(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側の信号経路に所定量の損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に所定量の損失を挿入する受話側損失挿入手段と、受話側損失挿入手段及び送話側損失挿入手段の挿入損失量を調整する挿入損失量調整手段とを備えた拡声通話装置において、挿入損失量調整手段は、送話側並びに受話側の音声信号を監視して通話状態を判定する通話状態判定部と、送話側損失挿入手段の入力信号並びに受話側損失挿入手段の出力信号から近端側の帰還利得を推定する近端側帰還利得推定部と、受話側損失挿入手段の入力信号並びに送話側損失挿入手段の出力信号から遠端側の帰還利得を推定する遠端側帰還利得推定部と、近端側帰還利得推定部及び遠端側帰還利得推定部の各推定値に基づいて閉ループに挿入すべき総損失量を算出する総損失量算出部と、通話状態判定部の判定結果と総損失量算出部の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段の各挿入損失量を決定する挿入損失量分配処理部とを具備し、近端側帰還利得推定部は、送話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第１の平均パワー推定部、受話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第２の平均パワー推定部、受話側損失挿入手段の出力点から送話側損失挿入手段の入力点の間の近端側帰還経路にて想定される最大遅延時間における第２の平均パワー推定部の出力の最小値を求める第１の最小値算出部、第１の平均パワー推定部の出力値を第１の最小値算出部の出力値で除算する第１の除算器を有して通話状態判定部により受話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成り、遠端側帰還利得推定部は、受話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第３の平均パワー推定部、送話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第４の平均パワー推定部、送話側損失挿入手段の出力点から受話側損失挿入手段の入力点の間の遠端側帰還経路にて想定される最大遅延時間における第４の平均パワー推定部の出力の最小値を求める第２の最小値算出部、第３の平均パワー推定部の出力値を第２の最小値算出部の出力値で除算する第２の除算部を有して通話状態判定部により送話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成ることを特徴とする拡声通話装置。
【請求項２】
集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側の信号経路に所定量の損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に所定量の損失を挿入する受話側損失挿入手段と、受話側損失挿入手段及び送話側損失挿入手段の挿入損失量を調整する挿入損失量調整手段とを備えた拡声通話装置において、挿入損失量調整手段は、送話側並びに受話側の音声信号を監視して通話状態を判定する通話状態判定部と、送話側損失挿入手段の入力信号並びに受話側損失挿入手段の出力信号から近端側の帰還利得を推定する近端側帰還利得推定部と、受話側損失挿入手段の入力信号並びに送話側損失挿入手段の出力信号から遠端側の帰還利得を推定する遠端側帰還利得推定部と、近端側帰還利得推定部及び遠端側帰還利得推定部の各推定値に基づいて閉ループに挿入すべき総損失量を算出する総損失量算出部と、通話状態判定部の判定結果と総損失量算出部の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段の各挿入損失量を決定する挿入損失量分配処理部とを具備し、近端側帰還利得推定部は、送話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第１の平均パワー推定部、受話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第２の平均パワー推定部、第２の平均パワー推定部の出力を閉ループの最小伝達遅延時間以上の時間だけ遅延させる第１の遅延部、第１の平均パワー推定部の出力値を第１の遅延部の出力値で除算する第１の除算器を有して通話状態判定部により受話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成り、遠端側帰還利得推定部は、受話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第３の平均パワー推定部、送話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第４の平均パワー推定部、第４の平均パワー推定部の出力を閉ループの最小伝達遅延時間以上の時間だけ遅延させる第２の遅延部、第３の平均パワー推定部の出力値を第２の遅延部の出力値で除算する第２の除算部を有して通話状態判定部により送話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成ることを特徴とする拡声通話装置。
