KR19990022684A - 개선된 방향성과 민감도의 귀장착 마이크로폰 - Google Patents

Abstract

귀장착 마이크로폰 장치(10)가 귀에서 지지되도록 구성된다. 마이크로폰 장치(10)는 한 단부가 사용자의 귓구멍에 장착되도록 구성된 하우징(25)내에 담긴 마이크로폰 요소(17)를 포함한다. 하우징(25)이 그와 같이 장착되는때, 마이크로폰 요소(17)는 사용자의 헤드에 매우 인접하게 위치하며 하우징(25)과 사용자의 헤드가 협동하여 마이크로폰의 민감도를 변경시키어 하우징과 마이크로폰 요소가 귓구멍에 장착되지 않은때 보다 제공되는 것보다 사용자 입을 향하여 마이크로폰 요소의 방향성과 민감도를 크게 개선시키어 사용자 음성의 픽업을 개선시키도록 한다. 스피커 요소(13)는 귀장치(10)내에 포함될 수 있으며 하우징과 마이크로폰 사이의 가스켓(50) 브리지에 의해 떨어져 있게 되어 피이드백을 피하도록 한다. 이같은 시스템은 컴퓨터 모뎀, 전화 네트워크 그리고 다른 통신 시스템을 통해서 전듀플렉스로 동작하며 사용자에 의해 핸드프리 통신과 직접적인 음성명령을 가능케 한다.

Description

개선된 방향성과 민감도의 귀장착 마이크로폰

다른 잡음을 줄이는 동안 사용자의 음성을 특별히 받아들이기 위해 마이크로론과 이들의 케이싱 사용을 설명하는 종래의 기술은 사용자의 입가까이에 위치하는 장치를 포함한다. 핸드세트에서, 마이크로폰은 사용자의 잎 비록 정면에 위치한다. 종래의 핸드세트에서 마이크로폰은 사용자의 입 코너 가까이에 위치하며, 한 튜브가 음을 다른 곳에 위치하는 마이크로폰으로 향하게 하도록 사용되는 사용자의 입 코너가까이에 위치한다. 귀속에 마이크로폰을 위치시키는 보청기는 모든 잡음을 받아들이고 사용자의 음성만 받아들이고 다른 잡음은 줄이지는 못하도록 만들어진다.

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. 키이패드상에 손을 놀려놓아야 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 작동되는 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 갖게 된다. 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 시스템전용의 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 음성명령 시스템이 사용될 수 있기전에 달성되어야 한다. 현재의 노력은 오디오신호의 혼란을 가려내고 백그라운드 잡음을 제거하는 복잡한 알고리즘의 발생에 초점을 두고있다. 탐지될 수 있는 모든 잠전적인 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 데이터 베이스와의 비교가 가능하기전에 필요 하다. 정상적인 마이크로폰은 무차별적으로 음을 취할 것이며, 이에 의해서 혼동의 중요한 소스가 되는 백그라운드 잡음에 추가된다.

비록 몇가지 음의 구분이 주파수 필터, 근접 감쇄기 그리고 주파수 또는 음 크기의 공통된 특징에 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 제공하게된다. 이는 중요한 스피커의 음성과 함께 마이크로폰이 백그라운드 신호를 집어내도록 핸드-프리인 어떠한 형태의 전화기로도 가능하게 된다. 셀룰러 카 전화기용의 바이저(visor) 마이크로폰은 단한가지의 예에 불과하다. 비디오 및 음작업을 기록하거나 제작하는 동안 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 통신시스템을 갖는 작업자는 모든 외부의 음으로부터 음성신호를 격리시키는 통신시스템을 필요로 한다.

Konomi 의 미국특허 제 4,588,867 호는 스피터 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 마이크로폰 장치의 일반적인 수용을 제한한다. 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.

또다른 문제점으로서, Konomi 특허는 듀플렉스 모드가 선택되는 마이크로폰 요소와 스피커의 근접으로부터 일어나는 오디오 피이드백을 받게된다. Konomi는 마이크로폰 스피커부 사이의 음흡수장벽을 삽입시키므로써 이같은 피이드백을 줄이려 한다. 완전한 장벽은 불가능하기 때문에 피이드백 신호를 발생시키는 침투하는 음이 항상 있게된다. 두말할 필요없이, 허용가능한 귀착용 마이크로폰의 도전을 Konomi 의 특허로 해결하지 못하였다.

Norris 에 의한 미국특허 제 4,930,156 호는 귀 마이크로폰/스피커 조합이 기술공개로 오디오 피드백의 문제를 해결하고 있으나, 마이크로폰이 귀의 바깥에 위치하며 주변잡음에 민감하였다. 스피커 음성의 격리가 부재하는 것은 비록 종래 기술에 대한 개선을 제공하기는 하어도 단지 제한된 허용만을 제공한다.

Poradowski 에 의한 미국특허 제 4,009,355 호, Gabr 에 의한 미국특허 제 3,995,124 호 및 제 3,922,488 호는 단일 방향 시스템이라는 방향성 마이크로폰 라인 기술을 개발하였는데, 이들 마이크로폰들은 마이크로폰 케이싱의 맞은편엔드에서 마주하는 개구를 제공한다. 이는 폐쇄된 스피커 요소와 관련하여 음파가 각기다른 방향으로부터 케이싱으로 들어가도록 허용한다.

만약 음파의 근원이 마이크로 폰으로부터 상당한 거리에 있게되면, 마주하는 개구 각각에서의 각 음파의 도달은 동시에 일어나게 된다. 이것은 스피커 케이싱 내에 두 마주하는 음향파를 만들기 때문에, 파 상쇄와 음이 스피커요소에서 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 신간차를 기초로하여 대향된 개구에서의 음파의 차별적 응답을 제공한다. 결과적으로, 유사한 음파들이 상쇄되지 않으며, 음향파가 스피커내 각 개구에 동시에 도달하는 충분한 거리로 발생되는 음에 대향되는데 근접한 음성에 대한 얼마간의 선택성을 공한다.

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 향하도록하는 마이크로폰을 위치시키려는 종래기술은 사용자의 귀에 위치하는 스피커에 관련하여 피이드백 문제를 일으키기 때문에, 붐이 마이크로 시스템내에 스피커를 분리시키는 중요한 문제로 남게 된다.

마이크로폰을 스피커 요소와 함께 조합시키는 것이 대개 피이드백을 일으키기 때문에 단 방향성 마이크로론 시스템은 한정된 마이크로폰 응용으로 제한되었다. mic/스피커 조합을 위한 듀플렉스 모드로의 피이드백 제어는 수년동안 계속된 연구대상이었으며, 비록 귀가 듀플렉스 mic/스피커를 위한 이상적인 지지 위치인것으로 판단된다해도, 피이드백과 음 격리와 같은 기술적 문제를 극복하는 것은 상당한 문제를 제기하였다.

