CN110999314A - 利用红外技术的耳塞插入感测方法 - Google Patents

Abstract

耳塞包括红外光发送器、红外光检测器和控制器，控制器被配置为响应于在检测器处检测到来自发送器的信号的模式来提供耳塞插入到使用者的耳中的指示。

Description

利用红外技术的耳塞插入感测方法

技术领域

本公开的各方面和实施方式总体上涉及耳塞以及涉及用于延长耳塞电池寿命或控制耳塞音频回放的系统和方法。

背景技术

与消费电子设备(例如，音频播放器和双向无线通信设备(例如，手机和结合了手机功能的个人数据助理设备))一起使用的耳塞可以经由有线连接或无线连接连接到电子设备。消费者通常更喜欢小型且重量轻并且佩戴舒适的耳塞。然而，小型且重量轻的耳塞仅能够容纳有限尺寸的电池并因此具有有限电池容量。如果使用者在其不在使用者的耳中时意外地加电并发送要播放的音频，或者从耳中移除耳塞而无需首先终止耳塞进行的音频呈现，则耳塞的电池寿命可能被无意地浪费。进一步来说，当耳塞被放置在使用者的耳中或从使用者的耳中取出时，可能期望的是自动控制音频回放的各个方面。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了耳塞，该耳塞包括：耳壳部分；耳道型部分；红外光发送器，该红外光发送器被设置在耳壳部分和耳道型部分中的一者中；红外光检测器，该红外光检测器被设置在耳壳部分和耳道型部分中的另一者中；以及控制器，该控制器被配置成响应于在检测器处检测到来自发送器的信号的模式来提供将耳塞插入到使用者的耳中的指示。

在一些实施方式中，控制器进一步被配置为使红外光发送器发射具有预定调制的信号，并且红外光检测器被配置为检测表现出预定调制的信号。预定调制可以包括频率在约30KHz至约60KHz之间的频率带之外的频率的信号。

在一些实施方式中，发送器可以设置在耳道型部分中，检测器可以被设置在耳壳部分中，并且第二发送器可以被设置在耳壳部分中。

在一些实施方式中，控制器被配置为响应于从发送器到检测器的信号在从发送器到检测器的信号被检测到之后停止被检测，提供将耳塞插入到使用者的耳中的指示。控制器被配置为响应于从发送器到检测器的信号在从发送器到检测器的信号被检测到之后停止被检测以及从发送器到检测器的信号停止被检测的同时或之后从第二发送器到检测器的信号强度增加，来提供将耳塞插入到使用者的耳中的指示。

在一些实施方式中，控制器进一步被配置为响应于控制器在耳塞被放置成处于活动状态之后的设定时间之后未能提供耳塞插入到使用者的耳中的指示，使得耳塞从活动状态转换到不活动状态。控制器可以进一步被配置为响应于控制器停止提供耳塞插入到使用者的耳中的指示而使耳塞从活动状态转换到不活动状态。控制器可以进一步被配置成响应于控制器接收到位置查询，使发送器发射定位信号。

根据另一方面，提供了一种降低耳塞的功耗的方法。该方法包括：通过监测被设置在耳塞的耳壳部分或耳道型部分中的一者中的红外光发送器和被设置在耳塞的耳壳部分或耳道型部分中的另一者中的红外光检测器之间的信号模式来确定耳塞是否被插入到使用者的耳中，并且响应于确定耳塞未被插入到使用者的耳中持续多于阈值量的时间，使耳塞从活动状态转换到不活动状态。

该方法可以进一步包括利用特定调制从发送器发送红外光信号。检测器可以被配置成检测具有特定调制的红外光信号。该方法可包括利用特定脉冲频率或特定模式中的一种从发送器发送红外信号。

该方法可以进一步包括响应于从发送器到检测器的信号在从发送器到检测器的信号被检测到之后停止被检测，来确定耳塞被插入到使用者的耳中。该方法可以进一步包括响应于从发送器到检测器的信号在从发送器到检测器的信号被检测到之后停止被检测以及从发送器到检测器的信号停止被检测的同时或之后从第二发送器到检测器的信号强度增加，来确定耳塞被插入到使用者的耳中。

该方法可以进一步包括响应于耳塞接收到位置查询来从发送器发射定位信号。

该方法可以进一步包括响应于在耳塞被放置成处于活动状态之后的设定时间之后未能确定耳塞被插入到使用者的耳中，使耳塞从活动状态转换到不活动状态。该方法可以进一步包括响应于确定耳塞已从耳塞被插入到使用者的耳中的状态转换到耳塞未被插入到使用者的耳中的状态，使耳塞从活动状态转换到不活动状态。

该方法可以进一步包括在耳塞和外部设备之间传递信号，并且响应于接收到的信号，将音频内容的呈现从耳塞切换到外部设备或将音频内容的呈现从外部设备切换到耳塞中的一者。

根据另一方面，提供了一种检测耳塞插入到使用者的耳中的方法。该方法包括从红外检测器处检测从发送器发送的红外光信号，其中发送器被设置在所述耳塞的耳壳部分和耳道型部分中的一者中且红外检测器被设置在耳塞的耳壳部分和耳道型部分中的另一者中，并且在红外检测器处检测红外光信号的接收的终止，红外光信号接收的终止指示耳塞被插入到使用者的耳中。该方法可以进一步包括在红外检测器处检测从耳塞的第二发送器发送的第二红外信号，具有高于设定阈值的强度的第二红外信号指示耳塞被插入到使用者的耳中。

