JP4406612B2 - 汎用型オーディオ用ジャックおよびプラグ - Google Patents

Description

（関連特許出願）
この特許出願は、35 USC 119(e) に基づき、2003年3月5日出願の米国仮特許出願、シリアル番号第60/452,212号に対して優先権を主張する。ここでこの特許出願に言及することにより、この特許出願の開示内容を本願に組み入れることにする。
この発明の分野は、一般にオーディオ用コネクタに関し、詳細には標準化済みの3接点ジャックとプラグとの互換性を維持する４点接点ジャックとプラグに関するものである。

標準のオーディオ用プラグ・ジャックは、家庭用オーディオ製品や電気通信製品で使用される機会が多い。オーディオ用プラグは、チップ・セグメントで終わる一連の電気的に絶縁された円筒状部分を含む代表的なオーディオ・プラグとして多くの人に知られている。より詳細に説明すると、プラグの本体は、スリーブ、リングおよび終端チップを含むのが普通である。一般にはオーディオ用途に使用されるが、スリーブ・リング・チップ型オーディオ・プラグという用語は、同様の形式のプラグが初期の電話交換機のオペレータによって使用されていた時代に由来する。事実、そのようなプラグは、電話機プラグと呼ばれるのが一般的であるが、そのようなプラグは、オーディオ用途で最も良く使用される。例えば、SWITCHCRAFT（登録商標）のような多くの製造業者は、標準化された2.5 mm と3.5 mm のプラグ・ジャックを製造している。オーディオ・プラグの最も一般的な使用方法のいくつかは、ヘッドフォン／ヘッドセット・ケーブル、マイクロフォン・ケーブル、ギター・ケーブルおよびその他の型式のオーディオ・「パッチ」・コードの終端を含む。

一般にオーディオ・プラグは、ステレオ装置とモノラル装置の双方に使用される。例えば、ウオークマン（登録商標）や他の携帯オーディオ装置に挿入できるステレオヘッドセットは、オーディオ・プラグで終端されたケーブルを含むのが普通である。一般にステレオ周辺機器の電気的構成では、左側スピーカはプラグのチップに配線され、右側スピーカはプラグのリングに配線され、プラグのスリーブは接地の役目をする。内側の接点が、挿入されるプラグのスリーブ、リングおよびチップに選択的に接触するように配置されたオーディオ・ジャックをオーディオ装置が含むことは勿論である。

一般に電話の用途に使用される電話機用ヘッドセットは、ステレオ音響を必要としない。そのようなヘッドセットは、オーディオ出力用にモノラル・スピーカを、オーディオ入力にマイクロフォンを含むのが普通である。この場合も、ヘッドセットのケーブルは標準化された３接点オーディオ・プラグで終端されるのが普通であり、例えば、マイクロフォンはプラグのチップに配線され、スピーカはプラグのリングに配線され、ヘッドセットの接地はプラグのスリーブに配線される。この場合も、対応するオーディオ装置は、適切に配置された内部接点を含む標準化されたオーディオ・ジャックを含むであろう。

そのようなオーディオ・プラグ・ジャックの組み合わせに対するサイズと代表的な配線方式は、比較的に標準化されているので、製造業者間に互換性がある。例えば、自社の各種ヘッドセットのモデルに対し産業界の標準オーディオ・プラグを採用しているヘッドセット製造業者は、それらヘッドセットが他の製造業者のオーディオ製品と互換性があることが相対的に保証されている。したがって、標準のプラグ・ジャック構成を使用する製造業者にとっては励みとなる。

本発明は、既存の標準化されたオーディオ・プラグ・ジャックとの互換性を維持しつつ、更なる相互接続機能を呈することが強化されたオーディオ・ジャック・プラグを提供する方法と装置を含む。模範的な実施例におけるオーディオ装置は、標準３接点オーディオ・プラグを使用する周辺機器とともに、対応する強化された４接点オーディオ・プラグ（以下、強化4接点オーディオ・プラグと記す。）を使用するオーディオ周辺機器と互換性のある強化４接点オーディオ・ジャックを含む。同様に、強化４接点オーディオ・プラグが装着されたオーディオ周辺機器は、対応する４接点オーディオ・ジャックを使用するオーディオ装置と互換性があり、更に標準３接点オーディオ・ジャックを使用するオーディオ装置と互換性がある。本発明による、４接点オーディオ・プラグを含む模範的なオーディオ周辺機器は、例えば、マイクロフォンとともにステレオ音響を提供する２個のスピーカを含むことができる。

