(57)【要約】      （修正有）【課題】電話装置において発生するエコーを安定継続して除去する。【解決手段】近端入力信号からエコー成分を除去するエコーキャンセラに関する。エコーキャンセラは、擬似エコー生成手段により生成した擬似エコーを用いて、近端入力信号のエコー成分を打消した信号を生成するエコー打消し手段と、近端入力信号を減衰器により減衰させた信号を生成する音声スイッチ手段と、エコー打消し手段が生成する打消し後信号、又は音声スイッチ手段が生成する信号のいずれかを選択して、遠端側へ送出するスイッチ手段と、遠端入力信号と近端入力信号とを利用して、遠端話者と近端話者との間の通話状態を判定する通話状態判定手段と、通話状態判定手段の判定結果に応じて、スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段とを有する。【選択図】図１
2012105115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近端入力信号からエコー成分を除去するエコーキャンセラにおいて、
擬似エコー生成手段により生成した擬似エコーを用いて、上記近端入力信号の上記エコー成分を打消した信号を生成するエコー打消し手段と、
上記近端入力信号を減衰器により減衰させた信号を生成する音声スイッチ手段と、
上記エコー打消し手段が生成する打消し後信号、又は上記音声スイッチ手段が生成する信号のいずれかを選択して、遠端側へ送出するスイッチ手段と、
遠端入力信号と上記近端入力信号とを利用して、遠端話者と近端話者との間の通話状態を判定する通話状態判定手段と、
上記通話状態判定手段の判定結果に応じて、上記スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段と
を有することを特徴とするエコーキャンセラ。
【請求項２】
上記通話状態判定手段は、上記遠端入力信号及び上記近端入力信号のそれぞれについて、有音状態又は無音状態を検出し、その結果に基づいて、上記遠端話者と上記近端話者との間の通話状態を判定することを特徴とする請求項１に記載のエコーキャンセラ。
【請求項３】
上記通話状態判定手段が、上記遠端話者だけが発話している遠端シングルトーク状態と判定した場合に、上記スイッチ制御手段は、上記スイッチ手段に対して、上記音声スイッチ手段が生成した信号を選択するように制御することを特徴とする請求項２に記載のエコーキャンセラ。
【請求項４】
上記通話状態判定手段が、遠端シングルトーク状態と判定した後、それ以外の状態に遷移したと判定した場合、上記スイッチ制御手段は、上記スイッチ手段に対して、上記エコー打消し手段が生成した信号を選択するように制御することを特徴とする請求項３に記載のエコーキャンセラ。
【請求項５】
上記エコー成分に係るエコー経路の減衰量又は増幅量を計算するエコー経路特性算出手段と、
上記近端入力信号全体のパワー、上記エコー成分のパワー、及び上記近端入力信号に含まれる近端側の背景ノイズ成分のパワーの比較を行うパワー比較手段と、
上記近端入力信号に対して、設定された量の減衰を与えた信号を生成し、生成した信号を、上記エコー打消し手段及び上記音声スイッチ手段に供給する信号減衰手段と、
上記エコー経路特性算出手段の計算結果と、上記パワー比較手段の比較結果とを利用して、上記信号減衰手段に設定する減衰量を求める減衰量計算手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエコーキャンセラ。
【請求項６】
上記近端入力信号及び上記遠端入力信号において、上記エコー成分に基づくハウリングが発生する危険度を判定するハウリング発生危険度判定手段をさらに備え、
上記スイッチ制御手段は、上記ハウリング発生危険度判定手段で、ハウリングが発生する危険度が所定以上と判定された場合に、上記スイッチ手段に対して、上記音声スイッチ手段が生成した信号を選択するように制御する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエコーキャンセラ。
【請求項７】
上記ハウリング発生危険度判定手段は、
上記通話状態判定手段により、上記遠端話者だけが発話している遠端シングルトーク状態と判定されている間の、上記遠端入力信号のパワーと、上記エコー打消し手段が生成する打消し後信号のパワーとを利用して、上記エコー打消し手段が生成する打消し後信号に残存する上記エコー成分のパワーを計算するエコー減衰量計算部と、
少なくとも上記エコー減衰量計算部の計算結果を利用して、ハウリングが発生する危険度を判定するハウリング発生危険度判定部と
を有することを特徴とする請求項６に記載のエコーキャンセラ。
【請求項８】
上記ハウリング発生危険度判定手段は、
上記エコー打消し手段が生成する打消し後信号と、近端側の背景ノイズ成分のパワーとを比較し、その比較結果に基づいて、上記エコー打消し手段による上記エコー成分の打消しが成功しているか否かを判定するエコー打消効果判定部をさらに有し、
上記ハウリング発生危険度判定部は、上記エコー打消効果判定部の判定結果も利用して、ハウリングが発生する危険度を判定する
ことを特徴とする請求項７に記載のエコーキャンセラ。
【請求項９】
上記スイッチ手段は、
上記音声スイッチ手段が生成する信号と、上記エコー打消し手段が生成する打消し後信号とを、時間的に重み配分した信号を生成して、遠端側へ送出する時変加重平均部と、
上記時変加重平均部に対して、上記エコー打消し手段が生成する打消し後信号に対する重み付けと、上記音声スイッチ手段が生成する信号に対する重み付けとを、上記スイッチ制御手段の制御に応じて更新する重み付け更新部と
を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のエコーキャンセラ。
【請求項１０】
上記音声スイッチ部は、
上記通話状態判定手段で、上記遠端入力信号及び上記近端入力信号がともに無音状態と判定されているときの上記近端入力信号を、擬似背景ノイズ信号として保持する擬似背景ノイズ保持手段と、
上記通話状態判定手段で、上記遠端入力信号だけ有音状態と判定されている間に、上記減衰器から出力される信号と、上記擬似背景ノイズ保持手段が保持している擬似背景ノイズとを混合した信号を、当該音声スイッチ部が出力する信号として生成する信号混合手段と、
上記信号混合手段に設定する混合比を決定するものであって、その混合比を、上記擬似背景ノイズ保持手段が保持している擬似背景ノイズのパワーと、上記近端入力信号のパワーとを利用して決定する混合比決定手段と
を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のエコーキャンセラ。
【請求項１１】
上記混合比決定手段は、上記信号混合手段が出力する信号のパワーが、上記近端入力信号のパワーと乖離しないような混合比を決定することを特徴とする請求項１０に記載のエコーキャンセラ。
【請求項１２】
近端入力信号からエコー成分を除去するエコーキャンセラに搭載されたコンピュータを、
擬似エコー生成手段により生成した擬似エコーを用いて、上記近端入力信号の上記エコー成分を打消した信号を生成するエコー打消し手段と、
上記近端入力信号を減衰器により減衰させた信号を生成する音声スイッチ手段と、
上記エコー打消し手段が生成する打消し後信号、又は上記音声スイッチ手段が生成する信号のいずれかを選択して、遠端側へ送出するスイッチ手段と、
遠端入力信号と上記近端入力信号とを利用して、遠端話者と近端話者との間の通話状態を判定する通話状態判定手段と、
上記通話状態判定手段の判定結果に応じて、上記スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段と
して機能させることを特徴とするエコーキャンセルプログラム。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれかに記載のエコーキャンセラを搭載したことを特徴とする電話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エコーキャンセラ及びエコーキャンセルプログラム、並びに電話装置に関し、例えば、ハンズフリー機能に対応した電話装置に適用し得る。
【背景技術】
【０００２】
近年ＶｏＩＰの普及により、通話料が安価になるとともに通信速度が高速になったことで従来はそれほど一般的ではなかった電話会議装置やテレビ電話装置が急速に普及している。
【０００３】
このような電話装置が普及するにともない、利用者が増えることで新たな技術的要求が生まれている。従来は、電話会議はあくまでも高価で特殊な利用方法であったから、そのような装置を利用できる利用者の使う装置は利用者の使い勝手を重視し、今日のような一般的な利用者が用いるよりもずっと大規模で高価な会議システムが用いられてきた。
【０００４】
これらの会議システムを高価にしてしまう原因のひとつにハンズフリー機能の実現がある。これは、非特許文献１に記載されるようにスピーカの音がマイクに再入力されてハウリングを発生してしまい、通話が不可能になってしまうのを防止する機能を導入する必要があるからである。
【０００５】
また、会議電話を行いたい一方で、使い勝手よりもむしろコスト面を重視するような利用者も存在する。例えば、会議場への集合のためのコストを第一優先し、利用者の使い勝手の優先度を下げるような場合があげられる。この場合、上述のような高価な装置を用いない代わりに、ハンズフリーの状態を実現したい利用者が、会議中にずっとヘッドセット付けて会議をおこなっていた。しかし、ヘッドセットは装着すると、違和感のために疲労がつよくでたり、イヤーパッドなど耳に触れる部分のこすれによって皮膚を傷めたりするなど、利用者への相当の負担があった。
【０００６】
会議中の利用者は、会議中のメモを取ったり、配布された資料の一部に書き込みを加えるなどの作業をする場合もあり、両手を自由にするハンズフリー機能の必要性は自然かつ必須な機能なのであり、今後もその要求は途絶えることはない。
【０００７】
さらに、近年、働き方の多様性、効率性の観点や、各種災害時における企業の業継続の確保の観点から、職場に通わず在宅や自宅近隣のサテライトオフィスで仕事を行ういわゆるテレワークが普及し始めている。これらテレワークの普及は今後急速に広がることが考えられる。このようなテレワークの場合、会議の主な形式は直接対話よりむしろ通信機を経由した電話会議、テレビ会議がおもになることが十分予想される。
【０００８】
また、すでに職場同士を映像や音声で常時接続してオフィスの地理的分断感を解消するシステムも利用され始めており、ますます遠隔の利用者同士が自然なコミュニケーションを行いたいという要求が高まることが予想される。しかし、その一方で、たとえば従来技術の延長では、会議中だけヘッドセットを装着すればよかった利用者は、始終ヘッドセットを装着する必要に迫られてしまう。
【０００９】
上述のような常時接続でハンズフリーの状態を維持するなら、利用者のすべてが常時ヘッドセットの装着を強いられるか、高価な装置の利用を強いられてしまう。このような問題への対策として従来、非特許文献２に記載されるような音声スイッチが用いられてきた。
【００１０】
非特許文献２に記載された音声スイッチは、送信・受信の各信号線のパワーを比較し、パワーの大きいほうの信号を透過させ、パワーの小さい方の信号を遮断されるものであった。非特許文献２の音声スイッチを用いた方法は比較的安価に装置を作成することができ、現在も広く安価なハンズフリー装置の実現に役立っている。
【００１１】
しかしながら、非特許文献２に記載されている音声スイッチの技術では、必然的に片方向通話の切り替えが基本であるから、検出切替えの反応時間までの間、片方の通話は遮断される。通常会話は交互になされるので、通話方向が反転するまでの反転検出切り替えの検出時間までは直前の通話方向が維持されるので、発話の最初の部分の欠損が発生してしまうことが多かった。この欠点を改善するため、特許文献１には送信状態、受信状態のほかにその中間の中間状態という状態を設け、発話の最初及び最後の欠損を軽減しようとする技術が開示されている。
【００１２】
しかしながら、この特許文献１の記載技術では、上述の中間状態で、送信経路、受信経路の両方に減衰を加えるものであった。つまり発話の最初及び最後の欠損を軽減する代償として本来透過すべき信号にも減衰を加えるので、通話音声は音量が激しく上下することになり、聞きづらさがともない利用者の疲労感が伴うものであった。
【００１３】
この一方で、音声スイッチの発話の最初の部分が欠損するという欠点を解消できるエコーキャンセラ技術もすでに公知のものである。エコーキャンセラは信号処理プロセッサなどで構成される適応フィルタをもち、受信信号とマイクロホンに再入力されたエコーを用いて計算処理で擬似エコーを作成し、エコーと擬似エコーを相殺してスピーカからマイクロホンに再入力された信号を除去し、ハウリングを除去するものである。
【００１４】
しかし、エコーキャンセラは適応フィルタが上記のスピーカからマイクロホンにいたるまでの音響経路（エコーパス）が固定であることを大前提にしている。したがって、従来のエコーキャンセラでは、話者が身じろぎをしたり、移動したりの原因でエコーパスが変化するとエコー打消し性能がひどく劣化し、再学習するまでエコーを消せなくなるなどの欠点があった。さらに、従来のエコーキャンセラでは、エコーと話者の音声が混在すると音声までも劣化させてしまうため、非常に高精度の通話状態判定機能を併せ持つ必要があり、通話状態判定機能によって適応フィルタのフィルタ係数更新を停止するなどの必要があった。
【００１５】
さらに、従来のエコーキャンセラは、エコーと受信信号の両方が精度良く入手できて初めて擬似エコーを作成できるので、マイクロホン側（近端側）の背景雑音が大きいときは効果が大きく劣化する問題がある。
【００１６】
上述のような問題を解決する技術として、従来特許文献２〜４の記載技術がある。
【００１７】
特許文献２には、音声スイッチとエコーキャンセラの両方の利点を利用しようという技術が開示されている。
【００１８】
また、特許文献３には、エコーキャンセラと音声スイッチを併用してエコーキャンセラの性能劣化分をエコーキャンセラの出力後段に設けた普声スイッチによって補う技術が開示されている。
