CN112866862B - 包括多个振动部件的消噪耳机及相关的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种消噪耳机，其可包括头带、音频输入端以及支撑在头带近端的耳套。可操作地连接到音频输入端的第一振动部件、可操作地连接到音频输入端的第二振动部件、以及扬声器可以由至少一个耳套的外壳支撑。被配置为降低用户对第二振动部件的不期望的听觉响应的感知的反馈式消噪电路可以可操作地连接到扬声器。该反馈式消噪电路可以被配置为至少部分地基于来自扬声器的信号来修整来自音频输入端的音频信号，并且将修整的音频信号发送到第一振动部件。修整的音频信号被配置为至少部分地消除第二振动部件的听觉响应的至少一部分。

Description

包括多个振动部件的消噪耳机及相关的方法
本申请是申请号为201811443549.2、申请日为2018年11月29日、发明名称为“包括多个振动部件的消噪耳机及相关的方法”的申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年12月15日提交的申请号为15/843,821、标题为“包括多个振动部件的消噪耳机及相关的方法(Noise-canceling Headphones including MultipleVibration Members and Related Method)”的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体涉及包括多个振动部件的消噪耳机以及相关的方法，所述振动部件可包括例如：多个音频驱动器或者至少一个音频驱动器、以及至少一个触觉振动器。更具体地，公开的实施例涉及包括多个振动部件的消噪耳机，所述消噪耳机可测量一个振动部件的输出并且利用另一个振动部件来消除所述一个振动部件的听觉输出的至少一部分以产生改进的声音响应。
背景技术
包括主动消噪装置的耳机主要用于降低环境噪音对听音体验的影响。例如，前馈式消噪系统通常监控耳机外部的环境噪音并且使用监控的噪音以产生修整的音频信号，该修整的音频信号被配置为在其被发送到音频驱动器并用于产生可听见的声音时降低环境噪音对预期的听音体验的影响。作为另一示例，反馈式消噪系统通常监控耳套内部的噪音并且使用监控到的噪音来产生修整的音频信号，该修整的音频信号被配置为在其被发送到音频驱动器并用于产生可听见的声音时降低渗透到耳套内部的环境噪音对预期的听音体验的影响。
发明内容
在部分实施例中，消噪耳机可包括头带、音频输入端和支撑在头带近端的耳套。至少一个耳套可以可操作地连接到音频输入端并且可包括外壳、第一振动部件、第二振动部件和由外壳支撑的扬声器，所述第一振动部件可操作地连接到音频输入端并且至少部分地支撑在外壳内，所述第二振动部件可操作地连接到音频输入端并且至少部分地支撑在外壳内。反馈式消噪电路可被配置为降低用户对第二振动部件的不期望的听觉响应的感知，并且可以可操作地连接到扬声器上。反馈式消噪电路配置为至少部分地基于来自扬声器的信号来修整来自音频输入的音频信号并且将修整的音频信号发送到第一振动部件，修整的音频信号被配置用于至少部分地消除第二振动部件的听觉响应的至少一部分。
在其它实施例中，制造消噪耳机的方法可包括：将可操作地连接到音频输入端的第一振动部件至少部分地设置于耳套的外壳内；将可操作地连接到音频输入端的第二振动部件至少部分地设置于外壳内；以及以离开外壳的方式支撑扬声器。反馈式消噪电路被配置为降低用户对触觉振动器所产生的听觉噪音的感知并且可操作地连接到扬声器，该反馈式消噪电路可以被支撑在外壳内。反馈式消噪电路可被配置为至少部分地基于来自扬声器的信号来修整来自音频输入端的音频信号并且将修整的音频信号输送到第一振动部件，修整的音频信号被配置为至少部分地消除第二振动部件的听觉响应的至少一部分。耳套可被支撑在头带的端部附近。
附图说明
虽然本公开以特别指出具体的实施例并且分别要求保护具体的实施例的权利要求作为结论，但是当结合附图阅读时，可以从以下的说明中更容易地确定本发明范围内的实施例的各种特征和优点，附图中：
图1是包括消噪耳机的侧视图的音频系统的视图；
图2是图1中的消噪耳机的第一耳套的立体仰视图；
图3是图1中的消噪耳机的第二耳套的立体仰视图；
图4是图1中的消噪耳机的耳套的前视图；
图5是图1中的消噪耳机的侧剖视图；
图6是用于控制图1中的消噪耳机的电路系统的示意图；以及
图7至图9是图6中的电路系统的组件的更详细的示意图。
具体实施方式
在本公开中示出的示图并不意味着任意特定的消噪耳机或上述耳机的任意特定组件的实际视图，而仅仅是用于描述说明性实施例的理想化表示。因此，示图不必是成比例的。
公开的实施例总体涉及包括多个振动部件的消噪耳机，一个振动部件的输出可被一个或多个扬声器检测到，并且另一个振动部件可用于消除所述一个振动部件的听觉输出的至少一部分，以产生改善的声音响应。更明确地，公开了包括触觉振动器的消噪耳机的实施例，所述触觉振动器可采用：前馈式消噪系统，主要用于降低环境噪音对听音体验的影响；以及反馈式消噪系统，主要用于降低由触觉振动器附带产生的噪音对听音体验的影响。
图1是包括消噪耳机102的侧视图的音频系统100的视图，消噪耳机102被配置为从媒体播放器104接受音频信号。消噪耳机102可包括头带106、第一耳套108和第二耳套112，第一耳套108在头带106的第一端部110附近从头带106悬挂，第二耳套112在头带106的第二端部114附近从头带106悬挂。可以设置头带106的尺寸和形状以安置在用户的头顶，并且第一耳套108和第二耳套112可定位为当用户佩戴消噪耳机102时被放置在用户的耳朵上。
