JP2021521486A - デュアルマイクイヤホンの振動除去装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、マイク装置を提供する。マイク装置は、マイク及び振動センサーを含んでもよい。マイクは、音声信号及び第１の振動信号を含む第１の信号を受信してもよい。振動センサーは、第２の振動信号を受信してもよい。そして、マイク及び振動センサーは、第１の振動信号が第２の振動信号に相殺され得るように構成される。

Description

本開示は、イヤホンのノイズ除去装置及び方法、特にデュアルマイクを使用することによってイヤホンの振動ノイズを除去する装置及び方法に関する。

骨伝導イヤホンは、着用者が耳を開いた状態で周囲の音を聞くことを可能にする場合があり、かつ市場でますます人気が高まっている。使用シナリオが複雑になるにつれ、通信における通信効果の要求はますます高まっている。通話中に、骨伝導イヤホンのハウジングの振動がマイクによって拾われる場合があり、これにより、通話中にエコー又は他の干渉が発生する場合がある。ブルートゥース（登録商標）チップと一体化されたいくつかのイヤホンでは、複数の信号処理方法は、風雑音耐性、エコー消去、デュアルマイクノイズ除去などのブルートゥース（登録商標）チップ上に統合されてもよい。しかしながら、通常の空気伝導ブルートゥース（登録商標）イヤホンと比較すると、骨伝導イヤホンによって受信される信号がより複雑であるため、信号処理方法を用いてノイズを除去することはより困難になり、文字の深刻な欠損、深刻な残響、ポップ音などが発生し、これにより、通信効果に深刻な影響を与える場合がある。いくつかの場合において、通信効果を確保するために、イヤホンに除振構造を設ける必要がある。しかしながら、イヤホンの容積の制限により、除振構造の容積も制限される場合がある。

本開示の一態様によれば、マイク装置を提供する。マイク装置は、マイク及び振動センサーを含んでもよい。マイクは、音声信号及び第１の振動信号を含む第１の信号を受信してもよい。振動センサーは、第２の振動信号を受信してもよい。そして、マイク及び振動センサーは、第１の振動信号が第２の振動信号に相殺され得るように構成される。

いくつかの実施形態では、振動センサーの空洞容積は、第２の振動信号に対する振動センサーの振幅周波数応答が、第１の振動信号に対するマイクの振幅周波数応答と同じであり、及び／又は第２の振動信号に対する振動センサーの位相周波数応答が、第１の振動信号に対するマイクの位相周波数応答と同じであるように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、振動センサーの空洞容積は、マイクの空洞容積に比例して、第２の振動信号に第１の振動信号を相殺させてもよい。

いくつかの実施形態では、振動センサーの空洞容積とマイクの空洞容積との比は、３：１から６．５：１の範囲にあってもよい。

いくつかの実施形態では、装置は、第２の振動信号によって第１の振動信号を相殺し、音声信号を出力するように構成された信号処理ユニットをさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態では、振動センサーは、密閉型マイク又はデュアルリンクマイクであってもよい。

いくつかの実施形態では、マイクは、前部空洞開口イヤホン又は後部空洞開口イヤホンであってもよく、振動センサーは、密閉した前部空洞及び密閉した後部空洞を備える密閉型マイクであってもよい。

いくつかの実施形態では、マイクは、前部空洞開口イヤホン又は後部空洞開口イヤホンであってもよく、振動センサーは、開放した前部空洞及び開放した後部空洞を備えるデュアルリンクマイクであってもよい。

いくつかの実施形態では、マイクの前部空洞開口は、前部空洞の上部又は側壁に少なくとも１つの開口部を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、マイク及び振動センサーは、独立して同じハウジングに接続されてもよい。

いくつかの実施形態では、装置は、振動ユニットをさらに含んでもよい。振動ユニットの少なくとも一部は、ハウジング内に配置されてもよい。そして、振動ユニットは、第１の振動信号及び第２の振動信号を生成してもよい。マイクと振動センサーは、ハウジングにある隣接する位置、又は振動ユニットに対してハウジングにある対称な位置に配置されてもよい。

いくつかの実施形態では、マイク又は振動センサーとハウジングとの間の接続は、カンチレバー接続、周辺接続、又は基板接続のうちの１つを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、マイク及び振動センサーは、両方とも微小電気機械システムマイクであってもよい。

本開示の他の態様によれば、イヤホンシステムを提供する。イヤホンシステムは、振動スピーカー、マイク装置、及びハウジングを含んでもよい。振動スピーカー及びマイク装置は、ハウジング内に配置されてもよく、マイク装置は、マイク及び振動センサーを含んでもよい。マイクは、音声信号及び第１の振動信号を含む第１の信号を受信してもよい。振動センサーは、第２の振動信号を受信し、第１の振動信号及び第２の振動信号は、振動スピーカーの振動によって生成されてもよい。そして、マイク及び振動センサーは、第１の振動信号が第２の振動信号に相殺され得るように構成されてもよい。

従来技術と比較して、本開示の有益な効果は、
１．構造設計とアルゴリズムの組み合わせを使用して、イヤホン内の振動ノイズをより効果的に除去することと、
２．特別に設計された振動センサー（例えば、骨伝導マイク、密閉型マイク、又はデュアルリンクマイク）を使用して、振動ノイズ信号のみが拾われるようにイヤホン内の気導音信号を効果的にシールドすることと、
３．構造設計を使用して、振動ノイズ信号に対する振動センサー（例えば、骨伝導マイク、密閉型マイク、デュアルリンクマイク）の振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答を空気伝導マイクと一致させることにより、より優れたノイズ除去効果を実現することと、を含む。

本開示の実施形態に関する技術的解決策を説明するために、実施形態を説明するために使用される図面を以下に簡単に説明する。明らかに、以下で説明される図面は、本開示のいくつかの実施例又は実施形態にすぎない。当業者は、さらなる創造的な努力なしに、これらの図面に従って本開示を他の同様のシナリオに適用することができる。文脈から明らかに得られない限り、又は文脈上他に示されていない限り、図面内の同じ数字は同じ構造又は動作を指すものとする。

本開示のいくつかの実施形態に係るデュアルマイクイヤホンの構造を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る振動ノイズを除去するための信号処理方法を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る振動ノイズを除去するための信号処理方法を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る振動ノイズを除去するための信号処理方法を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るイヤホンのハウジングの構造を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るイヤホンのハウジングにある異なる位置に配置されたマイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るイヤホンのハウジングにある異なる位置に配置されたマイクの位相周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るハウジングに接続されたマイク又は振動センサーを示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るハウジングにある異なる位置に接続されたマイク又は振動センサーの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るハウジングにある異なる位置に接続されたマイク又は振動センサーの位相周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るハウジングに接続されたマイク又は振動センサーを示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るハウジングにある異なる位置に接続されたマイク又は振動センサーの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るハウジングにある異なる位置に接続されたマイク又は振動センサーの位相周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るマイク及び振動センサーの構造を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るマイク及び振動センサーの構造を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るマイク及び振動センサーの構造を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る異なる空洞高さを有する振動センサーの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る異なる空洞高さを有する振動センサーの位相周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る前部空洞容積が変化するときの空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る後部空洞容積が変化するときの空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る異なる開口部位置を有するマイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る前部空洞容積が変化するときの振動に対するハウジングとの周辺接続における空気伝導マイク及び完全密閉型マイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る空気伝導マイク及び気導音信号に対する２つのデュアルリンクマイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る振動に対する振動センサーの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るデュアルマイクイヤホンの構造を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るデュアルマイクアセンブリの構造を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るデュアルマイクイヤホンの構造を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るデュアルマイクイヤホンの構造を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るデュアルマイクイヤホンの構造を示す概略図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るデュアルマイクイヤホンの構造を示す概略図である。

本明細書及び特許請求の範囲に示されるように、文脈が明確に例外を示さない限り、単語「ａ」、「ａｎ」及び／又は「ｔｈｅ」は、特に単数形を指すのではなく、複数形を含んでもよい。「含む」と「備える」という用語は、明確に識別されたステップ及び要素が含まれることを示唆するだけであり、これらのステップ及び要素は排他的リストを構成せず、方法又は装置も他のステップ又は要素を含んでもよい。「基づく」という用語は、「少なくとも部分的に基づく」である。「一実施形態」という用語は、「少なくとも１つの実施形態」を意味する。「別の実施形態」という用語は、「少なくとも１つの追加の実施形態」を意味する。他の用語の関連する定義は、以下の説明に記載されている。

本開示では、フローチャートを使用して、アプリケーションの実施形態に係るシステムによって実行される動作を説明する。先行又は後続の動作は、必ずしも正確に順番に実行されるとは限らないことを理解されたい。代わりに、様々なステップは、逆の順序で、又は同時に処理されてもよい。同時に、これらのプロセスに他の動作を追加してもよく、或いは、これらのプロセスからステップ又はいくつかの動作を削除してもよい。