따라서 스피커의 음성을 환경으로부터 더욱 효과적으로 분리시키고, 그러나 피이드백 없이 같은 하우징내에서 스피커와 함께 사용을 허용하도록 하는 마이크로폰이 필요하다. 이같은 장치는 끼우는데 비싸고 불편함을 주는 복잡한 귀구멍내로 실제의 구조를 삽입시키지 않고도 귀에서 사용될 수 있도록 해야한다.

본 발명은 사용자의 음성을 향한 개선된 방향성과 민감도를 갖는 음성진동을 채택하며 오디오 처리를 위해 고립된 한 신호를 발전시키는 귀-장착 마이크로폰/하우징 조합에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 주변의 백그라운드 잡음으로부터 분리되고 피드백의 발생없이 듀플렉스로 사용될 수 있는 사용자로부터의 음성에 응답하는 귀에 부착되는 마이크로폰/스피커 조합에 관한 것이다.

도 1 은 스피커요소와 마이크로폰 요소를 포함하는 귀장치의 사시도.

도 2 는 도 1 의 2-2선 단면도로서, 제1도에서 도시된 귀장치의 하우징 단면을 도시한 도면.

도 3 은 본 발명의 마이크로폰 요소에 대한 수평 구성을 설명하는 부분적으로 분해된 형태를 도시한 도면.

도 4 는 마이크로폰 격실의 내부구성에 대한 확대도.

도 5 는 마이크로폰 격실 하우징의 내부구성을 설명하는 도면.

도 6 은 도 3 의 조립장치 평면도.

도 7 은 동 장치의 저면도.

도 8 은 마이크로폰 컴포넌트를 갖는 음 흡수 가스켓을 도식적으로 설명하는 도면.

도 9 는 도 9 의 가스켓을 평면도로 도시한 도면.

도 10 은 도 8 의 가스켓의 10-10선 단면도.

도 11 은 도 3 장치의 사시도.

도 12 는 사용자의 귀에 위치한 텔레폰 시스템의 일부로서 본 발명과 함께 사용하기 위한 회로도.

도 13 은 전화회로와 조합하여 귀장치의 개략적 배열을 도시한 도면.

도 14 는 분리된 음성통신을 가능하게하는, 원격 측정시스템과 함께 본 발명의 귀장치를 사용함을 도시한 도면.

도 15 는 음성인식과 음성명령을 가능하게 하는, 컴퓨터 및 모뎀과 조합하여 본 발명 장치를 사용함을 도시한 도면.

도 16 은 마이크로폰만을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 도면.

도 17 은 마이크로폰이 하우징 축에 대해 수직인 추가의 실시예를 도시한 도면.

도 18A 는 본 발명의 원리에 따라 만들어지고 사용된 귀착용 마이크로폰 장치(모델 2490-1)의 방향성을 설명하는 극성 패턴도로서, 귀착용 마이크로폰 장치가 장치가 마네킹 시뮬레이터 오른쪽 귀에 위치하며 측정위치에서 62dB SPL인, 장치로부터 120cm 가 떨어진 외부의 스피커 음 소스의 영향을 받으며, 신체의 중심축을 중심으로 회전하는 시상봉합 면에서 상기 측정이 이루어지는 극성 패턴도.

도 19A 는 본 발명의 원리에 따라 즉 패턴도로서, 귀착용 마이크로폰 장치가 마네킹 시뮬레이터 오른쪽 귀에 위치하며 측정위치에서 62dB SPL인, 장치로부터 120cm 가 떨어진 외부의 스피커 음소스의 영향을 받으며, 신체의 중심축을 중심으로 회전하는 사상봉합 면에서 상기 측정이 이루어지는 극성 패턴도.

도 19B 는 장치가 마네킹 시뮬레이터의 귀에 장착되는때 동일한 외부 음소스와 동일한 거리가 떨어져 있을 때 도 18A (모델 2490-11)에서 사용된 귀장착 마이크로폰 장치의 방향성을 설명하는 극성 패턴도.

도 20A 는 본 발명의 원리에 따라 만들어지고 사용된 귀착용 마이크로폰 장치(모델 2490-19)의 또다른 실시예의 방향성을 설명하는 극 패턴도로서, 귀착용 마이크로폰 장치가 마네킹 시뮬레이터 오른쪽 귀에 위치하며 측정위치에서 62dB SPL인, 장치로부터 120cm가 떨어진 외부의 스피커 음소스의 영향을 받으며, 신체의 중심축을 중심으로 회전하는 시상봉합 면에서 상기 측정이 이루어지는 극성 패턴도.

도 20B 는 장치가 마네킹 시뮬레이터의 귀에 장착되는때 동일한 외부 음소스와 동일한 거리가 떨어져 있을 때 도 18A (모델 2490-9)에서 사용된 귀장착 마이크로폰 장치의 방향성을 설명하는 극성 패턴도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 귀착용장치 11 : 하우징

12 : 공동(cavity)13 : 스피커요소

15 : 귓구멍16 : 귀

17 : 마이크로폰요소20,21 : 귀조직

22a,22b : 개구25 : 마이크로폰틀

28 : 장착링

34 : 마이크로폰 엔드 하우징36 : 엔드 하우징

46 : 하우징

47a,47b : 마이크로폰 격실

48 : 능동 마이크로폰 소자49 : 케이스

50 : 비 진동링(격리링)51 : 가스켓

52,53 : 개구 56 : 상부벽

57,58 : 측면벽60 : 전화기

68 : 일차 제어회로70 : 다이오드 브리지

80 : 스피커/마이크로폰 조합장치80,81 : 접촉표면

89 : 갭(gap)90 : 컴퓨터

95 : 마이크로폰96 : 하우징

98 : 관형보어99 : 개구

100 : 원주위101,102 : 접촉표면

103 : 환상의 공동111 : 스피커 엔드

112 : 하우징 엔드113 : 스피커 리이드

115 : 칼라116 : 케이블 막이

117 : 리이드120 : 장벽 벽

하기에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

첨부도면은 귀에 위치하며 귀구멍에 있는 연골조직에 의해 지지되는 마이크로폰과 스피커의 두 실시예를 도시한 것이다. 각 예에서의 마이크로폰 요소는 착용 자의 음성을 픽엎하기 위해 국소화된 민감도를 갖도록 만들어지며, 백그라운드 잡음과 관련된 더욱 먼음을 무시한다. 두 실시예는 케이싱내에서 운반되는 진동으로부터 마이크로폰 요소를 음향학적으로 분리시키므로써 그리고 착용자의 음성 신호 및 탐지 및 전송을 간섭하는 백그라운드 잡음을 없애주므로써 피이드백을 무력하게 하는 디자인을 제공한다.

두 장치의 공통된 특징은 스피커와 마이크로폰의 케이싱 또는 하우징내에 운반되는 진동신호의 마이크로폰에 의한 픽엎을 막기위한 것이다. 마이크로폰 요소에서 수신된 이같은 진동을 귀에 의해 지지되는 듀플렉스 장치를 개발하는데에 일차적인 장애가되는 피이드백을 발생시킨다. 본 발명은 마이크로폰의 능동소자 또는 다이아프램에서 남아있는 신호를 없애기 위해 가스켓내 마이크로폰을 위한 독특한 장착구성과 결합하여, 마이크로폰에 도달하기전에 대부분의 에너지를 흡수하는 특별히 디자인된 지지 가스켓을 사용한다. 이 특징이 제1도에서 수직구성으로 설명되며 제3도에서 수평구성으로 설명된다.

