CN103125125A - 通信头戴耳机 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种通信头戴耳机。所述头戴耳机包括两个听筒：第一听筒，其具有可位于佩戴者耳朵前面的第一臂和可位于佩戴者耳朵后面的第二臂，其中第一骨传导扬声器设置在所述第二臂上；以及第二听筒，其具有可位于佩戴者耳朵前面的第一臂和可位于佩戴者另一耳朵后面的第二臂，其中第二骨传导扬声器设置在所述第二臂上。第一麦克风设置在所述第一听筒上并且适于检测至少第一方向上的环境声。第二麦克风设置在所述第二听筒上并且适于检测至少第二方向上的环境声。

Description

通信头戴耳机

背景技术

本发明涉及一种通信头戴耳机，具体地讲涉及一种具有第一听筒和第二听筒的头戴耳机。

在噪音水平较高时，通常使用一种通信头戴耳机，其具有用可调式头带连接在一起的第一耳杯和第二耳杯。这样的头戴耳机提供听力保护和通信功能，从而使佩戴者能够与远程位置进行通信而不管当地噪音。通常，耳杯总体上是半球状并且衬有吸音的泡沫材料。在耳朵周围提供密封件来与佩戴者的头部接触，从而提供高质量的隔音效果。

在单向通信系统或双向通信系统中，都可以实现通信功能。例如，可以在头戴耳机上安装天线，从而使信号能够传输到佩戴者或从佩戴者传输出去。任选地，信号可以由安装在头戴耳机上的处理器处理并且转播到位于每个耳杯内的扬声器，从而在耳朵周围的密封区域内产生可听声。麦克风，例如吊架麦克风，也可以安装在头戴耳机上，并且可以经定位以从佩戴者获得语音，随后该语音经由天线而传输到远程位置。

由于佩戴高质量的听力保护装置可以有效减弱几乎所有当地噪音，因此佩戴者可以与其周围环境隔离。通常环境声（在当地噪音内有助于听者的声音成分）潜意识地被用于帮助定位，例如，因为声源的方向和音量都给予听者有用信息。还存在的问题是在要能够听到某些声音而不需要大部分频率的需要。一种处理方法是提供一种安装在每个耳杯上以检测环境声的麦克风，该环境声随后可以用舒适的音量传输到佩戴者。在每个耳杯上设置麦克风使得能够使用立体声效果来辨别噪音的方向。

采用环境声检测的通信头戴耳机的一项实例在WO99/12385中描述。该头戴耳机包含第一耳杯、第二耳杯以及用于使耳杯互连的夹头或头带。提供麦克风来接收环境声，并且提供可使用按钮组促动的电子控制单元经由位于每个耳杯中的扬声器来传输麦克风和无线电单元中的声音。

发明内容

据信上述布置方式可能提供听力保护、通信以及环境声的察觉。通常这是通过使用能够完全覆盖佩戴者耳朵的耳杯来实现的。在热湿条件下，轻重量的头戴耳机通常是优选的，因为它们不仅为耳朵提供清凉，而且还提供有效的隔音效果。作为替代，可以提供具有内部扬声器的耳塞，因为这样也可为耳朵及其周围区域提供一些冷却。然而，希望的是能够找到一种方法来确保通信头戴耳机可以在更多条件下更舒适地被佩戴，而对环境温度或天气条件具有更小的依赖性，对于佩戴者而言比当前可用的产品更方便。

本发明致力于通过提供一种通信头戴耳机来解决这些问题，所述通信头戴耳机包括：第一听筒，其具有可位于佩戴者耳朵前面的第一臂和可位于佩戴者耳朵后面的第二臂，其中第一骨传导扬声器设置在第二臂上；第二听筒，其具有可位于佩戴者耳朵前面的第一臂和可位于佩戴者另一耳朵后面的第二臂，其中第二骨传导扬声器设置在第二臂上；第一麦克风，其设置在第一听筒上，适于检测至少第一方向上的环境声；以及第二麦克风，其设置在第二听筒上，适于检测至少第二方向上的环境声。

通过在适于围绕佩戴者耳朵的听筒上设置麦克风和骨传导扬声器来检测环境声，佩戴者在热湿条件下遇到的困难得以减少。此外，由于不存在耳朵内置的扬声器部件，因此对佩戴者的运动范围的限制减小。

