模块化耳机系统

文档序号:157545 发布日期:2021-10-26 浏览:34次 >En<

阅读说明:本技术 模块化耳机系统 (Modular headset system ) 是由 D·W·弗里曼 F·斯特劳斯 M·A·塔佩纳 于 2020-03-10 设计创作,主要内容包括:提供了一种模块化耳机系统,该模块化耳机系统可以为佩戴者提供听力保护以及音乐和节目的高质量声音传送的可配置选择。在一个实施例中,模块化耳机包括头带和安装到头带的听筒。听筒包括罐,该罐包括扬声器,该罐固定到头带。可拆卸可更换音乐耳杯能够可拆卸地安装到罐以覆盖扬声器。可拆卸可更换听力保护/声音放大(HP/amp)耳杯能够可拆卸地安装到罐以覆盖扬声器。(A modular headset system is provided that can provide a wearer with configurable options for hearing protection and high quality sound delivery of music and programming. In one embodiment, a modular headset includes a headband and an earpiece mounted to the headband. The earpiece includes a canister that includes a speaker, the canister being secured to the headband. A removable replaceable music ear cup can be removably mounted to the jar to cover the speaker. A removable replaceable hearing protection/sound amplification (HP/amp) ear cup can be removably mounted to the jar to cover the speaker.)

模块化耳机系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月11日提交的题为“MODULAR HEADPHONE SYSTEM”的第62/816,762号美国临时专利申请(代理人案卷号WLYX 1002-1)和于2020年3月9日提交的题为“MODULAR HEADPHONE SYSTEM”的第16/813,300号美国非临时专利申请(代理人案卷号WLYX1002-2)的权益。出于所有目的,以上申请特此通过引用并入本文。

背景技术

本节中讨论的主题不应当仅仅因为在本节中的提及而被假定为现有技术。类似地,本节中提到的问题或与作为背景而提供的主题相关的问题不应当被假定为先前已经在现有技术中认识到。本节中的主题仅表示不同方法,这些方法本身也可以对应于所要求保护的技术的实现。

耳机用于多种不同目的。目的之一是提供听力保护。最基本的听力保护(HP)耳机是具有耳杯的耳上式耳机,耳杯围绕用户的耳朵以提供无源HP,也称为隔音。无源HP耳机可以滤除环境噪声并且提供一定的脉冲噪声保护。无源HP耳机通常不具有电子器件。

另一目的是将声音直接传送到用户的耳朵,诸如在收听现场和预先录制的声音时,包括例如音乐、预先录制的书籍和电话交谈。为简单起见,这些声音传送耳机通常被称为音乐耳机。一些音乐耳机包括为用户提供高品质音乐的电子器件。耳上式音乐耳机因为它们围绕耳朵而还可以过滤掉环境噪声并且提供有限的噪声保护。

HP设备和音乐耳机都可以包括用于提供传统噪声消除的电子器件,这在生成与低频环境声音波形完全相反的声音波形方面特别有效,从而消除它们。然而,目前还没有集成耳机解决方案能够为佩戴者提供听力保护以及音乐和节目的高质量声音传送的可配置选择。

发明内容

本文中提供简化的概述以帮助能够对在更详细的描述和附图中跟随的示例性非限制性实现的各个方面提供基本的或一般的理解。然而,本概述并非旨在作为广泛或详尽的概括。相反,本概述的唯一目的是以简化的形式呈现与一些示例性非限制性实现相关的一些概念,作为随后对各种实现的更详细描述的前奏。

一种模块化耳机系统,该模块化耳机系统能够为佩戴者提供听力保护以及音乐和节目的高质量声音传送的可配置选择。在一个实施例中,模块化耳机包括头带和安装到头带的听筒。听筒包括罐,该罐包括扬声器,该罐固定到头带。可拆卸可更换音乐耳杯能够可拆卸地安装到罐以覆盖扬声器。可拆卸可更换听力保护/声音放大(HP/amp)耳杯能够可拆卸地安装到罐以覆盖扬声器。

