CN101771912A - 声学传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种声学传感装置，其包括有：一本体，具有一腔室、一出音口及一入音口，其中该腔室与该出音口连通；一扬声器，设置于该腔室内；一麦克风，设置于该本体内；以及一信号处理器，电性连接于该扬声器及该麦克风；其中当该麦克风与该腔室连通时，该麦克风接收该腔室内的声音信号以传送至该信号处理器，且该信号处理器针对被定义为噪音的声音信号输出一反相信号至该扬声器；当该麦克风与该入音口连通时，该麦克风接收外界的声音信号以传送至该信号处理器，且该信号处理器针对被定义为噪音的声音信号输出一反相信号至该扬声器。因此，本发明可以依据所需要的声音表现来决定调整切换前馈模式或后馈模式。

Description

声学传感装置

技术领域

本发明涉及一种噪音处理声学传感装置，特别是涉及一种可以在前馈式消噪模式与后馈式消噪模式之间切换的噪音处理声学传感装置。

背景技术

噪音所带给人类在听觉上的干扰，不仅容易产生烦噪的心情，长期处于噪音的环境下，甚至会造成听力永久性的破坏。因此近年来对于消除噪音的技术不断地推陈出新，其中在耳机领域当中，早期是藉由结构上的改进，选择隔音效果较好的耳壳或耳罩，通常这样的耳机能够隔离800Hz以上的噪音，但是对于800Hz以下的噪音，特别是对于低频噪音隔音效果不好，故此类惯称为「被动消噪」的技术始终无法完整地解决噪音的问题；缘因于此，近期被广泛地提出的「主动消噪」的电子式消噪技术，即是为了改善「被动消噪」的不足，而此「主动消噪」技术目前可分为以下两种：前馈式消噪技术(Feed-Forward)及后馈式消噪技术(Feed-Back)。

请参阅图1A所示，是前馈式消噪耳机1的结构示意图。耳机1中配置一麦克风10、一消噪电路11及一扬声器12，扬声器12朝向使用者的耳道，麦克风10接收外界噪音后，经由消噪电路产生一个反向噪音信号来抵消耳机1中听到的噪音。此实施方式的优点是麦克风10所接收的是纯噪音，并不会接收扬声器12输出的声音，所以形成一个开回路系统，不会引起任何闭回路的振荡或回音，故可独立地调测电路至最佳消噪效果；但噪音在经过耳壳并在耳壳内多次反射，其大小和相位已经发生变化，麦克风10所采集到的噪音与耳壳内的噪音将有很大不同，加上外界噪音的方向性很强，所以很难藉由同一电路满足来自不同方向的噪音的消噪要求。

请参阅图1B所示，是后馈式消噪耳机2的结构示意图。耳机2中亦配置一麦克风20、一消噪电路21及一扬声器22，扬声器22朝向使用者的耳道，麦克风20设置在扬声器22与耳道之间，因此麦克风20在耳壳内所接收到的噪音与人耳听到的噪音一致，且经由消噪电路21将噪音滤波放大及相位变换后再驱动扬声器22发声，如此闭回路系统的设计，麦克风20对于噪音方向不敏感，且由于反馈信号与声音信号叠加后可产生高信噪比的声音，故而当传送至人耳时所听到的噪音最小；虽然后馈式消噪耳机具有较佳的消噪效果，然而由于麦克风20设置在扬声器22前方，其输出频率响应曲线会在高频的范围产生共振衰减，对于一般将耳机拿来听音乐的使用者而言，加入消噪功能的耳机反而使得原本声音输出的效果打折，因此其效能也未臻理想。

由此可见，上述现有的消噪耳机在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的声学传感装置，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的消噪耳机存在的缺陷，而提供一种新型结构的声学传感装置，所要解决的技术问题是使其整合前馈式制噪技术及后馈式制噪技术，因而得以藉由两种不同制噪技术的互补，而达到取长补短的效果，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种声学传感装置，其包括有：一本体，具有一腔室、一出音口及一入音口，其中该腔室与该出音口连通；一扬声器，设置于该腔室内；一麦克风，设置于该本体内；以及一信号处理器，电性连接于该扬声器及该麦克风；其中当该麦克风与该腔室连通时，该麦克风接收该腔室内的声音信号以传送至该信号处理器，且该信号处理器针对被定义为噪音的声音信号输出一反相信号至该扬声器；当该麦克风与该入音口连通时，该麦克风接收外界的声音信号以传送至该信号处理器，且该信号处理器针对被定义为噪音的声音信号输出一反相信号至该扬声器。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的声学传感装置，其中所述的腔室与该入音口之间设置有一开关，藉由该开关的位移，以控制该麦克风与该腔室或该入音口连通。