【請求項３】
第１及び第２の除算器の出力値のうちから人間の音声の音韻継続時間以上の所定時間内における最小値を算出する第３及び第４の最小値算出部を近端側帰還利得推定部並びに遠端側帰還利得推定部にそれぞれ設け、第３及び第４の最小値算出部の出力値を近端側帰還利得推定部並びに遠端側帰還利得推定部の推定値として成ることを特徴とする請求項１記載の拡声通話装置。
【請求項４】
適応フィルタを有し近端側帰還経路又は遠端側帰還経路の少なくとも何れか一方に設けられるエコーキャンセラと、適応フィルタの係数の収束値からエコーキャンセラを設けた側の帰還経路の利得を近似的に算出する帰還利得近似算出部と、この帰還利得近似算出部の出力値とエコーキャンセラを設けた側の帰還利得推定部の帰還利得推定値との比を求める第３の除算器と、第３の除算器の出力値に応じてエコーキャンセラを設けた側の帰還利得推定部の帰還利得推定値の最新の値と以前の値の何れか一方を選択して総損失量算出部に出力する帰還利得選択部とを備え、この帰還利得選択部は、第３の除算器の出力値が所定の範囲内である場合には最新の帰還利得推定値を選択し、第３の除算器の出力値が所定の範囲を超えた場合には以前の帰還利得推定値を選択して成ることを特徴とする請求項１記載の拡声通話装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭内、ビルディング、工場等で用いられる拡声通話装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インターホンや電話機あるいはＰＨＳ等の拡声通話装置においては、スピーカからマイクロホンへの音響フィードバックおよびハイブリッド回路（２−４線変換回路）におけるインピーダンスの不整合により閉ループが形成され、増幅器の利得が大きすぎる等の理由により上記閉ループの利得が１倍以上になるとハウリングが生じるという問題があり、ハウリングが生じた場合には通話を継続することが困難となるため、ハウリングを抑圧する手段が必要不可欠となっていた。
【０００３】
そこで従来は、送受話信号を監視することで通話状態が受話状態か送話状態の何れであるかを判別し、受話状態の時には送話信号に対して所定の損失量を挿入し、送話状態の時は受話信号に対して所定の損失量を挿入することにより、閉ループの一巡伝達利得を低減させる、所謂音声スイッチと呼ばれるものが広く用いられてきた。この音声スイッチを用いる場合、挿入損失量を大きくしすぎると通話中に切断感を生じる等の通話品質の劣化を招くため、挿入損失量は所望の利得余裕（ハウリングマージン）が得られるだけの必要最小限とすることが望ましい。
【０００４】
上述のような課題に対して、近端側（音声スイッチの挿入位置よりも端末側）と遠端側（音声スイッチの挿入位置よりも回線側）の帰還利得を随時推定し、その推定結果に応じて挿入損失量を適応的に制御することによって、常に一定の利得余裕を保ちながら挿入損失量を必要最小限とする音声スイッチが提供されている（特開昭６３−２１２２５１号公報等参照）。
【０００５】
上記公報に記載されている従来技術の原理を図６を参照して説明する。近端側のマイクロホン１に送話減衰器３０が接続されるとともにスピーカ３に受話減衰器３１が接続されているとき、受話減衰器３１の入出力信号ｒｉｎ，ｒｏｕｔを整流平滑して求められる振幅値をＲｉ，Ｒｏ、送話減衰器３０の入出力信号ｓｉｎ，ｓｏｕｔを整流平滑して求められる振幅値をＳｉ，Ｓｏと定義する。そして、近端側の帰還利得αを推定するために送話減衰器３０の入力信号ｓｉｎの振幅値Ｓｉ、受話減衰器３１の出力信号ｒｏｕｔの振幅値Ｒｏの比Ｓｉ／Ｒｏの受話状態における観測値を用いており、遠端側の帰還利得βを推定するために受話減衰器３１の入力信号ｒｉｎの振幅値Ｒｉ、送話減衰器３０の出力信号ｓｏｕｔの振幅値Ｓｏの比Ｒｉ／Ｓｏの送話状態における観測値を用いている。つまり上記公報に記載されているものは、近端側話者の音声信号が存在しない場合、すなわち図６におけるＶｓ＝０のときはＳｉ／Ｒｏ＝αとなり、遠端側話者の音声信号が存在しない場合、すなわち図６におけるＶｒ＝０のときはＲｉ／Ｓｏ＝βとなるという原理に基づいている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例においては、時刻ｔにおいて求められる受話減衰器３１の入出力信号ｒｉｎ，ｒｏｕｔの振幅値をＲｉ（ｔ），Ｒｏ（ｔ）、送話減衰器３０の入出力信号ｓｉｎ，ｓｏｕｔの振幅値Ｓｉ（ｔ），Ｓｏ（ｔ）とするとＳｉ（ｔ）／Ｒｏ（ｔ）を用いて近端側の帰還利得αを推定し、Ｒｉ（ｔ）／Ｓｏ（ｔ）を用いて遠端側の帰還利得βを推定している。しかし、実際の帰還経路には伝達遅延時間があり、近端側及び遠端側の各帰還経路の伝達遅延時間を各々Ｔα，Ｔβとすると、近端側の帰還利得αはＶｒ＝０におけるＳｉ（ｔ）／Ｒｏ（ｔ−Ｔα）で表され、遠端側の帰還利得βはＶｓ＝０におけるＲｉ（ｔ）／Ｓｏ（ｔ−Ｔβ）で表される。
