JP2007228344A - 送受話装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロホンとイヤホンを用いて外部騒音の影響を受けず明瞭な通話又は音声の記録が実現できる送受話装置を提供する。
【解決手段】一方の耳に装着するマイクロホン１１と、他方の耳に装着するイヤホン１２と、イヤホン１２に音声出力電気信号を出力する第１のアンプ１３と、マイクロホン１２からの音声入力電気信号を所定出力まで増幅する第２のアンプ１４とを有する送受話装置１０であって、マイクロホン１１からの音声入力電気信号の高音域に対して低音域を相対的に減少して自然な音声に近づけるハイパスフィルタ３１が、マイクロホン１１の出力回路又は第２のアンプ１４に設けられ、しかも、マイクロホン１１は外耳道を空気伝搬によって伝わる音声を直接拾う音声トランスデューサ２６を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロホンとイヤホンを用いて外部騒音の影響を受けず、明瞭な通話又は音声の記録を実現する送受話装置に関する。

従来、外部騒音を遮断して音声だけを拾う送受話装置として、イヤホンと咽頭マイクロホンを備えた送受話装置が提案されているが、咽頭マイクロホンの装着状態によって音量や音質が著しく変化するという問題が指摘されている。また、外部騒音用マイクロホンと、送話用の指向性マイクロホンを使用して、指向性マイクロホンの電気信号から外部騒音用マイクロホンの電気信号を減算する方式の送受話装置が提案されている。しかし、この方式では、指向性マイクロホンの方向と口の位置によって特性が変わるという問題があり、両方のマイクロホンの信号の周波数特性や位相特性が広い帯域に渡って一致する必要があるため、事実上の騒音抑制には限界が生じるという問題がある。このため、耳栓、送話用変換部、及び受話用変換部を一体とした方式の送受話装置が提案されている。しかし、この送受話装置では受話時の空気振動を送話用変換部が拾ってしまうので、そのままではハウリングを起してしまうという問題が生じる。

そこで、一方の耳にイヤホンを挿入し、他方の耳に骨伝導マイクロホンを挿入する送受話装置（例えば、特許文献１参照）や、一方の耳にイヤホンを、他方の耳に骨伝導マイクロホンを、更に空気中を伝搬する音声を収音する気導マイクロホンを設け、骨伝導マイクロホンと気導マイクロホンの各出力信号を騒音環境に応じて所定の混合比で加算して高音部の減衰の少ない音声を出力する送受話装置（例えば、特許文献２参照）が提案されている。また、マイクロホン機能を有する送受話一体イヤホンを用いた携帯電話機において、送受話一体イヤホンからの信号を出力する送受信回路部に、携帯電話機の高周波送受信処理回路部からの受信信号を受ける入力端子と、高周波送受信処理回路部へ送受話一体イヤホンからの送信信号を出す出力端子と、送信信号に含まれる受信信号の成分のみを送信信号の中で打ち消すキャンセル信号を発生するキャンセル回路とを設け、送受話一体イヤホンにおけるハウリングを電気的にキャンセルする方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平８−１８１７５４号公報 特開２０００−２６１５３４号公報 特開２００１−１９７１９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、骨伝導マイクロホンを外耳道に挿入した際に骨伝導マイクロホンと外耳道との接触を安定して保つことが難しく、更に音声が骨や肉を経由して伝搬してくるため高音部の減衰が大きく、音質が低下するという問題がある。また、両耳にそれぞれイヤホンと骨伝導マイクロホンを挿入しているため、外部からの音が聞こえるように、骨伝導マイクロホンに外耳道に連通する空気孔を設けている。このため、外部の騒音が骨伝導マイクロホンに検知され騒音の遮断性に限界が生ずるという問題も生じる。また、特許文献２に記載された発明では、騒音環境が変動すると骨伝導マイクロホンと気導マイクロホンの各出力信号の混合比も変化させる必要があり、操作性に問題がある。更に、特許文献３に記載された発明では、キャンセル信号の振幅を受信信号の振幅と同一にし、位相を逆位相にする必要があるが、このようなキャンセル信号をキャンセル回路で形成することは現実的に難しく、完全なキャンセルが難しいという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、マイクロホンとイヤホンを用いて外部騒音の影響を受けず、明瞭な通話又は音声の記録が実現できる送受話装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る送受話装置は、一方の耳の外耳道に装着して使用するマイクロホンと、他方の耳の外耳道に装着又は耳に被せて使用するイヤホンとを有する送受話装置であって、
前記マイクロホンは、音声電気信号の高音域に対して低音域を相対的に減少して自然な音声に近づけるハイパスフィルタと、外耳道を空気伝搬によって伝わる音声を直接拾う音声トランスデューサとを有している。

