(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集音した音声を送話信号として出力するマイクロホンと、相手側の通話端末からの受話信号に応じて鳴動するスピーカと、ハウリングを抑制して拡声通話を可能とする通話処理手段とを備え、通話処理手段は、マイクロホンとスピーカの音響結合によって音響エコーが生じる音響エコー経路、並びに相手側の通話端末における音響結合又は伝送処理手段における信号の回り込みによって回線エコーが生じる回線エコー経路により形成される閉ループの一巡利得を低減してハウリングを抑制する音声スイッチとを有し、音声スイッチは、送話側の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話信号と受話信号のレベルを比較して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具備する拡声通話装置であって、通話処理手段は、受話信号に含まれる遠端側の背景雑音レベルを推定する遠端側背景雑音レベル推定部と、送話信号に含まれる近端側の背景雑音レベルを推定する近端側背景雑音レベル推定部と、挿入損失量制御手段で監視している受話信号を増幅する受話偏重モード設定用増幅器と、挿入損失量制御手段で監視している送話信号を増幅する送話偏重モード設定用増幅器と、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定する音響側帰還利得推定部と、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定する回線側帰還利得推定部と、遠端側背景雑音レベル、近端側背景雑音レベル、音響側帰還利得並びに回線側帰還利得の各推定値に応じて受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器の各利得を調整する偏重モード制御部とを備え、偏重モード制御部は、遠端側背景雑音レベルの推定値が近端側背景雑音レベルの推定値よりも充分に大きい値であり且つ音響側帰還利得の推定値が所定値よりも小さい値となる状態が一定時間以上継続すれば送話偏重モード設定用増幅器の利得を受話偏重モード設定用増幅器の利得よりも増大させて通話処理手段を送話偏重モードに設定し、近端側背景雑音レベルの推定値が遠端側背景雑音レベルの推定値よりも充分に大きい値であり且つ回線側帰還利得の推定値が所定値よりも小さい値となる状態が一定時間以上継続すれば受話偏重モード設定用増幅器の利得を送話偏重モード設定用増幅器の利得よりも増大させて通話処理手段を受話偏重モードに設定し、遠端側背景雑音レベルの推定値と近端側背景雑音レベルの推定値の差の絶対値が充分に大きい値となる状態が一定時間以上継続しなければ受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器で受話信号及び送話信号を増幅しないことにより通話処理手段を中立モードに設定することを特徴とする拡声通話装置。
【請求項２】
偏重モード制御部は、受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器の各利得を音響側帰還利得並びに回線側帰還利得の推定値に応じて段階的に増減させることを特徴とする請求項１記載の拡声通話装置。
【請求項３】
偏重モード制御部は、受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器の各利得を遠端側背景雑音レベル並びに近端側背景雑音レベルの推定値に応じて段階的に増減させることを特徴とする請求項１記載の拡声通話装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅や事務所等で用いられる拡声通話装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、通話時にハンドセットを持つ必要がなく、通話端末から離れた通話者に対して相手側の通話端末から伝送されてくる音声信号をスピーカによって拡声出力し、かつ、上記通話者の発する音声をマイクロホンにより集音して相手側通話端末へ伝送することで拡声通話（ハンズフリー通話）を実現する拡声通話装置が提供されている。このような拡声通話装置においては、通話者が発した音声の一部が相手側通話端末のスピーカからマイクロホンヘの音響結合や通話端末と伝送路との間のインピーダンスの不整合によって生じる反射などが原因で再び受話信号と重畳して帰還することがあり、この帰還成分のレベルが大きい場合には、不快なエコー（音響エコーあるいは回線エコー）として通話者に聴こえてしまう。また、上記音響結合や反射、および自端末における音響結合により通話系に閉ループが形成され、閉ループの一巡利得が１倍を超える周波数成分が存在する場合には、その周波数においてハウリングを生じ、安定した通話を継続することが不可能となる。したがって、通話端末としての拡声通話装置を設計する上で、上述した不快なエコーやハウリングを如何に抑圧するかが重要な課題となる。
【０００３】
このような課題に対して、従来、通話状態（送話状態、受話状態など）を常時推定し、推定結果に基づき適切な配分で送話路および受話路に対して損失を挿入する音声スイッチを用いて閉ループの一巡利得を低減し不快なエコーやハウリングを抑圧する方式が広く用いられてきた。図３は、上記音声スイッチ１０’を備えた拡声通話装置としてのインターホン親機（以下、「親機」と略す）Ｍ’と、相手側通話端末としてのドアホン子器Ｓとからなる、いわゆるハンズフリーインターホンの従来例を示すブロック図である。親機Ｍ’は、マイクロホン１、スピーカ２、２線−４線変換回路３、マイクロホンアンプＧ１、回線（２線の伝送路）への送話信号を増幅する回線出力アンプＧ２、回線からの受話信号を増幅する回線入力アンプＧ３、スピーカアンプＧ４、並びに音声スイッチ１０’で構成される。また、ドアホン子器Ｓはマイクロホン１’、スピーカ２’、２線−４線変換回路３’、マイクロホンアンプＧ１’、並びにスピーカアンプＧ４’で構成される。
