CN115250392A - 声学输入输出设备 - Google Patents

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CN115250392A
CN115250392A CN202110462049.9A CN202110462049A CN115250392A CN 115250392 A CN115250392 A CN 115250392A CN 202110462049 A CN202110462049 A CN 202110462049A CN 115250392 A CN115250392 A CN 115250392A
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CN
China
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vibration
bone conduction
microphone
mechanical vibration
signal
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CN202110462049.9A
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郑金波
廖风云
齐心
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Shenzhen Voxtech Co Ltd
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Shenzhen Voxtech Co Ltd
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Abstract

本申请实施例公开了一种声学输入输出设备,包括:扬声器组件,用于通过产生第一机械振动以传递声波;以及麦克风,用于接收语音信号源提供语音信号时生成的第二机械振动,麦克风在第一机械振动和第二机械振动作用下分别产生第一信号和第二信号;麦克风的振动方向与第一机械振动的方向形成的第一夹角在设定的角度范围内以使在一定频率范围内,第一机械振动的强度与第一信号的强度的比值大于第二机械振动的强度与第二信号的强度的比值。

Description

声学输入输出设备
技术领域
本申请涉及声学领域,特别涉及一种声学输入输出设备。
背景技术
扬声器组件通过产生机械振动来传递声音。麦克风通过拾取用户说话时的皮肤等位置的振动,接收到用户说话的语音信号。当扬声器组件和麦克风同时工作时,扬声器组件的机械振动会传递到麦克风,使麦克风接收到扬声器组件的振动信号产生回声,降低麦克风产生的声音信号的质量,影响用户的使用体验。
本申请提供了一种声学输入输出设备,能够降低扬声器组件对麦克风的影响,减小麦克风产生的回声信号强度,提高麦克风采集的语音信号的质量。
发明内容
本申请的目的在于提供一种声学输入输出设备,目的是降低扬声器组件对骨传导麦克风振动的影响,减小骨传导麦克风产生的回声信号的强度,提高骨传导麦克风拾取声音信号的质量。
为了达到上述发明的目的,本申请提供的技术方案如下:
一种声学输入输出设备,包括:扬声器组件,用于通过产生第一机械振动以传递声波;以及麦克风,用于接收语音信号源提供语音信号时生成的第二机械振动,麦克风在第一机械振动和第二机械振动作用下分别产生第一信号和第二信号;麦克风的振动方向与第一机械振动的方向形成的第一夹角在设定的角度范围内以使在一定频率范围内,第一机械振动的强度与第一信号的强度的比值大于第二机械振动的强度与第二信号的强度的比值。
在一些实施例中,第一夹角在20度~90度的角度范围内。
在一些实施例中,第一夹角在75度~90度的角度范围内。
在一些实施例中,第一夹角包括90度。
在一些实施例中,麦克风的振动方向与第二机械振动的方向形成的第二夹角在设定的角度范围内以使第一机械振动的强度与第一信号的强度的比值大于第二机械振动的强度与第二信号的强度的比值。
在一些实施例中,第二夹角在0度~85度的角度范围内。
在一些实施例中,第二夹角在0度~15度的角度范围内。
在一些实施例中,第二夹角包括0度。
在一些实施例中,还包括减振结构,减振结构包括弹性模量小于第一阈值的减振材料,麦克风通过减振结构与扬声器组件连接。
在一些实施例中,减振结构的厚度为0.5mm~5mm。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明,这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的,在这些实施例中,相同的编号表示类似的结构,其中:
图1是根据本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的结构模块图;
图2A和图2B是根据本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的结构示意图;
图3是根据本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的部分结构的截面示意图;
图4是根据本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的振动传递的简易示意图;
图5是根据本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的又一机械振动传递模型的示意图;
图6是根据本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的振动传递的另一结构示意图;
图7是根据本申请一些实施例所示的二轴麦克风计算产生电信号的示意图;
图8是根据本申请一些实施例所示的第二信号和第一信号的强度曲线图;
图9是根据本申请一些实施例所示的第二信号和第一信号的又一强度曲线图;
图10是根据本申请一些实施例所示的骨传导麦克风与减振结构连接的截面示意图;
图11是根据本申请一些实施例所示的有减振结构的声学输入输出设备的截面示意图;
图12是根据本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的截面示意图;
图13是根据本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的截面示意图;
图14是根据本申请一些实施例所示的具有两个气传导扬声器组件的声学输入输出设备的截面示意图;
图15是根据本申请一些实施例所示的具有两个气传导扬声器组件的声学输入输出设备的又一截面示意图;
图16是根据本申请一些实施例所示的头戴式耳机的结构示意图;
图17是根据本申请一些实施例所示的单耳头戴式耳机的结构示意图;
图18是根据本申请一些实施例所示的双耳头戴式耳机的截面示意图;
图19是根据本申请一些实施例所示的一种眼镜的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。应当理解,给出这些示例性实施例仅仅是为了使相关领域的技术人员能够更好地理解进而实现本发明,而并非以任何方式限制本发明的范围。除非从语言环境中显而易见或另做说明,图中相同标号代表相同结构或操作。
如本申请和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”;术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。以下,不失一般性,在描述本发明中骨传导相关技术时,将采用“骨传导麦克风”、“骨传导麦克风组件”、“骨传导扬声器”、“骨传导扬声器组件”或“骨传导耳机”的描述。在描述本发明中气传导相关技术时,将采用“气传导麦克风”、“气传导麦克风组件”、“气传导扬声器”、“气传导扬声器组件”或“气传导耳机”的描述。该描述仅仅为骨传导应用的一种形式,对于该领域的普通技术人员来说,“设备”或“耳机”也可用其他同类词语代替,比如“播放器”、“助听器”等。事实上,本发明中的各种实现方式可以很方便地应用到其它非扬声器类的设备上。例如,对于本领域的专业人员来说,在了解设备的基本原理后,可能在不背离这一原理的情况下,对实施设备的具体方式与步骤进行形式和细节上的各种修正和改变,特别地,在设备中加入环境声音拾取和处理功能,使该设备实现助听器的功能。例如,骨传导麦克风等传声器可以拾取使用者/佩戴者周围环境的声音,在一定的算法下,将声音处理后(或者产生的电信号)传送至扬声器组件部分。即,骨传导麦克风可以经过一定的修改,加入拾取环境声音的功能,并经过一定的信号处理后通过扬声器组件部分将声音传递给使用者/佩戴者,从而实现助听器的功能。作为举例,这里所说的算法可以包括噪声消除、自动增益控制、声反馈抑制、宽动态范围压缩、主动环境识别、主动抗噪、定向处理、耳鸣处理、多通道宽动态范围压缩、主动啸叫抑制、音量控制等一种或多种的组合。
图1是根据本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的结构模块图。如图1所示,声学输入输出设备100可以包括扬声器组件110、麦克风组件120和固定组件130。
扬声器组件110可以用于将含有声音信息的信号转化为声信号(也可以称为语音信号)。例如,扬声器组件110可以响应于接收含有声音信息的信号,产生机械振动以传递声波(即声信号)。为了方便描述,扬声器组件110产生的机械振动可以称为第一机械振动。在一些实施例中,扬声器组件可以包括振动元件和/或与振动元件连接的传振元件(例如,声学输入输出设备100的至少部分的壳体,传振片)。扬声器组件110产生第一机械振动时伴随着能量的转换,扬声器组件110可以实现含有声音信息的信号向机械振动转换。转换的过程中可能包含多种不同类型能量的共存和转换。例如,电信号(即含有声音信息的信号)通过扬声器组件110的振动元件中的换能装置可以直接转换成第一机械振动,通过扬声器组件110的传振元件传导第一机械振动以传递声波。再例如,声音信息可以包含在光信号中,一种特定的换能装置可以实现由光信号转换为振动信号的过程。其它可以在换能装置工作过程中共存和转换的能量类型包括热能、磁场能等。换能装置的能量转换方式可以包括动圈式、静电式、压电式、动铁式、气动式、电磁式等。
