JP4636114B2

JP4636114B2 - 音声出力装置

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Publication number: JP4636114B2
Application number: JP2008116539A
Authority: JP
Inventors: 淳黒田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2028-04-28
Also published as: JP2009267890A

Description

本発明は、スピーカと増幅器とを備える音声出力装置に関する。

音声信号を増幅して出力する第１の増幅器及び第２の増幅器と、増幅器から出力された音声信号に基づいて音声を出力するスピーカと、を含む音声出力装置を備える携帯電話装置（移動体通信端末、携帯型情報処理端末）が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

この音声出力装置は、スピーカが通話者の耳の近傍に配置された場合（即ち、ハンドセット通話時）には第１の増幅器から出力された音声信号に基づいて比較的小さい音声レベルの音声を出力する。一方、音声出力装置は、スピーカが通話者の耳と相対的に遠い位置に配置された場合（即ち、ハンズフリー通話時）には第２の増幅器から出力された音声信号に基づいて比較的大きい音声レベルの音声を出力する。

即ち、第１の増幅器の最大出力信号レベル（出力する音声信号の信号レベルの最大値）は、第２の増幅器の最大出力信号レベルよりも小さい。ところで、増幅器の構成を変更しなければ、最大出力信号レベルを変更することができない。従って、第１の増幅器の構成と、第２の増幅器の構成と、は相違している。一方、構成が異なる増幅器を製造する際の製造コストは、構成が同一の増幅器を製造する際の製造コストよりも高い。即ち、上記音声出力装置を製造する際の製造コストが比較的高いという問題があった。
特開２００７−１３４０２号公報

そこで、上記音声出力装置を製造する際の製造コストを低減するために、第１の増幅器及び第２の増幅器として、最大出力信号レベルが同一の２つの増幅器を用いることが好適であると考えられる。

ところで、音声出力装置は、ハンドセット通話時においてスピーカが出力する音声の音声レベルの上限値（最大値）が通話者の聴覚を保護するために定められた上限音声レベルとなるように構成される必要がある。従って、音声出力装置は、図７及び図８に示したように、スピーカに入力される音声信号の信号レベルの上限値（目標上限信号レベル）ＴＨが、上限音声レベルに対応した値となるように構成される必要がある。

また、音声出力装置は、ハンドセット通話時においてスピーカが出力する音声の音声レベルの基準値（例えば、平均値）が通話者が最も聞き取りやすい基準音声レベルとなるように構成される必要がある。従って、音声出力装置は、スピーカに入力される音声信号の信号レベルの基準値（目標基準信号レベル）ＴＲが、基準音声レベルに対応した値となるように構成される必要がある。

ところで、この目標上限信号レベルＴＨと目標基準信号レベルＴＲとの差ΔＬ１は、入力上限信号レベルＩＨと入力基準信号レベルＩＲとの差ΔＬ２よりも小さい。ここで、入力上限信号レベルＩＨは、第１の増幅器に入力される音声信号であって目標上限信号レベルＴＨに対応する信号レベルの音声信号である。また、入力基準信号レベルＩＲは、第１の増幅器に入力される音声信号であって目標基準信号レベルＴＲに対応する信号レベルの音声信号である。

従って、図７に示したように、第１の増幅器に入力上限信号レベルＩＨの音声信号が入力された場合に第１の増幅器が目標上限信号レベルＴＨの音声信号を出力するように第１の増幅器の利得比を設定した場合には、第１の増幅器は、第１の増幅器に入力基準信号レベルＩＲの音声信号が入力されたとき、目標基準信号レベルＴＲよりも小さい信号レベルＯ１の音声信号を出力する。

一方、図８に示したように、第１の増幅器に入力基準信号レベルＩＲの音声信号が入力された場合に第１の増幅器が目標基準信号レベルＴＲの音声信号を出力するように第１の増幅器の利得比を設定した場合には、第１の増幅器は、第１の増幅器に入力上限信号レベルＩＨの音声信号が入力されたとき、目標上限信号レベルＴＨよりも大きい信号レベルＯ２の音声信号を出力する。

このように、目標上限信号レベルＴＨよりも大きい信号レベルを最大出力信号レベルＯＭとして有する増幅器を第１の増幅器として用いた場合に、第１の増幅器に、入力基準信号レベルＩＲの音声信号に応じて目標基準信号レベルＴＲの音声信号を出力させ且つ入力上限信号レベルＩＨの音声信号に応じて目標上限信号レベルＴＨの音声信号を出力させることができないという問題があった。この結果、目標上限信号レベルＴＨよりも大きい信号レベルを最大出力信号レベルＯＭとして有する増幅器を第１の増幅器として用いた場合には、ハンドセット通話時において、スピーカが適切な音声レベルの音声を出力できない虞があった。

このため、本発明の目的は、上述した課題である「製造コストを低減し、且つ、スピーカに適切な音声レベルの音声を出力させることができないこと」を解決することが可能な音声出力装置を提供することにある。

かかる目的を達成するため本発明の一形態である音声出力装置は、
音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが予め設定された第１の利得比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として所定の目標上限信号レベルよりも大きい最大出力信号レベルが設定された第１の増幅器と、
上記第１の増幅器から出力された音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが上記最大出力信号レベルを上記目標上限信号レベルにより除した値である減衰比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように減衰させ、当該減衰させた音声信号を出力する減衰器と、
上記減衰器から出力された音声信号を入力し当該入力した音声信号によって駆動されることにより当該音声信号に応じた音声を出力する第１のスピーカと、
を備える。

