CN112584270B - 用于声端口的阀 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于声端口的阀。本发明题为“用于声端口的阀”。本文公开了一种便携式电子设备，其包括具有形成内室的壳体壁的壳体。扬声器模块位于内室内，并且包括扬声器和形成扬声器的后体积室的模块壁。后体积室包括穿过模块壁而形成的泄声端口，该泄声端口用于将后体积室声学耦合到内室。设备还包括机电阀，该机电阀用于调节后体积室对内室的声学耦合。机电阀能够操作以在打开构型与闭合构型之间转变，在打开构型中，泄声端口对内室是打开的，在闭合构型中，泄声端口与内室隔绝。

Description

用于声端口的阀

本申请是申请日为2017年8月25日、申请号为201710738236.9、发明名称为“用于声端口的阀”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2016年9月23日提交的共同未决美国临时专利申请62/399,160的较早申请日期的权益，并且该申请以引用方式并入本文。

技术领域

本发明的实施方案涉及具有阀的声换能器，更具体地讲，涉及具有阀的扬声器，所述阀用于调节扬声器后体积室对围绕扬声器的室的声学耦合。还描述了其它实施方案并要求对其进行保护。

背景技术

便携式通信设备(例如智能电话)在其内具有一个或多个扬声器，该一个或多个扬声器将输入电音频信号转换成用户能听到的声压波输出。例如，扬声器可用于诸如在电话呼叫期间输出对应于远端用户的语音的声压波，或者输出对应于与用户想要播放的游戏或音乐相关联的声音的声压波。由于蜂窝设备相对薄型，所以扬声器也具有相对薄型，这又可使得难以保持允许实现低频范围中最大声音输出的扬声器后体积室。例如，设备外壳的内部体积的大小改变(诸如当用户在设备上按压时)可对外壳内的扬声器具有影响(例如增大扬声器上的周围压力)，并且在一些情况下对相关联的声音输出有影响。

发明内容

本发明的一个实施方案涉及用于隔离扬声器模块的后体积的压电致动阀。该致动阀允许设备以两个独立的模式来使用。第一模式允许设备在进行呼叫(例如，扬声器处于接收器模式)时利用位于该设备壳体(例如便携式通信设备壳体)内未使用的体积，该未使用的体积定位在该设备壳体内用于实现改善的低音频率响应。第二模式将扬声器隔离在较小后体积中，这防止扬声器由于例如设备壳体上的压力导致的压力而发生改变(例如扬声器处于用于玩游戏的扬声器模式)。

代表性地，在一个实施方案中，本发明涉及一种包括壳体的便携式电子设备，该壳体具有形成内室的壳体壁。扬声器模块位于该内室内，并包括扬声器和形成扬声器的后体积室的模块壁。该后体积室可包括穿过模块壁而形成的泄声端口，用于将后体积室声学耦合到内室。设备还可包括机电阀，该机电阀用于调节后体积室对内室的声学耦合。机电阀可操作为在打开构型和闭合构型之间转变，在打开构型中，泄声端口对内室打开，在闭合构型中，泄声端口与内室隔绝。扬声器可处于接收器模式或扬声器模式，并且机电阀基于扬声器是处于接收器模式还是处于扬声器模式而在打开构型和闭合构型之间转变。例如，机电阀可以在扬声器处于接收器模式时处于打开构型，而在扬声器处于扬声器模式时处于闭合构型。在接收器模式中，扬声器可以比在扬声器模式中更靠近用户的耳朵。设备还可包括接近传感器，该接近传感器用于检测扬声器对用户的耳朵的接近度，并且机电阀可基于扬声器对用户的耳朵的接近度而在打开构型和闭合构型之间转变。设备也可包括压力传感器，该压力传感器用于检测壳体上的压力输入。机电阀可基于压力输入的检测到而在打开构型和闭合构型之间转变。机电阀可以在压力输入低于预定压力输入阈值时处于打开构型，并且在压力输入高于所述预定压力输入阈值时转变到闭合构型。电机阀可以是压电阀。电机阀可以是电活性聚合物致动阀。

在另一实施方案中，本发明涉及一种包括壳体的便携式电子设备，该壳体具有形成内室的壳体壁，内室相对于壳体壁外部的周围环境密封。扬声器模块可位于内室内。扬声器模块可包括扬声器和形成扬声器的后体积室的模块壁。后体积室可包括穿过模块壁形成的泄声端口，该泄声端口用于将后体积室声学耦合到内室。设备还可包括阀，该阀用于根据扬声器是处于接收器模式还是扬声器模式来调节后体积室对内室的声学耦合。在接收器模式中，阀可处于打开构型，在该打开构型中，泄声端口对内室打开，并且在扬声器模式中，阀可处于闭合构型，在闭合构型中，泄声端口对内室闭合。在一些实施方案中，阀可以是机电致动的。例如，阀可以是压电阀。另外，阀可包括通过挠曲连杆耦接到阀瓣的压电构件，并且阀瓣与泄声端口对准。将电压施加到压电构件就驱动阀瓣在打开构型与闭合构型之间移动，并且在打开构型中，阀瓣不覆盖泄声端口，而在闭合位置中，阀瓣覆盖泄声端口。在其它实施方案中，阀可包括电活性聚合物，其对阀致动以在打开构型和闭合构型之间移动。在另外的实施方案中，阀可以是双稳态的。在接收器模式中，扬声器比在扬声器模式中更靠近用户的耳朵。设备也可包括接近传感器，该接近传感器用于基于扬声器对用户的耳朵的接近度来检测扬声器是处于接收器模式还是扬声器模式，并且阀基于接近传感器对接收器模式或扬声器模式的检测到而在打开构型和闭合构型之间转变。

