眼镜设备的软骨传导音频系统的制作方法

背景

本公开总体上涉及眼镜设备中的音频系统，并且具体涉及眼镜设备中使用的软骨传导音频系统。

虚拟现实(vr)、增强现实(ar)和/或混合现实(mr)系统中的头戴式显示器通常包括诸如扬声器或个人音频设备的特征，以向用户提供声音。这些扬声器或个人音频设备通常形成在耳朵上并覆盖耳朵(例如，耳机)，或者放置在耳朵中(例如，入耳式耳机或耳塞)。然而，在vr、ar和mr系统中佩戴头戴式显示器的用户可以从保持耳道开放且不被音频设备覆盖受益。例如，当耳朵通畅无阻时，用户可以有更沉浸且更安全的体验，并从环境声音接收空间提示。希望眼镜设备的音频系统重量轻、符合人体工程学(ergonomic)、功耗低，并且不会在耳朵之间产生串扰(corsstalk)。在保持耳道对用户周围的声学场景开放的同时，将这些特征并入在眼镜设备上的全频率(20hz至20000hz)音频再现系统中具有挑战性。

概述

一种音频系统包括换能器组件、声学传感器和控制器。换能器组件位于耳朵后面，使得用户的耳道是畅通的。换能器组件耦合到用户的耳廓的背部，以在频率范围内振动耳廓，根据振动指令产生声压波。用户耳朵的耳廓用作扬声器，保持耳道开放，使得耳朵对用户周围的声学场景开放。声学传感器检测用户耳朵入口处的声压波。控制器部分地基于检测到的声压波来调整频率响应模型、使用调整的频率响应模型更新振动指令、并向换能器组件提供更新的振动指令。相应地，基于检测到的信号为每个用户个性化音频响应，以均衡每个人的音频响应。音频系统可以集成到眼镜设备(例如，眼镜型头戴式装置(glass-typeheadset)、近眼显示器、处方眼镜)中，并且位于用户耳朵后面。

换能器组件可以包括一个或更多个换能器，以生成频率范围内的振动。例如，换能器组件包括生成频率范围的第一部分内的振动的压电换能器(piezoelectrictransducer)和生成频率范围的第二部分内的振动的动圈换能器(movingcoiltransducer)。

声学传感器可以是位于耳道入口处的麦克风，感测声压波。替代地，声学传感器可以是耦合到用户耳朵的耳廓的振动传感器，用于感测对应于用户耳朵入口处的声压波的耳廓振动。振动传感器可以是压电传感器或加速度计。

在涉及音频系统、眼镜设备和存储介质的所附权利要求中具体公开了根据本发明的实施例，其中，在一个权利要求类别(例如，音频系统)中提到的任何特征也可以在另一个权利要求类别(例如，眼镜设备、存储介质、系统、计算机程序产品和方法)中被要求保护。在所附权利要求中的从属性或往回引用仅为了形式原因而被选择。然而，也可以要求保护由对任何前面权利要求的有意往回引用(特别是多项引用)而产生的任何主题，使得权利要求及其特征的任何组合被公开并可被要求保护，而不考虑在所附权利要求中选择的从属性。可以被要求保护的主题不仅包括如在所附权利要求中阐述的特征的组合，而且还包括在权利要求中的特征的任何其他组合，其中，在权利要求中提到的每个特征可以与在权利要求中的任何其他特征或其他特征的组合相结合。此外，本文描述或描绘的实施例和特征中的任一个可以在单独的权利要求中和/或以与本文描述或描绘的任何实施例或特征的任何组合或以与所附权利要求的任何特征的任何组合被要求保护。

在根据本发明的实施例中，一种音频系统可以包括：

换能器组件，其被配置成耦合到用户耳朵的耳廓的背部的第一部分，该换能器组件包括至少一个换能器，该至少一个换能器被配置成在频率范围内振动耳廓，以使耳廓根据振动指令产生声压波；

声学传感器，其被配置成检测用户耳朵入口处的声压波；以及

控制器，其被配置成：

部分地基于检测到的声压波来动态调整频率响应模型；

使用调整的频率响应模型更新振动指令；以及

向换能器组件提供更新的振动指令。

该至少一个换能器可以是压电换能器。

换能器组件可以被配置成生成频率范围内的振动，并且换能器组件可以包括第一换能器和第二换能器，第一换能器可以被配置成提供频率范围的第一部分，并且第二换能器可以被配置成提供频率范围的第二部分。

第二换能器可以是动圈换能器。

声学传感器可以是麦克风，该麦克风被配置成感测耳道入口处的声压波。

声学传感器可以是耦合到耳廓的第三部分的振动传感器，并且可以被配置成感测对应于用户耳朵入口处的声压波的耳廓振动。

控制器可以通过计算逆函数(inversefunction)来部分地基于检测到的声压波来调整频率响应模型，并且可以将逆函数应用于检测到的声压波。

音频系统可以是眼镜设备的一部分。

音频系统可以使用平坦频谱宽带信号来生成调整的频率响应模型。

在根据本发明的实施例中，一种眼镜设备可以包括：

换能器组件，其被配置成耦合到用户耳朵的耳廓的背部的第一部分，该换能器组件包括至少一个换能器，该至少一个换能器被配置成在频率范围内振动耳廓，以使耳廓根据振动指令产生声压波；

