JP2018148398A - ハンズフリー通話補助装置およびハンズフリー通話補助システム - Google Patents

Abstract

【課題】 スピーカ振動起因マイクノイズを抑制することのできるハンズフリー通話補助装置を提供する。
【解決手段】 ハンズフリー通話補助装置１は、スピーカ孔３を有するスピーカ筐体４とマイク孔５を有するマイク筐体６とを備える筐体２と、スピーカ振動面を有しスピーカ筐体４に収納されるスピーカ素子７と、マイク振動面を有しマイク筐体６に収納されるマイク素子８を備える。マイク筐体６には、マイク孔５の開口部から入った音をマイク振動面へ案内する音案内部９が設けられる。音案内部９は、マイク孔５の開口部とマイク振動面との間において屈曲しており、スピーカ素子７とマイク素子８は、スピーカ振動面の振動方向とマイク振動面の振動方向とが互いに交差するように配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スピーカ振動起因マイクノイズを抑制する機能を備えたハンズフリー通話補助装置およびハンズフリー通話補助システムに関する。

近年、車両運転中のわき見などを抑制するため、運転時も携帯端末を持つことなく会話するためのハンズフリー通話の普及が進んでいる。そのような車両運転中のハンズフリー通話を行うために、携帯電話と有線または無線で接続されるハンズフリー通話補助装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

ハンズフリー通話補助装置は、車両天井などに設置することで、例えば、追突事故時にダッシュボードやドアに設置されたスピーカが破損した場合でも、ハンズフリー補助装置が故障しなければ送受話が可能であるため、事故時の緊急通話システムなどへの有用性が期待できる。

国際公開第２０１４／２０３３８０号

ハンズフリー通話補助装置は、スピーカとマイクユニットを備えている。一般に、スピーカは設置面と水平に振動板を構成することが多いが、振動板を上下に動かすことにより音を発生するため、主にスピーカ設置面に対して垂直方向に振動を発生させることが多い。また、マイクユニットも主に設置面と水平にマイクロホン内部の振動板が構成されることが多いが、内部の振動板に対して垂直方向の振動を印加するとマイクロホンの振動板の揺れを誘引し、結果ノイズ信号（以下、振動ノイズとする）を発生するため、マイクユニットの設置面と垂直な方向の振動に対して振動ノイズを発生しやすい。

しかしながら、上記従来のハンズフリー通話補助装置においては、スピーカ素子とマイクユニットが同一の基板に設置されており、スピーカ素子とマイクユニットが平行に設置されている。そのため、スピーカ素子の発生する振動によるマイクユニットの振動ノイズ（スピーカ振動起因マイクノイズ）を誘発しやすいという問題があった。

ハンズフリー通話に際しては、スピーカ自体が発生する音がマイクに印加されることによって発生する不要信号に対して、一般にエコーキャンセラーと呼ばれる、音の経路差を勘案し不要信号の除去をおこなう信号処理を行うことにより、ハンズフリー通話系に発生するエコーを除去し、音質改善を可能とする。ところが、先に述べたスピーカの発生する振動に起因する振動ノイズ（スピーカ振動起因マイクノイズ）はエコーキャンセラーの原理では除去することができず、ノイズやエコーとして、ハンズフリーの通話品質を劣化させるという問題があった。また、この振動ノイズ（スピーカ振動起因マイクノイズ）は、スピーカ素子から放射される音に対して周波数特性の変化や歪みの発生などの音の変形が生じていることが多く、エコーキャンセラーの想定と異なるため、エコーキャンセルの妨げとなるという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、スピーカ振動起因マイクノイズを抑制することのできるハンズフリー通話補助装置を提供することを目的とする。

本発明のハンズフリー通話補助装置は、スピーカ孔を有するスピーカ筐体と、マイク孔を有するマイク筐体とを備える筐体と、スピーカ振動面を有し、前記スピーカ筐体に収納されるスピーカ素子と、マイク振動面を有し、前記マイク筐体に収納されるマイク素子と、を備え、前記マイク筐体には、前記マイク孔の開口部から入った音を前記マイク振動面へ案内する音案内部が設けられ、前記音案内部は、前記マイク孔の開口部と前記マイク振動面との間において屈曲しており、前記スピーカ素子と前記マイク素子は、前記スピーカ振動面の振動方向と前記マイク振動面の振動方向とが互いに交差するように配置されている。

