JP2024525497A

JP2024525497A - アクティブノイズリダクションイヤホン

Info

Publication number: JP2024525497A
Application number: JP2023580825A
Authority: JP
Inventors: アンドリュー・ドナルド・ムンロ; レイ・チェン; オーレ・ニールセン; エメリー・ク; セドリック・ベーコン
Original assignee: Bose Corp
Current assignee: Bose Corp
Priority date: 2021-06-29
Filing date: 2022-06-20
Publication date: 2024-07-12
Also published as: EP4364430A1; US11838719B2; US20240064454A1; US20220417646A1; WO2023278192A1; CN117581562A; US11540043B1; US20230099287A1

Abstract

アクティブノイズリダクションイヤホン及び方法。イヤホンは、音出口を画定する出口部分であって、ユーザの耳の外耳道内又は外耳道に近接して位置するように構成された、出口部分を備えるハウジングと、第１の入力信号を生成するように構成された第１のフィードフォワードマイクロホンと、ハウジング内にあり、第１のフィードフォワードマイクロホンによって感知される外部音を伝えるように構成された第１の音入口開口部であって、出口部分に近接している第１の音入口開口部と、を含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年６月２９日に出願された出願第１７／３６２，６２５号の優先権を主張し、その全開示は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、ユーザの耳の上又は中に担持されるアクティブノイズリダクション（ＡＮＲ）オーディオデバイスに関する。

ユーザの耳の上又は中に担持されるＡＮＲオーディオデバイスは、音出口がユーザの外耳道（external auditory meatus）（すなわち、外耳道（external ear canal））の中又は非常に近くに位置するように構成されたイヤホン及びヘッドホンを含む。ＡＮＲは、通常、外部音を検出するために１つ以上のフィードフォワードマイクロホンを使用すること、及び内部音を検出するフィードバックマイクロホンを使用することを伴う。オーディオドライバは、感知された外部音を、それらがユーザの鼓膜に到達する前に低減又はキャンセルするように駆動される。

態様及び実施例は、イヤーチップにおいて又はその非常に近くでノイズを感知するようにフィードフォワードマイクロホンを配置することによってそのコヒーレンスが改善されるイヤホンを対象とする。より高い周波数では、ユーザの鼓膜への主要なノイズ経路は、典型的には、イヤーチップ及び身体組織を通る。外耳道の近くの組織に自然に近い、イヤーチップに近いフィードフォワードマイクロホンは、高いコヒーレンスをもたらすこの主要なノイズ経路内のノイズを感知するように配置される。次いで、この感知されたノイズは、ＡＮＲシステムによってキャンセルすることができる。

下記で言及される全ての実施例及び特徴は、任意の技術的に可能な方式で組み合わせることができる。

一態様では、アクティブノイズリダクション（ＡＮＲ）イヤホンは、音出口を画定する出口部分を備えるハウジングを含み、出口部分は、ユーザの耳の外耳道の中又は近接して位置するように構成される。第１の入力信号を生成するように構成された第１のフィードフォワードマイクロホンと、ハウジング内にあり、第１のフィードフォワードマイクロホンによって感知される外部音を伝えるように構成された第１の音入口開口部とがある。第１の音入口開口部は、出口部分に近接している。

いくつかの実施例は、上記及び／若しくは下記の特徴のうちの１つ、又はそれらの任意の組み合わせを含む。一実施例では、出口部分がユーザの耳の外耳道の中又は近接して位置するとき、第１の音入口開口部はユーザの耳の甲介内にある。一実施例では、出口部分がユーザの耳の外耳道の中又は近接して位置するとき、第１の音入口開口部は、ユーザの耳の耳介に直接面する。

いくつかの実施例は、上記及び／若しくは下記の特徴のうちの１つ、又はそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施例では、ＡＮＲイヤホンは、第２の入力信号を生成するように構成された第２のフィードフォワードマイクロホンと、ハウジングにあり、第２のフィードフォワードマイクロホンによって感知される外部音を伝えるように構成された第２の音入口開口部と、を更に含む。一実施例では、ＡＮＲイヤホンは、外耳道と流体連通しているハウジング内の第１の音響ポートを更に含み、第１の音入口開口部及び第２の音入口開口部のうちの少なくとも１つは、第１の音響ポートに近接している。一実施例では、ＡＮＲイヤホンは、外耳道と流体連通する第２の音響ポートをハウジング内に更に含み、第１の音入口開口部は第１の音響ポートに近接し、第２の音入口開口部は第２の音響ポートに近接する。一実施例では、ある周波数範囲における、第１の入力信号のみから決定されるＡＮＲイヤホンのコヒーレンスは、第２の入力信号のみから決定される周波数範囲におけるコヒーレンスよりも大きい。一実施例では、周波数範囲は３ｋＨｚを超える。

いくつかの実施例は、上記及び／若しくは下記の特徴のうちの１つ、又はそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施例では、出口部分は、音出口を画定する柔軟なイヤーチップを備える。一実施例では、第１の音入口開口部はイヤーチップに隣接している。一実施例では、イヤーチップがユーザの耳の外耳道の中又は近接して位置するとき、第１の音入口開口部はユーザの耳の甲介内にある。

別の態様では、方法は、音出口を画定する出口部分を備えるハウジングを有するアクティブノイズリダクション（ＡＮＲ）イヤホンに関連付けられた第１のフィードフォワードマイクロホンによって生成された第１の入力信号を受信することを含み、出口部分は、ユーザの耳の外耳道の中又は近接して位置するように構成される。第１のフィードフォワードマイクロホンは、出口部分に近接するハウジング内の第１の音入口開口部を通して伝えられる外部音を感知するように構成される。第１の入力信号は、第１のフィルタを使用して処理され、ＡＮＲイヤホンの音響変換器のための第１の出力信号を生成する。