また、本発明の他の形態である携帯電話装置は、
音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが予め設定された第１の利得比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として所定の目標上限信号レベルよりも大きい最大出力信号レベルが設定された第１の増幅器と、
上記第１の増幅器から出力された音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが上記最大出力信号レベルを上記目標上限信号レベルにより除した値である減衰比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように減衰させ、当該減衰させた音声信号を出力する減衰器と、
上記減衰器から出力された音声信号を入力し当該入力した音声信号によって駆動されることにより当該音声信号に応じた音声を出力する第１のスピーカと、
を備える。

本発明は、以上のように構成されることにより、製造コストを低減しながら、スピーカに適切な音声レベルの音声を出力させることができる。

本発明の一形態である音声出力装置は、
音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが予め設定された第１の利得比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として所定の目標上限信号レベルよりも大きい最大出力信号レベルが設定された第１の増幅器と、
上記第１の増幅器から出力された音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが上記最大出力信号レベルを上記目標上限信号レベルにより除した値である減衰比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように減衰させ、当該減衰させた音声信号を出力する減衰器と、
上記減衰器から出力された音声信号を入力し当該入力した音声信号によって駆動されることにより当該音声信号に応じた音声を出力する第１のスピーカと、
を備える。

これによれば、第１の増幅器が最大出力信号レベルの音声信号を出力した場合に、目標上限信号レベルの音声信号を第１のスピーカに入力させることができる。即ち、第１のスピーカに目標上限信号レベルよりも大きい信号レベルの音声信号が入力されることを防止することができる。この結果、第１のスピーカが過大な音声レベルの音声を出力することを防止することができる。

また、音声出力装置が第１の増幅器と同一の最大出力信号レベルを有する第２の増幅器を備える場合、第２の増幅器から出力される音声信号により、上記目標上限信号レベルよりも大きい最大出力信号レベルに応じた音声レベルの音声を出力することができる。即ち、音声レベルの上限値が異なる音声を、同一の構成を有する増幅器を用いて出力することができる。この結果、構成が異なる２つの増幅器を用いる場合よりも音声出力装置を製造する際の製造コストを低減することができる。

この場合、
上記音声出力装置は、
上記最大出力信号レベルを上記第１の利得比により除した値である飽和境界信号レベルよりも小さい信号レベルから、当該飽和境界信号レベルよりも大きい信号レベルまでの範囲の信号レベルの音声信号を生成し当該生成した音声信号を出力する音声信号生成部を備えるとともに、
上記第１の増幅器は、上記音声信号生成部から出力された音声信号を入力するように構成されることが好適である。

これによれば、音声信号生成部が出力する音声信号の信号レベルの最大値に第１の利得比を乗じた値は、最大出力信号レベルよりも大きくなる。一方、音声信号生成部が出力する音声信号の信号レベルの最小値に第１の利得比を乗じた値は、最大出力信号レベルよりも小さくなる。

従って、音声信号生成部が上記範囲内の最大の信号レベルの音声信号を出力した場合、その音声信号を入力した第１の増幅器は、入力した音声信号の信号レベルに第１の利得比を乗じた値よりも小さい信号レベルである最大出力信号レベルの音声信号を出力する。一方、音声信号生成部が上記範囲内の最小の信号レベルの音声信号を出力した場合、その音声信号を入力した第１の増幅器は、入力した音声信号の信号レベルに第１の利得比を乗じた値と等しい信号レベルの音声信号を出力する。

即ち、第１のスピーカに入力される音声信号の信号レベルの、上限値（目標上限信号レベル）と、上限値よりも小さい基準値（目標基準信号レベル）と、の差を、第１の増幅器に入力された音声信号の信号レベルの、上限値（目標上限信号レベルに対応する入力上限信号レベル）と、上限値よりも小さい基準値（目標基準信号レベルに対応する入力基準信号レベル）と、の差よりも、小さくすることができる。

この結果、上記音声出力装置が携帯電話装置等に搭載された場合において、ハンドセット通話時に第１のスピーカが出力する音声の音声レベルの上限値を、通話者の聴覚を保護するために定められた上限音声レベルとし、且つ、当該音声レベルの基準値を、通話者が最も聞き取りやすい基準音声レベルとすることができる。即ち、第１のスピーカに適切な音声レベルの音声を出力させることができる。

この場合、
上記音声出力装置は、
音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが予め設定された第２の利得比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として上記最大出力信号レベルが設定された第２の増幅器と、
上記減衰器、上記第２の増幅器及び上記第１のスピーカのそれぞれと接続され、且つ、上記減衰器から出力された音声信号を上記第１のスピーカへ出力する第１の状態と、上記第２の増幅器から出力された音声信号を当該第１のスピーカへ出力する第２の状態と、に状態を切り替える切替器と、
を備え、
上記第１のスピーカは、上記切替器から出力された音声信号を入力するように構成されることが好適である。

これによれば、第１のスピーカのみを用いることによって、目標上限信号レベルに応じた音声レベルを上限値とする範囲内の音声と、目標上限信号レベルよりも大きい最大出力信号レベルに応じた音声レベルを上限値とする範囲内の音声と、を選択的に出力することができる。

即ち、音声レベルの上限値が異なる音声を、同一の構成を有する増幅器を用いて出力することができる。この結果、構成が異なる２つの増幅器を用いる場合よりも音声出力装置を製造する際の製造コストを低減することができる。更に、２つのスピーカを用いる場合よりも部品数を少なくすることができる。

また、本発明の他の態様に係る音声出力装置は、
音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが予め設定された第２の利得比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として上記最大出力信号レベルが設定された第２の増幅器と、
上記第２の増幅器から出力された音声信号を入力し当該入力した音声信号によって駆動されることにより当該音声信号に応じた音声を出力する第２のスピーカと、
を備えることが好適である。

