(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を備え、
スピーカの振動板は、位相反転軸を境界として互いに逆位相となる２つの領域が生じる分割振動を発生し、第１，第２のマイクロホンは位相反転軸の軸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】
前記位相反転軸の軸方向は、前記振動板の重量バランスによって決まることを特徴とする請求項１記載の通話装置。
【請求項３】
前記スピーカの配線は前記振動板に固定され、前記位相反転軸の軸方向は、少なくともスピーカの配線の固定位置によって決まることを特徴とする請求項１または２記載の通話装置。
【請求項４】
前記スピーカは、一方面側から外部へ音声を出力し、スピーカの他方面側には、外部と空間的に絶縁された後気室が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】
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４いずれか記載の通話装置。
【請求項６】
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５いずれか記載の通話装置。
【請求項７】
前記スピーカは、ハウジングに取り付けられて、一方面側からハウジング外へ音声を出力し、前記基板は、当該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６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。
【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、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、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を備え、スピーカの振動板は、位相反転軸を境界として互いに逆位相となる２つの領域が生じる分割振動を発生し、第１，第２のマイクロホンは位相反転軸の軸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、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、前記位相反転軸の軸方向は、前記振動板の重量バランスによって決まることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、振動板の重量バランスを適宜設定することによって、位相反転軸の軸方向を決定することができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記スピーカの配線は前記振動板に固定され、前記位相反転軸の軸方向は、少なくともスピーカの配線の固定位置によって決まることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、スピーカ配線の固定位置を適宜設定することによって、位相反転軸の軸方向を決定することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記スピーカは、一方面側から外部へ音声を出力し、スピーカの他方面側には、外部と空間的に絶縁された後気室が形成されることを特徴とする。
【００１７】
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。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１乃至４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。
【００１９】
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。
【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，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。
【００２１】
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。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項６において、前記スピーカは、ハウジングに取り付けられて、一方面側からハウジング外へ音声を出力し、前記基板は、当該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。
【００２３】
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】
【００２４】
以上説明したように、本発明では、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】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
（実施形態１）
本実施形態の通話装置Ａは図１〜図３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。
【００２７】
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。
【００２８】
音声処理部１０は、図３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。
