(57)【要約】【課題】話者が騒音環境下にいる場合であっても、背景雑音を除去することによって話者および通話相手が話者の送話音声を聞き取り易い音声信号送受信装置を提供する。【解決手段】音声信号送受信装置１００は、送話音声を送信音声信号に変換する差動マイクロフォン１１０と、差動マイクロフォン１１０からの送信音声信号を増幅する増幅部１２０と、受信音声信号を受信するとともに、送信音声信号を送信する送受信部１７０と、送受信部１７０からの受信音声信号と増幅部１２０からの送信音声信号とを加算して加算信号を生成する加算部１３０と、加算信号に基づいて受話音声を出力するスピーカ１４０とを備える。【選択図】図８
2010252375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送話音声を二点で受音して音響的あるいは電気的な差分をとることによって差動音声信号を出力する差動マイクロフォンを備え、
前記差動マイクロフォンは、第１の位置にて前記送話音声を受音して第１の電気信号に変換する第１のマイクロフォンと、第２の位置にて前記送話音声を受音して第２の電気信号に変換する第２のマイクロフォンと、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差信号を増幅して前記差動音声信号として出力する信号生成部とを含み、
外部から受信音声信号を受信する送受信部と、
前記送受信部からの前記受信音声信号と、前記差動マイクロフォンからの前記差動音声信号あるいは前記第１の電気信号と、を加算して加算信号を生成する加算部と、
外部からの切り替え命令を受け付ける受付部と、
前記切り替え命令に応じて、前記差動音声信号と前記第１の電気信号とのいずれかを前記加算部と前記送受信部とに入力する切替部と、
前記加算信号に基づいて受話音声を出力するスピーカとを備え、
前記送受信部は、前記切替部からの前記差動音声信号あるいは前記第１の電気信号を送信音声信号として外部へと送信する、音声信号送受信装置。
【請求項２】
送話音声を二点で受音して音響的あるいは電気的な差分をとることによって差動音声信号を出力する差動マイクロフォンを備え、
前記差動マイクロフォンは、第１の位置にて前記送話音声を受音して第１の電気信号に変換する第１のマイクロフォンと、第２の位置にて前記送話音声を受音して第２の電気信号に変換する第２のマイクロフォンと、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差信号を増幅して前記差動音声信号として出力する信号生成部とを含み、
外部から受信音声信号を受信する送受信部と、
外部からの切り替え命令を受け付ける受付部と、
前記切り替え命令に応じて、前記送受信部からの前記受信音声信号と前記差動マイクロフォンからの前記差動音声信号とを加算して出力信号として出力するか、前記送受信部からの前記受信音声信号を前記出力信号として出力するかを切り替える加算部と、
前記切り替え命令に応じて、前記差動マイクロフォンからの前記差動音声信号の前記加算部への入力／非入力の状態を変更する切替部と、
前記出力信号に基づいて受話音声を出力するスピーカとを備え、
前記送受信部は、前記差動マイクロフォンからの前記差動音声信号を送信音声信号として外部へと送信する、音声信号送受信装置。
【請求項３】
送話音声を二点で受音して音響的あるいは電気的な差分をとることによって差動音声信号を出力する差動マイクロフォンを備え、
前記差動マイクロフォンは、第１の位置にて前記送話音声を受音して第１の電気信号に変換する第１のマイクロフォンと、第２の位置にて前記送話音声を受音して第２の電気信号に変換する第２のマイクロフォンと、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差信号を増幅して前記差動音声信号として出力する信号生成部とを含み、
外部から受信音声信号を受信する送受信部と、
前記送受信部からの前記受信音声信号と、前記差動マイクロフォンからの前記差動音声信号あるいは前記第１の電気信号と、を加算して加算信号を生成する加算部と、
前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とに基づいて雑音声信号を抽出し、当該雑音声信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値よりも大きいか否かを判断する雑音検出部と、
前記雑音声信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値以上である場合に前記差動マイクロフォンからの前記差動音声信号を前記加算部と前記送受信部とに入力し、前記雑音声信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値未満である場合に前記差動マイクロフォンからの前記第１の電気信号を前記加算部と前記送受信部とに入力する切替部と、
前記加算信号に基づいて受話音声を出力するスピーカとを備え、
前記送受信部は、前記切替部からの前記差動音声信号あるいは前記第１の電気信号を送信音声信号として外部へと送信する、音声信号送受信装置。
【請求項４】
送話音声を二点で受音して音響的あるいは電気的な差分をとることによって差動音声信号を出力する差動マイクロフォンを備え、
前記差動マイクロフォンは、第１の位置にて前記送話音声を受音して第１の電気信号に変換する第１のマイクロフォンと、第２の位置にて前記送話音声を受音して第２の電気信号に変換する第２のマイクロフォンと、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差信号を増幅して前記差動音声信号として出力する信号生成部とを含み、
外部から受信音声信号を受信する送受信部と、
前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とに基づいて雑音声信号を抽出し、当該雑音声信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値よりも大きいか否かを判断する雑音検出部と、
前記雑音声信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値以上である場合に、前記送受信部からの前記受信音声信号と前記差動マイクロフォンからの前記差動音声信号とを加算して出力信号として出力し、前記雑音声信号の振幅あるいはパワーが前記閾値未満である場合に前記送受信部からの前記受信音声信号を前記出力信号として出力する加算部と、
前記雑音声信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値以上である場合に前記差動マイクロフォンからの前記差動音声信号を前記加算部に入力し、前記雑音声信号の振幅あるいはパワーが前記閾値未満である場合に前記差動音声信号を前記加算部に入力しない切替部と、
前記出力信号に基づいて受話音声を出力するスピーカとを備え、
前記送受信部は、前記差動マイクロフォンからの前記差動音声信号を送信音声信号として外部へと送信する、音声信号送受信装置。
【請求項５】
前記雑音検出部はカーディオイド特性を有する、請求項３または請求項４に記載の音声信号送受信装置。
【請求項６】
前記雑音検出部は、
前記第１の電気信号および前記第２の電気信号のうちの一方の信号を所定時間遅延させる遅延部と、
前記遅延部で所定時間遅延された前記一方の信号と、他方の信号との差分から雑音信号を生成する第２の減算部と、
前記雑音信号の振幅が予め定められた閾値よりも大きいか否かを判断する第２の判断部とを含む、請求項５に記載の音声信号送受信装置。
【請求項７】
前記スピーカが、イヤホンまたは密閉型ヘッドホンである、請求項１から６のいずれか一項に記載の音声信号送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音声信号送受信装置に関し、特に、話者からの送話音声を受けて送信音声信号を外部に送信するとともに、外部から受信音声信号を受信して話者に受話音声を発する音声信号送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、話者からの送話音声を受けて送信音声信号を外部に送信するとともに、外部から受信音声信号を受信して話者に受話音声を発する音声信号送受信装置が知られている。そして、騒音環境下であっても話者が本人の送話音声を聞き取り易くなる技術や、騒音環境下であっても通話相手が受話音声を聞き取り易くなる技術が提案されている。
【０００３】
たとえば、特開平９−３７３８０号公報（特許文献１）には、ヘッドセットの外壁に設置された騒音検出器と、騒音検出器の出力信号を入力する第１、第２の適応フィルタと、送話者の口元近傍に設置された送話マイクと、ヘッドセットの内壁に設置された制御スピーカと、ヘッドセットの内壁に設置された誤差検出器とを有し、送話マイクの出力信号から第１の適応フィルタの出力信号を減算し、この減算信号が小さくなる様に第１の適応フィルタの係数を更新し、誤差検出器の出力信号が小さくなる様に第２の適応フィルタの係数を更新し、第２の適応フィルタの出力信号と前記減算信号と通信機からの受話信号とを加算して、制御スピーカに入力し、前記減算信号を通信機への送話出力信号とする構成が開示されている。
【０００４】
