(57)【要約】【課題】受信側の周囲の騒音が大きくなっても、通話用スピーカからの受信音声を明瞭に聴くことができるようにする。【解決手段】通話用スピーカ３の周囲の騒音を騒音検出手段としての騒音検出用マイク４により検出して通話用スピーカ３に出力する際、ノイズキャンセル手段としてのノイズキャンセル回路１５により、該検出された騒音が減衰されるようにし、通話用スピーカ３の周囲の騒音がキャンセルされようにした。すなわち、ノイズキャンセル回路１５は、騒音検出用マイク４と通話用スピーカ３との間にフィードバックループを形成し、騒音検出用マイク４によって検出された騒音に対し、ループゲイン分だけ減衰させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通話用スピーカと通話用マイクとを有する携帯電話機であって、
前記通話用スピーカの周囲の騒音を検出して前記通話用スピーカに出力する騒音検出手段と、
該騒音検出手段によって検出された騒音を減衰させるノイズキャンセル手段とを備える
ことを特徴とする携帯電話機。
【請求項２】
前記ノイズキャンセル手段は、前記騒音検出手段と前記通話用スピーカとの間にフィードバックループを形成し、前記騒音検出手段によって検出された騒音に対し、ループゲイン分だけ減衰させることを特徴とする携帯電話機。
【請求項３】
前記ノイズキャンセル手段は、
正端子に取り込まれる前記通話用マイクからの音声信号を増幅して前記通話用スピーカに出力する第１の増幅器と、
前記騒音検出手段からの騒音を増幅して前記第１の増幅器の負端子に出力する第２の増幅器とを有し、
前記第１の増幅器の正端子と前記通話用スピーカの出力端までのゲインと、前記通話用スピーカの出力端と前記騒音検出手段の入力端までのゲインと、前記騒音検出手段の入力端と前記第２の増幅器の出力端までのゲインとを乗算した値が１より大きくされている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯電話機。
【請求項４】
前記騒音検出手段は、前記通話用スピーカの近傍に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の携帯電話機。
【請求項５】
耳をあてがうことによって閉塞される窪みが設けられ、該窪みの底面に前記通話用スピーカと前記騒音検出手段とが配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の携帯電話機。
【請求項６】
前記通話用スピーカと前記騒音検出手段との周囲を閉塞する閉塞手段が設けられ、前記閉塞手段に耳をあてがうことで、前記通話用スピーカと前記騒音検出手段との周囲が密閉されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の携帯電話機。
【請求項７】
通話用スピーカと通話用マイクとを有する携帯電話機のノイズ低減方法であって、
前記通話用スピーカの周囲の騒音を騒音検出手段により検出して前記通話用スピーカに出力するステップと、
該検出された騒音を減衰させるステップとを有する
ことを特徴とする携帯電話機のノイズ低減方法。
【請求項８】
前記騒音検出手段と前記通話用スピーカとの間にフィードバックループを形成し、前記騒音検出手段によって検出された騒音に対し、ループゲイン分だけ減衰させるステップを有することを特徴とする請求項７に記載の携帯電話機のノイズ低減方法。
【請求項９】
第１の増幅器の正端子に取り込まれる前記通話用マイクからの音声信号を増幅して前記通話用スピーカに出力するステップと、
第２の増幅器により、前記騒音検出手段からの騒音を増幅して前記第１の増幅器の負端子に出力するステップとを有し、
前記第１の増幅器の正端子と前記通話用スピーカの出力端までのゲインと、前記通話用スピーカの出力端と前記騒音検出手段の入力端までのゲインと、前記騒音検出手段の入力端と前記第２の増幅器の出力端までのゲインとを乗算した値が１より大きくされている
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の携帯電話機のノイズ低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機に係り、特に周囲の騒音を低減させてスピーカからの音声を聴き取りやすくした携帯電話機及び携帯電話機のノイズ低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機は、電波の受信状況が良好な場所であれば何処でも通話が可能であるが、周囲が静寂でない場合、周囲の騒音によって通話用スピーカからの音声が聴き取り難い場合がある。このような、周囲の騒音が大きい状況下でも通話用スピーカからの音声を聴き取りやすくしたものとして、たとえば高音域強調モードを有する携帯電話機が提案されている。
