以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(実施形態1)
本実施形態の通話装置Aは図2〜図4に示され、後面に開口を形成したボディA10と、ボディA10の開口に覆設したカバーA11とでハウジングA1を構成し、ハウジングA1内に、スピーカSP、マイクロホン基板MB1、通話スイッチSW1、音声処理部10を備える。
音声処理部10は、図4に示すように、通信部10a、エコーキャンセル部10b,10c、増幅部10d、信号処理部10eを備えたICで構成され、ハウジングA1内に配置される。他の部屋等に設置されている通話装置Aから情報線Lsを介して送信された音声信号は、通信部10aで受信され、エコーキャンセル部10bを介して増幅部10dで増幅された後、スピーカSPから出力される。また、通話スイッチSW1を操作することで通話可能状態となり、マイクロホン基板MB1上のマイクロホンM1(第1のマイクロホン),マイクロホンM2(第2のマイクロホン)から入力された各音声信号は信号処理部10eで後述する信号処理を施された後、エコーキャンセル部10cを通過し、通信部10aから情報線Lsを介して他の部屋等に設置されている通話装置Aへ送信される。すなわち、部屋間で双方向の通話が可能なインターホンとして機能するものである。なお、通話装置Aの電源は、設置場所の近傍に設けたコンセントから供給されるか、あるいは情報線Lsを介して供給されてもよい。
スピーカSPは、図2に示すように、冷間圧延鋼板(SPCC,SPCEN)、電磁軟鉄(SUY)等の厚み0.8mm程度の鉄系材料で形成されて一端を開口した円筒状のヨーク20を具備し、ヨーク20の開口端から外側に向かって円形の支持体21が延設されている。
ヨーク20の筒内にはネオジウムで形成された円柱型永久磁石22(例えば、残留磁束密度1.39T〜1.43T)を配置し、ドーム型の振動板23の外周側の縁部が支持体21の縁端面に固定されている。
振動板23は、PET(PolyEthyleneTerephthalate)またはPEI(Polyetherimide)等の熱可塑性プラスチック(例えば、厚み12μm〜35μm)で形成される。振動板23の背面には筒状のボビン24が固定されており、このボビン24の後端にはクラフト紙の紙管にポリウレタン銅線(例えば、φ0.05mm)を巻回することによって形成されたボイスコイル25が設けられている。ボビン24およびボイスコイル25は、ボイスコイル25がヨーク20の開口端に位置するように設けられており、ヨーク20の開口端近傍を前後方向に自在に移動する。
ボイスコイル25のポリウレタン銅線に音声信号を入力すると、この音声信号の電流と永久磁石22の磁界とにより、ボイスコイル25に電磁力が発生するため、ボビン24が振動板23を伴なって前後方向に振動させられる。このとき、振動板23から音声信号に応じた音が発せられる。すなわち、動電型のスピーカSPが構成される。
そして、スピーカSPの振動板23が対向するハウジングA1の前面内側には、リブ11が形成されており、スピーカSPの円形の支持体21の外周端部から前面側に突出した凸部21aの端面がリブ11に当接し、振動板23がハウジングA1の前面に内側から対向する状態でスピーカSPが固定される。
ハウジングA1内にスピーカSPが固定されると、ハウジングA1の前面内側とスピーカSPの表面側(振動板23側)とで囲まれた空間である前気室Bf、ハウジングA1の後面内側および側面内側とスピーカSPの裏面側(ヨーク20側)とで囲まれた空間である後気室Brが形成される。前気室Bfは、ハウジングA1の前面に複数設けた音孔12を介して外部に連通している。後気室Brは、スピーカSPの支持体21の端部とハウジングA1の内面のリブ11とが密着することで、前気室Bfとは絶縁した(連通していない)空間となり、さらにカバーA11がボディA10の後面開口に密着することで、外部とも絶縁した密閉された空間となっている。
次に、マイクロホン基板MB1は、図5に示すように、マイクロホンのベアチップBC1とICKa1との対、マイクロホンのベアチップBC2とICKa2との対をモジュール基板2の一面2aに各々実装し、ベアチップBC1、ICKa1、モジュール基板2上の配線パターン(図示無し)の各間、およびベアチップBC2、ICKa2、モジュール基板2上の配線パターン(図示無し)の各間をワイヤWで各々接続(ワイヤボンティング)した後、ベアチップBC1とICKa1の対を覆うようにシールドケースSC1を実装し、ベアチップBC2とICKa2の対を覆うように、シールドケースSC2を実装することで、ベアチップBC1、ICKa1、シールドケースSC1で構成されるマイクロホンM1、ベアチップBC2、ICKa2、シールドケースSC2で構成されるマイクロホンM2を備えている。
ベアチップBC(ベアチップBC1またはBC2)は、図6に示すように、シリコン基板1bに穿設した孔1cを塞ぐようにシリコン基板1bの一面側にSi薄膜1dが形成され、このSi薄膜1dとの間にエアーギャップ1eを介して電極1fが形成され、さらに音声信号を出力するパッド1gが設けられており、コンデンサ型のシリコンマイクロホンを構成している。そして、外部からの音響信号がSi薄膜1dを振動させることで、Si薄膜1dと電極1fとの間の静電容量が変化して電荷量が変化し、この電荷量の変化に伴ってパッド1g,1gから音響信号に応じた電流が流れる。このベアチップBCは、シリコン基板1bをモジュール基板2上にダイボンディングし、特にベアチップBC2のSi薄膜1dは、モジュール基板2に穿設した音孔F2に対向している。
そして、マイクロホンM1は、シールドケースSC1の底面側を集音面として、シールドケースSC1の底面に穿設した音孔F1を介して伝達されるモジュール基板2の一面2a側からの音響信号に対して高い指向性を有し、マイクロホンM2は実装面側を集音面として、モジュール基板2に穿設した音孔F2を介してモジュール基板2の他面2b側から伝達される音響信号に対して高い指向性を有しており、互いに逆方向となるモジュール基板2の両面方向に指向性を有するものになる。このように構成されたマイクロホン基板MB1は、モジュール基板2の一面2aにマイクロホンM1,M2の両方を実装しているので、マイクロホン基板MB1の厚さを薄くできる。
図7(a)は、マイクロホン基板MB1を、モジュール基板2の一面2a側から見た平面図であり、モジュール基板2は、マイクロホン部M1を配置する矩形部2fと、マイクロホン部M2を配置する矩形部2gと、矩形部2f,2g間を連結する連結部2hとで構成され、矩形部2gは矩形部2fより大きく形成される。そして、矩形部2gの縁部に沿って、負電源パッドP1,正電源パッドP2,出力1パッドP3,出力2パッドP4が設けられている。
