CN115004717B - 具有更高抗风噪性能的无线耳麦 - Google Patents

Abstract

一种耳塞式耳机设备(1)和系统，用于通过将耳麦式麦克风(7)布置在壳体(3)中并通过枢轴(9)将控制拨盘(8)附接至所述壳体以使所述拨盘(8)覆盖每个麦克风(7)，来提高真无线立体声(True Wireless Stereo，TWS)耳麦的抗风性能以及可控性，从而提供抗风和防尘性能，但留下间隙(14)以使声波到达所述麦克风(7)。

Description

具有更高抗风噪性能的无线耳麦

技术领域

本发明大体涉及耳塞式耳机、头戴式耳机和耳麦等个人收听音频设备的技术领域，尤其涉及提高真无线立体声(true wireless stereo，TWS)耳麦中麦克风的抗风性能。

背景技术

近年来，随着便携式媒体播放器和手机日益普及，耳机的使用已经变得普遍。在下面的公开中，术语“耳机”将用于指代头戴式耳机以及入耳式耳机或耳塞式耳机。

耳麦是一种包括一个或多个麦克风的耳机，因此能够提供具有免提操作的电话听筒的等效功能。耳麦可以是单听筒(单声道)的，也可以是双听筒(双耳单声道或立体声)的。除了用于通信外，耳麦的众多应用还包括航空、剧院或电视演播室对讲系统以及控制台或PC游戏。此外，此类耳塞式耳机中的麦克风可以用于主动降噪(active noise cancelling，ANC)，这是减少背景噪声从而改善用户体验的有效方式，在声学密封(例如，入耳式耳机)不可取的情况下尤其如此，并且甚至可以通过阻止来自环境的警报声音(例如，不断靠近的车辆)来证明是危险的。ANC是一种旨在通过引入额外的电子控制声场(称为抗噪声)来“抵消”不必要的噪声的技术。抗噪经过电子设计，以便具有适当的压力幅度和相位，以破坏性地干扰不必要的噪声或干扰。耳麦壳体中设置有误差传感器(例如，麦克风)，用于检测所谓的残留噪声或误差噪声。误差传感器的输出由控制系统用于调整抗噪声的产生方式，以减少耳麦用户听到的环境噪声。

在包括一个或多个麦克风的此类耳机中，例如真无线立体声(true wirelessstereo，TWS)耳机，麦克风的放置通常是一个问题。一方面，麦克风应靠近用户的嘴部或具有朝向用户嘴部的方向图(需求1)，以实现最大上行语音可听性。另一方面，麦克风应以某种方式放置，使风无法轻易进入麦克风的前腔(需求2)，这会导致风噪声。

需求1先前已通过以下方式得到解决：(a)通过麦克风可收缩杆伸长耳麦主体；或者(b)通过以麦克风阵列(波束成形器)的组合方向图沿嘴部方向放大的方式定位两个或多个麦克风。需求1的方案(a)的缺点是，该方案会增大设备的尺寸，这对于现代TWS耳机而言通常是不可接受的。

目前几种TWS耳机的另一个缺点是，缺乏对设备本身的物理控制，尤其是缺乏音量控制。一些设备使用按钮进行控制，但用户通常很难使用此类按钮，因为用户在操作设备时看不到小按钮。无处不在的音量旋钮是一种更好的控制措施，但是由于设备的小尺寸以及良好的波束成形器对麦克风位置的需求而造成的空间限制通常会防止这种情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于提高耳麦中麦克风的抗风性能的改进方法和设备，从而克服或至少减少上述问题。

上述和其它目的通过独立权利要求请求保护的特征实现。其它实现方式在从属权利要求、说明书和附图中显而易见。

根据第一方面，提供了一种耳塞式耳机设备，所述耳塞式耳机设备包括：

壳体；

至少一个麦克风，布置在所述壳体中并面向外部，用于生成麦克风信号；

拨盘，通过枢轴可旋转地附接至所述壳体，所述拨盘大致是扁平的，并且用于在所述壳体与所述拨盘之间形成狭窄的间隙，其中，

所述拨盘还用于覆盖所述至少一个麦克风。

在耳塞式耳机中组合至少一个麦克风和拨盘(控制旋钮)以使所述麦克风位于所述拨盘的表面下方，从而提高抗风性能。另一个优点是，所述耳塞式耳机可以使用适当的大拨盘(控制旋钮)，从而改善用户界面体验。又一个优点是，用户在操作所述耳塞式耳机设备时不会意外地触摸麦克风前腔开口(如现有方案经常发生的那样)，从而减少了意外操作噪声。又一个优点是，可以在不增加耳塞式耳机单元的整体尺寸的情况下实现上述所有优点。

