JP2010178066A - インターホンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 音響帰還量が大きい場合でも、ＤＳＰ等のデジタル信号処理回路から成るエコーキャンセラ−を使用することなく、音声スイッチにより良好に通話方向を切り替えできるインターホンシステムを提供する。
【解決手段】 居室親機２は、音声スイッチ２４から出力される受話音声信号をパルス密度変調してビットストリームを生成するＰＤＭ変換部３５と、ＰＤＭ変換部３５が出力するビットストリームのうち所定のサンプル数を保有するシフトレジスタ３６と、受話音声により生ずるエコー経路の伝達関数を抵抗素子Ｒｖで表した固定係数をシフトレジスタ３６のビットストリームに作用させて擬似音響帰還信号を導出するアナログ伝達関数演算部３７と、送話音声信号からアナログ伝達関数演算部３７で生成した擬似音響帰還信号を減算するアナログエコー抑圧部３８とを有し、擬似音響帰還信号が減算されたアナログエコー抑圧部３８の出力を音声スイッチ２４へ入力する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インターホンシステムに関し、特に音声スイッチにより通話方向を切り替えるインターホンシステムに関する。

従来のインターホンシステムは、音声スイッチにて交互通話を制御する構成のものが広く使用されている。音声スイッチは、居室親機から送信される送話と玄関子機から送信される受話との音声レベルを比較して、音声の大きい方を優先して伝送するよう構成され、通話方向によりその逆方向の音声信号に損失を挿入してエコーの発生やハウリングの防止を図っている（例えば、特許文献１参照）。
一方で、音声スイッチに加えてエコーの発生をデジタル処理して削除するエコーキャンセラーを設けて、エコーの発生を最小限に抑える技術がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−３０３７２９号公報 特開平７−１６２５３７号公報

上記音声スイッチのみを使用して切り替える構成は、特にハンズフリー通話を可能としてケースの音響帰還量が大きい場合は、エコーやハウリングを防止するために送受話全体でおよそ４０ｄＢと大きな損失を挿入する必要があるが、このように挿入損失量を大きくすると送受話の切替り特性が鈍くなり、話頭が切れる問題が発生していた。この点、音声スイッチに加えてエコーキャンセラ−を設けた構成は、音声スイッチの負担を軽減できるため、話頭切れの発生を抑えることが可能なる。
しかし、エコーキャンセラ−はＤＳＰ等のデジタル信号処理回路を使用するため、コスト高であり、インターホンシステムに使用するには現実的ではない。

そこで、本発明はこの課題を解決するためになされたもので、音響帰還量が大きい場合でも、ＤＳＰ等のデジタル信号処理回路から成るエコーキャンセラ−を使用することなく、音声スイッチにより良好に通話方向を切り替えできるインターホンシステムを提供すること目的とする。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、居住者を呼び出して通話する機能を備えた玄関子機と、玄関子機からの呼び出しに応答する機能を備えた居室親機とを有し、居室親機から玄関子機へ伝送される送話音声或いはその逆の受話音声の何れか一方を選択的に通過させる音声スイッチを備えてたインターホンシステムにおいて、居室親機の通話部と音声スイッチとの間に、音声スイッチから出力される受話音声信号をパルス密度変調してビットストリームを生成するＰＤＭ変換部と、ＰＤＭ変換部が出力するビットストリームのうち任意のサンプル数を保有するシフトレジスタと、シフトレジスタのビットストリームに作用させて、擬似音響帰還信号を導出するために受話音声により生ずるエコー経路の伝達関数をアナログ素子で構成したアナログ伝達関数演算部と、送話音声信号から擬似音響帰還信号を減算するアナログエコー抑圧部とを設け、擬似音響帰還信号で減算されたアナログエコー抑圧部の出力が、送話音声信号として音声スイッチへ入力されることを特徴とする。
この構成によれば、アナログ伝達関数演算部により居室親機ケースの帰還特性に合わせた擬似音響帰還信号を導出させることで、擬似エコーキャンセラ−回路を形成でき、この回路を音声スイッチの送話音声入力部に設けることで、受話音声の回り込み量を削減できる。その結果、音声スイッチにおいて送話音声信号を伝送する際に受話音声信号に挿入される挿入損失量を小さくすることができ、音声スイッチの切換速度を改善して切換による音声の頭切れを防ぐことが可能となる。また、アナログ回路で擬似エコーキャンセラ−回路を形成することで安価に構成することが可能となる。

