(57)【要約】      （修正有）【課題】省エネルギー・ヘッドセットを提供する。【解決手段】ヘッドセットは、ユーザが存在していないとき、ヘッドセットの消費電力を低減するように動作可能な電力管理ユニット１５０を備える。電力管理ユニット１５０は、静電容量型検出を用いて、ユーザの存在を検出する。静電容量型検出は、柔軟かつ信頼性の高いセンサを提供し、ユーザの接近または接触のいずれかを検出することによって、ユーザが存在しているかどうかを正確に検出できるため、好都合である。さらに、様々な実施形態では、静電容量型センサの感度は、ユーザの移動や、例えば、ヘッドセット上に水や汗が存在していることなどの環境条件の変化を考慮して調整され、さらに検出の信頼性を向上させることができる。さらに、静電容量型検出に基づくユーザ存在信号を用いて、他の機能を制御したり、外部機器を制御したりするヘッドセットに関する。【選択図】図２
2007104670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
検出素子を含むヘッドセットと、
前記検出素子の静電容量を測定するように動作可能な静電容量測定回路と、
前記検出素子の静電容量の測定に基づいて、ユーザが前記ヘッドセットを装着しているかどうかを判断し、前記ヘッドセットを装着しているかどうかに従って、前記機器の機能を制御するように動作可能な制御回路と、
を備える装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記静電容量測定回路は、サンプル・コンデンサを含み、さらに前記検出素子から前記サンプル・コンデンサに電荷を移動させ、前記サンプル・コンデンサにおいて電位を生成し測定するように動作可能である、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、電位の測定を行う前に、前記検出素子から前記サンプル・コンデンサに、連続的に電荷パケットのバーストを移動するように動作可能な少なくとも一つのスイッチを備える装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記制御回路は、前記検出素子の測定静電容量を少なくとも一つの所定の閾値と比較することによって、ユーザが前記ヘッドセットを装着しているかどうかを判断するように動作可能である、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記検出素子は、前記ヘッドセットが装着されたときにユーザから電気的に絶縁される電極を含む、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記静電容量測定回路は、前記ヘッドセット内に収容されている、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記制御回路は、前記ヘッドセット内に収容されている、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記制御される機能は、前記ヘッドセット内の回路素子によって提供される、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記制御される機能は、前記ヘッドセット外の回路素子によって提供される、装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、前記制御回路は、前記ヘッドセット外に存在する、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、静電容量測定回路は、前記ヘッドセット外に存在する、装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置において、前記制御される機能は、省電力機能である、装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置であって、さらに、前記ヘッドセット内のスピーカに音声信号を供給する音声増幅器を備え、前記制御される機能は、前記音声増幅器を駆動することである、装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置であって、さらに、無線通信送受信器を備え、前記制御される機能は、前記無線通信送受信器を駆動することである、装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置であって、さらに、音声信号を出力する音声生成器を備え、前記制御される機能は、前記音声生成器によって音声信号を出力することである、装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置であって、さらに、前記制御回路に動作信号を供給し、ユーザが前記装置の動作を決定できるようにする入力ボタンを備え、前記制御される機能は、前記入力ボタンからの信号を無効にすることである、装置。
【請求項１７】
ヘッドセットを有する装置の動作方法であって、
前記ヘッドセット内の検出素子の静電容量を測定すること、
ユーザが前記ヘッドセットを装着しているかどうかを測定静電容量から判断すること、
前記ヘッドセットが装着されているかどうかの判断に応じて、前記装置の機能を制御すること、
を備える方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記検出素子の静電容量を測定することは、
前記検出素子からサンプル・コンデンサに電荷を移動すること、
前記サンプル・コンデンサにおいて電位を測定すること、
前記サンプル・コンデンサの測定電位から前記検出素子の静電容量を決定すること、
を含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、前記検出素子からサンプル・コンデンサに電荷を移動することは、前記検出素子から前記サンプル・コンデンサに連続的に、電荷パケットのバーストを移動することを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法において、ユーザが前記ヘッドセットを装着しているかどうかを判断することは、前記検出素子の測定静電容量を少なくとも一つの所定の閾値と比較して、前記検出素子の静電容量がユーザの接近によって変化したかどうかを判断することを含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、動作条件の変化に応じて、前記閾値のうちの一つ以上を調整することを備える方法。
【請求項２２】
請求項１７に記載の方法において、前記装置の機能を制御することは、前記装置が電力節約モードであるかどうかを制御することを含む、方法。
【請求項２３】
請求項１７に記載の方法において、前記装置の機能を制御することは、無線通信送受信器を起動するかどうかを制御することを含む、方法。
【請求項２４】
請求項１７に記載の方法において、前記装置の機能を制御することは、音声信号生成器を起動するかどうかを制御することを含む、方法。
【請求項２５】
請求項１７に記載の方法において、前記装置の機能を制御することは、前記装置の動作を決定するユーザの入力を無効にするかどうかを制御することを含む、方法。
【請求項２６】
ヘッドセットであって、
少なくとも一つの回路素子と、
静電容量測定信号を提供するように動作可能な静電容量型センサと、
前記ヘッドセットが装着されているかどうかを示す前記静電容量測定信号に応じてユーザ存在信号を生成し、前記ユーザ存在信号に依存して、前記少なくとも一つの回路素子を制御するか、あるいは前記ユーザ存在信号に依存して、前記ヘッドセットに接続された別の機器が受け取る外部出力信号を出力するように動作可能な検出回路と、
を備えるヘッドセット。
【請求項２７】
請求項２６に記載のヘッドセットにおいて、前記検出回路は、サンプル・コンデンサを含み、さらに前記静電容量型センサから前記サンプル・コンデンサに電荷を移動させ、前記サンプル・コンデンサにおいて電位を生成して測定するように動作可能である、ヘッドセット。
【請求項２８】
