(57)【要約】  ユーザの頭部上に装着するように構成及び配置されたヘッドバンドを有するワイヤレスヘッドセット。ヘッドバンドは、ワイヤレス信号を送信及び受信するように適合されたアンテナと、アンテナに電気的に整合された電子信号処理ハードウェアと、を含む。ヘッドセットはまた、ヘッドバンドによって担持されたイヤカップを含み、各イヤカップは、ユーザの１つの耳に、その上に、又はその近くに着座するように配置される。各イヤカップは、オーディオトランスデューサを有する。
2019524021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスヘッドセットであって、
ユーザの頭部上に装着されるように構成及び配置されたヘッドバンドであって、ワイヤレス信号を送信及び受信するように適合されたアンテナと、前記アンテナに電気的に整合された電子信号処理ハードウェアと、を備える、ヘッドバンドと、
前記ヘッドバンドによって担持された第１及び第２のイヤカップであって、各イヤカップが、前記ユーザの１つの耳に、その上に、又はその近くに着座するように配置され、各イヤカップが、オーディオトランスデューサを備える、第１及び第２のイヤカップと、
を備える、ワイヤレスヘッドセット。
【請求項２】
前記ヘッドバンドが、金属支持構造を備え、前記アンテナが、前記金属支持構造の一体的な部分である、請求項１に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項３】
前記アンテナが、スロット付きループ構造を備える、請求項２に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項４】
前記ヘッドバンドが、前記イヤカップからおよそ等距離に位置する中心を有し、前記アンテナ及び前記電子信号処理ハードウェアのうちの少なくとも１つが、前記中心と１つのイヤカップとの間に位置する、請求項２に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項５】
前記電子信号処理ハードウェアが、無線電子機器を備える、請求項１に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項６】
前記ヘッドバンドが、２つの別個のアンテナを備える、請求項１に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項７】
前記ヘッドバンドが、金属支持構造を備え、両アンテナが、前記金属支持構造の一体的な部分である、請求項６に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項８】
前記アンテナが、全放射電力を全入力電力で除算したものとして定義される、放射効率を有し、前記アンテナの前記放射効率は、身体又は代用物上で測定されるとき、５０％超である、請求項１に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項９】
前記アンテナの前記放射効率が、身体又は代用物上で測定されるとき、約７５％である、請求項８に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項１０】
前記ヘッドバンドが、前記頭部に着用されるとき、前記アンテナが、強い水平偏波を有する、請求項１に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項１１】
前記ヘッドバンドが前記頭部に着用されるとき、前記信号が前記ユーザの身体の表面に沿って移動するにつれて、前記アンテナが、前記信号の散乱を低減し、そのため、前記ユーザの身体の側面に沿って地面に向かう伝搬路において信号の減衰を低減するような偏波を示す、請求項１０に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項１２】
前記ヘッドバンドが、比較的平坦であり、かつ前記ユーザの耳の間で前記頭部の頭頂部を横切って前記頭部の輪郭に概して従うように湾曲し、前記アンテナが概して平坦であり、かつ前記ヘッドバンドの曲線に概して従う、請求項１０に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項１３】
前記アンテナが、概して平坦であり、前記ヘッドバンドの曲線に概して従う、請求項１に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項１４】
前記電子信号処理ハードウェアが、プリント回路基板によって担持されている、請求項１に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項１５】
前記アンテナが、スロット付きループ構造を備える、請求項１４に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項１６】
