CN208402070U - 耳机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种耳机，包括：壳体以及设置在壳体空腔内的音频控制单元、在位检测单元、温度调节单元；在位检测单元，用于检测耳机是否佩戴在用户的耳道内，并检测耳机佩戴在用户的耳道的时长；音频控制单元，与在位检测单元连接，用于接收在位检测单元的检测结果，并根据检测结果输出温度调节指令；温度调节单元，与音频控制单元连接，用于接收温度调节指令以调节壳体空腔的温度，使壳体发生形变以缓解壳体与耳道的之间的耦合压力，避免耳机壳体对耳道造成的摩擦损伤，进而保护耳朵的健康。同时，耳机的壳体与耳道之间会存在微小的缝隙，音频信号可以通过缝隙扩散至耳朵外面，以减弱耳朵接收的音频信号，保护用户的听力神经系统。

Description

耳机

技术领域

本申请涉及音频领域，特别是涉及一种耳机。

背景技术

随着通信技术的发展，终端已经密切融入人们生活中，大大改善了人们的生活。越来越多的人喜欢使用终端来收听音乐和观看视频，那么为了保证良好收听体验，避免给他人造成声音干扰，用户一般采用耳机来收听音频。

针对特殊群体，例如客服人员、接话员、同声翻译等，需要长时间佩戴耳机进行工作，但是如果长时间利用耳机收听音频信号，不仅会对耳朵造成伤害，严重地还会引发听觉衰弱症。

实用新型内容

本申请实施例提供一种耳机，可以缓解耳机与耳道的之间的耦合压力，提高用户体验度。

一种耳机，包括：壳体以及设置在所述壳体空腔内的音频控制单元、在位检测单元、温度调节单元；

所述在位检测单元，用于检测所述耳机是否佩戴在用户的耳道内，并获取耳机佩戴在用户的耳道的时长；

所述音频控制单元，与所述在位检测单元连接，用于接收所述在位检测单元的检测结果，并根据所述检测结果输出温度调节指令；

所述温度调节单元，与所述音频控制单元连接，用于接收所述温度调节指令以调节所述壳体空腔的温度，使所述壳体发生形变以缓解所述壳体与耳道的之间的耦合压力，其中，所述壳体由形状记忆合金制成。

上述耳机，可以检测耳机佩戴在用户的耳道的时长，根据检测结果调节所述壳体空腔的温度，以使所述壳体发生形变以缓解所述壳体与耳道的之间的耦合压力，避免耳机壳体对耳道造成的摩擦损伤，进而保护耳朵的健康。同时，当耳机的壳体发生形变后，其耳机的壳体与耳道之间的耦合压力变小，耳机的壳体与耳道之间会存在微小的缝隙，这样耳机播放的音频信号可以通过缝隙扩散至耳朵外面，以减弱耳朵接收的音频信号，进一步保护用户的听力系统。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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为一个实施例中耳机的内部结构框图；

图2为一个实施例中在位检测单元的内部结构示意图；

图3为另一个实施例中在位检测单元的内部结构示意图；

图4为一个实施例中温度调节单元的内部结构框图；

图5为另一个实施例中耳机的内部结构框图；

图6为一个实施例中音效补偿单元的内部结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。

图1为一个实施例中耳机的内部结构示意图，在一个实施例中，耳机包括：壳体100以及设置在壳体100空腔内的音频控制单元110、在位检测单元120、温度调节单元130。

其中，在位检测单元120，用于检测耳机是否佩戴在用户的耳道内，并检测耳机佩戴在用户的耳道的时长；音频控制单元110，与在位检测单元120连接，用于接收在位检测单元120的检测结果，并根据检测结果输出温度调节指令；温度调节单元130，与音频控制单元110连接，用于接收温度调节指令以调节壳体100空腔的温度，使壳体100发生形变以缓解壳体100与耳道的之间的耦合压力。

其中，所述壳体100为形状记忆合金壳体100。形状记忆合金(shape memoryalloys，SMA)是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应(shape memoryeffect，SME)的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金之所以具有变形恢复能力，是因为变形过程中材料内部发生的热弹性马氏体相变。其中，形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应；某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应；加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。

