CN109361975A - 一种头戴式耳机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头戴式耳机，包括两个耳壳、连接在两个耳壳之间的头梁、限位凹槽、伸缩式麦杆和麦克风；其中，所述限位凹槽设置在耳壳的外侧或者头梁的外侧；所述伸缩式麦杆的底端可旋转地安装在所述限位凹槽内；所述麦克风安装在所述伸缩式麦杆的顶端；在通过耳机通话时，所述伸缩式麦杆从所述限位凹槽中旋出，并处于伸出状态，使所述麦克风对准佩戴者的嘴部，拾取语音信号；在通过耳机播放音乐时，所述伸缩式麦杆处于缩回状态且位于所述限位凹槽内，通过所述麦克风拾取环境噪音。本发明将传统的通话麦克风和降噪麦克风合二为一，在头戴式耳机上仅需配置一个麦克风即可实现通话功能和ANC降噪功能，降低了硬件成本和耳机的组装难度。

Description

一种头戴式耳机

技术领域

本发明属于耳机技术领域，涉及一种头戴式耳机，具体地说，是涉及一种应用于头戴式耳机的麦克风设计。

背景技术

具有通话功能的头戴式耳机都会配置通话麦克风拾取佩戴者的语音，实现通话功能。较为高端的头戴式耳机还会配置降噪麦克风，在通过耳机播放音乐时拾取环境噪声，实现降噪功能。

图1示出了一种现有的具有通话功能和降噪功能的头戴式耳机，包括通话麦克风1和降噪麦克风2。其中，通话麦克风1通过柔性麦杆3可转动地连接至耳壳4的外侧；同时，在所述耳壳4的外侧开孔，将降噪麦克风2布设在所述孔内。在通话时，将柔性麦杆3向下转动，使通话麦克风1靠近佩戴者的嘴部位置，以拾取佩戴者的通话语音，进行上行通话传输。在播放音乐时，利用降噪麦克风2拾取耳机外部的环境噪音，采用ANC（Active noisecontrol）主动降噪技术对接收到的环境噪音进行反相处理后，与进入人耳的噪声叠加抵消，由此达到降噪效果。两个麦克风1、2独立设置，完成各自的功能。

在头戴式耳机上采用上述传统的麦克风布设方式，主要存在以下三方面缺陷：

（1）在很多情况下，耳壳4内需要组装的器件会很多，例如喇叭、电池等，因尺寸和外观要求，在耳壳4上增加降噪麦克风2会有很大的困难；

（2）用户在多数情况下佩戴头戴式耳机是为了听音乐，而不是为了通话；在用户听音乐时，是用不到通话麦克风1的，这就导致通话麦克风1在绝大多数时间处于闲置状态，造成资源的浪费；

（3）在非通话期间，需要将柔性麦杆3向上转动，使柔性麦杆3竖起，此时通话麦克风1接近佩戴者的头顶部位，这对耳机整体造型的美观性会产生一定程度的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于头戴式耳机的麦克风装配结构设计，可以利用一个麦克风实现通话和ANC降噪两种功能。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种头戴式耳机，包括两个耳壳、连接在两个耳壳之间的头梁、限位凹槽、伸缩式麦杆和麦克风；其中，所述限位凹槽设置在耳壳的外侧或者头梁的外侧；所述伸缩式麦杆的底端可旋转地安装在所述限位凹槽内；所述麦克风安装在所述伸缩式麦杆的顶端；在通过耳机通话时，所述伸缩式麦杆从所述限位凹槽中旋出，并处于伸出状态，使所述麦克风对准佩戴者的嘴部，拾取语音信号；在通过耳机播放音乐时，所述伸缩式麦杆处于缩回状态且位于所述限位凹槽内，通过所述麦克风拾取环境噪音。

进一步的，在所述头戴式耳机中还设置有音频编解码器和处理器；其中，所述音频编解码器接收所述麦克风拾取到的语音信号或环境噪音信号，并编码生成语音音频数据或环境噪音音频数据；所述处理器接收所述音频编解码器输出的音频数据，在通过耳机播放音乐时，采用ANC主动降噪技术对接收到的环境噪音音频数据进行处理，生成与环境噪音信号波形相同、相位相反的抗噪信号，传输至所述音频编解码器解码后，驱动耳壳中的喇叭输出抗噪声。所述抗噪声可以与环境噪音叠加，产生干涉相消现象，以抵消掉进入人耳的环境噪音。