根据另一方面，提供了一对耳塞。该对耳塞包括：第一耳塞，该第一耳塞包括被设置在第一耳塞的耳壳部分和耳道型部分中的一者中的第一红外光发送器和被设置在第一耳塞的耳壳部分和耳道型部分中的另一者中的第一红外光检测器；第二耳塞，该第二耳塞包括被设置在第二耳塞的耳壳部分和耳道型部分中的一者中的第二红外光发送器和被设置在第二耳塞的耳壳部分和耳道型部分中的另一者中的第二红外光检测器；以及控制器。控制器可以被配置成使第一发送器发射具有第一预定调制的信号、使第一检测器仅对表现出第一预定调制的信号敏感、使第二发送器发射具有第二预定调制的信号，并且使第二检测器仅对表现出第二预定调制的信号敏感，并且响应于在检测器处未能检测到来自发送器的信号模式，提供耳塞插入到使用者的耳中的指示。

附图说明

附图并非旨在按比例绘制。在附图中，在各种图中示出的每个相同或几乎相同的部件以类似的数字表示。为清楚起见，并不在每个附图中对每个部件都注上标记。在附图中：

图1a为入耳式音频设备的示例的透视图；

图1b是图1a的入耳式音频设备的示例的另一透视图；

图2a是入耳式音频设备头戴式耳机的等距视图；

图2b是另一入耳式音频设备头戴式耳机的等距视图；

图2c示出了一对无线入耳式音频设备的示例；

图2d是示例耳机的部分截面中的透视图；

图3a是包括红外发送器和红外接收器的入耳式音频设备的示例的局部剖视图；

图3b是包括两个红外发送器和红外接收器的入耳式音频设备的另一示例的局部剖视图；

图3c是包括红外发送器和接收器的耳尖的示例；

图3d是包括红外发送器和接收器的耳尖的另一示例；

图3e是可以与图3c或图3d的耳尖一起使用的音频设备的示例；

图3f是包括面向外的红外发送器和红外接收器的入耳式音频设备的另一示例的局部剖视图；

图4示出了入耳式音频设备的示例和外部设备之间的红外通信；

图5是用于入耳式音频设备的控制器的示例的框图；以及

图6是使用本文公开的入耳式音频设备的示例的方法的流程图。

具体实施方式

本文所公开的方面和具体实施不限于以下描述中提及的或附图中示出的构造细节和部件布置。本文所公开的方面和具体实施能够以各种方式实践或实施。

本文所公开的各方面和实施方式可以适用于被构造为至少部分地插入到使用者的一个或两个耳朵中的多种音频设备(例如，所谓的“耳中”音频设备或“耳内”音频设备)，下文被称为“无线耳塞”或简称为“耳塞”和音频播放器。本文所讨论的示例主要涉及耳塞，该耳塞可以是有线或无线的，但所公开的技术也可以应用于耳挂式耳机或其他音频设备上。应注意的是，尽管主要服务于声学输出音频的目的的无线耳塞的实施方式以某种程度的细节呈现，但特定实施方式的此类呈现旨在通过提供示例来促进理解，并且不应视为限制本公开的范围或权利要求覆盖范围的范围。

本文所公开的各方面和实施方式可以适用于支持或不支持双向通信的耳塞并且适用于支持或不支持主动降噪(ANR)的耳塞。对于确实支持双向通信或ANR的耳塞，本文公开和要求保护的内容旨在适用于结合一个或多个麦克风的耳塞，该一个或多个麦克风被设置在使用时保持在耳外部的耳塞的一部分上(例如前馈麦克风)，被设置在使用时被插入耳中的一部分中的部分上(例如反馈麦克风)，或者被设置在此类部分的两者上。对于本领域技术人员来说，本文公开和要求保护的内容适用的耳塞的其他实施方式将是显而易见的。

本文公开的各种实施方式和示例可以通过在不使用时自动使耳塞关闭或停用来增加无线耳塞中的电池的寿命。进一步来说，本文所公开的各种实施方式和示例可以提供对有线或无线耳塞中的音频回放的自动控制，例如在使用时播放音频并在不使用时暂停。在一些实施方式中，无线耳塞设有一个或多个传感器，该一个或多个传感器可以用于确定耳塞是否被插入到使用者的耳中。如果使用者从使用者的耳中移除耳塞而无需首先终止由耳塞进行的音频的呈现，则耳塞可以检测到其已从使用者的耳中移除，并且可以自动暂停音频，或者终止音频的呈现并关闭耳塞，可选地在被从使用者的耳中移除之后的设定时间之后。在一些实施方式中，如果使用者打开耳塞并且在设定的时间段内没有将耳塞插入到使用者的耳中，则耳塞可以自动关闭。

在各种实施方式中，耳塞可以包括一个或多个红外(IR)发送器和一个或多个IR接收器或检测器。IR发送器用于基于载波频率以间隔的方式发送特定模式的IR光。IR检测器(或相关联的控制器)专门对载波频率的脉冲进行滤波或反应，因此提供干扰抑制的手段(类似于IR远程控制，但已改变或适用于入耳式检测)。进一步来说，耳塞组中的每个耳塞中的检测器能够记录/区分来自两个耳塞的模式。

在一些实施方式中，IR发送器被放置在耳塞的声学腔或管内部，并且将IR光直接或经由光导发送到耳塞的外部(在被插入时朝向耳道)。可以对声学腔进行镜面镀覆以增加反射率。发送器可以直接被放置在管开口处以获得最大功率。

IR检测器被放置在声学腔的外部，并且当耳塞的腔体或管部分未插入到使用者的耳中时，IR检测器能够接收从耳中或衣物反射的IR能量。一旦耳塞的腔体或管部分插入到使用者的耳中，使用者的耳道就会阻塞或隔离IR发送器和接收器之间的IR路径。该系统旨在适应和校准可能与不良插入相关联的少量IR渗漏。进一步来说，每个耳塞外部的IR接收器可以同时区分两个发送器模式，并因此通知主机系统哪个耳塞被移除。这提供了关于哪个耳塞携带主机系统或控制器的决定的灵活性。