前記ヘッドバンドが、金属支持構造を備え、前記スロット付きループ構造が、前記金属支持構造内にスロットを備え、前記スロットが、２つの辺を有し、前記プリント回路基板が、前記スロットの各辺に近接した前記金属支持構造に電気的に整合されている、請求項１５に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項１７】
ワイヤレスヘッドセットであって、
ユーザの頭部上に装着するように構成及び配置されたヘッドバンドであって、
金属支持構造、並びに前記金属支持構造の一体的な部分であり、かつワイヤレス信号を送信及び受信するように適合されたアンテナであって、前記アンテナが、身体又は代用物上で測定されるとき、全放射電力を全入力電力で除算したものとして定義される、放射効率を有し、前記アンテナの前記放射効率が、５０％超である、金属支持構造、並びにアンテナと、
前記アンテナに電気的に整合された電子信号処理ハードウェアと、
を備える、ヘッドバンドと、
前記ヘッドバンドによって担持された第１及び第２のイヤカップであって、各イヤカップが、前記ユーザの１つの耳に、その上に、又はその近くに着座するように配置され、各イヤカップが、オーディオトランスデューサを備える、第１及び第２のイヤカップと、
を備える、ワイヤレスヘッドセット。
【請求項１８】
前記電子信号処理ハードウェアが、プリント回路基板によって担持され、前記アンテナが、スロット付きループ構造を備え、前記ヘッドバンドが、金属支持構造を備え、前記スロット付きループ構造が、前記金属支持構造内にスロットを備え、前記スロットが、２つの辺を有し、前記プリント回路基板が、前記スロットの各辺に近接した前記金属支持構造に電気的に整合されている、請求項１７に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項１９】
前記ヘッドバンドが前記頭部に着用されるとき、前記アンテナが、支配的な水平偏波を有し、前記ユーザの身体の側面に沿って地面に向かう伝搬経路において低い信号減衰を示す、請求項１８に記載のワイヤレスヘッドセット。
【請求項２０】
ワイヤレスヘッドセットであって、
ユーザの頭部上に装着するように構成及び配置されたヘッドバンドであって、
前記ヘッドバンドの曲線に概して従う概して平坦な金属支持構造、並びに前記金属支持構造の一体的な部分であり、かつ前記金属支持構造においてループ及びスロットを備える、スロット付きループアンテナであって、前記アンテナが、ワイヤレス信号を送信及び受信するように適合され、身体又は代用物上で測定されるとき、全放射電力を全入力電力で除算したものとして定義される、放射効率を有し、前記アンテナの前記放射効率が、５０％超である、概して平坦な金属支持構造、並びにスロット付きループアンテナと、
前記スロットに近接して前記金属支持構造に電気的に結合されたプリント回路基板によって担持された電子信号処理ハードウェアと、
を備える、ヘッドバンドと、
前記ヘッドバンドによって担持された第１及び第２のイヤカップであって、各イヤカップが、前記ユーザの１つの耳に、その上に、又はその近くに着座するように配置され、各イヤカップが、オーディオトランスデューサを備える、第１及び第２のイヤカップと、
を備える、ワイヤレスヘッドセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ワイヤレスヘッドセットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレスヘッドセットは、別のワイヤレスソースデバイスとワイヤレス信号を交換するアンテナを有する。このアンテナは、一般的にイヤカップ内に位置する。イヤカップは比較的小さいが、音響キャビティ、１つ以上のトランスデューサ、電子部品、並びにマイクロフォン及びセンサのような他の強化された特徴などの基本要素を含む必要がある。このため、イヤカップ内のアンテナの存在は、他のシステム構成部品のために使用され得る有価空間が占有される。
【０００３】
いくつかの場合において、ワイヤレスソースデバイスは、ポケット又はおそらく手に担持されたスマートフォン又は他の小型電子デバイスであり得る。ワイヤレスソースデバイスとヘッドセットとの間の人体の存在は、ワイヤレスリンク品質に影響する。アンテナ設計及び位置は、信号受信を改善するように改善され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ワイヤレスヘッドセットは、ユーザの頭部上に装着されるように構成及び配置されたヘッドバンドを有する。本ヘッドセットのヘッドバンドは、ワイヤレス信号を送信及び受信するように適合された１つ以上のアンテナを含み、このアンテナ（複数を含む）は、ヘッドバンドの金属製支持構造の一部として一体的に形成され得る。ヘッドバンドはまた、アンテナに電気的に整合された電子信号処理ハードウェアを含んでもよい。
【０００５】
以下の全ての例及び特徴は、任意の技術的に可能な方法で組み合わせることができる。
【０００６】
