(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロホン並びにスピーカと、マイクロホンとスピーカの音響結合によって生じる音響エコーを消去する第１のエコーキャンセラと、マイクロホンから出力される送話信号に含まれる近端側の周囲騒音レベルを推定する近端側周囲騒音レベル推定手段と、スピーカへ入力する受話信号レベルを増減することでスピーカが鳴動する音声の音量を補正する音量補正手段と、音量補正手段で補正される前の前記受話信号が音声成分を含んでいる音声区間を検出する遠端側音声区間検出手段と、遠端側音声区間検出手段が音声区間を検出しているときに近端側周囲騒音レベル推定手段で推定した周囲騒音レベルに応じて音量補正手段における補正量を調整する音量補正量調整手段とを備え、
第１のエコーキャンセラは、エコー経路の特性を適応的に同定する適応フィルタと、近端側の信号から適応フィルタの出力を減算する減算器と、ダブルトークを検出するダブルトーク検出部とを有し、ダブルトーク検出部によりダブルトークが検出されない状態でのみ適応フィルタの係数を更新するとともに、その他の状態では適応フィルタの係数を固定してなり、
近端側周囲騒音レベル推定手段は、前記送話信号の瞬時パワーの短時間平均値を算出する短時間平均値算出部、並びに前記瞬時パワーの長時間平均値を算出する長時間平均値算出部を具備し、当該短時間平均値と長時間平均値を比較することで前記送話信号が音声成分を含んでいる音声区間を検出する近端側音声区間検出部と、前記送話信号に含まれる近端側周囲騒音レベルの推定値を算出する周囲騒音レベル算出部とを有し、近端側音声区間検出部が音声区間を検出していないときに近端側周囲騒音レベルの推定値を更新するとともに近端側音声区間検出部が音声区間を検出しているときは近端側周囲騒音レベルの推定値を更新せず、
音量補正量調整手段は、遠端側音声区間検出手段が音声区間を検出しているときにのみ、音量補正手段に音量補正量を指示して音量補正を行わせ、第１のエコーキャンセラのダブルトーク検出部がダブルトークを検出している間は補正量の調整を行わないことを特徴とする拡声通話装置。
【請求項２】
遠端側における信号の回り込みによって生じる回線エコーを消去する第２のエコーキャンセラを備えたことを特徴とする請求項１記載の拡声通話装置。
【請求項３】
マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、
音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、
挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、
音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値が所定のしきい値以上であるときは補正量を減少させ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】
マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、
音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、
挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、
音量補正量調整手段は、回線側帰還利得の推定値が所定のしきい値以上であるときは補正量を減少させることを特徴とする請求項２記載の拡声通話装置。
【請求項５】
マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、
音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、
挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、
音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値と回線側帰還利得の推定値の総和が所定のしきい値以上であるときは補正量を減少させることを特徴とする請求項２記載の拡声通話装置。
【請求項６】
マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、
音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、
挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、
音量補正量調整手段は、総損失量算出部で算出する損失量の総和が所定のしきい値以下であれば補正量の調整を行わないことを特徴とする請求項１記載の拡声通話装置。
【請求項７】
マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、
音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、
挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、
音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値が所定のしきい値以上であるときは補正量の調整を行わないことを特徴とする請求項１記載の拡声通話装置。
【請求項８】
マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、
音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、
挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、
音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値と回線側帰還利得の推定値の総和が所定のしきい値以上であるときは補正量の調整を行わないことを特徴とする請求項２記載の拡声通話装置。
【請求項９】
第１のエコーキャンセラの適応フィルタは、ディジタルのＦＩＲフィルタにより構成され、擬似エコー成分の減算で消去されなかった消去誤差を最小とするように動作するアルゴリズムによってフィルタ係数を逐次修正するとともに、フィルタ係数の修正の大きさを調整するために対角行列で表されるステップゲイン行列を用い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１０】
