CN115053534A - 真无线立体声耳麦控制旋钮的磁感应 - Google Patents

真无线立体声耳麦控制旋钮的磁感应 Download PDF

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Abstract

一种耳塞设备(1)和***，用于使用可旋转拨盘(8)和磁感应布置改进真无线立体声(true wireless stereo，TWS)耳麦中的用户控制，使得响应于所述拨盘(8)的旋转所述磁化部分(10)与所述磁传感器(12)间歇地接合，以指示所述拨盘(8)的旋转程度和方向；其中，所述拨盘(8)附接至壳体(3)，所述磁感应布置包括布置在所述拨盘(8)中的至少一个磁化部分(10)和布置在所述壳体(3)中的至少一个磁传感器(12)。

Description

真无线立体声耳麦控制旋钮的磁感应
技术领域
本发明大体涉及耳塞、耳机和耳麦等个人收听音频设备的技术领域，尤其涉及用于真无线立体声(true wireless stereo，TWS)耳麦的控制旋钮。
背景技术
近年来，随着便携式媒体播放器和手机的日益普及，耳机的使用越来越普遍。在下面的公开中，术语“耳机”将用于指代头戴式耳机以及入耳式耳机或耳塞。
耳麦是一种包括一个或多个麦克风的耳机，因此能够提供具有免提操作的电话听筒的等效功能。耳麦可以是单听筒(单声道)的，也可以是双听筒(双耳单声道或立体声)的。除了个人用于收听和发送音频外，耳麦的众多应用还包括航空、剧院或电视演播室对讲***以及控制台或PC游戏。这些应用都需要某种形式的用户控制来调节音量、音频混合比例或主动降噪(active noise cancelling，ANC)效果等。
然而，在真无线立体声(true wireless stereo，TWS)耳麦等小型便携式耳机中，由于外形尺寸小且缺乏可视反馈(用户在操作耳麦时无法直接看到耳麦)，因此很难创建良好的物理用户界面。许多现有方案使用一组按钮来实现用户控制，但是由于尺寸小且位置靠近其它按钮，用户很难定位每个按钮的功能。
另一种方案是使用旋转音量旋钮作为用户界面来实现用户控制，但是用于实现此目的的现有物理组件(通常是电位计或旋转编码器)往往非常高(在旋转枢轴的方向上)，无法用在TWS和其它便携式耳麦中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于改进耳麦中的用户控制的设备和方法，从而克服或至少减少上述问题。
上述和其它目的通过独立权利要求的特征来实现。进一步的实现方式在从属权利要求、具体实施方式和附图中显而易见。
根据第一方面，提供了一种耳塞设备，所述耳塞设备包括：
壳体；
拨盘，所述拨盘可旋转地附接至所述壳体、呈圆盘状且包括至少一个磁化部分和至少一个非磁化部分；
至少一个磁传感器，所述磁传感器布置在所述壳体中；
其中，所述至少一个磁化部分用于响应于所述拨盘的旋转与所述至少一个磁传感器间歇地接合。
布置在拨盘(控制旋钮)上的一个或多个磁化部分的组合间歇地与耳塞壳体中的磁传感器接合，可减小具有扁平物理结构的拨盘的尺寸，使其可以集成在小尺寸、轻型TWS耳麦中。
具有这种磁感应布置的组合拨盘耳塞的另一个优点是：可以将大直径拨盘用于耳塞，从而改善用户界面体验。另一个优点是：可以在不增加或仅稍微增加耳塞单元的整体尺寸的同时获得所有上述优点，从而仍然允许采用能够放置在耳道内或耳道上方的轻型、便携式结构。
在所述第一方面的一种可能的实现方式中，所述耳塞设备包括两个磁传感器，所述两个磁传感器用于响应于所述拨盘的旋转随后与所述相同的至少一个磁化部分接合，其中，所述两个磁传感器与所述磁化部分接合的顺序指示所述拨盘的旋转方向。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述两个磁传感器用于响应于与所述至少一个磁化部分接合，分别生成第一传感器信号和第二传感器信号；所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的差值信号可以显示正脉冲和负脉冲；所述差值信号中所述正脉冲和所述负脉冲的顺序指示所述拨盘的旋转方向。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述拨盘包括枢轴，所述枢轴具有圆柱体并从所述拨盘的中心点延伸，其中，所述拨盘通过所述枢轴可旋转地附接至所述壳体；所述至少两个磁传感器布置在所述壳体中，与所述枢轴的径向距离基本相似。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述拨盘包括：