第一骨传导扬声器优选经配置以转播基于第一方向上的环境声的信号，而第二骨传导扬声器优选经配置以转播基于第二方向上的环境声的信号。

第一听筒和第二听筒的第一臂和第二臂优选是通过位于第一臂和第二臂中每一者的第一端处的跨接部分而连接在一起。所述跨接部分可以携带电源以用于麦克风和/或骨传导扬声器。

可以提供一种通信装置，其具有用于从远程源接收输入通信信号的接收装置。第一骨传导扬声器和第二骨传导扬声器可以用于将所述输入通信信号转播给佩戴者。

优选的是听筒中的一者进一步包括骨传导麦克风。在这种情况下，所述通信装置可以包括用于将输出通信信号传输给远程接收器的发射器，所述信号基于到所述骨传导麦克风的输入信号。

优选的是具有一个可以覆盖每个听筒的壳体。可以在所述壳体上设有至少一个控制开关。所述头戴耳机还可以包括用柔性连接器连接到每个听筒的耳塞。所述第一听筒和所述第二听筒可以用头带连接在一起。优选的是，每个听筒进一步包括可以用头带连接的至少一个凸耳，以及连接在凸耳之间的头带。

本发明还提供一种方法，用于将环境声转播到头戴耳机的佩戴者，所述方法包括：检测第一方向上的环境声；检测第二方向上的环境声；将基于所述第一方向上的环境声的信号转播到位于佩戴者耳朵后面的骨传导扬声器；以及将基于所述第二方向上的环境声的信号转播到位于佩戴者另一耳朵后面的骨传导扬声器。

附图说明

现在将结合附图仅以示例的方式描述本发明，图中：

图1为根据本发明的头戴耳机的一项实施例的透视图；

图2为位于佩戴者头部的图1中所示头戴耳机的透视图；

图3为图1和图2中所示的一个听筒的向外表面的侧视图，其中壳体被移除；以及

图4为图3中所示听筒的向外表面的侧视图，其示出了处于适当位置的壳体。

具体实施方式

本发明采用这样的方法，其无需完全覆盖耳朵即能提供高质量的听力保护和通信功能。听力保护和声音传输的替代形式可以成功地用耳塞和骨传导声音传输技术的形式进行组合，从而产生更舒适且对佩戴者友善的通信头戴耳机。通过移除用于覆盖佩戴者耳朵的耳杯，可以使用轻重量的听筒来设置骨传导装置，并且根据需要作为基座来固定可自由移动的耳塞。

图1为根据本发明的头戴耳机的一项实施例的透视图，而图2为位于佩戴者头部的图1中所示头戴耳机的透视图。然而，图1中所示的耳塞在图2中省略，从而更清楚地看到听筒能够适于围绕佩戴者耳朵。图2所示为头戴耳机听筒的各部分如何适于围绕佩戴者耳朵，如下文更详细描述。在以下描述中所参考的在佩戴者耳朵的“前面”指示出听筒中最接近佩戴者面部的一部分，在佩戴者耳朵的“后面”指示出头戴耳机中离佩戴者面部最远且最接近头部后方的一部分。

头戴耳机1包括第一听筒2，其具有可位于佩戴者耳朵前面的第一臂3a以及可位于佩戴者耳朵后面的第二臂3b，其中第一骨传导扬声器4设置在第二臂3b上。还提供第二听筒5，其同样具有可位于佩戴者耳朵前面的第一臂6a以及可位于佩戴者另一耳朵后面的第二臂6b。第二骨传导扬声器7设置在第二听筒5的第二臂6b上。第一臂3a、6a和第二臂3b、6b通过位于第一臂3a、6a和第二臂3b、6b中每一者的第一端处的跨接部分8而连接在一起，第一臂3a、6a和第二臂3b、6b中每一者的第二端处为释放或未连接的。在所示的实施例中，这样产生了大体上倒置的大写“U”形听筒2、5以适于围绕佩戴者耳朵。所示听筒的总体尺寸约为100mm×100mm，厚度为25mm。当佩戴时除了位于佩戴者耳朵前面的第一臂3a、6a以及位于佩戴者耳朵后面的第二臂3b、6b以外，跨接部分可以位于佩戴者耳朵上方。各听筒2、5为两件式构造，其包括基座部分和壳体，如下面图3和图4中详细示出。骨传导扬声器4、7使声音能够传输到佩戴者，因为第一臂3a、6a可经定位使得骨传导扬声器4、7能够与佩戴者皮肤紧密接触从而经由佩戴者的头盖骨来传输声音。骨传导扬声器4、7用于将输入通信信号转播到佩戴者，其中所述输入通信信号接收自远程源。