在另一实施方案中，公开了一种便携式电子设备，其包括具有形成内室的壳体壁的壳体，并且扬声器模块位于内室内。扬声器模块可具有扬声器和形成扬声器的后体积室的模块壁，并且后体积室包括穿过模块壁形成的泄声端口，该泄声端口用于将后体积室声学耦合到内室。还可包括基于对壳体壁一部分的压力输入来调节后体积室对内室的声学耦合的阀。例如，阀可在打开构型和闭合构型之间转变，在打开构型中其不覆盖泄声端口，而在闭合构型中其覆盖泄声端口，并且在没有压力输入的情况下，阀处于打开构型，而当检测到压力输入时，阀转变到闭合构型。在一些实施方案中，该扬声器是微型扬声器。

以上概述不包括本发明的所有方面的详尽列表。可预期的是，本发明包括可由上文概述的各个方面以及在下文的具体实施方式中公开并且在随该专利申请提交的权利要求书中特别指出的各个方面的所有合适的组合来实施的所有系统和方法。此类组合具有未在上述发明内容中具体阐述的特定优点。

附图说明

在附图的图示中通过举例而非限制的方式示出了实施方案，在附图中类似的附图标号指示类似的元件。应当指出的是，在本公开中提到“一”或“一个”实施方案未必是同一实施方案，并且其意指至少一个。

图1示出了位于便携式电子设备内的扬声器的一个实施方案的横截面侧视图。

图2A示出了图1的扬声器以及处于打开位置的阀的示意图。

图2B示出了图1的扬声器以及处于闭合位置的阀的示意图。

图3A示出了处于打开位置的与图1的扬声器相关联的阀的一个实施方案的示意图。

图3B示出了处于闭合位置的与图1的扬声器相关联的阀的一个实施方案的示意图。

图4是用于将阀在打开位置和闭合位置之间进行转变的一种例示性操作模式的简化逻辑流程图。

图5是用于将阀在打开位置和闭合位置之间进行转变的另一例示性操作模式的简化逻辑流程图。

图6是用于将阀在打开位置和闭合位置之间进行转变的另一例示性操作模式的简化逻辑流程图。

图7示出了可在其中实施图1的扬声器的电子设备的实施方案的简化示意图的一个实施方案。

图8示出可以在其内实施图1的扬声器的电子设备的一个实施方案的框图。

具体实施方式

在这个章节中，我们将参考附图来解释本发明的若干优选实施方案。每当在实施方案中描述的部件的形状、相对位置和其它方面未明确限定时，本发明的范围并不仅局限于所示出的部件，所示出的部件仅用于例证的目的。另外，虽然阐述了许多细节，但应当理解，本发明的一些实施方案可在没有这些细节的情况下被实施。在其它情况下，未详细示出熟知的结构和技术，以免模糊对本描述的理解。

本文中所使用的术语仅仅是为了描述特定实施方案并非旨在对本发明进行限制。空间相关术语，诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等等可以在本文中用于描述的方便以描述一个元件或特征与另外一个或多个元件或一个或多个特征的关系，如在附图中示出的。应当理解，空间相对术语旨在涵盖除了在附图所示取向之外的设备使用或操作过程中的不同的取向。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件然后可取向成在其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以涵盖在……上方和在……下方这两个取向。设备可以另外的方式取向(例如，旋转90度或在其它的取向)，并且本文中使用的空间相对描述词被相应地解释。

如本文所用，单数形式“一个”(“a”,“an”)和“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文另外指出。应当进一步理解，术语“包括”、“包含”限定了所述特征、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。

本文所使用的术语“或”和“和/或”应被解释为包含性的或者意指任何一个或任意组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意指“以下中任一者：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。此定义的例外只发生在元素、功能、步骤或动作的组合以某种方式固有地互相排斥时。

图1示出了位于便携式电子设备内的换能器的一个实施方案的横截面侧视图。电子设备100可包括外壳、壳罩或外壳体102，其限定或封闭其中包含电子设备100(例如便携式或移动式通信设备或便携式钟表)的组成电子部件的室。壳体102可包括壳体壁104，其将周围环境与形成在壳体102内的封闭空间或内室106分隔。在一些情况下，壳体壁104将内室106与周围环境完全隔离或密封。例如，壳体壁104可形成水和/或空气不可渗透的防水或声学隔离的内室106。内室106可以有足够的体积和/或尺寸来容纳电子设备100的组成部件。此外，内室106可包含能与内室106内的其它部件(例如扬声器)共享的未使用空间体积，如以下讨论中所述。壳体壁104也可包括一个或多个壳体声端口108。壳体声端口108可以是例如声音输出端口，通过该声音输出端口，来自位于内室106内的扬声器的声音可被输出。在其它实施方案中，其中麦克风位于壳体声端口108附近，则壳体声端口可以是声音输出端口来允许将声音输入到麦克风。

