(57)【要約】【課題】アンプの最大出力電圧を上げることなく、スピーカから出力される音、特に１ｋＨｚ未満の周波数帯域の音を聴取者に容易に認知させる。【解決手段】高速フーリエ変換処理部（ＦＦＴ）１０は、音声出力用の元信号であるデジタル信号にＦＦＴ処理を行い周波数領域信号に変換する。変調器２１は、周波数領域信号に変換された元信号の高調波成分（３次高調波）を作成する。信号強度変更部３０、３１はそれぞれ、ＦＦＴ処理部及び変調器の各出力信号の強度を半分にし、加算部４０は、それらを時系列上で同じ時間の信号となるように調節した後に加算する。逆高速フーリエ変換処理部（ＩＦＦＴ）５０は、加算された周波数領域信号を時間領域信号に逆変換する。ＩＦＦＴ処理部の出力信号は、アナログ信号に変換され、可変アンプ７０で任意の振幅に増幅された後にスピーカ８０より可聴音として出力される。【選択図】      図１
2004151225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声・音響出力のためのスピーカを有する携帯端末装置における該スピーカからの出力音量増大方法において、
前記スピーカに対する出力用元信号の奇数次高調波成分を高速フーリエ変換処理及び変調処理により作成し、該奇数次高調波成分を前記元信号と周波数領域で加算した後に逆高速フーリエ変換処理して時間領域の信号に戻し、該時間領域に戻された前記元信号に前記奇数次高調波成分を付加した信号を前記スピーカに供給し可聴音として出力することを特徴とする出力音量増大方法。
【請求項２】
前記奇数次高調波成分が３次高調波成分であることを特徴とする請求項１記載の出力音量増大方法。
【請求項３】
前記奇数次高調波成分が複数の異なる次数の奇数次高調波成分であることを特徴とする請求項１記載の出力音量増大方法。
【請求項４】
前記元信号と付加する奇数次高調波成分との強度比を１：１に設定したことを特徴とする請求項１または２記載の出力音量増大方法。
【請求項５】
前記元信号と付加するすべての前記奇数次高調波成分の各々との強度比を、加算後の強度が前記元信号の強度と同じになる条件下で任意に変更可能としたことを特徴とする請求項１、２または３記載の出力音量増大方法。
【請求項６】
音声・音響出力のためのスピーカを有する携帯端末装置において、
前記スピーカに対する出力用元信号を高速フーリエ変換処理し周波数領域の信号に変換する高速フーリエ変換手段と、
前記高速フーリエ変換手段の出力信号を分岐入力し、所定次数の奇数次高調波成分を生成する変調手段と、
前記高速フーリエ変換手段の出力信号と、前記変調手段の出力信号とを所定の強度比に従って加算する強度変更・加算手段と、
前記強度変更・加算手段の出力信号を逆高速フーリエ変換処理し時間領域の信号に戻す逆高速フーリエ変換手段と、
前記逆高速フーリエ変換手段の出力信号を前記スピーカでの可聴音出力可能な信号に変換、増幅し前記スピーカに供給する信号変換・増幅手段とを有することを特徴とする携帯端末装置。
【請求項７】
前記変調手段が、前記奇数次高調波成分として３次高調波成分を生成することを特徴とする請求項６記載の携帯端末装置。
【請求項８】
前記変調手段が、予め指定された複数の異なる次数の奇数次高調波成分に対応して複数設けられ、
前記強度変更・加算手段が、前記高速フーリエ変換手段の出力信号と前記複数の変調手段の各々の出力信号とを所定の強度比に従って加算することを特徴とする請求項６記載の携帯端末装置。
【請求項９】
前記強度変更・加算手段が、前記高速フーリエ変換手段の出力信号と、前記変調手段の出力信号との強度比を１：１として加算することを特徴とする請求項６または７記載の携帯端末装置。
【請求項１０】
前記強度変更・加算手段が、前記高速フーリエ変換手段の出力信号と加算するすべての前記変調手段の各々の出力信号との強度比を、加算後の強度が前記元信号の強度と同じになる条件下で任意に変更可能としたことを特徴とする請求項６、７または８記載の携帯端末装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声・音響出力のためのスピーカを有する携帯端末装置と、そのスピーカからの出力音量増大方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機等の携帯端末装置は、内蔵するスピーカ（マイクロスピーカ）から人間の音声やトーン（音響）などの１ｋＨｚ未満の周波数帯域の音を出力することが求められている。しかし、携帯端末装置の小型・軽量化、及び低消費電力化の要求を受けて、スピーカ自体（振動板）も小型化され、１ｋＨｚ未満の音圧を上げ難くなっており、さらにスピーカを駆動するためのアンプに供給する最大出力電圧を上げることも困難であり、ますますスピーカから出力される音量を上げ難くなっている。
【０００３】
一方、楽音信号に対しその可聴周波数以上の高調波成分を加算することにより、聴取者（ユーザ）の聴感上における低域成分の補強を可能とした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１２３４２１号公報（第１−２頁、図１−２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の携帯端末装置では、その内蔵スピーカ（マイクロスピーカ）に対する構造上（サイズ）及び電源電圧上（アンプ最大出力電圧）の制約から出力音量を上げることが困難となっている。
