JP2007174313A

JP2007174313A - エコーキャンセル回路

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Publication number: JP2007174313A
Application number: JP2005369850A
Authority: JP
Inventors: Akira Iketani; 昭池谷; Hidenori Ohashi; 秀紀大橋
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05
Also published as: TW200738030A; KR20070066925A; CN1988560A; KR100872282B1; US20070154022A1

Abstract

【課題】周波数によらず効果的にエコーを防止する。
【解決手段】エコーキャンセル回路は、入力される第１アナログ信号を音声に変換して出力するとともに、入力される音声を第２アナログ信号に変換して出力するイヤホンマイクと、第１入力端子に、第１及び第２アナログ信号が入力され、第２入力端子に、第１アナログ信号に応じて生成され、第１アナログ信号が第２アナログ信号とともに出力されることを防止するための第３アナログ信号とが入力され、第１及び第２アナログ信号に含まれる第１アナログ信号を第３アナログ信号によってキャンセルして出力するキャンセル回路と、イヤホンマイクと第１入力端子との間に設けられた第１負荷回路と、第２入力端子側に設けられ、第１負荷回路に相当する第２負荷回路及びイヤホンマイクに相当する第３負荷回路と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エコーキャンセル回路に関する。

近年、携帯電話等の音声を送受信する通信機器において、相手側から送信されてきたアナログ信号を音声に変換して出力するイヤホン機能と、発話した音声をアナログ信号に変換して出力するマイク機能とを兼ね備えるイヤホンマイクが使われはじめている（例えば、特許文献１）。

このようなイヤホンマイクを用いる場合、相手側から送信されてきたアナログ信号がイヤホンマイクに入力されるとともに、発話した音声を変換したアナログ信号がイヤホンマイクから出力される。この２つのアナログ信号の入出力は、同一の経路を介して行われるため、発話した音声を変換したアナログ信号と一緒に、相手側から送信されてきたアナログ信号も相手側に送信されてしまう可能性がある。このように、相手側から送信されてきたアナログ信号が相手側に送信されると、相手側でエコーが発生してしまう。

そこで、イヤホンマイクを用いる場合、このようなエコーの発生を防止するために、例えば、相手側から送信されてきたアナログ信号と位相を合わせた同一振幅の信号を用いて相手側から送信されてきたアナログ信号を打ち消すことにより、相手側から送信されてきたアナログ信号が相手側に送信されないように制御することが行われている（例えば、特許文献２）。
特許第３４６３０６３号公報特許第３３１４３７２号公報

特許文献２に開示された方法では、差動増幅回路の一方の入力端子にイヤホンマイクが接続され、他方の入力端子に相手側から送信されてきたアナログ信号と位相を合わせた同一振幅のアナログ信号が入力されている。そして、この他方の入力端子側には、イヤホンマイクのインピーダンスに相当する抵抗やインダクタ等が接続されている。

ところが、イヤホンマイクのインピーダンスは、入力されるアナログ信号の周波数によって変化するため、単純に抵抗やインダクタ等を接続しただけでは、イヤホンマイクのインピーダンスと等価な回路を実現することはできない。そのため、特許文献２に開示されたような構成では、相手側から送信されてきたアナログ信号を、特定の周波数において打ち消すことは可能であるが、携帯電話等の音声送受信に必要な全周波数帯域において効果的に打ち消すことができず、特定の周波数以外の帯域ではエコーが発生してしまうこととなる。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、周波数によらず効果的にエコーを防止することが可能なエコーキャンセル回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のエコーキャンセル回路は、入力される第１アナログ信号を音声に変換して出力するとともに、入力される音声を第２アナログ信号に変換して出力するイヤホンマイクを用いる際に発生するエコーをキャンセルするエコーキャンセル回路であって、第１入力端子に、前記第１及び第２アナログ信号が入力され、第２入力端子に、前記第１アナログ信号に応じて生成され、前記第１アナログ信号が前記第２アナログ信号とともに出力されることを防止するための第３アナログ信号とが入力され、前記第１及び第２アナログ信号に含まれる前記第１アナログ信号を前記第３アナログ信号によってキャンセルして出力するキャンセル回路と、前記イヤホンマイクと前記第１入力端子との間に設けられた第１負荷回路と、前記第２入力端子側に設けられ、前記第１負荷回路に相当する第２負荷回路及び前記イヤホンマイクのインピーダンスに相当する第３負荷回路と、を備えることとする。

