(57)【要約】【課題】高品質な音声信号を送信及び受信可能なワイヤレスのヘッドセット装置を提供する。【解決手段】音声信号を送受信するアンテナエレメント１２と、当該音声信号の送受信処理を行う送受信処理回路部１３とを備え、送受信処理回路部１３が絶縁性の基板上に印刷形成され、基板上の縁端に沿った第１領域１０に印刷形成された導体パターンをアンテナエレメント１２として用いられるヘッドセット装置であって、アンテナエレメント１２に隣接する細長状の切欠き部１５を基板５に形成して、第１領域１０と送受信処理回路部１３が印刷形成されている第２領域１１とを部分的に分離してある。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を送受信するアンテナエレメントと、当該音声信号の送受信処理を行う送受信処理回路部とを備え、前記送受信処理回路部が絶縁性の基板上に印刷形成され、前記基板上の縁端に沿った第１領域に印刷形成された導体パターンが前記アンテナエレメントとして用いられるヘッドセット装置であって、
前記アンテナエレメントに隣接する細長状の切欠き部を前記基板に形成して、前記第１領域と前記送受信処理回路部が印刷形成されている第２領域とを部分的に分離してあるヘッドセット装置。
【請求項２】
前記アンテナエレメントが、前記基板の表裏両面において、当該基板面と直交する方向視で重なり合う位置に形成されている請求項１記載のヘッドセット装置。
【請求項３】
前記アンテナエレメントのエッジ部表面からレジスト膜を除去してある請求項１又は２記載のヘッドセット装置。
【請求項４】
前記基板に、前記切欠き部を横断して前記第１領域と前記第２領域とを連結する連結部を形成してある請求項１〜３の何れか一項に記載のヘッドセット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号を送受信するアンテナエレメントと、当該音声信号の送受信処理を行う送受信処理回路部とを備え、前記送受信処理回路部が絶縁性の基板上に印刷形成され、前記基板上の縁端に沿った第１領域に印刷形成された導体パターンを前記アンテナエレメントとして用いるヘッドセット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音楽再生装置のスピーカ部や、携帯電話のハンズフリー通話を実現するためのマイク部及びスピーカ部などをワイヤレス化して独立させたヘッドセット装置がある。特許文献１に記載のヘッドセット装置は、音声信号を送受信するアンテナエレメントと、音声信号を送受信処理する送受信処理回路部とを筐体内に収容して構成される。また、音声を音声信号に変換するマイク部と音声信号を再生するスピーカ部も筐体内に収容される。特許文献１には、送受信処理回路部の構成に関する詳細な説明は無いものの、基板上に導体パターンを印刷形成し、且つ、演算処理用のＩＣチップを搭載して構成されるものと推測される。また、アンテナエレメントの構成に関する詳細な説明は無いものの、チップアンテナやセラミックアンテナやワイヤアンテナなどを上記基板上に装着して構成されるものと推測される。
【０００３】
ヘッドセット装置は人体の耳殻に装着されるのだが、人体が動くことでヘッドセット装置が耳殻から脱落して地面に落下してしまうこともある。この場合、ヘッドセット装置には大きな衝撃が加わるため、例えば、チップアンテナやセラミックアンテナが上記基板から剥離する場合がある。また、セラミックアンテナであれば亀裂が入る場合もある。
更に、上述したようなアンテナを基板に実装するとき、アンテナの特性は、その実装状態に応じて変化してしまう。例えば、グランドとアンテナとの配置距離によって、放射特性も給電点インピーダンスも大きく変化する。そのため、アンテナの実装後に、セラミックやチップアンテナの電極パターンのカットなどのチューニング作業を行う必要が生じてしまう。ワイヤアンテナであれば上述した亀裂などが発生することも無いが、アンテナの特性のチューニング作業は必要であった。
【０００４】
上述したのとは別の構成のアンテナエレメントとして、特許文献２に記載のものがある。特許文献２に記載のアンテナ装置は、基板上に形成された導体パターンをアンテナエレメントとして用いるように構成されている。つまり、アンテナエレメントと送受信処理回路部とが同じ基板上に印刷形成されている。従って、特許文献２に記載のアンテナエレメントを特許文献１に記載のヘッドセット装置に採用した場合、アンテナエレメントと他の電気回路との位置関係（例えば、アンテナのパターン幅や給電点の位置）などは予め設定できるので、アンテナ特性を後でチューニングする必要性はほとんど無くなる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２９５２７号公報