１つの態様において、ワイヤレスヘッドセットは、ユーザの頭部上に装着するように構成及び配置されたヘッドバンドを含み、ヘッドバンドは、ワイヤレス信号を送信及び受信するように適合されたアンテナを含む。ヘッドバンドはまた、アンテナに電気的に整合された電子信号処理ハードウェアを備える。第１及び第２のイヤカップは、ヘッドバンドによって担持され、各イヤカップが、ユーザの１つの耳に、その上に、又はその近くに着座するように配置され、各イヤカップが、オーディオトランスデューサを含む。
【０００７】
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。ヘッドバンドは、金属支持構造を備えることができ、アンテナは、金属支持構造の一体的な部分であってよい。アンテナは、スロット付きループ構造であってもよい。ヘッドバンドはイヤカップからおよそ等距離に位置する中心を有してもよく、アンテナ及び電子信号処理ハードウェアのうちの少なくとも１つは、中心と１つのイヤカップとの間に位置してもよい。電子信号処理ハードウェアは、無線電子機器を含むことができる。
【０００８】
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。ヘッドバンドは２つ以上の別個のアンテナを有してもよい。ヘッドバンドは金属支持構造を含んでもよく、２つ以上のアンテナは金属支持構造の一体的な部分であってもよい。アンテナは、身体又は代用物上で測定されるとき、全放射電力を全入力電力で除算したものとして定義される、放射効率を有してもよく、放射効率は５０％超であってもよい。一例において、アンテナの放射効率は、身体又は代用物上で測定されるとき、約７５％である。
【０００９】
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。ヘッドバンドが頭部に着用されるとき、アンテナは人体の表面を基準とする支配的な水平偏波を有してもよく、ユーザの身体の前面及び背面に沿ってソースデバイスに向かう伝搬路において低い信号減衰を示してもよい。ヘッドバンドが頭部に着用されるとき、信号がユーザの身体の表面に沿って移動するにつれて、アンテナは、信号の散乱を低減し、そのため、ユーザの身体の側面に沿って地面に向かう伝搬路における信号の減衰を低減するような偏波を示してもよい。ヘッドバンドは比較的平坦であってもよく、ユーザの耳の間で頭部の頭頂部を横切って頭部の輪郭に概して従うように湾曲していてもよく、アンテナは概して平坦であって、頭部の曲線に概して従ってもよい。
【００１０】
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。電子信号処理ハードウェアはプリント回路基板によって担持されてもよい。アンテナは、スロット付きループ構造であってもよい。ヘッドバンドは、金属支持構造を有してもよく、スロット付きループ構造は、金属支持構造内にスロットを含んでもよい。スロットは２つの辺を有してもよい。プリント回路基板は、スロットの各辺に近接した金属支持構造に電気的に整合されてもよい。
【００１１】
別の態様において、ワイヤレスヘッドセットは、ユーザの頭部上に装着されるように構成及び配置されたヘッドバンドを含み、ヘッドバンドは、金属支持構造と、金属支持構造の一体的な部分であり、かつワイヤレスオーディオ信号を送信及び受信するように適合されたアンテナとを含む。アンテナは、全放射電力を全入力電力で除算したものとして定義される、放射効率を有し、この放射効率は、身体又は代用物上で測定されるとき、５０％超である。アンテナに電気的に整合された電子信号処理ハードウェアも存在する。第１及び第２のイヤカップは、ヘッドバンドによって担持され、各イヤカップが、ユーザの１つの耳に、その上に、又はその近くに着座するように配置され、各イヤカップが、オーディオトランスデューサを含む。
【００１２】
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。電子信号処理ハードウェアは、プリント回路基板によって担持されてもよい。アンテナは、スロット付きループ構造であってもよい。ヘッドバンドは、金属支持構造を有することができる。スロットは、金属支持構造内にスロットを備えてもよく、スロットは２つの辺を有する。プリント回路基板は、スロットの各辺に近接した金属支持構造に電気的に整合されてもよい。ヘッドバンドが頭部に着用されるとき、アンテナは人体の表面を基準とする支配的な水平偏波を有してもよく、信号をユーザの身体の表面に沿って移動させる偏波を示すことができ、偏波は、信号の散乱を低減し、そのため、ユーザの身体の前面及び背面に沿ってソースデバイスに向かう伝搬路における信号の減衰を低減する。
【００１３】
