CN101675585A - 边使用耳机边进行交谈的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种将至少一种音频信号呈现给使用者的收听设备包括两个耳塞，每个耳塞包括至少一个扬声器并能基本阻断所有外部声音进入使用者的耳朵。该设备进一步包括用于感测音频信号的传声器和耦合于该传声器以放大音频信号的差动放大器。开关允许外部音频信号连接于耳塞。该开关适于将两音频源中的一个连接于每个耳塞，以同时收听两个源。

Description

边使用耳机边进行交谈的系统和方法

本申请是2007年2月21日提交的美国专利申请No.11/677,395的延续，该文献全篇援引包含于此以供参考。

发明背景

将个人头戴式耳机用于多种音频和通信设备中任何一种——包括音乐播放器和蜂窝电话——在今日的消费者中是常见的。随着几乎密封至耳朵并令使用者与外部声音隔绝的贴耳(in-the-ear)形式的出现，当有人想要打断使用者或使用者想要与外部环境交流时存在通信间隔。在这种情形下，使用者被迫拔下一个耳插塞以倾听音频源以外的任何声音。所发生的一种情况是当慢跑者边跑步边收听音乐播放器但不希望完全与例如交通噪音的外部声音隔绝。另一种情况是使用者正在收听音乐并需要与另一乘客或空中乘务员交流。希望根据需要向使用者提供多个音频流。

附图简述

为了更完整地理解本说明书，参照下面的详细说明和附图，在附图中：

图1示出根据本发明一个实施例的示例性收听设备；

图2示出根据本发明一个实施例的示例性电路；

图3示出根据本发明一个实施例的另一示例性电路；

图4示出根据本发明一个实施例的另一示例性电路；以及

图5示出根据本发明一个实施例的另一示例性电路。

本领域内技术人员应当理解附图中的部件为了简明和清楚而是示例性的。还应当理解某些动作和/或步骤可以特定发生顺序记载或描述而本领域内技术人员应当理解关于顺序的如此规定实际上是不需要的。另外要理解本文中使用的术语和表达具有与相应研究和学术领域内这些术语和表达对应的一般含义，除非在本文中已另外给出具体的含义。

详细说明

尽管本公开可以有多种修改和选择形式，然而在附图中以示例方式示出某些实施例并且这些实施例将在本文中予以详细说明。然而要理解，本公开不局限于所描述的具体形式，相反，本发明旨在覆盖落在本发明由所附权利要求书定义的精神和范围内的所有变形、替换方案和等效物。

图1示出根据本发明一个实施例的示例性收听设备10。该收听设备10可以是耳机、耳插塞、头戴式耳机、无线耳机、无线听筒、无线头戴式耳机、助听器、插入式耳机等。收听设备10可用于多种音频和便携通信设备，例如MP3播放器、膝上计算机、个人计算机、平板PC、蜂窝电话、CD播放器等。可操作地耦合于设备的收听设备10可以是立体声设备、单声道设备或其组合。收听设备10包括左右耳机12和14、使用者输入设备20和终接在耳插塞16中的连接线19。耳机12、14可藉由缆线18电耦合于使用者输入设备20。至少一个换能器(未示出)封装在耳机12、14中。该换能器根据所需应用可以是接收器、扬声器、一体化的接收器和传声器或串联式接收器，一般来说，左耳机12被安置在使用者的左耳而右耳机14被安置在使用者的右耳。可提供耳模或耳突(未示出)以提高耳朵中的舒适密封，并且该耳模可类似于传统耳模，这将不进一步说明。耳插塞16可用来将耳机12、14连接于具有输出端口的外部设备。经由连接线19连接于耳插塞16的使用者输入设备20可用来选择至少一个音频信号。使用者输入设备20包括至少一个开关配置(未示出)以在不同模式之间有选择地控制以执行某些功能并将在本文中更为详细地说明。

