JPH0817415B2

JPH0817415B2 - イヤーセット型送受話器

Info

Publication number: JPH0817415B2
Application number: JP4092457A
Authority: JP
Inventors: 勝夫許斐; 登山口
Original assignee: 勝夫許斐; 登山口
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1996-02-21
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: EP0564874B1; ES2108151T3; DE69313902D1; EP0564874A1; CA2094667A1; JPH05268310A; DE69313902T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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。

【０００２】

【従来の技術】従来における双方向同時音声通信端末器
における送受話器としては、電話機におけるハンドセッ
トと呼ばれる送受話器がある。この送受話器は耳に当て
る受話器であるスピーカと、口の前に配置する送話器で
あるマイクロホンとを一体化して手で持って使用するも
のである。

【０００３】ところで、近年の無線技術の発達に伴い電
話機も携帯型、コードレス型、車載型が普及するように
なって小型化が要望されているが、これらの電話機にお
ける送受話器は前記したハンドセットが基本形として使
用されており、相変わらず片手に持って通話するタイプ
のものである。

【０００４】このハンドセット型の送受話器にあって
は、オフィスでの仕事中や自動車の運転中に不向きなも
のである。すなわち、片手が送受話器を持つために塞が
れて片手しか空かないため、オフィスでの通話をしなが
らの書き取りに不便であり、また、運転しながらの通話
にあっては安全運転上の問題が発生する。

【０００５】そこで、最近になって前記したような問題
を解決するものとして、ハンズフリー型のものが市販さ
れるようになった。これは、頭部に固定するヘッドバン
ドの一端にスピーカである受話器を固定し、この受話器
から延長され棒状アームの先端にマイクロホンである送
話器を取付けたものであり、また、耳殻の裏側に固定す
る引掛片に受話器を取付け、この受話器から棒状アーム
を延長して先端に送話器を取付けたものである。

【０００６】そして、前記した頭部固定式の前者のもの
にあっては、脱着が面倒であると共に女性が使用する場
合には髪が乱れるという問題があり、また、耳殻の裏面
に固定する後者のものにあっては、耳への装着感が不安
定であると共に前者の場合と同様に送話器と受話器を連
結するためのアームが邪魔になり、持ち運びに適さない
という理由から広く普及に至っていないのが現状であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、前記した種々
の問題点を解決せんとして開発された送話器と受話器を
耳介に挿入するケース内に一体的に組み込んだイヤーマ
イクロホンがある。ここで、問題となることは、ハウリ
ングを如何に無くすかである。すなわち、スピーカの振
動あるいはスピーカから放出される音声を如何にマイク
ロホン側に漏れないようにするかである。

【０００８】そのために、従来にあっては、スピーカの
音量が一定以上の音量にならないよう低くして使用して
いる。この場合には、静かな部屋等で使用するのには適
するが、騒音の高い屋外や車両内での使用には不向きで
あり、使用する環境が限定されるという問題がある。

【０００９】また、マイクロホンの感度も低く抑えてい
るために、相手側に十分なる音量が伝わらず聴きにくく
なるという問題もある。スピーカの音量およびマイクロ
ホンの感度を通常にしておいて騒音下で使用する場合、
通話中において聞取りにくいため手によって送受話器を
覆うようにするとハウリングが発生することが多く、広
く実用されるに至っていないのが現状である。

【００１０】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、実用上充分な程度に
スピーカよりの音量を大きくしてもマイクロホンの感度
を上げても、さらに、装着状態において手によって送受
話器を覆ってもハウリングの発生がないイヤーセット型
送受話器を提供せんとするにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のイヤーセット型
送受話器は前記した目的を達成せんとするもので、その
手段は、耳の耳介内に装着し得る膨出部から顔面下部の
方向に延長される空洞部を有するケースと、該ケースの
前記膨出部内に外耳道入口に向かって音声を出力する受
話器と、前記ケースの前記空洞部内に外部からの音声を
集音するマイクロホンとを具備した双方向同時通話型の
送受信器であって、前記空洞内にグラスウール、ロック
ウール、フェルト、高密度スポンジのような多孔質の材
料、和紙や綿等の繊維質の材料を圧縮した材料で構成
し、かつ、３００〜１ＫＨｚ付近の低周波側に通過音声
帯域を有し２．５ＫＨｚ以下に高域遮断周波数を持つ吸
音材を充填したものであり、また、前記充填材をシート
状に形成し、かつ、このシートを円筒状に重ね巻きして
もよい。