別の態様において、ワイヤレスヘッドセットは、ユーザの頭部上に装着されるように構成及び配置されたヘッドバンドを含み、ヘッドバンドは、ヘッドバンドの曲線に概して従う概して平坦な金属支持構造と、金属支持構造の一体的な部分であって、金属支持構造においてループ及びスロットを備えるスロット付きループアンテナとを含む。アンテナは、ワイヤレスオーディオ信号を送信及び受信するように適合し、全放射電力を全入力電力で除算したものとして定義される、放射効率を有し、この放射効率は、身体又は代用物上で測定されるとき、５０％超である。ヘッドバンドは、スロットに近接して金属支持構造に電気的に整合されたプリント回路基板に担持された電子信号処理ハードウェアも含む。第１及び第２のイヤカップは、ヘッドバンドによって担持され、各イヤカップが、ユーザの１つの耳に、その上に、又はその近くに着座するように配置され、各イヤカップが、オーディオトランスデューサを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ワイヤレスヘッドセットの上からの斜視図である。
【図２】図１のワイヤレスヘッドセットの上面図である。
【図３Ａ】３つの直交面における図１及び図２のアンテナの放射パターンを示す。
【図３Ｂ】３つの直交面における図１及び図２のアンテナの放射パターンを示す。
【図３Ｃ】３つの直交面における図１及び図２のアンテナの放射パターンを示す。
【図４】着用者の身体を二等分する垂直面における図１及び図２のアンテナの電界を示す。
【図５】ワイヤレスヘッドセットの概略図である。
【図６】ワイヤレスヘッドセットのヘッドバンドの別の金属支持構造の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ヘッドセットとは、耳の周りに、耳の上に、又は耳の中に、又は耳の付近に装着され、音響エネルギーを外耳道に放射するデバイスを意味する。ヘッドセットは、イヤフォン、イヤピース、ヘッドフォン、イヤバッド又はスポーツヘッドフォンと呼ばれることがあり、音源に対して有線又はワイヤレス接続を含み得る。ヘッドセットは、オーディオ信号を音響エネルギーに変換する音響ドライバを含む。音響ドライバは、イヤカップ又はイヤバッド内に収容されることがある。ヘッドセットは、１つのスタンドアローンヘッドフォンを有することができる又は各耳に１つの一対のヘッドフォン（各々がそれぞれの音響ドライバ及びイヤカップを含む）のうちの一方であってもよい。ヘッドセットのイヤカップ／イヤバッドは、例えば、ヘッドフォン内の音響ドライバにオーディオ信号を伝達するヘッドバンド及び／又はリードによって機械的に接続されてもよいし、完全にワイヤレスであってもよい。ヘッドセットは、アクティブノイズ低減（ＡＮＲ）システムの構成要素を含むことができるが、これに限定されない。ヘッドセットは、ヘッドセットが通信デバイスとして機能できるように通信マイクロフォンなどの他の機能をやはり含むことができる。
【００１６】
ヘッドセットは、１つ以上の接続ワイヤ又はケーブルを介して、電話、メディアプレーヤー、又はトランシーバデバイスなどの別のデバイスと接続するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ヘッドセットはワイヤレスであってもよく、例えば、（イヤピースを機械的又は電子的に結合するワイヤ又はケーブルはあるかもしれないが）イヤピースをその他のデバイスに機械的又は電子的に結合するワイヤ又はケーブルはないかもしれない。このような場合、ヘッドセットは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１などのメディアアクセス制御（media access control、ＭＡＣ）プロトコル、又は別のローカルエリアネットワーク（local area network、ＬＡＮ）若しくはパーソナルエリアネットワーク（personal area network、ＰＡＮ）プロトコルを使用して、携帯電話又はトランシーバデバイスのような別のデバイスと通信可能なワイヤレストランシーバモジュールを含むことができる。
【００１７】
本明細書に記載されたワイヤレスヘッドセットは、ヘッドバンド内に配置されたアンテナを有する。アンテナの一部又は全部は、ヘッドバンドの金属支持構造の一体的な部分とすることができる。アンテナは、ヘッドバンドによって、又はヘッドバンド内に担持された別部品とすることができる。アンテナは、人体の表面で参照される支配的な偏波を示すことができ、その偏波は、身体表面に沿って、着用されたソースデバイスに向かう経路内での信号伝搬のために有利である。次に、偏波は、信号の散乱を低減することができ、その後、ユーザの身体の前面か裏面のどちらかのポケット内のソースデバイスに向かう信号減衰の低減を可能にすることができる。これらの特徴は、高効率で、ヘッドセットの着用者の上に担持される携帯型オーディオデバイスからワイヤレス信号を送信及び受信するために有効な、アンテナを実現させる。ヘッドセットは、好ましくは、アンテナに電気的に整合された電子信号処理ハードウェアも含む。
【００１８】
