離は、その電話器のラウドスピーカとマイクロフォンとの信
号に基づいて評価される。
【0022】 第2に、ステップ2で示されているように、ラウドスピーカの音量範囲は評価
された距離に基づいて制御される。
【0023】 図1に示されているような本発明のラウドスピーカの音量範囲制御の構成の第
1の実施形態の動作について説明する。この実施形態では、FIR係数或いはそ
こから生じる値は、マイクロフォンとラウドスピーカとの間の距離の評価として
用いられる。
【0024】 知られているように、FIRフィルタ10はラウドスピーカの信号をフィルタ
してエコー評価信号s1を生成し、そのFIRフィルタの最適な設定がLMS制
御ブロック11によって決定される。FIRフィルタ係数が制御線c1を経て音
量制御ブロックに供給される。音量制御ブロック2は最初にFIRフィルタ係数
を評価し(図2のステップ1)、それからFIR係数に依存してラウドスピーカ
の音量範囲を制御する(図2のステップ2)。もし、その係数が大きいなら、音
量範囲は下方修正され、もし、その係数が小さいなら、その音量範囲は上方修正
される。
【0025】 また、FIR係数はLMS制御ブロック11から取得しても良い。
【0026】 FIRフィルタ係数はいくつかの異なる方法で用いられてマイクロフォンとラ
ウドスピーカとの間の距離を評価することができる。例えば、適応型フィルタ係
数の最大絶対値が決定されてマイクロフォンとラウドスピーカとの間の距離を評
価しても良い。また、そのフィルタ係数が合計或いは平均されてマイクロフォン
とラウドスピーカとの間の距離を評価しても良い。特に、フィルタ係数の重み平
均が決定されてマイクロフォンとラウドスピーカとの間の距離を評価しても良い
【0027】 もちろん、適応型フィルタ係数に基づくマイクロフォンとラウドスピーカとの
間の距離を評価する他の方法が用いられても良く、本発明は上に概説された方法
に限定されるものではない。
【0028】 本発明のこの実施形態は、ラウドスピーカとマイクロフォンとの相対的な位置
についての情報がFIR係数の量から推察されるという事実を活用するものであ
る。従って、FIR係数の量が大きいとき、ラウドスピーカ3はマイクロフォン
6に相対的に近くにマウントされていることが推察される。そのとき、その音量
は、FIRフィルタ10における安定性の問題とそのような場合における大音量
に関連した他の問題を避けるためにより低い値の範囲に拡がるように設定される
。これとは反対に、FIR係数の量が小さいとき、ラウドスピーカ3はマイクロ
フォン6に相対的に遠く離れてマウントされていることが推察される。そのとき
、その音量は、ラウドスピーカの信号が常に容易にユーザに聴こえることを保証
するためにより高い値の範囲に拡がるように設定される。
【0029】 本発明のラウドスピーカの音量範囲の制御構成の第2の実施形態について説明
する。この実施形態では、ラウドスピーカ信号のエネルギーとマイクロフォン信
号のエネルギーとの間の比或いは差が、そのマイクロフォンとラウドスピーカと
の間の距離の評価として用いられる。
【0030】 本発明の第2実施形態に従えば、ラウドスピーカとマイクロフォンとの間の距
離が、そのラウドスピーカ信号とマイクロフォンの信号の相対的強度に基づいて
評価され(図2のステップ1)、それから、そのラウドスピーカ信号とマイクロ
フォン信号との相対的強度に依存してラウドスピーカの音量範囲が制御される(
図2のステップ2)。
【0031】 本発明の第1実施形態の動作は図3と図4とに図示されている。
【0032】 図3に示されている場合では、ラウドスピーカはマイクロフォン近くにマウン
トされている。その結果、マイクロフォンによってピックアップされるエコー信
号は相対的に大きく、大きなエコー評価信号s1を生成するためにFIRフィル
タの係数は相対的に大きい。従って、ラウドスピーカの音量範囲が制御されてよ
り低い範囲へと拡がる。
【0033】 図4に示されている場合では、ラウドスピーカはマイクロフォンからさらに遠
く離されてマウントされている。その結果、マイクロフォンによってピックアッ
プされるエコー信号は相対的に静穏なものであり、静穏なエコー評価信号s1を
生成するためにFIRフィルタの係数は相対的に小さい。従って、ラウドスピー
カの音量範囲が制御されてより高い範囲へと拡がる。
【0034】 従って、本発明に従うラウドスピーカの音量範囲の制御はユーザにとって、電
話器のラウドスピーカとマイクロフォンとの相対的な位置に係りなく、最大音量
設定が大き過ぎることもなく小さ過ぎることもない良い範囲の音量設定を提供す
る。さらに、電話器の回路の非線形的な振る舞いの結果もたらされるスピーチ品
質の劣化が回避される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1実施形態に従う回路構成を示す図である。
【図2】 本発明の方法を示すフロー図である。
【図3】 第1の場合における本発明の動作を図示している図である。
【図4】 第2の場合における本発明の動作を図示している図である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年6月22日(2001.6.22)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】 この原理に基づく“自動イコライザをもつ信号増幅システム(Signal amplifi
cation system with automatic equalizer)”は国際特許出願公開公報WO96
/32776号に開示されている。 また、米国特許第4,396,799号は、超音波送受信器を電話器のハンド
セットと電話セットとに組み込んで2点間の超音波信号の伝播時間を決定し、そ
の利得の調整によって音響フィードバックによる振動或いは耳鳴りのリスクを回
避することを可能にすることについて議論している。 さらに、米国特許第5,570,423号は、ハンドフリー通信システムで使
用する適応型エコーキャンセレーションを備え、ラウドスピーカとマイクロフォ
ンとの間の音響的なフィードバックからの擾乱エコーを補償する方法を開示して
いる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】 本発明はラウドスピーカの音量範囲の調整について備えをすることにより公知
の電話器でのこの問題を克服することを求めている。このことは、電話器のラウ
ドスピーカ信号とマイクロフォン信号とから生じる適応型フィルタの係数の使用
によってうまく成し遂げられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU ,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,S G,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ ,UA,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 5D020 CC02 CC06 5K027 AA16 DD08 DD10 DD16 HH03 5K046 BB01 HH02 HH19 HH47 HH78 HH79