扬声器组件110可以包括气传导扬声器组件和/或骨传导扬声器组件。在一些实施例中,扬声器组件110可以包括振动元件和壳体。在一些实施例中,当扬声器组件110为骨传导扬声器组件时,扬声器组件110的壳体可以用于与用户身体某个部位(例如,脸部)接触并将振动元件产生的第一机械振动传递经由骨骼传递到听觉神经,使用户听到声音,以及作为声学输入输出设备100的至少部分外壳容纳振动元件和麦克风组件120。在一些实施例,当扬声器组件110为气传导扬声器组件时,振动元件可以通过推动空气振动改变空气密度,从而使用户听到声音,壳体可以作为声学输入输出设备100的至少部分外壳容纳振动元件和麦克风组件120。在一些实施例中,扬声器组件110以及麦克风组件120可以位于不同的壳体内。
振动元件可以将声音信号转换为机械振动信号并由此产生第一机械振动。在一些实施例中,振动元件(即,换能装置)可以包括磁路组件。磁路组件可以提供磁场。磁场可以用于将含有声音信息的信号转化为机械振动信号。在一些实施例中,声音信息可以包括具有特定数据格式的视频、音频文件或者可以通过特定途径转化为声音的数据或文件。含有声音信息的信号可以来自于声学输入输出设备100本身的存储组件,也可以来自于声学输入输出设备100以外的信息产生、存储或者传递系统。含有声音信息的信号可以包括电信号、光信号、磁信号、机械信号等一种或多种的组合。含有声音信息的信号可以来自一个信号源或多个信号源。多个信号源可以相关也可以不相关。在一些实施例中,声学输入输出设备100可以通过多种不同的方式获取含有声音信息的信号,信号的获取可以是有线的或无线的,可以是实时或延时的。例如,声学输入输出设备100可以通过有线或者无线的方式接收含有声音信息的电信号,也可以直接从存储介质上获取数据,产生声音信号。又例如,声学输入输出设备100中可以包括具有声音采集功能的组件(例如,气传导麦克风组件),通过拾取环境中的声音,将声音的机械振动转换成电信号,通过放大器处理后获得满足特定要求的电信号。在一些实施例中,有线连接可以包括金属电缆、光学电缆或者金属和光学的混合电缆,例如,同轴电缆、通信电缆、软性电缆、螺旋电缆、非金属护皮电缆、金属护皮电缆、多芯电缆、双绞线电缆、带状电缆、屏蔽电缆、电信电缆、双股电缆、平行双芯导线、双绞线等一种或多种的组合。以上描述的例子仅作为方便说明之用,有线连接的媒介还可以是其它类型,例如,其它电信号或光信号等的传输载体。
无线连接可以包括无线电通信、自由空间光通信、声通讯、和电磁感应等。其中无线电通讯可以包括IEEE802.11系列标准、IEEE802.15系列标准(例如蓝牙技术和蜂窝技术等)、第一代移动通信技术、第二代移动通信技术(例如FDMA、TDMA、SDMA、CDMA、和SSMA等)、通用分组无线服务技术、第三代移动通信技术(例如CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、和WiMAX等)、第四代移动通信技术(例如TD-LTE和FDD-LTE等)、卫星通信(例如GPS技术等)、近场通信(NFC)和其它运行在ISM频段(例如2.4GHz等)的技术;自由空间光通信可以包括可见光、红外线讯号等;声通讯可以包括声波、超声波讯号等;电磁感应可以包括近场通讯技术等。以上描述的例子仅作为方便说明之用,无线连接的媒介还可以是其它类型,例如,Z-wave技术、其它收费的民用无线电频段和军用无线电频段等。例如,作为本技术的一些应用场景,声学输入输出设备100可以通过蓝牙技术从其他声学输入输出设备获取含有声音信息的信号。
麦克风组件120可以用于拾取声信号(也可称为语音信号)并将声信号转换为含有声音信息的信号(例如,电信号)。例如,麦克风组件120拾取语音信号源提供语音信号时产生的机械振动并将其转换为电信号。为了方便描述,用户提供语音信号时生成的机械振动可以称为第二机械振动。在一些实施例中,麦克风组件120可以包括一个或多个麦克风。在一些实施例中,基于麦克风的工作原理可以将麦克风分为骨传导麦克风和/或气传导麦克风。为了方便描述,在本申请一个或多个实施例中,将以骨传导麦克风为例进行说明。需要说明的是,本申请一个或多个实施例中的骨传导麦克风也可以替换为气传导麦克风。
骨传导麦克风可以用于采集用户的骨骼、皮肤等组织传导的任何可被骨传导麦克风感知的机械振动(例如,第一机械振动和第二机械振动),接收的机械振动会引起骨传导麦克风120的内部元件(例如,麦克风振膜)产生对应的机械振动(例如,第三机械振动和第四机械振动),并将其转化成含有语音信息的电信号(例如,第一信号和第二信号),第一信号可以理解为骨传导麦克风产生的回声信号;第二信号可以理解为骨传导麦克风产生的语音信号。气导麦克风可以采集空气传导的机械振动(即声波),并将机械振动转化为含有声音信息的信号(例如,电信号)。例如,若扬声器组件110包括气传导扬声器,则气传导麦克风可以接收气传导扬声器传递的回声信号(通过气传导传递)。又例如,若扬声器组件110包括骨传导扬声器,则气传导麦克风可以同时接收骨传导扬声器传递的机械振动以及骨传导扬声器通过气传导途径传递的回声信号。在一些实施例中,麦克风组件120可以包括麦克风振膜和其他电子元件,语音信号源的机械振动传递至麦克风振膜之后会引起麦克风振膜产生对应的机械振动,电子元件可以将机械振动信号转换为含有语音信息的信号(例如,电信号)。在一些实施例中,麦克风组件120可以包括但不限于带状麦克风、微机电系统(MEMS)麦克风、动态麦克风、压电麦克风、电容式麦克风、碳素麦克风、模拟麦克风、数字麦克风等,或其任意组合。再例如,骨传导麦克风可以包括全向麦克风、单向麦克风、双向麦克风、心形麦克风等,或其任意组合。
在一些实施例中,当扬声器组件110和麦克风组件120同时工作时,麦克风组件120可以感知扬声器组件110产生的第一机械振动和语音信号源产生的第二机械振动。响应于第一机械振动,麦克风组件120可以产生第三机械振动并将第三机械振动转化为第一信号。响应于第二机械振动,麦克风组件120可以产生第四机械振动并将第四机械振动转化为第二信号。在一些实施例中,可以将扬声器组件110称为回声信号源。在一些实施例中,当扬声器组件110和麦克风组件120同时工作时,在一定频率范围内,第一机械振动的强度与第一信号的强度的比值大于第二机械振动的强度与第二的强度的比值。频率范围可以包括200Hz~10kHz、或200Hz~5000Hz、或200Hz~2000Hz、或200Hz~1000Hz等。
固定组件130可以对扬声器组件110和麦克风组件120起到支撑作用。在一些实施例中,固定组件130可以包括弧形的弹性部件,能够形成向弧形中部回弹的力,以便能够与人体头骨稳定接触。在一些实施例中,固定组件130可以包括一个或多个连接件。一个或多个连接件可以连接扬声器组件110和/或麦克风组件120。在一些实施例中,固定组件130可以实现双耳式佩戴。例如,固定组件130两端可以分别与两组扬声器组件110固定连接。当用户佩戴声学输入输出设备100时,固定组件130可以将两组扬声器组件110分别固定在用户的左、右耳朵附近。在一些实施例中,固定组件130也可以实现单耳式佩戴。例如,固定组件130可以仅与一组扬声器组件110固定连接。当用户佩戴声学输入输出设备100时,固定组件130可以将扬声器组件110固定在用户一侧的耳朵附近。在一些实施例中,固定组件130可以是眼镜(例如,墨镜、增强现实眼镜、虚拟现实眼镜)、头盔、发带等中的一个或多个的任意组合,在此不作限定。
以上对声学输入输出设备结构的描述仅仅是具体的示例,不应被视为是唯一可行的实施方案。显然,对于本领域的专业人员来说,在了解声学输入输出设备100的基本原理后,可能在不背离这一原理的情况下,对实施声学输入输出设备100的具体方式与步骤进行形式和细节上的各种修正和改变,但是这些修正和改变仍在以上描述的范围之内。例如,声学输入输出设备100可以包括一个或多个处理器,处理器可以执行一个或多个声音信号处理算法。声音信号处理算法可以对声音信号进行修正或强化。例如对声音信号进行降噪、声反馈抑制、宽动态范围压缩、自动增益控制、主动环境识别、主动抗噪、定向处理、耳鸣处理、多通道宽动态范围压缩、主动啸叫抑制、音量控制,或其它类似的,或以上任意组合的处理,这些修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。又例如,声学输入输出设备100可以包括一个或多个传感器,例如温度传感器、湿度传感器、速度传感器、位移传感器等。该传感器可以采集用户信息或环境信息。
图2A和图2B是本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的结构示意图。结合图2A和图2B所示,在一些实施例中,声学输入输出设备200可以为一种耳夹式耳机,耳夹式耳机可以包括耳机芯210、固定组件230、控制电路240和电池250。耳机芯210可以包括扬声器组件(图中未示出)和麦克风组件(图中未示出)。固定组件可以包括耳挂231、耳机壳体232、电路外壳233和后挂234。耳机壳体232和电路外壳233可分别设置在耳挂231的两端,后挂234可进一步设置在电路外壳233的离耳挂231较远一端。耳机壳体232可以用来容纳不同的耳机芯。电路外壳233可用于容纳控制电路260和电池270。后挂234的两端可分别连接到相应的电路外壳233上。耳挂231可以是指用户佩戴声学输入输出设备200时,将耳夹式耳机悬挂在用户耳朵上的结构,并将耳机壳体232和耳机芯210固定在相对于用户耳朵的预定位置。
在一些实施例中,耳挂231可以包括弹性金属线。弹性金属丝可以被配置为使耳挂231保持与用户耳朵相匹配的形状,并且具有一定的弹性,使用户佩戴耳夹式耳机时,可根据用户的耳朵形状和头部形状发生一定的弹性变形,以适应不同耳形和头部形状的用户。在一些实施例中,弹性金属线可由具有良好变形恢复能力的记忆合金制成。即使耳挂231因外力而变形,当外力被去除时,它也可能恢复到原来的形状,从而延长了耳夹式耳机的使用寿命。在一些实施例中,弹性金属线也可以由非记忆合金制成。可以在弹性金属线中提供导线,以便在耳机芯210和其它部件(例如控制电路260、电池270等)之间建立电连接,以便于为耳机芯210提供电源和数据传输。在一些实施例中,耳钩231还可包括保护套管236和与保护套管236一体形成的外壳保护器237。
