CN118075657A - 一种定向发声头枕和定向发声系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种定向发声头枕和定向发声系统。定向发声头枕包括：头枕、第一超声波模组、第二超声波模组以及控制与驱动模组；头枕的两侧设置收容区，收容区用于容纳第一超声波模组以及第二超声波模组；第一超声波模组、第二超声波模组分别布置在头枕的内骨架上，且与收容区以及人耳的位置分别对应，第一超声波模组、第二超声波模组用于作为发声部件；控制与驱动模组与第一超声波模组以及第二超声波模组电连接，控制与驱动模组用于驱动第一超声波模组以及第二超声波模组定向发声。本发明的定向发声头枕能够实现真正的定向发声，使得车内不同座位间的私密感增强，空间内人员不会受到其他位置声音的干扰，从而增强私密性。

Description

一种定向发声头枕和定向发声系统

技术领域

本发明实施例涉及定向发声技术领域，尤其涉及一种定向发声头枕和定向发声系统。

背景技术

随着社会的发展，汽车逐渐成为家庭必不可少的出行工具，车内不同位置需要独立的私密空间也被逐渐提到议事日程中。试想如果车内坐着5个人，各自听自己音乐，相互不干扰，是一种非常好的发声体验。

然而，目前市场上主要流行的是通过传统扬声器制作的定向头枕，并通过不同的分区播放实现。但由于扬声器球形发声的特点，坐在副驾驶上仍可以听见别的位置上播放的音乐，因此，私密效果不明显。也有一些专利采用类似超声波传感器本身具有定向功能制作的头枕，但私密效果仍然不明显。这种头枕的范围面积都是带角度的大范围面积，容易造成声音的反射及扩散；不是包络小范围的，私密性也很差。

发明内容

本发明提供一种定向发声头枕和定向发声系统，能够实现真正的定向发声，使得车内不同座位间的私密感增强，空间内人员不会受到其他位置声音的干扰，从而增强私密性。

根据本发明的一方面，提供了一种定向发声头枕，定向发声头枕包括：头枕、第一超声波模组、第二超声波模组以及控制与驱动模组；

所述头枕的两侧设置收容区，所述收容区用于容纳所述第一超声波模组以及所述第二超声波模组；

所述第一超声波模组、所述第二超声波模组分别布置在所述头枕的内骨架上，且与所述收容区以及人耳的位置分别对应，所述第一超声波模组、所述第二超声波模组用于作为发声部件；

所述控制与驱动模组与所述第一超声波模组以及所述第二超声波模组电连接，所述控制与驱动模组用于驱动所述第一超声波模组以及所述第二超声波模组定向发声。

可选地，定向发声头枕还包括至少两个上壳体和下壳体，所述上壳体以及所述下壳体用于保护所述第一超声波模组以及所述第二超声波模组。

可选地，所述第一超声波模组、所述第二超声波模组均包括超声波阵列，所述超声波阵列用于作为发声部件。

可选地，所述超声波阵列包括35只超声波传感器。

可选地，所述超声波传感器的工作频率为40KHZ或者45KHZ。

可选地，所述第一超声波模组以及所述第二超声波模组还包括：DCDC转换单元、低压差线性稳压器、蓝牙模组、FPGA芯片以及驱动芯片；

所述DCDC转换单元与所述低压差线性稳压器以及所述驱动芯片连接，所述DCDC转换单元用于电压转换；

所述低压差线性稳压器与所述蓝牙模组以及所述FPGA芯片连接，所述低压差线性稳压器用于提供稳定的直流电压输出；

所述蓝牙模组、所述FPGA芯片、所述驱动芯片与所述超声波阵列依次连接，所述蓝牙模组用于无线通讯，所述FPGA芯片和所述驱动芯片用于驱动所述超声波阵列定向发声。

可选地，还包括多个驱动单元，所述驱动单元连接在所述驱动芯片和所述超声波传感器之间；

所述驱动单元包括电感和电容，所述电感的第一端与所述驱动芯片连接，所述电感的第二端与所述超声波传感器的第一端以及所述电容的第一端连接，所述电容的第二端与所述超声波传感器的第二端连接后接地。

可选地，相邻所述超声波传感器之间的距离为所述超声波传感器波长的1/2。

可选地，所述定向发声头枕与人耳之间的距离每增加一米，发声分贝衰减15dB-20dB。

根据本发明的另一方面，提供了一种定向发声系统，该定向发声系统包括上述一方面中任一所述的定向发声头枕。

本发明实施例的技术方案，通过对现有头枕进行改进，做了更具有私密性的人耳区域的小包络范围的头枕。通过控制与驱动模组驱动第一超声波模组以及第二超声波模组定向发声，使得第一超声波模组以及第二超声波模组发声通过头枕的两侧设置的收容区集中在人耳的小范围位置，这样才能做到更好的私密性。主驾驶位置上的头枕发出的声音，副驾驶基本上听不到。综上所述，本发明解决了现有头枕存在私密效果不明显以及私密性很差的问题。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是根据本发明实施例提供的一种定向发声头枕的结构示意图；

