JP3567703B2 - イヤーセット型送受話器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双方向同時音声通信端末器における送受話器であって、耳介に装着して手を使用しない状態で送話および受話が行えるイヤーセット型送受話器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば、オフィスでの仕事中に通話しながら書き取るのに不自由をしないように、また、自動車の運転中に手を使用しないで安全運転をしながら通話ができるようにしたハンズフリー型の送受話器が用いられている。
【０００３】
図７は、この種のイヤーセット型送受話器の第１の従来例を示すもので、１は合成樹脂によって略Ｌ字状に形成されたケースにして、このＬ字状の短片側である受話器側には外耳道の入口に入る大きさの膨出部１ａが形成され、この膨出部１ａの先端には放音部１ｃが形成されている。
また、ケース１の長片側である送話器側には縦長の空洞部１ｄが形成され、この空洞部１ｄの両端にはマイクロホン収納部１ｄ_１ ，１ｄ_２ が形成されている。さらに、このマイクロホン収納部１ｄ_１ ，１ｄ_２ の外側閉塞部には小径の音声取入口１ｅ_１ ，１ｅ_２ が開口されている。
２は前記膨出部１ａの空室部１ｂ内に弾性体からなる支持部材３によって収納固定された電磁型またはダイナミック型のスピーカにして、該スピーカ２よりの音は放音部１ｃの音孔１ｃ１より放音される。４，４’はマイクロホン収納部１ｄ_１ ，１ｄ_２ 内に収納固定された小型エレクトレットマイクロホン等のマイクロホンである。
５はスピーカ２とマイクロホン４，４’からの接続コードである、一本にまとめられた状態で前記空洞部１ｄの外側を通って外部に導出される。
なお、ケース１内にはマイクロホン４，４’の各交流出力を互いに打ち消し合うように電気的に合成する差動増幅器の如き合成手段（図示せず）を備えている。
【０００４】
図８は、この種のイヤーセット型送受話器の第２の従来例を示すもので、１Ａは合成樹脂によって略Ｌ字状に形成されたケースにして、このＬ字状の短片側である受話器側には外耳道の入口に入る大きさの膨出部１Ａａが形成され、この膨出部１Ａａの先端には放音部１Ａｃが形成されている。
また、ケース１Ａの長片側である送話器側には縦長の空洞部１Ａｄが形成され、この空洞部１Ａｄの略中央部に、双指向性を有する１つの小型エレクトレットマイクロホン等のマイクロホン９を固定するとともに、マイクロホン９の前後空室内に和紙，綿などのような吸音材１０を充填している。さらに、このマイクロホン収納部１Ａｄの外側閉塞部には小径の音声取入口１Ａｅ_１ ，１Ａｅ_２ が開口されている。
２Ａは前記膨出部１Ａａ内に弾性体からなる支持部材によって収納固定された電磁型またはダイナミック型のスピーカであり、該スピーカ２Ａよりの音は放音部１Ａｃの音孔１Ａｃより放音される。
５Ａはスピーカ２とマイクロホン９からの接続コードであり、一本にまとめられた状態で前記空洞部１Ａｄの外側を通って外部に導出される。
【０００５】
このような構成のイヤーセット型送受話器では、先ず、ケース１，１Ａの膨出部１ａ，１Ａａを耳介に固定し、かつ、放音部１ｃ，１Ａｃを外耳道内に挿入する。この状態において、放音部１ｃ，１Ａｃの形状は外耳道を完全に塞ぐことがないような形状で、閉塞感が少なく外部音が漏れても聞こえるので安全上問題がなく、また、放音部１ｃ，１Ａｃからの音声の漏れも少ないものである。
