CN111641896A - 头戴式耳机 - Google Patents

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吉野美香
宮内越茂
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Abstract

一种头戴式耳机(100)，其包括：麦克风(11)；第一传输线(31)，其将由麦克风(11)产生的第一电信号传输到外部设备(200)；操作开关(21)，其接收用于在(i)第一电信号被传输到外部设备(200)的非静音状态和(ii)第一电信号不被传输到外部设备(200)的静音状态之间切换的操作；电子开关(22)，其基于根据操作开关(21)的状态而改变的控制电压在(i)传输第一电信号的导通状态和(ii)不传输第一电信号的非导通状态之间切换；以及电压发生器(23)，其产生控制电压。

Description

头戴式耳机
技术领域
本发明涉及一种具有麦克风的头戴式耳机。
背景技术
传统地，已知设置有静音开关的麦克风(例如，参照日本特开2003-188967号公报)。
发明内容
发明要解决的问题
当在声音输入到麦克风的情况下切换了静音开关时，存在产生噪声的问题。
本发明着眼于这一点，并且本发明的目的是减少当麦克风切换到静音状态时产生的噪声。
解决问题的手段
根据本发明的头戴式耳机包括：麦克风，其将声音转换成第一电信号；第一传输线，其将由所述麦克风产生的所述第一电信号传输到外部设备；连接端子，其将所述第一传输线连接到所述外部设备；操作开关，其接收用于在(i)所述第一电信号被传输到所述外部设备的非静音状态和(ii)所述第一电信号不被传输到所述外部设备的静音状态之间切换的操作；电子开关，其基于根据所述操作开关的状态改变的控制电压在(i)传输所述第一电信号的导通状态和(ii)不传输所述第一电信号的非导通状态之间切换，所述电子开关设置在所述麦克风和所述连接端子之间；以及电压发生器，其产生所述控制电压。
所述电压发生器可以包括延迟电路，所述延迟电路使所述控制电压的电平的转变所需的时间比所述操作开关的切换所需的时间长。
例如，所述电压发生器可以基于经由所述第一传输线从所述外部设备供给的电力来产生所述控制电压。
所述操作开关的一端可以接地，并且所述操作开关的另一端可以连接到所述电压发生器，当所述操作开关不导通时，所述电压发生器可以产生高电平的控制电压，当所述操作开关导通时，所述电压发生器可以产生低电平的控制电压；并且当所述控制电压为高电平时，所述电子开关可以处于导通状态；当所述控制电压为低电平时，所述电子开关可以处于非导通状态。
所述电子开关可以是场效应晶体管，并且所述电压发生器可以包括：电容器，其设置在接地与所述电子开关的栅极端子之间，第一电阻器，其设置在所述电子开关的栅极端子和漏极端子之间，以及第二电阻器，其设置在所述栅极端子和所述操作开关之间，所述第二电阻器的与所述栅极端子侧相反的一端在所述非静音状态下进入打开状态，并且所述第二电阻器的所述一端在所述静音状态下接地。
所述第二电阻器的电阻值可以比所述第一电阻器的电阻值小。
所述头戴式耳机还可以包括：电容器，其与所述操作开关串联地设置在所述第一传输线和接地之间，其中所述操作开关可以设置在所述第一传输线和所述电容器的一端之间，并且所述电容器的另一端可以接地。
所述头戴式耳机还可以包括：扬声器，其基于由所述外部设备输出的第二电信号输出声音；和第二传输线，其将所述第二电信号从所述外部设备传输到所述扬声器，所述第二传输线收容在收容有所述第一传输线的线缆中。
发明的效果
根据本发明，能够减少当麦克风切换到静音状态时产生的噪声。
附图说明
图1示出了根据第一实施方式的头戴式耳机的构造。
图2示意性地示出了头戴式耳机和外部设备的内部结构。
图3示出了通过静电耦合和磁耦合在传输线之间传输的声级的频率特性。
图4示出了根据第二实施方式的头戴式耳机的内部结构。
具体实施方式
<第一实施方式>
[头戴式耳机100的概述]
图1示出了根据第一实施方式的头戴式耳机100的构造。头戴式耳机100是通过连接到外部设备200而使用的设备，并且能够(i)将基于在头戴式耳机100中收集的声音的第一电信号输入到外部设备200，并且(ii)基于从外部设备200输出的第二电信号从扬声器发出声音。
