具有受控的声音泄漏端口的耳的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有耳机外壳的耳机，该耳机外壳包括尺寸被设计为插入佩戴者的耳道中的尖端部分、从该尖端部分向外延伸的主体部分和从该主体部分延伸的管部分。主体部分具有当尖端部分插入耳道中时面向耳朵的耳廓区域的表面部分。将声音从外壳中的驱动器输出至耳道的初级输出开口形成于尖端部分中。将空气从耳道输出至周围环境的次级输出开口形成于表面部分中。当管部分垂直向下定位时，初级输出开口和次级输出开口水平对齐，并且在初级输出开口、管部分和次级输出开口之间形成小于90度的角度。
【专利说明】具有受控的声音泄漏端口的耳机
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及具有受控的声音泄漏端口的耳机组件。本发明还描述了其他实施例并要求对其进行保护。
【背景技术】
[0002]不论是在旅行中听MP3播放器还是在家听高保真性的立体音响系统，消费者越来越多地选择内耳道式和内耳甲式耳机以用于他们的听觉享受。两种类型的电声换能器设备均具有包含接收器或驱动器(听筒扬声器)的相对薄型外壳。薄型外壳为佩戴者提供方便，同时还提供很好的音质。
[0003]内耳道式耳机通常被设计来适合于用户的耳道并与其形成密封。因此，内耳道式耳机具有从外壳延伸出来的声音输出管部分。声音输出管部分的开口端可插入佩戴者的耳道中。声音输出管部分通常形成或配有由橡胶或有机硅材料制成的柔性和弹性尖端或盖。尖端可针对有辨识能力的音响爱好者进行定制模塑，或者其可为大批量制造件。当尖端部分插入用户耳朵中时，尖端压向耳道壁并在耳道内部创建密封的(基本上气密的)空腔。尽管密封空腔允许最大声音输出功率进入耳道内，但可能放大外部振动，从而降低总体音质。
[0004]另一方面，内耳甲式耳机通常适配在外耳中并且略高于内耳道。内耳甲式耳机通常并不密封在耳道内，因此并不遭遇与内耳道式耳机同样的问题。然而，由于声音可从耳机泄漏并且不到达耳道，因此对用户来说音质可能不是最佳的。此外，由于耳朵形状和大小不同，可能泄漏不同的声音量从而导致用户之间的不一致的声学性能。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例为一种包括耳机外壳的耳机，该耳机外壳具有尺寸被设计为插入佩戴者的耳道的尖端部分、从该尖端部分向外延伸的主体部分和从该主体部分延伸的管部分。用于将由位于主体部分内的驱动器所产生的声音输出至耳道中的初级输出开口形成于尖端部分中。用于将空气排出至外部环境的次级输出开口形成于主体部分的面中。当尖端部分插入耳道中时，主体部分的面部面向耳朵的耳廓区域。初级输出开口和次级输出开口可彼此水平对齐，并且面向不同的方向使得它们相对于彼此形成锐角。
[0006]次级输出开口可用作受控泄漏端口以使耳机内的声压暴露于外部周围环境。在这方面，次级输出开口可被校准以修改耳机的声响应。例如，次级输出开口可被校准以降低约6kHz的峰值处的声压水平并调谐耳机的频率响应以改善总体耳机性能。
[0007]以上概述不包括本发明所有方面的详尽列表。可以预期的是，本发明包括可由上文概述的以及在下文的【具体实施方式】中公开的并且在随该专利申请提交的权利要求中特别指出的各种方面的所有合适组合来实施的所有系统和方法。此类组合具有未在上述
【发明内容】
中具体阐述的特定优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]在附图的图示中通过举例而非限制的方式示出了实施例，其中类似的附图标记表示类似的元件。应当指出的是，在本公开中提到“一”或“一个”实施例未必是同一实施例，并且其意指至少一个。
[0009]图1为耳机的一个实施例的透视图。
[0010]图2示出了佩戴于右耳内的耳机的一个实施例的侧视图。
[0011]图3示出了耳机的一个实施例的顶部透视切割图。
[0012]图4示出了耳机的一个实施例的顶部透视切割图。
[0013]图5示出了可包含在耳机外壳的一个实施例内的内部声学部件的分解透视图。
[0014]图6A示出了声学调谐构件的一个实施例的前透视图。
[0015]图6B示出了声学调谐构件的一个实施例的后透视图。
[0016]图6C示出了声学调谐构件的一个实施例的横截面顶视图。
[0017]图7示出了具有声学调谐构件的耳机的一个实施例的横截面侧视图。
[0018]图8示出了具有声学调谐构件的耳机的一个实施例的横截面侧视图。
【具体实施方式】
[0019]在该部分中，我们将参考所附附图来解释本发明的若干优选实施例。无论何时实施例中所描述的部件的形状、相对位置和其他方面未被明确限定，本发明的范围都不只限于仅旨在用于说明的目的所示出的部件。另外，尽管阐述了许多细节，但应当理解，本发明的一些实施例可在没有这些细节的情况下被实施。在其他情况下，未详细示出熟知的结构和技术，以免影响对本说明的理解。
[0020]图1为耳机的一个实施例的透视图。在一个实施例中，耳机100的尺寸可被设计为停留在耳朵(在该实例中，右耳)的耳甲内并延伸至耳道中以用于改善声学性能。在这方面，耳机100可被视为内耳甲式耳机和内耳道式耳机的结合体。典型地，耳机外壳102可形成像内耳甲式耳机一样停留在耳甲内的主体部分104和类似于内耳道式耳机那样延伸至耳道中的尖端部分106。接收器或驱动器(未示出)可包含在外壳102内。以下将更为详细地论述驱动器的各个方面。