請求項２７に記載のヘッドセットであって、電位の測定を行う前に、前記静電容量型センサから前記サンプル・コンデンサに連続的に、電荷パケットのバーストを移動させるように動作可能な少なくとも一つのスイッチを備えるヘッドセット。
【請求項２９】
請求項２６に記載のヘッドセットにおいて、前記検出回路は、前記ユーザ存在信号を生成するためのコンセンサス・フィルタを含む、ヘッドセット。
【請求項３０】
請求項２６に記載のヘッドセットにおいて、前記検出回路は、さらに、自己校正動作を自動的に行うように動作可能である、ヘッドセット。
【請求項３１】
請求項２６に記載のヘッドセットにおいて、前記静電容量型センサは、前記ヘッドセットが装着されたときにユーザから電気的に絶縁される電極を含む、ヘッドセット。
【請求項３２】
請求項２６に記載のヘッドセットにおいて、前記少なくとも一つの回路素子は、無線通信送受信器を含む、ヘッドセット。
【請求項３３】
請求項２６に記載のヘッドセットであって、さらに、電源管理ユニットを備え、前記検出回路は前記電源管理ユニットの一部であり、前記電源管理ユニットは、前記ユーザ存在信号に依存して、前記少なくとも一つの回路素子の消費電力を低減し、それによって前記ヘッドセットの消費電力を低減するように動作可能である、ヘッドセット。
【請求項３４】
消費電力を低減するためのヘッドセットの動作方法であって、
静電容量型センサの静電容量を測定すること、
ユーザが存在しているかどうかを測定静電容量から判断すること、
ユーザが存在していないという判断に応答して、前記ヘッドセット内の一つ以上の回路素子の電力を低下させ、それによって前記ヘッドセットの消費電力を低減すること、
を備える方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法において、前記静電容量型センサの静電容量の測定することは、
前記静電容量型センサからサンプル・コンデンサに電荷を移動させること、
前記サンプル・コンデンサにおいて電位を測定すること、
前記サンプル・コンデンサの測定電位から前記静電容量型センサの静電容量を決定すること、
を含む、方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の方法において、前記静電容量型センサからサンプル・コンデンサに電荷を移動させることは、前記静電容量型センサからサンプル・コンデンサに連続的に電荷パケットのバーストを移動させることを含む、方法。
【請求項３７】
請求項３４に記載の方法において、ユーザが存在するかどうかを判断することは、前記静電容量型センサの測定静電容量を一つ以上の所定の閾値と比較して、前記静電容量型センサの静電容量がユーザの接近によって変化したかどうかを判断することを含む、方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法であって、動作条件の変化に応じて、前記一つ以上の閾値を調整することを備える方法。
【請求項３９】
ヘッドセットの動作方法であって、
静電容量型センサの静電容量を測定すること、
ユーザが存在しているかどうかを測定静電容量から判断すること、
ユーザが存在しているかどうかの判断に応じて、前記ヘッドセットの機能を制御するか、あるいは前記ヘッドセットに接続された別の機器が受け取り可能な外部出力信号を出力すること、
を備える方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の方法において、前記静電容量型センサの静電容量を測定することは、
前記静電容量型センサからサンプル・コンデンサに電荷を移動させること、
前記サンプル・コンデンサにおいて電位を測定すること、
前記サンプル・コンデンサの測定電位から前記静電容量型センサの静電容量を決定すること、
を含む、方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載の方法において、前記静電容量型センサからサンプル・コンデンサに電荷を移動させることは、前記静電容量型センサからサンプル・コンデンサに連続的に電荷パケットのバーストを移動させることを含む、方法。
【請求項４２】
請求項３９に記載の方法において、ユーザが存在するかどうかの判断は、前記静電容量型センサの測定静電容量を一つ以上の所定の閾値と比較して、前記静電容量型センサの静電容量がユーザの接近によって変化したかどうかを判断することを含む、方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法であって、動作条件の変化に応じて、前記一つ以上の閾値を調整することを備える方法。
【請求項４４】
請求項３９に記載の方法において、前記ヘッドセットに接続された前記機器は、無線により接続されている、方法。
【請求項４５】
請求項３９に記載の方法において、前記ヘッドセットに接続された前記機器は、有線により接続されている、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘッドセットを有する装置に関し、より詳細にはこのような装置の電力管理および／または機能制御に関する（但し、それらに限定される訳ではない）。特に、本発明は、一つ以上の回路素子を有するヘッドセットの電力管理に関する。なお、該回路素子とは、例えば、Bluetooth （登録商標）または他の無線受信器などのような、電力を消費する回路素子のことである。
【背景技術】
【０００２】
エンド・ユーザの様々な種類の用途を考慮して、幾多の製造業者が、多くの異なる種類のヘッドセットを設計している。例えば、補聴器や携帯型ラジオなどと共に用いるイヤピースと同様に、音楽を聞くためのステレオ・ヘッドフォンが長年使われている［特許文献１〜３］。
【０００３】
近年、モバイル・セルラ電話機や他の携帯型電子機器と共に用いるために、ユーザが装着可能な多くの新型のヘッドセットが開発されている。ユーザが電子機器を保持する必要のない、いわゆる「ハンズフリー」型動作で、このような携帯型電子機器を用いることができるように、様々なヘッドセット設計が構成されている。
【０００４】
近年開発されたヘッドセットの多くは、Bluetooth （登録商標）受信器またはBluetooth （登録商標）送受信器を組み込んだコードレス機器である。Bluetooth （登録商標）は、電子機器製造業者のグループによって開発された高周波通信規格であり、配線やケーブルが不要で、ユーザが詳細に関与することなく様々な種類の電子装置の相互接続を可能にする。Bluetooth （登録商標）を用いる全ての電子製品は、データビットの送信時期、任意の時刻に送信したデータビットの量、データ送信エラーの処理方法などを命令する合意規格を用いなければならないので、Bluetooth （登録商標）規格は様々な電子機器の相互運用を可能にする。
【０００５】
設計を改善することで、ヘッドセットのサイズや重量を改善しながら、ヘッドセットの機能も劇的に向上している。これは、特に、バッテリ寿命や利用可能な電力が制限されるコードレスのバッテリ動作ヘッドセットの場合、利用可能な電力を最も効率的に用いる方法を模索している技術者に対するプレッシャーを増大させる。
【０００６】
電力利用の改善の観点では、様々な製造業者が、電力管理機能を組み込んだヘッドセットを開発している。
従来技術の設計としては、Sony（登録商標）社から入手可能なSony（登録商標）ＭＤＲ−ＤＳ８０００ヘッドセットの設計がある。このヘッドセットには、ユーザがヘッドセットを装着する際、イヤピースを引き離すと状態を変化させる電気機械的スイッチが備わっている。これは、スイッチ機構を広げたり引っ張ったりするヘッドバンドによって行われる。
【０００７】
別の従来技術の設計［特許文献４］では、イヤピースがユーザに接触したとき、イヤピース内に組み込まれた金属リングによって誘導性雑音信号が提供される。この信号を用いて、ユーザが存在しているかどうかが検出され、信号増幅器の電力を低下させるかどうかが決定される。
【特許文献１】ＧＢ−Ａ−１，４８３，８２９
【特許文献２】ＵＳ−５，６７８，２０２
【特許文献３】ＵＳ−Ｂ１−６，３５６，６４４
【特許文献４】ＪＰ２０００２７８７８５Ａ