第１の発明に係る送受話装置において、前記マイクロホン及び前記イヤホンは携帯電話機又は他の無線機に接続されて使用することができる。

前記目的に沿う第２の発明に係る送受話装置は、一方の耳の外耳道に装着して使用するマイクロホンと、他方の耳の外耳道に装着又は耳に被せて使用するイヤホンと、前記イヤホンに音声出力電気信号を出力する第１のアンプと、前記マイクロホンからの音声入力電気信号を所定出力まで増幅する第２のアンプと、これらを駆動する電源回路とを有する送受話装置であって、
前記マイクロホンからの前記音声入力電気信号の高音域に対して低音域を相対的に減少して自然な音声に近づけるハイパスフィルタが、前記マイクロホンの出力回路又は前記第２のアンプに設けられ、
しかも、前記マイクロホンは外耳道を空気伝搬によって伝わる音声を直接拾う音声トランスデューサを有している。

第２の発明に係る送受話装置において、前記イヤホンは外耳道に挿入する外耳道挿入部を有し、該外耳道挿入部には開閉可能な貫通孔が設けられていることが好ましく、更に、前記第１のアンプには受信器が、前記第２のアンプには送信器が設けられ、無線で他の機器と連結することができる。また、前記受信器及び前記送信器は携帯電話機と連携させることができ、前記第１、第２のアンプ、及び前記電源回路は小形ケース内に収納することができる。

請求項１〜７記載の送受話装置においては、一方の耳の外耳道にマイクロホンを装着して話者の耳道内に発生している音声をマイクロホンを用いて音声入力電気信号（音声電気信号）として出力（送話）することができ、他方の耳の外耳道にイヤホンを装着するので、イヤホンで外耳道の入口側を塞いだ状態で音声を聞く（受話する）ことができ、外部騒音に影響を受けずに通話又は音声の記録が実現できる。また、ハイパスフィルタにより音声入力電気信号の高音域に対して低音域を相対的に減少させることができ、咽頭マイクロホンや骨伝導マイクロホンに比べて、音質の向上を図ることが可能になる。

特に、請求項２記載の送受話装置においては、マイクロホン及びイヤホンが携帯電話機又は他の無線機に接続されて使用されるので、隔地又は遠方の者同士での間での通話又は音声の記録が可能になる。

請求項４記載の送受話装置においては、イヤホンの外耳道挿入部には開閉可能な貫通孔が設けられているので、両耳にそれぞれマイクロホン及びイヤホンを装着していても、機器や車輛等の外部からの警報音を聴く必要がある用途では、貫通孔を開状態にすると周囲の音を聞くことができ、貫通孔を閉状態にすると外部からの音を遮断して受話することができる。

請求項５記載の送受話装置においては、無線で他の機器と連結することができるので、送受話装置の可搬性を向上することができる。
請求項６記載の送受話装置においては、携帯電話機と連携させることができるので、隔地又は遠方の者同士での間で通話又は音声の記録を行なうことが可能になる。
請求項７記載の送受話装置においては、第１、第２のアンプ、及び電源回路が小形ケース内に収納されているので、送受話装置の携帯を容易にすることができ、送受話装置の操作性を向上することができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る送受話装置のブロック図、図２は同送受話装置のマイクロホンの断面図、図３は同送受話装置のマイクロホンの使用方法を示す概念図、図４は同送受話装置のマイクロホンを使用した際の外部騒音の抑制効果を示す説明図、図５は同送受話装置のイヤホンの断面図、図６は本発明の第２の実施の形態に係る送受話装置の説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る送受話装置１０は、一方の耳の外耳道に装着して使用するマイクロホン１１と、他方の耳の外耳道に装着して使用するイヤホン１２と、イヤホン１２に音声出力電気信号を出力する第１のアンプ１３と、マイクロホン１１からの音声入力電気信号を所定出力まで増幅する第２のアンプ１４と、これらを駆動する電源回路１５と、第１、第２のアンプ１３、１４、及び電源回路１５を収納する小型ケース１６とを有している。

