JP6691216B2 - タップ制御する音響ノイズ低減オーディオシステム - Google Patents

タップ制御する音響ノイズ低減オーディオシステム Download PDF

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Description

関連出願
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている2015年12月18日に出願された米国特許出願第14/973,892号の優先権および利益を主張するものである。
本明細書は、一般に、オーディオデバイスのモードを制御することに関し、より詳細には、ユーザのタップまたはタッチによって制御され得る音響ノイズ低減(acoustic noise reduction:ANR)ヘッドフォンまたはヘッドセットに関する。
1つの態様においては、タップ制御するANRオーディオシステムが、第1のANRモジュールと、第1の電流センサと、第1の信号調整器モジュールと、オーディオ/モード制御モジュール(audio and mode control module)とを含む。第1のANRモジュールは、第1のオーディオ入力信号を受け取るための第1のANR入力部、電源から第1の供給電流を受け取るための第2のANR入力部、および音響ノイズを低減した第1のオーディオ出力信号を供給するためのANR出力部を有する。第1の電流センサは、センサ出力部を有し、電源に通じているように構成されている。第1の電流センサは、センサ出力部において第1の供給電流の特性に応答する信号を供給する。第1の信号調整器モジュールは、第1の電流センサのセンサ出力部に通じている入力部を有し、第1の信号調整器出力部を有する。第1の信号調整器モジュールは、第1の供給電流の特性に応答する信号に応答して、第1の信号調整器出力部において第1の調整済み信号を供給する。オーディオ/モード制御モジュールは、ソースオーディオ信号を受け取るための第1の入力部、第1の信号調整器出力部に通じている第2の入力部、および第1のANRモジュールの第1のANR入力部に通じている第1の出力部を有する。オーディオ/モード制御モジュールは、第1の調整済み信号に応答して、ヘッドフォンシステムの動作モードおよび第1のオーディオ入力信号の属性(attribute)のうちの少なくとも一方を制御する。
例には、次の特徴のうちの1つまたは複数が含まれ得る。
調整済み信号は、論理レベル信号とすることができる。
第1の電流センサは、供給電流を受け取るための電流検知抵抗器と、電流検知抵抗器の一端に通じている第1の入力部、電流検知抵抗器の反対端に通じている第2の入力部、および電流検知抵抗器にわたる電圧に応答する電圧信号を供給するための増幅器出力部を有する増幅器とを含むことができる。
第1の信号調整器モジュールは、第1の電流センサの増幅器出力部に通じているバンドパスフィルタおよびローパスフィルタのうちの少なくとも一方を含むことができ、バンドパスフィルタまたはローパスフィルタは、最大通過周波数が約10Hzとすることができる。
オーディオ/モード制御モジュールは、電源に通じるように、および電源電圧の閾値電圧に対する遷移に応答する論理信号を生成するように構成された電圧検出器を含むことができる。オーディオ/制御モジュールは、第1のオーディオ入力信号を受け取るように、およびピーク電圧を示す信号を生成するように構成された振幅閾値モジュールを含み、ピーク電圧を示す信号を受け取るための第1の入力部、閾値電圧を受け取るための第2の入力部、およびピーク電圧を示す信号と基準電圧との比較に応答する論理信号を供給するための出力部を有する比較器をさらに含むことができる。オーディオ/制御モジュールは、論理信号を受け取るための複数の入力部を有する論理素子を含むことができ、ここで、論理信号はそれぞれ、エラー条件の状態を示すことができる。論理素子は、エラー条件のうちの少なくとも1つが存在する場合、第1の状態を、エラー条件が1つも存在しない場合、第2の状態を有する論理信号を供給するための出力部を有する。エラー条件は、第1の電流センサを通る電流振幅過剰、電源電圧過剰、およびソースオーディオ信号のピーク電圧過剰のうちの1つまたは複数を含むことができる。オーディオ/モード制御モジュールは、オーディオソース、音量、バランス、ミュート、一時停止機能、順方向再生機能、逆方向再生機能、再生速度、およびトークスルー機能のうちの少なくとも1つを制御することができる。
ANRオーディオシステムはまた、第2のANRモジュール、第2の電流センサ、および第2の信号調整器モジュールとを含むことができる。第2のANRモジュールは、第2のオーディオ入力信号を受け取るための第1のANR入力部、および電源から第2の供給電流を受け取るための第2のANR入力部、ならびにオーディオノイズを低減した第2のオーディオ出力信号を供給するためのANR出力部を有する。第2の電流センサは、センサ出力部を有し、電源に通じているように構成されている。第2の電流センサは、センサ出力部において第2の供給電流の特性に応答する信号を供給する。第2の信号調整器モジュールは、第2の電流センサのセンサ出力部に通じている入力部を有し、第2の信号調整器出力部を有する。第2の信号調整器モジュールは、第2の供給電流の特性に応答する信号に応答して、第2の信号調整器出力部において第2の調整済み信号を供給する。オーディオ/モード制御モジュールは、第2の信号調整器出力部に通じている第3の入力部、および第2のANRモジュールの第1のANR入力部に通じている第2の出力部を有することができる。オーディオ/モード制御モジュールは、第2の調整済み信号に応答して第2のオーディオ入力信号の属性を制御することができる。
第1のおよび/または第2の供給電流の特性は、供給電流の振幅、供給電流を表す波形、および供給電流の持続時間のうちの少なくとも1つを含むことができる。