これによれば、目標上限信号レベルに応じた音声レベルを上限値とする範囲内の音声を第１のスピーカから出力することができるとともに、目標上限信号レベルよりも大きい最大出力信号レベルに応じた音声レベルを上限値とする範囲内の音声を第２のスピーカから出力することができる。

即ち、音声レベルの上限値が異なる音声を、同一の構成を有する増幅器を用いて出力することができる。この結果、構成が異なる２つの増幅器を用いる場合よりも音声出力装置を製造する際の製造コストを低減することができる。

この場合、
上記音声出力装置は、
上記音声信号生成部から出力された音声信号を入力し、当該入力した音声信号のうちの、上記最大出力信号レベルよりも小さい信号レベルであって且つ予め設定された信号レベルである通過上限信号レベルよりも小さい信号レベルの音声信号を出力し、一方、当該通過上限信号レベルよりも大きい信号レベルの音声信号を出力しない制限器を備え、
上記第１の増幅器は、上記制限器から出力された音声信号を入力するように構成されることが好適である。

ところで、第１の増幅器から出力される音声信号の信号レベルが大きくなるほど、減衰器にて消費される電力が大きくなる。従って、上記構成によれば、通過上限信号レベルよりも大きい信号レベルの音声信号が第１の増幅器に入力されることを防止することができるので、第１の増幅器から出力される電力を低減することができる。この結果、減衰器にて消費される電力を低減することができる。従って、音声出力装置が消費する電力を低減することができる。更に、上記制限器を備えない音声出力装置よりも目標上限信号レベルと目標基準信号レベルとの差を小さくすることもできる。

この場合、
上記携帯電話装置は、
上記最大出力信号レベルを上記第１の利得比により除した値である飽和境界信号レベルよりも小さい信号レベルから、当該飽和境界信号レベルよりも大きい信号レベルまでの範囲の信号レベルの音声信号を生成し当該生成した音声信号を出力する音声信号生成部を備えるとともに、
上記第１の増幅器は、上記音声信号生成部から出力された音声信号を入力するように構成されることが好適である。

この場合、
上記携帯電話装置は、
音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが予め設定された第２の利得比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として上記最大出力信号レベルが設定された第２の増幅器と、
上記減衰器、上記第２の増幅器及び上記第１のスピーカのそれぞれと接続され、且つ、上記減衰器から出力された音声信号を上記第１のスピーカへ出力する第１の状態と、上記第２の増幅器から出力された音声信号を当該第１のスピーカへ出力する第２の状態と、に状態を切り替える切替器と、
を備え、
上記第１のスピーカは、上記切替器から出力された音声信号を入力するように構成されることが好適である。

また、本発明の他の態様に係る携帯電話装置は、
音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが予め設定された第２の利得比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として上記最大出力信号レベルが設定された第２の増幅器と、
上記第２の増幅器から出力された音声信号を入力し当該入力した音声信号によって駆動されることにより当該音声信号に応じた音声を出力する第２のスピーカと、
を備えることが好適である。

上述した構成を有する携帯電話装置の発明であっても、上記音声出力装置と同様の作用を有するために、上述した本発明の目的を達成することができる。

以下、本発明に係る、音声出力装置及び携帯電話装置の各実施形態について図１〜図６を参照しながら説明する。

＜第１実施形態＞
図１に示したように、第１実施形態に係る携帯電話装置１は、アンテナ部１１と、ＲＦ回路部１２と、ベースバンド部１３と、コーデック部１４と、第１の増幅器１５と、減衰器１５ａと、第２の増幅器１６と、切替器１７と、スピーカ（第１のスピーカ）１８と、を含む。

なお、ベースバンド部１３、コーデック部１４、第１の増幅器１５、減衰器１５ａ、第２の増幅器１６、切替器１７及びスピーカ１８は、音声出力装置を構成している。また、ベースバンド部１３及びコーデック部１４は、音声信号生成部を構成している。
更に、本明細書において、信号レベルは、音声信号を構成する電圧の振幅（例えば、電圧波形における最大値と最小値との差）を表す値である。

アンテナ部１１は、アナログ信号である無線信号を受信するアンテナを含む。ＲＦ回路部１２は、アンテナ部１１により受信された無線信号の振幅を調整する処理を行うとともにその無線信号の周波数を変換する処理を行うことにより、その無線信号が表すベースバンド信号（デジタル信号）を取得する。そして、ＲＦ回路部１２は、取得したベースバンド信号を出力する。

ベースバンド部１３は、ＲＦ回路部１２から出力されたベースバンド信号を入力する。ベースバンド部１３は、入力したベースバンド信号を予め設定されたデジタル変調方式（例えば、ＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）方式）に従って復調する。そして、ベースバンド部１３は、復調したベースバンド信号を出力する。なお、ベースバンド部１３は、スペクトラム逆拡散処理及び誤り訂正処理を行うように構成されていてもよい。

コーデック部１４は、ベースバンド部１３から出力されたベースバンド信号を入力する。コーデック部１４は、入力したベースバンド信号が表す音声データを予め設定された音声符号化方式（例えば、ＧＳＭ−ＡＭＲ（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ−ＡｄａｐｔｉｖｅＭｕｌｔｉＲａｔｅ）方式）に従って復号する。そして、コーデック部１４は、復号した音声データが表す音声信号（アナログ信号）を出力する。

更に、ベースバンド部１３及びコーデック部１４は、図２に示したように、コーデック部１４から出力される音声信号の信号レベルが、ＲＦ回路部１２から出力されたベースバンド信号に対応する音声信号の信号レベルに、予め設定された変換利得比（ゲイン）を乗じた値となるように、ベースバンド信号を変換する処理を行う。

