JP2008294996A - 通話装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 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。
【解決手段】 通話装置Ａは、装置本体Ａ２内に通話モジュールＭＪを収納して構成され、通話モジュールＭＪは、ハウジングＡ１と、振動板２３をハウジングＡ１に取り付けて、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ＳＰと、ハウジング内でスピーカＳＰの他方面側に形成された空間である後気室Ｂｒと、音声を集音して音声信号を出力するマイクロホンＭ１と、スピーカＳＰに対してマイクロホンＭ１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マイクロホンＭ２と、マイクロホンＭ２の音声信号からマイクロホンＭ１の音声信号を除去して外部へ伝達する音声処理部１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、通話装置に関するものである。

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。

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、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ある。

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しており、スピーカからの音声成分のみを除去して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）。
特許第２６０７２５７号公報（２頁左欄第１３行〜右欄第３行，４頁右欄第２６行〜第４９行、第１図，第５図）

図２３は、従来の通話装置Ａ’のハウジングＡ１００にスピーカＳＰを取り付ける構成を示しており、スピーカＳＰは、鉄系材料で形成されて一端を開口した円筒状のヨーク１２０を具備し、ヨーク１２０は、その開口端から外側に向かって円形の支持体１２１が延設されている。ヨーク１２０の筒内には円柱型永久磁石１２２を配置し、ドーム型の振動板１２３の外周側の縁部が支持体１２１の縁端面に固定されている。振動板１２３の背面には筒状のボビン１２４が固定されており、このボビン１２４の後端にはボイスコイル１２５が設けられている。ボビン１２４およびボイスコイル１２５は、ボイスコイル１２５がヨーク１２０の開口端に位置するように設けられており、ヨーク１２０の開口端近傍を前後方向に自在に移動する。そして、ボイスコイル１２５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１２２の磁界とにより、ボイスコイル１２５に電磁力が発生するため、ボビン１２４が振動板１２３を伴なって前後方向に振動させられる。このとき、振動板１２３から音声信号に応じた音が発せられる。

そして、スピーカＳＰの振動板１２３が対向するハウジングＡ１００の前面内側には、リブ１１１が形成されており、スピーカＳＰの円形の支持体１２１の外周端部から前面側に突出した凸部１２１ａの端面をリブ１１１に当接させた状態で、ハウジングＡ１００内に設けた固定ブラケット１３０および取付ねじ１３１によって支持体１２１をハウジングＡ１００の前面内側に固定する。而して、振動板１２３がハウジングＡ１００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。

ハウジングＡ１００内にスピーカＳＰが固定されると、ハウジングＡ１００の前面内側とスピーカＳＰの表面側（振動板１２３側）とで囲まれた空間である前気室Ｂｆ、ハウジングＡ１００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１２０側）とで囲まれた空間である後気室Ｂｒが形成される。前気室Ｂｆは、ハウジングＡ１００の前面に複数設けた音孔１１２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１２１の凸部１２１ａとハウジングＡ１００の内面のリブ１１１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Ａ１１１がボディＡ１１０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。

しかしながら、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ＳＰを収納するハウジングＡ１００の容量が小さくなっている。ハウジングＡ１００の容量が小さくなり、スピーカＳＰの裏面側の空間である後気室Ｂｒの容量も小さくなると、スピーカＳＰの放射音圧が低下し、スピーカＳＰの最低共振周波数が高周波数側にずれて、スピーカＳＰの音質、効率が悪化するという課題があった。特に、図２３に示す従来の構成では、後気室Ｂｒ内に固定ブラケット１３０および取付ねじ１３１を設けるため、後気室Ｂｒの容量がさらに小さくなっていた。

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。

請求項１の発明は、ハウジングと、振動板をハウジングに取り付けて、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を備えることを特徴とする。