また、前記第１負荷回路は第１抵抗であり、前記第２負荷回路は前記第１抵抗と抵抗値が等しい第２抵抗であることとすることができる。

また、前記第３負荷回路は、第３及び第４抵抗と、キャパシタとにより構成され、前記第３抵抗及び前記キャパシタは直列に接続されるとともに、前記第２負荷回路と並列に接続され、前記第４抵抗は前記第２負荷回路と直列に接続されてなることとすることができる。

さらに、前記第１及び第２アナログ信号は、前記第１負荷回路を介さずに前記イヤホンマイクに入力されるとともに、前記第１負荷回路を介して前記第１入力端子に入力され、前記第３アナログ信号は、前記第３負荷回路と前記第４抵抗との間に入力され、前記第３負荷回路を介して前記第２入力端子に入力されてなることとしてもよい。

また、前記エコーキャンセル回路は、前記第１負荷回路と前記イヤホンマイクとの間に設けられた高周波フィルタ回路を更に備えることとすることができる。

また、前記エコーキャンセル回路は、前記第１負荷回路と前記第１入力端子との間に設けられ、前記第１及び第２アナログ信号を増幅して前記第１入力端子に出力する第１増幅回路と、前記第２負荷回路と前記第２入力端子との間に設けられ、前記第３アナログ信号を増幅して前記第２入力端子に出力する第２増幅回路と、を更に備えることとすることができる。

さらに、前記第１増幅回路は、前記第１及び第２アナログ信号を増幅する前に前記第１及び第２アナログ信号の高周波成分を減衰させる第１フィルタ回路を含んで構成され、前記第２増幅回路は、前記第３アナログ信号を増幅する前に前記第３アナログ信号の高周波成分を減衰させる第２フィルタ回路を含んで構成されることとしてもよい。

また、前記第１増幅回路は、増幅した前記第１及び第２アナログ信号の高周波成分を減衰させて出力する第３フィルタ回路を含んで構成され、前記第２増幅回路は、増幅した前記第３アナログ信号の高周波成分を減衰させて出力する第４フィルタ回路を含んで構成されることとしてもよい。

周波数によらず効果的にエコーを防止することが可能なエコーキャンセル回路を提供することができる。

＝＝回路構成＝＝
図１は、本発明のエコーキャンセル回路の一実施例を含んで構成される音声信号処理回路の構成例を示す図である。音声信号処理回路１は、イヤホンマイク１０、差動増幅回路２０、インダクタ２１，２２、抵抗２３〜２６、キャパシタ２７、増幅回路３１，３２、ＤＳＰ４０、ＡＤコンバータ４１，４２、ＤＡコンバータ４３〜４５、及び増幅回路４６〜４８を含んで構成されている。なお、差動増幅回路２０、インダクタ２１，２２、抵抗２３〜２６、キャパシタ２７、及び増幅回路３１，３２が本発明のエコーキャンセル回路に相当する。

音声信号処理回路１は、携帯電話等の音声送受信を行う通信機器とともに用いられる。例えば、携帯電話とともに用いられる場合、携帯電話で受信した相手側の音声を示す信号をアナログ変換した信号がＡＤコンバータ４１から入力され、このアナログ信号を音声に変換したものがイヤホンマイク１０から出力されることとなる。また、携帯電話の使用者の発した音声がイヤホンマイク１０によってアナログ信号に変換され、このアナログ信号がＤＡコンバータ４５から出力され、相手側に送信されることとなる。

イヤホンマイク１０は、耳孔等に装着可能な音声入出力機器であり、インダクタ２１側から入力されるアナログ信号をもとに振動板（不図示）を振動させて音声を内耳に伝えるとともに、発話により生じる内耳の空気振動を振動板（不図示）で検出し、アナログ信号に変換してインダクタ２１側に出力する。なお、イヤホンマイク１０は、接続端子４９ａ，４９ｂを介して接続されており、着脱することができる。

インダクタ２１，２２は、イヤホンマイク１０と接続されており、イヤホンマイク１０の入出力に対する高周波フィルタとなっている。イヤホンマイク１０を携帯電話等の通信機器に用いる場合、数十センチメートル程度のケーブルが必要となるが、このケーブルによってイヤホンマイク１０に入出力される信号に高周波ノイズが重畳してしまう。そのため、インダクタ２１，２２のような高周波フィルタを設けることにより、このような高周波ノイズを除去することができる。

