АУДИОСИСТЕМА С ДИНАМИКАМИ, ФОРМИРУЮЩИМИ ЛУЧ, И ОЧКИ, СОДЕРЖАЩИЕ ТАКУЮ АУДИОСИСТЕМУ
AUDIO SYSTEM WITH LOUDSPEAKERS FORMING BEAM, AND GLASSES CONTAINING SUCH AUDIO SYSTEM

Настоящее изобретение относится к аудиосистеме для размещения в наружной области уха, содержащей опорный элемент для фиксации на голове пользователя и содержащей по меньшей мере одно пустое пространство с основным отверстием, ориентированным в направлении ушного отверстия предполагаемого уха, когда опорный элемент расположен надлежащим образом, и содержащей по меньшей мере один динамик, расположенный в пустом пространстве, причем его полость по меньшей мере частично образована первой областью пустого пространства опорного элемента и посредством динамика первые звуковые волны могут излучаться через основное отверстие в направлении уха, расположенного на расстоянии от указанного отверстия. Настоящее изобретение дополнительно относится к очкам, в частности, очкам отображения данных, для ввода и вывода визуальной и/или слуховой информации посредством аудиосистемы.
Очки, содержащие динамик и акустический элемент направления звука, раскрыты в US 2014/0270316 A1, посредством которого звук, генерируемый динамиком, может направляться в ушное отверстие пользователя таким образом, что пользователь может воспринимать указанную аудиоинформацию. Элемент направления звука в данном документе проходит от заушника очков к ушному отверстию пользователя. Недостатком в данном случае является то, непосредственное расположение элемента направления звука возле ушного отверстия приводит к гашению окружающих звуков. Кроме того, пользователю мешает, если аудиосистема расположена непосредственно возле ушного отверстия или в ушном отверстии.
Целью настоящего изобретения, таким образом, является создание аудиосистемы для размещения в наружной области уха, посредством которой аудиоинформация может передаваться пользователю без восприятия указанной информации другими людьми, присутствующими поблизости, таким образом, что сопутствующие внешние звуки не гасятся и/или удобство ношения может быть повышено.
Цель достигается посредством аудиосистемы для размещения в наружной области уха и посредством очков для ввода и вывода визуальной и/или слуховой информации и с признаками независимых пунктов формулы изобретения.
Изобретение относится к аудиосистеме для размещения в наружной области уха. Если аудиосистема размещена надлежащим образом, указанная система расположена на расстоянии от уха, в частности, от ушного отверстия. Аудиосистема содержит опорный элемент для фиксации к голове пользователя и содержит по меньшей мере одно пустое пространство с основным отверстием. Основное отверстие расположено на опорном элементе таким образом, что указанное отверстие ориентировано в направлении к ушному отверстию предполагаемого уха, если опорный элемент расположен надлежащим образом. Основное отверстие соответственно предпочтительно расположено на расстоянии от предполагаемого уха и/или тем самым предпочтительно присутствует на стороне уха и/или выровнено в направлении ушного отверстия. Аудиосистема дополнительно содержит по меньшей мере один динамик, расположенный в пустом пространстве. Указанный динамик представляет собой предпочтительно MEMS-динамик. Полость динамика образована по меньшей мере частично первой областью пустого пространства. Первые звуковые волны могут излучаться посредством динамика через основное отверстие в направлении уха, расположенного на расстоянии от указанного отверстия.
Для обеспечения формирования акустического луча или «формирования луча» — причем аудиосигналы, излучаемые в окружающее пространство, сведены к минимуму и/или сфокусированы по существу в ушном отверстии пользователя — пустое пространство содержит дополнительное отверстие, расположенное в первой области пустого пространства таким образом, что указанное отверстие ориентировано от уха к окружающему пространству, если опорный элемент расположен надлежащим образом. Вторые звуковые волны, смещенные по фазе от первых звуковых волн, тем самым могут излучаться посредством динамика через дополнительное отверстие. Сдвиг фазы выполнен в данном документе таким образом, что громкость звуковых волн, излучаемых в окружающее пространство аудиосистемой, может быть уменьшена. Слуховая информация тем самым может преимущественно передаваться аудиосистемой пользователю без возможности восприятия указанной информации людьми, присутствующими поблизости. Бесконтактное исполнение аудиосистемы, т. е. ее размещение на расстоянии от уха, и соответствующий высокий уровень комфорта ношения также могут достигать очень высокого уровня одобрения потребителей. Соответственно пользователю нет необходимости носить мешающий элемент в непосредственной близости от ушного отверстия, поскольку аудиосигналы передаются фокусированным образом из области, расположенной на расстоянии от уха, в ушное отверстие.