この発明によれば、音声処理部によってハウリング防止を図った通話装置において、振動板をハウジングに取り付けることによってハウジングとスピーカを一体構造にしており、スピーカをハウジングに固定するための固定用部品が後気室内に不要となる。また、スピーカの構成を簡略化できる。したがって、ハウジングの後気室の容量が、固定用部品の削減および構成の簡略化によって従来より増加するので、スピーカの放射音圧が増加し、スピーカの最低共振周波数が低周波数側にずれ、スピーカの音質、効率が向上する。さらに、部品点数の減少および構成の簡略化によって、組立工数の低減および低コスト化を図ることができる。すなわち、ハウリング防止、音質および効率の向上を実現している。

請求項２の発明は、請求項１において、前記ハウジングは、前記振動板に設けた孔に挿通することで振動板の位置決めを行う突部を備えることを特徴とする。

この発明によれば、振動板の位置決めが容易にでき、スピーカとしての不良率を抑えている。

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記ハウジングの外面に凹部を設け、当該凹部の底面上に前記振動板を取り付けることを特徴とする。

この発明によれば、振動板をハウジングに容易に取り付けることができる。

請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記ハウジングは、前記スピーカのヨークを支持する手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、ヨークの位置を一定にでき、スピーカの不良率を抑えている。

請求項５の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記ハウジングは金属で成形され、前記スピーカのヨークを一体に形成したことを特徴とする。

この発明によれば、ヨークを薄肉化できるので後気室の容量がさらに大きくなるとともに、ハウジングの遮音性能も向上するので、ハウリング防止効果がさらに向上する。また、一体形成によるコスト削減も期待できる。

請求項６の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記ハウジングは、前記振動板を取り付けた面に対向する面にスピーカのヨークを支持する手段を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、ヨークを所定位置に精度よく取り付けることができる。さらに、スピーカの出力が大きい場合でも、ヨークの前後方向の振動を抑圧でき、スピーカ出力が大音量であっても安定した音響性能を確保できる。

請求項７の発明は、請求項１乃至４、６いずれかにおいて、前記ハウジングは樹脂からなり、前記スピーカのヨークを樹脂インサート成形で一体成形したことを特徴とする。

この発明によれば、ヨークを所定位置に精度よく取り付けることができる。さらに、スピーカの出力が大きい場合でも、ヨークの前後方向の振動を抑圧でき、スピーカ出力が大音量であっても安定した音響性能を確保できる。

請求項８の発明は、請求項１乃至７いずれかにおいて、前記振動板の一方面側に覆設するパネルを前記ハウジングに設けて、ハウジングの内面とスピーカの一方面側とパネルとで囲まれた前気室を構成することを特徴とする。

この発明によれば、前気室を構成し、さらには振動板への人、物の接触を防止できる。

請求項９の発明は、請求項１乃至８いずれかにおいて、前記スピーカのボイスコイルを接続した端子台を前記ハウジングに設けたことを特徴とする。

この発明によれば、ボイスコイルは端子台を介して接続されるので、断線を防止できる。

請求項１０の発明は、請求項１乃至９いずれかにおいて、前記第１，第２のマイクロホンは、支持部材を介して前記ハウジングに固定されることを特徴とする。

この発明によれば、第１，第２のマイクロホンの位置が精度よく固定される。したがって、音声処理部によるスピーカ音のキャンセル量が安定し、ハウリング防止効果が向上する。

請求項１１の発明は、請求項１乃至１０いずれかにおいて、前記ハウジングは、前記後気室内に音響管を設け、当該音響管の少なくとも一部はハウジングに一体形成されることを特徴とする。

この発明によれば、音響管によって、スピーカの最低共振周波数が低周波数側に移行し、さらには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。また、音響管の少なくとも一部はハウジングに一体形成されることで、低コスト化を図ることができる。

請求項１２の発明は、請求項１１において、前記音響管は、スピーカの出力の音圧レベルを上げる周波数の１／４波長に基づく長さに設定されることを特徴とする。

この発明によれば、スピーカの最低共振周波数を所望の周波数に設定でき、スピーカの音質および効率を任意に設定できる。

請求項１３の発明は、請求項１１または１２において、前記音響管は、前記ハウジングの内壁面を用いて形成されることを特徴とする。

この発明によれば、音響管を設けた場合に、後気室の容量低下を抑制できる。

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。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態の通話装置Ａは図１〜図４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。

