JP6828135B2 - 音響装置 - Google Patents

Description

本開示は、音響装置に関する。

ヘッドセットは、耳の上、耳全体又は耳の中に載る音響ドライバを有する。したがって、それらは、着用時に多少目立ち、ユーザの周囲の音を聴く能力を抑制し得る。

下記の全ての例及び特徴は、技術的に可能な任意の方法で組み合わせることができる。

本音響装置は、耳の上、耳全体又は耳の中に音響ドライバがない状態で各耳に高品質な音を届ける。音響装置は、首周りに着用されるように設計される。音響装置は、ハウジングを有するネックループを備え得る。ネックループは、「蹄鉄」様、又は略「Ｕ字」形状を有し得、鎖骨全体又はその近くに載る２つの脚部、及び首の後部に載る湾曲中央部分を有し得る。音響装置は、ハウジングの各脚の上に１つずつ、２つの音響ドライバを有し得る。ドライバは、ユーザの耳の予測される位置の下に位置し得、耳に指向されたその音軸を有する。音響装置は、ハウジング内に２つの導波路を更に含み得、各１つの導波路は、ドライバに近い、耳の下の出口を有する。一方のドライバの後側は、一方の導波路への入口に音響的に連結され得、他方のドライバの後側は、他方の導波路への入口に音響的に連結され得る。各導波路は、それぞれ、それを一方の耳（左又は右）の下に位置するように送るドライバを有する一端と、他方の耳（右又は左）の下に位置する他方の端（開口端）を有し得る。

導波路は、ハウジング内で互いに折り重なり得る。導波路は、各１つの導波路への入口及び出口がハウジングの上側に位置するように構成及び配置され得る。導波路は、各１つの導波路がその長さに沿って略一致する断面積を有するように構成及び配置され得る。導波路は、各１つの導波路が一方のドライバのちょうど後ろから始まり、ネックループの隣接脚内のハウジングの上部分に沿って脚の端まで下に伸び、ハウジングの底部分に折り下がり、１８０度折り返して脚を戻って上に伸び、その後、中央部分をわたって他方の脚の上部分を戻って下がり、他方のドライバのちょうど後側に位置する出口まで伸びるように、構成及び配置され得る。各導波路は、ネックループの中央部分内のハウジングの底部分から上部分までの位置を反転し得る。

一態様において、音響装置は、首周りに着用されるように構成及び配置されるネックループを含む。ネックループは、第１の音出口開口を有する第１の音響導波路と、第２の音出口開口を有する第２の音響導波路と、を有する、ハウジングを含む。第１の導波路に音響的に連結された第１のオープンバック音響ドライバ、及び第２の導波路に音響的に連結された第２のオープンバック音響ドライバが存在する。

実施形態は、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み得る。第１及び第２の音響ドライバは、スペクトルのうちの少なくともいくつかにわたって、それらが異位相の音を放出するように駆動され得る。第１のオープンバック音響ドライバは、ハウジングによって保持され、かつユーザの一方の耳の予測される位置に概して指向される第１の音軸を有し得、第２のオープンバック音響ドライバもまた、ハウジングによって保持され、かつユーザの他方の耳の予測される位置に概して指向される第２の音軸を有し得る。第１の音出口開口は、第２の音響ドライバに近接して位置し、第２の音出口開口は、第１の音響ドライバに近接して位置し得る。各導波路は、頭の片側で隣接する耳に近接してその耳の下に位置する、各導波路の対応する音響ドライバを有する一端と、頭の反対側で他方の隣接する耳に近接してその耳の下に位置する、各導波路の音出口開口に通じる別の端と、を有し得る。

実施形態は、上記又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み得る。ハウジングは、外壁を有し得、第１及び第２の音出口開口は、ハウジングの外壁内に画定され得る。導波路は両方、ハウジングの外壁及びハウジングの内壁によって画定され得る。ハウジングの内壁は、その長さに沿って１８０°ねじられる長軸に沿って置かれ得る。ネックループは、中央部分と、中央部分から垂下し、かつネックループの開口端を画定するように離間される遠位端を有する第１及び第２の脚部分を有する略「Ｕ字」形状であり得、ハウジング内壁内のねじれは、ネックループの中央部分内に位置する。ハウジングの内壁は、略平坦であり、かつ両方の音出口開口の下に置かれ得る。ハウジングの内壁は、音出口開口の各々の下に隆起された音分流器を備え得る。ハウジングは、ユーザによる着用時に耳に面する頂部を有し得、第１及び第２の出口開口は、ハウジングの頂部内に画定される。

実施形態は、上記又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み得る。ハウジングは、ユーザによる装着時に耳に最も近い上部分、及びユーザによる装着時に胴に最も近い底部分を有し得、各導波路は、ハウジングの上部分の一部及びハウジングの底部分の一部に置かれ得る。ネックループは、中央部分と、中央部分から垂下し、かつネックループの開口端を画定するように離間される遠位端を有する、第１及び第２の脚部分と、を有する略「Ｕ字」形状であり得る。ハウジング内壁内のねじれは、ネックループの中央部分内に位置し得る。第１の音響ドライバは、ネックループの第１の脚部分内に位置し得、第２の音響ドライバは、ネックループの第２の脚部分内に位置し得る。第１の導波路は、第１の音響ドライバの下で始まり、ネックループの第１の脚部分の遠位端までハウジングの上部分に沿って延在し、ハウジングの底部分に折り返し、第１の脚部分に沿ってネックループの中央部分内に延在し、ハウジングの上部分に折り返して第１の音出口開口まで第２の脚部分内に延在し得る。第２の導波路は、第２の音響ドライバの下で始まり、ネックループの第２の脚部分の遠位端までハウジングの上部分に沿って延在し、ハウジングの底部分に折り返し、第２の脚部分に沿ってネックループの中央部分内に延在し、ハウジングの上部分に折り返して第２の音出口開口まで第１の脚部分内に延在し得る。

