JP2005333574A - 音声通話装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 音響条件の良くない室内で受話音声の音量を大きく、また送話音声の集音感度を高くした場合でもエコーやハウリングの発生を抑制して音声通話が行える音声通話装置を得る。
【解決手段】 通信部８から入力した受信データが示す受話音声を変調して超音波を搬送波とした受話信号を生成する変調器６と、変調器６から出力された受話信号に基づいて超音波を発生させ空気中に放射する放射器１とを備えて受話音声を放音し、マイク２の集音部を音響フィルタ３で覆い、マイク２から出力された送話の音声信号に含まれている超音波帯域の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ５を備えた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、超音波放射器を用いて受話音声を出力しハウリングやエコーを抑制する音声通話装置に関するものである。

従来の音声通話装置は、アンテナと接続された無線回路と、マイクから入力された音声、即ち送話音の音量を調整するマイクアンプと、無線回路が受信した受話信号を増幅するアンプと、アンプにより増幅された受話信号を音声出力するスピーカとを備える（例えば、特許文献１参照）。
このように構成された音声通話装置は、ハンズフリー電話機やＴＶ会議システム等として用いられる。

図３は、従来の音声通話装置の使用形態を示す説明図である。この図は、音声出力にダイナミック型スピーカを使用した従来の音声通話装置３１ａあるいは音声通話装置３１ｂを室内３５に設置し、これをユーザ３０が使用するときの態様を表したもので、例えば音声通話装置３１ａの本体３２に接続されたダイナミック型のスピーカ３４から出力される音声３６の拡がりと、本体３２に接続されたマイク３３にユーザ３０の発した音声３７が入力される様子を示している。スピーカ３４から出力される音声３６は、図示したようにスピーカ３４の前方から側方までの範囲に放音される。このように広範囲に放音された音声３６は、スピーカ３４の前方にマイク３３を配置していない場合でも当該マイク３３の集音部分に到達し、スピーカ３４から出力された音声３６がマイク３３へ入力される。

図４は、従来の音声通話装置の構成を示すブロック図である。図３に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。この図には、通信回線網のネットワーク４０を介して二台の音声通話装置３１ａ，３１ｂが接続されているとき、これらの音声通話装置にハウリングやエコーを発生させる閉ループ４５を一点破線の矢印で示している。図示した音声通話装置３１ａは、音声Ａを入力して音声信号を生成するマイク３３、マイク３３から出力された音声信号を増幅するマイクアンプ４３、マイクアンプ４３から出力された信号をネットワーク４０を介して音声通話装置３１ｂへ送信すると共にネットワーク４０を介して音声通話装置３１ｂから送信された信号を受信する通信部４１、通信部４１が受信した信号を増幅するアンプ４２、及びアンプ４２から出力された信号を音声Ｂに変換して出力するスピーカ３４を備える。また、音声通話装置３１ｂも音声通話装置３１ａと同様に構成され、音声Ｂを入力するマイク３３、マイクアンプ４０、通信部４１、アンプ４２、及び音声Ａを出力するスピーカ３４を備える。

音声通話装置３１ａ，３１ｂのように、一般的なダイナミック型のスピーカ３４を用いると、図３に示したようにスピーカ３４から放音された音声３６が拡散してマイク３３へ入力されることになり、例えば、図４に示した音声通話装置３１ａのマイク３３から入力された送話側（自分）の音声Ａが、受話側（相手）の音声通話装置３１ｂのダイナミック型のスピーカ３４から放音され、この音声Ａが受話側（相手）の音声通話装置３１ｂのマイク３３へ入力され、送話側（自分）の音声通話装置３１ａにエコー信号として戻り、受話音声にエコーが発生する。さらにエコーの発生経路である閉ループ４５のゲインが０ｄＢを超えると、双方の音声通話装置３１ａ，３１ｂにおいてハウリングが発生して通話ができなくなる。

特開２００１−１９７１６２号公報（第３頁、図１）

従来の音声通話装置は以上のように構成されているので、良好な音響条件が得られない室内で音声通話装置を使用すると、受話側（相手）のダイナミック型スピーカで放音された送話側（自分）の音声が受話側（相手）のマイクに入力されて送話側（自分）にエコー信号として戻ってしまい、エコーが聞こえることにより送話側のユーザが喋り難くなり、さらにエコーによる閉ループのゲインが０ｄＢを超えるとハウリングが発生するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、音響条件の良くない室内で受話音声の音量を大きく、また送話音声の集音感度を高くした場合でもエコーやハウリングの発生を抑制して音声通話が行える音声通話装置を得ることを目的とする。

この発明に係る音声通話装置は、通信手段から入力した受信データが示す受話音声を変調して超音波を搬送波とした受話信号を生成する変調手段と、変調手段から出力された受話信号に基づいて超音波を発生させ空気中に放射する放射手段とを備えたものである。