また、特開平７−２４０７８２号公報（特許文献２）には、送話用マイクロフォンからＡ／Ｄ変換器を介して得られる送話音声信号を、可変利得アンプを介して側音として受話側の加算器に送り、受話音声と加算する技術が開示されている。また、送話音声信号中の背景雑音レベルを背景雑音レベル検出器で検出し、この検出された背景雑音レベルに応じて可変利得アンプのゲインを制御することにより、側音レベルを制御する技術が開示されている。
【０００５】
また、特開２０００−１０１６８３号公報（特許文献３）には、雑音／音声分離部が音声入力部からの送信音声信号を雑音と送信音声に分離し、信号加算部が音声復号化部により復号された復号音声信号に対して、雑音／音声分離部からの送信音声信号を雑音パワー算出部により算出された雑音パワーに応じて加算する技術が開示されている。また、レベル制御部が信号加算部からの復号音声信号のレベルを雑音パワー算出部により算出された雑音パワーと復号音声パワー算出部により算出された復号音声パワーの比率に応じて制御し、音声出力部がレベル制御部からの復号音声信号をＤ／Ａ変換してスピーカを介して出力する技術が開示されている。
【０００６】
また、特開平５−３０１７７号公報（特許文献４）には、送話者の発声がないときの背景雑音レベルを検出するレベル算出器と、送話信号の雑音区間を検出する音声／雑音判定器と、雑音区間の雑音レベルが大きいとき可変減衰器の減衰量を大きくするような制御信号を出力する減衰量制御器を備えた送受器の側音制御回路が開示されている。
【０００７】
また、特開平８−１８６３０号公報（特許文献５）には、送話器と受話器とを備えたハンドセットにおいて、受話口面に該受話口と耳との間の音を検知するために設けられた実耳マイクロホンと、該ハンドセットの外面に騒音を検知するために設けられた騒音マイクロホンとを備えた騒音抑圧ハンドセットが開示されている。耳と受話口面との間に漏入する雑音が最小となるように騒音マイクロホンの出力は受話増幅回路で受話入力に重畳される。また、送話信号に含まれる雑音が最小となるように騒音マイクロホンの出力は送話増幅回路で送話出力に重畳される。
【０００８】
加えて、特開平３−１４７０００号公報（特許文献６）には、２つのマイクロフォンユニットと、各マイクロフォンユニットの電気出力を電力としてエンベロープ信号に変換する変換する手段と、これらの差信号を求める手段と、この差信号出力を用いて音声入力装置の音声区間検出用の信号とする手段とを有する音声入力装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−３７３８０号公報
【特許文献２】特開平７−２４０７８２号公報
【特許文献３】特開２０００−１０１６８３号公報
【特許文献４】特開平５−３０１７７号公報
【特許文献５】特開平８−１８６３０号公報
【特許文献６】特開平３−１４７０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、たとえば、特開平９−３７３８０号公報（特許文献１）や特開平８−１８６３０号公報（特許文献５）に記載の技術の場合は、適応フィルタやノイズキャンセラを用いて騒音を除去するものであるため、定常的な騒音を除去する精度は高いが、不定常的な騒音を除去する精度が低いという不具合がある。そして、特開平７−２４０７８２号公報（特許文献２）と、特開２０００−１０１６８３号公報（特許文献３）と、特開平５−３０１７７号公報（特許文献４）とに記載の技術の場合は、騒音のゲインとともに送話音声のゲインも制御されてしまうため、話者が送話音声を聞き取り難いという不具合がある。
【００１１】
本発明は上記の不具合を解消するためになされたものであって、本発明の主たる目的は、話者が騒音環境下にいる場合であっても、背景雑音を除去することによって話者および通話相手が話者の送話音声を聞き取り易い音声信号送受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、この発明のある局面に従うと、音声信号送受信装置は、送話音声を二点で受音して音響的あるいは電気的な差分をとることで送信音声信号に変換する差動マイクロフォンと、受信音声信号を受信するとともに、送信音声信号を送信する送受信部と、送受信部からの受信音声信号と送信音声信号とを加算して加算信号を生成する加算部と、加算信号に基づいて受話音声を出力するスピーカとを備える。
【００１３】
好ましくは、音声信号送受信装置の差動マイクロフォンは、第１の位置にて送話音声を受音して第１の電気信号に変換する第１のマイクロフォンと、第２の位置にて送話音声を受音して第２の電気信号に変換する第２のマイクロフォンと、第１の電気信号および第２の電気信号の差分から送信音声信号を生成する信号生成部とを備える。
【００１４】
さらに、好ましくは、音声信号送受信装置の信号生成部は、第１の電気信号と第２の電気信号との差信号を演算する第１の減算部と、差信号を増幅する増幅部とを備える。
【００１５】
好ましくは、音声信号送受信装置は、第１の電気信号と第２の電気信号とに基づいて雑音声信号を抽出し、当該雑音声信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値よりも大きいか否かを判断する雑音検出部と、判断に基づいて、加算部に入力される信号を切り替える第２の切替部とをさらに備える。第２の切替部は、雑音声信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値以上である場合に、送信音声信号を加算部に入力し、雑音声信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値未満である場合に、第１の電気信号または第２の電気信号を加算部に入力する。
【００１６】
好ましくは、音声信号送受信装置は、第１の電気信号と第２の電気信号とに基づいて雑音声信号を抽出し、当該雑音声信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値よりも大きいか否かを判断する雑音検出部と、信号生成部と加算部との間に接続される第５の切替部とをさらに備える。第５の切替部は、第１のマイクロフォンからの電気信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値以上である場合に、送信音声信号を加算部に入力し、第１のマイクロフォンからの電気信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値未満である場合に、送信音声信号を加算部に入力しない。
【００１７】
好ましくは、雑音検出部はカーディオイド特性を有する。
好ましくは、雑音検出部は、第１の電気信号および第２の電気信号のうちの一方の信号を所定時間遅延させる遅延部と、遅延部で所定時間遅延された一方の信号と、他方の信号との差分から雑音信号を生成する第２の減算部と、第１の電気信号および第２の電気信号のいずれか一方を所定時間遅延させて第２の減算部に入力する遅延部と、雑音信号の振幅あるいはパワーが予め定められた閾値よりも大きいか否かを判断する第２の判断部とを含む。
【００１８】
好ましくは、音声信号送受信装置は、外部からの切り替え命令を受け付ける受付部と、切り替え命令に応じて、送信音声信号と、第１の電気信号または第２の電気信号と、を切り替えて加算部に入力する第３の切替部とをさらに備える。
【００１９】
好ましくは、音声信号送受信装置は、信号生成部と加算部との間に接続される第６の切替部と、外部からの切り替え命令を受け付ける受付部とをさらに備える。第６の切替部は、切り替え命令に応じて、送信音声信号の加算部への入力／非入力の状態を変更する。
【００２０】
好ましくは、スピーカが、イヤホンまたは密閉型ヘッドホンである。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、この発明によれば、話者が騒音環境下にいる場合であっても、背景雑音を除去することによって話者および通話相手が話者の送話音声を聞き取り易い音声信号送受信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態に係る音声信号送受信装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る音声信号送受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】２つのタイプの差動マイクロフォンの構成を示す側面断面図である。
【図４】音圧Ｐと音源からの距離Ｒとの関係を示すグラフである。
【図５】通話相手および話者が聞き取る音声の音圧を示したイメージ図である。
【図６】音源からの距離Ｒを対数に変換したものとマイクが出力する音圧Ｐを対数に変換したものとの関係を示したグラフである。
【図７】実施の形態２に係る音声信号送受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態３に係る音声信号送受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図９】雑音検出部の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】マイクロフォンの指向特性を示すイメージ図である。