【０００３】
このような携帯電話機では、たとえば高音域強調モードを強・弱・ＯＦＦの３段階で設定するモードスイッチを操作し、強又は弱を設定することで、高音が強調され、相手が周囲の騒音が大きい状況においても、受信側では受信音声を比較的明瞭に聞くことが可能となる。
【０００４】
ところが、このような高音域強調モードを強又は弱に設定して通話を行うとき、特に、相手が静寂な状況の場合は、受信側での出力音声が耳障りとなる場合がある。そこで、周囲の状況を判断して、モードスイッチの操作による強・弱・ＯＦＦの３段階での設定を行う必要があるが、その設定のための操作が煩わしいものであった。
【０００５】
このような設定を不要としたものとして、特許文献１では、携帯電話機周囲の騒音を集音マイクにて検出し、その集音マイクからの信号を雑音検出器に取り込み、雑音検出器で周囲の雑音レベルを検出し、ＡＴＴ制御回路で検出された雑音レベルに基づいてＡＴＴ（減衰器）を制御するようにした携帯電話装置を提案している。
【特許文献１】特開２００１−２９８３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、上述した特許文献１では、周囲の騒音の大きさに応じてＡＴＴ（減衰器）を制御することで、携帯電話機周囲の騒音が大きいときに大きな音声信号が変調されて出力され、携帯電話機周囲の騒音が小さいときに小さい音声信号が変調されて出力される。これにより、受信側では、送信側の携帯電話機周囲の騒音に関係なく、音声を明瞭に聴き取ることができる。
【０００７】
ところが、受信側の周囲の騒音が大きくなると、周囲の騒音によって通話用スピーカから出力される音声がマスクされてしまい、受信音声を明瞭に聞くことができなくなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決することができる携帯電話機及び携帯電話機のノイズ低減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の携帯電話機は、通話用スピーカと通話用マイクとを有する携帯電話機であって、前記通話用スピーカの周囲の騒音を検出して前記通話用スピーカに出力する騒音検出手段と、該騒音検出手段によって検出された騒音を減衰させるノイズキャンセル手段とを備えることを特徴とする。
また、前記ノイズキャンセル手段は、前記騒音検出手段と前記通話用スピーカとの間にフィードバックループを形成し、前記騒音検出手段によって検出された騒音に対し、ループゲイン分だけ減衰させるようにすることができる。
また、前記ノイズキャンセル手段は、正端子に取り込まれる前記通話用マイクからの音声信号を増幅して前記通話用スピーカに出力する第１の増幅器と、前記騒音検出手段からの騒音を増幅して前記第１の増幅器の負端子に出力する第２の増幅器とを有し、前記第１の増幅器の正端子と前記通話用スピーカの出力端までのゲインと、前記通話用スピーカの出力端と前記騒音検出手段の入力端までのゲインと、前記騒音検出手段の入力端と前記第２の増幅器の出力端までのゲインとを乗算した値が１より大きくされているようにすることができる。
また、前記騒音検出手段は、前記通話用スピーカの近傍に配置されているようにすることができる。
また、耳をあてがうことによって閉塞される窪みが設けられ、該窪みの底面に前記通話用スピーカと前記騒音検出手段とが配置されているようにすることができる。
また、前記通話用スピーカと前記騒音検出手段との周囲を閉塞する閉塞手段が設けられ、前記閉塞手段に耳をあてがうことで、前記通話用スピーカと前記騒音検出手段との周囲が密閉されるようにすることができる。
本発明の携帯電話機のノイズ低減方法は、通話用スピーカと通話用マイクとを有する携帯電話機のノイズ低減方法であって、前記通話用スピーカの周囲の騒音を騒音検出手段により検出して前記通話用スピーカに出力するステップと、該検出された騒音を減衰させるステップとを有することを特徴とする。
