JP2008294995A - Talking device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通話装置に関するものである。 The present invention relates to a call device.
従来、インターホンシステム等で屋内に設置される通話装置があり、他の場所に設置された通話装置からの音声を出力するスピーカや、他の通話装置へ伝達する音声を入力するマイクロホン等を備えている。 Conventionally, there is a communication device installed indoors with an interphone system or the like, which includes a speaker that outputs sound from a communication device installed in another place, a microphone that inputs sound transmitted to the other communication device, and the like. Yes.
そして、スピーカから発生した音声がマイクロホンに回り込むとハウリングが生じることになるから、様々なハウリング防止対策が採られている。例えば、第1の従来例として、スピーカとマイクロホンを含むループ回路が通話装置内で形成され、このループゲインが1を越えるとハウリングが発生するから、ループ回路内に設けた可変損失回路での損失量を調節することにより、ループゲインが1以下となるようにしてハウリングを防止するものがある。ここで、送話信号と受話信号とのうち信号レベルが小さいほうは重要ではないとみなし、信号レベルが小さいほうの伝送路に挿入された可変損失回路の伝送損失を大きくするようにしている。 Since howling occurs when the sound generated from the speaker wraps around the microphone, various measures for preventing howling are taken. For example, as a first conventional example, a loop circuit including a speaker and a microphone is formed in a communication device, and howling occurs when the loop gain exceeds 1, so that loss in a variable loss circuit provided in the loop circuit occurs. Some control the amount so that the loop gain is 1 or less to prevent howling. Here, it is assumed that the smaller signal level of the transmission signal and the reception signal is not important, and the transmission loss of the variable loss circuit inserted in the transmission line having the smaller signal level is increased.
しかし、上記第1の従来例では、マイクロホンとスピーカとの距離が近いと、スピーカからマイクロホンに回り込む受話音声のレベルが大きくなり、受話信号よりも送話信号が大きくなり、スピーカから音声が出ている受話状態であるにもかかわらず制御回路は送話状態に切り換えてしまい、スピーカから出るべき音が出なくなるという状態が発生していた。 However, in the first conventional example, when the distance between the microphone and the speaker is short, the level of the received voice that goes from the speaker to the microphone increases, the transmitted signal becomes larger than the received signal, and the voice comes out from the speaker. In spite of the reception state, the control circuit switches to the transmission state, and there is a state in which no sound to be output from the speaker is generated.
そこで、第2の従来例として、一対のマイクロホンと、両マイクロホンとスピーカとの距離の差に相当する音波の遅延時間だけスピーカに近いほうのマイクロホンの出力を遅延させる遅延回路と、両マイクロホンとスピーカとの距離の差に相当するレベル調整を行なってスピーカからの音声に対する両マイクロホンの出力レベルを一致させるレベル調整増幅回路と、遅延回路とレベル調整増幅回路とを通った両マイクロホンの出力を両入力とする差動増幅回路とを設け、差動増幅回路の出力を送話信号とする通話装置が提案された。 Therefore, as a second conventional example, a pair of microphones, a delay circuit that delays the output of the microphone closer to the speaker by the delay time of the sound wave corresponding to the difference in distance between the two microphones and the speaker, both microphones and the speaker The level adjustment amplifier circuit that adjusts the level corresponding to the difference in distance between the two microphones to match the output level of both microphones with the sound from the speaker, and both microphone outputs that have passed through the delay circuit and level adjustment amplifier circuit There has been proposed a communication device that includes a differential amplifier circuit as described above and uses the output of the differential amplifier circuit as a transmission signal.
この通話装置では、一対のマイクロホンでスピーカからの音声を拾った後、遅延およびレベル調整を行なって両マイクロホンに入力されるスピーカからの音声成分を差動増幅回路で相殺するようにしているから、スピーカからの音声成分のみを除去してハウリングを防止し、さらには受話ブロッキングが生じない状態で送話音声を伝送することができる。(例えば、特許文献1参照)。
近年、小型化のために通話装置がますます薄型になってきており、スピーカを収納するハウジングの容量が小さくなっている。特に、スピーカの裏面側の空間である後気室の容量が小さくなると、スピーカの放射音圧が低下し、スピーカの最低共振周波数が高周波数側にずれ、スピーカの音質、効率が悪化するという課題があった。 In recent years, telephone devices have become thinner and thinner for miniaturization, and the capacity of housings for housing speakers has become smaller. In particular, if the volume of the rear air chamber, which is the space on the back side of the speaker, is reduced, the sound pressure radiated from the speaker is lowered, the lowest resonance frequency of the speaker is shifted to the higher frequency side, and the sound quality and efficiency of the speaker are deteriorated. was there.
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハウリング防止、音質および効率の向上を実現可能な通話装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a communication device that can realize howling prevention, improvement in sound quality, and efficiency.
請求項1の発明は、ハウジングと、ハウジングに取り付けられて、一方面側からハウジング外へ音声情報を出力するスピーカと、ハウジング内でスピーカの他方面側に形成された空間である後気室と、音声を集音して音声信号を出力する第1のマイクロホンと、スピーカに対して第1のマイクロホンより遠い位置に配置され、音声を集音して音声信号を出力する第2のマイクロホンと、第2のマイクロホンの音声信号から第1のマイクロホンの音声信号を除去して外部へ伝達する音声処理部と、ハウジングに設けた開口部を介して後気室とハウジングの外部とを連続させる連通部とを備えることを特徴とする。 The invention of claim 1 includes a housing, a speaker that is attached to the housing and outputs audio information from one side to the outside of the housing, and a rear chamber that is a space formed on the other side of the speaker in the housing. A first microphone that collects sound and outputs an audio signal; a second microphone that is disposed farther than the first microphone with respect to the speaker and that collects sound and outputs an audio signal; An audio processing unit that removes the audio signal of the first microphone from the audio signal of the second microphone and transmits the signal to the outside, and a communication unit that continuously connects the rear air chamber and the outside of the housing through an opening provided in the housing It is characterized by providing.
