JP2023512104A - 向上した風ノイズ抵抗性を有するワイヤレスヘッドセット - Google Patents

Abstract

【要約】ヘッドセットマイク7をハウジング3内に配置し、ダイヤル8が各マイク7を覆うようにピボット9を介してハウジングに制御ダイヤル8を取り付けることにより、完全ワイヤレスステレオ(TWS)ヘッドセットの耐風保護性と制御可能性を向上させるイヤホンデバイス１とシステムであり、それにより風及びほこりに対する保護を提供するが音波がマイク7に到達するための隙間14を残す。

Description

本開示は、一般的に、イヤホン、ヘッドホンおよびヘッドセットのようなパーソナル聴取音声デバイスの技術分野、特に完全ワイヤレスステレオ（ＴＷＳ）ヘッドセットにおけるマイクの耐風保護の改善に関するものである。

近年、携帯型メディアプレーヤーや携帯電話の普及により、ヘッドホンの使用が一般化している。以下の開示において、「ヘッドホン」という用語は、インイヤヘッドホン又はイヤホンばかりでなくオーバ―イヤヘッドホンを指すために使用される。

ヘッドセットは、１つまたは複数のマイクを含むヘッドホンの一種であり、したがってハンズフリー操作で電話ハンドセットと同等の機能を提供することができる。ヘッドセットは、シングルイヤピース（モノラル）あるいはダブルイヤピース（モノラルから両耳へ、またはステレオ）のいずれかからできている。ヘッドセットの用途としては、通信用途以外に、航空、劇場またはテレビスタジオインターコムシステム、コンソールまたはＰＣゲームなどがある。さらに、このようなヘッドセットのマイクは、アクティブノイズキャンセル（ＡＮＣ）のために使用することができ、これは、特に、（インイヤヘッドホンのような）音響密封が望ましくなく、環境からの（接近する車両のような）警告音をブロックすることによって危険であることが判明することさえあり得る場合に、背景ノイズを軽減し、それによってユーザ体験を向上させる効果的な方法である。ＡＮＣは、アンチノイズと呼ばれる電子制御された追加の音場を導入することによって、不要なノイズを「キャンセル」することを目的とした技術である。アンチノイズは、適切な圧力振幅及び不要なノイズや妨害を破壊的に妨害する位相を持つように電子的に設計されている。ヘッドセットハウジングには、いわゆる残留ノイズまたはエラーノイズを検出するためにエラーセンサ（マイクなど）が備えられている。エラーセンサの出力は、ヘッドセットのユーザに聞こえている周囲のノイズを減らすために、アンチノイズの生成方法を調整するために制御システムによって使用される。

完全ワイヤレスステレオ（ＴＷＳ）ヘッドホンのような、１つまたは複数のマイクを含むこのようなヘッドホンでは、マイクの配置が問題になることがよくある。一方で、アップリンク音声の可聴性を最大にするには、マイクは、ユーザの口に接近してるか、口に向かって指向性パターンを有するべきである（要求１）。他方で、マイクは、マイクの前の空洞に風が入ること――そうすると風ノイズを引き起こすが――が容易にできないように、何とか配置すべきである（要求２）。

需要１は、以前に以下の２つの方法のいずれかによって解決されている。すなわち、ａ）マイクブームによるヘッドセット本体の延長を使用すること、またはｂ）マイクアレイ（ビームフォーマ）の組み合わせ指向パターンが口の方向に増幅を生成するように２つ以上のマイクを配置することである。要求１に対する解決策ａ）の欠点は、デバイスのサイズが大きくなることであり、これは現在のＴＷＳヘッドホンでは通常受け入れられない。

現在のいくつかのＴＷＳヘッドセットのさらなる欠点は、デバイス自体に物理的な制御がないこと、特にボリューム制御がないことである。一部のデバイスでは、制御にプッシュボタンを使用しているが、デバイスの操作中にユーザが小さなボタンを見えないため、通常は使用が困難である。ユビキタスボリュームノブは優れた制御であるが、デバイスのサイズが小さいことによるスペースの制限と、優れたビームフォーマのためのマイク位置の必要性により、通常はこれを妨げている。