本発明による４接点プラグは、チップ、第１のリング、第２のリングおよびスリーブを含む４個の順序付きセグメントから構成される。この４接点プラグは、４接点ジャックとともに３接点ジャックに挿入できるように、３接点プラグの標準サイズのどれとでも一致するサイズにすることができる。模範的な配置におけるスリーブと第２のリングは隣接して配置され、それらを結合した長さは、同様なサイズの３接点オーディオ・プラグのスリーブの長さと実質的に等しい。マイクロフォンと２個のスピーカを備えたオーディオ周辺装置で使用される場合、プラグのチップはマイクロフォンに電気的に接続され、第１のリングは第１のスピーカに電気的に接続し、第２のリングは第２のスピーカに電気的に接続し、スリーブは接地に電気的に接続する。この構成によれば、互換性のあるオーディオ装置の４接点ジャックにプラグを挿入すると、その装置のオーディオ出力回路を周辺機器のスピーカに結合し、その装置のオーディオ入力回路（MIC in）をマイクロフォンに結合し、適当な装置接地を周辺機器の接地に結合する。４接点プラグの模範的な物理的構成と電気的構成は、標準の３接点ジャックと互換性がある。

本発明による４接点オーディオ・ジャックは、同様なサイズの３接点プラグとの互換性を維持しつつ、ジャックの個々の接点が、互換性のあるサイズの４接点オーディオ・プラグの対応するセグメントと適切に相互接続するように配置された４個の別々の接点を含む。したがって、４接点ジャックのスリーブ接点と第２のリング接点は、４接点プラグのスリーブ・セグメントと第２のリング・セグメントとそれぞれ個別に接続するか、または３接点プラグのスリーブ・セグメントと一緒に接続するように配置される。同様に、４接点ジャックの第１のリング接点は、４接点プラグの第１のリング・セグメントと３接点プラグの単一リング・セグメントとに第１のリング接点が接触するように物理的に配置される。最後にチップ接点は、３接点プラグと４接点プラグ双方のチップと適切に接続するように配置される。

４接点ジャックを含むオーディオ装置の模範的な回路配置は、例えば、ステレオ出力のような第１と第２のオーディオ出力回路を、ジャックの第１と第２のリング接点と接続し、マイクロフォン入力をジャックのチップ接点に接続し、装置接地をジャックのスリーブ接点に接続する。この配置によれば、４接点ジャックは、ステレオヘッドフォン周辺機器やマイクロフォン／スピーカ・ヘッドセットのように３接点プラグを使用するオーディオ周辺機器と互換性がある。

多数の型式の電子装置や電子周辺機器は、本発明の強化されたジャックとプラグを含むことの利点を得ることができる。例えば、移動局のような携帯型通信装置は、オーディオ出力機能とマイクロフォン入力機能を１つの強化オーディオ・ジャックに集約することができる。強化オーディオ・ジャックを含むことは、貴重な空間を節約するとともにコストを低減し、さらに装置が３接点プラグを使用するオーディオ周辺機器と下位互換性を維持できるようにする。強化されたオーディオ・プラグを組み込んだオーディオ周辺機器には結果として同様な利点が生じる。何故ならば、これらの周辺機器は、強化オーディオ・ジャックまたは標準３接点オーディオ・ジャックを使用するオーディオ装置と一緒に動作するからである。

多数の型式のオーディオ周辺機器は、それぞれのオーディオ装置と相互接続するために標準化されたオーディオ・プラグを使用する。例えば、図１Ａはオーディオ周辺機器１０を示し、オーディオ周辺機器１０は、スピーカ１２、マイクロフォン１４および標準化された３接点オーディオ・プラグ１６を含み、示した用途の中でオーディオ装置（図示されず）との接地接続、スピーカ接続およびマイクロフォン接続を提供する。この考察のため、当業者は、オーディオ・プラグ１６が、2.5 mmまたは3.5 mmの業界標準サイズのような「標準的」サイズのいずれかに従って一般的に構成されることを理解できるであろう。

図１Ｂは、オーディオ・プラグ１６をより詳細に示している。オーディオ・プラグ１６は、ここでスリーブ１８、リング２０およびチップ２２と呼ぶ、電気的に絶縁された３つのセグメントから成る。標準プラグサイズのうちのどれか１つに対して、スリーブ１８の特定セグメントの長さはｄ_１であり、リング２０の特定セグメントの長さはｄ_２であり、スリーブ１８の先頭からチップ２２の先頭までの距離は、対応する標準距離ｄ_Ｔである。他の方法で見ると、距離ｄ_Ｔはスリーブ１８とリング２０の結合した長さを表している。チップ２２の対応する標準寸法は、プラグ全体の長さと直径が製造業者間で一致することは勿論である。

図１Ｃは、プラグ１６の電気的に絶縁されたセグメントとオーディオ周辺機器１０のオーディオ構成部品との間の模範的相互接続を示している。図１Ｃに示すように、チップ２２はマイクロフォン１４に電気的に接続し、リング２０はスピーカ１２に電気的に接続し、スリーブ１８は周辺機器の接地２４に電気的に接続する。さらに図１Ｃは、第１のオーディオ装置の構成による標準３接点オーディオ・ジャック２６の模式的表現になっている。ジャック２６は、スリーブ接点２８、リング接点３０およびチップ接点３２を含む。オーディオ周辺機器１０で使用されるプラグ１６の配線との機能的互換性のため、ジャックのチップ接点３２はマイクロフォン入力に接続し、リング接点３０はスピーカ出力に接続し、スリーブ接点２８は適当な回路接地と接続する。