この発明によれば、音声処理部によってハウリング防止処理が可能となる。さらに、連通部によって、スピーカの最低共振周波数が低周波数側に移行し、スピーカの音圧レベルが増加するので、スピーカの音質および効率が向上する。すなわち、通話装置において、ハウリング防止、音質および効率の向上を実現することができる。 According to the present invention, howling prevention processing can be performed by the voice processing unit. Furthermore, since the lowest resonance frequency of the speaker is shifted to the low frequency side by the communication portion and the sound pressure level of the speaker is increased, the sound quality and efficiency of the speaker are improved. That is, in the communication device, it is possible to realize howling prevention, sound quality and efficiency.
請求項2の発明は、請求項1において、前記第1のマイクロホンは、集音面を前記スピーカの振動板に対向して配置されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first microphone is disposed such that a sound collection surface faces the diaphragm of the speaker.
この発明によれば、スピーカが発する音に対する第1,第2のマイクロホンの各出力の振幅差を大きくでき、音声処理部によるスピーカ音のキャンセル処理を確実に行うことができる。 According to the present invention, the amplitude difference between the outputs of the first and second microphones with respect to the sound emitted from the speaker can be increased, and the speaker sound canceling process can be reliably performed by the sound processing unit.
請求項3の発明は、請求項1または2において、第2のマイクロホンと前記開口部との距離は、第2のマイクロホンと前記スピーカの振動板との最短距離の10倍以上に設定されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the distance between the second microphone and the opening is set to be 10 times or more the shortest distance between the second microphone and the diaphragm of the speaker. It is characterized by.
この発明によれば、連通部から放射された音波によるスピーカ音のキャンセル量低下を抑制できる。 According to this invention, it is possible to suppress a reduction in the amount of cancellation of speaker sound due to sound waves radiated from the communicating portion.
請求項4の発明は、請求項1乃至3いずれかにおいて、前記連通部に吸音材を配置したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a sound absorbing material is disposed in the communication portion.
この発明によれば、連通部によって増強される周波数帯域以外の音波(特に高周波帯域)を吸音し、連通部から放射される音波によるスピーカ音のキャンセル量への悪影響を低減させることができる。 According to the present invention, it is possible to absorb sound waves (especially high frequency bands) other than the frequency band enhanced by the communication part, and to reduce the adverse effect on the cancellation amount of the speaker sound due to the sound wave radiated from the communication part.
以上説明したように、本発明では、ハウリング防止、音質および効率の向上を実現することができるという効果がある。 As described above, the present invention has the effects of preventing howling and improving sound quality and efficiency.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
本実施形態の通話装置Aは図1〜図3に示され、音声スイッチSW1を設けた矩形函状の装置本体A2に通話モジュールMJを収納して構成される。なお、装置本体A2は、例えば2つの樹脂成形部材を接合して形成され、通話モジュールMJを収納した後、各接合部材を嵌合手段または接着剤等によって接合する。
(Embodiment 1)
The communication device A according to the present embodiment is shown in FIGS. 1 to 3, and is configured by accommodating a communication module MJ in a rectangular box-shaped device body A2 provided with a voice switch SW1. The apparatus main body A2 is formed, for example, by joining two resin molded members, and after housing the call module MJ, each joining member is joined by a fitting means or an adhesive.
通話モジュールMJは、後面に開口を形成したボディA10と、ボディA10の開口に覆設した平面状のカバーA11とでハウジングA1を構成し、ハウジングA1に、スピーカSP、マイクロホン基板MB1、音声処理部10を備える。そして、スピーカSPの後述する振動板23が、装置本体A2の前面に穿設した複数の音孔60に対向するように配置される。
The call module MJ includes a housing A1 including a body A10 having an opening on the rear surface and a planar cover A11 covering the opening of the body A10. The housing A1 includes a speaker SP, a microphone board MB1, and a sound processing unit. 10 is provided. A
音声処理部10は、図3に示すように、通信部10a、エコーキャンセル部10b,10c、増幅部10d、信号処理部10eを備えたICで構成され、ハウジングA1内に配置される。他の部屋等に設置されている通話装置Aから情報線Lsを介して送信された音声信号は、通信部10aで受信され、エコーキャンセル部10bを介して増幅部10dで増幅された後、スピーカSPから出力される。また、通話スイッチSW1を操作することで通話可能状態となり、マイクロホン基板MB1上のマイクロホンM1(第1のマイクロホン),マイクロホンM2(第2のマイクロホン)から入力された各音声信号は信号処理部10eで後述する信号処理を施された後、エコーキャンセル部10cを通過し、通信部10aから情報線Lsを介して他の部屋等に設置されている通話装置Aへ送信される。すなわち、部屋間で双方向の通話が可能なインターホンとして機能するものである。なお、通話装置Aの電源は、設置場所の近傍に設けたコンセントから供給されるか、あるいは情報線Lsを介して供給されてもよい。
