JP4344342B2 - 携帯電子機器 - Google Patents

Description

この発明は、例えば携帯電話を動画記録装置やＴＶ電話として使用する場合やステレオマイクロホンを内蔵したパーソナルコンピュータにカメラを取り付けてＴＶ会議システムとして使用する場合のように音声ステレオ入力を得るステレオマイクロホンを備えた携帯電子機器に関する。

携帯電話やＰＤＡ等の小型情報通信機器、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、玩具等、いわゆる携帯電子機器は、最近その機能が多岐にわたる。そして、この携帯電子機器をＴＶ電話や動画記録（撮影）装置として用いることができればその使い勝手が更に増す。このＴＶ電話や動画記録装置を得るに当たり、音声としてステレオ音声が出力できれば、臨場感が得られ効果的である。このステレオ音声出力を得る場合、モノラルの音声入力を二つのスピーカから出力することにより擬似音声ステレオ出力を得る構造のものがある。しかし、この構造は、同一音源を二つのスピーカにて出力するのみで、例えば二つの音源を二つのスピーカにて出力するようなステレオ音声出力としては不十分である。

一方、特許文献１には、マイクロホンを二つ備えた構造の携帯電話端末が開示され、ここではステレオ音声入力について二つの音源を得るためにマイクロホンを二つ使うことが開示される。しかし、特許文献１では、ステレオ効果に優れ高感度なステレオ音声を得ること、あるいは小型化の傾向にある携帯電子機器にあって他の部品との干渉がなくしかもいわゆる坐りよくマイクロホンを内蔵すること、についての言及はない。
一方、特許文献２では、携帯端末装置のマイクロホンの高感度指向特性を音源に向ける構造のものが開示され、マイクロホン自体の音響抵抗及び音響容量の値とハウジングの側面及び背面の音孔形成位置とで所望の指向特性軸を得ることが開示される。また、特許文献３では、携帯電話のケースの全長の変化に伴う話者の発音源とケース音孔との相対位置関係の変化に応じて、マイクロホンホルダの音孔位置にて決まる指向軸を変えることが開示される。
特開２００４−５６４０８号公報 特開２００２−１３５８８０号公報 特許第３４７９４６６号公報

しかしながら、上記各特許文献１、２、３は、ステレオ音声を得る二つのマイクロホンを他の部品の干渉少なくしかも坐りよく配置すると同時に、ステレオ効果に優れ高感度なステレオ音声を効果的に取得するという総括した技術を開示するものではなく、マイクロホンを二つ用いる、ハウジングの音孔形成位置にて所望の指向特性軸を得る、ケースの全長に応じて指向軸を変える、という各断片の技術の概要を開示したに過ぎない。
本発明は、例えばＴＶ電話や動画記録装置やＴＶ会議システムとしてのカメラの被写体側の音声をステレオ音声として高感度でかつ効果的に取得し、二つのマイクロホンを他の部品の干渉少なくしかも坐りよく配置するという携帯電子機器の提供を目的とする。

上述の目的を達成する本発明は、エレクトレットコンデンサマイクロホンを内蔵したマイクロホンアセンブリを有する携帯電子機器であって、エレクトレットコンデンサマイクロホンの軸心に対し一方に片寄りこのエレクトレットコンデンサマイクロホンの前後いずれかの一面に連通する主音孔とこの主音孔に対し上記エレクトレットコンデンサマイクロホンの軸心の一方と反対の他方に片寄りこのエレクトレットコンデンサマイクロホンの前後いずれかの他の一面に連通する副音孔とを有するマイクロホンアセンブリ二個を、同じ向きで離れた位置に配置ししかも上記副音孔を筺体の一面に上記主音孔を筺体の上記一面に連続する他面に備えかつ上記副音孔の位置から上記主音孔の位置にかけて定まる指向軸を相互に広がる角度に設定したことを特徴とする。

本発明によれば、主音孔と副音孔とによって形成される指向軸を相互に広げるように二つの同じマイクロホンアセンブリを離れた位置に配置することにより、ステレオ音声を高感度にかつ効果的に取得することができ、しかも携帯電子機器の筺体の隅に納めることができて、他の部品の干渉少なくしかも坐りよく配置することができる。