本開示のワイヤレスヘッドセット１０、図１は、ユーザの頭部上に装着されるように構成及び配置されたヘッドバンド１２を有する。ヘッドセット１０は、ヘッドバンド１２の端部又はその近くに担持されたイヤカップ１４及び１６も含む。イヤカップ１４及び１６は各々、ユーザの１つの耳に、その上に、又はその近くに着座するように配置される。イヤカップ１４は、オーディオトランスデューサ１５を含み、イヤカップ１６は、オーディオトランスデューサ１７を含む。イヤカップの一方又は両方は、（例えば、ノイズ低減で用いるための）マイクロフォン、（例えば、オーディオ信号処理及びノイズ低減信号処理のための）プロセッサ及び電池などの他のハードウェア（図示せず）も含んでもよく、ワイヤレスヘッドセットで使用される電子ハードウェアは、一般に、当該技術分野で知られているため、本明細書では更に説明はしない。
【００１９】
ヘッドバンド１２は、ワイヤレス信号を送信及び受信するように適合されたアンテナ２０を含む。ヘッドバンド１２は更に、アンテナ２０に電気的に整合する電子信号処理ハードウェア（図１に図示せず）を含む。ヘッドバンド１２は、比較的平坦であってもよく、ユーザの耳の間で頭部の頭頂部を横切って頭部の輪郭に概して従うように湾曲していてもよく、アンテナは概して平坦であって、ヘッドバンドの曲線に概して従ってもよい。この非限定的な例において、ヘッドバンド１２は、内部に、概して薄く、平坦で、湾曲した金属支持構造１３を含み、アンテナ２０は、金属支持構造１３の一体的な部分である。支持構造１３は、ヘッドバンド１２の曲線に概して従ってもよい。ヘッドバンド１２は、明確にするために図示されていない、当該技術分野で知られているクッション及びスライダのような他の特徴を、典型的に含む。いくつかのタイプのアンテナがヘッドセット内で使用され得るが、アンテナ２０は、ループ２２及びスロット２４によって画定されるスロット付きループ構造であってもよい。アンテナ２０は、必ずしも必要ではないが、好ましくは、概して、以下で詳細に説明されるように、頭部にヘッドバンド１２が着用されたときに、人体の輪郭に沿って、信号がソースデバイスに向かって経路内を伝播することを可能にするために有利である顕著な偏波パターンを示す。
【００２０】
図２に示すように、ヘッドバンド１２は、電子処理ハードウェア３０を更に含む。ハードウェア３０は、例えば、スロット２４に隣接する金属支持構造１３の部分３６と３８において終端された伝送線路３２と３４によって、アンテナ２０に電気的に整合される。ハードウェア３０は、好ましくは、ワイヤレス信号の送受信に関与する無線電子機器などの１つ以上の電子信号処理コンポーネント、及び符号化されたワイヤレスペイロード信号をオーディオ信号に変換及び処理することに関与するオーディオプロセッサを含む。ハードウェア３０は、フレキシブル又は部分的にフレキシブルなプリント回路基板（ＰＣＢ、printed circuit board）を含むことができ、そのような電子部品及び潜在的に他のデジタル又はアナログ部品のうちの１つ以上が、その上に実装されている。ＰＣＢは、図２に示すように、楕円形状の切り欠き２３内に実装されてもよく、又はＰＣＢは、ヘッドバンド内の他の場所に担持されていてもよい。支持構造１３はまた、構造の全重量を減少させるために、付加的な概して楕円形状の切り欠き４４を含むことができる。金属支持構造１３は、構造の重量を更に減少させるために、付加的な開口又は切り欠き（図示せず）を有してもよい。
【００２１】
図２に更に示すように、ヘッドバンド１２は、ヘッドバンド１９を二等分するヘッドバンドの横軸上にある中心「Ｃ」を有してもよく、軸１９は、支持構造１３の端部４０及び４２からほぼ等間隔に位置する。イヤカップ１４及び１６は、当該技術分野で知られている方法で端部４０及び４２に整合されているため、本明細書に更なる記載はない。アンテナ２０は、スロット２４と共に、構造１３の概して楕円形状の切り欠き（ループ）２２によって実現される。アンテナ２０及び／又は関連する電子処理ハードウェア３０は、必ずしも必要ではないが、好ましくは、図２に示すように、中央Ｃと１つのイヤカップとの間及びヘッドバンドの片側に完全に位置する。アンテナ２０は、望ましいアンテナ性能及び電子処理ハードウェア３０の物理的な位置の両方に起因すると考えられる。ヘッドバンドの曲げ及びねじりに起因して、電子ハードウェアは、機械的変形によって損傷される場合がある。中心を外してハードウェア３０を載置すると、その曲げ及びねじれが少なくなる。電子ハードウェアの位置を優先することによって、このように、よりロバストなヘッドバンド設計を生成することができる。
【００２２】
アンテナ構造をイヤカップからヘッドバンド内に移動させることにより、アンテナ設計がイヤカップの大きさによって制約されなくなる。ヘッドバンドの表面積が比較的大きいため、より多くのアンテナ構成が実現されることが可能となり、性能的に有利となる。また、アンテナ構造に隣接するヘッドバンドにおいて、無線電子機器及び／又は他の電子機器／電気信号処理構成要素を実装することにより、アンテナとエレクトロニクスの界面／接続性は、性能及びコストの両方において簡略化することができる。これはまた、他の構成要素のために付加的なイヤカップの大きさの制限を解くか、又はイヤカップ設計により多くの柔軟性を提供する。