第一耳套108和第二耳套112中的每一者都可以包括第一振动部件206(见图5)，该振动部件206可被具体配置为音频驱动器132，音频驱动器132被配置为响应于从媒体播放器104接收到音频信号而产生音频回放。第一耳套108和第二耳套112中的每一者都可以进一步包括具体配置为触觉振动器134的第二振动部件196(见图5)，触觉振动器134被配置为响应于从媒体播放器104接收到音频信号中的至少低音分量而产生触觉振动。在其它实施例中，第二振动部件可以被配置为另一个音频驱动器的组件。例如，每个耳套108可包括第一音频驱动器132A和第二音频驱动器132B，第一音频驱动器132A可以特别地适于高音回放，并且被配置为响应于从媒体播放器104接收到音频信号中的至少高音分量而产生音频回放，第二音频驱动器132B可以特别地适于低音回放，并且被配置为响应于从媒体播放器104接收到音频信号中的至少低音分量而产生音频回放。
媒体播放器104可以存储或已经访问至少音频媒体以用于在消噪耳机102上回放。媒体播放器104可包括例如：智能电话、平板电脑、电脑、电视机、具有音频功能的电子阅读器、数字文件播放器、光盘播放器、收音机、立体音响系统、游戏系统等等。媒体播放器104可以通过无线连接116、经由有线连接118或通过这两者来可操作地连接到消噪耳机102。例如，消噪耳机102可以利用蓝牙()无线通信协议无线地连接到媒体播放器104，并且消噪耳机102可以利用在两个相对端具有音频插头122的一根或多根导线120有线连接到媒体播放器104。其中一个音频插头122可插入到媒体播放器104中对应的音频插孔124，并且其他音频插头122中的一个或多个可插入到对应的音频插孔126中，音频插孔126位于例如第一耳套108、或第二耳套112上，或者在第一耳套108和第二耳套112的每一个上各有一个音频插孔126。
图2是图1中的消噪耳机102的第一耳套108的立体仰视图。第一耳套108可包括刚性外壳128和衬垫130，衬垫130位于外壳128的在用户佩戴消噪耳机102(见图1)时靠近用户的耳朵的一侧。外壳128可包括至少部分地延伸穿过外壳128的后板138的开口136，后板138位于外壳128的与衬垫130相对的一侧。开口136可将第一扬声器140暴露在外壳128的外部142。第一扬声器140可以例如用于至少两个目的：语音收集和噪音消除。例如，当通过消噪耳机102(见图1)接收语音命令或语音来电时可监控第一扬声器140，并且可通过第一扬声器140检测语音命令和语音音频。作为另一示例，当通过消噪耳机102(见图1)提供音频回放时第一麦克风140可以被监控，并且通过第一扬声器140检测到的环境噪音可用于降低这些环境噪音对听音体验的影响，如下文更详细描述的。
在例如图2中所示的部分实施例中，第一耳套108可包括：配置用于容纳音频插头122(见图1)的第一音频插座126A；和配置用于容纳电源插头的第二电源插座126B。例如，第一音频插座126A在用户佩戴消噪耳机102(见图1)时可在衬垫130和后板138之间位于外壳128的底部附近，并且该第一音频插座126A可配置为例如尖端-环-套筒型插座。更具体地，第一音频插座126A可配置为尖端-环-套筒型(TRS)、尖端-环-环-套筒型(TRRS)、尖端-环-环-环-套筒型(TRRRS)等，并且可以与具有互补结构的音频插头122(见图1)可操作地联接。当用户佩戴消噪耳机102(见图1)时，第二插座126B可位于外壳128的底部的第一音频插座126A附近，并且第二插座126B可配置为例如电源-数据-连接型插座，该电源-数据-连接型插座被专门配置为接收电力以对电池144充电，该电池144被配置为对消噪耳机102(见图1)的电气组件供电。更具体地，第二插座126B可被配置为例如通用串行总线(USB)、迷你USB或连接器。尽管提供了具体的示例，但是音频插座126或音频插座126A和电源插座126B可被配置为任何类型的用于接收插头122(见图1)的插座，插头122被配置为传送音频信号、电力或这两者。在其它实施例中，第二插座126B可以进一步被配置为通过电源-数据-连接型插座的数据连接部分来接收音频信号。
第一耳套108可以进一步包括按键146，该按键146被配置为影响消噪耳机102(见图1)的供电状态或操作，按键146在衬垫130和后板138之间位于外壳128上。例如，第一耳套108可包括电源按键148，该按键148被配置为：响应于连续的和/或持久的按压而对消噪耳机102(见图1)的被供电的电器元件提供或者取消供电。此外，在消噪耳机102(见图1)包括触觉振动器134的实施例中，第一耳套108可包括振动增强按键150和振动减弱按键152，这可以增强或减弱由触觉振动器134响应于对必要按键150或按键152的按压而产生的振动的强度，如下文进一步详细描述的。
