JP2005072703A - 作業現場用交信機 - Google Patents

Abstract

【課題】双方騒音環境下での無線通信において明瞭な音声を授受する。
【解決手段】携帯電話端末、簡易型携帯電話端末、携帯無線通信端末等の通信端末２に接続した送受話器３、４を設けたヘルメット１又はヘッドセットにおいて、受話器３と送話器４の夫々に周囲騒音を消音するノイズキャンセル手段を設けることにより、送信側の周囲騒音を除いて送信側の音声のみを送信し、その送信された音声を、受信側の周囲騒音を除いた状態で聴取し、双方騒音環境内の別の作業場所にいる装着者同士が極めて明瞭な音声を授受して相互に意思の通じ合った会話をする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部騒音が激しい作業現場で使用する作業現場用交信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、騒音の大きい各種工場内、建設工事や電気工事の現場等の騒音環境では、その騒音環境内の別の場所にいる協働者と連絡するために無線機を用いることがある。
携帯式の無線機では作業の邪魔になり易いため、作業用ヘルメットに無線機を装備し、無線機に接続された送受話器にて会話する様にしたものが見受けられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２５６９１３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の様な騒音環境下、特に、異なった作業現場で相違騒音の環境下では、受信した音声に送信側の周囲騒音が含まれると共に、その騒音を含む音声が受信側の周囲騒音によって更に聞き取り難く、会話の明瞭性が低下し、相互の意思疎通を図ることが困難であった。
この様な場合、比較的静かな場所へ移動して会話せねばならず、非常指令等、迅速且つ細やかな連絡が困難な課題を有していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑み、携帯電話端末、簡易型携帯電話端末、携帯無線通信端末等の通信端末に接続した送受話器を設けたヘッドセット又はヘルメットにおいて、受話器は、周囲騒音を収音する収音マイクロホンと、該収音マイクロホンの発生する信号からこの信号と逆位相同振幅の信号を発生させる逆位相信号発生手段と、発生した逆位相信号に通信端末で受信した電気信号を加算する加算器とから成るノイズキャンセル手段を備えることにより、加算信号中、周囲騒音の逆位相信号が再生された音響信号と、受話器のイヤーカップを通過した周囲騒音である音響信号を打ち消し、通信端末で受信し再生された音響信号だけを聴取する。
又、送話器は、装着者の口元近傍に配置される第一マイクロホンと、該第一マイクロホンよりも前記口元から離れた位置に配置される第二マイクロホンと、第一、第二のマイクロホンの各交流出力を互いに打ち消し合う様に電気的に合成するマイクロホン出力合成手段とから成るノイズキャンセル手段を備えたので、マイクロホン出力合成手段の出力で第二マイクロホンの方向から到来する周囲騒音成分が抑圧されることにより、マイクロホン出力合成手段の出力で第二マイクロホンの方向から到来する周囲騒音成分が抑圧（消去）されるため、周囲騒音を低減させて第一マイクロホンの音響信号だけが送信される。
この様に、送受信双方の周囲騒音を低減して明瞭な音声を授受できる様にして、上記課題を解決する。
又、逆位相信号発生手段で変換した逆位相信号を、収音マイクロホンで収音した周囲騒音入力時の信号振幅よりも若干小さい振幅としたり、又は、装着者の片方の耳介にのみ対応する様に受話器を設けることにより、周囲騒音に含まれる有用な音を聞き分けられる様にする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すヘルメット１は、その一側方に固定した通信端末２を取付け、該通信端末２には、図示しない電源、電源スイッチ及び音量調整つまみ、ヘルメット１に装着した送受話器３、４、アンテナ５を接続している。