【図１１】実施の形態４に係る音声信号送受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態５に係る音声信号送受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態６に係る音声信号送受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態７に係る音声信号送受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２４】
［実施の形態１］
＜音声信号送受信装置１００の全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００の全体構成を示す概略図である。図１を参照して、本発明に係る音声信号送受信装置１００の全体構成について説明する。音声信号送受信装置１００は、代表的には、無線通信が可能な携帯電話や、ＩＰ（Internet Protocol）電話が可能なパーソナルコンピュータなどによって実現される。
【００２５】
音声信号送受信装置１００は、差動マイクロフォン１１０と、ゲイン調整部１２１と、加算器１３１と、密閉型スピーカ（たとえば、イヤホンや密閉型のヘッドホン）１４１と、無線通信装置１７１とを含む。本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００においては、音声信号送受信装置１００の話者の発話音声Ｐｍと環境ノイズ（背景雑音）Ｐｎとが差動マイクロフォン１１０に受音される。このとき、話者の耳は、話者の発話音声Ｐｍと、環境ノイズ（背景雑音）Ｐｎと、耳栓型スピーカ１４１からの受話音声Ｐｓとを受音する。
【００２６】
＜音声信号送受信装置１００の機能構成＞
図２は、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００の機能構成を示すブロック図である。図２に示すように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、送受信部１７０とを含む。本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００においては、以下に説明する機能ブロックの各々が、差動マイクロフォン１１０や、ゲイン調整部１２１や、加算器１３１や、無線通信装置１７１などの専用のハードウェア回路などによって実現されている。なお、ゲイン調整部１２１は加算器１３１におけるミキシングレベルを調整する目的のものであり、必ずしも必要とするものではない。
【００２７】
ただし、音声信号送受信装置１００が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶装置を有する携帯電話やパーソナルコンピュータであって、以下に説明する機能ブロックは、ＣＰＵが有する機能の一部として実現されるものであってもよい。すなわち、記憶装置に以下の機能を実現するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵが記憶装置から制御プログラムを読み出して実行することによって、以下の機能ブロックを実現する構成であってもよい。
【００２８】
以下、各機能について説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、２つのタイプの差動マイクロフォン１１０の構成を示す側面断面図である。図３（ａ）は複数のマイクロフォンで構成されるもの、図３（ｂ）は単一のマイクロフォンで構成されるものを示している。複数のマイクロフォンで構成される場合、図２および図３（ａ）に示すように、差動マイクロフォン１１０は、受話部１１１と第１の減算部１１７とを含む。受話部１１１は、所定距離ｄはなれた第１のマイクロフォン１１１Ａと第２のマイクロフォン１１１Ｂと基板１１９とを含む。
【００２９】
第１のマイクロフォン１１１Ａは、振動膜１１３Ａを含む。振動膜１１３Ａは、第１のマイクロフォン１１１Ａに到達する音圧によって振動し、当該振動に応じた第１の電気信号を生成するものである。つまり、第１のマイクロフォン１１１Ａは、第１の位置にて送話音声を受音して第１の電気信号に変換し、第１の電気信号を第１の減算部１１７に出力するものである。
【００３０】
第２のマイクロフォン１１１Ｂは、振動膜１１３Ｂを含む。振動膜１１３Ｂは、第２のマイクロフォン１１１Ｂに到達する音圧によって振動し、当該振動に応じた第２の電気信号を生成するものである。つまり、第２のマイクロフォン１１１Ｂは、第２の位置にて送話音声を受音して第２の電気信号に変換し、第２の電気信号を第１の減算部１１７に出力するものである。
【００３１】
第１のマイクロフォン１１１Ａと、第２のマイクロフォン１１１Ｂとは、第１の減算部１１７に接続されている。第１の減算部１１７は、第１のマイクロフォン１１１Ａから入力された第１の電気信号と、第２のマイクロフォン１１１Ｂから入力された第２の電気信号とに基づいて、送信音声信号としての第１の電気信号と第２の電気信号の差分信号を生成する。
【００３２】
＜差動マイクロフォン１１０の雑音除去原理＞
ここで、音波の性質について説明する。図４は、音圧Ｐと音源からの距離Ｒとの関係を示すグラフである。図４に示すように、音波は、空気等の媒質中を進行するにつれ減衰し、音圧（音波の強度・振幅）が低下する。音庄は、音源からの距離に反比例するため、音圧Ｐは、音源からの距離Ｒとの関係において、
Ｐ＝ｋ／Ｒ・・・（１）
と表すことができる。なお、式（１）中、ｋは比例定数である。
【００３３】
そして、図４および式１からも明らかなように、音圧（音波の振幅）は、音源に近い位置（グラフの左側）では急激に減衰し、音源から離れるほどなだらかに減衰する。すなわち、音源からの距離がΔｄだけ異なる２つの位置（ｄ０とｄ１、ｄ２とｄ３）に伝達される音圧は、音源からの距離が小さいｄ０からｄ１においては大きく減衰するが（Ｐ０−Ｐ１）、音源からの距離が大きいｄ２からｄ３においてはあまり減衰しない（Ｐ２−Ｐ３）。
【００３４】
本実施の形態に係る差動マイクロフォン１１０を、携帯電話に代表される音声信号送受信装置１００に適用する場合、話者からの発話音声は、差動マイクロフォン１１０の近傍から発生する。そのため、話者の音声は、第１のマイクロフォン１１１Ａと第２のマイクロフォン１１１Ｂとの間で大きく減衰し、第１のマイクロフォン１１１Ａと第２のマイクロフォン１１１Ｂとで受音される話者の発話音声の音圧には、大きな差が現れる。
【００３５】
これに対して背景雑音は、話者の発話音声に比べて、音源が差動マイクロフォン１１０から遠い位置に存在する。そのため、背景雑音の音圧は、第１のマイクロフォン１１１Ａと第２のマイクロフォン１１１Ｂとの間でほとんど減衰せず、第１のマイクロフォン１１１Ａと第２のマイクロフォン１１１Ｂとで受音される話者の発話音声の音圧にはほとんど差が現れない。
【００３６】
次に本実施の形態に係る差動マイクロフォン１１０における雑音除去原理について説明する。上述したように、第１のマイクロフォン１１１Ａおよび第２のマイクロフォン１１１Ｂにて受音される背景雑音の音圧の差は非常に小さいため、第１のマイクロフォン１１１Ａおよび第２のマイクロフォン１１１Ｂにて生成される背景雑音に対する雑音信号は第１の減算部１１７にてほぼ打ち消される。これに対して、第１のマイクロフォン１１１Ａおよび第２のマイクロフォン１１１Ｂにて受音される話者の発話音声の音圧の差は大きいため、第１のマイクロフォン１１１Ａおよび第２のマイクロフォン１１１Ｂにて生成される発話音声に対する信号は第１の減算部１１７で打ち消されない。つまり、第１の減算部１１７は、当該送信音声信号として、第１のマイクロフォン１１１Ａおよび第２のマイクロフォン１１１Ｂにて生成される発話音声に対する発話音声信号を主に出力する。
【００３７】
このように、差動マイクロフォン１１０は、主として、話者の発話音声に対応する発話音声信号を出力しているとみなすことができる。つまり、差動マイクロフォン１１０から出力される電気信号（送信音声信号）は、雑音が除去された、話者の発話音声を示す信号とみなすことができる。すなわち、本実施の形態に係る差動マイクロフォン１１０によると、簡易な構成で、雑音が除去された、話者の発話音声を示す電気信号を取得することが可能な音声信号送受信装置を提供することができる。そして、本実施の形態に係る差動マイクロフォン１１０は、非定常的な雑音であっても、話者の口元に比べて遠方にある音源からの音声を効率的に除去することができる。
【００３８】
＜差動マイクロフォンの変形例＞
次に、差動マイクロフォン１１０の変形例について説明する。図３（ｂ）に示すように、差動マイクロフォン１１０は、第３のマイクロフォン１１１Ｃと基板１１９とを含む。第３のマイクロフォン１１１Ｃは、振動膜１１３Ｃを含む。振動膜１１３Ｃは、第３のマイクロフォン１１１Ｃに到達する２方向からの音圧Ｐｆ，Ｐｂによって振動し、当該振動に応じた第３の電気信号を生成するものである。つまり、第３のマイクロフォン１１１Ｃは、２方向から伝達されてくる送話音声を受音して第３の電気信号に変換する。
【００３９】
本変形例に係る差動マイクロフォン１１０では、振動膜１１３Ｃが、上下両側から音圧Ｐｆ，Ｐｂを受ける構造となっており、振動膜１１３Ｃは（Ｐｆ−Ｐｂ）の音圧差にしたがって振動する。そのため、振動膜１１３Ｃの両側に同時に同じ大きさの音圧がかかると、当該２つの音圧は振動膜１１３Ｃにて打ち消しあい、振動膜１１３は振動しない。逆に、振動膜１１３Ｃは、両側に受ける音圧に差があるときに、その音圧差によって振動する。