[0021]管部分114可从主体部分104延伸。管部分114的尺寸可被设计为包含缆线120，该缆线可包含从供电声源(未示出)延伸至驱动器的电线。电线可承载由驱动器音频化的音频信号。此外，管部分114的尺寸可被设计为提供提高耳机100的声学性能的声音通路。该特征将参考图7更为详细地描述。在一些实施例中，管部分114在基本上垂直方向上从主体部分104延伸使得当主体部分104处于基本上水平取向时，管部分114从主体部分104垂直向下延伸。
[0022]外壳102可包括初级输出开口 108和次级输出开口 110。初级输出开口 108可形成在尖端部分106内。当将尖端部分106定位在耳道内时，初级输出开口 108将由驱动器产生的声音(响应于音频信号)输出至耳道中。初级输出开口 108可具有适用于实现耳机100的期望声学性能的任何大小和尺寸。
[0023]次级输出开口 110可形成在主体部分104内。次级输出开口 110的尺寸可被设计为对耳道进行排气和/或将声音从耳机100输出至耳机100之外的外部环境。外部环境或周围环境应被理解为提及耳机100之外的周围环境或或大气环境。在这方面，次级输出开口 I1可用作允许相对较少并受控量的空气从耳道和耳机外壳102处泄漏至外部环境的泄漏端口。次级输出开口 110被认为是受控泄漏端口，而不是非受控泄漏端口，因为其大小和形状是经过选择以实现在声学上令人满意并且能够不仅在同一用户每次佩戴耳机时保持一致而且在不同用户之间仍始终一致的漏气量。这与典型的内耳甲式耳机形成对比，内耳甲式耳机允许在耳机和耳道之间的大量漏气，其可根据耳机在耳朵内的定位和用户耳朵的大小而变化。因此，漏气量在此种情况下是非受控的，导致声学性能不一致。
[0024]出于许多原因，控制泄漏出次级输出开口 110的空气量是很重要的。例如，当耳机100内的驱动器将声音发出至耳道中时，低频率下的高声压水平可在耳道内部出现。该高压可对用户造成令人不悦的声效。如前所述，尖端部分106延伸至耳道中，因此阻止了大量空气从尖端部分106周围的耳道泄漏。相反地，空气从次级输出开口 110传导出来。次级输出开口 110提供从耳道漏出耳机外壳102的受控的和直接的通路，使得耳道内的声压能够暴露或排出至耳机100之外的周围环境。降低耳道内的压力提高了用户的声音体验。次级输出开口 110具有受控大小和形状使得无论用户的耳道的大小如何都能够期望出现大致相同的漏气量。这继而使得耳机100在用户之间具有基本一致的声学性能。此外，在一个实施例中，可控制漏气量使得更多(非最大值的情况下)声音输出到达耳道。
[0025]还可校准次级输出开口 110以调谐频率响应和/或提供耳机100在相同用户和不同用户之中的一致的低频响应。在测试或评估(在制造批量的至少一个样本中)其是否符合给定规格或设计参数的意义上校准次级输出开口 110。换句话讲，其不仅仅是随机开口，而是针对特定目的有意形成的，即，为了以有助于调谐频率响应和/或提供在相同用户和不同用户之中的一致的低频响应的方式来改变耳机的频率响应。在这方面，可校准次级输出开口 110以修改初级输出开口 108的声压频率响应。
[0026]例如，在一个实施例中，次级输出开口 110可用于增加声压水平并调谐在约6kHz的峰值处的频率响应。具体地，已经认识到对听者来说总体音质随次级输出开口 110变得更大而改善。然而，大的开口可能在美学上缺乏吸引力，因此希望保持合理的最小开口。然而，较小开口可能并不带来在6kHz的峰值附近的期望声学性能(例如，声学电感可增大)。在这方面，次级输出开口 110的大小和/或形状已被测试并校准以具有仍在6kHz的峰值处实现最佳声学性能的相对较小的尺寸和期望形状。例如，次级输出开口 110可具有约3_2至约15mm2的表面积,例如约7mm2至约12mm2,例如9mm2。在一个实施例中，次级输出开口110可具有约3:2的纵横比。因此，次级输出开口 110可例如具有细长形状，诸如矩形或椭圆形。然而，已设想到，次级输出开口 110可具有适用于实现期望声学性能的其他大小和形状。
[0027]还可校准次级输出开口 110的大小和形状以对于同一用户和不同用户之间提供具有更为一致的低频响应的耳机100。具体地，如前所述，在耳机到周围环境的漏气量为非受控的情况下(例如，当其通过耳道和耳机外壳的外表面之间的间隙进行时)，可包括耳机的低频响应的声学性能将根据用户耳朵的大小和在耳朵内的定位而变化。由于次级输出开口 110为固定大小和形状，因此能够以基本上相同的方式排出耳道和/或耳机100内的声压，而不论用户耳朵的大小和耳机100在耳朵内的定位，在同一用户每次佩戴耳机100时以及在不同用户之间耳机100均具有基本一致的低频响应。
[0028]此外，据信，相比于不具有次级输出开口 110的耳机，次级输出开口 110可减少外部散播声音(例如，非受控声音泄漏)的量。在这方面，对于由驱动器振动膜所产生的相同声压水平，具有次级输出开口 110的耳机100将比不具有次级输出开口 110的耳机产生更少的外部散播声音使得更多声音到达耳道。
