JP2008294999A - Speech unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インターホン等に用いる通話装置に関するものである。 The present invention relates to a call device used for an interphone or the like.
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。(例えば、特許文献1参照)。
屋内で用いられる音声情報伝達装置や戸建住宅向けおよび集合住宅向けのインターホン装置等のように、スピーカやマイクロホンを備えた通話装置は、ユーザの要望、嗜好や、規格に合わせて専用の設計をする必要があった。 Calling devices equipped with speakers and microphones, such as voice information transmission devices used indoors and intercom devices for detached houses and apartment buildings, are designed exclusively for users' needs, preferences, and standards. There was a need to do.
しかしながら、通話装置は、スピーカ位置、マイクロホン位置、スピーカ裏面の後気室の容量等の音響構造によって音響特性が変化するため、これらの条件に応じた通話設計を行う必要がある。したがって、通話装置の外郭を形成する装置本体の形状や大きさが変われば、スピーカ位置、マイクロホン位置、スピーカ裏面の後気室の容量等も変わるため、この装置本体に応じた通話設計を行わなければならず、設計工数、設計コストがかかっていた。 However, since the acoustic characteristics change depending on the acoustic structure such as the speaker position, the microphone position, and the capacity of the rear air chamber on the back side of the speaker, it is necessary to design the telephone call according to these conditions. Therefore, if the shape and size of the device main body that forms the outline of the communication device changes, the speaker position, microphone position, capacity of the back air chamber on the back of the speaker, and the like also change. Design man-hours and design costs were required.
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、装置本体の形状や大きさに応じた通話設計を行う必要がなく、設計工数、設計コストを削減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-mentioned reasons, and its purpose is to provide a communication device that does not need to perform call design according to the shape and size of the device main body, and can reduce design man-hours and design costs. There is to do.
請求項1の発明は、外部から伝達された音声情報を一方面側から出力するスピーカ、音声を集音して音声信号を出力する1乃至複数のマイクロホンをモジュール本体に備えて、モジュール本体の内面とスピーカの他方面側とで囲まれた後気室を形成する通話モジュールと、通話モジュールを収納して本装置の外殻を形成する装置本体とを備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a module main body is provided with a speaker that outputs audio information transmitted from the outside from one side, and one or more microphones that collect sound and output audio signals. And a speaker module that forms a rear air chamber surrounded by the other side of the speaker, and a device main body that houses the speech module and forms the outer shell of the device.
この発明によれば、様々な形状や大きさの装置本体に通話モジュールを組み込むだけで所望の音響特性を得ることができるので、装置本体の形状や大きさに応じた通話設計を行う必要がなく、設計工数、設計コストを削減することができる。 According to the present invention, a desired acoustic characteristic can be obtained simply by incorporating a call module into a device body of various shapes and sizes, so there is no need to perform a call design according to the shape and size of the device body. Design man-hours and design costs can be reduced.
請求項2の発明は、請求項1において、前記マイクロホンは、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た第2のマイクロホンとで構成され、前記通話モジュールは、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を備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the microphone includes a first microphone and a second microphone disposed at a position farther from the first microphone than the speaker. And 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.
この発明によれば、音声処理部によって第2のマイクロホンが出力する音声信号からスピーカが発した音を低減させる処理を行うことでハウリングを防止できる。 According to this invention, howling can be prevented by performing a process of reducing the sound emitted by the speaker from the audio signal output from the second microphone by the audio processing unit.
請求項3の発明は、請求項2において、前記第1のマイクロホンは、前記スピーカの振動板に対向することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the first microphone faces a diaphragm of the speaker.
この発明によれば、スピーカが放射する音に指向性を持たせたとしても、スピーカの発する音を容易に集音でき、音声処理部によるハウリング防止効果が向上する。また、装置の小型化を図ることができる。 According to the present invention, even if the sound emitted from the speaker has directivity, the sound emitted from the speaker can be easily collected, and the howling prevention effect by the sound processing unit is improved. In addition, the apparatus can be reduced in size.
請求項4の発明は、請求項2または3において、前記装置本体は、前記スピーカが出力する音声を通過させる複数の音孔を外面に設け、第2のマイクロホンの集音孔の中心は、いずれかの音孔の中心に対向して配置されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the apparatus main body is provided with a plurality of sound holes on the outer surface for allowing the sound output from the speaker to pass, and the center of the sound collecting hole of the second microphone is It is arranged to face the center of the sound hole.