上記の問題を克服または少なくとも低減するヘッドセット中のマイクの風抵抗保護を改善するための向上した方法およびデバイスを提供するのが目的である。

前記及び他の目的は、独立クレームの特徴によって達成される。さらなる実装形態は、従属クレーム、明細書及び図面から明らかである。

第１の態様によると、ハウジングと、ハウジング内に外側を向いて配置され、マイクロ信号を生成するように構成された少なくとも一つのマイクと、ピボットを介してハウジングに回転可能に取り付けられたダイヤルであって、ダイヤルは、実質上平坦で、ハウジングとダイヤルとの間に狭い隙間を形成し、ダイヤルは、さらに少なくとも１つのマイクを覆うように配置されている、ダイヤルと、を含むイヤホンデバイスが提供される。

マイクがダイヤル表面の下に位置するようなイヤホン中の少なくとも１つのマイクとダイヤル（制御ノブ）は、向上した風保護を可能にする。さらなる利点は、適切な大型ダイヤル(制御ノブ)をイヤホンに使用できることであり、これにより、ユーザインタフェースの体験を向上させることができる。別のさらなる利点は、イヤホンデバイスを操作する際に(既存の解決策で頻繁に起こるように)ユーザがマイク前部空洞開口部に誤って接触することができないことであり、これにより、偶発的な操作ノイズを低減することができる。別のさらなる利点は、イヤホンユニットの全体的なサイズを増大させずに、上記のすべての利点を得ることができることである。

第１の態様の可能な実装形態では、少なくとも１つのマイクは、少なくとも２つのマイクを含み、少なくとも２つのマイクは、イヤホンデバイスの使用中にユーザの口またはユーザの真っ直ぐ前の少なくとも１つへの音響ビームフォーミングを可能にするように配置される

第１の態様のさらなる可能な実装形態では、ハウジングは、実質的に円形の断面を有するように構成され、少なくとも１つのマイクは、ハウジングの周囲に角度的に間隔を空けて配置された複数のマイクを含み、イヤホンデバイスの使用中に、ユーザの口またはユーザの真っ直ぐ前のような、特定の方向におけるマイク信号の信号対ノイズ比（SNR）を増強することを可能にする。

第１の態様のさらなる可能な実装形態では、イヤホンデバイスは、ハウジングの表面からハウジングの内側まで延びる少なくとも１つのマイク空洞であって、ダイヤルは、各空洞の開口部を覆うように配置され、少なくとも１つのマイクの各々は、それぞれのマイク空洞内に配置される、少なくとも１つのマイク空洞をさらに含み、それによってマイクの物理的保護を証明する。

第１の態様のさらなる可能な実装形態では、少なくとも１つのマイク空洞は、マイクとハウジングの表面との間に延びる中空空間内に配置された多孔性材料をさらに含み、多孔性材料は風ノイズを除去する一方で他の音がマイクを通過できるように構成された風ノイズ抵抗性材料である。この組み合わせは、多孔質材料及びマイクがユーザからダイヤルの下に隠されているので、マイク前部空洞の前での（通常は視覚的に不快な）多孔質風抵抗性材料のより広範な使用をさらに可能にする。

第１の態様のさらなる可能な実装形態では、ダイヤルとハウジングとの少なくとも隣接部は円形の断面積を有するように構成され、ピボットは、ダイヤルとハウジングとの隣接部の中心軸を接続するように構成されている。

第１の態様のさらなる可能な実装形態では、ダイヤルは、ハウジング、または少なくともハウジングのダイヤルとの隣接部よりも大きな直径を有するように構成され、ダイヤルは、ハウジングの方向に延び、隙間を覆うように配置される突き出しリムをさらに含むが、リムは、音波が前記少なくとも１つのマイクに到達することを可能にするためにハウジングの縁とリムとの間に狭い開口部を残す。