抵抗２３は、イヤホンマイク１０と差動増幅回路２０の一方の入力端子（第１入力端子：本例では＋入力端子）との間に設けられた負荷回路であり、本発明の第１負荷回路（第１抵抗）に相当する。図に示すように、抵抗２３は、インダクタ２１と増幅回路３１との間に設けられている。そして、抵抗２３と増幅回路３１との間に、増幅回路４６から出力されるアナログ信号が入力されている。したがって、増幅回路４６から出力されるアナログ信号は、抵抗２３を介してイヤホンマイク１０に入力されるとともに、イヤホンマイク１０から出力されるアナログ信号は、抵抗１０及び増幅回路３１を介して、差動増幅回路２０の＋入力端子に入力されることとなる。このように、イヤホンマイク１０と増幅回路３１との間に抵抗２３を設けると、イヤホンマイク１０から増幅回路３１に出力されるアナログ信号は減衰してしまう。しかし、差動増幅回路２０側から見た場合、イヤホンマイク１０に入力されるアナログ信号の周波数変化に伴うイヤホンマイク１０のインピーダンスの変化の影響が抑制されることとなる。

抵抗２４は、抵抗２３に対応して設けられた回路であり、差動増幅回路２０の他方の入力端子（第２入力端子：本例では−入力端子）側に設けられる。なお、抵抗２４が本発明の第２負荷回路（第２抵抗）に相当する。

抵抗２５，２６及びキャパシタ２７は、イヤホンマイク１０のインピーダンスに相当する負荷回路であり、差動増幅回路２０の−入力端子側に設けられる。なお、抵抗２５，２６及びキャパシタ２７により構成される負荷回路が、本発明の第３負荷回路に相当する。また、抵抗２５が本発明の第３抵抗に相当し、抵抗２６が本発明の第４抵抗に相当する。

本実施形態においては、抵抗２５、キャパシタ２７、及び抵抗２６は、この順序で直列に接続され、抵抗２４は、抵抗２５及びキャパシタ２７と並列に接続されるとともに抵抗２６と直列に接続されている。そして、抵抗２４，２５が増幅回路３２と接続されており、この接続点に、増幅回路４７から出力されるアナログ信号が入力されている。なお、抵抗２５及びキャパシタ２７の配設位置を入れ替えても良い。

増幅回路３１は、抵抗２３によって減衰されたアナログ信号を増幅して出力する回路であり、本発明の第１増幅回路に相当する。なお、増幅回路３１は、アナログ信号を増幅する前後において高周波成分を除去することができる。この増幅回路３１の構成については、後述する。

増幅回路３２は、増幅回路４７から出力されるアナログ信号を増幅回路３１と同一のゲインで増幅して出力する回路であり、本発明の第２増幅回路に相当する。このように増幅回路３２を設けることにより、差動増幅回路２０の＋入力端子及び−入力端子に入力されるアナログ信号の振幅を合わせることができる。なお、増幅回路３２の構成は増幅回路３１と同様であり、増幅回路３１の説明と合わせて後述する。

差動増幅回路２０は、＋入力端子に入力されるアナログ信号と、−入力端子に入力されるアナログ信号との差分を増幅して出力する回路である。ここで、差動増幅回路２０の＋入力端子に入力されているアナログ信号には、増幅回路４６から出力されるアナログ信号と、イヤホンマイク１０から出力されるアナログ信号とが含まれる。また、差動増幅回路２０の−入力端子に入力されるアナログ信号は、増幅回路４７から出力されるアナログ信号である。なお、増幅回路４７から出力されるアナログ信号は、増幅回路４６から出力されるアナログ信号を打ち消すための信号である。つまり、差動増幅回路２０は、増幅回路４６から出力されるアナログ信号を打ち消してイヤホンマイク１０から出力されるアナログ信号を出力する回路であり、本発明のキャンセル回路に相当する。

ＤＳＰ（Digital Signal Processor）４０は、各種のデジタル信号処理を行う回路であり、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ５１，５２、入力端子５３，５４、及び出力端子５５〜５７を含んで構成されている。ＦＩＲフィルタ５１，５２は、夫々フィルタ係数を保持しており、入力されるデジタル信号にフィルタ係数に基づいた畳み込み演算処理を施して出力する。

ＡＤコンバータ４１，４２は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する回路である。また、ＤＡコンバータ４３〜４５は、入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して出力する回路である。