【０００６】
本発明の目的は、高調波成分の元信号への加算により音量の補強を行う技術において特徴的な構成及び方法を用いることにより、アンプの最大出力電圧を上げることなくスピーカから出力される音、特に１ｋＨｚ未満の周波数帯域の音を聴取者に容易に認知させることを可能とした携帯端末装置、及びその出力音量増大方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る出力音量増大方法は、音声・音響出力のためのスピーカを有する携帯端末装置における該スピーカからの出力音量増大方法において、前記スピーカに対する出力用元信号の奇数次高調波成分を高速フーリエ変換処理及び変調処理により作成し、該奇数次高調波成分を前記元信号と周波数領域で加算した後に逆高速フーリエ変換処理して時間領域の信号に戻し、該時間領域に戻された前記元信号に前記奇数次高調波成分を付加した信号を前記スピーカに供給し可聴音として出力する工程を有する。
【０００８】
本発明の請求項２に係る出力音量増大方法は、請求項１に係る出力音量増大方法において、前記奇数次高調波成分が３次高調波成分であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に係る出力音量増大方法は、請求項１に係る出力音量増大方法において、前記奇数次高調波成分が複数の異なる次数の奇数次高調波成分であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る出力音量増大方法は、請求項１または２に係る出力音量増大方法において、前記元信号と付加する奇数次高調波成分との強度比を１：１に設定したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に係る出力音量増大方法は、請求項１、２または３に係る出力音量増大方法において、前記元信号と付加するすべての前記奇数次高調波成分の各々との強度比を、加算後の強度が前記元信号の強度と同じになる条件下で任意に変更可能としたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６に係る携帯端末装置は、音声・音響出力のためのスピーカを有する携帯端末装置において、前記スピーカに対する出力用元信号を高速フーリエ変換処理し周波数領域の信号に変換する高速フーリエ変換手段と、前記高速フーリエ変換手段の出力信号を分岐入力し、所定次数の奇数次高調波成分を生成する変調手段と、前記高速フーリエ変換手段の出力信号と、前記変調手段の出力信号とを所定の強度比に従って加算する強度変更・加算手段と、前記強度変更・加算手段の出力信号を逆高速フーリエ変換処理し時間領域の信号に戻す逆高速フーリエ変換手段と、前記逆高速フーリエ変換手段の出力信号を前記スピーカでの可聴音出力可能な信号に変換、増幅し前記スピーカに供給する信号変換・増幅手段とを有する。
【００１３】
本発明の請求項７に係る携帯端末装置は、請求項６に係る携帯端末装置において、前記変調手段が、前記奇数次高調波成分として３次高調波成分を生成することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項８に係る携帯端末装置は、請求項６に係る携帯端末装置において、前記変調手段が、予め指定された複数の異なる次数の奇数次高調波成分に対応して複数設けられ、前記強度変更・加算手段が、前記高速フーリエ変換手段の出力信号と前記複数の変調手段の各々の出力信号とを所定の強度比に従って加算することを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項９に係る携帯端末装置は、請求項６または７に係る携帯端末装置において、前記強度変更・加算手段が、前記高速フーリエ変換手段の出力信号と、前記変調手段の出力信号との強度比を１：１として加算することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項１０に係る携帯端末装置は、請求項６、７または８に係る携帯端末装置において、前記強度変更・加算手段が、前記高速フーリエ変換手段の出力信号と加算するすべての前記変調手段の各々の出力信号との強度比を、加算後の強度が前記元信号の強度と同じになる条件下で任意に変更可能としたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の概要を説明する。本発明による携帯端末装置は、元信号（基本周波数）に高調波成分を追加することで、アンプの最大出力電圧を上げることなく携帯端末装置内蔵マイクロスピーカから出力される音量（聴感上の音量）を上げることができる携帯端末装置である。
【００１８】
