(57)【要約】【課題】マイクとスピーカを同時に動作させたときにハウリングを発生させることがない音響装置を提供する。【解決手段】発音部１０に設けられた発音板１８がリング状に形成されて、発音部１０の中心に形成された凹部１１ａに集音部２０が固定される。集音部２０は、それに設けられた集音板２３が前記発音部１０の中心に位置するように設定されており、これにより前記集音部２０の周囲の発音板１８から発せられる音圧が前記集音板２３の位置で相殺されることになり、集音板２３を駆動させることがない。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発音板を振動させて音を外部に向けて発する発音部と、外部から発せられた音に基づいて集音板を振動させて音を内部に音信号として取り込む集音部と、が設けられた音響装置において、
前記発音板と前記集音板とが互いに交差する向きとなるように前記発音部と前記集音部が設けられていることを特徴とする音響装置。
【請求項２】
前記集音板は、前記発音板に対して垂直な向きに設定されている請求項１記載の音響装置。
【請求項３】
前記集音部は、前記発音部の中心に設けられている請求項１または２記載の音響装置。
【請求項４】
前記発音板はリング状に形成されて、その中心に形成された空間に前記集音部が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の音響装置。
【請求項５】
前記集音部は、静電容量変化を検出して駆動させられる請求項１ないし４のいずれかに記載の音響装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の音響装置がケース内に搭載された通話装置において、前記発音部の発音板が使用者の耳側に向くように前記ケースが当てられたときに、前記集音部の集音板の向きが前記使用者の口側に向くように設定されていることを特徴とする通話装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロフォンとスピーカを同時に機能させることができる音響装置に係り、特にハウリングを引き起こすことなくマイクロフォンとスピーカを一体にできる音響装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下記特許文献１に示すマイクとスピーカとが一体に形成された従来の音響装置としては、携帯電話機のイヤホンマイク用端子に接続して使用するものがある。
【０００３】
この特許文献１に示すものは、マイクとスピーカとがひとつのケース内に収められたものであり、前記ケースに押圧操作自在に設けられた切替スイッチが設けられ、この切替スイッチを切り替えることでスピーカとマイクとを交互にオンまたはオフできるようになっている。このように、スピーカとマイクとが同時に動作することがないため、ハウリングを引き起こすおそれがない。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２７８３９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の音響装置では、ハウリングを防止できるという効果は発揮できるものの、マイクを使用するときとスピーカを使用するときとでその都度切替スイッチを切換え操作しなければならず操作性が煩雑であった。また、これを携帯電話機に使用する際には携帯電話機のイヤホンマイク用端子に前記装置を接続する必要があり、また前記装置を常に携帯しなければならず取扱いが非常に面倒であった。
【０００６】
また、マイクとスピーカとが一体に形成された他の音響装置としては、携帯電話機に接続して使用するもので、1本のケーブルにマイクとスピーカ（イヤホン）とが接続されたものがある。このタイプのものは、マイクとスピーカとが離れて設置されており、先端にスピーカが接続され、携帯電話機とスピーカとの間にマイクが接続されて、使用者がスピーカの部分を耳に装着したときに、前記マイクが使用者の口元付近に位置するようにケーブルの長さ寸法が設定されている。
【０００７】
しかし、この種の音響装置も前記と同様に携帯電話機の所定の位置に接続して使用するものであるため取扱いが面倒であった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、マイクとスピーカを一体化して小型化でき、しかもマイクとスピーカの双方を同時に動作させたとしてもハウリングを引き起こすことがない音響装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また本発明は、通話時の音声を感度よく検出できる通話装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発音板を振動させて音を外部に向けて発する発音部と、外部から発せられた音に基づいて集音板を振動させて音を内部に音信号として取り込む集音部と、が設けられた音響装置において、
前記発音板と前記集音板とが互いに交差する向きとなるように前記発音部と前記集音部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