【００１９】
さらに、特許文献４には、音声スイッチだけを用いる方法ではあるが、会話音声の性質を利用して音声スイッチの切り替え特性を改良し通話の自然性を確保しようとする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平１１−８８４９７号公報
【特許文献２】特開２００６−２７０１４７号公報
【特許文献３】特開平７−１７０３３７号公報
【特許文献４】特開平１０−３０８８１６号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】株式会社エー・アール・アイ編、「音響技術とオーディオ・ＡＶ用語と捕捉」、[Online]、INTERNET、[２０１０年１０月２６日検索]、＜ＵＲＬ：http://www.ari-web.com/sound/measurement/note.htm＞
【非特許文献２】ＩＴＵ（ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＵＮＩＯＮ）編、「ＥＣＨＯ  ＳＵＰＰＲＥＳＳＯＲＳ  ＩＴＵ−Ｔ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ  Ｇ．１６４」、[Online]、INTERNET、[２０１０年１０月２６日検索]、＜ＵＲＬ：http://www.itu.int/rec/T-REC-G.164-198811-I/en＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかし、特許文献２の方法ではエコーキャンセラからみて、エコー経路上に音声スイッチを設けているのでエコーキャンセラにとってエコー経路が激しく非線形変動することになり、結局、音声スイッチと併用したエコーキャンセラの効果がなくなってしまい、双方向通話を実現するのが困難であった。
【００２３】
また、特許文献３の記載技術では、ダブルトーク時以外ではエコーキャンセラと音声スイッチが従属接続されている。したがって、特許文献３の記載技術では、前段のエコーキャンセラにおいてエコー経路変動におけるエコー打消し量の劣化と、本当のダブルトーク音声（反対方向であるマイク側の話者音声）による打ち消し量の劣化との区別がつかないため、エコー経路の変化で発生したエコー消し残りパワーはそのままエコーキャンセラ出力パワーとみなされてしまう。結果、特許文献３の記載技術では、エコー経路の変動で発生したエコーはマイク側話者音声と区別なく、なんら抑圧処理を受けずにそのまま遠端側に送信されてしまうという問題があった。この間題点は常時接続通信における音響エコー抑圧やハウリング防止策としては、音響エコー経路が動くことは必ず発生するので通信系の安定に致命的な欠点となってしまうものであった。
【００２４】
さらに、特許文献４の記載技術では、音声中の切り替えばたつきを軽減することは可能となるが、依然として同時通話が不可能であるという音声スイッチの宿命的な欠点を回避できるものではなかった。
【００２５】
そこで、上述のような問題点に鑑みて、電話装置において発生するエコーを安定継続して除去することができるエコーキャンセラ及びエコーキャンセルプログラム、並びに電話装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
第１の本発明は、近端入力信号からエコー成分を除去するエコーキャンセラにおいて、（１）  擬似エコー生成手段により生成した擬似エコーを用いて、上記近端入力信号の上記エコー成分を打消した信号を生成するエコー打消し手段と、（２）上記近端入力信号を減衰器により減衰させた信号を生成する音声スイッチ手段と、（３）上記エコー打消し手段が生成する打消し後信号、又は上記音声スイッチ手段が生成する信号のいずれかを選択して、遠端側へ送出するスイッチ手段と、（４）遠端入力信号と上記近端入力信号とを利用して、遠端話者と近端話者との間の通話状態を判定する通話状態判定手段と、（５）上記通話状態判定手段の判定結果に応じて、上記スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段とを有することを特徴とする。
【００２７】
第２の本発明のエコーキャンセルプログラムは、近端入力信号からエコー成分を除去するエコーキャンセラに搭載されたコンピュータを、（１）擬似エコー生成手段により生成した擬似エコーを用いて、上記近端入力信号の上記エコー成分を打消した信号を生成するエコー打消し手段と、（２）上記近端入力信号を減衰器により減衰させた信号を生成する音声スイッチ手段と、（３）上記エコー打消し手段が生成する打消し後信号、又は上記音声スイッチ手段が生成する信号のいずれかを選択して、遠端側へ送出するスイッチ手段と、（４）遠端入力信号と上記近端入力信号とを利用して、遠端話者と近端話者との間の通話状態を判定する通話状態判定手段と、（５）上記通話状態判定手段の判定結果に応じて、上記スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段として機能させることを特徴とする。
【００２８】
第３の本発明の電話装置は、第１の本発明のエコーキャンセラを搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、電話装置において発生するエコーを安定継続して除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態に係る電話装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る適応フィルタの機能的構成を示すブロック図である。
【図３】第２の実施形態に係る電話装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態に係るエコーロス推定部の計算結果の例について示したグラフである。
【図５】第２の実施形態に係るエコーロス推定部の動作について示した説明図（１）である。
【図６】第２の実施形態に係るエコーロス推定部の動作について示した説明図（２）である。
【図７】第３の実施形態に係る電話装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図８】第４の実施形態に係る電話装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係る信号混合部の機能的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明によるエコーキャンセラ及びエコーキャンセルプログラム、並びに電話装置の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【００３２】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態の電話装置１０の全体構成を示すブロック図である。
【００３３】
電話装置１は、エコーキャンセラ１０、ディジタル・アナログ変換器（以下「Ｄ／Ａ」という）２０、アナログ・ディジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ」という）３０、スピーカ４０、マイクロホン５０を有している。
【００３４】
図１では、左側が遠端側、右側が近端側を表している。又、図１においては図示を省略しているが、電話装置１には、電話発信するためのプッシュボタン等、電話装置として必要な他の構成を備えているものとする。また、図１において、電話装置１は、ハンズフリーに対応した電話装置であるものとして説明するが、電話装置１に適用する電話装置の種類は限定されないものである。
【００３５】
エコーキャンセラ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ハードディスクなどのプログラムの実行構成（１台に限定されず、複数台を分散処理し得るようにしたものであっても良い。）に、実施形態のエコーキャンセルプログラム等をインストールすることにより構築しても良く、その場合でも、機能的には上述の図１のように示すことができる。例えば、電話装置１が、パソコンや携帯電話端末等の情報処理装置上で、いわゆるソフトフォンとして構築されたものである場合には、その情報処理装置に、実施形態のエコーキャンセルプログラム等をインストールすることにより、エコーキャンセラ１０を構築するようにしても良い。
【００３６】
遠端側から電話装置１が受信した遠端入力信号ｘ（ｎ）は、受信入力端子Ｒｉｎ、受信出力端子Ｒｏｕｔを介して、Ｄ／Ａ変換器２０に入力され、Ｄ／Ａ変換器２０においてアナログ音声信号に変換される。そして、スピーカ４０は、Ｄ／Ａ変換器２０から与えられた電気信号を、音響信号に変換し、近端話者に供する。なお、ｘ（ｎ）における「ｎ」はサンプル順を表わしている。また、以下において、同様に信号を表現する際に用いる「ｎ」も同様にサンプル順を表わすものである。
【００３７】
近端話者が発声することにより、マイクロホン５０に音響信号が入力されると、マイクロホン５０は、その音響信号を電気信号に変換し、その電気信号は、Ａ／Ｄ変換器３０に与えられる。そして、Ａ／Ｄ変換器３０では、マイクロホン５０から与えられた電気信号（アナログ信号）が、ディジタル変換され、近端入力信号として、送信入力端子Ｓｉｎを介して、エコーキャンセラ１０に入力される。そして、エコーキャンセラ１０では、近端入力信号は、送信入力端子Ｓｉｎを介してエコーキャンセラ１０に入力され、エコーキャンセラ１０によりエコー抑制処理が行われたのち送信出力端子Ｓｏｕｔを介して、遠端側へ向けて出力される。
【００３８】
スピーカ４０から出力された音響信号は反射されたり、空間を伝播したりする経路（エコー経路）を経由して、近端話者の発声した音声と共にマイクロホン５０に入力（混入）されてしまう。
【００３９】
マイクロホン５０に混入されたエコーは、音響電気変換でアナログ電気信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器３０でディジタル変換されてエコーｙ（ｎ）となり、エコーキャンセラ１０に入力される。エコーキャンセラ１０では、近端入力信号に混入されるこのエコーｙ（ｎ）の成分を、抑制する処理を行う。
【００４０】
次に、エコーキャンセラ１０の内部構成について説明する。
【００４１】
エコーキャンセラ１０は、加算器１０１、適応フィルタ（以下、「ＡＤＦ」ともいう）１０２、双方向通話検出器（以下、「ＤＴＤ」ともいう）１０３、制御部１０４、遅延器１０５、遅延器１０６、減衰器１０７、及びスイッチ１０８を有している。
【００４２】
加算器１０１は、後述する処理により、適応フィルタ１０２で生成された擬似エコーｙ’（ｎ）と、Ａ／Ｄ変換器３０から出力される近端入力信号に混入されたエコーｙ（ｎ）を加算相殺し、エコーｙ（ｎ）の成分を抑制した信号ｅ（ｎ）を、双方向通話検出器１０３、遅延部１０６、及び適応フィルタ１０２に与える。
【００４３】
遅延部１０６は、加算器１０１から与えられた信号ｅ（ｎ）を所定時間保持して遅延させてから、スイッチ１０８に与えるものである。
【００４４】
遅延部１０５は、Ａ／Ｄ変換器３０から供給された、エコーｙ（ｎ）が混入された近端入力信号を、所定時間保持して遅延させた信号ｙｄ（ｎ）を、減衰器１０７に与える。
【００４５】
減衰器１０７は、遅延部１０５から与えられたｙｄ（ｎ）を、所定の減衰量分減衰させた信号ａｔｔ（ｎ）を生成して、スイッチ１０８に与える。
【００４６】
スイッチ１０８は、遅延部１０６から与えられる信号、又は、減衰器１０７から与えられる信号のいずれかを切替えて、遠端側（送信出力端子Ｓｏｕｔ）に向けて送出するものである。
【００４７】
スイッチ１０８では、端子ａ１が遅延部１０６の出力と接続している。また、スイッチ１０８では、端子ｂ１が、減衰器１０７の出力と接続している。さらに、スイッチ１０８では、端子ｃ１が、送信出力端子Ｓｏｕｔと接続している。すなわち、スイッチ１０８では、端子ｃ１に対する接続が、端子ａ１又は端子ｂ１のいずれかに切り替えられる。スイッチ１０８は、制御部１０４によって、上述の切替えを行う。
【００４８】
制御部１０４は、後述する双方向通話検出器１０３から与えられる判定結果に応じて、スイッチ１０８の切替えを制御するものであるが、具体的な制御内容については、後述する動作説明において詳述する。
【００４９】
次に適応フィルタ１０２の詳細について説明する。
【００５０】
図２は、適応フィルタ１０２内部の機能的構成について示したブロック図である。
【００５１】
適応フィルタ１０２は、擬似エコー作成部２０１、係数更新量計算部２０２、及びステップゲイン計算部２０３を有している。
【００５２】
擬似エコー作成部２０１は、遠端入力信号ｘ（ｎ）及び係数更新量計算部２０２で求められたフィルタ係数を利用して擬似エコーｙ’（ｎ）を生成するものであり、擬似エコー作成部２０１は、保持レジスタ２０１１、積和演算部２０１２、及び係数部２０１３を有している。なお、擬似エコー作成部２０１の処理については後述する動作説明において詳述する。
【００５３】
係数更新量計算部２０２は、擬似エコー作成部２０１（保持レジスタ２０１１）からフィードバックされる内容と、ステップゲイン計算部２０３が求めたステップゲインとを利用して、擬似エコー作成部２０１に供給するためのフィルタ係数を求める。なお、係数更新量計算部２０２の処理については後述する動作説明において詳述する。
【００５４】
ステップゲイン計算部２０３は、後述する双方向通話検出器１０３による判定結果と、信号ｅ（ｎ）とを利用して、係数更新量計算部２０２に供給するステップゲインを求める。なお、擬似エコー作成部２０１の処理については後述する動作説明において詳述する。
【００５５】
次に、双方向通話検出器１０３について説明する。
【００５６】
双方向通話検出器１０３は、遠端入力信号ｘ（ｎ）と、加算器１０１からの信号ｅ（ｎ）を用いて電話装置１における通話状態（遠端話者と近端話者との間の通話状態）を判定し、その判定結果を、適応フィルタ１０２及び制御部１０４に供給する。
【００５７】