【００２３】
切断されたスロット（例えば、スロット２４）を金属ヘッドバンド支持構造内に設置することにより、スロット付きループアンテナは、ヘッドバンドの一体的な部分として形成され得る。この実施形態には、アンテナ性能を構成、最適化するための大きなヘッドバンド表面積、アンテナをイヤカップから移動させることによる全体的な設計自由度の増加及びイヤカップの小型化などの利点がある。また、アンテナは、電子機器、例えば、ＰＣＢに電気的に接続され得る。このＰＣＢをアンテナに隣接するヘッドバンド内に実装することにより、アンテナとＰＣＢの接続性が簡略化される。
【００２４】
単一のアンテナ２０が図１及び図２に示される一方、金属のヘッドバンド支持（例えば、図１及び図２の構造１３）は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、デュアルバンドＷｉＦｉ、及び／又は全地球測位システム（GPS、global positioning system）などの複数のタイプのワイヤレス接続性を支持する複数のアンテナを収容することができる。これを更に説明する。更にまた、アンテナ及び関連する電子機器をヘッドバンドに移動させることによって、イヤカップの大きさの制限を解き、センサ、信号プロセッサ、基板上の音楽記憶メモリなどの他の電子機器を収容することができる。更に、無線通信能力が内蔵されたヘッドバンドは、異なる設計、特徴及び機能性を有する異なるイヤカップと整合されることができ、その結果、より大きな製品設計の自由度を提供する。
【００２５】
図３Ａ〜図３Ｃは、イヤカップ内に位置する従来の（先行技術の）ワイヤレスヘッドセットアンテナ（「Ｂ」と標識された破線のループ）と比較して、人体に参照される３つの直交面における図１及び図２のアンテナ（「Ａ」と標識された実線のループ）の放射パターンを示す。当該の場合において、先行技術は、アメリカ合衆国のＦｒａｍｉｎｇｈａｍ、ＭＡのＢｏｓｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＳｏｕｎｄＬｉｎｋ（登録商標）アラウンドイヤワイヤレスヘッドフォンＩＩであった。図３Ａは、アンテナ装着者側の垂直面のパターンである（角度φ＝０）。図３Ｂは、アンテナ装着者の正面の垂直面のパターンである（角度φ＝９０度）。図３Ｃは、アンテナ装着者の頭部の頂部の水平面のパターン（角度θ＝０度）である。これら３つの平面は、当該技術分野で従来、使用されているデータの３つのサブセットを表す。３つの平面は放射性能のサブセットを表しているが、これらは、アンテナ遠方界性能を評価するために標準化されたパラメータとして機能することができる。人体の存在に起因して、遠方界放射パターンは、その従来の自由空間測定に比較して歪んでいる。
【００２６】
図３Ａ〜図３Ｃのプロットに応じて、アンテナ２０は、Ｐｈｉ＝０及びＰｈｉ＝９０の両平面に関して、より強い全体的な遠方界放射（「Ａ」と標識された閉鎖ループの領域）を与えるが、（「Ｂ」と標識されたイヤカップアンテナの先行技術と比較して）Ｔｈｅｔａ＝９０に関してわずかに弱い。放射性能を特徴付けるデータの完全なセットを統合することによって、全放射電力が導出される。その結果、アンテナ２０は、（身体又は代用物上で測定されるとき、全放射電力を全入力電力で除算したものとして定義される）従来技術のアンテナの効率の約５０％よりも大きい効率を有し、この効率は、身体又は代用物上で測定されるとき、約７５％以上であり得る。したがって、アンテナ２０は、アンテナ効率が遠方界放射性能に影響を与える１つのパラメータであるため、遠方界放射性能の観点から、従来技術のアンテナより顕著に優れたものとなる。
【００２７】
ヘッドバンド１２が頭部に着用されるとき、アンテナ２０は、支配的な水平偏波を有してもよく、ユーザの身体の前面及び背面に沿って地面に向かう伝搬路において低い信号減衰を示してもよい。ヘッドバンドは、好ましくは、図１及び図２に示すように相対的に平坦で薄く、ユーザの耳の間で頭部の頭頂部を横切って頭部の輪郭に概して従うように軸１９の周りで湾曲する。１つの非限定的な例として、ヘッドバンドは、約４６８ｍｍの長さを有してもよく、スロット付きループアンテナは、約１０５ｍｍの外周を有してもよい。アンテナ２０は、好ましくは、この平坦ヘッドバンド内に位置する低いプロファイルである。このアンテナは、ある場合、ヘッドバンドが頭部上に着座するとき、概して平坦であり、ヘッドバンドの曲線に概して従う。この用途に好適である１つのタイプのアンテナは、スロット付きループアンテナである。しかしながら、モノポール及びダイポールアンテナ又はスロット付きアンテナを含むがこれらに限定されない他のタイプのアンテナを、使用することができる。
【００２８】
従来のアンテナ性能評価は、放射効率、指向性、及び偏波などのその遠方界放射パラメータに基づく。これらのパラメータは、間隙を介して非常に離れている２つのアンテナ（送信及び受信の両方）を有する用途に好適である。しかしながら、ユーザの身体上に共同設置され、身体によって視線が遮断されている２つのアンテナを用いる着用可能な適用にとって、これらの遠方界パラメータは非確定的になる。この理由は、２つの身体上アンテナ間を伝播する電磁波が身体の周囲に散乱し、身体の存在が両アンテナの放射特性を変更することである。
