JP2008295000A - 通話装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング外に漏れるスピーカ音を抑制することで、スピーカの放射音圧の増大、およびハウリング防止効果の向上を図った通話装置を提供する。
【解決手段】通話装置ＡのモジュールＭＪは、スピーカ取り付け用の開口部５１を有して一部品で形成されたハウジングＡ１と、ハウジングＡ１に形成されたスピーカ取り付け用の開口部５１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ＳＰと、一部品で形成されたハウジングＡ１の内面およびスピーカＳＰの他方面側とで構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２０は、従来の通話装置Ａ’の構成を示しており、後面に開口を形成したボディＡ１１０と、ボディＡ１１０の開口に覆設したカバーＡ１１１とでハウジングＡ１００を構成し、ハウジングＡ１００に、表面からハウジングＡ１００外へ音声を出力するスピーカＳＰ’と、マイクロホンＭ１’，Ｍ２’を実装したマイクロホン基板ＭＢ’と、マイクロホンＭ１’，Ｍ２’の各出力に対して遅延およびレベル調整を行なって両マイクロホンＭ１’，Ｍ２’に入力されるスピーカ音をキャンセルし、スピーカＳＰ’からの音声成分のみを除去して送話音声を伝送する音声処理部１０’とを備え、ハウジングＡ１００の前面とスピーカＳＰ’の表面側とで囲まれた空間である前気室Ｂｆ’と、ハウジングＡ１００の内壁面とスピーカＳＰ’の裏面側とで囲まれた空間である後気室Ｂｒ’が形成される。

この従来構成において、ハウジングＡ１００は、ボディＡ１１０およびカバーＡ１１１の２つの部品（例えば樹脂成形部品）で構成されており、ボディＡ１１０およびカバーＡ１１１は後気室Ｂｒ’に合わせ面がある。しかし、この合わせ面には隙間が生じ易く、スピーカＳＰ’の裏面から後気室Ｂｒ’へ放射された音は、ボディＡ１１０およびカバーＡ１１１の合わせ面からハウジングＡ１００外へ漏れてしまう。

ここで、スピーカＳＰ’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（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）。

したがって、ボディＡ１１０およびカバーＡ１１１の合わせ面からハウジングＡ１００外へ漏れた逆位相の音は、スピーカＳＰ’の表面から放射される正位相の音とは位相が反転しており、この逆位相の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正位相の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になってしまう。

また、ボディＡ１１０およびカバーＡ１１１の合わせ面からハウジングＡ１００外へ漏れた逆位相の音がマイクロホンＭ１’，Ｍ２’で集音されると、音声処理部１０’によるスピーカ音のキャンセル量が低減し、ハウリング防止効果が低下してしまう。

さらに、図２０の従来例では、スピーカＳＰ’の音質および効率を向上させるために、後気室Ｂｒ’内に中空の音響管１４０を形成しているが、この音響管１４０の分だけ後気室Ｂｒ’の容量が減少してしまう。後気室Ｂｒ’の容量が減少すると、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、効率が悪化してしまい、音響管１４０の効果が低減してしまう。

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、ハウジング外に漏れるスピーカ音を抑制することで、スピーカの放射音圧の増大、およびハウリング防止効果の向上を図った通話装置を提供することにある。

請求項１の発明は、スピーカ取り付け用の開口部を有して一部品で形成されたハウジングと、ハウジングに形成されたスピーカ取り付け用の開口部に取り付けられて、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、一部品で形成されたハウジングの内面およびスピーカの他方面側とで構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、スピーカ他方面から後気室へ放射される逆位相の音はハウジング外へ漏れ難くなり、ハウジングから漏れた逆位相の音がスピーカの一方面から放射される正位相の音を打ち消すことによる放射音圧低下を抑制し、前方にいる話者にはスピーカが発する音声が聞き易いものになる。さらには、マイクロホンが集音する逆位相のスピーカ音を抑制でき、音声処理部によるハウリング防止処理を確実に行うことができる。すなわち、ハウジング外に漏れるスピーカ音を抑制することで、スピーカの放射音圧の増大、およびハウリング防止効果の向上を図ることができる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記ハウジングは、樹脂のブロー成形によって成形されたものであることを特徴とする。

この発明によれば、ハウジングの一体形成を容易に行うことができる。

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、当該凹部の底面に前記スピーカ取り付け用の開口部を穿設し、前記第１のマイクロホンは当該凹部に向かって配置されることを特徴とする。

この発明によれば、スピーカおよび第１のマイクロホン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保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、前記スピーカの振動板を前記ハウジングに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。

