JP2022092531A - 音響装置の製造方法および音響装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクなどの遮蔽物越しの音であっても聞き取り易くする。【解決手段】マイク（１１）からの信号を処理する処理回路部（１２）と、処理回路部（１２）からの信号を音に変換して出力するスピーカ（１３）とを備える音響装置（１０）を提供する。その際、音測定器（５１）と、スピーカ（１３）との間の空間に遮蔽物（５０）を配置し、処理回路部（１２）のマイク（１２）側に可聴域の信号を入力してスピーカ（１３）から出力させた音を音測定器（５１）で第１信号として測定する。次いで、音測定器（５１）と、スピーカ（１３）との間の空間に遮蔽物（５０）を配置せずに、処理回路部（１２）のマイク（１１）側に可聴域の信号を入力してスピーカ（１３）から出力させた音を音測定器（５１）で第２信号として測定する。次いで、第１信号を第２信号に近づけるよう、処理回路部（１２）の回路定数の調整を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、音響装置に関する。

特許第４３６５４１４号（以下、「特許文献１」という。）には、部屋の外側と内側を仕切る板または壁（遮蔽物）を介して部屋の外側の者と内側の者の通話をスムーズに行うための通話装置が記載されている。この通話装置は、男性の声の９０Ｈｚぐらいから女性や子供の声の４００Ｈｚぐらいまでに着目した周波数帯域フィルタと、このフィルタを通過した音声を検知する音声検知回路を備える。そして、通話装置は、帯域フィルタを経由せずに音声信号がそのまま増幅される音声増幅系統を有する。これにより、送話側の音声は何らフィルタで劣化されることなく受話側に明瞭に伝えられる。

特許第４３６５４１４号（段落［００１５」－［００１７］）

しかしながら、話し手（送話側の者）の少なくとも口を覆うマスク越しの会話では、そのマスクの影響を受け、可聴域（人が聞こえる２０Ｈｚから２０ｋＨｚくらいまでの周波数の範囲）での音圧が下がってしまう。特に、可聴域の高域側（子音側）でカットされることを本発明者は見出している。このため、特許文献１に記載のような装置を用いても、聞き手（受話側の者）にとって聞き取りにくいおそれがある。

本発明の一目的は、マスクなどの遮蔽物越しの音であっても聞き取り易くすることのできる音響装置を提供することにある。

（解決項１）
マイクロフォンからの信号を処理する処理回路部と、前記処理回路部からの信号を音に変換して出力するスピーカとを備える音響装置の製造方法であって、
（ａ）音測定器と、前記スピーカとの間の空間に遮蔽物を配置し、前記処理回路部のマイクロフォン側に可聴域の信号を入力して前記スピーカから出力させた音を前記音測定器で第１信号として測定する工程と、
（ｂ）前記音測定器と、前記スピーカとの間の空間に前記遮蔽物を配置せずに、前記処理回路部のマイクロフォン側に可聴域の信号を入力して前記スピーカから出力させた音を前記音測定器で第２信号として測定する工程と、
（ｃ）前記第１信号を前記第２信号に近づけるよう、前記処理回路部の回路定数の調整を行う工程と、を含む、
ことを特徴とする音響装置の製造方法。
（解決項２）
前記スピーカを収容する筐体が、前記スピーカの出力端と内側で対向し、複数の孔を有する出力面を備え、
前記第１信号を前記第２信号に近づけるよう、前記スピーカの出力端と前記筐体の出力面との距離の調整を行う、
解決項１記載の音響装置の製造方法。
（解決項３）
マイクロフォンと、
前記マイクロフォンからの信号を処理する処理回路部と、
前記処理回路部からの信号を音に変換して出力するスピーカと、を備え、
前記処理回路部は、マスクを通して可聴域の音が前記マイクロフォンに入力された場合、母音のレベルより子音のレベルが高い回路を有する、
ことを特徴とする音響装置。
（解決項４）
マイクロフォンと、
前記マイクロフォンからの信号を処理する処理回路部と、
前記処理回路部からの信号を音に変換して出力するスピーカと、を備え、
前記処理回路部は、
マスクを通して可聴域の音が前記マイクロフォンに入力された場合、前記スピーカから出力される音のレベルが、２ｋＨｚに対して４ｋＨｚ以降に－３ｄＢとなる、回路を有する、
ことを特徴とする音響装置。