【０００７】
而して、上記従来例では帰還利得α，βを推定する際に経路の伝達遅延時間Ｔα，Ｔβを考慮していないため、これら伝達遅延時間Ｔα，Ｔβの値が無視できないほど長いときには真の帰還利得と推定値との誤差が大きくなってしまう。従って、そのような場合には信号経路に挿入すべき損失量を精度よく算出することができないと言う問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、高い精度で帰還利得を推定し挿入損失量を適切な値に制御することで同時通話性に優れた拡声通話装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側の信号経路に所定量の損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に所定量の損失を挿入する受話側損失挿入手段と、受話側損失挿入手段及び送話側損失挿入手段の挿入損失量を調整する挿入損失量調整手段とを備えた拡声通話装置において、挿入損失量調整手段は、送話側並びに受話側の音声信号を監視して通話状態を判定する通話状態判定部と、送話側損失挿入手段の入力信号並びに受話側損失挿入手段の出力信号から近端側の帰還利得を推定する近端側帰還利得推定部と、受話側損失挿入手段の入力信号並びに送話側損失挿入手段の出力信号から遠端側の帰還利得を推定する遠端側帰還利得推定部と、近端側帰還利得推定部及び遠端側帰還利得推定部の各推定値に基づいて閉ループに挿入すべき総損失量を算出する総損失量算出部と、通話状態判定部の判定結果と総損失量算出部の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段の各挿入損失量を決定する挿入損失量分配処理部とを具備し、近端側帰還利得推定部は、送話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第１の平均パワー推定部、受話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第２の平均パワー推定部、受話側損失挿入手段の出力点から送話側損失挿入手段の入力点の間の近端側帰還経路にて想定される最大遅延時間における第２の平均パワー推定部の出力の最小値を求める第１の最小値算出部、第１の平均パワー推定部の出力値を第１の最小値算出部の出力値で除算する第１の除算器を有して通話状態判定部により受話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成り、遠端側帰還利得推定部は、受話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第３の平均パワー推定部、送話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第４の平均パワー推定部、送話側損失挿入手段の出力点から受話側損失挿入手段の入力点の間の遠端側帰還経路にて想定される最大遅延時間における第４の平均パワー推定部の出力の最小値を求める第２の最小値算出部、第３の平均パワー推定部の出力値を第２の最小値算出部の出力値で除算する第２の除算部を有して通話状態判定部により送話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成ることを特徴とし、第１及び第２の最小値算出部にて算出される最小値は帰還経路の伝達遅延時間の影響を低減して高い精度で帰還利得を推定することができ、挿入損失量を適切な値に調整して優れた同時通話性を確保することができる。また、伝達遅延時間の変動に追従して帰還利得を高い精度で推定することが可能である。しかも、帰還利得の推定値が真の値よりも小さくなる場合は少なく、総損失量の不足による信号経路の不安定化を防ぐことができる。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項２の発明は、集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側の信号経路に所定量の損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に所定量の損失を挿入する受話側損失挿入手段と、受話側損失挿入手段及び送話側損失挿入手段の挿入損失量を調整する挿入損失量調整手段とを備えた拡声通話装置において、挿入損失量調整手段は、送話側並びに受話側の音声信号を監視して通話状態を判定する通話状態判定部と、送話側損失挿入手段の入力信号並びに受話側損失挿入手段の出力信号から近端側の帰還利得を推定する近端側帰還利得推定部と、受話側損失挿入手段の入力信号並びに送話側損失挿入手段の出力信号から遠端側の帰還利得を推定する遠端側帰還利得推定部と、近端側帰還利得推定部及び遠端側帰還利得推定部の各推定値に基づいて閉ループに挿入すべき総損失量を算出する総損失量算出部と、通話状態判定部の判定結果と総損失量算出部の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段の各挿入損失量を決定する挿入損失量分配処理部とを具備し、近端側帰還利得推定部は