図１は、本開示のいくつかの実施形態に係るイヤホン１００の構造を示す概略図である。イヤホン１００は、振動スピーカー１０１、弾性構造１０２、ハウジング１０３、第１の接続構造１０４、マイク１０５、第２の接続構造１０６、及び振動センサー１０７を含んでもよい。

振動スピーカー１０１は、電気信号を音信号に変換してもよい。音信号は、空気伝導又は骨伝導を介してユーザに送信されてもよい。例えば、スピーカー１０１は、直接又は特定の媒体（例えば、１つ又は複数のパネル）を介してユーザの頭に接触し、頭蓋骨振動の形式で音信号をユーザの聴覚神経に送信してもよい。

ハウジング１０１は、イヤホン１００内の１つ又は複数の構成部品（例えば、スピーカー１０１）を支持し、かつ保護するために使用されてもよい。弾性構造１０２は、振動スピーカー１０１とハウジング１０３とを接続してもよい。いくつかの実施形態では、弾性構造１０２は、振動スピーカー１０１を金属シートの形式でハウジング１０３に固定し、振動減衰方式で振動スピーカー１０１からハウジング１０３に伝達される振動を低減してもよい。

マイク１０５は、環境内の音信号（例えば、ユーザの声）を収集し、電気信号に変換してもよい。いくつかの実施形態では、マイク１０５は、空気を介して送信される音を取得してもよい（「空気伝導マイク」とも呼ばれる）。

振動センサー１０７は、機械的振動信号（例えば、ハウジング１０３の振動によって生成された信号）を収集し、電気信号に変換してもよい。いくつかの実施形態では、振動センサー１０７は、機械的振動に敏感であり、気導音に鈍感である装置であってもよい（すなわち、機械的振動に対する振動センサー１０７の応答性は、気導音に対する振動センサー１０７の応答性よりも高い）。本明細書で言う機械的振動信号は、主に、固体を通って伝搬される振動を指す。いくつかの実施形態では、振動センサー１０７は、骨伝導マイクであってもよい。いくつかの実施形態では、振動センサー１０７は、空気伝導マイクの構成を変更することによって取得されてもよい。空気伝導マイクを変更して振動センサーを得ることに関する詳細は、本開示の他の部分、例えば、図９−Ｂ及び９−Ｃと、それと関連する記載に見出してもよい。

マイク１０５は、第１の接続構造１０４を介してハウジング１０３に接続されてもよい。振動センサー１０７は、第２の接続構造１０６を介してハウジング１０３に接続されてもよい。第１の接続構造１０４及び／又は第２の接続構造１０６は、同じ又は異なる方式で、マイク１０５及び振動センサー１０７をハウジング１０３の内側に接続してもよい。第１の接続構造１０４及び／又は第２の接続構造１０６に関する詳細は、本開示の他の部分、例えば、図５及び／又は図７、及び本明細書に見出してもよい。

イヤホン１００の他の構成部品の影響により、マイク１０５は、動作中にノイズを発生させ得る。説明のみを目的として、マイク１０５のノイズ発生プロセスを以下のように説明してもよい。振動スピーカー１０１は、電気信号が印加されると振動し得る。振動スピーカー１０１は、弾性構造１０２を介してハウジング１０３に振動を伝達し得る。ハウジング１０３とマイク１０５が接続構造１０４を介して直接接続されているので、ハウジング１０３の振動は、マイク１０５のダイアフラムの振動を引き起こし得る。このような場合、ノイズ（「振動ノイズ」又は「機械的振動ノイズ」とも呼ばれる）が発生し得る。

振動センサー１０７によって取得された振動信号は、マイク１０５で発生する振動ノイズを除去するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、マイク１０５及び／又は振動センサー１０７のタイプ、マイク１０５及び／又は振動センサー１０７がハウジング１０３の内側に接続される位置、マイク１０５及び／又は振動センサー１０７とハウジング１０３との間の接続方式を、振動に対するマイク１０５の振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答が振動に対する振動センサー１０７の応答と一致するように選択することにより、振動センサー１０７によって収集された振動信号を使用して、マイク１０５で発生する振動ノイズを除去してもよい。

イヤホンの構造に関する上記説明は、特定の例にすぎず、唯一の実行可能な実装と見なされるべきではない。当業者にとって、イヤホンの基本原理を理解した後、原理から逸脱することなく、イヤホンを実施する特定の方法の形態及び詳細において様々な修正及び変更を行うことができることは明らかである。しかしながら、これらの修正及び変更は、依然として上述の範囲内である。例えば、イヤホン１００は、より多くのマイク又は振動センサーを含んで、マイク１０５によって発生した振動ノイズを除去しもよい。

図２−Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る振動ノイズを除去するための信号処理方法を示す概略図である。いくつかの実施形態では、信号処理方法は、デジタル信号処理方法を使用して、マイクによって受信された振動ノイズ信号を、振動センサーによって受信された振動信号によって相殺することを含んでもよい。いくつかの実施形態では、信号処理方法は、アナログ回路によって生成されたアナログ信号を使用して、マイクによって受信された振動ノイズ信号と振動センサーによって受信された振動信号を互いに相殺することを含んでもよい。いくつかの実施形態では、信号処理方法は、イヤホン内の信号処理ユニットによって実施されてもよい。

図２−Ａに示すように、信号処理回路２１０において、Ａ_１は振動センサー（例えば、振動センサー１０７）であり、Ｂ_１はマイク（例えば、マイク１０５）である。振動センサーＡ_１は振動信号を受信してもよく、マイクＢ_１は気導音信号及び振動ノイズ信号を受信してもよい。振動センサーＡ_１によって受信された振動信号及びマイクＢ_１によって受信された振動ノイズ信号は、同じ振動源（例えば、振動スピーカー１０１）から発生してもよい。振動センサーＡ_１によって受信された振動信号は、適応フィルタＣを通過した後、マイクＢ_１によって受信された振動ノイズ信号と重畳されてもよい。適応フィルタＣは、重畳結果に応じて振動センサーＡ_１によって受信された振動信号を調整して（例えば、振動信号の振幅及び／又は位相を調整して）、振動センサーＡ_１によって受信された振動信号にマイクＢ_１によって受信された振動ノイズ信号を相殺させることにより、ノイズを除去してもよい。

いくつかの実施形態では、適応フィルタＣのパラメータは固定されてもよい。例えば、イヤホンの振動センサーＡ_１とハウジングとの間、及びイヤホンのマイクＢ_１とハウジングとの間の接続位置及び接続方式が固定されているため、振動に対する振動センサーＡ_１及びマイクＢ_１の振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答は、変化しないままであってもよい。したがって、適応フィルタＣのパラメータは、決定された後、信号処理チップに格納されてもよいし、信号処理回路２１０において直接使用されてもよい。いくつかの実施形態では、適応フィルタＣのパラメータは可変であってもよい。ノイズ除去プロセスでは、適応フィルタＣのパラメータを、振動センサーＡ_１及び／又はマイクＢ_１によって受信された信号に従って調整して、ノイズを除去してもよい。

図２−Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る振動ノイズを除去するための信号処理方法を示す概略図である。図２−Ａと図２−Ｂの違いは、図２−Ｂの信号処理回路２２０において、適応フィルタＣの代わりに、信号振幅変調素子Ｄ及び信号位相変調素子Ｅが使用されることである。振幅及び位相変調後、振動センサーＡ_２によって受信された振動信号によって、マイクＢ_２によって受信された振動ノイズ信号を相殺することにより、ノイズを除去してもよい。いくつかの実施形態では、信号処理方法は、イヤホン内の信号処理ユニットによって実施されてもよい。いくつかの実施形態では、信号振幅変調素子Ｄ又は信号位相変調素子Ｅは、不要であってもよい。

図２−Ｃは、本開示のいくつかの実施形態に係る振動ノイズを除去するための信号処理方法を示す概略図である。図２−Ａ及び２−Ｂの信号処理回路と異なり、図２−Ｃでは、合理的な構造設計により、振動センサーＡ_３によって受信された振動信号Ｓ１からマイクＢ_３によって取得された振動ノイズ信号Ｓ２を直接減算することによりノイズを除去してもよい。いくつかの実施形態では、信号処理方法は、イヤホン内の信号処理ユニットによって実施されてもよい。

なお、図２−Ａ、２−Ｂ又は２−Ｃの２つの信号を処理するプロセスでは、振動センサーによって受信された信号とマイクによって受信された信号の重畳プロセスは、マイクによって受信された信号中の振動ノイズに関連する部分を、振動センサーによって受信された信号に基づいて除去することにより、振動ノイズを除去するプロセスとして理解してもよい。

