JP5824404B2

JP5824404B2 - ヘッドセット

Info

Publication number: JP5824404B2
Application number: JP2012087066A
Authority: JP
Inventors: 大輔楠田; 康弘常木; 嘉人藤本
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2032-04-06
Also published as: JP2013219476A

Description

本発明は無線通信機能を有するヘッドセットに関し、特に筐体の外形寸法や製品価格に影響を与えずに、内蔵するアンテナの特性を満たすための技術に関するものである。

近年、ブルートゥース（Bluetooth：登録商標）技術などの近距離無線通信技術を採用したヘッドセットが増えている（例えば特許文献１参照）。ヘッドセットは使用者が身につけて使用するものであることから、常に小型化が求められている。誘電体材料を用いて形成された基板（回路パターンが形成されると共に電子部品が実装されて無線通信機部を構成する基板）のサイズ縮小から、基板上のパターンとしてエレメントを形成するアンテナ部のアンテナ長を十分に取ることが困難になってきている。チップアンテナなどの独立した部品を追加する又はチップアンテナに置き換えることなしに、すなわち筐体の外形寸法や製品価格に影響を与えずに、内蔵するアンテナの特性を満たすことが困難であった。

特開２０１１−２３８４８号公報

本発明は筐体の外形寸法や製品価格に影響を与えずに、内蔵するアンテナの特性を満たすことができるヘッドセットを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明に係るヘッドセットは、誘電体材料を用いて形成され且つ回路パターンが形成されると共に電子部品が実装されて無線通信機部を構成する基板と、この基板に形成されたアンテナパターンを有するアンテナ部と、バッテリと、上記基板と上記バッテリとを収納する筐体と、この筐体の表面に操作部が配置されると共にこの操作部が操作された際に操作部を元の位置に復帰させるための弾性体が設けられた操作スイッチとを有するヘッドセットにおいて、上記弾性体が導電性を有し且つ上記アンテナパターンに常時接触することを特徴としている。

本発明の上記構成を採用することにより、弾性体（既存の部品）をアンテナとして利用し、特別にチップアンテナなどの部品を追加することなく、アンテナ部のアンテナ長を十分に確保し、アンテナ部の特性を補強、向上することができ、この結果として、筐体の外形寸法や製品価格に影響を与えずに、内蔵するアンテナの特性を満たすことができる。

本発明に係るヘッドセットの実施の形態を示す図であり、（Ａ）は背面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ断面図である。本発明に係るヘッドセットの実施の形態を示すブロック図である。本発明に係るヘッドセットの実施の形態が有する基板の斜視図である。本発明に係るヘッドセットの実施の形態が有する基板の要部断面図である。

以下、本発明に係るヘッドセットの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るヘッドセットの実施の形態を示す図であり、（Ａ）は背面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ断面図である。図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、実施の形態に係るヘッドセット１は本体部２とイヤホン部３とを備えている。

本体部２は筐体である本体ハウジング４を有している。本体ハウジング４はハウジング本体５とハウジングカバー６とを有している。ハウジング本体５はプラスチックなどの絶縁材料を用いて正面を開口した略四角箱形状に形成され、ハウジングカバー６はプラスチックなどの絶縁材料を用いて略四角平板形状に形成されており、ハウジング本体５の正面開口部にハウジングカバー６が着脱自在に装着されて本体ハウジング４が構成されている。

本体部２は基板７を有している。基板７の一表面にはブルートゥース用ＬＳＩ（Large Scale Integration）８及びその他ＩＣ（Integrated
Circuit）、回路素子などの電子部品８ａと、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）内蔵の音声データ処理用ＬＳＩ９及びその他ＩＣ、回路素子などの電子部品９ａとが実装され、基板７の反対側の一表面には例えばプッシュスイッチ、タクティルプッシュスイッチ、粘着テープにメタルドームを貼り付けたシート状のスイッチなどの薄小型の押しボタンスイッチ１０が実装されており、基板７は押しボタンスイッチ１０が実装された一表面が本体ハウジング４の正面側に向くように本体ハウジング４内の上部に収納されている。