前述的声学传感装置，其中所述的本体内设置有一容置空间以供容置该麦克风，当该开关移动至一第一位置时，该开关的一第一通道是连通该腔室及该容置空间，当该开关移动至一第二位置时，该开关的一第二通道是连通该入音口及该容置空间。

前述的声学传感装置，其中所述的本体内设置有一容置空间以供容置该麦克风，当移动该麦克风至一第一位置时，该麦克风与该腔室连通，当移动该麦克风至一第二位置时，该麦克风与该入音口连通。

前述的声学传感装置，更包括有一承载件结合于该本体，该麦克风是设置在该承载件上，当该承载件相对该本体旋转至一第一位置时，该麦克风是与该腔室连通，当该承载件相对该本体旋转至一第二位置时，该麦克风与该入音口连通。

前述的声学传感装置，其中所述的承载件上设置有至少一凹槽以供容置该麦克风。

前述的声学传感装置，其中所述的承载件是通过一轴承与该本体的一轴枢设。

前述的声学传感装置，其中所述的扬声器为动圈式扬声器或动铁式扬声器。

前述的声学传感装置，其中所述的本体具有一导音管，且该导音管的一端为该出音口。

前述的声学传感装置，其中所述的导音管在该出音口处设置有一阻尼件。

前述的声学传感装置，其中所述的导音管在该出音口处套设有一耳塞件。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种声学传感装置包括一本体，一扬声器、一麦克风及一信号处理器。本体具有一腔室、一出音口及一入音口，腔室与出音口相连通，扬声器设置在腔室内并将其产生的声音信号自出音口输出至外界，麦克风设置在本体邻近于扬声器的位置，其可选择性地与腔室或入音口连通，信号处理器则是同时电性连接于扬声器及麦克风，当麦克风与腔室连通时，麦克风接收腔室内声音信号并传送至信号处理器，且信号处理器针对被定义为噪音的声音信号输出一反相信号至扬声器，反之，当麦克风与入音口连通而不再与腔室连通时，麦克风改为接收外界声音信号以传送至信号处理器，且信号处理器针对被定义为噪音的声音信号输出一反相信号至扬声器。

借由上述技术方案，本发明声学传感装置至少具有下列优点及有益效果：由于本发明声学传感装置的麦克风可以选择性地连通于腔室以接收扬声器的声音信号，或是连通于外界以接收外界的声音信号，在接收外界声音信号时与信号处理器形成一前馈式消噪模式，而在接收扬声器声音信号时与信号处理器形成一后馈式消噪模式，因此，无论是生产制造者或消费者，可以在生产时或使用时自行依据所需要的声音表现来决定调整切换前馈模式或后馈模式。

综上所述，本发明是有关于一种声学传感装置，包括一本体，一扬声器、一麦克风及一信号处理器，本体具有一腔室、一出音口及一入音口，腔室与出音口相连通，扬声器设置在腔室内，麦克风设置在本体邻近于扬声器的的位置，麦克风可选择性地与腔室或入音口连通，信号处理器同时电性连接于扬声器及麦克风，当麦克风与腔室连通时，麦克风接收腔室内声音信号并传送至信号处理器作消噪处理，反之，当麦克风与入音口连通而不再与腔室连通时，麦克风改为接收外界声音信号以传送至信号处理器作消噪处理。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1A是前馈式消噪耳机的结构示意图。

图1B是后馈式消噪耳机的结构示意图。

图2是本发明第一较佳实施例的声学传感装置的剖面示意图。

图3是本发明第一较佳实施例的声学传感装置开关位在第一位置时的示意图。

图4是本发明第一较佳实施例的声学传感装置开关位在第二位置时的示意图。

图5是本发明第二较佳实施例的声学传感装置的剖面示意图。

图6是本发明第三较佳实施例的声学传感装置的剖面示意图。

1：耳机            10：麦克风

11：消噪电路       12：扬声器

2：耳机            20：麦克风

21：消噪电路       22：扬声器

3：声学传感装置    30：本体

31：腔室           32：出音口

33：入音口         34：容置空间

35：导音管         36：阻尼件

37：耳塞件         38：挡块

39：轴             40：扬声器

50：麦克风         60：信号处理器

70：开关           71：第一通道

72：第二通道       80：承载件

81：凹槽           82：轴承

A：第一接点组      B：第二接点组

C：第三接点组      D：第四接点组

E：第五接点        F：第六接点

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的声学传感装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参阅图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

