头戴式耳机声腔的均压系统、均压方法及头戴式耳的制造方法
【专利摘要】本发明公开了头戴式耳机声腔的均压系统、均压方法及头戴式耳机，本发明实施例提供的这种均压系统包括：检测单元、控制单元以及受控制单元控制的均压气阀；其中，均压气阀设置在头戴式耳机的前声腔和后声腔之间；检测单元，用于检测头戴式耳机是否被佩戴进而得到检测信号，并将检测信号发送给控制单元；控制单元，用于接收检测单元发送的检测信号并根据该检测信号控制均压气阀打开或关闭；均压气阀，用于在控制单元的控制下打开或者关闭，且打开时能连通前声腔和后声腔。本发明技术方案能够实现头戴式耳机的前后声腔气压均衡，避免压力骤变对头戴式耳机喇叭振膜的损坏，同时去除压力骤变在振膜上产生的噪音，提高用户体验。
【专利说明】头戴式耳机声腔的均压系统、均压方法及头戴式耳机
【技术领域】
[0001]本发明涉及头戴式耳机领域，特别涉及头戴式耳机声腔的均压系统、均压方法及头戴式耳机。
【背景技术】
[0002]头戴式耳机的耳杯包含前声腔、喇叭、后声腔，通常，为了保持较好的音质表现，耳杯中的前后声腔空间是不完全相通的。在用户佩戴耳机的过程中，耳机上的耳套接触到人体的瞬间，头戴夹持力会使耳套变形，造成前声腔体积快速变化，体积的变化使得声腔内压力急剧增大，因为头戴式耳机的前后声腔空间是不完全相通的，这样气流在前进过程中遇到的阻力很大，前后声腔压力不能够迅速得到平衡，急剧变化的压力就会直接作用到耳机的喇叭振膜上面，产生‘咔嗒’的耳膜变形噪声，严重的甚至直接损坏振膜。
【发明内容】
[0003]本发明提供了头戴式耳机声腔的均压系统、均压方法及头戴式耳机，以解决头戴式耳机前后声腔空间气压不均衡引起噪声以及损坏喇叭振膜的问题。
[0004]根据本发明的一个方面，提供了一种头戴式耳机声腔的均压系统，该系统包括:检测单元、控制单元以及受控制单元控制的均压气阀；其中，均压气阀设置在头戴式耳机的前声腔和后声腔之间；
[0005]检测单元，用于检测头戴式耳机是否被佩戴进而得到检测信号，并将检测信号发送给控制单元；
[0006]控制单元，用于接收检测单元发送的检测信号并根据该检测信号控制均压气阀打开或关闭；
[0007]均压气阀，用于在控制单元的控制下打开或者关闭，且打开时能连通前声腔和后声腔。
[0008]在本发明的一个实施例中，检测单元为电容式传感器或者光电式传感器或者红外线传感器或者压力式传感器。
[0009]在本发明的一个实施例中，控制单元用于在检测信号表示头戴式耳机未被佩戴，控制均压气阀处于打开状态；
[0010]或者，
[0011 ] 控制单元，用于在检测信号表示头戴式耳机被佩戴，在延时预设时间段后，控制均压气阀关闭。
[0012]在本发明的一个实施例中，控制单元用于在控制均压气阀关闭时，通知音频输出端口开始播放音频。
[0013]在本发明的一个实施例中，在检测单元和控制单元之间，该系统还包括:信号处理单元；
[0014]信号处理单元，用于在检测单元将检测信号发送给控制单元之前，对所述检测信号进行放大、滤波以及信号转换处理，将处理后的信号发送给控制单元。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供了一种包括如本发明一个方面所述的均压系统的头戴式耳机。
[0016]根据本发明的再一个方面，提供了一种头戴式耳机声腔的均压方法，该方法包括:
[0017]检测头戴式耳机是否被佩戴进而得到检测信号；
[0018]根据检测信号控制设置在头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀打开；或者，根据检测信号控制设置在头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀均压气阀关闭。
[0019]在本发明的一个实施例中，根据检测信号控制设置在头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀打开或者根据检测信号控制设置在头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀关闭包括:
[0020]当检测信号表示头戴式耳机未被佩戴，控制均压气阀打开；
[0021]当检测信号表示头戴式耳机被佩戴，在延时预设时间段后，控制均压气阀关闭。
[0022]在本发明的一个实施例中，检测头戴式耳机是否被佩戴进而得到检测信号包括:通过电容式传感器或者光电式传感器或者红外线传感器或者压力式传感器检测头戴式耳机是否被佩戴。
[0023]在本发明的一个实施例中，在得到检测信号并根据检测信号控制均压气阀打开或者关闭之前，该方法还包括:对检测信号进行放大、滤波以及信号转换处理。
