JP2843782B2 - 拡声通話装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，ハンズフリー電話器や
電話会議システム等の拡声通話装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は特開平２−６７０４９号公報に提
案された従来のハンズフリー回路の一例を示すブロック
図である。同図において，近端話者による送話音声信号
はマイクロホン１０１に入力される。マイクロホン１０
１に入力された音声信号は，マイクアンプ１０２で増幅
され，アッテネータ１０７を通過する。また，電話回線
から回路内に入力された受話信号は，スピーカアンプ１
０５で増幅されスピーカ１０３によって出力され，近端
話者に到達する。ここで，アッテネータ１０７は，ハウ
リングのない正常な通話が行われている場合には全く作
用しない。マイクロホン１０１の近傍に何等かの反射物
が存在して，スピーカ１０３からマイクロホン１０１へ
の音響結合量が大きくなってハウリングが起こった場
合，送話信号経路中の信号Ｓ２から帯域通過フィルタ
（ＢＰＦ）１１１によってハウリング信号Ｓ４が抽出さ
れ，コンパレータ１１３に入力される。コンパレータ１
１３では入力されたハウリング信号と所定の基準電圧Ｖ
₀ とを比較し，その結果をアッテネータコントロール回
路１０９へ出力する。アッテネータコントロール回路１
０９はハウリング信号が増大すればそれに伴ってアッテ
ネータ１０７の減衰率が大きくなるようにアッテネータ
１０７の減衰率を線形に制御し，ハンズフリー回路にお
ける一巡利得を１以下に低減させハウリングを抑える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが，ハウリング
はある周波数において一巡利得が１以上になる条件が満
たされたときに発生するため，常に一定の周波数で起こ
るとは限らない。そのため，単一の帯域通過フィルタを
通過した信号のレベルを観測していても，必ずしもハウ
リングの発生を検出できるとは限らない。かといって，
様々な周波数でハウリングが起こり得ることを考慮して
多数の帯域通過フィルタを設けることは，回路構成が複
雑になり，コストアップを招く。また，ある周波数帯に
含まれる信号レベルが基準電圧を超えたことが検出され
ても，近端話者の音声や背景雑音が極端に大きい場合を
ハウリングと区別することが困難であるために誤検出が
起こる危険性が大きい。本発明は，かかる事情に鑑み考
えだされたものであり，その目的は，簡単な構成で確実
にハウリングを検出して抑制することが可能な拡声通話
装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために，本発明は，マイクロホンから入力された送話信
号を送話信号経路を経て回線部へ伝えると共に，前記回
線部から出力された受話信号を受話信号経路を経てスピ
ーカに出力する拡声通話装置において，前記送話信号経
路に接続され，前記マイクロホンに入力された送話信号
の一定時間内での最大値と実効値とを検出し，前記最大
値と実効値とのレベル差が予め定められた第１のしきい
値より小さくなったことと，前記送話信号経路における
送話信号のレベルが予め定められた第２のしきい値以上
になったこととに応答してハウリングの検出信号を出力
するハウリング検出手段と，前記ハウリング検出手段か
ら出力されたハウリング検出信号に応答して，前記送話
信号経路または前記受話信号経路の損失を変化させるハ
ウリング制御手段とを備えたことを特徴とする拡声通話
装置である。前記ハウリング制御手段は，前記マイクロ
ホンから前記送話信号経路へ入力された送話信号を減衰
させる送話信号可変減衰器と，前記回線部から前記受話
信号経路へ入力された受話信号を減衰させる受話信号可
変減衰器と，前記送話信号可変減衰器および前記受話信
号可変減衰器を両者の相補的関係を維持させつつ制御す
る手段であって，前記ハウリング検出手段から出力され
たハウリング検出信号に応答して前記送話信号可変減衰
器と前記受話信号可変減衰器との減衰量の和を大きくす
る制御手段とを含んで構成することができる。前記拡声
通話装置は，前記送話信号経路と受話信号経路とに接続
され，前記回線部から前記スピーカへ供給される受話信
号を所定の係数に基づいてエコーキャンセル信号に変換
し，該エコーキャンセル信号を前記マイクロホンからの
送話信号に加えるエコーキャンセル回路を含んで構成す
ることができる。