Преимущественно, если основное отверстие и дополнительное отверстие расположены на двух разных сторонах и/или сторонах опорного элемента, обращенных друг от друга. Одна из указанных двух сторон в данном документе ориентирована в направлении предполагаемого ушного отверстия, а другая сторона ориентирована от ушного отверстия к окружающему пространству. Для обеспечения возможности устранения через дополнительное отверстие звуковых волн, также излучаемых частично в окружающее пространство через основное отверстие, преимущественно, если основное отверстие и дополнительное отверстие ориентированы в направлениях, повернутых по меньшей мере на 90° и не более чем на 180° друг от друга. Тем самым обеспечивается, что дополнительное отверстие направлено достаточно далеко от ушного отверстия, вследствие чего только звуковые волны, излучаемые в окружающее пространство, таким образом, устраняются.
Преимущественно, если площадь поверхности дополнительного отверстия немного меньше или равна площади поверхности основного отверстия.
Дополнительно преимущественно, если аудиосистема содержит блок управления, электрически подключенный к динамику для формирования акустического луча. Указанный блок управления предпочтительно встроен в опорный элемент. Тем самым может быть обеспечено, что динамик приводится в действие так, что надлежащая аудиоинформация доступна только пользователю, и что люди, присутствующие поблизости, ничего не слышат.
В преимущественной модификации изобретения блок управления выполнен таким образом, что первые звуковые волны, излучаемые по меньшей мере одним динамиком через основное отверстие, могут быть сфокусированы в области ушного отверстия. Звуковые волны, самопроизвольно излучаемые в окружающее пространство, тем самым могут уменьшаться. В дополнение или альтернативно, также преимущественно, если блок управления выполнен таким образом, что вторые звуковые волны имеют сдвиг фазы, составляющий по существу 180°. Первые звуковые волны, самопроизвольно излучаемые в окружающее пространство через основное отверстие, могут быть исключены за счет смещения вторых звуковых волн на 180° через дополнительное отверстие. Люди, присутствующие поблизости, могут тем самым не воспринимать аудиоинформацию, связанную с пользователем.
Для более свободной компоновки динамика преимущественно, если динамик содержит канал направления звука, проходящий в основное отверстие. Указанный канал предпочтительно образован по меньшей мере частично второй областью пустого пространства. Первые звуковые волны, генерируемые динамиком, направляются соответственно через канал направления звука к основному отверстию.
Для упрощения изготовления и последующей замены аудиосистемы преимущественно, если опорный элемент содержит две соединенные вместе части корпуса, между которыми выполнено пустое пространство. Части корпуса могут быть соединены с возможностью съема или без возможности разъединения. Первая и/или вторая область пустого пространства предпочтительно частично выполнена в первой и второй частях корпуса. Обе части корпуса в этом случае, таким образом, содержат выемку, вогнутую внутрь и образующую пустое пространство при сборке.
Для более простой сборки аудиосистемы преимущественно, если динамик расположен и/или прикреплен между двумя частями корпуса. С этой целью по меньшей мере одна из двух частей корпуса предпочтительно содержит монтажную выемку, которая жестко удерживает динамик. В этом случае динамик контактирует с монтажной выемкой в боковой и/или краевой области одной из двух его торцевых поверхностей.
В преимущественной модификации изобретения две области пустого пространства отделены друг от друга динамиком, расположенным между указанными областями, и/или посредством уплотнительного элемента. Тем самым можно предотвратить попадание первых звуковых волн, излучаемых в первую область пустого пространства, во вторую область пустого пространства. Аналогично уплотнительный элемент также предотвращает попадание вторых звуковых волн, излучаемых динамиком во вторую область пустого пространства, в первую область пустого пространства. Тем самым можно обеспечить очень высокое качество звука.