【００１２】また、耳の耳介内に装着し得る膨出部から
顔面下部の方向に延長される空洞部を有するケースと、
該ケースの前記膨出部内に外耳道入口に向かって音声を
出力する受話器と、前記ケースの前記空洞部内に外部か
らの音声を集音するマイクロホンとを具備した双方向同
時通話型の送受信器であって、前記マイクロホンに３０
０〜１ＫＨｚ付近の低周波側に通過音声帯域を有し２．
５ＫＨｚ以下に高域遮断周波数を持つ能動素子および受
動素子からなる低域通過型もしくは帯域通過型のフィル
タを接続したものである。

【００１３】さらに、前記フィルタは前記高域遮断周波
数が通過音声帯域内の振幅周波数特性がリップル特性を
持たない場合は、該通過音声帯域内の振幅最大点より振
幅が高周波側で３ｄＢ減衰する点の周波数であり、ま
た、通過音声帯域内の振幅周波数特性がリップル特性を
持つ場合は、該通過音声帯域内のリップル特性領域より
高周波側で、かつ、該リップル特性領域内の振幅平均値
より振幅が３ｄＢ減衰する点の周波数であることを特徴
とする。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係るイヤーセット型送受話器
の実施例を図面と共に説明する。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が形成されている。

【００１５】そして、この膨出部１ａ内には空室部１ｂ
が形成され、かつ、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が形成されると共に下端には小
径の音声取入口１ｅが形成されている。なお、前記空洞
部１ｄ内には空洞の音導管２が設けられている。

【００１６】３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４によって収納固定されたスピーカ
にして、該スピーカ３よりの音は放音部１ｃの音孔より
放音される。５は前記音導管２の奥側に収納固定された
エレクトレット型のマイクロホン、６は該マイクロホン
５と前記音声取入口１ｅとの間に音導管２内に挿入され
た通過音声帯域制限フィルタである。

【００１７】この通過音声帯域制限フィルタ６として
は、グラスウール、ロックウール、フェルト、高密度ス
ポンジのような多孔質の材料や、和紙や綿等の繊維質の
材料を用い、吸音効果を上げるために孔の密度の濃い材
料や繊維を圧縮した材料を用いる。そして、このフィル
タ６としては、３００〜１ｋHz付近の低周波数側に通過
音声帯域を有し2.5 ｋHz以下に高域遮断周波数を持つ低
域通過型あるいは帯域通過型のフィルタであることが望
ましい。

【００１８】７はスピーカ３とマイクロホン５からの接
続コードにして、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。８はワイヤレス
型のイヤーセット型送受話器における双方向同時無線交
信装置にして、耳たぶの裏面にボタン電池を表面に専用
ＬＳＩ小型化を図った交信部からなり、耳たぶをイヤリ
ングのように挟んで装着するものである（図４）。

【００１９】次に、前記した構成のイヤーセット型送受
話器の動作を説明する。先ず、ケース１の膨出部１ａを
耳介に固定し、かつ、放音部１ｃを外耳道内に挿入す
る。この状態において、放音部１ｃ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
音が漏れて聞こえるので安全上問題がなく、また、放音
部１ｃからの音声の漏れも少ないものである。なお、本
実施例にあっては、膨出部１ａの空室部１ｂ内にスピー
カ３を挿入したものを示したが、スピーカ３を外耳道の
入口に置かず、別の場所において音導管で音声を導くこ
とも可能じある。

【００２０】このように、送受話器をセットした状態に
おいて、接続コード７から電気信号として音声信号がス
ピーカ３に入力されると、該スピーカ３から音声が放音
される。このスピーカ３から放音される音声は放音部１
ｃの音孔より外耳道内に放音される。

【００２１】一方、装着者よりの音声あるいは外部より
の騒音は、音声取入口１ｅより通過音声帯域制限フィル
タ６を介してマイクロホン５に伝達され、該マイクロホ
ン５において電気信号に変換されて接続コード７より外
部の増幅器に送出されるものである。