为了改善传感器分辨力，可以在每个耳塞的外部上装配附加的IR发送器。该附加的IR发送器生成类似于被放置于耳塞内部的响应的响应。当耳塞处于插入位置时，IR接收器对来自两个IR发送器的绝对和递增读数作出反应。插入指示没有来自一个发送器的读数以及来自另一发送器的非常接近的读数。

在一些实施方式中，IR发送器被放置在声学腔外部，并且经由例如菲涅耳型透镜进行耦合以用于宽色散。IR接收器或检测器被放置在耳塞的声学腔或管内部并且旨在接收或辨别如上所述的发送器信号。此类发送器布置的优点在于，其可以更容易地被其他接收器拾取。

如本文所公开的耳塞中的传感器可以用于管理电池寿命以及启用其他使用者体验场景，诸如音乐、呼叫、虚拟个人助理、增强现实等。例如，传感器可以提供指示主机系统应当将音频路由到被插入到使用者的耳中的耳塞的信号、或者向主机系统提供使用者正试图标量其周围环境的一方面的信号。传感器可以触发主机系统以使用诸如睡眠和唤醒的功率模式。传感器可以提供关于耳塞在使用者耳道中坐置的良好程度的反馈，并相应地调节音频校准。

传感器输出具体地有利于入耳式耳塞，在该耳塞中，其检测耳道内部的插入而不是仅仅检测接近耳朵。进一步检测插入是有利的，因为其显著降低了检测所需的脉冲速率以进一步改善电池寿命。接近度感测方法必须频繁脉冲以连续测量接近度梯度。插入检测方法是可以不频繁进行的绝对阈值测量。

对于无连线的耳塞，丢失一个耳塞是潜在的问题。本文所公开的实施方式可以解决这种问题。在一些示例中，如果耳塞被分开或错位，则其可以输出可以由具有红外检测器的其他产品检测到的周期性红外光模式，然后是模式可以向使用者提供耳塞放任位置的指示。另选地，耳塞的实施方式可以包括“总是收听的麦克风”，该麦克风可以响应于检测到唤醒字或信号而触发红外光模式的输出。

图1a和图1b合在一起提供了耳塞100的一个实施方式的两个视图。图1a和图1b中示出的示例是一种可能的耳塞配置的示意性表示，但是本文描述的思想适用于包括“管”或声学腔的耳塞的其他配置(例如，如后面的图中所示)，在该“管”或声学腔中安装发送器/检测器，并且在耳塞外部的相对应的位置安装互补的发送器/检测器。耳塞100包括由至少一个耳道型部分110和耳壳部分120制成的外壳，该耳道型部分意在用于被定位在使用者的耳朵的至少一个耳道的入口内，该耳壳部分意在被定位在使用者的耳朵的至少一个耳壳部分内。更具体地，并且如图所描绘，耳壳部分120具有弯曲形状以配合在使用者的耳壳内，同时容纳由耳朵的耳屏部分、反耳屏部分和耳屏的反螺旋部分限定的耳壳的形状。该C形构型具有一对延伸部122并且限定内周边123。耳道型部分110具有大致管状的形状，该形状在这样的位置处从耳道型部分110的一个端部耦合到耳壳部分120的地方延伸，该位置与到耳道的入口通常相对于由耳屏和反耳屏部分限定的耳壳的部分定位的地方一致。孔118形成在耳道型部分110的另一端部中，以使得当耳塞100在操作期间被正确地定位在使用者的耳中时，声音能够由被定位在耳塞100的外壳内、通过孔118并进入耳道的声学驱动器(例如，图3a中示出的元件190)声学输出。

图1a和图1b中描绘的耳塞100的实施方式可以是能够执行多种音频功能中的任何一种的多种类型的耳塞中的任何一种，包括但不限于用于声学输出音频的入耳式耳机、用于通过抗噪声声音的声学输出来提供使用者遇到的环境噪声声音方面的减少的入耳式ANR设备、和/或双向通信音频设备，该双向通信音频设备采用通过骨传导和/或连接到入耳式音频设备100被插入其中的耳朵的部分的咽鼓管来对使用者的语音进行的检测。进一步来说，应注意的是，虽然耳壳部分120已被描绘并描述为具有弯曲形状以配合在耳壳内，但具有稍微不同形状的耳壳部分120的其他实施方式也是可能的，该耳壳部分不填充耳壳的那么多，或者填充更多的耳壳。

耳塞100可以通过与另一设备的有线或无线耦合来接收音频。因此，电气部件和电子部件诸如但不限于无线接收器和/或发送器、处理器(任选地包括ANR电路)、电池、麦克风和声学驱动器可以被包括在耳塞120的耳壳部分110和/或耳道型部分100内。另选地，此类部件可以被包括在耦合到耳塞的外壳或壳体内。

本文所公开的耳塞100的示例不限于图1a和图1b中示出的形状因子。耳塞的形状因子的其他示例在图2a-图2d中示出。耳塞可以通过如图2a和图2b中示出的布线耦合以形成头戴式耳机，或者可以是机械分离的，如图2c所示。在各种示例中，耳道型部分110或耳尖可以与耳壳部分120分离，或者可以包括由例如软硅胶制成的可移除的覆盖件以增强使用者的舒适性。例如，在图2c中，区段100A可以包括刚性壳式外壳电子设备，诸如声学驱动器、无线通信电路、电池等，而区段100B可以是由柔软的柔顺材料(例如医用级硅胶)形成的可移除耳尖。