Для обеспечения сплошного уплотнения преимущественно, если уплотнительный элемент выполнен в виде рамы и/или сжат между динамиком, в частности на его торцевой поверхности, обращенной от монтажной выемки, и одной из двух частей корпуса.
Для компактной конструкции аудиосистемы преимущественно, если динамик представляет собой MEMS-динамик. Указанный динамик предпочтительно представляет собой пьезоэлектрический MEMS-динамик. Указанный динамик содержит мембрану и слой пьезоэлектрического привода или привод. Мембрана MEMS-динамика может быть расположена на расстоянии от привода или слоя привода и/или может быть присоединена посредством конструкции перемещения, размещенной между ними.
Динамик преимущественно содержит мембрану, перемещаемую вдоль оси перемещения, причем основное отверстие и/или дополнительное отверстие предпочтительно выровнено под углом, в частности, под углом по существу 90°, относительно оси перемещения. Тем самым может быть реализована очень компактная конструкция аудиосистемы.
Преимущественно, если аудиосистема содержит по меньшей мере один низкочастотный динамик и/или по меньшей мере два высокочастотных динамика. Для формирования луча преимущественно, если основные отверстия двух высокочастотных динамиков расположены на расстоянии друг от друга, в частности, от 1 см до 5 см, в частности, предпочтительно 2 см. Также преимущественно в связи с этим, если блок управления выполнен для формирования акустического луча таким образом, что два высокочастотных динамика могут быть приведены в действие со сдвигом фазы в зависимости от расстояния. Первые звуковые волны, излучаемые в окружающее пространство, тем самым могут быть сфокусированы в ушном отверстии и звуковые волны, излучаемые в окружающее пространство, могут быть уменьшены. Преимущественно, если высокочастотные динамики не имеют дополнительного отверстия.
Также преимущественно, если низкочастотный динамик расположен между двумя высокочастотными динамиками. Тем самым аудиосистема может быть выполнена очень компактным образом. Кроме того, расстояние между двумя высокочастотными динамиками, может быть увеличено, в свою очередь, оказывая благоприятное влияние на формирование луча. Альтернативно, тем не менее, также преимущественно, если низкочастотный динамик расположен в краевой области группы динамиков, поскольку его полость может тем самым быть увеличена на стороне, обращенной от смежного динамика.
Для обеспечения возможности оптимального расположения динамиков аудиосистемы в области за контуром уха преимущественно, если основные отверстия динамиков расположены на изогнутой наружной поверхности опорного элемента. Тем самым может быть преимущественно обеспечено, что все основные отверстия по существу расположены на одинаковом расстоянии от ушного отверстия, когда опорный элемент расположен надлежащим образом. Качество формирования акустического луча может тем самым быть преимущественно оптимизировано.
Дополнительно преимущественно, если аудиосистема содержит микрофон, в частности, MEMS-микрофон, и/или блок управления выполнен таким образом, что фоновый шум, улавливаемый микрофоном, может подавляться за счет соответствующего приведения в действие по меньшей мере одного динамика.
Преимущественно, если опорный элемент встроен в заушник очков. Альтернативно, опорный элемент может, однако, также быть выполнен в виде заушника очков. В этом случае основные отверстия динамиков предпочтительно расположены в области нижней стороны и дополнительные отверстия в области боковой поверхности и/или верхней поверхности заушника очков. Основные отверстия, расположенные на нижней стороне, могут тем самым быть выровнены с ушным отверстием, в частности, если нижняя сторона имеет изогнутую конструкцию, тогда как дополнительные отверстия динамиков одновременно ориентированы в сторону от динамиков в окружающее пространство.
Дополнительно предлагаются очки, в частности, очки отображения данных, для ввода и вывода визуальной и/или слуховой информации. Очки содержат аудиосистему. Аудиосистема выполнена согласно предыдущему описанию, причем указанные признаки могут присутствовать отдельно или в любой произвольной комбинации. Тем самым можно получить очки, содержащие аудиосистему и характеризующиеся очень высокой степенью комфорта ношения, поскольку никакие компоненты аудиосистемы не нужно размещать в непосредственной близости от ушного отверстия или даже в самом ушном отверстии. Альтернативно аудиосистему можно носить бесконтактным образом, т. е. полностью на расстоянии от ушного отверстия. Кроме того, аудиоинформация может быть доступна только для пользователя посредством указанных очков, причем люди, присутствующими поблизости, лишены возможности услышать ее.
