CN113542961A - 耳机、电子设备和入耳检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种耳机、电子设备和入耳检测方法，其中，该方法包括：包括：壳体和第一功能芯片；该第一功能芯片包括收音单元和超声换能单元，该收音单元用于采集外部声音信号，该超声换能单元用于进行入耳检测；该第一功能芯片安装在该壳体内；该壳体上设置有第一收音孔和超声孔；该超声孔设置在该壳体的入耳侧，该第一收音孔设置在该壳体除该入耳侧外的其它侧。
Description
技术领域
本申请涉及耳机技术领域，具体而言，涉及一种耳机、电子设备和入耳检测方法。
背景技术
现有的无线耳机中集成了麦克风和具有特定功能的传感器，麦克风用以实现收音的功能，传感器用以实现用户的交互功能。例如，交互功能可以是耳机的入耳检测。通过传感器实时检测耳机是否被用户佩戴进耳道，当耳机被取下时，将暂停音乐播放；当耳机佩戴时，将音乐播放。现有的耳机中使用红外接近传感器作为入耳检测的传感器，但是红外接近传感器的体积较大，对于内部空间非常有限的耳机来说并不友好。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种耳机、电子设备和入耳检测方法。能够缓解传感器占用耳机内部较大空间的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种耳机，包括：壳体和第一功能芯片；
所述第一功能芯片包括收音单元和超声换能单元，所述收音单元用于采集外部声音信号，所述超声换能单元用于进行入耳检测；
所述第一功能芯片安装在所述壳体内；
所述壳体上设置有第一收音孔和超声孔；
所述超声孔设置在所述壳体的入耳侧，所述第一收音孔设置在所述壳体除所述入耳侧外的其它侧。
可选地，所述第一收音孔为降噪收音孔；
所述降噪收音孔设置在所述壳体背离所述入耳侧的一侧。
在上述实现方式中，通过将用于收噪音的孔设置在背离入耳侧的一侧，可以使该降噪收音孔能够更好地收集外界的噪音，从而可以更好地实现降噪处理。
可选地，所述壳体包括入耳壳体和耳柄壳体；
所述第一功能芯片在所述耳柄壳体内，且位于所述耳柄壳体与所述入耳壳体的连接位置；
所述超声孔开设在所述耳柄壳体上，所述超声孔与所述入耳壳体连接位置的距离小于第三预设距离。
在上述实现方式中，将超声孔开设在所述耳柄壳体上，且靠近与所述入耳壳体连接位置，由于连接位置存在折弯深度，从而可以降低超声换能单元误检到障碍物的情况，也就能够提高入耳检测的准确性。
可选地，所述第一收音孔为通话收音孔；
所述壳体包括入耳壳体和耳柄壳体；
所述第一功能芯片安装在所述耳柄壳体内，所述通话收音孔开设在所述耳柄壳体的底部。
在上述实现方式中，将用于接收通话的声音的孔设置在耳柄壳体的底部，可以使耳机在佩戴时，该通话收音孔能够离人类口部更近，从而可以更好地采集人的口部输出的声音。
可选地，所述耳机还包括：一个或多个第二功能芯片，所述第二功能芯片包括：收音单元；
所述第二功能芯片安装在所述入耳壳体内或所述耳柄壳体内；
所述入耳壳体或所述耳柄壳体开设与所述第二功能芯片对应的第二收音孔；
所述第二收音孔设置在所述入耳壳体的背离入耳侧的一侧，或，所述耳柄壳体的背离入耳侧的一侧。
在上述实现方式中，该耳机还可以设置更多的专门用于收音的芯片，因此，在耳机有限的空间内，可以设置更多的收音芯片，以用于实现更好地降噪。
可选地，所述第二收音孔与所述通话收音孔的距离大于第四预设距离。
在上述实现方式中，将第二收音孔与通话收音孔间隔一定距离，因此可以降低噪音与通话音的干扰，从而可以实现在实现降噪的同时，通话质量不受到降噪的影响。
可选地，所述第一收音孔与所述第一功能芯片的所述收音单元的距离，小于所述第一收音孔与第一功能芯片的超声换能单元距离；
所述超声孔与所述第一功能芯片的超声换能单元的距离，小于所述超声孔与所述第一功能芯片的所述收音单元的距离。
在上述实现方式中，第一收音孔与超声孔的设置，可以降低收音单元与超声换能单元的干扰，提高收音单元与超声换能单元的工作准确率。
可选地，耳机还包括：充电模块；
所述充电模块包括：电池，与所述电池电性连接的充电接口。