別の態様において、音響装置は、首周りに着用されるように構成及び配置されるネックループを含み、ネックループは、第１の音出口開口を有する第１の音響導波路、及び第２の音出口開口を有する第２の音響導波路を備えるハウジングと、第１の導波路に音響的に連結された第１のオープンバック音響ドライバであって、第１のオープンバック音響ドライバは、ハウジングによって保持され、かつユーザの一方の耳の予測される位置に概して指向される第１の音軸を有する、第１のオープンバック音響ドライバと、第２の導波路に音響的に連結された第２のオープンバック音響ドライバであって、第２のオープンバック音響ドライバは、ハウジングによって保持され、かつユーザの他方の耳の予測される位置に概して指向される第２の音軸を有する、第２のオープンバック音響ドライバと、を備え、第１の音出口開口は、第２の音響ドライバに近接して位置し、第２の音出口開口は、第１の音響ドライバに近接して位置し、第１及び第２の音響ドライバは、それらが異位相の音を放出するように駆動される。

実施形態は、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み得る。導波路は両方、ハウジングの外壁及びハウジングの内壁によって画定され得、ハウジングの内壁は、その長さに沿って１８０°ねじられる長軸に沿って置かれる。ネックループは、中央部分と、中央部分から垂下し、かつネックループの開口端を画定するように離間される遠位端を有する第１及び第２の脚部分を有する略「Ｕ字」形状であり得、ハウジング内壁内のねじれは、ネックループの中央部分内に位置する。ハウジングは、ユーザによる装着時に耳に最も近い上部分、及びユーザによる装着時に胴に最も近い底部分を有し得、各導波路は、ハウジングの上部分の一部及びハウジングの底部分の一部に置かれる。

別の態様において、音響装置は、首周りに着用されるように構成及び配置されるネックループを含み、ネックループは、第１の音出口開口を有する第１の音響導波路、及び第２の音出口開口を有する第２の音響導波路を備えるハウジングを備え、導波路は両方、ハウジングの外壁及びハウジングの内壁によって画定され、ハウジングの内壁は、その長さに沿って１８０°ねじられる長軸に沿って置かれ、ネックループは、中央部分と、中央部分から垂下し、かつネックループの開口端を画定するように離間される遠位端を有する第１及び第２の脚部分を有する略「Ｕ字」形状であり、ハウジング内壁内のねじれは、ネックループの中央部分内に位置し、ハウジングは、ユーザによる装着時に耳に最も近い上部分、及びユーザによる装着時に胴に最も近い底部分を有し、各導波路は、ハウジングの上部分の一部及びハウジングの底部分の一部に置かれる。第１の導波路に音響的に連結された第１のオープンバック音響ドライバが存在し、第１のオープンバック音響ドライバは、ネックループの第１の脚部分内に位置し、かつユーザの一方の耳の予測される位置に概して指向される第１の音軸を有する。第２の導波路に音響的に連結された第２のオープンバック音響ドライバが存在し、第２のオープンバック音響ドライバは、ネックループの第２の脚部分内に位置し、かつユーザの他方の耳の予測される位置に概して指向される第２の音軸を有する。第１及び第２の音響ドライバは、それらが異位相である音を放出するように駆動される。第１の音出口開口は、第２の音響ドライバに近接して位置し、第２の音出口開口は、第１の音響ドライバに近接して位置する。第１の導波路は、第１の音響ドライバの下で始まり、ネックループの第１の脚部分の遠位端までハウジングの上部分に沿って延在し、ハウジングの底部分に折り返し、第１の脚部分に沿ってネックループの中央部分内に延在し、ハウジングの上部分に折り返して第１の音出口開口まで第２の脚部分内に延在し、第２の導波路は、第２の音響ドライバの下で始まり、ネックループの第２の脚部分の遠位端までハウジングの上部分に沿って延在し、ハウジングの底部分に折り返し、第２の脚部分に沿ってネックループの中央部分内に延在し、ハウジングの上部分に折り返して第２の音出口開口まで第１の脚部分内に延在する。

音響装置の上からの斜視図である。 ユーザによって着用されている音響装置の上からの透視図である。 音響装置の右側面図である。 音響装置の正面図である。 音響装置の背面図である。 音響装置のハウジングの内部隔壁又は壁の上からの斜視図である。 図１の線７−７に沿って切り取られた音響装置の第１の断面図である。 図１の線８−８に沿って切り取られた音響装置の第２の断面図である。 図１の線９−９に沿って切り取られた音響装置の第３の断面図である。 音響装置用電子部品の概略ブロック図である。 ダミーヘッドの耳の音圧レベルのプロットであり、音響装置のドライバは、同位相及び異位相の両方で駆動されている。 遠方場音響電力放出を例示するプロットであり、音響装置のドライバは、同位相及び異位相の両方で駆動されている。 音響装置の要素の概略ブロック図である。 ２人の間の通信を補助するために音響装置を制御する方法のステップを例示する。

音響装置は、耳と直接接触せず、かつ周囲の音を遮らずに、高品質の音を耳に向ける。音響装置は、邪魔にならず、衣服の下（衣服が音響的に十分に透過的である場合）、又は衣類の表面上に着用され得る。

