JP3074649U - イヤホン端子を信号の入出力端子として利用する携帯ホン用ハンドフリー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】イヤホン端子を入出力端子として利用する携帯
ホン用ハンドフリー装置を提供する。 【解決手段】マイクロホン増幅部とスピーカー増幅部と
は信号入出力部を通じて携帯ホンに電気的に連結され
る。信号入出力部１００は少なくともスピーカ増幅部１
３０に連結されたオーディオ信号線ＡＬ、マイクロホン
増幅部１１０に連結されたマイク信号線ＭＬ及び接地さ
れる接地線ＧＬと、オーディオ信号線ＡＬ、マイク信号
線ＭＬおよび接地線ＧＬに夫々連結される接続端子とを
有するプラグＪＩを有し、それがイヤホン接続端に挿入
されてマイクロホン増幅部１１０の出力信号を携帯ホン
に提供する。マイクロホン増幅部１１０はマイクロホン
の内部インピーダンスと整合され、広くダイナミックレ
ンジ及び低い雑音ファクタを有するようになって通話者
より数メータ離れた距離でも通話者の発音を高感度で正
確に増幅して携帯ホンに伝達する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は携帯ホン用ハンドフリー装置に関するものであり、特に、イヤホン端 子を入出力端子として利用するハンドフリー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

運転中に携帯ホンを利用して電話通話をしなければならない場合がある。この 場合、運転に支障を与えないために、携帯ホンを手で直接に取らなくても電話通 話を可能にする携帯ホン通話補助装置である所謂携帯ホン用ハンドフリー装置が 広く使用されている。従来から知られた代表的なハンドフリー装置はマイクロホ ンと、スピーカーと、音声信号処理手段とを組合した構成を有し、携帯ホン２０ との間で音声信号をやり取りするためのデータインターフェース通路として図３ に示したように携帯ホンの下部にできたハンドフリー接続端１０が利用された。

【０００３】 しかし、ハンドフリー接続端１０は端子の構成やレイアウト、そして各端子の信 号構成方式が製造会社ないし製品モデルによって多様である。従って、ハンドフ リー接続端１０を通じて携帯ホンとデータをインターフェースするハンドフリー 装置は携帯ホンの製造会社や製品モデルによって制限される問題点がある。即ち 、製造会社や製品モデルを区分しないで汎用的に適用することが出来るハンドフ リー装置を構成することが不可能であった。その結果、ハンドフリー装置の製造 者の立場では新しい携帯ホンに合うハンドフリー装置の新モデルを続けて開発し なければならない負担があり、ハンドフリー装置の大量生産を制約して製造原価 の上昇を招来した。このような製造原価の上昇は需要者にそのまま転嫁されるの みでなく、新しい携帯ホンを購入した場合にはそれに合うハンドフリー装置をま た購入しなけらばならない等の問題点がある。

【０００４】 一方、最近に販売される携帯ホンはイヤホンーマイク接続端５０が提供される ことが一般的である。従って、上述したような問題点を解消するために最近はイ ヤホンーマイク接続端５０を通じて電話通話を可能にするマイクロホンが付着さ れた携帯ホン用イヤホンが登場した。この装置は人の耳にさして携帯ホンが受信 した音声が聞けるイヤホン、使用者の口の周辺に位置するマイクロホン、そして イヤホン接続端（ｅａｒｐｈｏｎｅ ｊａｃｋ）に挿して携帯ホンとの信号伝達 を可能にするケーブルとプラグとからなる。