いくつかの実施例は、上記及び／若しくは下記の特徴のうちの１つ、又はそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施例では、ＡＮＲイヤホンは、第２の入力信号を生成するように構成された第２のフィードフォワードマイクロホンと、ハウジングにあり、第２のフィードフォワードマイクロホンによって感知される外部音を伝えるように構成された第２の音入口開口部と、を更に備える。一実施例では、ＡＮＲイヤホンは、外耳道と流体連通しているハウジング内の第１の音響ポートを更に備え、第１の音入口開口部及び第２の音入口開口部のうちの少なくとも１つは、第１の音響ポートに近接している。一実施例では、ＡＮＲイヤホンは、外耳道と流体連通する第２の音響ポートをハウジング内に更に備え、第１の音入口開口部は第１の音響ポートに近接し、第２の音入口開口部は第２の音響ポートに近接する。一実施例では、ある周波数範囲における、第１の入力信号のみから決定されるＡＮＲイヤホンのコヒーレンスは、第２の入力信号のみから決定される周波数範囲におけるコヒーレンスよりも大きい。一実施例では、周波数範囲は３ｋＨｚを超える。

少なくとも１つの例の様々な態様を、添付図面を参照して、以下で考察するが、これらの図面は、縮尺通りに描かれることを意図しない。これらの図は、様々な態様と例の図示、及び更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するが、本発明の制約の定義として意図されない。図において、様々な図で図示される同一の、又はほとんど同一の構成要素は、同様の文字又は数字で表記され得る。明瞭にするために、全ての図において、全ての構成要素が、必ずしもラベル付けされていない場合がある。

インイヤー型イヤホンの概略断面図である。ユーザの耳内の使用位置にあるインイヤー型イヤホンの概略断面図である。複数のフィードフォワードマイクロホンを有するＡＮＲイヤホンの態様の機能ブロック図である。イヤホンの概略３次元図である。ＡＮＲイヤホンと異なるマイクロホン構成とのコヒーレンスの比較である。ＡＮＲイヤホンと異なるマイクロホン構成とのコヒーレンスの比較である。ＡＮＲイヤホンと異なるマイクロホン構成とのコヒーレンスの比較である。

本開示は、ウェアラブルオーディオデバイスに関する。本開示のいくつかの非限定的な実施例は、インイヤー型ヘッドホン又はイヤホンとして知られているタイプのウェアラブルオーディオデバイスを説明する。イヤホンは、概して、音を生成するための電気音響変換器又はオーディオドライバを含み、ユーザの外耳道又は外耳道の非常に近くに音を直接送達するように構成される。イヤホンは、無線又は有線であることができる。本明細書で説明される非限定的な実施例では、イヤホンは、ハウジングの外側の外部音を感知する１つ以上のフィードフォワードマイクロホンを含む。フィードフォワードマイクロホンは、外部音が電気音響変換器によってユーザのために再生される、例えばアクティブノイズリダクション（ＡＮＲ）及び透過モード動作等の機能のために使用されることができる。本開示に含まれないイヤホンの他の態様は、図示又は説明されない。ＡＮＲイヤホン及びヘッドホンは、典型的には、当該技術分野で知られているように、内部フィードバックマイクロホンも使用する。

また、本開示のいくつかの実施例では、開放型オーディオデバイスとして知られるタイプのウェアラブルオーディオデバイスも記載する。開放型オーディオデバイスは、外耳道開口部から離れて位置する１つ以上の電気音響変換器（すなわち、オーディオドライバ）を有する。開放型オーディオデバイスはまた、ユーザの音声をピックアップするために、及び／又はＡＮＲのために、及び／又は透過モード動作のために使用することができる１つ以上の外部マイクロホンを含む。

ヘッドホンは、通常、耳の周り、耳上、又は耳内に嵌めて装着し、外耳道の中に音響エネルギーを直接又は間接的に放射するデバイスを指す。ヘッドホンは、ときには、イヤホン、イヤピース、ヘッドセット、小型イヤホン、又はスポーツヘッドホンと称され、有線式又は無線式とすることができる。ヘッドホンは、オーディオ信号を音響エネルギーに変換するドライバを含む。ドライバは、頭部又は耳の上に位置するように、あるいはユーザの外耳道に直接挿入されるように構成された、イヤカップ又はハウジングに収納されてもされなくてもよい。ヘッドホンは、各耳に１つずつ、単一の独立型ユニット、又は一対の（各々が少なくとも１つの音響ドライバを含む）ヘッドホンのうちの一方であってもよい。ヘッドホンの一方は、例えば、ヘッドバンドによって、及び／又はヘッドホン内の音響ドライバにオーディオ信号を伝えるリード線によって、ヘッドホンの別の一方に機械的に接続され得る。ヘッドホンは、オーディオ信号を無線で受信する構成要素を含み得る。ヘッドホンは、ＡＮＲシステムの構成要素を含んでもよく、その構成要素としては、ヘッドホンハウジング内の内部マイクロホンと、ハウジングの外側の音を拾う１つ以上の外部マイクロホンと、を含んでもよい。ヘッドホンはまた、ＡＮＲシステム用の追加のマイクロホン、又はユーザの声を拾うために使用される１つ以上のマイクロホンなど、他の機能を含むことができる。

開放型オーディオデバイスは、オフイヤヘッドホン、すなわち、（典型的には支持構造体によって）頭部又は耳に結合されるが、外耳道開口部を閉塞しない１つ以上の電気音響変換器を有するデバイスを含むが、それに限定されない。いくつかの実施例では、開放型オーディオデバイスは、通常、イヤカップ及びイヤホンが存在しない装着者の片耳又は両耳に音を送達するように構成されたオフイヤヘッドホンである。本明細書で企図されるウェアラブルオーディオシステムは、耳上フック又はアンカーを含む様々なデバイスを含んでもよく、その１つの非限定的な実施例は、オーディオ眼鏡を含む。

