CN111245995A - 麦克风组件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种麦克风组件及电子设备，所述麦克风组件包括：麦克风主体和超声波收发装置，超声波收发装置设于所述麦克风主体，所述超声波收发装置用于响应激励信号发射第一超声波，并接收第二超声波，所述第二超声波为所述第一超声波遇到障碍物时所反射的超声波。通过将超声波收发装置设于麦克风主体，超声波收发装置发射和接收的超声波通过电子设备声波传播通道进行传播，实现了通过超声波进行接近检测，并且避免了需要在电子设备上专门设置接近传感器安装区域而导致的电子设备屏占比低的问题，提高了电子设备的屏占比。

Description

麦克风组件及电子设备

技术领域

本公开涉及电子设备技术领域，具体而言，涉及一种麦克风组件及电子设备。

背景技术

随着技术的发展和进步，人们对电子设备的屏占比的要求越来越高。而在电子设备中为了实现接近检测，往往需要在电子设备上设置接近传感器。目前常用的接近传感器为红外线传感器，为了安装红外线传感器，往往需要在电子设备上设置安装红外线传感器的位置，会导致电子设备显示一侧存在黑边或者“刘海区”等，不利于电子设备屏占比的提高。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种麦克风组件及电子设备，进而至少在一定程度上克服由于需要在电子设备上设置红外接近传感器，而导致的电子设备屏占比低的问题。

根据本公开的一个方面，提供一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：

麦克风主体，用于受话或者发声；

超声波收发装置，设于所述麦克风主体，所述超声波收发装置用于响应激励信号发射第一超声波，并接收第二超声波，进而确定障碍物和麦克风组件的距离，所述第二超声波为所述第一超声波遇到障碍物时所反射的超声波。

根据本公开的另一个方面，提供一种电子设备，包括上述的麦克风组件。

本公开实施例提供的麦克风组件，通过将超声波收发装置设于麦克风主体，超声波收发装置发射和接收的超声波通过电子设备声波传播通道进行传播，实现了通过超声波进行接近检测，并且避免了需要在电子设备上专门设置接近传感器安装区域而导致的电子设备屏占比低的问题，提高了电子设备的屏占比。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开示例性实施方式提供的一种麦克风组件的结构示意图。

图2为本公开示例性实施方式提供的另一种麦克风组件的结构示意图。

图3为本公开示例性实施方式提供的一种麦克风组件的控制示意图。

图4为本公开示例性实施方式提供的一种电子设备的示意图。

图5为本公开示例性实施方式提供的一种电子设备的局部示意图。

图6为本公开示例性实施方式提供的另一种电子设备的局部示意图。

图中：

100、麦克风组件；110、麦克风主体；111、过孔；130、超声波收发装置；131、驱动电极；132、压电层；133、接收电极；134、电源信号过孔；135、激励信号过孔；136、输出信号过孔；137、备用过孔；150、语音唤醒单元；210、控制器；230、应用处理器；10、显示屏；11、显示区域；12、非显示区；20、边框；30、主板；40、电池；50、后盖。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

电子设备上需要接近传感器，以在通话时判断屏幕是否靠近耳朵，当检测到电子设备靠近耳朵时，关闭电子设备屏幕，从而达到节省功耗和防误触的目的；在检测到电子设备远离耳朵时，则自动打开电子设备屏幕，方便用户进一步操作。

本示例实施方式中首先提供了一种麦克风组件100，如图1所示，麦克风组件100包括麦克风主体110和超声波收发装置130，麦克风主体110用于受话或者发声。超声波收发装置130设于麦克风主体110，超声波收发装置130用于响应激励信号发射第一超声波，并接收第二超声波，进而确定障碍物和麦克风组件的距离，第二超声波为第一超声波遇到障碍物时所反射的超声波。

