CN105191344A - 用于定位误差麦克风以最小化或减少声换能器波径的阻碍的***及方法 - Google Patents

用于定位误差麦克风以最小化或减少声换能器波径的阻碍的***及方法 Download PDF

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CN105191344A CN201480019022.0A CN201480019022A CN105191344A CN 105191344 A CN105191344 A CN 105191344A CN 201480019022 A CN201480019022 A CN 201480019022A CN 105191344 A CN105191344 A CN 105191344A
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Abstract

本发明公开了一种装置，所述装置可包括声换能器、壳体、麦克风和声学导管。声换能器可包括膜片，所述膜片具有正面和背面，所述膜片被构成为响应于音频信号而机械振动，从而从膜片正面产生声音。壳体可被构成为以机械方式支撑声换能器，使得正面面向壳体的外部，背面面向壳体的内部。麦克风可设置于壳体的内部，且可被构成为感测经组合的由声换能器产生的声音和最接近声换能器的周围声音。声学导管可耦合至麦克风且从麦克风延伸并与声换能器相邻而过，使得麦克风感测最接近膜片正面的声音。

Description

用于定位误差麦克风以最小化或减少声换能器波径的阻碍的***及方法
相关申请交叉引用
本发明主张于2013年6月28日提交的美国专利申请序列号13/931,133的优先权，继而美国专利申请序列号13/931,133主张于2013年3月28日提交的美国临时专利申请序列号61/806,200的优先权，各案全部内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及与声换能器有关的自适应消噪，更特定地，涉及定位与声换能器相关联的误差麦克风以最小化或减少声换能器波径的阻碍。
背景技术
无线电话(诸如移动电话/蜂窝式电话、无绳电话)及其他消费音频设备(诸如MP3播放器)被广泛应用。通过使用麦克风来测量周围声事件，然后使用信号处理将抗噪信号注入所述设备的输出中以抵消周围声事件来提供消噪，此类设备的性能就清晰度而论可得到改良。消噪方法通常利用误差麦克风，用于感测在收听者的耳鼓附近的组合式声压(例如，期望声音和非期望周围噪声的组合)，以去除组合式声压中的非期望分量(例如，非期望周围噪声)。
然而，对于具有扬声器或声换能器的便携式或小型音频设备，诸如无线电话和耳机，定位误差麦克风于所述设备内的适当位置处可具有挑战性。例如，由于此类设备的空间限制，在此类设备中固有的受限空间在定位误差麦克风中可能带来挑战。又如，空间如此有限以至于试图安装误差麦克风于扬声器或声换能器的声路径的出口附近或出口处可能很难和/或可能阻碍扬声器或声换能器的波径。
发明内容
根据本发明的教导，与定位与声换能器相关联的误差麦克风相关联的缺点和问题可减少或消除。
根据本发明的实施例，一种装置可包括声换能器、壳体、麦克风和声学导管。声换能器可包括膜片，所述膜片具有正面和背面，所述膜片被构成为响应于输入至声换能器的音频信号而机械振动，从而从膜片正面产生声音。壳体可被构成为以机械方式支撑声换能器，使得正面面向壳体的外部，背面面向壳体的内部。麦克风可设置于壳体的内部，且可被构成为感测经组合的由声换能器产生的声音和最接近声换能器的周围声音。声学导管可耦合至麦克风且从麦克风延伸并与声换能器相邻而过，使得麦克风感测最接近膜片正面的声音。
根据本发明的这些和其他实施例，一种装置可包括声换能器、第一声学导管、麦克风和第二声学导管。声换能器可被构成为响应于输入至声换能器的音频信号而产生声音。第一声学导管可耦合至声换能器且从声换能器延伸，且可被构成为将声音自声换能器以声学方式传导至与声换能器相对的所述声学导管的一端。麦克风可被构成为感测经组合的由声换能器产生的声音和最接近与声换能器相对的第一声学导管的一端的周围声音。第二声学导管可耦合至麦克风且从麦克风延伸，并延伸至最接近与声换能器相对的第一声学导管的一端的位置，使得麦克风感测最接近第一声学导管的一端的声音。
从本文中所包括的图式、说明书和权利要求，本发明的技术优势对于本领域普通技术人员而言显而易见。所述实施例的目的和优点将至少通过在权利要求中特别指出的元件、功能及组合来实现和完成。
应当理解，前述大致说明和以下详细说明都为举例说明，且不限制本发明中所提出的权利要求。
附图说明
通过结合附图参考以下说明，可更完整地理解本发明实施例及其优点，其中相同附图标记表示相同功能，以及其中：