【００２２】使い易い送受話器を実現する上からは、送
話器用マイクロホンについては、使用者の口からの音に
だけに選択的に感度を持たせて、外部からの騒音や、受
話器用スピーカから漏れて来る音には感度のないことが
理想的である。しかしながら、イヤーセット型送受話器
では、形状が小さく、送話器の外部音声取入口は口より
も耳のごく近傍となるので、口から来る音声への指向性
を高くして、それ以外の方向からの指向性を低くする構
造上の工夫が必要となる。そして、通過音声帯域制限フ
ィルタ６は指向性の改善にも利用できる。

【００２３】つまり、吸音材が充填された通過音声帯域
制限フィルタ６を収納する音導管２の音声取入口１ｅか
ら入射した音波がマイクロホン５に到達するまでの音の
減衰を正面入射音波と斜方入射音波について考察する
に、吸音材が均一に充填されているとすると、入射音波
の減衰は入射音波がマイクロホン５の振動板に達するま
での行程距離に比例すると考えられる。

【００２４】正面入射音波が最短距離で振動板に到達す
るのに対して、斜方入射音波は斜めの入射となるので、
反射が増加し、かつ、振動板への行程距離が正面入射音
波に比較して長くなる。従って、正面より入射する音波
は斜めより入射する音波に比して減衰が小さくなり、正
面からの入射に対して指向性を持ったマイクロホン５が
実現することになる。

【００２５】また、この指向性をさらに改善する方法と
して、図３に示すようにシート上の通気性吸音材を円筒
状に重ね巻きし、この吸音材を音導管２内に巻き中心が
音導管２の軸心と一致するように収納すると、巻き中心
と一致する方向からの音に対して吸音材の実質的密度が
巻き中心と異なる方向からの音よりも低くなる。従っ
て、音の進入経路により減衰量が異なり、巻き中心方向
により強い指向性を持たせることができるものである。

【００２６】さらに、他の指向性を改善する方法として
は、マイクロホン５の音声入力部の径を音導管２の径と
略等しくして、マイクロホン５の感度低下を防止すると
共に音導管２の軸心とは異なる方向よりの音の進入をさ
らに制限し、音導管２の外部よりの音の取入口１ｅの直
径を1.5mm 以下の孔としてもよい。

【００２７】ところで、前記した通過音声帯域制限フィ
ルタ６は機械的なフィルタであるが、後述する高域遮断
周波数を持つフィルタとしては、電気的なフィルタであ
っても良い。図５(A) に示す低域通過型あるいは図６
(A) に示す帯域通過型のフィルタであって、何れもオペ
アンプを用いたアクティブ型のフィルタで音声信号用と
して用いられているものである。なお、図５(B) は低域
通過型フィルタの特性図であり、また図６(B) は帯域通
過型フィルタの特性図である。

【００２８】ハウリングを除去するためには、このよう
なフィルタを用いて通過帯域制限を行い、ハウリング源
となる高周波音声信号を減衰させる。この帯域制限の境
目となる高域遮断周波数は通過音声帯域内の振幅周波数
特性が図７のようにリップル特性を持たない場合は、該
通過音声帯域内の振幅最大点より振幅が高周波側で３dB
減衰する点の周波数であり、また、通過音声帯域内の振
幅周波数特性が図８のようにリップル特性を持つ場合
は、該通過音声帯域内のリップル特性領域より高周波側
で、かつ、該リップル特性領域内の振幅平均値より振幅
が３dB減衰する点の周波数として定義される。

【００２９】また、通過音声帯域制限フィルタによる音
声品質の低下を防ぐこめに、高域音声振幅リミッタ回路
をバイパス経路に設けて、リミッタの振幅制限値をハウ
リング防止範囲内に抑えることでハウリングの発生を防
止しながら高音側の音声周波数帯域の著しい減衰を補償
することができる。

【００３０】この実施例を図９(A) に示す。この実施例
にあっては、前記したマイクロホン５の出力に接続され
る入力端６ａに、３００〜１ＫHzを通過させる通過音声
帯域制限フィルタ６ｂに対して並列に、2.5 ＫHzの遮断
周波数より高音側音声周波数領域の一部または前部を抽
出する高域音声抽出フィルタ６ｃ₁と、この高域音声抽
出フィルタ６ｃ₁よりの出力振幅を所定の値以下に制限
する振幅リミッタ６ｃ₂からなる高域音声振幅リミッタ
６ｃおよび該高域音声振幅リミッタ６ｃにアッテネータ
６ｄとを接続した直列回路を接続する。前記通過音声帯
域制限フィルタ６ｂよりの出力に前記振幅リミッタ６ｄ
よりの出力を加算器６ｅによって加算するものである。
なお、図９(B) は同上の回路における周波数特性図であ
る。