ANRオーディオシステムは、第1のANRモジュールのANR出力部に通じている第1のヘッドフォンスピーカと、第2のANRモジュールのANR出力部に通じている第2のヘッドフォンスピーカとをさらに含むことができる。
別の態様によれば、オーディオシステムを制御するための方法が、第1のANRモジュールに供給される第1の供給電流を検知するステップを含み、ここで、第1の供給電流は、第1のANRヘッドフォンの音響圧力変化に応答する。タップイベント発生が、検知された第1の供給電流から決定される。タップイベントは、1つまたは複数のヘッドフォンタップを含むタップシーケンス(tap sequence)を有する。オーディオシステムの動作モードおよびオーディオ入力信号の属性のうちの少なくとも一方が、タップイベントのタップシーケンスに応答して変更される。
例には、次の特徴のうちの1つまたは複数が含まれ得る。
第1の供給電流を検知するステップは、第1の供給電流の振幅、第1の供給電流を表す波形、および第1の供給電流の持続時間のうちの少なくとも1つを検知するステップを含むことができる。
方法は、エラー条件の状態を、第2のANRモジュールに供給される第2の供給電流を検知し、検知された第1の供給電流および検知された第2の供給電流からエラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するステップを含むことができる。方法は、エラー条件の状態を、電源電圧を閾値電圧と比較し、この比較からエラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するステップを含むことができる。方法は、エラー条件の状態を、オーディオ信号のピーク電圧を検知し、検知されたピーク電圧を閾値電圧と比較し、この比較からエラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するステップを含むことができる。
別の態様によれば、ヘッドフォンは、ヘッドフォンの第1のキャビティにおける圧力変化を検出するための第1のマイクロフォンを含む。第1のキャビティは、ヘッドフォンの装着者の外耳道を含む。ヘッドフォンは、第1のマイクロフォンに結合されて第1のマイクロフォンによって検出されたノイズを打ち消すためのノイズ打消し信号を生成するための第1のANR回路機構と、第1のANR回路機構に結合され第1のANR回路に第1の供給電流を供給する電源と、第1の供給電流を監視する第1の電流センサと、プロセッサとをさらに含む。プロセッサは、第1の供給電流が、第1のマイクロフォンによって検出されるヘッドフォンの第1のキャビティにおける圧力変化をもたらすタップイベントを示すかどうかを決定するように構成されている。プロセッサは、タップイベントが発生したことをプロセッサが決定した場合、タップイベントに応答して、ヘッドフォンの動作モードおよびオーディオ入力信号の属性のうちの少なくとも一方を変更するようにさらに構成されている。
例には、次のうちの1つまたは複数が含まれ得る。
タップイベントは、1つまたは複数のヘッドフォンタップのタップシーケンスを含むことができる。タップイベントにより、ヘッドフォンの第1のキャビティに亜音速(subsonic)圧力変化がもたらされ得る。
オーディオ入力信号の属性は、オーディオソース、音量、バランス、ミュート、一時停止機能、順方向再生機能、再生速度、および逆方向再生機能のうちの少なくとも1つを含み得る。
プロセッサは、エラー条件の状態を、第2のANR回路機構に供給される第2の供給電流を検出し、検出された供給電流から、エラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するように構成され得る。プロセッサは、エラー条件の状態を、電源電圧を閾値電圧と比較し、この比較からエラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するように構成され得る。プロセッサは、エラー条件の状態を、オーディオ信号のピーク電圧を検知し、検知されたピーク電圧を閾値電圧と比較し、この比較からエラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するように構成され得る。
ヘッドフォンは、第2のマイクロフォン、第2のANR回路機構、および第2の電流センサとを含むことができる。第2のマイクロフォンは、ヘッドフォンの第2のキャビティにおける圧力変化を検出し、ここで、第2のキャビティは、ヘッドフォンの装着者の外耳道を含む。第2のANR回路機構は、第2のマイクロフォンに結合され、第2のマイクロフォンによって検出されたノイズを打ち消すためのノイズ打消し信号を生成する。第2の電流センサは、第2の供給電流を監視する。プロセッサは、第2の供給電流が、第2のマイクロフォンによって検出されるヘッドフォンの第2のキャビティに圧力変化をもたらすタップイベントを示すかどうかを決定するようにさらに構成されている。プロセッサは、タップイベントが発生したことをプロセッサが決定した場合、タップイベントに応答して、ヘッドフォンの動作モードおよびオーディオ入力信号の属性のうちの少なくとも一方を変更するようにさらに構成されている。
本発明の概念の諸例の上記のおよびさらなる利点は、添付の図面とともに次の説明を参照することによってより良く理解され得、ここで、同様の数字は、様々な図中の同様の構造的素子および機構を示している。図面は、必ずしも縮尺通りとは限らず、代わりに機構の原理および実装形態について例示することに重きを置いている。
タップ制御するANRオーディオシステムのための回路の一例の機能ブロック略図である。 タップ制御するANRオーディオシステムのための回路機構の一例の機能ブロック略図である。 タップ制御するANRオーディオシステムを制御するための方法の一例の流れ図である。 図1および図2の信号調整器モジュールの一方とオーディオ/モード制御モジュールとを実装するのに使用され得る回路の機能ブロック略図である。
