JPH0821882B2 - ハンズフリー電話機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ハンズフリー電話装置に係わり、特にマイ
ク及びスピーカをもって通話手段とするハンズフリー型
電話機に関する。

〔従来の技術〕 宅内の一般電話において、従来のハンドセットを使用
せずにマイクとスピーカで通話出来るハンズフリー電話
装置が普及しつつある。これは使用者が手で受話器を持
つ事なく通話できるため長時間の通話による手の疲れ
や、受話器を耳に押し当てることによる耳の痛みを覚え
ることがない。また、使用者は手が開放されるため、何
かをおこないながら通話出来るなどの利点がある。特に
自動車電話に於いて運転中に使用する場合などにはこの
ハンズフリー通話機能は安全上からも大きな利点をもっ
ている。また、ハンズフリー通話機能とは別に発呼時
に、音声認識などを利用して手でダイヤル装置を触る事
なく希望の番号に発呼する機能が考えられている。音声
を使用した方式のものをここでは特に音声ダイヤルと呼
ぶ。即ち、音声ダイヤルもハンズフリー電話を発現する
ための技術の一つとされる。

一般に電話機においてマイクとスピーカで通話しよう
とすると、マイクとスピーカ間の音響結合と、回線側の
２線−４線変換回路のハイブリッドトランス等で形成さ
れる一巡ループ利得が１（0dB）を越えるとハウリング
現象が起き通話が事実上不可能となる。したがって、そ
のままでは、スピーカのレベルを上げることが出来ず実
用的な使用は不可能である。その為、エコーサプレッサ
やエコーキャンセラなどを用いて、音響的なハウリング
の防止を行なう必要がある。

エコーサプレッサはいわゆるボイススイッチ方式を使
用している。これは、２者の通話レベルの大きさを比較
して小さいほうの挿入損失量を大きくし事実上回線を切
断して、前述の一巡ループの利得が１を越えないように
している。しかし、この方式では通話レベルの比較に於
いてタイムラグが生じ、その結果損失量の切り代えが遅
れて語頭が切れる現象が生じたり、自動車電話などの騒
音の大きな使用環境では騒音が継続的に入ることによっ
て、挿入損失の切り代えが行なわれないブロッキング現
象が生じるなどの欠点がある。近年、半導体の低価格化
とディジタル信号処理技術の進歩に従って、ディジタル
信号処理を用いたエコーキャンセル方式の実用化が進ん
でいる。このエコーキャンセル方式では、前記の欠点は
生じない。

第２図はこのエコーキャンセル方式を用いたハンズフ
リー電話機の説明図である。この方式は、マイク１に入
力する信号ｓ（ｔ）＋ｙ（ｔ）のうち、スピーカ２から
出力され部屋の壁などで反射された信号ｙ（ｔ）のみを
うち消す反響信号消去回路３をもつ。したがって、先に
述べた信号の一巡ループが形成されずハウリングが防止
される。また、この方式では音声スイッチのように挿入
損失を入れる必要が無いため同時通話が出来、語頭語尾
の切断が無く良好な通話品質が得られる。

反響信号消去回路３において、トランスバーサルフィ
ルタ301はスピーカへの入力信号ｘ（ｔ）が部屋の壁な
どでの反射により、ｙ（ｔ）となる伝達関数（これを反
響路と呼ぶ）を推定する特性を持つフィルタ（これを擬
似反響路と呼ぶ）であり、一般に先の伝達関数のインパ
ルス応答の近似であるところのタップ係数をもつフィル
タである。この回路では、信号ｘ（ｔ）から擬似反響信
号（ｔ）を作りだし、マイク入力信号ｓ（ｔ）＋ｙ
（ｔ）から減算器302で（ｔ）（＝ｙ（ｔ））を差し
引くことにより、反響信号ｙ（ｔ）のみを打ち消し送話
信号ｓ（ｔ）のみを出力する。このトランスバーサルフ
ィルタのタップ係数はスピーカ２への入力信号ｘ（ｔ）
と減算器302の出力信号ｅ（ｔ）から、LMS法（リースト
ミーンスクエア法、Least Mean Square Method）、或い
は学習同定法といった、周知のアルゴリズムによって、
ｅ（ｔ）とｘ（ｔ）をもとに次々とタップ係数に修正を
加え、これを逐次トランスバーサルフィルタのタップ係
数として与えて行く。最終的には、トランスバーサルフ
ィルタのタップ係数が、反響路のインパルス応答の近似
となるようにし、反響信号ｙ（ｔ）を打ち消す。