【００２９】
スピーカＳＰは、図１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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、他の空閑とは絶縁されている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
次に、マイクロホン基板ＭＢ１は、図４に示すように、両面２ａ，２ｂを有するモジュール基板２を備え、マイクロホンのベアチップＢＣ１とＩＣＫａ１との対、マイクロホンのベアチップＢＣ２とＩＣＫａ２との対をモジュール基板２の一面２ａに各々実装し、ベアチップＢＣ１、ＩＣＫａ１、モジュール基板２上の配線パターン（図示無し）の各間、およびベアチップＢＣ２、ＩＣＫａ２、モジュール基板２上の配線パターン（図示無し）の各間をワイヤＷで各々接続（ワイヤボンティング）した後、ベアチップＢＣ１とＩＣＫａ１の対を覆うようにシールドケースＳＣ１を実装し、ベアチップＢＣ２とＩＣＫａ２の対を覆うように、シールドケースＳＣ２を実装することで、ベアチップＢＣ１、ＩＣＫａ１、シールドケースＳＣ１で構成されるマイクロホンＭ１、ベアチップＢＣ２、ＩＣＫａ２、シールドケースＳＣ２で構成されるマイクロホンＭ２を備えている。
【００３９】
ベアチップＢＣ（ベアチップＢＣ１またはＢＣ２）は、図５に示すように、シリコン基板１ｂに穿設した孔１ｃを塞ぐようにシリコン基板１ｂの一面側にＳｉ薄膜１ｄが形成され、このＳｉ薄膜１ｄとの間にエアーギャップ１ｅを介して電極１ｆが形成され、さらに音声信号を出力するパッド１ｇが設けられており、コンデンサ型のシリコンマイクロホンを構成している。そして、外部からの音響信号がＳｉ薄膜１ｄを振動させることで、Ｓｉ薄膜１ｄと電極１ｆとの間の静電容量が変化して電荷量が変化し、この電荷量の変化に伴ってパッド１ｇ，１ｇから音響信号に応じた電流が流れる。このベアチップＢＣは、シリコン基板１ｂをモジュール基板２上にダイボンディングし、特にベアチップＢＣ２のＳｉ薄膜１ｄは、モジュール基板２に穿設した音孔Ｆ２に対向している。
【００４０】
そして、マイクロホンＭ１は、音孔Ｆ１を穿設したシールドケースＳＣ１の底面側を集音面とし、マイクロホンＭ２は、音孔Ｆ２を穿設したモジュール基板２への実装面側を集音面として、互いに逆方向となるモジュール基板２の両面方向に集音面を有するものになる。このように構成されたマイクロホン基板ＭＢ１は、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】
図６（ａ）は、マイクロホン基板ＭＢ１を、モジュール基板２の一面２ａ側から見た平面図であり、モジュール基板２は、マイクロホンＭ１を配置する矩形部２ｆと、マイクロホンＭ２を配置する矩形部２ｇと、矩形部２ｆ，２ｇ間を連結する連結部２ｈとで構成され、矩形部２ｇは矩形部２ｆより大きく形成される。そして、矩形部２ｇの縁部に沿って、負電源パッドＰ１，正電源パッドＰ２，出力１パッドＰ３，出力２パッドＰ４が設けられている。
【００４２】
そして、図６（ｂ）に示すように、負電源パッドＰ１には外部から供給される電源電圧の負側、正電源パッドＰ２には電源電圧の正側が接続されて、モジュール基板２上の配線パターンを介してマイクロホンＭ１，Ｍ２に電源を供給している。また、出力１パッドＰ３からは、マイクロホンＭ１が集音した音声信号がモジュール基板２上の配線パターンを介して出力され、出力２パッドＰ４からは、マイクロホンＭ２が集音した音声信号がモジュール基板２上の配線パターンを介して出力される。なお、出力パッドＰ３，Ｐ４から出力される音声信号のグランドは、負電源パッドＰ１で兼用される。
【００４３】
このように、マイクロホンＭ１，Ｍ２の電源を共通の負電源パッドＰ１、正電源パッドＰ２から供給し、さらにマイクロホンＭ１，Ｍ２の各出力のグランドを負電源パッドＰ１で兼用することで、パッドの数を減らすことができ、構成が簡単になる。
【００４４】
次に、マイクロホン基板ＭＢ１の動作について説明する。
【００４５】
まず、集音した音響信号に応じてベアチップＢＣ１，ＢＣ２から流れる各電流は、ＩＣＫａ１，Ｋａ２によってインピーダンス変換されるとともに電圧信号に変換され、音声信号として出力１パッドＰ３、出力２パッドＰ４から各々出力される。
【００４６】
ＩＣＫａ（ＩＣＫａ１またはＫａ２）は、図７の回路構成を備えており、電源パッドＰ１，Ｐ２から供給される電源電圧＋Ｖ（例えば５Ｖ）を定電圧Ｖｒ（例えば１２Ｖ）に変換するチップＩＣからなる定電圧回路Ｋｂを備えており、抵抗Ｒ１１とベアチップＢＣとの直列回路に定電圧Ｖｒが印加され、抵抗Ｒ１１とベアチップＢＣとの接続中点はコンデンサＣ１１を介してジャンクション型のＪ−ＦＥＴ素子Ｓ１１のゲート端子に接続される。Ｊ−ＦＥＴ素子Ｓ１１のドレイン端子は動作電源＋Ｖに接続され、ソース端子は抵抗Ｒ１２を介して電源電圧の負側に接続される。ここで、Ｊ−ＦＥＴ素子Ｓ１１は電気インピーダンスの変換用であり、このＪ−ＦＥＴ素子Ｓ１１のソース端子の電圧が音声信号として出力される。なお、ＩＣＫａのインピーダンスの変換回路は、上記構成に限定されるものではなく、例えばオペアンプによるソースフォロワ回路の機能を有する回路であってもよく、または必要に応じてＩＣＫａ内に音声信号の増幅回路を設けてもよい。
【００４７】
そして、マイクロホン基板ＭＢ１は、上記のようにモジュール基板２上の配線パターンを介して信号伝達、給電を行うことで、信号線、給電線を効率よく構成できるとともに、ハウジングＡ１の外面に取付可能となる。
【００４８】