【０００５】 この装置はイヤホンーマイク接続端５０を通じて携帯ホンと信号を伝達するとい う点では従来のハンドフリー装置が持った汎用性の限界を克服したものとして見 ることが出来る。ところが、この装置はイヤホン装置に過ぎないので、ハンドフ リー装置が有する便利さを提供することが出来ない。即ち、この装置を利用して 携帯ホン通話をするためにはイヤホンを耳に挿入しなければならなく、マイクロ ホンの感度が高性能ではないので、通話時にマイクロホンを常に口の周辺に位置 させて通話しなければならない。ハンドフリー装置は運転中でも通話を便利にす るための装置である。携帯ホンに電話がいつ頃掛かって来るか分からないので、 運転者は運転中にはいつもイヤホンを耳に挿入した状態を維持しなければならな い。これはそれ自体として不便であるのみでなく、人との対話やラジオの聴取に も多くの支障が生じる。又、イヤホンが耳から外れてしまう場合も時時発生する が、この時、再びイヤホンを耳に挿入することは運転に妨害を与えるので、運転 に妨害を与えないというハンドフリー装置の本来の機能に反する結果が招来され るのである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上述したような従来のハンドフリー装置の問題点を克服するために、本考案は 携帯ホンのイヤホン接続端を通じて携帯ホンと信号を交換して全ての携帯ホンに 汎用的に適用することができ、高性能のマイクロホンとスピーカーとを一つのケ ースに一体化させて通話者が数メータまで離れていても円滑に通話することが出 来るハンドフリー装置を提供することをその目的にする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 上述したような本考案の目的を達成するために、本考案は、音声を電気信号に 変換するマイクロホン；前記マイクロホンの出力信号を高感度で増幅して出力す るマイクロホン増幅部；携帯ホンより伝達されるオーディオ信号を増幅するため のスピーカー増幅部；前記スピーカー増幅部によって増幅されたオーディオ信号 を音声信号に変換して出力するスピーカー；及び少なくとも前記スピーカー増幅 部に連結されたオーディオ信号線、前記マイクロホン増幅部に連結されたマイク 信号線および接地される接地線と前記オーディオ信号線、マイク信号線および接 地線と夫々に連結される接続端子を有するプラグを含み、前記プラグが携帯ホン のイヤホンの接続端に挿入されて前記マイクロホン増幅部の出力信号を前記携帯 ホンに提供し、前記携帯ホンのオーディオ信号を前記スピーカー増幅部に提供す る信号入出力部を具備することを特徴とするハンドフリー装置を提供する。

【０００８】 前記マイクロホン増幅部は前記マイクロホンの出力音声信号を増幅して前記マ イク信号線を通じて前記携帯ホンに提供する増幅素子；及び前記増幅素子と前記 マイクロホンとの間に配置され、前記増幅素子側のインピーダンスと前記マイク ロホンの内部インピーダンスとを整合させて前記マイク信号線を通じて提供され る前記携帯ホンの電源電圧を前記マイクロホンの方に最大に伝達されるようにし て前記マイクロホンが前記出力音声信号を高感度で前記増幅素子に提供するよう にする整合回路を具備する。前記マイクロホンに最大に伝達された電源エネルギ ーによって前記マイクロホンは高感度の出力音声信号を前記トランジスタのベー スに提供することができるようになる。

【０００９】 好ましくは、バイポーラトランジスタを前記増幅素子として採用する。特に、 前記増幅素子も同様に携帯ホンと連結されたマイク信号線より電源を受け入れ、 この電源を利用して、ベースに提供されるマイクロホンの出力音声信号を増幅す る。増幅された出力音声信号は前記マイク信号線を通じて再び携帯ホンに伝達さ れる。

【００１０】 尚、前記ハンドフリー装置はケースをさらに具備し、前記マイクロホンと前記 スピーカーとは前記ケースの内に設置され、前記マイクロホン増幅部と前記スピ ーカー増幅部とは印刷回路基板上に結合されて前記ケースの内に設置され、前記 信号入出力部は前記印刷回路基板に連結されて前記ケースの外に延長される。

【００１１】

【作用】

このような構成によると、前記マイクロホン増幅部はその回路構成が非常に単 純になり、広いダイナミックレンジを有すると同時に低いノイズファクターを有 するようになる。従って、マイクロホンが通話者より数メータ離れた距離でも通 話者の発音を高感度で正確に増幅して携帯ホンに伝達することが出来る。