本明細書に記載のデバイス、システム、及び方法のうちの１つ以上は、様々なフォームファクタのウェアラブルオーディオデバイスを含む、多種多様なウェアラブルオーディオデバイス又はシステムにおいて、様々な実施例及び組み合わせで使用され得る。そのようなフォームファクタは、インイヤー型デバイス、イヤホン、及び補聴器を含むが、それらに限定されない。別段の指定がない限り、ウェアラブルオーディオデバイス又はシステムは、ヘッドホンと、音を受信及び／又は生成するための１つ以上の音響変換器を含み、外耳道の中又は近くにある音出口を有する頭部又は耳装着型音響デバイスなどの様々な他のタイプのウェアラブルオーディオデバイスと、を含む。

オーディオを音響的に出力する目的を主に果たすウェアラブルオーディオデバイスの具体的な実装形態は、ある程度の詳細が提示されているが、そのような特定の実装形態の提示は、実施例の提供を通じて理解を容易にすることを意図するものであり、開示の範囲又は請求項がカバーする範囲のいずれをも限定するものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。

いくつかの実施例では、ウェアラブルオーディオデバイスは、ユーザのために音を生成するように構成された電気音響変換器と、変換器を保持し、音出口を有するハウジングと、ハウジングの外側の音を検出し、マイクロホン信号を出力するように構成された少なくとも１つのフィードフォワードマイクロホンと、を含む。プロセッサシステムは、当該技術分野で知られているように、外部フィードフォワードマイクロホン（複数可）及び内部フィードバックマイクロホンを使用してＡＮＲを達成するようにプログラムされる。フィードフォワードマイクロホンにつながる音入口開口部は、デバイスの音出口の近くに、したがって外耳道の近くに位置し、フィードフォワードマイクロホンは、イヤホンのイヤーチップ及び身体組織を通して外耳道に到達する外部ノイズを感知する。したがって、ＡＮＲシステムは、この外部ノイズを低減又はキャンセルすることができる。

ＡＮＲイヤホンでは、フィードフォワードマイクロホンを使用するＡＮＲの有効性は、コヒーレンスによって推定することができる。コヒーレンスは、フィードフォワードマイクロホンからの入力を使用する線形制御システムによって理論的にキャンセルすることができる任意の所与の周波数における出力信号の電力の割合である。したがって、コヒーレンスは０と１との間の値である。コヒーレンスが大きいほど、ノイズキャンセルの可能性がより効果的になる。コヒーレンス限界は、１－コヒーレンスであり、したがって、キャンセルを実行した後に残された割合である。

イヤホンでは、ノイズは、音響ポートを通る経路、イヤーチップを通る経路、及び身体組織を通る経路を含む様々な経路を通ってユーザの耳に到達する可能性がある。拡散ノイズがマイクロホンによって感知されない場合、拡散ノイズは、ＡＮＲシステムによってアクティブにキャンセルすることができない。したがって、フィードフォワードマイクロホンが、拡散ノイズの経路である、又はそのようなノイズ経路に隣接するイヤホンの任意の位置に、又はその近くにある場合、ＡＮＲはより効果的である（すなわち、コヒーレンスがより大きい）。いくつかの実施例では、ＡＮＲ有効性は、耳甲介における複数のフィードフォワードマイクロホンの使用によって増大される。いくつかの実施例では、そのようなフィードバック挿入利得は、受動挿入損失と組み合わせることができる。

無線イヤホンは、典型的には、オーディオドライバに加えて、電子機器、アンテナ、バッテリ、及びバッテリ充電接点を収容するハウジングを含む。ハウジングの必要なサイズは、ハウジングの少なくとも一部が、外耳道からより遠く、例えば、耳甲介の外側、更には外耳（耳介又は耳翼としても知られている）の外側に位置することを必要とし得る。したがって、ハウジング内に位置するフィードフォワードマイクロホンは、必然的に外耳道から離間されており、したがって、イヤーチップ及び身体組織を通って入るノイズを感知するのに効果的ではない。したがって、これらのイヤホンにおけるＡＮＲコヒーレンスは、望ましいものよりも低い。また、外部マイクロホンを使用して、ノイズをプレビューし、ドライバから耳までの音響経路の遅延並びに電子機器の遅延を克服することができる。耳からより遠いマイクロホンは、少なくともいくつかの方向から、より良好なプレビューを有し得る。したがって、外耳道の近くに１つのマイクロホンを有し、更に外側に１つのマイクロホンを有することが有用であり得る。

イヤホンのコヒーレンスは、フィードフォワードマイクロホンが主要なノイズ経路にあるか又はそれに非常に近いノイズを感知するようにフィードフォワードマイクロホンを配置することによって改善することができる。主要なノイズ経路は周波数依存である。１つのノイズ経路は、イヤーチップ及び外耳道の近くの隣接する身体組織を通ることができる。外耳道の近くの組織に自然に近い、イヤーチップに近いフィードフォワードマイクロホンは、この主要なノイズ経路内のノイズを感知するように配置される。次いで、この感知されたノイズは、ＡＮＲシステムによってキャンセルすることができ、対象の周波数範囲に対してより大きなコヒーレンスをもたらす。

いくつかの実施例では、このフィードフォワードマイクロホンは、イヤバッドが耳に挿入されたときに、イヤバッドハウジングがフィードフォワードマイクロホンの上に重なる状態で、耳甲介に位置するように構成される。したがって、フィードフォワードマイクロホンを耳甲介に位置付けることはまた、マイクロホンが風によってあまり影響を受けないことを可能にし、ハウジングがマイクロホンに重ならず、したがってマイクロホンを風から遮蔽しない、イヤホンの外部に面する側に位置するマイクロホンと比較して、潜在的に問題の少ない風ノイズをもたらす。これは、ＡＮＲ及び透過モード動作の両方にとって重要であり得る。