图1A示出了根据本发明的实施例的示范性无线移动电话；
图1B示出了根据本发明的实施例的示范性无线移动电话，耳机总成耦合至所述无线移动电话；
图2为在图1所示根据本发明的实施例的无线电话内的选定电路的方块图；
图3为方块图，示出了在图3中根据本发明的实施例的编码解码器(CODEC)集成电路的示范性自适应消噪(ANC)电路内的选定信号处理电路及功能方块；
图4A和图4B各示出了根据本发明的实施例的示范性声换能器结构的横截面正视图；
图5A示出了根据本发明的实施例具有动态声换能器的示范性内耳道式耳机的横截面正视图；
图5B示出了图5A所示根据本发明的实施例的内耳道式耳机的横截面俯视图；
图6A示出了根据本发明的实施例具有动态声换能器的另一个示范性内耳道式耳机的横截面正视图；
图6B示出了图6A所示根据本发明的实施例具有动态声换能器的示范性内耳道式耳机的横截面俯视图；
图7示出了根据本发明的实施例具有平衡电枢式声换能器的示范性内耳道式耳机的横截面正视图；
图8示出了根据本发明的实施例具有动态声换能器的示范性内耳甲式耳机的横截面正视图；以及
图9A和图9B各示出了根据本发明的实施例的麦克风音筒末端的横截面正视图。
具体实施方式
本发明包括可在个人音频设备中实现的消噪技术及电路，诸如无线电话。个人音频设备包括ANC电路，所述ANC电路可测量周围声环境并生成信号，所述信号被注入喇叭(或其他换能器)输出中以抵消周围声事件。参考麦克风可被设置为测量周围声环境，且误差麦克风可被包括用于控制抗噪信号的调整以抵消周围音频声音以及用于校正自所述处理电路的输出通过所述换能器的电声路径。
现在参考图1A，如根据本发明的实施例所示的无线电话10被示出为接近人耳5。无线电话10为可利用根据本发明的实施例的技术的设备实例，但应当理解，在所示无线电话10中或在随后图示中所示的电路中呈现的元件或构成并非全部需要，以便实施在权利要求中陈述的本发明。无线电话10可包括换能器，诸如喇叭SPKR，所述喇叭SPKR再现由无线电话10接收的远距离语音，连同其他本地音频事件，诸如铃声、所存储的音频节目材料、近端语音注入(即，无线电话10的用户的语音)，以提供平衡会话感知，以及需要通过无线电话10再现的其他音频(诸如网页源或由无线电话10接收的其他网络通信)及音频指示(诸如电池电量低指示及其他***事件通知)。近距离语音麦克风NS可被设置为捕捉近端语音，所述近端语音自无线电话10发送至其他(多个)会话参与者。
无线电话10可包括ANC电路和特征，所述ANC电路和特征将抗噪信号注入喇叭SPKR中，以改良远距离语音及由喇叭SPKR再现的其他音频的清晰度。参考麦克风R可被设置用于测量周围声环境，且可被定位成远离用户嘴巴的典型位置，使得近端语音可在由参考麦克风R再现的信号中被最小化。另一个麦克风，误差麦克风E，可被设置为当无线电话10极接近耳朵5时，通过测量周围音频连同由接近耳朵5的喇叭SPKR再现的音频，进一步改良ANC操作。在无线电话10内的电路14可包括：音频CODEC集成电路(IC)20，所述音频CODEC集成电路20从参考麦克风R、近距离语音麦克风NS和误差麦克风E接收信号；及与其他集成电路的接合，诸如具有无线电话收发器的射频(RF)集成电路12。在本发明的一些实施例中，本文中所公开的电路和技术可并入单个集成电路中，所述单个集成电路包括控制电路及用于实现整个个人音频设备的其他功能，诸如MP3播放器单芯片集成电路。在这些和其他实施例中，本文中所公开的电路和技术可部分地或完全地以具体表现为计算机可读介质且由控制器或其他处理设备可执行的软件和/或固件实现。
通常，本发明的ANC技术测量撞击在参考麦克风R上的周围声事件(相对于喇叭SPKR的输出和/或近端语音)，且通过还测量撞击在误差麦克风E上的相同周围声事件，无线电话10的ANC处理电路调整从参考麦克风R的输出生成的抗噪信号以具有使在误差麦克风E处周围声事件的振幅最小化的特性。因为声路径P(z)自参考麦克风R延伸至误差麦克风E，所以ANC电路在消除电声路径S(z)的影响的同时有效地估计声路径P(z)，所述电声路径S(z)表示CODEC集成电路20的音频输出电路的响应及喇叭SPKR的声/电传递函数，包括在特定声环境下在喇叭SPKR与误差麦克风E之间的耦合。当无线电话10未紧贴着耳朵5时，在喇叭SPKR与误差麦克风E之间的耦合可能受到耳朵5的接近及结构以及可接近无线电话10的其他物理对象和人头结构影响。虽然所示无线电话10包括具有第三近距离语音麦克风NS的双麦克风ANC***，但是本发明的一些方面可在未包括单独误差和参考麦克风的***中或在使用近距离语音麦克风NS来执行参考麦克风R的功能的无线电话中实施。此外，在仅为音频回放而设计的个人音频设备中，通常不会包括近距离语音麦克风NS，且除了将为输入而设的选项限制于麦克风覆盖范围检测方案，在不更改本发明范围的情况下，在下文更详细说明的电路中的近距离语音信号路径可以省略。此外，虽然图1中仅示出一个参考麦克风R，但是在不更改本发明范围的情况下，本文中所公开的电路和技术可适合包括多个参考麦克风的个人音频设备。