図２Ａは、オーディオ・プラグ１６を使用するがステレオヘッドセット構成で使用する他のオーディオ周辺機器３４を示している。オーディオ周辺機器３４は、ステレオ・オーディオを提供する２つのスピーカ１２−１、１２−２を含むステレオヘッドセットである。したがって、プラグ１６は、オーディオ周辺機器１０で示したような１つのスピーカとマイクロフォンではなく、２つのスピーカに配線されている。

図２Ｂは、相補的な電気的構成の標準３接点ジャック２６とともに、プラグ１６を含む周辺機器３４を模式的に示している。図示の通り、スピーカ１２−１は、プラグ１６のチップ２２に接続され、スピーカ１２−２は、プラグ１６のリング２０に接続され、周辺機器の接地２４は、プラグ１６のスリーブ１８に接続される。ジャック２６の形状は互換性がある。ジャック２６のチップ接点３２は、左側スピーカの出力に接続し、リング接点３０は右スピーカの出力機能に接続し、スリーブ接点２８は接地に接続する。したがって、プラグ１６をジャック２６に挿入すると、チップ２２をチップ接点３２と、リング２０をリング接点３０と、スリーブ１８をスリーブ接点２８と相互接続する。

本発明は、第４のセグメントを追加することによって、上記３接点プラグ・ジャック構成の融通性を拡張する。セグメントを追加することは、１つのプラグ・ジャックの結合の中で、例えば、ステレオ・オーディオ出力機能とマイクロフォン入力機能の双方を含むことを可能にする。しかし、新しい機能を含むことは、好ましくは標準３接点ジャックと互換性のない新しい４接点プラグ構成を提供すべきでもないし、標準３接点プラグと互換性のない新しい４接点ジャック構成を提供すべきでもない。

図３Ａは、例えば、手を使わないで操作できる電話機の用途で使用される模範的オーディオ周辺機器４０を示している。オーディオ周辺機器４０は、ステレオスピーカ１２−１、１２−２とマイクロフォン１４を含む。スピーカ１２とマイクロフォン１４の配線は、この模範的実施例では４接点オーディオ・プラグ４２の中で終端する。図３Ｂは、プラグ４２の中で終端されるマイクロフォン１４と一対のスピーカ１２とを含む第２の模範的オーディオ周辺機器４４を示しているが、オーディオ周辺機器４４の物理的配置は、例えば、コンピュータをベースとしたオーディオ用途で使用されることにさらに適している。

図４は、４接点オーディオ・プラグ４２の模範的実施例を非常に詳細に示している。プラグ４２は、スリーブ４６、第１と第２のそれぞれのリング４８、５０およびチップ５２を含む４個のセグメントから成る。標準３接点オーディオ・ジャックとの互換性を維持するためには、プラグ４２の全体的寸法が、標準オーディオ・プラグのサイズのいずれとも一致していることが望ましい。さらにスリーブ４６と隣のリング５０は、結合したセグメントの長さ（ｄ_３＋ｄ_４）が、同様なサイズの３接点オーディオ・プラグ１６のスリーブ１８のセグメントの長さｄ_１と実質的に等しくなるように形成されている。同様に、スリーブ４６とリング４８、５０との全長ｄ_Ｔ（ｄ_２＋ｄ_３＋ｄ_４）が、３接点オーディオ・プラグ１６のスリーブ１８とリング２０の結合と実質的に同じ全長であるように形成される。同様に、プラグ４２のチップ５２は、プラグ１６のチップ２２と寸法的に同じか似ているように形成される。

上で説明したプラグ４２の物理的構成は、標準３接点ジャック２６との物理的互換性を保証する。プラグ４２とジャック２６との間の電気的互換性は、プラグ４２の電気的構成に依存することは勿論である。図５は、３接点オーディオ・プラグ１６の各種構成に対して確定された配線方法に対するプラグ４２の模範的な配線の詳細を示している。例えば、構成１６−１は、前に説明したスピーカ１２とマイクロフォン１４を含むオーディオ周辺機器１０で使用された配線に準拠しており、構成１６−２は、ステレオスピーカ１２を含むオーディオ周辺機器３４で使用された配線に準拠している。したがって、１６−１におけるチップ２２は、マイクロフォン出力接続であり、リング２０はスピーカ入力接続であり、スリーブ１８は接地（帰還）接続である。１６−２におけるチップ２２は、第１のスピーカ入力接続であり、リング２０は、第２のスピーカ入力接続であり、スリーブ１８は接地（帰還）接続である。相対的に、プラグ４２の模範的電気的構成におけるチップ５２は、マイクロフォン１４に接続し、リング４８は第１のスピーカ１２−１に接続し、リング５０は第２のスピーカ１２−２に接続し、スリーブ４６は周辺機器の接地接続５４に接続する。

