JP2020036207A - Bone conduction head set - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、骨伝導ヘッドセットに関する。 The present disclosure relates to a bone conduction headset.
従来、喉元に密着させ、喉の振動を音声に変換する骨伝導マイクと、骨導音として聴こえるように耳の外耳近傍に振動を与える骨伝導スピーカとが同一のフレームに配置された、一体型の骨伝導ヘッドセットが知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, a bone conduction microphone that converts the vibration of the throat into sound by closely adhering to the throat and a bone conduction speaker that vibrates near the outer ear of the ear so as to be heard as bone conduction sound are arranged in the same frame. Is known (see Patent Document 1).
本開示は、骨伝導マイクと骨伝導スピーカがフレームで一体化された骨伝導ヘッドセットの場合でも、骨伝導スピーカからの振動の出力がフレームを介して骨伝導マイクに入力されることを抑制できる骨伝導ヘッドセットを提供する。 According to the present disclosure, even in the case of a bone conduction headset in which a bone conduction microphone and a bone conduction speaker are integrated with a frame, the output of vibration from the bone conduction speaker can be suppressed from being input to the bone conduction microphone via the frame. A bone conduction headset is provided.
本開示の一態様は、生命体の鼻部の機械的振動を検出して電気信号に変換する骨伝導マイクと、電気信号を機械的振動に変換する少なくとも2つの骨伝導スピーカと、前記骨伝導マイクと少なくとも2つの前記骨伝導スピーカとが取り付けられたフレームと、を備え、前記骨伝導マイクは、前記フレームの中央部に配置され、少なくとも2つの前記骨伝導スピーカに含まれる第1の骨伝導スピーカ及び第2の骨伝導スピーカは、前記フレームの前記中央部を対して対称に配置され、前記第1の骨伝導スピーカから出力される電気信号の位相は、反転されず、前記第2の骨伝導スピーカから出力される電気信号の位相は、略180度反転される、骨伝導ヘッドセットである。 One aspect of the present disclosure is a bone conduction microphone that detects mechanical vibration of a nose of a living organism and converts the vibration into an electric signal, at least two bone conduction speakers that convert an electric signal into mechanical vibration, and the bone conduction microphone. A frame on which a microphone and at least two bone conduction speakers are mounted, wherein the bone conduction microphone is disposed at a central portion of the frame and is included in a first bone conduction speaker included in the at least two bone conduction speakers. The speaker and the second bone conduction speaker are symmetrically arranged with respect to the central portion of the frame, and the phase of an electric signal output from the first bone conduction speaker is not inverted, and the second bone conduction speaker is The phase of the electric signal output from the conduction speaker is reversed by approximately 180 degrees, which is a bone conduction headset.
本発明によれば、骨伝導マイクと骨伝導スピーカがフレームで一体化された骨伝導ヘッドセットの場合でも、骨伝導スピーカからの振動の出力がフレームを介して骨伝導マイクに入力されることを抑制できる。 According to the present invention, even in the case of a bone conduction headset in which a bone conduction microphone and a bone conduction speaker are integrated by a frame, the output of vibration from the bone conduction speaker is input to the bone conduction microphone via the frame. Can be suppressed.
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, an unnecessary detailed description may be omitted. For example, a detailed description of a well-known item or a redundant description of substantially the same configuration may be omitted. This is to prevent the following description from being unnecessarily redundant and to facilitate understanding of those skilled in the art. The accompanying drawings and the following description are provided for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the claimed subject matter.
(本開示の一形態を得るに至った経緯)
骨伝導マイクと骨伝導スピーカがフレームで一体化された骨伝導ヘッドセットの場合、骨伝導スピーカから出力された振動がフレームを介して伝達され、骨伝導マイクに入力されることがあり得る。この場合、骨伝導マイクは、骨伝導ヘッドセットを装着した装着者が発した声とは別の振動を入力することがあり得る。
(History of obtaining one mode of the present disclosure)
In the case of a bone conduction headset in which a bone conduction microphone and a bone conduction speaker are integrated by a frame, vibration output from the bone conduction speaker may be transmitted through the frame and input to the bone conduction microphone. In this case, the bone conduction microphone may input vibration different from the voice uttered by the wearer wearing the bone conduction headset.
例えば、複数者間での通話の場合、相手側の骨伝導ヘッドセットから受信した信号による振動が、骨伝導スピーカから出力される。骨伝導スピーカから出力された振動は、フレームを伝播して骨伝導マイクに入力される。骨伝導マイクに入力した振動による信号は、相手側の骨伝導ヘッドセットに送信される。この場合、相手側の骨伝導ヘッドセットでは、自分(相手側)が発した音(言葉)が自分に返ってくる、いわゆるエコー現象が生じる。このため、相手は、通話が聴き取りにくく不自然であると感じる。 For example, in the case of a call between a plurality of parties, a vibration caused by a signal received from the bone conduction headset on the other side is output from the bone conduction speaker. The vibration output from the bone conduction speaker propagates through the frame and is input to the bone conduction microphone. The signal due to the vibration input to the bone conduction microphone is transmitted to the partner bone conduction headset. In this case, in the bone conduction headset on the other side, a so-called echo phenomenon occurs, in which the sound (word) emitted by oneself (the other side) returns to oneself. For this reason, the other party feels that the call is difficult to hear and is unnatural.