为了提供环境声检测功能，麦克风设置在各听筒2、5上。第一麦克风9设置在第一听筒2上并且适于检测至少第一方向上的环境声。第一麦克风9安装在一个中空体内，所述中空体设在第一臂3a上的壳体中，使得在使用时它位于佩戴者耳朵的前面。第二麦克风10设置在第二听筒5上并且适于检测至少第二方向上的环境声。第二麦克风10安装在一个中空体内，所述中空体设在第一臂6a上的壳体中，使得在使用时它位于佩戴者耳朵的前面。第一骨传导扬声器4经配置以转播基于第一方向上的环境声的信号，而第二骨传导扬声器7经配置以转播基于第二方向上的环境声的信号，从而产生立体声效果。每个麦克风经定位使得能够检测的声音在最大范围的方向上并且覆盖以佩戴者头部为中心且围绕耳朵延伸的半球。最初，环境声由至少一个麦克风9、10获得。所述第一方向和所述第二方向分别代表在以邻近第一听筒2的耳朵为中心的半球内听到的声音以及在以邻近第二听筒5的耳朵为中心的半球内听到的声音。因此，所述第一方向和所述第二方向是不同的并且对应于佩戴者头部的相对侧。由各麦克风9、10产生的信号被发送到位于第一听筒2内的电路板，如下文详细描述。这样可以提供增益和音量控制，从而对信号进行处理使其达到可接受的音量并且根据需要过滤出或增强某些频率。随后，处理过的信号被馈送到骨传导扬声器4、7并且以适当的强度转播以使佩戴者能够充分察觉到它们的周围。

各筒2、5具备可用头带12连接的至少一个凸耳11a、11b，所示实例中示出了两个。图1所示为连接在其间的头带12，头带12可经调整以舒适地配合佩戴者。凸耳11a、11b大体上呈圆柱形，其中每个圆柱的轴对准延着跨接部分8的长度延伸的轴。

图3为图1和图2中所示的一个听筒的向外表面的侧视图，其中壳体被移除。尽管每个听筒本质上是另一听筒的镜像，但是例如佩戴在左耳上的听筒额外地具备骨传导麦克风。该听筒如图3所示。例如，佩戴在右耳上的另一听筒5具备下文论述的所有特征，不同的是骨传导麦克风、电路板和电缆。骨传导麦克风定位在佩戴在左耳上的听筒2上可以反应出大多数佩戴者是右撇子，因此骨传导麦克风佩戴在面部左侧更方便。然而，对于左撇子的佩戴者，听筒2、5设置为镜配置，骨传导麦克风要佩戴在面部的右手侧。

如上所述，听筒2大体上是倒置的大写字母“U”。第一臂3a不仅设置第一麦克风9，而且设置骨传导麦克风13，所述骨传导麦克风设置在当头戴耳机1的佩戴者说话时通过颌骨获得振动。所使用的骨传导麦克风是BU-3173，其获自美国伊利诺斯州伊塔斯加的枫树林驱动低1151号的楼氏电子（Knowles Electronics,1151Maplewood Drive,Itasca,Illinois,60143,USA），用于检测环境声的麦克风是WM-034D M，其获自日本大阪府门真市大字门真1006番地的松下电器公司（Panasonic Corporation,1006,OazaKadoma,Kadoma-shi,571-8501）。第一臂3a还设置电路板14，在该电路板上安装形成适于从远程源（接收器单元）接收输入通信信号的通信装置所需的电路。这个过程可以这样描述：两个信道，其中每个信道具有麦克风放大器和均衡器；音量控制，能够合计接收到的信号并进行处理；增益控制；以及输出到骨传导扬声器4、7。随后该信号被处理并且随同衍生自环境声的任何信号一起被转播到骨传导扬声器，如下文所述。合适的骨传导扬声器可以是FX-3955-000，其获自楼氏电子，如上所述。

跨接部分8携带电源。该电源用于第一麦克风和/或第一骨传导扬声器和/或电路板14（如果有），其包括沿着跨接部分的长度定位的“AAA”尺寸的电池（未图示，其电压为1.2V或1.5V，这取决于所使用的类型）。将电池重量设置在耳朵上方对于佩戴者而言更加舒适，因为听筒2的重心接近跨接部分8的中心，因此当佩戴者移动头部时不会感觉到重量从耳朵不想要的偏移。

