生產個性化耳機的系統和方法
【專利說明】生產個性化耳機的系統和方法
[0001] 相關申請的交叉參考
[0002] 本申請要求享有于2014年1月16日提交的名為"生產個性化耳機裝置的系統和 方法"的美國申請61927990的優先權，該申請由本申請的受讓人擁有，通過引用而整體結合 到本文中。 發明領域
[0003] 本發明涉及生產個人用個性化耳機裝置的系統，并且更具體地涉及通過使用移動 通信設備、平板電腦、個人計算機、計算機視覺技術、數字耳朵掃描儀、激光掃描儀、模具和/ 或用于捕獲可視數據的其他方法和/或設備捕獲用戶耳朵結構來生產個性化耳機裝置的 系統和方法。
【背景技術】
[0004] 耳機被很多人用來聽音頻。其中一些耳機當與移動通信設備如手機一起使用時， 可以用作麥克風。許多人在執行跑步、騎車、爬山等活動時使用手機來聽音樂。其中大多數 耳機都批量生產，未考慮用戶耳朵的大小和形狀，因此并非完全適合每個人。這會導致在執 行活動時耳機掉落和/或脫離耳朵，也會因貼合不良引起不適。解決現今這個問題的解決 方案是使用硅管殼耳機。這些硅管殼提供小、中、大等不同的尺寸版本。然而，這不是理想 的解決方案，因為對全部人只提供3種尺寸/形狀的選擇，根本不能為不同尺寸和形狀獨特 的耳朵/耳道提供合適的耳機。
[0005] 另一套耳機模型通過使用模具提供多種定制裝配耳機，解決了使用硅管殼入耳式 耳機所引起的問題。聽力學家通常會采用該模具，這包括使用硅創造耳朵的印模。然而，這 些定制耳塞需要使用者在聽力學家的幫助下提供自己耳朵的印模。這些定制耳塞不能大量 生產，因為個人很難征詢到聽力學家來用硅制作模具。這些定制耳機通常是手工鑄造（不 是大批量生產）。通常情況下，先制作硅丙烯酸模具，然后進行掃描。此過程很耗時，需要向 消費者提供裝配和模的專業協助，并且成本相對較高。
[0006] 一些現有類型的入耳式耳機很不舒服，并且不方便放入和取出，這導致在用戶需 要經常放入和取出的環境中很不實用。最后，大多數入耳式耳機由于不是裝配到特定用戶 的耳朵和/或耳道，所以經過長時間磨損后會引起疼痛或耳朵刺激。這種疼痛或刺激很容 易分散注意力，特別是當用戶正在從事相關活動如鍛煉、運動和/或涉及大量運動的主動 作業時。此外，配合不當會導致一些耳機在活動期間從用戶耳朵上掉落。當前允許單個用 戶根據自己耳朵的尺寸和形狀輕松設計和構建耳機的方法都是不簡單的，需要專家的幫助 (例如聽力學家），成本昂貴，并且需要大量的時間來制作（例如制作模）。因此，現在需要 對生產定制耳機裝置（裝配到各個用戶的耳朵）的系統和方法進行改進。
【發明內容】
[0007] 本發明的一個方面涉及一種配置為可輕易獲得個人耳朵實際大小和形狀的系統。 該系統可由用戶操作，無需采用復雜的方法和/或無需具有專門和/或特定的技術知識。該 系統經濟實惠、簡單和/或用戶友好，可輕松設置，產生的耳機裝置可供用戶在執行不同活 動時使用，可確保耳機舒適地配合到和/或進入用戶耳朵。該系統基本上普遍用于生產根 據個人耳朵形狀而定制的耳機。此外，該系統可供用戶根據個人喜好如顏色、圖案、人體工 程學選項、附件功能等生成耳機。另外，該系統還允許用戶出售和/或分享他們的設計。
[0008] 該系統可允許用戶生成具有以下特點的耳機：（1)定制安裝到他/她的耳朵和耳 道；（2)符合人體工程學設計以最佳適應用戶對耳機的使用目的，這類耳機主要根據用戶 在執行相關活動（在執行活動時大多數時間都是戴著耳機）時的用戶輸入數據生成；（3) 為用戶提供基于其喜好的音景選項；(4)根據用戶的審美/風格/設計偏好進行個性化設 計；（5)提供大量附加項和功能（包括但不限于藍牙選項、內置麥克風、可互換的外觀、數字 顯示等），用戶可隨意選擇；及（6)允許用戶（例如設計者）分享、買賣和/或出售他們的 設計。
