语音信息处理装置和使用该语音信息处理装置的布线系统的制作方法

专利名称：语音信息处理装置和使用该语音信息处理装置的布线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及优选地用于通信设备如内部通信系统的语音信息处理装 置和使用该处理装置的布线系统。
背景技术：
内部通信系统已广泛用作在建筑物结构中位置相互远离的房间之间
以;sufr建筑物结构的室内空间与入口之间的形巨离通信手段。在传统内部 通信系统中，例如建筑物结构的墙壁表面上装配具有将发送器的语音输入 于其中的麦克风和从其中输出接收器的语音的扬声器的内部通信装置。因 此，减小装置尺寸以免破坏墙壁表面的美观是一项重要的课题。另一方面， 当靠近扬声器放置麦克风时，众所周知，扬声器的语音输出被U风接收，
从而出现哺叫现象(howling phenomenon )。哺叫现象可通过增加扬声器 和U风之间的距离iMt免。然而，这导致装置尺寸的增加。因此，看来 在传统内部通信系统中难以既防止哺叫现象又减小装置尺寸。
例如，在日本公开特许公报2004-320399号中公开了在扬声器的振动 膜的中心部分布置麦克风，而从扬声器的振动膜的前表面发出的声信号和 从振动膜的后表面发出的声信号相互抵消，使得基本上降低麦克风对从振 动膜发出的声音的灵敏度以防止哺叫现象。然而在麦克风的前面从振动膜 的前表面发出的声信号和从振动膜的后表面发出的声信号难以完全抵消。 因此期望更有效地防止哺叫现象的对策。
顺便提及一点，在适用于装配在建筑物结构的墙壁表面上的内部通信 系统中，具有用于显示视觉信息以及语音信息的液晶显示器的内部通信装 置已开始^使用。例如，当该内部通信装置装配到墙壁表面且然后进行 内部通信装置的布局的改变时，除了电布线工作之外将装置装配到墙壁表
面和修复墙壁表面的操作也变得有必要。然而，对于一般用户而言执行这 些操作并不容易。另外，传统内部通信系统通常自身具有完整的功能。因
此，当需要其它功能时，必须用新的内部通信系统更换现有系统。在这种 情况下，如上所述，除了购买新的内部通信系统之外还需要进行安装和修复操作。这将给用户施加沉重的经济负担。
因此，在适用于装配在墙壁表面上的传统内部通信系统中，从实现既 防止哺叫现象又减小装置尺寸，且还提供功能可扩展性和交换容易性的观 点来看有许多改进的空间。

发明内容
因此，考虑到上述问题，本发明的主要方面是提供一种能够防止哺叫 现象，同时又减小装置尺寸的新的语音信息处理装置。
也就^1说，本发明的语音信息处理装置包括扬声器，具有用于输出 语音信息的振动膜; 一对第一和第二麦克风，各麦克风具有声音收集部分; 以及信号处理部分，被配置成处理来自第一和第二麦克风的输出信号。第 一K风被布置成面向扬声器的振动膜，而第二麦克风布置在扬声器的振 动膜的外周的外部。信号处理部分通过使用第一麦克风的输出来减少在第 二麦克风的输出中包含的扬声器的输出语音成分。
根据本发明，被布置成面向扬声器的振动膜的第一麦克风可容易且高 效地收集从扬声器发出的声音。因此，即使当在第二麦克风中的语音输入 中混合了扬声器的语音输出，仍然可以通过使用由第一麦克风收集的语音 信号从第二麦克风的输出中有效地减少或去除扬声器的输出语音成分。结
果，有可能有效地防止哺叫现象。此外，通过执行信号处理，第二麦克风 可靠近扬声器来布置而不用担心出现哺叫现象。因此，有可能同时实现装 置尺寸的减少。本说明书中所用"减少"的含义包括作为本发明更优选实施 例的去除在第二麦克风的输出中混合的扬声器的输出语音成分这一情况。
优选的是上述语音信息处理装置还包括壳，该壳被配置成在其中容纳 扬声器和第一麦克风，并具有用于向外部提供从扬声器输出的语音信息的 声音传递孔。在这种情况下，扬声器布置在壳中使得振动膜面向声音传递 孔，且第 一麦克风保持在声音传递孔和振动膜之间使得声音收集部分面向 振动膜，即振动膜的前表面。可替代地，优选的是扬声器布置在壳中使得 振动膜面向声音传递孔，且笫 一麦克风关于振动膜布置在与面向声音传递 孔的侧相对的侧，即使得声音收集部分面向振动膜的后表面。
本发明不限于具体的^Jl风结构。从减小装置尺寸的观点来看，优选 的是笫 一和第二麦克风中的至少 一个麦克风包括声传感器元件、被配置成 将偏置电压施加到声传感器元件的电压施加电路、被配置成转换麦克风输出的电阻抗的阻抗转换电路和用于在其中容纳声传感器元件、电压施加电 路和阻抗转换电路的电磁屏蔽軍。此外，作为声传感器元件的优选实施例，
优选的是声传感器元件具有棵芯片结构，该棵芯片结构包括基板、在^L 上形成的下部电极、在下部电极上形成的绝缘层、与具有多个开口的振动 部分一体形成的上部电极以及在绝缘层上形成以保持上部电极使得振动 部分与下部电极间隔开空隙的电极保持部分。
另一方面，本发明不限于具体扬声器结构。从减小装置尺寸和提高输 出效率的观点来看，优选的是扬声器包括第一磁铁，布置成使得面向振 动膜的磁极是其N极和S极中的任一个；第二磁铁，布置在第一磁铁周 围以便具有与第 一磁铁的面向振动膜的磁极不同的面向振动膜的磁极；磁 材料，布置在第一磁铁和第二磁铁的两个端表面上；以及语音线團，容纳 在与位于振动膜与第 一磁铁和第二磁铁之间的 一个磁材料的第 一和第二 磁铁之间的边界部分相对应的位置处形成的槽中。此夕卜，优选的是扬声器 具有第三磁铁，该第三磁铁布置在第一>^铁和第二磁铁之间，使得第三磁 铁的面向第一磁铁的磁极等于第一磁铁的面向振动膜的磁极，且第三磁铁 的面向第二磁铁的磁极等于第二磁铁的面向振动膜的磁极，并且语音线團 容纳于在一个磁材料的第三磁铁之上形成的槽中。
可替代地，优选的是扬声器包括第一多层磁铁部件，由多个磁铁按 层形成；第二多层部件，由多个磁铁按层形成并且通过槽布置在第一多层 磁铁部件周围；底部磁铁，在笫一多层磁铁部件和第二多层磁铁部件之间 布置在槽的底部；以及语音线围，布置在槽的上部开口中，其中磁通以环 状方式穿过第一多层磁铁部件、底部磁铁、第二多层磁铁部件和语音线團。 在上述各扬声器中，当在面向振动膜的基本上中心的位置处形成贯穿it^ 铁和磁材料的通气孔时，有可能减少在振动膜的振动过程中由于空气压力 变化而在振动膜中出现的压力。
优选的是本发明的语音信息处理装置的信号处理部分包括:信号电平
调节装置，被配置成进行第 一和第二麦克风的输出信号之间的信号电平调
节；延迟装置，被配置成根据第一麦克风和扬声器之间的距离与第二麦克 风和扬声器之间的距离之差使第一和第二麦克风的输出信号的相位相互
匹配；以及计算装置，被配置成通过使用通过信号电平调节装置和延迟装 置获得的第一和第二麦克风的输出信号来消除第二麦克风的输出信号中 扬声器的输出语音成分。此外，优选的是信号处理部分具有滤波装置，该 滤波装置被配置成从第 一和第二麦克风的各输出信号中仅提取预定语音频带的信号。作为信号电平调节装置的具体实施例，例如，信号电平调节 装置是放大装置，该放大装置被配置成放大第二麦克风的输出信号以执行 第一和第二麦克风的输出信号之间的信号电平调节。在这种情况下，计算
装置可通过在通it^:大装置和延迟装置获得的第 一和第二麦克风的输出 信号之间相减来消除输出语音成分。可替代地，放大装置可以反相地放大 第二麦克风的输出信号。在这种情况下，计算装置可通it^目加通it^:大装 置和延迟装置获得的第一和第二麦克风的输出信号来消除输出语音成分。
本发明还涉及提供一种下一代型布线系统，该系统使用上述语音信息 处理装置并具有优良的功能可扩展性和交换容易性，同时实现减小装置尺 寸和防止哺叫现象。
也就是说，本发明的布线系统包括
基本单元，适用于装配在建筑物结构的墙壁表面中并连接到在建筑物 结构中安装的电力线和信息线二者；
功能单元，被配置成提供以下功能中的至少一个功能从电力线提供 电力、输出来自信息线的信息以及在通it&本单元连接到电力线和信息线 时将信息输入到信息线中；以及
内部通信单元，包M音信息处理装置，该内部通信单元可拆卸地连 接到功能单元和基本单元中的 一个，且包4^t配置成实现与基本单元和功 能单元中的一个的电力传输的电力传输装置和被配置成实现与基本单元 和功能单元中的 一个的信号传输的信号传输装置，
其中从信号传输装置提供的语音信号从扬声器输出，而从第二麦克风 输入的语音信号通过信号传输装置发送到信息线。
根据本发明的布线系统，由于内部通信单元可以可拆卸地连接到基本 单元和功能单元中的一个，所以改进了内部通信单元的布局的自由度并且 可以容易地更换内部通信单元而无需麻烦的修复工作。此外，当适当地选 择要连接的功能单元时，有可能向具有内部通信单元的布线系统容易地添 加所期望的功能。因此，可通过使用具有优良的功能可扩展性和交换容易 性的本发明的布线系统来实现满足各个用户需要的舒适且便利的生活和 工作环境。
从更有效地实现功能可扩展性和交换容易性的观点来看，优选的是电 力传输装置通过电磁耦合来实现内部通信单元与基本单元和功能单元中 的一个之间的电力传输，而信号传输装置通过光耦合来实现内部通信单元与基本单元和功能单元中的一个之间的语音信号传输。具体地，优选的是 内部通信单元与基本单元和功能单元中的一个具有一对模块端口和模块 连接器，该一对模块端口和模块连接器可拆卸^目互连接以同时建立其间 的电力传输和其间的信号传输。在这种情况下，由于通过电磁耦合和光耦 合以非接触方式分别实现电力传输和信号传输，所以有可能提供内部通信 单元的可靠操作同时减少电力和信号的传输损耗。
此外，优选的是模块连接器和模块端口中的一个形成在内部通信单元 的 一侧，使得内部通信单元在沿着墙壁表面的方向上可拆卸地连接到基本 单元和功能单元中的一个。在这种情况下，有可能获得布线系统的功能可 扩展性而无损于内部空间的美观。
此外，优选的是布线系统进一步包括可拆卸地连接到功能单元的附加 功能单元。附加功能单元优选地被配置成提供以下功能中的至少 一个功
能从电力线提供电力、输出来自信息线的信息以及在通it^本单元和功 能单元连接到电力线和信息线时将信息输入到信息线中。在这种情况下， 也优选的是内部通信单元在其一侧可拆卸地连接到功能单元、在另 一侧可 拆卸地连接到附加功能单元并且具有被配置成实现与附加功能单元的电 力传输的第二电力传输装置和被配置成实现与附加功能单元的信号传输 的第二信号传输装置。布线系统的功能可扩展性可通过使用可拆卸地连接 到内部通信装置的附加单元来得到进一步提高。