双方向通話検出器１０３は、遠端話者の音声だけがある状態（ｘ（ｎ）だけが有音の状態；以下「遠端シングルトーク状態」又は「ＳＴ」という）、遠端話者及び近端話者の両方が話している状態（ｘ（ｎ）及びｅ（ｎ）が有音の状態；以下「ダブルトーク状態」又は「ＤＴ」という）、近端話者だけが話している状態（ｅ（ｎ）だけが有音状態の場合；以下「近端トーク状態」又は、「ＮＴ」という）、双方とも話していない状態（ｘ（ｎ）及びｅ（ｎ）が無音状態の場合；以下「無音状態」又は「ＩＤＬ」という）のいずれかを検出する。
【００５８】
また、双方向通話検出器１０３は、エコー経路の変動があった状態（以下、「エコー経路変動状態」又は「ＥＰＣ」という）についても検出する。
【００５９】
双方向通話検出器１０３による、これらの状態の検出は、例えば、「特開２００９−３３３４４号公報」（参考文献１）の記載技術を用いることができるが、これに限定されず、その結果を正しく利用できる方法であれば他の方法を用いてもよいのは当然である。
【００６０】
一般に、双方向通話検出器の送信側の入力に加算器の出力を用いると、エコー成分を大まかに除去した上で送信信号（すなわち近端話者信号）の検出が可能になるので、単純に送信経路、受信経路での信号パワーを比較するような通話状態検出方法と比較すると、劇的に通話状態検出の精度が向上することが知られている。これはマイクロホンに入力される信号がエコーも近端話者信号も共に人間の音声であることを考えれば、エコーを区別して除去したうえでの近端信号検出を行うことが有利であるのは自然なことである。
【００６１】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第１の実施形態の電話装置１におけるエコーキャンセラ１０の動作を説明する。
【００６２】
（Ａ−２−１）適応フィルタ１０２の動作について
まず、受信側入力端子Ｒｉｎから入力された遠端入力信号ｘ（ｎ）は、適応フィルタ１０２の保持レジスタ２０１１に格納され、以下の（１）式に示すようなデータベクトル（以下、「受信信号ベクトル」ともいう）として扱われる。以下の（１）式において、Ｌは適応フィルタ１０２のタップ数である。（ここではではＬ＝１０２４としたが限定されないものである）。また、以下の（１）式において、ｔは行列の転置を表している。以下の（１）式は、現在の時刻ｎを開始時点とし、過去のＬサンプルまでを保持した受信信号ｘ（ｎ）データの集まりが、式（１）の受信信号ベクトルを構成していることを表している。
【００６３】
Ｘ（ｎ）＝［ｘ（ｎ）、ｘ（ｎ−１）、…、ｘ（ｎ−L＋１）］ｔ  …（１）
一方、係数部２０１３には、係数更新量計算部２０２から供給されたフィルタ係数（Ｌ個の係数値により構成されている）のデータが格納されている。フィルタ係数を構成する係数値は後述するように、例えば、ＮＬＭＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを用いて係数更新量計算部２０２で時々刻々と更新される。係数部２０１３のＬ個の係数値も、上記（１）式のように１つの係数ベクトルとして扱われ、以下の（２）式のように示される。
【００６４】
Ｈ（ｎ）＝［ｈ（０）、ｈ（１），…、ｈ（Ｌ−１）］ｔ  …（２）
上記（２）式でも、Ｌはフィルタのタップ数である。積和演算部２０１２では、係数部２０１３の係数ベクトルと、保持レジスタ２０１１のデータベクトルを用い、以下の（３）式のようにベクトルの積ｙ’（ｎ）を計算するが、このｙ’（ｎ）が、擬似エコーのサンプルデータとなる。なお、ｙ’（ｎ）は１つの値を持つスカラー値データである。
【００６５】
ｙ’（ｎ）＝Ｈｔ（ｎ）×（ｎ）  …（３）
上述のように作成された擬似エコーｙ’（ｎ）は、加算器１０１に供給される。加算器１０１では、上述したようにスピーカ４０からマイクロホン５０を経由しディジタル変換されたエコーｙ（ｎ）が入力されている。
【００６６】
そして、加算器１０１は、以下の（４）式のように信号を加算相殺した残差信号ｅ（ｎ）を、送信出力端子Ｓｏｕｔに出力する。
【００６７】
ｅ（ｎ）＝ｙ（ｎ）−ｙ’（ｎ）  …（４）
そして、ｅ（ｎ）は、送信出力端子Ｓｏｕｔを介して、遠端側へ向けて送出される。
【００６８】
一方、加算器１０１の出力であるｅ（ｎ）は、ステップゲイン計算部２０３を経由して係数更新量計算部２０２に供給される。そして、更新量計算部２０２では、ｅ（ｎ）と、保持レジスタ２０１１から出力される信号ｘ（ｎ）とを用いて、例えば、以下の（５）式のような公知のＮＬＭＳアルゴリズムにより、適応フィルタ１０２のフィルタ系数が更新される。
【数１】
2012105115.tif 000003
【００６９】
上記（５）式は、サンプルｅ（ｎ）、ｘ（ｎ）から、次回の擬似エコー作成に用いるための適応フィルタ１０２係数ベクトルが作成されることを示している。ここでαはステップゲインであり、０≦α≦２の定数である。αが大きいときは収束時間は短いが、定常的なエコー消去性能は劣る。αが小さいと定常的なエコー消去性能は大きいが収束時間は長くなる。
【００７０】
ただし、ステップゲイン計算部２０３に対して、双方向通話検出器１０３から、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）、エコー経路変動状態（ＥＰＣ）以外の信号が入力されたときは、ステップゲイン計算部２０３は、α＝０として係数更新量計算部２０２に出力し、係数の更新を停止する。
【００７１】
ここでは、係数更新量計算部２０２において、α＝０の場合係数更新を停止するようにしたが、他にもスイッチを設けてｅ（ｎ）を遮断して係数更新を停止するようにしてもよく、係数更新停止の方法はα＝０とすることに限定されない。
【００７２】
上述のように作成した係数ベクトル（フィルタ係数）は、係数更新量計算部２０２から係数部２０１３に出力され、入力ベクトルＸ（ｎ）とともに上記の（３）式による擬似エコーの作成に用いられる。
【００７３】
時刻が進むとともに上記（５）式の計算が何回か実行されて係数更新が進行すると、上記（４）式により求められるｅ（ｎ）は、徐々に小さくなる。やがて十分にｅ（ｎ）が小さくなると、上記（５）式の係数更新での係数更新は、ほとんど発生しなくなる。適応フィルタ１０２の収束後は、以後継続的に加算器１０１で精度よくエコーを打ち消すことが可能になる。
【００７４】
ここでは、適応フィルタ１０２の係数更新アルゴリズムに上述のようなＮＬＭＳアルゴリズムを用いたが、エコー推定アルゴリズムはエコーを推定できればどのようなアルゴリズムでもよくとくにＮＬＭＳに限定されないのは当然である。
【００７５】
（Ａ−２−２）双方向通話検出器１０３の動作について
双方向通話検出器１０３は、上述の通り、遠端からの音声信号ｘ（ｎ）と、加算器１０１からの信号ｅ（ｎ）を用いて、電話装置１について、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）、ダブルトーク状態（ＤＴ）、近端トーク状態（ＮＴ）、無音状態（ＩＤＬ）、エコー経路変動状態（ＥＰＣ）を検出する。
【００７６】
そして、第１の実施形態では、双方向通話検出器１０３による、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の検出がとくに重要である。第１の実施形態では、人間の会話が主に交互におこなわれることに着目し、従来とは異なり、適応フィルタ１０２と加算器１０１で構成される擬似エコーを用いてエコーを打消す構成（以下、「エコーキャンセラ部」ともいう）と、遅延部１０５と減衰器１０７で構成される近端入力信号を減衰させる構成（以下、「音声スイッチ」ともいう）を従属接続するのではなく、両者を並列に接続している。
【００７７】
これにより、第１の実施形態では、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の場合には、エコーの除去に主に音声スイッチ部を利用して強力にエコーを減衰してハウリングを防止している。一方、双方向通話が必要な一瞬（ダブルトーク状態（ＤＴ）の場合）など、エコーキャンセラ部を用いて双方向性を確保する。このようにすると、音響信号の循環経路にエコーキャンセラ部が介在する時間を非常に短くできるので、たとえエコーキャンセラ部が多少不安定な動作に陥ったとしてもそのままエコーが通話経路を無限に巡回し始めてハウリングに成長するのを防止することができるのである。
【００７８】
（Ａ−２−３）制御部１０４、スイッチ１０８、及び減衰器１０７の動作について
次に、制御部１０４、スイッチ１０８、及び減衰器１０７の動作について説明する。
【００７９】
双方向通話検出器１０３は、電話装置１の通話状態の検出結果を、制御部１０４に供給する。
【００８０】
制御部１０４は、双方向通話検出器１０３から遠端シングルトーク状態（ＳＴ）が与えられたときは、スイッチ１０８に対して、端子ｃ１を端子ｂ１の側に接続をさせるように制御信号を与える。
【００８１】
第１の実施形態では、制御部１０４は、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）以外の場合、スイッチ１０８に対して、端子ｃ１を端子ａ１の側に接続するように制御信号を出力する。特に、制御部１０４は、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）が終了した時点では、必ずスイッチ１０８に対して、端子ｃ１を端子ａ１の側に接続するように制御するものとする。
【００８２】
ただし、例えば、近端側の背景ノイズが無い環境などの場合、制御部１０４によるスイッチ１０８の制御処理は、これに限定しない。このような場合、制御部１０４は、例えば、無音状態（ＩＤＬ）、エコー経路変動状態（ＥＰＣ）のときにも、スイッチ１０８に対して、端子ｃ１を端子ｂ１の側に接続させるようにしても良い。なぜなら、無音状態（ＩＤＬ）のときに、減衰器１０７を挿入しても通話行為自体は無害であるし、エコー経路変動状態（ＥＰＣ）のときには適応フィルタ１０２の追従劣化で、適応フィルタ１０２の打ち消し効果よりも減衰器１０７によるエコー抑圧が好ましい場合があるからである。
【００８３】
ただし、上述したように、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の時に、制御部１０４は、スイッチ１０８に対して、必ず端子ｃ１を端子ｂ１の側に接続させることが望ましい。またスイッチ１０８の初期状態としては、端子ｃ１が端子ａ１の側に接続されていることが望ましい。
【００８４】
すでに述べたように遅延部１０５には、信号ｙ（ｎ）が供給されていて、遅延部１０５で、双方向通話検出器１０３の状態判定に必要な時間と同じ量の遅延を加えてｙｄ（ｎ）とし、減衰器１０７に供給する。
【００８５】
減衰器１０７ではハウリング防止に必要な減衰を加え信号ａｔｔ（ｎ）としてスイッチ１０８の端子ｂ１に出力する。
【００８６】
ここでは、減衰器１０７の減衰量を１０ｄＢとするが、これに限定されない。ただしハウリングの防止効果を得るために、少なくともエコー経路の利得を相殺する程度の減衰を設定することが望ましい。
【００８７】
上述したように、特に、制御部１０４は遠端シングルトーク状態（ＳＴ）が終了したときにはかならず端子をａ１に接続するようにスイッチ１０８を制御する。
【００８８】
ここで、遅延部１０６について述べておくと、遅延部１０６は、近端側から見て、エコーキャンセラ部の出力（加算器１０１）の後段に設けることが望ましい。また、遅延部１０５は、近端側から見て、減衰器１０７の前段に設けることが望ましい。
【００８９】
遅延部１０６を、エコーキャンセラ部の出力（加算器１０１）の後段、すなわち、双方向通話検出器１０３の入力点の後段に設けるのは、双方向通話検出器１０３の判定を遅らせないためである。また、遅延部１０５を減衰器１０７の前段に設けるのは、先行した双方向通話検出器１０３の判定結果に応じて、通話状態を反映して信号に減衰を加えるためである。
【００９０】
（Ａ−２−４）エコーキャンセラ１０全体の動作について
ここまで詳細に説明してきたように、エコー及びハウリングを抑制するのを目的としたエコーキャンセラ１０は、人同士の会話において、基本的に音声のやり取りが交互に行われることに着目したものである。
【００９１】
従来のエコーキャンセラでは、単純に物理的に信号のパワーを検出し、基本的に信号の存在はどちらにでも均等に発生することを前提としている。そのため、従来のエコーキャンセラでは、誤検出を承知の上であっても、検出精度を非常な高感度に設定する必要があったり、または送信受信側のどちらの通話状態でもない中立の状態を設定し、中立状態の次に発生する音声の発生を常時待ち構えるかわりに、この中立状態では双方向通話の音声の減衰してハウリングを防止する代わりに音質を犠牲にするものであった。
【００９２】
これに対し、第１の実施形態のエコーキャンセラ１０では、上述のように、人の会話は言葉のやり取りが交互に行われることが多いという基本的な人の会話の性質に着目し、これを利用しており、遠端からの信号だけがあった状態（ＳＴ）の後には、近端の話者がそれに応答する状態（ＮＴ）になるであろうことを、スイッチ１０８動作に反映し、これを交互に繰りかえすのである。
【００９３】
すなわち、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の後は、近端話者が遠端話者の言葉に応じるであろうから、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の後は必ず、制御部１０４は、スイッチ１０８の端子ｃ１を端子をａ１の側に接続させ、近端話者の音声が発生しても音切れのないエコーキャンセラ部側の信号ｅ（ｎ）を選択するように処理する。もし、このとき仮定に反して、もう一度継続して遠端話者が話し、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）になったとしても、多少なりともエコーキャンセラ（加算器１０１及び適応フィルタ１０２）によるエコー打消しが、加算器１０１で行われるので問題は発生しない。
【００９４】
一方で想定するように、電話装置１で近端トーク状態（ＮＴ）が発生しても、スイッチ１０８では、エコーキャンセラ部側の信号ｅ（ｎ）が選択（遠端側へ送信）されるので問題はない。さらに、一瞬会話衝突であるダブルトーク状態（ＤＴ）が発生しても、どのみち双方向通話検出器１０３から制御部１０４に、ダブルトーク状態（ＤＴ）が入力され、スイッチ１０８では、端子ｃ１を端子ａ１の側に接続するように制御される。
