CN112888409A - 带有噪声衰减和生成的耳眼罩 - Google Patents

Abstract

提供了一种包括具有数字域的噪声衰减和生成组件（46）的耳眼罩（10），该噪声衰减和生成组件在数字域中包括噪声消除电路（48）和噪声屏蔽电路（64），其中噪声消除电路（48）接收来自其音频捕获设备（56）的输入，该音频捕获设备与噪声屏蔽电路（64）通信。提供了自适应频谱噪声分析器和生成器，该自适应频谱噪声分析器和生成器确定包括噪声消除后留下的不想要的频率和/或音量的不想要的剩余信号，并且其中噪声衰减和生成组件（46）随后确定并生成补偿频率和/或音量，用于抵消在噪声衰减之后的这个不想要的剩余信号，以便由扬声器（36）通过杆（40）直接输出到用户的耳。

Description

带有噪声衰减和生成的耳眼罩

技术领域

本发明涉及一种耳眼罩，优选地但不一定专门为用户创造最佳小睡条件中使用，其可以与外部设备上的控制应用组合使用。本发明还涉及一种为用户创造增强的小睡条件的方法。

背景技术

研究已经证明，白天的小睡对个人具有医疗益处，特别是对心脏健康、大脑功能和有效消化，这对强健的免疫系统至关重要。小睡也改善皮肤状况，并通过降低胃中的胃促生长素（刺激食欲的激素）水平来帮助对抗肥胖。在没有小睡的情况下，磁共振成像（MagneticResonance Imaging, MRI）扫描显示，大脑活动随着一天的推移而下降。

噪音也是由于杏仁体（大脑中的杏仁状结构）的激活导致的增加的压力水平的原因，其导致压力激素皮质醇的释放、最终可能影响健康。

然而，特别是在城市环境中存在严重的噪音污染，这对小睡是有害的，预计到2050年，世界人口的66%将生活在城市中。来自如道路交通、列车、飞机和风力涡轮机等事物的环境噪音是世界卫生组织的重要决策问题。欧洲的研究表明，噪音干扰可能造成真正的健康副作用，并且WHO估计，由于与交通有关的噪音使西欧人失去了100万年的健康寿命。

小睡最好根据睡眠周期的阶段变化和个人的昼夜节律（即身体的自然的24小时周期）来进行。对于大多数个人，这意味着小睡最好在上午晚些时候或下午早些时候进行，通常持续10至90分钟的时段。然而，轮班工人可能有不同的周期，并可能在更晚的时候小睡。

已经表明，10到20分钟的小睡能足以清除短期记忆，从而释放大脑用于其他活动，而20到40分钟的小睡允许个人度过睡眠周期的前两个阶段。这将降低心率、增强警觉性和注意力两者，并提高个人的情绪。在40到60分钟之间，个人将进入睡眠周期的后两个阶段，此时脑电波显著减慢并且恢复性睡眠发生，这允许大脑建立全新的联系，并且除了以上益处，还显著提高了创造力和解决问题的技能。在60到90分钟之间，即睡眠周期的第五阶段和最后阶段，睡眠者进入REM睡眠，此时大脑活动再次提高并且出现梦境。然后周期重复。一些研究人员已经以不同的看法对REM睡眠的益处和重要性提出了挑战。大多数人认为REM睡眠对建立和保持记忆和情绪调节至关重要，而其他人表示REM睡眠是噩梦和创伤性再现梦境发生的时候，并且其缺失被证明减少了临床抑郁症。

在个人已经从睡眠的前两个阶段的泽尔塔波过渡到睡眠的第三和第四阶段的较慢和较高幅值的德尔塔波后，大脑更熟悉阻挡外部干扰。然而，对于覆盖前两个睡眠阶段的较短的小睡，存在外部因素唤醒个人的更大风险，这可能使得小睡变得困难。

为了提高个人小睡的能力，阻挡视觉和听觉刺激两者是非常重要的。在黑暗中，身体释放褪黑激素（即一种使身体准备睡眠的激素），并且在安静的情况下，大脑的默认模式网络被访问，提高了处理和归档思想以及深入地和创造性地进行思考的能力。

没有可用的耳眼罩能为小睡创造必要的安静和黑暗。被动产品是不能成功地衰减频谱上的噪声，并且其他可用的产品着重于配对和流式音频，和/或在某些情况下从要播放到耳中的期望的音乐或音频中去掉环境噪声。

一种已经在社会中被立即使用的改进的睡眠产物双相睡眠习惯，将人们的睡眠分成6小时和1.5小时两大块；是由于下午2点左右经历的低谷和中午时段经历的炎热，以及建立有小睡文化的社会，例如亚洲，尽管许多文化现在正在讨论和强调这种做法的重要性，而西方许多大公司为他们的员工提供进行小睡的适当空间。

发明内容

本发明寻求提供一种能够避免上述问题并提供增强的小睡体验的产品。

根据本发明的第一方面，提供了一种耳眼罩，包括：罩主体，具有设于在使用中覆盖用户的眼睛的眼罩和设于在使用中覆盖用户的耳的一对耳覆盖件；每个耳覆盖件包括：一个包含第一被动噪声阻尼构件的外部杯形件、一个在使用中界定一个外壳的内部杯形件、以及在外部杯形件的至少一个边沿处与外部杯形件相关联的一个第二被动噪声阻尼构件；音频捕获设备，设于支撑杆的基部处的内侧，使得外部声音在到达音频捕获设备之前被第一被动噪声阻尼构件和第二被动噪声阻尼构件衰减，而其中耳眼罩于外壳的外部不含有音频捕获设备；具有数字域的噪声衰减和生成组件，包括在数字域中的噪声消除电路和噪声屏蔽电路，噪声消除电路接收来自音频捕获设备的输入并与噪声屏蔽电路通信，噪声屏蔽电路具有自适应频谱噪声分析器和生成器，确定包括不想要的剩余信号，包括噪声消除后剩下的不想要的频率和/或音量，并且其中噪声衰减和生成组件然后确定并生成补偿频率和/或音量，用于抵消噪声衰减后的所述不想要的剩余信号；扬声器，设于支撑杆的基部处或沿支撑杆的某处，来自噪声衰减和生成组件的数字信号由扬声器输出；以及音频隔离器，用于将扬声器与外壳中的音频捕获设备隔离。

