CN113383559A - 软骨换能器 - Google Patents

Abstract

一种装置包括可配戴设备的支撑结构和耦合到该支撑结构的换能器。换能器可以被配置成响应于音频输入信号而产生运动。该装置还可以具有耦合到换能器的运动传导元件。运动传导元件可以被配置成将所产生的运动施加到用户耳朵的顶部。运动传导元件可以保持与用户耳朵的顶部的接触，使得所产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。还公开了各种其他方法、***和计算机可读介质。

Description

软骨换能器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月8日提交的美国申请第16,270,753号的优先权。出于所有目的，美国申请第16/270,753号的内容通过引用以其整体被引入本文。

发明领域

本发明涉及音频***。更具体地，本发明涉及一种用于将音频信号传导到用户耳朵的装置。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供了一种装置，包括可配戴设备的支撑结构；耦合到支撑结构的至少一个换能器，该至少一个换能器被配置成响应于音频输入信号而产生运动(movement)；以及耦合到换能器的至少一个运动传导元件，该运动传导元件被配置成将产生的运动施加到用户耳朵的顶部，其中，运动传导元件保持与用户耳朵的顶部的接触，使得产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

可选地，该装置包括一副人工现实眼镜。

可选地，支撑结构包括至少一个镜腿臂(temple arm)。可选地，运动传导元件定位在人工现实眼镜的至少一个镜腿臂上。

可选地，该装置包括在用户的每只耳朵上的至少一个换能器和至少一个运动传导元件。

可选地，支撑结构、换能器和传导元件可以各自贡献与可配戴设备相关联的组合重量。可选地，可配戴设备的组合重量导致运动传导元件保持与用户耳朵的顶部的接触，可选地使得所产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

可选地，该装置包括耦合到运动传导元件的至少两个换能器。

可选地，运动传导元件包括近端和远端，近端和远端耦合到平衡构件(counterbalancing member)。可选地，由用户耳朵的顶部在运动传导构件的近端或远端上提供的压力导致平衡构件施加反力(counterforce)以平衡运动传导元件的相对的相应端，可选地使得所产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件在哪里与用户耳朵耦合。

可选地，所产生的运动在指定的频率范围内被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。可选地，指定的频率可以在大约20Hz-20000Hz的范围内。

可选地，至少一个换能器包括针对指定的频率而优化的定制的换能器(custom-built transducer)。

可选地，至少一个换能器包括定制的换能器，该定制的换能器针对指定的声学进行了优化，并且还与用户的耳朵阻抗匹配。

可选地，一种***包括可配戴设备的支撑结构；耦合到支撑结构的至少一个换能器，该至少一个换能器被配置成响应于音频输入信号而产生运动；以及耦合到换能器的至少一个运动传导元件，该运动传导元件被配置成将产生的运动施加到用户耳朵的顶部，其中，运动传导元件保持与用户耳朵的顶部的接触，使得产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

可选地，该***包括双弹簧机构，用于将至少一个换能器与支撑结构隔离。可选地，双弹簧机构通过弹簧致动提供至少指定量的额外调节。

可选地，运动传导元件部分地搁置在用户耳朵的顶部，并且运动传导元件的至少一部分被空气包围，向用户耳朵提供输入信号的至少一些空气传导。

可选地，该***包括第二运动传导元件。可选地，运动传导元件包括第一指定长度。可选地，第二运动传导元件包括可选地长于第一指定长度的第二指定长度。

可选地，该***包括骨传导换能器，该骨传导换能器被配置为响应于音频输入信号而产生附加运动，该附加运动针对骨传导进行优化。

可选地，一种人工现实设备包括眼镜框；耦合到眼镜框的至少一个换能器，该至少一个换能器被配置成响应于音频输入信号而产生运动；以及耦合到换能器的至少一个运动传导元件，该运动传导元件被配置成将产生的运动施加到用户耳朵的顶部，其中，运动传导元件保持与用户耳朵的顶部的接触，使得产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

可选地，眼镜框包括两个镜腿臂，并且其中，运动传导元件定位在至少一个镜腿臂上。

可选地，该人工现实设备包括用于高范围的频率的空气传导扬声器，并且还包括用于中范围和/或低范围的频率的至少一个换能器。

附图简述

附图示出了许多示例性实施例，并且是说明书的一部分。这些附图连同下面的描述一起展示并解释了本公开的各种原理。

图1示出了人工现实头戴式装置的实施例。

图2示出了增强现实头戴式装置和相应颈带的实施例。

图3示出了虚拟现实头戴式装置的实施例。

图4示出了用于通过用户耳朵的顶部传导音频的装置的实施例。

图5示出了用于通过用户耳朵的顶部传导音频的装置的替代实施例。

图6示出了用于通过用户耳朵的顶部传导音频的装置的替代实施例。

图7示出了用于通过用户耳朵的顶部传导音频的装置的替代实施例。

图8A和图8B示出了相对较长和较短的运动传导元件的实施例。

图9A-9C示出了用于通过用户耳朵的顶部传导音频的装置的实施例，其中运动传导元件被对准以适应不同的用户。

在所有附图中，相同的参考符号和描述指示相似但不一定相同的元件。虽然本文描述的示例性实施例容许各种修改和替代形式，但是特定的实施例在附图中作为示例被示出并且在本文将被详细描述。然而，本文描述的示例性实施例并不旨在受限于所公开的特定形式。更确切地，本公开涵盖了落在所附权利要求的范围内的所有修改、等同物和替代方案。

示例性实施例的详细描述

人工现实设备和***越来越受欢迎。这些人工现实***(例如增强现实(AR)、虚拟现实(VR)等)可以允许与虚拟世界中设置的虚拟对象进行交互，或者与正常物理世界中覆盖的虚拟对象进行交互。这些人工现实***通常还包括向用户提供诸如语音或音乐的音频声音的音频***。