、送話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第１の平均パワー推定部、受話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第２の平均パワー推定部、第２の平均パワー推定部の出力を閉ループの最小伝達遅延時間以上の時間だけ遅延させる第１の遅延部、第１の平均パワー推定部の出力値を第１の遅延部の出力値で除算する第１の除算器を有して通話状態判定部により受話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成り、遠端側帰還利得推定部は、受話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第３の平均パワー推定部、送話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第４の平均パワー推定部、第４の平均パワー推定部の出力を閉ループの最小伝達遅延時間以上の時間だけ遅延させる第２の遅延部、第３の平均パワー推定部の出力値を第２の遅延部の出力値で除算する第２の除算部を有して通話状態判定部により送話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成ることを特徴とし、第１及び第２の遅延部の出力値は帰還経路の伝達遅延時間の影響を低減して高い精度で帰還利得を推定することができ、挿入損失量を適切な値に調整して優れた同時通話性を確保することができる。また、帰還経路の伝達遅延時間が既知であって殆ど変動がないような場合に単純な演算処理により帰還利得を推定することが可能となり、信号処理量の低減化が図れる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、第１及び第２の除算器の出力値のうちから人間の音声の音韻継続時間以上の所定時間内における最小値を算出する第３及び第４の最小値算出部を近端側帰還利得推定部並びに遠端側帰還利得推定部にそれぞれ設け、第３及び第４の最小値算出部の出力値を近端側帰還利得推定部並びに遠端側帰還利得推定部の推定値として成ることを特徴とし、請求項１の発明の作用に加えて、所定時間における帰還利得の推定値の最小値を用いて総損失量を算出するため、所謂ダブルトーク状態において帰還利得の推定値が真の値よりも大きくなるのを抑制することができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、適応フィルタを有し近端側帰還経路又は遠端側帰還経路の少なくとも何れか一方に設けられるエコーキャンセラと、適応フィルタの係数の収束値からエコーキャンセラを設けた側の帰還経路の利得を近似的に算出する帰還利得近似算出部と、この帰還利得近似算出部の出力値とエコーキャンセラを設けた側の帰還利得推定部の帰還利得推定値との比を求める第３の除算器と、第３の除算器の出力値に応じてエコーキャンセラを設けた側の帰還利得推定部の帰還利得推定値の最新の値と以前の値の何れか一方を選択して総損失量算出部に出力する帰還利得選択部とを備え、この帰還利得選択部は、第３の除算器の出力値が所定の範囲内である場合には最新の帰還利得推定値を選択し、第３の除算器の出力値が所定の範囲を超えた場合には以前の帰還利得推定値を選択して成ることを特徴とし、請求項１の発明の作用に加えて、帰還利得近似算出部の近似的な推定値を参照して適切な推定値を帰還利得選択部で選択しているから、通話路中に衝撃性のノイズが混入した場合等の外乱により生じる推定誤差を低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態の拡声通話装置は、図１に示すように集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホン１と、マイクロホン１からの音声信号を増幅する第１の増幅器２と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカ３と、スピーカ３へ出力される音声信号を増幅する第２の増幅器４と、送話側の信号経路に所定量の損失を挿入する送話側損失挿入手段たる送話信号減衰器５と、受話側の信号経路に所定量の損失を挿入する受話側損失挿入手段たる受話信号減衰器６と、送話信号減衰器５及び受話信号減衰器６の損失量を調整する挿入損失量調整手段７とを備えている。
【００１４】
また、挿入損失量調整手段７は、図２に示すように送話側並びに受話側の音声信号を監視して通話状態を判定する通話状態判定部８と、送話信号減衰器５の入力信号ｓｉｎ並びに受話信号減衰器６の出力信号ｒｏｕｔから近端側の帰還利得を推定する近端側帰還利得推定部９と、受話信号減衰器６の入力信号ｒｉｎ並びに送話信号減衰器５の出力信号ｓｏｕｔから遠端側の帰還利得を推定する遠端側帰還利得推定部１０と、近端側帰還利得推定部９及び遠端側帰還利得推定部１０の各推定値に基づいて閉ループに挿入すべき総損失量を算出する総損失量算出部１１と、通話状態判定部８の判定結果と総損失量算出部１１の算出値に応じて送話信号減衰器５及び受話信号減衰器６の各挿入損失量を決定する挿入損失量分配処理部１２とを具備している。
