发声元件、穿戴设备以及发声方法

技术领域

本公开涉及一种智能穿戴技术领域，特别涉及一种发声元件、穿戴设备以及发声方法。

背景技术

目前，扬声器是智能手表等智能穿戴设备必备的硬件指标，线性马达作为性能较好的振动器件，也逐渐成为智能穿戴设备的硬件选型。具体地，扬声器的扬声原理是：通过输入线圈的电流产生交变磁场，在永久磁场与交变磁场的相互作用下，线圈做垂直于线圈电流方向的运动；在线圈的带动下膜片产生振动，以推动空气振动产生声音。在扬声器的工作过程中，输入线圈的电流越大，磁场作用越强，扬声器中膜片的振动幅度也就越大，进而使得推动空气振动所产生的声音变大。线性马达就是将电能直接转化为直线运动的机械能的直线电机，其通电后在电磁力的作用下做直线运动，以推动空气产生振动。通过设置扬声器，可以实现智能穿戴设备与用户之间的交互；通过设置线性马达，可以增强智能穿戴设备对用户的提示效果。

但是，基于尺寸限制，线性马达无法布置于现有尺寸或者更小尺寸的智能穿戴设备上，因此其往往成为可穿戴设备轻量化发展的牺牲品。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种发声元件、穿戴设备以及发声方法。

本公开的一个方面提供了一种发声元件，可包括：膜片，所述膜片用于在驱动力的作用下产生振动动作；柔性连接板，所述柔性连接板与所述膜片的连接，用于接收并传递所述膜片的所述振动动作；以及振动配重单元，所述振动配重单元与所述柔性连接板的远离所述膜片的一边连接，在所述柔性连接板的触发下调整为目标状态，以调节所述膜片的振动量，其中所述目标状态包括静止状态和所述振动状态。

在一些实施方式中，所述柔性连接板响应于所述驱动力对应的电信号中目标声音的频段为第一频段范围的识别结果，将所述振动配重单元调整为所述振动状态，以增大所述膜片的振动量，产生振动效果。

在一些实施方式中，所述柔性连接板响应于所述驱动力对应的电信号中目标声音的频段为第二频段范围的识别结果，将所述振动配重单元调整为所述静止状态，以维持所述膜片的振动量，产生扬声效果。

在一些实施方式中，所述柔性连接板具有环形内边和环形外边，其通过所述环形内边与所述膜片连接，通过所述环形外边与所述振动配重单元连接。

在一些实施方式中，还包括线圈，所述线圈设置于所述膜片的第一表面方向，并与所述膜片的第一表面连接，以向所述膜片施加所述驱动力。

在一些实施方式中，所述线圈根据输入的电信号产生交变磁场，其中所述电信号包括目标声音的频段。

在一些实施方式中，还包括多个固定磁块，所述固定磁块产生固定磁场，结合所述交变磁场产生作用于所述线圈的所述驱动力。

本公开的另一个方面提供了一种穿戴设备，至少包括：上述任一实施方式所述的发声元件，所述发声元件响应于发声指令将所述发声元件的振动配重单元调整为目标状态，以调节所述发声元件中膜片的振动量，其中所述目标状态包括静止状态和振动状态。

在一些实施方式中，所述发声元件中的柔性连接板响应于所述发声指令中目标声音的频段为第一频段范围的识别结果，将所述振动配重单元调整为所述振动状态，以增大所述发声元件中膜片的振动量，产生振动效果。

本公开的又一个方面提供了一种发声方法，包括：向上述任一实施方式所述的发声元件发送包含发声指令的电信号，其中所述发声指令至少包括目标声音的频段；根据所述电信号中目标声音的频段，由所述发声元件的柔性连接板将所述发声元件的振动配重单元调整为目标状态，以调节所述发声元件中膜片的振动量，其中所述目标状态作包括静止状态和所述振动状态；以及。响应于所述振动量，所述膜片推动空气产生所述目标声音。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1为根据本公开示例性实施方式的发声元件的俯视图；

图2为根据本公开示例性实施方式的发声元件的切面图；以及

图3为根据本公开示例性实施方式的发声方法的流程图。

附图标记说明

100 发声元件

102 膜片

104 柔性连接板

106 振动配重单元

108 线圈

110 磁块

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

本文使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

目前，扬声器是智能手表等智能穿戴设备必备的硬件指标，线性马达作为性能较好的振动器件，也逐渐成为智能穿戴设备的硬件选型。具体地，扬声器的扬声原理是：通过输入线圈的电流产生交变磁场，在永久磁场与交变磁场的相互作用下，线圈做垂直于线圈电流方向的运动；在线圈的带动下膜片产生振动，以推动空气振动产生声音。在扬声器的工作过程中，输入线圈的电流越大，磁场作用越强，扬声器中膜片的振动幅度也就越大，进而使得推动空气振动所产生的声音变大。线性马达就是将电能直接转化为直线运动的机械能的直线电机，其通电后在电磁力的作用下做直线运动，以推动空气产生振动。通过设置扬声器，可以实现智能穿戴设备与用户之间的交互；通过设置线性马达，可以增强智能穿戴设备对用户的提示效果。