[0024]本发明提供的这种头戴式耳机声腔的均压系统和均压方法，在头戴式耳机前、后声腔之间存有巨大气压差的情况下，能够自动瞬时均衡前后声腔压力，避免压力骤变对耳机喇叭振膜的损坏，去除这种压力骤变作用到喇叭的振膜上产生的噪音，提高了用户体验。本发明的这种均压系统和均压方法能够自动实现耳机的前后声腔的气压平衡，使用简便，大幅降低了声学调整的难度。同时本发明还提供了一种基于该均压系统的头戴式耳机，这种头戴式耳机内部集成了本发明提供的这种均压系统，因而避免了前后声腔压力不均引起喇叭振膜损坏以及带来的噪声等问题，具有更好的音质表现，提高了用户的聆听体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统的框图；
[0026]图2是本发明一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统的原理图；
[0027]图3a是本发明一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统工作示意图；
[0028]图3b是本发明一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统工作示意图；
[0029]图4a是本发明又一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统工作示意图；
[0030]图4b是本发明又一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统工作示意图；
[0031]图5是本发明一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压方法的框图。
【具体实施方式】
[0032]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0033]图1是本发明一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统的框图。参见图1，本发明的这种头戴式耳机声腔均压系统包括:检测单元11、控制单元12以及受控制单元控制的均压气阀13 ;其中，均压气阀13设置在头戴式耳机的前声腔和后声腔之间；
[0034]检测单元11，用于检测头戴式耳机是否被佩戴进而得到检测信号，并将检测信号发送给控制单元12 ；
[0035]控制单元12，用于接收检测单元发送的检测信号并根据该检测信号控制均压气阀打开或关闭；
[0036]均压气阀13，用于在控制单元的控制下打开或者关闭，且打开时能连通前声腔和
后声腔。
[0037]图2是本发明一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统的原理图。参见图2，本发明的这种头戴式耳机的均压系统具体地实现原理是:在头戴式耳机的左右耳杯的前声腔与后声腔之间各设置一个均压气阀13和一个检测单元11。首先由检测单元11去检测头戴式耳机是否被佩戴，(即佩戴到用户的头部)，当检测单元11检测到耳机未被佩戴时，将该检测信息发送给控制单元；控制单元12接收到该检测信息后，控制均压气阀13打开，使得头戴式耳机的前声腔空间与后声腔空间保持相通的状态，以便实现头戴式耳机前、后声腔的气压均衡。
[0038]可以理解，本实施例中将检测单元11设置在头戴式耳机的左右耳杯中，在本发明的其他实施例中也可以将该检测单元设置在头戴式耳机任何能感应到使用者是否佩戴这一状态信息的位置，例如该位置可以是耳机的头带。此时通过设置在耳机头带上的检测单元11进行检测从而得到检测信号。
[0039]当检测单元11检测到耳机被佩戴到用户头部时，也将该检测信息发送给控制单元12 ;控制单元12根据该检测信息，控制均压气阀13关闭。
[0040]在本实施例中，检测单元11为电容式传感器或者光电式传感器或者红外线传感器或者压力式传感器。
[0041]在本实施例中，控制单元12用于在检测信号表示头戴式耳机未被佩戴时，控制均压气阀13处于打开状态；或者，控制单元12，用于在检测信号表示头戴式耳机被佩戴，在延时预设时间段后，控制均压气阀13关闭。
[0042]具体地，预设时间段为I秒或者2秒，在这段时间内，由于均压气阀处于打开状态，头戴式耳机前、后声腔空间之间处于完全相通的状态，因此当头戴式耳机被佩戴时，由头戴夹持力引起的声腔中骤变的气压可以在前、后声腔之间实现瞬间均衡。需要说明的是，本实施例中的I秒或者2秒这样的预设延时时间是示例性的说明，实际应用中应当根据具体实例确定气压均衡的时间，可以看出本方案提供的均压系统能够实现在气压阀门打开的瞬间内达到气压均衡的目的。待头戴式耳机耳腔内的气压实现均衡后，控制单元12控制均压气阀13关闭，以便用户在下次佩戴时实现耳机声腔的自动均压。
