CN1172573A - 架载或耳载式消噪头戴送受话机组 - Google Patents

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Abstract

一种不用头带(30)就能戴在使用者耳朵上的自支撑头戴送受话机组(10),或者将它安装在台架(10或40)上当做桌上微音器系统,只要将安装在机组(10)上的转换开关(100)移至关或开的位置上就能做到。头戴送受话机组(10)包括一罩(20),其中装有受话器(21),一个弧形耳带(30),由弹簧(90)连接到罩(20)上,一个枢轴式连接的悬臂微音器(50),它从罩(20)伸到使用者的唇边。弧形罩(20)安放在整个外耳上,不需任何耳管就可传送声信号。耳带构件(40)在底表面上可以有一包容件(15)以便与台架(10或40)上的突出件(15)相配合,将耳带结构与台架连接起来。头戴送受话机组(10)可用消噪技术来装备,以便消除背景噪音,选用在电话,计算机之类的系统中。

Description

架载或耳载式消噪头戴送受话机组
                     相关申请
本申请是1995年6月7日提出的第08/485,047号的待批美国专利申请的接续，08/485,047号申请又是1994年11月14日提出的第08/339,126号美国专利申请的接续，而后者又是1992年10月29日提出的第968,180号专利申请的接续，这个968,180号申请就是1995年1月10日公布的第5,381,473号美国专利；本申请还是1994年12月21日提出的序号为29/032,594的设计申请(Design application)的接续。还可参阅1993年10月5日公布的第5,251,263号专利。前述的每一申请和专利都被提及并结合在本发明中。
                 发明领域
本发明介绍了一种头戴送受话机组。这种头戴送受话机组能使佩戴者将多媒体和语音识别应用于电话，计算机，计算机电话，或口述指令等方面。这种头戴送受话机组最好重量很轻。这种头戴送受话机组最好是自支持的。这种头戴送受话机组最好是至少含一个能消除背景噪音的微音器和至少一个把声音信号传送给佩戴者耳朵的受话器。这种头戴送受话机组最好是不用头带就能戴在佩戴者的一个耳朵(左或右耳)上。这种头戴送受话机组最好能附连在一个台架子上，以便实现“非手持地”和/或“无线地”访问通信系统，例如，头戴送受话机组可以当做“非手持”对讲手机。
更具体地说，本发明介绍了一种头戴送受话机组，它最好是包含一个装有至少一个受话器的罩，用它来盖住使用者的左或右耳的传声道。头戴送受话机组还包含一个连接在罩上的耳带结构，最好是采用弹簧件来连接。这个耳带结构是用来放在耳朵的后边，因此最好是做成弧形的形状。耳带结构最好是在下部具有一可移动的靠向与罩连接件相反的端移动的耳带件。这个可移动耳带件最好是做成泪滴形的，以便放置在耳朵的背后。这种头戴送受话机组还包含有一悬臂式微音器，它至少带有一个，最好是两个微音器来传递使用者的声音，最好是使得这种声音基本上没有背底的噪音。这种耳带结构最好是做成外形与耳背表面很好地接触，例如，耳带结构每边都可具有基本上与耳背表面配合得很好的形状(例如，与外耳后面适配，又如与耳轮和/或对耳轮窝(fossa of helixand/or anti-helix)后面适配，和/或与从耳后头骨突出来的乳突状骨，也就是耳背与头骨之间相适配)。这个耳带件还可用来将头戴送受话机组支撑在台架上，以便将头戴送受话机组用作远场演讲和录音的微音器系统，只要在头戴送受话机组中装一简单的电子转换装置就可行了。
                    发明背景
某些现行的头戴送受话机组已包含了各种中间支撑结构来支撑头戴送受话机组与使用者的耳和口的配合。这些结构包含了头带和与眼镜边撑的连接装置。现行的头戴送受话机组存在着几个缺点。
现行头戴送受话机组的问题之一就与头带本身有关，为了提供必要的支撑，这种头带对于大多的头戴送受话机组设计来说，都是需要的。头带本身体积就很大，它增大了头戴送受话机组的成本，而且必须对它进行保养和为它留有一定空间。对于某些应用来说，例如，当必须佩戴其它的头戴物件时，头带常常是不方便或不适当的。而且，对于大量的特意美发的女工作员而言，任何形式的头带都是极为令人讨厌的，因为这些头带的体积很大而且还有搞乱头发的倾向。
头戴送受话机组已从笨大的，不舒服的夹在头顶上的双耳式耳机发展成重量轻的夹在耳朵上或眼镜上的微型头戴送受话机组。在现在的工艺水平下，传感器是放置在一夹挂在耳背上的罩内，两根小管从传感器引向操作人员的口边和听道。另一种方式是，将该罩夹在类似于眼镜架的头架(head bracket)的边腿上(temple bar)，同样的小管被用来将声音从传感器传进和传出。
免去头带支撑的其它方法包括，把装置悬挂在一个套在耳朵的环上，它类似于眼镜框，或者就将装置悬挂在眼镜框架上。但是，夹持在眼镜上的方法易于移动眼镜的光轴，而且，无论如何它只限于那些配戴眼镜的人员使用。套在耳朵上的环缺乏稳定性，而且如果操作人员还戴眼镜的话，它也会搞乱眼镜的光轴。这些结构是相当令人讨厌的。实际上，眼镜框式的头架是不舒服的而且是不便于使用的。放置在耳后的壳罩易于以一种恼人的形态悬挂在耳轮上，而且伸进听道的小管使人感到难受。在这两种情形，头戴送受话机组都必须做成左耳和右耳型。
