一种半入耳式耳机的制作方法

1.本实用新型属于音频输出设备技术领域，具体地说，是涉及一种半入耳式耳机。


背景技术：

2.tws耳机（真无线耳机）按照佩戴方式不同，可分为入耳式耳机（如图1所示）和半入耳式耳机（如图2所示）。入耳式耳机和半入耳式耳机最明显的区别在于耳塞的设计不同，入耳式耳机的前端以胶质塞头插入耳道内，与耳道内壁紧密贴合，因此能够获得很好的密闭性，但长时间佩戴舒适度极差。半入耳式耳机主要依靠人耳的耳屏、对耳屏以及对耳廓来支撑耳机，与耳道无接触，佩戴较为稳定，即使长时间佩戴，耳道也不会有不适感，但容易将外部噪声泄露到耳内，因此音效较之入耳式耳机略差。
3.为了提高音频输出效果，目前的tws耳机通常在耳机中采用主动降噪技术。现有的主动降噪技术一般可以细分为 feedforward anc (前馈主动降噪)、 feedback anc (反馈主动降噪)和hybrid anc (混合主动降噪，即，前馈主动降噪与反馈主动降噪的结合)。主动降噪是一种通过发出与噪声相位相反、频率和振幅相同的声波，与噪声反相叠加，来消除噪声的技术。在前馈主动降噪技术中，拾取噪声信号的ff microphone（前馈麦克风）通常设置于耳机的外侧，实际采集到的噪声与人耳鼓膜收到的噪声并不完全一样。在反馈主动降噪技术中，拾取噪声的fb microphone（反馈麦克风）设置于耳机内喇叭的前方，拾取耳机喇叭发出的声音和耳道内的噪声，并且通过反馈回路迭代来去除噪声。其中，fb microphone拾取的耳道内噪声越接近将要传输至人耳鼓膜中的噪声，则提供给算法处理的噪声信号就越准确，降噪效果就越好。混合主动降噪技术是将前馈主动降噪技术与反馈主动降噪技术相结合，利用前馈主动降噪系统消减ff microphone检测到的原始噪声，利用反馈主动降噪系统抑制窄带噪声，两者结合使用，可以增强有源噪声控制系统的灵活性，并能依据环境自适应调节降噪水平，从而比使用单一降噪系统能够获得更好的降噪效果。
4.目前用户对tws耳机降噪的需求不断提升，在耳机上实现hybrid anc功能可以明显提升降噪水平。但是，半入耳式耳机受其结构设计的限制，不可避免地会将外部噪声泄露到耳内，因此无法很好地呈现出反馈主动降噪的效果。故而，为了保障降噪效果，hybrid anc技术基本上都是应用在入耳式的tws耳机中。
5.综合以上原因，目前的tws耳机面临的一个痛点问题是，无法兼顾佩戴舒适度与降噪效果。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种改进结构的半入耳式耳机，可以实现反馈主动降噪技术在半入耳式耳机上的理想应用。
7.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
8.一种半入耳式耳机，包括入耳部，所述入耳部包括前壳和后壳，所述前壳和后壳围成内腔室，所述内腔室中布设有喇叭并在喇叭前方形成有喇叭前腔；所述入耳部还包括导
声管、隔板架和反馈麦克风；其中，所述导声管设置在所述前壳的外侧并向远离前壳的方向倾斜向下延伸，在导声管的远离所述前壳的端面上设有出声孔；所述隔板架布设在所述导声管中，将导声管的内腔分隔成两个独立的腔体，分别为出音腔和拾音腔；所述出音腔的一端连通所述喇叭前腔，另一端连通所述出声孔；所述拾音腔通过隔板架上开设的反馈拾音孔与所述出音腔连通；所述反馈麦克风布设在所述拾音腔中，用于拾取出音腔中的混合声信号。
9.在本技术的一些实施例中，所述拾音腔仅在所述反馈拾音孔处形成开口，其余部位封闭，由此可以防止反馈麦克风拾取到从耳机硬件上传播的声音，使反馈麦克风拾取到的混合声信号更纯净。