【００１５】
さらに近端側帰還利得推定部９は、送話信号減衰器５の入力信号ｓｉｎの時間平均パワーを推定する第１の平均パワー推定部１３と、受話信号減衰器６の出力信号ｒｏｕｔの時間平均パワーを推定する第２の平均パワー推定部１４と、受話信号減衰器６の出力点から送話信号減衰器５の入力点の間の近端側帰還経路にて想定される最大遅延時間における第２の平均パワー推定部１４の出力の最小値を求める第１の最小値算出部１５と、第１の平均パワー推定部１３の出力値を第１の最小値算出部１５の出力値で除算する第１の除算器１６とで構成される。また遠端側帰還利得推定部１０は、受話信号減衰器６の入力信号ｒｉｎの時間平均パワーを推定する第３の平均パワー推定部１７と、送話信号減衰器５の出力信号ｓｏｕｔの時間平均パワーを推定する第４の平均パワー推定部１８と、送話信号減衰器５の出力点から受話信号減衰器６の入力点の間の遠端側帰還経路にて想定される最大遅延時間における第４の平均パワー推定部１８の出力の最小値を求める第２の最小値算出部１９と、第３の平均パワー推定部１７の出力値を第２の最小値算出部１９の出力値で除算する第２の除算部２０とで構成される。なお、挿入損失量調整手段７はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＣＰＵ等を用いていて構成することができ、さらには近端側帰還利得推定部９並びに遠端側帰還利得推定部１０のみをアナログ回路で構成してもよい。
【００１６】
通話状態判定部８では送話信号減衰器５の入出力信号ｓｉｎ，ｓｏｕｔ及び受話信号減衰器６の入出力信号ｒｉｎ，ｒｏｕｔを監視し、これらの信号ｓｉｎ，ｓｏｕｔ，ｒｉｎ，ｒｏｕｔのパワーレベルの大小関係並びに音声信号の有無などの情報から通話状態が受話状態、送話状態、遷移状態の何れであるかを判定し、その判定結果を挿入損失量分配処理部１２に与えている。
【００１７】
近端側帰還利得推定部９を構成する第１の平均パワー推定部１３は、整流平滑器や低域通過フィルタ等を用いて送話信号減衰器５への入力信号ｓｉｎの短時間における時間平均パワーＬｓｉｎを求めている。同じく第２の平均パワー推定部１４は、受話信号減衰器６の出力信号ｒｏｕｔの短時間における時間平均パワーＬｒｏｕｔを求めている。また、第１の最小値算出部１５においては、近端側帰還経路において考えられる最大の伝達遅延時間の間、上記時間平均パワーＬｒｏｕｔを観測してその最小値［Ｌｒｏｕｔ］ｍｉｎを求める。第１の除算器１６においては、第１の平均パワー推定部１３の出力Ｌｓｉｎと第１の最小値算出部１５の出力［Ｌｒｏｕｔ］ｍｉｎとの比を算出し、この値を近端側帰還利得の推定値として総損失量算出部１１に出力する。
【００１８】
一方、遠端側帰還利得推定部１０を構成する第３の平均パワー推定部１７は、整流平滑器や低域通過フィルタ等を用いて受話信号減衰器６への入力信号ｒｉｎの短時間における時間平均パワーＬｒｉｎを求めている。同じく第４の平均パワー推定部１８は、送話信号減衰器５の出力信号ｓｏｕｔの短時間における時間平均パワーＬｓｏｕｔを求めている。また、第２の最小値算出部１９においては、遠端側帰還経路において考えられる最大遅延時間の間、上記時間平均パワーＬｓｏｕｔを観測してその最小値［Ｌｓｏｕｔ］ｍｉｎを求める。第２の除算器２０においては、第３の平均パワー推定部１７の出力Ｌｒｉｎと第２の最小値算出部１９の出力［Ｌｓｏｕｔ］ｍｉｎとの比を算出し、この値を遠端側帰還利得の推定値として総損失量算出部１１に出力する。
【００１９】
ここで、近端側帰還利得推定部９における上記推定処理は通話状態判定部８にて通話状態が受話状態と判定されたときに更新され、遠端側帰還利得推定部１０における上記推定処理は通話状態判定部８にて通話状態が送話状態と判定されたときに更新される。
【００２０】
総損失量算出部１１においては、これらの帰還利得推定値から所望の利得余裕（ハウリングマージン）を得るために必要な総挿入損失量を算出し、その値を挿入損失量分配処理部１２に出力する。そして、挿入損失量分配処理部１２では、通話状態判定部８にて判定された通話状態に応じた割合で総挿入損失量を送話信号減衰器５と受話信号減衰器６に分配するように各減衰器５，６の損失量を調整する。
【００２１】
而して、本実施形態では第１及び第２の最小値算出部１５，１９により近端側並びに遠端側の帰還経路において考えられる最大の伝達遅延時間の間、第２及び第４の平均パワー推定部１４，１８の出力値（時間平均パワーＬｒｏｕｔ，Ｌｓｏｕｔ）を観測してその最小値［Ｌｒｏｕｔ］ｍｉｎ，［Ｌｓｏｕｔ］ｍｉｎを求め、その値を用いて帰還利得の推定値を算出しているから、帰還経路の伝達遅延時間の影響を低減して帰還利得の推定精度を向上することができるとともに、上記伝達遅延時間が変動してもそれに追従して高い精度で帰還利得を推定することができる。また、本実施形態では帰還利得の推定値が真の値よりも小さくなる場合は少なく、総損失量の不足による信号経路の不安定化を防ぐことができるという利点もある。
【００２２】
（実施形態２）