【特許文献２】特開２００５−２１０２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載のアンテナ装置を用いた場合、アンテナエレメントは基板上に形成されているので、基板における誘電体損が発生する。よって、このアンテナエレメントによって受信された音声信号及びアンテナエレメントから送信される音声信号の伝送効率が低下してしまう。その結果、音声信号の品質が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高品質な音声信号を送信及び受信可能なワイヤレスのヘッドセット装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
＜１＞
上記目的を達成するための本発明に係るヘッドセット装置の特徴構成は、音声信号を送受信するアンテナエレメントと、当該音声信号の送受信処理を行う送受信処理回路部とを備え、前記送受信処理回路部が絶縁性の基板上に印刷形成され、前記基板上の縁端に沿った第１領域に印刷形成された導体パターンが前記アンテナエレメントとして用いられるヘッドセット装置であって、
前記アンテナエレメントに隣接する細長状の切欠き部を前記基板に形成して、前記第１領域と前記送受信処理回路部が印刷形成されている第２領域とを部分的に分離してある点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、基板の縁端部にアンテナエレメントを形成し、且つ、アンテナエレメントに隣接する細長状の切欠き部を基板に形成することで、アンテナエレメントが形成される基板上の第１領域は、上記送受信処理回路部が印刷形成されている基板上の第２領域と部分的に分離することになる。つまり、アンテナエレメントの周囲には基板材料がほとんど存在しないように構成されているので、誘電体損が発生し難くなる。その結果、アンテナエレメントによって受信された音声信号及びアンテナエレメントによって送信される音声信号の伝送効率を向上させることができる。
従って、高品質な音声信号を送信及び受信可能なワイヤレスのヘッドセット装置を提供できる。
【００１０】
＜２＞
本発明に係るヘッドセット装置の別の特徴構成は、前記アンテナエレメントが、前記基板の表裏両面において、当該基板面と直交する方向視で重なり合う位置に形成されている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、アンテナエレメントが基板の両面に形成されるので、アンテナエレメントによる電波の受信感度が良好な方向及びアンテナエレメントによって強い電波を送信できる方向は、基板の片面にのみアンテナエレメントが形成されている場合に比べて広範囲になる。特に、ヘッドセット装置が人体に装着されて使用されている状態では、人体の動きに応じてヘッドセット装置も動くため、アンテナエレメントの向きも随時変化する。ここで、本特徴構成によるヘッドセット装置では、アンテナエレメントによる電波の受信感度が良好な方向が広範囲になるように構成されているので、電波の送信装置がヘッドセット装置に対してどの方向にあったとしても、その電波を良好に受信できる。同様に、アンテナエレメントによって強い電波を送信できる方向が広範囲になるように構成されているので、電波の受信装置がヘッドセット装置に対してどの方向にあったとしても、その受信装置に対して強い電波を送信できる。
【００１２】
＜３＞
本発明に係るヘッドセット装置の別の特徴構成は、前記アンテナエレメントのエッジ部表面からレジスト膜を除去してある点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、アンテナエレメントのエッジ部表面からレジスト膜が除去されているので、高周波電流のエッジ効果によってアンテナエレメントのエッジ部に大きな電流が流れることになっても、エッジ部表面にレジスト膜が形成されたものと比較して誘電体損を低減できる。また、アンテナエレメントから直接的に空間に対して電波を放射する形態、及び、空間から直接的に電波を受信する形態となるので、電波の放射効率及び電波の受信効率が良好なものとなる。更に、レジスト膜が除去されてアンテナエレメントが露出する形態となるので、アンテナエレメントが直接的に静電気を受けやすくなるものの、その静電気をグランドに流すことが可能になる。その結果、静電気による基板上の各種電気系部品の破損を防止できる。
【００１４】
＜４＞
本発明に係るヘッドセット装置の別の特徴構成は、前記基板に、前記切欠き部を横断して前記第１領域と前記第２領域とを連結する連結部を形成してある点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、上記切欠き部によって、アンテナエレメントが形成される基板上の第１領域と、上記送受信処理回路部が印刷形成されている基板上の第２領域とを部分的に分離しながら、上記連結部によって、切欠き部を横断して第１領域と第２領域とを連結することで、第１領域の強度が増大することになる。その結果、ヘッドセット装置が落下して大きな衝撃が加えられたとしても、第１領域に印刷形成されるアンテナエレメントに損傷が発生しないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に図面を参照して本発明に係るヘッドセット装置１の構成について説明する。
