JP2009303050A - ワイヤレスイヤホン - Google Patents

Abstract

【課題】人体を傷付けることなく、確実に人体をアンテナとして用いることが可能で、コストアップのないワイヤレスイヤホンを提供する。
【解決手段】ワイヤレスイヤホン１０は、携帯端末１からＦＭ送信波として空中伝播される音声信号を音声として出力する音声出力部１４を備え、少なくとも利用者の耳介と接触する部分が導電性を有して形成される耳掛け部１１と、音声出力部１４から出力する音声をＦＭ送信波から取り出すスーパーヘテロダイン受信部２０と、を備える。
【選択図】図２

Description

携帯端末からＦＭ送信波として空中伝播される音声信号を音声として出力する音声出力部を備えたワイヤレスイヤホンに関する。

従来、携帯端末から送信される音声信号をイヤホンやスピーカに伝達する際、携帯端末と、イヤホン或いはスピーカとをコードで接続する方法が広く利用されてきた。しかしながら、例えば、電車等の公共交通機関で利用する場合には、周囲の人や物にコードが引掛かって携帯端末からコードが抜けるのを防止する配慮が必要となり、コードによる接続を煩わしく感じることがあった。このため、コードによる接続を採用せずに、携帯端末から音声信号をＦＭ信号で送信するワイヤレス送信を利用している技術がある（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の技術は、無線端末用アンテナ装置の一部であるイヤホンの筐体の外部側面に導体片がリング状に配置されている。この技術では、導体片を耳内に接触させて、人体をモノポールアンテナとして利用している。

特開２００５−１７５９２０号公報（段落番号００４３〜００４７等）

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、耳内に導体片を接触させるため、利用者の耳穴の形状によっては耳内で接触不良が起こる可能性がある。このように接触不良が起きた場合には、モノポールアンテナとして利用する人体と接触させることができないため、良好に音声信号を受信することができなくなる。また、耳穴に挿入する外部側面に導体片を設けるため、耳穴を傷付けてしまう場合があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、人体を傷付けることなく、確実に人体をアンテナとして用いることが可能なワイヤレスイヤホンを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るワイヤレスイヤホンの特徴構成は、携帯端末からＦＭ送信波として空中伝播される音声信号を音声として出力する音声出力部を備え、少なくとも利用者の耳介と接触する部分が導電性を有して形成される耳掛け部と、前記音声出力部から出力する音声を前記ＦＭ送信波から取り出すスーパーヘテロダイン受信部と、を備えた点にある。

このような特徴構成とすれば、人体の誘電体特性が、携帯端末から送信されるＦＭ送信波の送信周波数帯に対して優れているため、利用者の人体を携帯端末から送信されたＦＭ送信波を受信するアンテナとして利用することが可能となる。また、人体をアンテナとして利用することができることから、ワイヤレスイヤホンにＦＭ送信波を受信する受信用アンテナを設ける必要がない。したがって、ワイヤレスイヤホンをコンパクト、且つ低コストで実現することが可能となる。また、耳掛け部で利用者の耳介と接触することにより、人体とワイヤレスイヤホンとの導電性接続を実現しているため、人体を傷付けることがない。

また、前記スーパーヘテロダイン受信部が、前記ＦＭ送信波を低雑音で増幅する低雑音高周波増幅器と、前記低雑音で増幅されたＦＭ送信波を更に増幅する高周波増幅器と、を備えていると好適である。

このような構成とすれば、雑音を少なくしてＦＭ送信波を増幅し、当該増幅されたＦＭ送信波を更に増幅することにより、スーパーヘテロダイン受信部で音声を取り出しやすくすることができる。また、低雑音高周波増幅器と高周波増幅器とを用いて２段で増幅することにより、増幅率を大きくして１段の高周波増幅器で増幅する場合と比べて異常発振等が発生することを防止できる。したがって、携帯端末から送信されたＦＭ送信波を適切に増幅することが可能となる。

また、前記スーパーヘテロダイン受信部が、前記ＦＭ送信波を受信できなくなってから所定時間後に前記音声出力部の出力を停止させると好適である。

このような構成とすれば、ＦＭ送信波を受信していない状態において音声出力部から出力される無音雑音を、利用者が長時間聴取することを防止することができる。したがって、このような無音雑音を聴取することにより、利用者が不快となることを防止することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るワイヤレスイヤホン１０の利用形態を概略的に示した図である。本発明に係るワイヤレスイヤホン１０は、携帯端末１からＦＭ送信波として空中伝播して送信される音声信号をワイヤレス通信により受信し、音声として出力する音声出力部１４を介して利用者２に良好に聴取させることが可能な機能を備えている。