外部设备200例如是游戏设备、音频设备、通信设备、智能电话或计算机。外部设备200能够基于从头戴式耳机100输入的第一电信号来发出声音，并且通过将从存储有声音数据的介质读取的声音数据转换为第二电信号来经由头戴式耳机100输出第二电信号。外部设备200可以经由网络将从头戴式耳机100接收的第一电信号传输到另一设备，或者可以将从另一设备接收的第二电信号输出到头戴式耳机100。
头戴式耳机100包括头戴式耳机主体1、静音操作部2、线缆3和连接端子4。头戴式耳机主体1是安装于人头、收集周围声音并基于从外部设备200接收的第二电信号发出声音的设备。
头戴式耳机主体1包括麦克风11、右扬声器12、左扬声器13、头带14和臂15。麦克风11将声音转换为第一电信号。麦克风11例如是驻极体电容麦克风。右扬声器12和左扬声器13基于从外部设备200接收的第二电信号输出声音。
头戴式耳机主体1经由线缆3连接到外部设备200。头戴式耳机主体1能够在设置于线缆3的一端处的连接端子4连接到外部设备200时向外部设备200传输第一电信号并从外部设备200接收第二电信号。
静音操作部2是用于在以下状态之间切换的操作部：(i)基于在麦克风11中收集的声音的第一电信号没有被输入到外部设备200的静音状态；和(ii)第一电信号被输入到外部设备200的非静音状态。头戴式耳机100的使用者能够通过操作后述的设置于静音操作部2中的操作开关21在静音状态和非静音状态之间进行切换。
连接端子4是例如设置在线缆3的末端处的连接器插头，用于将线缆3连接到外部设备200。连接端子4例如符合插入式电源标准，并且能够将第一电信号从头戴式耳机主体1传输到外部设备200、将第二电信号从外部设备200传输到头戴式耳机主体1，并将从外部设备200供给的电力提供给静音操作部2。
[头戴式耳机100的内部结构]
图2示意性地示出了头戴式耳机100和外部设备200的内部结构。如图2所示，线缆3收容第一传输线31、接地线32、第二传输线33、第三传输线34和接地线35，并且各个传输线经由连接端子4连接到外部设备200。
第一传输线31是用于将麦克风11产生的第一电信号传输到外部设备200的传输线，并且经由连接端子4连接到外部设备200的输入电路。外部设备200的输入电路包括电阻器201、电容器202和放大器203。从经由电阻器201连接的电源(VCC)向第一传输线31供电。通过第一传输线31传输的第一电信号经由电容器202输入到放大器203。
接地线32是连接到外部设备200的接地的接地线。接地线32连接到麦克风11的多个端子中的一者。
第二传输线33和第三传输线34与第一传输线31一起收容在线缆3中，并且将第二电信号从外部设备200传输到右扬声器12和左扬声器13。第二传输线33连接到右扬声器12和包括在外部设备200的输出电路中的放大器204。第二传输线33传输与从右扬声器12发出的声音相对应的第二电信号。第三传输线34连接到左扬声器13和包括在外部设备200的输出电路中的放大器205。第三传输线34传输与从左扬声器13发出的声音相对应的第二电信号。
接地线35是连接到外部设备200的接地的接地线。接地线35连接到右扬声器12和左扬声器13的多个端子中的一者。
在下文中，将参照图2详细说明静音操作部2的构造。静音操作部2包括操作开关21、电子开关22和电压发生器23。电压发生器23包括电容器231、电阻器232和电阻器233。
操作开关21是用于在以下状态之间接收切换操作的设备：(i)第一电信号传输到外部设备200的非静音状态，和(ii)第一电信号未传输到外部设备200的静音状态。操作开关21可以是任何设备，只要它能够在导通状态和非导通状态之间切换即可，并且例如是滑动开关、轻触开关或推动开关。操作开关21的一端接地，操作开关21的另一端连接到电压发生器23。图2示出了操作开关21不导通的非静音状态。
