KR100256889B1 - 주변잡음과 음성을 격리시키는 귀착용장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

귀속에서 지지되고 사용자에 의해 발생된 음만을 탐지하도록 구성된 귀착용장치(10)이 사용자의 귓구멍에서 끼워지도록 되나 귓구멍내로 연장되지 않도록 구성되는 하우징(11)내에 담긴다. 마이크로폰 요소(18)이 하우징에 의해 사용자 두개골과의 접촉이 분리되도록 하는 하우징내 한 위치에 연결된다. 이같은 마이크로폰 요소(18)은 기계적으로 음향학적으로 하우징내에서 발생되는 진동으로부터 격리되는 한 틀(25)내에 담기게 된다.

Description

[발명의 명칭]

주변잡음과 음성을 격리시키는 귀착용 장치 및 그 방법

[도면의 간단한 설명]

제1도는 스피커요소와 마이크로폰 요소를 포함하는 귀장치의 사시도.

제2도는 제1도의 2-2선 단면도로서, 제1도에서 도시된 귀장치의 하우징 단면을 도시한 도면.

제3도는 전화회로와 조합하여 귀장치의 개략적 배열을 도시한 도면.

제4도는 분리된 음성통신을 가능하게하는, 원격측정 시스템과 함께 본 발명의 귀장치를 사용함을 도시하는 도면.

제5도는 음성인식과 음성명령을 가능하게하는, 컴퓨터 및 모뎀과 조합하여 본 발명의 장치를 사용함을 도시하는 도면.

제6도는 마이크로폰만을 포함하는, 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 도면.

제7도는 마이크로폰이 하우징의 축에 대하여 직각인 또 다른 실시예를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 귀착용장치 11 : 하우징

12 : 공동(cavity) 13 : 스피커요소

15 : 귓구멍 16 : 귀

17 : 마이크로폰요소 20, 21 : 귀조직

22a, 22b : 개구 25 : 마이크로폰틀

28 : 장착링 34 : 마이크로폰 엔드 하우징

36 : 엔드하우징 50 : 비 진동링(격리링)

60 : 전화기 68 : 일차 제어회로

70 : 다이오드 브리지 80 : 스피커/마이크로폰 조합장치

90 : 컴퓨터 95 : 마이크로폰 요소

96 : 하우징 98 : 관형보어

99 : 개구

[발명의 상세한 설명]

[본 발명 기술분야]

본 발명은 한 방향으로 음성진동을 채택하며 백그라운드 오디오 신호를 삭제하는 오디오 처리를 위해 고립된 한 신호를 발전시키는 마이크로폰/스피커 조합에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 주변의 백그라운드 잡음으로부터 분리되고 피드백의 발생없이 듀플렉스로 사용될 수 있는 사용자로부터의 음성에 응답하는 귀에 부착되는 마이크로/스피커 조합에 관한 것이다.

[종래기술]

일상생활의 모든 특징에 대한 컴퓨터 제어 시스템의 출현은 직접적인 음성 명령능력을 제공하기 위한 값싼 시스템의 필요를 다시 강조해왔다. 현재 대부분의 컴퓨터 시스템은 자료와 처리지시를 제공하기 위해 키보드 입력에 의존한다. 이는 키이패드상에 손을 올려놓아야 하는 필요성에 비추어 시간 소모적일뿐 아니라 제한적이며, 사용자의 타이프 속력에 대한 자료입력의 효율을 제한한다. 현재의 컴퓨터 시스템의 진보된 복잡도와 비교해볼때, 한번에 한 문자 또는 번호를 입력시키는 이같이 널리 이용되는 자료입력 방법은 고풍적이라 할것이다.

음성에 의해 작용되는 입력 시스템의 개발이 무시되어왔다고 말하고자 하는 것은 아니다. 컴퓨터 입력장치로서 키이보드를 제거하게될 음성명령의 방법을 실현하기 위한 필요가 오랫동안 인식되어왔다. 그러나, 많은 문제가 해결되지 않은채로 남아있으며, 일반시장의 재정적인 범위를 지나 음성에 의해 작동되는 시스템을 계속 찾고자 한다. 가령, 상업적인 소프트웨어를 위한 음성인식에서 전형적인 신뢰도는 45-60%이다.

이같은 비율로, 시스템은 평균 두단어중 한단어만이 올바른 인식을 갖게된다. 이는 일반적인 응용에는 적절하지 않다. 이같은 신뢰도는 컴퓨터에서 수신되는 오디오신호를 수정하는 백그라운드 잡음, 사용자의 이동 및 다른 예측불가한 변수와 같은 환경적요소가 있는때 더욱 낮아진다.

음성에 의해 작동되는 시스템용의 전형적인 응용에서, 명령중에 전화가 울리고, 다른 음성 패턴을 가지는 음성에 의해 방해되며, 경보기가 울리는등 수천가지의 외부잡음이 일어날 것을 기대할 수 있다. 말하는자의 위치를 이동하는 것조차 음성의 컴퓨터 인식을 혼동시키는데 충분할 정도로 오디오신호를 변경시킬 수 있다. 말하는 자가 단지 머리를 다른 방향으로 돌릴 수 있으며 음성인식을 방해할 정도로 충분한 진동을 발생시킨다.