在所述第一方面的一种可能的实现方式中，所述至少一个麦克风包括至少两个麦克风，其中，所述至少两个麦克风用于在所述耳塞式耳机设备使用期间朝向用户的嘴部或用户的正前方中的至少一个实现声波束成形。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述壳体被布置成具有大致呈圆形的横截面；所述至少一个麦克风包括围绕所述壳体的圆周布置的多个成角度间隔的麦克风，以在所述耳塞式耳机设备使用期间提高所述麦克风信号在用户的嘴部或用户的正前方等某些方向上的信噪比(signal-to-noise，SNR)。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述耳塞式耳机设备还包括至少一个麦克风腔，从所述壳体的表面向所述壳体的内部延伸，所述拨盘用于覆盖每个麦克风腔的开口；所述至少一个麦克风中的每一个布置在相应的麦克风腔中，从而证明对所述麦克风的物理保护。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述至少一个麦克风腔还包括多孔材料，所述多孔材料布置在所述麦克风与所述壳体的所述表面之间的中空空间中，所述多孔材料是抗风噪材料，所述抗风噪材料用于过滤风噪声，同时使其它声音通过所述麦克风。这种组合还能够更广泛地使用所述麦克风前腔前方的多孔抗风材料(通常视觉上令人不悦)，因为多孔材料和麦克风隐藏在所述拨盘下，以免用户看到。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述拨盘与所述壳体的相邻部分至少被布置成具有圆形横截面，所述枢轴用于连接所述拨盘与所述壳体的所述相邻部分的中心轴线。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述拨盘的直径大于所述壳体或所述壳体的与所述拨盘相邻的至少一部分；所述拨盘还包括凸缘，所述凸缘沿所述壳体的方向延伸，并且用于覆盖所述间隙，但在所述壳体的边缘与所述凸缘之间留有狭窄的开口，以使声波到达所述至少一个麦克风。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述枢轴用于将所述间隙限制到足够小的尺寸，以阻止尘埃颗粒进入，同时使声波到达所述至少一个麦克风。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述耳塞式耳机设备还包括扬声器，用于响应于输入音频信号生成声波；所述拨盘为音量旋钮，用于调节所述扬声器的总输出音量或所述输入音频信号的信号分量之间的平衡中的至少一个。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述输入音频信号的所述信号分量包括所述麦克风信号。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述壳体的至少一部分用于放入耳道或大致覆盖所述耳塞式耳机设备的用户的耳道的开口；所述壳体包括第一侧以及与所述第一侧相对的第二侧；

其中，所述至少一个麦克风布置在所述壳体中并从所述第一侧面向外部，用于从外部环境采集声波；

所述扬声器布置在所述壳体中并从所述第二侧面向外部，用于生成声波以向所述耳道的内部传递；

所述拨盘可旋转地附接至所述第一侧。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述耳塞式耳机设备还包括内部麦克风，所述内部麦克风布置在所述壳体中并从所述第二侧面向外部，用于从所述耳道的方向捕获声波。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述耳塞式耳机设备还包括语音加速度计，用于通过振动检测所述耳塞式耳机设备的用户的语音。

根据第二方面，提供了一种系统，所述系统包括：

根据所述第一方面的任一种可能的实现方式所述的至少一个耳塞式耳机设备；

主机设备，用于与所述至少一个耳塞式耳机设备进行数据连接。

将所述耳塞式耳机设备与主机设备进行数据连接可以在没有自身存储空间和处理手段的情况下实现所述耳塞式耳机设备，从而实现尺寸小且重量更轻的更简单构造，这在TWS耳麦的情况下非常重要。

在所述第二方面的一种可能的实现方式中，所述耳塞式耳机设备为真无线立体声(True Wireless Stereo，TWS)耳麦；所述主机设备为移动智能手机；所述数据连接使用蓝牙协议建立。