图2示出根据本发明一个实施例的收听设备100的功能示意图。收听设备100包括形成在连接线119中的左端子119a、右端子119c和公共端子119b。收听设备100还包括形成在缆线118中的左端子118a、右端子118c和公共端子118b。第一扬声器128设置在左耳机112而第二扬声器130设置在右耳机114中。如图所示，第一扬声器128和第二扬声器130共享缆线118的同一公共端子118b。使用者输入设备120包括开关配置132、电源138、传声器122和差动放大器124。传声器122拾取环境中听到的声音输入，将声音信号转换成相应的电信号，并电耦合于差动放大器124的输入。传声器122根据所需应用可以是硅电容式传声器、驻极体传声器或动态传声器。差动放大器124可整合到传声器122中，从而界定一差动传声器单元126。电源138可以是电池。开关配置132包括左开关S1、右开关S2和电路开关S3，它们是成组的以在两音频源之间选择。开关配置132的S1、S2和S3可以是例如搬动式开关、滑移开关、按钮开关、旋转开关等机械开关或电子(CMOS)开关等。S1的固定端132a经由连接线119的左端子119a连接于插塞116且S1的固定端132b连接于差动放大器124的第一输出134。S2的固定端132c经由连接线119的右端子119c连接于插塞116而S2的固定端132d连接于差动放大器124的第二输出136。S1的可移动端经由缆线118的左端子118a耦合于第一扬声器128的输入且S2的可移动端经由缆线118的右端子118c耦合于第二扬声器130的输入。S3的固定端132f连接于差动放大器124而S3的可移动端连接于电源138。

缆线118的公共端子118b经由在插塞116和耳机112、114的第一和第二扬声器128、130之间延伸的使用者输入设备120电耦合于连接线119的公共端子119b。当开关配置132处于第一位置时，S1的可移动端连接于固定端132a而S2的可移动端连接于固定端132c。耳机112、114的第一和第二扬声器128、130连接于插塞116以从音频源140接收第一音频信号。S3的可移动端连接于固定端132e以使电源138与差动放大器124断开。当开关配置132处于第二位置时，S1的可移动端连接于固定端132b且S2的可移动端连接于固定端132d。耳机112、114的第一和第二扬声器128、130跨过差动放大器124串联连接以从传声器122接收第二音频信号。S3的可移动端连接于固定端132f以使电源138连接于差动放大器124。这样做时，电路126的差动放大器124提供一定的增益和输出阻抗，其大小允许驱动耳机112、114的第一和第二扬声器128、130。设备100的一个优点在于，不同于传统电路，设备100在差动放大器124的输出134、136和耳机112、114的扬声器128、130之间不需要任何隔直电容。此外，设备100在电路126的接地点和外部音频设备140的接地点之间不需要有连接。

图3示出根据本发明一个实施例的收听设备200的另一功能性示意图。图3在结构上类似于图2的设备100且相似元件通过相应的附图标记表示，例如元件120对应于元件220。在该实施例中，开关配置232包括公共开关S1和电路开关S3，它们是成组的以在两音频源之间选择。S1的固定端232a经由连接线219的公共端子219b连接于插塞216，并连接差动放大器224的第一输出234。S1的固定端232b连接于差动放大器224的第二输出236。S1的可移动端经由缆线218的公共端子218b耦合于耳机212、214的第一和第二扬声器228、230。S3的固定端232f连接于差动放大器224而S3的可移动端连接于电源238。耦合于第一扬声器228的输入的缆线218的左端子218a经由使用者输入设备220电耦合于连接线219的左端子219a。耦合于第二扬声器230的缆线218的右端子218c经由使用者输入设备220电耦合于连接线219的右端子219c。当开关配置232处于第一位置时，S1的可移动端连接于固定端232a。在耳机212、214的第一和第二扬声器228、230之间的缆线218的公共端子218b连接于耦合至插塞216的连接线219的公共端子219b以从音频源240接收第一音频信号，而S3的可移动端连接于固定端232e以使电源238从差动放大器224断开。当开关配置232处于第二位置时，S1的可移动端连接于固定端232b。耳机212、214的第一和第二扬声器228、230之间的缆线218的公共端子218b连接于差动放大器224的输出236以从传声器222接收第二音频信号，而S3的可移动端连接于固定端232f以使电源238连接于差动放大器224。由于来自电路226的第二音频信号与来自插塞216的第一音频信号串联，第一和第二信号混合在一起且混合的信号被传送至其耳机212、214。根据本发明，设备200允许使用者能够听到电生音频信号并同时听见外部产生的声音。设备200的一个优点在于，不同于传统电路，设备200在差动放大器224的输出234、236和耳机212、214的扬声器228、230之间不需要任何隔直电容。此外，设备200在电路226的接地点和外部音频设备240的接地点之间不需要有连接。