图2是根据本发明实施例提供的一种外壳结构爆炸图；

图3是根据本发明实施例提供的一种超声波模组整体的控制逻辑框图；

图4是根据本发明实施例提供的一种驱动超声波阵列的原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是根据本发明实施例提供的一种定向发声头枕的结构示意图，参考图1，本发明实施例提供了一种定向发声头枕，定向发声头枕包括：头枕10、第一超声波模组20、第二超声波模组30以及控制与驱动模组40；头枕10的两侧设置收容区11，收容区11用于容纳第一超声波模组20以及第二超声波模组30；第一超声波模组20、第二超声波模组30分别布置在头枕10的内骨架上，且与收容区以及人耳的位置分别对应，第一超声波模组、第二超声波模组用于作为发声部件；控制与驱动模组40与第一超声波模组20以及第二超声波模组30电连接，控制与驱动模组40用于驱动第一超声波模组20以及第二超声波模组30定向发声。

具体的，头枕10部分可以采用传统的头枕并做一下改装，传统头枕内部海绵可以做成基于第一超声波模组20以及第二超声波模组30大小的收容区11，或者将海绵按超声波模组中超声波传感器的直径做成蜂窝状形状，方便声音更好的传出。控制与驱动模组40和作为发声部件的第一超声波模组20、第二超声波模组30电连接，驱动其定向发声。第一超声波模组20以及第二超声波模组30分别布置在头枕10两侧的收容区11，位置大约与人耳位置对应。第一超声波模组20、第二超声波模组30的声音集中在头枕10的左侧及右侧人耳位置处，从而达到定向包络发声的作用。相应的音频数据通过控制与驱动模组40高频调制解调的原理将声音发出。

本发明实施例的技术方案，通过对现有头枕进行改进，做了更具有私密性的人耳区域的小包络范围的头枕。通过控制与驱动模组驱动第一超声波模组以及第二超声波模组定向发声，使得第一超声波模组以及第二超声波模组发声通过头枕的两侧设置的收容区集中在人耳的小范围位置，这样才能做到更好的私密性。主驾驶位置上的头枕发出的声音，副驾驶基本上听不到。综上所述，本发明解决了现有头枕存在私密效果不明显以及私密性很差的问题。

图2是根据本发明实施例提供的一种外壳结构爆炸图，参考图2，可选地，定向发声头枕还包括至少两个上壳体50和下壳体60，上壳体50以及下壳体60用于保护第一超声波模组20以及第二超声波模组。

具体的，上壳体50和下壳体60主要用于起到防护作用，防止第一超声波模组20以及第二超声波模组受到挤压。

上壳体50和下壳体60可以设计成T字形的防护支架，保证公差完全符合要求；公差太大，保护性不够；公差太小，会容易使超声波碰到支架上，产生刺耳的声音。

可选地，第一超声波模组、第二超声波模组均包括超声波阵列，超声波阵列用于作为发声部件。

图3是根据本发明实施例提供的一种超声波模组整体的控制逻辑框图，参考图3，可选地，第一超声波模组以及第二超声波模组还包括：DCDC转换单元21、低压差线性稳压器22、蓝牙模组23、FPGA芯片24以及驱动芯片25；

DCDC转换单元21与低压差线性稳压器22以及驱动芯片25连接，DCDC转换单元21用于电压转换；

低压差线性稳压器22与蓝牙模组23以及FPGA芯片24连接，低压差线性稳压器22用于提供稳定的直流电压输出；

蓝牙模组23、FPGA芯片24、驱动芯片25与超声波阵列依次连接，蓝牙模组23用于无线通讯，FPGA芯片24和驱动芯片25用于驱动超声波阵列定向发声。

图4是根据本发明实施例提供的一种驱动超声波阵列的原理图，参考图4，可选地，还包括多个驱动单元26，驱动单元26连接在驱动芯片25和超声波传感器之间；

驱动单元26包括电感和电容，电感的第一端与驱动芯片25连接，电感的第二端与超声波传感器的第一端以及电容的第一端连接，电容的第二端与超声波传感器的第二端连接后接地。