本文所公开的耳塞100的示例可以具有类似于图2d中示出的横截面的横截面。在图2d中示出的示例中，外腿部30可以从耳塞的主体延伸，类似于图1a和图1b中的耳壳部分120，以将耳塞保持在使用者的耳中。提供了密封结构34以接合使用者的耳道的入口并限定输出孔52。具有内部容积58的声学喷嘴57的入口腔体69可以被设置为靠近声学驱动器50。驱动器50被包封在驱动器腔体65中，该驱动器腔体包括具有第一容积的前腔63和具有第二容积的后腔67。入口腔体69可以被形成在驱动器腔体63的前部中，该入口腔体过渡到喷嘴51的入口孔57。在图2d中示出的实施方式中，喷嘴57的输出孔55显著地大于入口孔51。第一声学网格54被设置在声学喷嘴的入口孔51处靠近声学驱动器50，并且第二声学网格56被设置在声学喷嘴57的输出孔处远离声学驱动器50。

图3a和图3b示出了包括用于确定耳塞100是否被插入到使用者的耳中的传感器系统的耳塞100的两种不同变型的局部剖视图。应当理解，图3a和图3B中示出的形状因子不是限制性的，并且耳塞100可以另选地具有图1a至图2d中示出的形状因子中的任何一个或本领域已知的其他形状因子。例如，在一些实施方式中，耳道型部分110可以相对于耳壳部分成角度，而不是如图所示从耳壳部分120的表面笔直延伸。

传感器系统可以包括至少一个IR发送器192和至少一个IR接收器194(这里也称为IR探测器)。至少一个IR发送器192可以包括一个或多个发光二极管，并且至少一个IR接收器194可以包括至少一个IR敏感光电二极管。图3a和图3b中示出的耳塞100的耳尖由元件150表示。

图3a和图3b中示出的耳塞100的两种变型可以结合电路180和电耦合到电路180的声学驱动器190。在耳道型部分110内，形成从孔118延伸通过到耳壳部分120的内部125的通道116。在耳壳部分120内，内部部分125由壁结构和声学驱动器190与另一内部部分126分离，电路180被描绘为被设置在该另一内部部分中(尽管应注意的是，电路180可以被设置在耳塞100的外壳内或其外部的各种位置中的任何一个中)。耳塞100进一步包括电池185以为被构建到电路180中的各种部件和无线通信电路供电，或者为分离的电路元件(尽管这也可以位于与耳塞100分开的外壳中)供电。耳塞100还可以包括麦克风170，该麦克风声学耦合到通道116和/或内部部分125，并且电耦合到电路180，用于通过耳塞100或基于反馈的ANR提供双向通信。任选地，耳塞100可以用手动操作的电源开关105来激活或停用。

图3a和图3b的两种变型被描绘为具有形成在内部部分126和使用者的耳朵外部环境之间的孔128。孔128中的一个或多个可以用作声学端口，以调谐声学驱动器190的频率响应，和/或可以用于实现耳道和外部环境之间的气压平衡。孔128可以具有被选择为在选择的频率范围内将耳塞100的外壳内的部分彼此声学耦合和/或将其声学耦合到外部环境的尺寸和/或其他物理特性。进一步来说，一个或多个阻尼元件(未示出)可以被设置在孔128中的一个或多个内，以与声学驱动器190的特性配合来改变频率响应。

附加地或另选地，孔128中的一个或多个可以被形成在耳壳部分120(和/或外壳的其他部分)中，以在耳道和外部环境之间提供受控的声音泄漏，用于配合地控制可能随着时间发展的变化的影响的目的。如本领域技术人员将认识到的那样，随着时间的推移，使用者的健康或身体状况的其他方面的变化会导致耳道的尺寸和/或形状方面的微小变化，使得每次将耳塞100插入耳朵时能够形成的密封的质量可能随着时间的推移劣化。因此，在一些实施方式中，可以选择形成在外壳中的一个或多个孔128的尺寸和/或其他特性，以通过提供具有受控特性的预先存在的泄漏来帮助减轻密封质量轻微劣化的影响，该泄漏减轻了将来在耳塞100的外壳和耳朵的各部分之间的密封中形成的其他泄漏的声学影响。例如，一个或多个孔128的尺寸可以被选择得足够大，以在耳道和外部环境之间提供比通过密封中的、可能在稍后形成的泄漏的进行的任何其他耦合更大的耦合。

图3a中示出的耳塞变型包括IR发送器192和IR接收器194。IR发送器192和IR接收器194两者可以电耦合到电路180，并且可以从电路180接收驱动信号(IR发送器192)，或者向电路180发送检测到的IR光信号的指示(IR接收器194)。IR发送器192和IR接收器194中的一者被设置在耳塞100的耳道型部分110内，并且IR发送器192和IR接收器194中的另一者被设置在耳塞100的耳壳部分120上或其中。所示的耳塞100的耳道型部分110内的IR发送器192或IR接收器194的特定位置仅仅是示例性的，并且耳道型部分内的其他位置也可以另选地使用。被设置在耳塞的耳壳部分120上的IR发送器192和IR接收器194中的一个可以安装成与耳壳部分120的表面齐平，以提高使用者舒适度。当IR发送器192被设置在耳塞100的耳道型部分110内时，其被定位和布置成将IR光发送出耳道型部分110的孔118。当IR发送器192被设置在耳塞100的耳壳部分120上时，其被定位和布置成当耳塞100被插入使用者的耳中时在朝向使用者的耳朵的表面将在的方向(例如，通常平行于耳道型部分110或在与其相同的大致方向上)上发送IR光。当耳塞100未被插入到使用者的耳中时，由IR发送器192发送的IR光离开耳道型部分110的孔118(对于IR发送器位于耳道型部分110中的实施方式)或者从耳壳部分120发送(对于IR发送器位于耳壳部分120中或其上的实施方式)，并且可以从附近的物体反射并被IR接收器194检测到。当耳塞100被插入到使用者的耳中时，使用者的耳道的肉和耳朵的其他部分阻挡了IR发送器192和IR接收器194之间的光传输，因此提供了耳塞100被插入到使用者的耳中的指示。在一些实施方式中，IR发送器192以特定的脉冲频率或模式发送IR光脉冲，该脉冲频率或模式可以被与IR接收器194相关联的电路识别，并且可以帮助与IR接收器194相关联的电路区分从IR发送器192发送的IR光与背景IR光或来自另一源的IR光。一组耳塞中的两个不同的耳塞100可以包括以不同的脉冲频率或模式发送IR光的IR发送器192。这可以有助于防止一个耳塞混淆由其IR发送器192发送的信号与由另一耳塞的IR发送器192发送的信号。