【００９５】
そのため、双方向通話信号のうち、遠端からの音声（遠端入力信号）は透過され、近端話者の音声信号（送話信号）として、エコーキャンセラ部側の信号（信号ｅ（ｎ））が選択される。そして、適応フィルタ１０２のフィルタ係数は、上述したようにダブルトーク状態（ＤＴ）の時には、凍結（更新停止）されるため、加算器１０１でエコーが軽減された信号が、遠端側に送信される。これにより、エコーキャンセラ１０では、遠端側へ送信する音声信号の音質はさほど劣化させないようにすることができる。
【００９６】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
（Ａ−３−１）エコーキャンセラ１０において、双方向通話検出器１０３で、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）が検出された場合には、スイッチ１０８を制御して、音声スイッチ部（遅延部１０５及び、減衰器１０７）からの信号ａｔｔ（ｎ）を遠端側に出力する。一方、双方向通話検出器１０３で、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）以外の状態が検出された場合には、スイッチ１０８を制御して、エコーキャンセラ部（加算器１０１、適応フィルタ１０２）からの信号ｅ（ｎ）を遠端側に送信する。
【００９７】
特に、エコーキャンセラ１０では、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）が終了した時点では必ずスイッチ１０８の端子ｃ１を端子ａ１に接続するようにした。これにより、人同士の会話の交互のやり取りにおいて、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の時には、確実に通話経路に減衰が挿入されてエコー感を防止するとともに、仮に成長中の準ハウリング信号成分があっても、これを遠端シングルトーク状態（ＳＴ）のたびに減衰できる。そして、そのほかの通話状態、たとえば近端トーク状態（ＮＴ）では、エコーキャンセラ部（加算器１０１）の出力を選択するので発話の最初及び最後の途切れを防止し、安定継続的にエコーを除去することができる。
【００９８】
また、エコーキャンセラ１０では、通話の最中に一瞬発生するダブルトーク状態（ＤＴ）のときにも、送話状態では適応フィルタ１０２側の打ち消し加算器１０１の出力を選択するので発話の最初及び最後の途切れや、極端な音量の上下がなく安定的で自然な通話が可能となる。
【００９９】
（Ａ−３−２）エコーキャンセラ１０で重要なのは、シングルトーク状態（ＳＴ）でのエコー除去の主体を、音声スイッチ部（遅延部１０５及び減衰器１０７）にして、エコーｙ（ｎ）に、一定量の減衰が確実に加わるようにすることである。なぜなら、通話を不可能にするハウリングは、通話経路のレベル配分設定が悪いときに発生する現象である。具体的には、この減少は、非特許文献１に記載されているように、音響信号の一巡経路の利得が１．０以上であるときに発生する。しかし、実際には、通信経路の巡回利得が１．０をはじめから大きく上回ることは、さほど多くはない。このようなときハウリングは、いきなり発生するのではなく、信号が何回も巡回した結果として、最終的にハウリングにいたることが多いのである。エコーキャンセラはエコー経路の変動などがあると、エコー打消し性能の劣化があったり、シングルトーク状態のときでも背景ノイズレベルまでがエコー打ち消しの限界であることが制約となり、巡回するエコーの成分を１．０以下に押さえ込めないことがある。
【０１００】
しかし、第１の実施形態のエコーキャンセラ１０では、少なくとも遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の検出中では、必ず強制的に通信経路上に減衰器１０７の効果を取り入れる時間が発生する。つまり、徐々に成長するハウリング原因信号、いわば「準ハウリング信号」を、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）、のたびに成長前の状態に引き戻すことができ、ハウリングの発生頻度を下げることができる。
【０１０１】
（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明によるエコーキャンセラ及びエコーキャンセルプログラム、並びに電話装置の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【０１０２】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図３は、第２の実施形態の電話装置１Ａの全体構成を示すブロック図であり、上述した図１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【０１０３】
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との差異を説明する。
【０１０４】
電話装置１Ａでは、エコーキャンセラ１０が、エコーキャンセラ１０Ａに置き換わっている点で第１の実施形態と異なっている。また、エコーキャンセラ１０Ａは、減衰量計算部１０９、エコーロス推定部（以下、「ＥＬＥ」ともいう）１１０、及び減衰器１１１が追加されている点で、第１の実施形態とは異なっている。また、双方向通話検出器１０３による通話状態の判定結果が、エコーロス推定部１１０にも供給されている。
【０１０５】
なお、減衰量計算部１０９、エコーロス推定部１１０、及び減衰器１１１の詳細については、後述する動作説明において説明する。
【０１０６】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態の電話装置１Ａにおけるエコーキャンセラ１０Ａの動作を説明する。
【０１０７】
（Ｂ−２−１）エコーロス推定部１１０（ＥＬＥ）の動作について
エコーロス推定部１１０には遠端入力信号ｘ（ｎ）と、Ａ／Ｄ変換器３０からのエコーｙ（ｎ）の成分を含む近端入力信号が供給されている。エコーロス推定部１１０は、以下に説明する方法でエコーロス、すなわち信号が受信出力端子Ｒｏｕｔから送信入力端子Ｓｉｎにいたるエコーパスを経由したときのエコー経路減衰量（あるいは増幅量）を計算する。
【０１０８】
エコーロス推定部１１０は、双方向通話検出器１０３から遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の判定結果が供給されているときだけ、以下のように動作する。エコーロス推定部１１０は、双方向通話検出器１０３から、その他の判定結果を入力されたときには何もしないので、ない場合と同じ状態となる
エコーロス推定部１１０は、双方向通話検出器１０３から遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の判定結果が入力されているとき、以下の（６）式のように遠端入力信号ｘ（ｎ）のパワー平滑値Ｐ＿ａｖ（ｎ）を計算する。双方向通話検出器１０３から遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の判定結果が入力されているときに、以下の（６）式を用いて計算することは、最もエコー経路の信号増減を正確に計算する上で望ましい。なお、以下の（６）式において、δｐａｖは平滑の度合いを決定する０＜δｐａｖ＜１．０の定数である。
【０１０９】
Ｐ＿ａｖ（ｎ）＝δｐａｖ×ｘ（ｎ）２
＋（１．０−δｐａｖ）×Ｐ＿ａｖ（ｎ）  …（６）
また、エコーロス推定部１１０は、以下の（７）式のように、エコーｙ（ｎ）のパワー平滑値ＥＣ＿ａｖ（ｎ）を計算する。
【０１１０】
ＥＣ＿ａｖ（ｎ）＝δｐａｖ×ｙ（ｎ）２
＋（１．０−δｐａｖ）×ＥＣ＿ａｖ（ｎ）  …（７）
上記（７）式において、δｐａｖが大きければ信号の急な変化に対応するが、ノイズの影響を受けやすくなり、逆に小さければ信号の大まかな変化に対応し、ノイズの影響を受けにくくなる。ここでは、δｐａｖ＝０．０１を用いるものとするが、この値に限定されないものである。
【０１１１】
エコーロス推定部１１０は、所定期間Ｔ＿ＥＬＥ（例えば、１０秒の期間）で、Ｐ＿ａｖ（ｎ）、ＥＣ＿ａｖ（ｎ）のそれぞれの最大値Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）、ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）を求める。なお、Ｔ＿ＥＬＥに適用する期間の長さは限定されないものである。なお、この場合、ｋは１０秒ごとの順番を表す整数であるものとする。
【０１１２】
図４は、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）、ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）の例について示した説明図である。
【０１１３】
上述したように、エコーロス推定部１１０では、上記（６）式でスピーカ４０から出力される遠端入力信号ｘ（ｎ）のパワー推移、すなわちＰ＿ａｖ（ｎ）が計算される。そして、ここでは、Ｐ＿ａｖ（ｎ）をグラフで示すと、図４（ａ）のようになったものとする。そして、エコーロス推定部１１０では、Ｔ＿ＥＬＥの期間内でのＰ＿ａｖ（ｎ）の最大値Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）が求められる。
【０１１４】
本来エコーｙ（ｎ）は、スピーカ４０から出力された遠端入力信号ｘ（ｎ）が、エコー経路を介して、マイクロホン５０に戻ってしまい、再び観測される信号である。したがって、エコー経路に背景ノイズがなければ、エコーｙ（ｎ）は、スピーカ４０から放射されて空間伝播でパワーが降下し、マイクロホン５０に入力される信号である。つまり、ＥＣ＿ａｖ（ｎ）の値は、図４（ａ）に示すように、通常はＰ＿ａｖ（ｎ）が幾分小さくなった値となる。
【０１１５】
すなわち、エコーロス推定部１１０で求めたいエコー経路の減衰は、単純に、以下の（８）式で求められるＰ＿ａｖ（ｎ）とＥＣ＿ａｖ（ｎ）との差分ｄｉｆｆ＿ＥＬ（ｎ）、又は、以下の（９）式で求められるＰ＿ａｖ（ｎ）とＥＣ＿ａｖ（ｎ）との比ｒａｔｉｏ＿ＥＬ（ｎ）で表すことができる。
【０１１６】
ｄｉｆｆ＿ＥＬ（ｎ）＝Ｐ＿ａｖ（ｎ）−ＥＣ＿ａｖ（ｎ）  …（８）
ｒａｔｉｏ＿ＥＬ（ｎ）＝Ｐ＿ａｖ（ｎ）／ＥＣ＿ａｖ（ｎ）  …（９）
しかし、現実において、エコー経路は、近端話者側の電話装置１Ａのスピーカ４０やマイクロホン５０が置かれる実環境であるから、背景ノイズが皆無ということはほとんど無い。そこで、背景ノイズとして、図４（ｂ）のように、時間軸ではパワーが一様な背景ノイズ（黒塗りで表わされた成分；以下「ＢＧＮ」ともいう）がある場合を考える。すると、図４（ａ）で示したＥＣ＿ａｖ（ｎ）と背景ノイズＢＧＮ、エコーロスの推定値ＥＬＥ＿ＥＳＴ（ｋ）の関係は図４（ｃ）のようになる。つまり、図４（ｃ）からわかるように、遠端入力信号ｘ（ｎ）のパワーが小さい部分はそれに応じてエコーｙ（ｎ）のパワーも小さくなるから、エコーｙ（ｎ）は、場合によって背景ノイズＢＧＮのパワーより小さくなり、背景ノイズＢＧＮに埋もれてしまうことになる。
【０１１７】
このような場合、単純に上記（８）式、上記（９）式を計算しても、実際にはＥＣ＿ａｖ（ｎ）を観測すべきところ、パワーが打ち勝った背景ノイズＢＧＮのパワーを計算してしまうため、真のエコー経路のロスを求めることができないことになる。
【０１１８】
そこで、エコーロス推定部１１０では、後述するように、エコーロス推定値ＥＬＥ＿ＥＳＴ（ｋ）を求め、ハウリング防止を担う２つの減衰器１０７、１１１の動作に反映させる。
【０１１９】
エコーロス推定部１１０は、上記（７）式に示すＥＣ＿ａｖ（ｎ）の所定期間Ｔ＿ＢＧ（例えば、Ｔ＿ＥＬＥと同じ１０秒間）の最小値としてＢＧＮ’（ｋ）を計算する。ｋは、上記（７）式と同様に期間区切りの順番（フレーム）を表す整数である。なお、ここでは、ＢＧＮ’（ｋ）を求める際の期間を１０秒としたが、これに限定されない。
【０１２０】
なお、初期状態から（例えば、エコーキャンセラ１０で、信号処理を開始してから）１０秒間が経過していないうちは所定の初期値を用いるようにしても良い。ここでは、上述の初期値として−４５ｄＢｍ０（０ｄＢｍ０は国際規格ＩＴＵ−ＴＧ．７１１の０ｄＢｍ０基準信号を用いるようにしても良い）を設定したものとして説明するが、これに限定されない。また、ＢＧＮ’（ｋ）として、初期状態から、現時点までの期間内での最小値を用いるようにしてもよい。
【０１２１】
図４（ｄ）では、ＥＣ＿ａｖ（ｎ）とＢＧＮ’（ｋ）関係の例について示している。また、図４（ｅ）では、図４（ｄ）のグラフにさらにＰ＿ａｖ（ｎ）を重ねて表示した例について示している。
【０１２２】
図４（ｄ）では、エコー成分を表わすＥＣ＿ａｖ（ｎ）の多くの部分が、背景ノイズＢＧＮの成分に埋もれてしまい、ＢＧＮ’（ｋ）がＢＧＮのレベルと一致する様子を示している。つまり、図４（ｄ）では、ＥＣ＿ａｖ（ｎ）が本当のエコーのレベルを表せるのは、レベルとしてはＢＧＮ’（ｋ）を超えた部分だけとなっている。
【０１２３】
なかでも、最も確からしく浮き出したエコーロスを推定することが出来そうなのは、図４（ｅ）において、スピーカ４０出力側の信号（遠端入力信号ｘ（ｎ））のピーク値を示す付近、すなわちＰ＿ＭＡＸ（ｋ）を示す点と、ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）との差分をあらわす部分であるのがわかる。このことは、スピーカ４０から放射された音声信号（遠端入力信号ｘ（ｎ））の包絡線の最大部分が、エコーｙ（ｎ）としても最大部分となることを考え合わせれば自然なことである。
【０１２４】
上述のように、電話装置１Ａを、例えば、ハンズフリー通話装置に適用した場合、当該ハンズフリー通話装置が置かれた音環境においては、ハウリングの発生有無は、エコーロスが増幅系かどうかに左右される。この場合、当該ハンズフリー通話装置において、そのエコーロスを推定計算するためには、当該ハンズフリー通話装置の設置された音環境において、背景ノイズＢＧＮのパワーと、エコーのパワーとの関係が重要である。