ノイズ除去の上記説明は、特定の例にすぎず、唯一の実行可能な実装と見なされるべきではない。当業者にとって、イヤホンの基本原理を理解した後、この原理から逸脱することなく、ノイズ除去を実施する特定の方法の形態及び詳細において様々な修正及び変更を行うことができることは明らかである。しかしながら、これらの修正及び変更は、依然として上述の範囲内である。例えば、当業者にとって、適応フィルタＣ、信号振幅変調素子Ｄ、及び信号位相変調素子Ｅは、振動センサーの振動信号を調整してマイク内の振動ノイズ信号を除去する目的を達成できる限り、信号調整に使用できる他の素子又は回路によって交換されてもよい。

上記のように、振動に対する振動センサー及び／又はマイクの振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答は、振動センサー及び／又はマイクのイヤホンのハウジング上に配置される位置に関連してもよい。ハウジングに接続された振動センサー及び／又はマイクの位置を調整することにより、振動に対するマイクの振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答は、振動センサーによって収集された振動信号がマイクによって発生した振動ノイズを相殺するために使用できるように、振動センサーと基本的に一致してもよい。図３は、本開示のいくつかの実施形態に係るイヤホンのハウジングの構造を示す概略図である。図３に示すように、ハウジング３００は、環状であってもよい。ハウジング３００は、イヤホンの振動スピーカー（例えば、振動スピーカー１０１）を支持し保護してもよい。位置３０１、位置３０２、位置３０３、及び位置３０４は、マイク又は振動センサーを配置し得るハウジング３００内の４つの任意の位置である。マイクと振動センサーがハウジング３００内の異なる位置に接続される場合、振動に対するマイクと振動センサーの振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答は異なってもよい。これらの位置のうち、位置３０１と位置３０２は隣接している。位置３０３と位置３０１は、ハウジング３００の隣接する角に配置される。位置３０４は、位置３０１から最も遠く、ハウジング３００の対角位置に配置される。

図４−Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係るイヤホンのハウジングにある異なる位置に配置されたマイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。図４−Ｂは本開示のいくつかの実施形態に係るイヤホンのハウジングにある異なる位置に配置されたマイクの位相周波数応答曲線を示す概略図である。図４−Ａに示すように、横軸は、振動周波数を示し、縦軸は、振動に対するマイクの振幅周波数応答を示す。振動は、イヤホン内の振動スピーカーによって発生してもよいし、ハウジング、接続構造などを介してマイクに伝達されてもよい。曲線Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４は、マイクがそれぞれハウジング３００内の位置３０１、位置３０２、位置３０３、及び位置３０４に配置されたときの振幅周波数応答曲線を示してもよい。図４−Ｂに示すように、横軸は、振動周波数を示し、縦軸は、振動に対するマイクの位相周波数応答を示す。曲線Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、及びＰ４は、マイクがそれぞれハウジング内の位置３０１、位置３０２、位置３０３、及び位置３０４に配置されたときの位相周波数応答曲線を示してもよい。

位置３０１を基準として分かるように、マイクが位置３０２にあるときの振幅周波数応答曲線及び位相周波数応答曲線は、マイクが位置３０１にあるときの振幅周波数応答曲線及び位相周波数応答曲線に最も類似してもよい。第２に、マイクが位置３０４に配置されるときの振幅周波数応答曲線及び位相周波数応答曲線は、マイクが位置３０１に配置されるときの振幅周波数応答曲線及び位相周波数応答曲線に比較的類似してもよい。いくつかの実施形態では、マイクと振動センサーの構造と接続などの他の要因を考慮しない場合、マイクと振動センサーは、ハウジング内の近接位置（例えば、隣接位置）、又はハウジング内の振動スピーカーに対して対称な位置（例えば、振動スピーカーがハウジングの中央に配置される場合、マイクと振動センサーは、それぞれ、ハウジングの対角位置に配置されてもよい）に接続されてもよい。このような場合、マイクの振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答と振動センサーの応答との間の差を最小化することにより、マイクの振動ノイズをより効果的に除去できる。

図５は、本開示のいくつかの実施形態に係るハウジングに接続されたマイク又は振動センサーを示す概略図である。説明のために、マイクとハウジングとの間の接続を例として以下に説明してもよい。

図５に示すように、マイク５０３の側壁は、接続構造５０２を介してイヤホンハウジングの側壁５０１に接続されて、カンチレバー接続を形成してもよい。接続構造５０２は、マイク５０３及びハウジングの側壁５０１をシリコーンスリーブと干渉するように固定するか、又はマイク５０３及びハウジングの側壁５０１を接着剤（硬質接着剤又は軟質接着剤）で直接接続してもよい。図面に示すように、接続構造５０２の中心軸とハウジングの側壁５０１との間の接触点５０４は、塗布位置として定義されてもよい。塗布位置５０４とマイク５０３の底部との間の距離は、Ｈ１であってもよい。振動に対するマイク５０３の振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答は、塗布位置の変化に伴って変化してもよい。

図６−Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係るハウジングにある異なる位置に接続されたマイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。図６−Ａに示すように、横軸は、振動周波数を示し、縦軸は、異なる周波数の振動に対するマイクの振幅周波数応答を示す。振動は、イヤホン内の振動スピーカーによって発生してもよいし、ハウジング、接続構造などを介してマイクに伝達されてもよい。図面に示すように、塗布位置とマイクの底面との間の距離Ｈ１が０．１ｍｍの場合、マイクの振幅周波数応答のピーク値が最も高くなる。Ｈ１が０．３ｍｍの場合、振幅周波数応答のピーク値は、Ｈ１が０．１ｍｍの場合のピーク値よりも低くなり、かつ高周波に移動してもよい。Ｈ１が０．５ｍｍの場合、振幅周波数応答のピーク値は、さらに低下し、かつ高周波に移動してもよい。Ｈ１が０．７ｍｍの場合、振幅周波数応答のピーク値は、さらに低下し、かつ高周波に移動してもよい。このとき、ピーク値は、ほぼゼロになる。振動に対するマイクの振幅周波数応答は、塗布位置の変化に伴って変化してもよいことが分かる。実際の用途では、塗布位置は、振動に対して必要な振幅周波数応答を有するマイクを得るために、実際の要件に従って柔軟に選択されてもよい。

図６−Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係るハウジングにある異なる位置に接続されたマイクの位相周波数応答曲線を示す概略図である。図６−Ｂに示すように、横軸は、振動周波数を示し、縦軸は、異なる周波数の振動に対するマイクの位相周波数応答を示す。図６−Ｂから分かるように、塗布位置とマイクの底部との間の距離が増加するにつれて、マイクのダイアフラムの振動位相はそれに応じて変化してもよいし、位相変化の位置は高周波に移動してもよい。振動に対するマイクの位相周波数応答は、塗布位置の変化に伴って変化してもよいことが分かる。実際の用途では、塗布位置は、振動に対して必要な位相周波数応答を有するマイクを得るために、実際の要件に従って柔軟に選択されてもよい。

当業者にとって、マイクがハウジングの側壁に接続される方式に加えて、マイクはまた、他の方式又は他の位置でハウジングに接続されてもよいことは明らかである。例えば、マイクの底部は、ハウジングの内側の底部に接続されてもよい（「基板接続」とも呼ばれる）。

また、マイクは、周辺接続を介してハウジングに接続されてもよい。例えば、図７は、本開示のいくつかの実施形態に係る周辺接続を介してハウジングに接続されたマイクを示す概略図である。図７に示すように、マイク７０３の少なくとも２つの側壁は、接続構造７０２を介してハウジング７０１にそれぞれ接続されて、周辺接続を形成してもよい。接続構造７０２は、ここでは繰り返されない接続構造５０２と類似してもよい。図面に示すように、接続構造７０２の中心軸とハウジングとの間の接触点７０４及び７０５は、塗布位置であってもよく、そして、塗布位置とマイク７０３の底部との間の距離は、Ｈ２であってもよい。振動に対するマイク７０３の振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答は、塗布位置の変化に伴って変化してもよい。

図８−Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る周辺接続を介してハウジングにある異なる位置に接続されたマイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。図８−Ａに示すように、横軸は、振動周波数を示し、縦軸は、異なる周波数の振動に対するマイクの振幅周波数応答を示す。図８−Ａから分かるように、塗布位置とマイクの底部との間の距離が増加するにつれて、マイクの振幅周波数応答のピーク値は、徐々に増加してもよい。マイクが周辺接続を介してハウジングに接続される場合、振動に対するマイクの振幅周波数応答は、塗布位置の変化に伴って変化してもよいことが分かる。実際の用途では、塗布位置は、振動に対して必要な振幅周波数応答を有するマイクを得るために、実際の要件に従って柔軟に選択されてもよい。