控制器，其被配置成：

使用频率响应模型和音频内容生成振动指令；以及

向换能器组件提供振动指令。

在根据本发明的实施例中，一种眼镜设备可以包括：

声学传感器，其被配置成检测用户耳朵入口处的声压波，

其中，控制器还被配置成：

部分地基于检测到的声压波来动态调整频率响应模型；

使用调整的频率响应模型更新振动指令；以及

向换能器组件提供更新的振动指令。

该至少一个换能器可以是压电换能器。

换能器组件可以被配置成生成频率范围内的振动，并且换能器组件可以包括第一换能器和第二换能器，第一换能器可以被配置成提供频率范围的第一部分，并且第二换能器可以被配置成提供频率范围的第二部分。

第一换能器可以是压电换能器，并且第二换能器可以是动圈换能器。

声学传感器可以是麦克风，该麦克风被配置成感测耳道入口处的声压波。

声学传感器可以是耦合到耳廓的第三部分的振动传感器，并且可以被配置成感测对应于用户耳朵入口处的声压波的耳廓振动。

控制器可以通过计算逆函数来部分地基于检测到的声压波来调整频率响应模型，并且可以将逆函数应用于检测到的声压波。

平坦频谱宽带信号可以被用于生成调整的频率响应模型。

在根据本发明的实施例中，一种眼镜设备可以包括：

声学传感器，其被配置成检测用户耳朵入口处的声压波，其中该声学传感器临时耦合到眼镜设备用于用户的校准，并且响应于完成用户的校准，该声学传感器可以从眼镜设备解耦，

其中，控制器还被配置成：

部分地基于检测到的声压波来调整频率响应模型；

使用调整的频率响应模型更新振动指令；以及

向换能器组件提供更新的振动指令。

在根据本发明的实施例中，一种非暂时性计算机可读存储介质可以存储可执行计算机程序指令，该计算机程序指令可以包括用于以下操作的指令：

使用频率响应模型和音频内容来生成振动指令；

向换能器组件提供振动指令，该换能器组件被配置成耦合到用户耳朵的耳廓的背部的第一部分；

检测用户耳朵入口处的声波压力；

部分地基于检测到的声压波来调整频率响应模型；

使用调整的频率响应模型更新振动指令；以及

向换能器组件提供更新的振动指令。

在本发明的另一实施例中，一个或更多个计算机可读非暂时性存储介质体现软件，该软件在被执行时可操作来在根据本发明或任何上面提到的实施例的系统中执行。

在本发明的另一实施例中，计算机实现的方法使用根据本发明或任何上面提到的实施例的系统。

在本发明的另一实施例中，优选地包括计算机可读非暂时性存储介质的计算机程序产品在根据本发明或任何上面提到的实施例的系统中使用。

附图简述

图1是示出根据实施例的包括软骨传导音频系统(音频系统)的眼镜设备的示例。

图2a是示出根据实施例的眼镜设备的一部分的示例，该眼镜设备包括换能器组件和声学传感器，该声学传感器是用户耳朵上的麦克风。

图2b是示出根据实施例的眼镜设备250的一部分的示例，该眼镜设备250包括换能器组件和声学传感器，该声学传感器是压电换能器。

图3是根据实施例的音频系统的框图。

图4是示出根据实施例的操作软骨传导音频系统的过程的流程图。

图5是根据实施例的包括软骨传导音频系统的眼镜设备的系统环境。

附图仅为了说明的目的而描绘各种实施例。本领域中的技术人员从下面的讨论中将容易认识到本文示出的结构和方法的可选的实施例可以被采用而不偏离本文所述的原理。

详细描述

公开了一种软骨传导音频系统(音频系统)，其使用软骨传导来向用户的耳朵提供声音，同时保持用户的耳道通畅。音频系统包括耦合到用户耳朵背部的换能器。换能器通过振动用户耳朵背部(例如，耳廓(auricle)，或者也可以称为耳郭(pinna))来生成声音，这振动了用户耳朵中的软骨以生成对应于接收到的音频内容的声波。使用软骨传导的音频系统优于仅使用骨传导(例如颅骨的振动)的音频系统的优点包括例如，减少耳朵之间的串扰、减小音频系统的尺寸和功耗以及提高人体工程学。与使用骨传导的音频系统相比，使用软骨传导的音频系统使用更少的耦合力(例如，皮肤上更少的静态恒定力)来产生类似的听觉，从而提高了可佩戴设备的舒适性，这对于整天被佩戴的可佩戴设备来说是特别期望的。

