CN101208940B - 结合耳机和免提功能的扬声器装置 - Google Patents

Abstract

在本发明中，扬声器装置声学地结合耳机和免提功能。因此扬声器具有用于用作耳机和用作免提的声学分离功能。扬声器装置包括具有出口的后腔，从而出口的阻尼声音操作为耳机。扬声器装置的前面操作为高声免提。

Description

结合耳机和免提功能的扬声器装置

技术领域

本发明涉及无线通信设备的扬声器装置以及包括扬声器装置的无线通信设备。进一步，本发明涉及一种用于控制此类装置的方法。进一步，本发明涉及一种用于控制该装置的计算机程序。

背景技术

现今，例如移动电话的便携式手持装置包括扬声器装置。对于此类装置的实际用户来说，声学音频技术扮演着重要的角色。移动电话可具有耳机扬声器和集成免提(IHF)扬声器。耳机扬声器可以是对用户的耳朵起作用以便收听的设备，而IHF扬声器可以是具有足够大的声音以允许用户在将移动通信设备拿在他的手中的手臂长度的距离处或当移动设备放在桌子等上时收听的设备。IHF扬声器可以作为耳机嵌入相同的移动通信设备中。典型地，耳机扬声器和IHF扬声器具有不同的声音出口。然而，两个独立的扬声器需要很大的空间。依照便携式手持装置的小型化趋势，这造成问题。

因此，已知的移动电话具有耳机和集成免提扬声器二者。然而，关于耳机和免提，出现了一些相冲突的要求。在“免提”使用中手臂长度距离处的声音应该足够大，但在“耳机”使用中进入耳朵的声音不应该太大(即避免潜在的听力损伤)。尽管可以包括电平控制、近程传感器等，但这些解决方案的保护功能性有时是不确定的。因此，保护用户的耳朵免于意外的太高耳机声压应该优选地更为安全地实施，即不仅电学地或机械地实施。

保护耳朵免于太高意外声压可以以下面的方式完成。在已知的解决方案中，当某物体接近耳机声音出口时，近程传感器阻止大声音输出。在另一解决方案中，旁路出口使大部分声音通过除对耳朵起作用的一个开口的一些其他开口传递出去。而另一个已知的解决方案中，用户操纵的机械开关打开/关闭通向耳朵的声音出口，并且同时操纵电平控制。这些解决方案的缺陷在于它们对机械和工业设计要求太多。因此需要更大的空间。必须实现复杂的设计。此外，这些解决方案都易于出现故障等。

发明内容

因此本发明的目的是声学地结合扬声器功能性，同时考虑无线通信设备的小型化趋势和安全方面。

根据本发明的第一方面，提供一种扬声器装置，包括：由扬声器装置的外壳所封装的振动元件，从而紧邻外壳中的振动元件建立空腔，其中外壳包括用于发出由振动元件所产生的声音的第一出口，并且其中空腔包括用于发出相对于所述声音的阻尼声音的第二出口。

根据本发明的一些实施方式，声音和阻尼声音由扬声器装置的相同振动元件产生。根据本发明的一些实施方式，第一输出和第二输出面对扬声器装置的不同侧。针对第一出口的声音从振动元件的另一侧获得，该侧不是针对第二出口的声音的振动元件的一侧。出口指向不同的方向。根据另外的实施方式，第一出口和第二出口位于扬声器装置的相对侧。

根据本发明的第二方面，提供一种包括单个扬声器的无线通信设备，其中单个扬声器包括用于将移动电话的耳机扬声器功能性和移动电话的免提扬声器功能性声学地结合的装置。

根据本发明的一些实施方式，耳机扬声器功能性和免提扬声器功能性具有公共的振动元件和位于单个振动元件的不同侧的专用出口。专用出口中的第一专用出口实施IHF功能性，专用出口中的第二专用出口实施耳机扬声器功能性。

根据本发明的第三方面，提供一种用于控制包括振动元件的扬声器装置的方法，其中该方法包括：

向操作为免提扬声器的第一出口提供由振动元件产生的声音以及向操作为耳机扬声器的第二出口提供由振动元件产生的声音。

根据本发明的一些实施方式，经由第一出口发出的声音和经由第二出口发出的声音源于单个振动元件的不同的、分离的侧。

在本发明的实施方式中，扬声器装置声学地结合耳机和免提功能性。根据各种实施方式的扬声器结构具有用于始终产生声音的两个出口。因此，扬声器具有声学分离的功能，以便用作耳机和用作免提。根据各种实施方式的扬声器装置包括具有出口的空腔，从而通过该出口的阻尼声音操作为耳机。在另一侧，扬声器具有另一出口，相比于阻尼声音出口，其操作为输出更大声音的免提。上述的出口位于扬声器装置的不同侧，由此在不同的方向上产生声音。在振动元件的两侧都有输出。