以下の実施形態では、骨伝導マイクと骨伝導スピーカがフレームで一体化された骨伝導ヘッドセットの場合でも、骨伝導スピーカからの振動の出力がフレームを介して骨伝導マイクに入力されることを抑制できる骨伝導ヘッドセットについて説明する。 In the following embodiments, even in the case of a bone conduction headset in which a bone conduction microphone and a bone conduction speaker are integrated by a frame, it is assumed that the output of vibration from the bone conduction speaker is input to the bone conduction microphone via the frame. A bone conduction headset that can be suppressed will be described.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における骨伝導ヘッドセット5の使用状態を示す図である。骨伝導ヘッドセット5は、人物hmの顔面に装着された状態で使用される。なお、人物hm(人体)は、生命体の一例であり、他の生命体(例えば動物)であってもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a usage state of the
図2は、骨伝導ヘッドセット5の形状を示す図である。骨伝導ヘッドセット5は、顔面に沿って略W字形に湾曲した形状を有するフレーム10と、このフレーム10の両端にそれぞれ取り付けられた骨伝導スピーカ21,22と、フレーム10の中央部に取り付けられた骨伝導マイク30とが一体化された形状を有する。
FIG. 2 is a diagram showing the shape of the
フレーム10は、例えばバネ性(弾性)を有する硬質材料で成形される。硬質材料として、例えば、バネ性を有する、チタン、ステンレス、リン青銅等の金属板を樹脂で被覆したものが挙げられる。
The
フレーム10の両端には、骨伝導スピーカ21,22が取り付けられている。骨伝導ヘッドセット5が顔面に装着されると、骨伝導スピーカ21,22は、フレーム10のバネ性により顔面を挟み込むように押圧し、骨伝導ヘッドセット5を支持する。骨伝導スピーカ21,22は、圧電素子、及びこの圧電素子を覆う被覆材で構成されてよい。被覆材には、外耳近傍の肌表面(例えば耳珠)との密着性が良くなるように、樹脂やシリコーンハイドロゲル等のゲル素材が用いられてよい。ゲル素材は、軟質材料の一例であり、他の素材でもよい。骨伝導スピーカ21,22は、骨伝導ヘッドセット5が顔面に装着されていない状態では、略球形の形状をしているが、骨伝導ヘッドセット5が顔面に装着されると、フレーム10に押圧されて僅かに扁平してよい。
骨伝導スピーカ21、22は、音声信号としての電気信号を取得し、電気信号を振動として出力する。言い換えると、骨伝導スピーカ21、22は、電気信号を振動(機械的振動)に変換して出力する。骨伝導スピーカ21、22は、モノラル音声の音声信号に基づく振動を出力してよい。モノラル音声では、基本的に、同内容の音声信号が同位相で出力されてよい。
The
骨伝導マイク30は、鼻hn(鼻部、例えば鼻軟骨)の両脇を挟むように配置され、鼻腔の振動を音声に変換する一対の振動センサ31、32と、鼻hnを跨ぐように振動センサ31、32を連結するU字形のクリップ35とを含む。なお、振動センサ31、32は、左右一対でなく、いずれか一方にだけ設けられてもよい。クリップ35は、一対の振動センサ31、32が鼻hnを両側から押圧できるようにバネ性を有する材料(例えば金属を樹脂で被覆したもの、樹脂そのもの)で成形されてよい。振動センサ31、32は、鼻hn(鼻部)のいずれかの位置に接触する。
The
振動センサ31、32は、圧電素子、およびこの圧電素子を覆う被覆材で構成されてよい。被覆材には、鼻腔に当たる肌表面との密着性が良くなるように樹脂やシリコーンハイドロゲル等のゲル素材が用いられてよい。ゲル素材は、軟質材料の一例であり、他の素材でもよい。振動センサ31、32は、クリップ35が鼻hnの両脇に嵌められていない状態では、略球形の形状をしているが、クリップ35が鼻hnの両脇に嵌められると、クリップ35に押圧されて僅かに扁平してよい。
The
振動センサ31、32は、骨導音を検出する。骨導音は、人物hmが口hoを動かして話すことで、鼻腔にその振動が伝わり、振動として検出される。言い換えると、振動センサ31、32つまり骨伝導マイク30は、鼻hnの周囲で発生する振動(機械的振動)を検出して電気信号に変換する。なお、振動センサ31、32は、鼻腔の振動を音声に変換するものに限られず、喉元に密着するように配置され、喉の振動を音声に変換するものであってもよい。骨導音には、会話の他、スマートフォンやAI(artificial intelligence)スピーカ等の操作音が含まれてもよく、その他の音が含まれてもよい。
The
フレーム10の内部には、通信モジュール41およびバッテリ45が収容される。通信モジュール41の通信には、BLE(Bluetooth(登録商標)Low Energy )通信が用いられてよい。BLE通信が用いられる場合、アンテナは、例えば3cm−12cmで成形されるので、フレームの一部として形成されてもよいし、フレーム内に収容されてもよい。なお、BLE通信に限らず、無線LAN(local area network )等の通信が用いられてもよい。
The
通信モジュール41は、フレーム10の左右のどちらか一方に収容されてよい。また、バッテリ45は、通信モジュール41とは反対側のフレーム10に収容されてよい。なお、通信モジュール41及びバッテリ45は、フレーム10の片側にだけ収容され、フレーム10の振動の伝達特性を揃えてもよい。
The
骨伝導ヘッドセット5では、フレーム10の中央部に、骨伝導マイク30が配置される。骨伝導マイク30の振動センサ31、32は、フレーム10の中央部に対して同じ長さの接続線(クリップ35の一部)を介して接続されてよい。この場合、左側の骨伝導スピーカ21から伝わる振動と、右側の骨伝導スピーカ22から伝わる振動とがほぼ同時に骨伝導マイク30に到達するように設計し易い。また、骨伝導ヘッドセット5を用いた場合、骨伝導スピーカ21、22によって耳hyが塞がれないので、気導音を聴くことができる。したがって、耳から入ってくる環境音を聴くことが可能である。なお、骨伝導スピーカ21、22が耳の一部を塞いでもよい。この場合でも、耳の他部を環境音が通過することで、装着者は環境音を聴取できる。
In the
図3は、比較例の骨伝導ヘッドセット105の結線を示す図である。この骨伝導ヘッドセット105では、左側の骨伝導スピーカ21と、右側の骨伝導スピーカ22とが同位相で音を出力するように、左側の骨伝導スピーカ21のプラス出力ライン25pと、右側の骨伝導スピーカ22のプラス出力ライン26pとが接続され、左側の骨伝導スピーカ21のマイナス出力ライン25mと、右側の骨伝導スピーカ22のマイナス出力ライン26mとが接続される。プラス出力ライン25p及びプラス出力ライン26pは、音源の一例であるスマートフォン80に繋がる通信モジュール41の音声プラス出力端子(正極)に接続される。マイナス出力ライン25m及びマイナス出力ライン26mは、スマートフォン80に繋がる通信モジュール41の音声マイナス出力端子(負極)に接続される。また、スマートフォン80には、骨伝導マイク30の信号が入力されるマイク入力端子の他、スピーカ出力(+)、スピーカ出力(−)、グランドの端子が設けられる。
