CN111556394B - 耳机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种耳机，属于耳机技术领域，该耳机包括：入耳部，所述入耳部的表面设置有出声孔；位于所述入耳部的超声波发射装置和超声波接收装置，所述超声波发射装置发射的超声波信号通过所述出声孔射出，所述超声波信号经反射后被所述超声波接收装置接收；其中，所述超声波接收装置接收的超声波信号用于获取耳形信息。本申请实施例能够解决现有技术中耳机存在不能识别用户、保密性低的问题。

Description

耳机

技术领域

本申请实施例涉及耳机技术领域，具体涉及一种耳机。

背景技术

随着技术的发展，穿戴设备越来越受用户欢迎。耳机技术日渐成熟，具有体积小、便捷和音质好等优点，备受用户的喜爱。

用户在使用耳机时，因耳机的体积小，往往很容易丢失。丢失的耳机被别人捡到后可以随意使用，不能识别用户。以及，使用过程中往往有临时摘下后重新佩戴的情况，其他人佩戴该耳机后能够听到用户的隐私。在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有耳机存在不能识别用户、保密性低的问题。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种耳机，以解决现有耳机不能识别用户、保密性低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种耳机，该耳机包括：

入耳部，所述入耳部的表面设置有出声孔；

位于所述入耳部的超声波发射装置和超声波接收装置，所述超声波发射装置发射的超声波信号通过所述出声孔射出，所述超声波信号经反射后被所述超声波接收装置接收；

其中，所述超声波接收装置接收的超声波信号用于获取耳形信息。

在本申请实施例中，通过超声波接收装置接收反射的超声波用于识别耳形信息，从而能够达到识别用户身份的目的，以解决现有耳机不能识别用户、保密性低的问题。

附图说明

图1是根据本申请的一个实施例的耳机的结构示意图。

图2是根据本申请的一个实施例的麦克风的剖视图。

图3是根据本申请的一个实施例的麦克风的电气连接图。

附图标记说明：

1：入耳部，11：出声孔，12：凹槽结构，2：麦克风，21：隔挡壁，22：振膜，23：线圈，24：磁铁。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据对象在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的耳机进行详细地说明。

根据本公开的一个实施例，提供了一种耳机，如图1所示，该耳机包括：入耳部1，所述入耳部的表面设置有出声孔11；

位于所述入耳部1的超声波发射装置和超声波接收装置，所述超声波发射装置发射的超声波信号通过所述出声孔11射出，所述超声波信号经反射后被所述超声波接收装置接收；

其中，所述超声波接收装置接收的超声波信号用于获取耳形信息。

用户使用耳机的过程中，需要将耳机移向耳朵。在耳机靠近耳朵到设定距离时，超声波发射装置发射超声波信号，超声波信号到达耳朵后会形成反射，反射回的超声波信号被超声波接收装置接收到，并通过该接收到的超声波信号获取耳形信息。根据获取的耳形信息能够获取用户的身份信息。当用户身份通过验证时则耳机工作，用户身份验证不通过时则耳机不工作。

在一个实施例中，该耳机还包括处理器，所述处理器根据超声波接收装置接收到的超声波信号获取耳形信息，根据所述耳形信息确定用户身份信息。

处理器将获取的耳形信息与预存耳形进行对比，根据匹配度是否达到阈值，能够判断出该用户是否为预设用户。在匹配度等于或高于阈值的情况下，判断得到的耳形为预设用户的耳形，开启耳机正常使用，反之则关闭耳机。用户的预存耳形可以通过该耳机采集并进行存储。

超声波接收装置接收到超声波信号并转化为转换为电信号。通过对转化后的电信号进行处理分析，能够得到超声波接收装置与耳朵的不同位置间的距离，进而能够采集到耳形信息。预存用户的耳形信息，将预存的信息与采集到的信息比较以确定使用者是否为用户，信息匹配则正常使用，信息不匹配则关闭耳机以及与耳机连接的终端间的信息连接。

在一些实施例中，该耳机还包括信息发送装置，所述模块发送所述耳形信息到处理器。

在该实施例中，可以是处理器设置于耳机，也可以是处理器设置于与耳机连接的终端。发送装置用于将耳形信息发送至处理器，该耳形信息用于与预存耳形进行比对，或作为预存耳形保存。发送装置将耳形信息发送出去，使比对的过程在别的终端中进行，减少了耳机本身的负荷。该发送装置可以为蓝牙模块或其他无线传输模块。