另一可免去头带支撑的方式是采用从耳朵里面来进行支撑的耳模(ear mold)方式。这需要对各个用户配装耳模。没有头带的头戴送受话机组在任何范围的商业营销中，基本上都没被接受，这主要是因为这些无头带的头戴送受话机组并不适应一般的耳朵的变化情形，因而并不能紧密地或恰好地与耳朵配装，易于从耳朵上滑落。
对于操作人员舒适感和装置性能的关注的增长，已促使了新近为改善无线电和电话用头戴送受话机组的努力。大体上，使佩戴者感觉不舒服的两个主要原因是装置较重和体积较大，而且无论重量如何都会涉及重量分布的问题。采用通常在助听器中所使用的那种类型的微型平衡舌簧式(armature)传感器来替换沉重的磁芯受话器和碳式送话器可明显地减小重量和体积。这些传感器已与拾音管一起使用，而且这种对策还使用在电话用头戴送受话机组的制造技术中以减小装置的重量。
现行头戴送受话机组的另一个一般问题是与支撑或悬挂机构有关的，这种机构可按照佩戴者的口-耳几何尺寸(mouth-ear geometry)来安置头戴送受话机组。这个问题的一个方面是，头戴送受话机组设计中的传统支撑机构采用了很复杂和笨重的调节部件(feature)。简化的支撑设计至少在某种程度上牺牲了可调节性。而且，较早的支撑设计并不适当地考虑了某些佩戴者的偏爱，尤其是电话员的偏爱，包括支撑压力的位置，佩戴和摘取头戴送受话机组以及与受话器无关地移动送话器的方式。
现行头戴送受话机组的再一问题，主要是一个声学问题，但却与操作人员的舒适感有重要关系，它涉及受话器对耳朵的密封。从传输的观点来看，紧密密封是理想的，但要在今天的头戴送受话机组中做到这点，则在操作人员的舒适感上将要做相当大的牺牲。
这样，现行的技术已不能提供一个可调节的通讯头戴送受话机组。现行的技术并没有提供一种能于噪音环境中，在传送和接收两方面，都具有高保真度的计算机头戴送受话机组，而且在佩戴这种装置时合适，以致不太或不构成妨害或分散使用者的注意力。尤其是，现行技术没有能提供一种相当轻，低成本的至少使用一个微音器的头戴送受话机组，以便戴在使用者的耳朵上，或者是提供一个可能独立的远场微音器系统，以便能用在“无线”环境的场合。
                本发明的目的和概要
本发明的一个目的是提供一种消噪头戴送受话机组，它既可戴在使用者的耳朵上，又可附着在一个台架上当做桌上微音器系统。当与通讯装置连接时，来传送使用者的声音。它解决与现行技术有关的问题。
更具体地说，本发明的目的是提供一种可调节的头戴送受话机组，它能舒适而牢固地佩戴在一般用者的耳朵上。
本发明的另一目的是提供一种头戴送受话机组，当将它附着在一台架上时就可用作一独立的微音器系统，用于远场演讲，录音，语音指令(voice dictation)及用于其它语音驱动装置上。
本发明再一另外的目的是提供一种如前所述的相当廉价的头戴送受话机组，这种装置与现行头戴送受话机组相比是既轻巧又方便。
本发明的再一目的是提供一种这样的头戴送受话机组，它有一可移动的悬臂微音器，允许头戴送受话机组戴在左耳朵或右耳朵上；它有一受话器罩可盖在外耳上，因而不再需要任何耳管。
本发明的另一目的是提供一种头戴送受话机组，由于该机组具有耳带结构，它最好是有一可，例如，借助球窝连接件而移动的耳带件，因而它能适应各种耳朵的外形和大小，以便增加机组对耳垂背下部的稳定性。
本发明的再一目的是提供一种计算机头戴送受话机组，它配有一带包容件(female member)的耳带件，可插入台架的凸尖上(或耳带具有一凸件而台架具有一凹件)，因而这个头戴送受话机组就可当做一独立的桌式微音器系统给用户提供“无线”通路。
就本发明的一个方面来看，它提供了一种头戴送受话机组，这机组包含有下列部件：一弧形罩，规定该罩装有至少一个受话器来传送声音信号给耳朵；一弧形耳带件，用来安置在耳朵的后面；一弹簧件，用来将耳带结构连接到罩上；一悬臂微音器装置，它有两端，一端具有至少一个微音器，用来接受声音信号和把这声音信号转变成微音器信号；以及一个电子连接装置，用来借助适配器从外部通讯系统传送声音信号并把微音器信号提供给外部通讯系统。
就本发明的另一方面看，它装备有：
一个弧形罩，用来盖住使用者的左耳或右耳，这罩至少有一个受话器，以便将声信号传送给耳朵；
一个弧形耳带结构，用来安置在耳朵的后面，其上有一耳带件，这耳带件上又有一包容件；
一个第一枢轴件，用来将耳带件固定在耳带结构上；
一个弹簧件，用来将耳带结构连接到罩上；
一个具有两端的悬臂微音器装置，一端具有一个第一微音器和一个第二微音器，用来接受由来源于佩戴者的语音和背景的噪音构成的第一声音，并将这第一声音转变成第一微音器信号；第二微音器以一预定角度相对于上述第一微音器放置，用来接受基本上是由上述背景的噪音构成的第二种声音信号，这第二微音器还用来将上述第二种声音转变成第二种微音器信号；另一端具有一连接装置，用来将悬臂微音器连接到罩上；
一个消噪装置，用来从第一信号中减去第二信号，以便获得基本上是语音的信号。
一个第二枢轴件，用来将悬臂微音器固定到罩上；
电学连接装置，用来传送声音信号并由一适配器把微音器信号提供给外部通信系统；以及
一个具有凸件的台架，凸件用来插入耳带件的包容件中。
没有头带的悬臂微音器式头戴送受话机组可用于飞行作业中(例如，直升飞机和其它飞机)或其它装置中，如象电话，语音识别和/或确认系统中，计算机或其他语音识别和/或确认系统中。带悬臂微音器、插入台架的头戴送受话机组，可当做使用定向微音器的微音器系统，如象具有旁瓣(sidelobe)的定向微音器，来传送远场语音。