本発明の実施形態２における挿入損失量調整手段７のブロック図を図３に示す。本実施形態は、実施形態１の挿入損失量調整手段７における第１及び第２の最小値算出部１５，１９を、それぞれ第１の遅延器２１及び第２の遅延器２２に置き換えたものであり、その他の各部の構成及び動作は実施形態１と共通するので、共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２３】
第１及び第２の遅延器２１，２２は、それぞれ近端側の帰還経路並びに遠端側の帰還経路の構成要素や諸条件（マイクロホン１−スピーカ３間の距離など）により一意に定まる最短の伝達遅延時間以上の一定時間だけ第２の平均パワー推定部１４及び第４の平均パワー推定部１８の出力信号を遅延させて第１及び第２の除算器１６，２０に出力するものである。すなわち、これら近端側及び遠端側の帰還経路の伝達遅延時間を各々ＴＮ，ＴＦとすると、時刻ｔにおける近端側の帰還利得推定値はＬｓｉｎ（ｔ）／Ｌｒｏｕｔ（ｔ−ＴＮ）、遠端側の帰還利得推定値はＬｒｉｎ（ｔ）／Ｌｓｏｕｔ（ｔ−ＴＦ）としてそれぞれ表される。
【００２４】
而して本実施形態によれば、帰還経路の伝達遅延時間が既知であり且つ変動が少ない場合に第１及び第２の遅延器２１，２２で上記伝達遅延時間以上の一定時間だけ第２の平均パワー推定部１４及び第４の平均パワー推定部１８の出力信号を遅延させることにより、伝達遅延時間を考慮して精度よく帰還利得を推定することができる。しかも、第１及び第２の遅延器２１，２２は実施形態１における第１及び第２の最小値算出部１５，１９に比較して構成が簡単であり、コストダウンが図れるという利点がある。
【００２５】
（実施形態３）
本発明の実施形態３における挿入損失量調整手段７のブロック図を図４に示す。本実施形態は、実施形態１における挿入損失量調整手段７に対して、第１及び第２の除算器１６，２０の出力側にそれぞれ第３及び第４の最小値算出部２３，２４を設け、これら第３及び第４の最小値算出部２３，２４の出力を近端側及び遠端側の帰還利得推定値として総損失量算出部１１に入力するものであり、その他の各部の構成及び動作は実施形態１と共通するので、共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
第３及び第４の最小値算出部２３，２４は、ＲＡＭ等の記憶手段を用いて人間の音声の音韻継続時間以上の一定時間だけ第１及び第２の除算器１６，２０の出力値を保持し、その保持した値の最小値をその時点での帰還利得推定値として抽出し総損失量算出部１１に出力する。このような処理により、送話信号減衰器５の入力信号ｓｉｎ並びに受話信号減衰器６の入力信号ｒｉｎにエコー成分（受話信号減衰器６の出力信号ｒｏｕｔ及び送話信号減衰器５の出力信号ｓｏｕｔが各々近端側及び遠端側の帰還経路を経て回り込む信号成分）以外の成分、すなわち近端側の話者の音声信号、遠端側の話者の音声信号並びに周囲騒音が含まれる場合にそれらの影響が最小となる瞬間に推定された帰還利得を得ることができ、推定精度の向上が図れるのである。
【００２７】
上述のように本実施形態によれば、近端側と遠端側の話者が略同時に話す状態、所謂ダブルトーク状態において帰還利得の推定値が真の値よりも大きくなるのを抑制することができる。
【００２８】
（実施形態４）
本実施形態の拡声通話装置は、図５に示すように送話側の信号経路に所定量の損失を挿入する送話信号減衰器５と、受話側の信号経路に所定量の損失を挿入する受話信号減衰器６と、送話信号減衰器５及び受話信号減衰器６の損失量を調整する挿入損失量調整手段７と、適応フィルタ２５ａを有し近端側帰還経路に設けられるエコーキャンセラ２５と、適応フィルタ２５ａの係数の収束値からエコーキャンセラ２５を設けた近端側の帰還経路の利得を近似的に算出する帰還利得近似算出部２６と、この帰還利得近似算出部２６の出力値と近端側帰還利得推定部９の帰還利得推定値との比を求める第３の除算器２７と、第３の除算器２７の出力値に応じて近端側帰還利得推定部９の帰還利得推定値の最新の値と以前の値の何れか一方を選択して総損失量算出部１１に出力する帰還利得選択部２８とを備えている。なお、図示はしていないが実施形態１と同様にマイクロホン１、第１の増幅器２、スピーカ３並びに第２の増幅器４を備えていることは言うまでもない。また、実施形態１と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
エコーキャンセラ２５は、従来周知のように近端側帰還経路のインパルス応答を適応フィルタ２５ａにより同定し、参照信号（受話信号減衰器６の出力信号ｒｏｕｔ）からエコー信号を推定して減算器により相殺して近端側において生じるエコーを消去するものである。適応フィルタ２５ａの係数が収束した状態では、適応フィルタ２５ａの係数は近端側の帰還経路のインパルス応答を近似しているので、その係数値から帰還利得を算出することができる。帰還利得近似算出部２６はエコーキャンセラ２５における適応フィルタ２５ａの係数から近端側帰還利得を算出する。すなわち、適応フィルタ２５ａの係数列をｈ０，ｈ１，ｈ２，…，ｈＩ−１（Ｉは適応フィルタ２５ａのタップ数）とすると、その２乗和（＝ｈ０２＋ｈ１２＋ｈ２２＋…＋ｈＩ−１２）から帰還利得を近似的に算出することができる。
【００３０】