より具体的には、携帯端末装置は、復調器から送られた時間領域の音声信号や音響信号などであるデジタル信号を任意の秒数だけバッファした後に任意の点数でＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）処理を実行し、信号を周波数領域信号に変換する。変換後の信号を２つ（あるいは２つ以上）に分け、１つは元信号として信号強度変更処理のみを行い、残りは所定次数（奇数：例えば、３次，５次）ごとの高調波成分作成処理（変調処理）と信号強度変更処理を行う。変調により帯域外に出た信号成分は削除する。信号強度変更処理後の元信号（基本周波数成分信号）及びその高調波成分信号を時系列上で同じ時間の信号となるように調節した後に加算し、加算結果の周波数領域信号を、ＦＦＴ処理実行した点数と同じ点数で逆ＦＦＴ処理を実行して時間領域信号に変換し、さらにアナログ信号に変換する。このアナログ信号を任意の振幅に増幅した後にスピーカ（マイクロスピーカ）より出力する。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態を示すブロック構成図であり、携帯端末装置のうち本発明に関係する部分のみを示している。
【００２１】
図１において、本例の携帯端末装置１は、移動体通信システムの移動局である携帯電話機として使用され、ユーザへの音声，音響情報の出力手段として、高速フーリエ変換処理部（ＦＦＴ）１０と、変調器２１と、信号強度変更部３０，３１と、加算部４０と、逆高速フーリエ変換処理部（ＩＦＦＴ）５０と、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）６０と、可変アンプ７０と、スピーカ８０とを有している。携帯端末装置１はその他に、図示していないが、マイクロフォンを含みユーザからの音声情報を入力する音声入力部と、基地局との間で無線信号を送受信し音声信号の変調・復調を行う無線部と、ユーザに対する文字，図形情報の入力，表示を行う操作表示部と、装置全体の制御を行う制御部とを有している。
【００２２】
高速フーリエ変換処理部（ＦＦＴ）１０は、図示されない無線部の復調器と接続されており、該復調器が出力した信号（デジタル音声信号：ＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｃｏｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号）に高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を実行し、ＦＦＴ処理後の信号を二分して、変調器２１及び信号強度変更部３０にそれぞれ送る。
【００２３】
変調器２１は、高速フーリエ変換処理部１０が出力した信号の周波数を奇数倍（ここでは３倍とする）に変調した後に信号強度変更部３１に送る。
【００２４】
信号強度変更部３０は、高速フーリエ変換処理部１０が出力した信号の強度を変更（ここでは、０．５倍）した後に加算部４０に送る。
【００２５】
信号強度変更部３１は、変調器２１が出力した信号の強度を変更（ここでは、０．５倍）した後に加算部４０に送る。
【００２６】
加算部４０は、信号強度変更部３０の出力信号と、信号強度変更部３１の出力信号とを加算した後に、逆高速フーリエ変換処理部（ＩＦＦＴ）５０に送る。
【００２７】
逆高速フーリエ変換処理部（ＩＦＦＴ）５０は、加算部４０が出力した信号に逆ＦＦＴ処理を実行し、処理後の信号をデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）６０に送る。
【００２８】
デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）６０は、逆高速フーリエ変換処理部５０が出力したデジタル信号をアナログ信号に変換した後に可変アンプ７０に送る。
【００２９】
可変アンプ７０は、デジタル／アナログ変換器６０が出力した信号を任意の増幅率で増幅した後にスピーカ８０に送る。
【００３０】
スピーカ８０は、入力信号に応じた音声，音響を発し、ユーザが聴取可能となる。
【００３１】
次に、本実施の形態例の動作についてより詳細に説明する。
【００３２】
高速フーリエ変換処理部（ＦＦＴ）１０は、図示されない復調器から送られたデジタル信号（ＰＣＭ信号）を任意の秒数（例えば、２０ｍｓ）だけバッファした後に、任意の点数でＦＦＴ処理を実行し、信号を周波数領域信号に変換する。ここでいう点数とは、ＦＦＴ処理により入力信号を周波数領域に変換する時の精度に対応する。例えば、サンプリング周波数が８ｋＨｚの入力信号に対し２５６点ＦＦＴを実行すると、入力信号の周波数分布を（４０００／２５６）Ｈｚ刻みで得ることができる。あるいは、サンプリング周波数が１６ｋＨｚの入力信号に対し１２８点ＦＦＴを実行すると、入力信号の周波数分布を（８０００／１２８）Ｈｚ刻みで得ることができる。選択される点数（ＦＦＴ処理に適した点数）は一般的に１２８，２５６，５１２，１０２４，２０４８点が多い。本例の場合、１２８点とする。周波数領域信号に変換された信号は変調器２１及び信号強度変更部３０に送られる。
【００３３】
変調器２１は受け取った信号の周波数が３倍になるように変調することで元信号の高調波成分（３次高調波）を作成し、処理後の信号を信号強度変更部３１に送る。変調により帯域外に出た信号成分は削除する。３倍にする理由は、処理後信号が人間（ユーザ）を不快にさせ難い最も低次の高調波成分であるためであり、人間を不快にさせるので偶数倍にしてはならない。