结合两个声学构造的扬声器装置具有紧凑的结构。根据一个实施方式，耳机和闭箱集成免提以紧凑的尺寸背靠背结合，同时仍保护耳朵免于太大的声音。因此，集成的和小型化的扬声器装置可灵活地装入小型设备中的优选位置。另外，构造十分简单，由此提供更少故障的扬声器装置。应该注意到在实施方式中，本发明甚至当无论什么原因而阻止另一声音出口时，通过耳机声音出口进入耳朵的声压依然是有限的。因此考虑保护免于太大声音。尽管结合的构造意味着很大的声音将总是泄漏，并且由此在“耳机”使用中，语音私密性被减小，但这可以通过构造的合适设计和所需耳朵保护保持平衡。

在另外的实施方式中，由振动元件产生的集成免提扬声器和耳机扬声器的声音从振动元件的不同侧产生。因此单个振动元件为免提扬声器和耳机扬声器二者产生声音。扬声器装置和形成扬声器的部件的一般结构控制进入耳朵和自由空间二者的声压级。

附图说明

现在将参考附图、仅通过示例来描述本发明，附图中：

图1示出根据本发明的另外实施方式的声学地结合耳机和免提功能的装置的截面图；

图2示出其中泄漏出口(6)已被添加到耳机的本发明的另外实施方式；

图3示出其中声学阻尼材料(7)已被添加到IHF的声音出口的本发明的另外实施方式；

图4示出其中空腔已被分成两个部分(2，8)，并且第三声音出口(9)在它们之间的本发明的另外实施方式；

图5示出其中空腔(10)已还被添加到振动元件(1)的另一侧的本发明的另外实施方式；

图6示出其中先前实施方式的所有特征可被结合的本发明的另外实施方式；

图7a和图7b示出另外实施方式的仿真结果。

具体实施方式

图1是示出根据本发明的另外实施方式的声学地结合耳机功能和集成免提(IHF)功能的装置的截面图。扬声器装置100包括振动元件1。振动元件1可选地可被称为扩音器元件或扬声器膜。振动元件1的一侧(位于扬声器外壳内部)封闭在通常具有几立方厘米的体积的空腔2中。空腔2具有声音出口3，在此其通常称为第二出口。根据一个实施方式，第二声音出口3包括受控声阻尼4。可以选择该阻尼4，从而进入耳朵的最大声音电平保持低于某个给定的限度，例如120dB或其他。由此用户可以使用构造100的第二出口3作为耳机。

装置100还包括在振动元件1的另一侧的另一个声音出口5，在这里通常称为第一出口。第一出口5和第二出口3从扬声器装置向不同的方向发出声音。通常较高的声压和较低的声压取自振动元件1的不同侧。根据一个实施方式，第一出口和第二出口位于扬声器装置100的相对侧。通过第一声音出口5发出的声音远大于通过第二声音出口3发出的声音。因为第一出口5用于集成免提(IHF)功能。由此装置100可用作耳机扬声器和免提扬声器。空腔2用作IHF的后腔。作为用于耳机扬声器的出口的第二出口3小到IHF性能仅被轻微地恶化。

另外扬声器100可以被包含在闭箱结构中，其可以有利地适合例如无线通信设备或移动电话的小型设备的严格空间要求。根据实施方式的结合的耳机和免提扬声器结构可以被装入小型设备的各种位置。

根据本发明的另外实施方式，如图2中所示，附加的外部泄漏出口6设置在构造的耳机侧或者靠近耳机。该泄漏出口6通向扬声器装置的外部或包括扬声器装置的设备的外部(直接地或间接地)。泄漏出口6通常被设计成提高耳机的声学性能。根据一个实施方式，泄漏出口6平滑声音峰值，否则这将造成对耳朵的太高声压。另外，泄漏出口6改善了耳机的声谱。扬声器装置的外部泄漏出口6使得声级更少地依赖于包括此类扬声器装置的设备如何对用户的耳朵起作用。

在本发明的另外实施方式中，如图3中所示，声学阻尼材料7被添加到IHF声学出口5。阻尼材料通常被设计成改善IHF和耳机二者的声学性能。例如，阻尼材料7平滑IHF声音出口5的声谱。阻尼4衰减耳机扬声器的第二出口3，并且阻尼7衰减IHF扬声器的第一出口5。耳机侧的阻尼4可以更强些，而通常IHF侧的阻尼7在声学上仅衰减一点，或其根本不存在。根据一个实施方式的阻尼实质上位于紧邻相应的出口。应该注意到对于本发明而言阻尼位置如何是不重要的，例如其位于出口开口的哪一侧。一般地，阻尼位于出口开口“上”并且覆盖它。

