耳机以及声学特性调整方法_4

文档序号:9932941阅读:来源:国知局
br>[0139] 注意,在如上文在(2.根据本实施例的耳机的配置)中所述的本实施例中,可以将 对气流具有相对小的阻力(即具有相对小的电阻Rd)的通气阻塞选为设置在后空气室232与 驱动单元后空气室218之间的通气阻塞217。因此,下文为了描述简化起见,电容Cb和电容Cd 的合成电容(即对应于后空气室232和驱动单元后空气室218的总体积的体积)假设为Cs,并 且将描述由于电感Mb和电容Cs而导致反谐振的情况。当进行更复杂的分析时,针对图2所示 的声学等效电路40,可以例如使用各种电路模拟等等进行计算来获得导致期望的谐振频率 fh的Mb、电容Cb和电容Cd的值。
[0140] 下文由表达式(1)来表示由电感Mb和电容Cs所引起的反谐振的谐振频率fh(Hz)。
[0141] [数学式1]
[0143] 另外,通过将声管250的长度设定为L(m)并且将声管250的内横截面积设定为S (m2),下文由表达式(2)来表示电感Mb。
[0144] [数学式2]
[0146] 这里,p(kg/m3)代表空气密度。另外,通过将驱动单元后空气室218和后空气室232 的体积设定为V(m3),下文由表达式(3)来表示电容Cs。注意,c (m/s)表示空气中的音速。
[0147][数学式3]
[0149] 通过使用上述的表达式(1)到(3),可以获得可例如导致谐振频率fh被包括在350 (Hz)到650(Hz)的频带中的声管250的长度L和内横截面积S以及后空气室232和驱动单元后 空气室218的体积V的条件。例如,下文的表格示出在V = 400(mm3)的情况下的谐振频率fh与 声管250的长度L和声管250的内横截面积S之间的关系。注意,在下文的表格中,将声管250 的长度L(mm)与声管250的内横截面积S(mm 2)的比率计算为表示声管250的长度L(mm)和声 管250的内横截面积S (mm2)的参数。
[0150] [表 1]
[0152]参照上文的表格,可以看出,为了使谐振频率fh被包括在350(Hz)到650(Hz)中,声 管250的长度L(mm)和声管250的内横截面积S(mm2)的比率L/S(l/mm)理想上是13到45(1/ mm)。事实上,例如,可以制备具有不同形状的几种类型的声管250,并且可以根据应用场合 有区别地使用它们。例如,在本实施例中,可以制造内径为0.6(mm)并且长度为8(mm)的声管 250以及内径为1.2(mm)并且长度为8(mm)的声管250,并且各自设置有声管250的耳机20被 制造为不同类型的耳机20。
[0153]在本实施例中,可以使用如上所述的表达式(1)到(3)来设计使谐振频率fh被包括 在期望频带(例如200 (Hz)到400 (Hz))中的声管250的形状(长度和内横截面积)、壳体240的 形状和驱动单元210的形状。在上文的示例中,作为用于设计根据本实施例的声管250、壳体 240和驱动单元210的方法的示例,已在谐振频率fh被包括在350(Hz)到650(Hz)的范围内并 且后空气室232和驱动单元后空气室218的体积V是400(mm 3)的条件下,介绍设计声管250、 壳体240和驱动单元210的方法;但是,本实施例不限于此。即使在谐振频率fh被包括在另一 个频带中并且后空气室232和驱动单元后空气室218的体积V是另一个值的条件下,也可以 使用与上文所述相同的方法来设计声管250、壳体240和驱动单元210。
[0154] 注意,当设计声管250的长度L(mm)和内横截面积S(mm2)的值时,可以考虑制造声 管250时的处理精度。例如,长度L(mm)和内横截面积S(mm 2)的最小值可以限于可在预定的 尺寸公差内制造声管250的值。另外,驱动单元210的形状可以直接影响由驱动单元210所产 生的声音的声学特性。因此,当设计驱动单元210时,可以考虑由驱动单元210所产生的声音 的声学特性。另外,当设计壳体240的形状时,可以考虑除了例如耳机20的用户可佩戴性和 可设计性等声学特性以外的因素。在如图6所示例的耳塞式耳机的情况下,例如,壳体240的 大小设定为相对小,而在所谓的头戴式耳机的情况下,例如,壳体240的大小设定为更大。以 此方式,可除声学特性之外还综合考虑耳机20的可佩戴性、可设计性等等来设计壳体240的 形状。