ここで、変換利得比は、「ベースバンド部１３に入力されたベースバンド信号に対応する音声信号の信号レベル」に対する「コーデック部１４から出力された音声信号の信号レベル」の比である。即ち、変換利得比は、「コーデック部１４から出力された音声信号の信号レベル」を、「ベースバンド部１３に入力されたベースバンド信号に対応する音声信号の信号レベル」により除した値である。

本例では、変換利得比は、後述する最大出力信号レベルＯＭよりも大きい信号レベルである図２の入力上限信号レベルＩＨを受信上限信号レベルＲＨにより除した値（最大出力信号レベルＯＭよりも小さい信号レベルである図２の入力基準信号レベルＩＲを受信基準信号レベルＲＲにより除した値）に設定されている。

ここで、受信上限信号レベルＲＨは、公衆回線網における信号レベルの上限値（最大値、本例では、公衆回線網におけるインピーダンスの既定値６００Ωに対する電力３．１７ｄＢｍＷに対応する信号レベル）である。また、受信基準信号レベルＲＲは、公衆回線網における信号レベルの基準値（標準値、本例では、公衆回線網におけるインピーダンスの既定値６００Ωに対する電力−１６ｄＢｍＷに対応する信号レベル）である。

第１の増幅器１５は、コーデック部１４から出力された音声信号を入力する。第１の増幅器１５は、信号レベルが、入力した音声信号の信号レベルに予め設定された第１の利得比（ゲイン）を乗じた値となるように、入力した音声信号を変換し、変換した音声信号を出力する。

ここで、第１の利得比は、「第１の増幅器１５に入力された音声信号の信号レベル」に対する「第１の増幅器１５から出力された音声信号の信号レベル」の比である。即ち、第１の利得比は、「第１の増幅器１５から出力された音声信号の信号レベル」を、「第１の増幅器１５に入力された音声信号の信号レベル」により除した値である。本例では、図２に示したように、第１の利得比は「１」に設定されている。なお、第１の利得比は、利得比を調整するための素子を第１の増幅器１５に接続することにより設定されている。

更に、第１の増幅器１５は、図２に示したように、出力する音声信号の信号レベルの最大値（上限値）として、所定の目標上限信号レベルＴＨよりも大きい最大出力信号レベルＯＭが設定されている。

即ち、第１の増幅器１５は、最大出力信号レベルＯＭを第１の利得比により除した値（即ち、本例では、最大出力信号レベルＯＭ）である飽和境界信号レベルよりも小さい信号レベルの音声信号を入力した場合、入力した音声信号の信号レベルに第１の利得比を乗じた値と等しい信号レベルの音声信号を出力する。

一方、第１の増幅器１５は、上記飽和境界信号レベルよりも大きい信号レベルの音声信号を入力した場合、入力した音声信号の信号レベルの大きさに関係なく、最大出力信号レベルＯＭと等しい信号レベルの音声信号を出力する。

減衰器１５ａは抵抗器である。減衰器１５ａは、第１の増幅器１５から出力された音声信号を入力する。減衰器１５ａは、信号レベルが、入力した音声信号の信号レベルに予め設定された減衰比を乗じた値となるように、入力した音声信号を減衰させ、減衰させた音声信号を出力する。ここで、減衰比は、最大出力信号レベルＯＭを目標上限信号レベルＴＨにより除した値に設定されている。

第２の増幅器１６は、コーデック部１４から出力された音声信号を入力する。第２の増幅器１６は、信号レベルが、入力した音声信号の信号レベルに予め設定された第２の利得比を乗じた値となるように、入力した音声信号を変換し、変換した音声信号を出力する。ここで、第２の利得比は、「第２の増幅器１６に入力された音声信号の信号レベル」に対する「第２の増幅器１６から出力された音声信号の信号レベル」の比である。

更に、第２の増幅器１６は、第１の増幅器１５と同様に、出力する音声信号の信号レベルの最大値として、上記最大出力信号レベルＯＭが設定されている。即ち、第２の増幅器１６は、第１の増幅器１５と同一の構成を有している。また、第２の利得比は、第１の利得比と同様に、利得比を調整するための素子を第２の増幅器１６に接続することにより設定されている。

切替器１７は、減衰器１５ａ、第２の増幅器１６及びスピーカ１８のそれぞれと接続されている。切替器１７は、ベースバンド部１３からの指示信号に応じて、減衰器１５ａから出力された音声信号をスピーカ１８へ出力する第１の状態と、第２の増幅器１６から出力された音声信号をスピーカ１８へ出力する第２の状態と、に状態を切り替える。

スピーカ１８は、切替器１７から出力された音声信号を入力する。スピーカ１８は、入力した音声信号によって駆動されることによりその音声信号に応じた音声を出力する。スピーカ１８は、目標上限信号レベルＴＨの音声信号が入力されることにより、通話者の聴覚を保護するために定められた上限音声レベルの音声を出力する。更に、スピーカ１８は、目標基準信号レベルＴＲの音声信号が入力されることにより、通話者が最も聞き取りやすい基準音声レベルの音声を出力する。

次に、上記のように構成された携帯電話装置１の作動であって、スピーカ１８が通話者の耳の近傍に配置された場合（ハンドセット通話時）における作動について説明する。この場合、ベースバンド部１３は、切替器１７の状態を第１の状態に設定するための指示信号を切替器１７に送る。これにより、切替器１７の状態は、第１の状態に設定される。