請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、前記第１，第２のマイクロホンは同一基板上に実装され、前記ハウジングは、前記基板に設けた孔に挿通することで基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、マイクロホンの位置を一定にでき、マイクロホンの集音特性を一定にできる。

請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかにおいて、前記ハウジングの一部は、一端に形成した開口が前記後気室内に連続し、他端が閉塞した音響管を構成す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８の発明は、請求項７において、前記音響管は、少なくとも一部が可とう性を有する蛇腹形状に形成されることを特徴とする。

この発明によれば、音響管を任意に曲折させてスペースの有効利用が可能となり、小型化が可能となる。

請求項９の発明は、請求項７または８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。

以上説明したように、本発明では、ハウジング外に漏れるスピーカ音を抑制することで、スピーカの放射音圧の増大、およびハウリング防止効果の向上を図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。

通話モジュールＭＪは、中空の矩形函型のハウジングＡ１を具備し、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３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は、そ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。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。

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。

そして、ハウジングＡ１の前面には円形の凹部５０が形成され、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。さらに、スピーカＳＰの円形の支持体２１の外周端部２１ａに設けた位置決め用の孔２１ｂが、ヨーク２０（支持体２１）の保持手段を構成しており、この位置決め用の孔２１ｂが、凹部５０の底面（開口部５１の周縁）に設けた位置決め用の突部５２に挿通することで、スピーカＳＰの円形の支持体２１が凹部５０の底面上に位置決めされ、突部５２に熱かしめを施す、または螺刻した突部５２にナットを羅合することによって、支持体２１の外周端部２１ａが凹部５０の底面上に密着し、振動板２３が凹部５０を介して前方に露出する状態でスピーカＳＰが固定される。なお、支持体２１の外周端部２１ａと凹部５０の底面上との間にパッキンを挟めば、さらに密着性が増す。

本実施形態のハウジングＡ１は、樹脂のブロー成形によって、中空の函型形状が一体に成形されている。そして、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が形成されるが、この後気室Ｂｒを形成するハウジングＡ１には、複数の部品を接合した合わせ面がなく、一部品で構成されているので、上述のスピーカＳＰの支持体２１とハウジングＡ１との密着構造と併せて、後気室Ｂｒは密閉度の高い空間となる。したがって、スピーカＳＰの裏面から後気室Ｂｒへ放射される逆位相の音はハウジングＡ１外へ漏れ難くなり、ハウジングＡ１から漏れた逆位相の音がスピーカＳＰの表面から放射される正位相の音を打ち消すことによる放射音圧低下を抑制し、前方にいる話者にはスピーカＳＰが発する音声が聞き易いものになる。

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。

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。

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。

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。

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。

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、ハウジングＡ１前面に設けた位置決め用の突部５３が、モジュール基板２のマイクロホンＭ２側端部に設けた位置決め用の孔２ｃに挿通することで、マイクロホン基板ＭＢ１が位置決めされ、突部５３に熱かしめを施す、または螺刻した突部５３にナットを羅合することによって、マイクロホン基板ＭＢ１がハウジングＡ１前面に固定される。したがって、マイクロホンＭ１，Ｍ２の位置を一定にでき、マイクロホンの集音特性を一定にできる。

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。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、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。

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。

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９（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１０（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１１（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。

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。

そして、上述のようにスピーカＳＰの裏面から後気室Ｂｒへ放射される逆位相の音はハウジングＡ１外へ漏れ難いので、マイクロホンＭ１，Ｍ２はスピーカＳＰの表面から発せられる正位相の音をおもに集音し、ハウジングＡ１から漏れる逆位相のスピーカ音を拾うことなく、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３参照）、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１３に示すように、ヨーク２０の保持手段として、通話モジュールＭＪのハウジングＡ１の開口部５１の縁端から前方に向かって突設した円筒部５４を設け、円筒部５４の外周に雄ねじを螺刻する。さらに、スピーカＳＰの支持部２１は、外周端部２１ａの縁端から後方に向かって突設した円筒部２１ｃを設け、円筒部２１ｃの内周に雌ねじを螺刻する。そして、スピーカＳＰの円筒部２１ｃをハウジングＡ１の円筒部５４に螺嵌させることによって、支持体２１の外周端部２１ａが凹部５０の底面上に密着し、振動板２３が凹部５０を介して前方に露出する状態でスピーカＳＰが固定される。