请参阅图2所示，是本发明第一较佳实施例的声学传感装置的剖面示意图。图中显示声学传感装置3可为一耳机，其包括有一本体30、一扬声器40、一麦克风50及一信号处理器60；本体30具有一腔室31、一出音口32及一入音口33，且腔室31与出音口32相连通，扬声器40设置在腔室31内，而麦克风50设置在本体30邻近扬声器40位置的一容置空间34当中，并且麦克风50可选择性地与腔室31或入音口33相连通，信号处理器60电性连接于扬声器40及麦克风50，当麦克风50与腔室31连通时，麦克风50接收腔室31内的声音信号以传送至信号处理器60，且信号处理器60针对被定义为噪音的声音信号输出一反相信号至扬声器40，反之，当麦克风50与入音口33连通，而不再与腔室31连通时，麦克风50改为接收外界的声音信号以传送至信号处理器60，且信号处理器60针对被定义为噪音的声音信号输出一反相信号至扬声器40。

再者，上述本体30另具有一导音管35，且导音管35一端连通于腔室31，另一端即为出音口32，在导音管35的出音口32处设置有一阻尼件36以阻绝沙尘的进入，而导音管35外则套设有一耳塞件37，耳塞件37是选用具弹性的塑料制成，方便使用者配载声学传感装置3时，得以藉由耳塞件37塞入至耳道当中。

另外，在本实施例当中，控制麦克风50选择性地与腔室31或入音口33连通的技术，是通过设置在腔室31与入音口33之间的一开关70所达成，且开关70上设置有一第一通道71及一第二通道72，当移动开关70至一第一位置时，第一通道71与腔室31及容置空间34连通，并使得麦克风50得以接收腔室31内的声音信号，而当移动开关70至一第二位置时，第二通道72与入音口33及容置空间34连通，并使得麦克风50得以接收入音口33的声音信号。

请参阅图3及图4所示，是本发明第一较佳实施例的声学传感装置开关位在第一位置时的示意图及本发明第一较佳实施例的声学传感装置开关位在第二位置时的示意图。在图3中，开关70在第一通道71的两侧设置有一对第一接点组A，而在第二通道72的两侧亦设置有一对第二接点组B，另外，本体30在容置空间34连通至腔室31的路径两侧对应于第一接点组A而设置有一对第三接点组C，在容置空间34连通至入音口33的路径两侧则对应于第二接点组B而设置有一对第四接点组D，第三接点组C电性连接至信号处理器60的一第五接点E，第四接点组D则电性连接至信号处理器60的一第六接点F。

当开关70移动至使第一通道71与腔室31及容置空间34连通时，将使得容置空间34与入音口33为非连通状态，此时麦克风50是直接接收腔室31中由扬声器40所发出的声音信号，也就是在消噪技术当中所谓的「后馈式消噪」，此时第一接点组A与第三接点组C电性接触，且使得信号处理器60的第五接点E接受到一电信号，而驱动信号处理器60内部电路的运作，并进而针对扬声器40所发出声音信号当中被定义为噪音的部份，再产生一反向声波以抵消掉噪音；反之，如图4所示，当开关70移动至使第二通道72与入音口33及容置空间34连通时，将使得容置空间34与腔室31为非连通状态，此时麦克风50是直接接收外界的声音信号，也就是在消噪技术当中所谓的「前馈式消噪」，此时第二接点组B与第四接点组D电性接触，且使得信号处理器60的第六接点F接收到另一电信号，而驱动信号处理器60内部电路的运作，并进而针对外界声音信号当中被定义为噪音的部份，再产生一反向声波以抵消掉噪音。

承如以上所述，本发明声学传感装置3藉由开关70的移动，即可在前馈式消噪与后馈式消噪两种模式下切换，而得以在不同的声音品质要求下自行调整至所需求的状态。

请参阅图5所示，是本发明第二较佳实施例的声学传感装置的剖面示意图。此实施例与前述实施例的差异处，在于此实施例本体30的容置空间34有足够的宽度让麦克风50在里面滑移，而在腔室31与入音口33之间是自本体30上延伸设有一挡块38，由于麦克风50收音面朝上，当图中所示麦克风50移至容置空间34的左边时，因为挡块38阻挡了麦克风50与腔室31的连通，因此仅能接收外界的声音信号，此时声学传感装置3呈前馈式消噪模式；反之，当麦克风50移至容置空间34的右边时，因为挡块38阻挡了麦克风50与入音口33的连通，因此仅能接收腔室31内的声音信号，此时声学传感装置3呈后馈式消噪模式。

此实施例藉由移动麦克风50即可达到在前馈式消噪或后馈式消噪之间切换的技术，然而移动麦克风50以与信号处理器60电性接触并驱动的关系，可参阅图3及图4的设计，其为熟悉电路设计的普通技术人员能够轻易配合修改，故在此即不另以图式或文字赘述。