第３の除算器２７は、帰還利得近似算出部２６の出力信号と近端側帰還利得推定部９の出力信号との比を求める。帰還利得選択部２８は、第３の除算器２７で求めた上記比の値が所定の範囲内か否かを判断し、上記比の値が所定範囲内であれば近端側帰還利得推定部９の出力信号を選択して総損失量算出部１１に出力し、上記比の値が所定範囲外であればそれ以前の時刻において所定範囲内と判断された上記比の値を選択して総損失量算出部１１に出力する。すなわち、上記比の値が１に近い場合は、近端側帰還利得推定部９の推定値には誤差が少ないと考えられるが、上記比の値が１と離れている場合には誤差が多く含まれている可能性が高いから、上記所定範囲を１を中心とした許容誤差範囲とし、許容誤差範囲は挿入損失量が所望の利得余裕（ハウリングマージン）を得ることができるように決定される。
【００３１】
上述のように本実施形態によれば、エコーキャンセラ２５の適応フィルタ係数から帰還利得近似算出部２６にて算出した帰還利得の推定値を参照して近端側帰還利得推定部９における帰還利得推定値の妥当性を確認するため、通話路中に衝撃性のノイズが混入した場合等の外乱により生じる推定誤差を低減することができる。なお、本実施形態ではエコーキャンセラ２５を近端側の帰還経路のみに設けたが、遠端側の帰還経路のみあるいは近端側と遠端側の両方の帰還経路にエコーキャンセラ２５を設けてもよい。なお、本実施形態が効果を発揮するのは、エコーキャンセラによるエコー消去量が所定のしきい値を越えた場合のみに限る。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側の信号経路に所定量の損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に所定量の損失を挿入する受話側損失挿入手段と、受話側損失挿入手段及び送話側損失挿入手段の挿入損失量を調整する挿入損失量調整手段とを備えた拡声通話装置において、挿入損失量調整手段は、送話側並びに受話側の音声信号を監視して通話状態を判定する通話状態判定部と、送話側損失挿入手段の入力信号並びに受話側損失挿入手段の出力信号から近端側の帰還利得を推定する近端側帰還利得推定部と、受話側損失挿入手段の入力信号並びに送話側損失挿入手段の出力信号から遠端側の帰還利得を推定する遠端側帰還利得推定部と、近端側帰還利得推定部及び遠端側帰還利得推定部の各推定値に基づいて閉ループに挿入すべき総損失量を算出する総損失量算出部と、通話状態判定部の判定結果と総損失量算出部の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段の各挿入損失量を決定する挿入損失量分配処理部とを具備し、近端側帰還利得推定部は、送話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第１の平均パワー推定部、受話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第２の平均パワー推定部、受話側損失挿入手段の出力点から送話側損失挿入手段の入力点の間の近端側帰還経路にて想定される最大遅延時間における第２の平均パワー推定部の出力の最小値を求める第１の最小値算出部、第１の平均パワー推定部の出力値を第１の最小値算出部の出力値で除算する第１の除算器を有して通話状態判定部により受話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成り、遠端側帰還利得推定部は、受話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第３の平均パワー推定部、送話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第４の平均パワー推定部、送話側損失挿入手段の出力点から受話側損失挿入手段の入力点の間の遠端側帰還経路にて想定される最大遅延時間における第４の平均パワー推定部の出力の最小値を求める第２の最小値算出部、第３の平均パワー推定部の出力値を第２の最小値算出部の出力値で除算する第２の除算部を有して通話状態判定部により送話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成るので、第１及び第２の最小値算出部にて算出される最小値は帰還経路の伝達遅延時間の影響を低減して高い精度で帰還利得を推定することができ、挿入損失量を適切な値に調整して優れた同時通話性を確保することができるという効果がある。また、伝達遅延時間の変動に追従して帰還利得を高い精度で推定することが可能であり、しかも、帰還利得の推定値が真の値よりも小さくなる場合は少なく、総損失量の不足による信号経路の不安定化を防ぐことができるという効果がある。
【００３３】