在一些实施例中,耳机壳体232可配置为容纳耳机芯210。耳机芯210可以包括一个或多个扬声器组件和/或一个或多个麦克风组件。一个或多个扬声器组件可以包括骨传导扬声器组件、气传导扬声器组件等。一个或多个麦克风组件可以包括骨传导麦克风组件、气传导麦克风组件等。关于扬声器组件和麦克风组件的结构和设置可以参考本申请其他地方的描述,例如,图3-15及其详细描述。耳机芯210和耳机壳体232的数量可以是两个,它们可以分别对应于用户的左耳和右耳。
在一些实施例中,耳挂231和耳机壳体232可以单独成型,并进一步组装在一起,而不是直接将两者一起成型。
在一些实施例中,耳机壳体232可设置有接触表面2321。接触表面2321可以与使用者的皮肤接触。在使用耳夹式耳机时,由耳机芯210的一个或多个骨传导扬声器产生的声波可以通过接触面221转移到耳机外壳232之外(例如,转移到用户的耳膜)。在一些实施例中,接触面2321的材料和厚度可能会影响骨传导声波向用户的传播,从而影响音质。例如,如果接触面2321材料弹性较大,骨传导声波在低频范围的传输可能优于骨传导声波在高频范围的传输。相反,如果接触面2321材料弹性较小,骨传导声波在高频范围的传输可能比在低频范围的骨传导声波的传输要好。需要说明的是,本实施中的耳机壳体232与本申请其他实施例中的壳体均用于指代声学输入输出设备200与用户接触的部件。
图3是本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的部分结构的截面示意图。如图3所示,在一些实施例中,声学输入输出设备300可以包括扬声器组件310,扬声器组件310可以用于通过产生第一机械振动以传递声波;以及骨传导麦克风320,骨传导麦克风320可以用于接收语音信号源提供语音信号时生成的第二机械振动。在一些实施例中,声学输入输出设备300还可以包括固定组件330,如图3所示,固定组件330与扬声器组件310固定连接,当用户佩戴声学输入输出设备300时,将扬声器组件310以及骨传导麦克风320与用户脸部340保持接触。在一些实施例中,当骨传导麦克风320和扬声器组件310同时工作时,骨传导麦克风320可以接收第一机械振动和第二机械振动,在第一机械振动和第二机械振动作用下分别产生第三机械振动和第四机械振动,并且将第三机械振动和第四机械振动分别转化为第一信号和第二信号。在一些实施例中,在一定频率范围内,第一机械振动的强度与第一信号的强度的比值大于第二机械振动的强度与第二信号的强度的比值。如本文中所述,第三机械振动也可以称为骨传导麦克风320接收到的第一机械振动,即骨传导麦克风320接收到的回声信号;第四机械振动也可以称为骨传导麦克风320接收到的第二机械振动,即骨传导麦克风320接收到的语音信号。在一些实施例中,频率范围可以包括200Hz~10kHz。在一些实施例中,频率范围可以包括200Hz~9000Hz。在一些实施例中,频率范围可以包括200Hz~8000Hz。在一些实施例中,频率范围可以包括200Hz~6000Hz。在一些实施例中,频率范围可以包括200Hz~5000Hz。
扬声器组件310可以通过产生第一机械振动传递声波使用户听到声音。扬声器组件310传递声波的方式包括气传导和骨传导。其中,通过气传导传递声波对应的是气传导扬声器组件,气传导扬声器组件以波的形式通过空气传播着声波,声波经由用户的鼓膜—听小骨—耳蜗传递至听觉神经,以使用户能够听到声音。而通过骨传导传递声波对应的是骨传导扬声器组件,骨传导扬声器组件通过与用户脸部340接触(例如,骨传导扬声器组件的壳体350与用户脸部340接触)将机械振动传递给用户脸部340皮肤、骨骼并通过骨骼传递至听觉神经,使用户能够听到声音。而无论是骨传导扬声器组件还是气传导扬声器组件,骨传导麦克风320会与扬声器组件310直接或间接连接。具体的,当扬声器组件310为骨传导扬声器组件时,壳体350为骨传导扬声器组件的传振元件之一,骨传导扬声器组件中的振动元件需要与壳体350直接或间接连接以便将振动传递至用户皮肤、骨骼。骨传导麦克风320需要与壳体350直接或间接连接,以便采集用户说话时产生的振动。在骨传导扬声器传递声波时会引起壳体350的机械振动,壳体350又会将机械振动传递给骨传导麦克风320,骨传导麦克风320接收到机械振动之后会产生对应的第三机械振动并且会基于第三机械振动产生含有声音信息的第一信号。当扬声器组件310为气传导扬声器组件时,壳体350为用于容纳气传导扬声器组件以及骨传导麦克风320,相当于声学输入输出设备300的外壳,气传导扬声器组件中的振动元件可以与壳体350直接或间接连接以固定气导扬声器组件。综上所述,骨传导麦克风320需要与壳体350直接或连接,以便采集用户说话时产生的振动。在气传导扬声器传递声波时会引起壳体350的机械振动,壳体350又会将机械振动传递给骨传导麦克风320,骨传导麦克风320接收到机械振动之后会产生对应的第三机械振动并且会基于第三机械振动产生含有声音信息的第一信号。
因此,扬声器组件310产生的第一机械振动至少有一部分会传递到骨传导麦克风320引起骨传导麦克风320产生第三机械振动。而除了由扬声器组件310传递的第一机械振动之外,骨传导麦克风320可以与用户脸部340皮肤接触接收到用户说话时产生的第二机械振动(例如,皮肤和骨骼的振动),引起骨传导麦克风320产生第四机械振动。
当骨传导麦克风320和扬声器组件310同时工作时,例如骨传导麦克风320在接收语音信号(例如,通过拾取人说话时皮肤等位置的振动,接收到人说话的语音信号)同时扬声器组件310通过振动传递语音信号(例如,音乐),骨传导麦克风320会同时接收到第一机械振动以及第二机械振动。骨传导麦克风320的麦克风振膜(图中未示出)会产生分别对应于第一机械振动以及第二机械振动的第三机械振动和第四机械振动,并且会将第三机械振动和第四机械振动分别转化为第一信号和第二信号。当麦克风振膜响应于拾取到的第一机械振动产生第三机械振动时,骨传导麦克风320会接收到除第二机械振动传递的语音信息以外的第一机械振动所传递的语音信息,从而会影响麦克风拾取的声音信号的质量。为了方便描述,可以将第一机械振动所传递的信号称为回声信号(或者次语音信号),而产生以及传递第一机械振动的部件(例如,扬声器组件310、壳体350)可以称为回声信号源(或者次语音信号源)。而第二机械振动可以称为语音信号(或者主语音信号),产生以及传递第二机械振动的部件(例如,用户的声带、鼻腔、嘴部等)可以称为语音信号源(或称为主语音信号源)。图3示出了语音信号源、回声信号源以及骨传导麦克风的振动方向,其中,箭头A所指的方向为第一机械振动的方向,也即回声信号源的振动方向;箭头B所指的方向为骨传导麦克风的振动方向,即为第三机械振动和第四机械振动的方向;箭头C所指的方向为第二机械振动的方向,也即语音信号源的振动方向。
基于上述原因,需要通过对声学输入输出设备300进行一些设计来降低骨传导麦克风320产生的回声信号的强度(即第一信号的强度)。进一步的,在降低骨传导麦克风320产生的回声信号强度的同时,可以提高骨传导麦克风320产生的语音信号的强度(即第二信号的强度),实现降低第一信号的强度与提高第二信号的强度的目的,使得第一机械振动的强度与第一信号的强度的比值大于第二机械振动的强度与第二信号的强度的比值,提高骨传导麦克风产生的声音信号的质量。
图4是本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的振动传递的示意图。结合图3和图4所示,当声学输入输出设备300中的骨传导麦克风320和扬声器组件310同时工作时,声学输入输出设备300的机械振动传递模型可以等效为图4所示的模型。具体的,语音信号源360(例如,用户骨骼或声带)的机械振动(即第二机械振动)的强度为L1;回声信号源380(例如,扬声器组件310)的机械振动(即第一机械振动)的强度为L2;骨传导麦克风320与语音信号源360之间可以为第一弹性连接370,第一弹性连接370的弹性系数为k1;骨传导麦克风320与回声信号源380之间可以为第二弹性连接390,第二弹性连接390的弹性系数k2;骨传导麦克风320的质量为m。其中,语音信号源360与骨传导麦克风320之间的第一弹性连接370可以包括骨传导麦克风320与用户脸部340的接触部件(例如,传振层、金属片、部分的壳体350等)、用户的皮肤等。骨传导麦克风320和回声信号源380之间的第二弹性连接390属于声学输入输出设备300的一部分。例如,骨传导麦克风320和回声信号源380可以同时与壳体350物理连接,则第二弹性连接390可以包括壳体350。又例如,骨传导麦克风320和回声信号源380可以分别通过连接件与壳体350物理连接,则第二弹性连接390可以包括壳体350以及连接件。在图4所示的实施例中,可以假设语音信号源360的振动方向与骨传导麦克风320的振动方向平行,回声信号源380的振动方向与骨传导麦克风320的振动方向平行,骨传导麦克风可以最大程度地接收语音信号源360的振动以及回声信号源380的振动。其中,骨传导麦克风320的振动方向可以理解为麦克风振膜振动的方向。
根据图4,可以得到骨传导麦克风320接收到的机械振动的强度L为:
Figure BDA0003042653120000121
其中,L1为骨传导麦克风320接收到的第二机械振动的强度(即第四机械振动强度),L2为接收到的第一机械振动的强度(即第三机械振动强度),m为骨传导麦克风320的质量。ω为信号的角频率,信号包括语音信号和/或回声信号。
Figure BDA0003042653120000122
可以表示L1(即第二机械振动)对L的影响;
Figure BDA0003042653120000123
可以表示L2(即第一机械振动)对L的影响。
由此可以得知,第一弹性连接370的弹性系数k1越大,语音信号源360的振动强度L1对骨传导麦克风320接收到的机械振动的强度L影响越大;第二弹性连接390的弹性系数k2越小,回声信号源380的振动强度L2对骨传导麦克风320接收到的机械振动的强度L影响越小,骨传导麦克风320接收的回声信号越小。