図１は、ヘッドセット装置１の構成を説明する概略図である。図２及び図３は、基板５上の導体パターンの配置を説明する模式図である。具体的には、図２には基板５の表面の導体パターンを示し、図３には基板５の裏面の導体パターンを示す。また、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面である。図２〜図４に示すように、基板５の表裏両面に形成されたアンテナエレメント１２、２２は、基板５の表裏両面において、当該基板面と直交する方向視で重なり合う位置に形成されている。基板５の表面に形成されたアンテナエレメント１２と基板５の裏面に形成されたアンテナエレメント２２との寸法などの構成は同じである。また、アンテナエレメント１２とアンテナエレメント２２とは、給電点１４に形成されているスルーホールを介して導通している。また、アンテナエレメント１２及びアンテナエレメント２２には、基板５の表裏を貫通する複数の貫通穴２３が形成されている。この貫通穴２３は、基板５上に形成された複数層の導体を同一電位にすること及び不要な共振モードが発生しないようにするためのスルーホールであり、例えば、電波の波長の１／１０以下の間隔で配置してある。
【００１７】
上述のように基板５の表裏両面にアンテナエレメント１２、２２を設けることで、アンテナエレメント１２、２２による電波の受信感度が良好な方向及びアンテナエレメント１２、２２によって強い電波を送信できる方向は、基板５の片面にのみアンテナエレメントが形成されている場合に比べて広範囲になる。特に、ヘッドセット装置１が人体に装着されて使用されている状態では、人体の動きに応じてヘッドセット装置１も動くため、アンテナエレメント１２、２２の向きも随時変化する。ここで、本発明によるヘッドセット装置１では、アンテナエレメント１２、２２による電波の受信感度が良好な方向が広範囲になるように構成されているので、電波の送信装置がどの方向にあったとしても、その電波を良好に受信できる。同様に、アンテナエレメント１２、２２によって強い電波を送信できる方向が広範囲になるように構成されているので、電波の受信装置がどの方向にあったとしても、その受信装置に対して強い電波を送信できる。
【００１８】
図１〜図４に示すように、ヘッドセット装置１は、音声通信を再生するスピーカ部３（３ａ、３ｂ）を収容した二個の筐体２（２ａ、２ｂ）を備える。そして、スピーカ部３（３ａ、３ｂ）は、ヘッドセット装置１が人体に装着されたとき、各スピーカ部３（３ａ、３ｂ）が人体の耳付近に位置するように筐体２（２ａ、２ｂ）内で配置されている。また、一方の筐体２ａには、無線通信によって送信される音声信号を受信するアンテナエレメント１２、２２と、受信された音声信号を送受信処理する送受信処理回路部１３とが形成された基板５が収容されている。尚、図面の簡略化のため、送受信処理回路部１３を構成する導体パターンやＩＣチップなどの詳細についての記載は省略する。また、筐体２ａには、音声を音声信号に変換するマイク部４が装着されている。そして、基板５と各スピーカ部３（３ａ、３ｂ）及びマイク部４とはケーブル８などを用いて接続されている。
そして、基板５上に形成されたアンテナエレメント１２、２２で受信され、送受信処理回路部１３で送受信処理された音声信号は、各スピーカ部３（３ａ、３ｂ）に伝送されるように構成されている。また、マイク部４で音声から変換された音声信号は送受信処理回路部１３で送信処理され、アンテナエレメント１２、２２から外部に送信される。
【００１９】
更に、基板５が収容されている方の筐体２ａには、スピーカ部３ａ、３ｂから出力される音量を装着者が調節するためのボリュームスイッチ７が設けられている。このボリュームスイッチ７は、基板５上に形成された送受信処理回路部１３に接続されている。更に、基板５が収容されている方の筐体２ａには、後述するフックスイッチ６が設けられている。
【００２０】
このヘッドセット装置１に音声信号の着信があったとき、つまり、アンテナエレメント１２、２２が上記音声信号を受信したとき、送受信処理回路部１３は、その音声信号に対応する着信音をスピーカ部３（３ａ、３ｂ）において再生させ、ヘッドセット装置１の装着者に対して着信があったことを報知する。ここで、ヘッドセット装置１の装着者がフックスイッチ６をオン操作すると音声通信が確立され、以後、スピーカ部３（３ａ、３ｂ）及びマイク部４を用いた会話を開始できる。
【００２１】
次に、ヘッドセット装置１の筐体２ａに内蔵された基板５の構成について説明する。