ところで、このタップ係数の推定は、マイクへの入力
が反響信号ｙ（ｔ）のみの時に行なう必要がある。これ
は、送話信号ｓ（ｔ）のためにタップ係数の推定が不正
確になり、適応フィルタが誤動作するためである。この
ためダブルトークディテクタ304はマイク入力信号ｓ
（ｔ）＋ｙ（ｔ）と、スピーカへの入力信号すなわち受
話信号ｘ（ｔ）との電力を比較して、ｓ（ｔ）＋ｙ
（ｔ）の電力がｘ（ｔ）の電力より一定量大なるとき送
話信号ｓ（ｔ）が存在すると判断し、推定回路303のタ
ップ係数更新を禁止する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このエコーキャンセル方式での問題点の一つとして、
スピーカからの回り込みを一定レベル以下に収束する迄
に時間がかかる事がある。この時間を収束時間と呼ぶ。
そのためそれまでにハウリングが生じたりして通話に支
障が生じる。また、収束を速めるために例えばホワイト
ノイズや特開昭60−117928号にあるように、正弦波信号
をスイープした信号を用いてトレーニング信号とし、通
話開始に先立ってトレーニングを行なう工夫をしている
例もある。しかし、これでは使用者が不自然で不愉快な
音を聞くことになる。

本発明の目的は通話開始に先だち、トレーニングを使
用者に気が付かれないで行なうことにより不自然さや不
快感をなくして、高品位なハンズフリー電話装置を提供
することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、適応型反響信号消去回路によるハンズフ
リー通話回路をもったハンズフリー電話機において、自
動発呼用の音声認識装置で認識結果の確認手段としての
音声合成装置と、その合成音が出力されて入るときに、
エコーキャンセラのタップ更新動作を行なうよう指示を
あたえる制御回路、並びに、その反響信号消去回路がそ
のトレーニングを行なっている間、ハイブリッド回路と
の接続を断ち、一巡ループを形成しないようにする選択
スイッチから構成することによって達成出来る。

〔作用〕

すなわち、音声認識の認識結果確認時に選択スイッチ
をハイブリッド回路側から切りはなし、音声合成装置を
用いて、登録時の使用者の音声を反響信号消去回路の回
線側の入力信号として入力する。同時に反響信号消去回
路を起動しタップ係数の推定動作に入る。一方、スピー
カからはその合成音がそのまま出力される。そして、そ
の合成音の発声が終了すると反響信号消去回路はタップ
係数の更新動作を禁止する。これにより通話にさきだつ
トレーニングを終了し、回線が接続されてから選択スイ
ッチをハイブリッド回路側に接続し、通話状態にはいっ
てから再び反響信号消去回路を起動し、タップ更新動作
をおこない、いわゆるハンズフリー通話を行なう。これ
によって、トレーニングを行なわない場合に比較して、
ハンズフリー通話開始時の収束時間の大幅な短縮がはか
れ通話の安定性がよい。また使用者はトレーニングを行
なっていることに気が付かないため自然なハンズフリー
通話の開始が出来る。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を引用しながら詳細に説明
する。