図２に示すように、マイクロホン１１は、外部から外耳道に挿入され中央部に貫通孔１７が形成された耳孔挿入部１８と、耳孔挿入部１８の基端と連通し、空間部１９を内部に設けた本体ケース２０とを有している。また、マイクロホン１１は、空間１９内に設けられ貫通孔１７を介して空間部１９内に侵入した外耳道内の音声振動（空気振動）を捉えて振動する振動板２２と、振動板２２の機械的振動を捉えて音声入力電気信号に変換して出力する電磁変換コイル２１とを備え、外耳道を空気伝搬によって伝わる音声を直接拾う音声トランスデューサ２６を有している。そして、耳孔挿入部１８の先端部の外周には、外耳道の内面との接触状態を向上させるイヤパッド２３が取付けられ、本体ケース２０には、電磁変換コイル２１の信号線２４を外部に引き出す引き出し部２５が設けられている。

このような構成とすることにより、図３に示すように、マイクロホン１１を外耳道に挿入すると、イヤパッド２３が外耳道の内面に密着して、外部騒音が外耳道に伝搬するのが防止される。このため、図４に示すように、外部騒音下で発せられた音声を通常のマイクロホンで収音すると、通常のマイクロホンからは外部騒音振動と音声振動が重なり合った合成振動の電気信号が出力されるが、マイクロホン１１を使用すると、外部騒音振動が遮断された状態で外耳道内に発生している音声振動を優先して振動板２２で検知することができ、マイクロホン１１の音声トランスデューサ２６からは音声振動が優先された電気信号を音声入力電気信号として出力することができる。

図５に示すように、イヤホン１２は、外部から外耳道に挿入され中央部に音声放出孔４４が形成された外耳道挿入部４５を有している。そして、外耳道挿入部４５の基部側は、信号線４６により伝送された第１のアンプ１３からの音声出力電気信号を振動板４７の機械的振動（音声振動）に変換する変換器４８が設けられている本体部材４９と、本体部材４９の側面に回動可能に密接状態で被せたカバー部材５０を有している。また、本体部材４９の周方向の一定角度位置には音声放出孔４４の基側と外周側とを連通する第１の連絡孔５１が形成され、カバー部材５０の周方向の一定角度位置にはカバー部材５０の内面側と外面側を連通する第２の連絡孔５２が形成されている。ここで、符号５３は信号線４６を本体部材４９に引き入れる引き入れ部、符号５４はカバー部材５０を本体部材４９の側面に被せた際の引き抜けを防止すると共に回動方向を規制する突起、符号５５は外耳道挿入部４５の先端部の外周に設けられて外耳道の内面との接触状態を向上させるイヤパッドである。

このような構成とすることにより、カバー部材５０を本体部材４９の側面に沿って回動させてカバー部材５０に形成した第２の連絡孔５２と本体部材４９に形成した第１の連絡孔とを連通状態にすると、外耳道挿入部４５の音声放出孔４４と外部とを第１及び第２の連通孔５１、５２で形成された貫通孔５６により連通状態にすることができる。これによって、外部からの音声を貫通孔５６及び音声放出孔４４を経由させて外耳道内に導入することができ、一方の外耳道にマイクロホン１１、他方の外耳道にイヤホン１２をそれそれ装着していても、外部の音声を聞き取ることができる。また、カバー部材５０を本体部材４９の側面に沿って回動させて第２の連絡孔５２と第１の連絡孔５１との連通を絶つと、外部からの騒音が外耳道内に侵入するのを防止することができ、外部騒音の影響を受けずにイヤホン１２からの音声を容易に聞き取ることができる。