この構成によれば、スピーカ振動面の振動方向とマイク振動面の振動方向とが互いに交差するように配置されているので、スピーカ振動面の振動がマイク振動面に伝わりにくくなる。したがって、スピーカ振動面の振動がマイク振動面に伝播することによるノイズ（スピーカ振動起因マイクノイズ）を抑制することができる。

また、本発明のハンズフリー通話補助装置では、前記音案内部は、前記マイク孔の開口部と前記マイク振動面との間において直角に屈曲しており、前記スピーカ素子と前記マイク素子は、前記スピーカ振動面の振動方向と前記マイク振動面の振動方向とが互いに垂直に交差するように配置されてもよい。

この構成によれば、スピーカ振動面の振動方向とマイク振動面の振動方向とが互いに垂直に交差するように配置されているので、原理的には、スピーカ振動面の振動がマイク振動面に伝わらない。したがって、スピーカ振動面の振動がマイク振動面に伝播することによるノイズ（振動ノイズ）を防止することができる。

また、本発明のハンズフリー通話補助装置では、前記スピーカ筐体と前記マイク筐体は、異なる筐体として構成され、前記スピーカ筐体と前記マイク筐体との間には、音の伝達を抑制するシーリング部材が設けられてもよい。

この構成によれば、互いに異なる筐体として構成されたスピーカ筐体とマイク筐体との間にシーリング部材が設けられるので、スピーカ素子（スピーカ筐体に収納される）で発生した音がマイク素子（マイク筐体に収納される）へ伝達するのを抑制することができる。

また、本発明のハンズフリー通話補助装置では、前記スピーカ孔の開口部と前記マイク孔の開口部は、互いに同一の面に設けられてもよい。

この構成によれば、スピーカ孔の開口部とマイク孔の開口部とを互いに同一の面に設けることにより、平坦な面（例えば車両天井面など）に装置を埋め込んで装着することが可能になる。

本発明のハンズフリー通話補助システムは、スピーカ装置とマイク装置とを備えるハンズフリー通話補助システムにおいて、前記スピーカ装置は、スピーカ孔を有するスピーカ筐体と、スピーカ振動面を有し、前記スピーカ筐体に収納されるスピーカ素子と、を備え、前記マイク装置は、マイク孔を有するマイク筐体と、マイク振動面を有し、前記マイク筐体に収納されるマイク素子と、を備え、前記マイク筐体には、前記マイク孔の開口部から入った音を前記マイク振動面へ案内する音案内部が設けられ、前記音案内部は、前記マイク孔の開口部と前記マイク振動面との間において屈曲しており、前記スピーカ装置と前記マイク装置は、前記スピーカ振動面の振動方向と前記マイク振動面の振動方向とが互いに交差するように配置される。

このシステムによっても、上記の装置と同様、スピーカ振動面の振動方向とマイク振動面の振動方向とが互いに交差するように配置されているので、スピーカ振動面の振動がマイク振動面に伝わりにくくなる。したがって、スピーカ振動面の振動がマイク振動面に伝播することによるノイズ（スピーカ振動起因マイクノイズ）を抑制することができる。

本発明によれば、スピーカ振動起因マイクノイズを抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるハンズフリー通話補助装置の構成を示す断面図。 本発明の第１の実施の形態におけるハンズフリー通話補助装置のスピーカ部分の要部を説明するための断面図。 本発明の第１の実施の形態におけるハンズフリー通話補助装置のマイク部分の要部を説明するための断面図。 本発明の第１の実施の形態におけるハンズフリー通話補助装置の構成を示す分解斜視図。 本発明の第２の実施の形態におけるハンズフリー通話補助システムの構成を示す断面図。

