CN108886646A - 声音接收器和具有该声音接收器的个人音频系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种个人音频系统,使用户能够区分声音来源的近似位置，包括至少一个声音接收器。声音接收器包括收集声音的声音收集结构，声音收集结构包括向不同方向打开的多个声音通道，并具有不同的大小，以收集来自环境的声波。由于不同的共振通过不同的开口而产生，不同的开口大小会导致声音的特定频率范围的下降或增加。因此，用户可以根据声音的稍微不同音高(频率)来区分声音来源的方向。

Description

声音接收器和具有该声音接收器的个人音频系统

相关参考文献的交叉引用

本申请要求在2015年10月20日提交的美国临时申请62/243945号的优先利益,其全部内容通过引用合并在本申请中。

技术领域

本发明涉及声音接收器和具有该声音接收器的个人音频系统。

背景技术

听力损失影响生活质量。这可能是由于衰老,噪音暴露,感染,身体创伤,神经系统疾病,或先天因素。为弥补听觉视力的丧失,已开发各种助听器装置或个人音响放大器,为用户提供声音,如耳后助听器、耳内助听器、或部分或完全在耳道中的助听器。常规助听器不提供足够的声音的空间信息,因此鸡尾酒会效应并无法为听力损失的人所用以分辨声音来源方向。

一些常规助听器可能有两个麦克风搭配两个扬声器分别在用户的左侧和右侧。左麦克风可以从用户的左侧收集声音,转换成电子信号,并传送给左扬声器。同样,右麦克风可以从用户的右侧收集声音,转换成电子信号,并传送到右侧扬声器。此配置可使用户能够区分从左侧发出的声音和右侧的声音。但是,此类配置不允许用户区分其他方向，如用户的前面和后面的声音。

本发明的揭露提供解决方案，并且不限制于所描述的具体应用场景。

附图说明

本发明将以实施例的方式结合附图进行说明。

图1A显示当前揭露的一个个人音频系统的功能图。

图1B显示功能图说明当前揭露的一个个人音频系统有一对声音接收器和声音传递装置。

图1C是当前揭露的声音接收器的示意图。

图1D是当前揭露的声音传递装置的示意图。

图2A是当前揭露的声音收集结构110的示意图。

图2B是图2A中声音收集结构110的一个横截面图。

图2C是声音收集结构110的另一个示意图。

图2D是图2C中声音收集结构110的一个横截面图。

图3A是声音收集结构110的另一个示意图。

图3B和3C是图3A中声音收集结构110的横截面图。

图4A是声音收集结构110的另一个示意图。

图4B和4C是图4A中声音收集结构110的横截面图。

图5A是当前揭露的个人音频系统900的一个声音来源的判断示意图。

图5B是助听器300作为图5A的情况的个人音频系统900。

图5C是眼镜框架类型助听器作为图5A的情况的个人音频系统900。

图5D是助听器包括一副眼镜和头盔作为图5a的情况的个人音频系统900。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

可以理解的，为了简明清楚地进行说明，在适当的地方，相同的标号在不同图式中被重复地用于标示对应的或相类似的元件。此外，为了提供对本发明所描述的实施方式全面深入的理解，说明书中会提及许多特定的细节。然而，本领域技术人员可以理解的是本发明所描述的实施方式的实现并不需依照这些特定的细节。在其他的一些情况下，为了避免被描述的相关技术特征混淆不清，一些方法、流程及元件并未被详细地描述。附图并不一定需要与实物的尺寸等同。为了更好地说明细节及技术特征，附图中特定部分的展示比例可能会被放大。说明书中的描述不应被认为是对本发明所述实施方式范围的限定。

用于接收音频信号和传递声音到个人的个人音频系统被公开。在一个实施例中,个人音频系统可以包括一个声音接收器、一个信号输入单元、一个信号切换单元、一个信号处理单元、一个耦合电路、一个传感器、一个扬声器和一个外壳。