第一枢轴，直接连接至所述拨盘；
第二枢轴，通过齿轮***连接至所述第一枢轴；
至少一个磁体，布置在所述第二枢轴的侧面，从而界定所述至少一个磁化部分，所述至少一个磁化部分用于响应于所述拨盘的旋转与所述至少一个磁传感器间歇地接合。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述拨盘包括至少一个磁薄膜条，所述磁薄膜条敷在所述拨盘面向所述壳体的第一表面上，从而界定所述至少一个磁化部分。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述拨盘包括多个(N个)磁薄膜条，所述磁薄膜条采用旋转对称布置以间歇间隙敷在所述第一表面上，其中，所述间歇间隙界定所述非磁化部分。
在可能的实施例中，优选地，所述磁薄膜条的数量N在3<N<20之间的范围内，更优选地，N＝16。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，每个磁薄膜条用于覆盖所述拨盘的圆形扇区。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述耳塞设备包括单个磁传感器；所述多个磁薄膜条中的每一个包括非对称形状，所述非对称形状用于响应于所述拨盘的旋转逐渐与所述磁传感器接合或突然与所述磁传感器接合，从而指示所述拨盘的旋转方向。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述耳塞设备还包括扬声器，用于响应于输入音频信号产生声波；所述拨盘为音量旋钮，用于调节所述扬声器的总输出音量或所述输入音频信号的信号分量之间的平衡中的至少一个。在进一步可能的实施例中，所述拨盘可以用于调节所述音频信号的其它方面，例如频谱平衡。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述壳体的至少一部分被配置为放入耳道或大致覆盖所述耳塞设备的用户的耳道的开口；所述壳体包括第一侧以及与所述第一侧相对的第二侧；所述扬声器布置在所述壳体中，从所述第二侧朝向外侧，并用于产生声波以向所述耳道的内部传递；所述拨盘可旋转地附接至所述第一侧。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述磁传感器为磁力计，用于测量特定位置处的磁场的方向、强度或相对变化。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述磁力计是小型微机电***(microelectromechanical system，MEMS)磁场传感器。
根据第二方面，提供了一种***，所述***包括：
根据第一方面的任一种可能的实现方式所述的至少一个耳塞设备；
主机设备，用于与所述至少一个耳塞设备进行数据连接。
将所述耳塞设备与主机设备进行数据连接可以在没有自身存储空间且处理手段有限的情况下实现所述耳塞设备，从而实现尺寸小且重量更轻的更简单构造，这在TWS耳麦的情况下非常重要。
在所述第二方面的一种可能的实现方式中，所述耳塞设备为真无线立体声(TrueWireless Stereo，TWS)耳麦；所述主机设备为移动智能手机；所述数据连接使用蓝牙协议建立。
根据下文描述的实施例，这些和其它方面将是显而易见的。
附图说明
在本发明的以下详述部分中，将参考附图中示出的示例性实施例更详细地解释各方面、实施例和实现方式。
图1示出了第一方面的一个实施例提供的同一耳塞设备的3D侧视图，所述耳塞设备具有实心透明拨盘以用于示出磁感应布置；
图2是示出第一方面的另一个实施例提供的耳塞中的磁感应布置的功能的横截面图；
图3示出了显示图2的磁感应布置的功能的磁传感器的信号读数；
图4示出了第一方面的另一个实施例提供的具有磁体和磁传感器的耳塞设备的横截面图；
图5示出了第一方面的另一个实施例提供的具有磁薄膜条和磁传感器的耳塞设备的横截面图；
图6示出了第一方面的另一个实施例提供的磁薄膜条的旋转对称布置；