【００２９】
従来のように自由空間におけるアンテナの遠方界パラメータを測定することよりもむしろ、着用可能なアンテナの性能を適切に特徴付けるために、アンテナは人体又はファントム（マネキン）などの代用物の上に載置可能である。身体又は代用物の存在により、アンテナの境界条件が変更された後、アンテナの遠方界性能が変更される。使用する場合の多くは、信号が視線を通して直接的か、又は壁、天井、床などの物体の反射を通して間接的かのどちらかで、長距離を移動して受信アンテナに到達することを必要とするため、上述の遠方界パラメータは依然として着用可能なアプリケーションを特徴付けるのに役立つ。しかしながら、身体又は代用物の存在に起因して変更されるときに修正されたパラメータは必要ではあるが、着用可能な適用を完全に特徴付けるためには十分ではない。
【００３０】
本明細書に記載されたアンテナのような着用可能なアンテナは、２つの身体上アンテナ間の送信信号強度に対する受信信号強度の比として定義できる「送信係数」と呼べるものによって特徴付けられることができる。これは、ユーザの身体上の２つのアンテナ間の伝送効率として見なされ得る。人体の周囲の電磁波の高散乱性により、伝送係数を経験的に測定すること又は数値的にシミュレーションすることは困難である。身体上アンテナ性能を特徴付けるために有用なパラメータは、ユーザの身体、特に皮膚表面における伝播信号の偏波である。特定の偏波を有するアンテナを利用することにより、身体の表面輪郭に沿って信号が伝播することを可能にすることができる。このような信号は、低減された散乱を伴って、受信アンテナにガイドされ得る。信号の散乱が少ないので、一般に伝送損失が少ない。
【００３１】
人体の周りのアンテナ信号の偏波がどのように異なるかを把握するために、空気と皮膚の界面における信号の挙動を解析することができる。空気と皮膚の界面でマックスウェル方程式を適用することにより、電磁波の伝搬の一般形態は、皮膚界面に垂直な電界を有する信号が、より良い貫通を与えることを明らかにする。一方、信号の電界が界面に平行である場合、信号はそれから離れて反射する傾向がある。基本的に、信号が身体から離れて反射される場合、身体上の２つのアンテナの間の信号経路は、周囲からの反射路によって支配されるであろう。この構成によれば、ユーザが通路損失の高い大型屋外駐車場などの膨大な開放エリアであるときには、ワイヤレスリンクに対して挑戦を提示する。
【００３２】
空気と皮膚界面への支配的な垂直電界を有する着用可能アンテナは、その送信された信号を皮膚に貫通させるという利点を有する。いったん信号が皮膚に入射すると、次の内側の層は、それが筋肉、脂肪、又は骨であるかにかかわらず、別の界面を提示する。脂肪、筋肉、骨、及び器官のような身体の内部構造の大部分は、それらの電気的特性（誘電率及び損失正接など）によって非常に貫通しにくい。そのため、信号の大部分が、実際、内部構造から反射されて皮膚表面に向けて逆流する。人体の表面層でのこの繰り返された貫通及び反射機構のカスケード効果は、いわゆる「ガイド」効果を生成し、これは業界ではときに、身体の表面の輪郭に沿った「クリーピング波」と称される。巨視的には、信号は、直線で伝播するのではなく、あたかも身体に応じて曲がるように観察される。このクリーピング波により、伝播する信号は、送信アンテナから受信アンテナまで、人体の表面に沿って進行することができる。この経路が反射遠方経路よりも損失が少ない限り、この経路は、支配的な（及び好ましい）伝播経路となる。良い例は、近傍の対象物が少ない大きな開放領域の中間に立っているユーザに関するものであろう。ヘッドセット（例えば、ユーザの頭部）及びスマートフォン（例えば、ユーザの背面のパンツのポケット）との間の距離は、典型的には、約２フィートだけであるが、多数のワイヤレスヘッドセットのユーザは、これらの状況において、オーディオストリーミング経験に乏しい。
【００３３】
図４は、側面視で身体５２を介して２Ｄの垂直面にマッピングされた、シミュレーションされた３Ｄの電界５０を示し、フィールドライン５６が描画されている。スマートフォン５４の典型的な背面のパンツのポケット位置が示される。電界５０は、頭部に着用されたヘッドセット５８において、図１及び図２のアンテナ２０のためのものである。プロット５０は、人体５２の背面５１に沿って伝播する極めて一貫した電界を示している。図示された電界は、ｘ成分であり、これは、着用者の身体の前面及び背面に垂直である偏波を構成する（ｙ軸が身体の長手方向である）。ヘッドセットを着用した状態で、スマートフォンをユーザの背面のポケットに入れるという一般的な使用例に関して、アンテナ２０は、電界がより弱く、かつ電界の方向をほぼ無作為にする散乱成分を有する、アンテナがイヤカップ内にある状態の従来の構成よりも約１０ｄＢ大きい電界強度を有する。