【０００５】

【作用】本発明によれば，ハウリング検出手段がマイク
ロホンに入力された送話信号における，一定時間内での
最大値（ピーク値）の実効値に対するレベル差，即ちピ
ーク係数を検出する。一般の音声信号ではピーク係数は
約１２ｄＢ，純音では３ｄＢである。ハウリング音は純
音に近いため，ハウリングが発生して回路がある周波数
において発振状態にあるときの上記係数は，前記レベル
差は通常の通話状態のピーク係数よりも小さくなる。そ
こで，ハウリング検出手段は，レベル差検出手段から出
力されるレベル差（ピーク係数）が予め定められた第１
のしきい値以下になり，かつ送話信号レベルが予め定め
られた第２のしきい値よりも大きくなったときにハウリ
ングが発生したと判断する。このようにしてハウリング
が検出されるとハウリング制御手段は，送話信号経路又
は受話信号経路中の損失を変化させることで一巡利得を
小さくし，ハウリングを抑制する。

【０００６】

【実施例】以下，本発明の一実施例について図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係
るスピーカホン１のハンズフリー回路の構成を示すブロ
ック図である。同図において，スピーカホン１は，送話
音声を入力するマイクロホン２と，受話音声を出力する
スピーカ３とを備える。マイクロホン２とスピーカ３と
のそれぞれはハイブリッドトランス５を介して電話回線
（破線にて図示）に接続されている。マイクロホン２と
ハイブリッドトランス５とを結ぶ送話信号経路９にはマ
イクロホンアンプ１１と送話信号可変減衰器１３とが設
けられ，スピーカ３とハイブリッドトランス５とを結ぶ
受話信号経路１５にはスピーカアンプ１７と受話信号可
変減衰器１９とが設けられている。スピーカホン１に
は，さらに，拡声通話を行うために，制御部２１と，送
話側および受話側の音声対雑音検出器２３，２５と，レ
ベル比較器２７，２９とが設けられている。

【０００７】音声対雑音検出器２３，２５とレベル比較
器２７，２９と制御部２１との組合せにより，「マイク
ロホンから入力された送話信号を減衰させる送話信号可
変減衰器と，電話回線から入力された受話信号を減衰さ
せる受話信号可変減衰器と，前記送話信号可変減衰器お
よび前記受話信号可変減衰器の減衰量を相補的に制御す
る制御手段」すなわち従来からの公知の“エコーサプレ
ッサ”が構成されている。送話側音声対雑音検出器２３
は送話信号経路上の（点Ａ）における信号，また音声対
雑音検出器２５は受話信号経路上の（点Ｃ）の信号が，
背景雑音（大きさが緩やかにしか変動しない音信号）だ
けか，音声（大きさの変化が急激な音信号）が含まれて
いるかを判断する。また，レベル比較器２７，２９は，
送話側の信号と受話側の信号のどちらが大きいかを検出
する。制御部２１は，これらの４つの機器から送られる
信号から，送話状態か受話状態かを判断することで，誤
動作の少ない，安定したエコーサプレッサ制御例えば送
話信号可変減衰器１３と受話信号可変減衰器１９との減
衰量の和を一定とする制御を行う。なお，他のエコーサ
プレッサの制御方法としては，例えば， １）図１中の点Ａと点Ｃ，点Ａと点Ｄ′，点Ｂ′と点
Ｄ′，または点Ｂ′と点Ｃなどの２点の信号のレベル比
較だけで送話か受話かを判断する２点検出法 ２）上記１）に示した２点間のレベル比較に加え，点Ａ
または点Ｃの信号の音声検出を行う３点検出法 などが考えられる。いずれの方法においても，本実施例
のようなレベル比較器や音声対雑音検出器が使用され
る。