[0009] 該系統可以由網站（例如由服務器的一個或多個處理器生成）、安裝在移動通信 設備（例如包括一個或多個處理器）上的移動應用程序和/或便于捕獲多個圖像、視頻和/ 或傳送用戶耳朵相關信息的其他可視數據的其他組件組成。例如，該移動應用程序和/或 網站可從電子通信裝置啟動。所述電子通信裝置可包括諸如智能手機、平板電腦、個人計算 機、筆記本電腦、臺式機和/或其他設備。所述電子通信裝置可用于使用可連接至網絡設備 的電子通信設備的內置相機和/或能捕獲可視數據（例如計算機視覺技術、掃描儀等）的 任何其他相機或設備捕獲用戶耳朵多個圖像和/或視頻。所述多個圖像可自動經由移動應 用程序和/或網站進行檢查。如果多個圖像和/或視頻足夠用于構建個性化耳機裝置（例 如，是否足夠可由移動應用程序和/或網站確定），所述多個圖像和/或視頻可能被上傳到 在至少一個服務器。該服務器可存儲和/或處理多個圖像、視頻和/或其他可視數據。可 處理這些圖像以創建用戶掃描的三維（3D)模型。然后可通過攝影測量法等方法來創建用 戶耳朵的3D模型。接下來，可根據用戶耳朵的3D模型、用戶偏好和/或其他因素來生成所 需耳機。三維打印機裝置可與服務器進行通信。三維打印機裝置可以接收來自所述個性化 耳機裝置模型（例如通過服務器）生成的電子文件。該電子文件可配置為通知制造所述個 性化耳機裝置的三維打印裝置。可根據用戶處理和從服務器接收的多個圖像和/或其他信 息生成個性化耳機裝置。可將多個音頻電子元件添加到個性化耳機裝置模型，以為個人用 戶制作完全有效和/或定制的個性化耳機裝置。
[0010] 用戶可通過網站（圖形用戶界面）和/或通過將移動應用程序下載至其移動通信 設備和/或其他方法訪問該應用程序。在一些實施方式中，可在將參考物體放置在用戶耳 朵附近的情況下，捕獲多個耳朵圖像和/或其他可可視數據。參考物體可能有助于分析用 戶耳朵的大小。在掃描和/或捕獲耳朵圖像和/或視頻的過程中，易發現的家用產品如硬 幣和/或移動屏幕上的QR碼（和/或其他物品）可放置在耳朵附近。執行掃描（例如拍 攝照片、視頻等）時，參考物體在處理所述耳朵模型尺度時可用作測量參照。所述通信設備 (例如手機和/或平板電腦）的屏幕也可用作掃描模型的尺度參照。這可以通過使用鏡子 和/或使用前置相機拍攝耳朵和手機屏幕的照片、通過使用另一個相機，和/或通過其他方 法來完成。使用單獨相機所捕獲的視頻數據（例如圖像、視頻等）可被轉移和/或存儲在 所述移動通信設備和/或在其他位置。該移動應用程序可訪問移動通信設備的存儲器和/ 或存儲位置，以在耳朵附近有參考物體時，選擇使用單獨相機捕獲的圖像和/或視頻（和/ 或其他可視數據）。該服務器可處理從移動通信設備接收和/或通過應用程序網站上傳的 多個圖像，以建立用戶耳朵的三維模型。然后，根據用戶耳朵的3D模型、用戶偏好和/或其 他信息來創建個性化耳機裝置的模型。模型化耳機可代表可被舒適地插入或放置在用戶耳 朵的耳機。因此通過使用使用本發明的系統可測量耳朵的精確尺寸和形狀和/或生成等效 的三維模型。
[0011] 網站、移動應用程序和/或系統的其他組件可讓多個用戶（例如設計者和/或其 他用戶）通過與所述移動應用程序和/或該網站相關聯的營銷頁面出售、購買和/或以其 他方式分享多種設計和/或匹配產品/配件，包括多個附加元件和/或定制印制耳機。此 外，配置該系統時，應確保所述用戶可被允許通過移動應用程序和/或網站和/或通過各種 社交網站分享設計。配置該系統時，應確保多個用戶可評價和/或審核通過移動應用程序、 網站和/或集成社交網站分享的多個產品/設計。
[0012] 這些和其他特征以及本發明的技術特征、操作方法、結構相關元件的功能以及制 造部件與經濟性相結合的特點，將在考慮以下說明和帶參照附圖的所附權利要求中變得更 明顯，所有附圖都是本說明書的一部分，其中標號表示各圖中相應的部分。但應明確理解的 是，這些附圖僅用于說明和描述的目的，不旨在作為對本發明限制的定義。除非上下文另有 明確規定，本說明書和所附權利要求中，使用的單數形式"一種"、"一個"和"該"包括多個 所指物。
【附圖說明】
[0013] 圖1示出了服務器，及通過形成生產個性化耳機裝置用計算機實現系統的通信網 絡連接到所述服務器的多個電子設備設備。
[0014] 圖2示出用于處理與生產個性化耳機裝置用所述計算機實現系統相關聯的移動 應用程序指令的電子通信裝置的框圖。