ＡＤコンバータ４１には、相手側から送信されてきた音声を示すアナログ信号が入力される。そして、ＡＤコンバータ４１から出力されるデジタル信号は、入力端子５３を介して、ＤＳＰ４０内のＦＩＲフィルタ５１，５２に入力される。ＦＩＲフィルタ５１から出力されるデジタル信号は、出力端子５５を介して、ＤＡコンバータ４３に入力される。また、ＦＩＲフィルタ５２から出力されるデジタル信号は、出力端子５６を介して、ＤＡコンバータ４４に入力される。

増幅回路４６〜４８は、入力されるアナログ信号を増幅して出力する回路である。増幅回路４６は、ＤＡコンバータ４３から出力されるアナログ信号を増幅して出力する。また、増幅回路４７は、ＤＡコンバータ４４から出力されるアナログ信号を増幅して出力する。また、増幅回路４８は、差動増幅回路２０から出力されるアナログ信号を増幅して出力する。

ＡＤコンバータ４２には、増幅回路４８から出力されるアナログ信号が入力される。そして、ＡＤコンバータ４２から出力されるデジタル信号は、入力端子５４を介してＤＳＰ４０に入力される。音声の送受信が行われている場合、入力端子５４から入力されたデジタル信号は、出力端子５７を介して出力され、ＤＡコンバータ４５に入力される。このときＤＡコンバータ４５から出力されるアナログ信号は、イヤホンマイク１０で検出された音声を示すものとなる。

また、ＤＳＰ４０では、入力端子５４から入力されるデジタル信号に基づいて、ＦＩＲフィルタ５１，５２のフィルタ係数の設定処理を行う。フィルタ係数の設定処理を行う場合、ＤＳＰ４０は、まず、出力端子５５からインパルスを出力し、出力端子５５から入力端子５４までのインパルス応答（ＩＲ１（Ｚ））を測定する。同様に、ＤＳＰ４０は、出力端子５６からインパルスを出力し、出力端子５６から入力端子５４までのインパルス応答（ＩＲ２（Ｚ））を測定する。そして、ＤＳＰ４０は、ＦＩＲフィルタ５１のフィルタ係数に、ＩＲ２（Ｚ）を位相反転させた−ＩＲ２（Ｚ）を設定し、ＦＩＲフィルタ５２のフィルタ係数に、ＩＲ１（Ｚ）を設定する。

ここで、ＦＩＲフィルタ５１の入力から入力端子５４までのインパルス応答をＩＲ１＿ＡＬＬ（Ｚ）、ＦＩＲフィルタ５２の入力から入力端子５４までのインパルス応答をＩＲ２＿ＡＬＬ（Ｚ）、出力端子５５から差動増幅回路２０の＋入力端子までのインパルス応答をＩＲ１’（Ｚ）、出力端子５６から差動増幅回路２０の−入力端子までのインパルス応答をＩＲ２’（Ｚ）、差動増幅回路２０の±入力端子から入力端子５４までのインパルス応答をＷ（Ｚ）とすると、次の関係が成り立つ。
ＩＲ１＿ＡＬＬ（Ｚ）
＝（−ＩＲ２（Ｚ））・ＩＲ１（Ｚ）
＝（−（−ＩＲ２’（Ｚ）・Ｗ（Ｚ）））・（ＩＲ１’（Ｚ）・Ｗ（Ｚ））
＝ＩＲ２’（Ｚ）・（−Ｗ（Ｚ））・ＩＲ１’（Ｚ）・Ｗ（Ｚ）
ＩＲ２＿ＡＬＬ（Ｚ）
＝（−ＩＲ１（Ｚ））・ＩＲ２（Ｚ）
＝（−（ＩＲ１’（Ｚ）・Ｗ（Ｚ）））・（−ＩＲ２’（Ｚ）・Ｗ（Ｚ））
＝（−ＩＲ１’（Ｚ））・（−Ｗ（Ｚ））・（−ＩＲ２’（Ｚ））・Ｗ（Ｚ）
＝−ＩＲ１＿ＡＬＬ

つまり、ＦＩＲフィルタ５１の入力から入力端子５４までのインパルス応答ＩＲ１＿ＡＬＬ（Ｚ）と、ＦＩＲフィルタ５２の入力から入力端子５４までのインパルス応答ＩＲ２＿ＡＬＬ（Ｚ）とは互いに打ち消し合う特性となっている。したがって、このようにＦＩＲフィルタ５１，５２のフィルタ係数を設定することにより、増幅回路４６から出力されるアナログ信号を、増幅回路４７から出力されるアナログ信号で打ち消すことが可能となる。なお、フィルタ係数の設定処理は、電源投入時や工場出荷時、あるいはユーザからの指示を受けた時等、適宜なタイミングで行われる。

