CN111294688B - 耳机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耳机装置，包括一本体、一扬声器、一控制组件、一压力传感器以及一触碰传感器。扬声器配置在本体内以划分一前腔室与一后腔室。控制组件配置在后腔室内。压力传感器配置在前腔室内且耦接控制组件，用以感测前腔室中的一压力变化并据以产生一压力感测信号。触碰传感器配置在后腔室内且耦接控制组件，用以感测施加于本体的一第一外力，并据以产生一第一触发感测信号。控制组件根据压力感测信号及第一触发感测信号以自动控制耳机装置的一动作。

Description

耳机装置
技术领域
本发明是有关于一种耳机装置，且特别是有关于一种自动侦测使用状态的耳机装置。
背景技术
现有的无线耳机是采用实体按钮，可透过实体按钮开启或关闭无线耳机，采用实体按钮的缺点在于用户必须手动开关，此造成无线耳机在使用上的麻烦。
现今发展出一种可自动开关的无线耳机，会在无线耳机的外表面安装一触碰传感器，当触碰传感器侦测到皮肤的触碰时，即可判断无线耳机是否配戴于耳朵，并自动开启或关闭。然而，采用单一个触碰传感器的无线耳机具有产生误判的情形，比如说当手指接触到触碰传感器时，触碰传感器会误判无线耳机已配戴于耳朵内。
有鉴于此，如何提供一种提升感测精准度以避免误判使用状态的无线耳机，实为重要课题之一。
发明内容
本发明提供一种耳机装置，透过双重侦测机制，以提升耳机装置的感测精准度，改善误判使用状态的情形。
本发明的耳机装置包括一本体、一扬声器、一控制组件、一压力传感器以及一触碰传感器。扬声器配置在本体内以划分一前腔室与一后腔室。控制组件配置在后腔室内。压力传感器配置在前腔室内且耦接控制组件，用以感测前腔室中的一压力变化并据以产生一压力感测信号。触碰传感器配置在后腔室内且耦接控制组件，用以感测施加于本体的一第一外力，并据以产生一第一触发感测信号。控制组件根据压力感测信号及第一触发感测信号以自动控制耳机装置的一动作。
在本发明的一实施例中，上述的压力传感器透过一软性电路板耦接控制组件，用以将压力感测信号传输至控制组件。
在本发明的一实施例中，上述的触碰传感器还包括一穿戴垫，配置在本体的一第一外表面上且耦接控制组件，当第一外力施加于穿戴垫时，以穿戴垫触发触碰传感器，并传输第一触发感测信号至控制组件。
在本发明的一实施例中，上述的触碰传感器还包括一按压垫，配置在本体的一第二外表面上且耦接控制组件。
在本发明的一实施例中，当压力传感器所感测的压力变化大于一默认值且第一外力触发触碰传感器时，控制组件的一微控制器将按压垫切换为感测状态，压力传感器切换为睡眠状态。
在本发明的一实施例中，当一第二外力施加于按压垫时，以按压垫触发触碰传感器，并传输一第二触发感测信号至控制组件，用以操作耳机装置。
在本发明的一实施例中，当压力传感器所感测的压力变化小于一默认值或触碰传感器未被触发时，控制组件的一微控制器将按压垫切换为睡眠状态，压力传感器切换为感测状态。
在本发明的一实施例中，还包括一密封层，环绕配置在扬声器与本体的一内表面之间，以使前腔室与后腔室互不连通。
在本发明的一实施例中，还包括一隔网，设置于本体的一出音孔且前腔室透过隔网连通外部环境，扬声器的声波适于从前腔室通过隔网与出音孔，外部环境的空气适于从隔网进入前腔室。
在本发明的一实施例中，上述的压力传感器与扬声器之间的间距尺寸至少为1mm。
基于上述，本发明的耳机装置具有压力传感器与触碰传感器，可同时感测前腔室中的压力变化与施加在本体上的第一外力，并将其转换为压力感测信号与第一触发感测信号，控制组件接收并读取压力感测信号与第一触发感测信号。当压力感测信号与第一触发感测信号的其中之一不符合预设条件时，将维持原有状态，当符合默认条件时，控制组件会自动控制耳机装置的动作，以切换至另一状态。本发明透过压力传感器与触碰传感器的双重侦测机制，可提升耳机装置对于环境的感测精准度，改善误判使用状态的情形。
附图说明
图1A是本发明一实施例的耳机装置的平面示意图。
图1B是图1A的耳机装置的组件模块示意图。
图1C是图1A的耳机装置对应于耳朵的立体示意图。