図２は、ハンドセット通話時における携帯電話装置１の各部の音声信号の信号レベルの変化を示したレベルダイアグラムである。図２における信号レベルの単位は、「ｄＢＶ」である。即ち、電圧「Ｖ」を単位とする信号レベルＳｖと、電圧比「ｄＢＶ」を単位とする信号レベルＳｄｂと、の間の関係は、式Ｓｄｂ＝２０・ｌｏｇ_１０（Ｓｖ）により表される。以下、後述する他のレベルダイアグラムにおいても同様である。

先ず、受信基準信号レベルＲＲの音声信号に対応するベースバンド信号がＲＦ回路部１２から出力された場合から説明する。

この場合、ベースバンド部１３及びコーデック部１４の処理によって、受信基準信号レベルＲＲに変換利得比を乗じた値と等しい信号レベル（入力基準信号レベルＩＲ）の音声信号が第１の増幅器１５に入力される。入力基準信号レベルＩＲは、飽和境界信号レベル（本例では、最大出力信号レベルＯＭ）よりも小さいので、第１の増幅器１５は、入力基準信号レベルＩＲに第１の利得比を乗じた値と等しい信号レベル（本例では、入力基準信号レベルＩＲ）の音声信号を出力する。

そして、減衰器１５ａは、第１の増幅器１５から出力された音声信号の信号レベル（ここでは、入力基準信号レベルＩＲ）に減衰比を乗じた値と等しい信号レベル（目標基準信号レベルＴＲ）の音声信号を出力する。これにより、スピーカ１８は、通話者が最も聞き取りやすい基準音声レベルの音声を出力する。

次に、受信上限信号レベルＲＨの音声信号に対応するベースバンド信号がＲＦ回路部１２から出力された場合について説明する。

この場合、ベースバンド部１３及びコーデック部１４の処理によって、受信上限信号レベルＲＨに変換利得比を乗じた値と等しい信号レベル（入力上限信号レベルＩＨ）の音声信号が第１の増幅器１５に入力される。入力上限信号レベルＩＨは、飽和境界信号レベル（本例では、最大出力信号レベルＯＭ）よりも大きいので、第１の増幅器１５は、入力上限信号レベルＩＨに第１の利得比を乗じた値（即ち、入力上限信号レベルＩＨ）よりも小さい信号レベル（即ち、最大出力信号レベルＯＭ）の音声信号を出力する。

そして、減衰器１５ａは、第１の増幅器１５から出力された音声信号の信号レベル（ここでは、最大出力信号レベルＯＭ）に減衰比を乗じた値と等しい信号レベル（目標上限信号レベルＴＨ）の音声信号を出力する。これにより、スピーカ１８は、通話者の聴覚を保護するために定められた上限音声レベルの音声を出力する。

このように、上記音声出力装置によれば、第１の増幅器１５が最大出力信号レベルＯＭの音声信号を出力した場合に、目標上限信号レベルＴＨの音声信号をスピーカ１８に入力させることができる。即ち、スピーカ１８に目標上限信号レベルＴＨよりも大きい信号レベルの音声信号が入力されることを防止することができる。この結果、スピーカ１８が過大な音声レベルの音声を出力することを防止することができる。

また、スピーカが通話者の耳と相対的に遠い位置に配置された場合（即ち、ハンズフリー通話時）には、切替器１７の状態が第２の状態に設定され、第２の増幅器１６から出力される音声信号がスピーカ１８に入力される。これにより、スピーカ１８は、目標上限信号レベルＴＨよりも大きい最大出力信号レベルＯＭに応じた音声レベルの音声を出力することができる。

即ち、音声レベルの上限値が異なる音声を、同一の構成を有する（出力する音声信号の信号レベルの上限値が同一である）増幅器（第１の増幅器１５及び第２の増幅器１６）を用いて出力することができる。この結果、構成が異なる２つの増幅器を用いる場合よりも音声出力装置を製造する際の製造コストを低減することができる。

更に、上記音声出力装置によれば、１つのスピーカのみを用いることによって、目標上限信号レベルＴＨに応じた音声レベルを上限値とする範囲内の音声と、目標上限信号レベルＴＨよりも大きい最大出力信号レベルＯＭに応じた音声レベルを上限値とする範囲内の音声と、を選択的に出力することができる。即ち、２つのスピーカを用いる場合よりも部品数を少なくすることができる。

加えて、上記音声出力装置によれば、スピーカ１８に入力される音声信号の信号レベルの、上限値（目標上限信号レベルＴＨ）と、上限値よりも小さい基準値（目標基準信号レベルＴＲ）と、の差ΔＬ１を、第１の増幅器１５に入力された音声信号の信号レベルの、上限値（目標上限信号レベルＴＨに対応する入力上限信号レベルＩＨ）と、上限値よりも小さい基準値（目標基準信号レベルＴＲに対応する入力基準信号レベルＩＲ）と、の差（即ち、受信上限信号レベルＲＨと受信基準信号レベルＲＲとの差ΔＬ２）よりも、小さくすることができる。

この結果、ハンドセット通話時にスピーカ１８が出力する音声の音声レベルの上限値を、通話者の聴覚を保護するために定められた上限音声レベルとし、且つ、当該音声レベルの基準値を、通話者が最も聞き取りやすい基準音声レベルとすることができる。即ち、スピーカ１８に適切な音声レベルの音声を出力させることができる。

＜第１変形例＞
次に、本発明の第１実施形態の第１変形例に係る音声出力装置について説明する。この第１変形例に係る音声出力装置は、上記第１実施形態に係る音声出力装置に対して、第１の利得比が１よりも大きい値に設定されている点において相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。

