CN104303520B - 用于音频换能器的装置 - Google Patents

Abstract

一种装置，包括：换能器，其被配置为机械地振动；以及表面，其与所述换能器耦合，其中所述表面被配置为接收来自所述换能器的机械振动，允许所述振动在所述表面基本保持静态的同时穿过所述表面，以便在使用时，所述表面产生声音振动，其中所述振动离开所述表面并且所述表面被置于用户耳朵附近。

Description

用于音频换能器的装置

技术领域

本发明涉及听筒振动。更具体但非独占地说，本发明涉及用于便携式装置的听筒振动。

背景技术

在装置中使用电动式扬声器或听筒单元的情况非常普通。多数电子设备包含电动式扬声器或换能器，它们被配置为将电信号转换为输出之后可被装置的用户听到的声波。例如，移动电话或类似的电话可包含集成式换能器，有时也称为集成式免提(IHF)换能器，该换能器被配置为作为语音听筒，以及作为用于免提和声音信号重播的扬声器工作。

现代电子设备或装置在设计上具有特征显示屏，这些显示屏尝试尽可能多地使用设备上的可用区域，换言之，尝试将装置的整体尺寸缩减为该显示屏的尺寸。因此，显示屏边缘与装置上边缘之间的距离很小并且变得越来越小。例如，如图2所示，电子装置或设备10具有显示屏101，该显示屏被配置为尽可能多地使用空间，以使显示器边缘与移动电话107的“上边缘”之间的距离极小。而且，在该尺寸或显示屏周边区域103内，必须设置听筒孔105，并且必须在听筒孔105下方实现听筒换能器。

发明内容

实施例尝试解决上述问题。

根据第一方面，提供一种装置，包括：换能器，其被配置为机械地振动；以及表面，其与所述换能器耦合，其中所述表面被配置为接收来自所述换能器的机械振动，允许振动在所述表面基本保持静态的同时穿过所述表面，以便在使用时，所述表面产生声音振动，其中所述振动离开所述表面并且所述表面被置于用户耳朵附近。

所述装置可进一步包括：传感器，其被配置为确定所述表面附近的对象；以及控制器，其被配置为在所述传感器确定所述附近的对象时选择所述换能器。

所述装置可进一步包括免提换能器，其中所述控制器被配置为在所述传感器无法确定所述附近的对象时选择所述免提换能器。

所述换能器可以为以下至少一者：线性振动器；偏心质量振动器；压电振动器；以及动磁式换能器。

所述线性振动器可包括：磁体；质量，其与所述磁体耦合；弹性构件，其与所述磁体和质量中的至少一者耦合，其中所述弹性构件被配置为以线性方式约束所述磁体和质量的运动；以及线圈，其被配置为接收输入并驱动所述磁体和质量以产生所述声音振动。

所述换能器可经由以下至少一者与所述表面耦合：直接耦合；以及中介耦合，其被配置为将所述声音振动从所述换能器传输到所述表面。

所述表面可包括以下至少一者：显示面板；触摸屏显示面板；外壳；以及壳体。

所述换能器可基本沿着所述显示面板宽度的中线与所述显示面板耦合。

所述换能器可基本沿着所述显示面板长度的一边与所述显示面板耦合。

所述声音振动可模拟听筒模块的输出。

根据第二方面，提供一种方法，包括：机械地振动换能器；将表面耦合到所述换能器；使所述振动在所述表面基本保持静态的同时通过所述表面；以及将所述表面置于用户耳朵附近，以便所述表面产生声音振动，其中所述振动离开所述表面。

所述方法可进一步包括：确定显示屏附近的对象；以及在传感器确定所述附近的对象时选择所述换能器以产生机械振动。

所述表面可包括以下至少一者：显示面板；触摸屏显示面板；外壳；以及壳体。

将所述换能器耦合到所述显示面板可包括基本沿着所述显示面板宽度的中线将所述换能器耦合到所述显示面板。

将所述换能器耦合到所述显示面板可包括基本沿着所述显示面板长度的一边将所述换能器耦合到所述显示面板。

所述方法可包括模拟听筒模块的输出。

根据第三方面，提供一种装置，包括：用于机械地振动的部件；以及用于覆盖的部件，其被配置为接收所述机械振动，允许所述振动在所述用于覆盖的部件基本保持静态的同时通过所述用于覆盖的部件，以便在使用时，所述用于覆盖的部件产生声音振动，其中所述振动离开被置于用户耳朵附近的所述用于覆盖的部件。

