具有压力均衡的耳机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本描述涉及耳机。
【背景技术】
[0002] 美国专利5, 208, 868公开了一种用于减小头戴式耳机内的压力的装置，其包括位 于前腔和后腔之间的端口。优选地，具有声阻元件和高顺应膜片。
【发明内容】
[0003] 可以以任何技术上可行的方式来组合下面提到的所有示例和特征。
[0004] 在一个方面中，一种耳机包括第一声室，第一声室具有用于声学地将第一声室与 耳机外的环境耦合的声抗元件和声阻元件中的一个或多个。耳机包括声换能器以及通过声 换能器与第一声室分隔的第二声室。壳体从佩戴者的耳朵的外耳支持耳机，并且将第二声 室至少延伸到佩戴者耳朵的耳道的入口。端口声学地将第一和第二声室耦合。
[0005] 实施例可以包括以下特征中的一个或者任何它们的组合。除端口的入口外，在第 二声室中仅具有单个开口，其声学地将第二声室耦合至佩戴者的耳朵的耳道。第二室不具 有压力均衡端口来将第二室连接至耳机外的环境。第一声室具有大约0.lcm3至大约3cm3之 间的体积。第二声室具有大约0. 05cm3至大约3cm3之间的体积。声抗元件在1kHz处具有 大约
_的范围内的声绝对值阻抗。声阻元件具有大 麫
的范围内的特定声阻抗。端口具有大约0. 25mm 至大约3mm的范围内的直径。端口具有大约0.5mm的直径。端口具有大约0.25mm至大约 10mm的范围内的长度。端口具有大约1mm的长度。端口在1kHz处具有大麫
至大終
范围内的声绝对值阻抗。本文描述了一对耳机。
[0006] 在另一方面中，耳机包括第一声室，第一声室具有用于声学地将第一声室与耳机 外的环境耦合的声抗元件和声阻元件的一个或多个。耳机还包括声换能器以及通过声换能 器与第一声室隔开的第二声室。端口声学地親合第一和第二声室。除端口的入口之外，在 第二室中仅具有单个开口，其声学地将第二室耦合至佩戴者的耳朵的耳道。
[0007] 实施例可以包括上面和/或下面的特征或者它们的组合。耳机还包括壳体以从佩 戴者的耳朵的外耳支持耳机并将第二声室至少延伸到佩戴者的耳朵的耳道的入口。
[0008] 在又一方面中，耳机包括第一声室，第一声室具有用于声学地将第一声室与耳机 外的环境耦合的声抗元件和声阻元件的一个或多个。耳机还包括声换能器以及通过声换能 器与第一声室隔开的第二声室。壳体从佩戴者的耳朵的外耳支持耳机并将第二声室至少延 伸到佩戴者耳朵的耳道的入口。端口声学地耦合第一和第二声室。除端口的入口外，在第 二室中仅具有单个开口，其声学地将第二室耦合至佩戴者的耳朵的耳道。
[0009] 实施例可以包括一个或多个上述特征或它们的组合。其他特征和优势将根据说明 书和权利要求变得显而易见。
【附图说明】
[0010] 图1示出了人耳；
[0011] 图2A是位于耳朵中的耳机的透视图；
[0012] 图2B是耳机的等距视图；
[0013] 图3是耳机的第一示例的示意性截面图；以及
[0014] 图4是耳机的第二示例的一部分的示意性截面图。
【具体实施方式】
[0015] 本文使用的"耳机"是指装配在耳朵周围、耳朵上或耳朵内并且向而耳道中辐射声 能的设备。耳机可以包括将音频信号转换为声能的声学驱动器。耳周式耳机（aroundthe earearphone)使用与入耳式耳机（in-earearphone)相比相对更大声的声学驱动器。入 耳式耳机充分小的驱动器通常由于气体容积排量的减小而具有低得多的声学输出能力。如 此，对于入耳式耳机而言，由从驱动器的膜片两侧辐射的异相声能引起的声学消除相对于 耳周式（或耳朵上）耳机更加引入关注。虽然以下附图和说明书使用单个耳机，但耳机可 以是单个独立的单元或者一对耳机中的一个（一个耳机用于一个耳朵）。例如通过头带或 者通过将音频信号引导至耳机中的声学驱动器的引线，一个耳机可以机械地连接至另一个 耳机。耳机可以包括用于无线地接收音频信号的部件。除非另有指定，否则耳机可以包括 主动降噪（ANR)系统的部件。
[0016] 如图1所示，人耳10包括通向感觉器官（未示出）的耳道12。耳廓12 (耳朵位于 头外部的部分）包括外耳14,其是部分通过耳屏16和对耳屏18所限定的紧邻耳道12的中 空部分。耳机通常被设计为佩戴在耳廓上方、外耳中或耳道中。
[0017] 如图2A和图2B所示，耳机100具有壳体，其包括被设计为从佩戴者的耳朵10的 外耳14支持耳机的第一区域106以及位于耳道12的入口处或耳道12中的第二区域104。 区域102 "浮置"在佩戴者的耳屏16和对耳屏18(图1)之间的耳朵外（图2A和图2B示 出了佩戴者的左耳和对应的耳机100。互补耳机可以装配右耳（未示出）。在一些示例中， 仅提供一个耳机。在一些示例中，左耳机和右耳机可以一起设置为一对）。垫1〇6(即，耳 尖）将耳机的声学部件耦合至佩戴者的耳朵的物理结构。插塞202将耳机连接至音频信号 的源（诸如CD播放器、手机、MP3播放器或PDA(未示出）），或者可以具有多个插塞（未示 出）来允许一次连接至多于一种类型的设备。电路壳体204可以包括用于修改音频信号 (例如通过控制其音量或提供均衡）的电路。电路还可以向耳机提供噪音消除信号。壳体 204还可以包括切换电路（手动或自动），用于将由上述源中的一个或另一个输出的信号连 接至耳机。线206将音频信号从源传输至耳机。在一些示例中，信号可以例如使用蓝牙协 议无线传输，并且将不包括线206。可替换地或另外地，无线链接可以将电路与一个或多个 源连接。