第１図は反響信号消去回路をもつ拡声電話機である。
８は送話アンプ４の出力信号と、発呼時に交換機（図示
せず）に通話相手の電話番号を知らせるためのDTMF信号
などの可聴音を発生する発信音発生回路９の信号とを選
択して、ハイブリッド回路６へ入力する選択スイッチで
ある。10は受話アンプ５への入力を、ハイブリッド回路
６と音声分析合成回路21の出力とで選択する選択スイッ
チである。16はタップ係数推定回路303の出力であるト
ランスバーサルフィルタ301のタップ係数データを一時
保持するタップ係数保持回路、15は音声ダイヤルの登録
動作時に使用者が操作する登録ボタン。17は使用者の通
話意志を拡声電話に知らせるフックボタンスイッチ、18
は通話相手の電話番号を入力するプッシュボタン、19は
全体の制御を行なう制御回路である。20は特定話者音声
認識方式の音声認識回路、21は音声分析合成回路であ
る。音声分析合成回路21は音声を分析して、RAM22にそ
のデータを貯える。またRAM22に蓄えられたデータを読
みだして音声の合成を行なう。反響信号消去回路３の動
作は第２図の説明で行なったので省略する。

まず、特定話者音声認識方式を使用しているため、音
声ダイヤルの使用に先立ち予め使用する電話番号と音声
を登録する必要がある。そこで、その動作（登録動作モ
ード）の一例を最初に説明する。なお、第１の実施例と
しては登録時にはエコーキャンセル動作は行なわない。

１件分の登録動作フローを第３図に示す。スタンバイ
状態から、使用者は先ず登録ボタン15を押して登録モー
ドに入る（ステップ１）。使用者は登録する音声をマイ
ク１に向かって発声する。マイク１で電気信号に変換さ
れた音声信号は反響信号消去装置３をそのまま通過し
て、送話アンプ４を経て音声認識回路20に入る。音声認
識回路20は登録動作モードで動作しているためその音声
の特徴パラメータを抽出して記憶する。同時に登録時の
その音声を音声分析合成装置21につたえRAM22に記憶さ
れる（ステップ２）。使用者は次に、その登録した音声
を使用してかける電話番号をプッシュボタン19を用いて
入力する（ステップ３）。これで、１件分登録動作が終
了した。この動作を、使用するすべての音声について行
ない音声と電話番号の登録を行なう。また認識の確認に
使用するコントロール音声（例えば「ハイ」、「イイ
エ」など）については音声の登録のみ行なう。その動作
フローは第３図の音声登録から電話番号の登録番号（ス
テップ３）を省略した動作フローである。

次に、登録動作が終わったあと、音声ダイヤルを使用
したダイヤリング動作の説明を行なう。その動作フロー
を第４図に示す。

先ず使用者は、スタンバイ状態でフックボタンスイッ
チ17を押す（ステップ１）。それを受けて制御回路19は
選択スイッチ８および10をそれぞれ、発信音発生回路９
側、音声分析合成回路21側に接続する（ステップ２）。
また、タップ係数保持回路16に記憶されているタップ係
数データをトランスバーサルフィルタ301にロードさせ
る（ステップ３）。同時に音声認識回路20をスタートさ
せ、使用者は、電話をかけたい相手の名前をマイク１に
向かって発音する（ステップ４）。マイク１で電気信号
に変換された音声信号は反響信号消去回路３を通り送話
アンプ４に伝えられる。この時、減算器302において、
減算されるトランスバーサルフィルタ301の出力値は、
スピーカ２への入力信号が０であるために０である。し
たがって、マイク１からの信号はそのまま送話アンプ４
に伝えられる。音声認識回路20はその音声信号を取り込
み認識動作し、結果を制御回路19に知らせる。制御回路
19はその結果を受けてその音声を登録した時の使用者の
音声を再生するよう音声分析合成回路21に指示する。音
声分析合成回路21はその音声を再生すべく、逐次、デー
タをRAM22から読みだして音声合成を行なう。その合成
音は選択スイッチ10に入る。それに先立ち制御回路19
は、受話アンプ５への入力選択を行なう選択スイッチ10
を音声分析合成回路21の出力側へ切り代えており、その
合成音は受話アンプ５を通りスピーカ２から音として再
生される（ステップ６）。

