(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに取り付けられて振動板の一面側からハウジング外へ音声を出力するスピーカと、
音声を集音して音声信号を出力する第１のマイクロホンと、
スピーカに対して第１のマイクロホンより遠い位置に配置され、音声を集音して音声信号を出力する第２のマイクロホンと、
第２のマイクロホンの音声信号から第１のマイクロホンの音声信号を除去して外部へ伝達する音声処理部と、
スピーカの他面側に形成されたハウジング内の空間である後気室と、
少なくとも一端を開口した中空に形成され、開口を介して後気室内に連通した音響管とを備え、
第１，第２のマイクロホンは、後気室内の音響管の開口とスピーカの振動板の中心とを結ぶ直線に略直交する直線方向に沿って並設される
ことを特徴とする通話装置。
【請求項２】
前記ハウジングは長辺部と短辺部とからなる矩形函状に形成され、前記音響管の開口をハウジングの長辺部に設けたことを特徴とする請求項１記載の通話装置。
【請求項３】
前記ハウジングの長辺部において前記スピーカの振動板の中心からの垂線が交差する位置に前記音響管の開口を設けたことを特徴とする請求項２記載の通話装置。
【請求項４】
前記音響管は、一端を開口し、他端を閉塞して形成されることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の通話装置。
【請求項５】
前記後気室は、ハウジング外と空間的に絶縁されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の通話装置。
【請求項６】
第１のマイクロホンの集音面は、前記スピーカの振動板に対向することを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の通話装置。
【請求項７】
第１，第２のマイクロホンは、配線パターンが形成された同一基板上に配置されることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の通話装置。
【請求項８】
前記基板は、前記ハウジングの外面に取り付けられ、第１のマイクロホンの集音面が前記スピーカの振動板に対向し、第２のマイクロホンの集音面がハウジング外に向かって配置されることを特徴とする請求項７記載の通話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通話装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インターホンシステム等で屋内に設置される通話装置があり、他の場所に設置された通話装置からの音声を出力するスピーカや、他の通話装置へ伝達する音声を入力するマイクロホン等を備えている。そして、スピーカから発生した音声がマイクロホンに回り込むとハウリングが生じることになるから、様々なハウリング防止対策が採られている。
【０００３】
例えば、第１の従来例として、スピーカとマイクロホンを含むループ回路が通話装置内で形成され、このループゲインが１を越えるとハウリングが発生するから、ループ回路内に設けた可変損失回路での損失量を調節することにより、ループゲインが１以下となるようにしてハウリングを防止するものがある。ここで、送話信号と受話信号とのうち信号レベルが小さいほうは重要ではないとみなし、信号レベルが小さいほうの伝送路に挿入された可変損失回路の伝送損失を大きくするようにしている。
【０００４】
しかし、上記第１の従来例では、マイクロホンとスピーカとの距離が近いと、スピーカからマイクロホンに回り込む受話音声のレベルが大きくなり、受話信号よりも送話信号が大きくなり、スピーカから音声が出ている受話状態であるにもかかわらず制御回路は送話状態に切り換えてしまい、スピーカから出るべき音が出なくなるという状態が発生していた。
【０００５】
そこで、第２の従来例として、一対のマイクロホンと、両マイクロホンとスピーカとの距離の差に相当する音波の遅延時間だけスピーカに近いほうのマイクロホンの出力を遅延させる遅延回路と、両マイクロホンとスピーカとの距離の差に相当するレベル調整を行なってスピーカからの音声に対する両マイクロホンの出力レベルを一致させるレベル調整増幅回路と、遅延回路とレベル調整増幅回路とを通った両マイクロホンの出力を両入力とする差動増幅回路とを設け、差動増幅回路の出力を送話信号とする通話装置がある。
【０００６】
この通話装置では、一対のマイクロホンでスピーカからの音声を拾った後、遅延およびレベル調整を行なって両マイクロホンに入力されるスピーカ音を差動増幅回路で相殺するようにしているから、スピーカ音のみをキャンセルしてハウリングを防止し、さらには受話ブロッキングが生じない状態で送話音声を伝送することができる。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２６０７２５７号公報（２頁左欄第１３行〜右欄第３行，４頁右欄第２６行〜第４９行、第１図，第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スピーカの振動板は、通常、全面が同じ位相で振動するが、放射する音波がある周波数の場合には、互いに異なる位相となる複数の振動領域が生じる分割振動を発生する。特に、スピーカの出力特性を改善するためにスピーカの裏面側の空間である後気室内に音響管を設けた場合、この音響管の作用によって、振動板に生じる分割振動の位相反転軸の方向が決まる。