第２のエコーキャンセラは、遠端側に形成される帰還経路のインパルス応答を適応的に同定して帰還経路への入力信号から帰還経路の擬似エコー成分を推定する適応フィルタと、適応フィルタで推定された擬似エコー成分を帰還経路からの出力信号より減算する減算器とを具備し、
第１及び第２のエコーキャンセラがそれぞれ具備する２つの適応フィルタは、ディジタルのＦＩＲフィルタにより構成され、擬似エコー成分の減算で消去されなかった消去誤差を最小とするように動作するアルゴリズムによってフィルタ係数を逐次修正してなり、当該２つの適応フィルタにおけるアルゴリズムが互いに異なることを特徴とする請求項２記載の拡声通話装置。
【請求項１１】
スピーカは、平板形の振動体を振動させる構造を有した平面波スピーカからな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１２】
マイクロホンは、指向性を有するマイクロホンであ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１３】
前面側にマイクロホン並びにスピーカが配置されたハウジングを備え、ハウジング前面においてマイクロホンに対して鉛直上方にスピーカが配設されたことを特徴とする請求項１記載の拡声通話装置。
【請求項１４】
通話の開始を指示するための通話釦を含む複数種類の操作釦が、ハウジング前面におけるスピーカとマイクロホンとの間に配設されたことを特徴とする請求項１３記載の拡声通話装置。
【請求項１５】
マイクロホンは、水平方向に並設される複数の指向性マイクロホンであることを特徴とする請求項１３記載の拡声通話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロホン並びにスピーカを具備して拡声通話を行うインターホン等の拡声通話装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の通話装置、例えば、ハンドセットを備えたインターホン親機においては、ハンドセットの代わりにマイクロホンとスピーカを備えた拡声通話装置たるドアホン子器との通話に際し、ドアホン子器から通話線を介して伝送される受話信号に含まれる周囲騒音のレベル（遠端側周囲騒音レベル）を推定し、その推定値に基づいて受話信号並びに通話線を介してドアホン子器に伝送される送話信号のレベルを調整することにより、来訪者の音声が適切な音量で聞こえるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２-１８５６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ドアホン子器と同様に、ハンドセットの代わりにマイクロホンとスピーカを用いて拡声通話を行う拡声通話装置として構成されたインターホン親機においては、スピーカの音量を大きくすることでマイクロホンへの回り込み成分も増大するため、周囲騒音が大きい状況下ではハウリングが発生しやすくなるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、周囲騒音の大きさに応じた適切な音量で拡声通話が行えると同時にハウリングの発生を抑制することができる拡声通話装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、マイクロホン並びにスピーカと、マイクロホンとスピーカの音響結合によって生じる音響エコーを消去する第１のエコーキャンセラと、マイクロホンから出力される送話信号に含まれる近端側の周囲騒音レベルを推定する近端側周囲騒音レベル推定手段と、スピーカへ入力する受話信号レベルを増減することでスピーカが鳴動する音声の音量を補正する音量補正手段と、音量補正手段で補正される前の前記受話信号が音声成分を含んでいる音声区間を検出する遠端側音声区間検出手段と、遠端側音声区間検出手段が音声区間を検出しているときに近端側周囲騒音レベル推定手段で推定した周囲騒音レベルに応じて音量補正手段における補正量を調整する音量補正量調整手段とを備え、第１のエコーキャンセラは、エコー経路の特性を適応的に同定する適応フィルタと、近端側の信号から適応フィルタの出力を減算する減算器と、ダブルトークを検出するダブルトーク検出部とを有し、ダブルトーク検出部によりダブルトークが検出されない状態でのみ適応フィルタの係数を更新するとともに、その他の状態では適応フィルタの係数を固定してなり、近端側周囲騒音レベル推定手段は、前記送話信号の瞬時パワーの短時間平均値を算出する短時間平均値算出部、並びに前記瞬時パワーの長時間平均値を算出する長時間平均値算出部を具備し、当該短時間平均値と長時間平均値を比較することで前記送話信号が音声成分を含んでいる音声区間を検出する近端側音声区間検出部と、前記送話信号に含まれる近端側周囲騒音レベルの推定値を算出する周囲騒音レベル算出部とを有し、近端側音声区間検出部が音声区間を検出していないときに近端側周囲騒音レベルの推定値を更新するとともに近端側音声区間検出部が音声区間を検出しているときは近端側周囲騒音レベルの推定値を更新せず、音量補正量調整手段は、遠端側音声区間検出手段が音声区間を検出しているときにのみ、音量補正手段に音量補正量を指示して音量補正を行わせ、第１のエコーキャンセラのダブルトーク検出部がダブルトークを検出している間は補正量の調整を行わないことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、遠端側における信号の回り込みによって生じる回線エコーを消去する第２のエコーキャンセラを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値が所定のしきい値以上であるときは補正量を減少させることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、音量補正量調整手段は、回線側帰還利得の推定値が所定のしきい値以上であるときは補正量を減少させることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項２の発明において、マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値と回線側帰還利得の推定値の総和が所定のしきい値以上であるときは補正量を減少させることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、音量補正量調整手段は、総損失量算出部で算出する損失量の総和が所定のしきい値以下であれば補正量の調整を行わないことを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値が所定のしきい値以上であるときは補正量の調整を行わないことを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１の発明において、マイクロホンから出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカに入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチを備え、音声スイッチは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側及び受話側の各損失挿入手段から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御手段とを備え、挿入損失量制御手段は、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推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の配分を決定する挿入損失量分配処理部とを具備してなり、音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値と回線側帰還利得の推定値の総和が所定のしきい値以上であるときは補正量の調整を行わないことを特徴とする。
【００１３】
請求項９の発明は、請求項１の発明において、第１のエコーキャンセラの適応フィルタは、ディジタルのＦＩＲフィルタにより構成され、擬似エコー成分の減算で消去されなかった消去誤差を最小とするように動作するアルゴリズムによってフィルタ係数を逐次修正するとともに、フィルタ係数の修正の大きさを調整するために対角行列で表されるステップゲイン行列を用いることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０の発明は、請求項２の発明において、第２のエコーキャンセラは、遠端側に形成される帰還経路のインパルス応答を適応的に同定して帰還経路への入力信号から帰還経路の擬似エコー成分を推定する適応フィルタと、適応フィルタで推定された擬似エコー成分を帰還経路からの出力信号より減算する減算器とを具備し、第１及び第２のエコーキャンセラがそれぞれ具備する２つの適応フィルタは、ディジタルのＦＩＲフィルタにより構成され、擬似エコー成分の減算で消去されなかった消去誤差を最小とするように動作するアルゴリズムによってフィルタ係数を逐次修正してなり、当該２つの適応フィルタにおけるアルゴリズムが互いに異なることを特徴とする。
【００１５】
請求項１１の発明は、請求項１の発明において、スピーカは、平板形の振動体を振動させる構造を有した平面波スピーカからなることを特徴とする。
【００１６】
請求項１２の発明は、請求項１の発明において、マイクロホンは、指向性を有するマイクロホンであることを特徴とする。
【００１７】
請求項１３の発明は、請求項１の発明において、前面側にマイクロホン並びにスピーカが配置されたハウジングを備え、ハウジング前面においてマイクロホンに対して鉛直上方にスピーカが配設されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１４の発明は、請求項１３の発明において、通話の開始を指示するための通話釦を含む複数種類の操作釦が、ハウジング前面におけるスピーカとマイクロホンとの間に配設されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項１５の発明は、請求項１３の発明において、マイクロホンは、水平方向に並設される複数の指向性マイクロホンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、近端側周囲騒音レベル推定手段では、近端側音声区間検出部が音声区間を検出していないときに近端側周囲騒音レベルの推定値を更新するとともに近端側音声区間検出部が音声区間を検出しているときは近端側周囲騒音レベルの推定値を更新しないので、周囲騒音レベルに応じて音量補正手段における補正量が音量補正量調整手段によって適切な値に調整され、周囲騒音の大きさに応じた適切な音量で拡声通話が行え、また、遠端側音声区間検出手段が音声区間を検出しているときにだけ、音量補正量調整手段が近端側周囲騒音レベル推定手段で推定した周囲騒音レベルに応じて音量補正手段における補正量を調整するので、非音声区間では音量補正を行わないことによりスピーカからマイクロホンへの回り込みに起因したハウリングの発生を抑制することができる。さらに、第１のエコーキャンセラがマイクロホンとスピーカの音響結合によって生じる音響エコーを消去するので、スピーカからマイクロホンへの回り込みに起因したハウリングの発生をさらに抑制することができ、しかも、適応フィルタが係数を更新している間は補正量の調整を行わないので、適応フィルタの収束が劣化するのを防ぐことができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、第２のエコーキャンセラによって遠端側の音響結合や回線結合による回線エコーを消去するので、音響エコー経路並びに回線エコー経路を介した閉ループが形成され難くなり、ハウリングの発生を防止して通話品質が向上する。
【００２２】
請求項３の発明によれば、音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値が所定のしきい値以上であるときは補正量を減少させるので、ハウリングの発生を防止して通話品質が向上する。
【００２３】
請求項４の発明によれば、音量補正量調整手段は、回線側帰還利得の推定値が所定のしきい値以上であるときは補正量を減少させるので、ハウリングの発生を防止して通話品質が向上する。
【００２４】
請求項５の発明によれば、音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値と回線側帰還利得の推定値の総和が所定のしきい値以上であるときは補正量を減少させるので、ハウリングの発生を防止して通話品質が向上する。
【００２５】