一方、装着者よりの音声は音声取入口１ｅ_１ ，１ｅ_２ ，１Ａｅ_１ ，１Ａｅ_２ からマイクロホン９に伝達され、該マイクロホン９において音声入力の差動合成に相当する信号が電気信号に変換されて接続コード５，５Ａより送出されるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のイヤーセット型送受話器では、スピーカ２，２Ａの横に上側のマイクロホン４又は音声取入口１ｅ_１ ，１Ａｅ_１ があり、下側のマイクロホン４’又は音声取入口１ｅ_２ ，１Ａｅ_２ はスピーカ２，２Ａより２０ｍｍ程度下に位置するように構成されている。従って、スピーカ２，２Ａから漏れ出した音は、上側のマイクロホン４又は音声取入口１ｅ_１ ，１Ａｅ_１ には大きく入力し、合成手段又はマイクロホン９で差動合成されたマイクロホン出力は図９に示すように実質上双方向指向性を示すことになり、結果として出力は大きくなる。従って、スピーカ２，２Ａの出力からマイクロホンの差動出力への回り込みにより、ハウリングを起こし易く、適正な音量で安定した通話を行うことは困難である。
【０００７】
本発明の目的は、外部騒音に対しては必要な抑圧特性を維持し、かつ、通話音声に対しては適正な音量を維持し、スピーカ又はイヤホーンの出力からマイクロホンへの回り込みによるハウリングの安定度を著しく改善して、安定した通話を維持することができるイヤーセット型送受話器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明によるイヤーセット型送受話器は、耳介に装着された状態で受話器部の主放射方向が外耳道に指向する構造であり、かつ、送話器が外耳道外に配置されるように前記受話器と一体化された双方向通話可能なイヤーセット型送受話器であって、
前記送話器は、双指向性を有するマイクロホンと、該マイクロホンの一方の受音面が第１のマイクロホンダクトに接続され、他方の受音面が第２のマイクロホンダクトに接続され、該第１のマイクロホンダクトの開口部が口の方向に向き、第２のマイクロホンダクトの開口面が口とは反対方向に向きかつ前記受話器の背面に位置するように形成されたマイクロホンダクトと、前記第１，第２のマイクロホンダクトにおける前記マイクロホンの受音面側に設けた吸音材とを備え、
該第２のマイクロホンダクトの吸音材は該第１のマイクロホンダクトの吸音材より該第１，第２のマイクロホンダクト入口間の距離を伝播する音波の伝播時間だけ透過音の位相が遅れるように配置されて、該第２のマイクロホンダクトからの入力の感度を前記第１のマイクロホンダクトからの入力の感度とほぼ等しくして、前記マイクロホン出力で、前記第１のマイクロホンダクト方向から到来する音声成分を大きくし、第２のマイクロホンの方向から到来する周囲騒音成分及び前記受話器からの漏洩音声成分が抑圧されるようにした単一指向性特性を有せしめるように構成されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、耳介に装着された状態で受話器部の主放射方向が外耳道に指向する構造であり、かつ、送話器が外耳道外に配置されるように前記受話器と一体化された双方向通話可能なイヤーセット型送受話器である。
ここで前記送話器は、双指向性を有するマイクロホンと、該マイクロホンの一方の受音面が第１のダクトに接続され、他方の受音面が第２のダクトに接続され、該第１のダクトの開口部が口の方向に、第２のダクトの開口面が口とは反対方向に向くように形成されたマイクロホンダクトと、前記第１，第２のダクトにおける前記マイクロホンの受音面側に設けた吸音材とを備えるように構成される。
