JP3868582B2 - 拡声電話機、マイクロホンケース及びマイクロホンの実装方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドセットを持たずに相手先との通話が可能な拡声電話機、それに用いられるマイクロホンケース及びマイクロホンの実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、筐体に拡声用のスピーカとマイクロホンとを内蔵し、ハンドセットを使用せずに相手と通話が可能な拡声電話機が知られている。
一般的に、拡声電話機では、スピーカとマイクロホンとが同一の筐体内の比較的近い距離に組み込まれることになるので、これらの間の音響結合の防止、即ちスピーカから出力される通話相手の音声がマイクロホンに回り込む現象を防止するため、音声スイッチ回路が内蔵されたものがある。図１３は音声スイッチ回路が内蔵された拡声電話機の構成を示すブロック図である。この図に示すように、拡声電話機は、ハイブリッド回路１、音声スイッチ回路２、拡声用スピーカアンプ（以下スピーカアンプ）３、拡声用スピーカ（以下スピーカ）４、拡声用マイクロホンアンプ（以下マイクロホンアンプ）５及び拡声用マイクロホン（以下マイクロホン）６を有して構成されている。
【０００３】
ハイブリッド回路１は電話回路網１０との接続を行うものであり、受話信号を音声スイッチ回路２へ出力し、送話信号を電話回路網１０へ出力し、送話信号が音声スイッチ回路２へ回り込まないようにする。音声スイッチ回路２は、受話状態のときには送話レベルが小さくなるようにし、送話状態のときは受話レベルが小さくなるように調整するものであり、受話抑制回路１１、送話抑制回路１２及び制御回路１３を有して構成されている。ここに、制御回路１３は送話信号と受話信号とを比較し、送話中（送話信号＞受話信号）には受話信号を減衰させるように受話抑制回路１１を制御し、受話中（受話信号＞送話信号）には送話信号を減衰させるように送話抑制回路１２を制御する。
【０００４】
音声スイッチ回路２により、スピーカ４からの音声がマイクロホン６へ回り込むときにも当該マイクロホン６の音声出力が低く抑えられるので、スピーカ４とマイクロホン６との間の音響結合を抑制できる。ここで、図１４にスピーカ４からマイクロホン６への音響的な回り込みを示すブロック図を示す。この図に示すように、通話相手からの受話信号Ｓｒが自分側のスピーカ４から音声信号として出力された後、自分側のマイクロホン６に回り込み相手側へ送話信号Ｓｔとして出力される。この場合、音声スイッチ回路２が無ければマイクロホン６に回り込む送話信号Ｓｔのレベルが大きなものになって、ハウリングや音響エコーが発生する恐れがあるが、音声スイッチ回路２が設けられているのでマイクロホン６に回り込む送話信号Ｓｔのレベルが絞られ、ハウリングや音響エコーの発生が抑制される。
【０００５】
また、図１３に示すように、スピーカアンプ３は、音声スイッチ回路２からの受話信号を所定のレベルまで増幅する一方、マイクロホンアンプ５はマイクロホン６からの送話信号を所定のレベルまで増幅する。この場合、適正な通話音響レベルが９４ｄＢＳＰＬであるとすると、スピーカ４からの受話音声を９４ｄＢＳＰＬで聴取するためにスピーカ４からは９４ｄＢよりも大きな音響出力を出すようにスピーカアンプ３のゲインが設定される。また、使用者が話したときにはマイクロホン６に９４ｄＢ位の音響レベルが加わるので、その音響レベルが電話回線の定格音声レベルになるようにマイクロホンアンプ５のゲインが設定される。スピーカアンプ３により増幅された受話信号はスピーカ４に供給され音が発生され、一方、マイクロホンアンプ５により増幅された送話信号は音声スイッチ回路２に供給される。
【０００６】
図１５は拡声電話機の外観を示す斜視図である。この図に示すように筐体１５の正面左側の中央部分にスピーカ用の放音孔１６が形成されており、また筐体１５の前方の側面の右側部分にマイクロホン用の集音孔１７が形成されている。スピーカ用の放音孔１６が形成された筐体１５の内部にはスピーカ４が配置されており、マイクロホン用の集音孔１７が形成された筐体１５の内部にはマイクロホン６が配置されている。
【０００７】
図１６は図１５の横断面図であり、図１７は図１５の要部断面図であり、また、図１８はマイクロホン６が取り付けられた部分の拡大断面図である。これらの図において、マイクロホン６はゴムケース２０に収納された状態で、その音導入面６Ａ（図１７参照）が集音孔１７に向けられて配置されている。マイクロホン６の配線６Ｂは回路基板２２に接続されている。ゴムケース２０はスピーカ４から筐体１５の内部に放音された音を遮断するものであり、マイクロホン６の音導入面６Ａ以外の全ての部分を覆う形状になっている。なお、通常、拡声電話機には拡声用のスピーカ４とマイクロホン６の他にハンドセット１８が設けられており、このハンドセット１８による通話が可能になっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の拡声電話機にあっては、次のような問題点があった。適正な通話レベルで通話する場合にスピーカ４からの音声がマイクロホン６側に大きく回り込み、通話相手側では自分の声が音響エコーのように聞こえることがある。また、電話回線側の交流インピーダンスのばらつきによってはハイブリッド回路１において、送話信号が受話信号側に漏れてハイブリッドエコーになることもある。このため、従来は音声スイッチ回路２における音声抑制量を大きく設定していた。しかしながら、音声抑制量を大きく設定することによって、スピーカ４の優先状態からマイクロホン６の優先状態に切り替わる際に若干の遅れが発生してマイクロホン６から入力される言葉の最初の部分が途切れ不自然な通話になることがあった。
【０００９】
更にスピーカ４から大音量を出力する場合、スピーカ４の背面から放音された音が拡声電話機の筐体１５の内部にこもってマイクロホン６との有効な音響結合経路を形成してしまうことがある。しかしながら、これを打ち消すのは非常に困難であり、ゴムケース２０でマイクロホン６の背面方向を遮蔽するようにしても、スピーカ４からの音が筐体１５を構成するカバーやベースの他、回路基板などの各機械的構成部品を介してマイクロホン６に伝わってしまう。この様にカバーやベース及び印刷配線板等の機械的振動がマイクロホン６に伝わると、送話状態として音声スイッチ回路２が動作し、最悪の場合には電気的なスイッチが絶えずスピーカ側に切り替わったままになってしまい、正常な通話ができなくなることがあった。
【００１０】
この問題点を解決するために、スピーカ４とマイクロホン６との間の距離をさらに遠ざけたり、スピーカ４の背面を完全に別部品で覆ったり、あるいはマイクロホン６を筐体１５の内部から完全に外に出して筐体１５の内部の音響結合を避けるようにしたり、さらには特殊な指向性マイクロホンを使用するなどの方法が考えられてきたが、いずれにおいても筐体１５が大きくなってデザインの自由度が無くなったり、高価な部品を使用したりして部品点数が必要以上に多くなり、また筐体１５の内部の実装スペースが無くなるなどの不具合があり、決定的な解決にはならなかった。
【００１１】
また、音声スイッチ回路２の音声抑制量を減らすために音響エコーキャンセラを使用する拡声電話機も考えられているが、音響エコーキャンセラもまた音響結合量が大きいと十分な性能（スピーカ４からマイクロホン６への回り込みを打ち消す性能）が得られない。また、音響エコーキャンセラを使用する場合にはスピーカ４とマイクロホン６とを分離する必要があり、電話機内に組み込むことが難しい。
【００１２】
本発明は、上記のような拡声電話機の問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとの間の音響結合に対応して適切な通話特性を得ることができる拡声電話機を提供することである。また、他の目的は、上記通話特性の向上のために効果的なマイクロホンケース及びマイクロホンの実装方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る拡声電話機は、受話音信号に基づく放音を行うための拡声用スピーカと、使用者の音声を入力するための拡声用マイクロホンと、前記拡声用マイクロホンに回り込む音響結合成分を検出して消去するための入力を得る雑音消去用マイクロホンと、この雑音消去用マイクロホンから出力される信号の一部の周波数成分を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された信号を前記拡声用マイクロホンから出力される信号に逆位相で加算する加算手段と、拡声用マイクロホン及び雑音消去用マイクロホンを覆うとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する側の面及び前記雑音消去用マイクロホンの音を感知する側の面の各々に対向する部分に孔が開けられた弾性材料ケースとを備え、前記弾性材料ケースが前記拡声用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンが収納された状態において前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を除く部分を被覆するとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を筐体に開けられた集音孔に向けた状態とする第１の部屋と、前記第１部屋と隔壁を介して前記第１部屋の背面に設けられ、前記拡声用マイクロホンと背中合わせの状態に前記雑音消去用マイクロホンを収納する第２部屋とを具備したことを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、雑音消去用マイクロホンによって拡声用スピーカから放音される音声信号が検出され、この検出された信号の一部の周波数成分が抽出されて、拡声用マイクロホンからの信号に逆位相で加算され、拡声電話機から出力される音声入力信号は、拡声用スピーカから拡声用マイクロホンに回り込む音響結合成分が除去されたものとなる。