請求項２の発明は、居住者を呼び出して通話する機能を備えた玄関子機と、玄関子機からの呼び出しに応答する機能を備えた居室親機とを有し、居室親機から玄関子機へ伝送される送話音声或いはその逆の受話音声の何れか一方を選択的に通過させる音声スイッチを備えたインターホンシステムにおいて、玄関子機の通話部とスイッチとの間に、音声スイッチから出力される送話音声信号をパルス密度変調してビットストリームを生成するＰＤＭ変換部と、ＰＤＭ変換部が出力するビットストリームのうち任意のサンプル数を保有するシフトレジスタと、シフトレジスタのビットストリームに作用させて、擬似音響帰還信号を導出するために送話音声により生ずるエコー経路の伝達関数をアナログ素子で構成したアナログ伝達関数演算部と、受話音声信号から擬似音響帰還信号を減算するアナログエコー抑圧部とを設け、擬似音響帰還信号で減算されたアナログエコー抑圧部の出力が、受話音声信号として音声スイッチへ入力されることを特徴とする。
この構成によれば、アナログ伝達関数演算部により玄関子機ケースの帰還特性に合わせた擬似音響帰還信号を導出させることで、擬似エコーキャンセラ−回路を形成でき、この回路を音声スイッチの受話音声入力部に設けることで、送話音声の回り込み量を削減できる。その結果、音声スイッチにおいて受話音声信号を伝送する際に送話音声信号に挿入される挿入損失量を小さくすることができ、音声スイッチの切換速度を改善して切換による音声の頭切れを防ぐことが可能となる。また、アナログ回路で擬似エコーキャンセラ−回路を形成することで安価に構成することが可能となる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、アナログ伝達関数演算部のサンプリング周波数は、ＰＤＭ変換部のサンプリング周波数より低く、アナログ伝達関数演算部は、ＰＤＭが出力するビットストリームを間引いたビット信号を基に演算を実施することを特徴とする。
この構成によれば、ＰＤＭ変換部が出力するビットストリームを間引く形でアナログ伝達関数演算部を構成するので、アナログ伝達関数演算部の回路構成を簡略化でき、回路を安価に構成できる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の構成において、アナログ伝達関数演算部のサンプリング周波数は、ＰＤＭ変換部のサンプリング周波数の整数分の１であって、且つ２０ｋＨｚ以上であることを特徴とする。
この構成によれば、エコー擬似発生の機能を維持しつつ、アナログ伝達関数演算部を簡易な構成にできる。

本発明によれば、アナログ伝達関数演算部により抑圧したいエコー経路の帰還特性に合わせた擬似音響帰還信号を導出させることで、擬似エコーキャンセラ−回路を形成でき、この回路を音声スイッチへ送信する音声信号入力部に設けることで、音声の回り込み量を削減できる。その結果、音声スイッチの挿入損失量を削減することが可能となり、音声スイッチの切換速度を改善して切換による音声の頭切れを防ぐことが可能となる。
そして、ＰＤＭ変換部のビットストリームを間引く形でアナログ伝達関数演算部を構成するので、アナログ伝達関数演算部の回路構成を簡略化でき、回路を安価に構成できる。

本発明に係るインターホンシステムの一例を示す回路ブロック図である。 図１の第２エコー圧縮処理回路の概略図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るインターホンシステムの一例を示す回路ブロック図であり、１は居住者を呼び出して通話する機能を備えた玄関子機、２は玄関子機１からの呼び出しに応答する機能を備えた居室親機であり、両者は伝送線Ｌ１により接続されている。