As shown in FIG. 3, the
スピーカSPは、図1に示すように、冷間圧延鋼板(SPCC,SPCEN)、電磁軟鉄(SUY)等の厚み0.8mm程度の鉄系材料で形成されて一端を開口した円筒状のヨーク20を具備し、ヨーク20の開口端から外側に向かって円形の支持体21が延設されている。
As shown in FIG. 1, the speaker SP is a
ヨーク20の筒内にはネオジウムで形成された円柱型永久磁石22(例えば、残留磁束密度1.39T〜1.43T)を配置し、ドーム型の振動板23の外周側の縁部が支持体21の縁端面に固定されている。
A cylindrical permanent magnet 22 (for example, residual magnetic flux density of 1.39 T to 1.43 T) formed of neodymium is disposed in the cylinder of the
振動板23は、PET(PolyEthyleneTerephthalate)またはPEI(Polyetherimide)等の熱可塑性プラスチック(例えば、厚み12μm〜50μm)で形成される。振動板23の背面には筒状のボビン24が固定されており、このボビン24の後端にはクラフト紙の紙管にポリウレタン銅線(例えば、φ0.05mm)を巻回することによって形成されたボイスコイル25が設けられている。ボビン24およびボイスコイル25は、ボイスコイル25がヨーク20の開口端に位置するように設けられており、ヨーク20の開口端近傍を前後方向に自在に移動する。
The
ボイスコイル25のポリウレタン銅線に音声信号を入力すると、この音声信号の電流と永久磁石22の磁界とにより、ボイスコイル25に電磁力が発生するため、ボビン24が振動板23を伴なって前後方向に振動させられる。このとき、振動板23から音声信号に応じた音が発せられる。すなわち、動電型のスピーカSPが構成される。
When an audio signal is input to the polyurethane copper wire of the
そして、スピーカSPの円形の支持体21の外周端部が、振動板23が対向するハウジングA1の前面内側に当接し、振動板23がハウジングA1の前面に内側から対向する状態でスピーカSPが固定される。
The outer peripheral end of the
ハウジングA1内にスピーカSPが固定されると、ハウジングA1の前面内側とスピーカSPの表面側(振動板23側)とで囲まれた空間である前気室Bf、ハウジングA1の後面内側および側面内側とスピーカSPの裏面側(ヨーク20側)とで囲まれた空間である後気室Brが形成され、前気室Bfは、ハウジングA1の前面に複数設けた音孔12を介して外部に連通している。後気室Brは、スピーカSPの支持体21の端部とハウジングA1の内面とが密着することで、前気室Bfとは絶縁した(連通していない)空間となり、さらにカバーA11がボディA10の後面開口に密着することで、外部とも絶縁した密閉された空間となっている。
When the speaker SP is fixed in the housing A1, the front air chamber Bf which is a space surrounded by the front inner side of the housing A1 and the front surface side (the
さらに、ハウジングA1の前面には、開口部4aが穿設され、開口部4aから後気室Br内に向かって、両端を開口した円筒状の連通部4が形成されており、連通部4は、装置本体A2の前面に穿設した開口部62に連続しており、後気室Brは、連通部4および開口部62を介してハウジングA1の外部に連続している。
Further, an
次に、マイクロホン基板MB1は、図4に示すように、両面2a,2bを有するモジュール基板2を備え、マイクロホンのベアチップBC1とICKa1との対、マイクロホンのベアチップBC2とICKa2との対をモジュール基板2の一面2aに各々実装し、ベアチップBC1、ICKa1、モジュール基板2上の配線パターン(図示無し)の各間、およびベアチップBC2、ICKa2、モジュール基板2上の配線パターン(図示無し)の各間をワイヤWで各々接続(ワイヤボンティング)した後、ベアチップBC1とICKa1の対を覆うようにシールドケースSC1を実装し、ベアチップBC2とICKa2の対を覆うように、シールドケースSC2を実装することで、ベアチップBC1、ICKa1、シールドケースSC1で構成されるマイクロホンM1、ベアチップBC2、ICKa2、シールドケースSC2で構成されるマイクロホンM2を備えている。
Next, as shown in FIG. 4, the microphone substrate MB1 includes a
ベアチップBC(ベアチップBC1またはBC2)は、図5に示すように、シリコン基板1bに穿設した孔1cを塞ぐようにシリコン基板1bの一面側にSi薄膜1dが形成され、このSi薄膜1dとの間にエアーギャップ1eを介して電極1fが形成され、さらに音声信号を出力するパッド1gが設けられており、コンデンサ型のシリコンマイクロホンを構成している。そして、外部からの音響信号がSi薄膜1dを振動させることで、Si薄膜1dと電極1fとの間の静電容量が変化して電荷量が変化し、この電荷量の変化に伴ってパッド1g,1gから音響信号に応じた電流が流れる。このベアチップBCは、シリコン基板1bをモジュール基板2上にダイボンディングし、特にベアチップBC2のSi薄膜1dは、モジュール基板2に穿設した音孔F2に対向している。
As shown in FIG. 5, in the bare chip BC (bare chip BC1 or BC2), an Si
そして、マイクロホンM1は、音孔F1を穿設したシールドケースSC1の底面側を集音面とし、マイクロホンM2は、音孔F2を穿設したモジュール基板2への実装面側を集音面として、互いに逆方向となるモジュール基板2の両面方向に集音面を有するものになる。このように構成されたマイクロホン基板MB1は、モジュール基板2の一面2aにマイクロホンM1,M2の両方を実装しているので、マイクロホン基板MB1の厚さを薄くできる。
The microphone M1 uses the bottom surface side of the shield case SC1 with the sound hole F1 as a sound collecting surface, and the microphone M2 uses the mounting surface side with respect to the
図6(a)は、マイクロホン基板MB1を、モジュール基板2の一面2a側から見た平面図であり、モジュール基板2は、マイクロホンM1を配置する矩形部2fと、マイクロホンM2を配置する矩形部2gと、矩形部2f,2g間を連結する連結部2hとで構成され、矩形部2gは矩形部2fより大きく形成される。そして、矩形部2gの縁部に沿って、負電源パッドP1,正電源パッドP2,出力1パッドP3,出力2パッドP4が設けられている。
FIG. 6A is a plan view of the microphone board MB1 as viewed from the one
そして、図6(b)に示すように、負電源パッドP1には外部から供給される電源電圧の負側、正電源パッドP2には電源電圧の正側が接続されて、モジュール基板2上の配線パターンを介してマイクロホンM1,M2に電源を供給している。また、出力1パッドP3からは、マイクロホンM1が集音した音声信号がモジュール基板2上の配線パターンを介して出力され、出力2パッドP4からは、マイクロホンM2が集音した音声信号がモジュール基板2上の配線パターンを介して出力される。なお、出力パッドP3,P4から出力される音声信号のグランドは、負電源パッドP1で兼用される。
Then, as shown in FIG. 6B, the negative power supply pad P1 is connected to the negative side of the power supply voltage supplied from the outside, and the positive power supply pad P2 is connected to the positive side of the power supply voltage. Power is supplied to the microphones M1 and M2 through the pattern. Further, an audio signal collected by the microphone M1 is output from the output 1 pad P3 via a wiring pattern on the
