JPH06152724A

JPH06152724A - 通話装置

Info

Publication number: JPH06152724A
Application number: JP4316192A
Authority: JP
Inventors: Toru Sasaki; 徹佐々木; Hitoshi Okubo; 仁大久保; Takayuki Mizuuchi; 崇行水内; Kaoru Gyotoku; 薫行徳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1994-05-31
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: JP3226121B2

Abstract

(57)【要約】【目的】送話信号中の受話信号の抑圧を行い、良好な
双方向同時通話状態を保つ。【構成】送話音声を収音するための第１のマイクロホ
ン１１と、受話音声を再生するためのスピーカ３１と、
このスピーカ３１からの受話音声を収音するための第２
のマイクロホン２１とを１つの筐体内に装着する。第２
のマイクロホン２１の出力音声信号から、適応フィルタ
回路２４において、第１のマイクロホン１１に混入する
スピーカ３１からの音声信号に近似する信号を形成させ
るように適応処理する。第１のマイクロホン１１の出力
信号と、適応フィルタ回路２４の出力信号とを合成回路
１５で合成して、第１のマイクロホン１１の出力信号中
のスピーカ３１からの音声信号成分を低減する。この合
成回路１５の出力信号を送話信号として伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、テレビ会議
システムやいわゆるハンズフリー電話などに適用して好
適な双方向同時通話装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ会議システムやハンズフリー電話
などの双方向同時通話装置は、ハンズフリーで、両手が
空いているので、通話中でも筆記や他の作業ができるな
ど非常に便利である。

【０００３】しかし、ヘッドセット型のように受話器を
耳に付けるわけではないので、スピーカから放射する音
量を適度に大きくしなければならない。また、同様に、
送話器が話者の口許に位置するわけではないため、マイ
クロホンの受音感度も高くしなければならない。そのた
めに、送話者の声のレベルよりもスピーカからの受話信
号のレベルのほうが大きくなりがちであり、相手もその
両方を混合して聞かされるために非常に聞きづらい通話
状態になることになる。さらに、通話状態でのループゲ
インが大きくなっている場合には、ハウリングを生じる
こともある。

【０００４】この問題を緩和するために、ハンズフリー
電話装置では、ボイススイッチと呼ばれる利得可変装置
がよく使用される。この装置は、送話レベルが予め設定
された閾値を下回ると（つまり、こちら側が話しをして
いないとき）、受話側の利得を上げて、相手側からの受
話音声レベルを上げ、逆に送話レベルが前記閾値より大
きくなったときには、受話側の利得を下げるものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このボ
イススイッチを用いた通話は、完全な双方向同時通話で
はなく、相手側が話しをしているときには、こちら側は
話しをしないという使い方のときにのみ有効である。し
かも、利得を切り換えるための閾値の設定が難しく、受
話音声が語句の頭が切れたような音声になりやすく、会
話が不明瞭になるという欠点がある。

【０００６】この発明は、以上の点に鑑み、完全な双方
向同時通話を、良好な会話音質で行うことができる通話
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明による通話装置は、後述の実施例の参照符
号を対応させると、受話音声を再生するためのスピーカ
３１と、送話音声を収音するための第１のマイクロホン
１１と、前記スピーカからの音声を収音するための第２
のマイクロホン２１と、前記第２のマイクロホン２１の
出力音声信号を、前記第１のマイクロホン１１に混入す
る前記スピーカ３１からの音声に近似させるように適応
処理するための適応フィルタ回路２４と、前記第１のマ
イクロホン１１の出力信号と、前記適応フィルタ回路２
４の出力信号とを合成して、前記第１のマイクロホン１
１の出力信号中のスピーカ３１からの音声信号成分を低
減するための合成回路１５と、この合成回路１５の出力
信号を送話音声信号として伝送する送信手段１７と、前
記スピーカ３１と、第１のマイクロホン１１と第２のマ
イクロホン２１とが装着される筐体４０とを備えること
を特徴とする。

【０００８】

【作用】上記の構成のこの発明によれば、第１のマイク
ロホンには、送話者の声と、スピーカ３１からの再生音
声が収音されるが、適応フィルタ回路からの信号によ
り、スピーカ３１からの音声は、相手方に送信する送話
音声信号から低減ないし除去される。

【０００９】

【実施例】この発明においては、適応雑音低減処理の考
えを使用するので、この発明の一実施例を説明する前
に、この適応雑音低減処理について説明する。

【００１０】図５は、適応雑音低減処理システムの基本
的構成のブロック図で、１は主要入力端子、２は参照入
力端子であって、主要入力端子１を通じて入力された主
要入力信号は遅延回路３を介して合成回路４に供給され
る。遅延回路３は、主要入力端子１に入力される主要入
力信号と、参照入力端子２に入力される参照入力信号と
の間に時間遅延が無いとした場合に、適応フィルタ回路
５での時間遅延分を補正するためのものであり、この遅
延回路３は設けなくてもよい。