提供的所述噪声衰减和生成组件能够有利地为用户在被动噪声阻尼构件后面抵消仍然能听到的不想要的经衰减的噪声，提高更接近静音的可能性。现有的罩不能实现这一点，它们有的不是被动的、有的试图用其他声音或者通过其他音频产品来分散注意力，其中首要问题是从正在播放到耳道中的音频中去掉环境噪声。没有外部的音频捕获设备也确保了本设置的功能与现有的ANC型设置非常不同，特别是与噪声消除耳机一起使用的那些设置。

音频捕获设备尽可能靠近扬声器，使得它可以有效地测量耳朵可能听到的任何不想要的剩余信号。附加地，由于扬声器被隔离在支撑杆中，音频捕获设备不接收来自扬声器的任何反馈干扰，并且扬声器也不会被音频捕获设备可能听到的内容的影响。

其他抵消架构中的音频捕获设备的数量和位置决定了它们的ANC拓扑配置。因为在本发明中不需要听到从扬声器释放的经衰减的信号，所以没有将音频捕获设备直接设置在扬声器前面以便准确地记录收听者可能听到的内容的要求（像反馈和混合ANC架构的情况那样）。

这是对现有耳塞或耳机提供的其他消除和隔离架构的改进，这些现有耳塞或耳机出于几个原因使用前馈或混合噪声消除技术。首先，所有这些耳塞中从所选的音频中给予充足时间来消除环境音的流式化音频的必要的外置参考音频捕获设备是没有的，这意味着没有风噪声或其他中断声音进入音频捕获设备中，并且当佩戴者在佩戴该设备时将他的头搁置在某个东西上并且覆盖或移开外部音频捕获设备时，没有其导致的失真噪声；音频捕获设备被设置在两个被动噪声阻尼构件后面，从而留下已经衰减很多的信号用于进行消除。

在全部现有的噪声消除布置（称为前馈主动噪声消除）中，在支持前馈拓扑的这种情况下，只有一个音频捕获设备，但它被定位在外部。在这种设置中，没有进行自校正的方法，因为音频捕获设备从未听到它产生的抗噪声，并且只是假设收听者不会听到任何环境噪声；在这种情况下，数字域中的信号可以被消除并动态地进行频谱分析，直到为了屏蔽任何不想要的剩余信号的目的而再现合适的数字信号。

由噪声衰减和生成组件生成数字信号提供了能更好地阻挡任何剩余信号的噪声的创建能力和更好地创建静音效果的能力。在本发明中，音频捕获设备替代地位于外壳内部，使得可以基于杯形件中的噪声进行噪声衰减和生成。对于向用户播放音乐的情形这是不可能做到的，因为在任何音乐或类似的音频传输流式传输到杯形件中和通过扬声器播放到杯形件之前，必须尽早消除信号。

为了创建最合适的数字信号来屏蔽用户可听到的任何残留声音，优选的是利用相关的可听到的声音来动态计算最合适的信号。这可以通过使用动态自适应噪声频谱分析和生成算法来实现，该算法基于应用于去除不想要的剩余信号的修改来确定残余的不想要的信号的频率并且意味着最终的数字信号将是唯一的。此外，还存在用于动态调整音量的选项，以便将残留的不想要的信号屏蔽在所期望的分贝水平下。

可选地，噪声衰减组件可以包括连接在音频捕获设备和噪声屏蔽电路之间的放大器。

在被动噪声阻尼之后在所捕获的声音已经穿过耳覆盖件之后对所捕获的声音进行预放大可以有利地允许更好的频谱分析，从而使得能够创建更精确的屏蔽噪声。

优选地，噪声衰减和生成组件可以包括连接在噪声衰减和生成组件和扬声器之间的均衡器和放大器。

传统噪声消除具有仅在低频下有效的缺点。在本发明中，在低频和高频已经通过噪声衰减技术和被动噪声阻尼的组合而被衰减之后，可以通过频谱分析来处理任何剩余的信号，该频谱分析允许动态确定适当的数字信号，该数字信号可以通过均衡器进行调整，进而可以创建改善得多的静音环境。

耳覆盖件的这种蘑菇形构型是有利的，因为它提供了附加的声学密封，并且允许相关的屏蔽噪声通过支撑杆直接投射到用户的耳。它还将音频捕获设备与扬声器隔离。这可以降低耳眼罩的功耗，从而允许使用较低的音量水平。这不仅提高电池寿命，而且随着时间对用户的听力的损害也更小。