【０１２５】
基本的にはエコーロスは、スピーカ４０から出力する信号に係るレベルＰ＿ａｖ（ｎ）（最大値はＰ＿ＭＡＸ（ｋ））と、エコー経路を経由してマイクロホン５０に入力されるエコーに係るレベルＥＣ＿ａｖ（ｎ）（最大値はＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ））がわかれば計算が可能である。
【０１２６】
ただし、実際にはエコーレベルと紛らわしい背景ノイズＢＧＮ’（ｋ）のレベル（パワーと言い換えても同じである）の影響を考慮する必要がある。エコーロス推定部１１０は、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）、ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）、ＢＧＮ’（ｋ）の大小関係を比較して、検出した音環境の状態に係る判定を行い、その判定結果等を、後述する減衰量計算部１０９に与える。
【０１２７】
図５、図６は、エコーロス推定部１１０による、音環境に係る判定動作について示した説明図である。
【０１２８】
図５、図６では、縦軸はパワーの大きさ、横軸は、エコーロス推定部１１０で用いる音環境状態の状態種別と状態番号（以下、「ＥＰ＿ＳＴＡＴ」ともいう）を表している。
【０１２９】
エコーロス推定部１１０では、音環境状態を、状態１（ＥＰ＿ＳＴＡＴ：１、状態種別：良好状態）、状態２（ＥＰ＿ＳＴＡＴ：２、状態種別：ノイズ状態）、状態３（ＥＰ＿ＳＴＡＴ：３、状態種別：不適状態）、状態４（ＥＰ＿ＳＴＡＴ：４、状態種別：増幅状態）のいずれかと判定する。以下、状態１〜状態４のそれぞれについて説明する。
【０１３０】
［状態１（状態種別：良好状態、状態番号（ＥＰ＿ＳＴＡＴ）：１）の場合］
エコーロス推定部１１０は、スピーカ４０から放射される信号に係るパワー最大値Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）と、エコーに係るパワー最大値ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）、推定背景ノイズパワーＢＧＮ’（ｋ）が順に小さくなっている場合に、音環境状態を、状態１（良好状態）と判定する。なお、状態１（良好状態）における、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）、ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）、ＢＧＮ’（ｋ）の関係は、図５（ａ）に図示されている。すなわち、状態１（良好状態）は、スピーカ出力信号よりも、エコーが小さく、さらにその下に背景ノイズがある状態といえる。
【０１３１】
このとき、以下の（１０）式に示すように、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）とＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）の差ｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）は、エコー経路の減衰の量を正確に表している。そして、このｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）は、以下の（１０）式に示すように、エコーロスＡＥＣＨＯ（ｋ）を正しく表している。
【０１３２】
ＡＥＣＨＯ（ｋ）＝ｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）
＝Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）−ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）  ［ｄＢ］  …（１０）
また、上記（１０）式では、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）とＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）の差分を用いてｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）を求めたが、以下の（１０）’式に示すように、線形比で求めるようにしても良い。以下の（１０）’式を用いてとしても、上記（１０）式と意味するところは同じである。ここでは、説明を簡易にするため、ＡＥＣＨＯ（ｋ）は、上記（１０）式のような差分の表現で説明するが、これに限定されないのは当然である。
【０１３３】
ＡＥＣＨＯ（ｋ）＝ｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）
＝ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）／Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）  …（１０）’
すなわち、状態１（良好状態）のとき、エコー経路を通過する事で、スピーカ４０から放射された音信号は、減衰を受けることを示している。上述の通り、このようなエコー経路の系構成では、エコーは通信経路循環で発散に向かうことはないから、エコーが成長してハウリングは発生しない。
【０１３４】
そして、エコーロス推定部１１０は、状態１（良好状態）を検出すると、状態１（良好状態）を表すＥＰ＿ＳＴＡＴ＝１とｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）を減衰量計算部１０９に与える。
【０１３５】
［状態２（状態種別：ノイズ状態、状態番号（ＥＰ＿ＳＴＡＴ）：２）の場合］
推定背景ノイズパワーＢＧＮ’（ｋ）が、エコーに係るパワー最大値ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）を上回る強さの場合、エコーロス推定部１１０は、音環境状態を状態２（ノイズ状態）と判定する。なお、状態２（ノイズ状態）における、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）、ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）、ＢＧＮ’（ｋ）の関係は、図５（ｂ）に図示されている。状態２（ノイズ状態）の場合、ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）はＢＧＮ’（ｋ）に埋もれてしまい、本当のエコーロスは背景ノイズのために観測が不可能な状態である。
【０１３６】
しかし、その一方で、状態２（ノイズ状態）の場合には、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）に比較してＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）が相当小さいという事実を反映しており、たまたま真のＡＥＣＨＯ（ｋ）が計算できないに過ぎず、やはりハウリングが発生しない安全な状態である。
【０１３７】
状態２（ノイズ状態）の場合、ＢＧＮ’（ｋ）の意味合いとしては、ＥＣ＿ａｖ（ｎ）の最小値を追尾したものであるから、ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）とＢＧＮ’（ｋ）が同じように見えてしまっており、実際にはＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）＝ＢＧＮ’（ｋ）となっている。したがって、状態２（ノイズ状態）の場合に、上記（１０）式を計算することは、実際にはＰ＿ＭＡＸ（ｋ）−ＢＧＮ’（ｋ）を求めるのと同じであるが、エコーロス値としては減衰方向の値が計算される。
【０１３８】
エコーロス推定部１１０は、状態２（ノイズ状態）を検出すると、状態２（ノイズ状態）を表すＥＰ＿ＳＴＡＴ＝２と、ｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）を減衰量計算部１０９に与える。
【０１３９】
［状態３（状態種別：不適状態、状態番号（ＥＰ＿ＳＴＡＴ）：３）の場合］
状態２（ノイズ状態）から、さらに推定背景ノイズパワーＢＧＮ’（ｋ）が増加し、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）を超えると、エコーロス推定部１１０は、音環境状態を状態３（不適状態）と判定する。なお、状態３（不適状態）における、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）、ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）、ＢＧＮ’（ｋ）の関係は、図５（ｃ）に図示されている。
【０１４０】
状態３（不適状態）では、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）よりもマイクロホン５０に入力されるＢＧＮ’（ｋ）のほうが大きいことを意味している。状態３（不適状態）は、言い換えれば、近端話者の置かれた状態としては、周囲の強力な背景ノイズの中でスピーカ４０から放射された相手音声を懸命に聞き取るような状態のはずである。したがって、電話装置１Ａにおける通話手段として、ハンズフリー通話の利用は、本来不適な状態であるといえる。当然このような状態ではもはや正しいＡＥＣＨＯ（ｋ）の推定は不可能である。
【０１４１】
エコーロス推定部１１０は、状態３（不適状態）の場合であっても、上記（１０）式を用いて、ＡＥＣＨＯ（ｋ）を求める計算は行うが、エコーと背景ノイズの関係は、状態２（ノイズ状態）と同様である。
【０１４２】
そして、エコーロス推定部１１０は、状態３（不適状態）を検出すると、状態３（不適状態）を表すＥＰ＿ＳＴＡＴ＝３とｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）を減衰量計算部１０９に与える。ただし、状態３（不適状態）の場合、ｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）は減衰の量ではなく、むしろ増幅の量を表す値として計算される。すなわち、状態３（不適状態）の状態では、ハウリングが発生する危険度が高いといえる。
【０１４３】
［状態４（状態種別：増幅状態、状態番号（ＥＰ＿ＳＴＡＴ）：４）の場合］
エコーロス推定部１１０は、スピーカ４０から放射される信号に係るパワー最大値Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）より、エコーに係るパワー最大値ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）が大きい場合、すなわち、スピーカ４０から放射された信号のパワーが、エコー経路で増幅している場合に、音環境状態を、状態４（増幅状態）と判定する。
【０１４４】
通常、空気伝播の結果で自然に音のパワーが増加することはない。このような場合の多くではマイクロホン５０からエコーロス推定部１１０に至るエコー経路のどこかに、設計者の意図しない人工的な増幅機能が混入しているのがほとんどである。この状態を放置した場合、電話装置１Ａにおいて、音声信号が巡回しつつパワー上昇をつづけ、確実にハウリングを発生する。すなわち、状態４では、電話装置１Ａにおいて、ハウリングが発生する危険度が極めて高い。
【０１４５】
なお、図６（ａ）では、ＢＧＮ’（ｋ）がＰ＿ＭＡＸ（ｋ）よりも小さい場合を「状態４」と図示し、図６（ｂ）では、ＢＧＮ’（ｋ）がＰ＿ＭＡＸ（ｋ）よりも大きい場合を「状態４’」と図示している。しかし、ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）の方が、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）より大きい状態においては、その区別はあまり重要でないので、以下では、上述の「状態４」及び「状態４’」を、まとめて「状態４」として説明する。
【０１４６】
そして、エコーロス推定部１１０は、状態４（増幅状態）を検出すると、状態４（増幅状態）を表すＥＰ＿ＳＴＡＴ＝４と、ｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）を減衰量計算部１０９に与える。
【０１４７】
（Ｂ−２−２）減衰量計算部１０９の動作について
減衰量計算部１０９は、エコーロス推定部１１０から与えられる音環境状態の状態番号ＥＰ＿ＳＴＡＴに応じて、減衰器１０７、１１１に設定する減衰量を決定する。
【０１４８】
以下、与えられるＥＰ＿ＳＴＡＴの値ごとに、減衰量計算部１０９の動作を説明する。
【０１４９】
［状態１（良好状態）、又は、状態２（ノイズ状態）の場合］
まず、エコーロス推定部１１０から与えられた判定結果が、ＥＰ＿ＳＴＡＴ＝１（状態１、良好状態）、又は、ＥＰ＿ＳＴＡＴ＝２（状態２、ノイズ状態）の場合の、減衰量計算部１０９の動作について説明する。上述の通り、状態１又は状態２の場合には、電話装置１Ａにおいてハウリングが発生する危険度は少ない。
【０１５０】
状態１又は状態２の場合、減衰量計算部１０９は、エコー感（近端話者にとってエコーによる違和感を感知する程度）の軽減のために、減衰器１０７に第１の実施形態で適用した減衰量と同様の減衰量を通知する。そして、減衰器１０７は減衰量計算部１０９から通知された減衰量の減衰を、信号ｙｄ（ｎ）に与えてａｔｔ（ｎ）を出力する。
【０１５１】
また、状態１又は状態２の場合、減衰量計算部１０９は、減衰器１１１には何も通知しないようにしても良いし、減衰を行わない旨を示す値（例えば、ｇａｉｎ＝０等）を通知するようにしても良い。このとき減衰器１１１は、エコーｙ（ｎ）を含む近端話者信号を、透過する（減衰を行わないようにする）。
【０１５２】
［状態３（不適状態）の場合］
次に、エコーロス推定部１１０から与えられた判定結果が、ＥＰ＿ＳＴＡＴ＝３（状態３、不適状態）の場合の、減衰量計算部１０９の動作について説明する。