図１Ａは、インイヤー型イヤホン１０の概略断面図であり、構成要素は縮尺通りに示されておらず、本開示に関連するいくつかの構成要素のみが示されている。イヤホンは、ウェアラブルオーディオデバイスの非限定的な実施例であり、有線又は無線であり得る。イヤホン１０は、イヤホンのアクティブ構成要素を収納する本体又はハウジング１２を含む。音出口１４はイヤーチップ１６の端部にあり、イヤーチップ１６はハウジング出口部分１８によって支持されている。当該技術分野で知られているように、イヤーチップ１６は、外耳道の入口に挿入できるように構成することができる。オーディオドライバ２０は、前側音響放射を前側音響空洞／チャンバ２２内に導き、また後側音響放射を後側音響空洞／チャンバ２４内に導く。前方及び後方の音は位相がずれている。後側チャンバ２４は、音が外部環境に逃げることを可能にするように構成された１つ以上のポートを有する。この非限定的な実施例では、後側チャンバ２４は、第１のポート２５（一実施例では、外部環境に対し開放している浅い開口部を覆う音響メッシュ（図示せず）を備える抵抗ポートである）及び第２のポート２６（一実施例では、外部環境に対して開いている長い管を備える質量ポートである）の一方又は両方を有する。後側ポートのうちのいずれか１つ以上は、任意の所望の長さ及び構成を有することができる。いくつかの実施例では、ポート２５及び２６の開口部は両方とも、イヤーチップ１６が外耳道に挿入されたときに耳介に面するハウジング１２の側面１３にある。

ＡＮＲシステムは、各々が外部音を感知するように構成された１つ以上のフィードフォワードマイクロホンと、各々が内部音を感知するように構成された１つ以上の内部マイクロホンと、を含む。この非限定的な実施例では、ＡＮＲシステムは、１つの内部マイクロホン及び２つの外部マイクロホンを使用するが、１つだけ、２つ、又は３つ以上の外部フィードフォワードマイクロホンがあってもよい。内部マイクロホン２８は、ユーザの外耳道に入る音を感知するように構成され、これは、マイクロホンを前側空洞２２内に、又は空洞とイヤホン音出口１４との間に配置することによって達成することができる。外部フィードフォワードマイクロホン３０及び３２は、ハウジング１２の異なる部分上にあり、したがって、それらは、異なるノイズ経路を通して耳に進入し得るノイズを感知するように構成される。例えば、マイクロホン３０は、音出口１４に近接しており、したがって、イヤーチップ１６及び周囲の身体組織を通って入るノイズを感知することができる。マイクロホン３０はまた、ポート開口部２５及び２６に近接しており、したがって、これらの開口部を通って入るノイズを感知することもできる。一般に、マイクロホンは、外部音がマイクロホンに到達することができるように外部環境に対して開放された上に重なる空洞を有するハウジングの表面のすぐ下に位置する全方向性デバイスである。外部フィードフォワードマイクロホンの数量、配置、及び機能は、本明細書の他の箇所でより詳細に説明される。

図１Ｂは、耳９０内の所定位置にある同様のイヤホン４０の断面図であり、イヤーチップ４６は、外耳道９２の入口又はその非常に近くで耳に接触している。イヤーチップ４６が外耳道内に収容されると、イヤホンハウジング４２は、少なくとも部分的に外耳９１内に位置するように構成され、これは、ハウジング４２の少なくとも一部が耳輪脚９８の外側範囲と外耳道９２への入口との間にあることを意味する。この非限定的な実施例では、ハウジング４２の全てではないが大部分は、外耳９１内に位置するように構成され、ハウジングの内面４５（ハウジングが面４５と外耳９１との間にないように外耳９１に面する／直接対向する）、ハウジング側面４７、及び内面４５に対向し、頭部から離れて外部環境に直接面するハウジング外面４３の可能性としては一部又は全てを含む。フィードフォワードマイクロホン６０は、ハウジング４２の内部に位置する。ハウジング４２の内面４５の音入口開口部６１は、マイクロホン６０によって感知される外部音を伝えるように構成される。第２のフィードフォワードマイクロホン７４は、ハウジング４２の内部に位置する。ハウジング４２の外面４３の音入口開口部７２は、マイクロホン７４によって感知される外部音を伝えるように構成される。

上述したように、イヤホンＡＮＲシステムのコヒーレンスは、ＡＮＲシステムによって低減又はキャンセルされない限り、ユーザの鼓膜に到達し得るノイズを感知するように構成されるように位置するＡＮＲフィードフォワードマイクロホンがある場合に、少なくとも部分的に改善される。ＡＮＲシステムは、反対の信号を注入するように構成され、その結果、ノイズの相殺的干渉が生じる。イヤホンの主要なノイズ経路は、典型的には、音響ポートを通り、イヤーチップを通り、外耳道に近接する身体組織を通る。１つ以上のフィードフォワードマイクロホンが、これらのノイズ経路に沿って外部音を感知するように構成される場合、ノイズは、キャンセルされ、より大きいコヒーレンスをもたらすことができる。