FIG. 3 is a diagram showing connection of the
図4は、第1の実施形態の骨伝導ヘッドセット5の結線を示す図である。この骨伝導ヘッドセット5では、左側の骨伝導スピーカ21と、右側の骨伝導スピーカ22とが逆位相、つまり位相が180°異なる信号(反転した信号)で音を振動として出力するように、左側の骨伝導スピーカ21のプラス出力ライン25pと、右側の骨伝導スピーカ22のマイナス出力ライン26mとが接続され、左側の骨伝導スピーカ21のマイナス出力ライン25mと、右側の骨伝導スピーカ22のプラス出力ライン26pとが接続される。マイナス出力ライン25m及びプラス出力ライン26pは、スマートフォン80に繋がる通信モジュール41の音声プラス出力端子(正極)に接続される。プラス出力ライン25p及びマイナス出力ライン26mは、スマートフォン80に繋がる通信モジュール41の音声マイナス出力端子(負極)に接続される。
FIG. 4 is a diagram illustrating connection of the
図5は、左右の骨伝導スピーカ21,22からそれぞれ出力される振動が骨伝導マイク30に伝播する様子を示す図である。左側の骨伝導スピーカ21から、一例として音圧信号S1による振動が出力される。この音圧信号S1は、タイミングt1,t2,t3でそれぞれ負の極大値、値0、正の極大値を示す。一方、右側の骨伝導スピーカ22から、一例として音圧信号S2による振動が出力される。この音圧信号S2は、タイミングt1,t2,t3でそれぞれ正の極大値、値0、負の極大値を示す。
FIG. 5 is a diagram showing how the vibrations output from the left and right
左側のフレーム部分10Lを経由して、音圧信号S1による振動が、矢印eに示すように骨伝導マイク30に伝わる。同様に、右側のフレーム部分10Rを経由して、音圧信号S2による振動が、矢印fに示すように骨伝導マイク30に伝わる。骨伝導マイク30は、互いに打ち消し合うような位相を有する、これらの振動を検知し、検知した振動を音に変換して出力する。右側のフレーム部分10Rから伝わる振動による音圧信号S2dと、左側のフレーム部分10Lから伝わる振動による音圧信号S1dとが完全に打ち消し合うような、理想的な状態の場合、骨伝導マイク30は、ほぼ値0の音圧信号Smを出力する。この場合、右側のフレーム部分10Rから骨伝導マイク30に振動が伝わる伝播時間dt1と、左側のフレーム部分10Lから骨伝導マイク30に振動が伝わる伝播時間dt2とが、揃っている。
Via the
なお、本実施形態では、骨伝導マイク30は、左右の骨伝導スピーカ21,22から出力される振動を両方検知していたが、振動センサ31,32のうち、右の振動センサ32は、右の骨伝導スピーカ22から出力される振動を主に検知し、左の振動センサ31は、左の骨伝導スピーカ21から出力される振動を主に検知するようにしてもよい。この場合、骨伝導マイク30は、左右の振動センサ31,32で検知された振動(音)を合算することで、左右の骨伝導スピーカ21,22から出力される振動を打ち消すことか可能である。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、フレーム10の形状は左右対称であったが、フレーム10の形状を左右非対称とし、左右のフレーム部分の材質を変えることで、骨伝導マイク30に振動が伝搬する時間や振幅を揃えてもよい。この場合、フレーム10の中央部に、振動センサ31、32が接続されなくても、左右の骨伝導スピーカ21、22からの音圧信号S1、S2が互いに打ち消し合うことがあり得る。これにより、フレーム10のデザインの自由度が拡がる。
In the present embodiment, the shape of the
また、骨伝導スピーカ21、22から出力される振動(音)の波長が予め固定されている場合、振動(音)の波形の山と谷とが一致する位置に、骨伝導マイク30を配置することでも、左右非対称のフレーム形状にすることもできる。この場合も、フレーム10の中央部に、振動センサ31、32が接続されなくても、左右の骨伝導スピーカ21、22からの音圧信号S1、S2が互いに打ち消し合うことがあり得る。このように、左右の骨伝導スピーカ21、22及び左右の振動センサ31、32がフレーム10に一体化されている限り、フレームの形状を変更することは可能である。
When the wavelength of the vibration (sound) output from the
図6は、骨伝導マイク30で検出された振動による音圧の周波数特性を示すグラフである。グラフの縦軸は音圧(dB)を表し、横軸は周波数(Hz)を表す。実線の信号波形g1は、第1の実施形態の骨伝導スピーカ21、22から出力される振動を検出した場合の音圧の周波数特性を表す。破線の信号波形g2は、比較例の骨伝導スピーカ21、22から出力される振動を検出した場合の音圧の周波数特性を表す。
FIG. 6 is a graph showing a frequency characteristic of sound pressure due to vibration detected by the
100Hz〜10000Hzの音域では、比較例の骨伝導スピーカ21、22から出力される振動と比べ、第1の実施形態の骨伝導スピーカ21、22から出力される振動はおおむね小さい。特に、100Hz〜3000Hzの音域、例えば人が主に発する音域では、比較例の骨伝導スピーカ21、22から出力される振動と比べ、第1の実施形態の骨伝導スピーカ21、22から出力される振動は明らかに小さい。これは、100Hz〜3000Hzの音域では、3000Hz以上の音域と比較して波長が長く、振動センサ31,32を繋ぐU字形のクリップ35の影響を比較的小さいことが一因と考えられる。
In the range of 100 Hz to 10000 Hz, the vibration output from the
一般に、通話は、送話と受話が時間的に区別されることなく行われる。骨伝導スピーカと骨伝導マイクがフレームに取り付けられた一体型の骨伝導ヘッドセットを用いて通話を行う場合、受信した信号による振動が骨伝導スピーカから出力されると、骨伝導マイクがこの振動を拾ってしまい、エコー現象が発生するおそれがある。なお、トランシーバの場合、送話と受話のタイミングが切り替わるので、このようなことは発生し難い。 In general, a telephone call is made without distinction in time between transmission and reception. When a call is made using an integrated bone conduction headset in which a bone conduction speaker and a bone conduction microphone are attached to a frame, when a vibration due to a received signal is output from the bone conduction speaker, the bone conduction microphone generates the vibration. They may be picked up and cause an echo phenomenon. In the case of a transceiver, since the timing of transmission and reception is switched, such a case is unlikely to occur.