第二臂3b设置骨传导扬声器4，该扬声器适于将输入通信信号转播到佩戴者。为此，骨传导扬声器4需要与佩戴者的皮肤保持紧密接触，这样骨传导扬声器的振动以适当强度精确地被传输，致使佩戴者充分察觉到通信信号的内容并且根据位于第一臂3a上的第一麦克风的输入而处理的信号来察觉他们的周围。将骨传导扬声器4固持在佩戴者皮肤上所需的压力大小需要足够防止皮肤的声音阻尼效应对佩戴者接收到的信号产生的不利影响。为此，可调整的头带12的材料具有弹簧般的性质，例如，两个金属线形成框架，其中间具有拉伸的塑料或皮革材料带。所述金属线弯曲成总体上为圆形，使得每个线末端之间的间隙小于佩戴者耳朵之间的距离。这意味着这些线必须弯曲变形以使头带和听筒配合在头部上，但是这些线随后弹回去以尽可能接近其原始形状，从而将听筒紧紧固持在佩戴者头部。电缆15设在第二臂3b上以经由远程装置将信号传输到头戴耳机1或从该头戴耳机传输信号，该远程装置例如双向无线电装置（未图示）。电缆15直接连接在电路板14中。通常，所使用的电缆是在绝缘外皮中的五股线铜合金线，但是根据需要还可以设有屏蔽。电缆16连接第一听筒2与第二听筒5，方法是用这两个听筒之间的头带12来设置。通常，所使用的电缆是九股线铜合金线，同样是在绝缘外皮中，根据需要可以设有屏蔽。由第二麦克风10检测到的环境声经由电缆15传输到电路板14，这样设在电路板14上的电路适于对基于由第一麦克风9和第二麦克风10两者检测到的环境声的信号进行处理以传输到第二听筒5。因此，基于由第二麦克风检测到的环境声的信号以及接收自远程源且由电路板中的电路处理过的信号可以经由电缆16而传输到第二听筒5。所述电缆还用作将输出通信信号传输给远程接收器的装置，所述信号基于到所述骨传导麦克风13的输入信号。骨传导麦克风13的输入在电路板14处被处理，并且经由电缆传输到通信装置以传输到远程接收器。然而，在第二听筒5上设有单独的电池以为麦克风10和骨传导扬声器7供电。

图4为图3中所示听筒的向外表面的侧视图，其示出了处于适当位置的壳体。同样，为了清楚在该图中省略耳塞。基座部分17和壳体18都由ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）塑料制成，致使它们耐冲击并且提供平滑的表面处理以舒适地佩戴。按钮形式的控制开关组19设在第一臂3a上的壳体上。该组19包括第一按钮20和第二按钮21。短时间地按压并持住第一按钮20将打开头戴耳机1，短时间地按压并持住第二按钮21将关闭头戴耳机1。短按第一按钮20将增大佩戴者所听到的音量，短按第二按钮21将减小佩戴者所听到的音量。

耳塞22用于提供头戴耳机1的听力保护功能。该耳塞可以与听筒2、5分开设置，或者可以通过柔性连接器安装在听筒2、4上。所述连接器可以由任何合适材料形成，例如弹性塑料材料，这样它是充分柔性的，在头部移动时不会被拖曳离开耳朵。避免使用常规耳杯来覆盖耳朵，可以使佩戴者感觉更加舒适，因为在热湿条件下耳朵更加清凉。此外，通过提供仅仅用于保护听力的耳塞，而不是在耳塞内放置扬声器，可以避免额外的布线，在佩戴者较为活跃时这些布线会缠结。

在使用中，头戴耳机1的功能如下。首先，在第一方向上检测环境声。这对应于来自佩戴者一侧由第一麦克风9获得的声音。第二，在第二方向上检测环境声。这对应于来自佩戴者另一侧由第二麦克风10获得的声音。当这些声音被处理时，基于第一方向上的环境声的信号被转播到位于佩戴者耳朵后面的第一骨传导扬声器；并且基于第二方向上的环境声的信号被转播到位于佩戴者另一耳朵后面的第二骨传导扬声器7。因此，第一骨传导扬声器4至少转播基于第一方向上的环境声的信号，而第二骨传导扬声器7至少转播基于第二方向上的环境声的信号。这样使佩戴者察觉到外部周围。如果通信信号也传输到佩戴者，那么该信号与基于环境声的信号同时被处理并且被传输到骨传导扬声器4、7。还提供了“电平相关性”功能。电平相关性是如EN352-4标准中描述的放大/衰减方法。在本实施例中，这是设置在电路板14上的电路对由第一麦克风9和第二麦克风10检测到的环境声或信号进行放大或衰减。例如，音量为50dB或更小的信号通常将被放大15到20dB。音量在50与80dB之间的信号通常将被放大5到10dB。音量高于82dB的信号被衰减为82dB。此外，有必要对任何信号的频率范围进行调节，并且减少反馈。