玄関子機１は、来訪者を撮像するためのカメラ１１、映像信号を伝送線Ｌ１を介して居室親機２に送信するための映像処理回路１２、通話部１５を構成するマイク１３及びスピーカ１４、マイク１３が集音した音声を増幅するマイクアンプ１３ａ、スピーカ１４から報音させるためのスピーカアンプ１４ａ、玄関子機１の音響帰還量を抑圧するエコー圧縮処理回路（第１エコー圧縮処理回路）１６、呼出操作する呼出ボタン１７、居室親機２と通信するための子機通信処理回路１８等を備えている。

居室親機２は、伝送されてきた映像信号の復調処理等を行う映像処理回路２１、カメラ１１が撮像した映像を表示するモニタ２２、応答操作や映像表示操作等各種操作を行う操作部２３、居室親機２から玄関子機１へ伝送される送話音声或いはその逆の受話音声の何れか一方を選択的に通過させる音声スイッチ２４、居室親機２の音響帰還量を抑圧するエコー圧縮処理回路（第２エコー圧縮処理回路）２５、通話部２８を構成するマイク２６及びスピーカ２７、マイク２６が集音した音声を増幅するマイクアンプ２６ａ、スピーカ２７から報音させるためのスピーカアンプ２７ａ、居室親機２全体を制御する親機ＣＰＵ２９、玄関子機１と通信するための親機通信処理回路３０等を備え、ハンズフリー通話を可能とした構成となっている。

図２は第２エコー圧縮処理回路２５の概略を示している。第１エコー圧縮処理回路１６も同様の構成であるため、この第２エコー圧縮処理回路２５を代表として説明する。この図２に示すように、第２エコー圧縮処理回路２５は、音声スイッチ２４から出力される受話音声信号［１］をパルス密度変調してビットストリームを生成するＰＤＭ変換部３５と、ＰＤＭ変換部３５で生成したビットストリームのうち所定長を格納するシフトレジスタ３６と、アナログ回路で構成されてシフトレジスタ３６に格納されたビットストリームに作用させて擬似音響帰還信号を生成するアナログ伝達関数演算部３７と、アナログ回路で構成されてアナログ伝達関数演算部３７で近似した音響帰還信号を、送話音声信号［４］から減算して音声スイッチ入力信号［３］を出力するアナログエコー抑圧部３８とを備えている。

アナログ伝達関数演算部３７には、シフトレジスタ３６のビット列に対して所定間隔で間引いた信号が入力される。また、各入力部には可変抵抗Ｒｖが設けられ、この可変抵抗Ｒｖを調整することで抑圧したいエコー経路の伝達関数が擬似的に構成され、擬似音響帰還信号を生成する。
具体的に、ＰＤＭ変換部３５のサンプリング周波数をＦｓ１、アナログ伝達関数演算部３７のサンプリング周波数をＦｓ２とすると、１ビットデータストリームからＦｓ１／Ｆｓ２の間引きを行い、アナログ伝達関数演算部３７にて疑似音響帰還信号が導出される。例えば、Ｆｓ１＝１ＭＨｚ、Ｆｓ２＝４０ｋＨｚとすると、２５ビットの間引きが成されてアナログ伝達関数演算部３７に入力される。そして、シフトレジスタ３６の保持するサンプル数を２５６ビットとすると、１０ビットに間引きされて入力される。尚、このシフトレジスタ３６が保有するサンプルビット数は任意であり、ＰＤＭ変換部３５のサンプリング周波数Ｆｓ１とアナログ伝達関数演算部３７のサンプリング周波数Ｆｓ２の兼ね合いで設定すれば良い。