これに対し、例えば、2人の人物hm,hfが骨伝導ヘッドセット5を用いて通話する場合を想定する。人物hmが言葉を発すると、人物hmの骨伝導マイク30はその振動を検知する。人物hmの骨伝導ヘッドセット5は、検知された振動による信号を、通信モジュール41を介して、人物hfの骨伝導ヘッドセット5に送信する。
On the other hand, it is assumed that two persons hm and hf talk using the
人物hfの骨伝導スピーカ21,22は、受信した信号による振動を出力する。このとき、左右の骨伝導スピーカ21,22から出力される、位相が180°異なる2つの振動は、フレーム10の中央部にある骨伝導マイク30で打ち消し合い、抑制される。
The
人物hfの骨伝導マイク30は、抑制された振動による信号を入力し、人物hfの骨伝導ヘッドセット5は、抑制された振動による信号を、人物hmの骨伝導ヘッドセット5に送信する。人物hmの骨伝導ヘッドセット5では、自分(相手側)が発した音(言葉)が抑制されているので、エコー現象が抑制される。
The
このように、骨伝導ヘッドセット5は、人体(生命体の一例)(例えば人物hm)の鼻部(例えば鼻hn)の振動(機械的振動)を検出して電気信号に変換する骨伝導マイク30と、電気信号を機械的振動に変換する2つの骨伝導スピーカ21,22(第1の骨伝導スピーカ、第2の骨伝導スピーカの一例)と、骨伝導マイク30と2つの骨伝導スピーカ21,22とが取り付けられたフレーム10と、を備えてよい。骨伝導マイク30は、フレーム10の中央部にクリップ35を介して配置される左右一対の振動センサ31,32を有してよい。2つの骨伝導スピーカに含まれる右側の骨伝導スピーカ22(第1の骨伝導スピーカ)及び左側の骨伝導スピーカ21(第2の骨伝導スピーカ)は、フレーム10の中央部に対して対称に配置されてよい。右側の骨伝導スピーカ22から出力される電気信号の位相は、反転されず、左側の骨伝導スピーカ22から出力される電気信号の位相は、180度反転される。または、右側の骨伝導スピーカ22から出力される電気信号の位相は、180度反転され、左側の骨伝導スピーカ22から出力される電気信号の位相は、反転されなくてもよい。なお、骨伝導スピーカーは、3つ以上であってもよい。なお、上記の180度は、180度からの多少のずれを許容してよく、略180度でよい。
As described above, the
これにより、骨伝導ヘッドセット5では、右側の骨伝導スピーカ22から出力される振動と、左側の骨伝導スピーカ22から出力される振動とが、打ち消し合う。骨伝導マイク30は、骨伝導スピーカ21,22から出力された振動をほとんど検出しなくなる。これにより、骨伝導ヘッドセット5は、骨伝導スピーカ22からの出力がフレーム10を介して骨伝導マイク30に入力されることを抑制できる。
Thus, in the
また、骨伝導を利用しない通常の空気振動を介したスピーカ及びマイクを用いる場合にも、スピーカから出力された音響がマイクに入力され得る。しかし、骨伝導では空気振動ではなく人体に生じる機械的振動を扱うので、骨伝導マイクには小さな振動でも入力され易い。そのため、空気振動を介したマイクの入力と比較すると、骨伝導スピーカ22からの出力がフレーム10を介して骨伝導マイク30に入力されることを抑制可能であることは、大変有益である。
Also, when using a speaker and a microphone through normal air vibration that does not use bone conduction, sound output from the speaker can be input to the microphone. However, since bone conduction deals with mechanical vibration generated in the human body instead of air vibration, even a small vibration is easily input to the bone conduction microphone. Therefore, it is very useful to be able to suppress the output from the
また、骨伝導ヘッドセット5は、例えばスマートフォン80との間で、BLE通信(電気信号の通信の一例)を行う通信モジュール41を更に備えてよい。左側の骨伝導スピーカ21のマイナス出力ライン25m、及び右側の骨伝導スピーカ22のプラス出力ライン26pは、スマートフォン80に繋がる通信モジュール41の音声プラス出力端子(正極)(音声出力端子の正極の一例)、例えば右チャネルに接続されてよい。左側の骨伝導スピーカ21のプラス出力ライン25p、及び右側の骨伝導スピーカ22のマイナス出力ライン26mは、スマートフォン80に繋がる通信モジュール41の音声マイナス出力端子(負極)(音声出力端子の負極の一例)、例えば左チャネルに接続されてよい。
Further, the
これにより、骨伝導ヘッドセット5は、出力ライン(配線)を入れ替えるだけの簡単な構成で、容易に振動を打ち消すことができる。
Thus, the
また、フレーム10は、硬質材料を含む材料で形成されてよい。
Further, the
フレーム10が硬質であると、振動(機械的振動)がフレーム10上を伝達され易い。この場合でも、骨伝導ヘッドセット5は、左右の音圧信号を相殺することで、骨伝導スピーカ50から骨伝導マイク30への振動による入力を軽減できる。
When the
また、骨伝導ヘッドセット5は、スマートフォン80(他の通信モジュールの一例)との間で通信する通信モジュール41を備えてよい。通信モジュール41は、骨伝導マイク30から振動により入力された電気信号を送信し、骨伝導スピーカ21,22から振動により出力される電気信号を受信してよい。
In addition, the
これにより、骨伝導ヘッドセット5は、複数の通信モジュール間で通信が行われ、例えば人物hm、hfの2者間で通話が行われる場合でも、人物hmの発声による音声が人物hfの骨伝導ヘッドセットを介して人物hmに戻ってくるエコー現象を抑制できる。
As a result, the
なお、第1の実施形態では、フレーム10内に通信モジュール41とバッテリ45が収容されたが、フレーム10に着脱自在に外付けされてもよい。この場合、通信モジュール41の動作確認や、バッテリ45の交換・充電等が容易となる。
In the first embodiment, the
(第1の実施形態の変形例1)
第1の実施形態では、左側の骨伝導スピーカ21と、右側の骨伝導スピーカ22とが反転された信号で逆位相の音を出力するために、左右の骨伝導スピーカ21、22に入力される信号線の結線を入れ替えた。つまり、左側の骨伝導スピーカ21のプラス出力ライン25pと、右側の骨伝導スピーカ22のマイナス出力ライン26mとを接続し、左側の骨伝導スピーカ21のマイナス出力ライン25mと、右側の骨伝導スピーカ22のプラス出力ライン26pとを接続することを例示した。
(
In the first embodiment, the left