제1도의 실시예에서 본 발명의 귀장치(10)은 사용자의 귀(16)에 위치하는때 귓구멍(15)(제14도)를 향해 위치하는 방향(14)으로 스피커 요소(13)을 수용할 수 있는 한 공동(12)를 형성하는 둘러싼 한 하우징(11)을 포함한다. 하우징(11) 내에 담긴 마이크로폰 요소(17)은 일차적으로 사용자에 의해 발생된 음성진동을 탐지한다. 따라서 하우징(11)은 도시된 바와같이 스피커 엔드와 반대되는 마이크폰 엔드를 포함한다.

따라서 하우징(11)은 도시된 바와 같이 스피커 엔드와 반대되는 마이크로폰 엔드를 포함한다.

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)과 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. 가스킷에 의해 흡수되지 않으며 따라서 장착링을 통과하는 이들 진동은 마이크로폰 요소(81)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 조절 하므로써 물리적으로 조정될 수 있다.

백그라운드 음진동은 둘러싸는 환경과 하우징 및 케이싱을 통해 적어도 두개의 대향된 개구(22a)(22b)를 사용하므로써 소거된다.

사용자의 입으로부터 귀까지의 거리와 비교하여볼때 상당한 거리로부터 이동하는 음파는 동시에 각 개구(22a)(22b)에 도달할 것이다.

음향파는 각 개구에서 형성되며, 이들이 소거될때까지 마이크로폰 요소를 향해 전파된다. 따라서, 멀리 떨어진 음전달이 각 개구(22a)(22b)를 통해 들어가는 대향된 파의 중첩에 의해 효과적으로 소거된다. 여러개의 개구는 유사한 음소거로 제3도에서 도시된 바와 같이 마이크로폰 요소의 각 측면에서 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 하우징내에 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 음격리수단으로서 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.

바람직한 가스켓 형상으로 사출성형될 수 있는 연질중합체, 크레톤은 음을 흡수하는 놀랄만한 성능을 갖는다. 이는 본 발명 실시예에서 사용되는 음 흡수재로서 바람직한 조성물이 될수 있다.

이같은 문제는 스피커요소(13)과 마이크로폰요소(127)이 근접하여 있기 때문에 듀플레스 동작시에 중요하다. 이와 같이 근접한 거리에 있는때, 스피커요소와 관련된 진동은 대개 하우징으로 전달되며 마이크로폰요소(17)로 즉시 공급된다.

사운드 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 이같은 진동에너지는 고리를 이루며 재순환되는 스피커의 음성을 나타낸다. 이것이 통상적으로 일어나는 피이드백을 발생시킨다.

이와 같은 격리링(50)은 스피커로 보내지게될 주파수 이하의 특정 주파수 범위로 선택되어 스피커를 음향학적으로 격리시키는 재료로 만들어진다. 하우징의 정면 엔드(36)에서 스피커를 위치 시키는 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 듀플레스 동작이 피이드백없이 용이하게 된다.

제3도는 마이크로폰이 마이크로폰 격실(47a,47b)을 포함하는 하우징(46)내에 위치하는 본 발명의 두번째 실시예F- 설명한다. 능동 마이크로폰요소(48)는 지지가스켓(51)내에 위치하는 단단한 케이스(49)내에 매달리게된다. 이같은 지지 가스켓은 제2도와 관련하여 논의된 링(28)과 유사한 기능을 수행한다. 그러나 이 경우에, 가스켓은 링(28)의 소거와 유사한 바람직한 잡음소거를 수행하는 단일의 사출성형 컴포넌트이다. 이것이 하기에서 상세히 설명된다.

마이크로폰 격실은 주변 음파를 마이크로폰 요소로 보내도록 동작하는 음 전송부를 형성하는 하우징내 적어도 두 개의 개구(52)(53)을 포함한다. 이같은 단방향성 기술이 상기에서 논의되었다. 본 실시예는 마이크로폰 요소(48)로 주변음파를 보내도록 동작하는 음 전송부를 형성하는 적어도 세 개의 개구 (52a,52b 및 53)를 포함한다. 이들 개구들중 적어도 두개(52a,52b)가 능동요소(48)에 의해 규정된 한 중간평면위 상측면내에 위치한다. 남아있는 개구(53)는 앞서 논의된 바와 같이 먼 백그라운드 음을 나타내는 음향파의 소거를 가능하게 하기위해 중간평면의 맞은편 측면에 있는 하우징내에 위치한다.

설명된 실시예는 한 공동평면(55)내 세 개의 개구(52a)(52b)(53)를 위치시킨다. 이는 바람직하지 않은 백그라운드 잡음의 소거를 향상시키기 위해 능동소자의 두 측면으로부터 한 공통파면의 전파를 촉진시킨다. 이같은 공통평면은 마이크로폰 소자의 한 중앙축을 이상적으로 포함하여 중간평면의 양측면으로부터 전파된 파면의 가장 강한면이 능동의 마이크로폰 요소(48)의 중앙부에 도달하도록 한다.

이와 유사하게, 하우징의 상부에 위치하는 두 개구(52a)(52b)는 마이크로폰 소자에 대하여 대향측면과 한 공통된 수직높이에 위치하는 것이 바람직하다. 나뉘어진 개구의 이같은 구성은 백그라운드 음파의 더욱 완벽한 소거를 가하게 하는 파면의 형성을 더욱 가능하도록 한다. 이와 같이 쪼개진 개구의 구성은 마이크로폰 케이스의 공간을 줄이도록 하며, 원만하고 연속된 상부표면(56)(제6도)을 제공하므로써 하우징으로 개선된 심미적 외관을 제공한다.

각 개구(52a)(52b)(53)을 통해 전파되는 백그라운드 잡음에 대한 공통된 크기를 유지시키기 위해, 중간평면의 한 측면상에서 모든 개구의 총 개구크기가 중간평면의 맞은편 측면상에서 모든 개구의 총 개구 크기와 같도록 함이 바람직하다.

따라서, 원형개구(53)의 표면적은 두 장방형 개구(52a)(52b)의 표면적과 대략 동일하다.

하우징의 기하학적 형상의 변경은 개구 구성과 양의 선택에 영향을 미침이 가능하다. 장방형 박스로 구성된 하우징과 마이크로폰 격실을 제공함과 관련하여서, 제2도에서 도시된 바와같은 맞은편의 단일 개구를 사용하는 것과 비교할때 놀랄 만한 개선을 제공한다. 제3도의 실시예에서, 박스의 상부면은 대향된 긴 에지를 가지며 이같은 에지는 상부벽(56)을 대향된 수직 측면부(57)(58)으로 연결시키는 굴곡된 또는 각이진 측면벽으로 형성된다.