具体的，形状记忆合金可以为TiNi基形状记忆合金、铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金或其他可以适用于制作耳机壳体100的形状及以合金。

需要说明的是，发生形变的壳体100可以为耳机壳体100的部分区域，其中，部分区域可以为耳机佩戴在耳道内时，与耳道直接接触的部分，例如，耳塞部分或其他；发生形变的壳体100也可以为耳机的整个壳体100。在此，对发生形变的壳体100的区域不作进一步的限定。

耳机在生活中是必不可缺的配件，特别是音乐爱好者会随身携带耳机，因为音乐爱好者对于听歌简直就是上瘾。但是长期佩戴耳机听音乐可能会导致听力渐进性受损、耳朵发胀、发热等不良反应。

用户佩戴上述耳机时，当佩戴时长达到预设值时，可以控制壳体100内的温度调节单元130调节壳体100空腔的温度，进而可以间接的调节壳体100的温度，当壳体100温度达到形状记忆合金的形变温度时，耳机的壳体100将会发生形变，例如，耳机的壳体100缩小，以缓解耳机与耳道的之间的耦合压力，就避免因长时间佩戴耳机而导致的耳朵发胀与耳机形成的硬摩擦、挤压，进而保护用户耳朵的健康。其中，耳机壳体100与耳道之间的耦合压力可以理解为耳机配到在耳道内时，壳体100与耳道之间的相互作用力，也即，壳体100对耳道的压力。同时，当壳体100发生形变后，其壳体100与耳道之间的耦合压力变小，壳体100与耳道之间会存在微小的缝隙，这样耳机播放的音频信号可以通过缝隙扩散至耳朵外面，以减弱耳朵接收的音频信号，进一步保护用户的听力系统。

需要说明的是，发生形变的壳体100可以为耳机壳体100的部分区域，其中，部分区域可以为耳机佩戴在耳道内时，与耳道直接接触的部分，例如，耳塞部分或其他；发生形变的壳体100也可以为耳机的整个壳体100。在此，对发生形变的壳体100的区域不作进一步的限定。

图2为一个实施例中在位检测单元的内部结构示意图。在一个实施例中，所述在位检测单元包括接近传感器222和第一计时器224。接近传感器222器将采集的距离信息传输给音频控制单元110，音频控制单元110可以用来判断当前耳机是否佩戴在用户耳道内，若是，则立即启动第一计时器224开始计时，也即，记录耳机佩戴在用户耳道内的持续时长。当第一计时器224记录的时长大于预设值时，音频控制单元110发出温度调节指令，用于控制温度调节单元，以调节耳机壳体空腔的温度。

接近传感器222，与所述音频控制单元110连接，设置在所述壳体上，用于检测所述壳体与耳道的距离信息，从而判断用户是否佩戴耳机。其中，接近传感器222设置在壳体的预设位置处，该预设位置可以为能够与耳道直接接触的位置。用户在佩戴耳机的过程中，接近传感器222可以感知耳机与用户耳道的接近程度，从而判断用户是否佩戴耳机。需要说明的是，本实施例的接近传感器222从实现原理上可以分为激光式、超声波式、红外线式等几种；从工作类型上可分为气压式、超导式、磁感式、电容式、光电式等几种。

第一计时器224，设置在所述壳体内，分别与所述接近传感器222、音频控制单元110连接；用于记录所述耳机佩戴在用户的耳道的时长。当第一计时器 224记录的时长大于预设值时，音频控制单元110发出温度调节指令，用于控制温度调节单元，以调节耳机壳体空腔的温度。

需要说明的是，预设值可以设为1小时、2小时或3小时，具体的可以根据用户的年龄来设置该预设值，例如，处于发育期的小朋友、老年人等可以将预设值设为1小时；处于学习期的青少年，可以将预设值设为2小时等；处于工作期的成年人，可以将预设值设为3小时等。上述举例说明并未限制，可以根据用户的个人需求来设置该用户佩戴耳机时长的预设值。