10.在本技术的一些实施例中，所述反馈拾音孔在隔板架上的开设位置邻近所述出声孔的位置，所述反馈麦克风布设在所述隔板架上且正对所述反馈拾音孔的位置，由此可以使反馈麦克风拾取到的噪声更接近实际的耳道内噪声，继而提升主动降噪效果。
11.在本技术的一些实施例中，优选将所述反馈拾音孔开设在隔板架的底面，所述底面为隔板架形成出音腔内壁的一面，所述底面为平面且同与其正对的导声管的周壁外缘平行，以避免喇叭发出的声音在出音腔中传导时产生损失。
12.在本技术的一些实施例中，优选设计所述拾音腔位于所述出音腔的上方，所述隔板架的底面与所述导声管周壁的上边缘平行。将拾音腔布局在导声管中声能量较小的边缘处，一方面可以减少拾音腔占据导声管外端面的面积，使外端面上能够留出足够大的面积开设出声孔，不会遮挡喇叭发出的声音进入耳道；另一方面可以最大程度地减少声能量损失，保证耳机的出音效果。
13.在本技术的一些实施例中，所述拾音腔优选设计成直腔，且围成拾音腔的内壁均设计成平面，由此可以减少声能量的传导损失。
14.在本技术的一些实施例中，所述导声管的延伸长度在耳机正常佩戴时至少到达外耳道口的位置，由此可以使得内置于导声管的反馈麦克风拾取到更加接近人耳鼓膜处的噪声，进一步减少外部噪声泄露的影响。
15.在本技术的一些实施例中，所述导声管位于所述前壳中间偏下的位置，且优选设计所述导声管的中轴线与入耳部的轴向所成的夹角在40
°
~60
°
之间，并且设计导声管的管径小于外耳道的内径，由此可以避免耳机佩戴期间，导声管与人体的外耳道接触，引起佩戴的不适感。
16.在本技术的一些实施例中，优选在所述前壳和后壳所围成内腔室中进一步布设前馈麦克风，并在所述后壳的后端面上开设前馈拾音孔，将所述前馈麦克风正对所述前馈拾音孔设置，以实现前馈主动降噪功能。通过在半入耳式耳机中集成前馈主动降噪技术和反馈主动降噪技术，由此使得半入耳式耳机在保持其佩戴舒适性的前提下，实现了混合主动降噪功能，解决了tws耳机无法兼顾佩戴舒适度与降噪效果的问题。
17.在本技术的一些实施例中，所述半入耳式耳机还包括耳柄和语音麦克风；其中，所述耳柄为中空结构，连接所述入耳部，在所述耳柄上开设有语音拾音孔；所述语音麦克风布设在所述耳柄中，并与所述语音拾音孔正对，由此使得耳机可以支持通话功能。
18.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过将半入耳式耳机的导声管加长，并向远离入耳部的前壳的方向倾斜向下延伸，由此便于导声管能够延
伸至佩戴者的外耳道口或者更深的位置，继而使得内置于导声管的反馈麦克风能够拾取到更加接近人耳鼓膜处的噪声，从而减少外部噪声泄露的影响，给反馈主动降噪算法提供更加准确的噪声信号，以获得更好的反馈降噪效果。通过设计导声管的管径和角度，使得导声管在插入人耳时不会与耳道相接触，长时间佩戴，体验同普通半入耳式耳机相同，不会给用户带来不适感。进一步配置前馈麦克风，可以在半入耳式耳机上实现混合主动降噪功能，给用户带来良好的降噪体验，由此便实现了佩戴舒适度与降噪效果的兼顾，解决了tws耳机的痛点问题。
19.结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是现有的入耳式耳机的一种实施例的外形结构示意图；
22.图2是现有的半入耳式耳机的一种实施例的外形结构示意图；
23.图3是本实用新型所提出的半入耳式耳机的一种实施例的外形结构示意图；
24.图4是本实用新型所提出的半入耳式耳机的一种实施例的内部结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