この模範的な電気的構成によれば、オーディオ・プラグ４２は、図１Ｃ、２Ｂに示す３接点オーディオ・ジャック２６の代表的な電気的構成との電気的互換性を維持する。例えば、図１Ｃのジャック２６にプラグ４２を挿入すると、チップ５２がチップ接点３２（ＭＩＣ ＩＮ）と接続し、リング４８がリング接点３０（ＳＰＥＡＫＥＲ ＯＵＴ）と接続し、スリーブ４６がスリーブ接点２８（ＧＲＯＵＮＤ）と接続するようになる。プラグ４２の第２のリングであるリング５０は、電気的に接続されないようしておくことができるが、第２のリング５０がスリーブ４６と短絡するように、ジャック２６のスリーブ接点２８によって電気的にブリッジされるであろう。しかし、オーディオ周辺機器４０または４４の場合、そのようなブリッジ動作（bridging）は、安全性に問題なくスピーカ１２−１、１２−２の１つを接地することになる。同様に、図２Ｂのジャック２６にプラグ４２を挿入すると、チップ５２がチップ接点３２（Ｌ ＳＰＥＡＫＥＲ ＯＵＴ）と接続し、リング４８がリング接点３０（Ｒ ＳＰＥＡＫＥＲ ＯＵＴ）と接続し、スリーブ４６がスリーブ接点２８（ＧＲＯＵＮＤ）と接続するようになる。この場合も、リング５０は、リング５０がスリーブ４６に短絡されるように、ジャック２６のスリーブ接点２８によって電気的にブリッジされる。

上記ジャック構成のうち、いずれかのジャック２６にプラグ４２を挿入すると、周辺機器の少なくとも１つのスピーカ１２が、そのジャックのスピーカ出力接続に接続するようになり、オーディオ出力機能を提供する。さらに他のプラグ・ジャック間の相互接続は、機能的に正しくなくても安全性に問題がない。したがって、４接点プラグ４２は、３接点ジャック２６の標準配線構成と互換性がある。

図６は、以前に説明した周辺機器４０、４４のような模範的４接点プラグ４２を組み込んだオーディオ周辺機器で使用される本発明の４接点オーディオ・ジャック６２を組み込んだ模範的オーディオ装置６０を示している。ジャック６２は、スリーブ接点６４、第１と第２のリング接点６６、６８およびチップ接点７０を含む。ジャック６２の模範的構成におけるスリーブ接点６４は、オーディオ装置６０の接地接続７２に接続され、リング接点６６は第１のオーディオ出力回路７４−１に接続され、リング接点６８は第２のオーディオ出力回路７４−２に接続され、チップ接点７０はオーディオ入力回路７６に接続される。考察しやすくするため、模範的オーディオ出力回路７４は、それぞれ増幅器80とデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）８２とから成る。模範的オーディオ入力回路７６は、その入力が、入力フィルタ８６を介してチップ７０に結合され、その出力が、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）８８に接続される増幅器８４から成る。

ＡＤＣ８８は、デジタル化されたマイクロフォン入力信号を、ここでは一般に追加回路９０と呼ぶ１つまたは複数の追加処理回路に供給する。当業者は、これらの追加回路９０がオーディオ装置６０の意図された用途によって変わることを理解できるであろう。例えば、オーディオ装置６０が移動通信装置である場合、追加回路９０は、1つまたは複数のマイクロプロセッサ、各種ＲＦおよび他の通信用回路および入出力回路を含むのが普通である。そのような詳細は、本発明を理解するためには不要であるから、深く追求することはしない。事実、ＤＡＣ８２とＡＤＣ８８を含むことは、追加回路９０がデジタルオーディオ信号を処理することを前提とするが、この想定は本発明と密接な関係はなく、そのような変換器がアナログ領域で排他的に動作するとしても、これらの変換器を装置６０から省略しても良いことを理解すべきである。

オーディオ装置６０の実施の詳細とは関係なく、ジャック６２の模範的な電気的構成は、標準３接点オーディオ・プラグ１６の典型的な電気的構成との下位互換性のためと同様、オーディオ・プラグ４２との互換性のために選択される。したがって、オーディオ出力回路７４−１からのオーディオ出力信号は、ジャック６２のリング接点６６に結合され、オーディオ出力回路７４−２からのオーディオ出力信号は、ジャック６２のリング接点６８に結合される。最後にオーディオ入力回路７６のオーディオ入力は、ジャック６２のチップ接点７０に結合される。