変形例1では、骨伝導スピーカ21、22に入力される信号線の結線を入れ替えることなく、骨伝導ヘッドセット5が、左右の骨伝導スピーカ21、22の一方に入力される電気信号の位相を反転させることで、左側の骨伝導スピーカ21と、右側の骨伝導スピーカ22とが反転した信号で逆位相の音を出力できるようにする。
In the first modification, the
例えば、骨伝導ヘッドセット5は、通信モジュール41を介して、スマートフォン80から受信した電気信号を入力し、位相を180°反転させた電気信号を出力し、一方の骨伝導スピーカに入力する制御部を備える。制御部は、左右いずれかの骨伝導スピーカ21から出力される電気信号の位相を反転するための信号処理を行ってよい。つまり、制御部は、プロセッサが位相反転のためのプログラムを実行することで、左右いずれかの骨伝導スピーカ21から出力される電気信号の位相を反転させてよい。制御部は、通信モジュール41及びバッテリ45と共に、フレーム10内に収容されてよい。
For example, the
このように、変形例1における骨伝導ヘッドセット5は、電気信号の位相を制御する制御部を更に備えてよい。制御部は、右側の骨伝導スピーカ22から出力される電気信号の位相を反転せずに、電気信号を骨伝導スピーカ22へ送ってよい。制御部は、左側の骨伝導スピーカ21から出力される電気信号の位相を180度反転して、電気信号を骨伝導スピーカ21へ送ってよい。
As described above, the
これにより、骨伝導ヘッドセット5は、左右の骨伝導スピーカ21、22とスマートフォン80に接続される通信モジュール41との接続関係(配線)を変えずに電気的な処理で左右の骨伝導スピーカ21、22から出力される電気信号を相殺できる。よって、骨伝導ヘッドセット5は、簡易な構成により、骨伝導スピーカ21、22から骨伝導マイク30への振動の回り込みを低減できる。
As a result, the
(第1の実施形態の変形例2)
変形例2では、メガネタイプのフレームを有する骨伝導ヘッドセットを示す。図7は、第1の実施形態の変形例2におけるメガネタイプの骨伝導ヘッドセット5Aの外観を示す図である。メガネフレーム10Aの左右のテンプル111L,111Rの下側には、それぞれ左右の骨伝導スピーカ21,22が取り付けられる。メガネフレーム10Aのブリッジ112には、骨伝導マイク30が取り付けられる。
(
この場合、骨伝導マイク30のクリップ35は、メガネフレーム10Aのクリングスを兼ねてもよい。振動センサ31,32は、鼻を挟むようにしてメガネフレームを支持するパッドを兼ねてもよい。メガネフレーム10Aのリムには、度付きレンズや偏光レンズが嵌め込まれてよいし、度無しレンズがはめ込まれてもよいし、レンズ無しで開口が形成されてもよい。
In this case, the
この変形例2におけるメガネタイプの骨伝導ヘッドセット5Aでは、骨伝導ヘッドセット5Aがメガネと一体化される。したがって、メガネをかける必要のある人にとっては、メガネフレームと骨伝導ヘッドセット5Aのフレームを別々に顔面に掛ける必要がなく、また、メガネが邪魔になることなく、使い勝手が良くなる。また、メガネフレームは、骨伝導ヘッドセット5のフレーム10と比べて、太くかつ長いので、その内部に収容される通信モジュール41及びバッテリ45の配置の自由度を向上できる。また、メガネフレームは、通信モジュール41やバッテリ45の他、カメラ等の装置を収容してもよい。
In the glasses-type
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、骨伝導スピーカ21、22に入力される電気信号の位相を反転させ、骨伝導マイク30で検知される、骨伝導スピーカ21、22からの振動を打ち消していた。第2の実施形態では、骨伝導スピーカ21、22に入力される電気信号の位相を反転させると共に、骨伝導マイク30の出力を遮断する場合を示す。
(Second embodiment)
In the first embodiment, the phases of the electric signals input to the
第2の実施形態における骨伝導ヘッドセットは第1の実施形態とほぼ同一の構成を有する。第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略する。 The bone conduction headset according to the second embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
図8は、第2の実施形態における骨伝導ヘッドセット5Bの回路を示す図である。骨伝導スピーカ21,22は、第1の実施形態と同様、位相が反転するように、結線される。即ち、左側の骨伝導スピーカ21と、右側の骨伝導スピーカ22とが逆位相の(反転した信号)で振動(音)を出力するように、左側の骨伝導スピーカ21のプラス出力ライン25pと、右側の骨伝導スピーカ22のマイナス出力ライン26mとが接続され、左側の骨伝導スピーカ21のマイナス出力ライン25mと、右側の骨伝導スピーカ22のプラス出力ライン26pとが接続される。
FIG. 8 is a diagram illustrating a circuit of the
また、この骨伝導ヘッドセット5Bは、通信モジュール41から骨伝導スピーカ21,22に伝送される電気信号が閾値th以上である場合、つまり骨伝導スピーカ21,22から出力される振動(音)が大きくなる場合、骨伝導マイク30から通信モジュール41へ伝送される電気信号を遮断する。このため、骨伝導ヘッドセット5Bは、入力遮断回路200を含む。入力遮断回路200は、ダイオード201、コンデンサ202、およびトランジスタ203を有する。ダイオード201は、骨伝導スピーカ21,22に入力される交流信号を直流信号に変換する変換回路である。トランジスタ203およびコンデンサ202は、骨伝導マイク30から通信モジュール41へ伝送される電気信号を遮断する遮断回路を形成する。
Further, the
また、骨伝導ヘッドセット5Bは、骨伝導マイク30で変換された電気信号を増幅して通信モジュール41に伝送する増幅回路250を含む。入力遮断回路200及び増幅回路250は、フレーム10の内部に収容される。
Further, the
具体的に、ダイオード201のアノードは、通信モジュール41を介して無線接続されるスマートフォン80の音声プラス出力端子と、左側の骨伝導スピーカ21のマイナス出力ライン25mと、右側の骨伝導スピーカ22のプラス出力ライン26pとに接続される。ダイオード201のカソードは、トランジスタ203のベースに接続されると共に、電解コンデンサであるコンデンサ202の一端に接続される。コンデンサ202の他端は接地される。コンデンサ202には、ダイオード201によって直流に変換された電荷が蓄えられる。つまり、コンデンサ202の電圧は、骨伝導スピーカ22のプラス出力ライン26pに入力され、ダイオード201で整流される電気信号によって充電された電圧である。コンデンサ202の電圧は、骨伝導スピーカ22のプラス出力ライン26pに入力される電気信号に応じて変動する変動値である。
Specifically, the anode of the