优选地，音频隔离器可以是用于支撑扬声器的支撑杆，该支撑杆具有可容纳在用户的听觉腔内的突出端头。

附加地可以有用于调节支撑杆的位置和/或改善扬声器的对准的平面偏置元件。

确切的偏置元件能够根据用户的耳和耳道的形状允许支撑杆的位置的一些改变，以提供更舒适的配合。

另外，可以有设于支撑杆的突出端头处的内耳密封件。

内部密封件为耳道提供另外的声学密封。

因为不需要对扬声器的输出提供任何噪声消除，如混合和反馈型噪声消除布置的情况，所以音频捕获设备可以与扬声器相邻地间隔开。

在替代方案中，音频隔离器可以是设于音频捕获设备和扬声器之间的平面构件。另外，音频捕获设备可能不需要被设置在扬声器的前面或后面来接收扬声器的输出，音频捕获设备被定位成与扬声器相邻或同轴，以听到扬声器可能接收到的内容。

噪声衰减和生成组件可以包括个性化电路，该个性化电路适于接收一次性用户输入，以设置或修改来自噪声衰减组件的信号。

由于用户具有不同的听能，通常对听觉频谱的不同部分具有不同的灵敏度，因此根据用户的个人需求修改扬声器的输出可能是有用的。

耳眼罩还可以包括与噪声衰减组件相关联的定时器，该定时器被配置为在预定或用户可设置的持续时间之后反激活来自噪声衰减组件的信号。

计时器的使用有利地允许设定特定的小睡时段，其优选地与用于改善健康的医学有益时段一致。在计时器结束时，如果有必要，可以逐渐增大噪音吵醒小睡者。

优选地，可以进一步提供与噪声衰减组件相关联的无线通信器，该无线通信器适于从外部设备接收和发送用于噪声衰减组件的控制命令。

与外部源的无线通信可以允许例如通过计算机应用来远程控制噪声衰减组件，这可以简化控制，以及潜在地减少电池需求和耳眼罩的整体体积。

用户界面可以设置在罩主体上，以准许对噪声衰减组件进行用户控制。优选地，用户界面可以包括手动操作的反激活输入。

用户界面可以准许对耳眼罩进行个性化控制，可以有利地允许用户找到最适合他们睡眠需求的屏蔽信号。它可以允许对罩或通过计算机应用进行个性化。优选地，可以提供被配置为至少向噪声衰减组件供电的机载电源。

优选的是，机载电源是可用的，因为这样可以避免需要笨重的线或导线被定位在耳眼罩尾部，否则这可能妨碍舒适的小睡。

在一个实施例中，眼罩具有可以针对用户的眼窝人体工程学地成形的眼覆盖件。

为了用户获得宁静的小睡，优选的是，眼罩被形成为以便是尽可能舒适的，例如，使用透气材料来控制热量、在需要提高配合和/或具有不同的系扣件尺寸的部分中是有弹性的，从而允许用户放松并增加宁静睡眠的可能性。

根据本发明的第二方面，提供了一种根据本发明第一方面的与外部计算设备相组合的耳眼罩，该外部计算设备包括用户界面以准许对噪声衰减组件进行用户控制。

对耳眼罩的功能的计算机应用控制允许用户对噪声衰减和生成组件的设置进行改变，即使在佩戴耳眼罩的情况下。另外，控制功能然后通过计算机电源供电，而不是抽取耳眼罩的电源。附加地，计算机应用可以有利地允许直接输入设置的个人标准。

根据本发明的第三方面，提供了一种为用户创建增强的小睡环境的方法，该方法包括以下步骤：

a] 提供根据本发明第一方面的耳眼罩；

b] 当期望小睡环境时，用户佩戴耳眼罩，使得眼罩阻隔光线进入用户的眼睛，并且耳覆盖件覆盖用户的耳，被动和主动噪音衰减和生成组件使外部干扰的影响最小化。

根据本发明的第四方面，提供了一种耳眼罩，包括：罩主体，该罩主体具有设于在使用中覆盖用户的眼睛的眼罩和设于在使用中覆盖用户的耳的一对耳覆盖件；每个耳覆盖件包括：一个包含第一被动噪声阻尼构件的外部杯形件、一个在使用中界定一个外壳的内部杯形件、以及在外部杯形件的至少一个边沿处与外部杯形件相关联的一个第二被动噪声阻尼构件；音频捕获设备，设于外壳中，使得外部声音在到达音频捕获设备之前被第一被动噪声阻尼构件衰减和第二被动噪声阻尼构件衰减；噪声衰减和生成组件，该噪声衰减和生成组件包括接收来自音频捕获设备的输入的噪声衰减电路和自适应频谱噪声分析器和生成器，该自适应频谱噪声分析器和生成器能够确定和生成用于屏蔽噪声的补偿频率和/或音量，以便抵消在噪声衰减之后来自音频捕获设备的不想要的剩余信号；以及扬声器，该扬声器设于外壳中，来自噪声衰减和生成组件的信号由扬声器输出到用户的耳。

根据本发明的第五方面，提供了一种耳覆盖件设备，包括：设备主体，该设备主体具有设于在使用中覆盖用户的耳的至少一个耳覆盖件；该耳覆盖件或每个耳覆盖件包括：含有至少一个被动噪声衰减构件的外部杯形件和在使用中界定外壳的内部杯形件；音频捕获设备，该音频捕获设备设于外壳中；以及噪声衰减和生成组件，该噪声衰减和生成组件包括：噪声衰减电路，该噪声衰减电路接收来自音频捕获设备的输入；噪声生成电路，该噪声生成电路基于来自音频捕获设备的输入生成屏蔽噪声以覆盖噪声衰减之后的任何不想要的剩余信号；自适应频谱噪声分析器和生成器，该自适应频谱噪声分析器和生成器能够动态地确定用于所生成的屏蔽噪声的补偿频率和/或音量，以便抵消在噪声衰减之后来自音频捕获设备的输入；以及扬声器，该扬声器被定位在外壳和/或其支撑柱中，以便与音频捕获设备间隔开，来自噪声衰减组件的信号由扬声器输出到用户的耳。