但是，基于尺寸限制，线性马达无法布置于现有尺寸或者更小尺寸的智能穿戴设备上，因此其往往成为可穿戴设备轻量化发展的牺牲品。

基于上述问题，本公开的一个方面提供了一种发声元件，可包括：膜片、柔性连接板和振动配重单元。膜片用于在驱动力的作用下产生振动动作；柔性连接板与膜片的连接，用于接收并传递膜片的振动动作；振动配重单元与柔性连接板的远离膜片的一边连接，在柔性连接板的触发下调整为目标状态，以调节膜片的振动量，其中目标状态包括静止状态和振动状态。

换言之，具有不同振动量的膜片在推动空气时会产生不同的声音效果，本公开通过调节膜片的载重，可使其具备目标声音所需的振动量，进而使得在推动空气时产生目标声音。

图1为根据本公开示例性实施方式的发声元件的俯视图；以及图2为根据本公开示例性实施方式的发声元件的切面图。下面将结合图1至图2对发声元件100的结构进行详细描述。

本公开的一个方面提供了一种发声元件100，至少包括膜片102、柔性连接板104和振动配重单元106。膜片102用于在驱动力的作用下产生振动动作。柔性连接板104与膜片102连接，用于接收并传递膜片102的振动动作。振动配重单元106与柔性连接板104的远离膜片102的一边连接，在柔性连接板104的触发下调整为目标状态，以调节膜片102的振动量，其中目标状态包括静止状态和振动状态。

具体地，膜片102是柔性的片状部件，可在外界的驱动力的作用下触发振动动作，以压缩空气形成声波。膜片102的不同振动幅度会产生不同音量的声波，因此可以通过控制驱动力的大小调整声波的大小，以发出驱动力所对应的目标声音。膜片102的形状不做限制，在图1中示出了膜片102的圆角长方形结构，以便柔性连接板104与其切合。膜片102的材质不限，只要具备在驱动力下推动空气形成声波的特性即可。膜片102的振动方向为图2所示的，沿着线圈108的轴线方向上下振动。

柔性连接板104是一个环状的柔性部件，能够在膜片102的振动动作下产生同频的振动动作，还可将振动动作传递给与其邻接的另一部件。在图1中示出了柔性连接板104的环状结构，其包括环形内边和环形外边，环形内边环绕膜片102的外边布置，并与膜片102的外边邻接；其环形外边与振动配重单元106的内边邻接，以根据目标声音的频段调整振动配重单元106的目标状态，进而将自身的振动动作传递给振动配重单元106，或者维持振动配重单元106的静止状态。

当然，由于柔性连接板104和膜片102的形状都不做限制，因此只要柔性连接板104在远离膜片102的一边邻接振动配重单元106，即可将振动动作由膜片102同频地传递给振动配重单元106。柔性连接板104只要是能够接受膜片102的振动动作的柔性材料即可，具体的材料不做限制。

在一些实施方式中，柔性连接板104响应于驱动力对应的电信号中目标声音的频段为第一频段范围的识别结果，将振动配重单元106调整为振动状态，以增大膜片102的振动量，产生振动效果。具体地，驱动力对应的电信号中会携带发声指令，发声指令通常用于指示膜片102的振动幅度以及目标声音的频段。当电信号中所包含的目标声音的频段处于第一频段范围时，证明发声指令需要触发发声元件100的线性马达功能，那么发声元件100会通过柔性连接板104带动振动配重单元106执行振动动作。此时，推动空气振动的部件包括振动配重单元106、柔性连接板104和膜片102，那么会产生更大的振动量，形成类似线性马达的振动效果，可以为设置有该发声元件100的设备提供振动功能。

在一些实施方式中，若想触发发声元件100的线性马达功能，电信号所包含的目标声音的频段应为150Hz至250Hz之间，一般为200Hz左右。也就是说，第一频段范围应为150Hz至250Hz之间。较低的振动频率会带动更大面积的振动，以使得振动配重单元106加入到膜片102的振动动作中，进而提高振动量，使得发声元件100产生振动效果。当然，第一频段范围可根据发声元件100中各个部件的尺寸和质量存在浮动，在此不做限制。