图3是图1中的消噪耳机102的第二耳套112的立体仰视图。如第一耳套108(见图2)类似，第二耳套112可包括刚性外壳154和衬垫156，该衬垫156位于外壳154的在用户佩戴消噪耳机102(见图1)时靠近用户的耳朵的一侧。外壳154可包括至少部分地延伸穿过外壳154的后板160的开口158，后板160位于外壳154上与衬垫156相对的一侧。开口158可将另一个第一扬声器162暴露到外壳154的外部164。另一个第一扬声器162也可被用于语音收集和噪音消除。在耳套108(见图2)上提供第一扬声器140(见图2)并且在耳套112上提供第一扬声器162可实现立体的语音收集和独立的左侧、右侧噪音消除。在其它实施例中，耳套108(见图2)和耳套112中仅有一个可包括各自的第一扬声器140(见图2)或第一扬声器162。
第二耳套112可包括多功能按键166，其被配置用于增大和减小音频驱动器132的音量并且另外地影响消噪耳机102(见图1)的操作，多功能按键166在衬垫156和后板160之间位于外壳154上。例如，多功能按键166可包括音量增大按键168、音量减小按键170和中间按键172，这些按键可以例如：增大音频驱动器132的音量、减少音频驱动器132的音量、开始和停止回放、接收语音来电、发起语音命令、以及另外地根据按压的发生、次数和/或时长来影响消噪耳机102和相关联的媒体播放器104(见图1)的操作。
图4是图1中的消噪耳机102的耳套108或耳套112中一个的前视图。耳套108或耳套112中的至少一个，或可选地，耳套108和耳套112两者可包括第二扬声器176，第二扬声器176布置成在用户佩戴消噪耳机102(见图1)时位于在图4中以触觉振动器134示出的第二振动部件和用户的耳朵之间。更具体地，第二扬声器176可位于音频驱动器132的在用户佩戴消噪耳机102(见图1)时靠近用户耳朵的一侧。作为具体的非限制性示例，第二扬声器176可位于凹部178内，凹部178在衬垫130和/或衬垫156的表面180和音频驱动器132的封盖182之间通过衬垫130和/或衬垫156形成，其中衬垫130和/或衬垫156的表面180被定位成在用户佩戴消噪耳机102(见图1)时接触用户，音频驱动器132位于凹部178内(例如，固定到封盖182)面朝用户的耳朵暴露。第二扬声器176可使得第一振动部件206(见图5)能够至少部分地消除至少由第二振动部件产生的附带噪音，其中第一振动部件206在图4中作为音频驱动器132示出，第二振动部件在图4作为触觉振动器134示出，如下文更详细描述的。第二扬声器176可包括例如微机电系统(MEMS)扬声器或驻极体电容扬声器(ECM)。
虽然已经结合图1至4示出并描述了与特定的左侧耳套108和右侧耳套112相关联的各个耳套108和耳套112的特征的具体组合，但是这些特征可以在耳套108或耳套112上以彼此不同的组合设置。例如，一个或多个的端口126可位于左侧耳套108或右侧耳套112上，音频端口126A可以与电源端口126B位于不同的耳套108或112上，按键146和按键166可位于同一个耳套108或112上，等等。
图5是图1中的消噪耳机102的侧剖视图。耳套108的外壳128和耳套112的外壳154可以形成在用户佩戴消噪耳机102时位于用户的耳朵附近的第一声学腔体184以及位于第一声学腔体184的与用户的耳朵相对的一侧上的第二声学腔体186。在图5中示出为与音频驱动器132相关联的第一振动部件206可以至少部分地位于第一声学腔体184内，并且在图5中示出为与触觉振动器134相关联的第二振动部件196可以至少部分地位于第二声学腔体186内。更具体地，音频驱动器132可以容纳于第一声学腔体184内，音频驱动器132的封盖182和外壳128、外壳154的一部分形成第一声学腔体184的面朝耳朵的边界，并且触觉振动器134可容纳于第二声学腔体186内。
第一振动部件206和第二振动部件196中至少一个部件可以产生附带噪音，这导致产生至少在一些频率下产生与用于消噪耳机102的预期声压级(SPL)曲线不同的可检测的声压级(SPL)曲线。例如，第二振动部件196可产生超出其预期的听觉响应之外的可听到的噪音，该噪音在第二振动部件196是触觉低音振动器134的组件的实施例中可被检测为可听见的嗡嗡声。更具体地，第二振动部件196除了在其预期的频率响应(例如，主要为在约20赫兹和约250赫兹之间的频率，例如，在约20赫兹和约100赫兹之间，或者约30赫兹和约60赫兹之间)内的触觉振动外还可以产生不期望的听觉噪音，并且第二振动部件196可以以超出其预期的频率响应(例如，主要为在约20赫兹和约250赫兹之间的频率)的频率(例如，大于250赫兹的频率)振动，这可以是由于例如谐波共振或不完整的信号滤波引起的。作为另一示例，第一振动部件206和每个第二振动部件的每一个可以产生超出其预期的听觉响应外的听觉噪音，这种听觉噪音可以被检测为来自高频的音频驱动器132A(见图1)的嗡嗡的低音以及来自低频的音频驱动器132B(见图1)的浑浊的中音和高音。更具体地，第一振动部件206和第二振动部件中的每一个可在超出第一振动部件206和第二振动部件的预期的频率响应(例如，分别主要为在约20赫兹和约250赫兹之间的频率以及约250赫兹和约6千赫兹之间的频率)之外的频率(例如，分别为在约250赫兹以下和在约250赫兹以上的频率)处振动，这也可以是由于例如谐波共振或不完整的信号滤波引起的。