この電気的配置に加え、ジャック６２の各種接点は、物理的に配置されるか、または所望の方法で挿入されるオーディオ・プラグ１６、４２の対応するセグメントに物理的に接触するように配置される。３接点プラグ１６との互換性のためには、リング接点６８は、リング接点６８とスリーブ接点６４との双方が３接点プラグ１６のスリーブ１８と接続するように配置される。換言すると、リング接点６６は３接点プラグ１６のリング２０と接続するとともに４接点プラグ４２のリング４８と接続するが、プラグ４２が挿入される場合はリング接点６８は対応するリングと接続し、プラグ１６が挿入される場合はスリーブと接続する。したがって、この接点配置は、３接点プラグ１６がジャック６２に挿入される場合オーディオ出力回路７４−２からの出力を接地（スリーブ接続）することになる。しかし、そのような接地は、出力回路７４−２に関しては一般に安全性に問題がない。図７Ａ、７Ｂは、コンピュータ装置で使用されるときのオーディオ・ジャック６２の模範的用途を示している。図７Ａにおけるコンピュータ１００は、ステレオ入力ジャックと模範的な４接点オーディオ・ジャックを含む音響カード１０２を含む。音響カード１０２は、オーディオ回路を含み、図６の業界標準部品でつくられたオーディオ装置６０の中で示したオーディオ回路と同様なオーディオ回路を含むのが普通であるから、ジャック６２は、マイクロフォン入力のある結合ステレオ出力を供給する。慣習として、音響カード１０２は、ステレオ入力、マイクロフォン入力およびステレオ出力など、３個の個別ジャックを含む。しかし、ジャック６２が含まれていると、ステレオ出力機能とマイクロフォン入力機能（またはステレオ入力機能とマイクロフォン出力機能）は１つのジャックに結合される。例えば、図３Ｂのオーディオ周辺機器４４をジャック６２に挿入して、スピーカ１２−１とスピーカ１２−２を、音響カード１０２に含まれるオーディオ出力回路と相互接続し、マイクロフォン１４を音響カード１０２に含まれるマイクロフォン入力回路と接続することができる。

オーディオ・ジャック６２を使用すると、そのような複数の接続が１つのインタフェースポイントで可能になるばかりでなく、音響カード１０２は、図１Ａ、２Ａで示したような標準構成の３接点オーディオ・プラグ１６を使用する旧型のオーディオ周辺機器との互換性を維持することができる。図６のジャック６２として示したジャック接点の模範的な物理的配置によれば、標準３接点プラグ１６をジャック６２に挿入すると、プラグのチップ２２をジャックのチップ接点７０と相互接続し、プラグのリング２０をジャックの第１のリング接点６６と接続し、プラグのスリーブ１８をジャックのスリーブ接点６４と接続し、プラグのスリーブ１８をジャックの第２のリング接点６８と接続するのが普通である。

上記４接点配置の下位互換性をさらに良く理解するためには、オーディオ周辺機器１０（マイクロフォン＋スピーカ）に対応する構成１６−１と、図５に示すオーディオ周辺機器３４（ステレオスピーカ）に対応する構成１６−２とにおけるプラグ１６の配線方式と、図６に示すジャック６２の模範的な方式を比較されたい。プラグ１６の構成１６−１によれば、ジャック６２を介してオーディオ装置６０にオーディオ周辺機器１０を挿入すると、オーディオ周辺機器１０のマイクロフォン１４をオーディオ入力回路７６に適切に接続し、スピーカ１２をオーディオ出力回路７４−１に適切に接続する。前に注意したように、オーディオ出力回路７４−２は、安全性に問題なくプラグ１６のスリーブ１８に接地される。

構成１６−２によれば、ジャック６２を介してオーディオ装置６０にオーディオ周辺機器３４を挿入すると、安全性に問題なくスピーカ１２−１をオーディオ入力回路７６に接続し、スピーカ１２−２をオーディオ出力回路７４−１に適切に接続し、オーディオ周辺機器３４の接地２４をオーディオ装置６０の接地７２に適切に接続する。したがって、周辺機器３４の２つのスピーカ１２のうちの１つには電力が供給されていないが、ユーザはオーディオ出力の少なくとも１チャネルが供給され、オーディオ周辺機器３４もオーディオ装置６０も安全性に問題はない。後でより詳細に説明するように、さらにオーディオ装置６０は、３接点オーディオ・プラグと４接点オーディオ・プラグを区別するとともに、それに応じて自装置のオーディオ出力を修正するように構成される。例えば、オーディオ装置６０がプラグ１６の挿入を感知すると、オーディオ装置６０は、オーディオ出力回路７４−１からのオーディオ信号出力を更新することができるので、オーディオ装置６０は、単チャネルから結合されたステレオチャネルに変わる。

ジャック６２の汎用型互換性は、空間的に制約を受ける用途においては非常に価値がある。図７Ｂは、ラップトップコンピュータ１０６におけるオーディオ・ジャック６２の使用を示している。ここで同一ジャックの中でマイクロフォン接続と出力スピーカ接続を結合する利点は、周辺機器用コネクタのスペースが代表的なラップトップ設計において間違いなく貴重であるという点から明らかである。図８Ａは、同様にスペースが制約されるオーディオ・ジャック６２の用途を示しているが、この中でオーディオ・ジャック６２は、小型のセルラ電話機または携帯情報端末（ＰＤＡ）である移動局１１０の中に含まれており、この場合、複数の周辺機器用コネクタを除くことはかなりの価値がある。図８Ｂは、スピーカ１２−１、１２−２を含む手を使わないで操作できる通信用周辺機器１１２とマイクロフォン１４との間の相互接続を示しているが、この中で周辺機器１１２は、ジャック６２にオーディオ・プラグ４２を挿入することを基本として移動局１１０と相互接続する。したがって、４接点プラグ４２と対応する４接点ジャック６２の模範的構成は、移動電話機のようにスペースが重要な意味を持つ用途に、手を使わないで操作できる通信用周辺機器用の１コネクタによる解決方法を提供する。