この発明によれば、第2のマイクロホン専用の音孔を設ける必要がないので、低コスト化およびデザイン性の向上を図ることができる。 According to the present invention, since it is not necessary to provide a sound hole dedicated to the second microphone, it is possible to reduce costs and improve design.
請求項5の発明は、請求項1乃至4いずれかにおいて、前記装置本体内に第1のコネクタを実装した基板を配置し、前記通話モジュールは、第1のコネクタに電気的および機械的に接続される第2のコネクタを備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, a board on which a first connector is mounted is disposed in the apparatus main body, and the call module is electrically and mechanically connected to the first connector. The second connector is provided.
この発明によれば、コネクタが、通話モジュールの信号接続手段と固定手段とを兼用するので、小型化および低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, since the connector serves as both the signal connection means and the fixing means of the call module, the size and cost can be reduced.
請求項6の発明は、請求項5において、前記通話モジュールと前記基板とは、前記スピーカの出力軸方向に対向して配置され、前記第1,第2のコネクタは、通話モジュールおよび基板の互いに対向する面に各々設けられることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the call module and the board are arranged to face each other in an output shaft direction of the speaker, and the first and second connectors are connected to each other of the call module and the board. It is characterized by being provided on each of the opposing surfaces.
この発明によれば、コネクタが、通話モジュールの信号接続手段と固定手段とを兼用するので、小型化および低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, since the connector serves as both the signal connection means and the fixing means of the call module, the size and cost can be reduced.
請求項7の発明は、請求項5において、前記基板は、前記装置本体内にねじによって固定され、前記通話モジュールは、基板の面方向に並設され、前記第1,第2のコネクタは、通話モジュールおよび基板の互いに対向する辺に各々設けられることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect, the board is fixed in the apparatus main body with screws, the call module is arranged in parallel in the surface direction of the board, and the first and second connectors are The communication module and the board are provided on opposite sides, respectively.
この発明によれば、コネクタが、通話モジュールの信号接続手段と固定手段とを兼用するので、小型化および低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, since the connector serves as both the signal connection means and the fixing means of the call module, the size and cost can be reduced.
以上説明したように、本発明では、装置本体の形状や大きさに応じた通話設計を行う必要がなく、設計工数、設計コストを削減することができるという効果がある。 As described above, according to the present invention, there is no need to perform a call design according to the shape and size of the apparatus main body, and there is an effect that the design man-hour and the design cost can be reduced.
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5に示され、本装置の外殻を形成する装置本体A1と、装置本体A1に収納される通話モジュールA2とで構成されており、建物内の適所において埋め込み配設されたボックス90の前面に取付枠80を介して取り付けられる。そして、ボックス90を介して配線された電力線L1、情報線L2が接続され、部屋間で情報線L2を介した双方向の通話が可能なインターホン装置として機能する。
(Embodiment 1)
The communication device A of the present embodiment is shown in FIGS. 1 to 5 and is composed of a device main body A1 that forms an outer shell of the device, and a communication module A2 housed in the device main body A1, It is attached via a
装置本体A1は、矩形のパネルA10の後面の四隅に設けた突起101を、ボディA11の前面の図示しない嵌合孔に嵌合させることで、後面を開放した函体(90mm×44mm×9.8mm)に形成される。ボディA11の上下端略中央には切欠部102が形成されており、図示しない取付ねじを取付枠80の図示しないねじ孔に切欠部102を介して螺合させることで、装置本体A1が取付枠80に取り付けられる。そして、取付枠80の両端に設けた取付孔81またはねじ孔82に、図示しない取付金具または取付ねじを挿通させることで、壁面等の構造物に固定され、さらに、図4に示すように、取付枠80には化粧プレートPLが取り付けられ、化粧プレートPLの枠内から装置本体A1が露出する。
The apparatus main body A1 has a box (90 mm × 44 mm × 9 .9) whose rear surface is opened by
そして、装置本体A1のパネルA10前面には通話スイッチSW1の操作部や、後述するスピーカSPからの音を通過させるための複数の音孔7が設けられ、装置本体A1の内部には、回路基板G1,G2、通話モジュールA2が収納されている。
A front panel A10 of the apparatus main body A1 is provided with a plurality of