26.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“前”、“后”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.如图3所示，本实施例的半入耳式耳机主要包括入耳部100和耳柄200。其中，入耳部100在耳机佩戴期间用于插入到人耳中，向人耳鼓膜传导声音；耳柄200连接入耳部100，在耳机佩戴期间外露人耳，方便用户手持取放。入耳部100和耳柄20可以采用独立加工再连接的方式组装在一起；也可以采用一体成型的方式形成一个整体；当然，亦可以采用其他适合的方式进行结构设计，本实施例对此不进行具体限制。
29.如图4所示，本实施例的入耳部100主要由外壳及内置于外壳的电子器件组成。其中，外壳可以由前壳110和后壳120连接而成。使用时，将前壳110插入人耳，利用人耳的耳屏、对耳屏以及对耳廓对其进行支撑，以实现耳机的稳定佩戴。耳机佩戴后，后壳120一般外
露人耳，并与耳柄200连接。
30.前壳110和后壳120围成内腔室，为耳机的部分电子器件提供布放空间。如图4所示，可以在所述内腔室中按照从前壳110到后壳120的方向依次布设喇叭121、电池122和电路板123，喇叭121与前壳110之间留有空腔，形成喇叭前腔124。
31.在前壳110的外侧设置有导声管130，所述导声管130向远离前壳11的方向延伸，最远端处形成外端面131，外端面131上设有出声孔132。将导声管130的内腔与喇叭前腔124连通，以使喇叭121输出的声音通过喇叭前腔124和导声管130的内腔传导至出声孔132，最终经由出声孔132输出。
32.为了解决传统的半入耳式耳机容易将外部噪声泄露到耳内，继而影响反馈主动降噪效果的问题，本实施例将导声管130的长度加长（相比传统半入耳式耳机的导声管的长度而言，结合图2所示）并向下倾斜设置，使其在耳机佩戴后，能够伸入到人耳的外耳道口或者更深的位置处。这样，在导声管130中布设反馈麦克风133时，通过反馈麦克风133拾取到的噪声将更加接近于人耳鼓膜处的噪声，由此便可减小外部噪声泄漏的影响，为主动降噪算法提供更准确的噪声信号，进而提升降噪效果。
33.在导声管130中布设反馈麦克风133时，传统的布设方式有两种：一种是将反馈麦克风布设在出声孔的中央，并在导声管中加入出音管的设计，以将喇叭输出的声音引出；另一种是将反馈麦克风布设在耳机的内部且远离出声孔的位置处。两种方法的结构都较为复杂，且对喇叭输出的声能量均会产生明显的影响。
34.为了避免出现上述问题，本实施例设计隔板架134布设于导声管130中，如图4所示。通过隔板架134将导声管130的内腔分隔成两个独立的腔体，分别定义为出音腔135和拾音腔136。其中，出音腔135作为声音传输通道，其一端连通至喇叭前腔124，另一端连通出声孔132，使喇叭121输出的声音只能通过出音腔135传导至出声孔132。在隔板架134上开设反馈拾音孔137，使出音腔135和拾音腔136仅通过反馈拾音孔137连通。将反馈麦克风133布设在拾音腔136内，且优选安装在隔板架134上并正对反馈拾音孔137的位置处，以拾取出音腔135内包含有喇叭声音和耳内噪声的混合声信号。
35.在本实施例中，开设在导声管130的外端面131上的所有出声孔132仅与出音腔135连通，拾音腔136仅在反馈拾音孔137处形成开口，其余部位均封闭，且不遮挡出声孔132。这样，可以保证喇叭121输出的声音只能通过出音腔135向外传播，而耳内噪声也只能通过出声孔132传导至出音腔135，与出音腔135内的喇叭声音混合后，由反馈麦克风133采集，并反馈至电路板123进行主动降噪处理。对于反馈麦克风133连接电路板的导线，可以采用在隔板架134上开设穿线孔，将导线从穿线孔中引出后，对穿线孔进行密封处理的方式，来保持拾音腔136在该部位的封闭状态。