本実施形態では、モジュール基板２の一面２ａ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を挿通して集音面を前気室Ｂｆに向けており、シールドケースＳＣ１の底面に穿設したマイクロホンＭ１の音孔Ｆ１はスピーカＳＰの振動板２３に対向し、音孔Ｆ１を介してスピーカＳＰが発する音声を確実に集音することができる。
【００４９】
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、モジュール基板２に穿設したマイクロホンＭ２の音孔Ｆ２は装置本体Ａ２の前面に穿設した音孔６１に対向するように、スピーカＳＰの出力方向に向かってハウジングＡ１の外部（前方）に面しているので、音孔Ｆ２を介して伝達される、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。
【００５０】
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。すなわち、上記構成によってスピーカ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。
【００５１】
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。
【００５２】
そして、スピーカＳＰの中心から各マイクロホンＭ１，Ｍ２の中心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。
【００５３】
まず、音声処理部１０に収納されている信号処理部１０ｅは、図８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。
【００５４】
図９〜図１２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の中心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９（ａ）（ｂ）参照）。
【００５５】
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１０（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。
【００５６】
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１１（ａ）（ｂ）参照）。
【００５７】
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。
【００５８】
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１２（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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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は集音面とスピーカ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。
【００６２】
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。
【００６３】
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３参照）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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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１３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。本実施形態では、スピーカ配線Ｗが円状の振動板２３の背面に沿って半径方向に樹脂で固定されているため、振動板２３の重量バランスが直径に対して不平衡となり、所定の周波数ｆ１付近では、図１４（ａ）（ｂ）の振幅速度分布に示すように、スピーカ配線Ｗの固定方向に略沿った直径方向に形成された位相反転軸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１３、図１４（ａ）は振動板２３の表面側から見た斜視図である。
【００６７】
スピーカＳＰの振動板２３は円状であり、その外周側の縁部が支持体２１の縁端面に固定されており（図１５の概略図を参照）、振動板２３の中心から固定された外周縁部までの半径ｒ（ｃｍ）、振動板２３の厚さｔ（ｃｍ）、振動板２３の密度ρ（ｇ／ｃｍ３）、振動板２３のポアソン比σ、振動板２３のヤング率Ｅ（ｄｙｎｅ／ｃｍ２）とすると、スピーカＳＰを無限大の大きさを有するバッフル板（図示なし）に取り付けた場合のスピーカＳＰの最低共振周波数ｆｏは［数１］で表され、２分割となる分割振動が発生する周波数ｆ１は［数２］で表される。なお、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となる。
【００６８】
【数１】
0004989372.tif 000002
【００６９】
【数２】
0004989372.tif 000003
【００７０】
図１６は、スピーカＳＰを無限大の大きさを有するバッフル板（図示なし）に取り付けた場合の実際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、２分割の分割振動が発生する周波数ｆ１の範囲が８００〜９００Ｈｚとなる。なお、図１６の最低共振周波数ｆｏに対する周波数ｆ１は、上記［数２］の理論計算と異なるが、これは、