这种耳眼罩是专门被创建用于增强用户的小睡体验，从而提供了一片时间可控的黑暗和安静，从而将外部世界对用户小睡的能力的影响最小化和/或改善他们的睡眠质量。

附图说明

图1示出了根据本发明的第一方面的耳眼罩的第一实施例的表示；

图2示出了图1的耳眼罩的耳覆盖件的电子部件的示意性表示；

图3示出了根据本发明的第一方面的耳眼罩的第二实施例的耳覆盖件的电子部件的示意性表示。

具体实施方式

参照图1，示出了整体以10指示的耳眼罩，该耳眼罩适合由用户佩戴，以便创造有效的小睡环境。

耳眼罩10包括具有眼罩14的罩主体12，该眼罩优选地包括设于在使用中覆盖用户的眼睛的一对眼覆盖件16，和被配置为在使用中覆盖用户的耳的一对耳覆盖件18。优选的是，为了舒适，眼覆盖件16针对用户的眼窝人体工程学地成形，但是将同样明显的是，可以提供同时覆盖双眼的均匀的罩部分。每个眼覆盖件16可以凹进以避免弄花妆容。

眼罩14可以包括一个或多个标记部分，该一个或多个标记部分可以是可照明的，例如以突出显示使用中的耳眼罩10的商标。

眼罩14优选地由柔软的材料制成，该柔软的材料可以舒适地抵靠用户的脸，诸如棉、泡沫垫、丝或类似的材料，该柔软的材料可以是可透气的以便进行热控制，并且可以包括一个或多个调节装置，用于针对特定的用户来改变眼罩14的形状和/或配合。例如，可拉伸织物可以设置在眼罩14的鼻梁区域20处或其附近，和/或可以设置用于准许尺寸可调节性的磁性锁扣22（优选地四个磁性锁扣）以允许调整眼罩14的宽度。眼覆盖件16和/或鼻梁区域20可从睡眠罩主体12上拆卸，以便容易地进行清洁。

耳眼罩10包括用于可拆卸地附接到用户的附接装置，并且在所描绘的实施例中，该附接装置被设置为可围绕用户的头部的后部接合的带24。带24可以优选地包括一对带部分26，该对带部分例如通过可释放的系扣件28（诸如磁性锁扣、钩环系扣件或弹出器）彼此可接纳地接合。这允许耳眼罩10容易地接合到用户的头部上。这为几厘米的调节提供了空间，同时侧部系扣件和后部系扣件可以允许大约6厘米的可调节性，这适合于覆盖男性和女性的标准头部尺寸。然而，可能的是，没有设置带24，并且替代地耳眼罩10钩在用户的耳上，以便避免缠结用户的头发。

眼罩14提供了用于减少或消除用户暴露于对小睡有害的光的机构。黑暗触发褪黑激素的释放，使身体准备好睡眠的睡眠激素。然后，耳覆盖件18被设计成减少或消除用户暴露于外部噪声，从而试图最佳复制静音以获得最佳小睡潜力。

每个耳覆盖件18优选地包括外部杯形件30，该外部杯形件可以在佩戴耳眼罩10时罩住或围住用户的耳，并且包括第一被动噪声阻尼构件31，该第一被动噪声阻尼构件能够从声学上阻尼来自外部源的噪声，并且可以由塑料材料、泡沫、绝缘体或任何适当的抗性材料形成。外部杯形件30可以具有形成内部杯形件的外周壁32，该内部杯形件在界定限定了外壳34、空腔或腔室，其中外部杯形件30界定了用户的耳的覆盖件。

在优选的实施例中，扬声器36安装在支撑杆40的基部处，从而形成音频隔离器。支撑杆40创建蘑菇状形状，具有延伸到用户的耳道内中的中空柄，该中空柄充当声学密封以进一步防止不想要的噪音进入耳道中。然而，可以省略支撑柱40，并且使用更传统的耳机设计，并且扬声器被定位在外壳中、相对于音频捕获设备同轴定位；然而，这不是本发明的主要实施例的优选布置。然而，扬声器36可以安装在支撑杆40内的任何地方，包括但不限于搁置在听觉腔内的支撑杆的端头。

在图2中示出了耳覆盖件18的更详细的表示，其中可以看到第二被动噪声阻尼构件42，该第二被动噪声阻尼构件被定位在外部杯形件30的外壳34中、被接纳在外周壁32内，并且至少与外部杯形件30的边沿38接触。第二被动噪声阻尼构件42优选地由作为噪声传到性不良的材料形成，诸如泡沫或衬垫。这种耳覆盖件18具有由高质量声音阻尼材料构成的第二被动噪声阻尼构件42，在降低较高频率方面特别有效。当佩戴耳眼罩10时，这还具有对用户的耳舒适的优点。支撑杆40的设置还提供了位于耳道内的定位器，从而确保扬声器36位于用于最佳噪声衰减的正确位置，并且还限制了扬声器36掉出耳道的可能性，否则这将成为耳塞的问题。

优选地，设置有偏置元件44，诸如平面弹簧，其允许调节支撑杆40以将扬声器36配合到用户的耳道中的正确位置。平面弹簧提供了支撑杆40的位置一定程度的灵活性，并且可以用来将第二被动噪声阻尼构件42夹在外壳34中。