本发明还涉及提供一种能够提供与上述布线系统基本上相同的效果 的电力线通信型布线系统。
也就是说，该布线系统包括
基本单元，适用于装配在建筑物结构的墙壁表面中并连接到在建筑物 结构中安装的电力线；
功能单元，被配置成提供以下功能中的至少一个功能从电力线提供 电力、输出通过使用电力线传送的信息以及在通il&本单元连接到电力线 时将要传送的信息输入到电力线中；以及
内部通信单元，包M音信息处理装置；
其中基本单元、功能单元和内部通信单元中的至少 一个具有被配置成 通过电力线通信来实现发送和接收信息信号的发送和接收装置，
内部通信单元可拆卸地连接到功能单元和基本单元中的一个，并且包 括被配置成实现与基本单元和功能单元中的一个的电力传输的电力传输装置和被配置成实现与基本单元和功能单元中的一个的信号传输的信号 传输装置，以及
当内部通信单元通过基本单元或通过基本单元和功能单元连接到电 力线时，由发送和接收装置从电力线接收的语音信息从扬声器输出，而从 第二麦克风输入的语音信息通过发送和接收装置以电力线通信方式来传 输。
此外，本发明的布线系统优选地具有用于;Wfe地连接内部通信单元和 基本单元或功能单元的耦合装置。例如，耦合装置包括第一^部分， 形成在基本单元和功能单元中的一个中；笫二M部分，形成在内部通信 单元中；以及连结部件，被配置成当连结部件的一部分掩^到第一^^部 分而连结部件的其余部分接合到第二接合部分时实现内部通信单元与基 本单元和功能单元中的一个之间的;^连接。可替代地，优选的是布线系
统还包括沿墙表面布置的装饰框，该装饰框具有内部通信单元和功能单元 可拆卸地附着到的开口。在这种情况下，有可能防止内部通信单元从功能 单元或基本单元意外落下并提高布线系统的操作可靠性。
通过以下说明的用于实现本发明的最佳方式可清楚地理解本发明的 进一步特征及其带来的优点。


图l是根据本发明第一实施例的语音信息处理装置的透视图2A和2B是示出语音信息处理装置的扬声器和一对麦克风之间的 位置关系的横截面图3A和3B分别是麦克风的声信号/电信号转换部分的顶视图和横截 面图4A是示出一对麦克风的电路配置的图而图4B是示出用于麦克风 的另一电路的图5是示出语音信息处理装置的扬声器与一对麦克风之间的位置关 系的平面图6是示出语音信息处理装置的信号处理部分的电路配置的图； 图7A和7B是示出从一对麦克风输出的信号波形的图；图8A和8B是示出在进行对图7A和7B的信号波形的电平调节之后 的信号波形的图9A和9B是示出在从图8A和8B的信号波形中去除噪声后的信号 波形的图IOA和10B是示出通it^迟电路延迟图9A的信号波形使图9A的 信号波形的相位与图9B的信号波形的相位匹配的图，而图IOC是示出通 过加法电路使图10A和10B的信号波形相互抵消的图11是根据使用本发明第二实施例的语音信息处理装置的双布线系 统的示意图12是双布线系统的基本单元的示意电路图13U本单元的分解透视图14是包括门壳和主壳的另一基M元的示意电路图15A是图14的开关箱和主壳的透视图，而图15B是图14的门壳 的模块端口的平面图16是双布线系统的功能单元的示意电路图17是双布线系统的内部通信单元的示意电路图18是示出内部通信单元可拆卸地连接到基本单元或功能单元这一 状态的透视图19是内部通信单元具有显示装置的双布线系统的透视图20是用来将基本单元装配到开关箱的附着板的平面图21是示出使用装饰框的内部通信单元的连接方法的透视图22A是示出将内部通信单元连接到基4元的方法的分解透视图， 而图22B是连结部件的透视图23A和23B是内部通信单元的前视图和侧视图，图23C是示出如 何使用连结部件的透视图24A和24B是另一内部通信单元的前视图25A和25B是示出在内部通信单元和功能单元之间的连接方法的 透视图26A-26C是又一内部通信单元的前视图和侧视图；图27^1才艮据本发明第三实施例用于电力线通信型布线系统的内部通 信单元的示意图28A是根据本发明第四实施例的语音信息处理装置的扬声器的局 部后剖视图，而图28B是沿着图28A的线A-A所得的横截面图29A和29B是示出根据第四实施例的语音信息处理装置的扬声器 和一对U风之间的位置关系的横截面图30A和30B分别是根据本发明第五实施例的语音信息处理装置的 扬声器的分解透视图和横截面图31A _ 31C是示出第五实施例的扬声器的变形例的横截面图32A和32B分别^l^艮据本发明第六实施例的语音信息处理装置的 扬声器的分解透视图和横截面图33A - 33C是示出第六实施例的扬声器的变形例的横截面图34A和34B分别^1才艮据本发明第七实施例的语音信息处理装置的 扬声器的分解透视图和横截面图35A-35C是示出第七实施例的扬声器的变形例的横截面图36是根据本发明第八实施例的语音信息处理装置中使用的麦克风 的横截面图37是示出第八实施例的另一麦克风的横截面图；以及 图38是示出麦克风的灵^t度和频率之间的关系的曲线图。
具体实施例方式
下文根据优选实施例详细说明本发明的语音信息处理装置和使用该 装置的布线系统。也就是说，第一实施例涉及根据本发明优选实施例的语 音信息处理装置。第二和第三实施例涉及布线系统，这些布线系统是本发 明的语音信息处理装置的最适当的应用。第四至第八实施例涉及可用于本 发明的语音信息处理装置的优选扬声器和麦克风。
(第一实施例)
如图1中所示，本实施例的语音信息处理装置100具有壳110， 该 壳用于在其中容纳扬声器102，具有用于输出语音信息的振动膜； 一对 第一和第二麦克(104， 106)，各麦克风具有声音收集部分；以及信号处理部分108,被配置成处理第一和第二麦克风的输出信号。通过壳110中 形成的声音传递孔112向外^供从扬声器102输出的语音信息。在附图 中附图标记U3表示用于操作语音信息处理装置的通信状态的操作按钮。 以下详细说明这些组件中的各组件。
在本实施例中，如图2A和2B所示，第一麦克风104保持在声音传 递孔112和扬声器102的振动膜120之间，使得声音收集部分面向振动膜 120。第二麦克风106布置在扬声器102的振动膜120的外周的外部，使 得声音收集部分通过用于麦克风的声音传递孔114面向外部。
第一麦克风104是电容型硅麦克风。如图3A和3B中所示，声信号/ 电信号转换部分Cml包括基板140、在Jj^L 140上形成的>^板的下部 电极141、振动部分143、在振动部分143的外周的四个角附近形成的支 持部分145、由多晶硅膜形成的上部电极42、在下部电极141和上部电极 142之间i更置的空腔144以;5Ufr下部电极141和上部电极142之间放置的 SiN膜的绝缘层146。绝缘层146覆盖下部电极141除了几乎正好在上部 电极142的振动部分143以下的区域和用来将端子连接到下部电极141的 区域之外的基本上整个表面。
在附图中，附图标记147表示在面对振动部分143的基本上中心的位 置处在J4！ 140和下部电极141中形成的连通孔，使得空腔144通过连通 孔147与外部连通。因此，连通孔147用作用于减小在振动部分143的振 动过程中由于空气压力变化而在麦克风中出现的压力的排气孑L。附图标记 148表示在振动部分143中形成的用来收集语音的小开口。此外，与上部 电极142连接的Au/TiW膜的端子149形成于支持部分145上。上述第一 麦克风104具有不使用任何封^fr^！ 140上直接装配IC芯片的棵芯片 结构。该结构对于减小麦克风的厚度而言是优选的。在本实施例中，第二 麦克风106的声/电信号转换部分Cm2具有与第一麦克风104相同的棵芯 片结构。
当从外部向具有上述配置的麦克风施加与声音相对应的振动时，上部
变化。因此，由于电极(141， 142)之间静电容量的变化而出现电流。
静电容量的变化所引起的电流由电荷泵电路，例如图4A所示的电路 转换成电压，然后该电压作为语音信号被输出到信号处理部分108。也就 是说，第二麦克风106具有恒定电压电路K1，该恒定电压电路K1由用 于将工作电源电压+V (例如5V)转换成恒定电压Vr (例如12V)的芯片IC形成。在第一麦克风104中，将恒定电压Vr施加到电阻Rll和声信号 /电信号转换部分Cml的串联电路。电阻Rll和声信号/电信号转换部分 Cml之间的连接中点通过电容器Cll连接到J-FET元件Sll (即结型场 效应晶体管)的栅极端子。J-FET单元Sll的漏极端子连接到工作电源电 压+V而其源极端子通过电阻R12接地。在这一点上，J-FET元件Sll用 于电阻抗转换。将该J-FET元件Sll的源极端子的电压作为语音信号输 出到信号处理部分108。
类似地，在第二麦克风106中，将恒定电压Vr施加到电阻R21和声 信号/电信号转换部分Cm2的串联电路。电阻R21和声信号/电信号转换 部分Cm2之间的连接中点通过电容器C21连接到J-FET元件S21 (即结 型场效应晶体管)的^fr极端子。J-FET元件S21的漏极端子连接到工作电 源电压+V而其源极端子通过电阻R22接地。在这点上，J-FET元件S21 用于电阻抗转换。将该J-FET元件S21的源极端子的电压作为语音信号 输出到信号处理部分108。
J-FET元件Sll、电阻(Rll, R12)和电容器Cll布置在声信号/电 信号转换部分Cml附近。类似地，J-FET元件S21、电阻(R21， R22) 和电容器C21布置在声信号/电信号转换部分Cm2附近。在这些情况下， 有可能抑制第一和第二麦克风(104, 106)各自输出的语音信号的S/N比 的减小。
可替代地，用于将声信号/电信号转换部分(Cml， Cm2)的输出转 换成电压信号，且然后将该电压信号提供给信号处理部分108的电路可通 过图4B中所示的电路来提供。该电路具有运算放大器OPl。运算放大器 OP1的反相输入端子连接到声信号/电信号转换部分Cm (即声信号/电信 号转换部分Cml或Cm2 )的输出侧。电阻Rl和电容器Cl的并联电路 连接于运算放大器OP1的反相输入端子和输出端子之间。运算放大器 OP1的非反相输入端子连接到地电平。运算放大器OPl的输出端子连接 到J-FET器件Sl (即结型场效应晶体管)的^lf极端子而J-FET器件的源 极端子通过电阻R2连接到地。在这一点上，J-FET器件Sl用于阻抗转 换。将该J-FET器件Sl的源极端子的电压作为语音信号输出到信号处理 部分108。当Vs是该J-FET器件Sl的源极端子的电压且Q是声信号/电 信号转换部分Cm的电荷量时，Vs=-Q/Cl。电阻Rl是用于稳定输出的 DC电平的电阻。