以下、本発明の実施の形態のハンズフリー通話補助装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、車載式ハンズフリー電話システムや電話会議システム、Ｗｅｂ会議システム等に用いられるハンズフリー通話補助装置の場合を例示する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態のハンズフリー通話補助装置の構成を、図面を参照して説明する。図１〜図３は、本実施の形態のハンズフリー通話補助装置の構成を示す断面図であり、図４は、本実施の形態のハンズフリー通話補助装置の分解斜視図である。図１〜図４に示すように、ハンズフリー通話補助装置１の筐体２は、スピーカ孔３を有するスピーカ筐体４と、マイク孔５を有するマイク筐体６を備えており、スピーカ筐体４にはスピーカ素子７が収納され、マイク筐体６にはマイク素子８が収納されている。

図１に示すように、マイク筐体６には、マイク孔５の開口部から入った音をマイク振動板（本発明のマイク振動面に相当する）へ案内する音案内部９が設けられている。音案内部９は、マイク孔５の開口部とマイク振動面との間において直角に屈曲しており、スピーカ素子７とマイク素子８は、スピーカ振動板（本発明のスピーカ振動面に相当する）の振動方向とマイク振動板の振動方向とが互いに垂直に交差するように配置されている。

この場合、スピーカ筐体４とマイク筐体６は、異なる筐体として構成されており、スピーカ筐体４とマイク筐体６との間には、音の伝達を抑制するシーリング部材１０が設けられている。また、スピーカ孔３の開口部とマイク孔５の開口部は、互いに同一の面（平面上）に設けられている（図１参照）。

以下、本実施の形態のハンズフリー通話補助装置１の構成について、更に具体的に説明する。マイク素子８は、例えば下音孔型実装マイクセンサーである。そして、１つまたは複数のマイク素子８と電気回路を形成するための実装部品１１を有したプリント基板１２が、電気信号出力用のコネクタピンを有したコネクタ１３に設置されている。また、軟質材料などにより形成されたマイクブッシュ１４が、プリント基板１２内のマイク素子８の直下に設置された収音用のプリント基板音孔１５の周囲に設置されている（図３参照）。マイクブッシュ１４には、プリント基板音孔１５に対応する位置にマイクブッシュ孔１６が設けられている。このようなプリント基板１２が、マイク筐体６であるマイクパネル１７に対して、ネジなどの締結具１８にて締結されている。

スピーカ素子７は、軟質材料などにより形成されたスピーカブッシュ１９およびスピーカクッション２０を介して、スピーカ筐体４であるスピーカパネル２１およびスピーカケース２２の内部に保持される。スピーカパネル２１とスピーカケース２２は、ネジなどの締結具１８により締結されている。

この場合、スピーカケース２２の内面とスピーカパネル２１の内面との間の距離Ｄより、スピーカ素子７の高さＨ１とスピーカブッシュ１９の自然状態の高さＨ２とスピーカクッション２０の自然状態の高さＨ３の合計値のうほうが大きくされているため（図２参照）、スピーカ筐体４の内部でスピーカ素子７の保持が可能となる。さらに、スピーカブッシュ１９とスピーカクッション２０が軟質材料であるため、スピーカが発生させる振動を削減することが可能となる。

また、スピーカパネル２１とスピーカケース２２の締結の際には、スピーカパネル２１とスピーカパネル２１の結合面に接着剤を塗布するか、もしくは、スピーカケース２２に設けたスピーカケースリブ２３とスピーカパネル２１を組み合わせた状態にて締結具１８での締結を行う。これにより、スピーカパネル２１とスピーカケース２２との間のシーリングを達成することが可能である。

上記のように、締結具１８もしくはスピーカケースリブ２３を使って位置精度よく組立可能であるため、スピーカパネル２１とスピーカケース２２との間のシーリングを容易に達成することが可能となる。また、組立精度のバラツキが小さくなるため、スピーカユニットからの音漏れの可能性を低くすることができ、個々のバラツキが小さい安定したスピーカ性能が達成可能となる。