대향된 각이진 측면벽 각각에서의 두 개구(52a)(52b)는 백그라운드 신호를 보다 효과적으로 소거하므로써 필요한 신호의 명료함을 향상시킨다. 다수의 개구(52a)(52b) 및 (53)에 의해 실시되는 단 방향성 마이크로폰 기술을 사용하므로써 백 그라운드 신호를 필터한 뒤, 본 발명에 피이드백을 효과적으로 피하기 위해 마이크로폰 소자를 하우징내에서 발생된 기계적 진동으로부터 격리시킴을 필요로 한다. 이는 지지링(28)을 갖는 제1도 실시예에서 달성된다. 제3도의 실시예는 한 개선된 구성으로서 이는 하우징과 마이크로폰 케이스 사이의 브리지를 형성하여 그 둘레에 위치하는 한 지지 가스켓을 사용하고 능동요소(48)를 담고 있다.

지지 가스켓(51)은 하우징으로부터 수신된 음 진동을 흡수하거나 분산시키도록하며, 다음에는 마이크로폰 요소(48)로 전달된 남아있는 진동을 소거시키도록 하는 독특한 구성과 조성물을 제공한다. 이같은 구성은 하우징 내측표면(81)과 밀접하게 접촉하도록 구성된 바깥측 원주위(80)을 포함한다. 이같은 접촉은 파 소거가 능동요소(48)에서 발생하도록 하우징 진동의 균일한 전송을 얻을 수 있을 정도로 충분하여야 한다.

도시된 실시예에서, 가스켓의 바깥측 원둘레(80)와 하우징의 내측표면(81)은 접착재의 필요없이 마이크로폰 격실내 가스켓을 위한 한 고정위치를 정하기 위해 대향하도록 놓여진 비원통형 구성을 갖게된다. 가스켓과 하우징 사이에 접착제를 사용하지 않음은 이같은 접착제가 단단하거나 깨지기 쉽게 되기 때문에 그리고 진동에너지를 줄이거나 흡수하는데 효과적이지 못하기 때문에 중요하다. 하우징내에 가스켓을 고정시키기 위해 비원통형 구성을 사용하는 것은 홈내에 삽입시킴(tongue-in-groove)방식으로 동작하며 하우징의 대향측면(46a)(46b) 사이의 단단한 가스켓 압축을 가능하게 한다.

하우징 사이의 접촉표면의 도시된 구성은 대체로 오목한 거스올 보여질 수 있으며 가스켓의 바깥측 원주위는 대체로 볼록하여서 가스켓이 하우징의 오목한 구성내에 위치하여질 수 있도록 한다. 특정한 비원통형 접촉구성은 원통형이지만 상측(83) 및 하측(84)부에 연결된 한 중앙부(82)를 포함한다. 원주위의 이들 부분은 원통형 중앙부의 상부(85)와 저부(86) 가장자리와의 접합부를 형성하는 한 가장 자리에서 더욱 큰 직경들을 가지며 원통형 중앙부 평면으로부터 뻗어있는 나머지 가장자리(87)(88)에서 더욱더 작은 직경들을 갖는다. 마찬가지로 하우징의 내측 표면은 각각의 오목하고 볼록한 접촉표면(81)(80)을 형성시키기 위해 원통형 표면(105)과 원주령표면(106)(107)을 갖는 거울상으로 같은 구성을 갖는다.

이들 접촉표면들이 앉혀진 위치로 제3도 및 제4도에 도시된다. 작은 환상의 공동 또는 갭(89)은 하우징을 갖는 가스켓의 접촉을 상측(83)과 하측(84) 섹션으로 나누는 절연의 공동링을 형성하기 위해 가스켓과 하우징 사이에서 가스켓의 바깥측 원주위 둘레에 중심에 배치된다. 중앙부(82)를 통하여서 보다는 가스켓의 표면 상측(83)과 하측(84)을 통해 음파를 전파시키는 것이 바람직할 수 있다. 하우징과 가스켓의 접촉표면에 대한 다른 구성은 본원 명세서에서 제공된 본 발명의 가르침에 따라 만족스럽게 작용되지 않는다.

이들 본 발명 가르침의 중요한 특징은 마이크로폰 케이스에서 두개의 분리된 원주위 접촉점(101)(102)을 규정하는 가스켓 내측 원주위(100) 제공을 포함한다. 링(28)에서와 같이, 이들 접촉표면(101)(102)들은 능동요소(48)를 포함하는 한 평면의 대향된 측면상에서 이로부터 각각 동일한 거리에 있다. 이들 표면들은 잔존하는 진동의 전달접촉을 마이크로폰 케이스내로 제공하며, 이들이 다음에 능동요소(48)로 전달된다. 능동소자로부터의 이들 표면들의 등거리 간격 결과로 이들이 맞은편 위상에 있기 때문에 동시에 도달한뒤 소거된다.

가스켓의 내측 원주위가 가스켓의 내측 원주위 둘레에서 가스켓과 마이크론 케이스 사이에서 중앙에 배치된 환상의 공동(103)을 포함한다. 이는 능동의 마이크로폰 소자를 포함하는 평면으로부터 각각 등거리에 있는 상측과 하측 섹션으로 케이스와이 가스켓 접촉을 나누는 절연의 공동링을 형성시킨다. 비록 가스켓의 내측 원주위 상측과 하측섹션이 원둘레에서 마이크로폰 케이스 둘레에 연속된 접속으로 각각 도시되기는 하였으나, 원주위에서 불연속 접촉점들을 갖는 것이 가능하며 능동소자에서 같은 소거를 달성시킨다. 따라서 마이크로폰/가스켓 속의 다른 구성이 생각될 수 있으며, 각각의 접촉표면(80)(81)이 완전한 접촉을 이루는 한 구성을 포함한다.

제1도와 3도에서 도시된 장치가 하우징으로부터 도달되는 원하지 않는 음진동을 분산시키고 소거시킬 수 있기 때문에, 장치의 일부로서 삽입된 스피커와 함께 동작할 수 있다. 따라서, 스피커 공동(110)에는 장치의 스피커 엔드(111)가 제공된다. 스피커 엔드는 마이크로폰 격실(47) 맞은편에 있는 하우징 엔드(112)에서 장착되도록 구성된다. 스피커 리이드(113)는 상기 장치로 그리고 상기 장치로부터의 신호를 처리하는 회로로 스피커를 연결시키도록 제공된다. 이들 리이드들은 케이블 막이(116)와 칼라(115)를 통해 하우징을 나온다. 이와 유사하게, 마이크론은 리이드(117)에 의해 처리회로에 연결된다. 장벽벽(120)은 각각의 마이크로폰(47)가 스피커 격실을 분리시킨다.

도 3 및 도 4 에서 도시된 바와같이 마이크로폰 요소(48)는 처리를 위해 마이크로폰 요소(48)로부터 오디오 처리로 신호 출력을 전달하기 위해 적어도 하나의 마이크로폰 리이드(117)를 갖는 처리회로로 전자적으로 결합된다. 스피커는 마이크로폰과 스피커 요소를 함께 리이드에 전기적으로 연결시키지 않고, 적어도 하나의 스피커 리이드(113)를 갖는 처리회로로 연결된다. 듀플렉스 동작에서, 마이크로폰 요소가 내장된 스피커 요소에 직접 연결되는 종래기술의 보청기와 전화기와는 반대로 신호출력이 마이크로폰 요소(48)로부터 스피커로 직접 공급 되지 않는다.

