(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と、前記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、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、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、音声スイッチは、受話信号レベルを増減する受話信号レベル調整手段を具備し、当該受話信号レベル調整手段を前記音量補正手段としてなり、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しない拡声通話装置であって、音量補正量調整手段は、音声スイッチが受話状態に切り換え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】
マイクロホン並びにスピーカと、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と、前記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、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、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、音声スイッチは、受話信号レベルを増減する受話信号レベル調整手段を具備し、当該受話信号レベル調整手段を前記音量補正手段としてなり、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しない拡声通話装置であって、音量補正量調整手段は、音声スイッチが受話状態に切り換えている間は補正量の調整を所定の遅延時間経過後に行うことを特徴とする拡声通話装置。
【請求項３】
長時間平均値算出部は、音声スイッチが受話状態に切り換えている間は長時間平均値を更新しないことを特徴とする請求項１又は２記載の拡声通話装置。
【請求項４】
音声スイッチは、前記遠端側音声区間検出手段の検出結果と前記近端側音声区間検出部の検出結果を参照して通話状態を切り換えることを特徴とする請求項１又は２記載の拡声通話装置。
【請求項５】
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、送話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第１の瞬時パワー推定部と、受話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第２の瞬時パワー推定部と、送話側損失挿入手段への入力点から送話側損失挿入手段並びに遠端側での回り込みを経て受話側損失挿入手段への入力点へ帰還する系の利得に応じて決定される値を係数にもつ遠端側帰還利得乗算手段と、受話側損失挿入手段への入力点から受話側損失挿入手段並びに近端側での回り込みを経て送話側損失挿入手段への入力点へ到る経路の利得に応じて決定される値を係数にもつ近端側結合利得乗算手段と、第２の瞬時パワー推定部の出力信号を近端側結合利得乗算手段へ入力して得られる出力信号と第１の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第１の比較器と、第１の瞬時パワー推定部の出力信号を遠端側帰還利得乗算手段へ入力して得られる出力信号と第２の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第２の比較器と、第１の比較器及び第２の比較器の出力信号に基づいて通話状態を判定するとともに送話側損失挿入手段及び受話側損失挿入手段の利得を制御する挿入損失量分配処理部とを具備し、遠端側帰還利得乗算手段は、送話側損失挿入手段の利得と略等しい係数をもつ可変係数乗算器と、送話側損失挿入手段の出力点から遠端側での回り込みを経て受話側損失挿入手段の入力点へ到る経路の利得に所定の余裕値を乗じた値を係数にもつ固定係数乗算器とを有し、近端側結合利得乗算手段は、受話側損失挿入手段の利得と略等しい係数をもつ可変係数乗算器と、受話側損失挿入手段の出力点からスピーカ及びマイクロホンを経て送話側損失挿入手段の入力点へ到る経路の利得に所定の余裕値を乗じた値を係数にもつ固定係数乗算器とを有し、近端側周囲騒音レベル推定手段で推定する周囲騒音レベルが増大するにつれて可変系数乗算器の係数を増大させることを特徴とする請求項１又は２記載の拡声通話装置。
【請求項６】
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、送話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第１の瞬時パワー推定部と、受話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第２の瞬時パワー推定部と、送話側損失挿入手段への入力点から送話側損失挿入手段並びに遠端側での回り込みを経て受話側損失挿入手段への入力点へ帰還する系の利得に応じて決定される値を係数にもつ遠端側帰還利得乗算手段と、受話側損失挿入手段への入力点から受話側損失挿入手段並びに近端側での回り込みを経て送話側損失挿入手段への入力点へ到る経路の利得に応じて決定される値を係数にもつ近端側結合利得乗算手段と、第２の瞬時パワー推定部の出力信号を近端側結合利得乗算手段へ入力して得られる出力信号と第１の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第１の比較器と、第１の瞬時パワー推定部の出力信号を遠端側帰還利得乗算手段へ入力して得られる出力信号と第２