一態様において、音響装置は、首周りに着用されるように構成及び配置される。音響装置は、ハウジングを含むネックループを有する。ネックループは、蹄鉄様形状を有し、首のいずれか一方の側の胴の頂部上に載る２つの脚と、首の後ろに載る湾曲中央部分を有する。装置は、２つの音響ドライバを有し、１つがハウジングの各脚上にある。ドライバは、ユーザの耳の予測される位置の下に位置し、それらの音軸は、耳に指向されている。音響装置はまた、ハウジング内の２つの導波路を有し、各１つの導波路は、ドライバに近い、耳の下の出口を有する。一方のドライバの後側は、一方の導波路への入口に音響的に連結され、他方のドライバの後側は、他方の導波路への入口に音響的に連結される。各導波路は、それぞれ、それを一方の耳（左又は右）の下に位置するように送るドライバを有する一端と、他方の耳（右又は左）の下に位置する他方の端（開口端）を有する。

音響装置の非限定的一例が図面に示されている。ただし、これは、主題となる音響装置を例示する多数の考えられる例のうちの１つである。本発明の範囲は、本例に限定されないが、本例によってサポートされる。

音響装置１０（図１〜図９）は、例えば、図２に示されるように、人物の首周りに着用され得るように形状決め、構成及び配置されている蹄鉄形状（又は、恐らく略「Ｕ字」形状）のネックループ１２を含む。ネックループ１２は、首「Ｎ」の首筋に載ることになる湾曲中央部分２４と、それぞれ、中央部分２４から垂下し、かつ首のいずれかの側、概して鎖骨「Ｃ」の上又はその近傍の上半身に掛けられるように構成及び配置された右脚２０及び左脚２２と、を有する。図３〜図５は、音響装置１０が首及び上胸エリア上に快適に掛けられて載ることを助ける全体的な形態を例示する。

ネックループ１２は、閉じた遠位端２７及び２８を有する、本質的に細長い（硬質又は可撓性）大部分が中空の硬質プラスチック管（音入口及び出口開口を除く）である、ハウジング１３を備える。ハウジング１３は、一体的な壁（隔壁）１０２によって内部が分割される。２つの内部導波路が、ハウジングの外壁及び隔壁によって画定される。ハウジング１３は、音が導波路を通って移動する際に実質的に劣化しないように十分な剛性を有するべきである。非限定的な本例において、右ネックループ脚２０の端２７と左ネックループ脚２２の端２８との間の側方距離「Ｄ」は、典型的な人間の首の幅未満であり、ネックループはまた、装置１０が着脱されるときに端２７及び２８が広げられ、更に図面に示されるその静止形状に戻ることになり得るように、十分な可撓性を有することも必要とする。適切な物理特性を有する多くの考えられる材料の１つは、ポリウレタンである。他の材料が使用されてもよい。また、装置は、他の様式で構成されてもよい。例えば、装置は、複数の別個の部分からなり、それらが、例えば、留め具及び／又は接着剤を使用して、共に連結されてもよい。そして、ネックループ脚は、脚が上胸全体に掛けられた状態で装置が首の後ろに配置されたとき、ネックループ脚が広げられることを必要とするように配置される必要がない。

ハウジング１３は、右音響ドライバ１４及び左音響ドライバ１６を保持する。ドライバは、ハウジング１３の上面３０、かつ耳「Ｅ」の予測される位置の下に位置する。図２を参照されたい。ハウジング１３は、下面３１を有する。ドライバは、着用者／ユーザの耳の概して予測される位置にドライバの音軸（図面には図示せず）を配向させることを必要とし得る際、示されるように後方（後側）に傾けられ得るか、又は角度付けられ得る。ドライバは、耳の予測される位置に指向されたその音軸を有し得る。各ドライバは、最も近い方の耳の予測される位置から約１０ｃｍ、かつ他方の耳の予測される位置から約２６ｃｍにあり得る（この距離は、顎の下から最も遠い耳の下に伸びる可撓性テープを用いて測定された）。ドライバ間の側方距離は、約１５．５ｃｍである。この配置は、近い方の耳で他方の耳の約３倍のドライバからの音圧レベル（sound pressure level、ＳＰＬ）を結果としてもたらし、これは、チャネル分離を維持することを助ける。

ドライバに近く、ドライバのちょうど後側、かつハウジング１３の頂部外壁３０内の位置にあるものは、導波路出口４０及び５０である。出口５０は、導波路１１０用の出口であり、右側ドライバ１４の後部にその入口を有する。出口４０は、導波路１６０用の出口であり、左側ドライバ１６の後部にその入口を有する。図７〜図９を参照されたい。したがって、各耳は、一方のドライバの前部からの出力及び他方のドライバの後部からの出力を直接受信する。ドライバが異位相で駆動された場合、各耳によって受信される２つの音響信号は、非限定的な本例において約１３０〜３６０Ｈｚである基本導波路１／４波長共鳴周波数より下の実質的に同位相になる。これは、各ドライバ及び同一側の対応する導波路出口からの低周波数放出が、同一位相であり、互いに相殺しないことを確実にする。同時に、反対側のドライバ及び対応する導波路からの放出は、異位相であり、したがって、遠方場相殺を提供する。これは、音響装置から近くにいる他人への音漏れを低減する。

