JP3213487B2 - 通話システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクとスピーカとを
具備する拡声通話装置を含む複数の通話装置を備え、通
話装置間で双方向の通話を行う通話システムに関し、特
に拡声通話装置を使用する際のエコーやハウリングの防
止に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、マイクとスピーカとを具備す
る拡声通話装置を含む複数の通話装置を備え、通話装置
間で双方向の通話を行う通話システムにおいては、拡声
通話装置のマイクとスピーカとが音響結合することによ
って、話者の声が回り込んで話者自身に返ったり（エコ
ー）、信号ループが形成されて発振現象（ハウリング）
が発生したりして、最悪の場合には通話ができなくなる
など、通話品質に大きな影響を与えていた。

【０００３】そこで、上記のようなエコーやハウリング
を防止した通話システムが種々提案されている。例え
ば、図１４に示すように、拡声通話装置１のマイク３側
とスピーカ２側とにそれぞれ音声スイッチ２７を設ける
とともに音声スイッチ２７をオン・オフ制御する音声ス
イッチ制御装置２８を備え、スピーカ２側の音声信号の
レベルと、マイク３側の音声信号のレベルとの比較を行
い、レベルの高い方の音声スイッチ２７をオンするとと
もに低い方の音声スイッチ２７をオフすることで、拡声
通話装置１のスピーカ２とマイク３との一方のみを動作
状態とする片側通話状態にし、マイク３とスピーカ２と
が音響結合するのを防いでハウリングの防止を図ってい
た。

【０００４】しかしながら、上記のような構成では、声
の大きい方の話者が優先されたり、通話装置の周囲の音
の影響により送話中に音声スイッチ２７が切り換えられ
たり、また、通話中に語頭や語尾が切断されて通話に支
障をきたしてしまっていた。そこで、このような点を改
善するために、近年用いられるようになってきたのがエ
コーキャンセラである。エコーキャンセラは、エコーが
生じる未知の音響結合経路の伝達特性を適応的に推定
し、疑似的なエコーを発生して実際のエコー信号から差
し引くことにより、エコーを消去するものである。この
ようなエコーキャンセラ９を拡声通話装置１に接続した
通話システムのシステム構成図を図１５に示す。この通
話システムでは、エコーキャンセラ９が拡声通話装置１
のスピーカ２側の音声信号を参照して音響結合経路の伝
達特性を適応的に推定し、エコーに対応した疑似信号を
生成してマイク３側の信号線に入力してマイク３側の音
声信号から差し引くことでエコーをキャンセルし、拡声
通話装置１を使った双方向通話を可能としていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、マイク３と
スピーカ２との音響結合経路は、話者の位置や周囲の状
況により変動することがあり、エコーキャンセラ９を用
いた上記従来構成でも、エコーの除去が充分に行えない
場合があるという問題があった。このため、上記のよう
な変動を検出する手法や変動に対するエコーキャンセラ
９の追随動作の高速化など信号処理アルゴリズムの研究
がなされているが、その処理は複雑なものとなってしま
っていた。

【０００６】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、音響結合経路に変動が生じても複雑な処理を
行うことなく、ハウリングやエコーを防止できる通話シ
ステムを提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、複数の通話装置を備え、任意の
通話装置間で双方向に通話を行う通話システムにおい
て、少なくとも１つの通話装置がマイクとスピーカとを
具備した拡声通話装置であって、この拡声通話装置に音
声信号の周波数を変換する周波数変換装置を接続すると
ともに、マイクの音声信号レベルを検知するレベル検知
手段と、レベル検知手段による検知出力に応じて周波数
変換装置のオン・オフ制御及び周波数変換率の可変制御
を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、上記目的を達成するた
めに、複数の通話装置を備え、任意の通話装置間で双方
向に通話を行う通話システムにおいて、少なくとも１つ
の通話装置がマイクとスピーカとを具備した拡声通話装
置であって、この拡声通話装置に音声信号の周波数を変
換する周波数変換装置を接続するとともに、周波数変換
装置の出力側に設けられたバンドパスフィルタと、マイ
クの音声信号の信号レベルが相対的に高い周波数帯を検
出する周波数帯検出手段と、検出された周波数帯の少な
くとも一部がバンドパスフィルタの遮断領域内に含まれ
るように周波数変換装置を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする。請求項３の発明は、上記目的を達成
するために、複数の通話装置を備え、任意の通話装置間
で双方向に通話を行う通話システムにおいて、少なくと
も１つの通話装置がマイクとスピーカとを具備した拡声
通話装置であって、この拡声通話装置に音声信号の周波
数を変換する周波数変換装置を接続してなり、拡声通話
装置のマイク側の音声信号を周波数変換する第１の周波
数変換装置と、拡声通話装置のスピーカ側の音声信号を
周波数変換する第２の周波数変換装置と、マイク側とス
ピーカ側との音声信号のレベル比較を行う比較手段と、
比較手段による比較結果に基づいてレベルの高い方の音
声信号に対応する周波数変換装置のみを動作させるよう
に切り換える切換手段とを備えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１の発明の構成では、マイクとスピーカ
とを具備した拡声通話装置に音声信号の周波数を変換す
る周波数変換装置を接続するとともに、マイクの音声信
号レベルを検知するレベル検知手段と、レベル検知手段
による検知出力に応じて周波数変換装置のオン・オフ制
御及び周波数変換率の可変制御を行う制御手段とを備え
たので、音声信号が周波数変換されることにより、拡声
通話装置のマイクとスピーカとの音響結合が低減されて
ハウリングやエコーを抑制し防止することができ、しか
も、周囲の状況の影響を受けることなく一定のハウリン
グマージンを確保することができ、さらに、マイクの音
声信号レベルに応じて間欠的に周波数変換を行ったり、
周波数変換の変換率を可変することができるため、ハウ
リングやエコーの抑制の度合いを調整することが可能と
なり、効率的にハウリングや エコーの防止が図れる。