[0029]为了确保至周围环境的排出一致，次级输出开口 110可形成在外壳102的一部分内，该部分在耳机100定位在耳朵内时不被耳朵遮挡。在一个实施例中，次级输出开口 110形成在主体部分104的表面部分112内。表面部分112可在尖端部分106定位在耳道内时面向耳朵的耳廓区域。因此，次级输出开口 110在耳机100定位在耳朵内时面向耳廓区域。此外，在次级输出开口 110具有细长形状的情况下，最长尺寸可在耳机100定位在耳朵中时沿大体水平方向取向使其从耳道向外延伸。在这方面，次级输出开口 110的大部分(如果不是整个)表面积在尖端部分106定位在耳道内时仍不被耳朵遮挡。在其它实施例中，次级输出开口 110在表面部分112内可具有适于允许来自耳道和/或耳机外壳102的声音排出至外部环境的任何取向，例如，垂直的或斜的。
[0030]耳机外壳102，包括尖端部分106和主体部分104，该尖端部分和主体部分可由基本上非柔顺和非弹性材料形成，诸如刚性塑料等。在这方面，不同于典型的内耳道式耳机，尽管尖端部分106可接触耳道并与耳道形成密封，但其并未设计为形成如通常由具有柔顺或弹性尖端的内耳道式耳机所形成的气密。尖端部分106、主体部分104和管部分114可由相同或不同材料形成。在一个实施例中，可使用任何常规模塑工艺将尖端部分106和主体部分104作为单个件或一个一体化形成件模塑成期望形状和大小。此外，尖端部分106可具有从主体部分104渐缩的渐缩形状，使得尖端部分106的面向耳道的末端相对于主体部分104具有减小大小或直径并且舒适地适于耳道内。因此，耳机100无需单独的柔性(弹性或柔顺)尖〗而诸如橡I父或娃尖〗而来聚集声首输出。在其它实施例中，尖〗而部分106可由柔顺或柔性材料形成或者配有在耳道内创建密封腔的柔顺盖。
[0031]图2示出了佩戴于右耳内的耳机的一个实施例的侧视图。耳朵200包括耳廓部分202，其为从头部的侧面突出的外耳的多肉部分。耳甲204为耳廓部分202的导向耳道206的曲面腔体部分。耳机100可定位在耳朵200内使得尖端部分106延伸至耳道206中并且主体部分104停留在耳甲204内。尖端部分106的渐缩形状可允许尖端部分106的接触区域208接触耳道206的壁并且与耳道206形成密封。如前所述，尖端部分106可由非柔顺或刚性材料诸如塑料制成，因此密封可能并非气密的。另选地，在接触区域208处周围尖端部分106形成的密封可为气密的。
[0032]当耳机100定位于耳朵200内时，主体部分104的表面部分112面向耳廓部分202。次级输出开口 110也面向耳廓部分202使得声音离开朝向耳廓部分202的次级输出开口110并进入周围环境中。尽管次级输出开口 110面向耳廓部分202，但由于其关于表面部分112的大大小、取向和定位，其并不被耳廓部分202所遮挡。
[0033]图3示出了耳机的一个实施例的顶部透视切割图。具体地，从该视图中可以看出，初级输出开口 108和次级输出开口 110沿外壳102的不同侧定位使得开口面向不同的方向并且如下所述相对于彼此形成锐角。例如，初级输出开口 108可形成在与后侧310相对并面向耳道的端部308中，而次级输出开口 110可形成在面向耳廓部分并与外壳102的前侧312相对的表面部分112中。
[0034]当管部分114为垂直取向时，初级输出开口 108和次级输出开口 110相较于同一水平面300，即，基本上垂直于长度尺寸或管部分114的纵向轴线360的平面。形成在初级输出开口 108和次级输出开口 110之间以及水平面300内的角度(α)可为锐角。在一个实施例中，角度(α)可由线条304和线条306来限定，其从管部分114的纵向轴线360发出并分别延伸穿过初级输出开口 108的中心和次级输出开口 110的中心。在一个实施例中，角度(α )可小于90度，例如，从约80度至约20度，从约65度至约35度，或从40度至50度，例如，45度。
[0035]另选地，初级输出开口 108和次级输出开口 110的取向可由角度(β)来限定，该角度由穿过初级输出开口 108的中心的第一轴线340和穿过次级输出开口 110的中心的第二轴线342形成。第一轴线340和第二轴线342可形成在同一水平面300内。第一轴线340和第二轴线342之间的角度(β)可小于90度，例如，从约85度至45度，典型地从60度至70度。
[0036]在其它实施例中，初级输出开口 108和次级输出开口 110取向可相对于驱动器302来限定。具体地，从该图中可看出，驱动器302的正面314同时面向初级输出开口 108和次级输出开口 110，但不平行于开口 108、110形成于其中的侧面308和表面部分112。相反，驱动器302的端部朝初级输出开口 108延伸至尖端部分106中并且驱动器302的剩余部分沿表面部分112延伸。在这方面，当初级输出开口 108和次级输出开口 110均可被视为位于驱动器正面314的前方时，次级输出开口 110的整个面积可面向驱动器正面314，而仅初级输出开口 108的一部分可面向驱动器正面314，其余部分面向驱动器302的侧面。
[0037]如图4所示，其为图3中所示的耳机的更详细的表示，声学材料和/或保护材料可设置在初级输出开口 108和次级输出开口 110中的一者或二者上方。典型地，声学材料432和保护材料430可设置在初级输出开口 108上方。声学材料432可为提供所限定和策划的声阻或滤除效果的在声学上经设计的一片材料。例如，在一个实施例中，声学材料432为制造用于滤除从驱动器302输出的某些声压波的网状材料或泡沫材料。保护材料430可为透声材料，也就是说其不显著影响耳机100的声学性能。相反，保护材料430通过避免尘土、水、或任何其他不期望材料或物质进入外壳102来保护设备。保护材料430例如可为网丝、聚合物或泡沫，或允许基本上开放式通道用于从驱动器302输出声压波的任何其他材料。