【特許文献５】ＵＳ−Ｂ１−６，４６６，０３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの既知の省電力ヘッドセットでは、所望の機能が実現されるが、様々な欠点もある。例えば、機械的スイッチは比較的大きく高価であり、長期の信頼性の問題に悩まされることがある。さらに、機械的ヘッドバンド・スイッチ方式は、例えば、Bluetooth （登録商標）やその他によって無線的に動作するもののような、片耳型機器などのヘッドバンドを使わないヘッドセットには転用することができない。誘導性雑音の検出に基づいてユーザの存在を検出することは、特に、このような雑音のランダムな性質や、ユーザと電極との接触の度合い（例えば、ユーザがジョギングしている場合）、環境条件の影響（例えば、ユーザが汗をかいたり雨に曝されたりした場合）など、異なる物理的条件に従ってその振幅が変わることを考えると決して理想的とはいえない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一の態様によれば、検出素子を含むヘッドセットと、検出素子の静電容量を測定するように動作可能な静電容量測定回路と、検出素子の静電容量の測定に基づいて、ユーザがヘッドセットを装着しているかどうかを判断するように動作可能な制御回路とを備える装置が提供され、前記制御回路はヘッドセットが装着されているかどうかに従って、前記装置の機能を制御する。
【００１０】
従って、ヘッドセットが装着されているかどうかに依存して、装置の機能を制御する簡単かつ確実な方法が提供される。様々な機能が制御可能である。例えば、制御される機能としては、省電力機能がある。また、その機能は、例えば音声増幅器の起動、無線通信送受信器の起動、音声生成器による音声信号の出力、および／またはユーザの入力信号の無効化に関わっていてもよい。
【００１１】
任意の形態の静電容量測定回路が用いられ得る。例えば、ＲＣ回路に基づいた回路、緩和発振器、位相シフト測定、位相ロック・ループ回路、静電容量分圧回路などが用いられる。特に、電荷移動技術に基づいた静電容量測定は、この用途に非常に適している。従って、静電容量測定回路はサンプル・コンデンサを含み、検出素子からサンプル・コンデンサに電荷を移動させ、サンプル・コンデンサにおいて電位を生成して測定するように動作可能である。さらに、静電容量測定回路は、電位測定が行われる前に、検出素子からサンプル・コンデンサに連続的に電荷パケットのバーストを移動させるように動作可能なスイッチを含んでいてもよい。
【００１２】
制御回路は、検出素子の測定静電容量を一つ以上の所定の閾値と比較することによって、ユーザがヘッドセットを装着しているかどうかを判断するように動作可能である。測定静電容量は、静電容量の絶対値であっても、以前に測定した値との差など静電容量の示差測定であってもよい。
【００１３】
静電容量測定回路は、例えば、ベース・ユニット内などヘッドセットの外部に存在しても、ヘッドセットの内部に存在してもよい。さらに、制御回路および／または制御する機能を提供する回路素子は、例えば、ベース・ユニット内などヘッドセットの外部に存在しても、ヘッドセットの内部に存在してもよい。
【００１４】
本発明の第二の態様によれば、ヘッドセットを含む装置の動作方法が提供される。前記方法は、ヘッドセット内の検出素子の静電容量を測定すること、ユーザがヘッドセットを装着しているかどうかを測定静電容量から判断すること、ヘッドセットが装着されているかどうかの判断に応じて、装置の機能を制御すること、を備える。
【００１５】
検出素子の静電容量の測定は、検出素子からサンプル・コンデンサに電荷を移動させ、サンプル・コンデンサにおいて電位を測定して、サンプル・コンデンサの測定電位から検出素子の静電容量を決定することを含んでいてもよい。さらに、検出素子からサンプル・コンデンサに電荷を移動させることは、検出素子からサンプル・コンデンサに連続的に電荷パケットのバーストを移動させることを含んでいてもよい。
【００１６】
ユーザがヘッドセットを装着しているかどうかを判断することは、検出素子の測定静電容量を一つ以上の所定の閾値と比較して、検出素子の静電容量がユーザが接近することによって変化したかどうかを判断することを含んでいてもよい。さらに、その方法は、動作状態の変化に応じて、一つ以上の閾値を調整することを備えていてもよい。
【００１７】
本発明の第三の態様によれば、ユーザが装着していないとき、ヘッドセットの消費電力を低減するように動作可能な電力管理ユニットを有する省エネルギー・ヘッドセットが提供される。電力管理ユニットは、静電容量型センサに接続された検出回路を有する。検出回路は、静電容量型センサの静電容量を測定し、測定静電容量に依存して、ユーザ存在信号を生成するように動作可能である。ユーザ存在信号は、ユーザが存在するかどうかを示す。電力管理ユニットは、ユーザ存在信号に従って動作し、ヘッドセット、一般に電力制御部に設けられる一つ以上の回路素子を制御することができる。
【００１８】
電力制御は通常、回路素子のオンオフを切り換えることによる。しかし、電力制御は単なる二値機能である必要はなく、例えば、待機レベルにまで電力を低減したり、電力増幅器に供給される電力を低減したりして、そのようにしない場合に発生するフィードバックを抑制するなど、なお動作可能であるが利得を低減することもできる。しかし、当然のことながら、ユーザ存在信号は、電力管理ユニットその他によって用いられ、電力と直接関係しない他の機能を制御することもできる。例えば、ユーザ存在信号を用いて、ヘッドセットの他の機能を制御したり、無線または有線でヘッドセットに接続された他の機器が受け取り可能な外部出力信号を出力したりすることができる。例えば、ヘッドセットを外すことは、音声または映像トラックの再生動作の中断に用いることができ、その後、ヘッドセットが装着されたとき、再びユーザ存在信号に応じて再生を再開することができる。別の例では、ユーザがヘッドセットを装着したとき、外部拡声器からヘッドセットのスピーカに再生を切り換えることができる。周囲雑音キャンセル機能を備えたヘッドセットもよく知られている。例えば、このようなヘッドセットは飛行機の雑音の低減や、クラッシック音楽再生の忠実性の増大に有用である。雑音キャンセル回路はかなりの電力を消費するので、雑音キャンセル回路を選択的に起動および停止することは、本発明の役立つ用途の一つであることも知られている。
【００１９】
従って、本発明はさらに、消費電力を低減したヘッドセットに関し、前記ヘッドセットは、電力を必要とする少なくとも一つの回路素子と、静電容量測定信号を提供するように動作可能な静電容量型センサと、ヘッドセットが装着されたかどうかを示す静電容量測定信号に応じて、ユーザ存在信号を生成するように動作可能な検出回路を含む電力管理ユニットとを備え、前記検出回路は、前記ユーザ存在信号に依存して少なくとも一つの回路素子を制御したり、ヘッドセットに接続された別の素子が受け取るように、前記ユーザ存在信号に依存する外部出力信号を出力したりするように動作可能である。少なくとも一つの回路素子は、その電力送出などのヘッドセットの機能を制御することができる。また、少なくとも一つの回路素子は、ユーザ存在信号を外部に送ることによって、外部素子の機能を間接的に制御するために用いられる。
【００２０】
本発明の第四の態様によれば、消費電力を低減するためのヘッドセットの動作方法が提供される。この方法は、静電容量型センサの静電容量を測定すること、ユーザが存在しているかどうかを測定静電容量から判断すること、ユーザが存在していないという判断に応答して、ヘッドセット内の一つ以上の回路素子の電力を低下させ、それによりヘッドセットの消費電力を低減することを備える。
【００２１】
上記のように、ユーザ優先検出を用いて、消費電力以外の機能を制御することもできる。その結果、本発明はさらにヘッドセットの動作方法に関し、前記方法は、静電容量型センサの静電容量を測定すること、ユーザが存在しているかどうかを測定静電容量から判断すること、ユーザが存在しているかどうかの判断に応じて、ヘッドセットの機能を制御したり、ヘッドセットに接続された別の機器が受け取り可能な外部出力信号を出力したりすることを備える。ヘッドセットに接続された外部機器は、無線により接続されても、有線により接続されてもよい。
