(57)【要約】  本発明は、通信端末装置（ＥＧ）のための電話受話器（Ｈ）の状態を検出するための方法に関し、前記電話受話器（Ｈ）にはマイクロフォン（Ｍ）およびスピーカー（ＬＳ）が装備されており、前記電話受話器（Ｈ）のスピーカー（ＬＳ）によって所定の音信号が出力され、該音信号が同時に前記電話受話器（Ｈ）のマイクロフォン（Ｍ）によって再び受信され、該受信された音信号が分析され、この際該受信された音信号の少なくとも１つのパラメータに関する少なくとも１つの値が検出され、該少なくとも１つの値に基づいて前記電話受話器（Ｈ）の状態が決定される。
2010538553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信端末装置（ＥＧ）のための電話受話器（Ｈ）の状態を検出するための方法であって、
前記電話受話器（Ｈ）にはマイクロフォン（Ｍ）およびスピーカー（ＬＳ）が装備されている、
形式の方法において、
・前記電話受話器（Ｈ）のスピーカー（ＬＳ）によって所定の音信号が出力され、
・該音信号が同時に前記電話受話器（Ｈ）のマイクロフォン（Ｍ）によって再び受信され、該受信された音信号が分析され、この際該受信された音信号の少なくとも１つのパラメータに関する少なくとも１つの値が検出され、
・該少なくとも１つの値に基づいて前記電話受話器（Ｈ）の状態が決定される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電話受話器（Ｈ）の状態に関して、少なくとも、電話受話器が置かれている状態と取り上げられている状態とが識別される、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
電話受話器（Ｈ）が置かれている場合に、電話受話器（Ｈ）のスピーカー（ＬＳ）からマイクロフォン（Ｍ）に音信号を伝送するために、主に、上に電話受話器（Ｈ）が置かれている通信端末装置（ＥＧ）のケーシングが使用されるか、または、ケーシングに組み込まれた別個の音響チャネルが使用される、
ことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記電話受話器（Ｈ）の状態に関して、置かれている状態と、人の頭に当接している状態とが識別される、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記方法は、呼び出し音によって呼び出しをシグナリングする前に、電話受話器（Ｈ）を備える通信端末装置において実施され、
前記電話受話器（Ｈ）のスピーカー（ＬＳ）による呼び出し音の出力は、検出された電話受話器（Ｈ）の状態に基づいて制御される、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記電話受話器の状態が"取り上げられている"または"人体に当接している"として検出された場合に、呼び出し音が低減された音量または増加する音量によって出力されるか、もしくは呼び出しのシグナリングが無音に実施される、
ことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、前記電話受話器の状態変化を検出するために使用され、
前記電話受話器の"取り上げ"が検出された場合に、シグナリングされた呼び出しの受諾が実施される、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
受信された前記音信号の分析のために、検出された少なくとも１つの値が、保存された１つまたは複数の基準値と比較される、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の方法。
【請求項９】
前記１つまたは複数の基準値を検出および保存するために、前記電話受話器（Ｈ）を備える通信端末装置（ＥＧ）が学習モードに切り換えられ、
この際、音信号が少なくとも一回、前記電話受話器（Ｈ）のスピーカー（ＬＳ）によって出力され、
この音信号が前記電話受話器（Ｈ）のマイクロフォン（Ｍ）によって受信および分析され、
このとき検出された少なくとも１つの値が、前記１つまたは複数の基準値または基準値範囲を生成するために使用される、