在这种情况下，壳体声端口108是对位于内室106内的扬声器模块110声学打开的声音输出端口。代表性地，扬声器模块110包括模块壁114，其形成扬声器112位于其中的腔室、壳罩、外壳或内壳体。扬声器112可以是能够将电音频信号转换成声音的任何类型的电声换能器。在一些实施方案中，扬声器112可以是微型扬声器，例如使用动圈电机驱动声音输出的微型形式的扩音器。因此，在一些实施方案中，扬声器112在本文中可被称为微型扬声器。扬声器112在本文中还可被称为扬声器或接收器，具体取决于其当时被如何使用。例如，在设备100位于用户的耳朵附近使得扬声器112用于将来自远端用户的声音输出到握持设备100的近端用户(例如在电话呼叫期间)的实施方案中，扬声器112可被称为接收器或称为在接收器模式中使用。在设备100定位为更远离用户的耳朵以及例如正被握持在用户手中用于扬声器电话使用、打游戏或听音乐的其它实施方案中，扬声器112可被称为扬声器电话扬声器或称为在扬声器模式中使用。设备100对用户的耳朵的接近度、以及进而扬声器112的当前使用模式，可利用安装在内室106内的接近传感器126来确定或以其它方式检测。接近传感器126可以是能够检测目标对象(例如用户的耳朵或头部)与设备100的距离并且连接到设备100内的对应电路使得该信息可被用于确定设备100对用户的接近度并继而确定扬声器112是处于接收器模式(在用户的耳朵或头部附近)还是扬声器模式(与接收器模式相比更远离用户的耳朵或头部)的任何类型的传感器。代表性地，接近传感器126可以是电容式传感器、电容式位移传感器、光学传感器、或电感式接近传感器。

现在返回到扬声器模块110的结构，模块壁114围绕扬声器112形成的壳体可被分成围绕扬声器112的前体积室118和后体积室116。前体积室118可形成围绕扬声器112的声音输出面的室，并允许来自扬声器112的声音传递到扬声器声端口122(如箭头所示)。扬声器声端口122形成在模块壁114中并与壳体声端口108对准，使得来自扬声器112的声音输出能穿过前体积室118到达扬声器声端口122并经由壳体声端口108从壳体102出去到达周围环境(例如到用户)。后体积室116围绕扬声器112的背侧，并相对于前体积室118声学密封或以其它方式隔离。需指出的是，后体积室116的任何尺寸、体积和/或压力改变可能对扬声器112的声学性能具有影响。例如，后体积室116的尺寸或体积的增大会改善扬声器112的低频响应，而后体积室116的尺寸或压力改变的减小会降低或以其它方式扭曲扬声器性能。

据此，扬声器模块110还可包括泄声端口120及相关联阀124，其可用于调节或以其它方式控制后体积室116的特性(例如尺寸、体积或压力)。代表性地，泄声端口120可穿过限定后体积室116的模块壁114的一部分而形成，并对壳体102的内室106声学打开。换句话讲，当泄声端口120如图1所示打开时，后体积室116与内室106共享体积，并因此显著增大。例如，在一个实施方案中，后体积室116可具有5cc的体积，并且内室106可具有大约10cc的内部体积或空间。因此，当泄声端口120对内室106打开时，后体积室的体积实际上增至三倍，或大约为15cc。这又将增大扬声器112在低频的频率响应。通常期望泄声端口120保持打开，因此在大多数情况下，阀124将保持打开并且不相对于内室106覆盖或以其它方式封闭后体积室116。然而，在一些情况下，可能期望利用阀124关闭泄声端口120，继而将后体积室116与内室106隔离。例如，当内室106内的压力例如由于用户在扬声器模块110附近在壳体102的表面上按压而非预期地增大时，可能期望将后体积室116与内室106隔离。例如，当用户将设备100握持在手中远离耳朵(例如在扬声器模式中使用扬声器112)并且在盖玻璃上按压时。如果后体积室116不与内室106隔离，则内室106内的压力增大可能会增大后体积室116内的压力(或以其它方式改变后体积室的尺寸/体积)，继而非预期地使扬声器112的声学输出失真。因此，在此类情况下，阀124可用于闭合泄声端口120并防止内室106内的压力改变影响扬声器输出。在一些实施方案中，压力的这个增大或其它方式的改变可利用也位于内室106内的连接到相关处理电路的任何类型的压力传感器128(例如压电式、电容式、电磁式、光学等)来检测。此外应当理解，泄声端口120被认为相对较大，例如比气压释放端口大，使得在打开位置，这两个腔室对彼此相对打开(例如与气压释放端口的情况相比，打开更大)。