また、前記騒音検出手段と前記通話用スピーカとの間にフィードバックループを形成し、前記騒音検出手段によって検出された騒音に対し、ループゲイン分だけ減衰させるステップを有するようにすることができる。
また、第１の増幅器の正端子に取り込まれる前記通話用マイクからの音声信号を増幅して前記通話用スピーカに出力するステップと、第２の増幅器により、前記騒音検出手段からの騒音を増幅して前記第１の増幅器の負端子に出力するステップとを有し、前記第１の増幅器の正端子と前記通話用スピーカの出力端までのゲインと、前記通話用スピーカの出力端と前記騒音検出手段の入力端までのゲインと、前記騒音検出手段の入力端と前記第２の増幅器の出力端までのゲインとを乗算した値が１より大きくされているようにすることができる。
本発明の携帯電話機及び携帯電話機のノイズ低減方法では、通話用スピーカの周囲の騒音を騒音検出手段により検出して通話用スピーカに出力する際、該検出された騒音が減衰される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の携帯電話機及び携帯電話機のノイズ低減方法によれば、通話用スピーカの周囲の騒音を騒音検出手段により検出して通話用スピーカに出力する際、該検出された騒音が減衰されるようにしたので、通話用スピーカの周囲の騒音がキャンセルされ、受信側の周囲の騒音が大きくなっても、受信音声を明瞭に聞くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本実施形態では、通話用スピーカの周囲の騒音を騒音検出手段により検出して通話用スピーカに出力する際、ノイズキャンセル手段により、該検出された騒音が減衰されるようにしたので、通話用スピーカの周囲の騒音がキャンセルされ、受信側の周囲の騒音が大きくなっても、受信音声を明瞭に聞くことができるようにした。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施例の詳細について説明する。図１は、本発明の携帯電話機の一実施例の概要を説明するための図である。
【００１３】
同図に示す携帯電話機１の電話機本体１Ａには、アンテナ２、通話用スピーカ３、騒音検出用マイク４、ディスプレイ５、機能ボタン６、操作ボタン７、通話用マイク８が設けられている。
【００１４】
アンテナ２は、音声信号やパケットデータの送受信を行う。通話用スピーカ３は、相手からの音声を出力する。騒音検出用マイク４は、通話用スピーカ３の近傍に配置され、周囲の騒音を取り込む。
【００１５】
ディスプレイ５は、文字等を表示する。機能ボタン６は、たとえば各種設定を行う際に操作される。操作ボタン７は、電話番号等の文字入力を行う際に操作される。通話用マイク８は通話者の音声を取り込む。
【００１６】
図２は、携帯電話機１の内部構成の一例を示すブロック図である。同図に示す携帯電話機１は、たとえばＴＤＭＡ方式による通信を行うものであって、アンテナ共用器１０、復調器１１、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ）制御部１２、音声処理部１３、イコライザ１４、ノイズキャンセル回路１５、変調器１６、増幅器１７を備えている。
【００１７】
アンテナ共用器１０は、１個のアンテナ２を受信用と送信用とで共用して利用できるようにする装置である。復調器１１は、アンテナ２及びアンテナ共用器１０を介して得られる、たとえばπ／４ＱＰＳＫ変調された変調波を、π／４ＱＰＳＫに復調する。
【００１８】
ＴＤＭＡ制御部１２は、復調器１１からの信号に対しフレーム同期をとり、多重分離、デスクランブル、誤り訂正等の処理を施す。また、ＴＤＭＡ制御部１２は、通話用マイク８からのアナログ音声信号が音声処理部１３によってデジタル信号に変換されたものに対し、誤り訂正等の処理を行った上で、所定のＴＤＭＡに従った送信フレーム信号を生成する。
【００１９】
音声処理部１３は、ＴＤＭＡ制御部１２からの信号をアナログ音声信号に変換する。また、音声処理部１３は、通話用マイク８からのアナログ音声信号をデジタル信号に変換する。
【００２０】
イコライザ１４は、音声処理部１３からのアナログ音声信号の周波数特性を補正する。ノイズキャンセル回路１５は、騒音検出用マイク４から得られる騒音信号を基に、通話用スピーカ３から出力される音声信号にノイズキャンセル信号を含ませるものであるが、その詳細については後述する。
【００２１】
変調器１６は、ＴＤＭＡ制御部１２からのフレーム信号を波形整形し、さらにπ／４ＱＰＳＫベースバンド信号を生成し、π／４ＱＰＳＫの変調波を生成してアンテナ共用器１０に出力する。
