CN1998263A - 具有声音调整端口的噪声消除话筒 - Google Patents

Abstract

此处公开具有声音调整端口的噪声消除话筒的特定实施例。在本发明的一个方面中，噪声消除话筒可包括壳体、用于将收到的能量转变为电信号的换能器，其中换能器设置在壳体中、到换能器中的前和后声音开口的前和后声音路径，其中该前和后声音路径可设置在壳体的相对侧并且可在垂直轴上移位180度。该噪声消除话筒可进一步包括用于支撑该噪声消除话筒的吊杆，其中该吊杆可变形以将该噪声消除话筒放在使用者的口部附近。例如，吊杆可变形以将噪声消除话筒放在离开使用者的口部的边缘至少十毫米处。

Description

具有声音调整端口的噪声消除话筒

对于2003年9月30提交的题目为“具有声音调整端口的噪声消除话筒”的美国临时专利申请60/507629(律师事项序号15226US01)，本申请引用该申请、对该申请提出优先权要求、及要求该申请的利益，该申请的全部主体内容整体上在此引入作为参考。

技术领域

背景技术

常规全向话筒构建为将声波的声压上的变化转变成话筒振膜的机械振动。话筒典型地是位于吊杆上并可以设置在沿吊杆的任何位置-从使用者的口部的前方到后退到耳朵附近。当获取使用者的声音时，常规的全向话筒也获取各种背景噪音，例如工作设备、振动噪音、风的噪音、呼吸噪音、及/或其他聊天说话噪音。这种噪音可以将使用者的声音完全淹没，尤其是在话筒放在后面并远离使用者的口部的时候。

话筒中的噪声消除可以通过使用近讲话筒设计来提供，其中当使用者讲话时在话筒的前和后端的入口的声音之间的压力差提供一话筒输出，其经常大于对更远的声音的话筒输出。即使常规的近讲话筒的设计可以减小对外来噪音的获取，它们的整体上的降噪特性并不是最优的。

常规的全向话筒的降噪能力较弱而得到的噪音减弱水平通常很低。为了获得合意的噪音减弱水平，常规话筒需要被放置在非常靠近声源处例如使用者的口部。当话筒放在使用者的口部前时，然而伴随讲话中的***音的爆音，会引发噪音特征的增大。

对本领域技术人员来说，通过将这些***与本申请的其他部分中参考附图所述的本发明相比较，常规和传统方法的限制和缺点会变得显而易见。

发明内容

本发明的特定实施例可以在具有声音调整端口的噪声消除话筒中看到。在本发明的一个方面中，噪声消除话筒可包括壳体、用于将收到的能量转变为电信号的换能器，其中换能器设置在壳体中、到换能器中的前和后声音开口的前和后声音路径，其中该前和后声音路径可设置在壳体的相对侧并且可在垂直轴上移位180度。该噪声消除话筒可进一步包括用于支撑该噪声消除话筒的吊杆，其中该吊杆可变形以将该噪声消除话筒放在使用者的口部的附近。

例如，吊杆可变形以将噪声消除话筒放在离开使用者的口部的边缘至少十毫米处。噪声消除话筒还可包括一个或更多用于和在壳体外侧的电信号通讯的电学引线。前和后声音路径可以机械调整，例如通过改变前和后声音路径的声学质量及/或声学体积，从而不需要电子调整。声学质量及/或声学体积的改变可以通过改变前和后声音路径的长度和面积的至少其中之一。噪声消除话筒可进一步包括在壳体内的单向话筒，其中该单向话筒可将收到的声能转变成电信号。噪声消除话筒还可包括连接到吊杆上的头戴式耳机。

在本发明的另一方面中，噪声消除话筒可包括壳体、用于将收到的能量转变为电信号的换能器，其中换能器设置在壳体中、到换能器中的前和后声音开口的前和后声音路径，其中该前和后声音路径可定位及机械调整使得噪声消除话筒可提供大于15dB的对外部噪声的降低。降噪可包括在300Hz处至少是18dB。