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。

音声処理部１０は、図４に示すように、通信部１０ａ、音声スイッチ部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、音声スイッチ部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、音声スイッチ部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。

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）を配置している。本実施形態では、ボディＡ１０の前面に円形の凹部５０を形成し、凹部５０の底面には円形の開口部５１が穿設されており、円柱型永久磁石２２を組み込んだ円筒状のヨーク２０を開口部５１に挿通させる。開口部５１を挿通したヨーク２０は、ボディＡ１０の開口部５１の周縁から中心方向へ延設された支持部５２（図５参照）が保持することで位置決めされており、後述するボイスコイル２５との位置関係を一定にでき、スピーカＳＰの不良率を抑えている。支持部５２は、ヨーク２０を保持するための係止手段または嵌合手段等を構成する。

または、支持部５２を含むボディＡ１０を樹脂成形する際に、金属のヨーク２０をインサート成形して、ヨーク２０を支持部５２に一体形成すれば、ヨーク２０を所定位置に精度よく取り付けることができる。さらに、スピーカＳＰの出力が大きい場合でも、ヨーク２０の前後方向の振動を抑圧でき、スピーカ出力が大音量であっても安定した音響性能が確保される。

そして、ドーム型の振動板２３の外周側の縁部２３ａを、開口部５１周縁の凹部５０底面に固定することで、振動板２３がハウジングＡ１の前面に取り付けられる。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。

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。

本実施形態では、振動板２３の外周側の縁部２３ａを、ハウジングＡ１の開口部５１周縁に取り付けることによって、ハウジングＡ１にスピーカＳＰが固定されると、ハウジングＡ１の内壁面とスピーカ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が形成される。そして、振動板２３をハウジングＡ１に取り付けることによってハウジングＡ１とスピーカＳＰを一体構造にしており、スピーカＳＰをハウジングＡ１に固定するための固定用部品（例えば、図２３の固定ブラケット１３０および取付ねじ１３１）が後気室Ｂｒ内に不要となる。また、スピーカＳＰから支持体１２１（図２３参照）を省略できるので、ヨーク２０の構成を簡略化できる。したがって、後気室Ｂｒの容量が、上記固定用部品の削減および構成の簡略化によって従来より増加するので、スピーカＳＰの放射音圧が増加し、スピーカＳＰの最低共振周波数が低周波数側にずれ、スピーカＳＰの音質、効率が向上する。さらに、部品点数の減少および構成の簡略化によって、組立工数の低減および低コスト化を図ることができる。

次に、マイクロホン基板ＭＢ１は、図６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。

ベアチップＢＣ（ベアチップＢＣ１またはＢＣ２）は、図７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。

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。

図８（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。

そして、図８（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。

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。

次に、マイクロホン基板ＭＢ１の動作について説明する。

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。

ＩＣＫａ（ＩＣＫａ１またはＫａ２）は、図９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。

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。

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、その集音面をハウジングＡ１前面の凹部５０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に対向して、音孔Ｆ１を介して伝達されるスピーカＳＰからの音声に対して高い指向性を有するので、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。

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）に向かっているので、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に対して高い指向性を有している。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。

また、スピーカＳＰの裏面が面する後気室Ｂｒは、ハウジングＡ１内で密閉されるので、スピーカＳＰの裏面から放射される音声は後気室Ｂｒから漏れ難くなり、スピーカＳＰとマイクロホンＭ２との音響結合を低減させている。さらにスピーカＳＰの裏面（振動板２３の裏面）から放射される音は、スピーカＳＰの表面（振動板２３の表面）から放射される音と位相が反転しており、このスピーカＳＰの裏面から放射される音が前方に回り込むと、スピーカＳＰの表面から放射される音と互いに打ち消しあって、スピーカＳＰの放射音圧が低下し、前方にいる話者にはスピーカＳＰが発する音声が聞こえ難いものとなるが、上記のようにスピーカＳＰの裏面から放射される音はハウジングＡ１の外部に漏れ難いので、上記回り込みによるスピーカＳＰの放射音圧の低下を防いでいる。

