(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、マイクロホンからの送話信号を増幅する送話側増幅手段と、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、スピーカへ出力される受話信号を増幅する受話側増幅手段と、相手側の通話端末との間で送話信号並びに受話信号の送信処理、受信処理を行う伝送処理手段と、ハウリングやエコー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た拡声通話装置において、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生じる音響エコーを消去する第１のエコーキャンセラと、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生じる回線エコーを消去する第２のエコーキャンセラと、第１及び第２のエコーキャンセラに挟まれた送話信号並びに受話信号の信号経路上に設けられる通話音量調整用増幅手段と、第１及び第２のエコーキャンセラの間に設けられ、音響エコー経路並びに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し、挿入損失量制御手段は、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とともに、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を算出する総損失量算出部と、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の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段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とからなり、総損失量算出部は、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、相手側通話端末との通話開始から第１及び第２のエコーキャンセラ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が充分に収束した後の期間には更新モードで動作するものであって、第１のエコーキャンセラは、音響エコー経路の特性を適応的に同定する適応フィルタと、送話信号から適応フィルタの出力を減算する減算器と、受話信号の瞬時パワーを推定する第１の信号パワー推定部と、ダブルトークを検出するダブルトーク検出部とを有し、第２のエコーキャンセラは、回線エコー経路の特性を適応的に同定する適応フィルタと、受話信号から適応フィルタの出力を減算する減算器と、送話信号の瞬時パワーを推定する第２の信号パワー推定部と、ダブルトークを検出するダブルトーク検出部とを有し、第１及び第２のエコーキャンセラは、第１の信号パワー推定部の推定値が送話信号に音声成分が含まれていると見なせる所定の閾値を超えるとともに第２の信号パワー推定部の推定値が受話信号に音声成分が含まれると見なせる所定の閾値を超え、且つ第１及び第２のエコーキャンセラのダブルトーク検出部によりダブルトークが検出されない状態でのみ適応フィルタの係数を更新するとともに、その他の状態では適応フィルタの係数を固定し、通話開始後に適応フィルタの係数更新を行った累積時間をカウントする係数更新累積時間カウンタを設けてなり、総損失量算出部は、係数更新累積時間カウンタのカウント値が所定の閾値を超えても音響側帰還利得及び回線側帰還利得の各推定値の少なくとも何れか一方が所定の閾値以下とならない場合には更新モードに移行せずに固定モードの動作を継続することを特徴とする拡声通話装置。
【請求項２】
不揮発性の記憶装置からなり総損失量の初期値を記憶する初期値記憶手段と、相手側通話端末との通話開始前に初期値記憶手段に記憶した総損失量の初期値を総損失量算出部へ設定する初期値設定手段とを備えた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】
通話処理手段は、送話信号が単一周波数のトーン信号か否かを検出する送話信号シングルトーン検出器と、受話信号が単一周波数のトーン信号か否かを検出する受話信号シングルトーン検出器と、これら２つのシングルトーン検出器の検出結果に基づいてハウリングの有無を検出するハウリング検出部とを備え、ハウリング検出部にてハウリングを検出すると第１及び第２のエコーキャンセラが具備する適応フィルタの係数を初期化するとともに音声スイッチの総損失量算出部の動作モードを固定モードとす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４】
更新モードで動作する総損失量算出部は、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値と利得余裕値とから総損失量所望値を求め、総損失量所望値が更新前の総損失量よりも大きければ総損失量を所定の増加量だけ増加した値に更新し、総損失量所望値が更新前の総損失量よりも小さければ総損失量を所定の減少量だけ減少させた値に更新するとともに、総損失量所望値が更新前の総損失量と等しければ総損失量を更新しないことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の拡声通話装置。
【請求項５】
第１及び第２のエコーキャンセラはダブルトークを検出するダブルトーク検出部を備え、挿入損失量制御手段は、挿入損失量分配処理部が送話状態と推定しているとき、あるいは第１のエコーキャンセラのダブルトーク検出部がダブルトークを検出しているときには音響側帰還利得の推定値を更新せずにそれ以前の推定値を保持するとともに、挿入損失量分配処理部が受話状態と推定しているとき、あるいは第２のエコーキャンセラのダブルトーク検出部がダブルトークを検出しているときには回線側帰還利得の推定値を更新せずにそれ以前の推定値を保持することを特徴とする請求項４記載の拡声通話装置。
【請求項６】
通話音量調整用増幅手段は、入力信号のレベルに応じて利得を可変するとともに入力信号に対する利得の特性が少なくとも１つの変曲点を有する利得制御機能付増幅器からなることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の拡声通話装置。
【請求項７】
通話音量調整用増幅手段は、出力信号が所定のレベルを超えないような利得の特性を有することを特徴とする請求項６記載の拡声通話装置。
【請求項８】
不揮発性の記憶装置からなり通話音量調整用増幅手段の特性を決定する１乃至複数のパラメータを記憶するパラメータ記憶手段と、相手側通話端末との通話開始前にパラメータ記憶手段に記憶したパラメータを通話音量調整用増幅手段に設定するパラメータ設定手段とを備えたことを特徴とする請求項６又は７記載の拡声通話装置。
【請求項９】
通話開始時には通話音量調整用増幅手段の利得を略零とし、その後、所定時間内で通話音量調整用増幅手段の利得を徐々に増加させる通話開始時利得調整手段を備えたことを特徴とする請求項６又は７又は８記載の拡声通話装置。
【請求項１０】
通話を終了する際に所定時間内で通話音量調整用増幅手段の利得を徐々に減少させるとともに通話終了前に通話音量調整用増幅手段の利得を略零とする通話終了時利得調整手段を備えたことを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載の拡声通話装置。
【請求項１１】
マイクロホン、送話側増幅手段、スピーカ、受話側増幅手段、伝送処理手段並びに通話処理手段を収納するハウジングと、通話中に通話音量調整用増幅手段の利得の増加及び減少を指示する利得指示手段と、利得指示手段の指示に応じて通話音量調整用増幅手段の利得の特性を変更する利得特性変更手段とを備え、利得指示手段は、ハウジングに対して外部から操作可能に設けられた操作部を有し、操作部の操作に応じて利得の増加又は減少を指示することを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載の拡声通話装置。
【請求項１２】
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、マイクロホンからの送話信号を増幅する送話側増幅手段と、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、スピーカへ出力される受話信号を増幅する受話側増幅手段と、相手側の通話端末との間で送話信号並びに受話信号の送信処理、受信処理を行う伝送処理手段と、ハウリングやエコー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た拡声通話装置において、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生じる音響エコーを消去する第１のエコーキャンセラと、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生じる回線エコーを消去する第２のエコーキャンセラと、第１及び第２のエコーキャンセラに挟まれた送話信号並びに受話信号の信号経路上に設けられる通話音量調整用増幅手段と、第１及び第２のエコーキャンセラの間に設けられ、音響エコー経路並びに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し、挿入損失量制御手段は、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とともに、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を算出する総損失量算出部と、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の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段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とからなり、総損失量算出部は、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、相手側通話端末との通話開始から第１及び第２のエコーキャンセラ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が充分に収束した後の期間には更新モードで動作するものであって、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、遠端側背景雑音レベルの推定値が所定値以上の値であれば総損失量算出部の動作モードを更新モードとし、遠端側背景雑音レベルの推定値が所定値よりも大きくない値であれば総損失量算出部の動作モードを固定モードとする動作モード切換制御部とを備えたことを特徴とする拡声通話装置。