【０００８】同図において，受話時には遠端話者が発し
た受話信号は電話回線からハイブリッドトランス５を経
て，受話信号可変減衰器１９を通過し，スピーカアンプ
１７で増幅された後，スピーカ３から出力される。その
信号の一部がマイクロホン２から送話信号経路９内に入
力される。このとき，スピーカ３からマイクロホン２へ
の音響結合量が近端話者の移動等により大きく変動した
場合，送話信号可変減衰器１３と受話信号可変減衰器１
９の減衰量では，ハンズフリー回路内での一巡利得が最
初に設定された値より増大し，予定されたハウリング余
裕を保つことが出来ずハウリングが発生する。このハウ
リング発生を検出するためにマイクロホン２から送話信
号経路９内に入力された信号における，一定時間内での
最大値（ピーク値）の実効値に対するレベル差（以下ピ
ーク係数という）をハウリング検出部３１で検出する。
ピーク係数が所定のしきい値，例えば６ｄＢよりも小さ
くなった場合は音声信号だけではなく純音成分が大きい
すなわちハウリングが発生した可能性があるといえる。

【０００９】ただし，例えば電話をかける前に受話器を
上げた際や，通話中に通話相手が電話端末などを操作す
るためにトーン信号を送出する際などにも，純音に近い
信号がスピーカ３から回り込んでマイクロホン２に入力
されるため，信号の純音性だけによってハウリングと判
断すると，誤検出することがある。そこで，本実施例で
はハウリング検出部３１をピーク係数が前記の所定のし
きい値（６ｄＢ）（第１のしきい値）よりも小さくなっ
たという条件に加えて，さらに送話信号経路９内の信号
レベルがある値（第２のしきい値）よりも大きいという
条件を満たしたことを検出した場合に，ハウリングが発
生していると判断するように構成した。ハウリング検出
部３１は，ハウリングの発生を検出するとその旨を表す
信号を制御部２１へ送る。ハウリングの発生がハウリン
グ検出部３１から制御部２１に伝えられると，制御部２
１は送話信号経路または受話信号経路に損失を挿入する
ことによって，ハンズフリー回路内での一巡利得を下
げ，ハウリングを制御する。具体的には，送話可変減衰
器１３の減衰量と受話信号可変減衰器１９の減衰量との
和を大きくする。すなわち、送話時においては受話信号
可変減衰器６の減衰量を大きくし，また受話時において
は送話信号可変減衰器１３の減衰量を大きくする。その
結果，一巡利得が１以下になってハウリングが抑制され
る。

【００１０】次に本発明の第２実施例を説明する。図２
は第２実施例にかかるスピーカホン５１の構成を示すブ
ロック図である。なお，図１と同様の機能を有する要素
は同一の符号にて示す。同図において，このスピーカホ
ン５１は，前記スピーカホン１の構成（図１参照）にお
いて，音声対雑音検出器２３，２５とレベル比較器２
７，２９とよりなるエコーサプレッサ機能のための手段
に代えて，適応フィルタ４１と音響エコーキャンセラ回
路４３を備えている。受話時には遠端話者が発した受話
信号は電話回線からハイブリッドトランス５を経て，ス
ピーカアンプ１７で増幅された後，スピーカ３から出力
される。スピーカ３に供給される信号と，同時にマイク
ロフォン２に入力された信号とを適応フィルタ４１が取
り込み，適応フィルタ４１の係数は，受話時においてス
ピーカ３に供給される受話信号とマイクロホン２に入力
された信号とを用いて適応的に更新することによって求
められる。続いて，音響エコーキャンセラ回路４３は，
適応フィルタ４１が設定した係数に基づき，取込信号を
エコーキャンセル信号に変換し，そのエコーキャンセル
信号をマイクロホン２に入力された信号に加える。これ
により，スピーカ３とマイクロホン２との音響結合を実
質的に小さくする音響エコーキャンセラ機能が実現され
ている。しかし，このような音響エコーキャンセラ回路
４３がある場合においても，スピーカ３からマイクロホ
ン２への音響結合量が近端話者の移動等により大きく急
激に変動すると，適応フィルタ４１の係数更新が追いつ
かない場合や，適応フィルタ４１の性能が十分でない場
合などでは，一巡利得が大きくなってハウリングが発生
する。