【００３４】
図５は、ワイヤレスヘッドセット６０の概略図である。ヘッドバンド７０は、ヘッドバンド７０の一部でもある無線電子機器７４に動作可能に（電気的に）結合されたアンテナ７２を含む。イヤカップ８０は、オーディオ信号を受信し、必要に応じてそれらを処理し、それらを電気音響トランスデューサ８６に供給するプロセッサ８２を含む。センサ８４は、当該技術分野で知られているように、音を検出し、ノイズ低減に関与するマイクロフォンであってもよい。他のセンサは、ヘッドセットに関連付けられた他の機能を実行するのに使用されてもよい（例えば、加速度計又はジャイロスコープは、ヘッドセットの動きを検出するために使用されてもよい）。
【００３５】
図５の要素は、ブロック図の離散要素として図示及び記載されている。これらのうちの所定のものは、アナログ又はデジタル回路構成のうちの１つ以上として実装され得る。代替的に、又は付加的に、それらは、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を実装してもよい。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。動作は、アナログ回路構成によって、又はアナログ動作の等価のものを行うソフトウェアを実行するマイクロプロセッサによって行われてもよい。信号ラインは、個別のアナログ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備えた個別のデジタル信号として、及び／又はワイヤレス通信システムの要素として、実装されてもよい。
【００３６】
処理がブロック図において表される、又は暗示されるとき、１つの要素又は複数の要素によって、工程が行われてもよい。工程は、共に、又は異なる時間に行われてもよい。活動を行う要素は、物理的に同一であるか、若しくは互いに近接していてもよく、又は物理的に分離していてもよい。１つの要素は、２つ以上のブロックのアクションを実行してもよい。オーディオ信号は、符号化されてもされなくてもよく、デジタル又はアナログ形式のどちらかで送信されてもよい。従来のオーディオ信号処理装置及び動作は、図面から省略される場合がある。
【００３７】
ヘッドバンドは、本明細書に記載されるように、ヘッドバンドと完全に又は部分的に一体であってもよい、２つ以上の異なるアンテナを含むことができる。ヘッドバンドは、金属支持構造を有することができ、２つ以上のアンテナは、金属支持構造の一体的な部分であり得る。例えば、図６は、端部９４及び９６を有する、概して平坦で湾曲した一体の金属片と、概して楕円形の切り欠き１０３、１０４、及び１０７と、軸９２を二等分する中央横軸と、を備える、ヘッドバンド金属支持構造９０を示す。１つのスロット付きループアンテナ１０２は、切り欠き１０３と、スロット１０５と、を備える。第２のスロット付きループアンテナ１００は、切り欠き１０７と、スロット１０９と、を備える。本明細書に記載されるように、アンテナ１００及び１０２の一方又は両方は、スロットアンテナのような別のタイプのアンテナであり得る。また、モノポールなどの他のアンテナ設計は、ヘッドバンドの金属支持構造を、アンテナの全てではなくアンテナの一部（例えば、その接地面）として使用することができる。アンテナの機能性の非限定的な例として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）用アンテナ、５．８ＧＨｚのＷｉｆｉアンテナ、及びＧＳＭ（登録商標）／ＬＴＥアンテナのうちの１つ、２つ、又は３つ全てが、全て一緒にヘッドバンド上に存在し得る。
【００３８】
いくつかの実装形態が説明されてきている。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、他の実施形態も特許請求の範囲内にあることが理解される。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ヘッドセット
１２  ヘッドバンド
１３  金属支持構造
１４  イヤカップ
１５  オーディオトランスデューサ
１６  イヤカップ
１７  オーディオトランスデューサ
１９  ヘッドバンド
２０  アンテナ
２２  ループ
２３  楕円形状の切り欠き
２４  スロット
３０  電子処理ハードウェア
４０  端部
４２  端部
５０  電界
５１  背面
５２  人体
５４  スマートフォン
５６  フィールドライン
６０  ワイヤレスヘッドセット
７０  ヘッドバンド
８０  イヤカップ
８４  センサ
９０  ヘッドバンド金属支持構造
９２  軸
９４  端部
９６  端部
１００  アンテナ
１０２  アンテナ
１０３  切り欠き
１０５  スロット
１０７  切り欠き
１０９  スロット
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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