音響装置１０は、右及び左のボタンソックス又は部分的ハウジングカバー６０及び６２を含み、ボタンソックスは、音量ボタン６８、電源ボタン７４、制御ボタン７６、及びマイクロフォンを露出させる開口７２等の、装置のユーザインターフェースの態様を画定又はサポートし得るスリーブである。マイクロフォンは、存在する場合、装置が通話を行うために使用されることを可能にする（ヘッドセットと同様）。他のボタン、スライダ及び同様のコントロールが、望まれるとおりに含まれ得る。ユーザインターフェースは、ユーザによる容易な操作を可能にするように構成及び位置付けられ得る。個々のボタンは、ボタンを視認せずに識別することを可能にするように固有に形状決め及び位置付けられ得る。電子部品カバーが、ボタンソックスの下に位置する。音響装置１０の機能に必要なハードウェア及びバッテリーを保持するプリント回路基板が、カバーの下に位置する。

ハウジング１３は、２つの導波路１１０及び１６０を含む。図７〜図９を参照されたい。音は、ドライバのちょうど後ろ／下の各導波路に入り、ドライバが脚の端に位置するネックループ脚の上側を下がって伸び、脚の端でハウジングの底側に１８０°折り返して下がり、その後、ハウジングの底側に沿って上がって戻るように伸びる。導波路は、ネックループの中央部分の第１の部分の底側に沿って連続する。導波路は、その後、ネックループの中央部分の端又はその近くで導波路がハウジングの上側に戻るようにねじれている。導波路は、ネックループの他方の脚の頂部に位置する出口開口で、他方のドライバの近くで終結する。導波路は、ハウジングの外壁と内部の一体的な隔壁又は壁１０２との間の空間によって形成される。隔壁１０２（図６にハウジングから離れて示される）は、右脚１３０、左脚１３８、右端１１８、左端１４０、及び中央の１８０°のねじれ１３４を有する略平坦な一体的な内部ハウジング壁である。隔壁１０２はまた、湾曲角度付き分流器１３２及び１３６も有し、これは、音を、ハウジング軸に略平行に伸びる導波路から、分流器の上のハウジングの頂壁内にある出口開口までを通って導き、それにより、音は、一方の耳の方に概して導かれる。

導波路１１０の第１の部分が、図７に示される。導波路入口１１４は、音響ドライバ１４の後部１４ａの直後に位置し、音響ドライバ１４は、右耳の予測される位置の方に位置付けられている前側１４ｂを有する。導波路１１０の下方脚１１６は、隔壁１０２の上、かつハウジングの上壁／頂部３０の下に位置する。折り返し１２０は、隔壁１０２の端１１８とハウジング１２の閉じた丸い端２７との間に画定される。導波路１１０は、その後、導波路１１０の上方部分１２２内の隔壁１０２の下に連続する。導波路１１０は、その後、隔壁１０２の一部である分流器１３３の下に伸び（導波路部分１２４参照）、それは、折り返して中央ハウジング部分２４内に伸びる。図８及び図９は、どのように、２つの同一導波路１１０及び１６０がハウジングの中央部分に沿って伸び、かつ各導波路がハウジングの上部分で始まり、終結するためにその中で互いに折り返すか、又は反転するかを例示する。これは、各導波路が、ネックループの一方の脚内の一方のドライバの後部に連結され、かつ他方のドライバの近くの他方の脚内のハウジングの頂部内にその出口を有することを可能にする。図８及び図９はまた、隔壁１０２の第２の端１４０、及び導波路１６０の配置を示し、導波路１６０は、ドライバ１６の後ろから始まり、導波路１６０が脚２２の底に折り返す、脚２２の頂部に下がって伸び、中央部分２４内に脚２２を上がって伸びる。導波路１１０及び１４０は、互いに本質的に鏡像である。

非限定的一例において、各導波路は、その全長に沿って約２ｃｍ^２の略一定断面積を有し、略環状出口開口を含む。非限定的一例において、各導波路は、約２２〜４４ｃｍの範囲の全長を有し、特定の一例において４３ｃｍに非常に近い。非限定的一例において、導波路は、約１５０Ｈｚで共鳴を確立するために十分に長い。より一般的には、音響装置の主寸法（例えば、導波路長さ及び断面積）は、適切な音響応答性及び機能性が適切な音声信号処置によって確保されつつ、人間工学によって主に規定される。他の導波路配置、形状、サイズ、及び長さは、本開示の範囲内とみなされる。

音響装置の電子部品の代表的な非限定的一例が図１０に示される。本例において、装置は、スマートフォン又は異なる音源に無線で連結され得る無線ヘッドセットとして機能する。ＰＣＢ１０３は、マイクロフォン１６４及びマイク処理を保持する。アンテナは、別の装置から音声信号（例えば、音楽）を受信する。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)無線通信プロトコル（及び／又は他の無線プロトコル）がサポートされる。ただしユーザインターフェースは、両方のＰＣＢ１０３及びＰＣＢ１０４の部分として保持され得るが、それが必要ではない。システムオンチップは、増幅されてＰＣＢ１０４上のＬ及びＲ音声増幅器に提供される音声信号を生成する。増幅された信号は、オープンバック音響ドライバとして上に説明された、左及び右のトランスデューサ（ドライバ）１６及び１４に送信される。音響ドライバは、４０ｍｍの直径、及び１０ｍｍの深さを有し得るが、これらの寸法である必要はない。ＰＣＢ１０４はまた、音響装置に全ての電力を供給する充電可能なバッテリー１０６と接続するバッテリー充電回路も保持する。