上で注意したように、１つまたは複数の標準配線構成をした３接点オーディオ・プラグ１６を挿入すると、ジャック６２内のリング接点６８の物理的配置の結果として、オーディオ装置６０のオーディオ出力回路７４−２を接地することになる。すなわち、プラグ１６のスリーブ１８のセグメント長は、リング接点６８がスリーブ１８と接続し、ジャック６２のスリーブ接点６４のおかげでスリーブ１８と接続してリング接点６８が接地されるようになっているので、オーディオ出力回路７４−２を接地する。そのような接地が望ましくなければ、オーディオ装置６０は接地を感知して適切に対応する。

図９は、オーディオ回路の接地を感知して対応する模範的な回路配置を示している。当然のことながら、当業者は、図９に示す配置は例示だけであって、他の回路配置を使用して同様な効果が得られることを理解できるであろう。

図９におけるオーディオ装置６０は、前と同様、オーディオ出力回路７４−１、７４−２とオーディオ入力回路７６を含むが、短絡制御回路１２０と、オプションとして回路要素１２８、１３０を含むオーディオ制御回路を含むように改造されている。短絡制御回路１２０は、センサ１２２、例えば、電流センサと電圧センサまたはそれらのいずれかと、ジャック６２のリング接点６８とスリーブ接点６４が共に短絡しているか否かを示すセンサ１２２からの表示または他の信号を受信するように動作可能な制御論理１２４とを含む。

これらの接点が共に短絡している場合、デジタル制御のスイッチであるスイッチ１２６を制御論理１２４が作動させると、スイッチ１２６はオーディオ出力回路７４−２とリング接点６８との間の接続を開く。換言すると、短絡制御回路１２０は、リング接点６８が短絡しているか、接地されていると検出された場合、オーディオ出力回路７４−２をジャック６２から切断するように構成されている。

制御論理１２４はさらに、オーディオ回路７４−２がジャック６２から切断されている間、電力を節約するためオーディオ回路７４−２の増幅器８０を停止するかまたは動作不能にするように動作する。増幅器８０は、動作不能にされた場合は常に出力が高インピーダンスとなるような型式であることに注意されたい。そのような場合、スイッチ１２６が除去されると、オーディオ出力回路７４−２の増幅器８０は、スリーブ接点６４とリング接点６８間の短絡の感知に応答して単純に高インピーダンスの状態になる。

さらに、オーディオ回路７４−２が動作不能にされるか、切断されると、オーディオ出力回路７４−１によって出力される残りのオーディオ信号の内容を調整することが望ましい。したがって、ジャック６２のリング接点６８が短絡していない場合、オーディオ出力回路７４−１、７４−２は、望ましくは、左右のステレオ出力信号を供給する。しかし、リング接点６８が短絡されステレオ出力が利用不能な場合、オーディオ装置６０が結合された左右のチャネル情報を含むか、モノラル出力モードに適切なようにチャネル情報を調整するように、オーディオ装置６０はオーディオ出力回路７４−１からのオーディオ信号を調整する。

そのようなオーディオ出力の調整は、マルチプレクサ１２８が、第１の状態で（左右いずれかの）ステレオチャネルの１つを出力し、第２の状態で加算器１３０により供給される左右のステレオ信号の和を出力するように、マルチプレクサ１２８を制御することによるなど、いくつかの方法で達成される。制御論理１２４は、センサ１２２に応答してマルチプレクサ１２８の状態を制御するために使用される。代替方法として、必要に応じオーディオ回路７４−１によって増幅されるオーディオ信号のオーディオ内容を簡単に再構成する信号プロセッサや他の信号処理回路を、追加回路９０に含めても良い。そのような方法は、マルチプレクサ１２８と加算器１３０の必要性がないようにする。

一般に、本発明は、プラグとジャックの対として使用される場合、強化された相互接続機能を提供する４接点オーディオ・プラグ・ジャックの模範的な電気的構成と物理的構成を定義しているが、この場合、各構成は、標準３接点ジャック構成と標準３接点プラグ構成との下位互換性を維持している。上記詳細は、模範的構成と、独創的なジャック構成とプラグ構成の用途とを表しているが、そのような詳細は限られていない。事実、本発明は、特許請求の範囲と妥当かつ等価な内容によってのみ限定される。

