JP2008172484A

JP2008172484A - ハンズフリー装置

Info

Publication number: JP2008172484A
Application number: JP2007003249A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kobayashi; 弘小林
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】通話相手が聞く音声レベルを低下させることなく、エコーバックを除去することが可能なハンズフリー装置を提供する。
【解決手段】ハンズフリー装置は、携帯電話などの電話機から出力される受信音声信号を外部スピーカへ供給するとともに、送信音声信号を電話機へ供給する。操作入力に応じた音量ボリュームで受信音声がスピーカから出力される。また、ユーザの音声はマイクにより集音され、送信音声信号として第１のゲイン制御回路に供給される。スピーカから出力された受信音声信号の一部は、エコー成分として送信音声信号に含められる。第１のゲイン制御回路は、送信音声信号を所定の減衰量だけ減衰させてエコーキャンセラへ供給する。エコーキャンセラは、送信音声信号中のエコー成分を除去し、第２のゲイン制御回路は、エコー成分除去後の送信音声信号を、第１のゲイン制御回路による所定の減衰量と等しい増幅量で増幅し、電話機へ供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話などのハンズフリー装置に関する。

携帯電話用のハンズフリー装置が知られており、特に車両の運転中などに好適に用いられる。車両のオーディオ機器やカーナビゲーション装置に搭載されるハンズフリー装置は、通話相手からの受話音声を車両のスピーカから車内空間に出力するとともに、ハンドルに取り付けられたマイクなどでユーザの送信音声を取り込み、通話相手に送信する。この場合、車両のスピーカから出力された通話相手の音声がマイクで集音され、送信音声に混ざって通話相手に送信されるため、通話相手にはいわゆるエコーバックが聞こえることになる。

エコーバックは、スピーカの音量を大きくすると大きくなり、また、マイクのゲインが高いとエコーバックが発生しやすい。車両の走行中に通話相手からの受話音声が聞き取りにくい場合には、スピーカ音量を上げたくなるが、スピーカ音量を上げるとエコーバックが大きくなってしまうため十分にスピーカ音量を上げることができない。

なお、受話音声信号レベルを検出し、そのレベルに対応して、送話音声信号を収集するマイクロフォンのレベルの減衰量を制御する携帯電話用ハンズフリー装置の例が特許文献１に記載されている。

特開平１１−９８２３５号公報

しかし、特許文献１の手法では、受話音声信号レベルに応じて送話音声信号を収集するマイクレベルを減衰させるので、通話相手に送信される送話音声信号のレベルが小さくなり、通話相手にはこちらの音声のレベルが小さくなって聞こえるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが一例として挙げられる。本発明は、通話相手が聞く音声レベルを低下させることなく、エコーバックを除去することが可能なハンズフリー装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明では、電話機から出力される受信音声信号を外部スピーカへ供給するとともに、マイクから出力される送信音声信号を前記電話機へ供給するハンズフリー装置は、前記受信音声信号を増幅して前記外部スピーカへ出力する音量ボリュームと、前記マイクからの送信音声信号を所定の減衰量減衰させる第１のゲイン制御回路と、前記受信音声信号と、前記第１のゲイン制御回路により減衰された送信音声信号とに基づいて、前記送信音声信号中のエコー成分を除去するエコーキャンセラと、前記エコーキャンセラから出力される送信音声信号を、前記所定の減衰量と等しい増幅量で増幅し、前記電話機へ供給する第２のゲイン制御回路と、を備えることを特徴とする。

本発明の好適な実施形態では、電話機から出力される受信音声信号を外部スピーカへ供給するとともに、マイクから出力される送信音声信号を前記電話機へ供給するハンズフリー装置は、前記受信音声信号を増幅して前記外部スピーカへ出力する音量ボリュームと、前記マイクからの送信音声信号を所定の減衰量減衰させる第１のゲイン制御回路と、前記受信音声信号と、前記第１のゲイン制御回路により減衰された送信音声信号とに基づいて、前記送信音声信号中のエコー成分を除去するエコーキャンセラと、前記エコーキャンセラから出力される送信音声信号を、前記所定の減衰量と等しい増幅量で増幅し、前記電話機へ供給する第２のゲイン制御回路と、を備える。