图3b中描绘的耳塞变体包括IR接收器194和一对IR发送器192a和192b。IR发送器192a和IR发送器192b以及IR接收器194可以全部电耦合到电路180并且可以从电路192a接收驱动信号(IR发送器192b和IR发送器180)或将所检测的IR光信号的指示(IR接收器194)发送到电路180。IR接收器194位于耳塞120的耳壳部分100上或其内。第一IR发送器192a位于耳塞的耳道型部分110中，并且第二IR发送器192b被设置在耳塞100的耳壳部分120上或其中。被设置在耳塞的耳壳部分120上的IR发送器192b和IR接收器194可以安装成与耳壳部分120的表面齐平，以提高使用者舒适度。

被设置在耳塞100的耳道型部分110内的IR发送器192a被定位和布置成将IR光发送出耳道型部分110的孔118。被设置在耳塞100的耳壳部分120上的IR发送器192b被定位和布置成当耳塞100被插入使用者的耳中时在朝向使用者的耳朵的表面将在的方向(例如，通常平行于耳道型部分110或在与其相同的大致方向上)上发送IR光。

当耳塞100未插入到使用者的耳中时，由被设置在耳道型部分110中的IR发送器192a发送的IR光离开耳道型部分110的孔118，并且由被设置在耳壳部分120上或其中的IR发送器192b发送的IR光从耳壳部分120发射。从IR发送器192a和IR发送器192b发送的IR光可以从附近物体反射并且被IR接收器194检测到。

当耳塞100被插入到使用者的耳中时，使用者的耳道的肉和耳朵的其他部分阻挡了耳道型部分110中的IR发送器192a和IR接收器194之间的光传输。可以在IR接收器194处从被设置在耳壳部分192b上的IR发送器120检测到强反射的IR信号。来自被设置在耳壳部分120上的IR发送器192b的反射信号的检测和来自耳道型部分110中的IR发送器192a的信号的阻断提供了耳塞100被插入到使用者的耳中的指示。

当将耳塞100插入到使用者的耳中时，从被设置在耳道型部分110中的IR发送器192a发送的IR光首先被从IR接收器194阻挡。当耳塞100被更完全地插入到使用者的耳中时，来自被设置在耳塞的耳壳部分120上或其中的IR发送器192b的、从使用者的耳朵的耳壳反射的信号在强度方面增加，直到耳塞被完全插入到使用者的耳中。因此，在IR接收器194处接收到的IR光的模式可以提供耳塞被插入到使用者的耳中的程度的指示。

当使用者从使用者的耳朵移除耳塞100时，由被设置在耳壳部分120上或其中的IR发送器192b发送的IR光可以在由被设置在耳道型部分110中的IR发送器192a发送的IR光之前被IR接收器再次接收。

在一些实施方式中，IR发送器192a和IR发送器192b以特定的脉冲频率或模式发送IR光脉冲，该脉冲频率或模式可以被与IR接收器194相关联的电路识别，并且可以帮助与IR接收器194相关联的电路区分从IR发送器192a和IR发送器192b发送的IR光与背景IR光或来自另一源的IR光。由不同的IR发送器192a和192b发送的IR光可以以不同的脉冲频率或模式发送，使得与IR接收器194相关联的电路可以区分从不同的IR发送器192a和192b发送的IR光。与IR接收器194相关联的电路可以确定首先阻止或感测来自IR发送器192a和IR发送器192b中的哪个的IR信号中的哪些，并且因此可以确定耳塞是否正在从使用者的耳朵插入或移除。进一步来说，类似于图3a中示出的变体，一组耳塞中的两个不同的耳塞100可以包括以不同的脉冲频率或模式发送IR光的IR发送器192a和IR发送器192b。这可以有助于防止一个耳塞100混淆由其IR发送器192a和IR发送器192b发送的信号与由另一耳塞100的IR发送器192a和IR发送器192b发送的信号。