図１１は、上に説明された音響装置を有する一方の耳のＳＰＬを例示する。プロット１９６は、異位相で駆動されたドライバによるものであり、プロット１９８は、同位相で駆動されたドライバによるものである。約１５０Ｈｚ未満の異位相のＳＰＬは、同位相駆動のものよりも高い。異位相で駆動する利益は、６０〜７０Ｈｚの最も低い周波数で１５ｄＢまでである。同一の効果は、約４００〜約９５０Ｈｚの範囲の周波数で起こる。１５０〜４００Ｈｚの周波数範囲において、同位相ＳＰＬは、異位相のＳＰＬよりも高く、この周波数範囲で最良のドライバ性能を得るために、左右のチャネル間の位相差は、ゼロに戻るように反転されるべきである。非限定的一例において、チャネル間の位相差は、制限された位相変化スロープを有する、いわゆる全域通過フィルタを使用して実現される。これらは、録音再生に有害な影響を有し得る位相跳躍ではなく、段階的位相変化を提供する。これは、音響装置の電力効率を保証しつつ、適切な位相選択の利益を可能にする。１ＫＨｚを超えると、左右のチャネル間の位相差は、より高い周波数でのチャネル間の相関の欠如によってＳＰＬに対する影響が非常に小さくなる。

いくつかの場合では、着用者及び／又は着用者と通信し得る着用者の近くの人物のためにより良好な経験を提供するために音響装置の音性能を最適化する必要性がある。例えば、音響装置の着用者が別の言語を発話する人物と通信している状況では、音響装置は、他の人物の音声の翻訳を着用者に提供して、着用者の音声の翻訳を他の人物に提供するために使用され得る。音響装置は、これにより、着用者のために近距離場で、及び着用者の近くの人物（例えば、着用者の前に立っている人物）のために遠方場で、交互に音を放出するように適合されている。音響装置では、コントローラは、両方の場合のための好ましい音を発生するために、音響放出パターンを変化させる。これは、音響装置における音響トランスデューサの相対位相を変化させて、異なる等化方式を適用することによって（着用者の近くの別の人物のために音を出力するときと比較して、音響装置の着用者のために音を出力するとき）、達成され得る。

着用者のために、各耳周りの音場が重要である一方で、遠方場放出は、着用者にとっては違いがないが、その近くの他者にとっては、遠方場放出が抑制される場合に最良である。着用者の前に立っている一方で聴取している人物にとって、遠方場音は、重要である。それはまた、音が人間の口から生じている場合、当てはまるであろうように、この遠方場音が等方向性の音響放出パターン及び広い空間的範囲を有する場合、聴取者に有用である。

着用者のための近距離場音及び着用者の近くの人物のための遠方場音は、２つの音響トランスデューサによって生成され得る。本明細書に記載されている構造（すなわち、音響トランスデューサを各側に有し、各音響トランスデューサが導波路を介して音響装置の反対側の出口に接続される音響装置）で、トランスデューサ間の位相差は、２つの動作モードを生成するために使用され得る。例えば、音響装置が音響装置の着用者のために別の人物の音声を翻訳しているときに使用され得る第１の「プライベート」モードでは、両方のトランスデューサは、導波路共鳴周波数未満の周波数の第１の範囲については異位相で、導波路共鳴周波数を超える周波数の第２の範囲については同位相で、導波路共鳴周波数を更に超える周波数の第３の範囲については異位相で駆動される。導波路共鳴周波数が約２５０Ｈｚである１つの非限定的な例では、音響トランスデューサの相対位相は、以下の表１に示されるように制御され得る。

示されるように、約２５０Ｈｚ未満で、トランスデューサは、異位相で駆動される。前述のとおり、トランスデューサが異位相で駆動されるとき、各耳によって受信された２つの音響信号は、導波路共鳴周波数未満で実質的に同位相である。これは、各トランスデューサ及び同一側の対応する導波路出口からの低周波数放出が、同一位相であり、互いに相殺しないことを確実にする。同時に、反対側トランスデューサ及び対応する導波路からの放出は、異位相であり、それは、これらの周波数で音響装置から音漏れを低減させる。約２５０〜約７５０Ｈｚで、トランスデューサは同位相で駆動され、着用者の耳でＳＰＬを増加させる（図１１を参照）。これらの周波数では、音漏れは、音響装置の近くの人物にとって煩わしくない。約７５０Ｈｚ超では、トランスデューサは、異位相で駆動され、それは、結果として、着用者の耳における効果的な音出力（図１１を参照）、及び音響装置を近くの人物にとって音漏れにおけるいくらかの低減をもたらす。

上記の周波数範囲は、導波路共鳴周波数及び所望のアプリケーションに応じて変動する。音響装置が翻訳のために使用されている場合には、上に示されたトランスデューサの相対位相は、着用者の耳における効果的な音響出力を可能にする（図１１を参照）一方で、少なくともトランスデューサが異位相で動作する周波数で、音響装置から近くにいる他の人物までの音漏れを低減させる。音は、近方場等化方式を適用することによって、着用者のために更に最適化され得る。近方場等化方式は、着用者のために音を最適化するように設計される。それは、音が着用者の首の近く／周り、胸の近くの位置から発しており、かつ着用者の耳によって受信されることを考慮する。

図１２は、上に説明された音響装置を有する遠方場におけるＳＰＬを例示する。プロット２９６は、異位相で駆動された音響トランスデューサによるものであり、プロット２９８は、同位相で駆動された音響トランスデューサによるものである。約２５０Ｈｚ未満の異位相の放出は、同位相放出よりも高い。約２５０Ｈｚ超〜約７５０Ｈｚでは、同位相の放出は、異位相の放出よりも大きい。これは、音響装置が、着用者と、音響装置者の近くの人物との両方のための効果的な音声再生を提供することを確実にする。

例えば、音響装置が別の人物のために着用者の音声を翻訳しているときに使用され得る第２の「拡声」モードでは、両方のトランスデューサは、導波路共鳴周波数未満の周波数の第１の範囲については異位相で、導波路共鳴周波数以上の全ての周波数については同位相で駆動される。導波路共鳴周波数が約２５０Ｈｚである１つの非限定的な例では、音響トランスデューサの相対位相は、以下の表２に示されるように制御され得る。