【００１１】そして、参照入力端子２を通じて入力され
た信号は適応フィルタ回路５を介して合成回路４に供給
され、遅延回路３からの信号から減算される。そして、
この合成回路４の出力は、適応フィルタ回路５に帰還さ
れると共に、出力端子６に導出される。

【００１２】この雑音低減装置においては、主要入力端
子１には、希望信号ｓと、これと無相関の雑音ｎ0 とが
加算されたものが入力される。一方、参照入力端子２に
は、雑音ｎ1 が入力される。この参照入力の雑音ｎ1
は、希望信号とは無相関であるが、雑音ｎ0 とは相関が
あるようにされる。

【００１３】適応フィルタ回路５は、参照入力雑音ｎ1
をフィルタリングして、雑音ｎ0 に近似する信号、すな
わち、雑音ｎ0 と同相、等振幅の信号ｙを出力する。こ
の適応フィルタ回路５の出力信号として、雑音ｎ0 と逆
相、等振幅の信号−ｙを得るようにすることもできる。
合成回路４では、遅延回路３の出力信号から適応フィル
タ回路５の出力信号を減算（出力信号が、雑音ｎ0 と逆
相の信号−ｙの場合には加算）する処理が行なわれる。

【００１４】適応フィルタ回路５における適応のアルゴ
リズムは、合成回路４の出力である減算出力（残差出
力）ｅを最小にするように働く。すなわち、今、ｓ，ｎ
0 ，ｎ1 ，ｙが統計的に定常であり、平均値が０である
と仮定すると残差出力ｅは、ｅ＝ｓ＋ｎ0 −ｙとなる。これを二乗したものの期待値は、ｓがｎ0 と、
また、ｙと無相関であるから、となる。適応フィルタ回路５が収束するものとすれば、
適応フィルタ回路５は、Ｅ［ｅ²］が最小になるように
調整されるものである。このとき、Ｅ［ｓ²］は影響を
受けないので、Ｅmin ［ｅ²］＝Ｅ［ｓ²］＋Ｅmin ［（ｎ0 −
ｙ）²］となる。すなわち、Ｅ［ｅ²］が最小化されることによ
ってＥ［（ｎ0 −ｙ）²］が最小化され、適応フィルタ
回路５の出力ｙは、雑音ｎ0 の推定量になる。そして、
合成回路４からの出力の期待値は、希望信号ｓのみとな
る。すなわち、適応フィルタ回路５を調整して全出力パ
ワーを最小化することは、減算出力ｅが、希望音声信号
ｓの最小二乗推定値になることに等しい。

【００１５】残差出力ｅは、一般に、信号ｓに多少の雑
音が残ったものとなるが、出力雑音は、ｎ0 −ｙで与え
られるから、Ｅ［（ｎ0 −ｙ）²］を最小化すること
は、出力の信号対雑音比を最大化することに等しい。

【００１６】なお、適応フィルタ回路５はアナログ信号
で実現する場合とデジタル信号処理回路で実現する場合
の、いずれでも可能である。適応フィルタ回路５を、デ
ジタルフィルタを用いて実現した場合の例を図６に示
す。この例は、適応のアルゴリズムとして、いわゆるＬ
ＭＳ（最小平均自乗）法を使用した場合の例である。

【００１７】図６に示すように、この例では、ＦＩＲフ
ィルタ型の適応線形結合器３００を使用する。これは、
それぞれ単位サンプリング時間の遅延時間Ｚ^-1を有する
複数個の遅延素子ＤＬ１，ＤＬ２，……ＤＬｍ（ｍは正
の整数）と、入力雑音ｎ1 及び各遅延素子ＤＬ１，ＤＬ
２，…，ＤＬｍの出力信号と加重係数との掛け算を行う
加重回路ＭＸ０，ＭＸ１，ＭＸ２，…，ＭＸｍと、加重
回路ＭＸ０〜ＭＸｍの出力を加算する加算回路３１０を
備える。加算回路３１０の出力はｙ（あるいは−ｙ）で
ある。

【００１８】加重回路ＭＸ０〜ＭＸｍに供給する加重係
数は、例えばマイクロコンピュータからなるＬＭＳ演算
回路３２０で、合成回路４からの残差信号ｅに基づいて
形成される。このＬＭＳ演算回路３２０で実行されるア
ルゴリズムは、次のようになる。

【００１９】今、時刻k における入力ベクトルＸ_kを、
図６にも示すように、Ｘ_k＝［ｘ_0k ｘ_1k ｘ_2k ・・・ｘ_mk］^T とし、出力をｙ_k、加重係数をｗ_jk（j=0,1,2,…m ）と
すると、入出力の関係は、次の数１に示すようになる。