图4示出根据本发明一个实施例的收听设备300的又一功能性示意图。图4在结构上类似于图3的设备200，且相似元件通过相应的附图标记表示，例如元件220对应于元件320。收听设备300包括形成在连接线319中的左端子319a、右端子319c和公共端子319b。收听设备300还包括左端子318a、右端子318c和公共端子318b。第一扬声器328设置在左耳机312中而第二扬声器330设置在右耳机314中。耳机312、314的第一和第二扬声器328、330共享缆线318的同一公共端子318b。使用者输入设备320包括第一开关配置332、第二开关配置342、电源338、传声器322、差动放大器324。如图所示，第一开关配置332包括公共开关S1和电路开关S3，它们是组合在一起以联动工作。第二开关配置342包括左开关S4和右开关S5，它们组装在一起以联动工作。S4的固定端342a经由连接线319的左端子319a连接于插塞316。S5的固定端342c经由连接线319的右端子319c连接于插塞316。S4、S5的固定端342b、342d经由公共端子319b连接于插塞316。S4的可移动端经由缆线318的左端子318a连接于第一扬声器328的输入。S5的可移动端经由缆线318的右端子318c连接于第二扬声器330的输入。S1的固定端332a经由连接线319的公共端子319b连接于插塞316。S1的固定端332a进一步连接于差动放大器324的第一输出334。S1的固定端332b连接于差动放大器324的第二输出336。S1的可移动端经由缆线318的公共端子318b连接于耳机312、314的第一和第二扬声器328、330。S3的固定端332f连接于差动放大器324而S3的可移动端连接于电源338。

当开关配置332、342处于第一模式时，S1、S3、S4、S5的可移动端连接于固定端332a、332e、342a、342c，第一和第二扬声器328、330连接于插塞316以从外部设备340接收第一音频信号且电源338从差动放大器324断开。当开关配置332、342处于第二模式时，S1、S3、S4、S5的可移动端连接于固定端332b、332f、342a、342c，经由插塞316来自外部设备340的第一音频信号和来自传声器322的第二音频信号由第一和第二扬声器328、330接收，该第一音频信号和第二音频信号定义混合的第一和第二音频信号。电源338在第二模式下连接于差动放大器324。当开关配置332、342处于第三模式时，S1、S3、S4、S5的可移动端连接于固定端332b、332f、342b、342d，仅由传声器322接收的第二音频信号被发送给耳机312、314的第一和第二扬声器328、330且电源338连接于差动放大器324。当开关配置332、342处于第四模式时，S1、S3、S4、S5的可移动端连接于固定端332a、332e、342b、342d，没有信号被提供给耳机312、314的第一和第二扬声器328、330，并因此使用者听到的是静音。功率源338可以是单极性电源，这从制造的角度来看是有利的。其它例子的电源338也是可行的。在该实施例中，来自差动放大器324的信号的DC电平在将近0.7V和Vdd-0.7之间，其中Vdd是电源338的电压。电源338可用来向CMOS开关供电，CMOS开关用来实现开关配置332、334，使切换的信号处于最佳电压电平下。

图5示出根据本发明一个实施例的收听设备400的又一功能性示意图。图5在结构上类似于图4的设备300且相似元件通过相应的附图标记表示，例如元件320对应于元件420。收听设备400包括左端子419a、公共端子419b、右端子419c和传声器端子419d，它们共同地设置在连接线419中。收听设备400进一步包括左端子418a、公共端子418b和右端子418c，它们共同地设置在连接线418中。使用者输入设备420包括开关配置432、电源438、传声器422和差动放大器424。开关配置432包括左开关S1、第一公共开关S2、第二公共开关S3、右开关S4和电路开关S5。S1的固定端432a经由连接线419的左端子419a连接于插塞416且S1的固定端432b连接于连接线419的公共端子419b和差动放大器424的第一输出434。S1的可移动端经由缆线418的左端子418a连接于第一扬声器428的输入。S2的固定端432d连接于连接线419的公共端子419b和差动放大器424的第一输出434。S3的固定端432f连接于差动放大器424的第二输出436并经由耦合电容器450连接于连接线419的传声器端子419d。S2和S3的可移动端经由公共端子418b连接于第一和第二扬声器428、430。S4的固定端432g连接于连接线419的右端子419c。S4的固定端432h连接于差动放大器424的输出436并经由耦合电容器450连接于连接线419的传声器端子419d。S4的可移动端经由缆线418的右端子418c连接于第二扬声器430的输入。S5的固定端432j连接于差动放大器424且S5的可移动端连接于电源438。