そして、雑音消去用マイクロホンから出力される信号の一部の周波数成分を抽出する抽出手段を用いて、上記逆位相の信号の加算のみでは改善されない音響結合に関する通話特性の改善を図る。
加えて、拡声用マイクロホンを雑音消去用マイクロホンの近傍に設けることにより、拡声用マイクロホンに回り込む音響結合成分に近い信号を雑音消去用マイクロホンにて捕らえて逆位相の信号の加算による、通話特性の改善を図る。
拡声用マイクロホン及び雑音消去用マイクロホンは筐体内部に備えられ、前記拡声用マイクロホンには、前記筐体に開けられた集音孔を通して音声が到来するように構成され、雑音消去用マイクロホンは筐体内部に密封されている。これにより、雑音消去用マイクロホンについては拡声電話機が設置される場所の音響環境に関わりなく、回り込みが変化しないことから、常に安定して音響結合に係る成分を検出でき、これを用いて適切に通話特性の改善を図る。
また、拡声電話機からの出力については、拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとの間の音響結合量が減少した如き状況を呈するので、拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとを同一筐体内部に組み込んだ状態でも、音響エコーキャセラを用いることができるようになる。
【００１５】
また、拡声電話機からの出力については、拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとの間の音響結合量が減少したように作用することから、拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとの間の距離を遠ざけたり、拡声用スピーカの背面を完全に別部品で覆ったり、あるいは拡声用マイクロホンを筐体から完全に外に出したり、更には特殊な指向性マイクロホンを使用しなくとも適度な通話特性を得ることができるので、筐体が大きくなってデザインの自由度が無くなったり、高価な部品を使用したりして部品点数が必要以上に多くなったり、更には筐体の内部の実装スペースが無くなるなどの不具合の発生を防止する。
【００１６】
拡声用スピーカからの音は、スピーカの大きさや形状などの違いにより、出力レベルが周波数によって変化する。したがって、抽出手段は、拡声用スピーカから出力される信号の全周波数帯域のうちの出力レベルの大きい周波数帯域の信号に対応する信号を抽出する特性を有するものを採用する。これにより、上記逆位相の信号の加算によっては、改善されない音響結合特性の改善を図る。
拡声用マイクロホンと雑音消去用マイクロホンを一緒に弾性材料ケースで覆うようにしても良い。これにより、筐体を構成するカバーやベースなどから伝わる音が拡声用マイクロホンに回り込む率を抑制することができる。この場合、拡声用マイクロホンは筐体外の音を取り込む必要があることから、その音を感知する側の面を筐体に開けられた集音孔に向ける。雑音消去用マイクロホンは回り込みに関する音の検出を行う必要上、主に筐体内部から音を取り込むように、筐体の集音孔のみならず、隙間の開いていない場所に配置するようにする。
【００１７】
本発明に係るマイクロホンケースは、受話音信号に基づく放音を行うための拡声用スピーカと、使用者の音声を入力するための拡声用マイクロホンと、前記拡声用マイクロホンに回り込む音響成分を検出して消去するための雑音消去用マイクロホンと、この雑音消去用マイクロホンから出力される信号の一部の周波数成分を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された信号を前記拡声用マイクロホンから出力される信号に逆位相で加算する加算手段とを備える拡声電話機に用いられ、前記拡声用マイクロホン及び前記雑音消去用マイクロホンを覆うとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する側の面及び前記雑音消去用マイクロホンの音を感知する側の面の各々に対向する部分に孔が開けられた弾性材料から構成されるマイクロホンケースであって、前記拡声用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンが収納された状態において前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を除く部分を被覆するとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を筐体に開けられた集音孔に向けた状態とする第１の部屋と、前記第１部屋と隔壁を介して前記第１部屋の背面に設けられ、前記拡声用マイクロホンと背中合わせの状態に前記雑音消去用マイクロホンを収納する第２部屋とを具備することを特徴とする。
本発明に係るマイクロホンの実装方法は、受話音信号に基づく放音を行うための拡声用スピーカと、使用者の音声を入力するための拡声用マイクロホンと、前記拡声用マイクロホンに回り込む音響成分を検出して消去するための雑音消去用マイクロホンと、この雑音消去用マイクロホンから出力される信号の一部の周波数成分を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された信号を前記拡声用マイクロホンから出力される信号に逆位相で加算する加算手段とを備える拡声電話機にマイクロホンを実装する際に、前記拡声用マイクロホン及び前記雑音消去用マイクロホンを覆うとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する側の面及び前記雑音消去用マイクロホンの音を感知する側の面の各々に対向する部分に孔が開けられた弾性材料から構成され、前記拡声用マイクロホンを収納する第１部屋と、前記第１部屋と隔壁を介して前記第１部屋の背面に設けられ前記雑音消去用マイクロホンを収納する第２部屋とを有するマイクロホンケースを用い、前記第１の部屋に前記拡声用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンが収納された状態において前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を除く部分を被覆する状態とするともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を筐体に開けられた集音孔に向けた状態とする一方、前記第２の部屋に前記雑音消去用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンと背中合わせの状態に前記雑音消去用マイクロホンを収納することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の拡声電話機、マイクロホンケース及びマイクロホンの実装構造の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る拡声電話機の実施の形態の構成を示すブロック図であり、図２は当該実施の形態の拡声処理系の構成を示すブロック図であり、図３は当該実施の形態に係る拡声電話機の横断面図を示す。なお、これらの図において、前述した図１３乃至図１８と共通する部分には同一の符号を付している。
この実施の形態は、図１に示すように、拡声用マイクロホンアンプ（以下マイクロホンアンプという）５と拡声用マイクロホン（以下メインマイクロホンという）６とからなる拡声入力系に、雑音消去用マイクロホン（以下サブマイクロホンという）２５とバンドパスフィルタアンプ（抽出手段）２６とを設けるとともに、マイクロホンアンプ５の出力とバンドパスフィルタアンプ２６の出力との差をとる差動アンプ（加算手段）２７を設けたものである。この場合、サブマイクロホン２５はメインマイクロホン６と同等の性能を持っている。
【００１９】
メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５は、図３に示すようにマイクロホンケースを構成するゴムケース３０の内部に直線的に配置された状態で収納されており、ゴムケース３０は筐体１５の前方の側面１５Ａの右側部分に配置されている。ゴムケース３０には、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５の取り付け部分の断面図である図４に示すように、筐体１５の手前側とその背面の両面に孔３０Ａ及び３０Ｂが形成されており、その一方の孔３０Ａがメインマイクロホン６の音導入面（音を感知する側の面）６Ａと対向し、他方の孔３０Ｂがサブマイクロホン２５の音導入面２５Ａと対向している。つまり、マイクロホンケースは、筐体１５の集音孔１７に臨む第１の部屋と、この第１の部屋の裏面に隔壁を介して設けられた第２の部屋とを有し、第１の部屋には集音孔１７に音導入面６Ａが向けられたメインマイクロホン２５が収容され、第２の部屋には孔３０Ｂを介して筐体１５の内部に音導入面２５Ａが向けられたサブマイクロホン２５が収容されている。係る構成により、使用者の送話音は筐体１５の集音孔１７から入り、ゴムケース３０の孔３０Ａを通ってメインマイクロホン６の音導入面６Ａに達する。他方、スピーカ４の背面から筐体１５の内部に放音された音はゴムケース３０の孔３０Ｂを通ってサブマイクロホン２５の音導入面２５Ａに達する。また、筐体１５を構成するカバーやベースの他、回路基板３１などの各機械的構成部品を伝わる音はゴムケース３０を介してメインマイクロホン６及びサブマイクロホン２５に達する。尚、上記ゴムケース３０は、ゴム以外の弾性材料、例えば、合成樹脂、スポンジ等により構成することもできる。
