(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕切り板または壁を介して部屋の外側の者と内側の者が通話を行うことができる通話装置であって、受話側の音声増幅系統として部屋の外側の者の音声を拾う受話マイクと、受話マイクから入力された音声を増幅する受話アンプと、受話アンプで増幅された音声を出力する室内スピーカとを具備し、送話側の音声増幅系統として部屋の内側の者の音声を拾う送話マイクと、送話マイクから入力された音声を増幅する送話アンプと、送話アンプで増幅された音声を出力する室外スピーカとを具備するものにおいて、送話マイクと送話アンプを結ぶラインから分離して、人が発する声の基本周波数が占める帯域を認識する周波数が通過する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）と、それを通過した音声を検知する音声検知回路を設け、この回路が音声を検知したときに受話側の音声増幅系統の出力を減衰するかまたはＯＦＦにすること、送話マイクと送話アンプを結ぶラインに、人が発する声の基本周波数が占める帯域を認識する周波数が通過する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）が設けられていないこと、及び受話マイクと受話アンプを結ぶラインに前記帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を通過する周波数より高い周波数が通過する高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を設けたことを特徴とする通話装置。
【請求項２】
帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を通過する周波数が９０Ｈｚ〜４００Ｈｚであることを特徴とする請求項１に記載の通話装置。
【請求項３】
高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を通過する周波数が４００Ｈｚより高いことを特徴とする請求項１または２に記載の通話装置。
【請求項４】
送話マイクが圧力傾度マイクであり、室内スピーカからの音声の出力方向に対して実質的に感度がないように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遊園地、映画館、劇場、鉄道等の切符売り場や案内場、金融機関の相談または融資窓口、または面談システム等に見られるような部屋の外側と内側を仕切る板または壁を介して部屋の外側の者と内側の者の通話をスムーズに行うことができる通話装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な通話装置について特に図１の遊園地の切符売り場の例を挙げて説明する。一般的に切符売り場は部屋の内側(室内)にいる切符の販売者が部屋の外側（室外）にいる切符の購入者と、「切符を求める」、「切符の金額を知らせる」、「切符を提供してお金を受け取る」等の目的のために会話をスムーズにやりとりして誤りの無い切符を売るようになされている。
【０００３】
このような通話装置においては、図１及び図２に示すように購入者の音声を販売者に伝えるために室外の者の音声を拾う受話マイクと、受話マイクから入力された音声を増幅する受話アンプと、受話アンプで増幅された音声を出力する室内スピーカを設け、販売者の音声を購入者に伝えるために室内の者の音声を拾う送話マイクと、送話マイクから入力された音声を増幅する送話アンプと、送話アンプで増幅された音声を出力する室外スピーカを設けている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、図２のような受話側及び送話側の音声増幅系統を有する通話装置においては、受話側（購入者）と送話側（販売者）の音声が同時に拡声されたときに互いに聞き取りにくい状態になりやすく、また室内（室外）スピーカの音声が送話（受話）マイクの方に音響的に回り込みやすい構造のため、たびたびハウリング現象が発生して、互いの音声を明瞭に聞き取りにくい状態となることがある。
【０００５】
そこで、このような不具合を避けるために、図３に示すように送話側及び受話側の音声増幅系統のそれぞれに送話時（受話時）の送話（受話）音声を検知する音声検知回路を設け、送話時は送話音声を検知して受話アンプの出力をＯＦＦにし、受話時には受話音声を検知して送話アンプの出力をＯＦＦにする方法が提案されている。この方法は送話側または受話側のいずれかからの音声に基づいた優先制御機能を有し、音響的な入出力の回り込みが起こらない点で優れているが、送話または受話のマイクのいずれかに音や声が入り続けると他方の側のアンプの出力は連続的にＯＦＦになり応答ができなくなって通話が不能になる。特に切符購入者はこの装置の優先制御機能を認識していないので、このような通話不能状態を無意識のうちに生じさせてしまうことが多く、依然問題が残ったままである。
【０００６】
この問題の対応策として、図４に示すように送話側（販売者側）にだけ送話時の送話音声を検知する音声検知回路を設け、非送話時は継続受話しているが、送話時だけ送話音声を検知して受話アンプの出力をＯＦＦにする方法がある。この方法は送話側のみに優先制御機能を有しているため、優先機能を認識している販売者により円滑に使用できると考えられるが、送話者（販売者）が送話していないときに送話者の声以外に室内スピーカから出力する受話音（購入者の声や周辺の室外騒音）を送話アンプが送話音声として検知して受話中にもかかわらず受話アンプの出力をＯＦＦにしてしまうことがあり、やはり通話不能になりうるという問題が残ったままである。