考虑使外部设备440是具有立体声MP3功能的蜂窝电话。当开关配置432处于第一模式时，也被称为蜂窝模式，S1、S2、S3、S4和S5的可移动端各自连接于固定端432a、432d、432e、432g和432j，第一和第二扬声器428、430经由端子419a、419b、419c、418a、418b、418c连接于插塞416以从外部设备440接收第一音频信号，同时电源438连接于电路426。传声器422通过端子419d和耦合电容器450将信号提供给外部设备440传声器输入。当开关配置432处于第二模式时，也被称为MP3模式，S1、S2、S3、S4和S5的可移动端分别连接于固定端432a、432d、432e、432g和432i，第一和第二扬声器428、430经由端子419a、419b、419c、418a、418b、418c连接于插塞416以从外部设备440接收第一音频信号，但没有电流提供给电路426。当开关配置432处于第三模式时，也称为混合模式，S1、S2、S3、S4和S5的可移动端分别连接于固定端432a、432c、432f、432g和432j，且经由插塞416来自外部设备440和来自电路426的传声器422的混合的第一和第二音频信号经由端子419a、419b、419c、418a、418b、418c由第一和第二扬声器428、430接收，而电源438连接于电路426。当开关配置432处于第四模式时，也称为传声器模式，S1、S2、S3、S4和S5的可移动端各自连接于固定端432b、432c、432e、432h和432j，仅由电路426的传声器422接收的第二音频信号被发送给第一和第二扬声器428、430，而来自电源458的电流被提供给差动放大器424。

当传声器422被激活以接收从环境听得的音频信号时，为了节省电源的寿命，可将选择性的控制部件(未示出)提供给电路426以设定预定时限。设备400进入睡眠模式并因此不需要电源开关。

本文中引述的所有对比文献，包括公布、专利申请和专利以同样的程度援引于此以供参考，就像单独和具体地援引每个对比文献并在本文中予以全篇说明的那样。

在描述本发明的背景中(尤其在下面的权利要求书中)使用的术语“一”、“一个”和“该”以及类似表述被解释成覆盖单数和复数，除非在本文中另有说明或参照背景清楚地表示相反情况。本文中值的范围的表述仅旨在作为单独引用落在该范围内的每个单独值的速记方法，除非另有说明，且每个单独值就像本文中单独引述那样包含在说明书中。本文中描述的所有方法可以任何适当顺序执行，除非本文中另有说明或参照背景清楚地表示相反情况。任何或全部例子或本文中提供的示例性语言(“例如”等)的使用仅旨在更好地阐述本发明而不是对本发明的范围构成限制，除非另有说明。说明书中没有任何语言应当解释成将任何非权利要求的部分表示为本发明的实践所必不可少的。

本文中示出本发明的较佳实施例，包括发明人已知的实现本发明的最佳模式。应当理解，所示实施例仅为示例性的，且不应当认为是对本发明范围的限制。

Claims (45)

1.一种有选择地将音频信号提供给至少一个耳塞的装置，包括：

用于感测音频能量并从所感测到的音频能量形成第一音频信号的差动传声器电路，所述差动传声器电路耦合于第一电路接地；以及

具有连接于所述至少一个耳塞的输出的开关配置，所述开关配置耦合于所述差动传声器电路和外部音频源，所述外部音频源耦合于第二电路接地并传送第二音频信号，所述第二电路接地在电气上不同于所述第一电路接地，所述开关配置适于选择所述第一音频信号和所述第二音频信号中的至少一个以在所述开关配置的输出端呈现。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关配置适于有选择地在将所述第一音频信号和所述第二音频信号中的至少一个呈现给第一耳塞和将所述第一音频信号和所述第二音频信号中的至少一个呈现给第二耳塞之间进行选择。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置位于第一缆线和第二缆线的相交处，所述第一缆线将所述装置连接于第一耳塞而所述第二缆线将所述装置连接于第二耳塞。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置和所述第一、第二耳塞经由连接线耦合于插塞，所述连接线包括左端子、右端子和公共端子。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述连接线进一步包括传声器端子。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括用于接收使用者输入的使用者接口，所述使用者接口耦合于所述开关配置，所述使用者输入表示对所述开关配置的设定。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述使用者输入适于选择所述第一音频信号、所述第二音频信号、或所述第一音频信号和第二音频信号的混合之间的至少一个选项。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述使用者接口包括至少一个开关。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述差动传声器电路包括差动放大器和传声器。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述差动放大器结合在所述传声器中并提供一定的增益和输出阻抗，其大小允许驱动在至少一个耳塞中的扬声器。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述切换配置进一步适于在不选择所述第一音频信号以在所述输出端呈现的任何时候切断提供给所述差动传声器电路的功率。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关配置进一步适于在不选择所述第一音频信号和所述第二音频信号以在所述输出端呈现的任何时候切换提供给所述差动传声器电路的功率。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关配置进一步适于在选择所述第一音频信号以在所述输出端呈现的任何时候接通提供给所述差动传声器电路的功率。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，控制部件耦合在所述开关配置和所述差动传声器电路之间以预定的时限节省所述电源的寿命。