【００２０】
サブマイクロホン２５の音導入面２５Ａが筐体１５の内部に向けられて配置され、更に、サブマイクロホン２５の音導入面２５Ａを除く周囲部分がゴムケース３０にて覆われていることから、使用者の送話音が直接に当該サブマクロホン２５に取り込まれる度合いは少ない。また、サブマイクロホン２５がメインマイクロホン６の近傍に配置されていることで、スピーカ４とメインマイクロホン６との間の音響結合の時間とスピーカ４とサブマイクロホン２５との間の音響結合の時間ずれを少なくされており、また、同程度の音響結合が得られるようにされており、差動アンプ２７による加算時に音響結合成分の除去が好適に行われるようにしてある。なお、メインマイクロホン６の配線６Ｂ及びサブマイクロホン２５の配線２５Ｂは回路基板３１に接続されて、入力された音声信号が回路基板３１上のマイクロホンアンプ５及びバンドパスフィルタアンプ２５へ送出される。
【００２１】
図５に以上のような構成を有する拡声電話機における、マイクロホンアンプ５の周波数に対する出力特性を示す。この図５に明らかなように、３５０〜５００Ｈｚ付近で出力レベルが最も大きくなっているのが解る。この出力レベルが最も大きくなる周波数帯域で音響結合量が最も大きくなり、拡声電話機の音響結合量が決まることになる。この場合、出力レベルが最も大きくなる周波数帯域はスピーカ４の大きさや形状などによって異なるが、一般的に拡声電話機には小口径のものが使用されるので、この図５に示される程度の周波数帯域になる。
【００２２】
図１に戻り説明を続ける。バンドパスフィルタアンプ２６は、サブマイクロホン２５の出力からほぼ３００〜６００Ｈｚの周波数成分（つまり、音声帯域の低域の信号）のみを抽出するものである。このバンドパスフィルタアンプ２６にて抽出された信号は、差動アンプ２７にてマイクロホンアンプ５から出力される信号に逆位相で加算される。これにより、差動アンプ２７の出力には、３００〜６００Ｈｚの周波数帯域の音響結合に係る成分が低減させられた音声信号が現出する。
【００２３】
ここで図６に、差動アンプ２７の周波数に対する出力値を示す。差動アンプ２７の出力値は、前述の図５に示したマイクロホンアンプ５の出力と比べて３００〜６００Ｈｚの周波数帯域における出力レベルが低下しているのが解る。３００〜６００Ｈｚの周波数帯域における出力レベルが低下することにより、スピーカ４とメインマイクロホン６との間の音響結合量に相当する成分も低下することになる。これにより、音声スイッチ回路２の音声抑制量を大きくすることなく、スピーカ４とメインマイクロホン６との間の音響結合に相当する成分を小さくすることが可能になる。
【００２４】
なお、バンドパスフィルタアンプ２６が必要な理由を説明する。サブマイクロホン２５をメインマイクロホン６の近傍に配置しても、集音孔１７の有無やマイクロホン周辺環境が僅かではあるが相違するので、音声周波数（２００Ｈｚ〜３．３ＫＨｚ）における位相を完全に一致させることは極めて困難である。そこで、低い周波数帯域でスピーカ４とメインマイクロホン６との間の音響結合に相当する成分を打ち消すように差動アンプ２７を設計しても、高い周波数帯域では上記打ち消し効果が十分に得られないか、メインマイクロホン６の出力とサブマイクロホン２５の出力とが全く一致する信号ではないために、逆相として加算することにより返って大きな値となる可能性がある。
【００２５】
そこで、上記のバンドパスフィルタアンプ２６は、音声周波数（２００Ｈｚ〜３．３ＫＨｚ）における高い周波数帯域（６００Ｈｚより高い周波数帯域）において、音響結合に係る成分を抑制する。図７では、メインマイクロホン６のみを用いた場合（図１２に示す構成の場合）における音響結合に係る出力値の周波数特性が破線及び▲１▼で示され、メインマイクロホン６及びサブマイクロホン２５を用いた場合（バンドパスフィルタアンプ２６を用いなかった場合）における音響結合に係る出力値の周波数特性が一点鎖線及び▲２▼で示され、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５及びバンドパスフィルタアンプ２６を用いた場合における音響結合に係る出力値の周波数特性が実線及び▲３▼で示されている。
【００２６】
図７からは、メインマイクロホン６のみの場合（破線及び▲１▼）に比べて、サブマイクロホン２５を用いた場合（一点鎖線及び▲２▼）の方が２００Ｈｚ〜１ＫＨｚ程度の範囲では、音響結合に係る成分を抑制する効果が認められるが、１ＫＨｚ〜５ＫＨｚの範囲では、メインマイクロホン６の出力とサブマイクロホン２５の出力とが全く一致する信号ではないために、逆相として加算することにより返って大きな値となっていると認められる。これに対し、更にバンドパスフィルタアンプ２６を用いることによって（実線及び▲３▼）、２００Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲において、音響結合に係る成分を抑制する効果が認められるばかりでなく、１ＫＨｚ〜５ＫＨｚの範囲においても出力値が低下し、音響結合に係る成分を抑制する効果が認められる。この様に、本願発明は、バンドパスフィルタアンプ２６を用いることによって、音声周波数の全範囲に亘って音響結合に係る成分を抑制するようにしたものである。
【００２７】
一方、この拡声電話機には、図１に示すように、ハンドセット３５が設けられており、スイッチ３６を介して電話機回路２８に接続されている。このハンドセット３５はスイッチ３６をオン（閉状態）することにより使用可能になる。ハンドセット３５とスイッチ３６との間にはスピーカアンプ３７及びマイクロホンアンプ３８が設けられている。電話機回路２８はハイブリッド回路１及び音声スイッチ回路２などを有して構成されている。
【００２８】
更に、実施の形態では、メインマイクロホン６の近傍に、音導入面２５Ａが筐体１５の内部に向けられて配置され、スピーカ４の背面から放音されて筐体１５の内部を伝わる音や筐体１５を構成するカバーやベースの他、回路基板３１などの各機械的構成部品を介して回り込む音をサブマイクロホン２５にて検出可能となっている。このため、使用者の発生した音声が室内で反射するなどした、スピーカ４とメインマイクロホン６との間の音響結合とは無関係な信号が入力されず、当該音響結合に相当する成分を除去した信号を差動アンプ２７の出力として得ることができ、その分、音声スイッチ回路２の音声抑制量を減らすことが可能になる。斯して、スピーカ４の優先状態からメインマイクロホン６の優先状態に切り替わる際の遅れが小さくなり、メインマイクロホン６への切り替え後の最初の言葉が途切れたりすることがなくなって自然な通話が可能になる。
【００２９】
また、スピーカ４とメインマイクロホン６との間の距離を更に遠ざけたり、スピーカ４の背面を完全に別部品で覆ったり、あるいはメインマイクロホン６を筐体１５から完全に外に出したり、更には特殊な指向性マイクロホンを使用する必要がないので、筐体１５が大きくなってデザインの自由度が無くなったり、高価な部品を使用したりして部品点数が必要以上に多くなったり、更には筐体１５の内部の実装スペースが無くなるなどの不具合が生じない。
【００３０】
また、本拡声電話機の出力において、音響結合量の実質的な減少を図ることができるので、十分なスピーカ音量を確保しながら音響エコーキャンセラを使用できるようになり、同時通話性能が向上した拡声電話機が実現できる。すなわち、本実施の形態においては、受話中には拡声用マイクロホンからの送話信号を減衰させ、送話中には拡声用スピーカに供給する受話信号を減衰させる手段として、音声スイッチ回路２を電話機回路２８内に備えた構成を採用しているが、この音声スイッチ回路２に代えて、上記音響エコーキャンセラを、受話中には拡声用マイクロホンからの送話信号を減衰させ、送話中には拡声用スピーカに供給する受話信号を減衰させる手段として採用した実施の形態が存在する。
なお、この実施の形態のスピーカ４では、３５０〜５００Ｈｚ付近での周波数帯域において音響結合量が最も大きくなるので、３００〜６００Ｈｚ付近の通過帯域を持つバンドパスフィルタアンプ２６を用いたが、スピーカの大きさや形状などによってマイクロホンアンプ５の出力レベルが最も大きくなる周波数帯域が異なるので、使用するスピーカに合せてバンドパスフィルタアンプの通過帯域を選択する。
【００３１】
図８は本発明に係る拡声電話機の実施の形態の変形例の横断面図である。この拡声電話機は、図示のように、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５とを筐体１５の幅方向に横並びさせて配置させたものであり、その回路構成は図１、図２に示した通りである。この変形例の構成においては、メインマイクロホン６の音導入面６Ａが筐体１５の集音孔１７に向けられて配置されており、一方、サブマイクロホン２５の音導入面２５Ａが筐体１５の内部に向けられて配置されている。また、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５を収納するマイクロホンケースであるゴムケース４０には、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５を横並べして配置する第１、第２の部屋が設けられ、各部屋にメインマイクロホン６とサブマイクロホン２５が収容される。各部屋には、音導入面６Ａ、２５Ａと対向する面に、それぞれ反対方向に開口した孔４０Ａ、４０Ｂが形成されている。また、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５の配線６Ｂ、２５Ｂは回路基板４１において、夫々マイクロホンアンプ５及びバンドパスフィルタ２６に接続されている。メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５とを筐体１５の幅方向に配置させた当該変形例にあっても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３２】