[0015] 圖3示出運行生成與生產個性化耳機裝置用所述計算機實現系統相關聯的應用 程序的三維個性化耳機裝置模型的服務器的框圖。
[0016] 圖4示出生產個性化耳機裝置用的計算機實現系統。
[0017] 圖5A示出體現了個性化耳機生產方法的流程圖。
[0018] 圖5B示出體現了個性化耳機裝置生產方法的流程圖。
[0019] 圖6A至圖6E示出可進行配置以便于捕獲用戶耳朵可視數據（例如多個圖像和/ 或視頻）的移動應用程序的圖形用戶界面的多個視圖。
[0020] 圖7A至圖7D示出闡述了對耳機裝置作用力的一系列仿真圖像（例如通過使用服 務器上運行的示例仿真程序添加多個荷載步進行測量和/或研宄）。
[0021] 圖8A和圖8B示出闡述了耳機構造采用不同材料時的耳機裝置應力區域的力學仿 真圖。
[0022] 圖9A至圖9C示出用戶在三種不同活動如跳舞、拳擊和跑步過程中通過運動捕獲 分析得出的多個頭部軌跡圖。
[0023] 圖IOA和圖IOB示出根據用戶在跳舞過程中的動態分析而確定的耳機裝置對用戶 耳朵的最大應力。
[0024] 圖IOC和圖IOD示出耳機裝置對用戶耳朵的最大應力（例如通過在拳擊活動過程 中進行動態分析而獲得）。
[0025] 圖IlA和圖IlB示出顯示了用戶浸漬水平的移動應用程序的圖形用戶界面的視 圖。
[0026] 圖IlC和圖IlD示出闡述了移動應用程序真實世界通知調整用戶界面屏幕的圖形 用戶界面的視圖。
[0027] 圖12和圖13示出通過組裝使用三維打印機裝置印制的三種自定義部件而形成的 個性化耳機裝置的兩個不同的透視圖。
[0028] 圖14是一個透視圖，顯示了通過使用三維打印機裝置印制的三個自定義部件而 構造的一對已組裝個性化耳機裝置。
[0029] 圖15和圖16是個性化耳機裝置的分解圖，顯示了有線/系繩個性化耳機裝置的 多個三維印制部件。
[0030] 圖17示出由三維印制可互換獨特座圏、蓋和底座制成的個性化耳機裝置的組裝 圖。
[0031] 圖18和圖19示出個性化耳機裝置的分解圖，顯示了有線和/或無線個性化耳機 裝置的可互換獨特座圏、蓋、底座和多個音頻電子元件。
[0032] 圖20示出電池已放在個性化耳機裝置的電子元件封裝內的多個音頻電子元件。
[0033] 圖21和圖22是個性化耳機裝置的分解圖，顯示了多個三維印制部件、電子元件封 裝、傳感器和微控制器。
【具體實施方式】
[0034] 以下參照了構成本說明書一部分的附圖，其中可實踐的特定實施例將以實例說明 的方式顯示。將非常詳細地描述這些實施例，以使本領域的技術人員能夠實施本實施例，所 以若有邏輯上、機械和其他變化都是可以理解的，只要不脫離實施例的范圍。因此，下面的 詳細描述不應被理解成具有限制性的意義。
[0035] 現在參照圖1，描述生產個性化耳機裝置114用的計算機實現系統100。計算機實 現系統100可包括至少一個服務器104、通過通信網絡106連接至服務器104的用于傳送個 性化耳機裝置114生產用多個信息的多個電子通信裝置102a-102n，和/或其他設備。生 產個性化耳機裝置114所用的計算機實現系統100由以下組成：在線應用程序和/或可通 過任何聯網設備如計算機、筆記本電腦、臺式機、平板電腦、智能可穿戴式設備等可訪問的 網站，和/或能安裝在所述多個電子通信裝置102以獲得用戶一雙耳朵的至少一個形狀和 尺寸的移動應用程序。內置到任何所列出的聯網設備如丨ntel? RealSense?技術支持的3D 相機，可被用于捕獲用戶一雙耳朵的形狀和尺寸。計算機實現系統100還包括至少一個服 務器104,用于存儲和處理多個信息包括用戶一雙耳朵的形狀和尺寸、從用戶接收的多個偏 好，和/或用于存儲多個信息，包括登錄到設計用于獲取用戶耳朵前部和/或后部結構的網 站和/或移動應用程序所需的多個用戶憑證。用戶至少一只耳朵的前部結構是指耳道的開 始部分，也稱為外耳。獲取耳朵的前部結構主要是用于設計三維入耳式耳機模型。