この発明によれば、受話音声を変調して超音波を搬送波とした受話信号を生成する変調手段と、受話信号に基づいて超音波を発生させ空気中に放射する放射手段とを備えたので、ハウリングやエコーの発生を防ぐことができるという効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による音声通話装置の構成を示すブロック図である。この図は、通信回線網のネットワーク４０を介して相互接続される二台の音声通話装置１０ａ，１０ｂを示している。音声通話装置１０ａ及び音声通話装置１０ｂは同様に構成されるもので、ユーザの音声を入力するマイク２、マイク２の集音部を覆うように備えられる音響フィルタ３、マイク２から出力された音声信号を増幅するマイクアンプ４、マイクアンプ４により増幅された音声信号を後述するようにフィルタリングするローパスフィルタ５、ローパスフィルタ５から出力された音声信号に基づく送信データを生成してネットワーク４０へ送出すると共にネットワーク４０を介して受信データを受信する通信部（通信手段）８、通信部８が受信した受信データを後述するように変調する変調器（変調手段）６、変調器６から出力された受話信号を増幅するアンプ７、及びアンプ７から出力された受話信号に基づいて超音波を発生させる例えばパラメトリックスピーカ等の放射器（放射手段）１を備える。

図２は、実施の形態１による音声通話装置を室内に設置したときの放射器及びマイクの配置を示す説明図である。図１に示したものと同様なものに同じ符号を使用し、その説明を省略する。図２には、室内１３に備えられた音声通話装置１０ａあるいは音声通話装置１０ｂの本体１１と、当該本体１１に接続される放射器１及びマイク２の配置を示し、室内１３において、ユーザ１２から発せられる音声１４の進路を実線の矢印で示している。また、放射器１から出力される超音波の進路を放射音１５として破線の複数の矢印で図示している。また、放射音１５が放射器１から放射された後、室内１３の壁面等に反射した反射音１６の進路を破線の矢印で示している。放射器１とマイク２の配置は、放射器１から出力された放射音１５が直接マイク２の集音部２ａへ入力されないように室内１３に据え付けられる。マイク２の集音部２ａには、前述のように音響フィルタ３が備えられる。この音響フィルタ３は、例えばウレタンなどの材質から成るもので、可聴音声を透過させ、また超音波などの振動を吸収して減衰する特性を有するものである。図２に示した本体１１は、前述のように音声通話装置１０ａあるいは音声通話装置１０ｂの本体を示したもので、図１のマイクアンプ４、ローパスフィルタ５、変調器６、アンプ７、及び通信部８から成り、放射器１及びマイク２がケーブル等を用いて接続される。

次に動作について説明する。
室内１３に備えられた音声通話装置１０ａあるいは音声通話装置１０ｂは、ネットワーク４０を介して外部と音声通信を行うとき、受話音声を超音波の放射音１５として出力する。通信部８は、ネットワーク４０を介して受信した受信データを変調器６へ出力する。変調器６は、入力した受信データに例えば包絡処理や平方根処理などを施し、また変調度等を調整する。このように受信データを処理して生成された受話の音声信号には、変調器６に備えられた発振手段が生成した超音波のキャリア信号が加えられ、超音波帯域の周波数成分を含む受話信号が生成される。アンプ７は変調器６から出力された受話信号を増幅して放射器１へ出力する。放射器１は、入力した超音波の周波数成分を含む受話信号に基づいて、例えば圧電効果により自ら備える振動子を振動させて超音波を発生し空気中へ放射する。

放射器１から出力された超音波の放射音１５は、図２に示したように放射器１の前方へ放射され、空気の非線形性に起因する超音波の自己復調現象により、空気中を伝搬する間に可聴音声になる。放射音１５は、図示したようにダイナミック型スピーカなどから出力された音声に比べて狭い空間をビーム状に伝搬し、広範囲に拡散することがない。そのため、音声通話装置１０ａ等を使用しているユーザ１２の頭部に向けて放射器１を設置し、マイク２を例えば放射音１５の進路よりも低い位置に設置することにより、ユーザ１２は放射器１から受話音声が聞こえ、マイク２には放射音１５の超音波や当該超音波に含まれる受話音声が直接入力されることがなくなる。

また、放射器１から放射された放射音１５は、室内１３の内壁や天井などに反射し、このような反射音１６の中には図２に示したようにマイク２へ向って進行するものもある。マイク２の集音部２ａには前述のように音響フィルタ３が備えられ、反射音１６を吸収してマイク２へ入力されることを防ぐ。音響フィルタ３は、前述のようにウレタンなどの材質から成り、可聴音声を透過させ２０ｋＨｚ以上の超音波を減衰させる減衰特性を有するものである。この音響フィルタ３は、例えばマイク２の集音部２ａ全体を覆うように巻き付けられ、十分な超音波の吸収効果が得られると共にユーザ１２の音声１４を良好に集音できるように厚さを調整して備えられる。