系统架构

图1是示出根据实施例的包括软骨传导音频系统(音频系统)的眼镜设备100的示例。眼镜设备100向用户呈现媒体。在一个实施例中，眼镜设备100可以是头戴式显示器(hmd)。由眼镜设备100呈现的媒体示例包括一个或更多个图像、视频、音频、或它们的某种组合。除了其他部件，眼镜设备100还可以包括框架105、镜片110、换能器组件120、声学传感器125和控制器130。在一些实施例中，眼镜设备100也可以可选地包括传感器设备115。

眼镜设备100可以矫正或增强用户的视觉、保护用户的眼睛、或者向用户提供图像。眼镜设备100可以是矫正用户的视力缺陷的眼镜。眼镜设备100可以是保护用户眼睛免受阳光照射的太阳镜。眼镜设备100可以是保护用户眼睛免受冲撞的安全镜。眼镜设备100可以是夜视设备或红外护目镜，以增强用户的夜间视觉。眼镜设备100可以是为用户产生vr、ar或mr内容的头戴式显示器。替代地，眼镜设备100可以不包括镜片110，并且可以是具有向用户提供音频(例如，音乐、无线电广播(radio)、播客(podcast))的音频系统的框架105。

框架105包括保持镜片110的前部和附接到用户的末端件(endpiece)。框架105的前部架在用户鼻子的顶部。末端件(例如，镜腿(temples))是框架105的一部分，用户的鬓角(temples)附接到该部分。末端件的长度可以是可调的(例如，可调的镜腿长度)，以适合不同的用户。末端件也可以包括在用户耳朵后面弯曲(curl)的部分(例如，镜腿套(templetip)、挂耳件(earpiece))。

镜片110向佩戴眼镜设备100的用户提供或透射(transmit)光。镜片110可以是处方镜片(例如，单光镜片(singlevisionlens)、双焦点镜片和三焦点镜片或渐进镜片)，以帮助矫正用户的视力缺陷。处方镜片将环境光透射给佩戴眼镜设备100的用户。透射的环境光可以被处方镜片改变，以矫正用户的视力缺陷。镜片110可以是偏振镜片或有色镜片，以保护用户的眼睛免受阳光照射。镜片110可以是作为波导显示器一部分的一个或更多个波导，其中图像光通过波导的末端或边缘耦合到用户的眼睛。镜片110可以包括用于提供图像光的电子显示器，并且还可以包括用于放大来自电子显示器的图像光的光学块。关于镜片110的附加细节可以在图5的详细描述中找到。镜片110由眼镜设备100的框架105的前部保持。

传感器设备115估计相对于眼镜设备100的初始位置的眼镜设备100的当前位置。传感器设备115可以位于眼镜设备100的框架105的一部分上。传感器设备115包括位置传感器和惯性测量单元。关于传感器设备115的附加细节可以在图5的详细描述中找到。

眼镜设备100的音频系统包括换能器组件120、声学传感器125和控制器130。音频系统通过振动用户耳朵的耳廓来产生声压波，从而向用户提供音频内容。音频系统还使用反馈来在不同用户之间创建相似的音频体验。关于音频系统的附加细节可以在图3的详细描述中找到。

换能器组件120通过振动用户耳朵中的软骨来产生声音。换能器组件120耦合到框架105的末端件，并且被配置成耦合到用户耳朵的耳廓背部。耳廓是外耳伸出用户头部的部分。换能器组件120从控制器130接收振动指令。振动指令可以包括内容信号、控制信号和增益信号。内容信号可以基于用于呈现给用户的音频内容。控制信号可以用于启用或禁用换能器组件120或换能器组件的一个或更多个换能器。增益可以用于放大内容信号。换能器组件120可以包括一个或更多个换能器，以覆盖频率范围的不同部分。例如，压电换能器可以用于覆盖频率范围的第一部分，而动圈换能器可以用于覆盖频率范围的第二部分。关于换能器组件120的附加细节可以在图3的详细描述中找到。

声学传感器125检测用户耳朵入口处的声压波。声学传感器125耦合到框架105的末端件。如图1所示的声学传感器125是可以位于用户耳朵入口处的麦克风。在该实施例中，麦克风可以直接测量用户耳朵入口处的声压波。替代地，声学传感器125是振动传感器，其被配置成耦合到用户的耳郭背部。振动传感器可以间接测量耳朵入口处的声压波。例如，振动传感器可以测量作为耳朵入口处声压波的反射的振动和/或测量由用户耳朵的耳廓上的换能器组件产生的振动，该振动可以用于估计耳朵入口处的声压波。在一个实施例中，耳道入口处生成的声压与耳郭上生成的振动水平之间的映射是用实验方法确定的量，该量是在用户的代表性样本上被测量并被存储的。将声压与耳郭的振动水平之间的该存储的映射(例如，频率相关线性映射)应用于来自振动传感器的所测量的振动信号，该测量的振动信号用作耳道入口处声压的指标(proxy)。振动传感器可以是加速度计或压电传感器。加速度计可以是压电加速度计或电容式加速度计。电容式加速度计感测可以通过加速力移动的结构之间的电容变化。在一些实施例中，声学传感器125在校准后从眼镜设备100移除。关于声学传感器125的附加细节可以在图3的详细描述中找到。