また、本実施形態では、ＦＩＲフィルタ５１，５２を用いて、相手側から送信されてきたアナログ信号を打ち消すためのアナログ信号を生成し、差動増幅回路２０に入力することとしているが、このような構成に限られるわけではない。例えば、特許文献２に示されるように、ＦＩＲフィルタ等のデジタルフィルタを用いない構成であってもよい。ただし、本実施形態で示すようにデジタルフィルタを用いる構成とすれば、位相の調整を高精度で行うことが可能となり、効果的にアナログ信号を打ち消すことができる。

図２は、増幅回路３１の構成例を示すブロック図である。なお、増幅回路３２についても同様の構成となっている。増幅回路３１は、フィルタ６１，６２、及びアンプ６３により構成されている。フィルタ６１，６２は、入力されるアナログ信号の高周波成分を減衰させて出力する回路である。アンプ６３は、入力されるアナログ信号を増幅して出力する回路である。増幅回路３１では、まず、フィルタ６１にて高周波成分が減衰される。これは、不要な高周波成分が後段のアンプ６３で増幅されてしまうことを防ぐためである。そして、フィルタ６１で高周波成分の減衰が行われた後、アンプ６３でアナログ信号の増幅が行われる。その後、フィルタ６２にて、再度、高周波成分の減衰が行われる。これは、不要な高周波成分をカットするとともに、聴き取りにくい低音領域の信号レベルを相対的に高めるためである。

図３は、増幅回路３１の構成例を示す回路図である。フィルタ６１は、抵抗７１，７２及びキャパシタ７３，７４により構成されている。また、フィルタ６２は、抵抗７５及びキャパシタ７６〜７８により構成されている。また、アンプ６３は、Ｎ型ＦＥＴ８１、ＰＮＰトランジスタ８２，８３、ＮＰＮトランジスタ８４、抵抗８５〜８９、及びキャパシタ９０，９１により構成されている。そして、アンプ６３におけるキャパシタ９０は、例えば３ｋＨｚより高域を減衰させるフィルタとなっている。また、アンプ６３におけるキャパシタ９１は、例えば５０Ｈｚより低域を減衰させるフィルタとなっている。つまり、アンプ６３では、キャパシタ９０，９１の特性によって帯域制限が行われている。なお、図３に示した構成は一例であり、増幅回路３１の構成はこれに限られるものではない。

このような音声信号処理回路１の動作について説明する。相手側から送信されてきた音声を示すアナログ信号は、ＡＤコンバータ４１、ＦＩＲフィルタ５１、ＤＡコンバータ４３、及び増幅回路４６を介して出力される。そして、増幅回路４６から出力されるアナログ信号（第１アナログ信号）は、抵抗２３、インダクタ２１を介してイヤホンマイク１０に入力され、イヤホンマイク１０から相手側の音声が出力される。また、増幅回路４６から出力されるアナログ信号（第１アナログ信号）は、増幅回路３１を介して差動増幅回路２０の＋入力端子に入力される。また、イヤホンマイク１０は、発話により生じる内耳の空気振動をアナログ信号（第２アナログ信号）に変換して出力する。そして、イヤホンマイク１０から出力されるアナログ信号（第２アナログ信号）は、インダクタ２１、抵抗２３、及び増幅回路３１を介して差動増幅回路２０の＋入力端子に入力される。

また、相手側から送信されてきた音声を示すアナログ信号は、ＡＤコンバータ４１、ＦＩＲフィルタ５２、ＤＡコンバータ４４、及び増幅回路４７を介して出力される。そして、増幅回路４７から出力されるアナログ信号（第３アナログ信号）は、増幅回路３２を介して差動増幅回路２０の−入力端子に入力される。そして、差動増幅回路２０では、増幅回路４６から出力されるアナログ信号が、増幅回路４７から出力されるアナログ信号によって打ち消され、イヤホンマイク１０から出力されるアナログ信号が出力される。そして、差動増幅回路２０から出力されるアナログ信号は、増幅回路４８、ＡＤコンバータ４２、ＤＳＰ４０、及びＤＡコンバータ４５を介して相手側に送信されることとなる。

