(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号増幅手段を備えた電話端末器と、この端末器用オーディオ入出力装置との間で使用される取り外し自在な電話インタフェースであって、
テスト信号を発してこれを複数の異なる振幅で前記端末器に伝送し、
側音カップリングによって端末器から減衰されて戻るところの、前記の異なる振幅のテスト信号に対応する減衰帰還信号の振幅を監視することで、テスト信号の少なくとも一部がクリッピングを起こす振幅を検出し、
オーディオ入出力装置から受ける信号を電話端末器に伝送するのに先立って、その伝送信号の振幅を調節することで前記の信号増幅手段での信号のクリッピングを回避する
プロセッサ手段を備えた前記の電話インターフェース。
【請求項２】
前記プロセッサ手段が、多数の異なる振幅でテスト信号を発生するように構成されている請求項１に記載のインタフェース。
【請求項３】
前記のプロセッサ手段が、予め決められた振幅でテスト信号を発し、当該そのテスト信号を多数の異なる振幅で端末器に伝送するように構成された請求項１に記載のインターフェース。
【請求項４】
前記プロセッサ手段が、端末器に送られるテスト信号の振幅と、端末器から戻る減衰帰還信号の振幅との相対比を監視し、減衰帰還信号の少なくとも一部がクリッピングすることに起因する前記相対比の変化を検知するように構成された請求項１〜請求項３の何れかに記載のインターフェース。
【請求項５】
前記プロセッサ手段が、前記テスト信号の基本周波数の減衰帰還信号の振幅と、少なくとも一つの高調波の減衰帰還信号の振幅との相対比を監視し、基本周波数の減衰帰還信号がクリッピングすることに起因する前記相対比の減少を検知するように構成された請求項１〜請求項３の何れかに記載のインターフェース。
【請求項６】
前記プロセッサ手段が、前記相対比を測定するに先立ち、基本周波数と少なくとも一つの高調波とを、端末器から戻る減衰帰還信号から分離するように構成された請求項５に記載のインターフェース。
【請求項７】
前記プロセッサ手段が、端末器に送られるテスト信号の振幅と、そのテスト信号の基本周波数の減衰帰還信号の振幅との相対比を監視し、基本周波数の減衰帰還信号がクリッピングすることに起因する前記相対比の増大を検出するように構成された請求項１〜請求項３の何れかに記載のインターフェース。
【請求項８】
前記プロセッサ手段が、テスト信号を漸増する振幅で端末器に送り、後続するテスト信号と、当該信号に先行する少なくとも一つのテスト信号との比を比較するように構成された請求項１〜請求項７の何れかに記載のインターフェース。
【請求項９】
信号増幅手段を備えた電話端末器と、端末器用オーディオ入出力装置とを備え、両者間に請求項１〜請求項８の何れかに記載のインターフェースを設けた電話装置。
【請求項１０】
オーディオ入出力装置が電話ヘッドセットである請求項９に記載の電話装置。
【請求項１１】
オーディオ入出力装置が送受話器である請求項９または１０に記載の電話装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、取り外し自在な電話インターフェースに関し、特に電話端末器と、ヘッドセットなどのオーディオ入出力装置との間のインターフェースに関する。ここでいう電話端末器とは、数字又は英数字を付したキーパッドを備え、マイクロホンとイヤホーンラウドスピーカを内蔵した送受話器が通常接続されるユニットを指す。普通、ユーザーは送受話器を持ち上げて、電話端末器のキーパッドに数字又は英数字を打ち込む。
背景技術