第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：上述的耳机。
第三方面，本申请实施例提供一种入耳检测方法，应用于上述的耳机，所述入耳检测方法包括：
通过所述第一功能芯片的超声换能单元输出超声信号，由所述超声孔发射至外界；
通过所述超声换能单元检测到折射回的所述超声信号，则判定所述耳机处于佩戴状态。
本申请实施例提供的耳机、电子设备和入耳检测方法，采用包含收音单元和超声换能单元二合一芯片，与现有技术中的具有较大体积的独立的红外接近传感器相比，其占用空间更少；进一步地，本申请实施例使用的超声的部件可以不需要再使用额外的透红外材料，也能够进一步降低耳机的制作材料。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的耳机的剖面结构示意图。
图2为本申请实施例提供的耳机的第一功能芯片的封装结构示意图。
图3为本申请实施例提供的耳机的另一剖面结构示意图。
图4为本申请实施例提供的耳机的再一结构示意图。
图5为第一功能芯片的工作频段示意图。
图6为本申请实施例提供的耳机的再一剖面结构示意图。
图7为本申请实施例提供的入耳检测方法的流程图。
图标：110-壳体；111-入耳壳体；112-耳柄壳体；113-超声孔；114-第一收音孔；115-第二收音孔；120-第一功能芯片；121-超声换能单元；122-收音单元；130-第二功能芯片。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是所述申请产品使用时惯常拜访的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能解释为本申请的限制。
本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
现有的耳机的入耳检测是通过一个红外接近传感器来实现。该红外接近传感器包括一个红外发射器和一个红外接收器，基于该红外发射器和红外接收器的发射需求，需要在耳机的外壳对应位置上设置两个透红外的窗口，该红外窗口处封装专用透红外材料。该耳机在开机后，红外发射器间歇性透过红外窗口向外发射红外线。当耳机处于未佩戴的状态时，红外线被发射到任意空旷的空间中，此时红外接收器接收不到信号，给出“未佩戴”的状态指示。当耳机处于佩戴状态时，发射的红外线碰到耳朵/耳道等障碍物后发生反射，透过红外窗口进入到红外接收器，红外接收器接收到红外线后给出“佩戴”的状态指示。
但是红外接近传感器尺寸相对较大，需要较大的容纳空间，对于内部空间非常有限的耳机而言，红外接近传感器会给耳机造成一定的压力。而且红外窗口直径约3mm，该耳机上开设两个红外窗口，并安装密封专用透红外材料，也会导致耳机的制作成本增加。另外，红外接近传感器工作需要持续发射红外线，功耗较高。
进一步地，现有的MEMS麦克风的常规封装采用正面开孔或者背面开孔单一面设孔的方式，实现芯片对外界声音的接收。本申请的发明人针对本申请实施例的需求，研究了解到这种常规封装并不完全适用于本申请实施例提供的耳机，本申请实施例提供的耳机中安装的是能够实现入耳检测和声音的接收的新型的集成芯片，如果超声波和声音信号从同一声学开孔进出，例如，开孔设置在入耳侧，则可能会导致不能实现声音的收集，再例如，开孔设置在背离入耳侧的一侧，则可能会导致不能够实现入耳检测。因此，在本申请实施例中，为了使耳机的入耳检测功能和声音的接收功能均不受影响，则本申请的发明人在设计本申请实施例提供的耳机时，需舍弃常规的开孔设置方式，设计一种能够适用本申请实施例中的耳机的设置方式。
基于上述研究，本申请的发明人提供一种耳机，在能够实现入耳检测的同时，还能够降低对耳机内部的安装空间的需求。下面通过一些实施例进行描述。
本申请实施例提供一种耳机，如图1所示，本实施例中的耳机包括：壳体110和第一功能芯片120。
如图2所示，该第一功能芯片120包括收音单元122和超声换能单元121，该收音单元122用于采集外部声音信号，该超声换能单元121用于进行入耳检测。
该第一功能芯片120安装在该壳体110内，该壳体110上设置有第一收音孔114和超声孔113。