【０００７】
この問題の対策として、通話不能の主な原因である「室内スピーカから出力する受話音を送話アンプが検知すること」を防ぐために、図５に示すように送話アンプと受話アンプに入る音声入力に対して互いに異なる範囲の通過周波数帯域を有するフィルタを設ける方法がある。例えば人間の声をアンプなどに通過させる場合に概ね３００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの範囲の周波数を通過させることが良いと言われていることから、送話アンプに対して３００Ｈｚ〜１５００Ｈｚの範囲の低い周波数を通過する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を設け、受話アンプに対して１５００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの範囲の高い周波数を通過する高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を設けると、室内（室外）スピーカの音声が送話（受話）マイクに回り込んでも互いに干渉することなく通話が可能になるものと考えられる。
【０００８】
しかしながら、隣接した二つの通過周波数の特性を電気的及び音響的に完全に区分することは困難であることは周知の通りである。また、この方法は全音声周波数帯域を通過させるアンプを使用した場合と比較しても音の干渉面で若干の改善を見る程度であって、依然として室内スピーカから出力する受話音を送話側で検知する可能性は残ったままである。さらに、この方法の最大の弱点は販売者と購入者が聞くことになる互いのスピーカから出力される相手の声の音質が全音声周波数帯域を通過させた場合と比べて、周波数の低い帯域を使用する側の音質はくぐもって明瞭度が悪く、一方周波数の高い帯域を使用する側の音質はカン高い違和感のあるものとなることである。このような音質は装置の存在を充分認識している者同士の間の通話ではあまり問題にされないが、装置の存在を全く認識しない顧客である購入者に対して出力する音は良質なものが求められるため、依然問題は残ったままである。
【特許文献１】
特開２００１−２４８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はかかる従来技術の問題点を解消するために創案されたものであり、その目的は遊園地、映画館、劇場、鉄道等の切符売り場や案内場、金融機関の相談または融資窓口、または面談システム等に見られるような部屋の外側と内側を仕切る板または壁を介して部屋の外側の者と内側の者の通話をスムーズに行うことができる通話装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者はかかる目的を達成するために部屋の外側の者に対して出力される音声の音質を明瞭なものに保ちながら、送話マイクへの不必要な音声の入力を防止するように制御できる通話装置について鋭意検討した結果、送話マイクと送話アンプを結ぶラインから分離して、人が発する声の基本周波数が占める帯域を認識する周波数を通過する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）と、それを通過した音声を検知する音声検知回路を設け、この回路が音声を検知したときに受話側の音声増幅系統、例えば受話アンプの出力を減衰するかまたはＯＦＦにすることによって、本発明の目的を達成できることを見出し、本発明の完成に至った。
【００１１】
即ち、本発明は仕切り板または壁を介して部屋の外側の者と内側の者が通話を行うことができる通話装置であって、受話側の音声増幅系統として部屋の外側の者の音声を拾う受話マイクと、受話マイクから入力された音声を増幅する受話アンプと、受話アンプで増幅された音声を出力する室内スピーカとを具備し、送話側の音声増幅系統として部屋の内側の者の音声を拾う送話マイクと、送話マイクから入力された音声を増幅する送話アンプと、送話アンプで増幅された音声を出力する室外スピーカとを具備するものにおいて、送話マイクと送話アンプを結ぶラインから分離して、人が発する声の基本周波数が占める帯域を認識する周波数が通過する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）と、それを通過した音声を検知する音声検知回路を設け、この回路が音声を検知したときに受話側の音声増幅系統の出力を減衰するかまたはＯＦＦにすること、及び受話マイクと受話アンプを結ぶラインに前記帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を通過する周波数より高い周波数が通過する高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を設けたことを特徴とする通話装置である。
［００１２］
本発明の通話装置の好ましい態様では、例えば帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を通過する周波数を９０Ｈｚ〜４００Ｈｚとし、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を通過する周波数を４００Ｈｚより高くする。また、本発明の通話装置の好ましい態様では、送話マイクが圧力傾度マイクであり、室内スピーカからの音声の出力方向に対して実質的に感度がないように配置される。
【図面の簡単な説明】
［００１３］
［図１］通話装置を設置した遊園地の切符売り場の概略図を示す。
［図２］基本的な通話装置の主要構成図を示す。
［図３］送話時および受話時において相互に優先制御が働く通話装置の主要構成図を示す。