이같은 변칙의 해결은 음성멸영 시스템이 사용될 수 있기전에 달성되어야 한다. 현재의 노력은 오디오신호의 혼란을 가려내고 백그라운드 잡음을 제거하는 복잡한 알고리즘의 발생에 촛점을 두고있다. 탐지될 수 있는 모든 잠정적인 신호를 완전히 예측하고 프로그램하는 것은 불가능하다. 사용자에 의한 음성변화는 마이크로폰에 대한 음성 방위측정 변화가 분류하거나 양적화하기에 극히 어렵기 때문에 특히 어려운 문제이다. 결국, 음성 명령 시스템은 전체 수행에 있어서 겨우 수지가 맞거나 극히 비싸게 된다.

의심할바 없이, 음성 인식문제 부분은 음성신호를 처리하기 위해 매체로서 종래의 마이크로폰을 사용하기 때문에 일어난다.

음성인식은 디지탈 또는 아날로그 신호로의 오디오 입력을 변환시킬 것을 필요로 한다. 일반적으로 디지탈 변환은 데이타 베이스와의 비교가 가능하기전에 필요하다. 정상적인 마이크로 폰은 무차별적으로 음을 취할 것이며, 이에 의해서 혼동의 중요한 소스가 되는 백그라운드 잡음에 추가된다.

비록 몇가지 음의 구분이 주파수 필터, 근접 감쇄기 그리고 주파수 또는 음크기의 공통된 특정에 대한 음특성을 모으는 관련된 장치에 의해 달성될 수 있기도 하나 스피커가 격리되지 않은 환경에 있는때 바람직한 음에 대한 격리는 달성되지 못하였다. 비록 단일방향 마이크로폰의 몇가지 응용이 개선된 격리를 제공하기는 하였으나, 이같이 전체적으로 선택적인 마이크로폰 시스템의 개발이 오랫동안 필요하였으며 많은 응용에서 커다란 장점을 제공하게 된다. 이는 중요한 스피커의 음성과 함께 마이크로폰이 백그라운드 신호를 집어내도록 핸드-프리인 어떠한 형태의 전화기로도 가능하게 된다. 셀툴러 카 전화기용의 바이저(visor) 마이크로폰은 단한가지의 예에 불과하다. 비디오 및 음작업을 기록하거나 제작하는동안 조용히 대화를 해야하는 TV 및 스테이지 카메라맨 그리고 다른 사운드 기술자들은 격리된 모드로 가장 잘 작용하는 일정한 통신을 필요로 한다. 교환내 오퍼레이터, 비행사, 오토바이 경주자, 높은-잡음 환경에서 온-라인 통신 시스템을 갖는 작업자는 모든 외부의 음으로부터 음성신호를 격리시키는 통신시스템을 필요로 한다.

Konomi 의 미국특허 제4,588,867호는 스피커 음성의 뼈전도를 위해 공중음파를 제거하기 위한 귀-착용 마이크로폰의 유용성을 공개한다. 실시될 수 있는 기술적인 문제점 이외에도 실용적인 점을 수행하기 위한 이같은 장치의 무능은 귀에 착용되는 마이크로 폰 장치의 일반적인 수용을 제공한다. 가령, Konomi 장치는 귀구멍내 마이크로폰 요소를 깊숙히 집어넣고 진동이 뼈로부터 접근될 수 있도록 한다. 이같은 필요성은 보청기에서와 같이 사용자의 귀구멍의 독특한 구조에 알맞게 구멍 인서트 부분을 만드는데 큰 비용을 들이게한다. 이는 또한 귀속에 인서트를 갖는 불편함을 추가하며, 당연히 장치의 범용사용을 배제시키는 비자연적이고 허용불가한 감각을 발생시킨다.

또 다른 문제점으로서, Konomi 특허는 듀플렉스 모드가 선택되는 마이크로폰 요소와 스프커의 근접으로부터 일어나는 오디오 피이드백을 받게된다. 두말할 필요없이, 허용가능한 귀착용 마이크로폰의 도전의 Konomi 의 특허로 해결되지 못하였다.

Norris 에 의한 미국특허 제4,930,156호는 귀 마이크로폰/스피커 조합의 기술공개로 오디오 피드백의 문제를 해결하고 있으나, 마이크로폰이 귀의 바깥에 위치하며 주변잡음에 민감하였다. 스피커 음성의 격리가 부재하는 것은 비록 종래기술에 대한 개선을 제공하기는 하였어도 단지 제한된 허용만을 제공한다.

단일 방향 시스템이라하는 방향성 마이크로폰 라인을 종래기술이 개발하였는데, 이들 마이크로폰들은 마이크로폰 케이싱의 맞은편 엔드에서 마주하는 개구를 제공한다. 이는 폐쇄된 스피커 요소와 관련하여 음파가 각기 다른 방향으로부터 케이싱으로 들어가도록 허용한다. 만약 음파의 근원이 마이크로폰으로부터 상당한 거리에 있게되면, 마주하는 개구 각각에서의 각 음파의 도달은 동시에 일어나게 된다. 이것은 스피커 케이싱내에 두 마주라는 음향파를 만들기 때문에, 파 상쇄와 음이 스피커용소에서 탐지되거나 기록되지 않는다.

이같은 기술은 주위의 잡음을 줄이고 전화 오퍼레이터, 카메라 스테프 및 상기에서 지정된 바와 같은 다른 격리통신 시스템을 위한 얼마간의 음성격리를 제공한다. 전형적으로, 이같은 단일방향 마이크로폰은 스피커의 입 정면에 마이크로폰을 위치시키는 전방향 연장 지지내에 위치한다. 마이크로폰이 스피커의 입정면에 근접하므로써 각 개구내에서 파 도달의 시간차를 기초로하여 대향된 개구에서의 음파의 차별적 응답을 제공한다. 결과적으로, 유사한 음파들이 상쇄되지 않으며, 음향파가 스피커내 각 개구에 동시에 도달되는 충분한 거리로 발생되는 음에 대향되는데 근접한 음성에 대한 얼마간의 선택성을 제공한다.