第二扬声器176可实现对发送到音频驱动器132的音频信号的修整，而使得音频驱动器132产生可检测的声压级(SPL)曲线，该可检测的声压级曲线在其被发射时与相应的耳套108或耳套112内部的现有声压级(SPL)曲线组合，以便更好地将听到的声压级(SPL)曲线与用于消噪耳机102的预期的声压级(SPL)曲线匹配，降低了附带噪音和由触觉振动器134产生的其它的不合意的音频发射对听音体验的影响。第二扬声器176也可实现对发送到第一音频驱动器132A、第二音频驱动器132B、或第一音频驱动器132A和第二音频驱动器132B两者的音频信号的修整，而使得第一音频驱动器132A、或第二音频驱动器132B、或第一音频驱动器132A和第二音频驱动器132B两者产生可检测的声压级(SPL)曲线，该可检测的声压级曲线在其被发射时与其它的压力现象相组合，以便更好地将听到的声压级(SPL)曲线与用于消噪耳机102的预期的声压级(SPL)曲线相匹配，降低了由第一音频驱动器132A、第二音频驱动器132B中的另一个或第一音频驱动器132A和第二音频驱动器132B两者产生的附带噪音对听音体验的影响。
驱动板188可以细分外壳128和外壳154的中空内部190，并且可位于第一振动部件206和第二振动部件196之间(图5中的音频驱动器132和触觉振动器134之间)，以形成第一声学腔体184和第二声学腔体186。驱动板188可包括在第一声学腔体184和第二声学腔体186之间延伸的至少一个通道192。任意通道192的最大直径D1可以例如在外壳128和外壳154的最大直径D2的约5％和约10％之间。更具体地，任意通道192的最大直径D1可以例如在外壳128和外壳154的最大直径D2的约6％和约9％之间。外壳128和外壳154可以进一步包括至少一个端口194，其从第一声学腔体184通过外壳128和外壳154延伸到外部142和外部164。任意端部194的最大直径D3可以例如在外壳128和外壳154的最大直径D2的约5％和约10％之间。更具体地，任意端口194的最大直径D3可以例如在外壳128和外壳154的最大直径D2的约7％和约8％之间。
在第二振动部件196是触觉振动器134的组件的实施例中，消噪耳机102的触觉振动器134能够产生高振幅的、触觉的振动以提升用户的至少低音的听音体验，因此这倾向于使触觉振动器134的振动部件196(例如，振动材料的质量块)移动超出针对其的预期的边界。为了更好地限制质量块196的活动，每个耳套108和耳套112可以包括可压缩材料198，其在驱动板188的与音频驱动器132相对的一侧上以及在触觉振动器134的在用户佩戴消噪耳机102时靠近耳朵的一侧上固定到驱动板188。可压缩材料198可定位和配置为限定触觉振动器134的质量块196在第一方向200上的运动。可压缩材料198可包括例如毛毡或者泡沫材料(例如，氯丁(二烯)橡胶或声学泡沫)。外壳128的后板138和外壳154的后板160可限制触觉振动器134的质量块196在第二、相反的方向202上的运动。各个外壳138和154的后板128和160位于触觉振动器134的与音频驱动器132相对的一侧并且在用户佩戴消噪耳机102时远离用户的耳朵。
如图5所示，耳套108和耳套112的第二扬声器176可以例如居中地位于凹部178内并且分别位于的每个相应的耳套108和耳套112上。更具体地，线204在至少基本上平行于音频驱动器132的第一振动部件206的预期运动方向的方向上穿过音频驱动器132的第一振动部件206的几何中心，并且可以与第二扬声器176相交。
图6是用于控制图1中的消噪耳机102的电路系统208的示意图。电路系统208可以至少基本上在每个耳套108和耳套112(见图1)中复制，从而能够实现对每个耳套108和耳套112(见图1)的独立的操作和电力供应，或者电路系统208可以至少部分地分配在耳套108和耳套112(见图1)之中，使得单个耳套108或耳套112(见图1)中的电路系统208的至少一部分控制对两个耳套的操作和/或电力供应。电路系统208可以在包括无线连接功能的系统模块210处和音频插座126A处接收来自连接的媒体播放器104(见图1)的输入音频信号。系统模块210可以配置为系统芯片，并且可以例如配置用于：形成无线连接和通过无线连接通信；管理电能消耗和充电；接收和处理控制输入；以及处理和路由音频信号。合适的系统模块210可从例如高通公司(地址5775Morehouse Drive,San Diego,CA 92121)商购获得。系统模块210可以可操作地连接到存储器212上，该存储器212存储用于配置对系统模块(例如，固件)的操作的指令。电池144和电源端口126B可以可操作地连接到系统模块210，以便能够通过电源端口126B对电池144充电。状态指示器216(例如，RGB LED)可以可操作地连接到系统模块210，并且可以响应于来自系统模块210的控制信号而选择性地指示消噪耳机102(见图1)的状态。来自第一扬声器140和第一扬声器162的信号可以直接发送到或者通过开关214发送到系统模块210上，开关214在来自第一扬声器140和第一扬声器162的信号被监控时可以进行切换。
在系统模块210处直接接收到的信号或者从音频插座126A和/或从第一扬声器140与第一扬声器162发送到系统模块210的信号可以路由通过转换器218，该信号转换器218可配置为将差分信号形式的任何信号转换为模拟信号。从系统模块210或音频插座126A接收的音频输入以及从第一扬声器140和第一扬声器162接收的环境噪音可以随后被发送到主动消噪模块220。当音频输入从音频插座126A接收并且已经是模拟格式时，可操作地连接在音频插座126A、系统模块210、以及主动消噪模块220之间的开关222可以将音频输入直接路由到主动消噪模块220中。虽然本说明中具体描述了涉及模拟数据信号路由和噪音消除的实施例，但是接收的音频输入可以保持为数字格式，可以转换为数字格式，以及在信号路由、噪音消除、或这二者的期间可以是模拟格式或数字格式。第二扬声器176可以将代表检测到的音频的信号直接发送到主动消噪模块220。
