(57)【要約】  【課題】折り畳んだ状態でハンズフリー通話を行う際に相手側端末で発生するエコーを低減することができる防水型の折り畳み式携帯電話機を提供する。  【解決手段】レシーバおよびスピーカを備え、レシーバ孔およびスピーカ孔が防水膜により閉塞されている第１の筐体と、マイクを備え、マイク孔が防水膜により閉塞されている第２の筐体とを備え、閉状態において、前記レシーバ孔を閉塞する防水膜と前記マイク孔を閉塞する防水膜とが対向する位置にある折り畳み式の携帯電話機であって、前記マイクの出力側に接続され、カットオフ周波数が１ｋＨｚであるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力側に接続され、前記ローパスフィルタの出力信号から前記スピーカへの入力信号の成分を除去するエコーキャンセラとを備えることを特徴とする。【選択図】図３
2012114683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レシーバおよびスピーカを備え、前記レシーバ近傍に設けられたレシーバ孔が防水膜により閉塞されている第１の筐体と、
マイクを備え、前記マイク近傍に設けられたマイク孔が防水膜により閉塞されている第２の筐体とを備え、
前記第１の筐体と前記第２の筐体とが互いに重なり合う閉状態において、前記レシーバ孔を閉塞する防水膜と前記マイク孔とが対向する位置にある折り畳み式の携帯電話機であって、
前記マイクの出力側に接続されたローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力側に接続され、前記ローパスフィルタの出力信号から前記スピーカへの入力信号の成分を除去するエコーキャンセラと
を備えることを特徴とする携帯電話機。
【請求項２】
前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は１ｋＨｚである
ことを特徴とする請求項１に記載の携帯電話機。
【請求項３】
前記携帯電話機は、さらに、
前記エコーキャンセラの出力側に接続され、前記エコーキャンセラの出力信号の周波数特性が略均一となるように周波数成分を補正する補正フィルタを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の携帯電話機。
【請求項４】
前記補正フィルタは、１ｋＨｚ以上の周波数成分を補正する
ことを特徴とする請求項３に記載の携帯電話機。
【請求項５】
レシーバおよびスピーカを備え、前記レシーバ近傍に設けられたレシーバ孔が防水膜により閉塞されている第１の筐体と、
マイクを備え、前記マイク近傍に設けられたマイク孔が防水膜により閉塞されている第２の筐体とを備え、
前記第１の筐体と前記第２の筐体とが互いに重なり合う閉状態において、前記レシーバ孔を閉塞する防水膜と前記マイク孔とが対向する位置にある折り畳み式の携帯電話機で用いられるエコー低減方法であって、
前記マイクの出力信号から高周波成分を除去する第１のステップと、
前記第１のステップにより高周波成分が除去された信号から前記スピーカへの入力信号の成分を除去する第２のステップと
を含むことを特徴とするエコー低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防水型の折り畳み式携帯電話機に関し、特に、エコーを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
折り畳み式携帯電話機は、特許文献１に記載されているように、上部筐体にレシーバが配置され、下部筐体にマイクが配置される構成が一般的である。特許文献１に記載の携帯電話機は、上部筐体にさらにスピーカを備えており、ハンズフリー通話を行うことができる。
近年は、筐体に穿設されたレシーバ孔、スピーカ孔、およびマイク孔が防水膜により閉塞されている防水型の携帯電話機が開発されているが、防水型の携帯電話機でハンズフリー通話を行うと、スピーカから生じた空気振動は、スピーカ外部へ出力されるとともに筐体内をも伝播し、同一筐体内にあるレシーバを振動させる。さらに、レシーバから生じた空気振動がレシーバ孔を閉塞している防水膜を振動させる。
【０００３】
特許文献１に記載されているように、折り畳み式携帯電話機のレシーバおよびマイクは、それぞれ、上部筐体および下部筐体において、上部筐体と下部筐体とを結合する結合部とは反対の先端側に配置されるのが一般的であり、折り畳んだ状態では、レシーバ孔とマイク孔とが対向する。そのため、折り畳んだ状態でハンズフリー通話を行うと、レシーバ孔の防水膜の振動によるノイズがマイクに入力されて、相手側端末でのエコーの原因となる。
【０００４】