【００４０】
振動膜１１３Ｃの上面に伝達される音波と、基板１１９を回り込んで振動膜１１３Ｃの下面に伝達される音波とはその伝達距離が異なる。そして、上述したように、音圧（音波の振幅）は、音源に近い位置（図４のグラフの左側）では急激に減衰し、音源から離れた位置（図４のグラフの右側）ほどなだらかに減衰する。そのため、話者の発話音声に対する音波については、振動膜１１３Ｃの上面に伝達される音圧Ｐｆと、基板１１９を回り込んで振動膜１１３Ｃの下面に伝達される音圧Ｐｂとは大きく異なる。一方、周囲の背景雑音に対する音波については、振動膜１１３Ｃの上面に伝達される音圧Ｐｆと、基板１１９を回り込んで振動膜１１３Ｃの下面に伝達される音圧Ｐｂとの差は非常に小さくなる。
【００４１】
振動膜１１３Ｃにて受音される背景雑音の音圧Ｐｆ，Ｐｂの差は非常に小さいため、背景雑音に対する音圧は振動膜１１３にてほぼ打ち消される。これに対して、振動膜１１３Ｃにて受音される話者の発話音声の音圧Ｐｆ，Ｐｂの差は大きいため、発話音声に対する音圧は振動膜１１３Ｃで打ち消されない。このようにして、第３のマイクロフォン１１１Ｃ（差動マイクロフォン１１０）は、振動膜１１３Ｃが振動することによって得られた第３の信号を送信音声信号として出力する。
【００４２】
このように、差動マイクロフォン１１０は、主として、話者の発話音声に対応する信号を出力しているとみなすことができる。つまり、差動マイクロフォン１１０から出力される電気信号は、雑音が除去された、話者の発話音声のみを示す信号とみなすことができる。すなわち、本変形例に係る差動マイクロフォン１１０によると、簡易な構成で、雑音が除去された、話者の発話音声を示す電気信号を取得することが可能な音声信号送受信装置１００を提供することができる。そして、本変形例に係る差動マイクロフォン１１０は、非定常の雑音であっても、話者の口元に比べて遠方にある音源からの音声であれば、除去することができる。
【００４３】
＜音声信号送受信装置１００の機能構成＞
図２において、増幅部１２０は、オペアンプ等を用いたアンプ回路などによって実現されるものであって、差動マイクロフォン１１０と加算部１３０と送受信部１７０とに接続されている。増幅部１２０は、差動マイクロフォン１１０からの入力される送信音声信号を増幅して、送受信部１７０と加算部１３０とに出力する。
【００４４】
送受信部１７０は、図示しないアンテナなどの無線通信装置１７１によって実現され、増幅部１２０と加算部１３０と接続されている。送受信部１７０は、受信音声信号を受信するとともに、送信音声信号を送信する。より詳細には、送受信部１７０は、増幅部１２０から入力された送信音声信号を外部に送信し、外部からの受信音声信号を受信して加算部１３０に出力する。
【００４５】
加算部１３０は、送受信部１７０と増幅部１２０と密閉型スピーカ１４０と接続される。加算部１３０は、送受信部１７０から入力される受信音声信号と増幅部１２０から入力される送信音声信号とを加算して加算信号を生成し、密閉型スピーカ１４０に出力する。
【００４６】
密閉型スピーカ１４０は、イヤホンや密閉型ヘッドホンなどによって実現され、加算部１３０から入力される加算信号を受話音声に変換して出力する。密閉型スピーカ１４０によって話者の耳を密閉することによって、背景雑音（環境ノイズＰｎ）が直接話者の耳に入り難くしている。より詳細には、イヤホンや密閉型ヘッドホンを装着することによって、話者は直接耳に入ってくる発話音声Ｐｍおよび背景雑音（環境ノイズＰｎ）を約２０ｄＢ低下させることができる。
【００４７】
図５（ａ）は先行の音声信号送受信装置１００を使用した場合の通話相手および話者が聞き取る音声の音圧を示したイメージ図であり、図５（ｂ）は差動マイクロフォン１１０および耳栓型スピーカ（イヤホン）や密閉型ヘッドホンを採用した場合の通話相手および話者が聞き取る音声の音圧を示したイメージ図であり、図５（ｃ）は本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００を使用した場合の通話相手および話者が聞き取る音声の音圧を示したイメージ図である。
【００４８】
たとえば、音声信号送受信装置のマイクに入力される発話音声と背景雑音とが同じ大きさの音圧（９４ｄＢ）であるとする。このとき、図５（ａ）に示すように、先行の音声信号送受信装置を使用した場合には、通話相手が聞き取る音声は、増幅部にて増幅された話者の発話音声（９４ｄＢ）と背景雑音（９４ｄＢ）とが合わされたものとなる。そして、話者が聞き取る音声の音圧は、話者の口元から届く発話音声（８０ｄＢ）と背景雑音（９４ｄＢ）とが合わされたものになる。ここで、話者の口元から届く発話音声を８０ｄＢとしているのは、話者の口元から音声信号送受信装置のマイクまでの距離と比較して、話者の口元から話者の耳までの距離が遠いためであり、音源からの距離が小さい発話音声の音圧の減衰率は、音源からの距離が大きい背景雑音の音圧の減衰率より大きくなるからである。この場合には、話者は自らの発話音声が聞き取り難いために、より大きな声で話すようになる。その結果、通話相手には話者からの大きな声を聞くことになって、不快に感じる虞がある。
【００４９】
本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、差動マイクロフォン１１０を備えているため、背景雑音を低減させることができる。このため、図５（ｂ）に示すように、通話相手が聞き取る音声は、増幅部１２０にて増幅された話者の発話音声（９４ｄＢ）と背景雑音（８０ｄＢ）とが合わされたものとなる。また、イヤホンまたは密閉型ヘッドホンなどの密閉型スピーカ１４０を備えることにより、話者が聞き取る発話音声および背景雑音を低減させることができる。密閉型スピーカ１４０は話者が聞き取る音声の音圧を約２０ｄＢ低減させ、話者が聞き取る音声は、発話音声（６０ｄＢ）と背景雑音（７４ｄＢ）となる。
【００５０】
そして、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、差動マイクロフォン１１０から出力される送信音声信号である、発話音声（９４ｄＢ）と背景雑音（８０ｄＢ）とに対応する電気信号を増幅させて、これを受信音声信号に加算する。そして、当該加算信号を密閉型スピーカ１４０から受話音声として出力するものである。ここで、話者が聞き取る発話音声が９４ｄＢとなるように増幅率を設定すると、話者が聞き取る音声は、発話音声（９４ｄＢ）と背景雑音（８３．５ｄＢ）となる。
【００５１】
このように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００によれば、発話音声と背景雑音とが同等レベルである環境下において、通話相手および話者ともに、背景雑音レベルが発話音声レベルに対して１０ｄＢ以上低いレベルに抑えられるため、話者側の送話音声を明瞭に聞き取ることができる。
【００５２】
［実施の形態２］
図６は、音源からの距離Ｒを対数に変換したものと、マイクが出力する音圧Ｐを対数に変換したもの（ｄＢ：decibel）との関係を示したグラフである。点線は通常のマイクロフォン、実線は差動マイクロフォンの特性を示している。
【００５３】
図６のように、差動マイクロフォン１１０が検出して出力する音圧レベル（ｄＢ）は、音源からの距離が大きくなるにつれて通常のマイクロフォンよりも大きく減少する特性を示すが、異なる２点の音圧差を出力信号として取り出す構成であるため、話者とマイクロフォン間の通常想定される距離ｒにおいて、通常のマイクロフォンと比べて出力レベルがｘだけ低くなる。
【００５４】
したがって、通常マイクロフォンと同レベルの送信音声信号を得るためには、増幅部１２０のゲインを通常マイクロフォンよりも上げる必要がある。ゲインを上げる量は、マイクロフォン間隔に依存し、例えばマイクロフォン間隔を５ｍｍ程度に設定した場合は、約１５ｄＢ程度ゲインを上げる必要がある。
【００５５】
一方、マイクロフォンで使用される初段プリアンプのノイズレベルが、通常マイクロフォンと差動マイクロフォンとで同等であると仮定すると、通常マイクロフォンに比べて差動マイクロフォンの方が、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が不利になる。例えば、マイクロフォン間隔を５ｍｍ程度に設定した場合は、約１５ｄＢ不利になる。つまり、通常マイクロフォンと同レベルの送信音声信号を得るためにゲインを上げた量だけ不利になる。
【００５６】
そのため、静寂な環境下（背景雑音が小さい環境下）においては、差動マイクロフォン１１０から出力される背景ノイズの信号レベルに対して、マイクロフォンの初段プリアンプのノイズが無視できないレベルとなり、このアンプノイズが通話相手や話者に聞こえてしまう（認識され易い）虞がある。つまり、差動マイクロフォン１１０を用いることによって、音声信号送受信装置１００のＳＮＲが低下し、アンプノイズが通話相手や話者に聞こえてしまう虞がある。
【００５７】