イヤホン４０は、前側空洞音響容積５２及び後側空洞音響容積５４の両方において音圧を生成するオーディオドライバ５０を含む。前側容積と後側容積との間に開口部７６を備え、音響メッシュ７８によって覆われた任意選択の均圧通気口が、前側容積と後側容積と、を流体的に相互接続する。後側容積５４に対して１つ以上の音響ポートが存在し得る。この非限定的な実施例では、ハウジング内面４５の浅い開口部６５の上に音響メッシュ６７を備え、外部環境に対して開いている後側抵抗ポートがあり、同様にハウジング内面４５で開いており、外部環境に対して開放している長い管を備える後側質量ポート５６もある。抵抗ポート及び質量ポートの両方は、外部ノイズが均圧ポートを通って鼓膜に到達するための経路である開口部をハウジング内に備える。ポート開口部は、ハウジング内の他の場所に位置し得ることに留意されたい。フィードフォワードマイクロホン６０を、その音入口開口部６１が抵抗ポート及び質量ポートの両方に近接するように配置することによって、マイクロホン６０によって生成される信号は、抵抗ポート及び質量ポートを通して進入するノイズを感知することができ、したがって、ＡＮＲのコヒーレンスを増加させることができる。また、マイクロホン６０の音入口開口部６１は、イヤーチップ４６及び外耳道に近接する身体組織に近接しているため、マイクロホン６０によって生成される信号は、イヤーチップ４６及び外耳道に近接する身体組織を通して進入するノイズを感知することができ、したがって、ＡＮＲのコヒーレンスを増加させることができる。いくつかの実施例では、ＡＮＲシステムのためのフィードフォワードマイクロホンが、外部音が鼓膜に到達することができる各音入口開口部（例えば、ポート）の近くに又はそれに近接して位置する。このようにして、鼓膜へのノイズ経路が感知され、したがってキャンセルすることができる。

音入口６１は、耳９０の甲介９４に位置する。耳の解剖学的構造は、人によってかなり異なるが、一般に、耳甲介は、耳の耳介の正中面上の凹面であり、隆起部（耳輪脚）によって、外耳道につながる上側耳甲介艇と下側耳甲介腔とに分けられる。耳甲介９４に、好ましくは、イヤーチップ４６の大部分又は全部が位置する耳甲介腔に音入口６１を位置付けることによって、イヤーチップを通して進入するノイズが感知され、ＡＮＲ機能によって低減又はキャンセルされ得る。また、マイクロホン６０の音入口６１を外耳道に直接隣接する耳甲介腔に位置付けることによって、マイクロホン６０は、外耳道を取り囲む組織を通して耳に入るノイズを感知し、したがって、ＡＮＲ機能は、このノイズを低減又はキャンセルすることができる。

イヤホン４０では、第２のフィードフォワードマイクロホン７４（外側ハウジング面４３に音入口開口部７２を有する）は、マイクロホン６０よりも早く環境内のノイズを感知するように構成され、したがって、ＡＮＲシステムは、このノイズ信号が耳に到達する前にこのノイズ信号に反応するためのより多くの時間を有し、したがって、ノイズをキャンセルするためにより効果的であり得る。また、マイクロホン７４は、例えば、通信（例えば、電話呼及び音声起動デバイス）において使用するために、ユーザの音声を感知するように配置される。内部ＡＮＲフィードバックマイクロホン５８は、ユーザの外耳道に入る音を感知するように構成され、これは、マイクロホンを前側空洞５２内に、又は空洞と音出口４４との間に配置することによって達成することができる。

複数のフィードフォワードマイクロホン１００を有するＡＮＲイヤホンの機能的態様１００が図２に図示されている。各フィードフォワードマイクロホン（フィードフォワードマイクロホン１（１０４）及びフィードフォワードマイクロホン２（１０６））からの信号、並びにフィードバックマイクロホン（複数可）（フィードバックマイクロホン１０８）からの信号は、コントローラ１０２に入力され、いくつかの実施例では、複数のコントローラのベクトルを備える。いくつかの実施例では、コントローラ１０２は、各フィードフォワードマイクロホンに関連付けられた１つのフィルタを備える。コントローラ１０２は、オーディオドライバ１１０のための出力信号を提供し、信号は、ＡＮＲ機能の一部としてノイズを低減する音圧を部分的に達成する。１つ以上の外部フィードフォワードマイクロホン及び１つ以上の内部フィードバックマイクロホンを有するＡＮＲオーディオデバイスは、当該技術分野で知られており、したがって、１つ以上のＡＮＲコントローラの設計、コントローラによって適用されるフィルタ、及び音響デバイスにおいて使用されるイヤピース又はイヤホンに関連するＡＮＲのカスタマイズなどの態様は、本明細書では更に説明しない。そのような態様は、米国特許第１０，６６５，２２０号及び同第１０，９３７，４１０号に記載されており、それらの開示全体は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

図３は、ハウジング１２１が主要部分１２２、中間部分１２８及び出口部分１２６を備えるイヤホン１２０の概略部分３次元図である。（外耳道内に挿入されるように構成される）イヤーチップ１２９は、出口部分１２６に結合され、イヤホン音出口１２４を画定する。いくつかの可能な外部フィードフォワード及び／又は通信マイクロホンが、外耳道に非常に近い甲介内に位置するように構成される位置１３２を含む、小さい正方形によって示される。破線１５０は、甲介のおおよその外側境界を示す。マイクロホンがハウジングの表面の下に位置する必要があり、配線がマイクロホンと少なくとも（図示せず、典型的には主要ハウジング部分１２２内に位置する）コントローラとの間に延びる必要があることを考えると、イヤホン出口の非常に近くにマイクロホンを位置付けることは物理的に困難である可能性がある。ハウジング中間部分１２８は、主要部分１２２から出口部分１２６に通じており、したがって、コントローラの位置により近いが、同時に、イヤーチップ１２９にも近い。したがって、部分１２８は、部分１２６よりも容易にマイクロホン（複数可）（例えば、マイクロホン１３４及び１３６）を収容し得るが、依然としてイヤーチップ１２９及び外耳道開口部に近く、したがって、依然としてイヤーチップ及び外耳道に近接する組織を通るノイズ経路内にあるか、又はノイズ経路に非常に近い。マイクロホン１３４及び１３６のいずれか又は両方は、ＡＮＲ機能のためのフィードフォワードマイクロホンとして使用することができる。いくつかの実施例では、マイクロホン１３４及び１３６のうちの１つは、フィードフォワードマイクロホンとして使用され、それはまた、音声ピックアップとして使用され得る。いくつかの実施例では、主要ハウジング１２２は、マイクロホン１３８、１４０、１４２、及び１４４のうちの１つ以上を含む。一実施例では、これらのマイクロホンのうちの１つは、当該技術分野において知られているように、音声ピックアップのためのマイクロホン１３４及び１３６のうちの１つとともに配列され得る。