後述の様々な実装形態は、ユーザが、所望の機能の実行を命令するための手段としてのヘッドフォンもしくはヘッドセットの外側をタップする、またはタッチすることを可能にする。本明細書において使用されるとき、ANRヘッドフォンは、音響オーディオ信号をユーザに配信しまたはユーザの聴覚を保護するために、耳の中または耳の周囲に装着され得、音響ノイズの低減または打消しを可能にし、ユーザによってタップされ得る露出面を有する任意のヘッドフォンあるいはヘッドセットの構成要素である。たとえば、ANRヘッドフォンは、ユーザの耳の上または耳を覆って装着される耳カップとすることができ、音響シールとして耳に対する開口の外周に延在するクッション部分と、硬い外郭とを有する。本明細書において使用されるANRヘッドフォンはまた、典型的には外耳道内に少なくとも部分的に挿入され、かつユーザがタップすることができる露出面を有するANRイヤホンも含む。
短い時間期間(たとえば、数秒)の間に連続して発生するタップは、本明細書においては、「タップイベント」と定義される。本明細書において使用されるとき、「タップシーケンス」は、タップイベントの内容、つまり、タップイベントにおける個々のタップの数を示す。タップシーケンスは、単一のタップである場合も、または2つ以上のタップである場合もある。
タップイベントを使用して、ANRオーディオシステムと一体化されるヘッドフォンまたは他の構成要素の動作モードを変更することができる。たとえば、タップイベントを使用して、ヘッドフォンセットをオーディオ再生モードから電話通信モードに変更することができる。あるいは、タップイベントを使用して、あるモードでは利用可能であり、別のモードでは利用可能とし得ない機構を変更することができる。したがって、固有のタップシーケンスの、関連の機能へのマッピングは、ANRオーディオシステムの特定の動作モードに従って規定される。タップイベントは、現在のモードに照らして解釈される。たとえば、再生中の単一のタップによって規定されるタップシーケンスは、現在のオーディオ再生を一時停止するための命令として解釈され得る。対照的に、電話通信中の単一タップは、電話呼出しを保留にするための命令として解釈され得る。他の例には、ヘッドフォンを1回または複数回タップして、再生中のオーディオ信号の音量を変更する、プレイリストまたは一連の録音の中の後続のオーディオ録音にスキップする、オーディオ再生を一時停止する、およびワイヤレス通信を介して、たとえばBluetooth（登録商標）を用いて、ヘッドフォンを別のデバイスとペアリングすることが含まれる。ANRヘッドフォンの外側部分のタッピングの検出には、ANRヘッドフォン内の既存の機能が使用されるので有利である。その上、タップは、確実に検出され、ヘッドフォンの特定の動作モード内で利用可能な機構を制御するために、および別のモードに変更するために使用され得る。
ANRヘッドフォンにおいては、ノイズは、フィードバックマイクロフォンによって検出され、ANR回路機構は、そのノイズを打ち消すための補償信号を生成する。従来のANR回路機構は、フィードバックマイクロフォンによって検出される圧力変化を様々なソースで区別しない。たとえば、圧力変化は、音響ノイズである場合も、または音響もしくは亜音速の圧力変化を招くヘッドフォンの露出面のタッチの結果である場合もある。いずれの場合においても、ANR回路機構は、補償信号を生成する。本明細書において説明するANRヘッドフォンおよびANRシスムの例では、ANR回路機構によって消費される電流の差に基づいて、一般的な音響ノイズとヘッドフォンに対するタップとの差が活用される。より具体的には、電流検出回路を使用して、音響ノイズの結果として消費される電流をタップイベントによって消費される電流と区別する。タップイベントの結果として、ヘッドフォン内に高い圧力がもたらされ、概して、音響ノイズ打消し信号を生成するために使用される電流よりも多い電流が電源から引き込まれる。電流検出回路が、タップイベントの発生に対応する振幅および/または波形あるいは持続時間などの電流の特性を検知した場合、タップイベントのタップシーケンスを示す信号は、マイクロコントローラに供給されて解釈される。たとえば、マイクロコントローラは、ANRシステムのオーディオ機構および動作モードに対して変更を開始するオーディオ/モード制御モジュールの一部とすることができる。単一のタップシーケンスにおける連続タップ間に生じる時間は、予め規定された持続時間よりも短く規定されることも、またはタップシーケンスには、すべてのタップが予め規定された時間間隔、たとえば数秒内に行われることが必要なこともある。ヘッドフォンをタップして、モードまたはオーディオ信号属性に変更をもたらす性能により、同様の機能を実施するために制御ボタンを使用することが回避されることは有利である。制御ボタンは、しばしば、特にボタンがポケットの中に置かれ得る、もしくはユーザの腕の上に置かれ得るシステムの一部分に置かれている場合、またはヘッドフォンの狭く、もしくは手が届きにくい領域に置かれている場合、ユーザにとっては厄介である。たとえば、航空機内で操縦士がヘッドフォンを使用する状況においては、周辺の、または手が届きにくい領域に置かれているボタンを探ることは、周囲および操縦士の本来の仕事への注意を妨げている可能性がある。
図1は、タップ制御するANRオーディオシステムのための回路10の一例の機能ブロック略図である。回路10は、ANRモジュール12、電流センサ14、信号調整器モジュール16、オーディオ/モード制御モジュール18、および電源20を含む。回路10は、ヘッドフォンキャビティ24の中の少なくとも1つの音響ドライバ(「スピーカ」)22を駆動するための信号を供給するように、およびヘッドフォンキャビティ24の中のマイクロフォン26からマイクロフォン信号を受け取るように構成されている。別個に示されているが、信号調整器モジュール16およびオーディオ/モード制御モジュール18の特定の素子が共有の素子であってもよいことは、下記の説明に照らせば理解されよう。