図９は本発明に係る拡声電話機の実施の形態の第２の変形例の横断面図である。この変形例に係る拡声電話機は、図示のようにメインマイクロホン６のみをゴムケース４４に収納し、サブマイクロホン２５を回路基板４５上においてメインマイクロホン６の近傍に取り付けたものであり、回路構成は図１、図２に示した通りである。図１０はメインマイクロホン６とサブマイクロホン２５の取り付け部分の拡大図である。この図に示すように、サブマイクロホン２５は、その音導入面２５Ａが上側（拡声電話機の表面側）に向けられて回路基板４５上に取り付けられている。サブマイクロホン２５を回路基板４５上に直接取り付けることにより、配線２５Ｂが不要になり、製造工程の簡素化と製造コストの低減を図ることが可能になる。また、サブマイクロホン２５が筐体１５には直接接しない構造となっていることから、筐体１５を構成するカバーやベースから回り込む音が少なくなり、当該サブマイクロホン２５を必ずしもゴムケースで覆う必要はなくなるが、振動による結合を防止するため、サブマイクロホン２５をメインマイクロホン６と同様に、弾性材料からなるマイクロホンケースにより被覆する構造、つまり、サブマイクロホン２５を、筐体１５内部のメインマイクロホン６に最も近い回路基板４５上に配置するマイクロホンの実装構造の他に、係る実装構造においてサブマイクロホン２５の音導入面２５Ａ以外を弾性材料にて被覆した実施の形態も存在する。
【００３３】
図１１は本発明に係る拡声電話機の実施の形態の第３の変形例の横断面図である。この変形例に係る拡声電話機は、上述した第２の変形例におけるサブマイクロホン２５の向きを横方向（つまり、筐体１５の側壁側）に向けたものである。図１２はこの変形例のメインマイクロホン６とサブマイクロホン２５の取り付け部分の拡大図であり、この図に示すようにサブマイクロホン２５はその音導入面２５Ａが筐体１５の内部の奥方向に向けられて回路基板４５に取り付けられている。この第３の変形例においても、サブマイクロホン２５を回路基板４５上に直接取り付けることから配線２５Ｂが不要になり、製造工程の簡素化と製造コストの低減を図ることが可能になる。また、サブマイクロホン２５は筐体１５には直接接しないことから、筐体１５を構成するカバーやベースから回り込む音が少なくなり、当該サブマイクロホン２５を必ずしもゴムケースで覆う必要はないが、既に述べたように、サブマイクロホン２５を、筐体１５内部のメインマイクロホン６に最も近い回路基板４５上に配置する構造の他に、係る実装構造においてサブマイクロホン２５の音導入面２５Ａ以外を弾性材料にて被覆した実施の形態も存在する。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、雑音消去用マイクロホンにて拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとの間の音響結合成分を検出し、その一部の周波数成分を抽出して拡声用マイクロホンからの信号に逆位相で加算するようにしたので、上記音響結合量が除去された音声信号を得ることができ、送話中には受話信号を減衰させ、受話中には送話信号を減衰させる作用を行う音声スイッチ回路における音声抑制量を減少させることが可能になり、その分、受話から送話への切り替え遅れが小さくなって最初の言葉が途切れたりすることが無くなり、良好な通話特性を確保することができる。
【００４４】
以上の本発明によれば、必要な方向から音が入り込み、不要な方向からの音の入り込みを減少させ、適切に音響結合成分を検出して通話特性の改善を図る効果を有する拡声電話機に寄与するマイクロホンケースを弾性材料ケースにて提供できる。
【００４５】
以上の本発明によれば、拡声用マイクロホンの音を感知する面を除く部分を被覆するとともに、音を感知する面を筐体に開けられた集音孔に向け、雑音消去用マイクロホンを、隔壁を介して前記拡声用マイクロホンの背面に配置可能に被覆し、上記雑音消去用マイクロホンと上記拡声用マイクロホンを近接して一体に保持するようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る拡声電話機の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る拡声電話機の拡声処理系の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の拡声電話機の横断面図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の拡声電話機の拡声用マイクロホン及び雑音消去用マイクロホン取り付け部分の断面図である。
【図５】本発明に係る拡声電話機の拡声用マイクロホンアンプの周波数に対する出力値を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態の拡声電話機の差動アンプの周波数に対する出力値を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る拡声電話機の効果を説明する音響結合の周波数特性を示す図である。
【図８】本発明に係る拡声電話機の実施の形態の第１の変形例の横断面図である。
【図９】本発明に係る拡声電話機の実施の形態第２の変形例の横断面図である。
【図１０】本発明に係る拡声電話機の第２の変形例の拡声用マイクロホン及び雑音消去用マイクロホン取り付け部分の断面図である。
【図１１】本発明に係る拡声電話機の第３の変形例の横断面図である。
【図１２】本発明に係る拡声電話機の第３の変形例の拡声用マイクロホン及び雑音消去用マイクロホン取り付け部分の断面図である。
【図１３】従来の拡声電話機の拡声処理系の構成を示すブロック図である。
【図１４】従来の拡声電話機における拡声用スピーカから拡声用マイクロホンへの音響的な回り込みを示すブロック図である。
【図１５】従来の拡声電話機の外観を示す斜視図である。
【図１６】従来の図１４の拡声電話機の横断面図である。
【図１７】従来の図１４の拡声電話機の要部縦断面図である。
【図１８】従来の拡声電話機の拡声用マイクロホンの取り付け部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
２ 音声スイッチ回路
３ 拡声用スピーカアンプ
４ 拡声用スピーカ
５ 拡声用マイクロホンアンプ
６ 拡声用マイクロホン
１５ 筐体
１７ 集音孔
２５ 雑音消去用マイクロホン
２６ バンドパスフィルタアンプ
２７ 差動アンプ
３０、４０、４４ ゴムケース
３１、４１、４５ 回路基板
３５ ハンドセット
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドセットを持たずに相手先との通話が可能な拡声電話機、それに用いられるマイクロホンケース及びマイクロホンの実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、筐体に拡声用のスピーカとマイクロホンとを内蔵し、ハンドセットを使用せずに相手と通話が可能な拡声電話機が知られている。
一般的に、拡声電話機では、スピーカとマイクロホンとが同一の筐体内の比較的近い距離に組み込まれることになるので、これらの間の音響結合の防止、即ちスピーカから出力される通話相手の音声がマイクロホンに回り込む現象を防止するため、音声スイッチ回路が内蔵されたものがある。図１３は音声スイッチ回路が内蔵された拡声電話機の構成を示すブロック図である。この図に示すように、拡声電話機は、ハイブリッド回路１、音声スイッチ回路２、拡声用スピーカアンプ（以下スピーカアンプ）３、拡声用スピーカ（以下スピーカ）４、拡声用マイクロホンアンプ（以下マイクロホンアンプ）５及び拡声用マイクロホン（以下マイクロホン）６を有して構成されている。
【０００３】
ハイブリッド回路１は電話回路網１０との接続を行うものであり、受話信号を音声スイッチ回路２へ出力し、送話信号を電話回路網１０へ出力し、送話信号が音声スイッチ回路２へ回り込まないようにする。音声スイッチ回路２は、受話状態のときには送話レベルが小さくなるようにし、送話状態のときは受話レベルが小さくなるように調整するものであり、受話抑制回路１１、送話抑制回路１２及び制御回路１３を有して構成されている。ここに、制御回路１３は送話信号と受話信号とを比較し、送話中（送話信号＞受話信号）には受話信号を減衰させるように受話抑制回路１１を制御し、受話中（受話信号＞送話信号）には送話信号を減衰させるように送話抑制回路１２を制御する。
【０００４】
音声スイッチ回路２により、スピーカ４からの音声がマイクロホン６へ回り込むときにも当該マイクロホン６の音声出力が低く抑えられるので、スピーカ４とマイクロホン６との間の音響結合を抑制できる。ここで、図１４にスピーカ４からマイクロホン６への音響的な回り込みを示すブロック図を示す。この図に示すように、通話相手からの受話信号Ｓｒが自分側のスピーカ４から音声信号として出力された後、自分側のマイクロホン６に回り込み相手側へ送話信号Ｓｔとして出力される。この場合、音声スイッチ回路２が無ければマイクロホン６に回り込む送話信号Ｓｔのレベルが大きなものになって、ハウリングや音響エコーが発生する恐れがあるが、音声スイッチ回路２が設けられているのでマイクロホン６に回り込む送話信号Ｓｔのレベルが絞られ、ハウリングや音響エコーの発生が抑制される。