在一些实施例中，所述超声波发射装置为扬声器模组。扬声器模组为耳机自身的发声模组，通过扬声器模组发射超声波信号，能够在耳机原有的发声功能的基础上进行超声波信号发射，并且不需要增设其他新的装置用于发射超声波信号，从而减少耳机中的部件。

在一些实施例中，如图2所示，所述超声波接收装置包括麦克风2，所述麦克风2包括：隔挡壁21、振膜22、线圈23和磁铁24，所述隔挡壁21围绕所述振膜22设置，所述线圈23与所述振膜22连接，所述磁铁24围绕所述线圈23设置，所述隔挡壁21与所述线圈23分别位于所述振膜22的相背的两侧。麦克风2是通过振膜22接收声音信号，隔挡壁21围绕振膜22设置能够在振膜22接收到反射回来的超声波信号时，减少接收到麦克风2正对方向以外其他方向的超声波信号。这样能够保障麦克风2只接收耳朵的局部反射回的超声波信号，更容易得出耳形信息。振膜22接收到超声波信号后发生振动，带动线圈23振动，线圈23在围绕着线圈23的磁铁24内振动产生电流信号，通过处理该电流信号得到耳形。为了更好地接收到超声波信号，麦克风2设置为朝向与扬声器模组发出的超声波信号方向相同的一侧，更容易接收到反射回的超声波信号。另外，麦克风2为微型麦克风，微型麦克风的体积小，更容易设置在耳机上，从而接收到耳形数据。

在该实施例中，隔挡壁21提高了麦克风2接收耳朵反射回的超声波信号的精确度，提高了对耳形信息采集的精确度。线圈23与振膜22连接结构中，可以通过预留线圈23的部分结构与振膜22连接；也可以通过增加连接件将线圈23与振膜22连接固定，且使线圈23被磁铁24围绕起来。

在一些实施例中，还可以是，所述超声波接收装置包括多个MEMS麦克风。MEMS麦克风更加精密，能够在精确接收耳朵反射回来的超声波信号，并且不会因设置多个麦克风而影响耳机的体积和形状，保障耳机原有的实用性。

在一些实施例中，所述隔挡壁21为筒形壁，所述隔挡壁21与所述振膜22之间的夹角为45°-90°。筒形壁限定了振膜22接收超声波信号的范围，使振膜22只能接收到辐射至筒形壁内的超声波信号。超声波信号从筒形壁的远离振膜22的一侧进入，经过筒形壁内部空间传递到振膜22，从而使振膜22振动，最终被麦克风2转换为电信号。筒形壁能够更容易接收到正对麦克风2的耳朵区域反射回来的超声波信号，从而精确地捕捉耳形信息。

隔挡壁21的角度决定了远离麦克风2的一侧能够接收到超声波信号的范围，隔挡壁21与振膜22间的夹角越小，则麦克风2能接收到用户耳朵的更大范围反射回的超声波信号。该夹角过大时，一个麦克风2就会接收到过大范围，这样的情况下，相邻的麦克风2会接收到相同或有重合的范围反射回的超声波信号，会对采集耳形的信息造成干扰。

在该实施例中，将隔挡壁21与振膜22之间的夹角设置为45°-90°的范围内，能够更有效地接收耳朵反射回的超声波信号且不会干扰信息采集。

当该夹角为90°时，隔挡壁21为直筒形。直筒形的隔挡壁21能够使麦克风2接收到的超声波信号为该麦克风2正对的耳形所反射回来的超声波信号。

在一些实施例中，所述超声波接收装置包括多个所述麦克风2，相邻的所述隔挡壁21的远离所述振膜22的一侧相互接触。多个麦克风2排列在入耳部，以使相邻麦克风2上的隔挡壁21相互接触，这样能够避免部分反射回来的超声波信号没有被接收到，保障麦克风2采集到的超声波信号能够得出更完整的耳形的数据。