【００２０】

【数１】そして、時刻k における加重ベクトルＷ_kを、Ｗ_k＝［ｗ_0k ｗ_1k ｗ_2k ・・・ｗ_mk］^T と定義すれば、入出力関係は、ｙ_k＝Ｘ_k ^T・Ｗ_k で与えられる。ここで、希望の応答をｄ_kとすれば、残
差ｅ_kは次のように表される。ｅ_k＝ｄ_k−ｙ_k ＝ｄ_k−Ｘ_k ^T・Ｗ_k ＬＭＳ法では、加重ベクトルの更新を、Ｗ_k+1＝Ｗ_k＋２μ・ｅ_k・Ｘ_k ……（ａ）なる式により順次行っていく。ここで、μは適応の速度
と安定性を決める利得因子（ステップゲイン）である。

【００２１】次に、以上説明した適応雑音低減処理を使
用したこの発明による通話装置の一実施例のブロック図
を図１に示す。この例では、適応フィルタ回路として
は、デジタルフィルタを用いたものが使用され、合成回
路４としては、減算回路が用いられる。また、この例の
通話装置の外観を図２に示す。

【００２２】図１において、１１は、主として希望音声
すなわちこの例の場合には送話者の声を収音するための
主要入力用マイクロホンである。３１は、相手方からの
受話音声を放音するスピーカである。２１は雑音として
除去したい不要音声すなわちこの例の場合には、スピー
カ３１から放音される受話音声を収音するための参照入
力用マイクロホンである。

【００２３】これらマイクロホン１１、２１及びスピー
カ３１は、図２に示すように、通話装置の筐体４０に装
着されている。この筐体４０は、偏平薄形のいわゆる低
背型のものとされている。図３は、この通話装置の使用
状態を示す図で、通話装置は図示のように送話者１０に
対してテーブル４１上に載置される。すなわち、この図
３に示すように、主要入力用マイクロホン１１は、この
使用状態において、低背型の筐体４０の送話者１０に最
も近くなる前端部位置に装着される。スピーカ３１は、
筐体４０のマイクロホン１１とは離れた位置であって、
しかも、送話者１０より遠い位置に装着されている。参
照入力用マイクロホン２１は、この例ではスピーカ３１
と主要入力用マイクロホン１１との間の位置に装着され
ている。

【００２４】図３に示すように、希望音声としての送話
者１０の声が、矢印ＡＲで示す方向から、この通話装置
の筐体４０に対して入射するように通話装置がテーブル
４１上に載置されて使用される。主要入力用マイクロホ
ン１１は、この送話者１０からの音声と、スピーカ３１
からの音声を収音するように、図４に示すような全指向
性（無指向性）のマイクロホンで構成される。

【００２５】一方、参照入力用マイクロホン２１は、送
話者１０からの音声は収音せずに、スピーカ３１からの
音声のみを収音するようなものとするため、図４に示す
ように、矢印ＡＲで示す送話者の音声到来方向に感度を
有しない単一指向性のマイクロホンで構成される。

【００２６】この例の通話装置は、電話回線Ｌを介して
会話の双方向同時送受信を行うものである。すなわち、
電話回路１８に対して電話回線Ｌが接続され、この電話
回線Ｌを介して相手側から送られて来る信号が、電話回
路１８を介して受話回路３２に供給されて、受話音声信
号が再生され、これが出力アンプ３３を介してスピーカ
３１に供給されて、このスピーカ３１から受話音声が放
音される。そして、送話者１０の声がマイクロホン１１
で収音され、以下に説明するようにして、送話音声信号
が形成され、その送話音声信号が送話回路１７から、電
話回路１８を介して電話回線Ｌに送出され、相手方に伝
送される。

【００２７】すなわち、主要入力用マイクロホン１１に
より送話者１０の会話の音声とスピーカ３１からの音声
が収音され、電気信号に変換される。このマイクロホン
１１の出力音声信号は、増幅器１２を介してＡ／Ｄコン
バータ１３に供給されて、デジタル信号に変換され、遅
延回路１４を介して減算回路１５に供給される。遅延回
路１４は、適応フィルタ回路２４での伝播時間や適応処
理のための演算に要する時間遅れなどの時間遅延を補償
するためのものである。

【００２８】また、参照入力用マイクロホン２１により
収音されたスピーカ３１からの音声は、電気信号に変換
され、増幅器２２を介してＡ／Ｄコンバータ２３に供給
されて、デジタル信号に変換され、適応フィルタ回路２
４に供給される。

【００２９】この実施例では、適応フィルタ回路２４
は、前述した図６に示したような、ＦＩＲフィルタ型の
適応線形結合器３００と、この線形結合器３００を適応
制御する演算回路、この例ではＬＭＳ演算回路３２０か
ら構成され、Ａ／Ｄコンバータ２３からのデジタル信号
は、線形結合器３００を介して減算回路１５に供給され
る。この適応フィルタ回路２４は、マイクロプロセッサ
からなるＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）により
構成することができる。