可选地，超声波阵列包括35只超声波传感器。

可选地，超声波传感器的工作频率为40KHZ或者45KHZ。

具体的，结合图3和图4，每个超声波模组正面采用35只40KHZ或者45KHZ超声波传感器(X1-X35)，排列成规则的阵列。控制与驱动模组可以通过驱动芯片25以及外围驱动单元26中的电感、电容滤波后进行阵列驱动，驱动芯片25可以驱动70只超声波传感器；FPGA芯片24通过相控阵的控制原理，将两组35只超声波传感器的声音集中在头枕的左侧及右侧人耳位置处，从而达到定向包络发声的作用。相应的音频数据通过高频调制解调的原理将声音发出。

需要说明的是图4中的具有相同标记的电气节点之间为电性连接，如DOUT 0、DOUT1、DOUT 3、DOUT 15、DOUT 33、DOUT 34、DOUT 35等。图4中文字字符相同的电气节点是彼此电气相连的，这样做是为了使图面清晰。

可选地，相邻超声波传感器之间的距离为超声波传感器波长的1/2。

具体的，超声波排列最重要的是确保间距合理，相邻超声波传感器之间的距离范围值可以为超声波传感器波长的1/2，否则会造成波形失真及声音损耗。此外，也有利于电路组件进行定向调控。

可选地，定向发声头枕与人耳之间的距离每增加一米，发声分贝衰减15dB-20dB。

具体的，该定向发声头枕可以做到距离每增加1m，发声分贝衰减15dB-20dB，主驾驶位置上的头枕发出的声音，副驾驶基本上听不到。

本发明实施例还提供了一种定向发声系统，该定向发声系统包括本发明任意实施例所提供的定向发声头枕。

由于定向发声系统包括本发明任意实施例提供的定向发声头枕，因此，上述定向发声系统与定向发声头枕的有益效果相同，在此不再赘述。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种定向发声头枕，其特征在于，包括：头枕、第一超声波模组、第二超声波模组以及控制与驱动模组；

所述头枕的两侧设置收容区，所述收容区用于容纳所述第一超声波模组以及所述第二超声波模组；

所述第一超声波模组、所述第二超声波模组分别布置在所述头枕的内骨架上，且与所述收容区以及人耳的位置分别对应，所述第一超声波模组、所述第二超声波模组用于作为发声部件；

所述控制与驱动模组与所述第一超声波模组以及所述第二超声波模组电连接，所述控制与驱动模组用于驱动所述第一超声波模组以及所述第二超声波模组定向发声。

2.根据权利要求1所述的定向发声头枕，其特征在于，还包括至少两个上壳体和下壳体，所述上壳体以及所述下壳体用于保护所述第一超声波模组以及所述第二超声波模组。

3.根据权利要求1所述的定向发声头枕，其特征在于，所述第一超声波模组、所述第二超声波模组均包括超声波阵列，所述超声波阵列用于作为发声部件。

4.根据权利要求3所述的定向发声头枕，其特征在于，所述超声波阵列包括35只超声波传感器。

5.根据权利要求4所述的定向发声头枕，其特征在于，所述超声波传感器的工作频率为40KHZ或者45KHZ。

6.根据权利要求4所述的定向发声头枕，其特征在于，所述第一超声波模组以及所述第二超声波模组还包括：DCDC转换单元、低压差线性稳压器、蓝牙模组、FPGA芯片以及驱动芯片；

所述DCDC转换单元与所述低压差线性稳压器以及所述驱动芯片连接，所述DCDC转换单元用于电压转换；

所述低压差线性稳压器与所述蓝牙模组以及所述FPGA芯片连接，所述低压差线性稳压器用于提供稳定的直流电压输出；

所述蓝牙模组、所述FPGA芯片、所述驱动芯片与所述超声波阵列依次连接，所述蓝牙模组用于无线通讯，所述FPGA芯片和所述驱动芯片用于驱动所述超声波阵列定向发声。

7.根据权利要求6所述的定向发声头枕，其特征在于，还包括多个驱动单元，所述驱动单元连接在所述驱动芯片和所述超声波传感器之间；

所述驱动单元包括电感和电容，所述电感的第一端与所述驱动芯片连接，所述电感的第二端与所述超声波传感器的第一端以及所述电容的第一端连接，所述电容的第二端与所述超声波传感器的第二端连接后接地。

8.根据权利要求4所述的定向发声头枕，其特征在于，相邻所述超声波传感器之间的距离为所述超声波传感器波长的1/2。

9.根据权利要求1所述的定向发声头枕，其特征在于，所述定向发声头枕与人耳之间的距离每增加一米，发声分贝衰减15dB-20dB。

10.一种定向发声系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的定向发声头枕。