[0038]类似于初级输出开口 108，声学材料436和保护材料434可设置在次级输出开口110上方。类似于声学材料432，声学材料436可为制造用于滤除从驱动器302输出的期望声压波的网状材料或泡沫材料。保护材料434可为透声材料，例如，网丝、聚合物或泡沫，或保护耳机100免于碎屑或物质并允许基本上开放式通道用于从驱动器302输出声压波的任何其他材料。
[0039]声学材料432、436和保护材料430、434均可为在其相应的开口上方相结合的单个件以形成能够在开口上方按扣配合的夹层结构。另选地，材料可胶合或以其他方式粘附在开口上方。在一些实施例中，声学材料432、436和保护材料430、434还可为复合材料或多层材料。另外，已设想到，声学材料432、436和保护材料430、434可以任何顺序定位在其相应的开口上方。
[0040]主体部分104分为围绕驱动器302的相对面形成的前腔室420和后腔室422。前腔室420可围绕驱动器302的正面314形成。在一个实施例中，前腔室420由外壳102的主体部分104和尖端部分106形成。在这方面，通过驱动器302的正面314所产生的声波428穿过前腔室420通过初级输出开口 108到达耳道。此外，前腔室420可提供用于将耳道内的气波426或声压排出次级输出开口 110至外部环境的声音通路。如前所述，次级输出开口 110为经校准开口，因此对声波428和气波426传输通过次级输出开口 110可受控使得耳机100的声学性能在用户之间是一致的。
[0041]后腔室422可围绕驱动器302的背面424形成。后腔室422由外壳102的主体部分104形成。如将参考图5更详细论述的，耳机100的各种内部声学部件可包含在前腔室420和后腔室422内。
[0042]图5示出了可包含在耳机外壳内的内部声学部件的分解透视图。外壳102的尖端部分106可由盖部分502形成，在该实施例中，不出将盖部分移尚外壳102的基体部分504以显示可包含在外壳102内的内部声学部件。内部声学部件可包括驱动器座506。驱动器座506的尺寸可被设计为适合于盖部分502内以及驱动器302的正面314的前方。在一个实施例中，驱动器座506可密封于驱动器302的正面314。另选地，驱动器座506可定位在驱动器302的前方但不直接密封于驱动器302。因此，驱动器座506定位在如前参考图4所述的前腔室420内。驱动器座506可包括输出开口 508，其与次级输出开口 110对齐并包括类似的尺寸使得由驱动器302产生的声音可通过驱动器座506输出至次级输出开口 110。驱动器座506可包括对应于初级输出开口 108并与之对齐的另一输出开口(未示出)。驱动器座502例如可为由与外壳102相同的材料(例如，大体刚性的材料诸如塑料)或不同材料(例如，柔顺的聚合物材料)形成的模塑结构。
[0043]声学材料436和保护材料434可通过驱动器座506保持在次级输出开口 110上方的适当位置。在一个实施例中，声学材料436和保护材料434定位在驱动器座506和次级输出开口 110之间。另选地，它们可附接至驱动器座506的内表面以及开口 508上方使得其在驱动器座506位于盖部分502内时重叠于次级输出开口 110。尽管未示出，覆盖初级输出开口 108的声学材料432和保护材料430也被视为内部声学部件。声学材料432和保护材料430可以类似于相对于材料436、434所论述的方式装配在初级输出开口 108上方。
[0044]声学调谐构件510定位在驱动器302的背面424的后方(即，位于图4中所示的后腔室422内)并且适合于主体部分104的基体部分504内。在一个实施例中，声学调谐构件510定位在驱动器302的背面424附近但不直接附接至驱动器302。在另一个实施例中，声学调谐构件410可直接附接至驱动器302。当声学调谐构件510定位在驱动器302附近时，声学调谐构件510和主体部分104限定驱动器302的后体积腔室。驱动器后体积腔室的大小和形状对耳机的总体声学性能来说是很重要的。由于声学调谐构件510限定后体积腔室的至少一部分，因此声学调谐构件510可用于修改耳机100的声学性能。例如，声学调谐构件510的尺寸可被设计为通过改变其自身大小来调谐耳机100的频率响应。
[0045]具体地，围绕驱动器302由声学调谐构件510和耳机外壳102形成的后体积腔室的大小可决定耳机100在例如约2kHz至约3kHz频率范围内(即，开放耳增益)的谐振。耳道通常充当谐振器并且当打开时具有特定的谐振频率、在闭合时具有不同的谐振频率。当耳道打开时耳膜处的声响应称为开放耳增益。用户通常优选2kHz至3kHz附近的谐振频率。声学调谐构件510的尺寸可被设计为将耳机100的谐振调谐至该范围内的频率。具体地，当声学调谐构件510在驱动器302后方占据较大面积(即，后体积腔室的空气体积减小)时，开放耳增益在频率上增大。另一方面，当声学调谐构件510在驱动器302后方占据较小面积(即，后体积腔室内的空气体积增大)时，开放耳增益在频率上减小。因此，可修改声学调谐构件510的尺寸以调谐耳机100的谐振，从而实现期望的声学性能。