本发明的其他目的，特征和优点，从后面的说明性的实施例的详细介绍并结合附图来看，将是显而易见的。在附图中相应的部件都用同一标号来标志。
                       附图简介
图1.示出了一个插入台架的消噪头戴送受话机组；
图2A示出了消噪头戴送受话机组的悬臂微音器转动时的侧视图；图2B示出了戴着头戴送受话机组的用户的侧视图，图2C示出了消噪头戴送受话机组的悬臂微音器作枢轴式转动的侧视图，图2D示出了戴着本发明的头戴送受话机组的用户的前视图；
图3.图3A示出了消噪头戴送受话机组的横截面图，而图3B是按照本发明的一个实施例所述的消噪头戴送受话机组的顶视平面图；
图4.4A，4B和4C都是与图2A所示的头戴送受话机组相配的台架的侧视图；
图5.是消噪电路的线路图，该电路是用来抵消和减小图1所画头戴送受话机组中的背景噪音；
图6.是图3A中的在线组件的电路插件；
图7.是图1中的头戴送受话机组的弧形耳带的左侧视图；
图8A，8B示出两个侧视图，而图8C示出了弧形耳带的前视图，按照本发明的实施例，弧形耳带有一耳带构件；
图9.是机内组件的各子部件的平面图，在说明本发明的操作时可参考它；
图10.是本发明的微音器悬臂的各部件平面图。
                  详细描述
图1示出了按照本发明的优选实施例，临时安装在台架40上的消噪头戴送受话机组10。实现这种头戴送受话机组10与台架40的机械连接的装置将在后面进行讨论。如在此和从图1到图10所示，消噪头戴送受话机组10包括一单个的弧形罩20，其上有一些声音的出孔22，它可舒适地佩戴在外耳上，用来把声音直接传送到耳朵里，如图2A所示。该罩20是由弹簧件90连接到一弧形耳带结构30上，弧形耳带结构上最好有一耳带构件40附着在耳带结构30上。
弹簧件90最好是用一套管套上(未画出)，套管最好是由模注第一塑料(molded first plastic)或其它的支撑结构材料制作，以便有助于耳带结构30同罩20之间的更为坚固地支撑。为了反应耳背或耳后头骨处突出的乳突骨的形状，弧形耳带结构最好是做成它们的仿形，以便舒适地将耳带安置在耳朵的上部和耳垂处，这就可增加头戴送受话机组10的稳定性。耳带结构30的柔软性和外形确保了舒适地佩戴。在优选的实施例中，耳带件40是借助于一球窝连接件(a ball and socketjoint)来与耳带结构30连接的。这种连接装置是可调节的，以便将头戴送受话机组固定在用户的两耳之一上。不是耳带结构就是耳带件上可有一突出件，能很好地装入另一个的凹眼件中(因此，不是耳带结构就是耳带件上可有一凹眼件，能很好地被另一个的突出件所插入)，以便形成较好的连接。
耳带结构的枢轴连接件，即耳带件，可同时至少用于两个目的，就是，确保舒适而牢固地将头戴送受话机组安装在戴者的耳朵上和借助于突出件和相配的凹眼将头戴送受话机组机械地支撑在台架上，如图1所示，这种连接将在以后讨论。枢轴式悬臂微音器装置50斜着从罩20伸出，在其远端有一微音器壳套(未画出)。该微音器壳套内至少装有一个微音器装置，该壳套最好是用保护介质，如防风套60包覆起来。悬臂微音器装置最好是有第二管套51将悬臂50的一部分包起来，套管51安装在罩20中以便包含球窝连接件(a ball and joint means)55。悬臂微音器装置50适于把声音从最好是安置在远端壳套内的几个微音器传送到包含在罩20内的受话器或传感器装置(未画出)。
在图1和图2中，悬臂微音器装置50被球形连接头55枢轴式连接，因此51具有突出件，也就是球，而罩具有一凹眼，也就是承窝；但也可采用另一种方式，罩具有突出件，在套管51的端部有一凹眼。这种连接件55使得悬臂微音器装置50能进行转动，以便将它放置在戴者的左耳或右耳后面。这样，当使用者将头戴送受话机组戴在左耳上，悬臂微音器50放置在头的左边时，如果这时使用者选择将头戴送受话机组转到右耳上时，他可很容易地将悬臂微音器50从0°旋转180°度，以到达头的右边。悬臂微音器与悬臂的夹角最好为15°到45°，尤其可取的角度是大约30°。
因而，头戴送受话机组10使用前的调节是将转动式悬臂微音器装置放在离使用者嘴唇0.25-1.0”的距离上，最好是0.75”，如图2B所示。弧形耳带结构30那时是放在耳朵后面，旋转优选的耳带件40，以便夹贴在耳垂的里面部分。将罩20放置在佩戴者的外耳上，以保证舒适合适。弹簧件90能使耳带结构30围绕罩20的轴灵活转动大约360°。这种灵活性使得使用者能够把带有优选的耳带件的耳带结构放置在耳朵的后面，并将装有受话器的罩罩在外耳上，如图2D所示。因此，头戴送受话机组10最好是具有一些特点，这些特点能帮助把悬臂微音器装置50放置在适当的位置上，以便进行可靠的语音识别，这些特点包括：可调节的耳带件40，它能将头戴送受话机组稳定地固定在佩戴者的耳朵上；以及枢轴式悬臂微音器装置(参看图2A-2D)。
如图1所示，电连接件80从罩20的下部伸出。罩20将从悬臂微音器装置50引入的输入微音器导线(未画出)同从至少一个受话器(未画出)到在线的组件盒85的输出线固定住。信号从电缆线80传送到包含在组件中的电子电路，最好是能用来抵消或减小背景噪音的电路。本发明的头戴送受话机组10最好是设计得对于远距离声源很灵敏，尤其是当装在台架上用于语音指令(voice dictation)的桌式微音器系统时更应如此。发源于距离微音器几英寸以上的声源的随意声场基本上可减小直到30 dB(3200％)。这是由该装在电学连接盒或在线组件盒85中的优选消噪电路来实现的。