このように、マイクロホンM1,M2の電源を共通の負電源パッドP1、正電源パッドP2から供給し、さらにマイクロホンM1,M2の各出力のグランドを負電源パッドP1で兼用することで、パッドの数を減らすことができ、構成が簡単になる。 Thus, the power of the microphones M1 and M2 is supplied from the common negative power supply pad P1 and the positive power supply pad P2, and the ground of each output of the microphones M1 and M2 is shared by the negative power supply pad P1, so that the number of pads The configuration can be simplified.
次に、マイクロホン基板MB1の動作について説明する。 Next, the operation of the microphone substrate MB1 will be described.
まず、集音した音響信号に応じてベアチップBC1,BC2から流れる各電流は、ICKa1,Ka2によってインピーダンス変換されるとともに電圧信号に変換され、音声信号として出力1パッドP3、出力2パッドP4から各々出力される。
First, each current flowing from the bare chips BC1 and BC2 according to the collected acoustic signal is impedance-converted by ICKa1 and Ka2 and converted into a voltage signal, and output from the output 1 pad P3 and the
ICKa(ICKa1またはKa2)は、図7の回路構成を備えており、電源パッドP1,P2から供給される電源電圧+V(例えば5V)を定電圧Vr(例えば12V)に変換するチップICからなる定電圧回路Kbを備えており、抵抗R11とベアチップBCとの直列回路に定電圧Vrが印加され、抵抗R11とベアチップBCとの接続中点はコンデンサC11を介してジャンクション型のJ−FET素子S11のゲート端子に接続される。J−FET素子S11のドレイン端子は動作電源+Vに接続され、ソース端子は抵抗R12を介して電源電圧の負側に接続される。ここで、J−FET素子S11は電気インピーダンスの変換用であり、このJ−FET素子S11のソース端子の電圧が音声信号として出力される。なお、ICKaのインピーダンスの変換回路は、上記構成に限定されるものではなく、例えばオペアンプによるソースフォロワ回路の機能を有する回路であってもよく、または必要に応じてICKa内に音声信号の増幅回路を設けてもよい。 The ICKa (ICKa1 or Ka2) has the circuit configuration of FIG. 7, and is a constant IC composed of a chip IC that converts the power supply voltage + V (for example, 5V) supplied from the power supply pads P1 and P2 into a constant voltage Vr (for example, 12V). A voltage circuit Kb is provided, a constant voltage Vr is applied to the series circuit of the resistor R11 and the bare chip BC, and a connection midpoint between the resistor R11 and the bare chip BC is connected to the junction type J-FET element S11 via the capacitor C11. Connected to the gate terminal. The drain terminal of the J-FET element S11 is connected to the operating power supply + V, and the source terminal is connected to the negative side of the power supply voltage via the resistor R12. Here, the J-FET element S11 is for electrical impedance conversion, and the voltage at the source terminal of the J-FET element S11 is output as an audio signal. Note that the ICKa impedance conversion circuit is not limited to the above-described configuration, and may be, for example, a circuit having a function of a source follower circuit using an operational amplifier, or an audio signal amplification circuit in the ICKa if necessary. May be provided.
そして、マイクロホン基板MB1は、上記のようにモジュール基板2上の配線パターンを介して信号伝達、給電を行うことで、信号線、給電線を効率よく構成できるとともに、ハウジングA1の外面に取付可能となる。
The microphone board MB1 can efficiently configure the signal lines and the power supply lines by performing signal transmission and power supply via the wiring pattern on the
本実施形態では、モジュール基板2の一面2aをハウジングA1の前面外側に沿って配置し、マイクロホンM1はハウジングA1前面の開口13を挿通して集音面を前気室Bfに向けており、シールドケースSC1の底面に穿設したマイクロホンM1の音孔F1はスピーカSPの振動板23に対向し、音孔F1を介してスピーカSPが発する音声を確実に集音することができる。
In this embodiment, one
また、マイクロホンM2は、ハウジングA1の前面に設けた凹部14に嵌合し、モジュール基板2に穿設したマイクロホンM2の音孔F2は装置本体A2の前面に穿設した音孔61に対向するように、スピーカSPの出力方向に向かってハウジングA1の外部(前方)に面しているので、音孔F2を介して伝達される、通話装置Aの前方に位置する話者からの音声を確実に集音することができる。なお、スピーカSPの中心から各マイクロホンM1,M2の中心までの距離をそれぞれX1,X2とすると、X1<X2となる。
Further, the microphone M2 is fitted into the
また、マイクロホン基板MB1をハウジングA1内に配置すると前気室Bfと後気室Brとの間の空間的な絶縁を維持することが困難であるが、本実施形態のようにマイクロホン基板MB1をハウジングA1の外面に取り付けることで、前気室Bfと後気室Brとの間の空間的な絶縁を維持することができる。 Further, when the microphone substrate MB1 is disposed in the housing A1, it is difficult to maintain the spatial insulation between the front air chamber Bf and the rear air chamber Br, but the microphone substrate MB1 is disposed in the housing as in the present embodiment. By attaching to the outer surface of A1, the spatial insulation between the front air chamber Bf and the rear air chamber Br can be maintained.
