CN216721555U - 一种定向发声装置及人员载具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定向发声装置及人员载具，定向发声装置包括：发声器，包括无线传输模块、至少一个麦克风以及至少一个超声换能器阵列，麦克风与无线传输模块电连接，无线传输模块用于与外部移动设备通信连接，麦克风用于拾取声音信号，并将拾取的声音信号通过无线传输模块传输给外部移动设备；以及控制器，与发声器电连接，用于接收由无线传输模块输入或者通过信号线输入的声音信号，并将输入的声音信号与超声波载波信号进行调制，输出超声波调制信号给超声换能器阵列，通过超声换能器阵列定向发声。本实用新型的定向发声装置能够定向发声，且能够方便的通过其进行通话，能够减少人员载具内各声源声音之间的相互干扰，提高乘坐舒适性。

Description

一种定向发声装置及人员载具

技术领域

本实用新型涉及定向发声技术领域，尤其涉及一种定向发声装置及人员载具。

背景技术

人员载具是一种用于装载人员的载具，例如汽车、火车、高铁、飞机等，能够将人从一地运输至另一地。为了提高乘坐的舒适性，目前的人员载具内常设有影音等娱乐***。现有的音频播放通常采用普通的声源，其具有全向性、高绕射等特点，这就使得各声源的声音混杂在一起，使得真正需要收听的声音被掩盖，影响了乘坐体验。例如，对于正在打电话的人，可能因为车厢内噪音过大而需要将手机更近的贴合在耳部，甚至需要佩戴耳机，同时其说话声音也容易混入噪音而不易为对方分辨，严重影响了乘坐的舒适性。又例如，对于需要休息的人而言，这些声响会影响其休息。

现有技术中为了解决上述问题，通常是通过增加独立耳机的方式来播放音频内容，这样，声音无需外放，能够使车厢内更为安静，但是，佩戴耳机的方法，增加车内部件，而且在多人使用后，耳机的卫生条件变差，使用者容易产生抵触，另外，长时间佩戴耳机会引起使用者的不适甚至损伤听力，不能从根本上解决问题。

现有技术中还具有通过超声波定向发声器来解决上述问题的方案，超声波定向发声器具有定向传播的功能，能够实现声源定向、定点发声，满足了人们对声音传播方向、传播区域等一系列特殊的需求。在正对发声器的方向能够听到正常的声音，而在其他方向则听不到声音，这就减少了多种声音之间的相互干扰，也减少了对需要休息的人的影响。然而，现有的定向发声器不具备语音通话的功能，在打电话时，仍需要手持手机进行，对于驾驶人员来说尤为不便，且容易引起安全问题。

因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种定向发声装置及人员载具，该定向发声装置能够定向发声且便于通话。

为实现上述实用新型目的，一方面，本实用新型提出了一种定向发声装置，包括：

发声器，包括无线传输模块、至少一个麦克风以及至少一个超声换能器阵列，所述麦克风与所述无线传输模块电连接，所述无线传输模块用于与外部移动设备通信连接，所述麦克风用于拾取声音信号，并将拾取的声音信号通过所述无线传输模块传输给所述移动设备；以及，

控制器，与所述发声器电连接，所述控制器用于接收由所述无线传输模块输入或者通过信号线输入的声音信号，并将输入的声音信号与超声波载波信号进行调制，输出超声波调制信号给所述超声换能器阵列，通过所述超声换能器阵列定向发声。

进一步地，所述控制器包括电源模块、信号处理电路以及与所述信号处理电路电连接的信号调整电路，所述电源模块为所述信号处理电路、信号调整电路以及所述发声器供电，所述声音信号通过所述信号处理电路与超声波载波信号进行调制，调制出超声波调制信号，所述超声波调制信号通过所述信号调整电路做信号调整后输入所述超声换能器阵列。

