(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドセットのイヤーピースのケーシング内に配置された音響ドライバによって音響的に出力される音を制御する方法であって、
前記ケーシングの外部の環境に音響的に結合された前記ヘッドセットのマイクロホンによって検出された音を表す信号を、所定の電圧レベルを超え、所定の変化率を超える電圧レベルの変化率を有する前記信号内のピークの発現を検出することに応じて圧縮するステップと、
ユーザの口の近傍に向けて前記ヘッドセット上に配置されたノイズキャンセル通信マイクロホンによって前記ヘッドセットのユーザの言語音を検出することに応答して、前記信号のゲインを低減するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記信号を圧縮するステップが、前記ピークが前記ヘッドセットの構成要素の入力に伝達されることを防止するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記ピークが構成要素の入力に伝達されることを防止するステップが、前記信号を増幅器の入力から切断するようにスイッチを操作するステップを含む、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記信号を圧縮するステップが、所定の期間中前記信号を圧縮するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記所定の期間が、再トリガ可能である、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記所定の期間が、発砲音に関連するピークを圧縮するために選択される、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記所定の電圧レベルおよび前記所定の変化率のうちの少なくとも一方が、発砲音に関連するピークを圧縮するために選択される、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記マイクロホンが、前記ヘッドセットのトークスルーマイクロホンである、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
通信ヘッドセットであって、
第1のケーシングと、
その中に配置された第1の音響ドライバと
を備える第1のイヤーピースと、
前記通信ヘッドセットの構造によって担持され、前記第1のケーシングの外部の環境に音響的に結合された第1のマイクロホンと、
前記第1の音響ドライバおよび前記第1のマイクロホンに結合されたオーディオ回路と、
前記通信ヘッドセットのユーザの口の近傍に向けて前記第1のケーシングに対して配置され、前記オーディオ回路に結合されたノイズキャンセル通信マイクロホンと
を備え、
前記オーディオ回路が、前記第1のマイクロホンによって検出された音を表す信号を受信し、前記第1の音響ドライバに出力を提供し、
前記オーディオ回路が、所定の電圧レベルを超え、所定の変化率を超える電圧レベルの変化率を有する前記信号内のピークの発現を検出することに応答して、前記信号を圧縮し、
前記オーディオ回路が、前記通信マイクロホンによって検出されている前記通信ヘッドセットのユーザによる音声のインスタンスに応答して前記信号のゲインを低減する、通信ヘッドセット。
【請求項１０】
前記信号を圧縮する前記オーディオ回路が、前記ピークが前記オーディオ回路の第2の構成要素の入力に伝達されることを防止する前記オーディオ回路の第1の構成要素を備える、請求項9に記載の通信ヘッドセット。
【請求項１１】
前記第1の構成要素としてのスイッチと、前記第2の構成要素としての増幅器とをさらに備え、前記信号を圧縮することが、前記増幅器の入力から前記信号を切断するように前記スイッチを操作することを含む、請求項10に記載の通信ヘッドセット。
【請求項１２】
前記信号を圧縮する前記オーディオ回路が、所定の期間中前記信号を圧縮する前記オーディオ回路を備える、請求項9に記載の通信ヘッドセット。
【請求項１３】
前記所定の時間に設定され得、前記信号を前記所定の期間中圧縮させるように動作され得、前記所定の期間の最中に前記所定の期間を再スタートするために再トリガされ得る再トリガ可能な単安定マルチバイブレータをさらに備える、請求項12に記載の通信ヘッドセット。
【請求項１４】
前記所定の期間が、発砲音に関連するピークを圧縮するために選択される、請求項13に記載の通信ヘッドセット。
【請求項１５】
前記所定の電圧レベルおよび前記所定の変化率のうちの少なくとも一方が、発砲音に関連するピークを圧縮するために選択される、請求項9に記載の通信ヘッドセット。
【請求項１６】
前記第1のマイクロホンが、トークスルーマイクロホンであり、前記オーディオ回路が、トークスルー回路を備える、請求項9に記載の通信ヘッドセット。
【請求項１７】
第2のケーシングと、
その中に配置された第2の音響ドライバと
を備える第2のイヤーピースと、
前記通信ヘッドセットの構造によって担持され、前記第2のケーシングの外部の環境に音響的に結合された第2のマイクロホンと
をさらに備え、
前記オーディオ回路が、前記第2の音響ドライバおよび前記第2のマイクロホンに結合され、前記オーディオ回路が、前記第2のマイクロホンによって検出された音を表す別の信号を受信し、前記第2の音響ドライバに出力を提供し、
前記オーディオ回路が、前記所定の電圧レベルを超え、前記所定の変化率を超える電圧レベルの変化率を有する他の信号内のピークの発現を検出することに応答して前記他の信号を圧縮する、請求項9に記載の通信ヘッドセット。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その開示が参照により本明細書に組み込まれている、Paul G. Yamkovoyによって2011年12月23日に出願された米国特許出願番号第13/336,207号の一部継続出願である。
【０００２】
本開示は、トークスルー(talk-through)オーディオを瞬間的に減衰させるために、ヘッドセットのトークスルーマイクロホンによって検出された急速に発現する(fast-onset)環境ノイズ音の発生を検出することに関する。
【背景技術】
【０００３】
そのユーザの耳に到達し、おそらく、ヘッドセットの1つまたは複数の機能(例えば、音楽を聴く、双方向通信に関与する、など)を使用するユーザの能力を妨げる環境ノイズ音を低減するノイズ低減ヘッドセットのこれまで以上に効果的な形態の出現により、ユーザが、他の人との会話を、ユーザの耳の少なくとも一方からその少なくとも一部を除去することなく行うことを可能にするように、何らかの方法で、ユーザの近傍の別の人の言語音がユーザの耳に依然として到達することを可能にする必要性が増加していることが確認されている。これは、他の環境音からそのような別の人の言語音を分離し、これらの音声音を、そのようなヘッドセットによって提供される任意の受動的ノイズ除去(PNR:passive noise reduction)または能動的ノイズ除去(ANR:active noise reduction)機能を介して、そのユーザの耳の方に通過させるために、1つまたは複数のフィルタリング技法を用いるそのようなヘッドセットに追加されている「トークスルー」(talk-through:TT)機能の導入につながっている。残念ながら、ANRとTT機能の両方の提供には、ある種の比較的速い発現時間を有する比較的大きな環境音(例えば、発砲音、爆発音、など)、または、比較的速い発現時間を有することによってそのような比較的大きい環境音に似ているパルスを作成する静電放電としてそのようなイベントから生じる電気ノイズから生じるオーディオ圧縮器の誤トリガから生じる困難が持続する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
トークスルーマイクロホンを有するヘッドセットは、トークスルーマイクロホンによって検出された音を表す信号を、所定の電圧レベル(正および/または負の電圧レベル、おそらくは、ゼロ電圧レベルのからの電圧の所定の大きさ)を超える信号内のピーク(正および/または負)の発生を検出するオーディオ回路に応答して圧縮し、それを、電圧レベルの所定の変化率を超える電圧レベルの変化率を用いて行うオーディオ回路を組み込み、圧縮の程度は、おそらく、ゼロ振幅またはその近傍(おそらくは、ゼロ電圧レベルまたはその近傍)への圧縮であり、圧縮の持続時間は、おそらく、所定の期間内にある間に再トリガ可能であり得る所定の期間に設定されるタイミング回路によって制御される。
【０００５】
一態様では、ヘッドセットのイヤーピースのケーシング内に配置された音響ドライバによって音響的に出力される音を制御する方法は、外部の環境をケーシングに音響的に結合するヘッドセットのマイクロホンによって検出された音を表す信号を、所定の電圧レベルを超え、所定の変化率を超える電圧レベルの変化率を有する信号内のピークの発生を検出することに応答して圧縮するステップを含む。
【０００６】
別の態様では、ヘッドセットは、内部に配置された第1のケーシングおよび第1の音響ドライバを含む第1のイヤーピースと、通信ヘッドセットの構造によって担持され、環境を第1のケーシングの外部の環境と音響的に結合された第1のマイクロホンと、第1の音響ドライバおよび第1のマイクロホンに結合されたオーディオ回路とを含み、オーディオ回路は、第1のマイクロホンによって検出された音を表す信号を受信し、第1の音響ドライバに出力を提供する。オーディオ回路は、所定の電圧レベルを超え、所定の変化率を超える電圧レベルの変化率を有する信号内のピークの発生を検出することに応答して、信号を圧縮する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１ａ】ヘッドセットの斜視図である。