トランジスタ203は、NPN型のトランジスタであり、ダイオード201がオンすることによって流れるベース電流によって、骨伝導マイク30の入力端子に接続されたコレクタと、接地されたエミッタとの間をオン/オフに切り替える。なお、トランジスタ203は、他のトランジスタでもよい。
The
入力遮断回路200では、右側の骨伝導スピーカ22のプラス出力ライン26pに、大きな振動(音)に相当する閾値th以上の電気信号が入力されると、ダイオード201が導通(オン)する。この閾値thは、コンデンサ202の電圧にダイオード201の順方向電圧(約0.6v)を加えた値である。コンデンサ202に電荷が蓄積されていない状態では、閾値thは、ダイオード201の順方向電圧(約0.6v)となる。
In the
ダイオード201が導通すると、トランジスタ203のベースに電流が流れ、トランジスタ203がオンになる。トランジスタ203がオンになると、コレクタ−エミッタ間が導通し、骨伝導マイク30の出力は、接地される(値0になる)。つまり、骨伝導マイク30で振動(音)が検知されなくなる。
When the
一方、右側の骨伝導スピーカ22のプラス出力ライン26pに、所定値未満の電気信号が入力されていると、ダイオード201が非導通(オフ)である。この場合、トランジスタ203はオフである。したがって、骨伝導マイク30の出力は、増幅回路250に入力される。なお、骨伝導マイク30の入力端子には、左側の骨伝導スピーカ21及び右側の骨伝導スピーカ22から打ち消された振動が伝わる。
On the other hand, when an electric signal of less than a predetermined value is input to the
なお、ダイオード201のアノードは、通信モジュール41を介して無線接続されるスマートフォン80の音声マイナス出力端子と、左側の骨伝導スピーカ21のプラス出力ライン25pと、右側の骨伝導スピーカ22のマイナス出力ライン26mとに接続されても、同様に動作させることが可能である。
The anode of the
また、増幅回路250は、トランジスタ251、抵抗R1,R2及びコンデンサC1を有し、骨伝導マイク30で検出された振動(音)の入力信号を増幅して出力する。
The
この骨伝導ヘッドセット5Bは、骨伝導スピーカ21、22から出力される振動の大きさ(つまり電気信号の信号レベル)が閾値th未満である場合、左右の骨伝導スピーカ21、22から出力される振動を反転させることで、骨伝導マイク30で検出される、骨伝導スピーカから伝わる振動を抑える。一方、骨伝導スピーカ21、22から出力される振動の大きさ(つまり電気信号の信号レベル)が閾値th以上である場合、骨伝導ヘッドセット5Bは、骨伝導マイク30で振動が検出されないようにする。これにより、骨伝導スピーカ21、22から出力される振動が大きく、位相を反転させただけでは、振動の全てを打ち消すことが困難な状況であっても、骨伝導ヘッドセット5Bは、骨伝導マイク30の出力を遮断できる。つまり、骨伝導スピーカ21、22から出力される振動を骨伝導マイク30で一層検出しないで済む。これにより、骨伝導ヘッドセット5Bは、骨伝導マイク30が大きな振動を拾ってしまうことを防止できる。また、人物hmが骨伝導マイク30を使用し、自ら発話した音を骨伝導スピーカ21、22の振動で聴く場合でも、骨伝導ヘッドセット5Bは、大きな振動によるハウリングを抑制できる。
This
このように、第2の実施形態の骨伝導ヘッドセット5Bは、右側の骨伝導スピーカ22に入力される交流信号を直流信号に変換するダイオード201(変換回路の一例)と、変換された直流信号の信号レベルが閾値th以上である場合、骨伝導マイク30から通信モジュール41へ伝送される電気信号を遮断する入力遮断回路200と、を備えてよい。
As described above, the
これにより、例えば、通話時の相手側の声が大きい場合に、電気信号の信号レベルが閾値th以上となり、骨伝導マイク30から出力される電気信号が、通信モジュール41に到達する前に遮断される。よって、骨伝導ヘッドセット5Bは、骨伝導スピーカ21、22から振動で出力される前に、骨伝導マイク30からの出力を遮断でき、その後に振動で出力された信号が骨伝導マイク30を介して通信モジュール41に到達することを回避でき、エコー現象やハウリング現象を抑制できる。
Thus, for example, when the voice of the other party during a call is loud, the signal level of the electric signal becomes equal to or higher than the threshold th, and the electric signal output from the
また、電気信号の信号レベルが閾値th以上とならず、骨伝導マイク30から出力される電気信号が遮断されなくても、第1の実施形態のように結線が入れ替えられていることにより、骨伝導ヘッドセット5Bは、骨伝導スピーカ21、22からの電気信号が相互に打ち消されることで、骨伝導マイク30へ入力されることを抑制できる。
Further, even if the signal level of the electric signal does not exceed the threshold th and the electric signal output from the
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、骨伝導スピーカ21、22に入力される電気信号が閾値th以上に大きい場合、単に骨伝導マイク30の出力を遮断する場合を示す。つまり、第3の実施形態では、第2の実施形態と比べ、骨伝導スピーカ21、22に入力される電気信号の位相を反転させない場合を示す。第3の実施形態における骨伝導ヘッドセットにおいて、第2の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, a case where the output of the
図9は、第3の実施形態における骨伝導ヘッドセット5Cの回路を示す図である。第2の実施形態と同一の構成要素には同一の符号が付されている。この骨伝導ヘッドセット5Cでは、比較例の骨伝導スピーカと同様、左右の骨伝導スピーカ21,22から出力される振動の位相を揃えたまま、骨伝導スピーカ21、22に入力される電気信号の大きさが閾値th以上である場合、骨伝導マイク30の出力を遮断する。
FIG. 9 is a diagram showing a circuit of a
一方、骨伝導スピーカ21、22から出力される振動の大きさ(つまり電気信号の信号レベル)が閾値th未満である場合、左右の骨伝導スピーカ21、22から出力される信号を反転させていないので、骨伝導マイク30は、これらの振動を検出することになる。ただし、この振動のレベルは小さいので、エコーの発生の規模が小さく、人物hm(ユーザ)の使い心地に影響を与えないレベルであり得る。
On the other hand, when the magnitude of the vibration output from the