请参阅图6所示，是本发明第三较佳实施例的声学传感装置的剖面示意图。此实施例与前述实施例的差异处，在于此实施例中主体30延伸设有一轴39以供一承载件80枢设，而承载件80上设置有至少一个凹槽81以供容置麦克风50，另外，承载件80通过一轴承82以枢设于主体30。

当承载件80转动至如图中所示轴39的左边时，表示麦克风50仅与外界连通并接收外界的声音信号，此时声学传感装置3呈前馈式消噪模式；反之，若承载件80转动至轴39的右边时，表示麦克风50仅与腔室31连通并接收扬声器40的声音信号，此时声学传感装置3呈后馈式消噪模式。

此实施例藉由转动承载件80而使麦克风50连通于外界或腔室31，如此即可达到在前馈式消噪或后馈式消噪之间切换的技术，然而移动麦克风50以与信号处理器60电性接触并驱动的关系，可参阅图3及图4的设计，其为熟悉电路设计的普通技术人员能够轻易配合修改，故在此即不另以图式或文字赘述。

最后在此必须说明的是，上述声学传感装置3当中的扬声器40是举例动圈式扬声器，然而将其替换为动铁式扬声器亦不影响本发明所能达成的功效；另外，上述信号处理器60在图2、图5及图6中皆设置在本体30内紧邻扬声器40，然而信号处理器60亦可依使用者的需求而改设计于本体30外，此改变尚不致影响其对消噪技术的处理。

综合上述，本发明声学传感装置的麦克风可选择性地连通于腔室以接收扬声器的声音信号，或是连通于外界以接收外界的声音信号，在接收外界声音信号时与信号处理器形成一前馈式消噪模式，而在接收扬声器声音信号时与信号处理器形成一后馈式消噪模式，因此，无论是生产制造者或消费者，可以在生产时或使用时自行依据所需要的声音表现来决定调整切换前馈模式或后馈模式，例如为了避免高频产生共振衰减的情况时，是选择将声学传感装置切换为前馈式消噪模式。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种声学传感装置，其特征在于其包括有：

一本体，具有一腔室、一出音口及一入音口，其中该腔室与该出音口连通；

一扬声器，设置于该腔室内；

一麦克风，设置于该本体内；以及

一信号处理器，电性连接于该扬声器及该麦克风；

其中当该麦克风与该腔室连通时，该麦克风接收该腔室内的声音信号以传送至该信号处理器，且该信号处理器针对被定义为噪音的声音信号输出一反相信号至该扬声器；当该麦克风与该入音口连通时，该麦克风接收外界的声音信号以传送至该信号处理器，且该信号处理器针对被定义为噪音的声音信号输出一反相信号至该扬声器。

2.根据权利要求1所述的声学传感装置，其特征在于其中所述的腔室与该入音口之间设置有一开关，藉由该开关的位移，以控制该麦克风与该腔室或该入音口连通。

3.根据权利要求2所述的声学传感装置，其特征在于其中所述的本体内设置有一容置空间以供容置该麦克风，当该开关移动至一第一位置时，该开关的一第一通道是连通该腔室及该容置空间，当该开关移动至一第二位置时，该开关的一第二通道是连通该入音口及该容置空间。

4.根据权利要求1所述的声学传感装置，其特征在于其中所述的本体内设置有一容置空间以供容置该麦克风，当移动该麦克风至一第一位置时，该麦克风与该腔室连通，当移动该麦克风至一第二位置时，该麦克风与该入音口连通。

5.根据权利要求1所述的声学传感装置，其特征在于更包括有一承载件结合于该本体，该麦克风是设置在该承载件上，当该承载件相对该本体旋转至一第一位置时，该麦克风是与该腔室连通，当该承载件相对该本体旋转至一第二位置时，该麦克风与该入音口连通。

6.根据权利要求5所述的声学传感装置，其特征在于其中所述的承载件上设置有至少一凹槽以供容置该麦克风。

7.根据权利要求5所述的声学传感装置，其特征在于其中所述的承载件是通过一轴承与该本体的一轴枢设。

8.根据权利要求1所述的声学传感装置，其特征在于其中所述的扬声器为动圈式扬声器或动铁式扬声器。

9.根据权利要求1所述的声学传感装置，其特征在于其中所述的本体具有一导音管，且该导音管的一端为该出音口。

10.根据权利要求9所述的声学传感装置，其特征在于其中所述的导音管在该出音口处设置有一阻尼件。

11.根据权利要求9所述的声学传感装置，其特征在于其中所述的导音管在该出音口处套设有一耳塞件。

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