在一些实施方式中，柔性连接板104响应于驱动力对应的电信号中目标声音的频段为第二频段范围的识别结果，将振动配重单元106调整为静止状态，以维持膜片102的振动量，产生扬声效果。具体地，驱动力对应的电信号中会携带发声指令，发声指令通常用于指示膜片102的振动幅度以及目标声音的频段。当电信号中所包含的目标声音的频段处于第二频段范围时，证明发声指令需要触发发声元件100的扬声器功能，那么发声元件100会通过柔性连接板104控制振动配重单元106保持静止状态。此时，推动空气振动的部件仅包括振动配重单元106，由于推动空气振动的部件仅为膜片102，其质量较轻，可以更好地推动空气，形成类似扬声器的扬声效果，可以为设置有该发声元件100的设备提供扬声功能。

在一些实施方式中，若想触发发声元件100的扬声器功能，电信号所包含的目标声音的频段应为900Hz至20kHz之间。也就是说，第二频段范围应为900Hz至20kHz之间。较高的振动频率仅能够带动小面积的振动，因此只有膜片102会执行振动动作，质量较轻的膜片102在推动空气时会产生扬声效果。当然，第二频段范围可根据发声元件100中各个部件的尺寸和质量存在浮动，在此不做限制。

在一些实施方式中，发声元件100还包括线圈108，线圈108设置于膜片102的第一表面102a方向，并与膜片102的第一表面102a连接，以向膜片102施加驱动力，也即将线圈108的振动动作传递给膜片102。具体地，线圈108沿着膜片102的轴心螺旋设置而成，且位于膜片102的第一表面102a方向，并与第一表面102a邻接。线圈108的材质为可导电材质，以便电流(电信号)的输送。电流(电信号)通过线圈108时，会产生交变磁场，交变磁场的大小受电信号的影响，而电信号的大小由发声指令决定，因此不同的发声指令(目标声音)会产生不同的电信号，也必然会产生不同的交变磁场。

在一些实施方式中，发声元件100还包括多个固定磁块110，固定磁块110产生固定磁场，结合交变磁场产生作用于线圈108的所述驱动力。图2中示出了设置三个固定磁块110的方案，其中一个较大的固定磁块110沿线圈108的轴线设置，并被线圈108环绕。另外两个相对较小的固定磁块110均匀分布于线圈108的外侧，以使得固定磁块110所产生的固定磁场环绕线圈108所产生的交变磁场。交变磁场和固定磁场之间通过相互作用，对线圈108产生一个沿着图2所示的膜片102轴心方向的驱动力，以使得线圈108沿该方向上下振动，那么由于线圈108与膜片102接触，膜片102必然会在线圈108的带动下沿振动方向执行振动动作。

本公开提供的一种发声元件，通过设置振动配重单元和柔性连接板，调节了推动空气压缩产生声波的部件的载重，进而调整了推动空气压缩的部件的振动量，实现了兼顾扬声效果和振动效果的小型元件的设计目的，规避了小型设备对扬声器和/或线性马达的选型限制。

本公开的另一个方面提供了一种穿戴设备(未示出)，至少包括：上述任一实施方式的发声元件，发声元件响应于发声指令将发声元件的振动配重单元调整为目标状态，以调节发声元件中膜片的振动量，其中目标状态包括静止状态和振动状态。

其中，穿戴设备可例如智能手表、智能手环、AR/VR眼镜等。穿戴设备以轻量化为发展目标，因此其内部的各种元件也需要满足小尺寸的要求。发声元件作为可穿戴设备与用户之间的沟通桥梁，不管是振动功能还是扬声功能都不能被摒弃。因此，将扬声器和线性马达集成于一个小尺寸的元件中，是穿戴设备发展的必然需求。

在一些实施方式中，发声元件中的柔性连接板响应于发声指令中目标声音的频段为第一频段范围的识别结果，将振动配重单元调整为振动状态，以增大发声元件中膜片的振动量，产生振动效果。

在一些实施方式中，柔性连接板响应于驱动力对应的电信号中目标声音的频段为第二频段发声元件中的柔性连接板响应于发声指令中目标声音的频段为第二频段范围的识别结果，将振动配重单元调整为扬声状态，以减小发声元件中压缩空气的部件的质量，产生扬声效果。

其中，若想触发发声元件的线性马达功能，电信号所包含的目标声音的频段应为150Hz至250Hz之间，一般为200Hz左右。也就是说，第一频段范围应为150Hz至250Hz之间。较低的振动频率会带动更大面积的振动，以使得振动配重单元加入到膜片的振动动作中，进而提高振动量，使得发声元件产生振动效果。当然，第一频段范围可根据发声元件中各个部件的尺寸和质量存在浮动，在此不做限制。

若想触发发声元件的扬声器功能，电信号所包含的目标声音的频段应为900Hz至20kHz之间。也就是说，第二频段范围应为900Hz至20kHz之间。较高的振动频率仅能够带动小面积的振动，因此只有膜片会执行振动动作，质量较轻的膜片在推动空气时会产生扬声效果。当然，第二频段范围可根据发声元件中各个部件的尺寸和质量存在浮动，在此不做限制。