そして、本実施形態では、スピーカSPの音声出力をマイクロホンM1,M2が拾うことで発生するハウリングを防止するために、以下の構成を備えている。 And in this embodiment, in order to prevent the howling which generate | occur | produces when the microphones M1 and M2 pick up the audio | voice output of the speaker SP, it has the following structures.
まず、音声処理部10に収納されている信号処理部10eは、図8に示すように、マイクロホンM1の出力を非反転増幅する増幅回路30と、増幅回路30の出力から音声帯域(300〜4000Hz)以外の周波数のノイズを除去するバンドパスフィルター31と、バンドパスフィルター31の出力を遅延させる遅延回路32と、マイクロホンM2の出力を反転増幅する増幅回路33と、増幅回路33の出力から音声帯域(300〜4000Hz)以外の周波数のノイズを除去するバンドパスフィルター34と、遅延回路32とバンドパスフィルター34の各出力を加算する加算回路35とを備える。
First, as shown in FIG. 8, the
図9〜図12は、スピーカからの音声をマイクロホンM1,M2で各々集音した場合における信号処理部10の各部の音声信号波形を示す。まず、スピーカSPの中心から各マイクロホンM1,M2の中心までの距離をそれぞれX1,X2とすると、X1<X2となる。したがって、スピーカSPからの音声をマイクロホンM1,M2で拾った場合、スピーカSPとマイクロホンM1,M2との距離、およびマイクロホンM1,M2の感度によってマイクロホンM2の出力Y21のほうがマイクロホンM1の出力Y11よりも振幅が小さく、さらに両マイクロホンM1,M2とスピーカSPとの距離の差(X2−X1)に相当する音波の遅延時間[Td=(X2−X1)/Cv](Cvは音速)だけマイクロホンM2の出力Y21の位相が遅れている(図9(a)(b)参照)。
9 to 12 show the sound signal waveforms of the respective parts of the
そして、増幅回路30が出力Y11を非反転増幅した出力Y12を生成し、増幅回路33が出力Y21を反転増幅して位相を180°反転させた出力Y22を生成する。このとき、両マイクロホンM1,M2とスピーカSPとの距離の差(X2−X1)に相当するレベル調整を行ない、スピーカSPからの音声に対する両マイクロホンM1,M2の出力レベルを一致させる(図10(a)(b)参照)。なお、本実施形態では、増幅回路30の増幅率は1未満とし、増幅回路33の増幅率は略1としており、増幅回路33は省略してもよい。
The
そして、バンドパスフィルター31,34は、出力Y12,Y22から音声帯域以外の周波数のノイズを除去した出力Y13,Y23を生成する(図11(a)(b)参照)。 Then, the band pass filters 31 and 34 generate outputs Y13 and Y23 obtained by removing noise of frequencies other than the audio band from the outputs Y12 and Y22 (see FIGS. 11A and 11B).
次に、遅延回路32は、時間遅延素子またはCR位相遅延回路で構成されており、上記遅延時間TdだけスピーカSPに近いほうのマイクロホンM1の出力を遅延させることで、遅延回路32の出力Y14とバンドパスフィルター34の出力Y23との位相を一致させ、伝達する音声信号にのるノイズを低減させる。
Next, the
そして、出力Y14に含まれるスピーカSPからの音声成分と、出力Y23に含まれるスピーカSPからの音声成分とは、上記増幅処理,遅延処理によって同一振幅、同一位相となり、加算回路35において出力Y14とY23とを加算することで、スピーカSPからの音声に対応する音声信号が打ち消された出力Yaが生成される(図12(a)〜(c)参照)。すなわち、出力Yaでは、スピーカSPからの音声成分が低減しているのである。 Then, the sound component from the speaker SP included in the output Y14 and the sound component from the speaker SP included in the output Y23 have the same amplitude and the same phase by the amplification process and the delay process. By adding Y23, an output Ya in which the audio signal corresponding to the audio from the speaker SP is canceled is generated (see FIGS. 12A to 12C). That is, in the output Ya, the sound component from the speaker SP is reduced.