示されるように、約２５０Ｈｚ未満で、トランスデューサは、異位相で駆動され、それは、プライベートなモードについて上述の効果を生み出す。約７５０Ｈｚ以上の周波数で、トランスデューサは、同位相で駆動される。音声帯域（約３００Ｈｚで典型的には開始する）の近くの共鳴周波数を有するように導波路を設計することによって、導波路は、音響装置の着用者と、音響装置の近くの人物との両方に音声帯域における音を出力するのに特に効果的である。導波路共鳴周波数よりも大きい周波数で、導波路における放出は、トランスデューサ出力を支配し、結果として、音響装置からより高い漏れをもたらす。拡声モードでは、音声帯域で全ての周波数について同位相でトランスデューサを動作することによって、音響装置は、この漏れ効果を最大にして、それによって、音響装置の近くの人物について音出力を改善する。

上記の周波数範囲は、導波路共鳴周波数及び所望のアプリケーションに応じて変動することになる。音響装置が翻訳のために使用されている場合には、上に示されたトランスデューサの相対位相は、音響装置の着用者の近くの人物について効果的な音出力を可能にする（図１２を参照）。音は、遠方場等化方式を適用することによって、他の人物のために更に最適化され得る。例えば、等化方式は、システムの音声明瞭度及び電力効率を改善するために、低い周波数（いくつかの実装では、３００Ｈｚ未満）で、段階的なロールオフを適用し得る。遠方場等化方式は、音が、着用者の身体から発しているが、着用者の前に、典型的には遠方場領域に立っている人物によって知覚されることを考慮する。低い周波数のバランスの良い再生は、音声には必要とされず、そのような低い周波数の除去は、電力効率的なシステム動作を考慮する。

この音響設計は、これにより、２つのトランスデューサ間の位相差が音を着用者（遠方場へのより低い漏れを有する）に提供するか、又は音を着用者及び遠方場（より低い周波数で等方向性の指向特性を有する）いずれかに提供し得るオーディオシステム動作を達成する。

図１３は、音響装置ユーザと別の人物との間の口頭での通信を翻訳する際に使用され得る本開示の音響装置の一例の構成要素の概略ブロック図である。コントローラ８２は、様々な周波数範囲で第１のトランスデューサ８４及び第２のトランスデューサ８６の相対位相を制御する。コントローラ８２はまた、以下に説明されるように、ユーザ及びユーザの近くに位置する別の人物の音声を検出するために使用され得るマイクロフォン８８から出力信号を受信する。無線通信モジュール８５は、コントローラ８２から翻訳プログラム（例えば、Ｇｏｏｇｌｅ Ｔｒａｎｓｌａｔｅ）まで信号を送信し、翻訳プログラムから信号を受信し、かつコントローラ８２にそれらを通過させるように適合されている。無線通信モジュール８５は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙを利用する）であり得るか、又は近距離場通信（ＮＦＣ）、ＩＥＥＥ８０２．１１、又は他のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）若しくはパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）プロトコルなどの他の通信プロトコルを使用し得る。翻訳プログラムは、無線接続を介して音響装置に接続された別個の装置（例えば、スマートフォン）内に位置され得るか、又は翻訳プログラムは、遠隔サーバ（例えば、クラウド）に位置され得、かつ音響装置は、別個の接続された装置（例えば、スマートフォン）を介して直接的又は間接的に翻訳プログラムに信号を無線で伝送し得る。コントローラ８２は、第１の動作モード（例えば、プライベートモード）であって、第１及び第２の音響トランスデューサ８４及び８６が、導波路共鳴周波数未満の周波数の第１の範囲については異位相で、導波路共鳴周波数を超える周波数の第２の範囲については同位相で、導波路共鳴周波数を更に超える周波数の第３の範囲については異位相で動作される、第１の動作モードと、第２の動作モード（例えば、拡声モード）であって、第１及び第２の音響トランスデューサ８４及び８６が、導波路共鳴周波数未満の周波数の第１の範囲については異位相で、導波路共鳴周波数以上の全ての周波数については同位相で動作される、第２の動作モードとの本明細書に記載される２つの動作モードを確立し得る。コントローラ８２は、ユーザ発話に応答して第１の動作モードを有効化し得、コントローラ８２は、発話中のユーザ以外の人物に応答して第２の動作モードを有効化し得る。

モードの選択は、例えば、音がどこから生じているか（すなわち、着用者又は別の人物）を検出する１つ以上のマイクロフォンによって（音響装置に搭載されて、又は接続された装置で）、又は音声（言語認識）の内容に基づいて有線若しくは無線接続を介して音響装置に接続されたスマートフォンに常駐するアプリケーションによって、又はユーザインターフェースの操作によって、自動的に行われ得る。

上述のように、異なる位相にトランスデューサを移行することは、位相変化スロープを制限した全域通過フィルタを通して達成され得、それは、音再生への任意の影響を最小限に抑えるために段階的位相変化（位相跳躍ではなく）を提供する。

図１３のコントローラ要素は、ブロック図の個別要素として図示及び説明される。それは、ソフトウェア命令を実行する１つ以上のマイクロプロセッサで実装されてもよい。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。演算は、アナログ回路により、又はマイクロプロセッサが、アナログ演算と同等の演算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てもよい。