主动消噪模块220可包括至少前馈式消噪电路和反馈式消噪电路，该前馈式消噪电路可操作地连接在第一扬声器140及第一扬声器162和与图6中的音频驱动器132相关联的至少第一振动部件206之间，该反馈式消噪电路可操作地连接在第二扬声器176和音频驱动器132的至少第一振动部件206之间。适合的主动消噪模块220可从例如艾迈斯半导体有限公司(ams AG)(地址Tobelbader Strasse 30,Premstaetten,8141AT)、其它供应商(例如，亚德诺半导体技术有限公司(Analog Devices)、索尼公司、凌云逻辑半导体有限公司(Cirrus Logic)、高通公司，等等)商购获得。前馈式消噪电路可配置为将来自第一扬声器140和第一扬声器162的信号与预定的、期望的声压级(SPL)曲线相比较，并且产生修整的音频信号224的至少一部分，该音频信号配置用于通过下列的方式消除环境噪音，例如：放大一个或多个频率处的压力；减小一个或多个频率处的压力；或者放大一个或多个频率处的压力并且减小一个或多个的其它频率处的压力。例如，主动消噪模块220可以通过将音频输入和消噪信号相结合的方式产生一部分的修整的音频信号224，所述消噪信号与检测到的环境噪音具有相同的振幅并且具有相对于检测到的噪音的倒相。修整的音频信号224可被发送到音频驱动器132中，并且当在音频驱动器132上播放修整的音频信号224时，用户可以将由此产生的音频主要感知为从媒体播放器104(见图1)发送的、没有环境噪音的音频内容，所述环境噪音至少部分地通过相消干涉消除。
反馈式消噪电路可配置为将来自第二扬声器176的信号与预设的、期望的声压级(SPL)曲线相比较，并且产生修整的音频信号224的至少另外的部分，该音频信号配置用于通过下列的方式来消除来自触觉振动器134的附带噪音，例如：放大一个或多个频率处的压力；减小一个或多个频率处的压力；或者放大一个或多个频率处的压力并且减小一个或多个的其它频率处的压力。例如，主动消噪模块220可以通过将音频输入和另一个消噪信号相结合的方式产生修整的音频信号224的另一部分，该另一个消噪信号与检测到的来自触觉振动器134的附带噪音具有相同的振幅并且具有相对于来自触觉振动器134的检测到的附带噪音的倒相。更具体地，主动消噪模块220可配置为至少部分地减少(例如，至少部分地取消或消除)至少在约20赫兹和约250赫兹之间的频率(例如，约20赫兹和约100赫兹之间，或者约30赫兹和约60赫兹之间)处由触觉振动器134产生的不合意的听觉噪音。修整的音频信号224可以被发送到音频驱动器132中，并且当在音频驱动器132上播放修整的音频信号224时，并且在修整的音频信号的声音自然地与来自触觉振动器134的附带噪音结合时，用户可以将由此产生的音频主要感知为从媒体播放器104(见图1)发送的、没有来自触觉振动器134的附带噪音的音频内容，该附带噪音至少部分地通过相消干涉消除。
在其它实施例中，反馈式消噪电路可配置为将来自第二扬声器176的信号与预定的、期望的声压级(SPL)曲线相比较，并且产生待被分别发送到第一音频驱动器132A和第二音频驱动器132B的独立的修整的音频信号的至少另一部分，修整的音频信号配置用于消除第一音频驱动器132A和第二音频驱动器132B(见图1)两者、第一音频驱动器132A、或第二音频驱动器132B中的至少一个的不合意的听觉响应(例如，嗡嗡的低音或浑浊的中音和高音)，可通过下列的方式消除噪音，例如：放大一个或多个频率处的压力；减小一个或多个频率处的压力；或者放大一个或多个频率处的压力并且减小一个或多个的其它频率处的压力。例如，主动消噪模块220可以通过将音频输入和另一个消噪信号相结合的方式产生修整的音频信号224的另一部分，该另一个消噪信号与来自第二音频驱动器132B的、超出预定的期望的声压级(SPL)曲线的、检测到的听觉响应具有相同的振幅，并且具有相对于来自第二音频驱动器132B的检测到的附带噪音的倒相。修整的音频信号的这一部分可发送到第一音频驱动器132A，并且当在第一音频驱动器132A上播放修整的音频信号的这一部分时，用户可以将由此产生的音频主要感知为从媒体播放器104(见图1)发送的音频内容，而没有来自第二音频驱动器132B的、超出预定的期望的声压级(SPL)曲线的、检测到的听觉响应，来自第二音频驱动器132B的、超出预定的期望的声压级(SPL)曲线的检测到的听觉响应至少部分地通过相消干涉消除。继续该示例，主动消噪模块220可以通过将音频输入与另一个消噪信号相结合的方式产生修整的音频信号的另一部分，该另一个消噪信号与来自第一音频驱动器132A的、超出预定的、期望的声压级(SPL)曲线的、检测到的听觉响应具有相同的振幅，并且具有相对于来自第一音频驱动器132A的、检测到的附带噪音的倒相。修整的音频信号的这另一部分可发送到第二音频驱动器132B，并且当在第二音频驱动器132B上播放修整的音频信号的这另一部分时，用户可以将由此产生的音频主要感知为从媒体播放器104(见图1)发送的音频内容，而没有来自第一音频驱动器132A的、超出预定的期望的声压级(SPL)曲线的、检测到的听觉响应，来自第一音频驱动器132A的、超出预定的期望的声压级(SPL)曲线的、检测到的听觉响应至少部分地通过相消干涉消除。