本体部２は例えば一次電池、二次電池などの薄小型のバッテリ１１を有している。バッテリ１１は本体ハウジング４内の下部に収納されている。

本体ハウジング４の正面には操作部であるスイッチノブ１２が配置されている。スイッチノブ１２はプラスチックなどの絶縁材料を用いて本体ハウジング４の正面を覆うように略四角平板形状に形成されている。スイッチノブ１２にはハウジングカバー６の押しボタンスイッチ１０に対向する位置に形成された第１小孔６ａを貫通して先端を押しボタンスイッチ１０に当接させるボス部１２ａと、ハウジングカバー６の第１小孔６ａの上部に形成された第２小孔６ｂを貫通して先端をハウジングカバー６の内面に引っ掛けるフック部１２ｂと、ハウジングカバー６の外面下部を所定の間隔を置いて覆うようにハウジング本体５の正面下部に上向きに開口して形成されたポケット部５ａの内側に嵌入させる係合端部１２ｃとが形成され、ハウジングカバー６の第１小孔６ａの下部に形成された円形の浅い凹部６ｃとスイッチノブ１２との間には導電性を有する金属線材を円錐面に沿ってコイル状に巻いて形成した円錐形のコイルスプリング１３が設けられており、押しボタンスイッチ１０とスイッチノブ１２とコイルスプリング１３とを含んでスイッチノブ１２の押圧操作により押しボタンスイッチ１０を開閉する操作スイッチ１４が構成されている。

円錐形のコイルスプリング１３はスイッチノブ１２が押圧操作された際に圧縮されて凹部６ｃ内に嵩張ることなく収納され、押圧解除に伴いスイッチノブ１２を押圧操作前の元の位置（図１（Ｂ）に示す位置）に復帰させるものである。

イヤホン部３はイヤホンハウジング１５を有している。イヤホンハウジング１５はハウジング本体１６とハウジングカバー１７とを有している。ハウジング本体１６はプラスチックなどの絶縁材料を用いて両端が開口され且つ一端から他端にわたり３段階に縮径された円筒形状に形成され、ハウジングカバー１７はプラスチックなどの絶縁材料を用いて略円盤形状に形成されており、ハウジング本体１６の大径側一端開口部にハウジングカバー１７が着脱自在に装着されてイヤホンハウジング１５が構成されている。

イヤホン部３は例えばダイナミック型の薄小型の電気音響変換器であるトランスデューサ１８を一つ有している。トランスデューサ１８はイヤホンハウジング１５内の大径側一端部に収納されている。

イヤホン部３はイヤホンハウジング１５の先端側に着脱自在に嵌着させるイヤーパッド１９を有している。イヤーパッド１９はイヤホンハウジング１５の先端部が外耳道に差し込まれた時にイヤーパッド１９の外側面が外耳道の内壁に密着するようにエストラマーなどの弾性材料を用いて耳栓形状（カナル形状）に形成されている。

イヤホン部３はイヤホンハウジング１５と一つのトランスデューサ１８とイヤーパッド１９とを含んで構成されている。

イヤホン部３は本体ハウジング４におけるハウジング本体５の背面上部に形成されたイヤホン部取付孔５ｂにイヤホンハウジング１５におけるハウジング本体１６の大径側一端部が内嵌され且つ接着剤やレーザ溶着などで固定され、本体ハウジング４におけるハウジング本体５の背面上部からイヤホンハウジング１５におけるハウジング本体１６の大径側一端部から先の部分を突出した状態で、本体ハウジング４の背面上部から突出して、本体ハウジング４に一体的に構成されている。

図２は本発明に係るヘッドセットの実施の形態を示すブロック図、図３は本発明に係るヘッドセットの実施の形態が有する基板の斜視図、図４は本発明に係るヘッドセットの実施の形態が有する基板の要部断面図であり、図３に示すように、実施の形態に係るヘッドセット１が有する基板７は、例えばガラスエポキシ樹脂、フッ素樹脂、セラミックスなどの誘電体材料を用いて略矩形平板形状に形成されている。

図２ないし図４に示すように、基板７の本体ハウジング４背面側に向く一表面には、導電性を有する第１回路パターン２０が形成され、第１回路パターン２０の所定箇所には基板７の本体ハウジング４背面側に向く一表面に実装されたブルートゥース用ＬＳＩ８及びその他の電子部品８ａが接続されており、第１回路パターン２０とブルートゥース用ＬＳＩ８及びその他の電子部品８ａとを含んで無線通信機部２１が構成されている。無線通信機部２１にはバッテリ１１が接続されている。

ブルートゥースは、周知のとおり、接近したデバイス（機器）とデバイスとの間を２．４ＧＨｚの周波数帯域を用いて電波での情報のやりとりを行う近距離無線通信技術及び規格であり、ブルートゥース用ＬＳＩ８は、ブルートゥース無線通信機能を有する例えばスマートホンや携帯電話機との間で、ブルートゥース無線通信により音声の送受信及びその制御と、実施の形態に係るヘッドセット１における各種制御を行う。