前和后声音路径可定位和机械调整使得可以获得至少15dB的噪音降低而不***使用者能注意到的高频噪音。噪声消除话筒可进一步包括用于支撑该噪声消除话筒的吊杆，其中该吊杆可变形以将该噪声消除话筒放在使用者的口部的附近。例如，吊杆可变形以将噪声消除话筒放在离开使用者的口部的边缘至少十毫米处。噪声消除话筒还可包括一个或更多用于和在壳体外侧的电信号通讯的电学引线。

前和后声音路径可机械调整，例如通过改变前和后声音路径的声学质量及/或声学体积，从而不需要电子调整。声学质量及/或声学体积的改变可以通过改变前和后声音路径的长度和面积的至少其中之一。噪声消除话筒可进一步包括在壳体内的单向话筒，其中该单向话筒可将收到的声能转变成电信号。

从下面的说明书和附图中，将和更充分地理解本发明的这些及其他优点、方面和新颖的特征以及举例说明的实施例的细节。

附图说明

图1A示出按照本发明一实施例的，具有声音调整端口的噪声消除话筒的频率响应的图示；

图1B示出具有降噪特性的常规噪声消除话筒的频率响应的图示，其可以与按照本发明一实施例的，图1A中的噪声消除话筒的频率响应相比较；

图2示出按照本发明一实施例的，具有声音调整端口的噪声消除话筒的图示；

图3示出按照本发明一实施例的，具有安装在吊杆上的声音调整端口的噪声消除话筒的示例图示；

图4A示出按照本发明一实施例的，具有声音调整端口的噪声消除话筒的轴上频率响应的图示；

图4B示出按照本发明一实施例的，具有声音调整端口的噪声消除话筒的90度旋转的频率响应的图示；。

图4C示出按照本发明一实施例的，具有声音调整端口的噪声消除话筒的180度旋转的频率响应的图示。

具体实施方式

可以在具有声音调整端口的噪声消除话筒中发现本发明的各方面。通过改变在噪声消除话筒中前和后声音路径内的声学体积及/和声学质量，可以实现比常规噪声消除话筒高的噪音降低。

图1A示出按照本发明一实施例的，具有声音调整端口的噪声消除话筒的频率响应的图示。在本发明一示例性的方面中，可以在具有安装在脸的一侧上的声音调整端口的噪声消除话筒中测量噪音减弱水平，并与安装在脸的相反侧上的参照物话筒的相比较。参考图1A，参照物话筒的频率响应的值给定为零，如图中的线100所示。

图中的线101可表示，当示例噪声消除话筒从声源例如使用者的口部边缘退开十毫米时，具有声音调整端口的示例噪声消除话筒相对于参照物话筒的频率响应。图中的线102可表示当示例噪声消除话筒如上所述放置而声源为扩散声场或混响声场时，示例噪声消除话筒相对于参照物话筒的频率响应。在响应曲线101和102之间的差异示出图1A中的阿具有声音调整端口的示例噪声消除话筒的噪声消除特性。

图1B示出具有降噪特性的常规噪声消除话筒的频率响应的图示，其可以与按照本发明一实施例的，图1A中的噪声消除话筒的频率响应相比较。参考图1B，参照物话筒的频率响应的值可以给定为零，如图中的线103所示。图中的线104可表示当图1B的常规话筒在与图1A的具有声音调整端口的噪声消除话筒相同的位置，即在离开使用者的口部边十毫米处时，常规噪声消除话筒相对应参照物话筒的频率响应。图中的线105可表示当常规话筒放置为离开使用者的口部十毫米且声源是扩散声场或混响声场时，常规噪声消除话筒相对于参照物话筒的频率响应。

参考图1A和1B，常规噪声消除话筒和具有声音调整端口的噪声消除话筒的频率响应特性可以由图中的线104和101分别表示。另外，常规噪声消除话筒和具有声音调整端口的噪声消除话筒对扩散噪音声场的响应可以由图中的线105和102表示。以这种方式，通过将常规噪声消除话筒和具有声音调整端口的噪声消除话筒的频率响应特性与它们各自对扩散噪音声场的响应相比较，可以显露出平均为约5dB的更好的噪音抑制。另外，具有声音调整端口的噪声消除话筒在整个带宽上可产生几乎平的声音近讲(原位)响应，如图中的线101所反映的那样。