このような音声信号処理回路１では、抵抗２３が設けられていることにより、入力されるアナログ信号の周波数の変化に伴うイヤホンマイク１０のインピーダンス変化の影響が抑制される。したがって、特定の周波数だけでなく、幅広い周波数帯域において、入力されるアナログ信号の打ち消しを精度良く行うことが可能となる。

また、音声信号処理回路１では、インダクタ２１，２２により構成される高周波フィルタが設けられていることにより、イヤホンマイク１０のケーブル等の影響によって重畳したノイズを除去することができる。

また、音声信号処理回路１では、抵抗２３が設けられたことによってイヤホンマイク１０から出力されるアナログ信号が減衰することとなるが、増幅回路３１によって増幅されることにより、相手側に送信されるアナログ信号のレベルが低下することを防ぐことができる。

そして、増幅回路３１では、アナログ信号の増幅を行う前に、フィルタ６１によって不要な高周波成分を減衰させているため、ノイズが増幅されてしまうことを防ぐことができる。

また、増幅回路３１では、フィルタ６２によって不要な高周波成分を減衰させているため、増幅により強調されてしまうノイズを除去するとともに、低音を強調することが可能となる。

＝＝シミュレーション＝＝
次に、音声信号処理回路１において抵抗２３が設けられていることにより、入力されるアナログ信号の周波数の変化に伴うイヤホンマイク１０のインピーダンス変化の影響が抑制されていることを示すためのシミュレーション結果について説明する。

まず、イヤホンマイク１０のインピーダンス特性の参考とするため、スター精密株式会社製のイヤホンのインピーダンス特性を測定した。図４は、スター精密株式会社製のイヤホンの実測したインピーダンス特性を示すグラフである。そして、このようなインピーダンス特性となるように、イヤホンマイク１０の等価回路を構成した。図５は、イヤホンマイク１０の等価回路の構成例を示す図である。等価回路１００は、抵抗１０１〜１０４、インダクタ１０５〜１０７、及びキャパシタ１０８，１０９により構成されている。なお、本シミュレーションにおいては、抵抗１０１が１００Ω、抵抗１０２が１５００Ω、抵抗１０３が２０００Ω、抵抗１０４が３００Ω、インダクタ１０５，１０７が３０ｍＨ、インダクタ１０６が２０ｍＨ、キャパシタ１０８，１０９が０．１μＦとなっている。

そして、図６は、等価回路１００のインピーダンス特性を示すグラフである。図６のグラフを図４のグラフと比較すると、厳密に一致しているわけではないが、おおよその傾向は一致していることがわかる。そこで、図５に示した等価回路１００を用いて、シミュレーションを行った。

図７は、等価回路１００を用いて図１に示した構成をシミュレートするための構成例である。この構成では、図１に示した構成をシミュレートするために、抵抗２３と等価回路１００が直列に接続され、抵抗２４及び抵抗２６が直列に接続されている。また、直列に接続された抵抗２５及びキャパシタ２７が、抵抗２４と並列に接続されている。そして、抵抗２３，２４に、例えば１０００ｍＶのアナログ信号が入力される構成となっている。

このような構成において、抵抗２３，２４側から入力されるアナログ信号の周波数を変化させた場合の、ａ点の電圧Ｖ（ａ）とｂ点の電圧Ｖ（ｂ）との差を測定した。ここで、Ｖ（ａ）−Ｖ（ｂ）が周波数によらずに小さければ、入力されるアナログ信号の周波数変化による等価回路１００（イヤホンマイク１０）のインピーダンス変化の影響が抑制されているということができる。

図８は、周波数に応じたＶ（ａ）−Ｖ（ｂ）の変化を示すグラフである。図からわかるように、１００Ｈｚ〜約３ｋＨｚの範囲では、Ｖ（ａ）−Ｖ（ｂ）は６０ｍＶ程度の小さい値に抑えられている。なお、携帯電話等において送受信される音声の帯域は、５００Ｈｚ〜３ｋＨｚ程度である。つまり、図１に示した音声信号処理回路１にあてはめると、差動増幅回路２０側から見た場合、相手側から送信されてくる音声を示すアナログ信号の周波数変化によるイヤホンマイク１０のインピーダンスの変化の影響が抑制されることとなる。つまり、音声信号処理回路１では、相手側から送信されてくる音声を示すアナログ信号の周波数によらず、差動増幅回路２０における打ち消しの精度が高まることとなる。したがって、音声信号処理回路１では、周波数によらず効果的にエコーが防止されることとなる。