【０００８】
そして、上記特許文献１のように、両マイクロホンに入力されるスピーカ音を差動増幅回路で相殺し、スピーカ音のみをキャンセルしてハウリングを防止する構成では、分割振動時に振動板の分割された各振動領域から放射される音波の位相、振幅が互いに異なるため、両マイクロホンに入力されるスピーカ音を差動増幅回路でキャンセルすることが困難となり、ハウリング防止効果が低減していた。
【０００９】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、後気室内に音響管を設けたスピーカの振動板が分割振動している場合でも、スピーカ音のキャンセル量が低減することなく、ハウリングを防止することができる通話装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、ハウジングに取り付けられて振動板の一面側からハウジング外へ音声を出力するスピーカと、音声を集音して音声信号を出力する第１のマイクロホンと、スピーカに対して第１のマイクロホンより遠い位置に配置され、音声を集音して音声信号を出力する第２のマイクロホンと、第２のマイクロホンの音声信号から第１のマイクロホンの音声信号を除去して外部へ伝達する音声処理部と、スピーカの他面側に形成されたハウジング内の空間である後気室と、少なくとも一端を開口した中空に形成され、開口を介して後気室内に連通した音響管とを備え、第１，第２のマイクロホンは、後気室内の音響管の開口とスピーカの振動板の中心とを結ぶ直線に略直交する直線方向に沿って並設されることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、第１，第２のマイクロホンを、後気室内の音響管の開口とスピーカの振動板の中心とを結ぶ直線に直交する直線方向に沿って並設することによって、振動板の分割振動の位相反転軸とマイクロホン配設方向とが同一方向となり、分割振動の影響を最小限にして、スピーカ音のキャンセル量を最大限確保することができる。すなわち、後気室内に音響管を設けたスピーカの振動板が分割振動している場合でも、スピーカ音のキャンセル量が低減することなく、ハウリングを防止することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１において、前記ハウジングは長辺部と短辺部とからなる矩形函状に形成され、前記音響管の開口をハウジングの長辺部に設けたことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、ハウジングの長辺部に音響管の開口を設けることによって、マイクロホンの配設方向がハウジングの略長手方向に形成されて、マイクロホンをハウジングの側壁外面から離すことができて、側壁外面から反射するスピーカ音の集音量を低減でき、スピーカ音のキャンセル量の劣化を防ぐことができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２において、前記ハウジングの長辺部において前記スピーカの振動板の中心からの垂線が交差する位置に前記音響管の開口を設けたことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、マイクロホンをハウジングの側壁外面から最大限離すことが可能となり、スピーカ音のキャンセル量の劣化をさらに防ぐことができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記音響管は、一端を開口し、他端を閉塞して形成されることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、より小型の音響管でスピーカの音量を確保することができる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、前記後気室は、ハウジング外と空間的に絶縁されることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、スピーカの裏面から後気室へ放射される逆位相の音は後気室外へ漏れ難くなり、マイクロホンが逆位相の音を集音することによる音声処理部のハウリング防止処理への悪影響を抑えることができる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、第１のマイクロホンの集音面は、前記スピーカの振動板に対向することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、スピーカ音および話者の通話音声に対して、第１、第２のマイクロホン間の音圧差が大きくなり、スピーカ音のキャンセル量が大きくなる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかにおいて、第１，第２のマイクロホンは、配線パターンが形成された同一基板上に配置されることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、位相反転軸に対するマイクロホンの位置決めを、効率よく、精度よく行うことができ、スピーカ音のキャンセル量が安定する。