一解決手段によれば、マスクなどの遮蔽物越しの音であっても聞き取り易くすることができる。

本発明の一実施形態に係る音響装置の説明図である。 図１に示すスピーカを収納した筐体の斜視図である。 図１に示すスピーカの説明図である。 図１に示す音響装置の製造工程のフロー図である。 図１に示す処理回路部の回路図である。 図５に示す処理回路部の周波数特性の説明図である。 図１に示す音響装置に関する周波数特性の説明図である。 本発明の他の実施形態に係る音響装置のブロック図である。

以下の本発明における実施形態では、必要な場合に複数のセクションなどに分けて説明するが、原則、それらはお互いに無関係ではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細などの関係にある。このため、全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、構成要素の数（個数、数値、量、範囲などを含む）については、特に明示した場合や原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。また、構成要素などの形状に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合などを除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。

（第１実施形態）
本発明の実施形態では、図１～図７を参照して音響装置１０について説明する。図１は、音響装置１０の説明図である。図２は、音響装置１０のスピーカ１３を収容したスピーカ筐体２０の斜視図である。図３は、スピーカ１３の説明図である。図４は、音響装置１０の製造工程のフロー図である。図５は、処理回路部１２の回路図である。図６は、横軸を周波数（Ｈｚ）、縦軸をレベル（ｄＢ）とした処理回路部１２の周波数特性の説明図である。図７は、横軸を周波数（Ｈｚ）、縦軸をレベル（ｄＢ）とした音響装置１０の周波数特性の説明図である。

音響装置１０は、マイクロフォン（以下、単に「マイク」ともいう。）１１と、処理回路部１２と、アンプ回路部１６と、スピーカ１３とを備えている。マイク１１は、入力された音を電気信号に変換するものである。処理回路部１２は、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）回路１４と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１５とを備えている。処理回路部１２は、ＨＰＦ回路１４およびＬＰＦ回路１５を介してマイク１１からの電気信号を処理する電気回路（バンドパスフィルタ回路）である。アンプ回路部１６は、処理回路部１２で処理された信号を増幅させるものである。スピーカ１３は、処理回路部１２からの電気信号を変換して音として出力するものである。なお、音響装置１０は、例えば、話し手の少なくとも口を覆うマスクを通過した音を拾って伝送し、聞き手に聞き取り易い音を提供するものである。

また、音響装置１０は、スピーカ筐体２０と、筐体２０が載せられるスタンド２１とを備えている。スピーカ筐体２０およびスタンド２１は、例えばＡＢＳ樹脂から形成される。音響装置１０では、筐体２０に処理回路部１２およびスピーカ１３が収容されている。筐体２０は、正面側にスピーカ１３からの音を外部に出力する出力面２２を備えている。出力面２２は、筐体２０の右側面、左側面、上面（平面）およびスタンド２１側の下面（底面）と隣接する正面から突出した位置に設けられている。出力面２２は、音を通過させるために、複数の孔２３を備えている。複数の孔２３は、出力面２２の中心から放射状に配置されている。スピーカ１３は、筐体２０の内部に収容され、その出力端１７が筐体２０の内側から出力面２２と対向している（図３）。

スタンド２１は、角度調整ノブ２４を備えている。例えば、聞き手が角度調整ノブ２４を回すことによって、聞き取り易い位置にスピーカ１３の出力面２２の向き（仰角）を換えることができる。また、筐体２０は、背面にフック（不図示）を備えており、スタンド２１を取り外し、フックを介して衝立などに引っ掛けることもできる。