在某些情况下，这些人工现实***中使用的音频***可以是软骨传导音频***。这种软骨传导音频***通常在用户耳朵的背部或底部提供振动，导致用户的耳朵与音频信号同步地运动。这种技术有效地将用户的耳朵用作振膜(diaphragm)来再现音频信号。

然而，这种软骨传导***往往又大又笨重。例如，这些***通常需要使用带子、伸缩零件或与用户耳朵的背部保持接触的铰接机构来针对用户的头部进行调整。事实上，因为这些***可能试图利用用户耳朵的背部进行软骨传导，所以它们可能需要添加弹簧力来帮助传导声音。向设备添加弹簧、铰链、伸缩部件或其他运动零件会添加重量和体积。此外，当被不同的用户配戴时，这些部件可能经受反复的调整，因此容易磨损或损坏。此外，用户在正确定位软骨传导***以有效且持续地再现音频信号时可能会遇到困难。传统的软骨传导设备可能在一个位置工作，但在不同的位置可能根本不工作。因此，具有不同头部尺寸或不同耳朵尺寸的用户可能需要将设备移动到多个不同的位置，然后才能找到实际工作的位置。

本公开总体上涉及一种用于通过用户耳朵的顶部传导音频信号的装置、设备或***。如下文将更详细解释的，本公开的实施例可以避免与其他传统的软骨传导***相关联的许多移动零件、装配元件和体积。实际上，在本文的至少一些实施例中，用户可以简单地将设备放在他们的耳朵顶部，并且可以听到音乐、话音或其他音频信息。用户可能不需要在使用该设备之前将该设备系在适当的位置、调整与该设备相关联的各种装配元件或以其他方式修改该设备。更确切地说，用户可以简单地配戴该设备，并且无论该设备在哪里与用户的耳朵耦合，该设备都可以提供一致的信号。

例如，本文描述的设备可以体现在一副眼镜中，例如人工现实眼镜(例如，图2的眼镜202)。这些眼镜可以包括外框、镜片、鼻架(nose bridge)和从用户的眼睛横跨到用户的耳朵的镜腿臂。镜腿臂可以在靠近耳朵的端部包括钩子，用于将眼镜保持在用户头部的适当位置。镜腿臂还可以包括换能器和运动传导元件。换能器可以接收音频输入信号，并将这些信号转换成物理运动。运动传导元件可以接收由换能器产生的运动，并将这些运动施加到用户耳朵的顶部。运动传导元件可以以这样的方式设计，使得无论用户头部的尺寸如何，运动传导元件都可以持续地将产生的运动传导到用户的耳朵。

因此，即使头部相对较小的用户戴上眼镜并且运动传导元件的一部分接触用户耳朵的顶部，或者如果头部相对较大的用户戴上眼镜并且运动传导元件的另一部分接触用户耳朵的顶部，该设备也可以被配置为向每个用户提供相同或相似的体验。可以实现各种技术和实施例来实现这个目标。下面将参照图1-9C更详细地描述这些实施例。下面最初提到的图1-3描述了其中可以采用本文描述的实施例的许多不同的人工现实设备。

可以在各种不同的形状因子和配置中实现人工现实***。一些人工现实***可以被设计成在没有近眼显示器(NED)的情况下工作，其示例是图1中的AR***100。在没有NED的情况下工作的AR***可以采用多种形式，例如头带、帽子、发带、腰带、手表、腕带、踝带、戒指、颈带、项链、胸带、眼镜框(eyewear frame)、和/或任何其他合适类型或形式的装置。其他人工现实***可以被设计成与NED一起工作，该NED可以提供对真实世界的可视性(例如，图2中的AR***200)或者使用户视觉上沉浸在人工现实中(例如，图3中的VR***300)。虽然一些人工现实设备可以是自主式***，但是其他人工现实设备可以与外部设备通信和/或协作以向用户提供人工现实体验。这种外部设备的示例包括手持控制器、移动设备、台式计算机、由用户配戴的设备、由一个或更多个其他用户配戴的设备、和/或任何其他合适的外部***。

转到图1，AR***100通常表示可配戴设备，其被设计成所需尺寸以适配在用户的身体部位(例如，头部)周围。如图1所示，***100可以包括框架102和相机组件104，相机组件104耦合到框架102并被配置为通过观察本地环境来收集关于本地环境的信息。AR***100还可以包括一个或更多个音频设备，例如输出音频换能器108(A)和108(B)以及输入音频换能器110。输出音频换能器108(A)和108(B)可以向用户提供音频反馈和/或内容，并且输入音频换能器110可以捕获在用户的环境中的音频。

也可以在包括一个或更多个NED的AR***中实现在本公开中讨论的实施例。例如，如图2所示，AR***200可以包括具有框架210的眼镜设备202，框架210被配置为将左显示设备215(A)和右显示设备215(B)保持在用户的眼睛的前方。显示设备215(A)和215(B)可以一起或独立地起作用来向用户呈现图像或一系列图像。

在一些实施例中，AR***200可以包括一个或更多个传感器，例如传感器240。传感器240可以响应于AR***200的运动而生成测量信号，并且可以实质上位于框架210的任何部分上。传感器240可以包括位置传感器、惯性测量单元(IMU)、深度相机组件、或其任何组合。传感器240的示例可以包括但不限于加速度计、陀螺仪、磁力计、检测运动的其他合适类型的传感器、用于IMU的误差校正的传感器或其某种组合。AR***200还可以包括具有多个声传感器220(A)-220(J)(被统称为声传感器220)的麦克风阵列。