上記のハンズフリー装置は、車載用のオーディオ機器やカーナビゲーション装置に好適に搭載され、携帯電話などの電話機から出力される受信音声信号を、車内スピーカなどの外部スピーカへ供給するとともに、マイクから出力される送信音声信号を電話機へ供給する。ユーザなどによる操作入力に応じた音量ボリュームで、通話相手の音声である受信音声がスピーカから出力される。また、ユーザの音声はマイクにより集音され、送信音声信号として第１のゲイン制御回路に供給される。ここで、スピーカから出力された受信音声信号の一部は、エコー成分としてマイクで集音され、送信音声信号に含められる。

第１のゲイン制御回路は、送信音声信号を所定の減衰量だけ減衰させてエコーキャンセラへ供給する。エコーキャンセラは、送信音声信号中のエコー成分を除去する。第２のゲイン制御回路は、エコー成分除去後の送信音声信号を、第１のゲイン制御回路による所定の減衰量と等しい増幅量で増幅し、電話機へ供給する。これにより、エコー成分が正しく除去された送信音声信号が電話機から通話相手へ送信される。

上記のハンズフリー装置の一態様では、前記エコーキャンセラは、前記送信音声信号のレベルに応じて発生する歪みを検出し、前記第１のゲイン制御回路及び第２のゲイン制御回路は、前記歪みに応じて前記所定の減衰量及び前記所定の増幅量をそれぞれ決定する。

この態様では、エコーキャンセラ内に歪みが発生する場合には、第１のゲイン制御回路はその歪みに応じて送信音声信号を減衰させるので、エコーキャンセラ内での歪みの発生を防止することができ、正しくエコー成分を除去することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

図１は、本発明を適用した携帯電話のハンズフリー装置の構成を示す。このハンズフリー装置は、車両用のオーディオ機器またはナビゲーション装置に好適に搭載され、携帯電話などの電話機２が接続される。ユーザは、電話機２を使用して、通話相手の遠隔電話機３と通話する。

図１に示すように、ハンズフリー装置は、大別して、エコーキャンセル部１と、スピーカ２２と、マイク２３とを備える。エコーキャンセル部１は、本発明の中心部分であり、エコーキャンセラ１０と、音量ボリューム１１と、ゲイン制御回路１２及び１４と、コントローラ１３とを備える。エコーキャンセル部１は、電話機２から受信音声信号Ｓ１を入力され、電話機２に送信音声信号Ｓ５を出力する。

電話機２から入力された受信音声信号Ｓ１は、音量ボリューム１１及びエコーキャンセラ１０へ供給される。音量ボリューム１１は、ユーザの操作入力に応じた増幅量で受信音声信号Ｓ１を増幅し、スピーカ２２へ供給する。音量ボリューム１１の増幅量は、例えばリモコン、操作パネル上のボリュームボタンなどに対するユーザの操作量に対応する。スピーカ２２は、ユーザが調整した音量で受信音声を出力する。こうして、ユーザは、通話相手の音声をスピーカ２２を通じて聞く。

通話中のユーザの音声Ｖ２は、マイク２３により集音される。これと同時に、スピーカ２２から出力された通話相手の音声、即ちエコー成分Ｖ１もマイク２３により集音される。よって、マイク２３は、ユーザの音声と、通話相手の音声のエコー成分とを含む送信音声信号Ｓ２をゲイン制御回路１２へ供給する。

ゲイン制御回路１２は、所定の減衰量で送信音声信号Ｓ２を減衰し、減衰後の音声信号Ｓ３をエコーキャンセラ１０へ供給する。ゲイン制御回路１２による所定の減衰量は、コントローラ１３から供給される制御信号Ｓｃ１により決定される。