図１に示すように、マイクロホン１１の出力回路には、マイクロホン１１からの音声入力電気信号の高音域に対して低音域の入力信号を相対的に減少するハイパスフィルタ３１が設けられている。これによって、第２のアンプ１４から出力される出力信号を、咽頭マイクロホンや骨伝導マイクロホンから出力される出力信号に比べて、自然な音声に近い出力信号に近づけることができ、音質の向上を図ることができる。

また、図１に示すように、送受話装置１０において、第１のアンプ１３の入力側には受信器３２を、第２のアンプ１４の出力側には送信器３３が設けられており、携帯電話機３４に設けられた、図示しない再送信器及び再受信器とそれぞれ連結している。これによって、送受話装置１０の可搬性を向上することができ、作業を行ないながら、又は移動しながら携帯電話機３４から離れて通話を行なうことができる。そして、携帯電話機３４と連携させることにより、隔地又は遠方の者同士での間で通話が可能になる。ここで、無線としては、例えば、２．４５ＧＨｚ帯の電波を使用することができる。電波を用いることで、送受話装置１０と携帯電話機３４との間に障害物が存在しても信号のやり取りを行なうことができる。

続いて、本発明の第１の実施の形態に係る送受話装置１０の使用方法について説明する。
先ず、マイクロホン１１及びイヤホン１２の信号線２４、４６の端末にそれぞれ設けられた接続プラグ３５、５７を、送受話装置１０の小型ケース１６に設けられたプラグ差し込み部３６、５８に差し込み、マイクロホン１１を一方の耳の外耳道に、イヤホン１２を他方の耳の外耳道にそれぞれ装着する。そして、送受話装置１０の電源回路１５に設けられた図示しない電源スイッチを入れて、送受話装置１０を稼動状態にする。また、携帯電話機３４の図示しない電源スイッチを入れて携帯電話機３４を発信及び着信可能な状態にすると共に、携帯電話機３４に設けられた再送信器及び再受信器を稼動状態にする。

ここで、イヤホン１２のカバー部材５０を本体部材４９の側面に沿って回動させて第２の連絡孔５２と第１の連絡孔５１とを連通状態にして貫通孔５６により外耳道挿入部４５の音声放出孔４４と外部とを連通状態にしておくと、マイクロホン１１及びイヤホン１２を装着していても、他方の耳で、周囲の外部からの音声を明瞭に聞くことができ、周囲の者と対話を行なうことができる。そして、携帯電話機３４に着信があり、携帯電話機３４が通話状態になると、携帯電話機３４に入力される音声信号は、再送信器を介して送受話装置１０の受信器３２に送信され、第１のアンプ１３から音声出力電気信号として出力されるので、第１のアンプ１３から出力される音声出力電気信号がイヤホン１２に入力されて音声振動に変換され、音声を聞くことができる。なお、外部の騒音が大きい場合は、カバー部材５０を本体部材４９の側面に沿って回動させて第２の連絡孔５２と第１の連絡孔５１との連通を絶つことにより、騒音が外耳道内に侵入するのを防止できる。

また、発話を開始すると、発話に伴って外耳道内に発生している音声振動を、外部騒音振動が遮断された状態でマイクロホン１１の振動板２２で検知することができ、マイクロホン１１からは音声振動が優先された音声入力電気信号を出力することができる。そして、マイクロホン１１から出力される音声入力電気信号は、ハイパスフィルタ３１を通過することで高音域が低音域に対して相対的に強くなった音声入力電気信号として第２のアンプ１４に入力される。その結果、第２のアンプ１４からは、高音域が相対的に強くなった音声信号が出力され、送信器３３を介して携帯電話機３４に伝えられて更に相手に届くので、相手は高音域が減少していない状態の音声を聞くことができ、明瞭な通話を実現することができる。一方、骨伝導マイクロホンを使用した場合は、骨伝導マイクロホンの周波数特性自体が高音域で強く減衰しているので、ハイパスフィルタによる対策を行なっても周波数特性はほとんど改善しない。