【００３１】そして、その動作は、前記したと同様な動
作によってスピーカ３よりの音声は外耳道内に放音さ
れ、また、音声取入口１ｅよりの音声はマイクロホン５
において電気信号に変換されて電気的フィルタ６を介し
て接続コード７を介して増幅器に出力されるものであ
る。

【００３２】ところで、前記した動作において、外耳道
から漏れる音は、耳介付近の反射回折を受けて送話器の
外部音声取入口１ｅを通過して、送話器用マイクロホン
５に到り電気信号に変換される。耳介は外耳道や耳介の
固有に持つ複雑な形状や頭蓋と相まって、音の反射や回
折や共振等に起因する固有の周波数レスポンスを持つ音
場を作りだし耳介前面のみならず耳介周辺の音場に大き
な影響を与えている。

【００３３】発明者の研究では、マイクロホン５の音の
取入口が耳介の近傍であると、この音場ではスピーカ３
とマイクロホン５の間の音響結合係数が１ＫHz以上から
3.4ＫHzの電話音声周波数帯域内で特定の複数の周波数
で、選択的に高くなっていることを発見した。

【００３４】そこで、スピーカ３の音量を騒音下でも十
分使用に耐えるように上げ、また、マイクロホン５の感
度を相手側に十分音声が伝わるように上げてみるとハウ
リングが起こることが判った。また、騒音下で使用する
場合には、外部の騒音を下げる目的で使用者が耳の上を
手で覆うことがあることから、手で覆ってみると最もハ
ウリングが起こりやすいことが判った。

【００３５】そこで、本発明者は、このハウリングを起
こしやすい範囲の周波数帯域に着目して研究した。従
来、この周波数帯域内を減衰させると音声の明瞭度が落
ちて通話品質の低下を招くことが知られているので、こ
の周波数帯域はなるべく平坦な周波数特性を持たせるよ
うに設計されている。

【００３６】しかしながら、この周波数帯域内で意図的
に減衰したところ、通話品質の低下は実用上問題ない範
囲で、しかも、ハウリングの発生を著しく抑える減衰特
性を通過音声帯域制限フィルタとして実現できることを
発見した。

【００３７】すなわち、2.5 ＫHz以下の遮断周波数（通
過音声帯域内の振幅周波数特性がリップル特性を持たな
い時は、通過音声帯域内の振幅最大点より振幅が帯域の
高周波数側で３dB減衰する点の周波数が定義され、通過
音声帯域内の振幅特性がリップル特性を持つ時は、通過
帯域内のリップル特性領域より高周波側で該リップル特
性領域の振幅平均値より振幅が３dB減衰する点の周波数
と定義される。）を持つ低域通過型もしくは通過音声帯
域制限フィルタ６をマイクロホン５の前面（機械的フィ
ルタの場合）あるいはマイクロホン６の出力端（電気的
フィルタの場合）に配置したところ、ハウリングの発生
が著しく抑えることができた。

【００３８】本発明者の実験では、遮断周波数を低くし
ていくとハウリングの発生をより効果的に行えるが明瞭
度が低下し、また、遮断周波数を上げていくと明瞭度は
改善されるがハウリングがより起こりやすくなることが
わかった。そして、自由音場からの音が鼓膜に到ると
き、１ＫHzから2.5 ＫHz近傍にかけて高周波になるほど
音圧が高くなることが知られており、その結果、通過音
声帯域制限フィルタを設けても通話品質を著しく低下す
ることがないと推論される。実験の結果もこのことを立
証しており、従って、2.5 ＫHz以下の遮断周波数を設け
るのが実用上最適であることが判明した。

【００３９】なお、前記した第１の実施例にあっては、
機械的な通過音声帯域制限フィルタ６をマイクロホン５
の前面に配置したものを示したが、この通過音声帯域制
限フィルタ６はスピーカ３の放音部前面に配置してもよ
く、かつ、該通過音声帯域制限フィルタ６はマイクロホ
ン５とスピーカ３の前面に分散して配置してもよい。こ
のフィルタ６を分散した場合には、マイクロホン５とス
ピーカ３の何れか一方に通過音声帯域制限フィルタ６を
配置して特定の周波数特性を得るものよりも２つに分散
した通過音声帯域制限フィルタそれぞれの周波数特性を
半分に押さえることができるので、その効果を話し手と
聞き手で分担することになる。