本発明に係るワイヤレスイヤホン１０とワイヤレス通信を行う携帯端末１は、ワンセグ放送を受信する機能を備えている。携帯端末１とは、携帯電話や携帯情報端末等のように利用者２が携帯可能な端末である。ワンセグ放送とは、主に、上述の携帯電話や携帯情報端末のような比較的小さな画面向けの地上デジタルテレビ放送の放送形態である。地上デジタルテレビ放送の放送周波数は、ＦＭ（Frequency Modulation）ラジオ放送（約７５ＭＨｚ〜９０ＭＨｚ）やＡＭ（Amplitude Modulation）ラジオ放送（約５００ｋＨｚ〜１７００ｋＨｚ）等の放送周波数と比べて高いＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯が割り当てられ、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの周波数帯が使用されている。この周波数帯を、ｃｈ１３〜６２までの合計５０チャンネルで分割して使用される。このため１チャンネル辺り、約５．５７２ＭＨｚの帯域幅が割り当てられる。

１チャンネルは、１３に分けられたセグメントと称する区画に分けられ、その中央のセグメント（約４２９ｋＨｚの帯域幅）がワンセグ放送に使用される。したがって、ワンセグ放送も、上述の４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの周波数帯に近い周波数帯が使用されることとなる。なお、１３のセグメントのうち、ワンセグ放送に使用されるセグメント以外の１２のセグメントは通常のテレビ放送用に使用され、４セグメントで標準画質放送が送信可能であり、１２セグメントでハイビジョン放送が送信可能となる。

携帯端末１は、このような周波数に割り当てられたワンセグ放送を受信し（図１中の破線で示した矢印）、当該ワンセグ放送に係るテレビ画像を携帯端末１が有する表示画面３に表示する。一方、ワンセグ放送に係る音声（以下、ワンセグ音声とする）は、本発明に係るワイヤレスイヤホン１０を介して利用者２に聴取可能とされる。このワンセグ音声は、携帯端末１からワイヤレスイヤホン１０にワイヤレス通信で伝達される。

携帯端末１にはＦＭ送信機（図示せず）が内蔵される。このＦＭ送信機は、ワンセグ音声を周波数変調方式によりＦＭ送信波に変換し、携帯端末１からＦＭ送信波として空中伝播により送信する（図１中の黒塗り矢印）。このＦＭ送信波の送信周波数としては、数十ＭＨｚから数百ＭＨｚの帯域が用いられ、特に、８０ＭＨｚから２００ＭＨｚ程度であると好適である。したがって、上記ＦＭ送信波の送信周波数は、上述のワンセグ放送に利用される放送周波数（４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）とは離れた周波数帯を利用するため、ワンセグ放送と混信することはない。なお、以下の説明では、ＦＭ送信波の送信周波数として１００ＭＨｚを使用した場合の例として説明する。

送信周波数が１００ＭＨｚの場合、波長は３ｍであり、１／２波長は１．５ｍ、１／４波長は０．７５ｍとなる。したがって、大人や子供の身長と略等しくなり、人体をアンテナとして利用することが可能となる。このため、本発明に係るワイヤレスイヤホン１０にはアンテナは搭載されず、利用者２の人体がアンテナとして利用される。ここで、人体とは、利用者２の頭からつま先までを示す。

ワイヤレスイヤホン１０は、図２に示されるように、主に耳掛け部１１と、イヤホン部１２と、イヤホン本体１３とから構成される。耳掛け部１１は、少なくとも利用者２の耳介４（図１参照）と接触する部分が導電性を有して形成される。このため、ワイヤレスイヤホン１０とＦＭ送信波を受信するアンテナとして用いられる利用者２の人体とを、接続することが可能となる。耳掛け部１１は、利用者２の耳介４と接触する部分のみが導電性を有して形成しても良いし、耳掛け部１１の表面全体が導電性を有して形成されても良い。また、全体或いは部分に拘らず、耳掛け部１１自体を導電性を有する部材で形成しても良い。或いは、その表面のみを導電性を有する部材で形成しても良い。係る場合、導電性を有する部材として、導電性塗料や導電性樹脂や金属箔等を用いることができる。