所述装置可进一步包括：用于确定所述用于覆盖的部件附近的对象的部件；以及在用于确定的部件确定所述附近的对象时用于选择用于机械地振动的部件的部件。

所述装置可进一步包括用于机械地振动的部件，其中用于选择的部件被配置为在用于确定的部件无法确定所述附近的对象时选择所述用于机械地振动的部件。

所述用于机械地振动的部件可以为以下至少一者：线性振动器；偏心质量振动器；压电振动器；以及动磁式换能器。

所述线性振动器可包括：磁体；质量，其与所述磁体耦合；弹性构件，其与所述磁体和质量中的至少一者耦合，其中所述弹性构件被配置为以线性方式强制所述磁体和质量的运动；以及线圈，其被配置为接收输入并驱动所述磁体和质量以产生所述声音振动。

所述用于覆盖的部件包括以下至少一者：显示面板；触摸屏显示面板；外壳；以及壳体。

所述用于机械地振动的部件可基本沿着所述显示面板宽幅的中线与所述显示面板耦合。

所述用于机械地振动的部件可基本到所述显示面板的一长边地与所述显示面板耦合。

所述声音振动可模拟听筒模块的输出。

电子设备可包括上述装置。

芯片组可包括上述装置。

附图说明

为了更好地理解本发明，将借助实例参考附图，其中：

图1示意性地示出采用本发明的某些实施例的电子设备；

图2示意性地示出典型的移动装置的上边缘；

图3示意性地示出根据某些实施例的装置内的实例听筒振动器配置；

图4示意性地示出根据某些实施例的实例线性振动器；以及

图5示出根据某些实施例的线性振动器的操作的实例。

具体实施方式

下面更详细地描述用于听筒或语音再现音频以提供更高质量的听筒或语音通信的可能的音频换能器。在此方面，首先参考图1，其中示出示例性电子设备或装置10的示意性框图，该设备或装置10可集成根据某些实施例的增强型音频换能器装置。

如此处所述，装置10例如可以是无线通信系统的移动终端或用户设备。在其它实施例中，装置10可以是音频-视频设备，例如摄像机、电视(TV)接收器、诸如mp3录音机/播放器之类的录音机或音频播放器、媒体录像机(也称为mp4录像机/播放器)，或任何适合于处理音频信号的计算机。

在某些实施例中，电子设备或装置10包括麦克风11，其经由模拟-数字转换器(ADC)14连接到处理器21。处理器21进一步经由数字-模拟(DAC)转换器32连接到扬声器33。处理器21进一步连接到收发器(RX/TX)13、用户接口(UI)15和存储器22。

在某些实施例中，装置10包括处理器21。此外在某些实施例中，装置10包括存储器22，并且进一步包括数据存储区间24和程序代码区间23。在某些实施例中，处理器21可被配置为执行多种程序代码。在某些实施例中，所实现的程序代码包括此处描述的音频信号路由代码。在某些实施例中，所实现的程序代码23例如可被存储在存储器22中，以便在需要时由处理器21检索。存储器22可进一步提供用于存储数据的区间24。

在某些实施例中，音频信号路由代码可在硬件或固件中实现。

在某些实施例中，装置10包括用户接口15。用户接口15允许用户将指令输入电子设备10，例如经由被配置为同时提供用户接口的输入和输出功能的触摸屏。

在某些实施例中，装置10包括收发器13，该收发器适合于例如经由无线通信网络允许与其它装置的通信。

装置10的用户例如可使用麦克风11输入语音或其它音频信号，这些信号然后被发送到其它某些装置，或者被存储在存储器22的数据区间24。

在某些实施例中，模拟-数字转换器(ADC)14将输入模拟音频信号转换为数字音频信号，并将该数字音频信号提供给处理器21。在某些实施例中，麦克风11可包括集成的麦克风和ADC功能，并将数字音频信号直接提供给处理器进行处理。

在这些实施例中，处理器21然后根据任何适当的编码过程(例如，适当的自适应多速率(AMR)编码或编解码)处理数字音频信号。

在某些实施例中，所形成的比特流可被提供给收发器13以发送到另一装置。备选地，在某些实施例中，经过编码的音频数据可存储在存储器22的数据区间24内，例如以便于在以后发送或便于同一装置10在以后呈现。