该声音接收器用于接受环境声音并且转换该声音为音频信号。

信号输入单元用于接收信号并且传递信号到其他电子元件。信号输入单元可以是麦克风、音频端口或无线通信模块。麦克风可以是冷凝器麦克风、带状麦克风、压电麦克风或硅麦克风。音频端口可以是电话连接器、DIN连接器、BNC连接器、XLR连接器、RCA连接器或TOSLINK连接器。无线通信模块用于接收无线信号并将信号传递到连续的元件。无线通信模块可以是蓝牙模块、无线网络模块或一个物联网模块。

信号切换单元用于改变信号输入的来源或信号输入的方式。例如,用户可以选择某种模式以接收主要来自音频端口的音频信号,或者主要从麦克风接收音频信号。信号切换单元可以是电磁继电器或光继电器。信号切换单元也可作为信号处理单元的功能单元集成。

信号处理单元用于接收来自信号输入单元的音频信号,并可为适当的声音传递质量执行功能,如混合、放大、过滤、噪声消除、相移或增强。接收到的音频信号可能是模拟电信号或数字电信号。信号处理单元可以包括模拟处理元件,例如运算放大器或数字处理元件,例如音频处理集成电路。信号处理单元可以是由运算放大器、电容器和晶体管组成的电路,也可以作为单个封装芯片集成。此外,信号处理单元可能具有混合功能,以充分混合音频信号,例如,从音频端口和声音接收器。此外,信号处理单元可能会翻转传输到双边传感器的音频信号。使左传感器接收到与右扬声器相同的信号,而右传感器接收与左扬声器相同的信号。

扬声器用于转换电子音频信号成对应的可听见的声音。扬声器可以是移动线圈扬声器、静电扬声器、驻极体扬声器或等磁式(orthodynamic)扬声器。

外壳是容纳个人音频系统或声音传递装置的元件,并且为用户的头提供一个合适的可穿戴配置。

提到图1A,所公开技术为一个个人音频系统900使用户能够区分声音来源的位置。该个人音频系统900包括至少一个声音接收器100用于收集声音转换成电子信号和至少一个声音传递装置200根据电子信号对用户生成声音。在一些实施例中,参阅图IB,个人音频系统可能包括一对声音接收器(100L,100R)和声音传递装置(200L,200R)用于用户的个别两耳朵。在图1C中,声音接收器100可能包括声音收集结构110,用于从声音来源收集声音,以及将声音转换为电子信号的麦克风150。

参阅图1D,在一些实施例中,麦克风150可能连接到声音传递装置200,并将电子信号传输到声音传递装置200。声音传递装置200可能包括信号输入单元212接收电子信号,信号处理单元230,以过滤电子信号中的噪声,扬声器240从处理过的信号中再生声音,以及外壳220容纳信号输入单元212,信号处理单元230,扬声器240。外壳220可以配置为佩戴在用户的耳朵上或周围,扬声器240放置在靠近耳廓和外部听觉渠道的位置。

参阅图2A,声音收集结构110的图示被公开。向第一方向F,声音收集结构110包括至少在第一开口111a位于声音收集结构的表面110。朝向一个基本不同的第二方向B,声音收集结构110也包括至少第二开口112a位于声音收集结构的另一个外在表面110。在本实施例中,第一方向F基本与第二方向B相反。声音收集结构110也包括第三开口113a。在图2A所示的实施例中,第三开口113a位于声音收集结构110的外围表面。结合图1C所示的上述插图,第三开口113面向麦克风150。至少一个中空的空间113b,作为一个声音通道,被定义在第一开口111a,第二开口112a和第三开口113a之间。空间113b使第一开口111a,第二开口112a和第三开口113a互相联通。在图2A所示的实施例中,远离声音通道的第三开口113a的端部基本上面对麦克风,因此,环境声音可能由第一开口111a和第二开口112a接收,并通过第三开口113a传递到麦克风150。在一些实施例中,第一开口111a和第二开口112a的大小可能基本不同。第一开口111a和第二开口112a不同尺寸的开口允许通过开口收集不同频率范围的声音。一个较大尺寸的开口可以形成一个较大的共振空间,声波通过开口并在共振空间中振动，在声波传出共振空间后，可能会略为将声波频率从相对较高的频率范围转变成相对较低的频率范围。因此,声波通过较大的第一开口111a在中空空间113b中共振,其声波会落在一个相对较低的频率范围,并传输到麦克风150。同样,声波通过较小的第二开口112a在中空的空间113b中共振,其声波会落在一个相对较高的频率范围,并传输到麦克风150。