하우징은 제3도에서 도시된 바와 같이 두 부분으로 사출성형될 수 있다. 가스켓(51), 마이크로폰 및 연결도선은 수신채널(81) 내에 위치한 가스켓과 함께 정해진 위치에 놓여지며 두 절반들이 스피커 엔드(111)와 함께 접착된다. 마이크로폰 요소는 수신채널의 구성 이유에 의해 마이크로폰 격실내에서 적절한 관계로 자동으로 위치하게된다. 마이크로폰 격실은 대략 같은 체적(47a)(47b)의 두부분으로 나뉘어진다. 이같은 요소는 마이크로폰 요소(48)에서 일어나는 소거효과에 대한 균형을 가져다 주도록 한다.

제12도는 듀플렉스 동작을 가능하게하는 전화기 수화구 일부로서 마이크로폰과 스피커 신호를 처리하기 위해 효과적인 샘플회로이다. 이 분야에 통상의 지식을 가진자라면 마이크로폰 또는 스피커와 마이크로폰 결합장치와 관련하여서 다른 회로가 사용될 수도 있음을 이해할 것이다.

제13도는 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 제 4,930,156 호에서 공개되며 제3도에서 도시된다. 이같은 시스템의 추가설명이 상기 미국특허에서 제공된다.

본 발명은 모드 스위칭장치(63)을 사용하므로써 이와같은 스탠다스 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(58)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 제3도에서 인용된 바와 같은 스피커/마이크로폰 조합장치(80)으로 전달된다. 상호연결 리드(78)은 이같은 듀플렉스 전화시스템으로 무선모드를 제공할 수 있는 무선 주파수 송신기/수신기에 의해 사용될 수 있음이 분명하다. 이와 유사하게, 본 발명은 제14도에서 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.

제14도에서 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 입 사이에서 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 89-90%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, 제15도는 음성을 인식할 수 있는 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터(90)을 갖는 음성명령 사용을 설명한다. 음성명령은 컴퓨터의 뒤에서 도시되지 않은 컴퓨터 모뎀내의 적절한 신호를 증폭하고 공급하는 제어회로(93)내로 도선(92)에 의해 연결된 본 발명의 이어(ear) 마이크로폰(91)을 통해 공급된다. 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 회의 호출에서 토의할 수 있으며 바람직한 동작을 실행하고 수행하기 위해 컴퓨터로 음성명령을 즉시 제공할 수 있다. 이는 조작자의 스테이션과 관련된 환경 잡음에 대한 걱정없이 핸드-프리 모드로 달성된다. 이같은 시스템은 상호통신을 위해 이동할 수 있도록 만들어지기도 하며 오퍼레이터는 오피스 빌딩 주위에서 이동하며 이 때의 오피스 빌딩은 마이크로셀 통신시스템으로 구성된다. 이 경우에, 제 4 도에서 도시된 바와 같은 일시적인 시스템이 섹션에서 섹션으로 이동하게될 오퍼레이터에 의해 사용되게될 것이다. 이때 오퍼레이터는 다양한 마이크로셀을 단일의 통신 네트워크내로 연결시키는 공통된 주파수로 직접 통신한다. 이경우에, 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. 이와같은 시스템은 이동할 수 있는 오퍼레이터에게 그리고 여러가지 작업을 달성하고 여러사람과 통신하기 위해 손을 자유롭게 놀리는 오퍼레이터에게 커다란 융통성을 제공한다.

도 16 은 하우징(185)은 정면방향 단부에서 스피커 요소(186)를 지지하며 배면방향 마이크로폰 단부에서 마이크로폰 케스팅(187)과 연결된다. 스피커는 종래타입의 압전 수정이다. 이 실시예에서, 마이크로폰 요소(188)는 앞서 제공된 설명에 따라 멀리 떨어진 음파에 대하여 개구(189a),(189b)가 음상쇄를 제공하도록 수직방향으로 방향이 결정된다. 이같은 실시예는 이동음파의 거리가 마이크로폰 요소와 더욱 동일하므로 잡음상쇄를 제공하는 몇가지 장점을 제공한다.

도 17 은 마이크로폰(195)가 하우징(196)내에 스피커 요소없이 제공된 한 실시예를 도시한 것이다. 이같은 하우징은 주변환경과 통하는 관형보어(198)을 갖는 마이크로폰 격실(197)을 포함한다. 마이크로폰 요소(195)는 보어의 단부 가까이, 보어개구(198)를 통과하는 유사한 음파와의 간섭을 위한 반대의 음파 엔트리를 제공하는 개구(199) 가까이에 위치한다. 이같은 구조는 관형보어가 탐지되어질 음소스를 향하도록 하므로써 방향성 민감도를 제공한다. 음성픽업을 위한 방향성 민감도를 향상시키기 위해, 관형보어가 사용자의 입을 향해 아래를 향하도록 된다. 전기적 접촉(130)(131)은 또다른 처리를 위한 신호경로를 제공한다.

마이크로폰 요소(17)는 단일 방향성과 민감도를 포함한다. 하우징(11)은 도 1 의 화살표(2)를 따라 주요축을 포함한다. 이 주요축은 마이크로폰 요소(17)의 단일 방향성이 축(2)에 대하여 횡단하도록 연장된다. 스피커 요소(13)는 방향성(14)을 가지며, 마이크로폰 요소(17)는 하우징(11)내에 장착되어 마이크로폰 요소의 단일 방향성이 스피커 요소(13)의 방향성을 가로질러 연장되어 마이크로폰 요소(17)가 사용자의 입을 향하도록 한다.

도 18-20과 관련하여, 본 발명의 주요특징은 사용자의 음성이나 사용자의 정면에서 발생되는 다른 음 소스와 같은 마이크로폰 사용자 정면에서 발생되는 음의 개선된 픽업을 위한 마이크론 방향성 민감도를 향상시키기 위한 방법을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 한가지 특징은 단일의 특정 방향으로부터 오는 사용자의 음성을 효과적으로 수신하고 다른 방향으로부터 오는 다른 잡음은 제거시키는 귀장착 마이크로폰과 그 이용방법을 제공하는 것이다. 이에 의하여 사용자의 음성은 마이크로폰에 의해 깨끗하게 전송되며 다른 잡음은 비교에 의해 일정 수준으로 줄어든다. 본 발명의 주요원리는 당해분야에서 잘 알려진 극성 패턴으로 측정되는 마이크로폰 장치의 원형 민감도 프로파일을 변경시키는 마이크로폰을 사용하는 방법을 제공하는 것이다.