＝＝その他の形態＝＝
次に、図１に示した音声信号処理回路１の、その他の形態について説明する。図１に示した音声信号処理回路１では、イヤホンマイク１０のインピーダンス変化の影響を抑制するための負荷回路として、抵抗２３を用いているが、負荷回路はこれに限られるものではない。図９は、イヤホンマイク１０のインピーダンス変化の影響を抑制するための負荷回路の他の構成例を示す図である。図９（ａ）に示すように、イヤホンマイク１０のインピーダンスの変化の影響を抑制するための負荷回路として抵抗１２１を設けることもできる。また、図９（ｂ）に示すように、同様の負荷回路として抵抗１２２及びキャパシタ１２３を設けることもできる。また、図９（ｃ）に示すように、同様の負荷回路としてインダクタ１２４及び抵抗１２５を設けることもできる。また、図９（ｄ）に示すように、同様の負荷回路としてインダクタ１２６及びキャパシタ１２７を設けることもできる。

また、図１０は、音声信号処理回路１の他の構成例を示す図である。図１に示した構成では、増幅回路４６から出力されるアナログ信号は抵抗２３と増幅回路３１との間に入力されることとしたが、図１０に示すように、インダクタ２１と抵抗２３との間、つまり、イヤホンマイク１０と抵抗２３との間に入力することも可能である。この場合、増幅回路から出力されるアナログ信号は、図１０に示すように、抵抗２４と抵抗２６との間に入力されることとなる。このように、増幅回路４６から出力されるアナログ信号をイヤホンマイク１０と抵抗２３との間に入力することにより、相手側から送信されてきた音声を示すアナログ信号は抵抗２３によって減衰されることなくイヤホンマイク１０に入力される。したがって、イヤホンマイク１０から出力される相手側の音声の出力レベルが向上することとなる。

以上、本実施形態の音声信号処理回路１について説明した。前述したように、音声信号処理回路１では、イヤホンマイク１０と差動増幅回路２０との間に負荷回路である抵抗２３が設けられていることにより、入力されるアナログ信号の周波数変化に応じたイヤホンマイク１０のインピーダンス変化の影響を抑制することができる。したがって、入力されるアナログ信号の周波数によらず、入力されるアナログ信号を差動増幅回路２０で精度良く打ち消すことができ、効果的にエコーを防止することができる。

また、イヤホンマイク１０に相当する負荷回路を抵抗２５，２６及びキャパシタ２７によって構成することにより、イヤホンマイク１０のインピーダンス特性に近いものとすることができる。したがって、抵抗２３を設けるとともに、イヤホンマイク１０に相当する負荷回路を抵抗２５，２６及びキャパシタ２７により構成されるものとすることにより、差動増幅回路２０での打ち消し精度を高め、効果的にエコーを防止することができる。

また、図１０に示したように、増幅回路４６から出力されるアナログ信号を、抵抗２３を介さずにイヤホンマイク１０に入力することにより、イヤホンマイク１０から出力される音声の出力レベルを向上させることができる。

また、インダクタ２１，２２により構成される高周波フィルタを設けることにより、イヤホンマイク１０のケーブル等の影響によって重畳したノイズを除去することができる。

また、イヤホンマイク１０から出力されるアナログ信号は、抵抗２３によって減衰されるが、増幅回路３１によって増幅されることにより、相手側に送信されるアナログ信号のレベルが低下することを防ぐことができる。

なお、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

本発明のエコーキャンセル回路の一実施例を含んで構成される音声信号処理回路の構成例を示す図である。増幅回路３１の構成例を示すブロック図である。増幅回路３１の構成例を示す回路図である。スター精密社製のイヤホンの実測したインピーダンス特性を示すグラフである。イヤホンマイクの等価回路の構成例を示す図である。等価回路のインピーダンス特性を示すグラフである。等価回路を用いて図１に示した構成をシミュレートするための構成例である。周波数に応じたＶ（ａ）−Ｖ（ｂ）の変化を示すグラフである。イヤホンマイク１０のインピーダンス変化の影響を抑制するための負荷回路の他の構成例を示す図である。音声信号処理回路の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１音声信号処理回路１０イヤホンマイク
２０差動増幅回路２１，２２インダクタ
２３〜２６抵抗２７キャパシタ
３１，３２増幅回路４０ＤＳＰ
４１，４２ＡＤコンバータ４３〜４５ＤＡコンバータ
４６〜４８増幅回路４９ａ，４９ｂ接続端子
５１，５２ＦＩＲフィルタ５３，５４入力端子
５５〜５７出力端子６１，６２フィルタ
６３アンプ７１，７２抵抗
７３，７４キャパシタ７５抵抗
７６〜７８キャパシタ８１Ｎ型ＦＥＴ
８２，８３ＰＮＰ型トランジスタ８４ＮＰＮ型トランジスタ
８５〜８９抵抗９０，９１キャパシタ
１００等価回路１０１〜１０４抵抗
１０５〜１０７インダクタ１０８キャパシタ
１２１，１２２，１２５抵抗１２３，１２７キャパシタ
１２４，１２６インダクタ