エコーキャンセラ１０は、電話機２から受信音声信号Ｓ１を受け取るとともに、ゲイン制御回路１２から送信音声信号Ｓ３を受け取り、スピーカ２２からマイク２３へ入力されるエコー成分Ｖ１を送信音声信号Ｓ３から除去し、送信音声信号Ｓ４をゲイン制御回路１４へ供給する。具体的には、エコーキャンセラ１０は、受信音声信号Ｓ１と送信音声信号Ｓ３との相関を演算し、相関の高い成分、即ち、エコー成分Ｖ１を決定する。そして、送信音声信号Ｓ３からエコー成分Ｖ１を減衰させた送信音声信号Ｓ４をゲイン制御回路１４へ供給する。こうして、エコーキャンセラ１０は、電話機２から通信相手の遠隔電話機３へ送信される送信音声信号中のエコー成分を除去する。

ゲイン制御回路１４は、エコー成分Ｖ１が除去された送信音声信号Ｓ４を所定の増幅量で増幅し、増幅後の送信音声信号Ｓ５を電話機２へ供給する。ゲイン制御回路１４による所定の増幅量はコントローラから供給される制御信号Ｓｃ２により決定される。ここで、所定の増幅量は、ゲイン制御回路１２による所定の減衰量と等しく設定される。即ち、ゲイン制御回路１２が送信音声信号Ｓ２を減衰させない場合（即ち、減衰量＝ゼロ）、ゲイン制御回路１４は送信音声信号Ｓ４を増幅させない（即ち、増幅量＝ゼロ）。また、ゲイン制御回路１２が減衰量α［ｄＢ］で送信音声信号Ｓ２を減衰させた場合、ゲイン制御回路１４はそれと等しい増幅量α［ｄＢ］で送信音声信号Ｓ４を増幅する。

これにより、電話機２へ供給される送信音声信号Ｓ５は、そこからエコー成分が除去されているが、信号レベルが低下することはない。即ち、ゲイン制御回路１４が無いとすると、エコーキャンセラ１０により送信音声信号中のエコー成分は除去されるが、エコー成分以外の送信音声信号もゲイン制御回路１２が減衰させたレベルとなるため、遠隔電話機３を使用する通話相手は、レベルが下がった音声を聞くこととなる。これに対し、本実施例では、ゲイン制御回路１２の減衰量と等しい増幅量でゲイン制御回路１４が送信音声信号を増幅するので、エコー成分が除去され、かつ、レベルが低下しない送信音声信号が通話相手の遠隔電話機３へ送られる。よって、通話相手はエコーバックを含まない音声を適切なレベルで聞くことができる。なお、図示していないが、送信音声信号Ｓ５の音量レベルを更にユーザが設定できるように送信音量コントロールボリウムをゲイン制御回路１４の出力側に設けるようにしても良い。

次に、ゲイン制御回路１２の減衰量及びゲイン制御回路１４の増幅量について説明する。前述のように、エコーキャンセラ１０は、受信音声信号Ｓ１と、送信音声信号Ｓ３との相関を演算し、相関が高い成分をエコー成分として検出する。しかし、エコーキャンセラ１０では、入力される音声信号のレベルが所定の耐入力レベルを超えると、歪みが発生する。そして、歪みが発生した状態では、受信音声信号Ｓ１と送信音声信号Ｓ３との相関が低下するため、エコー成分を検出し除去する能力が低下してしまう。

そこで、本実施例では、エコーキャンセラ１０は、歪みが発生するか否かを示す制御信号Ｓｃ３をコントローラ１３へ供給する。コントローラ１３は、エコーキャンセラ１０からの制御信号Ｓｃ３に基づいて、歪みが発生しない場合にはゲイン制御回路１２による減衰量をゼロとするように、制御信号Ｓｃ１を生成し、出力する。一方、歪みが発生する場合、コントローラ１３は、ゲイン制御回路１２による減衰量を所定の値（例えばα［ｄＢ］に設定するように、制御信号Ｓｃ１を生成し、出力する。このように、エコーキャンセラ１０に歪みが発生するときには、ゲイン制御回路１２から入力される送信音声信号Ｓ３を所定の減衰量だけ減衰させてエコーキャンセラ１０に入力することにより、エコーキャンセラ１０内での歪みの発生を防止する。これにより、エコーキャンセラ１０内では、受信音声信号Ｓ１と送信音声信号Ｓ３との相関を正しく演算することができ、相関の高い成分、即ちエコー成分を正確に除去することができる。