【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。しかしながら、このような方式では、遠端側および近端側の通話者が同時に発声した場合、どちらか一方の音声信号が音声スイッチの挿入損失により大幅に減衰してしまい、相手側の通話者には聴こえないレベルになってしまう。すなわち、原理的に双方向の同時通話（全二重通話）が実現できない。これは、通話端末の設置場所付近における騒音レベルが高く、相手側通話者の発した音声のレベルが騒音レベルよりも低い場合には、受話音声が途切れて聴こえてしまうことも意味する。音声スイッチを用いた従来方式が持つこのような短所がしばしば問題となり、最近では双方向の同時通話が実現できる方式を採用した拡声通話装置も提供され始めている。
【０００４】
図２４は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機Ｓとからなり、双方向の同時通話を実現可能とした所謂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、送話音量調整用増幅器Ｇ５、受話音量調整用増幅器Ｇ６、並びに第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂ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。
【０００５】
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帰還経路（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２４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線一４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帰還経路（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２４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。
【０００６】
而して、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂにより帰還経路ＨACおよびＨLINのエコー成分を相殺して閉ループを断ち切るため、不快なエコーおよびハウリングを抑制することができる。また、上記従来例によれば、マイクロホンアンプＧ１の出力信号に含まれるエコー以外の成分、すなわち、親機Ｍ’に対して通話者が発声した音声信号および親機Ｍ’の周囲の騒音については全く損失を与えずにドアホン子機Ｓ側へ伝送することができ、同様に受話信号に含まれるエコー以外の成分、すなわち、ドアホン子機Ｓに対して通話者が発声した音声信号およびドアホン子機Ｓの周囲の騒音については全く損失を与えずに親機Ｍ’側へ伝送することができる。したがって、双方向の同時通話を実現することができる。なお、図２４に示す従来構成において、さらに低損失の音声スイッチを２つのエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂの間の送受話路に設けた構成も従来より提案されているが、動作原理は基本的には同様であるから詳しい説明は省略する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂの適応フィルタ３１Ａ，３１Ｂが帰還経路ＨAC，ＨLINのインパルス応答を同定するのに通常数秒の学習時間を要する。言い換えれば、通話開始直後から数秒間は、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂによって帰還経路ＨAC，ＨLINを断ち切ることができず、通話系に閉ループが形成された状態にある。このような状態においては、通話者が発声した音声がエコーとして通話者自身に聴こえてしまい、不快感を与える。また、増幅器の利得が大きければハウリングを生じてしまう。
【０００８】
したがって、通話開始直後のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが収束していない状態（インパルス応答を同定するための学習状態）においてもハウリングを生じないためには、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必要がある。これは、明らかに通話音量に対して制約を与えることとなり、スピーカ２とマイクロホン１との距離が近くて音響結合利得が大きいハウジングを有する親機Ｍ’においては、実用上支障のない充分な通話音量が得られなくなってしまうことがある。また、図２４に示した従来構成において低損失の音声スイッチを２つのエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂの間の送受話路に設けた場合も同様に、通話音量に関して制約を生じることとなる。
【０００９】
以上のことは第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂの適応フィルタ３１Ａ，３１Ｂの係数が通話開始時に全て０にリセットされていることを前提としている。一方、予め適応フィルタ３１Ａ，３１Ｂに係数の初期値を与えておく方式も考えられるが、適応フィルタ３１Ａ，３１Ｂにより同定すべき帰還経路ＨAC，ＨLINの特性がハウジングの設置環境によって異なるものであるため、予め設定した初期値では帰還経路ＨAC，ＨLINの相殺効果が全く得られないこともあり得る。したがって、そのような方式においても通話音量に対して制約が生じてしまうことは避けられない。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、実用上支障のない充分な通話音量を得ながら、通話開始時並びに通話中ともに不快なエコーやハウリングを生じることなく、通話開始後、エコーキャンセラのフィルタ係数が所定の範囲値内に収束するのに要する時間を経過した後には、双方向の同時通話が実現可能な拡声通話装置を提供することにある。
【００１１】
【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、マイクロホンからの送話信号を増幅する送話側増幅手段と、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、スピーカへ出力される受話信号を増幅する受話側増幅手段と、相手側の通話端末との間で送話信号並びに受話信号の送信処理、受信処理を行う伝送処理手段と、ハウリングやエコー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た拡声通話装置において、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生じる音響エコーを消去する第１のエコーキャンセラと、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生じる回線エコーを消去する第２のエコーキャンセラと、第１及び第２のエコーキャンセラに挟まれた送話信号並びに受話信号の信号経路上に設けられる通話音量調整用増幅手段と、第１及び第２のエコーキャンセラの間に設けられ、音響エコー経路並びに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し、挿入損失量制御手段は、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とともに、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を算出する総損失量算出部と、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の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段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とからなり、総損失量算出部は、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、相手側通話端末との通話開始から第１及び第２のエコーキャンセラ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が充分に収束した後の期間には更新モードで動作するものであって、第１のエコーキャンセラは、音響エコー経路の特性を適応的に同定する適応フィルタと、送話信号から適応フィルタの出力を減算する減算器と、受話信号の瞬時パワーを推定する第１の信号パワー推定部と、ダブルトークを検出するダブルトーク検出部とを有し、第２のエコーキャンセラは、回線エコー経路の特性を適応的に同定する適応フィルタと、受話信号から適応フィルタの出力を減算する減算器と、送話信号の瞬時パワーを推定する第２の信号パワー推定部と、ダブルトークを検出するダブルトーク検出部とを有し、第１及び第２のエコーキャンセラは、第１の信号パワー推定部の推定値が送話信号に音声成分が含まれていると見なせる所定の閾値を超えるとともに第２の信号パワー推定部の推定値が受話信号に音声成分が含まれると見なせる所定の閾値を超え、且つ第１及び第２のエコーキャンセラのダブルトーク検出部によりダブルトークが検出されない状態でのみ適応フィルタの係数を更新するとともに、その他の状態では適応フィルタの係数を固定し、通話開始後に適応フィルタの係数更新を行った累積時間をカウントする係数更新累積時間カウンタを設けてなり、総損失量算出部は、係数更新累積時間カウンタのカウント値が所定の閾値を超えても音響側帰還利得及び回線側帰還利得の各推定値の少なくとも何れか一方が所定の閾値以下とならない場合には更新モードに移行せずに固定モードの動作を継続することを特徴とし、通話開始直後の第１及び第２のエコーキャンセラが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によって総損失量が充分に大きい初期値に固定されるために不快な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が実現でき、第１及び第２のエコーキャンセラが充分に収束した状態においては、更新モードで動作する総損失量算出部によって総損失量が随時更新されるために双方向の同時通話が実現できる。