控制器130向换能器组件120提供振动指令、从声学传感器125接收关于所产生声音的信息、并基于接收到的信息更新振动指令。振动指令指示换能器组件120如何产生振动。例如，振动指令可以包括内容信号(例如，被应用于换能器组件120以产生振动的电信号)、启用或禁用换能器组件120的控制信号以及缩放内容信号(例如，增加或减少由换能器组件120产生的振动)的增益信号。振动指令可以由控制器130生成。控制器130可以从控制台接收音频内容(例如，音乐、校准信号)以呈现给用户，并基于接收到的音频内容生成振动指令。控制器130从声学传感器125接收描述用户耳朵处所产生声音的信息。在一个实施例中，声学传感器125是测量用户耳郭振动的振动传感器，并且控制器130应用先前存储的压力与振动的频率相关的线性映射、基于接收到的所检测的振动来确定耳朵入口处的声压波。控制器130使用接收到的信息作为反馈来将产生的声音与目标声音(例如，音频内容)进行比较，并调整振动指令以使产生的声音更接近目标声音。控制器130嵌入眼镜设备100的框架105中。在其他实施例中，控制器130可以位于不同的定位处。例如，控制器130可以是换能器组件的一部分或者位于眼镜设备100的外部。关于控制器130的附加细节可以在图3的详细描述中找到。

图2a是示出根据实施例的眼镜设备200的一部分的示例，该眼镜设备200包括换能器组件220(其是麦克风)和用户耳朵上的声学传感器225。眼镜设备200、换能器组件220和声学传感器225是眼镜设备100、换能器组件120和声学传感器125的实施例。换能器组件220耦合到用户耳朵的背部。换能器组件振动用户耳朵的背部，以基于振动指令生成压力波。声学传感器225是位于用户耳朵入口处的麦克风，用于检测换能器组件220产生的压力波。音频系统将检测到的压力波(例如，产生的声音)与目标压力波(例如，音频内容)进行比较，并调整振动指令以使检测到的压力波更类似于目标压力波。

图2b是示出根据实施例的眼镜设备250的一部分的示例，该眼镜设备250包括换能器组件260和声学传感器275，该声学传感器275是压电换能器。眼镜设备250、换能器组件260和声学传感器275是眼镜设备100、换能器组件120和声学传感器125的实施例。换能器组件260是位于框架的末端件周围(例如，耳后耳杯(earcup)的底部)的换能器，该末端件耦合到用户耳朵的背部。在该实施例中，换能器组件260被示出为圆形音圈(例如，动圈)换能器。声学传感器275是耦合到用户耳朵背部的压电换能器。压电换能器可以是堆叠的压电换能器，并且可以具有几毫米(例如，9mm)大小范围内的尺度。

图3是根据实施例的音频系统300的框图。图1中的音频系统是音频系统300的实施例。音频系统300包括换能器组件310、声学传感器320和控制器330。

换能器组件310根据(例如，从控制器330接收的)振动指令来振动用户耳朵的软骨。换能器组件310耦合到用户耳朵的耳廓背部的第一部分。换能器组件310包括至少一个换能器，以在频率范围内振动耳廓，从而使耳廓根据振动指令产生声压波。换能器可以是单个压电换能器。压电换能器可以使用+/-100v左右的电压范围生成高达20khz的频率。电压范围也可以包括较低的电压(例如，+/-10v)。压电换能器可以是堆叠的压电致动器。堆叠的压电致动器包括堆叠(例如，机械串联)的多个压电元件。堆叠的压电致动器可以具有较低的电压范围，因为堆叠的压电致动器的移动可以是单个压电元件的移动与堆叠中的元件数量的乘积。压电换能器由压电材料制成，该压电材料可以在电场存在时生成应变(例如，材料变形)。压电材料可以是聚合物(例如，聚氯乙烯(pvc)、聚偏氟乙烯(pvdf))、基于聚合物的复合物、陶瓷或晶体(例如，石英(二氧化硅或sio2)、锆钛酸铅(pzt))。通过在作为极化材料的聚合物上施加电场或电压，聚合物的极化发生变化，并且聚合物可以根据所施加电场的极性和大小而压缩或膨胀。压电换能器可以耦合到很好地附着到用户耳朵背部的材料(例如，硅酮(silicone))。在一个实施例中，换能器组件310保持与用户耳朵背部良好的表面接触，并保持对用户耳朵的稳定的作用力大小(例如，1牛顿)。

在一些实施例中，换能器组件310被配置成生成频率范围内的振动，并且包括第一换能器和第二换能器。第一换能器被配置成提供频率范围的第一部分(例如，高达20khz的较高范围)。第一换能器可以是例如压电换能器。第二换能器被配置成提供频率范围的第二部分(例如，大约20hz的较低范围)。第二换能器可以是压电换能器，或者可以是不同类型的换能器，例如动圈换能器。典型的动圈换能器包括线圈和产生永久磁场的永久磁铁。在导线被置于永久磁场中时，根据电流的幅度和极性，向导线施加电流会在线圈上产生一个力，该力可以朝向或远离永久磁铁移动线圈。第二换能器可以由比第一换能器更刚性的材料制成。第二换能器可以耦合到不同于用户耳朵背部第一部分的第二部分。替代地，第二换能器可以与用户的颅骨接触。