第１回路パターン２０の所定箇所には基板７の本体ハウジング４背面側に向く一表面に実装された音声データ処理用ＬＳＩ９及び電子部品９ａが接続されており、第１回路パターン２０と音声データ処理用ＬＳＩ９及び電子部品９ａとを含んで音声データ処理部２２が構成されている。音声データ処理部２２にはイヤホン部３に内蔵するトランスデューサ１８が接続されている。

ブルートゥース用ＬＳＩ８と音声データ処理用ＬＳＩ９とはＰＣＭ（ Pulse Code Modulation）インターフェースを介して接続されており、音声データ処理用ＬＳＩ９はブルートゥース用ＬＳＩ８からＰＣＭ出力された音声データ（受話音声信号）を内蔵するＤＳＰへ入力し、ＤＳＰからＤＡＣ（Digital
to Analog Converter）経由で外部のトランスデューサ１８へ出力する。またトランスデューサ１８から入力される送話音声信号をＡＤＣ（Analog
to Digital Converter）経由でＤＳＰが受け取り、ＤＳＰでデジタル信号処理を行った後、ブルートゥース用ＬＳＩ８へＰＣＭ入力する。

基板７の本体ハウジング４正面側に向く一表面には、導電性を有する第２回路パターン２３が形成され、第２回路パターン２３の所定箇所には基板７の本体ハウジング４正面側に向く一表面に実装された押しボタンスイッチ１０が接続されており、第２回路パターン２３と押しボタンスイッチ１０とを含んで操作スイッチ回路部２４が構成されている。

基板７の本体ハウジング４正面側に向く一表面にＬＥＤ素子と、その他ＩＣ、回路素子などの電子部品を実装すると共に本体ハウジング４の正面に配置されるハウジングカバー６やスイッチノブ１２のＬＥＤ素子に対向する箇所には透光部を設け、ＬＥＤ素子及びその他の電子部品と透光部とを含んでスイッチノブ１２の表面に表示部を構成する場合が多く、この場合、第２回路パターン２３の所定箇所にはＬＥＤ素子及びその他の電子部品が接続され、第２回路パターン２３とＬＥＤ素子及びその他の電子部品とを含んで表示回路部が構成される。

基板７の本体ハウジング４正面側に向く一表面おける例えば外側部などの所定箇所には導電性を有する例えばＬ字形などの所定形状のアンテナパターン（放射素子：アンテナ素子）２６が形成され、基板７内における所定深さの位置には導電性を有するグランド層２７がアンテナパターン２６と平行して形成されており、アンテナパターン２６及びグランド層２７と、これらの間に挟まれた基板層７ａとを含んで平面型のアンテナ部２８が構成されている。

基板７にはグランド層２７の所定箇所に形成された小孔２３ａと基板７とを貫通してスルーホール２９が形成されており、スルーホール２９の一端部はアンテナパターン２６の所定箇所に接続され、スルーホール２９の他端部は第１回路パターン２０の所定箇所に接続されている。

第１回路パターン２０と第２回路パターン２３とグランド層２７とは他のスルーホールを介して相互に電気的に導通接続されている。

このように無線通信機部２１と音声データ処理部２２と操作スイッチ回路部２４とアンテナ部２８とが基板７上に一体的に構成されている。

またコイルスプリング１３は本体ハウジング４側の巻終り端部から連続一体に延出された金属線材であるリード部１３ａを有している。リード部１３ａはハウジングカバー６の凹部６ｃの底部分であって、アンテナパターン２６の例えば一端部などの所定箇所に対向する位置に形成された第３小孔６ｄを貫通して先端をアンテナパターン２６の例えば一端部などの所定箇所に常時接触させている。これにより、コイルスプリング１３にスイッチノブ１２が押圧操作された際にスイッチノブ１２を押圧操作前の元の位置に復帰させる本来の機能とアンテナ機能とを兼備させている。

リード部１３ａの先端はアンテナパターン２６に対して半田付けで物理的に固定し電気的に接続して、コイルスプリング１３とアンテナパターン２６とが電気的に確実に導通接続するようにしている。