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項７において、前記基板は、前記ハウジングの外面に取り付けられ、第１のマイクロホンの集音面が前記スピーカの振動板に対向し、第２のマイクロホンの集音面がハウジング外に向かって配置されることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、基板をハウジング内に配置すると後気室の空間的な絶縁を維持することが困難であるが、基板をハウジングの外面に取り付けることで、後気室の空間的な絶縁を維持することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明では、後気室内に音響管を設けたスピーカの振動板が分割振動している場合でも、スピーカ音のキャンセル量が低減することなく、ハウリングを防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（実施形態）
本実施形態の通話装置Ａは図１、図２に示され、通話スイッチＳＷ１、音声処理部１０を配置した矩形函状の装置本体Ａ２に通話モジュールＭＪを収納して構成される。なお、装置本体Ａ２は、例えば２つの樹脂成形部材を接合して形成され、通話スイッチＳＷ１、音声処理部１０、通話モジュールＭＪを収納した後、各接合部材を嵌合手段または接着剤等によって接合する。
【００２９】
通話モジュールＭＪは、後面に開口を形成したボディＡ１０と、ボディＡ１０の開口に覆設した平面状のカバーＡ１１とで幅４０ｍｍ×高さ３０ｍｍ×厚さ８ｍｍのハウジングＡ１を構成し、ハウジングＡ１に、スピーカＳＰ、マイクロホン基板ＭＢ１を備える。そして、スピーカＳＰの後述する振動板２３は、ハウジングＡ１の前面に穿設した複数の音孔１２、装置本体Ａ２の前面に穿設した複数の音孔６０に対向するように配置される。
【００３０】
音声処理部１０は、図４に示すように、通信部１０ａ、音声スイッチ部１０ｂ，１０ｃ、増幅部１０ｄ、信号処理部１０ｅを備えたＩＣで構成され、ハウジングＡ１内に配置される。他の部屋等に設置されている通話装置Ａから情報線Ｌｓを介して送信された音声信号は、通信部１０ａで受信され、音声スイッチ部１０ｂを介して増幅部１０ｄで増幅された後、スピーカＳＰから出力される。また、通話スイッチＳＷ１を操作することで通話可能状態となり、マイクロホン基板ＭＢ１上のマイクロホンＭ１（第１のマイクロホン），マイクロホンＭ２（第２のマイクロホン）から入力された各音声信号は信号処理部１０ｅで後述する信号処理を施された後、音声スイッチ部１０ｃを通過し、通信部１０ａから情報線Ｌｓを介して他の部屋等に設置されている通話装置Ａへ送信される。すなわち、部屋間で双方向の通話が可能なインターホンとして機能するものである。なお、通話装置Ａの電源は、設置場所の近傍に設けたコンセントから供給されるか、あるいは情報線Ｌｓを介して供給されてもよい。
【００３１】
スピーカＳＰは、図２に示すように、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ，ＳＰＣＥＮ）、電磁軟鉄（ＳＵＹ）等の厚み０．８ｍｍ程度の鉄系材料で形成されて一端を開口した円筒状のヨーク２０を具備し、ヨーク２０の開口端から外側に向かって円形の支持体２１が延設されている。
【００３２】
ヨーク２０の筒内にはネオジウムで形成された円柱型永久磁石２２（例えば、残留磁束密度１．３９Ｔ〜１．４３Ｔ）を配置し、ドーム型の振動板２３の外周側の縁部が支持体２１の縁端面に固定されている。
【００３３】
振動板２３は、ＰＥＴ（PolyEthyleneTerephthalate）またはＰＥＩ（Polyetherimide）等の熱可塑性プラスチック（例えば、厚み１２μｍ〜５０μｍ）で形成される。振動板２３の背面には筒状のボビン２４が固定されており、このボビン２４の後端にはクラフト紙の紙管にポリウレタン銅線（例えば、φ０．０５ｍｍ）を巻回することによって形成されたボイスコイル２５が設けられている。ボビン２４およびボイスコイル２５は、ボイスコイル２５がヨーク２０の開口端に位置するように設けられており、ヨーク２０の開口端近傍を前後方向に自在に移動する。
【００３４】