そこで、このようなエコーを低減するために、折り畳んだ状態でマイクとレシーバとが対向しないように、マイクを下部筐体の結合部寄りの位置（操作キーの上側）に配置した携帯電話機がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０１６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、携帯電話機のマイクは、下部筐体の先端側に配置されるのが一般的である。上記のように、操作キーの上側にマイクを配置するとデザイン上の制限があり、ユーザに違和感を与える。さらに、携帯電話機を把持しながら通話するとき、ユーザが無意識にマイク孔を指で覆ってしまう可能性もある。
そこで、本発明は、エコーの発生を低減させることができる携帯電話機および携帯電話機におけるエコー低減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、レシーバおよびスピーカを備え、前記レシーバ近傍に設けられたレシーバ孔が防水膜により閉塞されている第１の筐体と、マイクを備え、前記マイク近傍に設けられたマイク孔が防水膜により閉塞されている第２の筐体とを備え、前記第１の筐体と前記第２の筐体とが互いに重なり合う閉状態において、前記レシーバ孔を閉塞する防水膜と前記マイク孔とが対向する位置にある折り畳み式の携帯電話機であって、前記マイクの出力側に接続されたローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力側に接続され、前記ローパスフィルタの出力信号から前記スピーカへの入力信号の成分を除去するエコーキャンセラとを備えることを特徴とする。
を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記の構成により、本発明に係る携帯電話機は、エコーの発生を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）携帯電話機１の開状態の外観図である。（ｂ）携帯電話機１の閉状態の外観図である。
【図２】（ａ）携帯電話機１のＸ−Ｘ´による断面図である。（ｂ）Ａを拡大した図である。
【図３】携帯電話機１の音声回路図である。
【図４】ローパスフィルタ１１０の減衰特性を示す図である。
【図５】実施形態の効果を説明するための図であり、スピーカから４００Ｈｚの単一音を出力したときのエコーキャンセラ入力信号の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、本発明に係る携帯電話機の一つの実施形態である携帯電話機１について、図面を参照しながら説明する。
＜構成＞
携帯電話機１は、二つの筐体がヒンジ部によって開閉可能に結合された折り畳み式の携帯電話機である。
【００１１】
図１（ａ）は、携帯電話機１の開状態の外観図であり、図１（ｂ）は、携帯電話機１の閉状態（折り畳んだ状態）の外観図である。また、図２（ａ）は、閉状態の携帯電話機をＸ−Ｘ´線で切断した断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に含まれるＡの部分を拡大した図である。なお、図２では、本実施形態の説明に必要な構成要素のみを記載している。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、携帯電話機１は、本発明に係る第１の筐体である上部筐体２と、本発明に係る第２の筐体である下部筐体３とから構成される。
上部筐体２は、外部に受話音を出力するレシーバ１０７およびスピーカ１０８、ディスプレイなどを備える。レシーバ１０７は、ユーザが携帯電話機１を把持し耳に当てながら通話するハンドセット通話で用いられる耳あて式のイヤピースであり、スピーカ１０８は、例えばハンズフリー通話で用いられ、レシーバ１０７より高い音圧レベルで受話音を出力するものである。下部筐体３は、音声を集音するマイク１０９や、操作キーなどを備える。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、上部筐体２には、レシーバ１０７に対応する位置にレシーバ孔１０が穿設され、マイク１０９に対応する位置にマイク孔２０が穿設されている。さらに、図１（ｂ）に示すように、下部筐体３には、スピーカ１０８に対応する位置にスピーカ孔３０が穿設されている。ここで、レシーバ孔１０、マイク孔２０およびスピーカ孔３０が防水膜によって閉塞されていることにより、携帯電話機１は、防水機能を有する。
【００１４】
防水膜は、防水性のシート部材であり、筐体内に水が浸入するのを遮断する。また、防水膜は空気振動に同期して振動することにより音波を伝播する。防水膜としては、例えばゴアテックス（登録商標）を利用することができる。