【００２２】
請求される静電容量型検出の方法は、簡単、低価格、高信頼性センサを提供し、上記の従来技術の機械的な解決方法よりも優れている。
静電容量型センサは、その感度の校正方法に依存して隣接動作することも直接接触動作することもできる。静電容量型センサの感度は、例えば湿度などの環境条件の変化を考慮して動的に調整することもできる。
【００２３】
本発明の別の態様によれば、消費電力を低減したヘッドセットが提供され、前記ヘッドセットは、電力を必要とする少なくとも一つの回路素子と、静電容量測定信号を提供するように動作可能な静電容量型センサと、ヘッドセットを装着しているかどうかを示す静電容量測定信号に応じて、ユーザ存在信号を生成するように動作可能な検出回路を含む電力管理ユニットとを有し、前記検出回路は、前記ユーザ存在信号に依存して少なくとも一つの回路素子を制御するように動作可能である。
【００２４】
検出回路は、サンプル・コンデンサを有し、さらに静電容量型センサからサンプル・コンデンサに電荷を移動させ、サンプル・コンデンサにおいて電位を生成して測定するように動作可能である。ヘッドセットはさらに、任意の電位測定を行う前に、静電容量型センサからサンプル・コンデンサに連続的に電荷パケットのバーストを移動させるように動作可能な少なくとも一つのスイッチを備えていてもよい。
【００２５】
検出回路は、コンセンサス・フィルタを有し、ユーザ存在信号を生成することができる。
検出回路はさらに、自己校正動作を行うように自動的に動作することもできる。
【００２６】
静電容量型センサは、ヘッドセットが装着されたときにユーザから電気的に絶縁される電極を有することができる。
例えば、静電容量型センサの検出電極は、従来のハイファイ（ｈｉ−ｆｉ）形式の両耳用ヘッドセットのケース下、または携帯型音楽プレイヤ、Bluetooth （登録商標）付属ヘッドセット、補聴器などの片耳または両耳用最新型イヤピース・ヘッドセットの一部を構成するイヤピースのハウジング内に配置される。また、静電容量型センサの検出電極は、既存のハイファイ形式両耳用ヘッドセットのヘッドバンド上に配置されてもよい。ヘッドセットのスピーカ領域内の導電性ストリップ形態で設けることもできる。一般に、信号強度は近接度と相関するので、静電容量型センサの検出電極はユーザの皮膚の相対的に近くに設けることが望ましい。
【００２７】
少なくとも一つの回路素子は、Bluetooth （登録商標）受信器を有することができる。
本発明のさらに別の態様によると、消費電力を低減するためのヘッドセットの動作方法が提供され、前記方法は、静電容量型センサの静電容量を測定すること、ユーザが存在しているかどうかを測定静電容量から判断すること、ユーザが存在していないという判断に応答して、ヘッドセット内の一つ以上の回路素子の電力を低下させ、それによってヘッドセットの消費電力を低減することを備える。
【００２８】
静電容量型センサの静電容量を測定することは、静電容量型センサからサンプル・コンデンサに電荷を移動させること、サンプル・コンデンサにおいて電位を測定すること、サンプル・コンデンサの測定電位から静電容量型センサの静電容量を決定することを含んでいる。
【００２９】
静電容量型センサからサンプル・コンデンサに電荷を移動させることは、静電容量型センサからサンプル・コンデンサに連続的に電荷パケットのバーストを移動させることを含んでいる。
【００３０】
ユーザが存在しているかどうかを判断することは、静電容量型センサの測定静電容量を一つ以上の閾値と比較して、静電容量型センサの静電容量がユーザの接近によって変化したかどうかを判断することを含んでいる。
【００３１】
本方法には、動作条件の変化に応じて、一つ以上の閾値を調整することを備えていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明をさらに理解し、それを実現可能な方法を示すために、以下に添付の図面を参照する。
図１は、省エネルギー・ヘッドセット１００の概略図を示している。ヘッドセット１００は、拡声器１１２ａと１１２ｂを各々収容する第一ケース１０２ａと第二ケース１０２ｂを有し、ステレオ音声を再生する。ケース１０２ａと１０２ｂはヘッドバンド１０４によって互いに物理的に接続され、ヘッドバンド１０４は電気ケーブル（図示せず）を収容する凹部を有し、第一ケース１０２ａに収容されたヘッドセット電子回路１２０と第二ケース１０２ｂ内の拡声器１１２ｂを接続する。
【００３３】
ケース１０２ａおよび１０２ｂは、外側ケース・カバー１０８および内側カバー１０６により構成され、ヘッドセット１００を装着したとき、内側カバー１０６はユーザの耳に接触する。ケース・カバー１０８は、例えば、ボリューム制御やチャンネル制御などユーザが操作可能な様々な制御部（図示せず）を取り付けるために用いられて得る。カバー１０６はユーザの快適性のための詰め物上に設けられ、例えば、柔軟な耐水性高分子シート材料を含む様々な材料から構成される。カバー１０６の開口部は、ヘッドセット１００を装着したときユーザの各々の耳に拡声器１１２を露出させる。
【００３４】
ヘッドセット電子回路１２０は電力管理機能を提供し、ユーザがヘッドセット１００を装着していないときの消費電力を低減する。ヘッドセット電子回路１２０は静電容量型検出を用いて、ユーザがヘッドセット１００を装着しているかどうかを検出する。電力管理に加えて、ヘッドセット電子回路１２０は以下で説明するような他の様々な機能を提供することもできる。
【００３５】
静電容量型検出は、例えば、以下でさらに詳しく説明するように電荷移動技術を用いることによって、検出板１６０の静電容量を測定するヘッドセット電子回路１２０によって実現される。検出板１６０は、ヘッドセット１００内のカバー１０６の表面下に設けられる。従って、この実施形態では、ヘッドセットを装着したときに、検出板１６０は、ユーザに接触せず、検出板１６０とユーザとの物理的な接触ではなく、ユーザの接近を検出することによってユーザの存在を検出するために用いられる。これは、電力管理機能を組み込んでいない既存のヘッドセットと同様にヘッドセット１００を快適にし、接触型センサを収容するためにカバー１０６を切断したり、あるいは変更したりする必要がないので、既存ヘッドセット設計を用いることができる。
【００３６】
図２は、本発明に従って構成されたヘッドセットの様々な実施形態において用いられるヘッドセット電子回路１２０の概略図を示している。ヘッドセット電子回路１２０は、高周波（ＲＦ）受信器１３０を駆動する電源１２２を有し、受信器１３０はヘッドセット１００から送られた信号を受け取り復号化する。ヘッドセット電子回路１２０はさらに電力増幅器１１４を有し、電力増幅器１１４は受信器１３０が復号化した音声信号を増幅し、増幅した音声信号を拡声器１１２ａおよび１１２ｂに各々供給してステレオ音声を再生する。受信器１３０は既存のBluetooth （登録商標）受信器であっても、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）などの他の無線受信器であってもよい。無線という言葉は、赤外線リンクや無線リンクを使用できることを含んでいる。
【００３７】
電源１２２は、充電可能なバッテリと対応する充電および電力調整回路を有することができる。別の実施形態では、ヘッドセット１００は、従来のバッテリまたは外部電源から電力供給を受ける。しかし、図２の実施形態では、充電可能なバッテリを使用することが、ヘッドセット１００のコードレス動作を可能にするために望ましい。
【００３８】
電源１２２の正の出力は、正の供給レール１２４に電気的に接続される。電源１２２の負または接地出力は、負の供給レール１２６に電気的に接続される。ヘッドセット電子回路１２０を構成する電子部品は、負の供給レール１２６に電気的に接続される。さらに、正の供給レールの切断可能部１２４’に、正の供給レール１２４を電気的に接続するように動作可能な電源管理ユニット１５０を設ける。正の供給レール１２４から正の供給レールの一部１２４’を切断する電源管理ユニット１５０の動作は、正の供給レールの一部１２４’から駆動される電子部品への電力供給を切断し、電力管理ユニット１５０が切断状態のとき、ヘッドセット電子回路１２０によって消費される電力の合計を低減する。