优选的是第一和第二麦克风(104， 106)每个是通it^v^J^进行微机械加工获得的所谓的MEMS (傲k电系统)的芯片。
如图2A和2B所示，第一麦克风104由在具有壳110的声音传递孔 112的前壁的内表面上形成的矩形框肋115保持。肋115被布置成面向稍 后说明的扬声器的f状振动膜120的中心盖122。以如下状态放置第一麦 克风104使得振动部分143 (声音收集部分)面向中心盖122。从壳110 的前壁的内表面到布置于肋115中的第一麦克风104的上表面的高度Hl 基本上等于从壳110的前壁的内表面到扬声器保持肋116的保持表面的高 度H2。由此，可将第一麦克风104和扬声器102的振动膜120之间的间 隙设置为最小。此外，用作振动部分143的振动期间的通气孔的开口 117 (例如00.5111111)形成于肋115和壳110的前壁中以^使与第一麦克风104 的连通孔147连通。通过使用该结构，从扬声器102输出的语音可通过第 一麦克风104可靠地收集。
此夕卜，第二U风106在壳110的前壁的内表面上布置于在扬声器的 一侧处形成的軍130中，以不面向扬声器102的振动膜120。此外，振动 部分(声音收集部分)143的位置由矩形框肋118确定为面向壳110的前 壁的内表面。形成分割板132以从罩130的内侧表面向第二麦克风106的 后方延伸。具有L形横截面的肋134形成在分割板132的后表面上。包 括信号处理部分108的IC封装150装配在该肋134上。放置IC封装150 使得IC封装的后表面接触罩130的内表面。
第二麦克风106通过形成于壳110的内表面上的导电图案PT电连接 到IC封装150。以下简短地iJL明形成导电图案PT的方法。在本实施例 中，通过使用MID (Molded Interconnect Device,模塑互连器件)技术 来形成导电图案PT。也就^li兌，在包括用于在由合成树脂制成的壳110 的前壁的内表面上形成导电图案PT的部分的区域形成导电薄膜的底镀层 电极(plating undercoat electrode),在这点上，底4^&电极不需要具有 与导电图案PT相同的图案。也就是i兌，以导电薄膜覆盖用于形成导电图 案PT的整个部分是重要的。然后，通过激光辐射来图案化底镀层电极， 使得与导电图案PT相对应的部分与其它部分隔离。也就^^兌，沿着限定 导电图案PT的轮廓线去除底镀层电极的一部分。接着，通过电镀来增加 用于形成导电图案PT的部分上的底镀层电极的厚度。最后，通过蚀刻去 除导电图案PT之外的导电薄膜。在这种情况下，有可能通过使用激光辐 射形成精细导电图案PT。此外，与单独地形成用于电源和信号传输的布 线的情;X^目比，具有减小零件数目和简化器件结构的优点。此外，当在根据MID技术在壳110的内表面上形成立体布线来获得 的MID M上形成第一麦克风104时，可实现紧凑型麦克风的进一步集 成。如果需要可布置多个麦克风作为第二麦克风106。
接着，说明扬声器102。如图2A和2B所示，扬声器102具有通过 使用厚度为0.8mm的基于铁的材料如冷4L^钢板(SPCC， SPCEN)和 电磁软铁(SUY)形成的在其一端具有开口的圆柱轭124。在圆柱轭124 中布置由钕制成的柱状永久磁铁126 (例如残留磁通密度为1.39T~ 1.43T)。如图5所示，轭124布置在具有圆形环状形状的保持部件128的 内部，且,状振动膜120的外周部分固定到保持部件128。振动膜120可 通过使用热塑性树脂材料(例如厚度为12/rni~35/mi)如PET (polyethyleneterephthalate ， 聚乙二醇对苯二甲酸酯)和PEI (polyetherimide，聚醚酰亚胺)来形成。管状筒123固定到振动膜120 的后i面。通过围绕该筒123缠绕聚亚安酯(polyurethane)铜线(例如 00.05mm)来获得语音线團125。筒123和语音线團125布置在辄124的 开口附近以在与图5的纸面基本上垂直的方向上可振动。
当在语音线圏125的聚亚安酯铜线中输入语音信号时，由于该语音信 号的电流和永久磁铁126的磁场而在语音线團125中出现电磁力。该电磁 力使线團123随振动膜120振动。结果，从振动膜120输出与语音信号对 应的语音。举例来说，扬声器具有20 — 25mm的直径和约4.5mm的厚度。
如上所述，具有L形横截面的肋116以环状形状形成于面对扬声器 102的振动膜120的壳110的前壁的内表面上。肋116的突出部分适于从 扬声器102的保持部件128的外周端部向前方侧延伸的凸起部分129的外 表面.因此，可将扬声器102放置成使得振动膜120与壳110的前壁的内 表面成面对面关系。此时，在扬声器102的振动膜120与壳110的内表面 之间限定了用于容纳第一麦克风104的空间。如图5所示，扬声器102具 有在周向上相互等间隔的位置处在外周部分上形成的四个附着件121。扬 声器102通过使用螺丝和形成于附着件121中的通孔装配于壳110的内表 面上。
如图6所示，容纳于IC封装150中的信号处理部分108包括放大 部分152，用于以非反相方式放大第一麦克风104的输出；带通滤波器154， 用于从放大部分152的输出中去除语音频带(300 ~ 4000Hz)之外的频率 噪声；延迟电路156，用于延迟带通滤波器154的输出；放大部分151， 用于以反相方式放大第二麦克风106的输出；带通滤波器153,用于^Ut大部分151的输出中去除语音频带(300 ~4000Hz)之外的频率噪声；加 法器电路157，用于将带通滤波器153的输出加到延迟电路156的输出； 以及A/D转换电路158，用于将从加法器电路157输出的模拟信号转换成 数字信号。延迟电路156可通过时间延迟元件或CR相位延迟电路来构造。
在图6中，从在信号处理部分108的输出侧形成的A/D转换电路158 获得语音信号以将模拟信号转换成数字信号。可在各带通滤波器(153， 154)的输出侧提供A/D转换电路。在这种情况下，由于随后的处理对数 字信号进行，所以有延迟电路156的操作变得容易这一优点。
以下关于信号处理部分108的操作进行说明。首先，当X1是扬声器 102的中心和基本上布置在扬声器102的中心前方的第 一麦克风104的中 心之间的距离，而X2是扬声器102的中心与布置在扬声器102的外周外 部的第二麦克风106的中心之间的距离时，X1小于X2，即(XKX2)。 因此，当通过第一和第二麦克风(104， 106)收集从扬声器102输出的语 音时，第二麦克风106的输出M21(图7B)在幅度上小于第一麦克风104 的输出Mil (图7A)，如图7A和7B所示。此外，第二麦克风106的输 出M21的相位被以延迟时间Td (= (X2-X1) /Vs)延迟，其中Vs是声 速，(X2-X1)是扬声器102和第二麦克风106之间的距离与扬声器102 和第一麦克风104之间的距离之差。
接着，根据麦克风104和扬声器102之间的距离与麦克风106和扬声 器102之间的距离之差(X2-X1)进行电平调节，使得两个麦克风(104， 106)的输出电平关于从扬声器102输出的语音基本上彼jM目等。也就是 说，如图8A所示，放大部分152通过以非反相方式放大输出Mil来生成 输出M12,而如图8B中所示，放大部分151通过以反相(180。反相)方 式放大输出M21来生成输出M22。在本实施例中，放大部分152的放大 率基本上为l。因此，可以省略放大部分152。
接着，带通滤波器(154， 153)从输出(M12， M22)中去l^音频 带之外的频率噪声，以生成图9A和9B中所示的输出(M13, M23)。
接着，如图10A和10B所示，延迟电路156将靠近扬声器102布置 的第一麦克风104的输出延迟以延迟时间Td，使得延迟电路156的输出 M14具有与带通滤波器153的输出M23相同的相位。然后，通过加法器 电路157计算这样获得的输出(M14， M23)之和。结果，有可能删去与 从扬声器102输出的语音相对应的信号成分，如图10C所示，并获得输 出Ma。在放大部分151处进行非反相放大的情况下，与在放大部分152中一样，可通it^放大步骤之后执行延迟步骤、然后计算第一和第二麦克 风(104， 106)的输出信号之间的减法来抵消与从扬声器102输出的语音 相对应的信号成分。
此外，延迟电路156可以检测第一麦克风104的图9A所示的输出 M13与第二麦克风106的图9B所示的输出M23之间的相位差，并以所 检测的相位差延迟输出M13的相位。此时，将扬声器102的中心和第二 麦克风106的中心之间的距离与扬声器102的中心和第一麦克风104的中 心之间的距离之差(X2-X1)设置成使得输出(M13, M23)之间的相位 差大于0。而小于卯。。因此，由于输出M13的相位通过延迟电路156在 从0。到卯°的范围内延迟，所以可以容易地确定相位差，而输出的相位 准确地相互匹配。
关于从语音信息处理装置100的前方侧提供的语音(通信语音)，被 布置成使得振动部分(声音收集部分)143通过声音传递孔114面向外部 的第二麦克风106的声音压力大于被布置成4吏得振动部分(声音收集部 分)143面向扬声器102的振动膜120的第一麦克风104的声音压力。此 外，第二麦克风106的输出M21在输出电平上大于第一U风104的输 出Mll。另外，由于放大部分151的放大率大于放大部分152的放大率， 所以放大部分151的输出M22比放大部分152的输出M12进一步增加。 因此，在加法器电路157的输出Ma中获得与语音相对应的输出。因此， 在加法器电路157的输出Ma中不包括与从扬声器102输出的语音相对应 的信号成分，而仅可提取与从外部向第二麦克风106的声音收集部分提供 的语音相对应的信号成分.