このような構成において、本発明では、該第２のマイクロホンダクトからの入力の感度を、前記第１のマイクロホンダクトからの入力の感度とほぼ等しくし、該第２のマイクロホンダクトの吸音材は該第１のマイクロホンダクトの吸音材より該第１，第２のマイクロホンダクト入口間の距離を伝播する音波の伝播時間だけ透過音の位相が遅れるように配置して、前記マイクロホン出力で前記第１のマイクロホンダクト方向から到来する音声成分を大きくし、前記第２のマイクロホンダクト方向から到来する周囲騒音成分及び前記受話器からの漏洩成分が抑圧されるようにしている。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
図１は、２個のマイクロホンを用いる場合の本発明の第１の実施例を示す接続図であり、耳介に装着された状態で受話器部の主放射方向が外耳道に指向する構造であり、かつ、送話器が外耳道外に配置されるように前記受話器と一体化された双方向通話可能なイヤーセット型送受話器を構成するものである。
ここで、受話器部１５ａは、本発明の直接の対象ではなく、従来例と同様であるので、送話器に関連する構造を主として示している。
送話器は、耳介に装着された状態で口に近く配置される第１のマイクロホン１１と、第１のマイクロホン１１よりも口から離れた位置に配置される第２のマイクロホン１２と、該第１，第２のマイクロホンの各交流出力を互いに打ち消し合うように電気的に合成するマイクロホン出力合成回路２０とを備えている。１４ａはケースである。マイクロホン出力合成回路２０において、位相振幅調整器２０−１は、第２のマイクロホン１２の感度を前記第１のマイクロホン１１の感度とほぼ等しくし、該第２のマイクロホン１２の出力位相を第１のマイクロホン１１の出力位相より該第１，第２のマイクロホン間の距離を伝播する音波の伝播時間だけ遅らせて、差動増幅器２０−２で合成している。これにより、マイクロホン出力合成回路２０の出力（ＯＵＴ）で第２のマイクロホン１２の方向から到来する周囲騒音成分が抑圧されるようにした単一指向性特性が得られるように構成されている。
【００１１】
図２は図１の実施例における雑音抑圧の動作を説明するための略図であって、第１のマイクロホン１１〔マイク（１）〕と第２のマイクロホン１２〔マイク（２）〕との間の位相遅れｄ（ｓｅｃ） が、マイク（１）とマイク（２）間の距離Ｌｍｍを１秒間の音波の空気中での大略伝播距離３０００００ｍｍで除したｄ＝Ｌ／３０００００と設定されたとすると、マイク（１）とマイク（２）での感度は次のようになる。
【００１２】
（ａ）音声（マイク１方向から来る）感度

Ａ≒Ｂと仮定し、
合成出力＝２Ａ ｓｉｎω ［１／２（Ｌ／３０００００＋ｄ）］× ｃｏｓω ［ｔ−１／２（Ｌ／３０００００−ｄ）］
となり、ω （Ｌ／３０００００＋ｄ）／２＝π／２ のとき最大振幅の周波数特性を持つ。
ｄ＝Ｌ／３０００００のときには、ω（Ｌ／３０００００）＝π／２となる。
また、周波数は、ω／２π＝１／４（Ｌ／３０００００）となる。
【００１３】
（ｂ）騒音（マイク２方向から来る）感度

Ａ≒Ｂと仮定し、
合成出力＝２Ａ ｓｉｎω ［１／２（Ｌ／３０００００−ｄ）］× ｃｏｓω ［ｔ−１／２（Ｌ／３０００００＋ｄ）］
となり、Ｌ／３０００００＝ｄのときは出力は消去される。
【００１４】
このように、音声感度は最大振幅を持ち、マイク２方向の騒音感度は消去される。図３は図１の実施例の指向性を示しており、単一方向指向性を有することが理解される。
図４は、図１の実施例の場合の指向特性の実測例であり、マイク（１）方向の正面に対して、マイク（２）方向の背面において感度が２０ｄＢ近くまで、低下していることがわかる。
【００１５】
図５は、１個の双方向マイクロホンを用いる場合の本発明の第２の実施例を示す接続図であり、第１の実施例と同様に、耳介に装着された状態で受話器部の主放射方向が外耳道に指向する構造であり、かつ、送話器が外耳道外に配置されるように前記受話器と一体化された双方向通話可能なイヤーセット型送受話器を構成するものである。１５ｂは受話器である。