阀124可以是能够在打开位置和闭合位置之间转变的任何类型的阀，在打开位置中，阀124不覆盖泄声端口120(例如泄声端口120对内室106打开)，在闭合位置中，阀124覆盖泄声端口120(例如泄声端口120对内室106闭合)。代表性地，在一个实施方案中，阀124可以是机电阀124，其使用电信号(例如电流)驱动或以其它方式致动阀124在打开位置和闭合位置之间移动。代表性地，阀124可以是具有耦接到阀瓣的压电材料(例如压电陶瓷)的压电阀，如将参考图3A和图3B更详细讨论。在其它实施方案中，阀124可包括在施加电输入时尺寸或形状发生改变的电活性聚合物。例如，电活性聚合物可以是介电型电活性聚合物、铁电聚合物、电致伸缩接枝聚合物、离子型电活性聚合物、电流变液、离子聚合物-金属复合材料或刺激响应凝胶。然而，不管具体的电活性或能电致动的材料是什么，应当理解，因为阀124位于两个基本上密封的高压室(例如后体积室116和内室106)之间，所以阀124往往是能被电输入自动致动的“主动”阀，而不是例如由阀自身上的直接压力输入或力致动的“被动”阀。此外，想到了在一些实施方案中，阀124可以是在打开位置和闭合位置稳定的双稳态阀。例如，初始短的电流或电压输入可将阀124转变到打开位置，并且阀124保持在打开位置直到第二个短的电流或电压输入被施加以将阀124转变到闭合位置。换句话讲，不需要恒定的电输入来将阀124保持在打开位置和闭合位置，因此设备100的整体功率消耗不被阀124的操作显著地影响。在其它实施方案中，电压的施加可用于打开阀124，并且电压的移除可使阀124闭合。在此类实施方案中，电容器可集成在设备内，用于在必要时提供连续的电输入，以将阀124在延长的时间段上保持在打开位置。

现在参见图2A和图2B，图2A和图2B是示出与用于将阀124在打开位置(例如图2A)和闭合位置(例如图2B)之间进行转变的电流相关联的阀124的示意图。代表性地，图2A示出了处于打开位置202的阀124，在打开位置中阀124不覆盖泄声端口120，因此泄声端口120、继而后体积室116对设备壳体的内室106打开。对于双稳态阀124，通过输入相对短的触发或脉冲电输入206(例如电压)给阀124，可对阀124致动或以其它方式导致转变到打开位置，这使阀124移动到打开位置并无限期地保持在打开位置。图2B示出了在施加第二脉冲电输入208后的阀124，第二脉冲电输入208致动或以其它方式使阀124移动到闭合位置204并覆盖泄声端口120。在图2B所示的闭合位置，壳体的后体积室116和内室106彼此声学隔离，因此不共享同一壳体体积。

图3A和图3B分别示出了处于打开位置和闭合位置的图1的阀的一个实施方案的示意图。代表性地，图3A示出了阀124处于打开位置302，并且图3B示出了阀124处于闭合位置304。需注意，先前参考图1所述的扬声器模块110的各个部件在图3A和图3B中是相同的，因此在此不重复。然而，在图3A和图3B中示出了一个具体阀构型的特定细节。代表性地，在该实施方案中，阀124包括阀瓣306、挠曲连杆308和能电致动的材料310。阀瓣306可以是与泄声端口120对准并在泄声端口120上延伸的细长材料(例如金属)件。阀瓣306具有一个端部，其被视为不连接到任何其它结构的自由端312，以及另一端部314，其连接到挠曲连杆308。挠曲连杆308被设计为在被能致动材料310致动时使阀瓣306朝向或远离泄声端口120移动，具体取决于阀瓣306被转变到打开位置还是闭合位置。能致动材料310可以是电活性材料，诸如压电材料。例如，能致动材料310可以是如前所述在输入电流时改变大小(例如延展/收缩)或形状(例如拉直/弯曲)的压电陶瓷和/或基于铝的压电材料的条带。在其它实施方案中，能致动材料310可以是电活性聚合物，例如介电型电活性聚合物、铁电聚合物、电致伸缩接枝聚合物、离子型电活性聚合物、电流变液、离子聚合物-金属复合材料或刺激响应凝胶。

在操作期间，电流可被(通过集成在设备100内的电路)输入到能致动材料310，这使得能致动材料310改变尺寸或形状。能致动材料310的尺寸或形状的改变在挠曲连杆308的辅助下将阀瓣306拉动离开泄声端口120，使得在泄声端口120与阀瓣306之间存在空间。泄声端口120因此对内室106打开，如图3A所示。当期望关闭泄声端口120时，另一电流可被输入到能致动材料310以将能致动材料310改变回使阀瓣306经由挠曲连杆308朝泄声端口120移动并覆盖泄声端口120的尺寸或形状，如图3B所示。

如前所述，在一些实施方案中，期望根据设备100正在如何被使用而自动地将阀124在打开位置和闭合位置之间转变。例如，如果设备100处于接收器模式(例如在用户的耳朵附近)，则可能期望阀124处于打开位置使得低频范围中扬声器112的声学输出最大化。另选地，如果设备100正在扬声器模式中使用(例如更远离用户的耳朵)和/或如果壳体正被用户按压使得在内室106内发生会使扬声器输出失真的非预期压力改变，则可能期望阀124处于闭合位置。现在将参考图4、图5和图6讨论这些例示性操作模式。

代表性地，图4是用于基于设备对用户的耳朵的接近度来将阀在打开位置和闭合位置之间进行转变的一种例示性操作模式的简化逻辑流程图。在该实施方案中，阀(例如阀124)的操作可包括过程400，其代表确定何时打开和闭合阀的处理单元的一个实施方案。应该理解，这里和在后面的过程中讨论的过程旨在是例示性的而非限制性的。本领域的技术人员可想到，本文讨论的过程的步骤可被省略、修改、组合、和/或重新安排，并且可执行任何附加步骤，而不脱离本发明的范围。