また、総損失量の初期値を適切な値に設定することにより、通話音量調整用増幅手段を含む増幅利得に対して制約が与えられないため、マイクロホンとスピーカとの位置関係や距離等の諸条件に応じて実用上支障のない充分な通話音量が得られるように増幅利得を設計することができる。しかも、適応フィルタのインパルス応答長よりも残響時間が長くなるような環境に設置される場合等において、総損失量算出部が固定モードの動作を継続することで不快なエコーやハウリングを抑制することができ、安定した半二重通話が維持できる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、不揮発性の記憶装置からなり総損失量の初期値を記憶する初期値記憶手段と、相手側通話端末との通話開始前に初期値記憶手段に記憶した総損失量の初期値を総損失量算出部へ設定する初期値設定手段とを備えたことを特徴とし、相手側通話端末との通話系に応じて初期値記憶手段に記憶する初期値を変更するだけで請求項１の発明と同様の作用効果を奏することが可能となる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、通話処理手段は、送話信号が単一周波数のトーン信号か否かを検出する送話信号シングルトーン検出器と、受話信号が単一周波数のトーン信号か否かを検出する受話信号シングルトーン検出器と、これら２つのシングルトーン検出器の検出結果に基づいてハウリングの有無を検出するハウリング検出部とを備え、ハウリング検出部にてハウリングを検出すると第１及び第２のエコーキャンセラが具備する適応フィルタの係数を初期化するとともに音声スイッチの総損失量算出部の動作モードを固定モードとすることを特徴とし、通話中にハウリングが生じても総損失量算出部の動作モードを固定モードとすることで直ちにハウリングを抑制し、安定した通話を再開することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、更新モードで動作する総損失量算出部は、音響側及び回線側の各帰還利得の推定値と利得余裕値とから総損失量所望値を求め、総損失量所望値が更新前の総損失量よりも大きければ総損失量を所定の増加量だけ増加した値に更新し、総損失量所望値が更新前の総損失量よりも小さければ総損失量を所定の減少量だけ減少させた値に更新するとともに、総損失量所望値が更新前の総損失量と等しければ総損失量を更新しないことを特徴とし、総損失量の所定時間当たりでの増減量を抑えることにより、相手側通話端末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及び回線側帰還利得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。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、第１及び第２のエコーキャンセラはダブルトークを検出するダブルトーク検出部を備え、挿入損失量制御手段は、挿入損失量分配処理部が送話状態と推定しているとき、あるいは第１のエコーキャンセラのダブルトーク検出部がダブルトークを検出しているときには音響側帰還利得の推定値を更新せずにそれ以前の推定値を保持するとともに、挿入損失量分配処理部が受話状態と推定しているとき、あるいは第２のエコーキャンセラのダブルトーク検出部がダブルトークを検出しているときには回線側帰還利得の推定値を更新せずにそれ以前の推定値を保持することを特徴とし、マイクロホンで集音されるエコー以外の成分、すなわちダブルトークの成分の重畳により音響側帰還利得及び回線側帰還利得の推定値の誤差が増大するのを防ぐことができる。その結果、通話開始から双方向の同時通話が可能となるまでに要する時間を第１及び第２のエコーキャンセラが収束するのに要する時間程度にすることができる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、通話音量調整用増幅手段は、入力信号のレベルに応じて利得を可変するとともに入力信号に対する利得の特性が少なくとも１つの変曲点を有する利得制御機能付増幅器からなることを特徴とし、微少あるいは過大なレベルの騒音に相当する入力信号に対して利得を低減するとともに音声のレベルに相当する入力信号に対して利得を増加させることで音響側帰還利得及び回線側帰還利得を低減しつつ適切な通話音量が得られる。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、通話音量調整用増幅手段は、出力信号が所定のレベルを超えないような利得の特性を有することを特徴とし、マイクロホンに過大なレベルの音が集音された場合でも、音割れや第１及び第２のエコーキャンセラの発散、あるいは音声スイッチにおける通話状態の誤推定などを生じることなく、通話を継続することができる。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項６又は７の発明において、不揮発性の記憶装置からなり通話音量調整用増幅手段の特性を決定する１乃至複数のパラメータを記憶するパラメータ記憶手段と、相手側通話端末との通話開始前にパラメータ記憶手段に記憶したパラメータを通話音量調整用増幅手段に設定するパラメータ設定手段とを備えたことを特徴とし、通話系の条件に応じてパラメータを変更するだけで常に所望の通話音量が得られる。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項６又は７又は８の発明において、通話開始時には通話音量調整用増幅手段の利得を略零とし、その後、所定時間内で通話音量調整用増幅手段の利得を徐々に増加させる通話開始時利得調整手段を備えたことを特徴とし、固定モードにおける総損失量の初期値を低減することができるため、通話開始後の総損失量算出部が固定モードで動作する期間において、損失量の切り換えに伴う通話の切断感を低減することができる。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項６〜９の何れかの発明において、通話を終了する際に所定時間内で通話音量調整用増幅手段の利得を徐々に減少させるとともに通話終了前に通話音量調整用増幅手段の利得を略零とする通話終了時利得調整手段を備えたことを特徴とし、通話路を開放したときに発生するノイズ（所謂、ボツ音）を抑えることができる。
【００２１】
請求項１１の発明は、請求項６〜８の何れかの発明において、マイクロホン、送話側増幅手段、スピーカ、受話側増幅手段、伝送処理手段並びに通話処理手段を収納するハウジングと、通話中に通話音量調整用増幅手段の利得の増加及び減少を指示する利得指示手段と、利得指示手段の指示に応じて通話音量調整用増幅手段の利得の特性を変更する利得特性変更手段とを備え、利得指示手段は、ハウジングに対して外部から操作可能に設けられた操作部を有し、操作部の操作に応じて利得の増加又は減少を指示することを特徴とし、周囲の騒音レベルが低い場合、例えば夜間の住宅街などにおいて使用する際に、操作部を操作して通話音量調整用増幅手段の利得を減少させ、通話音量を所望のレベルまで下げることができる。
【００２２】
請求項１２の発明は、上記目的を達成するため、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、マイクロホンからの送話信号を増幅する送話側増幅手段と、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、スピーカへ出力される受話信号を増幅する受話側増幅手段と、相手側の通話端末との間で送話信号並びに受話信号の送信処理、受信処理を行う伝送処理手段と、ハウリングやエコー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た拡声通話装置において、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生じる音響エコーを消去する第１のエコーキャンセラと、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生じる回線エコーを消去する第２のエコーキャンセラと、第１及び第２のエコーキャンセラに挟まれた送話信号並びに受話信号の信号経路上に設けられる通話音量調整用増幅手段と、第１及び第２のエコーキャンセラの間に設けられ、音響エコー経路並びに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し、挿入損失量制御手段は、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とともに、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を算出する総損失量算出部と、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の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段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とからなり、総損失量算出部は、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、相手側通話端末との通話開始から第１及び第２のエコーキャンセラ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が充分に収束した後の期間には更新モードで動作するものであって、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、遠端側背景雑音レベルの推定値が所定値以上の値であれば総損失量算出部の動作モードを更新モードとし、遠端側背景雑音レベルの推定値が所定値よりも大きくない値であれば総損失量算出部の動作モードを固定モードとする動作モード切換制御部とを備えたことを特徴とし、通話開始直後の第１及び第２のエコーキャンセラが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によって総損失量が充分に大きい初期値に固定されるために不快な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が実現でき、第１及び第２のエコーキャンセラが充分に収束した状態においては、更新モードで動作する総損失量算出部によって総損失量が随時更新されるために双方向の同時通話が実現できる。また、総損失量の初期値を適切な値に設定することにより、通話音量調整用増幅手段を含む増幅利得に対して制約が与えられないため、マイクロホンとスピーカとの位置関係や距離等の諸条件に応じて実用上支障のない充分な通話音量が得られるように増幅利得を設計することができる。しかも、遠端側の通話端末における周囲騒音のレベルが低い場合には総損失量算出部を固定モードで動作させることで近端側の通話音声以外の音が全て遠端側の通話端末に漏れることがなくなり、プライバシーの保護が図れる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、本発明の実施形態を説明する前に、本発明の実施形態と基本構成が共通である参考例について説明する。