进一步地，所述发声器包括第一壳体以及设于所述第一壳体内的电路板，所述麦克风和所述无线传输模块均设于所述电路板上。

进一步地，所述发声器还包括设于所述第一壳体内的支撑板，所述超声换能器阵列设于所述支撑板上，所述第一壳体包括与所述超声换能器阵列相对应设置的多个透声孔。

进一步地，所述控制器包括第二壳体以及设于所述第二壳体内的控制板，所述电源模块、信号处理电路以及所述信号调整电路均设于所述控制板上。

进一步地，所述控制板包括与所述电源模块电连接的电源输入接口、与所述信号处理电路电连接的音频输入接口以及与所述信号调整电路电连接的信号输出接口。

进一步地，所述发声器和所述控制器集成设置于同一壳体内。

进一步地，所述的定向发声装置包括至少两个发声器，两个所述发声器分别对应人的两个耳朵设置，发声时，至少两个所述发声器分别朝向人的两个耳朵定向发声。

进一步地，所述的定向发声装置还包括角度调节机构，所述定向发声装置通过所述角度调节机构与外部固定物相连，所述发声器通过所述角度调节机构调节其与所述外部固定物之间的角度。

另一方面，本实用新型提出了一种人员载具，包括如上任一项所述的定向发声装置。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型的定向发声装置能够定向发声，而且还能够方便的通过定向发声装置进行通话，由于其定向发声的特性，因此，声音被限定在一定的区域内，对区域外的人员的干扰小。当其应用于人员载具时，载人空间内各声源之间的噪声干扰更小，乘坐更为舒适，同时，驾驶人员能够更清晰的听到导航和通话的声音，更可靠的与移动设备或者其他设备进行语音交互，提高了驾车的安全性。

2.本实用新型的定向发声装置设置有角度调节机构，便于将发声器调整至朝向使用者的耳部发声，其使用更方便，同时便于调整各发声器对应的发声区域，减少对其他区域的干扰。

3.本实用新型的定向发声装置包括两个朝向人两个耳朵的发声器，能够使得听到的声音更为对称和均匀，使用体验更佳。

附图说明

图1是本实用新型中一种实施方式的定向发声装置的结构示意图。

图2是本实用新型中一种实施方式的定向发声装置的模块图。

图3是本实用新型中一种实施方式的发声器的结构示意图。

图4是图3所示的发声器的***图。

图5是本实用新型中另一种实施方式的发声器的结构示意图。

图6是图5所示的发声器的***图。

图7是图1所示的定向发声装置在人员载具上一种安装示意图。

图8是本实用新型中一种实施方式的控制器的结构示意图。

图9是图8所示的控制器的***图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如图1所示，对应于本实用新型一种较佳实施例的定向发声装置，包括用于定向发声的发声器1和用于控制发声器1发声的控制器2。

如图2所示，发声器1包括无线传输模块10、至少一个麦克风11以及至少一个超声换能器阵列12，麦克风11与无线传输模块10电连接，无线传输模块10用于与外部移动设备通信连接，使用者可以根据需要，选择将无线传输模块10与外部移动设备连接或者断开，或者选择不同的移动设备与无线传输模块10连接。麦克风11用于接收人的语音或者一些音频信号等声音信号，并将声音信号通过无线传输模块10传输给移动设备，移动设备例如可以是手机和电脑等。

控制器2与发声器1电连接，用于根据输入的声音信号控制超声换能器阵列12发声，声音信号可以通过无线传输模块10输入控制器2或者通过信号线直接输入控制器2。例如，在通话的过程中，麦克风11拾取使用者的声音信号后通过无线传输模块10传输给移动设备，由移动设备将声音信号发送给通话的对方，对方的声音信号由移动设备接收后发送至无线传输模块10，控制器2对无线传输模块10接收的信号进行处理，然后控制超声换能器阵列12定向发声，进而完成语音通话。又例如，可以使用信号线连接至控制器2，将声音信号通过信号线直接传输至控制器2，控制器2对通过信号线接收的声音信号进行处理，然后控制超声换能器阵列12定向发声，如定向播出音频信号。

控制器2包括电源模块20，用于为整个定向发声装置供电。电源模块2包括电源以及与电源配套的电源电路，电源例如可以是锂电池包、干电池或者直接为外接电源，外接电源例如为人员载具的电力***，电源电路用于调整电源的电压，并将其分配至定向发声装置的各功能模块，以使得***正常运行。

控制器2还包括信号处理电路21以及与信号处理电路21电连接的信号调整电路22，显然的，电源模块20能够为信号处理电路212、信号调整电路22以及发声器1(例如发声器1的无线传输模块10和超声换能器阵列12)供电。信号处理电路21用于将声音信号与超声波载波信号进行调制，调制出超声波调制信号，信号调整电路21用于对超声波调制信号进行功率放大和LC阻抗匹配等调整，超声波调制信号经信号调整电路进行信号调整后，通过超声换能器阵列12定向发出。