【００３９】
電力管理ユニット１５０が切断状態のとき、電力管理ユニット１５０だけは電源１２２から電力を引き込む必要がある。この実施形態の変形態様では、永久に動作状態であることが必要な電子部品は正の供給レール１２４と負の供給レール１２６の間に電気的に接続され、ヘッドセット１００を装着していないとき、切断可能な電子部品は正の供給レールの一部１２４’と負の供給レール１２６の間に電気的に接続される。
【００４０】
図３は、図１に示したヘッドセット１００の一部を構成する様々な部品の物理的構成を示す概略図である。
カバー１０６の一部は、ユーザ１１０の耳の近傍に示されている。カバー１０６は、ヘッドセット１００内に設けられた検出板１６０からユーザ１１０を分離する。
【００４１】
さらに、電源管理ユニット１５０の一部を構成する電荷検出回路１５２は、検出板コネクタ１５４によって検出板１６０に電気的に接続される。電荷検出回路１５２は正の供給レール１２４と負の供給レール１２６の間に電気的に接続され、電源１２２から電力を引き込む。二つの出力、制御出力１５６および測定出力１５８は電荷検出回路１５２によって提供され、これらは電源管理ユニット１５０の様々な部品と共に以下でさらに説明される。
【００４２】
図４は、本発明の様々な実施形態で用いるための電力管理ユニット１５０を概略的に示している。電力管理ユニット１５０は電荷検出回路１５２を有し、電荷検出回路１５２は検出板コネクタ１５４を介して検出板１６０に電気的に接続されている。
【００４３】
電荷検出回路１５２は正の供給レール１２４と負の供給レール１２６との間に電気的に接続され、検出板１６０の静電容量を測定するように動作可能である。電荷検出回路１５２は、二つの出力１５６および１５８を有する。これらの出力のうちの一つは測定出力１５８であり、その電圧レベルは検出板１６０の測定静電容量を示す。他の出力は制御出力１５６であり、測定出力１５８の電圧レベルを読み込み可能な時点を信号処理部１６２に示すために用いられる。
【００４４】
信号処理部１６２は、正の供給レール１２４と負の供給レール１２６との間に電気的に接続される。それは、測定静電容量値を処理し、検出板１６０のそれらの測定静電容量値がユーザ１１０の存在を示すかどうかを決定するように動作可能である（その処理は以下でより詳しく説明する）。信号処理部１６２は制御出力１６８を提供し、その出力レベルはユーザが存在すること（出力レベル＝論理値１）またはユーザが存在しないこと（出力レベル＝論理値０）を示す。
【００４５】
さらに、制御出力１６８によって提供可能な出力電流が十分ではなく、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチ１６６を直接駆動できない実施形態では、選択的駆動回路１６４が電力管理ユニット１５０内に設けられる。ＦＥＴスイッチ１６６は、正の供給レールの一部１２４’に正の供給レール１２４を電気的に接続するように動作可能であり、後者の供給レール１２４’に接続された電気部品を駆動する。このような駆動回路１６４を設ける場合、それ自体は正の供給レール１２４と負の供給レール１２６との間から電力を引き込むことによって駆動される。
【００４６】
例えば、英国ハンブルのQuantum Research Groupから入手可能なＱＴ１１０センサＩＣなどの集積回路（ＩＣ）素子を選択的に用いることによって、電荷検出回路１５２および信号処理部１６２を共に設けることもできる。
【００４７】
図５は、電荷移動静電容量測定回路１５５を示している。同様の電荷移動静電容量測定回路は米国特許ＵＳ−Ｂ１−６，４６６，０３６［特許文献５］で説明されており、この文献の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００４８】
任意の適切な静電容量測定技術を用いることができるが、電荷移動静電容量測定回路１５５の回路はＩＣ上への実装に非常に適している。さらに、電荷移動技術を用いる静電容量の測定は他の様々なユーザ存在検出技術に比べて、より低い製造コストで優れた性能を提供するので有利である。
【００４９】
第一切り換え素子Ｓ１を用いて、（図６の表にまとめられているように）ステップＣ中サンプル・コンデンサＣｓおよび測定する静電容量Ｃｘの両方を介して、電荷を駆動する。これは、図６のステップＤでＳ１が開いた後、ＣｓとＣｘの両方に残留電荷を残す。キルヒホッフの電流法則と電荷保存の原理は、これらの電荷ＱｘとＱｓとが等しいことを示す。しかし、Ｃｓ＞＞Ｃｘであるので、より大きな残留電圧がＣｘ上に見出され、逆により低い電圧がＣｓ上に見出される。図６のステップＣでＳ１を閉じることを考慮すると、図５の構成が静電容量型電圧分割器と見なされることが図７からわかる。
【００５０】
本発明の使用中、発明の装置の一部ではない物体の存在または移動が静電容量測定によって検出されることを示すために、図５では検出板１６０が明確に描写されている。図は検出板１６０と未知の静電容量Ｃｘの両方を示すこともあるが、当業者には明らかなように、これらの描写においてＣｘは検出板１６０と自由空間または電気的接地との静電容量である。Ｃｘの値は、ユーザの存在または接近によって変化する。
【００５１】
図５の描写を再び参照すると、第二切り換え素子Ｓ２を用いてＣｘ上の電圧および電荷を消去し、さらにＣｓにかかる電圧Ｖｃｓの測定を可能にする。当然のことながら、Ｓ２を使用することで、Ｓ１を繰り返しオンオフしＣｓ上に電荷を蓄積できる。これは、より大きな測定可能電圧値および精度を提供し、能動的増幅器を用いることなく検出利得または感度を増大させる。第三切り換え素子Ｓ３はリセット・スイッチとして機能し、以下に説明するように電荷移動バーストの開始前にＣｓ上の電荷をリセットするために用いられる。
【００５２】
好ましい制御回路１７２は、切り換えシーケンスおよび測定回路１７０の動作を制御する。制御回路１７２は、概略的に示した制御ライン１７４を用いて、スイッチＳ１、Ｓ２およびＳ３を切り換えるように動作可能である。ブロック１６２として示した信号処理部は、測定回路の出力を使用可能な形式に変換するために必要とされる。例えば、これには、サイクル・カウントを信号強度の二値表現に変換することが含まれる。信号処理部１６２は、フィルタなどの線形信号処理素子および／または閾値比較などの非線形機能を含み、所定の用途に適した出力を提供することもできる。  制御回路１７２および信号処理部１６２は図５では概略的にのみ描写されているが、当業者には明らかなように、このような回路素子は他の場所に描写した回路素子と共に用いることもでき（例えば、測定回路１７０から太い矢印の出力で示したように）、様々な回路素子および接続は分かりやすく示すために省略されているにすぎない。
【００５３】
図６の表は、図５の回路を用いる一実装形態で用いられる切り換えシーケンスを示している。まず、ステップＡでは、切り換え素子Ｓ２およびＳ３を閉じてＣｓおよびＣｘ上の電荷を消去する。全てのスイッチを開に保持するステップＢの適切な中断の後、Ｓ１を閉じてＣｓおよびＣｘを介して電荷を駆動する（ステップＣ）。その結果、Ｃｓにかかる第一電圧増加は、静電容量型分割器の式によって定義される。
【００５４】
ΔＶｃｓ（１）＝ＶｒＣｘ／（Ｃｓ＋Ｃｘ）          （１）
ここで、ＶｒはＳ１に接続した基準電圧である。
ステップＤでは、全てのスイッチを開に保持する。
【００５５】
ステップＥではＳ２を閉じ、ΔＶｃｓはＣｓの正の遠端上の接地基準信号として現れる。無効時間のステップＢおよびＤは、Ｃｓ上での電荷の蓄積を劣化させるスイッチの相互導通を防ぐために用いられる。無効時間はかなり短くてもよく、数ナノ秒程度で、必要に応じてより長くてもよい。ステップＢからＥはループ形式で繰り返し、電荷移動サイクルの「バースト」を提供することができる。適切な電荷移動バースト長の後、電荷移動サイクルを終了し、Ｖｃｓは上記の方法で、例えばステップＦでＳ２を閉じ、他のスイッチを開いて、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）を用いることによって測定される。Ｖｃｓの測定後、Ｓ３は、さらに複数の電荷パケットをＣｘからＣｓに移動する次の電荷移動バーストに備えて、Ｃｓをリセットするために閉じることもできる。