现在参考图1B，无线电话10被示出为具有耳机总成13，所述耳机总成13经由音频孔15耦合至无线电话10。音频孔15可通信地耦合至RF集成电路12和/或CODEC集成电路20，从而允许在耳机总成13的组件与RF集成电路12和/或CODEC集成电路20中的一个或一个以上之间进行通信。如图1B所示，耳机总成13可包括线控盒16、左耳机18A和右耳机18B。如在本发明中使用，术语“耳机”大体上包括旨在以机械方式固定成最接近收听者的耳朵或耳道的任何扬声器及其关联结构，且包括但不限于耳机、耳塞及其他类似设备。作为更特定非限制性实例，“耳机”可能是指内耳道式耳机、内耳甲式耳机、外耳甲式耳机和外耳式耳机。
除了或代替无线电话10的近距离语音麦克风NS，线控盒16或耳机总成13的另一个部分可具有近距离语音麦克风NS以捕捉近端语音。此外，各耳机18A，18B可包括换能器，诸如喇叭SPKR，所述喇叭SPKR再现由无线电话10接收的远距离语音，连同其他本地音频事件，诸如铃声、所存储的音频节目材料、近端语音注入(即，无线电话10的用户的语音)，以提供平衡会话感知，以及需要通过无线电话10再现的其他音频(诸如网页源或由无线电话10接收的其他网络通信)及音频指示(诸如电池电量低指示及其他***事件通知)。各耳机18A，18B可包括：参考麦克风R，用于测量周围声环境；及误差麦克风E，当此类耳机18A，18B与收听者的耳朵接合时，用于测量周围音频连同由接近收听者耳朵的喇叭SPKR再现的音频。在一些实施例中，CODEC集成电路20可从各耳机的参考麦克风R、近距离语音麦克风NS和误差麦克风E接收信号，并如本文中所述对各耳机进行自适应消噪。在其他实施例中，CODEC集成电路或另一个电路可存在于耳机总成13中，以通信方式耦合至参考麦克风R、近距离语音麦克风NS和误差麦克风E，以及被构成为如本文中所述进行自适应消噪。
本发明中所引用的各种麦克风，包括参考麦克风、误差麦克风和近距离语音麦克风，可包括构成为将入射到此类麦克风处的声音转换为电信号的任何***、设备或装置，所述电信号可由控制器处理，且可包括但不限于静电型麦克风、电容式麦克风、驻极体麦克风、模拟微机电***(MEMS)麦克风、数字MEMS麦克风、压电式麦克风、压电陶瓷型麦克风或动态麦克风。
现在参考图2，在无线电话10内的选定电路如方块图所示，在其他实施例中，所述选定电路可全部地或部分地放置于其他位置中，诸如一个或一个以上耳机总成13。CODEC集成电路20可包括：模拟-数字转换器(ADC)21A，用于接收参考麦克风信号并生成参考麦克风信号的数字表示ref；ADC21B，用于接收误差麦克风信号并生成误差麦克风信号的数字表示err；及ADC21C，用于接收近距离语音麦克风信号并生成近距离语音麦克风信号的数字表示ns。CODEC集成电路20可从放大器A1生成输出，用于驱动喇叭SPKR，所述放大器A1可对数字-模拟转换器(DAC)23的输出进行放大，所述数字-模拟转换器(DAC)23接收组合器26的输出。组合器26可将来自内部音频源24的音频信号ia、由ANC电路30生成的抗噪信号(通过转换，所述抗噪信号具有与在参考麦克风信号ref中的噪声相同的极性且因此通过组合器26被减去)以及近距离语音麦克风信号ns的一部分进行组合，使得无线电话10的用户可听到他或她自己的与下行链路语音ds相关的发声，所述下行链路语音ds从射频(RF)集成电路22接收，且还可通过组合器26进行组合。近距离语音麦克风信号ns还可被提供给RF集成电路22并可作为上行链路语音经由天线ANT发送至服务提供商。
现在参考图3，根据本发明的实施例，示出了ANC电路30的细节。自适应滤波器32可接收参考麦克风信号ref，且在理想情况下，可调整其传递函数W(z)为P(z)/S(z)以生成抗噪信号，所述抗噪信号可被提供给输出组合器，所述输出组合器将所述抗噪信号与待由换能器(例如图2中的组合器26)再现的音频进行组合。自适应滤波器32的系数可由W系数控制方块31控制，所述W系数控制方块31使用信号的相关性来确定自适应滤波器32的响应，所述响应就最小均方意义来说通常使存在于误差麦克风信号err中的参考麦克风信号ref的那些分量之间的误差最小化。通过W系数控制方块31比较的信号可以是由滤波器34B提供的路径S(z)的响应估计副本塑形的参考麦克风信号ref，以及另一个信号，所述另一个信号包括误差麦克风信号err。