本実施の形態および以下の実施の形態３〜７に係る音声信号送受信装置１００は、そのような問題点を解消するための構成を有するものである。具体的には、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、背景雑音が小さい状況に置かれた場合には、差動マイクロフォン１１０からの音声信号ではなく、一方のマイクロフォン１１１Ａからの音声信号を用いて受信音声信号を生成するものである。
【００５８】
本実施の形態に従う音声信号送受信装置１００の全体構成については、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、音声信号送受信装置１００を構成する、差動マイクロフォン１１０の構成や、当該差動マイクロフォン１１０による雑音除去原理についても、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。ただし、上記の実施の形態１に係る音声信号送受信装置１００においては、差動マイクロフォン１１０が図３（ａ）に示すような電気的な差分を検出する構成であってもよいし、図３（ｂ）に示すような音響的な差分を検出する構成であっても良いが、以下の実施の形態２〜７に係る音声信号送受信装置１００の差動マイクロフォン１１０は図３（ａ）に示すような電気的な差分を検出する構成であるものとする。
【００５９】
＜音声信号送受信装置１００の機能構成＞
図７は、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００の機能構成を示すブロック図である。図７に示すように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、第１の判断部１５１と、第１の切替部１６１と、送受信部１７０とを含む。本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００においても、以下に説明する機能ブロックの各々が専用のハードウェア回路などによって実現されている。
【００６０】
ただし、音声信号送受信装置１００が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶装置を有する携帯電話やパーソナルコンピュータであって、以下に説明する機能ブロックは、ＣＰＵが有する機能の一部として実現されるものであってもよい。すなわち、記憶装置に以下の機能を実現するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵが記憶装置から制御プログラムを読み出して実行することによって、以下の機能ブロックを実現する構成であってもよい。
【００６１】
以下、各機能について説明するが、本実施の形態に係る差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、送受信部１７０とは、実施の形態１に係るそれらと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【００６２】
図７に示すように、第１の判断部１５１は、第１のマイクロフォン１１１Ａと第１の切替部１６１と接続されている。第１の判断部１５１は、第１のマイクロフォン１１１Ａからの第１の電気信号の振幅が予め定められた閾値よりも大きいか否かを判断し、判断結果を第１の切替部１６１に出力する。ここで、予め定められた閾値は、第１の判断部１５１内に記憶される構成であってもよい。また、第１の判断部１５１が、他の記憶装置などに記憶されている閾値を読み出して、第１の電気信号の振幅と比較する構成であってもよい。
【００６３】
第１の切替部１６１は、第１のマイクロフォン１１１Ａまたは第２のマイクロフォン１１１Ｂと、増幅部１２０と、第１の判断部１５１と、加算部１３０と接続されている。第１の切替部１６１は、第１の判断部１５１の判断結果に基づいて、第１の電気信号の振幅が予め定められた閾値以上である場合に、増幅部１２０からの送信音声信号を加算部１３０に入力し、第１の電気信号の振幅が予め定められた閾値未満である場合に、第１の電気信号または第２の電気信号を加算部１３０に入力する。
【００６４】
すなわち、第１の切替部１６１は、第１のマイクロフォン１１１Ａから得られる音声の音圧の大きさに応じて、差動マイクロフォン１１０で取得された差動音声と１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）で取得されたシングル信号とを切り替えて、加算部１３０へ出力するのである。
【００６５】
同様に、第１の切替部１６１は、第１の判断部１５１の判断結果に基づいて、第１の電気信号の振幅が予め定められた閾値以上である場合に、増幅部１２０からの送信音声信号を送受信部１７０に出力し、第１の電気信号の振幅が予め定められた閾値未満である場合に、第１の電気信号または第２の電気信号を送受信部１７０に出力する。
【００６６】
このように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、背景雑音が小さい環境下においては、１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）を用いて受信音声信号と送信音声信号とを生成することによってＳＮＲが低下しないように構成されている。その結果背景雑音が小さい環境下においてもアンプ回路で発生するノイズなどが話者や通話相手に聞こえないように構成されている。
【００６７】
なお、本実施の形態において、第１の判断部１５１は、第１のマイクロフォン１１１Ａからの第１の電気信号の振幅に基づいて判断するものとしたが、第１の電気信号の振幅に限定されるものではなく、第１の電気信号のパワーなど信号レベルに応じて変化するものであれば別のパラメータであって構わない。
【００６８】
また、増幅部１２０は差動マイクロフォン１１０内に構成されるものであっても構わない。また、増幅部１２０は、必ずしも必要なものではなく、第１の減算部１１７の一部として構成されるものであっても構わない。
【００６９】
［実施の形態３］
本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００も、背景雑音が小さい状況に置かれた場合に、差動マイクロフォン１１０からの音声信号ではなく、１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）からの音声信号を用いて受信音声信号を生成するものである。
【００７０】
本実施の形態に従う音声信号送受信装置１００の全体構成については、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、音声信号送受信装置１００を構成する、差動マイクロフォン１１０の構成や、当該差動マイクロフォン１１０による雑音除去原理についても、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
【００７１】
＜音声信号送受信装置１００の機能構成＞
図８は、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００の機能構成を示すブロック図である。図８に示すように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、雑音検出部１５３と、第２の切替部１６１と、送受信部１７０とを含む。本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００においても、以下に説明する機能ブロックの各々が専用のハードウェア回路などによって実現されている。
【００７２】
ただし、音声信号送受信装置１００が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶装置を有する携帯電話やパーソナルコンピュータであって、以下に説明する機能ブロックは、ＣＰＵが有する機能の一部として実現されるものであってもよい。すなわち、記憶装置に以下の機能を実現するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵが記憶装置から制御プログラムを読み出して実行することによって、以下の機能ブロックを実現する構成であってもよい。
【００７３】
以下、各機能について説明するが、本実施の形態に係る差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、送受信部１７０とは、実施の形態１に係るそれらと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【００７４】
図８に示すように、雑音検出部１５３は、第１のマイクロフォン１１１Ａと第２のマイクロフォン１１１Ｂと第１の切替部１６１と接続されている。雑音検出部１５３は、第１のマイクロフォン１１１Ａからの第１の電気信号と、第２のマイクロフォン１１１Ｂからの第２の電気信号とに基づいて雑音信号を抽出し、当該雑音信号の振幅が予め定められた閾値よりも大きいか否かを判断し、判断結果を第２の切替部１６２に出力する。
【００７５】
図９は、雑音検出部１５３の機能構成を示す機能ブロック図である。図９に示すように、雑音検出部１５３は、遅延部１５４と、第２の減算部１５５と、第２の判断部１５２とを含む。通常の差動マイクロフォンでは両指向特性を示すが、ここでは第２のマイクロフォン１１１Ｂに対して、遅延部１５４で適切な遅延量を与えることにより、指向特性がカーディオイド型になるようにする。