在本发明的一个方面中，具有声音调整端口的噪声消除话筒可以用在例如头戴式耳机话筒组的应用中，以及使用声音识别技术的应用中。此外，具有声音调整端口的噪声消除话筒也可以在例如具有100dB SPL车辆噪音的车辆中的双向交谈期间使用。

在本发明的另一方面中，可以达到在1000Hz处近似12dB以及在300Hz处接近20dB以及在3000Hz处8dB，从图中的线101所表示的具有声音调整端口的示例噪声消除话筒的频率响应特性，与图中的线102所表示的参照物话筒的噪音响应的比较中，可明显证明这一点。另一方面，常规噪声消除话筒，仅仅可达到在1000Hz 8dB的噪音抑制，在300Hz仅为近似10dB的噪音减少，以及在3000Hz处仅2dB的噪音抑制，如图中的线104和105所示出那样。

在本发明的另一方面中，具有声音调整端口的示例噪声消除话筒，可适于实现在相似环境下测试比常规的全向话筒至少20dB以上的噪音减少。例如在与具有声音调整端口的示例噪声消除话筒相似的环境下测试，由Jabra制造的常规话筒，其特征为在1kHz处是-9dB噪音减少，或者说是比具有声音调整端口的示例噪声消除话筒的噪音减少低了21dB。

图2示出按照本发明一实施例的，具有声音调整端口的噪声消除话筒的图示。参考图2，具有声音调整端口200的噪声消除话筒可包括话筒壳体208、前端口201、后端口202、具有前侧209和背侧210的内部话筒203、前进入通道204、后进入通道209，以及话筒电学引线206和207。内部话筒203的前侧209和背侧210可分别包括前入口214和后入口215。

前端口210是靠近声源，例如使用者的口部的端口。在本发明的一示例性方面中，为了实现更高的话筒灵敏度，前端口201可以位于声源所在的同一水平面上。后端口202可以位于前端口201和声源所在的该同一水平面上。然而，后端口202可以从前端口201上垂直轴偏移180度，从而后端口可以设置在话筒壳体208的相反侧上。

前入口通道204可将前端口201与内部话筒前侧209的前入口214连接。后进入通道205可将后端口202与内部话筒的背侧210的后入口215连接。在本发明的另一实施例中，可以不在具有声音调整端口的噪声消除话筒上使用主动电子调整。关于这一点，端口201和202的声音调整可以通过改变由前进入通道204和后进入通道205形成的腔的声学体积及/或声学质量。

声学质量M可由方程M＝.0016×(L/A)，其中L是长度而A是前进入通道204或后进入通道205的面积。声学体积V可由方程V＝L×A决定。可以独立地选择体积和声学质量对体积的比率以使整体的性能最优化。由前进入通道204和后进入通道205形成的通道腔的声学体积可被优化以获得高的噪音减少水平和近讲灵敏度。尽管可以使用单向话筒模块作为内部话筒203，本发明并不限于此方式，而是，可以在具有声音调整端口200的噪声消除话筒中使用其他类型的话筒模块。

图3示出按照本发明一实施例的，具有安装在吊杆上的声音调整端口的噪声消除话筒的示例图示。参考图3，具有声音调整端口301的噪声消除话筒可包括声音调整前和后端口302和303。话筒301可安装在吊杆305上，该吊杆可以是头戴式耳机话筒组的一部分。吊杆305可以变形从而在使用者的口部的边缘和具有声音调整端口301的噪声消除话筒之间的距离306可以被改变。在本发明一示例方面中，吊杆305可以调整从而该距离306为至少十毫米而具有声音调整端口301的噪声消除话筒提供结合了出色的噪音抑制的免于***音的性能。

在本发明的另一方面中，具有声音调整端口301的话筒的位置可以相对应声源例如使用者的口部的末端而改变。以这种方式，话筒301的位置，以及话筒端口的位置和前进入和后进入通道腔的体积可以被优化从而与常规话筒相比实现最高的噪音减少和近讲灵敏度。