AR***200还可以包括或连接到外部设备(例如，配对设备)，例如颈带205。如所示，颈带205可以经由一个或更多个连接器230耦合到眼镜设备202。连接器230可以是有线或无线连接器，并且可以包括电气和/或非电气(例如，结构)部件。在一些情况下，眼镜设备202和颈带205可以独立地操作，而在它们之间没有任何有线或无线连接。虽然图2示出了在眼镜设备202和颈带205上的示例位置中的眼镜设备202和颈带205的部件，但是这些部件可以位于眼镜设备202和/或颈带205的其他地方和/或在眼镜设备202和/或颈带205上不同地分布。在一些实施例中，眼镜设备202和颈带205的部件可以位于与眼镜设备202、颈带205或其某种组合配对的一个或更多个附加***设备上。此外，颈带205通常表示任何类型或形式的配对设备。因此，颈带205的下面的讨论也可以应用于各种其他配对设备，例如智能手表、智能电话、腕带、手套、其他可配戴设备、手持控制器、平板计算机、膝上型计算机等。

将诸如颈带205的外部设备与AR眼镜设备配对可以使眼镜设备能够实现一副眼镜的形状因子，同时仍然能够提供足够的电池和计算能力来用于扩展的能力。AR***200的电池电力、计算资源和/或附加特征中的一些或全部可以由配对设备提供或者在配对设备和眼镜设备之间共享，因而总体上减小眼镜设备的重量、热分布和形状因子，同时仍然保持期望的功能。颈带205还可以包括控制器225和电源235。此外，颈带可以包括被配置为向用户提供触觉反馈的一个或更多个换能器。触觉反馈可以包括向用户传达信息的脉冲、振动、嗡嗡声(buzzing)或其他感觉。

如所提到的，一些人工现实***可以实质上用虚拟体验代替用户对真实世界的一个或更多个感官知觉，而不是将人工现实与实际现实混合。这种类型的***的一个示例是头戴式(head-worn)显示***(例如图3中的VR***300)，其主要地或完全地覆盖用户的视野。VR***300可以包括前刚性主体302和被成形为适配在用户的头部周围的带304。VR***300还可以包括输出音频换能器306(A)和306(B)。此外，虽然在图3中未示出，但是前刚性主体302可以包括一个或更多个电子元件，其包括一个或更多个电子显示器、一个或更多个惯性测量单元(IMU)、一个或更多个跟踪发射器或检测器、和/或用于创建人工现实体验的任何其他合适的设备或***。

虽然在图1-图3中未示出，但是人工现实***可以包括触觉(tactile)(即，触觉(haptic))反馈***，其可以被结合到头饰、手套、紧身衣裤、手持控制器、环境设备(例如，椅子、地板垫等)、和/或任何其他类型的设备或***中。触觉反馈***可以提供各种类型的皮肤反馈，包括振动、力、牵引力、纹理和/或温度。触觉反馈***还可以提供各种类型的动觉反馈，例如运动和顺应性(compliance)。可以使用电机、压电致动器、射流***和/或各种其他类型的反馈机构来实现触觉反馈。可以独立于其他人工现实设备、在其他人工现实设备内、和/或与其他人工现实设备结合来实现触觉反馈***。

通过提供触觉感觉、可听内容和/或视觉内容，人工现实***可以创建整个虚拟体验或者增强用户在各种背景和环境中的真实世界体验。例如，人工现实***可以帮助或扩展用户在特定环境内的感知、记忆或认知。一些***可以增强用户与在真实世界中的其他人的交互，或者可以实现用户与虚拟世界中的其他人的更沉浸式的交互。人工现实***还可以用于教育目的(例如，用于在学校、医院、政府组织、军事组织、商业企业等中的教学或培训)、娱乐目的(例如，用于玩视频游戏、听音乐、观看视频内容等)和/或用于可及性目的(例如，作为助听器、助视器等)。本文公开的实施例可以在这些背景和环境中的一个或更多个中和/或在其他背景和环境中实现或增强用户的人工现实体验。

图4示出了示例装置400，其可以被并入或结合以上分别参考图1、图2或图3描述的设备100、200或300中的任何一个(包括增强现实头戴装置、虚拟现实头戴装置或其他人工现实设备)来实现。装置400可以包括支撑结构401。该支撑结构401可以是诸如一副人工现实眼镜的可配戴设备的一部分。在其他情况下，支撑结构401可以是不同类型的可配戴设备的一部分。在设备是一副人工现实眼镜的情况下，支撑结构401可以包括在用户的耳朵404上延伸的镜腿臂。支撑结构401还可以包括镜片框、鼻架和将镜腿臂连接到镜片框的连接硬件。也可以包括其他支撑结构元件。

支撑结构401可以由许多不同的材料或材料的组合(包括塑料、金属(例如铝、钛等)、陶瓷、碳纤维或其他材料)构成。支撑结构401可以被设计成容纳一个或更多个换能器(例如，402)。图4的换能器402可以被配置成从电子音频源接收音频信号(例如，模拟或数字音频信号)，并将这些信号转换成物理运动或振动。通过产生这些物理运动，换能器402可以再现音频输入信号。换能器402可以以各种不同的方式耦合到支撑结构401。例如，换能器402可以使用粘合剂或其他结合元件(bonding element)、使用诸如铆钉或螺钉的紧固件耦合到支撑结构，或者可以模制到支撑结构401的框架中。

由换能器402产生的这些运动可以通过耦合到换能器402的运动传导元件403传递到用户的耳朵404。运动传导元件403可以被配置成将所产生的运动施加或传导到用户的耳朵404，并且具体地说，施加或传导到用户耳朵的顶部，在该顶部，镜腿臂401接触用户的耳朵。运动传导元件403可以被设计成保持与用户的耳朵404的顶部的接触，使得所产生的运动被持续地传导到用户的耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