図２に示すように、基板５上には、その縁端に沿った第１領域１０と、その他の第２領域１１とが形成されている。そして、アンテナエレメント１２、２２に隣接して、切欠き穴１６を有する細長状の切欠き部１５が形成されている。その結果、第１領域１０と第２領域１１とは、切欠き部１５によって部分的に分離されることになる。基板５上の第１領域１０及び第２領域１１には、アルミニウムや銅などの金属からなる導体パターンが印刷形成されている。また、基板５上又は一部の導体パターン上には、レジスト膜１８が除去されずに残されている。つまり、レジスト膜１８の下層には図示しない導体パターンが存在している。第１領域１０に形成される導体パターンと第２領域１１に形成される導体パターンとは、同じ導体パターン製造プロセス（金属材料の成膜工程、レジスト膜１８の成膜工程、絶縁材料の成膜工程、露光工程、エッチング工程、金属材料及び絶縁材料の研磨工程など）によって製造される。よって、第１領域１０に形成されている導体パターンと第２領域１１に形成されている導体パターンとは繋がっている。
【００２２】
そして、基板５上の縁端に沿った第１領域１０に印刷形成された導体パターンは、アンテナエレメント１２、２２として機能する。このように、基板５の縁端部にアンテナエレメント１２、２２を形成し、且つ、アンテナエレメント１２、２２に隣接する細長状の切欠き部１５を基板５に形成することで、アンテナエレメント１２、２２が形成される基板５上の第１領域１０は、上記送受信処理回路部１３が印刷形成されている基板５上の第２領域１１と部分的に分離されることになる。つまり、アンテナエレメント１２、２２の周囲には基板５の材料がほとんど存在しなくなるので、誘電体損が発生し難くなる。その結果、アンテナエレメント１２、２２によって受信された音声信号及びアンテナエレメント１２、２２によって送信される音声信号の伝送効率を向上させることができる。
【００２３】
基板５上の領域のうち、第１領域１０以外の第２領域１１に印刷形成された導体パターンやＩＣチップなどは、送受信処理回路部１３として機能する。送受信処理回路部１３は、アンテナエレメント１２、２２の給電点１４と接続されており、給電点１４を介してアンテナエレメント１２、２２に電力を供給したり、給電点１４を介してアンテナエレメント１２、２２から電力を受け取ることができる。また、送受信処理回路部１３には、電池などの電源装置なども搭載されている。そして、送受信処理回路部１３は、マイク部４で電気信号に変換された音声信号をアンテナエレメント１２、２２の給電点１４に対する給電電力に変換して、アンテナエレメント１２、２２から放射される電波を制御するように構成されている。また、送受信処理回路部１３は、アンテナエレメント１２、２２によって受信された電波によって給電点１４に生じた受電電力を音声信号に変換して、スピーカ部３（３ａ、３ｂ）でその音声信号を再生させるように構成されている。
【００２４】
また、図４に示したように、アンテナエレメント１２を構成する導体パターンのエッジ部１２ｂの表面及びアンテナエレメント２２を構成する導体パターンのエッジ部２２ｂの表面からはレジスト膜１８を除去してある。これにより、高周波電流のエッジ効果によってアンテナエレメント１２、２２のエッジ部１２ｂ、２２ｂに大きな電流が流れることになっても、エッジ部１２ｂの表面にまでレジスト膜１８が形成されたものと比較して誘電体損を低減できる。
【００２５】
更に、アンテナエレメント１２、２２のエッジ部１２ｂ、２２ｂの表面を含むアンテナエレメント１２、２２の表面全体からレジスト膜１８を除去している。よって、アンテナエレメント１２、２２の表面にレジスト膜１８が形成されたものと比較して誘電体損を低減できる。また、アンテナエレメント１２、２２から直接的に空間に対して電波を放射する形態、及び、空間から直接的に電波を受信する形態となるので、電波の放射効率及び電波の受信効率が良好なものとなる。更に、レジスト膜１８が除去されてアンテナエレメント１２、２２の表面が露出する形態となるので、アンテナエレメント１２、２２が直接的に静電気を受けやすくなるものの、その静電気をアンテナエレメント１２、２２の端部１２ａ、２２ａなどに接続されたグランドに流すことが可能になる。その結果、静電気による送受信処理回路部１３中のＩＣなどの各種パーツ類の破損を防止できる。
【００２６】
アンテナエレメント１２、２２として用いられる導体パターンの長さは、送受信する電波の周波数に応じて決定される。例えば、ヘッドセット装置１が、２．４５ＧＨｚ帯の電波を利用した規格の一つであるｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を利用して無線通信を行う場合、アンテナエレメント１２、２２を流れる高周波電流の波長：λは約１２２ｍｍ（物理長）になる。但し、アンテナエレメント１２、２２における波長短縮率：Ｋを考慮すると、アンテナエレメント１２、２２を流れる高周波電流の波長（電気長）は、約（１２２×Ｋ）ｍｍとなる。よって、アンテナエレメント１２、２２として用いられる導体パターンの長さは、高周波電流の半波長として約（６１×Ｋ）ｍｍとすればよい。