在图2A-2C中，单一罩20是由平表面25和弧形表面25a所构成。从罩20的平表面下部装有一承窝(socket)(未画出)以容纳小球(未画出)，这里承窝是转动式悬臂微音器装置50的套管51的一部分，是用于悬臂转动的。作为另一种选择，如上所提及的，罩20可以装有这个小球(未画出)，而承窝(未画出)则是在套管51上，这也可实现悬臂微音器装置的同样的枢轴转动。球窝连接件55可使悬臂微音器装置50绕受话器罩20的轴转动360°，但在图2A中所示的转动是180°。同样，悬臂微音器装置能够绕套管51的轴转动360°。悬臂式微音器50能在连接件55处垂直于受话器的罩20轴移动，或是当头戴送受话机组戴在使用者的耳朵上时可移动到佩戴者的嘴边或离开佩戴者的嘴边，如图2C所示。
只不过反转一下各转动部件，也就是悬臂微音器的相对位置就可制造出一种特别对于两个耳朵都能用的头戴送受话机组，这对于业内行家是显而易见的事。从嘴到微音器的距离应在大约1/4～1.0，最好是在大约1/2到3/4或更小的范围内。微音器壳罩(未画出)离佩戴者嘴边的最大可取距离是大约10到30，最好为～20mm，以允许恰当的声音传送。微音器壳罩(未画出)最好有一白色的或其它色的码点(color-codeddot)以标示微音器的对讲侧，应把它调到直接对着说话人的嘴。
靠近保护本发明的微音器壳罩的防风套说话有助于正确运作。当把头戴送受话机组戴在左耳上时，悬臂微音器装置50的优选位置是防风套60朝向面部或放置成基本上是与地平行的L形姿态(请注意，上面提到的对悬臂微音器的微音器端的角度)。另外，当头戴送受话机组戴在右耳上时，悬臂微音器装置50的较好位置是防风套60冲向面部或放置成与地平行的L-形姿态。(也请注意悬臂微音器端的夹角)。
图2C画出了平行于罩20轴的枢轴式悬臂微音器50的使用时的转动情形，那时最好是放置在台架40上实现远距的可选语音识别。如图1所示，优选实施例是处在头戴送受话机组插入台架40中的情形。当防风套60向上成90°度放置时，悬臂微音器装置50的优先位置是与台架40的平面平行，如图1和图2C所示(也请注意悬臂微音器端部所取的角度)。这种放置能让微音器的反面对着使用者，使远场演讲和要记录的声音能传送到放置在防风套60下的微音器壳罩内的优选单向微音器，而且因为转换系统(未画出)的原因，最好是仅只一个微音器在工作。
图3A和图3B画出了包含头戴送受话机组的零件的平面图。罩20有一右侧面20a和一左侧面20b，如图3B所示。在图3A中，罩20是由至少一个受话器21构成，但一个以上的受话器，如用于助听的微型电磁“钮扣”式传感器，也可使用。受话器装置21把从任何多媒体系统接收到的电信号转变成声波，通过多个的出音孔22直接传送进使用者的耳道入口，这些出音孔开孔于罩的两边。无论将头戴送受话机组戴在那个耳朵上都能方便听音。
盖在另一耳朵上时，罩上的这些出音孔22也允许声音直接传送进使用者的耳道而不需耳管。因此，由于罩20具有一优选的能盖住佩戴者外耳的弧形表面25a，因而不需管状通道来将声音从受话器或传感器传送到佩戴者的耳道。罩20可做成圆形，矩形或任何类似的足以盖住外耳的几何形状。
头戴送受话机组的电缆线80最好是从罩20的弧形表面25a的下部伸出。另外，电缆线80也可以通过弹簧件从耳带结构30的任何部分上的开口伸出。电缆线80引向电子线路盒或在线组件盒85，再到适配器95，此适配器具有两根导线96和97，如图3A所示。导线96，画有微音器图标的微音器插头，可插入任何计算机的声卡的插孔“micin”。画有声音图标的导线97可插入任何计算机声卡的“扬声器”的插孔中。转换器插头(未画出)插入微音器插座96(jack)以便与其它媒体卡(media cards)，如计算机用的声霸卡兼容。头戴送受话机组的电缆线80把头戴送受话机组10与外部通信设备相连。在适配器95插入适当的插孔后，头戴送受话机组上的转换功能钮100允许佩戴者实施多媒体和语音识别功能，通过计算机电话从家里与办公室的通信，以及使用语音命令玩交互式游戏。因此，适配器95具有插入任何通讯网络，象电话系统，计算机，语音识别监控器等等的声卡的能力。
在线组件盒85具有一转换功能系统100。这个转换功能决定了安放于防风套60下的壳套内的微音器的双功能，这将在后面讨论。
微音器导线77从微音器壳套(未画出)伸出，通过悬臂装置50到达罩20，它还与传感器导线76相连，构成了电缆线80。这电缆线80从罩20的弧形表面25a伸出。此电缆线80向下悬垂并以其重量作用在罩上，以提供一顺时针的力矩。由从罩20倾斜伸出的悬臂微音器所产生的反时针力矩和附着在耳带结构30上的优选耳带件40的夹持作用都用来克服上述顺时针力矩和将头戴送受话机组更加稳定地夹持在适当位置上。
该悬臂微音器装置50从安装在罩20的平表面25上的球窝连接件55伸出。弧形耳带结构30是由一左构件，一右构件，一个第一端以及一个第二端组成。耳带结构30的第一端由一弹簧件90固定在罩20的平表面25的上部。弹簧件90赋予耳带结构30以灵活性，以便能相对于罩20上下移动。头戴送受话机组的这种灵活性可以适应耳朵，耳垂后面以及外耳后面(例如，耳轮窝和/或对耳轮后面，和/或从耳后头骨，也就是耳背与头骨之间，突出的乳突骨)的不同大小和形状。耳带结构30的第二端被球窝连接件45安装在耳带件40上，尽管任何几何形状都是可用的，但这第二端最好是做成泪滴形，如图1-图3所示。