【００５６】
別の変形態様では、各電荷移動サイクルで測定を行うように、ステップＥおよびＦを組み合わせることができる。機能的に同一なステップＥおよびＦを組み合わせることによって、測定回路１７０は固定基準を備えた単純な電圧比較器から構成できる。このような場合、Ｖｃｓが所定の閾値を超えて上昇したことを電圧比較が示したとき、電荷移動サイクルのループ動作を終了させる。このポイントに到達するためにかかるサイクル数が信号読み取り値となり、静電容量Ｃｘの値を示す。この技術については、以下でさらに説明する。
【００５７】
ステップＢからＥの繰り返しループ中、電圧はＣｓ上で上昇するがＣｘ上では上昇しない。ＣｘはステップＥで連続的に放電され、Ｃｘは電荷量を増大させることができない。しかし、Ｃｓは電荷を自由に蓄積し、その結果、増加電圧は次のように電圧ＶｒとＶｃｓとの差に依存する。
【００５８】
ΔＶｃｓ（ｎ）＝Ｋ（Ｖｒ−Ｖｃｓ（ｎ−１））          （２）
ここで、Ｖｒは供給電圧であり固定基準電圧であってもよく、ｎは電荷移動サイクル数であり、Ｋ＝Ｃｘ／（Ｃｓ＋Ｃｘ）である。
【００５９】
最終的にかかる電圧Ｖｃｓは、Ｖｃｓの最初の値とＶｃｓ（Ｎ）の合計に等しく、Ｖｃｓ（Ｎ）はΔＶｃｓの継続する値の全ての合計に等しい。つまり、
Ｖｃｓ（Ｎ）＝ΔＶｃｓ（１）＋△Ｖｃｓ（２）＋△Ｖｃｓ（３）＋・・・＋△Ｖｃｓ（Ｎ）          （３）
または、
Ｖｃｓ（Ｎ）＝ΣΔＶｃｓ（ｎ）＝ＫΣ（△Ｖｒ−△Ｖｃｓ（ｎ−１））          （４）
ここで、合計はｎ＝１からｎ＝Ｎまでの範囲で行う。
【００６０】
各電荷移動サイクル中、Ｖｃｓ上のさらなる増加電圧は前のサイクルからの増加より小さく、電圧上昇は制限指数関数として記述できる。
Ｖ（Ｎ）＝Ｖｒ−Ｖｒｅ−ｄｎ          （５）
ここで、ｄは時間のスケーリング因子である。これは、図８に示したプロファイルを生成する。
【００６１】
事実上、ＶｃｓがＶｒとほぼ同じになるまで上昇する前に、バーストは十分に終了する。実際、Ｖｃｓの上昇がＶｒの１０％未満に制限される場合、ほとんどの用途で線形性を許容できる。簡単な限られた検出用途の場合、閾値比較関数内の信号対雑音比の劣化の増大を犠牲にして、Ｖｃｓのより高い上昇を許容できる。
【００６２】
電荷移動バーストは、固定または可変サイクル数の後に終了することができる。固定数を用いる場合、測定回路１７０は、ＡＤＣまたはアナログ増幅器の方式と同様に連続的な信号を表せるべきである。可変バースト長を用いる場合、固定基準を備えた単純な比較器を測定回路１７０に用いることができ、必要とされるバースト長は比較電圧に等しいレベルにＶｃｓが上昇したときの長さである。バーストは必要数を超えて継続することができるが、余分な電荷移動サイクルは不要である。比較電圧の達成に必要な電荷移動サイクルのカウントが出力結果であり、全ての実際の目的ではＡＤＣ結果と区別できない。このような結果は、図６の切り換えシーケンスの繰り返しによって得られ、ループ・サイクル数を含み、ユーザの存在を周期的にチェックできる（例えば、１秒間に１回）。
【００６３】
なお、図５では、測定回路１７０は、Ｃｓの（＋）の遠端側に接続され、Ｓ２を閉じたときに読み取りを行う。Ｃｓの（＋）側は接地基準信号の最も便利な測定ポイントであるが、Ｓ２の代わりにＳ１を閉に保持することによって、Ｃｓの（−）の近端側でＶｃｓを測定することもできる。それから、読み取りは接地基準ではなくＶｒ基準で行い、当業者には明らかなようにそれは一般に質は劣るが可能ではある。どちらの場合も、行われる測定はＶｃｓの実際値である。読み取りを接地に対して行うかＶｒに対して行うかは本発明にとって重要ではない。重要なのはＣｓにかかる電位差である。
【００６４】
図５は測定回路１７０を使うことを説明しているが、当業者には明らかなように、これは本発明を実施するための一つの方法にすぎず、このような測定回路の使用は本発明の別の実施形態を実現するために必須ではない。
【００６５】
信号処理部１６２の処理機能に追加の捕捉後アルゴリズムを組み込むことによって、電荷移動静電容量測定回路１５５に様々な選択的改善を行うことができる。例えば、
１．回路１５５が信号強度に影響するゆっくりとした変化に従って、その閾値を連続的に調整できるドリフト補償モード。これらの変化には、温度変動、湿度上昇、機械的クリープなどが含まれる。これは、検出が行われない場合に、スルーレートの限界速度で一つ以上の基準レベルをゆっくり変更することによって実現可能である。
【００６６】
２．ヒステリシスの組み込み。「接点の跳ね返り」を防ぐために、回路１５５は最初の検出レベルが異なる、つまり、非検出レベルより高くなるように検出閾値ヒステリシスを組み込むことができ、「非検出」状態に入る前に、信号が閾値レベルより低い信号レベルを通過するようにする。
【００６７】
３．電荷移動静電容量測定回路１５５へのコンセンサス・フィルタ機能の組み込み。この機能は、測定静電容量値を所定の閾値と比較するように作用する一つ以上の比較器によって提供される。測定静電容量値と閾値とを複数回連続的に比較する信号処理部１６２によって提供することもできる。その調査結果を獲得し、測定静電容量値が閾値より高いか低いかに関するコンセンサスを最終的な結果として受け入れる。この機能は、ユーザが存在するかどうかを検出する際、電荷移動静電容量測定回路１５５の偽トリガの量を低減し、その結果、電力管理ユニット１５０の信頼性を向上させる。
【００６８】
上記の番号付けした選択的機能は、例えば、信号処理部内に符号化した様々なアルゴリズムによって提供される。それらはまた、ここで説明した様々な回路と共に、種々の組み合わせや程度において有用であり、より堅牢な検出策を提供し、汚れの蓄積、湿気の存在、熱ドリフトなどの様々な実世界の検出上の問題に適応できる。
【００６９】
図９は、本発明の別の実施形態による装置を概略的に示している。この装置は携帯型音楽プレイヤであり、柔軟性を有するリード２０２を含むヘッドセット１８０を有し、リード２０２はヘッドセット１８０をベース・ユニット１８２に接続する。この装置は、ユーザがヘッドセットを外したとき、音声信号の再生を自動的に中断し、ユーザがヘッドセットを装着し直したとき自動的に再開するように構成されている。
【００７０】
この例のヘッドセットはステレオ・ヘッドセットであり、第一および第二イヤピース・ハウジング１８６および１８８内に各々配置した二つの音声スピーカ（図示せず）を有する。イヤピース・ハウジング１８６、１８８はユーザの耳内に装着するように設計され、ユーザがスピーカから音声を聞くことができるようにする。第一イヤピース・ハウジング１８６内には、導電性検出板１９６の形態の検出素子がある。この例の検出板は、イヤピース・ハウジング１８６の内面に隣接配置された金属リングである。イヤピース・ハウジング内の音声スピーカは一般的な既存の技術を用いて、柔軟性を有するリード２０２および着脱可能なジャック・プラグ２００内の配線を介して、ベース・ユニット１８２に接続されている。しかし、柔軟性を有するリード２０２およびジャック・プラグ２００は、検出板コネクタ配線１９７を介して、検出板１９６とベース・ユニット１８２との間に電気接続を確立するようにも構成される。
【００７１】
ベース・ユニット１８２は、ハウジング１９２、ユーザが装置の動作形態を制御するための入力を提供可能にするために、ユーザが利用可能な制御ボタン１９４、制御回路（制御部とも呼ばれる）２０４、静電容量測定回路２０５、および音声信号生成器１９０を有する。この場合、ベース・ユニット１８２はハードディスク・ベースのオーディオ・プレイヤであり、音声生成器１９０は音声ファイルを格納するためのハードディスク２０６、対応する駆動読み取り回路２０８および増幅回路２１０を有する。増幅回路は、ジャック・プラグ２００および柔軟性を有するリード２０２内の配線を介して、イヤピース・ハウジング内のスピーカに信号を供給し、ユーザに対して音声ファイルを再生可能にする。
【００７２】