請求項６の発明によれば、音量補正量調整手段は、総損失量算出部で算出する損失量の総和が所定のしきい値以下であれば補正量の調整を行わないので、ハウリングの発生を防止して通話品質が向上する。
【００２６】
請求項７の発明によれば、音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値が所定のしきい値以上であるときは補正量の調整を行わないので、ハウリングの発生を防止して通話品質が向上する。
【００２７】
請求項８の発明によれば、音量補正量調整手段は、音響側帰還利得の推定値と回線側帰還利得の推定値の総和が所定のしきい値以上であるときは補正量の調整を行わないので、ハウリングの発生を防止して通話品質が向上する。
【００２８】
請求項９の発明によれば、従来のＬＭＳ法や学習同定法に比較して、高反響空間におけるフィルタ係数の収束時間を短縮することができる。
【００２９】
請求項１０の発明によれば、２つのエコーキャンセラの適応フィルタで共通のアルゴリズムを用いる場合に比較して適応フィルタの演算量が削減できる。
【００３０】
請求項１１の発明によれば、スピーカの鳴動する音声がマイクロホンで集音され難くなり、スピーカとマイクロホンの音響結合によるハウリングの発生を抑制することができて通話品質が向上する。
【００３１】
請求項１２の発明によれば、スピーカの鳴動する音声がマイクロホンで集音され難くなり、スピーカとマイクロホンの音響結合によるハウリングの発生を抑制することができて通話品質が向上する。
【００３２】
請求項１３の発明によれば、話者の耳とスピーカとの位置関係、並びに話者の口とマイクロホンとの位置関係が各々最適化され、スピーカとマイクロホンの音響結合によるハウリングの発生が抑制できるとともに話者の耳に最適な音量で通話音声を伝えることができる。
【００３３】
請求項１４の発明によれば、ハウジング前面にデッドスペースが生じない。
【００３４】
請求項１５の発明によれば、話者の耳に届く周囲騒音と同等の騒音を集音して音量を最適な値に補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、集合住宅の共用玄関（ロビー）に設置され、集合住宅の各住戸に設置されている住戸機（インターホン親機や住宅情報盤など）との間で双方向の拡声通話（ハンズフリー通話）を行うロビーインターホンに本発明の技術思想を適用した実施形態について説明する。但し、本発明が適用可能な拡声通話装置はロビーインターホンに限定されるものではなく、例えば、各住戸に設置される住戸機に本発明の技術思想を適用することも可能である。
【００３６】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１のブロック図を示す。本実施形態は、マイクロホン１並びにスピーカ２と、マイクロホン１とスピーカ２の音響結合によって生じる音響エコーを消去する第１のエコーキャンセラＥＣ１と、マイクロホン１から出力される送話信号に含まれる近端側の周囲騒音レベルを推定する近端側周囲騒音レベル推定手段３と、スピーカ２へ入力する受話信号レベルを増減することでスピーカ２が鳴動する音声の音量を補正する音量補正手段４と、音量補正手段４で補正される前の受話信号が音声成分を含んでいる音声区間を検出する遠端側音声区間検出手段５と、遠端側音声区間検出手段５が音声区間を検出しているときに近端側周囲騒音レベル推定手段３で推定した周囲騒音レベルに応じて音量補正手段４における補正量を調整する音量補正量調整手段６とを備える。なお、本実施形態においては近端側周囲騒音レベル推定手段３、音量補正手段４、遠端側音声区間検出手段５、音量補正量調整手段６の各手段と、第１のエコーキャンセラＥＣ１とをＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）やＣＰＵなどのハードウェアを専用のソフトウェアで制御することによって実現している。したがって、相手の通話装置から伝送されてくる音声信号（受話信号）やマイクロホン１から出力される音声信号（送話信号）は図示しないＡ／Ｄ変換器によってディジタル値に量子化され、スピーカ２に入力する音声信号（受話信号）並びに相手の通話装置に伝送される音声信号（送話信号）は図示しないＤ／Ａ変換器によってアナログ値に変換される。
【００３７】
第１のエコーキャンセラＥＣ１は適応フィルタ７と減算器８からなる従来周知の構成を有し、スピーカ２−マイクロホン１間の音響結合により形成される帰還経路（音響エコー経路）ＨACのインパルス応答を適応フィルタ７により適応的に同定し、参照信号（スピーカ２への入力信号）ｙ(ｎ)から推定した擬似エコー成分（音響エコー）ｇ(ｎ)を減算器８によりマイクロホン１の出力信号ｓ(ｎ)から減算することで音響エコーを抑制するものである（ｅ(ｎ)＝ｓ(ｎ)−ｇ(ｎ)）。さらに本実施形態においては、近端側と遠端側とで話者がほぼ同時に話す状態、すなわちダブルトークを検出するダブルトーク検出部９を第１のエコーキャンセラＥＣ１に備えている。このダブルトーク検出部９は、適応フィルタ７の収束を劣化させるレベルの信号が近端側の信号（送話信号）ｓ(ｎ)に含まれている場合にダブルトークを検出してダブルトーク検出フラグ（ＤＴＦ）を立てる（ＤＴＦ＝１）ものである。適応フィルタ７は、ダブルトーク検出部９によりダブルトークが検出されない状態（ＤＴＦ＝０）でのみ、所定のアルゴリズム（例えば、ＬＭＳ法等）に基づいて係数を更新するとともに、その他の状態では係数を更新せずにそれ以前の値に固定する。このようにダブルトーク検出部９がダブルトークを検出していないときにだけ適応フィルタ７が係数更新を行うことにより、適応フィルタ７の収束が劣化することを防ぐことができる。
【００３８】
近端側周囲騒音レベル推定手段３は、図２に示すように入力信号（送話信号）の瞬時パワーの短時間平均値Ｐｓを算出する短時間平均値算出部３０と、瞬時パワーの長時間平均値Ｐｎを算出する長時間平均値算出部３１と、短時間平均値Ｐｓと長時間平均値Ｐｎを比較することで送話信号が音声成分を含んでいる音声区間を検出する近端側音声区間検出部３２と、送話信号に含まれる近端側周囲騒音レベルの推定値Ｐｎ’を算出する周囲騒音レベル算出部３３とを有する。
【００３９】
短時間平均値算出部３０は、入力信号の瞬時値（絶対値）Ｐｖ（ｎ）に正の定数ρ１（＜１）を乗算した値と、遅延させた短時間平均値Ｐｓ（ｎ−１）に正の定数（１−ρ１）を乗算した値とを加算する処理、すなわち、下記の式（１）の演算処理を行うことで短時間平均値Ｐｓ（ｎ）を算出している。