【０００４】
音声スイッチ１０’は、送話側の信号経路に損失を挿入する送話側減衰器１１と、受話側の信号経路に損失を挿入する受話側減衰器１２と、送話側及び受話側の各減衰器１１，１２から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御部１３’とを具備する。挿入損失量制御部１３’は、受話側減衰器１２の出力点Ｒoutから音響エコー経路ＨACを介して送話側減衰器１１の入力点Ｔinへ帰還する経路（以下、「音響側帰還経路」という）の音響側帰還利得を推定するとともに、送話側減衰器１１の出力点Ｔoutから回線エコー経路ＨLINを介して受話側減衰器１２の入力点Ｒinへ帰還する経路（以下、「回線側帰還経路」という）の回線側帰還利得を推定し、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和（送話側減衰器１１の挿入損失量と受話側減衰器１２の挿入損失量の和）を算出するとともに、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推定結果と上記総和挿入損失量の算出値に応じて送話側減衰器１１及び受話側減衰器１２の各挿入損失量の配分を決定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、遠端側（相手側通話端末であるドアホン子器Ｓ側）における周囲騒音と、近端側（マイクロホン１側）における周囲騒音とのレベル差が大きい場合、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定する音声スイッチ１０’の挿入損失量制御部１３’では、例えば遠端側の周囲騒音レベルが大きい状況においては常に受話状態と判定し、近端側の周囲騒音レベルが大きい状況においては常に送話状態と判定してしまい、実際の通話状態に関係なく、通話状態を受話状態又は送話状態の何れか一方に固定してしまう現象（いわゆる音声スイッチ１０’の片倒れ）が生じることがある。
【０００６】
これに対して本発明者らは、受話信号に含まれる遠端側の背景雑音レベルを推定する遠端側背景雑音レベル推定部と、送話信号に含まれる近端側の背景雑音レベルを推定する近端側背景雑音レベル推定部と、挿入損失量制御部１３’で監視している受話信号を増幅する受話偏重モード設定用増幅器と、挿入損失量制御部１３’で監視している送話信号を増幅する送話偏重モード設定用増幅器と、遠端側背景雑音レベル並びに近端側背景雑音レベルの各推定値に応じて受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器の各利得を調整する偏重モード制御部とを設け、この偏重モード制御部により、遠端側背景雑音レベルの推定値が近端側背景雑音レベルの推定値よりも充分に大きい値であれば送話偏重モード設定用増幅器の利得を受話偏重モード設定用増幅器の利得よりも増大させて通話処理手段を送話偏重モードに設定し、近端側背景雑音レベルの推定値が遠端側背景雑音レベルの推定値よりも充分に大きい値であれば受話偏重モード設定用増幅器の利得を送話偏重モード設定用増幅器の利得よりも増大させて通話処理手段を受話偏重モードに設定し、遠端側背景雑音レベルの推定値と近端側背景雑音レベルの推定値の差が充分に大きい値でなければ受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器の各利得を略ゼロとして通話処理手段を中立モードに設定することによって、遠端側の通話端末における周囲騒音のレベルと近端側の拡声通話装置（親機Ｍ’）における周囲騒音のレベルとの差が大きい場合でも周囲騒音のレベルが高い方に通話方向が片倒れすることを防止したものを既に出願している（特願２００１−１７５５２１参照）。
【０００７】
しかしながら、本発明者らによる上記拡声通話装置において、例えば送話偏重モードのときには送話偏重モード設定用増幅器の利得を増大させているために所謂受話ブロッキングが生じ易くなり、あるいは受話偏重モードのときには受話偏重モード設定用増幅器の利得を増大させているために所謂送話ブロッキングが生じ易くなってしまう。ここで受話ブロッキングとは、近端側が無音の状態で遠端側より音声が入力されたときに、近端側のスピーカ−マイクロホン間の音響結合によって生じる音響エコー信号の送話偏重モード設定用増幅器の出力点におけるパワーレベルが、原信号（受話信号）の受話偏重モード設定用増幅器の出力点におけるパワーレベルよりも大きくなって音声スイッチが送話状態になってしまうことにより、遠端側から入力された音声が近端側で受聴できなくなる現象を言う。また送話ブロッキングとは、遠端側が無音の状態で近端側より音声が入力されたときに、遠端側における音響結合又は伝送処理手段における信号の回り込みによって生じる回線エコー信号の受話偏重モード設定用増幅器の出力点におけるパワーレベルが、原信号（送話信号）の送話偏重モード設定用増幅器の出力点におけるパワーレベルよりも大きくなって音声スイッチが受話状態になってしまうことにより、近端側から入力された音声が遠端側で受聴できなくなる現象を言う。
【０００８】