第１の態様のさらなる可能な実装形態では、ピボットは、音波が少なくとも１つのマイクに到達することを可能にする一方で、ほこり粒子の侵入を妨げるほど十分に小さいサイズに隙間を制限するように構成される。

第１の態様のさらなる可能な実装形態では、イヤホンデバイスは、入力音声信号に応答して音波を生成するように構成されたスピーカをさらに含み、ダイヤルは、スピーカの全体の出力レベルの少なくとも１つ、または入力音声信号の信号構成成分の間のバランスを調整するように構成されたボリュームノブである。

第１の態様のさらなる可能な実装形態では、入力音声信号の信号構成成分は、マイク信号を含む。

第１の態様のさらなる可能な実装形態では、ハウジングの少なくとも一部はイヤホンデバイスのユーザの外耳道にフィットするか、または実質的に覆うように構成され、ハウジングは、第１の側と、第１の側の反対の第２の側とを含み、少なくとも１つのマイクは、ハウジング内に前記第１の側から外側に向けて配置され、外部環境から音波を捕捉するように構成され、スピーカは、ハウジング内に第２の側から外側に向けて配置され、外耳道の内側へ届けるための音波を生成するように構成され、ダイヤルは、第１の側に回転可能に取り付けられる。

第１の態様のさらなる可能な実装形態では、イヤホンデバイスは、ハウジング内に第２の側から外側に向けて配置され、耳道の方向から音波を捕捉するように構成された内部マイクをさらに含む。

第１の態様のさらなる可能な実装形態では、イヤホンデバイスは、振動を介してイヤホンデバイスのユーザの音声の存在を検知するように構成された音声加速度計をさらに含む。

第２の態様によると、第１の態様の可能な実装形態のいずれか１つによる少なくとも１つのイヤホンデバイスと、少なくとも１つのイヤホンデバイスとデータ接続して配置されるホストデバイスと、を含むシステムが提供される。

イヤホンデバイスをホストデバイスとデータ接続して組み合わせると、イヤホンデバイスがそれ自身の記憶および処理手段なしで実現することができ、その結果、小さいサイズとより軽い重量を可能にするより単純な構築をもたらし、それはTWSヘッドセットの場合極めて重要なことである。

第２の態様の可能な実装形態では、イヤホンデバイスは完全ワイヤレスステレオ（TWS）ヘッドセットであり、ホストデバイスはスマートホンであり、データ接続はBluetoothプロトコルを用いて確立される。

これらの及び他の態様は以下で説明する実施形態から明らかになるであろう。

本開示の以下の詳細な部分では、態様、実施形態、及び実装形態は、図面に示される実施例を参照してより詳細に説明される。

第１の態様の一実施形態によるイヤホンデバイスの断面を示す。 第１の態様の別の実施形態による２つのマイクを有するビームフォーミング配置を示す。 第１の態様の別の実施形態によるイヤホンデバイスの断面を示す。 第１の態様の別の実施形態によるハウジングに取り付けられたダイヤルが無い場合と有る場合のイヤホンデバイスの側面図を示す。 第１の態様の別の実施形態による外耳道内に配置されたイヤホンデバイスの断面を示す。 第２の態様の一実施形態によるホストデバイスとデータ接続された２つのイヤホンデバイスを有するシステムを示す。

図１は、本開示によるイヤホンデバイス１を示す。イヤホンデバイス1は、ハウジング3と、ハウジング3内に外側に面して配置され、捕捉された音波に基づいてマイク信号を生成するように構成された少なくとも1つのマイク7とを含む。実質的に平坦なダイヤル8(その直径よりも実質的に小さい厚さを有する)は、少なくとも1つのマイク7の各々を覆うが、音波が環境から少なくとも1つのマイク7に到達することができるようにハウジング3とダイヤル8との間に狭い隙間14を形成するような方法で、ピボット9を介してハウジング3に回転可能に取り付けられる。ピボット9は、音波が少なくとも1つのマイク7に到達するのを可能にしながら、入射ほこり粒子を妨げるのに十分小さいサイズに隙間14を制限するように構成されてもよい。