도 18A, 19A 및 20A 는 본 발명의 원리에 따라 만들어지고 사용된 귀장착 마이크로폰 장치의 극성 패턴을 도시한 도면으로서, 각 경우에 귀장착 마이크로폰 장치가 마네킹 시뮬레이터 오른쪽 귀에 위치하며 측정위치에서 62 dB SPL인, 장치로부터 120cm가 떨어진 외부의 스피커 음 소스의 영향을 받으며, 신체의 중심축을 중심으로 회전하는 시상봉합 면에서 상기 측정이 이루어지는 극성 패턴도를 도시한 것이다.

같은 장치가 도 18B, 19B 및 20B에서 각각 도시된 바와같이 같은 사운드 소스 및 거리로 그러나, 마네킹 시뮬레이터의 귀에 장착되지 않은 채로 시험되었다.

본 발명은 귀에 장착되는 마미크로폰의 민감도 프로파일은 변경시켜서 마이크로폰의 개선된 방향성과 민감도를 제공하도록 하는 새로운 목적을 달성하고자 하는 것이며, 이를 달성시키는 방법은 민감도 극성 패턴 프로파일을 수정시키는 의도된 목적에 부합하며 만족스러운 것으로 검사되었다. 도 18A, 19A, 20A를 도 18B, 19B, 20B와 각각 비교하여보면 알 수 있듯이, 본원 명세서에서 설명된 바의 귀착용 마이크로폰은 사용자의 귀에 장착되어 마이크로폰 요솔르 사용자의 헤드에 근접하여 위치시키도록 하며, 하우징과 사용자의 헤드가 협동하여 마이크로폰 요소의 민감도 프로파일을 변경시켜서 민감도의, 극성패턴이 사용자의 정면에서 발생되는 음(사운드)과 관련하여 향상되도록 한다.

본 발명에 의해 달성되고, 도 18-20에서 도시된 바와같은 비교검사는 사용자 자신의 음 또는 다른 사운드(음) 소스와 같은 사용자의 정면에서 발생되는 어떠한 음도 다음의 방법에 따라 사용되기만 하면 마이크로폰에 의해 깨끗하게 픽업되며 전송되고 다른 잡음들의 수준이 줄어듦을 설명해준다.

(a) 사용자의 귀에서 하우징을 장착하기 위한 지지 구조를 갖는 하우징을 선택하고,

(b) 하우징내에 마이크로폰 요소를 장착하며,

(c) 사용자의 귀에 하우징과 마이크로폰 요소를 장착하며 마이크로폰 요소가 사용자의 헤드 가까이에 위치하므로써 하우징과 사용자의 헤드가 협동하여 하우징이 귀에 장착되지 않은때 제공되는 정도보다 크게 사용자의 정면에서 발생되는 사운드에 대하여 상기 마이크로폰 요소의 방향성과 민감도를 개선시키도록 마이크로폰 요소의 민감도 프로파일을 변경시키고, 그리고

(d) 마이크로폰 요소로부터의 신호 출력을 처리를 위한 오디오 회로로 결합시킨다.

본원 명세서에서 설명되는 바와같이 사용자의 귀에서 하우징과 마이크로폰 요소를 장착시키는 특징은 도 14-15 와 관련하여 도시된 바와같이 하우징과 마이크로폰 요소 모두가 사용자의 입보다는 귀에 가까이 위하는 것으로 해석될 것이다. 따라서, 도 17 에서 도시된 귀 마이크로폰 장치의 경우에서도, 관형의 보어 구조(197,198)는 사용자의 입을 향하도록 되고 마이크로폰 요소(195)는 비록 그같은 요소(195)가 관형보어(197,198)내 어느곳에 위치한다 하여도 아직 사용자의 입보다는 귀 가까이에 있을 것이므로 사용자의 귀에 장착되는 것으로 말하여진다.

사용자의 헤드는 귀-마이크로폰 장치가 귀, 바람직하게는 귓구멍에 장착되는 때 마이크로폰 민감도의 극성 패턴 프로파일에 큰 영향을 미친다. 도 18A, 19A 및 20A에서 도시된 민감도의 극성 패턴을 만들기 위해 귀-마이크로폰의 방향성 민감도를 향상시키는 방법에는 많은 장점이 있다. 가령, 귀 마이크로폰이 멀리있는 사용자(보청기를착용하지 않은)와 대화하기 위해 스피커에 전기적으로 결합된다면, 멀리 떨어져 있는 사용자에게 전달된 음성이 가까이에 있는 사용자(마이크로폰 착용자)와의 사적인 대화의 형태로 나타나게 될 것이다. 가까이에 있는 사용자와 멀리에 있는 사용자 사이의 대화에는 주의를 산만하게 하는 요소가 거의 없다. 또한, 백그라운드 잡음의 제거는 귀장착 마이크로폰에 의해 전달되는때 가까이에 있는 음성질을 개선시킬 것이다.

도 18-20에서 극성 패턴 설명은 상기에서 설명된 사용방법이 60도에서 330도 범위에 있는 중심축에서 벗어난 사운드를 제거하는때 매우 효과적이다. 시험에서 사용된 마이크로폰 요소는 당해 기술분야에서 알려진 바와같은 단일방향의 마이크로폰 요소로서 그러나 마이크로폰 장치의 방향성이 마네킹 시뮬레이터 귀에 장착되지 않는때 전방향성 특징을 갖는 것으로 도 18B, 19B 및 20B에 의해 도시된다. 따라서 이같은 사용방법은 민감도 프로파일을 변경시키켜서 도 18A, 19A 및 도 20A의 극성 패턴에 의해 도시된 바와같은 방향성을 향상시키도록 하는 목적을 달성하며, 상기 도면에서의 극성 방향성은 통상의 지식을 가진자가 알 수 있듯이 전방향성이 훨씬 부족하고 방향성의 카디오드(cardioid)표시를 매우 가깝게 본뜬다.

도 19-20에서는 본 발명의 목적이 500Hz 에서 3,000 Hz 까지의 광대역 주파수 범위 사운드로 달성될 수 있음이 도시된다. 상기 설명에 따라, 음성 주파수 또는 사운드 소스와 마이크로폰 장치 사이의 거리에 관계없이 사용방법 자체가 본원 명세서에서 도시되고 설명된 바와같이 방향성의 향성된 극성 패턴을 달성시키기 때문에 특정 마이크로폰 요소가 단일 방향성 또는 전방향성 디자인에 관계없이 본 발명이 달성될 수 있음을 이해할 것이다.

비록 바람직한 실시예와 특정한 실시예가 공개되었으나, 설명된 실시예들로부터의 다양한 변경이 개발될 수 있기도 하다. 가령, 제11도에서 도시된 바와 같은 실시예는 마이크로폰의 방향성 민감도를 증가시키기 위해 상부(121)내에 있는 세개 또는 네 개의 구멍(120)을 사용하는 것이 적합할 수도 있다. 명백히하건데, 제3도의 두 개구는 각 개구를 연결시키는 한 라인을 따라 일차적인 방향성 민감도를 갖는다. 하우징과 마이크로폰 격실의 상부 또는 저부 둘레의 개구를 증가시키므로써 더욱더 큰 방향성 민감도가 개발될 수 있다.