【００２２】
図３は、ノイズキャンセル回路１５の詳細の一例を示すブロック図である。同図に示すように、ノイズキャンセル回路１５は、オペアンプ１５ａ及びアンプ１５ｂを有している。
【００２３】
オペアンプ１５ａは、正端子（＋）に取り込まれるイコライザ１４からの周波数特性が補正された音声信号（Ｖｉｎ）と、負端子（−）に取り込まれるアンプ１５ｂからの後述のＶｆとの差分を増幅して出力する。アンプ１５ｂは、外来ノイズ（音圧）Ｎを増幅したＶｆを出力する。
【００２４】
すなわち、図３において、オペアンプ１５ａの正端子（＋）から通話用スピーカ３のｏｕｔ（音圧）までのゲインをＡとし、騒音検出用マイク４からアンプ１５ｂの出力までのゲインをＢとする。また、通話用スピーカ３のｏｕｔから騒音検出用マイク４の入力端までのゲイン（空間による減衰）をＣとする。
【００２５】
また、騒音検出用マイク４に入る外来ノイズ（音圧）をＮとし、通話用スピーカ３のｏｕｔ（音圧）をＶｏｕｔとする。また、オペアンプ１５ａの正端子（＋）の入力電圧をＶｉｎとし、オペアンプ１５ａの負端子（−）の入力電圧をＶｆとする。
【００２６】
ここで、Ｖｏｕｔによる騒音検出用マイク４のＩＮの入力（音圧）は、Ｃ×Ｖｏｕｔ  であるので、
（Ｃ×Ｖｏｕｔ＋Ｎ）×Ｂ＝Ｖｆ
また、
（Ｖｉｎ―Ｖｆ）×Ａ＝Ｖｏｕｔ
となる。
【００２７】
また、上記２式より、
Ａ×Ｖｉｎ―Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｖｏｕｔ―Ａ×Ｂ×Ｎ＝Ｖｏｕｔ
となる。
【００２８】
ここで、Ｎ＝０の時の信号経路のゲインを求めると、
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝Ａ／（１＋Ａ×Ｂ×Ｃ）
となる。
【００２９】
また、Ｖｉｎ＝０の時の外来ノイズＮによるＶｏｕｔのレベルは、
Ｖｏｕｔ＝−Ａ×Ｂ×Ｎ／（１＋Ａ×Ｂ×Ｃ）
となる。
【００３０】
騒音検出用マイク４の入力端でのレベルＶｎは、
Ｖｎ＝Ｖｏｕｔ×Ｃ＝−Ａ×Ｂ×Ｃ×Ｎ／（１＋Ａ×Ｂ×Ｃ）
となる。
この結果より、騒音検出用マイク４での外来ノイズＮの減衰量Ｇａｔｔを求めると、
Ｇａｔｔ＝｛Ｎ−Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｎ／（１＋Ａ・Ｂ・Ｃ）｝／Ｎ
＝１−Ａ・Ｂ・Ｃ／（１＋Ａ・Ｂ・Ｃ）
＝１／（１＋Ａ・Ｂ・Ｃ）
となる。
【００３１】
以上の結果より、Ａ・Ｂ・Ｃを１より大とすることにより、外来ノイズＮを抑圧することが可能となる。
【００３２】
次に、ノイズキャンセル回路１５によるノイズキャンセル方法について説明する。なお、以下においては、相手からの音声を聞く場合で説明する。すなわち、図４に示すように、相手からの信号がアンテナ２及びアンテナ共用器１０を介して得られると、その信号が復調器１１により復調される（ステップＳ１）。
【００３３】
次いで、復調器１１からの復調された信号がＴＤＭＡ制御部１２に出力されると、ＴＤＭＡ制御部１２によりフレーム同期がとられ、さらに多重分離、デスクランブル、誤り訂正等の処理が施される（ステップＳ２）。ＴＤＭＡ制御部１２からの信号は、音声処理部１３によりアナログ音声信号に変換され（ステップＳ３）、さらにイコライザ１４により周波数特性が補正される（ステップＳ４）。
【００３４】
このとき、騒音検出用マイク４から得られる騒音信号がノイズキャンセル回路１５に与えられ（ステップＳ５）、上述したように、騒音検出用マイク４での外来ノイズＮの減衰量Ｇａｔｔ＝１／（１＋Ａ・Ｂ・Ｃ）におけるＡ・Ｂ・Ｃが１より大とされることで、外来ノイズＮが抑圧され、通話用スピーカ３周囲の騒音がキャンセルされる（ステップＳ６）。
【００３５】
このように、本実施例では、通話用スピーカ３の周囲の騒音を騒音検出手段としての騒音検出用マイク４により検出して通話用スピーカ３に出力する際、ノイズキャンセル手段としてのノイズキャンセル回路１５により、該検出された騒音が減衰されるようにしたので、通話用スピーカ３の周囲の騒音がキャンセルされ、受信側の周囲の騒音が大きくなっても、通話用スピーカ３からの受信音声を明瞭に聴くことができる。
【００３６】
すなわち、ノイズキャンセル回路１５は、騒音検出用マイク４と通話用スピーカ３との間にフィードバックループを形成し、騒音検出用マイク４によって検出された騒音に対し、ループゲイン分だけ減衰させることができる。