【００１２】

【考案の実施の形態】

以下、添附図面を参照して、本考案の実施例に基づいて本考案を詳細に説明す る。

【００１３】 図１に本考案によるハンドフリー装置の回路が示されており、図２には本考案 によるハンドフリー装置の全体の構成が示されている。ハンドフリー装置は音声 をアナログ音声信号に変換して出力するマイクロホン１２０、前記マイクロホン １２０より出力されるアナログ音声信号を増幅するマイクロホン増幅部１１０、 アナログオーディオ信号を音声に変換するスピーカー１４０、アナログオーディ オ信号を増幅および出力して前記スピーカー１４０に提供するスピーカー増幅部 １３０、そしてハンドフリー装置と携帯ホン２０との間の信号交換経路を提供す る信号入出力部１００を有する。

【００１４】 信号入出力部１００は信号線の終端にプラグＪ１が連結され、前記プラグＪ１ は少なくとも次のような三個の接続端子を具備する。即ち、プラグＪ１は携帯ホ ンのイヤホンーマイク接続端５０の接地端、マイク信号端およびオーディオ信号 端に各々一対一の対応関係で接続される接地端子ｔ３、マイク信号端子ｔ２及び オーディオ信号端子ｔ１を有する。前記接地端子ｔ３、マイク信号端子ｔ２及び オーディオ信号端子ｔ１は接地された接地線ＧＬと、マイクロホン増幅部１１０ に連結されたマイク信号線ＭＬと、スピーカー増幅部１３０に連結されたオーデ ィオ信号線ＡＬと夫々連結されている。

【００１５】 マイクロホン増幅部１１０はマイクロホン１２０より出力された音声信号を増 幅するために増幅素子Ｑ１を有する。図１ではバイポーラトランジスタＱ１を前 記増幅素子Ｑ１として採用した構成を例示的に示す。バイポーラトランジスタＱ １はコレクタが信号入出力部１００のマイク信号端子ｔ２に連結され、エミッタ は接地され、ベースはインピーダンス整合回路に連結される。

【００１６】 前記インピーダンス整合回路は、バイポーラトランジスタＱ１とマイクロホン １２０との間に連結される。インピーダンス整合回路の構成を具体的に説明する と、前記マイクロホン１２０の出力端とバイポーラトランジスタＱ１のベースと の間に連結される雑音除去用キャパシタＣ１３を有する。バイポーラトランジス タＱ１のコレクタとベースとにはバイアス抵抗Ｒ９が連結され、直列に連結され た二個の抵抗Ｒ７，Ｒ８がマイクロホン１２０の出力端とバイポーラトランジス タＱ１のコレクタとの間に連結される。マイクロホン１２０の出力端の一方とバ イポーラトランジスタＱ１のエミッタとはお互いに連結されて共通接地される。 抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８との接続ノード（ｎｏｄｅ）と接地との間に連結されてノイ ズを除去するためのキャパシタＣ１２が連結される。

【００１７】 スピーカー増幅部１３０はオーディオ信号線ＡＬと接地線ＧＬとからなるオー ディオ信号入力ラインとスピーカー１４０との間に配置され、演算増幅器ＩＣ１ とその周辺回路、そして電源ＢＴ１を有する。演算増幅器ＩＣ１は良く知られて いるように反転端子と非反転端子とからなる入力端を通じて提供されるオーディ オ信号を電源端子を通して入力される電源ＢＴ１を利用して所定の増幅率で増幅 し、出力端子を通じて出力する。

【００１８】 演算増幅器ＩＣ１の入力端の側の構成を説明すると、比反転端子は結合キャパ シタＣ３と抵抗Ｒ３とからなるノイズフィルタ回路Ｃ３，Ｒ３を経て信号入出力 部１００のオーディオ信号線ＡＬに連結される。従って、携帯ホン２０より出力 されるオーディオ信号はノイズフィルタ回路を通じて演算増幅器ＩＣ１の非反転 端子に入力される。電源ＢＴ１はノイズ除去用キャパシタＣ５，Ｃ９と縦続接続 されたＲＣ回路Ｒ１，Ｃ１，Ｒ２，Ｃ２とのようなフィルタリング（ｆｉｌｔｅ ｒｉｎｇ）回路を通じてノイズフィルタ回路Ｃ３，Ｒ３に連結される。フィルタ リング回路は電源ＢＴ１の電圧レベルを適切なレベルで調整してノイズフィルタ 回路Ｃ３，Ｒ３に提供し、携帯ホン２０の音声信号は調整された電源電圧と重な って演算増幅器ＩＣ１の非反転端子に提供される。又、演算増幅器ＩＣ１はその 反転端子に抵抗Ｒ４とキャパシタＣ４とからなる音声信号バイアシング（ｂｉａ ｓｉｎｇ）回路が連結され、このバイアシング（ｂｉａｓｉｎｇ）回路によって 所定の電圧でバイアスされる。演算増幅器ＩＣ１は抵抗Ｒ５を通じて電源ＢＴ１ を駆動電源として受け入れる。

