(57)【要約】【課題】自動車電話、携帯電話等のハンズフリー通話時のエコーキャンセル処理を簡単な構成で確実に行えるようにする。【解決手段】第１、第２のマイクロホン１２，１３と、これら第１、第２のマイクロホン１２，１３の出力レベルを増幅する増幅回路１４，１５と、この増幅回路１４，１５から出力された出力信号を合成する差動増幅回路１６とを有し、第１、第２のマイクロホン１２，１３のそれぞれから互いに等しい距離である位置にスピーカ１１を配置することにより、走行ノイズおよびエコー信号を除去する車載ハンズフリー装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受話音声信号を出力するためのスピーカと、希望入力信号である送話音声信号を集音するための第１、第２のマイクロホンと、これら第１、第２のマイクロホンの出力レベルを増幅する増幅回路と、この増幅回路から出力された出力信号を合成する差動増幅回路とを有し、前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンそれぞれから互いに等しい距離である位置に前記スピーカを配置することにより、走行ノイズ及びエコー信号を除去することを特徴とする車載ハンズフリー装置。
【請求項２】
第１及び第２のマイクロホンを、自動車車室内前方における通話者の音声が十分に集音される運転席及び助手席のフロントシート部、フロントシートの前方天井部、前方ヘッドレスト部、オーバーヘッドコンソール部、前方ドア部、前方シートベルト部のいずれかの位置に配置するとともに、スピーカを、自動車車室内の前方中央に位置するセンターパネル部、オーバーヘッドコンソール部、前方天井部のいずれかの位置に配置した請求項１に記載の車載ハンズフリー装置。
【請求項３】
第１及び第２のマイクロホンを、自動車車室内後方における通話者の音声が十分に集音されるリアシート部、リアシートの後方天井部、ヘッドレスト部、後方ドア部、後方シートベルト部のいずれかの位置に配置するとともに、スピーカを、自動車車室内の後方中央に位置するリアトレイ部、後方天井部のいずれかの位置に配置した請求項１に記載のハンズフリー装置。
【請求項４】
スピーカと第１及び第２のマイクロホンを、車室内の前方と後方にそれぞれ配置し、前方と後方のスピーカとマイクロホンの切り替えを可能とした請求項１に記載のハンズフリー装置。
【請求項５】
ハンズフリー以外のシステムで使用するマイクロホンを、ハンズフリーの用途である第１及び第２のマイクロホンとして使用した請求項１に記載の車載ハンズフリー装置。
【請求項６】
ハンズフリー以外のシステムで使用するスピーカを、ハンズフリーの用途であるスピーカとして使用した請求項１に記載の車載ハンズフリー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車電話システムなどのハンズフリー通話に利用し、通信時の受話音声と送話音声との間で発生するエコー音声及び運転時に発生する走行ノイズをキャンセルした車載ハンズフリー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハンズフリー装置で使用されているエコーキャンセル装置の構成を図５に示す。以下、図面に従って説明する。
【０００３】
このハンズフリー装置は運転者の音声信号を入力するマイクロホン２を有しその出力側にはＡ／Ｄ変換器３、エコーキャンセラ７、Ｄ／Ａ変換器８を介して無線機１０に接続されている。無線機１０にはＡ／Ｄ変換器９、エコーキャンセラ７、及びＤ／Ａ変換器４を介して受話音声信号を出力するスピーカ１が接続されている。エコーキャンセラ７はスピーカ１からマイクロホン２への音響エコーを消去するもので、適応フィルタ（ＡＤＦ）６と加算器５とで構成されている。
【０００４】
次に動作を説明する。ハンズフリー通話時において運転者は無線機１０を通して伝送されてきた相手側の声を受信信号としてＡ／Ｄ変換器９、エコーキャンセラ７、Ｄ／Ａ変換器４、及びスピーカ１を通して聞くことができる。また話者の音声信号は、マイクロホン２、Ａ／Ｄ変換器３、エコーキャンセラ７及びＤ／Ａ変換器８を経由して無線機１０へ送られ通話者へ伝えられる。
【０００５】