根据上述配置，有可能防止当麦克风106拾取扬声器102的语音输出 时引起的啸叫现象。此外，由于不需要扬声器102和麦克风106之间的大 距离，所以有可能减小具有本发明的语音信息处理装置的内部通信装置的 尺寸。
(第二实施例)
本发明的布线系统使用具有第 一 实施例的语音信息处理装置的内部 通信单元作为一个组件。此外，分别通过^吏用安装于建筑物结构中的电源
线和信息线来传输电力和信息信号。因此，本实施例的该布线系统被称为 "双布线系统"。
也就;1说，如图11所示，该实施例的双布线系统具有电源线Ll和信息线L2，安装于建筑物结构中，通过配电板1连接到商用电源AC 和因特网网络NT;多个开关箱2，在建筑物结构的多个地点嵌入墙壁表 面中；多个基本单元3，装配于开关箱中并且连接到电源线L2和信息线 L2;功能单元4，各具有在通过一个基本单元3连接到电源线L1和信息 线L2时提供以下功能中的至少一个功能的能力，这些功能包括提供来自 电源线L1的电力、输出来自信息线L2的信息和脊ff息输入到信息线L2 中；以及内部通信单元7，可拆卸地连接到基本单元3和/或功能单元4 并且包括本发明的语音信息处理装置。在本发明中，术语"墙壁，，不限于在 相邻房间之间形成的侧墙壁。也就是说，墙壁包括建筑物结构的外墙壁和 内墙壁，而内墙壁包括侧墙壁、天花板和地面。在图中，"MB"表示主断 路器，"BB"表示支路断路器，而"GW"表示网关(例如路由器或者内置集 线器)。
如图12所示，各基本单元3具有连接到电源线Ll和信息线L2的端 子(30a， 32a)，而在其后表面具有总线布线端子(30b, 32b )。如图13 中所示，基本单元3通过4吏用紧固部件如螺丝固定到开关箱2。在图13 中，附图标记12表示可拆卸地附着到基本单元3的前表面的装饰盖，而 附图标记11表示与装饰盖12分离地形成的插座盖。基本单元3中提供的 电路配置在设计上考虑到向功能单元4或者内部通信单元7传输电力和信 息信号。例如，图12的基本单元3具有AC/AC转换器60、 DC电源部分 61、收发器部分62、 E/0转换器63、 0/E转换器65和功能部分67。
AC/AC转换器60将商用AC电源转换成频率增加的低AC电压，并 将低AC电压施加到缠绕于芯70周围的线團72。 DC电源部分61从通过 整流和平滑低AC电压获得的稳定DC电压为内部电路组件生成工作电 压。收发器部分62发送和接收信息信号以实现通过信息线L2的交互式 通信。E/O转换器63将从信息线L2接收的信息信号转换成光信号，并 通过it4L射器件(LED) 64输出光信号。另一方面，0/E转换器65通过 光接收器件(PD ) 66接^外部如内部通信单元7或功能单元4提供的 光信号，将接收的光信号转换成信息信号，并将信息信号发送到收发器部 分62。在本实施例中，功能部分67由电源插座^:供。如果不需要可省略 功能部分67。
此外，可使用图14中所示的另一基本单元3。该基本单元3通过门 壳31和主壳33形成，门壳31由合成树脂制成并且具有连接到电源线Ll 和信息线L2的端子(30a， 32a， 30b， 32b )，主壳33由合成树脂制成并且可拆卸地连接到功能单元4。门壳31和主壳33分别具有模块端口 34 和模块连接器42，模块端口 34和模块连接器42可拆卸^目互连接以同 时建立从门壳31向主壳33供应电力以及其间的信号传输。代替主壳33， 具有模块连接器42的功能单元4可以可拆卸地连接到门壳31的模块端口 34。在这种情况下，具有模块端口 34的门壳31可以视为基本单元。
如图15B所示，在门壳31的前表面形成的模块端口 34设置有用于 供应电力的电力端口 34a和用于访问信息线L2的信息信号端口 34b。在 双布线系统中，模块端口 34关于电力端口 34a和信息信号端口 34b的布 置和形状被标准化(规格化)。例如，如图15B所示，电力端口34a和信 息信号端口 34b各自以基本上矩形形状配置，并且彼此平行地布置。
另一方面，如图14和15A中所示，在主壳33的后表面形成的模块 连接器42设置有电力连接器42a和信息信号连接器42b。在双布线系统 中，模块连接器42关于电力连接器42a和信息信号连接器42b的布置和 形状被标准化(规^4^ft)。例如，如图15A所示，电力连接器42a和信息 信号连接器42b各自以基本上矩形形状配置，并且彼此平行地布置。
在该实施例中，模块端口 34具有引导部分35,如在电力端口34a和 信息信号端口 34b周围延伸的环状壁或环状槽。形成该引导部分35以可 M到^^部分45， #部分45如在主壳33的后表面上形成的模块连 接器42的环状壁。由于通过简单地将M部分45接合到引导部分35， 电力连接器42a和信息信号连接器42b同时连接到电力端口 34a和信息信 号端口 34b,所以有可能提高主壳33的交换容易性和连接可靠性。该配 置也可用于具有模块连接器42的功能单元4。模块端口 34和模块连接器 42可通it母i^接器(female connector)和公连接器(male connector)形 成。
此夕卜，图14的基本单元3被设计成具有作为功能部分67的传感器功 能或控制器功能。此外，处理部分68如CPU和I/0接口 69形成于iJ^L 器部分62和功能部分67之间。处理部分68具有以下功能执行对JJUL 器部分62接收的信息信号的信号处理，以通过I/0接口 69将处理的信号 发送到功能部分67，并接收从功能部分67提供的数据信号以将其作为信 息信号输出。为收发器部分62、处理部分68和功能部分67施加电压所 需的电力从DC电源部分61提供。当代替AC/AC转换器60而使用用于 将商用AC电压转换成所需的DC电压的AC/DC转换器时，可省略DC 电源部分61。图14的其它电路配置与图12基本上相同，因此省略重复说明。
功能单元4被设计成通过使用通it^本单元3提供的电力和通it^本 单元3与信息线L2的信息信号的交互式通信来提供各种功能。例如，当 功能单元4连接到在天花板附近的相对高的位置装配于墙壁表面中的基 本单元3时，其优选地具有接纳挂有照明设备的插头的插座功能、安全功 能如温度传感器、运动传感器或者监视照相机或者音频功能如扬声器。此 夕卜，当功能单元4连接到在用户可容易地操作功能单元的中间位置装配于 墙壁表面中的基本单元3时，其优选地具有接通/关断照明设备的开关功 能、用于电器如空调装备的控制器功能或者显示功能如液晶显示器。此夕卜， 当功能单元4连接到在地面附近的低位置装配于墙壁表面中的基本单元3 时，其优选地具有用于接纳电器如电真空清洁器的插头的插座功能、音频 功能如扬声器或者脚灯功能。
具体地，如图16所示，当功能单元4的功能部分81通过开关形成时， 通过操作开关获得的操作数据通过I/O接口 89发送到处理部分88。然后， 处理的数据通过收发器部分87 ^L送到红外遥控器(未示出)，使得通过 接綠红外遥控器发射的遥控信号来接通/关断要控制的电器。可替代地， 当功能部分81通过传感器形成时，由传感器检测的数据作为信息信号发 送到信息线L2、然后由必需的通信器通知给用户。此外，当功能部分81 通过监视照相机形成时，执行对监视照相机所采取的图像数据的压缩编 码，然后将图傳Jt据作为信息信号输出.另外，当功能部分81通过_^视 器形成时，对通过信息线L2提供的图傳教据进行解码、然后通过I/0接 口 89在监视器上显示图像^:据。当功能部分81通过电源插座简单地形成 时，可省略处理部分88和I/0接口 89。因此，由于在双布线系统中可以 可拆卸地使用具有各种功能部分81的功能单元4，所以有可能增加控制 单元4的布局自由度，并根据个别用户的需要来设置功能单元的布局。
图12和14中所示的基本单元3中的在芯70周围缠绕的线團72用作 用于以非接触方式将电力M本单元3提供给功能单元4的电源装置。也 就是说，基本单元3的在芯70周围缠绕的线團72提供了与变压器的一次 侧对应的电磁t耦合部分。另一方面，如图16所示，功能单元4具有与变 压器的二次侧对应的包括在芯80周围缠绕的线團82的电>^耦合部分。因 此，通过进行基本单元3和功能单元4之间的电磁耦合，在功能单元4 的线團82中感应低AC电压以实现从基本单元3向功能单元4提供电力。 在该实施例中，由于通过AC/AC转换器60获得频率高于商用AC电压的低AC电压，所以可以减小用作变压器的电磁耦合部分的尺寸。
此夕卜，基本单元3的E/O转换器63的M射器件(LED) 64用来以 非接触方式将光信号作为信息信号发送到功能单元4。在这种情况下，光 接收器件(PD ) 86布置在功能单元4中，使得当功能单元4连接到基本 单元3时，基本单元3的i^L射器件64与功能单元4的光接收器件86成 面对面关系。类似地，为了将光信号作为信息信号从功能单元4发送到基 本单元3，功能单元4具有以下光发射器件(LED) 84，当功能单元4连 接到基本单元3时该LED 84与基本单元3的光接收元件(PD) 66成面 对面关系。因此，基本单元3和功能单元4各自具有一对E/O转换器(63， 83)和O/E转换器(65， 85)作为用于实现在其间的信息信号的交互式 通信的光耦合部分。
如图12和13所示，用于供应电力的电^ t耦合部分X和用于信息信 号的交互式通信的光耦合部分Y布置在基M元3的侧表面以彼此间隔 所需的距离。电磁耦合部分X和光耦合部分Y的形状被程式化(g化)， 使得各基本单元3由多个功能单元4共享。此外，优选的是如图16所示 在功能单元4的两侧的各侧提供一对电磁耦合部分X和光耦合部分。也 就是说，在功能单元4的一侧(例如左侧)形成的光耦合部分Y包括位 于上侧的光接收器件86和位于下侧的光发射器件85，而在功能单元4的 相对侧(例如右侧)形成的光耦合部分Y包括位于上侧的ife^射器件94 和位于下侧的光接收器件96。
在这种情况下，功能单元4的一侧用来与基本单元3连接，功能单元 4的另 一侧用来与另 一功能单元4 (例如图19中所示的附加功能单元)连 接。因此，在多个功能单元4串联连接到基本单元3时有可能确保信息信 号的交互式通信。还优选的是透光盖附着到各个光耦合部分Y以保护光 器件。如图16所示，功能单元4具有用于实现电力供应和与相邻功能单 元4的信息信号的交互式通信的电路组件。这些电路组件与基本单元3 的电路组件基本上相同，因此省略重复说明。
如图13所示，当功能部分67 (例如电源插座)在^单元3的前表 面处形成，而在基本单元3的侧表面处提供一对电磁耦合部分X和光耦 合部分Y时，功能单元4可以沿着墙壁表面(即与墙壁表面基本上平行) 连接到14^单元3。因此，有可能提高双布线系统中的功能可扩展性而无 损于内部空间的美观。
接着，说明可拆卸地附着到基本单元3和/或功能单元4的内部通信单元7。内部通信单元7的例子如图17所示.如从此图中清楚地理解的， 本实施例的内部通信单元7除以下特征之外具有与功能单元4基本上相同 的组件。也就是说，内部通信单元7的特征在于包括本发明的语音信息处 理装置100作为功能单元4的功能部分81，该语音信息处理装置包括稍 后说明的扬声器102、 一对麦克风(104， 106)和信号处理部分108、放 大部分103和回声消除部分(105， 107)。关于除功能部分81之外的功能 单元4的说明可同样适用于内部通信单元7，因此省略重复说明。
在内部通信单元7中，根据在第一实施例中详细说明的信号处理，图 6的信号处理部分108中加法器电路157的输出Ma基本上不包含与从扬 声器102输出的语音相对应的信号成分，且仅提取与向笫二麦克风106 的声音收集部分提供的语音相对应的信号成分。加法器电路157的输出 Ma由A/D转换电路158 M拟信号转换成数字信号，然后输出到回声消 除部分107。在回声消除部分107中，从A/D转换电路158提供的数字信 号存储在存储器中，而以下说明的数字信号处理由CPU或DSP执行。
也就是说，回声消除部分107接收回声消除部分105的输出作为参考 信号，并对信号处理部分108的输出进一步执行算^it算，使得抵消当第 一和第二麦克风(104， 106)拾#扬声器102输出的接收器语音时获得 的语音信号。因此，即使与从扬声器输出的语音相对应的信号成分保留在 信号处理部分108的输出中，第二麦克风106的输出中的保留的信号成分 也可通过回声消除部分107得到进一步减小。此外，回声消除部分105 接收回声消1^P分107的输出作为参考信号，并对I/0接口 89的输出执 行算^il算，使得抵消当第一和第二麦克风拾^UM秀声器102输出的发送 器语音时在另一内部通信单元7获得的语音信号。因此，从另一内部通信 单元7提供的语音可从扬声器102清晰地输出。具体而言，通过在以下回 路电路中形成的可变衰减装置(未示出)调整回声消除部分(107， 105) 以具有不大于1的回i^t益，该回路电路包括扬声器102-麦克风(104， 106》信号处理部分108-回声消除部分107-1/0接口 89-回声消除部分105-放大部分103-扬声器102。