本公开实施例提供的麦克风组件100，通过将超声波收发装置130设于麦克风主体110，超声波收发装置130发射和接收的超声波通过电子设备声波传播通道进行传播，实现了通过超声波进行接近检测，并且避免了需要在电子设备上专门设置接近传感器安装区域而导致的电子设备屏占比低的问题，提高了电子设备的屏占比。

超声波收发装置130响应激励信号向预设方向发射超声波信号，超声波信号在传播过程中遇到障碍物被反射回到超声波收发装置130，反射的超声波信号通过滤波、成型等处理，能够测得障碍物的距离，因此本公开实施例提供的麦克风组件100可以作为接近传感器使用。比如，在通话过程中，麦克风组件100中的超声波收发装置130，发射第一超声波，第一超声波在传播至用户头部时被反射形成第二超声波，第二超声波被传输至超声波收发装置中，超声波收发装置将第二超声波转换为电信号。通过超声波收发装置发射第一超声波与接收第二超声波的时间，能够确定手机和用户的距离，进而控制手机屏幕锁屏或者工作。

超声波收发装置130可以嵌于麦克风主体110，也即是超声波收发装置130封装于麦克风主体110，为了实现超声波收发装置130的信号传输，麦克风主体110上设置有多个过孔111，多个过孔111用于传输超声波收发装置130的信号。比如，如图2所示，麦克风主体110上可以设置有电源信号过孔134、激励信号过孔135和输出信号过孔136等，麦克风主体上还可以设置备用过孔137。

需要说明的是，麦克风主体110可以是由绝缘材料制作而成，比如塑料或者橡胶等。麦克风主体110上设置有封装超声波收发装置130的凹槽，在制作时，在该凹槽中形成超声波收发装置130后，通过封装胶进行封装。设置于麦克风主体110上的过孔为填充有导电材料的通孔，其用于向超声波收发装置130输入信号以及输出超声波收发装置130输出的信号。

超声波收发装置130可以包括微机电系统(MEMS，Micro-Electro MechanicalSystem)，微机电系统嵌于麦克风主体110，微机电系统用于响应激励信号发射第一超声波、接收第二超声波并将第二超声波转换为电信号输出。

在此基础上，麦克风主体110上设置有电源信号过孔134、激励信号过孔135和输出信号过孔136，电源信号过孔134和微机电系统的电源端连接，激励信号过孔135和微机电系统的激励信号端连接，输出信号过孔136和微机电组件的输出端连接。

为了增加超声波收发装置130发射的超声波的强度，以及使超声波收发装置130发射的超声波成型，超声波收发装置130包括多个微机电系统，多个微机电系统阵列式分布，并且被配置于能够向预设方向发射超声波，以增强预设方向的超声波强度。通过阵列式分布的微机电系统能够实现超声波波束成形，有利于增加接近传感器的可靠性。

微机电系统包括超声波传感器，超声波传感器形成于麦克风主体110；超声波传感器包括驱动电极131、压电层132和接收电极133，驱动电极131形成于麦克风主体110，压电层132形成于驱动电极131，接收电极133形成于压电层132远离驱动电极131的一侧，驱动电极131接收激励信号，超声波传感器发射第一超声波，第二超声波传输至接收电极133，超声波传感器输出电信号。

当对驱动电极131和接收电极133加载驱动电压时，压电层132受到电压激发产生逆压电效应，向外发射第一超声波。该第一超声波接触障碍物后，被障碍物反射回第二超声波。此时，对驱动电极131加载固定电压，则压电层132可将第二超声波转换成电压信号。

其中，超声波传感器还可以包括衬底，衬底设置于麦克风主体110和驱动电极131之间。衬底可以是硅片等材料，当然在实际应用中，也可以将麦克风主体110作为衬底，在麦克风主体110上形成超声波传感器。

麦克风主体110可以包括底座和受话器等，超声波收发装置130设于底座。底座的材料可以是绝缘材料。在底座上设置有容纳超声波收发装置130的容置腔。

在制作时，可以形成具有容置腔的底座，在底座上形成驱动电极131，在驱动电极131上形成压电层132，在压电层132上形成接收电极133，之后将容置腔通过封装胶封装。