在迄今所述的示例中，一个或多个IR发送器和一个或多个IR接收器已被示出为被设置在耳塞自身中，该耳塞可以包括刚性壳式外壳，例如如图2d所示。在另外的实施方式中，可以将一个或多个IR发送器192和/或一个或多个IR接收器194结合到耳塞的可移除耳尖和/或保持特征部中。可移除耳尖的示例在图3c和图3d，通常以101示出。这些耳尖101具有这样的构型，该构型包括搁置在耳壳的至少一部分中的主体102、搁置在耳垂上并向耳垂施加压力的保持腿部103、以及装配在耳道中的至少一个入口内的出口104。图3d中示出的耳尖101进一步包括围绕出口的柔性耳瓣106。图3c和图3d中示出的可移除耳尖101的构造和构型在共有的美国专利号8,311,253和8,737,669中更详细地进行描述，这些专利通过引用整体结合于此。在这些耳尖中，一个或多个IR发送器192和/或一个或多个IR接收器194可以被包括在保持腿部103、主体102、出口104和/或耳瓣106中。可以从设备107向耳尖101中的一个或多个IR发送器192和/或一个或多个IR接收器194提供电力和电通信，例如，如图3e所示(被示出为类似于图3a的耳塞，其中相似的元件由相似的附图标记表示)，在使用期间，耳尖101经由耳尖101上的电耦合件108a和设备107上的互补电耦合件108b安装在其上。电耦合件108a、电耦合件108b可以包括感应线圈或者可以被配置为进行彼此物理接触。

根据另一实施方式，耳塞可以包括面向外的、被设置在耳壳部分120的一部分上或其中的IR发送器192c和/或IR接收器194a，当耳塞被插入到使用者的耳中时该部分面向背离使用者的耳朵。包括这种面向外的IR发送器192c和IR接收器194a的耳塞102的示例示出在图3f中。在一些实施方式中，面向外的IR发送器192c和/或IR接收器194a可以提供耳塞102以与外部设备通信。例如，如果使用者使耳塞102错位，则可以使用Wi-Fi或其他射频或经由IR接收器194a检测到的IR信号从外部设备(例如手机)向耳塞102发送信号。响应于接收到来自控制电路中的外部设备的信号，耳塞102可以使得面向外的IR发送器192c以模式形式或以唯一识别耳塞102的脉冲频率发送信号。外部设备(例如，配备有IR感测功能的手机)可以用于从面向外的IR发送器192c搜索信号并帮助使用者定位错位的耳塞102。包括被设置在其他位置(例如耳塞的耳道型部分内)的IR发送器的耳塞可以以类似的方式与外部设备通信。

在其他示例中，耳塞102可以利用面向外的IR发送器192c和/或IR接收器194a来与其他设备进行通信或发送或接收来自其他设备的命令。在一个示例中，如果穿戴耳塞102的使用者进入包括装备有IR接收器或发送器的设备的房间，则该设备可以感测来自面向外的IR发送器192c的传送，从而为设备提供使用者的位置的指示。如果被设备记录的使用者的位置是检测到来自耳塞102的信号的最后已知位置，则设备所记录的使用者的位置的指示可以有助于在错位的情况下定位耳塞102。图4示出了耳塞102和外部设备195之间的通信的图示。如果外部设备195是音频设备，则外部设备195和耳塞102之间的通信可以为耳塞102提供将音频内容的呈现切换到外部设备195或用于耳塞以同步或接收由外部设备195呈现的音频的切换。

图5提供了控制器200的框图，利用该控制器可以检测如本文公开的耳塞在使用者的耳朵内的插入。控制器200可以被包括在耳塞的主体内，例如在电路180内。控制器可以被形成在电路板300上。一对耳塞中的每个耳塞可以包括控制器200，或者单个控制器200可以控制一对耳塞中的两个耳塞的操作，并且可以通过该对耳塞中的两个耳塞之间的有线或无线连接进行通信。

控制器200结合电压控件252，以可控地向被设置在耳塞100的外壳的耳道型部分110和/或耳壳部分120中或者耳塞的可移除耳尖101中的一个或多个IR发送器192提供电压。电压控件252可以调节被发送至耳塞或耳塞对中的每个IR发送器192的电压，使得每个IR发送器192发射具有不同脉冲频率或模式的IR信号。所使用的一个或多个脉冲频率可能在其他设备(例如，典型地在大约30KHz至约60KHz之间的频率范围下操作的红外遥控器)通常使用的频率范围之外，这些频率范围可能会对本文公开的耳塞的示例造成信号干扰。然而，在其他实施方式中，本文所公开的耳塞的一个或多个IR发送器所利用的一个或多个脉冲频率可以在约30KHz至约60KHz的频率范围内。

控制器200还结合：用户接口230，该用户接口可以与外部系统(例如，手机或计算机)无线通信，用于接收编程或提供记录的信息；存储装置220，该存储装置中存储有控制例程225；以及处理设备210，该处理设备耦合到存储装置220，用于访问和执行控制例程225的一系列指令。处理设备210还耦合到电压控件252，以操作电压控件252来实现将受控的电压施加到IR发送器192中的一个或多个，并且进一步耦合到接收器接口255，该接收器接口从被设置在耳塞100的外壳的耳道型部分110和/或耳壳部分120中或者耳塞的可移除耳尖101中的一个或多个IR接收器194接收信号。控制器200还包括至少一个耳机接口290，以使得控制器200能够耦合到内置麦克风170，并且使得声学驱动器190被驱动以声学输出各种测试声音，这些测试声音可以用于帮助校准控制器200进行的对耳塞插入使用者的耳中的确定。在一些实施方式中，为耳塞或耳塞对中的每个IR发送器192提供各个电压控件252，并且在其他实施方式中，单个电压控件252与耳塞或耳塞对中的每个IR发送器192一起使用。类似地，在一些实施方式中，为耳塞或耳塞对中的每个IR接收器194提供各个接收器接口255，并且在其他实施方式中，单个接收器接口255与耳塞或耳塞对中的每个IR接收器194一起使用。