这些方面和其它方面在下文描述的实施例中是显而易见的。

附图说明

在本发明的以下详述部分中，参考附图中示出的示例性实施例详细解释各方面、实施例和实现方式，在附图中：

图1示出了第一方面的一个实施例提供的耳塞式耳机设备的横截面图；

图2示出了第一方面的另一个实施例提供的耳塞式耳机中两个麦克风的波束成形布置；

图3示出了第一方面的另一个实施例提供的耳塞式耳机设备的横截面图；

图4示出了第一方面的另一个实施例提供的耳塞式耳机设备的侧视图，所述耳塞式耳机设备具有和不具有附接至其壳体的拨盘；

图5示出了第一方面的另一个实施例提供的布置在耳道中的耳塞式耳机设备的横截面图；

图6示出了第二方面的一个实施例提供的具有两个耳塞式耳机设备的系统，所述两个耳塞式耳机设备与主机设备进行数据连接。

具体实施方式

图1示出了本发明提供的耳塞式耳机设备1。所述耳塞式耳机设备1包括：壳体3；至少一个麦克风7，布置在所述壳体3中并面向外部，用于根据捕获的声波生成麦克风信号。大致扁平的拨盘8(其厚度明显小于直径)通过枢轴9可旋转地附接至所述壳体3，以覆盖所述至少一个麦克风7中的每一个，同时在所述壳体3与所述表盘8之间形成狭窄的间隙14，从而使声波从环境到达所述至少一个麦克风7。所述枢轴9可以用于将所述间隙14限制到足够小的尺寸，以阻止尘埃颗粒进入，同时使声波到达所述至少一个麦克风7。

图2示出了包括至少两个麦克风(7A、7B)的耳塞式耳机设备1的一个实施例，其中，所述至少两个麦克风(7A、7B)用于在所述耳塞式耳机设备1使用期间朝向用户6的嘴部或用户6的正前方(如虚线所示)中的至少一个实现声波束成形。在该实施例中，所述壳体3可以被布置成具有大致呈圆形的横截面，例如所述拨盘8。

在一个实施例中(未示出)，所述耳塞式耳机设备1可以包括围绕所述壳体3的圆周布置的多个成角度间隔的麦克风(7A、7B)，以在所述耳塞式耳机设备1使用期间提高所述麦克风信号在用户6的嘴部或用户6的正前方等某些方向上的信噪比(signal-to-noise，SNR)。

图3示出了所述耳塞式耳机设备1的一个实施例，其中，至少一个麦克风腔10从所述壳体3的表面向所述壳体3的内部延伸，并且所述拨盘8用于覆盖每个麦克风腔10的开口。所述至少一个麦克风7中的每一个布置在相应的麦克风腔10中，从而提高抗物理力性能。在所示实施例中，所述至少一个麦克风腔10还包括多孔材料11，所述多孔材料11布置在所述麦克风7与所述壳体3的所述表面之间的中空空间中，所述多孔材料11是抗风噪材料，所述抗风噪材料用于过滤风噪声，同时使其它声音通过所述麦克风。如图3所示，用户从外部看不到所述多孔材料(点线)。

在一些实施例中，同样如图3所示，所述拨盘8和所述壳体3(或所述壳体3的与所述拨盘8相邻的至少一部分)均被布置成具有圆形横截面，所述拨盘8的直径大于所述壳体3(或所述壳体3的所述相邻部分)。在此类实施例中，所述拨盘8还可以包括凸缘12，所述凸缘12沿所述壳体3的方向延伸，并且用于覆盖所述间隙14，但在所述壳体3的边缘与所述凸缘12之间留有狭窄的开口，以使声波到达所述至少一个麦克风，从而阻止灰尘颗粒等进入所述麦克风(7A、7B)。

图4示出了所述耳塞式耳机设备1的一个实施例，其中，所述拨盘8(仅在该图右侧示出，覆盖所述麦克风(7A、7B))和所述壳体3被布置成具有大致相同的圆形横截面，所述枢轴9(此处未示出)用于连接所述拨盘8与所述壳体3的中心轴线。为了简单起见，与本文先前描述或示出的对应步骤和特征相同或相似的步骤和特征用与先前使用的相同的附图标记表示。在一些实施例中，仅所述拨盘8与所述壳体3的相邻部分被布置成具有圆形横截面，所述枢轴9用于在这些相邻部分的大致中心点处连接这些相邻部分。