为了使头戴式耳机可以根据用户对麦克风位置的调节，自动进入相应的工作模式，本发明在所述头戴式耳机中还设置有光感传感器，安装在所述限位凹槽中，根据遮挡状态生成检测信号发送至所述处理器；所述处理器在检测到所述光感传感器被遮挡时，开启降噪模式，将麦克风拾取到的音频信号视为环境噪音；反之，所述处理器在检测到所述光感传感器未被遮挡时，开启通话模式，将麦克风拾取到的音频信号视为通话语音。

为了提高环境噪音的拾取效果，当所述限位凹槽设置在耳壳的外侧时，所述伸缩式麦杆在缩回到限位凹槽后，优选设计所述麦克风的位置不超出耳壳的外轮廓，以使拾取到的环境噪音为耳壳所在位置的环境噪声，而不是耳机周围的环境噪声。

为了在拾取环境噪音的过程中，减少麦克风对佩戴者呼吸音的拾取，本发明设计所述伸缩式麦杆在缩回到限位凹槽后，让所述麦克风朝向头梁远离耳壳的延伸方向，以使麦克风能够尽量远离佩戴者的脸部。

当所述限位凹槽设置在头梁的外侧时，为了提高环境噪音的拾取效果，优选设计所述限位凹槽在头梁上的布设位置邻近头梁的端部，且所述伸缩式麦杆在缩回到限位凹槽后，使所述麦克风的位置不超出耳壳的外轮廓。

优选的，所述限位凹槽的长度方向平行于头梁的延伸方向，所述伸缩式麦杆在缩回到限位凹槽后，所述麦克风朝向头梁远离耳壳的延伸方向，以避免麦克风拾取到佩戴者的呼吸音。

优选的，所述伸缩式麦杆的底端通过转轴安装在所述限位凹槽内，所述转轴的轴心优选与耳壳的圆心同轴，所述伸缩式麦杆在缩回状态下的长度最好小于所述耳壳的半径。

为了进一步提高降噪效果，本发明优选在左右两个耳壳上分别设置一组所述的限位凹槽、伸缩式麦杆和麦克风；在通过耳机播放音乐时，利用左侧麦克风拾取的环境噪音对左侧喇叭播放的音乐进行降噪，利用右侧麦克风拾取的环境噪音对右侧喇叭播放的音乐进行降噪，由此可以解决佩戴者的左右两侧环境噪音不同时的降噪问题。

为了在通话过程中达到语音降噪效果，本发明设计耳机在通话过程中，利用左右两个麦克风中的其中一个拾取语音信号，另外一个拾取环境噪音，分别传输至所述音频编解码器编码成语音音频数据和环境噪音音频数据，发送至所述处理器；所述处理器对接收到的环境噪音音频数据进行反相处理后，与接收到的语音音频数据进行加运算，以消除语音音频数据中的环境噪音音频数据后，传输至与所述头戴式耳机相连的主机。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明将传统的通话麦克风和降噪麦克风合二为一，在头戴式耳机上仅需配置一个麦克风即可实现通话功能和ANC降噪功能，降低了硬件成本和耳机的组装难度。通过将麦克风安装在伸缩式麦杆上，当伸缩式麦杆伸长时，可以使麦克风距离佩戴者的嘴部更近，从而更利于拾取佩戴者的语音。在将伸缩式麦杆缩回至限位凹槽内时，可以使麦克风更靠近耳机的耳壳部位，从而更利于精确地收集耳壳所在位置的环境噪音，使得降噪效果更加显著，增强了佩戴者听音乐时的沉浸感，改善了用户体验。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是现有头戴式耳机的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明所提出的头戴式耳机在其伸缩式麦杆处于伸出状态下的一种实施例的结构示意图；