当麦克风组件100包括多个阵列式分布的超声波传感器时，麦克风主体110上可以形成有阵列式分布的多个容置腔，多个容置腔可以是在超声波传感器形成之前形成于麦克风主体110上，也可以是在形成超声波传感器的同时形成于麦克风主体110。

其中，驱动电极131和接收电极133的材料为导电材料，比如，驱动电极131的材料可以是铝、铜或者银等材料，接收电极133的材料可以是铝、铜或者银等材料。压电层132的材料可以是压电材料，比如，氮化铝、聚偏氟乙烯、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛以及铁晶体管铌酸锂、钽酸锂等。

在形成驱动电极131、压电层132和接收电极133时，可以采用刻蚀、蒸镀、溅射或者沉积等工艺。

进一步的，如图3所示，本公开实施例提供的麦克风组件100还可以包括控制器210，控制器210和超声波收发装置130连接，控制器210向超声波收发装置130发送激励信号，并接收超声波收发装置130响应第二超声波信号而输出的电信号，控制器210根据超声波收发装置130发射第一超声波和接收第二超声波的时间差确定障碍物和超声波收发装置130的距离。

其中，控制器210可以是DSP(数字信号处理器)，比如，低功耗数字处理器。该低功耗数字处理器还可以连接语音唤醒单元150，语音唤醒单元150用于执行电子设备的语音唤醒功能，通过超声波收发装置130和语音唤醒单元150共用控制器210，能够节省电子设备的空间并且降低电子设备的功耗。数字信号处理器还连接电子设备的应用处理器230。

本公开实施例提供的麦克风组件100具有超声波接近检测功能，以及通话时受话和发声功能。接近检测功能和通话功能可以同时执行或者不同时执行。

本公开实施例提供的麦克风组件100，通过将超声波收发装置130设于麦克风主体110，超声波收发装置130发射和接收的超声波通过电子设备声波传播通道进行传播，实现了通过超声波进行接近检测，并且避免了需要在电子设备上专门设置接近传感器安装区域而导致的电子设备屏占比低的问题，提高了电子设备的屏占比。并且能够降低电子设备的成本和功耗。

本公开实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括上述的麦克风组件100。

进一步的，如图4所示，本公开实施例提供的电子设备还包括显示屏10、边框20、主板30、电池40以及后盖50。其中，显示屏10安装在边框20上，以形成电子设备的显示面，显示屏10作为电子设备的前壳。后盖50通过双面胶粘贴在边框上，显示屏10、边框20与后盖50形成一收容空间，用于容纳电子设备的其他电子元件或功能模块。同时，显示屏10形成电子设备的显示面，用于显示图像、文本等信息。显示屏10可以为液晶显示屏(Liquid CrystalDisplay，LCD)或有机发光二极管显示屏(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)等类型的显示屏。

显示屏10上可以设置有玻璃盖板。其中，玻璃盖板可以覆盖显示屏10，以对显示屏10进行保护，防止显示屏10被刮伤或者被水损坏。

显示屏10可以包括显示区域11以及非显示区域12。其中，显示区域11执行显示屏10的显示功能，用于显示图像、文本等信息。非显示区域12不显示信息。非显示区域12可以用于设置摄像头、受话器、接近传感器等功能模块。在一些实施例中，非显示区域12可以包括位于显示区域11上部和下部的至少一个区域。

显示屏10可以为全面屏。此时，显示屏10可以全屏显示信息，从而电子设备具有较大的屏占比。显示屏10只包括显示区域11，而不包括非显示区域。此时，电子设备中的摄像头、接近传感器等功能模块可以隐藏在显示屏10下方，而电子设备的指纹识别模组可以设置在电子设备的背面。