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、送話ブロッキング及び受話ブロッキングを生じることなく、音声スイッチの片倒れを防止した拡声通話装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、集音した音声を送話信号として出力するマイクロホンと、相手側の通話端末からの受話信号に応じて鳴動するスピーカと、ハウリングを抑制して拡声通話を可能とする通話処理手段とを備え、通話処理手段は、マイクロホンとスピーカの音響結合によって音響エコーが生じる音響エコー経路、並びに相手側の通話端末における音響結合又は伝送処理手段における信号の回り込みによって回線エコーが生じる回線エコー経路により形成される閉ループの一巡利得を低減してハウリングを抑制する音声スイッチとを有し、音声スイッチは、送話側の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話信号と受話信号のレベルを比較して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具備する拡声通話装置であって、通話処理手段は、受話信号に含まれる遠端側の背景雑音レベルを推定する遠端側背景雑音レベル推定部と、送話信号に含まれる近端側の背景雑音レベルを推定する近端側背景雑音レベル推定部と、挿入損失量制御手段で監視している受話信号を増幅する受話偏重モード設定用増幅器と、挿入損失量制御手段で監視している送話信号を増幅する送話偏重モード設定用増幅器と、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定する音響側帰還利得推定部と、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定する回線側帰還利得推定部と、遠端側背景雑音レベル、近端側背景雑音レベル、音響側帰還利得並びに回線側帰還利得の各推定値に応じて受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器の各利得を調整する偏重モード制御部とを備え、偏重モード制御部は、遠端側背景雑音レベルの推定値が近端側背景雑音レベルの推定値よりも充分に大きい値であり且つ音響側帰還利得の推定値が所定値よりも小さい値となる状態が一定時間以上継続すれば送話偏重モード設定用増幅器の利得を受話偏重モード設定用増幅器の利得よりも増大させて通話処理手段を送話偏重モードに設定し、近端側背景雑音レベルの推定値が遠端側背景雑音レベルの推定値よりも充分に大きい値であり且つ回線側帰還利得の推定値が所定値よりも小さい値となる状態が一定時間以上継続すれば受話偏重モード設定用増幅器の利得を送話偏重モード設定用増幅器の利得よりも増大させて通話処理手段を受話偏重モードに設定し、遠端側背景雑音レベルの推定値と近端側背景雑音レベルの推定値の差の絶対値が充分に大きい値となる状態が一定時間以上継続しなければ受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器で受話信号及び送話信号を増幅しないことにより通話処理手段を中立モードに設定することを特徴とし、遠端側と近端側の周囲騒音のレベル差だけでなく、音響側帰還利得並びに回線側帰還利得の各推定値も考慮して送話偏重モード、受話偏重モード、中立モードに設定しているため、送話ブロッキング及び受話ブロッキングを生じることなく、音声スイッチの片倒れを防止することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、偏重モード制御部は、受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器の各利得を音響側帰還利得並びに回線側帰還利得の推定値に応じて段階的に増減させることを特徴とし、音声スイッチを受話状態あるいは送話状態に切り換えるために必要な遠端側又は近端側の発声音圧レベルを下げることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、偏重モード制御部は、受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器の各利得を遠端側背景雑音レベル並びに近端側背景雑音レベルの推定値に応じて段階的に増減させることを特徴とし、音声スイッチを送話状態と受話状態にバランスよく切り換えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本実施形態の拡声通話装置を示すブロック図である。なお、本実施形態は従来例で説明したハンズフリーインターホンの親機Ｍとして拡声通話装置を構成したものであり、また、本実施形態の基本構成は本発明者らがした先の出願（特願２００１−１７５５２１）に記載した実施形態と共通である。なお、図１では相手側通話端末であるドアホン子機Ｓの図示を省略している。
【００１３】
本実施形態は、マイクロホン１、スピーカ２、２線−４線変換回路３、マイクロホンアンプＧ１、回線（２線の伝送路）への送話信号を増幅する回線出力アンプＧ２、回線からの受話信号を増幅する回線入力アンプＧ３、スピーカアンプＧ４、送話音量調整用増幅器Ｇ５、受話音量調整用増幅器Ｇ６、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂ、並びに音声スイッチ１０で構成される。
【００１４】
第１のエコーキャンセラ３０Ａは適応フィルタ３１Ａと減算器３２Ａからなる従来周知の構成を有し、スピーカ２−マイクロホン１間の音響結合により形成される音響エコー経路ＨACのインパルス応答を適応フィルタ３１Ａにより適応的に同定し、参照信号（スピーカアンプＧ４への入力信号）から推定したエコー成分（音響エコー）を減算器３２ＡによりマイクロホンアンプＧ１の出力信号（図１における点Ａの信号）から減算することでエコー成分を相殺して消去するものである。また、第２のエコーキャンセラ３０Ｂも適応フィルタ３１Ｂと減算器３２Ｂからなる従来周知の構成を有し、２線−４線変換回路３と伝送路との間のインピーダンスの不整合による反射およびドアホン子機Ｓにおけるスピーカ２’−マイクロホン１’間の音響結合とにより形成される回線エコー経路ＨLINのインパルス応答を適応フィルタ３１Ｂにより適応的に同定し、参照信号（回線出力アンプＧ２への入力信号、すなわち送話信号）から推定したエコー成分（回線エコー）を減算器３２Ｂにより受話信号（図１における点Ｃの信号）から減算することでエコー成分を相殺して消去するものである。