【００７６】
図１０は遅延部１５４の遅延量を変化させたときの、マイクロフォンの指向特性を示している。遅延部１５４の遅延量が０のときは、図１０（ａ）に示すように両指向特性となり、受話部１１１を挟んで一方向とその反対側に対して感度を有する。
【００７７】
遅延部１５４の遅延量を変化させることでマイクロフォンの指向特性も変化し、ヌルの方向が変化する。遅延量が所定時間τ（式１）のとき、図１０（ｂ）に示すように、マイクロフォンの指向特性がカーディオイド型となる。
【００７８】
図１０（ｂ）に示すようなカーディオイド特性を実現するため、本実施の形態に係る所定時間τは、
τ＝ｄ／ｃ・・・（式１）
に設定されている。ここで、ｄは第１のマイクロフォン１１１Ａと第２のマイクロフォン１１１Ｂとの間の距離であって、ｃは音波の伝播速度である。
【００７９】
遅延部１５４は、話者に近い側（送話音声到来側）のマイクロフォンである第２のマイクロフォン１１１Ｂの出力を所定時間τ遅延させて第２の減算部１５５に出力する。
【００８０】
第２の減算部１５５は、第１のマイクロフォン１１１Ａと、遅延部１５４と、第２の判断部１５２と接続されている。第２の減算部１５５は、第１の電気信号と、遅延部１５４の出力との差分信号を生成して、当該差分信号を雑音信号として第２の判断部１５２に出力する。
【００８１】
図１０に示すように、雑音検出部１５３は、０°方向（第１のマイクロフォン１１１Ａと第２のマイクロフォン１１１Ｂとを結ぶ直線上の第２のマイクロフォン１１１Ｂ側）に指向性のヌルを持つカーディオイド特性を有するため、この方向に話者の口元（たとえば携帯電話などのマイク）が位置するように受話部１１１を配置することによって、話者方向の音声をカットし、話者方向以外の方向から発せられる音声を選択的に抽出することができる。
【００８２】
第２の判断部１５２は、第２の減算部１５５と第２の切替部１６２と接続されている。第２の判断部１５２は、第２の減算部１５５からの雑音信号の振幅が予め定められた閾値よりも大きいか否かを判断し、判断結果を切替部１６２に出力する。ここで、予め定められた閾値は、第２の判断部１５２内に記憶される構成であってもよい。また、第２の判断部１５２が、他の記憶装置などに記憶されている閾値を読み出して、雑音信号の振幅と比較する構成であってもよい。
【００８３】
図８において、第２の切替部１６２は、第１のマイクロフォン１１１Ａまたは第２のマイクロフォン１１１Ｂと、増幅部１２０と、雑音検出部１５３（第２の判断部１５２）と、加算部１３０と接続されている。第２の切替部１６２は、雑音検出部１５３（第２の判断部１５２）の判断に基づいて、雑音信号の振幅が予め定められた閾値以上である場合に、増幅部１２０からの送信音声信号を加算部１３０に入力し、雑音信号の振幅が予め定められた閾値未満である場合に、第１の電気信号または第２の電気信号を加算部１３０に入力する。
【００８４】
すなわち、第２の切替部１６２は、背景雑音の音圧の大きさに応じて、差動マイクロフォン１１０で取得された差動音声信号（DIF）と１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）で取得されたシングル信号（SGL）とを切り替えて、加算部１３０へ出力するのである。
【００８５】
同様に、第２の切替部１６２は、雑音検出部１５３（第２の判断部１５２）の判断結果に基づいて、雑音信号の振幅が予め定められた閾値以上である場合に、増幅部１２０からの送信音声信号を送受信部１７０に出力し、雑音信号の振幅が予め定められた閾値未満である場合に、第１の電気信号または第２の電気信号を送受信部１７０に出力する。
【００８６】
このように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、背景雑音が小さい環境下においては、１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）を用いて受信音声信号や送信音声信号を生成することによってＳＮＲが低下しないように構成されている。その結果、背景雑音が小さい環境下においてもアンプ回路のノイズなどが話者や通話相手に聞こえ難いように構成されている。
【００８７】
なお、本実施の形態において、増幅部１２０のゲインは、差動マイクロフォン１１０で取得された話者音声信号（DIF）のレベルと１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）で取得された話者音声信号信号（SGL）のレベルが、ほぼ同等となるようにゲイン設定することが好ましい。これにより、第２の切替部１６２により信号を切り替えたときの話者音声信号レベルの変動を抑えることができ、違和感の無い送話が可能である。
【００８８】
また、第２の判断部１５２は、雑音信号の振幅に基づいて判断するものとしたが、雑音信号の振幅のみに限定されるものではなく、雑音信号のパワーなど雑音信号レベルに応じて変化するものであれば別のパラメータであって構わない。
【００８９】
また、増幅部１２０は差動マイクロフォン１１０内に構成されるものであっても構わない。また、増幅部１２０は、必ずしも必要なものではなく、第１の減算部１１７の一部として構成されるものであっても構わない。
【００９０】
［実施の形態４］
上記の実施の形態２および３では、背景雑音が小さい状況に置かれた場合に、差動マイクロフォン１１０からの音声信号ではなく、１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）からの音声信号を用いて受信音声信号や送信音声信号を生成する構成について例示したが、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、話者からの切り替え命令を受け付けて、差動マイクロフォン１１０からの音声信号ではなく、１つのマイクロフォン１１１Ａからの音声信号を用いて受信音声信号や送信音声信号を生成するものである。
【００９１】
本実施の形態に従う音声信号送受信装置１００の全体構成については、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、音声信号送受信装置１００を構成する、差動マイクロフォン１１０の構成や、当該差動マイクロフォン１１０による雑音除去原理についても、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
【００９２】
＜音声信号送受信装置１００の機能構成＞
図１１は、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００の機能構成を示すブロック図である。図１１に示すように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、操作部１５８と、受付部１５９と、第３の切替部１６３と、送受信部１７０とを含む。本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００においても、以下に説明する機能ブロックの各々が専用のハードウェア回路などによって実現されている。
【００９３】
ただし、音声信号送受信装置１００が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶装置を有する携帯電話やパーソナルコンピュータであって、以下に説明する機能ブロックは、ＣＰＵが有する機能の一部として実現されるものであってもよい。すなわち、記憶装置に以下の機能を実現するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵが記憶装置から制御プログラムを読み出して実行することによって、以下の機能ブロックを実現する構成であってもよい。
【００９４】
以下、各機能について説明するが、本実施の形態に係る差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、送受信部１７０とは、実施の形態１に係るそれらと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。図１１に示すように、操作部１５８は、たとえば携帯電話における操作ボタンや、パーソナルコンピュータにおけるキーボードやマウスなどによって実現されるものであって、話者からの切り替え命令を受け付けるものである。
【００９５】
受付部１５９は、操作部１５８と、第３の切替部１６３と接続されている。受付部１５９は、操作部１５８を介して、外部からの切り替え命令を受け付けて、当該切り替え命令を第３の切替部１６３に出力する。
【００９６】
第３の切替部１６３は、第１のマイクロフォン１１１Ａまたは第２のマイクロフォン１１１Ｂと、増幅部１２０と、受付部１５９と、加算部１３０と接続されている。第３の切替部１６３は、切り替え命令に応じて、増幅部１２０からの送信音声信号と、第１のマイクロフォン１１１Ａからの第１の電気信号または第２のマイクロフォン１１１Ｂからの第２の電気信号と、を切り替えて加算部１３０に出力する。すなわち、第３の切替部１６３は、話者の操作に応じて、差動マイクロフォン１１０で取得された差動音声と１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）で取得されたシングル信号とを切り替えて、加算部１３０へ出力するのである。