36.为了实现耳内噪声的有效采集，所述反馈拾音孔137的开设位置应尽量靠近出声孔132的位置。具体而言，可以将隔板架134划分成靠近出声孔132的区域和远离出声孔132的区域，所述反馈拾音孔137优选开设在隔板架134上靠近出声孔132的区域内。
37.为了尽可能地减少喇叭121输出的声音在出音腔135中传导时产生的能量损失，本实施例优选将拾音腔136布局在导声管130中声能量较小的边缘处，例如，可以布局在导声管130内腔的上方边缘位置（如图4所示）或者下方边缘位置，亦或者介于上下边缘之间的侧边缘位置。这样，不仅可以使拾音腔136避开喇叭声音传导过程中声能量集中的区域，降低
声能量损失；而且可以减少拾音腔136占据导声管外端面131的面积，使外端面131上能够留出足够大的面积来布设出声孔132，继而获得良好的出音效果。
38.同样出于减少声能量损失方面的考虑，本实施例优选将出音腔135设计成直腔，且围成出音腔135的内壁均为平面。将隔板架134形成出音腔135内壁的一面定义为底面，反馈拾音孔137即开设在所述底面，如图4所示。将所述底面设计成平面并且同与其正对的导声管130的周壁138的外缘平行。例如，将拾音腔136设计在出音腔135的上方，并设计隔板架134的底面与导声管周壁138的上边缘平行，以使喇叭121输出的声音在导声管130中尽量以直线传播，减小能量损失。
39.作为一种优选实施例，可以在隔板架134上安装细长的卡接条139，将细长的卡接条139卡接在喇叭121上，以实现隔板架134在导声管130中的定位。当然，也可以直接将隔板架134固定在导声管130的内壁上。本实施例对隔板架134在导声管130内的定位方式并不仅限于以上举例。
40.在半入耳式耳机上实现了反馈主动降噪功能后，为了保持半入耳式耳机佩戴的舒适性，本实施例对导声管130的形状、管径及方向进行特殊设计，如图3所示。优选将导声管130设计成中空的圆柱状，且外管径小于人耳的外耳道的内径。将导声管130布设在前壳110的中间偏下位置，且向下倾斜设置，倾斜角α（导声管130的中轴线与入耳部100的轴向所成的夹角）优选设计在40
°
~60
°
之间。这样，在耳机佩戴期间，可以避免导声管130与人体的外耳道接触，引起佩戴的不适感。
41.为了在本实施例的半入耳式耳机上实现混合主动降噪功能，本实施例在半入耳式耳机中还设置有前馈麦克风126，如图4所示，布设在前壳110与后壳120所围成的内腔室中，用于采集耳机外部的环境噪声，并传输至电路板123，以实现前置主动降噪功能。
42.作为一种优选实施例，本实施例在入耳部100的后壳120上开设前馈拾音孔125，优选开设在后壳120的后端面上，如图4所示，并将前馈麦克风126安装在后壳120上，且正对前馈拾音孔125的位置处，以实现环境噪声的有效采集。
43.将前置主动降噪技术与反馈主动降噪技术相结合，便在半入耳式耳机上实现了混合主动降噪功能，在保证佩戴舒适性的前提下，兼顾了降噪效果。
44.此外，本实施例优选将耳柄200设计成中空结构，如图4所示，内置天线201和语音麦克风202。其中，语音麦克风202优选布设在耳柄200底部的内壁上，且在耳柄200底部的内壁上开设语音拾音孔203，并使语音麦克风202与语音拾音孔203正对，以有效采集耳机佩戴者说话的语音，实现通话功能。
45.本实施例的半入耳式耳机通过延长导声管的长度，并以特定的角度和尺寸使其能够伸入到人体的外耳道深处且不接触外耳道，由此在不影响佩戴舒适性的前提下，提升了半入耳式耳机的降噪效果，实现了佩戴舒适度与降噪效果的兼顾。
46.当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。