例如，如图5所示，可以提供包括放置在耳朵上的运动传导元件的装置500。例如，装置500可以包括从用户眼睛附近延伸到用户耳朵后面的镜腿臂501。在该示例中，装置500可以是一副人工现实眼镜。人工现实眼镜可以包括外框505、镜片(未示出)和包括鼻架506的其他结构零件。人工现实眼镜可以包括换能器502和运动传导元件503(其可以与图4的运动传导元件403相同或不同)。运动传导元件503可被设计成搁置在用户的耳朵504的顶部，并通过用户的耳朵传输物理运动或振动。用户的耳软骨可以根据换能器502产生的运动而振动。以这种方式，人工现实眼镜可以通过用户的耳软骨传导音频来向用户传输音频。

运动传导元件503可以设计成足够长以适应许多不同的头部尺寸。所有不同头部尺寸和头部形状的男性、女性和儿童可以使用同一副人工现实眼镜，而对镜腿臂501的长度几乎不进行改变或根本不进行改变。因此，在没有伸缩框架或者没有将镜腿臂压入用户耳朵的背部的铰接连接器的情况下，本文描述的实施例可以适应许多不同类型的用户。例如，在一些实施例中，运动传导元件503可以被设计成具有大约20-36mm的长度。大多数用户的镜腿臂长度(即从用户眼睛到用户耳朵的顶部的长度)为约81mm至约107mm。此外，一些用户倾向于在他们的鼻子上将眼镜戴得更高或更低，这可能会增加5-10mm的眼睛间隙差异(eyerelief variance)。

这样，设计成具有20-40mm的长度的运动传导元件503仍然可以与用户耳朵的顶部接触，并通过用户耳朵传导音频，而不管用户的镜腿臂长度是81mm还是107mm，也不管用户在它们的鼻子上将眼镜定位在什么位置。其他实施例可以实现两种不同尺寸的眼镜，其中一种尺寸具有较短的镜腿臂长度，可以用20-30mm的运动传导元件适应较小头部，而另一种尺寸具有较长的镜腿臂长度，可以用相同的20-30mm长的运动传导元件适应较大头部。用户可以试戴眼镜来寻找合适的配合，或者本文的实施例可以被配置成在执行一次性校准之后测量用户的响应。然后，基于该响应，本文的实施例可以推荐用户应该配戴哪个尺寸。其他实施例可以实现不同的两个较短长度的运动传导元件，例如两个15-20mm的运动传导元件。相比之下，需要到达用户耳朵的背部或底部的传统软骨传导***需要考虑用户的眼睛和耳朵之间大得多的差异量，以确保与用户耳朵的背部或底部的正确接触。

除了不同的长度之外，运动传导元件503可以制造成不同的厚度。例如，在一些实施例中，运动传导元件503可以制造成具有大约3mm-5mm的宽度。运动传导元件503可以具有弯曲的边缘和/或弯曲的端部，以便容易地滑动到用户耳朵的顶部上。镜腿臂501上可以包括衬垫或其他元件，以帮助将人工现实眼镜保持在用户头部的适当位置。戴上该眼镜和摘下该眼镜可以像用户通常对于太阳镜或阅读眼镜那样进行。与附连到用户耳朵的背部或底部的其他软骨传导***(其需要铰链或其他可调节元件来将传导***牢固地安置到用户耳朵的背部)相比，本文描述的人工现实眼镜可以允许用户简单地戴上或摘下眼镜，而无需对设备进行任何调节。

运动传导元件503也可以使用不同类型的材料制造。在一些情况下，当运动传导元件503由不同类型的材料制成时，人的耳朵可能有不同的响应。例如，人1可能从材料-A(例如铝)获得最大和最平坦的声学响应，而人2可能从材料-B(例如塑料)获得最大和最平坦的声学响应。在一些实施例中，运动传导元件503可以包括附接到其底部的可互换衬垫。衬垫可以与用户耳朵的顶部直接接触。每个可互换衬垫可以由不同类型的材料制成。因此，用户可以尝试新的衬垫，直到他们找到对他们来说传导得特别好的衬垫。在其他实施例中，运动传导元件503本身可以是可互换的，并且可以具有不同的尺寸和形状，其中的每一个尺寸和形状可以由不同的材料制成。这样，对于每个用户，可以选择和使用不同类型的运动传导元件。

图4和图5示出了其中实现单个换能器和运动传导元件的实施例。图6示出了人工现实设备(例如，眼镜)600的实施例，其中换能器和相应的运动传导元件安装在用户的每只耳朵上。例如，人工现实设备600可以包括镜腿臂601A上的换能器602A和镜腿臂601B上的另一个换能器602B。在该示例中，换能器602A可以耦合到运动传导元件603A，并且换能器602B可以耦合到运动传导元件603B。在这样的实施例中，每个换能器602A/602B可以再现相同的音频信号。在其他情况下，每个换能器可以被配置成再现稍微不同的信号。传输到换能器/运动传导元件对中的每一个的信号可以由控制器(例如，图2的225)控制。

支撑结构(例如，包括外框、镜片、鼻架和镜腿臂)、换能器和传导元件可以各自贡献与可配戴设备600相关联的组合重量。该组合重量可以导致运动传导元件602A/602B向下按压并保持与用户耳朵的顶部的接触。由可配戴设备600的组合重量提供的这种接触可以允许由换能器产生的运动被持续地传导到用户的耳朵，而不管运动传导元件603A/603B的哪个部分接触用户的耳朵。因此，如果具有相对长的镜腿臂长度的用户戴上可配戴设备600，并且运动传导元件的后部接触用户的耳朵，则设备的重量可以为用户的耳朵提供足够的接触，使得清晰且一致的传导信号可以通过用户的耳软骨传输。类似地，如果具有相对短的镜腿臂长度的用户戴上可配戴设备600，并且运动传导元件的前部接触用户的耳朵，则设备的重量也可以允许运动传导元件602A/602B通过用户的耳软骨传导清晰且一致的信号。