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラウドスピーカとマイクロフォンとを有する電話のラウドスピ
    ーカの音量範囲制御の構成であって、 前記電話の前記ラウドスピーカとマイクロフォンとの信号に基づく前記電話の
    前記ラウドスピーカと前記マイクロフォンとの間の距離の評価に依存して、前記
    ラウドスピーカの音量の範囲を制御する手段を有することを特徴とする音量範囲
    制御の構成。
  2. 【請求項2】 前記電話は適応型フィルタ構成を含むエコーキャンセレーショ
    ンシステムを含み、前記マイクロフォンと前記ラウドスピーカとの間の前記距離
    が、前記適応型フィルタ構成の係数に基づいて評価されることを特徴とする請求
    項1に記載の音量範囲制御の構成。
  3. 【請求項3】 前記適応型フィルタ構成はFIRフィルタであることを特徴と
    する請求項2に記載の音量範囲制御の構成。
  4. 【請求項4】 前記適応型フィルタの係数の最大絶対値が決定されて前記マイ
    クロフォンと前記ラウドスピーカとの間の前記距離を評価することを特徴とする
    請求項2或いは3に記載の音量範囲制御の構成。
  5. 【請求項5】 前記フィルタの係数は合計或いは平均されて前記マイクロフォ
    ンと前記ラウドスピーカとの間の前記距離を評価することを特徴とする請求項2
    或いは3に記載の音量範囲制御の構成。
  6. 【請求項6】 フィルタの係数の重み平均が決定されて前記マイクロフォンと
    前記ラウドスピーカとの間の前記距離を評価することを特徴とする請求項5に記
    載の音量範囲制御の構成。
  7. 【請求項7】 前記ラウドスピーカ信号のエネルギーと前記マイクロフォン信
    号のエネルギーとの間の比或いは差が用いられて前記マイクロフォンと前記ラウ
    ドスピーカとの間の前記距離を評価することを特徴とする請求項1に記載の音量
    範囲制御の構成。
  8. 【請求項8】 ラウドスピーカと、マイクロフォンと、請求項1乃至7のいず
    れかに記載の音量範囲制御の構成とを有することを特徴とする電話。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の電話に適合した車。
  10. 【請求項10】 ラウドスピーカとマイクロフォンとを有する電話のラウドス
    ピーカの音量範囲を制御する方法であって、 前記電話の前記ラウドスピーカとマイクロフォンとの信号に基づく前記電話の
    前記ラウドスピーカと前記マイクロフォンとの間の距離の評価に依存して、前記
    ラウドスピーカの音量の範囲を制御することを特徴とする方法。
  11. 【請求項11】 適応型フィルタ構成を含むエコーキャンセレーションシステ
    ムを含む電話のために、前記マイクロフォンと前記ラウドスピーカとの間の前記
    距離が、前記適応型フィルタ構成の係数に基づいて評価されることを特徴とする
    請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記適応型フィルタ構成はFIRフィルタであることを特徴
    とする請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記適応型フィルタの係数の最大絶対値が決定されて前記マ
    イクロフォンと前記ラウドスピーカとの間の前記距離を評価することを特徴とす
    る請求項11或いは12に記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記フィルタの係数は合計或いは平均されて前記マイクロフ
    ォンと前記ラウドスピーカとの間の前記距離を評価することを特徴とする請求項
    11或いは12に記載の方法。
  15. 【請求項15】 フィルタの係数の重み平均が決定されて前記マイクロフォン
    と前記ラウドスピーカとの間の前記距離を評価することを特徴とする請求項14
    に記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記ラウドスピーカ信号のエネルギーと前記マイクロフォン
    信号のエネルギーとの間の比或いは差が用いられて前記マイクロフォンと前記ラ
    ウドスピーカとの間の前記距離を評価することを特徴とする請求項10に記載の
    方法。
JP2001502328A 1999-06-07 2000-05-10 ラウドスピーカの音量範囲の制御 Withdrawn JP2003501958A (ja)

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GB9913236.7 1999-06-07
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PCT/EP2000/004242 WO2000076176A2 (en) 1999-06-07 2000-05-10 Loudspeaker volume range control

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