図２（ａ）に示すように、上部筐体２の内部は、レシーバ１０７およびスピーカ１０８を仕切る部材がないため、スピーカ１０８が動作すると、スピーカ１０８の振動が上部筐体２の内部を空気伝播する。
【００１５】
そして、図２（ｂ）に示すように、スピーカ１０８から生じた空気振動はレシーバ１０７に到達し、レシーバ１０７の振動板を振動させ、さらにレシーバの振動は、レシーバ孔１０を閉塞する防水膜１１５を空気振動させる。携帯電話機１が閉状態の場合、防水膜１１５は、マイク孔２０と対向する位置にあるため、閉状態でハンズフリー通話を行うと、マイク１０９は、ユーザの声を集音すると同時に、防水膜１１５の振動音（ノイズ）を集音する。
＜音声処理回路＞
次に、図３を用いて携帯電話機１の音声処理回路について説明する。
【００１６】
携帯電話機１は、図３に示すように、通信回路部１０１、受信信号処理部１０２、アンプ１０３、エコーキャンセラ１０４、アンプ１０５、アンプ１０６、レシーバ１０７、スピーカ１０８、マイク１０９、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１０、補正フィルタ１１２、アンプ１１３および送信信号処理部１１４から構成される。なお、携帯電話機１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成される制御ユニットを備えるが、図３では、音声処理回路のみを記載している。
【００１７】
通信回路部１０１は、図示していないアンテナを介して、基地局との間で高周波無線通信を行う機能を有する。通信回路部１０１は、基地局から受信した受信信号をアンプ１０３へ出力し、また、アンプ１１３から受け取った送信信号を、基地局へ送信する。
エコーキャンセラ１０４は、レシーバ１０７およびスピーカ１０８から出力される音声がマイク１０９へ廻り込むことにより発生するエコーを除去する機能を有する。具体的に、エコーキャンセラ１０４は、アンプ１０３によって増幅された受信信号から所定のアルゴリズムを用いて擬似エコー信号を生成し、一時的に内部に記憶する。そして、送信信号処理部１１４から出力された送信信号から擬似エコー信号を減算することにより、送信信号に含まれるエコー成分を除去する。また、エコーキャンセラ１０４は、アンプ１０３から入力された受信信号を受信信号処理部１０２へ出力する。
【００１８】
受信信号処理部１０２は、エコーキャンセラ１０４から受け取った受信信号をＤ／Ａ変換し、受話音声信号に復調する。受信信号処理部１０２は、復調した受話音声信号をアンプ１０５およびアンプ１０６へ出力する。携帯電話機１がハンドセット通話を行っているときは、アンプ１０５へ出力し、ハンズフリー通話を行っているときは、アンプ１０６へ出力する。
【００１９】
アンプ１０５により増幅された受話音声信号は、レシーバ１０７から出力され、アンプ１０６により増幅された受話音声信号は、スピーカ１０８から出力される。
マイク１０９は、ユーザの声を集音し、電気変換して送話音声信号を生成する機能を有する。上述したように、閉状態でハンズフリー通話を行うと、マイク１０９は、防水膜１１５の振動による非線形歪み成分を集音するので、非線形歪み成分を含んだ送話音声信号が生成されることになる。
【００２０】
ローパスフィルタ１１０は、カットオフ周波数（ｆｃ）が１ｋＨｚであり、防水膜１１５の振動による非線形歪み成分を低減し、ユーザの声成分を効果的に通過させるために用いられるフィルタ回路である。図４は、ローパスフィルタ１１０の減衰特性を表す図である。一例として、ここでは、ローパスフィルタ１１０は、抵抗ＲおよびコンデンサＣを組み合わせた２次ＲＣフィルタを用いる。
【００２１】
人間の声の主成分は、男性は３００〜８００Ｈｚ、女性は５００〜１ｋＨｚである。一方で、防水膜１１５の振動による非線形歪み成分は、人間の声の成分を基本波とすると、当該基本波の４次高調波以降の周波数成分と同等の高周波成分が増大している。そこで、ローパスフィルタ１１０のカットオフ周波数を１ｋＨｚに設定することで、防水膜の振動による非線形歪み成分を低減し、ユーザの声成分をＳ／Ｎ比が改善された状態で通過させることができる。
【００２２】
ローパスフィルタ１１０により非線形歪み成分が低減された送話音声信号は、アンプ１１１により増幅された後、送信信号処理部１１４に入力される。
送信信号処理部１１４は、送話音声信号をＡ／Ｄ変換して送信信号を生成し、生成した送信信号を、エコーキャンセラ１０４へ出力する。
上述したように、エコーキャンセラ１０４は、アンプ１１１の出力信号から擬似エコー信号を減算することによりエコー成分を除去する。
【００２３】
ここで、防水膜１１５の振動による非線形歪み成分は、受話音声信号とは大きく異なる周波数特性を有することから、擬似エコー信号を減算しても、非線形歪み成分を除去することはできない。仮にエコーキャンセラ１０４の入力段で擬似エコー信号では除去することができない非線形歪み成分を多く含んでいれば、エコーキャンセラ１０４のエコー成分除去性能は低下することになる。