边框20可以为中空的框体结构。其中，边框20的材质可以包括金属或塑胶。主板30安装在上述收容空间内部。例如，主板30可以安装在边框20上，并随边框20一同收容在上述收容空间中。主板30上设置有接地点，以实现主板30的接地。主板30上可以集成有马达、麦克风、扬声器、受话器、耳机接口、通用串行总线接口(USB接口)、摄像头、接近传感器、环境光传感器、陀螺仪以及处理器等功能模块中的一个或多个。同时，显示屏10可以电连接至主板30。

主板30上设置有显示控制电路。显示控制电路向显示屏10输出电信号，以控制显示屏10显示信息。

电池40安装在上述收容空间内部。例如，电池40可以安装在边框20上，并随边框20一同收容在上述收容空间中。电池40可以电连接至主板30，以实现电池40为电子设备供电。其中，主板30上可以设置有电源管理电路。电源管理电路用于将电池40提供的电压分配到电子设备中的各个电子元件。

后盖50用于形成电子设备的外部轮廓。后盖50可以一体成型。在后盖50的成型过程中，可以在后盖50上形成后置摄像头孔、指纹识别模组安装孔等结构。

如图5所示，电子设备上设置有声波通孔14，麦克风组件100设于声波通孔14的侧部，超声波收发装置130发射的超声波能够通过声波通孔14。示例的，声波通孔14可以设于电子设备的顶部，电子设备显示出光侧，麦克风组件100设于电子设备的显示屏下。通过将麦克风组件100设于声波通孔14侧部，避免了需要提供专门的区域放置接近传感器，能够增加电子设备的屏占比，有利于全面屏设计。

如图6所示，控制器210可以设置于主板30，超声波收发装置130可以主板、边框或者后盖等部位。麦克风组件100的声波通道和焊盘位于主板的同侧，因此需要在电路板上开孔，麦克风组件100的焊盘和电路板上的开孔对应。麦克风主体110上的焊盘用于连接麦克风主体110上的过孔。

进一步的，本公开实施例提供的电子设备还包括红外接近传感器、加速度传感器和陀螺仪，红外接近传感器设于电子设备的显示屏下，当显示屏在显示状态时超声波收发装置130工作，当显示屏在黑屏状态下红外接近传感器工作。陀螺仪和加速度传感器用于检测电子设备当前的状态，超声波收发装置130根据电子设备的状态发射超声波。

麦克风组件100可以作为接近传感器与电子设备的加速度传感器和陀螺仪结合起来使用，使用加速度传感器和陀螺仪来判断用户是否存在接听电话的手势，使用麦克风组件100来判定接近距离，从而增加系统的鲁棒性，减少误判的概率；

在正常接电话，电子设备已经灭屏以后，可以将麦克风组件100的超声波发射功能关闭，只通过麦克风组件100判断手机是否仍然处于竖直状态(竖直则手机仍然靠近耳朵)，此时麦克风组件100可作为正常的降噪MIC使用，当麦克风组件100判断用户手势处理离开状态时，则再打开麦克风组件100的超声波接近功能，判断远离。通过此种方式，则本公开实施例提供的麦克风组件100既可以做接近使用，又可以做降噪MIC使用，两者互不干扰。

为了增加麦克风组件100作为接近传感器的可靠性，可考虑与屏下红外接近传感器进行结合，使用超声波进行判断手机从远离到靠近耳朵状态，判断接近后，息屏后，打开屏下红外接近传感器，此两种方式结合，可以避免单纯屏下红外在亮屏时使用造成的屏幕闪点问题。

本公开实施例提供的电子设备，通过将超声波收发装置130设于麦克风主体110，超声波收发装置130发射和接收的超声波通过电子设备声波传播通道进行传播，实现了通过超声波进行接近检测，并且避免了需要在电子设备上专门设置接近传感器安装区域而导致的电子设备屏占比低的问题，提高了电子设备的屏占比。并且能够降低电子设备的成本和功耗。