【００１０】請求項２の発明の構成では、マイクとスピ
ーカとを具備した拡声通話装置に音声信号の周波数を変
換する周波数変換装置を接続するとともに、周波数変換
装置の出力側に設けられたバンドパスフィルタと、マイ
クの音声信号の信号レベルが相対的に高い周波数帯を検
出する周波数帯検出手段と、検出された周波数帯の少な
くとも一部がバンドパスフィルタの遮断領域内に含まれ
るように周波数変換装置を制御する制御手段とを備えた
ので、音声信号が周波数変換されることにより、拡声通
話装置のマイクとスピーカとの音響結合が低減されてハ
ウリングやエコーを抑制し防止することができ、しか
も、周囲の状況の影響を受けることなく一定のハウリン
グマージンを確保することができ、さらに、よりハウリ
ングやエコーが抑制できる方向に周波数変換を行うた
め、効率よくハウリングやエコーを防止できる。

【００１１】請求項３の発明の構成では、マイクとスピ
ーカとを具備した拡声通話装置に音声信号の周波数を変
換する周波数変換装置を接続してなり、拡声通話装置の
マイク側の音声信号を周波数変換する第１の周波数変換
装置と、拡声通話装置のスピーカ側の音声信号を周波数
変換する第２の周波数変換装置と、マイク側とスピーカ
側との音声信号のレベル比較を行う比較手段と、比較手
段による比較結果に基づいてレベルの高い方の音声信号
に対応する周波数変換装置のみを動作させるように切り
換える切換手段とを備えたので、音声信号が周波数変換
されることにより、拡声通話装置のマイクとスピーカと
の音響結合が低減されてハウリングやエコーを抑制し防
止することができ、しかも、周囲の状況の影響を受ける
ことなく一定のハウリングマージンを確保することがで
き、さらに、例えば、拡声通話装置においてスピーカ側
の音声信号レベルが高い場合には第１の周波数変換装置
を動作させるから、スピーカからの話し手の声が周波数
変換されることなく、マイク側の音声信号の周波数変換
によってハウリングやエコーを抑制することができ、様
々な状況に応じて効率的にハウリングやエコーを防止す
ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例の説明をする前に、本
発明の周波数変換（一般にピッチ変換と呼ばれる）を行
う周波数変換装置の基本動作について説明する。一般的
なピッチ変換方法としては、図３に示すように、元の信
号のサンプリング周期Ｔを短くすることにより、周波数
すなわち音声であれば音程を上げたり、反対にサンプリ
ング周期Ｔを長くすることにより、周波数（音程）を下
げたりする方法や、あるいは、図４に示すように、サン
プリング周期Ｔは一定のままでサンプルデータの読み飛
ばしを行って周波数（音程）を上げたり、また、元のサ
ンプルデータ間に推定等により別のデータを割り当て・
挿入を行うことにより周波数（音程）を下げたりする方
法などがある。

【００１３】上記のように元の信号の時間軸の圧縮又は
伸長によりピッチ変換が行われるが、単に時間軸の圧縮
又は伸長を行うだけでは元の信号に対して時間のずれが
生じるため、圧縮時には、それによって生じた時間の空
きを元の信号の疑似波形の信号を挿入して埋めたり、伸
長時には、元の信号の余った部分を間引く等の方法が取
られる。なお、図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ），
（ｂ）はピッチ変換率を２倍にしたとき、図３（ｃ），
（ｄ）及び図４（ｃ），（ｄ）はピッチ変換率を２分の
１にしたときの信号波形を示すものである。

【００１４】上記のような周波数変換方法にて信号の周
波数変換を行う周波数変換装置を拡声通話装置を備えた
通話システムに応用すれば、ハウリングの防止を図るこ
とができる。すなわち、一般にスピーカとマイクとを具
備する拡声系において、両者が接近している状態にある
場合や、スピーカを駆動する増幅器のゲインが高い場合
などでは、スピーカとマイクとの間に音響結合が生じ、
これとスピーカ及びマイクの回路系等により音声信号の
ループが生成され、音声信号がある一定の信号レベルに
達すると発振現象（ハウリング）や、あるいは音声信号
の回り込みによるエコーが生じる。

【００１５】このような拡声系の音声信号に対して上述
の周波数変換装置を用いて周波数変換を行えば、マイク
とスピーカとの間の音響結合が低減されてループの発生
が抑制されることから、ハウリング及びエコーの発生が
抑制されるのである。 （基本例１） 図１は本発明の基本例１の通話システムの構成を示すシ
ステム構成図である。図１に示すように、スピーカ２と
マイク３とを具備する拡声通話装置１と、通話装置たる
ハンドセット２１及びドアホン２２とが２線の信号線２
０で接続され、拡声通話装置１、ハンドセット２１及び
ドアホン２２の間で双方向の通話が可能となっている。
なお、通話装置の数はこれに限定されるものでないこと
はいうまでもない。