図８−Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る周辺接続を介してハウジングにある異なる位置に接続されたマイクの位相周波数応答曲線を示す概略図である。図８−Ｂに示すように、横軸は、振動周波数を示し、縦軸は、異なる周波数の振動に対するマイクの位相周波数応答を示す。図８−Ｂから分かるように、塗布位置とマイクの底部との間の距離が増加するにつれて、マイクのダイアフラムの振動位相も変化してもよいし、位相変化の位置は高周波に移動してもよい。マイクが周辺接続を介してハウジングに接続される場合、振動に対するマイクの位相周波数応答は、塗布位置の変化に伴って変化してもよいことが分かる。実際の用途では、塗布位置は、振動に対して必要な位相周波数応答を有するマイクを得るために、実際の要件に従って柔軟に選択されてもよい。

いくつかの実施形態では、振動に対する振動センサーの振幅周波数応答／位相周波数応答をマイクと可能な限り一致させるために、振動センサーとマイクは、同じ方式（例えば、カンチレバー接続、周辺接続、又は基板接続の１つ）でハウジング内に接続されてもよく、かつ振動センサーとマイクぞれの塗布位置は、同じであるか、又は可能な限り近くてもよい。

上記のように、振動に対する振動センサー及び／又はマイクの振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答は、マイク及び／又は振動センサーのタイプに関連してもよい。適切なタイプのマイク及び／又は振動センサーを選択することにより、振動に対するマイク及び振動センサーの振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答は、振動センサーによって取得された振動信号を使用してマイクによって拾われた振動ノイズを除去できるように、基本的に同じであってもよい。

図９−Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る空気伝導マイク９１０の構造を示す概略図である。いくつかの実施形態では、空気伝導マイク９１０は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）マイクであってもよい。ＭＥＭＳマイクは、小型、低消費電力、高安定性、及び振幅周波数応答と位相周波数応答の一貫性に優れているという特徴を有してもよい。図９−Ａに示すように、空気伝導マイク９１０は、開口部９１１、ハウジング９１２、集積回路（ＡＳＩＣ）９１３、プリント回路基板（ＰＣＢ）９１４、前部空洞９１５、ダイアフラム９１６、及び後部空洞９１７を含んでもよい。開口部９１１は、ハウジング９１２の片側（図９−Ａの上側、すなわち上部）に配置されてもよい。集積回路９１３は、ＰＣＢ９１４に取り付けられてもよい。前部空洞９１５と後部空洞９１７は、ダイアフラム９１６によって分離され、形成されてもよい。図面に示すように、前部空洞９１５は、ダイアフラム９１６の上の空間を含んでもよく、かつダイヤフラム９１６及びハウジング９１２によって形成されてもよい。後部空洞９１７は、ダイアフラム９１６の下の空間を含んでもよく、かつダイヤフラム９１６及びＰＣＢ９１４によって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、空気伝導マイク９１０がイヤホンに配置される場合、環境内の気導音（例えば、ユーザの声）は、開口部９１１を通って前部空洞９１５に入り、ダイアフラム９１６の振動を引き起こしてもよい。同時に、振動スピーカーによって生成された振動信号は、イヤホンのハウジング、接続構造などを介して空気伝導マイク９１０のハウジング９１２の振動を引き起こすことにより、ダイアフラム９１６を振動させるように駆動して、振動ノイズ信号を生成してもよい。

いくつかの実施形態では、空気伝導マイク９１０は、後部空洞９１７が開口部を有し、前部空洞９１５が外気から隔離される方法により置き換えられてもよい。

図９−Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る振動センサー９２０の構造を示す概略図である。図９−Ｂに示すように、振動センサー９２０は、ハウジング９２２、集積回路（ＡＳＩＣ）９２３、プリント回路基板（ＰＣＢ）９２４、前部空洞９２５、ダイアフラム９２６、及び後部空洞９２７を含んでもよい。いくつかの実施形態では、振動センサー９２０は、図９−Ａの空気伝導マイクの開口部９１１を閉じることによって取得されてもよい（本開示では、振動センサー９２０は、密閉型マイク９２０と呼ばれてもよい）。いくつかの実施形態では、密閉型マイク９２０がイヤホンに配置される場合、環境内の気導音（例えば、ユーザの声）は、密閉型マイク９２０に入らず、ダイアフラム９２６を振動させない場合がある。振動スピーカーによって生成された振動は、密閉型マイク９２０のハウジング９２２をイヤホンのハウジング、接続構造などを通して振動させ、さらにダイアフラム９２６を振動させるように駆動して振動信号を生成してもよい。

図９−Ｃは、本開示のいくつかの実施形態に係る振動センサー９３０の構造を示す概略図である。図９−Ｃに示すように、振動センサー９３０は、開口部９３１、ハウジング９３２、集積回路（ＡＳＩＣ）９３３、プリント回路基板（ＰＣＢ）９３４、前部空洞９３５、ダイアフラム９３６、後部空洞９３７、及び開口部９３８を含んでもよい。いくつかの実施形態では、振動センサー９３０は、後部空洞９３７が外部と連通するように、図９−Ａの空気伝導マイクの後方空洞９３７の底部に孔を開けることによって取得されてもよい（本開示では、振動センサー９３０は、デュアルリンクマイク９３０と呼ばれてもよい）。いくつかの実施形態では、デュアルリンクマイク９３０がイヤホンに配置される場合、環境内の気導音（例えば、ユーザの音声）は、開口部９３１及び開口部９３８を介してデュアルリンクマイク９３０に入り、これにより、ダイアフラム９３６の両側で受信された気導音信号は、互いに相殺されてもよい。したがって、気導音信号は、ダイアフラム９３６の明らかな振動を引き起こさない場合がある。振動スピーカーによって生成された振動は、デュアル通信マイク９３０のハウジング９３２をイヤホンのハウジング、接続構造などを通して振動させ、さらにダイアフラム９３６を振動させるように駆動して振動信号を生成してもよい。

空気伝導マイクと振動センサーの上記説明は、特定の例にすぎず、唯一の実行可能な実装と見なされるべきではない。明らかに、当業者にとって、マイクの基本原理を理解した後、原理から逸脱することなく、マイク及び／又は振動センサーの特定の構造に様々な修正及び変更を行うことができる。しかしながら、これらの修正及び変更は、依然として上述の範囲内である。例えば、当業者にとって、空気伝導マイク９１０又は振動センサー９３０の開口部９１１又は９３１は、開口部が前部空洞９１５又は９３５と外部との間の連通を容易にすることができる限り、ハウジング９１２又はハウジング９３２の左側又は右側に配置されてもよい。さらに、開口部の数は１つに限定されなくてもよく、空気伝導マイク９１０又は振動センサー９３０は、開口部９１１又は９３１と類似している複数の開口部を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、密閉型マイク９２０又はデュアルマイク９３０のダイアフラム９２６又は９３６によって生成された振動信号は、空気伝導マイク９１０のダイアフラム９１６によって生成された振動ノイズ信号を相殺するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、振動及びノイズを除去するより高い効果を得るために、密閉型マイク９２０又はデュアルリンクマイク９３０及び空気伝導マイク９１０は、イヤホンのハウジングの機械的振動に対する同じ振幅周波数応答又は位相周波数応答を有することが必要である場合がある。

説明のみのために、図９−Ａ、図９−Ｂ及び図９−Ｃに記載されている空気伝導マイクと振動スピーカーを例として説明してもよい。空気伝導マイク又は振動センサー（例えば、密閉型マイク９２０又はデュアルリンクマイク９３０）の前部空洞容積、後部空洞容積、及び／又は空洞容積を変更して、空気伝導マイクと振動センサーが振動に対する同じ又はほぼ同じ振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答を有するようにし、それにより振動及びノイズを除去してもよい。本明細書における空洞容積は、マイク又は密閉型マイクの前部空洞容積及び後部空洞容積の合計を指す。いくつかの実施形態では、イヤホンのハウジングの振動に対する振動センサーの振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答が空気伝導マイクの応答と一致する場合、振動センサーの空洞容積は、空気伝導マイク９１０の空洞容積の「等価容積」と見なされる場合がある。いくつかの実施形態では、空気伝導マイクの空洞容積の等価容積である空洞容積を有する密閉型マイクは、空気伝導マイクの振動ノイズ信号の除去を容易にするように選択されてもよい。