（参考例１）
図１は本参考例の拡声通話装置を示すブロック図である。なお、本参考例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、従来例の親機Ｍ’と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、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。さらに本参考例では図示並びに説明を省略するが、親機Ｍは、通話ボタンの押操作によって発生しドアホン子機Ｓとの通話開始のトリガ信号となる通話開始信号等を受信し、親機Ｍが具備する通話制御用のスイッチやリレー等の接続、開放の制御等を行う通話制御手段を備えている。
【００２４】
本参考例では、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂに挟まれた送話信号及び受話信号の信号経路上に設けられる送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６の間に音声スイッチ１０が設けてある。この音声スイッチ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）やＣＰＵを用いて従来周知の技術により実現可能である。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
ところで本参考例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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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）。
【００３１】
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）。
【００３２】
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。
【００３３】
（参考例２）
図３は本参考例の拡声通話装置たる親機Ｍを示すブロック図である。なお、参考例１と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
親機Ｍは、通話ボタンの押操作によって発生しドアホン子機Ｓとの通話開始のトリガ信号となる通話開始信号等を受信し、親機Ｍが具備する通話制御用のスイッチやリレー等の接続、開放の制御を行う通話路制御モジュール２１、初期値設定手段たる総損失量初期値設定モジュール２２を実装したＣＰＵからなる通話制御部２０と、総損失量算出部１４の総損失量の初期値を記憶する初期値記憶手段たる不揮発性メモリ２３とを備えている。
【００３５】
ここで、本参考例の親機Ｍは、図４に示すようなハンズフリーインターホンシステムを構成する通話端末であって、有線又は無線の伝送系Ｗを介して複数台のドアホン子機Ｓやテレビモニタ機能付の親機ＭＭ、あるいは親機Ｍと類似の構成を有する副親機ＳＭ等の他の通話端末と通話が可能となっている。このように親機Ｍからみた相手側通話端末が複数台存在し、且つこれらの種類が異なるような場合、何れの通話端末との間で通話路が形成されるかによって総損失量の初期値が異なることとなる。何故なら、相手側通話端末の種類によって２線一４線変換回路３における反射率や相手側通話端末における音響結合利得が異なることによって、回線側帰還利得βの初期値（第２のエコーキャンセラ３０Ｂが初期化されているときの値）が変化するためである。また、通話中の相手側通話端末以外にどのような通話端末が伝送系Ｗに接続されているかによっても２線一４線変換回路３から伝送路Ｗ側をみたときのインピーダンスが変わるため、回線側帰還利得βの初期値が異なる値となる。さらに、相手側通話端末の台数や種類に応じて音量調整のために送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６の利得を変更するようなシステムにおいては、音響側帰還利得αの初期値（第１のエコーキャンセラ３０Ａが初期化されているときの値）も相手側通話端末の種類により異なる値となる。
【００３６】
そこで、本参考例では上述の種々の状況に応じた総損失量の適切な初期値を不揮発性メモリ２３に予め記憶させておき、通話制御部２０の通話路制御モジュール２１にて親機Ｍと相手側通話端末との通話路が確定された後、総損失量初期値設定モジュール２２が確定された通話路に適した初期値を不揮発性メモリ２３から読み出すとともに、通話開始前に総損失量算出部１４に対して読み出した初期値を転送して設定する。そして、総損失量算出部１４では設定された初期値を用いて固定モードの動作を行うのである。而して、このように音響側帰還利得α並びに回線側帰還利得βの値が異なる通話系毎に最適化された総損失量の初期値を不揮発性メモリ２３に記憶させておけば、回路構成を変更すること無しに種々の通話系に容易に対応することができ、本参考例で例示したように親機Ｍとともにハンズフリーインターホンシステムを構成する相手側通話端末が３台以上ある場合に特に有効である。
【００３７】
（実施形態１）
図５は本実施形態の要部を示すブロック図である。本実施形態は第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂに特徴があり、それ以外の構成は参考例１と同一であり、且つ第１のエコーキャンセラ３０Ａと第２のエコーキャンセラ３０Ｂとは同一の構成を有している。したがって、参考例１と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略するとともに、第１のエコーキャンセラ３０Ａについてのみ説明する。
【００３８】
本実施形態における第１のエコーキャンセラ３０Ａは、適応フィルタ３１Ａ及び減算器３２Ａに加えて、遠端信号パワー推定部３３Ａ、ダブルトーク検出処理部３４Ａ並びに係数更新累積時間カウンタ３５Ａを備えている。遠端信号パワー推定部３３Ａは、遠端側の信号（第１のエコーキャンセラ３０Ａにおいては受話信号、第２のエコーキャンセラ３０Ｂにおいては送話信号、以下同じ）Ｘｎの瞬時パワーを推定するものであり、ダブルトーク検出処理部３４Ａは、適応フィルタ３１Ａの収束を劣化させるレベルの信号がマイクロホンアンプＧ１の出力信号Ｙｎに含まれているか否かにより、親機Ｍと相手側通話端末とで話者がほぼ同時に話す状態、すなわちダブルトークを検出するものである。適応フィルタ３１Ａでは、遠端信号パワー推定部３３Ａの推定値が遠端信号Ｘｎに音声成分が含まれると見なせる所定の閾値を超え、且つダブルトーク検出処理部３４Ａによりダブルトークが検出されない状態でのみ、所定のアルゴリズム（例えば、学習同定法等）に基づいて係数を更新するとともに、その他の状態では係数を更新せずにそれ以前の値に固定する。また、係数更新累積時間カウンタ３５Ａは通話開始後に上記条件に従って適応フィルタ３１Ａが係数更新を行った累積時間をカウントし、そのカウント値を総損失量算出部１４に転送する。
【００３９】
総損失量算出部１４においては、係数更新累積時間カウンタ３５Ａのカウント値が所定の閾値Ｔmax（親機Ｍの通常の設置環境において第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが収束するのに要する時間よりも十分に大きい値であり、２０〜３０秒程度）を超えても音響側帰還利得αの推定値α’が所定の閾値ε（第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂの初期化時における値よりも１０〜１５ｄＢ程度小さい値）よりも小さくならない場合には、以後、音響側帰還利得αの推定処理を行わず、総損失量を初期値とする固定モードで動作する。同様に、第２のエコーキャンセラ３０Ｂにも係数更新累積時間カウンタ３５Ａを設けているので、結局、総損失量算出部１４においては、何れか一方の係数更新累積時間カウンタ３５Ａが閾値Ｔmaxを超えたときに、閾値Ｔmaxを超えた方の係数更新累積時間カウンタ３５Ａを有するエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂに対応する側の帰還利得（αもしくはβ）の推定値（α’又はβ’）が閾値εを下回らない場合、以後、音響側帰還利得α及び回線側帰還利得βの推定処理を中止して、総損失量を初期値とする固定モードで動作する。
【００４０】
而して本実施形態では、上述のように係数更新累積時間カウンタ３５Ａのカウント値が所定の閾値Ｔmaxを超えても音響側帰還利得α及び回線側帰還利得βの各推定値α’，β’の少なくとも何れか一方が所定の閾値ε以下とならない場合、すなわち、第１のエコーキャンセラ３０Ａにおける係数更新累積時間カウンタ３５Ａのカウント値が閾値Ｔmaxを超えても音響側帰還利得αの推定値α’が閾値ε以下とならない場合、または第２のエコーキャンセラ３０Ｂにおける係数更新累積時間カウンタ３５Ｂのカウント値が閾値Ｔmaxを超えても回線側帰還利得βの推定値β’が閾値ε以下とならない場合には、総損失量算出部１４が更新モードに移行せずに固定モードの動作を継続するため、適応フィルタ３１Ａのインパルス応答長よりも残響時間が長くなるような環境に親機Ｍが設置される場合等において、総損失量算出部１４が固定モードの動作を継続することで不快なエコーやハウリングを抑制することができ、安定した半二重通話が維持できる。逆に、総損失量算出部１４がこのような処理を行わない場合、残響時間の長い環境に設置したときには音響側帰還利得α及び回線側帰還利得βの変化が激しく変動し、総損失量算出部１４におけるこれら帰還利得α，βの推定処理が追従できずに不快なエコーやハウリングを生じてしまう虞がある。
【００４１】
（実施形態２）
図６は本実施形態の拡声通話装置たる親機Ｍを示すブロック図である。なお、参考例１と同一の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。また、詳細な構成の図示は省略しているが、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂの構成は実施形態１と同一である。
【００４２】