ANRモジュール12は、オーディオ/モード制御モジュール18からオーディオ入力信号を受け取る第1の入力部28、および電源20から供給電流Iを受け取る第2の入力部30を含む。例として、電源は、1つまたは複数のバッテリであっても、オーディオソースによって供給されるDCパワーであっても、または交流(AC)パワーを使用し、所望の電圧レベルにおいて直流(DC)パワーを供給するデバイスなどの電力変換器であってもよい。ANRモジュール12は、オーディオ出力信号をスピーカ22に供給するANR出力部32を含む。例示の回路10においては、ANRモジュール12はまた、当技術分野においては知られている増幅器50、フィードバック回路機構52、および加算ノード54を含む他の様々な構成要素を含む。フィードバック補償を使用しているように示されているが、ANRモジュール12は、代替として、受け取った音響エネルギーに応答してマイクロフォン26によって生成されるマイクロフォン信号の少なくとも一部に基づいて、フィードフォワード補正、またはフィードバック補正とフィードフォワード補正との組合せを使用することもできる。フィードフォワード実装形態においては、追加のマイクロフォン(図示せず)を使用して、ヘッドフォンの外部のノイズを検出し、そのノイズを打ち消す信号を供給することができる。フィードフォワード補正とフィードバック補正の両方が使用される場合、フィードバックマイクロフォン26は、フィードフォワードシステムがヘッドフォンの外部で検出されたノイズを打ち消すように働いた後、ヘッドフォンキャビティ24の中の残留ノイズを検出する。
電流センサ14は、電源20から供給電流Iを受け取るためのセンサ入力部34、および供給電流Iの特性(たとえば、振幅および/または波形、あるいは持続時間)に応答する信号を供給するセンサ出力部36を有する。信号調整器モジュール16は、電流センサ14の出力部36に通じている入力部38、およびオーディオ/モード制御モジュール18に調整済み信号を供給する出力部40を含む。調整済み信号は、センサ出力部36において供給される信号に従って生成される論理レベル信号(たとえば、低または高論理値デジタルパルス)である。例示されているように、電流センサ14は、「検知」抵抗器56、および抵抗器56にわたって電圧を検知するための差動入力部を有する増幅器58を含む。
オーディオ/モード制御モジュール18は、オーディオソース44から信号を受け取るための入力部42、調整済み信号を受け取るための別の入力部46、およびANRモジュール12の第1の入力部28に通じている出力部48を含む。ヘッドフォンのオーディオソースは、第2のヘッドフォン(図示せず)のオーディオソースとは異なっていてよい。たとえば、一方のオーディオソースが、左チャンネルオーディオ信号を供給することができ、他方のオーディオソースが、右チャンネルオーディオ信号を供給することができる。オーディオ/モード制御モジュール18は、調整済み信号に応答して、ANRオーディオシステムの動作モード、オーディオ入力信号の属性、またはその両方を制御するために使用される。モードの例には、限定はしないが、音楽再生、電話モード、トークスルーモード(たとえば、検出された音声の一時的なパススルー)、所望のANRのレベル、およびオーディオソース選択が含まれる。オーディオ入力信号の属性の例には、限定はしないが、音量、バランス、ミュート、一時停止、順方向または逆方向再生、再生速度、オーディオソースの選択、およびトークスルーモードが含まれる。
典型的な動作中、ANRモジュール12からのオーディオ出力信号は、スピーカ22において受け取られ、結果的に、ヘッドフォンキャビティ24内の音響ノイズを実質的に低減する、または除去する音響信号を生み出す。オーディオ出力信号はまた、ヘッドフォンキャビティ24内に所望の音響信号(音楽または音声通信)を生成することができる。
ANRヘッドフォンは、概して、各ヘッドフォンの中の音響ノイズを独立して低減するような方式で動作する。したがって、各ANRヘッドフォンは、各ヘッドフォンと「共有」可能なオーディオ/モード制御モジュール18および電源20を除く、図1に示されている構成要素をすべて含む。図2は、ヘッドフォンシステムのANRを実装するための回路を含む回路機構60の一例の機能ブロック略図である。回路機構60は、図1の回路10に類似する2つの回路を含む。後に「A」が付いた図中の参照数字は、一方のヘッドフォン(たとえば、左ヘッドフォン)の回路に関連する素子を示し、後に「B」が付いた参照数字は、他方のヘッドフォン(たとえば、右ヘッドフォン)の回路に関連する素子を示している。「A」も「B」もない参照数字は、概して、共有の回路構成要素に関連しているが、いくつの例においては、それらは、各ヘッドフォンに個々に設けられ得る。
タップ制御するANRオーディオシステムを制御するための方法100の一例の流れ図を示す図3も参照する。動作中、各ヘッドフォンに対する供給電流Iの振幅および/または波形、あるいは持続時間は、検知抵抗器56にわたって電圧降下を監視することによって検知される(ステップ110)。耳カップ(またはイヤホン)がユーザによってタップされたとき、耳カップおよびユーザの外耳道によって画定されるキャビティの容積は、クッションおよびユーザの皮膚のコンプライアンス(compliance)に起因して変化する。その結果として、耳カップおよび外耳道内で圧力の変化が生じ、それは、マイクロフォン26によって検知される。ANRモジュール12は、タップによって生じる圧力変化をなくすように意図されたキャビティ内の音響信号を生み出す電気信号をスピーカ22に送信することによって応答する。ANRモジュール12の出力部32において供給される電気信号は、増幅器50から得られ、増幅器50は、ひいては、電源20からの供給電流Iを消費する。したがって、ユーザがヘッドフォンに与えるタップは、供給電流Iの振幅および/または波形、あるいは持続時間の大幅な変動として認識され得る。