图4A示出按照本发明一实施例的，具有声音调整端口的噪声消除话筒的轴上频率响应的图示。在本发明一示例方面中，可以在具有安装在脸的一侧上的声音调整端口的噪声消除话筒410中测量噪音减弱水平和轴上频率响应，并将其与安装在脸的相反侧上的参照物话筒相比较。

参考图4A，参照物话筒的频率响应的值可给定为零，如图中的线400所示。图中的线401可表示具有声音调整端口的示例噪声消除话筒410相对于参照物话筒的轴上频率响应。图中的线402可表现使用噪声消除话筒410而得到的对测试水平的环境噪音的频率响应。在这种情况中，第一话筒入口412靠近口部，而第二话筒入口414在话筒盒的外侧远离口部，结果是，可以达到噪音减少的最优水平。例如，可以在1000Hz处达到近似10dB的噪音减少以及在在300Hz处达到近似20dB的噪音减少。

图4B示出按照本发明一实施例的，具有声音调整端口的噪声消除话筒的90度旋转的频率响应的图示。在本发明一示例方面中，可以在具有安装在脸的一侧上的声音调整端口的噪声消除话筒416中测量噪音减弱水平和90度旋转频率响应，并将其与安装在脸的相反侧上的参照物话筒相比较。

参考图4B，参照物话筒的频率响应的值可给定为零，如图中的线403所示。图中的线404可表示具有声音调整端口的示例噪声消除话筒416相对于参照物话筒的90度旋转频率响应。图中的线405可表现使用噪声消除话筒416而得到的对测试水平的环境噪音的频率响应。在这种情况中，噪声消除话筒416的话筒盒可以旋转90度，从而后入口端口420面向下方而前入口端口418面向上方。结果是，与图4A中示出的噪音减少水平相比，噪音减少水平下降。例如，可以在1000Hz处达到近似5dB的噪音减少以及在在300Hz处达到近似10dB的噪音减少。

图4C示出按照本发明一实施例的，具有声音调整端口的噪声消除话筒的180度旋转的频率响应的图示。在本发明一示例方面中，可以在具有安装在脸的一侧上的声音调整端口的噪声消除话筒422中测量噪音减弱水平和180度旋转频率响应，并将其与安装在脸的相反侧上的参照物话筒相比较。

参考图4C，参照物话筒的频率响应的值可给定为零，如图中的线406所示。图中的线407可表示具有声音调整端口的示例噪声消除话筒422相对于参照物话筒的180度旋转频率响应。图中的线408可表现使用噪声消除话筒422而得到的对测试水平的环境噪音的频率响应。在这种情况中，噪声消除话筒422的话筒盒可以旋转180度，从而后入口端口422靠近脸而前入口端口424远离脸。结果是，与图4A和图4B中示出的噪音减少水平相比，噪音减少水平下降得更多。例如，可以在1000Hz处达到近似-2dB的噪音减少以及在在300Hz处达到近似3dB的噪音减少。

尽管已经参考特定实施例描述了本发明，本领域技术人员应理解，可以不偏离本发明的范围作出各种改变以及进行各种等同替换。另外，可以在本发明的教导下不偏离本发明的范围而进行许多修改以适应特定的情况或材料。因此，本发明意为并不限于所公开的特定实施例，而是包括落入所附权利要求内的所有实施例。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种噪声消除话筒，包括：

壳体；

至少一用于将收到的能量转变为电信号的换能器，其中该至少一换能器设置在壳体中；

到至少一换能器中的前声音开口的前声音路径，其中该前声音路径包括具有第一直径和第一长度的前端口通路，以及具有第二直径和第二长度的前进入通道；

到至少一换能器中的后声音开口的后声音路径；及

其中该前和后声音路径设置在壳体的相对侧并且可在垂直轴上移位180度。

2.如权利要求1所述的噪声消除话筒，还包括用于支撑该噪声消除话筒的吊杆。

3.如权利要求2所述的噪声消除话筒，其特征在于，该吊杆可变形以将该噪声消除话筒放在使用者的口部的附近。

4.如权利要求3所述的噪声消除话筒，其特征在于，吊杆可变形以将噪声消除话筒放在离开使用者的口部的边缘至少十毫米处。

5.如权利要求1所述的噪声消除话筒，还包括多条用于和在壳体外的电信号通讯的电学引线。

6.如权利要求1所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径可以机械调整，从而不需要电子调整。

7.如权利要求6所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径的机械调整是通过改变声音和后声音路径的声学质量。