【００１５】
音声スイッチ１０は、送話側の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段たる送話側減衰器１１と、受話側の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段たる受話側減衰器１２と、送話側及び受話側の各減衰器１１，１２から挿入する損失量を制御する挿入損失量制御部１３とを具備する。挿入損失量制御部１３は、受話側減衰器１２の出力点Ｒoutから音響エコー経路ＨACを介して送話側減衰器１１の入力点Ｔinへ帰還する経路（以下、「音響側帰還経路」という）の音響側帰還利得αを推定するとともに、送話側減衰器１１の出力点Ｔoutから回線エコー経路ＨLINを介して受話側減衰器１２の入力点Ｒinへ帰還する経路（以下、「回線側帰還経路」という）の回線側帰還利得βを推定し、音響側及び回線側の各帰還利得α，βの推定値α’，β’に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和（送話側減衰器１１の挿入損失量と受話側減衰器１２の挿入損失量の和）を算出する総損失量算出部１４と、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定し、この推定結果と総損失量算出部１４の算出値に応じて送話側減衰器１１及び受話側減衰器１２の各挿入損失量の配分を決定する挿入損失量分配処理部１５とからなる。なお、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂと音声スイッチ１０を含む通話処理手段は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて従来周知の技術により実現可能である。
【００１６】
総損失量算出部１４では、整流平滑器や低域通過フィルタ等を用いて送話側減衰器１１の入力信号の短時間における時間平均パワーを推定し、同じく整流平滑器や低域通過フィルタ等を用いて受話側減衰器１２の出力信号の短時間における時間平均パワーを推定し、音響側帰還経路ＨACにて想定される最大遅延時間において受話側減衰器１２の出力信号の時間平均パワーの推定値の最小値を求め、この最小値で送話側減衰器１１の入力信号の時間平均パワーの推定値を除算した値を音響側帰還利得αの推定値α’とするとともに、整流平滑器や低域通過フィルタ等を用いて受話側減衰器１２の入力信号の短時間における時間平均パワーを推定し、同じく整流平滑器や低域通過フィルタ等を用いて送話側減衰器１１の出力信号の短時間における時間平均パワーを推定し、回線側帰還経路ＨLINにて想定される最大遅延時間において送話側減衰器１１の出力信号の時間平均パワーの推定値の最小値を求め、この最小値で受話側減衰器１２の入力信号の時間平均パワーの推定値を除算した値を回線側帰還利得βの推定値β’とする。そして、総損失量算出部１４は音響側帰還利得α及び回線側帰還利得βの各推定値α’，β’から所望の利得余裕ＭＧを得るために必要な総損失量Ｌｔを算出し、その値Ｌｔを挿入損失量分配処理部１５に出力する。
【００１７】
挿入損失量分配処理部１５では、送話側減衰器１１の入出力信号及び受話側減衰器１２の入出力信号を監視し、これらの信号のパワーレベルの大小関係並びに音声信号の有無などの情報から通話状態（受話状態、送話状態等）を判定するとともに、判定された通話状態に応じた割合で総損失量Ｌｔを送話側減衰器１１と受話側減衰器１２に分配するように各減衰器１１，１２の挿入損失量を調整する。
【００１８】
ところで本実施形態における総損失量算出部１４は、上述のように各帰還利得α，βの推定値α’，β’に基づいて閉ループに挿入すべき損失量の総和を算出して適応更新する更新モード、並びに総損失量を所定の初期値に固定する固定モードの２つの動作モードを有し、相手側通話端末（ドアホン子機Ｓ）との通話開始から第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが充分に収束するまでの期間には固定モードで動作するとともに第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが充分に収束した後の期間には更新モードで動作する。すなわち、総損失量算出部１４では音響側帰還利得α及び回線側帰還利得βの推定値α’，β’がともに通話開始から所定時間（数百ミリ秒）以上継続して所定の閾値ε（例えば、通話開始時における各推定値α’，β’に対して１０ｄＢ〜１５ｄＢ小さい値）を下回った時点で第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが充分に収束したものとみなし、上記時点以前には総損失量を初期値に固定する固定モードで動作し、上記時点以降には各推定値α’，β’に基づいて総損失量を適応更新する更新モードに動作モードを切り換える。なお、固定モードにおける総損失量の初期値は更新モードにおいて随時更新される総損失量よりも充分に大きな値に設定される。
【００１９】