该第一收音孔114设置在该壳体110上，与该第一功能芯片120的该收音单元122的距离小于第一预设距离。
示例性地，该第一预设距离可以按照耳机的壳体110的尺寸，和该第一功能芯片120的安装位置设定。
示例性地，该第一预设距离可以为基于该收音单元122的任意一点与壳体110最近距离计算得到的。例如，该收音单元122的中心点与壳体110最近距离表示为d1，则该第一预设距离可以为d1+a1。该a1可以表示为收音单元122的长度的指定比例，该指定比例可以是1/4、1/2、1/3等值。
该超声孔113设置在该壳体110上，与该第一功能芯片120的超声换能单元121的距离小于第二预设距离。
示例性地，该第二预设距离可以按照耳机的壳体110的尺寸，和该第二功能芯片130的安装位置设定。示例性地，该第二预设距离可以为基于该超声换能单元121的任意一点与壳体110最近距离计算得到的。例如，该超声换能单元121的中心点与壳体110最近距离表示为d2，则该第二预设距离可以为d2+a2。该a2可以表示为超声换能单元121的长度的指定比例，该指定比例可以是1/4、1/2、1/3等值。
可选地，该第一收音孔114与该第一功能芯片120的该收音单元122的距离，小于该第一收音孔114与第一功能芯片120的超声换能单元121距离；该超声孔113与该第一功能芯片120的超声换能单元121的距离，小于该超声孔113与该第一功能芯片120的该收音单元122的距离。
该超声孔113设置在该壳体110的入耳侧，该第一收音孔114设置在该壳体110除该入耳侧外的其它侧。在图1所示的实例中，该入耳侧可以表示耳机在佩戴状态时，靠近人体的一侧。
本实施例中，上述的收音单元122为麦克风。例如，该麦克风为MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)麦克风。
本实施例中，上述的超能换能单元为压电MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)器。
在一可选的实现方式中，当第一功能芯片120用于降噪和入耳检测时，则该第一功能芯片120可以安装在壳体110内部，在壳体110的入耳侧设置超声孔113，供超声换能单元121进行入耳检测；壳体110的背离入耳侧的一侧设置收音孔，供外部声音进入。超声和声音信号由分别从第一功能芯片120的正面和背面进入。本实现方式中该第一收音孔114可以为降噪收音孔，则该降噪收音单元122可以用于获取外接的噪音信号。为了使该降噪收音孔能够更容易收集到噪音，则该降噪收音孔设置在该壳体110背离该入耳侧的一侧。
可参阅图1所示，该第一功能芯片120在该耳柄壳体112内，且位于该耳柄壳体112与该入耳壳体111的连接位置，该超声孔113开设在该耳柄壳体112上，该超声孔113与该入耳壳体111连接位置的距离小于第三预设距离。
该第三距离可以按照需求设定，例如，该第三预设距离可以设定为该入耳壳体111的厚度的二分之一，该入耳壳体111的厚度可以表示该入耳壳体111的入耳侧与背离该入耳侧一侧的距离。
可选地，该壳体110可以包括入耳壳体111和耳柄壳体112。该第一功能芯片120被安装在入耳壳体111内，该超声孔113被设置在入耳壳体111的入耳侧，该降噪收音孔被设置在入耳壳体111的背离该入耳侧的一侧。
可参阅图3所示，该第一功能芯片120被安装在耳柄壳体112内，该超声孔113被设置在耳柄壳体112的入耳侧，且该超声孔113与该入耳壳体111连接位置的距离小于第三预设距离，该降噪收音孔被设置在耳柄壳体112的背离该入耳侧的一侧。
由于该耳柄壳体112与入耳壳体111的连接位置可以形成夹角空间，可以减少耳机在闲置状态下被判定为入耳检测。例如，耳机的放置状态为入耳壳体111与桌面接触的放置状态，或耳柄壳体112与桌面接触的放置状态时，由于超声孔113被设置在靠近耳柄壳体112和该入耳壳体111连接位置，则可以使该超声孔113与桌面有一些距离，从而不会因为检测到障碍物桌面而被判定为佩戴状态。
在另一可选的实现方式中，当该第一功能芯片120用于采集可用的通话音或录音信号和入耳检测时，则该第一功能芯片120安装在壳体110内部，壳体110的入耳侧设置超声孔113，供超声单元进行入耳检测；壳体110的底部有一开收音孔，供外部声音进入。