ここで、図を参照して本発明の携帯電子機器の実施形態を説明する。
〔第1実施形態〕
図１は、携帯電子機器として携帯電話を例示する。図１において、携帯電話の筺体１をみるに、ディスプレイ２が配置された前面１Ｆの上端両側で前面１Ｆにつながる両側面１Ｒ、１Ｌとの角には、マイクロホンアセンブリ３を収納するハウジング１１が形成されている。ここで、ハウジング１１は、筺体１自体と後部に位置する基板１４の一部によって構成される。そして、このハウジング１１（筺体１）の前面１Ｆ及び側面１Ｌ、１Ｒには、それぞれ貫通孔である音孔１２が形成されている。

ハウジング１１内に収納されるマイクロホンアセンブリ３は、図１にて分解斜視で表す部品からなり、エレクトレットコンデンサマイクロホン（以下単にマイクロホンと称する）４とこれを覆うラバー５とが収納されたホルダ６を有し、ラバー５にはコイルバネ７により構成された接続端子を備えている。この場合、コイルバネ７の代わりに例えばラバーコンタクト、リーフスプリング、フレキシブル基板、リード線を用いて構成された接続端子としても良い。また、ホルダ６は、樹脂、低硬度樹脂、ゴム材等の材質からなる。
図２は、図１のマイクロホンアセンブリ３を拡大し、同時にその内部に位置するマイクロホン４を示している。図２において、マイクロホンアセンブリ３のホルダ６は、ハウジング１１の前面１Ｆ及び側面１Ｌ（又は１Ｒ）に形成された音孔１２に対応してその内に配置される音孔突起６１を有し、ハウジング１１内に嵌め込まれる大きさを有する。このホルダ６内に嵌合されるラバー５は、このラバー５に形成された孔５１にマイクロホン４が収納された状態で、ハウジング１１の前面１Ｆに位置するホルダ６の音孔突起６１とマイクロホン４の前面４Ｆ側とを連通する空隙（図２では省略）を有し、また、ハウジング１１の側面１Ｌ（又は１Ｒ）に位置するホルダ６の音孔突起６１とマイクロホン４の後面４Ｂとを連通する切り欠き５２を有する。

ここで、図２（ａ）下図のマイクロホン４を示す例においては、マイクロホン４の前面４Ｆは、カバー４２にて覆われた音孔４１の側であり、マイクロホン４の後面４Ｂは、音孔を有する基板４３の側に位置している。しかしながら、本実施形態のマイクロホン４は、カプセル４０に形成された音孔４１のみならず、基板４３や背極４４にも音孔を有し、図２（ａ）下図に示すマイクロホン４の前面４Ｆ及び後面４Ｂそれぞれについて音に対して感度を有する。この感度の点から見れば、このマイクロホン４の前面４Ｆおよび後面４Ｂの感度（音響指向性）は、振動板４５の表裏の音響インピーダンス例えば、音響抵抗部材にて決まる音響抵抗あるいは気室の大きさにて決まる音響容量の大小に伴い変化することになり、このためマイクロホン４の指向性の低い側を例えば前面４Ｆ、指向性の高い側を例えば後面４Ｂとすることができる。すなわち、マイクロホン４自体は、無指向性および双指向性の中間の指向特性を有した場合、例えばマイクロホン４の前面側で低指向性、後面側で高指向性を有することができる。したがって、この実施形態では、ハウジング１１の前面１Ｆに位置するホルダ６の音孔突起６１側すなわちラバー５の孔５１側にマイクロホン４の前面４Ｆが位置し、ラバー５切り欠き５２側にマイクロホン４の後面４Ｂが位置するようにラバー５の空隙にマイクロホン４を内蔵配置した場合には、ラバー５の孔５１側にマイクロホン４の指向性の低い側を位置させ、ラバー５切り欠き５２側にマイクロホン４の指向性の高い側を位置させることができる。なお、この種指向性のマイクロホンを使用することにより、低周波数の感度が低くなり周囲雑音の低減効果も得られる。