図６に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る送受話装置５９は、一方の耳の外耳道に装着して使用するマイクロホン１１と、他方の耳の外耳道に装着して使用するイヤホン１２とを有し、マイクロホン１１は、音声電気信号の高音域に対して低音域を相対的に減少して自然な音声に近づけるハイパスフィルタ３１と、外耳道を空気伝搬によって伝わる音声を直接拾う音声トランスデューサ２６とを有している。そして、マイクロホン１１及びイヤホン１２の信号線２４、４６の端末に設けられた接続プラグ３５、５７は、携帯電話機３４に設けられたプラグ差し込み部６０、６１にそれぞれ接続されている。ここで、ハイパスフィルタ３１は、接続プラグ３５内に収納されている。

このような構成とすることにより、一方の外耳道にマイクロホン１１、他方の外耳道にイヤホン１２をそれそれ装着していても、外部からの音声を貫通孔５６及び音声放出孔４４を介して外耳道内に導入して聞き取ることができる。そして、携帯電話機３４が受信すると、携帯電話機３４から出力される音声出力電気信号をイヤホン１２を介して音声に変換して受話することができ、このとき、カバー部材５０を回動させて第２の連絡孔５２と第１の連絡孔５１との連通を絶つことで、外部騒音の影響を受けずにイヤホン１２からの音声を容易に聞き取ることができる。

また、マイクロホン１１は、外部騒音振動が遮断された状態で外耳道内に発生している音声振動を優先して振動板２２で検知するので、音声トランスデューサ２６からは音声振動が優先された電気信号を音声電気信号として出力することができる。そして、マイクロホン１１にはハイパスフィルタ３１が設けられて、音声電気信号の高音域に対して低音域が相対的に減少した電気信号として携帯電話機３４に入力されるので、携帯電話機３４からは自然な音声に近い出力信号を送信することができる。

続いて、本発明の第２の実施の形態に係る送受話装置５９の使用方法について説明する。先ず、マイクロホン１１及びイヤホン１２の信号線２４、４６の端末にそれぞれ設けられた接続プラグ３５、５７を、携帯電話機３４に設けられたプラグ差し込み部６０、６１に差し込み、マイクロホン１１を一方の耳の外耳道に、イヤホン１２を他方の耳の外耳道にそれぞれ装着する。そして、携帯電話機３４の図示しない電源スイッチを入れて、携帯電話機３４を稼動状態にする。

ここで、イヤホン１２のカバー部材５０を操作して第２の連絡孔５２と第１の連絡孔５１とを連通状態にしておくと、マイクロホン１１及びイヤホン１２を装着していても、他方の耳で、周囲の外部からの音声を明瞭に聞くことができ、周囲の者と対話を行なうことができる。そして、携帯電話機３４に着信があり、携帯電話機３４が通話状態になると、携帯電話機３４に入力される音声信号はイヤホン１２に入力されて音声振動に変換され、音声を聞くことができる。なお、外部の騒音が大きい場合はカバー部材５０を回動させて第２の連絡孔５２と第１の連絡孔５１との連通を断って、外耳道内に外部の騒音が侵入するのを防止できる。