本実施形態は、送話信号が単一周波数のトーン信号か否かを検出する送話信号シングルトーン検出器４０と、受話信号が単一周波数のトーン信号か否かを検出する受話信号シングルトーン検出器４１と、これら２つのシングルトーン検出器４０，４１の検出結果に基づいてハウリングの有無を検出するハウリング検出部４２とを親機Ｍに備え、ハウリング検出部４２にてハウリングを検出すると第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが具備する適応フィルタ３１Ａ，３１Ｂの係数を初期化するとともに音声スイッチ１０の総損失量算出部１４の動作モードを固定モードとする点に特徴がある。
【００４３】
２つのシングルトーン検出器４０，４１は、例えば送話信号あるいは受話信号の高速フーリエ変換を利用したり、複数の帯域分割フィルタを用いて送話信号あるいは受話信号のパワーを比較することでトーン信号か否かを検出するものであるが、何れの検出方式についても従来周知の技術を用いて実現可能であるから詳しい説明は省略する。
【００４４】
ハウリング検出部４２では、シングルトーン検出器４０，４１がともに単一周波数のトーン信号を検出する状態が所定時間（例えば、２００〜３００ｍｓ程度）だけ継続した場合にハウリングが生じているものとして第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂにハウリング検出信号を出力し、これ以外の場合にはハウリング検出信号を出力しない。
【００４５】
次に、図７のフローチャートを参照して本実施形態の動作説明を行う。通話が開始されると、音声スイッチ１０と第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂにおいて初期化処理が行われ（ステップ１）、音声スイッチ１０では、初期化処理によって総損失量算出部１４の動作モードが固定モードとなる（ステップ２）。総損失量算出部１４ではハウリング検出部４２の出力状態を監視しており（ステップ３）、固定モードで動作中にハウリング検出部４２からハウリング検出信号が出力されると上記初期化処理に戻り、音声スイッチ１０と第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂにおいて初期化処理が行われ（ステップ１）、総損失量算出部１４も全ての変数を初期化した後に再度固定モードで動作する（ステップ２）。
【００４６】
一方、ハウリング検出部４２からハウリング検出信号が出力されない場合、総損失量算出部１４においては、実施形態１で説明したように何れか一方の係数更新累積時間カウンタ３５Ａ，３５Ｂが閾値Ｔmaxを超えたときに、閾値Ｔmaxを超えた方の係数更新累積時間カウンタ３５Ａ，３５Ｂを有するエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂに対応する側の帰還利得（αもしくはβ）の推定値（α’又はβ’）が閾値εを下回らなければ、閾値εを下回らない方のエコーキャンセラ３０Ａ又は３０Ｂにおいて推定値が収束不能と判断し（ステップ４）、更新モードに移行せずに固定モードの動作を継続する（ステップ２）。これに対して帰還利得α，βの推定値α’，β’が閾値εを下回れば、総損失量算出部１４では一応帰還利得α，βの推定値α’，β’が収束可能と判断し、さらに所定時間継続して帰還利得α，βの推定値α’，β’が閾値εを下回るか否かを監視する（ステップ５）。総損失量算出部１４は、帰還利得α，βの推定値α’，β’が所定時間継続して閾値εを下回らなければ更新モードに移行せずに固定モードの動作を継続し（ステップ２）、帰還利得α，βの推定値α’，β’が所定時間継続して閾値εを下回れば更新モードに移行する（ステップ６）。
【００４７】
そして、更新モードで動作中にハウリング検出部４２からハウリング検出信号が出力されると上記初期化処理に戻り、音声スイッチ１０と第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂにおいて初期化処理が行われ（ステップ１）、総損失量算出部１４も全ての変数を初期化した後に再度固定モードで動作する（ステップ２）。
【００４８】
このように本実施形態では、固定モード又は更新モードの何れの動作モードにおいても、通話中にハウリングが検出された際には速やかに２つのエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂの適応フィルタ３１Ａ，３１Ｂの係数を初期化するとともに、総損失量を初期値に戻して第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが収束するまでは総損失量算出部１４が固定モードで動作するため、通話系に形成される閉ループの一巡利得を抑制してハウリングに対する充分なマージンを得ることができる。その結果、通話中に万が一ハウリングが生じたとしても、直ちに（数百ｍｓ以内）ハウリングを抑制し、安定した通話を再開することができる。
【００４９】
（実施形態３）
図８は本実施形態の要部を示すブロック図である。但し、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂは同じ構成を有するので第１のエコーキャンセラ３０Ａのみを図示し、音声スイッチ１０についても本実施形態の要旨に係る部分のみを図示して、参考例１及び実施形態１と共通する構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００５０】
本実施形態は、実施形態１と同様に第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂにダブルトーク検出処理部３４Ａ，３４Ｂを設け、挿入損失量制御部１３において、挿入損失量分配処理部１５が送話状態と推定しているとき、あるいは第１のエコーキャンセラ３０Ａのダブルトーク検出処理部３４Ａがダブルトークを検出しているときには音響側帰還利得αの推定値α’を更新せずにそれ以前の推定値を保持するとともに、挿入損失量分配処理部１５が受話状態と推定しているとき、あるいは第２のエコーキャンセラ３０Ｂのダブルトーク検出処理部３４Ｂがダブルトークを検出しているときには回線側帰還利得βの推定値β’を更新せずにそれ以前の推定値を保持する処理を行う点に特徴がある。
【００５１】
図８では総損失量算出部１４における音響側帰還利得αの推定値α’を算出する処理系についてのみ図示しており、参考例１で説明したように帰還利得α，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を算出する処理系については図示を省略している。なお、回線側帰還利得βの推定値β’を算出する処理系については音響側帰還利得αの推定値α’を算出する処理系と同一であるから図示並びに説明を省略する。
【００５２】
総損失量算出部１４は、受話信号に対して第１のエコーキャンセラ３０Ａの適応フィルタ係数から音響結合系の群遅延を推定して遅延処理を施すエコーパス遅延補償処理部１６と、エコーパス遅延補償処理部１６から出力される信号（遅延補償信号）のパワーＰroを求める受話信号パワー演算部１７と、送話信号に含まれるエコー成分のパワーＰtiを求める音響エコーパワー演算部１８と、遅延補償信号パワーＰroとエコー成分パワーＰtiの比から音響側帰還利得αの推定値α’を算出する推定値算出部１９とを具備する。この推定値算出部１９は、帰還利得αの推定値α’を算出する際に、遅延補償信号パワーＰroとエコー成分パワーＰtiの他に、第１のエコーキャンセラ３０Ａのダブルトーク検出処理部３４Ａからダブルトーク検出フラグ（ＤＴＦ）と、挿入損失量分配処理部１５で推定された通話状態を示す通話状態情報とを参照する。
【００５３】
すなわち、推定値算出部１９では、ダブルトーク検出処理部３４Ａでダブルトークが検出されずにダブルトーク検出フラグＤＴＦが立っていない状態（ＤＴＦ＝０）であり、且つ挿入損失量分配処理部１５で推定された通話状態が送話状態以外のときにα’＝Ｐti／Ｐroとして推定値α’を算出する。一方、ダブルトーク検出処理部３４Ａでダブルトークが検出されてダブルトーク検出フラグＤＴＦが立っている状態（ＤＴＦ＝１）、または挿入損失量分配処理部１５で推定された通話状態が送話状態のときには、推定値算出部１９は推定値α’を新たに算出せずに前回の値を保持する。
【００５４】
而して上述のような処理を行うことにより、近端側（図８においてはマイクロホン１側）からの発声が行われて送信信号に無視できないレベルの音声成分が含まれていると判断されるような状況下では、総損失量算出部１４において帰還利得αの推定値α’の演算を行わず、送話信号がほぼ音響エコー成分に等しいと判断される状況下でのみ推定値α’の演算を行うことができる。したがって、マイクロホン１で集音されるエコー以外の成分、すなわちダブルトークの成分の重畳により帰還利得α，βの推定値α’，β’の誤差が増大するのを防ぐことができる。その結果、通話開始から双方向の同時通話が可能となるまでに要する時間を第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂが収束するのに要する時間程度にすることができる。
【００５５】
（実施形態４）
図９は本実施形態の拡声通話装置たる親機Ｍを示すブロック図である。なお、参考例１と同一の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００５６】
本実施形態は、音量調整のための送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６を、入力信号（送話信号又は受話信号）のレベルに応じて利得を可変するとともに入力信号に対する利得の特性が少なくとも１つの変曲点を有する利得制御機能（ＡＧＣ）付増幅器からなることを特徴とする。なお、利得制御機能付増幅器については従来周知であるから詳しい説明を省略する。
【００５７】
本実施形態では、入力信号に対する利得の特性が少なくとも２つの変曲点を有する利得制御機能付増幅器を送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６に用いており、図１０に送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６の入出力特性を示している。すなわち、入力信号レベルが音声とみなし得る入力信号の最小値Ｘｐ１［ｄＢＶ］以下の範囲では利得がＧ１［ｄＢ］、入力信号レベルが前記最小値Ｘｐ１から、想定される通話音声レベルの最大値Ｘｐ２［ｄＢＶ］までの範囲では利得がＧ２［ｄＢ］、入力信号レベルが前記最大値Ｘｐ２［ｄＢＶ］以上の範囲では利得がＧ３［ｄＢ］となっており、入力信号の最小値Ｘｐ１以下の範囲の利得Ｇ１と最大値Ｘｐ２以上の範囲の利得Ｇ３を比較的小さな値に設定するとともに、入力信号の最小値Ｘｐ１以上且つ最大値Ｘｐ２以下の範囲の利得Ｇ２を利得Ｇ１，Ｇ３よりも充分に大きな値に設定している。