图5示出了使用所述耳塞式耳机设备1的另一个实施例的横截面图。在该所示实施例中，所述耳塞式耳机设备1包括壳体3，所述壳体3的至少一部分用于放入耳道4或大致覆盖用户的耳道4的开口，其中，所述壳体3包括第一侧3A以及与所述第一侧3A相对的第二侧3B。所述拨盘8可旋转地附接至所述第一侧3A；至少一个麦克风7布置在所述壳体3中并从所述第一侧3A面向外部，用于从外部环境5捕获声波16。所述壳体3中还布置有扬声器13，所述扬声器13从所述第二侧3B面向外部，用于响应于输入音频信号生成声波15，以向所述耳道4的内部传递。所述扬声器13可以包括前腔和与前腔分隔的后腔，以实现最佳的声波生成。在一个实施例中，所述输入音频信号的信号分量可以包括所述麦克风信号。

所述耳塞式耳机1还可以包括用于安全地放置在所述耳道4中的可压缩耳塞。

在一个实施例中，所述拨盘8为音量旋钮，用于调节所述扬声器13的总输出音量或所述输入音频信号的所述信号分量之间的平衡中的至少一个。

在一个实施例中，所述耳塞式耳机设备1包括至少两个麦克风(7A、7B)，所述至少两个麦克风(7A、7B)布置在所述壳体3中并从所述第一侧3A面向外部，用于朝向所述耳塞式耳机设备1的用户的嘴部以实现声波束成形，如上结合图2所述。

在一个实施例中，所述耳塞式耳机设备1还包括内部麦克风17，所述内部麦克风17布置在所述壳体3中并从所述第二侧3B面向外部，用于从所述耳道的方向捕获声波。

在另一个实施例中，所述耳塞式耳机设备1还可以包括语音加速度计18，所述语音加速度计18用于通过振动检测所述耳塞式耳机设备1的用户6的语音。

这些额外的输入可以生成其它输入信号，这些其它输入信号可以用作要混合在所述扬声器的所述输入音频信号中的其它分量，或者用于控制所述耳塞式耳机设备1的其它功能(例如，去遮挡)。

图6示出了本发明提供的系统的侧视图，所述系统包括根据任何上述实施例所述的两个耳塞式耳机设备(1A、1B)，所述两个耳塞式耳机设备(1A、1B)可以对应于被配置为分别用在用户的左耳和右耳中的TWS耳塞式耳机系统的一种实现方式，其中，所述耳塞式耳机设备(1A、1B)之间没有有线连接，并且主机设备2用于与所述至少一个耳塞式耳机设备1进行数据连接。

在该实施例中，第一耳塞式耳机设备1A包括如上所述的可旋转拨盘8，第二耳塞式耳机设备1B也包括如上所述的可旋转拨盘8。所述拨盘8中的任一个的旋转均可用于调节所述扬声器13的输出音量，也可用于调节所述扬声器13的输入音频信号的信号分量之间的平衡。

所述主机设备2可以是移动智能手机，并且例如，所述数据连接可以使用蓝牙或蓝牙低能耗(Bluetooth Low Energy，BLE)协议建立。

本文已经结合各种实施例描述了各个方面和实现方式。但是，本领域技术人员在实践所请求保护的主题时，通过研究附图、公开内容和所附权利要求书，能够理解和实现所公开实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求书中列举的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施并不表示这些措施的组合不能被有效地使用。计算机程序可存储/分发到合适的介质上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分提供的光存储介质或者固态介质，还可以以其它形式例如通过互联网或者其它有线或无线电信系统分发。