図４は、主要ハウジング部分１２２の外側部分上のマイクロホン（例えば、マイクロホン１４２又は１４４）をフィードフォワードマイクロホンとして使用した場合（プロット線１６２及び１６４）と、中間ハウジング部分１２８上のマイクロホン（例えば、マイクロホン１３４又は１３６）をフィードフォワードマイクロホンとして使用した場合（プロット線１６６）との、図３のＡＮＲイヤホン１２０のコヒーレンス限界（挿入利得としてプロットされている）の比較である。明らかなように、約２００Ｈｚから約６ｋＨｚまでにおいて、耳甲介に位置し、イヤーチップ及び外耳道開口部に近いマイクロホン１３４又は１３６とのコヒーレンスは、耳甲介に位置せず、イヤーチップ及び外耳道開口部からより遠い主要ハウジング部分上のマイクロホンとのコヒーレンスよりも約５ｄＢ以上良好である。いくつかの実施例では、コヒーレンスが改善されるこの周波数範囲は、主要なノイズ経路がイヤーチップ及び周囲の身体組織を通る範囲を包含する。

図５は、図３のＡＮＲイヤホン１２０の（挿入利得としてプロットされている）複数のコヒーレンス限界と、ＡＮＲ機能において１つだけではなく２つの別個のマイクロホンが使用された場合（ただし、ＡＮＲのために２つのフィードフォワードマイクロホンを使用することのいくつかの利点を示すために単一のマイクロホンとの比較を含む）との比較である。プロット線１７４は、フィードフォワードマイクロホンとしての主要ハウジング部分１２２の外側上の単一のマイクロホン（例えば、マイクロホン１４２又は１４４）のためのものである。プロット線１７６は、２つのフィードフォワードマイクロホンに対するものであり、一方は、中間ハウジング部分１２８上にあり（例えば、マイクロホン１３４又は１３６）、他方は、主要ハウジング部分１２２の外側上にある（例えば、マイクロホン１４２又は１４４）。プロット線１８０は、２つのフィードフォワードマイクロホンに対するものであり、一方は、中間ハウジング部分１２８上にあり（例えば、マイクロホン１３４又は１３６）、他方は、中間部分１２８に最も近い主要ハウジング部分１２２の内側上にある（例えば、マイクロホン１３８又は１４０）。図５は、中間部分１２８上に第２のフィードフォワードマイクロホンを追加することが、主要ハウジング部分上に単一のマイクロホンを使用するよりも良好なコヒーレンスを達成するのに役立つことを確立する。

図６は、ＡＮＲ機能において中間ハウジング部分１２８上の１つ又は２つの別個のマイクロホンのいずれかを使用する、図３のＡＮＲイヤホン１２０の単一及び複数のコヒーレンス限界（挿入利得としてプロットされている）の比較である。プロット線１９２は、フィードフォワードマイクロホンとしての中間ハウジング部分１２８上の単一のマイクロホン（例えば、マイクロホン１３４又は１３６のうちの１つ）のためのものである。プロット線１９４はまた、フィードフォワードマイクロホンとしての中間ハウジング部分１２８上の単一のマイクロホン（例えば、マイクロホン１３４又は１３６の他方）のためのものである。プロット線１９６は、両方とも中間ハウジング部分１２８上にある２つのフィードフォワードマイクロホン（例えば、マイクロホン１３４及び１３６）のためのものである。したがって、複数のマイクロホンの使用は、拡散ノイズのより大きな低減をもたらすことができる。

本明細書で説明されるシステム、方法、及び機器の実施例は、以下の説明に記載されるか、又は添付の図面に図示される構成要素の構成及び配置の詳細に適用することに限定されない。システム、方法及び機器は、他の実施例で実装可能であり、様々な方式で実施又は実行可能である。具体的な実施例は、例示目的のみのために本明細書で提供され、限定を意図するものではない。具体的には、任意の１つ以上の実施例に関連して考察される機能、構成要素、要素、及び特徴は、任意の他の実施例において同様の役割から除外されることを意図するものではない。

本明細書で開示する例は、本明細書に開示される原理の少なくとも１つと一致する任意の様式で、他の例と組み合わせることができ、更に、「一実施例（an example）」、「いくつかの実施例（some examples）」、「代替例（an alternate example）」、「様々な実施例（various examples）」、「一実施例（one example）」などへの言及は、必ずしも互いに独占的ではなく、説明される特定の特徴、構造、又は特性は、少なくとも１つの実施例に含まれ得ることを示すように意図される。本明細書におけるこうした用語の出現は、必ずしも全てが同じ実施例を示すわけではない。

また、本明細書で使用される表現及び用語は、説明のみを目的としており、限定的であるとみなされるべきではない。本明細書において単数で言及されるコンピュータプログラム製品、システム及び方法の実施例、構成要素、要素、行為、又は機能に対する任意の言及はまた、複数を含む実施形態を包含してもよく、本明細書における任意の実施例、構成要素、要素、動作、又は機能に対する複数形での任意の言及もまた、単数形のみを含む実施例を包含してもよい。したがって、単数形又は複数形の参照は、本開示のシステム又は方法、それらの構成要素、行為、又は要素を制限することを意図するものではない。本明細書における「含む（including）」、「含む（comprising）」、「有する（having）」、「含有する（containing）」、「伴う（involving）」、並びに、それらの変形形態の使用は、以下で列挙する項目とその均等物、並びに、他の項目を包含することを意味する。「又は（or）」への言及は、「又は（or）」で記載された全ての用語が、記載された用語の単一、複数、及び、全ての用語のいずれかを示せるよう、包括的であると解釈され得る。