【図１ｂ】ヘッドセットの斜視図である。
【図２ａ】図1aのヘッドセットの可能な電気的アーキテクチャの一部のブロック図である。
【図２ｂ】図1aのヘッドセットの可能な電気的アーキテクチャの一部のブロック図である。
【図３】ANRを組み込んだ図2aおよび図2bの電気的アーキテクチャの変形例の一部のブロック図である。
【図４ａ】図1bのヘッドセットの可能な電気的アーキテクチャの一部のブロック図である。
【図４ｂ】図1bのヘッドセットの可能な電気的アーキテクチャの一部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書で開示されるものおよび特許請求されるものは、様々なヘッドセット、すなわち、少なくとも1つの音響ドライバが耳の近傍に位置するように、ユーザの頭部にまたはその近くに着用されるように構築されたデバイス、および、多種多様な通信ヘッドセット、すなわち、双方向オーディオ通信を可能にするために、マイクロホンがユーザの口に向かって位置するように追加で構築されたデバイスに適用可能であることを意図している。一対の音響ドライバ(ユーザの耳のそれぞれに1つ)を組み込むヘッドセットの特定の実施形態がいくらかの詳細度で提示されているが、特定の実施形態のそのような提示は、例を通じて理解を容易にすることを意図しており、開示の範囲または特許請求の範囲のいずれかを限定するものとして見なされるべきではないことに留意すべきである。
【０００９】
本明細書で開示されるものおよび特許請求されるものは、能動的ノイズ除去(ANR)、受動的ノイズ除去(PNR)、または両方の組み合わせも提供するヘッドセットに適用可能であることを意図している。本明細書で開示されるものおよび特許請求されるものは、限定はしないが、内部通信装置システム(ICS:intercom system)、ラジオ、またはデジタルオーディオプレーヤーを含む様々なオーディオデバイスのいずれかにワイヤードおよび/またはワイヤレス接続を介して結合されることを意図したヘッドセットに適用可能であることを意図している。本明細書で開示されるものおよび特許請求されるものは、限定はしないが、首にまたはその近くに着用される、少なくとも1つのイヤーピースおよび物理的に別個のマイクロホンを組み込んだオーバーヘッド(over-the-head)ヘッドセット、ビハインドネック(behind-the-neck)ヘッドセット、ツーピースヘッドセット、ならびに、イヤーピースおよび/またはマイクロホンを組み込んだ帽子またはヘルメットを含む、ユーザの一方のまたは両方の耳の近傍に着用されるように構築された物理的構成を有するヘッドセットに適用可能であることを意図している。本明細書で開示されるものおよび特許請求されるものが適用可能であるヘッドセットのさらに他の実施形態は、当業者には明らかであろう。
【００１０】
図1aおよび図1bは、ICS、ラジオ、テーププレーヤー、デジタルオーディオプレーヤーなどのオーディオデバイスに結合されることを意図したヘッドセットの実施形態1000aおよび1000bを示す。ヘッドセット1000aは、双方向オーディオ通信で使用するための通信ヘッドセットであり、ヘッドアセンブリ100と、上部ケーブル200と、制御ボックス300と、下部ケーブル400とを組み込む。ヘッドセット1000bは、主にオーディオを聴くためのより単純なヘッドセットであり、より単純な形態のヘッドセット100および下部ケーブル400を組み込む。
【００１１】
両方のヘッドセット1000aおよび1000bのヘッドアセンブリ100は、それぞれが一対の音響ドライバ115のうちの1つを組み込む一対のイヤーピース110と、イヤーピース110を一緒に結合するヘッドバンド112と、一対のトークスルーマイクロホン185とを組み込む。ヘッドセット1000aのヘッドアセンブリは、さらに、フィードフォワードANRマイクロホン195と、イヤーピース110のうちの一方から延在するマイクロホンブーム122と、マイクロホンブーム122によって支持され、ノイズキャンセル通信マイクロホン125を組み込むマイクロホンケーシング120とを組み込む。イヤーピース110のうちの少なくとも一方のおよび/またはヘッドアセンブリ100の別の構成要素のケーシング内に、音響ドライバ115に電気的に結合された(および/または、ヘッドセット1000a内の通信マイクロホン125に結合された)オーディオ回路600がさらに組み込まれる。図示のように、ヘッドセット1000a〜bは、「オーバーヘッド」の物理的構成を有する。しかしながら、この特定の物理的構成の描写にもかかわらず、当業者は、ヘッドアセンブリ100が、イヤーピース110の1つのみ(および、対応して、音響ドライバ115の1つのみ)を有する物理的構成、ユーザの首の後ろの近くにイヤーピース110の間に延在することを意図した項バンド(napeband)を用いる物理的構成、および/または、バンドをまったく持たない物理的構成を含む、様々な他の物理的構成のいずれかをとることができることを、容易に認識するであろう。人間の耳の耳介の典型的なサイズに対するイヤーピース110の各々のサイズに応じて、イヤーピース110の各々は、「耳かけ(on-ear)」(一般的に、「耳載せ(supra-aural)」とも呼ばれる)または「アラウンドイヤー(around-ear)」(一般的に、「耳覆い(circum-aural)」とも呼ばれる)のイヤーカップの形態のいずれかであり得る。
【００１２】
ヘッドセット1000aの制御ボックス300は、制御回路700を組み込むケーシング330を組み込む。制御ボックス300は、また、ヘッドセット1000aのユーザがヘッドセット1000aによって実行される様々な機能の態様を手動で制御することを可能にする1つまたは複数の手動操作可能な制御装置335を組み込むことができる。制御ボックスは、さらに、制御回路700に結合された、バッテリ345用の少なくとも区画(図示せず)および/またはバッテリ345自体を組み込むことができる。対照的に、ヘッドセット1000bの上には、制御回路700、制御装置335および/またはバッテリ345(存在する場合)が、ケーシング110の一方または両方の中に組み込まれる。
【００１３】
ヘッドセット1000aの上部ケーブル200は、ヘッドアセンブリ100のイヤーピース110のうちの一方から制御ボックス300までの間に延在し、これらを結合する多導体電気ケーブルから主に作られる。そうすることで、上部ケーブル200の導体の少なくともサブセットは、ヘッドアセンブリ100のオーディオ回路600と制御ボックス300の制御回路700との間を結合し、これらの間で電気信号を伝達する。ヘッドセット1000aの様々な可能な変形例では、上部ケーブル200は、ヘッドセット1000aのユーザに都合のよいように、コイル状の形状に形成され得る。また、上部ケーブル200上には、加えて、上部ケーブル200がイヤーピース110のうちの一方に結合されるおよび/または上部ケーブル200が制御ボックス300のケーシング330に結合される1つまたは複数のコネクタ(図示せず)を組み込むことができ、それによって、上部ケーブル300を、ヘッドアセンブリ100のおよび制御ボックス300のうちの一方または両方から分離可能にする。対照的に、ヘッドセット1000bが制御ボックス300を組み込まないように、オーディオ回路600およびオーディオ回路700の両方がヘッドアセンブリ100の一部に組み込まれると仮定すると、ヘッドセット1000bは、また、上部ケーブル200を組み込まない。
【００１４】
下部ケーブル400は、ヘッドセット1000a上の制御ボックス300から延在する、またはヘッドセット1000b上のイヤーピース100のうちの一方から延在する別の多導体電気ケーブルから主に作られる。ヘッドセット1000a上では、ヘッドセット1000aが多種多様なオーディオデバイスに取り外し可能に結合されることを可能にするために、1つまたは複数のコネクタ490で終わる異なる変形例(2つの変形例が示されている)により、下部ケーブル400は、制御ボックス300から(1つまたは複数の導体480を介して)取り外し可能であり得る。ヘッドセット1000b上では、下部ケーブル400の単一変形例は、イヤーピース110のうちの一方に、より恒久的に結合され得る。下部ケーブル400の導体の少なくともサブセットは、制御回路700と、コネクタ490が結合され得る任意のオーディオデバイスの回路網との間を結合し、これらの間で電気信号を伝達する。様々な可能な変形例では、下部ケーブル400は、ヘッドセット1000のユーザに都合のよいように、コイル状の形状に形成され得る。
【００１５】
図1aにより具体的に示すように、ヘッドセット1000aは、それによって、ヘッドセット1000aのユーザがヘッドセット1000を介してワイヤレスデバイス980と付加的に対話することを可能にするために、おそらくは、ワイヤレス信号985(例えば、赤外線信号、無線周波数信号、など)を介してワイヤレスデバイス980(例えば、携帯電話、オーディオ再生/録音デバイス、双方向ラジオ、など)と結合されることを可能にするワイヤレストランシーバを組み込む1つより多くのオーディオデバイスに結合され得る。代替的にまたは追加的に、ヘッドセット1000aは、ユーザがワイヤードデバイス900によって提供されるオーディオを、ヘッドセット1000aを介して少なくとも聴くことを可能にするために、ヘッドセット1000aが何らかの形態の光学的または電気的に伝導性のケーブル配線995を介してワイヤードデバイス900(例えば、オーディオ再生デバイス、娯楽ラジオ、など)に結合されることを可能にする補助インターフェース(例えば、オーディオを表すアナログまたはデジタル信号を少なくとも受信するための何らかの形態のコネクタ)を組み込むことができる。制御ボックス300が手動操作可能な制御装置335を組み込む場合、手動操作可能な制御装置335は、ヘッドセット1000aのユーザが、ヘッドセット1000、ワイヤレスデバイス980、ワイヤードデバイス990、および、ヘッドセット1000aが下部ケーブル400を介して結合され得る任意のオーディオデバイスの間でオーディオの転送を調整することを可能にすることができる。対照的に、ヘッドセット1000bは、そのような能力を有するものとして具体的に示されていないが、そのような能力を有する代替の変形例は、確かに可能である。