一方、マイクロホンM1,M2前方の話者Hが発する音声に対しては、集音面を話者Hに向かって配置したマイクロホンM2の音声信号Y21の振幅が、マイクロホンM1の出力Y11の振幅よりも大きくなる。さらに、増幅回路33の増幅率は増幅回路30の増幅率よりも大きいので、出力Y23に含まれる話者Hからの音声成分は、出力Y14に含まれる話者Hからの音声成分よりさらに大きくなる。すなわち、出力Y14に含まれる話者Hからの音声成分と、出力Y23に含まれる話者Hからの音声成分との振幅差は大きくなり、加算回路35で上記加算処理を施しても、出力Yaには、話者Hが発する音声に応じた信号が十分な振幅を維持した状態で残る。
On the other hand, for the sound uttered by the speaker H in front of the microphones M1 and M2, the amplitude of the sound signal Y21 of the microphone M2 whose sound collection surface is arranged toward the speaker H is larger than the amplitude of the output Y11 of the microphone M1. growing. Furthermore, since the amplification factor of the
以上のようにして加算回路35の出力YaではスピーカSPからの音声成分が低減されて、通話装置A前方の話者Hからマイクロホン基板MB1に向って発した音声成分は残っており、出力Yaでは、残したい話者Hからの音声成分と、低減したいスピーカSPからの音声成分との相対的な差が大きくなる。すなわち、話者Hからの音声とスピーカSPからの音声とが同時に発生している場合でも、話者Hからの音声成分は十分な振幅を維持しながらスピーカSPからの音声成分のみが低減されるので、スピーカSPの音声出力をマイクロホンM1,M2が拾うことで発生するハウリングを防止することができるのである。
As described above, the sound component from the speaker SP is reduced at the output Ya of the
また、マイクロホンM1はスピーカSPが発する音声を確実に集音するので、上記信号処理部10eによるハウリング防止処理を確実に行うことができる。さらにマイクロホンM2は集音面をハウジングA1外部に向けるとともに、マイクロホンM2の集音面をスピーカSPの出力と同一方向に向けるので、スピーカSPとマイクロホンM2との音響結合は低減し、マイクロホンM2はスピーカSPの発する音声を集音し難くなって、マイクロホンM2をスピーカSPの近傍、すなわち前気室Bfの近傍に隣接して配置でき、通話装置Aの小型化が可能となる。
In addition, since the microphone M1 reliably collects the sound emitted from the speaker SP, the howling prevention processing by the
また、マイクロホンM2を収納した凹部14は後気室Brと連通していない分離された空間であるので、マイクロホンM2はスピーカSPの発する音声をさらに集音し難くなり、スピーカSPとマイクロホンM2との音響結合をさらに低減させている。すなわち、上記構成によって、スピーカSPが発する音声と話者の発する音声とをマイクロホンM1,M2で分離して集音しているのである。
Further, since the
次に、信号処理部10eが出力する音声信号はエコーキャンセル部10cに出力され、エコーキャンセル部10b,10c(図3参照)では、以下の処理を行うことでさらなるハウリング防止を図っている。
Next, the audio signal output from the
まず、エコーキャンセル部10cは、エコーキャンセル部10bの出力を参照信号として取り込み、信号処理部10eの出力に対して演算を施すことにより、スピーカSPからマイクロホンM1,M2に回り込んだ音声信号をさらにキャンセリングする。一方、エコーキャンセル部10bも、エコーキャンセル部10cの出力を参照信号として取り込み、通信部10aの出力に対して演算を施すことにより、通話先の相手側でのスピーカからマイクロホンへの音声信号の回り込みをキャンセリングする。
First, the
具体的には、エコーキャンセル部10b,10cは、スピーカSP−マイクロホンM1,M2−信号処理部10e−エコーキャンセル部10c−通信部10a−エコーキャンセル部10b−増幅部10d−スピーカSPで構成されるループ回路内に設けた可変損失手段(図示無し)での損失量を調節することにより、ループゲインが1以下となるようにしてハウリングを防止するのである。ここで、送話信号と受話信号とのうち信号レベルが小さいほうは重要ではないとみなし、信号レベルが小さいほうの伝送路に挿入された可変損失回路の伝送損失を大きくするようにしている。
Specifically, the
そして、本実施形態の通話装置Aは、ハウジングA1の前面に上記連通部4を設けることでスピーカSPの音質および効率を向上させており、以下、連通部4の作用について説明する。まず、スピーカSPの裏面(振動板23の裏面)から後気室Brへ放射される音は、スピーカSPの表面(振動板23の表面)から前気室Bfへ放射される音に対して位相が反転しているが(以降、スピーカSPの表面から放射される音の位相を正位相、スピーカSPの裏面から放射される音の位相を逆位相と称す)、後気室Brへ放射された逆位相の音は、連通部4を通過する際に位相が反転し、正位相となってハウジングA1の外部に導出される。この連通部4は、後気室Brへ放射された逆位相の音を正位相に反転させる長さ、形状に形成されている。そして、位相が反転する音の周波数特性を連通部4の長さ、形状によって適宜設定することで、スピーカSPの最低共振周波数が低周波数側(例えば、約700Hz)に移行し、さらにはスピーカSPの音圧レベルが増加するので、スピーカSPの音質および効率が向上する。
And the communication apparatus A of this embodiment has improved the sound quality and efficiency of the speaker SP by providing the said
なお、スピーカの最低共振周波数foは、一般に、スピーカの振動系の等価質量(振動板、コイル、空気付加質量)Moと、それを支持するエッジ等のスティフネスSoと、後気室Br内の空気のスティフネスScとによって決まり、
fo={1/(2π)}・√{(So+Sc)/Mo}
で表される。
Note that the minimum resonance frequency fo of the speaker is generally equivalent to the equivalent mass (diaphragm, coil, additional air mass) Mo of the vibration system of the speaker, the stiffness So such as an edge supporting the same, and the air in the rear air chamber Br. And the stiffness Sc of
fo = {1 / (2π)} · √ {(So + Sc) / Mo}
It is represented by
図13は、スピーカSPの前方における放射音圧の周波数特性を示しており、図13(a)はハウジングA1に連通部4を設けた場合の特性、図13(b)は、連通部4を塞いでハウジングA1を密閉した場合の特性を各々示す。
FIG. 13 shows the frequency characteristic of the radiated sound pressure in front of the speaker SP. FIG. 13 (a) shows the characteristic when the