【００５８】
本実施形態は上述のように構成してものであるから、マイクロホン１で集音される音響信号が通話音声とみなせる場合には所望の通話音量を得るために必要な利得Ｇ２とし、通話音声とみなし得ないような微少レベルの周囲騒音や過大レベルの環境騒音（風切り音、工事騒音、自動車騒音など）に対しては小さな利得Ｇ１又はＧ３とするため、帰還利得α，βを低減しつつ適切な通話音量が得られるという利点がある。
【００５９】
ところで、送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６に用いる利得制御機能付増幅器としては、出力信号が所定のレベルを超えないような入出力特性を持つことが望ましい。例えば、図１１に示すように入力信号レベルがＸｍ以上の範囲では出力信号レベルが上限値Ｌsatに制限されるようにすればよい。このように出力信号レベルが上限値Ｌsatを超えないようにすれば、アナログ信号系におけるアンプ出力信号の歪みやディジタル信号系におけるオーバーフローを防止することができる。すなわち、マイクロホン１が過大なレベルの音響信号を集音した場合においても、音割れ、エコーキャンセラ並びに音声スイッチ１０の不具合動作のない通話を継続することができる。
【００６０】
（実施形態５）
図１２は本実施形態の拡声通話装置たる親機Ｍを示すブロック図である。なお、参考例１，２並びに実施形態４と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
親機Ｍは、参考例２で説明したように通話ボタンの押操作によって発生しドアホン子機Ｓとの通話開始のトリガ信号となる通話開始信号等を受信し、親機Ｍが具備する通話制御用のスイッチやリレー等の接続、開放の制御を行う通話路制御モジュール２１、パラメータ設定手段たるパラメータ設定モジュール２４を実装したＣＰＵからなる通話制御部２０と、実施形態４で説明した利得制御機能付増幅器からなる送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６のパラメータ（利得Ｇ１〜Ｇ３、変曲点の入力信号レベルＸｐ１，Ｘｐ２、出力信号レベルの上限値Ｌsat等）を記憶するパラメータ記憶手段たる不揮発性メモリ２３とを備えている。
【００６２】
而して、参考例２で説明したように、親機Ｍがハンズフリーインターホンシステムを構成する通話端末であって、有線又は無線の伝送系Ｗを介して複数台のドアホン子機Ｓやテレビモニタ機能付の親機ＭＭ、あるいは親機Ｍと類似の構成を有する副親機ＳＭ等の他の通話端末と通話が可能となっていて、親機Ｍからみた相手側通話端末が複数台存在し、且つこれらの種類が異なるような場合、何れの通話端末との間で通話路が形成されるかによって送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６のパラメータの最適値が異なることとなる。何故なら、相手側通話端末の種類によって２線一４線変換回路３における伝送損失や相手側通話端末における音響結合利得が異なるためである。また、通話中の相手側通話端末以外にどのような通話端末が伝送系Ｗに接続されているかによっても２線一４線変換回路３における電動損失が異なるため、送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６のパラメータの最適値が異なる。
【００６３】
そこで、本実施形態では上述の種々の状況に応じた送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６のパラメータの最適値を不揮発性メモリ２３に予め記憶させておき、通話制御部２０の通話路制御モジュール２１にて親機Ｍと相手側通話端末との通話路が確定された後、パラメータ設定モジュール２４が確定された通話路に適した送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６のパラメータの最適値を不揮発性メモリ２３から読み出すとともに、送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６に対して読み出したパラメータ値を転送する。そして、送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６では各パラメータに転送された最適値を設定して動作するのである。而して、このように音響側帰還利得α並びに回線側帰還利得βの値等が異なる通話系毎に送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６のパラメータの最適値を不揮発性メモリ２３に記憶させておけば、回路構成を変更すること無しに種々の通話系に容易に対応することができ、本実施形態で例示したように親機Ｍとともにハンズフリーインターホンシステムを構成する相手側通話端末が３台以上ある場合に特に有効である。
【００６４】
（実施形態６）
本実施形態は、図１３に示すように送話音量調整用増幅器Ｇ５の出力側に通話開始時利得調整器４０を設けるとともに、通話制御部２０のＣＰＵに通話開始トリガ発生モジュール２５を実装している点に特徴があり、これ以外の構成及び動作については実施形態５と共通であるから、共通する構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００６５】
通話開始時利得調整器４０は、通話制御部２０の通話開始トリガ発生モジュール２５から通話開始を表すトリガ信号（通話開始トリガ信号）を受信した際、利得Ｇをゼロ（すなわち、ミュート状態）として動作を開始し、その後、図１４に示すように時間ｔの経過とともに直線的に利得Ｇを増加させ、所定の立ち上がり時間Ｔriseが経過したら利得Ｇを１に固定する動作を行う。すなわち、通話開始時利得調整器４０では、通話開始時点から立ち上がり時間Ｔriseまでの間の利得Ｇを１未満とすることで実質的に通話路への挿入損失量を増大させており、通話開始時の通話音量を小さくし、その後、徐々に音量を上昇させて立ち上がり時間Ｔrise経過後には所望の通話音量となるような通話を実現している。
【００６６】
而して、本実施形態は上述のように構成しているので、立ち上がり時間Ｔriseを適当な値に設定することで音声スイッチ１０における総損失量の初期値を低減できるため、通話開始後の総損失量算出部１４が固定モードで動作する期間において、損失量の切り換えに伴う通話の切断感を低減することができる。例えば、図１４に示すように経過時間とともに利得Ｇが０から連続して１まで単調増加するため、利得Ｇが不連続的にいきなり値を変えることがないので、瞬時に接続が行われたときに感じるような不連続的違和感がなく、さらに通話開始直後のハウリングを抑制できる。
【００６７】
（実施形態７）
本実施形態は、図１５に示すように送話音量調整用増幅器Ｇ５の出力側に通話終了時利得調整器４１を設けるとともに、通話制御部２０のＣＰＵに通話終了トリガ発生モジュール２６を実装している点に特徴があり、これ以外の構成及び動作については実施形態５と共通であるから、共通する構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００６８】
通話終了時利得調整器４１は、通話制御部２０の通話終了トリガ発生モジュール２６から通話終了を表すトリガ信号（通話終了トリガ信号）を受信した際、利得Ｇを１（すなわち、スルー状態）として動作し、その後、図１６に示すように時間ｔの経過とともに直線的に利得Ｇを減少させ、所定時間（ミュート時間）Ｔmuteが経過したら利得Ｇを０とする動作を行う。すなわち、通話ボタン操作等による通話終了要求に応じた通話終了トリガ信号が通話終了時利得調整器４１に入力されてからミュート時間Ｔmuteが経過した後、通話路制御モジュール２１により各部のスイッチやリレー等をオフして通話路を開放することができる。
【００６９】
而して、本実施形態は上述のように構成しているので、通話終了時にスピーカアンプＧ４に駆動電源を与えて動作状態としたままで通話路を開放したときに生じるノイズ（所謂、ボツ音とかポップノイズと称される、略インパルス性のノイズ）を抑えることができる。
【００７０】
（実施形態８）
本実施形態は、図１７に示すように通話制御部２０のＣＰＵに利得特性変更手段たる利得変更モジュール２７を実装するとともに、利得指示手段たる通話音量調整スイッチを親機Ｍのハウジング５０に設けた点に特徴がある。
【００７１】
図１８に示すように、親機Ｍのハウジング５０は合成樹脂により矩形箱型に形成され、実施形態４で説明した音声スイッチ１０、第１及び第２のエコーキャンセラ３０Ａ，３０Ｂ、通話制御部２０等を内部に収納するとともに、マイクロホン１並びにスピーカ２を前面からその一部が露出するようにして収納している。また、ドアホン子機Ｓからの呼出に応答して通話を開始するための通話ボタン５１とともに、通話音量調整スイッチの操作部たるアップボタン５２ａ並びにダウンボタン５２ｂがハウジング５０の前面に配設されている。アップボタン５２ａ又はダウンボタン５２ｂが押操作されると通話制御部２０の利得変更モジュール２７に対して各々の操作信号が入力され、利得変更モジュール２７ではアップボタン５２ａの操作信号が入力される毎に送話音量調整用増幅器Ｇ５の利得Ｇ［ｄＢ］を微少量Δ［ｄＢ］だけ増大させ、ダウンボタン５２ｂの操作信号が入力される毎に送話音量調整用増幅器Ｇ５の利得Ｇを微少量Δだけ減少させるものである。すなわち、本実施形態では、送話音量調整用増幅器Ｇ５に用いる利得制御機能付増幅器として、図１９に示すように変曲点が１つであって出力信号レベルが上限値Ｌsatに制限されるような入出力特性を有するものを用いており、アップボタン５２ａを押操作する毎に利得Ｇが微少量Δだけ増大して通話音量が大きくなり、反対にダウンボタン５２ｂを押操作する毎に利得Ｇが微少量Δだけ減少して通話音量が小さくなる。
【００７２】
而して、本実施形態は上述のように構成したものであるから、設定可能な通話音量の上限にはハウリングマージン等による制約が有るものの、通話音量の下限については拡声通話システムの仕様に応じて所望の値に設計することができる。すなわち、周囲の騒音レベルが低い場合、例えば夜間の住宅街などにおいて使用する際に、ダウンボタン５２ｂを操作して送話音量調整用増幅器Ｇ５の利得Ｇを減少させ、通話音量を所望のレベルまで下げることができるというように、時間帯や周囲の状況に応じて通話音量を適切な値に簡単に調整することができるものである。
【００７３】
（参考例３）
図２０は本参考例の要部を示すブロック図である。但し、参考例１と共通する構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００７４】