【０００５】
また、図１３に示すように、スピーカアンプ３は、音声スイッチ回路２からの受話信号を所定のレベルまで増幅する一方、マイクロホンアンプ５はマイクロホン６からの送話信号を所定のレベルまで増幅する。この場合、適正な通話音響レベルが９４ｄＢＳＰＬであるとすると、スピーカ４からの受話音声を９４ｄＢＳＰＬで聴取するためにスピーカ４からは９４ｄＢよりも大きな音響出力を出すようにスピーカアンプ３のゲインが設定される。また、使用者が話したときにはマイクロホン６に９４ｄＢ位の音響レベルが加わるので、その音響レベルが電話回線の定格音声レベルになるようにマイクロホンアンプ５のゲインが設定される。スピーカアンプ３により増幅された受話信号はスピーカ４に供給され音が発生され、一方、マイクロホンアンプ５により増幅された送話信号は音声スイッチ回路２に供給される。
【０００６】
図１５は拡声電話機の外観を示す斜視図である。この図に示すように筐体１５の正面左側の中央部分にスピーカ用の放音孔１６が形成されており、また筐体１５の前方の側面の右側部分にマイクロホン用の集音孔１７が形成されている。スピーカ用の放音孔１６が形成された筐体１５の内部にはスピーカ４が配置されており、マイクロホン用の集音孔１７が形成された筐体１５の内部にはマイクロホン６が配置されている。
【０００７】
図１６は図１５の横断面図であり、図１７は図１５の要部断面図であり、また、図１８はマイクロホン６が取り付けられた部分の拡大断面図である。これらの図において、マイクロホン６はゴムケース２０に収納された状態で、その音導入面６Ａ（図１７参照）が集音孔１７に向けられて配置されている。マイクロホン６の配線６Ｂは回路基板２２に接続されている。ゴムケース２０はスピーカ４から筐体１５の内部に放音された音を遮断するものであり、マイクロホン６の音導入面６Ａ以外の全ての部分を覆う形状になっている。なお、通常、拡声電話機には拡声用のスピーカ４とマイクロホン６の他にハンドセット１８が設けられており、このハンドセット１８による通話が可能になっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の拡声電話機にあっては、次のような問題点があった。適正な通話レベルで通話する場合にスピーカ４からの音声がマイクロホン６側に大きく回り込み、通話相手側では自分の声が音響エコーのように聞こえることがある。また、電話回線側の交流インピーダンスのばらつきによってはハイブリッド回路１において、送話信号が受話信号側に漏れてハイブリッドエコーになることもある。このため、従来は音声スイッチ回路２における音声抑制量を大きく設定していた。しかしながら、音声抑制量を大きく設定することによって、スピーカ４の優先状態からマイクロホン６の優先状態に切り替わる際に若干の遅れが発生してマイクロホン６から入力される言葉の最初の部分が途切れ不自然な通話になることがあった。
【０００９】
更にスピーカ４から大音量を出力する場合、スピーカ４の背面から放音された音が拡声電話機の筐体１５の内部にこもってマイクロホン６との有効な音響結合経路を形成してしまうことがある。しかしながら、これを打ち消すのは非常に困難であり、ゴムケース２０でマイクロホン６の背面方向を遮蔽するようにしても、スピーカ４からの音が筐体１５を構成するカバーやベースの他、回路基板などの各機械的構成部品を介してマイクロホン６に伝わってしまう。この様にカバーやベース及び印刷配線板等の機械的振動がマイクロホン６に伝わると、送話状態として音声スイッチ回路２が動作し、最悪の場合には電気的なスイッチが絶えずスピーカ側に切り替わったままになってしまい、正常な通話ができなくなることがあった。
【００１０】
この問題点を解決するために、スピーカ４とマイクロホン６との間の距離をさらに遠ざけたり、スピーカ４の背面を完全に別部品で覆ったり、あるいはマイクロホン６を筐体１５の内部から完全に外に出して筐体１５の内部の音響結合を避けるようにしたり、さらには特殊な指向性マイクロホンを使用するなどの方法が考えられてきたが、いずれにおいても筐体１５が大きくなってデザインの自由度が無くなったり、高価な部品を使用したりして部品点数が必要以上に多くなり、また筐体１５の内部の実装スペースが無くなるなどの不具合があり、決定的な解決にはならなかった。
【００１１】
また、音声スイッチ回路２の音声抑制量を減らすために音響エコーキャンセラを使用する拡声電話機も考えられているが、音響エコーキャンセラもまた音響結合量が大きいと十分な性能（スピーカ４からマイクロホン６への回り込みを打ち消す性能）が得られない。また、音響エコーキャンセラを使用する場合にはスピーカ４とマイクロホン６とを分離する必要があり、電話機内に組み込むことが難しい。
【００１２】
本発明は、上記のような拡声電話機の問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとの間の音響結合に対応して適切な通話特性を得ることができる拡声電話機を提供することである。また、他の目的は、上記通話特性の向上のために効果的なマイクロホンケース及びマイクロホンの実装方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る拡声電話機は、受話音信号に基づく放音を行うための拡声用スピーカと、使用者の音声を入力するための拡声用マイクロホンと、前記拡声用マイクロホンに回り込む音響結合成分を検出して消去するための入力を得る雑音消去用マイクロホンと、この雑音消去用マイクロホンから出力される信号の一部の周波数成分を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された信号を前記拡声用マイクロホンから出力される信号に逆位相で加算する加算手段と、拡声用マイクロホン及び雑音消去用マイクロホンを覆うとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する側の面及び前記雑音消去用マイクロホンの音を感知する側の面の各々に対向する部分に孔が開けられた弾性材料ケースとを備え、前記弾性材料ケースが前記拡声用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンが収納された状態において前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を除く部分を被覆するとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を筐体に開けられた集音孔に向けた状態とする第１の部屋と、前記第１部屋と隔壁を介して前記第１部屋の背面に設けられ、前記拡声用マイクロホンと背中合わせの状態に前記雑音消去用マイクロホンを収納する第２部屋とを具備したことを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、雑音消去用マイクロホンによって拡声用スピーカから放音される音声信号が検出され、この検出された信号の一部の周波数成分が抽出されて、拡声用マイクロホンからの信号に逆位相で加算され、拡声電話機から出力される音声入力信号は、拡声用スピーカから拡声用マイクロホンに回り込む音響結合成分が除去されたものとなる。
そして、雑音消去用マイクロホンから出力される信号の一部の周波数成分を抽出する抽出手段を用いて、上記逆位相の信号の加算のみでは改善されない音響結合に関する通話特性の改善を図る。
加えて、拡声用マイクロホンを雑音消去用マイクロホンの近傍に設けることにより、拡声用マイクロホンに回り込む音響結合成分に近い信号を雑音消去用マイクロホンにて捕らえて逆位相の信号の加算による、通話特性の改善を図る。
拡声用マイクロホン及び雑音消去用マイクロホンは筐体内部に備えられ、前記拡声用マイクロホンには、前記筐体に開けられた集音孔を通して音声が到来するように構成され、雑音消去用マイクロホンは筐体内部に密封されている。これにより、雑音消去用マイクロホンについては拡声電話機が設置される場所の音響環境に関わりなく、回り込みが変化しないことから、常に安定して音響結合に係る成分を検出でき、これを用いて適切に通話特性の改善を図る。
また、拡声電話機からの出力については、拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとの間の音響結合量が減少した如き状況を呈するので、拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとを同一筐体内部に組み込んだ状態でも、音響エコーキャセラを用いることができるようになる。
【００１５】
また、拡声電話機からの出力については、拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとの間の音響結合量が減少したように作用することから、拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとの間の距離を遠ざけたり、拡声用スピーカの背面を完全に別部品で覆ったり、あるいは拡声用マイクロホンを筐体から完全に外に出したり、更には特殊な指向性マイクロホンを使用しなくとも適度な通話特性を得ることができるので、筐体が大きくなってデザインの自由度が無くなったり、高価な部品を使用したりして部品点数が必要以上に多くなったり、更には筐体の内部の実装スペースが無くなるなどの不具合の発生を防止する。