また、後気室Ｂｒを形成するハウジングＡ１には、複数の部品を接合した合わせ面がなく、一部品で構成されているので、上述のスピーカＳＰの支持体２１とハウジングＡ１との密着構造と併せて、後気室Ｂｒは密閉度の高い空間となる。したがって、スピーカＳＰの裏面から後気室Ｂｒへ放射される逆位相の音はハウジングＡ１外へ漏れ難くなり、ハウジングＡ１から漏れた逆位相の音がスピーカＳＰの表面から放射される正位相の音を打ち消すことによる放射音圧低下を抑制し、前方にいる話者にはスピーカＳＰが発する音声が聞き易いものになる。さらには、マイクロホンＭ１，Ｍ２はスピーカＳＰの表面から発せられる正位相の音をおもに集音し、ハウジングＡ１から漏れる逆位相のスピーカ音を拾うことなく、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。

（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１４に示すように、通話モジュールＭＪに取り付けたスピーカ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周縁に取り付けることによって、ハウジングＡ１にスピーカＳＰを固定しており、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が後気室Ｂｒ内に不要となり、さらには、支持体２１（図１参照）を省略できてスピーカＳＰ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。

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３と同様であり、通話モジュールＭＪに取り付けたスピーカ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１５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３と同様であり、説明は省略する。

（実施形態５）
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のハウジングＡ１の側面から中空の音響管Ａ１ａを突設している。この音響管Ａ１ａは一端を開口し（開口端６０ａ）、他端を閉塞して（閉塞端６０ｂ）形成され、開口端６０ａはハウジングＡ１の内壁面から後気室Ｂｒに連続し、閉塞端６０ｂは、ハウジングＡ１の側面から外へ突出した筒部６０ｃの端部に形成される。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。

このような音響管Ａ１ａ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Ａ１ａをハウジングＡ１の外面から突出して設けることで、後気室Ｂｒの容量を低減させることがない。

さらには、音響管Ａ１ａの筒部６０ｃを蛇腹状に形成して可とう性を付与することで、音響管Ａ１ａを任意に曲折させてスペースの有効利用が可能となり、通話装置Ａを小型に構成できる。

また、互いに異なる全長に形成された複数の音響管Ａ１ａを設けることで、音圧レベルを増大させる周波数帯域を広くすることができ、例えば、音声帯域以外の警報音等の音圧レベルを改善できる。

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。

（実施形態６）
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５と同様であるが、図１７に示すように、通話モジュールＭＪのハウジングＡ１の側面に筒状の音響管接続部Ａ１ｂを突設し、音響管接続部Ａ１ｂはハウジングＡ１の内壁面から後気室Ｂｒに連続している。そして、中空の音響管Ａ２の開口端７０ａを音響管接続部Ａ１ｂの端部に嵌合させることで、音響管Ａ２が音響管接続部Ａ１ｂを介して後気室Ｂｒに連続し、実施形態５と同様にスピーカＳＰの音質および効率が向上を図っている。

本実施形態では、音響管Ａ２をハウジングＡ１と別体にしているが、ハウジングＡ１を、合わせ面のない樹脂の一体成形で形成することで、後気室Ｂｒは密閉度の高い空間を維持できるので、実施形態１と同様に、スピーカＳＰの放射音圧低下を抑制するとともに、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。
も期待できる。

（実施形態７）
実施形態１乃至６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。

他の構成は、実施形態１乃至６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。 （ａ）（ｂ）同上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。 実施形態３の通話装置の構成を示す側面断面図である。 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。 実施形態６の通話装置の構成を示す側面断面図である。 実施形態７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
５１ 開口部

Claims (9)

1. スピーカ取り付け用の開口部を有して一部品で形成されたハウジングと、
   ハウジングに形成されたスピーカ取り付け用の開口部に取り付けられて、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、
   一部品で形成されたハウジングの内面およびスピーカの他方面側とで構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、樹脂のブロー成形によって成形されたものであ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、当該凹部の底面に前記スピーカ取り付け用の開口部を穿設し、前記第１のマイクロホンは当該凹部に向かって配置され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保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. 前記スピーカの振動板を前記ハウジングに取り付け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。
6. 前記第１，第２のマイクロホンは同一基板上に実装され、前記ハウジングは、前記基板に設けた孔に挿通することで基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乃至５いずれか記載の通話装置。
7. 前記ハウジングの一部は、一端に形成した開口が前記後気室内に連続し、他端が閉塞した音響管を構成することを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の通話装置。
8. 前記音響管は、少なくとも一部が可とう性を有する蛇腹形状に形成されることを特徴とする請求項７記載の通話装置。
9. 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７または８記載の通話装置。

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