耳覆盖件18包括噪声衰减和生成组件46，该噪声衰减和生成组件可以位于支撑杆40内，但是应当理解的是，电子部件实际上可以并且优选地可以如图所示定位在外部杯形件30内。噪声衰减和生成组件46的至少一部分设置在数字域中，而不是模拟域。噪声衰减和生成组件46有助于为小睡的用户创建静音或接近静音，尽管它可能可行地仅仅被提供为噪声消除组件。这是通过将经被动衰减的信号传入到数字域中来实现，在数字域中使用噪声消除电路48来处理和再现该信号，该噪声消除电路与自适应噪声频谱分析和生成电路64通信，以生成用于由扬声器36输出的屏蔽噪声，从而屏蔽耳眼罩10外部的噪声。优选地，噪声衰减和生成组件46由机载电源50（诸如可充电电池）供电，这可以允许在无线环境中使用耳眼罩10。虽然本发明的耳眼罩10旨在用于小睡目的，但是优选的是，电源50能够提供不少于延长睡眠的持续时间的电量，即，如果满充电的话超过六个小时内。作为替代性方案，也可以考虑使用无线电源。扬声器36可以设置在支撑杆40的端部上，从而具有人体工程学端头52，该人体工程学端头可以舒适地搁置在用户的内耳中，并且可以具有可更换塞，或者可以容易地擦拭或清洁。还可以提供突出的唇缘或边沿54，其充当耳的内部密封件。

在优选的布置中，提供了麦克风或能够接收要衰减和再现的音频输入的类似的音频捕获设备56。这优选地被定位在支撑杆40基部的内部，使得外部声音在到达音频捕获设备56之前被第一被动噪声衰减构件31和第二被动噪声衰减构件42两者衰减。在替代性方案中，音频捕获设备56可以被定位在耳覆盖件18的外壳34内，因为这将是在佩戴耳眼罩10时传输到用户的耳的噪声N的最佳反射，因为这也将被被动噪声阻尼构件42衰减。优选地，音频捕获设备56连接到放大器58，以允许在数字处理和生成之前放大所捕获的噪声。在本发明的最优选的实施例中，不想要的剩余信号被分析以通过修改屏蔽噪声来消除尽可能多的（如果不是全部的话）不想要的剩余信号。

在这种布置中，噪声消除电路48优选地连接到均衡器60，即，能够调节电子信号内频率分量之间的平衡的设备。来自均衡器60的噪声消除电路48的输出可以在被传输到扬声器36以便传输给用户之前，继续通过次级放大器62。

噪声消除电路48可以与噪声屏蔽电路64相关联，该噪声屏蔽电路64在数字域中来回通信，以生成最合适的屏蔽噪声。将显而易见的是，噪声消除电路48和噪声屏蔽电路64可以共同位于单个处理器上。噪声屏蔽电路64可以有利地利用自适应频谱噪声分析和生成，其可以是物理设备、或者可以被提供为通过应用自适应频谱噪声算法而实施在噪声屏蔽电路64的处理器者实际上噪声衰减和生成组件46的任何其他部件上的控制软件，该自适应频谱噪声算法动态地补偿从噪声消除电路48接收的频率和/或分贝水平，以便补偿和最小化在被动衰减之后仍然可以被用户听到的外部噪声的干扰效应。这各进步允许动态噪声衰减。

与噪声消除电路48相组合的噪声屏蔽电路64能够在需要时结合均衡器60动态地调整频率和/或音量水平，以便实现在耳眼罩10内尽可能接近静音的效果。

噪声衰减和生成组件46主动衰减穿过被动噪声阻尼构件42的不想要的信号。与使用动态噪声频谱分析的噪声屏蔽电路64相组合的噪声消除电路48在被动噪声阻尼之后评估任何留下的不想要的信号，并且在评估信号的分贝和频率水平之后，数字地制造适当的信号来屏蔽它。

除了输入噪声的动态屏蔽之外，还可以提供个性化电路66，其允许将用户特定的修改器应用于屏蔽噪声。例如，为了实现优化的噪声衰减，可能优选的是，对于特定的用户，基于他们的听力范围来增加或削减某些频率。可以有被定位在罩主体12上的专用用户界面68，其允许用户直接影响个性化电路66以获得改善的小睡体验。个性化设置可以在耳眼罩10的设置时输入，并且可以保持固定，直到用户由于老化或希望将产品借给第三方而希望改变它。例如，用户能够通过用户界面68轻敲外部杯形件30，以便在被干扰的情况下反激活耳眼罩10的功能。

主要地，支撑杆40用于充当扬声器36和音频捕获设备56之间的音频隔离器。支撑杆40还用作扬声器36在耳中的定位器，以限制移开。因此，在使用中，用户能够佩戴耳眼罩10，以利用眼罩14覆盖他们的眼睛，并且耳覆盖件18覆盖他们的耳。光线被眼罩14阻隔，并且外部噪声被耳覆盖件18的被动噪声阻尼构件42衰减。经衰减的噪声然后可以通过噪声衰减和生成组件46进一步消除，这进一步减少了干扰。

用户可以通过噪声衰减和生成组件46的定时器70设置噪声衰减的时段，该时段可以通过用户界面68改变。对于对用户的健康有益的短持续时间小睡，优选的默认定时可以是20分钟的量级。然而，定时器70可以被配置为在预定的或用户可设置的持续时间之后反激活屏蔽噪声。用户界面68可以包括例如激活开关（诸如开/关按钮），并且可以具有可激活的定时器设置。在使用定时器70的情况下，可以提供专用的唤醒声音，该声音是用户从他们的小睡中醒来的提示。类似地，可以提供由噪声衰减和生成组件46创建的静音的引导或引入期，从而允许用户在小睡之前有坐下并且放松的时段。