そして、図7(b)に示すように、負電源パッドP1には外部から供給される電源電圧の負側、正電源パッドP2には電源電圧の正側が接続されて、モジュール基板2上の配線パターンを介してマイクロホン部M1,M2に電源を供給している。また、出力1パッドP3からは、マイクロホン部M1が集音した音声信号がモジュール基板2上の配線パターンを介して出力され、出力2パッドP4からは、マイクロホン部M2が集音した音声信号がモジュール基板2上の配線パターンを介して出力される。なお、出力パッドP3,P4から出力される音声信号のグランドは、負電源パッドP1で兼用される。
このように、マイクロホン部M1,M2の電源を共通の負電源パッドP1、正電源パッドP2から供給し、さらにマイクロホン部M1,M2の各出力のグランドを負電源パッドP1で兼用することで、パッドの数を減らすことができ、構成が簡単になる。
次に、マイクロホン基板MB1の動作について説明する。
まず、集音した音響信号に応じてベアチップBC1,BC2から流れる各電流は、ICKa1,Ka2によってインピーダンス変換されるとともに電圧信号に変換され、音声信号として出力1パッドP3、出力2パッドP4から各々出力される。
ICKa(ICKa1またはKa2)は、図8の回路構成を備えており、電源パッドP1,P2から供給される電源電圧+V(例えば5V)を定電圧Vr(例えば12V)に変換するチップICからなる定電圧回路Kbを備えており、抵抗R11とベアチップBCとの直列回路に定電圧Vrが印加され、抵抗R11とベアチップBCとの接続中点はコンデンサC11を介してジャンクション型のJ−FET素子S11のゲート端子に接続される。J−FET素子S11のドレイン端子は動作電源+Vに接続され、ソース端子は抵抗R12を介して電源電圧の負側に接続される。ここで、J−FET素子S11は電気インピーダンスの変換用であり、このJ−FET素子S11のソース端子の電圧が音声信号として出力される。なお、ICKaのインピーダンスの変換回路は、上記構成に限定されるものではなく、例えばオペアンプによるソースフォロワ回路の機能を有する回路であってもよく、または必要に応じてICKa内に音声信号の増幅回路を設けてもよい。
そして、マイクロホン基板MB1は、上記のようにモジュール基板2上の配線パターンを介して信号伝達、給電を行うことで、信号線、給電線を効率よく構成できるとともに、ハウジングA1の外面に取付可能となる。本実施形態では、モジュール基板2の一面2aをハウジングA1の前面外側に沿って配置し、マイクロホンM1はハウジングA1前面の開口13を挿通して集音面を前気室Bfに向けており、シールドケースSC1の底面に穿設したマイクロホンM1の音孔F1はスピーカSPの振動板23に対向して、音孔F1を介して伝達されるスピーカSPからの音声に対して高い指向性を有するので、スピーカSPが発する音声を確実に集音することができる。また、マイクロホンM2は、ハウジングA1の前面に設けた凹部14に嵌合し、モジュール基板2に穿設したマイクロホンM2の音孔F2はスピーカSPの出力方向に向かってハウジングA1の外部(前方)に面しているので、音孔F2を介して伝達される、通話装置Aの前方に位置する話者からの音声に対して高い指向性を有している。なお、スピーカSPの中心から各マイクロホンM1,M2の中心までの距離をそれぞれX1,X2とすると、X1<X2となる。
また、スピーカSPの裏面が面する後気室Brは、ハウジングA1内で密閉されるので、スピーカSPの裏面から放射される音声は後気室Brから漏れ難くなり、スピーカSPとマイクロホンM2との音響結合を低減させている。さらにスピーカSPの裏面(振動板23の裏面)から放射される音は、スピーカSPの表面(振動板23の表面)から放射される音と位相が反転しており、このスピーカSPの裏面から放射される音が前方に回り込むと、スピーカSPの表面から放射される音と互いに打ち消しあって、スピーカSPの放射音圧が低下し、前方にいる話者にはスピーカSPが発する音声が聞こえ難いものとなるが、上記のようにスピーカSPの裏面から放射される音はハウジングA1の外部に漏れ難いので、上記回り込みによるスピーカSPの放射音圧の低下を防いでいる。
また、マイクロホンM2を収納した凹部14は後気室Brと連通していない分離された空間であるので、マイクロホンM2はスピーカSPの発する音声をさらに集音し難くなり、スピーカSPとマイクロホンM2との音響結合をさらに低減させている。すなわち、上記構成によって、スピーカSPが発する音声と話者の発する音声とをマイクロホンM1,M2で分離して集音しているのである。
また、マイクロホン基板MB1をハウジングA1内に配置すると前気室Bfと後気室Brとの間の空間的な絶縁を維持することが困難であるが、本実施形態のようにマイクロホン基板MB1をハウジングA1の外面に取り付けることで、前気室Bfと後気室Brとの間の空間的な絶縁を維持することができる。
そして、本実施形態では、スピーカSPの音声出力をマイクロホンM1,M2が拾うことで発生するハウリングを防止するために、以下の構成を備えている。
まず、音声処理部10に収納されている信号処理部10eは、図1に示すように、サンプルホールド回路30,31と、マルチプレクサ回路32と、A/D変換回路33と、推測回路342〜34nと、バンドパスフィルタ351〜35nと、バンドパスフィルタ361〜36nと、減衰回路371〜37nと、演算回路38と、タイミング制御部39と、クロック発生回路40とで構成される。サンプルホールド回路30,31、マルチプレクサ回路32、A/D変換回路33の各動作は、クロック発生回路40で生成したクロック信号を入力されたタイミング制御部39によって制御されており、以下、各回路の動作について説明する。図9〜図12は、スピーカSPが発する音声をマイクロホンM1,M2が集音したときの信号処理部10eの各部における信号波形を示す。
まず、マイクロホンM1は、集音面がスピーカSPに向かって実装されており、通話装置Aの前方に位置する話者H(図1参照)が発する音声(送話音声)よりも、スピーカSPが発する音声を感度よく集音する。一方、マイクロホンM2は、集音面が前方に向かって配置されており、スピーカSPが発する音声よりも、通話装置Aの前方に位置する話者Hが発する音声を感度よく集音する。
すなわち、マイクロホンM1が出力する音声信号Y11は、スピーカSPが発する音声に対しては感度が高く振幅が大きくなるが、話者Hが発する音声に対しては感度が低く振幅が小さくなる。また、マイクロホンM2が出力する音声信号Y21は、話者Hが発する音声に対しては感度が高く振幅が大きくなるが、スピーカSPが発する音声に対しては感度が低く振幅が小さくなる。