通信端末２は、ヘルメット専用の携帯無線通信端末を固定したものを示したが、ヘルメット１に固定したホルダーにコード接続で着脱自在に装着する様にしても良いし、携帯無線通信端末に代えて携帯電話端末又は簡易型携帯電話（ＰＨＳ）端末に接続する様にしても良く、この場合、受話器３から延びる接続コード先端のプラグを、作業着の胸ポケット等に収容した携帯電話端末又は簡易型携帯電話端末の音声出入力端子に接続する。
【０００７】
受話器３は、ヘッドバンド６をヘルメット１に内装したヘッドホンであり、該ヘッドホン３は、ヘルメット１の装着口左右に外方突出したヘッドバンド６端部に装着者の耳介Ｅを覆うイヤーカップ７を設け、該イヤーカップ７の開口端面には柔軟性のあるイヤーパッド８を周設している。
イヤーカップ７は、その内側に通信端末２で受信した音響信号を発するイヤースピーカ９を設置し、又周囲騒音を消音するノイズキャンセル手段１０を設けている。
このノイズキャンセル手段１０は、イヤーカップ７の外側に、外部の周囲騒音を収音する収音マイクロホン１１を設け、収音マイクロホン１１の発生する信号からこの信号と逆位相の信号を発生させる逆位相信号発生手段１２と、発生した逆位相信号に通信端末２で受信した音声信号とを加算して増幅する加算増幅手段１３とを備えている。
図２は受話器３の回路ブロック図であり、収音マイクロホン１１は、イヤーカップ７外部の騒音を電気信号に変換し、逆位相信号発生手段１２であるフィルタ１２に入力する。
そして、フィルタ１２は、収音マイクロホン１１の発生した信号と１８０°位相を変化させた逆位相信号に変換する。
加算増幅手段１３は、加算器１４と増幅器１５から構成され、加算器１４により上記逆位相信号は通信端末２で受信した電気信号と加算され、増幅器１５により収音マイクロホン１１で収音した周囲騒音入力時の信号振幅と同等の振幅、又は同等よりも若干小さい振幅まで増幅される。
増幅された電気信号は、イヤースピーカ９により音響信号に変換されて発せられる。
これにより、イヤーカップ７を通過した周囲騒音である音響信号と、上記の様に逆位相信号に変換された音響信号とが打ち消し合い、通信端末２で受信した音響信号が聴取される。
【０００８】
上記ノイズキャンセル手段１０は、逆位相信号を受信信号と共に増幅しているが、図３に示す回路ブロック図の様に、フィルタ１２で変換した逆位相信号を増幅器１５により収音マイクロホン１１で収音した周囲騒音入力時の信号振幅と同等の振幅、又は同等よりも若干小さい振幅まで増幅した後、加算器１４により通信端末２からの受信信号と加算しても良く、これらは受信信号の増幅や音量調整つまみの関係で適宜選択する。
【０００９】
送話器４は、一方のイヤーカップ７から装着者の口元近傍へ突設した中空状の支持アーム１６と、装着者の口元近傍に配置される第一マイクロホン１７とを設け、第一マイクロホン１７よりも前記口元から離れた位置に配置される第二マイクロホン１８と、第一、第二マイクロホン１７、１８の各交流出力を互いに打ち消し合う様に電気的に合成するマイクロホン出力合成手段１９とを備えることにより、周囲騒音を消音するノイズキャンセル手段２０と成している。
又、第一、第二マイクロホン１７、１８は、支持アーム１６の中空部を通じて配線され、支持アーム１６の基端はイヤーカップ７に回転自在に支持されている。
図４は送話器４の回路ブロック図であり、マイクロホン出力合成手段１９は、位相振幅調整器２１と差動増幅器２２とから構成され、位相振幅調整器２１は、第二マイクロホン１８の感度を第一マイクロホン１７の感度とほぼ等しくし、第二マイクロホン１８の出力位相を第一マイクロホン１７の出力位相より第一、第二マイクロホン１７、１８間の距離Ｌを伝播する音波の伝播時間だけ遅らせて、差動増幅器２２で合成している。