図2は、少なくとも2つのマイク7A、7Bを備えるイヤホンデバイス1の一実施形態を示しており、少なくとも2つのマイク7A、7Bは、イヤホンデバイス1の使用中に、ユーザ6の口またはユーザ6の真っ直ぐ前の少なくとも1つ(破線で示す)に向かって音響ビームフォーミングを可能にするように構成されている。この実施形態では、ハウジング3は、ダイヤル8のように実質的に円形の断面を有するように構成されてもよい。

一実施形態(図示せず)では、イヤホンデバイス1は、イヤホンデバイス1の使用中に、ユーザ6の口またはユーザ6の真っ直ぐ前など、特定の方向におけるマイク信号の信号対ノイズ比SNRを向上させることができるように、ハウジング3の周囲に配置された複数の角度間隔を置いたマイク7A、7Bを含んでもよい。

図3は、イヤホンデバイス1の一実施形態を示しており、少なくとも1つのマイク空洞10がハウジング3の表面からハウジング3の内側に向かって延びており、ダイヤル8が各マイク空洞10の開口部を覆うように配置されている。少なくとも1つのマイク7の各々は、それぞれのマイク空洞10内に配置され、それによって、物理的な力からのさらなる保護を提供する。図示の実施形態では、少なくとも1つのマイク空洞10は、さらに、マイク7とハウジング3の表面との間に延びる中空空間に配置された多孔質材料11を備え、多孔質材料11は、他の音をマイクに通すことを可能にしながら、風ノイズを除去するように構成された風ノイズ抵抗性材料である。図3から分かるように、多孔質材料(点線)は、ユーザにとって外部からは見えない。

いくつかの実施態様においては、図3にも示されるように、ダイヤル8及びハウジング3(又はダイヤル8に隣接するハウジング3の少なくとも一部)は、両方とも、円形の断面を有するように構成され、ダイヤル8は、ハウジング3(又はハウジング3の隣接する部分)よりも大きな直径を有する。このような実施形態では、ダイヤル8は、ハウジング3の方向に延び、ギャップ14を覆うように配置されるが、ハウジング3の端部とリム12との間に狭い開口部を残して音波が少なくとも1つのマイクに到達することを可能にし、それによってマイク7A、7Bを例えばほこり粒子から保護する突出リム12をさらに含むことができる。

図4は、ダイヤル8(右図のみに示され、マイク7A、7Bを覆っている)とハウジング3とが実質的に同一の円形の断面を有するように構成され、ダイヤル8とハウジング3の中心軸とを接続するようにピボット9(ここでは図示せず)が配置されたイヤホンデバイス1の一実施形態を示す図である。本明細書中に先に記載または示された対応するステップおよび特徴と同一または類似するステップおよび特徴は、単純化のために先に使用されたものと同一の参照番号で示される。いくつかの実施態様において、ダイヤル8及びハウジング3の隣接する部分のみが円形の断面を有するように構成され、ピボット9は、これらの隣接する部分をそれらのほぼ中心点で接続するように配置される。

図5は、イヤホンデバイス1のさらなる実施形態を断面図を用いて示す。図示の実施形態では、イヤホンデバイス1は、外耳道4に嵌合するように、またはユーザの外耳道4の開口部を実質的に覆うように構成された少なくとも一部を有するハウジング3を備え、ハウジング3は、第1の側面3Aと、第1の側面3Aと反対側の第2の側面3Bとを備える。ダイヤル8は、第1の側面3Aに回転自在に取り付けられており、少なくとも1つのマイク7が、第1の側面3Aから外側に向いたハウジング3内に配置され、外部環境5から音波16を捕捉するように構成されている。スピーカ13はまた、第2の側面3Bから外側に向いているハウジング3内に配置され、入力音響信号に応答して外耳道4の内側に向けて送達するための音波15を生成するように構成されている。スピーカ13は、最適な音波生成のために、前部空洞と、前部空洞から隔離された後部空洞とを備えることができる。一実施形態では、入力音声信号の信号成分は、マイク信号を含んでもよい。