さらに、送話時には、話者Hが発する音声とスピーカSPが発する音声との両方がマイクロホンM1,M2にて集音されるが、スピーカSPの中心から各マイクロホンM1,M2の中心までの距離X1,X2はX1<X2であるので、スピーカSPからの音声に対しては、マイクロホンM1の音声信号Y11とマイクロホンM2の音声信号Y21との間に位相差が生じ、両マイクロホンM1,M2とスピーカSPとの距離の差(X2−X1)に相当する音波の遅延時間[Td=(X2−X1)/Vs](Vsは音速)だけ、マイクロホンM1の音声信号Y11に比べてマイクロホンM2の音声信号Y21の位相が遅れる(図9(a)(b)参照)。この遅延時間Tdは、理想的な条件下(例えば、点音源、ハウジング密閉構造、回路構成のCRのバラツキがない等)では、スピーカSPが発する音声の周波数に依存せず周波数に対して一定であるが、実際には理想的な条件下ではないのでスピーカSPが発する音声の周波数に依存している。
また、音声信号Y11,Y12の振幅も上記同様に、理想的な条件下では、スピーカSPが発する音声の周波数に依存せず周波数に対して一定であるが、実際には理想的な条件下ではないのでスピーカSPが発する音声の周波数に依存している。
一方、マイクロホンM1,M2と話者Hとの各距離は等しいとみなせるので、話者Hが発する音声に対しては、両マイクロホンM1,M2の各音声信号Y11,Y21は、略同一位相となる。
そして、サンプルホールド回路30,31は、マイクロホンM1,M2のアナログの音声信号Y11,Y21をサンプルホールドする。このサンプルホールド動作は、タイミング制御部39がサンプルホールド回路30,31へ出力する各クロック信号Si1,Si2の立ち上がりに同期して行われ(図9(c)(d)参照)、クロック信号Si1,Si2の周波数は、音声の周波数帯域が0.6〜3.4KHz程度であることから、音声の最大周波数を4KHzとして、4KHz×2=8KHzに設定し、サンプルホールド周期T1=125μsecとした。さらに、スピーカSPが発する周波数f1(第1の周波数)の音声に対して、マイクロホンM2の音声信号Y21の位相がマイクロホンM1の音声信号Y11に比べて遅延時間Td1だけ遅れていることから、クロック信号Si2をクロック信号Si1に対して遅延時間Td1遅れて発生させるようにタイミング制御部39の動作を予め設定しておくことで、マイクロホンM1,M2が出力する各音声信号Y11,Y21が周波数f1で同一位相となる箇所をサンプルホールドしている。而して、サンプルホールド回路30はアナログのサンプリング値a11,b11,c11,d11,e11,………をサンプリング周波数8KHz(周期T1=125μsec)で取得し、さらにサンプルホールド回路30の動作に対して遅延時間Td1遅れて、サンプルホールド回路31はアナログのサンプリング値a21,b21,c21,d21,e21,………をサンプリング周波数8KHzで取得する(図9(a)(b)参照)。すなわち、サンプルホールド回路30は、サンプルホールド回路31がマイクロホンM2からの音声信号をサンプルホールドするタイミングから遅延時間Td1前のタイミングでマイクロホンM1からの音声信号をサンプルホールドしている。
次に、A/D変換回路33で、上記サンプリング値をデジタル信号に変換するのであるが、本実施形態ではマイクロホンM1,M2の2つの出力に対して1つのA/D変換回路33を用いるので、A/D変換回路33の入力を、サンプルホールド回路30,31の各出力に切替可能に接続する接続切替手段であるマルチプレクサ32を備えている。
マルチプレクサ32は、タイミング制御部39が出力するクロック信号Si3に同期して接続切替を行い(図9(e)参照)、クロック信号Si3がHレベルのときはサンプルホールド回路30側に接続し、クロック信号Si3がLレベルのときはサンプルホールド回路31側に接続する。したがって、クロック信号Si3は、クロック信号Si1が立ち上がってサンプルホールド回路30が新しいデータをサンプルホールドするとHレベル、次にクロック信号Si2が立ち上がってサンプルホールド回路31が新しいデータをサンプルホールドするとLレベルとなるように、8KHzの周波数で生成される。このように、マルチプレクサ32を用いることで、マイクロホンM1,M2の各音声信号を1つのA/D変換回路33でデジタル信号に変換することができるので、マイクロホンM1,M2に各々A/D変換回路を接続する構成に比べて、コストを低減できるとともに回路の簡略化も実現できる。
次に、A/D変換回路33は、タイミング制御部39が出力する割り込み信号Si4に同期してA/D変換を開始する(図9(f)参照)。割り込み信号Si4は、クロック信号Si1が立ち上がってサンプルホールド回路30が新しいデータをサンプルホールドし、且つクロック信号Si3がHレベルでサンプルホールド回路30の出力がA/D変換回路33に接続されているとき、およびクロック信号Si2が立ち上がってサンプルホールド回路31が新しいデータをサンプルホールドし、且つクロック信号Si3がLレベルでサンプルホールド回路31の出力がA/D変換回路33に接続されているときに発生する周波数16KHzの信号である。すなわち、マイクロホンM1のアナログのサンプリング値a11,b11,c11,d11,e11,………、およびマイクロホンM2のアナログのサンプリング値a21,b21,c21,d21,e21,………は、周波数16KHzの割り込み信号Si4のタイミングでa11,a21,b11,b21,c11,c21………の順にデジタル信号に変換される(図9(g)参照)。したがって、本実施形態のA/D変換回路33は、高速処理機能(例えば1MHz)を備える必要がなく、低コスト化を図ることができる。なお分解能は、16bit,14bit,12bitのいずれかを用いる。
そして、A/D変換回路33からは、サンプルホールド回路30のサンプリング値a11,b11,c11,d11,e11,………で構成される音声信号Y121、サンプルホールド回路31のサンプリング値a21,b21,c21,d21,e21,………で構成される音声信号Y22が出力される。
以降の処理は、マイクロホンM1,M2の各音声信号のサンプリング値をメモリに格納してデジタル処理されるのであるが、本実施形態では、サンプルホールド回路30、サンプルホールド回路31を互いに上記遅延時間Td1ずらして動作させ、マイクロホンM1,M2が出力する各音声信号Y11,Y21が周波数f1で同一位相となる箇所をサンプルホールドしており、マイクロホンM1のサンプリング値a11とマイクロホンM2のサンプリング値a21、マイクロホンM1のサンプリング値b11とマイクロホンM2のサンプリング値b21、マイクロホンM1のサンプリング値c11とマイクロホンM2のサンプリング値c21、………を各々対応させることで、マイクロホンM1,M2の各音声信号が周波数f1で同一位相となっている。