【００１６】
図2aは、ヘッドセット1000aによって用いられ得る電気的アーキテクチャ2000aの可能な実施形態を示す。理解を容易にするために、ヘッドセット1000aは、オーディオデバイス9000に結合されているものとして示されており、オーディオデバイス9000は、この例では、航空機、軍用車両などの車両のICSまたはラジオなどの双方向オーディオ通信を可能にする通信デバイスである。説明を容易にするために必要なオーディオデバイス9000の部分のみが示されている。図1aと同様に、図2aは、ヘッドアセンブリ100の上部ケーブル200を介する制御ボックス300との結合を示し、制御ボックス300の下部ケーブル400を介するオーディオデバイス9000との結合を示す。図2aは、さらに、ケーブル200および400の各々の個別の導体を示す。
【００１７】
オーディオ回路600は、イヤーピース110の一方のみのケーシング内に完全に存在することができ、または、複数の部分に分割され得ることにやはり留意されるべきであり、これらの部分は、通信マイクロホン125を担持するケーシング120内、および/または、ヘッドセット1000aの構造内の他の場所の、(一対のイヤーピースを有するヘッドセット1000の変形例での)イヤーピース110の各々のケーシング内に分配される。したがって、オーディオ回路600は、議論の容易さのための単一のブロックで示されているが、これは、オーディオ回路600のすべてがヘッドセット1000aの構造の単一の場所内に必ず存在することを示すものとして受けとられるべきではない。
【００１８】
図示のように、電気的アーキテクチャ2000aでは、オーディオ左およびオーディオ右信号は、信号リターンとして機能する付随的な共通システムグランドと一緒に、オーディオデバイス9000と、音響ドライバ115の対応するものとの間に、ヘッドアセンブリ100内の導体、ケーブル200および400の導体、ならびに、回路600および700の一部を介して延在する。分離したオーディオ左およびオーディオ右信号の提供は、ヘッドセット1000aのユーザの耳へのステレオオーディオの提供を可能にする。また、図示のように、マイクハイ(mic-high)およびマイクロー(mic-low)信号は、オーディオデバイス9000と通信マイクロホン125との間に、同様に、ヘッドアセンブリ100内の導体、ケーブル200および400の導体、ならびに、回路600および700の一部を介して延在する。
【００１９】
当業者にはよく知られているように、広く行き渡った業界の慣習、および/または、特定の業界での政府規制は、双方向オーディオ通信をサポートするオーディオデバイスの特定の形態(例えば、オーディオデバイス9000によって表されるラジオまたはICS)が、バイアス電圧を必要とするいくつかのタイプのマイクロホンに対応するために、そのようなタイプのオーディオデバイスにヘッドセットマイクロホンを結合することに関連する導体にかけられるマイクロホンバイアス電圧を提供することをしばしば規定する。当業者にはよく知られているように、ICSまたはラジオにヘッドセットマイクロホンを結合する導体(例えば、図示の導体マイクローおよびマイクハイ)を、ICSまたはラジオにヘッドセット音響ドライバを結合する導体(例えば、図示の導体オーディオ左、オーディオ右、システムグランド)から完全に分離したものとして維持することが、ベストプラクティスだと考えられている。そのようなベストプラクティスの一部として、そのマイクロホンに関連する導体およびその音響ドライバに関連する導体の間の任意のグランド導体の任意の結合は、ICSまたはラジオにヘッドセットを結合する任意のケーブル配線の長さに沿って延在するグランドループの作成を回避する取組のために、(オーディオデバイス9000内の点線で示すように)ICSまたはラジオ内でのみ生じる。
【００２０】
さらに、所与の業界内でもいくぶんより少ない一貫性で、双方向オーディオ通信をサポートする様々な形態のオーディオデバイスは、ヘッドセットに、そのオーディオデバイスをそのヘッドセットに結合する少なくとも1つの他の導体(例えば、図示のような通信デバイス電力導体)を介して、電力を提供してもよく、またはしなくてもよい。そのような電力がそのように提供される場合、通常、そのヘッドセットの音響ドライバに関連する任意のグランド導体(例えばシステムグランド導体)が言及され、そのヘッドセットのマイクロホンに関連する導体の1つではない。先に図示し、論じたように、下部ケーブル400は、異なる形態の通信デバイス(すなわち、オーディオデバイス9000の異なるバージョン)に対応するために、異なるバージョンのコネクタ490を有する異なるバージョンの下部ケーブル400を許可するために、制御ボックス300から取り外し可能であり得る。当業者にはよく知られているように、オーディオデバイス9000に設けられ得るコネクタは、ヘッドセットへの電力の提供をサポートすることができ、またはしなくてよく、これは、異なるバージョンの下部ケーブル400で適応される違いの1つであり得る。
【００２１】
したがって、図示のように、制御回路700は、(下部ケーブル400の通信デバイス電力導体を介して)オーディオデバイス9000とバッテリ345の一方または両方から電力を提供される。他のベストプラクティスを踏まえて、バッテリ345のグランド導体も、典型的には、システムグランドに結合される。次に、上部ケーブル200の少なくとも1つのヘッドアセンブリ電力導体は、次いで、制御回路700に提供される電力を、任意のソースからオーディオ回路600に伝達する。ヘッドセット1000aは、限定はしないが、音響ドライバ115による音響出力のためにオーディオを増幅すること、通信マイクロホン125によって検出されたオーディオを予め増幅すること、1つもしくは複数の形態のANRを提供すること(したがって、オーディオ回路600とのANRマイクロホン195の可能な結合の点線の描写)、オーディオを送信および/もしくは受信するためにワイヤレストランシーバ(例えば、通信リンク985を形成するために使用されるワイヤレストランシーバ)に給電すること、音響ドライバ115によって音響的に出力されたおよび/もしくは通信マイクロホン125によって検出されたオーディオに対する多種多様な形態の信号処理のいずれかを処理すること、ならびに/または、ユーザの耳に到達するように、ヘッドセット1000aによって提供され得る任意の受動的ノイズ除去(PNR)および/もしくはANRを介して、外部の環境からケーシング110への言語音の選択的な通過を可能にするために、トークスルー(TT)機能を提供すること(したがって、オーディオ回路600とのトークスルーマイクロホン185の可能な結合の点線の描写)を含む、様々な機能を実行する際に、その電力を使用することができる。
【００２２】
当業者が容易に認識するように、政府規制は、しばしば、双方向通信を行う(すなわち、ヘッドセットを、それが結合され得る任意のICSまたはラジオと共に使用する)ための基本的な機能が、ヘッドセットへの電力の損失の結果として失われないように、双方向オーディオ通信をサポートするヘッドセットで用いられる「フェールセーフ」設計の程度を要求する。したがって、電力が、オーディオデバイス9000、バッテリ345、または任意の他のソースによって提供されない場合であっても、音響ドライバ115および通信マイクロホン125は、依然として双方向通信のために動作可能である必要がある。したがって、そのような電力の損失が生じたとき、音響ドライバ115および通信マイクロホン125のそのような基本的な動作に用いられる信号が、任意のアプリケーションまたは他の回路網をバイパスする(すなわち、途切れることなく、コネクタ490、音響ドライバ115、および通信マイクロホン124間を伝導する)ことになるメカニズムを設けることが一般的な慣習である。
【００２３】
制御ボックス300によって担持され、同様に制御ボックス300内に少なくとも部分的に配置された制御回路700に結合された手動操作可能な制御装置335により、ヘッドセット1000aでは、上部ケーブル200を介して制御ボックス300からヘッドアセンブリ100に伝達される、オーディオ回路600によって実行されるオーディオ機能を制御するための信号に関して、供給がなされる。1つまたは複数の機能を実行する際に行うようにオーディオ回路600が合図されるものは、手動操作可能な制御装置335のユーザの動作を介してユーザによって決定され得、および/または、利用可能な電力に応じて、より自動化された方法で決定され得る。1つの可能なアプローチでは、これらの様々な機能の1つまたは複数の性能の1つまたは複数の側面を制御するメカニズムとして、電力は、上部ケーブル400の少なくとも1つのヘッドアセンブリ電力導体によって、選択的に可変の電圧レベルで、オーディオ回路600に伝達される。このようにして、上部ケーブル400に追加される別個の制御導体を使用することなく、望ましくない複雑なエンコーダおよびデコーダ回路網を制御回路700およびオーディオ回路600に追加する可能性があるデジタルシリアルシグナリングシステムを使用することなく、制御信号は、制御回路700からオーディオ回路600に伝達され得る。別個の制御信号導体およびデジタルシリアルシグナリングの追加を避けることは、デジタルシリアル信号の使用に伴う電圧レベルおよび/または電流の方向における多数の遷移の発生を回避することによって、電磁干渉(EMI:electromagnetic interference)を受信するためのアンテナとして作用する傾向がある可能性がある導体の量を低減することによって、EMIを導入する手段を減少させる。さらに、電力の伝達および制御信号の伝達の二重の役割で電力導体を用いることも、グランドへの交流結合ショート(AC-coupled short)として働くそれらの固有の傾向によるEMIの導入の手段を減少させる。