このように構成された実施の形態に係るヘッドセット１を使用する場合、ヘッドセット１を一方の外耳に装着すると共にヘッドセット１の電源をオンにする。ヘッドセット１はイヤホン部３を一方の外耳道に挿入することにより、イヤホン部３を介して本体部２が一方の耳介に保持され、一方の外耳に装着することができる。ヘッドセット１は本体部２の正面に配置されたスイッチノブ１２を押圧操作することにより、押しボタンスイッチ１０が閉じられ、電源オン信号が生成され、スルーホール２９を介して無線通信機部２１に入力され、バッテリ１１電源がブルートゥース用ＬＳＩ８経由で基板７上に一体的に構成された無線通信機部２１、音声データ処理部２２、アンテナ部２８の各部にそれらに対応した電圧に変換されて供給され、電源オン状態となる。

ヘッドセット１の電源オン状態において、例えばスマートホンからブルートゥース無線通信により送信される受話音声信号をアンテナ部２８が受信する。すると受話音声信号はスルーホール２９を介して無線通信機部２１に伝送され、ブルートゥース用ＬＳＩ８において周波数変換、増幅、復調などの信号処理が施された後、音声データ処理部２２経由でトランスデューサ１８へ出力され、トランスデューサ１８により音声出力（再生）される。これにより、ヘッドセット１使用者はヘッドセット１を装着した一方の耳で相手側の音声を聞くことができる。ヘッドセット１への音声入力は、ヘッドセット１使用者が声を出す時に耳内で発生する音声をトランスデューサ１８で拾うことにより行われる。送話音声信号は音声データ処理部２２経由で無線通信機部２１に入力され、ブルートゥース用ＬＳＩ８において増幅、変調、周波数変換などの信号処理が施された後、スルーホール２９を介してアンテナ部２８に伝送され、アンテナ部２８から送信される。送信された送話音声信号はブルートゥース無線通信によりスマートホンで受信され、電話回線網を通じて相手側に伝えられる。これにより、ヘッドセット１使用者の音声が相手側で聞くことができる。このようにヘッドセット１は一つのトランスデューサ１８だけを使用してハンズフリー通話を実現する。

このように一つのトランスデューサ１８だけで全二重通話方式の双方向通話を行う際、トランスデューサ１８から出力される受話音声は耳の中で回り込んでエコーとなって再びトランスデューサ１８によって拾われるためエコーを生じるが、音声データ処理用ＬＳＩ９ではトランスデューサ１８から回り込む受話音声に埋もれた送話音声を抽出するために、適応フィルタ（エコーキャンセラ）を使用してエコーを除去するデジタル信号処理を行う。また耳内で発生する音声はコモリがちで自然な音声に近い送話音声信号を得にくい（耳内で発生する音声は、口から出された音声に比べて高域が減退し、音質が低下する傾向にある。）ため、音声データ処理用ＬＳＩ９では高域補正としてイコライジング調整処理を行い、コモリがちな耳内音声の特性を改善する。さらに音声データ処理用ＬＳＩ９ではエコーの除去と同時にノイズキャンセラを使用してノイズを除去するデジタル信号処理も行われている。すなわち音声データ処理用ＬＳＩ９では一つのトランスデューサ１８だけで全二重通信方式の双方向通話を行う時に、通話の明瞭性を高める。なお、ブルートゥース用ＬＳＩ８にＤＳＰを内蔵し、音声データ処理用ＬＳＩ９が施す音声データ処理をブルートゥース用ＬＳＩ８に内蔵するＤＳＰにて行う場合もある。この場合、無線通信機部２１が音声データ処理部２２の音声データ処理機能を併せ持ち、基板７サイズをさらに縮小することができ、それに伴い本体ハウジング４のさらなる小型化を図ることができる。

上記から明らかなように、実施の形態に係るヘッドセット１は、誘電体材料を用いて形成され且つ第１回路パターン２０が形成されると共に電子部品としてのブルートゥース用ＬＳＩ８及びその他の電子部品８ａが実装されて無線通信機部２１を構成する基板７と、この基板７に形成されたアンテナパターン２６を有するアンテナ部２８と、バッテリ１１と、基板７とバッテリ１１とを収納する筐体としての本体ハウジング４と、この本体ハウジング４の正面に操作部としてのスイッチノブ１２が配置されると共にこのスイッチノブ１２が押圧操作された際にスイッチノブ１２を元の位置に復帰させるための弾性体としての円錐形のコイルスプリング１３が設けられた操作スイッチ１４とを有するヘッドセット１において、コイルスプリング１３が導電性を有し且つアンテナパターン２６に常時接触することで、ヘッドセット１は使用者が身につけて使用するものであることから、常に小型化が求められており、それに伴う基板７のサイズ縮小から、基板７上のパターンとしてエレメントを形成するアンテナ部２８のアンテナ長（アンテナパターン２６長）を十分に取ることが困難であっても、コイルスプリング１３（既存の部品）をアンテナとして利用し、特別にチップアンテナなどの部品を追加することなく、コイルスプリング１３により、例えばアンテナ部２８の足らないアンテナ長を補い、アンテナ部２８のアンテナ長を十分に確保し、アンテナ部２８の特性を補強、向上することができ、この結果として、本体ハウジング４の外形寸法や製品価格に影響を与えずに、内蔵するアンテナの特性を満たすことができる。