［図４］送話時のみ優先制御が働く通話装置の主要構成図を示す。
［図５］送話側および受話側において互いに異なる周波数帯域を使用する通話装置の主要構成図を示す。
［図６］本発明による通話装置の主要構成図を示す。
［図７］圧力傾度マイクの球面波効果の一例を示す。
［図８］圧力傾度マイクと室内スピーカの配置の一例を示す。
［発明を実施するための最良の形態］
［００１４］
本発明の通話装置の実施態様について以下具体的に説明するが、本発明はその目的を逸脱しない限りこれらの説明に制限されるものではない。
【００１５】
本発明の通話装置は、まず第一に図６に示すように送話マイクと送話アンプを結ぶラインから分離して、人が発する声の基本周波数が占める帯域を認識する周波数を通過する周波数帯域フィルタ（ＢＰＦ）と、そのフィルタを通過した音声を検知する音声検知回路を具備することを特徴とする。この音声検知回路は送話者の音声を検知したときに受話側の音声増幅系統、例えば受話アンプの出力を減衰するかまたはＯＦＦにするように機能する。
【００１６】
この送話アンプは、音声信号が帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を経由してから音声検知回路に入力される音声検知系統とは別に、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を経由せずに音声信号がそのまま増幅される音声増幅系統を有するため、送話側（販売側）の音声は何らフィルタで劣化されることなく受話側（購入者）に明瞭に伝えることができる。従って、従来の図５の装置のような欠点がなく、受話側（購入者）はこの装置の制御方法を全く認識しなくても送話側の音声を明瞭に聞きとることができ、送話側との通話において不都合が生じることがない。
【００１７】
また、この音声検知系統は音声検知回路に入力される前の音声のフィルタとして、人の送話音声のみを検知し、それ以外の周辺の雑音を検知しないように特定の周波数のみを通過する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を設けているので、販売者の送話音声のみに正確に反応し、送話音声以外の音によって受話アンプの出力を不必要に減衰したりまたはＯＦＦにすることがない。このフィルタは人が発する声の基本周波数（声帯の振動を音源として生ずる有声音などの持続部ではほぼ相似的な波の繰返しがみられ、その繰返しの周波数を一般に基本周波数と呼ぶ）、特に男性の声の９０Ｈｚぐらいから女性や子供の声の４００Ｈｚぐらいまでに着目し、前述の声の基本周波数が占める帯域と他の周波帯域（物音など）を識別するようになっており、送話音声と周辺の物音を識別する機能が格段に高くなるように通過周波数が選択される。ここで用いられる帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を通過する周波数としては９０Ｈｚ〜４００Ｈｚの範囲であることが好ましい。
【００１８】
このように本発明の装置は第一の特徴により、音声検知回路による不必要な制御、及び送話側（販売者）から受話側（購入者）へ伝達する音声の品質の劣化を有効に防止することができる。
【００１９】
また、本発明の通話装置は、第一の特徴を有効に機能させ、室内スピーカから送話マイクへの音声の回り込みによる影響をなくすために、第二の特徴として受話マイクと受話アンプを結ぶラインにおいて第一の特徴で設けた帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）の通過周波数より高い周波数を通過する高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を設けることができる。この高域通過フィルタ（ＨＰＦ）は送話音声と周辺の物音（特に室内スピーカから出る音声）を識別するために受話アンプに送話側が持つ音声検知回路の通過周波数（例えば９０〜４００Ｈｚ）を避けた通過周波数特性（例えば４００Ｈｚ超）を持つことが必要である。例えば送話側の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）より高い周波数、即ち人の発する声の基本周波数が占める帯域より高い周波数である４００Ｈｚ超を通過させる高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を受話アンプに設けることにより、室内スピーカから出力する受話音声が送話側の音声検知回路の検知レベルに達しないようにすることができる。
【００２０】
この方法では従来の図５の装置で指摘したような問題、即ち周波数の高い帯域を使用する側の音質がカン高い違和感のあるものとなるという問題が潜在的に存在するが、この音を送話側で聞く者がその不具合を認識し克服しうる側の販売者であることを前提とすれば、周波数範囲４００Ｈｚ超の全音声周波数帯域を出力するこの方法は「一般に周波数範囲１０００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの通過があれば音声は約９０％の明瞭度が保たれる」と言われていることも考え合わせて十分に実用に供するものである。
【００２１】
さらに、本発明の通話装置は、第一及び第二の特徴をさらに有効に機能させ補完するために、第三の特徴として送話マイクを圧力傾度マイクとし、このマイクを室内スピーカからの音声の出力方向に対して実質的に感度がないように配置することができる。
【００２２】