【００１６】また、信号線２０には、信号線２０を拡声
通話装置１のスピーカ２に接続される受話側の２線の信
号線２０ａとマイク３に接続される送話側の２線の信号
線２０ｂとの計４線に分ける２−４線変換回路４が接続
され、さらに、この２−４線変換回路４と拡声通話装置
１のスピーカ２との間の信号線２０ａに周波数変換装置
５が接続されている。

【００１７】ここで、拡声通話装置１ではスピーカ２と
マイク３との間で音響結合が生じ（図１中の６₁の経
路）、スピーカ２から出される受話音声が送話側のマイ
ク３に回り込むことになり、ハンドセット２１やドアホ
ン２２などの相手側の通話装置で話された音声がこの回
り込みによって元の話者に返り、通話に支障をきたすこ
とになる。このような回り込み現象が一般にエコーと呼
ばれるものである。また、マイク３からの送話側の音声
信号は相手方の通話装置（ハンドセット２１又はドアホ
ン２２）に送信されるはずであるが、２−４線変換回路
４のインピーダンス不整合により、信号線２０ａを介し
て僅かに拡声通話装置１の受話側のスピーカ２に回り込
み（図１中の６₂の経路）、エコーが生じる。また、こ
の信号線２０ａを介しての回り込み６₂と上記音響結合
６₁とで信号伝達のループが形成され、その信号レベル
があるレベルに達すると発振してハウリングを引起し、
通話が全くできない状態になることがある。

【００１８】さらに、相手方の通話装置がドアホン２２
のように拡声系を具備している場合には、ドアホン２２
が備えるスピーカ２２ａとマイク２２ｂとの間でも音響
結合が生じるため（図１中の６₃の経路）、ドアホン２
２の側でも拡声通話装置１の音響結合６₁と上記音響結
合６₃とによってループが形成されてハウリングが生じ
てしまう。

【００１９】また、拡声通話装置１における音響結合６
₁の伝達特性は、拡声通話装置１を使用する話者の顔と
の接近状態や周囲の状況により変動するため、従来構成
で説明したエコーキャンセラ９を用いて音響結合６₁の
低減を図ろうとすれば、適切なエコー除去動作をさせる
ために複雑な処理を行わなければならない。そこで、本
基本例１では、拡声通話装置１のスピーカ２と２−４線
変換回路４との間に周波数変換装置５を接続することに
より、スピーカ２とマイク３との音響結合６₁と２−４
線変換回路４のインピーダンス不整合による回り込み６
₂とにより形成されるループや、あるいは相手方がドア
ホン２２のように拡声系を具備した通話装置である場合
の音響結合６₃と拡声通話装置１における音響結合６₁と
で形成されるループに対して、周波数変換装置５によっ
て音声信号の伝達特性の周波数変換を行い、上記ループ
による発振すなわちハウリングやエコーを抑制すること
ができるのである。

【００２０】図２は本基本例１における拡声通話装置１
を用いて実際にハウリングを起こさせた実験結果を示す
図である。図２において、横軸には周波数（ピッチ）の
変換率をとり、縦軸にはハウリングレベルをとってい
る。また、周波数変換装置５によって周波数変換を行わ
ない場合のハウリングのレベルを基準とし、周波数変換
（ピッチ変換）を行ってハウリングの起きるときのスピ
ーカアンプ（図示せず）のレベルを測定して得られたの
が図２の実験結果である。この実験結果によれば、周波
数変換を高域側あるいは低域側の何れに行っても、小さ
な変換率で大きなハウジングマージン（ハウリングを起
こすまでのレベル的余裕）を得ることができ、変換率を
大きくするにつれてハウジングマージンの値は大きくな
り、１０％以内の変換率では基準の無変換時に対して５
ｄＢ程度のハウジングマージンが得られる。

【００２１】上記構成では、拡声通話装置１のスピーカ
２と２−４線変換回路４との間に受話側の音声信号の周
波数を変換する周波数変換装置５を接続したから、周波
数変換装置５において音声信号の周波数を僅かに変えて
やれば、通話品質にほとんど影響を与えることなくハウ
リングやエコーを抑制することができ、しかも、音声信
号の周波数を変換するので、スピーカ２とマイク３との
間の音響結合の伝達特性の変動の影響を受けず、ハウリ
ングやエコーを抑制することができる。なお、音声信号
を周波数変換することにより、話者の声のトーン（音
程）が僅かに変化するが、上記のように１０％程度の変
換率であれば大きな問題はなく、特にドアホン２２のよ
うなインターホン装置では実用上全く問題のないレベル
である。

【００２２】また、上記のように周波数変換装置５によ
る周波数変換によって通話音声の音程が変化することか
ら、一般に高音が聞きづらくなっている高齢者が拡声通
話装置１を使用する場合には、周波数変換によって相手
の声が実際よりも僅かに低くなるため、高齢者にはより
聞きやすくなるという利点もある。 （基本例２）本発明の基本例２ の通話システムの構成図を図５に示
す。図５に示すように、本基本例２は、周波数変換装置
５を拡声通話装置１のマイク３と２−４線変換回路４と
の間に接続したことに特徴を有するものであり、その他
の構成については基本例１のものと共通であるから、共
通する部分には同一の符号を付して説明は省略する。

【００２３】本基本例２の通話システムにおいても、基
本例１の場合と同様に拡声通話装置１のスピーカ２とマ
イク３との音響結合６₁と２−４線変換回路４のインピ
ーダンス不整合による回り込み６₂とにより形成される
ループや、あるいは相手方がドアホン２２のように拡声
系を具備した通話装置である場合の音響結合６₃と拡声
通話装置１における音響結合６₁とで形成されるループ
に対して、周波数変換装置５によって音声信号の伝達特
性の周波数変換を行って、上記ループによる発振すなわ
ちハウリングやエコーを抑制することができる。