图3是本发明所提出的头戴式耳机在其伸缩式麦杆处于缩回状态下的一种实施例的结构示意图；

图4是本发明所提出的头戴式耳机的一种实施例的电路原理框图；

图5是本发明所提出的头戴式耳机的另外一种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

参见图2、图3所示，本实施例的头戴式耳机为了将通话功能和ANC降噪功能整合在一个麦克风上实现，在头戴式耳机的耳壳24上或者连接头戴式耳机的左右两个耳壳24、25之间的头梁20上设置限位凹槽15，并在限位凹槽15中安装伸缩式麦杆10，设计所述伸缩式麦杆10与限位凹槽15转动连接，使伸缩式麦杆10可以相对于限位凹槽15旋转并伸出所述限位凹槽15，如图2所示，或者旋转并缩回至所述限位凹槽15，如图3所示。将麦克风14安装在所述伸缩式麦杆10上，在通过耳机通话时，伸长所述伸缩式麦杆10，使麦克风14对准耳机佩戴者的嘴部位置，以更准确地拾取佩戴者的通话语音；在通过耳机播放音乐时，缩回所述伸缩式麦杆10，使麦克风14远离佩戴者的脸部，而位于耳壳24或25所在的区域，由此能够更加准确地拾取到耳壳24或25所在位置的环境噪音，以减少周围噪音对佩戴者听音的影响。

作为本实施例的一种优选结构方案，所述限位凹槽15优选设计成长条形，且长度方向平行于头梁20的延伸方向。优选将伸缩式麦杆10的底端11通过转轴13连接至限位凹槽15的下端，将麦克风14安装在伸缩式麦杆10的顶端12。合理设计伸缩式麦杆10的总长度，使伸缩式麦杆10从限位凹槽15中旋出并伸长至极限位置时，无论何种人体均能使麦克风14对准佩戴者的嘴部，以减少环境噪音对通话语音的干扰影响。此外，合理设计伸缩式麦杆10缩回到极限位置的最小长度，即图3所示状态下的长度，使伸缩式麦杆10能够完全容纳在限位凹槽15内，且麦克风14朝向头梁20远离耳壳24的延伸方向，如图3所示的位置关系即麦克风14朝上，以使麦克风14能够尽量远离佩戴者的脸部，避免拾取到佩戴者的呼吸音。此外，优选设计伸缩式麦杆10在缩回至限位凹槽15后，麦克风14的位置不超出耳壳24的外轮廓，由此可以使得麦克风14拾取到的环境噪音是耳壳24所在位置的环境噪声，而不是耳机周围的环境噪声。利用耳壳24所在位置的环境噪声对耳壳24中的喇叭播放的音乐进行ANC降噪，能够更加准确地消除进入人耳的噪声，提升音效。

在将所述限位凹槽15布设在头梁20的外侧时，优选设计所述限位凹槽15在头梁20上的布设位置邻近头梁20的端部21，如图2所示。例如，可以将头梁20的端部21安装在耳壳24的中心偏下位置，将伸缩式麦杆10的转轴13的轴心13位置设计成与耳壳24的圆心同轴，并设计伸缩式麦杆10在缩回状态下的长度小于所述耳壳24的半径，由此，可以保证伸缩式麦杆10在缩回至限位凹槽15后，麦克风14的位置不会超出耳壳24的外轮廓。

本实施例在头戴式耳机的头梁20上还可以进一步安装海绵22，如图2所示，以提高耳机佩戴的舒适性。此外，在头梁20上还可以进一步安装弹片23，以适应不同头围的耳机佩戴者。

为了使本实施例的头戴式耳机可以根据佩戴者对麦克风位置的调节，自动地进入相应的工作模式，本实施例在所述限位凹槽15中还设置有光感传感器16，如图2所示。当通话时，伸缩式麦杆10旋出限位凹槽15，使光感传感器16外露；当听音乐时，伸缩式麦杆10缩回至限位凹槽15，遮挡住所述光感传感器16。光感传感器16根据其遮挡状态，生成不同的检测信号（例如，遮挡状态下输出高电平，未遮挡状态下输出低电平）发送至耳机内部的系统电路，以在伸缩式麦杆10旋出限位凹槽15时，自动开启通话模式，将麦克风14拾取到的音频信号视为通话语音；而在伸缩式麦杆10缩回至限位凹槽15时，自动开启降噪模式，将麦克风14拾取到的音频信号视为环境噪音。由此，可以提高耳机的智能化水平，提升用户的使用体验。

图4示出了头戴式耳机的一种实施例的系统电路设计，包括处理器、音频编解码器等主要组成部分。其中，音频编解码器用于对音频信号进行编码和解码处理，分别连接所述麦克风14和布设在耳壳24内的喇叭。对于通过麦克风14接收到的语音信号或环境噪音信号，首先传输至音频编解码器编码生成语音音频数据或者环境噪音音频数据后，发送至所述处理器。在头戴式耳机上设置通信接口，连接所述处理器。所述通信接口可以是蓝牙电路等无线通信接口或者USB电路等有线接口，用于连接主机，接收主机传送过来的对方通话语音数据或者音乐的音频流，传输至处理器进行处理后，发送至音频编解码器进行解码，进而通过音频通道推动耳壳24内的喇叭输出对方语音或者音乐。