【００２４】
図2bは、トークスルー機能を実装することに関係する図2aの電気的アーキテクチャ2000a内のオーディオ回路600の可能な実装態様の部分をより詳細に示す。したがって、アーキテクチャ2000aの他の特徴により関係する部分は、明確化のために省略されている。同様に明確化の目的のため、イヤーピース110の一方のみに、および、一対でないイヤーピース110に関連するオーディオ回路600の構成要素が図示されている。したがって、図示されているものが、一対のイヤーピース110(および、したがって、少なくとも一対の音響ドライバ115、ならびに、オーディオ回路600内の関連する構成要素のまったく同じセット)を組み込むヘッドセット1000aの形態の一部であり得るが、不必要な視覚的な混乱を避けるために、音響ドライバ115の一方、およびオーディオ回路600内のその関連する構成要素のみが示されている。
【００２５】
図示のように、電気的アーキテクチャ2000aのこの変形例でのオーディオ回路600は、音響ドライバ115に結合されたトークスルー回路685と、トークスルーマイクロホン185およびトークスルー回路685に結合されたパルス減衰器(pulsed attenuator)680と、その入力において通信マイクロホン125によって検出されたオーディオを表す電気信号をタップする差動増幅器625と、差動増幅器625の出力およびトークスルー回路685の両方に結合された包絡線検波器626とを組み込む。次に、トークスルー回路685は、パルス減衰器680の出力に結合され、それを受ける制御可能な減衰器686と、制御可能な減衰器686の出力に結合された電圧制御減衰器687と、その入力によって電圧制御減衰器687の出力に結合され、その出力によって音響ドライバ115に結合されたオーディオ増幅器688と、同様にオーディオ増幅器688の出力に結合され、制御可能な減衰器686の制御入力に結合された包絡線検波器689とを組み込むように示されている。パルス減衰器680は、その入力によってトークスルーマイクロホン185に結合されたマイクロホン増幅器684と、その入力によって(キャパシタおよび抵抗器によって形成された)ハイパスフィルタを介してマイクロホン増幅器684の出力に、および基準電圧源に結合された比較器683と、その入力によって比較器683の出力に結合され、その出力によってMOSFETのゲートに結合された再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682と、制御入力によってMOSFETに結合され、それを介して制御可能な減衰器686がMOSFETの制御の下でトークスルーマイクロホン185に選択的に結合されるアナログスイッチ681とを組み込むように示されている。
【００２６】
再び、単一の音響ドライバ115、およびオーディオ回路600内のその関連する回路網(例えば、トークスルー回路685およびパルス減衰器685)のみが、視覚的明確化のために示されていることに留意すべきである。したがって、一対のイヤーピース110を有するヘッドセット1000aの実施形態では、各々がそれに結合された一対のトークスルー回路685のうちの関連する一方を有する一対の音響ドライバ115が存在することになり、単一の包絡線検波器626が、これらのトークスルー回路685の各々に結合されることになる。さらに、一対のトークスルー回路685の各々は、一対のパルス減衰器680の関連する一方を介してそれに結合された一対のトークスルーマイクロホン185の関連する一方を有することができる。代替的には、単一のトークスルーマイクロホン185に関連する単一のパルス減衰器680が、一対のトークスルー回路685の両方のトークスルー回路685に結合され得る。
【００２７】
通信マイクロホン125とは異なり、トークスルーマイクロホン185は、ノイズキャンセルマイクロホンではなく、これは、各々によって実行される機能の違いを反映することに留意すべきである。通信マイクロホン125は、遠距離音場の音を無視する傾向がある一方、近距離音場内のヘッドセット1000aのユーザの口から発せられる言語音を検出する近距離音場マイクロホンであるように、ノイズキャンセルタイプのマイクロホンであることが有利であり、好ましい。対照的に、トークスルーマイクロホン185は、遠距離音場音(例えば、ユーザ以外の人から発せられる言語音)ならびに近距離音場音を検出することができるように、そのようなノイズキャンセルタイプのマイクロホンではないことが有利であり、好ましい。
【００２８】
トークスルー機能に精通している者は、容易に認識するように、さもなければ通常はこれらの言語音がユーザによって聞かれることを妨げることになる任意のPNRおよび/またはANRがヘッドセット1000aによって提供されているのにもかかわらず、ユーザが、ヘッドセット1000aのユーザ以外の人から発せられる言語音を聴くことができるようにするために、トークスルー回路685は、(それを外部環境に音響的に結合し、トークスルー回路685がパルス減衰器680を介して間接的にそれに結合される方法で、ヘッドセット1000aの一部によって担持される)少なくとも1つのトークスルーマイクロホン185によって検出されるような、ヘッドセット1000aのユーザ以外の人から発せられる言語音を、音響ドライバ115に伝達するように動作する。そのようなPNRおよび/またはANRを介した言語音以外の音を伝達することを回避するために、トークスルー回路685は、人間の音声に関連するオーディオ周波数の所定の範囲内にあるトークスルーマイクロホン185によって検出された音のみを伝達する。伝達すべきそのような範囲内の音をそのような範囲外の音から(それらが伝達されないように)分離することになる別個のバンドパスフィルタ(図示せず)を組み込むトークスルー回路685の変形例は、可能であるが、オーディオ増幅器688が増幅に加えてこのバンドパスフィルタ処理機能を実行するように、オーディオ増幅器688の帯域制限変形例を用いるトークスルー回路685の変形例は、可能である。
【００２９】
トークスルー回路685内では、包絡線検波器689および制御可能な減衰器686は、オーディオ増幅器688の出力の振幅を監視し、所定のしきい値を超える音響ドライバ115に提供されるオーディオ増幅器688の出力の振幅のインスタンスを検出することに応答して、トークスルーマイクロホン185からオーディオ増幅器688によって受信されるオーディオ信号の振幅を減少させるように機能するオーディオ圧縮器の1つの可能な実装態様を形成するように協働する。このように、この協働によって作成されるこの圧縮器は、閉ループ圧縮器である。このオーディオ圧縮器が存在せず、オーディオ増幅器688の入力がトークスルーマイクロホン185により直接的に結合される(すなわち、おそらくは、電圧制御減衰器687および/またはパルス減衰器680のみをその間に有する)トークスルー回路685の代替実装態様が可能であることに留意すべきであり、そのような圧縮がまったく異なる方法で実現される圧縮器(例えば、開ループ圧縮器)によって提供されるトークスルー回路685の代替実装態様が可能であることに留意すべきである。しかしながら、過度に大きな環境音がトークスルー回路685によってユーザの耳に伝達されることを防止することによって、ヘッドセット1000aのユーザの聴覚を保護するための安全機能として、トークスルー回路685内にそのようなオーディオ圧縮機能を(実現され得る任意の方法で)提供することが望ましいと思われる。
【００３０】
制御可能な減衰器686は、オーディオ圧縮の当業者にはよく知られている、トークスルーマイクロホン185との(パルス減衰器680のアナログスイッチ681を介する)交流結合と、可変分圧器との両方を提供する方法で結合された、キャパシタ、抵抗器、およびMOSFETの組み合わせから形成される。MOSFETがトークスルーマイクロホン185からの信号に施す減衰を制御するように包絡線検波器689がそのMOSFETを動作させることを可能にするために、制御可能な減衰器686のMOSFETのゲート入力は、包絡線検波器689の出力に結合される。
【００３１】
包絡線検波器689は、同様にオーディオ圧縮の当業者にはよく知られている方法で結合された、ダイオード、抵抗器、およびキャパシタの組み合わせから形成される。ダイオードのアノードは、オーディオ増幅器688の出力に結合され、そのカソードは、抵抗器の第1のものに結合される。次に、抵抗器の第1のものは、さらにキャパシタおよび抵抗器の第2のものに結合され(それらの両方は、さらにグランドに結合される)、同時に、制御可能な減衰器686のMOSFETのゲート入力に結合される。ダイオードは、第1の抵抗器を介して(第1の抵抗器が充電率を制御しつつ)キャパシタを充電するように、電流がオーディオ増幅器688の出力から流れることを可能にするが、その電荷がオーディオ増幅器688の出力によってその後排出されることを許可しない。代わりに、第2の抵抗器は、その電荷の排出の制御された速度を提供し、制御可能な減衰器686のMOSFETのゲート入力は、キャパシタから流れ出ることが可能な電流の別の経路を提供するには高すぎるグランドに対するインピーダンスを有する。したがって、包絡線検波器は、オーディオ増幅器688によって出力されるオーディオ信号内のピークの積分器として有効に機能し、キャパシタは、その信号の出力のより高い振幅によって蓄積された電荷を格納し、第2の抵抗器を介して、制御された速度で放電し、キャパシタが充電した結果として生じる電圧レベルは、MOSFETのゲート入力に提示される。
【００３２】