电路系统208可包括在将音频信号传递到触觉振动器134之前对音频信号的进一步处理。例如，电路系统208可包括位于转化器218和触觉振动器134之间的增益级228。增益级228可以配置为在音频信号到达触觉振动器134之前增大音频信号的电压。这种电压的增大可以确定触觉振动器134产生的触觉振动的振幅和相应的强度。可以响应于对振动增强按键150和振动减弱按键152的连续按压的响应，逐步增加增强的程度，在控制电路230中可以接收到来自该振动增强按键和振动减弱按键的信号。控制电路230可以可操作地连接到状态指示器216上以提供关于触觉振动的强度的增加程度的反馈。控制电路230可包括具有变化电阻的电阻器的一系列开关，以确定增益级228所施加的电压的增加程度。在其它实施例中，可以使用附带滑动调控器(slider)的可变电阻器来代替控制线路230以及振动增强按键150和振动减弱按键152，以提供增益级228所施加的电压的平滑的而不是逐级的增强或减弱。增益级228可包括例如可操作的放大器。
电路系统208可包括紧接在增益级228之后的低通滤波器232。低通滤波器232可配置为移除电压放大的音频信号的高音分量而不传到触觉振动器134，并且使音频信号的低音分量传到触觉振动器134。更具体地，低通滤波器232可以例如被配置为移除音频信号中约250赫兹或更高的频率而不传到触觉振动器134，并且使音频信号中的约250赫兹或更低频率的那些部分传到触觉振动器134。作为具体的非限制性示例，低通滤波器232可配置为从音频信号中移除约100赫兹或更高的、或者约60赫兹或更高的频率而不传到触觉振动器134，并且使音频信号中的约100赫兹或更低的、或者约60赫兹或更低的频率的那些部分传到触觉振动器134。通过电路系统中在增益级228之后的低通滤波器232，低通滤波器232可以降低(例如，消除)通过增益级228必然地引入音频信号中的不合意的噪音，因为这样的噪音可以主要地发现于低频之上的频率处。
电路系统208也可以包括可操作地连接在低通滤波器232和触觉振动器134之间的放大器234。放大器234可以被配置为增加音频信号的安培数，当信号的安培数增加与来自增益级228的电压增大相结合时，可以产生用于触觉振动器的期望的功率。
图7至图9是图6中电路系统208的组件的更详细的示意图。例如，图7更详细地描绘了可操作地连接到系统模块210的电子组件的配置，这些电子组件可以共同形成用于音频信号的左声道和右声道的转换器218。图8更详细地描绘了可以共同形成增益级228、低通滤波器232和放大器234的电子组件的配置。如图8所示，增益级228可以包括二极管限制器236，其被配置为至少减少由增益级228产生的增益所导致的削波。图9更详细地描绘了可以共同形成低通滤波器232的电子组件的配置。如图9所示，低通滤波器232可以包括配置为降低低通滤波器232的不稳定性的二极管限制器238。
以下阐述本公开的附加的非限制性示例实施例：
实施例1：一种消噪耳机，包括：头带；音频输入端；支撑在头带的近端的耳套，耳套中的至少一个可操作地连接到音频输入端并且包括：外壳；第一振动部件，可操作地连接到音频输入端并至少部分地支撑在外壳内；第二振动部件，可操作地连接到音频输入端并至少部分地支撑在外壳内；由外壳支撑的扬声器；以及反馈式消噪电路，被配置为减少用户对第二振动部件的不期望的听觉响应的感知并且可操作地连接到扬声器，反馈式消噪电路被配置为至少部分地基于来自扬声器的信号来修整来自音频输入端的音频信号，并且将修整的音频信号发送到第一振动部件，修整的音频信号被配置为至少部分地消除第二振动部件的听觉响应的至少一部分。
实施例2：根据实施例1的消噪耳机，其中所述第一振动部件包括音频驱动器，并且所述第二振动部件包括触觉振动器。
实施例3：根据实施例2的消噪耳机，其中所述反馈式消噪电路配置成至少部分地减少至少在约20赫兹和约100赫兹之间的频率处由触觉振动器产生的不期望的听觉噪音。
实施例4：根据实施例2或实施例3的消噪耳机，进一步包括可操作地连接在音频输入端和触觉振动器之间的低通滤波器，所述低通滤波器被配置为移除噪音消除的信号中的高音分量而不传到触觉振动器，并且使噪音消除的信号中的低音分量传到触觉振动器。
实施例5：根据实施例4的消噪耳机，进一步包括可操作地连接在音频输入端和低通滤波器之间的增益级，增益级被配置为在来自音频输入端的信号到达触觉振动器之前增大来自音频输入端的信号的电压。
实施例6：根据实施例5的消噪耳机，其中增益级包括可操作的放大器。
实施例7：根据实施例5或实施例6的消噪耳机，其中增益级包括二极管限制器，其被配置为至少降低由增益级所产生的增益导致的消波。
实施例8：根据实施例4至7中任一种的消噪耳机，其中低通滤波器包括配置为降低低通滤波器的不稳定性的二极管限制器。
实施例9：根据实施例1的消噪耳机，其中第一振动部件包括第一音频驱动器，并且第二振动部件包括第二音频驱动器。
实施例10：根据实施例1的消噪耳机，其中扬声器布置成在用户佩戴消噪耳机时位于第二振动部件和用户的耳朵之间。
实施例11:根据实施例10的消噪耳机，其中在至少平行于第一振动部件的预期运动方向的方向上穿过第一振动部件的几何中心的线与扬声器相交，并且扬声器位于第一振动部件的在用户佩戴消噪耳机时靠近用户耳朵的一侧。