在本实施例中，所述处理器连接光感传感器16，根据光感传感器16输出的检测信号自动控制耳机进入相应的工作模式。例如，在耳机的系统电路上电运行后，处理器接收光感传感器16输出的检测信号，当处理器检测到光感传感器16被遮挡时，表示此时伸缩式麦杆10缩回至限位凹槽15内，处理器控制系统程序进入降噪进程，将麦克风14采集到的音频信号自动视为环境噪音。在佩戴者通过耳机播放音乐时，喇叭输出的音乐与耳壳24周围的环境噪音会一起进入佩戴者的耳朵。为了达到降噪效果，处理器启动麦克风14采集耳壳24周围的环境噪音信号，传输至音频编解码器编码生成环境噪音音频数据后，发送至所述处理器。处理器采用ANC主动降噪技术对接收到的环境噪音音频数据进行反相处理，生成与环境噪音信号波形相同、相位相反（相位相差180°）的抗噪信号，传输至音频编解码器解码后，驱动耳壳24中的喇叭输出抗噪音。抗噪音与环境噪音相遇时相互叠加抵消，产生干涉相消现象，达到消除环境噪音的目的。

当处理器检测到光感传感器16未被遮挡时，表示此时伸缩式麦杆10旋出限位凹槽15，处理器控制系统程序进入通话进程，将麦克风14采集到的音频信号自动视为通话语音。在佩戴者通过耳机通话时，将麦克风14调整到嘴部位置，通过麦克风14拾取佩戴者的语音信号，并传输至音频编解码器编码生成语音音频数据后，发送至所述处理器。处理器将接收到的语音音频数据通过通信接口发送至主机，以实现通话功能。

图4中的DC/DC稳压电路可以连接耳机中的电池，将电池电压转换成负载所需的工作电压，为处理器、音频编解码器、光感传感器等负载供电。

为了进一步提升头戴式耳机的降噪效果，本实施例优选在头戴式耳机的左右两个耳壳24、25的外侧或者头梁20的两侧端部分别设置所述的限位凹槽15、伸缩式麦杆10、麦克风14和光感传感器16，布设方式如本实施例的前面所述。图5示出此种耳机设计的系统电路，将左侧麦克风和右侧麦克风分别连接至所述音频编解码器，将左侧光感传感器和右侧光感传感器分别连接至所述处理器。

当处理器检测到左侧光感传感器和右侧光感传感器均被遮挡时，进入降噪模式，启动左侧麦克风和右侧麦克风分别采集左侧耳壳24和右侧耳壳25周围的环境噪音，并采用ANC主动降噪技术分别生成左侧抗噪信号和右侧抗噪信号，经由音频编解码器解码后，分别驱动左侧喇叭输出左侧抗噪音，与进入佩戴者左耳的环境噪音叠加抵消，同时驱动右侧喇叭输出右侧抗噪音，与进入佩戴者右耳的环境噪音叠加抵消。由此，即便佩戴者身处其左右两侧噪音明显不同的环境中，也可以起到很好的环境噪声抑制效果。

当处理器检测到左、右两侧的光感传感器中的一个被遮挡，另外一个未被遮挡时，进入通话模式。本实施例以左侧光感传感器未被遮挡，右侧光感传感器被遮挡为例进行说明。启动左侧麦克风和右侧麦克风采集音频信号，此时，处理器将左侧麦克风采集到的音频信号视为佩戴者的语音信号，右侧麦克风采集到的音频信号视为环境噪音。利用音频编解码器对左、右两侧麦克风采集到的音频信号分别进行编码处理，生成语音音频数据和环境噪音音频数据，发送至所述处理器。处理器采用双麦克风通话降噪技术，对接收到的环境噪音音频数据进行反相处理后，与接收到的语音音频数据进行加运算，由此便可以消除语音音频数据中的环境噪音音频数据，然后将处理后的语音音频数据通过通信接口传输至与头戴式耳机相连的主机，实现通话降噪功能。