図３にワイヤレスイヤホン１０を利用者の耳介４に装着した場合の概略図を示す。図３（ａ）は、利用者２の側面方向（側頭部方向）からの概略図であり、図３（ｂ）は、利用者２の正面方向（顔面方向）からの概略図である。ワイヤレスイヤホン１０は、図３（ａ）に示されるように、イヤホン部１２を耳穴に挿入した状態で、耳掛け部１１が耳介４に引っ掛けるようにして装着される。このため、利用者２がワンセグ音声を聴取している際であっても、ワイヤレスイヤホン１０が耳介４からずれることはない。

また、図３（ｂ）に示されるように、利用者２の耳介４（の皮膚）と耳掛け部１１とが接触することにより導電性接触を確実に行うことができる。また、耳掛け部１１の耳介４と接触する部分のみを導電性を有する部材で形成するだけで良いため、ワイヤレスイヤホン１０の全体的な軽量化を行うことができる。したがって、長時間、ワイヤレスイヤホン１０を耳介に付けた場合であっても、利用者２が、耳介４が痛くなるといった問題を生じることがない。

また、耳掛け部１１の形状は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるようにイヤホン部１２を耳穴に挿入した状態で耳介４に引っ掛けることが可能とする形状であると好適である。また、利用者２の耳介４の大きさや形状に合わせて、自由にその形状を変えることが可能なように形成しても良い。

イヤホン部１２は、利用者２の耳穴に挿入され、その内部に携帯端末１から伝達されるワンセグ音声を音声として聴取可能なようにスピーカとして機能する音声出力部１４（後述する）が備えられる。この音声出力部１４には、後述するイヤホン本体１３に内蔵されるスーパーヘテロダイン受信部２０によりＦＭ送信波で送信されたワンセグ音声を可聴周波数に変更されたワンセグ音声を利用者２の耳介４に入力する。

イヤホン本体１３には、音声出力部１４から出力する音声をＦＭ送信波から取り出すスーパーヘテロダイン受信部２０が内蔵される。上述のように、ＦＭ送信波は、携帯端末１から送信され、利用者２の人体をアンテナとして受信される。以下に、このスーパーヘテロダイン受信部２０に関して説明する。

図４は、スーパーヘテロダイン受信部２０の概略構成を模式的に示したブロック図である。スーパーヘテロダイン受信部２０は、低雑音高周波増幅器２１、高周波増幅器２２、周波数混合器２３、局部発振器２４、マイコン２５、中間周波増幅器２６、復調器２７、低周波増幅器２８、スケルチ回路２９を含んで構成される。スーパーヘテロダイン受信部２０は、ＣＰＵを中核部材としてＦＭ送信波から音声信号を取り出す種々の処理を行うための上述の機能部をハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。以下、スーパーヘテロダイン受信部２０の各部の構成について説明する。

低雑音高周波増幅器２１は、利用者２の人体をアンテナとして用いて受信されたＦＭ送信波を低雑音で信号増幅を行う。携帯端末から送信されたＦＭ送信波は、信号強度が微弱であるためスーパーヘテロダイン受信部２０では、まず、このような微弱な信号強度を増幅する。係る場合、増幅時に雑音が混入すると、当該スーパーヘテロダイン受信部２０が有する各機能部において雑音に対しても種々の処理が行われ、最終的に音声出力部１４から音声出力と共に雑音も出力されてしまう。このため、スーパーヘテロダイン受信部２０では、まずＦＭ送信波を低雑音で増幅する。このような低雑音高周波増幅器２１としては、信号対雑音比（以下、ＳＮ比）の優れた増幅器を用いると好適である。低雑音高周波増幅器２１で増幅されたＦＭ送信波は、第１ＦＭ波として後述の高周波増幅器２２に伝達される。

ここで、スーパーヘテロダイン受信部２０が有する後述の周波数混合器２３や中間周波増幅器２６等で行われる種々の処理において雑音が発生し、当該雑音が必要とする信号に混入される場合がある。したがって、周波数混合器２３や中間周波増幅器２６等で発生する雑音よりも必要とする信号を大きくしておく必要がある。このため、高周波増幅器２２は、低雑音高周波増幅器２１から伝達される第１ＦＭ波を、更に増幅する。この高周波増幅器２２も、ＳＮ比の優れた増幅器を使用すると好適であるが、上述の低雑音高周波増幅器２１よりもＳＮ比が劣っていても良い。高周波増幅器２２で増幅された第１ＦＭ波は、第２ＦＭ波として後述の周波数混合器２３に伝達される。