【００１１】そこで，本実施例では，マイクロホン２か
ら送話信号経路９内に入力された信号のピーク係数と実
効値のレベルとを検出することにより，第１実施例と同
様な方法で，ハウリング検出部３１によりハウリングの
発生を検出し，その検出信号を制御部２１に送るように
した。ハウリングの発生がハウリング検出部３１から制
御部２１に伝えられると，制御部２１は送話信号可変減
衰器１３または受話信号可変減衰器１９によって，送話
信号経路９又は受話信号経路１５内に損失を挿入するこ
とによって，ハンズフリー回路内での一巡利得を１以下
に下げ，ハウリングを抑制する。損失の挿入により，一
時的には音響エコーキャンセラの利点である相方向同時
通話性は損なわれるが，その後，緩やかに損失を小さく
することにより，適応フィルタ４１の適応が追随するよ
うにして元の状態に回復させることが可能である。

【００１２】以上に本発明の第１，第２実施例について
説明した。上述の実施例構成における特徴点を以下に述
べる。前記ハウリング検出部３１により，前記送話信号
経路に接続され，前記マイクロホンに入力された送話信
号の一定時間内における最大値との実効値とを検出し，
前記最大値と実効値とのレベル差が予め定められた第１
のしきい値より小さくなったことと，前記送話信号経路
における送話信号のレベルが予め定められた第２のしき
い値以上になったこととに応答してハウリングの検出信
号を出力するハウリング検出手段が構成されている。前
記送話信号可変減衰器１３と，受話信号可変減衰器１９
と，制御部２１とにより，前記ハウリング検出手段から
出力されたハウリング検出信号に応答して，前記送話信
号経路または前記受話信号経路の損失を変化させるハウ
リング抑制手段が構成されている。

【００１３】また，第１実施例において，送話信号可変
減衰器１３と受話信号可変減衰器１９とのそれぞれによ
り，前記マイクロホンから前記送話信号経路へ入力され
た送話信号を減衰させる送話信号可変減衰器と，前記回
線部から前記受話信号経路へ入力された受話信号を減衰
させる受話信号可変減衰器とが構成され，制御部２１に
より前記送話信号可変減衰器および前記受話信号可変減
衰器を両者の減衰量の和が一定になるように相補的関係
を維持させつつ制御する手段であって，前記ハウリング
検出手段から出力されたハウリング検出信号に応答して
前記送話信号可変減衰器の減衰量または前記受話信号可
変減衰器の減衰量を大きくする制御手段が構成されてい
る。さらに，第２実施例において，音響エコーキャンセ
ラ回路４３により，前記送話信号経路と受話信号経路と
に接続され，前記回線部から前記スピーカへ供給される
受話信号を所定の係数に基づいてエコーキャンセル信号
に変換し，該エコーキャンセル信号を前記マイクロホン
からの送話信号に加えるエコーキャンセル回路が構成さ
れている。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る拡声通
話装置によれば，本発明のハンズフリー回路では，送話
信号経路中の信号の最大値の実効値に対するレベル差と
信号の実効値との両方を検出することによってハウリン
グ発生を判断するので，誤検出の危険が小さい。また，
複雑なアルゴリズムを必要としないため，安定的に作動
するハウリングの検出及び抑制機能を比較的安価に実現
できる。したがって，拡声通話装置が，送話信号経路お
よび受話信号経路のそれぞれに設けた可変減衰器による
エコーサプレッサ機能を有する場合に，スピーカからマ
イクロホンへの音響結合量が例えば近端話者の移動等に
より大きく変動して一巡利得が変化したために，可変減
衰器の減衰量の設定値が不適当となり，ハウリング余裕
が保てなくなったときであっても，前記の機能によって
ハウリングの発生を検出し，ハウリング抑制機能によっ
て一巡利得を１以下に下げてハウリングを抑えることが
できる。更には，拡声通話装置が，音響エコーキャンセ
ラ機能を有する場合に，例えば，近端話者の移動により
音響結合量が大きく急激に変動したり，エコーキャンセ
ラのための適応フィルタの係数更新処理が追い付かなか
ったりして一巡利得回路が大きくなりハウリングが発生
したときであっても，同様に確実にハウリングを検出し
て抑制することができる。