过程400可开始于步骤402，并前进到步骤404。在步骤404，检测设备(例如设备100)对用户的耳朵的接近度。可利用集成在设备内的接近传感器(例如接近传感器126)来检测设备接近度。所检测到的信息可例如被设备内的处理器接收，该处理器然后使用该信息来确定设备相对于用户的位置。例如，在步骤406中，该处理器可将该信息与预定接近度阈值数据(或用户确定的接近度阈值数据)进行比较，如果基于该信息确定设备低于阈值(例如在被视为靠近用户的距离内)，则系统可前进到步骤408。在步骤408，过程400可等待预定时间延迟。在预定时间延迟之后，过程400可返回到步骤404，并且再次检测设备对用户的接近度。因此，过程400可反复地循环步骤404、406和408，直到检测到设备高于预定接近度阈值或在预定接近度阈值之外并因此被视为远离用户的耳朵(或者一般性地远离用户的头部)。

响应于设备不在用户的耳朵附近(例如设备远离用户的耳朵)，过程400可前进到步骤410并发送用于关闭阀的指令并将扬声器后体积室(例如后体积室116)与壳体内室(例如内室106)隔离。在此类情形中，可能期望闭合阀并隔离这些室，因为这表明设备正被握持在可能使其易受扬声器操作可能受损的条件影响的位置中。例如，用户可能正将设备握在手中打游戏，这可能将设备暴露于由于用户在盖玻璃上的按压导致的压力改变，如果扬声器后体积室对设备的内室打开，则这又可能导致扬声器失真。所述指令可例如被发送给位于设备内的阀控制单元。

在阀关闭之后，过程400可前进到步骤412，并且可再次检测设备对用户的耳朵的接近度。步骤414、416和418可按与步骤404、406和408相同的方式操作，并且可继续循环和重复，除了由于阀已被闭合，所以当在步骤416中确定设备在用户的耳朵附近时，在步骤418中发送用于打开阀的指令。例如，在步骤412中，可检测设备对用户的耳朵(或头部)的接近度。在步骤414，过程400可确定设备是否被确定为在用户的耳朵(或头部)附近。响应于设备不在用户的耳朵或头部附近，过程400可前进到步骤416并等待预定时间延迟，然后可返回到步骤412。因此，只要确定设备远离用户的耳朵，步骤412、414和416就可继续循环并且阀可保持闭合。响应于在步骤414中确定设备在用户的耳朵附近，过程400可前进到步骤418并发送用于打开阀的指令。需指出，当设备在用户的耳朵附近诸如在电话呼叫期间处于接收器模式时，扬声器较不容易受到可能损害扬声器操作的事件(例如用户在设备上按压)的影响，因此可保持对设备的内室打开，并受益于较大的后腔并因此受益于低频性能增强。

过程400然后可返回到步骤404，并再次重复步骤404、406和408，直到确定设备不在用户的耳朵附近(例如更远离用户的耳朵)。这样，过程400可连续监视设备对用户的接近度，进而提供用于将阀自动地在打开位置和闭合位置之间进行转变的数据。只要系统被接通，过程400就可继续操作。例如，过程400可继续操作直到设备被关断。

图5是用于基于设备内的扬声器是在接收器模式还是扬声器模式中使用来将阀在打开位置和闭合位置之间进行转变的一种例示性操作模式的简化逻辑流程图。在该实施方案中，阀(例如阀124)的操作可包括过程500，其代表确定何时打开和闭合阀的处理单元的一个实施方案。

过程500可开始于步骤502，并前进到步骤504。在步骤504，确定设备(例如设备100)内的扬声器(例如扬声器112)处于接收器模式还是扬声器模式。扬声器在被握持靠近用户的耳朵时可被认为处于接收器模式，诸如当用户正在接听呼叫时，并且在扬声器被握持更远离耳朵诸如在打游戏期间或在听音乐时被握在用户手中时可被认为处于接收器模式。在这个方面，与前述过程400类似，可利用集成在设备内的接近传感器(例如接近传感器126)确定扬声器是处于接收器模式还是扬声器模式。所检测到的信息可例如被设备内的处理器接收，该处理器然后使用该信息类似确定设备相对于用户的位置，继而确定扬声器是在扬声器模式还是接收器模式中使用。例如，在步骤506中，处理器可将该信息与预定接近度阈值数据比较，并且如果基于该信息确定设备、进而扬声器低于阈值(例如在被认为靠近用户的范围内)，则确定扬声器处于接收器模式，并且系统可前进到步骤508。在步骤508，过程500可等待预定时间延迟。在预定时间延迟之后，过程500可返回到步骤504，并且再次检测扬声器是处于接收器模式还是扬声器模式。因此，过程500可反复地循环步骤504、506和508，直到检测到设备在预定接近度阈值之外并因此被视为远离用户的耳朵(或者一般性地远离用户的头部)，因此扬声器是在扬声器模式中使用。应当指出的是，虽然在该实施方案中，设备的接近度被用于确定扬声器是处于接收器模式还是扬声器模式中，但是其它根据扬声器是处于接收器模式还是扬声器模式而可能不同的数据例如扬声器音频信号可被用于确定是要打开还是闭合阀。