図13(a)において、特性Y1aはスピーカSPの振動板23の前面から放射される音、特性Y1bはスピーカSPの振動板23の後面から連通部4を介して放射される音、特性Y1は、特性Y1aと特性Y1bとを合わせた本通話装置Aの前面に放射される音を示している。まず、スピーカSP前面からの放射音(特性Y1a)は、低周波数f1で音圧レベルが落ち込むポイントがあるが、連通部4からの放射音(特性Y1b)は低周波数f1で音圧レベルが最大となる。そして、本通話装置Aの前面に放射される音(特性Y1)は、スピーカSPと連通部4からの両放射音を合わせたものであり、その特性Y1は、図13(b)に示す密閉型のハウジングを用いた場合の特性Y2に比べて、低周波数域まで高い音圧レベルが拡大され、広い周波数帯域に亘ってよりフラットな特性となる。
In FIG. 13A, the characteristic Y1a is a sound radiated from the front surface of the
しかしながら、本実施形態では、一対のマイクロホンM1,M2を用いて、送話信号からスピーカ音を低減してハウリングを防止しており、連通部4を介して放射されたスピーカ音を両マイクロホンM1,M2が集音することによって、加算回路35の出力Yaには連通部4を介して放射されたスピーカ音が残るため、スピーカ音のキャンセル量が低下し、ハウリング防止効果に悪影響を与える恐れがある。
However, in the present embodiment, the pair of microphones M1 and M2 are used to reduce the speaker sound from the transmitted signal to prevent howling, and the speaker sound radiated through the
スピーカSPに対向して設けられたマイクロホンM1の出力では、連通部4からの放射音はスピーカSP前面からの放射音に対して小さくなり、連通部4からの放射音の影響は小さい。一方、スピーカSPの側方で前方に向かって設けられたマイクロホンM2の出力では、連通部4からの放射音はスピーカSP前面からの放射音と略同レベルになり、連通部4からの放射音の影響が大きくなる。そして、上記信号処理部10eによるスピーカ音の低減処理は、スピーカSP前面からの放射音に対して増幅回路30,33、遅延回路32の動作を設定しているため、加算回路35の出力Yaには連通部4を介して放射されたスピーカ音が残るのである。
In the output of the microphone M1 provided facing the speaker SP, the radiated sound from the
そこで、連通部4からの放射音によるスピーカ音のキャンセル量低下を抑制するためには、マイクロホンM2で集音されたスピーカSP前面からの放射音に対する連通部4からの放射音の割合を低減することが必要となる。図14は、マイクロホンM2で集音されたスピーカSP前面からの放射音と連通部4からの放射音との音圧差[スピーカSP前面からの放射音−連通部4からの放射音]を横軸にとり、上記信号処理部10eでのスピーカ音のキャンセル量を縦軸にとったグラフであり、マイクロホンM2で集音されたスピーカSP前面からの放射音と連通部4からの放射音との音圧差を20dB以上にすれば、十分なスピーカ音のキャンセル量となることがわかる(図14では、音圧差を20dB以上にすることで、連通部4を設けた場合のキャンセル量を、連通部4がない場合のキャンセル量20dBから1dB程度の低下に抑えることができる)。
Therefore, in order to suppress a reduction in the amount of cancellation of the speaker sound due to the radiated sound from the
そして、本実施形態では、マイクロホンM2で集音されたスピーカSP前面からの放射音と連通部4からの放射音との音圧差を20dB以上にするために、ハウジングA1の前面においてマイクロホンM2と連通部4とをスピーカSPを挟んで位置し、マイクロホンM2と連通部4の開口部4a中心との距離X12を、マイクロホンM2とスピーカSPの振動板23外縁との距離X11より長くしている。なお、距離X11は、マイクロホンM2とスピーカSPとの最短距離である。
In this embodiment, in order to make the sound pressure difference between the sound emitted from the front surface of the speaker SP collected by the microphone M2 and the sound emitted from the communicating
具体的には、スピーカSP前面からの放射音と連通部4からの放射音の各放射音圧が、同距離において同程度であるとすると、
音圧差=20・Log{X12/X11}≧20(dB)
より、
X12≧10・X11
が導出され、マイクロホンM2と連通部4の開口部4a中心との距離X12が、マイクロホンM2とスピーカSPの振動板23外縁との距離X11の10倍以上となるように、マイクロホンM2、スピーカSP、連通部4を配置すれば、音圧差が20dB以上となって、連通部4によるスピーカ音のキャンセル量低下を抑制できる。
Specifically, if the radiated sound from the front surface of the speaker SP and the radiated sound pressure of the radiated sound from the communicating
Sound pressure difference = 20 · Log {X12 / X11} ≧ 20 (dB)
Than,
X12 ≧ 10 · X11
Is derived, and the microphone M2, the speaker SP, and the speaker SP are set such that the distance X12 between the microphone M2 and the center of the
図15は、マイクロホンM2で集音された音の周波数特性を示しており、特性Y3はスピーカSP前面からの放射音、特性Y4aはX12≧10・X11とした場合の連通部4からの放射音、特性Y4bはX12≒X11とした場合の連通部4からの放射音を各々示す。なお、特性Y5は、X12≒X11とした場合にマイクロホンM2で集音されたスピーカSP前面からの放射音と連通部4からの放射音との和を示す。
FIG. 15 shows the frequency characteristics of the sound collected by the microphone M2, the characteristic Y3 is the radiated sound from the front surface of the speaker SP, and the characteristic Y4a is the radiated sound from the communicating
まず、X12≒X11とした場合、マイクロホンM2で集音されたスピーカSP前面からの放射音(特性Y3)と連通部4からの放射音(特性Y4b)との音圧差が20dB以上となる周波数領域Zbは、周波数fb以上の領域となる。したがって、連通部4を設けることで、密閉型のハウジングを用いた場合に比べて(図16に、密閉型のハウジングを用いた場合のマイクロホンM2で集音された音の周波数特性を示す)、スピーカSPが出力可能な下限周波数が拡大されるが、スピーカ音のキャンセル量を確保可能な下限周波数は高くなり、低周波数領域では十分なハウリング防止効果を期待できない。