（１）振動板２３の剛性を上げるため、実際の振動板２３は凹凸形状のリブを形成されており、上記［数２］の理論計算のように振動板２３の厚さｔを一定として算出した結果とは異なる。
（２）振動板２３の外周縁部を接着剤で支持体２１に固定しているため、その固定状態が一様でない。
（３）スピーカ配線Ｗを振動板２３上に樹脂で固定するため、振動板２３の質量が均一とならない。
等の理由からである。
【００７１】
次に、振動板２３のピストン運動または分割振動が、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。なお、図１７、図１８、図２０では、説明のためマイクロホンＭ１をスピーカＳＰの側方に配置した形態を示している。
【００７２】
まず、図１７の振幅速度分布は、振動板２３が最低共振周波数ｆｏ近傍でピストン運動する場合を示す。振動板２３は全方向に同位相、同振幅で振動しており、振動板２３から放射される音波は、振動板２３とマイクロホンＭ１，Ｍ２との位置関係において音響的に方向性がないと考えることができる。振動板２３から放射された音波は、マイクロホンＭ１に到達した後、両マイクロホンＭ１，Ｍ２間の距離差Ｘ１０（＝Ｘ２−Ｘ１）だけ遅れてマイクロホンＭ２に到達する。したがって、信号処理部１０ｅは、両マイクロホンＭ１，Ｍ２で各々集音したスピーカ音の振幅差、位相差をゼロにするためには、両マイクロホンＭ１，Ｍ２間の距離差Ｘ１０（＝Ｘ２−Ｘ１）に基づいて利得および遅延時間を調整すればよい。
【００７３】
次に、図１８の振幅速度分布は、振動板２３が周波数ｆ１近傍で分割振動する場合を示す。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、振動領域Ｇ１では＋方向に変位し、振動領域Ｇ２では−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。図１８では、マイクロホンＭ１，Ｍ２の配設方向Ｚｂを位相反転軸Ｚａに直交させており、マイクロホンＭ１，Ｍ２に対して振動領域Ｇ１，Ｇ２には距離差Ｘ２０が生じ、マイクロホンＭ１，Ｍ２で集音されるスピーカ音には、上述の初期位相差に加えて、距離差Ｘ２０に起因する振幅差、位相差が発生する。
【００７４】
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。
【００７５】
図１９（ａ）〜（ｃ）は、図１８の構成において、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後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ｆ１付近（８００〜９００Ｈｚ）で音圧レベル差（図１９（ａ））および位相差（図１９（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１９（ｃ））は、周波数ｆ１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。
【００７６】
そこで、本実施形態では、マイクロホンＭ１，Ｍ２の配設方向Ｚｂを位相反転軸Ｚａの軸方向に沿った方向としており、図２０の振幅速度分布ではマイクロホンＭ１，Ｍ２を位相反転軸Ｚａ上（振動板２３上だけなく、延長線上も含む）に並設している。而して、振動領域Ｇ１，Ｇ２からマイクロホンＭ１またはＭ２までの各距離は同一となり、マイクロホンＭ１，Ｍ２に対して振動領域Ｇ１，Ｇ２には距離差が生じることがない（図２０において、距離Ｘ３１＝Ｘ３２、距離Ｘ４１＝Ｘ４２）。すなわち、振動領域Ｇ１，Ｇ２から放射されてマイクロホンＭ１で集音される音波と、振動領域Ｇ１，Ｇ２から放射されてマイクロホンＭ２で集音される音波との間には、両マイクロホンＭ１，Ｍ２間の距離差Ｘ１０による振幅差、位相差のみが発生する。
【００７７】
したがって、振動領域Ｇ１から放射されてマイクロホンＭ１，Ｍ２で集音される音波と、振動領域Ｇ２から放射されてマイクロホンＭ１，Ｍ２で集音される音波との間には、上述の初期位相差があるものの、図１８に示すようなマイクロホンＭ１，Ｍ２に対する振動領域Ｇ１，Ｇ２の距離差Ｘ２０を考慮する必要はなく、信号処理部１０ｅは上述のように両マイクロホンＭ１，Ｍ２間の距離差Ｘ１０に基づいて利得および遅延時間を調整すれば、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ができ、ハウリングが防止される。特にマイクロホンＭ１をスピーカＳＰの近傍に配置する構成では、マイクロホンＭ１，Ｍ２に対する振動領域Ｇ１，Ｇ２の距離差Ｘ２０の影響が大きくなるため、図２０の構成が効果的である。
【００７８】
また、マイクロホンＭ１，Ｍ２を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によって、振動板２３の位相反転軸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が安定する。
【００７９】
図２１（ａ）〜（ｃ）は、図２０の構成において、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後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ｆ１付近（８００〜９００Ｈｚ）で音圧レベル差（図２０（ａ））および位相差（図２０（ｂ））が大きく変動することなく、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２０（ｃ））は、周波数ｆ１付近で低減することなく、ハウリングが防止されている。