基于公式(1)可以得知,要减小骨传导麦克风320接收到的回声信号,可以从多个方面对声学输入输出设备进行设计,例如,尽可能增大L1和/或k1,尽可能减小L2和/或k2,以增大L1对L的影响,减小L2对L的影响,从而提高骨传导麦克风产生的声音信号的质量。
图5是本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的又一机械振动传递模型的示意图。如图5所示,在一些实施例中,骨传导麦克风520可以为单轴骨传导麦克风,单轴骨传导麦克风的麦克风振膜仅可以在一个方向上产生振动,即麦克风振膜仅可以将该方向上的机械振动转化为与电信号(例如,第一信号)。例如,以图5为例,骨传导麦克风520的振动方向为上下方向,当机械振动的方向与骨传导麦克风520的振动方向平行时(即同为上下方向),麦克风振膜可以最大程度地将接收到的机械振动转化为电信号(例如,第一信号和第二信号)。这里的最大程度地将接收到的机械振动转化为电信号可以理解为除开受阻力等影响造成的损耗(例如,机械振动经由第一弹性连接570、第二弹性连接590传递时会损耗一部分)之外的所有机械振动几乎都可以被麦克风振膜接收到并转化为电信号。当机械振动的方向与骨传导麦克风520的振动方向垂直(即为左右方向)时,接收到的机械振动只有少部分能够被麦克风振膜转化为电信号,因此电信号的强度最小,也就是说,当骨传导麦克风520的振动方向与机械振动的方向垂直时,骨传导麦克风520产生的电信号的强度最小,产生的声音信号的强度最小。
基于上述原理,在一些实施例中,可以对骨传导麦克风520的安装位置进行设计,使得骨传导麦克风520的振动方向与回声信号源580(例如,图3所示的扬声器组件310)的振动方向(即第一机械振动方向)在一定角度范围内,以减小骨传导麦克风520产生的第一信号的强度,即减小骨传导麦克风520产生的回声信号的强度。进一步的,在一些实施例中,使得骨传导麦克风520的振动方向与语音信号源560(例如,图3所示的用户脸部340)的振动方向在一定角度范围内,以增大骨传导麦克风520产生的第二信号的强度,即增大骨传导麦克风520产生的语音信号的强度。
图6是本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的振动传递的另一结构示意图。如图6所示,在一些实施例中,骨传导麦克风620的振动方向与回声信号源680(例如,图3所示的扬声器组件310)的振动方向形成的夹角可以为第一夹角α。在一些实施例中,第一夹角α可以在20度~90度的角度范围内。在一些实施例中,第一夹角α可以在45度~90度的角度范围内。在一些实施例中,第一夹角α可以在60度~90度的角度范围内。在一些实施例中,第一夹角α可以在75度~90度的角度范围内。在一些实施例中,第一夹角α可以为90度。在本实施例中,在20度~90度范围内,第一夹角α的角度越大,表明麦克风振膜的振动方向与回声信号源680的振动方向越接近垂直,则麦克风振膜转化的第一信号的强度越小,当第一夹角α为90度时,麦克风振膜转化的第一信号的强度最小,即骨传导麦克风620产生的回声信号的强度最小。
在一些实施例中,根据公式(1)可以得知,语音信号源660的振动强度L1对骨传导麦克风620接收到的机械振动的强度L影响越大,即骨导麦克风620接收到的语音信号源660的振动强度L1越大,也就相当于减小了回声信号源680的振动强度L2对骨传导麦克风620接收到的机械振动的强度L的影响。在一些实施例中,为了增大语音信号源660的振动强度L1对骨传导麦克风620产生的声音信号L的影响,可以设计骨传导麦克风620的振动方向与语音信号源660的振动方向之间的夹角在一定范围内。其中,骨传导麦克风620的振动方向与语音信号源660的振动方向之间的夹角可以为第二夹角β。在一些实施例中,第二夹角β可以在0度85度的角度范围内。在一些实施例中,第二夹角β可以在0度~75度的角度范围内。在一些实施例中,第二夹角β可以在0度~60度的角度范围内。在一些实施例中,第二夹角β可以在0度~45度的角度范围内。在一些实施例中,第二夹角β可以在0度~30度的角度范围内。在一些实施例中,第二夹角β可以在0度~15度的角度范围内。在一些实施例中,第二夹角β可以在0度~5度的角度范围内。在一些实施例中,第二夹角β可以为0度,即骨传导麦克风620的振动方向与语音信号源660的振动方向平行。在本实施例中,在0度~90度范围内,第二夹角β的角度越小,表明麦克风振膜的振动方向与语音信号源660的振动方向越接近平行,由麦克风振膜转化的第二信号的强度越大,当第二夹角β为0度时,麦克风振膜转化的第一信号的强度最大,此时骨传导麦克风620产生的第二信号的强度最大,即产生的语音信号强度最大。如本文所述,两个方向之间的夹角指的是两个方向所在的直线相交形成的最小正角。
需要说明的是,将第一夹角α控制在设定的角度范围的方案与将第二夹角β控制在设定的角度范围的方案可以结合。在一些实施例中,可以将第一夹角α设置为90度,第二夹角β设置为30度。在一些实施例中,可以将第一夹角α设置为90度,第二夹角β设置为45度。在一些实施例中,可以将第一夹角α设置为90度,第二夹角β设置为60度。在一些实施例中,可以将第一夹角α设置为45度,第二夹角β设置为30度。在一些实施例中,可以将第一夹角α设置为90度,第二夹角β设置为15度。当第一夹角α设置为90度,第二夹角β设置为0度时,图6与图5相同。在该实施例中,骨传导麦克风620可以最大程度地将接收到语音信号源660的振动转化为第二信号,并且产生的第一信号的强度最小,提高骨传导麦克风620产生的声音信号的质量。
图8是本申请一些实施例所示的第二信号和第一信号的强度曲线图。图8示出了骨传导麦克风基于图4中的回声信号源380产生的机械振动(即第一机械振动)以及基于语音信号源360产生的机械振动(即第二机械振动)转化的第一信号的强度曲线810和第二信号的强度曲线820,其中横轴为频率,纵轴为声音强度。在一些实施例中,图8所示的第一信号和第二信号强度曲线图是在第一夹角α为0度,第二夹角β也为0度的情况下获取的。结合图3、图4和图8可以得知,在大约0~500Hz的频率范围内,骨传导麦克风320产生的第一信号的强度小于第二信号的强度。而当频率超过500Hz之后,例如,在500Hz~10000Hz的频率范围内,骨传导麦克风320产生的第一信号的强度均大于第二信号的强度,骨传导麦克风320产生的回声较大。因此可以通过设计骨传导麦克风320与扬声器组件310的安装位置进行设计,减小骨传导麦克风320产生的回声信号的强度。
例如,图9是本申请一些实施例所示的第一信号和第二信号的又一强度曲线图。如图9所示,在本实施例中,对骨传导麦克风620以及回声信号源680(例如,图3所示的扬声器组件310)的位置进行一定设计,使得第一夹角α为90度,第二夹角β为60度。由第一信号的强度曲线810和第一信号的强度曲线910以及第二信号的强度曲线820和第二信号的强度曲线920可以得知,经过上述设计(即对第一夹角α和第二夹角β进行调整),骨传导麦克风620产生的第一信号的强度明显降低(如图9所示)。与此同时,上述设计对于骨传导麦克风620产生的第二信号强度的削弱很小或者几乎可以忽略不计,骨传导麦克风620产生的第一信号的强度减小的强度明显小于第一信号的强度减小的强度,使得第一机械振动的强度与第一信号的强度的比值大于第二机械振动的强度与第二信号的强度的比值。在一些实施例中,采用上述设计之后,在0~800Hz的频率范围内,骨传导麦克风620产生的第一信号的强度较小,相较于图8而言,在更广泛的低频率范围内,骨传导麦克风620产生的第一信号的强度较小,即骨传导麦克风620产生的回声信号强度更小,从而能够使用户听到更清晰的语音信号,有效提高声音质量,有效提高用户体验。
在一些实施例中,经过对骨传导麦克风620以及回声信号源680(例如,扬声器组件310)的位置进行一定设计之后,使得第二信号的强度减小的幅度明显小于第一信号的强度减小的幅度,进而使得第二信号的强度与第一信号的强度之比可以大于阈值,提高了语音信号在骨传导麦克风620产生的声音信号中的占比,使得语音信号更清晰,用户体验更佳。在一些实施例中,第二信号的强度与第一信号的强度之比可以大于1/4。在一些实施例中,第二信号的强度与第一信号的强度之比可以大于1/3。在一些实施例中,第二信号的强度与第一信号的强度之比可以大于1/2。在一些实施例中,第二信号的强度与第一信号的强度之比可以大于2/3。
需要说明的是,前述一个或多个实施例中描述的通过调整第一夹角和第二夹角增大麦克风组件(例如,图3所示的麦克风组件320)接收到的语音信号的强度,减小回声信号的强度的方案还可以适用于气传导麦克风。
在一些实施例中,单轴骨传导麦克风仅作为示例进行说明。除此之外,骨传导麦克风(例如,图3所示的骨传导麦克风320)还可以为其他类型的麦克风,例如,骨传导麦克风320可以为二轴麦克风、三轴麦克风、振动传感器、加速度计等。
继续参考图3和图4,在一些实施例中,骨传导麦克风320可以为二轴麦克风,即骨传导麦克风320可以将接收的两个方向上的机械振动转化为电信号。例如,图7是根据本申请一些实施例所示的二轴麦克风计算产生电信号的示意图。在一些实施例中,两个方向可以具有一定夹角(即第三夹角)。第三夹角的角度范围为0度至90度。如图7所示,两个方向表示为X轴方向和Y轴方向,且X轴垂直于Y轴。回声信号源380与骨传导麦克风X轴之间的夹角为α(e),语音信号源360与骨传导麦克风X轴的夹角为β(s),回声信号源380产生的回声信号(即第一机械振动)为e(t),语音信号源360产生的语音信号(即第二机械振动)为s(t),则回声信号源380和语音信号源360在骨传导麦克风X轴上的振动分量为:
x(t)=e(t)cos(α(e))+s(t)cos(β(s)), (2)
回声信号源380和语音信号源360在骨传导麦克风Y轴上的振动分量为:
y(t)=e(t)sin(α(e))+s(t)sin(β(s)), (3)
可以通过对回声信号源380和语音信号源360在骨传导麦克风X轴上的振动分量x(t)以及回声信号源380和语音信号源360在骨传导麦克风Y轴上的振动分量y(t)加权以消除骨导麦克风320的回声信号,则骨传导麦克风320的总声音信号为:
out(t)=x(t)sin(α(e))-y(t)cos(d(e))=s(t)sin(α(e)-β(s)), (4)
