[發(fā)明專(zhuān)利]具有雙MEMS裝置的聲學(xué)設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580053410.5
• 申請(qǐng)日: 2015-10-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107076840A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·烏圖布;W·賴(lài)安;M·沃克;W·康克林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 美商樓氏電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/521
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/521
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 呂俊剛,李艷芳

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本專(zhuān)利根據(jù)35U.S.C.§119(e)要求于2014年10月2日提交的題為“Acoustic Apparatus With Dual MEMS Devices”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.62/058,992的權(quán)益，其內(nèi)容通過(guò)引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及聲學(xué)裝置，并且更具體地，涉及在這些裝置中使用超聲波方法。

背景技術(shù)

多年來(lái)，已經(jīng)使用了不同類(lèi)型的聲學(xué)裝置。一種類(lèi)型的聲學(xué)裝置是麥克風(fēng)，并且一種類(lèi)型的麥克風(fēng)是微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)。在MEMS麥克風(fēng)中，MEMS管芯包括膜片(diaphragm)和背板。MEMS管芯通常設(shè)置有基板(或基座)，并且由殼體(例如，具有壁的杯或蓋)包封。端口可以延伸穿過(guò)基板(用于底部端口裝置)或者穿過(guò)殼體的頂部(用于頂部端口裝置)。在任何情況下，聲能穿過(guò)端口，移動(dòng)膜片并且相對(duì)于背板產(chǎn)生變化的電位，這產(chǎn)生電信號(hào)。專(zhuān)用集成電路(ASIC)可以對(duì)該信號(hào)執(zhí)行進(jìn)一步處理。麥克風(fēng)被部署在各種類(lèi)型的裝置中，諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)或蜂窩電話。

鄰近檢測(cè)器(proximity detector)還與各種類(lèi)型的裝置一起使用。例如，當(dāng)與蜂窩電話一起使用時(shí)，鄰近檢測(cè)器可以感測(cè)用戶的存在。鄰近檢測(cè)器通常使用紅外檢測(cè)器。不幸的是，這些類(lèi)型的檢測(cè)器消耗大量的功率，需要多個(gè)組件(紅外LED和紅外傳感器)，并占據(jù)較大的物理占用(footprint)。當(dāng)鄰近檢測(cè)器與小尺寸和低功耗是重要設(shè)計(jì)考慮的電子裝置結(jié)合使用時(shí)，這成為特別的問(wèn)題。

這些問(wèn)題導(dǎo)致一些用戶對(duì)先前方法不滿意。

附圖說(shuō)明

為了更完全地理解本公開(kāi)，應(yīng)參照以下詳細(xì)描述以及附圖，在附圖中：

圖1A包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有超聲波檢測(cè)器的聲學(xué)設(shè)備的框圖；

圖1B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有超聲波檢測(cè)器的聲學(xué)設(shè)備的框圖；

圖1C包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有超聲波檢測(cè)器的聲學(xué)設(shè)備的框圖；

圖2A包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有超聲波檢測(cè)器的聲學(xué)設(shè)備的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的一個(gè)示例；

圖2B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有超聲波檢測(cè)器的聲學(xué)設(shè)備的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的另一示例；

圖3包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有超聲波檢測(cè)器的聲學(xué)設(shè)備的操作方面的流程圖；

圖4包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有超聲波檢測(cè)器的聲學(xué)設(shè)備的操作方面的流程圖；

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖中的元件被示出以用于簡(jiǎn)潔和清晰的目的。應(yīng)進(jìn)一步理解的是，某些動(dòng)作和/或步驟可能以特定發(fā)生順序被描述或描繪，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，實(shí)際上并不要求關(guān)于順序的這種特定性。還應(yīng)理解的是，除非本文已經(jīng)另行闡述了特定含義，否則本文所使用的術(shù)語(yǔ)和表述具有與關(guān)于對(duì)應(yīng)的各自調(diào)查和研究領(lǐng)域的該術(shù)語(yǔ)和表述相一致的一般含義。

具體實(shí)施方式

在本方法中，提供了一種雙用途超聲波收發(fā)器麥克風(fēng)。更具體地，多個(gè)MEMS裝置或換能器被用作收發(fā)器。提供內(nèi)置電路或智能件，其確定飛行時(shí)間(從MEMS裝置到目標(biāo)的超聲波信號(hào)的飛行時(shí)間、以及反射信號(hào)返回到MEMS裝置的時(shí)間)，并最終確定物理對(duì)象或干擾源的距離。該功能可以被設(shè)置在具有允許與外部控制器的通信(例如，鄰近輸出、麥克風(fēng)輸出、命令和控制信息以及模式切換)的邏輯控制器/接口的專(zhuān)用集成電路上。雖然本文中利用的許多換能器是MEMS換能器，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以使用任何類(lèi)型的換能器(例如，MEMS、壓電或一些其它類(lèi)型的換能器)。

有利地，與先前方法相比，本方法允許鄰近檢測(cè)功能的較低部件計(jì)數(shù)(lower part count)。此外，與由先前裝置提供的占用相比，為鄰近檢測(cè)功能提供更小占用。本方法還產(chǎn)生更低的功率消耗，延長(zhǎng)了電池壽命并降低了材料整體構(gòu)建的成本。

此外，使用聲學(xué)換能器用于鄰近檢測(cè)比先前方法利用更少的功率。將鄰近檢測(cè)器集成到聲學(xué)端口中，并且麥克風(fēng)消除了對(duì)紅外發(fā)光二極管(LED)、電子裝置中的傳感器和相關(guān)電路的需要，從而降低了成本。這簡(jiǎn)化了電子裝置的架構(gòu)，并且在PCB上留下了額外空閑空間，這將允許更小的設(shè)計(jì)、更薄的設(shè)計(jì)或其它想要組件的集成。

在本方法中，由于換能器在傳輸和檢測(cè)之間切換，因此麥克風(fēng)可以同時(shí)用于聲學(xué)噪聲消除(ANC)和鄰近檢測(cè)。本方法可用于不使用第三麥克風(fēng)用于噪聲消除的電話，或也可用于只想要鄰近檢測(cè)集成的可佩戴電子裝置。