このハンズフリー通話の場合、スピーカ１からの音声が車内で反響してマイクロホン２に入力し、音響エコーとなって再び遠端話者へ戻って通話がしづらいという問題がある。特に、音響エコーのレベルが高いときには、ハウリングを生じて通話品質が劣化する。そのため、エコーキャンセラ７により、音響エコーを消去して通話品質の劣化を抑えている。このエコーキャンセラ７では、Ａ／Ｄ変換器９から出力される遠端話者からの音声信号を参照信号として適応フィルタ（ＡＤＦ）６に入力し、この適応フィルタ（ＡＤＦ）６によってエコー経路の伝達特性を適応的に推定し、エコー打消し信号を加算器５へ出力する。加算器５では、マイクロホン２からの信号から、エコー打消し信号を差し引くことにより、音響エコーを消去する。
【０００６】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平６−１５３２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来例のエコーキャンセル装置ではエコーキャンセル処理を行う適応フィルタ（ＡＤＦ６）、Ａ／Ｄ変換回路３、Ｄ／Ａ変換回路４が必要であり、その信号処理規模や装置規模が増大化するという欠点があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術における課題を解決するものであり、車載ハンズフリー装置などのハンズフリー通話時のエコーキャンセルができると共に、エコーキャンセル回路の縮小化による装置のコスト低減を実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、特に、受話音声信号を出力するためのスピーカと、希望入力信号である送話音声信号を集音するための第１、第２のマイクロホンと、これら第１、第２のマイクロホンの出力レベルを増幅する増幅回路と、この増幅回路から出力された出力信号を合成する差動増幅回路とを有し、前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンそれぞれから互いに等しい距離である位置に前記スピーカを配置することにより、走行ノイズ及びエコー信号を除去する車載ハンズフリー装置であり、これにより、差動増幅回路はマイクロホンを介して入力された走行ノイズ及びエコー音声信号を除去し、希望入力信号である送話音声信号を精度良く出力することができるという作用効果が得られる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、第１、第２のマイクロホン及びスピーカを自動車車室内前方における通話者の音声が十分に集音される位置に配置したことを特徴としており、これにより、騒音源が車室内前方で発生する場合に確実に騒音成分を低減または除去するとともに、前方スピーカから出力される音響エコー成分についても低減または除去することができる。一方、通話者が車室内前方に着席している場合には送話音声信号を集音しやすいという作用を有している。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、第１、第２のマイクロホン及びスピーカを、自動車車室内後方における通話者の音声が十分に集音される位置に配置したことを特徴としており、これにより、騒音源が車室内後方で発生する場合に確実に騒音成分を低減または除去するとともに、後方スピーカから出力される音響エコー成分についても低減または除去することができる。一方、通話者が車室内後方に着席している場合には送話音声信号を集音しやすいという作用を有している。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、スピーカと第１、第２のマイクロホンを車室内の前方と後方の両方にそれぞれ配置し、使用するスピーカとマイクロホンを前方と後方で切り替え可能としたことを特徴としており、これにより通話者が乗車位置によらず会話することが可能となるという作用効果が得られる。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、ハンズフリー以外のシステムで使用するマイクロホンを、ハンズフリーの用途である第１及び第２のマイクロホンとして使用したことを特徴としており、これによりシステム全体のコストダウン及び配線数の減少が図れるという作用効果が得られる。