在该实施例中，相邻的隔挡壁21的远离麦克风2的一侧相互接触，能够减少相邻的麦克风2间的间隙，以采集到的更完整的耳形信息。

在一些实施例中，所述隔挡壁21的远离所述振膜22的一侧为矩形开口。隔挡壁21的远离振膜22的一侧为矩形开口的情况下，相邻的麦克风2可以更紧密的接触，最大化减小相邻的麦克风2间的间隙。另外，在隔挡壁21的远离麦克风2的一侧为圆形的情况下，隔挡壁21能够更准确接收麦克风2正对方向的耳形反射回来的超声波信号。

在一些实施例中，如图1所示，所述出声孔11设置于所述入耳部1表面的中心区域，所述超声波发射装置与所述出声孔11正对设置。所述超声波发射装置与所述出声孔11正对能够使超声波信号准确地从出声孔11发射出去。

在一个实施例中，所述超声波接收装置围绕所述出声孔11设置。超声波发射装置发出的超声波信号从所述出声孔11射向耳朵，超声波信号经用户耳朵反射，反射回来的超声波信号以出声孔11为中心向外分布。围绕出声孔11设置的超声波接收装置能够接收到更完整的用户耳朵反射回的超声波信号，以采集到完整的耳形信息。

在一些实施例中，超声波接收装置设置于入耳部1的外表面，超声波接收装置在入耳部1的外表面更容易接收到完整的耳朵反射回来的超声波信号，从而获取更完整的耳形信息。

在一些实施例中，在所述入耳部1设有凹槽结构12，所述凹槽结构12围绕出声孔11设置，所述超声波接收装置设置于所述凹槽结构12。

在该实施例中，设置超声波接收装置时，只需要将超声波接收装置嵌入凹槽结构12即可。凹槽结构12围绕出声孔11设置能够准确地接收到从出声孔11射出后并反射回来的超声波信号。

在一些例子中，超声波接收装置为麦克风2，可以是每个麦克风2对应一个单独的凹槽结构12，也可以是多个麦克风2设置在一个凹槽结构12中。

凹槽结构12的开口朝向可以与出声孔11相同的方向，以更容易将麦克风2设置为与出声孔11朝向相同的方向。

在一些实施例中，还包括防尘网，所述防尘网覆盖所述超声波接收装置。防尘网将超声波接收装置覆盖，这样能够减少外部空气中灰尘对超声波接收装置造成污染，进而避免超声波接收装置失效造成的耳机接收超声波信号的功能故障。

在一些实施例中，通过该耳机识别用户身份的步骤包括：

获取耳朵反射的超声波信号；

根据所述超声波信号，确定耳形信息；

将所述耳形信息与预存耳形信息对比，获取用户身份信息。

在该实施例中，用户使用耳机的过程中需要拿起耳机移向耳朵。耳机接近耳朵到预定的范围内，耳机向耳朵发射超声波信号，发射的超声波信号经过耳朵反射并被耳机接收。接收到反射的超声波信号后，对超声波信号处理得到耳形信息。将该耳形信息与预存耳形比对，从而获取用户身份信息，预存耳形信息为用户录入的耳形。比对过程中，耳形信息与预存耳形信息的匹配度等于或高于阈值，则识别该耳形信息为用户的耳形信息，用户身份信息正确开启耳机保持工作；反之，耳形信息与预存耳形信息的匹配度低于阈值，则识别该耳形信息不是用户的耳形信息，用户身份信息错误，耳机停止工作。

用户在初次使用耳机时，需要录入预存耳形。录入预存耳形的过程包括：

通过与耳机连接的终端设置为进行耳形录入，拿起耳机接近用户耳朵，耳机向耳朵发射超声波信号；耳机接收耳朵反射的超声波信号；将耳机接收到的超声波信号处理并得到预存耳形信息；将预存耳形信息发送至终端保存。保存的预存耳形信息用于耳机身份识别。

在一些实施例中，将耳形信息与预存耳形信息比对后，在匹配度等于或高于阈值的情况下，保存所述耳形信息作为预存耳形信息。保存为预存耳形后，为耳机提供更多身份识别的对比例，从而提高耳机身份识别的效率。