罐包括罐体。在实施例中,罐体包括围绕扬声器的周向延伸侧壁以及被限定在扬声器与侧壁之间的周向延伸开放区域。在一个示例性实施例中,HP/amp耳杯包括在周向延伸开放区域内的吸音元件和覆盖吸音元件和扬声器的吸音层。在示例性实施例中,音乐耳杯和HP/amp耳杯中的每个耳杯包括底部结构和衬垫结构,该底部结构具有周向延伸外部部分,该周向延伸外部部分限定与扬声器对准的开放区域,该衬垫结构安装到底部结构,使得衬垫结构限定与底部结构的开放区域对准的耳朵容纳开放区域。

示例性衬垫结构可以包括弹性周向延伸衬垫结构体,该弹性周向延伸衬垫结构体具有内部周向延伸表面、外部周向延伸表面以及端面、所述端面连接内部周向延伸表面和外部周向延伸表面。覆盖内部周向延伸表面和外部周向延伸表面以及端面的体罩也可以是衬垫结构的一部分。在一个示例性实现中,衬垫结构体由聚氨酯记忆海绵制成,并且体罩由聚氨酯合成革制成。衬垫结构还包括覆盖底部结构的开放区域的透声罩。

示例性HP/amp耳杯包括在周向延伸开放区域内的吸音元件以及覆盖吸音元件和扬声器的吸音层。吸音元件由聚氨酯泡沫、棉、三聚氰胺或复合材料中的一种或多种制成。这些材料的组合、其他材料及其组合是所公开的技术所考虑的。一种示例性耳机采用厚度为5mm至15mm的吸音元件。在另一示例性耳机中,吸音层由聚氨酯泡沫、棉、三聚氰胺或复合材料中的一种或多种制成,并且吸音层的厚度为2mm至4mm。

在一个实施例中,HP/amp耳杯中的放大电路装置响应于脉冲声音而停止声音放大。HP/amp耳杯中的放大电路装置可以响应于超过可调节阈值的脉冲声音而停止声音放大。例如,HP/amp耳杯中的放大电路装置响应于超过82dB水平的脉冲声音而停止声音放大。HP/amp耳杯中的放大电路装置可以在2毫秒内恢复声音放大。一些实现还包括开关,开关使得用户能够在检测到脉冲声音时选择性地激活HP/am耳杯中的放大电路装置的停止放大的能力。

在另一实施例中,一种耳机系统包括头带以及被安装到头带的听筒。听筒包括罐,所述罐包括扬声器。罐固定到头带。听力保护/声音放大(HP/amp)耳杯,被安装到罐以覆盖扬声器。罐还包括罐体。罐体包括围绕扬声器的周向延伸侧壁。周向延伸区域被限定内部区域内,内部区域被限定在扬声器与侧壁之间。耳杯包括在周向延伸区域内的吸音元件、覆盖吸音元件和扬声器的吸音层、以及被配置为接合用户的耳朵并且安装到罐并且覆盖吸音层的外部耳杯结构。

耳机系统的一个示例,外部耳杯结构包括底部结构和衬垫结构,该底部结构具有限定与扬声器对准的开放区域的周向延伸外部部分,该衬垫结构被安装到底部结构,使得衬垫结构限定与底部结构的开放区域对准的耳朵容纳开放区域。衬垫结构还包括弹性周向延伸衬垫结构体,弹性周向延伸衬垫结构体具有内部周向延伸表面、外部周向延伸表面以及端面,端面连接内部周向延伸表面和外部周向延伸表面。覆盖内部周向延伸表面和外部周向延伸表面以及端面的体罩也是衬垫结构的一部分。此外,透声罩覆盖底部结构的开放区域。所公开的技术的其他特征、方面和优点可以通过回顾附图、详细描述和随后的权利要求而看到。

附图说明

所包括的附图用于说明目的并且仅用于为本公开的一种或多种实现而提供可能的结构和过程操作的示例。这些附图决不限制本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出的任何形式和细节的改变。当结合以下附图考虑时,可以通过参考详细描述和权利要求来获取对主题的更完整理解,其中相同的附图标记在所有附图中指代相似的元素。