【００１９】 演算増幅器ＩＣ１の出力端には出力レベルを制御するためのＲＣ回路Ｒ６，Ｃ １１とバイパスフィルタ用キャパシタＣ６が結合される。又、演算増幅器ＩＣ１ によって増幅されたオーディオ信号はキャパシタＣ１０を通じて最終的にスピー カー１４０に提供される。増幅されたオーディオ信号の平滑化のために平滑キャ パシタＣ７，Ｃ８が演算増幅器ＩＣ１の周辺回路としてさらに提供される。

【００２０】 実際の製作においては、図１に示したマイクロホン増幅部１１０とスピーカー 増幅部１３０とは図２に示されたように小形の印刷回路基板１５０に準備された 接続端に電気的に連結する。マイクロホン１２０とスピーカー１４０とは印刷回 路基板１５０に結合してケース１６０の内に接地するが、音声がケース１６０の 内外に良く伝達されることが出来るようにケース１６０の側面に開口部１４０’ を準備する。前記信号入出力部は、オーディオ信号線ＡＬ、マイク信号線ＭＬ及 び接地線ＧＬを単一の外皮で包んで数十センチメータ乃至数メータの信号線を構 成し、その一端は印刷回路基板１５０に準備された接続端（示せず）に連結し、 他端にはプラグＪ１を連結し、前記ケースの外に延長されるようにする。

【００２１】 尚、ハンドフリー装置は前記マイク信号線と接地との間にスイッチング接点を 提供し、そのボタンが前記ケース１６０の外面に露出されるように設置される通 話スイッチＳＷをさらに具備する。

【００２２】 図１のハンドフリー装置は次のように動作される。携帯ホンの着信音が出て使 用者が通話スイッチＳＷを押すと携帯ホン２０は通話モード（ｍｏｄｅ）に転換 される。バイポーラトランジスタＱ１の電源電圧は携帯ホン２０よりマイク信号 線ＭＬを通じて直接にコレクタに提供される。即ち、トランジスタＱ１のコレク ターベース電圧は抵抗Ｒ９によって提供され、マイクロホン１２０に提供される 電源は抵抗Ｒ７，Ｒ８を通じて入力される。好ましくは、マイクロホン１２０は コンデンサマイクロホンを採用する。一般的なコンデンサマイクロホンは内部イ ンピーダンスの抵抗値が２．２[ＫΩ]であり、駆動電圧と電流が約２[Ｖ]と０． ５[ｍＡ]位であるが、これを基準にする時、例えば、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８との値 を夫々３．３[ＫΩ]と４．７[ＫΩ]にし、抵抗Ｒ９を１[ＭΩ]にすると、マイク ロホン１２０にはリップル（ｒｉｐｐｌｅ）がない安定な電圧を提供することが できる。又、抵抗Ｒ９は携帯ホンより提供される電源電圧を大きく低くして、１ ／１０以下の電圧のみをバイポーラトランジスタＱ１のコレクタ‐ベース電圧と して提供するように構成する。即ち、このようにインピーダンスを整合すると、 携帯ホンより伝達される電源エネルギーの多くの部分がマイクロホン１２０の側 に伝達されてマイクロホン１２０の感度を良くすることが出来る。また、マイク ロホン１２０の音声信号をベースを通じて受け入れ、これを増幅し、増幅された 音声信号を再びコレクタとマイク信号端子ｔ２とを経て携帯ホン２０に提供する において、バイポーラトランジスタＱ１は広いダイナミックレンジを有すること が出来るので、マイクロホン１２０の出力信号を良質で増幅して携帯ホンに提供 することが出来る。ここで、前記抵抗Ｒ８，Ｒ９の抵抗値４．７[ＫΩ]と１[Ｍ Ω]にするのは例示的な値であるので、電流に対したバイポーラトランジスタＱ １の雑音ファクタ（ｎｏｉｓｅ ｆａｃｔｏｒ）の特性はその雑音ファクタが最 も少なくなる素子値を選択すれば良い。もし、抵抗Ｒ９の抵抗値を１[ＭΩ]より 低くすると、マイクロホン１２０より出力される音声信号電流よりバイポーラト ランジスタＱ１による増幅電流がもっと大きな値を有するので、携帯ホンより提 供される電源電圧が前記音声信号電流を弱化させる結果を招来して増幅特性が良 くなくなる。従って、バイポーラトランジスタＱ１のベースとコレクタとの間の 電位差が約１／２くらいで形成されるように素子値を定めると、ダイナミックな 高感度の増幅信号が得られる。バイポーラトランジスタＱ１の増幅信号はコレク タとマイク信号端子ｔ２とを経て携帯ホン２０に入力され、最終的に相手方に伝 達される。