作为一种优选的实施方式，无线传输模块10为蓝牙模块，通过蓝牙与外部的移动设备进行数据传输，由于手机、笔记本电脑以及汽车中控电脑等通常均具有蓝牙功能，因此，采用蓝牙模块作为无线传输模块10能够更方便的与移动设备进行通信。

显然的，通过设置拾取人语音的麦克风和能够将语音发出的无线传输模块，不仅能够实现通话功能，方便使用者进行通话，而且，由于发声器1能够定向发声，声音能够被局限在一定的区域内，对区域外的其他乘客造成的干扰小，更容易营造相对独立的私人空间，在使用者通话、影音娱乐和导航时，能够更清晰的听到声音。另外，除了能够通话之外，还能够通过麦克风11和无线传输模块10发出语音指令，例如控制移动设备拨打电话、播放音乐等，使用更为方便、智能。

定向发声装置需要固定在外部固定物上，并向着使用者所在的位置发声，为了能够使得声音更准确的朝向使用者，参考图3和图5，定向发声装置还包括角度调节机构3，角度调节机构3能够调节定向发声装置的角度，具体而言，角度调节机构3用于调节发声器1的朝向，以使得发声器1发出的声音方向能够被方便的调整至需要的角度，进而更为准确的被使用者接收到。

角度调节机构3例如可以是阻尼铰链或者万向球头支架等，其与外部固定物相连，以固定住定向发声装置，外部固定物的种类不限，只要能够固定定向发声装置即可。以车辆等人员载具为例，外部固定物可以是中控台，此时，可以在角度调节机构3上设置背胶，使角度调节机构3可以粘附在中控台面上；外部固定物还可以是前挡风玻璃，此时，可以在角度调节机构3上设置吸盘，使角度调节机构3能够吸附在前挡风玻璃上；外部固定物还可以是后视镜，此时，可以在角度调节机构3上设置弹簧夹，角度调节机构3通过弹簧夹固定在后视镜上，当然，外部固定物还可以是车顶、座位或者座椅靠背枕头的滑杆等，角度调节机构3可以连接在车顶、座位背面或者靠背枕头的滑杆上。

定向发声装置的发声器1与控制器2可以是独立设置的，两者通过线缆相连，也可以设置成发声器1和控制器2集成设置。

在第一种实施例中，参考图1，发声器1和控制器2独立设置，在该种实施例中，发声器1和控制器2之间是分体的，两者之间可通过线缆相连，这样，发声器1和控制器2能够被安装至人员载具或者其他设备的不同的位置。参考图3，以汽车等人员载具为例，其通常包括框架4和形成在框架4内的载人空间5，驾驶员及乘客均容纳于载人空间5内，此时，控制器2可以嵌设在框架4内，例如嵌设在车顶内，不外露于车顶内饰，更为美观，而发声器1可以设置在载人空间5内，或者部分外露在载人空间5内，以便于向载人空间5内发声。

优选的，控制器2可以对应多个发声器1，例如，可以仅设置一个嵌设于车顶的控制器2，而对应每个座位均设置有发声器1，例如将发声器1设置在座位上方的车顶上，这样，可通过一个控制器2控制多个发声器1发声，减少控制器2占用的空间。进一步优选的，对于每个乘客均对应设置有两个发声器1，例如每个座位可以对应设置两个发声器1，两个发声器1分别朝向乘坐于该座位的人的两个耳朵发声，这样听到的声音更为均匀，体验更佳。

作为一种优选的实施方式，参考图3至图6，发声器1包括第一壳体13以及设于第一壳体13内的电路板14，上述的麦克风11和无线传输模块10均设置在电路板14上。角度调节机构3与第一壳体13相连，需要改变发声器1的角度时，只需调节第一壳体13的角度即可。电路板14可以通过螺栓与第一壳体13相连。

发声器1还包括用于安装超声换能器阵列12的支撑板15，超声换能器阵列12由多个超声换能器阵列排布形成，优选的，超声换能器以三角形阵列排布，以使得排布更为密集，能够充分利用空间。支撑板15可以通过螺栓与电路板14相连或者与第一壳体13相连。第一壳体13包括与超声换能器阵列12相对设置的第一端板130，优选的，第一端板130与超声换能器阵列12平行，在第一端板130上设置有多个供超声换能器的声音传出的透声孔131，透声孔131优选与超声换能器一一对应设置，以使得声音的传播更为顺畅，方向性更好。