【０１５３】
上述の通り、電話装置１Ａを、ハンズフリー通話機器に適用した場合、状態３（不適状態）は、利用が不適な状態である。すなわち、状態３（不適状態）の場合には、近端側の背景ノイズのために、遠端話者と近端話者の音声によるやり取りが困難になっている可能性が大きい。さらに、上述の通り、エコーロス推定部１１０において計算されたｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）は、ＡＥＣＨＯ（ｋ）を表しているとは限らない。
【０１５４】
状態３（不適状態）の場合には、上述の状態４’においてＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）＝ＢＧＮ’（ｋ）となった特殊な場合と考えることもできる。すなわち、状態３（不適状態）の場合の減衰量計算部１０９の動作は、状態４（増幅状態）の時の動作に順ずる。状態４（増幅状態）の時の減衰量計算部１０９の動作については後述する。
【０１５５】
［状態４（増幅状態）の場合］
次に、エコーロス推定部１１０から与えられた判定結果が、ＥＰ＿ＳＴＡＴ＝４（状態４、増幅状態）の場合の、減衰量計算部１０９の動作について説明する。
【０１５６】
上述の通り、電話装置１Ａをハンズフリー通話機器に適用した場合、状態４（増幅状態）は、ハウリングが発生する危険度が極めて高い状態である。
【０１５７】
状態４（増幅状態）の場合、減衰量計算部１０９は、減衰器１０７に第１の実施形態と同様の減衰量を通知する。また、状態４（増幅状態）の場合、減衰量計算部１０９は、減衰器１１１に対しては、減衰器１０７に通知した増幅（減衰）を打ち消す減衰量を通知する。上述したように、状態４（増幅状態）の場合、ｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）の値は実際には減衰の量ではなく、差分計算の順序のために、増幅の量を表す値となっている。しがたって、減衰量計算部１０９は、ｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）の正負を反転して、ｇａｉｎ＝−ｄｉｆｆ＿ＰＯＷ（ｋ）と変換し、減衰器１１１に通知する。さらに、減衰量計算部１０９は、減衰器１１１の減衰のマージンとして、δａｔｔ２０（たとえば、６ｄＢ）の減衰量を追加した減衰量を、減衰器１１１に通知するようにしても良い。なお、このマージンの減衰量δａｔｔ２０は６ｄＢに限定されないものである。
【０１５８】
状態４（増幅状態）の場合、上述のように減衰量計算部１０９及びエコーロス推定部１１０を動作させると、減衰器１１１の減衰で、ＢＧＮ’（ｋ）のパワーは少なくともＰ＿ＭＡＸ（ｋ）−δａｔｔ２０（上述のマージンの減衰量）以下のレベルまで下がり、受信出力端子Ｒｏｕｔから、加算器１０１にいたるまでのエコー経路は必ず減衰経路となる。
【０１５９】
また、減衰量計算部１０９から減衰器１１１に通知する減衰量に、上述のマージンの減衰量δａｔｔ２０（６ｄＢ）を加えることにより、一層送信方向の信号（近端入力信号）のレベルを、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）以下に限定できる。これにより、適応フィルタ１０２が収束するまでの間、双方向通話検出器１０３がエコーｙ（ｎ）と送信話者信号を、誤判定するのを防止することができる。
【０１６０】
すなわち、エコーキャンセラ１０Ａでは、遠端側で、極端な信号の増幅帰還がない限り、ハウリングの発生を防止できる。
【０１６１】
さらに、エコーキャンセラ１０Ａでは、第１の実施形態と同様に、スイッチ１０８で、音声スイッチ部側（遅延部１０５及び減衰器１０７）の経路を選択されたときの動作で、エコーｙ（ｎ）が、減衰器１０７で減衰される。したがって、予めエコー経路の様子を知ることができない場合であっても、ハウリングの発生をより確実に防止する事ができる。
【０１６２】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
【０１６３】
エコーキャンセラ１０Ａでは、エコーロス推定部１１０で、スピーカ４０を経由して出力される受信信号の最大パワー値Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）と、エコーの最大パワー値ＥＣ＿ＭＡＸ（ｋ）と、マイクロホン５０側の背景ノイズの推定値ＢＧＮ’（ｋ）とを計算している。
【０１６４】
そして、エコーロス推定部１１０では、エコー経路における信号の増減や背景ノイズといった周囲環境に応じて、減衰器１１１でマイクロホン５０の出力（近端入力信号）を減衰するようにしている。これにより、エコーキャンセラ１０Ａでは、予め知ることができないエコー経路の中に増幅の要素があったときにも、特段の熟練設計者の設定を必要とせずに、エコーの増幅分を自動的に減衰器１１１で相殺してハウリングを防止することができる。
【０１６５】
（Ｃ）第３の実施形態
以下、本発明によるエコーキャンセラ及びエコーキャンセルプログラム、並びに電話装置の第３の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【０１６６】
第１、第２の実施形態のエコーキャンセラ１０、１０Ａでは、上述の通り、人同士の会話のやり取りが、基本的にはフレーズが交互にやり取りされることで会話が成り立っていることに着目し、遠端からの信号があるとき（遠端入力信号ｘ（ｎ）が有音状態の場合）には、遠端側の音声（遠端入力信号ｘ（ｎ））を劣化させないように、受信側の経路の信号を透過してスピーカ４０に出力し、送信側（近端から遠端への方向の信号送信）では、音声スイッチ部により、減衰を挿入する経路を選択することで、ハウリングを確実に防止している。そして、第１、第２の実施形態のエコーキャンセラ１０、１０Ａでは、遠端からの信号が終了（遠端入力信号ｘ（ｎ）の有音状態が終了）すると同時に、自動的に送信側経路として、一旦減衰なしの経路（音声スイッチ部を経由しない経路）を選択することで、近端話者が発話しても発話の最初及び最後の欠損がおこらないようにしている。
【０１６７】
そして、第１、第２の実施形態のエコーキャンセラ１０、１０Ａでは、一瞬発生する双方向通信状態（ダブルトーク状態（ＤＴ））、又は、送信状態（近端トーク状態（ＮＴ））においてのみ、エコーキャンセラ部（適応フィルタ及び加算器）の出力（信号ｅ（ｎ））を選択して遠端側へ送信している。これにより、第１、第２の実施形態のエコーキャンセラ１０、１０Ａでは、エコー経路減衰の確保よりも、発話の最初及び最後の欠損防止を優先させている。
【０１６８】
これは、音声スイッチ部特有の、近端話者の音声が強力な減衰を受けたり、減衰の程度が激変することで遠端話者が聞き取りにくくなって会話が破綻することを防止するものである。
【０１６９】
そこで、第３の実施形態では、さらに通話品質を向上するため、音声スイッチ部の利用頻度をやや下げ、よりエコーキャンセラ部の出力を利用する機会を多くして、通話品質を向上する構成となっている。
【０１７０】
（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図７は、第３の実施形態の電話装置１Ｂの全体構成を示すブロック図であり、上述した図３との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【０１７１】
以下、第３の実施形態について、第２の実施形態との差異を説明する。
【０１７２】
電話装置１Ｂでは、エコーキャンセラ１０Ａが、エコーキャンセラ１０Ｂに置き換わっている点で第２の実施形態と異なっている。
【０１７３】
また、エコーキャンセラ１０Ｂでは、エコー減衰量計算部（以下、「ＡＣＯＭ」ともいう）１１２、ハウリング危険度判定部（以下、「ＨＷＭ判定部」ともいう）１１３、及びエコーキャンセラ効果判定部（以下、「ＥＣ判定部」ともいう）１１４が追加されている点で、第２の実施形態と異なっている。また、エコーキャンセラ１０Ｂでは、制御部１０４、スイッチ１０８、及びエコーロス推定部１１０が、制御部１０４Ｂ、スイッチ１０８Ｂ、及びエコーロス推定部１１０Ｂに置き換わっている点で、第２の実施形態と異なっている。
【０１７４】
（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第３の実施形態の電話装置１Ｂにおけるエコーキャンセラ１０Ｂの動作について、第２の実施形態との差異を説明する。
【０１７５】
まず、エコーロス推定部１１０Ｂの動作について、第２の実施形態との差異を説明する。
【０１７６】
エコーロス推定部１１０Ｂの動作は、第２の実施形態とほぼ同様であるが、推定した背景ノイズ推定値ＢＧＮ’（ｋ）をＥＣ判定部１１４にも与える点が異なっている。
【０１７７】
次に、ＥＣ判定部１１４の動作について説明する。
【０１７８】
ＥＣ判定部１１４には、加算器１０１から信号ｅ（ｎ）が供給されている。そして、ＥＣ判定部１１４は、後述するように、エコーキャンセラ部の性能が、背景ノイズに応じた適正値まで性能を発揮しているか否かを判定して、良好状態であると判定したときにはＨＷＭ判定部１１３に対し、性能良好を示すエコーキャンセル成功信号ｃｏｎｖを出力し、それ以外のときにはなにも出力しない。
【０１７９】
ＥＣ判定部１１４は、エコーロス推定部１１０Ｂからの背景ノイズ推定値ＢＧＮ’（ｋ）のほかに、加算器１０１から信号ｅ（ｎ）が供給されている。ＥＣ判定部１１４では、第２の実施形態でのエコーロス推定部１１０と同様に、ｅ（ｎ）について、双方向通話検出器１０３からの通話状態判定結果が、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の時だけ、ＢＧＮ’（ｋ）と同期間（例えば上述のＴ＿ＥＬＥと同期間）で、以下の（１１）式のように、ｅ（ｎ）の平滑値Ｅｒｒ＿ａｖ（ｎ）を計算する。そして、ＥＣ判定部１１４は、さらにその所定期間Ｔ＿ＥＬＥでの、Ｅｒｒ＿ａｖ（ｎ）の最大値ＥＲＲ＿ＭＡＸ（ｋ）を計算する。以下の（１１）式において、ｎ、ｋおよび、δｐａｖの意味合いは第２の実施形態と同じである。
【０１８０】
Ｅｒｒ＿ａｖ（ｎ）＝δｐａｖ×ｅ（ｎ）２
＋（１．０−δｐａｖ）×Ｅｒｒ＿ａｖ（ｎ）  …（１１）
そして、ＥＣ判定部１１４は、計算したＥＲＲ＿ＭＡＸ（ｋ）と、エコーロス推定部１１０Ｂから与えられたＢＧＮ’（ｋ）を、以下の（１２）式のように比較する。ここでは、以下の（１２）式において、δｅｃ＿ｍ＝２ｄＢと設定するものとして説明するが、δｅｃ＿ｍの値はこれに限定されない。
【０１８１】
ＥＲＲ＿ＭＡＸ（ｋ）≦ＢＧＮ’（ｋ）＋δｅｃ＿ｍ  …（１２）
次に、上記（１２）式の意味について説明する。
【０１８２】
一般に適応フィルタと加算器を用いたエコーキャンセラ部のエコー除去性能は、エコーと同時にマイクロホンに入力した背景ノイズパワー（レベル）までが限界となることが公知である。通常エコーキャンセラ部は、精度よくエコー打消しができるようになるためには、第１の実施形態で説明したように、適応フィルタのフィルタ係数の更新を繰りかえす必要があり、最初のうちは上記（１２）式のような関係は成立しない。したがって、双方向通話検出器１０３からの状態検出が、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の時に、上記（１２）式が成立するということは、適応フィルタ１０２の係数更新が進行し、加算器１０１の出力パワーが、背景ノイズパワーＢＧＮ’（ｋ）近くまで小さくなったということであり、δｅｃ＿ｍは効果確認のマージン閾値であると把握できる。
【０１８３】
したがって、ＥＣ判定部１１４は、上記（１２）式を満足したとき、ＨＷＭ判定部１１３に対して、エコーキャンセル成功信号ｃｏｎｖを供給し、それ以外はなにも供給しない。
【０１８４】
次に、ＡＣＯＭ１１２の動作について説明する。
【０１８５】
ＡＣＯＭ１１２には、受信入力端子Ｒｉｎからの遠端入力信号ｘ（ｎ）と、加算器１０１の出力信号ｅ（ｎ）が供給されている。そして、ＡＣＯＭ１１２は、エコーロス推定部１１０と同様に、上記（６）式によりＰ＿ａｖ（ｎ）を求め、求めたＰ＿ａｖ（ｎ）における期間Ｔ＿ＥＬＥの最大値Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）を求める。さらに、ＡＣＯＭ１１２は、上述のＥＣ判定部１１４と同様に、信号ｅ（ｎ）の平滑値Ｅｒｒ＿ａｖ（ｎ）を上記（１１）式で求め、さらに、求めたＥｒｒ＿ａｖ（ｎ）における所定期間Ｔ＿ＥＬＥの最大値ＥＲＲ＿ＭＡＸ（ｋ）を求める。
【０１８６】
なお、ＡＣＯＭ１１２では、上述の通り、上記（６）式、及び、上記（１１）式を計算しているが、ＥＲＲ＿ＭＡＸ（ｋ）、Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）を計算する構成（処理）を、ＥＣ判定部１１４、ＥＬＥ２３と共通にして、計算結果だけをＥＣ判定部１１４、ＥＬＥ２３から取得するようにしてもよい。
【０１８７】
そして、ＡＣＯＭ１１２は、エコー総合減衰量ＡＣＯＭ＿Ｅ（ｋ）を、以下の（１３）式のように計算して、ＨＷＭ判定部１１３に与える。
【０１８８】
ＡＣＯＭ＿Ｅ（ｋ）＝Ｐ＿ＭＡＸ（ｋ）
−ＥＲＲ＿ＭＡＸ（ｋ）[ｄＢ]  …（１３）
次に、ＨＷＭ判定部１１３の動作について説明する。
【０１８９】
ＨＷＭ判定部１１３は、ＡＣＯＭ１１２から与えられたＡＣＯＭ＿Ｅ（ｋ）と、閾値δａｃｏｍを比較する。ここでは、δａｃｏｍは、６ｄＢとして説明するが、これに限定されないものである。
【０１９０】
そして、ＨＷＭ判定部１１３は、ＡＣＯＭ＿Ｅ（ｋ）≧δａｃｏｍを満たし、かつ、ＥＣ判定部１１４からの信号ｃｏｎｖが供給されている間、ハウリング危険度小信号ＮＯ＿ＨＷ（ハウリングの危険度が小さいことを示している信号）を、制御部１０４Ｂに供給する。一方、ＨＷＭ判定部１１３は、それ以外のときは、制御部１０４Ｂに対して何も出力しない。
【０１９１】
制御部１０４Ｂは、ＨＷＭ判定部１１３から、ＮＯ＿ＨＷが与えられているとき、スイッチ１０８Ｂに対して、端子ｃ１を端子ａ１側に接続させる制御を行う。
【０１９２】
