CN103369440A - 一种压电骨导受话器及一种便携式电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电骨导受话器和一种便携式电子设备，所述压电骨导受话器包括：作为声振动元件的压电骨导受话器驱动单元、以及与所述压电骨导受话器驱动单元连接的压电驱动与信号处理电路，还包括驱动信号切换模块；压电骨导受话器驱动单元至少包括两片可独立驱动的压电骨导受话器驱动模块；各个压电骨导受话器驱动模块分别与驱动信号切换模块连接，驱动信号切换模块与压电驱动和信号处理电路连接；驱动信号切换模块用于控制自所述压电驱动和信号处理电路输出至各个压电骨导受话器驱动模块的压电驱动信号的相位，以使得各个所述压电骨导受话器驱动模块接收到的压电驱动信号为同相位或反相位。本发明具有提升通话私密性的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及受话器，尤其是涉及一种压电骨导受话器及一种便携式电子设备。
背景技术
随着智能手机的普及，当前手机的屏幕越来越大，而且手机越来越薄。传统的动圈式受话器（也即听筒）由于结构复杂，很难实现小型化和薄型化。而且由于传统动圈式受话器的工作原理为振膜推动空气振动产生声音，在应用结构设计上必须保留供空气传导的开孔，破坏了整个设备的外观，并容易产生灰尘或水分进入设备的隐患。
由空气传导的受话器在工作时局部声压通常在90～100dB左右，在周围环境较安静（如50dB左右的一般办公环境下）声音即使传递到周围1米范围也仍保留有约50dB～60dB，导致通话者间的交谈内容被周围人感知，导致私密泄漏。
压电材料是种非常特殊的物质，当压电晶体或压电材料受到外力而发生形变时，在它的某些表面上出现与外力成线性比例的电荷累积，这个现象称为压电效应。而当压电晶体或压电材料受到外电场的作用时，压电晶体或压电材料产生于电场强度成线性关系的机械形变，这个现象称为逆压电效应。由于压电材料的这些特性，其已经开始应用于扬声器及触摸屏技术中。
声波的振动，通过两种路径传递到听神经，一条是气传导，这也是通常情况下占绝对优势的路径；另一条是骨传导，在通常情况下对听觉的形成微不足道。骨传导绕开了外耳和中耳，声波经颅骨直接传入内耳，有移动式和挤压式二种方式，二者协同可刺激螺旋器引起听觉。
骨传导途径：
声波→颅骨→骨迷路→内耳淋巴液→螺旋器→听神经→大脑皮层听觉中枢。
目前骨传导产品和人体接触部分有许多，如牙齿、肩部、耳骨、后脑、乳突等。
压电式机电转换器，声振动发生元件为单（双）压电晶片元件，由金属板和粘合在其上的压电板构成。由于机械振动是由电压而非电流引起的压电变形驱动的，故不会伴随有电磁型中线圈产生的焦耳热损耗。此外，由于不需要金属部件（磁铁和导磁碗），可以实现重量轻和型面薄。
专利CN1627864A（（2004.12.1，日本NEC，压电式）公开了一种压电式骨导扬声器，作为声振动元件的单压电晶片元件包括金属板和粘合其上的压电陶瓷压电板，为了改善频响，在压电元件表面覆着硅橡胶柔性材料。
专利CN1627864A所提出的压电骨导器件具有高阻抗和高输入电压，谐振频率较高，使得低频区域的再现不充分；此外，由于振动系统的机械品质因数很高，在特定频率上振动的产生被加强或削弱。从而不能自然正常地执行声音再现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种压电骨导受话器及一种便携式电子设备，该压电骨导受话器支持私密通话模式。
本发明通过以下技术手段解决前述技术问题：
一种压电骨导受话器，包括：作为声振动元件的压电骨导受话器驱动单元、以及与所述压电骨导受话器驱动单元连接的压电驱动与信号处理电路，还包括驱动信号切换模块；
所述压电骨导受话器驱动单元至少包括两片可独立驱动的压电骨导受话器驱动模块；
各个所述压电骨导受话器驱动模块分别与所述驱动信号切换模块连接，所述驱动信号切换模块与所述压电驱动和信号处理电路连接；
所述驱动信号切换模块用于控制自所述压电驱动和信号处理电路输出至各个压电骨导受话器驱动模块的压电驱动信号的相位，以使得各个所述压电骨导受话器驱动模块接收到的压电驱动信号为同相位或反相位。
优选地：
所述驱动信号切换模块为模拟开关。