【００１６】
拡声用スピーカからの音は、スピーカの大きさや形状などの違いにより、出力レベルが周波数によって変化する。したがって、抽出手段は、拡声用スピーカから出力される信号の全周波数帯域のうちの出力レベルの大きい周波数帯域の信号に対応する信号を抽出する特性を有するものを採用する。これにより、上記逆位相の信号の加算によっては、改善されない音響結合特性の改善を図る。
拡声用マイクロホンと雑音消去用マイクロホンを一緒に弾性材料ケースで覆うようにしても良い。これにより、筐体を構成するカバーやベースなどから伝わる音が拡声用マイクロホンに回り込む率を抑制することができる。この場合、拡声用マイクロホンは筐体外の音を取り込む必要があることから、その音を感知する側の面を筐体に開けられた集音孔に向ける。雑音消去用マイクロホンは回り込みに関する音の検出を行う必要上、主に筐体内部から音を取り込むように、筐体の集音孔のみならず、隙間の開いていない場所に配置するようにする。
【００１７】
本発明に係るマイクロホンケースは、受話音信号に基づく放音を行うための拡声用スピーカと、使用者の音声を入力するための拡声用マイクロホンと、前記拡声用マイクロホンに回り込む音響成分を検出して消去するための雑音消去用マイクロホンと、この雑音消去用マイクロホンから出力される信号の一部の周波数成分を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された信号を前記拡声用マイクロホンから出力される信号に逆位相で加算する加算手段とを備える拡声電話機に用いられ、前記拡声用マイクロホン及び前記雑音消去用マイクロホンを覆うとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する側の面及び前記雑音消去用マイクロホンの音を感知する側の面の各々に対向する部分に孔が開けられた弾性材料から構成されるマイクロホンケースであって、前記拡声用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンが収納された状態において前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を除く部分を被覆するとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を筐体に開けられた集音孔に向けた状態とする第１の部屋と、前記第１部屋と隔壁を介して前記第１部屋の背面に設けられ、前記拡声用マイクロホンと背中合わせの状態に前記雑音消去用マイクロホンを収納する第２部屋とを具備することを特徴とする。
本発明に係るマイクロホンの実装方法は、受話音信号に基づく放音を行うための拡声用スピーカと、使用者の音声を入力するための拡声用マイクロホンと、前記拡声用マイクロホンに回り込む音響成分を検出して消去するための雑音消去用マイクロホンと、この雑音消去用マイクロホンから出力される信号の一部の周波数成分を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された信号を前記拡声用マイクロホンから出力される信号に逆位相で加算する加算手段とを備える拡声電話機にマイクロホンを実装する際に、前記拡声用マイクロホン及び前記雑音消去用マイクロホンを覆うとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する側の面及び前記雑音消去用マイクロホンの音を感知する側の面の各々に対向する部分に孔が開けられた弾性材料から構成され、前記拡声用マイクロホンを収納する第１部屋と、前記第１部屋と隔壁を介して前記第１部屋の背面に設けられ前記雑音消去用マイクロホンを収納する第２部屋とを有するマイクロホンケースを用い、前記第１の部屋に前記拡声用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンが収納された状態において前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を除く部分を被覆する状態とするともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を筐体に開けられた集音孔に向けた状態とする一方、前記第２の部屋に前記雑音消去用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンと背中合わせの状態に前記雑音消去用マイクロホンを収納することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の拡声電話機、マイクロホンケース及びマイクロホンの実装構造の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る拡声電話機の実施の形態の構成を示すブロック図であり、図２は当該実施の形態の拡声処理系の構成を示すブロック図であり、図３は当該実施の形態に係る拡声電話機の横断面図を示す。なお、これらの図において、前述した図１３乃至図１８と共通する部分には同一の符号を付している。
この実施の形態は、図１に示すように、拡声用マイクロホンアンプ（以下マイクロホンアンプという）５と拡声用マイクロホン（以下メインマイクロホンという）６とからなる拡声入力系に、雑音消去用マイクロホン（以下サブマイクロホンという）２５とバンドパスフィルタアンプ（抽出手段）２６とを設けるとともに、マイクロホンアンプ５の出力とバンドパスフィルタアンプ２６の出力との差をとる差動アンプ（加算手段）２７を設けたものである。この場合、サブマイクロホン２５はメインマイクロホン６と同等の性能を持っている。
【００１９】
メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５は、図３に示すようにマイクロホンケースを構成するゴムケース３０の内部に直線的に配置された状態で収納されており、ゴムケース３０は筐体１５の前方の側面１５Ａの右側部分に配置されている。ゴムケース３０には、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５の取り付け部分の断面図である図４に示すように、筐体１５の手前側とその背面の両面に孔３０Ａ及び３０Ｂが形成されており、その一方の孔３０Ａがメインマイクロホン６の音導入面（音を感知する側の面）６Ａと対向し、他方の孔３０Ｂがサブマイクロホン２５の音導入面２５Ａと対向している。つまり、マイクロホンケースは、筐体１５の集音孔１７に臨む第１の部屋と、この第１の部屋の裏面に隔壁を介して設けられた第２の部屋とを有し、第１の部屋には集音孔１７に音導入面６Ａが向けられたメインマイクロホン２５が収容され、第２の部屋には孔３０Ｂを介して筐体１５の内部に音導入面２５Ａが向けられたサブマイクロホン２５が収容されている。係る構成により、使用者の送話音は筐体１５の集音孔１７から入り、ゴムケース３０の孔３０Ａを通ってメインマイクロホン６の音導入面６Ａに達する。他方、スピーカ４の背面から筐体１５の内部に放音された音はゴムケース３０の孔３０Ｂを通ってサブマイクロホン２５の音導入面２５Ａに達する。また、筐体１５を構成するカバーやベースの他、回路基板３１などの各機械的構成部品を伝わる音はゴムケース３０を介してメインマイクロホン６及びサブマイクロホン２５に達する。尚、上記ゴムケース３０は、ゴム以外の弾性材料、例えば、合成樹脂、スポンジ等により構成することもできる。
【００２０】
サブマイクロホン２５の音導入面２５Ａが筐体１５の内部に向けられて配置され、更に、サブマイクロホン２５の音導入面２５Ａを除く周囲部分がゴムケース３０にて覆われていることから、使用者の送話音が直接に当該サブマクロホン２５に取り込まれる度合いは少ない。また、サブマイクロホン２５がメインマイクロホン６の近傍に配置されていることで、スピーカ４とメインマイクロホン６との間の音響結合の時間とスピーカ４とサブマイクロホン２５との間の音響結合の時間ずれを少なくされており、また、同程度の音響結合が得られるようにされており、差動アンプ２７による加算時に音響結合成分の除去が好適に行われるようにしてある。なお、メインマイクロホン６の配線６Ｂ及びサブマイクロホン２５の配線２５Ｂは回路基板３１に接続されて、入力された音声信号が回路基板３１上のマイクロホンアンプ５及びバンドパスフィルタアンプ２５へ送出される。
【００２１】
図５に以上のような構成を有する拡声電話機における、マイクロホンアンプ５の周波数に対する出力特性を示す。この図５に明らかなように、３５０〜５００Ｈｚ付近で出力レベルが最も大きくなっているのが解る。この出力レベルが最も大きくなる周波数帯域で音響結合量が最も大きくなり、拡声電話機の音響結合量が決まることになる。この場合、出力レベルが最も大きくなる周波数帯域はスピーカ４の大きさや形状などによって異なるが、一般的に拡声電話機には小口径のものが使用されるので、この図５に示される程度の周波数帯域になる。
【００２２】
図１に戻り説明を続ける。バンドパスフィルタアンプ２６は、サブマイクロホン２５の出力からほぼ３００〜６００Ｈｚの周波数成分（つまり、音声帯域の低域の信号）のみを抽出するものである。このバンドパスフィルタアンプ２６にて抽出された信号は、差動アンプ２７にてマイクロホンアンプ５から出力される信号に逆位相で加算される。これにより、差動アンプ２７の出力には、３００〜６００Ｈｚの周波数帯域の音響結合に係る成分が低減させられた音声信号が現出する。
【００２３】