耳带件40具有一顶部表面，一底部表面，左侧面和右侧面。耳带件40的顶面被球窝连接件45安装在耳带结构30上。这个耳带件40能使使用者把耳带件40调节到紧贴耳朵背的下部的适当位置处，以便舒适地将头戴送受话机组10固定在任何大小的耳垂上。可绕与使用者头的侧面平面平行的轴，转动调节耳带件40，使其从0°转到180°，或使其接近和离开耳垂的下部。
耳带旋转是枢轴式的，因而可实现头戴送受话机组与使用者的耳朵的紧密配合，如图2C所示。此外，弹簧件90使耳带结构30可上下或左右移动以便于佩戴。这个包含耳带结构30和耳带构件40的耳机原来是只打算用于一个耳朵，用于右耳的耳机如图2B所示。
在图3A中，罩20是由一左弧形罩20b和一右弧形罩20a组成，每个弧形罩(20a，20b)从中部都有一的高起的突出部分，成一泡状。在泡的下面至少装有一个图3中的受话器装置，在两侧的泡上都有一些出音孔22，以便左右两边佩戴。电缆线80还含有一衣服夹子110或线绳夹，这种夹子使佩戴者能将电缆线固定在任何一件衣服上，以便于无阻碍地进行挪动，导线不会缠绕打结。佩戴者能对着头戴送受话机组10说话，不需与任何通讯装置作物理连接，它是一种无手征性头戴送受话机组。
图4清楚地示出了台架40，它具有从台架40的凹坑伸出的凸出件15。台架40由底座41，立柱42组成，虽然任何形状，如正方形柱，矩形柱，三角形柱等都适于作立柱，但锥形柱却是最好的。凸出件15，如象凸出的销钉，啮合进与耳带件40上与该凸出件配套的凹口，如象销钉孔，以便把头戴送受话机组10安装在台架40上。这是由安装在耳带件40的底表面上的包容件来完成的，凸出件15插入其中与耳带件40的包容件啮合，如图1那样装配。这种连接使得头戴送受话机组10能被支撑在台架40上。
另外，耳带件40也可包含一突出件，而台架40可包含一包容件来实现头戴送受话机组与台架40的连接。另一用来将头戴送受话机组10安装在台架40上的合适连接件可以是一钩环件，也就是尼龙搭扣(Velco)之类的连接件。当头戴送受话机组被嵌入台架并把转换钮100，最好是一绿色钮，推向位置“A”(未画出)时，头戴送受话机组就可用作一独立的的桌上微音器系统。这个位置只启动“mic”接收器(receiver)。最好是，将图5中所示的两个微音器中的一个断开，这样双功能微音器就用作进行语音指令(voice dictation)的高保真头戴送受话机组；用作进行远场演讲和录音的桌上微音器；更多的是用作说话和精确语音驱动装置。
图4B画出了台架40的一个侧视图，其中凸出件15从台架的刻挖部分或凹坑12垂直伸出，这种情形进一步表示在图4C中。凹坑12提供了另外的互锁机械稳定性，以便将优选的耳带件40紧卡在台架40上。
从众多的合成树脂和塑料中选出的各种材料都可用来制作罩20，耳带结构30，耳带件40，悬臂微音器装置50，微音器壳罩，台架10。制作这些另件的模塑材料是ABS-V型，从重量，外观，舒适以及可加工性来看，L-P-1183被认为是确实满意的。
图5示出了装在在线组件85中的消噪线路图，它最好用来减小和抵消背景噪音。如图所示，头戴送受话机组10一般包括至少一个微音器装置，一个扬声器或受话器22，而且微音器装置最好是两个，分别是第一微音器52和第二微音器54，如图5所示。每个这些部件(52，54，22)都有一条正和一条负导线连到在线组件85中，这两条线从微音器提取信号并将待传送的声信号传送到扬声器，而且通过电缆线80这些信号被传送到适配器95，它的导线76-77可接入任何外部通讯系统，如象多媒体和语音识别系统，计算机电话系统。最好是将适配器插入计算机系统后部的声卡中。
图6示出了在线组件85中的电路插卡120，而该组件85被示于图3A-3B中。电路板组合件120包含着处理来自微音器装置，最好是来自第一微音器52和第二微音器54的信号的电路，这些信号是用来提供给由受话器22组成的声音系统的。电路插卡120能够接受来自第一微音器52的语音和背景噪音信号，并能减去来自第二微音器54的背景噪音信号，以便得到基本上代表语音的信号。
将这些信号提供给传送装置(未画出)，以便借助于适配器95转换成RF或IR信号并传送到远距离的接收装置(未画出)，其中在电缆80上传送的信号主要是语音信号。优选的第一微音器52和第二微音器54最好是用一固定件(holding member)(未画出)固定到位，该固定件，例如，可以是用泡沫类(foam-like)材料构成。尽管上述的一些实施例宁可描述成只具有一个第一微音器52和一个第二微音器54，但本发明却并不受这样的限制，任何数目的微音器52都可用作第一微音器和/或第二微音器。将画在图6中的各个没有参考标号的电路元件象所画的那样连接起来，在这里并不作进一步的讨论，因为对于业界的行家来说，这些元件和作用是显而易见的，对理解本发明来说并不是必须的。
图7示出了构成罩20的左弧形罩20b的横断面图。对左弧形罩20b所作的说明与对右弧形罩20a(未画出)的说明是相同的。如图所示，罩20一般包括左弧形罩20b，右弧形罩20a(未画出)，一个用于接纳弹簧件91的第一开孔，一个平表面25，一个构成固定悬臂微音器装置50的承窝的第二开孔，这种固定是借助球窝连接件55实现的，以及一个用作电缆80出口的第三开孔81。