权利要求书中使用的附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，包括：

壳体(3)；

至少一个麦克风(7)，布置在所述壳体(3)中并面向外部，用于生成麦克风信号；

拨盘(8)，通过枢轴(9)可旋转地附接至所述壳体(3)，所述拨盘(8)大致是扁平的，并且用于在所述壳体(3)与所述拨盘(8)之间形成狭窄的间隙(14)，其中，

所述拨盘(8)还用于覆盖所述至少一个麦克风(7)；

所述耳塞式耳机设备(1)还包括：

至少一个麦克风腔(10)，从所述壳体(3)的表面向所述壳体(3)的内部延伸，所述拨盘(8)用于覆盖每个麦克风腔(10)的开口；

所述至少一个麦克风(7)中的每一个布置在相应的麦克风腔(10)中。

2.根据权利要求1所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，所述至少一个麦克风(7)包括至少两个麦克风(7A、7B)，其中，

所述至少两个麦克风(7A、7B)用于在所述耳塞式耳机设备(1)使用期间朝向用户(6)的嘴部或用户(6)的正前方中的至少一个实现声波束成形。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，

所述壳体(3)被布置成具有大致呈圆形的横截面；

所述至少一个麦克风(7)包括围绕所述壳体(3)的圆周布置的多个成角度间隔的麦克风(7A、7B)，以在所述耳塞式耳机设备(1)使用期间提高所述麦克风信号在用户(6)的嘴部或用户(6)的正前方的信噪比(signal-to-noise，SNR)。

4.根据权利要求1所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，

所述至少一个麦克风腔(10)还包括多孔材料(11)，所述多孔材料(11)布置在所述麦克风(7)与所述壳体(3)的所述表面之间的中空空间中，所述多孔材料(11)是抗风噪材料，所述抗风噪材料用于过滤风噪声，同时使其它声音通过所述麦克风。

5.根据权利要求1所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，所述拨盘(8)与所述壳体(3)的相邻部分至少被布置成具有圆形横截面，所述枢轴(9)用于连接所述拨盘(8)与所述壳体(3)的所述相邻部分的中心轴线。

6.根据权利要求5所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，所述拨盘(8)的直径大于所述壳体(3)或所述壳体(3)的与所述拨盘(8)相邻的至少一部分；

所述拨盘(8)还包括凸缘(12)，所述凸缘(12)沿所述壳体(3)的方向延伸，并且用于覆盖所述间隙(14)，但在所述壳体(3)的边缘与所述凸缘(12)之间留有狭窄的开口，以使声波到达所述至少一个麦克风。

7.根据权利要求1所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，所述枢轴(9)用于将所述间隙(14)限制到足够小的尺寸，以阻止尘埃颗粒进入，同时使声波到达所述至少一个麦克风。

8.根据权利要求1所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，还包括：

扬声器(13)，用于响应于输入音频信号生成声波(15)；

所述拨盘(8)为音量旋钮，用于调节所述扬声器(13)的总输出音量或所述输入音频信号的信号分量之间的平衡中的至少一个。

9.根据权利要求8所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，所述输入音频信号的所述信号分量包括所述麦克风信号。

10.根据权利要求8所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，所述壳体(3)的至少一部分用于放入耳道(4)或大致覆盖所述耳塞式耳机设备(1)的用户(6)的耳道(4)的开口；

所述壳体(3)包括第一侧(3A)以及与所述第一侧(3A)相对的第二侧(3B)；

其中，所述至少一个麦克风(7)布置在所述壳体(3)中并从所述第一侧(3A)面向外部，用于从外部环境(5)采集声波(16)；

所述扬声器(13)布置在所述壳体(3)中并从所述第二侧(3B)面向外部，用于生成声波以向所述耳道(4)的内部传递；

所述拨盘(8)可旋转地附接至所述第一侧(3A)。

11.根据权利要求10所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，所述耳塞式耳机设备(1)还包括内部麦克风(17)，所述内部麦克风(17)布置在所述壳体(3)中并从所述第二侧(3B)面向外部，用于从所述耳道的方向捕获声波。

12.根据权利要求1所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，还包括：

语音加速度计(18)，用于通过振动检测所述耳塞式耳机设备(1)的用户(6)的语音。

13.一种系统，其特征在于，包括：

根据权利要求1至12中任一项所述的至少一个耳塞式耳机设备(1A、1B)；

主机设备(2)，用于与所述至少一个耳塞式耳机设备(1)进行数据连接。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，

所述耳塞式耳机设备(1A、1B)为真无线立体声(True Wireless Stereo，TWS)耳麦；

所述主机设备(2)为移动智能手机；

所述数据连接使用蓝牙协议建立。