그런데도, 스피커 얼굴 정면에서 매달려 있는 붐(boom)의 불편에 대해서는 불만이 남아있다. 이는 사용자의 얼굴을 향해 음식을 이동시키는 것을 방해하는 장애를 제공하며, 적절한 위치로부터 마이크로폰을 밀치게할 이동에 제한된 요인을 제공한다. 이는 분명히 바람직하지 않다.

그러나 안면으로부터 멀리 그리고 귀를 향하도록 하는 마이크로폰을 위치시키려는 종래기술은 사용자의 귀에 위치하는 스피커에 관련하여 피이드백 문제를 일으키기 때문에, 붐이 마이크로시스템 내에 스피커를 분리시키는 중요한 문제를 남게된다.

따라서 스피커의 음성을 환경으로부터 효과적으로 분리시키고, 그러나 스피커로부터 마이크로폰을 대체시키기 위해 붐의 사용을 필요로 하지 않는 마이크로폰이 필요하다. 끼우는데 비싸고 복잡한 귀구멍내로 실제의 구조를 삽입하는 것도 필요하지 않다.

본 발명의 목적은 스피커의 음성을 모든 외부의 백그라운드 잡음으로부터 격리시키는 귀-착용 마이크로폰을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 귀구멍내로 어떠한 실제적 구조(물)도 집어넣음을 필요로 하지 않으며 그러나 모든 바깥측 잡음으로부터 스피커의 음성을 격리시키는 귀착용 마이크로폰을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 스피커와 청취모드로 듀플렉스 동작을 가능하게 하기 위해 마이크로폰과 가까운 곳에 스피커를 포함하는 귀착용 마이크로폰을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 귀에 착용되며 피이드백 없이 손을 자유롭게 하면서 듀플렉스 통신을 가능하게 하는 마이크로폰/스피커 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제어를 계산하기 위해 직접적인 음성명령에 대한 음성인식을 용이하게 하기 위해 컴퓨터 또는 모뎀으로의 오디오 입력을 제공할 수 있는 귀착용 마이크로폰을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 듀플렉스 모드로 핸드-프리(손을 자유롭게 하는) 스피크와 청취 능력을 제공하기 위해 전화 시스템과 상호연결될 수 있는 마이크로폰/스피커 조합을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선 주파수 신호를 수령할 수 있는 모뎀, 컴퓨터 또는 다른 수신기장치와의 무선통신을 위해 원격 측정유닛으로 결합될 수 있는 귀착용 마이크로폰을 통해 음성 픽엎을 가능하게 하는 것이다.

이들 목적은 스피커 엔드와 마이크로폰 엔드를 가지는 하우징을 포함하는 통신시스템에서 사용하기 위한 귀장치에서 실현되며, 상기 스피커 엔드는 동작중에 귓구멍으로 들어가는 구조를 포함시키지 않고 사용자의 귓구멍에서 꼭 끼워지도록 구성된다. 스피커와 마이크로폰 엔드는 마이크로폰 격실을 형성시키기 위해 마이크로폰 엔드를 폐쇄시키는 음향학적 격리벽에 의해 분리된다. 음향학적 격리수단은 하우징의 마이크로폰 엔드에서 오디오 픽엎의 만감도를 간섭하는 바람직하지 않은 주파수를 선택적으로 격리시키기 위해 스피커 요소와 하우징 사이에서 결합된다. 마이크로폰 요소는 격실내에서 폐쇄되고 하우징에 의해 두개골과의 접촉으로부터 분리되도록 하는 위치에서 하우징의 마이크로폰 엔드에서 장착된다. 이같은 마이크로폰 격실은 사용자의 두개골 가까운 위치와 비교할때 먼거리로부터 격실로 들어가는 마이크로폰 요소에서의 음향파를 취소하기 위한 수단을 포함한다. 마이크로폰 요소로부터 오디오 회로로 신호출력을 결합시키기 위한 수단이 제공된다.

본 발명은 사용자의 귀 연골조직에 의해 지지되는 귀구멍에 스피커 요소와 마이크로폰 요소를 갖는 하우징장치를 위치시키며;

하우징내로 운반되는 음진동의 크기를 제한시키기 위해 하우징으로부터 스피커 요소를 기계적으로 그리고 음향학적으로 격리시키며;

마이크로폰 요소내로 운반되는 음진동의 크기를 제한시키기 위해 하우징으로부터 마이크로폰 요소를 기계적으로 그리고 음향학적으로 격리시키고; 그리고

진동이 동시에 하우징 틀을 따라 마이크로폰 요소에 도달하되 반대위상 관계로 도달하여 파상쇄를 일으키도록 마이크로폰 요소를 위한 한 틀내로 하우징으로부터의 진동을 동시에 상쇄시키는 단계를 포함하는 개인과 관련된 환경 또는 백그라운드 잡음으로부터 재생을 위한 개인음성을 격리시키는 방법을 포함한다.

하기에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 귀장치(10)은 사용자의 귀(16)에 위치하는때 귓구멍(15)(제4도)를 향해 위치하는 방향(14)으로 스피커 요소(13)을 수용할 수 있는 한 공동(12)를 형성하는 둘러싸는 한 하우징(11)을 포함한다. 하우징(11)내에 담긴 마이크로폰 요소(17)은 일차적으로 사용자에 의해 발생된 음성진동을 탐지한다.