Claims

入力される第１アナログ信号を音声に変換して出力するとともに、入力される音声を第２アナログ信号に変換して出力するイヤホンマイクを用いる際に発生するエコーをキャンセルするエコーキャンセル回路であって、
第１入力端子に、前記第１及び第２アナログ信号が入力され、第２入力端子に、前記第１アナログ信号に応じて生成され、前記第１アナログ信号が前記第２アナログ信号とともに出力されることを防止するための第３アナログ信号とが入力され、前記第１及び第２アナログ信号に含まれる前記第１アナログ信号を前記第３アナログ信号によってキャンセルして出力するキャンセル回路と、
前記イヤホンマイクと前記第１入力端子との間に設けられた第１負荷回路と、
前記第２入力端子側に設けられ、前記第１負荷回路に相当する第２負荷回路及び前記イヤホンマイクのインピーダンスに相当する第３負荷回路と、
を備えることを特徴とするエコーキャンセル回路。
請求項１に記載のエコーキャンセル回路であって、
前記第１負荷回路は第１抵抗であり、
前記第２負荷回路は前記第１抵抗と抵抗値が等しい第２抵抗であること、
を特徴とするエコーキャンセル回路。
請求項１又は２に記載のエコーキャンセル回路であって、
前記第３負荷回路は、第３及び第４抵抗と、キャパシタとにより構成され、
前記第３抵抗及び前記キャパシタは直列に接続されるとともに、前記第２負荷回路と並列に接続され、
前記第４抵抗は前記第２負荷回路と直列に接続されてなること、
を特徴とするエコーキャンセル回路。
請求項３に記載のエコーキャンセル回路であって、
前記第１及び第２アナログ信号は、前記第１負荷回路を介さずに前記イヤホンマイクに入力されるとともに、前記第１負荷回路を介して前記第１入力端子に入力され、
前記第３アナログ信号は、前記第３負荷回路と前記第４抵抗との間に入力され、前記第３負荷回路を介して前記第２入力端子に入力されてなること、
を特徴とするエコーキャンセル回路。
請求項１〜４の何れか一項に記載のエコーキャンセル回路であって、
前記第１負荷回路と前記イヤホンマイクとの間に設けられた高周波フィルタ回路を更に備えることを特徴とするエコーキャンセル回路。
請求項１〜５の何れか一項に記載のエコーキャンセル回路であって、
前記第１負荷回路と前記第１入力端子との間に設けられ、前記第１及び第２アナログ信号を増幅して前記第１入力端子に出力する第１増幅回路と、
前記第２負荷回路と前記第２入力端子との間に設けられ、前記第３アナログ信号を増幅して前記第２入力端子に出力する第２増幅回路と、
を更に備えることを特徴とするエコーキャンセル回路。
請求項６に記載のエコーキャンセル回路であって、
前記第１増幅回路は、前記第１及び第２アナログ信号を増幅する前に前記第１及び第２アナログ信号の高周波成分を減衰させる第１フィルタ回路を含んで構成され、
前記第２増幅回路は、前記第３アナログ信号を増幅する前に前記第３アナログ信号の高周波成分を減衰させる第２フィルタ回路を含んで構成されること、
を特徴とするエコーキャンセル回路。
請求項６又は７に記載のエコーキャンセル回路であって、
前記第１増幅回路は、増幅した前記第１及び第２アナログ信号の高周波成分を減衰させて出力する第３フィルタ回路を含んで構成され、
前記第２増幅回路は、増幅した前記第３アナログ信号の高周波成分を減衰させて出力する第４フィルタ回路を含んで構成されること、
を特徴とするエコーキャンセル回路。