球窝连接件55枢轴式地将悬臂微音器装置50的第二端连接到罩20上。优选的第一微音器52和第二微音器54安放在被优选的保护介质包覆的悬臂微音器装置50的远端或第一端，保护介质最好是防风套60，它可防止任何可能的有过分驱动的声压。出声孔22被显示在左弧形罩20b的泡状区域上，在右弧形罩20a上的泡状区域也有同样的出声孔，以便于将罩20可调来调去地戴在使用者的右耳或左耳上。
图8A-8C示出了弧形耳带结构30的不同透视图，最好是能做成适应佩戴者耳朵的弧形，用可调节的耳带件40，牢固地将其夹在后耳的外耳(例如，耳轮窝和或对耳轮窝，从耳后头骨突出来的乳突状骨，也就是耳背与头骨之间)和耳朵的下部或耳垂上。
在图8A中，画出了耳带件40的弧形。耳带件30的内表面部分30a仿照耳后的乳突骨或外耳后面的轮廓制造的，因而能很舒适地固定在耳后的乳突骨或外耳背上。优选的耳带件40夹到耳垂的下部以达到在耳朵上较好的紧密佩戴。因此耳带结构30的外表面部分被促使更加紧密地贴靠在佩戴者的耳朵背上，而且当罩20盖在耳道的外部入口时会同时形成更紧密地密封。这种紧配合会产生更好的稳定性，因而佩戴者能无任何顾忌或妨害地操作头戴送受话机组。
在图8C中，画出了左侧构件的壳35a和右侧构件的壳35b。一旦优选的耳带件40的球窝连接件45和弹簧件90被放入左侧构件35a或右侧构件35b中，而且将余下的侧边对齐，则壳35a和35b最好是用胶固定在一起。耳带构件45上应没有粘接胶。
图8B画出了在用胶或任何其它的适当的固定件将部件固定到位之前的球窝连接件45的横断面视图。如此处所示，耳带件40上有一个小球(未画出)，这小球安装在耳带结构30的承窝中。另外。这个连接件45的小球可以是耳带件30的一部分，而承窝位于耳带件40中以实现同样的球形连接，便于作枢轴式转动。
在图9中，只画出了消噪头戴送受话机组优选实施例的内部零件，而并没有画它的外部结构，也就是没有画罩20或耳带结构30。扬声器(speaker)或传感器200被装在罩20(未画出)中。微音器悬臂装置50显示出至少具有一个微音器，最好是将第一微音器52和第二微音器54安置得彼此相当靠近。优选的第一微音器52和第二微音器54在微音器壳210中并排对齐，微音器壳210最好是用保护介质包起来，这种保护介质最好是防风套60。
图9中的微音器罩210由一上微音器壳210a和下微音器壳210b组成，它们是用粘结剂，最好是用超声焊接的方法固定在一起。优选的微音器罩或防风套60有助于消除声音的失真。微音器罩210、扬声器200、装有电路板(未画出)的在线组件盒85、具有至少一个微音器，最好是微音器52和54的悬臂微音器装置50、以及优选的防风套60形成了在线子装置240。优选的第一微音器52包含一个压力敏感表面53，而优选的第二微音器54包含第二压敏表面55。
如前所述，将第一微音器52和第二微音器54这样放置，使得相应的压敏表面53和54彼此相差180°。优选的微音器52和54进一步安置，使得在两微音器之间能放一优选的结构挡板(未画出)。这样的结构隔板就是一能进行微音器之间的隔音的结构件。另外作为一种选择，也可以利用隔音装置来代替结构构件。这样的隔音板能够减弱或防止由使用者发出的声音被优选的第二微音器54所接收。
优选的第一微音器52和第二微音器54最好是驻极体之类微音器。由于象图9所示那样安置第一和第二微音器，因而第一微音器52接受来自传送器(transmitter)和存在于附近的背景噪音的两种声音，而第二微音器54基本上只接受同一背景噪音，这噪音与第一微音器接受的是同一个。第一微音器52是适于接受来自佩戴者的声音如象说话，而且适于将这些接受的语音转变成与这些语音相应的信号。这样的第一微音器52也可以接受可能存在的背景噪音。
如应知道的那样，这样的背景噪音可与操作者的语音结合，这样，由第一微音器提供的信号就与使用者的声音和背景噪音两者相应。在另一方面，第二微音器54安置在微音器悬臂50内，是为了基本上只接受背景噪音。
如上所述，这些微音器可用一优选的固定件(未画出)来固定到位，这个固定件可以用泡沫类材料制造，它本身又被固定在壳罩210中。从第一微音器52和第二微音器54产生的相应输出通过导线(77)进行传送，导线77形成插入电子装置盒85的电缆80。图6中的电路板120就装在这个盒中。电路插卡包含用于处理所述的声音信号的电路。从在线组件盒85出来的电缆被送进一保护衬套95，以便向外部或主设备供给和从主设备取出信号。通过保护衬套95的电缆接有两个插头96和97。将最好在外表面上带有一声音图标的第一插头97插入计算机声卡后部上的“speaker”插孔中。将最好在外表面上带有微音器图标的第二插头96插入声卡上的“micin”插孔中。
因此，消噪头戴送受话机组是与计算机系统的大多数声卡兼容的。在线组件盒85是由左侧盒(未画出)和右侧盒(未画出)组成，在电路装入后可将它们，例如用搭扣，胶合或焊接的方法，固定在一起。如前面所讨论的那样，转换开关100被安装在在线组件盒85中。最好在此开关上安一可以左右移动的按钮。例如，如果将头戴送受话机组装入台架，则可将转换开关向左移动，以充当桌上微音器系统。同样，如果将头戴送受话机组戴在耳朵上，可将转换开关向右移动，以便充当消噪头戴送受话机组，用来接收和传送信号。
当把头戴送受话机组戴在耳朵上时，转换开关100能使安置在机组的悬臂微音器端部的优选的第一和第二微音器充当近场微音器。这就能从传送给第二微音器的语音和噪音信号中减去送给第一微音器的背景噪音，因而基本上代表语音的电信号就被传送到希望的受话器，电话，计算机，语音识别系统等等装置中。