回路基板G1は、通話モジュールA2の後方に配置されており、装置本体A1内のリブ上に載置された回路基板G1および通話モジュールA2は、パネルA10とボディA11との間で挟持されることによって位置決めされている。そして、回路基板G1は、電力線L1から供給される商用電源ACを安定した直流電圧からなる内部回路の動作電源+Vに変換するAC/DCコンバータ41と、情報線L2を通じて双方向に伝送される情報信号を送受信する通信伝送部42と、通信伝送部42で受信される情報信号からデータを取り込んで処理を行うとともに、情報線L2を介してデータを送る場合のデータ生成処理を行う演算処理部43と、演算処理部43と通話モジュールA2との間のインターフェース機能を有するI/Oインターフェース44と、I/Oインターフェース44の入出力および動作電源+Vに接続されたコネクタCN2(レセプタクル側)とを実装している(図5参照)。
The circuit board G1 is disposed behind the call module A2, and the circuit board G1 and the call module A2 placed on the rib in the apparatus main body A1 are sandwiched between the panel A10 and the body A11. Is positioned by. Then, the circuit board G1 has an AC /
他の部屋等に設置されている通話装置Aから情報線L2を介して送信された音声信号は、通信伝送部42、演算処理部43、I/Oインターフェース44、コネクタCN2を介して通話モジュールA2に出力され、通話モジュールA2から入力された音声信号は、コネクタCN2、I/Oインターフェース44、演算処理部43、通信伝送部42を介して他の部屋等に設置されている通話装置Aへ伝達される。
A voice signal transmitted from the call device A installed in another room or the like via the information line L2 is transmitted to the call module A2 via the
また、回路基板G2は、通話モジュールA2の下方で装置本体A1の前面に対向して、パネルA10にねじ留めされており、本装置の各部の動作を統合制御するためのCPUや、通話スイッチSW1等が実装されており、回路基板G1との間は図示しない配線によって接続されている。 The circuit board G2 is screwed to the panel A10 below the call module A2 so as to face the front surface of the apparatus main body A1, and a CPU for performing integrated control of the operation of each part of the apparatus and a call switch SW1. Etc. are mounted and connected to the circuit board G1 by wiring (not shown).
通話モジュールA2は、回路基板G1の前方且つ回路基板G2の上方で、通話モジュールA2の前面に対向して配置されており、図7〜図9に示されるように、前面に開口を形成したボディA21と、ボディA21の開口に覆設したカバーA22とでモジュール本体A20(40mm×30mm×8.6mm)を構成し、モジュール本体A20に、スピーカSP、マイクロホン基板MB1、音声処理部45を備える。そして、モジュール本体A20の後面にはコネクタCN1(プラグ側)が設けられており、通話モジュールA2の後方に配置された回路基板G1上のコネクタCN2にコネクタCN1が嵌合することで(通話モジュールA2と回路基板G1とはスピーカSPの出力軸方向に対向して配置されている)、回路基板G1と通話モジュールA2とが電気的および機械的に接続され、装置本体A1から通話モジュールA2への電源供給や、装置本体A1と通話モジュールA2との間での信号授受が行われる。
The call module A2 is disposed in front of the circuit board G1 and above the circuit board G2 so as to face the front face of the call module A2. As shown in FIGS. The module main body A20 (40 mm × 30 mm × 8.6 mm) is composed of A21 and the cover A22 covering the opening of the body A21. The module main body A20 includes a speaker SP, a microphone board MB1, and a
音声処理部45は、図5に示すように、増幅部45a、信号処理部45b、音声スイッチ部45c,45dを備えたICで構成され、コネクタCN1を介して受信した音声信号は、音声スイッチ部45cを介して増幅部45a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45bで後述する信号処理を施された後、音声スイッチ部45dを通過し、コネクタCN1を介して送信される。
As shown in FIG. 5, the
スピーカSPは、図8、図9に示すように、図示しないヨーク(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)や永久磁石(円柱型のネオジウム磁石、残留磁束密度1.39T〜1.43T)等を設けた支持体20を具備し、ドーム型の振動板21の外周側の縁部が支持体20に固定されている。振動板21は、PEN(ポリエチレンナフタレート)またはPEI(ポリエーテルイミド)等の熱可塑性プラスチック(例えば、厚み35μm〜50μm)で形成され、振動板21の背面に固定した図示しないボイスコイル(クラフト紙の紙管にポリウレタン銅線を巻回したもの)に音声信号を入力すると、この音声信号の電流と支持体20の永久磁石の磁界とにより、ボイスコイルに電磁力が発生するため、振動板21が前後方向に振動させられる。このとき、振動板21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(例えば、直径25mm,厚さ3.6mm)。なお、動電型のスピーカの構成については周知であるので、詳細な説明は省略する。
As shown in FIGS. 8 and 9, the speaker SP includes a yoke (iron-based material having a thickness of about 0.8 mm such as cold rolled steel plate (SPCC, SPKEN), electromagnetic soft iron (SUY)) or a permanent magnet (column). A
そして、カバーA22の内面に等間隔に形成された4箇所の円柱状のボス11に、スピーカSPの支持体20の四隅に設けた取付孔22を各々載置し、ボス11の軸方向に形成されたねじ孔11aに取付ねじ23を螺合することで、振動板21がカバーA22の内面に対向する状態でスピーカSPが固定される。また、カバーA22の振動板21に対向する箇所には複数の音孔12が穿設されている。
The mounting holes 22 provided at the four corners of the
このスピーカSPが固定されたカバーA22をボディA21に取り付けてモジュール本体A20を組み立てると、カバーA22の内面とスピーカSPの表面側(振動板21側)とで囲まれた空間である前気室Bfと、ボディA21の底面および4つの内壁面とスピーカSPの裏面側(支持体20側)とで囲まれた空間である後気室Brとが形成される。前気室Bfは、カバーA22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20がカバーA22の内面に密着することで、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A22がボディA21の前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 cover A22 to which the speaker SP is fixed is attached to the body A21 and the module main body A20 is assembled, the front air chamber Bf that is a space surrounded by the inner surface of the cover A22 and the front surface side (the