【００２７】
図２及び図３に示すように、基板５には、切欠き部１５の領域を横断して上記第１領域１０と上記第２領域１１とを連結する連結部１７を形成してある。このように、上記切欠き部１５によって、アンテナエレメント１２、２２が形成される基板５上の第１領域１０と、上記送受信処理回路部１３が印刷形成されている基板５上の第２領域１１とを部分的に分離しながら、上記連結部１７によって、切欠き部１５を横断して第１領域１０と第２領域１１とを連結することで、アンテナエレメント１２、２２が印刷形成される第１領域１０の強度が増大することになる。その結果、ヘッドセット装置１が落下して大きな衝撃が加えられたとしても、アンテナエレメント１２、２２に損傷が発生しないようにできる。
【００２８】
図５は、アンテナエレメント１２、２２のリターンロス特性を示すグラフである。特に、図５（ａ）はヘッドセット装置１を自由空間で単体で配置したときのリターンロス特性のグラフであり、図５（ｂ）はヘッドセット装置１を人体を模擬したファントムに装着したときのリターンロス特性のグラフである。このファントムは、人体の誘電率に近い誘電率を有する材料を用いて作製されており、ヘッドセット装置１が人体に装着されたとき、人体が電波の放射方向や強度などに及ぼす影響を模擬できる。また、アンテナエレメント１２、２２は２．４５ＧＨｚ帯の電波を送受信するように設計されている。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、本発明のヘッドセット装置１では、２．４５ＧＨｚ帯においてアンテナエレメント１２、２２のＶＳＷＲが２以下（リターンロス＝−９．５４ｄＢ以下）の帯域幅が広く得られており、アンテナの性能として適当である。また、図５（ｂ）に示すように、ヘッドセット装置１をファントムに装着した状態でも、リターンロスが−９．５４ｄＢ以下の帯域幅が２．４５ＧＨｚ帯において広く得られている。よって、本発明のヘッドセット装置１におけるアンテナエレメント１２、２２は、２．４５ＧＨｚ帯の電波を送受信するアンテナとして適当であると言える。
【００３０】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、ヘッドセット装置の構成として、両耳に装着するタイプを例示して説明したが、ヘッドセット装置の構成は適宜改変可能である。例えば、片方の耳殻に装着するタイプのヘッドセット装置であってもよい。また、ヘッドセット装置を音楽再生装置のスピーカ部として用いる場合には、上述のマイク部は不要である。
【００３１】
＜２＞
上記実施形態では、２．４５ＧＨｚ帯の電波を利用した規格の一つであるｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を利用して無線通信を行う場合について説明したが、他の周波数帯（例えば、５ＧＨｚ帯など）の電波を利用した無線通信を行う場合にも利用可能である。その場合には、アンテナエレメントを構成する導体パターンの長さを適宜変更すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のヘッドセット装置は、音楽再生装置のスピーカ部や、携帯電話のハンズフリー通話を実現するためのマイク部及びスピーカ部などをワイヤレス化して独立させたヘッドセット装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ヘッドセット装置の構成を説明する概略図
【図２】基板の表面の導体パターンの配置を説明する模式図
【図３】基板の裏面の導体パターンの配置を説明する模式図
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面を示す図
【図５】（ａ）はヘッドセット装置を自由空間で単体で配置したときのリターンロス特性のグラフであり、（ｂ）はヘッドセット装置を人体を模擬したファントムに装着したときのリターンロス特性のグラフ
【符号の説明】
【００３４】
１  ヘッドセット装置
５  基板
１０  第１領域
１１  第２領域
１２  アンテナエレメント
１２ｂ  エッジ部
１３  送受信処理回路部
１５  切欠き部
１７  連結部
１８  レジスト膜
２２  アンテナエレメント
２２ｂ  エッジ部
【図１】
2007251367.tif 000003
【図２】
2007251367.tif 000004
【図３】
2007251367.tif 000005
【図４】
2007251367.tif 000006
【図５】
2007251367.tif 000007