8.如权利要求7所述的噪声消除话筒，其特征在于，声音质量的改变是通过改变前和后声音路径的长度和面积的至少其中之一。

9.如权利要求6所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径的机械调整是通过改变声音和后声音路径的声学体积。

10.如权利要求9所述的噪声消除话筒，其特征在于，声学体积的改变是通过改变前和后声音路径的长度和面积的至少其中之一。

11.如权利要求1所述的噪声消除话筒，还包括在壳体内的单向话筒，其中该单向话筒可将收到的声能转变成电信号。

12.如权利要求2所述的噪声消除话筒，还包括连接到吊杆上的头戴式耳机。

13.一种噪声消除话筒，包括：

壳体；

至少一用于将收到的能量转变为电信号的换能器，其中该至少一换能器设置在壳体中；

到至少一换能器中的前声音开口的前声音路径，其中该前声音路径包括具有第一直径和第一长度的前端口通路，以及具有第二直径和第二长度的前进入通道；

到至少一换能器中的后声音开口的后声音路径；及

其中该前和后声音路径可定位及机械调整使得噪声消除话筒提供对外部声学噪声的大于15dB的降低。

14.如权利要求13所述的噪声消除话筒，其特征在于，降噪可包括在300Hz处至少是18dB。

15.如权利要求13所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径可定位和机械调整使得可以获得至少15dB的噪音降低而不***使用者能注意到的高频噪音。

16.如权利要求13所述的噪声消除话筒，还包括用于支撑该噪声消除话筒的吊杆。

17.如权利要求16所述的噪声消除话筒，其特征在于，该吊杆可变形以将该噪声消除话筒放在使用者的口部的附近。

18.如权利要求17所述的噪声消除话筒，其特征在于，吊杆可变形以将噪声消除话筒放在离开使用者的口部的边缘至少十毫米处。

19.如权利要求13所述的噪声消除话筒，还包括多条用于和在壳体外的电信号通讯的电学引线。

20.如权利要求13所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径的机械调整是通过改变声音和后声音路径的声学质量。

21.如权利要求20所述的噪声消除话筒，其特征在于，声学质量的改变是通过改变前和后声音路径的长度和面积的至少其中之一。

22.如权利要求13所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径的机械调整是通过改变声音和后声音路径的声学体积。

23.如权利要求22所述的噪声消除话筒，其特征在于，声学体积的改变是通过改变前和后声音路径的长度和面积的至少其中之一。

24.如权利要求13所述的噪声消除话筒，还包括在壳体内的单向话筒，其中该单向话筒可将收到的声能转变成电信号。

25.如权利要求1所述的噪声消除话筒，其特征在于，第二直径大于第一直径。

26.如权利要求1所述的噪声消除话筒，其特征在于，前声音路径的机械调整是通过改变第一直径、第一长度、第二直径和第二长度至少其中之一。

27.如权利要求1所述的噪声消除话筒，其特征在于，前进入通道包括至少两个具有不同直径的通道部分。

28.如权利要求1所述的噪声消除话筒，其特征在于，后声音路径包括具有第三直径和第三长度的后端口通路，以及具有第四直径和第四长度的后进入通道。

29.如权利要求28所述的噪声消除话筒，其特征在于，第四直径大于第三直径。

30.如权利要求28所述的噪声消除话筒，其特征在于，后声音路径的机械调整是通过改变第三直径、第三长度、第四直径和第四长度至少其中之一。

31.如权利要求1所述的噪声消除话筒，其特征在于，壳体为细长椭圆球形状。

32.如权利要求1所述的噪声消除话筒，其特征在于，前声音路径从一前壳体开口延伸到在所述至少一换能器中的前声音开口，而后声音路径从一后壳体开口延伸到在所述至少一换能器中的后声音开口。