【００４０】また、第２の実施例にあっては、電気的な
通過音声帯域制限フィルタ６をマイクロホン５の出力端
に接続したものを示したが、ハウリングは音声信号通過
経路中で発生する現象なので、該音声信号通過経路中の
如何なる部分、すなわち、スピーカ３の入力端に接続し
てもよい。

【００４１】さらに、スピーカ３自身の電気音声変換性
能を通過音声帯域制限フィルタ６の周波数特性と等し
く、あるいはマイクロホン５自身の音声電気変換性能を
通過音声帯域制限フィルタの周波数特性と等しくしても
よい。

【００４２】

【発明の効果】本発明は前記したように、外耳道の入口
に配置するケース内に送話器を設けると共に外耳道内に
音声を放音する受話器を設けた双方向音声通話装置にお
いて、電気信号を媒体とする音声信号経路中に高周波信
号または音声を遮断するフィルタを設けたことにより、
ハウリングの発生し易い高周波の信号または音声が音声
信号経路中に発生しないことから、スピーカよりの音量
を大きくしてもマイクロホンの感度を上げても、さら
に、装着状態において手によって送受話器を覆ってもハ
ウリングが発生しない等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイヤーセット型送受話器を耳介に装着
した状態の斜視図である。

【図２】本発明のイヤーセット型送受話器の一部断面側
面図である。

【図３】同上におけるフィルタの実施例を示す斜視図で
ある。

【図４】他の実施例のイヤーセット型送受話器を耳介に
装着した状態の斜視図である。

【図５】(A) は低域通過型フィルタの回路図、(B) は同
上の周波数特性図である。

【図６】(A) は帯域通過型フィルタの回路図、(B) は同
上の周波数特性図である。

【図７】リップルを持たない場合の振幅周波数特性図で
ある。

【図８】リップルを持った場合の振幅周波数特性図であ
る。

【図９】高音側の音声周波数帯域の補償を行う場合の回
路図である。

【符号の説明】

１ケース１ａ膨出部１ｄ空洞部３スピーカ５マイクロホン６通過音声帯域制限フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耳の耳介内に装着し得る膨出部から顔面
下部の方向に延長される空洞部を有するケースと、該ケ
ースの前記膨出部内に外耳道入口に向かって音声を出力
する受話器と、前記ケースの前記空洞部内に外部からの
音声を集音するマイクロホンとを具備した双方向同時通
話型の送受信器であって、前記空洞内にグラスウール、
ロックウール、フェルト、高密度スポンジのような多孔
質の材料、和紙や綿等の繊維質の材料を圧縮した材料で
構成し、かつ、３００〜１ＫＨｚ付近の低周波側に通過
音声帯域を有し２．５ＫＨｚ以下に高域遮断周波数を持
つ吸音材を充填したことを特徴とするイヤーセット型送
受話器。
【請求項２】前記充填材をシート状に形成し、かつ、
このシートを円筒状に重ね巻きしたことを特徴とする請
求項１記載のイヤーセット型送受話器。
【請求項３】耳の耳介内に装着し得る膨出部から顔面
下部の方向に延長される空洞部を有するケースと、該ケ
ースの前記膨出部内に外耳道入口に向かって音声を出力
する受話器と、前記ケースの前記空洞部内に外部からの
音声を集音するマイクロホンとを具備した双方向同時通
話型の送受信器であって、前記マイクロホンに３００〜
１ＫＨｚ付近の低周波側に通過音声帯域を有し２．５Ｋ
Ｈｚ以下に高域遮断周波数を持つ能動素子および受動素
子からなる低域通過型もしくは帯域通過型のフィルタを
接続したことを特徴とするイヤーセット型送受話器。
【請求項４】前記フィルタは前記高域遮断周波数が通
過音声帯域内の振幅周波数特性がリップル特性を持たな
い場合は、該通過音声帯域内の振幅最大点より振幅が高
周波側で３ｄＢ減衰する点の周波数であり、また、通過
音声帯域内の振幅周波数特性がリップル特性を持つ場合
は、該通過音声帯域内のリップル特性領域より高周波側
で、かつ、該リップル特性領域内の振幅平均値より振幅
が３ｄＢ減衰する点の周波数であることを特徴とする請
求項３記載のイヤーセット型送受話器。