而して、通話開始直後の第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが充分に収束していない状態においては、固定モードで動作する総損失量算出部１４によって充分に大きな値に設定される初期値の総損失量が閉ループに挿入されるため、不快なエコー（音響エコー並びに回線エコー）やハウリングの発生を抑制して安定した半二重通話を実現することができる。また、通話開始から時間が経過して第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが充分に収束した状態においては、総損失量算出部１４の動作モードが固定モードから更新モードに切り換わって閉ループに挿入する総損失量が初期値よりも充分に低い値に減少するため、双方向の同時通話が実現できるものである。しかも、総損失量の初期値を適切な値に設定することにより、通話開始直後の第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが収束していない状態のハウリング防止のために閉ループの一巡利得が１倍を超えないように各増幅器の利得を設計するという制約がなくなり、親機Ｍのハウジング（図示せず）の形状や構造等に関わらずに所望の通話音量が得られるように増幅器の利得を設計することができる。
【００２０】
次に、更新モードにおける総損失量算出部１４の具体的な動作を図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２１】
総損失量算出部１４は、固定モードから更新モードに移行した時点（ｔ＝ｔ１）から所定のサンプリング周期で音響側帰還利得α並びに回線側帰還利得βの推定処理を実行してその推定値α'(n)，β'(n)を算出し（ステップ１）、これら２つの推定値α'(n)，β'(n)の積と利得余裕ＭＧとから、閉ループの利得余裕をＭＧ[ｄＢ]に保つために必要とされる総損失量所望値Ｌｒ(n)を下式により算出する（ステップ２）。
【００２２】
Ｌｒ(n)＝２０log|α'(n)・β'(n)|＋ＭＧ[ｄＢ]
なお、α'(n)，β'(n)，Ｌｒ(n)はそれぞれ更新モード移行時点からｎ回目のサンプリングによって算出された帰還利得の推定値並びに総損失量所望値を示す。さらに、総損失量算出部１４は上式から算出したｎ回目の総損失量所望値Ｌｒ(n)と、前回（ｎ−１回目）の総損失量Ｌｔ(n-1)、すなわち前回の処理で決定されて実際に挿入された総損失量に対して今回算出した総損失量所望値Ｌｒ(n)が大きい場合、前回の総損失量Ｌｔ(n-1)に微少な増加量Δｉ[ｄＢ]を加算した値を今回の総損失量Ｌｔ(n)＝Ｌｔ(n-1)＋Δｉとし（ステップ３、ステップ４）、前回の総損失量Ｌｔ(n-1)に対して今回算出した総損失量所望値Ｌｒ(n)が小さい場合、前回の総損失量Ｌｔ(n-1)から微少な減少量Δｄ[ｄＢ]を減算した値を今回の総損失量Ｌｔ(n)＝Ｌｔ(n-1)−Δｄとする（ステップ５、ステップ６）。
【００２３】
このように総損失量算出部１４による総損失量の増減をΔｉ又はΔｄの微少な値に抑えることにより、相手側通話端末（ドアホン子機Ｓ）との通話開始直後のように第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが収束に向かって活発に係数を更新しているために音響側帰還利得α及び回線側帰還利得βの変化が激しい状態においても、聴感上の違和感をなくすことができる。
【００２４】
一方、本実施形態の要旨は、受話信号に含まれる遠端側（相手側の通話端末）の背景雑音レベルを推定する遠端側背景雑音レベル推定部２０と、送話信号に含まれる近端側（マイクロホン１側）の背景雑音レベルを推定する近端側背景雑音レベル推定部２１と、挿入損失量制御部１３で監視している受話信号を増幅する受話偏重モード設定用増幅器ＧＲと、挿入損失量制御部１３で監視している送話信号を増幅する送話偏重モード設定用増幅器ＧＴと、受話側減衰器１２の出力点Ｒoutから音響エコー経路ＨACを介して送話側減衰器１１の入力点Ｔinへ帰還する経路の音響側帰還利得αを推定する音響側帰還利得推定部２２と、送話側減衰器１１の出力点Ｔoutから回線エコー経路ＨLINを介して受話側減衰器１２の入力点Ｒinへ帰還する経路の回線側帰還利得βを推定する回線側帰還利得推定部２３と、遠端側背景雑音レベル、近端側背景雑音レベル、音響側帰還利得並びに回線側帰還利得の各推定値に応じて受話偏重モード設定用増幅器ＧＲ並びに送話偏重モード設定用増幅器ＧＴの各利得を調整する偏重モード制御部２４とを、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂ並びに音声スイッチ１０を含む通話処理手段に備えた点にある。なお、遠端側背景雑音レベル推定部２０、近端側背景雑音レベル推定部２１、音響側帰還利得推定部２２、回線側帰還利得推定部２３並びに偏重モード制御部２４は第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂや音声スイッチ１０とともにＤＳＰを用いて実現される。
【００２５】
遠端側背景雑音レベル推定部２０並びに近端側背景雑音レベル推定部２１は何れも、立ち上がりが緩やかであり且つ立ち下がりが急峻な特性をもつ積分回路又はデジタルフィルタ等によって実現され、遠端側背景雑音レベル推定部２０では受話音量調整用増幅器Ｇ６から出力される受話信号中に定常的に存在する暗騒音（背景雑音）レベルを推定し、近端側背景雑音レベル推定部２１では送話音量調整用増幅器Ｇ５から出力される送話信号中に定常的に存在する背景雑音レベルを推定する。なお、音響側帰還利得推定部２２並びに回線側帰還利得推定部２３における各帰還利得の推定処理は総損失量算出部１４による推定処理と共通である。
【００２６】