ボイスコイル２５は、一対のスピーカ配線Ｗを介して音声信号が入力されており（図１参照）、このスピーカ配線Ｗは、ボイスコイル２５側の一端を円状の振動板２３の背面に沿って半径方向に樹脂で固定され、他端側を音声処理部１０の増幅部１０ｄに接続する。
【００３５】
ボイスコイル２５のポリウレタン銅線に音声信号を入力すると、この音声信号の電流と永久磁石２２の磁界とにより、ボイスコイル２５に電磁力が発生するため、ボビン２４が振動板２３を伴なって前後方向に振動させられる。このとき、振動板２３から音声信号に応じた音が発せられる。すなわち、動電型のスピーカＳＰが構成される。
【００３６】
そして、スピーカＳＰの円形の支持体２１の外周端部が、振動板２３が対向するハウジングＡ１の前面内側に当接し、振動板２３がハウジングＡ１の前面に内側から対向する状態でスピーカＳＰが固定される。
【００３７】
ハウジングＡ１内にスピーカＳＰが固定されると、ハウジングＡ１の前面内側とスピーカＳＰの表面側（振動板２３側）とで囲まれた空間である前気室Ｂｆ、ハウジングＡ１の後面内側および側面内側とスピーカＳＰの裏面側（ヨーク２０側）とで囲まれた空間である後気室Ｂｒが形成され、前気室Ｂｆは、ハウジングＡ１の音孔１２および装置本体Ａ２の音孔６０を介して外部に連通している。後気室Ｂｒは、スピーカＳＰの支持体２１の端部とハウジングＡ１の内面とが密着することで、前気室Ｂｆとは絶縁した（連通していない）空間となる。さらに、ハウジングＡ１のボディＡ１０とカバーＡ１１とが密着することによって、後気室Ｂｒは外気とも絶縁した空間になる。すなわち、後気室Ｂｒは密閉されており、他の空間とは絶縁されている。
【００３８】
そして、スピーカＳＰの裏面（振動板２３の裏面）から後気室Ｂｒへ放射される音は、スピーカＳＰの表面（振動板２３の表面）から前気室Ｂｆへ放射される音に対して位相が反転している（以降、スピーカＳＰの表面から放射される音の位相を正位相、スピーカＳＰの裏面から放射される音の位相を逆位相と称す）。しかし、上述のように後気室Ｂｒは密閉度の高い空間であるので、スピーカＳＰの裏面から後気室Ｂｒへ放射される逆位相の音は後気室Ｂｒ外へ漏れ難くなり、後気室Ｂｒから漏れた逆位相の音が前方に回り込んでスピーカＳＰの表面から放射される正位相の音を打ち消すことによる放射音圧低下を抑制し、前方にいる話者にはスピーカＳＰが発する音声が聞き易いものになる。
【００３９】
また、スピーカ配線Ｗの他端側は、ハウジングＡ１に穿設した挿通孔（図示なし）を通って通話モジュールＭＪ外に導出され、装置本体Ａ２内の音声処理部１０に接続される。この挿通孔は、スピーカ配線Ｗを通した後、後気室Ｂｒ内の密閉のために樹脂で塞がれる。
【００４０】
次に、マイクロホン基板ＭＢ１は、コンデンサ型のシリコンマイクロホンからなるマイクロホンＭ１およびマイクロホンＭ２を配線パターンが形成されたモジュール基板２の一面に各々実装し、ハウジングＡ１の外面に取付可能に構成される。本実施形態では、モジュール基板２の一面をハウジングＡ１の前面外側に沿って配置し、マイクロホンＭ１はハウジングＡ１前面の開口１３を挿通する。そして、マイクロホンＭ１の集音面は、前気室Ｂｆに向かってスピーカＳＰの振動板２３に対向しており、スピーカＳＰからの音声を確実に集音することができる。また、マイクロホンＭ２は、ハウジングＡ１の前面に設けた凹部１４に嵌合し、マイクロホンＭ２の集音面は、モジュール基板２に穿設した集音孔２ａ、装置本体Ａ２の前面に穿設した音孔６１を介して通話装置Ａの外部（前方）に面しているので、通話装置Ａの前方に位置する話者からの音声を確実に集音することができる。すなわち、スピーカＳＰが発する音声と話者の発する音声とをマイクロホンＭ１，Ｍ２で分離して集音しているのである。また、モジュール基板２の一面２ａにマイクロホンＭ１，Ｍ２の両方を実装しているので、マイクロホン基板ＭＢ１の厚さを薄くできる。
【００４１】
さらに、マイクロホンＭ２を収納した凹部１４は後気室Ｂｒと連通していない分離された空間であるので、マイクロホンＭ２はスピーカＳＰの発する音声を集音し難くなり、スピーカＳＰとマイクロホンＭ２との音響結合をさらに低減させている。
【００４２】
マイクロホン基板ＭＢ１をハウジングＡ１内に配置すると前気室Ｂｆと後気室Ｂｒとの間の空間的な絶縁を維持することが困難であるが、本実施形態のようにマイクロホン基板ＭＢ１をハウジングＡ１の外面に取り付けることで、前気室Ｂｆと後気室Ｂｒとの間の空間的な絶縁を維持することができる。
【００４３】
そして、スピーカＳＰの中心から各マイクロホンＭ１，Ｍ２の各集音孔までの距離をそれぞれＸ１，Ｘ２とすると、Ｘ１＜Ｘ２となり、本実施形態では、スピーカＳＰの音声出力をマイクロホンＭ１，Ｍ２が拾うことで発生するハウリングを防止するために、以下の構成を備えている。
【００４４】
まず、音声処理部１０に収納されている信号処理部１０ｅは、図５に示すように、マイクロホンＭ１の出力を非反転増幅する増幅回路３０と、増幅回路３０の出力から音声帯域（４００〜３０００Ｈｚ）以外の周波数のノイズを除去するバンドパスフィルター３１と、バンドパスフィルター３１の出力を遅延させる遅延回路３２と、マイクロホンＭ２の出力を反転増幅する増幅回路３３と、増幅回路３３の出力から音声帯域（４００〜３０００Ｈｚ）以外の周波数のノイズを除去するバンドパスフィルター３４と、遅延回路３２とバンドパスフィルター３４の各出力を加算する加算回路３５とを備える。