둘러싸는 귀조직(20)(21)과의 마찰접촉에 의해 귀구멍(15)에 끼워지도록 하우징(11)의 단부(19)가 구성된다. 하우징과 이에 부착된 구조는 귓구멍(15)내로 연장되며 따라서 이같은 장치의 사용을 위한 어떠한 불편함 또는 독특한 끼우는데 필요한 요구사항을 필요로 하지 않는 것이 중요하다. 하우징은 플라스틱과 같은 적절한 재료로 구성되며 스피커(13)과 마이크로폰(17) 사이의 진동전달을 최소화하는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다.

마이크로폰(17)은 탄소, 일렉트릿, 압전 액정등과 같은 통상의 타입일 수 있다. 제2도에서 도시된 실시예는 마이크로폰 틀(25)와 함께 위치하는 알루미늄 박막과 판(18)을 갖는 일렉트렛 마이크로폰이다. 이같은 마이크로폰 틀(25)는 하우징으로부터의 진동을 기계적으로 청각적으로 분리시키는 청각 장착링(28)을 가지는 마이크로폰 엔드 하우징(34)내로 삽입된다. 장착 링을 통과하는 이들 진동은 마이크로폰 요소(18)로부터 거의 같은 엔트리 거리로 마이크로폰 틀(25)내로 운반된다.

각 장착링(28)로부터 중앙에 배치된 마이크로폰 요소(18)로 같은 거리에 있기 때문에, 하우징으로부터의 진동이 대략 같은 시간에 반대위상으로 마이크로폰 요소에 도달한다. 따라서, 마주하는 진동파가 어떠한 파에너지 또는 진동도 레지스터하지 않고 취소된다. 따라서, 마이크로폰 요소는 마이크로폰 틀(25)에서 상호연결 구조에 의해 제공된 음절연 및 음취소의 이유로 기계적으로 그리고 음향적으로 모두 분리된다. 정확한 분리거리는 최대 취소효과가 달성될때까지 케이싱을 따라 장착링을 조절하므로써 물리적으로 조정될 수 있다.

백그라운드 음진동은 둘러싸는 환경과 하우징 및 케이싱을 통해 적어도 두개의 대향된 개구(22a)(22b)를 사용하므로써 취소된다. 사용자의 입으로부터 귀까지의 거리와 비교하여 볼때 상당한 거리로부터 이동하는 음파는 동시에 각 개구 (22a)(22b)에 도달할 것이다. 음향파는 각 개구에서 형성되며, 이들이 취소될때까지 마이크로폰 요소를 향해 전파된다. 따라서, 멀리 떨어진 음전달이 각 개구 (22a)(22b)를 통해 들어가는 대향된 파의 중첩에 의해 효과적으로 취소된다. 여러개의 개구는 유사한 음취소로 단일 개구 대신에 적용될 수 있다.

두번째 하우징 부분(42)가 제공되며 기존도선을 위한 도관으로 동작한다. 도선(43)은 마이크로폰 요소로부터 연장되는 외부부분을 나타낸다. 도선(44)(45)는 스피커요소(13)과 결합되는 접촉이다.

두 스피커와 마이크로폰의 듀플렉스 동작을 같은 하우징내에서 가능하게 하기 위해, 스피커요소(13)을 케이싱으로부터 음향학적으로 분리시키는 것이 필요하다. 본 발명의 경우에, 무선회로내에 대역통과 필터의 동작과 유사한 절연수단(50)을 조절하므로써 달성된다. 특히, 스피커요소(13)은 스피커요소 둘레로 연장되며 음 격리수단으로서 하우징을 스피커 요소로부터 격리시키도록 하는 비진동링(50)을 통하여 엔드 하우징(36)으로 장착된다. 이는 하우징을 통해 그렇지 않았더라면 악화시키는 피이드백으로 가게될 마이크로폰 요소내로 음진동이 전달되는 것을 막도록 한다.

이같은 문제는 스피커요소(13)과 마이크로폰요소(17)이 근접하여 있기 때문에 듀플렉스 동작시에 중요하다. 이와 같이 근접한 거리에 있는때, 스피커요소와 관련된 진동은 대개 하우징으로 전달되며 마이크로폰요소(17)로 즉시 공급된다. 사이드 음이 존재하는 듀플렉스 전화 시스템에서, 마이크로폰 요소(17)로부터의 신호가 스피커(13)으로 되공급되어 사용자가 자신의 목소리를 재생되는때 용이하게 들을 수 있도록 한다. 스피커를 음향학적으로 분리시키는데 실패하게되면 이는 진동에너지가 하우징내로 전달되도록 하며 이때의 하우징은 고리를 이루며 재순환되는 스피커의 음성을 가져온다. 이는 가장 성가시게되는 피이드백 발생을 일으킨다.