通信の分野で要請される事項の一つは、送受話器及び／又はヘッドセットと電話端末器とを接続する際の融通性であって、イヤホーンとマイクロホンを併有した装置やヘッドセットが、別の電話端末器にも接続できるのは便利である。適度の振幅を持つ信号を、ヘッドセットから電話端末器を経て送り先（これは普通、電話ユニットである）に伝達するためには、電話端末器とヘッドセットとの間で増幅又は減衰の程度の決めて置かなければならない。送られる信号の振幅が小さ過ぎると、送り先で聞き取るにはこの信号は弱すぎる。しかし、送られる信号の振幅が高すぎると、その信号は送り先で歪む虞がある。電話端末器からの信号の振幅は、ヘッドセットに送られる信号が送り先において、電話端末器のオーバードライブによる信号のクリッピングや歪みなしに、はっきり聞き取れるように最適化される必要がある。クリッピングは電話端末器の増幅器へのマイクロホン出力回路が飽和することで生起する。
本発明の目的は、前述の欠点の１つもしくはそれ以上を回避又は削減することにある。
本発明はまた、予め取り決めた両者間の専用の利得（ゲイン）を持たないヘッドセットと、電話端末器との間に使用して優れた性能を発揮する電話インターフェースを提供する。
本発明の第２の目的は、何らアダプティブインターフェース技術を持たない電話端末器とヘッドセットとの組み合わせ装置に、改良された性能を提供することである。
本発明の第３の目的は、手動の利得制御なしに、信号の良好な伝達を可能にする装置を提供することになる。
一般的に言えば、本発明は、電話端末器から送り先に大きな振幅の信号を、クリッピングなしに伝送するために、ヘッドセットから電話端末器に送られる信号の振幅を調整する手段を提供する。
クリッピングを伴うことなく大きな振幅の信号を送信できれば、最適な信号伝達が達成される。
信号の最大ｒｍｓ値（ｒｍｓ＝平方自乗平均）は、クリッピングが起る前の波高因子を使用して求められる。波高因子は、信号のｒｍｓ値に対するピーク値の比率である。一般に波高因子の値は約５である。この波高因子の値と、クリッピングを起こす信号の振幅（この値は、本発明によって得られる）を用いて、クリッピングが回避できる信号のｒｍｓ値が決定される。従って、このｒｍｓ値信号を発生させるのに必要な利得の値又は増幅の値を設定することができる。
本発明の本質は、振幅が変化するテスト信号を電話の送受話器のようなオーディオ入出力装置の入力装置（マイクロホン）に伝送する回路を、電話端末器に付設することにある。電話端末器での側音カップリングは、通常、オーディオ入出力装置の出力装置であるスピーカーに戻るテスト信号を減衰させる結果を招く。この側音は、プロセッサで分析され、側音がクリッピングを起こすテスト信号の振幅を測定する。クリッピングが始まるテスト信号の振幅が一旦記録されると、インターフェースの増幅器又は減衰器の利得が調整され、ヘッドセット又はイヤホーンからの声が、通常会話の音量レベルでクリッピングが起るレベルよりも下の音量レベルに調節される。
発明の開示
本発明は、信号増幅手段を備えた電話端末器と、その電話端末器用オーディオ入出力装置との間で使用される取り外し自在な電話インターフェースを提供するものであって、その電話インターフェースは、次のようなプロセッサ手段を備えている。
すなわち、本発明のインターフェースに組み込まれるプロセッサ手段は、テスト信号を発してこれを複数の異なる振幅で電話端末器に伝送し、側音カップリングによって電話端末器から減衰されて戻るところの、前記の異なる振幅のテスト信号に対応する帰還減衰信号の振幅を監視して、テスト信号の少なくとも一部がクリッピングを起こす振幅を検出し、オーディオ入出力装置から受ける信号を電話端末器に伝送する前に、その信号の振幅を調節して、端末器の信号増幅手段での信号のクリッピングを実質的に回避するように機能する。
本発明はまた、最適な信号伝送を可能にする電話インターフェースの利得順応手段を提供するものでもあって、その利得順応手段は、テスト信号を発してこれを電話端末器に送信する手段と、電話端末器から側音カップリングした信号を受ける手段と、側音カップリングした信号を分析する手段と、この分析に応えて電話インターフェースの利得を調整する手段を備えている。