なお、以上の説明では、組立時の位置精度（勘合精度）とシーリング性能を上げるためのリブをスピーカケース２２に設ける構造について説明したが、スピーカパネル２１、あるいは、スピーカケース２２とスピーカパネル２１の両方にリブを設置する構造でも同様の効果を得ることが可能となる。

また、シーリングを接着剤にて行う場合には、十分な締結強度を得られるのであれば、締結具１８の省略が可能となり、組立工数と材料費の少ない安価な構造が可能となる。

スピーカ素子７には、ハーネスなどのスピーカ接続部品２４が接続されており、スピーカ接続部品２４の先端にはコネクタなどの接続子２５が設けられている（図４参照）。本実施の形態では、スピーカケース２２に接続部品用の穴２６が設けられており、スピーカ接続部品２４が接続部品用の穴２６を経由し、接続子２５をスピーカユニットの外側に配置させて、プリント基板１２との電気的な接続を行うことができる。

なお、接続部品用の穴２６は、スピーカパネル２１、もしくは、スピーカケース２２とスピーカパネル２１の両方に設けても、同様の効果を得ることができる。

接続子２５はプリント基板１２に接続され、スピーカ素子７への電気信号の供給が可能となる。なお、接続子２５を省略し、プリント基板１２に対してハンダ付けなどで直接電気的接合をしても、同様の効果を得ることができる。

スピーカ筐体４とマイク筐体６とは締結具１８により互いに締結される。この際、マイク素子８のマイク振動板とスピーカ素子７のスピーカ振動板が互いに垂直になるように設置されるために、スピーカ素子７が発生させる振動がマイク素子８の振動ノイズを誘引する可能性が低くなる。

この際、スピーカ筐体４とマイク筐体６との間に、軟質材料もしくは接着剤により構成されるシーリング部材１０を設置することにより、スピーカ素子７が発生する振動の抑圧を強くすることが可能となる。

本実施の形態では、マイク素子８は、プリント基板音孔１５とマイクブッシュ孔１６を経由し、マイクパネル１７のマイク音孔より外部からの音声を収音し、電気信号へ変換する。変換された電気信号は、必要に応じてプリント基板１２内の電気回路にて特性調整を行った上で、コネクタ１３により出力される。

また、コネクタ１３から入力された電気信号は、必要に応じてプリント基板１２内の電気回路にて特性調整を行った上で、スピーカ素子７へと印加され、スピーカ素子７にて音に変換される。スピーカ素子７から発生された音は、スピーカクッション２０を経由し、スピーカパネル２１に設置されたスピーカ孔３から放出される。

このような第１の実施の形態のハンズフリー通話補助装置１によれば、スピーカ振動板の振動方向とマイク振動板の振動方向とが互いに交差するように配置されているので、スピーカ振動板の振動がマイク振動板に伝わりにくくなる。したがって、スピーカ振動板の振動がマイク振動板に伝播することによるノイズ（スピーカ振動起因マイクノイズ）を抑制することができる。

また、本実施の形態では、スピーカ振動板の振動方向とマイク振動板の振動方向とが互いに垂直に交差するように配置されているので、原理的には、スピーカ振動板の振動がマイク振動板に伝わらない。したがって、スピーカ振動板の振動がマイク振動板に伝播することによるノイズ（振動ノイズ）を防止することができる。

また、本実施の形態では、互いに異なる筐体として構成されたスピーカ筐体４とマイク筐体６との間にシーリング部材１０が設けられるので、スピーカ素子７（スピーカ筐体４に収納される）で発生した音がマイク素子８（マイク筐体６に収納される）へ伝達するのを抑制することができる。

また、本実施の形態では、スピーカ孔３の開口部とマイク孔５の開口部とを互いに同一の面に設けることにより、平坦な面（例えば車両天井面など）に装置を埋め込んで装着することが可能になる。

従来のハンズフリー補助装置では、スピーカからの音を放出するための孔とマイクロホンによる収音のための音孔とが同じ面に設置可能であるが、スピーカ素子間と放音部材、および、放音部材と前部ケース間の密閉ができないと、スピーカ素子から放音用の孔までの間に音漏れが発生し、スピーカ特性のバラツキ要因となる。