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのパラメータとして、受信された音信号の音量が使用される、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つのパラメータとして、前記マイクロフォン（Ｍ）によって受信された前記音信号の零交差率の値が検出される、
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
電話受話器（Ｈ）を備える通信端末装置（ＥＧ）において、
該通信端末装置（ＥＧ）は、請求項１〜１１のいずれか一項記載の方法を実施するように構成されている、
ことを特徴とする通信端末装置（ＥＧ）。
【請求項１３】
前記通信端末装置（ＥＧ）は、到着した呼び出しを、前記電話受話器のスピーカー（ＬＳ）によって再生される呼び出し音を用いてシグナリングするように構成されている、
ことを特徴とする請求項１２記載の通信端末装置（ＥＧ）。
【請求項１４】
前記通信端末装置（ＥＧ）は、フックスイッチを追加した方法の１つを使用するか、またはフックスイッチを置き換えた方法の１つを使用するために構成されている、
ことを特徴とする請求項１２または１３記載の通信端末装置（ＥＧ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の電話受話器の状態を検出するための方法と、電話受話器を備える通信端末装置とに関する。
【０００２】
音声通信のための通信端末装置（電話など）には、基本的に電話受話器（しばしば"ハンドセット"とも呼ばれる）が装備されており、この電話受話器は、スピーカー（受話口）およびマイクロフォン（送話口）を備えており、接続線路を介して、または無線によって、本体装置（本来の通信端末装置）または基地局と接続されている。さらに、通信端末装置の別の構成部分、例えばキーボードや表示装置等を電話受話器に組み込むことができ、したがって慣用のコードレス電話または移動電話もここでは広い意味において電話受話器である。同じようにして有線接続またはコードレス（"Bluetoothヘッドセット"）のいわゆる"ヘッドセット"も、以下に説明する方法の意味において電話受話器の実施形態に数えられる。
【０００３】
電話受話器はマイクロフォンまたはスピーカーとしての機能の他に、少なくとも従来の有線接続通信端末装置（卓上電話）の場合には、該電話受話器が通信端末装置の本体装置から取り上げられるか、ないしは本体装置の上に置かれることによって、受諾（呼び出し受諾）および通信接続の終了も制御する。このため通信端末装置（本体装置）には、基本的にいわゆるフックスイッチ、光電センサ、または磁気スイッチ（"リードコンタクト"）が装備されており、電話受話器の（置かれている、取り上げられている）状態が検出される。さらには、電話受話器の表面に押しボタンスイッチが組み込まれており、該押しボタンスイッチによって電話受話器がテーブル面などの上に置かれているか否かが検出される実施形態も知られている。コードレス電話および移動電話の場合にはフックスイッチの機能が１つ以上の押しボタンキーによって補われることが多く、この場合ユーザは、通信接続の呼び出し受諾ないし終了のために相応の入力操作をする。ここで注意すべきことは、最初に挙げた実施形態（フックスイッチ、光電センサ）の場合には、相応の技術的装置（フック、光電センサ）を例えば指や手により人の手によっても操作でき、実際に電話受話器を置かなくてもよいということである。
【０００４】
電話受話器（およびひいては移動式通信端末装置も）の状態を検出するための公知の装置においては、状態を検出するために機械的および／または電気的に高コストなシステムを使用しなければならないという欠点が判明している。これは、械的に構成されたフックスイッチにも、押しボタンキー、光電センサ、磁気コンタクト等の"電子的な"解決方法にも同様に当てはまる。別の欠点は、上述の装置（フック装置、光電センサ等）はしばしば人の手によっても操作できるので、電話受話器または移動端末装置が未だユーザの耳にある場合に、誤って"受話器が置かれている"という状態が認識されてしまう可能性があることである。
【０００５】