结果,由第一开口111a和第二开口112a收集的声波(声音)由于开口111a和112a的不同的大小可能落在不同的频率范围。然后,这样的声音可以通过第三开口113a传导到麦克风150。麦克风150可以进一步将声音转换为电子信号,并将电子信号传输到声音传送设备200,以重新生成声音并将声音传送给用户。用户可以依听到的声音的音高(频率)区分从较大的第一开口111a收集的声音和较小的第二开口112a收集的声音。因此,用户可以根据听到的声音音调来确定声音来源的相对位置。声音的更高的音调可从声音收集结构的表面有更小的开口的方向(例如第二开口112a往方向B)上收集到。同样地,听到的声音的较低音调可能已经从声音收集结构表面有较大的开口的方向(例如,第一开口111a朝向F方向)上收集到。

参考图2B,图2A中声音收集结构110的横截面图被公开。声音收集结构110可进一步包括第一锥部111,第二锥部112和中间管113。第一开口111a朝向F可以被配置在第一锥部111的表面。同样,第二开口112a朝向B方向可以配置在第二锥部112的表面上。中间管113的两端可以连接到第一锥部111和第二锥部112。中空空间113b合并在中间管113可以进一步连接到第一开口111a朝向第一方向F,第二开口112a朝向第二方向B，和第三开口113a朝向麦克风150。声音从第一方向F可能通过第一开口11la,中空空间113b和第三开口113a以由麦克风150收集。同样,从第二方向F的声音可能通过第二开口112a,中空空间113b,和第三开口113a以由麦克风150收集。

在一些实施例中,麦克风150可以配置为放置在声音收集结构110外面。在一些实施例中,参阅图2C和2D,声音收集结构110可能进一步包括麦克风空间113c以内部容纳麦克风150。

参阅图3A、3B和3C,声音收集结构110的图示被公开。在第一锥部111的第一开口11la和在第二锥部112的第二开口112a可以定义喇叭形空间以促进声音收集。每个喇叭形空间可以与中间管113中的中空空间113b连接,以便通过中空空间113b传导声音,并由麦克风150收集。

在一些实施例中,第一开口11la,第二开口112a,和中空空间113b可以具有共同的轴。例如,参阅图3A、3B和3C,第一开口111a,第二开口111b,和中空空间113b可以近似地位于第一锥部111,第二锥部112和中间管113的中心。第一开口111a、第二开口111b和中空空间113b的同轴配置可以缩短声音采集设备110中的声音传导距离。在一些实施例中,参阅图4A、4B和4C,第一开口111a和第二开口112a可以不同轴。第一开口111a朝向第一方向F以倾向于第一锥部111的一边,并且第二开口112a朝向第二方向B以倾向于第二锥部112的另一边。在中间管113的中空空间113b可以仍然连接至第一开口111a和第二开口112a。

声音收集结构110的形状可以从基本圆筒形,基本圆锥形，基本立方形变化至基本地球形。这种形状可以是不规则的容纳个人音频系统900的整个配置。同样地,根据本公开，锥部111和112,开口111a和112a和中空空间113b的各自形状可以从圆柱形、圆锥状、立方和球形变化到不规则形状。