【００９７】
同様に、第３の切替部１６３は、切り替え命令に応じて、増幅部１２０からの送信音声信号と、第１のマイクロフォン１１１Ａからの第１の電気信号または第２のマイクロフォン１１１Ｂからの第２の電気信号と、を切り替えて送受信部１７０に出力する。
【００９８】
このように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、背景雑音が小さい環境下においては、すなわちアンプ回路のノイズなどが話者や通話相手に聞こえる場合などには、話者が１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）を用いて受信音声信号や送信音声信号を生成させることによってＳＮＲが低下しないように構成されている。その結果、背景雑音が小さい環境下においてもアンプ回路のノイズなどが話者や通話相手に聞こえないようにすることができる。
【００９９】
なお、本実施の形態において、増幅部１２０のゲインは、差動マイクロフォン１１０で取得された話者音声信号（DIF）のレベルと１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）で取得された話者音声信号信号（SGL）のレベルが、ほぼ同等となるようにゲイン設定することが好ましい。これにより、第２の切替部１６２により信号を切り替えたときの話者音声信号レベルの変動を抑えることができ、違和感の無い送話が可能である。
【０１００】
また、増幅部１２０は差動マイクロフォン１１０内に構成されるものであっても構わない。また、増幅部１２０は、必ずしも必要なものではなく、第１の減算部１１７の一部として構成されるものであっても構わない。
【０１０１】
［実施の形態５］
本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、背景雑音が小さい状況に置かれた場合、差動マイクロフォン１１０からの音声信号を受信音声信号に加算せず、受信音声信号を密閉型スピーカ１４０に入力するものである。
【０１０２】
本実施の形態に従う音声信号送受信装置１００の全体構成については、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、音声信号送受信装置１００を構成する、差動マイクロフォン１１０の構成や、当該差動マイクロフォン１１０による雑音除去原理についても、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
【０１０３】
＜音声信号送受信装置１００の機能構成＞
図１２は、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００の機能構成を示すブロック図である。図１２に示すように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、第１の判断部１５１と、第４の切替部１６１と、送受信部１７０とを含む。本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００においても、以下に説明する機能ブロックの各々が専用のハードウェア回路などによって実現されている。
【０１０４】
ただし、音声信号送受信装置１００が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶装置を有する携帯電話やパーソナルコンピュータであって、以下に説明する機能ブロックは、ＣＰＵが有する機能の一部として実現されるものであってもよい。すなわち、記憶装置に以下の機能を実現するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵが記憶装置から制御プログラムを読み出して実行することによって、以下の機能ブロックを実現する構成であってもよい。
【０１０５】
以下、各機能について説明するが、本実施の形態に係る差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、第１の判断部１５１と、送受信部１７０とは、実施の形態１に係るそれらと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１０６】
図１２に示すように、第４の切替部１６４は、増幅部１２０と、第１の判断部１５１と、加算部１３０と接続されている。第４の切替部１６４は、第１の判断部１５１の判断結果に基づいて、第１の電気信号の振幅が予め定められた閾値以上である場合に、増幅部１２０と加算部１３０とを接続し、すなわち増幅部１２０からの送信音声信号を加算部１３０に入力し、第１の電気信号の振幅が予め定められた閾値未満である場合に、増幅部１２０と加算部１３０とを接続しない、すなわち増幅部１２０からの送信音声信号を加算部１３０に入力しない。
【０１０７】
このように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、背景雑音が小さい環境下においては、差動マイクロフォン１１０を用いずに受信音声信号を生成することによってＳＮＲが低下しないように構成されている。その結果背景雑音が小さい環境下においてもアンプ回路で発生するノイズなどが話者に聞こえないように構成されている。
【０１０８】
本実施の形態においては、増幅部１２０と送受信部１７０とが接続されているが、第４の切替部１６４と送受信部１７０とを接続する構成であってもよい。そして、実施の形態２と同様に、第４の切替部１６４が、第１の判断部１５１の判断結果に基づいて、第１の電気信号の振幅が予め定められた閾値以上である場合に、増幅部１２０からの送信音声信号を送受信部１７０に出力し、第１の電気信号の振幅が予め定められた閾値未満である場合に、第１の電気信号または第２の電気信号を送受信部１７０に出力する構成であってもよい。
【０１０９】
これによって、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、背景雑音が小さい環境下においては、１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）を用いて送信音声信号を生成することによってＳＮＲが低下しないように構成されている。その結果背景雑音が小さい環境下においてもアンプ回路で発生するノイズなどが通話相手に聞こえないように構成されている。
【０１１０】
なお、本実施の形態において、増幅部１２０は、必ずしも必要なものではない。増幅部１２０は、差動マイクロフォン１１０内に構成されるものであっても構わないし、第１の減算部１１７の一部として構成されるものであっても構わない。
【０１１１】
［実施の形態６］
本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００も、背景雑音が小さい状況に置かれた場合に、差動マイクロフォン１１０からの音声信号を受信音声信号に加算せず、受信音声信号を密閉型スピーカ１４０に入力するものである。
【０１１２】
本実施の形態に従う音声信号送受信装置１００の全体構成については、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、音声信号送受信装置１００を構成する、差動マイクロフォン１１０の構成や、当該差動マイクロフォン１１０による雑音除去原理についても、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
【０１１３】
＜音声信号送受信装置１００の機能構成＞
図１３は、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００の機能構成を示すブロック図である。図１３に示すように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、雑音検出部１５３と、第５の切替部１６５と、送受信部１７０とを含む。本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００においても、以下に説明する機能ブロックの各々が専用のハードウェア回路などによって実現されている。
【０１１４】
ただし、音声信号送受信装置１００が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶装
置を有する携帯電話やパーソナルコンピュータであって、以下に説明する機能ブロックは、ＣＰＵが有する機能の一部として実現されるものであってもよい。すなわち、記憶装置に以下の機能を実現するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵが記憶装置から制御プログラムを読み出して実行することによって、以下の機能ブロックを実現する構成であってもよい。
【０１１５】
以下、各機能について説明するが、本実施の形態に係る差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、雑音検出部１５３と、送受信部１７０とは、実施の形態３に係るそれらと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１１６】