【００３４】
信号強度変更部３０及び信号強度変更部３１はそれぞれ、入力信号の強度を半分にして加算部４０に送る。半分にする理由は、加算部４０で２つの信号を加算する時に信号強度がデジタルの最大値を超えることを防ぐためである。
【００３５】
加算部４０は、信号強度変更部３０及び信号強度変更部３１各々の出力信号を時系列上で同じ時間の信号となるように調節した後に加算し、逆高速フーリエ変換処理部（ＩＦＦＴ）５０へ送る。
【００３６】
逆高速フーリエ変換処理部５０は、入力された周波数領域信号を、高速フーリエ変換処理部１０で実行した点数と同じ点数（本例の場合、１２８点）で逆ＦＦＴ処理を実行して時間領域信号に変換し、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）６０に送る。
【００３７】
逆高速フーリエ変換処理部５０から出力された信号は、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）６０でアナログ信号に変換され、可変アンプ７０で任意の振幅に増幅された後にスピーカ１０より可聴音として出力される。
【００３８】
このように、本実施の形態（第１の実施の形態）では、入力信号（元信号）と、入力信号に付加されるその３次高調波成分とが、強度比１：１（０．５：０．５）で、且つ加算後の強度が入力信号強度と同じ（１＝０．５＋０．５）になるように加算される。
【００３９】
次に本第１の実施の形態の変形例を説明する。
【００４０】
図１に示す信号強度変更部３０の増幅率及び信号強度変更部３１の増幅率は、両者の増幅率の合計が「１」になる条件を満たす限り任意の増幅率に変更しても構わない（例えば、０．７と０．３）。これにより、高調波成分の強度を任意に調整できる。
【００４１】
また、変調器２１の変調量は、奇数倍という条件を満たす限り任意の変調量（例えば、５倍）に変更しても構わない。
【００４２】
次に、本発明の他の実施の形態（第２の実施の形態）について図２を参照して説明する。
【００４３】
図２に示す第２の実施の形態の携帯端末装置２が図１に示す第１の実施の形態の携帯端末装置１と異なる点は、高速フーリエ変換処理部（ＦＦＴ）１０と加算部４０との間に、互いに直列接続された変調器２２及び信号強度変更部３２が追加され、且つ、信号強度変更部３１の増幅率が０．２５に変更されていることである。
【００４４】
変調器２２は、高速フーリエ変換処理部１０が出力した信号の周波数を５倍に変調した後に信号強度変更部３２に送る。
【００４５】
信号強度変更部３２は、変調器２２が出力した信号を０．２５倍した後に加算部４０に送る。これにより、高調波成分の組み合わせ自由度を上げることができる。
【００４６】
その他の部分の機能、動作は図１に示す携帯端末装置１のものと同様なので、説明は省略する。
【００４７】
次に本第２の実施の形態の変形例を説明する。
【００４８】
図２において、各信号強度変更部３０、３１、及び３２の増幅率は３者の増幅率の合計が「１」になる条件を満たす限り任意の増幅率に変更しても構わない（例えば、０．５と０．３と０．２）。これにより、高調波成分の強度を任意に調整できる。
【００４９】
また、図２において追加した変調器及び信号強度変更部の組数を１つとしているが、任意の組数だけ追加しても構わない。ただし、変調率は任意の奇数倍（３倍、５倍、７倍、…等）にしなければならないし、全ての信号強度変更部の強度増幅率の合計は「１」にしなければならない。
【００５０】
なお、上述の各実施の形態では、携帯端末装置を携帯電話機としたが、本発明はこれに限定されることなく、音声・音響出力のためのスピーカを有する携帯端末装置ならばすべて適用可能である。例えば、ラジオ、録音再生機、あるいは歌曲再生機等が考えられる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、出力信号の高調波成分を元信号に加算するため、アンプで増幅する前の信号強度を上げることができ、アンプの最大出力電圧を上げることなくスピーカから出力される音の音量を上げることが可能となる。また、スピーカとして１ｋＨｚ未満の音圧を大きくできないマイクロスピーカを使用した場合でも、マイクロスピーカでも音圧を大きくできる１ｋＨｚ以上の音の成分が増えるため、従来技術では聴取者に認知させることが困難だった（基本周波数が）１ｋＨｚ未満の音を容易に聴取者に認知させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１，２    携帯端末装置
１０    高速フーリエ変換処理部（ＦＦＴ）
２１，２２    変調器
３０，３１，３２    信号強度変更部
４０    加算部
５０    逆高速フーリエ変換処理部（ＩＦＦＴ）
６０    デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）
７０    可変アンプ
８０    スピーカ
【図１】
2004151225.tif 000003
【図２】
2004151225.tif 000004