本参考例は、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４３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４４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送話音量調整用増幅器Ｇ５及び受話音量調整用増幅器Ｇ６の利得を調整する通話音量調整用利得制御部４５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特徴がある。すなわち、遠端側背景雑音レベル推定部４３、近端側背景雑音レベル推定部４４並びに通話音量調整用利得制御部４５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等を用いて実現される。
【００７５】
遠端側背景雑音レベル推定部４３並びに近端側背景雑音レベル推定部４４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４３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４４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。
【００７６】
通話音量調整用利得制御部４５は、遠端側背景雑音レベル推定部４３による相手端末側の背景雑音レベルの推定値ＰＦｎに応じて送話音量調整用増幅器Ｇ５の利得を可変するとともに、近端側背景雑音レベル推定部４４によるマイクロホン１及びスピーカ２側の背景雑音レベルの推定値ＰＮｎに応じて受話音量調整用増幅器Ｇ６の利得を可変する。すなわち、推定値ＰＦｎが大きいほど通話相手側における周囲騒音が大きいと考えられるから、この場合には通話音量調整用利得制御部４５が送話音量調整用増幅器Ｇ５の利得を増大させることで送話信号の音量を大きくし、受聴者（相手端末を使用する通話者）に送話者（拡声通話装置を使用する通話者）の声が聞き取り難くなるのを防止でき、反対に推定値ＰＦｎが小さいほど通話相手側における周囲騒音が小さいと考えられるから、この場合には通話音量調整用利得制御部４５が送話音量調整用増幅器Ｇ５の利得を減少させることで送話信号の音量を小さくし、周囲が静かな状況で音量が大きすぎて受聴者に不快感を与えることを防止できる。同様に、推定値ＰＮｎが大きいほど拡声通話装置側における周囲騒音が大きいと考えられるから、この場合には通話音量調整用利得制御部４５が受話音量調整用増幅器Ｇ６の利得を増大させることで受話信号の音量を大きくし、受聴者（拡声通話装置を使用する通話者）に送話者（相手端末を使用する通話者）の声が聞き取り難くなるのを防止でき、反対に推定値ＰＮｎが小さいほど拡声通話装置側における周囲騒音が小さいと考えられるから、この場合には通話音量調整用利得制御部４５が受話音量調整用増幅器Ｇ６の利得を減少させることで受話信号の音量を小さくし、周囲が静かな状況で音量が大きすぎて受聴者に不快感を与えることを防止できる。
【００７７】
（参考例４）
図２１は本参考例の要部を示すブロック図である。但し、参考例１並びに参考例３と共通する構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００７８】
本参考例は、遠端側背景雑音レベル推定部４３と、近端側背景雑音レベル推定部４４と、挿入損失量分配処理部１５（図示略）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、挿入損失量分配処理部１５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、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４６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特徴がある。
【００７９】
偏重モード制御部４６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であれば（ＰＦｎ≫ＰＮｎ）、送話偏重モード設定用増幅器ＧＴの利得をＧ［ｄＢ］、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であれば（ＰＮｎ≫ＰＦｎ）、受話偏重モード設定用増幅器ＧＲの利得をＧ［ｄＢ］、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でなければ、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の各利得を０［ｄＢ］として音声スイッチ１０を中立モードに設定する。
【００８０】
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分配処理部１５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。
【００８１】
そこで本参考例では、上述のように偏重モード制御部４６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分配処理部１５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Ｇ［ｄＢ］だけ増幅することにより、挿入損失量分配処理部１５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分配処理部１５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Ｇ［ｄＢ］だけ増幅することにより、挿入損失量分配処理部１５が受話状態と判定し易い状態（受話偏重モード）に設定することにより、音声スイッチ１０の片倒れを抑制して音声スイッチ１０の良好な切換特性を得ることができる。
【００８２】
（参考例５）
図２２は本参考例の要部を示すブロック図である。但し、参考例１並びに参考例４と共通する構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００８３】
本参考例は、受話偏重モード設定用増幅器ＧＲと、送話偏重モード設定用増幅器ＧＴと、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ことにより音声スイッチ１０を送話偏重モード、受話偏重モードあるいは中立モードの何れかに設定する偏重モード制御部４６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るとともに、使用者によって操作可能な操作部４７を有し、操作部４７の操作に応じて音声スイッチ１０の設定モードを偏重モード制御部４６に指示する指示手段を設けた点に特徴がある。
【００８４】
図２３（ｂ）に示すように本参考例は例えばテレビモニタ付の親機ＭＭとして構成され、ハウジング６０の前面下部にロータリスイッチ（図示せず）を操作する操作部４７が回動自在に配設されている。このロータリスイッチは３つの切換位置を有し、各切換位置が送話偏重モード、受話偏重モード並びに中立モードに対応させてある。そして、指示手段たる通話制御部２０がロータリスイッチの切換位置を監視し、各切換位置に対応したモードを偏重モード制御部４６に指示する。偏重モード制御部４６は通話制御部２０から与えられる指示に従っ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の各利得を制御し、音声スイッチ１０を上記指示に応じた何れかのモードに設定する。
【００８５】
而して、通話方向が送話又は受話の何れかに片倒れしていると使用者が判断した場合に操作部４７を操作して受話偏重モード又は送話偏重モードに設定することで片倒れを解消することができる。
【００８６】
（実施形態９）
図２３は本実施形態の要部を示すブロック図である。但し、参考例１並びに参考例３と共通する構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００８７】
本実施形態は、遠端側背景雑音レベル推定部４３と、遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎが所定値Ｐｔｈ以上の値であれば（ＰＦｎ≧Ｐｔｈ）、総損失量算出部１４の動作モードを更新モードとし、遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎが所定値Ｐｔｈよりも大きくない値であれば（ＰＦｎ＜Ｐｔｈ）、総損失量算出部１４の動作モードを固定モードとする動作モード切換制御部４８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特徴がある。
【００８８】
すなわち、遠端側の周囲騒音レベルがある程度低い状況ではマイクロホン１で集音される通話音声以外の音、例えば本実施形態の拡声通話装置がハンズフリーインターホンの親機として構成されている場合においては親機が設置されている室内の音が全て遠端側の通話端末（ドアホン子器）に漏れる虞があるが、上述のように遠端側背景雑音レベルの推定値ＰＦｎが所定値Ｐｔｈよりも大きくない値であれば動作モード切換制御部４８が総損失量算出部１４の動作モードを固定モードとし、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、遠端側の通話端末における周囲騒音のレベルが低い場合でも近端側の通話音声以外の音が全て遠端側の通話端末に漏れることがなくなり、プライバシーの保護が図れる。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１の発明は上述のように構成したものであり、通話開始直後の第１及び第２のエコーキャンセラが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によって総損失量が充分に大きい初期値に固定されるために不快な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が実現でき、第１及び第２のエコーキャンセラが充分に収束した状態においては、更新モードで動作する総損失量算出部によって総損失量が随時更新されるために双方向の同時通話が実現できるという効果がある。また、総損失量の初期値を適切な値に設定することにより、通話音量調整用増幅手段を含む増幅利得に対して制約が与えられないため、マイクロホンとスピーカとの位置関係や距離等の諸条件に応じて実用上支障のない充分な通話音量が得られるように増幅利得を設計することができるという効果がある。しかも、適応フィルタのインパルス応答長よりも残響時間が長くなるような環境に設置される場合等において、総損失量算出部が固定モードの動作を継続することで不快なエコーやハウリングを抑制することができ、安定した半二重通話が維持できるという効果がある。