したがって本発明の課題は、電話受話器の状態を構造的に簡単な手段によって確実に検出できる方法および装置を提供することである。
【０００６】
この課題は、請求項１記載の方法および請求項１２記載の通信端末装置によって解決される。
【０００７】
本発明の課題の解決方法は、通信端末装置のための電話受話器の状態を検出するための方法において、電話受話器にマイクロフォンおよびスピーカーが装備されていることを想定している。この際、電話受話器のスピーカーから所定の音信号が出力されると同時に、この音信号が電話受話器のマイクロフォンによって再び受信される。その後受信された音信号が分析され、この際、受信された音信号の少なくとも１つのパラメータの値が検出され、この少なくとも１つの値に基づいて電話受話器の状態が決定される。
【０００８】
この方法によれば、最新の通信端末装置にはいずれにせよ既存の、電話受話器の状態を検出するための技術（信号処理）を使用することが可能であり、フックスイッチ、光電センサ、または同様の技術的装置を設けなくてもよい。さらにこの方法の利点は、通信端末装置が、人の手によるフックスイッチの押圧や人の手による光電スイッチのブロック等によって操作され得ず、したがって確認された状態が確実なものとなることである。
【０００９】
本発明の課題の解決方法はさらに電話受話器を備える通信端末装置に関し、この際通信端末装置は本発明の方法を実施するように構成されている。このような通信端末装置は、電話受話器の状態を識別／決定するために、構造的に、そしてとりわけ機械的に簡単に使用することができる。このことは、通信端末装置が電話受話器とともに１つのユニットを構成している場合、例えば移動電話およびコードレス電話の場合においても同様に当てはまる。
【００１０】
本発明の方法の有利な実施形態は従属請求項２〜１１に記載されており、ここに記載された特徴および利点は、本発明の通信端末装置にも相応に当てはまる。逆に、通信端末装置に関する従属請求項１３および１４にて示される有利な実施形態、その特徴、および利点も、本発明の方法に関して相応に当てはまる。
【００１１】
電話受話器の状態に関して、少なくとも置かれている状態と取り上げられている状態とが識別される場合、通信端末装置にフックスイッチを追加することも省略することも可能である。有利には、電話受話器が置かれている場合には、電話受話器のスピーカーからマイクロフォンに音信号を伝送するために、主に、上に電話受話器が置かれている通信端末装置のケーシングが使用されるか、または、ケーシングに組み込まれた別個の音響チャネルが使用される。音信号の伝送により、音響チャネル（伝送区間）において音信号の所定の影響が生じる。この音響チャネルを介して、電話受話器が置かれている場合に検出される値を狭い範囲で良好に再現することができる。これによって（受話器が置かれている）状態の確実な検出が可能となる。この際、時間的に連続してまたは同時に伝送および分析される種々の音信号が多くなればなるほど、音響チャネルの伝送機能をより正確に決定することができる。
【００１２】
"置かれている"／"置かれていない"状態を検出するのと同じように、電話受話器が人体、例えば顔／耳の領域に当接している状態と当接していない状態とを識別することができる。
【００１３】
この方法の重要な使用範囲は、以下のような場合である。すなわち本方法が、通信端末装置に到着する呼び出しを呼び出し音（"着信音"）によってシグナリングする前に実施され、電話受話器のスピーカーによって呼び出し音（"着信音"）が出力され、この呼び出し音の出力が電話受話器の所定の状態に基づいて制御される場合である。したがって本方法によれば、電話受話器ないし電話受話器のスピーカーがユーザの耳に当接している場合に大きな呼び出し音が出力されることによって−音量に応じて−聴覚障害が発生してしまうという可能性を阻止することができる。この手段によって、通信端末装置のケーシング内にて別個のスピーカー／ブザー／ベル等を省略することができ、その代わりに、呼び出し音を出力するためにいずれにせよ既存の電話受話器のスピーカーを使用することができる。この際有利には、電話受話器の状態が、"取り上げられている"または"人体に当接している"として検出された場合に、呼び出し音が、低減された音量（聴力保護）または増加する音量（警告機能）によって出力されるか、もしくは、到着した呼び出しのシグナリングが無音に実施される。これらの場合には択一的に、電話受話器に組み込まれた"バイブレーションアラーム"を使用することもできる。