また、マイクユニットとスピーカ素子とが同一空間に位置していると、スピーカ素子が発する音がマイクユニットに直接到来する。マイクユニット近傍に音をシーリングするための部品もしくは機構が存在していたとしても、仮にシーリング性能を上回る音量がマイクユニットに到来した場合、先のエコーキャンセラーが想定している経路差とは違う量の経路差の音、または、経路の差により周波数特性の変化や歪みの発生などの音の変形が生じている音がマイクユニットに印加されることとなり、振動ノイズと同様に、エコーキャンセルの妨げとなる。

本実施の形態のハンズフリー通話補助装置１によれば、上述のように、組立精度のバラツキが小さく、スピーカユニットからの音漏れの可能性が小さくできるため、個々のバラツキが小さい安定したスピーカ性能が達成可能となる。

また、スピーカ素子７が発生する振動起因の振動ノイズが抑制でき、更に、スピーカ素子７とマイク素子８とが同一空間に存在することが無いことから、マイク素子８に到達する音の中で、エコーキャンセラーが想定している以外の経路差の音、または周波数特性の変化や歪みの発生などの変形が生じた音を小さくすることができ、エコーキャンセラーの性能向上を達成することを可能とし、結果、高品質なハンズフリー通話を可能とすることができる。

また、マイク孔５とスピーカ孔３とを同一平面上に設置できることから、車両天井などの平面への埋め込み設置も可能となる。なお、搭載要件などからスピーカ孔３の設置面とマイク孔５の設置面を９０度もしくは１８０度など、同一平面以外に設定したい場合でも、スピーカ素子７とマイク素子８の設置角度を変更することで対応可能である。

また、マイク素子８とプリント基板１２との間の接続用部品が不要であるため、接続用部品から電磁ノイズが侵入することがなくなり、電磁ノイズに対してより耐性のあるマイクロホン性能を同時に達成することが可能である。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態のハンズフリー通話補助システムについて説明する。ここでは、第２の実施の形態のハンズフリー通話補助システムが、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

図５は、本実施の形態のハンズフリー通話補助システムを示す断面図である。図５に示すように、本実施の形態のハンズフリー通話補助システム１００は、スピーカ装置１０１とマイク装置１０２とを備えている。スピーカ装置１０１とマイク装置１０２は、互いに別の装置である。そして、スピーカ装置１０１が、スピーカ孔３を有するスピーカ筐体４を備えており、スピーカ筐体４にスピーカ素子７が収納されている。また、マイク装置１０２が、マイク孔５を有するマイク筐体６を備えており、マイク筐体６にマイク素子８が収納されている。スピーカ装置１０１とマイク装置１０２は、有線または無線によって互いに通信することができる。

このような本発明の第２の実施の形態のハンズフリー通話補助システム１００によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

例えば、上記の実施の形態では、音案内部９が、マイク孔５の開口部とマイク振動板との間において直角に屈曲しており、スピーカ素子７とマイク素子８が、スピーカ振動板の振動方向とマイク振動板の振動方向とが互いに垂直に交差するように配置されている例について説明したが、音案内部９は、マイク孔５の開口部とマイク振動板との間において必ずしも直角に屈曲していなくてもよく、スピーカ素子７とマイク素子８は、スピーカ振動板の振動方向とマイク振動板の振動方向とが必ずしも互いに垂直に交差していなくてもよい。

また、上記の実施の形態では、スピーカ筐体４とマイク筐体６とが異なる筐体として構成される例について説明したが、スピーカ筐体４とマイク筐体６は同一の筐体として構成されてもよい。

また、上記の実施の形態では、スピーカブッシュ１９とスピーカクッション２０とマイクブッシュ１４に関して、ゴムや発泡材などの軟質な材料を前提とていたが、接着剤などの塗布後硬化する流体またはゲル状材料でも代替可能であり、その場合、組立工数と材料費の少ない安価な構造が可能となる。