また、筐体２０は、一側面に設けられたマイク入力部２５および電源入力部２６を備えている。マイク１１がコード２７（配線）を介してマイク入力部２５と電気的に接続されることで、マイク１１が処理回路部１２と電気的に接続される。また、ＡＣアダプタ（不図示）がコード（不図示）を介して電源入力部２６と電気的に接続されることで、音響装置１０に電力が供給される。また、筐体２０は、上面に設けられたつまみ３０を備えている。つまみ３０は、電源ＯＮ／ＯＦＦの切替機能および音量調整機能を有しており、回されることでこれらの機能が実行される。

ここで、音響装置１０の製造方法の特徴となる工程（図４）について説明する。その他の工程については、周知の組み立て工程などを適用することができる。

まず、スピーカ１３から出力される音を音測定器５１のマイク５２で拾えるよう、スピーカ１３と音測定器５１を配置する（工程Ｓ１０）。具体的には、音測定器５１が備えるマイク５２とスピーカ１３を収容する筐体２０の出力面２２とを対向させる。このとき、処理回路部１２の入力側（マイク１１側）に、例えば信号源５３を接続しておく（図５）。信号源５３は、例えば、１００Ｈｚから８ｋＨｚまでの周波数の範囲を含む可聴域の信号を入力することができる。

次いで、音測定器５１と、スピーカ１３との間の空間に遮蔽物５０を配置する（工程Ｓ２０、図１）。具体的には、音測定器５１のマイク５２と、スピーカ筐体２０の出力面２２との間の空間に遮蔽物５０を配置する。遮蔽物５０としては、人の口を少なくとも覆うマスクやその部材、飛沫防止用の仕切りやその部材など、音響装置１０の使用状況によって適宜選択される。もちろん、遮蔽物５０として、マスクや仕切りを組み合わせたものであってもよい。

マスクとしては、一般・家庭用マスク、医療用マスク、産業用マスクが例示される。一般・家庭用マスクとしては、不織布マスク、布製マスク、ウレタンマスクなどが例示される。また、医療用マスクとしては、サージカルマスク、Ｎ９５マスクなどが例示される。また、産業用マスクとしては、防塵マスクなどが例示される。例えば、会話相手がマスクをしていた場合、マスク越しの声がこもってしまう。なお、マスク越しの音声が２ｋＨｚ以上７ｋＨｚ未満の周波数帯域で減衰してしまうことを本発明者は見出している。

また、飛沫防止用の仕切りとしては、透明なビニールシート、アクリル板、それらに孔や切り欠きが形成されたものなどが例示される。例えば、感染防止のため会話相手との間に仕切りがあると声が遮られて会話が相手に届きにくくなってしまう。

次いで、処理回路部１２のマイク１１側に可聴域の信号を入力してスピーカ１３から音を出力させ、遮蔽物５０を通過した音を第１信号として音測定器５１で測定する（工程Ｓ３０）。具体的には、信号源５３により可聴域の信号を処理回路部１２のマイク１１側に入力して、スピーカ１３から出力された音を、遮蔽物５０越しに音測定器５１で測定する。

また、音測定器５１と、スピーカ１３との間の空間に遮蔽物５０を配置せずに（工程Ｓ４０）、処理回路部１２のマイク１１側に可聴域の信号を入力してスピーカ１３から音を出力させ、第２信号として音測定器５１で測定する（工程Ｓ５０）。具体的には、信号源により可聴域の信号を処理回路部１２のマイク１１側に入力して、スピーカ１３から出力された音を、そのまま音測定器５１で測定する。

次いで、第１信号を第２信号に近づけるよう、処理回路部１２の回路定数の調整を行う（工程Ｓ６０）。ここで、処理回路部１２のＨＰＦ回路１４は、例えば、抵抗Ｒ１、Ｒ２、キャパシタＣ１から構成される（図５）。また、処理回路部１２のＬＰＦ回路１５は、例えば、抵抗Ｒ３、キャパシタＣ２から構成される（図５）。