の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第２の比較器と、第１の比較器及び第２の比較器の出力信号に基づいて通話状態を判定するとともに送話側損失挿入手段及び受話側損失挿入手段の利得を制御する挿入損失量分配処理部とを具備し、近端側結合利得乗算手段は、受話側損失挿入手段の利得と略等しい係数をもつ可変係数乗算器と、受話側損失挿入手段の出力点からスピーカ及びマイクロホンを経て送話側損失挿入手段の入力点へ到る経路の利得に所定の余裕値を乗じた値を係数にもつ固定係数乗算器とを有し、遠端側帰還利得乗算手段は、送話側損失挿入手段の利得と略等しい係数をもつ可変係数乗算器と、送話側損失挿入手段の出力点から遠端側での回り込みを経て受話側損失挿入手段の入力点へ到る経路の利得に所定の余裕値を乗じた値を係数にもつ固定係数乗算器とを有し、音量補正量調整手段が補正量を増やして音量を大きくする場合に固定係数乗算器の係数を減少させることを特徴とする請求項１又は２記載の拡声通話装置。
【請求項７】
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又は２記載の拡声通話装置。
【請求項８】
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又は２記載の拡声通話装置。
【請求項９】
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又は２記載の拡声通話装置。
【請求項１０】
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９記載の拡声通話装置。
【請求項１１】
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９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。また、ハウリング防止のために送話状態と受話状態を切り換える音声スイッチを備える場合においては、スピーカからマイクロホンへの回り込み成分の増大によって音声スイッチが受話状態に切り換え難くなる現象（受話ブロッキング）が生じてしまう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やブロッキ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と、前記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、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、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、音声スイッチは、受話信号レベルを増減する受話信号レベル調整手段を具備し、当該受話信号レベル調整手段を前記音量補正手段としてなり、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しない拡声通話装置であって、音量補正量調整手段は、音声スイッチが受話状態に切り換えている間は補正量の調整を行わないことを特徴とする。
【０００７】
請求項２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と、前記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、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、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、音声スイッチは、受話信号レベルを増減する受話信号レベル調整手段を具備し、当該受話信号レベル調整手段を前記音量補正手段としてなり、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しない拡声通話装置であって、音量補正量調整手段は、音声スイッチが受話状態に切り換えている間は補正量の調整を所定の遅延時間経過後に行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、長時間平均値算出部は、音声スイッチが受話状態に切り換えている間は長時間平均値を更新しないことを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、音声スイッチは、前記遠端側音声区間検出手段の検出結果と前記近端側音声区間検出部の検出結果を参照して通話状態を切り換えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１又は２の発明において、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、送話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第１の瞬時パワー推定部と、受話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第２の瞬時パワー推定部と、送話側損失挿入手段への入力点から送話側損失挿入手段並びに遠端側での回り込みを経て受話側損失挿入手段への入力点へ帰還する系の利得に応じて決定される値を係数にもつ遠端側帰還利得乗算手段と、受話側損失挿入手段への入力点から受話側損失挿入手段並びに近端側での回り込みを経て送話側損失挿入手段への入力点へ到る経路の利得に応じて決定される値を係数にもつ近端側結合利得乗算手段と、第２の瞬時パワー推定部の出力信号を近端側結合利得乗算手段へ入力して得られる出力信号と第１の