图3为另一个实施例中在位检测单元的内部结构示意图。在一个实施例中，所述在位检测单元包括电声换能器322、在位检测模型单元324和第二计时器 326。其中，电声换能器322、在位检测模型单元324和第二计时器326依次电连接连接。在位检测模型单元324根据接收的电声换能器322采集的音频信号和回声信号，判断耳机是否佩戴在用户的耳道内，若是，在控制第二计时器326 开始记录用户佩戴耳机的时长。当第二计时器326记录的时长大于预设值时，音频控制单元110发出温度调节指令，用于控制温度调节单元，以调节耳机壳体空腔的温度。

具体的，电声换能器322与所述音频控制单元110连接，用于播放音频控制单元110控制输出的音频信号以及采集所述音频信号经耳道反射的回声信号。

在一个实施例中，电声换能器322为扬声器，可以将音频信号对应的电信号转换成用户可以听到的声波信号。同时，电声换能器322对用户耳朵内部结构(耳道)中的声波非常敏感，能够引起扬声器纸盆的振动，带动与纸盆相连的线圈在永久磁体的磁场中作切割磁力线的运动，从而产生随着声波的变化而变化的电流(产生电流的现象在物理学上称为电磁感应现象)，同时，在线圈两端将输出音频的电动势。因此，电声转换器也可以用于采集音频信号经耳道反射和振动而形成的回声信号。也即，电声换能器322也可以作为麦克风来使用。

当电声换能器为扬声器时，则不需要在耳机内额外的设置麦克风，仅通过电声换能器就可以实现音频信号和回声信号的采集，节约了成本，简化了耳机的内部结构。

可选的，电声换能器包括内置在所述壳体内的麦克风和扬声器，其中，扬声器用于播放音频信号，麦克风用于采集所述音频信号经耳道的反射和振动而形成的回声信号。其中，当耳机佩戴在用户的耳道中时，其麦克风设置在耳机与用户耳道相接触的一侧，例如，麦克风可以设置在扬声器通孔的耳机壳体上。

具体的，在位检测模型单元324，用于根据音频控制单元110输出的音频信号和采集的所述回声信号判断耳机是否佩戴在用户的耳道内。

进一步的，该在位检测模型单元324中存储有预设设置的用于检测耳机是否佩戴在用户的耳道内的预设模型。例如，预设模型可以用来获取用于表征耳机所在耳道的空间特征的声学脉冲响应。其中，声学脉冲响应可以用获取的音频信号和回声信号的比值来表示。

音频信号可以为预设的特定频率的音频信号，也可以为应用程序(音乐类、视频类、游戏类、通话类等)播放多媒体文件而发出的音乐或语音信号；音频信号还可以为通话过程中用户本人或联系人的语音信号；音频信号还可以为用户听力范围以外的声音信号(高于20KHz的音频信号)等。需要说明的是，上述列举为音频信号的举例而非限制，还可以通过其他的方式来设置音频信号。

根据预设模型就可以获取当前耳机所在耳道的空间特征的声学脉冲响应，在位检测模型单元324可以根据获取的声学脉冲响应与预设脉冲响应进行比较，当声学脉冲响应与预设的匹配度高于阈值时，则可以表明耳机佩戴在用户的耳道内。其中，预设脉冲响应可以包括一组(耳机位于左耳道不同位置，如1-10 个位置)左耳道预设脉冲响应，左耳道预设脉冲响应对应于用户的左耳道信息，以及一组(耳机位于右耳道不同位置，如1-10个位置)右耳道预设脉冲响应，右耳道预设脉冲响应对应于用户的右耳道信息。

在一个实施例中，所述耳机还包括滤波器，与音频控制单元连接，用于对音频信号进行滤波降噪处理，以滤除对音频信号造成影响的噪声信号，其中，噪声信号可以为播放音频信号时的环境噪声，例如，外界鸣笛声、说话声等，还可以为耳机自身的电路噪声等。环境噪声和电路噪声会对比较结果造成大的干扰，通过对音频信号进行滤波降噪处理，可以提高获取的目标脉冲响应的准确性。

图4为一个实施例中温度调节单元的内部结构示意图。在一个实施例中，所述温度调节单元包括电流控制电路432和半导体制冷器434，其中，电流控制电路432，与所述音频控制单元110连接，用于接收所述温度调节指令并输出目标工作电流。半导体制冷器434，与所述电流控制电路432连接，用于接收目标工作电流调节所述半导体制冷器434制冷量，调节壳体空腔内的温度，进而调节壳体的温度。