이와 같은 격리링(50)은 스피커로 보내지게될 주파수 이하의 특정 주파수 범위로 선택되어 스피커를 음향학적으로 격리시키는 재료로 만들어진다. 하우징의 정면 엔드(36)에서 스피커를 위치시키는 것은 커다란 음향학적 필터링(50)의 사용을 가능하게 하는 커다란 지역을 제공한다. 특정 주파수 범위로 격리링(50)을 조정하도록 적용될 수 있는 적절한 재료로는 실리콘이 일반적으로 사용되나 진동 에너지를 흡수하고 그것이 하우징(11)내로 들어가는 것을 막을 수 있는 능력을 가지는 다른 재료로 만들어질 수 있다. 이와 같은 재료는 또한 각각의 스피커선(44)(45)가 하우징을 통과하고 도관(42)로부터 나오게되는 하우징(11)의 후방부(24)에서 적용될 수 있다. 스피커와 여기에 부착된 도선 모두가 격리되므로 스피커 진동이 격리되며 듀플렉스 동작이 피이드백없이 용이하게 된다.

제3도는 통신 네트워크로의 연결을 위해 전화 스탠다드 잭내로 결합된 기본 전화기(60)을 도시한다. 참고부호(80)으로 도시된 귀장치는 전화기(60)으로 연결된 통상의 전화선(61)을 통하여 처리되며 전달되는 마이크로폰과 스피커 신호를 제공한다. 본 발명 시스템을 스탠다드의 4개 리드 전화선으로 적용시키는 유니버설 결합구성은 미국특허 제4,930,156호에서 공개되며 제3도에서 도시된다. 이같은 시스템의 추가설명이 상기 미국특허에서 제공된다.

본 발명은 모드 스위칭장치(63)을 사용하므로써 이와 같은 스탠다드 전화 시스템내로 결합될 수 있다. 이는 한 토글 스위치에 의해 달성되는데 이 스위치에서 제어회로와 본 발명의 귀장치가 부착되지 않은 것처럼 수화기(64)로 신호를 직접 전달한다. 두번째 위치로 스위치되는때, 신호가 인용된 미국특허에서 설명된 바와 같이 동작하는 상호연결 잭(62)내로 전달된다. 출력라인(67)은 스피커 신호를 전달하며 스피커 증폭기, 마이크 증폭기 그리고 위상조정을 포함하는 일차 제어회로 (68)로 공급된다. 두번째 출력라인(69)는 다이오드 브리지(70)을 통하여 일차 제어회로(68)내로 마이크로폰 신호를 운반한다. 마이크로폰과 스피커 신호 모두는 4개의 선 연결(78)을 따라 본 발명에서 공개되고 제1도와 제2도에서 인용된 바와 같은 스피커/마이크로폰 조합장치(80)으로 전달된다. 상호연결 리드(78)은 이같은 듀플렉스 전화시스템으로 무선모드를 제공할 수 있는 무선주파수 송신기/수신기에 의해 사용될 수 있음이 분명하다. 이와 유사하게, 본 발명은 제4도에서 도시된 바와 같이 벨트송신기(82)로 연결될 수 있다. 이와 같은 시스템에서, 마이크로폰 또는 마이크로폰/스피커 조합장치를 갖는 귀장치는 귀장치로부터 벨트 송신기(82)로 연결되어 하우징(11)내에 위치하는 송신기의 추가 무게없이도 편리하게 동작할 수 있도록 한다.

제4도에서 도시된 실시예는 음성을 인식할 수 있는 컴퓨터 시스템으로 음성명령을 송신하는 것과 관련하여 특히 유용하다. 이는 음성 재생의 격리된 내용 때문에 일어난다. 마이크로폰 모드에서, 본 발명 장치는 사용자 음성으로부터 음파를 수신한다. 반면에, 원격한 음파는 마이크로폰내로 수신되나 앞서 설명된 바와 같이 취소된다. 이와 유사하게, 사용자 머리의 회전은 상대적인 거리가 귀와 입사이에서 동일하게 유지되기 때문에 음성 송신의 질에는 아무런 영향을 미치지 않는다.

환경으로부터 스피커의 음성을 격리시키는 이같은 방법에서는 본 발명의 귀에 장착되는 마이크로폰이 음성 인식을 실현시키기 위해 매우 간단해진 알고리즘을 가능하게 한다. 기본적으로, 스피커의 음성은 같으며, 하우징(11)내로 보내진 음향진동과 관련된 상응하는 명령을 재생시키기 위해 알고리즘과 컴퓨터를 훈련시키기 위해 사용될 수 있다.

본 발명이 45-60%의 신뢰수준을 유지하였던 통상의 음성인식 시스템에서 대체되는때, 음성인식은 평균 80-90%의 신뢰수준으로 개선되었다. 본 출원에서 공개된 바와 같이 본 발명의 마이크로폰 요소의 사용을 기초로한 이같은 괄목할만한 개선은 컴퓨터 시스템을 위한 새로운 음성명령의 시대로 들어가도록 한다.

가령, 제5도는 음성을 인식할 수 있는 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터(90)을 갖는 음성명령 사용을 설명한다. 음성명령은 이제 가능하며 사용자가 컴퓨터가 직접 응답할 바람직한 작용을 직접 말할 수 있다. 추가의 음성통신이 제3자와의 동시 음성통신을 가능하게 하는 전화선(94)를 통하여 사용자에 의해 가능해진다.