制御部１０４ＢはＨＷＭ判定部１１３からＮＯ＿ＨＷが与えられているときは、双方向通話検出器１０３から遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の通知がされても、ＨＷＭ判定部１１３からの信号を優先し、スイッチ１０８Ｂの状態をそのまま（端子ｃ１を端子ａ１の側に接続させたままの状態）にする。制御部１０４Ｂは、それ以外の状態では、スイッチ１０８Ｂに対して、第１の実施形態と同様の制御を行う。
【０１９３】
（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
第３の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
【０１９４】
以上説明したように、第３の実施形態では、ＡＣＯＭ１１２、ＨＷＭ判定部１１３、及びＥＣ判定部１１４を設けて、スイッチ１０８Ｂを制御し、エコーキャンセラ部側の出力（加算器１０１の出力）を用いる機会を増やすようにした。以下、第３の実施形態の効果の詳細について説明する。
【０１９５】
第１、第２の実施形態では双方向通話検出器１０３の状態検出の結果、遠端話者だけが話す遠端シングルトーク状態（ＳＴ）になると、スイッチ部により必ず遠端側へ送信する信号に減衰が入り、逆に遠端話者が話し終わると、減衰がなくなる（エコーキャンセラ部の出力を遠端側へ送信する）構成であった。第１、第２の実施形態では確かにハウリングを防止でき、ダブルトーク状態（ＤＴ）でも、発話の最初及び最後の欠損を防止することができる。
【０１９６】
しかしその一方で、第３の実施形態の遠端話者からしてみれば、場合によっては、以下に説明するように、耳障りな現象を起こすことがある。すなわち、遠端話者にとっては、自分が話すタイミングに一致して近端側の背景ノイズがひどく増減するように聞こえる場合があるのである。この現象は会話中に気づくと、遠端側の利用者によっては、大きな違和感を訴える場合がある。
【０１９７】
第３の実施形態では、そのことに鑑みたものであり、エコーキャンセラ部側の性能が十分発揮できてハウリングを防止できるときは、エコー除去の主体をエコーキャンセラ部に担わせ、そうでないときは、第１、第２の実施形態と同様に、スイッチ部の強力な減衰器に、エコー除去の主体を担わせるようになっている。
【０１９８】
つまり、ＥＣ判定部１１４では、背景ノイズのレベルまで、エコーキャンセラ部によるエコー打消しが成功しているかどうかを検出することにより、遠端話者が受け取るエコーを少なくできているかどうかを主に検出している。一方で、ＡＣＯＭ１１２とＨＷＭ判定部１１３で、エコーキャンセラの打消しの結果、ハウリングを起こさない状態を確保できているかどうかを主に検出するようにしている。
【０１９９】
例えば、電話装置１Ｂの立ち上げ時において、エコーキャンセラ部の適応フィルタ１０２では、フィルタ係数が成長（収束）していない。この場合、エコーキャンセラ部は、ハウリングに対して効果を発揮できないが、適応フィルタ１０２の係数が成長（収束）すれば、むしろ音声スイッチ部よりも聴感が自然なままエコー除去とハウリング防止を行えるようになる。第３の実施形態では、そのような状態を自動検出し、音声スイッチ部よりもエコーキャンセラ部の使用が好ましい場合は、自動的にエコーキャンセラ部の出力を選択し、装置の内部状態が許す限り、送信信号レベルの急変がない自然な音声を遠端話者への通話信号として供することができる。
【０２００】
（Ｄ）第４の実施形態
以下、本発明によるエコーキャンセラ及びエコーキャンセルプログラム、並びに電話装置の第４の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【０２０１】
第１〜第３の実施形態のエコーキャンセラ１０、１０Ａ、１０Ｂでは、主に近端側のエコー経路で発生するエコーが、遠端側に送信する信号に漏れこんでいくのを防止するのと同時に、エコーが遠端側に送信する信号に漏れこんで、遠端側と近端側を巡回しながら成長して発生するハウリングを防止するものであった。
【０２０２】
ここまで述べてきたように、一般的には、音声スイッチ部（遅延部及び減衰器によりエコーを抑制する構成）とエコーキャンセラ部（適応フィルタにより生成した擬似エコーを用いて加算部によりエコーを打ち消す構成）は、共にエコー信号を抑圧する目的で用いられる技術である。しかし実際には、エコー対策としては、エコーキャンセラ部のほうが音声スイッチ部よりも好まれることが多い。エコーキャンセラ部は、マイクロホンに漏れこんでくるエコーを、高度なアルゴリズムで計算によって求め、擬似エコーを作成し、加算器で反転相殺するので、通話状態の判定（例えば、双方向通話検出器１０３のような判定処理）がうまくいく場合は、エコーだけをうまく除去できて通話品質がよい。これに対して、音声スイッチ部は、送信または受信の信号線上に設けられた減衰器の減衰を挿抜して信号の音量を変化させる。すなわち、音声スイッチ部は、本発明でいう遠端シングルトーク状態（ＳＴ）のときに、送信信号線上の減衰器に大きな減衰を入れてエコー感をなくすものである。
【０２０３】
しかし、音声スイッチ部は、原理的に単純に信号線上に減衰を加えるのであるから、仮に通話状態の判定処理（例えば、双方向通話検出器１０３のような判定処理）でどれほど精密に遠端シングルトーク状態（ＳＴ）状態の検出に成功しても、音声スイッチ部の処理では、エコー以外の信号（近端側の背景ノイズ等）も一緒に減衰してしまう。
【０２０４】
さらに、第１〜第３の実施形態で説明した、エコーキャンセラ部と音声スイッチ部の切り替えにおいても、近端側の背景ノイズの状態によっては、音声スイッチ部の出力（減衰器からの出力）を、エコーキャンセラ部側の出力に切り替えるとき、加えた減衰切り替えのために、遠端側に送信する信号においては、背景ノイズの成分の大きさが急変するという現象が発生する場合がある。
【０２０５】
この現象は、遠端話者にとってみれば実に不自然なことであり、遠端話者自身が話すたびに、相手側の背景ノイズが急に断続するように聞こえる。これにより、遠端話者は、常時不自然な違和感を持ちながら、近端話者と通話することを強いられてしまう。
【０２０６】
この不自然感は、遠端話者と近端話者との間で、要件伝達のため一時的に利用すればよいハンズフリー電話装置や、せいぜい会議の開催中のみ使えればよい会議電話装置では許容される場合も多い。
【０２０７】
しかし近年普及しているテレワーク環境や、ＳＯＨＯ環境ではハンズフリー通話装置を近端側及び遠端側の双方で、常時接続して利用する形態が増え、事情が異なっている。すなわち、このような新しい使い方では、上述のような発話と同時に発生する相手側背景ノイズの急変は、遠端側の話者にとって強く違和感を訴える。なぜなら、常時接続するハンズフリー通話装置の場合、いままで説明してきた「背景ノイズ」は場合によっては単なる余分なノイズではなく、相手側の状態変化や環境変化、雰囲気の手がかりになる「背景音」あるいは「背景環境音」として遠端側の話者に聞き取られている場合があるからである。
【０２０８】
一方で、エコーキャンセラ部に関しては、適応フィルタの係数更新に加算器の出力フィードバックを用いる構造上、エコーを近端背景ノイズレベルまでにしか除去できないという公知の性質がある。したがって近端側の背景ノイズ（音）が大きいときには、会話の最中に十分エコーを除去できないという問題が発生してしまう。特に、人間はノイズ交じりであっても人間の音声を聞き分けられることが多く、遠端話者の発話の最後の部分のエコーが遠端話者自身にとって耳障りになることがおおい。
【０２０９】
従来の「特開平３−２５４５３０号公報」（参考文献２）には、エコーキャンセラ部の性能が発揮できないとき、帯域制限したガウスノイズを送信代替信号とする技術が開示されているが、単なる送信信号の挿げ替えでは、上述の遠端話者が持つ違和感は、むしろ大きくなってしまうおそれがあった。
【０２１０】
そこで、第４の実施形態では、背景ノイズが大きいときには、確実にエコーを抑圧できる音声スイッチ部を用いつつも、背景ノイズが不自然で急激な増減を起こさないようにする。これにより、第４の実施形態では、エコーキャンセラ部と、音声スイッチ部を併用して遠端側へ送信する信号を切り替えても、遠端側へ送信する信号における背景ノイズ成分の急激な増減をなくすことができる。さらに、第４の実施形態では、第３の実施形態のように、音声スイッチ部を使わなくても、エコーキャンセラ部だけで、エコーを除去できる程度に背景ノイズが小さい場合には、エコーキャンセラ部を主体にエコーを除去し、ハウリングを防止することができる。
【０２１１】
（Ｄ−１）第４の実施形態の構成
図８は、第３の実施形態の電話装置１Ｂの全体構成を示すブロック図であり、上述した図７との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【０２１２】
以下、第３の実施形態について、第２の実施形態との差異を説明する。
【０２１３】
電話装置１Ｃでは、エコーキャンセラ１０Ｂが、エコーキャンセラ１０Ｃに置き換わっている点で第３の実施形態と異なっている。
【０２１４】
また、エコーキャンセラ１０Ｃでは、減衰器１１１が省略されている点で、第３の実施形態と異なっている。
【０２１５】
さらに、エコーキャンセラ１０Ｃでは、遅延部１０６、減衰器１０７、及び減衰量計算部１０９、が、遅延部１０６Ｃ、減衰器１０７Ｃ、減衰量計算部１０９Ｃに置き換わっている点で、第３の実施形態と異なっている。さらにまた、エコーキャンセラ１０Ｃでは、スイッチ１０８Ｂが、時変加重平均部１１６に置き換わっている点で、第３の実施形態と異なっている。また、エコーキャンセラ１０Ｃでは、減衰器１０７Ｃと時変加重平均部１１６との間に信号混合部１１５（以下、「Ｎ＿ＭＩＸ」ともいう）が設けられている。なお、信号混合部１１５による処理の詳細については、後述する動作説明において説明する。
【０２１６】
図９は、信号混合部１１５内部の機能的構成について示したブロック図である。
【０２１７】
信号混合部１１５は、スイッチ制御部３０１、スイッチ３０２、スイッチ３０３、擬似背景ノイズ保持部３０４、混合部３０５、擬似背景ノイズパワー計算部３０６、実背景ノイズパワー計算部３０７、変動分ノイズパワー計算部３０８、及び混合比計算部３０９を有している。なお、信号混合部１１５の各部の構成（処理）については後述する動作説明において詳述する。
【０２１８】
（Ｄ−２）第４の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第４の実施形態の電話装置１Ｃにおけるエコーキャンセラ１０Ｃの動作について、第３の実施形態との差異を説明する。
【０２１９】
まず、減衰量計算部１０９Ｃの動作について説明する。
【０２２０】
減衰量計算部１０９Ｃは、第３の実施形態と同様に、一旦減衰量ｇａｉｎを計算する。
【０２２１】
そして、減衰量計算部１０９Ｃは、予め定めた所望エコー減衰量ａｃｏｍ＿４（例えば、５０ｄＢ減衰とする）と、ｇａｉｎとを比較して、減衰がａｃｏｍ＿４に到達するための不足分の減衰量を追加した量を、新たな減衰量ｇａｉｎ４として、信号混合部１１５及び減衰器１０７Ｃに通知する。なお、ａｃｏｍ＿４に設定する値は、限定されないものである。
【０２２２】
すなわち、減衰器１０７Ｃに適用される減衰量は、第１〜第３の実施形態で設定される減衰量よりも相当に大きいものとなる。たとえば所望エコー減衰量ａｃｏｍ＿４を、５０ｄＢ減衰とし、さらに、減衰量計算部１０９Ｃにおいて、ｇｅｉｎ＝１０ｄＢの減衰が算出された場合は、ｇａｉｎ４＝４０ｄＢ（減衰）となる。言い換えると、第４の実施形態では、スピーカ４０とマイクロホン５０の間の音響エコー経路での増減と、減衰器１０７Ｃによる減衰をあわせたときに、必ず所望エコー減衰量ａｃｏｍ＿４が達成されるべく計算された減衰量ｇａｉｎ４が、減衰器１０７Ｃに通知されることになる。
【０２２３】
次に、信号混合部１１５の動作について説明する。
【０２２４】
信号混合部１１５には、減衰量計算部１０９Ｃからｇａｉｎ４（例えば、−４０ｄＢ）が通知されている。また、信号混合部１１５には、減衰器１０７Ｃから信号ａｔｔ（ｎ）が供給されている。さらに、信号混合部１１５には、双方向通話検出器１０３からの通話状態判定の結果が供給されている。そして、信号混合部１１５が生成する信号ｍｉｘ（ｎ）は、時変加重平均部１１６に供給されている。
【０２２５】
次に、上述の図９を用いて、信号混合部１１５の各部の動作を説明する。
【０２２６】
スイッチ制御部３０１は、双方向通話検出器１０３から通知された通話状態の判定結果が無音状態（ＩＤＬ）であると、スイッチ３０２を閉じて、遅延部１０６Ｃの出力信号を擬似背景ノイズ保持部３０４に供給するように制御する。
【０２２７】
擬似背景ノイズ保持部３０４は、リングバッファで構成されており、遅延部１０６Ｃから供給される信号について、一定期間分（たとえば、１０秒分）のデータを保持し、それを超えた場合は一番古いデータを新しいデータで上書きしていくようにしても良い。ここでは、擬似背景ノイズ保持部３０４のデータ保持期間を１０秒にしたが、この期間は限定されないものである。
【０２２８】
スイッチ制御部３０１は、双方向通話検出器１０３から通知される通話状態の判定結果が、無音状態（ＩＤＬ）以外のときはスイッチ３０２を開放して、擬似背景ノイズ保持部３０４への信号の供給をさせない。
【０２２９】
したがって、擬似背景ノイズ保持部３０４に保持される信号のデータは、遠端話者も近端話者も発話していない無音状態で、マイクロホン５０に入力された信号、すなわち近端側の背景ノイズを示す信号のデータとなる。
【０２３０】
擬似背景ノイズ保持部３０４で保持された信号のデータは、擬似背景ノイズパワー計算部３０６に供給される。
【０２３１】
擬似背景ノイズパワー計算部３０６は、供給された信号のデータから、予め定めた期間Ｔ＿ｂｎ（例えば、１秒であるものとする）ごとのパワーｐ＿ｐａｄ＿ｎを計算して、変動分ノイズパワー計算部３０８に与える。なお、擬似背景ノイズパワー計算部３０６では、保持した信号のデータが１秒分未満のときは、保持分のパワーを計算するようにしても良い。
【０２３２】