図のいくつかの要素は、ブロック図において個別の要素として示され説明されている。これらの要素は、アナログ回路又はデジタル回路の１つ以上として実装され得る。代替的に、又は追加的に、これらの要素は、１つ以上のマイクロプロセッサがソフトウェア命令を遂行して実装され得る。ソフトウェア命令は、デジタル信号処理命令を含むことができる。動作は、アナログ回路により、又はマイクロプロセッサが、アナログ動作と同等の動作を実行するソフトウェアを遂行することにより実行することができる。信号ラインは、個別のアナログ信号ライン又はデジタル信号ラインとして、別個の信号を処理することができる適切な信号処理を行う個別のデジタル信号ラインとして、及び／又は無線通信システムの要素として実装され得る。

ブロック図でプロセスが表現又は示唆されるときに、ステップは、１つの要素又は複数の要素によって実行され得る。これらのステップは、一括して実行される、又は異なる時点で行われ得る。活動を実行する要素は、物理的に同じであり得るか、若しくは互いに近接し得るか、又は物理的に別個であり得る。１つの要素は、１つのブロックよりも多くの活動を実行し得る。オーディオ信号は、符号化される場合又は符号化されない場合があり、デジタル形式又はアナログ形式のいずれかで伝送され得る。従来のオーディオ信号処理装置及び動作は、図面から省略されている場合がある。

本明細書において説明されるシステム及び方法の例は、当業者には明白であろうコンピュータ構成部品及びコンピュータによる実装ステップを含む。例えば、コンピュータ実装ステップは、例えば、フラッシュＲＯＭ、不揮発性ＲＯＭ、及びＲＡＭなどのコンピュータ可読媒体にコンピュータ実行可能命令として記憶されてもよいことを当業者は理解されたい。更に、コンピュータ実行可能命令が、例えば、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、ゲートアレイなどの様々なプロセッサ上で実行され得ることが当業者によって理解されるべきである。説明を容易にするために、システム及び方法の全てのステップ又は要素が、コンピュータシステムの一部として本明細書で説明されるわけではないが、各ステップ又は要素が、対応するコンピュータシステム又はソフトウェアコンポーネントを有し得ることを、当業者は認識するであろう。したがって、このようなコンピュータシステム及び／又はソフトウェアコンポーネントは、それらの対応するステップ又は要素（すなわち、それらの機能性）を説明することによって可能になり、かつ本開示の範囲内にある。

様々な態様及び実施例に従って本明細書に開示される方法及びシステムの機能、方法、及び／又は構成要素は、本明細書に開示される態様及び実施例に従って、信号処理及び他の機能を実行するのに好適なデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）及び／又は他の回路、アナログ若しくはデジタルで実装又は実行されてもよい。追加的に又は代替的に、マイクロプロセッサ、論理コントローラ、論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（複数可）（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、汎用コンピューティングプロセッサ（複数可）、マイクロコントローラ（複数可）など、又はこれらの任意の組み合わせが好適であり得、任意の特定の実装に関して、アナログ若しくはデジタル回路構成要素及び／又は他の構成要素を含んでもよい。

本明細書に開示される機能及び構成要素は、デジタルドメイン、アナログドメイン、又は２つの組み合わせで動作し得、特定の実施例は、様々な図におけるＡＤＣ又はＤＡＣの説明の欠如にもかかわらず、適切な場合、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）及び／又はデジタルアナログ変換器（複数可）（ＤＡＣ）を含む。更に、本明細書に開示される機能及び構成要素は、時間領域、周波数領域、又は２つの組み合わせで動作することができ、特定の実施例は、様々なドメインにおける処理に適応するために、様々な形態のフーリエ又は類似の分析、合成、及び／又は変換を含む。

ファームウェアなどを含む任意の好適なハードウェア及び／又はソフトウェアは、本明細書に開示される態様及び実施例の構成要素を実行又は実装するように構成されてもよく、態様及び実施例の様々な実装は、開示されるものに加えて構成要素及び／又は機能を含んでもよい。様々な実装は、回路が、少なくとも部分的に、本明細書に記載される機能を実行することを可能にするためのデジタル信号プロセッサ及び／又は他の回路の記憶された命令を含んでもよい。

少なくとも１つの実施例に関するいくつかの態様について述べてきたが、当業者であれば、様々な変更、修正、並びに、改良が容易に思い付くことが、理解されるであろう。こうした変更、修正、及び改善は、本開示の一部であり、本発明の範囲内であることが意図される。したがって、前述の説明及び図面は、例に過ぎず、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の適切な構成、並びに、それらの均等物から判定されるはずである。

１０インイヤー型イヤホン
１２ハウジング
１３側面
１４イヤホン音出口
１６イヤーチップ
１８ハウジング出口部分
２０オーディオドライバ
２２前側空洞
２４後側チャンバ
２５第１のポート
２６第２のポート
２８内部マイクロホン
３０及び３２外部フィードフォワードマイクロホン
４０イヤホン
４２ハウジング
４３ハウジング外面
４４音出口
４５ハウジング内面
４６イヤーチップ
４７ハウジング側面
５０オーディオドライバ
５２前側空洞
５４後側容積
５６後側質量ポート
５８内部ＡＮＲフィードバックマイクロホン
６０フィードフォワードマイクロホン
６１音入口
６５開口部
６７音響メッシュ
７２音入口開口部
７４第２のフィードフォワードマイクロホン
７６開口部
７８音響メッシュ
９０耳
９１外耳
９２外耳道
９４甲介
９８耳輪脚
１００機能的態様
１０２コントローラ
１０４フィードフォワードマイクロホン
１０８フィードバックマイクロホン
１１０オーディオドライバ
１２０ＡＮＲイヤホン
１２１ハウジング
１２２主要ハウジング部分
１２４イヤホン音出口
１２６出口部分
１２８中間ハウジング部分
１２９イヤーチップ
１３２マイクロホンが構成される位置
１３４、１３６、１３８、１４０、１４２、１４４マイクロホン