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。

また、マイクロホン基板ＭＢ１をハウジングＡ１内に配置すると後気室Ｂｒ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、後気室Ｂｒの空間的な絶縁を維持することができる。

さらに、ハウジングＡ１は、図１、図１０に示すように、スピーカＳＰ裏面の後気室Ｂｒを包囲するボディＡ１０の内壁面に沿って、一端を内壁面から離し、他端を内壁面に連続させた管壁１１が立設されており、この管壁１１とボディＡ１０の内壁面とカバーＡ１１の裏面とで中空の音響管４０が形成され、この音響管４０が小容量の後気室Ｂｒ内に配置されている。音響管４０は、後気室Ｂｒの３つの内壁面に沿って屈曲した矩形の断面形状を有する中空の閉管で、一端を開口し（開口端４０ａ）、他端を閉塞して（閉塞端４０ｂ）形成され、管内は開口端４０ａを介して後気室Ｂｒ内に連通している。音響管とは、閉管の共振周波数（管の全長が略１／４波長の奇数倍に一致する周波数）で入力インピーダンスが極めて小さくなることを利用したもので、共振周波数の音波が入射すると、その反射波は入射波に対して位相が反転した波形となり、入射波と反射波とが互いに打ち消しあうことで、開口端４０ａから外部へ伝播する音波を低減させている。

このような音響管４０は、スピーカＳＰの最低共振周波数を低周波数側に移行させ、さらにはスピーカＳＰの音圧レベルを増加させるために設けられており、音響管４０の全長を、音圧レベルを増大させたい低周波数（本実施形態では７００〜８００Ｈｚ付近）の略１／４波長に設定することで、後気室Ｂｒが小容量であってもスピーカＳＰの音質および効率が向上する。

また、音響管４０を後気室Ｂｒの複数の内壁面に亘って連続して形成することで、小容量の後気室Ｂｒ内に設けられる音響管４０を必要に応じて長くすることができ、さらに音響管４０を屈曲した形状に形成することで、小容量の後気室Ｂｒ内に音響管４０を配置することができる。

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。

まず、音声処理部１０に収納されている信号処理部１０ｅは、図１１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。

図１２〜図１５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の指向性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）／Ｖｓ］（Ｖｓ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１２（ａ）（ｂ）参照）。

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１３（ａ）（ｂ）参照）。なお、本実施形態では、増幅回路３０の増幅率は略１としており、増幅回路３０は省略してもよい。

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１４（ａ）（ｂ）参照）。

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。

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１５（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。

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、話者Ｈが発する音声に対して高い指向性を有するマイクロホンＭ２の出力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。

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。

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、スピーカＳＰの出力方向とマイクロホンＭ２の指向性とを略同一方向にするので、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の近傍に隣接して配置でき、通話装置Ａの小型化が可能となる。

次に、音声スイッチ部１０ｂは受信した信号の伝送線路上に配置され、音声スイッチ部１０ｃは送信する信号の伝送線路上に配置されており（図４参照）、音声スイッチ部１０ｂ，１０ｃは互いの入力信号のレベルを比較し、入力信号のレベルが小さいほうの音声スイッチ部は、内部に具備した可変損失手段によって伝送線路上に損失量（例えば、４８ｄＢの損失量）を付与する。したがって、受信した信号と送信される信号とのうち、いずれかレベルの小さい信号は減衰し、ハウリングマージンがさらに増加するので（例えば、４８ｄＢの増加）、一層のハウリング防止が図られている。