このように構成されたインターホンシステムは次のように動作する。但し、玄関子機１から呼び出しが成されて、居室親機２においてカメラ１１の撮像映像を見ながら応答する基本動作は従来と同様であるため説明を省略し、ここでは第２エコー圧縮処理回路２５の動作を中心に具体的に説明する。
玄関子機１のマイク１３より入力されたアナログ音声信号（受話音声信号）は、第１エコー圧縮回路１６、子機通信処理回路１８、伝送線Ｌ１を介して居室親機２に伝送される。居室親機２の親機通信処理回路３０に伝送された受話音声信号は、音声スイッチ２４を介して第２エコー圧縮処理回路２５に送られる。第２エコー圧縮処理回路２５では、音声スイッチ２４より伝送されたアナログの受話音声信号を加工することなくスピーカアンプ２７ａへ出力（音声スイッチ出力信号［２］）すると同時に、ＰＤＭ変換部３５においてパルス密度変調され、擬似エコー信号（擬似音響帰還信号）が生成される。

アナログ伝達関数演算部３７は、上述したようにＰＤＭ変換部３５が出力するビットストリームから信号の間引きを行い、疑似音響帰還信号を導出する。導出された疑似音響帰還信号は、居室親機２のマイク２６より入力されたアナログ音響入力信号（送話音声信号［４］）と共に、アナログエコー抑圧部３８に送られる。アナログエコー抑圧部３８では、送話音声信号から擬似音響帰還信号を減算する処理が行われ、減算した送話音声信号（音声スイッチ入力信号［３］）が後段の音声スイッチ２４に伝送される。

尚、アナログ伝達関数演算部３７のサンプリング周波数Ｆｓ２は、ＰＤＭ変換部３５のサンプリング周波数Ｆｓ１の整数分の１とするのがサンプリングし易く好ましい。また、低すぎると擬似エコー信号の生成が難しくなるため可聴周波数より高い、具体的に２０ｋＨｚ以上であるのが好ましい。更に、アナログ伝達関数演算部３７の各信号入力部に設けられた可変抵抗Ｒｖは、擬似音響帰還信号生成対象の特性、例えば居室親機２のケース形状やマイク２６とスピーカ２７の配置等で値が決定される。

このように、アナログ伝達関数演算部３７により居室親機ケースの帰還特性に合わせた擬似音響帰還信号を導出させることで、擬似エコーキャンセラ−回路を形成でき、この回路を音声スイッチ２４の送話音声入力部に設けることで、受話音声の回り込み量を削減できる。その結果、音声スイッチ２４において送話音声信号を伝送する際に受話音声信号に挿入される挿入損失量を小さくすることができ、音声スイッチ２４の切換速度を改善して切換による音声の頭切れを防ぐことが可能となる。
また、アナログ回路で擬似エコーキャンセラ−回路となるアナログ伝達関数演算部３７を形成し、且つＰＤＭ変換部３５が出力するビットストリームを間引く形で構成するので、アナログ伝達関数演算部３７の回路構成を簡略化でき、回路を安価に構成できる。
更に、抑圧したいエコー経路の伝達関数のサンプリング周波数を、ＰＤＭ変換部３５のサンプリング周波数の整数分の１とし、且つ２０ｋＨｚ以上とすることで、エコー擬似発生の機能を維持しつつ、アナログ伝達関数演算部３７を簡易な構成にできる。

以上、送話音声信号からエコー成分を削除して音声スイッチ２４の負担を軽減して動作をスムーズにする構成を説明したが、玄関子機１に設けた第１エコー圧縮処理回路１６の動作により受話音声に対して音声スイッチ２４の動作をスムーズにする場合も同様であり、図２の各構成要素の符号を用いて簡単に説明する。
第１エコー圧縮処理回路１６のＰＤＭ変換部３５は、居室親機２から伝送された送話音声信号から１ビットデータストリームを生成する。この信号を基に可変抵抗Ｒｖを玄関子機１の形状等を基に決定したアナログ伝達関数演算部３７は、疑似音響帰還信号を導出し、アナログエコー抑圧部３８が擬似音響帰還信号を減算した受話音声信号を生成して居室親機２の音声スイッチ２４へ送る。