前記集音板は、前記発音板に対して垂直な向きに設定されていることが好ましい。さらに前記集音部は、前記発音部の中心に設けられているものであることが好ましい。
【００１２】
上記本発明では、発音部と集音部とを同時に動作可能な状態にしたとしても、発音部から発せられた音圧は、集音部の位置で互いに相殺されて集音部の集音板を振動させることがなく、または集音板が大きく振動することがない。このためハウリングを発生させることなく同時通話が可能になる。また、小型化できるため、小型の装置に内蔵して使用することができる。
【００１３】
例えば、前記発音板はリング状に形成されて、その中心に形成された空間に前記集音部が設けられている構成にすることができる。ただし、発音板の中心の穴は円形状に限定されるものではなく、集音部が収められる最小限度の四角形状の空間であってもよい。
【００１４】
また、前記集音部は、静電容量変化を検出して駆動させられるもので構成することができる。これにより、集音部を小型にすることができ、また周波数特性に優れたものにできる。ただしこれに限定されるものはではなく、ボイスコイルを利用した動電型（ダイナミック型）のものであってもよい。
【００１５】
また本発明は、前記音響装置がケース内に搭載された通話装置において、前記発音部の発音板が使用者の耳側に向くように前記ケースが当てられたときに、前記集音部の集音板の向きが前記使用者の口側に向くように設定されていることを特徴とするものである。
【００１６】
このような構成にすると、例えば携帯電話機などに内蔵したときに、使用者の口から発せられる音圧を集音板の正面から当てることができるため、口から発せられた音声を効率的に取り込むことが可能になり、感度が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の音響装置を正面から見たときの平面図、図２は図１の２−２線で切断したときの断面図、図３は音圧の広がりを示す模式図、図４は音響装置を携帯電話機に搭載したときの使用状態図、図５は静電容量式のマイクを示す回路図である。
【００１８】
図１と図２に示すように、本実施の形態の音響装置１は、発音部１０と集音部２０が一体に設けられ、前記発音部１０の中心に前記集音部２０が位置するように設置されている。
【００１９】
前記発音部１０は、ベース１１を有している。このベース１１は、例えばプリント配線基板などであり、前記プリント配線基板上に前記発音部１０が半田付けにより固定されている。前記ベース１１には、鉄やフェライトなどの磁性材料で形成された下部ヨーク１２が固定されている。下部ヨーク１２はリング状に形成されており、そのリング形状の内周縁部にＺ１方向に延びる円筒状の対向ヨーク１３が前記下部ヨーク１２と一体に形成されている。前記下部ヨーク１２のＺ１側の面には永久磁石で形成されたリング形状のマグネット１４が固定されている。このとき前記マグネット１４の内周面１４ａと前記対向ヨーク１３の外周面１３ａとの間には所定の隙間が形成されるように、前記マグネット１４の内径寸法が設定されて前記下部ヨーク１２上に固定されている。
【００２０】
前記マグネット１４のＺ１側の面には、磁性材料によって形成されたリング状の上部ヨーク１５が固定されている。前記上部ヨーク１５では、そのＺ１側の上面の高さ位置と前記対向ヨーク１３のＺ１側の上面の高さ位置とがほぼ同じに設定され、さらに前記上部ヨーク１５の内周面１５ａと前記対向ヨーク１３の外周面１３ａとの間に所定のギャップＧが形成されている。
【００２１】
前記上部ヨーク１５の外周縁部には、Ｚ１側に向けて支持部１６が突出して形成されている。また前記ベース１１上には、前記対向ヨーク１３の内周面１３ｂよりも内側に円筒状の支持体１７が固定されて、前記支持体１７のＺ１側の上面の高さ位置と前記支持部１６のＺ１側の上面の高さ位置とが互いに同じに設定されている。
【００２２】
そして、前記支持部１６と前記支持体１７との間において、本実施の形態の音響装置１の前方（Ｚ１側）が発音板１８で覆われる。前記発音板１８は、紙材、紙材と樹脂フィルムとのラミネート材、または樹脂を含浸した紙材などによってリング状に形成されている。なお、前記発音板１８は、その外周縁部において前記支持部１６のＺ１側の面と、また内周縁部において前記支持体１７のＺ１側の面とでそれぞれ接着剤などで固定されている。なお、本実施の形態では、前記支持体１７の内径寸法がＲ１で形成されているが、前記発音板１８の中心に形成された穴の寸法もＲ１で形成されているため、前記発音板１８を前記支持体１７に固定したときに、前記支持体１７上に前記発音板１８の内周縁部が一致する。したがって、本実施の形態の音響装置１では、前記発音板１８の中心に、円形の穴が形成されて全体として円形の凹部による空間１１ａが形成されている。ただし、発音板１８の中心に形成される空間１１ａは、図１に示すように円形に限定されるものではなく四角形状であってもよい。
【００２３】
前記発音板１８のＺ２側の下部には、紙材などで形成されたボビン８が固定されており、その外周面にはボイスコイル９が巻回されている。このボイスコイル９を有するボビン８は、前記ギャップＧ内に挿入されている。
【００２４】