図１０−Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る異なる空洞容積を備える振動センサーの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。いくつかの実施形態では、振動に対する異なる空洞容積を有する振動センサーの振幅周波数応答曲線は、有限要素計算法又は実際の測定によって取得されてもよい。例えば、振動センサーは、密閉型マイクであり、かつ振動センサーの底部は、イヤホンハウジングの内側に設置されてもよい。図１０−Ａに示すように、横軸は、振動周波数を示し、縦軸は、異なる周波数の振動に対する密閉型マイクの振幅周波数応答を示す。振動は、イヤホン内の振動スピーカーによって発生してもよいし、ハウジング及び接続構造を介して空気伝導マイク又は振動センサーに伝達されてもよい。実線は、振動に対する空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示す。点線は、密閉型マイクと空気伝導マイクの空洞の容積比が１：１、３：１、６．５：１、及び９．３：１の場合の、振動に対する密閉型マイクの振幅周波数応答曲線を示す。容積比が１：１の場合、密閉型マイクの全振幅周波数応答曲線は、空気伝導マイクよりも低くてもよい。容積比が３：１の場合、密閉型マイクの振幅周波数応答曲線は上昇してもよいが、全振幅周波数応答曲線は、依然として空気伝導マイクの曲線よりもわずかに低くてもよい。容積比が６．５：１の場合、密閉型マイクの全振幅周波数応答曲線は、空気伝導マイクの曲線よりもわずかに高くてもよい。空洞容積比が９．３：１の場合、密閉型マイクの全振幅周波数応答曲線は、空気伝導マイクの曲線よりも高くてもよい。空洞容積比が３：１から６．５：１の間である場合、密閉型マイクと空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線は、基本的に同じであってもよいことが分かる。したがって、空気伝導マイクの空洞容積と等価容積（すなわち、密閉型マイクの等価容積）の比は、３：１から６．５：１の間であってもよいと考えられる。いくつかの実施形態では、振動センサー（例えば、密閉型マイク９２０）及び空気伝導マイク（例えば、空気伝導マイク９１０）が同じ振動源から振動信号を受信し、かつ振動センサーの空洞容積と空気伝導マイクの空洞容積の比が３：１から６．５：１の間である場合、振動センサーは、空気伝導マイクによって受信された振動信号を除去するのに役立つ。

同様に、図１０−Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る異なる空洞高さを有する振動センサーの位相周波数応答曲線を示す概略図である。図１０−Ｂに示すように、横軸は、振動周波数を示し、縦軸は、異なる周波数の振動に対する密閉型マイクの位相周波数応答を示す。図１０−Ｂに示すように、実線は、振動に対する空気伝導マイクの位相周波数応答曲線を示す。点線は、密閉型マイクと空気伝導マイクの空洞の容積比が１：１、３：１、６．５：１、及び９．３：１の場合の、振動に対する密閉型マイクの位相周波数応答曲線を示す。いくつかの実施形態では、密閉型マイク（例えば、密閉型マイク９２０）及び空気伝導マイク（例えば、空気伝導マイク９１０）が同じ振動源から振動信号を受信し、かつ密閉型マイクの空洞容積と空気伝導マイクの空洞容積の比が３：１より大きい場合、密閉型マイクは、空気伝導マイクによって受信された振動信号を除去するのに役立つ。

空気伝導マイクの空洞容積の等価容積に関する上記説明は、特定の例にすぎず、唯一の実行可能な実装と見なされるべきではない。明らかに、当業者にとって、空気伝導マイクの基本原理を理解した後、原理から逸脱することなく、マイク及び／又は振動センサーの特定の構造に様々な修正及び変更を行うことができる。しかしながら、これらの修正及び変更は、依然として上述の範囲内である。例えば、適切な空洞容積を有する密閉型マイクを選択して振動とノイズを除去する目的を達成する限り、空気伝導マイクの空洞容積の等価容積を、空気伝導マイク又は振動センサーの構造の変更を通じて変更してもよい。

上記のように、空気伝導マイクが異なる構造を有する場合、その空洞容積の等価容積もまた異なってもよい。いくつかの実施形態では、空気伝導マイクの空洞容積の等価容積に影響を与える要因は、空気伝導マイクの前部空洞容積、後部空洞容積、開口部の位置、及び／又は音源伝送経路を含んでもよい。或いは、いくつかの実施形態では、空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積を使用して、振動センサーの前部空洞容積を表徴してもよい。本明細書におけるマイクの前部空洞容積の等価容積が、振動センサーの後部空洞容積が空気伝導マイクの後部空洞容積と同じである場合として説明されてもよく、かつイヤホンのハウジングの振動に対する振動センサーの振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答が空気伝導マイクの応答と一致する場合、振動センサーの前部空洞容積は、空気伝導マイクの前部空洞容積の「等価容積」であってもよい。いくつかの実施形態では、空気伝導マイクの後部空洞容積に等しい後部空洞容積と、空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積である前部空洞容積とを有する密閉型マイクは、空気伝導マイクの振動ノイズ信号を除去するのを助けるように選択されてもよい。

空気伝導マイクが異なる構造を有する場合、前部空洞容積の等価容積も異なってもよい。いくつかの実施形態では、空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積に影響を与える要因は、空気伝導マイクの前部空洞容積、後部空洞容積、開口部の位置、及び／又は音源伝送経路を含んでもよい。

図１１−Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る前部空洞容積が変化するときの空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。いくつかの実施形態では、振動に対する異なる前部空洞容積を有する空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線は、有限要素計算法又は実際の測定によって取得されてもよい。図１１−Ａに示すように、横軸は、振動周波数を示し、縦軸は、異なる周波数の振動に対する空気伝導マイクの振幅周波数応答を示す。Ｖ_０は、空気伝導マイクの前部空洞容積を示す。図１１−Ａに示すように、実線は、前部空洞容積がＶ_０の場合の空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示し、点線は、前部空洞容積がそれぞれ２Ｖ_０、３Ｖ_０、４Ｖ_０、５Ｖ_０、及び６Ｖ_０の場合の空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示す。図面から分かるように、空気伝導マイクの前部空洞容積が増加するにつれて、空気伝導マイクのダイアフラムの振幅は増加し、ダイアフラムは振動しやすくなる場合がある。

異なる前部空洞容積を有する空気伝導マイクについて、各空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積は、対応する振幅周波数応答曲線に従って決定されてもよい。いくつかの実施形態では、前部空洞容積の等価容積は、図１０−Ａと同様の方法に従って決定されてもよい。例えば、図１１−Ａの対応する振幅周波数応答曲線によれば、２Ｖ_０の前部空洞容積を有する空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積は、図１０−Ａの方法を使用して６．７Ｖ_０として決定されてもよい。すなわち、振動センサーの後部空洞容積が空気伝導マイクの後部空洞容積と等しい場合、振動センサーの前部空洞容積は６．７Ｖ_０であり、空気伝導マイクの前部空洞容積は２Ｖ_０であり、振動に対する振動センサーの振幅周波数応答は、空気伝導マイクの応答と同じであってもよい。表１に示すように、前部空洞容積が増加するにつれて、空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積も増加してもよい。

同様に、図１１−Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る後部空洞容積が変化するときの空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。いくつかの実施形態では、振動に対する異なる後部空洞容積を有する空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線は、有限要素計算法又は実際の測定によって取得されてもよい。図１１−Ｂに示すように、横軸は、振動周波数を示し、縦軸は、異なる周波数の振動に対する空気伝導マイクの振幅周波数応答を示す。Ｖ_１は、空気伝導マイクの後部空洞容積を示す。図１１−Ｂに示すように、実線は、後部空洞容積が０．５Ｖ_１の場合の空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示し、点線は、後部空洞容積がそれぞれ１Ｖ_１、１．５Ｖ_１、２Ｖ_１、２．５Ｖ_１、及び３Ｖ_１の場合の空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示す。図面から分かるように、空気伝導マイクの後部空洞容積が増加するにつれて、空気伝導マイクのダイアフラムの振幅は増加し、ダイアフラムは振動しやすくなる場合がある。異なる後部空洞容積を有する空気伝導マイクについて、各空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積は、対応する振幅周波数応答曲線に従って決定されてもよい。いくつかの実施形態では、前部空洞容積の等価容積は、図１０−Ａと同様の方法に従って決定されてもよい。例えば、図１１−Ｂに示される実線によれば、０．５Ｖ_１の後部空洞容積を有する空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積は、図１０−Ａの方法を使用して、３．５Ｖ_０として決定されてもよい。すなわち、空気伝導マイクと振動センサーの後部空洞容積が両方とも０．５Ｖ_１の場合、振動センサーの前部空洞容積は３．５Ｖ_０であり、空気伝導マイクの前部空洞容積は１Ｖ_０であり、振動に対する振動センサーの振幅周波数応答は、空気伝導マイクの応答と同じであってもよい。別の例として、空気伝導マイクと振動センサーの後部空洞容積が両方とも３．０Ｖ_１の場合、振動センサーの前部空洞容積は７Ｖ_０であり、空気伝導マイクの前部空洞容積は１Ｖ_０であり、振動に対する振動センサーの振幅周波数応答は、空気伝導マイクの応答と同じであってもよい。空気伝導マイクの前部空洞容積が１Ｖ_０で変化せず、後部空洞容積が０．５Ｖ_１から３．０Ｖ_１に増加する場合、空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積は３．５Ｖ_０から７Ｖ_０に増加してもよい。