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るようにしてもよい。活動を実行する要素は、物理的に同じであっても互いに近接していてもよく、又は物理的に離れていてもよい。１つの要素は、１つのブロックよりも多くの活動を実行することができる。オーディオ信号は、符号化することができる、又は符号化されなくてもよく、デジタル形式又はアナログ形式のいずれかで伝送することができる。従来のオーディオ信号処理装置及びオーディオ信号演算処理は、図面から省略されている場合がある。

装置ユーザと別の人物との間の口頭での通信を補助するために音響装置を制御する方法９０が、図１４に述べられる。方法９０は、上述のものなどの音響装置の使用を企図する。１つの非限定的な例では、音響装置は、各々が導波路の端に近接する導波路に音響的に連結された第１及び第２の音響トランスデューサを有し得、第１及び第２の音響トランスデューサの各々は、導波路（例えば、図１を参照）から外方に音を投射させるように更に配置される。方法９０では、ユーザの音声から生じる音声信号が受信される（ステップ９１）。音声信号は、音響装置によって保持されるマイクロフォンによって検出され得、マイクロフォン出力は、コントローラに提供される。代替的に、音声信号は、（有線又は無線接続を介して）音響装置に接続された装置に一体的なマイクロフォンによって検出され得る。次いで、ユーザの言語から異なる言語への受信されたユーザの音声の翻訳が得られる（ステップ９２）。１つの非限定的な例では、本発明の音響装置は、スマートフォンなどの携帯型コンピューティング装置と通信し得、スマートフォンは、翻訳を得ることに関係し得る。例えば、スマートフォンは、Ｇｏｏｇｌｅ Ｔｒａｎｓｌａｔｅなどのインターネット翻訳サイトから翻訳を得ることが可能になり得る。コントローラは、２つのトランスデューサに提供されるオーディオ信号の基準として、翻訳を使用し得る（ステップ９３）。上述の例では、翻訳は、導波路共鳴周波数未満の周波数の第１の範囲については異位相で、導波路共鳴周波数以上の全ての周波数については同位相で、トランスデューサによってプレイされ得る。これは、ユーザの近くの人物が、翻訳された音声信号を聴くことを可能にする。

ステップ９４では、他の人物の音声から生じる（第２の）音声信号が受信される。次いで、他の人物の言語からユーザの言語への受信された他の人物の音声の翻訳が得られる（ステップ９５）。この受信された翻訳に基づいている第２のオーディオ信号は、トランスデューサに提供される（ステップ９６）。上述の例では、翻訳は、導波路共鳴周波数未満の周波数の第１の範囲については異位相で、導波路共鳴周波数を超える周波数の第２の範囲については同位相で、導波路共鳴周波数を更に超える周波数の第３の範囲については異位相で、トランスデューサによってプレイされ得る。これは、音響装置の着用者が翻訳を聴くことを可能にする一方で、着用者と通信している人物についてのいくつかの周波数で少なくとも漏れを低減させる。

音響装置の着用者が、通常発話することができ、音声が、検出されて、選択された言語（典型的には、ユーザが共に発話している他の人物の言語）に翻訳されるように、方法９０は動作する。次いで、音響装置は、それがユーザが共に発話している人物によって聴かれ得るように、翻訳をプレイする。次いで、他の人物が発話するとき、音声は、検出されて、着用者の言語に翻訳される。次いで、音響装置は、それが着用者によって聴かれ得るようにこの翻訳をプレイするが、他の人物（又は同じ近傍にいる第三者）に対してより可聴でない。装置は、これにより、同じ言語を発話しない２人の間で、比較的プライベートな翻訳された通信を可能にする。

上述のシステム及び方法の実施形態は、当業者には明白であろうコンピュータ構成要素及びコンピュータ実装ステップを含む。例えば、コンピュータ実装ステップが、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、フラッシュＲＯＭ、不揮発性ＲＯＭ、及びＲＡＭのコンピュータ可読媒体上にコンピュータ実行可能命令として記憶され得ることが当業者によって理解されるべきである。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、ゲートアレイ等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、上記の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の構成要素を有し得ることを、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／又はソフトウェアの構成要素は、それらの対応するステップ又は要素（即ち、それらの機能性）を記載することによって有効化されるものであり、また本開示の範囲内にある。

複数の実装形態を説明してきた。それにもかかわらず、本明細書に記載される本発明の概念の範囲から逸脱することなく、追加の改変を行うことができ、したがって、他の実施形態も、以下の特許請求の範囲内にあることが理解される。

１０ 音響装置
１３ ハウジング
１１０，１６０ 導波路
４０，５０ 導波路出口
８２ コントローラ
８４ 第１の音響トランスデューサ
８６ 第２の音響トランスデューサ

Claims (19)

