用于定位誤差麥克風(fēng)以最小化或減少聲換能器波徑的阻礙的系統(tǒng)及方法
【專利說明】用于定位誤差麥克風(fēng)以最小化或減少聲換能器波徑的阻礙的系統(tǒng)及方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)交叉引用
[0002]本發(fā)明主張于2013年6月28日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)13/931，133的優(yōu)先權(quán)，繼而美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)13/931，133主張于2013年3月28日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/806，200的優(yōu)先權(quán)，各案全部?jī)?nèi)容以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明大體上涉及與聲換能器有關(guān)的自適應(yīng)消噪，更特定地，涉及定位與聲換能器相關(guān)聯(lián)的誤差麥克風(fēng)以最小化或減少聲換能器波徑的阻礙。
【背景技術(shù)】
[0004]無線電話(諸如移動(dòng)電話/蜂窩式電話、無繩電話)及其他消費(fèi)音頻設(shè)備(諸如MP3播放器)被廣泛應(yīng)用。通過使用麥克風(fēng)來測(cè)量周圍聲事件，然后使用信號(hào)處理將抗噪信號(hào)注入所述設(shè)備的輸出中以抵消周圍聲事件來提供消噪，此類設(shè)備的性能就清晰度而論可得到改良。消噪方法通常利用誤差麥克風(fēng)，用于感測(cè)在收聽者的耳鼓附近的組合式聲壓(例如，期望聲音和非期望周圍噪聲的組合)，以去除組合式聲壓中的非期望分量(例如，非期望周圍噪聲)。
[0005]然而，對(duì)于具有揚(yáng)聲器或聲換能器的便攜式或小型音頻設(shè)備，諸如無線電話和耳機(jī)，定位誤差麥克風(fēng)于所述設(shè)備內(nèi)的適當(dāng)位置處可具有挑戰(zhàn)性。例如，由于此類設(shè)備的空間限制，在此類設(shè)備中固有的受限空間在定位誤差麥克風(fēng)中可能帶來挑戰(zhàn)。又如，空間如此有限以至于試圖安裝誤差麥克風(fēng)于揚(yáng)聲器或聲換能器的聲路徑的出口附近或出口處可能很難和/或可能阻礙揚(yáng)聲器或聲換能器的波徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，與定位與聲換能器相關(guān)聯(lián)的誤差麥克風(fēng)相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)和問題可減少或消除。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種裝置可包括聲換能器、殼體、麥克風(fēng)和聲學(xué)導(dǎo)管。聲換能器可包括膜片，所述膜片具有正面和背面，所述膜片被構(gòu)成為響應(yīng)于輸入至聲換能器的音頻信號(hào)而機(jī)械振動(dòng)，從而從膜片正面產(chǎn)生聲音。殼體可被構(gòu)成為以機(jī)械方式支撐聲換能器，使得正面面向殼體的外部，背面面向殼體的內(nèi)部。麥克風(fēng)可設(shè)置于殼體的內(nèi)部，且可被構(gòu)成為感測(cè)經(jīng)組合的由聲換能器產(chǎn)生的聲音和最接近聲換能器的周圍聲音。聲學(xué)導(dǎo)管可耦合至麥克風(fēng)且從麥克風(fēng)延伸并與聲換能器相鄰而過，使得麥克風(fēng)感測(cè)最接近膜片正面的聲
■~>V.曰O
[0008]根據(jù)本發(fā)明的這些和其他實(shí)施例，一種裝置可包括聲換能器、第一聲學(xué)導(dǎo)管、麥克風(fēng)和第二聲學(xué)導(dǎo)管。聲換能器可被構(gòu)成為響應(yīng)于輸入至聲換能器的音頻信號(hào)而產(chǎn)生聲音。第一聲學(xué)導(dǎo)管可親合至聲換能器且從聲換能器延伸，且可被構(gòu)成為將聲音自聲換能器以聲學(xué)方式傳導(dǎo)至與聲換能器相對(duì)的所述聲學(xué)導(dǎo)管的一端。麥克風(fēng)可被構(gòu)成為感測(cè)經(jīng)組合的由聲換能器產(chǎn)生的聲音和最接近與聲換能器相對(duì)的第一聲學(xué)導(dǎo)管的一端的周圍聲音。第二聲學(xué)導(dǎo)管可耦合至麥克風(fēng)且從麥克風(fēng)延伸，并延伸至最接近與聲換能器相對(duì)的第一聲學(xué)導(dǎo)管的一端的位置，使得麥克風(fēng)感測(cè)最接近第一聲學(xué)導(dǎo)管的一端的聲音。