ユーザは、ヘッドフォンを単に1回だけタップし、または複数のタップを素早く連続的に行って、ANRシステムの動作モード、またはオーディオソース44から受け取ったオーディオ信号の属性を変更することができる。単一のタップまたは複数のタップを含むヘッドフォンタップシーケンスが発生したという決定が行われる(ステップ120)。ANRシステムの動作モードまたはオーディオ入力信号の属性が、シーケンスのタップに応答して変更される(ステップ130)。方法100のステップは、電流センサ14、信号調整器モジュール16、およびオーディオ/制御モジュール18を使用して実行される。各ヘッドフォンが、電流センサ14および信号調整器16を有するとき、いずれかのヘッドフォンをタップして、動作モードまたはオーディオ入力信号属性を変更することができる。その上、より詳細に後述するように、ヘッドフォンごとに供給電流Iを同時に監視することにより、ステップ120による決定には、有効なユーザタップと、普通ならユーザタップとして誤って解釈されることもあり得る異なるイベントとの区別を含めることができる。例として、ヘッドフォンセットの落下、ヘッドフォンセットとオーディオシステムとの接続解除、または大音量の「外部音響イベント」の発生など、両方のヘッドフォンに共通な妨害は、結果として、両方のヘッドフォンがユーザによってタップされたという決定をもたらし得る。両方のヘッドフォンがほぼ同時にタップされたように思われる場合、ANRオーディオシステムは、この妨害を無視し、モードおよびオーディオ信号属性は、変更されないままの状態を維持する。
様々な回路素子は、図2の回路機構60の中に存在するモジュールを実装するために使用され得る。たとえば、図4は、左ヘッドフォンのための信号調整器モジュール16A(同様の回路機構が、右ヘッドフォンに使用可能になる)、およびオーディオ/モード制御モジュール18を実装するために使用され得る回路70の機能ブロック略図を示している。図2および図4を参照すると、回路70は、電流センサ14の中の増幅器58によって供給される信号をフィルタ処理するバンドパスフィルタ(band-pass filter:BPF)72を含む。他の例においては、フィルタは、ローパスフィルタとすることができる。1つの非限定的な例として、バンドパスフィルタ72は、最小通過周波数が約0.1Hzとすることができ、別の例においては、バンドパスフィルタ72は(またはローパスフィルタ)は、最大通過周波数が約10Hzとすることができる。非ゼロの最小通過周波数により、ヘッドフォンが椅子などの物体にゆっくり押し付けられる低速圧力印加などのDC近傍のイベントは、タップイベントと解釈されなくなる。フィルタ処理された信号は、比較器76の第1の入力部74において受け取られ、基準電圧ソース78が、比較器76の第2の入力部80に結合されている。例として、基準電圧ソース78は、調節された電源に結合された電圧分割器抵抗回路網とすることができる。比較器出力部82における比較器出力信号は、第1の入力部74における電圧が第2の入力部80に印加される「閾値電圧」を超えたとき、可能なタップイベントを示す論理値(たとえば、HI)であり、そうでない場合は、相補論理値(たとえば、LO)である。
論理HI値であるときに可能なタップイベントを示す比較器出力信号は、単安定バイブレータ96のクロック入力部98に印加される。十分な周波数と振幅の信号が、電流センサ14を通る電流過剰をもたらし、そのため、比較器出力部82において肯定信号をもたらし得るときに、ヘッドフォンに対する有効タップによって起因しない出来事が存在し得る。たとえば、ユーザ付近の大音量のノイズは、比較器出力信号がタップイベントを示すのに十分である場合があり得る。回路70には、無効イベントが有効タップイベントと解釈されるのを防止するためのさらなる構成要素が設けられる。比較器出力信号はまた、ANDゲート86の入力端子84に印加され、他方の(たとえば、右)ヘッドフォンチャンネルの相手側比較器(たとえば、図示していない右チャンネル比較器)からの比較器出力信号は、他方の入力端子88に供給される。したがって、NORゲート92の入力部90に与えられるANDゲート86は、左と右のヘッドフォンチャンネル両方の比較器出力信号が論理HIである場合、論理値(たとえば、HI)を生成する。ひいては、NORゲート92は、論理HI信号を論理LO信号に反転させ、この論理LO信号は、単安定バイブレータ96のイネーブル入力部94に印加され、それによって、単安定バイブレータ96のクロック入力部98に印加される比較器出力信号がディスエーブルされて出力部100に現れないようになる。したがって、タップイベントと取り違える可能性があり得る左と右のヘッドフォンの両方に圧力の変化を生成することになる出来事(たとえば、ユーザ付近の大音量ノイズ)は、タップイベントとは解釈されない。
タップイベントの誤った決定をもたらす別の潜在的手段は、過渡条件の電源オンまたは電源オフなどの電源過渡イベントである。電圧検出器102は、電源に通じ、電源電圧過剰、つまり、印加電圧が閾値電圧未満から閾値電圧超に遷移したことを示す論理信号(たとえば、HI)をその出力部104において供給する。逆に、出力部104における論理信号は、印加電圧が、閾値電圧超から閾値電圧未満に遷移したとき、相補論理値(たとえば、LO)に変わることになる。遅延モジュール106は、論理HI信号を電圧検出器102から受け取り、設定された時間期間の期限切れまで論理値を保持する(たとえば、0.5秒、ただし他の時間期間が使用可能であり得る)。この信号は、NORゲート92の第2の入力部110に印加され、このNORゲート92は、ひいては、単安定バイブレータ96をディスエーブルしてタップイベントの偽指示を防止する。