根据上述具有内部通信单元7的双布线系统，例如，通过信息线L2 从安装于不同的房间中的另一内部通信单元7发送的语音信号通过回声 消除部分105由放大部分103放大、然后从扬声器102输出。此外，通过 操作操作^L113，内部通信单元7处于通信使能状态。由麦克风(104, 106 )收集的语音信号在信号处理部分108被处理、然后发送到回声消除部分107并且通过信息线L2发送到安装于不同房间中的另 一内部通信单 元7。也就是说，有可能提供具有在相互远离的房间之间实现舒适的通信 而又防止啸叫现象这一能力的内部通信系统。
如图18中的箭头(1)所示，内部通信单元7可连接到在功能单元4 的一侧提供的电磁耦合部分"X"和光耦合部分"Y"，功能单元4可拆卸地 连接到通过开关箱2装配于墙壁表面中的基本单元3。可替代地，如图18 中的箭头(2 )所示，内部通信单元7可在功能单元4从基本单元3拆卸 之后连接到基本单元3的电磁耦合部分"X"和光耦合部分"Y"。在这种情 况下，为了进一步提高功能可扩展性，在内部通信单元7的两侧的各侧形 成电磁耦合部分"X"和光耦^P分"Y"。因此，基本单元3可连接到内部 通信单元7的 一侧，而功能单元4可连接到内部通信单元7的另 一侧。图 18中所示的功能单元4具有定时器功能，该功能单元4配备有定时器部 分，用于为定时器部分生成时间数据并通过I/0接口 89将其发送到处理 部分88的CPU部分，以及形成于功能单元4的前表面上以根据时间数据 来显示时间的时间显示部分。
此外，在图19中示出了双布线系统中使用的更高功能型内部通信单 元7。在该例子中，功能单元4A、附加功能单元4B和内部通信单元7串 联连接到基本单元3。基本单元3没有功能部分。可拆卸地连接到基本单 元3的功能单元4A具有用于接通/关断空调设备的开关作为功能部分81。 可拆卸地连接到功能单元4A的附加功能单元4B具有用于空调设备的控 制器作为功能部分81 。可拆卸地连接到附加功能单元4B的内部通信单元 7用作其中具有本发明的语音信息处理装置100的内部通信系统的主电话 机o
功能单元4A设置有操作按钮Bl 、停止按钮B2和用于生成这些^ 的操作信息的CPU部分。该功能单元适于操作照明设备.功能单元4B 设置有用于空调装备的温度设置拨盘51、用于显示设置温度的LCD (液 晶显示器)监视器52、用于在所需时间段操作空调装备的定时器开关53 以及用于生成温度"没置拨盘51和定时器开关53的操作信息的CPU部分。 内部通信单元7设置有音量控制按钮B3，本发明的语音信息处理装置 100，用于在发送器与接收器功能之间切换的模式开关55，用于显示由位 于壳入口的TV照相机采取的图像的LCD监视器56，用于开启门锁的解 锁掩組B4，以及具有语音信息处理功能、用于LCD监视器的图像处理功 能以及用于生成解锁按钮和模式开关的操作信息的CPU部分。在这种情况下，当操作布置在建筑物结构入口处的内部通信单元7 的来访者的呼叫掩組时，呼叫信号和由在用于来访者的内部通信单元中形 成的TV照相机拾取的图像数据通过信息线L2发送到建筑物结构中安装 的用于居住者的内部通信单元7，使_得>^扬声器102输出振铃声音而在 LCD监视器56上显示来访者的图像。接着，为了实现来访者和居住者之 间的通信，当居住者按下内部通信单元7的模式开关55时，居住者的语 音信息由麦克风106转换成电信号并被发送到用于来访者的内部通信单 元以从扬声器输出语音信息。在这点上，由于本发明的语音信息处理装置 安装在用于来访者和居住者的各内部通信单元中，所以有可能实现来访者 和居住者之间的舒适的对讲机通信而不会引起哺叫现象。功能单元4A和 附加功能单元4B的功能不限于以上例子。例如，用于电动剃须刀、电动 牙刷、移动电话或^更携式音频播放器的电池充电器可形成为功能部分。
接着，说明将基本单元3装配到墙壁表面的方法和将内部通信单元7 与基本单元3或功能单元4连接的方法。
在本实施例中，基本单元3直接固定到开关箱2。如有必要，如图20 所示，基本单元3可通过附着板75固定到开关箱2。在这种情况下，在 形成于附着板75的两侧处的钩(hook)掩^到基本单元3之后，带有基 本单元3的附着板75通过使用装配螺丝固定到开关箱2。可替代地，基 本单元3可通过使用专用夹具(未示出)而不使用开关箱2直接装配于墙 壁表面中。
从获得内部通信装置7与基本单元3和/或功能单元4之间的稳定连 接的观点来看，优选4吏用如图21中所示以基本上矩形形状形成并且具有 内部开口的装饰框76。装饰框76具有内部通信单元7或功能单元4可耦 合到的附着框77。例如，如图21所示，当基本单元3和连接到基本单元 3的功能单元4先前附着到装饰框76时，可以通过以下过程添加内部通 信单元7。首先，装饰框76从附着框77分离。然后，内部通信单元7通 过电磁耦合部分X和光耦合部分Y连接到功能单元4的一侧。然后，内 部通信单元7通过柠紧在内部通信单元7的上端和下端部分形成的通孔 78中插入的附着螺丝(未示出)来固定到附着框77。最后，装饰框76 再次附着到附着框77。因而完成了用于内部通信单元7的安SJMt。由 于功能单元4和内部通信单元7的IMt部分通过装饰框76的内部开口而 暴露，所以可以维持良好的操作性。此外，设计装饰框76使得功能单元 4和内部通信单元7的后表面接近地沿着墙壁表面延伸，所以有可能防止当对功能单元4或内部通信单元7的操作部分施加物理力时在其间的连接 部分中出现过度压力。因而可以实现相邻单元之间的稳定连接。另外，为 了防止由于将功能单元4和/或内部通信单元7附着到装饰框76而破坏内 部空间的美观，优选预备具有不同总长度的多种装饰框。可以根据要添加 的内部通信单元7和功能单元4的数目来确定适当的一个装饰框，
内部通信单元7优选地附着到基本单元3，如图22A所示。也就是说， 首先M本单元3去除装饰盖12。在本实施例中，由于插座盖11与装饰 盖12分离地形成，所以可在内部通信单元7的连接和断开连M作过程 中保护功能部分67如电源插座免受插座盖11的意外破坏。在将内部通信 单元7放置于功能单元4的一侧使得内部通信单元7的电磁耦合部分X 和光耦合部分Y被布置成与基本单元3的电磁耦合部分X和光耦合部分 Y成面对面关系之后，内部通信单元7通过使用连结部件90 M地耦合 到基本单元3。基本单元3和内部通信单元7各自包括壳(10, 20),该 壳在其上端部和下端部具有水平引导轨(14， 24)。附图标记15表示在引 导轨14的纵向方向上基本上中心位置处形成的停止件壁。另一方面，如 图22B所示，连结部件卯具有引导轨(14， 24)可装入其中的槽92。
如图22A所示，在引导轨14*^槽92中的条件下，连结部件90沿 着引导轨14滑动直至接触停止件壁15。结果，连结部件90在连结部件 90的约一半长度^^到基本单元3。另一方面，连结部件卯也在连结部 件卯的其余一半长度以与上述方式相似的方式掩^到内部通信单元7。 因此，当在上端部分和下端部分完成连结部件卯和基本单元3之间的接 合以及连结部件90和内部通信单元7之间的^^之后，将装饰盖(12， 22)分别附着到基本单元3和内部通信单元7的前表面。由于连结部件 卯保持在14^单元3和内部通信单元7的装饰盖(12 )和壳(10， 20 ) 之间，所以有可能防止连结部件卯的意外落下并获得其间稳定的机械连 接而无损于内部空间的美观。
作为上i^L械连接方法的变形例，如图23A-23C所示，内部通信单 元7在其一侧具有公连接器25而在另 一侧具有母连接器27。这些连接器 各自形成有电磁耦合部分X和光耦合部分Y。在这种情况下，公连接器 25和母连接器27可以分别视为模块连接器和模块端口。此外，在功能单 元4和基本单元3的每一个中形成公连接器和母连接器，使得通过电磁耦 合和光耦合在内部通信单元7和^J^单元3之间以及在内部通信单元7 和功能单元4之间可进行电力传输和信号传输。例如，内部通信单元7的公连接器25可拆卸地连接到基本单元3的母连接器27，且内部通信单 元7的母连接器27可拆卸地连接到功能单元4的公连接器25。
此外，该内部通信单元7具有水平槽26，具有与槽26相似的横截面 的连结部件90A可装入该水平槽26中。与在图22B的连结部件卯中一 样，连结部件卯A的一端在连结部件的约一半长度插入到内部通信单元7 的槽26中，而连结部件90A的另 一端在连结部件的其余一半长度插入到 在相邻的基本单元3或相邻的功能单元4处形成的槽中，以提供其间的稳 定的;iafe连接。在这种情况下，由于槽26具有基本上梯形横截面，被配 置成使得在内部通信单元7的后表面中形成的开口对应于梯形横截面的 窄边，所以不使用装饰盖也可以防止连结部件卯A从槽26落下。此外， 由于用户可以通过内部通信单元7的后表面的开口取用连结部件卯A,所 以连结部件卯A在槽26中的滑动移动可相对平滑地进行。在连结部件90A 不会通过内部通信单元7的后表面的开口落下的情况下，槽的形状不限于 梯形横截面。
如图24A中所示，可以通过母连接器和公连接器仅形成电磁耦合部 分X。当在内部通信单元7的一侧提供公连接器时，在其另一侧提供母连 接器。可替代地，如图24B所示，电磁耦^P分X和光耦^P分Y各自 可以由以弓形凹面成形的母连接器和以弓形凸面成形的爿iH^接器拔:供。当 使用这些母连接器和公连接器时，有可能稳定地获得相邻单元之间的准确 定位，并因此提高电力供应和信息信号的交互式通信的可靠性。
此外，如图25A所示，优选的是内部通信单元7的上端和下端部分 各自具有带有^槽23的锥形端21，且形成连结部件90B以可滑动地接 触锥形端21，并在其一端具有可^V^槽23中的钩93。在这种情况下， 在连结部件卯B在内部通信单元7的上端和下端的每一端^锥形端21 之后，连结部件90B如图25A中的箭头所示向相邻的功能单元4滑动。 结果，如图25B中所示可以通过4吏用连结部件卯B来实现内部通信单元7 和功能单元4之间的稳定的M连接。
此外，如图26A-26C所示，优选的是内部通信单元7的上端和下端 部分各自具有用于容纳连结部件卯C的凹入部分28和盖部件16，该盖部 件16在其一端枢轴地支持到内部通信单元7的壳20。连结部件卯C具有 槽92C，形成于凹入部分28中的引导轨24C可以可滑动地^其中。在 这种情况下，在打开盖部件16以取用连结部件90C之后，如在图22A的 情况下那样连结部件沿着引导轨24C滑动。最后，闭合盖部件16以获得内部通信单元7和功能单元4之间的稳定机械连接。此外，由于连结部件 卯C总是容纳于凹入部分28中，所以不用担心丢失连结部件卯C。如图 26B和26C所示，该内部通信单元7在其后表面上具有包括一对电力连 接器42a和信息信号连接器42b的模块连接器。这些连接器可拆卸地连接 到图14中所示的基本单元3的门壳31。
在内部通信单元7和基本单元3或者功能单元4之间的上述连接方法 也可用作在基本单元3和功能单元4之间或者功能单元4之间的连接方 法。在这些情况下，也可以获得上述优点。
可以使用基带传输和宽带传输中的一个作为在本发明的双布线系统 中可用的信息信号传输方法。此外，协议不限于具体协议。例如，可以根 据JT-H232分组来发送和接收声音和图像信号，以获得内部通信系统的 话机和J^装置之间的交互式通信。在控制系统中，还优选使用用于可以 根据工作数据以1:1或者1:N的控制比执行控制的广播或者单播的路由控 制协议。可替代地，当在基本单元之间使用的协议不同于在连接到基本单 元的功能单元或内部通信单元中使用的协议时，优选的是协议转换在基本 单元执行。
在本实施例中说明的双布线系统中，当内部通信单元7通ili^^元 3或功能单元4连接到先前安装的电力线Ll和信息线L2时，有可能获得 电力通道和信息通道而不需安装附加布线，因此提供优良的构造性能。此 外，由于相同的信息线L2为功能单元4以及内部通信单元共用，所以内 部通信单元7可以与功能单元4协作地工作。例如，当通过信息线L2从 具有传感器功能的功能单元发送报警信号时，内部通信单元7可被设计成 从扬声器102输出警报声。在这种情况下，除对讲机系统之外，内部通信 单元7还用作用于灾难和犯罪防范系统的^L警生成部分。因此，通过高效 地使用内部通信单元7的功能，可以提高内部通信单元7的成本性能。因 而，有可能提供与半持久地固定到墙壁表面的传统隔离型内部通信装置相 比在功能可扩展性和交换容易性方面优良的多功能布线系统。
(第三实施例)