根据本发明的另外实施方式，如图4所示，振动元件1的一侧的空腔被分成两个部分(2，8)，并且第三声音出口9位于它们之间。这里扬声器装置包含附加的空腔8和另外的第三声音出口9。空腔8和第三出口9可以被设计成进一步提高耳机和IHF二者的声学性能。根据一个实施方式，图4中紧邻耳朵的外部空腔2可以被调整以提高耳机的高频响应。

在另外的实施方式中，图5示出在振动元件1的另一(IHF-)侧的空腔10。因此扬声器装置包含紧邻第一出口5的附加的空腔10。振动元件1的IHF侧的空腔10通常小于振动元件的耳机侧的空腔2。通常IHF侧空腔10形成前腔并且耳机侧空腔2形成后腔。空腔10可以被设计成进一步改进耳机和IHF二者的声学性能。附加的空腔10和第一声音出口5形成(小的)声学谐振器。根据一个实施方式，谐振器被调谐至给定的频率，例如3kHz。根据一个实施方式，附加的空腔10和第一出口5用作提高IHF的高频响应的谐振器。

在本发明的另外实施方式中，如图6中所示，先前描述的实施方式的特征已经被包括在一个或单个构造中。图6的构造具有振动元件1、附加的空腔10和具有用于IHF功能的声学阻尼7的第一出口5。在振动元件1的另一侧的空腔被划分成两个空腔2、8，在它们之间具有声音出口9。第二出口3具有用于甚至当IHF操作在最大级处时维持第二出口3的声压在某级上的阻尼4。外部泄漏出口6平滑耳机的频率响应。附加的空腔10、第一出口5和声学阻尼7形成所谓的IHF侧的阻尼谐振器。阻尼谐振器可以被调谐以进一步平整耳机的频率响应。

因此可以在不偏离本发明的精神下做出实施方式的各种组合。还应该注意到，通过以不同的方式组合这些特征，另外的实施方式也是可能的。根据本发明的实施方式，存在用于输出声音的两个分离出口。两个出口基本上通向不同的方向，并且用于输出的声音取自振动扬声器膜的分离侧。出口可以位于扬声器(设备)构造的相对侧。通常，根据用户旨在从哪个出口听到声音，该构造具有可以由用户用作“前侧”的两个或更多侧。因此前侧和后侧、以及前腔和后腔，以及其他相关术语是功能和结构的示例，如这里所述。然而，这样的相关术语不是将范围仅限于此类位置或方位，而是在本发明的范围和精神内允许有偏差。另外，通常扬声器装置可以被放置在任何方向，因此如果设计具有前腔和后腔二者，则扬声器“前”可以面对前腔或后腔。

根据本发明的一个实施方式，IHF扬声器的出口至少部分地可覆盖。根据一个实施方式，将出口5设计为使得用户可以至少部分地覆盖或关闭出口5。一般地，设计允许仅由手指或手指的按压来完成覆盖。通过至少部分地覆盖IHF的出口，并且因此减小从设备泄漏的声级，用户将获得更多的私密性。根据本发明的实施方式，开关被添加到该构造，使得开关被设置成关闭或至少部分地覆盖IHF扬声器的出口5。开关可以是机械开关或任意合适类型的开关。一般地，用户可以打开或关闭开关。当开关关闭出口时，经由出口泄漏的声级减小。在一些情况下，此类覆盖的IHF出口可能影响声音质量，但通常获得的是声音泄漏的降低，这可以显著地超过可能的缺点，特别是在需要私密性的情形中。根据本发明的实施方式，利用IHF扬声器的至少部分覆盖的出口5，设备的用户具有更多的私密性，并且附近的其他人不能轻易地听到或偷听用户的私人通话。

图7a和图7b示出仿真结果。在图7a中，针对3种不同的情形：在集成免提的耳机处于最大输出级的情况下将耳朵封住、耳机宽松地对耳朵起作用、以及在5cm距离处集成免提输出，示出了声压级对频率的关系。包含在该图片中的信息是甚至在最大输出处，进入耳朵的最大声压级保持低于120dB，并且因此没有损伤耳朵的危险。在图7b中，示出最坏情况：不太可能的情况，即，所有的额外声音出口被阻挡并且仅一个直接通向耳朵的出口被打开。尽管这样，最大声压保持足够低以避免对耳朵的损伤。