其中，电流控制电路432与音频控制单元110连接，用于接收音频控制单元110输出的温度调节指令，该温度调节指令为目标工作电流信号。电流控制电路432根据接收到的目标工作电流信号，可以调节控制输出至半导体制冷器 434的电流信号。半导体致冷器通过输入电流的控制，使制冷片达到快速制冷效果，进而降低壳体空腔的温度，使壳体的温度保持在形变温度以下，以使壳体发生形变。

半导体致冷器434(Thermo Electric Cooler，TEC)又称热-电制冷器，是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。其中，珀尔帖效应是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象。半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制；半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。

可选的，在另一个实施例中，温度调节单元包括功率调节电路。功率调节电路与所述音频控制单元连接，用于接收所述温度调节指令并反馈调节所述音频控制单元的输出功率。

具体地，当用户佩戴所述耳机的时长大于预设值时，功率调节电路会接收到音频控制单元发出的温度调节指令，并根据该温度调节指令反馈调节音频控制单元的输出功率。例如，降低该输出功率来实现降低耳机的温度的功能。

可选的，还可以通过控制温度调节单元来调节音频信号的输出电压或输出电流，例如，降低该输出电压或电流来实现降低耳机的温度的功能。

当壳体的温度低于形变温度时，就会使壳体发生形变，也即，使壳体缩小，减小壳体与耳道之间的耦合压力，缓解耳机壳体对耳道的挤压，同时，还可以将耳道内的音频信号传输至耳朵外，减少对听力的损伤。

可选的，当耳机从耳道中取出后，放置在常温环境，当耳机的温度升高至大于壳体的形变温度时，耳机的壳体的形状自动恢复至发生形变前的形状，也即可以恢复至耳机出厂时的原始形状。当用户再次佩戴该耳机时，耳机为原始形状，可以与耳道完全耦合，不会存在缝隙，为用户提供完美的听觉效果。

图5为一个实施例中耳机的内部结构示意图。在一个实施例中，耳机包括壳体500以及设置在壳体500空腔内的音频控制单元510、在位检测单元520、温度调节单元530、温度检测单元540和音效补偿单元550。

当耳机壳体500的温度降低至形变温度以下时，其耳机的壳体500将会自动发生形变，其发生形变的温度由壳体500自己感应，不需要增加额外的温度传感器。基于此，当需要判断耳机的壳体500是否发生形变时，则可以通过温度检测单元540来检测当前耳机壳体500的温度，当壳体500空腔的温度低于预设温度时，则可认为耳机的壳体500发生形变。其中，预设温度低于形变温度。

当耳机壳体500发生形变后，音频信号在耳道内的传输路径、用户接受到的音效将会受到影响。具体的，在本申请实施例中，通过分别与音频控制单元 510、温度检测单元540连接的音效补偿单元550，可以对音频控制单元510输出的音频信号进行音效补偿，及时耳机的壳体500发生了形变，也不会影响耳机使用者的听音效果，甚至可以使耳机佩戴者达到最佳的听音效果。

其中，温度检测单元540可以为温度传感器，用于检测壳体的温度信息。其中，温度传感器(temperature transducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。在本申请中，对温度传感器的类型不做限制。

图6为一个实施例中音效补偿单元的内部结构示意图。在一个实施例中，音效补偿单元包括佩戴信号检测电路552和均衡器554。佩戴信号检测电路552，用于检测当前用户佩戴所述耳机的佩戴信号数据；音频控制单元510根据佩戴信号数据控制均衡器554的增益参数；均衡器554与音频控制单元510连接，用于接收增益参数以调节音频信号的频响曲线，进而实现对音频信号的音效调节。

具体地，佩戴信号检测电路552检测的佩戴信号数据可以利用在位检测单元采集的音频信号和回声信号获取当前状态的声学脉冲响应，佩戴信号检测电路552根据该声学脉冲响应就可以获取佩戴信号数据。