一方、スイッチ制御部３０１では、双方向通話検出器１０３から、通話状態の判定結果として、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）が入力されると、スイッチ３０３を閉じて、混合部３０５に、擬似背景ノイズ保持部３０４で保持した信号のデータが供給されるようにする。なお、このスイッチ３０３は、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）以外では、スイッチ制御部３０１の制御により開放されるものとする。
【０２３３】
混合部３０５では、上述の通り、スイッチ３０３を経由した擬似背景ノイズ保持部３０４からの信号のデータが供給される。
【０２３４】
次に、実背景ノイズパワー計算部３０７の動作について説明する。
【０２３５】
実背景ノイズパワー計算部３０７は、双方向通話検出器１０３から、通話状態の判定結果として、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）が入力されたときだけ、加算器１０１から供給される信号ｅ＿ｄ（ｎ）を用いて、実ノイズパワーｐ＿ｒｅａｌ＿ｎを、一定期間Ｔ＿ｂｎ分だけ計算し、その計算結果を、変動分ノイズパワー計算部３０８に供給する。
【０２３６】
変動分ノイズパワー計算部３０８では、実ノイズパワーｐ＿ｒｅａｌ＿ｎと擬似背景ノイズパワーｐ＿ｐａｄ＿ｎの比率ｄｉｆ＿ｐａｄ＿ｎが計算される。詳細については後述するが、これは、擬似背景ノイズパワー計算部３０６で保持したデータを取得した時点の背景ノイズのレベルと、実際に遠端シングルトーク状態（ＳＴ）が発生しているときの背景ノイズのレベルに近いエコーキャンセラ部の加算器１０１の出力との差分を、混合部３０５の処理に反映させるためである。
【０２３７】
混合比計算部３０９では、減衰器１０７Ｃから供給される信号と、擬似背景ノイズ保持部３０４から供給される信号の混合比を、例えば次のように計算する。
【０２３８】
例えば、混合比計算部３０９に、減衰量計算部１０９Ｃから、ｇａｉｎ４が供給されている場合には、減衰器１０７Ｃにおいてｙｄ（ｎ）がどれだけ減衰されてａｔｔ（ｎ）が作成されたか計算できることになる。例えば、減衰量計算部１０９Ｃにおいて、ｇａｉｎ４＝４０ｄＢと算出されて、混合比計算部３０９に供給されたとき、ｇａｉｎ４を線形の比率で考えると倍率を０．０１倍にしたことに相当する。
【０２３９】
混合比計算部３０９では、供給されたｇａｉｎ４を、線形の比率値δｓに変換してから、擬似背景ノイズ保持部３０４の出力との混合比δｎを、以下の（１４）式により決定する。
【０２４０】
δｎ＝（１．０−δｓ）  …（１４）
この場合、ｇａｉｎ４は、もともと１倍であった信号をδｓ＝０．０１倍に縮小しものであり、擬似背景ノイズ保持部３０４出力信号を、０．９９倍したものと混合すれば、信号パワーはもとのままで、エコーの成分比だけが小さな信号を作成できることになる。
【０２４１】
さらに、混合比計算部３０９には、変動分ノイズパワー計算部３０８の出力ｄｉｆ＿ｐａｄ＿ｎが供給されており、擬似背景ノイズ保持部３０４にデータを保持した時点の背景ノイズと、現在エコーキャンセラ部（加算器１０１）が出力している残差信号との、パワーの食い違いを修正する。
【０２４２】
すなわち、以下の（１５）式のように、混合する擬似背景ノイズの量を、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）が発生している現時点の近端側の背景ノイズ量に即したものにする。これにより、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の時には、エコーキャンセラ部が、背景ノイズのレベルまで、エコーを除去していることに鑑み、混合部３０５が混合する擬似背景ノイズｂｎ（ｎ）の量を調整することができる。
【０２４３】
なお、ｄｉｆ＿ｐａｄ＿ｎ＝１．０（データを保持したときと遠端シングルトーク状態（ＳＴ）が発生している現時点の加算器出力のパワーが同じ）の場合には、δｎ＝（１．０−δｓ）のままである。
【０２４４】
δｎ＝（１．０−δｓ）×ｄｉｆ＿ｐａｄ＿ｎ  …（１５）
そして、混合部３０５は、以下の（１６）式により、ｍｉｘ（ｎ）を生成して、生成したｍｉｘ（ｎ）を時変加重平均部１１６に供給する。
【０２４５】
ｍｉｘ（ｎ）＝δｎ×ｂｎ（ｎ）＋δｓ×ａｔｔ（ｎ）  …（１６）
最後に、時変加重平均部１１６に関して説明する。
【０２４６】
時変加重平均部１１６は、第１〜第３の実施形態におけるスイッチ１０８（１０８Ｂ）に相当する機能を担うものである。具体的には、時変加重平均部１１６は、遅延部１０６Ｃから端子ａ２を介して供給される信号ｅ＿ｄ（ｎ）、又は、信号混合部１１５から端子ｂ２を介して供給される信号ｍｉｘ（ｎ）のいずれかの信号を、双方向通話検出器１０３から供給される通話状態の判定結果に基づいて選択し、選択した信号を、端子ｃ２を介して遠端側（送信出力端子Ｓｏｕｔ）に送信するように状態を遷移させる。なお、図８においては、図示を省略しているが、時変加重平均部１１６には、双方向通話検出器１０３からの通話状態の判定結果が供給されている。
【０２４７】
時変加重平均部１１６は、以下の（１７）式のように、遅延部１０６Ｃから供給される信号ｅ＿ｄ（ｎ）と、信号混合部１１５から供給される信号ｍｉｘ（ｎ）とを時間的に重み配分した信号ｓｏｕｔ（ｎ）を生成して、送信出力端子Ｓｏｕｔに出力（遠端側へ送信）する。以下の（１７）式において、δｅｃｈｏは時間的な重み配分の係数である。
【０２４８】
時変加重平均部１１６は、遅延部１０５から端子ｂ２を選択する制御信号をうけたときは、δｅｃｈｏ＝０．０とする。その場合、以下の（１７）式の結果は、以下の（１８）式のようになり、第１〜第３の実施形態において、スイッチ１０８（１０８Ｂ）の端子ｃ１を端子ｂ１と接続した場合と同じ結果となる。
【０２４９】
そして、時変加重平均部１１６は、遅延部１０５から端子ａ２を選択する制御信号をうけたときは、δｅｃｂｏ＝１．０とする。その場合、以下の（１７）式の結果は、以下の（１９）式のようになり、第１〜第３の実施形態において、スイッチ１０８（１０８Ｂ）の端子ｃ１を端子ａ１と接続した場合と同じ結果となる。
【０２５０】
ｓｏｕｔ（ｎ）＝δｅｃｈｏ×ｅ＿ｄ（ｎ）
＋（１．０−δｅｃｈｏ）×ｍｉｘ（ｎ）  …（１７）
ｓｏｕｔ（ｎ）＝ｍｉｘ（ｎ）  …（１８）
ｓｏｕｔ（ｎ）＝ｅ＿ｄ（ｎ）  …（１９）
時変加重平均部１１６は、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）が終了すると、かならず端子ａ２の重みが大きくなるように動作するが、δｅｃｈｏ＝０．０からδｅｃｈｏ＝１．０に移るまでに予め定めた期間たとえば０．５秒を掛けて滑らかに重みが変化するように動作するようにしても良い。
【０２５１】
たとえば背景ノイズが大きいとき、前述したようにエコーキャンセラ部では、背景ノイズのレベルまでしかエコーを除去できない。そのため、急に強力な信号減衰をした信号であるｍｉｘ（ｎ）から、加算器１０１の出力信号を遅延したｅ＿ｄ（ｎ）へと遷移すると、エコーキャンセラ部の消し残りとなった、遠端話者の発話の最後の部分のエコーが際立ってしまう。そのため、上述のように時変加重平均部１１６を設けて、信号の切替えを滑らかに（徐々に）行うことにより、上述の遠端話者の発話の最後の部分のエコーが際立ってしまうような現象を防止することができる。
【０２５２】
（Ｄ−３）第４の実施形態の効果
第４の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
【０２５３】
（Ｄ−３−１）エコーキャンセラ１０Ｃでは、音声スイッチ部に信号混合部１１５を設けている。信号混合部１１５では、無音状態（ＩＤＬ）のときの近端入力信号（エコーの混入していないノイズ）を擬似背景ノイズとして保持し、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）の時に、減衰器１０７Ｃから出力されるａｔｔ（ｎ）に、保持していた擬似背景ノイズを混合した信号ｍｉｘ（ｎ）を出力する。そして、信号混合部１１５では、信号の混合を行う際の混合比を、ｍｉｘ（ｎ）のパワーが、音声スイッチ部による減衰前の近端入力信号パワーを保つような値に設定している。
【０２５４】
これにより、第４の実施形態では、遠端話者の聴感上、背景ノイズレベルは現在の近端話者周囲ノイズの様子を模擬しつつ、エコー信号だけを抑圧することができる。すなわち、エコーキャンセラ１０Ｃでは、遠端側へ送出する信号の品質を向上させることができる。
【０２５５】
（Ｄ−３−２）エコーキャンセラ１０Ｃでは、時変加重平均部１１６を設けて、音声スイッチ部の出力（信号混合部１１５の出力）と、エコーキャンセラ部の出力（加算器１０１の出力）とが、時間的に滑らかに切り替わるようにしている。これにより、第４の実施形態では、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）のあと、かならずエコーキャンセラ部側に、遠端側へ送出する信号の選択を切り替えたとしても、直ちに音声スイッチ部の出力信号の減衰が０にならないので、遠端話者の発話による発話の最後の部分のエコーが遠端側に戻ってしまうことも防止できるようになる。
【０２５６】
また、エコーキャンセラ１０Ｃでは、時変加重平均部１１６を設けたことにより、音声スイッチ部とエコーキャンセラ部の出力の切り替えにともなう、遠端話者が感じる近端側の背景ノイズの急変も防止できるようになる。これにより、第４の実施形態では、通信路のなかに所望減衰を確実に挿入できるようになるので、ハウリングをおこさない自然な通話が可能なエコーキャンセラを提供することができる。
【０２５７】
（Ｅ）他の実施形態
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
【０２５８】
（Ｅ−１）第３の実施形態において、減衰量計算部１０９、エコーロス推定部１１０Ｂ、減衰器１１１は省略するようにしても良い。すなわち、第１の実施形態に、第３の実施形態の特徴となる構成（ＡＣＯＭ１１２、ＨＷＭ判定部１１３、ＥＣ判定部１１４等）を追加した構成としても良い。ただし、その場合、第３の実施形態でＥＣ判定部１１４がエコーロス推定部１１０Ｂから取得している内容を、ＥＣ判定部１１４で求めることができるようにする必要がある。
【０２５９】
（Ｅ−２）第４の実施形態において、時変加重平均部１１６を、第１〜第３の実施形態と同様のスイッチに置き換えるようにしても良い。また、逆に、第４の実施形態の時変加重平均部１１６を、第１〜第３の実施形態に適用するようにしても良い。
【０２６０】
さらに、第４の実施形態の信号混合部１１５を、第１〜第３の実施形態に適用するようにしても良い。ただし、その場合、第４の実施形態で、信号混合部１１５が減衰量計算部１０９Ｃから取得している内容を、信号混合部１１５で求めることができるようにする必要がある。
【０２６１】
（Ｅ−３）第２の実施形態ではエコーロス推定部１１０は双方向通話検出器１０３から、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）を入力されたときだけ動作するようにしたが、無音状態（ＩＤＬ）、近端トーク状態（ＮＴ）のときにはエコーが発生していないので、この状態の間にマイクロホン５０周辺の背景ノイズＢＧＮ’（ｋ）を計算するようにしてもよい。
【０２６２】
（Ｅ−４）第３の実施形態では受信入力（遠端入力信号ｘ（ｎ））と、加算器１０１の出力とからエコー減衰量を計算して、エコー経路の総合減衰量を計算するようにしたが、加算器１０１の前後の信号を入力してパワー消去分を計算し、これとは別にエコーロス推定部１１０Ｂで計算したエコー経路の減衰量と合算した減衰の量でＡＣＯＭ１１２全体の計算をするようにしてもよい。
【０２６３】
（Ｅ−５）第３の実施形態でＨＷＭ判定部１１３は、「ＡＣＯＭ＿Ｅ（ｋ）≧δａｃｏｍ」の成立とエコーキャンセル成功信号ｃｏｎｖがあることの両方を満たしてハウリング危険度小信号ＮＯ＿ＨＷを出力するようにしたが、エコー感の多少を気にしなくてもよい場合は、上記判定の不等式の成立だけでハウリング危険度小信号ＮＯ＿ＨＷを出力するようにしてもよい。
【０２６４】
（Ｅ−６）第３の実施形態で、エコー経路の状態に応じた減衰量の付加を減衰器１１１に施し、一方で通話状態に応じた減衰量の付加を減衰器１０７に分割して施すようにしたが、これらの減衰量を減衰器１０７ひとつで加えるようにしてもよい。
【０２６５】
また、第３の実施形態で、双方向通話検出器１０３の検出遅延が無視できるほどに小さいときには、同様に減衰器１１１ひとつで減衰させるようにしてもよい。
【０２６６】
（Ｅ−７）第４の実施形態において、信号混合部１１５内部に、擬似背景ノイズパワー計算部３０６、実背景ノイズパワー計算部３０７、変動分ノイズパワー計算部３０８を設けて、データ保持時点のノイズ量と、遠端シングルトーク状態（ＳＴ）発生中のノイズ量との乖離を縮小するようにした。しかし、背景ノイズの変動がさほど重大でないときは、擬似背景ノイズパワー計算部３０６、実背景ノイズパワー計算部３０７、変動分ノイズパワー計算部３０８を省略して、擬似背景ノイズｂｎ（ｎ）と減衰器１０７Ｃの出力信号ａｔｔ（ｎ）を混合するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０２６７】
１…電話装置、２０…Ｄ／Ａ変換器、３０…Ａ／Ｄ変換器、４０…スピーカ、５０…マイクロホン、１０…エコーキャンセラ、１０１…加算器、１０２…適応フィルタ、２０１…擬似エコー作成部、２０１１…保持レジスタ、２０１２…積和演算部、２０１３…係数部、２０２…係数更新量計算部、２０３…ステップゲイン計算部、１０３…双方向通話検出器、１０４…制御部、１０５…遅延部、１０６…遅延部、１０７…減衰器、１０８…スイッチ、ａ１、ｂ１、ｃ１…端子。
【図１】
2012105115.tif 000004
【図２】
2012105115.tif 000005
【図３】
2012105115.tif 000006
【図４】
2012105115.tif 000007
【図５】
2012105115.tif 000008
【図６】
2012105115.tif 000009
【図７】
2012105115.tif 000010
【図８】
2012105115.tif 000011
【図９】
2012105115.tif 000012