本実施の形態の音響装置１では、例えば前記マグネット１４の図示Ｚ１側がＮ極にＺ２側がＳ極に磁化されているときに、マグネット１４のＺ１側のＮ極、上部ヨーク１５の外縁部、ギャップＧ、ボイスコイル９、対向ヨーク１３、下部ヨーク１２およびマグネット１４のＳ極を順番に通る経路からなる磁気回路（磁路）が構成される。
【００２５】
前記発音板１８のＺ１側の面には、発音板１８を保護するための防護板１９が設けられている。この防護板１９は、中心に円形の貫通孔１９ａが形成されており、その内周縁部が前記支持体１７上に固定され、外周縁部が前記支持部１６上に固定されている。よって、この防護板１９は、前記空間１１ａを塞がない形状となっている。
【００２６】
前記防護板１９は、前記支持部１６と前記支持体１７との間において、Ｚ１側に突出して形成されて、前記防護板１９と前記発音板１８との間に微小間隔の隙間２１が形成されている。そして、この防護板１９の突出部分には周方向に沿って８個の丸穴１９ｂが等間隔に形成されている。
【００２７】
なお、本実施の形態では、前記磁気回路と発音板１８で発音部が構成されている。
【００２８】
このように形成された発音部１０では、音情報に基づく電流が前記ボイスコイル９に流れることによって、ボビン８がＺ１−Ｚ２方向へ移動する。この移動動作により前記発音板１８がＺ１−Ｚ２方向へ振動して音が発せられる。このとき発音板１８から発せられた音は、前記防護板１９に形成された丸穴１９ｂを介してＺ１側の前方へ伝達される。
【００２９】
本実施の形態では、前記発音部１０の中心に形成された凹状の空間１１ａに集音部２０が設けられている。この集音部２０は、直径寸法がＲ２のボタン型のケース２２を有し、前記ケース２２内に集音板２３が設けられている。集音板２３は、プラスまたはマイナスに帯電可能な薄膜状のものであり、図１では２点鎖線で示され、図２では点線で示されているものである。また図２に示すように、集音部２０の一部が発音板１８よりＺ１側に突出した状態でベース１１上に固定されている。
【００３０】
なお、集音部２０の突出寸法Ｔ１は、この音響装置１を搭載する通話装置に応じて適宜変更することができる。すなわち、図２では発音板１８から集音部２０の一部が突出した状態のものを示しているが、これに限られず、集音部２０の全体が発音板１８から突出するものであってもよい。
【００３１】
図１と図２に示すように、前記集音板２３の振動面はＸ側を向いて、前記発音部１０の発音板１８の振動面に対して垂直となる向きに設定されている。
【００３２】
本実施の形態の集音部２０では、前記ケース２２のＸ２側に直径Ｒ２とほぼ同じかそれよりも若干小さい寸法の開口部２２ａ（図５参照）が形成されて、前記集音板２３のＸ２側の面が前記開口部２２ａから露出している。また図２に示すように、前記集音板２３の振動面は、前記発音板１８の直径寸法Ｒの中間すなわち発音板１８の中心と一致するように固定されている。
【００３３】
図５に示すように、前記集音部２０は静電容量型のものであり、前記集音板２３のＸ１側の奥側に固定電極２４が形成されている。前記集音板２３と前記固定電極２４に電極線２３ａ，２４ａがそれぞれ接続されて、その先端に出力端子部２３ｂ，２４ｂが形成されている。また前記電極線２３ａと２４ａは抵抗体ｒを介して接続され、前記集音板２３と前記出力端子部２３ｂとの間の電極線２３ａには電源Ｅが接続されている。ただし、電源Ｅについては、本実施の形態の音響装置１を携帯電話機などの通話装置に搭載したときには、携帯電話機などに内蔵されているバッテリから電力を供給することができる。
【００３４】
前記集音部２０では、前記集音板２３にプラス電子、前記固定電極２４にマイナス電子が帯電させられており、集音板２３と固定電極２４との間には電位差Ｅｖが発生している。外部からの音（音圧）によって集音板２３がＸ１−Ｘ２方向に振動させられると、この振動動作によって集音板２３と固定電極２４との間の距離が変化させられて、集音板２３と固定電極２４との間の電位差Ｅｖが変化する。
【００３５】
すなわち、外部からの音圧によって集音板２３が移動して集音板２３と固定電極２４との距離が接近したときには、集音板２３と固定電極２４との間の静電容量Ｃが増加して電位差Ｅｖが減少する。また集音板２３と固定電極２４との間の距離が離れたときには、集音板２３と固定電極２４との間の静電容量Ｃが減少して前記電源Ｅの電圧が増加する。このように、電圧の変化量を検出し、この変化量に基づいて音声信号（音信号）を生成することで、いわゆるマイクロフォンとして機能させることができる。なお、図示していないが、前記出力端子部２３ｂ，２４ｂには、出力された電位を増幅するための増幅器が接続されている。
【００３６】
図３に示すように、前記発音部１０と前記集音部２０を同時に動作させたときに、発音部１０の発音板１８から音圧が生成させられるが、このとき集音部２０を挟んでＸ１側から同心円状に音圧Ｐ１が発生させられ、Ｘ２側から同心円状に音圧Ｐ２が発生させられる。図３に示すように、発音板１８において、前記集音部２０を挟んで同じ波形の音圧が発生させられる。このため、発音部１０の中心側に広がった音圧Ｐ１とＰ２は、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，・・・の位置で互いに重なり合う。
【００３７】