[0036] 用戶可將移動應用程序下載到其電子通信裝置102A-102N。電子通信裝置102可 包括但不限于筆記本電腦102a、臺式機102d、平板電腦102b、游戲控制臺102e、掃描儀和/ 或可連接到計算機和/或獨立網絡功能設備的其他電子設備。該移動應用程序可從所述電 子通信設備102如智能手機和/或平板電腦啟動，和/或可用于捕獲和/或發送用戶耳朵 的前部和/或后部結構。用戶使用移動應用程序和/或網站提供的多個信息可通過經由通 信網絡106發送信息來上傳至至少一個服務器104。在一些實施例中，計算機實現系統100 可使多個用戶使用通過通信網絡106連接的多個電子通信裝置102,在網站中貼出和/或通 過應用程序展示耳機的多個設計，以實現分享的目的。服務器104可共享多個信息，包括所 述個性化耳機裝置的設計以及有關所述個性化耳機裝置114三維模型的信息。可使用安裝 在服務器104中的至少一個應用程序生成所述模型，將根據從安裝在電子通信裝置102中 的移動應用程序中接收的圖像和/或視頻和/或其他信息生成相關對象的三維模型。
[0037] 可通過能夠捕獲可視數據的任何設備捕獲用戶耳朵的圖像和/或視頻，如激光掃 描儀、紅外攝像機、立體攝像機、超聲波、計算機視覺技術、數字耳朵掃描技術或其他相機、 可連網或能夠連接到用戶移動通信設備或計算機以上傳圖像的任何裝置。另外，可發送耳 朵的物理模具。
[0038] 現在參照圖所述電子通信裝置102,其包括但不限于智能手機、平板電腦、超級本、 筆記本電腦、智能穿戴式設備包括谷歌眼鏡、智能手表等，可能包括至少一個處理單元200， 被配置為處理若干應用程序，包括與生產個性化耳機裝置114用計算機實現系統100相關 聯的移動應用程序和/或網站。安裝在電子通信裝置102中的移動應用程序，可允許多個 用戶登錄以提交通過用戶界面詳細說明了用戶一雙耳朵中至少一個前部和/或背部結構 的多個視頻和/或圖像（和/或其他可視數據）。所述處理單元200可處理與用戶對個性 化耳機裝置114所設置的捕獲視頻和/或圖像和/或設計偏好相關的多個輸入。所述處理 單元200可將多個用戶的輸入傳輸到服務器104,以供個性化耳機裝置114的進一步處理和 三維建模。
[0039] 在一些實施例中，所述至少一個處理單元200可被配置為處理所述至少一個網站 和/或移動應用程序（設計用于允許多個用戶提供通過網站用戶界面詳細說明用戶一雙耳 朵前部和/或背部結構的多個圖像和視頻（例如視頻數據））。該移動應用程序或網站可允 許用戶通過提交所用用戶界面將文本、圖像、視頻和/或格式形式的多個信息提交給服務 器104。服務器104可能包括用于根據服務器104所接收的多個圖像和/或視頻及用戶偏 好開發用戶耳朵和耳機裝置至少一個三維模型的至少一個軟件。由服務器104中的應用程 序所創建的耳機三維模型可通過通信網絡106發送至三維打印機裝置。用戶可將該模型與 任何信息一起發送，如設計偏好，三維打印機裝置可印制可與用戶耳朵舒適貼合的個性化 耳機裝置114。
[0040] 在一些實施方式中，移動應用程序可配置為啟動至少一個相機模塊。該移動應用 程序可訪問用于捕獲和/或檢索與該用戶耳朵內部和/或外部結構相關的至少一個視頻和 /或多個圖像的電子通信裝置102的存儲區域。所述電子通信裝置102可包括各種硬件和 /或相關軟件組件。各種硬件組件可包括設計用于控制各種其他電路（如顯示器202上所 顯示的信息）的至少一個處理單元200。
[0041] 所述顯不器202可顯不該移動應用程序和/或網站的圖形用戶界面。此外，該顯 示器202可涵蓋至少一種觸摸屏技術，以允許多個用戶使用至少一個姿勢和/或觸摸對移 動應用程序和/或網站的圖形用戶界面進行控制。所述處理單元200可根據從所述電子通 信裝置102的各種輸入/輸出設備204(例如硬鍵、觸摸屏、麥克風或連接到耳機插孔的麥 克風和/或來自某些其他用戶輸入設備的聲音指令）接收的輸入對信息進行控制。
[0042] 所述電子通信裝置102可由至少一個處理單元200和/或其他部件組成。處理單 元200可包括控制單元206、算術邏輯單元（ALU) 208。裝置102可包括存儲器單元210、存 儲單元212、多個網絡設備214、多個輸入/輸出設備204和/或其他設備。所述電子通信 裝置102可由多