【００４５】
図６〜図９は、スピーカからの音声をマイクロホンＭ１，Ｍ２で各々集音した場合における信号処理部１０の各部の音声信号波形を示す。まず、スピーカＳＰの中心から各マイクロホンＭ１，Ｍ２の各集音孔までの距離をそれぞれＸ１，Ｘ２とすると、Ｘ１＜Ｘ２となる。したがって、スピーカＳＰからの音声をマイクロホンＭ１，Ｍ２で拾った場合、スピーカＳＰとマイクロホンＭ１，Ｍ２との距離、およびマイクロホンＭ１，Ｍ２の感度によってマイクロホンＭ２の出力Ｙ２１のほうがマイクロホンＭ１の出力Ｙ１１よりも振幅が小さく、さらに両マイクロホンＭ１，Ｍ２とスピーカＳＰとの距離の差（Ｘ２−Ｘ１）に相当する音波の遅延時間［Ｔｄ＝（Ｘ２−Ｘ１）／Ｃｖ］（Ｃｖは音速）だけマイクロホンＭ２の出力Ｙ２１の位相が遅れている（図６（ａ）（ｂ）参照）。
【００４６】
そして、増幅回路３０が出力Ｙ１１を非反転増幅した出力Ｙ１２を生成し、増幅回路３３が出力Ｙ２１を反転増幅して位相を１８０°反転させた出力Ｙ２２を生成する。このとき、両マイクロホンＭ１，Ｍ２とスピーカＳＰとの距離の差（Ｘ２−Ｘ１）に相当するレベル調整を行ない、スピーカＳＰからの音声に対する両マイクロホンＭ１，Ｍ２の出力レベルを一致させる（図７（ａ）（ｂ）参照）。なお、本実施形態では、増幅回路３０の増幅率は１未満とし、増幅回路３３の増幅率は略１としており、増幅回路３３は省略してもよい。
【００４７】
そして、バンドパスフィルター３１，３４は、出力Ｙ１２，Ｙ２２から音声帯域以外の周波数のノイズを除去した出力Ｙ１３，Ｙ２３を生成する（図８（ａ）（ｂ）参照）。
【００４８】
次に、遅延回路３２は、時間遅延素子またはＣＲ位相遅延回路で構成されており、上記遅延時間ＴｄだけスピーカＳＰに近いほうのマイクロホンＭ１の出力を遅延させることで、遅延回路３２の出力Ｙ１４とバンドパスフィルター３４の出力Ｙ２３との位相を一致させ、伝達する音声信号にのるノイズを低減させる。
【００４９】
そして、出力Ｙ１４に含まれるスピーカＳＰからの音声成分と、出力Ｙ２３に含まれるスピーカＳＰからの音声成分とは、上記増幅処理，遅延処理によって同一振幅、同一位相となり、加算回路３５において出力Ｙ１４とＹ２３とを加算することで、スピーカＳＰからの音声に対応する音声信号が打ち消された出力Ｙａが生成される（図９（ａ）〜（ｃ）参照）。すなわち、出力Ｙａでは、スピーカＳＰからの音声成分が低減しているのである。
【００５０】
また、スピーカＳＰからの音声に対しては、集音面をスピーカＳＰの振動板２３に対向させて配置したマイクロホンＭ１の出力Ｙ１１の振幅が、集音面を話者Ｈに向かって配置したマイクロホンＭ２の出力Ｙ２１の振幅に比べて大きくなり、一方、マイクロホンＭ１，Ｍ２前方の話者Ｈが発する音声に対しては、マイクロホンＭ２の出力Ｙ２１の振幅が、マイクロホンＭ１の出力Ｙ１１の振幅よりも大きくなる。さらに、増幅回路３３の増幅率は増幅回路３０の増幅率よりも大きいので、出力Ｙ２３に含まれる話者Ｈからの音声成分は、出力Ｙ１４に含まれる話者Ｈからの音声成分よりさらに大きくなる。すなわち、出力Ｙ１４に含まれる話者Ｈからの音声成分と、出力Ｙ２３に含まれる話者Ｈからの音声成分との振幅差は大きくなり、加算回路３５で上記加算処理を施しても、出力Ｙａには、話者Ｈが発する音声に応じた信号が十分な振幅を維持した状態で残る。
【００５１】
以上のようにして加算回路３５の出力ＹａではスピーカＳＰからの音声成分が低減されて、通話装置Ａ前方の話者Ｈからマイクロホン基板ＭＢ１に向って発した音声成分は残っており、出力Ｙａでは、残したい話者Ｈからの音声成分と、低減したいスピーカＳＰからの音声成分との相対的な差が大きくなる。すなわち、話者Ｈからの音声とスピーカＳＰからの音声とが同時に発生している場合でも、話者Ｈからの音声成分は十分な振幅を維持しながらスピーカＳＰからの音声成分のみが低減されるので、スピーカＳＰの音声出力をマイクロホンＭ１，Ｍ２が拾うことで発生するハウリングを防止することができるのである。
【００５２】
また、マイクロホンＭ１はスピーカＳＰが発する音声を確実に集音するので、上記信号処理部１０ｅによるハウリング防止処理を確実に行うことができる。さらにマイクロホンＭ２の集音面とスピーカＳＰの振動板とが同一方向に向いているので、スピーカＳＰとマイクロホンＭ２との音響結合は低減し、マイクロホンＭ２はスピーカＳＰの発する音声を集音し難くなって、マイクロホンＭ２をスピーカＳＰの近傍、すなわち前気室Ｂｆの近傍に隣接して配置でき、通話装置Ａの小型化が可能となる。
【００５３】
さらに、後気室Ｂｒは密閉度の高い空間であるので、スピーカＳＰの裏面から後気室Ｂｒへ放射される逆位相の音は後気室Ｂｒ外へ漏れ難くなり、マイクロホンＭ１，Ｍ２が逆位相の音を集音することによる上記信号処理部１０ｅのハウリング防止処理への悪影響を抑えることができる。