但し、前述のように、ゲイン制御回路１２が送信音声信号を減衰させたままのレベルで送信音声信号が遠隔電話機３へ送信されると、遠隔電話機３を使用する通話相手が聞く音声のレベルが小さくなり、聞き取りにくくなってしまう。そこで、ゲイン制御回路１４は、エコー成分の除去後の送信音声信号のレベルを、ゲイン制御回路１２が減衰させた分（例えばα［ｄＢ］）だけ増幅する。これにより、ゲイン制御回路１２が歪み防止のために送信音声信号を減衰させたことにより、遠隔電話機３における音声信号レベルが低下してしまうことが防止される。

なお、エコーキャンセラ１０は、エコーキャンセラ１０に歪みが発生するときの入力音声信号のレベル（以下、「歪み発生レベル」と呼ぶ。）をあらかじめ決定しておく。そして、送信音声信号Ｓ３のレベルが歪み発生レベルを超えたときに歪みが発生すると判断し、歪みの発生を示す制御信号Ｓｃ３をコントローラ１３へ供給する。

図２は、エコーキャンセル部におけるゲイン調整の様子を示すグラフである。図２において、横軸はスピーカ２２の音量を示し、縦軸は音声信号のレベルを示す。本例において、送信音声信号Ｓ５のレベルである送信音声レベルＬ２は常に一定となるように制御される。送信音声信号レベルＬ２より少し高いレベルに、ノイズ発生レベルＬ１がある。ノイズ発生レベルＬ１は、エコーキャンセラ１０に歪みが発生するときの音声信号レベルである。なお、ノイズレベルＬ３は、マイク２３への入力信号のノイズレベルである。

図２において、グラフＸ１はゲイン制御回路１２の減衰量がゼロであるときの送信音声信号Ｓ３のレベルを示す。音声ボリューム１１の増大に伴ってスピーカ２２の音量は増大し、送信音声信号Ｓ３のレベルは増加する。送信音声信号Ｓ３のレベルがノイズ発生レベルＬ１に達すると、エコーキャンセラ１０に歪みが発生する（歪み発生ポイントＤ１）。曲線Ｃ１はエコーキャンセラ１０によるエコー成分の減衰特性を示す。送信音声信号Ｓ２がノイズ発生レベルＬ１に到達するまでは、減衰特性Ｃ１に示すように、エコーキャンセラ１０はエコー成分をＡＴＴ１だけ減衰させることができる。一方、送信音声信号Ｓ２がノイズ発生レベルＬ１を超えると歪みが発生するため、エコーキャンセラ１０はエコー成分を十分に除去できなくなる。例えば、図２において、歪み発生ポイントＤ１より右側の所定位置では、減衰特性Ｃ１によるエコー成分の減衰量はＡＴＴ１より小さいＡＴＴ２となっている。即ち、送信音声信号Ｓ２がノイズ発生レベルＬ１を超えた点より右側の領域では、減衰特性Ｃ１の傾きが急激に上昇し、エコー成分の除去が不十分となっていく。

そこで、送信音声信号Ｓ２がノイズ発生レベルＬ１に到達したときに、ゲイン制御回路１２は送信音声信号Ｓ２を矢印で示す減衰量αだけ減衰させる。これにより、エコーキャンセラ１０に入力される送信音声信号Ｓ３は波線のグラフＸ２で示すように図中の下方へシフトし、ノイズ発生レベルＬ１より十分に小さくなるので、エコーキャンセラ１０に歪みが発生することが防止される。よって、エコーキャンセラ１０は正しくエコー成分を除去することができる。ゲイン制御回路１２による減衰後のエコーキャンセラ１０の減衰特性はＣ２となる。