本实施例的布线系统是用于通过使用安装于建筑物结构中的电力线 来传输信息信号的电力线通信型布线系统，该布线系统与第二实施例的双 布线系统不同之处在于包括被配置成实现通过电力线通信来发送和接收 信息信号的发送和接收装置。第一实施例的语音信息处理部分的配置如在 第二实施例中一样也可用于该实施例中。也就是说，在本实施例的布线系统中，仅电力线L1先前连接到各开 关箱2。因此，基本单元3仅连接到电力线。当功能单元4通it^本单元 3连接到电力线时，其具有以下功能中的至少一个供应来自电力线的电 力、输出通过使用电力线传送的信息和将要传送的信息输入到电力线中。
如上所述，由于通过使用电力线传送信息信号，所以在本实施例中需 要具有电力线通信功能的发送和接收装置。该发送和接收装置可形成于基 本单元3、功能单元4和内部通信单元7中的任何一个中。例如，当在基 本单元3中形成发送和接收装置时，可通it^本单元3将信息传输与电力 传输分离。因此，第二实施例的功能单元4和内部通信单元7可用在本实 施例中。
在该实施例中，关于内部通信单元7具有发送和接收装置的情况进行 说明。也就是说，内部通信单元7通过使用电力传输连接器Z可拆卸地 连接到基本单元3或功能单元4。因此，该电力传输连接器Z用作与基本 单元3或功能单元4的电力传输装置和信号传输装置二者。如图27所示， 内部通信单元7包括PLC模块98，用于通过电力线通信接收和发送信 息信号；处理部分88，用于执行通过PLC调制解调器98接收的信息信 号的数据处理和生成要通过PLC调制解调器由电力线通信发送的信息信 号的数据；作为功能部分的本发明的语音信息处理装置100;以及形成于 处理部分88和功能部分之间的1/0接口 89。根据本实施例的布线系统中 的内部通信单元7，由PLC调制解调器98接收的语音信息从扬声器102 输出，从第二麦克风106输入的语音信息由电力线通信通过PLC调制解 调器98来传输。与PLC调制解调器98相同的配置可以形成于基本单元 3和功能单元4中。
作为在本实施例中使用的用于电力线通信的调制方法，可以使用宽带 扩频通信方法、多载波方法、OFDM方法等。在本实施例的布线系统中， 由于通过电力线通信传输信息，所以在建筑物结构中仅安装电力线就足够 了。因此，有可能提高构造工作的容易性并实现构造成本的降低。此夕卜， 当PLC调制解调器内置于照明i殳备或空调i殳备中时，信息信号可直接发 送到这些电器。因此，提供了如下的进一步优点，即不需要分离地预备具 有红外遥控信号发射功能的功能单元。
(第四实施例)
本实施例的语音信息处理装置100的特征在于第一麦克风104布置在 扬声器102的振动膜120的后侧。本实施例的信号处理部分108与第一实施例的信号处理部分基本上相同。因此省略重复i兌明。
也就是说，如图28A和28B所示，在本实施例中使用的扬声器102 包括由钕制成的环形永久磁铁126 (例如残留磁通密度为1.39T~4.13T) 和在永久磁铁126的一个端表面上以同心方式布置的圆形磁体160。磁体 160具有面对永久磁铁126的内周表面的肋162。通过在牛皮纸管周围缠 绕聚亚安酯铜线(例如00.05mm)形成的语音线圏125布置在永久磁铁 126的内周表面和肋162之间的空隙中。优选地通过使用厚度约为0.8mm 的基于铁的材料如冷專l^l钢板(SPCC, SPCEN)和电磁软铁(SUY)来 形成磁体160。
如图29A和29B所示，永久磁铁126和磁体160容纳于合成树脂如 聚甲醛树脂的圆柱軍中。永久磁铁126的外周表面接触軍170的内侧表面， JU^体160的外周表面适于形成于罩170的内侧表面的一端中的凹处172。 当通过使用非磁性材料如合成树脂来形成軍170时，有可能减小从永久磁 铁126和磁体160的外周表面的漏磁通。常状振动膜120的外周边缘部分 固定到形成于罩170的内侧表面的另一端中的凹处174。
通过使用热塑性树脂材料(例如厚度为12〃m 35;mi)如PET (聚 乙二醇对苯二甲酸酯)和PEI (聚醚酰亚胺)来形成振动膜120。管状筒 123固定到振动膜120的后表面。语音线團125在肋162的端部形成于筒 123的后端上。筒123和语音线圏125布置为在肋162的端部的附i^t轴 向方向(图中的上下方向)上可移动。在图28A中，附图标记176表示 形成用以提高振动膜120的刚性的切向成形肋。在本实施例中，第一^JL 风104在用作管状分割壁的环状肋162中被布置成面向振动膜120的后表 面的基本上中心。形成柱状部分164以从圆形磁体160的中心向振动膜 120突出。柱状部分164的顶端具有凹入部分166。
第一麦克风104容纳于凹入部分166中，使得其声音收集部分面向振 动膜120的后表面。此外，第一麦克风104具有通过图3B的端子149连 接到下部电极141或上部电极142的垫167。在用于容纳第一麦克风104 的凹入部分166的底表面中，在轴向方向上形成开口 169。通过该开口形 成用于第一麦克风104的布线。另一方面，第二麦克风106布置在不面向 振动膜120并且与扬声器102横向间隔开的位置，使得其声音收集部分面 向前向方向(扬声器的前表面也面向同一前向方向)。第二麦克风的其它 配置与第一实施例的配置相同，因此省略重复的"i兌明。
当在语音线團125的聚亚安酯铜线中输入语音信号时，由于该语音信号的电流和永久磁铁126的磁场而在语音线團125中出现电磁力。该电磁 力使筒123随振动膜120振动。结果，从振动膜120输出与语音信号相对 应的语音。例如，扬声器具有20-25111111的直径和约4.5111111的厚度。
为了给与振动膜120强激励力，优选的是筒123连接到尽可能远离振 动膜120的作为支持点的外边缘部分的位置，即在振动膜120的中心附近。 在本实施例中，由于语音线團125布置在永久磁铁126的内部，而筒123 连接于振动膜120的中心附近，所以有可能有效地将激励力给与振动膜 120。
本实施例的扬声器102具有在圆形磁体160的肋162的内周侧各自在 轴向方向上贯穿的通气孔165。通气孔165沿着圆形图案布置于圆形>^体 160的中心周围。在这种情况下，由于扬声器的内部102通过这些通气孔 165通气，所以有可能减小在振动膜120的振动过程中由于空气压力变化 而在扬声器102中出现的压力。
如上所述，由于第一麦克风104被布置成面向扬声器102的振动膜 120的后表面，所以有可以减小整个装置的尺寸和厚度的优点。
(第五实施例)
本实施例的语音信息处理装置除使用扬声器102的不同结构之外与 第一实施例的语音信息处理装置基本上相同。因此，省略关于其它配置的 重复说明。
如图30A和30B中所示，本实施例的扬声器102包括圆柱罩200， 在其一端具有开口而在另一端具有底部；布置在革200的底部上的盘状磁
体210，比如铁；布置在盘状磁体210上的柱状磁铁220;优选地由铁制 成的成组的柱状>^体230和环状>^体235，布置在柱状磁铁220上；语音 线圏125;筒123;以及常状振动膜120。这些部件以堆叠方式同心布置. 振动膜120的外边缘部分由在罩200的开口周围的周部边缘部分202支 持。軍200优选地由合成树脂如聚甲醛树脂制成以减小从布置于其中的磁 铁和磁体的漏磁通。
柱状磁铁220 ^t磁化使得中心部分和外周部分具有相反的磁极。此 外，如图30B所示，中心部分的上侧是S极，中心部分的下侧是N极， 外周部分的上侧是N极，而外周部分的下侧是S极。柱状磁体220的中 心部分和外周部分的>^极可以反转。此外，在中心部分和外周部分之间的 边界区域被限定为磁极变化区域225。柱M体230布置在柱状磁铁220的中心部分上，且环状>^体235 布置在柱状磁铁220的外周部分上。关于柱状磁铁220且在柱M体230 的外周表面和环，体235的内周表面之间以同心方式形成间隙238。间 隙238对应于磁极变化区域225。也就是说，磁极变化区域225通过间隙 238而暴露。
语音线團125布置在间隙238中以可在图30B的上下方向上移动。 语音线團125通过环状筒123连接到振动膜120的后表面。当在语音线團 125中输入语音信号时，由于在该语音线團125中流动的电流和柱状磁铁 220的磁场而在语音线圏125中出现电磁力，使得筒123在图30B的上下 方向上与振动膜120—起振动。因此，从振动膜120输出与语音信号相对 应的语音。
如上所述，当具有相>^磁极的中心部分和外周部分通过单个柱状>^铁 220 —体形成时，与分离地形成的情况相比实现制作容易性的提高。此外， 由于单个磁铁适合于革200，所以磁能可以因与语音线團125交链的磁通 的增加而增加。结果，有可能提供具有高输出效率的扬声器。此外，为了
提供相同的输出，与传统情);U目比可以减小扬声器的尺寸。
如图31A所示，在轴向方向上贯穿柱状磁铁220、柱状磁体230、盘 状磁体210和軍200的连通孔240可以形成于面对振动膜120的基本上中 心的位置。在这种情况下，可以通过连通孔240将振动膜120的振动所引 起的气流向外排放。结果，有可能减小在振动膜120的振动过程中由于空 气压力变化而在振动膜120中出现的压力。
如图31B所示，还优选的是凹入部分250形成在柱状磁体220的磁 极变化区域225中。在这种情况下，有可能防止在移动语音线團125时语 音线圏干扰柱状磁铁220。当凹入部分形成于图31A的扬声器中时可以获 得相同效果。
另外，当第一麦克风104布置在扬声器的振动膜120的后侧时，优选 的是麦克风容纳部分260形成于连通孔240中，而第一麦克风104布置在 麦克风容纳部分中使得声音收集部分面向振动膜的后表面，如图31C所 示。
(第六实施例)
本实施例的语音信息处理装置除使用不同的扬声器结构之外与第一 实施例的语音信息处理装置基本上相同。因此，省略关于其它配置的重复说明。
如图32A和32B所示，本实施例的扬声器102包括圆柱軍300， 在其一端具有开口而在另一端具有底部；布置在罩300的底部上的柱状磁
体310，比如铁；柱M铁320，布置在柱状磁体310的中心的附近；内 部圆柱磁铁330 ，被布置成使得其内周表面接触柱状磁铁320的外周表面； 外部圆;^铁340，被布置成使得其内周表面接触内部圆柱磁铁330的外 周表面；优选地由铁制成并且布置在柱状磁铁320上的柱状磁体350;布 置在外部圆柱磁铁340上的环状磁体360;语音线團125;筒123;以及 官状振动膜120。这些以堆叠方式同心地来布置。振动膜120的外部边缘 部分由在軍300的开口周围的周部边缘部分305支持。革300优选地由合 成树脂如聚甲醛树脂制成以减小从布置在其中的磁铁和磁体的漏磁通。
在图32B中，柱状磁铁320被磁化，使得上部分是S极，下部分是N 极。内部圆柱磁铁330被磁化，使得内侧部分是S极而外侧部分是N极。 外部圆;^铁340被磁化，使得上部分是N极而下部分是S极。柱状磁 铁320、内部圆M铁330和外部圆柱磁铁340的^j极可反转。
环状间隙355形成于柱状磁体350的外周表面和环状磁体360的内周 表面之间，使得内部圆柱磁铁330的端表面通过间隙355而暴露。语音线 圏125布置在该间隙355中以在图32B的上下方向上可移动。语音线圏 125通过具有圆环形状的筒123连接到振动膜120的后表面。当在语音线 围125中输入语音信号时，由于在该语音线圏125中流动的电流和柱状磁 铁320、内部圆a^铁330和外部圆柱磁铁340的磁场而在语音线圏125 中出现电磁力。该电磁力使筒123在上下方向上随振动膜120振动。结果， 从振动膜120输出与语音信号相对应的语音。
在本实施例的扬声器中，由于在径向方向上>^化的内部圆^^铁330 布置在柱状磁铁320和外部圆柱>^铁340之间，所以在语音线團125周围 逐渐形成磁通通道，如图32B的虚线箭头所示。在这种情况下，磁能因 与语音线團125交链的磁通的增加而增加。结果，可以获得与第六实施例 相同的效果。作为一个例子，当模拟通过在语音线围125中输入0.4W而 在间隙355中形成的电磁力时，其比在传统扬声器中获得的电磁力高5% -10%。
如图33A所示，在轴向方向上贯穿柱，铁350、柱状磁铁320、柱 状磁体310和軍300的连通孔370可形成于面向振动膜120的基本上中心 的位置。在这种情况下，在振动膜120的振动过程中引起的气流可以通过连通孔370向外排放。结果，有可能减小在振动膜120的振动过程中由于 空气压力变化而在振动膜120中出现的压力。
如图33B所示，还优选的是环状凹入部分335形成于内部圆;^t铁 330中。在这种情况下，有可能防止在移动语音线圏125时语音线圏125 干扰内部圆柱>^铁330。当凹入部分335形成于图33A的扬声器中时可以 获得相同的效果。
另外，当笫一麦克风104布置在扬声器的振动膜120的后侧时，优选 的是麦克风容纳部分380形成于连通孔370中，且第一麦克风104布置在 麦克风容纳部分中，使得声音收集部分面向振动膜的后表面，如图33C 所示。