いくつかの実施形態では、空気伝導マイクのハウジングの開口部の位置も、空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積に影響を与えてもよい。図１２は、本開示のいくつかの実施形態に係る異なる開口部位置に対応するダイアフラムの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。いくつかの実施形態では、開口部位置の異なる空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線は、有限要素計算法又は実際の測定によって取得されてもよい。図面に示すように、横軸は、振動周波数を示し、縦軸は、振動に対する開口部位置の異なる空気伝導マイクの振幅周波数応答を示す。図１２に示すように、実線は、ハウジングの上部に開口部がある空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示し、点線は、ハウジングの側壁に開口部がある空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示す。開口部が上部にあるときの空気伝導マイクの全振幅周波数応答は、開口部が側壁にあるときの空気伝導マイクの応答よりも高いことが分かる。いくつかの実施形態では、開口部位置の異なる空気伝導マイクについて、対応する前部空洞容積の等価容積は、対応する振幅周波数応答曲線に従って決定されてもよい。前部空洞容積の等価容積を決定するための方法は、図１０−Ａの方法と同じであってもよい。

いくつかの実施形態では、ハウジングの上部に開口部がある空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積は、側壁に開口部がある空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積よりも大きい。例えば、上部に開口部がある空気伝導マイクの前部空洞容積は１Ｖ_０であってもよく、前部空洞容積の等価容積は４Ｖ_０であってもよく、側壁に開口部がある同じサイズの空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積は約１．５Ｖ_０であってもよい。同じサイズは、側壁に開口部がある空気伝導マイクの前部空洞容積と後部空洞容積が、上部に開口部がある空気伝導マイクの前部空洞容積と後部空洞容積にそれぞれ等しいことを意味する。

いくつかの実施形態では、振動源の伝送経路が異なってもよく、空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積も異なってもよい。いくつかの実施形態では、振動源の伝送経路は、マイクとイヤホンのハウジングとの間の接続方式に関連してもよいし、マイクとイヤホンのハウジングとの間の異なる接続方式は、異なる振幅周波数応答に対応してもよい。例えば、マイクが周辺接続を介してハウジング内に接続される場合、振動に対する振幅周波数応答は、側壁接続の応答と異なってもよい。

図１０のハウジングへの基板接続とは異なり、図１３は、本開示のいくつかの実施形態に係る前部空洞容積が変化するときの振動に対するハウジングとの周辺接続における空気伝導マイク及び完全密閉型マイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。なお、空気伝導マイクの前部空洞容積又は空洞容積の等価容積について説明する場合、空気伝導マイクの接続方式は、対応する等価容積（前部空洞容積の等価容積又は空洞容積の等価容積）を有する振動センサーの接続方式と同じであってもよい。例えば、図７、図８及び図１３において、空気伝導マイクと振動センサーは、周辺接続を介してハウジングに接続されてもよい。別の例として、本開示の他の実施形態における空気伝導マイクと振動センサーは、基板接続、周辺接続、又は他の接続方式を介してハウジングに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、ハウジングとの周辺接続による振動に対する空気伝導マイクと完全密閉型マイクの振幅周波数応答曲線は、有限要素計算法又は実際の測定によって取得されてもよい。図１３に示すように、実線は、前部空洞容積がＶ_０で、かつ空気伝導マイクが周辺接続を介してハウジングに接続される場合の、振動に対する空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線を示す。点線は、完全密閉型マイクが周辺接続を介してハウジングに接続され、かつ前部空洞容積がそれぞれ１Ｖ_０、２Ｖ_０、４Ｖ_０、６Ｖ_０である場合の、振動に対する完全密閉型マイクの振幅周波数応答曲線を示す。１Ｖ_０の前部空洞容積を有する空気伝導マイクが周辺接続を介してハウジングに接続される場合、全振幅周波数応答曲線は、周辺接続を介してハウジングに接続された１Ｖ_０の前部空洞容積を有する完全密閉型マイクの曲線よりも低くてもよい。２Ｖ_０の前部空洞容積を有する完全密閉型マイクが周辺接続を介してハウジングに接続される場合、全振幅周波数応答曲線は、周辺接続を介してハウジングに接続された１Ｖ_０の前部空洞容積を有する空気伝導マイクの曲線よりも低くてもよい。４Ｖ_０及び６Ｖ_０の前部空洞容積を有する完全密閉型マイクが周辺接続を介してハウジングに接続される場合、振幅周波数応答曲線は、下降し続けて、周辺接続を介してハウジングに接続された１Ｖ_０の前部空洞容積を有する空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線よりも低くてもよい。図面から分かるように、完全密閉型マイクの前部空洞容積が１Ｖ_０〜２Ｖ_０の場合、周辺接続を介してハウジングに接続された完全密閉型マイクの振幅周波数応答曲線は、側壁接続を介してハウジングに接続された空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線に最も近くてもよい。空気伝導マイクと密閉型マイクの両方が周辺接続を介してハウジングに接続されると、空気伝導マイクの前部空洞容積の等価容積は、１Ｖ_０〜２Ｖ_０の間であってもよいと結論づけられる。

図１４は、本開示のいくつかの実施形態に係る空気伝導マイク及び気導音信号に対する２つのデュアルリンクマイクの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。具体的には、実線は、空気伝導マイクの振幅周波数応答曲線に対応し、点線は、ハウジングの上部に開口部があるデュアルリンクマイクと側壁に開口部があるデュアルリンクマイクの振幅周波数応答曲線にそれぞれ対応する。図面の点線で示すように、気導音信号の周波数が５ｋＨｚ未満の場合、デュアルリンクマイクは気導音信号に応答しない場合がある。気導音信号の周波数が１０ｋＨｚを超える場合、気導音信号の波長が徐々にデュアルリンクマイクの特徴的な長さに近づき、同時に気導音信号の周波数がダイアフラム構造の特徴的な周波数に近いか又は到達するため、ダイヤフラムを共振させて比較的高い振幅を生成してもよく、このとき、デュアルリンクマイクは、気導音信号に応答してもよい。本明細書におけるデュアルリンクマイクの特徴的な長さは、一つの次元におけるデュアルリンクマイクのサイズであってもよい。例えば、デュアルリンクマイクが直方体又はほぼ直方体である場合、特性長さは、デュアルリンクマイクの長さ、幅、又は高さであってもよい。別の例として、デュアルリンクマイクが円筒形又はほぼ円筒形である場合、特徴的な長さは、デュアルリンクマイクの直径又は高さであってもよい。いくつかの実施形態では、気導音信号の波長は、デュアルリンクマイクの特徴的な長さに近く、それは、気導音信号の波長と、デュアルリンクマイクの特徴的な長さとが同程度の大きさ（例えば、ｍｍの大きさである）であると理解されてもよい。いくつかの実施形態では、音声通信の周波数帯域は、５００Ｈｚ〜３４００Ｈｚの範囲にあってもよい。デュアルリンクマイクは、この範囲の気導音の影響を受けなく、かつ振動ノイズ信号の測定に使用できる。密閉型マイクと比較して、デュアルリンクマイクは、低周波数帯域の気導音信号に対してより高いアイソレーション効果をもたらすことができる。このような場合、ハウジングの上部又は側壁に孔があるデュアルリンクマイクを振動センサーとして使用して、空気伝導マイクの振動ノイズ信号を除去するのに役立つ。

図１５は、本開示のいくつかの実施形態に係る振動に対する振動センサーの振幅周波数応答曲線を示す概略図である。振動センサーは、密閉型マイク及びデュアルリンクマイクを含んでもよい。具体的には、図１５は、振動に対する２つの密閉型マイク及び２つのデュアルリンクマイクの振幅周波数応答曲線を示す。図１５に示すように、太い実線は、振動に対する、前部空洞容積が１Ｖ_０で、上部に開口部があるデュアル通信マイクの振幅周波数応答曲線を示し、細い実線は、振動に対する、前部空洞容積が１Ｖ_０で、側壁に開口部があるデュアル通信マイクの振幅周波数応答曲線を示す。２本の点線は、振動に対する、前部空洞容積がそれぞれ９Ｖ_０と３Ｖ_０の密閉型マイクの振幅周波数応答曲線を示す。図面から分かるように、前部空洞容積が１Ｖ_０で側壁に開口部があるデュアルリンクマイクは、前部空洞容積が９Ｖ_０の密閉型マイクとほぼ「同等」であってもよい。前部空洞容積が１Ｖ_０で上部に開口部があるデュアルリンクマイクは、前部空洞容積が３Ｖ_０の密閉型マイクとほぼ「同等」であってもよい。したがって、大容積の完全密閉型マイクの代わりに、小容積のデュアルリンクマイクを使用してもよい。いくつかの実施形態では、互いに「同等」又はほぼ「同等」であるデュアルリンクマイクと密閉型マイクは、交換可能に使用されてもよい。