이같은 시스템을 통해서, 사용자는 컴퓨터 시스템의 계산에 의해 용이해지는 서류나 다른 자료를 준비함과 관련하여 발생되는 다양한 문제들을 회의호출에서 토의할 수 있으며 바람직한 동작을 실행하고 수행하기 위해 컴퓨터로 음성명령을 즉시 제공할 수 있다. 이는 조작자의 스테이션과 관련된 환경 잡음에 대한 걱정없이 "핸드-프리 모드"로 달성된다. 이같은 시스템은 상호통신을 위해 이동할 수 있도록 만들어지기도 하며 오퍼레이터는 오피스 빌딩 주위에서 이동하며 이때의 오피스빌딩은 마이크로셀 통신 시스템으로 구성된다. 이 경우에, 제4도에서 도시된 바와 같은 일시적인 시스템이 섹션에서 섹션으로 이동하게될 오퍼레이터에 의해 사용되게될 것이다. 이때 오퍼레이터는 다양한 마이크로셀을 단일의 통신 네트워크내로 연결시키는 공통된 주파수로 직접 통신한다. 이 경우에, 일정한 동작을 다루기 위해 컴퓨터로 구두의 명령을 제공할 수 있으며, 마이크로셀내의 다른 개인과 직접 통신할 수 있고 단지 음성명령에 의해 다중 임무를 수행할 수 있다. 또한, 사용자는 마이크로셀 바깥의 제3자에게로 전화호출을 하기 위해 컴퓨터를 지시할 수 있으며 귀장치(10)내에서 듀플렉스 모드를 통하여 상기 제3자와의 직접적인 전화선 통신을 설정할 수 있다. 이와 같은 시스템은 이동할 수 있는 오퍼레이터에게 그리고 여러가지 작업을 달성하고 여러사람과 통신하기 위해 손을 자유롭게 놀리는 오퍼레이터에게 커다란 융통성을 제공한다.

이들 여러가지 이익과 개선점은 재생을 위한 개인음성을 사용자의 귀 연골조직에 의해 지지되는 귀구멍에서 스피커요소와 마이크로폰 요소가 담긴 하우징 장치를 위치시키며; 하우징내로 운반되는 음진동의 크기를 제한하기 위해 하우징으로부터 스피커요소를 기계적으로 그리고 음향학적으로 격리시키고; 마이크로폰 요소내로 운반되는 음진동의 크기를 제한하지 위해 하우징으로부터 마이크로폰 요소를 기계적으로 음향학적으로 격리시키며; 그리고 진동이 전화기 틀을 따라 대략 같은 시간에 그러나 파상쇄를 발생시키도록 반대위상으로 마이크로폰 요소에 도달하도록 마이크로폰 요소를 위한 전화기틀내로 하우징으로부터의 진동을 동시에 상쇄시키는 단계에 의해 제공되는 백그라운드 잡음의 환경으로부터 격리시키기 위한 방법에 제공된다.

제6도는 하우징(85)가 정면방향 단부에서 스피커요소(86)을 지지하며 배면방향 마이크로폰 단부에서 마이크로폰 캐스팅(87)와 연결된다. 스피커는 종래타입의 압전 수정이다. 이 실시예에서, 마이크로폰 요소(88)은 앞서 제공된 설명에 따라 멀리 떨어진 음파에 대하여 개구(89a)(89b)가 음상쇄를 제공하도록 수직방향으로 방향이 결정된다. 이같은 실시예는 이동음파의 거리가 마이크로폰 요소와 더욱 동일하므로 잡음상쇄를 제공하는 몇가지 장점을 제공한다.

제7도는 마이크로폰(95)가 하우징(96)내에 스피커 요소없이 제공된 한 실시예를 도시한 것이다. 이같은 하우징은 주변환경과 통하는 관형보어(98)을 갖는 마이크로폰 격실(97)을 포함한다. 마이크로폰 요소(95)는 보어의 단부 가까이, 보어개구(98)을 통과하는 유사한 음파와의 간섭을 위한 반대의 음파 엔트리를 제공하는 개구(99) 가까이에 위치한다. 이같은 구조는 관형보어가 탐지되어질 음소스를 향하도록 하므로써 방향성 민감도를 제공한다. 음성픽엎을 위한 방향성 민감도를 향상시키기 위해, 관형보어가 사용자의 입을 향해 아래를 향하도록 된다. 전기적 접촉 (100)(101)은 또다른 처리를 위한 신호경로를 제공한다.

Claims (27)