また、装置本体A1の前面に設けた音孔7と、通話モジュールA2の前面に設けた音孔12とは、互いに対向して形成されており、音孔12および音孔7とが連続して1つの音孔を形成して、スピーカSPの前面から放射された音がこれらの音孔を介して外部へ出力される。
Further, the
次に、マイクロホン基板MB1は、図10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. 10, the microphone substrate MB1 includes a
ベアチップBC(ベアチップBC1またはBC2)は、図11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に穿設した集音孔F2に対向している。
As shown in FIG. 11, in the bare chip BC (bare chip BC1 or BC2), an Si
そして、マイクロホンM1は、集音孔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、集音孔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 provided with the sound collection hole F1 as a sound collection surface, and the microphone M2 uses the mounting surface side of the
図12(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. 12A is a plan view of the microphone board MB1 as viewed from the one
そして、図12(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。
As shown in FIG. 12B, 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ICKa2)は、図13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。 ICKa (ICKa1 or ICKa2) has the circuit configuration of FIG. 13, and is a constant IC composed of a chip IC that converts a power supply voltage + V (for example, 5V) supplied from 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 the 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、モジュール本体A20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をモジュール本体A20の前面外側に沿って配置し、マイクロホンM1は、図9に示すようにモジュール本体A20前面の開口14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の集音孔F1はスピーカSPの振動板21の中央に対向して、集音孔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が放射する音に指向性を持たせたとしてもスピーカ音を確実に集音することができる。さらに、マイクロホンM1の集音面をスピーカSPの振動板21の中心に対向させることで、マイクロホンM1は、スピーカSPの発する音を位相の正しい状態で容易に集音できる。
The microphone board MB1 can efficiently configure the signal lines and the power supply lines by performing signal transmission and power supply through the wiring pattern on the
また、マイクロホンM2は、図9に示すようにモジュール本体A20の前面に設けた凹部15に嵌合し、モジュール基板2に穿設したマイクロホンM2の集音孔F2は、音孔7を介して、モジュール本体A20の外部(前方)に面しているので、集音孔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、マイクロホンM2の集音孔F2の中心は、スピーカ音用の複数の音孔7のうちいずれか1つの音孔7の中心に対向して配置されており、マイクロホンM2専用の音孔を設ける必要がないので、低コスト化およびデザイン性の向上を図ることができる。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, as shown in FIG. 9, the microphone M2 is fitted into a
また、スピーカSPの裏面が面する後気室Brは、モジュール本体A20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21の裏面)から放射される音は、スピーカSPの表面(振動板21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モジュール本体A20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。 Further, since the rear air chamber Br facing the back surface of the speaker SP is sealed in the module main body A20, the sound radiated from the back surface of the speaker SP is difficult to leak from the rear air chamber Br, and the speaker SP and the microphone M2 The acoustic coupling is reduced. Furthermore, the sound radiated from the back surface of the speaker SP (the back surface of the diaphragm 21) has a phase reversed from that of the sound radiated from the surface of the speaker SP (the surface of the diaphragm 21). When the generated sound circulates forward, the sound radiated from the surface of the speaker SP cancels each other, the radiated sound pressure of the speaker SP decreases, and the speaker in front cannot hear the sound emitted by the speaker SP. However, since the sound radiated from the back surface of the speaker SP is difficult to leak outside the module main body A20 as described above, the radiated sound pressure of the speaker SP due to the wraparound is prevented.