【００３０】減算回路１５の出力信号は、この適応フィ
ルタ回路２４の演算回路３２０に帰還されると共に、Ｄ
／Ａコンバータ１６によりアナログ信号に戻され、送話
回路１７に供給される。

【００３１】基本的には、適応フィルタ回路２４では、
主要入力音声信号中に含まれるスピーカ３１からの音声
に、参照入力音声信号が近似するように制御される。主
要入力用マイクロホン１１で収音された音声中の送話者
１０の音声と、スピーカ３１からの音声とが無相関（送
話音声と受話音声とは、一般的に、ほぼ無相関とするこ
とができる）であるとすると、減算回路１５では、主要
入力用マイクロホン１１の音声信号から、適応フィルタ
回路２４からの音声信号が減算されることにより、主要
入力音声中のスピーカ３１からの音声がキャンセルされ
る。したがって、減算回路１５からは、希望音声である
送話者１０の声の音声信号のみが得られる。

【００３２】すなわち、この実施例の基本的構成は、主
要入力として主要入力用マイクロホン１１の出力音声信
号が供給され、参照入力としての不要信号として、参照
入力用マイクロホン２１の出力音声信号が供給された適
応型雑音低減システムの構成となっている。そして、こ
の例ではスピーカ３１からの音声信号が選択的に除去さ
れて、結果的には、送話回路１７には、希望音声である
送話者の音声信号だけが、所要の品位で供給される。換
言すれば、適応型システムとして、超指向性が実現され
たことになる。

【００３３】ところで、上記の例では参照入力用マイク
ロホン２１として単一指向性のマイクロホンを用いて希
望音声である送話者の音声をできるだけ収音しないよう
にしたが、実際的には、参照入力用のマイクロホン２１
の指向特性を完全に希望音声信号を収音しないような特
性にすることが困難であるので、希望音声信号である送
話者の声が、ある程度のレベルで参照入力信号中に混入
してしまう。

【００３４】この状態は、希望音声と参照入力音声の両
入力信号が無相関であるという適応処理の前提条件から
外れている。特に、参照入力信号中の不要信号のレベル
がかなり低い場合には、参照入力には微小な残留雑音が
入力されたことと同じになり、適応フィルタ回路２４の
特性は本来の望ましいものから大きくずれてしまう。シ
ステムは、出力パワーを最小化しようと働くので、希望
する送話信号もなんらかの歪みを受けてしまう。すなわ
ち、受話音声が存在しないと見なせるような低レベルの
場合には、上述のような通常の適応処理では、希望音声
である送話者の声自体が低減の対象となってしまう事態
も生じる。

【００３５】図７の例は、希望音声自体の低減や歪みを
防止することができるようにした通話装置の例である。
すなわち、この例では、受話回路３２からの受話音声信
号のレベルを検出するレベル検出回路３４を設ける。そ
して、このレベル検出回路３４の出力を適応フィルタ回
路２４のＬＭＳ演算回路３２０に供給し、受話音声信号
のレベルが、受話音声が存在しないと見做せるような低
レベルの場合には、適応フィルタ回路２４での適応処理
に制限を加える。その他の構成は、図１の例と全く同様
に構成される。

【００３６】適応処理の制限は、適応フィルタ回路２４
での加重係数の更新に制限を加えることによりなされ
る。この加重係数の更新の制限の方法としては、次の３
種がある。（１）ステップゲインμ＝０とする。（２）ステップゲインμを通常の値より小さく、例えば
１／１０にする。（３）ステップゲインμ＝０とすると共に、フィルタ係
数値を予め用意したデフォルト値にセットする。

【００３７】（１）、（２）の方法は、適応フィルタ回
路２４での係数更新を停止または抑制することで、受話
信号が適性なレベルであった時点の係数を、再度、受話
信号のレベルが、レベル検出回路３４でのスレッショー
ルド値より大きい適正な値になるまで保持して動作させ
るものである。この方法により、送話信号と残留雑音に
よる適応フィルタ回路２４の大幅な動作変化を抑えるこ
とができる。

【００３８】（３）の方法では、例えばスピーカ３１〜
マイクロホン１１，２１の間の伝達関数を予め計測して
おき、その係数をロードして受話信号の抑圧を行うもの
である。伝達係数の測定は、製品出荷時点（つまり製造
所での調整）でも可能であるが、この例の通話装置を使
用する直前に白色雑音を使用して適応動作させて行う方
がよい。

【００３９】以上の適応動作の制限により、参照入力の
レベル低下時に希望音声信号が歪んでしまうのを回避す
ることができると共に、参照入力のレベル回復後には、
適応フィルタ回路２４において通常の適応処理が行なわ
れて、主要入力音声信号中の不要信号を適切に低減する
ことができる。