【００２３】 マイクロホン増幅部１１０をそのように構成して実際にテストした結果による と、マイクロホン１２０が通話者より約３メータくらい離隔された場合にも通話 者の音声が明らかに相手方に伝達された。

【００２４】 一方、携帯ホン２０を通じて受信された相手方の音声信号は、オーディオ信号 端子ｔ１を通じてスピーカー増幅部１３０に提供される。前記音声信号は抵抗Ｒ １，Ｒ２を経て伝達される電圧ＢＴ１と重なって演算増幅器ＩＣ１の非反転端子 に入力され、所定の増幅比で増幅される。増幅された音声信号は抵抗Ｒ６とキャ パシタＣ１１とによって適切な電圧レベルで調整され、キャパシタＣ１０によっ てノイズが除去された状態でスピーカー１４０に伝達されて音声として出力され る。このような音声増幅過程で上述したバイパス回路、平滑回路そしてノイズ除 去回路などが作用して良質の音声出力を確保する。

【００２５】 以上、説明したように本考案によるハンドフリー装置は携帯ホンに準備された イヤホン‐マイク接続端５０を通じて携帯ホンと信号を交換することが出来るの で、イヤホン接続端が提供された携帯ホンであると、携帯ホンの製品モデルが違 う場合にも互換性ないし汎用性を有する。このような汎用性は携帯ホンを交替す る度にハンドフリー装置をまた購入しなけらばならないという使用者の負担を減 らし、又、ハンドフリー装置の大量生産を可能にするので、生産単価を低くする ことが出来る長所がある。

【００２６】 さらに、マイクロホン増幅部がインピーダンス整合原理を利用して高感度の増 幅特性を発揮するので、ハンドフリー装置を車両内のどの位置に設置するかに対 した制約がないといる長所がある。

【００２７】 又、従来のハンドフリー装置は車両内に設置する時、複雑な設置作業が随伴さ れたが、本考案によるハンドフリー装置は信号入出力部のプラグＪ１を携帯ホン のイヤホン‐マイク接続端５０に連結すること以外には別の設置作業が要らない ので、設置が簡単であり、使用が便利であるという長所がある。

【００２８】 前記では本考案の望ましい実施例を参照して説明したが、当該の技術分野の熟 練された当業者は前記の実用新案登録請求の範囲に記載された本考案の思想と領 域より離れない範囲の内で本考案を多様に修正又は変更出来るであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案によるハンドフリー装置の回路を示
す。