しかし、前述のように、遅延時間TdはスピーカSPが発する音声の周波数に依存しており、本実施形態の構成では音声信号Y11,Y21が周波数f1で同一位相となるが、周波数f1以外の周波数では音声信号Y11,Y21が同一位相となっていない。
そこで、マイクロホンM1で集音した音声信号の周波数f1の成分に対する、互いに異なる周波数f2〜fn(第2の周波数)の成分の位相差をずれ時間Th2〜Thnとして、以下の処理を行う。
まず、音声信号Y121,Y22はn系統に各々分岐し、各系統において以下の処理が施される。まず、音声信号Y121は、1系統を除くn−1系統において、推測回路342〜34nに入力される。推測回路342〜34nは、サンプルホールド回路30のサンプリング値a11,b11,c11,d11,e11,………(音声信号Y121)を直線補間し、サンプリング値a11,b11,c11,d11,e11,………間は曲線ではなく、直線で推移していると近似する。そして、この直線近似に基づいて、各サンプリング値a11,b11,c11,d11,e11,………を取得したタイミングから、ずれ時間Th2〜Thnずれたタイミングで、マイクロホンM1から出力されていたと考えられる各音声信号を推測する。上記ずれ時間Th2〜Thnは、スピーカSPが発する音声をマイクロホンM1が集音したときに、スピーカSPが発する音声に含まれる互いに異なる周波数f2〜fnの各成分の位相が、上記周波数f1の成分に比べてずれる時間であり、マイクロホンM1が出力する音声信号Y11に含まれる周波数f2〜fnの成分毎に、音声信号Y11に含まれる周波数f1の成分と同一位相となる信号を、推測回路342〜34nによって得るのである。なお、推測する音声信号が、サンプリング値a11,b11,c11,d11,e11,………に対して早いタイミングとなる方向へずれるか、遅いタイミングとなる方向へずれるかは、周波数f1に対する周波数f2〜fnの高低によって決まる。
例えば、図10に示すように、マイクロホンM1の音声信号Y11の実際の波形Y11a上にあるサンプリング値a1,b1の間が直線Y11bで近似される場合、サンプルホールド回路30がサンプリング値b1をサンプルホールドするタイミングtbから周波数fmの音波に対するずれ時間Thm前のタイミングでのマイクロホンM1からの実際の音声信号は波形Y11a上のasであるが、直線補間によって直線Y11b上の音声信号ahと推測するのである。ここで、スピーカSPからの音声信号がexp(jωt)で表されるとすると、a1=exp(jωta)となり、b1=exp(jω(ta+T1))となるので、推測した音声信号ahは、[数1]のようになる。
なお、ずれ時間Thm(Th2〜Thn)は、予め周波数f2〜fn毎に実測して設定されている。
[数1]をまとめると[数2]のようになる。
したがって直線補間によって推測された音声信号ahは、{(1+(exp(−jωt)−1)・Th/T1)}の項によって、振幅、位相が変化し、振幅特性Ah(ω)は[数3]のようになり、位相特性θh(ω)は[数4]のようになる。
また、フェーザベクトルで図10中のah、as、b1を表すと図11(a)(b)のようになる。図11(a)は、Th<(T1/2)の場合を示す。なお、Th<(T1/2)であっても同様に直線補間することができ、図11(b)は、Th>(T1/2)の場合のフェーザベクトルを示す。
推測回路342〜34nは、上記のように直線補間を用いて、マイクロホンM1の音声信号の推測処理を行っており、推測回路342は、周波数f2においてマイクロホンM2の音声信号Y21と同一位相となるマイクロホンM1の音声信号Y122を出力し、………、推測回路34nは、周波数fnにおいてマイクロホンM2の音声信号Y21と同一位相となるマイクロホンM1の音声信号Y12nを出力する。このように直線補間を行うことで通話信号の推測を容易に行うことができ、さらには周波数f2〜fnに対応するマイクロホンM1の音声信号をサンプルホールドする必要がないので回路規模の縮小、コスト低減、小型化を図ることができる。
次に、A/D変換回路33から出力される音声信号Y121は、バンドパスフィルタ351によって周波数f1を含む周波数帯域G1の成分が通過し、推測回路342から出力される音声信号Y122は、バンドパスフィルタ352によって周波数f2を含む周波数帯域G2の成分が通過し、………、推測回路34nから出力される音声信号Y12nは、バンドパスフィルタ35nによって周波数fnを含む周波数帯域Gnの成分が通過する。また、音声信号Y22は、バンドパスフィルタ361によって周波数帯域G1の成分が分離され、バンドパスフィルタ362によって周波数帯域G2の成分が分離され、………、バンドパスフィルタ36nによって周波数帯域Gnの成分が分離されて、n系統に振り分けられる。そして、バンドパスフィルタ351,361が出力する周波数帯域G1の音声信号Y231,Y131は、サンプルホールド回路301とサンプルホールド回路311とを互いに上記遅延時間Td1ずらして動作させることで周波数f1において同一位相となっている。さらに、バンドパスフィルタ352,362が出力する周波数帯域G2の音声信号Y232,Y132、………、バンドパスフィルタ35n,36nが出力する周波数帯域Gnの音声信号Y23n,Y13nは、推測回路342、………、34nによって周波数f2〜fnにおいて各々同一位相(図12(a)(b)参照)となっている。なお、A/D変換回路33より後段の信号はデジタル信号であるが、説明のため図12〜図14の各波形はアナログ波形で示している。
減衰回路371は、バンドパスフィルタ351を通過したマイクロホンM1の音声信号Y131を減衰させて音声信号Y141を生成し、減衰回路372は、バンドパスフィルタ352を通過したマイクロホンM1の音声信号Y132を減衰させて音声信号Y142を生成し、………、減衰回路37nは、バンドパスフィルタ35nを通過したマイクロホンM1の音声信号Y13nを減衰させて音声信号Y14nを生成し、各周波数帯域G1〜Gn毎に、両マイクロホンM1,M2とスピーカSPとの距離の差(X2−X1)や、マイクロホンM1,M2の感度差に相当するレベル調整を行ない、スピーカSPが発する音声の各周波数帯域G1〜Gn(周波数f2〜fn)における両マイクロホンM1,M2の出力レベルを一致させる(図13(a)(b)参照)。