【００４０】ところで、参照入力用マイクロホン２１
は、一般的には、単一指向性のマイクロホンユニットを
使用するが、この単一指向性のマイクロホンは、価格が
高く、設置したときに特性が変化しやすく、特性の調整
も必要である。これに対して、無指向性のマイクロホン
ユニットは価格が安価で小型であり、取扱いや調整が容
易である。この無指向性マイクロホンユニットを複数個
用いることで、所望の指向特性を実現することができ
る。図８及び図９を用いて、無指向性のマイクロホンユ
ニットを２個用いて単一指向性のマイクロホンを実現す
る例を説明する。

【００４１】図８に示すように、この例では、無指向性
のマイクロホンユニット５１及び５２は、距離ｄだけ離
して配置される。そして、図９に示すように、これら２
個のマイクロホンユニット５１，５２の出力から、単一
指向性形成回路５０において、単一指向特性の出力が形
成される。すなわち、回路５０においては、一方のマイ
クロホンユニット５１の出力音声信号は、図示を省略し
たアンプを介して減算回路５３に供給される。他方のマ
イクロホンユニット５２の出力音声信号は、同様に図示
を省略したアンプ及びフィルタ回路５４を介して減算回
路５３に供給される。フィルタ回路５４は、この例で
は、抵抗器５５とコンデンサ５６とから構成される。そ
して、抵抗器５５の抵抗値をＲ1 、コンデンサ５６の容
量をＣ1 としたとき、Ｃ1 ・Ｒ1 ＝ｄ／ｃ（ただし、ｃは音速である）となるように抵抗値Ｒ1 及び容量Ｃ1 が選定されてい
る。

【００４２】そして、この例では、減算回路５３の出力
は、周波数特性を平坦にするための積分器など周波数特
性補正回路５７を介して出力端子５８に出力音声信号が
導出される。後述するように、この周波数特性補正回路
５７は、必要に応じて設けられるものであって、これは
設けなくてもよい。

【００４３】この例のマイクロホンの動作について説明
する。図８に示すように、音源が２個のマイクロホンユ
ニット５１，５２の配列方向に対してθなる角度の方向
にあって、これら２個のマイクロホンユニット５１，５
２に入射しているとした場合に、各ユニット５１，５２
の出力をＰ0 ，Ｐ1 とすると、出力Ｐ1 は、Ｐ1 ＝Ｐ0 ε^{−ｊω（ｄ／ｃ）ｃｏｓθ} となる。なお、ωは角周波数である。

【００４４】マイクロホンユニット５２の出力はフィル
タ回路５４を通じて減算回路５３に供給されるので、減
算回路５３の出力信号Ｐａは、次の数２に示すようなも
のとなる。

【００４５】

【数２】なお、数２において、Ａはフィルタ回路５４のフィルタ
関数を表わし、また、ω・ｄ／ｃ＜＜１である。

【００４６】そして、数２において、次の数３を満足す
れば、出力Ｐａは単一指向性を示すものとなる。

【００４７】

【数３】つまり、次の数３の式を満足すると、前記数２は、Ｐａ＝Ｐ0 ・ｊω（ｄ／ｃ）（１＋ｃｏｓθ）となり、角度θに関して単一指向性となる。

【００４８】ところで、フィルタ回路５４のフィルタ関
数Ａは、上記の例の場合、Ａ＝１／（１＋ｊωＣ1 ・Ｒ1 ）で表され、Ｃ1 ・Ｒ1 ＝ｄ／ｃとなるように構成されて
いるので、Ａ＝１／（１＋ｊωｄ／ｃ）となり、数３から図８の実施例のマイクロホンは単一指
向性になることは明らかである。ただし、このマイクロ
ホンの周波数特性は右上がり（高域ほどレスポンスが
大）の特性になる。この例では、周波数特性補正回路５
７が、この右上がりの特性を平坦に補正するために設け
られている。

【００４９】なお、図９の例において、フィルタ回路５
４、減算回路５３、さらには周波数特性補正回路５７
は、デジタルフィルタや処理プログラム（ソフトウエ
ア）によっても実現することができる。

【００５０】例えば、フィルタ回路５４は、図１０のよ
うに、加算器６１と、遅延回路６２と、伝達関数Ａの帰
還アンプ６３とからなるデジタルフィルタで構成するこ
とができる。

【００５１】図１１の例においては、通話装置の筐体４
０に装着する２個のマイクロホンは、共に無指向性ユニ
ット１１Ｕ，２１Ｕで構成し、主要入力音声は、ユニッ
ト１１Ｕからの信号をそのまま使用するが、参照入力音
声は、前述した単一指向性形成回路５０と同様の構成の
回路５０Ａから得る。すなわち、ユニット１１Ｕ及び２
１Ｕの出力信号は、アンプ１２及び２２をそれぞれ介し
て単一指向性形成回路５０Ａに供給され、この回路５０
Ａからは、図１２の下側に示すように、前述した参照入
力用マイクロホン２１と同様に、送話者１０からの音声
到来方向ＡＲには、感度を有せず、スピーカ３１の方向
を主軸方向とする単一指向特性の出力音声信号ＳＡが得
られる。そして、この音声信号ＳＡが、参照入力音声信
号として、Ａ／Ｄコンバータ２３に供給される。