图7示出了第一方面的另一个实施例提供的磁薄膜条的非对称布置；
图8示出了磁传感器的信号读数，其显示图7的磁薄膜条的非对称布置的功能；
图9示出了第一方面的另一个实施例提供的布置在耳道中的耳塞设备的横截面图；
图10示出了第二方面的一个实施例提供的具有两个耳塞设备的***，所述两个耳塞设备与主机设备进行数据连接。
具体实施方式
图1示出了本发明提供的耳塞设备1。耳塞设备1包括壳体3和大致扁平的圆盘状拨盘8(其厚度远小于其直径)，拨盘8可旋转地附接至所述壳体。如右侧的图所示，壳体3中布置有至少一个磁传感器12，而拨盘8包括至少一个磁化部分10和至少一个非磁化部分11。磁化部分10布置在拨盘8中或其上，以响应于拨盘8的旋转与至少一个磁传感器12间歇地接合，如下面更详细地描述的。
在一个实施例中，磁传感器12为磁力计，用于测量特定位置处的磁场的方向、强度或相对变化。在一个实施例中，所述磁力计是小型微机电***(microelectromechanicalsystem，MEMS)磁场传感器。
在图2所示的一个实施例中，壳体3中布置有两个磁传感器12A、12B，以随后在拨盘8沿任何方向旋转时与相同的磁化部分10接合。在此实施例中，两个磁传感器12A、12B与磁化部分10接合的顺序指示拨盘8的旋转方向，如下所述。尽管在图中为了清楚起见，考虑的是单个磁化部分10的移动，但是可以使用相同的原理来检测对称或非对称布置中的多个磁化部分10的旋转，如下面在图6和图7中所描述的。
如图3所示，两个磁传感器12A、12B用于响应于与至少一个磁化部分10接合，分别生成第一传感器信号16和第二传感器信号17。然后可以通过从第二传感器信号17减去第一传感器信号16来计算差值信号18，然后差值信号18可以在时间轴图上显示正脉冲19或负脉冲20。换言之，当磁化部分10从右向左移动时，差值信号18经历正脉冲19，然后经历负脉冲20。如果磁化部分10从左侧移动到了右侧，则差值信号18应先是负脉冲20，然后是正脉冲19。因此，可以通过具有两个磁传感器12A和12B的传感器布置来检测移动方向，从而可以检测并用于控制耳塞设备1的功能(例如音频音量调节)。
在一些实施例中，同样如图4和图5所示，拨盘8和壳体3(或壳体3的与拨盘8相邻的至少一部分)布置成具有大致相同的圆形横截面，并布置有枢轴9以连接拨盘8和壳体3。在一些实施例中，仅拨盘8和壳体3的相邻部分布置成具有圆形横截面，枢轴9用于在这些相邻部分的大致中心点处连接这些相邻部分。
在图5所示的实施例中，拨盘8包括：枢轴9，枢轴9具有从其中心点延伸的圆柱体，拨盘8通过枢轴9可旋转地附接至壳体3；磁传感器12(或两个磁传感器12A、12B，如上所述)布置在壳体3中，与枢轴9的径向8距离基本相似。在此实施例中，磁传感器的工作方式可以与上面结合图2和图3所述的方式相同，或下面结合图7和图8所述的方式相同，以检测布置在拨盘8上的至少一个磁化部分10的移动。
在图4所示的另一个实施例中，拨盘8包括：第一枢轴9A，直接连接至拨盘8；第二枢轴9B，通过齿轮***连接至第一枢轴9A。在此实施例中，至少一个磁体13(或磁薄膜条14)布置在第二枢轴9B的侧面，从而界定至少一个磁化部分10，至少一个磁化部分10用于响应于拨盘8的旋转与至少一个磁传感器12间歇地接合。因此，利用这种齿轮机构，可以将拨盘8的小幅旋转转换为第二枢轴9B的快速旋转，从而使得拨盘8具有足够的旋转检测分辨率。
在一些实施例中，拨盘8包括至少一个磁薄膜条14，磁薄膜条14敷在拨盘8面向壳体3的第一(下)表面上，从而界定至少一个磁化部分10。
在图6所示的一个实施例中，拨盘8包括多个(N个)磁薄膜条14，这些磁薄膜条14采用旋转对称布置以间歇间隙敷在所述第一表面上，其中，所述间歇间隙界定非磁化部分11。尽管在图中磁薄膜条14的数量N示出为N＝3和N＝8，但在优选实施例中，磁薄膜条14的数量N可以在3<N<20之间的范围内，更优选地，磁薄膜条14的数量N为N＝16。在一些实施例中，每个磁薄膜条14用于覆盖拨盘8的圆形扇区(如左侧图所示)，而在其它实施例中，磁薄膜条14覆盖矩形分段。
在图7所示的另一个实施例中，多个磁薄膜条14中的每一个包括非对称形状，所述非对称形状用于响应于拨盘8的旋转逐渐与磁传感器12接合或突然与磁传感器12接合，从而指示拨盘8的旋转方向。在此实施例中，耳塞设备1可以包括单个磁传感器12，由于如图8所示的信号读数的不同形状，当图7中的拨盘8顺时针旋转时(上图)以及当拨盘8逆时针旋转时(下图)均显示第一(也是唯一的)传感器信号16。信号16的不同形状使得能够轻松检测旋转方向，而单个传感器12能够实现简单且高效的构造。