在一些实施例中，如图7所示，诸如人工现实眼镜700的装置可以包括耦合到每个运动传导元件的两个(或更多个)换能器。例如，如可配戴设备700的镜腿臂701上所示，运动传导元件703可以具有与其耦合的两个换能器702A和702B。每个换能器702A/702B可以使用相同的音频输入信号来驱动，或者可以使用不同的音频输入信号来驱动。在一些情况下，可以使用换能器702A/702B中的一个，而另一个不工作。

例如，在一些实施例中，如果设备700的配戴者具有相对短的镜腿臂，则可以使用换能器702A，而如果配戴者具有相对长的镜腿臂，则可以使用换能器702B。在这种情况下，可配戴设备700可以被配置成检测运动传导元件703上由用户耳朵提供的压力。如果在换能器702A处检测到的压力更大(例如，由压电压力传感器或其他压力检测部件测量)，则换能器702A可以用于将音频输入信号传导到用户的耳朵。替代地，如果在换能器702B处检测到的压力更大，则换能器702B可以用于传导音频信号。

此外，可以在可配戴设备700中实现三个、四个或更多个换能器。这些换能器中的任何一个或更多个都可以被实现来再现音频输入信号。换能器可以单独或与其他换能器组合来再现信号。例如，如果可配戴设备700在每个镜腿臂中包括四个换能器，则可以使用两个换能器的组(例如，第一和第二换能器、或第二和第三换能器、或第三和第四换能器)来通过用户的耳软骨传导信号，这取决于在运动传导元件703上检测到最大压力的位置。在涉及多个换能器的其他实施例中，用户可以经由可配戴设备700提供的软件菜单来简单地选择要使用哪些换能器。用户可以在尝试不同的换能器或换能器组合、然后选择产生最佳声音质量的一个或一组换能器之后，做出该选择。此外，在某些情况下，用户的头部可能不均匀。也就是说，用户的镜腿臂长度可能在一侧或另一侧略有不同。在这种情况下，所使用的换能器(例如702或702B)或所使用的换能器组(例如702A和702B)在每一侧可能不同。同样，这可以基于检测到的压力或基于用户选择，为每个用户自动或手动定制。

图8A和图8B示出了具有不同尺寸的运动传导元件的镜腿臂801。例如，图8A示出了具有相对短的长度的运动传导元件803A，而图8B示出了具有相对长的长度的运动传导元件803B，该运动传导元件803B比运动传导元件803A更长。运动传导元件的较长或较短的长度可能影响运动传导元件如何以及在哪里与用户耳朵的顶部耦合。例如，具有较短长度的运动传导元件(例如，803A)可以被设计成用于具有较小头部(并因此具有较短的镜腿臂距离)的儿童或成人。具有较长长度的运动传导元件(例如，803B)可以被设计成用于具有较大头部并因此具有较长的镜腿臂距离的成年人。较长长度的运动传导元件可以适应更多的人，而较短长度的运动传导元件可以减少少量的重量和体积。

在一些实施例中，运动传导元件(803A或803B)可以部分地搁置在用户耳朵的顶部上，而运动传导元件的其他部分保持被空气包围。运动传导元件的被空气包围的那些部分可以向用户的耳朵提供输入信号的至少一定量的空气传导。较长的运动传导元件(例如803B)可能更适合于执行这种空气传导。空气传导可以充当扬声器，通过空气将音频输入信号的至少一些传导到用户的耳膜。附加地或替代地，小扬声器可以放置在镜腿臂801上的不同位置，以将音频信号的一部分投射给用户。除了任何运动传导元件803A/803B之外，还可以使用这种扬声器。附加扬声器可以被实现以例如提供使用运动传导元件803A/803B可能无法完全再现的音频信号。因此，附加扬声器和/或空气传导可以补充经由运动传导元件803A/803B通过用户耳朵传导的音频信号。

除了外部扬声器之外，还可以将其他部件添加到镜腿臂801。例如，骨传导换能器可以被添加到镜腿臂801(例如，在镜腿臂端部的钩子上)。骨传导换能器可以被设计成通过用户的颅骨传导音频输入信号。可以使用软件和/或硬件控制器来控制这些部件中的任何一个或全部。因此，这些部件可以一起工作来提供全频谱的频率。骨传导、软骨传导和空气传导的这种组合可以自动地或者通过用户界面中提供的设置手动地为每个用户定制。因此，用户可以选择增加骨传导，或者可以选择减少空气传导等。此外，用户可以指定何时使用某些类型的传导。例如，用户可以初始化准许其他周围用户听到音频的游戏模式。因此，在这些情况下，可以使用空气传导。在用户不想要其他人听到音频(例如，私人电话)的情况下，用户可以指定仅使用软骨传导或骨传导。因此，用户可以对使用哪些传导部件来传送音频输入信号进行大量控制。

在一些实施例中，由运动传导元件产生的运动可以定制为特定的频率或频率范围。例如，由换能器802产生的运动可以在指定的频率范围内被持续地传导到用户的耳朵。无论运动传导元件803A/803B的哪个部分接触用户耳朵的顶部，这种传导都可以发生。在一些实施例中，指定的频率范围可以是大约20Hz-20000Hz。在其他情况下，指定的频率范围可以是大约200Hz-3000Hz。在这种情况下，运动传导元件803A/803B可以针对话音性能或话音增强进行设计和优化。该频率范围对于向用户提供空间化提示也可能是最佳的。