本公开实施例提供的电子设备可以是手机、平板电脑、车载电脑、可穿戴设备和电子阅读器等终端设备。该电子设备通过设置于麦克风上的超声波收发装置进行接近检测。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (15)

1.一种麦克风组件，其特征在于，所述麦克风组件包括：

麦克风主体，用于受话或者发声；

超声波收发装置，设于所述麦克风主体，所述超声波收发装置用于响应激励信号发射第一超声波，并接收第二超声波，进而确定障碍物和麦克风组件的距离，所述第二超声波为所述第一超声波遇到障碍物时所反射的超声波。

2.如权利要求1所述的麦克风组件，其特征在于，所述超声波收发装置嵌于所述麦克风主体，所述麦克风主体上设置有多个过孔，所述多个过孔用于向所述超声波收发装置输入信号。

3.如权利要求2所述的麦克风组件，其特征在于，所述超声波收发装置包括：

微机电系统，所述微机电系统嵌于所述麦克风主体，所述微机电系统用于响应激励信号发射所述第一超声波、接收所述第二超声波并将所述第二超声波转换为电信号输出。

4.如权利要求3所述的麦克风组件，其特征在于，所述麦克风主体上设置有电源过孔、激励信号过孔和输出信号过孔，所述电源过孔和所述微机电系统的电源端连接，所述激励信号过孔和所述微机电系统的激励信号端连接，所述输出信号过孔和所述微机电系统的输出端连接。

5.如权利要求3所述的麦克风组件，其特征在于，所述超声波收发装置包括多个所述微机电系统，多个所述微机电系统阵列式分布，并且被配置于能够向预设方向发射超声波，以增强预设方向的超声波强度。

6.如权利要求3所述的麦克风组件，其特征在于，所述微机电系统包括：

超声波传感器，所述超声波传感器形成于所述麦克风主体；

所述超声波传感器包括驱动电极、压电层和接收电极，所述驱动电极形成于所述麦克风主体，所述压电层形成于所述驱动电极，所述接收电极形成于所述所述压电层远离所述驱动电极的一侧，所述驱动电极接收所述激励信号，所述超声波传感器发射所述第一超声波，所述第二超声波传输至所述接收电极，所述超声波传感器输出电信号。

7.如权利要求6所述的麦克风组件，其特征在于，所述超声波传感器还包括：

衬底，所述衬底形成于所述麦克风主体和所述驱动电极之间。

8.如权利要求6所述的麦克风组件，其特征在于，所述麦克风主体上设置有安装凹槽，所述微机电系统设置于所述安装凹槽，并通过封装胶封装。

9.如权利要求1所述的麦克风组件，其特征在于，所述麦克风组件还包括：

控制器，所述控制器和所述超声波收发装置连接，所述控制器向所述超声波收发装置发送所述激励信号，并接收所述超声波收发装置响应所述第二超声波而输出的电信号，所述控制器根据所述超声波收发装置发射第一超声波和接收第二超声波的时间差确定障碍物和超声波收发装置的距离。

10.如权利要求9所述的麦克风组件，其特征在于，所述麦克风组件还包括：

语音唤醒单元，所述语音唤醒单元和所述控制器连接，所述语音唤醒单元用于接收唤醒语音信号。

11.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-10任一所述的麦克风组件。

12.如权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备上设置有声波通孔，所述麦克风组件设于所述声波通孔的侧部，所述超声波收发装置发射的超声波能够通过所述声波通孔。

13.如权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述声波通孔设于电子设备显示出光侧，所述麦克风组件设于所述电子设备的显示屏下。

14.如权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括：

红外接近传感器，所述红外接近传感器设于所述电子设备的显示屏下，当所述显示屏在显示状态时所述超声波收发装置工作，当所述显示屏在黑屏状态下所述红外接近传感器工作。

15.如权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备，还包括：

加速度传感器；

陀螺仪，所述陀螺仪和所述加速度传感器用于检测电子设备当前的状态，所述超声波收发装置根据所述电子设备的状态发射超声波。

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