防堵塞麦克风端口设计.pdf

本发明揭示一种用于手持式装置的麦克风端口设计。所述麦克风端口设计包含安置于所述手持式装置的第一表面中的细长沟道。麦克风端口位于所述沟道内以减小由麦克风端口开口周围归因于所述开口被用户的手指覆盖的气压积聚导致的不希望的噪声。

1.  一种手持式电子装置，其包括：
包括至少一个细长沟道的第一表面，所述细长沟道具有长度、宽度及深度以使得所述长度大于所述宽度；及
至少一个麦克风端口，其位于所述沟道内以使得所述麦克风端口位于所述第一表面的水平面下方，且其中所述沟道经配置以允许空气振动在所述细长沟道由用户的手指接触的情况下从所述细长沟道内逸出。

2.  根据权利要求1所述的装置，其中所述沟道的所述长度大于所述深度。

3.  根据权利要求1所述的装置，其中所述沟道的所述深度约为所述沟道的所述宽度的一半。

4.  根据权利要求1所述的装置，其中所述麦克风端口凹陷于所述沟道内。

5.  根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个细长沟道包括相对于彼此定位成90度的两个沟道。

6.  根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个麦克风端口包括安置于所述沟道的相对端处的两个麦克风端口。

7.  一种手持式装置，其包括：
第一表面，其具有沿着所述装置的第一轴定向的第一细长沟道及沿着所述装置的第二轴定向的第二细长沟道以使得所述第一沟道及所述第二沟道交叉；
第一麦克风端口，其位于所述沟道内在所述沟道的交叉点处；
第二麦克风端口，其位于所述第一细长沟道内；及
第三麦克风端口，其位于所述第二细长沟道内。

8.  根据权利要求7所述的装置，其中所述沟道经配置以使得所述第一麦克风端口及所述第二麦克风端口沿着由所述第一细长沟道界定的第一线定位，且所述第一端口及
所述第三端口沿着由所述第二细长沟道界定的第二线定位。

9.  根据权利要求8所述的装置，其中所述第一及第二线以九十度的角度交叉。

10.  根据权利要求7所述的装置，其中所述沟道呈“L”形状，且其中所述第一麦克风安置于所述交叉处，所述第二麦克风位于所述第一沟道的第一端处，且所述第三麦克风安置于所述第二沟道的一端处。

11.  根据权利要求7所述的装置，其中所述装置为蜂窝电话或平板计算机。

12.  根据权利要求7所述的装置，其中所述第一表面为所述装置的后表面。

13.  根据权利要求7所述的装置，其中所述第一细长沟道具有大于其宽度的长度。

14.  根据权利要求13所述的装置，其中所述第二细长沟道具有大于其宽度的长度。

15.  根据权利要求7所述的装置，其中所述第一细长沟道为所述装置的前表面中的凹陷沟道。

16.  一种电子装置，其包括：
第一表面；
用于将第一麦克风端口开口定位于所述第一表面下方的装置；
用于将第二麦克风端口开口定位于所述第一表面下方的装置；及
用于将第三麦克风端口开口定位于所述第一表面下方的装置。

17.  根据权利要求16所述的电子装置，其中所述用于定位第一麦克风的装置包括形成于所述第一表面中的细长沟道。

18.  根据权利要求16所述的电子装置，其中所述用于定位第二麦克风端口的装置包括形成于所述第一表面中的细长沟道。

19.  根据权利要求16所述的电子装置，其中所述用于定位所述第一麦克风端口的装置 及所述用于定位所述第二麦克风端口的装置为相同细长沟道。

20.  根据权利要求19所述的电子装置，其中所述细长沟道形成于所述第一表面中，所述第一表面为所述电子装置的后表面。

防堵塞麦克风端口设计
技术领域
本文中所揭示的系统及装置大体上涉及麦克风端口，且更确切地说，涉及最小化由与端口的接触产生的噪声的麦克风端口的配置。
背景技术
电子装置可能时常用于其中麦克风经受瞬时或持续空气流或气压干扰(例如“爆破”压力改变或风噪声)的情况中。在某些条件中，入射到麦克风上的空气流或压力改变可为如此巨大，以致于由麦克风拾音且产生不合需要的噪声信号，所述噪声信号干扰麦克风的使用且向用户提供令人不愉快的及分散注意力的噪声。在电话呼叫期间，例如可听见的空气流噪声可使得声音发射对于听者来说难以听到。
通常，若干类型的全向麦克风已用于便携式电子装置中。尽管全向麦克风被认为与指向性麦克风相比较，对来自吹到麦克风中的空气的风噪声较不敏感，但归因于麦克风端口的覆盖的风噪声或摩擦通常仍有问题。噪声消除算法可用以解决问题且改进声学性能；然而，此电子解决方案需要电力消耗，且不总是适用于具有受限制电池容量的电子装置(例如蜂窝电话及平板计算机)中。
此外，常规麦克风端口设计可包含可能易于由用户的手或手指遮盖的小开口。覆盖麦克风端口可使空气在麦克风端口开口处滞留。麦克风端口内的此滞留空气可导致端口内的空气振动，这产生对用户来说不合需要的响亮的摩擦噪声，且可导致低质量的麦克风记录或发射。
发明内容
为了处理这些考虑因素，本文中所揭示的实施例涉及手持式装置箱体设计，确切地说，箱体中的麦克风端口开口的设计。在一方面，细长切口或凹陷沟槽形成于手持式装置箱体中，所述细长切口或凹陷沟槽长于人类食指的宽度。因此，可允许空气从环绕麦克风端口开口的区域逸出，从而最小化在麦克风端口开口附近的不合需要的压力改变的风险。所述不合需要的压力改变可导致不希望的摩擦或爆破噪声。
在一个实施例中，手持式电子装置包含：第一表面，所述第一表面包括具有长度、宽度及深度以使得长度大于宽度的至少一个细长沟道；及位于沟道内以使得麦克风端口位于第一表面的水平面下方的至少一个麦克风端口。沟道经配置以允许空气振动在细长沟道由用户的手指接触的情况下从细长沟道内逸出。
在另一实施例中，手持式装置包含第一表面，所述第一表面具有沿着装置的第一轴定向的第一细长沟道及沿着装置的第二轴定向的第二细长沟道以使得第一沟道及第二沟道交叉。装置进一步包含位于沟道内在沟道的交叉点处的第一麦克风端口、位于第一细长沟道内的第二麦克风端口及位于第二细长沟道内的第三麦克风端口。
在又一实施例中，电子装置包含第一表面、用于将第一麦克风端口开口定位于第一表面下方的装置、用于将第二麦克风端口开口定位于第一表面下方的装置及用于将第三麦克风端口开口定位于第一表面下方的装置。
附图说明
图1A为说明具有常规麦克风端口设计的电子装置的现有技术箱体的局部视图的示意图。
图1B为说明具有根据本发明的一个实施例的麦克风端口设计的电子装置的箱体的局部视图的示意图。
图2A为说明麦克风端口设计的一个实施例的俯视图的示意图。
图2B为说明图2A中所示的实施例的侧截面图的示意图。
图3A为说明其中麦克风端口安置于一侧的麦克风端口设计的另一实施例的俯视图的示意图。
图3B为说明图3A中所示的实施例的侧截面图的示意图。
图4A为说明具有多个交叉沟道的麦克风端口设计的另一实施例的俯视图的示意图。
图4B为说明具有多个麦克风及多个交叉沟道的麦克风端口设计的另一实施例的俯视图的示意图。
图5A为说明具有“L”状麦克风端口设计的电子装置的箱体的局部视图的示意图，所述“L”状麦克风端口设计具有多个麦克风。
图5B为说明麦克风端口设计的替代定向的示意图。
图5C为说明麦克风端口设计的第三定向的示意图。
图5D为说明麦克风端口设计的第四定向的示意图。
图6A为说明电子装置内的麦克风端口放置的实例的示意图。
图6B为说明图6A中所示的实施例中的麦克风端口放置的电子装置的背面的示意图。
图7A为说明具有用户的手及手指的在电子装置上的麦克风端口放置的实例的示意图。
图7B为展示图7A的麦克风端口设计的贯穿线C-C'的垂直截面的示意图。
图8为展示在常规麦克风端口连接的情况下的经记录摩擦噪声及在根据本发明的一个实施例的麦克风端口连接的情况下的经记录摩擦噪声的曲线图。
图9为展示图8中所示的经记录摩擦噪声的信号频谱的曲线图。
具体实施方式
麦克风端口设计概述
本文中所揭示的实施方案提供用于手持式装置或其它电子装置的麦克风端口设计的装置及设备。手持式装置可为手持机、平板计算机、电话、智能电话、便携式电子装置、电子记事本及/或个人数字助理(PDA)。手持式装置可能够经由蜂窝式网络及/或其它通信网络与其它装置通信。麦克风端口设计可用以减小在麦克风端口由手、手指、皮肤、衣服或其它表面或材料完全覆盖时产生的不合需要的摩擦噪声。在一方面，麦克风端口可放置于长、窄且浅的沟道中，所述沟道无法容易地由平均人类手指完全覆盖。在将麦克风端口放置于此沟道内时，空气振动可围绕上覆手指逸出，且到周围大气中。因此空气不会滞留于麦克风端口开口处，从而减小进入麦克风的噪声。滞留空气振动可导致对用户来说不合需要的响亮的摩擦噪声，且可导致低质量麦克风记录或发射。
在一些方面，沟道可具有大约一英寸的长度，其中宽度及深度各自约为1/10英寸。在其它方面，沟道可具有约为13.3mm或约为1/2英寸的长度。在一些实施例中，麦克风端口可位于沟道内，其中端口的开口安置于手持式装置的箱体的外表面下方，如下图中所示。麦克风端口的中心可在沟道内或经安置于沟道的任一侧。另外，一或多个交叉沟道可经配置有安置于交叉沟道内的一或多个麦克风端口。
举例来说，在一些实施例中，沟道可交叉，且在电子装置中形成“X”或“+”形状。在此类实施例中，一或多个麦克风可安置于沟槽中以使得保护所述麦克风不让用户的手指或其它物体接触。在一些实施例中，两个或三个麦克风安置于交叉沟槽内。
在以下描述中，给出具体细节以提供对实例的彻底理解。然而，所属领域的技术人员将理解可在无这些具体细节的情况下实践实例。举例来说，电组件/装置可在框图中按 次序展示，从而不会在不必要的细节方面混淆实例。在其它情况下，可详细展示此些组件、其它结构及技术以进一步解释所述实例。
图1A中展示了电子装置内的常规麦克风端口放置。电子装置100具有其中安置有麦克风端口开口5的后表面105。麦克风端口5按照惯例为在位于电子装置600内的麦克风上方的小孔。
与图1A的装置相对比，图1B中展示了凹陷沟道内的麦克风端口放置的一个实施例。在此图中，电子装置102具有后表面115，所述后表面包含根据一个实施方案安置于凹陷沟道10内的麦克风端口开口5。如将更详细地论述，沟道的宽度可大于麦克风端口开口5。
如图2A中所示，电子装置的麦克风端口设计包含麦克风端口开口5及凹陷沟道10。凹陷沟道可具有长度L及宽度W，如见于图2A中的沟道的俯视图或顶视图中所见。凹陷沟道10可具有长于平均人类食指的宽度的长度L。在一些实施例中，长度L可在约0.75英寸与1英寸之间。在其它实施例中，长度L可在10mm与15mm之间或在10mm与25mm之间。凹陷沟道10的宽度W可小于长度L。在一些实施例中，宽度W可约为1/10英寸。在其它实施例中，宽度W可不大于约1/4英寸。
在所说明的实施例中，麦克风端口开口5大致位于凹陷沟道10的长度L当中。在其它实施例中，麦克风端口开口5可安置于沿着沟道10的长度L从左边缘到右边缘的任何位置处。麦克风端口开口5的形状可为圆形、椭圆形、矩形、正方形或其它形状。图2A说明具有约等于沟道的宽度W的直径的圆形麦克风端口开口5。
图2B中展示了沿着图2A的麦克风端口设计的线A-A'的侧截面图。沟道10从电子装置的外表面15凹陷深度D。在一些实施例中，深度D可与宽度W大致相同。在其它实施例中，深度D可大于或小于宽度W。麦克风端口开口5可与沟道的凹陷表面齐平。在其它实施例(例如图2B中所示的那些实施例)中，麦克风端口开口5可低于沟道的表面，或比沟道的表面更加凹陷。凹陷麦克风端口开口5的深度可取决于麦克风在电子装置内的电路板上的放置。
电子装置的麦克风端口设计的另一实施例的俯视图可见于图3A中。在此实施例中，麦克风端口开口5经安置于凹陷沟道10的一侧。如图所示，麦克风端口开口5更靠凹陷沟道10的右侧安置。在其它实施例中，麦克风端口开口5可安置于凹陷沟道10的任一侧。如上文关于图2A所论述，凹陷沟道10可具有长于平均人类食指的宽度W的长度L'。在一些实施例中，长度L可在约0.75英寸与1英寸之间。在其它实施例中，长度L可在10mm与15mm之间或在10mm与25mm之间。凹陷沟道10的宽度W可小 于长度L。在一些实施例中，宽度W可约为1/10英寸。在其它实施例中，宽度W可不大于约1/4英寸。
图3B中展示了沿着图3A的麦克风端口设计的线B-B'的侧截面图。如在图2B中，沟道10从电子装置的外表面15凹陷深度D。麦克风端口开口5经展示成安置于凹陷沟道10的右侧。在其它实施例中，麦克风端口开口5可安置于沿着凹陷沟道10的长度的任何点处。麦克风端口开口5也展示成在沟道10的内部凹陷表面下方凹陷。在其它实施例中，麦克风端口开口5可与沟道10的内部凹陷表面齐平。如在先前图中，凹陷沟道的长度L长于平均人类手指的宽度W，以使得空气不会滞留于麦克风端口开口5附近。
在其它实施例中，麦克风端口设计可包含多个交叉沟道，例如图4A中所示的设计。在此俯视图中，麦克风端口开口5位于具有分支10a、10b、10c及10d的两个凹陷沟道的交叉处。如在上文所论述的实施例中，沟道可从电子装置的箱体的外表面凹陷指定深度。每一沟道分支10a、10b、10c及10d可具有相同深度、长度及宽度，或每一沟道分支10a、10b、10c及10d的尺寸可不同。沟道可在以如图所示的90度角度或在一些实施例中以从45到135度的其它角度范围交叉。麦克风端口开口5可与沟道的凹陷表面齐平，或可安置于沟道的凹陷表面下方。
每一沟道的总长度可大于平均人类手指的宽度以允许空气在环绕麦克风端口开口5的区域与外部环境之间的交换。在一些实施例中，一个沟道可具有比平均人类手指的宽度短的长度，其中所述沟道可由用户的手指完全覆盖。然而，归因于沟道的交叉，空气可经由另一沟道逸出到外部环境。举例来说，人类手指可覆盖分支10a、10b、10c或10d中的一者，但空气仍可经由其它分支中的一者逸出到外部环境。此布置提供与具有长于平均人类手指的长度的单个沟道类似的优势。在交叉沟道的所说明的实例中，交叉沟道的总面积大于平均人类手指垫的大小，以防止空气滞留于麦克风端口开口5处。
图4B中展示了具有形成麦克风阵列的多个麦克风端口开口5的麦克风端口设计。一个麦克风端口开口5a可位于两个凹陷沟道的交叉处，如上文关于图4A所论述。两个额外麦克风端口开口5b及5c可分别朝向分支10d及10c中的凹陷沟道的端部安置，以使得麦克风端口开口5a、5b及5c形成90度三角形。麦克风端口开口5b及5c经展示在交叉凹陷沟道的左上端，即在分支10d及10c中。在其它实施例中，麦克风端口开口5b及5c可位于凹陷沟道的右下端(也就是说，在分支10a及10b中)或在任何其它组合中。麦克风端口开口5a、5b及5c可在单一线中，或其可形成九十度的角度。分支10a、10b、10c及10d包括用于将第一、第二或第三麦克风端口开口定位于电子装置的外表面下方的一个装置。
如上文所论述，麦克风端口开口5a、5b及5c可与沟道的凹陷表面齐平，或所述麦克风端口开口可安置于凹陷表面下方。沟道可具有相同长度、宽度及深度尺寸，或所述沟道可具有不同尺寸。图4B中所示的麦克风端口设计防止麦克风端口开口5中的任一者处的滞留空气的积聚，即使凹陷沟道的一或多个分支由平均人类手指覆盖。所展示的总麦克风端口设计大于平均人类手指的垫，以使得所述总麦克风端口设计不会容易地由用户的手指完全覆盖。
麦克风端口开口5a、5b及5c可以指定分开距离位于凹陷沟道内，以允许电子装置执行波束成形。使用麦克风阵列的波束成形允许每一麦克风聚焦于从环绕每一麦克风的小区域直接始发的声音。由于窄拾音场，所以麦克风倾向于记录比具有较大场范围的麦克风小的环境及室内回声噪声。基于阵列的麦克风之间的已知距离的波束成形技术提供经改进声音隔离。麦克风端口开口的阵列在一系列互连沟道内的放置(使得麦克风端口开口形成L形状)允许电子装置执行波束成形功能以分解声音的传入波前以横跨360度空间。
图5A说明电子装置的箱体的一个麦克风端口设计。箱体400具有经配置有“L”状凹陷沟道412a的外表面405。将三个麦克风端口开口420a、425a及430a放置于“L”状凹陷沟道412a的每一拐角中。一个麦克风端口开口420a可位于更靠近凹陷沟道412a的端部415a处，而第二麦克风端口开口430a可位于更靠近凹陷沟道412a的端部410a处。第三麦克风端口开口425a可位于“L”状沟道412a的两个分支的交叉处。如上文关于图4B所论述，三个麦克风的放置允许电子装置执行波束成形以减小环境噪声。
如同上文所论述的其它麦克风端口设计一样，凹陷沟道412a可具有长度及宽度以使得其无法由平均人类手指完全覆盖。只要凹陷沟道412a的一部分暴露于外部环境，空气将不会仍然滞留于麦克风端口开口420a、425a及430a处，且因此减小例如爆破或摩擦等不合需要的噪声。
图5A的麦克风端口设计经展示成图5B、5C及5D中的各种旋转配置。图5B、5C及5D中的每一者展示旋转了额外90度的图5A的麦克风端口设计。在所有配置中，麦克风端口设计保留“L”形状，其中麦克风端口开口420b-d、425b-d及430b-d形成九十度角度。在其它实施例中，“L”状麦克风端口设计可旋转在0与360度之间的任何数目的度。如上文所论述，如果麦克风端口开口420a-d、425a-d及430a-d形成如图5A到5D中所示的九十度角度，那么可执行波束成形功能。
图6A说明从电子装置600内的相机总成的边缘的麦克风端口连接。在此截面图中，麦克风端口5位于沟道10内的一深度处。麦克风端口5安置于沟道10的一侧上。此外， 从电子装置内的相机总成67的边缘端口连接麦克风。在一些实施例中，额外开口61、62、63及64可经由接收器(例如用于主动噪声消除(ANC)的接收器)设置于沟道10内。
装置600的背侧的视图可见于图6B中。在此图中，装置600具有其中安置沟道或沟槽10的背面605。麦克风端口5经展示成安置于沟槽10的一端上。如上文所论述，额外开口61、62、63及64可安置于沟道10内以辅助电子装置600的主动噪声消除特征。
图7A中展示了由平均人类手指部分覆盖的麦克风端口设计的一个实例。图7A说明具有麦克风端口设计的手持式装置500，所述麦克风端口设计具有由人类手指515部分覆盖的凹陷沟道510。如图所示，人类食指经展示在装置表面上，在麦克风端口设计510的沟道上方且部分覆盖所述沟道。然而，手指515并不完全覆盖凹陷沟道510的整个长度。
图7B中展示了沿着图7A的实例的线C-C'的截面图。即使手指515在Z轴上堵塞麦克风端口开口，通过提供围绕麦克风端口开口505的沟道510，声音仍可沿着X轴传播。此设计可避免完全麦克风堵塞，且减小手指摩擦噪声。如图所示，沿着X轴定向的凹陷沟道510的长度长于人类手指的平均宽度的宽度，以使得允许空气从环绕麦克风端口开口的区域逸出。另外，手指将不在所有三个维度上完全覆盖麦克风端口开口，这是归因于沟道510的小宽度(与平均人类食指的尺寸相比较)。归因于沟道510的窄宽度，手指垫的大部分区域将靠在装置的表面上，且将不被按压到沟道中。更宽的沟道可致使覆盖或堵塞麦克风端口开口505的一部分。
如图7B中所示，麦克风端口开口505可安置于沟道内以使得开口不与沟道510的凹陷表面齐平。将麦克风端口开口505放置于距装置表面的大深度处可为有利的，这是归因于麦克风在电子装置的电路内的放置。例如，此情形可在从电子装置内的相机总成的边缘端口连接麦克风的情况下进行，如上文关于图6A所论述。
实验结果
图8中展示了来自常规麦克风端口设计对如上文所论述安置于沟槽内的麦克风端口的经记录摩擦噪声的图形表示。进行比较图1B中所示的麦克风端口设计(其中麦克风端口安置于沟道内)与常规麦克风端口设计(例如图1A中所示的麦克风端口设计)的实验。在这些实验中，常规麦克风端口设计的经记录摩擦噪声具有比图1B中所示的所提出麦克风端口设计的经记录摩擦噪声高的振幅。
图9中展示了图8中所示的经记录摩擦噪声信号的频谱。如所说明，例如图1A中所示的麦克风端口设计等常规麦克风端口设计产生具有接近0Hz的高振幅的噪声频谱。 此高振幅信号噪声通常可充满主动噪声消除系统。然而，例如图1B中所示的麦克风端口设计等麦克风端口设计产生具有接近0Hz的较低振幅的白噪声频谱。此信号比可充满主动噪声消除系统的信号低得多，从而导致对用户来说较不刺激的摩擦噪声信号(与常规麦克风端口设计相比较)。
关于术语的阐明
所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文所揭示的实施方案而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和过程步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为清楚地说明硬件与软件的此互换性，上文已大致关于其功能性而描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。此功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用和外加于整个系统的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以变化方式来实施所描述的功能性，但此类实施方案决策不应被解释为会导致脱离本发明的范围。所属领域的技术人员将认识到一个部分或一部分可包括小于或等于整体的内容。例如，像素集合的一个部分可能是指那些像素的子集合。
可使用经设计以执行本文所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实施或执行结合本文中所揭示的实施方案而描述的各种说明性逻辑块、模块和电路。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规的理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一或多个微处理器结合DSP核心、或任何其它此类配置。
结合本文中所揭示的实施方案而描述的方法或演算法的步骤可直接体现于硬件、由处理器执行的软件模块或其两者的组合中。软件模块可驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸式磁盘、CD-ROM，或本领域中已知的任何其它形式的非暂时性存储媒体中。示范性计算机可读存储媒体耦合到处理器，使得处理器可从计算机可读存储媒体读取信息，和向计算机可读存储媒体写入信息。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻留于ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端、相机或其它装置中。在替代例中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻留于用户终端、相机或其它装置中。
这里包括一些标题，是为了参考和辅助定位各个部分。这些标题并不希望限制关于其描述的概念的范围。此些概念可能在整个说明书中都适用。
提供对所揭示的实施方案的前述描述，是为了使得所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将易于了解对这些实施方案的各种修改，且本文中定义的一般原理可应用于其它实施方案而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明并不希望限于本文中所示的实施方案，而应被赋予与本文中所揭示的原理和新颖特征相一致的最广泛范围。