参阅图5A,一个场景为确定一个个人音频系统900的声音来源被公开，该个人音频系统900包括一对声音接收器100L,100R和声音传递装置200L,200R。个人音频系统900包括左声音接收器100L、左声传递装置200L、右声音接收器100R和右声传递装置200R。左声音接收器100L可能位于用户的左侧,并连接到左声传递装置200L,这是由用户的左耳佩戴。右声音接收器100R可以位于用户的右侧,并连接到右声传递装置200R,这是由用户的右耳佩戴。每一个声音接收器100L,100R可以有当前公开的声音收集结构具备与用户相关的正面和后面的开口。声音从前面和/或者后面可以由左声音接收器收集100L和/或右声音接收器100R。从用户的左侧传来的声音可以大部分由左声音接收器100L收集,并传送到左声传递设备200L,用于传递给用户的左耳。同样,从用户右侧传来的声音可以大部分由右声音接收器100R收集,并传输到右声传递装置200R以传递给用户的右耳。声音收集结构的开口朝向左声音接收器100L和右声音接收器100R的用户的前端和背面,如上文所述插图,可以使用户区分从用户的前面和后面收集的声音。因此,一个坐标系,用户位于起点或零点,一个轴向用户的左右两侧和另一个轴向用户的正面和背部可以由个人音频系统900的配置形成。因此,声音来源的位置可能主要根据声音和用户听到的声音稍有不同的音调进行分类。这些位置可能包括左前象限、左后象限、右前象限和坐标系的右后象限。

参阅图5B,个人音频系统900作为助听器300为声音来源的确定情况的实施例在图5a被公开。助听器300包括左扬声器310L,右扬声器310R,具有一个麦克风在内部的左声音收集器320L,和具有一个麦克风在内部的右声音收集器320R。助听器300还包括连接部分330具有信号线在内部用于连接左扬声器310L具有麦克风在左声音收集器320L，和右扬声器31具有麦克风在右声音收集器320R。每一个声音收集器320L,320R是附加在连接部分330具有多个前开口321L,321R,322L,322R朝向前助听器300。此外,在助听器300的背面有多个后开口(图未示),可位于声音收集器320L、320R的表面。前开口的尺寸可以大于后开口的大小。由于开口的大小不同,由前开口和后开口收集的声音可能因不同的频率范围而下降。麦克风内部的声音收集器320L,320R可以转换收集的声音成电子信号为扬声器310L,310R重新生成声音至用户的左,右耳朵。用户可以通过声音的不同音高(频率)区分从较大的前开口和从较小的后开口收集的声音。如前述FIG.5A所示，声音来源的位置可能主要是根据声音和用户耳朵听到的声音稍有不同的音调来分类成相同的地点段,即坐标系统的左前象限、左后象限、右前象限和右后象限。助听器可使用户确定声音来源的位置。

参阅图5C和图5D，在一些实施例中，一对声音接收器100L、100R和一对声音传递装置200L、200R可以容纳在可穿戴设备中，例如图5C的眼镜框架形的助听器，和图5D的一副眼镜和头盔。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，故本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界。

Claims (20)

1.一种声音接收器,包括：

用于收集声音的声音收集结构；和

用于将声音转换为电子信号的麦克风；

其中声音收集结构包括：

至少一个第一开口位于声音收集结构的第一外表面,该至少一个第一开口包括位于第一外表面的一第一部分；

至少一个第二开口位于声音收集结构的第二外表面,该至少一个第二开口包括位于第二外表面的第二部分,第一外表面和第二外表面基本朝向相反的方向,该第一部分的直径与第二部分的直径不同；

在声音收集结构内的一条声音通道,该至少一个第一开口与该至少一个第二开口通过声音通道连通；以及

至少一个第三开口位于声音收集结构的外围表面,与声音通道通信,该麦克风配置为从该第三开口处接收声音。

2.如权利要求1所述的声音接收器，其特征在于该第三开口的端部远离该声音通道并基本面对该麦克风。

3.如权利要求1所述的声音接收器，其特征在于该麦克风容置在远离声音通道的第三开口的部分。

4.如权利要求1所述的声音接收器，其特征在于该麦克风接收到通过至少一个第一开口收集的声音,和通过至少一个第二开口收集的声音,通过至少一个第一开口收集的声音比通过至少一个第二开口收集的声音有一个较低的频率范围。

5.如权利要求1所述的声音接收器，其特征在于声音通道是同轴到至少一个第一开口和至少一个第二开口。

6.如权利要求1所述的声音接收器，其特征在于至少一个第一开口是非同轴到至少一个第二开口。

7.一种为用户区分声音来源位置的个人音频系统,包括:

至少一个如权利要求1所述的声音接收器；和

至少一种基于电子信号产生声音的声音传递装置；

其中,至少一个声音接收器的麦克风电连接到至少一个声音传递装置。

8.如权利要求7所述的个人音频系统，其特征在于至少一个声音传递装置包括一个信号处理单元和至少一个扬声器,该信号处理单元从麦克风接收电子信号和处理电子信号,该至少一个扬声器根据处理过的电子信号生成声音。

9.如权利要求8所述的个人音频系统，其特征在于该至少一个声音接收器和至少一个声音传递装置容纳在一个外壳中,该外壳是穿戴在用户的耳朵,且该至少一个扬声器是被设置面对耳朵的外耳道。

10.如权利要求8所述的个人音频系统，其特征在于至少一个声音传递装置还包括信号输入单元,将信号输入单元配置为接收输入信号并将输入信号传输到信号处理单元。

11.如权利要求10所述的个人音频系统，其特征在于信号输入单元是麦克风,音频端口或无线通信模块。

12.如权利要求10所述的个人音频系统，其特征在于至少一个声音传递装置进一步包括一个信号切换单元,该信号切换单元配置为选择信号源或信号输入单元和声音接收器的信号模式,并传输选择的信号源或信号模式至处理单元。

13.一种为用户区分声音来源位置的个人音频系统,包括:

左声音接收器和右声音接收器；

一种用于根据电子信号生成声音的左声传递装置和右声传递装置；以及

一个连接单元用于电连接右声音接收器到右声传递装置,并将左声音接收器电连接到左声传递装置；

其中,每个左声音接收器和右声音接收器包括一个收集声音的声音收集结构和麦克风用于将声音转换为电子信号,该声音收集结构包括:

至少一个第一开口位于声音收集结构的一第一外表面,该至少一个第一开口包括位于第一外表面的第一部分；

至少一个第二开口位于声音收集结构的一第二外表面,该至少一个第二开口包括位于第二外表面的第二部分，第一外表面和第二表面基本面对相反的方向,且第一部分的直径是不同于第二部分的直径；

在声音收集结构内的一条声音通道,该至少一个第一开口与通过声音通道联通至该至少一个第二开口；以及

一第三开口位于声音收集结构的外围表面,与声音通道连通,而麦克风配置为从该第三开口处接收声音。

14.如权利要求13所述的个人音频系统，其特征在于其中的一对声音传递装置包括一个信号处理单元用于从麦克风接收电子信号和处理电子信号,左声传递装置包括左扬声器,右声传递装置包括一个右扬声器,左扬声器和右扬声器都根据处理过的电子信号生成声音。

15.如权利要求14所述的个人音频系统，其特征在于连接单元配置为连接左扬声器至左声音接收器的麦克风,并连接右扬声器至右声音接收器的麦克风,左扬声器被安排面对用户的左耳朵的左外部听觉渠道,并且右扬声器被安排面对用户的右耳的一个右外部听觉渠道。

16.如权利要求14所述的个人音频系统，其特征在于一对声音传递装置还包括信号输入单元,将信号输入单元配置为接收输入信号并将输入信号传输到信号处理单元。

17.如权利要求16所述的个人音频系统，其特征在于其中信号输入单元是麦克风,音频端口或无线通信模块。

18.如权利要求13所述的个人音频系统，其特征在于进一步包括外壳以容纳左声音接收器,右声音接收器,左声传递装置,右声传递装置和连接单元。

19.如权利要求18所述的个人音频系统，其特征在于外壳是穿戴在用户的头上，右声音接收器设置在用户的右侧，左声音接收器设置在用户的左侧，右声传递装置是穿戴在用户的右耳,左声传递装置是由用户的左耳穿戴,左声音接收器和右声音接收器的至少一个第一开口被配置为面向用户的前向方向,并将左侧声音接收器和右侧声音接收器的第二开口配置为面向用户的反向方向。

20.如权利要求18所述的个人音频系统，其特征在于外壳的形状是头戴式,眼镜框型或头盔。