电子开关22设置在麦克风11与外部设备200之间，并且在以下状态之间切换：(i)传输第一电信号的导通状态，和(ii)不传输第一电信号的非导通状态。电子开关22例如是N通道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。电子开关22的源极端子连接到麦克风11，电子开关22的栅极端子连接到电压发生器23，电子开关22的漏极端子经由第一传输线31和连接端子4连接到外部设备200。电子开关22基于从电压发生器23输入到栅极端子的控制电压在导通状态与非导通状态之间切换。
当控制电压处于高电平时，电子开关22处于导通状态，而当控制电压处于低电平时，则处于非导通状态。高电平电压例如是等于或大于从麦克风11输入的第一电信号的最大电压的电压。低电平电压例如是小于从麦克风11输入的第一电信号的最小电压的电压。
当输入到栅极端子的控制电压为高电平时，栅极电压变得高于源极电压，因此电子开关22进入导通状态。当控制电压处于低电平时，栅极电压变得低于源极电压，因此电子开关22进入非导通状态。在电子开关22的导通状态下，电子开关22在第一电信号几乎没有衰减的情况下从漏极端子输出第一电信号，该第一电信号从麦克风11输入到源极端子，因此头戴式耳机100进入非静音状态。另一方面，在电子开关22的非导通状态下，电子开关22未将从麦克风11输入到源极端子的第一电信号传输到漏极端子，因此头戴式耳机100进入静音状态。
电压发生器23产生用于控制电子开关22在电子开关22的导通状态和非导通状态之间切换的控制电压。电压发生器23产生与操作开关21的状态相对应的控制电压。如果电子开关22是N通道MOSFET，则电压发生器23在操作开关21导通时产生低电平控制电压，并且在操作开关21不导通时产生高电平控制电压。电压发生器23基于经由第一传输线31从外部设备200供给的电力来产生控制电压。
电容器231设置在接地与电子开关22的栅极端子之间。电阻器232设置在电子开关22的栅极端子与漏极端子之间。电阻器233设置在电子开关22的栅极端子与操作开关21之间。电阻器233的与栅极端子侧相反的一端在操作开关21处于非静音状态(图2所示的状态)时进入打开状态。电阻器233的与栅极端子侧相反的一端在操作开关21处于静音状态(操作开关21处于闭合状态)时进入接地状态。
由于电阻器233的一端在图2所示的非静音状态下打开，经由电阻器232从外部设备200供电，因此高电平控制电压被输入到电子开关22的栅极端子。结果，电子开关22进入导通状态，并且从漏极端子输出从麦克风11输入到源极端子的第一电信号。
另一方面，当通过使用者的操作将操作开关21切换到静音状态时，电阻器233的一端接地，因此输入到电子开关22的栅极端子的控制电压的电压变为低电平。结果，电子开关22进入非导通状态，并且从麦克风11输入到源极端子的第一电信号不从漏极端子输出。优选地，电阻器233的电阻值充分小于电阻器232的电阻值，使得处于静音状态的电子开关22的栅极端子的电压变得足够低。电阻器233的电阻值例如等于或大于电阻器232的电阻值的1/10且等于或小于电阻器232的电阻值的1/5。
当操作开关21进入导通状态时，形成依次连接第一传输线31、电阻器232、电阻器233、操作开关21和接地线32的旁路。结果，输入到外部设备200的放大器203的第一电信号的电平变小，因为第一电信号的一部分经由旁路流向地面。在静音操作部2中，在输入到外部设备200的第一电信号的电平以这种方式减小之后，电子开关22被切换到非导通状态，因此，能够减小输入到外部设备200的噪声的级别。
电容器231和电阻器232用作使控制电压的电平转换所需的时间比操作开关21的切换所需的时间长的延迟电路。具体地，由于设置在接地与电子开关22的栅极端子之间的电容器231，减小了电子开关22的栅极端子的电压从高电平向低电平转变时的电压变化率。具体地，电子开关22的栅极端子的电压从高电平变为低电平所需的时间比操作开关21从非导通状态(非静音状态)变为导通状态(静音状态)所需的时间长。
由于控制电压逐渐从高电平变为低电平，因此电子开关22的源极端子与漏极端子之间的阻抗逐渐变化。结果，即使将第一电信号的某些分量输入到外部设备200，也几乎不会产生由于操作开关21切换到静音状态时会发生的阻抗变化而引起的噪声。