【００４０】
Ｐｓ（ｎ）＝（１-ρ１）×Ｐｓ（ｎ−１）＋ρ１×Ｐｖ（ｎ）…（１）
また長時間平均値算出部３１は、入力信号の瞬時値Ｐｖ（ｎ）に正の定数ρ２（０＜ρ２＜ρ１＜１）を乗算した値と、遅延させた長時間平均値Ｐｎ（ｎ−１）に正の定数（１−ρ２）を乗算した値とを加算する処理、すなわち、下記の式（２）の演算処理を行うことで長時間平均値Ｐｎ（ｎ）を算出している。
【００４１】
Ｐｎ（ｎ）＝（１-ρ２）×Ｐｎ（ｎ−１）＋ρ２×Ｐｖ（ｎ）…（２）
近端側音声区間検出部３２は、短時間平均値Ｐｓ（ｎ）と長時間平均値Ｐｎ（ｎ）との比（＝Ｐｓ（ｎ）／Ｐｎ（ｎ））を所定の閾値δと比較し、δ＜Ｐｓ（ｎ）／Ｐｎ（ｎ）ならば音声区間、Ｐｓ（ｎ）／Ｐｎ（ｎ）≦δならば非音声区間と判定し、音声区間と判定した場合に近端側音声区間検出フラグＳＤＦ１を１とし、非音声区間と判定した場合に近端側音声区間検出フラグＳＤＦ１を０とする。
【００４２】
周囲騒音レベル算出部３３は、近端側音声区間検出フラグＳＤＦ１が０のとき、つまり、送話信号の非音声区間が検出されているときに入力信号の瞬時値Ｐｖ（ｎ）に正の定数ρ３（ρ３＜１、但し、ρ３はρ２と異なる値でも同じ値でも構わない）を乗算した値と、遅延させた周囲騒音レベルＰｎ’（ｎ−１）に正の定数（１−ρ３）を乗算した値とを加算する処理、すなわち、下記の式（３）の演算処理を行うことで周囲騒音レベルＰｎ’（ｎ）を算出している。但し、近端側音声区間検出フラグＳＤＦ１が１のとき、つまり、送話信号の音声区間が検出されているときには下記の式（３）の処理は行わずに周囲騒音レベルＰｎ’（ｎ）を更新しない（下記式（４）参照）。
【００４３】
Ｐｎ’（ｎ）＝（１-ρ３）×Ｐｎ’（ｎ−１）＋ρ３×Ｐｖ（ｎ）…（３）
Ｐｎ’（ｎ）＝Ｐｎ’（ｎ−１）…（４）
遠端側音声区間検出手段５は、近端側周囲騒音レベル推定手段３と同様に、受話信号の短時間平均値並びに長時間平均値を求めるとともに両平均値の比が所定の閾値よりも大きければ音声区間と判定して遠端側音声区間検出フラグＳＤＦ２を１とし、非音声区間と判定した場合に遠端側音声区間検出フラグＳＤＦ２を０とする。
【００４４】
音量補正手段４は、音量補正量調整手段６から指示された音量補正量（増幅度）で受話信号を増幅してスピーカ２に出力する。音量補正量調整手段６は、近端側周囲騒音レベル推定手段３から入力する周囲騒音レベル（推定値）Ｐｎ’（ｎ）を第１〜第４の基準値ＸＬ１〜ＸＬ４（ＸＬ４＜ＸＬ１＜ＸＬ３＜ＸＬ２）と比較することで音量補正量を決定する。例えば、音量補正量調整手段６では、周囲騒音レベルＰｎ’（ｎ）が第１の基準値ＸＬ１よりも小さいときは音量補正量をゼロ（増幅度＝０ｄＢ）に設定し、周囲騒音レベルＰｎ’（ｎ）が上昇して第１の基準値ＸＬ１を超えたら音量補正量を４ｄＢ（増幅度＝４ｄＢ）に設定し、さらに周囲騒音レベルＰｎ’（ｎ）が上昇して第２の基準値ＸＬ２を超えたら音量補正量を８ｄＢ（増幅度＝８ｄＢ）に設定し、反対に周囲騒音レベルＰｎ’（ｎ）が下降して第３の基準値ＸＬ３以下となれば音量補正量を４ｄＢに設定し、さらに周囲騒音レベルＰｎ’（ｎ）が第４の基準値ＸＬ４以下まで下降すれば音量補正量を０ｄＢに設定する。また音量補正量調整手段６は、遠端側音声区間検出手段５から入力する遠端側音声区間検出フラグＳＤＦ２が１（音声区間）のときにのみ、その時点で設定している音量補正量（０ｄＢ又は４ｄＢ又は８ｄＢ）を音量補正手段４に指示して音量補正を行わせる。
【００４５】
而して、近端側周囲騒音レベル推定手段３では、近端側音声区間検出部３２が音声区間を検出していないときに近端側周囲騒音レベルの推定値Ｐｎ’（ｎ）を更新するとともに近端側音声区間検出部３２が音声区間を検出しているときは近端側周囲騒音レベルの推定値Ｐｎ’（ｎ）を更新しないので、周囲騒音レベルに応じて音量補正手段４における補正量が音量補正量調整手段６によって適切な値に調整され、周囲騒音の大きさに応じた適切な音量で拡声通話が行え、また、遠端側音声区間検出手段５が音声区間を検出しているときにだけ、音量補正量調整手段６が近端側周囲騒音レベル推定手段３で推定した周囲騒音レベルに応じて音量補正手段４における補正量を調整するので、非音声区間では音量補正を行わないことによりスピーカ２からマイクロホン１への回り込みに起因したハウリングの発生を抑制することができる。但し、第１のエコーキャンセラＥＣ１のダブルトーク検出部９がダブルトークを検出しているときに音量補正手段４によって音量が補正されると適応フィルタ７の収束が劣化してしまう虞がある。そこで本実施形態では、ダブルトーク検出部９がダブルトークを検出していないとき（ダブルトーク検出フラグＤＴＦ＝０のとき）にのみ音量補正手段４が音量を補正し、上述のように適応フィルタ７の収束が劣化するのを防いでいる。
【００４６】
ところで、ディジタルのＦＩＲフィルタにより構成される適応フィルタ７では、疑似エコー成分ｇ(ｎ)の減算で消去されなかった消去誤差ｅ(ｎ)を最小とするように動作するアルゴリズムによってフィルタ係数を逐次修正しており、例えば、消去誤差ｅ(ｎ)の自乗平均値を最小化するアルゴリズム（例えば、ＬＭＳ（Least-Mean-Square）法）が用いられる。このＬＭＳ法では、フィルタ係数の修正の大きさを調整する修正幅（ステップゲイン）がスカラ量として与えられており、高反響空間においては音声信号のような有色信号に対する収束時間が相当長くなってしまう。
【００４７】
そこで、ディジタルのＦＩＲフィルタで構成された適応フィルタ７が消去誤差ｅ(ｎ)を最小とするようにフィルタ係数を逐次修正するためのアルゴリズムとして、従来周知の射影法を用いることが望ましい。射影法は、アルゴリズム内部において入力信号の自己相関を取り除くことにより、音声信号のような有色信号に対する収束速度を改善したものである。２次の射影法により適応フィルタ７のフィルタ係数（タップ係数ともいう）ｈ（ｎ）が下記の式（５）に従って逐次修正される。
【００４８】
ｈ(n+1)＝ｈ(n)＋μ［δ(n)ｘ(n)＋ε(n)ｘ(n-1)］      （５）
但し、
ｈ(n)＝（ｈ1(n)，ｈ2(n)，…，ｈL(n)）T
T：ベクトルの転置
ｎ：サンプリング時間
Ｌ：タップ長（タップ数）
μ：ステップゲイン（スカラ量）
ｘ(n)＝（ｘ(n)，ｘ(n-1)，…，ｘ(n-L+1)）T：入力信号（受話信号）ベクトル
δ(n)，ε(n)は下記の連立方程式(６)，（７）から求められる定数である。
【００４９】
δ(n)ｘ(n)Tｘ(n)＋ε(n)ｘ(n-1)Tｘ(n)＝ｅ(n)    （６）