[0043]进一步地，在本实施例中，在检测单元11和控制单元12之间，该系统还包括:信号处理单元200 ；
[0044]信号处理单元200，用于在检测单元11将检测信号发送给控制单元12之前，对检测信号进行放大、滤波以及信号转换处理，将处理后的信号发送给控制单元12。
[0045]由于检测单元11得到的检测信号可能是微弱的信号或者存在干扰信号，为了保证接收端(控制单元12)能够成功的接收到正确的信号，该系统还包括信号处理单元200，对检测单元11检测到的信号进行预处理，在本实施例中，检测单元11可以是电容式传感器或者光电式传感器或者红外线传感器或压力式传感器，当检测单元11为电容式传感器时，通过传感器的电容量引起变换，继而能够准确检测到是戴到了用户头部，信号处理单元200接收到传感器的信号之后，进行初步的放大、滤波信号转换等处理，转换成控制单元可以接受处理的信号。同样地，当检测单元11采用光电式传感器时，通过光线传播出现的变化，准确检测到是否戴到了用户头部，信号处理单元200接收到传感器的信号之后，进行初步的处理。同理，当检测单元11采用红外线传感器时，通过红外线反射原理，当用户身体的某一部分在红外线区域内，红外线发射管发出的红外线由于用户头部的遮挡反射到红外线接收管，进而准确判断出头戴式耳机是否被佩戴的信息。同样地，当检测单元11为压力式传感器时，通过检测耳杯处所受到的压力变化，准确检测到耳机是否戴到了用户头部，信号处理单元200接收到传感器的信号之后，进行初步的处理。
[0046]可以理解，本发明实施例中检测单元11不限于采用上述提到的四种类型的传感器，在其他实施例中，可以采用其他感应装置作为检测单元，完成检测头戴式耳机是否被佩戴得到检测信号的功能。
[0047]在本实施例中，控制单元12，用于在控制均压气阀13关闭时通知音频输出端口开始播放音频。
[0048]具体地，控制单元12在控制均压气阀13打开，从而实现头戴式耳机的前声腔和后声腔空间之间的气压平衡的同时，通知与头戴式耳机相连的音频输出设备的音频输出端口开始播放音频信息。这样在控制单元12判断出耳机已经佩戴在用户头部以后，控制均压气阀13关闭并开始聆听音乐，恢复原有的声学系统状态，由此该均压系统也不会影响耳机的音质表现。
[0049]图3a是本发明一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统工作示意图；参见图3a，均压气阀位于前、后声腔之间(均压气阀设置在图3a所示的耳机的耳杯305中)和耳机喇叭303相平行的位置，均压气阀有两种状态:打开或者关闭。当接收到控制单元的关闭指令后，均压气阀处于关闭状态301，控制均压孔302关闭，这样耳机的前声腔304、后声腔306之间均压孔302的未打开，使得头戴式耳机的前声腔304、后声腔306之间的空间处于不相通的正常状态，实现了前后声腔的气压隔离，恢复到原有的声学系统，用户开始聆听音乐。
[0050]参见图3a和图3b，在本实施例中，均压孔的安装位置也应当根据头戴式耳机耳杯的内部结构进行具体选择，并不限于图3a中的头戴式耳机的上部位置。图3b是本发明一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统工作示意图；参见图3b，提供了均压孔的另一种设置方式。同时，在本实施例中均压孔的形状近似于垂直放置的长方形。可以理解，均压孔的形状不限于本实施例中的具体形状，也可以采用他形状的均压孔，例如主要由多个孔径较小的小孔组成的蜂窝状均压孔，只要均压孔在均压气阀关闭状态下能够保证前后声腔空间之间的气压达到瞬时均衡的目的即可。
[0051]在本实施例中，均压孔302的数量为一个，但在本发明的其他实施例中，均压孔302的数量可以为多个，且该多个均压孔302的开合都由均压气阀来控制。在本实施例中，当均压气阀处于关闭状态301时，该均压孔闭合(关闭)，在头戴式耳机的前声腔304和后声腔306之间形成隔挡，恢复到头戴式耳机前后声腔不相通的状态。[0052]图4a是本发明又一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统工作示意图；参见图4a，均压气阀位于前、后声腔之间(均压气阀设置在图4a所示的耳机耳杯405中)和耳机喇叭403相平行的位置，均压气阀有两种状态:打开或者关闭。