別の目的において、本発明は、信号増幅手段を含む電話端末器と、当該端末器用オーディオ入出力装置と、さらに本発明に係る取り外し自在な電話インタフフェースを備えた電話装置を提供する。
本発明の構成とその効果をさらに詳しく説明するために、添付図面を参照して実施例を示す。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の適応電話インターフェースに電話装置を装備した説明図であり、図２はインターフェースの基本的構成を示した図１の装置の回路図である。
発明を実施するための最良の形態
図１は、ダイアルキーパッド３を備えた電話端末器２と、送受話器４とを備えた電話装置１を示す。取り外し自在な電話インターフェース５は電源８を備え、線路６で端末器２の送受話器ソケット７に接続されている。また、インターフェース５は、線路９にて送受話器４に接続されている。（端末器に専用のヘッドセットソケットが設けられている場合には、そのヘッドセットソケットにインターフェース５が接続され、送受話器は定位置に置かれる）。ヘッドセット１０は、ユーザが身に着けて操作可能なコントロールユニット１１を備え、そのコントロールユニット１１は、着脱自在なコネクタ１３及び線路１２を介して、インターフェース５に接続されている。電話端末器２と電源ユニット８は、それぞれ線路１４及び１５にて、電話システムと主電源（共に図示省略）に接続される。
図２に示す様に、インターフェース５はスイッチ手段１６を有し、このスイッチ手段は、ヘッドセット１０及び送受話器４を、関連インターフェース回路で端末器２に選択的に接続する。インターフェース回路は、隔離装置１７を介してスイッチ手段１６に接続されている。
ヘッドセット１０のマイクロホン（入力装置）は、線路１８でアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１９に接続され、このＡＤＣにて、アナログ音声信号が、マイクロプロセッサ２０で処理可能なデジタル形式に変換される。このデジタル信号は、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）２１にてアナログ形式に戻されるが、この変換で得られるアナログ信号は、電話端末器２へ伝送するため、ＰＧＡ（プログラム可能な利得増幅器）２２及び演算増幅器（オペアンプ）又は電力増幅器（パワーアンプ）２３で要求される振幅を備えている。入力する音声信号と、側音カップリングによって端末器から出力する減衰音声信号も、ＰＧＡ２４（このものは、固定された増幅又は利得レベルを有してもよい）にて同様に処理され、ＡＤＣ２５にてこれらのアナログ信号は、プロセッサ２０で処理可能なデジタル信号に変換され、次にＤＡＣ２６にてアナログ信号に再変換された後、線路２７を経てヘッドセット１０の出力装置であるスピーカーもしくはイヤホーンに送られる。プロセッサ２０には、プログラムと参照データを蓄えておくための不揮発性メモリ２８と、通常のランダムアクセスメモリ２９とが設けられている。インターフェース５は、さらに、インターフェース５とヘッドセット１０の構成成分並びにヘッドセットのコントロールユニット１に電力を提供するための電源回路を備えている。
本発明のインターフェースでは、テスト信号がプロセッサ２０で発生する。この信号は、例えば、正弦波である。ここで説明する実施例では、テスト信号は６４サイクルの５００Ｈｚ正弦波であり、その増幅度は６４サイクル信号毎に増幅される。プロセッサ２０はこのテスト信号を電話端末器２に送る。電話端末器２での側音カップリングは、電話端末器２からプロセッサ２０に戻る帰還信号を減衰させ、減衰帰還信号を与える。プロセッサ２０は、デジタルフィルタ（又は高速フーリエ変換ＦＦＴ）を使用して前記の減衰帰還信号を分析し、当該信号の基本周波数（５００Ｈｚ）と、その高調波（例えば、第２高調波に当たる１０００Ｈｚと第３高調波に当たる１５００Ｈｚ）を選択し、減衰帰還信号の基本周波数の振幅と、高調波の比較的小さい振幅とを対比する。