このように、第3の実施形態の骨伝導ヘッドセット5Cは、右側の骨伝導スピーカ22に入力される交流信号を直流信号に変換するダイオード201(変換回路の一例)と、変換された直流信号の信号レベルが閾値th以上である場合、骨伝導マイク30から通信モジュール41へ伝送される電気信号を遮断する入力遮断回路200と、を備えてよい。
As described above, the
これにより、例えば、通話時の相手側の声が大きい場合に、電気信号の信号レベルが閾値th以上となり、骨伝導マイク30から出力される電気信号が、通信モジュール41に到達する前に遮断される。よって、骨伝導ヘッドセット5Bは、骨伝導スピーカ21、22から振動で出力される前に、骨伝導マイク30からの出力を遮断でき、その後に振動で出力された信号が骨伝導マイク30を介して通信モジュール41に到達することを回避でき、エコー現象やハウリング現象を抑制できる。
Thus, for example, when the voice of the other party during a call is loud, the signal level of the electric signal becomes equal to or higher than the threshold th, and the electric signal output from the
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although various embodiments have been described with reference to the drawings, it is needless to say that the present disclosure is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the scope of the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present disclosure. I understand.
上記実施形態では、骨伝導マイク30は、鼻hnの両脇を挟むように取り付けられ、鼻部の皮膚の振動を検知した。骨伝導マイク30は、骨導音として検知可能な箇所に取り付けられていればよく、例えば、外耳道や頬等に取り付けられてもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、骨伝導スピーカ21、22は、通信モジュール41により受信された信号に基づく振動が出力されるが、これに限られない。例えば、第1の実施形態のように結線を入れ替えた状態で、骨伝導スピーカ21、22が、メモリに保持された音声信号に基づく振動を出力してもよい。この場合でも、骨伝導ヘッドセットは、骨伝導スピーカ21、22から出力された振動が打ち消し合い、骨伝導マイク30に入力されることを抑制できる。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、プロセッサは、物理的にどのように構成してもよい。また、プログラム可能なプロセッサを用いれば、プログラムの変更により処理内容を変更できるので、プロセッサの設計の自由度を高めることができる。プロセッサは、1つの半導体チップで構成してもよいし、物理的に複数の半導体チップで構成してもよい。複数の半導体チップで構成する場合、上記実施形態の各制御をそれぞれ別の半導体チップで実現してもよい。この場合、それらの複数の半導体チップで1つのプロセッサを構成すると考えることができる。また、プロセッサは、半導体チップと別の機能を有する部材(コンデンサ等)で構成してもよい。また、プロセッサが有する機能とそれ以外の機能とを実現するように、1つの半導体チップを構成してもよい。また、複数のプロセッサが1つのプロセッサで構成されてもよい。 In the above embodiment, the processor may be physically configured in any manner. Further, if a programmable processor is used, the processing content can be changed by changing the program, so that the degree of freedom in designing the processor can be increased. The processor may be configured by one semiconductor chip or may be physically configured by a plurality of semiconductor chips. In the case of configuring with a plurality of semiconductor chips, each control of the above-described embodiment may be realized by separate semiconductor chips. In this case, it can be considered that one processor is constituted by the plurality of semiconductor chips. Further, the processor may be configured by a member (such as a capacitor) having a different function from the semiconductor chip. In addition, one semiconductor chip may be configured so as to realize the functions of the processor and other functions. Further, a plurality of processors may be constituted by one processor.
本開示は、骨伝導マイクと骨伝導スピーカがフレームで一体化された骨伝導ヘッドセットの場合でも、骨伝導スピーカからの振動の出力がフレームを介して骨伝導マイクに入力されることを抑制できる骨伝導ヘッドセット等に有用である。 According to the present disclosure, even in the case of a bone conduction headset in which a bone conduction microphone and a bone conduction speaker are integrated with a frame, the output of vibration from the bone conduction speaker can be suppressed from being input to the bone conduction microphone via the frame. Useful for bone conduction headsets and the like.