First, when X12≈X11, a frequency region in which the sound pressure difference between the sound radiated from the front surface of the speaker SP (characteristic Y3) collected by the microphone M2 and the sound radiated from the communicating portion 4 (characteristic Y4b) is 20 dB or more. Zb is a region having a frequency fb or higher. Therefore, by providing the
一方、本実施形態の構成であるX12≧10・X11とした場合、マイクロホンM2で集音された連通部4からの放射音(特性Y4a)は、X12≒X11とした場合の特性Y4bより音圧レベルが約20dB低下し、マイクロホンM2で集音されたスピーカSP前面からの放射音(特性Y3)と連通部4からの放射音(特性Y4a)との音圧差が20dB以上となる周波数領域Zaは、周波数fa(<fb)以上の領域となり、X12≒X11とした場合に比べて、キャンセル量を確保できる下限周波数が低周波数側へ拡大されている。したがって、連通部4によるスピーカSPが出力可能な下限周波数の拡大と、信号処理部10eによるスピーカ音のキャンセル量を確保可能な下限周波数の拡大とを両立させている。
On the other hand, when X12 ≧ 10 · X11, which is the configuration of the present embodiment, the radiated sound (characteristic Y4a) collected from the
さらに、図1に破線で示すように、連通部4内に、不織布等の吸音材40を配設することで、連通部4によって増強される周波数帯域以外の音波(特に高周波帯域)を吸音し、連通部4から放射される音波によるスピーカ音のキャンセル量への悪影響を低減させることができる。
Further, as shown by a broken line in FIG. 1, by arranging a
また、連通部4は、図17のように、ハウジングA1の側面に開口部4aを穿設し、開口部4aから後気室Br内に向かって両端を開口した円筒状に形成してもよく、連通部4の位置は、X12≧10・X11の関係を満たす位置であれば特に限定されない。
In addition, as shown in FIG. 17, the
なお、本実施形態では、情報線Lsを介した有線通信方式を用いて、通話装置A間における音声信号の授受を行っているが、通話装置Aに周知の無線通信手段を設けることで、無線通信方式による音声信号の授受を行ってもよい。 In the present embodiment, voice signals are exchanged between the call devices A using a wired communication system via the information line Ls. However, by providing the call devices A with known wireless communication means, Voice signals may be exchanged using a communication method.
(実施形態2)
実施形態1では、装置本体A2内に通話モジュールMJを収納する構成であるが、本実施形態では、図18、図19に示すように通話モジュールMJのハウジングA1を装置本体として用いており、ハウジングA1に通話スイッチSW1を設けることで、実施形態1乃至4に示した別構成の装置本体A2を不要としている。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the call module MJ is housed in the apparatus main body A2. However, in this embodiment, as shown in FIGS. 18 and 19, the housing A1 of the call module MJ is used as the apparatus main body. By providing the call switch SW1 in A1, the apparatus main body A2 having another configuration shown in the first to fourth embodiments is unnecessary.
他の構成は、実施形態1と同様であり、説明は省略する。 Other configurations are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
A 通話装置
MJ 通話モジュール
A1 ハウジング
SP スピーカ
MB1 マイクロホン基板
M1,M2 マイクロホン
Bf 前気室
Br 後気室
4 連通部
4a 開口部
10 音声処理部
A Communication device MJ Communication module A1 Housing SP Speaker MB1 Microphone board M1, M2 Microphone Bf Front air chamber Br
Claims (4)
ハウジングに取り付けられて、一方面側からハウジング外へ音声情報を出力するスピーカと、
ハウジング内でスピーカの他方面側に形成された空間である後気室と、
音声を集音して音声信号を出力する第1のマイクロホンと、
スピーカに対して第1のマイクロホンより遠い位置に配置され、音声を集音して音声信号を出力する第2のマイクロホンと、
第2のマイクロホンの音声信号から第1のマイクロホンの音声信号を除去して外部へ伝達する音声処理部と、
ハウジングに設けた開口部を介して後気室とハウジングの外部とを連続させる連通部とを備える
ことを特徴とする通話装置。 A housing;
A speaker attached to the housing and outputting audio information from one side to the outside of the housing;
A rear air chamber that is a space formed on the other side of the speaker in the housing;
A first microphone that collects sound and outputs a sound signal;
A second microphone arranged at a position farther than the first microphone relative to the speaker and collecting voice and outputting a voice signal;
An audio processing unit for removing the audio signal of the first microphone from the audio signal of the second microphone and transmitting the same to the outside;
A communication device comprising: a communicating portion that allows the rear air chamber and the outside of the housing to continue through an opening provided in the housing.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007141174A JP2008294995A (en) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | Talking device |
Applications Claiming Priority (1)
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