これにより、マイクロホン出力合成手段１９の出力で第二マイクロホン１８の方向から到来する周囲騒音成分が抑圧（消去）される様にした単一指向性特性が得られる。
【００１０】
図５に示す変形例は、ヘルメット１から分離したものでヘッドバンド６に送受話器３、４を備えたヘッドセット１ａであり、このヘッドセット１ａでは、上記の様に通信端末２を固定又は着脱自在に装着できないため、主に胸ポケットに収容される携帯電話端末又は簡易型携帯電話端末を通信端末２として接続しており、その他の構成は上記と同様であるので、上記と同一又は相当部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００１１】
上記ヘルメット１及びヘッドセット１ａでは、受話器３におけるイヤーカップ７を装着者の両方の耳介Ｅに対応する様に設けたものを示したが、一方のイヤーカップ７を廃し、他方のイヤーカップ７を片方の耳介Ｅにのみ対応する様に設けても良い。
【００１２】
次に本発明に係る作業現場用交信機の作用について説明する。
ヘルメット１又はヘッドセット１ａの装着者同士は通信端末２を通じて会話する。
そして、送話器４では、マイクロホン出力合成手段１９の出力で第二マイクロホン１８の方向から到来する周囲騒音成分が消去され、第一マイクロホン１７で収話される音声に対する感度を確保し、音声のみから成る電気信号だけが送信される。
受話器３では、通信端末２で受信した音響信号と、収音マイクロホン１１で収音され、逆位相信号に変換された周囲騒音の音響信号とが、イヤースピーカ９から再生される。一方、周囲騒音がイヤーカップ７の内部を通過する。
これにより、逆位相信号に変換され再生された周囲騒音の音響信号とイヤーカップ７を通過した周囲騒音である音響信号が打ち消され、通信端末２で受信した音声のみから成る音響信号だけが聴取される。
【００１３】
又、加算増幅手段１３において、逆位相信号発生手段（フィルタ）１２で変換した逆位相信号を、収音マイクロホン１１で収音した周囲騒音入力時の信号振幅よりも若干小さい振幅としたものでは、収音マイクロホン１１で収音した周囲騒音入力時の信号振幅と同等の振幅まで増幅する場合に比し、周囲騒音の全てを打ち消すことはなく、周囲騒音に含まれる有用な音を聴取できる。
【００１４】
尚、騒音と肉声とは周波数相違があるため、逆位相信号を発生させる周波数を適宜制限・選択することにより、より有用なノイズキャンセル手段１０とすることができ、周囲騒音を低減すると共に、周囲騒音に含まれる同一現場の協働者の危急な呼びかけ等を聴取できる。
【００１５】
【発明の効果】
要するに本発明は、携帯電話端末、携帯無線通信端末等の通信端末２に接続した送受話器３、４をヘッドバンド６に設けたので、両手をフリーにでき、作業しながら送受信できる。
又は、上記送受話器３、４をヘルメット１に取付けたので、上記と同様な効果を奏すると共に、作業現場における装着者の頭部の安全性を高めることができ、又通信端末２をヘルメット１に固定又は着脱自在に装着したので、使い勝手が良い。
そして、受話器３は、周囲騒音を収音する収音マイクロホン１１と、該収音マイクロホン１１の発生する信号からこの信号と逆位相同振幅の信号を発生させる逆位相信号発生手段１２と、発生した逆位相信号に通信端末２で受信した電気信号を加算する加算器１４とから成るノイズキャンセル手段１０を備えたので、通信端末２で受信した音響信号と共に受話器３から発せられる逆位相信号に変換された周囲騒音の音響信号が、受話器３を通過した周囲騒音である音響信号を打ち消し、通信端末２で受信した音声のみから成る音響信号だけを聴取でき、単に耳介を覆ったり、外耳道を塞ぐだけの受動的な防音装置と比べ、装着者に聞こえる騒音を一層低減化することが出来る。