在此实现方式中，该第一收音孔114为通话收音孔。如图4所示，该第一功能芯片120安装在该耳柄壳体112内，该通话收音孔开设在该耳柄壳体112的底部；超声孔113开设在该耳柄壳体112的入耳侧。
可选地，第一功能芯片120的收音单元122和超声换能单元121可以并列设置，收音单元122和超声换能单元121分别由独立的振膜结构形成。
示例性地，超声换能单元121可以包括超声接收单元和超声发射单元。其中，超声发射单元用于负责发射超声波，超声接收单元用于负责接收超声波。
示例性地，该超声换能单元121的超声接收单元和超声发射单元可由一个振膜结构形成。超声换能单元121通过分时复用的方式，即发射超声脉冲后切换至接收模式，对回波进行探测。
可选地，该第一功能芯片120也可以包括一个收音单元122和多个超声换能单元121。以提高超声换能单元121发射的超声波能量，增大探测的距离。
通常MEMS麦克风为了在其工作的频段内获得平坦的响应，需要将其谐振频率设计为远离麦克风最高使用频率；而MEMS超声换能器与麦克风不同，超声换能器工作在谐振点的单一频点上。因此，可以通过对集成芯片的谐振频率的设计，可以在其频率响应上兼顾平坦的麦克风响应和超声频率的谐振点。该第一功能芯片120通过一个振膜结构实现收音单元122和超声换能单元121所需的两个功能。示例性地，可以通过搭配低通和高通滤波器，实现一个物理器件单元两个功能。
如图5所示，示出了第一功能芯片120的工作频段示意图。其中，收音单元122的工作频段为1-20kHz，超声换能单元121的工作频段为20kHz以上。
本实施例中，为了使耳机的降噪效果更好，可以还可以在耳机的壳体110内部安装多个用于收音的功能芯片。示例性地，如图6所示，该耳机还包括：一个或多个第二功能芯片130。
该第二功能芯片130包括：收音单元122。
可选地，该第二功能芯片130可以用于降噪。
示例性地，该第二功能芯片130可以安装在该入耳壳体111内部，该入耳壳体111开设与该第二功能芯片130对应的第二收音孔115，该第二收音孔115设置在该入耳壳体111的背离入耳侧的一侧。
示例性地，该第二功能芯片130也可以安装在该耳柄壳体112内部，该耳柄壳体112开设与该第二功能芯片130对应的第二收音孔115，该耳柄壳体112的背离入耳侧的一侧。
示例性地，该第二收音孔115与该通话收音孔的距离大于第四预设距离。可以降低降噪的第二功能芯片130采集的噪声对第一功能芯片120采集的通话声音和录音声音的干扰。
可选地，该第二功能芯片130可以用于采集通话声音或录音声音。
示例性地，该第二功能芯片130也可以安装在该耳柄壳体112内部，该耳柄壳体112开设与该第二功能芯片130对应的第二收音孔115，该耳柄壳体112的底部。该耳柄壳体112的底部可以表示，该耳柄壳体112远离入耳壳体111的一端。
本实施例中，耳机还可以包括：充电模块(图未示)。
该充电模块包括：电池，与该电池电性连接的充电接口。
该电池可以为耳机中的各个芯片提供电能。
在本申请实施例提供的耳机中，如图2所示的第一功能芯片120的封装结构。封装结构包括封装基板和封装外壳。其中，该基板和该外壳各设置有声学开孔，分别对应第一功能芯片120上超声换能单元121和收音单元122的位置。由于压电微型超声换能器和压电MEMS麦克风均是正反两面都可工作的器件，因此通过正反各自的声学开孔，引导两个单元分别朝向正面和背面工作，以实现各自的入耳检测和声音接收的功能。另外，两个单元分别朝向正面和背面工作，也能够减小了两个单元的相互干扰。
进一步地，将收音单元122和超声换能单元121二合一为一个功能芯片，一个功能芯片尺寸相较于两个独立的器件更小、成本相较于两个独立的器件更低、功耗相较于两个独立的器件更少。
进一步地，压电微型超声换能器的尺寸微小，相比红外接近传感器可以节省耳机的壳体110内的空间。压电MEMS超声换能器工作时无需专门的红外窗口和透红外材料，只需和耳机上的麦克风类似，一个简单的小开孔即可工作。因此，相比现有技术中的入耳检测结构，可以节省安装生产成本和材料成本。