この処理回路部１２の出力側の周波数特性の一例を図６に示す。この特性では、１ｋＨｚ～２０ｋＨｚの帯域（特に、２ｋＨｚ～１０ｋＨｚ）が強調されている。すなわち、処理回路部１２の回路定数の調整によれば、１ｋＨｚ～２０ｋＨｚの帯域（特に、２ｋＨｚ～１０ｋＨｚ）の信号を抽出し易くすることができる。この調整結果を利用すれば、後述するように、例えば不織布マスク越しの音声が２ｋＨｚから７ｋＨｚにかけて減衰する場合であっても補うことができ、聞き取り易くすることができる。このような処理回路部１２の回路定数の調整、決定により、音響装置１０の周波数特性も調整することができるようになる。

音測定器５１によって測定した音の周波数特性について図７を参照して詳細に説明する。信号Ｓ１は、遮蔽物５０として不織布マスクを配置した場合に起因する（第１信号に対応する。）ものである。信号Ｓ２は、遮蔽物５０として不織布マスクを配置しない場合に起因する（第２信号に対応する。）ものである。そして、信号Ｓ３は、信号Ｓ１を信号Ｓ２に近づける（信号Ｓ２に対して信号Ｓ１が減衰した帯域を補う）ように、処理回路部１２の回路定数を調整して得られたものである。

不織布マスクをしていない話し手の音声は、日常会話の周波数帯域である２５０Ｈｚ～５ｋＨｚ（このうち、母音は低域、子音は高域の帯域とされる。）にあれば、聞き手に聞き取られる。しかしながら、不織布マスクをした（通過した）話し手の音声（信号Ｓ１）は、不織布マスクをしない音声（信号Ｓ２）より、２ｋＨｚから急激に減衰している。すなわち、不織布マスクをした話し手の音声は、母音の周波数帯域（例えば、７００Ｈｚ以前の周波数帯）より子音の周波数帯域（例えば、２ｋＨｚ以降の周波数帯）が聞き手にとって聞きづらいものとなっている。

そこで、本実施形態では、不織布マスクのある場合に起因する信号Ｓ１の周波数特性を、不織布マスクのない場合に起因する信号Ｓ２の周波数特性に近づけるよう、処理回路部１２の回路定数を調整している。具体的には、信号Ｓ１と信号Ｓ２を比較し、不織布マスクによる音のレベルの減衰が大きくなっている帯域を補うよう、処理回路部１２の回路定数を調整する。これにより、処理回路部１２は、マスクを通して可聴域の音がマイク１１に入力された場合、スピーカ１３から出力される音のレベルが、２ｋＨｚに対して４ｋＨｚ以降に－３ｄＢとなる（信号Ｓ３）、回路を有するよう構成される。言い換えると、処理回路部１２は、母音のレベル（例えば、３００Ｈｚで２２ｄＢ程度）より子音のレベル（例えば、４ｋＨｚで４８ｄＢ程度）が高い回路を有するよう構成される。このような音響装置１０によれば、不織布マスクを通過した状態では聞きずらかった２ｋＨｚ以降の子音でも聞き取り易くすることができる。

このように、話し手の音声がマスクをした場合としない場合とでは、スピーカ１３から出力される音の周波数特性が異なるため、聞き手側の聞こえ方が異なる。そこで、音響装置１０では、話し手の音声をマイク１１で拾い、スピーカ１３から出力される音のレベルは、２ｋＨｚ以上の高帯域において、話し手の少なくとも口を覆うマスクを付けた場合より、マスクを付けない場合の方が高くなるよう、処理回路部１２の回路定数が調整されている。これにより、音響装置１０は、マスクを付けた話し手の声を聞き取り易くすることができる。なお、聴覚障害により２ｋＨｚ以上の高帯域の音（子音）が聞きづらくなっている者においても、音響装置１０によれば聞き取り易くすることができる。

ところで、図７に示す信号Ｓ４は、遮蔽物５０として不織布マスクおよびアクリル板を一緒に適用した場合に起因するものである。信号Ｓ１と比較することで、アクリル板を通過した音は、４００Ｈｚ～１．２ｋＨｚにかけて急激に減衰している。すなわち、話し手と聞き手との間にアクリル板を挟んだときの話し手の音声は、聞き手にとって聞きづらいものとなっている。