图2是图1A的耳机装置中传感器的侦测状态切换流程图。
其中：
100：耳机装置
110：本体
120：扬声器
130：控制组件
131：微控制器
132：编解码器
140：天线
150：压力传感器
160：触碰传感器
161：穿戴垫
162：按压垫
170：密封层
180：隔网
190：软性电路板
200：耳朵
D：间距
IS：内表面
AR：空气
F1：第一外力
F2：第二外力
FC：前腔室
IW：内壁
RC：后腔室
SH：出音孔
SW：声波
S1～S6：步骤
ES1：第一外表面
ES2：第二外表面
具体实施方式
图1A是本发明一实施例的耳机装置的平面示意图。图1B是图1A的耳机装置的组件模块示意图。图1C是图1A的耳机装置配置于耳朵的立体示意图。图2是图1A的耳机装置中传感器的侦测状态切换流程图。
请参考图1A及图1C，本发明的耳机装置100例如是有线耳机或是无线耳机。有线耳机是透过实体线路连接至外部的电子装置(例如是智能型手机、平板计算机或其它类似装置)。无线耳机适于透过无线传输技术(例如是WIFI、蓝牙或是其它类似技术)而与外部的电子装置相互无线连接。电子装置透过无线传输或有线传输将控制指令与音频数据传输至耳机装置。
请参考图1A及图1C，本发明的耳机装置100以无线耳机为例，且包括一本体110、一扬声器120、一控制组件130、一天线140、一压力传感器150以及一触碰传感器160。
本体110为一配合使用者耳朵200形状的中空壳结构，扬声器120配置在本体110内，以将本体110的内部腔室划分为一前腔室FC与一后腔室RC。控制组件130配置在后腔室RC内且包括一微控制器131以及一编解码器132。微控制器131包括中央处理器、内存、定时/计数器以及输入/输出接口等。编解码器132耦接扬声器120与微控制器131且用以进行数字信号与模拟信号的转换。天线140耦接控制组件130，并用以接收与传递无线信号。进一步而言，天线例如包括单极天线，倒F天线、环圈天线或是其它种类的天线。
于本实施例中，天线140适于接收来自电子装置的数字音频数据，接着数字音频数据从微控制器131传输至编解码器132。编解码器132将接收到的数字音频数据切换为模拟音频信号，并从扬声器120输出声音。
压力传感器150配置在前腔室FC内且耦接控制组件130，压力传感器150用以感测前腔室FC中的一压力变化并据以产生一压力感测信号。参考图1A，其中压力传感器150与扬声器120之间的间距D尺寸至少为1mm，以避免对声音质量造成影响。在其它实施例中，间距D尺寸可依据设计需求如耳机装置100的体积大小而变动。压力传感器150透过一软性电路板190耦接控制组件130，用以将压力感测信号传输至控制组件130的微控制器131以进行信号判读。
触碰传感器160配置在后腔室RC内且耦接控制组件130，用以感测施加于本体110的一第一外力F1，并据以产生一第一触发感测信号。参考图1C，补充而言，第一外力F1例如是将耳机装置100配戴于耳朵200时，耳朵200的内壁IW作用于触碰传感器160的穿戴垫161的外力，触碰传感器160受到第一外力F1的触发后会改变其电容值或电阻值，当电容值或电阻值大于或小于一默认值时，将会触发第一触发感测信号，即可判断无线耳机是否配戴于耳朵。
参考图1A至图1C，耳机装置100包括一密封层170与一隔网180。密封层170环绕配置在扬声器120与本体110的一内表面IS之间，以使前腔室FC与后腔室RC互不连通。其中前腔室FC作为扬声器120共振的音箱，后腔室RC用以装载控制组件130。
隔网180设置于本体110的一出音孔SH且前腔室FC透过隔网180连通外部环境，扬声器120的声波SW适于从前腔室FC通过隔网180与出音孔SH，外部环境的空气AR适于从隔网180进入前腔室FC。补充而言，隔网180具有声阻，可调节声波SW的声音曲线、音频以及音质等特性。
控制组件130的微控制器131根据压力感测信号及第一触发感测信号以自动控制耳机装置100的一动作，例如是启闭耳机装置100的电源、启闭耳机装置100的无线传输功能或其组合，但不限于此。