この第１変形例に係る第１の利得比は、図３に示したように、１よりも大きい値に設定されている。
また、変換利得比は、図３に示したように、入力上限信号レベルＩＨを受信上限信号レベルＲＨにより除した値に設定されている。この入力上限信号レベルＩＨは、最大出力信号レベルＯＭよりも大きい信号レベル（図３の増幅上限信号レベルＡＨ）を第１の利得比により除した値である。

次に、上記のように構成された携帯電話装置１のハンドセット通話時における作動について説明する。図３は、ハンドセット通話時における、第１変形例に係る音声出力装置が搭載された携帯電話装置１の各部の音声信号の信号レベルの変化を示したレベルダイアグラムである。

この場合、ベースバンド部１３及びコーデック部１４の処理によって、受信基準信号レベルＲＲに変換利得比を乗じた値と等しい信号レベル（入力基準信号レベルＩＲ）の音声信号が第１の増幅器１５に入力される。入力基準信号レベルＩＲは、飽和境界信号レベルＳＢ（最大出力信号レベルＯＭを第１の利得比により除した値）よりも小さいので、第１の増幅器１５は、入力基準信号レベルＩＲに第１の利得比を乗じた値と等しい信号レベル（図３の出力基準信号レベルＯＲ）の音声信号を出力する。

そして、減衰器１５ａは、第１の増幅器１５から出力された音声信号の信号レベル（ここでは、出力基準信号レベルＯＲ）に減衰比を乗じた値と等しい信号レベル（目標基準信号レベルＴＲ）の音声信号を出力する。これにより、スピーカ１８は、通話者が最も聞き取りやすい基準音声レベルの音声を出力する。

この場合、ベースバンド部１３及びコーデック部１４の処理によって、受信上限信号レベルＲＨに変換利得比を乗じた値と等しい信号レベル（入力上限信号レベルＩＨ）の音声信号が第１の増幅器１５に入力される。

入力上限信号レベルＩＨは、飽和境界信号レベルＳＢ（最大出力信号レベルＯＭを第１の利得比により除した値）よりも大きいので、第１の増幅器１５は、入力上限信号レベルＩＨに第１の利得比を乗じた値（増幅上限信号レベルＡＨ）よりも小さい信号レベル（即ち、最大出力信号レベルＯＭ）の音声信号を出力する。

このようにして、上記第１変形例に係る音声出力装置も、上記第１実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

＜第２変形例＞
次に、本発明の第１実施形態の第２変形例に係る音声出力装置について説明する。この第２変形例に係る音声出力装置は、上記第１実施形態に係る音声出力装置に対して、２つのスピーカを備える点において相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。

この第２変形例に係る音声出力装置は、図４に示したように、第１実施形態に係る切替器１７及びスピーカ１８に代えて、第１のスピーカ１９及び第２のスピーカ２０を備える。

第１のスピーカ１９は、減衰器１５ａから出力された音声信号を入力する。第１のスピーカ１９は、入力した音声信号によって駆動されることによりその音声信号に応じた音声を出力する。第１のスピーカ１９は、目標上限信号レベルＴＨの音声信号が入力されることにより、通話者の聴覚を保護するために定められた上限音声レベルの音声を出力する。更に、第１のスピーカ１９は、目標基準信号レベルＴＲの音声信号が入力されることにより、通話者が最も聞き取りやすい基準音声レベルの音声を出力する。

第２のスピーカ２０は、第２の増幅器１６から出力された音声信号を入力する。第２のスピーカ２０は、入力した音声信号によって駆動されることによりその音声信号に応じた音声を出力する。

また、この第２変形例に係るコーデック部１４は、ベースバンド部１３からの指示信号に応じて、音声信号を第１の増幅器１５へ出力する第１の状態と、音声信号を第２の増幅器１６へ出力する第２の状態と、に状態を切り替える。

ベースバンド部１３は、ハンドセット通話時、コーデック部１４の状態を第１の状態に設定するための指示信号をコーデック部１４に送る。一方、ベースバンド部１３は、ハンズフリー通話時、コーデック部１４の状態を第２の状態に設定するための指示信号をコーデック部１４に送る。

この第２変形例に係る音声出力装置によれば、目標上限信号レベルＴＨに応じた音声レベルを上限値とする範囲内の音声レベルの音声を第１のスピーカ１９から出力することができるとともに、目標上限信号レベルＴＨよりも大きい最大出力信号レベルＯＭに応じた音声レベルを上限値とする範囲内の音声レベルの音声を第２のスピーカ２０から出力することができる。

更に、上記第２変形例に係る音声出力装置は、上記第１実施形態と同様の作用及び効果も奏することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る音声出力装置について説明する。この第２実施形態に係る音声出力装置は、上記第１実施形態に係る音声出力装置に対して、コーデック部１４と第１の増幅器１５との間に制限器を備える点において相違している。従って、以下、かかる相違点を中心として説明する。

この第２実施形態に係る音声出力装置は、図５に示したように、制限器１５ｂを備える。
制限器１５ｂは、コーデック部１４から出力された音声信号を入力する。制限器１５ｂは、入力した音声信号のうちの、通過上限信号レベルＰＨ以下の信号レベルの音声信号を出力し、一方、通過上限信号レベルＰＨよりも大きい信号レベルの音声信号を出力しないように構成されている。ここで、通過上限信号レベルＰＨは、最大出力信号レベルＯＭよりも小さい信号レベルであって且つ予め設定された信号レベルである。