[0155] (5.变型例)
[0156] 根据本实施例,如上所述可以实现具有如下声学特性的耳机,其中,中音域的声音 的音质被更加改善,而低音域的声音被更加强调。但是,存在一种期望,就是根据用户的偏 好或者周边的情况来更自由地调整同一耳机的声学特性。
[0157] -般地,存在具有容纳驱动单元的相对大的壳体的耳机(例如所谓的头戴式耳 机),其设置有用于调整声学特性的机构(以下称为声学特性调整机构)。但是,因为在所谓 的耳内耳机(例如耳塞式耳机)中,壳体的大小较小,所以难以设置声学特性调整机构,于是 很少有产品具有声学特性调整机构。
[0158] 在很少的情况下,具有设置有声学特性调整机构的耳内耳机。但是,为了在这样的 声学特性调整机构中调整声学特性,必须进行相对繁琐的操作,例如使用专用的工具(例如 螺丝刀)来转动螺钉或者替换组件。
[0159] 考虑到上述情况,需要一种使得即使在具有相对小的壳体的耳机的情况下(例如 耳内耳机)也能够更容易地调整声学特性的技术。因此,作为论述使得能够更容易地调整声 学特性的技术的结果,本发明人想到使用根据上述实施例的耳机来实现使得能够通过相对 简单的操作来调整声学特性的声学特性调整机构。
[0160] 作为本实施例的变型例,下文将描述将可通过更简单的操作来调整声学特性的声 学特性调整机构添加至上述实施例的变型例。注意,根据下述的本变型例的耳机是将下述 的声学特性调整机构添加至上述实施例的耳机的耳机,并且其他配置可以基本上与上述实 施例的耳机相同。因此,在下文关于本变型例的描述中,将省略关于上述配置的详细描述, 并且将主要描述与上文的实施例不同的配置。
[0161] 另外,关于根据本变型例的耳机,如同在图2所示的声学等效电路40中那样,通过 用电子元件替换配置,可以产生代表根据本变型例的耳机的特性的声学等效电路。根据本 变型例的耳机的声学等效电路可以是通过改变图2所示的声学等效电路的对应于本变型例 中新添加的构成部件的一些元件而得到的声学等效电路。因此,如图1和图6,声学等效电路 40的元件的附图标记被附加至赋予根据本变型例的耳机的构成部件的几个附图标记。
[0162] (5-1 ?根据本变型例的耳机的配置)
[0163] 将参照图11A到图15来描述根据本实施例的变型例的耳机的配置。图11A到图11F 是示出根据本实施例的变型例的耳机的外观的六面图。图12A和图12B是根据本变型例的耳 机的一个横截面的横截面图。图13A和图13B是根据本变型例的耳机的另一个横截面的横截 面图。图14是根据本变型例的耳机的再一个横截面的横截面图。图15是示出安装在根据本 变型例的耳机中的开关部件的配置的透视图。
[0164] 注意,图12A和图12B是根据本变型例的耳机的横截面的横截面图,所述横截面平 行于y-z平面,并且是通过在纵向上切割下述的声管350而获得的。另外,图13A和图13B是根 据本变型例的耳机的横截面的横截面图,所述横截面平行于 x-z平面,并且是通过在纵向上 切割下述的声管350而获得的。另外,图14是根据本变型例的耳机的横截面的横截面图,所 述横截面平行于x-y平面,并且是通过在径向上切割下述的声管350而获得的。
[0165] 另外,如下所述,如图15所示的开关部件构成声学特性调整机构,并且当操作开关 部件时,在本变型例中调整声学特性。图12A和图12B图示开关部件移动前后的耳机的状态。 同样地,图13A和图13B也图不开关部件移动前后的耳机的状态。