第５の切替部１６５は、増幅部１２０と、雑音検出部１５３と、加算部１３０と接続されている。第５の切替部１６５は、雑音検出部１５３（第２の判断部１５２）の判断結果に基づいて、雑音信号の振幅が予め定められた閾値以上である場合に、増幅部１２０と加算部１３０とを接続し、すなわち増幅部１２０からの送信音声信号を加算部１３０に入力し、雑音信号の振幅が予め定められた閾値未満である場合に、増幅部１２０と加算部１３０とを接続しない、すなわち増幅部１２０からの送信音声信号を加算部１３０に入力しない。
【０１１７】
このように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、背景雑音が小さい環境下においては、差動マイクロフォン１１０を用いずに受信音声信号を生成することによってＳＮＲが低下しないように構成されている。その結果背景雑音が小さい環境下においてもアンプ回路で発生するノイズなどが話者に聞こえないように構成されている。
【０１１８】
本実施の形態においては、増幅部１２０と送受信部１７０とが接続されているが、第５の切替部１６５と送受信部１７０とを接続する構成であってもよい。そして、実施の形態３と同様に、第５の切替部１６５が、雑音検出部１５３（第２の判断部１５２）の判断結果に基づいて、雑音信号の振幅が予め定められた閾値以上である場合に、増幅部１２０からの送信音声信号を送受信部１７０に出力し、雑音信号の振幅が予め定められた閾値未満である場合に、第１の電気信号または第２の電気信号を送受信部１７０に出力する構成であってもよい。
【０１１９】
これによって、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、背景雑音が小さい環境下においては、１つのマイクロフォン１１１Ａ（１１１Ｂ）を用いて送信音声信号を生成することによってＳＮＲが低下しないように構成されている。その結果背景雑音が小さい環境下においてもアンプ回路で発生するノイズなどが通話相手に聞こえないように構成されている。
【０１２０】
なお、本実施の形態において、増幅部１２０は、必ずしも必要なものではない。増幅部１２０は、差動マイクロフォン１１０内に構成されるものであっても構わないし、第１の減算部１１７の一部として構成されるものであっても構わない。
【０１２１】
［実施の形態７］
上記の実施の形態５および６では、背景雑音が小さい状況に置かれた場合に、差動マイクロフォン１１０からの音声信号を受信音声信号に加算せず、受信音声信号を密閉型スピーカ１４０に入力する構成について例示したが、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、話者からの切り替え命令を受け付けて、差動マイクロフォン１１０からの音声信号を受信音声信号に加算せず、受信音声信号を密閉型スピーカ１４０に入力するものである。
【０１２２】
本実施の形態に従う音声信号送受信装置１００の全体構成については、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、音声信号送受信装置１００を構成する、差動マイクロフォン１１０の構成や、当該差動マイクロフォン１１０による雑音除去原理についても、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
【０１２３】
＜音声信号送受信装置１００の機能構成＞
図１４は、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００の機能構成を示すブロック図である。図１４に示すように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、操作部１５８と、受付部１５９と、第６の切替部１６６と、送受信部１７０とを含む。本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００においても、以下に説明する機能ブロックの各々が専用のハードウェア回路などによって実現されている。
【０１２４】
ただし、音声信号送受信装置１００が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶装置を有する携帯電話やパーソナルコンピュータであって、以下に説明する機能ブロックがＣＰＵが有する機能の一部として実現されるものであってもよい。すなわち、記憶装置に以下の機能を実現するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵが記憶装置から制御プログラムを読み出して実行することによって、以下の機能ブロックを実現する構成であってもよい。
【０１２５】
以下、各機能について説明するが、本実施の形態に係る差動マイクロフォン１１０と、増幅部１２０と、加算部１３０と、密閉型スピーカ１４０と、操作部１５８と、受付部１５９と、送受信部１７０とは、実施の形態４に係るそれらと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１２６】
図１４に示すように、第６の切替部１６６は、増幅部１２０と、受付部１５９と、加算部１３０と接続されている。第６の切替部１６３は、切り替え命令に応じて、増幅部１２０と加算部１３０との接続を変更する。すなわち、第６の切替部１６３は、切り替え命令に応じて、増幅部１２０と加算部１３０とを接続したり、当該接続を解除したりする。
【０１２７】
このように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００は、背景雑音が小さい環境下においては、すなわちアンプ回路のノイズなどが話者や通話相手に聞こえる場合などには、話者の命令に応じて、差動マイクロフォン１１０を用いずに受信音声信号を生成することによってＳＮＲが低下しないように構成されている。その結果背景雑音が小さい環境下においてもアンプ回路で発生するノイズなどが話者に聞こえないように構成されている。
【０１２８】
本実施の形態においては、増幅部１２０の出力と送受信部１７０とが接続されているが、第６の切替部１６６の出力と送受信部１７０とを接続する構成であってもよい。そして、実施の形態４と同様に、第６の切替部１６６が、受付部１５９からの切り替え命令に応じて、増幅部１２０からの送信音声信号を送受信部１７０に出力したり、第１の電気信号または第２の電気信号を送受信部１７０に出力する構成であってもよい。
【０１２９】
また、本実施の形態において、増幅部１２０は、必ずしも必要なものではない。増幅部１２０は、差動マイクロフォン１１０内に構成されるものであっても構わないし、第１の減算部１１７の一部として構成されるものであっても構わない。
【０１３０】
上記の実施の形態１〜７においては、加算部１３０に入力される音声信号の種類を切り替えたり、加算部１３０に送話音声信号自体を入力しない形態について説明したが、差動マイクロフォン１１０自体の機能を無効化する、すなわち差動マイクロフォン１１０を通常のマイクロフォンと同様の機能を有するものに変更する構成であってもよい。つまり、図３（ａ）に示す音圧Ｐ１および音圧Ｐ２のいずれかの音圧に対する音波の通り道（孔）を閉鎖したり、図３（ｂ）に示す音圧Ｐｆおよび音圧Ｐｂのいずれかの音圧に対する音波の通り道（孔）を閉鎖したりすることによって、差動マイクロフォン１１０としての機能を無効化する構成であってもよい。
【０１３１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３２】
１００  音声信号送受信装置、１１０  差動マイクロフォン、１１１  受話部、１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ  マイクロフォン、１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ  振動膜、１１７  第１の減算部、１１９  基板、１２０  増幅部、１３０  加算部、１３１  加算器、１４０  密閉型スピーカ、１４１  耳栓型スピーカ（イヤホン）、１５１  第１の判断部、１５２  第２の判断部、１５３  雑音検出部、１５４  遅延部、１５５  第２の減算部、１５８  操作部、１５９  受付部、１６１  第１の切替部、１６２  第２の切替部、１６３  第３の切替部、１６４  第４の切替部、１６５  第５の切替部、１６６  第６の切替部、１７０  送受信部、１７１  無線通信装置、Ｐ  音圧、Ｐｍ  発話音声、Ｐｎ  環境ノイズ、Ｐｓ  受話音声。
【図１】
2010252375.tif 000003
【図２】
2010252375.tif 000004
【図３】
2010252375.tif 000005
【図４】
2010252375.tif 000006
【図５】
2010252375.tif 000007
【図６】
2010252375.tif 000008
【図７】
2010252375.tif 000009
【図８】
2010252375.tif 000010
【図９】
2010252375.tif 000011
【図１０】
2010252375.tif 000012
【図１１】
2010252375.tif 000013
【図１２】
2010252375.tif 000014
【図１３】
2010252375.tif 000015
【図１４】
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