声学传感器320向控制器330提供关于所产生的声音的信息。声学传感器320检测用户耳朵入口处的声压波。在一个实施例中，声学传感器320是位于用户耳朵入口处的麦克风。麦克风是将压力转换成电信号的换能器。麦克风的频率响应在频率范围的某些部分可以是相对平坦的，而在频率范围的其他部分可以是线性的。麦克风可以被配置成接收增益信号，以基于被提供给换能器组件310的振动指令来缩放(scale)来自麦克风的检测到的信号。例如，可以基于振动指令来调整增益，以避免检测到的信号的削波或者提高检测到的信号中的信噪比。

在一些实施例中，声学传感器320可以是振动传感器。振动传感器耦合到耳朵的一部分。在一些实施例中，振动传感器和换能器组件310耦合到耳朵的不同部分。振动传感器与在换能器组件中使用的换能器相似，只是信号反向流动。不是电信号在换能器中产生机械振动，而是机械振动在振动传感器中生成电信号。振动传感器可以由压电材料制成，压电材料在变形时可以生成电信号。压电材料可以是聚合物(例如，pvc、pvdf)、基于聚合物的复合物、陶瓷或晶体(例如，sio2、pzt)。通过在压电材料上施加压力，压电材料的极化发生变化并产生电信号。压电传感器可以耦合到很好地附接到用户耳朵背部的材料(例如，硅酮)。振动传感器也可以是加速度计。加速度计可以是压电式的或电容式的。电容式加速度计测量结构之间的电容变化，这些结构可以通过加速力来移动。在一个实施例中，振动传感器保持与用户耳朵背部良好的表面接触，并保持对用户耳朵的稳定的作用力大小(例如，1牛顿)。振动传感器可以是加速度计。振动传感器可以集成在惯性测量单元(imu)集成电路(ic)中。关于图5进一步描述了imu。

控制器330控制音频系统300的部件。控制器330生成振动指令，以指示换能器组件310如何产生振动。例如，振动指令可以包括内容信号(例如，被应用于换能器组件310以产生振动的电信号)、启用或禁用换能器组件310的控制信号以及缩放内容信号(例如，增加或减少由换能器组件310产生的振动)的增益信号。控制器330基于音频内容和频率响应模型来生成振动指令的内容信号。频率响应模型描述系统在特定频率下对输入的响应，并且可以指示输出如何基于输入在幅度和相位上偏移。因此，控制器330可以用音频内容(例如，目标输出)和频率响应模型(例如，输入与输出的关系)来生成振动指令的内容信号(例如，输入信号)。在一个实施例中，控制器330可以通过对音频内容应用频率响应的逆来生成振动指令的内容信号。控制器330接收来自声学传感器320的反馈。声学传感器320提供关于由振动换能器310产生的声音信号(例如，声压波)的信息。控制器330可以基于提供给用户的音频内容来将检测到的声压波与目标声压波进行比较。控制器330然后可以计算逆函数以应用到检测到的声波，使得检测到的声压波看起来与目标声压波相同。因此，控制器330可以使用针对每个用户计算的逆函数来调整音频系统的频率响应模型。可以在用户收听音频内容的同时执行频率模型的调整。控制器330然后可以使用调整的频率响应模型生成更新的振动指令。控制器330使得在声音系统的不同用户之间能够产生类似的音频体验。在软骨传导音频系统中，音频系统的扬声器对应于用户的耳廓。由于每个用户的耳廓不同(例如，形状和大小)，频率响应模型将因用户而异。通过基于音频反馈调整每个用户的频率响应模型，音频系统可以保持所产生声音的类型相同(例如，中性收听(neutrallistening))，而不管用户是谁。中性收听是在不同用户之间有相似的收听体验。换句话说，收听体验对用户来说是公正或中立的(例如，不会因用户而异)。

在一个实施例中，音频系统使用平坦频谱宽带信号来生成调整的频率响应模型。例如，控制器330基于平坦频谱宽带信号向换能器组件310提供振动指令。声学传感器320检测用户耳朵入口处的声压波。控制器330基于平坦频谱宽带信号将检测到的声压波与目标声压波进行比较，并相应地调整音频系统的频率模型。在该实施例中，可以在为特定用户执行音频系统校准时使用平坦频谱宽带信号。因此，音频系统可以针对用户执行初始校准，而不是连续监控音频系统。在该实施例中，声学传感器可以临时耦合到眼镜设备，用于用户的校准。响应于完成用户的校准，声学传感器可以从眼镜设备解耦。从眼镜设备上移除声学传感器的优点包括使佩戴更容易，并减小了眼镜设备的体积和重量。