マイクは音圧の変化を電気的な変化に変える音響−電気変換器であるが、大別すると音圧に比例した起電力を発生する圧力マイクと音圧の傾きに比例した起電力を発生する圧力傾度マイク（速度マイクとも言う）に分けることができる。このうち圧力傾度マイクはその動作原理から音源との距離が波長と同程度以下になるような近距離では低い周波数で感度が増大するという特性（球面波効果）を持つ。図７は圧力傾度マイクの球面波効果を示す周波数特性の一例を示す。また、圧力傾度マイクの感度の指向特性はその構造の真横方向にほとんど感度を示さない両指向性である。この圧力傾度マイクの二つの特性を送話マイクに利用することによって、送話マイクは室内スピーカからの音声を拾いにくくなるため、送話側の音声検知回路は受話音声を誤って検知することがほとんど皆無になる。
【００２３】
圧力傾度マイクの球面波効果は本発明の通話装置の第一の特徴を補完するために利用される。圧力傾度マイクを送話マイクとして使用するとき、送話者は送話マイクに口を近づけて使用するので、充分に音声の波長と同程度以下になるような距離となり、音声検知回路の系統に入力しようとする声の低い周波数帯域の感度が増大されて、声の基本周波数帯域（例えば約９０Ｈｚ〜約４００Ｈｚ）を通過させるフィルタの効果を高め、その結果送話音の音声検知機能を高めることができる。一方周辺から来る他の声や物音はそれに比べて送話マイクまでの距離が離れていることから、それらの低い周波数帯域の感度が増大されることもなく、むしろ離れるほど低い周波数の感度は低下するので、送話音として検知する可能性も低下する。これにより、送話音声と周辺から来る他の声や物音との識別能力をさらに向上させることができる。
【００２４】
また、圧力傾度マイクの両指向性は本発明の通話装置の第二の特徴を補完するために利用される。この場合圧力傾度マイクを送話マイクとして使用するとき、周辺の声の中でも最も影響の可能性が高い室内スピーカから出る受話音声による不要な音声検知を防止するために、圧力傾度マイクが感度をほぼ示さなくなる角度（構造上の真横方向）の位置に室内スピーカが配置されるように構成する。図８に通話装置における圧力傾度マイクと室内スピーカの配置例を示す。このように圧力傾度マイクを配置することにより、送話側の音声検知回路は室内スピーカからの受話音声を検知することがさらになくなる。
【００２５】
本発明の通話装置は部屋の外側と内側を仕切る板又は壁（透明であっても不透明であってもよいし完全に内外が隔離されていてもよい）を介して部屋の外側の者と内側の者が通話を行う状況で使用されるが、特に部屋の外側の者がこの装置の制御を認識しない購入者又は相談者であり、一方部屋の内側の者がこの装置の制御を認識しうる販売者又は対応者であるような状況において設置すると特に効果的である。例えば遊園地、映画館、劇場、鉄道等の切符売り場や案内場、銀行や金融会社の相談または融資業務を行なう場所、または面談システムに好ましく使用することができる。
【００２６】
本発明の通話装置は上述のように構成されているので、以下のような効果を奏することができる。
（１）送話マイクから出力された音声信号をそのまま制御信号として使用するのではなく、主に人の発する声を構成する周波数帯域を通過するフィルタを通過させた後の信号を制御信号として使用しているので、送話者（販売者）の音声以外の音の影響による誤動作が少ない。また、制御用の信号と拡声用の信号は別系統にしているため、拡声用の音声信号はフィルタを通過せずに通常の音声増幅が可能である。
【００２７】
（２）受話者（購入者）が話した声は受話アンプで増幅され室内スピーカで拡声されるが、その際その拡声音が送話マイクへ回り込んだとき、送話アンプの制御機能により受話アンプの出力を減衰したりまたはＯＦＦにしてしまうという不具合の発生は上述の方法で抑制する効果があるが、この不具合の発生をより確実に抑制するために送話アンプ側の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）の帯域を外した帯域の高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を受話アンプに挿入し、受話音声はこの高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を通過してから拡声されるように構成しているので、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）通過後の音声信号は、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）の周波数帯域に反応するように設計された制御回路に対して反応し難いため、回りこみによる誤動作の発生を一層有効に抑制することができる。
【００２８】
（３）送話マイクに圧力傾度マイクを使用しているので、このマイクによる球面波効果と両指向性による恩恵が得られる。即ち、まず、送話者（販売者）が同マイクの近くで話した声は近距離では低い周波数で感度が増大する球面波効果により、特性的に帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）の周波数帯域に反応しやすくなる。また、同マイクの感度の指向特性は、構造の真横方向にほとんど感度を示さない両指向性であるという特性により、受話スピーカから出力される受話音声の送話マイクへの回り込みの影響が少なくなる。結果として、販売者の声を制御すべきときにはその反応はより向上し、制御すべきでないときには、送話マイクへの回りこみによる誤動作の発生がより抑制されることになり、通話装置の実用性をさらに高めることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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