实施例12：根据实施例1至11中任一种的消噪耳机，其中扬声器包括微型机电系统(MEMS)扬声器。
实施例13：根据实施例1至12中任一种的消噪耳机，进一步包括：暴露在外壳外部的另一个扬声器；以及前馈式消噪电路，可操作地连接到至少第一振动部件和其它扬声器，前馈式消噪电路配置为降低用户对环境噪音的感知，前馈式消噪电路配置为至少部分地基于来自其它扬声器的信号来修整来自音频输入端的音频信号，并且将修整的音频信号发送到第一振动部件，修整的音频信号被配置为至少部分地消除环境噪音的至少一部分。
实施例14：根据实施例1至13中任一种所述的消噪耳机，其中耳套中的至少一个包括：第一声学腔体，布置成在用户佩戴消噪耳机时位于用户的耳朵附近，第一振动部件位于第一声学腔体内；第二声学腔体，布置成在用户佩戴消噪耳机时位于第一声学腔体附近并且远离用户的耳朵，第二振动部件位于第二声学腔体内；以及驱动板，位于第一声学腔体和第二声学腔体之间，驱动板包括在第一声学腔体和第二声学腔体之间延伸的至少一个通道，至少一个通道的最大直径在外壳的最大直径的约5％和约10％之间。
实施例15：根据实施例14的消噪耳机，进一步包括至少一个端部，其从第一声学腔体延伸通过耳套的外壳而延伸到外壳的外部，至少一个端部的最大直径在外壳的最大直径的约5％和约10％之间。
实施例16：根据实施例14或实施例15的消噪耳机，其中第二振动部件包括触觉振动器并且进一步包括可压缩材料，可压缩材料紧固到驱动板并且被配置为界定触觉振动器的第二振动部件在第一方向上的运动，可压缩材料位于触觉振动器的在用户佩戴消噪耳机时靠近用户耳朵的一侧。
实施例17：根据实施例14或实施例15的消噪耳机，其中外壳的一部分位于触觉振动器的在用户佩戴消噪耳机时远离用户耳朵的一侧，并且外壳的这一部分定位成界定触觉振动器的第二振动部件在第二相反方向上的运动。
实施例18：一种制造消噪耳机的方法，包括：将可操作地连接到音频输入端的第一振动部件至少部分地设置在耳套的外壳内；将可操作地连接到音频输入端的第二振动部件至少部分地设置在外壳内；从外壳支撑扬声器；支撑反馈式消噪电路，其被配置为降低用户对由触觉振动器产生的听觉噪音的感知并且可操作地连接到外壳内的扬声器，反馈式消噪电路被配置为至少部分地基于来自扬声器的信号来修整来自音频输入端的音频信号，并且将修整的音频信号发送到第一振动部件，修整的音频信号被配置为至少部分地消除第二振动部件的听觉响应的至少一部分；以及将耳套支撑在头带的端部附近。
实施例19：根据实施例18的方法，其中第二振动部件包括触觉振动器，并且该方法进一步包括将可操作地连接在反馈式消噪电路和触觉振动器之间的低通滤波器支撑在外壳内，低通滤波器被配置为移除音频信号的高音分量而不传到触觉振动器，并且使噪音消除的信号中的低音分量传到触觉振动器。
实施例20：根据实施例18或实施例19的方法，进一步包括：将另一个扬声器支撑在外壳上，该另一个扬声器暴露在外壳的外部；以及将可操作地连接到至少音频驱动器和其它扬声器的前馈式消噪电路支撑在外壳内，该前馈式消噪电路被配置为降低用户对环境噪音的感知，前馈式消噪电路被配置为至少部分地基于来自其它扬声器的信号来修整来自音频输入端的音频信号，并且将修整的音频信号发送到第一振动部分，修整的音频信号被配置为至少部分地消除环境噪音的至少一部分。
虽然已经结合附图描述了某些说明性实施例，但是本领域普通技术人员将认识并理解，本公开的范围不限于在本公开中明确示出和描述的那些实施例。而是，可以对本公开中描述的实施例进行许多添加、删除和修改以产生在本公开的范围内的实施例，例如在权利要求中具体要求保护的实施例，并且包括合法的等同物。此外，如发明人所预期的，来自一个公开的实施例的特征可以与另一个公开的实施例的特征组合，同时仍然在本公开的范围内。

Claims (20)

1.一种消噪耳机，包括:
头带；
音频输入端；以及
耳套，所述耳套支撑在所述头带的近端，所述耳套中的至少一个可操作地连接到所述音频输入端并且包括：
外壳；
第一振动部件，可操作地连接到所述音频输入端并至少部分地支撑在所述外壳内；
第二振动部件，可操作地连接到所述音频输入端并且至少部分地支撑在所述外壳内；
由所述外壳支撑的扬声器；以及
反馈式消噪电路，所述反馈式消噪电路可操作地连接到所述扬声器，所述反馈式消噪电路被配置为：将来自所述扬声器的信号与所述消噪耳机的预定声压级曲线进行比较，所述反馈式消噪电路被配置为：产生具有与来自所述扬声器的一部分信号相同的振幅和倒相的消噪信号，所述信号与预定声压级曲线之外的所述第二振动部件的听觉响应相对应，所述反馈式消噪电路被配置为：
通过结合来自所述音频输入端的音频信号与所述消噪信号，生成修整的音频信号，以至少部分地消除所述第二振动部件的听觉响应的至少一部分，所述反馈式消噪电路被配置为：仅将修整的音频信号输出至所述第一振动部件。
2.根据权利要求1所述的消噪耳机，其中所述反馈式消噪电路配置成：将来自所述扬声器的信号仅与频率范围在20赫兹至60赫兹之间的低音频率处的所述消噪耳机的预定声压级曲线进行比较。
3.根据权利要求1所述的消噪耳机，其中所述反馈式消噪电路配置成：将来自所述扬声器的信号仅与20赫兹至60赫兹之间的频率处的所述消噪耳机的预定声压级曲线进行比较。
4.根据权利要求1所述的消噪耳机，其中所述第一振动部件包括音频驱动器，并且所述第二振动部件包括触觉振动器。