従来のオーディオ周辺機器を示す図である。 従来のオーディオ周辺機器に対応するプラグを示す図である。 従来のオーディオ周辺機に対応するプラグ・ジャック方式を示す図である。 従来の別のオーディオ周辺機器を示す図である。 従来の別のオーディオ周辺機器に対応するプラグと、対応するプラグ・ジャック方式を示す図である。 本発明の４接点強化オーディオ・プラグの模範的実施例を含む模範的なオーディオ周辺機器を示す図である。 本発明の４接点強化オーディオ・プラグの模範的実施例を含む模範的なオーディオ周辺機器を示す図である 本発明の４接点オーディオ・プラグの詳細な図を示す図であり、標準３接点オーディオ・プラグと対比した模範的な寸法を示している。 本発明の4接点オーディオ・プラグ構成の模範的な配置と従来の３接点プラグ構成を併置する模式図を示す図である。 模範的な４接点プラグ構成と４接点ジャック構成のより詳細な模式図を示す図であり、模範的な４接点ジャックを組み込んだ電子装置の模範的な詳細回路を示している。 本発明による模範的４接点ジャックの模範的用途を示す図である。 本発明による模範的４接点ジャックの模範的用途を示す図である。 本発明による模範的４接点ジャックの模範的用途を示す図である。 本発明による模範的４接点ジャックの模範的用途を示す図である。 ３接点オーディオ・プラグを模範的４接点ジャックに挿入することを感知して応答する模範的回路の図である。

Claims (18)