【００１４】
フックスイッチまたは同様の技術的装置を省略するために、本方法が有利には電話受話器の状態変化を検出するために使用され、"取り上げ"（すなわち"置かれている"状態から"取り上げられている"状態への状態変化）が検出される場合には、シグナリングされた呼び出しの受諾が実施される。
【００１５】
受信された音信号を分析するため、簡単な処理のために、少なくとも１つの検出された値が、保存された１つまたは複数の基準値と比較され、この際有利には、検出された値に最も近い基準値に基づいて状態が決定される。１つまたは複数の基準値を一回のみまたは繰り返し検出および保存するために、電話受話器を備える通信端末装置は学習モードに切り換えられ、この際、音信号が少なくとも一回電話受話器のスピーカーによって出力され、この音信号が電話受話器のマイクロフォンによって受信および分析され、このとき検出された少なくとも１つの値が、１つまたは複数の基準値または基準値範囲を生成するために使用される。この１つまたは複数の基準値は、それぞれ使用される音響チャネル（すなわち伝送区間）に対して特徴付けられている。したがって有利には、種々異なる状態（置かれている、取り上げられている、受話器が人の頭に当接している）に対してそれぞれ基準値または基準値のセットを検出することができる。パラメータとして、有利には受信された音信号の音量、すなわち音響チャネルの減衰度が検出される：別の、または付加的な手段においては、パラメータとして、マイクロフォンによって受信された音信号の"零交差率"の値が検出される。このような値は、多くの通信端末装置にはいずれにせよ設けられている簡単な信号プロセッサによって少ない計算コストで検出することができる。
【００１６】
音信号によるユーザへの障害を最小化または回避するために、音信号として、さほど障害なく感知される音、例えばノイズ信号を出力することができる；ノイズ信号は例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって評価することができる。さらには−マイクロフォンおよびスピーカーの伝送領域に応じて−超音波信号または超低周波音信号を使用することもできる。このような手段によれば、電話受話器の状態を周期的または持続的に、通話中においても監視することができるので、電話受話器を"置くこと"を検出することができ、これによって通信接続（電話通話）を終了させることができる。電話通話の再生時における音量調整も可能であり、したがって電話受話器と人の耳との距離に応じて無段階に"ハンズフリーモード"に交替することさえも可能となる。もちろん逆に、電話受話器がユーザの顔／耳に接近する際に再生音量を低減することも可能である。
【００１７】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の方法について詳しく説明する。この実施例は、同時に本発明の通信端末装置の説明でもある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、"取り上げられている"状態の電話受話器を示す。
【図２】図２は、通信端末装置のケーシングの上に置かれている電話受話器を示す。
【図３】図３は、電話受話器の状態を検出するための方法の経過の概略図である。
【００１９】
以下、通信端末装置ＥＧとして卓上電話を例に挙げて、電話受話器Ｈの状態検出を説明する。しかしながら基本的に、本発明の方法によって移動電話等の状態も検出することもできる。この場合には"置かれている"状態は、電話機の上に置くこととは関係がなく、テーブル面または特別な保持体の上に置くことに関係している。
【００２０】
図１および２には電話受話器Ｈおよび通信端末装置ＥＧが概略的に示されており、受話器コード、キーボード、ディスプレイ等の詳細は、見やすさの観点から図示されていない。
【００２１】