図２（ｂ）（ｃ）は、異なる構造のマイクロホン４にあって、感度を左右する音響抵抗部材の配置例を示している。すなわち、図２（ａ）下図に示す例にあっては、カバー４２である音響抵抗部材をマイクロホンのカプセル４０の外側に備えた場合を示しているが、図２（ｂ）に示す例にあっては、カプセル４０と振動板４５との間に音響抵抗部材であるプレート４６を介在させたケースを示し、図２（ｃ）に示す例にあっては、音響抵抗部材として音響抵抗を加減した背極４４を備えたケースを示しており、マイクロホンの内部に音響抵抗部材を備えた場合を示している。ここで、図２（ｂ）の例は、カプセル４０、振動板４５、背極４４、基板４３を順に配置した例で、振動板４５にエレクトレットを貼付したいわゆるホイルタイプ、背極４４にエレクトレットを貼付したいわゆるバックタイプを例示し、図２（ｃ）の例は、図２（ｂ）の例と振動板４５と背極４４とが逆に配置されたいわゆるリバースタイプを例示する。なお、図２（ｂ）（ｃ）中、４７はスペーサ、４８はリングを示す。

図３は、筺体１のハウジング１１内にマイクロホンアセンブリ３を配置した場合の断面図を示す。図３（ａ）においては、図２（ａ）の例とその構造が若干異なり、マイクロホン４は、ケーシング８内に収納された状態を示している。すなわち、図３（ａ）においてマイクロホン４が収納されたケーシング８が、ラバー５の空隙内に配置され、マイクロホン４の後面４Ｂはラバー５の切り欠き５２に面してハウジング側面１Ｒにあたるホルダ６の音孔突起６１に連通し、一方、マイクロホン４の前面４Ｆはケーシング８の側面が連通してハウジング前面１Ｆにあたるホルダ６の音孔突起６１に連通する。そして、このホルダ６がハウジング１１に嵌め込まれた状態で、ホルダ６の音孔突起６１は、筺体１（ハウジング１１）の音孔１２内に配置されることになる。

マイクロホン４は、ハウジング１１の側面１Ｒの音孔１２及びハウジング１１の前面１Ｆの音孔１２からの音声を拾うことになる。この場合、ハウジングの１１の前面１Ｆの音孔１２からハウジング１１の側面１Ｒの音孔１２にかけて通る直線を指向軸と称し、マイクロホンアセンブリ３では、前述したマイクロホン４の指向性の感度に応じて指向軸方向に沿って音声を取り込む感度が定まる。図３（ａ）の指向軸端の丸い囲み部分はこの感度領域を示し、マイクロホン４の指向性と同様無指向性および双指向性の中間の指向特性を有する。この図３（ａ）の例では、筺体１の前面１Ｆの感度に対して筺体１の背面１Ｂの感度が極めて高くなっている。

この図３（ａ）ではマイクロホン４をケーシング８内に収納し、このケーシング８をラバー５内に収納し、このラバー５をホルダ６内に収納するという構成である。図３（ｂ）（ｃ）は、マイクロホンアセンブリ３の他の構成例を示し、図３（ｂ）では、ケーシング８を省いた図２（ａ）と同様の構造、図３（ｃ）では、更にホルダ６も省いた構造をそれぞれ示す。すなわち、図３（ｂ）は、マイクロホン４の前面、後面からハウジング１１の前面、側面の音孔１２への連通路をそれぞれ確保しつつマイクロホン４が収納されたラバー５を直接ホルダ６に収納した構造、換言すれば図３（ａ）のケーシング８の形状をラバーに持たせてラバー５とケーシング８を一体化した構造を有する。また、図３（ｃ）は、ラバー５がホルダ６の役目も兼ねるようにしてハウジング１１内に収納固定できるようにした構造を有する。このようにすれば、ケーシング８やホルダ６を削減でき、部品点数の削減を図ることができる。