図3の包絡線検波器689の描写は、当業者が容易に認識するように、様々な構成要素の置換がなされ得るように、図式的であるよりも動作のその理論のより象徴的なものであり得ることに留意すべきである。例えば、図示の受動的ダイオードは、順方向バイアス電圧降下がゼロである(またはかなりゼロに近い)理想的なダイオードにより適した挙動を有する能動回路で置き換えられ得る。ダイオードおよび第1の抵抗器は、それらを通ってオーディオ増幅器688の出力を伝達させるために、直列に結合されるので、それらが結合されているように示されている順序は、逆転され得ることにも留意すべきである。図示のように、包絡線検波器689は、(負のピークを無視して)正のピークのみを検出する半波包絡線検波器の変形例であり、代替として、正および負のピークの両方を検出する全波の変形例が可能であることに、さらに留意すべきである。言い換えれば、より広く言えば、包絡線検波器689は、図示されたもの以外の多種多様な方法のいずれかで実現され得る。
【００３３】
(オーディオ増幅器688の出力をより直接的にそのゲート入力に結合するのとは対照的に)オーディオ増幅器688の出力と、制御可能な減衰器686のMOSFETのゲート入力との間に包絡線検波器689を挿入することによって、制御可能な減衰器686は、オーディオ増幅器688の出力に生じる各々の正のピークと共にトークスルーマイクロホンからの信号の減衰を提供させられることおよび提供を中止させられることが防止される。代わりに、制御可能な減衰器686は、オーディオ増幅器688の出力に関する振幅の所定のしきい値レベルを超える複数のピークが発生する期間を通じて、より連続的な方法で減衰を提供させられ、そのような期間が経過した後にのみ、減衰の提供を中止させられる(しきい値は、少なくとも部分的に、制御可能な減衰器のMOSFETのゲートのしきい値電圧、および、図示の包絡線検波器689の特定の実装態様での包絡線検波器689のダイオードにかかる順方向バイアス電圧の電圧降下によって設定される)。制御可能な減衰器686にこの方法で動作させる際に、包絡線検波器689が所定のしきい値を超えるピーク(孤立したピーク、または複数の隣接するピークのうちの第1のもののいずれか)の発生に応答する時間遅延(「アタック時間」としても知られる)は、RC回路の当業者が容易に認識するように、第1の抵抗器の抵抗値およびキャパシタのキャパシタンスによって必然的に設定される。さらに、MOSFETがもはや減衰をトリガする電圧を提供されないほど十分にキャパシタが排出するために必要な時間(「減衰時間」としても知られる)は、キャパシタのキャパシタンスおよび第2の抵抗器の抵抗値によって必然的に設定される。したがって、キャパシタのキャパシタンス、ならびに第1および第2の抵抗器の抵抗値の選択は、包絡線検波器689および制御可能な減衰器686の協働によってもたらされる圧縮器機能の挙動を決定する。
【００３４】
包絡線検波器626は、包絡線検波器689の説明したものと実質的に同様の方法で結合されたダイオード、抵抗器、およびキャパシタの組み合わせから形成される(しかし、包絡線検波器689の場合のように、包絡線検波器626は、能動回路としてを含む、多種多様な方法のいずれかで実装され得る)。しかしながら、オーディオ増幅器688によって出力される信号内のピークを積分するために用いられる代わりに、包絡線検波器626は、差動増幅器625を介して包絡線検波器626によって受信されるような、通信マイクロホン125によって出力される信号内のピークを積分するために使用される。先に論じたように、マイクローまたはマイクハイ導体のうちの一方のグランドへのいかなる結合も、ヘッドセット1000aがコネクタ490を介して結合される任意の通信タイプのオーディオデバイス(例えば、オーディオデバイス9000)の場所でのみ行うことが、ベストプラクティスと考えられる。したがって、差動増幅器625の正および負の入力をマイクローおよびマイクハイ導体に結合することは、(典型的な差動増幅器の非常に高いインピーダンスを利用して)それらのいずれもがオーディオ回路600の場所でグランドに結合されることなく、それらによって伝達される任意の信号がタップされることを可能にする。それでも、当業者は、容易に認識するように、マイクハイ信号をそのような増幅器のシングルエンド入力に結合しながら、おそらくはマイクロー信号をオーディオ回路600内のグランドに結合することともに、差動増幅器625の代わりに増幅器のシングルエンドの変形例を使用することは、考えられないことはない。
【００３５】
包絡線検波器626によって実行される積分の出力は、電圧制御減衰器687のゲイン入力に結合され、それによって、通信マイクロホン125によって検出されたオーディオを表す信号中のピークの積分を表す―が、オーディオ増幅器688の入力に提供されるトークスルーマイクロホン185によって検出された音を表す信号のゲインを選択的に低下させるために用いられることを可能にする。包絡線検波器626の制御の下でゲインが低減され得るメカニズムとして機能するための、オーディオ増幅器688から分離した別個の構成要素である減衰器の使用が示されているが、オーディオ増幅器688のゲインが制御可能であり、ゲインを低減するためにオーディオ増幅器688を用いるために、包絡線検波器626がより直接的にオーディオ増幅器688に結合される(すなわち、オーディオ増幅器688のゲイン制御入力に何らかの方法で結合される)他の実施形態が可能であることに留意すべきである。ゲインの低減を実際にもたらすための分離した別個の構成要素のこの描写は、包絡線検波器626の制御の下で行われることを意味するものは、ゲインの低減であり、増加ではないことを明確にするために、部分的に行われている。
【００３６】
このように、マイクローおよびマイクハイにまたがって発生する差動信号アクティビティと、トークスルーオーディオのゲインの低減との間のつながりは、ヘッドセット1000aのユーザが話すときに、トークスルーマイクロホン185によって検出された音を表す信号のゲインが、包絡線検波器626のキャパシタのキャパシタンスおよび抵抗器の抵抗値によって少なくとも部分的に制御されるアタック時間で開始し、減衰時間で終了する期間中に低減されるように、形成される。したがって、このつながりを実装するために、開ループ圧縮器が、包絡線検波器626と電圧制御減衰器687との間の相互作用によって形成される。これは、ユーザが話すときにはいつでも、ヘッドセット1000aのトークスルー機能によりユーザ自身の声を通常よりも大きい程度に聞くヘッドセット1000aのユーザの問題に対処する。人間の音声の生理学および音響に精通している者は、容易に認識するように、人にとって、人が話すときに、部分的には、耳管、骨伝導、ならびに、首および頭の中の他の構造を介する伝導を介して人の耳に内部的に伝達される声音の結果として、部分的には、(人の外耳道への入口が覆われていないと仮定して)空気中を人の口の近傍から人の両耳の近傍へ伝達される声音の結果として、人自身の言語音を聞くことは正常である。しかしながら、ユーザ自身の話をそのような程度に聞くユーザは、正常であるが、ヘッドセット1000aのトークスルー機能が、ユーザ自身の声を、不自然に高い振幅でユーザの耳に伝達させる原因となる可能性、ならびに/または、不快なおよび/もしくは気を散らす可能性があり、ユーザが聞くことを望む他の音(例えば、別の人の声)をマスクする可能性があるなにか他の方法で変更する可能性が高い。
【００３７】
さらに、ユーザの口の近傍に対するトークスルーマイクロホン185の配置、および/または、ユーザがどれくらい大声で話すのかに応じて、ユーザ自身の声音が、トークスルーマイクロホン185によって、オーディオ増幅器688による通常のゲインレベルでの増幅が包絡線検波器689および制御可能な減衰器686の組み合わせによって提供される圧縮機能のトリガの原因となるのに十分なほど大きいものとして検出され得る可能性がある。したがって、(上記で説明したような)トークスルー機能により、ユーザがユーザ自身の声を、不自然に大声である程度に、および/または、他の方法で不自然なように聞くユーザの問題が存在する代わりに、ユーザが、ユーザが話している間と、ユーザが話すのをやめたときに続くその圧縮機能の減衰時間の期間中の両方で続く、トークスルー機能の一時的な喪失を経験する問題が存在する可能性がある。その減衰時間の長さに応じて、これは、ユーザが話すときはいつでも、および、ユーザが話すのをやめた後のいくらかの追加の期間(すなわち、減衰時間)中、他の人が言っていることをユーザが聞くことができなくなるようにすることによって、他の誰かと会話しているユーザを実際に妨害する可能性がある。実際には、例えば、ヘッドセット1000aのユーザは、他の誰かに質問することができるが、質問しているユーザ自身、または、他の人の返答の少なくとも開始のいずれかを聞くことができない。ユーザが話すときはいつも、トークスルーマイクロホン185によって検出された音を表す信号がオーディオ増幅器185に提供されるゲインを低減することによって、トークスルー機能は、維持されるが、ユーザがユーザ自身の声を不自然に大きいレベルで聞くことと、圧縮をトリガする振幅に到達するオーディオ増幅器688の出力を排除することの両方を防止する、減少したゲインレベルで維持される。
【００３８】
包絡線検波器689および制御可能な減衰器686の組み合わせによって形成された閉ループ圧縮器の望ましくないトリガを効果的に防ぐために、包絡線検波器626および電圧制御減衰器687の組み合わせによって形成された開ループ圧縮器の追加のために、少なくとも、包絡線検波器626および電圧制御減衰器687の組み合わせによって形成された開ループ圧縮器のアタック時間は、包絡線検波器689および制御可能な減衰器686の組み合わせによって形成された閉ループ圧縮器のアタック時間よりも短くなければならない。しかしながら、この開ループ圧縮器は、一般に、閉ループ圧縮器よりも速く動作することが好ましく、したがって、この開ループ圧縮器の減衰時間も、この閉ループ圧縮器の減衰時間よりも短いことが好ましい。