当处理器检测到左、右两侧的光感传感器均未被遮挡时，可以通过耳机输出提示音，提醒佩戴者将麦克风调整到合适的位置。或者，直接根据与耳机相连的主机的工作模式控制耳机进入相应的工作模式。具体而言，若主机正在播放音乐或者音视频节目，则耳机进入降噪模式，利用左侧麦克风拾取的环境噪音对左侧喇叭播放的音乐进行降噪，利用右侧麦克风拾取的环境噪音对右侧喇叭播放的音乐进行降噪，但降噪效果可能不尽理想。若主机工作在通话模式下，则耳机进入通话模式，启动其中一侧的麦克风拾取语音信号，经由音频编解码器编码后，通过处理器控制通信接口发送至主机，不执行通话降噪功能，以确保佩戴者语音的有效传送。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种头戴式耳机，包括两个耳壳以及连接在两个耳壳之间的头梁，其特征在于，还包括：

限位凹槽，其设置在耳壳的外侧或者头梁的外侧；

伸缩式麦杆，其底端可旋转地安装在所述限位凹槽内；

麦克风，其安装在所述伸缩式麦杆的顶端；在通过耳机通话时，所述伸缩式麦杆从所述限位凹槽中旋出，并处于伸出状态，使所述麦克风对准佩戴者的嘴部，拾取语音信号；在通过耳机播放音乐时，所述伸缩式麦杆处于缩回状态且位于所述限位凹槽内，通过所述麦克风拾取环境噪音。

2.根据权利要求1所述的头戴式耳机，其特征在于，还包括：

音频编解码器，其接收所述麦克风拾取到的语音信号或环境噪音信号，并编码生成语音音频数据或环境噪音音频数据；

处理器，其接收所述音频编解码器输出的音频数据，在通过耳机播放音乐时，采用ANC主动降噪技术对接收到的环境噪音音频数据进行处理，生成与环境噪音信号波形相同、相位相反的抗噪信号，传输至所述音频编解码器解码后，驱动耳壳中的喇叭输出抗噪音。

3.根据权利要求2所述的头戴式耳机，其特征在于，还包括光感传感器，其安装在所述限位凹槽中，根据遮挡状态生成检测信号发送至所述处理器；所述处理器在检测到所述光感传感器被遮挡时，开启降噪模式，将麦克风拾取到的音频信号视为环境噪音；所述处理器在检测到所述光感传感器未被遮挡时，开启通话模式，将麦克风拾取到的音频信号视为通话语音。

4.根据权利要求1所述的头戴式耳机，其特征在于，当所述限位凹槽设置在耳壳的外侧时，所述伸缩式麦杆在缩回到限位凹槽后，所述麦克风的位置不超出耳壳的外轮廓。

5.根据权利要求4所述的头戴式耳机，其特征在于，所述伸缩式麦杆在缩回到限位凹槽后，所述麦克风朝向头梁远离耳壳的延伸方向。

6.根据权利要求1所述的头戴式耳机，其特征在于，当所述限位凹槽设置在头梁的外侧时，所述限位凹槽在头梁上的布设位置邻近头梁的端部，且所述伸缩式麦杆在缩回到限位凹槽后，所述麦克风的位置不超出耳壳的外轮廓。

7.根据权利要求6所述的头戴式耳机，其特征在于，所述限位凹槽的长度方向平行于头梁的延伸方向，所述伸缩式麦杆在缩回到限位凹槽后，所述麦克风朝向头梁远离耳壳的延伸方向。

8.根据权利要求7所述的头戴式耳机，其特征在于，所述伸缩式麦杆的底端通过转轴安装在所述限位凹槽内，所述转轴的轴心与耳壳的圆心同轴，所述伸缩式麦杆在缩回状态下的长度小于所述耳壳的半径。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的头戴式耳机，其特征在于，在左右两个耳壳上分别设置一组所述的限位凹槽、伸缩式麦杆和麦克风；在通过耳机播放音乐时，利用左侧麦克风拾取的环境噪音对左侧喇叭播放的音乐进行降噪，利用右侧麦克风拾取的环境噪音对右侧喇叭播放的音乐进行降噪。

10.根据权利要求9所述的头戴式耳机，其特征在于，在通过耳机通话时，利用左右两个麦克风中的其中一个拾取语音信号，另外一个拾取环境噪音，分别传输至所述音频编解码器编码成语音音频数据和环境噪音音频数据，发送至所述处理器；所述处理器对接收到的环境噪音音频数据进行反相处理后，与接收到的语音音频数据进行加运算，以消除语音音频数据中的环境噪音音频数据后，传输至与所述头戴式耳机相连的主机。