図１には、スピーカーＬＳ（受話口）およびマイクロフォンＭ（送話口）を備えた電話受話器Ｈが図示されている。スピーカーＬＳおよびマイクロフォンＭは、ここで図示した実施形態においては、電話受話器本来の機能、すなわち電話通話自体のためにも、本発明の方法（状態識別）を実施するためにも使用される。このプロセスによれば、方法を実施するために別個の"ハードウェア"を電話受話器に取り付ける必要性は生じないが、もちろんこの目的のために別個のスピーカーＬＳおよび／またはマイクロフォンＭを使用することも可能である。
【００２２】
電話受話器ＨのスピーカーＬＳによって再生された音波（音信号等）は、少なくとも部分的に電話受話器ＨのマイクロフォンＨによって再び受信される。これは音響フィードバックとも称される。この際音波によって走破された経路は音響チャネルＡＫとして図示される。電話受話器Ｈが取り上げられている図１の実施例においては、スピーカーＬＳが半球状の特性を備える音響を放出するとマイクロフォンＭには音波のわずかな部分だけが発生する、という前提から出発することができる。音響チャネルＡＫは、"取り上げられている"状態においては比較的高い音響減衰度を有する。なぜなら、放出された音響エネルギーのうちわずかな部分しかマイクロフォンＭに導かれないからである。
【００２３】
図２においても同一の電話受話器Ｈが図示されているが、ここではこの電話受話器Ｈは、通信端末装置ＥＧの上に置かれている。この場合には通信端末装置ＥＧのケーシングが音響チャネルを形成し、この際、スピーカーＬＳから放出された音響エネルギー（音波）の大部分が、ケーシングの中で主としてケーシング底部に反射されてマイクロフォンＭに導かれる。通信端末装置ＥＧのケーシングはこの際、図１の音響チャネルと比較してより少ない減衰度を有する音響チャネルＡＫを形成している。マイクロフォンＭによって受信される音響の音量に直接影響する減衰度のほかにも、図１および２においては、音響チャネルの別の特性、例えば信号伝播時間およびスペクトル特性も互いに異なっている。後者は、種々異なる周波数領域が種々異なる減衰度によって伝送されることを意味している。さらには、ケーシングの形状に応じて種々異なる周波数に対する共振が起こり得る。
【００２４】
図２の実施例においては、電話受話器Ｈが通信端末装置ＥＧのケーシングの上に置かれており、したがってスピーカーＬＳから放出された音響エネルギーはまずケーシングの上側シェルに伝達され、ここからさらにケーシング内部の空気容量へと少なくとも部分的に伝達され、ここから上述のようにマイクロフォンＭが置かれているケーシング領域に到達し、そして最後にケーシングを介して再びマイクロフォンＭへと伝達される。音響の一部はケーシングを介して直接伝送される。実施形態に応じて、スピーカーＬＳおよび／またはマイクロフォンＭが置かれている位置に、音響の伝搬を改善するための開口部またはフレキシブルな薄膜を設けることもできる。さらに、ケーシング内部に別個の音響チャネルを形成するかまたは取り付けて、改善された音響伝搬または（できるだけ特徴付けられた）別の音響伝搬を保証することができる。
【００２５】
図３に基づいて検出のプロセスを説明する。（"周囲環境に依存した"）音響チャネルＡＫおよび電話受話器Ｈの他に、ここではデジタル信号プロセッサＤＳＰと、該デジタル信号プロセッサを制御する通信端末装置ＥＧのソフトウェアＳＷとが、音波（音信号）のための入力および出力媒体と見なされる。この際ここでは、デジタル信号プロセッサＤＳＰおよび（図示されていない）マイクロプロセッサ制御装置は、いずれにせよ多くの最新の通信端末装置ＥＧに既存である。
【００２６】
通信端末装置に呼び出しが到着した際にはシグナリングのための呼び出し音（"ベル"）を使用し、この呼び出し音を電話受話器ＨのスピーカーＬＳによって出力すべきである。このようにして別個のスピーカー、ブザー、ベル等を省略すべきである。通信端末装置ＥＧのマイクロプロセッサ制御装置は、通信端末装置ＥＧかアイドリング状態にあること、すなわち呼び出しのシグナリングおよび受信のために基本的に準備ができていることを確認する。しかしながら、電話受話器Ｈがケーシングの上に置かれていることは保証されねばならない。このために、制御プログラムは命令シーケンスをデジタル信号プロセッサＤＳＰに伝送する。この命令シーケンスによって、デジタル信号プロセッサは音送信機の機能を引き受け、音信号、例えば４４０Ｈｚの純音を生成し、この音は、所定の音量、例えば２５ｄＢを伴ってスピーカーＬＳから出力される。