当头戴送受话机组插入台架上或不戴在使用者的耳朵上时，如果微音器又不只一个，则使用者应把转换开关100移动到适当位置。这样第一微音器就被关闭而第二微音器就成为一个标准的远场双向微音器。转换开关100的作用就是决定第一和第二微音器的状态和传送信号的功能。后面将作更详细的描述，图6中的电路板120可以包含一附加的电路元件，用来处理从第一微音器和第二微音器接受的信号和把这些信号放大以便提供给图9中的扬声器200。
这样，本发明就提供了一个抗噪的计算机头戴送受话机组装置，而且这种头戴送受话机组没有手征性。本发明的头戴送受话机组适于减小或消除背景噪音。这优选实施例使用了第一和第二微音器，它们充当了一个偶极装置，而且它们可以由制造者或在制造后由试验来调配，这实施例在涉及的操作范围上具有一基本上是平直的频率响应曲线。
如前所述那样安置第一和第二微音器，起源于放置在明显比两微音器间距大的距离上的声源的声音(特别是背景噪音)能够使来自这样的声源的声音被两个微音器所同时接受。因此，两者之间不会发生实质性的相位差。此外，本发明的噪音的抵消量能够在本悬臂式头戴送受话机组制造期间由制造者或由使用这个装置的操作者来调节。
例如，图1-10中所画的消噪头戴送受话机组建立的基础有两个，一是在近场和远场中控制全方位的微音器定向模式的原则，一是正确安放微音器的压敏表面原则。如象在图9中所看到的微音器的物理结构(physical design)是S/N(信噪比)增大的决定因素。对这些模式的检验表明，两微音器的压敏表面最好是放置成彼此相差180度，而且其间还有一最佳分隔，它是用来分隔在近场中传送到语音微音器和噪音微音器的信号的。这个分隔是测定信噪比S/N的信号时的基本部件。
本发明可以和消噪系统和电子线路一起使用，正如美国专利第5,381,473号和1994年11月14日提出的序号为08/339,126的接续申请中所描述的那样，这两个专利都有一与本申请共同的受让人，因此参考结合在本发明中；但是，并不能认为对于本发明这些都是必需的。
本发明的悬臂微音器头戴送受话机组(例如，图1-10)可以用于计算机语音识别。悬臂微音器头戴送受话机组能极好地消除不需要的背景噪音并有极好的语音响应。悬臂微音器式头戴送受话机组可以配置成与所有IBM计算机和SoundBlaster声卡兼容。为了与SoundBlaster兼容，可将一变换插头(未画出)插入微音器的插座97中。
由于采用了在图10中所画的通用适配器95，因而所有其它的声卡接口也都是容易插接的。图10示出了悬臂微音器的子部件(subassembly)275。如此处所示，这样的微音器悬臂部件275一般包括一个电子连接件85，一个用来插入外部通讯系统的适配器95，连接受话器的电线83，一个悬臂微音器装置50，该悬臂微音器装置至少有一个微音器，其安置如前所述。这样的悬臂微音器装置50最好包括第一和第二微音器252和254，将这两个微音器如前述那样安置，参考图9。此外，这样的微音器悬臂部件440包括一个上微音器壳210a，一个下微音器壳210b以及至少一个微音器，最好是一个第一微音器52和一个第二微音器54，以及一个优选的防风套60，如图9所示。这头戴送受话机组最好是与长大约2米的电缆相连，该电缆的另一端连接到一3.5mm的微型插头或适配器95上。为了把适配器95连接到计算机的声卡上，用户可简单地把微型插头95插入声卡上的微音器输入插孔中(未画出)。
关于与SoundBlaster的联用，重要的是应在将本发明用于消噪之前，使声卡上的自动增益控制(AGC)失效。如果AGC有效，它将使微音器的消噪特性失灵，这是由于在使用者不说话时它会自动将输入音量增大。只要运行Creative Mixer和击一下“录音设定...(RecordingSettings....)”中的AGC软件控制即可使SoundBlaster上的AGC失效。输入声音增益是容易按应用指标用创通混合器(Creative Mixer)程序来定制的。本发明的微音器头戴送受话机组的测试可容易地利用Creative Labs Wave Studio程序的录音和回放特性来完成。
本发明的悬臂微音器消噪头戴送受话机组(例如，图1-10)与最新的高品质的语音识别软件相结合都将推进计算机的语音控制，使其在可靠性和用户友好性方面达到与键盘和鼠标控制相同的水平。由于本发明，语音识别不再局限于一些安静的关闭办公室，而可将其应用于真实世界的有噪音的环境，如象旅馆的休息室，医院的急救室，制造工场以及有噪音的办公区域。这样，悬臂微音器头戴送受话机组与真实世界中的计算机，电话或其他的多媒体设备的对接，或者可将这头戴送受话机组应用到各种语音识别装置中。
本发明不受这样的限制，它可应用到大量其它想用的应用中，如象语音指令(voice dictation)，从家到办公室的远距离通信，计算机电话，以及用语音命令作交互式游戏之类的应用。此外，本发明可使用于语音识别和/或校验系统，如象用于访问物理设备，计算机程序，计算机或自动柜员机(automatic teller machines)之类的系统。
上面描述的消噪头戴送受话机组在结构上是简单的，重量上是很轻的，而且还易于调节，因而使它用起来最方便而且还可将不舒适感和疲劳感减至最小。这样，可以看出，本发明提供了一个重量轻，符合人机工学设计的头戴送受话机组，它是全部可调节的。另外，微音器连接件可以容纳在插头中，头戴送受话机组用这个插头与通信设备相连接或安装在这通信设备上。