【００２４】なお、本基本例２では拡声通話装置１のマ
イク３に周波数変換装置５が接続されているため、拡声
通話装置１を使用する話者の送話音声の音程を変えるこ
とができ、例えば、本基本例２の通話システムをインタ
ーホン装置として使用すれば、比較的に音程の高い女性
の声を周波数変換によって比較的に音程の低い男性の声
に似せることもできるから、一人暮らしの女性が屋内側
で拡声通話装置１を使って来訪者とドアホン２２によっ
て応対するようなときに、男性の声に似せて応対するこ
とで防犯に役立てることができるという利点がある。ま
た、基本例１の場合と同じく、拡声通話装置１で通話す
る相手が高齢者であった場合に、送話音声の音程を下げ
ることで高齢者に聞きやすくすることができるという利
点もある。

【００２５】（基本例３）本発明の基本例３ の通話システムでは、複数の拡声通話
装置１のそれぞれのマイク３と２−４線変換回路４との
間に周波数変換装置５が接続されており、図６は２つの
拡声通話装置１，１’間で通話を行う状態を示してい
る。これは、上記基本例１，２において拡声通話装置１
で拡声系を有するドアホン２２と通話する場合の状況と
類似している。

【００２６】このように拡声通話装置１，１’同士で双
方向通話を行う場合には、双方の拡声通話装置１，１’
でスピーカ２とマイク３との間の音響結合６₁や２−４
線変換回路４のインピーダンス不整合による回路系の回
り込み６₂が発生し、エコーの原因となる。また、上記
音響結合６₁と回路系の回り込み６₂によってループが形
成されてハウリングの原因となり、さらに、双方の拡声
通話装置１，１’での音響結合６₁によってもハウリン
グループが形成される。このハウリングループは、一方
の拡声通話装置１のスピーカ２からマイク３へ、そして
信号線２０を介して他方の拡声通話装置１’のスピーカ
２’からマイク３’へ、また、拡声通話装置１’のマイ
ク３’から反対の拡声通話装置１のスピーカ２へという
ように信号経路のループが８の字形となることから、８
の字ループと呼ばれる。

【００２７】本基本例３の構成では、双方向の通話を行
う拡声通話装置１，１’のそれぞれのマイク３，３’に
周波数変換装置５，５’を接続したため、拡声通話装置
１から拡声通話装置１’への送信方向と、拡声通話装置
１’から拡声通話装置１への送信方向の双方向に周波数
変換装置５，５’がそれぞれ存在することになる。その
結果、例えば、一方の拡声通話装置１側の話者の音声は
拡声通話装置１の周波数変換装置５を１回通り、拡声通
話装置１’のスピーカ２’により相手側に音声が伝達さ
れる。ここで、音響結合の上記８の字ループについてみ
ると、拡声通話装置１から拡声通話装置１’に伝送され
た音声信号は、受信側の拡声通話装置１’のスピーカ
２’からマイク３’へと回り込み、送信側の拡声通話装
置１の送話者側へ返ってくる。しかしながら、受信側の
拡声通話装置１’のマイク３’にも周波数変換装置５’
が接続されているため、音声信号に２回の周波数変換が
行われることになり、８の字ループに対する音響結合の
低減効果をより高めることができるのである。したがっ
て、拡声通話装置１，１’同士で双方向通話を行う場合
に、両方の拡声通話装置１，１’に周波数変換装置５，
５’を設けることで本来の通話には殆ど影響を与えるこ
となく、ハウリングやエコーをより抑制することができ
る。

【００２８】なお、本基本例３においては、拡声通話装
置１，１’のマイク３，３’に周波数変換装置５，５’
を接続しているが、勿論スピーカ２，２’に接続しても
よく、周波数変換装置５，５’の接続する相手をスピー
カ２，２’とマイク３，３’のいずれかに統一すればよ
い。 （基本例４）本発明の基本例４ の通話システムのシステム構成図を図
７に示す。なお、図７においては拡声通話装置１の相手
方の通話装置（ハンドセット２１やドアホン２２）は省
略している。図７に示すように、本基本例４の通話シス
テムの基本構成は基本例２と共通であり、共通する部分
には同一の符号を付して説明は省略し、本基本例４の特
徴となる部分についてのみ説明する。

【００２９】本基本例４の通話システムは、周波数変換
装置５と２−４線変換回路４との間、すなわち周波数変
換装置５の出力側にローパスフィルタ７を接続したこと
に特徴を有するものである。上記構成では、周波数変換
装置５による音声信号の周波数変換を高域側にすれば、
音声信号がローパスフィルタ７の遮断領域側に変位する
ため、この遮断領域を適当な値に設定すれば音声信号の
高域の一部がローパスフィルタ７によって減衰されるこ
とになる。その結果、音声信号のレベルが下がるために
音響結合が低減し、周波数変換と合わせてより一層ハウ
リングやエコーを抑制することができる。なお、本来の
音声信号の伝送については、ローパスフィルタ７により
減衰されるのは高域の一部のみであるから、通話品質に
は大きな問題はなく、特にインターホン装置に使用する
場合にはほとんど影響はない。