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第１の比較器と、第１の瞬時パワー推定部の出力信号を遠端側帰還利得乗算手段へ入力して得られる出力信号と第２の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第２の比較器と、第１の比較器及び第２の比較器の出力信号に基づいて通話状態を判定するとともに送話側損失挿入手段及び受話側損失挿入手段の利得を制御する挿入損失量分配処理部とを具備し、遠端側帰還利得乗算手段は、送話側損失挿入手段の利得と略等しい係数をもつ可変係数乗算器と、送話側損失挿入手段の出力点から遠端側での回り込みを経て受話側損失挿入手段の入力点へ到る経路の利得に所定の余裕値を乗じた値を係数にもつ固定係数乗算器とを有し、近端側結合利得乗算手段は、受話側損失挿入手段の利得と略等しい係数をもつ可変係数乗算器と、受話側損失挿入手段の出力点からスピーカ及びマイクロホンを経て送話側損失挿入手段の入力点へ到る経路の利得に所定の余裕値を乗じた値を係数にもつ固定係数乗算器とを有し、近端側周囲騒音レベル推定手段で推定する周囲騒音レベルが増大するにつれて可変系数乗算器の係数を増大させることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１又は２の発明において、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、送話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第１の瞬時パワー推定部と、受話側損失挿入手段への入力信号の瞬時パワーを推定する第２の瞬時パワー推定部と、送話側損失挿入手段への入力点から送話側損失挿入手段並びに遠端側での回り込みを経て受話側損失挿入手段への入力点へ帰還する系の利得に応じて決定される値を係数にもつ遠端側帰還利得乗算手段と、受話側損失挿入手段への入力点から受話側損失挿入手段並びに近端側での回り込みを経て送話側損失挿入手段への入力点へ到る経路の利得に応じて決定される値を係数にもつ近端側結合利得乗算手段と、第２の瞬時パワー推定部の出力信号を近端側結合利得乗算手段へ入力して得られる出力信号と第１の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第１の比較器と、第１の瞬時パワー推定部の出力信号を遠端側帰還利得乗算手段へ入力して得られる出力信号と第２の瞬時パワー推定部の出力信号との大小関係を比較する第２の比較器と、第１の比較器及び第２の比較器の出力信号に基づいて通話状態を判定するとともに送話側損失挿入手段及び受話側損失挿入手段の利得を制御する挿入損失量分配処理部とを具備し、近端側結合利得乗算手段は、受話側損失挿入手段の利得と略等しい係数をもつ可変係数乗算器と、受話側損失挿入手段の出力点からスピーカ及びマイクロホンを経て送話側損失挿入手段の入力点へ到る経路の利得に所定の余裕値を乗じた値を係数にもつ固定係数乗算器とを有し、遠端側帰還利得乗算手段は、送話側損失挿入手段の利得と略等しい係数をもつ可変係数乗算器と、送話側損失挿入手段の出力点から遠端側での回り込みを経て受話側損失挿入手段の入力点へ到る経路の利得に所定の余裕値を乗じた値を係数にもつ固定係数乗算器とを有し、音量補正量調整手段が補正量を増やして音量を大きくする場合に固定係数乗算器の係数を減少させることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１又は２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。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１又は２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。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項１又は２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。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項９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。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項９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】
【００１７】
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やブロッキングの発生を抑制することができる。しかも、音声スイッチが具備する受話信号レベル調整手段を音量補正手段としているから、音量補正手段を別に設ける場合に比較して構成の簡素化によるコストダウンが図れる。さらに、スピーカが鳴動する音声の音量が通話の途中で上がったり、下がったりするのを防ぐことができて通話品質が向上する。
【００１９】
請求項２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やブロッキングの発生を抑制することができる。しかも、音声スイッチが具備する受話信号レベル調整手段を音量補正手段としているから、音量補正手段を別に設ける場合に比較して構成の簡素化によるコストダウンが図れる。さらに、近端側の周囲騒音レベルが頻繁に変動する状況下においてもスピーカから聞こえる音声の音量が通話の途中で上がったり下がったりするのを抑えて通話品質の低下を防ぐことができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、近端側周囲騒音レベル推定手段による周囲騒音レベルの推定値が変化せず、その結果、ハウリングやブロッキングの発生を防ぐことができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、通話状態の切換精度が向上する。