图1是具有可拆卸可更换耳杯的模块化耳机系统的前视图,左听筒具有HP/amp耳杯,右听筒具有音乐耳杯。

图2是图1的右音乐听筒的音乐耳杯的分解透视图。

图3是图1的右音乐听筒的侧视图。

图4是沿线4-4截取的图3的结构的稍微简化的截面图。

图5是图1的左HP/amp听筒的HP/amp耳杯的分解透视图。

图6是图1的左HP/amp听筒的侧视图。

图7是沿线7-7截取的图6的结构的稍微简化的截面图。

图8是实现模块化耳机系统的电路装置的示意图。

具体实施方式

以下描述将典型地参考具体的结构实施例和方法。应当理解,并不旨在限制于具体公开的实施例和方法,而是可以使用其他特征、元素、方法和实施例来实现本公开。描述优选实施例是为了说明所公开的技术,而不是限制其由权利要求限定的范围。本领域普通技术人员将认识到以下描述的各种等效变化。除非另有说明,否则在本申请中指定关系(诸如平行、对准或在同一平面内)表示指定关系在制造过程的限制范围内和在制造变化范围内。当部件被描述为被耦合、被连接、被接触或相互接触时,除非特别说明,否则它们不需要在物理上直接相互接触。各种实施例中,相似元素通常用相似的附图标记表示。

更复杂的听力保护版本由HP和放大耳机提供,它们通常被称为HP/amp耳机。HP/amp耳机提供无源听力保护以防止噪声,就像无源HP耳机一样。HP/amp设备的一些实现还包括用于放大相对较低水平的环境声音的电子器件。无源听力保护允许佩戴者免受突发脉冲声音的影响,诸如工业或制造环境中超过82dB的巨响或狩猎时枪声产生的巨响。在这两种情况下,HP/amp设备都可以让佩戴者听到同事或狩猎伙伴的声音,同时免受响亮的脉冲声音的影响。电子器件的设计不会放大脉冲声音或其他响亮声音。然而,它们可以为低水平环境声音提供增强的听力,诸如以允许猎人听到动物的声音以及语音。

图1示出了模块化耳机系统10的一个示例,该耳机系统10包括头带12、左听筒14和右听筒16,右听筒16固定到头带12,在该示例中通过枢轴/旋转接头18固定。模块化耳机系统10的每个听筒可以用于听力保护/声音放大(HP/amp)模式或音乐耳机模式。每个听筒包括在本文中称为罐和安装到罐的耳杯。

通常,利用本技术,耳机系统包括两个不同的可互换耳杯,耳杯可安装到听筒的罐。当系统要在HP/amp设备模式下使用时使用HP/amp耳杯,而当系统要在音乐耳机模式下使用时使用音乐耳杯。使用本技术,用于两种备选模式(HP/amp设备模式或音乐耳机模式)的电子器件可以被包括在罐中。此外,在罐与用户耳朵之间提供额外的隔音材料(在下面的示例中由扬声器前面的吸音层和扬声器周围的吸音元件提供),可以提高无源HP抵抗HP/amp设备模式下的脉冲声音或其他响亮声音的影响的能力。

在下面讨论的示例中,每个罐可以包括用于扬声器/驱动器的电子器件。适用于HP/amp设备模式和音乐耳机模式的电子器件可以分布在罐之间,或者每个罐包括所有必要电子器件。适用于实现HP/amp模式的电子器件的示例参见图8:HP/amp音频驱动器805。适用于音乐模式的电子器件的示例参见图8:音乐音频驱动器804。当电子器件分布在罐之间时,电子器件将通过电线、无线通信或这两者来彼此耦合。

每个罐20、22优选地可以与两种可拆卸可更换耳杯:HP/amp耳杯24和音乐耳杯26中的一种一起使用。用户基于系统要使用的模式来选择将哪个耳杯安装到罐20、22。例如,如果系统要在嘈杂的工业环境或射击场中使用,则可能会选择HP/amp耳杯24并且将其安装到每个罐20、22。如果要例如在飞机上听音乐或看视频时使用该系统,则通常会使用音乐耳杯26。附图所示的模块化耳机系统10示出了安装到左听筒14的罐20的HP/amp耳杯24和安装到右听筒16的罐22的音乐耳杯26,以避免不必要的附图重复;在使用期间,相同类型的耳杯(即,HP amp耳杯24或音乐耳杯26)通常会同时用于左右听筒14、16两者。因此,可以使用具有两个不同可互换耳杯的模块化耳机系统10,当系统要在HP/amp设备模式下使用时使用HP/amp耳杯24,而当系统要在音乐耳机模式下使用时使用音乐耳杯26。