ここで図６に、差動アンプ２７の周波数に対する出力値を示す。差動アンプ２７の出力値は、前述の図５に示したマイクロホンアンプ５の出力と比べて３００〜６００Ｈｚの周波数帯域における出力レベルが低下しているのが解る。３００〜６００Ｈｚの周波数帯域における出力レベルが低下することにより、スピーカ４とメインマイクロホン６との間の音響結合量に相当する成分も低下することになる。これにより、音声スイッチ回路２の音声抑制量を大きくすることなく、スピーカ４とメインマイクロホン６との間の音響結合に相当する成分を小さくすることが可能になる。
【００２４】
なお、バンドパスフィルタアンプ２６が必要な理由を説明する。サブマイクロホン２５をメインマイクロホン６の近傍に配置しても、集音孔１７の有無やマイクロホン周辺環境が僅かではあるが相違するので、音声周波数（２００Ｈｚ〜３．３ＫＨｚ）における位相を完全に一致させることは極めて困難である。そこで、低い周波数帯域でスピーカ４とメインマイクロホン６との間の音響結合に相当する成分を打ち消すように差動アンプ２７を設計しても、高い周波数帯域では上記打ち消し効果が十分に得られないか、メインマイクロホン６の出力とサブマイクロホン２５の出力とが全く一致する信号ではないために、逆相として加算することにより返って大きな値となる可能性がある。
【００２５】
そこで、上記のバンドパスフィルタアンプ２６は、音声周波数（２００Ｈｚ〜３．３ＫＨｚ）における高い周波数帯域（６００Ｈｚより高い周波数帯域）において、音響結合に係る成分を抑制する。図７では、メインマイクロホン６のみを用いた場合（図１２に示す構成の場合）における音響結合に係る出力値の周波数特性が破線及び▲１▼で示され、メインマイクロホン６及びサブマイクロホン２５を用いた場合（バンドパスフィルタアンプ２６を用いなかった場合）における音響結合に係る出力値の周波数特性が一点鎖線及び▲２▼で示され、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５及びバンドパスフィルタアンプ２６を用いた場合における音響結合に係る出力値の周波数特性が実線及び▲３▼で示されている。
【００２６】
図７からは、メインマイクロホン６のみの場合（破線及び▲１▼）に比べて、サブマイクロホン２５を用いた場合（一点鎖線及び▲２▼）の方が２００Ｈｚ〜１ＫＨｚ程度の範囲では、音響結合に係る成分を抑制する効果が認められるが、１ＫＨｚ〜５ＫＨｚの範囲では、メインマイクロホン６の出力とサブマイクロホン２５の出力とが全く一致する信号ではないために、逆相として加算することにより返って大きな値となっていると認められる。これに対し、更にバンドパスフィルタアンプ２６を用いることによって（実線及び▲３▼）、２００Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲において、音響結合に係る成分を抑制する効果が認められるばかりでなく、１ＫＨｚ〜５ＫＨｚの範囲においても出力値が低下し、音響結合に係る成分を抑制する効果が認められる。この様に、本願発明は、バンドパスフィルタアンプ２６を用いることによって、音声周波数の全範囲に亘って音響結合に係る成分を抑制するようにしたものである。
【００２７】
一方、この拡声電話機には、図１に示すように、ハンドセット３５が設けられており、スイッチ３６を介して電話機回路２８に接続されている。このハンドセット３５はスイッチ３６をオン（閉状態）することにより使用可能になる。ハンドセット３５とスイッチ３６との間にはスピーカアンプ３７及びマイクロホンアンプ３８が設けられている。電話機回路２８はハイブリッド回路１及び音声スイッチ回路２などを有して構成されている。
【００２８】
更に、実施の形態では、メインマイクロホン６の近傍に、音導入面２５Ａが筐体１５の内部に向けられて配置され、スピーカ４の背面から放音されて筐体１５の内部を伝わる音や筐体１５を構成するカバーやベースの他、回路基板３１などの各機械的構成部品を介して回り込む音をサブマイクロホン２５にて検出可能となっている。このため、使用者の発生した音声が室内で反射するなどした、スピーカ４とメインマイクロホン６との間の音響結合とは無関係な信号が入力されず、当該音響結合に相当する成分を除去した信号を差動アンプ２７の出力として得ることができ、その分、音声スイッチ回路２の音声抑制量を減らすことが可能になる。斯して、スピーカ４の優先状態からメインマイクロホン６の優先状態に切り替わる際の遅れが小さくなり、メインマイクロホン６への切り替え後の最初の言葉が途切れたりすることがなくなって自然な通話が可能になる。
【００２９】
また、スピーカ４とメインマイクロホン６との間の距離を更に遠ざけたり、スピーカ４の背面を完全に別部品で覆ったり、あるいはメインマイクロホン６を筐体１５から完全に外に出したり、更には特殊な指向性マイクロホンを使用する必要がないので、筐体１５が大きくなってデザインの自由度が無くなったり、高価な部品を使用したりして部品点数が必要以上に多くなったり、更には筐体１５の内部の実装スペースが無くなるなどの不具合が生じない。
【００３０】
また、本拡声電話機の出力において、音響結合量の実質的な減少を図ることができるので、十分なスピーカ音量を確保しながら音響エコーキャンセラを使用できるようになり、同時通話性能が向上した拡声電話機が実現できる。すなわち、本実施の形態においては、受話中には拡声用マイクロホンからの送話信号を減衰させ、送話中には拡声用スピーカに供給する受話信号を減衰させる手段として、音声スイッチ回路２を電話機回路２８内に備えた構成を採用しているが、この音声スイッチ回路２に代えて、上記音響エコーキャンセラを、受話中には拡声用マイクロホンからの送話信号を減衰させ、送話中には拡声用スピーカに供給する受話信号を減衰させる手段として採用した実施の形態が存在する。
なお、この実施の形態のスピーカ４では、３５０〜５００Ｈｚ付近での周波数帯域において音響結合量が最も大きくなるので、３００〜６００Ｈｚ付近の通過帯域を持つバンドパスフィルタアンプ２６を用いたが、スピーカの大きさや形状などによってマイクロホンアンプ５の出力レベルが最も大きくなる周波数帯域が異なるので、使用するスピーカに合せてバンドパスフィルタアンプの通過帯域を選択する。
【００３１】
図８は本発明に係る拡声電話機の実施の形態の変形例の横断面図である。この拡声電話機は、図示のように、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５とを筐体１５の幅方向に横並びさせて配置させたものであり、その回路構成は図１、図２に示した通りである。この変形例の構成においては、メインマイクロホン６の音導入面６Ａが筐体１５の集音孔１７に向けられて配置されており、一方、サブマイクロホン２５の音導入面２５Ａが筐体１５の内部に向けられて配置されている。また、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５を収納するマイクロホンケースであるゴムケース４０には、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５を横並べして配置する第１、第２の部屋が設けられ、各部屋にメインマイクロホン６とサブマイクロホン２５が収容される。各部屋には、音導入面６Ａ、２５Ａと対向する面に、それぞれ反対方向に開口した孔４０Ａ、４０Ｂが形成されている。また、メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５の配線６Ｂ、２５Ｂは回路基板４１において、夫々マイクロホンアンプ５及びバンドパスフィルタ２６に接続されている。メインマイクロホン６とサブマイクロホン２５とを筐体１５の幅方向に配置させた当該変形例にあっても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３２】
図９は本発明に係る拡声電話機の実施の形態の第２の変形例の横断面図である。この変形例に係る拡声電話機は、図示のようにメインマイクロホン６のみをゴムケース４４に収納し、サブマイクロホン２５を回路基板４５上においてメインマイクロホン６の近傍に取り付けたものであり、回路構成は図１、図２に示した通りである。図１０はメインマイクロホン６とサブマイクロホン２５の取り付け部分の拡大図である。この図に示すように、サブマイクロホン２５は、その音導入面２５Ａが上側（拡声電話機の表面側）に向けられて回路基板４５上に取り付けられている。サブマイクロホン２５を回路基板４５上に直接取り付けることにより、配線２５Ｂが不要になり、製造工程の簡素化と製造コストの低減を図ることが可能になる。また、サブマイクロホン２５が筐体１５には直接接しない構造となっていることから、筐体１５を構成するカバーやベースから回り込む音が少なくなり、当該サブマイクロホン２５を必ずしもゴムケースで覆う必要はなくなるが、振動による結合を防止するため、サブマイクロホン２５をメインマイクロホン６と同様に、弾性材料からなるマイクロホンケースにより被覆する構造、つまり、サブマイクロホン２５を、筐体１５内部のメインマイクロホン６に最も近い回路基板４５上に配置するマイクロホンの実装構造の他に、係る実装構造においてサブマイクロホン２５の音導入面２５Ａ以外を弾性材料にて被覆した実施の形態も存在する。
【００３３】