图9示出了耳塞设备1的另一个实施例，为了简单起见，与之前描述的或本文中示出的相应特征相同或相似的特征用之前使用的相同附图标记表示。在此所示实施例中，耳塞设备1包括壳体3，壳体3的至少一部分(例如耳塞)被配置为放入耳道4或大致覆盖用户耳道4的开口，其中，壳体3包括第一侧3A以及与第一侧3A相对的第二侧3B。拨盘8可旋转地附接至第一侧3A。壳体3中还布置有扬声器7，扬声器7从第二侧3B朝向外侧，并用于响应于输入音频信号产生声波15，以向耳道4的内部传递。扬声器7可以包括前腔以及与所述前腔隔离的后腔，以产生最佳声波。
在一个实施例中，拨盘8为音量旋钮，用于调节扬声器7的总输出音量或所述输入音频信号的信号分量之间的平衡中的至少一个。
在可能的实施例中，耳塞设备1还可以包括一个或多个麦克风12，所述一个或多个麦克风12布置在壳体3中并从第一侧3A朝向外侧，并且用于从外部环境5的方向捕获声波。在一个实施例中(未示出)，耳塞设备1包括至少两个麦克风12，所述至少两个麦克风12布置在壳体3中并从第一侧3A朝向外侧，并且被配置为朝向耳塞设备1的用户的嘴部以实现声波束成形。
在另一个实施例中，耳塞设备1还可以包括语音加速度计，用于通过振动检测耳塞设备1的用户的语音。
这些额外的输入可以生成其它输入信号，这些其它输入信号可以用作要混合在扬声器7的输入音频信号中的其它分量，或者用于控制耳塞设备1的其它功能(例如去闭塞)。
图10示出了本发明提供的一种***，所述***包括根据任何上述实施例所述的两个耳塞设备1A和1B，这两个耳塞设备可以对应于被配置为分别用在用户的左耳和右耳中的TWS耳机***的一种实现方式，其中，耳塞设备1A和1B之间没有有线连接，并且主机设备2被布置为与至少一个耳塞设备1进行数据连接。
在此实施例中，第一耳塞设备1A包括如上所述的可旋转拨盘8，第二耳塞设备1B也包括如上所述的可旋转拨盘8。任一拨盘8的旋转均可用于调节扬声器7的输出音量，或用于调节扬声器7的输入音频信号的信号分量之间的平衡。
主机设备2可以是移动智能手机，所述数据连接可以使用蓝牙或低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，BLE)协议等建立。
本文已经结合各种实施例描述了各个方面和实现方式。但是，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域的技术人员在实践所要求保护的主题时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以满足权利要求中所描述的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施并不表示这些措施的组合不能被有效地使用。计算机程序可存储/分配在合适的介质上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分提供的光存储介质或者固态介质，还可以以其它形式例如通过互联网或者其它有线或无线电信***分配。
权利要求书中使用的附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种耳塞设备(1)，其特征在于，包括：
壳体(3)；
拨盘(8)，所述拨盘(8)可旋转地附接至所述壳体(3)、呈圆盘状且包括至少一个磁化部分(10)和至少一个非磁化部分(11)；
至少一个磁传感器(12)，所述磁传感器(12)布置在所述壳体(3)中；
其中，所述至少一个磁化部分(10)用于响应于所述拨盘(8)的旋转与所述至少一个磁传感器(12)间歇地接合。
2.根据权利要求1所述的耳塞设备(1)，其特征在于，包括：
两个磁传感器(12A、12B)，所述两个磁传感器(12A、12B)用于响应于所述拨盘(8)的旋转随后与所述相同的至少一个磁化部分(10)接合，其中，所述两个磁传感器(12A、12B)与所述磁化部分(10)接合的顺序指示所述拨盘(8)的旋转方向。
3.根据权利要求2所述的耳塞设备(1)，其特征在于，