Дополнительные преимущества настоящего изобретения описаны ниже в примерах вариантов осуществления. На графических материалах:
на фиг. 1 показан вид сбоку очков со схематически изображенной аудиосистемой, встроенной в заушник очков;
на фиг. 2 показан вид сзади в перспективе заушника очков, содержащего несколько основных отверстий, расположенных на нижней стороне, и дополнительных отверстий, расположенных на верхней стороне;
на фиг. 3 показано продольное сечение заушника очков; и
на фиг. 4 показано поперечное сечение заушника очков в области динамика аудиосистемы.
На фиг. 1 показаны очки 1 со встроенной аудиосистемой 2. Очки 1 выполнены в виде очков отображения данных, которые могут отображать пользователю визуальную информацию, в частности AR-информацию (дополненную реальность). Указанные очки содержат запоминающее устройство, не показанное в данном документе, и интерфейс, посредством которого может осуществляться связь между очками 1 и другими системами, в частности, беспроводным образом.
Очки 1 также могут передавать аудиоинформацию пользователю очков посредством аудиосистемы 2. Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения аудиосистема 2 встроена в заушник 3 очков 1. Альтернативно, тем не менее, также возможно, что по меньшей мере части аудиосистемы 2 установлена на очках 1 с возможностью отсоединения. Аудиосистема 2 содержит опорный элемент 4, в который встроены дополнительные компоненты аудиосистемы 2. В данном документе заушник 3 очков образует опорный элемент 4. Альтернативно, тем не менее, опорный элемент 4 может также представлять собой отдельный компонент, установленный на заушнике 3 очков с возможностью съема.
Аудиосистема 2 содержит несколько динамиков 5, 6, 7. Указанные динамики выполнены в данном случае как MEMS-динамики. Каждый динамик 5, 6, 7 содержит один канал 8, 9, 10 направления звука, каждый из которых имеет основное отверстие 11, 12, 13 на конце, обращенном от динамика 5, 6, 7. Каждый из динамиков 5, 6, 7 дополнительно содержит полость 14, 15, 16. Каждая полость 14, 15, 16 расположена на стороне соответствующего динамика 5, 6, 7, обращенной от основного отверстия 11, 12, 13. Каждая полость 14, 15, 16 динамиков 5, 6, 7 содержит одно дополнительное отверстие 17, 18, 19. Дополнительные отверстия 17, 18, 19 расположены на опорном элементе 4 на стороне опорного элемента 4, обращенной от соответствующего основного отверстия 11, 12, 13.
Как предположено на фиг. 1 и 2, основные отверстия 11, 12, 13 расположены на нижней стороне 20 опорного элемента 4, когда опорный элемент 4 и заушник 3 очков расположены надлежащим образом. Дополнительные отверстия 17, 18, 19, наоборот, расположены на противоположной верхней стороне 21 опорного элемента 4. Основные отверстия 11, 12, 13 и соответствующие дополнительные отверстия 17, 18, 19 соответственно расположены так, что они обращены друг от друга, и/или расположены на разных сторонах опорного элемента 4.
Согласно фиг. 1 основные отверстия 11, 12, 13 расположены на нижней стороне 20 и/или выровнены таким образом, что указанные отверстия выровнены по направлению к ушному отверстию 22 пользователя, когда очки 1 расположены надлежащим образом. Кроме того, основные отверстия 11, 12, 13 по существу находятся на одинаковом расстоянии от ушного отверстия 22. С этой целью нижняя сторона 20 опорного элемента 4 содержит соответственно изогнутую наружную поверхность 23. Наружная поверхность 23 вогнута для этого так, что высота заушника 3 очков увеличивается в направлении к линзам 24. По меньшей мере передний динамик 7 из группы динамиков тем самым выровнен обратно в направлении к ушному отверстию 22.