【００５４】
次に、信号処理部１０ｅが出力する音声信号は音声スイッチ部１０ｃに出力され、音声スイッチ部１０ｂ，１０ｃ（図４参照）では、以下の処理を行うことでさらなるハウリング防止を図っている。
【００５５】
まず、音声スイッチ部１０ｃは、音声スイッチ部１０ｂの出力を参照信号として取り込み、信号処理部１０ｅの出力に対して演算を施すことにより、スピーカＳＰからマイクロホンＭ１，Ｍ２に回り込んだ音声信号をさらにキャンセリングする。一方、音声スイッチ部１０ｂも、音声スイッチ部１０ｃの出力を参照信号として取り込み、通信部１０ａの出力に対して演算を施すことにより、通話先の相手側でのスピーカからマイクロホンへの音声信号の回り込みをキャンセリングする。
【００５６】
具体的には、音声スイッチ部１０ｂ，１０ｃは、スピーカＳＰ−マイクロホンＭ１，Ｍ２−信号処理部１０ｅ−音声スイッチ部１０ｃ−通信部１０ａ−音声スイッチ部１０ｂ−増幅部１０ｄ−スピーカＳＰで構成されるループ回路内に設けた可変損失手段（図示無し）での損失量を調節することにより、ループゲインが１以下となるようにしてハウリングを防止するのである。ここで、送話信号と受話信号とのうち信号レベルが小さいほうは重要ではないとみなし、信号レベルが小さいほうの伝送路に挿入された可変損失回路の伝送損失を大きくするようにしている。
【００５７】
ここで、スピーカＳＰは、放射する音波がある周波数より低ければ、図１０の振幅速度分布に示すように、振動板２３の全面が同じ位相で振動するピストン運動を行う。しかし、放射する音波がある周波数以上の場合には、互いに異なる位相となる複数の振動領域が振動板２３に生じる分割振動を発生する。この分割振動は、放射する音波がスピーカＳＰの最低共振周波数ｆｏより少し高い周波数ｆｓ（理論的にはｆｓ＝２ｆｏ）で発生し、図１１（ａ）（ｂ）の振幅速度分布に示すように、位相反転軸Ｚａを境界にして、互いに逆位相となる２つの振動領域Ｇ１，Ｇ２が振動板２３に生じる。なお、図１０、図１１（ａ）は振動板２３の表面側から見た斜視図である。
【００５８】
図１２は、ＪＩＳ  Ｃ５５３２に規定されている標準バッフルにスピーカＳＰを取り付けた場合の音圧特性を示しており、本実施形態では、最低共振周波数ｆｏの範囲が５００〜６００Ｈｚ、分割振動が発生する周波数ｆｓの範囲が８００〜９００Ｈｚとなる。上記ＪＩＳ  Ｃ５５３２に規定されている標準バッフルを用いれば、無限大の大きさを有するバッフル板（理想的なバッフル板）にスピーカＳＰを取り付けた場合と等価な最低共振周波数を測定することができる。さらには、このようにして測定された最低共振周波数ｆｏは、スピーカＳＰ単体での特性と同じ理想的な特性であるともいえる。なお、本実施形態では、ＪＩＳ  Ｃ５５３２に規定されている標準バッフルを用いたが、ＪＩＳ  Ｃ５５３２に規定されている標準密閉箱を用いても、無限大の大きさを有するバッフル板（理想的なバッフル板）にスピーカＳＰを取り付けた場合と等価な最低共振周波数を測定することができる。
【００５９】
次に、振動板２３の分割振動が、スピーカ音のキャンセル処理に与える影響について説明する。
【００６０】
分割振動時の振動板２３は、位相反転軸Ｚａを境界にして２つの振動領域Ｇ１，Ｇ２で分割振動し、図１１において振動領域Ｇ１は＋方向に変位し、振動領域Ｇ２は−方向に変位しており、２つの振動領域Ｇ１，Ｇ２から各々放射される音波には初期位相差が生じるとともに、振動領域Ｇ１，Ｇ２とマイクロホンＭ１，Ｍ２との間には音響的な方向性が生じる。そして、振動領域Ｇ１から発せられてマイクロホンＭ１，Ｍ２で集音された各音声信号に生じる振幅差と、振動領域Ｇ２から発せられてマイクロホンＭ１，Ｍ２で集音された各音声信号に生じる振幅差とは、互いに異なる値になり、信号処理部１０ｅの利得および遅延時間を調整しても、振動領域Ｇ１，Ｇ２から各々放射される音波を両方ともキャンセルすることは難しく、ハウリング防止効果が低減してしまう。
【００６１】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、２ＫＨｚでスピーカ音のキャンセル量が略ゼロとなるように信号処理部１０ｅの利得および遅延時間を調整した上で、分割振動の影響を受ける状態での特性を示しており、加算回路３５に入力される信号Ｙ１４，−Ｙ２３（Ｙ２３の反転信号）は、周波数ｆｓ付近（８００〜９００Ｈｚ）で音圧レベル差（図１３（ａ））および位相差（図１３（ｂ））が大きく変動し、加算回路３５から出力される信号Ｙａにおけるスピーカ音のキャンセル量（図１３（ｃ））は、周波数ｆｓ付近で最小レベルにまで低減し、ハウリング防止に悪影響を与えている。
【００６２】