次に、演算回路38aは、マイクロホンM2の音声信号Y231からマイクロホンM1の音声信号Y141を減算することで、周波数帯域G1においてスピーカSPからの音声成分が打ち消された音声信号を生成し、マイクロホンM2の音声信号Y232からマイクロホンM1の音声信号Y142を減算することで、周波数帯域G2においてスピーカSPからの音声成分が打ち消された音声信号を生成し、………、マイクロホンM2の音声信号Y23nからマイクロホンM1の音声信号Y14nを減算することで、周波数帯域GnにおいてスピーカSPからの音声成分が打ち消された音声信号を生成し(図14(a)参照)、さらに各周波数帯域G1〜Gnでの前記減算結果を全て加算しており、スピーカSPからの音声成分が各周波数帯域G1〜Gn毎に打ち消された音声信号Yaが生成される(図14(b)参照)。なお、図14(a)では、音声信号Y14nを反転させた音声信号Y14n’を音声信号Y23nに加算することで、音声信号Y23nからマイクロホンM1の音声信号Y14nを減算している。
一方、マイクロホンM1,M2前方の話者Hが発する音声に対しては、集音面を話者Hに向かって配置したマイクロホンM2の音声信号Y21の振幅が、集音面をスピーカSPに向かって配置したマイクロホンM1の音声信号Y11の振幅よりも大きくなる。さらに、マイクロホンM1からの信号は減衰回路371〜37nで減衰するので、音声信号Y231〜23nに含まれる話者Hからの音声成分は、音声信号Y141〜14nに含まれる話者Hからの音声成分よりさらに大きくなる。すなわち、音声信号Y14nに含まれる話者Hからの音声成分と、音声信号Y23nに含まれる話者Hからの音声成分との振幅差は大きくなり、演算回路38aで上記減算処理を施しても、音声信号Yaには、話者Hが発する音声に応じた信号が十分な振幅を維持した状態で残る。
以上のようにして信号処理部10eが出力する音声信号YaではスピーカSPからの音声成分が周波数帯域G1〜Gn毎に低減され、一方、通話装置A前方の話者HからマイクロホンM1,M2に向って発した音声成分は残っており、音声信号Yaでは、残したい話者Hからの音声成分と、低減したいスピーカSPからの音声成分との相対的な差が広い周波数帯域に亘って大きくなり、スピーカSPの音声出力をマイクロホンM1,M2が拾うことで発生するハウリングの発生を防止する効果が向上している。
本実施形態の信号処理部10eを用いて、スピーカ音のキャンセル量を周波数f1=1KHzで最適化した2KHz以下の周波数帯域G1、スピーカ音のキャンセル量を周波数f2=3KHzで最適化した2KHz以上の周波数帯域G2の2つに分割した場合のスピーカ音のキャンセル量は図15のデータY1で示され、このデータY1を近似すると曲線Y2で表され、周波数1KHz近傍と3KHz近傍の両方でキャンセル量がピークとなる特性を有しており、広い周波数帯域に亘ってスピーカ音のキャンセル効果があることが分かる。
次に、本実施形態の信号処理部10eによるスピーカ音のキャンセル効果について、数式を用いて説明する。スピーカSPからの音声信号がexp(jωt)で表されるとすると、マイクロホンM1,M2の各音声信号の位相を一致させないで、両音声信号の差をとった場合、信号処理部10eの出力Yaに残っているスピーカ音は、[数5]で表され、その振幅特性U1は[数6]のようになる。
次に、本実施形態の上記直線補間を用いた推測処理を行い、さらにマイクロホンM1,M2の各音声信号の位相を一致させた状態で、両音声信号の差をとった場合、信号処理部10eの出力Yaに残っているスピーカ音は、[数7]で表され、その振幅特性U2は[数8]のようになる。
なお、ずれ時間Th、サンプルホールド周期T1は、上記[数1]〜[数4]におけるものと同様であり説明は省略する。
そして、[振幅特性|U1|2−振幅特性|U2|2]は、[数9]のようになる。但し、D=Th/T1とする。
[数9]の右辺の第1項[2D(1−D)(1+cos(ωT1))]は、0<ωT1<πより、正となる。また、右辺の第2項[2D{cos(ωT1/2)cos{ω((T1/2)−Th)}}]は、0<ωT1<πであり、さらにTh<(T1/2)であれば、正となる。したがって、[|U1|2−|U2|2]は正であり、位相調整を行わないよりも、本実施形態の上記直線補間を用いた推測処理を行った上で位相調整を行うほうが、出力Yaに残っているスピーカ音は減少しており、キャンセル効果があるといえる。なお、上記ではTh<(T1/2)の場合について説明したが、Th>(T1/2)であっても同様の効果を奏し得る。
なお、上記例では、サンプルホールド回路30,31へ出力するクロック信号Si1,Si2の周波数を8KHz(サンプルホールド周期T1=125μsec)に設定して説明したが、クロック信号Si1,Si2の周波数は8〜16KHz(サンプルホールド周期T1=62.5〜125μsec)であってもよい。クロック信号Si1,Si2の周波数が16KHzの場合は、A/D変換回路33がA/D変換を開始する割り込み信号Si4を周波数32KHzで発生させればよく、この場合でもA/D変換回路33は、高速処理機能(例えば1MHz)を備える必要がなく、低コスト化を図ることができる。
次に、信号処理部10eが出力する音声信号はエコーキャンセル部10cに出力され、エコーキャンセル部10b,10c(図4参照)では、以下の処理を行うことでさらなるハウリング防止を図っている。
まず、エコーキャンセル部10cは、エコーキャンセル部10bの出力を参照信号として取り込み、信号処理部10eの出力に対して演算を施すことにより、スピーカSPからマイクロホンM1,M2に回り込んだ音声信号をさらにキャンセリングする。一方、エコーキャンセル部10bも、エコーキャンセル部10cの出力を参照信号として取り込み、通信部10aの出力に対して演算を施すことにより、通話先の相手側でのスピーカからマイクロホンへの音声信号の回り込みをキャンセリングする。
具体的には、エコーキャンセル部10b,10cは、スピーカSP−マイクロホンM1,M2−信号処理部10e−エコーキャンセル部10c−通信部10a−エコーキャンセル部10b−増幅部10d−スピーカSPで構成されるループ回路内に設けた可変損失手段(図示無し)での損失量を調節することにより、ループゲインが1以下となるようにしてハウリングを防止するのである。ここで、送話信号と受話信号とのうち信号レベルが小さいほうは重要ではないとみなし、信号レベルが小さいほうの伝送路に挿入された可変損失回路の伝送損失を大きくするようにしている。
なお、マイクロホンM1,M2の数は各々1つに限定されるものではなく、マイクロホンM1,M2として複数のマイクロホンを各々備えてもよい。
また、マイクロホンM1,M2が各々出力する音声信号を、マルチプレクサ32を介して1つのA/D変換回路33でデジタル信号に変換している。しかし、図1において、サンプルホールド回路30,31の各後段にA/D変換回路を各々設けて、マイクロホンM1,M2の出力毎に音声信号をデジタル信号に変換してもよい。この場合、マルチプレクサを設ける必要はない。
(実施形態2)