【００５２】また、この例においても、前述した受話信
号レベルが低下したときの送話者の音声の歪みを防止す
るように構成されている。受話信号レベルの監視は、ス
ピーカ３１の入力信号のレベルを監視する前述の例の方
法ではなく、スピーカ３１に主軸が向いている単一指向
性の参照入力用マイクロホンの出力信号のレベルを監視
することによってもできる。しかしながら、実際の使用
に当たっては、部屋や近傍物体の反射などにより僅かな
がら送話信号の一部が参照入力に混入してしまう。

【００５３】一方、受話信号のレベルと送話信号のレベ
ルの各々を正確に検出することは極めて困難であり、装
置の大型化や高価格化を招いてしまう。そこで、この例
では、受話信号と送話信号のレベル比を監視することに
より、受話信号レベルの低下を推定するようにする。

【００５４】そして、この例の場合には、レベル比を監
視する送話音声も、方向ＡＲに最大の感度（主軸方向が
ＡＲ）を有する単一指向特性の出力音声として得るよう
にする。このため、２個のマイクロホンユニット１１Ｕ
及び２１Ｕの出力は、アンプ１２及び２２をそれぞれ介
して単一指向性形成回路５０Ｂに供給され、この回路５
０Ｂからは、図１２の上側に示すように、前述した参照
入力用マイクロホン２１とは逆に、送話者１０からの音
声到来方向ＡＲに、最大感度を有する単一指向特性の出
力音声信号ＳＢが得られる。

【００５５】そして、単一指向性形成回路５０Ａからの
受話音声出力ＳＡと、単一指向性形成回路５０Ｂからの
送話音声出力ＳＢとがレベル比検出回路３５に供給され
て、各出力ＳＡ及びＳＢの出力レベルが検出されると共
に、両出力レベル比（受話信号レベル／送話信号レベ
ル）が検出される。そして、検出回路３５は、制御信号
を適応フィルタ回路２４の演算回路３２０に供給し、受
話信号レベル／送話信号レベルのレベル比が、設定値以
上であるときには、通常の適応処理を行うようにして、
送話信号中の受話信号を抑圧する。また、前記レベル比
が設定値を下回るときには、前述と同様にして適応動作
を制限する。

【００５６】なお、マイクロホン１１（または１１
Ｕ），２１（または２１Ｕ）及びスピーカ３１の配置
は、上記の例のように、方向ＡＲに対して直線的に配列
する場合に限らない。

【００５７】図１３は、マイクロホン１１，２１と、ス
ピーカ３１との配列例を示す図である。すなわち、図１
３Ａは、上述した例の配置であり、マイクロホン１１，
２１及びスピーカ３１を直線的に並べた例である。図１
３Ｂの例は、マイクロホン１１と２１とを、送話者１０
から同じ距離の位置に並べた例である。図１３Ｃは、マ
イクロホン２１をスピーカ３１に近接して配置した例で
ある。図１３Ｄは、マイクロホン２１をスピーカ３１の
側方に配置した例である。要するに、マイクロホン１１
は、スピーカ３１と送話者１０との間に配置されればよ
く、マイクロホン２１は、スピーカ３１の後ろ側でなけ
ればよい。

【００５８】ところで、この種の通話装置において使用
される音声出力装置としてのスピーカ３１の部分の構成
は、薄型スピーカーユニットを使用し、その主軸をほぼ鉛
直方向に向ける小型スピーカーユニットを使用し、その主軸を聴取者
の耳元が来るであろう方向に向けるなどにより実現されている。

【００５９】図１４は、前記の場合の構成例であり、
スピーカーユニット７１を薄型のエンクロージャ（筐
体）７２に取り付けた状態の断面図を示している。スピ
ーカーユニット７１の主軸は、ほぼ鉛直方向を向いてい
る。図１５は、前記の場合の構成例であり、スピーカ
ーユニット７３の主軸をほぼ聴取者の耳元に向くようエ
ンクロージャ７４に取り付けた状態の断面図を示してい
る。

【００６０】しかしながら、上記の方法では、スピー
カーユニット７１の主軸に対し聴取者の耳元は、例えば
６０゜などという角度をもって受音することになる。こ
のため、スピーカーユニット７１の各部から放射された
音波が干渉し合い、その角度とともに高音域での音圧の
低下が著しくなり、結果的に、高音域では指向性が鋭く
なり、聴取者の位置によって明瞭度などが変化してしま
う。