详细而言，压力传感器150位于隔网180与扬声器120之间。当耳机装置100被配戴于耳朵200时，耳朵200内的空气AR将充入前腔室FC中，使前腔室FC内产生突然的气体压力变化，压力传感器150侦测气体压力变化大于默认值后会传输压力感测信号，同时耳朵200的内壁IW作用于触碰传感器160的穿戴垫161以产生第一外力F1并会传输第一触发感测信号。当上述压力感测信号与第一触发感测信号同时传递至控制组件130时，确保耳机装置100已配戴于耳朵200。透过压力传感器150与触碰传感器160的双重侦测机制，可提升耳机装置100对于使用状态的感测精准度，改善误判的情形。此外，压力传感器150也可根据前腔室FC的气体压力变化，以侦测使用者在爬山时的海拔高度或是位于高楼中的楼层高度。
图2是图1A的耳机装置的切换流程图。
请配合参考图1A至图1C、图2，触碰传感器160包括一穿戴垫161与一按压垫162。穿戴垫161配置在本体110的一第一外表面ES1上且耦接控制组件130的微控制器131，其中穿戴垫161相邻于扬声器120与密封层170。按压垫162配置在本体110的第二外表面ES2上且耦接控制组件130的微控制器131。进一步而言，第一外表面ES1位在本体110的外围而适于接触耳朵200的内壁IW，第二外表面ES2位在本体110的底部而适于朝向耳朵200的开口。
步骤S1，当第一外力F1施加于穿戴垫161时，以穿戴垫161触发触碰传感器160，并传输第一触发感测信号至控制组件130的微控制器131，当压力传感器150所感测的压力变化大于一默认值且第一外力F1触发触碰传感器160时，启动步骤S2，控制组件130将判别耳机装置100已配戴于耳朵200。步骤S3，透过控制组件130的微控制器131将按压垫162切换为感测状态，步骤S4，接着将压力传感器150切换为睡眠状态。步骤S5，自动控制耳机装置100的动作并开始运作。
举例而言，压力传感器150从感测状态切换为睡眠状态后，可将待机所需的电流从300μA降低至2μA，以达到省电的功效。进一步而言，当一第二外力F2例如是手指按压的外力，施加于按压垫162时，以按压垫162触发触碰传感器160，并传输一第二触发感测信号至控制组件130的微控制器131，用以操作耳机装置100。
补充而言，按压垫162例如可以用以切换耳机装置100的音量高低、接听电话、选择下一首曲目或是切换听音乐与通话模式等功能。
参考图2，步骤S1，当压力传感器150所感测的压力变化小于一默认值或触碰传感器160未被穿戴垫161所触发时，将切换至步骤S6，判别耳机装置100未配戴于使用者的耳朵200，控制组件130将按压垫162切换为睡眠状态。举例而言，触碰传感器160的按压垫162从感测状态切换为睡眠状态后，其待机所需的电流从150μA降低至2μA，且压力传感器150维持在感测状态。步骤S1的判断方式，可确保在耳机装置100配戴于用户的耳朵200后，按压垫162才可以进行操作，避免耳机装置100在静置状态下被误触，并可以达到省电的功效。
举例而言，压力传感器150维持在感测状态，其待机所需的电流为300μA，由于触碰传感器160的穿戴垫161需实时侦测第一外力F1，故会维持在感测状态，穿戴垫161所需的待机电流为15μA。
举例而言，当使用者的手指误触触碰传感器160的穿戴垫161时，第一外力F1施加于触碰传感器160的穿戴垫161以触发第一触发感测信号并传输至控制组件130。同时，本体110的前腔FC并无突然增加的空气AR进入，使得压力传感器150所感测的压力变化小于默认值，而没有触发压力感测信号，在此情形下，控制组件130判定耳机装置100未配戴于使用者的耳朵200。
又或者，用户的抓取位置靠近耳机装置100的出音孔SH，则外部的空气AR会从出音孔SH灌入本体110的前腔FC，使得压力传感器150所感测的压力变化大于默认值，而触发压力感测信号并传输至控制组件130，但触碰传感器160的穿戴垫161并未感测到第一外力F1。在此情形下，控制组件130仍会判定耳机装置100未配戴于使用者的耳朵200。