此外，虽然本发明的优选实施例和它的改型已在此详细描述过了，但应知道，本发明并不限于那些确定的实施例和改型，业内行家还可进行其它的改进和变形而并不偏离由附录的权利要求书所确定的本发明的精神和范围。

Claims (24)

1.头戴送受话机组包括：
一个可用来盖在佩戴者左边或右边耳朵上的弧形罩，上述罩至少包含一个受话器，用来将声信号传送到耳朵；
弧形耳带结构，用于安放在耳朵背后；
弹簧件，用来将耳带结构连接到罩上；
悬臂微音器装置，它有两端，一端上装有一个微音器，用来接受声音并将上述的声音转变成微音器信号；另一端上有一个把悬臂微音器装置连接到罩上的连接构件；以及电子连接装置，用来传送声信号并由适配器把微音器信号提供给外部通信系统。
2.按照权利要求1所述的头戴送受话机组，其特征在于：把悬臂微音器装置连接到罩的构件是第一枢轴构件，弧形耳带结构具有与弹簧件相连的一个第一端和一个第二端，而且耳带结构是在第二端由第二枢轴件与一耳带构件相连。
3.按照权利要求2所述的头戴送受话机组，其特征在于：把该耳带构件固定到耳带结构上的第二枢轴件是一个球窝连接件。
4.按照权利要求1所述的头戴送受话机组，其特征在于：微音器是由第一微音器装置和第二微音器装置组成。
5.按照权利要求4所述的头戴送受话机组，其特征在于：第一微音器接受第一种声音，这第一种声音是由起源于佩戴者的说话和背景噪音组成，而且第一微音器还用于把上述第一种声音转换成一种第一微音器信号，第二微音器装置以一预定的角度相对于上述第一微音器装置安置，用来接受一种基本上是由上述背景噪音构成的第二声音，并将这第二种声音转变成第二微音器信号，还有一个装置，用来把这第二微音器信号从上述的第一微音器信号中扣除，以便获得基本上代表语音的信号，因此使该头戴送受话机组成为消噪头戴送受话机组。
6.按照权利要求2所述的头戴送受话机组，其特征在于：把悬臂微音器装置固定在罩上的第一枢轴件是球窝连接件。
7.按照权利要求1所述的头戴送受话机组，其特征在于：微音器是在用保护介质包覆的壳罩中。
8.按照权利要求1所述的头戴送受话机组，其特征在于：该保护介质是一防风套(wind sock)。
9.按照权利要求1所述的头戴送受话机组，其特征在于：电子连接装置是一具有转换功能在线组件盒。
10.按照权利要求9所述的头戴送受话机组，其特征在于：该适配器是由至少两个插头件组成，用来插入计算机的声卡中。
11.按照权利要求10所述的头戴送受话机组，其特征在于：插头件包含一微音器插头，用来插入声卡的微音器插孔中，以及一头戴送受话机组的插头，用来插入声卡的扬声器插孔中。
12.按照权利要求2所述的头戴送受话机组，其特征在于：该耳带件具有一包容件(female member)。
13.按照权利要求12所述的头戴送受话机组，其特征在于：耳带件的包容件配合到具有突出件的台架上。
14.按照权利要求1所述的头戴送受话机组，其特征在于：受话器件具有一些确定的孔用来传送声信号通过罩。
15.一个头戴送受话机组包含有：
一个可用来盖在佩戴者左边或右边耳朵上的弧形罩，上述罩至少包含一个受话器，用来将声信号传送到耳朵；
弧形耳带结构，用于安放在耳朵背后，它具有一个耳带件，该耳带件具有一包容件；
第一枢轴件，用来把该耳带件固定在耳带结构上；
弹簧件，用来将耳带结构连接到罩上；
一悬臂微音器装置，它具有两端，一端具有一个第一微音器装置，用来接受第一种声音，第一种声音是由起源于佩戴者的说话和背景噪音组成，而且第一微音器装置还用来将上述的第一种声音转变成第一微音器信号；第二微音器装置以一预定的角度相对于上述第一微音器装置安置，用来接受一种基本上是由上述背景噪音构成的第二声音，并将这第二种声音转变成第二微音器信号，在另一端上具有一个用来将微音器装置连接到罩上的连接件；
还有一个装置，用来把这第二微音器信号从上述的第一微音器信号中扣除，以便获得基本上代表语音的信号；
一个第二枢轴件，用来把悬臂微音器装置固定到罩上；
一个电子连接装置，用来传送声信号和借助适配器把微音器信号提供给外部通信系统；以及
一个具有突出件的台架，用来插入耳带件的包容件中。
16.按照权利要求15所述的头戴送受话机组，其特征在于：用来将悬臂微音器装置固定到罩上的第一枢轴件是一个球窝连接件。
17.按照权利要求15所述的头戴送受话机组，其特征在于：用来把耳带件固定到耳带结构上的第二枢轴件是一个球窝连接件。
18.按照权利要求15所述的头戴送受话机组，其特征在于：微音器装置是放在一用保护介质包覆的壳罩中。
19.按照权利要求14所述的头戴送受话机组，其特征在于：保护介质是一个防风套。
20.按照权利要求15所述的头戴送受话机组，其特征在于：电子连接装置是一个具有转换功能的在线组件盒。
21.按照权利要求15所述的头戴送受话机组，其特征在于：适配器是由至少两个插头件组成，插头是用来插入计算机声卡的。
22.按照权利要求15所述的头戴送受话机组，其特征在于：插头件包含一微音器插头和一头戴送受话机组插头，前一插头用来插入声卡的微音器插孔中，后一插头用来插入声卡的扬声器插孔中。
23.按照权利要求15所述的头戴送受话机组，其特征在于：受话器具有开有一些小孔的构件，用来传送声音信号通过罩。
24.传送和接受声信号的方法，包括使用按照权利要求1所述的头戴送受话机组。
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