更に、この第２実施形態に係る第１の増幅器１５は、制限器１５ｂから出力された音声信号を入力する。

また、変換利得比は、通過上限信号レベルＰＨよりも大きい信号レベルである図６の変換上限信号レベルＣＨを受信上限信号レベルＲＨにより除した値（図６の入力基準信号レベルＩＲを受信基準信号レベルＲＲにより除した値）に設定されている。
更に、減衰比は、通過上限信号レベルＰＨを目標上限信号レベルＴＨにより除した値に設定されている。

次に、上記のように構成された携帯電話装置１のハンドセット通話時における作動について説明する。この場合、ベースバンド部１３は、切替器１７の状態を第１の状態に設定するための指示信号を切替器１７に送る。これにより、切替器１７の状態は、第１の状態に設定される。

図６は、ハンドセット通話時における、第２実施形態に係る音声出力装置が搭載された携帯電話装置１の各部の音声信号の信号レベルの変化を示したレベルダイアグラムである。

この場合、ベースバンド部１３及びコーデック部１４の処理によって、入力基準信号レベルＩＲの音声信号が制限器１５ｂに入力される。入力基準信号レベルＩＲは、通過上限信号レベルＰＨよりも小さいので、制限器１５ｂは、入力基準信号レベルＩＲの音声信号を出力する。

そして、第１の増幅器１５は、入力基準信号レベルＩＲに第１の利得比を乗じた値と等しい信号レベル（ここでは、入力基準信号レベルＩＲ）の音声信号を出力する。そして、減衰器１５ａは、第１の増幅器１５から出力された音声信号の信号レベル（ここでは、入力基準信号レベルＩＲ）に減衰比を乗じた値と等しい信号レベル（目標基準信号レベルＴＲ）の音声信号を出力する。これにより、スピーカ１８は、通話者が最も聞き取りやすい基準音声レベルの音声を出力する。

次に、通過上限信号レベルＰＨを変換利得比により除した値と等しい信号レベル（受信通過上限信号レベルＲＰ）の音声信号に対応するベースバンド信号がＲＦ回路部１２から出力された場合について説明する。

この場合、ベースバンド部１３及びコーデック部１４の処理によって、通過上限信号レベルＰＨの音声信号が制限器１５ｂに入力される。従って、制限器１５ｂは、通過上限信号レベルＰＨの音声信号を出力する。

そして、第１の増幅器１５は、通過上限信号レベルＰＨに第１の利得比を乗じた値と等しい信号レベル（ここでは、通過上限信号レベルＰＨ）の音声信号を出力する。そして、減衰器１５ａは、第１の増幅器１５から出力された音声信号の信号レベル（ここでは、通過上限信号レベルＰＨ）に減衰比を乗じた値と等しい信号レベル（目標基準信号レベルＴＲ）の音声信号を出力する。

この場合、ベースバンド部１３及びコーデック部１４の処理によって、受信上限信号レベルＲＨに変換利得比を乗じた値と等しい信号レベル（変換上限信号レベルＣＨ）の音声信号が制限器１５ｂに入力される。

変換上限信号レベルＣＨは、通過上限信号レベルＰＨよりも大きいので、制限器１５ｂは、入力した音声信号を出力しない。従って、第１の増幅器１５には音声信号が入力されない。その結果、スピーカ１８は、音声を出力しない。

このように、上記第２実施形態に係る音声出力装置によれば、通過上限信号レベルＰＨよりも大きい信号レベルの音声信号が第１の増幅器１５に入力されることを防止することができる。従って、通過上限信号レベルＰＨよりも大きい信号レベルの音声信号が第１の増幅器１５に入力される場合と比較して、第１の増幅器１５から出力される電力を低減することができる。この結果、減衰器１５ａにて消費される電力を低減することができる。従って、音声出力装置が消費する電力を低減することができる。

更に、制限器１５ｂを備えない音声出力装置（例えば、上記第１実施形態に係る音声出力装置）よりも、「受信上限信号レベルＲＨと受信基準信号レベルＲＲとの差ΔＬ２」に対する「目標上限信号レベルＴＨと目標基準信号レベルＴＲとの差ΔＬ１」の比を小さくすることもできる。

加えて、上記第２実施形態に係る音声出力装置は、上記第１実施形態と同様の作用及び効果も奏することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態においては、音声出力装置は携帯電話装置１に搭載されていたが、固定式の電話装置に搭載されていてもよい。

本発明は、スピーカと増幅器とを備える携帯電話装置等に適用可能である。

本発明の第１実施形態に係る携帯電話装置の概略構成を表す図である。ハンドセット通話時における携帯電話装置の各部の音声信号の信号レベルの変化を示したレベルダイアグラムである。本発明の第１実施形態の第１変形例に係る携帯電話装置の各部の音声信号の信号レベルの変化を示したレベルダイアグラムである。本発明の第１実施形態の第２変形例に係る携帯電話装置の概略構成を表す図である。本発明の第２実施形態に係る携帯電話装置の概略構成を表す図である。本発明の第２実施形態に係る携帯電話装置の各部の音声信号の信号レベルの変化を示したレベルダイアグラムである。第１の増幅器とスピーカとを備える音声出力装置の各部の音声信号の信号レベルの変化を示したレベルダイアグラムである。第１の増幅器とスピーカとを備える音声出力装置の各部の音声信号の信号レベルの変化を示したレベルダイアグラムである。

符号の説明

１携帯電話装置
１１アンテナ部
１２ＲＦ回路部
１３ベースバンド部
１４コーデック部
１５第１の増幅器
１５ａ減衰器
１５ｂ制限器
１６第２の増幅器
１７切替器
１８スピーカ
１９第１のスピーカ
２０第２のスピーカ