5.根据权利要求4所述的消噪耳机，进一步包括可操作地连接在所述音频输入端和所述触觉振动器之间的低通滤波器，所述低通滤波器被配置为移除音频信号中的高音分量而不传到所述触觉振动器并且使所述音频信号中的低音分量传到所述触觉振动器。
6.根据权利要求5所述的消噪耳机，进一步包括可操作地连接在所述音频输入端和所述低通滤波器之间的增益级，所述增益级被配置为在来自所述音频输入端的信号到达所述触觉振动器之前增大来自所述音频输入端的所述信号的电压。
7.根据权利要求6所述的消噪耳机，其中所述增益级包括可操作的放大器。
8.根据权利要求6所述的消噪耳机，其中所述增益级包括二极管限制器，所述二极管限制器被配置为至少降低由所述增益级所产生的增益导致的消波。
9.根据权利要求5所述的消噪耳机，其中所述低通滤波器包括配置为降低所述低通滤波器的不稳定性的二极管限制器。
10.根据权利要求1所述的消噪耳机，其中所述扬声器布置成在用户佩戴所述消噪耳机时位于所述第二振动部件和用户的耳朵之间。
11.根据权利要求10所述的消噪耳机，其中在至少基本上平行于第一振动部件的预期运动方向的方向上穿过所述第一振动部件的几何中心的线与所述扬声器相交，并且所述扬声器位于第一振动部件的在用户佩戴所述消噪耳机时靠近用户耳朵的一侧。
12.根据权利要求11所述的消噪耳机，其中所述扬声器包括微型机电系统(MEMS)扬声器。
13.根据权利要求1所述的消噪耳机，进一步包括：
暴露在所述外壳外部的另外的扬声器；以及
前馈式消噪电路，可操作地连接到至少所述第一振动部件和所述另外的扬声器，所述前馈式消噪电路配置为降低用户对环境噪音的感知，所述前馈式消噪电路配置为至少部分地基于来自所述另外的扬声器的信号来修整来自所述音频输入端的所述音频信号，并且将修整的音频信号发送到所述第一振动部件，所述修整的音频信号被配置为至少部分地消除所述环境噪音的至少一部分。
14.根据权利要求1所述的消噪耳机，其中所述耳套中的所述至少一个包括：
第一声学腔体，布置成在用户佩戴所述消噪耳机时位于用户的耳朵附近，所述第一振动部件位于所述第一声学腔体内；
第二声学腔体，布置成在用户佩戴所述消噪耳机时位于所述第一声学腔体附近并且远离用户的耳朵，所述第二振动部件位于所述第二声学腔体内；以及
驱动板，位于所述第一声学腔体和所述第二声学腔体之间，所述驱动板包括在所述第一声学腔体和所述第二声学腔体之间延伸的至少一个通道，所述至少一个通道的最大直径在所述外壳的最大直径的约5％和约10％之间。
15.根据权利要求14所述的消噪耳机，进一步包括至少一个端口，所述至少一个端口从所述第一声学腔体延伸通过所述耳套的所述外壳而延伸到所述外壳的外部，所述至少一个端口的最大直径在所述外壳的最大直径的约5％和约10％之间。
16.根据权利要求14所述的消噪耳机，其中所述第二振动部件包括触觉振动器并且进一步包括可压缩材料，所述可压缩材料紧固到所述驱动板并且被配置为界定所述触觉振动器的所述第二振动部件在第一方向上的运动，所述可压缩材料位于触觉振动器的在用户佩戴所述消噪耳机时靠近用户耳朵的一侧。
17.根据权利要求16所述的消噪耳机，其中所述外壳的位于所述触觉振动器的在用户佩戴消噪耳机时远离用户耳朵的一侧的一部分定位成界定所述触觉振动器的所述第二振动部件在第二相反方向上的运动。
18.一种制造消噪耳机的方法，包括：
将可操作地连接到音频输入端的第一振动部件至少部分地设置在耳套的外壳内；
将可操作地连接到所述音频输入端的第二振动部件至少部分地设置在所述外壳内；
从所述外壳支撑扬声器；
将反馈式消噪电路至少部分地支撑在所述外壳内，所述反馈式消噪电路可操作地连接到所述扬声器，所述反馈式消噪电路被配置为：将来自所述扬声器的信号与所述消噪耳机的预定声压级曲线进行比较，所述反馈式消噪电路被配置为：产生具有与来自所述扬声器的一部分信号相同的振幅和倒相的消噪信号，所述信号与预定声压级曲线之外的所述第二振动部件的听觉响应相对应，所述反馈式消噪电路被配置为：通过结合来自所述音频输入端的音频信号与所述消噪信号，生成修整的音频信号，以至少部分地消除所述第二振动部件的听觉响应的至少一部分，所述反馈式消噪电路被配置为：仅将修整的音频信号输出至所述第一振动部件；以及
将所述耳套支撑在头带的端部附近。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二振动部件包括触觉振动器，并且所述方法进一步包括将可操作地连接在所述音频输入端和所述触觉振动器之间的低通滤波器支撑在所述外壳内，所述低通滤波器被配置为移除所述音频信号中的高音分量而不传到所述触觉振动器，并且使所述音频信号中的低音分量传到所述触觉振动器。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
在所述外壳上支撑另外的扬声器，所述另外的扬声器暴露在所述外壳的外部；以及
将可操作地连接到至少所述第一振动部件和所述另外的扬声器的前馈式消噪电路支撑在所述外壳内，所述前馈式消噪电路被配置为降低用户对环境噪音的感知，所述前馈式消噪电路被配置为至少部分地基于来自所述另外的扬声器的信号来修整来自所述音频输入端的所述音频信号，并且将所述修整的音频信号发送到所述第一振动部件，所述修整的音频信号被配置为至少部分地消除所述环境噪音的至少一部分。
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