δ(n)ｘ(n-1)Tｘ(n)＋ε(n)ｘ(n-1)Tｘ(n-1)＝(1-μ)ｅ(n-1)    （７）
但し、ｅ（ｎ）は真のエコー成分と擬似エコー成分との差（消去誤差）である。
【００５０】
そして本実施形態では、スカラ量として与えられているステップゲインμをステップゲイン行列Ｍという対角行列に拡張する、いわゆるＥＳ法を上記射影法に組み合わせることにより、適応フィルタ７のフィルタ係数ｈ（ｎ）を下記の式（８）に従って逐次修正する。
【００５１】
ｈ(n+1)＝ｈ(n)＋Ｍ［δ(n)ｘ(n)＋ε(n)ｘ(n-1)］      （８）
但し、
Ｍ＝diag［μ1，μ2，…，μL］
μi＝μ0λi-1（ｉ＝１，２，…，Ｌ）
λ：インパルス応答変動量の減衰率（０＜λ≦１）
ここで、ＦＩＲフィルタにインパルスを入力したときの出力（インパルス応答）がフィルタ係数そのものとなるから、フィルタ係数の修正の大きさは、設置空間（例えば、集合住宅の共用玄関）におけるインパルス応答の変動量と一致することになる。一般に、反響の程度に関わらず屋内におけるインパルス応答は指数関数的に減衰し、インパルス応答の変動量もインパルス応答と同じ減衰率で減衰することが知られている。従って、ＥＳ法においては、変動が大きいインパルス応答初期のフィルタ係数は大きなステップゲインで修正し、変動が小さくなったインパルス応答の後期のフィルタ係数は小さなステップゲインで修正するように重み付けする。具体的には、ステップゲイン行列Ｍの対角要素μi（ｉ＝１，２，…，Ｌ）を引数ｉの増加に伴って最大値μ0からインパルス応答の減衰特性と同じ傾きで減衰させることにより、結果的に収束時間を短縮することができる。
【００５２】
而して、適応フィルタ７では、サンプリング周期毎に取り込んだ入力信号（受話信号）を受話信号ベクトルｘ(n)とし、ｘ(n)Tｘ(n)，ｘ(n-1)Tｘ(n)，ｘ(n-1)Tｘ(n)，ｘ(n-1)Tｘ(n-1)を演算するとともに、メモリに記憶した消去誤差ｅ(n)並びにステップゲイン行列Ｍの対角要素μiを読み出し、式(６)、（７）の連立方程式を解くことで定数δ(n)，ε(n)を求め、さらに求めた定数δ(n)，ε(n)とメモリから読み出したステップゲイン行列Ｍを用いて式（８）の右辺第２項を演算し、これをメモリから読み出したフィルタ係数ｈ(n)に加算して次のフィルタ係数ｈ(n+1)を演算することによりフィルタ係数ｈ(n+1)を逐次修正し、フィルタ係数ｈ(n+1)を真のインパルス応答に近付けていく処理を行っている。
【００５３】
上述のように本実施形態によれば、第１のエコーキャンセラＥＣ１の適応フィルタ７において射影法とＥＳ法を組み合わせたＥＳ射影法のアルゴリズムによりフィルタ係数を適応的に同定させているので、従来のＬＭＳ法や学習同定法に比較して、高反響空間におけるフィルタ係数の収束時間を短縮することができる。
【００５４】
（実施形態２）
図３に本発明の実施形態２のブロック図を示す。本実施形態は、遠端側における信号の回り込みによって生じる回線エコーを消去する第２のエコーキャンセラＥＣ２を備えた点に特徴があり、その他の構成並びに動作については実施形態１と共通である。したがって、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
第２のエコーキャンセラＥＣ２は、第１のエコーキャンセラＥＣ１と同様に適応フィルタ１０と減算器１１からなる従来周知の構成を有し、２線−４線変換回路Ｈと伝送路（本実施形態のロビーインターホンと住戸機との間で送話信号並びに受話信号を伝送するための線路）との間のインピーダンスの不整合による反射および相手の通話端末（例えば、インターホンシステムの住戸機など）におけるスピーカ−マイクロホン間の音響結合とにより形成される帰還経路（回線エコー経路）ＨLINのインパルス応答を適応フィルタ１０により適応的に同定し、参照信号（送話信号）から推定した擬似エコー成分（回線エコー）を減算器１１により受話信号から減算することで回線エコーを抑制するものである。但し、第２のエコーキャンセラＥＣ２の適応フィルタ１０で行うアルゴリズムは、必ずしも第１のエコーキャンセラＥＣ１と共通である必要はなく、特にＬＭＳ法に比べて演算量の多いＥＳ射影法を共通に用いることはＤＳＰやＣＰＵの演算量が増大してしまうので、第１のエコーキャンセラＥＣ１では適応フィルタ７のアルゴリズムにＥＳ射影法を用い、第２のエコーキャンセラＥＣ２では適応フィルタ１０のアルゴリズムに他のもの、例えば、ＬＭＳ法や学習同定法などを用いてトータルの演算量を抑制することが望ましい。
【００５６】
而して、第１及び第２のエコーキャンセラＥＣ１，ＥＣ２を備えたことにより、音響エコー経路ＨAC並びに回線エコー経路ＨLINを介した閉ループが形成され難くなり、ハウリングの発生を防止して通話品質が向上する。
【００５７】
（実施形態３）
図４に本発明の実施形態３のブロック図を示す。本実施形態は、マイクロホン１から出力される送話信号を遠端側に伝送する送話状態と遠端側から伝送される受話信号をスピーカ２に入力する受話状態とを択一的に切り換える音声スイッチＶＳを備えた点に特徴があり、その他の構成並びに動作については実施形態１及び２と共通である。したがって、実施形態１又は２と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
音声スイッチＶＳは、送話信号の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入部１３と、受話信号の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入部１４と、送話側及び受話側の各損失挿入部１３，１４から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御部１５とを備える。また挿入損失量制御部１５は、受話側損失挿入部１４の出力点から音響エコー経路ＨACを介して送話側損失挿入部１３の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得αを推定するとともに、送話側損失挿入部１３の出力点から回線エコー経路ＨLINを介して受話側損失挿入部１４の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得βを推定し、音響側及び回線側の各帰還利得α、βの推定値α’、β’に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出する総損失量算出部１６と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推定結果と総損失量算出部１６の算出値に応じて送話側損失挿入部１３及び受話側挿入損失部１４の各挿入損失量の配分を決定する挿入損失量分配処理部１７とを具備する。なお、この音声スイッチＶＳは、第１及び第２のエコーキャンセラＥＣ１，ＥＣ２と同様にＤＳＰやＣＰＵなどのハードウェアを専用のソフトウェアで制御することによって実現している。