この分割振動が信号処理部１０ｅによるスピーカ音のキャンセル量に与える影響は、図１４に示す位相反転軸ＺａとマイクロホンＭ１，Ｍ２の配設方向Ｚｂとの角度αに依存している。角度αに対するスピーカ音のキャンセル量は、図１５に示すように、位相反転軸Ｚａとマイクロホン配設方向Ｚｂとが直交した場合（角度α＝９０°）、分割振動の影響を最も受けてキャンセル量が最も低下し、位相反転軸Ｚａとマイクロホン配設方向Ｚｂとが同一方向の場合（角度α＝０°）、分割振動の影響を最も受けずにキャンセル量が最も大きくなる。したがって、分割振動の影響を最小限にして、信号処理部１０ｅによるスピーカ音のキャンセル量を最大限確保するためには、位相反転軸Ｚａとマイクロホン配設方向Ｚｂとを同一方向に設定すればよいことがわかる。
【００６３】
本実施形態では、後気室Ｂｒ内に音響管４０を設けており、位相反転軸Ｚａの方向は音響管４０によって決まる。音響管４０としては、図１〜図３に示すように、スピーカＳＰ裏面の後気室Ｂｒを包囲するボディＡ１０の内壁面に沿って、一端を内壁面から離し、他端を内壁面に連続させた管壁４１が立設されており、この管壁４１とボディＡ１０の内壁面とカバーＡ１１の裏面とで中空の音響管４０が形成され、この音響管４０が小容量の後気室Ｂｒ内に配置されている。音響管４０は、後気室Ｂｒの内壁面に沿って屈曲し、後気室Ｂｒの周囲に亘って形成された矩形の断面形状を有する中空の閉管で、一端を開口し（開口端４０ａ）、他端を閉塞して（閉塞端４０ｂ）形成され、管内は開口端４０ａを介して後気室Ｂｒ内に連通している。音響管とは、閉管の共振周波数（管の全長が略１／４波長の奇数倍に一致する周波数）で入力インピーダンスが極めて小さくなることを利用したもので、共振周波数の音波が入射すると、その反射波は入射波に対して位相が反転した波形となり、入射波と反射波とが互いに打ち消しあうことで、開口端４０ａから外部へ伝播する音波を低減させている。また、音響管４０を後気室Ｂｒの複数の内壁面に亘って連続して形成することで、小容量の後気室Ｂｒ内に設けられる音響管４０を必要に応じて長くすることができ、さらに音響管４０を屈曲した形状に形成することで、小容量の後気室Ｂｒ内に音響管４０を配置することができる。
【００６４】
そして、音響管４０の全長を、スピーカＳＰからの音圧レベルを増大させたい周波数（本実施形態では７００〜８００Ｈｚ付近の低周波数）の略１／４波長に設定することで、スピーカＳＰの最低共振周波数が低周波数側に移行し、さらにはスピーカＳＰの音圧レベルが増加するので、後気室Ｂｒが小容量であってもスピーカＳＰの音質および効率が向上する。また、音響管４０は両端を開口した構成ではなく、一端を開口して他端を閉塞した構成とすることによって、より小型の音響管でスピーカＳＰの音量を確保することができる。
【００６５】
このような音響管４０を後気室Ｂｒに設けることによって、後気室Ｂｒの容量が小さい場合、後気室Ｂｒも一種の音響管として作用し、図１６に示すように（なお、図１６の音響管４０の開口端４０ａ、閉塞端４０ｂの位置は図３と異なる）、音響管４０の開口端４０ａとスピーカＳＰの振動板２３の中心との間に生じる音波の進行方向Ｚｃに対して音圧の節Ｚｄが発生する。そして、音波の進行方向Ｚｃに対して音圧の節Ｚｄの前後では、音波の位相が互いに逆になる振動領域Ｇ１，Ｇ２が発生する。なお、図１６では、音圧の節Ｚｄが振動板２３の中心を通るが、振動板２３の中心以外を通る場合もある。
【００６６】
そして、分割振動が生じる周波数ｆｓ近傍の音波がスピーカＳＰから出力され、振動板２３近傍で音圧の節Ｚｄが発生した場合、分割振動の位相反転軸Ｚａが発生する方向は、音圧の節Ｚｄと一致する方向になる。これは、音波の進行方向Ｚｃが概ね音圧分布が生じる方向となり、音波の進行方向Ｚｃに対して振動板２３近傍で直交する音圧の節Ｚｄの近傍で音圧が最小となり、この音圧の節Ｚｄの両側（すなわち、位相反転軸Ｚａの両側）で、音波の位相が互いに逆になる振動領域Ｇ１，Ｇ２が発生するのである。すなわち、後気室Ｂｒ内における音響管４０の開口端４０ａの位置によって、分割振動の位相反転軸Ｚａの方向が決まる（スピーカＳＰの振動板２３の回転方向の位置を調整しても、位相反転軸Ｚａの方向は変わらない）。
【００６７】
したがって、通話装置Ａにおいて、音響管４０の開口端４０ａとスピーカＳＰの振動板２３の中心との間に生じる音波の進行方向（音響管４０の開口端４０ａとスピーカＳＰの振動板２３の中心とを結ぶ直線）Ｚｃと、マイクロホンＭ１，Ｍ２の配設方向Ｚｂとが互いに直交するように各配置を設定することによって、位相反転軸Ｚａとマイクロホン配設方向Ｚｂとが同一方向となり、分割振動の影響を最小限にして、信号処理部１０ｅによるスピーカ音のキャンセル量を最大限確保することができる。なお、図１６では、マイクロホンＭ１を振動板２３の中心から偏倚した箇所に対向して配置しているが、このような配置でも信号処理部１０ｅによるスピーカ音のキャンセル効果を得ることができる。
【００６８】
ここで、音波の進行方向ＺｃとマイクロホンＭ１，Ｍ２の配設方向Ｚｂとが互いに直交する（ＺｃとＺｂとが９０°で交わる）ように各配置を設定すれば、勿論、上記効果を得ることができるが、音波の進行方向ＺｃとマイクロホンＭ１，Ｍ２の配設方向Ｚｂとが互いに正確に直交せずに略９０°で交わるように各配置を設定しても、上記効果を得ることができる。すなわち、マイクロホンＭ１，Ｍ２が、音波の進行方向Ｚｃに直交する直線方向に沿って、位相反転軸Ｚａの近傍に並設されればよい。