图2、3和4示出了图1的右听筒16的罐22和音乐耳杯26,其中音乐耳杯26的部件在图4中以分解图示出。再次参考图2,罐22包括罐体30,罐体30具有周向延伸侧壁32,周向延伸侧壁32围绕扬声器34,以在其间限定周向延伸区域36。耳杯26可以安装到罐22并且从罐22上可拆卸,并且包括底部结构38和衬垫结构40。底部结构38包括垫环42,垫环42具有朝向罐20的第一边缘44、和第二边缘46。底部结构38还具有从第二边缘46向内延伸的向内延伸凸缘(或外部部分)48。凸缘48限定与扬声器34对准的开放区域50。

衬垫结构40包括与开放区域50对准的透声罩52。罩52可以由织物材料制成,例如但不限于可以通过化学、机械加热或溶剂处理粘合在一起的无纺布和材料、人造短纤维和连续长纤维。由盖52提供的声音衰减量优选不超过1dB。衬垫结构40还包括衬垫结构体54,衬垫结构体54通常由诸如记忆泡沫的泡沫材料制成,泡沫材料主要包括经化学处理以增加其粘度和/或密度的聚氨酯,例如从位于德国特罗斯多夫的莱芬豪舍公司可获取的ReicofilTM(http://www.reicofil.com/)或同等产品,以便在使用过程中舒适贴合。本体54具有外部周向延伸表面56、内部周向延伸表面58、以及连接内表面56和外表面58的端面60。衬垫结构40还包括体罩62,体罩62包括:内环构件64,内环构件64的尺寸被设计为安装在本体54的表面58内并且与其相邻;周向构件66,周向构件66的尺寸被设计为围绕本体54的外表面56和底部结构38的垫环42并且在其附近;以及端部构件68,端部构件68连接到内环构件64和周向构件66;这在图4中示出。体罩62的部件在图2中示出为单独部件,但在该示例中为单个部件。端部构件68具有与内环构件64的开放内部72相对应的开口70,这两者都与开放区域50对准。

衬垫结构40限定与底部结构38的开放区域50对准的耳朵容纳开放区域74。体罩62可以由无孔材料制成,以促进衬垫结构40的清洁;一个合适的示例是聚氨酯或聚氯乙烯,它可以被形成以模拟皮革。通常,本体54和体罩62由适合预期使用环境并且佩戴舒适的材料制成。如图4中所示,周向构件66具有再弯曲部分82,再弯曲部分82接合垫环42的第一边缘44以将衬垫结构40固定到底部结构38。周向构件66的柔性还允许衬垫结构40被移除,并且允许衬垫结构体54和透声罩52根据需要而被清洗、修理或更换。

在现在将参考图5、6和7讨论的示例中,左听筒14(包括罐20)被描绘为具有HP/amp耳杯24。罐20和罐22的接合耳杯24、26的部分基本上相同。图5的HP/amp耳杯24与图2的音乐耳杯26之间的主要区别在于用于实现音频驱动器804、805的电路装置。此外,吸音元件76和吸音层78可以被并入HP/amp耳杯24中。HP/amp耳杯24包括外部耳杯结构79,在该示例中,外部耳杯结构79与音乐耳杯26相同,因此将不再描述这些部件。在该示例中,吸音层78位于吸音元件76与底部结构38的凸缘48之间。本体30具有在扬声器35与侧壁32之间延伸的向内定向的壁80。吸音元件76容纳在罐22的周向延伸区域36内并且抵靠壁80。吸音元件76和吸音层78由增强由模块化耳机系统10提供的无源听力保护的材料制成,特别是相对于通常超过82dB的大噪声(脉冲和非脉冲声音两者)。在一个示例中,吸音元件76由约5mm-15mm厚的聚氨酯泡沫、棉、三聚氰胺或其复合材料中的一种或多种制成,并且吸音层78由约2mm-4mm厚的类似材料制成。作为用于实现吸音元件76和吸音层78的一种示例材料,SonexTM经测试产生等于0.65声衰减的降噪系数(NRC)。比较图2和5,可以看出,周向延伸区域36是图2的音乐耳杯26中的开放区域,而其基本上填充有图5的HP/amp耳杯24中的吸音元件76。