其中,回声信号源380和语音信号源360在骨传导麦克风X轴上的振动分量x(t)对应的加权系数为sin(α(e)),回声信号源380和语音信号源360在骨传导麦克风Y轴上的振动分量y(t),对应的加权系数为-cos(α(e))。在一些实施例中,回声信号源380与骨传导麦克风X轴之间的夹角为α(e)可以在声学输入输出设备装配的时候获取。在一些实施例中,α(e)可以通过以下过程获取,包括可以判断骨导麦克风320的当前信号是否具有语音信号s(t);在当前信号没有语音信号s(t)时,通过以下公式(5)-(7)求得α(e)的大小。
x(t)=e(t)cos(α(e)), (5)
y(t)=e(t)sin(α(e)), (6)
根据公式(5)以及(6),可以得到:
Figure BDA0003042653120000161
在一些实施例中,可以对x(t)以及y(t)进行加权后,根据公式(7)求得α(e)。在一些实施例中,在根据公式(9)求解α(e),可以对α(e)在时间上取平滑得到较稳定的α(e)估计。
在一些实施例中,骨传导麦克风320还可以为三轴麦克风。例如,麦克风可以具有X轴、Y轴和Z轴,三轴麦克风产生的声音信号可以基于语音信号s(t)和回声信号e(t)在骨传导麦克风的X轴、Y轴和Z轴上的分量加权计算得到。由于三轴麦克风计算产生声音信号的原理与二轴麦克风类似,此处不再赘述。
在一些实施例中,回声信号源380的振动方向可能不是一个单一的方向,例如,回声信号源380的振动方向可能是沿圆弧轨迹进行扩散。在这种情况下,回声信号源380产生的振动中不与骨传导麦克风320的振动方向垂直的振动可以被骨传导麦克风320接收到并转化为第一信号,即产生回声信号。因此,在一些实施例中,可以对扬声器组件310以及骨传导麦克风320进行设计,使得骨传导麦克风320与扬声器组件310(例如,壳体350)之间的位置相对固定,以减小骨传导麦克风320接收到的回声信号源380传递的振动。
在一些实施例中,除了通过设计第一夹角α以及第二夹角β之外,还可以通过改变第一弹性连接370的弹性系数k1和第二弹性连接390的弹性系数k2来实现减小回声的目的。
在一些实施例中,可以通过减小骨传导麦克风320与回声信号源380之间的第二弹性连接390的弹性强度k2来减小骨传导麦克风320接收到的第一机械振动(即第三机械振动)的强度。
图10是本申请一些实施例所示的骨传导麦克风与减振结构连接的截面示意图,图11是本申请一些实施例所示的有减振结构的声学输入输出设备的截面示意图。结合图10和图11所示,声学输入输出设备1000可以包括骨传导麦克风1020以及扬声器组件1010。骨传导麦克风1020以及扬声器组件1010可以放置于同一壳体内。在一些实施例中,声学输入输出设备1000还可以包括减振结构1100,骨传导麦克风1020可以通过减振结构1100与扬声器组件1010连接。当骨传导麦克风1020以及扬声器组件1010同时工作时,扬声器组件1010可以通过第一机械振动传递语音信号(声波),骨传导麦克风1020可以接收或传递语音信号源提供语音信号时产生的第二机械振动以拾取语音信号。扬声器组件1010的第一机械振动可以通过减振结构1100传递给骨传导麦克风1020,则骨导麦克风1020在第一机械振动和第二机械振动的作用下可以产生第三机械振动和第四机械振动。减振结构1100可以减小骨传导麦克风1020接收到的扬声器组件1010(回声信号源)的第一机械振动的强度,进而减小骨传导麦克风1020产生的第一信号的强度。
减振结构1100可以是指具有一定弹性的结构,通过其弹性来减小从回声信号源1080传递的机械振动的强度。在一些实施例中,减振结构1100可以为弹性构件,以减小传递的机械振动强度。减振结构1100的弹性可以由减振结构的材料、厚度、结构等多方面决定。
在一些实施例中,减振结构1100可以由弹性模量小于第一阈值的减振材料制作而成。在一些实施例中,第一阈值可以为5000MPa。在一些实施例中,第一阈值可以为4000MPa。在一些实施例中,第一阈值可以为3000MPa。在一些实施例中,减振材料的弹性模量可以在0.01MPa~1000MPa范围内。在一些实施例中,减振材料的弹性模量可以在0.015MPa~2500MPa范围内。在一些实施例中,减振材料的弹性模量可以在0.02MPa~2000MPa范围内。在一些实施例中,减振材料的弹性模量可以在0.025MPa~1500MPa范围内。在一些实施例中,减振材料的弹性模量可以在0.03MPa~1000MPa范围内。在一些实施例中,减振材料可以包括但不限于泡棉、塑胶(例如,但不限于高分子聚乙烯、吹塑尼龙、工程塑料等)、橡胶、硅胶等。在一些实施例中,减振材料可以为泡棉。
在一些实施例中,减振结构1100可以具有一定厚度。参照图10所示,减振结构1100的厚度可以理解为在X轴方向、Y轴方向或Z轴方向中的任意一个方向上的尺寸。在一些实施例中,减振结构1100的厚度可以在0.5mm~5mm范围内。在一些实施例中,减振结构1100的厚度可以在1mm~4.5mm范围内。在一些实施例中,减振结构1100的厚度可以在1.5mm~4mm范围内。在一些实施例中,减振结构1100的厚度可以在2mm~3.5mm范围内。在一些实施例中,减振结构1100的厚度可以在2mm~3mm范围内。
在一些实施例中,减振结构1100的弹性可以是通过其结构上的设计来提供的。例如,减振结构1100可以是弹性结构体,即使制作减振结构1100的材料的刚度较高,也可以通过其结构来提供弹性。在一些实施例中,减振结构1100可以包括但不限于类似弹簧的结构、环状或者类似环状的结构等。
在一些实施例中,骨传导麦克风1020的表面可以包括第一部分1021和第二部分1022,其中,第一部分1021可以用于与用户脸部1040接触以传导语音信号源提供的第二机械振动,第二部分1022可以用于与声学输入输出设备1000的其他部件连接(例如,与扬声器组件1010连接),第二部分1022可以设置有减振结构1100,然后通过减振结构1100与扬声器组件1010进行连接。在本实施例中,设置在扬声器组件1010与骨传导麦克风1020之间的减振结构1100具有一定弹性,可以减小扬声器组件1010传递的第一机械振动,降低骨导麦克风1020接收到的第一机械振动的强度,使得骨传导麦克风1020产生的回声信号更小。进一步的,之所以不在第一部分1021设置减振结构1100是因为骨传导麦克风1020表面的第一部分1021是与用户脸部1040进行接触以传导第二机械振动的。例如,第一部分1021可以是靠近麦克风振膜的一侧,第二机械振动表示的是语音信号源提供的语音信号,因此要尽量保证第二机械振动不被削弱。具体的,结合图10和图11所示,减振结构1100可以包围骨传导麦克风1020表面的第二部分1022,并将第一部分1021空出以便第一部分1021能够与用户脸部1040直接接触。
在一些实施例中,减振结构1100可以通过粘胶连接在骨传导麦克风表面的第二部分1022。在一些实施例中,减振结构1100还可以通过焊接、卡接、铆接、螺纹连接(例如,通过螺钉、螺丝、螺杆、螺栓等部件进行连接)、卡箍连接、销连接、楔键连接、一体成型的方式与骨传导麦克风1020固定。
在一些实施例中,骨传导麦克风1020的表面的第一部分1021可以设置有传振层1023。由于骨传导麦克风1020刚度较大,如果第一部分1021直接与用户脸部1040接触的话可能让用户感觉到不适,会降低用户体验,在第一部分1021设置传振层1023之后,与用户接触时触感更良好,能够有效提高用户使用体验。
在一些实施例中,传振层1023需要保持一定的弹性,既能够减少第二机械振动在传导过程中的损失,也可以保证用户带上声学输入输出设备1000之后触感良好。在一些实施例中,如果传振层1023的材料的弹性模量过小,那么说明传振层1023的材料的弹性较小,会减弱第二机械振动的强度。因此,在一些实施例中,制作传振层1023的材料的弹性模量可以大于第二阈值。在一些实施例中,第二阈值可以为0.01Mpa。在一些实施例中,第二阈值可以为0.015Mpa。在一些实施例中,第二阈值可以为0.02Mpa。在一些实施例中,第二阈值可以为0.025Mpa。在一些实施例中,第二阈值可以为0.03Mpa。在一些实施例中,传振层1023的弹性模量可以在0.03MPa~3000MPa范围内。在一些实施例中,传振层1023的弹性模量可以在5MPa~2000MPa范围内。在一些实施例中,传振层1023的弹性模量可以在10MPa~1500MPa范围内。在一些实施例中,传振层1023的弹性模量可以在10MPa~1000MPa范围内。在一些实施例中,制作传振层1023的材料可以为硅胶(硅胶的弹性模量为10Mpa)、橡胶或塑料(塑料的弹性模量为1000Mpa)。
在一些实施例中,可以通过降低传振层1023的厚度来减小第二机械振动在传导过程中的损耗,当传振层1023厚度较薄时,即使制作传振层1023的材料的弹性模量较小,第二机械振动的强度也不会大幅度地被损耗。在一些实施例中,传振层1023的厚度可以小于30mm。在一些实施例中,传振层1023的厚度可以小于25mm。在一些实施例中,传振层1023的厚度可以小于20mm。在一些实施例中,传振层1023的厚度可以小于15mm。在一些实施例中,传振层1023的厚度可以小于10mm。在一些实施例中,传振层1023的厚度可以小于5mm。在一些实施例中,可以采用厚度为5mm的橡胶或硅胶制作成传振层1023,保证良好触感的同时还能够保证骨传导麦克风1020接收到的第二机械振动的强度。
需要说明的是,以上对于描述的关于的声学输入输出设备1000的实施例既适用于骨传导扬声器组件,也适用于气传导扬声器组件。例如,当为骨传导扬声器组件时,壳体1050可以为骨导扬声器组件的一部分,骨传导麦克风1020可以通过减振结构1100与骨传导扬声器组件的壳体进行连接。当为气传导扬声器组件时,气传导扬声器组件与骨传导麦克风1020可以均与壳体连接(例如,振膜与壳体连接,骨传导麦克风1020与壳体连接),骨传导麦克风1020与壳体之间还设置有减振结构。