无线通信设备可以是可操作在移动通信网络中的移动手持终端。然而，存在实现无线通信设备的各种方式。移动电话是其中可以实施各种其他实施方式的无线通信设备的例子。

手持设备

手持设备通常是电池供电的并且变为在日常的移动活动中常见的同伴。除此以外，它们中的一些(像蜂窝移动电话)将轻易地允许交互的应用，因为它们具有返回通道。手持设备的例子：蜂窝移动电话。PDA：通常来说，它们具有拥有比移动电话更大的屏幕的优势，然而有将这两种设备混合的趋势。便携式视频游戏设备：它们的主要优势在于屏幕很好地用于TV应用并且在例如年轻人之间变得受欢迎。

便携式设备

便携式设备是那些不具有小的屏幕、可移动的并且电池供电的设备。例如：平面屏幕电池供电电视机：有些制造商正在提供此类设备，它们用途的例子是：允许在家里移动使用(从厨房到卧室)。便携式DVD播放器、膝上型计算机等是其他的例子。

分枝和范围

尽管上述的描述包含许多的指定，但仅提供这些以说明本发明并且不应认为是对本发明的范围的限制。还应该注意到在单个或多个实施方式中，可以各种方式来组合许多指定。因此对本领域技术人员来说显而易见的是在不偏离本发明的精神或范围下，可以在本发明的设备和处理中做出各种修改和变形。

Claims (21)

1.一种便携式电子设备，包括：

扬声器装置(100)，包括设置在外壳内的单个振动元件(1)；

所述外壳内的空腔(2)，其中所述外壳包括配置成发出由所述单个振动元件所产生的声音的第一出口(5)并且所述空腔(2)是由所述单个振动元件封闭的、与所述第一出口(5)隔离、并且声学地耦合到配置成相对于从所述第一出口所发出的声音发出阻尼声音的第二出口(3)，其中所述单个振动元件配置成产生用于耳机和免提功能性二者的受控声音；

其中所述扬声器装置配置成在所述第一出口(5)发出源自所述单个振动元件的第一侧的所述声音；

其中所述扬声器装置配置成在所述第二出口(3)发出源自所述单个振动元件的第二不同侧的所述阻尼声音；

其中在所述第一出口所发出的声音比在所述第二出口发出的阻尼声音更大，并且所述单个振动元件位于所述第一出口和所述第二出口之间使得所述单个振动元件与所述第二出口相比更接近所述第一出口。

2.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述第一出口(5)和所述第二出口(3)指向不同的方向。

3.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述第一出口(5)和所述第二出口(3)位于所述扬声器装置(100)的不同侧。

4.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述第一出口(5)和所述第二出口(3)位于所述扬声器装置(100)的相对侧。

5.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述第二出口(3)配置用作耳机扬声器。

6.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述第一出口(5)配置用作集成免提扬声器。

7.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述空腔(2)包括用于配置用作所述便携式电子设备的集成免提扬声器的所述第一出口(5)的后腔。

8.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述空腔(2)和所述第二出口(3)建立谐振器，从而所述谐振器可以被调谐到给定频率。

9.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述第一出口(5)和/或所述第二出口(3)包括阻尼(4，7)。

10.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述扬声器装置(100)包括用于所述便携式电子设备的单个扬声器结构。

11.根据权利要求10所述的便携式电子设备，其中所述单个扬声器结构包括耳机扬声器(3)和集成免提扬声器(5)二者。

12.根据权利要求1所述的便携式电子设备，另外包括附加空腔(10)，其中所述外壳和所述振动元件被配置成使得所述附加空腔(10)处在所述振动元件(1)的所述第一出口(5)侧。

13.根据权利要求12所述的便携式电子设备，其中所述第一出口(5)配置成从所述附加空腔(10)发出所述声音。

14.根据权利要求12所述的便携式电子设备，其中所述附加空腔(10)包括前腔并且所述空腔(2)包括后腔。

15.根据权利要求12所述的便携式电子设备，其中所述附加空腔(10)和所述第一出口(5)建立可以调谐到给定频率的谐振器。

16.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述第一出口(5)是至少部分可覆盖的。

17.根据权利要求1所述的便携式电子设备，另外包括靠近所述单个振动元件的所述第二不同侧设置在所述扬声器装置(100)的所述外壳外的外部泄漏出口(6)。

18.根据权利要求17所述的便携式电子设备，其中所述外部泄漏出口(6)通向所述便携式电子设备的外部。

19.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述空腔(2)被划分成在其之间具有第三声音出口(9)的两个空腔(2，8)。

20.根据权利要求19所述的便携式电子设备，其中紧邻所述第二出口(3)的所述空腔(2)被配置成提高所述耳机的高频响应。

21.根据权利要求1所述的便携式电子设备，另外包括设置成至少部分地覆盖所述第一出口(5)的开关。