在一个实施例中，如图3所示，多个麦克风2连接了用于转换信号的电气模组，耳机还包括模拟信号放大模块、模拟信号转数字信号模块以及蓝牙模块。其中，在通过处理器对信号进行处理前，还需要经过模拟信号放大模块与模拟信号转数字信号模块处理。模拟信号放大模块与多个麦克风2连接，以将麦克风2转换出的电信号放大。模拟信号转数字信号模块与模拟信号放大模块连接，以将放大后的信号转为数字信号。处理器对数字信号进行处理。可以是，数字信号经过处理器处理后得出耳形信息。蓝牙模块与处理器连接，处理后得到的耳形信息通过蓝牙传送至与耳机连接的终端保存。还可以是，处理器整理数字信号后，通过蓝牙模块传至终端，再通过终端处理得出耳形信息。其中，耳机与终端连接的方式可以是无线连接或有线连接。

在该实施例中，通过麦克风2采集耳形信息并进行识别的流程原理包括：

(1)在耳机接近耳朵时，扬声器模组按一定时间向周围发射超声波信号；

(2)麦克风2接收耳朵反射回的超声波信号。由于麦克风2只接受正对振膜22方向反射回的超声波信号，根据麦克风2接收到的反射回来的超声波信号的时间，能够判断正对振膜22方向的耳朵的部分区域的距离。

(3)在接收到反射回的超声波信号时，每个振膜22都有一个空间坐标。以耳机重心为空间原点建立坐标系，每个振膜的中心都有其空间坐标。假设其中一个振膜的空间球坐标为(x，y，z)，所有振膜的中心所在的平面的函数表达式为Y(x，y，z)。从超声波发出到振膜接收到超声波之间的时间间隔为t。由于空气中声音传播的速度为360m/s，则正对振膜方向的耳朵区域的距离为：

D＝360*t(m)，

设正对振膜方向耳朵区域的中心位置的坐标为(x₁，y₁，z₁)，由于每个振膜正对的方向是确定的，假设其正对的方向为

则

故可求出(x₁，y₁，z₁)，由于正对振膜方向的耳朵区域加起来即为耳朵的形状，可以反推出耳朵的形状的函数Y₁(x，y，z)，从而求出耳形。

根据上述的采集耳形信息的原理，在使用耳机的过程中的流程为：

(1)用户提前录入耳形信息，将耳机拿出准备佩戴的过程中，超声波信号的发射以及接收开始工作；

(2)在检测到耳机快要接触到耳朵时，记录耳形信息，并通过蓝牙模块将耳形信息保存；

(3)将耳形信息保存反馈到终端，用户可选择保留或删除，重新录取耳形信息；

(4)当用户保存耳形信息之后，当用户使用耳机时，若耳形信息与保存耳形信息匹配程度高于设定的阈值a，则耳机工作，否则耳机不工作。

通过本公开的耳机以及耳机的使用流程能够识别用户信息，不能被他人使用，提高了耳机的保密性。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (9)

1.一种耳机，其特征在于，包括：

入耳部，所述入耳部的表面设置有出声孔；

位于所述入耳部的超声波发射装置和超声波接收装置，所述超声波发射装置发射的超声波信号通过所述出声孔射出，所述超声波信号经反射后被所述超声波接收装置接收；

其中，所述超声波接收装置接收的超声波信号用于获取耳形信息；

所述超声波接收装置包括麦克风，所述麦克风包括：隔挡壁、振膜、线圈和磁铁，所述隔挡壁围绕所述振膜设置，所述隔挡壁与所述振膜连接，所述线圈与所述振膜连接，所述磁铁围绕所述线圈设置，所述隔挡壁与所述线圈分别位于所述振膜的相背的两侧。

2.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述隔挡壁为筒形壁，所述隔挡壁与所述振膜之间的夹角为45°-90°。

3.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述超声波接收装置包括多个所述麦克风，相邻的所述隔挡壁的远离所述振膜的一侧相互接触。

4.根据权利要求3所述的耳机，其特征在于，所述隔挡壁的远离所述振膜的一侧为矩形开口。

5.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述出声孔设置于所述入耳部表面的中心区域，所述超声波发射装置与所述出声孔正对设置。

6.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述超声波接收装置围绕所述出声孔设置。

7.根据权利要求6所述的耳机，其特征在于，在所述入耳部设有凹槽结构，所述凹槽结构围绕所述出声孔设置，所述超声波接收装置设置于所述凹槽结构。

8.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述超声波发射装置为扬声器模组。

9.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，还包括处理器，所述处理器根据超声波接收装置接收到的超声波信号获取耳形信息，根据所述耳形信息确定用户身份信息。

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