局部発振器２４は、高周波増幅器２２から出力される第２ＦＭ波の周波数を別の周波数に変換する際に用いる周波数を有する信号を生成する。別の周波数とは、第２ＦＭ波よりも所定周波数だけ高い周波数の信号を局部発振周波数信号として生成する。ここで、この所定周波数は、例えばＦＭ周波数帯で一般的に用いられる１０．７ＭＨｚとすると好適である。したがって、携帯電話１のＦＭ送信機から空中伝播されるＦＭ送信波の周波数が１００ＭＨｚの場合には、局部発振器２４は１１０．７ＭＨｚの局部発振周波数信号を生成する。もちろん、上述の所定周波数を他の周波数とすることも当然に可能である。

周波数混合器２３は、高周波増幅器２２から伝達される第２ＦＭ波と、局部発振器１４から伝達される局部発振周波数信号とを混合する。この混合において、第２ＦＭ波が有する周波数及び局部発振周波数信号が有する周波数の和の周波数を有する第１中間周波数信号と、第２ＦＭ波が有する周波数及び局部発振周波数信号が有する周波数の差の周波数を有する第２中間周波数信号とが生成される。このような２種類の信号のうち、第２中間周波数信号が後述する中間周波増幅器２６に伝達される。即ち、周波数混合器２３は、１０．７ＭＨｚの周波数を有する第２中間周波数信号を中間周波増幅器２６に伝達する。

中間周波増幅器２６は、第２中間周波数信号を増幅する。この増幅は、第２中間周波数信号を後述する復調器２７で音声信号を復調可能な信号強度に増幅することを目的として行われる。また、中間周波増幅器２６は、第２中間周波数信号が有する周波数に隣接した周波数の不要信号の除去機能や、第２中間周波数信号の信号強度の強弱により増幅率を可変し、中間周波増幅器２６から出力される中間周波信号の信号強度を一定に保つ自動ゲイン制御（ＡＧＣ）機能等も備えている。

復調器２７は、振幅制限器と周波数弁別器とを含んで構成される（共に図示せず）。振幅制限器は、中間周波信号の振幅制限を行う。ここで、ＦＭ送信波は、振幅が一定の電波として空中伝播されるが、空中伝播する過程でレベル変動や雑音や混信等により、その振幅が変動することがある。また、スーパーヘテロダイン受信部２０の各機能部で行われる種々の信号処理において、振幅が変動することもある。振幅制限器は、このようなレベル変動や振幅変動を改善したり、中間周波信号にひずみが生じないようにしたりする。すなわち、振幅制限器は、ある一定以上の振幅を有する中間周波信号に対して、振幅が略一定になるように動作し、振幅の変動成分を除去する。

振幅制限器で変動成分が除去された中間周波信号は、周波数弁別器により復調される。ここで、ＦＭ送信波は、振幅が一定で、周波数変調により周波数を変更している。このため、周波数の変化を振幅の変化に変換することにより、ダイオード検波で復調することが可能となる。周波数弁別器は、このような変換を行って、中間周波信号から復調信号を取り出す。このような振幅制限器及び周波数弁別器を含んで構成される復調器２７で取り出された復調信号は、後述の低周波増幅器２８に伝達される。

また、復調器２７は、復調信号の有無に基づいて、スーパーヘテロダイン受信部２０がＦＭ送信波を受信しているか否かを判定する。この判定は、局部発振器２４により生成される周波数を検知した場合にＦＭ送信波を受信していると判定される。即ち、上述のように局部発振器２４が１０．７ＭＨｚの局部発振周波数信号を生成している場合には、復調器２７は１０．７ＭＨｚの周波数を検知した場合にＦＭ送信波を受信していると判定される。一方、１０．７ＭＨｚの周波数を検知できない場合には、復調器２７はＦＭ送信波を受信していないと判定する。復調器２７は、ＦＭ送信波を受信していると判定した場合には、判定信号として後述のマイコン２５に対してＨｉ信号を出力する。一方、ＦＭ送信波を受信していないと判定した場合には、判定信号としてマイコン２５に対してＬｏｗ信号を出力する。