音圧Ｐ１とＰ２は互いに同じ位相の音であるため、この各重なり点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，・・・において、互いの音圧Ｐ１とＰ２が相殺されることになる。また各重なり点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，・・・は、いずれも図３に示すＳ−Ｓ線で示す直線上に位置しているが、このＳ−Ｓ線の位置は、前記集音部２０の集音板２３の振動面と一致している。このように、集音板２３が前記Ｓ−Ｓ線すなわち発音部１０の中心に位置するように集音部２０が設置されることにより、集音板２３は振動させられず集音部２０が駆動させられることがない。このように、集音部２０がマイクロフォンの機能を発揮できる状態において発音部１０から音が発せられたとしても、集音板２３が振動することがないためハウリングを防止できるようになる。
【００３８】
なお、図３では音圧がＸ方向から発生する場合について説明したが、実際には発音部１０は円形状に形成されているため、集音部２０の周囲の全体から発生することになる。本実施の形態では、前記集音板２３は前記発音板１８の中心に位置するように集音部２０が設置されているため、集音板２３上で互いの音圧が打ち消しあって集音板２３が振動することはないか、あるいは振動しても微小なものに留めることができる。したがって、例えＸ１側とＸ２側以外のＹ１側とこれに対向するＹ２側から発せられた音圧であっても、それ以外の方向から発せられる音圧であっても、集音板２３の位置で互いに相殺され、またはほぼ相殺されるものとなる。
【００３９】
したがって、本実施の形態の音響装置１では、発音部１０と集音部２０を同時に動作可能な状態に設定してあってもハウリングを引き起こすことなくそれぞれの機能を個別に発揮させることができる。
【００４０】
また本発明の通話装置は、例えば、前記音響装置１を携帯電話機３０に搭載して構成することができる。
【００４１】
図４に示す携帯電話機３０は、ケース３０ａ内に前記音響装置１が内蔵されている。前記音響装置１は、ケース３０ａ内に設けられたプリント配線基板の所定の回路上に固定される。この音響装置１の設置位置は、使用者の耳Ｍ１に発音部１０の発音板１８が対向するように設置されるが、このとき前記発音板１８に直交する向きに集音部２０の集音板２３が向けられる。このように発音板１８と集音板２３とが互いに直交する向きに設定されていると、前記発音板１８を耳Ｍ１に対向させたときに前記集音板２３の向きは、使用者の口Ｍ２の方向に向くようになる。よって、使用者の口Ｍ２から発せられる音声Ｆは、前記集音板２３の振動面の正面から当てられるようになって感度が向上させられる。また、発音板１８の振動面の正面すなわち集音板２３に垂直な方向から発せられる音にしては感度が低くなる。
【００４２】
このように、本実施の形態の携帯電話機３０では、レシーバ（スピーカ）となる発音部１０とマイクロフォンとなる集音部２０とを別々に設ける必要がないため、内部の回路構成を簡略化できるようになる。
【００４３】
なお、前記携帯電話機３０においては、前記発音板１８からの前記集音部２０の図２で示した前記突出寸法Ｔ１を小さく設定すると、携帯電話機３０の厚み寸法Ｈを小さく抑えることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、音響装置を搭載した携帯電話機について説明したが、これに限られるものではなく、一般の家庭用として使用されている本体と受話器とが所定のケーブルで接続された電話機の受話器に内蔵して使用することもできる。あるいは、本実施の形態の音響装置をＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタンス）と電話機が一体に設けられた装置に搭載してもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明した本発明では、集音部と発音部が一体に設けられて双方が同時に動作可能な状態であっても、集音部と発音部との切換え操作を行う必要がなく、しかもハウリングを発生させることがない。
【００４６】
また、携帯電話機などの通話装置に内蔵して使用すると、発音板を耳に向くように設定したときに集音板が口側に向くように設定できるため、使用者の口から発せられる音声に対して感度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音響装置を正面から見たときの平面図、
【図２】図１の２−２線で切断したときの断面図、
【図３】音圧の広がりを示す模式図、
【図４】音響装置を携帯電話機に搭載したときの使用状態図、
【図５】静電容量式の集音部を示す回路図、
【符号の説明】
Ｇ  ギャップ
１  音響装置
８  ボビン
９  ボイスコイル
１０  発音部
１１ａ  空間
１２  下部ヨーク
１３  対向ヨーク
１４  マグネット
１５  上部ヨーク
１８  発音板
２０  集音部
２３  集音板
３０  携帯電話機
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004194147.tif 000005
【図４】
2004194147.tif 000006
【図５】
2004194147.tif 000007