イヤホン1は、さらに、外耳道4内の確実な位置決めのための圧縮可能なイヤチップを備えることができる。

一実施形態では、ダイヤル8は、スピーカ13の全体的な出力レベルのうちの少なくとも1つ、または入力音声信号の信号構成成分間のバランスを調整するように構成された音量ノブである。

一実施形態では、イヤホンデバイス1は、図2に関連して上述したように、ハウジング3内に第1の側面3Aから外側に向けて配置され、イヤホンデバイス1のユーザの口の方を向くように構成された少なくとも2つのマイク7A、7Bを備える。

一実施形態では、イヤホンデバイス1は、ハウジング3内に第2の側面3Bから外側に向いて配置され、耳道の方向からの音波を捕捉するように構成された内部マイク17をさらに備える。

さらに別の実施形態では、イヤホンデバイス1は、振動を介してイヤホンデバイス1のユーザ6の音声の存在を検出するように構成された音声加速度計18をさらに含んでもよい。

これらの追加入力は、スピーカに対する入力音声信号に混合されるか、またはイヤホンデバイス1の他の機能(例えば、閉塞解除)を制御するために、さらなる構成成分として使用できるさらなる入力信号を生成することができる。

図6は、本開示によるシステムの側面図であり、上記実施形態のいずれかによる2つのイヤホンデバイス1A、1Bを備えるシステムであって、イヤホンデバイス1A、1Bは、少なくとも1つのイヤホンデバイス1とデータ接続するように構成されたホストデバイス2との間に有線接続がなく、ユーザの左耳と右耳にそれぞれ使用されるように構成されたTWSイヤホンシステムの実装に対応する。

本実施形態では、第1のイヤホンデバイス1Aは、上述のような回転可能なダイヤル8を備え、第2のイヤホンデバイス1Bもまた、上述のような回転可能なダイヤル8を備える。ダイヤル8のいずれかの回転を使用して、スピーカ13の出力音量を調整したり、スピーカー13に対する入力音声信号の信号構成成分間のバランスを調整したりすることができる。

ホストデバイス2は、モバイルスマートホンであってもよく、データ接続は、例えば、BluetoothまたはBluetooth低エネルギー(BLE)プロトコルを用いて確立されてもよい。

種々の態様および実装形態を、本明細書中で種々の実施形態と併せて説明した。しかしながら、開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示、および添付の特許請求の範囲の検討から、クレームされた主題を実施する際に当業者によって理解され、実施され得る。クレームにおいて、単語「含む」は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数を除外しない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、クレームに記載されたいくつかの項目の機能を履行することができる。特定の手段が相互に異なる従属クレームに記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光記憶媒体又は固体媒体のような適切な媒体上に記憶/分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムのような他の形態で分配されてもよい。