低周波増幅器２８は、伝達された復調信号を音声出力部１４で出力可能な信号強度に増幅する。低周波増幅器２８で増幅された復調信号は、音声信号として音声出力部１４に伝達される。

マイコン２５は、局部発振器２４が生成する局部発振周波数信号の周波数制御を行う。また、マイコン２５は、復調器２７から伝達される判定信号に基づいて、後述のスケルチ回路２９に対して低周波増幅器２８を動作させるか否かの指令信号を出力する。この指令信号は、復調器２７から伝達される判定信号に基づいて決定される。即ち、判定信号がＨｉ信号の場合、マイコン２５はスケルチ回路２９に指令信号としてＨｉ信号を出力する。一方、判定信号がＬｏｗ信号の場合、マイコン２５はスケルチ回路２９に指令信号としてＬｏｗ信号を出力する。

スーパーヘテロダイン受信部２０は、ＦＭ送信波を受信できなくなってから所定時間後に低周波増幅器２８の出力を停止させる。この所定時間とは、例えば１秒であると好適である。音声出力部１４の出力は、マイコン２５からの指令信号を受けて、スケルチ回路２９により行われる。スケルチ回路２９は、指令信号としてＨｉ信号が伝達された場合には、低周波増幅器２８を動作可能とするように制御する。したがって、低周波増幅器２８で増幅された復調信号が、音声出力部１４に伝達され、利用者２は音声を聴取することが可能となる。一方、スケルチ回路２９は、指令信号としてＬｏｗ信号が伝達された場合には、低周波増幅器２８を動作停止とするように制御する。したがって、低周波増幅器２８で雑音等が増幅されることがないため、利用者２に無音雑音を聴取させて不快にさせることを防止すると共に、消費電力を低減させることが可能となる。また、所定時間後（例えば1秒後）に、低周波増幅器２８の出力を停止させることから、利用者２は、無音雑音を１秒間、聴取できるため、スーパーヘテロダイン受信部２０が正常動作していることを認識することが可能となる。

ワイヤレスイヤホン１０は、このようなスーパーヘテロダイン受信部２０を備えることにより、利用者２の人体をアンテナとして受信したＦＭ送信波から適切にワンセグ音声を取り出して、音声出力部１４から出力することが可能となる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、スーパーヘテロダイン受信部２０の構成を図示して説明した。ここで、スーパーヘテロダイン方式では、受信対象の周波数以外にイメージ周波数も受信してしまうことがある。このようなイメージ周波数を受信すると、本来の受信対象と混信してしまう。したがって、このようなイメージ周波数の信号を受信しないようにするために、高周波増幅器２２と周波数混合器２３との間にフィルタを設け、当該フィルタでイメージ周波数を減衰させるように構成することも可能である。或いは、このようなイメージ周波数の減衰機能を備えた周波数混合器２３を用いることも可能である。

ワイヤレスイヤホンの利用形態を概略的に示した図 ワイヤレスイヤホンの概略構成を示した図 ワイヤレスイヤホンの装着形態の概略的に示した図 スーパーヘテロダイン受信部の概略構成を模式的に示したブロック図

符号の説明

１０：ワイヤレスイヤホン
１１：耳掛け部
１２：イヤホン部
１３：イヤホン本体
１４：音声出力部
２０：スーパーヘテロダイン受信部

Claims (3)

1. 携帯端末からＦＭ送信波として空中伝播される音声信号を音声として出力する音声出力部を備え、
   少なくとも利用者の耳介と接触する部分が導電性を有して形成される耳掛け部と、
   前記音声出力部から出力する音声を前記ＦＭ送信波から取り出すスーパーヘテロダイン受信部と、
   を備えたワイヤレスイヤホン。
2. 前記スーパーヘテロダイン受信部が、前記ＦＭ送信波を低雑音で増幅する低雑音高周波増幅器と、前記低雑音で増幅されたＦＭ送信波を更に増幅する高周波増幅器と、を備えている請求項１に記載のワイヤレスイヤホン。
3. 前記スーパーヘテロダイン受信部が、前記ＦＭ送信波を受信できなくなってから所定時間後に前記音声出力部の出力を停止させる請求項１又は２に記載のワイヤレスイヤホン。

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