実施例１
図１６に示すように、イヤホン１６００は、空気伝導マイク１６０１、骨伝導マイク１６０２、及びハウジング１６０３を含んでもよい。本明細書で使用される場合、空気伝導マイク１６０１の音孔１６０４は、イヤホン１６００の外側の空気と連通してもよく、空気伝導マイク１６０１の側面は、ハウジング１６０３の内側の側面に接続してもよい。骨伝導マイク１６０２は、ハウジング１６０３の側面に結合されてもよい。空気伝導マイク１６０１は、音孔１６０４を介して気導音信号を取得し、かつ側面とハウジング１６０３との間の接続構造を介して第１の振動信号（すなわち、振動ノイズ信号）を取得してもよい。骨伝導マイク１６０２は、第２の振動信号（すなわち、ハウジング１６０３によって送信された機械的振動信号）を取得してもよい。第１の振動信号及び第２の振動信号の両方は、ハウジング１６０３の振動によって生成されてもよい。特に、骨伝導マイク１６０２と空気伝導マイク１６０１との間の構造の大きな違いのため、２つのマイクの振幅周波数応答と位相周波数応答は異なってもよく、図２ーＡに示す信号処理方法は、振動信号とノイズ信号を除去するために使用されてもよい。

実施例２
図１７に示すように、デュアルマイクアセンブリ１７００は、空気伝導マイク１７０１、密閉型マイク１７０２、及びハウジング１７０３を含んでもよい。本明細書で使用される場合、空気伝導マイク１７０１及び密閉型マイク１７０２は、一体型構成部品であってもよく、２つのマイクの外壁は、それぞれ、ハウジング１７０３の内側に結合されてもよい。空気伝導マイク１７０１の音孔１７０４は、デュアルマイクアセンブリ１７００の外側の空気と連通してもよく、密閉型マイク１７０２（図９−Ｂの密閉型マイクに相当）の音孔１７０２は、空気伝導マイク１７０１の底部に配置され、外気から隔離されてもよい。特に、密閉型マイク１７０２は、空気伝導マイク１７０１とまったく同じであり、密閉型マイク１７０２が構造設計を通じて外気と連通しない密閉した構造からの空気伝導マイクを使用してもよい。一体化構造により、空気伝導マイク１７０１及び密閉型マイク１７０２は、振動源（例えば、図１の振動スピーカー１０１）に対して同じ振動伝達経路を有し、これにより空気伝導マイク１７０１及び密閉型マイク１７０２は同じ振動信号を受信してもよい。空気伝導マイク１７０１は、音孔１７０４を介して気導音信号を取得し、ハウジング１７０３を介して第１の振動信号（すなわち、振動ノイズ信号）を取得してもよい。密閉型マイク１７０２は、第２の振動信号（すなわち、ハウジング１７０３によって送信された機械的振動信号）のみを取得してもよい。第１の振動信号及び第２の振動信号の両方は、ハウジング１６０３の振動によって生成されてもよい。特に、密閉型マイク１７０２の前部空洞容積、後部空洞容積、及び／又は空洞容積は、空気伝導マイク１７０１と密閉型マイク１７０２が同じ又はほぼ同じ周波数応答を有するように、空気伝導マイク１７０１の対応する容積（前部空洞容積、後部空洞容積、及び／又は空洞容積）の等価容積に応じて決定されてもよい。デュアルマイクアセンブリ１７００は、小容積であるという利点を有し、そして個別にデバッグされ、簡単な製造プロセスを通じて取得できる。いくつかの実施形態では、デュアルマイクアセンブリ１７００は、空気伝導マイク１７０１によって受信されたすべての通信周波数帯域における振動及びノイズを除去してもよい。

図１８は、図１７のデュアルマイク構成部品を含むイヤホンの構造を示す概略図である。図１８に示すように、イヤホン１８００は、デュアルマイクアセンブリ１７００、ハウジング１８０１、及び接続構造１８０２を含んでもよい。デュアルマイクアセンブリ１７００の構成部品のハウジング１７０３は、周辺接続を介してハウジング１８０１に接続されてもよい。周辺接続は、デュアルマイクアセンブリ１７００内の２つのマイクをハウジング１８０１上の接続位置に対して対称に維持することにより、振動源から２つのマイクへの振動伝達経路が同じであることをさらに保証できる。いくつかの実施形態では、図１８中のイヤホン構造は、振動ノイズの異なる伝送経路、異なるタイプの２つのマイクなどの振動ノイズの除去への影響を効果的に除去してもよい。

実施例３
図１９は、本開示のいくつかの実施形態に係るデュアルマイクイヤホンの構造を示す概略図である。図１９に示すように、イヤホン１９００は、振動スピーカー１９０１、ハウジング１９０２、弾性要素１９０３、空気伝導マイク１９０４、骨伝導マイク１９０５、及び開口部１９０６を含んでもよい。本明細書で使用されるように、振動スピーカー１９０１は、弾性要素１９０３を介してハウジング１９０２に固定されてもよい。空気伝導マイク１９０４と骨伝導マイク１９０５は、それぞれ、ハウジング１９０２内の異なる位置に接続されてもよい。空気伝導マイク１９０４は、開口部１９０６を介して外気と連通して、気導音信号を受信してもよい。振動スピーカー１９０１が振動して音を発する場合、ハウジング１９０２を振動させるように駆動して、ハウジング１９０２は、振動を空気伝導マイク１９０４及び骨伝導マイク１９０５に伝達してもよい。いくつかの実施形態では、図２−Ｂ中の信号処理方法は、骨伝導マイク１９０５によって取得された振動信号を使用して、空気伝導マイク１９０４によって受信された振動ノイズ信号を除去するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、骨伝導マイク１９０５は、空気伝導マイク１９０４によって受信されたすべての通信周波数帯域における振動ノイズを除去するために使用されてもよい。

実施例４
図２０は、本開示のいくつかの実施形態に係るデュアルマイクイヤホンの構造を示す概略図である。図２０に示すように、イヤホン２０００は、振動スピーカー２００１、ハウジング２００２、弾性要素２００３、空気伝導マイク２００４、振動センサー２００５、及び開口部２００６を含んでもよい。振動センサー２００５は、本開示のいくつかの実施形態に示されるように、密閉型マイク、二重接続マイク、又は骨伝導マイクであってもよいか、又は振動信号収集機能を有する他のセンサー装置であってもよい。振動スピーカー２００１は、弾性要素２００３を介してハウジング２００２に固定されてもよい。空気伝導マイク２００４及び振動センサー２００５は、選択又は調整後に同じ振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答を有する２つのマイクであってもよい。空気伝導マイク２００４の上部と側面は、それぞれ、ハウジング２００６の内側に接続されてもよく、振動センサー２００５の側面は、ハウジング２００６の内側に接続されてもよい。空気伝導マイク２００４は、開口部２００６を介して外気と連通してもよい。振動スピーカー２００１が振動する場合、ハウジング２００２を振動させるように駆動して、ハウジング２００２の振動は、空気伝導マイク２００４及び振動センサー２００５に伝達されてもよい。空気伝導マイク２００４がハウジング２００６に接続される位置は、振動センサー２００５がハウジング２００６に接続される位置に非常に近い（例えば、２つのマイクは、それぞれ、図３の位置３０１と３０２に配置されてもよい）ので、ハウジング２００６によって２つのマイクに伝達される振動は同じであってもよい。いくつかの実施形態では、空気伝導マイク２００４によって受信された振動ノイズ信号は、空気伝導マイク２００４及び振動センサー２００５によって受信された信号に基づいて、図２−Ｃに示されるような信号処理方法を使用して除去されてもよい。いくつかの実施形態では、振動センサー２００５は、空気伝導マイク２００４によって受信されたすべての通信周波数帯域における振動ノイズを除去するために使用されてもよい。