偏重モード制御部２４は、遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎが近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎよりも充分に大きい値（ＰＦｎ≫ＰＮｎ）であり且つ音響側帰還利得αの推定値｜α'｜が所定値α０よりも小さい値（｜α'｜＜α０）となる状態が一定時間Ｔ１［秒］以上継続すれば、送話偏重モード設定用増幅器ＧＴの利得をＧ１［ｄＢ］（Ｇ１＞０）、受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの利得を０［ｄＢ］とすることで音声スイッチ１０を送話偏重モードに設定し、近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎが遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎよりも充分に大きい値（ＰＮｎ≫ＰＦｎ）であり且つ回線側帰還利得βの推定値｜β'｜が所定値β０よりも小さい値（｜β'｜＜β０）となる状態が一定時間Ｔ２［秒］以上継続すれば、受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの利得をＧ２［ｄＢ］（Ｇ２＞０）、送話偏重モード設定用増幅器ＧＴの利得を０［ｄＢ］とすることで音声スイッチ１０を受話偏重モードに設定し、遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎと近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎの差が充分に大きい値となる状態が一定時間Ｔ１又はＴ２以上継続しなければ、受話偏重モード設定用増幅器ＧＲ並びに送話偏重モード設定用増幅器ＧＴで受話信号及び送話信号を増幅しない、つまり各々の利得を略ゼロとすることにより音声スイッチ１０を中立モードに設定する。
【００２７】
すなわち、遠端側の周囲騒音レベルと近端側の周囲騒音レベルとの差が大きい場合、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定する挿入損失量制御部１３では、例えば遠端側の周囲騒音レベルが大きい状況においては常に受話状態と判定し、近端側の周囲騒音レベルが大きい状況においては常に送話状態と判定してしまい、実際の通話状態に関係なく、受話状態又は送話状態の何れか一方に通話状態を固定してしまう現象（所謂音声スイッチ１０の片倒れ）が生じることがある。これに対して本発明者らは、偏重モード制御部２４が遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎと近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎを比較し、遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎの方が充分に大きい場合は挿入損失量制御部１３で監視する送話信号を送話偏重モード設定用増幅器ＧＴで利得Ｇ１［ｄＢ］だけ増幅することによって挿入損失量制御部１３が送話状態と判定し易い状態（送話偏重モード）に設定し、反対に近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎの方が充分に大きい場合は挿入損失量制御部１３で監視する受話信号を受話偏重モード設定用増幅器ＧＲで利得Ｇ２［ｄＢ］だけ増幅することによって挿入損失量制御部１３が受話状態と判定し易い状態（受話偏重モード）に設定するようにして音声スイッチ１０の片倒れを防止した拡声通話装置を既に提案している。しかしながら、偏重モード制御部２４が遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎと近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎの比較結果のみに基づいて送話偏重モード、受話偏重モード並びに中立モードの切り換えを行うと、例えば音響側帰還利得αがある程度大きな値である場合に、本来ならば受話状態となるべき状況であるのに受話状態とならない現象（受話ブロッキング）や、回線側帰還利得βがある程度大きな値である場合に、本来ならば送話状態となるべき状況であるのに送話状態とならない現象（送話ブロッキング）が生じる虞がある。
【００２８】
そこで本発明においては、偏重モード制御部２４が遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎと近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎのレベル差だけでなく、音響側帰還利得α並びに回線側帰還利得βの各推定値｜α'｜，｜β'｜も考慮して送話偏重モード、受話偏重モード、中立モードに設定している。すなわち、遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎが近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎよりも充分に大きい状況が一定時間Ｔ１以上継続した場合でも、音響側帰還利得αの推定値｜α'｜が所定値α０を上回るときには送話偏重モードに移行しないため、受話ブロッキングを生じることなく、音声スイッチ１０の片倒れを防止することができる。また、近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎが遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎよりも充分に大きい状況が一定時間Ｔ２以上継続した場合でも、回線側帰還利得βの推定値｜β'｜が所定値β０を上回るときには受話偏重モードに移行しないため、送話ブロッキングを生じることなく、音声スイッチ１０の片倒れを防止することができる。
【００２９】