第一壳体13可以由多个部分连接而成，在一种优选的实施方式中，参考图3和图4，第一壳体13包括相互连接的前端盖132和后壳体133，前端盖132和后壳体133之间形成容纳电路板14、超声换能器阵列12和支撑板15等零部件的空间，电路板14和支撑板15均通过螺栓固定在后壳体133上，电路板14可以集成有电源和音频接口(当然，电源和音频接口也可以设置在下文所述的控制器2的控制板24上)，以便于进行供电和传输声音信号。前端盖132包括上文所述的第一端板130。角度调节机构3为阻尼铰链，其可以固定在例如座椅背面、车顶部等外部固定物上。在另一种优选的实施方式中，如图5和图6所示，其包括前端盖132、后壳体133以及连接在前端盖132和后壳体133之间的中框134，前端盖132、后壳体133和中框134配合形成容纳电路板14和超声换能器阵列12的空间，在该实施方式中，定向发声装置还包括电源和音频接口板135，电源和音频接口板135与电路板14电连接，该实施方式中，角度调节机构3为万向球头支架。

如图8和图9所示，控制器2包括第二壳体23以及设于第二壳体23内的控制板24，电源模块20、信号处理电路21以及信号调整电路22均设于控制板24上。控制板24包括与电源模块20电连接的电源输入接口240，电源输入接口240与发声器1之间通过线缆电连接，例如与发声器1的电源和音频接口板135相连，发声器1通过电源输入接口240与电源模块20相连接入电力。控制板24还包括与信号处理电路21电连接的音频输入接口241，音频输入接口241可以通过信号线与外部的电子设备相连，以接入声音信号，音频输入接口241还可以通过信号线与发声器1的电源和音频接口板135相连，通过电源和音频接口板135与电子设备相连接入声音信号，接入的声音信号由信号处理电路21进行处理。控制板24还包括与信号调整电路22电连接的信号输出接口242，信号输出接口242与超声波换能器阵列12通过线缆相连，以将处理后的声音信息传输至超声换能器阵列12发出。控制板24还包括用于与发声器1的无线传输模块10相连的信号接口243，通过线缆连接信号接口243和无线传输模块10，可以将无线传输模块10接收到的信号传输给控制板24。优选的，音频输入接口241和电源输入接口240位于控制器2的同一侧，而信号输出接口242和信号接口243位于控制器2的另一侧，优选为与音频输入接口241和电源输入接口240所在侧的相对侧，以降低线缆的密集程度，方便设置接口和布线。

为了提高散热效果，第二壳体23上设置有散热结构，散热结构例如可以是外凸的散热齿230。当然，第一壳体13上也可以设置散热结构进行散热。

在第二种实施例中，发声器1和控制器2集成设置于同一壳体内，例如，将第一种实施例的第一壳体13和第二壳体23设置为同一壳体，发声器1和控制器2含有的相关零部件均设于该壳体内，角度调节机构3连接在壳体和外部固定物之间，发声器1和控制器2的角度可以整体进行调节。第二种实施例的定向发声装置优选设置在驾驶室内，例如贴附在驾驶台面上，或者在角度调节机构3上设置吸盘，通过吸盘吸附在汽车的前挡风玻璃上，定向发声装置朝向驾驶员或者副驾驶人员发声。

在第二种实施例中，壳体内可以设置两个发声器1(或者设置两个超声换能器阵列12)，两个发声器1(或者两个超声换能器阵列12)分别朝向使用者的两个耳朵发声，以使得听到的声音更为均匀。

本实用新型还提出了一种人员载具，人员载具例如可以是汽车、卡车等车辆或者火车、高铁、地铁和飞机等。该人员载具包括有上述的定向发声装置，人员载具还包括框架4(例如车辆的车架)以及形成于框架4内的载人空间5，载人空间5内设有多个座位，乘客及驾驶人等均乘坐于座位上。由于定向发声装置发出的声音具有方向性和区域性，因此，仅在特定区域的人能够听到定向发声装置发出的声音，这样，不同的人可以使用不同的定向发声装置来收听声音，相互之间的干扰小。对于驾驶人员而言，还可以直接通过定向发声装置进行通话，通话对方的声音可通过定向发声装置发出，使用更为方便，而且，由于后排乘客收听的声音不会传导至驾驶人员处，因此对驾驶人员的干扰小，其进行通话或者听导航指示更为清晰，提高了安全性。