所述压电骨导受话器驱动单元设有可独立驱动的第一压电骨导受话器驱动模块和第二压电骨导受话器驱动模块；第一压电骨导受话器驱动模块和第二压电骨导受话器驱动模块的正极信号输入端和负极信号输入端均与所述模拟开关连接，所述模拟开关通过切换使得第一压电骨导受话器驱动模块的正极信号输入端、负极信号输入端分别与第二压电骨导受话器驱动模块的正极信号输入端、负极信号输入端连接，或者第一压电骨导受话器驱动模块的正极信号输入端、负极信号输入端分别与第二压电骨导受话器驱动模块的负极信号输入端、正极信号输入端连接。
所述压电骨导受话器驱动模块包括表面涂敷有上电极层和下电极层的压电材料、电路板、以及将所述上电极层和下电极层与所述电路板连接的薄型或柔性电路。
所述压电骨导受话器驱动模块的压电材料为压电陶瓷材料或压电有机高分子材料。
所述压电材料为单层压电材料、双层复合结构压电材料或多层复合结构压电材料。
所述柔性电路为银导电胶、引线、FPC或柔性导电带，所述柔性电路的接触电阻小于5欧姆。
一种便携式电子设备，包括前述的任意一种压电骨导受话器。
优选所述压电骨导受话器驱动模块附着于便携式电子设备的屏幕或表层保护镜片上。
与现有技术相比，本发明的压电骨导受话器，通过控制两片压电骨导受话器驱动模块的压电驱动信号的相位，在嘈杂的环境中，二者的压电驱动信号同相位，此时可增大音量，除却部分振动借助人体的骨传导被用户感知，还有部分振动通过空气耦合传递经传统的二道空气声耦合被用户感知；而在安静环境下，可控制二者的压电驱动信号反相位，此时通话的声音主要通过振动的骨传导被用户感知，而空气耦合的部分由于振动源的反相位，大部分被抵消了，只有很小的一部中高频成分在设备附近小范围传递并按照1/R规律快速衰减，因此，能够有效地避免通话内容被周围的人听见，可实现良好的通话私密性。
附图说明
图1是本发明具体实施例的压电骨导受话器的电路框图；
图2为图1的压电骨导受话器驱动模块的结构示意图；
图3是本发明具体实施例的手机的结构示意图；
图4是图3的手机的正视图；
图5是图4的A-A剖视图；
图6是图3手机的压电骨导受话器的信号输入端子示意图；
图7是本发明具体实施例的信号切换模块的电路结构图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种压电骨导受话器，包括：作为声振动元件的压电骨导受话器驱动单元、以及与所述压电骨导受话器驱动单元连接的压电驱动与信号处理电路，还包括驱动信号切换模块；
压电骨导受话器驱动单元至少包括两片可独立驱动的压电骨导受话器驱动模块，本实施例中，包括第一压电骨导受话器驱动模块21和第二骨导受话器驱动模块22；
两个压电骨导受话器驱动模块分别与驱动信号切换模块连接，驱动信号切换模块与所述压电驱动和信号处理电路连接；
驱动信号切换模块用于控制自所述压电驱动和信号处理电路输出至各个压电骨导受话器驱动模块的压电驱动信号的相位，以使得各个所述压电骨导受话器驱动模块接收到的压电驱动信号为同相位或反相位。
如图2所示，第一压电骨导受话器驱动模块21和第二骨导受话器驱动模块22均包括下述结构：表面涂敷有上电极层和下电极层的压电材料2C、电路板2A、以及将所述上电极层和下电极层与所述电路板连接的薄型或柔性电路2B，其接触电阻优选小于5欧姆。压电材料2C可采用压电陶瓷材料（例如锆钛酸铅压电陶瓷，英文缩写PZT）或压电有机高分子材料（例如聚偏氟乙烯，英文缩写为PVDF）；压电材料的结构可采用单层结构、双层复合结构或多层复合结构，采用多层压电陶瓷可以极大的降低驱动电压，例如采用5层20μm的PZT压电陶瓷形成0.1mm厚的多层复合结构，其可采用5V有效值的驱动信号，该信号电压远低于人体安全电压，能够保证用户的安全；本实施例采用电路板2A上的铜箔电极2B连接压电材料2C和电路板2A，其连接方式如下：在2B上预涂上导电材料（如环氧类银导电胶DC80B），2A与2C间通过热固型环氧树脂Loctite3212（该胶黏剂可以通过热风或烘道加热在极短时间内即可完成固化）粘接；由于环氧胶固化后特性与陶瓷以及电路板（FR4环氧板）近似，可以保证较好的振动耦合性和连接的可靠性。其中电路板2A的宽度尺寸为1.2mm，长15mm。
本实施例的骨导受话器可应用于手机、平板电脑、MP3等各种便携式电子设备，尤其是应用于具有通话功能的便携式电子设备，能有效保障用户通话的私密性。下文以手机为例对本发明进行进一步说明：