进一步地，由于本申请实施例的超能换能单元和收音单元122集成在一个芯片上，则可以采用一套通用工艺同时加工出具有超声收发的超声换能单元121和声音接收的收音单元122。
本申请实施例提供一种电子设备，包括耳机和通信设备。
本实施例中的耳机与前述实施例提供的耳机相似，关于本实施例中的耳机的其它细节可以参阅前述耳机实施例中的描述，在此不再赘述。
上述的通信设备可以包括存储器、处理器等组件。具体地，该通信设备的组成部分可以根据实际需求设置，例如，该通信设备还可以包括定位单元、通信单元、显示单元等。
本申请实施例提供一种入耳检测方法，应用于上述耳机实施例中提供的耳机。如图7所示，本实施例中的入耳检测方法可以包括以下步骤。
步骤201，通过该第一功能芯片的超声换能单元输出超声信号，由该超声孔发射至外界。
步骤202，通过该超声换能单元检测到折射回的该超声信号，则判定该耳机处于佩戴状态。
以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种耳机，其特征在于，包括：壳体和第一功能芯片；
所述第一功能芯片包括收音单元和超声换能单元，所述收音单元用于采集外部声音信号，所述超声换能单元用于进行入耳检测；
所述第一功能芯片安装在所述壳体内；
所述壳体上设置有第一收音孔和超声孔；
所述超声孔设置在所述壳体的入耳侧，所述第一收音孔设置在所述壳体除所述入耳侧外的其它侧。
2.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述第一收音孔为降噪收音孔；
所述降噪收音孔设置在所述壳体背离所述入耳侧的一侧。
3.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述壳体包括入耳壳体和耳柄壳体；
所述第一功能芯片在所述耳柄壳体内，且位于所述耳柄壳体与所述入耳壳体的连接位置；
所述超声孔开设在所述耳柄壳体上，所述超声孔与所述入耳壳体连接位置的距离小于第三预设距离。
4.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述第一收音孔为通话收音孔；
所述壳体包括入耳壳体和耳柄壳体；
所述第一功能芯片安装在所述耳柄壳体内，所述通话收音孔开设在所述耳柄壳体的底部。
5.根据权利要求4所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括：一个或多个第二功能芯片，所述第二功能芯片包括：收音单元；
所述第二功能芯片安装在所述入耳壳体内或所述耳柄壳体内；
所述入耳壳体或所述耳柄壳体开设与所述第二功能芯片对应的第二收音孔；
所述第二收音孔设置在所述入耳壳体的背离入耳侧的一侧，或，所述耳柄壳体的背离入耳侧的一侧。
6.根据权利要求5所述的耳机，其特征在于，所述第二收音孔与所述通话收音孔的距离大于第四预设距离。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的耳机，其特征在于，所述第一收音孔与所述第一功能芯片的所述收音单元的距离，小于所述第一收音孔与第一功能芯片的超声换能单元距离；
所述超声孔与所述第一功能芯片的超声换能单元的距离，小于所述超声孔与所述第一功能芯片的所述收音单元的距离。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的耳机，其特征在于，包括：充电模块；
所述充电模块包括：电池，与所述电池电性连接的充电接口。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：权利要求1-8任意一项所述的耳机。
10.一种入耳检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任意一项所述的耳机，所述入耳检测方法包括：
通过所述第一功能芯片的超声换能单元输出超声信号，由所述超声孔发射至外界；
通过所述超声换能单元检测到折射回的所述超声信号，则判定所述耳机处于佩戴状态。
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