また、マイクロホンM2を収納した凹部15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 recessed
また、マイクロホン基板MB1をモジュール本体A20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をモジュール本体A20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 module main body A20, it is difficult to maintain the spatial insulation between the front air chamber Bf and the rear air chamber Br. However, the microphone substrate MB1 is not provided as in the present embodiment. By attaching to the outer surface of the module main body A20, the spatial insulation between the front air chamber Bf and the rear air chamber Br can be maintained.
さらに、通話モジュールA2は、図8、図9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A21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16が立設されており、この管壁16とボディA21の内壁面とカバーA22の裏面とで中空の音響管60が形成され、この音響管60が小容量の後気室Br内に配置されている。音響管60は、後気室Brの3つの内壁面に沿って屈曲し、後気室Brの周囲を略3/4周に亘って形成され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60a)、他端を閉塞して(閉塞端60b)形成され、管内は開口端60a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60aから外部へ伝播する音波を低減させている。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the call module A2 has one end separated from the inner wall surface along the inner wall surface of the body A21 surrounding the rear air chamber Br on the back surface of the speaker SP, and the other end on the inner wall surface. A
このような音響管60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60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。
Such an
また、音響管60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60を必要に応じて長くすることができ、さらに音響管60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60を配置することができる。
Further, by forming the
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45に収納されている信号処理部45bは、図14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. 14, the
図15〜図18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45b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15(a)(b)参照)。
15 to 18 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16(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。
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17(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. 17A and 17B).
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18(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. 18A to 18C). 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、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。
On the other hand, for the sound emitted by the speaker H in front of the microphones M1, M2, the amplitude of the output Y21 of the microphone M2 having high directivity with respect to the sound emitted by the speaker H is larger than the amplitude of the output Y11 of the microphone M1. Also grows. 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
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、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のさらなる小型化が可能となる。 Furthermore, since the microphone M2 has the sound collection surface facing the outside of the housing A1, and the output direction of the speaker SP and the directivity of the microphone M2 are substantially the same direction, the acoustic coupling between the speaker SP and the microphone M2 is reduced, and the microphone M2 Makes it difficult to collect the sound emitted by the speaker SP, and the microphone M2 can be arranged adjacent to the speaker SP, that is, adjacent to the front air chamber Bf, so that the communication device A can be further reduced in size.