在一些情况下，换能器802可以是定制设计和定制制造的换能器，其被优化以再现大约200-3000Hz的频率。在这种情况下，定制设计的换能器可以与用户的耳朵阻抗匹配。在其他示例中，这种定制制造的换能器可以针对不同的频率范围或者针对某些指定类型的声学而设计。换能器802和/或运动传导元件803A/803B可以各自被设计成比其他频率更好地产生和传导某些范围的频率。因此，换能器802和运动传导元件803A/803B以及潜在的附加扬声器和骨传导换能器可以各自被设计和实现为提供特定的频率，并填充定制制造的换能器可能遗漏的频率间隙。

图9A-9C示出了镜腿臂901的实施例，其中运动传导元件903和/或相应的换能器902可以移动到不同的位置。例如，当用户戴上一副人工现实眼镜或其他类型的虚拟现实头戴装置时，镜腿臂可以搁置在用户耳朵的顶部上。根据运动传导元件903撞击用户耳朵的位置，用户耳朵对运动传导元件903施加的反压力可以导致运动传导元件903在一端向上移动，并且在另一端向下移动。例如，运动传导元件903可以包括近端和远端。近端可以面向用户的眼睛，而远端可以面向用户的后脑勺。近端和远端可以耦合到一个或更多个平衡构件904。当用户耳朵的顶部在运动传导构件903的近端或远端上施加压力时，平衡构件904可以施加反力来平衡运动传导元件的相对的相应端。

因此，如图9A所示，用户可以具有相对小的头部，因此，用户的耳朵可以与运动传导元件903的近端接触。这可以向上推动近端，并且向下推动远端。平衡构件904可以施加反力(例如，弹簧力)以将运动传导元件903移回到其正确操作位置，如图9B所示。另一方面，如果用户具有相对大的头部，则用户的耳朵可以与运动传导元件903的远端接触。这又可以向上推动运动传导元件903的远端，并且向下推动近端(如图9C所示)。同样，平衡构件904可以施加反力，以将运动传导元件903移回到图9B中示出的其正确操作位置。

平衡构件904可以包括螺旋弹簧、杠杆、致动器或设计成在施加压力时提供反压力的其他部件。因此，因为平衡构件904保持运动传导元件的平衡且水平的位置(如图9B所示)，由换能器902产生的运动可以被持续地传导到用户的耳朵，而不管运动传导元件在哪里与用户的耳朵耦合。因此，具有这些部件或其某种组合的人工现实设备可以适应广泛的用户和头部尺寸，而不需要任何调节机构，例如将软骨传导设备压靠在用户头部的带子或铰接件。

对应的***可以包括可配戴设备的支撑结构和耦合到该支撑结构的换能器。换能器可以被配置成响应于音频输入信号而产生运动。该***还可以包括耦合到换能器的运动传导元件。运动传导元件可以被配置成将所产生的运动施加到用户耳朵的顶部。运动传导元件可以保持与用户耳朵的顶部的接触，使得所产生的运动可以被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

在一些实施例中，如参考图9A-9C所述，该***可以包括一个或更多个元件来抵消施加到运动传导元件903的压力。这样的部件可以包括例如用于提供平衡力的双弹簧机构(例如904)。双弹簧机构还可以用于将换能器902与支撑结构(例如，镜腿臂901)隔离。这可以防止由换能器产生的运动泄漏到支撑结构。在一些实施例中，双弹簧机构904可以通过弹簧致动提供一定量的额外调节。双弹簧机构可以提供例如额外的1-2mm的调节，允许头部稍小或稍大的用户使用相同的设备，并且仍然正确地听到由换能器902和对应的运动传导元件903提供的每个频率。

除了该***以外，还可以提供对应的人工现实设备。人工现实设备(例如，图5的500)可以包括眼镜框和耦合到眼镜框的换能器。换能器可以被配置成响应于音频输入信号而产生运动。人工现实设备还可以包括耦合到换能器的运动传导元件。运动传导元件可以被配置成将所产生的运动施加到用户耳朵的顶部。运动传导元件可以保持与用户耳朵的顶部的接触，使得所产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

在一些实施例中，如上所述，人工现实设备可以包括多个换能器。实际上，图7示出了一个实施例，其中示出了两个换能器702A和702B，这两个换能器都耦合到运动传导元件703。在给定设备中使用多个换能器的情况下，这些换能器中的至少一些可以被设计成在指定的频率或频率范围处操作。例如，换能器702A可以被实现用于中范围的频率(例如，2000Hz-5000Hz)，并且换能器702B可以被实现用于高范围的频率(例如，5000Hz-15000Hz)。也可以包括其他换能器，其可以被设计成再现低范围的频率(例如，100-2000Hz)。在其他情况下，空气传导扬声器可以被实现为提供较高范围的频率，而软骨传导换能器被实现用于中范围和低范围的频率。应该注意的是，上面确定的频率范围是任意选择的，并且不同的换能器或换能器组可以被设计和实现用于许多不同的频率范围。在一些实施例中，可以针对特定的频率曲线设计换能器或换能器对。因此，例如，产品设计者可以选择特定的频率曲线，然后定制对应的换能器以覆盖该频率曲线。这对于专门构建的设备，例如为人际交互设计的人工现实设备，可能是有益的。

以这种方式，可以提供***、装置和设备，其持续地将换能器产生的运动传导到用户的耳朵。这些***可以通过搁置在用户耳朵的顶部的运动传导元件来提供这些运动。这些***可以适应广泛的用户，而用户不必使用带子、伸缩机构、铰接机构或确保运动传导元件和用户耳朵之间进行接触的其他方式来调节设备。本文描述的***可以允许用户容易地戴上和摘下该设备，同时仍然适应宽范围的用户头部尺寸。此外，可以实现平衡部件，其可以抵消由用户的耳朵施加在运动传导元件上的任何不均匀的压力。这样，不管设备在哪里与用户耳朵耦合，设备都可以向用户提供音频输入信号的持续再现。