ここで送話器は、双指向性を有するマイクロホン１３と、この双指向性マイクロホン１３の一方の受音面が第１のダクト１８に接続され、他方の受音面が第２のダクト１９に接続され、この第１のダクト１８の開口部が口の方向に向き、第２のダクト１９の開口面が口とは反対方向に向きかつ図示のように受話器１５ｂの背面に位置するように形成されたマイクロホンダクトと、前記第１，第２のダクトにおける前記マイクロホンの受音面側に設けた吸音材１６，１７とを備えている。吸音材１６は疎に配置されて疎なフィルタ（１６）を形成し、吸音材１７は密に配置されて密なフィルタ（１７）を形成することにより、第２のマイクロホンダクトからの入力の感度を前記第１のマイクロホンダクトからの入力の感度とほぼ等しくしている。さらに、第２のマイクロホンダクト１９の吸音材１７は該第１のマイクロホンダクト１８の吸音材１６より該第１，第２のマイクロホンダクト１８，１９の各入口間の距離を伝播する音波の伝播時間だけ透過音の位相が遅れるように配置されて、前記マイクロホン出力で前記第１のダクト１８方向から到来する音声成分を大きくし第２のダクト方向から到来する周囲騒音成分及び受話器１５ｂからの漏洩成分が抑圧されるようにした単一指向性特性が得られるように構成されている。
【００１６】
図６は図５の実施例における雑音抑圧の動作を説明するための略図であって、第１のマイクロホンダクト１８〔マイクダクト（１）〕の入口での位相遅れｄ_１ と第２のマイクロホンダクト１９〔マイクダクト（２）〕の入口での位相遅れｄ_２ との間の位相差ｄ（ｓｅｃ） が、マイクダクト（１）とマイクダクト（２）間の距離Ｌｍｍを１秒間の音波の空気中での大略伝播距離３０００００ｍｍで除したｄ＝Ｌ／３０００００と設定されたとすると、マイクダクト（１）とマイクダクト（２）での感度は次のようになる。
【００１７】
（ａ）音声（マイクダクト１方向から来る）感度
マイクダクト１出力：Ａ ｓｉｎω（ｔ−ｄ_１ ）
マイクダクト２出力：Ｂ ｓｉｎω（ｔ−Ｌ／３０００００−ｄ_２ ）
Ａ≒Ｂと仮定し、
マイク出力：Ａ ｓｉｎω（ｔ−ｄ_１ ）−Ｂ ｓｉｎω（ｔ−Ｌ／３０００００−ｄ_２ ）＝２Ａ ｓｉｎω ［１／２（Ｌ／３０００００）＋ｄ_２ −ｄ_１］× ｃｏｓω ［ｔ−１／２（Ｌ／３０００００−ｄ_２ −ｄ_１ ）］
となり、ω （Ｌ／３０００００＋ｄ_２ −ｄ_１ ）／２＝π／２ の時最大振幅の周波数特性を持つ。
ｄ_２ −ｄ_１ ＝Ｌ／３０００００のときには、ω（Ｌ／３０００００）＝π／２となる。
また、周波数はω／２π＝１／４（Ｌ／３０００００）となる。
【００１８】
（ｂ）騒音（マイクダクト２方向から来る）感度
マイクダクト１出力：Ａ ｓｉｎω（ｔ−ｄ_１ ）
マイクダクト２出力：Ｂ ｓｉｎω（ｔ＋Ｌ／３０００００−ｄ_２ ）
マイク出力：Ａ ｓｉｎω（ｔ−ｄ_１ ）−Ｂ ｓｉｎω（ｔ＋Ｌ／３０００００−ｄ_２ ）
Ａ≒Ｂと仮定し、
マイク出力＝２Ａ ｓｉｎω ［１／２（Ｌ／３０００００−ｄ_２ ＋ｄ_１）］ × ｃｏｓω ［ｔ−１／２（Ｌ／３０００００＋ｄ_２ −ｄ_１）］
となり、Ｌ／３０００００＝ｄ_２ −ｄ_１ のときは出力は消去される。
【００１９】
このように、音声感度は最大振幅を持ち、マイクダクト２方向から到来する騒音感度は消去される。この実施例２においても、図３に示したものと同様な単一方向指向性が得られる。
【００２０】