合成音が再生されると同時に制御回路19はタップ係数
推定回路303にタップ更新動作を行なうよう指示する
（ステップ５）。そして合成音の再生が終了すると、タ
ップ係数推定回路303に対して推定動作の禁止の指示を
だす（ステップ７）。それまでのあいだ、反響信号消去
回路３は、タップ係数の更新をおこない反響路の推定を
おこなう。合成音の再生終了後、再び音声認識装置をス
タートさせその認識結果の確認を使用者の音声でうけつ
ける。（たとえば、「イエス」または「ノー」）（ステ
ップ８）。認識結果が誤っていれば、たとえば、再び名
前の入力を行なう。認識結果が正しい場合は、その認識
した名前とペアで登録してある電話番号を順次発信音発
生回路９に転送する。発信音発声回路９では、例えば、
DTMF信号などの信号を発声しハイブリッド回路６を通じ
て加入者線路に発生信号を送出して、発呼動作を行う
（ステップ９）。回線が接続されたら再び、制御回路19
はタップ係数推定回路303に更新動作の許可を指示し、
制御回路19は選択スイッチ８及び10に対してそれぞれ、
送話アンプ４側、ハイブリッド回路６側に切り替える指
示をする（ステップ10）。それにより送話系、受話系と
もハイブリッド回路に接続され信号ループが形成され
る。これまでに、反響信号消去回路３は先の合成音を用
いて反響路の特性を十分に学習しており、そのタップ係
数を通話開始時の初期値とするため反響路の推定が十分
に出来ている。したがって、信号のループが形成されて
もハウリングを起こすことなく、良好な通話が出来る。
（ステップ11） 通話終了時には再び、使用者はフックボタンスイッチ
17を押す（ステップ12）。制御回路19はその時までのト
ランスバーサルフィルタのタップ係数をタップ係数保持
回路16に保持する（ステップ13）。そして、回線の切
断、ハンズフリー通話機能の停止後の後処理を行なった
後、スタンバイ状態に戻る。この様に、最終的なタップ
係数を保持しておき、次回の使用開始時においてそのデ
ータからスタートさせる。このようにすると、タップ係
数を０からスタートさせる時にくらべて、目標減衰量達
成への収束時間速度を短縮することが出来る。

以上の説明のように、第１図の実施例に於いて音声認
識を使用した自動ダイヤル電話機に必要な確認合成音を
もちいて、信号のループを切断したうえで予め反響信号
消去回路３を動作させ、所定のアルゴリズムで部屋のイ
ンパルス応答の近似であるタップ係数を逐次求めてお
き、これを記憶する。そして通話に入ると信号のループ
を閉じた上で先のタップ係数を初期値として反響信号消
去動作を行なう。したがって、通話時には、十分な、反
響信号消去量を最初から得ることができ、ハウリングの
ない快適な通話が可能となる。

反響信号消去回路の初期トレーニングに使用する音声
は音声ダイヤルで使用する音声認識の登録時の使用者音
声として説明したが、その音声のみならずその後固定の
ガイダンス音声などを続けて再生し、その音に対しても
反響信号消去回路３のトレーニング動作を続けても勿論
構わない。第２の実施例として第５図において、ROM23
を設けて、音声分析合成回路21の固定音声データを記憶
しておく。第１の実施例での動作フローである第４図の
ステップ６のあとに音声分析合成装置21はROM23から固
定の音声合成データを読み込み合成音を再生すいる。こ
の合成音は先の確認音声にたいする操作案内を促すガイ
ダンス等である。（たとえば「よろしいですか？」）こ
の音が再生されている間は反響消去装置の初期トレーニ
ングを継続する。一般には初期トレーニング時間が長い
ほど反響路の推定が進みハウリングは起こりにくくな
る。また、さらに第３の実施例として、音声認識装置で
使用する音声を登録するとき、登録した音声を登録音声
の確認のためにスピーカから再生し、その間反響信号消
去回路３の初期トレーニングを行なうことも考えられ
る。第６図に、その動作フローを示す。音声の登録（ス
テップ２）後にその登録した音声をスピーカ２から再生
し、使用者に対して登録した音声が語尾語頭の欠落無し
にきちんと登録されたかどうかの確認を促す（ステップ
２′）。その音声が出力されている間、反響信号消去回
路３の初期トレーニングを行なう。登録音声の確認の結
果、適切であれば、ステップ３のダイヤル番号の登録に
入り不適切である場合は一度、音声の登録に入る。すな
わちこの場合、音声ダイヤル部の初期化と反響信号消去
回路の初期化を同時に行なうことになる。しかも反響路
の初期化を使用者が意識しないうちに行なうため大きな
利点がある。特にセットを最初に車に取り付けたあとの
使用前の初期化に大きなメリットがある。