因此，本公开描述了一种装置，该装置可以包括可配戴设备的支撑结构和耦合到该支撑结构的换能器。换能器可以被配置成响应于音频输入信号而产生运动。该装置还可以包括耦合到换能器的运动传导元件。运动传导元件可以被配置成将所产生的运动施加到用户耳朵的顶部。运动传导元件可以保持与用户耳朵的顶部的接触，使得所产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

在一些示例中，该装置可以包括一副人工现实眼镜。在这种情况下，人工现实眼镜可以包括至少一个镜腿臂。运动传导元件可以定位在人工现实眼镜的至少一个镜腿臂上。在一些示例中，该装置可以包括在用户的每只耳朵上的至少一个换能器和至少一个运动传导元件。

在一些示例中，支撑结构、换能器和传导元件可以各自贡献与可配戴设备相关联的组合重量。可配戴设备的这种组合重量可以使传导元件保持与用户耳朵的顶部的接触，使得所产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

在一些示例中，该装置可以包括耦合到运动传导元件的至少两个换能器。在一些示例中，运动传导元件可以包括近端和远端。近端和远端可以耦合到平衡构件。由装置的重量和用户耳朵的顶部在运动传导构件的近端或远端上提供的压力可以导致平衡构件施加反力来平衡运动传导元件的相对的相应端。这样，所产生的运动可以被持续地传导到用户的耳朵，而不管运动传导元件在哪里接触用户的耳朵。

在一些示例中，所产生的运动可以在指定的频率范围内被持续地传导到用户的耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。在一些示例中，指定的频率范围可以是大约2000Hz-4000Hz，并且可以针对空间化和/或话音音频信号进行定制。在一些示例中，换能器可以是针对指定的频率或特定应用而优化的定制的换能器。在其他示例中，换能器可以是针对指定的声学而优化的定制的换能器。

对应的***可以包括以下：可配戴设备的支撑结构和耦合到支撑结构的换能器。换能器可以被配置成响应于音频输入信号而产生运动。该***还可以包括耦合到换能器的运动传导元件。运动传导元件可以被配置成将所产生的运动施加到用户耳朵的顶部。运动传导元件可以保持与用户耳朵的顶部的接触，使得所产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

在一些示例中，该***可以包括双弹簧机构，用于将换能器与支撑结构隔离。在一些示例中，双弹簧机构可以通过弹簧致动提供至少指定量的额外调节。在一些示例中，运动传导元件可以至少部分地搁置在用户耳朵的顶部。在这种情况下，运动传导元件的至少一部分可以被空气包围，向用户的耳朵提供输入信号的至少一些空气传导。

在一些示例中，该***可以包括第二运动传导元件。在这种情况下，运动传导元件之一可以包括第一指定长度，而另一个运动传导元件可以包括比第一指定长度长的第二指定长度。在一些示例中，该***可以包括骨传导换能器，该骨传导换能器可以被配置成响应于音频输入信号而产生附加运动。附加运动可以针对骨传导进行优化。

也可以提供对应的人工现实设备。该人工现实设备可以包括眼镜框和耦合到眼镜框的换能器。换能器可以被配置成响应于音频输入信号而产生运动。人工现实设备还可以包括耦合到换能器的运动传导元件。运动传导元件可以被配置成将所产生的运动施加到用户耳朵的顶部。运动传导元件可以保持与用户耳朵的顶部的接触，使得所产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

在一些示例中，眼镜框可以包括两个镜腿臂。在这种情况下，运动传导元件可以位于至少一个镜腿臂上。在一些示例中，人工现实设备可以包括用于中范围的频率的换能器和用于高范围的频率的换能器。在一些示例中，人工现实设备还可以包括用于低范围的频率的另一换能器。

根据本文描述的一般原理，来自本文描述的任何实施例的特征可以彼此结合使用。当结合附图和权利要求阅读下面的详细描述时，这些和其他实施例、特征和优点将被更充分地理解。

如上面所详述的，本文描述和/或示出的人工现实设备、控制器、计算设备和***广泛地表示能够执行计算机可读指令(例如包含在本文描述的模块内的那些指令)的任何类型或形式的计算设备或***。在它们的最基本的配置中，这些计算设备可以各自包括至少一个存储器设备和至少一个物理处理器。

在一些示例中，术语“存储器设备”通常指能够存储数据和/或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质。在一个示例中，存储器设备可以存储、加载和/或维护本文描述的一个或更多个模块。存储器设备的示例包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、光盘驱动器、高速缓存、这些部件中的一个或更多个的变形或组合、或者任何其他合适的储存存储器。

在一些示例中，术语“物理处理器”通常指能够解释和/或执行计算机可读指令的任何类型或形式的硬件实现的处理单元。在一个示例中，物理处理器可以访问和/或修改存储在上述存储器设备中的一个或更多个模块。物理处理器的示例包括但不限于微处理器、微控制器、中央处理单元(CPU)、实现软核处理器的现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、这些部件中的一个或更多个的部分、这些部件中的一个或更多个的变形或组合、或任何其他合适的物理处理器。

尽管被示为单独的元件，但是本文描述和/或示出的模块可以表示单个模块或应用的部分。此外，在某些实施例中，这些模块中的一个或更多个可以表示一个或更多个软件应用或程序，其当由计算设备执行时可以使计算设备执行一个或更多个任务。例如，本文描述和/或示出的一个或更多个模块可以表示被存储和配置为在本文描述和/或示出的一个或更多个计算设备或***上运行的模块。这些模块中的一个或更多个还可以表示被配置为执行一个或更多个任务的一个或更多个专用计算机的全部或部分。