【００３９】
パルス減衰器680内では、マイクロホン増幅器684の入力は、検出された信号を表すトークスルーマイクロホン185からの信号を、これらの信号がアナログスイッチ681を介して制御可能な減衰器686に選択的に伝達されるようにタップするために、トークスルーマイクロホン185に結合される。図示のように、マイクロホン増幅器684の入力は、キャパシタを介してトークスルーマイクロホン185に(オーディオ増幅器688の入力のように)交流結合されないが、そうであり得る他の実施形態は、可能である。マイクロホン増幅器684の出力は、比較器683の第1の入力と抵抗器の両方にさらに結合されるキャパシタに結合され、抵抗器は、さらにグランドに結合される。キャパシタおよび抵抗器は、より高い周波数の音(すなわち、特定の所定の周波数よりも高い周波数を有する音)を表すマイクロホン増幅器684の出力からの信号のみを比較器683のその第1の出力に通過させるハイパスフィルタを形成するために協働する。比較器683の第2の入力は、さらにグランドに結合される電圧源に結合される。電圧源は、そのハイパスフィルタによって比較器683に提供される信号の電圧レベルと比較する基準電圧レベルを比較器に提供する。比較器683の出力は、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682の入力に結合され、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682の出力は、パルス減衰器680のMOSFETのゲート入力に結合される。MOSFETは、さらに、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682の出力の制御の下でアナログスイッチ681のこの制御入力を選択的に接地するために、グランドおよびアナログスイッチ681のこの制御入力に結合される。MOSFETを介するアナログスイッチ681のこの制御入力の接地は、アナログスイッチ681の開放を引き起こし、それによって、アナログスイッチ681を介する制御可能な減衰器686とのトークスルーマイクロホン185の信号出力の結合を遮断する。
【００４０】
マイクロホン増幅器684、比較器683、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682、および、さらに他の構成要素は、トークスルーマイクロホン185によって出力される信号を監視し、トークスルーマイクロホン185をトークスルー回路680の制御可能な減衰器686の入力に選択的に結合するためにアナログスイッチ681を制御するために協働する。したがって、パルス減衰器680は、トークスルーマイクロホン185からオーディオ増幅器688によって受信されるオーディオ信号に作用するさらに別の回路である。包絡線検波器689および制御可能な減衰器686の協働によって形成される圧縮器にいくらか類似して、パルス減衰器680は、トークスルーオーディオを監視し、トークスルーオーディオを表す信号内に検出された特定の条件に応答して機能する。しかしながら、パルス減衰器680は、その比較器よりも迅速に、異なる条件に応答して機能する。各個別のピークに応答して圧縮を提供することを回避するために、オーディオ内のピークを積分するように選択されたアタックおよび減衰時間を有する包絡線検波器689の使用により、その閉ループ圧縮器は、単一のピークがオーディオ増幅器688によって増幅させられ、ヘッドセット1000aのユーザの耳にその全体が渡されることを回避するために、持続時間内の複数のピークの高すぎる振幅を有するトークスルーオーディオのみを圧縮させられ、したがって、トークスルーマイクロホン185によって検出された音の単一のピーク(正および/または負)の特定の特性に対して十分に迅速に応答することができない。
【００４１】
パルス減衰器680は、発現が所定の率を超える電圧レベルの比較的速い変化率を有する単一のピークの発現の検出を可能にするように選択された抵抗器およびキャパシタ値を有する微分器として機能するように、比較器683の第1の入力に結合された抵抗器およびキャパシタによって形成されたハイパスフィルタの使用によって、この不十分性に対処する。加えて、比較器683は、そのような発現の電圧レベルも所定の電圧レベルを超えたときを検出する。特に、図示の方法で比較器と組み合わされた微分器のこの図示のバージョンは、比較的速い立ち上がり時間を有する(電圧レベルの負に向かう変化が比較的速い率ではない)正のピーク(負のピークではない)の発現を検出する微分器および比較器の組み合わせを形成する。この微分および比較のこの使用では、所定の立ち上がり時間を超える比較的速い立ち上がり時間と、所定の電圧レベルを超える電圧レベルの両方を有する発現を有するピークが、望ましくないほど高い振幅(すなわち、電圧レベル)に最終的に到達することになるピークになるという推定がなされる。言い換えれば、包絡線検波器689が、望ましいより高い振幅のより長い期間のイベントの検出および圧縮を可能にする(したがって、検出が生じる前に、望ましくないほど高い振幅の複数のピークが生じていることを必要とする)ために、ピークを積分する間、微分器および積分器のこの組み合わせは、実際にそうする前にアクションが行われることを可能にするために、望ましくないほど高い振幅に到達することになるピークである可能性が高いものの発現を検出する。本質的に、パルス減衰器680は、予防的な応答を可能にするために、そのようなピークを予測することを試みる。
【００４２】
再び、そのような正のピークの発現を検出することの代わりに、またはそれに加えて、電圧レベルの負に向かう比較的速い変化率を有し、電圧レベルが所定の負の電圧レベルの大きさを超える負のピークの発現を検出することになる微分器および比較器回路の他の変形例が可能であることを指摘すべきである。したがって、パルス減衰器680のこの図示の変形例のこの図は、単なる1つの例示的な実装態様として見られるべきであり、いくつかの状況では、負に向かうまたは正に向かう変化率のどちらであるかに関係なく、変化の所定の率を超える電圧レベルの高い変化率を検出し、正または負の電圧レベルのどちらであるかに関係なく、基準グランドレベルに対する電圧の所定のレベルの超過を検出することによって、望ましくないほど高い振幅の正または負のピーク(すなわち、正または負の電圧レベルのいずれかである電圧レベルの望ましくないほど高い大きさに最終的に到達するピーク)のいずれかの発現に応答するパルス減衰器680の形態を実装することがより望ましいと見なされ得る。
【００４３】
図示されているパルス減衰器680の実装態様では、そのような(正の)ピークの発現であると思われるものの検出への応答は、そのような予測された(正の)ピークが、ヘッドセット1000aのユーザの耳に決して渡され得ないように、オーディオ増幅器688に伝達されるのを防止するために、制御可能な減衰器686からトークスルーマイクロホン185によって出力される信号の瞬断(ゼロに、またはゼロに近い振幅への効果的に瞬間的な圧縮)(したがって、最終的には、トークスルーマイクロホン185のオーディオ増幅器688の入力からの瞬間的な切断)である。しかしながら、応答が、瞬断(すなわち、ゼロまたはゼロに近い振幅への瞬間的な圧縮)ではなく、予測される(正の)ピークが所定の制限内の振幅で聞かれ得るように、より少ない程度への瞬間的な圧縮である、パルス減衰器680の他の実装態様が可能であることに留意すべきである。
【００４４】
パルス減衰器680は、(例えば、正および負のピークの一方のみまたは両方の発現を検出するかどうかにかかわらず)実際に実装されるが、パルス減衰器680を実装する際に使用されるどのような構成要素も、好ましくは予測されるピークがオーディオ増幅器688の入力に伝達されるのを防止するのに十分なほどアナログスイッチ681(または、他の実施態様でのその等価物)が迅速に動作することになるほどそれらの動作が十分に迅速であるように選択される。したがって、パルス減衰器680は、特に、包絡線検波器689および制御可能な減衰器686の協働によって形成された圧縮器のアタック時間と比較して比較的高速である「アタック時間」と呼ばれ得るものを有することが好ましい。瞬断(または、他の可能な実施態様では、より少ない程度への圧縮)の持続時間は、制御可能な減衰器686へのトークスルーマイクロホン185の結合を遮断するためにアナログスイッチ681が開かれるようにMOSFETを動作させることになる信号でMOSFETのゲートを駆動するように再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682(または、他の実装態様でのその等価物)が設定される期間によって決定される。再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682は、好ましくは、トークスルーマイクロホン185によって検出されることが予想され、遮断されることが望まれる音から生じることが予想される少なくとも1つの多種多様なピークの予想される持続時間に厳密に一致するように選択された所定の期間に設定される。トークスルーマイクロホン185からオーディオ増幅器688に他のトークスルーオーディオ音を伝達する際の中断を最小限にするために、パルス減衰器680は、そのようなピークのうちの個々のピークをほとんど上回らないほどのものがオーディオ増幅器688に到達するのを妨げるように機能することが望ましい。したがって、また、パルス減衰器680が、再び特に、包絡線検波器689および制御可能な減衰器686の協働によって形成された圧縮器の減衰時間と比較して同様に比較的速い「減衰時間」と呼ばれ得るものを用いて機能することが好ましい。最終的には、意図は、ヘッドセット1000aのユーザが、トークスルーマイクロホン185を介して別の人の話を聞くことができ、望ましくなく高い振幅のピークを有する音がオーディオ増幅器688