以上のような構成にすることにより、前方のマイク（１）方向の指向性と後方のマイク（２）方向の指向性が図３のようになり、音声に対する感度を確保して、後方向の騒音感度を低下させることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば簡単な構造により、外部騒音に対しては必要な抑圧特性を維持し、かつ、通話音声に対しては適正な音量を維持し、スピーカ又はイヤホーンの出力からマイクロホンへの回り込みによるハウリングの安定度を著しく改善して、安定した通話を維持することができる。従って、実用的効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す接続構成図である。
【図２】図１の実施例の動作を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明によるイヤーセット型送受話器の送話指向性を示す特性図である。
【図４】本発明によるイヤーセット型送受話器の送話指向性の実測例を示す性図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す接続構成図である。
【図６】図５の実施例の動作を説明するためのブロック図である。
【図７】従来のイヤーセット型送受話器の構造例を示す断面を含む側面図である。
【図８】従来のイヤーセット型送受話器の構造例を示す断面を含む側面図である。
【図９】従来のイヤーセット型送受話器の送話指向性を示す特性図である。
【符号の説明】
１ ケース
１ａ，１Ａａ 膨出部
１ｂ 空室部
１ｃ，１Ａｃ 放音部
１ｄ，１Ａｄ 空洞部
１Ａｃ_１ 音穴
１ｄ_１ ，１ｄ_２ マイクロホン収納部
１ｅ_１ ，１ｅ_２ ，１Ａｅ_１ ，１Ａｅ_２ 音声取入口
２，２Ａ スピーカ
３ 支持部材
４，４’ マイクロホン
５，５Ａ 接続コード
９ マイクロホン
１０ 吸音材
１１ 第１のマイクロホン
１２ 第２のマイクロホン
１３ 双指向性マイクロホン
１４ａ，１４ｂ ケース
１５ａ，１５ｂ 受話器
１６ 疎なフィルタ
１７ 密なフィルタ
１８ 第１のマイクロホンダクト
１９ 第２のマイクロホンダクト
２０ 合成回路
２０−１ 位相振幅調整器
２０−２ 差動増幅器

Claims (1)

1. 耳介に装着された状態で受話器部の主放射方向が外耳道に指向する構造であり、かつ、送話器が外耳道外に配置されるように前記受話器と一体化された双方向通話可能なイヤーセット型送受話器であって、
   前記送話器は、双指向性を有するマイクロホンと、該マイクロホンの一方の受音面が第１のマイクロホンダクトに接続され、他方の受音面が第２のマイクロホンダクトに接続され、該第１のマイクロホンダクトの開口部が口の方向に向き、第２のマイクロホンダクトの開口面が口とは反対方向に向きかつ前記受話器の背面に位置するように形成されたマイクロホンダクトと、前記第１，第２のマイクロホンダクトにおける前記マイクロホンの受音面側に設けた吸音材とを備え、
   該第２のマイクロホンダクトの吸音材は該第１のマイクロホンダクトの吸音材より該第１，第２のマイクロホンダクト入口間の距離を伝播する音波の伝播時間だけ透過音の位相が遅れるように配置されて、該第２のマイクロホンダクトからの入力の感度を前記第１のマイクロホンダクトからの入力の感度とほぼ等しくして、前記マイクロホン出力で前記第１のマイクロホンダクト方向から到来する音声成分を大きくし前記第２のマイクロホンダクト方向から到来する周囲騒音成分及び前記受話器からの漏洩音声成分が抑圧されるようにした単一指向性特性を有せしめるように構成されていることを特徴とするイヤーセット型送受話器。

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