响应于扬声器处于扬声器模式(例如不处于接收器模式)，过程500可前进到步骤510并发送用于关闭阀的指令并将扬声器后体积室(例如后体积室116)与壳体内室(例如内室106)隔离。例如，所述指令可被发送给位于设备内的阀控制单元。

在阀关闭之后，过程500可前进到步骤512，并且可再次检测扬声器是处于接收器模式还是扬声器模式。步骤514、516和518可按与步骤504、506和508相同的方式操作，并且可继续循环和重复，除了由于阀已被关闭，所以当确定扬声器处于接收器模式时，在步骤518中发送用于打开阀的指令。例如，在步骤512，可检测扬声器是处于接收器模式还是扬声器模式。在步骤514，过程500可确定扬声器是否处于接收器模式(例如不处于扬声器模式)。响应于扬声器不处于接收器模式，过程500可前进到步骤516并等待预定时间延迟，然后可返回到步骤512。因此，只要确定扬声器不处于接收器模式(例如处于扬声器模式)，步骤412、414和416就可继续循环并且阀可保持闭合。响应于确定扬声器处于接收器模式，过程500可前进到步骤518并发送用于打开阀的指令。

过程500然后可返回到步骤504，并再次重复步骤504、506和508，直到确定扬声器不处于接收器模式(例如处于扬声器模式)。这样，过程500可连续监视扬声器模式，进而提供用于将阀自动地在打开位置和闭合位置之间进行转变的数据。只要系统被接通，过程500就可继续操作。例如，过程500可继续操作直到设备被关断。

还应当理解，虽然过程400和500讨论了在设备远离用户的耳朵或扬声器处于扬声器模式时阀被闭合并闭合泄声端口(例如泄声端口120)的操作，但应当想到，在一些实施方案中，即使在这些条件中的一个或两个满足时，阀也可保持打开直到压力输入被检测到。换句话讲，即使设备被认为远离用户的耳朵或处于扬声器模式，阀也可处于默认打开位置，然后在检测到可能会损害扬声器性能(例如使声学输出失真)的设备上的压力输入时被闭合，如现在将参考图6所述。

图6是用于基于是否检测到对设备的压力输入来将阀在打开位置和闭合位置之间进行转变的一种例示性操作模式的简化逻辑流程图。在该实施方案中，阀(例如阀124)的操作可包括过程600，其代表确定何时打开和闭合阀的处理单元的一个实施方案。

过程600可开始于步骤602，并前进到步骤604。在步骤604，确定是否检测到设备(例如设备100的壳体102)上的压力输入。压力输入可例如由设备内的压力传感器(例如压力传感器128)来检测。压力传感器可被设计为检测例如用户在设备壳体的覆盖件上按压使得其增大设备壳体的内室或体积内的压力。所检测到的信息可例如被设备内的处理器接收，处理器然后使用该信息确定压力输入的程度。例如，在步骤606中，处理器可将该信息与预定压力阈值数据比较，并且如果基于该信息确定设备上的压力输入低于预定压力水平(例如可能会影响扬声器性能的水平)，则系统可前进到步骤608。在步骤608，过程600可等待预定时间延迟。在预定时间延迟之后，过程600可返回到步骤604，并且再次检测压力输入。于是，过程600可反复循环步骤604、606和608，直到检测到设备高于预定压力阈值。

响应于高于预定阈值水平的压力输入，过程600可前进到步骤610并发送用于闭合阀的指令并将扬声器后体积室(例如后体积室116)与壳体内室(例如内室106)隔离。这又将会将扬声器与壳体的内室内的压力改变隔离，因此防止扬声器输出中的任何可能失真。例如，所述指令可被发送给位于设备内的阀控制单元。

在阀关闭之后，过程600可前进到步骤612，并且可再次检测压力输入。步骤614、616和618可按与步骤604、606和608相同的方式操作，并且可继续循环和重复，除了由于阀已被关闭，所以当确定压力输入不大于预定阈值(例如如果阀打开，压力水平将不影响扬声器)时，在步骤618中发送用于打开阀的指令。例如，在步骤612中检测压力输入，并且在步骤614中，过程600可确定压力水平是否高于预定阈值水平。响应于压力输入高于阈值水平，过程600可前进到步骤616并等待预定时间延迟，然后可返回到步骤612。因此，只要确定压力输入大于预定阈值水平，步骤612、614和616就可继续循环并且阀可保持闭合。响应于确定检测到的压力输入低于阈值，过程600可前进到步骤618并发送用于打开阀的指令。

过程600然后可返回到步骤604，并再次重复步骤604、606和608，直到确定设备上的压力输入高于阈值水平。这样，过程600可连续监视压力输入，进而提供用于将阀自动地在打开位置和闭合位置之间进行转变的数据。只要系统被接通，过程600就可继续操作。例如，过程600可继续操作直到设备被关断。此外应当理解，虽然在过程600中将高于或低于预定压力阈值的压力输入公开为被用于确定是要打开还是关闭阀，但在其它实施方案中，可使用是否存在压力输入来确定是打开还是关闭阀。例如，如果在步骤604中检测到压力输入，则过程600可直接前进到步骤610并发送用于关闭阀的指令。然而如果在步骤604中未检测到压力输入，则过程600可直接前进到步骤618并发送用于打开阀的指令，或者如果阀已被打开，则阀可保持打开。