また、上記の実施の形態では、マイク素子８が収音した音を電気信号に変換したうえで出力し、また、ハンズフリー通話補助装置１に入力された電気信号をスピーカ素子７により音へ変換し放音する機能を前提に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、エコーキャンセラーなどの演算機能を有した電気回路を搭載することにより、演算処理機能を有したハンズフリー通話補助装置１を実現することができる。

また、上記の実施の形態では、電気信号を用いた入出力を行う機能を前提に説明したが、無線入出力機能を有した電気回路を搭載することにより、無線入出力を有したハンズフリー通話補助装置１を実現することができる。

以上のように、本発明にかかるハンズフリー通話補助装置およびハンズフリー通話補助システムは、スピーカ振動起因マイクノイズを抑制することができるという効果を有し、車載式ハンズフリー電話システムや電話会議システム、Ｗｅｂ会議システム等に適用され、有用である。

１ ハンズフリー通話補助装置
２ 筐体
３ スピーカ孔
４ スピーカ筐体
５ マイク孔
６ マイク筐体
７ スピーカ素子
８ マイク素子
９ 音案内部
１０ シーリング部材
１１ 実装部品
１２ プリント基板
１３ コネクタ
１４ マイクブッシュ
１５ プリント基板音孔
１６ マイクブッシュ孔
１７ マイクパネル
１８ 締結具
１９ スピーカブッシュ
２０ スピーカクッション
２１ スピーカパネル
２２ スピーカケース
２３ スピーカケースリブ
２４ スピーカ接続部品
２５ 接続子
２６ 接続部品用の穴
１００ スピーカ装置
１０１ スピーカ装置
１０２ マイク装置

Claims (5)

1. スピーカ孔を有するスピーカ筐体と、マイク孔を有するマイク筐体とを備える筐体と、
   スピーカ振動面を有し、前記スピーカ筐体に収納されるスピーカ素子と、
   マイク振動面を有し、前記マイク筐体に収納されるマイク素子と、
   を備え、
   前記マイク筐体には、前記マイク孔の開口部から入った音を前記マイク振動面へ案内する音案内部が設けられ、
   前記音案内部は、前記マイク孔の開口部と前記マイク振動面との間において屈曲しており、
   前記スピーカ素子と前記マイク素子は、前記スピーカ振動面の振動方向と前記マイク振動面の振動方向とが互いに交差するように配置されていることを特徴とするハンズフリー通話補助装置。
2. 前記音案内部は、前記マイク孔の開口部と前記マイク振動面との間において直角に屈曲しており、
   前記スピーカ素子と前記マイク素子は、前記スピーカ振動面の振動方向と前記マイク振動面の振動方向とが互いに垂直に交差するように配置されている、請求項１に記載のハンズフリー通話補助装置。
3. 前記スピーカ筐体と前記マイク筐体は、異なる筐体として構成され、
   前記スピーカ筐体と前記マイク筐体との間には、音の伝達を抑制するシーリング部材が設けられている、請求項１または請求項２に記載のハンズフリー通話補助装置。
4. 前記スピーカ孔の開口部と前記マイク孔の開口部は、互いに同一の面に設けられる、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のハンズフリー通話補助装置。
5. スピーカ装置とマイク装置とを備えるハンズフリー通話補助システムにおいて、
   前記スピーカ装置は、
   スピーカ孔を有するスピーカ筐体と、
   スピーカ振動面を有し、前記スピーカ筐体に収納されるスピーカ素子と、
   を備え、
   前記マイク装置は、
   マイク孔を有するマイク筐体と、
   マイク振動面を有し、前記マイク筐体に収納されるマイク素子と、
   を備え、
   前記マイク筐体には、前記マイク孔の開口部から入った音を前記マイク振動面へ案内する音案内部が設けられ、
   前記音案内部は、前記マイク孔の開口部と前記マイク振動面との間において屈曲しており、
   前記スピーカ装置と前記マイク装置は、前記スピーカ振動面の振動方向と前記マイク振動面の振動方向とが互いに交差するように配置されることを特徴とするハンズフリー通話補助システム。