実施形態1の信号処理部10eにおいては、演算回路38aの前段にバンドパスフィルタ351〜35n、361〜36nを設けて周波数分割を行っているが、本実施形態ではフィルタ手段を設けずに実施形態1の周波数分割と略同様の効果を得ることができる信号処理部10eについて説明する。
まず、本実施形態の信号処理部10eは図16に示すように演算回路38bを備え、演算回路38bは、A/D変換回路33からの音声信号Y22が直接入力され、A/D変換回路33aからの音声信号Y121、およびA/D変換回路33aから推測回路342〜34nを通過した音声信号Y122〜Y12nが減衰回路371〜37nを介して入力されている。すなわち、実施形態1と同様にスピーカSPが発する音声に対するマイクロホンM1,M2の各音声信号を周波数帯域G1〜Gn毎に同一位相とし、さらに減衰回路371〜37nによってマイクロホンM1,M2の各音声信号を周波数帯域G1〜Gn毎に同一振幅とした各信号が、バンドパスフィルタ351〜35n、361〜36n(図1参照)を介さずに、演算回路38bに入力されている。
演算回路38bは、マイクロホンM2の音声信号Y22からマイクロホンM1の音声信号Y141を減算することで、周波数帯域G1においてスピーカSPからの音声成分が打ち消された音声信号を生成し、マイクロホンM2の音声信号Y22から、マイクロホンM1の音声信号Y142を減算することで、周波数帯域G2においてスピーカSPからの音声成分が打ち消された音声信号を生成し、………、マイクロホンM2の音声信号Y22から、マイクロホンM1の音声信号Y14nを減算することで、周波数帯域GnにおいてスピーカSPからの音声成分が打ち消された音声信号を生成し、各周波数帯域G1〜Gnでの減算結果を全て加算する。さらに当該加算結果を周波数帯域の分割数nで割って平均化することで、スピーカSPからの音声成分が各周波数帯域毎G1〜Gn毎に打ち消された音声信号Yaが生成される。
上記平均化処理によって、バンドパスフィルタ351〜35n、361〜36nのフィルタ手段を設けずに実施形態1の周波数分割と略同様の効果を得ることができるのであるが、この平均化処理について、以下詳述する。
平均化処理とは、スピーカSPが発する音声に対して、周波数帯域G1〜Gn毎に位相、振幅を一致させたマイクロホンM1,M2の各音声信号の差分を、各周波数帯域G1〜Gnに分離するフィルタ手段を通さずに単純に加算し、周波数帯域の分割数nで割って平均化する処理であり、フィルタ手段が不要となって、回路規模の縮小、コスト低減、小型化を図ることができる。下記[数5]は、上記平均化処理によるスピーカ音のキャンセル量Zmaveを導出する数式であり、
ここで、Zm1は、周波数帯域G1で位相、振幅を一致させたマイクロホンM1,M2の音声信号の上記減算処理によるスピーカ音のキャンセル量であり、Zm2は、周波数帯域G2で位相、振幅を一致させたマイクロホンM1,M2の音声信号の上記減算処理によるスピーカ音のキャンセル量であり、………、Zmnは、周波数帯域Gnで位相、振幅を一致させたマイクロホンM1,M2の音声信号の上記減算処理によるスピーカ音のキャンセル量である。
例えば、図17に示すように、スピーカ音のキャンセル量が周波数1KHz、3KHzで各々最適となるように調整した場合のスピーカ音のキャンセル量の実測値Ys1,Ys2を加算し、当該加算結果を周波数帯域の分割数n=2で割ることで、本実施形態の平均化処理によるキャンセル量の理論値Yt21が求められる。
また、図18は、スピーカ音のキャンセル量を周波数1KHzで最適化した2KHz以下の周波数帯域G1、スピーカ音のキャンセル量を周波数3KHzで最適化した2KHz以上の周波数帯域G2の2つに分割して、上記平均化処理を行った場合のスピーカ音のキャンセル量の実測値Ys21、および実測値Ys21の近似曲線Ys22を示しており、極端にキャンセル量の高い周波数帯域はないが、広い周波数帯域でキャンセル量が平均化されており、十分なスピーカ音のキャンセル効果があることが分かる
なお、上記実施形態1,2では、推測回路342〜34nによって、マイクロホンM1の通話信号を周波数f2〜fn毎に推測して取得しているが、マイクロホンM2の通話信号を周波数f2〜fn毎に推測して、当該推測結果とマイクロホンM1の通話信号のサンプルホールド値との間で上記同様の演算処理を行ってもよい(例えば、マイクロホンM2の通話信号の分岐経路に推測回路342〜34nを設ける)。
(実施形態3)
本発明の通話装置を用いた配線システム例について以下説明する。
まず、図19に示すように建物内の適所において埋め込み配設している1乃至複数のスイッチボックス82を設け、各スイッチボックス2間に壁面内に先行配線した電力線Lpと、情報線Lsとを送り配線するとともに、始端のスイッチボックス82に対しては、配線盤81内の主幹ブレーカMBと分岐ブレーカBBとを介して屋内に引き込まれた電力線Lpを導入し、また外部のインターネット網NTにゲートウェイGW(ルータ、ハブ内蔵)を介して接続されている情報線Lsを導入してある。ここでスイッチボックス82には室内の天井面のようなハイポジションHPに設けられるものと、壁スイッチ等で推奨される高さ位置のミドルポジションMPに設けられるものと、足元付近のローポジションLPに設けられるものとに区分される。
これらのスイッチボックス82は、例えばJISで規格化された大角形の1個モジュール寸法の埋め込み型の配線器具が3個取り付けることができる1連の取付枠84(図20参照)に対応して規格化されたスイッチボックスからなり、図21に示すように上部から配線盤81または他のスイッチボックス82から送り配線されてくる電力線Lp及び情報線Lsを導入するとともに、下部からは他のスイッチボックス82へ送り配線するための電力線Lp及び情報線Lsを導出している。そして各スイッチボックス82には基本機能モジュール90を接続するゲート装置83のボディを夫々取付枠84により取り付けてある。
この取付枠84は図20に示すように中央に器具取り付け用の窓孔84aを設けてあって、この窓孔84aに取り付け対象の器具本体の前部を背方から嵌め、左右両側の枠片に設けた係止手段に器具本体の両側に設けた被係止部を係止させて器具本体を固定するようになっている。そして上下枠片に設けた取付孔84bに挿通する取り付けねじ(図示せず)をスイッチボックス82のねじ孔(図示せず)に締結することで、器具本体ごとスイッチボックス82に取り付けられる。またスイッチボックス82を用いず、埋め込み孔を開口した壁パネルに取り付ける場合には所謂挟み金具で壁パネルを挟持させて取り付けたり、木ねじを用いて取り付けることもできるようになっている。