【００１５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係るスピーカホンのハ
ンズフリー回路の構成を示すブロック図。

【図２】 本発明の第２実施例に係るスピーカホンのハ
ンズフリー回路の構成を示すブロック図。

【図３】 従来のハウリング抑制機能を有するハンズフ
リー回路の構成を示す回路図。

【符号の説明】

１…スピーカホン ２…マイクロホン ３…スピーカ ５…ハイブリッドトランス ９…送話信号経路 １１…マイクロホンアンプ １３…送話信号可変減衰器 １５…受話信号経路 １７…スピーカアンプ １９…受話信号可変減衰器 ２１…制御部 ２３…送話側音声対雑音検出器 ２５…受話側音声対雑音検出器 ２７，２９…レベル比較器 ３１…ハウリング検出部 ４１…適応フィルタ ４３…音響エコーキャンセラ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西元 善郎 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 坂谷 亨 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 下田 敏章 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 宇津野 秀夫 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (56)参考文献 実開 平４−131063（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04M 1/60

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロホンから入力された送話信号を
   送話信号経路を経て回線部へ伝えると共に，前記回線部
   から出力された受話信号を受話信号経路を経てスピーカ
   に出力する拡声通話装置において，前記送話信号経路に
   接続され，前記マイクロホンに入力された送話信号の一
   定時間内での最大値と実効値とを検出し，前記最大値と
   実効値とのレベル差が予め定められた第１のしきい値よ
   り小さくなったことと，前記送話信号経路における送話
   信号のレベルが予め定められた第２のしきい値以上にな
   ったこととに応答してハウリングの検出信号を出力する
   ハウリング検出手段と，前記ハウリング検出手段から出
   力されたハウリング検出信号に応答して，前記送話信号
   経路または前記受話信号経路の損失を変化させるハウリ
   ング抑制手段とを備えたことを特徴とする拡声通話装
   置。
2. 【請求項２】 前記ハウリング抑制手段は，前記マイク
   ロホンから前記送話信号経路へ入力された送話信号を減
   衰させる送話信号可変減衰器と，前記回線部から前記受
   話信号経路へ入力された受話信号を減衰させる受話信号
   可変減衰器と，前記送話信号可変減衰器および前記受話
   信号可変減衰器を両者の相補的関係を維持させつつ制御
   する手段であって，前記ハウリング検出手段から出力さ
   れたハウリング検出信号に応答して前記送話信号可変減
   衰器の減衰量または前記受話信号可変減衰器の減衰量を
   大きくする制御手段とを含む請求項１記載の拡声通話装
   置。
3. 【請求項３】 前記拡声通話装置は，前記送話信号経路
   と受話信号経路とに接続され，前記回線部から前記スピ
   ーカへ供給される受話信号を所定の係数に基づいてエコ
   ーキャンセル信号に変換し，該エコーキャンセル信号を
   前記マイクロホンからの送話信号に加えるエコーキャン
   セル回路を含む請求項１記載の拡声通話装置。