由于，本发明的耳机装置100需要同时触发压力感测信号与第一触发感测信号，方可让控制组件130判定耳机装置100已配戴于耳朵200，可避免人为或环境因素的干扰而误判耳机装置100的使用状态。
综上所述，本发明的耳机装置具有压力传感器与触碰传感器，可同时感测前腔室中的压力变化与施加在本体上的第一外力，并将其转换为压力感测信号与第一触发感测信号，控制组件接收并读取压力感测信号与第一触发感测信号，当符合默认条件时，控制组件会自动控制耳机装置的动作。当压力感测信号与第一触发感测信号的其中之一不符合预设条件时，将维持原有状态。本发明透过压力传感器与触碰传感器的双重侦测机制，可提升耳机装置对于环境的感测精准度，改善误判使用状态的情形。
进一步而言，本发明的耳机装置透过压力传感器与触碰传感器判断耳机装置的配戴与否，而自动切换传感器的侦测状态，达到省电的功效。举例而言，当耳机装置处于静置状态时，触碰传感器的穿戴垫的待机电流为15μA，触碰传感器的按压垫为睡眠状态，其待机电流为2μA，压力传感器为感测状态，其待机电流为300μA，因此耳机装置的总耗电量为317μA。当耳机装置配戴于耳朵时，触碰传感器的按压垫切换为感测状态，其待机电流为150μA，压力传感器切换为睡眠状态，其待机电流为2μA，触碰传感器的穿戴垫的待机电流为15μA，因此耳机装置的总耗电量为167μA。故本发明的耳机装置能达到减少能耗的功效。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种耳机装置，包括：
一本体；
一扬声器，配置在所述本体内以划分一前腔室与一后腔室；
一控制组件，配置在所述后腔室内；
一压力传感器，配置在所述前腔室内且耦接所述控制组件，用以感测所述前腔室中的一压力变化，并据以产生一压力感测信号；以及，
一触碰传感器，配置在所述后腔室内且耦接所述控制组件，其中，所述触碰传感器包括配置在所述本体的一第一外表面上的一穿戴垫以及配置在所述本体的一第二外表面上的一按压垫，所述穿戴垫用以感测施加于所述本体的一第一外力，并据以产生一第一触发感测信号；
其中，所述控制组件根据所述压力感测信号及所述第一触发感测信号以判断所述耳机装置已被配戴后，所述控制组件的一微控制器将所述按压垫切换为感测状态，所述压力传感器切换为睡眠状态；当所述压力传感器所感测的所述压力变化小于一默认值或所述触碰传感器未被触发时，所述控制组件的一微控制器将所述按压垫切换为睡眠状态，所述压力传感器切换为感测状态。
2.根据权利要求1所述的耳机装置，其特征在于，所述压力传感器透过一软性电路板耦接所述控制组件，用以将所述压力感测信号传输至所述控制组件。
3.根据权利要求1所述的耳机装置，其特征在于，所述穿戴垫耦接所述控制组件，当所述第一外力施加于所述穿戴垫时，以所述穿戴垫触发所述触碰传感器，并传输所述第一触发感测信号至所述控制组件。
4.根据权利要求1所述的耳机装置，其特征在于，所述按压垫耦接所述控制组件。
5.根据权利要求4所述的耳机装置，其特征在于，当所述压力传感器所感测的所述压力变化大于一默认值且所述第一外力触发所述触碰传感器时，则判断所述耳机装置已被配戴。
6.根据权利要求5所述的耳机装置，其特征在于，当一第二外力施加于所述按压垫时，以所述按压垫触发所述触碰传感器，并传输一第二触发感测信号至所述控制组件，用以操作所述耳机装置。
7.根据权利要求4所述的耳机装置，其特征在于，当所述压力传感器所感测的所述压力变化小于一默认值或所述触碰传感器未被触发时，则判断所述耳机装置未被配戴。
8.根据权利要求1所述的耳机装置，其特征在于，还包括一密封层，环绕配置在所述扬声器与所述本体的一内表面之间，以使所述前腔室与所述后腔室互不连通。
9.根据权利要求1所述的耳机装置，其特征在于，还包括一隔网，设置于所述本体的一出音孔且所述前腔室透过所述隔网连通外部环境，所述扬声器的声波适于从所述前腔室通过所述隔网与所述出音孔，所述外部环境的空气适于从所述隔网进入所述前腔室。
10.根据权利要求1所述的耳机装置，其特征在于，所述压力传感器与所述扬声器之间的间距尺寸至少为1mm。
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