そこで、前述した場合と同様に、不織布マスクおよびアクリル板のある場合に起因する信号Ｓ４の周波数特性を、それらのない場合に起因する信号Ｓ２の周波数特性に近づけるよう、処理回路部１２の回路定数を調整する。これにより、例えば、信号Ｓ３と同様の周波数特性を得ることができる。すなわち、不織布マスクおよびアクリル板を通過した状態では聞きずらかった４００Ｈｚ以上１．２ｋＨｚ未満の音でも聞き取り易くすることもできる。

また、第１信号Ｓ１を第２信号Ｓ２に近づけるよう、スピーカ１３の出力端１７（この端面）と筐体２０の出力面２２との間の容積で調整することもできる（工程Ｓ７０）。図３に示すような場合、その容積は、出力端１７と出力面２２との距離ｘと、円形状の出力面２２（半径ｒ）の面積から求めることができる。筐体２０の内側でスピーカ１３の出力端１７から出力された音は、出力面２２を通過して筐体２０の外側へ放出されると共に、出力面２２にも衝突し振動（共振）を引き起こす。このため、処理回路部１２の回路定数を一定とし、出力端１７と出力面２２との容積を変化させた場合、出力面２２から放出される音の周波数特性は、その容積が小さくなるにつれ高周波側へシフトし、その容積が増えるにつれ低周波側へシフトする。

したがって、処理回路部１２の回路定数による調整（工程Ｓ６０）の他に、構造的な要因による調整（工程Ｓ７０）も利用することができる。これらの調整工程によれば、第１信号Ｓ１を第２信号Ｓ２に近づけるための自由度が高くなる。また、これらの調整工程を繰り返して行うこともできる。

このように、マスクなどの遮蔽物５０を介することで減衰した周波数帯域がある場合であっても、これらの調整により遮蔽物５０の影響を補う調整を行うことができる。したがって、マスクなどの遮蔽物５０越しの音であっても聞き取り易くすることができる。

（第２実施形態）
前記第１実施形態では、マスクや仕切りなどの遮蔽物５０がある場合に対応するよう、信号Ｓ３に調整した音響装置１０について説明した。本発明の実施形態では、遮蔽物がある場合とない場合のそれぞれに対応するよう、そのような場合の使用状況にあわせて切り換え可能な音響装置１０Ａについて図８を参照して説明する。図８は、音響装置１０Ａのブロック図である。

音響装置１０Ａは、マイク１１と、処理回路部１２と、処理回路部１２Ａと、アンプ回路部１６と、スピーカ１３と、切り換えスイッチ３１とを備えている。切り換えスイッチ３１は、処理回路部１２と処理回路部１２Ａの切り換えを行うものである。切り換えスイッチ３１のボタンは、例えば、スピーカ筐体２０やマイク１１のスタンドに設けられる。

処理回路部１２は、前記第１実施形態で説明した、ＨＰＦ回路１４とＬＰＦ回路１５とを備えている。この処理回路部１２は、マスクを通して可聴域の音がマイク１１に入力された場合、スピーカ１３から出力される音のレベルが、２ｋＨｚに対して４ｋＨｚ以降に－３ｄＢとなるように（図７の信号Ｓ３を参照）、ＨＰＦ回路１４およびＬＰＦ回路１５の回路定数が調整されている。このように調整された処理回路部１２で信号を処理することで、話し手がマスクを付けていた場合に、聞き手は聞き取り易くなる。

また、処理回路部１２Ａは、ＨＰＦ回路１４ＡとＬＰＦ回路１５Ａとを備えている。処理回路部１２Ａは、マスクを通して可聴域の音がマイク１１に入力された場合、スピーカ１３から出力される音のレベルが、２ｋＨｚに対して２．５ｋＨｚ以降に－３ｄＢとなるように（図７の信号Ｓ１を参照）、ＨＰＦ回路１４ＡおよびＬＰＦ回路１５Ａの回路定数が調整されている。または、処理回路部１２Ａは、マスクを通さずに可聴域の音がマイク１１に入力された場合、スピーカ１３から出力される音のレベルが、２ｋＨｚに対して３ｋＨｚ以降に－３ｄＢとなるように（図７の信号Ｓ２）、ＨＰＦ回路１４ＡおよびＬＰＦ回路１５Ａの回路定数が調整されている。このように調整された処理回路部１２Ａで信号を処理することで、話し手がマスクを付けていない場合に、聞き手は聞き取り易くなる。