在图6的流程图中示出了操作如图3a所示的具有IR发送器192和IR接收器194的耳塞100的方法的实施方式，通常以600表示。在动作605中，使用者激活耳塞。使用者可以通过按压电源开关来激活耳塞。此外或作为另外一种选择，耳塞可以包括加速度计，例如内置到耳塞的电路中的微机电加速度计，该加速度计检测耳塞的移动并且可以在使用者拾取耳塞时激活耳塞。耳塞的激活可以导致定时器开始计数(动作610、动作615)。在定时器到期(动作615)时，耳塞控制器可以确定来自IR发送器192的信号是被接收在IR接收器194处，以确定耳塞是否被插入到使用者的耳中(动作620)。在一些实施例中，如果来自IR发送器192的信号首先在IR接收器194处被接收(在使用者将耳塞带向使用者的耳朵时)并且然后在IR接收器194处信号停止被检测(在耳塞的耳道型部分被插入到使用者的耳朵的耳道中时)，则耳塞控制器确定耳塞被插入到使用者的耳中。在一些示例中，来自IR发送器192的信号不必从IR接收器194完全被阻挡，以便耳塞控制器确定耳塞被插入到使用者的耳中。可以设定IR发送器192和IR接收器194之间的信号衰减的阈值量(例如至少约90％的信号衰减或至少约75％的信号衰减)以确定耳塞是否被插入到使用者的耳中。

如果在决定动作620中确定耳塞被正确地插入到使用者的耳中，则耳塞可以任选地提供正确的插入例如通过发射滴答声或音调(动作625)被检测到的指示，并且耳塞可以开始呈现音频内容(动作630)。在一些实施例中，耳塞无需等待定时器到期满，而可以在耳塞被激活之后持续检查耳塞的正确插入，并且可以提供检测到正确插入的指示且在定时器到期之前的任何时间开始呈现音频。

如果在决定动作620中或在定时器到期之前未确定耳塞被正确地插入到使用者的耳中，则耳塞可以任选地提供不正确插入的指示(操作635)，例如，与用于提供耳塞在使用者的耳中正确插入的指示的点击或音调不同的滴答声或音调。然后，耳塞可以开始并等待第二定时器到期(动作640、动作645)，并且如果在第二定时器到期之前或在第二定时器到期时没有确定耳塞被正确地插入使用者的耳中(动作650)，则耳塞控制器可以停用耳塞(动作655)。然而，如果在决定动作650中，耳塞控制器确定耳塞被正确地插入到使用者的耳中，则它可以任选地提供正确插入被检测到的指示，例如，通过发射滴答声或音调(动作625)，并且耳塞可以开始呈现音频内容(动作630)。

周期性地，例如，以大约1秒、5秒、10秒、30秒、1分钟或5分钟之间的速率，耳塞可以重新检查它是否仍然被插入使用者的耳中(动作660)。此外或另选地，在检测到事件时，例如，经由构建到耳塞中的加速度计来检测耳塞的移动时，耳塞可以重新检查其是否仍被插入到使用者的耳中(动作660)。如果耳塞仍被插入到使用者的耳中，则耳塞可继续呈现音频内容。如果在判定动作660中，耳塞控制器确定耳塞没有仍然被插入到使用者的耳中，例如，通过确定来自IR发送器192的信号再次在IR接收器194处被接收，或者通过确定来自IR发送器192的高于预先设定的信号强度的信号再次在IR接收器194处被接收，则该方法可以前进到动作635，并且耳塞可以提供不正确插入的指示，并且如果在第二定时器到期之前没有确定被插入到使用者的耳中，则耳塞可以被停用(动作640-动作655)。

应当理解的是，图6中示出的方法也可以适用于具有一对IR发送器192的耳塞，例如，如图3b中所示的耳塞，并且还可以适用于一个或多个IR发送器和/或一个或多个IR接收器被结合到可移除的耳尖中的实施方式，如图3c-图3e所示。图6中示出的方法，在需要进行修改的情况下，也可以适用于检测一对耳塞中的两个耳塞的正确插入。例如，在判定动作620、判定动作650和判定动作660中，耳塞控制器可以确定一对耳塞中的一个或两个耳塞是否被正确地插入到使用者的耳中，可以在动作630中通过一个或两个耳塞呈现音频内容，并且可以在动作655中停用该对耳塞中的一个或两个耳塞。

已经这样描述了至少一个实施方式的若干方面，应当理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。此类改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本公开的实质和范围内。本文所公开的方法的操作可以与所示出的不同的顺序来执行，并且可省略、代替或添加一种或多种操作。本文所公开的任何一个示例的一个或多个特征可结合或取代所公开的任何其他示例的一个或多个特征。因此，上述说明书和附图仅以举例的方式进行。

本文所用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应被视为限制。如本文所用，术语“多个”是指两个或更多个项目或部件。如本文所用，被描述为“基本上类似”的尺寸应被视为在彼此的约25％内。无论在书面描述中还是在权利要求等中，术语“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“包含”和“涉及”均为开放式术语，即，是指“包括但不限于”。因此，此类术语的使用旨在涵盖其后列出的项目和它们的等同物，以及另外的项目。对于权利要求，仅连接短语“由...组成”和“基本上由...组成”分别为封闭的或半封闭的连接短语。在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”之类的序数术语来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素超过另一个权利要求元素的任何优先权、优先级或顺序，或者执行方法动作的时间顺序，而是仅用作用以区分具有某个名称的一个权利要求元素与具有相同名称的另一个元素(但用于使用序数术语)以区分权利要求元素的标签。

Claims (21)