このように、アナログ伝達関数演算部により玄関子機ケースの帰還特性に合わせた擬似音響帰還信号を導出させることで、擬似エコーキャンセラ−回路を形成でき、この回路を音声スイッチの受話音声入力部に設けることで、送話音声の回り込み量を削減できる。その結果、音声スイッチにおいて受話音声信号を伝送する際に送話音声信号に挿入される挿入損失量を小さくすることができ、音声スイッチの切換速度を改善して切換による音声の頭切れを防ぐことが可能となる。また、アナログ回路で擬似エコーキャンセラ−回路を形成することで安価に構成することが可能となる。

尚、上記実施形態では、第１エコー圧縮回路１６を玄関子機１に設けているが、居室親機２内に設けても良く、音声スイッチ２４の受話音声入力部までの受話音声経路の途中に設ければよい。また、エコー圧縮処理回路１６，２５を送話方向と受話方向に双方に設けているが、エコーの発生し易い一方のみ設けても効果を奏する。

１・・玄関子機、２・・居室親機、１６・・第１エコー圧縮処理回路、２４・・音声スイッチ、２５・・第２エコー圧縮処理回路、３５・・ＰＤＭ変換部、３６・・シフトレジスタ、３７・・アナログ伝達関数演算部、３８・・アナログエコー抑圧部、Ｒｖ・・可変抵抗。

Claims (4)

1. 居住者を呼び出して通話する機能を備えた玄関子機と、前記玄関子機からの呼び出しに応答する機能を備えた居室親機とを有し、前記居室親機から前記玄関子機へ伝送される送話音声或いはその逆の受話音声の何れか一方を選択的に通過させる音声スイッチを備えたインターホンシステムにおいて、
   前記居室親機の通話部と前記音声スイッチとの間に、前記音声スイッチから出力される受話音声信号をパルス密度変調してビットストリームを生成するＰＤＭ変換部と、
   前記ＰＤＭ変換部が出力するビットストリームのうち任意のサンプル数を保有するシフトレジスタと、
   前記シフトレジスタのビットストリームに作用させて、擬似音響帰還信号を導出するために受話音声により生ずるエコー経路の伝達関数をアナログ素子で構成したアナログ伝達関数演算部と、
   送話音声信号から前記擬似音響帰還信号を減算するアナログエコー抑圧部とを設け、
   前記擬似音響帰還信号で減算された前記アナログエコー抑圧部の出力が、送話音声信号として前記音声スイッチへ入力されることを特徴とするインターホンシステム。
2. 居住者を呼び出して通話する機能を備えた玄関子機と、前記玄関子機からの呼び出しに応答する機能を備えた居室親機とを有し、前記居室親機から前記玄関子機へ伝送される送話音声或いはその逆の受話音声の何れか一方を選択的に通過させる音声スイッチを備えたインターホンシステムにおいて、
   前記玄関子機の通話部と前記スイッチとの間に、前記音声スイッチから出力される送話音声信号をパルス密度変調してビットストリームを生成するＰＤＭ変換部と、
   前記ＰＤＭ変換部が出力するビットストリームのうち任意のサンプル数を保有するシフトレジスタと、
   前記シフトレジスタのビットストリームに作用させて、擬似音響帰還信号を導出するために送話音声により生ずるエコー経路の伝達関数をアナログ素子で構成したアナログ伝達関数演算部と、
   受話音声信号から前記擬似音響帰還信号を減算するアナログエコー抑圧部とを設け、
   前記擬似音響帰還信号で減算された前記アナログエコー抑圧部の出力が、受話音声信号として前記音声スイッチへ入力されることを特徴とするインターホンシステム。
3. 前記アナログ伝達関数演算部のサンプリング周波数は、前記ＰＤＭ変換部のサンプリング周波数より低く、前記アナログ伝達関数演算部は、前記ＰＤＭが出力するビットストリームを間引いたビット信号を基に演算を実施することを特徴とする請求項１又は２記載のインターホンシステム。
4. 前記アナログ伝達関数演算部のサンプリング周波数は、前記ＰＤＭ変換部のサンプリング周波数の整数分の１であって、且つ２０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項３記載のインターホンシステム。

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