ここで、受話ブロッキング及び送話ブロッキングを防止するためには、｜α'｜＋Ｇ１＜Ｍ１，｜β'｜＋Ｇ２＜Ｍ２（これを書き換えると、｜α'｜＜Ｍ１−Ｇ１＝α０，｜β'｜＜Ｍ２−Ｇ２＝β０）の関係が成立していなければならない。すなわち、上記所定値α０，β０は受話ブロッキング並びに送話ブロッキングに対するマージンＭ１，Ｍ２と送話偏重モード設定用増幅器ＧＴの利得Ｇ１及び受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの利得Ｇ２に応じて決定される。なお、送話偏重モード設定用増幅器ＧＴの利得Ｇ１並びに受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの利得Ｇ２は、それぞれ使用環境において想定される遠端側及び近端側の背景雑音レベルに対して、近端側及び遠端側からどの程度の音圧レベルで発声したときに音声スイッチ１０を送話状態あるいは受話状態に切り換えるかという拡声通話装置としての要求仕様に基づいて決定される。
【００３０】
ところで、偏重モード制御部２４が中立モードから送話偏重モードあるいは受話偏重モードに切り換える場合に、送話偏重モード設定用増幅器ＧＴ並びに受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの各利得Ｇ１，Ｇ２を音響側帰還利得α並びに回線側帰還利得βの推定値｜α'｜，｜β'｜に応じて段階的に増減させるようにしてもよい。例えば、利得Ｇ１を３段階に増減させるとすると、偏重モード制御部２４は、音響側帰還利得αの推定値｜α'｜が｜α'｜≧α０1のときにＧＴ＝０、α０2≦｜α'｜＜α０1のときにＧＴ＝Ｇ１”、α０3≦｜α'｜＜α０2のときにＧＴ＝Ｇ１’、｜α'｜＜α０3のときにＧＴ＝Ｇ１となるように送話偏重モード設定用増幅器ＧＴの利得Ｇ１を増減する（但し、α０3＜α０2＜α０1、０＜Ｇ１”＜Ｇ１’＜Ｇ１）。同じく、利得Ｇ２を３段階に増減させるとすると、偏重モード制御部２４は、回線側帰還利得βの推定値｜β'｜が｜β'｜≧β０1のときにＧＲ＝０、β０2≦｜β'｜＜β０1のときにＧＲ＝Ｇ２”、β０3≦｜β'｜＜β０2のときにＧＲ＝Ｇ２’、｜β'｜＜β０3のときにＧＲ＝Ｇ２となるように受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの利得Ｇ２を増減する（但し、β０3＜β０2＜β０1、０＜Ｇ２”＜Ｇ２’＜Ｇ２）。
【００３１】
例えば、送話偏重モード設定用増幅器ＧＴの利得Ｇ１が大きな値に設定される場合には所定値α０が小さい値に設定されることになり、音響側帰還利得αの推定値｜α'｜の初期値が大きい場合や第１の音響エコーキャンセラ３０Ａの収束速度が遅い場合には、推定値｜α'｜が所定値α０を下回るまでに要する時間が長くなり、状況によっては通話中に推定値｜α'｜が所定値α０を下回る状態に達しないこともある。このような場合においても、上述のように偏重モード制御部２４が中立モードから送話偏重モードに切り換える際に、送話偏重モード設定用増幅器ＧＴの利得Ｇ１を音響側帰還利得αの推定値｜α'｜に応じて段階的に増減させれば、音声スイッチ１０を送話状態に切り換えるために必要な近端側の発声音圧レベルを下げることができ、音声スイッチ１０が送話状態に切り換わり易くなる。同様に、受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの利得Ｇ２が大きな値に設定される場合には所定値β０が小さい値に設定されることになり、回線側帰還利得βの推定値｜β'｜の初期値が大きい場合や第２の音響エコーキャンセラ３０Ｂの収束速度が遅い場合には、推定値｜β'｜が所定値β０を下回るまでに要する時間が長くなり、状況によっては通話中に推定値｜β'｜が所定値β０を下回る状態に達しないこともある。このような場合においても、上述のように偏重モード制御部２４が中立モードから受話偏重モードに切り換える際に、受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの利得Ｇ２を回線側帰還利得βの推定値｜β'｜に応じて段階的に増減させれば、音声スイッチ１０を受話状態に切り換えるために必要な遠端側の発声音圧レベルを下げることができ、音声スイッチ１０が受話状態に切り換わり易くなる。
【００３２】
また、偏重モード制御部２４が中立モードから送話偏重モードあるいは受話偏重モードに切り換える場合に、送話偏重モード設定用増幅器ＧＴ並びに受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの各利得Ｇ１，Ｇ２を遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎと近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎとの差に応じて段階的に増減させるようにしてもよい。例えば、利得Ｇ１を３段階に増減させるとすると、偏重モード制御部２４は、上記差Ｘ（＝ＰＦｎ−ＰＮｎ）がＸ≦Ｘ１のときにＧＴ＝０、Ｘ１＜Ｘ≦Ｘ２のときにＧＴ＝Ｇ１”、Ｘ２＜Ｘ≦Ｘ３のときにＧＴ＝Ｇ１’、Ｘ＞Ｘ３のときにＧＴ＝Ｇ１となるように送話偏重モード設定用増幅器ＧＴの利得Ｇ１を増減する（但し、Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３、０＜Ｇ１”＜Ｇ１’＜Ｇ１）。同じく、利得Ｇ２を３段階に増減させるとすると、偏重モード制御部２４は、上記差Ｙ（＝ＰＮｎ−ＰＦｎ）がＹ≦Ｙ１のときにＧＲ＝０、Ｙ１＜Ｙ≦Ｙ２のときにＧＲ＝Ｇ２”、Ｙ２＜Ｙ≦Ｙ３のときにＧＲ＝Ｇ２’、Ｙ＞Ｙ３のときにＧＲ＝Ｇ２となるように受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの利得Ｇ２を増減する（但し、Ｙ１＜Ｙ２＜Ｙ３、０＜Ｇ２”＜Ｇ２’＜Ｇ２）。
【００３３】