実施例５
図２１は、本開示のいくつかの実施形態に係るデュアルマイクイヤホンの構造を示す概略図である。デュアルマイクイヤホン２１００は、図２０のイヤホン２０００の他の変形例であってもよい。イヤホン２１００は、振動スピーカー２１０１、ハウジング２１０２、弾性要素２１０３、空気伝導マイク２１０４、振動センサー２１０５、及び開口部２１０６を含んでもよい。振動センサー２１０５は、密閉型マイク、デュアルリンクマイク、又は骨伝導マイクであってもよい。空気伝導マイク２１０４と振動センサー２１０５は、それぞれ、周辺接続を介してハウジング２１０２の内側に接続されてもよく、振動スピーカー２１０１に対して対称的に分布されてもよい（例えば、２つのマイクは、それぞれ、図３の位置３０１と３０４に配置されてもよい）。空気伝導マイク２１０４及び振動センサー２１０５は、選択又は調整後の同じ振幅周波数応答及び／又は位相周波数応答を有する２つのマイクであってもよい。いくつかの実施形態では、空気伝導マイク２１０４によって受信された振動ノイズ信号は、空気伝導マイク２１０４及び振動センサー２１０５によって受信された信号に基づいて、図２−Ｃに示される信号処理方法を使用して除去されてもよい。いくつかの実施形態では、振動センサー２１０５は、空気伝導マイク２１０４によって受信されたすべての通信周波数帯域における振動ノイズを除去するために使用されてもよい。

以上、基本概念について説明した。当業者にとって、本発明の開示は、あくまで一例に過ぎず、本開示に対する制限を構成するものではないことは明らかである。本明細書では明示的に示されていないが、当業者であれば、本開示に対する様々な修正、改良、及び補正を行うことができる。これらの修正、改良、及び補正は、本開示によって示唆されるものとし、本開示の例示的な実施形態の趣旨及び範囲内にある。

さらに、特許請求の範囲に明確に記載されていない限り、本開示における処理要素及びシーケンスの順序、数字及び文字の使用、又は他の名称の使用は、本開示の手順及び方法の順序を限定するために使用されない。上記開示は、現在、本開示の様々な有用な実施形態であると現在考えられる様々な実施例を通して論じているが、そのような詳細は説明を目的としてなされていることに過ぎず、添付の特許請求の範囲は、開示される実施形態に限定されず、むしろ、開示される実施形態の精神及び範囲内にある変形例及び等価な構成を包含するように意図されることが理解されるべきである。例えば、上述した様々な構成部品の実装は、ハードウェア装置で具体化され得るが、ソフトウェアのみの解決策として、例えば、既存のサーバ又はモバイルデバイス上にインストールとして実装されてもよい。

同様に、本開示の実施形態の前述の説明では、本開示を簡素化し、１つ以上の様々な実施形態の理解に資するため、様々な特徴が単一の実施形態、図、又はその説明にまとめられた場合があることを理解すべきである。しかしながら、本開示は、本開示の目的が、特許請求の範囲に記載の特徴よりも多くの特徴を必要とすることを意味するものではない。むしろ、特許請求された主題は、前述の単一の開示される実施形態のすべての特徴よりも少ない範囲にある。

最後に、本開示で説明される実施形態は、本開示の実施形態の原理の単なる例示であることを理解されたい。使用され得る他の修正は、本開示の範囲内にあってもよい。したがって、例として、本開示の実施形態の代替的な構成が本明細書中の教示に従って利用され得るが、それらに限定されない。これにより、本開示の実施形態は、まさに示され、説明されたようなものに限定されない。

Claims (26)

1. マイク及び振動センサーを含むマイク装置であって、
   前記マイクは、音声信号及び第１の振動信号を含む第１の信号を受信し、
   前記振動センサーは、第２の振動信号を受信し、
   前記マイク及び前記振動センサーは、前記第１の振動信号が前記第２の振動信号に相殺され得るように構成される、マイク装置。
2. 前記振動センサーの空洞容積は、前記第２の振動信号に対する前記振動センサーの振幅周波数応答が、前記第１の振動信号に対する前記マイクの振幅周波数応答と同じであり、及び／又は前記第２の振動信号に対する前記振動センサーの位相周波数応答が、前記第１の振動信号に対する前記マイクの位相周波数応答と同じであるように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記振動センサーの空洞容積は、前記マイクの空洞容積に比例して、前記第２の振動信号に前記第１の振動信号を相殺させる、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記振動センサーの空洞容積と前記マイクの空洞容積との比は、３：１から６．５：１の範囲にある、請求項３に記載の装置。
5. 前記第２の振動信号によって前記第１の振動信号を相殺し、前記音声信号を出力する信号処理ユニットをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記振動センサーは、密閉型マイク又はデュアルリンクマイクである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記マイクは、前部空洞開口イヤホン又は後部空洞開口イヤホンであり、
   前記振動センサーは、密閉した前部空洞及び密閉した後部空洞を備える密閉型マイクである、請求項６に記載の装置。
8. 前記マイクは、前部空洞開口イヤホン又は後部空洞開口イヤホンであり、
   前記振動センサーは、開放した前部空洞及び開放した後部空洞を備えるデュアルリンクマイクである、請求項６に記載の装置。
9. 前記マイクの前部空洞開口は、前部空洞の上部又は側壁に少なくとも１つの開口部を含む、請求項７又は８に記載の装置。
10. 前記マイク及び前記振動センサーは、独立して同じハウジングに接続される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 少なくとも一部が前記ハウジング内に配置され、前記第１の振動信号及び前記第２の振動信号を生成する振動ユニットをさらに含み、
    前記マイクと前記振動センサーは、前記ハウジングにある隣接する位置、又は前記振動ユニットに対して前記ハウジングにある対称な位置に配置される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記マイク又は前記振動センサーと前記ハウジングとの間の接続は、カンチレバー接続、周辺接続、又は基板接続のうちの１つを含む、請求項１０に記載の装置。
13. 前記マイク及び前記振動センサーは、両方とも微小電気機械システムマイクである、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 振動スピーカー、マイク装置、及びハウジングを含むイヤホンシステムであって、
    前記振動スピーカー及び前記マイク装置は、前記ハウジング内に配置され、
    前記マイク装置は、マイク及び振動センサーを含む、イヤホンシステムにおいて、
    前記マイクは、音声信号及び第１の振動信号を含む第１の信号を受信し、
    前記振動センサーは、第２の振動信号を受信し、前記第１の振動信号及び前記第２の振動信号は、前記振動スピーカーの振動によって生成され、
    前記マイク及び前記振動センサーは、前記第１の振動信号が前記第２の振動信号に相殺され得るように構成される、イヤホンシステム。
15. 前記振動センサーの空洞容積は、前記第２の振動信号に対する前記振動センサーの振幅周波数応答が、前記第１の振動信号に対する前記マイクの振幅周波数応答と同じであり、及び／又は前記第２の振動信号に対する前記振動センサーの位相周波数応答が、前記第１の振動信号に対する前記マイクの位相周波数応答と同じであるように構成される、請求項１４に記載のイヤホンシステム。
16. 前記振動センサーの空洞容積は、前記マイクの空洞容積に比例して、前記第２の振動信号によって前記第１の振動信号を相殺する、請求項１４又は請求項１５に記載のイヤホンシステム。
17. 前記振動センサーの空洞容積と前記マイクの空洞容積との比は、３：１から６．５：１の範囲にある、請求項１６に記載のイヤホンシステム。
18. 前記第２の振動信号によって前記第１の振動信号を相殺し、前記音声信号を出力する信号処理ユニットをさらに含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載のイヤホンシステム。
19. 前記振動センサーは、密閉型マイク又はデュアルリンクマイクである、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載のイヤホンシステム。
20. 前記マイクは、前部空洞開口イヤホン又は後部空洞開口イヤホンであり、
    前記振動センサーは、密閉した前部空洞及び密閉した後部空洞を備える密閉型マイクである、請求項１９に記載のイヤホンシステム。
21. 前記マイクは、前部空洞開口イヤホン又は後部空洞開口イヤホンであり、
    前記振動センサーは、開放した前部空洞及び開放した後部空洞を備えるデュアルリンクマイクである、請求項１９に記載のイヤホンシステム。
22. 前記マイクの前部空洞開口は、前部空洞の上部又は側壁に少なくとも１つの開口部を含む、請求項２０又は２１に記載のイヤホンシステム。
23. 前記マイク及び前記振動センサーは、独立して同じハウジングに接続される、請求項１４〜２２のいずれか一項に記載のイヤホンシステム。
24. 前記マイクと前記振動センサーは、前記ハウジングにある隣接する位置、又は前記振動スピーカーに対して前記ハウジングにある対称な位置に配置される、請求項２３に記載のイヤホンシステム。
25. 前記マイク又は前記振動センサーと前記ハウジングとの間の接続は、カンチレバー接続、周辺接続、又は基板接続のうちの１つを含む、請求項２３に記載のイヤホンシステム。
26. 前記マイク及び前記振動センサーは、両方とも微小電気機械システムマイクである、請求項１４〜２５のいずれか一項に記載のイヤホンシステム。

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