また、ゲイン制御回路１２が送信音声信号Ｓ２を減衰量αだけ減衰させることにより、波線のグラフＸ２に示すように、減衰後の送信音声信号Ｓ３がノイズ発生レベルＬ１を超える点、即ち歪み発生ポイントを、Ｄ１から図中のより右側のＤ２へシフトすることができる。よって、歪み発生ポイントＤ２におけるスピーカ音量をボリューム１１の最大値に設定すれば、ユーザが音量ボリューム１１を操作して最大値まで増大させたとしても、エコーキャンセラ１０内に歪みが発生することはなく、正しくエコー成分を除去することが可能となる。

以上説明したように、送信音声信号Ｓ２がノイズ発生レベルＬ１を超えるまでは、エコーキャンセラ１０に歪みは発生しないので、ゲイン制御回路１２は、減衰量がゼロに設定され、送信音声信号Ｓ２を減衰させない。よって、送信音声信号Ｓ３は送信音声信号Ｓ２と等しくなる。このとき、ゲイン制御回路１４の増幅量もゼロに設定される。

一方、送信音声信号Ｓ２がノイズ発生レベルＬ１に等しくなったときに（歪み発生ポイントＤ１）、ゲイン制御回路１２は所定の減衰量αに設定され、送信音声信号Ｓ２を減衰量αだけ減衰させた送信音声信号Ｓ３をエコーキャンセラ１０へ入力する。この場合、図２に示すように、送信音声信号Ｓ３は波線のグラフＸ２となるので、ノイズ発生レベルＬ１より十分に低いレベルとなって歪みの発生が防止され、正しくエコー成分が除去される。また、音量ボリューム１１を最大値まで増大させた場合でも、特性Ｘ２で示すように、送信音声信号Ｓ３がノイズ発生レベルＬ１を超えることはないので、ユーザが音量ボリュームを増大させてもエコーキャンセル能力が低下することはない。

なお、歪みの発生を検出する方法として、上記の例では、エコーキャンセラ１０は、送信音声信号Ｓ３のレベルが歪み発生レベルを超えたときに歪みが発生していると判断している。その代わりに、エコーキャンセラ１０は、受信音声信号Ｓ１と送信音声信号Ｓ３の相関を計算し、相関の値が所定値より小さい場合に、歪みが発生していると判定してもよい。

実施例に係るハンズフリー装置の構成を示すブロック図である。エコーキャンセル部におけるゲイン調整の様子を示すグラフである。

符号の説明

１エコーキャンセル部
２電話機
３遠隔電話機
１１エコーキャンセラ
１２、１４ゲイン制御回路
１３コントローラ
２２スピーカ
２３マイク

Claims

電話機から出力される受信音声信号を外部スピーカへ供給するとともに、マイクから出力される送信音声信号を前記電話機へ供給するハンズフリー装置であって、
前記受信音声信号を増幅して前記外部スピーカへ出力する音量ボリュームと、
前記マイクからの送信音声信号を所定の減衰量減衰させる第１のゲイン制御回路と、
前記受信音声信号と、前記第１のゲイン制御回路により減衰された送信音声信号とに基づいて、前記送信音声信号中のエコー成分を除去するエコーキャンセラと、
前記エコーキャンセラから出力される送信音声信号を、前記所定の減衰量と等しい増幅量で増幅し、前記電話機へ供給する第２のゲイン制御回路と、を備えることを特徴とするハンズフリー装置。
前記エコーキャンセラは、前記送信音声信号のレベルに応じて発生する歪みを検出し、
前記第１のゲイン制御回路及び第２のゲイン制御回路は、前記歪みに応じて前記所定の減衰量及び前記増幅量をそれぞれ決定することを特徴とする請求項１に記載のハンズフリー装置。