使用中、ユーザは、ヘッドセット１８０のイヤピース１８６，１８８を各々の耳に挿入し、制御ボタン１９４を用いてベース・ユニット１８２に命令し、イヤピース内のスピーカに供給する所望の音声トラックを再生する。これは、実質的には既存の方法で実現される。つまり、制御回路２０４は制御ボタンからの入力に応答し、ハードディスク駆動部２０６および読み取り回路２０８を構成し、増幅回路２１０からジャック・プラグ２００および柔軟性を有するリード２０２を介して、スピーカに所望の音声トラックを適切に再生する。
【００７３】
検出板１９６は、検出板コネクタ配線１９７を介して静電容量測定回路に接続されている。動作中、静電容量測定回路は、例えば、システム接地または他の基準電位に対して、検出板１９６の静電容量を監視する。これは、既知の静電容量測定技術を用いて行われる。例えば、静電容量測定回路２０５は電荷移動（上記のように）に基づいて検出板を含むＲＣ回路、または従来から知られているように、緩和発振器、位相シフト測定、位相ロック・ループ回路、静電容量型分割回路などの時定数を測定できる。静電容量測定回路を、検出板１９６の静電容量を連続的に監視するように構成することも、例えば５秒に１回など、少ない頻度で読み取りを行うように構成することもできる。
【００７４】
静電容量測定回路２０５は、測定静電容量を表す静電容量測定信号を制御回路２０４に供給するように構成されている。静電容量測定信号を受け取ると、制御回路は格納されている閾値レベルＣｔｈとそれを比較する。Ｃｔｈはヘッドセットが装着されていないときに検出板の測定静電容量と関連している。測定静電容量が閾値レベルより小さい場合、ヘッドセットを装着していないと考えられる。一方、測定静電容量が閾値レベルより大きい場合は、上記のように、ユーザの存在が検出板の測定静電容量を増大させるということに基づいて、ヘッドセットを装着していると考えられる。従って、閾値は、ヘッドセットを装着していない場合に検出板の測定静電容量と、ユーザの存在に対応しない測定静電容量内の雑音やバラツキを考慮したマージンの合計に対応する。ヘッドセットを装着していないとき平均測定静電容量Ｃｎｏが予想され、ヘッドセットを装着しているとき平均測定静電容量Ｃｙｅｓが予想される場合、例えば、閾値は、ＣｎｏとＣｙｅｓとの中間に設定できる。
【００７５】
従って、測定静電容量が閾値レベルを超えるかどうかに依存して、制御部はヘッドセットが装着されているかどうかを判断し、必要に応じて（つまり、プログラムされた動作方法に従って）、装置の機能を駆動または停止できる。この場合、測定静電容量が閾値レベルＣｔｈより小さく、ヘッドセットは装着されていないと判断された場合、制御部は音声生成器の駆動読み取り回路に命令し、再生を中断する。
【００７６】
装置の動作は、閾値より小さい静電容量が測定される持続時間に依存する複数の段階で制御できる。例えば、再生の最初の中断中、装置に十分に電力を供給し続け、ハードディスクを回転させ続けることなどを行うことができる。しかし、例えば、３０秒などの所定の時間の後、なお測定静電容量が閾値レベルＣｔｈより小さい場合、制御回路は読み取り駆動回路に命令し、例えば、摩耗を低減するために、ハードディスクの回転を停止することができる。例えば、さらに３０秒など一定時間の後であっても、測定静電容量が依然として閾値レベルＣｔｈより小さいのであれば、制御回路は読み取り駆動回路および電力増幅器に命令し、電力節約モードに入ることができる。例えば、さらに１、２分など一定時間の後であっても、なお測定静電容量が依然として閾値レベルＣｔｈより小さいのであれば、制御部は、ユーザが永久に聴くことはないと仮定し、装置の電力を十分に低下させるように構成されている。
【００７７】
いずれの段階においても、測定静電容量が閾値レベルＣｔｈより高く上昇すると、制御部は、ユーザがヘッドセットを再装着したと判断し、最初に中断したポイントから再生を継続する。従って、ユーザは、自分で装置を制御することなく音声トラックの再生を継続することができる。
【００７８】
説明を簡単にするために、制御回路２０４、静電容量測定回路２０５および音声生成器１９０内の駆動読み取り増幅回路は、図９では別個の素子として示されている。しかし、当然のことながら、これらの回路素子のいくつかまたは全ての機能は単一の集積回路によって提供可能である。例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または適切にプログラムされたマイクロプロセッサを用いることができる。従って、集積回路部品内の上記の回路機能の分割は重要ではない。例えば、測定静電容量と閾値レベルのアナログ表現との間の比較を静電容量測定回路内で行い、静電容量測定回路が二値信号を制御回路に供給し、静電容量が閾値を超えているかどうかを示すことができる。
【００７９】
さらに、当然のことながら、静電容量の絶対測定に基づいた閾値レベルに依存するのではなく、制御回路は、測定静電容量の変化に基づいて、ユーザがヘッドセットを装着したとき、あるいは外したときを判断するように構成されてもよい。これは、例えば、環境条件内の変化に対応して測定内のドリフトに適応できるという利点がある。例えば、ある測定から次の測定で（または測定を行う速度に依存して、数秒などの所定の時間経過後）測定静電容量が著しく増大することは、ユーザがヘッドセットを装着したことに対応する。逆に、ある測定から次の測定で（または所定の時間経過後）測定静電容量が著しく低下することは、ユーザがヘッドセットを外したことに対応する。著しい増減は、例えば、ヘッドセットを装着しているかどうかの間で、測定静電容量の予想される違いの５０％以上の変化であると思われる。
【００８０】
さらに、当然のことながら、同じ技術を多くの他の装置に適用できる。例えば、ベース・ユニットがハードディスク・ベースのオーディオ・プレイヤである以外に、装置はＣＤプレイヤ、オーディオ・カセット・プレイヤ、ラジオ、ＤＶＤプレイヤ、携帯電話機、半導体ベースのオーディオ・プレイヤ、または音声信号のヘッドセットへの提供に対応可能な他の任意の装置であってもよい。
【００８１】
さらに、いくつかの実施形態では、別個のベース・ユニットを必要としないように、ヘッドセット自体が必要な回路を全て有してもよい。これは、例えば、ＣＤプレイヤ等のいくつかの装置では実用的ではないが、半導体音楽プレイヤ、携帯電話用ヘッドセットなどの他の機器では有用である。いくつかの例ではベース・ユニットが用いられるが、それにもかかわらず上記の回路形態はヘッドセット内に配置されてもよい。例えば、高信頼性の静電容量測定に対して、検出板へのリードがノイズを拾いすぎることが懸念される場合、ヘッドセット内に静電容量測定回路を配置されてもよい。
【００８２】
さらに、再生の中断に加えて（またはその代わりに）、本発明を用いて装置の他の多くの機能を制御することができる。例えば、制御回路は、ヘッドセットが外されたとき、外部増幅器駆動の既存の（つまり、ヘッドセットではない）ボックス・スピーカに、自動的に音声信号を送るように構成されていてもよい。別の例では、制御回路は、ヘッドセットが装着されているかどうかに依存して、ユーザの入力への応答を無効にするように構成されていてもよい。例えば、ヘッドセットが装着されていない場合、ユーザのポケットやバッグ内での偶発的な起動を防止するために、装置上の切り換えボタンは無効にさせられる。また、ヘッドセットが装着されているときは、音量が不快なレベルまで偶発的に上がらないように、いくつかの制御ボタン、例えば音量を上げるボタンは無効にさせられる。
【００８３】
ヘッドセットはステレオである必要はなく、モノラルであってもよい。ステレオの場合、検出板は、必要であれば、ユーザの両耳に対応してヘッドセット内に組み込まれていてもよい。これによって、装置は、一方または他方（あるいは両方）のイヤピース・ハウジングがユーザの頭から外れることに応答することができるようになる。例えば、いずれか一方のイヤピースが外れた場合、あるいは両方が外れた場合にのみ、装置を中断させてもよい。さらに、制御される機能は、どちらのイヤピース（スピーカ・ハウジング）が外れたかに依存してもよい。例えば、左耳のイヤピースが外れた場合、他方のイヤピースを維持したまま、左耳のイヤピース内のスピーカへの音声信号を停止させることができる。
【００８４】
