[发明专利]基于频分超声参量阵的手机屏下听筒实现方法与装置

说明书

本发明公开基于频分超声参量阵的手机屏下听筒实现方法与装置，本发明的基本原理是将通话音频信号与超声载波信号进行调制,利用声信号在空气中传播时产生非线性效应,音频信号可重新在超声载波中解调出来。由于超声波具有良好的指向性和穿透性，当超声波传感器与屏幕玻璃紧密耦合时，超声波可以透过屏幕模块进行传播。因此本发明无需屏幕玻璃开孔，因而不占用手机屏幕显示区域，且具有良好的声音指向性、通话质量及私密性。另外，本发明基于频分技术，将参量阵扬声器与超声波探测相结合，使得该技术方案可集成实现基于超声波的距离测量、人耳定位、甚至面部识别等功能。

技术领域

本发明涉及基于参量阵的定向传声技术，具体涉及一种基于频分超声参量阵的手机屏幕下听筒实现方法与装置。

背景技术

随着触控屏手机的不断发展，不断提高占屏比(屏幕面积占手机正面总面积的比例)最终发展为手机正面全被屏幕所覆盖，即所谓“全面屏”，成为近期手机发展的热点以及各大手机厂商不断追求的目标，并且陆续有一些高占屏比的手机发布上市，主要代表性的产品有：

1，三星公司2017年面世的盖乐视S8/S8+以及Note8系列产品，实现了较窄的上下边框。但是，其上下边框为了能够设置听筒及红外距离传感器等，相较于左右两侧边框仍然较宽。

2，苹果公司iPhone X，其左、右、下都做到了较窄的边框，但上边框中间位置由于需要放置听筒及其他传感器，使得靠近上边框的屏幕呈现凹形，影响用户的使用体验。

3，小米mix系列，第一代mix去掉了传统听筒以及红外距离感应器，并用陶瓷声学系统来替代传统听筒，用超声波传感器系统来替代传统红外距离感应器，这样在手机正面屏幕玻璃的顶部无需为听筒及红外传感器预留位置及相应屏幕玻璃处开孔，使得上边框可以非常窄，其占屏比达到了91.2％。但是采用的悬臂梁式压电陶瓷声学系统，通话时带动整机中框共振，导致通话声音外露，因而通话的私密性较差，通话音质也不够好，被用户所诟病。因而小米MIX2采用大功率听筒搭配精密设计的导管式结构，使喇叭的通话声音传导到边框顶部，并在顶部开一个小孔。解决通话私密性问题。但是顶部边框为了留给听筒开孔，较MIX一代明显变宽，占屏比只有80％左右。

总结现有方案可以看出，由于传统的听筒需要在屏幕玻璃面板开孔用于导声，必须占据屏幕的显示区域，成为阻碍手机最终实现“全面屏”的主要障碍之一。因此，如何在避免影响屏幕的显示区域的情况下，实现通话、距离感应等功能，成为手机实现全面屏亟待突破的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提出基于频分超声参量阵的手机屏下听筒实现方法与装置。本发明涉及的超声波参量阵扬声器不同于一般意义上的扬声器,其基本原理是将音频信号与超声载波信号进行调制,利用声信号在空气中传播时产生非线性效应,音频信号可重新在超声载波中解调出来。由于超声波具有良好的指向性和穿透性，当超声波传感器与屏幕玻璃紧密耦合时，超声波可以透过屏幕模块进行传播。现有手机已经实现的基于超声波的距离传感器证明了这一点。因此本发明的基于超声参量阵技术的传声装置，无需屏幕玻璃开孔，因而不影响屏幕显示，且具有良好的声音指向性，保证通话质量及私密性。另外，本发明基于频分技术，将参量阵扬声器与超声波探测相结合，使得该技术方案可集成实现基于超声波的距离测量、耳朵定位、甚至面部识别等功能。

基于频分超声参量阵的手机屏下听筒实现方法，其将通话信号调制到超声载波上，并且叠加与超声载波处在不同频段的超声探测信号，利用超声波的穿透性，透过屏幕模组发射出来，利用参量阵的非线性解调原理实现语音信号的定向传播，利用超声探测原理实现人耳位置的感知。

进一步的，该方法包括以下步骤：

步骤1、初始化：基于频分超声参量阵的手机屏下听筒实现装置开机，经过初始化后工作于设定的软硬件状态；

步骤2、生成超声载波信号与探测信号；超声载波信号用于调制通话语音信号，探测信号用于探测人耳的位置与距离；