在某些实施例中，装置10还可经由收发器13从另一装置接收带有相应编码的数据的比特流。在该实例中，处理器21可执行存储器22中存储的解码程序代码。在此类实施例中，处理器21对所接收的数据进行解码。此外，在某些实施例中，处理器21可被配置为输出到数字-模拟转换器32。数字-模拟转换器32将信号转换为模拟音频信号，并且在某些实施例中，可经由增强型听筒换能器33输出模拟音频，如此处描述的那样。在某些实施例中，执行换能器激活可通过用户经由用户接口15调用的应用触发。

在某些实施例中，所接收的编码数据也可被存储(而非立即经由换能器33呈现)在存储器22的数据区间24中，例如以便于在以后解码和呈现。

将再次理解，装置10的结构可通过多种方式补充和改变。

将理解，图3至图4以及图5中的方法步骤描述的示意性结构仅表示音频信号重播装置的操作的一部分，具体作为图1所示的示意性示出的装置。

本发明的概念是为了改进目前设计的听筒实现。如此处描述以及图2所示，当前的移动装置和移动电话设计使得被设计为针对装置形状系数尽可能大的显示屏101允许这样的听筒实现距离：在该距离内，听筒孔105可被置于显示屏周边区域内，或者显示屏101与装置10的上边缘之间的凹槽103变得越来越小。基于此原因，很难制造出品质优良的听筒实现。而且，听筒一般必须与显示屏驱动器和连接共享此空间。

另外，由于周边尺寸107较小，装置用户一般无法将位于装置边缘的听筒孔105密封到他们的耳朵。不严密的密封产生低质的听筒音频性能，因为很难屏蔽噪声，从而降低音频信号的声音质量。

尽管振鸣(singing)显示屏(换言之，是指借助悬架与换能器通过音频信号驱动的外盖附着的显示屏，这些音频信号导致显示屏表面产生声音或声波)能够产生可接受的集成式免提操作，但是当用户将耳朵置于或放在表面旁边时，会出现问题，因为对着表面的身体部分的阻尼效应会导致音频信号质量劣化。此外，此类振鸣显示屏实现一般较复杂，因此可致使相关成本较高。

此处描述的实施例中实现的概念是实现与显示屏耦合，因此安装在装置内的线性振动器。当装置确定用户已将他们的耳朵(或其它身体部分)接近装置(例如，将耳朵放在移动电话的“上方”)时，然后线性振动器将语音音频信号转换为可通过显示屏并被用户听到的振动。振动器或任何机械振动部件被配置为与表面或任何适当的用于覆盖装置的部件耦合。此耦合使得在使用时，振动器中产生的振动在不明显移动表面的情况下通过表面，并且当装置的用户将他们的耳朵放在表面附近时，然后振动离开产生声音振动的表面，这些振动在某些实施例中可用于模拟听筒。

在下面的实例中，表面是装置的显示部件，例如触摸屏或触摸显示面板。将理解，诸如装置的外壳或壳体之类的任何适当的表面可在该表面作为整体基本保持静态的同时类似地振动。

此外，在某些实施例中，将耳朵置于表面上或表面附近可被视为产生部分密封的音量，该音量充当振动器振动的适当声音聚焦，该振动通过表面并在部分密封的音量内离开该表面。

参考图3，其中示出根据某些实施例的线性振动器位置的实例实现。图3的左手侧示出从装置的顶部实例向下通过装置的剖视图，图3的右手侧示出装置的“顶部”的“前”视图(与图2针对典型的移动电话装置示出的“顶部”视图类似)。

图3中的剖视图示出装置或电话外盖203，在装置的“前面”示出显示屏207。在某些实施例中，该显示屏牢牢安装在外壳上。

在装置内，并且附着或耦合到显示屏207的是线性振动器205。线性振动器205可位于这样的位置附近：其中当用户正常手持装置时，可将耳朵放在该位置旁边。

因此，如图3的右手侧所示，线性振动器布置205近似地(或基本上)沿着移动电话或装置的前面的中线，并且基本上到显示屏207的最长侧的一侧或一边。将理解，在某些实施例中，线性振动器可位于任何适当的位置，前提是线性振动器输出能够产生当用户将其耳朵放在装置表面(具体是指装置显示屏207)旁边时，可以听到的声波。