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。

（実施形態２）
本実施形態の通話装置Ａおよび通話モジュールＭＪの基本構成は実施形態１と同様であるが、図１６に示すように、通話モジュールＭＪのボディＡ１０に設けた凹部５０の底面において、開口部５１の周縁に１乃至複数の位置決め用の突部１５を設け、さらに図１７に示すように、振動板２３の外周側の縁部２３ａに位置決め用の孔２３ｂを設ける。そして、振動板２３の孔２３ｂを、ボディＡ１０の突部１５が挿通することで、振動板２３の位置決めが容易にでき、スピーカＳＰとしての不良率が下がる。

また、ボディＡ１０の前面には、凹部５０に覆設するようにフロントパネルＡ１２が設けられ、フロントパネルＡ１２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が形成される。前気室Ｂｆは、フロントパネルＡ１２に複数設けた音孔１２が装置本体Ａ２の前面に穿設した音孔６１を介して外部に連通している。このフロントパネルＡ１２は、ボディＡ１０との一体の係止構造によって固定される、または熱、レーザ、超音波を用いた溶着によってボディＡ１０に固定される、または接着剤によってボディＡ１０に固定されており、振動板２３への人、物の接触を防止している。

そして、マイクロホン基板ＭＢ１は、モジュール基板２の一面２ａをフロントパネルＡ１２の前面外側に沿って配置し、マイクロホンＭ１はフロントパネルＡ１２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に対向して、音孔Ｆ１を介して伝達されるスピーカＳＰからの音声に対して高い指向性を有するので、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。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に対して高い指向性を有している。

また、ボディＡ１０の内面には端子台ＴＢ１が配置され、スピーカＳＰのボイスコイル２５のリード線２５ａが端子台ＴＢ１に接続されており、ボイスコイル２５は端子台ＴＢ１を介して音声処理部１０に接続することで、断線を防止している。端子台ＴＢ１は、係止め構造によってボディＡ１０に固定される、または熱、レーザ、超音波を用いた溶着によってボディＡ１０に固定される、または接着剤によってボディＡ１０に固定される。

なお、他の構成は実施形態１と同様であり、説明は省略する。

（実施形態３）
本実施形態の通話装置Ａおよび通話モジュールＭＪの基本構成は実施形態１と同様であるが、図１８、図１９に示すように、通話モジュールＭＪに取り付けるマイクロホン基板ＭＢ１のモジュール基板２を、凹部５０の直径より長く形成し、その両端に位置決め用の孔２ｃを設け、さらに、ボディＡ１０の前面には位置決め用の突部１６を設ける。そして、マイクロホン基板ＭＢ１の孔２ｃを、ボディＡ１０の突部１６が挿通することで、マイクロホンＭ１，Ｍ２の支持部材として用いられたモジュール基板２の位置決めが容易にでき、マイクロホンＭ１，Ｍ２の位置が精度よく固定される。したがって、信号処理部１０ｅによるスピーカ音のキャンセル量が安定し、ハウリング防止効果が向上する。

また、本実施形態では、図１８に示すように、マイクロホン基板ＭＢ１は、マイクロホンＭ１をモジュール基板２の一面２ａに実装し、マイクロホンＭ２をモジュール基板２の他面２ｂに実装しており、マイクロホンＭ２がハウジングＡ１の前面に露出する構成としており、装置本体Ａ２の前面に設けた図示しない開口をマイクロホンＭ２が挿通している。

なお、他の構成は実施形態１と同様であり、説明は省略する。

（実施形態４）
本実施形態の通話装置Ａおよび通話モジュールＭＪの基本構成は実施形態１と同様であり、スピーカＳＰの振動板２３の外周側の縁部２３ａをハウジングＡ１の開口部５１周縁に取り付けているが、さらに図２０に示すように、カバーＡ１１の内面にヨーク支持用のリブ１７を設け、スピーカＳＰのヨーク２０の後面をリブ１７上に載置して、ヨーク２０を後方から支持している。したがって、ヨーク２０を所定の位置に精度よく取り付けることができる。さらに、スピーカＳＰの出力が大きい場合でも、ヨーク２０の前後方向の振動を抑圧でき、スピーカ出力が大音量であっても安定した音響性能を確保できる。