【００３０】（基本例５）本発明の基本例５ の通話システムのシステム構成図を図
８に示す。なお、図８においては拡声通話装置１の相手
方の通話装置（ハンドセット２１やドアホン２２）は省
略している。図８に示すように、本基本例５の通話シス
テムの基本構成は基本例２と共通であり、共通する部分
には同一の符号を付して説明は省略し、本基本例５の特
徴となる部分についてのみ説明する。

【００３１】図８に示すように、本基本例５の通話シス
テムは、基本例４の通話システムに対して、ローパスフ
ィルタ７の代わりにハイパスフィルタ８を用いたことに
特徴がある。つまり、周波数変換装置５と２−４線変換
回路４との間にハイパスフィルタ８を接続している。上
記構成では、基本例４の通話システムとは逆に、周波数
変換装置５によるハウリング防止のための周波数変換を
低域側に行い、適当な遮断周波数に設定されたハイパス
フィルタ８により音声信号の低域の一部が減衰されて信
号レベルが下げられる。したがって、基本例４の場合と
同様に周波数変換と合わせてより一層ハウリングやエコ
ーを抑制することができる。また、本来の音声信号の伝
送については、基本例４と同様にほとんど影響がないも
のである。

【００３２】なお、上記基本例３〜５においては、拡声
通話装置１のマイク３と２−４線変換回路４との間に周
波数変換装置５を接続しているが、基本例１の場合と同
様に拡声通話装置１のスピーカ２と２−４線変換回路４
との間に周波数変換装置５を接続しても、同様の効果を
奏することは明らかである。 （基本例６）本発明の基本例６ の通話システムのシステム構成図を図
９に示す。なお、図９においては拡声通話装置１の相手
方の通話装置（ハンドセット２１やドアホン２２）は省
略している。図９に示すように、本基本例６の通話シス
テムの基本構成は基本例２と共通であり、共通する部分
には同一の符号を付して説明は省略し、本基本例６の特
徴となる部分についてのみ説明する。

【００３３】図９に示すように、本基本例６の通話シス
テムは、従来例において説明した適応形のエコーキャン
セラ９を拡声通話装置１と周波数変換装置５との間に設
けたことに特徴を有するものである。このエコーキャン
セラ９は、拡声通話装置１のスピーカ２側の音声信号を
参照してスピーカ２とマイク３との間の音響結合経路の
伝達特性を推定し、推定結果から疑似信号（エコー信
号）を作成するとともにこの疑似信号をマイク３側の音
声信号から差し引くことによってエコーの除去を行うも
のである。ここで、伝達特性の推定は、マイク３側にて
差し引かれた後の残留成分が略ゼロとなるように、エコ
ーキャンセラ９内の適応フィルタ（図示せず）の係数の
更新を行うことにより実行される。

【００３４】上記構成では、拡声通話装置１と周波数変
換装置５との間にエコーキャンセラ９を接続したので、
エコーキャンセラ９によるエコーの除去と合わせて、基
本例２と同様に周波数変換装置５による音声信号の周波
数変換によってハウリングやエコーが抑制されることに
なり、ハウリングやエコーをより一層抑制することがで
きるのである。なお、エコーキャンセラ９は、周波数変
換装置５によって音声信号の周波数変換を行う前に動作
させなければならない。すなわち、拡声通話装置１のマ
イク３に接続された信号線２０ｂ上において、拡声通話
装置１と周波数変換装置５との間に疑似信号が差し引か
れるポイント９ａを設ける必要がある。これは、エコー
キャンセラ９の動作経路内に周波数変換装置５のような
非線形処理を行う系が存在すると、信号処理によるエコ
ー経路の予測動作に誤りが生じてエコーキャンセラ９が
正常に動作しなくなってしまうからである。

【００３５】また、本基本例６では、周波数変換装置５
とエコーキャンセラ９との駆動用のクロック発振器１０
を共有しており、これによって周波数変換装置５による
ハウリングやエコーの抑制とエコーキャンセラ９による
エコーの除去との複合動作が効果的に行えるようになっ
ている。 （実施例１）本発明の実施例１ の通話システムのシステム構成図を図
１０に示す。なお、図１０においては拡声通話装置１の
相手方の通話装置（ハンドセット２１やドアホン２２）
は省略している。図１０に示すように、本実施例の通話
システムの基本構成は基本例２と共通であり、共通する
部分には同一の符号を付して説明は省略し、本実施例の
特徴となる部分についてのみ説明する。

【００３６】本実施例の通話システムは、拡声通話装置
１のマイク３の音声信号レベルを検知するレベル検知装
置１１と、レベル検知装置１１による検知出力に応じて
周波数変換装置５をオン・オフ制御したり周波数の変換
率を可変制御する制御装置１２とが周波数変換装置５と
並列に拡声通話装置１のマイク３に接続されている。レ
ベル検知装置１１は信号線２０ｂを流れる送話側の音声
信号のレベルを検知するものであり、検知出力は制御装
置１２に入力されている。一方、制御装置１２は、レベ
ル検知装置１１の検知出力がハウリングが生じるある一
定のレベルに達しなければ周波数変換装置５をオフして
音声信号の周波数変換を停止させるとともに、検知出力
が上記一定のレベルを越えたら周波数変換装置５をオン
してハウリングやエコーを抑制させ、さらに、周波数変
換装置５がオンして動作しているときには、検知出力の
レベルに応じて、例えば検知出力のレベルが高い場合に
は周波数の変換率を上げ、検知出力のレベルがあまり高
くない場合には変換率を小さい状態にとどめるように周
波数変換装置５を制御するものである。