[0018] 如图3所示，耳机100的第一区域102包括在驱动器（声音换能器）116的任一 侧上分别通过壳体的壳113和115限定的后声室112和前声室114。在一些示例中，使用 14. 8_直径的驱动器。例如可以根据耳机的期望频率响应来使用其他尺寸和类型的声音换 能器。驱动器116将前声室和后声室114和112隔开。壳体的壳115将前室114至少延伸 (126)到耳道12的入口，并且在一些实施例中通过垫106延伸到耳道12中，并终止于可包 括声阻元件118的开口 127处。在一些示例中，声阻元件118位于延伸部分126(S卩，嘴） 内而不是位于端部处，如图所示的。声阻元件消散撞击到其上或穿过其中的一定比例的声 能。在其他示例中，不包括声阻元件，而是可以在其位置中使用屏（screen)来防止碎片进 入前室114。前室114不具有压力均衡（PEQ)端口来将室114连接至耳机外部的环境。PEQ 端口可以是用于泄露的源，因此是用于声音噪声进入耳机的路径。
[0019] 端口 119声学地耦合前声室114和后声室112。端口 119用于释放在（a)耳机100 插入到耳朵10中或从耳朵10中移除、（b)佩戴耳机100的人经受冲击或振动、或（C)耳机 100在佩戴时被敲击或重新定位时积聚在耳道12和前室114内的气压。端口 119优选具 有大约0· 25mm至大约3mm的直径，更优选具有约0· 5mm的直径。端口 119优选具有大约 0. 25mm至大约10mm的长度，更优选具有大约1mm的长度。
[0020] 通常利用通过该端口的声阻抗来限制可由带端口的耳机提供的被动衰减的量。通 常，更多的阻抗是优选的。然而，通常需要特定端口的几何形状以具有适当的系统性能。端 口用于提高声输出、均衡音频响应并在过压事件期间提供排放路径。可以以多种方式来改 变阻抗，它们中的一些是相关的。阻抗是依赖于频率的，并且其可以优选在一个频率范围内 增加阻抗和/或在另一频率范围内降低阻抗。阻抗具有两个分量：声阻分量（DC流阻R)和 声抗或质量分量j?M，其中，ω是频率，Μ是声质量，1是端口的长度，A是端口的 截面积，以及P是空气的密度（如果实际测量是困难或不可能的，则可以假设为1.2)。可 以通过确定声阻抗|z|的绝对值或幅度，在感兴趣的特定频率处计算总阻抗。
[0021] 端口 119优选在1kHz处具有大约
之间 的绝对值|ZI声阻抗，并且更优选在1kHz处具有大约
β绝对值|ZI声阻 抗。端口 119优选在10Hz处具有大约
彳绝对值 z|声阻抗，并且更优选在10Hz处具有大#
彳绝对值Iz|声阻抗。
[0022] 端口 119的主要目的在于例如当耳机100插入到使用者的耳朵10中或从耳朵10 中移除时或者在使用耳机期间避免过压状况。在前声室114中积聚的压力经由端口 119逸 散到后声室112,或者经由后腔端口 122和124(主要是质量（mass)端口 122(以下进行更 详细的讨论））从那逸散到环境中。此外，端口 119可用于提供固定量的泄露，其与可能存 在的其他泄露并行作用。这有助于跨个体的标准化响应。添加端口 119使得在低频率输出 中的一些损耗以及可重复的整体性能之间进行折中。端口 119提供与具有类似架构的完全 阻挡典型前室PEQ端口基本相同的被动衰减。预计添加端口 119将由于来自驱动器116的 信号的前后自抵消而引起低频输出（例如，在大约20-lOOHz的频带）中的损失，但出人意 外地这并没有发生。与使用传统前室PEQ端口而不是端口 119相比，端口 119与后腔端口 122和124的串联提供了较高阻抗的排放泄露路径。然而，出人意外的是，发现这种较大的 阻抗在压力均衡事件期间产生更加线性的行为，这降低了较高阻抗的负效应。
[0023] 后室112通过壳113围绕驱动器116的后侧密封，除了后室112包括声抗兀件（诸 如端口（也称为质量端口）122)和声阻元件（也可以形成为端口 124)中的一个或两个。 声抗元件122和声阻元件声学地将后声室112与耳机外的环境耦合，从而释放上面提到的 气压。美国专利6, 831，984描述了在耳机设备中使用并联的声抗和声阻端口，其内容结合 于此作为参考。尽管将端口称为声抗或声阻的，但实际上任何端口都将具有声抗和声阻效 果。用于描述给定端口的术语表示什么效应是主导的。如端口 122的声抗端口例如为管状 开口，否则在后室112的这种情况下可能为密封的声室。如端口 124的声阻元件例如是声 室壁中的小开口，该声室被提供声阻的材料（例如，允许一些空气和声能穿过室壁的线或 纤维屏）覆盖。
[0024] 声抗元件122优选在1kHz处具有大；
的范围内的绝对值声阻抗|z|，更优选为大约
声抗元件122优选在 10Hz处