마이크로폰이 귀에 장착되지 않은때 제공되는 것보다 사용자의 입을 향하여 마이크로폰 엘리먼트의 방향성과 민감도를 개선한 귀착용 마이크로폰을 제공하는 것이다.

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

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

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

본 발명의 또다른 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 또다른 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 또다른 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.

언급되지 않은 목적은 귀에서 지지되기 위해 구성된 귀-착용 마이크로폰 장치의 특정 실시예에서 실현된다. 마이크로폰 장치는 사용자의 귓구멍에 장착된 한단부에 구성된 하우징내에 있는 한 마이크로폰 요소를 포함한다. 하우징이 그와 같이 장착되는때 마이크로폰 요소는 사용자의 머리 가까이에 위치하여 하우징과 사용자의 헤드가 하우징과 마이크로폰 요소가 귓구멍에 장착되지 않은때 제공되는 것보다 사용자의 입을향해 더욱 크게 마이크로폰 요소의 방향성과 민감도를 향상시키도록 하우징과 사용자의 헤드가 협동하여 마이크로폰의 민감도를 협동하여 변경시키도록 한다. 이는 사용자 음성의 픽업을 향상시킨다. 스피커 요소는 귀장치내에 포함될 수 있으며, 하우징과 마이크로폰 사이의 가스켓 브리지에 의해 피이드백을 피하기 위해 기계적으로 결합이 해제될 수 있다. 이같은 시스템은 전 듀플렉스로 동작하며 컴퓨터 모뎀, 전화기 네트워크 및 다른 통신 시스템을 통하여 사용자에 의해 핸드-프리 통신 및 직접적인 음성명령을 가능하게 한다.

이들 목적은 스피커 엔드와 마이크로폰 엔드를 가지는 하우징을 포함하는 통신시스템에서 사용하기 위한 귀장치에서 실현되며, 상기 스피커 엔드는 동작중에 귓구멍으로 들어가는 구조를 포함 시키지 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 민감도를 간섭하는 바람직하지 않은 주파수를 선택적으로 격리시키기 위해 스피커 요소와 하우징 사이에서 결합된다.

마이크로폰 요소는 격실내에서 폐쇄되고 하우징에 의해 두 개골과의 접촉으로부터 분리되도록 하는 위치에서 하우징의 마이크로폰 엔드에서 장착된다. 이같은 마이크로폰 격실은 사용자의 두 개골 가까운 위치와 비교할때 먼거리로부터 격실로 들어가는 마이크로폰 요소에서의 음향파를 취소하기 위한 수단을 포함한다. 마이크로폰 요소로부터 오디오 회로로 신호출력을 결합시키기 위한 수단이 제공된다. 백그라운드 잡음과 먼 신호의 취소를 제공하기 위해 하우징내 다수의 개구를 제공하기 위한 실시방법이 설명된다.

Claims (19)

1. (a) 사용자의 귀에서 하우징을 장착하기 위한 지지 구조를 갖는 하우징을 선택하고,

   (b) 하우징내에 마이크로폰 요소를 장착하며,

   (c) 사용자의 귀에 하우징과 마이크로폰 요소를 장착하여 마이크로폰 요소가 사용자의 헤드 가까이에 위치하므로써 하우징과 사용자의 헤드가 협동하여 하우징이 귀에 장착되지 않은때 제공되는 정도보다 크게 사용자의 정면에서 발생되는 사운드에 대하여 상기 마이크로폰 요소의 방향성과 민감도를 개선시키도록 마이크로폰 요소의 민감도 프로파일을 변경시키고, 그리고

   (d) 마이크로폰 요소로부터의 신호출력을 처리를 위한 오디오 회로로 결합시키는 단계들을 포함하는 마이크로폰 사용자의 정면에서 발생된 사운드의 개선된 픽업을 위해 마이크로폰의 방향 민감도를 개선시키기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(b)가 하우징내에 단일방향 마이크로폰 요소를 포함하고, 상기 마이크로폰 요소가 단일 방향 및 민감도를 가지며, 단계(c)가 하우징 및 마이크로폰 요소를 더욱더 장착하여 상기 마이크로폰 요소의 단일 방향이 사용자의 입을 향하도록 하고 따라서 하우징이 귀에 장착되지 않는때 제공되는 때 보다 크게 사용자의 입에 의해 발생된 음에 대하여 상기 마이크로폰 요소의 방향성과 민감도를 개선할 수 있도록함을 특징으로 하는 마이크로폰의 방향 민감도를 개선시키기 위한 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 단계(a) 및 (b)가 주요 축을 갖는 하우징을 선택학 하우징내에 마이크로폰 요소를 장착시키어 마이크로폰 요소의 단일 방향성이 하우징 축에 대하여 횡단하여 연장되므로써 사용자의 입을 향하도록 마이크로폰 요소의 방향성을 제공함을 특징으로 하는 마이크로폰의 방향 민감도를 개선시키기 위한 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 단계(b)가 하우징내에 마이크로폰 요소를 장착시킴을 더욱더 포함하여 마이크로폰 요소의 단일 방향성이 하우징 축에 직각으로 연장되도록 함을 특징으로 하는 마이크로폰의 방향 민감도를 개선시키기 위한 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 단계 (a),(b) 및 (c)가 마이크로폰 요소로부터 외측을 향하여 연장되고 개방된 말단부에서 종료하는 개방된 관형 부재를 포함하는 하우징을 선택함을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 마이크로폰의 방향 민감도를 개선시키기 위한 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 단계 (a),(b) 및 (c)가 하우징과 관형 부재를 선택함을 더욱더 포함하여 하우징과 마이크로폰 요소가 사용자의 귓구멍에 장착되는때 상기 관형 부재가 사용자의 입을 향하도록 구성되므로써 사용자 음성의 개선된 픽업을 위해 마이크로폰의 방향성 민감도를 제공함을 특징으로 하는 마이크로폰의 방향 민감도를 개선시키기 위한 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 단계(a)가 스피커 단부와 대향의 마이크로폰 단부를 포함하는 하우징을 선택하고, 스피커 단부가 그 속에 형성된 한 스피커 개구를 포함하며, 단계(b)는 하우징의 마이크로폰 단부내에 마이크로폰 요소를 장착시킴을 더욱더 포함하고,

   (e) 마이크로폰 요소에 근접한 곳 스피커 개방부 하우징의 스피커 단부내에 스피커 요소를 장착시키는 단계를 더욱더 포함하며,

   단계(c)가 귓구멍에 하우징을 장착시킴을 더욱더 포함하고 스피커와 마이크로폰 요소가 사용자의 귓구멍에 있고 스피커 요소가 상기 귓구멍을 향하도록 위치함을 특징으로 하는 마이크로폰의 방향 민감도를 개선시키기 위한 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   (f) 마이크로폰 요소의 처리를 위해 마이크로폰 요소로부터 오디오 회로로 신호 출력을 전달시키기 위한 적어도 하나의 마이크로폰 리이드를 갖는 처리회로로 결합시키며,