[0046]此外，声学调谐构件510可在后体积腔室、声音管道和形成在管部分114内的低音端口 518之间形成声音通道。还可选择声音通道连同声音管道和低音端口 518的尺寸来修改耳机100的声学性能。具体地，可选择尺寸来控制耳机的低频响应(例如，小于IkHz的频率)，其将在下文详细论述。
[0047]在典型的耳机设计中，耳机外壳本身围绕驱动器限定后体积腔室。因此，耳机外壳的大小和形状影响耳机的声学性能。然而，声学调谐构件510可为位于耳机外壳102内的独立结构。这样，可在不改变耳机外壳102的大小和形状的情况下改变声学调谐构件510的大小和形状来实现期望的声学性能。此外，已设想到，声学调谐构件510的总体形状因数可保持基本上相同，而某些尺寸的大小，例如主体部分，可被改变以修改由声学调谐构件510形成的后体积腔室的大小，继而修改相关联的耳机的声学性能。例如，声学调谐构件510可为基本上锥形结构。可增加形成锥形的末端的壁部分的厚度使得由声学调谐构件510限定的空气体积变小或者可减小该厚度以增大空气体积。然而，不论壁厚如何，都保持外锥形形状。因此，限定较大空气体积的声学调谐构件510和限定相对较小空气体积的另一声学调谐构件均可适合于同一大小的耳机外壳内。
[0048]在不改变形状因数的情况下修改由声学调谐构件510限定的空气体积的能力是很重要的，因为声学性能随不同驱动器而变化。声学性能的一些方面可由驱动器后体积腔室的大小来决定。因此，改善驱动器之间的声学一致性的一种方法在于通过修改后体积腔室的大小。由于声学调谐构件510限定驱动器后腔，因此可制造出容纳不同性能水平的驱动器的声学调谐构件。此外，声学调谐构件510可与耳机外壳102分离开，从而修改其尺寸以容纳无需改变耳机外壳102的设计的特定驱动器。
[0049]声学调谐构件510还包括声音输出端口 512，其在声学上将后体积腔室连接至形成在外壳102的管部分114内的声音管道。声音管道在声学上连接至形成在管部分114内的低音端口 518。低音端口 518将声音从外壳102输出至外部环境。尽管不出单个低音端口 518，但已设想到管部分114可包括多于一个低音端口，例如，位于管部分114的相对侧的两个低音端口。
[0050]此外，声学调谐构件510可包括从声学调谐构件510输出声音的调谐端口 514。调谐端口 514可与形成在外壳102中的调谐输出端口 532对齐使得来自声学调谐构件510的声音可输出至外壳102之外的外部环境。声音输出端口 512、调谐端口 514、声音管道和低音端口 518中每一者均为提高耳机100的声学性能的在声学上经校准的开口或通路，其将在下文详细论述。
[0051]缆线120，其可包括用于将电力和/或音频信号传输至驱动器302的电线，该驱动器可连接至声学调谐构件510。在制造工艺期间可将缆线120重叠注塑至声学调谐构件510以为缆线120提供附加的应变消除件。将缆线120重叠注塑至声学调谐构件510有助于当力施加于缆线120时阻止缆线120与驱动器302断开。除了提供附加的应变消除件，将缆线120和声学调谐构件510结合成一个机械部件还可得到在耳机外壳102内占据更小空间的单个件。因此，缆线120的近端和声学调谐构件510可作为单个件组装成耳机外壳102。具体地，为了将声学调谐构件510插入主体部分104中，将缆线120的远端插入主体部分104中并穿过管部分114的末端向下拉取直至声学调谐构件510定位在基体部分504内(其中缆线120的近端附接至其)。
[0052]内部部件还可包括形成在调谐端口 514和/或低音端口 518上方以避免尘土和其他碎屑进入的保护材料。典型地，保护网片520的尺寸可被设计为覆盖调谐端口 514并且保护网片522的尺寸可被设计为覆盖低音端口 518。保护网片520和保护网片522中的每一者可由基本上不妨碍声音传输的透声材料制成。另选地，保护网片520、522中的一者或二者可由提供所限定和策划的声阻或滤除效果的声学网状材料制成。可使用粘合剂、胶合剂等将保护网片520和保护网片522按扣配合在适当位置中或保持在适当位置。尽管未示出，但还设想到，在一些实施例中，诸如之前参考图3进行论述的另外的声学材料也可设置在调谐端口 514和/或低音端口 518上方以调谐耳机100的频率响应。
[0053]可提供尾塞524以有助于将缆线120固定在管部分114内。尾塞524可为基本上圆柱形结构，该圆柱形结构具有其尺寸设定成插入管部分114的开口端内的外径。在一个实施例中，尾塞524可由能够与管部分114的内径相符的大体弹性的材料形成。在其它实施例中，尾塞524可由大体刚性的材料诸如塑料形成。尾塞524可通过任何合适的固定机制保持在管部分114内，例如按扣配合配置、粘合剂、化学粘合等。尾塞524可包括开口端和中心开口，该中心开口的尺寸可被设计为容纳缆线120使得缆线120当其插入管部分114中时可穿过尾塞524。还可穿过尾塞524的壁形成连接低音端口 530。当尾塞524插入管部分114中时，连接低音端口 530对齐低音端口 518以有利于声音散播出低音端口 518。