通过利用路径S(z)的响应估计副本，响应SECOPY(z)来变换参考麦克风信号ref，并使所得信号与误差麦克风信号err之间的差异最小化，自适应滤波器32可调适到P(z)/S(z)的期望响应。除了误差麦克风信号err，通过W系数控制方块31与滤波器34B的输出比较的信号可包括已经通过滤波器响应SE(z)处理的下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的反相总值，响应SECOPY(z)为所述响应SE(z)的副本。通过注入下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的反相总值，可防止自适应滤波器32调适到存在于误差麦克风信号err中的相对大量的下行链路音频和/或内部音频信号，且通过利用路径S(z)的响应估计来变换下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的反相副本，在比较之前从误差麦克风信号err中去除的下行链路音频和/或内部音频应当与在误差麦克风信号err处再现的下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的预期形式相匹配，因为S(z)的电声路径为下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia到达误差麦克风E所选取的路径。滤波器34B本身可以不是自适应滤波器，但可具有可调节的响应，所述可调节的响应被调谐为与自适应滤波器34A的响应相匹配，使得滤波器34B的响应跟踪自适应滤波器34A的调适。
为了实现以上所述，自适应滤波器34A可具有由SE系数控制方块33控制的系数，在去除上述经滤波的下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia之后，所述SE系数控制方块33可比较下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia与误差麦克风信号err，所述下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia已经通过自适应滤波器34A进行滤波以表示传送给误差麦克风E的预期下行链路音频，且所述下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia通过组合器36从自适应滤波器34A的输出中去除。SE系数控制方块33使实际下行链路语音信号ds和/或内部音频信号ia与存在于误差麦克风信号err中的下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的分量相互关联。自适应滤波器34A可由此从下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia被调适生成信号，当从误差麦克风信号err中被减去时，所述信号包括未归因于下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的误差麦克风信号err的含量。
图4A示出了根据本发明的实施例的示范性声换能器结构100A的横截面正视图。声换能器结构100A可用在智能手机、蜂窝电话(例如无线电话10)、手持式通信设备或包括扬声器的任何其他设备中。对于合并自适应消噪和/或反馈式信号处理解决方案来改良扬声器的声音品质的设备，声换能器结构100A可能特别有用。声换能器结构100A可包括耦合在一起且如图4A所示构成的磁铁102、轭板/上托板103、音圈104、膜片/锥体106A、中心包围区108、周边包围区110和篮板/支承板112，且可如扬声器一样操作。膜片/锥体106A可具有正面和背面，且可被构成为响应于输入至音圈104的音频信号而机械振动，从而从膜片/锥体106A的正面产生声音。声换能器结构100A可以都有通风孔118，如图4A所示。同时，声换能器结构100A的前述组件可设置于壳体中，所述壳体被构成为以机械方式支撑声换能器，所述声换能器通过各种组件形成，使得声换能器的正面(由声换能器产生的声音源自于正面)面向壳体的外部(图4A中的向上方向)以及背面面向壳体的内部(图4A中的向下方向)。