【００６１】また、上記の方法では、使用できるスピ
ーカーユニットの大きさ（口径）に制限があり、小型ユ
ニットを使用すると、音量、特に低音域の再生能力が著
しく低下してしまう。逆に、ある程度以上の再生能力を
確保しようとすると、スピーカーユニットの大きさが大
きくなり、必然的に、この種の通話装置の外形として好
適な低背型の装置にはできなくなる。さらに、机面によ
る反射波が直接波との間で干渉を起こし、中高音域の音
圧低下を招き、やはり明瞭度などが悪化してしまう。

【００６２】図１７は、口径５ｃｍの小型ユニット７３
を図１５に示されるように、机７５上に約６０゜の角度
をもって置き、ユニット７３の主軸上、約５０ｃｍ離れ
た位置に測定用マイクロホン７６を設置して測定した周
波数特性であり、机７５が無い状態の周波数特性を基準
として表したものである。

【００６３】図１７から明らかなように、特性上に山、
谷ができており、特に中音域に大きな谷ができている。
これは、ユニット７３から放射され、測定用マイクロホ
ン７６に直接到達する直接波と机７５に反射して到達す
る反射波が干渉して生じる山、谷で、基本的には直接波
と反射波の行路長の差が音波の半波長の奇数倍となる周
波数に谷が生じる。机の寸法やスピーカーユニットの指
向特性などによって、その周波数が前後することはあ
る。この谷が中音域に生じると一般に明瞭な音声でなく
なると言われている。

【００６４】以上のような欠点を回避するために、以下
に説明する例においては、音響出力の放射口の寸法を小
さくするとともに、放射口の位置を、通話装置が置かれ
る机の面に極力近付ける。

【００６５】音響出力の放射口の寸法を小さくするに
は、例えば図１８に示すように、スピーカーユニット７
１の前面に、スピーカユニット７１の口径より小口径の
孔７７を開けたバフル７８を取り付ければよい。このよ
うにすると、波長に比べ音源の大きさが小さくなり、無
指向性に近いブロードな指向特性が得られる。図１９
は、小型ユニット７１の前面に、このユニット７１の口
径より小口径の直径２ｃｍの孔７７が穿かれたバフル７
８を取り付けた状態で、θ＝０゜の特性を基準にして表
した指向周波数特性である。図１６と比較しても、無指
向性に近い指向特性となっていることがわかる。通常、
この装置を机上に置いて使用すると、聴取者の耳孔はθ
＝３０゜前後にくることが多く、このあたりの指向特性
がブロードであることは、聴取者の位置が変化しても音
色の変化が少なく聴取できることを意味している。

【００６６】音響放射口を机の面に近付けるには、図２
に示したような、低背型の筐体（エンクロージャ）に、
スピーカユニットを取り付ければよい。音響放射口に、
さらに音響導波路（ホーン）を付け、このホーンの放射
口を机の面近傍に設置するようにしてもよい。音響放射
口が机の面に近付くと、聴取者の耳に達する直接音と机
の面による反射音との行路差が小さくなり、干渉による
周波数特性上の谷が高音域に追いやられ、明瞭度が低下
せずに聴取できる。

【００６７】図２０は、この発明による通話装置の外観
の例を示すもので、以上のことを考慮した音響出力装置
をその筐体に装着した例である。この例の通話装置にお
いては、スピーカユニット８１は低背型の筐体（エンク
ロージャ）８２に取り付けられている。筐体８２には、
スピーカユニット８１の口径より小口径の孔８３が開け
られており、その中心とスピーカーユニット１の中心は
合わせられている。また、図２の例と同様にして、筐体
８２の聴取者（送話者）側の前端部には、マイクロホン
１１及び２１が、取り付けられている。送話者の口より
発せられた音波は、マイクロホン１１への直接波と机の
面による反射波となるが、このように取り付けること
で、マイクロホン１１と机の面が近接しているため、そ
れらの干渉はほとんど生じず、山、谷が少ない良好な周
波数特性が得られる。

【００６８】上述のように構成したことにより、スピー
カユニット８１から発せられ、孔８３より放射される音
波は、前述したように、ほぼ無指向性を示し、特に聴取
者（送話者）が移動したりして耳孔の位置が変化して
も、その音圧周波数特性には大きな変化はない。

【００６９】また、机の上に置かれても、筐体８２が低
背型であるため、孔８３の位置が低く、耳孔への直接波
と反射波の行路差は小さく、周波数特性上に山、谷がで
きにくい、あるいはできても高音域に追いやられる。

【００７０】なお、図２０ではスピーカーユニット８１
が幾分傾斜して取り付けられているが、これは、筐体８
２の聴取者（送話者）側の端部を机の面に近付けること
で、よりなめらかな周波数特性が得られるようにするた
めである。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、送話信号を主要入力とし、受話信号を再生するスピ
ーカからの音声を参照入力信号として、雑音低減システ
ムを構成するので、回線に出力される信号は、送話者か
らの送話信号のみとすることができる。したがって、良
好な双方向同時通話状態を保つことができる。