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、ハンズフリー以外のシステムで使用するスピーカを、ハンズフリーの用途であるスピーカとして使用したことを特徴としており、これによりシステム全体のコストダウン及び配線数の減少が図れるという作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の車載ハンズフリー装置は、受話音声信号を出力するためのスピーカと、希望入力信号である送話音声信号、妨害入力信号である走行ノイズ及び前記スピーカからのエコー音声信号を集音するための第１、第２のマイクロホンと、これら第１、第２のマイクロホンの出力レベルを増幅する増幅回路と、この増幅回路から出力された出力信号を合成する差動増幅回路とを有し、前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンそれぞれから互いに等しい距離である位置に前記スピーカを配置しており、音響エコーキャンセラ回路等の複雑な構成を使わずに簡単な構成でスピーカからの音響エコー及び運転時に発生する騒音源を十分にキャンセルすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜６に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態１における車載ハンズフリー装置の構成図であり、スピーカ１１から等距離の位置に第１のマイクロホン１２と第２のマイクロホン１３をそれぞれ配置しており、集音した信号を増幅するために第１のマイクロホン１２は第１の増幅回路１４、第２のマイクロホン１３は第２の増幅回路１５にそれぞれ接続されている。さらに第１、第２の増幅回路１４，１５は増幅した出力を合流する合成手段である差動増幅回路１６に接続した構成となっている。
【００１８】
次に動作について説明する。まず、遠端話者からの受話音声信号をスピーカ１１から出力し、スピーカ１１からの音響エコー、運転時に発生する走行ノイズ、及び近端話者からの送話音声信号を第１、第２のマイクロホン１２，１３に集音する。そして集音した信号を、第１、第２の増幅回路１４，１５にて増幅を行い、この増幅した第１及び第２の信号１７，１８の差分値を差動増幅回路１６にて算出し出力する。
【００１９】
本発明ではスピーカ１１から第１のマイクロホン１２、第２のマイクロホン１３との距離が等しいため、遠端話者の受話音声信号はスピーカ１１で音響エコーとして車室内に出力されても同位相、同レベルで集音される。また差動増幅回路１６で各信号１７，１８の差分値を算出して出力するため、スピーカ１１からの音響エコー成分はキャンセルされるので低減または除去される。また運転時に発生するエンジンこもり音、ロードノイズ等の走行ノイズについても同様にキャンセルされるので低減または除去される。
【００２０】
一方、近端話者の送話音声信号については第１のマイクロホン１２及び第２のマイクロホン１３に集音されるが、通常は発話位置と第１のマイクロホン１２、第２のマイクロホン１３との間の距離が異なるため、マイクロホン１２とマイクロホン１３には振幅及び位相が異なる送話音声信号が到達する。そのためマイクロホン１２，１３に入力された近端話者の送話音声信号を差動増幅回路１６に入力し差分値を算出しても、遠端話者の音響エコーの場合と比較すると減衰量は非常に少なく差動増幅回路１６の出力を近端話者の送話信号として使用できる。
【００２１】
次に、本実施の形態１の構成による実際の音響エコー減衰効果について、図２を用いて説明する。図２において、スピーカ１１は車室内２２の前方センターパネル２０に配置し、第１のマイクロホン１２及び第２のマイクロホン１３は、スピーカ１１から等距離となる運転席及び助手席直上部の前方天井部２４に配置している。
【００２２】
ここで、スピーカ１１には擬似エコー信号とする信号源２１を接続し、信号源２１の発振周波数を２０Ｈｚから２００００Ｈｚまで連続的にスイープさせる。そしてスピーカ１１にて出力を行い、第１のマイクロホン１２と第２のマイクロホン１３で、スピーカ１１から出力される音声の集音を行う。
【００２３】
さらに、第１のマイクロホン１２と第２のマイクロホン１３が集音した信号を増幅回路１４，１５により増幅した出力信号１７，１８の伝達周波数及び位相特性の比較を行う。その結果、周波数が３０００Ｈｚまでの範囲においては、各マイクロホン入力からの信号を増幅した出力信号１７，１８の各出力レベル及び位相特性についてほぼ同じ特性が得られていることが確認できた。
【００２４】