図２に示したマイク２へユーザ１２の音声１４が入力されたとき、例えば図１に示した音声Ａが音声通話装置１０ａのマイク２へ入力されたとき、音声通話装置１０ａのマイク２から出力された送話の音声信号は音声通話装置１０ａのマイクアンプ４により増幅され、当該音声通話装置１０ａのローパスフィルタ５へ入力される。このローパスフィルタ５は、マイクアンプ４から出力された送話の音声信号に含まれている、例えば反射音１６などの超音波帯域の周波数成分を減衰させるもので、特に音響フィルタ３では減衰させることが不十分な超音波帯域の周波数成分を減衰させ、ローパスフィルタである音響フィルタ３の減衰特性を補完するものである。前述のように音響フィルタ３は、超音波を吸収する材質を、厚さを調整してマイク２の集音部２ａに覆設させたもので、例えば減衰させる周波数の閾値を所望の値に設定することが難しいなど、材質により最適な超音波帯域の減衰特性を有するように備えることが困難な場合もある。そこで、機構的に超音波を減衰する音響フィルタ３の減衰特性を補うように、電気的に超音波を減衰するローパスフィルタ５が備えられる。

このようなローパスフィルタ５に、マイク２から入力されたユーザ１２の音声、即ちマイクアンプ４により増幅された送話の音声信号を透過させて、超音波の周波数成分を十分減衰させた送話信号を生成させる。音声通話装置１０ａの通信部８は、ローパスフィルタ５から送話信号を入力し、当該送話信号に基づく送信データを生成してネットワーク４０を介して、例えば通話相手の音声通話装置１０ｂへ送信する。

通話相手の音声通話装置１０ｂも、図１に示したように音声通話装置１０ａと同様に構成され、受話音声を超音波に変調して放射するものである場合は、音声通話装置１０ｂのマイク２が、音声通話装置１０ｂの放射器１から出力された可聴音声を集音し、即ち音声通話装置１０ａから送られた音声Ａを集音して、この音声Ａに基づく送信データを音声通話装置１０ａへ送信したとき、音声通話装置１０ａでは受信データの示す可聴音声を超音波に変調していることから、エコーやハウリングを発生させる可聴音声の閉ループが形成されない。また、前述のように音響フィルタ３及びローパスフィルタ５により、超音波の周波数成分を減衰させてから送信データを生成しているので、ハウリングを発生させる超音波の閉ループも形成されない。このように動作することから、エコーやハウリングの発生を防ぐことができる。

以上のように実施の形態１によれば、受話音声を超音波に変調する変調器６と超音波を放射する放射器１とを備えたので、ユーザ１２の頭部周辺にのみ受話音声を放音することができ、エコーやハウリングが発生して音声通話装置の使用が難しかった室内でＴＶ会議等の双方向通話が可能になるという効果がある。

また、マイク２の集音部２ａを超音波帯域の周波数成分を減衰させる音響フィルタ３で覆い、音響フィルタ３の減衰特性を補完するようにマイク２から出力された受話の音声信号に含まれている超音波帯域の周波数成分を減衰させるローパスフィルタ５を備えたので、放射器１から放射され、室内１３の内壁等にて反射した反射波１６がマイク２へ向って進行し、当該マイク２へ入力された場合でも、エコーやハウリングの発生を防ぐことができるという効果がある。

この発明の実施の形態１による音声通話装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１による音声通話装置を室内に設置したときの放射器及びマイクの配置を示す説明図である。 従来の音声通話装置の使用形態を示す説明図である。 従来の音声通話装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 放射器（放射手段）、２，３３ マイク、３ 音響フィルタ、４，４３ マイクアンプ、５ ローパスフィルタ、６ 変調器（変調手段）、７，４２ アンプ、８，４１ 通信部（通信手段）、１０ａ，１０ｂ，３１ａ，３１ｂ 音声通話装置、１１，３２ 本体、１２，３０ ユーザ、１３，３５ 室内、１４，３６，３７ 音声、１５ 放射音、１６ 反射音、３４ スピーカ、４０ ネットワーク、４５ 閉ループ。

Claims (4)

1. マイクから入力した音声を示す送信データを生成してネットワークへ送信すると共に前記ネットワークを介して受信データを受信する通信手段を備えた音声通話装置において、
   前記通信手段から入力した受信データが示す受話音声を変調して超音波を搬送波とした受話信号を生成する変調手段と、
   前記変調手段から出力された受話信号に基づいて超音波を発生させる放射手段とを備えたことを特徴とする音声通話装置。
2. マイクの集音部に、超音波を減衰させる音響フィルタを覆設したことを特徴とする請求項１記載の音声通話装置。
3. 音響フィルタの減衰特性を補完するようにマイクから出力された送話の音声信号に含まれる超音波帯域の周波数成分を減衰させて可聴音声帯域の周波数成分から成る送話信号を生成して通信手段へ出力するローパスフィルタを備えたことを特徴とする請求項２記載の音声通話装置。
4. マイクから出力された送話の音声信号に含まれる超音波帯域の周波数成分を減衰させて可聴音声帯域の周波数成分から成る送話信号を生成し通信手段へ出力するローパスフィルタを備えたことを特徴とする請求項１記載の音声通話装置。

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