なお、他の構成は実施形態１と同様であり、説明は省略する。

また、上記実施形態１乃至４において、ハウジングＡ１を金属で成形し、スピーカＳＰのヨーク２０とハウジングＡ１とを一体形成してもよい。この場合、ヨーク２０を薄肉化できるので後気室Ｂｒの容量がさらに大きくなるとともに、ハウジングＡ１の遮音性能も向上するので、ハウリング防止効果がさらに向上する。また、一体形成によるコスト削減も期待できる。

（実施形態５）
実施形態１乃至４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２１、図２２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。

他の構成は、実施形態１乃至４と同様であり、説明は省略する。

実施形態１の通話装置の構成を示す側面断面図である。 同上の構成を示す斜視図である。 同上の通話モジュールの構成を示す斜視図である。 同上の音声処理部の構成を示す回路図である。 同上のヨークの支持構造を示す平面図である。 同上のマイクロホン基板の構成を示す側面断面図である。 同上のベアチップの構成を示す側面断面図である。 同上のマイクロホン基板の構成を示す（ａ）簡略化した平面図、（ｂ）簡略化した回路図である。 同上のインピーダンス変換回路の回路図である。 同上の音響管の構成の一部を示す斜視図である。 同上の信号処理部の回路構成図である。 （ａ）（ｂ）同上の信号処理部の信号波形図である。 （ａ）（ｂ）同上の信号処理部の信号波形図である。 （ａ）（ｂ）同上の信号処理部の信号波形図である。 （ａ）〜（ｃ）同上の信号処理部の信号波形図である。 実施形態２の通話装置の構成を示す側面断面図である。 同上の振動板を示す平面図である。 実施形態３の通話装置の構成を示す側面断面図である。 同上の前面の概略構成を示す平面図である。 実施形態４の通話装置の構成を示す側面断面図である。 実施形態５の通話装置の構成を示す側面断面図である。 同上の構成を示す斜視図である。 従来の通話装置の構成を示す側面断面図である。

符号の説明

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
Ｂｒ 後気室
１０ 音声処理部
２３ 振動板

Claims (13)

1. ハウジングと、
   振動板をハウジングに取り付けて、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を備える
   ことを特徴とする通話装置。
2. 前記ハウジングは、前記振動板に設けた孔に挿通することで振動板の位置決めを行う突部を備えることを特徴とする請求項１記載の通話装置。
3. 前記ハウジングの外面に凹部を設け、当該凹部の底面上に前記振動板を取り付けることを特徴とする請求項１または２記載の通話装置。
4. 前記ハウジングは、前記スピーカのヨークを支持する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の通話装置。
5. 前記ハウジングは金属で成形され、前記スピーカのヨークを一体に形成したことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の通話装置。
6. 前記ハウジングは、前記振動板を取り付けた面に対向する面にスピーカのヨークを支持する手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の通話装置。
7. 前記ハウジングは樹脂からなり、前記スピーカのヨークを樹脂インサート成形で一体成形したことを特徴とする請求項１乃至４、６いずれか記載の通話装置。
8. 前記振動板の一方面側に覆設するパネルを前記ハウジングに設けて、ハウジングの内面とスピーカの一方面側とパネルとで囲まれた前気室を構成することを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の通話装置。
9. 前記スピーカのボイスコイルを接続した端子台を前記ハウジングに設けたことを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載の通話装置。
10. 前記第１，第２のマイクロホンは、支持部材を介して前記ハウジングに固定されることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の通話装置。
11. 前記ハウジングは、前記後気室内に音響管を設け、当該音響管の少なくとも一部はハウジングに一体形成されることを特徴とする請求項１乃至１０いずれか記載の通話装置。
12. 前記音響管は、スピーカの出力の音圧レベルを上げる周波数の１／４波長に基づく長さに設定されることを特徴とする請求項１１記載の通話装置。
13. 前記音響管は、前記ハウジングの内壁面を用いて形成されることを特徴とする請求項１１または１２記載の通話装置。

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