音響チャネルＡＫの走破後、ここでは：通信端末装置ＥＧのケーシングがマイクロフォンＭからの音信号を受信し、再びデジタル信号プロセッサＤＳＰに供給する。デジタル信号プロセッサＤＳＰは受信した音信号を分析し、パラメータとして音量（レベル）、ここでは例えば２３ｄＢを確認する。このパラメータ"音量"の値は、通信端末装置ＥＧに保存されているテーブルと比較される。この際例えば２２ｄＢ〜２４ｄＢの値は、電話受話器Ｈが置かれているという状態に対して特徴付けられたものである、と確認され、このようにして人間の聴力に対する危険のない呼び出し音を電話受話器ＨのスピーカーＬＳによって出力することができる。
【００２７】
通常、マイクロフォンＭによって受信された音信号はまずフィルタリングされる；この実施例においては、"遮断周波数"４４０Ｈｚにおける急峻なバンドパルフィルタを用いる。このフィルタリングはＤＳＰによってデジタルに実施することができる。減衰度と並んで、もしくは減衰度の代わりに、パラメータとしていわゆる"零交差率"、すなわち信号の零交差の配分を検出することもできる；この値は、簡単な信号処理装置（ＤＳＰ）によって容易に検出することができる。
【００２８】
別の状況においては、電話受話器Ｈが通信端末装置ＥＧの上に正しく置かれておらず、例えば図１の状況において１９ｄＢの値が測定されるということも起こりうる。その結果として、呼び出し音は低減された音量によって出力されるか、または全く出力されない。
【００２９】
音信号として超音波または超低周波音が使用される場合には、状態の検出は（ほぼ）不可聴であり、したがって電話通話中にも実行できる。さらに、短時間の測定（"Ton-Bursts"）またはわずかな信号振幅（音量）に制限することも有用である。最後に、通話中の音信号として、スピーカーＬＳによって再生される通話の"有効容量"を使用することもできる。この場合には、スピーカーＬＳによって出力された音響信号がマイクロフォンＭによって受信された信号と比較され、これによって例えば音響フィードバック（およびひいては減衰度）のレベルを検出することができる。この際、選択された周波数領域、例えば、音響フィードバックの際に通信端末装置ＥＧのケーシングを介して生じる既知の共振周波数を分析することができる。
【００３０】
比較値を、評価アルゴリズムのためのテーブルにプログラミングするために、いわゆる"学習モード"を作動することができる。この学習モードにおいては、メニュー制御等によって電話受話器Ｈの実際の状態に関する入力が行われ、その後テスト的に音信号が出力され、このとき測定されたパラメータ（ここでは減衰度ないし音量）の値がテーブルに書き込まれる。この際、測定の正確さおよび状況に基づいた不正確さが生じ得ることが考慮され、したがって後に値が若干偏差している場合おいても状態識別が行われる。
【００３１】
音量、ひいては音響チャネルの減衰を測定する他に、別のパラメータを検出することも可能である。例えば、多周波数信号またはノイズ信号を音信号として使用し、共振周波数を検出するためのデジタル信号プロセッサＤＳＰによって高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことにより、共振を決定することができる。同じようにして、"置かれている"状態と"取り上げられている"状態とを識別できるだけではなく、例えば、出力された音信号が高いレベルで減衰されていることに基づいて、電話受話器Ｈないし電話受話器のスピーカーＬＳが頭／耳に当接しているケースを識別することも可能である。さらに、状態の検出を繰り返し実行することによって状態変化を検出することができ、これによって部分的または完全に、フックスイッチまたは光電センサ等を省略することが可能である。
【図１】
2010538553.tif 000003
【図２】
2010538553.tif 000004
【図３】
2010538553.tif 000005
【国際調査報告】
2010538553.tif 000006
2010538553.tif 000007
2010538553.tif 000008
2010538553.tif 000009