いずれの場合においても、合成音がスピーカ２から再
生されている時のみ、初期トレーニングを行なう。ま
た、合成音で初期トレーニングを行なっているときに使
用者が声を発生したり周囲の音が入ったりするとダブル
トークディテクタ304が働き反響信号消去回路の初期ト
レーニングは中断する。

これまで、宅内電話機の例として説明してきたが本発
明はこれに限る事無く、たとえば、自動車電話であって
も良い。この場合、加入者線路７は無線路であり送話受
話は独立の無線チャンネルに割り当てられている。従っ
て自動車電話端末には第１図のハイブリッド回路に相当
するものはない。しかし、自動車電話と一般電話が接続
されると、一般電話機用の交換機にはハイブリッド回路
があり、自動車電話のスピーカ、マイクと前記ハイブリ
ッド回路で信号のループができることは第１図と同様で
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、反響信号消去回路は、通話に先立
ち、発呼時の音声認識を用いた自動ダイヤル電話で必要
かつ自然な確認音やガイダンスの音声を用いて部屋のイ
ンパルス応答を学習する。したがって、単に音声合成で
ガイダンスの音声を再生することと異なり必要不可欠な
確認メッセージであり、意味のある音声である。その後
この学習で得たデータをもちいて、反響信号消去動作を
行ない、その機能を供するため、初期の消去量不足にと
もなうハウリングなどの誤動作を防止出来る効果があ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例を示したブロック図、第
２図は従来の反響信号消去回路を持つハンズフリー電話
機のブロック図、第３図は、第１の実施例で１件分の登
録動作を示したフローチャート、第４図は第１の実施例
で音声ダイヤルのダイヤル動作を示したフローチャー
ト、第５図は第２の実施例を示したブロック図、第６図
は第３の実施例である登録動作を示したフローチャー
ト。 符号の説明 ３……反響信号消去回路、８……選択スイッチ、10……
選択スイッチ、19……制御回路、20……音声認識回路、
21……音声分析合成回路、22……RAM、301……トランス
バーサルフィルタ、303……タップ係数推定回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクとスピーカとで通話するハンズフリ
   ー電話機であって、 前記スピーカから出力され前記電話機の使用空間を介し
   て前記マイクに入力される反響信号を、反響路の入出力
   信号により適応的に推定された反響路の特性に基づいて
   求め、前記マイクに入力された信号からこの求められた
   反響信号を差し引くことにより前記反響信号の消去を行
   う適応型反響信号消去回路と、 音声認識に基づいて自動発呼を行う装置であって、音声
   認識の結果を音声合成に基づく合成音として確認するよ
   うにした自動発呼を行う装置と、 前記適応型反響信号消去回路の初期トレーニングを行う
   初期トレーニング手段と、 前記初期トレーニング手段の動作を、前記音声認識の結
   果を確認する際の合成音が再生されているときオンと
   し、該合成音の再生が終了したときにオフする制御手段
   と を備えていることを特徴とするハンズフリー電話機。
2. 【請求項２】前記音声認識の結果を確認する際の合成音
   のあとに引続き操作案内の固定音声を発生する固定音声
   発生手段を有し、操作案内の発生の間も続けて初期トレ
   ーニングを行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のハンズフリー電話機。