33.如权利要求32所述的噪声消除话筒，其特征在于，该前壳体开口和该后壳体开口位于壳体的相对侧。

34.如权利要求32所述的噪声消除话筒，其特征在于，对前壳体开口的第一位置和对后壳体开口的第二位置选择为当噪声消除话筒被使用者佩戴时，使声流的绕射最小化。

Claims (24)

1.一种噪声消除话筒，包括：

壳体；

至少一用于将收到的能量转变为电信号的换能器，其中该至少一换能器设置在壳体中；

到至少一换能器中的前声音开口的前声音路径；

到至少一换能器中的后声音开口的后声音路径；及

其中该前和后声音路径设置在壳体的相对侧并且可在垂直轴上移位180度。

2.如权利要求1所述的噪声消除话筒，还包括用于支撑该噪声消除话筒的吊杆。

3.如权利要求2所述的噪声消除话筒，其特征在于，该吊杆可变形以将该噪声消除话筒放在使用者的口部的附近。

4.如权利要求3所述的噪声消除话筒，其特征在于，吊杆可变形以将噪声消除话筒放在离开使用者的口部的边缘至少十毫米处。

5.如权利要求1所述的噪声消除话筒，还包括多条用于和在壳体外的电信号通讯的电学引线。

6.如权利要求1所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径可以机械调整，从而不需要电子调整。

7.如权利要求6所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径的机械调整是通过改变声音和后声音路径的声学质量。

8.如权利要求7所述的噪声消除话筒，其特征在于，声音质量的改变是通过改变前和后声音路径的长度和面积的至少其中之一。

9.如权利要求6所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径的机械调整是通过改变声音和后声音路径的声学体积。

10.如权利要求9所述的噪声消除话筒，其特征在于，声学体积的改变是通过改变前和后声音路径的长度和面积的至少其中之一。

11.如权利要求1所述的噪声消除话筒，还包括在壳体内的单向话筒，其中该单向话筒可将收到的声能转变成电信号。

12.如权利要求2所述的噪声消除话筒，还包括连接到吊杆上的头戴式耳机。

13.一种噪声消除话筒，包括：

壳体；

至少一用于将收到的能量转变为电信号的换能器，其中该至少一换能器设置在壳体中；

到至少一换能器中的前声音开口的前声音路径；

到至少一换能器中的后声音开口的后声音路径；及

其中该前和后声音路径可定位及机械调整使得噪声消除话筒提供对外部声学噪声的大于15dB的降低。

14.如权利要求13所述的噪声消除话筒，其特征在于，降噪可包括在300Hz上至少是18dB。

15.如权利要求13所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径可定位和机械调整使得可以获得至少15dB的噪音降低而不***使用者能注意到的高频噪音。

16.如权利要求13所述的噪声消除话筒，还包括用于支撑该噪声消除话筒的吊杆。

17.如权利要求16所述的噪声消除话筒，其特征在于，该吊杆可变形以将该噪声消除话筒放在使用者的口部的附近。

18.如权利要求17所述的噪声消除话筒，其特征在于，吊杆可变形以将噪声消除话筒放在离开使用者的口部的边缘至少十毫米处。

19.如权利要求13所述的噪声消除话筒，还包括多条用于和在壳体外的电信号通讯的电学引线。

20.如权利要求13所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径的机械调整是通过改变声音和后声音路径的声学质量。

21.如权利要求20所述的噪声消除话筒，其特征在于，声学质量的改变是通过改变前和后声音路径的长度和面积的至少其中之一。

22.如权利要求13所述的噪声消除话筒，其特征在于，前和后声音路径的机械调整是通过改变声音和后声音路径的声学体积。

23.如权利要求22所述的噪声消除话筒，其特征在于，声学体积的改变是通过改变前和后声音路径的长度和面积的至少其中之一。

24.如权利要求13所述的噪声消除话筒，还包括在壳体内的单向话筒，其中该单向话筒可将收到的声能转变成电信号。

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