クレームにおいて使用される参照符号は、範囲を限定するものと解釈してはならない。

Claims (15)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内に外側を向いて配置され、マイク信号を生成するように構成された少なくとも一つのマイクと、
   ピボットを介して前記ハウジングに回転可能に取り付けられたダイヤルであって、前記ダイヤルは、実質上平坦で、前記ハウジングと前記ダイヤルとの間に狭い隙間を形成し、前記ダイヤルは、さらに前記少なくとも１つのマイクを覆うように配置されている、ダイヤルと、を備えるイヤホンデバイス。
2. 前記少なくとも１つのマイクは、少なくとも２つのマイクを含み、
   前記少なくとも２つのマイクは、前記イヤホンデバイスの使用中にユーザの口またはユーザの真っ直ぐ前の少なくとも１つへの音響ビームフォーミングを可能にするように配置される、請求項１に記載のイヤホンデバイス。
3. 前記ハウジングは、実質的に円形の断面を有するように構成され、
   前記少なくとも１つのマイクは、前記ハウジングの周囲に角度的に間隔を空けて配置された複数のマイクを含み、前記イヤホンデバイスの使用中に、ユーザの口またはユーザの真っ直ぐ前のような、特定の方向における前記マイク信号の信号対ノイズ比（SNR）を増強することを可能にする、請求項１または２に記載のイヤホンデバイス。
4. 前記ハウジングの表面から前記ハウジングの内側まで延びる少なくとも１つのマイク空洞であって、前記ダイヤルは、各空洞の開口部を覆うように配置され、少なくとも１つのマイクの各々は、それぞれのマイク空洞内に配置される、少なくとも１つのマイク空洞をさらに含む、請求項１～３のいずれか1項に記載のイヤホンデバイス。
5. 前記少なくとも１つのマイク空洞は、前記マイクと前記ハウジングの前記表面との間に延びる中空空間内に配置された多孔性材料をさらに含み、前記多孔性材料は風ノイズを除去する一方で他の音がマイクを通過できるように構成された風ノイズ抵抗性材料である、請求項４に記載のイヤホンデバイス。
6. 前記ダイヤルと前記ハウジングとの少なくとも隣接部は円形の断面積を有するように構成され、前記ピボットは、前記ダイヤルと前記ハウジングとの前記隣接部の中心軸を接続するように構成された、請求項１～５のいずれか1項に記載のイヤホンデバイス。
7. 前記ダイヤルは、前記ハウジング、または前記ダイヤルに隣接した前記ハウジングの少なくとも一部分よりも大きな直径を有するように構成され、
   前記ダイヤルは、前記ハウジングの方向に延び、前記隙間を覆うように配置される突出リムをさらに含むが、前記突出リムは、音波が前記少なくとも１つのマイクに到達することを可能にするために前記ハウジングの端部と前記突出リムとの間に狭い開口部を残す、請求項６に記載のイヤホンデバイス。
8. 前記ピボットは、音波が前記少なくとも１つのマイクに到達することを可能にする一方で、ほこり粒子の侵入を妨げるほど十分に小さいサイズに前記隙間を制限するように構成される、請求項１～７のいずれか1項に記載のイヤホンデバイス。
9. 入力音声信号に応答して音波を生成するように構成されたスピーカをさらに含み、
   前記ダイヤルは、前記スピーカの全体の出力レベルの少なくとも１つ、または前記入力音声信号の信号構成成分の間のバランスを調整するように構成された音量ノブである、請求項１～８のいずれか1項に記載のイヤホンデバイス。
10. 前記入力音声信号の前記信号構成成分は、前記マイク信号を含む、請求項９に記載のイヤホンデバイス。
11. 前記ハウジングの少なくとも一部は前記イヤホンデバイスのユーザの外耳道に嵌合するか、または実質的に覆うように構成され、
    前記ハウジングは、第１の側面と、前記第１の側面の反対の第２の側面とを含み、
    前記少なくとも１つのマイクは、前記ハウジング内に前記第１の側面から外側に向けて配置され、外部環境から音波を捕捉するように構成され、
    前記スピーカは、前記ハウジング内に前記第２の側面から外側に向けて配置され、前記外耳道の内側に向けて送達するための音波を生成するように構成され、
    前記ダイヤルは、前記第１の側面に回転可能に取り付けられる、請求項９または１０に記載のイヤホンデバイス。
12. 前記イヤホンデバイスは、前記ハウジング内に前記第２の側面から外側に向けて配置され、耳道の方向から音波を捕捉するように構成された内部マイクをさらに含む、請求項１１に記載のイヤホンデバイス。
13. 振動を介して前記イヤホンデバイスのユーザの音声の存在を検知するように構成された音声加速度計をさらに含む、請求項１～１２のいずれか1項に記載のイヤホンデバイス。
14. 請求項１～１２のいずれか1項に記載の少なくとも１つのイヤホンデバイスと、
    前記少なくとも１つのイヤホンデバイスとデータ接続して構成されるホストデバイスと、を含むシステム。
15. 前記イヤホンデバイスは完全ワイヤレスステレオ（TWS）ヘッドセットであり、
    前記ホストデバイスはモバイルスマートホンであり、
    前記データ接続はBluetoothプロトコルを用いて確立される、請求項１４に記載のシステム。

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