如图3-5所示，本实施例的压电骨导受话器的第一压电骨导受话器驱动模块21和第二骨导受话器驱动模块22对称设置在手机主体3的上方，附着于手机屏幕1（也可是表层保护玻璃）的下表面。压电骨导受话器的压电驱动与信号处理电路与手机主板连接，接收手机主板发送的音频信号，并将该音频信号转换为压电驱动信号通过驱动信号切换模块发送至两片骨导受话器驱动模块。
如图6所示，第一压电骨导受话器驱动模块21的压电信号输入端为正极211和负极212，第二压电骨导受话器驱动模块22的压电信号输入端为正极221和负极222，当正极211和正极221连接，负极212和负极222连接，那么两片骨导受话器驱动模块即可实现同相位信号驱动；当正极211和负极222连接，负极212和证极221连接，那么两片骨导受话器驱动模块即可实现反相位信号驱动。利用信号切换模块进行切换即可实现两种模式的切换。
如图7所示，在优选的实施例中，驱动信号切换模块可采用模拟开关，模拟开关的四个接线端子L1、L2、L3、L4分别与第一压电骨导受话器驱动模块的正极211、负极212、第二压电骨导受话器驱动模块的正极221、负极222连接，其中接线端子L1、L2还分别与压电驱动与信号处理电路PA的正、负输出连接；通过控制模拟开关的控制信号C1和C2即能够实现前述两种模式的切换，具体如下：
与现有技术相比，本发明的便携式电子设备，可通过软件或硬件控制实现标准模式和私密模式两种通话模式，标准模式下，两片骨导受话器驱动模块的驱动信号同相位，可提升在嘈杂环境下的音量，而在私密模式下，两片骨导受话器驱动模块的驱动信号反相位（幅度相同、相位相反），提升了在安静环境下的通话隐私保密性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种压电骨导受话器，包括：作为声振动元件的压电骨导受话器驱动单元、以及与所述压电骨导受话器驱动单元连接的压电驱动与信号处理电路，其特征在于：
还包括驱动信号切换模块；
所述压电骨导受话器驱动单元至少包括两片可独立驱动的压电骨导受话器驱动模块；
各个所述压电骨导受话器驱动模块分别与所述驱动信号切换模块连接，所述驱动信号切换模块与所述压电驱动和信号处理电路连接；
所述驱动信号切换模块用于控制自所述压电驱动和信号处理电路输出至各个压电骨导受话器驱动模块的压电驱动信号的相位，以使得各个所述压电骨导受话器驱动模块接收到的压电驱动信号为同相位或反相位。
2.根据权利要求1所述的压电骨导受话器，其特征在于：所述驱动信号切换模块为模拟开关。
3.根据权利要求2所述的压电骨导受话器，其特征在于：所述压电骨导受话器驱动单元设有可独立驱动的第一压电骨导受话器驱动模块和第二压电骨导受话器驱动模块；第一压电骨导受话器驱动模块和第二压电骨导受话器驱动模块的正极信号输入端和负极信号输入端均与所述模拟开关连接，所述模拟开关通过切换使得第一压电骨导受话器驱动模块的正极信号输入端、负极信号输入端分别与第二压电骨导受话器驱动模块的正极信号输入端、负极信号输入端连接，或者第一压电骨导受话器驱动模块的正极信号输入端、负极信号输入端分别与第二压电骨导受话器驱动模块的负极信号输入端、正极信号输入端连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的压电骨导受话器，其特征在于：所述压电骨导受话器驱动模块包括表面涂敷有上电极层和下电极层的压电材料、电路板、以及将所述上电极层和下电极层与所述电路板连接的薄型或柔性电路。
5.根据权利要求4所述的压电骨导受话器，其特征在于：所述压电骨导受话器驱动模块的压电材料为压电陶瓷材料或压电有机高分子材料。
6.根据权利要求4所述的压电骨导受话器，其特征在于：所述压电材料为单层压电材料、双层复合结构压电材料或多层复合结构压电材料。
7.根据权利要求4所述的压电骨导受话器，其特征在于：所述柔性电路为银导电胶、引线、FPC或柔性导电带，所述柔性电路的接触电阻小于5欧姆。
8.一种便携式电子设备，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的压电骨导受话器。
9.根据权利要求8所述的便携式电子设备，其特征在于：所述压电骨导受话器驱动模块附着于便携式电子设备的屏幕或表层保护镜片上。
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