請求項２の発明は、集音した音を送話側の音声信号として出力するマイクロホンと、マイクロホンからの音声信号を増幅する第１の増幅手段と、受話側の音声信号に応じて鳴動するスピーカと、スピーカへ出力される音声信号を増幅する第２の増幅手段と、送話側の信号経路に所定量の損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に所定量の損失を挿入する受話側損失挿入手段と、受話側損失挿入手段及び送話側損失挿入手段の挿入損失量を調整する挿入損失量調整手段とを備えた拡声通話装置において、挿入損失量調整手段は、送話側並びに受話側の音声信号を監視して通話状態を判定する通話状態判定部と、送話側損失挿入手段の入力信号並びに受話側損失挿入手段の出力信号から近端側の帰還利得を推定する近端側帰還利得推定部と、受話側損失挿入手段の入力信号並びに送話側損失挿入手段の出力信号から遠端側の帰還利得を推定する遠端側帰還利得推定部と、近端側帰還利得推定部及び遠端側帰還利得推定部の各推定値に基づいて閉ループに挿入すべき総損失量を算出する総損失量算出部と、通話状態判定部の判定結果と総損失量算出部の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段の各挿入損失量を決定する挿入損失量分配処理部とを具備し、近端側帰還利得推定部は、送話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第１の平均パワー推定部、受話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第２の平均パワー推定部、第２の平均パワー推定部の出力を閉ループの最小伝達遅延時間以上の時間だけ遅延させる第１の遅延部、第１の平均パワー推定部の出力値を第１の遅延部の出力値で除算する第１の除算器を有して通話状態判定部により受話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成り、遠端側帰還利得推定部は、受話側損失挿入手段の入力信号の時間平均パワーを推定する第３の平均パワー推定部、送話側損失挿入手段の出力信号の時間平均パワーを推定する第４の平均パワー推定部、第４の平均パワー推定部の出力を閉ループの最小伝達遅延時間以上の時間だけ遅延させる第２の遅延部、第３の平均パワー推定部の出力値を第２の遅延部の出力値で除算する第２の除算部を有して通話状態判定部により送話状態と判定されたときにのみ各部の処理を更新して成るので、第１及び第２の遅延部の出力値は帰還経路の伝達遅延時間の影響を低減して高い精度で帰還利得を推定することができ、挿入損失量を適切な値に調整して優れた同時通話性を確保することができるという効果がある。また、帰還経路の伝達遅延時間が既知であって殆ど変動がないような場合に単純な演算処理により帰還利得を推定することが可能となり、信号処理量の低減化が図れるという効果がある。
【００３４】
請求項３の発明は、第１及び第２の除算器の出力値のうちから人間の音声の音韻継続時間以上の所定時間内における最小値を算出する第３及び第４の最小値算出部を近端側帰還利得推定部並びに遠端側帰還利得推定部にそれぞれ設け、第３及び第４の最小値算出部の出力値を近端側帰還利得推定部並びに遠端側帰還利得推定部の推定値として成るので、請求項１の発明の効果に加えて、所定時間における帰還利得の推定値の最小値を用いて総損失量を算出するため、所謂ダブルトーク状態において帰還利得の推定値が真の値よりも大きくなるのを抑制することができるという効果がある。
【００３５】
請求項４の発明は、適応フィルタを有し近端側帰還経路又は遠端側帰還経路の少なくとも何れか一方に設けられるエコーキャンセラと、適応フィルタの係数の収束値からエコーキャンセラを設けた側の帰還経路の利得を近似的に算出する帰還利得近似算出部と、この帰還利得近似算出部の出力値とエコーキャンセラを設けた側の帰還利得推定部の帰還利得推定値との比を求める第３の除算器と、第３の除算器の出力値に応じてエコーキャンセラを設けた側の帰還利得推定部の帰還利得推定値の最新の値と以前の値の何れか一方を選択して総損失量算出部に出力する帰還利得選択部とを備え、この帰還利得選択部は、第３の除算器の出力値が所定の範囲内である場合には最新の帰還利得推定値を選択し、第３の除算器の出力値が所定の範囲を超えた場合には以前の帰還利得推定値を選択して成るので、請求項１の発明の効果に加えて、帰還利得近似算出部の近似的な推定値を参照して適切な推定値を帰還利得選択部で選択しているから、通話路中に衝撃性のノイズが混入した場合等の外乱により生じる推定誤差を低減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】実施形態１の全体構成を示すブロック図である。
【図２】同上における挿入損失量調整手段を示すブロック図である。
【図３】実施形態２における挿入損失量調整手段を示すブロック図である。
【図４】実施形態３における挿入損失量調整手段を示すブロック図である。
【図５】実施形態４の一部省略した全体構成を示すブロック図である。
【図６】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  マイクロホン
２  第１の増幅器
３  スピーカ
４  第２の増幅器
５  送話信号減衰器
６  受話信号減衰器
７  挿入損失量調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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