图4是示出根据实施例的操作使用软骨传导的音频系统的过程的流程图。图4的过程400可以由使用软骨传导的音频系统(例如，音频系统300)来执行。在其他实施例中，其他实体(例如，眼镜设备和/或控制台)可以执行该过程的一些或全部步骤。同样，实施例可以包括不同的和/或附加的步骤，或者以不同的顺序执行这些步骤。

音频系统使用频率响应模型和音频内容生成410振动指令。音频系统可以从控制台接收音频内容。音频内容可以包括诸如音乐、无线电信号或校准信号的内容。频率响应模型描述在音频系统中用作扬声器的用户耳朵耳廓的输入(例如，音频内容、振动指令)和输出(例如，产生的音频、声压波、振动)之间的关系。控制器(例如，控制器330)可以使用频率响应模型和音频内容生成振动指令。例如，控制器可以从音频内容开始，并使用频率响应模型(例如，应用逆频率响应)来估计振动指令以产生音频内容。

音频系统向换能器组件(例如，换能器组件310)提供420振动指令。换能器组件耦合到用户耳朵的耳廓背部，并基于振动指令振动耳廓。耳廓的振动产生声压波，该声压波基于音频内容向用户提供声音。

音频系统检测430用户耳朵入口处的声压波。声压波由换能器组件生成。在一个实施例中，声学传感器(例如，声学传感器320)可以是位于用户耳朵入口处的麦克风，以检测用户耳朵入口处的声压波。

音频系统部分地基于检测到的声压波来调整440频率响应模型。控制器可以基于提供给用户的音频内容将检测到的声压波与目标声压波进行比较。控制器可以计算逆函数以应用于检测到的声波，使得检测到的声压波看起来与目标声压波相同。

音频系统使用调整的频率响应模型更新450振动指令。更新的振动指令可以由控制器使用音频内容和调整的频率响应模型来生成。例如，控制器可以从音频内容开始，并使用调整的频率响应模型来估计更新的振动指令，以产生更接近目标声压波的音频内容。

音频系统向换能器组件提供460更新的振动指令。换能器组件振动耳廓产生更新的声压波，更新的声压波基于更新的振动指令向用户提供声音。更新的声压波可以看起来更接近目标声压波。

音频系统可以在用户收听音频内容的同时动态调整频率响应模型，或者可以仅在每个用户的音频系统校准期间调整频率响应模型。

图5是根据实施例的包括软骨传导音频系统的眼镜设备的系统环境500。系统500可以在vr、ar或mr环境中操作，或者在它们的某种组合环境中操作。图5所示的系统500包括眼镜设备505和耦合到控制台510的输入/输出(i/o)接口515。眼镜设备505可以是眼镜设备100的实施例。尽管图5示出了包括一个眼镜设备505和一个i/o接口515的示例系统500，但在其他实施例中，系统500中可以包括任意数量的这些部件。例如，可以有多个眼镜设备505，每个眼镜设备具有相关联的i/o接口515，其中每个眼镜设备505和i/o接口515都与控制台510通信。在替代配置中，系统500中可以包括不同的和/或附加的部件。另外，在一些实施例中，结合图5所示的一个或更多个部件所描述的功能可以以不同于结合图5所描述的方式分布在部件之间。例如，控制台510的一些或全部功能由眼镜设备505提供。

眼镜设备505可以是头戴式显示器，其向用户呈现内容，这些内容包括用计算机生成的元素(例如，二维(2d)或三维(3d)图像、2d或3d视频、声音等)增强的物理、现实世界环境的视图。在一些实施例中，所呈现的内容包括经由音频块520呈现的音频，音频块520从眼镜设备505、控制台510或两者接收音频信息，并基于音频信息来呈现音频数据。眼镜设备505可以包括可以刚性或非刚性地彼此耦合在一起的一个或更多个刚性主体。刚性主体之间的刚性耦合使被耦合的刚性主体充当单个刚性实体。相反，刚性主体之间的非刚性耦合允许刚性主体相对于彼此移动。在一些实施例中，眼镜设备505部分地基于用户周围的现实环境向用户呈现虚拟内容。例如，虚拟内容可以被呈现给眼镜设备的用户。用户物理上可以在房间中，并且房间的虚拟墙壁和虚拟地板被渲染为虚拟内容的一部分。

眼镜设备505包括音频块520。音频块520是音频系统300的一个实施例。音频块520是软骨传导音频系统，其通过振动用户耳朵中的软骨以产生声音来向用户提供音频信息。音频块520监控所产生的声音，使得它可以补偿每个用户耳朵的频率响应模型，并且可以在不同个体之间保持相同类型的所产生的声音。

眼镜设备505可以包括电子显示器525、光学块530、一个或更多个位置传感器535和惯性测量单元(imu)540。电子显示器525和光学块530是镜片110的一个实施例。位置传感器535和imu540是传感器设备115的一个实施例。眼镜设备505的一些实施例具有与结合图5描述的模块或部件不同的模块或部件。另外，由结合图5所描述的各种部件提供的功能在其他实施例中可以不同地分布在眼镜设备505的部件当中，或者可以在远离眼镜设备505的单独组件中被捕获。