[0054]在一个实施例中，内部声学部件可以如下方式装配形成耳机100。声学材料436和保护材料434可放置在次级输出开口 110上方并且驱动器座506可插入盖部分502中以将材料434、436保持在适当位置。初级输出开口 108的声学材料432和保护材料430可以类型方式进行装配。驱动器302的正面314可附接至驱动器座506使得驱动器302保持在盖部分502内的适当位置。附接至声学调谐构件510的缆线120可通过主体部分104插入并穿过管部分114中直至声学调谐构件510定位在主体部分504内。保护网片520、保护网片522和尾塞525可在声学调谐构件510之前或之后定位在外壳102内。最后，可将驱动器302插入外壳102的主体部分104中。前述仅为一种代表性的组件操作。内部声学部件可以足以提供具有最佳声学性能的耳机的任何方式和任何顺序进行装配。
[0055]图6A示出了声学调谐构件的一个实施例的前透视图。声学调谐构件510通过调谐具有基本上闭合式主体部分642和打开式表面部分540的构件外壳或壳体644而形成，该打开式表面部分当被定位在耳机外壳102内时朝驱动器302打开。壳体644可具有能够调谐相关联的驱动器的声响应的任何大小和形状。具体地，壳体644的尺寸可使其有助于调谐耳机于其内使用的中频和低频响应。典型地，在一个实施例中，壳体644形成大体锥形的主体部分642，该大体锥形的主体部分具有在声学上耦接至形成在壳体644的后侧内的声音槽646(见图6B)的声音输出端口 512。尽管描述了大体锥形的主体部分642,但还可设想到其他形状，例如正方形、矩形或三角形结构。
[0056]在一个实施例中，声音输出端口 512可为穿过壳体644的壁而形成的开口。另选地，声音输出端口 512可为从壳体644的边缘向内形成的狭槽。声音输出端口 512将声音从声学调谐构件510输出至声音槽646。声音槽646向形成于管部分114的声音管道提供声音通路。声音输出端口 512和声音槽646的尺寸可被设计为调谐耳机100的声响应。在这方面，在测试或评估(在制造批量的至少一个样本中)其是否符合给定规格或设计参数的意义上校准声音输出端口 512和声音槽646。换句话讲，它们不仅仅是随机开口或槽，而且是针对特定目的有意形成的，即，为了以有助于调谐频率响应并改善低频响应的方式来修改耳机的频率响应。
[0057]例如，已经认识到，耳机100内的声学电感控制耳机100的中频响应和低频响应。此外，耳机100内的声阻可影响低频响应。因此，可选择声音输出端口 512和声音槽646的大小和形状以实现允许耳机100内的最佳中频和低频响应的期望的声学电感和声阻水平。具体地，提高耳机100内的声质量使得更大声能量以较低频率从耳机100输出。然而，耳机100内的空气质量应在无需将声阻增至非期望水平的情况下最大化。因此，可校准声音输出端口 512和声音槽646以平衡耳机100内的声学电感和声阻使得声学上期望的中频和低频响应能够实现。典型地，声音输出端口 512可具有约0.5mm2至约4mm2或约Imm2至约2mm2的表面积，例如，约1.3mm2。声音输出端口 512可具有不同于其宽度尺寸的高度尺寸,例如，高度尺寸可略大于宽度尺寸。另选地，声音输出端口 512的高度尺寸和宽度尺寸可基本上相同。
[0058]声音槽646可具有基本上匹配于声音输出端口 512的横截面尺寸的横截面尺寸。如前所述，声音槽646可为形成在壳体644的后侧内的槽。声音槽646从声音输出端口 512朝向壳体644的后端延伸。当声学调谐构件510定位在耳机外壳102内时，声音槽646紧密配合于沿外壳102的内表面形成的外壳槽648以在声音输出端口 512和管部分114之间形成闭合式声音通道650 (见图6C)。另选地，可省略外壳槽648并且声音槽646可通过紧密配合于外壳102的任何内表面来形成声音通道650，或者声音槽646可作为闭合式通道而形成使其无需紧密配合于任何其他表面来形成声音通道650。由声学调谐构件510形成的后体积腔室内的声波通过声音通道650从声学调谐构件510传输至管部分114。声音槽646 (以及所产生的声音通道650)的长度、宽度和深度可使得声学上期望的中频和低频响应能够通过耳机100来实现。典型地，长度、宽度和深度可足够大以在无需将声阻增至非期望水平的情况下允许耳机100内的最佳声质量。
[0059]重新参见图6A-6B，调谐端口 514可沿声学调谐构件510的顶部部分形成。在一个实施例中，调谐端口 514为从打开式表面部分540的外边缘延伸的狭槽。另选地，调谐端口 514可为形成在外边缘附近但未延伸通过外边缘的开口。除其调谐功能之外，如图6B所示，调谐端口 514的尺寸还可被设计为容纳从缆线120延伸至驱动器的电线602。典型地，缆线120可沿主体部分642的后侧重叠注塑使得缆线120的开口端定位在调谐端口 514附近。从缆线120的开口端延伸的电线602可穿过调谐端口 514并附接至例如位于驱动器的后侧的电终端以向驱动器提供电力和/或音频信号。
[0060]声学调谐构件510可通过将基本上非柔顺的材料诸如塑料模塑成期望形状和大小而形成。另选地，声学调谐构件510可由任何材料形成，诸如柔顺或弹性材料，只要其能够保持适用于提高耳机100的声学性能的形状。声学调谐构件510可独立于外壳102而形成使其停留在或安装在耳机外壳102的内部。由于声学调谐构件510为来自耳机外壳102的独立件，因此其可具有不同于耳机外壳102的形状并且限定后体积腔室，该后体积腔室具有不同于在无耳机外壳102的情况下形成的后腔室422的形状。另选地，外壳102和声学调谐构件510可作为单个件一体化形成。
[0061]图6B示出了声学调谐构件510的后侧透视图。从该图中可看出，声音槽646由声学调谐构件510的后侧形成并且从声音输出端口 512朝向声学调谐构件510的后端延伸。