テスト信号の振幅が充分に大きくなると、あるポイントでテスト信号のクリッピングが起る。信号がクリッピングすると、基本周波数（クリッピングした）の振幅に対する高調波（クリッピングしていない）の振幅の比が急激に上昇する。このポイントが、インターフェース５のＰＧＡ２２における適切な利得の決定に利用される。高調波の振幅が、基本周波数の振幅の整数倍になると、プロセッサはテスト信号の現行振幅値を利用して、最適な信号伝送に必要な利得又は減衰を設定する。この利得又は減衰（正又は負の増幅）は、プログラム可能な利得増幅器又は減衰器を使用して設定するのが便利であるが、他の適当な手段、例えば、信号値をデジタルスケーリングすることでも設定することができる。
プロセッサ２０は、減衰帰還信号を監視してこれがクリッピングを起こしているか否かを見極める。減衰帰還信号がクリッピングを起こしていなければ、プロセッサは減衰帰還信号の監視を続行し、クリッピングを起こしていれば、クリッピングを起こすテスト信号の振幅値が、ＰＧＡ２０の利得に設定に利用される。
クリッピングが始まる振幅値が、一旦見極められ、ＰＧＡ利得が一旦設定されると、テストルーチンは、自己停止するようプログラムされており、再稼動しない。何らの理由で、再較正が必要が場合には、例えば、新しいヘッドセット用に既設定の利得を調整しなければならない時には、例えば、リセットボタンなどによってテストルーチンを再スタートさせる。
テスト信号の発生ルーチンは、幾つの方法で最初に活性化され、ＰＧＡの利得値が設定される。その方法の一つは、電力を装置に供給して信号を発生させる方法である。別の方法は、電話末端機の受話器を取り上げた時に信号を発生させる方法である。さらに別の方法は、インターフェース５の専用スイッチ５aを押圧して信号を発生させる方法である。何れの場合でも、送受話器を取り上げる送り手側の電話端末器は、電話システムに繋がり、ハイブリッド４線式電話回路１４を経由して側音カップリングが得られ、発信音が鳴るようになっている必要がある。ちなみに、発信音が５００Ｈｚ程度の周波数を持っている場合には、テスト信号の周波数は実質的にこれを異なり、例えば、２００Ｈｚ又は８００Ｈｚであることが好ましい。
本発明の範囲から逸脱することなく、前述の実施例には幾つかの変更を加えることができる。例えば、プロセッサが受け取る全てのテスト信号を、高速フーリエ変換のような技術を利用して周波数領域に変換することができる。しかし、フィルターを使う利点は、処理に必要な電力が削減できることである。フィルタリングは理詰めで行うことができる外、制御プロセッサなどを使用して行うことができる。
本発明の別の実施例では、テスト信号がクリッピングを起こしているか否かの判定に、別の方法を採用することができる。その方法のひとつは、高調波でなく基本周波数を監視し、基本周波数の飽和時点、すなわち、電話末端機の増幅器にてテスト信号の増幅信号にクリッピングが起ることに起因して、増大するテスト信号の振幅と共に、戻りの減衰テスト信号が増大しなくなった時点を判定する方法である。さらに別の方法は、側音振幅に対するテスト信号振幅の比を監視して、側音にクリッピングが起ることに起因して前記の比が急激に増大する点を判定する方法である。
テスト信号の周波数及び／又は持続時間には、様々な周波数及び／又は持続時間が採用可能であり、また、振幅も低い振幅でスタートし、信号の伝送毎に振幅を増大させることができ、あるいは高い振幅でスタートし、信号の伝送毎に振幅を低下させることもできる。ＰＧＡの利得値ないしは利得レベルを一旦較正すれば、プロセッサは通常、テストルーチンの実行を必要とするだけである。
【図１】
0003733141.tif 000002
【図２】
0003733141.tif 000003