ゲート装置83は図21に示すようにボディ背面部に速結端子構造の接続端子部85a,85b及び送り配線用の接続端子部85a’、85b’を設け、夫々に対応する電力線Lp、情報線Lsを接続するようになっている。またボディ前面部には、送られてきた電力線Lpと電気的に接続されている接触部を備えた電力路接続口CN1Aと、送られてきた情報線Lsと電気的に接続されている情報路接続口CN1Bとを有しモジュール化した接続口CN1を図20に示すように備えている。
これら接続口CN1A,CN1Bは両者間の間隔及び内部の接触部の配列、開口部の形状等がシステムとして規格化されており、このゲート装置83のボディ前面部を覆うようにスイッチボックス82の前面開口側に取り付ける図22に示す基本機能モジュール90の背面部に設けたコネクタCN2の被接続部CN2A、CN2Bが各接続口CN1A,CN1Bに着脱自在に結合されるようになっている。
基本機能モジュール90は、後述する拡張機能モジュール91とで機能装置を構成するもので、機能によって複数の種類の基本機能モジュール90が準備されており、図22,図23(a)に示す合成樹脂製(ABS等の非結晶性汎用プラスチック)で扁平なモジュール本体90a内に各機能に応じた回路を内蔵し、背面部のコネクタCN2の被接続部CN2A,CN2Bをゲート装置83の接続口CN1A,CN1Bに結合させることで、スイッチボックス82の前面開口を覆うとともに、周部のフランジをスイッチボックス82の前面開口周辺の壁面に重ねた状態となり、その状態で上、下部の中央に穿孔している取付孔90bに取り付けねじ(図示せず)を前面部側から挿通させて取付枠84の上下枠に設けたねじ孔84cに螺入締結することでスイッチボックス28に取付枠84を介して取り付けられる。
またモジュール本体90aの前面部には、上、下の取付孔90bの開口位置より上または下側位置において、図23(a)に示すようにモジュール本体90aの幅方向に幅広溝93aと幅狭溝93bとからなる連結用溝部93を中央の仕切壁94で左右に二分されるように形成している。
この仕切壁94の左側または右側の連結用溝部93には図23(b)に示す合成樹脂製の連結体100の片側半分を仕切壁94に当たる位置まで嵌め込み、この連結体100の残り半分を図24に示すように拡張機能モジュール91側に同様に設けてある連結用溝部93に嵌め込むことで、基本機能モジュール90と拡張機能モジュール91とを機械的に結合できるようになっている。連結体100は背面に幅広溝93a,幅狭溝93bを仕切る仕切壁95が嵌る溝100aを設け、両溝93a、93bに跨るように挿入される。そして基本機能モジュール90では前面部側から化粧カバー90cを着脱自在に被着することで、また拡張機能モジュール91では蓋部91aを閉じることで、両者の連結用溝部93に跨るように嵌め込んである連結体100が脱落しないように保持して連結状態を維持するようになっている。而して連結体100と連結用溝部93とが基本機能モジュール90と拡張機能モジュール91との連結手段を構成する。
基本機能モジュール90のモジュール本体90aの両側側面の一方側は雄型の電源用コネクタCN3A、情報用コネクタCN3Bを、他方側には雌型の電源用コネクタCN3A’、情報用コネクタCN3B’を設けている。そして、これら電源用コネクタCN3A,CN3A’の接触片に被接続部CN2Aの接触片を内部で接続することで、左右何れの方向に拡張機能モジュール91が連結されても商用電源ACを供給することができるようにしている。さらに、情報用コネクタCN3B,CN3B’の接触片に内部回路の入出力を接続することで、左右何れの方向に拡張機能モジュール91が連結されても情報信号の授受を行えるようにしている。なお、上記電源用コネクタCN3A,CN3A’は、モジュール本体90aの両側側面において一端側に偏倚して配置され、上記情報用コネクタCN3B,CN3B’は、モジュール本体90aの両側側面において他端側に偏倚して配置される。
これら電源用コネクタCN3,CN3A’、情報用コネクタCN3B,CN3B’は、内部の接触部の配列、開口部の形状等がシステムとして規格化され、さらには同一面に配置された電源用コネクタと情報用コネクタとの間隔もシステムとして規格化されており、拡張機能モジュール91の後述する電源用コネクタCN4A,CN4A’、情報用コネクタCN4B,CN4B’が着脱自在に結合されるようになっている。
そして、基本機能モジュール90は、被接続部CN2Aを介して供給される商用電源ACを、安定した直流電圧からなる内部回路の動作電源に変換するとともに、電源用コネクタCN3,CN3A’を介して商用電源ACを供給し、さらに被接続部CN2Bを介して接続される情報線Lsを通じて双方向に伝送される情報信号を送受信するとともに、情報用コネクタCN3B,CN3B’を介して情報信号を送受信可能に構成され、機能によって複数の種類の基本機能モジュール90が準備されている。
次に、本実施形態の配線システムでは、電力供給を受けて動作する機能によって複数の種類の拡張機能モジュール91が準備されており、拡張機能モジュール91は図25に示すように、電源用コネクタCN4A,CN4A’と、情報用コネクタCN4B,CN4B’とを備えて、電源用コネクタCN4A,CN4A’いずれか一方を介して供給される商用電源ACを、安定した直流電圧からなる内部回路の動作電源に変換するとともに、電源用コネクタCN4A,CN4A’いずれか他方を介して商用電源ACを供給し、さらに情報用コネクタCN4B,CN4B’を介して情報信号を送受信可能に構成される。
そして、拡張機能モジュール91は、基本的には図25(a)に示すようにモジュール本体91aの高さ寸法を基本機能モジュール90と同じ高さ寸法に規格化され、また横幅寸法も規格化された単位モジュール寸法の整数倍に規格化されている。
また、合成樹脂製(ABS等の非結晶性汎用プラスチック)で扁平なモジュール本体91aの両側側面の一方側は雄型の電源用コネクタCN4A、情報用コネクタCN4Bを、他方側には雌型の電源用コネクタCN4A’、情報用コネクタCN4B’を設けている。上記電源用コネクタCN4A,CN4A’は、モジュール本体91aの両側側面において一端側に偏倚して配置され、上記情報用コネクタCN4B,CN4B’は、モジュール本体91aの両側側面において他端側に偏倚して配置される。これら電源用コネクタCN4A,CN4A’、情報用コネクタCN4B,CN4B’は、基本機能モジュール90の電源用コネクタCN3A,CN3A’、情報用コネクタCN3B,CN3B’と同様に、内部の接触部の配列、開口部の形状等がシステムとして規格化され、さらには同一面に配置された電源用コネクタと情報用コネクタとの間隔もシステムとして規格化されており、基本機能モジュール90の電源用コネクタCN3A,CN3A’、情報用コネクタCN3B,CN3B’、あるいは他の拡張機能モジュール91の電源用コネクタCN4A,CN4A’、情報用コネクタCN4B,CN4B’が着脱自在に結合されるようになっている。