在一些实施方式中，发声元件的柔性连接板具有环形内边和环形外边，其通过环形内边与膜片连接，通过环形外边与振动配重单元连接。

在一些实施方式中，发声元件的还包括线圈，线圈设置于膜片的第一表面方向，并与膜片的第一表面连接，以向膜片施加驱动力。其中，线圈根据输入的电信号产生交变磁场，其中电信号包括目标声音的频段。

在一些实施方式中，发声元件的还包括多个固定磁块，固定磁块产生固定磁场，结合交变磁场产生作用于线圈的驱动力。

当然，穿戴设备还可包括其他元件，例如发声指令下达元件等，均为常规设置，在此不做限制。

本公开提供的一种穿戴设备，其设置的发声元件通过设置振动配重单元和柔性连接板，调节了推动空气压缩产生声波的部件的载重，进而调整了推动空气压缩的部件的振动量，实现了兼顾扬声效果和振动效果的小型元件的设计目的，规避了小型穿戴设备对扬声器和/或线性马达的选型限制。

图3为根据本公开示例性实施方式的发声方法的流程图。

如图3所示，本公开的又一个方面提供了一种发声方法S100，包括：S102，向上述任一实施方式的发声元件发送包含发声指令的电信号，其中发声指令至少包括目标声音的频段；S104，根据电信号中目标声音的频段，由发声元件的柔性连接板将发声元件的振动配重单元调整为目标状态，以调节发声元件中膜片的振动量，其中目标状态作包括静止状态和振动状态；S106，响应于振动量，膜片推动空气产生目标声音。

其中，发声指令由设置发声元件的装置产生，包含有目标声音及其频段等相关信息。发声指令转换为电信号的形式传递至发声元件，以驱动发声元件中膜片的振动，以及振动配重单元的状态调整。

具体地，发声元件中的柔性连接板响应于发声指令中目标声音的频段为第一频段范围的识别结果，将振动配重单元调整为振动状态，以增大发声元件中膜片的振动量，产生振动效果。

柔性连接板响应于驱动力对应的电信号中目标声音的频段为第二频段发声元件中的柔性连接板响应于发声指令中目标声音的频段为第二频段范围的识别结果，将振动配重单元调整为扬声状态，以减小发声元件中压缩空气的部件的质量，产生扬声效果。

其中，若想触发发声元件的线性马达功能，电信号所包含的目标声音的频段应为150Hz至250Hz之间，一般为200Hz左右。也就是说，第一频段范围应为150Hz至250Hz之间。较低的振动频率会带动更大面积的振动，以使得振动配重单元加入到膜片的振动动作中，进而提高振动量，使得发声元件产生振动效果。当然，第一频段范围可根据发声元件中各个部件的尺寸和质量存在浮动，在此不做限制。

若想触发发声元件的扬声器功能，电信号所包含的目标声音的频段应为900Hz至20kHz之间。也就是说，第二频段范围应为900Hz至20kHz之间。较高的振动频率仅能够带动小面积的振动，因此只有膜片会执行振动动作，质量较轻的膜片在推动空气时会产生扬声效果。当然，第二频段范围可根据发声元件中各个部件的尺寸和质量存在浮动，在此不做限制。

在一些实施方式中，发声元件的柔性连接板具有环形内边和环形外边，其通过环形内边与膜片连接，通过环形外边与振动配重单元连接。

在一些实施方式中，发声元件的还包括线圈，线圈设置于膜片的第一表面方向，并与膜片的第一表面连接，以向膜片施加驱动力。其中，线圈根据输入的电信号产生交变磁场，其中电信号包括目标声音的频段。

在一些实施方式中，发声元件的还包括多个固定磁块，固定磁块产生固定磁场，结合交变磁场产生作用于线圈的驱动力。

发声方法的各个步骤由发声元件配合实现，因此发声方法中所涉及的发声元件的各个部件与前文所述的发声元件的各个部件相同，可参考前文，不再赘述。

本公开提供的一种发声方法，通过发声元件内置振动配重单元和柔性连接板，调节了推动空气压缩产生声波的部件的载重，进而调整了推动空气压缩的部件的振动量，实现了兼顾扬声效果和振动效果的小型元件的设计目的，规避了小型穿戴设备对扬声器和/或线性马达的选型限制。

就本说明书而言，“可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(CDROM)。另外，可读存储介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在存储器中。

应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施方式的步骤之一或其组合。

此外，在本公开各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个可读存储介质中。存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式/方式”、“一些实施方式/方式”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施方式/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须是相同的实施方式/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式/方式或示例以及不同实施方式/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。