Аудиосистема 2 согласно фиг. 1 дополнительно содержит блок 25 управления. Блок 25 управления электрически подключен к динамикам 5, 6, 7 и встроен в опорный элемент 4 или заушник 3 очков согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Блок 25 управления дополнительно выполнен таким образом, что формирование луча аудиосигналов может быть осуществлено посредством блока управления. В этом случае звуковые волны, излучаемые динамиками 5, 6, 7, сфокусированы в ушном отверстии 22 пользователя и/или звуковые волны, излучаемые в окружающее пространство, уменьшены. Тем самым может быть преимущественно обеспечено, что аудиоинформация, излучаемая аудиосистемой 2, доступна только для пользователя очков 1 и не может восприниматься другими людьми, присутствующими в непосредственной близости.
Как предположено на фиг. 1 и 3, аудиосистема 2 согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения содержит три динамика 5, 6, 7. Первый динамик 5 и второй динамик 6 выполнены в виде высокочастотных динамиков. Третий динамик 7 наоборот выполнен в виде низкочастотного динамика. Указанный динамик 7 соответственно содержит большую полость 16 по сравнению с первым и вторым динамиками 5, 6. Два высокочастотных динамика 5, 6 являются непосредственно смежными друг с другом согласно фиг. 1. Низкочастотный динамик в указанной группе динамиков образует передний динамик 7. Альтернативно, тем не менее, также возможно, что низкочастотный динамик 7 расположен между двумя высокочастотными динамиками 5, 6. Тем самым расстояние между основными отверстиями 11, 12 первого и второго динамиков 5, 6 может быть увеличено.
На фиг. 3 показано продольное сечение опорного элемента 4 и заушника 3 очков. Таким образом, очевидно, что опорный элемент 4 содержит несколько пустых пространств 26, 27, 28, отделенных друг от друга стенками (см. также фиг. 4.) Каждое пустое пространство 26, 27, 28 соответствует одному из динамиков 5, 6, 7. Динамик 5, 6, 7 расположен в соответствующем связанном пустом пространстве 26, 27, 28 согласно фиг. 3 таким образом, что первая область 29 пустого пространства по меньшей мере частично образует полость 16 соответствующего динамика 7. Соответствующий динамик 7 дополнительно разделяет соответствующее пустое пространство 28 таким образом, что образуется вторая область 30 пустого пространства. Указанная вторая область 30 пустого пространства образует канал 10 направления звука соответствующего динамика 7. Для ясности только одно из указанных пустых пространств 26, 27, 28 имеет соответствующую ссылочную позицию на фиг. 2.
На фиг. 4 показано поперечное сечение опорного элемента 4 в области третьего динамика 7. Указанный динамик, как указано выше, выполнен в виде низкочастотного динамика. Как предположено на фиг. 4, опорный элемент 4 или согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения заушник 3 очков содержит первую и вторую части 31, 32 корпуса. Две части 31, 32 корпуса проходят по всей высоте заушника 3 очков. В результате как основное отверстие 13, так и дополнительное отверстие 19 выполнены между указанными двумя частями 31, 32 корпуса. Две части 31, 32 корпуса предпочтительно соединены вместе с возможностью отсоединения так, что поврежденные компоненты аудиосистемы 2 могут быть заменены.
Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения динамик 7 полностью вставлен в первую часть 31 корпуса. С этой целью первая часть 31 корпуса содержит монтажную выемку 33, которая жестко удерживает краевую область динамика 7. Динамик 7, таким образом, расположен между первой и второй областями 29, 30 пустого пространства 28. В результате первая область 29 пустого пространства, как указано выше, образует полость 16 и вторая область 30 пустого пространства образует канал 10 направления звука динамика 7.
Уплотнительный элемент 34 дополнительно выполнен в пустом пространстве 28. Тем самым может быть предотвращено проникновение первых звуковых волн 35, излучаемых динамиком 7 во вторую область 30 пустого пространства, в первую область 29 пустого пространства. Также может быть предотвращено проникновение вторых звуковых волн 36, излучаемых динамиком 7 в первую область 29 пустого пространства, во вторую область 30 пустого пространства посредством уплотнительного элемента 34. В результате области 29, 30 пустого пространства акустически разъединены и/или изолированы друг от друга посредством уплотнительного элемента 34.