电子显示器525根据从控制台510接收的数据来向用户显示2d或3d图像。在各种实施例中，电子显示器525包括单个电子显示器或多个电子显示器(例如，用户的每只眼睛一个显示器)。电子显示器525的示例包括：液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、有源矩阵有机发光二极管显示器(amoled)、某种其他显示器、或它们的某种组合。

光学块530放大从电子显示器525接收的图像光、校正与图像光相关联的光学误差、并将校正的图像光呈现给眼镜设备505的用户。在各种实施例中，光学块530包括一个或更多个光学元件。光学块530中包括的示例光学元件包括：光圈、菲涅尔透镜、凸透镜、凹透镜、滤光器、反射表面或影响图像光的任何其他合适的光学元件。此外，光学块530可以包括不同光学元件的组合。在一些实施例中，光学块530中的一个或更多个光学元件可以具有一个或更多个涂层，例如部分反射涂层或抗反射涂层。

光学块530对图像光的放大和聚焦允许电子显示器525比更大的显示器物理上更小、重量更轻并且消耗更少的功率。此外，放大可以增加由电子显示器525呈现的内容的视场。例如，所显示内容的视场是这样的，即所显示内容使用几乎全部的用户视场(例如，大约110度对角)，并且在某些情形中使用全部的用户视场来被呈现。另外，在一些实施例中，可以通过添加或移除光学元件来调整放大量。

在一些实施例中，光学块530可以被设计成校正一种或更多种类型的光学误差。光学误差的示例包括桶形或枕形失真、纵向色差或横向色差。其他类型的光学误差还可以包括球面像差、色差(chromaticaberrations)或由于透镜像场弯曲(lensfieldcurvature)、散光或任何其他类型的光学误差引起的误差。在一些实施例中，被提供给电子显示器525用于显示的内容被预失真，并且当光学块530从电子显示器525接收基于内容生成的图像光时，光学块530校正失真。

imu540是电子设备，其基于从一个或更多个位置传感器535接收的测量信号生成指示眼镜设备505位置的数据。位置传感器535响应于眼镜设备505的运动而生成一个或更多个测量信号。位置传感器535的示例包括：一个或更多个加速度计、一个或更多个陀螺仪、一个或更多个磁力计、检测运动的另一种合适类型的传感器、用于imu540的误差校正的一种类型的传感器、或它们的某种组合。位置传感器535可以位于imu540的外部、imu540的内部或者这两种的某种组合。

基于来自一个或更多个位置传感器535的一个或更多个测量信号，imu540生成指示相对于眼镜设备505的初始位置的眼镜设备505的估计的当前位置的数据。例如，位置传感器535包括测量平移运动(向前/向后、向上/向下、向左/向右)的多个加速度计和测量旋转运动(例如，俯仰、偏航、和横滚)的多个陀螺仪。在一些实施例中，imu540对测量信号进行快速采样，并从采样的数据计算眼镜设备505的估计的当前位置。例如，imu540在时间上对从加速度计接收的测量信号进行积分以估计速度向量，并在时间上对速度向量进行积分以确定眼镜设备505上参考点的估计的当前位置。替代地，imu540向控制台510提供采样的测量信号，控制台510对数据进行解析以减少误差。参考点是可以用来描述眼镜设备505的位置的点。参考点通常可以被定义为空间中的点或者与眼镜设备505的定向和位置相关的位置。

imu540从控制台510接收一个或更多个参数。如下面进一步讨论的，一个或更多个参数用于保持对眼镜设备505的跟踪。基于接收到的参数，imu540可以调整一个或更多个imu参数(例如，采样率)。在一些实施例中，某些参数使得imu540更新参考点的初始位置，使得其对应于参考点的下一个位置。将参考点的初始位置更新为参考点的下一个校准位置有助于减少与imu540估计的当前位置相关联的累积误差。累积误差(也称为漂移误差)导致参考点的估计位置随着时间的推移而“漂移”远离参考点的实际位置。在眼镜设备505的一些实施例中，imu540可以是专用硬件部件。在其他实施例中，imu540可以是在一个或更多个处理器中实现的软件部件。

i/o接口515是允许用户发送动作请求并从控制台510接收响应的设备。动作请求是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是开始或结束捕获图像或视频数据的指令，或者是在应用内执行特定动作的指令。i/o接口515可以包括一个或更多个输入设备。示例输入设备包括键盘、鼠标、游戏控制器、或者用于接收动作请求并将动作请求传送到控制台510的任何其他合适的设备。由i/o接口515接收的动作请求被传送到控制台510，控制台510执行对应于动作请求的动作。在一些实施例中，如上文进一步描述的，i/o接口515包括imu540，其捕获指示相对于i/o接口515的初始位置的i/o接口515的估计的位置的校准数据。在一些实施例中，i/o接口515可以根据从控制台510接收的指令来向用户提供触觉反馈。例如，当动作请求被接收到时，或者当控制台510向i/o接口515传送指令时，触觉反馈被提供，该指令使i/o接口515在控制台510执行动作时生成触觉反馈。