所述两个磁传感器(12A、12B)用于响应于与所述至少一个磁化部分(10)接合，分别生成第一传感器信号(16)和第二传感器信号(17)；
所述第一传感器信号(16)与所述第二传感器信号(17)之间的差值信号(18)可以显示正脉冲(19)和负脉冲(20)；
所述差值信号(18)中所述正脉冲(19)和所述负脉冲(20)的顺序指示所述拨盘(8)的旋转方向。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的耳塞设备(1)，其特征在于，所述拨盘(8)包括枢轴(9)，所述枢轴(9)具有圆柱体并从所述拨盘(8)的中心点延伸，其中，所述拨盘(8)通过所述枢轴(9)可旋转地附接至所述壳体(3)；
所述至少两个磁传感器(12A、12B)布置在所述壳体(3)中，与所述枢轴(9)的径向(8)距离基本相似。
5.根据权利要求4所述的耳塞设备(1)，其特征在于，所述拨盘(8)包括：
第一枢轴(9A)，直接连接至所述拨盘(8)；
第二枢轴(9B)，通过齿轮***连接至所述第一枢轴(9A)；
至少一个磁体(13)，布置在所述第二枢轴(9B)的侧面，从而界定所述至少一个磁化部分(10)，所述至少一个磁化部分(10)用于响应于所述拨盘(8)的旋转与所述至少一个磁传感器(12)间歇地接合。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的耳塞设备(1)，其特征在于，
所述拨盘(8)包括至少一个磁薄膜条(14)，所述至少一个磁薄膜条(14)敷在所述拨盘(8)面向所述壳体(3)的第一表面上，从而界定所述至少一个磁化部分(10)。
7.根据权利要求6所述的耳塞设备(1)，其特征在于，所述拨盘(8)包括多个(N个)磁薄膜条(14)，所述多个(N个)磁薄膜条(14)采用旋转对称布置以间歇间隙敷在所述第一表面上，其中，所述间歇间隙界定所述非磁化部分(11)；
优选地，所述磁薄膜条(14)的数量N在3<N<20之间的范围内，更优选地，N＝16。
8.根据权利要求7所述的耳塞设备(1)，其特征在于，每个磁薄膜条(14)用于覆盖所述拨盘(8)的圆形扇区。
9.根据权利要求7所述的耳塞设备(1)，其特征在于，包括：
单个磁传感器(12)；
所述多个磁薄膜条(14)中的每一个包括非对称形状，所述非对称形状用于响应于所述拨盘(8)的旋转逐渐与所述磁传感器(12)接合或突然与所述磁传感器(12)接合，从而指示所述拨盘(8)的旋转方向。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的耳塞设备(1)，其特征在于，还包括：
扬声器(7)，用于响应于输入音频信号产生声波；
所述拨盘(8)为音量旋钮，用于调节所述扬声器(7)的总输出音量或所述输入音频信号的信号分量之间的平衡中的至少一个。
11.根据权利要求10所述的耳塞设备(1)，其特征在于，所述壳体(3)的至少一部分被配置为放入耳道(4)或大致覆盖所述耳塞设备(1)的用户(6)的耳道(4)的开口；
所述壳体(3)包括第一侧(3A)以及与所述第一侧(3A)相对的第二侧(3B)；
所述扬声器(7)布置在所述壳体(3)中，从所述第二侧(3B)朝向外侧，并用于产生声波(15)以向所述耳道(4)的内部传递；
所述拨盘(8)可旋转地附接至所述第一侧(3A)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的耳塞设备(1)，其特征在于，所述磁传感器(12)为磁力计，用于测量特定位置处的磁场的方向、强度或相对变化。
13.根据权利要求12所述的耳塞设备(1)，其特征在于，所述磁力计是小型微机电***(microelectromechanical system，MEMS)磁场传感器。
14.一种***，其特征在于，所述***包括：
根据权利要求1至13中任一项所述的至少一个耳塞设备(1A、1B)；
主机设备(2)，用于与所述至少一个耳塞设备(1)进行数据连接。
15.根据权利要求14所述的***，其特征在于，
所述耳塞设备(1)为真无线立体声(True Wireless Stereo，TWS)耳麦；
所述主机设备(2)为移动智能手机；
所述数据连接使用蓝牙协议建立。
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