[0009]從本文中所包括的圖式、說明書和權(quán)利要求，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯而易見。所述實(shí)施例的目的和優(yōu)點(diǎn)將至少通過在權(quán)利要求中特別指出的元件、功能及組合來實(shí)現(xiàn)和完成。
[0010]應(yīng)當(dāng)理解，前述大致說明和以下詳細(xì)說明都為舉例說明，且不限制本發(fā)明中所提出的權(quán)利要求。
【附圖說明】
[0011]通過結(jié)合附圖參考以下說明，可更完整地理解本發(fā)明實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，其中相同附圖標(biāo)記表示相同功能，以及其中:
[0012]圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范性無線移動(dòng)電話；
[0013]圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范性無線移動(dòng)電話，耳機(jī)總成耦合至所述無線移動(dòng)電話；
[0014]圖2為在圖1所示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無線電話內(nèi)的選定電路的方塊圖；
[0015]圖3為方塊圖，示出了在圖3中根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的編碼解碼器(CODEC)集成電路的示范性自適應(yīng)消噪(ANC)電路內(nèi)的選定信號(hào)處理電路及功能方塊；
[0016]圖4A和圖4B各示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范性聲換能器結(jié)構(gòu)的橫截面正視圖；
[0017]圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有動(dòng)態(tài)聲換能器的示范性內(nèi)耳道式耳機(jī)的橫截面正視圖；
[0018]圖5B示出了圖5A所示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的內(nèi)耳道式耳機(jī)的橫截面俯視圖；
[0019]圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有動(dòng)態(tài)聲換能器的另一個(gè)示范性內(nèi)耳道式耳機(jī)的橫截面正視圖；
[0020]圖6B示出了圖6A所示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有動(dòng)態(tài)聲換能器的示范性內(nèi)耳道式耳機(jī)的橫截面俯視圖；
[0021]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有平衡電樞式聲換能器的示范性內(nèi)耳道式耳機(jī)的橫截面正視圖；
[0022]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有動(dòng)態(tài)聲換能器的示范性內(nèi)耳甲式耳機(jī)的橫截面正視圖；以及
[0023]圖9A和圖9B各示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的麥克風(fēng)音筒末端的橫截面正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明包括可在個(gè)人音頻設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的消噪技術(shù)及電路，諸如無線電話。個(gè)人音頻設(shè)備包括ANC電路，所述ANC電路可測(cè)量周圍聲環(huán)境并生成信號(hào)，所述信號(hào)被注入喇叭(或其他換能器)輸出中以抵消周圍聲事件。參考麥克風(fēng)可被設(shè)置為測(cè)量周圍聲環(huán)境，且誤差麥克風(fēng)可被包括用于控制抗噪信號(hào)的調(diào)整以抵消周圍音頻聲音以及用于校正自所述處理電路的輸出通過所述換能器的電聲路徑。