(第七实施例)
本实施例的语音信息处理装置除使用不同的扬声器结构之外与第一 实施例的语音信息处理装置基本上相同。因此，省略关于其它配置的重复 说明。
如图34A和34B所示，本实施例的扬声器102包括圆柱罩400， 在其一端具有开口而在另 一端具有底部；第一、第二和第三柱状>^铁(410， 420， 430),在高度方向上堆叠于罩400的底部的中心区域上；第一、第 二和第三圆;^铁(440， 450， 460)，在高度方向上堆叠于軍400的底部 的外周部分上；中间圆柱磁铁470，在第一圆柱磁铁410和第一圆;^铁 440之间布置在罩400的底部上；语音线围125;筒123;以及常状振动 膜120。这些以堆叠方式同心地布置。振动膜120的外边缘部分由在革400 的开口周围的周部边缘部分405支持。軍400优选地由非磁性材料例如合 成树脂如聚甲醛树脂制成，以减少从布置在其中的磁铁和>^体的漏磁通。
在第二和第三圓a^铁(420， 430)的外周表面与第二和第三圆柱磁 铁(450， 460)的内周表面之间提供的槽480中，布置语音线團125以可 在图34B的上下方向上可移动。语音线闺125通过圆环形状的筒123连 接到振动膜120的后表面。
接着，关于各磁铁的磁化方向进行说明。图34B中所示箭头表示磁 化方向。各箭头的顶端和底端分别对应于N极和S极，简而言之，布置 在罩400中的磁铁被磁化，使得由这些磁铁生成的磁通在槽480周围以回 路方式延伸。如果需要，这些磁铁的磁极可反转。
当在上述扬声器102的语音线團125中输入语音信号时，由于在该语音线團125中流动的电流和磁铁(410， 420， 430， 440, 450, 460， 470) 的磁场而在语音线圉125中出现电磁力。该电磁力使筒123在图34B的 上下方向上随振动膜120振动。结果，从振动膜120输出与语音信号相对 应的语音。
在本实施例的扬声器中，与在第五和第六实施例中一样，有可能增加 与语音线围125交链的磁通的数目，并由于作用在语音线團125上的电磁 吸引力的增加而获得高输出效率。另夕卜，为了提供相同的输出，与传统情 况相比可以减小扬声器的尺寸。
如图35A所示，在轴向方向上贯穿第一、第二和第三柱状>^铁(410， 420， 430 )和軍400的连通孔4卯可以形成于面向振动膜120的基本上中 心的位置。在这种情况下，由振动膜120的振动所引起的气流可以通过连 通孔4卯向外糾ML结果，有可能减小在振动膜120的振动过程中由于 空气压力变化而在振动膜120中出现的压力。
如图35B所示，还优选的是在中间圆;^铁470上形成环状凹入部 分475。在这种情况下，有可能防止在移动语音线闺125时语音线圉125 干扰中间圆柱磁铁470。当凹入部分475形成于图35A的扬声器中时可以 获得相同的效果。
另外，当第一麦克风104布置在扬声器的振动膜120的后侧时，优选 的是麦克风容纳部分495形成于连通孔490中，而第一麦克风104布置在 麦克风容纳部分中，使得声音收集部分面向振动膜120的后表面，如图 35C所示。
(第八实施例)
本实施例的语音信息处理装置除使用不同的麦克风结构之外与第一 实施例的语音信息处理装置基本上相同。因此，省略关于其它配置的重复 说明。
本实施例的麦克风可用作第一实施例的第一和第二麦克风(104， 106)。如图36所示，声信号-电信号转换部分Cml (或Cm2)、偏置驱动 电路K2、阻抗转换电路K3和A/D转换电路K4容纳于壳190中。壳l卯 通过具有开口的罩192和用于覆盖该罩192的开口的盖194形成。声音传 递孔196形成于面向声信号-电信号转换部分Cml的振动部分143 (声音 收集部分)的壳190的表面中。为了获得电磁屏蔽功能，壳190优选地由 金属壳或者其上具有屏蔽图案的陶瓷壳提供。可替代地，壳1卯可接地。因此，当声信号-电信号转换部分Cml (或Cm2)和电路零件(K2, K3， K4)容纳于具有电磁屏蔽功能的壳190中时，有可能输出语音信号，同 时抑制噪声。
声信号-电信号转换部分的结构不限于具体结构。如在第一实施例中 所述，例如当使用通过使用厚度为2.5mm且一边为2mm的半导体材料形 成的电容器型硅麦克风时，与传统驻极体电容器麦克风的情况相比可以减 小麦克风尺寸并使之更薄。此外，声信号-电信号转换部分的数目不限于 一个。例如，在壳l卯中可布置四个声信号-电信号转换部分。另外，当 偏置驱动电路K2、阻抗转换电路K3和A/D转换电路K4通过单个半导 体集成电路形成时，可以进一步减小麦克风尺寸并使之更薄。可替代地， 从偏置驱动电路K2、阻抗转换电路K3和A/D转换电路K4中选择的两 个电路可以由单个半导体集成电路形成以获得相同效果.
作为本实施例的变形例，如图37所示，由并入电路零件的模块形成 的麦克风可用作第一实施例的第一和第二麦克风(104， 106)。该麦克风 具有通过在用于外部布线图案的基板182之间压力结合电路容纳层180 而获得的结构。
可以通过嵌入半导体集成电路K5、周边零件K6和多个通路(内部 通路)184来形成电路容纳层180，其中集成电路K5包括偏置驱动电路、 阻抗转换电路和A/D转换电路，通路184由在包括PET膜的基部(base) 和该基部上含填充物的环氧树脂层的有机印刷电路基^L (organic green sheet, OGS) 186中的矩形铜柱提供。此外，半导体集成电路K5具有在 其前表面和后表面上暴露的电极部分。通过使用通路184，有可能省略在 有机印刷电路基板186中形成通孔布线的步骤。在各基板182中，铜布线 图案形成于如厚度为100pm的RF-4芯材料的绝缘基波的前表面和后表面 上。141182电连接到在半导体集成电路K5的前表面和后表面上暴露的 电极部分。
此夕卜，另一有机印刷电路基仗186结合到不接触电路容纳层180的基 板182的表面。接地层183形成于该有机印刷电路基板186上。此外，该 有机印刷电路基板186具有声信号-电信号转换部分Cml (或Cm2 )布置 于其中的凹入部分185。因此，当麦克风由其中并入电路零件的上^块 形成时，有可能实现麦克风尺寸和厚度的进一步减小。
顺便提及一点，在上述实施例中说明的第一麦克风104用4M^测可听 区域中的声信号。可替代地，第一麦克风可具有检测超声波区域以及可听区域中的声音信号的能力。在这种情况下，其可用作用于超声波遥控器的 信号接收装置。
当第一麦克风104的声信号-电信号转换部分Cml的振动部分143(例 如图3B)以具有均勻厚度"b，，的圆形形状形成，且振动部分143具有半径 "a"时，在振动部分143在法线方向上振动的情况下的基本共振频率"fo" 由下式表示
fo - 0.467bXT但/> (1—iO2)}
其中"E，，是振动部分143的杨氏模量，而"/>"是泊松比。
关于电容器型麦克风的灵敏度特性，总是需要在低于该基本共振频率 "fo，，的频带获得均匀或平坦的灵敏度.例如，当第一麦克风104检测到可 听区域中的声信号时，在50Hz-16KHz的可听频带中获得平坦灵^t度就 足够了。另一方面，当第一麦克风104检测超声波区域中的声信号时，需 要减少振动部分143的半径"a，，以在更高的频率区域中获得平坦的灵敏 度。例如，图38示出了当使用"al"(代表性尺寸)、"alx4/5"、 "alx3/5，， 和"alx2/5"作为振动部分143的半径"a"时，通过使用简化仿真模型估计 的相对灵^t度的变化。在图38中，特性D1对应于半径"a"为"al"的情况， 特性D2对应于半径"a"为"alx4/5"的情况，特性D3对应于半径"a"为 "alx3/5，，的情况，而特性D4对应于半径"a，，为"alx2/5，，的情况。因此，随 着振动部分143的半径"a，，减小，有可能在更高的频带获得平坦而充分的 灵敏度。
另一方面，当振动部分143的半径"a"减小时，振动部分143的刚性 增加。在这种情况下，由于振动部分143变得难以振动，所以灵敏度趋向 于降低。有以下方法用以防止灵敏度降低增加向声信号-电信号转换部 分Cml施加的偏置电压，在振动部分143的基本共振频率"fo"不减小的 范围中减小振动部分143的厚度"b",以及改变振动部分143和下部电极 141之间的间隙。可替代地，当在下部电极141中形成用于通气的多个细 微开口 (未示出)时，可以通过以细微开口控制声阻来调节声特性。
因此，在上述布线系统中，当内部通信单元7的第一麦克风104可检 测M声波遥控器发射的超声波声信号时，在处理部分88中可生成用于 照明设备、空调设备等的控制信号。通过借助信息线L2将该控制信号发 送到照明设备或空调设备，有可能接通/关断设备、调节照明设备的光量 或控制室内温度。工业实用性
如从上述实施例中理解的，本发明的语音信息处理装置在防止啸叫的 效果上优良，并提供装置整体上尺寸的减小。此外，其中可以可拆卸地使 用具有语音信息处理装置的内部通信装置的布线系统在功能可扩展性和 交换容易性上优良。结果，普通用户可以容易地进行布线系统中内部通信 装置的布局变化，和将另外的功能单元添加到布线系统的^^作，而不用进 行麻烦的工作。因此，可以以增加的设计自由度来构造满足各个用户需求 的舒适且便利的布线系统。
权利要求
1.一种语音信息处理装置，包括扬声器，具有用于输出语音信息的振动膜；一对第一和第二麦克风，各麦克风具有声音收集部分；以及信号处理部分，被配置成处理所述第一和第二麦克风的输出信号；其中所述第一麦克风被布置成面向所述扬声器的所述振动膜，所述第二麦克风被布置在所述扬声器的所述振动膜的外周的外部，其中所述信号处理部分通过使用所述第一麦克风的所述输出信号来减少在所述第二麦克风的所述输出信号中包含的所述扬声器的输出语音成分。
2. 如权利要求1所述的语音信息处理装置，还包括壳，所述壳被配 置成在其中容纳所述扬声器和所述第 一麦克风，且具有用于向外部提供从 所述扬声器输出的所述语音信息的声音传递孔，其中所述扬声器布置在所述壳中，使得所述振动膜面向所述声音传递 孔，以及所述第一麦克风保持在所述声音传递孔和所述振动膜之间，使得所述 第 一麦克风的所述声音收集部分面向所述振动膜。
3. 如权利要求2所述的语音信息处理装置，其中所述扬声器在所述 声音传递孔周围由在所述壳的内表面上形成的第一肋保持，且所述第一麦 克风由在所述壳的所述内表面上形成的第二肋保持以面向所述振动膜的 基本上中心部分。
4. 如权利要求1所述的语音信息处理装置，其中所述第一和第二麦 克风中的至少一个麦克风包括声传感器元件、被配置成将偏置电压施加到 所述声传感器元件的电压施加电路、被配置成转换麦克风输出的电阻抗的 阻抗转换电路和用于在其中容纳所述声传感器元件、所述电压施加电路和 所述阻抗转换电路的电磁屏蔽罩。
5. 如权利要求4所述的语音信息处理装置，其中所述声传感器元件 具有棵芯片结构，所述棵芯片结构包括基&、在所^i4l上形成的下部电 极、在所述下部电极上形成的绝缘层、与具有多个开口的振动部分一体形 成的上部电极，以及在所述绝缘层上形成以保持所述上部电极使得所述振动部分与所述下部电极间隔开空隙的电极保持部分。
6. 如权利要求5所述的语音信息处理装置，还包括在面向所述振动 部分的基本上中心的位置贯穿所ii^L和所述下部电极的通气孔。
7. 如权利要求1所述的语音信息处理装置，其中所述信号处理部分 包括信号电平调节装置，被配置成执行所述第一和第二麦克风的所述输出 信号之间的信号电平调节；延迟装置，被配置成根据所述第一麦克风和所述扬声器之间的距离与 所述第二麦克风和所述扬声器之间的距离之差，使所述第一和第二麦克风 的所述输出信号的相位相互匹配；以及计算装置，被配置成通过使用通过所述信号电平调节装置和所i^迟 装置获得的所述第一和第二麦克风的所述输出信号来消除所述第二麦克 风的所述输出信号中所述扬声器的所述输出语音成分。
8. 如权利要求7所述的语音信息处理装置，其中所述信号电平调节 装置是放大装置，所述放大装置被配置成放大所述第二麦克风的所述输出 信号以执行所述第 一和第二麦克风的所述输出信号之间的所述信号电平 调节。
9. 如权利要求8所述的语音信息处理装置，其中所述计算装置通过 在通过所述放大装置和所述延迟装置获得的所述第 一和第二麦克风的所 述输出信号之间相减来消除所述输出语音成分。
10. 如权利要求8所述的语音信息处理装置，其中所述放大装置>^相 M大所述第二麦克风的所述输出信号，且所述计算装置通过相加通过所 述放大装置和所述延迟装置获得的所述第 一和第二麦克风的所述输出信 号来消除所述输出语音成分。
11. 如权利要求7所述的语音信息处理装置，其中所述信号处理部分 具有滤波装置，所述滤波装置被配置成从所述第 一和第二麦克风的所述输 出信号的每一个中仅提取预定语音频带的信号.