在一些实施例中,可以通过增大声学输入输出设备1000与用户接触部分受到的夹紧力来提高骨传导麦克风接收到的第二机械振动(即第四机械振动)的强度。可以理解的是,当声学输入输出设备1000与用户接触部分(例如,用户脸部1040)接触越紧密,第二机械振动在传递过程中损耗越少,但如果声学输入输出设备1000与用户接触部分受到的夹紧力较大,则用户会感觉到疼痛,使用体验较差。因此,需要将夹紧力控制在一定范围内。在一些实施例中,当扬声器组件1010为气传导扬声器组件时,即声学输入输出设备1000通过气传导扬声器组件向用户传递声音信号,并通过骨传导麦克风1020接收用户的语音信号,在这种情况下,夹紧力可以设置在0.001N~0.3N范围内。在一些实施例中,夹紧力可以设置在0.0025N~0.25N范围内。在一些实施例中,夹紧力可以设置在0.005N~0.15N范围内。在一些实施例中,夹紧力可以设置在0.0075N~0.1N范围内。在一些实施例中,夹紧力可以设置在0.01N~0.05N范围内。在一些实施例中,由于骨传导扬声器组件是通过将振动元件产生的机械振动传递经由壳体传递给用户脸部使用户听到声音,因此当扬声器组件1010为骨传导扬声器组件时,夹紧力有所不同。例如,当声学输入输出设备1000的扬声器组件1010包括骨传导扬声器组件时,如果夹紧力过小,骨传导扬声器组件传递给用户的机械振动的强度也会过小,即声学输入输出设备1000传递给用户的声音的音量偏小。因此,为了保证用户接收到的机械振动的强度,在一些实施例中,当声学输入输出设备1000的扬声器组件1010包括骨传导扬声器组件时,需要将夹紧力设置在一定范围内。在一些实施例中,夹紧力可以设置在0.01N~2.5N范围内。在一些实施例中,夹紧力可以设置在0.025N~2N范围内。在一些实施例中,夹紧力可以设置在0.05N~1.5N范围内。在一些实施例中,夹紧力可以设置在0.075N~1N范围内。在一些实施例中,夹紧力可以设置在0.1N~0.5N范围内。
在一些实施例中,扬声器组件1010与骨传导麦克风1020之间可以是直接连接,例如,骨传导麦克风1020直接与扬声器组件1010的壳体1050(骨传导扬声器组件的壳体)连接且容纳在壳体1050内。在一些实施例中,骨传导麦克风与扬声器组件可以是间接连接。
图12是本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的截面示意图。在一些实施例中,声学输入输出设备1200包括扬声器组件1210和骨传导麦克风1220。扬声器组件1210为骨传导扬声器组件。扬声器组件1210可以包括壳体1250和与壳体1250连接的用于在传递声波中产生第一机械振动的振动元件1211。骨传导麦克风1220与壳体1250连接。如图12所示,振动元件1211可以包括传振片1213、磁路组件1215和线圈1217(或音圈)。磁路组件1215可以用于形成磁场,线圈1217可以在该磁场中发生机械振动从而引起传振片1213的振动。具体的,当线圈1217中通入信号电流时,线圈1217处于磁路组件1215形成的磁场中,受到安培力的作用产生机械振动。线圈1217的振动会驱动传振片1213产生机械振动。并且传振片1213的机械转动可以进一步转递给壳体1250,然后通过壳体1250与用户接触使用户听到声音。
在一些实施例中,骨传导麦克风1220可以设置在壳体1250的内壁上的任意位置,例如,设置在图12所示的壳体1250下侧的内壁与左侧的内壁连接处。又例如,设置在壳体1250下侧的内壁,不与左侧或右侧的内壁接触。声学输入输出设备1200可以与前述一个或多个实施例结合,例如,在图12所示的骨传导麦克风1220与壳体1250之间设置减振结构,减小骨传导麦克风1220接收到的第一机械振动的强度。
图13是本申请一些实施例所示的声学输入输出设备的截面示意图。声学输入输出设备1300包括扬声器组件1310和骨传导麦克风1320。在一些实施例中,扬声器组件1310为气传导扬声器组件,扬声器组件1310可以包括壳体1350以及振动元件1311。振动元件1311可以包括振膜1313、磁路组件1315和线圈1317。磁路组件1315可以用于形成磁场,线圈1317可以在该磁场中发生机械振动从而引起振膜1313的振动。壳体1350与振动元件1311之间具有第一连接。第一连接可以包括第一减振结构。
气传导扬声器组件在工作时,振膜1313会产生机械振动,并且由于振膜1313和壳体1350直接连接(如图13所示),因此振膜1313振动时会引起壳体1350机械振动。与图12所示的骨传导扬声器组件不同的是,气传导扬声器组件不需要依靠壳体1350的振动传递声波,而是依靠开设在壳体上的若干透声孔(例如,第一透声孔1351和第二透声孔1352)将声波传递给用户。因此,可以在振动元件1311和壳体1350之间设置第一减振结构以减少壳体1350的机械振动,从而减小骨传导麦克风1320接收到的壳体1350传递的机械振动的强度。
在一些实施例中,第一减振结构可以与前述实施例中的减振结构1100的设置方式相同或者相似,例如,可以采用与减振结构1100相同的厚度,相同的材料、相同的结构制作第一减振结构。在一些实施例中,第一减振结构可以与减振结构1100不同。例如,第一减振结构可以是具有一定弹性的条状构件或片状构件。条状构件或片状构件的两端分别连接振膜1313和壳体1350,以降低振膜1313传递给壳体1350的机械振动的强度。第一减振结构还可以是环状构件。环状构件的中部与振膜连接,环状构件的外侧与壳体1350连接,同样能够降低振膜1313传递给壳体1350的机械振动的强度。
继续参考图13,在一些实施例中,壳体1350与骨传导麦克风1320之间可以包括第二连接。第二连接可以包括第二减振结构。通过第二减振结构可以减小经由壳体1350传递至骨传导麦克风1320的机械振动(即第三机械振动)的强度。
在一些实施例中,骨传导麦克风1320与扬声器组件1310可以分别设置在声学输入输出设备的不同区域,然后在骨传导麦克风1320与扬声器组件1310的壳体1350之间设置第二减振结构。在一些实施例中,骨传导麦克风1320可以单独设置在声学输入输出设备的其他区域,然后通过第二减振结构与壳体1350进行连接。以在图17所示的实施例为例,声学输入输出设备1700为单耳头戴式耳机,骨传导麦克风1720和扬声器组件1710分别设置于固定组件1730两侧的两个耳罩1731中,然后通过固定组件1730进行连接。在图17所示的实施例中,第二连接包括固定组件1730以及设置在固定组件1730两侧的耳罩1731,可以在固定组件1730、耳罩1731上设置第二减振结构。例如,在固定组件1730外套设一层减振材料作为第二减振结构。又例如,在图18所示的实施例中,声学输入输出设备1800为双耳头戴式耳机,耳罩1831上设置有海绵套1833,骨传导麦克风1820设置在海绵套1833内,通过海绵套1833与扬声器组件1810的壳体1850连接。在该实施例中,海绵套1833可以相当于第二减振结构,减小传递至骨传导麦克风1820的第一机械振动的强度。关于第二减振结构具体描述可以参见本申请其他实施例(如图17、图18和图19的实施例),此处不再赘述。
上述关于第二减振结构的实施例不仅适用于气传导扬声器组件,也适用于骨传导扬声器组件。例如,图17、图18所示实施例中的扬声器组件可以替换为图12所示的骨传导扬声器组件。以图17为例,骨传导扬声器组件和骨传导麦克风1720分别设置于两个耳罩1731内,在固定组件1730上仍然可以套设一层减振材料作为第二减振结构。
需要说明的是,当骨传导麦克风如图13所示设置在壳体内部,骨传导麦克风与壳体直接连接时,第二减振结构与前述实施例中的减振结构相同,更多描述可以参见图10和图11相关内容,此处不再赘述。
参考图13所示,在一些实施例中,不仅可以通过在振动元件1311与壳体1350之间增设第一减振结构来减小壳体1350的机械振动强度,还可以通过其他方式来实现该目的。在一些实施例中,可以通过减小振动元件1311的质量来降低振动元件1311振动时对壳体1350的影响,从而减小壳体1350的机械振动强度。振动元件1311可以包括振膜1313,壳体1350的机械振动是由振膜1313振动引起的,如果振动元件1311(例如,振膜1313)的质量较小,那么振动元件1311振动时对壳体1350的影响就会变小,壳体1350产生的机械振动的强度就小。在一些实施例中,振膜1313的质量可以控制在0.001g~1g范围内。在一些实施例中,振膜1313的质量可以控制在0.002g~0.9g范围内。在一些实施例中,振膜1313的质量可以控制在0.003g~0.8g范围内。在一些实施例中,振膜1313的质量可以控制在0.004g~0.7g范围内。在一些实施例中,振膜1313的质量可以控制在0.005g~0.6g范围内。在一些实施例中,振膜1313的质量可以控制在0.005g~0.5g范围内。在一些实施例中,振膜1313的质量可以控制在0.005g~0.3g范围内。
类似的,如果壳体1350的质量远大于振膜1313的质量,那么振膜1313的机械振动对于壳体1350的影响也较小。因此,在一些实施例中,可以通过增大壳体1350的质量来减小壳体1350的机械振动器强度。在一些实施例中,壳体1350的质量可以控制在2g~20g范围内。在一些实施例中,壳体1350的质量可以控制在3g~15g范围内。在一些实施例中,壳体1350的质量可以控制在4g~10g范围内。在一些实施例中,可以控制壳体1350的质量与振膜1313的质量之比,使得壳体1350的质量远大于振膜1313的质量,减小振膜1313的机械振动对于壳体1350的影响。在一些实施例中,壳体1350的质量与振膜1313的质量之比可以控制在10~100范围内。在一些实施例中,壳体1350的质量与振膜1313的质量之比可以控制在15~80范围内。在一些实施例中,壳体1350的质量与振膜1313的质量之比可以控制在20~60范围内。在一些实施例中,壳体1350的质量与振膜1313的质量之比可以控制在25~50范围内。在一些实施例中,壳体1350的质量与振膜1313的质量之比可以控制在30~50范围内。