控制台510根据从眼镜设备505和i/o接口515中的一个或更多个接收的信息来向眼镜设备505提供内容以进行处理。在图5所示的示例中，控制台510包括应用储存器550、跟踪模块555和引擎545。控制台510的一些实施例可以具有与结合图5描述的模块或部件不同的模块或部件。类似地，下面进一步描述的功能可以以不同于结合图5描述的方式分布在控制台510的部件当中。

应用储存器550存储用于由控制台510执行的一个或更多个应用。应用是一组指令，该组指令当由处理器执行时生成用于呈现给用户的内容。由应用生成的内容可以响应于经由眼镜设备505或i/o接口515的移动而从用户接收的输入。应用的示例包括：游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他合适的应用。

跟踪模块555使用一个或更多个校准参数来校准系统环境500，并且可以调整一个或更多个校准参数以减少眼镜设备505或i/o接口515的位置确定中的误差。由跟踪模块555执行的校准也可以考虑从眼镜设备505中的imu540和/或被包括在i/o接口515中的imu540接收的信息。另外，如果丢失对眼镜设备505的跟踪，则跟踪模块555可以重新校准一些或全部系统环境500。

跟踪模块555使用来自一个或更多个位置传感器535、imu540或其某种组合的信息来跟踪眼镜设备505或i/o接口515的移动。例如，跟踪模块555基于来自眼镜设备505的信息来确定眼镜设备505的参考点在局部区域的映射中的位置。跟踪模块555还可以分别地使用来自imu540的指示眼镜设备505位置的数据或者使用来自包括在i/o接口515中的imu540的指示i/o接口515位置的数据，来确定眼镜设备505的参考点或者i/o接口515的参考点的位置。另外，在一些实施例中，跟踪模块555可以使用来自imu540的指示眼镜设备505的位置的数据部分来预测眼镜设备505的未来定位。跟踪模块555向引擎545提供眼镜设备505或i/o接口515的估计的或预测的未来位置。

引擎545也执行系统环境500内的应用，并从跟踪模块555接收眼镜设备505的位置信息、加速度信息、速度信息、所预测的未来位置、或它们的某种组合。基于接收到的信息，引擎545可以确定要提供给眼镜设备505用于呈现给用户的内容。例如，如果接收到的信息指示用户已经向左看，则引擎545为眼镜设备505生成与用户在虚拟环境中或在用附加内容增强局部区域的环境中的移动成镜像(mirror)的内容。另外，引擎545响应于从i/o接口515接收的动作请求来执行在控制台510上执行的应用内的动作，并且向用户提供动作被执行的反馈。所提供的反馈可以是经由眼镜设备505的视觉或听觉反馈或者经由i/o接口515的触觉反馈。

附加配置信息

本公开的实施例的前述描述为了说明的目的被提出；它并不意图为无遗漏的或将本公开限制到所公开的精确形式。相关领域中的技术人员可以认识到，按照上面的公开，许多修改和变化是可能的。

本描述的一些部分从对信息的操作的算法和符号表示方面描述了本公开的实施例。数据处理领域的技术人员通常使用这些算法描述和表示来向本领域的其他技术人员有效地传达他们工作的实质。虽然在功能上、计算上或逻辑上对这些操作进行了描述，但这些操作应被理解为由计算机程序或等效电路、微代码等来实现。此外，将操作的这些布置称为模块有时候也被证明是方便的而不失一般性。所描述的操作和它们的相关模块可以体现在软件、固件、硬件或其任何组合中。

可以利用一个或更多个硬件或软件模块单独地或与其他设备组合地来执行或实现本文描述的任何步骤、操作或过程。在一个实施例中，利用包括包含计算机程序代码的计算机可读介质的计算机程序产品来实现软件模块，计算机程序代码可以由计算机处理器执行，用于执行所描述的任何或全部步骤、操作或过程。

本公开的实施例也可以涉及用于执行本文的操作的装置。该装置可以被特别构造成用于所需的目的，和/或它可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算设备。这种计算机程序可以存储在非暂性的、有形的计算机可读存储介质中，或者适于存储电子指令的任何类型的介质中，该介质可以耦合到计算机系统总线。此外，说明书中提到的任何计算系统可以包括单个处理器，或者可以是采用多处理器设计以提高计算能力的体系结构。

本公开的实施例也可以涉及由本文所述的计算过程产生的产品。这样的产品可以包括由计算过程产生的信息，其中信息被存储在非暂时性的、有形的计算机可读介质上且可以包括计算机程序产品或本文所述的其他数据组合的任何实施例。

最后，在说明书中使用的语言主要为了可读性和指导目的而被选择，并且它可以不被选择来描绘或限制创造性主题。因此，意图是本公开的范围不由该详细描述限制，而是由在基于其的申请上发布的任何权利要求限制。因此，实施例的公开意图对本公开的范围是说明性的，而不是限制性的，在所附权利要求中阐述了本公开的范围。