【００２２】
請求項５の発明によれば、周囲騒音レベルが増大するにつれて近端側結合利得乗算手段の可変係数乗算器の係数を増大させれば、音声スイッチが受話状態に切り換え易くなって周囲騒音レベルが相対的に高い状況下における受話ブロッキングの発生が防止できる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、音量の増加に伴って遠端側帰還利得乗算手段の固定係数乗算器の係数を減少させれば、音声スイッチが送話状態に切り換え難くなってスピーカからマイクロホンへの回り込みが大きい状況下で音量が増大した場合における受話ブロッキングの発生が防止できる。
【００２４】
請求項７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。
【００２５】
請求項８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。
【００２６】
請求項９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。
【００２７】
請求項１０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。
【００２８】
請求項１１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】
【００２９】
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。
【００３０】
（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３０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４０と、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５０と、遠端側音声区間検出手段５０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３０で推定した周囲騒音レベルに応じて音量補正手段４０における補正量を調整する音量補正量調整手段６０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３０、音量補正手段４０、遠端側音声区間検出手段５０、音量補正量調整手段６０の各手段と、音声スイッチＶＳ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。
【００３１】
音声スイッチＶＳは、送話信号の信号経路（以下、「送話路」と呼ぶ。）に損失を挿入する送話側損失挿入部４と、受話信号の信号経路（以下、「受話路」と呼ぶ。）に損失を挿入する受話側損失挿入部５と、通話状態に応じて送話側損失挿入部４並びに受話側損失挿入部５の挿入損失量を制御する挿入損失量制御部６と、送話側損失挿入部４よりもマイクロホン１側の送話路に設けられて送話信号を増幅する送話信号増幅器Ｇ2と、受話側損失挿入部５よりも遠端側の受話路に設けられて受話信号を増幅する送話信号増幅器（音量補正手段）４０とを備える。また、挿入損失量制御部６は、送話側損失挿入部４への入力信号（点Ｂの信号）の瞬時パワーを推定する第１の瞬時パワー推定部７と、受話側損失挿入部５への入力信号（点Ｃの信号）の瞬時パワーを推定する第２の瞬時パワー推定部８と、送話側損失挿入部４への入力点Ｂから送話側損失挿入部４並びに遠端側での回り込みを経て受話側損失挿入部５への入力点Ｃへ帰還する系の利得に応じて決定される値を係数にもつ遠端側帰還利得乗算手段９と、受話側損失挿入部５への入力点Ｃから受話側損失挿入部５並びに近端側での回り込みを経て送話側損失挿入部４への入力点Ｂへ到る経路の利得に応じて決定される値を係数にもつ近端側結合利得乗算手段１０と、第２の瞬時パワー推定部８の出力信号ＰCを近端側結合利得乗算手段１０へ入力して得られる出力信号ＰD′と第１の瞬時パワー推定部７の出力信号ＰBとの大小関係を比較する第１の比較器１１と、第１の瞬時パワー推定部７の出力信号ＰBを遠端側帰還利得乗算手段９へ入力して得られる出力信号ＰA′と第２の瞬時パワー推定部８の出力信号ＰCとの大小関係を比較する第２の比較器１２と、第１の比較器１１及び第２の比較器１２の出力信号Ｃ１，Ｃ２に基づいて通話状態を判定するとともに送話側損失挿入部４及び受話側損失挿入部５の挿入損失量を制御する挿入損失量分配処理部１３とを具備する。
【００３２】
ここで、第１及び第２の瞬時パワー推定部７，８は、立ち上がりが急峻で立ち下がりが緩やかな特性を有する包絡線検波器や積分回路等によって実現され、それぞれ送話側損失挿入部４への入力信号及び受話側損失挿入部５への入力信号の瞬時パワーＰB，ＰCを推定するものである。
【００３３】
また遠端側帰還利得乗算手段９は、送話側損失挿入部４の利得と等しい値Ｇｔを係数にもつ可変係数乗算器９ａと、予め測定された送話側損失挿入部４の出力点から遠端側での回り込みを経て受話側損失挿入部５の入力点Ｃへ到る経路の利得に所定（２〜３倍程度）の余裕値を乗じた値ηｔを係数にもつ固定係数乗算器９ｂとを有する。さらに、近端側結合利得乗算手段１０は、受話側損失挿入部５の利得と等しい値Ｇｒを係数にもつ可変係数乗算器１０ａと、予め測定された受話側損失挿入部５の出力点からスピーカ２−マイクロホン１への音響伝達系及びマイクロホン１から送話信号増幅器Ｇ2を経て送話側損失挿入部４の入力点Ｂへ到る経路の利得に所定（２〜３倍程度）の余裕値を乗じた値ηｒを係数にもつ固定係数乗算器１０ｂとを有する。ここで、各固定係数乗算器９ｂ，１０ｂの係数ηｔ，ηｒを設定する際に余裕値を用いるのは、スピーカ２及びマイクロホン１前方の反射条件の変化による近端側結合利得の変動や、相手側の通話装置をみたときのインピーダンスの変化による遠端側帰還利得の変動を吸収するためである。