Согласно фиг. 4 динамик 7 содержит ось 37 перемещения, в направлении которой мембрана динамика 7, не показанная подробно в данном документе, может быть смещена. Согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения динамик 7 расположен в заушнике 3 очков таким образом, что его ось 37 перемещения проходит в поперечном направлении заушника 3 очков. В результате основное отверстие 13 и дополнительное отверстие 19 выровнены по существу под углом 90° относительно оси 37 перемещения динамика 7.
Как особенно очевидно на фиг. 4, первые звуковые волны 35 могут быть направлены к основному отверстию 13 через канал 10 направления звука или вторую область 30 пустого пространства за счет соответствующего приведения в действие динамика 7. Первые звуковые волны 35 выходят из пустого пространства 28 опорного элемента 4 через основное отверстие 13 и достигают ушного отверстия 22 (см. фиг. 1).
Благодаря дополнительному отверстию 19 аудиосистема 2 также выполнена таким образом, что вторые звуковые волны 36 могут излучаться в окружающее пространство. Вторые звуковые волны 36, генерируемые динамиком 7, соответственно достигают дополнительного отверстия 19 через полость 16 или первую область 29 пустого пространства, причем указанные волны 36 могут выходить из опорного элемента 4. В этом случае блок 25 управления приводит в действие динамик 7 так, что вторые звуковые волны 36 смещены по фазе по сравнению с первыми звуковыми волнами 35, в частности, на 180°. Часть первых звуковых волн 35, излучаемых не по направлению к ушному отверстию 22, а самопроизвольно в окружающее пространство, тем самым уменьшается с помощью вторых звуковых волн 36, излучаемых в окружающее пространство, так, что первые звуковые волны 35 являются слышимыми по существу только в области ушного отверстия 22.
Дополнительное отверстие 19 предпочтительно по существу имеет такой же размер, как и соответствующее основное отверстие 13. Альтернативно дополнительное отверстие 19 выполнено с меньшим размером, причем указанное отверстие предпочтительно не более чем на 5%, 10%, 20%, 25% или 30% меньше основного отверстия 13.
Динамики 5, 6, выполненные в виде высокочастотных динамиков, могут быть выполнены идентичным образом согласно иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Альтернативно, тем не менее, также возможно, что динамики 5, 6, выполненные в виде высокочастотных динамиков, не содержат никакого дополнительного отверстия 17, 18, а только динамик 7 выполнен в виде низкочастотного динамика. В дополнение или альтернативно, блок 25 управления может быть выполнен для формирования акустического луча таким образом, что два динамика 5, 6, выполненные в виде высокочастотных динамиков, могут быть приведены в действие со сдвигом фазы относительно друг друга. Указанный сдвиг фазы определяется блоком 25 управления в зависимости от расстояния между указанными двумя динамиками 5, 6 и, в частности, между его двумя основными отверстиями 11, 12.
Слуховая информация (первые звуковые волны 35) тем самым может преимущественно передаваться посредством вышеописанной аудиосистемы 2 пользователю без возможности восприятия указанной информации людьми, присутствующими поблизости. Бесконтактное исполнение аудиосистемы 2, т. е. ее размещение на расстоянии от уха, и соответствующий высокий уровень комфорта ношения также могут достигать очень высокого уровня одобрения потребителей.
Настоящее изобретение не ограничивается показанными и описанными примерами вариантов осуществления. Также в контексте формулы изобретения возможны модификации в форме комбинаций признаков, даже если эти признаки показаны и описаны в разных примерах вариантов осуществления.
Список ссылочных позиций
Очки
Аудиосистема
Заушник очков
Опорный элемент
Первый динамик
Второй динамик
Третий динамик
Первый канал направления звука
Второй канал направления звука
Третий канал направления звука
Первое основное отверстие
Второе основное отверстие
Третье основное отверстие
Первая полость
Вторая полость
Третья полость
Первое дополнительное отверстие
Второе дополнительное отверстие
Третье дополнительное отверстие
Нижняя сторона
Верхняя сторона
Ушное отверстие
Изогнутая наружная поверхность
Линзы
Блок управления
Первое пустое пространство
Второе пустое пространство
Третье пустое пространство
Первая область пустого пространства
Вторая область пустого пространства
Первая часть корпуса
Вторая часть корпуса
Монтажная выемка
Уплотнительный элемент
Первые звуковые волны
Вторые звуковые волны
Ось перемещения