【００３７】
具体的には、ノイズキャンセル回路１５は、正端子（＋）に取り込まれる通話用マイク５からの音声信号を増幅して通話用スピーカ３に出力する第１の増幅器としてのオペアンプ１５ａと、騒音検出用マイク４からの騒音を増幅してオペアンプ１５ａの負端子（−）に出力する第２の増幅器としてのアンプ１５ｂとを有し、オペアンプ１５ａの正端子（＋）と通話用スピーカ３の出力端までのゲインと、通話用スピーカ３の出力端と騒音検出用マイク４の入力端までのゲインと、騒音検出用マイク４の入力端とアンプ１５ｂの出力端までのゲインとを乗算した値が１より大きくされていることで、外来ノイズＮが抑圧され、通話用スピーカ３周囲の騒音をキャンセルすることができる。
【００３８】
また、本実施例では、騒音検出用マイク４を通話用スピーカ３の近傍に配置しているので、通話用スピーカ３の周囲の騒音Ｎを検出することができる。
【００３９】
なお、本実施例では、ノイズキャンセル回路１５によって通話用スピーカ３周囲の騒音をキャンセルするようにしたが、さらに図５に示すように、ノイズキャンセル回路１５に加え、電話機本体１Ａに耳をあてがうことによって閉塞される窪み２０を設け、その窪み２０の底面２１に通話用スピーカ３と騒音検出用マイク４とが配置されるようにしてもよい。
【００４０】
この場合、通話の際に窪み２０にあてがった耳により、通話用スピーカ３と騒音検出用マイク４との空間が外部と遮断されるとともに、通話用スピーカ３と騒音検出用マイク４との空間的結合が密とされ、上述した騒音検出用マイク４による通話用スピーカ３からのｍ（Ａ−Ｎ）で示した漏れ信号の検出が確実となり、周囲騒音の低減効果をさらに高めることができる。
【００４１】
また、図６に示すように、電話機本体１Ａに、通話用スピーカ３と騒音検出用マイク４との周囲を閉塞する閉塞手段としての開口部３３を有するアダプタ３０が装着されるようにしてもよい。この場合、電話機本体１Ａ側にたとえば係止部１ａを設け、この係止部１ａにアダプタ３０側の係止片３１が係止されるようにする。
【００４２】
また、アダプタ３０の開口部３３の周囲に、緩衝材３２を設けてもよい。緩衝材３２としては、復元するのが遅い連続気泡（ｏｐｅｎ  ｃｅｌｌ）ウレタンフォーム（発泡体）等を用いることができる。これにより、耳を緩衝材３２にあてがうと、緩衝材３２が耳の形状に沿って変形し、通話用スピーカ３と騒音検出用マイク４との空間の密閉度をより高めることができ、また上記同様に、通話用スピーカ３と騒音検出用マイク４との空間的結合が密とされ、周囲騒音の低減効果をさらに高めることができる。
【００４３】
なお、このようなアダプタ３０は、図５に示した窪み２０を有するものと併用することで、さらに周囲騒音の低減効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の携帯電話機の一実施例の概要を説明するための図である。
【図２】図１の携帯電話機の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図２のノイズキャンセル回路の詳細を示すブロック図である。
【図４】図２及び図３のノイズキャンセル回路によるノイズキャンセル方法について説明するためのフローチャートである。
【図５】図１の携帯電話機の構成を変えた場合の他の実施例を示す図である。
【図６】図１の携帯電話機の構成を変えた場合のさらに他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  携帯電話機
１Ａ  電話機本体
１ａ  係止部
２  アンテナ
３  通話用スピーカ
４  騒音検出用マイク（騒音検出手段）
５  ディスプレイ
６  機能ボタン
７  操作ボタン
８  通話用マイク
１０  アンテナ共用器
１１  復調器
１２  ＴＤＭ制御部
１３  音声処理部
１４  イコライザ
１５  ノイズキャンセル回路（ノイズキャンセル手段）
１５ａ  オペアンプ（第１の増幅器）
１５ｂ  アンプ（第２の増幅器）
１６  変調器
１７  増幅器
２０  窪み
２１  底面
３０  アダプタ（閉塞手段）
３１  係止片
３２  緩衝材
３３  開口部
【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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