又、送話器４は装着者の口元近傍に配置される第一マイクロホン１７と、該第一マイクロホン１７よりも前記口元から離れた位置に配置される第二マイクロホン１８と、第一、第二のマイクロホン１７、１８の各交流出力を互いに打ち消し合う様に電気的に合成するマイクロホン出力合成手段１９とを備えたので、第二マイクロホン１８の方向から到来する周囲騒音成分が抑圧されることにより、装着者の音声だけの感度を確保して、送信側の騒音感度を低下でき、周囲騒音に対しては必要な抑圧特性を維持し、かつ、通話音声に対しては適正な音量を維持して安定した通話を維持できる。
従って、本発明によれば、送受話器３、４の夫々にノイズキャンセル手段１０、２０を設けたので、送信側の周囲騒音を除いて送信側の音声のみを送信でき、その送信された音声を、受信側の周囲騒音を除いた状態で聴取できるため、騒音環境内の別の作業場所にいる装着者同士が極めて明瞭な音声を授受でき、相互に意思を通じ合った会話ができる。
【００１６】
逆位相信号発生手段１２で変換した逆位相信号を、収音マイクロホン１１で収音した周囲騒音入力時の信号振幅よりも若干小さい振幅としたので、周囲騒音の全てを打ち消すことはなく、周囲騒音に含まれる有用な音、例えば同一現場の協働者の危急な呼びかけ、警告音等を聴取でき、安全性を高めることができる。
【００１７】
受話器３は、装着者の片方の耳介Ｅにのみ対応する様に設けたので、受話器３を装着していない片方の耳で周囲の音を聞き分けできるので、同一現場の協働者の危急な呼びかけ、警告音等に反応でき安全である等その実用的効果甚だ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】作業現場用交信機の一例を示す図である。
【図２】受話器を示す回路ブロック図である。
【図３】他の実施例を示す受話器の回路ブロック図である。
【図４】送話器を示す回路ブロック図である。
【図５】作業現場用交信機の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１ ヘルメット
２ 通信端末
３ 受話器
４ 送話器
６ ヘッドバンド
１０ ノイズキャンセル手段
１１ 収音マイクロホン
１２ 逆位相信号発生手段
１４ 加算器
１７ 第一マイクロホン
１８ 第二マイクロホン
１９ マイクロホン出力合成手段
２０ ノイズキャンセル手段
Ｅ 耳介
Ｌ 距離

Claims (7)

1. 携帯電話端末、簡易型携帯電話端末、携帯無線通信端末等の通信端末に接続した送受話器をヘッドバンドに設け、受話器と送話器の夫々に周囲騒音を消音するノイズキャンセル手段を設けたことを特徴とする作業現場用交信機。
2. 送受話器をヘルメットに取付けたことを特徴とする請求項１記載の作業現場用交信機。
3. ヘルメットに通信端末を固定又は着脱自在に装着したことを特徴とする請求項２記載の作業現場用交信機。
4. 受話器は、周囲騒音を収音する収音マイクロホンと、該収音マイクロホンの発生する信号からこの信号と逆位相同振幅の信号を発生させる逆位相信号発生手段と、発生した逆位相信号に通信端末で受信した電気信号を加算する加算器を備えたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の作業現場用交信機。
5. 送話器は、ヘルメット装着者の口元近傍に配置される第一マイクロホンと、該第一マイクロホンよりも前記口元から離れた位置に配置される第二マイクロホンと、第一、第二のマイクロホンの各交流出力を互いに打ち消し合う様に電気的に合成するマイクロホン出力合成手段とを備えたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の作業現場用交信機。
6. 逆位相信号発生手段で変換した逆位相信号を、収音マイクロホンで収音した周囲騒音入力時の信号振幅よりも若干小さい振幅としたことを特徴とする請求項４又は５記載の作業現場用交信機。
7. 受話器は、装着者の片方の耳介にのみ対応する様に設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の作業現場用交信機。

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