还应当理解，除了设备位置(例如在用户附近还是远离用户)、扬声器模式(例如扬声器模式或接收器模式)或压力输入之外或者作为其替代，可使用音频信号处理来确定是要打开还是关闭阀。此外，还可根据阀处于打开位置还是闭合位置来进行音频信号调节(例如当阀打开时施加与闭合时不同的EQ、音频调谐等等)。

图7示出了可在其中实施扬声器和阀(诸如本文所述的扬声器和阀)的电子设备的实施方案的简化示意图的一个实施方案。如图7所示，扬声器可被集成在用户可用来通过无线通信网络与通信设备704的远端用户进行呼叫的消费电子设备702诸如智能电话内；在另一示例中，扬声器可被集成在便携式钟表706的外壳内。这仅仅是在其中可使用本文所述换能器的两个示例，然而应当想到，扬声器可与在其中期望有扬声器的任何类型的电子设备一起使用，例如平板计算机、计算设备或其它显示设备。

图8示出可以在其中实施前述扬声器的一种电子设备的一个实施方案的框图。如图8所示，设备800可包括存储装置802。存储装置802可包括一种或多种不同类型的存储装置诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如闪存存储器或其它电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如基于电池的静态或动态随机存取存储器)等。

处理电路804可用于控制设备800的操作。处理电路804可基于处理器诸如微处理器和其它合适的集成电路。对于一种合适的结构，处理电路804和存储装置802可用于运行设备800上的软件，诸如互联网浏览应用程序、互联网语音协议(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。处理电路804和存储装置802可用于实施合适的通信协议。可利用处理电路804和存储装置802实施的通信协议包括互联网协议、无线局域网协议(例如IEEE 802.11协议--有时称为

)、用于其它短程无线通信链路的协议诸如/>

协议、用于处理3G或4G通信服务的协议(例如利用宽带码分多址技术)、2G蜂窝电话通信协议等等。

为了使功率消耗最小化，处理电路804可包括功率管理电路用于实施功率管理功能。例如，处理电路804可用于调节设备800上放大器(例如射频功率放大器电路)的增益设置。处理电路804也可用于调节被提供给设备800上电路的部分的电源电压。例如，较高直流(DC)电源电压可被供应给活动电路，较低DC电源电压可被供应给活动性较低或非活动的电路。如果需要，处理电路804可用于实施控制方案，其中功率放大器电路被调节以适应从无线网络接收的传输功率电平请求。

输入输出设备806可用于允许数据被供应到设备800并且允许数据从设备800提供到外部设备。显示屏、麦克风声端口、扬声器声端口、和对接端口是输入输出设备806的示例。例如，输入输出设备806可包括用户输入设备808诸如按钮、触摸屏、操纵杆、点击轮、滚轮、触控板、小键盘、键盘、麦克风、相机等。用户可通过经由用户输入设备808提供命令来控制设备800的操作。显示和音频设备810可包括液晶显示器(LCD)屏幕或其它屏幕、发光二极管(LED)、和其它呈现视觉信息和状态数据的部件。显示和音频设备810也可包括音频设备诸如扬声器和其它用于生成声音的设备。显示和音频设备810可包含音频视频接口设备诸如插孔和其它用于外部头戴受话器和监视器的连接器。

无线通信设备812可包括由一个或多个集成电路形成的通信电路诸如射频(RF)收发器电路、功率放大器电路、无源RF部件、天线以及用于处理RF无线信号的其它电路。也可使用光(例如，使用红外通信)来发送无线信号。代表性地，对于如图7所示的扬声器声端口，扬声器可与端口相关联并且与RF天线通信以用于将信号从远端用户传输到扬声器。

返回到图8，设备800可与外部设备诸如附件814、计算设备816、和由路径820和822示出的无线网络818通信。路径820可包括有线路径和无线路径。路径822可以是无线路径。附件814可包括头戴受话器(例如无线蜂窝头戴耳机或音频头戴受话器)和音频视频设备(例如无线扬声器、游戏控制器、或其它接收和播放音频和视频内容的设备)、外围设备诸如无线打印机或相机等。

计算设备816可以是任何合适的计算机。对于一种合适的结构，计算设备816是具有与设备800建立无线连接的相关联无线接入点(路由器)或者内部或外部无线卡的计算机。计算机可以是服务器(例如互联网服务器)、具有或没有互联网接入的局域网计算机、用户自己的个人计算机、对等设备(例如另一便携式电子设备)、或任何其它合适的计算设备。

无线网络818可包括任何合适的网络设备，诸如蜂窝电话基站、蜂窝塔、无线数据网络、与无线网络相关联的计算机等。例如，无线网络818可包括监视与网络818通信的无线手持机(蜂窝电话、手持式计算设备等)的无线信号强度的网络管理设备。

上文所述本发明的一个实施方案是一种便携式电子设备，包括：具有形成内室的壳体壁的壳体；位于内室内的扬声器模块，扬声器模块具有扬声器和形成扬声器的后体积室的模块壁，其中后体积室包括穿过模块壁形成的泄声端口用于将后体积室声学耦合到内室；和用于基于对壳体壁一部分的压力输入调节后体积室对内室的声学耦合的阀。阀可以可操作地在打开构型和闭合构型之间转变，在打开构型中其不覆盖泄声端口，而在闭合构型中其覆盖泄声端口，并且在没有压力输入的情况下，阀处于打开构型，而当检测到压力输入时，阀转变到闭合构型。扬声器可以是微型扬声器。