[0062]图6C示出了定位在耳机外壳102内的声学调谐构件510的横截面顶视图。从该图中可看出，当声学调谐构件510定位在外壳102内时，声音槽646与沿外壳102的内表面形成的外壳槽648对齐以形成声音通道650。声音通道650从声音输出端口 512延伸至管部分114使得由声学调谐构件510所限定的后腔室内的声音可从后体积腔室传输至管部分114，这将参考图7和图8详细描述。
[0063]继续参考图6C，除了通过声音输出端口 512和声音槽646所实现的声学特性之外，主体部分642还可包括在制造工艺期间能够在尺寸上增大或减小以改变声学调谐构件510内的空气体积的体积修改部分660。如前所述,声学调谐构件510围绕耳机外壳内的驱动器限定后体积腔室。因此，增大声学调谐构件510内的空气体积也增大了后体积腔室，该后体积腔室修改了耳机100的声学性能。减小声学调谐构件510内的空气体积减小了后体积腔室。体积修改部分660可具有任何大小和形状并且沿声学调谐构件510的内表面的任何部分定位，该声学调谐构件的内表面的任何部分足以改变由声学调谐构件510所限定的后体积腔室的体积。例如，体积修改部分660可沿声学调谐构件510的中心区域定位使得声学调谐构件510的内部轮廓具有大体曲线形状。体积修改部分660可通过加厚声学调谐构件510的壁部分或将独立塞构建安装在声学调谐构件510内而形成。此外，还可在不修改声学调谐构件510的总体形状因数的前提下改变体积修改部分660的大小和形状。因此，在制造期间，可使得一个声学调谐构件510限定较大空气体积而另一个限定较小空气体积，而由于两者具有相同的总体形状因数，因此它们均能够适合于相同类型的耳机外壳102内。如图6C所示，缆线120可重叠注塑在声学调谐构件510的体积修改部分660内。在其它实施例中，缆线120可重叠注塑在声学调谐构件510的任何部分内。
[0064]图7示出了耳机的一个实施例的横截面侧视图。示出了声学调谐构件510连同外壳102的一部分形成围绕驱动器302的后体积腔室706。从该图中可以看出，声学调谐构件510的体积修改部分660占据由耳机外壳102所限定的后腔室422内的绝大部分区域，因此后体积腔室706的大小小于外壳后腔室422。如前所述,可修改体积修改部分660的大小和形状以实现期望大小的后体积腔室706。
[0065]由驱动器302的后侧所产生的声波可通过声音通道650传输至在耳机100的管部分114内形成的声音管道704。声音通道650提供用于将声音从驱动器302传输至声音管道704的限定声音通路。如前所述，声音通道650可为通过对齐或配对沿声学调谐构件510的外表面的声音槽646和沿耳机外壳102的内表面的外壳槽648而形成的封闭通道。另选地，声音通道650可由声音槽646、外壳槽648或安装在外壳102内的独立结构中的一者形成。
[0066]声音管道704可为形成在管部分114内的管道，其允许空气或声音从管部分114的一端传递到另一端。穿过声音管道704的空气或声音可通过低音端口 518离开声音管道704使得声音管道704内的声音可输出至外壳102之外的环境。
[0067]除了提供声音通路之外，声音管道704还可容纳缆线120和行进穿过缆线120至驱动器302的各种电线。具体地，缆线120可行进穿过声学调谐构件510的后侧和声音管道702。如前所述，缆线120内的电线可延伸出缆线120的末端并穿过调谐端口 514使得它们能够附接至驱动器302。
[0068]图8示出了耳机的一个实施例的横截面侧视图。图8中示出了由驱动器302的背面所产生的声波802传输通过耳机100。具体地，从该图中可以看出，声学调谐构件510和外壳102形成围绕驱动器302的后侧的后体积腔室706。由驱动器302所产生的声波802传输到后体积腔室706中。声波802可通过声音输出端口 512离开后体积腔室706。声波802从声音输出端口 512通过声音通道650传输至声音管道704。沿声音管道704传输的声波802可通过低音端口 518离开声音管道704进入周围环境。还应指出，声波802也可通过声学调谐构件510的调谐端口离开后体积腔室706进入周围环境，该调谐端口与在外壳102中形成的调谐输出端口 532对齐。
[0069]声音输出端口 512、声音通道650、声音管道704和低音端口 518中的每一者均被校准以实现期望的声响应。具体地，随着这些结构中每个结构的横截面积减小，后体积腔室706内的声阻增大。增大声阻，则低频响应降低。因此，为了提高耳机100的低频响应，则可增大声音输出端口 512、声音通道650、声音管道704和低音端口 518中的一者或多者的横截面积。为了降低低频响应，则可减小声音输出端口 512、声音通道650、声音管道704和低音端口 518中的一者或多者的横截面积。在一个实施例中，声音输出端口 512、声音通道650、声音管道704和/或低音端口 518的横截面积可在约Imm2至约8mm2的范围内变动，例如,3mm2至约5mm2,典型地约4mm2。
[0070]另外，或另选地，在期望声音输出端口 512、声音通道650、声音管道704和低音端口 518中的一者或多者的较小横截面的情况下，可减小声学调谐构件510内的体积修改部分660的大小和形状以平衡由较小通路所导致的声阻上的任何增加。具体地，减小体积修改部分660的大小和/或形状将增大由声学调谐构件510所形成的后体积腔室706。该较大空气体积将有助于减小声阻并且继而提高低频响应。