加えて、ヘッドフォンのオーディオチャンネルには、望ましくない過渡現象(transients)が存在し得る。たとえば、ヘッドフォンジャックがオーディオデバイスにプラグインされた場合、または静電放電が発生した場合、オーディオ信号においてピーク電圧が過剰であることに起因する「ポッピング(popping)」または「クラッキング(crackling)」など、適切に処理されない場合はタップイベントの偽指示をトリガするのに十分な場合がある大音量ノイズが存在し得る。振幅閾値モジュール112は、左チャンネルオーディオ信号を受け取り、オーディオ信号の電圧レベルにおけるピークに対応する値を出力端子114における遅延出力信号を供給する。比較器116は、第1の入力端子118において遅延モジュール112からの出力信号を受け取り、基準電圧ソース126からの電圧は、第2の入力端子120に印加される。基準電圧は、遅延出力信号が有効タップイベントではないオーディオ発生を示すように見なされる電圧値に対応するように選択される。したがって、第1の入力端子118における信号が第2の入力端子120における信号を超えた場合、論理HI信号が、比較器出力部122において生成され、NORゲート92の入力部124に印加される。結果的に、NORゲート92は、論理LO信号を単安定バイブレータ96のイネーブル入力部94に印加し、単安定バイブレータ96のクロック入力部98における比較器出力信号をディスエーブルして出力部100に現れないようにする。
上述のエラー条件の検出においては、NORゲート92は、いくつかの入力部を含む論理素子であり、各入力部は、特定のエラー条件を示す論理信号を受け取る。論理素子の出力部は、エラー条件のうちの少なくとも1つが存在する場合、第1の状態、およびエラー条件が一つも存在しない場合、第2の状態を有する論理信号を供給する。出力部における論理信号は、タップイベントに関係しない環境のタップイベントの決定を防止するために使用される。したがって、上述の回路70は、様々なエラー条件、つまり、ユーザが実際にはヘッドフォンをタップしていないタップイベントの決定につながり得る条件の状態を決定することを可能にする。回路70は、そのような条件が、ANRヘッドフォンまたはANRオーディオシステムのオーディオ属性または動作モードの変更をもたらすことを防止する。
1つの代替の構成形態においては、代わりに、比較器76は、単一の閾値ではなく2つの閾値を使用して有効タップイベントを決定する弁別器として実装される。2つの閾値は、電圧が、より低い閾値電圧を超え、より高い閾値電圧を超えていない場合、バンドパスフィルタ72からのフィルタ処理された信号が有効タップイベントを示すと解釈されるように選択され得る。このようにして、より低い閾値電圧要件を「パス」しても、ユーザタップによって開始されない極端な振幅イベントは、有効タップイベントと解釈されないようになる。1つの例として、ユーザの頭部から単一のヘッドフォンを取り外すと、結果的に、そのような高振幅イベントがもたらされる場合がある。
図1、図2、および図4の回路機構は、1つのヘッドフォンまたは複数のヘッドフォン内の、もしくはこれらのヘッドフォンに通じているデジタル信号プロセッサ(digital signal processor:DSP)または他の任意の適切なプロセッサにおいて動作するソフトウェアコードによって個別の電子回路とともに実装され得る。
上述のシステムおよび方法の諸実施形態は、当業者には明らかになるコンピュータコンポーネントおよびコンピュータ実装ステップを含む。たとえば、コンピュータ実装ステップが、たとえば、フロッピディスク、ハードディスク、光ディスク、フラッシュROM、不揮発性ROMおよびRAMなどのコンピュータ可読媒体におけるコンピュータ実行可能命令として記憶され得ることを当業者は理解すべきである。さらには、コンピュータ実行可能命令が、たとえば、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において実行され得ることを当業者は理解すべきである。説明を簡単にするために、上述のシステムおよび方法のあらゆるステップまたは素子についてコンピュータシステムの一部として本明細書において説明しているわけではなく、各ステップまたは素子が、対応するコンピュータシステムまたはソフトウェアコンポーネントを有することができることを当業者は認識するであろう。そのため、そのようなコンピュータシステムおよび/また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または素子(つまり、それらの機能)について説明することによって可能になり、本開示の範囲内にある。
いくつかの実装形態について説明してきた。しかしながら、前述の説明は、特許請求の範囲によって定義される本発明の概念の範囲を限定するのではなく例示するように意図されていることが理解されよう。他の諸例は、次の特許請求の範囲内にある。
10 回路
12 ANRモジュール
14 電流センサ
16 信号調整器モジュール
16A 信号調整器モジュール
18 オーディオ/モード制御モジュール
20 電源
22 スピーカ
24 ヘッドフォンキャビティ
26 マイクロフォン
28 第1の入力部
30 第2の入力部
34 センサ入力部
36 センサ出力部
38 入力部
40 出力部
42 入力部
44 オーディオソース
46 入力部
48 出力部
50 増幅器
52 フィードバック回路機構
54 加算ノード
56 抵抗器
58 増幅器
60 回路機構
70 回路
72 バンドパスフィルタ
74 第1の入力部
76 比較器
78 基準電圧ソース
80 第2の入力部
82 比較器出力部
84 入力端子
86 ANDゲート
88 入力端子
90 入力部
92 NORゲート
94 イネーブル入力部
96 単安定バイブレータ
98 クロック入力部
100 出力部
100 方法
102 電圧検出器
104 出力部
106 遅延モジュール
110 第2の入力部
112 振幅閾値モジュール
114 出力端子
116 比較器
118 第1の入力端子
120 第2の入力端子
122 比較器出力部
124 入力部
126 基準電圧ソース
I 供給電流

Claims (27)

  1. タップ制御する音響ノイズ低減(ANR)オーディオシステムであって、