Claims

音声信号を入力し、信号レベルが、予め設定された第１の利得比を当該入力した音声信号の信号レベルに乗じた値となるように、当該入力した音声信号を変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として所定の目標上限信号レベルよりも大きい最大出力信号レベルが設定された第１の増幅器と、
減衰比が前記最大出力信号レベルを前記目標上限信号レベルにより除した値に設定され、且つ、前記第１の増幅器から出力された音声信号を入力し、信号レベルが、当該減衰比を当該入力した音声信号の信号レベルに乗じた値となるように、当該入力した音声信号を減衰させ、当該減衰させた音声信号を出力する減衰器と、
前記減衰器から出力された音声信号を入力し当該入力した音声信号によって駆動されることにより当該音声信号に応じた音声を出力する第１のスピーカと、
前記最大出力信号レベルを前記第１の利得比により除した値である飽和境界信号レベルよりも小さい信号レベルから、当該飽和境界信号レベルよりも大きい信号レベルまでの範囲の信号レベルの音声信号を生成し当該生成した音声信号を出力する音声信号生成部と、
を備え、
前記第１の増幅器は、前記音声信号生成部から出力された音声信号を入力するように構成された音声出力装置。
請求項１に記載の音声出力装置であって、
音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが予め設定された第２の利得比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として前記最大出力信号レベルが設定された第２の増幅器と、
前記減衰器、前記第２の増幅器及び前記第１のスピーカのそれぞれと接続され、且つ、前記減衰器から出力された音声信号を前記第１のスピーカへ出力する第１の状態と、前記第２の増幅器から出力された音声信号を当該第１のスピーカへ出力する第２の状態と、に状態を切り替える切替器と、
を備え、
前記第１のスピーカは、前記切替器から出力された音声信号を入力するように構成された音声出力装置。
請求項１に記載の音声出力装置であって、
音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが予め設定された第２の利得比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として前記最大出力信号レベルが設定された第２の増幅器と、
前記第２の増幅器から出力された音声信号を入力し当該入力した音声信号によって駆動されることにより当該音声信号に応じた音声を出力する第２のスピーカと、
を備える音声出力装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の音声出力装置であって、
前記音声信号生成部から出力された音声信号を入力し、当該入力した音声信号のうちの、前記最大出力信号レベルよりも小さい信号レベルであって且つ予め設定された信号レベルである通過上限信号レベルよりも小さい信号レベルの音声信号を出力し、一方、当該通過上限信号レベルよりも大きい信号レベルの音声信号を出力しない制限器を備え、
前記第１の増幅器は、前記制限器から出力された音声信号を入力するように構成された音声出力装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の音声出力装置であって、
前記目標上限信号レベルは、当該目標上限信号レベルの音声信号が前記第１のスピーカに入力されることにより、ユーザの聴覚を保護するために定められた上限音声レベルの音声が当該第１のスピーカから出力されるように設定された音声出力装置。
音声信号を入力し、信号レベルが、予め設定された第１の利得比を当該入力した音声信号の信号レベルに乗じた値となるように、当該入力した音声信号を変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として所定の目標上限信号レベルよりも大きい最大出力信号レベルが設定された第１の増幅器と、
減衰比が前記最大出力信号レベルを前記目標上限信号レベルにより除した値に設定され、且つ、前記第１の増幅器から出力された音声信号を入力し、信号レベルが、当該減衰比を当該入力した音声信号の信号レベルに乗じた値となるように、当該入力した音声信号を減衰させ、当該減衰させた音声信号を出力する減衰器と、
前記減衰器から出力された音声信号を入力し当該入力した音声信号によって駆動されることにより当該音声信号に応じた音声を出力する第１のスピーカと、
前記最大出力信号レベルを前記第１の利得比により除した値である飽和境界信号レベルよりも小さい信号レベルから、当該飽和境界信号レベルよりも大きい信号レベルまでの範囲の信号レベルの音声信号を生成し当該生成した音声信号を出力する音声信号生成部と、
を備え、
前記第１の増幅器は、前記音声信号生成部から出力された音声信号を入力するように構成された携帯電話装置。
請求項６に記載の携帯電話装置であって、
音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが予め設定された第２の利得比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として前記最大出力信号レベルが設定された第２の増幅器と、
前記減衰器、前記第２の増幅器及び前記第１のスピーカのそれぞれと接続され、且つ、前記減衰器から出力された音声信号を前記第１のスピーカへ出力する第１の状態と、前記第２の増幅器から出力された音声信号を当該第１のスピーカへ出力する第２の状態と、に状態を切り替える切替器と、
を備え、
前記第１のスピーカは、前記切替器から出力された音声信号を入力するように構成された携帯電話装置。
請求項６に記載の携帯電話装置であって、
音声信号を入力し、当該入力した音声信号を、信号レベルが予め設定された第２の利得比を当該音声信号の信号レベルに乗じた値となるように変換し、当該変換した音声信号を出力するとともに、出力する音声信号の信号レベルの最大値として前記最大出力信号レベルが設定された第２の増幅器と、
前記第２の増幅器から出力された音声信号を入力し当該入力した音声信号によって駆動されることにより当該音声信号に応じた音声を出力する第２のスピーカと、
を備える携帯電話装置。
請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の携帯電話装置であって、
前記音声信号生成部から出力された音声信号を入力し、当該入力した音声信号のうちの、前記最大出力信号レベルよりも小さい信号レベルであって且つ予め設定された信号レベルである通過上限信号レベルよりも小さい信号レベルの音声信号を出力し、一方、当該通過上限信号レベルよりも大きい信号レベルの音声信号を出力しない制限器を備え、
前記第１の増幅器は、前記制限器から出力された音声信号を入力するように構成された携帯電話装置。