[0071]虽然在附图中已描述并且示出了某些实施例，但应当理解，此类实施例仅用于说明广义的发明而非对其进行限制，并且本发明并不限于所示和所述的特定构造和布置，因为对于本领域普通技术人员而言可想到各种其他修改。例如，次级输出开口，本文也称为泄漏端口，可具有任何大小和形状并且形成在耳机外壳的适用于提高耳机的声响应的任何部分内。例如，次级输出开口可当耳机定位在耳朵内时形成在不面向耳朵的耳廓部分的外壳的侧部，诸如耳机外壳的顶侧或底侧或者外壳的与耳朵的耳廓部分相对的侧面。更进一步，声学调谐构件可用于提高具有声学功能的任何类型的耳机的声响应，该耳机例如，罩耳式耳机、贴耳式耳机或移动电话头戴式耳机。因此要将描述视为例示性而非限制性的。
【权利要求】
1.一种耳机,包括: 耳机外壳，所述耳机外壳具有尺寸被设计为插入佩戴者的耳道中的尖端部分、从所述尖端部分向外延伸的主体部分和从所述主体部分延伸的管部分，其中所述主体部分具有表面部分，当所述尖端部分插入所述耳道中时，所述表面部分面向耳朵的耳廓区域； 初级输出开口，所述初级输出开口形成于所述尖端部分中，用于将由包含在所述耳机外壳内的驱动器的振动膜所产生的声音输出至所述耳道中；和 次级输出开口，所述次级输出开口形成于所述表面部分中，用于使所述耳道向周围环境排气， 其中当所述管部分垂直向下定位时，所述初级输出开口和所述次级输出开口水平对齐，并且在所述初级输出开口、所述管部分的纵向轴线和所述次级输出开口之间形成小于90度的角度。
2.根据权利要求1所述的耳机，其中当所述尖端部分插入所述耳道中时，所述主体部分停留在所述耳朵的耳甲内。
3.根据权利要求1所述的耳机，其中所述次级输出开口被校准以调谐所述耳机的声响应。
4.根据权利要求1所述的耳机，其中所述次级输出开口被校准以修改约6kHz处的声压水平。
5.根据权利要求1所述的耳机，其中所述次级输出开口具有3mm2至12mm2的表面积。
6.根据权利要求1所述的耳机，其中所述次级输出开口具有3:2的纵横比。
7.根据权利要求1所述的耳机，其中当所述管部分垂直向下定位时，所述次级输出开口具有沿大体水平方向取向的细长形状。
8.根据权利要求1所述的耳机，其中所述次级输出开口尺寸被设计为当由不同用户佩戴时提供所述耳机的声学性能上的一致性。
9.根据权利要求1所述的耳机，还包括定位在所述次级输出开口上方以调谐所述耳机的声响应的声学材料。
10.根据权利要求1所述的耳机，其中所述尖端部分和所述主体部分由非柔顺材料形成。
11.一种耳机，包括: 耳机外壳，所述耳机外壳具有尺寸被设计为插入佩戴者的耳道中的尖端部分和从所述尖端部分向外延伸的主体部分，其中所述主体部分具有表面部分，当所述尖端部分插入所述耳道中时，所述表面部分面向耳朵的耳廓区域； 初级输出开口，所述初级输出开口形成于所述尖端部分中，用于将声音从包含在所述外壳内的驱动器输出至所述耳道中；和 次级输出开口，所述次级输出开口形成于所述表面部分中，使得其面向不同于所述初级输出开口的方向，所述次级输出开口用于使所述耳道向周围环境排气， 其中所述初级输出开口和所述次级输出开口位于所述驱动器的同一侧，并且在穿过所述初级输出开口的中心的第一轴线和穿过所述次级输出开口的中心的第二轴线之间的相交处形成小于90度的角度。
12.根据权利要求11所述的耳机，其中当所述尖端部分插入所述耳道中时，所述主体部分停留在所述耳朵的耳甲内。
13.根据权利要求11所述的耳机，其中所述次级输出开口修改所述初级输出开口的声压频率响应。
14.根据权利要求11所述的耳机，其中所述次级输出开口具有3_2至12_2的表面积。
15.根据权利要求11所述的耳机，其中所述次级输出开口具有3:2的纵横比。
16.根据权利要求11所述的耳机，其中当垂直于所述主体部分延伸的管部分垂直向下定位时，所述次级输出开口具有沿大体水平方向取向的细长形状。
17.—种耳机,包括: 耳机外壳，所述耳机外壳具有尺寸被设计为插入佩戴者的耳道中并接触佩戴者的耳道的大体上非柔顺的尖端部分和从所述尖端部分向外延伸的主体部分，所述主体部分具有表面部分，当所述尖端部分插入所述耳道中时，所述表面部分面向耳朵的耳廓区域； 初级输出开口，所述初级输出开口形成于所述尖端部分中以将声音从包含在所述外壳内的驱动器输出至所述耳道中；和 次级输出开口，所述次级输出开口形成于所述表面部分中以使所述耳道向周围环境排气并且修改所述初级输出开口的声压频率响应。
18.根据权利要求17所述的耳机，其中所述尖端部分和所述主体部分由相同材料形成。
19.根据权利要求17所述的耳机，其中在穿过所述初级输出开口的中心的第一轴线和穿过所述次级输出开口的中心的第二轴线之间的相交处形成小于90度的角度。
20.根据权利要求17所述的耳机，其中当垂直于所述主体部分延伸的管部分垂直向下定位时，所述初级输出开口和所述次级输出开口彼此水平对齐。
【文档编号】H04R1/10GK104396276SQ201380032456
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月19日 优先权日:2012年6月20日
【发明者】M·B·霍维思, Y·阿茨米, S·P·波特, J·S·阿塞, A·P·布莱特, C·R·威尔克 申请人:苹果公司