【００７２】そして、この発明によれば、適応的に送話
信号中の受話信号の抑圧を行うので、通話装置周辺の環
境が変化しても自立的に最適な状態を保つことができ
る。しかも、受話信号のレベルが低い場合には、適応動
作を制限するようにしたので、送話信号自体が歪を受け
ることを防止することができる。

【００７３】また、テレビ会議システムにおいて、受話
音声再生用のスピーカをテレビ側に設置する場合には、
機器の大型を招きやすいが、この発明においては、スピ
ーカは、通話装置の端末側に、マイクロホンと物理的に
分離して配置されるため、小型化することができ、さら
に、送話／受話の方向が一致するため自然な通話を行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による通話装置の一実施例のブロック
図である。

【図２】この発明による通話装置の外観の一例を示す図
である。

【図３】この発明による通話装置の一実施例の使用態様
を示す図である。

【図４】この発明による通話装置に使用するマイクロホ
ンの指向特性を説明するための図である。

【図５】適応雑音低減システムの概要を示すブロック図
である。

【図６】適応雑音低減システムの適応フィルタ回路の例
を示す図である。

【図７】この発明による通話装置の他の例のブロック図
である。

【図８】複数個のマイクロホンユニットを用いて所定の
指向特性を得る例を説明するための図である。

【図９】複数個のマイクロホンユニットを用いて所定の
指向特性を得る例を説明するための図である。

【図１０】図９の一部の構成の他の例を示す図である。

【図１１】この発明による通話装置の他の例のブロック
図である。

【図１２】図１１の例の動作の説明のために使用する特
性図である。

【図１３】この発明による通話装置に用いる主要入力用
マイクロホンと参照入力用マイクロホン及びスピーカの
配置例を示す図である。

【図１４】通話装置に用いる音響出力装置の例を示す図
である。

【図１５】通話装置に用いる音響出力装置の他の例を示
す図である。

【図１６】図１４の例の音響出力装置の周波数特性図で
ある。

【図１７】図１５の例の音響出力装置の周波数特性図で
ある。

【図１８】この発明による通話装置の一例に使用する音
響出力装置を説明するための図である。

【図１９】図１８の例の音響出力装置の周波数特性図で
ある。

【図２０】この発明による通話装置の外観の他の例を示
す図である。

【符号の説明】

１０送話者１１第１のマイクロホン１５減算回路１７送話回路１８電話回路２１第２のマイクロホン２４適応フィルタ回路３１スピーカ３２受話回路３４レベル検出回路３５レベル比検出回路４０、７２、８２筐体５０、５０Ａ，５０Ｂ単一指向性形成回路７１、７３、８１スピーカユニット７７、８３スピーカユニットの口径より小
口径の孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者行徳薫東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受話音声を再生するためのスピーカと、送話音声を収音するための第１のマイクロホンと、前記スピーカからの音声を収音するための第２のマイク
ロホンと、前記第２のマイクロホンの出力音声信号から、前記第１
のマイクロホンに混入する前記スピーカからの音声に近
似した信号を形成するように適応処理するための適応フ
ィルタ回路と、前記第１のマイクロホンの出力信号と、前記適応フィル
タ回路の出力信号とを合成して、前記第１のマイクロホ
ンの出力信号中のスピーカからの音声信号成分を低減す
るための合成回路と、この合成回路の出力信号を送話信号として伝送する送信
手段と、前記スピーカと、第１のマイクロホンと第２のマイクロ
ホンとが装着される筐体とを備える通話装置。
【請求項２】請求項１に記載の通話装置において、前記第２のマイクロホンが、送話者からの音声入力方向
に対して感度の低い特性を有するものとされる通話装
置。
【請求項３】請求項１に記載の通話装置において、前記受話音声のレベルが所定値以下であることを検出す
る検出手段を設け、この検出手段の出力により、前記適応フィルタ回路での
適応処理動作を制限するようにした通話装置。
【請求項４】請求項３に記載の通話装置において、前記検出手段が、前記第１のマイクロホンの出力と、第
２のマイクロホンの出力とのレベル差を検出する手段で
構成されてなる通話装置。
【請求項５】請求項３に記載の通話装置において、前記検出手段が、前記スピーカの入力信号のレベルを検
出する手段で構成されてなる通話装置。
【請求項６】請求項３に記載の通話装置において、前記適応処理動作の制限が、適応処理の係数更新の利得
因子を零にすることによりなされる通話装置。
【請求項７】請求項３に記載の通話装置において、前記適応処理動作の制限が、適応処理の係数更新の利得
因子を小さくすることによりなされる通話装置。
【請求項８】請求項３に記載の通話装置において、前記適応処理動作の制限が、適応処理の係数の更新を行
わずに、係数を固定値に設定することによりなされる通
話装置。
【請求項９】前記筐体に穿かれる、前記スピーカの音
声放音用の開口孔の大きさを、スピーカユニットの口径
より小さくするようにした請求項１または請求項３記載
の通話装置。