当然のことながら、ヘッドセットとベース・ユニット（ベース・ユニットがある実施形態の場合）との間の通信（音声信号および静電容量測定関連信号）は、図９に示したような柔軟性を有するリードとジャック・プラグとを介してではなく、無線により確立されてもよい。例えば、前述の任意の通信プロトコルが用いられる。
【００８５】
図１０Ａおよび１０Ｂは、本発明の別の実施形態を説明するために用いられる装置の概略図である。
図１０Ａは、Bluetooth （登録商標）送受信器として現在提供されている種類の無線イヤマウント型片耳用ヘッドセット３００を示している。これらは、携帯電話機、地上回線に接続した家庭用コードレス電話機またはインターネット・テレフォニィ接続、および例えば、パーソナル・コンピュータ上で実行されるソフトウェア・アプリケーション等の他の装置と共に広く用いられる。ヘッドセット３００はハウジング３０１を有し、ハウジング３０１はユーザの耳上に機器を適合させるためのイヤクリップ２９３、ユーザの耳と聴覚通信を行うための拡声器２９０、およびユーザから発話信号を受け取るためのマイクロフォン２９５を有する。
【００８６】
イヤクリップ２９３の近傍のハウジング３０１内には、導電性検出板２９６の形態の検出素子がある。この例の検出板は、ユーザの皮膚に接近するように、イヤピース・ハウジングの内面に隣接配置された金属リングである。検出板２９６は静電容量測定回路３０５に静電容量型信号を供給し、静電容量測定回路３０５はユーザ存在信号を制御回路３０４に供給し、制御回路３０４は機器の無線送受信器２９７、および機器の音声送受信素子、つまり音声信号生成器２９０とマイクロフォン２９５とに接続されている。
【００８７】
動作中、静電容量測定回路３０５は、例えば、システム接地または他の基準電位に対する検出板２９６の静電容量を監視する。これは、図９の例を参照しながら前述した既知の静電容量測定技術を用いて行われる。図９の例は、閾値の使用を含む機器の構成の別の詳細についても示している。
【００８８】
図１０Ａの無線ヘッドセット機器の使用の具体的な例は、図１０Ｂと共に説明される。
図１０Ｂは、携帯電話機またはセルラ電話機３１０を概略的に示している（これは同様に、コードレス地上回線電話機またはインターネット・テレフォニィ電話機であってもよい）。電話機３１０は、ハウジング３１１を有する。片側には、表示部３１４およびキーパッド３１６が見られる。表示部またはキーパッド、またはその両方は、例えば、中国語、日本語、韓国語または他の言語文字のテキスト・メッセージ入力用の内蔵二次元静電容量型タッチセンサを有していてもよい。電話機３１０はさらに、Bluetooth （登録商標）機器等の周辺機器と通信するための無線送受信器３２０を有する。携帯電話基地局と信号をやり取りするためのアンテナ３１８も示されている。電話機３１０はさらに、ユーザの耳に発話信号を送るための拡声器３１２と、ユーザから発話信号を受け取るためのマイクロフォン３１３を有する。
【００８９】
ここで、図１０Ｂの電話機と共に図１０Ａのヘッドセットを使用することを説明する。
通信チャネルがヘッドセットと電話機との間に確立された場合、ヘッドセットのユーザ存在信号に依存して、ヘッドセットと電話機との間で音声送受信（拡声器およびマイクロフォン）を切り換える。ヘッドセットが装着されていることをユーザ存在信号が示した場合、ヘッドセットの音声回路が起動され、電話機の音声回路は停止される。逆に、ヘッドセットを装着されていないことをユーザ存在信号が示した場合、ヘッドセットの音声回路が停止され、電話機の音声回路は起動される。これは、消費電力の節約を可能にする。また、このような切り換えがない場合に発生するフィードバック干渉を抑制することができる。さらに、ヘッドセットが装着されている場合、ヘッドセットに電話の着信音を切り換え、電話機からの着信音を抑制することができる。この動作モードは、講堂、レストラン、列車などのように携帯電話の着信音が許されない、あるいは失礼になる環境で有用である。ヘッドセットが装着されていることをユーザ存在信号が示した場合、さらに低電力スタンバイ・モードや、より十分に電力を低下させるように切り換えることによって、電話機の電力消費回路を停止することもできる。例えば、表示部のバックライトを停止したり、表示部またはキーパッドに対応した二次元静電容量型タッチ・センサ・アレイの検出回路の電力を低下させたりすることができる。
【００９０】
当然のことながら、ヘッドセットは、このように説明した電話機の例に加えて他の多くの機器と共に同様に動作することができる。
本発明は様々な修正および代替形態が可能であるが、一例として図面内の具体的な実施形態について示し、本明細書において詳しく説明してきた。従って、当業者には明らかなように、本発明の多くの異なる実施形態が可能である。さらに、当然のことながら、図面および対応する詳細な説明は、本発明を開示した特定の形態に限定するものではなく、逆に、本発明は添付の請求項によって定義されるように、本発明の精神と範囲内にある全ての修正形態、等価形態および代替形態を対象とするものとする。
【００９１】
例えば、当業者には明らかなように、静電容量型検出は二本リードのコンデンサまたは自由空間検出板の絶対的または相対的静電容量を測定する検出回路、または任意の使用可能な形態の静電容量測定を出力として提供する検出回路の使用を伴うことができる。例えば、単一ビット閾値の「検出」出力を生成可能なだけの機器でも、本開示内容の目的のセンサ回路と考えられる。
【００９２】
また、当業者には明らかなように、静電容量型センサは、ヘッドセットから離れて配置されてもよい。例えば、静電容量型センサは、ヘッドセットを動作可能にするように接続された携帯電話機等の電子機器上に設けられてもよい。
【００９３】
さらに、当業者には明らかなように、本明細書において説明した様々なスイッチは、例えば、バイポーラまたは電界効果トランジスタ、リレー、光電子機器、または同様に機能する任意の回路を介するなど、電子的に制御されたスイッチを用いて実装されてもよい。さらに当然のことながら、制御部または制御回路は、デジタル制御信号を生成可能な回路またはシステムを有していてもよい。このような制御部または制御回路は、静電容量測定回路センサ（内部に切り換え素子の制御を含む）および測定回路を制御することができ、必要に応じて判断出力を生成することができる。このような制御部または制御回路は、例えば、プログラム可能な論理アレイまたはマイクロプロセッサなどのデジタル論理手段を有していてもよい。
【００９４】
また、当業者には明らかなように、本発明によるヘッドセットは必ずしも送受信器または単なる受信器を組み込んだコードレス機器である必要はなく、Bluetooth （登録商標）可能であっても、そうでなくてもよい。さらに、当然のことながら、本発明の様々な実施形態は、片耳だけの近傍にユーザが装着でき、ステレオ拡声器を使用しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の一実施形態による省エネルギー・ヘッドセットの概略図。
【図２】本発明に従って構成された様々なヘッドセットにおいて利用されるヘッドセット電子回路の概略図。
【図３】本発明に従って構成された様々なヘッドセットにおいて利用される様々な部品の物理的構成を示す概略図。
【図４】本発明の様々な実施形態において利用される電力管理ユニットを示す図。
【図５】本発明の様々な実施形態において利用される電荷移動静電容量測定回路を示す図。
【図６】図５の電荷移動静電容量測定回路において利用されるスイッチの切り換えシーケンスを示す切り換え表。
【図７】図５の電荷移動静電容量測定回路の一部の電気的に等価な再配置を示す概略回路図。
【図８】バースト型動作中のサイクル数の関数としての図５の電荷移動静電容量測定回路のコンデンサＣｓの両端電圧のグラフ。
【図９】本発明の別の実施形態による装置の概略図。
【図１０】（Ａ）本発明の他の実施形態による装置の概略図。（Ｂ）本発明の他の実施形態による装置の概略図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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