应注意，当将多个传输线收容在同一线缆中时，很少发生归因于传输线之间的互电容引起的感应的静电耦合或归因于传输线之间的互感引起的感应的磁耦合。图3示出了通过静电耦合和磁耦合在传输线之间传输的声级的频率特性。如图3所示，无论声音的频率如何，通过磁耦合在传输线之间感应的声级大致恒定。另一方面，在可听频率区域中，通过静电耦合在传输线之间感应的声级比通过磁耦合在传输线之间感应的声级小。特别地，频率越低，通过电容耦合在传输线之间感应的声级越低。
在图2所示的构造中，由于电阻器232和电阻器233与操作开关21串联设置，所以从第一传输线31流向接地线32的电流在静音状态下变得足够小。结果，在具有图2中所示构造的头戴式耳机100中，不太可能发生在第一传输线31、第二传输线33和第三传输线34之间的磁耦合，并且能够防止基于经由第二传输线33和第三传输线34传输的第二电信号的声音经由第一传输线31被输入到外部设备200的问题。这样，根据头戴式耳机100的构造几乎不会发生磁耦合，因此即使第一传输线31、接地线32、第二传输线33、第三传输线34和接地线35彼此紧密接触，也几乎不会发生声音泄漏，这在需要细化线缆3时是优选的。
[变形例1]
在以上说明中，图示了以模拟元件构造的电压发生器23作为示例，但电压发生器23也可以以数字电路构造。例如，电压发生器23可以包括中央处理单元(CPU)和DA转换器，其中电压发生器23可以通过利用CPU执行程序来根据操作开关21的状态产生数字值，并且可以通过利用DA转换器将数字值转换为模拟信号来产生控制电压。
[变形例2]
在以上说明中，图示了包括右扬声器12和左扬声器13的头戴式耳机100作为示例，但头戴式耳机100不需要包括右扬声器12和左扬声器13。也就是说，头戴式耳机100可以具有输入声音的功能，并且不需要具有输出声音的功能。另外，头戴式耳机100可以具有一个扬声器。
[变形例3]
在以上说明中，图示了N通道MOSFET作为电子开关22的示例，但电子开关22可以是另一设备。例如，电子开关22可以包括P通道MOSFET并且可以包括双极晶体管。
[变形例4]
在以上说明中，图示了驻极体电容式麦克风作为麦克风11的示例，但麦克风11可以是另一麦克风。但是头戴式耳机100的构造适用于需要大功率容量的驻极体电容麦克风。
[头戴式耳机100的效果]
如上所述，头戴式耳机100包括：操作开关21，其接收非静音状态和静音状态之间的切换操作；电压发生器23，其产生与操作开关21的状态相对应的控制电压；以及电子开关22，其基于控制电压在(i)传输第一电信号的导通状态和(ii)不传输第一电信号的非导通状态之间切换。利用头戴式耳机100的这种构造，在第一传输线31的电势降低到接近地电势的水平之后，第一传输线31被电子开关22断开，因此噪声几乎不被传输到外部设备200。
此外，由于用于使电子开关22变为非导通状态的控制电压逐渐变化，所以即使第一电信号的某些分量被输入到外部设备200，也能够降低电子开关22断开第一传输线31时产生的噪声。
此外，由于电子开关22具有电阻器232和电阻器233，在静音状态下由第一传输线31和接地线32形成的回路的阻抗较高，使得(i)流过回路的电流小，并且(ii)在第一传输线31、第二传输线33和第三传输线34之间不太可能发生磁耦合。结果，能够防止基于在第二传输线33和第三传输线34上传输的第二电信号的声音从外部设备200输出或者从外部设备200传输到另一设备。
<第二实施方式>
图4示出了根据第二实施方式的头戴式耳机110的内部结构。头戴式耳机110与头戴式耳机100的不同之处在于，头戴式耳机110具有静音操作部2a，代替图2中所示的头戴式耳机100中的静音操作部2，并且其它部分相同。
静音操作部2a包括操作开关21和电容器24。操作开关21的一端连接到第一传输线31，操作开关21的另一端经由电容器24连接到接地线32。当使用者使操作开关21进入导通状态时，形成从电源经由电阻器201、连接端子4、第一传输线31、操作开关21、电容器24和接地线32到接地的回路，因此基于由麦克风11收集的声音的第一电信号不会通过第一传输线31传输，并且头戴式耳机110进入静音状态。如果以这种方式使操作开关21处于导通状态，则第一电信号流过的线路将不会断开，因此当头戴式耳机110从非静音状态切换到静音状态时，几乎不会产生噪声。