Claims

アクティブノイズリダクション（ＡＮＲ）イヤホンであって、
音出口を画定する出口部分であって、前記出口部分が、ユーザの耳の外耳道内に又はそれに近接して位置するように構成される、出口部分を備えるハウジングと、
第１の入力信号を生成するように構成された第１のフィードフォワードマイクロホンと、
前記ハウジング内にあり、前記第１のフィードフォワードマイクロホンによって感知される外部音を伝えるように構成された第１の音入口開口部であって、前記出口部分に近接している、第１の音入口開口部と、を備える、ＡＮＲイヤホン。
前記出口部分が前記ユーザの耳の前記外耳道内に又は前記外耳道に近接して位置するとき、前記第１の音入口開口部が前記ユーザの耳の前記甲介内にある、請求項１に記載のＡＮＲイヤホン。
前記出口部分が前記ユーザの耳の前記外耳道内に又は前記外耳道に近接して位置するとき、前記第１の音入口開口部が、前記ユーザの耳の前記耳介に直接面する、請求項１に記載のＡＮＲイヤホン。
第２の入力信号を生成するように構成された第２のフィードフォワードマイクロホンと、前記ハウジング内にあり、前記第２のフィードフォワードマイクロホンによって感知される外部音を伝えるように構成された第２の音入口開口部と、を更に備える、請求項１に記載のＡＮＲイヤホン。
前記外耳道と流体連通している前記ハウジング内の第１の音響ポートを更に備え、前記第１の音入口開口部及び前記第２の音入口開口部のうちの少なくとも１つが、前記第１の音響ポートに近接している、請求項４に記載のＡＮＲイヤホン。
前記外耳道と流体連通する前記ハウジング内の第２の音響ポートを更に備え、前記第１の音入口開口部が前記第１の音響ポートに近接し、前記第２の音入口開口部が前記第２の音響ポートに近接している、請求項５に記載のＡＮＲイヤホン。
前記第１の入力信号のみから決定される周波数範囲における前記ＡＮＲイヤホンのコヒーレンスが、前記第２の入力信号のみから決定される前記周波数範囲における前記コヒーレンスよりも大きい、請求項４に記載のＡＮＲイヤホン。
前記周波数範囲が３ｋＨｚを超える、請求項７に記載のＡＮＲイヤホン。
前記出口部分が、前記音出口を画定する柔軟なイヤーチップを備える、請求項１に記載のＡＮＲイヤホン。
前記第１の音入口開口部が、前記イヤーチップに隣接している、請求項９に記載のＡＮＲイヤホン。
前記イヤーチップが前記ユーザの耳の前記外耳道の中又は前記外耳道に近接して位置するとき、前記第１の音入口開口部が、前記ユーザの耳の前記甲介内にある、請求項１０に記載のＡＮＲイヤホン。
方法であって、
音出口を画定する出口部分を備えるハウジングを有するアクティブノイズリダクション（ＡＮＲ）イヤホンに関連付けられた第１のフィードフォワードマイクロホンによって生成された第１の入力信号を受信することであって、前記出口部分が、ユーザの耳の外耳道内に又は前記外耳道に近接して位置するように構成され、前記第１のフィードフォワードマイクロホンが、前記出口部分に近接する前記ハウジング内の第１の音入口開口部を通して伝えられる外部音を感知するように構成される、受信することと、
前記ＡＮＲイヤホンの音響変換器のための第１の出力信号を生成するために、第１のフィルタを使用して前記第１の入力信号を処理することと、を含む、方法。
前記出口部分が前記ユーザの耳の外耳道内又は前記外耳道に近接して位置するとき、前記第１の音入口開口部が前記ユーザの耳の甲介内にある、請求項１２に記載の方法。
前記出口部分が前記ユーザの耳の前記外耳道の中又は前記外耳道に近接して位置するとき、前記第１の音入口開口部が、前記ユーザの耳の前記耳介に直接面する、請求項１２に記載の方法。
前記ＡＮＲイヤホンが、第２の入力信号を生成するように構成された第２のフィードフォワードマイクロホンと、前記ハウジングにあり、前記第２のフィードフォワードマイクロホンによって感知される外部音を伝えるように構成された第２の音入口開口部と、を更に備える、請求項１２に記載の方法。
前記ＡＮＲイヤホンが、前記外耳道と流体連通している前記ハウジング内の第１の音響ポートを更に備え、前記第１の音入口開口部及び前記第２の音入口開口部のうちの少なくとも１つが、前記第１の音響ポートに近接している、請求項１５に記載の方法。
前記ＡＮＲイヤホンが、前記外耳道と流体連通する第２の音響ポートを前記ハウジング内に更に備え、前記第１の音入口開口部が前記第１の音響ポートに近接し、前記第２の音入口開口部が前記第２の音響ポートに近接している、請求項１６に記載の方法。
前記第１の入力信号のみから決定される、周波数範囲における前記ＡＮＲイヤホンのコヒーレンスが、前記第２の入力信号のみから決定される前記周波数範囲における前記コヒーレンスよりも大きい、請求項１５に記載の方法。
前記周波数範囲が３ｋＨｚを超える、請求項１８に記載の方法。
前記出口部分が、前記音出口を画定する柔軟なイヤーチップを備える、請求項１２に記載の方法。
前記第１の音入口開口部が、前記イヤーチップに隣接している、請求項２０に記載の方法。
前記イヤーチップが前記ユーザの耳の外耳道内又は前記外耳道に近接して位置するとき、前記第１の音入口開口部が、前記ユーザの耳の甲介内にある、請求項２１に記載の方法。