15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关配置进一步适于在选择所述第一音频信号和所述第二音频信号的混合以在输出端呈现的任何时候接通提供给所述差动传声器电路的功率。

16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关配置进一步适于在所述第一音频信号、所述第二音频信号或所述第一音频信号和所述第二音频信号的混合中选择至少一种选项。

17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关配置适于在所述第二音频信号和所述第一音频信号及第二音频信号的混合中进行选择。

18.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关配置适于在所述第一音频信号和所述第二音频信号之间进行选择。

19.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述开关配置进一步适于：其中不选择所述第一信号和所述第二信号以在所述输出端呈现。

20.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二音频信号包括表现音乐的音频信号。

21.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一音频信号包括从所述装置外部的环境发起的音频信号。

22.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关配置包括至少一个机械开关。

23.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关配置包括至少一个电子开关。

24.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包含在收听设备中。

25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述收听设备选自由耳机、耳塞、头戴式耳机、插入式耳机或助听器构成的组中。

26.一种将至少一种音频信号呈现给使用者的系统，包括：

第一耳塞和第二耳塞，所述第一耳塞和第二耳塞中的每一个包括至少一个扬声器，且每个耳塞都适于基本上阻断所有外部声音进入使用者的耳朵；

传声器，所述传声器用来感测第一音频信号；

差动放大器，所述差动放大器耦合于所述传声器以放大所述第一音频信号，所述差动放大器耦合于第一电接地；以及

开关配置，所述开关配置耦合至外部音频源并从其接收第二音频信号，所述外部音频源具有在电气上不同于所述第一电接地的第二电接地，所述开关配置进一步耦合于所述差动放大器、所述第一耳塞和所述第二耳塞，所述开关配置适于选择所述第一音频信号和所述第二音频信号中的至少一种以传送给所述第一耳塞并将所述第一音频信号和所述第二音频信号中的至少一种传送给所述第二耳塞。

27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述传声器、差动放大器和开关配置位于第一缆线和第二缆线的相交处，所述第一缆线将所述装置连接于所述第一耳塞而所述第二缆线将所述装置连接于第二耳塞。

28.如权利要求26所述的系统，其特征在于，还包括使用者接口，所述使用者接口耦合于所述开关配置用以接收表示对所述开关配置的设定的使用者输入。

29.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述使用者接口包括至少一个开关。

30.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述使用者输入适于选择所述第一音频信号、所述第二音频信号、或所述第一音频信号和所述第二音频信号的混合中的至少一种选项。

31.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述差动放大器集成在所述传声器中并提供一定的增益和输出阻抗，其大小足以驱动在所述第一耳塞中的第一扬声器和在所述第二耳塞中的第二扬声器。

32.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述开关配置进一步适于在不选择所述差动放大器以在所述输出端提供所述第一音频信号的任何时候切断提供给所述差动放大器的的功率。

33.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述开关配置进一步适于在不选择所述第一音频信号和所述第二音频信号以在所述输出端呈现的任何时候切断提供给所述差动传声器电路的功率。

34.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述开关配置进一步适于在选择所述第一音频信号以在所述输出端呈现的任何时候接通提供给所述差动传声器电路的功率。

35.如权利要求34所述的系统，其特征在于，控制部件耦合在所述开关配置和所述差动传声器电路之间以预定时限节省所述电源的寿命。

36.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述开关配置进一步适于在选择所述第一音频信号和所述第二音频信号的混合以在所述输出端呈现的任何时候接通提供给所述差动传声器电路的功率。

37.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述开关配置进一步适于选择所述第一音频信号、所述第二音频信号、或所述第一音频信号与所述第二音频信号的混合中的至少一种选项。

38.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述开关配置适于在所述第二音频信号和所述第一音频信号及第二音频信号的混合之间进行选择。

39.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述开关配置适于在所述第一音频信号和所述第二音频信号之间进行选择。

40.如权利要求38所述的系统，其特征在于，所述开关配置进一步适于使得不选择第一信号和第二信号以在所述输出端呈现。

41.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述第二音频信号包括表现音乐的音频信号。

42.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述第一音频信号包括从所述装置的外部环境发起的音频信号。

43.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述开关配置包括至少一个机械开关。

44.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述开关配置包括至少一个电子开关。

45.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述系统选择自由耳机、耳塞、头戴式耳机、插入式耳机或助听器构成的组中。

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