1. ３接点オーディオ・プラグおよび４接点オーディオ・プラグに相互に接続するようにしたジャックであって、
   ３接点オーディオ・プラグおよび４接点オーディオ・プラグの双方に備わった第１のセグメントに接触するように配置された第１の接点と、
   ３接点オーディオ・プラグおよび４接点オーディオ・プラグの双方に備わった第２のセグメントに接触するように配置された第２の接点と、
   ３接点オーディオ・プラグおよび４接点オーディオ・プラグの双方に備わった第３のセグメントに接触するように配置された第３の接点と、
   ３接点オーディオ・プラグの前記第３のセグメントと、４接点オーディオ・プラグの第４のセグメントとに接触するように配置された第４の接点と、
   を含み、
   前記ジャックは、マイクロフォン入力および複数のステレオ・オーディオ出力を含むオーディオ回路と接続し、前記第１の接点は前記マイクロフォン入力と結合され、前記第２の接点は前記複数のステレオ・オーディオ出力の1つと結合され、前記第３の接点は前記オーディオ回路の回路接地と結合され、前記第４の接点は、別の前記ステレオ・オーディオ出力と結合される、前記ジャック。
2. 請求項１に記載のジャックにおいて、前記第１、第２および第３のジャック接点は、３接点プラグおよび４接点プラグの双方の前記第１、第２および第３のセグメントとして、それぞれプラグチップ、リングおよびスリーブに接触するように配置される前記ジャック。
3. 請求項２に記載のジャックにおいて、前記ジャックの前記第４の接点は、前記第４のセグメントとして４接点オーディオ・プラグの第２のリングに接触するとともに、３接点オーディオ・プラグの前記スリーブに接触するように配置される前記ジャック。
4. 請求項１に記載のジャックにおいて、３接点プラグの前記第１、第２および第３のセグメントは、前記ジャックの前記第１の接点が前記チップ・セグメントに接続し、前記第２の接点が前記リング・セグメントに接続し、前記第３の接点が前記スリーブ・セグメントに接続するように、それぞれチップ・セグメント、リング・セグメントおよびスリーブ・セグメントから成る前記ジャック。
5. 請求項４に記載のジャックにおいて、４接点プラグの前記第１、第２、第３および第４のセグメントは、前記ジャックの前記第１の接点は前記チップ・セグメントに接続し、前記第２の接点は前記第１のリング・セグメントに接続し、前記第３の接点は前記スリーブ・セグメントに接続し、前記第４の接点は前記第２のリング・セグメントに接続するように、それぞれチップ・セグメント、第１のリング・セグメント、第２のリング・セグメントおよびスリーブ・セグメントから成る前記ジャック。
6. 請求項１に記載のジャックにおいて、前記第１の接点は、前記ジャックに挿入されたオーディオ・プラグにより前記オーディオ回路に結合されたオーディオ周辺機器のマイクロフォンと接続し、前記第２の接点と第４の接点は、前記オーディオ周辺機器のスピーカと接続し、前記第３の接点は、前記オーディオ周辺機器の接地と接続する前記ジャック。
7. ３接点オーディオ・ジャックおよび４接点オーディオ・ジャックに互換性のあるプラグであって、
   ３接点オーディオ・ジャックおよび４接点オーディオ・ジャックの双方に備わったチップ接点に接触するように配置されたチップ・セグメントと、
   ３接点オーディオ・ジャックおよび４接点オーディオ・ジャックの双方に備わったリング接点に接触するように配置された第１のリング・セグメントと、
   ４接点オーディオ・ジャックの第２のリング接点に接触するように配置された第２のリング・セグメントと、
   ３接点オーディオ・ジャックおよび４接点オーディオ・ジャックの双方に備わったスリーブ接点に接触するように配置されたスリーブ・セグメントと、
   を含み、
   前記プラグは、オーディオ周辺機器の一部を含み、前記オーディオ周辺機器と、３接点オーディオ・ジャックまたは４接点オーディオ・ジャックのいずれかを有するオーディオ装置とを相互接続するように動作可能であり、前記オーディオ周辺機器は、前記プラグの前記第１のリング・セグメントと結合された第１のスピーカ、前記プラグの前記第２のリング・セグメントと結合された第２のスピーカ、および前記プラグの前記スリーブ・セグメントに結合された接地接続を更に含む、前記プラグ。
8. 請求項７に記載のプラグにおいて、前記第１のリング・セグメントは、前記チップ・セグメントに直接的に隣接し、前記第２のリング・セグメントは前記スリーブ・セグメントと前記第１のリング・セグメントとの間に配置される前記プラグ。
9. 請求項８に記載のプラグにおいて、前記スリーブと前記第２のリング・セグメントとの結合した長さは、同様のサイズの３接点オーディオ・プラグのスリーブ・セグメントの長さと実質的に同じである前記プラグ。
10. 請求項９に記載のプラグにおいて、前記プラグの前記スリーブ・セグメントと前記第２のリング・セグメントとのセグメント長は、前記第２のリング・セグメントが３接点オーディオ・ジャックの前記スリーブ接点に接触するように形成される前記プラグ。
11. 請求項１０に記載のプラグにおいて、前記プラグの前記スリーブ・セグメントと前記第２のリング・セグメントは、前記プラグを３接点ジャックに挿入すると、前記ジャックの前記スリーブ接点が、前記プラグの前記スリーブ・セグメントと前記第２のリング・セグメントをブリッジするように配置される前記プラグ。
12. 請求項７に記載のプラグにおいて、前記プラグの全体的寸法は、前記プラグが2.5 mm オーディオ・ジャックと互換性があるように、標準化された2.5 mm オーディオ・プラグの全体的寸法と実質的に同じである前記プラグ。
13. 請求項７に記載のプラグにおいて、前記プラグの全体的寸法は、前記プラグが3.5 mm オーディオ・ジャックと互換性があるように、標準化された3.5 mm オーディオ・プラグの全体的寸法と実質的に同じである前記プラグ。
14. オーディオ入力回路と、
    第１のオーディオ出力回路および第２のオーディオ出力回路と、
    ３接点オーディオ・プラグおよび４接点オーディオ・プラグに互換性のある４接点オーディオ・ジャックとを含むオーディオ装置であって、
    前記オーディオ入力回路とオーディオ出力回路に接続される前記ジャックは、
    ３接点オーディオ・プラグおよび４接点オーディオ・プラグの双方に備わったチップ・セグメントに接触するように配置された第１の接点と、
    ３接点オーディオ・プラグおよび４接点オーディオ・プラグの双方に備わったリング・セグメントに接触するように配置された第２の接点と、
    ３接点オーディオ・プラグおよび４接点オーディオ・プラグの双方に備わったスリーブ・セグメントに接触するように配置された第３の接点と、
    ４接点オーディオ・プラグの第２のリング・セグメントと、３接点オーディオ・プラグの前記スリーブ・セグメントとに接触するように配置された第４の接点と、
    を含み、
    前記第１の接点は前記オーディオ入力回路と結合され、前記第２の接点は前記第１のオーディオ出力回路と結合され、前記第４の接点は前記第２のオーディオ出力回路と結合され、前記第３の接点は前記オーディオ装置の設置と結合される、前記オーディオ装置。
15. 請求項１４に記載のオーディオ装置であって、短絡検出回路と、前記ジャックの前記第３の接点と第４の接点間の短絡を検出することに応答して、前記第２のオーディオ出力回路を動作不能にするように作動する制御回路とを更に含む前記オーディオ装置。
16. 請求項１４に記載のオーディオ装置であって、短絡検出回路と、前記ジャックの前記オーディオ出力回路に対応する接点が接地されると、前記第１のオーディオ出力回路と第２のオーディオ出力回路の１つを動作不能にするように作動する制御回路とを更に含む前記オーディオ装置。
17. 請求項１６に記載のオーディオ装置であって、もう１つのオーディオ出力回路が動作不能になると、動作不能にならない前記オーディオ出力回路によって出力されたオーディオ信号を調整するオーディオ出力制御回路を更に含む前記オーディオ装置。
18. 請求項１７に記載のオーディオ装置において、前記オーディオ出力制御回路は、もう１つのオーディオ出力回路が動作不能になると、結合されたステレオ・オーディオ信号になるように前記オーディオ信号を調整し、もう１つのオーディオ出力回路が動作不能にならなければ、ステレオ・オーディオ信号の１チャネルになるように前記オーディオ信号を調整する前記オーディオ装置。

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