1. 한 단부가 사용자의 귓구멍에 끼워지되 귓구멍내로 들어가지 않도록 구성되며, 마이크로폰 격실을 포함하는 하우징, 마이크로폰 요소가 격실내에 폐쇄되며 하우징에 의해 두개골과의 접촉으로부터 분리되도록 하는 위치에서 하우징의 마이크로폰 격실내에 결합되는 마이크로폰 요소, 사용자의 두개골 가까운 위치와 비교할때 먼 거리로부터의 공기전달을 통하여 하우징으로부터 격실로 들어가는 마이크로폰 요소에서 기계적 및 음향적 파를 상쇄시키기 위한 수단을 포함하는 마이크로폰 격실, 마이크로폰 요소로부터 오디오회로로 신호출력을 결합시키기 위한 수단을 포함하는, 사용자의 두개골 가까이에서 발생되는 음만을 탐지하는 마이크로폰 요소를 제공하며 귀에서 지지되도록 구성되는 귀착용 장치.
2. 제1항에 있어서, 마이크로폰 요소와 격실이 하우징의 대향된 단부에 위치하며 하우징의 대향된 단부로부터 귓구멍에 끼워질 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 귀착용 장치.
3. 제1항에 있어서, 하우징이 기다란 축을 포함하며 이 축이 귓구멍에서 지지되는 하우징의 부분을 따라 방향이 정해지고, 상기 축이 하우징이 사용될 수 있는 위치에 있는때 귓구멍을 향하도록 방향이 정해지며, 상기 마이크로폰 요소가 기다란 축에 비스듬하게 매달리고 탐지되어질 음진동 소스와 관련하여 방향을 제공하도록 함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
4. 제3항에 있어서, 마이크로폰 격실이 하우징 축에 비스듬한 방향의 기다란 관형내부를 포함하며, 상기 마이크로폰 요소가 하우징축을 향해 관형내부의 더욱 내측부분에 위치하고, 상기 관형내부가 탐지되어질 음진동의 소스를 향해 방향이 정해진 마이크로폰 격실의 말단의 한 단부 개구를 포함하며, 두번째 개구가 관형내부의 내측단부에서 격실을 통해 형성되고, 상기 격실의 말단으로부터 마이크로폰 요소에 도달하는 공통된 음진동을 상쇄시키는 음진동을 위한 유입구로서 동작됨을 특징으로 하는 귀착용 장치.
5. 제1항에 있어서, 마이크로폰 요소가 마이크로폰 케이싱내에 담기며, 상기 케이싱이 마이크로폰 격실의 내부표면과 케이싱에서의 대향된 단부 가까이에서의 마이크로폰 케이싱 사이에 위치하는 음향 격리재로 이루어지는 한쌍의 둘러싸는 장착링을 포함하여 하우징으로부터의 기계적 진동을 흡수하고 케이싱을 통해 마이크로폰 요소로 가는 음향진동의 상쇄를 가능하게 하도록 함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
6. 제1항에 있어서, 하우징이 귓구멍에서 끼워 맞춰지는 부분으로부터 점점 가늘어져서, 하우징의 한 대향된 단부에서 마이크로폰 격실로서 더욱더 작은크기의 관형동체를 형성하며, 상기 격실이 격실의 한 전방향 부분에 위치한 적어도 한 전방향 개구를 가지며 적어도 한 말단개구가 귓구멍에 대하여 격실의 한 말단부에 위치함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
7. 제1항에 있어서, (i) 둘러싸는 환경과 한 상측에 위치하는 마이크로폰 사이, 마이크로폰 격실의 한 단부를 향해 있어서 그속에서의 음파의 입력을 가능하게 하는 첫번째 개구, 그리고 (ii) 둘러싸는 환경과 한 하측에 위치하는 마이크로폰 사이, 첫번째 개구로부터 격실의 맞은편 단부를 향해 있어서, 상기 마이크로폰 요소가 상위한 마이크로폰 요소에 도달하는때 먼 음파의 상쇄를 제공하도록 이들 사이에 위치하게 되는 두번째 개구를 포함함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
8. 제1항에 있어서, 귓구멍에 인접한 하우징 한단부에 위치하는 한 스피커 요소를 더욱더 포함하며, 상기 마이크로폰 요소가 하우징의 나머지 단부에 위치하게됨을 특징으로 하는 귀착용 장치.
9. 제1항에 있어서, 귓구멍에 끼워지도록 하우징 크기를 하기 위해 하우징의 스피커 단부 둘레에 위치하는 크기 조절링을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
10. 제8항에 있어서, 하웅징이 제위치에 놓이는때 귓구멍을 향하도록된 한 개구를 포함하며, 상기 개구가 귓구멍으로의 직접적인 노출을 제공하도록 위치하는 스피커요소를 포함하여 사용자가 오디오 전달을 수신할 수 있을뿐 아니라 마이크로폰 요소를 통해 오디오 신호를 보낼 수 있도록 하며, 스피커 요소의 오디오 전달 및 수행진동이 스피커 요소와 하우징 사이에 결합되는 음 격리수단에 의해 하우징으로부터 격리되어 하우징을 통해 마이크로폰 요소내로 전달을 픽엎함을 막도록 함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
11. 제10항에 있어서, 격리수단이 스피커 요소를 따라 연장되며 스피커 요소의 주변과 하우징 사이에 결합되어 하우징내로의 진동 전달을 막도록 하는 진동 흡수링을 포함함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
12. 제11항에 있어서, 스피커 요소로 전력을 공급하는 선을 연결시키므로써 수행되는 어떠한 진동도 하우징으로부터 격리시키기 위한 수단을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
13. 제8항에 있어서, 하우징이 하우징의 나머지 부분에 대하여 직각으로 연장되는 배면방향 마이크로폰 격실을 포함하며, 상기 배면방향 마이크로폰 격실이 폐쇄된 내부단부와 개방된 말단 단부를 가지는 한 관형보어를 포함하고, 상기 마이크로폰 요소가 격실의 내부단부에 위치하며, 상기 내부단부가 주변환경으로부터의 음파 유입을 허용하기 위한 작은 개구를 포함함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