【００９０】
請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、相手側通話端末との通話系に応じて初期値記憶手段に記憶する初期値を変更するだけで請求項１の発明と同様の効果を奏することが可能となる。
【００９１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明の効果に加えて、通話中にハウリングが生じても総損失量算出部の動作モードを固定モードとすることで直ちにハウリングを抑制し、安定した通話を再開することができるという効果がある。
【００９２】
請求項４の発明は、請求項１又は２又は３の発明の効果に加えて、総損失量の所定時間当たりでの増減量を抑えることにより、相手側通話端末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及び回線側帰還利得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という効果がある。
【００９３】
請求項５の発明は、請求項４の発明の効果に加えて、マイクロホンで集音されるエコー以外の成分、すなわちダブルトークの成分の重畳により音響側帰還利得及び回線側帰還利得の推定値の誤差が増大するのを防ぐことができ、その結果、通話開始から双方向の同時通話が可能となるまでに要する時間を第１及び第２のエコーキャンセラが収束するのに要する時間程度にすることができるという効果がある。
【００９４】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの発明の効果に加えて、例えば、微少あるいは過大なレベルの騒音に相当する入力信号に対して利得を低減するとともに音声のレベルに相当する入力信号に対して利得を増加させることで音響側帰還利得及び回線側帰還利得を低減しつつ適切な通話音量が得られるという効果がある。
【００９５】
請求項７の発明は、請求項６の発明の効果に加えて、マイクロホンに過大なレベルの音が集音された場合でも、音割れや第１及び第２のエコーキャンセラの発散、あるいは音声スイッチにおける通話状態の誤推定などを生じることなく、通話を継続することができるという効果がある。
【００９６】
請求項８の発明は、請求項６又は７の発明の効果に加えて、通話系の条件に応じてパラメータを変更するだけで常に所望の通話音量が得られるという効果がある。
【００９７】
請求項９の発明は、請求項６又は７又は８の発明の効果に加えて、固定モードにおける総損失量の初期値を低減することができるため、通話開始後の総損失量算出部が固定モードで動作する期間において、損失量の切り換えに伴う通話の切断感を低減することができるという効果がある。
【００９８】
請求項１０の発明は、請求項６〜９の何れかの発明の効果に加えて、通話路を開放したときに発生するノイズ（所謂、ボツ音）を抑えることができるという効果がある。
【００９９】
請求項１１の発明は、請求項６又は７又は８の発明の効果に加えて、周囲の騒音レベルが低い場合、例えば夜間の住宅街などにおいて使用する際に、操作部を操作して通話音量調整用増幅手段の利得を減少させ、通話音量を所望のレベルまで下げることができるというように、時間帯や周囲の状況に応じて通話音量を適切な値に簡単に調整することができるという効果がある。
【０１００】
請求項１２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、マイクロホンからの送話信号を増幅する送話側増幅手段と、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、スピーカへ出力される受話信号を増幅する受話側増幅手段と、相手側の通話端末との間で送話信号並びに受話信号の送信処理、受信処理を行う伝送処理手段と、ハウリングやエコー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た拡声通話装置において、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生じる音響エコーを消去する第１のエコーキャンセラと、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生じる回線エコーを消去する第２のエコーキャンセラと、第１及び第２のエコーキャンセラに挟まれた送話信号並びに受話信号の信号経路上に設けられる通話音量調整用増幅手段と、第１及び第２のエコーキャンセラの間に設けられ、音響エコー経路並びに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し、挿入損失量制御手段は、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とともに、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を算出する総損失量算出部と、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の算出値に応じて送話側損失挿入手段及び受話側挿入損失手段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とからなり、総損失量算出部は、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、相手側通話端末との通話開始から第１及び第２のエコーキャンセラ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が充分に収束した後の期間には更新モードで動作するものであって、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、遠端側背景雑音レベルの推定値が所定値以上の値であれば総損失量算出部の動作モードを更新モードとし、遠端側背景雑音レベルの推定値が所定値よりも大きくない値であれば総損失量算出部の動作モードを固定モードとする動作モード切換制御部とを備えたので、通話開始直後の第１及び第２のエコーキャンセラが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によって総損失量が充分に大きい初期値に固定されるために不快な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が実現でき、第１及び第２のエコーキャンセラが充分に収束した状態においては、更新モードで動作する総損失量算出部によって総損失量が随時更新されるために双方向の同時通話が実現できるという効果がある。また、総損失量の初期値を適切な値に設定することにより、通話音量調整用増幅手段を含む増幅利得に対して制約が与えられないため、マイクロホンとスピーカとの位置関係や距離等の諸条件に応じて実用上支障のない充分な通話音量が得られるように増幅利得を設計することができるという効果がある。しかも、遠端側の通話端末における周囲騒音のレベルが低い場合には総損失量算出部を固定モードで動作させることで近端側の通話音声以外の音が全て遠端側の通話端末に漏れることがなくなり、プライバシーの保護が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例１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】  本発明の参考例２を示すブロック図である。
【図４】  同上を用いたハンズフリーインターホンシステムのシステム構成図である。
【図５】  実施形態１を示す一部省略したブロック図である。
【図６】  実施形態２を示すブロック図である。
【図７】  同上の動作説明用のフローチャートである。
【図８】  実施形態３を示す一部省略したブロック図である。
【図９】  実施形態４を示すブロック図である。
【図１０】  同上における通話音量調整用増幅器の入出力特性を示す図である。
【図１１】  同上における通話音量調整用増幅器の他の入出力特性を示す図である。
【図１２】  実施形態５を示すブロック図である。
【図１３】  実施形態６の要部を示すブロック図である。
【図１４】  同上の動作説明図である。
【図１５】  実施形態７の要部を示すブロック図である。
【図１６】  同上の動作説明図である。
【図１７】  実施形態８の要部を示すブロック図である。
【図１８】  同上の正面図である。
【図１９】  同上の動作説明図である。
【図２０】  本発明の参考例３の要部を示すブロック図である。
【図２１】  本発明の参考例４の要部を示すブロック図である。
【図２２】  （ａ）は本発明の参考例５の要部を示すブロック図、（ｂ）は親機の外観図である。
【図２３】  実施形態９の要部を示すブロック図である。
【図２４】  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
１４ 総損失量算出部
１５ 損失量分配処理部
３０Ａ 第１のエコーキャンセラ
３０Ｂ 第２のエコーキャンセラ
【図１】
0004069595.tif 000002
【図２】
0004069595.tif 000003
【図３】
0004069595.tif 000004
【図４】
0004069595.tif 000005
【図５】
0004069595.tif 000006
【図６】
0004069595.tif 000007
【図７】
0004069595.tif 000008
【図８】
0004069595.tif 000009
【図９】
0004069595.tif 000010
【図１０】
0004069595.tif 000011
【図１１】
0004069595.tif 000012
【図１２】
0004069595.tif 000013
【図１３】
0004069595.tif 000014
【図１４】
0004069595.tif 000015
【図１５】
0004069595.tif 000016
【図１６】
0004069595.tif 000017
【図１７】
0004069595.tif 000018
【図１８】
0004069595.tif 000019
【図１９】
0004069595.tif 000020
【図２０】
0004069595.tif 000021
【図２１】
0004069595.tif 000022
【図２２】
0004069595.tif 000023
【図２３】
0004069595.tif 000024
【図２４】
0004069595.tif 000025