そして、音響装置１０Ａは、処理回路部１２と処理回路部１２Ａとがスイッチ３１によって切り換え可能に構成されている。このため、音響装置１０Ａの使用状況に合わせてスイッチ３１を切り換えることで、聞き手にとって聞き取り易い状況を提供することができる。なお、スイッチ３１は、機械的な構成や、電気的な構成（電気回路）で用いられるてもよい。

以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

前記実施形態では、信号源と音測定器をそれぞれ別体として用いた場合を説明した。これに限らず、信号源と音測定器とが一体となったオーディオアナライザを用いることもできる。

また、前記実施形態では、マイクとスピーカーを一セットとして説明した。そこで、二セットを用いることで、対話システムを構築することができる。例えば、切符窓口、チケットブース、フロント、レジなどの窓口業務において、マスクや仕切りなどの遮蔽物を介して対話する場合、一方側に第１セットのマイク、第２セットのスピーカを設け、他方側に第１セットのスピーカ、第２セットのマイクを設けることで、対話システムを構築することができる。この際、マイクを指向性とすることで、ハウリングを防止したり、騒音環境下でも話し手の声を明瞭に伝えたりすることができる。また、音響装置の処理回路部が会話に適した音の周波数を通過させるバンドパスフィルタ回路を含むことで、その周波数帯域以外の音をカットし、ハウリングを防止することもできる。これにより、マスクや仕切りなどの遮蔽物を介した場合であっても、聞き取り易く、コミュニケーションを取りやすくなる。

また、前記実施形態では、音響装置は、ＡＣアダプタから電源供給を受けるよう構成される場合について説明した。これに限らず、音響装置は、充電装置（バッテリ）を備え、充電装置から電源供給を受けてもよい。この場合、ＡＣアダプタに接続するコンセントが近くにない場合であっても使用できる。

１０、１０Ａ 音響装置、 １１ マイクロフォン、 １２、１２Ａ 処理回路部、 １３ スピーカ。

Claims (3)

1. マイクロフォンからの信号を処理する処理回路部と、前記処理回路部からの信号を音に変換して出力するスピーカとを備える音響装置の製造方法であって、
   （ａ）音測定器と、前記スピーカとの間の空間に遮蔽物を配置し、前記処理回路部のマイクロフォン側に可聴域の信号を入力して前記スピーカから出力させた音を前記音測定器で第１信号として測定する工程と、
   （ｂ）前記音測定器と、前記スピーカとの間の空間に前記遮蔽物を配置せずに、前記処理回路部のマイクロフォン側に可聴域の信号を入力して前記スピーカから出力させた音を前記音測定器で第２信号として測定する工程と、
   （ｃ）前記第１信号を前記第２信号に近づけるよう、前記処理回路部の回路定数の調整を行う工程と、を含む、
   ことを特徴とする音響装置の製造方法。
2. 前記スピーカを収容する筐体が、前記スピーカの出力端と内側で対向し、複数の孔を有する出力面を備え、
   前記第１信号を前記第２信号に近づけるよう、前記スピーカの出力端と前記筐体の出力面との間の容積の調整を行う、
   請求項１記載の音響装置の製造方法。
3. マイクロフォンと、
   前記マイクロフォンからの信号を処理する処理回路部と、
   前記処理回路部からの信号を音に変換して出力するスピーカと、を備え、
   前記処理回路部は、マスクを通して可聴域の音が前記マイクロフォンに入力された場合、母音のレベルより子音のレベルが高い回路を有する、
   ことを特徴とする音響装置。

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