本实用新型至少具备如下优点：

1.本实用新型的定向发声装置能够定向发声，而且还能够方便的通过定向发声装置进行通话，由于其定向发声的特性，因此，声音被限定在一定的区域内，对区域外的人员的干扰小。当其应用于人员载具时，载人空间内各声源之间的噪声干扰更小，乘坐更为舒适，同时，驾驶人员能够更清晰的听到导航和通话的声音，更可靠的与移动设备或者其他设备进行语音交互，提高了驾车的安全性。

2.本实用新型的定向发声装置设置有角度调节机构，便于将发声器调整至朝向使用者的耳部发声，其使用更方便，同时便于调整各发声器对应的发声区域，减少对其他区域的干扰。

3.本实用新型的定向发声装置包括两个朝向人两个耳朵的发声器，能够使得听到的声音更为对称和均匀，使用体验更佳。

上述仅为本实用新型的一个具体实施方式，其它基于本实用新型构思的前提下做出的任何改进都视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种定向发声装置，其特征在于，包括：

发声器(1)，包括无线传输模块(10)、至少一个麦克风(11)以及至少一个超声换能器阵列(12)，所述麦克风(11)与所述无线传输模块(10)电连接，所述无线传输模块(10)用于与外部移动设备通信连接，所述麦克风(11)用于拾取声音信号，并将拾取的声音信号通过所述无线传输模块(10)传输给所述移动设备；以及，

控制器(2)，与所述发声器(1)电连接，所述控制器(2)用于接收由所述无线传输模块(10)输入或者通过信号线输入的声音信号，并将输入的声音信号与超声波载波信号进行调制，输出超声波调制信号给所述超声换能器阵列，通过所述超声换能器阵列(12)定向发声。

2.如权利要求1所述的定向发声装置，其特征在于，所述控制器(2)包括电源模块(20)、信号处理电路(21)以及与所述信号处理电路(21)电连接的信号调整电路(22)，所述电源模块(20)为所述信号处理电路(21)、信号调整电路(22)以及所述发声器(1)供电，所述声音信号通过所述信号处理电路(21)与超声波载波信号进行调制，调制出超声波调制信号，所述超声波调制信号通过所述信号调整电路(22)做信号调整后输入所述超声换能器阵列(12)。

3.如权利要求1所述的定向发声装置，其特征在于，所述发声器(1)包括第一壳体(13)以及设于所述第一壳体(13)内的电路板(14)，所述麦克风(11)和所述无线传输模块(10)均设于所述电路板(14)上。

4.如权利要求3所述的定向发声装置，其特征在于，所述发声器(1)还包括设于所述第一壳体(13)内的支撑板(15)，所述超声换能器阵列(12)设于所述支撑板(15)上，所述第一壳体(13)包括与所述超声换能器阵列(12)相对应设置的多个透声孔(130)。

5.如权利要求2所述的定向发声装置，其特征在于，所述控制器(2)包括第二壳体(23)以及设于所述第二壳体(23)内的控制板(24)，所述电源模块(20)、信号处理电路(21)以及所述信号调整电路(22)均设于所述控制板(24)上。

6.如权利要求5所述的定向发声装置，其特征在于，所述控制板(24)包括与所述电源模块(20)电连接的电源输入接口(240)、与所述信号处理电路(21)电连接的音频输入接口(241)以及与所述信号调整电路(22)电连接的信号输出接口(242)。

7.如权利要求1所述的定向发声装置，其特征在于，所述发声器(1)和所述控制器(2)集成设置于同一壳体内。

8.如权利要求1至7任一项所述的定向发声装置，其特征在于，其包括至少两个发声器(1)，两个所述发声器(1)分别对应人的两个耳朵设置，发声时，至少两个所述发声器(1)分别朝向人的两个耳朵定向发声。

9.如权利要求1至7任一项所述的定向发声装置，其特征在于，其还包括角度调节机构(3)，所述定向发声装置通过所述角度调节机构(3)与外部固定物相连，所述发声器(1)通过所述角度调节机构(3)调节其与所述外部固定物之间的角度。

10.一种人员载具，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的定向发声装置。

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