此外，本文描述的一个或更多个模块可以将数据、物理设备和/或物理设备的表示从一种形式转换成另一种形式。例如，本文所述的一个或更多个模块可以接收待转换的音频数据、转换音频数据、输出转换的结果以生成传导信号，并使用转换的结果通过用户的耳朵传导信号。附加地或可替代地，本文所述的一个或更多个模块可以通过在计算设备上执行、在计算设备上存储数据、和/或以其他方式与计算设备交互来将处理器、易失性存储器、非易失性存储器和/或物理计算设备的任何其他部分从一种形式转换成另一种形式。

在一些实施例中，术语“计算机可读介质”通常指能够存储或携带计算机可读指令的任何形式的设备、载体或介质。计算机可读介质的示例包括但不限于传输型介质(例如，载波)以及非暂时性介质，例如，磁存储介质(例如，硬盘驱动器、磁带驱动器和软盘)、光存储介质(例如，光盘(CD)、数字视频盘(DVD)和BLU-RAY盘)、电子存储介质(例如，固态驱动器和闪存介质)以及其他分发***。

本公开的实施例可以包括人工现实***或结合人工现实***来被实现。人工现实是一种在呈现给用户之前已经以某种方式进行了调整的现实形式，其可以包括例如虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(mixed reality，MR)、混杂现实(hybrid reality)或其某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全生成的内容或者与捕获的(例如，真实世界的)内容相结合的生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈、或其某种组合，其中任何一个都可以在单个通道中或在多个通道(例如向观看者产生三维效果的立体视频)中被呈现。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与应用、产品、附件、服务或其某种组合相关联，这些应用、产品、附件、服务或其某种组合用于例如在人工现实中创建内容和/或在人工现实中以其他方式使用(例如在人工现实中执行活动)。可以在各种平台(包括连接到主计算机***的头戴式显示器(HMD)、独立的HMD、移动设备或计算***、或者能够向一个或更多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台)上实现提供人工现实内容的人工现实***。

本文描述和/或示出的过程参数和步骤的顺序仅作为示例被给出，并且可以根据需要而变化。例如，虽然本文所示出和/或描述的步骤可以以特定顺序被示出或讨论，但是这些步骤不一定需要以所示出或讨论的顺序执行。本文描述和/或示出的各种示例性方法也可以省略本文描述或示出的一个或更多个步骤，或者包括除了那些公开的步骤之外的附加步骤。

提供前面的描述是为了使本领域的其他技术人员能够最好地利用本文公开的示例性实施例的各个方面。该示例性描述并不旨在穷举或限制于所公开的任何精确形式。许多修改和变化是可能的，而不偏离本公开的精神和范围。本文公开的实施例应该被认为在所有方面都是说明性的，而不是限制性的。在确定本公开的范围时，应当参考所附权利要求及其等同物。

除非另外提到，否则如在说明书和权利要求中使用的术语“连接到”和“耦合到”(及其派生词)应被解释为允许直接和间接(即，经由其他元件或部件)连接。此外，如在说明书和权利要求中使用的术语“一个(a)”或“一个(an)”应被解释为意指“......中的至少一个”。最后，为了容易使用，如在说明书和权利要求中使用的术语“包括(including)”和“具有”(及其派生词)与词“包括(comprising)”可互换并具有与词“包括(comprising)”相同的含义。

Claims (15)

1.一种装置，包括：

可配戴设备的支撑结构；

耦合到所述支撑结构的至少一个换能器，所述至少一个换能器被配置成响应于音频输入信号而产生运动；和

耦合到所述换能器的至少一个运动传导元件，所述运动传导元件被配置成将所产生的运动施加到用户耳朵的顶部，

其中，所述运动传导元件保持与用户耳朵的顶部的接触，使得所产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管所述运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括一副人工现实眼镜。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述支撑结构包括至少一个镜腿臂，并且其中，所述运动传导元件位于所述人工现实眼镜的所述至少一个镜腿臂上。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述装置包括在用户的每只耳朵上的至少一个换能器和至少一个运动传导元件。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述支撑结构、所述换能器和所述传导元件各自贡献与所述可配戴设备相关联的组合重量，并且

其中，所述可配戴设备的所述组合重量导致所述运动传导元件保持与用户耳朵的顶部的接触，使得所产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管所述运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括耦合到所述运动传导元件的至少两个换能器。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述运动传导元件包括近端和远端，所述近端和所述远端耦合到平衡构件，并且

其中，由用户耳朵的顶部在所述运动传导构件的近端或远端上提供的压力导致所述平衡构件施加反力以平衡所述运动传导元件的相对的相应端，使得所产生的运动被持续地传导到用户耳朵，而不管所述运动传导元件在哪里与用户耳朵耦合。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所产生的运动在指定的频率范围内被持续地传导到用户耳朵，而不管所述运动传导元件的哪个部分接触用户耳朵的顶部。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述指定的频率范围包括大约20Hz-20000Hz。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个换能器包括定制的换能器，所述定制的换能器针对指定的频率和/或指定的声学进行优化，并且还与用户耳朵阻抗匹配。

11.根据权利要求1所述的装置，还包括双弹簧机构，用于将所述至少一个换能器与所述支撑结构隔离。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述运动传导元件部分地搁置在用户耳朵的顶部，并且其中，所述运动传导元件的至少一部分被空气包围，向用户耳朵提供所述输入信号的至少一些空气传导。

13.根据权利要求1所述的装置，还包括第二运动传导元件，其中，所述运动传导元件包括第一指定长度，并且其中，所述第二运动传导元件包括比所述第一指定长度长的第二指定长度。

14.根据权利要求1所述的装置，还包括骨传导换能器，所述骨传导换能器被配置为响应于所述音频输入信号而产生附加运动，所述附加运动针对骨传导进行优化。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括用于高范围的频率的空气传导扬声器，并且还包括用于中范围和/或低范围的频率的至少一个换能器。

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