参考图4，其中示出实例线性振动器。在某些实施例中，线性振动器205可包括磁体和重量305，它们被配置为基本线性地运动，因为悬架301将磁体和重量305附着在线性振动器205的边缘上。悬架301可以是任何适当的悬挂或弹性构件，该构件的弹性足以允许磁体和重量305运动，但是也足够有弹力，从而允许磁体和重量305近似地或基本地以线性方式运动，如沿着图4所示的运动方向307运动。

在某些实施例中，线性振动器包括线圈303，其被配置为接收电子音频信号以给磁体和重量305的运动供电，并产生振动，该振动被配置为通过显示屏传输并且产生用户可听到的声波。

参考图5，将进一步详细地描述装置的操作。将理解，在某些实施例中，装置可检测耳朵(或用户的身体部分)何时接近装置。在某些实施例中，此检测可由作为触摸显示屏的显示屏执行。在某些实施例中，触摸显示屏和处理器可被配置为确定耳朵与其它身体部分之间的差异。

在某些实施例中，装置可包括任何适当的传感器，其被配置为检测用户与显示屏的接近程度。例如，传感器可以是被配置为检测装置前面的亮度级何时充分地降低以指示装置正接近用户，并因此处于阴影中的光度感应器或类似装置。在某些实施例中，配备振鸣显示屏的装置可确定显示屏何时因为耳朵接近它而受到阻尼作用。

检测耳朵接近装置的操作在图5的步骤401示出。

在某些实施例中，处理器然后可将音频信号路由到线性振动器以使装置产生适当的听筒音频信号。

将音频信号路由到线性振动器的操作在图5的步骤403示出。

将理解，线性振动器被置于显示屏的下方，并且牢牢地连接或耦合到电话外盖。当线性振动器振动时，它根据输入音频信号(该信号通过显示屏传输并且在显示屏表面产生声波)产生振动。因此，只要用户将电话拿到耳朵旁边，便可在电话或移动装置上清楚地听到振动，并且用户可听到音频信号。

在此类实施例中，显示屏和必要的电话外壳之间没有空间，因此，显示屏可制成需要的尺寸。此外，因为不需要听筒孔，所以不需要气密的声音通道，因此灰色或金属颗粒不会通过这些通道进入听筒。

此外，在此类实施例中，当用户不需要将耳朵恰好放在听筒“孔”时，用户可更自由地移动装置并仍获取高质量的音频信号。

而且，当外盖使用诸如玻璃之类的材料制造时，在某些实施例中，装置可具有更高的可靠度，因为用于切割听筒开口的典型切割工艺导致张力并弱化外盖结构，因此当电话掉地时，摔碎的可能性降低。另外，由于不需要附着听筒网并且不需要执行切割操作，装置外盖的制造成本也可降低。

而且，公共陆地移动网络(PLMN)的元件也可包括上述音频编解码器。

一般而言，本发明的多个实施例可通过硬件或专用的电路、软件、逻辑或它们的组合实现。例如，某些方面可通过硬件实现，而其它方面可通过能够被控制器、微处理器或其它计算设备执行的固件或软件实现，尽管本发明不限于此。虽然本发明的多个方面被示出和描述为框图、流程图或使用其它某种图形表示，但是很容易理解，作为非限制性实例，此处描述的这些块、装置、系统、技术或方法可通过硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备，或者它们的某一组合实现。

本发明的实施例可通过能够被移动设备的数据处理器执行(例如在处理器实体中执行)的计算机软件、硬件或硬件和软件的组合实现。进一步地在此方面，应该注意，附图中的逻辑流程的任何块都可表示程序步骤，或互连的逻辑电路、块和功能，或者程序步骤和逻辑电路、块和功能的组合。

存储器可具有适合于本地技术环境并且可使用任何适当的数据存储技术实现的任何类型，例如，基于半导体的存储器件、磁存储器件和系统、光存储器件和系统、固定存储器和可移动存储器。数据处理器可具有任何适合于本地技术环境的类型，并且可包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、门级电路和基于多核处理器架构的处理器中的一者或多者作为非限制性实例。