図１１は本発明に係る拡声電話機の実施の形態の第３の変形例の横断面図である。この変形例に係る拡声電話機は、上述した第２の変形例におけるサブマイクロホン２５の向きを横方向（つまり、筐体１５の側壁側）に向けたものである。図１２はこの変形例のメインマイクロホン６とサブマイクロホン２５の取り付け部分の拡大図であり、この図に示すようにサブマイクロホン２５はその音導入面２５Ａが筐体１５の内部の奥方向に向けられて回路基板４５に取り付けられている。この第３の変形例においても、サブマイクロホン２５を回路基板４５上に直接取り付けることから配線２５Ｂが不要になり、製造工程の簡素化と製造コストの低減を図ることが可能になる。また、サブマイクロホン２５は筐体１５には直接接しないことから、筐体１５を構成するカバーやベースから回り込む音が少なくなり、当該サブマイクロホン２５を必ずしもゴムケースで覆う必要はないが、既に述べたように、サブマイクロホン２５を、筐体１５内部のメインマイクロホン６に最も近い回路基板４５上に配置する構造の他に、係る実装構造においてサブマイクロホン２５の音導入面２５Ａ以外を弾性材料にて被覆した実施の形態も存在する。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、雑音消去用マイクロホンにて拡声用スピーカと拡声用マイクロホンとの間の音響結合成分を検出し、その一部の周波数成分を抽出して拡声用マイクロホンからの信号に逆位相で加算するようにしたので、上記音響結合量が除去された音声信号を得ることができ、送話中には受話信号を減衰させ、受話中には送話信号を減衰させる作用を行う音声スイッチ回路における音声抑制量を減少させることが可能になり、その分、受話から送話への切り替え遅れが小さくなって最初の言葉が途切れたりすることが無くなり、良好な通話特性を確保することができる。
【００４４】
以上の本発明によれば、必要な方向から音が入り込み、不要な方向からの音の入り込みを減少させ、適切に音響結合成分を検出して通話特性の改善を図る効果を有する拡声電話機に寄与するマイクロホンケースを弾性材料ケースにて提供できる。
【００４５】
以上の本発明によれば、拡声用マイクロホンの音を感知する面を除く部分を被覆するとともに、音を感知する面を筐体に開けられた集音孔に向け、雑音消去用マイクロホンを、隔壁を介して前記拡声用マイクロホンの背面に配置可能に被覆し、上記雑音消去用マイクロホンと上記拡声用マイクロホンを近接して一体に保持するようにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る拡声電話機の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る拡声電話機の拡声処理系の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の拡声電話機の横断面図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の拡声電話機の拡声用マイクロホン及び雑音消去用マイクロホン取り付け部分の断面図である。
【図５】本発明に係る拡声電話機の拡声用マイクロホンアンプの周波数に対する出力値を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態の拡声電話機の差動アンプの周波数に対する出力値を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る拡声電話機の効果を説明する音響結合の周波数特性を示す図である。
【図８】本発明に係る拡声電話機の実施の形態の第１の変形例の横断面図である。
【図９】本発明に係る拡声電話機の実施の形態第２の変形例の横断面図である。
【図１０】本発明に係る拡声電話機の第２の変形例の拡声用マイクロホン及び雑音消去用マイクロホン取り付け部分の断面図である。
【図１１】本発明に係る拡声電話機の第３の変形例の横断面図である。
【図１２】本発明に係る拡声電話機の第３の変形例の拡声用マイクロホン及び雑音消去用マイクロホン取り付け部分の断面図である。
【図１３】従来の拡声電話機の拡声処理系の構成を示すブロック図である。
【図１４】従来の拡声電話機における拡声用スピーカから拡声用マイクロホンへの音響的な回り込みを示すブロック図である。
【図１５】従来の拡声電話機の外観を示す斜視図である。
【図１６】従来の図１４の拡声電話機の横断面図である。
【図１７】従来の図１４の拡声電話機の要部縦断面図である。
【図１８】従来の拡声電話機の拡声用マイクロホンの取り付け部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
２ 音声スイッチ回路
３ 拡声用スピーカアンプ
４ 拡声用スピーカ
５ 拡声用マイクロホンアンプ
６ 拡声用マイクロホン
１５ 筐体
１７ 集音孔
２５ 雑音消去用マイクロホン
２６ バンドパスフィルタアンプ
２７ 差動アンプ
３０、４０、４４ ゴムケース
３１、４１、４５ 回路基板
３５ ハンドセット
Claims (3)
- 受話音信号に基づく放音を行うための拡声用スピーカと、
使用者の音声を入力するための拡声用マイクロホンと、
前記拡声用マイクロホンに回り込む音響結合成分を検出して消去するための入力を得る雑音消去用マイクロホンと、
この雑音消去用マイクロホンから出力される信号の一部の周波数成分を抽出する抽出手段と、
この抽出手段により抽出された信号を前記拡声用マイクロホンから出力される信号に逆位相で加算する加算手段と、
拡声用マイクロホン及び雑音消去用マイクロホンを覆うとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する側の面及び前記雑音消去用マイクロホンの音を感知する側の面の各々に対向する部分に孔が開けられた弾性材料ケースとを備え、
前記弾性材料ケースが
前記拡声用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンが収納された状態において前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を除く部分を被覆するとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を筐体に開けられた集音孔に向けた状態とする第１の部屋と、
前記第１部屋と隔壁を介して前記第１部屋の背面に設けられ、前記拡声用マイクロホンと背中合わせの状態に前記雑音消去用マイクロホンを収納する第２部屋とを具備していることを特徴とする拡声電話機。 - 受話音信号に基づく放音を行うための拡声用スピーカと、使用者の音声を入力するための拡声用マイクロホンと、前記拡声用マイクロホンに回り込む音響成分を検出して消去するための雑音消去用マイクロホンと、この雑音消去用マイクロホンから出力される信号の一部の周波数成分を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された信号を前記拡声用マイクロホンから出力される信号に逆位相で加算する加算手段とを備える拡声電話機に用いられ、
前記拡声用マイクロホン及び前記雑音消去用マイクロホンを覆うとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する側の面及び前記雑音消去用マイクロホンの音を感知する側の面の各々に対向する部分に孔が開けられた弾性材料から構成されるマイクロホンケースであって、
前記拡声用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンが収納された状態において前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を除く部分を被覆するとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を筐体に開けられた集音孔に向けた状態とする第１の部屋と、
前記第１部屋と隔壁を介して前記第１部屋の背面に設けられ、前記拡声用マイクロホンと背中合わせの状態に前記雑音消去用マイクロホンを収納する第２部屋と
を具備することを特徴とするマイクロホンケース。 - 受話音信号に基づく放音を行うための拡声用スピーカと、使用者の音声を入力するための拡声用マイクロホンと、前記拡声用マイクロホンに回り込む音響成分を検出して消去するための雑音消去用マイクロホンと、この雑音消去用マイクロホンから出力される信号の一部の周波数成分を抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された信号を前記拡声用マイクロホンから出力される信号に逆位相で加算する加算手段とを備える拡声電話機にマイクロホンを実装する際に、
前記拡声用マイクロホン及び前記雑音消去用マイクロホンを覆うとともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する側の面及び前記雑音消去用マイクロホンの音を感知する側の面の各々に対向する部分に孔が開けられた弾性材料から構成され、前記拡声用マイクロホンを収納する第１部屋と、前記第１部屋と隔壁を介して前記第１部屋の背面に設けられ前記雑音消去用マイクロホンを収納する第２部屋とを有するマイクロホンケースを用い、
前記第１の部屋に前記拡声用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンが収納された状態において前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を除く部分を被覆する状態とするともに、前記拡声用マイクロホンの音を感知する面を筐体に開けられた集音孔に向けた状態とする一方、
前記第２の部屋に前記雑音消去用マイクロホンを収納し、前記拡声用マイクロホンと背中合わせの状態に前記雑音消去用マイクロホンを収納することを特徴とするマイクロホンの実装方法。
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