    第1のオーディオ入力信号を受け取るための第1のANR入力部、電源から第1の供給電流を受け取るための第2のANR入力部、および音響ノイズを低減した第1のオーディオ出力信号を供給するためのANR出力部を有する第1のANRモジュールと、
    センサ出力部を有し、前記電源に通じているように構成された第1の電流センサであって、前記センサ出力部において前記第1の供給電流の特性に応答する信号を供給する、第1の電流センサと、
    前記第1の電流センサの前記センサ出力部に通じている入力部を有し、第1の信号調整器出力部を有する第1の信号調整器モジュールであって、前記第1の供給電流の前記特性に応答する前記信号に応答して、前記第1の信号調整器出力部において、タップイベントのタップシーケンスを示す第1の調整済み信号を供給する、第1の信号調整器モジュールと、
    ソースオーディオ信号を受け取るための第1の入力部、前記第1の信号調整器出力部に通じている第2の入力部、および前記第1のANRモジュールの前記第1のANR入力部に通じている第1の出力部を有するオーディオ/モード制御モジュールであって、前記タップイベントの前記タップシーケンスを示す前記第1の調整済み信号に応答して、ヘッドフォンシステムの動作モードおよび前記第1のオーディオ入力信号の属性のうちの少なくとも一方を制御する、オーディオ/モード制御モジュールと
    を備える、音響ノイズ低減(ANR)オーディオシステム。
  2. 前記第1の供給電流の前記特性が、前記第1の供給電流の振幅、前記第1の供給電流を表す波形、および前記第1の供給電流の持続時間のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のANRオーディオシステム。
  3. 前記調整済み信号が、論理レベル信号である、請求項1に記載のANRオーディオシステム。
  4. 前記第1の電流センサが、
    前記供給電流を受け取るための電流検知抵抗器と、
    前記電流検知抵抗器の一端に通じている第1の入力部、前記電流検知抵抗器の反対端に通じている第2の入力部、および前記電流検知抵抗器にわたる電圧に応答する電圧信号を供給するための増幅器出力部を有する増幅器と
    を含む、請求項1に記載のANRオーディオシステム。
  5. 前記オーディオ/モード制御モジュールが、オーディオソースの選択、音量、バランス、ミュート、一時停止機能、順方向再生機能、逆方向再生機能、再生速度およびトークスルー機能のうちの少なくとも1つを制御する、請求項1に記載のANRオーディオシステム。
  6. 第2のオーディオ入力信号を受け取るための第1のANR入力部、および前記電源から第2の供給電流を受け取るための第2のANR入力部、ならびにオーディオノイズを低減した第2のオーディオ出力信号を供給するためのANR出力部を有する第2のANRモジュールと、
    センサ出力部を有し、前記電源に通じているように構成された第2の電流センサであって、前記センサ出力部において前記第2の供給電流の特性に応答する信号を供給する、第2の電流センサと、
    前記第2の電流センサの前記センサ出力部に通じている入力部を有し、第2の信号調整器出力部を有する第2の信号調整器モジュールであって、前記第2の供給電流の前記特性に応答する前記信号に応答して、前記第2の信号調整器出力部において第2の調整済み信号を供給する、第2の信号調整器モジュールと
    をさらに備え、
    前記オーディオ/モード制御モジュールが、前記第2の信号調整器出力部に通じている第3の入力部、および前記第2のANRモジュールの前記第1のANR入力部に通じている第2の出力部を有し、前記第2の調整済み信号に応答して前記第2のオーディオ入力信号の属性をさらに制御する、
    請求項1に記載のANRオーディオシステム。
  7. 前記第2の供給電流の前記特性が、前記第2の供給電流の振幅、前記第2の供給電流を表す波形、および前記第2の供給電流の持続時間のうちの少なくとも1つを含む、請求項6に記載のANRオーディオシステム。
  8. 前記第1のANRモジュールの前記ANR出力部に通じている第1のヘッドフォンスピーカと、
    前記第2のANRモジュールの前記ANR出力部に通じている第2のヘッドフォンスピーカと
    をさらに備える、請求項6に記載のANRオーディオシステム。
  9. 前記第1の信号調整器モジュールが、前記第1の電流センサの前記増幅器出力部に通じているバンドパスフィルタおよびローパスフィルタのうちの少なくとも一方を含む、請求項4に記載のANRオーディオシステム。
  10. バンドパスフィルタおよびローパスフィルタのうちの前記少なくとも一方は、最大通過周波数が約10Hzである、請求項9に記載のANRオーディオシステム。
  11. 前記オーディオ/モード制御モジュールが、前記電源に通じるように、および電源電圧の、閾値電圧に対する遷移に応答する論理信号を生成するように構成された電圧検出器を含む、請求項1に記載のANRオーディオシステム。
  12. 前記オーディオ/制御モジュールが、
    前記第1のオーディオ入力信号を受け取るように、およびピーク電圧を示す信号を生成するように構成された振幅閾値モジュール、ならびに
    前記ピーク電圧を示す前記信号を受け取るための第1の入力部、閾値電圧を受け取るための第2の入力部、および前記ピーク電圧を示す前記信号と前記閾値電圧との比較に応答する論理信号を供給するための出力部を有する比較器
    を含む、請求項1に記載のANRオーディオシステム。
  13. 前記オーディオ/制御モジュールが、論理信号を受け取るための複数の入力部を有する論理素子を含み、前記論理信号がそれぞれ、エラー条件の状態を示し、前記論理素子は、前記エラー条件のうちの少なくとも1つが存在する場合、第1の状態を、前記エラー条件が1つも存在しない場合、第2の状態を有する論理信号を供給するための出力部を有する、請求項1に記載のANRオーディオシステム。