音频控制单元510根据获取的佩戴信号数据与标准信号数据进行对比，进而输出均衡器554的增益参数。其中，当耳机为原始形状时，也即，发生形变以前的形状，在标准佩戴状态下，可以根据播放的音频信号、电声换能器或麦克风采集的回声信号以及传输函数可以获取标准状态下的预设脉冲响应，根据预设脉冲响应获取标准信号数据。

进一步的，音频控制单元510可以对获取的佩戴信号数据和标准信号数据进行频域分析进而分别对应获取佩戴频域曲线和标准频域曲线，通过对比，就可以获取佩戴频域曲线和标准频域曲线的差异数据，该差异数据可以理解为预设频带内标准频域曲线和佩戴频域曲线的幅值差的均值。

音频控制单元510根据获取的差异数据调节均衡器554ER(Equaliser)的增益参数，其中，增益参数包括增益频点及增益值。均衡器554ER的基本作用是通过对声音某一个或多个频段进行增益或衰减，从而达到调整音色的目的。均衡器554包括三个参数：用于设定你要进行调整的频率点的频率参数，用于调整在你设定好的F值上进行增益或衰减的增益参数以及用于设定需要进行增益或衰减的频段“宽度”的频宽比参数。

本实施例中的耳机，可以基于标准频域曲线对自动对与耳机壳体发生形变后的佩戴频域曲线进行调节，以补偿音频信号的音色，为不同的用户提供更好的听觉体验。

本申请所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。合适的非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM) 或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)，它用作外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态 RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种耳机，其特征在于，包括：壳体以及设置在所述壳体空腔内的音频控制单元、在位检测单元、温度调节单元；

所述在位检测单元，用于检测所述耳机是否佩戴在用户的耳道内，并检测耳机佩戴在用户的耳道的时长；

所述音频控制单元，与所述在位检测单元连接，用于接收所述在位检测单元的检测结果，并根据所述检测结果输出温度调节指令；

所述温度调节单元，与所述音频控制单元连接，用于接收所述温度调节指令以调节所述壳体空腔的温度，使所述壳体发生形变以缓解所述壳体与耳道的之间的耦合压力，其中，所述壳体为形状记忆合金壳体。

2.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述在位检测单元包括：

接近传感器，与所述音频控制单元连接，设置在所述壳体上，用于检测所述壳体与耳道的距离信息；

第一计时器，设置在所述壳体内，分别与所述接近传感器、音频控制单元连接；用于记录所述耳机佩戴在用户的耳道的时长。

3.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述在位检测单元包括：

电声换能器，与所述音频控制单元连接，用于播放音频信号并采集所述音频信号经耳道反射的回声信号；

在位检测模型单元，用于根据音频控制单元输出的音频信号和采集的所述回声信号判断耳机是否佩戴在用户的耳道内；

第二计时器，用于记录用户佩戴所述耳机的时长。

4.根据权利要求3所述的耳机，其特征在于，所述电声换能器为扬声器。

5.根据权利要求3所述的耳机，其特征在于，所述电声换能器包括内置在所述壳体内的麦克风和扬声器。

6.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述温度调节单元包括：

电流控制电路，与所述音频控制单元连接，用于接收所述温度调节指令并输出目标工作电流；

半导体制冷器；与所述电流控制电路连接，用于接收目标工作电流调节所述半导体制冷器制冷量。

7.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述温度调节单元包括：

功率调节电路，与所述音频控制单元连接，用于接收所述温度调节指令并反馈调节所述音频控制单元的输出功率。

8.根据权利要求3所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括：

温度检测单元，用于检测所述壳体空腔的温度；

音效补偿单元，分别与所述音频控制单元、温度检测单元连接，当所述温度低于形变温度时，对所述音频控制单元输出的音频信号进行音效补偿。

9.根据权利要求8所述的耳机，其特征在于，所述音效补偿单元包括佩戴信号检测电路和均衡器；

所述佩戴信号检测电路，用于检测当前用户佩戴所述耳机的佩戴信号数据；

所述音频控制单元，还用于根据所述佩戴信号数据控制所述均衡器的增益参数；

均衡器，与所述音频控制单元连接，用于接收所述增益参数以调节所述音频信号的频响曲线。

10.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述形状记忆合金为铜基记忆合金、钛镍基记忆合金、金镉基记忆合金和铜锌基记忆合金中的一种。