【００６９】
また、図１７に示すように、ハウジングＡ１のボディＡ１０は、長辺部Ａ１０ａと短辺部Ａ１０ｂとで四周（側壁）を構成された矩形状に形成されているが、この長辺部Ａ１０ａに音響管４０の開口端４０ａを設ければ、音波の進行方向ＺｃがボディＡ１０（ハウジングＡ１）の略短手方向に形成され、マイクロホンＭ１，Ｍ２の配設方向ＺｂがボディＡ１０（ハウジングＡ１）の略長手方向に形成されて、マイクロホンＭ１，Ｍ２（特にマイクロホンＭ２）をハウジングＡ１の側壁外面から離すことが可能となり、側壁外面から反射するスピーカ音をマイクロホンが集音する量を低減でき、信号処理部１０ｅによるスピーカ音のキャンセル量の劣化を防ぐことができる。
【００７０】
さらに、図１７では、ボディＡ１０の長辺部Ａ１０ａにおいてスピーカＳＰの振動板２３の中心からの垂線が交差する位置に音響管４０の開口端４０ａを設けており、音波の進行方向ＺｃがボディＡ１０（ハウジングＡ１）の短手方向に形成され、マイクロホンＭ１，Ｍ２の配設方向ＺｂがボディＡ１０（ハウジングＡ１）の長手方向に形成されて、マイクロホンＭ１，Ｍ２（特にマイクロホンＭ２）をハウジングＡ１の側壁外面から最大限離すことが可能となり、側壁外面から反射するスピーカ音をマイクロホンが集音する量をさらに低減でき、信号処理部１０ｅによるスピーカ音のキャンセル量の劣化をさらに防ぐことができる。
【００７１】
一方、図１８に示すように、ボディＡ１０の短辺部Ａ１０ｂに音響管４０の開口端４０ａを設ければ、音波の進行方向ＺｃがボディＡ１０（ハウジングＡ１）の長手方向に形成され、マイクロホンＭ１，Ｍ２の配設方向ＺｂがボディＡ１０（ハウジングＡ１）の略短手方向に形成されて、マイクロホンＭ１，Ｍ２（特にマイクロホンＭ２）をハウジングＡ１の側壁外面から離すことができず、側壁外面から反射するスピーカ音を集音しやすくなって、信号処理部１０ｅによるスピーカ音のキャンセル量の劣化を引き起こしてしまう。
【００７２】
また、マイクロホンＭ１，Ｍ２をモジュール基板２に実装したマイクロホン基板ＭＢ１を、ハウジングＡ１の外面に取り付けることで、位相反転軸Ｚａに対するマイクロホンＭ１，Ｍ２の位置決めを、効率よく、精度よく行うことができ、信号処理部１０ｅによるスピーカ音のキャンセル量を安定させている。
【００７３】
なお、本実施形態のマイクロホン基板ＭＢ１は一面にマイクロホンＭ１，Ｍ２の両方を実装しているが、図１９の概略図に示すように、マイクロホン基板ＭＢ１の一面にマイクロホンＭ１を実装し、他面にマイクロホンＭ２を実装してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）（ｂ）実施形態の構成を示す斜視図である。
【図２】同上の通話装置の構成を示す側面断面図である。
【図３】同上の音響管の構成の一部を示す斜視図である。
【図４】同上の音声処理部の構成を示す回路図である。
【図５】同上の信号処理部の回路構成図である。
【図６】（ａ）（ｂ）同上の信号処理部の信号波形図である。
【図７】（ａ）（ｂ）同上の信号処理部の信号波形図である。
【図８】（ａ）（ｂ）同上の信号処理部の信号波形図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）同上の信号処理部の信号波形図である。
【図１０】同上のピストン運動による振動板の動きを示す斜視図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）同上の分割振動による振動板の動きを示す斜視図である。
【図１２】バッフル板に取り付けた同上のスピーカの音圧特性を示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）同上の分割振動時の各特性を示す図である。
【図１４】同上の位相反転軸とマイクロホンの配設方向を示す平面図である。
【図１５】同上の位相反転軸とマイクロホンの配設方向とによるキャンセル量の変化を示す図である。
【図１６】同上の位相反転軸とマイクロホンの配設方向の一形態を示す斜視図である。
【図１７】同上の位相反転軸とマイクロホンの配設方向の別の形態を示す斜視図である。
【図１８】同上の位相反転軸とマイクロホンの配設方向の別の形態を示す斜視図である。
【図１９】同上のマイクロホン基板の別の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７５】
Ａ  通話装置
ＭＪ  通話モジュール
Ａ１  ハウジング
Ｍ１，Ｍ２  マイクロホン
ＳＰ  スピーカ
２３  振動板
４０  音響管
４０ａ  開口端
４０ｂ  閉塞端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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