图14是本申请一些实施例所示的具有两个气传导扬声器组件的声学输入输出设备的截面示意图,图15是本申请一些实施例所示的具有两个气传导扬声器组件的又一声学输入输出设备的截面示意图。图14和图15所示的实施例中,扬声器组件均为气传导扬声器组件。如图14所示,在一些实施例中,扬声器组件1410可以包括第一振动元件1411和第二振动元件1412,第一振动元件1411包括第一振膜1413、第一磁路组件1415和第一线圈1417,第二振动元件1412包括第二振膜1414、第二磁路组件1416和第二线圈1418(或音圈)。在一些实施例中,第一振膜1413和第二振膜1414的振动方向相反。例如,图14示出了在某一时刻下的第一振膜1413和第二振膜1414的振动方向,其中,第一振膜1413的振动方向为从上至下,第二振膜1414的振动方向为从下至上。由于用户听到的声音并不来源于用户骨骼、皮肤等感受到的振动,而是第一振膜1413以及第二振膜1414通过推动空气振动改变空气密度,从而使用户听到声音。所以在不影响气传导扬声器组件输出的声音信号音量的情况下,可以通过减小壳体1450以及与壳体1450相连的部件(即回声信号源)的机械振动(即第一机械振动)的强度来减小骨传导麦克风(图中未示出)接收的壳体1450传递的机械振动(即第三机械振动)的强度,进而减小骨传导麦克风产生的第一信号的强度。此外,扬声器组件1410中还设置有与第一振膜1413的振动方向相反的第二振膜1414。气传导扬声器组件中设置了两个振膜,第一振膜1413产生的机械振动会引起壳体1450进行振动,第二振膜1414产生的机械振动也会引起壳体1450进行振动。又由于第一振膜1413的振动方向和第二振膜1414的振动方向相反,所以在壳体上产生的两种机械振动互相抵消,从而减小壳体的机械振动的强度。在一些实施例中,两个振膜可以是同一个气传导扬声器组件内的部件。在另一些实施例中,声学输入输出设备1400可以包括第一气传导扬声器组件和第二气传导扬声器组件,第一振膜1413和第二振膜1414分别为第一气传导扬声器组件和第二气传导扬声器组件内的部件。在图14所示的实施例中,可以认为是有两个气传导扬声器组件,分别位于壳体1450的不同的区域,每个气传导扬声器组件包括一个振膜、磁路组件以及线圈。
在一些实施例中,壳体1450可以包括第一腔体1455和第二腔体1456,第一振膜1413和第二振膜1414可以分别位于第一腔体1455和第二腔体1456中。壳体1450可以包括对应第一腔体1455的第一部分以及对应第二腔体1456的第二部分。第一腔体1455的侧壁(即壳体1450的第一部分的侧壁)可以开设有第一透声孔1451和第二透声孔1452。在一些实施例中,第一透声孔1451和第二透声孔1452可以设置在壳体1450的第一部分的不同侧壁上。在一些实施例中,第一透声孔1451和第二透声孔1452可以设置在壳体1450的第一部分的不相邻的侧壁上,即第一透声孔1451和第二透声孔1452可以设置在壳体1450的第一部分的对侧位置(如图14所示)。
第二腔体1456(即壳体1450的第二部分的侧壁)的侧壁可以开设有第三透声孔1453和第四透声孔1454。在一些实施例中,第三透声孔1453和第四透声孔1454可以设置在壳体1450的第二部分的不同侧壁上。在一些实施例中,第三透声孔1453和第四透声孔1454可以设置在壳体1450的第而部分的不相邻的侧壁上,即第三透声孔1453和第四透声孔1454可以设置在壳体1450的第二部分的对侧位置(如图14所示)。
如图14所示,在一些实施例中,第一透声孔1451与第三透声孔1453可以设置在壳体1450的同侧。第二透声孔1452与第四透声孔1454可以设置在壳体1450的同侧,以使得第一透声孔1451发出的声音相位与第三透声孔1453发出的声音相位相同,第二透声孔1452发出的声音相位与第四透声孔1454发出的声音相位相同。在本实施例中,壳体1450分为了两个互不连通的腔体,即第一腔体1455和第二腔体1456,第一气传导扬声器组件或(第一振动元件1411)和第二气传导扬声器组件(或第二振动元件1412)分别位于两个腔体中。第一腔体1455可以由第一振膜1413分为前腔和后腔,第二腔体1456可以由第二振膜1414分为前腔和后腔。第一透声孔1451和第三透声孔1453可以相当于第一腔体1455和第二腔体1456的前腔透声孔,第二透声孔1452和第四透声孔1454可以相当于第一腔体1455和第二腔体1456的后腔透声孔,当第一腔体1455和第二腔体1456的前腔透声孔的声音相位相同,且后腔透声孔的声音相位也相同时,两个振膜发出的声音相位相同,因此不会减小气传导的音量。
在一些实施例中,当扬声器组件1410的振膜数量为多个时,可以对扬声器组件1410的结构进行调整以缩减整体尺寸。
如图15所示,在一些实施例中,扬声器组件1510可以包括第一振动元件1511和第二振动元件1512,第一振动元件1511包括第一振膜1513、第一磁路组件1515和第一线圈1517,同样的,第二振动元件1512也包括第二振膜1514、第二磁路组件1516和第二线圈1518(或音圈),第一腔体1555和第二腔体1556可以连通。第一磁路组件1515与第二磁路组件1516联结为一个整体,以减小整个扬声器组件1510的占用空间。
在一些实施例中,第一气传导扬声器组件和第二气传导扬声器组件可以是两个相同的扬声器。在一些实施例中,第一气传导扬声器组件和第二气传导扬声器组件可以是两个不相同的扬声器。例如,在一声学输入输出设备1500中,包括第一气传导扬声器组件和第二气传导扬声器组件,其中,第一气传导扬声器组件可以作为主扬声器,主要产生用户所听到的声音信号。第二气传导扬声器组件可以作为辅助扬声器。通过调节辅助扬声器的机械振动的强度,使其对壳体1550产生与主扬声器相反的力,减小壳体1550的振动强度。在一些实施例中,扬声器组件1510可以包括主扬声器以及用于对壳体1550产生与主扬声器振动方向相反的振动的辅助装置。在一些实施例中,辅助装置可以为振动马达,振动马达可以对壳体1550产生与主扬声器的振动方向相反的振动,减小壳体1550的振动强度。在一些实施例中,辅助扬声器产生的机械振动的强度可以调节。具体的,扬声器组件1510可以包括辅助扬声器控制装置,辅助扬声器控制装置可以获取主扬声器的机械振动的强度和方向,并基于主扬声器的机械振动的强度和方向调节辅助扬声器所产生的机械振动的强度和方向,从而使得辅助扬声器对壳体的力与主扬声器对壳体1550的力能够互相抵消以减小壳体1550的振动,进一步可以减小壳体1550传递给骨导麦克风1520的振动以减小骨传导麦克风(图15中未示出)产生的回声信号的强度。
需要说明的是,将两个振膜的振动方向设置成相反的实施方式可以与前述一个或多个实施例相结合。例如,在两个振膜的振动方向设置成相反的实施例中,可以在第一振膜(例如,第一振膜1413)和壳体(例如,壳体1450)之间以及第二振膜(例如,第二振膜1414)和壳体1450之间均设置第二减振结构,减小壳体1450接收到的机械振动,从而减小骨传导麦克风接收到的第一机械振动的强度。
在一些实施例中,语音信号源可以为用户提供语音信号时的振动部位。例如,用户在说话时,其声带、嘴巴、鼻腔、喉部等部位的振动的强度明显要高于耳朵、眼睛等部位,因此,这些部位可以作为语音信号源。在一些实施例中,可以在设计骨传导麦克风1920时,使得骨传导麦克风1920可以位于用户的嘴巴、鼻腔或声带中至少一个附近。例如,当声学输入输出设备1900为图19所示的眼镜时,可以将骨传导麦克风1920设置在眼镜的鼻梁架1935中,由于骨传导麦克风1920靠近用户的鼻梁,因此接收到的机械振动的强度更大,关于图19所示的眼镜的更多描述可以在本申请其他实施例中找到,此处不再赘述。如图19所示,在一些实施例中,可以将声学输入输出设备1900设置为当用户佩戴声学输入输出设备1900时,骨传导麦克风1920与用户的振动部位(图中未示出)的距离小于第三阈值。如本文所述,以骨传导麦克风1920与用户的喉部之间的距离为例,在一些实施例中,第三阈值可以为20cm。在一些实施例中,第三阈值可以为15cm。在一些实施例中,第三阈值可以为10cm。在一些实施例中,第三阈值可以为2cm。在本实施例中,由于骨传导麦克风1920更靠近用户的振动部位,因此接收到的第二机械振动(即第四机械振动)的强度更大,骨传导麦克风1920所产生的第二信号的强度越大,能够有效提高语音信号强度。
图16是本申请一些实施例所示的头戴式耳机的结构示意图。如图16所示,在一些实施例中,声学输入输出设备1600可以为头戴式耳机,包括固定组件1630。固定组件1630可以包括头带1632以及连接在头带1632两侧的两个耳罩1631,头带1632可以用于与将头戴式耳机与用户的头部固定并将两个耳罩1631固定于用户的头部的两侧。每个耳罩1631中可以均设置有骨传导麦克风1620和扬声器组件1610。在一些实施例中,骨传导麦克风1620可以位于耳罩1631中的任意位置,例如,骨传导麦克风1620可以位于耳罩1631的偏上方的位置。又例如,骨传导麦克风1620可以位于耳罩1631的偏下方的位置(如图16所示),当用户佩戴声学输入输出设备1600时,可以缩短骨传导麦克风1620与用户的振动部位的距离。在本实施例中,骨传导麦克风1620更靠近用户说话时的振动部位,可以使得骨传导麦克风1620在用户说话时接收到的振动部位的振动(即第四机械振动)强度更大,骨传导麦克风1620所产生的第二信号的强度更大。进而使第二信号的强度与第四信号的强度之比更大,骨传导麦克风产生的声音信号中的回声信号占比更小,用户体验更佳。
图17是本申请一些实施例所示的单耳头戴式耳机的结构示意图。如图17所示,在一些实施例中,声学输入输出设备1700可以为单耳式头戴耳机,即骨传导麦克风1720和扬声器组件1710可以分别设置于两个耳罩1731中,每个耳罩1731中只设置一个扬声器组件1710或者一个骨传导麦克风1720。在本实施例中,由于骨传导麦克风1720和扬声器组件1710分别设置在不同的耳罩1731中,位于用户头部的两侧,骨传导麦克风1720和扬声器组件1710之间的距离较远,因此骨传导麦克风1720接收到的扬声器组件1710产生的第一机械振动的强度较小,即第三机械振动的强度更小,使得骨传导麦克风1720产生的声音信号中的回声信号占比更小,用户体验更佳。在一些实施例中,头带1732可以包括一个或多个第二减振结构(图中未示出),用于减小经由头带1732传递的第一机械振动的强度。在一些实施例中,头带1732上可以设置有泡棉,通过泡棉来降低扬声器组件1710传递给骨传导麦克风1720的第一机械振动的强度。在另一些具体实施例中,头带1732可以是由第二减振材料制作而成。减振材料可以与前述一个或多个实施例中的减振材料相同,例如,头带1732可以由硅胶或者橡胶等材料制作而成。