在上述实施例中，佩戴者与远程源之间的通信是经由位于第一听筒2上的电缆15进行的。然而，两个通信装置均可以经配置以使用位于第二听筒2的第一臂3a上的无线通信装置从远程源接收信号。所述通信装置可以使用无线电频率信号以外的多个协议中的一个协议来进行操作，例如，Bluetooth^TM技术。电源，即1.2V或1.5V的“AAA”电池可以是可置换的或可充电的。如果电池是可充电的，那么用于充电器插头的插座设置在听筒的基座17或壳体18中。如果它是可置换的，那么可移除盖件设置在壳体18中以触及电池所放置的电池仓。上述听筒是两件式构造。替代性构造包括一体式或多件式（三或四件）构造，材料为聚丙烯（PP）或聚甲醛（POM）等。图1到图4中所示的听筒2、5的第一臂3a、6a长于第二臂3b、6b。然而，这是偏好的问题，并且同样优选的是第二臂3b、6b长于第一臂3a、6a，或者第一臂3a、6a与第二臂3b、6b的长度基本上相同。

Claims (14)

1.一种通信头戴耳机，其包括：

第一听筒，其具有可位于佩戴者耳朵前面的第一臂和可位于佩戴者耳朵后面的第二臂，其中第一骨传导扬声器设置在所述第二臂上；

第二听筒，其具有可位于佩戴者耳朵前面的第一臂和可位于佩戴者另一耳朵后面的第二臂，其中第二骨传导扬声器设置在所述第二臂上；

第一麦克风，其设置在所述第一听筒上，适于检测至少第一方向上的环境声；以及

第二麦克风，其设置在所述第二听筒上，适于检测至少第二方向上的环境声。

2.根据权利要求1所述的通信头戴耳机，其中所述第一骨传导扬声器经配置以转播至少基于所述第一方向上的环境声的信号，而所述第二骨传导扬声器经配置以转播至少基于所述第二方向上的环境声的信号。

3.根据权利要求1所述的通信头戴耳机，其中所述第一听筒和所述第二听筒的所述第一臂和所述第二臂通过位于所述第一臂和所述第二臂中每一者的第一端处的跨接部分而连接在一起。

4.根据权利要求3所述的通信头戴耳机，其中所述跨接部分携带电源。

5.根据权利要求4所述的头戴耳机，其进一步包括适于从远程源接收输入通信信号的通信装置。

6.根据权利要求5所述的通信头戴耳机，其中所述第一骨传导扬声器和所述第二骨传导扬声器适于将所述输入通信信号转播到佩戴者。

7.根据权利要求1所述的通信头戴耳机，其中所述第一听筒和第二听筒中的至少一个听筒进一步包括骨传导麦克风。

8.根据权利要求7所述的通信头戴耳机，其包括用于将输出通信信号传输给远程接收器的装置，所述输出通信信号基于到所述骨传导麦克风的输入信号。

9.根据权利要求1所述的通信头戴耳机，其进一步包括覆盖每个听筒的壳体。

10.根据权利要求9所述的通信头戴耳机，其中至少一个控制开关设置在所述壳体上。

11.根据权利要求9所述的通信头戴耳机，其进一步包括连接到每个听筒的耳塞。

12.根据权利要求9所述的通信头戴耳机，其中所述第一听筒和所述第二听筒以头带连接在一起。

13.根据权利要求12所述的通信头戴耳机，其中每个听筒进一步包括可用所述头带连接的至少一个凸耳，所述头带连接在所述凸耳之间。

14.一种用于将环境声转播到头戴耳机佩戴者的方法，所述方法包括：

检测第一方向上的环境声；

检测第二方向上的环境声；

将基于所述第一方向上的环境声的信号转播到位于佩戴者耳朵后面的第一骨传导扬声器；以及

将基于所述第二方向上的环境声的信号转播到位于佩戴者另一耳朵后面的第二骨传导扬声器。

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