还要注意的是，一些研究指出，如果光（特别是蓝光）照射到耳道中，这可以导致大脑的可测量的响应，如通过EEG测量的那样。这可以用来减轻时差的影响。为了增强小睡后唤醒例程，因此提供照明元件是切实可行的，优选地在对应于蓝光的波长范围内，该照明元件被对准以照明耳道。这例如可以被提供为支撑杆40上的照明元件（在提供的情况下）。

图3中示出了耳眼罩的替代性实施例，其中耳眼罩整体以110指示。相同或相似的附图标记将用于指代与上述实施例中使用的那些附图标记相同或相似的附图标记，并且为了简洁起见，省略了进一步的详细描述。

在耳眼罩110上，噪声衰减组件146可以包括向进入数字域的放大器158和噪声消除电路148馈电的音频捕获设备156。噪声衰减组件146与噪声屏蔽电路164中的自适应频谱噪声分析器和生成器无线通信，并且噪声衰减和生成组件连接到均衡器160并向前连接到次级放大器162，使得它们通信的最终的信号经由耳覆盖件118的扬声器136输出，优选地经由支撑杆140输出。

然而，代替机载噪声消除和产生电路，数字噪声消除电路148耦接到无线通信器172，该无线通信器适于从外部设备174（诸如其上可以定位具有自适应频谱分析和生成的噪声屏蔽电路164的、具有相对应的控制应用的平板计算机或智能手机）接收用于噪声衰减和生成组件146的控制命令。

外部设备174具有相对应的无线通信器176，该无线通信器可以与噪声屏蔽电路164、个性化电路166或定时器170中的任何一个或全部通信，从而允许用户在不需要移除耳眼罩110的情况下控制耳眼罩110的功能，并且还允许与跟踪用户的健康和保健的其他应用进行交互的可能性。实际上，耳眼罩110被配置成以便可与各种外部计算机应用通信，这可能有助于改善小睡体验。

外部设备174上的控制应用还可以允许对其他设备进行控制；例如，用户可以通过使用与应用于耳眼罩110的小睡设置相对应的免打扰简档等来改变诸如智能手机的其他外部设备上的设置。控制应用可以为用户提供许多其他链接的移除，例如，可以通过用户界面168提供屏蔽噪声的选择，并且控制应用可以链接到用户的日记，使得可以安排小睡时间。可以通过控制应用提供多个附加小睡分钟或类似的定时机构，以准许附加的用户控制，或者向第三方提供剩余小睡时间的视觉指示。还可以通过与耳眼罩110的其他用户的社交联系引入社区小睡方面。

图4中示出了耳眼罩的另外的替代性实施例，其中耳眼罩整体以210指示。相同或相似的附图标记将用于指代与上述实施例中使用的那些附图标记相同或相似的附图标记，并且为了简洁起见，省略了进一步的详细描述。

与前面的实施例一样，噪声衰减和生成组件246可以设置在耳覆盖件218内部，并且可以与外部设备274通信。然而，改变了扬声器236到音频捕获设备256的架构。然而，将显而易见的是，如图2所示的完全集成的噪声衰减和生成组件246可以同样容易地应用于本实施例。

代替扬声器236被定位在支撑杆的基部处，提供了（优选地平面的）音频隔离器，诸如音频隔离器板278，其充当扬声器236和音频捕获设备256之间的挡板。音频捕获设备256因此被定位在其自身的独立腔室280内，并且因此音频捕获设备256仅将经衰减的信号传输到噪声衰减和生成组件246。一旦信号已经被自适应频谱分析器和生成器处理，补偿频率和/或音量用于抵消噪声衰减之后的这种不想要的剩余信号，然后被传输到扬声器236以便输出给用户。由于在本发明的这个实施例中没有设置支撑杆，所以可以设置传统的网状织物282或类似的保护性构件来隐藏扬声器236。

在这个实施例中（其中支撑杆被移除，并且整个耳覆盖件218设计更接近传统耳机的设计），扬声器236和音频捕获设备256遵循完全相同的拓扑，即使音频捕获设备256的物理位置现在位于扬声器236后面。扬声器236保持与音频捕获设备256隔离，因为在音频捕获设备256和扬声器2367之间存在提供物理声学隔离的固体元件。音频捕获设备256安装在腔室280内，以便拾取第一级被动衰减未能消除的残余噪声。反过来，这被馈送到噪声衰减和生成组件246的信号处理电子设备，以便进行算法处理和屏蔽。

一般而言，因此有可以提供一种用于通过耳覆盖件设备创建静音的改进的机构，该耳覆盖件设备包括：设备主体，该设备主体具有被定位成在使用中覆盖用户的耳的至少一个耳覆盖件18；该耳覆盖件或每个耳覆盖件18包括在使用中限定了外壳34的外部杯形件30，该外部杯形件30包括至少一个被动噪声阻尼构件；音频捕获设备56，该音频捕获设备被定位在外壳34中；以及噪声衰减和生成组件，该噪声衰减和生成组件包括：数字处理域48、64，其中信号以合适的补偿频率和/或音量被衰减、处理和再现，以便抵消在被动噪声衰减之后来自音频捕获设备56的输入；以及扬声器36，该扬声器被定位在外壳34或支撑杆40中，以便与音频捕获设备56间隔开，来自噪声衰减和生成组件的信号由扬声器36输出到用户的耳。

替代性地，可以认为本发明涉及一种包括具有数字域的噪声衰减和生成组件46的耳眼罩10，该噪声衰减和生成组件在数字域中包括噪声消除电路48和噪声屏蔽电路64，其中噪声消除电路48接收来自其音频捕获设备56的输入，该音频捕获设备与噪声屏蔽电路64通信。提供了自适应频谱噪声分析器和生成器，该自适应频谱噪声分析器和生成器确定包括噪声消除后留下的不想要的频率和/或音量的不想要的剩余信号，并且其中噪声衰减和生成组件46随后确定并生成补偿频率和/或音量，用于抵消在噪声衰减之后的这个不想要的剩余信号，以便由扬声器36通过支撑杆40直接输出到用户的耳。