当用户刚刚佩戴耳机还未聆听音乐的瞬间，头戴式耳机前声腔404、后声腔406之间被关闭的均压气阀隔挡，佩戴产生的气流在前进过程中遇到很大的阻力，从而会产生巨大的气压差，此时需要均压，控制单元会根据检测单元检测到的头戴耳机由未被佩戴到佩戴的状态变化来发出打开均压气阀的指令，均压气阀接收到控制单元的打开指令后，均压气阀处于打开状态401以将均压孔402打开，由此前声腔404、后声腔406之间有充足的完全相通的空间，可以保证前进的气流瞬间内(I秒或2秒或更短的时间段内)通过打开的均压孔在前声腔404、后声腔406的空间之间导流，实现均压。如此解决了前、后声腔之间急剧变化的气压直接作用到耳机喇叭振膜上面，产生‘咔嗒’的耳膜变形噪声，严重的甚至直接损坏振膜的技术问题。接着，在实现均压的一定延时时间后，需要正常播放音频，因此控制单元会在延时预设时间段后，再次发出指令，控制均压气阀关闭，由此关闭均压孔，隔断前声腔和后声腔空间，恢复原有的声学系统状态(请参考图3a)，并通知音频输出端口开始播放音频，保证播放的音频音质。
[0053]需要强调的是，均压孔的安装位置也应当根据头戴式耳机耳杯的内部结构进行具体选择，并不限于图4a中的头戴式耳机的上部位置。
[0054]图4b是本发明一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压系统工作示意图；参见图4b，提供了均压孔的另一种设置方式。在图4b中，均压孔402的数量为一个，但在本发明的其他实施例中，均压孔402的数量可以为多个，且该多个均压孔402的开合都由均压气阀来控制。在本实施例中，当均压气阀处于打开状态401时，该均压孔402打开，在头戴式耳机的前声腔404和后声腔406之间形成完全相通的空间，保证骤变的气压在瞬时时间内达到均衡。在本实施例中均压孔的形状近似于垂直放置的长方形。可以理解，均压孔的形状不限于本实施例中的具体形状，也可以采用其他形状的均压孔，例如由多个孔径较小的小孔组成的蜂窝状的均压孔，只要均压孔在均压气阀关闭状态下能够保证前后声腔空间之间的气压达到瞬时均衡的目的即可。
[0055]本发明的这种均压系统通过检测单元检测耳机是否被佩戴的信息，并将该信息传送给控制单元。当头戴式耳机接触用户头部，导致耳机的前、后声腔空间之间产生了巨大气压差，由控制单元控制均压气阀打开，从而在耳机被佩戴的瞬间完成前、后声腔空间的气压平衡，避免了骤变的气压对耳机喇叭振膜造成的损坏，以及前、后声腔气压差作用到振膜上产生的噪声。本系统可以自动实现头戴式耳机的气压均衡，有效保护耳机喇叭振膜，减少了噪声的发生源，提高用户体验。
[0056]可以理解，本发明实施例提供的技术方案主要是针对带有电源系统和控制系统的头戴式耳机，但是本发明实施例的应用范围并不限于此类头戴式耳机，当头戴式耳机内部没有自带的电源系统和控制系统时，可以通过集成与该均压系统中的控制单元、检测单元、信号处理单元等具有同样功能的部件，按照本发明实施例的过程描述达到使耳机前、后声腔自动瞬时均压的目的。
[0057]根据本发明的再一个方面，提供了一种头戴式耳机声腔的均压方法。图5是本发明一个实施例提供的头戴式耳机声腔的均压方法的框图；参见图5，该方法包括:
[0058]步骤500:检测头戴式耳机是否被佩戴进而得到检测信号；[0059]步骤510:根据检测信号控制设置在头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀打开；或者，根据检测信号控制设置在头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀均压气阀关闭。
[0060]其中，根据检测信号控制设置在头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀打开或者根据检测信号控制设置在头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀关闭包括:
[0061]当检测信号表示头戴式耳机未被佩戴，控制均压气阀打开；
[0062]当检测信号表示头戴式耳机被佩戴，在延时预设时间段后，控制均压气阀关闭。
[0063]其中，检测头戴式耳机是否被佩戴进而得到检测信号包括:通过电容式传感器或者光电式传感器或者红外线传感器或者压力式传感器检测头戴式耳机是否被佩戴。
[0064]其中，在得到检测信号并根据检测信号控制均压气阀打开或者关闭之前，该方法还包括:对检测信号进行放大、滤波以及信号转换处理。
[0065]需要说明的是，本发明的这种头戴式耳机声腔的均压方法是与前面介绍的头戴式耳机声腔的均压系统一一对应的。该均压方法具体的实现步骤参见前述头戴式耳机声腔的均压系统的介绍，此处不再赘述。