図１に示す携帯電話の筺体１の前面上端左右にマイクロホンアセンブリ３を備えた状態での各指向軸の方向とその音声感度を示したものが図４である。このようなマイクロホンアセンブリ３の配置によって筺体１の背面側のステレオ音声を高感度に集めることができ、例えば筺体１の背面にあるカメラの被写体から発した二音源の音声を拾うことによって、動画記録やＴＶ電話等のステレオ音声を高感度にかつ効果的に得ることができる。またこの場合、図３に示すように筺体１の前面１Ｆ及び側面１Ｌ（又は１Ｒ）の角にマイクロホンアセンブリ３を坐りよく配置でき、この場合指向軸の方向に伴い音声取得感度を高感度に維持することができる。またこの場合、二つのマイクロホンアセンブリ３は、携帯電話等小型の携帯電子機器に備えられるため、なるべく離れた位置に配置されるのがよく、また同じ向きで例えば左右対称（見方を変えれば上下対称のこともある）に備えられるのがステレオ音声取得のために好ましい。

図５（ａ）は、二つのマイクロホンアセンブリ３についてその指向軸間を約１２０度になるように広げて設定した簡略図である。また、図５（ｂ）は、筺体１についてその両隅に座り良く二つのマイクロホンアセンブリ３を配置した構造を例示する。すなわち、マイクロホン４を内蔵したホルダ６の筺体１の側面１Ｒ（又は１Ｌ）側の音孔突起６１（図５では図示省略する）による音孔（主音孔という）６１Ｍと、ホルダ６の筺体１の前面１Ｆ側の音孔突起による音孔（副音孔という）６１Ｓとの指向軸同士のなす角度を１２０度とした場合でも、この指向軸の傾きは主音孔６１Ｍと副音孔６１Ｓとの相互位置に依存するので、指向軸同士のなす角度の大小にかかわらず図５（ｂ）に示すように筺体１に対してその隅に坐り良くホルダ６（マイクロホンアセンブリ３）を配置することができる。このため、マイクロホンアセンブリ３のレイアウトや配線が容易となる。

ここで、二つのマイクロホンアセンブリ３のステレオ音声の取得については、その指向軸間のなす角度を１２０度にすることが適切であるが、１２０度±３０度の範囲を限度として設定することでも良好である。もっとも、音声取得対象である音源の属性や動きあるいはステレオ音声を聞くユーザの好みや聞きやすさに依存して、指向軸間の角度を変化させて構成することができる。一般に指向軸間の角度を広げることで、ステレオ感が得られるのであるが、あまりに広げ過ぎると正面音が入りにくくいわゆる「中抜け」という現象が生ずるが、対象によりあるいはユーザの好みにより、中抜けとなるような広い指向軸角度としても良い。

図６（ａ）（ｂ）は、この指向軸間の角度を変えた場合を示しており、（ａ）は広げた場合、（ｂ）は狭めた場合をそれぞれ示している。ここでは、各マイクロホンアセンブリ３の主音孔６１Ｍと副音孔６１Ｓとの位置関係を調整することによって、指向軸間の角度を調整することができる。図６においては、指向軸間の角度を際立たせるため、図６（ａ）にてマイクロホンアセンブリ３の奥行きを少なくして扁平とし主音孔６１Ｍに対して副音孔６１Ｓを遠ざけた構造を示し、一方図６（ｂ）にてマイクロホンアセンブリ３の奥行きを大きく採りしかも主音孔６１Ｍに対して副音孔６１Ｓを近付けた構造を示している。

〔第２実施形態〕
図６の例は、音声取得対象やユーザの要請によって、予め指向軸間の角度を調整して設定する構造を示したものであるが、この指向軸間の角度を例えばユーザ側で調整可能とした構造を図７、図８に示す。すなわち、図７（ａ）（ｂ）においては、マイクロホンアセンブリ３と筺体１の前面１Ｆとの間に孔９０を有するスライド板９１を備え、主音孔６１Ｍの位置に対して副音孔６１Ｓ位置を相対的に変化し得る構成としたものである。そして、図７（ａ）はスライド板９１を近付けて主音孔６１Ｍに対し副音孔６１Ｓを遠ざけ指向軸間の角度を広げるようにしたものであり、図７（ｂ）はスライド板９１を離して主音孔６１Ｍに対し副音孔６１Ｓを近付け指向軸間の角度を狭めるようにしたものである。