次に、図３を用いて、本発明の実施の形態１における音響エコー低減効果の伝達周波数特性について説明する。図３において、各マイクロホン入力からの信号を増幅した出力信号１７及び１８の伝達周波数特性を破線で、本発明の構成による音響エコーの減衰効果を確認するため、増幅回路１４，１５により増幅した各出力信号１７，１８を差動増幅回路１６に入力した場合の差分出力信号１９の伝達周波数特性を実線で示す。
【００２５】
図３において、本発明にて適用される周波数領域は、電話回線における周波数領域である２０〜３４００Ｈｚであるため、その周波数の領域における出力信号１７，１８と、差分出力信号１９の伝達周波数を比較すると、音響エコーの減衰量は、本発明の構成を取ることにより、最大２５ｄＢを確保することができ、音響エコーを低減することができるという効果が得られた。
【００２６】
以上の構成により、第１、第２のマイクロホン１２，１３を介して入力された走行ノイズ及びエコー音声信号を低減することができ、希望入力信号である送話音声信号を精度良く出力することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態１では、図４の車載ハンズフリー装置を用いた自動車の構成図に示すように、車室内２２の前方における通話者の音声が十分に集音されるために、スピーカ１１を車室内２２の前方センターパネル２０に、第１、第２のマイクロホン１２，１３を前方天井部２４に配置するとしたが、スピーカ１１を、車室内２２の前方天井部２４、前方オーバーヘッドコンソール部２６のいずれかの位置に、第１、第２のマイクロホン１２，１３を、運転席及び助手席のフロントシート部２３、前方ヘッドレスト部２５、前方オーバーヘッドコンソール部２６、前方ドア部２７、前方シートベルト部２８のいずれかに配置しても良い。
【００２８】
また、車室内２２における通話者の音声が十分に集音されるように、スピーカ１１を、自動車車室内の後方中央に位置するリアトレイ部３４、後方天井部３０のいずれかの位置に、第１、第２のマイクロホン１２，１３を、後方リアシート部２９、後方天井部３０、後方ヘッドレスト部３１、後方ドア部３２、後方シートベルト部３３のいずれかの位置に配置しても良い。
【００２９】
また、スピーカ１１及び第１、第２のマイクロホン１２，１３を、車室内２２の前方と後方に配置し、状況に応じて前方と後方の切り替え可能な構造にすることも可能である。
【００３０】
さらに、ナビゲーション用の音声認識装置や周囲騒音をマスキング補正するための音響再生装置等のハンズフリー以外の装置で使用するマイクロホン、及び音響再生装置等のハンズフリー以外の装置で使用するスピーカを、それぞれハンズフリーの用途として使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明にかかる車載ハンズフリー装置は、音響エコーキャンセラ回路等の複雑な構成を使わずに、簡単な構成でスピーカからの音響エコー及び運転時に発生する騒音源を十分にキャンセルすることができるとともに、通話者が車室内の乗車位置に関わらず通話できるという効果を有し、自動車電話などのハンズフリーシステムとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における車載ハンズフリー装置の構成図
【図２】同実施の形態における車載ハンズフリー装置の構成図
【図３】同実施の形態における音響エコー低減効果の伝達周波数特性図
【図４】同実施の形態における車載ハンズフリー装置を用いた自動車の構成図
【図５】従来の車載ハンズフリー装置の構成図
【符号の説明】
【００３３】
１１  スピーカ
１２  第１のマイクロホン
１３  第２のマイクロホン
１４  第１の増幅回路
１５  第２の増幅回路
１６  差動増幅回路
１７  第１の信号
１８  第２の信号
１９  差分出力信号
２０  センターパネル
２１  信号源
２２  車室内
２３  フロントシート部
２４  前方天井部
２５  前方ヘッドレスト部
２６  オーバーヘッドコンソール部
２７  前方ドア部
２８  前方シートベルト部
２９  リアシート部
３０  後方天井部
３１  後方ヘッドレスト部
３２  後方ドア部
３３  後方シートベルト部
３４  リアトレイ部
【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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