[0066]根据本发明的又一个方面提供了一种基于本发明一个方面所述的均压系统的头戴式耳机，该头戴是耳机内部由于集成了本发明一个方面所述的均压系统，可以实现耳机的前、后声腔空间气压的瞬间均衡同时又不会对耳机的音质产生影响。因此该耳机具有更完美的音质表现，能够改善用户的聆听体验。
[0067]综上所述，本发明的这种头戴式耳机的均压系统和均压方法，在耳机前后声腔之间存有巨大气压差的情况下，能够自动瞬时均衡前后声腔压力，避免压力骤变对耳机喇叭振膜的损坏，去除了这种压力骤变作用到喇叭的振膜上产生的噪音，同时又不会影响耳机的音质，因而提高了用户的聆听体验。该自动实现耳机的前后声腔的气压平衡的技术方案使用起来简单方便，大幅降低了声学调整的难度。本发明还提供了一种基于该均压系统的头戴式耳机，这种头戴式耳机内部集成了本发明提供的种均压系统，因而避免了前后声腔气压不均引起喇叭振膜损坏以及带来噪声等问题，具有更好的音质表现，提高了用户的听觉感受。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种头戴式耳机声腔的均压系统，其特征在于，所述系统包括:检测单元、控制单元以及受所述控制单元控制的均压气阀；其中，所述均压气阀设置在所述头戴式耳机的前声腔和后声腔之间； 所述检测单元，用于检测所述头戴式耳机是否被佩戴进而得到检测信号，并将所述检测信号发送给所述控制单元； 所述控制单元，用于接收所述检测单元发送的检测信号并根据该检测信号控制所述均压气阀打开或关闭； 所述均压气阀，用于在所述控制单元的控制下打开或者关闭，且打开时能连通前声腔和后声腔。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测单元为:电容式传感器或者光电式传感器或者红外线传感器或者压力式传感器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元，用于在所述检测信号表示所述头戴式耳机未被佩戴，控制所述均压气阀处于打开状态； 或者， 所述控制单元，用于在所述检测信号表示所述头戴式耳机被佩戴，在延时预设时间段后，控制所述均压气阀关闭。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于， 所述控制单元，用于在控制所述均压气阀关闭时通知音频输出端口开始播放音频。
5.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，在所述检测单元和所述控制单元之间，该系统还包括:信号处理单元； 所述信号处理单元，用于在所述检测单元将检测信号发送给所述控制单元之前，对所述检测信号进行放大、滤波以及信号转换处理，将所述处理后的信号发送给所述控制单元。
6.一种头戴式耳机，其特征在于，所述头戴式耳机包括如权利要求1至5中任一项所述的均压系统。
7.一种头戴式耳机声腔的均压方法，其特征在于，所述方法包括: 检测所述头戴式耳机是否被佩戴进而得到检测信号； 根据所述检测信号控制设置在所述头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀打开； 或者， 根据所述检测信号控制设置在所述头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀关闭。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述检测信号控制设置在所述头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀打开或者根据所述检测信号控制设置在所述头戴式耳机前声腔和后声腔之间的均压气阀关闭包括: 当所述检测信号表示所述头戴式耳机未被佩戴，控制所述均压气阀打开； 当所述检测信号表示所述头戴式耳机被佩戴，在延时预设时间段后，控制所述均压气阀关闭。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述检测所述头戴式耳机是否被佩戴进而得到检测信号包括: 通过电容式传感器或者光电式传感器或者红外线传感器或者压力式传感器检测所述头戴式耳机是否被佩戴。
10.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，在得到所述检测信号并根据所述检测信号控制均压气阀打开或者关闭之前，该方法还包括:对所述检测信号进行放大、滤波以及信号转换处理。
【文档编号】H04R1/10GK103826179SQ201410047753
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月11日 优先权日:2014年2月11日
【发明者】林孟钊 申请人:青岛歌尔声学科技有限公司