図７（ｃ）（ｄ）は、図７（ａ）（ｂ）に対する他の変形例を示している。図７（ｃ）（ｄ）は、筺体１の前面１Ｆの外側に孔９０を有するスライド板９１を備えて、主音孔６１Ｍの位置に対して副音孔６１Ｓ位置を相対的に変化し得る構成としたものである。そして、図７（ｃ）はスライド板９１を近付けて主音孔６１Ｍに対し副音孔６１Ｓを遠ざけ指向軸間の角度を広げるようにしたものを図示しており、図７（ｄ）はスライド板９１を離して主音孔６１Ｍに対し副音孔６１Ｓを近付け指向軸間の角度を狭めるようにしたものを図示している。

図８は、図７（ｃ）（ｄ）に示す構成例の具体例を示したもので、図８（ａ）（ｂ）は、分解斜視図であり、図８（ｃ）（ｅ）は、スライド板９１の間隔をあけて主音孔に対し副音孔を近付け指向軸間の角度を狭めた状態、図８（ｄ）（ｆ）は、スライド板９１を近付けて主音孔に対し副音孔を遠ざけ指向軸間の角度を広げた状態をそれぞれ示している。すなわち、図８（ａ）にあって、筺体１の前面１Ｆに長孔である音孔１３が開けられ、この音孔１３を有する筺体１上をスライドして音孔１３の連通位置を変える孔９０を有するスライド板９１を有し、スライド板９１はシャフト９３に連結され、このシャフト９３は図８（ｂ）に示す筺体１内に設置されたモータ９４のシャフトであり、モータ９４の回転によってシャフト９３が回動し、スライド板９１を接近又は離間させる。この具体例では、モータ９４の両脇にハウジング１１を有し、そのハウジング１１内にマイクロホンアセンブリ３が収納される。

モータ９４の駆動によりシャフト９３が右回転をすると、図８（ｃ）（ｅ）に示すようにスライド板９１が相互に離間し筺体１に形成された音孔１３相互の遠い端に各スライド板９１の孔９０が離間して位置する。一方、モータ９４の駆動によりシャフト９３が左回転すると、図８（ｄ）（ｆ）に示すようにスライド板９１が相互に接近し筺体１に形成された音孔１３相互の近い端に各スライド板９１の孔９０が接近して位置する。こうして、図８（ｃ）（ｅ）に示す状態は、図７（ｄ）に示すようにスライド板９１同士を離して主音孔６１Ｍに対し副音孔６１Ｓを近付け指向軸間の角度を狭めた状態であり、図８（ｄ）（ｆ）に示す状態は、図７（ｃ）に示すようにスライド板９１同士を近付けて主音孔６１Ｍに対し副音孔６１Ｓを遠ざけ指向軸間の角度を広げた状態となっている。

このようにして、モータ９４による正転あるいは逆転の駆動を行うことによりユーザ側にて主音孔に対する副音孔の位置を変え指向軸の角度を変えることができ、ユーザの趣向に応じた動画記録についてのステレオ録音が可能となり、また、相手方が聞きやすいＴＶ電話のステレオ音声を得ることができる。
〔第３実施形態〕
これまでの説明は、二つのマイクロホンアセンブリを用いてステレオ音声を得ることを説明してきたが、この実施形態では、ステレオ音声を得る二つのマイクロホンアセンブリを通常の通話状態でのノイズキャンセルとして用い携帯電話背面からの雑音をカットする効果を得る。すなわち、ステレオ音声用の二つのマイクロホンアセンブリ３を備えると共に、更に通常の通話用のマイクロホンアセンブリ（図９では図示省略する）を備え、図９（ｂ）に示すように例えば動画撮影の場合は、ステレオ音声用の二つのマイクロホンアセンブリ３を動作させ、一方、図９（ａ）に示すように通常の通話の場合、必要に応じて装置背面からの雑音をカットするためにステレオ音声用の二つのマイクロホンアセンブリ３をノイズキャンセル用の音声集音装置として用いる。図１０は、このノイズキャンセル時の概略回路構成を示したもので、ステレオ音声用の二つのマイクロホンアセンブリ３は、反転回路１０１を介して混合器１０２に接続され、通話用のマイクロホンアセンブリ１００はそのまま混合器１０２に接続される。そして、この混合器１０２では、装置背面からの雑音の相殺手段として機能し、マイクロホンアセンブリ３と１００からの音声が相殺され出力される。スイッチ１０３の切り替えにより、このノイズキャンセル動作と、ステレオ音声動作ならびにノイズキャンセルがない通常の通話動作に切り替えることになる。