また、スイッチノブ１２が押圧操作された際にスイッチノブ１２を元の位置に復帰させるための弾性体は、圧縮された時に本体ハウジング４の浅い凹部６ｃ内に嵩張ることなく収納されるような円錐形のコイルスプリング１３であることで、本体ハウジング４の薄型化にも対応可能な構成とすることができる。

また、本体ハウジング４に一体化したイヤホン部３を備えており、アンテナパターン２６は基板７のイヤホン部３側とは反対側にある一表面に形成し、スイッチノブ１２は本体ハウジング４のイヤホン部３側とは反対側にある一表面に配置し、コイルスプリング１３がアンテナパターン２６とスイッチノブ１２の間に介在することで、アンテナパターン２６及びコイルスプリング１３を人体（頭部）から離し、アンテナパターン２６及びコイルスプリング１３が人体の影響を受けて感度低下を発生するのを防止することができる。

以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明はそれに限定されず本発明の要旨を変更しない範囲内で種々変更実施することができる。例えば、実施の形態では本体ハウジングに一体化したイヤホン部を備えたが、本体ハウジングに対して別体に構成したイヤホン部を備え、本体部とイヤホン部とをケーブルを介して物理的且つ電気的に接続してもよい。また、実施の形態ではイヤホン部に内蔵する一つのトランスデューサ１８だけで全二重通信方式の双方向通話を行うようにしたが、トランスデューサはイヤホン部にイヤホン用とマイクロホン用に２つ内蔵してもよいし、マイクロホン用のトランスデューサはイヤホン部を一体化した本体ハウジングに内蔵したり、別体のイヤホン部をケーブルを介して接続した本体ハウジングに内蔵してもよい。また、実施の形態ではアンテナパターンと第１回路パターンとをスルーホールを用いて接続したが、スルーホールに代えて金属ピンなどを用いてもよい。また、実施の形態では無線通信機を構成する基板にパッチアンテナを構成したが、他の実施の形態では逆Ｆアンテナなど他の平面型のアンテナ部を構成してもよい。また、実施の形態ではスイッチノブが押圧操作された際にスイッチノブを元の位置に復帰させるための弾性体として円錐形のコイルスプリングを用いたが、他の実施の形態では金属板で形成され且つリード部が延出形成された板バネを用いてもよい。また、他の実施の形態ではグランド層と第１回路パターンや第２回路パターンの間に他のグランド層が介装されていてもよい。

なお、本発明はブルートゥース技術などの近距離無線通信技術を採用したヘッドホンにも適用することができる。

１ヘッドセット
３イヤホン部
４本体ハウジング（筐体）
７基板
８、８ａ電子部品
１１バッテリ
１２スイッチノブ（操作部）
１３コイルスプリング（弾性体）
１４操作スイッチ
２０第１回路パターン（回路パターン）
２１無線通信機部
２６アンテナパターン
２８アンテナ部

Claims

誘電体材料を用いて形成され且つ回路パターンが形成されると共に電子部品が実装されて無線通信機部を構成する基板と、この基板に形成されたアンテナパターンを有するアンテナ部と、バッテリと、上記基板と上記バッテリとを収納する筐体と、この筐体の表面に操作部が配置されると共にこの操作部が操作された際に操作部を元の位置に復帰させるための弾性体が設けられた操作スイッチとを有するヘッドセットにおいて、
上記弾性体が導電性を有し且つ上記アンテナパターンに常時接触することを特徴とするヘッドセット。
上記弾性体は円錐形のコイルスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のヘッドセット。
上記筐体に一体化したイヤホン部を備えており、上記アンテナパターンは上記基板の上記イヤホン部側とは反対側にある一表面に形成され、上記操作部は上記筐体の上記イヤホン部側とは反対側にある一表面に配置され、上記弾性体が上記アンテナパターンと上記操作部の間に介在することを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドセット。