麦克风结构和电子设备的制作方法

专利检索2022-05-11  4



1.本技术属于电子设备技术领域,具体涉及一种麦克风结构和电子设备。


背景技术:

2.目前,随着科技的不断发展,应用一些移动终端进行办公、学习、娱乐的使用场景越来越多,而在使用过程中,麦克风的语音获取可有效的解放用户双手,可提升工作、学习等效率。但目前的移动终端内的麦克风常常为电子类的麦克风元器件,对所处环境存在一定的要求,一方面设置的位置受到电磁干扰的限制,另一方面,具体的位置需要进行更高标准的防水处理。


技术实现要素:

3.本技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
4.本技术旨在提供一种麦克风结构和电子设备,通过设置光纤传感器,可在声音传递至振动膜上时,利用光纤的特性,通过检测光线的变化即可实现对声音的获取,一方面由于光纤并不是导电材质,故而无需专门设置抗电磁干扰的结构,其设置的位置更加灵活,此外,光纤本身具有一定的防水性能,也不用设计较为复杂的防水结构,另一方面,对于音腔的密封需求也有所降低,极大的简化了结构设计,具有布局灵活、防水性好等优点。
5.为了实现上述目的,本技术第一方面的实施例提供的麦克风结构,包括:基板,基板上设有安装槽;振动膜,设于安装槽的槽口处;光纤传感器,光纤传感器的部分穿过安装槽的槽底伸入设于安装槽内;其中,光纤传感器的延伸方向与振动膜的延伸方向垂直设置。
6.根据本技术提供的麦克风结构的实施例,包括:基板、振动膜以及光纤传感器,其中,基板用于为振动膜以及光纤传感器提供支撑,以便于振动膜的安装以及光纤传感器的正常传感作用。具体地,基板上设置有安装槽,通过将振动膜设置在安装槽的槽口处,以便于在外界声音传递至振动膜处时,可在振动以及光纤传感器的共同作用下,会使得光线发生变化,从而通过光线的变化进行分析,即可得到具体的收音内容,实现麦克风的效果。
7.需要强调的是,由于本技术中麦克风是通过光信号的传播实现的,只需要防止其他介质流入安装槽中对光线的传播造成干扰即可,相比于传统音腔的密封要求而言,可大幅度降低对于整个安装槽的密封需求。
8.当然,声音在传播到振动膜上时,射向振动膜的光线和经振动膜反射的光线之间存在一定的差异,从而光纤传感器会根据该差异实现对声音的分析,将其转变成电信号,以便于后续对声音的分析,进而实现语音识别、录音等功能。需要特别强调的是,本技术中,光纤传感器的延伸方向与振动膜的延伸方向垂直设置,可有效提高光纤传感器对光线的获取精度,从而极大的提高对声音的分析准确性,进而提高语音识别的准确率以及录音效果等。
9.其中,光纤传感器会向外发射光线,还可接受外部射入的光纤,在本技术中,由于光纤传感器的部分会穿过安装槽的槽底伸入安装槽,故而在光纤传感器发射光线时,发出的光线会在振动膜的作用下重新返回至光纤传感器中。
10.其中,光线在振动膜的作用下包括但不限于直接反射,或间接反射,即部分光路会在振动膜的作用下改变光路轨迹。
11.第二方面,本技术提出一种电子设备的实施例,包括:设备中框;上述任一实施例中的麦克风结构,麦克风结构的基板设于所述设备中框上。
12.通过本技术第二方面提供的电子设备,包括设备中框和麦克风结构,其中,通过将麦克风结构的基板设置在设备中框上,以便于实现电子设备的收音的基本功能,在此基础上,由于电子设备包括上述第一方面实施例中的麦克风结构,故而具有上述任一实施例的有益效果,在此不再赘述。
13.其中,电子设备可以为智能手机、平板、智能手表、智能手环或其他具有一定收音需求的设备。
14.本技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显,或通过本技术的实践了解到。
附图说明
15.图1示出了根据本技术的一个实施例的麦克风结构的结构示意图;
16.图2示出了根据本技术的一个实施例的麦克风结构的结构示意图;
17.图3示出了根据本技术的一个实施例的安装槽的结构示意图;
18.图4示出了根据本技术的一个实施例的麦克风结构的局部结构示意图;
19.图5示出了根据本技术的一个实施例的麦克风结构的结构示意图;
20.图6示出了根据本技术的一个实施例的麦克风结构的局部结构示意图;
21.图7示出了根据本技术的一个实施例的麦克风结构的结构示意框图;
22.图8示出了根据本技术的一个实施例的麦克风结构的结构示意框图;
23.图9示出了根据本技术的一个实施例的电子设备的结构示意图。
24.其中,图1至图9中附图标记与部件名称之间的对应关系为:
25.100:麦克风结构;102:基板;1022:安装槽;1024:安装口;104:光纤传感器;1042:光纤;1044:光探测器;1046:探头端子;1048:光栅端子;106:密封胶;1072:光耦合器;1074:信号放大器;1076:滤波器;1078:模数转换器;1080:数据处理器;1082:控制器;109:激光器;110:振动膜;200:电子设备;202:设备中框。
具体实施方式
26.下面将详细描述本技术的实施例,实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本技术,而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例,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他实施例,都属于本技术保护的范围。
27.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。此外,说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
28.在本技术的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
29.本技术实施例中提供的麦克风结构主要用于电子设备,如手机等移动终端、可穿戴式设备、平板电脑、膝上型电脑、移动计算机、掌上游戏机、录像机和摄录机等等。当然,也可以不限于电子设备,而应用于其他需要向外辐射电磁波的设备。
30.下面参照图1至图9描述根据本技术实施例提供的麦克风结构和电子设备。
31.如图1和图2所示,本技术的一个实施例提出一种麦克风结构100,包括:基板102,基板102上设有安装槽1022;振动膜110,设于安装槽1022的槽口处;光纤传感器104,光纤传感器104的部分穿过安装槽1022的槽底伸入设于安装槽1022内;其中,光纤传感器104的延伸方向与振动膜110的延伸方向垂直设置。
32.根据本技术提供的麦克风结构100的实施例,包括:基板102、振动膜110以及光纤传感器104,其中,基板102用于为振动膜110以及光纤传感器104提供支撑,以便于振动膜110的安装以及光纤传感器104的正常传感作用。具体地,基板102上设置有安装槽1022,通过将振动膜110设置在安装槽1022的槽口处,以便于在外界声音传递至振动膜110处时,可在振动以及光纤传感器104的共同作用下,会使得光线发生变化,从而通过光线的变化进行分析,即可得到具体的收音内容,实现麦克风的效果。
33.需要强调的是,由于本技术中麦克风是通过光信号的传播实现的,只需要防止其他介质流入安装槽1022中对光线的传播造成干扰即可,相比于传统音腔的密封要求而言,可大幅度降低对于整个安装槽1022的密封需求。
34.当然,声音在传播到振动膜110上时,射向振动膜110的光线和经振动膜110反射的光线之间存在一定的差异,从而光纤传感器104会根据该差异实现对声音的分析,将其转变成电信号,以便于后续对声音的分析,进而实现语音识别、录音等功能。需要特别强调的是,本技术中,光纤传感器104的延伸方向与振动膜110的延伸方向垂直设置,可有效提高光纤传感器104对光线的获取精度,从而极大的提高对声音的分析准确性,进而提高语音识别的准确率以及录音效果等。
35.其中,光纤传感器104会向外发射光线,还可接受外部射入的光纤1042,在本技术中,由于光纤传感器104的部分会穿过安装槽1022的槽底伸入安装槽1022,故而在光纤传感器104发射光线时,发出的光线会在振动膜110的作用下重新返回至光纤传感器104中。
36.其中,光线在振动膜110的作用下包括但不限于直接反射,或间接反射,即部分光路会在振动膜110的作用下改变光路轨迹。
37.具体的工作原理如下:
38.当需要采集声音时处理器或电路板会控制光线进入光纤传感器104;在振动膜110的作用下,光线会生成两束有一定相位差的光束,此时通过将光相位信息转化为光强度信息,可在其他响应的元器件的作用下,依次实现光信号到电信号的转变、放大采集转换成数字信号以及信号处理、分析和存储的效果。
39.进一步地,如图2所示,光纤传感器104具体包括:光纤1042;光探测器1044,与光纤
1042的另一端电连接。
40.光纤传感器104主要包括两个部分,其一为供光线传播的光纤1042,可以理解,光纤1042自身的结构特性决定了其受电磁的干扰能力较弱,具有一定的抗电磁干扰的能力,从而导致其设置的位置不会受天线位置的影响,位置设置较为灵活。此外,通过将光纤1042的另一端连接至光探测器1044,以便于对光纤1042中各种强度及相位的光信号转换为电信号,更利于后续的信号分析。
41.在一个具体的实施例中,进一步地,光纤1042的一端设有探头端子1046,在光纤1042的延伸方向上,探头端子1046与振动膜110之间存在间距;其中,振动膜110发生振动,间距发生变化,由探头端子1046向外射出的光线与经振动膜110反射后射入探头端子1046的光线会形成存在相位差的光束。
42.通过限定光纤1042的一端设置探头端子1046,可在探头端子1046的作用下向外发射经光纤1042传播过来的光线,同时也会接收到外部射入的光线,并将其传输至光纤1042中。需要强调的是,通过限定探头端子1046和振动膜110之间存在一定的间距,在振动膜110发生振动后,会在振动膜110的厚度方向上存在一定的形变,故而对于探头端子1046和振动膜110之间的间距而言,也会随之发生变化,从而对于光线而言,会产生存在相位差的两束光线,可近似认为产生了双光束干涉,以便于后续对光束进行分析以得到具体的声音振动。
43.进一步地,还包括:光探测器1044,与探头端子1046电连接,光探测器1044获取光束的相位差的光相位信息并转换成光电信息。
44.通过设置与探头端子1046电连接的光探测器1044,可在光探测器1044的作用下将光信号转换为电信号,具体地,光探测器1044可获取到探头端子1046所探测到的双光束,通过对双光束的相位以及光强进行分析,可对应转换为不同的电信号,也即光电信息,从而以便于后续对光电信息进行分析处理,最终进行存储。
45.本领域技术人员可以理解,在光探测器1044和探头端子1046之间除了光纤1042这类用于光路传输的结构,还可以设置有光耦合器1072,以便于对不同相位光进行解调。
46.当然,在光探测器1044的另一端,为了保证信息的纯净和准确,还可以设置有信号放大器1074、滤波器1076、模数转换器1078、数据处理器1080以及控制器1082等,其中,信号放大器1074和滤波器1076的作用分别为将此前转换成的光电信息进行放大处理以及滤波处理,模数转换器1078则是将代表声音特性的模拟信号转换为数字信号,而数据粗利器则是用于通过特定解调算法将前端采集到的数字信号进行进一步处理,还原出被传感的声波信息,并储存下来,从而实现声音的采集,最后的控制器1082则是作为中央节点负责对声音采集、数据处理存储、激光器109发射等环节的统筹控制。
47.在另一个具体的实施例中,进一步地,光纤的一端设有两个光栅端子1048,每个光栅端子1048与振动膜110相抵;其中,振动膜110发生振动时,两个光栅端子1048形成具有相位差的光束。
48.如图5和图6所示,通过限制光纤的一端设有两个分别与振动膜110相抵的光栅端子1048,以便于在振动膜110收到外界声音时,会产生相应的振动,此时两个光栅端子1048则会直接形成具有一定相位差的光束,此时,通过后续对光束进行分析即可得到具体的声音振动。
49.进一步地,还包括:光探测器1044,与光栅端子1048电连接,光探测器1044获取光
束的相位差的光相位信息并转换成光电信息。
50.通过设置与光栅端子1048电连接的光探测器1044,可在光探测器1044的作用下将光信号转换为电信号,具体地,光探测器1044可获取到光栅端子1048所探测到的双光束,通过对双光束的相位以及光强进行分析,可对应转换为不同的电信号,也即光电信息,从而以便于后续对光电信息进行分析处理,最终进行存储。
51.本领域技术人员可以理解,在光探测器1044和探头端子1046之间除了光纤1042这类用于光路传输的结构,还可以设置有光耦合器1072,以便于对不同相位光进行解调。
52.当然,在光探测器1044的另一端,为了保证信息的纯净和准确,如图7和图8所示,还可以设置有信号放大器1074、滤波器1076、模数转换器1078、数据处理器1080以及控制器1082等,其中,信号放大器1074和滤波器1076的作用分别为将此前转换成的光电信息进行放大处理以及滤波处理,模数转换器1078则是将代表声音特性的模拟信号转换为数字信号,而数据粗利器则是用于通过特定解调算法将前端采集到的数字信号进行进一步处理,还原出被传感的声波信息,并储存下来,从而实现声音的采集,最后的控制器1082则是作为中央节点负责对声音采集、数据处理存储、激光器109发射等环节的统筹控制。
53.进一步地,光栅端子1048平行设置,且两个光栅端子1048与振动膜110相抵的一端相互连接。
54.通过将两个光栅端子1048平行设置,可使得通过光栅端子1048传播的光线之间存在较为严格的相位差,也即除了相位不同和光强由于存在反射消耗存在不同外,光路轨迹是平行的,以便于后续根据相位差即可对具体的声音进行分析处理。
55.需要补充的是,两个光栅端子1048的一端是相互连接的,以便于光路会形成投射方式的环路,也即光线通过一个光栅端子1048射向振动膜110后,会从另一个光栅端子1048返回。
56.进一步地,包括:多个光栅传感器,每个光栅传感器包括两个平行的光栅端子1048;其中,多个光栅传感器通过耦合器与光纤1042相连。
57.在本方案中,可在光纤1042上设置多个光栅传感器,每个光栅传感器的位置不同,可实现对于不同位置的声音采集,由于多个光栅传感器之间可以通过耦合器耦合,再与光纤1042相连,可利用极少数量的光纤1042,极端情况下,可仅设置一根光纤,从而可在不增加移动终端的体积的条件下达到多麦克风的应用。同时由于各个光栅传感器的布局位置以及空间均不受天线的限制,故而可增加声音采样的位置灵活性。
58.进一步地,如图3和图4所示,安装槽1022的槽底设有至少一个安装口1024,麦克风结构100还包括:密封胶106,填充于安装口1024和光纤传感器之间。
59.在将光线传感器固定至安装槽1022上时,主要是通过在安装槽1022的槽底开设安装口1024,并通过密封胶106将光线传感器密封连接至安装口1024上实现的,需要强调的是,由于光纤1042的硬度较高,基本不可压缩,故而本技术可以利用密封胶106直接实现密封,此时的密封为完全密封,从而可有效提高整个电子设备200的密封等级,极大的提高产品力。
60.进一步地,还包括:激光器109,与光纤1042相连,激光器109用于向光纤1042发射单色光源。
61.通过设置与光纤1042相连的激光器109,可在激光器109的作用下向光纤1042发射
单色光源,以便于实现后续的传感作用。
62.需要说明的,激光器109仅生成单色光源,防止出现多色光源之间相互混合后无法确定波长,同时无法准确判断相位差的可能性。
63.在一个具体的实施例中,如图1至图4所示,提供了一种光纤1042麦克风,应用于移动终端,具有布局灵活、防水性好、结构设计简单等优点。其中,将光纤1042与一个薄膜片垂直布局,光纤1042断面与膜片间隔一定距离构成传感部分。外界声波振动引起膜片位移,膜片位移量不同则经膜片反射回的激光强度及相位不同,从而来感应外界声音变化。
64.具体地,光纤1042麦克风包括结构件(即基板102)、光纤1042探头(即探头端子1046)以及振动薄膜(即振动膜110),其中,振动薄膜贴附在结构件表面,光纤1042探头和振动薄膜相互垂直,且两者间距离一定间隙,间隙大小可以根据响应范围进行设计调整。
65.由于光纤1042为不可压缩硬体,则其穿过终端固定壁的间隙可以通过胶水完全密封,达到真正防水的目的。
66.此外,对于控制电路而言,还包括有:声波传入通道,若传感器直接布局在终端外壳内壁,则该通道等于外壳厚度;光纤1042与振动薄膜组成的传感单元;光纤1042,提供光波传输通路,传输出射光和反射光,由于其损耗小不受电磁干扰,因此可以分布在终端的任意区间;光耦合器1072,对光纤1042中不同相位光进行解调;光探测单元,将不同强度及相位的光信号转换为电信号;信号放大及滤波单元,将光电管转换的微弱电信号进行放大及滤波;adc采样单元,将代表声音特性的模拟信号转换为数字信号;数据处理单元,通过特定解调算法将前端采集到的数字信号进行进一步处理,还原出被传感的声波信息,并储存下来,从而实现声音的采集;中央控制单元,作为中央节点负责对声音采集、数据处理存储、激光器109发射等环节的统筹控制;激光器109单元,负责产生传感用的单色光源。
67.本具体实施例的系统工作流程为:
68.①
当需要采集声音时中央控制单元控制单色光源发出的光经过光纤1042耦合器进入传感器;
69.②
由于传感器膜片与光纤1042断面之间有一个间距,叠加声音引起膜片震动后产生的距离变换,最终产生两束有一定相位差的光束,可被近似认为产生双光束干涉,将光相位信息转化为光强度信息;
70.③
传感器返回的光经光耦合器1072进入到光电探测器,将光强度信号转换为电信号后,再经过放大采集等环节转变为数字信号,进入信号采集处理单元进行信号处理分析及存储。
71.在另一个具体的实施例中,如图5所示,与上一具体实施例提到的特征的区别在于,本具体实施例利用光纤1042光栅(即光栅端子1048)代替了光纤1042探头,光纤1042光栅与振动膜110片贴合在一起构成传感部分。外界声波振动引起膜片变形,带动光纤1042光栅变形,则光栅间距变化,对入射光部分特性进行筛选,返回的光携带了光栅变化的信息,从而来感应外界声音变化。
72.在本具体实施例中,光纤1042光栅与振动膜110片贴合在一起的长度可根据响应范围进行设计调整。
73.如图9所示,本技术的另一个实施例提供了一种电子设备200,包括设备中框202和麦克风结构100,其中,通过将麦克风结构100的基板102设置在设备中框202上,以便于实现
电子设备200的收音的基本功能,在此基础上,由于电子设备200包括上述任一实施例中的麦克风结构100故而具有上述任一实施例的有益效果,在此不再赘述。
74.其中,电子设备200可以为智能手机、平板、智能手表、智能手环或其他具有一定收音需求的设备。
75.根据本技术的电子设备的实施例,利用光纤的特性,通过检测光线的变化即可实现对声音的获取,一方面由于光纤并不是导电材质,故而无需专门设置抗电磁干扰的结构,此外,光纤本身具有一定的防水性能,也不用设计较为复杂的防水结构,另一方面,对于音腔的密封需求也有所降低,极大的简化了结构设计,具有布局灵活、防水性好等优点。
76.在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
77.以上仅为本技术的优选实施例而已,并不用于限制本技术,对于本领域的技术人员来说,本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。
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