1.一种耳塞，包括：

耳壳部分；

耳道型部分；

红外光发送器，所述红外光发送器被设置在所述耳道型部分中；

红外光检测器，所述红外光检测器被设置在所述耳壳部分中；和

控制器，所述控制器被配置为响应于在所述检测器处检测到来自所述发送器的信号的模式来提供所述耳塞插入到使用者的耳中的指示。

2.根据权利要求1所述的耳塞，其中所述控制器进一步被配置为使所述红外光发送器发射具有预定调制的信号，并且其中所述红外光检测器被配置为检测表现出所述预定调制的信号。

3.根据权利要求2所述的耳塞，其中所述预定调制包括具有在约30KHz与约60KHz之间的频率带之外的频率的信号。

4.根据权利要求1所述的耳塞，其中所述控制器被配置为当来自所述发送器的所述信号停止被接收器检测到时，提供所述耳塞插入到所述使用者的所述耳中的所述指示。

5.根据权利要求1所述的耳塞，其中第二发送器被设置在所述耳壳部分中。

6.根据权利要求5所述的耳塞，其中所述控制器被配置为：响应于从所述发送器到所述检测器的信号在从所述发送器到所述检测器的所述信号被检测到之后停止被检测到，以及在从所述发送器到所述检测器的信号停止被检测到的同时或之后从所述第二发送器到所述检测器的信号强度增加，来提供所述耳塞插入到所述使用者的所述耳中的所述指示。

7.根据权利要求1所述的耳塞，其中所述控制器进一步被配置为：响应于在所述耳塞被放置成处于活动状态之后的设定时间之后，所述控制器未提供所述耳塞插入到所述使用者的所述耳中的所述指示，使所述耳塞从活动状态转换到不活动状态。

8.根据权利要求1所述的耳塞，其中所述控制器进一步被配置为：响应于所述控制器停止提供所述耳塞插入到所述使用者的所述耳中的所述指示，使所述耳塞从活动状态转换到不活动状态。

9.根据权利要求1所述的耳塞，其中所述控制器进一步被配置成响应于所述控制器接收到位置查询，使所述发送器发射定位信号。

10.一种降低耳塞的功耗的方法，所述方法包括：

通过监测被设置在所述耳塞的耳壳部分或耳道型部分中的一者中的红外光发送器和被设置在所述耳塞的所述耳壳部分或耳道型部分中的另一者中的红外光检测器之间的信号模式来确定所述耳塞是否被插入到使用者的耳中；以及

响应于确定在多于阈值量的时间内所述耳塞未被插入到所述使用者的所述耳中，使所述耳塞从活动状态转换到不活动状态。

11.根据权利要求10所述的方法，包括利用特定调制从所述发送器发送红外光信号，并且所述检测器被配置为检测具有所述特定调制的红外光信号。

12.根据权利要求11所述的方法，包括利用特定脉冲频率或特定模式中的一项从所述发送器发送所述红外信号。

13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：响应于从所述发送器到所述检测器的信号在从所述发送器到所述检测器的所述信号被检测到之后停止被检测到，来确定所述耳塞被插入到所述使用者的所述耳中。

14.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：响应于从所述发送器到所述检测器的信号在从所述发送器到所述检测器的所述信号被检测到之后停止被检测到，以及在从所述发送器到所述检测器的所述信号停止被检测到的同时或之后从第二发送器到所述检测器的信号强度增加，来确定所述耳塞被插入到所述使用者的所述耳中。

15.根据权利要求10所述的方法，进一步包括响应于所述耳塞接收到位置查询来从所述发送器发射定位信号。

16.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：响应于在所述耳塞被放置成处于活动状态之后的设定时间之后未确定所述耳塞被插入到所述使用者的所述耳中，使所述耳塞从活动状态转换到不活动状态。

17.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：响应于确定所述耳塞已从所述耳塞被插入到所述使用者的所述耳中的状态转换到所述耳塞未被插入到所述使用者的所述耳中的状态，使所述耳塞从活动状态转换到不活动状态。

18.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：在所述耳塞和外部设备之间传递信号，并且响应于接收到所述信号，将音频内容的呈现从所述耳塞切换到所述外部设备或将音频内容的呈现从所述外部设备切换到所述耳塞中的一者。

19.一种检测耳塞插入到使用者的耳中的方法，所述方法包括：

在红外检测器处检测从发送器发送的红外光信号，所述发送器被设置在所述耳塞的耳壳部分和耳道型部分中的一者中，所述红外检测器被设置在所述耳塞的所述耳壳部分和所述耳道型部分中的另一者中；以及

在所述红外检测器处检测所述红外光信号的接收的终止，所述红外光信号的所述接收的所述终止指示所述耳塞被插入到所述使用者的所述耳中。

20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括在所述红外检测器处检测从所述耳塞的第二发送器发送的第二红外信号，具有高于设定阈值的强度的所述第二红外信号指示所述耳塞被插入到所述使用者的所述耳中。

21.一对耳塞，包括：

第一耳塞，所述第一耳塞包括被设置在所述第一耳塞的耳壳部分和耳道型部分中的一者中的第一红外光发送器和被设置在所述第一耳塞的所述耳壳部分和所述耳道型部分中的另一者中的第一红外光检测器；

第二耳塞，所述第二耳塞包括被设置在所述第二耳塞的耳壳部分和耳道型部分中的一者中的第二红外光发送器和被设置在所述第二耳塞的所述耳壳部分和所述耳道型部分中的另一者中的第二红外光检测器；和

控制器，所述控制器被配置为：

使所述第一发送器发射具有第一预定调制的信号；

使所述第一检测器仅对表现出所述第一预定调制的信号敏感；

使所述第二发送器发射具有第二预定调制的信号；

使所述第二检测器仅对表现出所述第二预定调制的信号敏感；以及

响应于在所述检测器处未检测到来自所述发送器的信号模式，提供所述耳塞插入到使用者的耳中的指示。

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