また、図１１では、ステレオ音声用の二つのマイクロホンアセンブリを用い、図１１（ａ）に示す装置１に対して遠い音源の場合はステレオ音声入力を取り込み、図１１（ｂ）に示す装置１に対して近い音源の場合には片方のマイクロホンアセンブリを非作動として、他の片方のマイクロホンアセンブリのみを用いてモノラルの音声入力を取り込む。このようにして、近くの音声を片方のマイクロホンアセンブリのみにて取り込むことにより、この片方のマイクロホンアセンブリにて通常の通話を行うことができる。ステレオ音声入力ではなく片方のマイクロホンアセンブリのみを用いる場合には、実際上図１２に示すように一方のマイクロホンアセンブリ３に非作動手段であるスイッチ１０４を設けオン・オフすることで、作動・非作動を切り替えることができる。

これまでの説明は、携帯電話を引き合いにして説明してきたが、本発明は、携帯電話のほかＰＤＡ等の小型情報通信機器、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、玩具等の携帯電子機器についても、適用することができる。

本発明の第１実施形態を示す一部分解構成図である。 マイクロホンアセンブリ及びマイクロホンの分解構成図である。 筺体一部及びマイクロホンアセンブリの断面図である。 指向軸の説明図である。 指向軸と坐りの説明図である。 指向軸を変更する場合の説明図である。 第２実施形態の指向軸を調整可能な構成図である。 具体的な指向軸調整機構の説明図である。 第３実施形態のノイズキャンセルの説明図である。 ノイズキャンセルの簡略回路図である。 片方を非作動とした場合の説明図である。 片方を非作動とした場合の簡略回路図である。

Claims (7)

1. エレクトレットコンデンサマイクロホンを内蔵したマイクロホンアセンブリを有する携帯電子機器であって、エレクトレットコンデンサマイクロホンの軸心に対し一方に片寄りこのエレクトレットコンデンサマイクロホンの前後いずれかの一面に連通する主音孔とこの主音孔に対し上記エレクトレットコンデンサマイクロホンの軸心の一方と反対の他方に片寄りこのエレクトレットコンデンサマイクロホンの前後いずれかの他の一面に連通する副音孔とを有するマイクロホンアセンブリ二個を、同じ向きで離れた位置に配置ししかも上記副音孔を筺体の一面に上記主音孔を筺体の上記一面に連続する他面に備えかつ上記副音孔の位置から上記主音孔の位置にかけて定まる指向軸を相互に広がる角度に設定したことを特徴とする携帯電子機器。
2. 上記マイクロホンアセンブリは、筺体の中心に対して左右対称位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の携帯電子機器。
3. 上記マイクロホンアセンブリそれぞれにより形成される指向軸相互間の角度は、１２０度±３０度の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の携帯電子機器。
4. 上記エレクトレットコンデンサマイクロホンの前面外部もしくは後面外部または内部に音響抵抗部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の携帯電子機器。
5. 上記二個のマイクロホンアセンブリの副音孔にそれぞれ連通する二個の孔がそれぞれ形成され、上記筐体の上記一面にスライド可能である二枚のスライド板と、
   一端に上記二枚のスライド板の一方が連結され、他端に上記二枚のスライド板の他方が連結され、上記筐体の上記一面に回動自在に支持されたシャフトとを含み
   上記シャフトの回動により、上記二枚のスライド板に形成された孔が互いに接近離間し、上記マイクロホンアセンブリそれぞれにより形成される指向軸相互間の角度を調整可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の携帯電子機器。
6. 上記二個のマイクロホンアセンブリのうち一つのマイクロホンアセンブリの非作動手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の携帯電子機器。
7. 上記二個のマイクロホンアセンブリの音声出力の相殺手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の携帯電子機器。

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