在所公开的示例中,图8示出了音乐模式和HP/amp模式所需要的电子器件,图8是实现模块化耳机系统的电路装置的示意图。图8的电路装置包括用于驱动罐20的扬声器35的HP/amp音频驱动器805和用于驱动罐22的扬声器34的音乐音频驱动器804。备选地,用于音乐模式和HP/amp模式两者的所需要的电子器件可以在罐20或罐22中的任何一个罐中找到,其中电线建立到对面的罐上的扬声器的连接。在任何一种情况下,优选地,各种开关、按钮、指示器都位于罐20和罐22上,以保持功能分开并且不会使开关、按钮和指示器彼此太靠近。

优选地,耳机10包括用于检测环境噪声的麦克风。麦克风可以位于听筒14、16中的一者或两者中。图6示出了音量控制开关84,在该示例中,音量控制开关84在音乐模式下控制两个听筒14、16的音量,并且在HP/amp模式下还控制低电平噪声的放大,诸如当在工业环境中、打猎或射击场时。图3示出了激活搜索模式的模式开关86,在该搜索模式下,用户可以调节需要听到的音量。在一个实施例中,按下模式开关86的向上箭头按钮引起耳机10进入搜索模式,并且将用于放大声音的阈值提高到大于阈值。按下模式开关86的向下箭头按钮引起耳机降低用于声音放大的阈值。重新参考图5,各种控件和可选视觉指示器为用户提供控制耳机10的特征的能力。Bluetooth按钮55使得用户能够将耳机与Bluetooth信号源配对。适当定位的Bluetooth指示器LED在配对期间闪烁,而在不工作时关闭。HP按钮57为用户提供对在HP/amp模式与音乐模式之间的切换的控制。位置便利的HP指示器在工作时示出白色,在电池电量低时示出红色,而在耳机10不工作时关闭。当HP按钮57按下时,HP指示器示出红色3秒钟,然后关闭以节省电量。NC按钮59使得用户能够打开和关闭噪声消除(NC)。附近的NC指示器在噪声消除被激活时示出白色3秒,而在噪声消除关闭时关闭。控制按钮55、57和59通过长按打开,而通过短按关闭。备选地,可以实现功能的简单切换。可选地,当耳机没有到Bluetooth的连接时,3.5mm的输入61为用户提供享受音乐的能力。在激活时,耳机10将自动关闭HP保护、Bluetooth和噪声消除。噪声级放大可以通过不同技术提供,目前首选声音压缩。电子器件优选地被设计成当外部声音水平(例如,如上所述的脉冲声音或环境声音)超过大约82dB的阈值或在猎人模式下调节时停止放大;这两种模式都是如此。因此,在HP/amp模式下,声音放大响应于诸如枪声等脉冲声音而被迅速关闭,并且迅速恢复到声音放大,优选地在2ms内。优选地,使用HP/amp耳杯24和音乐耳杯26两者的左右听筒14、16均实现至少22并且优选地28-30的降噪等级(NRR)。当在音乐模式下时,优选地,在接收到电话呼叫时,暂停向用户传送的音乐或其他声音,而在电话呼叫完成时,自动重新打开。可以为音乐模式和HP/amp模式中的一者或两者提供常规的噪声消除,优选地至少为20dB。

以上描述可能使用了诸如上方、下方、顶部、底部、之上、之下等术语。这些术语可以用在说明书和权利要求中以帮助理解所公开的内容,而不是在限制意义上使用。

虽然通过参考上面详述的优选实施例和示例公开了该技术的实现,但是应当理解,这些示例旨在说明性而不是限制性意义。预期本领域技术人员将想到将在所公开的技术的精神和所附权利要求的范围内的修改和组合。例如,可以使用不同材料来构造耳机,并且其部件、开关和控件可以放置在不同配置和/或位置。为简化起见,某些控件可以合并为单个控件。听觉反馈可以替代或增强视觉指示器。可以使用视觉指示器的其他颜色和状态。部件值是建议值,但由于制造公差,在不同实现和特定实现的各个单元之间可能会有所不同。部件可能来自不同供应商,这些供应商以不同品牌或类型名称来提供类似功能的零件。

一项或多项权利要求的一个或多个要素可以与其他权利要求的要素组合。以上提及的任何和所有专利、专利申请和印刷出版物均通过引用并入本文。

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