上述のように偏重モード制御部２４が中立モードから送話偏重モードあるいは受話偏重モードに切り換える場合に、送話偏重モード設定用増幅器ＧＴ並びに受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの各利得Ｇ１，Ｇ２を遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎと近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎとの差に応じて段階的に増減させるようにすれば、例えば遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎと近端側背景雑音レベルの推定値ＰＮｎとの差が大きく、且つ利得Ｇ１，Ｇ２の設定値が大きい場合、近端側及び遠端側の背景雑音レベル差に応じて音声スイッチ１０を送話状態と受話状態にバランスよく切り換えることができる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、集音した音声を送話信号として出力するマイクロホンと、相手側の通話端末からの受話信号に応じて鳴動するスピーカと、ハウリングを抑制して拡声通話を可能とする通話処理手段とを備え、通話処理手段は、マイクロホンとスピーカの音響結合によって音響エコーが生じる音響エコー経路、並びに相手側の通話端末における音響結合又は伝送処理手段における信号の回り込みによって回線エコーが生じる回線エコー経路により形成される閉ループの一巡利得を低減してハウリングを抑制する音声スイッチとを有し、音声スイッチは、送話側の信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、受話側の信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話信号と受話信号のレベルを比較して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具備する拡声通話装置であって、通話処理手段は、受話信号に含まれる遠端側の背景雑音レベルを推定する遠端側背景雑音レベル推定部と、送話信号に含まれる近端側の背景雑音レベルを推定する近端側背景雑音レベル推定部と、挿入損失量制御手段で監視している受話信号を増幅する受話偏重モード設定用増幅器と、挿入損失量制御手段で監視している送話信号を増幅する送話偏重モード設定用増幅器と、受話側損失挿入手段の出力点から音響エコー経路を介して送話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の音響側帰還利得を推定する音響側帰還利得推定部と、送話側損失挿入手段の出力点から回線エコー経路を介して受話側損失挿入手段の入力点へ帰還する経路の回線側帰還利得を推定する回線側帰還利得推定部と、遠端側背景雑音レベル、近端側背景雑音レベル、音響側帰還利得並びに回線側帰還利得の各推定値に応じて受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器の各利得を調整する偏重モード制御部とを備え、偏重モード制御部は、遠端側背景雑音レベルの推定値が近端側背景雑音レベルの推定値よりも充分に大きい値であり且つ音響側帰還利得の推定値が所定値よりも小さい値となる状態が一定時間以上継続すれば送話偏重モード設定用増幅器の利得を受話偏重モード設定用増幅器の利得よりも増大させて通話処理手段を送話偏重モードに設定し、近端側背景雑音レベルの推定値が遠端側背景雑音レベルの推定値よりも充分に大きい値であり且つ回線側帰還利得の推定値が所定値よりも小さい値となる状態が一定時間以上継続すれば受話偏重モード設定用増幅器の利得を送話偏重モード設定用増幅器の利得よりも増大させて通話処理手段を受話偏重モードに設定し、遠端側背景雑音レベルの推定値と近端側背景雑音レベルの推定値の差の絶対値が充分に大きい値となる状態が一定時間以上継続しなければ受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器で受話信号及び送話信号を増幅しないことにより通話処理手段を中立モードに設定するので、遠端側と近端側の周囲騒音のレベル差だけでなく、音響側帰還利得並びに回線側帰還利得の各推定値も考慮して送話偏重モード、受話偏重モード、中立モードに設定しているため、送話ブロッキング及び受話ブロッキングを生じることなく、音声スイッチの片倒れを防止することができるという効果がある。
【００３５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、偏重モード制御部は、受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器の各利得を音響側帰還利得並びに回線側帰還利得の推定値に応じて段階的に増減させるので、音声スイッチを受話状態あるいは送話状態に切り換えるために必要な遠端側又は近端側の発声音圧レベルを下げることができるという効果がある。
【００３６】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、偏重モード制御部は、受話偏重モード設定用増幅器並びに送話偏重モード設定用増幅器の各利得を遠端側背景雑音レベル並びに近端側背景雑音レベルの推定値に応じて段階的に増減させるので、音声スイッチを送話状態と受話状態にバランスよく切り換えることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上の動作説明用のフローチャートである。
【図３】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  マイクロホン
２  スピーカ
１０  音声スイッチ
１３  挿入損失量制御部
２０  遠端側背景雑音レベル推定部
２１  近端側背景雑音レベル推定部
２２  音響側帰還利得推定部
２３  回線側帰還利得推定部
２４  偏重モード制御部
【図１】
0003941580.tif 000002
【図２】
0003941580.tif 000003
【図３】
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