【００３７】上記構成では、音声信号のレベルに応じて
周波数変換装置５を停止させたり動作させたり、さらに
は、周波数変換装置５における周波数変換率を音声信号
のレベルに応じて変化させているので、効率的にハウリ
ングやエコーを抑制することができるのである。 （実施例２） 本実施例の通話システムのシステム構成図を図１１に示
す。なお、図１１においては拡声通話装置１の相手方の
通話装置（ハンドセット２１やドアホン２２）は省略し
ている。図１１に示すように、本実施例の通話システム
の基本構成は基本例２と共通であり、共通する部分には
同一の符号を付して説明は省略し、本実施例の特徴とな
る部分についてのみ説明する。

【００３８】本実施例の通話システムは、基本例２のシ
ステム構成において、２−４線変換回路４と周波数変換
装置５との間にバンドパスフィルタ１３を設け、周波数
変換装置５と並列にローパスフィルタ１４とハイパスフ
ィルタ１５とを拡声通話装置１のマイク３に接続し、さ
らに、ローパスフィルタ１４の出力レベルとハイパスフ
ィルタ１５の出力レベルとを比較するフィルタ出力比較
装置１６と、このフィルタ出力比較装置１６の出力に応
じて周波数変換装置５の周波数変換を高域側にするか低
域側にするかという変位方向を決定して制御する制御手
段たる変位方向制御装置１７とを備えており、本実施例
では、ローパスフィルタ１４とハイパスフィルタ１５と
フィルタ出力比較装置１６により周波数帯検出手段を構
成している。

【００３９】次に、この通話システムにおけるハウリン
グ抑制動作について説明すると、まず、周波数変換装置
５に入力される拡声通話装置１のマイク３の音声信号に
おいてレベルの高い周波数帯が高域側にあるのか、低域
側にあるのかを周波数帯検出手段たるローパスフィルタ
１４とハイパスフィルタ１５とフィルタ出力比較装置１
６とで検出する。すなわち、ローパスフィルタ１４を通
過した低域の音声信号と、ハイパスフィルタ１５を通過
した高域の音声信号とがフィルタ出力比較装置１６にお
いて比較され、何れの方が信号レベルが高いかが判断さ
れる。そして、フィルタ出力比較装置１６によって高域
側と低域側との何れの方が信号レベルが高いかが検出で
きれば、変位方向制御装置１７がその検出結果により、
信号レベルの高い方の周波数（高域側あるいは低域側）
に拡声通話装置１のマイク３の音声信号の周波数を変位
させるように周波数変換装置５を制御する。ここで、周
波数変換装置５の出力側にはバンドパスフィルタ１３を
設けているため、例えば、低域側の信号レベルが高いと
判断された場合には変位方向制御装置１７は低域側に周
波数変換を行い、低域側に適当な遮断周波数を持つバン
ドパスフィルタ１３によって信号レベルの高い低域側が
減衰され、逆に高域側の信号レベルが高い場合には周波
数変換を高域側に行い、高域側に適当な遮断周波数を持
つバンドパスフィルタ１３によって信号レベルの高い高
域側が減衰される。

【００４０】上記構成では、拡声通話装置１のマイク３
の音声信号について信号レベルが高い方の周波数帯（高
域側あるいは低域側）を周波数帯検出手段たるローパス
フィルタ１４とハイパスフィルタ１５とフィルタ出力比
較装置１６とで検出し、変位方向制御装置１７によって
周波数変換装置５による周波数変換を信号レベルの高い
方の周波数帯側へ行うとともに、周波数変換装置５の出
力側にバンドパスフィルタ１３を設けて上記周波数帯の
信号レベルを減衰させているから、周波数変換装置５に
よる周波数変換を高域側と低域側の何れに行えば良いか
を適切に判断することができ、ハウリングやエコーを効
率的に抑制することができる。

【００４１】（実施例３） 本実施例の通話システムのシステム構成図を図１２に示
す。なお、図１２においては拡声通話装置１の相手方の
通話装置（ハンドセット２１やドアホン２２）は省略し
ている。図１２に示すように、本実施例の通話システム
の基本構成は実施例２と共通であり、共通する部分には
同一の符号を付して説明は省略し、本実施例の特徴とな
る部分についてのみ説明する。

【００４２】本実施例の通話システムは、実施例２のシ
ステム構成に加え、ローパスフィルタ１４及びハイパス
フィルタ１５と並列にバンドパスフィルタ１８を拡声通
話装置のマイク３に接続し、さらに、このバンドパスフ
ィルタ１８の出力の信号レベルを検出するレベル検出装
置１９と、周波数変換装置５の出力側に接続されたバン
ドパスフィルタ１３を通過した音声信号を増幅する可変
増幅器２３と、レベル検出装置１９の検出出力に応じて
可変増幅器２３の増幅度を可変制御する増幅器制御装置
２４とを備えている。