1. オーディオ装置であって、
   第１の音出口開口を有する第１の音響導波路、及び第２の音出口開口を有する第２の音響導波路を備える、ハウジングと、
   前記第１の導波路に音響的に連結された第１の音響トランスデューサと、
   前記第２の導波路に音響的に連結された第２の音響トランスデューサと、
   前記第１及び第２の音響トランスデューサの相対位相を制御するコントローラと、を備え、
   前記コントローラが、
   前記第１及び第２の音響トランスデューサが、第１の周波数範囲では異位相であり、第２の周波数範囲では同位相であり、第３の周波数範囲では異位相である、第１の動作モードと、
   前記第１及び第２の音響トランスデューサが、前記第１の周波数範囲で異位相であり、前記第２及び第３の周波数範囲で同位相である、第２の動作モードと、を含む、２つの動作モードを確立する、
   オーディオ装置。
2. 前記第１の音出口開口が、前記第１の音響導波路の第１の端に近接しており、前記第２の音出口開口が、前記第２の音響導波路の第１の端に近接している、請求項１に記載のオーディオ装置。
3. 前記第１の音響トランスデューサが、前記第１の音響導波路の第２の端に近接しており、前記第２の音響トランスデューサが、前記第２の音響導波路の第２の端に近接している、請求項２に記載のオーディオ装置。
4. 前記ハウジングが、ユーザの首周りに着用されるように構成されている、請求項１に記載のオーディオ装置。
5. 前記コントローラが、発話中のユーザに応答して、前記第１の動作モードを有効化する、請求項１に記載のオーディオ装置。
6. 前記コントローラが、発話中のユーザ以外の人物に応答して、前記第２の動作モードを有効化する、請求項１に記載のオーディオ装置。
7. 前記第１の周波数範囲が、前記第１及び第２の導波路の共鳴周波数未満である、請求項１に記載のオーディオ装置。
8. ユーザ及び前記ユーザ以外の人物のうちの少なくとも１人から音声信号を受信するように構成されているマイクロフォンを更に備える、請求項１に記載のオーディオ装置。
9. 翻訳エンジンに前記音声信号を無線で伝送するための無線通信モジュールを更に備える、請求項８に記載のオーディオ装置。
10. 前記翻訳エンジンが、前記音声信号を別の言語に翻訳する、請求項９に記載のオーディオ装置。
11. 前記コントローラが、前記第１の動作モードの間、前記第１及び第２のトランスデューサを介して、オーディオ信号出力に第１の等化方式を適用し、かつ前記第２の動作モードの間、前記第１及び第２のトランスデューサを介して、オーディオ信号出力に第２の等化方式を適用するように更に構成されている、請求項１に記載のオーディオ装置。
12. 装置ユーザと別の人物との間の口頭での通信を補助するためにオーディオ装置を制御するコンピュータ実装方法であって、前記オーディオ装置が、第１の音出口開口を有する第１の音響導波路と、第２の音出口開口を有する第２の音響導波路と、第１及び第２の音響トランスデューサと、を備え、前記第１の音響トランスデューサが、前記第１の導波路に音響的に連結され、前記第２の音響トランスデューサが、前記第２の導波路に音響的に連結され、前記方法が、
    前記ユーザに関連付けられた音声信号を受信することと、
    前記受信されたユーザの音声信号に基づいている第１のオーディオ信号を生成することと、
    前記第１及び第２の音響トランスデューサから前記第１のオーディオ信号を出力することであって、前記第１及び第２の音響トランスデューサが、第１の周波数範囲では異位相で、第２の周波数範囲では同位相で、第３の周波数範囲では異位相で動作される、出力することと、
    他の人物に関連付けられた音声信号を受信することと、
    前記受信された他の人物の音声に基づいている第２のオーディオ信号を生成することと、
    前記第１及び第２の音響トランスデューサから前記第２のオーディオ信号を出力することであって、前記第１及び第２の音響トランスデューサが、前記第１の周波数範囲では異位相で、前記第２及び第３の周波数範囲では同位相で動作される、出力することと、を含む、コンピュータ実装方法。
13. 前記ユーザの言語から異なる言語への前記受信されたユーザの音声信号の翻訳を得ることを更に含み、前記第１のオーディオ信号が、前記翻訳に基づいている、請求項１２に記載の方法。
14. 前記他の人物の言語から前記ユーザの言語への前記受信された他の人物の音声信号の翻訳を得ることを更に含み、前記第２のオーディオ信号が、前記翻訳に基づいている、請求項１２に記載の方法。
15. 前記受信されたユーザの音声信号を二次装置に無線で伝送することと、前記二次装置からの情報を使用して、前記第１のオーディオ信号を生成することと、を更に含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記受信された他の人物の音声信号を二次装置に無線で伝送することと、前記二次装置からの情報を使用して、前記第２のオーディオ信号を生成することと、を更に含む、請求項１２に記載の方法。
17. 前記第１のオーディオ信号に第１の等化方式を適用することと、前記第２のオーディオ信号に第２の等化方式を適用することと、を更に含む、請求項１２に記載の方法。
18. 機械可読記憶装置であって、１つ以上のプロセッサに、
    オーディオ装置のユーザに関連付けられた音声信号を受信することと、
    前記受信されたユーザの音声信号に基づいている第１のオーディオ信号を生成することと、
    前記オーディオ装置のハウジングによって支持された第１及び第２の音響トランスデューサから前記第１のオーディオ信号を出力することであって、前記第１及び第２の音響トランスデューサが、第１の周波数範囲では異位相で、第２の周波数範囲では同位相で、第３の周波数範囲では異位相で動作される、出力することと、
    前記ユーザ以外の人物に関連付けられた音声信号を受信することと、
    前記受信された他の人物の音声に基づいている第２のオーディオ信号を生成することと、
    前記第１及び第２の音響トランスデューサから前記第２のオーディオ信号を出力することであって、前記第１及び第２の音響トランスデューサが、前記第１の周波数範囲では異位相で、前記第２及び第３の周波数範囲では同位相で動作される、出力することと、を含む動作を実行させるための符号化されたコンピュータ可読命令を有する、機械可読記憶装置。
19. 前記動作が、
    前記ユーザの言語から異なる言語への前記受信されたユーザの音声信号の翻訳を得ることであって、前記第１のオーディオ信号が、前記翻訳に基づいている、得ることと、
    前記他の人物の言語から前記ユーザの言語への前記受信された他の人物の音声信号の翻訳を得ることであって、前記第２のオーディオ信号が、前記翻訳に基づいている、得ることと、を更に含む、請求項１８に記載の機械可読記憶装置。

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