通过在外壳内部提供与扬声器36间隔开的音频捕获设备56（优选地通过支撑杆40），可以实现新形式的噪声衰减。噪声衰减可以正常进行，但是音频捕获设备56可以检测外壳34中不需要的剩余信号，否则用户会听到该不需要的剩余信号。这可以通过噪声衰减和生成组件在数字域中进行分析，该噪声衰减和生成组件允许创建补偿不想要的剩余信号的数字信号，从而有效地创建动态噪声衰减以创建静音。

还可以提供优选地模拟的压缩器作为噪声衰减组件的一部分，它能够抑制声音在整个频谱上的突然中断。这将有效地创建前面描述的数字解决方案的模拟等价物。

因此，可以提供这样的耳眼罩，该耳眼罩能够准许小睡10至90分钟，在这个时段期间排除来自用户的噪音和光以确保可以容易地创建宁静的环境。

词语“包括（comprises/comprising）”和词语“具有/包含”在本文中参考本发明使用时用于指定所陈述的特征、整体、步骤或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、部件或其群组的存在或添加。

应当理解的是，为了清楚起见在分离的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中以组合的方式提供。相反，为了简洁起见在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可以分离地或者以任何合适的子组合提供。

以上描述的实施例仅作为示例提供，并且不脱离如本文定义的本发明的范围的情况下，各种其他修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (21)

1.一种耳眼罩（10, 110, 210），包括：

罩主体（12），具有用于在使用中覆盖用户的眼睛的眼罩（14）和设于在使用中覆盖用户的耳的一对耳覆盖件（18, 118, 218）；

每个耳覆盖件（18, 118, 218）包括：一个包含第一被动噪声阻尼构件（31）的外部杯形件（30）、一个在使用中界定一个外壳的内部杯形件、以及在所述外部杯形件（30）的至少一个边沿处与所述外部杯形件（30）相关联的一个第二被动噪声阻尼构件（42）；

音频捕获设备（56, 156, 256），设于所述支撑杆（40, 140）的基部处的内侧，使得外部声音在到达所述音频捕获设备（56, 156, 256）之前被所述第一和第二被动噪声阻尼构件（31, 42）衰减，而其中所述耳眼罩（10, 110, 210）于外壳的外部不含有所述音频捕获设备；

具有数字域的噪声衰减和生成组件（46, 146, 246），所述噪声衰减和生成组件包括在所述数字域中的噪声消除电路（48, 148）和噪声屏蔽电路（64, 164），其中所述噪声消除电路（48, 148）接收来自所述音频捕获设备（56, 156, 256）的输入并与所述噪声屏蔽电路（64, 164）通信，所述噪声屏蔽电路（64, 164）具有自适应频谱噪声分析器和生成器，所述自适应频谱噪声分析器和生成器确定包括不想要的剩余信号，包括噪声消除后剩下的不想要的频率和/或音量，并且其中所述噪声衰减和生成组件（46, 146, 246）然后确定并生成补偿频率和/或音量，用于抵消噪声衰减后的所述不想要的剩余信号；

扬声器（36, 136, 236），设于支撑杆的基部处或沿支撑杆的某处，来自所述噪声衰减和生成组件（46, 146, 246）的数字信号由所述扬声器（36, 136, 236）输出；以及

音频隔离器，用于将所述扬声器（36, 136, 236）与所述外壳中的音频捕获设备（56,156, 256）隔离。

2.如权利要求1所述的耳眼罩（10, 110, 210），其中所述噪声衰减和生成组件（46,146, 246）包括连接在所述音频捕获设备（56, 156, 256）和所述噪声屏蔽电路（64, 164）之间的放大器（58, 158）。

3.如权利要求1或权利要求2所述的耳眼罩（10, 110, 210），其中所述噪声衰减和生成组件（46, 146, 246）包括连接在所述噪声衰减和生成组件（46, 146, 246）和所述扬声器（36, 136, 236）之间的均衡器（60, 160）和放大器（62, 162）。

4.如前述权利要求中任一项所述的耳眼罩（10, 110），其中所述音频隔离器是用于支撑所述扬声器（36, 136）的支撑杆（40, 140），所述支撑杆（40, 140）具有可容纳在所述用户的听觉腔内的突出端头。

5.如权利要求4所述的耳眼罩（10, 110），还包括用于调节所述支撑杆（40, 140）的位置和/或改善所述扬声器（36, 136）的对准的平面偏置元件。

6.如权利要求4或权利要求5所述的耳眼罩（10, 110），还包括设于所述支撑杆（40,140）的突出端头处的内耳密封件。

7.如权利要求4至6中任一项所述的耳眼罩（10, 110），其中所述扬声器（36, 136）包含在所述支撑杆（40, 140）中并坐落在沿着所述支撑杆的某处或所述支撑杆的端头处。

8.如权利要求4至7中任一项所述的耳眼罩（10, 110），其中所述扬声器（36, 136）被定位在所述支撑杆（40, 140）的基部处，而所述信号直接沿着所述支撑杆（40, 140）传递到用户的耳中。

9.如权利要求1至3中任一项所述的耳眼罩（210），其中所述音频隔离器是设于所述音频捕获设备（256）和所述扬声器（236）之间的平面构件。

10.如前述权利要求中任一项所述的耳眼罩（10, 110, 210），其中由于所述音频捕获设备（56, 156, 256）不需要被设置在所述扬声器（36, 136, 236）的前面或后面来接收所述扬声器（36, 136, 236）的输出，所述音频捕获设备设置成与所述扬声器（36, 136, 236）相邻或同轴，以听到所述扬声器（36, 136, 236）可能够接收到的内容。