虽然已描述并且在附图中示出了某些实施方案，但应当理解，此类实施方案仅用于说明广义的发明而非对其进行限制，并且本发明并不限于所示和所述的特定构造和布置，因为对于本领域的普通技术人员而言可想到各种其它修改。例如，虽然在本文中具体公开了一种扬声器，但本文公开的阀可与其它类型的换能器例如麦克风一起使用。另外，虽然在本文中描述了一种便携式电子设备诸如移动通信设备，但前述阀和换能器构型中任一者可在平板计算机、个人计算机、膝上型计算机、笔记本计算机等内实施。因此，要将描述视为示例性的而非限制性的。

Claims (14)

1.一种扬声器模块，包括：

具有声音输出面和背侧的扬声器；

模块壁，所述模块壁形成围绕所述扬声器的声音输出面的前体积室以及围绕所述扬声器的背侧的后体积室，其中所述模块壁包括到所述前体积室的声端口以及到所述后体积室的通风端口；和

机电阀，所述机电阀用于调节所述通风端口的打开和关闭，所述机电阀可操作以在打开构型和闭合构型之间转变，在所述打开构型中所述通风端口在所述扬声器接近用户的耳朵并且所述扬声器处于接收器模式时被打开，而在所述闭合构型中所述通风端口在所述扬声器远离用户的耳朵并且所述扬声器处于扬声器模式时被关闭。

2.根据权利要求1所述的扬声器模块，其中在所述接收器模式中，所述扬声器比在所述扬声器模式中更接近用户的耳朵。

3.根据权利要求1所述的扬声器模块，其中所述扬声器模块位于壳体的内室中，并且还包括耦合到所述壳体的接近传感器，所述接近传感器用于检测所述扬声器对用户的耳朵的接近度，并且基于所述扬声器对用户的耳朵的接近度来确定所述扬声器是处于所述接收器模式还是处于所述扬声器模式。

4.根据权利要求1所述的扬声器模块，其中所述扬声器模块位于壳体的内室中，并且还包括压力传感器，所述压力传感器用于检测所述壳体上的压力输入，并且所述机电阀在所述压力输入低于预定压力输入阈值时处于所述打开构型，并且在所述压力输入高于所述预定压力输入阈值时转变到所述闭合构型。

5.根据权利要求1所述的扬声器模块，其中所述机电阀是压电阀或电活性聚合物致动阀。

6.根据权利要求1所述的扬声器模块，其中所述扬声器模块位于电子设备壳体的内室中，并且所述后体积室的通风端口将所述后体积室耦合到所述电子设备壳体的内室。

7.一种扬声器模块，包括：

具有前侧和背侧的扬声器；

模块壁，所述模块壁形成将所述扬声器的前侧耦合到对周围环境开口的声端口的前体积室以及耦合到所述扬声器的背侧的后体积室，其中所述后体积室包括穿过所述模块壁到所述后体积室形成的通风端口；和

阀，所述阀用于根据所述扬声器是处于接收器模式还是扬声器模式来调节所述通风端口的打开和关闭，在所述接收器模式中，所述扬声器靠近用户的耳朵，而在所述扬声器模式中，所述扬声器远离用户的耳朵，其中在所述接收器模式中，所述阀处于打开构型，并且在所述扬声器模式中，所述阀处于闭合构型。

8.根据权利要求7所述的扬声器模块，其中所述通风端口将所述后体积室耦合到围绕所述扬声器模块的壳体的内室，并且当所述扬声器处于所述接收器模式时，所述阀打开通向所述内室的通风端口，并且当所述扬声器处于所述扬声器模式时，所述阀关闭与所述内室的通风端口。

9.根据权利要求8所述的扬声器模块，还包括耦合到所述壳体的接近传感器，所述接近传感器用于基于所述扬声器对用户的耳朵的接近度来检测所述扬声器是处于所述接收器模式还是处于所述扬声器模式。

10.根据权利要求8所述的扬声器模块，还包括耦合到所述壳体的压力传感器，所述压力传感器用于检测所述壳体上的压力输入，并且所述阀在所述压力输入低于预定压力输入阈值时处于所述打开构型，并且在所述压力输入高于所述预定压力输入阈值时转变到所述闭合构型。

11.根据权利要求7所述的扬声器模块，其中所述阀包括通过挠曲连杆耦接到阀瓣的压电构件，并且所述阀瓣与所述通风端口对准。

12.根据权利要求11所述的扬声器模块，其中将电压施加到所述压电构件驱动所述阀瓣在所述打开构型和所述闭合构型之间移动，其中在所述打开构型中，所述阀瓣不覆盖所述通风端口，并且在所述闭合构型中，所述阀瓣覆盖所述通风端口。

13.根据权利要求7所述的扬声器模块，其中所述阀包括可操作以致动所述阀在所述打开构型和所述闭合构型之间移动的电活性聚合物。

14.根据权利要求7所述的扬声器模块，其中所述阀是双稳态的。

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