および音響ドライバ115を介してユーザの耳に伝達されるのを防止するために必要な最も短い中断のみを、他の人を聞く際に経験することができることである。
【００４５】
実際に、(包絡線検波器689と制御可能な減衰器686の協働によって)ユーザ自身の声音がことによると圧縮をトリガするのを防止するように作用するように、好ましくは包絡線検波器689のアタックおよび減衰時間よりも速いアタックおよび減衰時間を有する、先に説明した包絡線検波器626と同様に、パルス減衰器680のアタックおよび減衰時間も、望ましくないほど高い振幅の単一のものにすぎないピーク(すなわち、望ましくないほど高い正および/または負の大きさに到達すると予想されるピーク)を有するトークスルーマイクロホン185によって検出された音による圧縮のトリガを同様に防止するのに十分なほど速いことが好ましい。言い換えれば、そのような音のそのようなピークが、増幅され、ユーザの耳に渡されるのを回避するために、決してオーディオ増幅器688に到達しないことが望ましいのと同様に、そのピークの増幅された形態が包絡線検波器689に到達し、その中のキャパシタを、圧縮をトリガするのに十分なほど充電するのを回避するために、そのような音のそのようなピークが、決してオーディオ増幅器688に到達しないことも望ましい。パルス減衰器680を組み込むことなしに、望ましくないほど高い振幅の単一のピークを有する音が、トークスルーマイクロホンによって検出され得、次いで、包絡線検波器689および制御可能な減衰器686の協働によって形成された圧縮器が応答することができる前に、オーディオ増幅器688によって増幅され得、次いで、音響ドライバ115によってユーザの耳に音響的に出力されるが、ユーザが包絡線検波器689のアタックおよび減衰時間によって指示される期間中にトークスルー機能を奪われるように、包絡線検波器689のキャパシタが単一のパルスによって圧縮をトリガするのに十分なほど充電されるのに十分なほど高い振幅のものである可能性が存在し、ユーザに、トークスルー音内のそのピークからの保護を提供しないことになり、加えて、近くの他の人がそのピーク後の短い時間中に言ったことをユーザが聞くことができなくするという結果が存在する。
【００４６】
意図されているヘッドセット1000aの1つの特定の用途は、発砲音および爆発音が予想される戦場の環境内の歩兵隊員によるものである。ヘッドセット1000aを使用する歩兵が自分自身の銃を発砲するとき、特に懸念される。先に説明したようなノイズキャンセルマイクロホンである通信マイクロホン125は、ユーザ自身の銃からの発砲音を除去する傾向があるが、トークスルーマイクロホン185は、そうすることはない。典型的な発砲音の解析は、それらが、最も大きい懸念を引き起こすのが初期の高い振幅のピークであるように、非常に高い振幅の初期ピークと、それに続く大きく減少した振幅のピークからできている(すなわち、初期ピークに続いて振幅の高い率の減衰が存在する)ことを明らかにする。包絡線検波器689および制御可能な減衰器686の協働によって形成される圧縮器は、圧縮が起こり得る前にそのようなピークがトークスルーマイクロホン185からオーディオ増幅器688を介して音響ドライバ115に伝達されることを可能にするのに十分なほどゆっくりと応答することになるが、そのようなピークは、そのようなピーク後のある期間中に(発砲と無関係の音を含む)後続の音の圧縮を実際にトリガするのに十分なほど高い振幅のものであると思われる。
【００４７】
しかしながら、定位置のパルス減衰器680により、その初期ピークの発現は、トークスルーマイクロホン185からマイクロホン増幅器684によって受信され、抵抗器およびキャパシタによって形成されたハイパスフィルタに提供される前に増幅され、その後、比較器683に提供される。その初期ピークの発現が、電圧レベルの所定の変化率を超える変化率を有すると仮定すると、ハイパスフィルタは、その初期ピークがたった今増幅された発現が比較器683の第1の入力に伝達されることを可能にし、比較器683では、増幅された発現が、基準電圧源によって比較器683の第2の入力に提供された基準電圧レベルによって設定されるような所定の電圧レベルと比較される。その初期ピークのたった今増幅された発現が所定の電圧レベルを超えると仮定すると、比較器683は、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682をトリガし、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682が設定された所定の期間中、MOSFETがアナログスイッチ681の制御入力をグランドに結合するように、MOSFETのゲート入力を駆動させ、それによって、初期ピークがオーディオ増幅器688に到達するのを防止するのに十分な期間中、最終的にオーディオ増幅器688の入力へのトークスルーマイクロホン185の結合を遮断する。
【００４８】
その名前が示唆するように、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682は、(説明したように、MOSFETを駆動することによって)アナログスイッチ681を開かせるように設定された期間が、そのような期間の現在生じている1つが終わる前に、前記の必要な特性を有する別のピークの発現の検出に応答して再スタートされ得るように、「再トリガされる」ことが可能である。したがって、前記の特性を有する第2のピークのインスタンス(例えば、第2の発砲音の初期ピーク)が、第1のピークの発現に応答して機能する再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682の予定の期間がまだ経過していないように十分に迅速に続く前記の特性を有する第1のピーク(例えば、第1の発砲音の初期ピーク)のインスタンスが存在する場合、所定の時間は、第2のピークの発現に応答して、現在生じている所定の期間の最中に再スタートされることになる。結果として、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータがアナログスイッチ681にトークスルーマイクロホン185のオーディオ増幅器688との結合を遮断させる時間の長さは、第1のピークまたは後続のピークのいずれかがオーディオ増幅器688の入力に伝達されるのを回避するために拡張可能である。再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682が再トリガ可能ではないなにか他の形態のタイミングデバイスに置き換えられる実施形態が可能であるが、再トリガ可能な形態のタイミングデバイスが使用されることが好ましい。歩兵のシナリオに戻ると、再トリガ可能な形態のタイミングデバイスを有することは、パルス減衰器680が、急速に連続する発砲音、したがって、各々が望ましくないほど高い振幅のそのような初期ピークで開始する急速に連続する音が存在するように、急速に連続して弾丸の流れを発砲する「機関銃」または他の完全自動兵器を発砲している歩兵によりよく適応することを可能にする。各々のそのようなピークの発現の検出により、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682は、急速に連続する発砲音中のそのようなピークのすべてがオーディオ増幅器688の入力に伝達されるのを防止するために、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ682が(MOSFETを介して)アナログスイッチ681を開いたままにする期間を繰り返し延長するために再トリガされる。
【００４９】
図3は、図2aおよび図2bで導入された電気的アーキテクチャ2000aの別の可能な変形例の一部を示す。この変形例は、トークスルー機能がANR機能と組み合わされるという点で、図2aおよび図2bに示す変形例と異なる。再び、明確化の目的のため、イヤーピース110の一方のみ(したがって、音響ドライバ115の一方のみ)に関連するオーディオ回路600の構成要素のみを示す。図2aおよび図2bに関して提供しただけの多数の実装態様の詳細の広範囲な扱いを考えると、そのような詳細は、図3では繰り返されず、したがって、図3は、いくらかより高いレベルの描写を示す。
【００５０】
図2bに関してすでに示し、論じたように、オーディオ回路600は、差動増幅器625と、パルス減衰器680と、トークスルー回路685と、包絡線検波器626とを組み込む。しかしながら、同様に図示のように、図2bに関して示し、論じたものとは異なり、オーディオ回路600は、さらに、加算ノード615と、パルス減衰器690と、ANR回路695とを組み込む。パルス減衰器690は、その入力によって、フィードフォワードマイクロホン195のうちの1つに結合され、その出力によって、ANR回路695に結合される。次に、ANR回路695は、トークスルー回路685と同様に、通信マイクロホン125によって検出された音を表す信号の増幅された形態を積分した結果を受信するために、包絡線検波器626に結合される。さらに、加算ノード615は、音響ドライバ115と、トークスルー回路685およびANR回路695の出力との間に、これらの出力を音響ドライバ115が駆動される単一の信号と組み合わせるために挿入される。
【００５１】