在一些实施例中,骨传导麦克风1720或者扬声器组件1710也可以不设置在耳罩1731内,例如,骨传导麦克风可以设置在图16和图17所示的头带上的D点,D点对应于用户的头顶,而扬声器组件则设置在耳罩内。又例如,扬声器组件可以设置在图16和图17所示的头带上的D点,D点对应于用户的头顶,而骨传导麦克风则设置在耳罩内。
图18是本申请一些实施例所示的双耳头戴式耳机的截面示意图。结合图16和图18所示,在一些实施例中,声学输入输出设备1800可以为双耳头戴式耳机,包括固定组件1830。固定组件1830可以包括头带1832以及连接在头带1832两侧的两个耳罩1831。每个耳罩1831的与用户脸部1840接触的一侧可以设置有海绵套1833,骨传导麦克风1820可以被容纳于海绵套1833内。在设置海绵套1833之后,等同于在骨传导麦克风1820与扬声器组件1810的壳体1850之间增设了减振结构,也即前述实施例中的第二减振结构,减小经由壳体1850传递的扬声器组件1810产生的第一机械振动的强度。进一步的,由于海绵套1833的弹性较大,会减弱经由用户脸部1840传递的第二机械振动的强度,因此,在一些实施例中,海绵套1833的表面有一部分可以设置刚度较大的传振结构。在一些实施例中,传振结构可以设置为片状构件,例如,金属片或塑料片(金属片和塑料片在图中均未示出)。在一些实施例中,片状构件的的外侧可以与用户脸部1840接触,片状构件的内侧与骨传导麦克风1820连接。在本实施例中,通过刚度较大的片状构件使用户脸部1840与骨传导麦克风1820进行接触,尽可能减小骨传导麦克风1820在用户说话时接收到的振动部位的振动(即第二机械振动)在传递过程中的损耗,提高第四机械振动的强度,进而提高骨传导麦克风1820产生的语音信号的强度。
图19是本申请一些实施例所示的一种眼镜的结构示意图。如图19所示,在一些实施例中,声学输入输出设备1900可以为一种具备扬声器和麦克风功能的眼镜,眼镜可以包括固定组件,固定组件可以为一眼镜架1930,该眼镜架1930可以包括眼镜框1932以及两条眼镜腿1933,眼镜腿1933可以包括与眼镜框1932连接的镜腿主体1934,至少一条镜腿主体1934可以包括如上述本申请实施例中的扬声器组件1910。在一些实施例中,扬声器组件1910可以包括骨传导扬声器组件。骨传导扬声器组件可以位于眼镜腿1933中会与用户皮肤接触的部分。在一些实施例中,眼镜框1932可以包括用于支撑眼镜框1932于用户的鼻梁上方的鼻梁架1935,鼻梁架1935内可以设置有如上述本申请实施例中的骨传导麦克风1920。鼻腔作为用户提供语音信号时的振动部位,其机械振动的强度较大,将骨传导麦克风设置于鼻梁架1935内带来的好处是,一方面可以提高骨传导麦克风1920接收到的语音信号的机械振动的强度,另一方面是由于骨传导麦克风1920与扬声器组件1910设置在眼镜的不同位置,因此骨传导麦克风1920接收到的扬声器组件1910传递声波时产生的第一机械振动的强度更小,骨传导麦克风1920产生的回声信号更小。
需要说明的是,上述实施例所述的眼镜可以是各种类型的眼镜,例如,太阳镜,近视眼镜、远视眼镜的。在一些实施例中,眼镜还可以是具有VR(Virtual Reality)功能或者AR(Augmented Reality)功能的眼镜。
本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于:(1)将骨传导麦克风的振动方向与回声信号源的振动方向形成的第一夹角设置在设定的角度范围内,减少骨传导麦克风接收到的回声信号源的振动的强度,减少产生的回声信号(即第一信号)的强度;(2)将骨传导麦克风的振动方向与语音信号源的振动方向形成的第二夹角设置在设定的角度范围内,提高骨传导麦克风接收到的语音信号源的振动的强度,提高产生的语音信号(即第二信号)的强度;(3)将声学输入输出设备与用户接触部分受到的夹紧力控制在一定范围内,使得骨传导麦克风与用户接触的更加紧密,接收到的语音信号源的振动的强度(即第四机械振动的强度)更高;(4)在骨传导麦克风与扬声器组件的壳体之间增设减振结构,减少接收到的扬声器组件的振动的强度(即第三机械振动的强度);(5)在扬声器组件的振动元件与壳体之间增设减振结构,通过减振结构减小振动元件的振动对于壳体的影响,从而减小壳体产生的机械振动的强度,最终实现减小骨传导麦克风接收到的扬声器组件的振动的强度;(6)将骨传导麦克风设置为更靠近用户提供语音信号时的振动部位,增大接收到的语音信号源的振动的强度。需要说明的是,不同实施例可能产生的有益效果不同,在不同的实施例里,可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合,也可以是其他任何可能获得的有益效果。
上文已对基本概念做了描述,显然,对于本领域技术人员来说,上述发明披露仅仅作为示例,而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明,本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议,所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时,本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此,应强调并注意的是,本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外,本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外,除非权利要求中明确说明,本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用或其他名称的使用,并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例,但应当理解的是,该类细节仅起到说明的目的,附加的权利要求并不仅限于披露的实施例,相反,权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如,虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现,但是也可以只通过软件的解决方案得以实现,如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理,应当注意的是,为了简化本申请披露的表述,从而帮助对一个或多个发明实施例的理解,前文对本申请实施例的描述中,有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是,这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上,实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字,应当理解的是,此类用于实施例描述的数字,在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”等来修饰。除非另外说明,“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地,在一些实施例中,说明书和权利要求中使用的数值数据均为近似值,该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中,数值数据应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和数据为近似值,在具体实施例中,此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。最后,应当理解的是,本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此,作为示例而非限制,本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地,本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种声学输入输出设备,包括:
扬声器组件,用于通过产生第一机械振动以传递声波;以及
麦克风,用于接收语音信号源提供语音信号时生成的第二机械振动,所述麦克风在所述第一机械振动和所述第二机械振动作用下分别产生第一信号和第二信号;
所述麦克风的振动方向与所述第一机械振动的方向形成的第一夹角在设定的角度范围内以使在一定频率范围内,所述第一机械振动的强度与所述第一信号的强度的比值大于所述第二机械振动的强度与所述第二信号的强度的比值。
2.根据权利要求1所述的声学输入输出设备,所述第一夹角在20度~90度的角度范围内。
3.根据权利要求2所述的声学输入输出设备,所述第一夹角在75度~90度的角度范围内。
4.根据权利要求3所述的声学输入输出设备,所述第一夹角包括90度。
5.根据权利要求1所述的声学输入输出设备,所述麦克风的振动方向与所述第二机械振动的方向形成的第二夹角在设定的角度范围内以使所述第一机械振动的强度与所述第一信号的强度的比值大于所述第二机械振动的强度与所述第二信号的强度的比值。
6.根据权利要求5所述的声学输入输出设备,所述第二夹角在0度~85度的角度范围内。
7.根据权利要求6所述的声学输入输出设备,所述第二夹角在0度~15度的角度范围内。
8.根据权利要求7所述的声学输入输出设备,所述第二夹角包括0度。
9.根据权利要求1所述的声学输入输出设备,还包括减振结构,所述减振结构包括弹性模量小于第一阈值的减振材料,所述麦克风通过所述减振结构与所述扬声器组件连接。
10.根据权利要求9所述的声学输入输出设备,所述减振结构的厚度为0.5mm~5mm。
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WO2024108332A1 (zh) * 2022-11-21 2024-05-30 深圳市韶音科技有限公司 一种声学输出装置

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