【００４３】本実施例の通話システムの動作については
実施例２のものとほぼ共通であるが、この通話システム
では、拡声通話装置１のマイク３側の音声信号の中心周
波数帯の信号レベルをバンドパスフィルタ１８とレベル
検出装置１９とで検出するようにしている。そして、レ
ベル検出装置１９の検出出力に応じて、バンドパスフィ
ルタ１３を通過した音声信号のレベルを増幅する可変増
幅器２３の増幅度を増幅器制御装置２４で可変制御する
のである。つまり、バンドパスフィルタ１３を通過した
音声信号のレベルがなおハウリングを起こすレベルであ
るときには、バンドパスフィルタ１８を通過した音声信
号のレベルもあるレベル以上であるから、その場合には
レベル検出装置１９によって音声信号が上記レベル以上
であることを検出し、増幅器制御装置２４によってバン
ドパスフィルタ１３を通過した音声信号のレベルを下げ
るように可変増幅器２３の増幅度を調節する。これによ
り、実施例２の通話システムの構成よりさらにハウリン
グやエコーの抑制効果を向上させ、ハウリングやエコー
の抑制を細かく制御することができるのである。また、
バンドパスフィルタ１３を通過した音声信号のレベルが
ハウリングを起こすレベルよりも充分低い場合には、エ
コーやハウリングを抑制しながらバンドパスフィルタ１
３を通過した音声信号の中心周波数帯の信号レベルのみ
を必要に応じて増幅し、通話品質の向上も図れる。

【００４４】（実施例４） 本実施例の通話システムのシステム構成図を図１３に示
す。なお、図１３においては拡声通話装置１の相手方の
通話装置（ハンドセット２１やドアホン２２）は省略し
ている。図１３に示すように、本実施例の通話システム
では、拡声通話装置１のスピーカ２及びマイク３と２−
４線変換回路４とを接続する信号線２０ａ，２０ｂにそ
れぞれスイッチ２５ａ，２５ｂを挿入すると共に、この
スイッチ２５ａ，２５ｂと各々並列に周波数変換装置５
ａ，５ｂを信号線２０ａ，２０ｂに接続し、さらに、信
号線２０ａを流れるスピーカ２側の音声信号と、信号線
２０ｂを流れるマイク３側の音声信号とのレベル比較を
行い、その比較結果に基づいて２つのスイッチ２５ａ，
２５ｂの一方をオン、他方をオフとするスイッチ制御装
置２６を備えている。

【００４５】ここで、スイッチ２５ａ（あるいは２５
ｂ）がオンしている場合には、信号線２０ａ（あるいは
２０ｂ）に周波数変換装置５ａ（あるいは５ｂ）が挿入
され、反対にスイッチ２５ａ（あるいは２５ｂ）がオフ
している場合には、周波数変換装置５ａ（あるいは５
ｂ）が信号線２０ａ（あるいは２０ｂ）から切り離され
るようになっている。すなわち、スイッチ制御装置２６
によって一方のスイッチ２５ａ（あるいは２５ｂ）をオ
ン、他方のスイッチ２５ｂ（あるいは２５ａ）をオフと
することで、スピーカ２側（あるいはマイク３側）の周
波数変換装置５ａ（あるいは５ｂ）のみを信号線２０ａ
（あるいは２０ｂ）に挿入して音声信号の周波数変換を
実行し、他方の信号線２０ｂ（あるいは２０ａ）は周波
数変換装置５ｂ（あるいは５ａ）を介さずに音声信号が
伝送されるようにすることができる。上記構成では、ス
イッチ制御装置２６においてスピーカ２側（受話側）の
音声信号と、マイク３側（送話側）の音声信号とのレベ
ルを比較を行い、例えば、受話側の音声信号のレベルの
方が高ければ、スイッチ２５ａをオフ、スイッチ２５ｂ
をオンすることによって送話側の信号線２０ｂに周波数
変換装置５ｂを挿入し、送話側の音声信号を周波数変換
することでハウリングやエコーを抑制する。反対に、送
話側の音声信号のレベルが高ければ、スイッチ２５ａを
オン、スイッチ２５ｂをオフとして受話側の音声信号を
周波数変換装置５ａによって周波数変換してハウリング
やエコーを抑制するのである。したがって、受話側の音
声信号のレベルが高い状態すなわち受話中には、スピー
カ２から出る音声信号が周波数変換されることなくハウ
リングやエコーを抑制することができ、反対に、送話側
の音声信号のレベルが高い送話中には、マイク３で拾っ
た音声信号が周波数変換されることなくハウリングやエ
コーを抑制することができ、各状況に応じて効率的且つ
効果的にハウリングやエコーを抑制することができるの
である。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の発明は、複数の通話装置を備
え、任意の通話装置間で双方向に通話を行う通話システ
ムにおいて、少なくとも１つの通話装置がマイクとスピ
ーカとを具備した拡声通話装置であって、この拡声通話
装置に音声信号の周波数を変換する周波数変換装置を接
続するとともに、マイクの音声信号レベルを検知するレ
ベル検知手段と、レベル検知手段による検知出力に応じ
て周波数変換装置のオン・オフ制御及び周波数変換率の
可変制御を行う制御手段とを備えたので、音声信号が周
波数変換されることにより、拡声通話装置のマイクとス
ピーカとの音響結合が低減されてハウリングやエコーを
抑制することができ、しかも、周囲の状況の影響を受け
ることなく一定のハウリングマージンを確保することが
でき、さらに、マイクの音声信号レベルに応じて間欠的
に周波数変換を行ったり、周波数変換の変換率を可変す
ることができるため、ハウリングやエコーの抑制の度合
いを調整することが可能となり、効率的にハウリングや
エコーの防止が図れるという効果がある。