【図２】 本考案によるハンドフリー装置の全体の構成
を示す。

【図３】 イヤホン端子を具備した携帯ホンの外観を示
す。

【図４】 ホン考案によるハンドフリー装置の外観を示
した図面である。

【符号の説明】

５０：イヤホン‐マイク接続端 １００：信号入出力部 １１０：マイクロホン増幅部 １２０：マイクロホン １３０：スピーカー増幅部 １４０：スピーカー １５０：印刷回路基板 Ｊ１：プラグ ＡＬ：オーディオ信号線 ＭＬ：マイク信号線 ＧＬ：接地線

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 音声を電気信号に変換するマイクロホ
   ン；前記マイクロホンの出力信号を高感度で増幅して出
   力するマイクロホン増幅部；携帯ホンより伝達されるオ
   ーディオ信号を増幅するためのスピーカー増幅部；前記
   スピーカー増幅部によって増幅されたオーディオ信号を
   音声信号に変換して出力するスピーカー；及び少なくと
   も前記スピーカー増幅部に連結されたオーディオ信号
   線、前記マイクロホン増幅部に連結されたマイク信号線
   および接地される接地線と前記オーディオ信号線、マイ
   ク信号線および接地線と夫々に連結される接続端子を有
   するプラグを含み、前記プラグが携帯ホンのイヤホンの
   接続端に挿入されて前記マイクロホン増幅部の出力信号
   を前記携帯ホンに提供し、前記携帯ホンのオーディオ信
   号を前記スピーカー増幅部に提供する信号入出力部を具
   備することを特徴とする携帯ホン用ハンドフリー装置。
2. 【請求項２】 前記マイクロホン増幅部は前記マイクロ
   ホンの出力音声信号を増幅して前記マイク信号線を通じ
   て前記携帯ホンに提供する増幅素子；及び前記増幅素子
   と前記マイクロホンとの間に配置され、前記増幅素子側
   のインピーダンスと前記マイクロホンの内部インピーダ
   ンスとを整合させて前記マイク信号線を通じて提供され
   る前記携帯ホンの電源電圧を前記マイクロホンの方に最
   大に伝達されるようにして前記マイクロホンが前記出力
   音声信号を高感度で前記増幅素子に提供するようにする
   整合回路を具備することを特徴とする請求項１に記載の
   携帯ホン用ハンドフリー装置。
3. 【請求項３】 前記増幅素子はコレクタが前記マイク信
   号線に連結され、エミッタは接地され、ベースは前記整
   合回路に連結されるバイポーラトランジスタ（Ｑ１）で
   あることを特徴とする請求項２に記載の携帯ホン用ハン
   ドフリー装置。
4. 【請求項４】 前記整合回路は前記マイク信号線と前記
   バイポーラトランジスタのベースとに連結されるバイア
   ス抵抗（Ｒ９）と、前記マイクロホンと前記コレクタと
   の間に連結される減圧抵抗（Ｒ７，Ｒ８）と、前記ベー
   スと前記マイクロホンとの間に連結されて前記マイクロ
   ホンの出力音声信号を前記バイポーラトランジスタに提
   供する第１キャパシタ（Ｃ１３）と、前記減圧抵抗（Ｒ
   ７，Ｒ８）と接地点との間に連結されてノイズを除去す
   る第２キャパシタ（Ｃ１２）とを有することを特徴とす
   る請求項３に記載の携帯ホン用ハンドフリー装置。
5. 【請求項５】 ケースをさらに具備し、前記マイクロホ
   ンと前記スピーカーとは前記ケースの内に設置され、前
   記マイクロホン増幅部と前記スピーカー増幅部とは印刷
   回路基板上に結合されて前記ケースの内に設置され、前
   記信号入出力部は前記印刷回路基板に連結されて前記ケ
   ースの外に延長されることを特徴とする請求項１に記載
   の携帯ホン用ハンドフリー装置。
6. 【請求項６】 前記マイク信号線と接地との間にスイッ
   チング接点を提供し、そのボタンが前記ケースの外面に
   露出されるように設置されて、前記ボタンを押すと、前
   記携帯ホンを通話モードに転換させる通話スイッチをさ
   らに具備することを特徴とする請求項５に記載の携帯ホ
   ン用ハンドフリー装置。