【００２４】
そこで、マイク１０９とエコーキャンセラ１０４との間にローパスフィルタ１１０を挿入し、エコーキャンセラ１０４の入力段での非線形歪み成分を低減させることにより、エコーキャンセラ１０４のエコー成分除去性能を改善することができる。
エコーキャンセラ１０４は、エコー成分が除去された送信信号を、補正フィルタ１１２へ出力する。
【００２５】
補正フィルタ１１２は、ローパスフィルタ１１０で低減された１ｋＨｚ以上の帯域成分を補正する補正回路である。
ローパスフィルタ１１０では、送話音声成分とエコー成分（非線形歪み成分を含む）との両方について１ｋＨｚ以上の帯域が低減される。さらに、エコーキャンセラ１０４にて全帯域のエコー成分が減じられる。よって、補正フィルタ１１２に入力される信号は、エコー成分は効果的に減じられ、かつ、送話音声成分は低域が強調されたような音質特性を有する。そのため、このままの状態で相手側端末へ送信されると、聴感的に篭り気味の音質になる可能性がある。
【００２６】
そこで、補正フィルタ１１２は、適切な周波数特性となるように１ｋＨｚ以上の帯域を増大させる補正を行うことにより、相手側端末での音質を改善することができる。
補正フィルタ１１２から出力された送信信号は、アンプ１１３により増幅された後、通信回路部１０１に入力される。
＜実施形態の効果＞
ここでは、図５を用いて実施形態の効果について説明する。
【００２７】
図５の波線は、防水膜はあるが音声処理回路にローパスフィルタが挿入されていない携帯電話機において、スピーカから４００Ｈｚの単一音を８５ｄＢｓｐｌ／１０ｃｍの音圧レベルで鳴動したときの、エコーキャンセラの入力信号の周波数特性を示す。同図に示すように、マイク前面の防水膜の振動により可聴帯域全域において非線形歪み成分が発生している。
【００２８】
一方で、図５の実線は、防水膜があり、かつ、音声処理回路にカットオフ周波数が１ｋＨｚであるローパスフィルタ１１０が挿入されている本実施形態の携帯電話機１において、スピーカ１０８から４００Ｈｚの単一音を８５ｄＢｓｐｌ／１０ｃｍの音圧レベルで鳴動したときの、エコーキャンセラ１０４の入力信号の周波数特性を示す。ローパスフィルタ１１０が挿入されていない場合と比較すると、携帯電話機１は、エコーキャンセラ１０４の入力段において非線形歪み成分を効果的に低減することができる。
【００２９】
さらに、ローパスフィルタ１１０を挿入しない場合、相手側端末における送信信号レベルと受信信号レベルとを用いて算出されるエコーリターンロスは、１２ｄＢであるのに対して、ローパスフィルタ１１０を挿入した携帯電話機１では、エコーリターンロスは３０ｄＢに改善した。
＜変形例＞
以上、本発明に係る携帯電話機およびエコー低減方法の実施形態を説明したが、例示した携帯電話機１を以下のように変形することも可能であり、本発明が上述の実施形態で示したとおりの携帯電話機１に限られないことは勿論である。
（１）携帯電話機１のスピーカ１０８は、図２に記載のとおりに配置されなくともよい。少なくとも、スピーカ１０８は、レシーバ１０７と同一筐体内に配置されていればよい。また、スピーカ孔３０についても、図１に記載のとおりに上部筐体２の背面に穿設されていることは必須ではなく、上部筐体２の側面に穿設されていてもよい。
（２）携帯電話機１のレシーバ１０７およびマイク１０９は、図２に記載のとおりに配置されなくともよい。少なくとも、レシーバ孔１０およびマイク孔２０、もしくは、レシーバ孔１０を閉塞する防水膜およびマイク孔２０を閉塞する防水膜が対向する位置にあればよい。
（３）上記の実施形態で用いたローパスフィルタ１１０は、２次ＲＣフィルタであり、図４に示す減衰特性を有していた。しかし、本発明で用いるローパスフィルタはこれに限定されず、２次ＲＣフィルタ以外で構成でもよい。
（４）上記の実施形態では、ローパスフィルタ１１０のカットオフ周波数を１ｋＨｚとして説明したが、本発明で用いるローパスフィルタはこれに限定されない。例えば男性の声をマイクにて集音する場合には、男性の声の成分を考慮し、カットオフ周波数を８００Ｈｚとしてもよい。このように、ローパスフィルタのカットオフ周波数は適宜変更して用いることも可能である。
＜補足＞
以下、更に本発明の一実施形態としての携帯電話機の構成およびその変形例と効果について説明する。