误差麦克风120可安装于声换能器结构100A的壳体内部附近，最接近壳体内部或安装至壳体内部(例如，声换能器结构100A的背面)，且可被构成为感测由膜片/锥体106A产生的声音和最接近膜片/锥体106A的周围声音的组合式声压。垫圈116可位于误差麦克风120与声换能器结构100A的背面之间。麦克风音筒114A可耦合至误差麦克风120。麦克风音筒114A可包括耦合至麦克风且从麦克风延伸并与声换能器相邻而过使得最接近膜片/锥体106A的正面存在的声压被传递给误差麦克风120的任何声学导管。在一些实施例中，麦克风音筒114A可穿过声换能器，使得最接近膜片/锥体106A的正面存在的声压被传递给误差麦克风120。麦克风音筒114A可具有任何合适的形状和/或横截面，包括开放型圆筒管(例如，圆形圆筒管、三角形圆筒管、矩形圆筒管等)。在一些实施例中，麦克风音筒114A可被放置和安装成经轴地通过声换能器结构100A的中心，使得误差麦克风120大体上位于喇叭/声换能器后面。由麦克风音筒114A提供的麦克风孔可穿过声换能器结构100A的中心，使得误差麦克风120感测最接近膜片/锥体106A的正面的声压。对于声换能器结构100A通常可使用的应用类型，在声换能器结构100A的正面附近的麦克风音筒114A的一端可能与膜片/锥体106A大致或几乎齐平。
麦克风音筒114A的大小或面积可比误差麦克风120的大小或面积小得多。例如，在一些实施例中，麦克风音筒114A的大小或面积可比误差麦克风120的大小或面积小大约五(5)倍至十(10)倍。作为特定实例，麦克风音筒114A的横截面积的典型大小可大约为一(1)平方毫米，而误差麦克风120的面积可大约为十(10)平方毫米。因此，麦克风音筒114A不可能显著阻碍声换能器结构100A的功能或声波路径。对于期望声输出的反馈在扬声器前面的扬声器类型，这种类型的布置可能特别有用。
图4B示出了根据本发明的实施例的示范性声换能器结构100B的横截面正视图。在一些实施例中，声换能器结构100B可用在耳机(例如，耳机18A，18B)及包括声换能器的其他此类设备中。声换能器结构100B与声换能器结构100A相似，因此本文中声换能器结构100B的讨论将主要集中在声换能器结构100B与声换能器结构100A之间的差异。
声换能器结构100B可包括麦克风音筒114B，所述麦克风音筒114B也贯穿声换能器结构100B的中心。麦克风音筒114B可包括耦合至麦克风且从麦克风延伸并与声换能器相邻而过使得最接近膜片/锥体106B的正面存在的声压被传递给误差麦克风120的任何声学导管。在一些实施例中，麦克风音筒114B可穿过声换能器，使得最接近膜片/锥体106B的正面存在的声压被传递给误差麦克风120。麦克风音筒114B可具有任何合适的形状和/或横截面，包括开放型圆筒管(例如，圆形圆筒管、三角形圆筒管、矩形圆筒管等)。在由图4B代表的实施例中，膜片/锥体106B可能不包括中心包围区108，而是可包括在麦克风音筒114B与膜片/锥体106B之间的空隙109。麦克风音筒114B的一部分可延伸到膜片/锥体106B之外(更前面)，使得空隙109在麦克风音筒114B与膜片/锥体106B之间保持基本恒定的空隙值。与膜片/锥体106A相似，膜片/锥体106B可具有正面和背面，且可被构成为响应于输入至音圈104的音频信号而机械振动，从而从膜片/锥体106A的正面产生声音。此外，与麦克风音筒114A相似，麦克风音筒114B的大小或面积也可比误差麦克风120的大小或面积小得多。误差麦克风120也可通常位于声换能器后面，使得麦克风音筒114B和误差麦克风120基本上不可能阻碍声换能器结构100B的功能或声波路径。
此外，虽然图4A和图4B中未明确示出，但是包括由图4A和图4B代表的声换能器结构的实施例的个人音频设备还可包括参考麦克风。此类参考麦克风可放置于声换能器结构100A或100B的壳体上和/或声换能器结构100A或100B的壳体内，或放置于具有声换能器结构100A或100B中任一者的个人音频设备中。
图5A和图5B分别示出了根据本发明的实施例具有动态声换能器202的示范性内耳道式耳机200的横截面正视图和横截面俯视图。对于包括合并自适应消噪和/或反馈式信号处理解决方案来改良耳塞式耳机的声音品质的设备或与所述设备一起使用的耳机总成，耳机200可能特别有用。耳机200可包括壳体，所述壳体包括耦合在一起且以与图5A和图5B所示方式相似的方式构成的动态声换能器202、喇叭管204、丝网206和嵌入件210。参考麦克风212也可朝着耳机200的背面方向安装，如图5A大致所示。误差麦克风120可被安装和定位至耳机200的侧面。麦克风音筒114C可耦合至误差麦克风120，如图5A所示。麦克风音筒114C可自在耳机200的侧面处的误差麦克风120延伸至丝网206的侧面，且误差麦克风管入口208可邻接丝网206的侧面。可选择地，如图6A和图6B所示，误差麦克风管入口208反而可邻接丝网206的中心。