【００３４】
上述のように構成される音声スイッチＶＳは、以下のように動作する。
【００３５】
第１の比較器１１では、第１の瞬時パワー推定部７からの出力信号ＰBと第２の瞬時パワー推定部８からの出力信号ＰCを近端側結合利得乗算手段１０へ入力して得られる出力信号ＰD′とを比較しており、ＰB≧ＰD′の場合に出力信号Ｃ１が“１”となり、ＰB＜ＰD′の場合に出力信号Ｃ１が“０”となる。また、第２の比較器１２では、第１の瞬時パワー推定部７の出力信号ＰBを遠端側帰還利得乗算手段９へ入力して得られる出力信号ＰA′と第２の瞬時パワー推定部８の出力信号ＰCとを比較しており、ＰA′≧ＰCの場合に出力信号Ｃ２が“１”となり、ＰA′＜ＰCの場合に出力信号Ｃ２が“０”となる。
【００３６】
一方、挿入損失量分配処理部１３では、第１及び第２の比較器１１，１２より出力される２値信号Ｃ１，Ｃ２に基づいて通話状態を判定し、その判定結果に応じて送話側損失挿入部４並びに受話側損失挿入部５の挿入損失量を決定する。ここで、通話状態の判定規則は、Ｃ１＝Ｃ２＝１のときに送話状態、Ｃ１＝Ｃ２＝０のときに受話状態、Ｃ１≠Ｃ２のときにアイドル状態とする。そして、判定結果が送話状態である場合には、挿入損失量分配処理部１３が送話側損失挿入部４の挿入損失量を最小値とするとともに、受話側損失挿入部５の挿入損失量を最大値とし、反対に判定結果が受話状態である場合には、送話側損失挿入部４の挿入損失量を最大値とするとともに、受話側損失挿入部５の挿入損失量を最小値とし、さらに判定結果がアイドル状態である場合には、送話側損失挿入部４及び受話側損失挿入部５の挿入損失量を互いに等しい値に設定する。
【００３７】
近端側周囲騒音レベル推定手段３０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３１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３２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３３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３４とを有する。
【００３８】
短時間平均値算出部３１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。
【００３９】
Ｐｓ（ｎ）＝（１-ρ１）×Ｐｓ（ｎ−１）＋ρ１×Ｐｖ（ｎ）…（１）
また長時間平均値算出部３２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。
【００４０】
Ｐｎ（ｎ）＝（１-ρ２）×Ｐｎ（ｎ−１）＋ρ２×Ｐｖ（ｎ）…（２）
近端側音声区間検出部３３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。
【００４１】
周囲騒音レベル算出部３４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）。
【００４２】
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５０は、近端側周囲騒音レベル推定手段３０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。
【００４３】
音量補正手段４０は、音量補正量調整手段６０から指示された音量補正量（増幅度）で受話信号を増幅する。音量補正量調整手段６０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６０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６０は、遠端側音声区間検出手段５０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４０に指示して音量補正を行わせる。      
【００４４】
而して、近端側周囲騒音レベル推定手段３０では、近端側音声区間検出部３４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３４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４０における補正量が音量補正量調整手段６０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５０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６０が近端側周囲騒音レベル推定手段３０で推定した周囲騒音レベルに応じて音量補正手段４０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。しかも、音声スイッチＶＳが具備する送話信号増幅器（受話信号レベル調整手段）を音量補正手段４０としているから、音量補正手段４０を別に設ける場合に比較して構成の簡素化（プログラム容量の減少）によるコストダウンが図れる。なお、音声スイッチＶＳが具備する音量補正手段４０で音量を補正した場合、第２の瞬時パワー推定部８の推定値や遠端側音声区間検出手段５０の検出結果に誤差が生じる虞があるので、第２の瞬時パワー推定部８並びに遠端側音声区間検出手段５０では音量補正量調整手段６０から指示される音量補正量の分だけ受話信号のレベルを減衰させている。