[0025]現(xiàn)在參考圖1A，如根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所示的無線電話10被示出為接近人耳5。無線電話10為可利用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的技術(shù)的設(shè)備實(shí)例，但應(yīng)當(dāng)理解，在所示無線電話10中或在隨后圖示中所示的電路中呈現(xiàn)的元件或構(gòu)成并非全部需要，以便實(shí)施在權(quán)利要求中陳述的本發(fā)明。無線電話10可包括換能器，諸如喇叭SPKR，所述喇叭SPKR再現(xiàn)由無線電話10接收的遠(yuǎn)距離語(yǔ)音，連同其他本地音頻事件，諸如鈴聲、所存儲(chǔ)的音頻節(jié)目材料、近端語(yǔ)音注入(即，無線電話10的用戶的語(yǔ)音)，以提供平衡會(huì)話感知，以及需要通過無線電話10再現(xiàn)的其他音頻(諸如網(wǎng)頁(yè)源或由無線電話10接收的其他網(wǎng)絡(luò)通信)及音頻指示(諸如電池電量低指示及其他系統(tǒng)事件通知)。近距離語(yǔ)音麥克風(fēng)NS可被設(shè)置為捕捉近端語(yǔ)音，所述近端語(yǔ)音自無線電話10發(fā)送至其他(多個(gè))會(huì)話參與者。
[0026]無線電話10可包括ANC電路和特征，所述ANC電路和特征將抗噪信號(hào)注入喇叭SPKR中，以改良遠(yuǎn)距離語(yǔ)音及由喇叭SPKR再現(xiàn)的其他音頻的清晰度。參考麥克風(fēng)R可被設(shè)置用于測(cè)量周圍聲環(huán)境，且可被定位成遠(yuǎn)離用戶嘴巴的典型位置，使得近端語(yǔ)音可在由參考麥克風(fēng)R再現(xiàn)的信號(hào)中被最小化。另一個(gè)麥克風(fēng)，誤差麥克風(fēng)E，可被設(shè)置為當(dāng)無線電話10極接近耳朵5時(shí)，通過測(cè)量周圍音頻連同由接近耳朵5的喇叭SPKR再現(xiàn)的音頻，進(jìn)一步改良ANC操作。在無線電話10內(nèi)的電路14可包括:音頻CODEC集成電路(IC) 20，所述音頻CODEC集成電路20從參考麥克風(fēng)R、近距離語(yǔ)音麥克風(fēng)NS和誤差麥克風(fēng)E接收信號(hào)；及與其他集成電路的接合，諸如具有無線電話收發(fā)器的射頻(RF)集成電路12。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，本文中所公開的電路和技術(shù)可并入單個(gè)集成電路中，所述單個(gè)集成電路包括控制電路及用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)個(gè)人音頻設(shè)備的其他功能，諸如MP3播放器單芯片集成電路。在這些和其他實(shí)施例中，本文中所公開的電路和技術(shù)可部分地或完全地以具體表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)且由控制器或其他處理設(shè)備可執(zhí)行的軟件和/或固件實(shí)現(xiàn)。
[0027]通常，本發(fā)明的ANC技術(shù)測(cè)量撞擊在參考麥克風(fēng)R上的周圍聲事件(相對(duì)于喇叭SPKR的輸出和/或近端語(yǔ)音)，且通過還測(cè)量撞擊在誤差麥克風(fēng)E上的相同周圍聲事件，無線電話10的ANC處理電路調(diào)整從參考麥克風(fēng)R的輸出生成的抗噪信號(hào)以具有使在誤差麥克風(fēng)E處周圍聲事件的振幅最小化的特性。因?yàn)槁暵窂絇(Z)自參考麥克風(fēng)R延伸至誤差麥克風(fēng)E，所以ANC電路在消除電聲路徑S (z)的影響的同時(shí)有效地估計(jì)聲路徑P (z)，所述電聲路徑S(Z)表示CODEC集成電路20的音頻輸出電路的響應(yīng)及喇叭SPKR的聲/電傳遞函數(shù)，包括在特定聲環(huán)境下在喇叭SPKR與誤差麥克風(fēng)E之間的耦合。當(dāng)無線電話10未緊貼著耳朵5時(shí)，在喇叭SPKR與誤差麥克風(fēng)E之間的耦合可能受到耳朵5的接近及結(jié)構(gòu)以及可接近無線電話10的其他物理對(duì)象和人頭結(jié)構(gòu)影響。雖然所示無線電話10包括具有第三近距離語(yǔ)音麥克風(fēng)NS的雙麥克風(fēng)ANC系統(tǒng)，但是本發(fā)明的一些方面可在未包括單獨(dú)誤差和參考麥克風(fēng)的系統(tǒng)中或在使用近距離語(yǔ)音麥克風(fēng)NS來執(zhí)行參考麥克風(fēng)R的功能的無線電話中實(shí)施。此外，在僅為音頻回放而設(shè)計(jì)的個(gè)人音頻設(shè)備中，通常不會(huì)包括近距離語(yǔ)音麥克風(fēng)NS，且除了將為輸入而設(shè)的選項(xiàng)限制于麥克風(fēng)覆蓋范圍檢測(cè)方案，在不更改本發(fā)明范圍的情況下，在下文更詳細(xì)說明的電路中的近距離語(yǔ)音信號(hào)路徑可以省略。此外，雖然圖1中僅示出一個(gè)參考麥克風(fēng)R，但是在不更改本發(fā)明范圍的情況下，本文中所公開的電路和技術(shù)可適合包括多個(gè)參考麥克風(fēng)的個(gè)人音頻設(shè)備。
[0028]現(xiàn)在參考圖1B，無線電話10被示出