ANRに精通している者は、容易に認識するように、ANRのフィードバックベースとフィードフォワードベースの形態の両方は、1つまたは複数のマイクロホンで不必要なノイズ音を検出し、アンチノイズ音を導出し、次いで、不必要なノイズ音の音響振幅を少なくとも低減するために、不必要なノイズ音との破壊的な音響の干渉を生じさせるために選択された場所とタイミングで、これらのアンチノイズ音を音響的に出力することを必要とする。ヘッドセット1000aがフィードフォワードベースのANRを組み込む実施形態では、フィードフォワードマイクロホン195の少なくとも1つは、外部環境内の不必要なノイズ音を検出するために、耳の近傍のイヤーピース110によって取り囲まれた音響ボリュームの外部の環境に音響的に結合されるように、ヘッドセット1000aの一部によって担持される。ANR回路695は、検出されたノイズ音を表す電気信号を受信し、これらのノイズ音を、音響ドライバ115に(加算ノード615を介して)提供されるアンチノイズ音を生成するための基準音として用いる。
【００５２】
包絡線検波器626の制御の下でのトークスルー回路685内でのトークスルーマイクロホン185から受信した信号の先に論じた圧縮とは異なる方法で、ANR回路695は、包絡線検波器626の制御の下で、フィードフォワードマイクロホン195から受信した信号を同様に圧縮する。話しているヘッドセット1000aのユーザに応答してフィードフォワードマイクロホン195によって検出されたノイズ音を表す信号のゲインを低減することは、ちょうどトークスルー機能の場合でのように、不自然に高い振幅によるおよび/または他の不自然に変化した特性による、ユーザ自身の耳へのユーザ自身の声音の伝達を回避するために、望ましいと考えられ得る。ANRが用いられる音の周波数の範囲の多くに関して、主に、通常、人間の声に関連する音の周波数の範囲より下であることが一般的であるが、これらの2つの範囲の間には、ある程度の重複が存在する。結果として、フィードフォワードマイクロホン195によって検出された通信ヘッドセット1000のユーザ(特に、より低い声のユーザ)の言語音は、ANR回路695によって、音響ドライバ115によって音響的に出力されるようにされるアンチノイズ音を生成する不必要な環境ノイズ音として処理される可能性がある。ユーザの音声のより低い周波数部分を低減することを意味するアンチノイズ音のこの音響出力は、ユーザが不快または気が散ると思う可能性がある望ましくない音響アーティファクトを生成する可能性がある。ユーザが話すときに、フィードフォワードANRマイクロホン195によって検出されたノイズ音を表す信号のゲインを低減することは、そのような音声ベースのアンチノイズ音の少なくとも振幅も低減しながら、少なくともある程度のANR機能を維持する。
【００５３】
パルス減衰器680を介してトークスルーマイクロホン185に結合されているトークスルー回路685と同様に、ANR回路695は、パルス減衰器690を介してフィードフォワードマイクロホン195に結合される。パルス減衰器690は、好ましくは、パルス減衰器680と実質的に同一であり、非常に多くの同じ機能を実行する。ANR回路695は、アンチノイズ音を作成するために、振幅が望ましくないほど高い単一のピークを含むフィードフォワードマイクロホン195によって検出されたノイズ音を用いることを試みることになるが、そうする際に、ANR回路695は、元のノイズ音に対向するための失敗した試みでは、それ自体振幅が望ましくないほど高いピークを有する歪んだアンチノイズ音を作成する可能性がある。フィードフォワードベースのANRに精通している者は、容易に認識するように、十分に大きい振幅の音ではフィードフォワードマイクロホン195は、線形に動作しなくなる可能性があり、したがって、そのような振幅の高いピークを有するアンチノイズ音を作成する試みは、実際にはより多くのノイズを作成する可能性がある。さらに、トークスルー回路685内の閉ループ圧縮器とは異なり、ANR回路695内の対応する圧縮器は、おそらくは、これが発生するのを防ぐのに十分なほど迅速に機能することができない可能性が高いと考えられる。したがって、対応するパルス減衰器690の包含。
【００５４】
トークスルーマイクロホン185およびフィードフォワードANRマイクロホン195は、分離した個別のマイクロホンとして示されているが、両方の機能のための共通の音検出入力を提供するために、共有マイクロホンが両方を置き換えた代替実施形態が可能であることに留意すべきである。これは、トークスルーマイクロホン185およびフィードフォワードANRマイクロホン195の両方が外部環境に音響的に結合されていることよって、ならびに、(先に論じたように、遠距離音場の音を主に無視しながら、近距離音場の音を検出するように構築されたノイズキャンセルタイプのマイクロホンである、通信マイクロホン125とは異なり)それらが実際に近距離音場の音と共に遠距離音場の音を検出することができるように、両方とも好ましくはノイズキャンセルタイプのマイクロホンではないことによって、可能であり得る。これは、両方の機能のために有効である方法で外部音の検出を可能にすることになる単一のマイクロホンが(ヘッドセット1000aおよびそのユーザの頭部の周囲の外部環境に音響的に結合されるように)配置され得る1つまたは複数の場所が通信ヘッドセットの構造上に存在するかどうかに、少なくとも部分的に依存する。単一のそのようなマイクロホンが使用される場合、単一のパルス減衰器のみが、単一のマイクロホンと、トークスルー回路685およびANR回路695の両方との間に挿入される必要があり得ることに、さらに留意すべきである。
【００５５】
再び、単一の音響ドライバ115、およびオーディオ回路600内のその関連する回路網(例えば、トークスルー回路685およびANR回路695)のみが視覚的明確化の目的のために図示されていることに留意すべきである。したがって、一対のイヤーピース110を有する通信ヘッドセット1000の実施形態では、各々が一対のトークスルー回路658の関連する1つ、およびそれに結合された一対のANR回路695の関連する1つを有する、一対の音響ドライバ115が存在することになり、単一の包絡線検波器626は、これらのトークスルー回路685の各々、およびこれらのANR回路695の各々1つに結合されることになる。
【００５６】
図4aおよび図4bは、図1bのヘッドセット1000bによって用いられ得る電気的アーキテクチャ2000b、および電気的アーキテクチャ2000b内で用いられ得るオーディオ回路600の変形例の描写を提供する。図4aおよび図4bの各々に示されているもの、およびその描写の方法は、それぞれ、図2aおよび図2bと実質的に類似であることを意味している。実際に、図示のように、電気的アーキテクチャ2000bは、電気的アーキテクチャ2000aと実質的に同様であり、特に、両方のアーキテクチャ中のオーディオ回路600の多くの側面は、実質的に同様であり、実質的に同様な方法の機能である。しかしながら、電気的アーキテクチャ2000aからの電気的アーキテクチャ2000bの実質的な違いは、ヘッドセット2000aが双方向オーディオ通信をサポートしているのに対して、ヘッドセット2000bがサポートしていないという事実を反映する、電気的アーキテクチャ2000b内の、双方向通信を実装するための通信マイクロホンおよび他の支持構成要素の欠如である。別の実質的な違いは、制御回路700およびオーディオ回路600がヘッドセット1000b内のヘッドアセンブリ100内の同一位置にあり、したがって、ヘッドセット1000b内のヘッドセット1000aの別個の制御ボックス300および上部ケーブル200を排除することである。
【００５７】
したがって、図2a〜図2bで電気的アーキテクチャ2000aの一部として示されているマイクローおよびマイクハイ導体は、電気的アーキテクチャ2000bには存在せず、したがって、図4a〜図4bには示されていない。パルス減衰器680は、おそらく図2bに関して説明したものと実質的に同様に実装されるように、図4bでは箱として単純に示されている。対照的に、トークスルー回路685は、図2bに示すトークスルー回路685の変形例に対して電圧制御減衰器687の欠如を明確に示すために、図4bではより詳細に示されている。
【００５８】
他の実施形態および実施態様は、本出願人が権利を有することができる以下の特許請求の範囲および他の特許請求の範囲内にある。
【符号の説明】
【００５９】
100  ヘッドアセンブリ
110  イヤーピース
112  ヘッドバンド
115  音響ドライバ
120  マイクロホンケーシング
122  マイクロホンブーム
125  ノイズキャンセル通信マイクロホン
185  トークスルーマイクロホン
195  フィードフォワードANRマイクロホン
200  上部ケーブル
300  制御ボックス
330  ケーシング
335  制御装置
345  バッテリ
400  下部ケーブル
480  導体
490  コネクタ
600  オーディオ回路
625  差動増幅器
626  包絡線検波器
680  パルス減衰器
681  アナログスイッチ
682  再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ
683  比較器
684  マイクロホン増幅器
685  トークスルー回路
686  制御可能な減衰器
687  電圧制御減衰器
688  オーディオ増幅器
689  包絡線検波器
690  パルス減衰器
695  ANR回路
700  制御回路
980  ワイヤレスデバイス
985  ワイヤレス信号
990  ワイヤードデバイス
995  ケーブル配線
1000a  ヘッドセット
1000b  ヘッドセット
2000a  電気的アーキテクチャ
2000b  電気的アーキテクチャ
9000  オーディオデバイス
【図１ａ】
0006009587.tif 000002
【図１ｂ】
0006009587.tif 000003
【図２ａ】
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【図２ｂ】
0006009587.tif 000005
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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