【００４５】
ところで、音声スイッチＶＳが受話状態に切り換えている間に音量補正手段４０が音量補正を行うと、スピーカ２から聞こえる音声の音量が通話の途中で上がったり下がったりして通話品質が低下してしまう場合がある。そこで、音声スイッチＶＳが受話状態に切り換えている間は音量補正量調整手段６０が補正量の調整を行わずに音声スイッチＶＳがアイドル状態のときに補正量の調整を行うようにすれば、スピーカ２から聞こえる音声の音量が通話の途中で上がったり下がったりせずに通話品質の低下を防ぐことができる。あるいは、音声スイッチＶＳが受話状態に切り換えている間、音量補正量調整手段６０が所定の遅延時間経過後に補正量の調整を行うようにすれば、近端側の周囲騒音レベルが頻繁に変動する状況下においてもスピーカ２から聞こえる音声の音量が通話の途中で上がったり下がったりするのを抑えて通話品質の低下を防ぐことができる。
【００４６】
また、音声スイッチＶＳが受話状態に切り換えている間に音量補正手段４０が音量補正を行う場合、スピーカ２からマイクロホン１への回り込み成分が増えることによって近端側周囲騒音レベル推定手段３０で推定する周囲騒音レベルが増大し、周囲騒音レベルの増大に伴って音量補正手段４０による補正量が増大するために周囲騒音レベルがさらに増大してハウリングやブロッキング（受話ブロッキング）が発生してしまう虞がある。なお、受話ブロッキングとは、受話信号のレベルが近端側の回り込み信号（スピーカ２から送出された音のうちでマイクロホン１が集音した信号）のレベルよりも小さく、遠端話者からの発声時においても音声スイッチＶＳが受話状態に切り換えずに遠端話者から発せられた音声信号がスピーカ２から所望のレベルで送出されない現象をいう。
【００４７】
したがって、音声スイッチＶＳが受話状態に切り換えている間は長時間平均値算出部３２が長時間平均値Ｐｎを更新しないようにすれば、近端側周囲騒音レベル推定手段３０による周囲騒音レベルの推定値が変化せずに送話状態（若しくはアイドル状態）における推定値に維持され、その結果、ハウリングやブロッキングの発生を防ぐことができる。
【００４８】
ところで、音声スイッチＶＳが、遠端側音声区間検出手段５０の検出結果（遠端側音声区間検出フラグＳＤＦ２）と、近端側周囲騒音レベル推定手段３０を構成する近端側音声区間検出部３３の検出結果（近端側音声区間検出フラグＳＤＦ１）とを参照して通話状態を切り換えるようにしても構わない。具体的には、第１の比較器１１及び第２の比較器１２の出力信号Ｃ１，Ｃ２だけでなく、これら２つの出力信号Ｃ１，Ｃ２と近端側音声区間検出フラグＳＤＦ１並びに遠端側音声区間検出フラグＳＤＦ２とに基づいて通話状態を判定するようにしてもよく、このようにすることで通話状態の判定精度が向上するという利点がある。なお、近端側並びに遠端側の各音声区間を検出する手段を音声スイッチＶＳに具備し、音声スイッチＶＳが具備するそれらの検出手段を近端側周囲騒音レベル推定手段３０の近端側音声区間検出部３３並びに遠端側音声区間検出手段５０として利用してもよく、同一機能を有する手段を共用することで構成の簡素化（プログラム容量の減少）によるコストダウンが図れる。
【００４９】
また、上述の受話ブロッキングを防止するために、近端側周囲騒音レベル推定手段３０で推定する周囲騒音レベルが増大するにつれて音声スイッチＶＳの近端側結合利得乗算手段１０が有する可変系数乗算器１０ａの係数Ｇｒを増大させてもよい。つまり、可変係数乗算器１０ａの係数Ｇｒは音声スイッチＶＳの受話状態への切り換え易さを示すパラメータであって、同一の受話信号レベルに対して係数Ｇｒの値が大きいほど音声スイッチＶＳが受話状態に切り換える頻度が高くなるから、周囲騒音レベルが増大するにつれて係数Ｇｒを増大させて音声スイッチＶＳが受話状態に切り換え易くすれば、周囲騒音レベルが相対的に高い状況下における受話ブロッキングの発生が防止できる。
【００５０】
あるいは、音量補正量調整手段６０が補正量を増やして音量を大きくする場合に音声スイッチＶＳの遠端側帰還利得乗算手段９が有する固定係数乗算器９ｂの係数ηｔを減少させてもよい。つまり、固定係数乗算器９ｂの係数ηｔは音声スイッチＶＳの送話状態への切り換え易さを示すパラメータであって、同一の送話信号レベルに対して係数ηｔの値が小さいほど音声スイッチＶＳが送話状態に切り換える頻度が低くなるから、音量の増加に伴って係数ηｔを減少させて音声スイッチＶＳが送話状態に切り換え難くすれば、スピーカ２からマイクロホン１への回り込みが大きい状況下で音量が増大した場合における受話ブロッキングの発生が防止できる。
【００５１】
（実施形態２）
図３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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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４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】
【００５５】
【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を示す正面図である。
【図４】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】
【００５６】
１  マイクロホン
２  スピーカ
３０  近端側周囲騒音レベル推定手段
４０  音量補正手段
５０  遠端側音声区間検出手段
６０  音量補正量調整手段
ＶＳ  音声スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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