【００５９】
総損失量算出部１６では、整流平滑器や低域通過フィルタ等を用いて送話側損失挿入部１３の入力信号の短時間における時間平均パワーを推定し、同じく整流平滑器や低域通過フィルタ等を用いて受話側損失挿入部１４の出力信号の短時間における時間平均パワーを推定し、音響エコー経路ＨACにて想定される最大遅延時間において受話側損失挿入部１４の出力信号の時間平均パワーの推定値の最小値を求め、この最小値で送話側損失挿入部１３の入力信号の時間平均パワーの推定値を除算した値を音響側帰還利得αの推定値α’とするとともに、整流平滑器や低域通過フィルタ等を用いて受話側損失挿入部１４の入力信号の短時間における時間平均パワーを推定し、同じく整流平滑器や低域通過フィルタ等を用いて送話側損失挿入部１３の出力信号の短時間における時間平均パワーを推定し、回線エコー経路ＨLINにて想定される最大遅延時間において送話側損失挿入部１３の出力信号の時間平均パワーの推定値の最小値を求め、この最小値で受話側損失挿入部１４の入力信号の時間平均パワーの推定値を除算した値を回線側帰還利得βの推定値β’とする。そして、総損失量算出部１６は音響側帰還利得α及び回線側帰還利得βの各推定値α’，β’から所望の利得余裕ＭＧを得るために必要な総損失量Ｌｔを算出し、その値Ｌｔを挿入損失量分配処理部１７に出力する。
【００６０】
挿入損失量分配処理部１７では、送話側損失挿入部１３の入出力信号及び受話側損失挿入部１４の入出力信号を監視し、これらの信号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（受話状態、送話状態等）を判定するとともに、判定された通話状態に応じた割合で総損失量Ｌｔを送話側損失挿入部１３と受話側損失挿入部１４に分配するように各損失挿入部１３，１４の挿入損失量を調整する。
【００６１】
ところで本実施形態における総損失量算出部１６は、上述のように各帰還利得α，βの推定値α’，β’に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出して適応更新する更新モード、並びに総損失量を所定の初期値に固定する固定モードの２つの動作モードを有し、相手側の通話端末との通話開始から第１及び第２のエコーキャンセラＥＣ１，ＥＣ２が充分に収束するまでの期間には固定モードで動作するとともに第１及び第２のエコーキャンセラＥＣ１，ＥＣ２が充分に収束した後の期間には更新モードで動作する。すなわち、総損失量算出部１６では音響側帰還利得α及び回線側帰還利得βの推定値α’，β’がともに通話開始から所定時間（数百ミリ秒）以上継続して所定の閾値ε（例えば、通話開始時における各推定値α’，β’に対して１０ｄＢ〜１５ｄＢ小さい値）を下回った時点で第１及び第２のエコーキャンセラＥＣ１，ＥＣ２が充分に収束したものとみなし、上記時点以前には総損失量を初期値に固定する固定モードで動作し、上記時点以降には各推定値α’，β’に基づいて総損失量を適応更新する更新モードに動作モードを切り換える。なお、固定モードにおける総損失量の初期値は更新モードにおいて随時更新される総損失量よりも充分に大きな値に設定される。
【００６２】
而して、通話開始直後の第１及び第２のエコーキャンセラＥＣ１，ＥＣ２が充分に収束していない状態においては、固定モードで動作する総損失量算出部１６によって充分に大きな値に設定される初期値の総損失量が閉ループに挿入されるため、不快なエコー（音響エコー並びに回線エコー）やハウリングの発生を抑制して安定した半二重通話を実現することができる。また、通話開始から時間が経過して第１及び第２のエコーキャンセラＥＣ１，ＥＣ２が充分に収束した状態においては、総損失量算出部１６の動作モードが固定モードから更新モードに切り換わって閉ループに挿入する総損失量が初期値よりも充分に低い値に減少するため、双方向の同時通話が実現できるものである。
【００６３】
ここで、更新モードにおける総損失量算出部１６の具体的な動作を図５のフローチャートを参照して説明する。
【００６４】
総損失量算出部１６は、固定モードから更新モードに移行した時点（ｔ＝ｔ１）から所定のサンプリング周期で音響側帰還利得α並びに回線側帰還利得βの推定処理を実行してその推定値α'(n)，β'(n)を算出し（ステップ１）、これら２つの推定値α'(n)，β'(n)の積と利得余裕ＭＧとから、閉ループの利得余裕をＭＧ[ｄＢ]に保つために必要とされる総損失量所望値Ｌｒ(n)を下式により算出する（ステップ２）。
【００６５】
Ｌｒ(n)＝２０log|α'(n)・β'(n)|＋ＭＧ[ｄＢ]
なお、α'(n)，β'(n)，Ｌｒ(n)はそれぞれ更新モード移行時点からｎ回目のサンプリングによって算出された帰還利得の推定値並びに総損失量所望値を示す。さらに、総損失量算出部１６は上式から算出したｎ回目の総損失量所望値Ｌｒ(n)と、前回（ｎ−１回目）の総損失量Ｌｔ(n-1)、すなわち前回の処理で決定されて実際に挿入された総損失量に対して今回算出した総損失量所望値Ｌｒ(n)が大きい場合、前回の総損失量Ｌｔ(n-1)に微少な増加量Δｉ[ｄＢ]を加算した値を今回の総損失量Ｌｔ(n)＝Ｌｔ(n-1)＋Δｉとし（ステップ３、ステップ４）、前回の総損失量Ｌｔ(n-1)に対して今回算出した総損失量所望値Ｌｒ(n)が小さい場合、前回の総損失量Ｌｔ(n-1)から微少な減少量Δｄ[ｄＢ]を減算した値を今回の総損失量Ｌｔ(n)＝Ｌｔ(n-1)−Δｄとする（ステップ５、ステップ６）。
【００６６】