麦克风音筒114C可包括耦合至麦克风且从麦克风延伸并穿过丝网206或以其他方式与丝网206相邻而过使得最接近丝网206的正面存在的声压被传递给误差麦克风120的任何声学导管。麦克风音筒114C可具有任何合适的形状和/或横截面，包括开放型圆筒管(例如，圆形圆筒管、三角形圆筒管、矩形圆筒管等)。与麦克风音筒114A相似，麦克风音筒114C的大小或面积可比误差麦克风120的大小或面积小得多。由于麦克风音筒114C和误差麦克风120的大小和/或布局，麦克风音筒114C和误差麦克风120基本上不可能阻碍动态声换能器202的功能或声波路径。
图7示出了根据本发明的实施例具有平衡电枢式声换能器402的示范性内耳道式耳机400的横截面正视图。对于包括合并自适应消噪和/或反馈式信号处理解决方案来改良耳塞式耳机的声音品质的设备或与所述设备一起使用的耳机总成，耳机400可能特别有用。耳机400可包括壳体，所述壳体包括耦合在一起且以与图7所示方式相似的方式构成的平衡电枢式声换能器402、喇叭管404和丝网406。
参考麦克风212可朝着耳机400的背面方向安装，如图7所示。误差麦克风120可被安装和定位至耳机400的侧面。麦克风音筒114C可耦合至误差麦克风120，如图7所示。麦克风音筒114C可自在耳机400的侧面处的误差麦克风120延伸至丝网406的中心。误差麦克风管入口408邻接丝网406的中心。
麦克风音筒114C可包括耦合至误差麦克风120且从误差麦克风120延伸并穿过丝网406或以其他方式与丝网406相邻而过使得最接近丝网406的正面存在的声压被传递给误差麦克风120的任何声学导管。麦克风音筒114C可具有任何合适的形状和/或横截面，包括开放型圆筒管(例如，圆形圆筒管、三角形圆筒管、矩形圆筒管等)。与麦克风音筒114A相似，麦克风音筒114C的大小或面积可比误差麦克风120的大小或面积小得多。由于麦克风音筒114C和误差麦克风120的大小和/或布局，麦克风音筒114C和误差麦克风120基本上不可能阻碍平衡电枢式声换能器402的功能或声波路径。
图8示出了根据本发明的实施例具有动态声换能器202的示范性内耳甲式耳机500的横截面正视图。对于包括合并自适应消噪和/或反馈式信号处理解决方案来改良耳机总成的声音品质的设备或与所述设备一起使用的内耳甲式耳机总成，耳机500可能特别有用。耳机500可包括壳体，所述壳体包括耦合在一起且以图8所示的方式构成的动态声换能器202、喇叭管504和丝网506。
参考麦克风212也可朝着耳机500的背面方向安装，如图8所示。误差麦克风120也可被安装和定位至声换能器结构500的侧面，如图8所示。麦克风音筒114C可耦合至误差麦克风120，如图8所示。麦克风音筒114C可自在耳机500的侧面处的误差麦克风120延伸至丝网506的中心区。误差麦克风管入口508可邻接丝网506的中心区。
麦克风音筒114C可包括耦合至误差麦克风且从误差麦克风延伸并穿过丝网506或以其他方式与丝网506相邻而过使得最接近丝网506的正面存在的声压被传递给误差麦克风120的任何声学导管。麦克风音筒114C可具有任何合适的形状和/或横截面，包括开放型圆筒管(例如，圆形圆筒管、三角形圆筒管、矩形圆筒管等)。与麦克风音筒114A相似，麦克风音筒114C的大小或面积也比误差麦克风120的大小或面积小得多。由于麦克风音筒114C和误差麦克风120的大小和/或布局，麦克风音筒114C和误差麦克风120基本上不可能阻碍声换能器202的功能或声波路径。
因此，在由耳机200，400和500代表的实施例中，耳机可包括声换能器(例如，202，402)，所述声换能器被构成为响应于输入至声换能器(例如，声换能器的音圈)的音频信号而产生声音。第一声学导管(例如，喇叭管204，喇叭管404，喇叭管504)可耦合至声换能器且从声换能器延伸，用于将声音自声换能器以声学方式传导至与声换能器相对的所述声学导管的一端。麦克风(例如，误差麦克风120)可感测由声换能器产生的声音和最接近与声换能器相对的第一声学导管的一端的周围声音的组合式声压。第二声学导管(例如，麦克风音筒114C)可耦合至麦克风且从麦克风延伸，并延伸至最接近与声换能器相对的第一声学导管的一端的位置，使得麦克风感测最接近第一声学导管的一端的声压。如图5A至图8所示，第二声学导管的至少一部分可包括在第一声学导管的至少一部分内。此外，如图5A至图8所示，第二声学导管的至少一部分可与第一声学导管的至少一部分共用边界。
虽然图5A至图8中示出了特定类型的耳机，但是其中***和方法可适用于任何合适类型的耳机，包括但不限于内耳甲式耳机、外耳甲式耳机和外耳式耳机。