具体的には、雄型の電源用コネクタCN4A、情報用コネクタCN4Bは、基本機能モジュール90の雌型の電源用コネクタCN3A’、情報用コネクタCN3B’、あるいは他の拡張機能モジュール91の雌型の電源用コネクタCN4A’、情報用コネクタCN4B’に接続し、雌型の電源用コネクタCN4A’、情報用コネクタCN4B’は、基本機能モジュール90の雄型の電源用コネクタCN3A、情報用コネクタCN3B、あるいは他の拡張機能モジュール91の雄型の電源用コネクタCN4A、情報用コネクタCN4Bに接続する。
そして、モジュール本体91a内ではこれら電源用コネクタCN4A,CN4A’の接触片を互いに接続しており、片側の電源用コネクタが隣接する基本機能モジュール90または拡張機能モジュール91の電源用コネクタに嵌合して電力を受け取る側(受電口)となると、他方の電源用コネクタが電力供給側(給電口)となる。
さらに、情報用コネクタ(情報授受口)CN4B,CN4B’の接触片に内部回路の入出力を接続することで、左右何れの方向に基本機能モジュール90や、他の拡張機能モジュール91が連結されても情報信号の授受を行えるようにしており、両側に隣接する基本機能モジュール90または拡張機能モジュール91との間で情報信号を授受できるようになっている。
また、拡張機能モジュール91のモジュール本体91aの形状は、背面を図25(b)、(c)に示すように平坦な面に形成して壁面に沿わせることができるようにしている。そして上下位置には上述の連結体100を基本機能モジュール90と同様に挿入するための幅広溝93a、幅狭溝93bからなる連結用溝部93を設けるとともに、この連結用溝部93を開閉する蓋部96を設け、連結体100を装着する際や外す場合にはこの蓋部96を開き、連結体100の装着状態を保持する際には上述したように閉じるようになっている(図25(c)参照)。
そして、上記基本機能モジュール90、拡張機能モジュール91に実施形態1または2の通話装置と同様の構成を設ければ、上記配線システムにおいて、デジタル信号に変換した送話信号からスピーカが発する音声成分をキャンセルしてハウリングの発生を防止でき、さらには低コスト化を図ることができる通話装置を構成できる。
図26は、実施形態1または2いずれかの通話装置と同様にスピーカSP、マイクロホン基板MB1、前気室Bf、後気室Br等をモジュール本体90aに備えた基本機能モジュール90A(以下、通話装置90Aと称す)であり、モジュール本体90aの前面には複数の音孔90dが穿設されるとともに、通話スイッチSW1,警報解除スイッチSW2を前面に露出させている。なお、エンドカバー101をモジュール本体90aの両側部に被着している。
モジュール本体90a内には実施形態1または2と同様に音声処理部10を備えて、スピーカSPの音声出力をマイクロホンが拾うことで発生するハウリングを防止している。また、当該通話装置90Aが配置された部屋内に設置されているセンサ機能を有する基本機能モジュール90あるいは拡張機能モジュール91、あるいは他の部屋から情報線Lsを介して警報信号が送信された場合、スピーカSPから警報音を発するが、警報解除スイッチSW2を操作することで警報音出力を解除することができる。
この通話装置90Aは、予め同一に配線されている電力線Lp、情報線Lsにゲート装置83を介して接続することで、電力路と情報路とを同時に確保でき、新たに配線工事を行う必要がなく、施工性に優れている。また、他の基本機能モジュール90、拡張機能モジュール91と同一の情報線L2を用いることで、通話装置90Aと他の基本機能モジュール90、拡張機能モジュール91との間の連動制御を容易に行なうことができ、拡張性に優れたものとなる。
図27は、実施形態1または2の通話装置と同様にスピーカSP、マイクロホン基板MB1、前気室Bf、後気室Br等をモジュール本体91aに備えた拡張機能モジュール91A(以下、通話装置91Aと称す)であり、モジュール本体91aの前面には複数の音孔91dが穿設されるとともに、通話スイッチSW1,警報解除スイッチSW2を前面に露出させている。
そして、例えば、照明器具をオン/オフする壁スイッチN4を構成する基本機能モジュール90をゲート装置83に接続し、当該基本機能モジュール90の右側部には、時刻表示部N6を露出させて時計機能を有する拡張機能モジュール91を接続し、当該拡張機能モジュール91の右側部には上記通話装置91Aを接続することで、壁スイッチ機能、時計機能等の様々な機能装置にインターホン機能を追加することができる。また、通話装置91Aにも新たな拡張機能モジュール91を接続することができる。
この通話装置91Aは、予め同一に配線されている電力線Lp、情報線Lsにゲート装置83、基本機能モジュール90、他の拡張機能モジュール91を介して接続することで、電力路と情報路とを同時に確保でき、新たに配線工事を行う必要がなく、施工性に優れている。また、基本機能モジュール90、他の拡張機能モジュール91と同一の情報線Lsを用いることで、通話装置91Aと基本機能モジュール90、他の拡張機能モジュール91との間の連動制御を容易に行なうことができ、拡張性に優れたものとなる。
また、上記基本機能モジュール90、拡張機能モジュール91は、機能によって複数の種類が準備されており、例えば図19に示すように建物内の適所において埋め込み配設している1乃至複数のスイッチボックス82の内、ハイポジションHPに設けられたスイッチボックス82のゲート装置83には、引掛栓刃接続部N1を備えた基本機能モジュール90や、スピーカN3のみを備えてBGM用の機能等を有する基本機能モジュール90が接続され、さらに基本機能モジュール90には人感センサN2等が設けられた拡張機能モジュール91等が連結される。
ミドルポジションMPに設けられたスイッチボックス82のゲート装置83には照明器具をオン/オフする壁スイッチN4を構成する基本機能モジュール90や、モニタ装置N5を備えた基本機能モジュール90が接続され、さらに基本機能モジュール90には時計N6を有する拡張機能モジュール91や、インターホン機能を有する拡張機能モジュール91A(通話装置91A)が連結される。
さらにローポジションLPに設けられたスイッチボックス82のゲート装置83には電源コンセント部N7を備えた基本機能モジュール90や、スピーカN3を備えた基本機能モジュール90が接続され、さらに基本機能モジュール90には足元灯N8を構成する拡張機能モジュール91が連結される。
以上のようにして配設施工が終了し、システムが完成した後は、対応する基本機能モジュール90、拡張機能モジュール91間で情報信号の授受を行い、通話装置91Aであれば他の部屋の通話装置との間でインターホンシステムを構成し、両者間での通話を可能とするとともに、警報報知等を行う。