5,5A,5C,105 骨伝導ヘッドセット
10 フレーム
10A メガネフレーム
21,22 骨伝導スピーカ
25p,26p プラス出力ライン
25m,26m マイナス出力ライン
30 骨伝導マイク
31,32 振動センサ
35 クリップ
41 通信モジュール
45 バッテリ
80 スマートフォン
111L,111R テンプル
200 入力遮断回路
201 ダイオード
202 コンデンサ
203,251 トランジスタ
250 増幅回路
C1 コンデンサ
hm 人物
hn 鼻
ho 口
hy 耳
R1,R2 抵抗
5, 5A, 5C, 105
Claims (6)
電気信号を機械的振動に変換する少なくとも2つの骨伝導スピーカと、
前記骨伝導マイクと少なくとも2つの前記骨伝導スピーカとが取り付けられたフレームと、
を備え、
前記骨伝導マイクは、前記フレームの中央部に配置され、
少なくとも2つの前記骨伝導スピーカに含まれる第1の骨伝導スピーカ及び第2の骨伝導スピーカは、前記フレームの前記中央部を対して対称に配置され、
前記第1の骨伝導スピーカから出力される電気信号の位相は、反転されず、
前記第2の骨伝導スピーカから出力される電気信号の位相は、略180度反転される、
骨伝導ヘッドセット。 A bone conduction microphone that detects mechanical vibration of the nose of a living organism and converts it into an electrical signal;
At least two bone conduction speakers that convert electrical signals into mechanical vibrations;
A frame on which the bone conduction microphone and at least two bone conduction speakers are mounted;
With
The bone conduction microphone is disposed at the center of the frame,
A first bone conduction speaker and a second bone conduction speaker included in at least two of the bone conduction speakers are symmetrically arranged with respect to the central portion of the frame,
The phase of the electric signal output from the first bone conduction speaker is not inverted,
The phase of the electric signal output from the second bone conduction speaker is inverted by about 180 degrees.
Bone conduction headset.
前記通信モジュールにおける音声出力端子の正極には、前記第1の骨伝導スピーカの正極と前記第2の骨伝導スピーカの負極とが接続され、
前記通信モジュールにおける音声出力端子の負極には、前記第1の骨伝導スピーカの負極と前記第2の骨伝導スピーカの正極が接続される、
請求項1に記載の骨伝導ヘッドセット。 A communication module that communicates the electric signal,
A positive electrode of the first bone conduction speaker and a negative electrode of the second bone conduction speaker are connected to a positive electrode of an audio output terminal of the communication module,
A negative electrode of the first bone conduction speaker and a positive electrode of the second bone conduction speaker are connected to a negative electrode of an audio output terminal of the communication module.
The bone conduction headset according to claim 1.
前記制御部は、
前記第1の骨伝導スピーカから出力される電気信号の位相を反転せずに、前記電気信号を前記骨伝導スピーカへ送り、
前記第2の骨伝導スピーカから出力される電気信号の位相を略180度反転して、前記電気信号を前記骨伝導スピーカへ送る、
請求項1に記載の骨伝導ヘッドセット。 A control unit that controls a phase of the electric signal,
The control unit includes:
Sending the electric signal to the bone conduction speaker without inverting the phase of the electric signal output from the first bone conduction speaker,
Inverting the phase of the electrical signal output from the second bone conduction speaker by approximately 180 degrees and sending the electrical signal to the bone conduction speaker;
The bone conduction headset according to claim 1.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の骨伝導ヘッドセット。 The frame is formed of a material including a hard material,
The bone conduction headset according to any one of claims 1 to 3.
前記通信モジュールは、
前記骨伝導マイクから振動により入力された電気信号を送信し、
前記骨伝導スピーカから振動により出力される電気信号を受信する、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の骨伝導ヘッドセット。 A communication module that communicates with another communication module,
The communication module,
Transmitting an electric signal input by vibration from the bone conduction microphone,
Receiving an electric signal output by vibration from the bone conduction speaker,
The bone conduction headset according to any one of claims 1 to 4.
電気信号を機械的振動に変換する少なくとも2つの骨伝導スピーカと、
前記骨伝導マイクと少なくとも2つの前記骨伝導スピーカとが取り付けられたフレームと、
を備え、
前記骨伝導マイクは、前記フレームの中央部に配置され、
少なくとも2つの前記骨伝導スピーカに含まれる第1の骨伝導スピーカ及び第2の骨伝導スピーカは、前記フレームの前記中央部を対して対称に配置され、
前記第1の骨伝導スピーカから出力される音圧信号と、前記第2の骨伝導スピーカから出力される音圧信号とは、前記中央部近傍で相殺される、
骨伝導ヘッドセット。 A bone conduction microphone that detects mechanical vibration of the nose of a living organism and converts it into an electrical signal;
At least two bone conduction speakers that convert electrical signals into mechanical vibrations;
A frame on which the bone conduction microphone and at least two bone conduction speakers are mounted;
With
The bone conduction microphone is disposed at the center of the frame,
A first bone conduction speaker and a second bone conduction speaker included in at least two of the bone conduction speakers are symmetrically arranged with respect to the central portion of the frame,
The sound pressure signal output from the first bone conduction speaker and the sound pressure signal output from the second bone conduction speaker are offset near the center.
Bone conduction headset.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018161596A JP2020036207A (en) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | Bone conduction head set |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113347525A (en) * | 2021-06-07 | 2021-09-03 | 音品电子(深圳)有限公司 | TWS Bluetooth headset with active noise reduction function and noise reduction method |
EP4167023A4 (en) * | 2020-12-25 | 2023-09-13 | Shenzhen Shokz Co., Ltd. | Eyeglasses |
WO2024046031A1 (en) * | 2022-09-02 | 2024-03-07 | 湖北星纪魅族科技有限公司 | Smart head-mounted apparatus and wearable system |
-
2018
- 2018-08-30 JP JP2018161596A patent/JP2020036207A/en active Pending
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