本发明的实施例可通过诸如集成电路模块之类的多种组件实现。集成电路设计总的来说是高度自动化的过程。可使用复杂强大的软件工具将逻辑级设计转换为很容易在半导体衬底上蚀刻和形成的半导体电路设计。

位于加州山景城的Synopsys Inc.和位于加州圣何塞的Cadence Design之类的公司提供的程序使用完善的设计规则以及预存设计模块库在半导体芯片上路由导线和定位组件。一旦半导体电路的设计完成，以标准电子格式(例如，Opus、GDSII等)形成的设计便可被发送到半导体制造设备或“加工车间”(fab)以进行制造。

如在本文中使用的那样，术语“电路”指示以下所有项：

(a)仅硬件电路实现(例如，仅通过模拟和/或数字电路的实现)，以及

(b)电路和软件(和/或固件)的组合，例如(i)处理器的组合或(ii)协同工作以导致诸如移动电话或服务器之类的装置执行多个功能的处理器/软件(包括数字信号处理器)、软件和存储器的多个部分，以及

(c)电路，例如即使软件或固件在物理上不存在，也需要软件或固件才能执行操作的微处理器或微处理器的一部分。

“电路”定义适用于该术语在本申请中的所有使用，其中包括在任何权利要求中的使用。作为进一步的实例，如在本申请中使用的那样，术语“电路”还包含仅处理器(或多个处理器)，或者处理器及其附属软件和/或固件的一部分。例如在适用于特定权利要求元素的情况下，术语“电路”还包含用于移动电话的基带集成电路或应用处理器集成电路，或者服务器、蜂窝网络设备或其它网络设备中的类似集成电路。

上面的描述借助示例性和非限制性的实例提供了有关本发明示例性实施例的全面、详细的说明。但是，当结合附图和所附权利要求阅读上述描述时，多个修改和改变对于相关领域的技术人员而言可变得显而易见。但是，针对本发明教导的所有这些修改和类似的修改仍落在所附权利要求定义的本发明范围内。

Claims (11)

1.一种用于音频换能器的装置，包括：

换能器，其被配置为机械地振动，其中所述换能器是线性振动器，所述线性振动器包括：磁体、重量，所述重量与所述磁体耦合，其中所述换能器被配置为使得：因为悬架将所述磁体和所述重量附着在所述线性振动器的边缘上，所述磁体和所述重量基本线性地运动；

表面，其与所述换能器耦合，其中所述表面被配置为接收来自所述换能器的机械振动，允许振动在所述表面基本保持静态的同时穿过所述表面，以便在使用时，所述表面产生声音振动，其中所述振动离开所述表面并且所述表面被置于用户耳朵附近；

传感器，其被配置为确定所述表面是否被置于用户耳朵附近；

控制器，其被配置为在所述传感器确定所述表面被置于用户耳朵附近时选择所述换能器；

免提换能器，其中所述控制器被配置为在所述传感器无法确定所述表面被置于用户耳朵附近时选择所述免提换能器，

其中所述表面包括触摸显示屏的触摸屏显示面板。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述换能器包括：

线圈，其被配置为接收输入以驱动所述换能器，从而产生所述声音振动，其中所述换能器被配置为将语音音频信号转换为声音振动。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述悬架进一步包括弹性构件，其与所述磁体和重量中的至少一者耦合，其中所述弹性构件被配置为以线性方式约束所述磁体和重量的移动。

4.根据权利要求1-3任一所述的装置，其中所述换能器经由直接耦合与所述表面耦合。

5.根据权利要求1-3任一所述的装置，其中所述换能器经由中介耦合与所述表面耦合，该中介耦合被配置为将所述声音振动从所述换能器传输到所述表面。

6.根据权利要求1-3任一所述的装置，其中所述表面没有任何听筒开口。

7.根据权利要求6所述的装置，其中当所述表面包括所述触摸屏显示面板时，所述换能器基本沿着所述触摸屏显示面板宽幅的中线与所述触摸屏显示面板耦合。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述换能器基本到所述触摸屏显示面板的一长边地与所述触摸屏显示面板耦合。

9.根据权利要求1-3任一所述的装置，其中所述声音振动模拟听筒模块的功能。

10.根据权利要求1-3任一所述的装置，其中所述换能器位于用户耳朵所在位置的附近。

11.根据权利要求1-3任一所述的装置，其中所述装置被配置为确定用户耳朵与其它身体部位之间的差异。