图9A和图9B各示出了根据本发明的实施例的麦克风音筒114的末端的横截面正视图。在图4A至图8所示的各种实施例中，麦克风音筒114A，114B和114C被示出为在它们各自的末端(例如，最接近其关联换能器的声输出的此类麦克风音筒114A的一端和/或最接近声输出喇叭管204、喇叭管404和/或喇叭管504的此类麦克风音筒114B和114C的一端)处具有开口，其中此类开口面对与关联换能器的正面基本相同的方向或与关联喇叭管的开口基本相同的方向。就此类形状和/或取向而言，在某些情况下，入射到收听者的耳朵和/或耳道(例如，鼓膜)部分上的声音可从收听者的耳朵和/或耳道反射回到麦克风音筒114A，114B或114C。到达误差麦克风120的任何此类反射的声音可影响基于由误差麦克风120生成的信号的自适应消噪(例如，由ANC电路20执行)，可能导致通过自适应消噪***的建模不准确。因此，在本发明的一些实施例中，麦克风音筒114(其可用于代替图4A至图8所示的麦克风音筒114A，114B和114C)可在其末端处成某种形状以减少或消除自收听者的耳朵或耳道至误差麦克风120的声音反射。例如，如图9A所示，麦克风音筒114可在其末端处成弧形或成肘形，以避免自收听者的耳朵或耳道至误差麦克风120的直接反射。又如，如图9B所示，麦克风音筒114可在其末端处“成冠状”，多个孔形成于末端附近的麦克风音筒114的侧面上，使得所述多个孔垂直面向麦克风音筒114的长度。
如本文中所使用，“最接近”声换能器和/或喇叭管204，404和/或504的声输出的麦克风音筒114，114A，114B和/或114C的一端或末端的布局是指一端或末端与相关声输出相邻，与相关声输出的侧面相邻，在相关声输出附近，最接近相关声输出和/或与相关声输出隔开，使得自一端或末端通过麦克风音筒传导至关联误差麦克风的声音对于误差麦克风而言足够大以至于感测在声输出处的声音并生成表示存在于声输出处的声音的电信号。
本领域普通技术人员应当明白，本发明包括对于本文中示范性实施例的所有更改、替换、变动、变形和修改。同样地，本领域普通技术人员应当明白，在适当的情况下，所附权利要求包括对于本文中示范性实施例的所有更改、替换、变动、变形和修改。此外，在所附权利要求中对于装置或***或装置或***的组件的引用包括所述装置、***或组件，所述装置、***或组件被调整为执行特定功能，被配置为执行特定功能，可执行特定功能，被构成为执行特定功能，能够执行特定功能，可操作为执行特定功能或操作为执行特定功能，无论它或所述特定功能是否有效、打开或解除锁定，只要所述装置、***或组件被调整为执行特定功能，被配置为执行特定功能，可执行特定功能，被构成为执行特定功能，能够执行特定功能，可操作为执行特定功能或操作为执行特定功能。
本文中陈述的所有实例和条件性语言旨在教学目的，以帮助读者理解本发明及发明者深化技术所提供的概念，且被解释为并不限于此类具体陈述的实例和条件。虽然已经详细说明本发明的实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明的实施例进行各种更改、替换和变形。

Claims (28)

1.一种装置，所述装置包括：
声换能器，所述声换能器包括膜片，所述膜片具有正面和背面，所述膜片被配置为响应于输入至所述声换能器的音频信号而机械振动，从而从所述膜片的正面产生声音；
壳体，配置为以机械方式支撑所述声换能器，使得所述正面面向所述壳体的外部，所述背面面向所述壳体的内部；
麦克风，设置于所述壳体的所述内部，用于感测经组合的由所述声换能器产生的声音和接近所述声换能器的周围声音；及
声学导管，耦合至所述麦克风且从所述麦克风延伸并与所述声换能器相邻而过，使得所述麦克风感测接近所述膜片的正面的声音。
2.根据权利要求1所述的装置，其中与所述麦克风相对的所述声学导管的一端与所述膜片的正面基本齐平。
3.根据权利要求1所述的装置，所述装置包括在所述膜片与所述声学导管之间的空隙。
4.根据权利要求3所述的装置，其中与所述麦克风相对的所述声学导管的一端基本上延伸到所述声换能器的正面之外。
5.根据权利要求1所述的装置，所述声学导管包括开放型圆筒管。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述声学导管从所述麦克风延伸并穿过所述声换能器。
7.根据权利要求1所述的装置，其中与所述麦克风相对的所述声学导管的末端成某种形状以减少或消除自收听者的耳朵或耳道至所述误差麦克风的声音反射。
8.一种方法，所述方法包括以下步骤：
提供声换能器，所述声换能器包括膜片，所述膜片具有正面和背面，所述膜片被配置为响应于输入至所述声换能器的音频信号而机械振动，从而从所述膜片的正面产生声音；
在壳体中以机械方式支撑所述声换能器，使得所述正面面向所述壳体的外部，所述背面面向所述壳体的内部；
设置麦克风于所述壳体的所述内部，用于感测经组合的由所述声换能器产生的声音和接近所述声换能器的周围声音；以及