（ａ）本発明の一実施形態に係る携帯電話機は、レシーバおよびスピーカを備え、前記レシーバ近傍に設けられたレシーバ孔が防水膜により閉塞されている第１の筐体と、マイクを備え、前記マイク近傍に設けられたマイク孔が防水膜により閉塞されている第２の筐体とを備え、前記第１の筐体と前記第２の筐体とが互いに重なり合う閉状態において、前記レシーバ孔を閉塞する防水膜と前記マイク孔とが対向する位置にある折り畳み式の携帯電話機であって、前記マイクの出力側に接続されたローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力側に接続され、前記ローパスフィルタの出力信号から前記スピーカへの入力信号の成分を除去するエコーキャンセラとを備える。
【００３０】
この構成によると、マイクの出力信号に含まれる高周波の非線形歪み成分を低減することができるので、エコーキャンセラによるエコー成分除去性能を改善し、相手側端末でのエコーの発生を低減することができる。
（ｂ）前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は１ｋＨｚであるとしてもよい。
人間の声の主成分は、男性は３００〜８００Ｈｚ、女性は５００〜１ｋＨｚである。一方で、防水膜１１５の振動による非線形歪み成分は、人間の声の成分を基本波とすると、当該基本波の４次高調波以降の周波数成分と同等の高周波成分が増大している。
【００３１】
そこで、カットオフ周波数が１ｋＨｚであるローパスフィルタをマイクとエコーキャンセラとの間に挿入することにより、折り畳んだ状態でスピーカを動作させたとしても、レシーバ孔の防水膜の振動による非線形歪み成分を低減し、ユーザの声成分を効果的に通過させることができる。これにより、前記携帯電話機は、エコーキャンセラによるエコー成分除去性能を担保し、相手側端末でのエコーの発生を低減することができる。
（ｃ）前記携帯電話機は、さらに、前記エコーキャンセラの出力側に接続され、前記エコーキャンセラの出力信号の周波数特性が略均一となるように周波数成分を補正する補正フィルタを備えるとしてもよい。
【００３２】
この構成によると、ローパフフィルタ１１０によって低減された高周波成分を補正することにより、相手側端末での音質を改善することができる。
（ｄ）前記補正フィルタは、１ｋＨｚ以上の周波数成分を補正するとしてもよい。
この構成によると、ローパスフィルタ１１０によって低減された１ｋＨｚ以上の高周波成分を補正し、低域から高域までの周波数特性を略均一化することにより、相手側端末での音質を改善することができる。
（ｅ）本発明の一実施形態に係る携帯電話機におけるエコー低減方法は、レシーバおよびスピーカを備え、前記レシーバ近傍に設けられたレシーバ孔が防水膜により閉塞されている第１の筐体と、マイクを備え、前記マイク近傍に設けられたマイク孔が防水膜により閉塞されている第２の筐体とを備え、前記第１の筐体と前記第２の筐体とが互いに重なり合う閉状態において、前記レシーバ孔を閉塞する防水膜と前記マイク孔とが対向する位置にある折り畳み式の携帯電話機で用いられるエコー低減方法であって、前記マイクの出力信号から高周波成分を除去する第１のステップと、前記第１のステップにより高周波成分が除去された信号から前記スピーカへの入力信号の成分を除去する第２のステップとを含む。
【００３３】
この方法によると、前記携帯電話機を折り畳んだ状態でスピーカを動作させたとしても、レシーバ孔の防水膜の振動による非線形歪み成分を低減し、ユーザの声成分を効果的に通過させることができる。これにより、前記携帯電話機のエコーキャンセラによるエコー成分除去性能を担保し、相手側端末でのエコーの発生を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、防水型の折り畳み式携帯電話機を製造および販売する産業において、折り畳んだ状態でハンズフリー通話を行うときに、防水膜の振動により発生するエコーを低減する仕組みとして利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１      携帯電話機
２      上部筐体
３      下部筐体
１０    レシーバ孔
２０    マイク孔
３０    スピーカ孔
１０１  通信回路部
１０２  受信信号処理部
１０３  アンプ
１０４  エコーキャンセラ
１０５  アンプ
１０６  アンプ
１０７  レシーバ
１０８  スピーカ
１０９  マイク
１１０  ローパスフィルタ
１１１  アンプ
１１２  補正フィルタ
１１３  アンプ
１１４  送信信号処理部
１１５  防水膜
【図１】
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【図２】
2012114683.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012114683.tif 000006
【図５】
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