【００４７】請求項２の発明は、複数の通話装置を備
え、任意の通話装置間で双方向に通話を行う通話システ
ムにおいて、少なくとも１つの通話装置がマイクとスピ
ーカとを具備した拡声通話装置であって、この拡声通話
装置に音声信号の周波数を変換する周波数変換装置を接
続するとともに、周波数変換装置の出力側に設けられた
バンドパスフィルタと、マイクの音声信号の信号レベル
が相対的に高い周波数帯を検出する周波数帯検出手段
と、検出された周波数帯の少なくとも一部がバンドパス
フィルタの遮断領域内に含まれるように周波数変換装置
を制御する制御手段とを備えたので、音声信号が周波数
変換されることにより、拡声通話装置のマイクとスピー
カとの音響結合が低減されてハウリングやエコーを抑制
することがで き、しかも、周囲の状況の影響を受けるこ
となく一定のハウリングマージンを確保することがで
き、さらに、よりハウリングやエコーが抑制できる方向
に周波数変換を行うため、効率よくハウリングやエコー
を防止できるという効果がある。請求項３の発明は、複
数の通話装置を備え、任意の通話装置間で双方向に通話
を行う通話システムにおいて、少なくとも１つの通話装
置がマイクとスピーカとを具備した拡声通話装置であっ
て、この拡声通話装置に音声信号の周波数を変換する周
波数変換装置を接続してなり、拡声通話装置のマイク側
の音声信号を周波数変換する第１の周波数変換装置と、
拡声通話装置のスピーカ側の音声信号を周波数変換する
第２の周波数変換装置と、マイク側とスピーカ側との音
声信号のレベル比較を行う比較手段と、比較手段による
比較結果に基づいてレベルの高い方の音声信号に対応す
る周波数変換装置のみを動作させるように切り換える切
換手段とを備えたので、音声信号が周波数変換されるこ
とにより、拡声通話装置のマイクとスピーカとの音響結
合が低減されてハウリングやエコーを抑制することがで
き、しかも、周囲の状況の影響を受けることなく一定の
ハウリングマージンを確保することができ、さらに、例
えば、拡声通話装置においてスピーカ側の音声信号レベ
ルが高い場合には第１の周波数変換装置を動作させるか
ら、スピーカからの話し手の声が周波数変換されること
なく、マイク側の音声信号の周波数変換によってハウリ
ングやエコーを抑制することができ、様々な状況に応じ
て効率的にハウリングやエコーを防止することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】基本例１を示すシステム構成図である。

【図２】同上の動作を説明するための図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は同上に使用される周波数変換
装置の動作を説明するための図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は同上に使用される周波数変換
装置の動作を説明するための図である。

【図５】基本例２を示すシステム構成図である。

【図６】基本例３を示すシステム構成図である。

【図７】基本例４を示す一部省略したシステム構成図で
ある。

【図８】基本例５を示す一部省略したシステム構成図で
ある。

【図９】基本例６を示す一部省略したシステム構成図で
ある。

【図１０】実施例１を示す一部省略したシステム構成図
である。

【図１１】実施例２を示す一部省略したシステム構成図
である。

【図１２】実施例３を示す一部省略したシステム構成図
である。

【図１３】実施例４を示す一部省略したシステム構成図
である。

【図１４】従来例を示す一部省略したシステム構成図で
ある。

【図１５】他の従来例を示す一部省略したシステム構成
図である。

【符号の説明】

１ 拡声通話装置 ２ スピーカ ３ マイク ４ ２−４線変換回路 ５ 周波数変換装置 ２０ 信号線 ２０ａ，２０ｂ 信号線 ２１ ハンドセット ２２ ドアホン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−260344（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−29094（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−74308（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 3/00 - 3/44 H04M 1/60

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の通話装置を備え、任意の通話装置
   間で双方向に通話を行う通話システムにおいて、少なく
   とも１つの通話装置がマイクとスピーカとを具備した拡
   声通話装置であって、この拡声通話装置に音声信号の周
   波数を変換する周波数変換装置を接続するとともに、マ
   イクの音声信号レベルを検知するレベル検知手段と、レ
   ベル検知手段による検知出力に応じて周波数変換装置の
   オン・オフ制御及び周波数変換率の可変制御を行う制御
   手段とを備えたことを特徴とする通話システム。
2. 【請求項２】 複数の通話装置を備え、任意の通話装置
   間で双方向に通話を行う通話システムにおいて、少なく
   とも１つの通話装置がマイクとスピーカとを具備した拡
   声通話装置であって、この拡声通話装置に音声信号の周
   波数を変換する周波数変換装置を接続するとともに、周
   波数変換装置の出力側に設けられたバンドパスフィルタ
   と、マイクの音声信号の信号レベルが相対的に高い周波
   数帯を検出する周波数帯検出手段と、検出された周波数
   帯の少なくとも一部がバンドパスフィルタの遮断領域内
   に含まれるように周波数変換装置を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする通話システム。
3. 【請求項３】 複数の通話装置を備え、任意の通話装置
   間で双方向に通話を行う通話システムにおいて、少なく
   とも１つの通話装置がマイクとスピーカとを具備した拡
   声通話装置であって、この拡声通話装置に音声信号の周
   波数を変換する周波数変換装置を接続してなり、拡声通
   話装置のマイク側の音声信号を周波数変換する第１の周
   波数変換装置と、拡声通話装置のスピーカ側の音声信号
   を周波数変換する第２の周波数変換装置と、マイク側と
   スピーカ側との音声信号のレベル比較を行う比較手段
   と、比較手段による比較結果に基づいてレベルの高い方
   の音声信号に対応する周波数変換装置のみを動作させる
   ように切り換える切換手段とを備えたことを特徴とする
   通話システム。