また、発話すると、発話に伴って外耳道内に発生している音声振動が、外部騒音振動が遮断された状態で音声トランスデューサ２６の振動板２２で検知され、音声トランスデューサ２６からは音声振動が優先された音声電気信号が出力される。そして、音声トランスデューサ２６から出力される音声電気信号は、ハイパスフィルタ３１を通過することで高音域が低音域に対して相対的に強くなった電気信号として携帯電話機３４に入力される。その結果、携帯電話機３４からは、高音域が相対的に強くなった音声信号が出力されて相手に届くので、相手は高音域が減少していない状態の音声を聞くことができ、明瞭な通話を実現することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の送受話装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、第１の実施の形態ではハイパスフィルタをマイクロホンの出力回路に設置したが、第２のアンプ内にハイパスフィルタを設けてもよい。第２の実施の形態では、マイクロホン及びイヤホンを携帯電話機に接続したが、無線機に接続することもできる。
また、第１及び第２の実施の形態では、イヤホンを他方の耳の外耳道に装着するタイプとしたが、耳に被せて使用するタイプとすることもできる。更に、音声トランスデューサには電磁変換タイプを使用したが、音声トランスデューサは電磁変換タイプに限定されず、例えば、エレクトレットコンデンサーマイクロホンのようなタイプであっても構わない。マイクロホンにエレクトレットコンデンサーマイクロホンのようなタイプを使用すると、アンプやそれを駆動する電源を省略することができ、送受話装置の軽量化及び低コスト化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る送受話装置のブロック図である。 同送受話装置のマイクロホンの断面図である。 同送受話装置のマイクロホンの使用方法を示す概念図である。 同送受話装置のマイクロホンを使用した際の外部騒音の抑制効果を示す説明図である。 同送受話装置のイヤホンの断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る送受話装置の説明図である。

符号の説明

１０：送受話装置、１１：マイクロホン、１２：イヤホン、１３：第１のアンプ、１４：第２のアンプ、１５：電源回路、１６：小型ケース、１７：貫通孔、１８：耳孔挿入部、１９：空間部、２０：本体ケース、２１：電磁変換コイル、２２：振動板、２３：イヤパッド、２４：信号線、２５：引き出し部、２６：音声トランスデューサ、３１：ハイパスフィルタ、３２：受信器、３３：送信器、３４：携帯電話機、３５：接続プラグ、３６：プラグ差し込み部、４４：音声放出孔、４５：外耳道挿入部、４６：信号線、４７：振動板、４８：変換器、４９：本体部材、５０：カバー部材、５１：第１の連絡孔、５２：第２の連絡孔、５３：引き入れ部、５４：突起、５５：イヤパッド、５６：貫通孔、５７：接続プラグ、
５８：プラグ差し込み部、５９：送受話装置、６０、６１：プラグ差し込み部

Claims (7)

1. 一方の耳の外耳道に装着して使用するマイクロホンと、他方の耳の外耳道に装着又は耳に被せて使用するイヤホンとを有する送受話装置であって、
   前記マイクロホンは、音声電気信号の高音域に対して低音域を相対的に減少して自然な音声に近づけるハイパスフィルタと、外耳道を空気伝搬によって伝わる音声を直接拾う音声トランスデューサとを有していることを特徴とする送受話装置。
2. 請求項１記載の送受話装置において、前記マイクロホン及び前記イヤホンは携帯電話機又は他の無線機に接続されて使用されることを特徴とする送受話装置。
3. 一方の耳の外耳道に装着して使用するマイクロホンと、他方の耳の外耳道に装着又は耳に被せて使用するイヤホンと、前記イヤホンに音声出力電気信号を出力する第１のアンプと、前記マイクロホンからの音声入力電気信号を所定出力まで増幅する第２のアンプと、これらを駆動する電源回路とを有する送受話装置であって、
   前記マイクロホンからの前記音声入力電気信号の高音域に対して低音域を相対的に減少して自然な音声に近づけるハイパスフィルタが、前記マイクロホンの出力回路又は前記第２のアンプに設けられ、
   しかも、前記マイクロホンは外耳道を空気伝搬によって伝わる音声を直接拾う音声トランスデューサを有していることを特徴とする送受話装置。
4. 請求項３記載の送受話装置において、前記イヤホンは外耳道に挿入する外耳道挿入部を有し、該外耳道挿入部には開閉可能な貫通孔が設けられていることを特徴とする送受話装置。
5. 請求項３及び４のいずれか１項に記載の送受話装置において、前記第１のアンプには受信器が、前記第２のアンプには送信器が設けられ、無線で他の機器と連結していることを特徴とする送受話装置。
6. 請求項５記載の送受話装置において、前記受信器及び前記送信器は携帯電話機と連携していることを特徴とする送受話装置。
7. 請求項３〜６のいずれか１項に記載の送受話装置において、前記第１、第２のアンプ、及び前記電源回路は小形ケース内に収納されていることを特徴とする送受話装置。

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