14. 제8항에 있어서, 마이크로폰 요소가 마이크로폰 케이싱내에 담기며, 상기 케이싱이 마이크로폰 격실의 내부표면과 대향된 단부 가까이의 마이크로폰 케이싱 사이에 위치하여 하우징으로부터의 기계적 진동을 흡수하고 마이크로폰 요소에서의 케이싱을 통해서 마이크로폰 요소로 가는 음향진동의 상쇄를 가능하게 하기 위한 음향 격리재로 만들어진 한쌍의 둘러싸는 장착링을 포함함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
15. 제14항에 있어서, 각 장착링이 마이크로폰 요소에서의 잡음 상쇄도를 최대로 하기 위해 하우징 틀을 따라 경험적으로 위치하여지게 됨을 특징으로 하는 귀착용 장치.
16. 제8항에 있어서, 나머지 하우징부로부터 직각으로 연장된 두번째 하우징부를 더욱더 포함하며, 상기 두번째 하우징부가 마이크로폰 스피커 요소로부터의 관련된 도선을 장치의 외부로 운반하기 위한 한 도관을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
17. 제8항에 있어서, 스피커 요소와 마이크로폰 요소에 연결된 전화 제어회로를 더욱더 포함하며, 상기 전화 제어회로가 사용자의 귀를 통해 제공되는 스피킹과 청취기능 모두를 기초로하는 핸드-프리 사용을 제공하는 전화시스템 일부로서 스피커 요소와 마이크로폰 요소를 위한 접근을 제공함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
18. 제8항에 있어서, 마이크로폰 요소와 스피커 요소 각각으로 결합된 무선 주파수 송신기/수신기 유닛을 더욱더 포함하므로써, 이에 의하여 통신 무선 시스템의 일부로서 귀장착 장치의 사용을 가능하게 하는 귀착용 장치.
19. 제8항에 있어서, 송신기/수신기 유닛과의 공통된 주파수로 동조된 통신 및 전달회로를 더욱더 포함하며, 이에 의하여 마이크로셀 통신 시스템의 일부로서 귀장착 장치의 사용을 가능하게 하며, 상기 귀장착 장치가 각 마이크로셀 통신 위성 수신 및 송신 스테이션 직접의 통신을 제공함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
20. 제18항에 있어서, 마이크로폰 요소를 컴퓨터에 연결된 모뎀에 결합시키기 위한 연결수단을 더욱더 포함하며, 상기 연결수단이 사용자의 음성이 아닌 바깥측 오디오 신호없이 모뎀으로 직접적인 오디오 송신을 가능하게 함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
21. 제8항에 있어서, 하우징에 연결된 크기 조정랭을 더욱더 포함하며, 귓구멍에 끼워지는 하우징의 직경을 수정하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
22. 제11항에 있어서, 상기 격리수단이 하우징내에 담긴 스피커와 마이크로폰 요소 사이의 피이드백을 제공할 수 있는 주파수로 진동의 통과를 선택적으로 제한하는 재료를 포함함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
23. 스피커 엔드(end)와 마이크로폰 엔드를 가지며, 스피커 엔드가 동작중에 귓구멍속으로 들어가는 구조를 포함하지 않고 사용자의 귓구멍에 끼워지도록 구성되며, 상기 스피커 엔드와 마이크로폰 엔드가 마이크로폰 격실을 형성시키는 마이크로폰 엔드를 폐쇄시키는 음향학적 격리벽에 의해 나뉘어지는 하우징, 음 투사 (sound projection)가 사용자의 귓구멍을 향하도록 착용되며 하우징의 마이크로폰 엔드에서 오디오 픽엎의 민감도를 방해하게될 바람직하지 않은 주파수를 선택적으로 격리시키기 위한 스피커 요소와 하우징 사이에 결합된 격리수단을 포함하는 스피커 요소, 마이크로폰 요소가 격실내에 폐쇄되며 하우징에 의해 두개골과의 접촉으로부터 분리되도록 하는 위치에 하우징의 마이크로폰 엔드에 장착되는 마이크로폰 요소, 하우징으로부터의 기계적 진동과 사용자의 두개골 위치와 비교할때 상당한 거리로부터 전달되는 공중파로서 격실내로 들어가는 마이크로폰 요소에서 음향파를 상쇄시키기 위한 수단을 포함하는 마이크로폰 격실, 처리를 위해 마이크로폰 요소로부터 오디오 회로로 신호출력을 결합시키기 위한 수단을 포함하는 통신 시스템에서 사용하기 위한 귀착용 장치.
24. 제23항에 있어서, 격리수단이 스피커 요소 둘레로 연장되고 하우징과 스피커 요소의 주변 사이에서 결합되는 진동 흡수링을 포함하며, 상기링이 스피커 요소로부터 하우징내로 간섭 진동의 전달을 막기위해 전달될 주파수와 비교하여 디커플 되어질 주파수 범위에 대해 선택적인 재료로 형성됨을 특징으로 하는 귀착용 장치.
25. 제24항에 있어서, 격리수단이 피이드백을 막기위해 스피커 요소로부터 하우징을 음향학적으로 격리시키도록 주파수가 동조되는 재료로 구성됨을 특징으로 하는 귀착용 장치.
26. 제23항에 있어서, 귓구멍에 끼워넣기 위해 하우징 크기를 조절하도록 하우징의 스피커 엔드 주위에 위치하는 크기 조정링을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 귀착용 장치.
27. a) 사용자의 귀 연골조직에 의해 지지되는 귓구멍에 스피커 요소와 마이크로폰 요소를 갖는 하우징 장치를 위치시키며, b) 하우징내로 운반되는 음진동의 크기를 제한시키기 위해 하우징으로부터 스피커 요소를 기계적으로 그리고 음향학적으로 격리시키며, c) 마이크로폰 요소내로 운반되는 음진동의 크기를 제한시키기 위해 하우징으로부터 마이크로폰 요소를 기계적으로 그리고 음향학적으로 격리시키고, 그리고 d) 진동이 동시에 하우징틀을 따라 마이크로폰 요소에 도달하되 반대위상 관계로 도달하여 파상쇄를 일으키도록 마이크로폰 요소를 위한 한 틀내로 하우징으로부터의 진동을 동시에 상쇄시키는 단계를 포함하는 탐지되지 않아야 되는 백그라운드 잡음의 환경으로부터 재생을 위한 개인음성을 격리시키는 방법.