【００８０】
図２０では、マイクロホンＭ１，Ｍ２が位相反転軸Ｚａ上に位置するように配置しているが、マイクロホンＭ１，Ｍ２は、厳密に位相反転軸Ｚａ上になくてもよく、位相反転軸Ｚａに直交する方向にずれて配置してもよい。この場合、位相反転軸Ｚａに対するずれ幅は、スピーカ音のキャンセル量に対して実質的な影響を与えない範囲に設定される。
【００８１】
なお、スピーカＳＰに対するマイクロホンＭ１，Ｍ２の配置は、図２２（ａ）〜（ｃ）のいずれであっても、マイクロホンＭ１，Ｍ２の配設方向Ｚｂを位相反転軸Ｚａの軸方向に沿った方向とすることで、同様の効果を得ることができる。図２２（ａ）では、マイクロホンＭ１をスピーカＳＰの振動板２３の中心に対向させ、マイクロホンＭ２をスピーカＳＰの側方に配置している。図２２（ｂ）では、マイクロホンＭ１をスピーカＳＰの振動板２３の周縁に対向させ、マイクロホンＭ２をスピーカＳＰの側方に配置している。図２２（ｃ）では、マイクロホンＭ１，Ｍ２ともにスピーカＳＰの側方に配置している。
【００８２】
（実施形態２）
本実施形態のスピーカＳＰの振動板２３は、図２３に示すように、略長円形に形成されており、分割振動時の位相反転軸Ｚａは長円の短径上に生じる。したがって、図２４に示すように、マイクロホンＭ１，Ｍ２を振動板２３の短径方向に並設することによって、スピーカ音のキャンセル量が周波数ｆ１付近で低減することなく、ハウリングを防止することができる。
【００８３】
他の構成は、実施形態１と同様であり、説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施形態１の通話装置の構成を示す側面断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）同上の構成を示す斜視図である。
【図３】同上の音声処理部の構成を示す回路図である。
【図４】同上のマイクロホン基板の構成を示す側面断面図である。
【図５】同上のベアチップの構成を示す側面断面図である。
【図６】同上のマイクロホン基板の構成を示す（ａ）簡略化した平面図、（ｂ）簡略化した回路図である。
【図７】同上のインピーダンス変換回路の回路図である。
【図８】同上の信号処理部の回路構成図である。
【図９】（ａ）（ｂ）同上の信号処理部の信号波形図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）同上の信号処理部の信号波形図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）同上の信号処理部の信号波形図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）同上の信号処理部の信号波形図である。
【図１３】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１４】（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１５】同上の分割振動を示す平面図である。
【図１６】同上のバッフル板に取り付けたスピーカの音圧特性を示す図である。
【図１７】同上のピストン運動時の音波の伝播を示す図である。
【図１８】同上の分割振動時の音波の伝播を示す図である。
【図１９】（ａ）〜（ｃ）同上の分割振動時の各特性を示す図である。
【図２０】同上の分割振動時の音波の伝播を示す図である。
【図２１】（ａ）〜（ｃ）同上の分割振動時の各特性を示す図である。
【図２２】（ａ）〜（ｃ）スピーカに対するマイクロホンの配置例を示す図である。
【図２３】（ａ）（ｂ）実施形態２の略長円形のスピーカを示す図である。
【図２４】同上のマイクロホンの配置を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
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
Ｚａ  位相反転軸
【図１】
0004989372.tif 000004
【図２】
0004989372.tif 000005
【図３】
0004989372.tif 000006
【図４】
0004989372.tif 000007
【図５】
0004989372.tif 000008
【図６】
0004989372.tif 000009
【図７】
0004989372.tif 000010
【図８】
0004989372.tif 000011
【図９】
0004989372.tif 000012
【図１０】
0004989372.tif 000013
【図１１】
0004989372.tif 000014
【図１２】
0004989372.tif 000015
【図１３】
0004989372.tif 000016
【図１４】
0004989372.tif 000017
【図１５】
0004989372.tif 000018
【図１６】
0004989372.tif 000019
【図１７】
0004989372.tif 000020
【図１８】
0004989372.tif 000021
【図１９】
0004989372.tif 000022
【図２０】
0004989372.tif 000023
【図２１】
0004989372.tif 000024
【図２２】
0004989372.tif 000025
【図２３】
0004989372.tif 000026
【図２４】
0004989372.tif 000027