   마이크로폰과 스피커 요소를 함께 리이드로 결합시키지 않고 적어도 한 스피커 리이드로 스피커 요소를 처리회로로 결합시키는 단계를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 마이크로폰의 방향 민감도를 개선시키기 위한 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   단계(a)가 상기 하우징과 마이크로폰 격실이 내향하는 상부 및 저부로서 마이크로폰 격실만큼 떨어져있는 중간 평면을 갖는 대향된 측면상에 의치하는 벽면을 포함하고, 그리고 적어도 두 개의 대향된 측벽을 포함하며, 상기 상부 벽면이 그 대향된 가장자리에서 대향된 측면벽의 상측 가장자리에 결합되어 하우징의 대향된 코더 구조를 형성하도록 하며,

   상기 하우징과 마이크로폰 격실이 주변 사운드 파들을 마이크로폰 요소로 보내도록 하는 사운드 전송 포트를 형성시키는 적어도 세 개의 개구를 더욱더 포함하고, 상기 개구중 적어도 두 개가 하우징의 코더 구조에 위치하여 상기 중간 평면중 한 면을 바라보도록 하고 상기 개구들중 적어도 또다른 하나가 하우징의 저부 벽면내에 형성되어 중간 평면의 마주하는 면을 바라보도록 하고 사용자의 입의 가까운 위치에서와 비교되는때 공기 전달을 통해 상당한 거리로부터 마이크로폰 격실로 들어가는 먼 백그라운드 사운드를 나타내는 음향파 취소를 가능하도록 하며, 단계(b)가 마이크로폰 요소를 마이크로폰 격실내에 장착시키어 상기 마이크로폰 요소가 상기 중간 평면내에 놓이도록 함을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 마이크로폰의 방향 민감도를 개선시키기 위한 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 단계(a)가 하우징을 선택함을 포함하고, 하우징과 마이크로폰 격실이 장방형 박스로 구성되며, 대향 측면 벽들의 상측 가장자리들이 상측 벽면에 대하여 대향된 각이 있는 측면벽으로 형성되는 첫 번째와 두 번째와의 대향하는 긴 가장자리를 포함하고,

    상기 각이 있는 측면 벽들이 하우징의 측면 벽에 의해 상호결합되어 상기 각이진 측면 벽들이 대향된 코너 구조를 형성하며 각각 저부 벽에 대하여 직교하는 각을 형성하도록 하고, 상기 적어도 두 개의 개구가 대향된 각이진 측면벽 각각에 위치함을 특징으로 하는 마이크로폰의 방향 민감도를 개선시키기 위한 방법.
11. 사용자의 귓구멍에서 하우징을 장착하기 위한 지지구조를 갖는 하우징,

    하우징과 마이크로폰 요소가 하우징이 장착되는때 사용자의 귓구멍에 있도록 하우징내에 장착된 마이크로폰 요소, 처리를 위해 마이크로폰 요소로부터 오디오 회로로의 신호 출력을 결합시키기 위한 수단을 포함하며,

    하우징이 마이크로폰 요소로부터 외측을 향해 연장되고 개방된 발단에서 종료되며, 하우징과 마이크로폰 요소가 사용자의 귓구멍에 장착되어 이에 의해 사용자 음성의 개선된 픽업을 위한 마이크로폰의 방향성 민감도를 제공하도록 하는때 상기 관형부재가 사용자의 입을 향하도록 구성되는 귀장착 마이크로폰 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 마이크로폰 요소가 단일 방향과 민감도를 갖는 단일방향 마이크로폰 요소를 포함하며, 하우징이 장착되도록 구성되어 상기 마이크로폰 요소의 단일방향이 사용자 입을 향하도록 됨을 특징으로 하는 귀장착 마이크로폰 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 하우징이 주요축을 포함하며, 마이크로폰 요소가 하우징 내에 장착되어 마이크로폰 요소의 단일 방향이 하우징 축을 가로질르도록 연장되므로써 사용자의 입을 향하는 마이크로폰 요소의 방향성을 제공하도록 함을 특징으로 하는 귀장착 마이크로폰 장치.
14. 제 13 항에 있어서, 마이크로폰 요소가 하우징내에 장착되어 마이크로폰 요소의 단일 방향이 하우징 축에 대해 수직으로 연장됨을 특징으로 하는 귀장착 마이크로폰 장치.
15. 제 11 항에 있어서, 하우징이 스피커 엔드와 대향하는 마이크로폰 엔드를 포함하며, 상기 스피커 엔드가 그속에 포함된 스피커 개구를 포함하고, 마이크로폰 요소가 하우징의 마이크로폼 엔드내에 장착되며, 상기 마이크로폰이 마이크로폰 요소에 근접한 곳 스피커 개구 하우징의 스피커 단부내에 장착된 스피커 요소를 더욱더 포함하고,

    상기 하우징이 스피커와 마이크로폰 요소가 사용자 귓구멍에 위치하고 스피커 요소의 방향이 상기 귓구멍을 향하도록 됨을 특징으로 하는 귀장착 마이크로폰 장치.
16. 사용자의 귓구멍에 하우징을 장착하기 위한 지지구조를 가지며 스피커 엔드와 반대편 마이크로폰 엔드를 포함하고, 스피커 엔드가 그속에 형성된 스피커 개구를 포함하는 하우징,

    상기 스피커의 개구에서 하우징의 스피커 단부내에 장착된 스피커 요소,

    하우징이 장착되는때 사용자의 귓구멍을 향하도록 위치하는 스피커 요소의 방향성을 갖는 사용자의 귓구멍에 스피커와 마이크로폰 요소가 있도록 스피커 요소 가까이에 마이크로폰 앤드내에 장착된 마이크로폰 요소,

    마이크로폰 요소와 이 마이크로폰 요소로부터 처리를 위한 오디오 회로로 신호출력을 전달하기 위한 처리회로로 상호 연결시키기 위한 적어도 한 마이크로폰 리이드, 그리고 스피커 요소와 처리회로를 상호연결시키며 마이크로폰과 스피커 요소가 상기 리이드에 의해 연결이 이루어지지 않게되는 적어도 하나의 스피커 리이드를 포함하는 귀에 장착되는 마이크로폰과 스피커 장치.
17. 제 16 항에 있어서, 마이크로폰 요소가 단일 방향과 민감도를 갖는 단일방향 마이크로폰 요소를 포함하며, 하우징이 장착되도록 구성되어 상기 마이크로폰 요소의 단일방향이 사용자 입을 향하도록 구성돔을 특징으로 하는 귀에 장착되는 마이크로폰과 스피커 장치.
18. 제 17 항에 있어서, 하우징이 주요축을 포함하며, 마이크로폰 요소가 하우징 내에 장착되어 마이크로폰 요소의 단일 방향이 하우징축을 가로질러 연장되어 마이크로폰 요소의 사용자 입을 향하는 방향성을 제공하도록 함을 특징으로 하는 귀에 장착되는 마이크로폰과 스피커 장치.
19. 제 18 항에 있어서, 마이크로폰 요소가 하우징내에 장착되어 마이크로폰 요소의 단일방향이 하우징축에 대해 수직이 되도록 함을 특징으로 하는 귀에 장착되는 마이크로폰과 스피커 장치.