11.如前述权利要求中任一项所述的耳眼罩（10, 110, 210），其中所述噪声衰减和生成组件（46, 146, 246）包括个性化电路（66, 166），所述个性化电路（66, 166）适于接收用户输入，以修改来自所述噪声衰减和生成组件（46, 146, 246）的信号。

12.如前述权利要求中任一项所述的耳眼罩（10, 110, 210），还包括与所述噪声衰减和生成组件（46, 146, 246）相关联的定时器（70, 170），所述定时器（70, 170）被配置为在预定或用户可设置的持续时间之后反激活来自所述噪声衰减和生成组件（46, 146, 246）的信号。

13.如前述权利要求中任一项所述的耳眼罩（110, 210），还包括无线通信器（172），所述无线通信器允许所述噪声衰减和生成组件（146, 246）在外部设备（174, 274）和所述耳眼罩（110, 210）之间分路并无线通信。

14.如前述权利要求中任一项所述的耳眼罩（10, 110, 210），还包括在所述罩主体（12, 112）以准许对所述噪声衰减和生成组件（46, 146, 246）进行用户控制的用户界面（68, 168）。

15.如权利要求14所述的耳眼罩（10, 110, 210），其中所述用户界面（68, 168）包括可手动操作的反激活输入。

16.如前述权利要求中任一项所述的耳眼罩（10, 110, 210），还包括机载电源（50），所述机载电源被配置为至少向所述噪声衰减组件（46, 146, 246）供电。

17.如前述权利要求中任一项所述的耳眼罩（10, 110, 210），其中所述眼罩（10, 110,210）具有针对用户的眼窝人体工程学地成形的眼覆盖件。

18.如前述权利要求中任一项所述的与外部计算设备相组合的耳眼罩（10, 110,210），所述外部计算设备包括用户界面以准许对所述噪声衰减组件（46, 146, 246）进行用户控制。

19.一种为用户创建增强的小睡环境的方法，所述方法包括以下步骤：

a] 提供如前述权利要求中任一项所述的耳眼罩（10, 110, 210）；

b] 当期望小睡环境时，所述用户佩戴所述耳眼罩（10, 110, 210），使得所述眼罩（14）阻隔光线进入所述用户的眼睛，并且所述耳覆盖件（18, 118, 218）覆盖所述用户的耳，生成被动和主动噪声衰减和数字信号，以屏蔽衰减后的任何不想要的残留声音，从而最小化外部干扰的影响。

20.一种耳眼罩（10, 110, 210），包括：

罩主体（12，112），所述罩主体具有设于在使用中覆盖用户的眼睛的眼罩（14）和设于在使用中覆盖用户的耳的一对耳覆盖件（18, 118, 218）；

每个耳覆盖件（18, 118, 218）包括：一个包含第一被动噪声阻尼构件（31）的外部杯形件（30）、一个在使用中界定一个外壳的内部杯形件、以及在所述外部杯形件（30）的至少一个边沿处与所述外部杯形件（30）相关联的一个第二被动噪声阻尼构件（42）；

音频捕获设备（56, 156, 256），设于所述外壳中，使得外部声音在到达所述音频捕获设备（56, 156, 256）之前被所述第一和第二被动噪声阻尼构件（31，42）衰减；

噪声衰减和生成组件（46, 146, 246），所述噪声衰减和生成组件包括接收来自所述音频捕获设备（56, 156, 256）的输入的噪声衰减电路（48, 148）和自适应频谱噪声分析器和生成器，所述自适应频谱噪声分析器和生成器能够确定和生成用于屏蔽噪声的补偿频率和/或音量，以便抵消在噪声衰减之后来自所述音频捕获设备（56, 156, 256）的不想要的剩余信号；以及

扬声器（36），所述扬声器设于所述外壳中，来自所述噪声衰减和生成组件（46, 146,246）的信号由所述扬声器（36, 136, 236）输出到所述用户的耳。

21.一种耳覆盖件设备（10, 110, 210），包括：

设备主体（12），所述设备主体具有设于在使用中覆盖用户的耳的至少一个耳覆盖件（18, 118, 218）；

所述耳覆盖件或每个耳覆盖件（18, 118, 218）包括：含有至少一个被动噪声衰减构件（31，42）的外部杯形件（30）和在使用中界定外壳的内部杯形件；

音频捕获设备（56, 156, 256），所述音频捕获设备设于所述外壳中；以及

噪声衰减和生成组件（46, 146, 246），所述噪声衰减和生成组件包括：

噪声衰减电路（48, 148），所述噪声衰减电路接收来自所述音频捕获设备（56, 156,256）的输入；

噪声生成电路（64, 164），所述噪声生成电路基于来自所述音频捕获设备（56, 156,256）的输入生成屏蔽噪声以覆盖噪声衰减之后的任何不想要的剩余信号；

自适应频谱噪声分析器和生成器，所述自适应频谱噪声分析器和生成器能够动态地确定用于所生成的屏蔽噪声的补偿频率和/或音量，以便抵消在噪声衰减之后来自所述音频捕获设备（56, 156, 256）的输入；以及

扬声器（36, 136, 236），所述扬声器被定位在所述外壳和/或其支撑柱中，以便与所述音频捕获设备（56, 156, 256）间隔开，来自所述噪声衰减组件的信号由所述扬声器（36,136, 236）输出到所述用户的耳。

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