耦合声学导管至所述麦克风，使得所述声学导管从所述麦克风延伸并穿过所述声换能器，使得所述麦克风感测接近所述膜片的正面的声音。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括使所述声学导管构成为使得与所述麦克风相对的所述声学导管的一端与所述膜片的正面基本齐平。
10.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括在所述膜片与所述声学导管之间形成空隙。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括使所述声学导管构成为使得与所述麦克风相对的所述声学导管的一端基本上延伸到所述声换能器的正面之外。
12.根据权利要求8所述的方法，所述声学导管包括开放型圆筒管。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述声学导管从所述麦克风延伸并穿过所述声换能器。
14.根据权利要求8所述的方法，其中与所述麦克风相对的所述声学导管的末端成某种形状以减少或消除自收听者的耳朵或耳道至所述误差麦克风的声音反射。
15.一种装置，所述装置包括：
声换能器，构成为响应于输入至所述声换能器的音频信号而产生声音；
第一声学导管，耦合至所述声换能器且从所述声换能器延伸，用于将声音自所述声换能器以声学方式传导至与所述声换能器相对的所述声学导管的一端；
麦克风，感测经组合的由所述声换能器产生的声音和最接近与所述声换能器相对的所述第一声学导管的一端的周围声音；及
第二声学导管，耦合至所述麦克风且从所述麦克风延伸，并延伸至接近与所述声换能器相对的所述第一声学导管的一端的位置，使得所述麦克风感测接近所述第一声学导管的一端的声音。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述第二声学导管的至少一部分包括在所述第一声学导管的至少一部分内。
17.根据权利要求15所述的装置，其中所述第二声学导管的至少一部分与所述第一声学导管的至少一部分共用边界。
18.根据权利要求15所述的装置，所述装置还包括壳体，所述壳体被构成为包围所述声换能器、所述麦克风、所述第一声学导管和所述第二声学导管。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述壳体包括耳机。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述耳机包括内耳道式耳机、内耳甲式耳机、外耳甲式耳机和外耳式耳机中一者。
21.根据权利要求15所述的装置，其中在所述位置处的所述第二声学导管的末端成某种形状以减少或消除自收听者的耳朵或耳道至所述误差麦克风的声音反射。
22.一种方法，所述方法包括以下步骤：
提供声换能器，所述声换能器被构成为响应于输入至所述声换能器的音频信号而产生声音；
耦合第一声学导管至所述声换能器，使得所述第一声学导管从所述声换能器延伸并将声音自所述声换能器以声学方式传导至与所述声换能器相对的所述第一声学导管的一端；
提供麦克风，用于感测经组合的由所述声换能器产生的声音和最接近与所述声换能器相对的所述第一声学导管的一端的周围声音；以及耦合第二声学导管至所述麦克风，使得所述第二声学导管从所述麦克风延伸并延伸至接近与所述声换能器相对的所述第一声学导管的一端的位置，使得所述麦克风感测接近所述第一声学导管的一端的声音。
23.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括使所述第二声学导管的至少一部分包括在所述第一声学导管的至少一部分内。
24.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括使所述第二声学导管取向为使得所述第二声学导管的至少一部分与所述第一声学导管的至少一部分共用边界。
25.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括利用壳体包围所述声换能器、所述麦克风、所述第一声学导管和所述第二声学导管。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述壳体包括耳机。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述耳机包括内耳道式耳机、内耳甲式耳机、外耳甲式耳机和外耳式耳机中一者。
28.根据权利要求22所述的方法，其中在所述位置处的所述第二声学导管的末端成某种形状以减少或消除自收听者的耳朵或耳道至所述误差麦克风的声音反射。
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