  14. 前記エラー条件が、前記第1の電流センサを通る電流振幅過剰、電源電圧過剰、および前記ソースオーディオ信号のピーク電圧過剰のうちの少なくとも1つを含む、請求項13に記載のANRオーディオシステム。
  15. オーディオシステムを制御するための方法であって、
    第1の音響ノイズ低減(ANR)モジュールに供給される第1の供給電流を検知するステップであって、前記第1の供給電流が、第1のANRヘッドフォンの音響圧力変化に応答する、ステップと、
    タップイベントが発生したことを前記検知された第1の供給電流から決定するステップであって、前記タップイベントが、1つまたは複数のヘッドフォンタップを含むタップシーケンスを有する、ステップと、
    前記タップイベントの前記タップシーケンスに応答して、前記オーディオシステムの動作モードおよびオーディオ入力信号の属性のうちの少なくとも一方を変更するステップと
    を含む、オーディオシステムを制御するための方法。
  16. 前記第1の供給電流を前記検知するステップが、前記第1の供給電流の振幅、前記第1の供給電流を表す波形、および前記第1の供給電流の持続時間のうちの少なくとも1つを検知するステップを含む、請求項15に記載の方法。
  17. エラー条件の状態を、第2のANRモジュールに供給される第2の供給電流を検知し、前記検知された第1の供給電流および前記検知された第2の供給電流から前記エラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
  18. エラー条件の状態を、電源電圧を閾値電圧と比較し、前記比較から前記エラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
  19. エラー条件の状態を、オーディオ信号のピーク電圧を検知し、前記検知されたピーク電圧を閾値電圧と比較し、前記比較から前記エラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
  20. ヘッドフォンであって、
    前記ヘッドフォンの第1のキャビティにおける圧力変化を検出するための第1のマイクロフォンであって、前記第1のキャビティが、前記ヘッドフォンの装着者の外耳道を含む、第1のマイクロフォンと、
    前記第1のマイクロフォンに結合されて前記第1のマイクロフォンによって検出されたノイズを打ち消すためのノイズ打消し信号を生成するための第1の音響ノイズ低減(ANR)回路機構と、
    前記第1のANR回路機構に結合され前記第1のANR回路に第1の供給電流を供給する電源と、
    前記第1の供給電流を監視する第1の電流センサと、
    プロセッサと
    を備え、
    前記プロセッサは、前記第1の供給電流が、前記第1のマイクロフォンによって検出される前記ヘッドフォンの前記第1のキャビティに圧力変化をもたらすタップイベントを示すかどうかを決定するように構成され、前記プロセッサは、タップイベントが発生したことを前記プロセッサが決定した場合、前記タップイベントに応答して、前記ヘッドフォンの動作モードおよびオーディオ入力信号の属性のうちの少なくとも一方を変更するようにさらに構成されている、
    ヘッドフォン。
  21. 前記タップイベントが、1つまたは複数のヘッドフォンタップのタップシーケンスを含む、請求項20に記載のヘッドフォン。
  22. 前記プロセッサが、エラー条件の状態を、第2のANR回路機構に供給される第2の供給電流を検出し、前記検出された供給電流から前記エラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するようにさらに構成されている、請求項20に記載のヘッドフォン。
  23. 前記プロセッサが、エラー条件の状態を、電源電圧を閾値電圧と比較し、前記比較から前記エラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するようにさらに構成されている、請求項20に記載のヘッドフォン。
  24. 前記プロセッサが、エラー条件の状態を、オーディオ信号のピーク電圧を検知し、前記検知されたピーク電圧を閾値電圧と比較し、前記比較から前記エラー条件が存在するかどうかを決定することによって、決定するようにさらに構成されている、請求項20に記載のヘッドフォン。
  25. 前記ヘッドフォンの第2のキャビティにおける圧力変化を検出するための第2のマイクロフォンであって、前記第2のキャビティが、前記ヘッドフォンの装着者の外耳道を含む、第2のマイクロフォンと、
    前記第2のマイクロフォンに結合されて前記第2のマイクロフォンによって検出されたノイズを打ち消すためのノイズ打消し信号を生成するための第2のANR回路機構と、
    前記第2の供給電流を監視する第2の電流センサと
    をさらに備え、
    前記プロセッサは、前記第2の供給電流が、前記第2のマイクロフォンによって検出される前記ヘッドフォンの前記第2のキャビティに圧力変化をもたらすタップイベントを示すかどうかを決定するようにさらに構成され、前記プロセッサは、タップイベントが発生したことを前記プロセッサが決定した場合、前記タップイベントに応答して、前記ヘッドフォンの動作モードおよびオーディオ入力信号の属性のうちの少なくとも一方を変更するようにさらに構成されている、
    請求項20に記載のヘッドフォン。
  26. 前記タップイベントが、前記ヘッドフォンの前記第1のキャビティに亜音速圧力変化をもたらす、請求項20に記載のヘッドフォン。
  27. オーディオ入力信号の前記属性が、オーディオソースの選択、音量、バランス、ミュート、一時停止機能、順方向再生機能、再生速度、および逆方向再生機能のうちの少なくとも1つを含む、請求項20に記載のヘッドフォン。
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