次に、音声スイッチ部45c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45dは送信する信号の伝送線路上に配置されており(図5参照)、音声スイッチ部45c,45d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。
Next, the
このように本実施形態では、通話モジュールA2が、スピーカSP、マイクロホンM1,M2、音声処理部45をモジュール本体A20に備えて、モジュール本体A20の内面とスピーカSPの裏面側とで囲まれた後気室Brを形成しており、スピーカ位置、マイクロホン位置、後気室の容量等の音響構造は通話モジュールA2で決定されている。したがって、通話装置Aの外郭を形成する装置本体A1の形状や大きさが変わったとしても、通話モジュールA2を各装置本体に組み込むことで所望の音響特性を得ることができるので、形状や大きさの異なる装置本体毎に通話設計を行う必要がなく、設計工数、設計コストを削減できる。
As described above, in this embodiment, the call module A2 includes the speaker SP, the microphones M1 and M2, and the
例えば、図19(a)〜(e)に示すように、通話装置Aの種類として、マンションHAシステムのロビー側端末(図19(a))、マンションHAシステムの住戸側端末(図19(b))、戸建住宅向けドアホン装置(図19(c))、戸建住宅向け宅内埋め込み型インターホン装置(図19(d))、子供緊急通報システムに用いられる通報装置(図19(e))等が挙げられるが、互いに装置本体A1の形状や大きさが異なっている。このような各装置本体A1に上記通話モジュールA2を組み込むことで、装置本体A1の形状や大きさが変わったとしても所望の音響特性を得ることができるのである。 For example, as shown in FIGS. 19 (a) to 19 (e), as the type of the communication device A, the lobby side terminal (FIG. 19 (a)) of the condominium HA system and the dwelling unit side terminal (FIG. 19 (b) of the condominium HA system are used. )), Door phone device for detached house (FIG. 19 (c)), embedded intercom device for detached house (FIG. 19 (d)), notification device used for child emergency call system (FIG. 19 (e)) The shape and size of the apparatus main body A1 are different from each other. By incorporating the call module A2 into each device main body A1, it is possible to obtain desired acoustic characteristics even if the shape and size of the device main body A1 change.
なお、本実施形態では、情報線L2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 L2, but wireless communication means can be provided by providing known wireless communication means in the call device A. Voice signals may be exchanged using a communication method.
(実施形態2)
本実施形態の通話装置Aの基本構成は実施形態1と同様であるが、通話モジュールA2は、図20に示すようにコネクタCN1がモジュール本体A20の下面に設けられ、さらに回路基板G2は、図21に示すようにその上辺に沿ってコネクタCN3が設けられており、コネクタCN1がコネクタCN3に嵌合することで、回路基板G2と通話モジュールA2とが電気的および機械的に接続され、装置本体A1から通話モジュールA2への電源供給や、装置本体A1と通話モジュールA2との間での信号授受が行われる(通話モジュールA2は、回路基板G2の面方向に並設されており、コネクタCN1,CN3は、通話モジュールA2および回路基板G2の互いに対向する辺に各々設けられている)。すなわち、通話モジュールA2と回路基板G1との間で行われる信号授受や動作電源+Vの供給が、回路基板G2を介して行われるのである。また、通話モジュールA2は、パネルA10にねじ留めされている回路基板G2を介して装置本体A1に固定される。
(Embodiment 2)
The basic configuration of the communication device A of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the communication module A2 has a connector CN1 provided on the lower surface of the module main body A20 as shown in FIG. As shown in FIG. 21, a connector CN3 is provided along the upper side of the connector CN1, and when the connector CN1 is fitted to the connector CN3, the circuit board G2 and the call module A2 are electrically and mechanically connected. Power supply from A1 to the call module A2 and signal exchange between the apparatus main body A1 and the call module A2 are performed (the call module A2 is arranged in parallel in the surface direction of the circuit board G2, and the connectors CN1, CN3 is provided on each side of the call module A2 and the circuit board G2 facing each other). That is, signal exchange and operation power supply + V performed between the call module A2 and the circuit board G1 are performed via the circuit board G2. The call module A2 is fixed to the apparatus main body A1 via a circuit board G2 screwed to the panel A10.
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。 Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
A 通話装置
A1 装置本体
A2 通話モジュール
A20 モジュール本体
SP スピーカ
M1,M2 マイクロホン
Bf 前気室
Br 後気室
A Communication device A1 Device main body A2 Communication module A20 Module main body SP Speaker M1, M2 Microphone Bf Front air chamber Br Rear air chamber
Claims (7)
通話モジュールを収納して本装置の外殻を形成する装置本体と
を備えることを特徴とする通話装置。 The module body includes a speaker that outputs audio information transmitted from the outside from one side, and one or more microphones that collect sound and output an audio signal. The inner surface of the module body and the other side of the speaker A call module forming a rear air chamber surrounded by
A communication device comprising: a device main body that houses a communication module and forms an outer shell of the device.
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