以这种方式，通过使用比根据第一实施方式的头戴式耳机100少的部件，头戴式耳机110能够抑制切换到静音状态时的噪声。然而，由于在静音状态下形成了回路，所以在第一传输线31、第二传输线33和第三传输线34之间可能发生磁耦合。因此，头戴式耳机110的构造适用于例如以下构造：第一传输线31、第二传输线33和第三传输线34扭合在一起并且它们的互感足够小。
基于示例性实施方式说明了本发明。本发明的技术范围不限于上述实施方式中说明的范围，并且能够在本发明的范围内进行各种改变和变形。例如，装置的全部或部分能够构造成在功能上或物理上分布并集成在任意单元中。此外，通过它们的任意组合产生的新的示例性实施方式包括在本发明的示例性实施方式中。由该组合引起的新的实施方式的效果与原始实施方式的效果一起存在。
[附图标记说明]
1 头戴式耳机主体
2 静音操作部
3 线缆
4 连接端子
11 麦克风
12 右扬声器
13 左扬声器
14 头带
15 臂
21 操作开关
22 电子开关
23 电压发生器
24 电容器
31 第一传输线
32 接地线
33 第二传输线
34 第三传输线
35 接地线
100、110 头戴式耳机
200 外部设备
201 电阻器
202 电容器
203、204、205 放大器
231 电容器
232、233 电阻器

Claims (8)

1.一种头戴式耳机，其包括：
麦克风，其将声音转换成第一电信号；
第一传输线，其将由所述麦克风产生的所述第一电信号传输到外部设备；
连接端子，其将所述第一传输线连接到所述外部设备；
操作开关，其接收用于在(i)所述第一电信号被传输到所述外部设备的非静音状态和(ii)所述第一电信号不被传输到所述外部设备的静音状态之间切换的操作；
电子开关，其基于根据所述操作开关的状态改变的控制电压在(i)传输所述第一电信号的导通状态和(ii)不传输所述第一电信号的非导通状态之间切换，所述电子开关设置在所述麦克风和所述连接端子之间；以及
电压发生器，其产生所述控制电压。
2.根据权利要求1所述的头戴式耳机，其特征在于，所述电压发生器包括延迟电路，所述延迟电路使所述控制电压的电平的转变所需的时间比所述操作开关的切换所需的时间长。
3.根据权利要求1或2所述的头戴式耳机，其特征在于，所述电压发生器基于经由所述第一传输线从所述外部设备供给的电力来产生所述控制电压。
4.根据权利要求1或2所述的头戴式耳机，其特征在于，所述操作开关的一端接地，并且所述操作开关的另一端连接到所述电压发生器，
当所述操作开关不导通时，所述电压发生器产生高电平的控制电压，当所述操作开关导通时，所述电压发生器产生低电平的控制电压；并且
当所述控制电压为高电平时，所述电子开关处于导通状态；当所述控制电压为低电平时，所述电子开关处于非导通状态。
5.根据权利要求1或2所述的头戴式耳机，其特征在于，所述电子开关是场效应晶体管，并且所述电压发生器包括：
电容器，其设置在接地与所述电子开关的栅极端子之间，
第一电阻器，其设置在所述电子开关的栅极端子和漏极端子之间，以及
第二电阻器，其设置在所述栅极端子和所述操作开关之间，所述第二电阻器的与所述栅极端子侧相反的一端在所述非静音状态下进入打开状态，并且所述第二电阻器的所述一端在所述静音状态下接地。
6.根据权利要求5所述的头戴式耳机，其特征在于，所述第二电阻器的电阻值比所述第一电阻器的电阻值小。
7.根据权利要求1或2所述的头戴式耳机，其特征在于，还包括：
电容器，其与所述操作开关串联地设置在所述第一传输线和接地之间，其中
所述操作开关设置在所述第一传输线和所述电容器的一端之间，并且所述电容器的另一端接地。
8.根据权利要求1或2所述的头戴式耳机，其特征在于，还包括：
扬声器，其基于由所述外部设备输出的第二电信号输出声音；和
第二传输线，其将所述第二电信号从所述外部设备传输到所述扬声器，所述第二传输线收容在收容有所述第一传输线的线缆中。
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