12. 如权利要求l所述的语音信息处理装置，还包括壳，所述壳被配 置成在其中容纳所述扬声器和所述第一麦克风，且具有用于向外部提供所 述语音信息的声音传递孔，其中所述扬声器布置在所述壳中使得所述振动膜面向所述声音传递孔，以及所述第一麦克风关于所述振动膜布置在与面向所述声音传递孔的侧 相对的侧。
13. 如权利要求12所述的语音信息处理装置，其中所述扬声器包括 布置在所述振动膜的后表面以在其中容纳所述第 一麦克风的管状分割壁、 布置在所述管状分割壁外部的语音线團和永久磁铁。
14. 如权利要求12所述的语音信息处理装置，其中所述第一麦克风 被布置成使得其声音收集部分面向所述振动膜的后表面。
15. 如权利要求l所述的语音信息处理装置，其中所述扬声器包括第一磁铁，被布置成使得面向所述振动膜的磁极是其N极和S极中 的任一个；第二磁铁，布置在所述第一磁铁周围以具有与所述第一磁铁的面向所 述振动膜的所iDt极不同的面向所述振动膜的磁极；磁材料，布置在所述第一磁铁和所述第二磁铁的两个端表面上；以及语音线闺，容纳在槽中，所述槽在位于所述振动膜与所述第一磁铁和 所述第二磁铁之间的 一个所述磁材料中形成在与所述第 一和第二磁铁之 间的边界部分相对应的位置。
16. 如权利要求15所述的语音信息处理装置，其中所述扬声器在面 向所述振动膜的基本上中心的位置具有贯穿所述第 一磁铁和所U材料 的通气孔。
17. 如权利要求15所述的语音信息处理装置，其中所述扬声器具有 第三磁铁，所述第三磁铁布置在所述第一磁铁和所述第二磁铁之间，使得 所述第三磁铁的面向所述第 一磁铁的磁极等于所述第 一磁铁的面向所述 振动膜的所述磁极，且所述第三磁铁的面向所述第二^t铁的^^极等于所述 第二磁铁的面向所述振动膜的所述磁极，且所述语音线團容纳于在所述第 三磁铁之上在一个所U材料中形成的所述槽中，
18. 如权利要求l所述的语音信息处理装置，其中所述扬声器包括 第一多层磁铁部件，由多个磁铁按层形成；第二多层磁铁部件，由多个磁铁按层形成，且通过槽布置在所述第一 多层磁铁部件周围；底部磁铁，在所述第一多层磁铁部件和所述第二多层>^铁部件之间布置在所述槽的底部；以及语音线團，布置在所述槽的顶部开口中，其中磁通以环状方式穿过所述第一多层磁铁部件、所述底部磁铁、所 述第二多层磁铁部件和所述语音线團。
19. 一种使用如权利要求l所述的语音信息处理装置的布线系统，所 述布线系统包括基本单元，适用于装配在建筑物结构的墙壁表面中，且连接到在所述 建筑物结构中安装的电力线和信息线；功能单元，被配置成在通过所i^本单元连接到所述电力线和所述信 息线时提供以下功能中的至少一个功能供应来自所述电力线的电力，输 出来自所述信息线的信息，以及将信息输入到所述信息线中；以及内部通信单元，包括所述语音信息处理装置，所述内部通信单元可拆 卸地连接到所述功能单元和所i^本单元中的 一个，且包M配置成实现 与所述基本单元和所述功能单元中的一个的电力传输的电力传输装置和 被配置成实现与所述基本单元和所述功能单元中的一个的信号传输的信 号传输装置，其中从所述信号传输装置提供的语音信号从所述扬声器输出，而从所 述第二麦克风输入的语音信号通过所述信号传输装置发送到所述信息线。
20. 如权利要求19所述的布线系统，其中所述电力传输装置通过电 磁耦合来实现所述内部通信单元与所述基本单元和所述功能单元中的一 个之间的所述电力传输。
21. 如权利要求19所述的布线系统，其中所述信号传输装置通过光 耦合来实现所述内部通信单元与所述基本单元和所述功能单元中的一个 之间的所述信号传输。
22. 如权利要求19所述的布线系统，其中所述内部通信单元以及所 述M单元和所述功能单元中的一个具有一对模块端口和模块连接器，所 述一对模块端口和模块连接器可拆卸地相互连接以同时建立所述内部通 信单元与所述基本单元和所述功能单元中的一个之间的所述电力传输和 所述信号传输。
23. 如权利要求22所述的布线系统，其中所^块连接器和所^块端口中的一个形成于所述内部通信单元的侧，使得所述内部通信单元在 沿着所述墙壁表面的方向上可拆卸地连接到所述基本单元和所述功能单 元中的一个。
24. 如权利要求22所述的布线系统，其中所^块连接器和所^JI 块端口具有一对电力连接器和电力端口，所述电力连接器和电力端口可拆卸^目互连接以通过电磁耦合来实现所述电力传输，以及一对信号连接器 和信号端口 ，所述信号连接器和信号端口可拆卸地相互连接以通过光耦合 来实现所述信号传输。
25. 如权利要求19所述的布线系统，还包括装饰框，所述装饰框沿 着所述墙壁表面布置并具有所述内部通信单元和所述功能单元可拆卸地 附着到的开口。
26. 如权利要求19所述的布线系统，包括第一^^P分，形成于 所U本单元和所述功能单元中的一个中；第二^部分，形成于所述内 部通信单元中；以及连结部件，被配置成当所述连结部件的一部分接合到 所述第一接合部分且所述连结部件的其佘部分接合到所述第二接合部分 时实现所述内部通信单元与所述基本单元和所述功能单元中的 一个之间 的城连接。
27. 如权利要求19所述的布线系统，还包括可拆卸地连接到所述功 能单元的附加功能单元，且其中所述附加功能单元被配置成在通过所g中的至少一个功能供应来自所述电力线的电力、输出来自所述信息线的 信息，以及脊像息输入到所述信息线中。
28. 如权利要求27所述的布线系统，其中所述内部通信单元在其一 侧可拆卸地连接到所述功能单元，在另 一侧可拆卸地连接到所述附加功能 单元，且具有被配置成实现与所述附加功能单元的电力传输的第二电力传 输装置和被配置成实现与所述附加功能单元的信号传输的第二信号传输 装置。
29. —种使用如权利要求l所述的语音信息处理装置的布线系统，所 述布线系统包括基本单元，适用于装配在建筑物结构的墙壁表面中并连接到在所述建 筑物结构中安装的电力线；功能单元，被配置成在通过所i^本单元连接到所述电力线时提供以下功能中的至少一个功能供应来自所述电力线的电力、输出通过4吏用所述电力线传送的信息，以及将要传送的信息输入到所述电力线中；以及内部通信单元，包括所述语音信息处理装置；其中所^J^本单元、所述功能单元和所述内部通信单元中的至少一个 具有被配置成通过电力线通信来实现发送和接收信息信号的发送和接收 装置，所述内部通信单元可拆卸地连接到所述功能单元和所述基本单元中 的 一个，且包拾故配置成实现与所U本单元和所述功能单元中的 一个的 电力传输的电力传输装置和被配置成实现与所述基本单元和所述功能单 元中的一个的信号传输的信号传输装置，以及当所述内部通信单元通过所述基本单元或通过所述基本单元和所述 功能单元连接到所述电力线时，由所U送和接收装置从所述电力线接收 的语音信息从所述扬声器输出，且从所述第二麦克风输入的语音信息通过 所述发送和接收装置以电力线通信方式来传输。
全文摘要
提供一种具有优良的防止啸叫的效果的紧凑型语音信息处理装置和一种在功能可扩展性和交换容易性方面优良的使用该装置的布线系统。该处理装置具有扬声器、被布置成面向扬声器的振动膜的第一麦克风、布置在扬声器的振动膜的外周的外部的第二麦克风以及用于通过使用第一麦克风的输出来去除在第二麦克风的输出中混合的扬声器的输出语音成分的信号处理部分。该处理装置优选地用于在建筑物结构中的多个位置之间传输信息和电力的布线系统中。
文档编号H04M9/08GK101317436SQ200680044208
公开日2008年12月3日 申请日期2006年1月26日 优先权日2005年11月25日
发明者中田学, 光武义雄, 北田耕作, 吉田惠一, 太田智浩, 有川泰史, 木本进弥, 河田裕志, 竹内博昭, 长谷川祐也 申请人:松下电工株式会社