このように総損失量算出部１６による総損失量の増減をΔｉ又はΔｄの微少な値に抑えることにより、相手側の通話端末との通話開始直後のように第１及び第２のエコーキャンセラＥＣ１，ＥＣ２が収束に向かって活発に係数を更新しているために音響側帰還利得α及び回線側帰還利得βの変化が激しい状態においても、聴感上の違和感をなくすことができる。しかも、本実施形態では、第１のエコーキャンセラＥＣ１が収束するまでは音声スイッチＶＳを固定モードで動作させることで不快なエコーやハウリングの発生を抑制した半二重通話を実現し、第１のエコーキャンセラＥＣ１が収束したら音声スイッチＶＳを更新モードで動作させることで双方向の同時通話を実現しており、第１のエコーキャンセラＥＣ１の収束時間を短縮することで音声スイッチＶＳが固定モードで動作する期間、すなわち、半二重通話となる期間を短縮して早期に双方向の同時通話に移行させることができる。その結果、高反響空間においても快適な拡声通話が行えるものである。
【００６７】
ところで、音響側帰還利得αや回線側帰還利得βが相対的に大きい状況下で音量を増大させるとハウリングが発生し易くなることは自明である。したがって、音響側帰還利得αの推定値α’又は回線側帰還利得βの推定値β’の少なくとも何れか一方が所定のしきい値以上である場合、音量補正量調整手段６が音量補正量を減少させることでハウリングの発生を防止することが望ましい。例えば、音量補正量調整手段６は、音響側帰還利得αの推定値α’又は回線側帰還利得βの推定値β’の何れか一方がしきい値Ｇｘ１以上であれば音量補正量を２ｄＢだけ減少させ、推定値α’、β’の何れか一方がしきい値Ｇｘ１よりも大きい別のしきい値Ｇｘ２（＞Ｇｘ１）以上ならば音量補正量を０ｄＢとして音量補正を行わない。あるいは、音量補正量調整手段６は、音響側及び回線側の各帰還利得α、βの推定値α’、β’の総和が所定のしきい値Ｇｙ１（＞Ｇｘ１）以上であれば音量補正量を４ｄＢだけ減少させ、上記総和がしきい値Ｇｙ１よりも大きい別のしきい値Ｇｙ２（＞Ｇｙ１）以上ならば音量補正量を０ｄＢとして音量補正を行わない。
【００６８】
また、音声スイッチＶＳにおいて送話信号及び受話信号の各信号経路に挿入する損失量の総和が相対的に小さい状況下では、音量補正を行わなくてもスピーカ２から鳴動される音声が十分な音量で聞こえていると考えられ、むしろ音量を必要以上に増大させることでハウリングが発生し易くなってしまう。そこで、総損失量算出部１６で算出する損失量の総和が所定のしきい値以下である場合、音量補正量調整手段６が音量補正量を０ｄＢとして音量補正を行わないようにすれば、音量を必要以上に増大させることによるハウリングの発生を防ぐことができる。
【００６９】
（実施形態４）
図６は本実施形態のロビーインターホンＡの外観構造を示している。矩形箱状のハウジング７０の内部にマイクロホン１やスピーカ２、並びに実施形態１〜３で説明した各手段が収納され、マンションなどの集合住宅の共用玄関（ロビー）の壁面等にハウジング７０が取り付けられる。
【００７０】
ここで、ハウジング７０の前面中央には、通話の開始を指示するための通話釦や通話相手の住戸機（住戸番号）を選択するためのテンキー釦などの複数の操作釦７１が配設されており、これら複数の操作釦７１を挟んで鉛直上方にスピーカ２が配置されるとともに鉛直下方にマイクロホン１が配置されている。マイクロホン１並びにスピーカ２をこのように配置すれば、ロビーインターホンＡで通話する話者の耳とスピーカ２との位置関係、並びに話者の口とマイクロホン１との位置関係が各々最適化され、スピーカ２とマイクロホン１の音響結合によるハウリングの発生が抑制できるとともに話者の耳に最適な音量で通話音声を伝えることができる。しかも、複数の操作釦７１をスピーカ２とマイクロホン１との間のハウジング７０前面中央に配設しているため、ハウジング７０前面にデッドスペースが生じない。
【００７１】
ところで、一般的なスピーカはコーン形の振動板を振動させて音を鳴動する構造であって鳴動された音（音波）がスピーカ２の前方に向かって広がる性質を有しており、しかも、マイクロホンとして、通常、無指向性のマイクロホンが使用されるので、スピーカ２で鳴動された音がマイクロホン１で集音され易く、マイクロホン１とスピーカ２の音響結合の度合いが高くなってハウリングが生じてしまう虞がある。
【００７２】
そこで、スピーカ２として、平板形の振動体を振動させる構造を有した平面波スピーカを使用すれば、スピーカ２の鳴動する音声がマイクロホン１で集音され難くなり、スピーカ２とマイクロホン１の音響結合によるハウリングの発生を抑制することができて通話品質が向上できる。さらに、マイクロホン１として指向性を有するマイクロホンを使用すれば、スピーカ２の鳴動する音声がさらにマイクロホン１で集音され難くなり、スピーカ２とマイクロホン１の音響結合によるハウリングの発生をさらに抑制することができる。なお、マイクロホン１に指向性を持たせた場合、話者の耳に届く周囲騒音と同等の騒音を集音することができずに近端側周囲騒音レベルの推定精度が低下し、最適な音量に設定することが困難になる虞があるので、図７に示すように複数（図示例では３つ）の指向性を持ったマイクロホン１ａ，１ｂ，１ｃを水平方向に並設し、これら３つのマイクロホン１ａ，１ｂ，１ｃの出力（送話信号）を加算器８０で加算する構成とすれば、話者の耳に届く周囲騒音と同等の騒音を集音して音量を最適な値に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態１を示すブロック図である。
【図２】同上における近端側周囲騒音レベル推定手段を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態２を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態３を示すブロック図である。
【図５】同上における音声スイッチが具備する総損失量算出部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態４を示す正面図である。
【図７】同上における複数のマイクロホンの配置構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  マイクロホン
２  スピーカ
３  近端側周囲騒音レベル推定手段
４  音量補正手段
５  遠端側音声区間検出手段
６  音量補正量調整手段
ＥＣ１  第１のエコーキャンセラ
７  適応フィルタ
８  減算器
９  ダブルトーク検出部
【図１】
0004650163.tif 000002
【図２】
0004650163.tif 000003
【図３】
0004650163.tif 000004
【図４】
0004650163.tif 000005
【図５】
0004650163.tif 000006
【図６】
0004650163.tif 000007
【図７】
0004650163.tif 000008