[0166] 参照图11A到图14,根据本变型例的耳机30设置有驱动单元310、容纳驱动单元310 的壳体340和声学特性调整机构360。注意,为了描述本变型例,图11A到图14所图示的耳机 30被简化,并且耳机30还设置有未图示的构成部件。因为未图示的构成部件可以是作为现 有的一般耳机的配置而已知的构成部件,所以将省略其详细描述。
[0167] 驱动单元310具有框架311、振动板312、磁铁313、板314和音圈315。驱动单元310对 应于图1和图6所示的驱动单元110和210。另外,框架311、振动板312、磁铁313、板314和音圈 315各自对应于图1和图6所示的框架111和211、振动板112和212、磁铁113和213、板114和 214以及音圈115和215。
[0168] 驱动单元后空气室318形成于框架311与振动板312之间。对应于振动板312振动时 所产生的振动力的元件对应于声学等效电路40的信号源(电动势)Vs。另外,驱动单元310的 质量、机械阻力和顺从度各自对应于声学等效电路40的电感Mo、电阻Ro和电容Co。而且,驱 动单元后空气室318的容量对应于声学等效电路40的电容Cd。
[0169] 如图12A和图12B所示,在z轴方向上穿过框架311的通气孔316设置于驱动单元310 的框架311中。通气孔316对应于图1和图6所示的通气孔116和216。通气孔316基本上设置于 框架311的中心处,并且在空间上连接驱动单元后空气室318和作为位于驱动单元310的后 侧上的空间并且被驱动单元310和壳体340所围绕的空间(下述的后空气室332)。
[0170] 通气孔316设置有用于堵塞所述孔的通气阻塞317。通气阻塞317对应于图1和图6 所示的通气阻塞117和217。通气阻塞317对于气流的阻力分量对应于声学等效电路40中的 电阻Rd。
[0171] 这里,可以恰当地设定通气阻塞317的材料和形状,使得例如考虑到图3所示的声 压级特性,可以获得期望的声压级特性。更具体地,如参照图3所述,可以恰当地设定通气阻 塞317的材料和形状,使得可以实现能够获得台阶状声压级特性的电阻Rd的值。以此方式, 考虑到电阻Rd对耳机30的声学特性的影响,可以恰当地选择与通气阻力有关的特性(例如 通气阻塞317的材料)。另外,因为通气阻塞317与上述的通气阻塞117和217具有相同的配置 和功能,所以将省略其详细描述。
[0172] 注意,在本变型例中,像参照图6所述的通气孔216那样,通气孔316的形成位置及 其形成的数量不限于图12A和图12B所示的示例。框架311中设置通气孔316的位置可以是设 置于通气孔316中的通气阻塞317在声学等效电路40中具有相同功能的位置,并且可以例如 考虑到其他构成部件在壳体340中的设置位置来恰当地设定。
[0173] 壳体340对应于图1和图6所示的壳体140和240。前空气室325(由驱动单元310和壳 体340所围绕的空间)形成于驱动单元310的前侧上。此外,后空气室332(由驱动单元310和 壳体340所围绕的空间)形成于驱动单元310的后侧上。前空气室325的体积和后空气室332 的体积分别对应于声学等效电路40中的电容C1和电容Cb。
[0174] 壳体340可以由多个部件构成。如图11A到图13B所示,通过接合覆盖驱动单元310 的前侧的前壳体320、覆盖驱动单元310的后侧的后壳体330和覆盖线缆391的线缆盒390而 形成壳体340。
[0175] 在前壳体320的部分区域中形成有作为向外部突出的管状部的导音管324。导音管 324对应于图1和图6所示的导音管124和224。此外,用于将导音管324紧贴用户的外耳道的 内壁的耳承326设置于导音管324的端部的外周中。用于声音输出的开口(如图13A和图13B 所示的开口 321)设置于导音管324的内部,并且当用户收听声音时,如图5所示,包括耳承 326的导音管324的端部被插入到用户的外耳道中。根据本变型例的耳机30可以是所谓的耳 塞式耳机。
[0176] 均衡器327(即通气阻塞)设置于导音管324的内部。通过恰当地设定均衡器327的 材料和形状,可以进行音质的调整,例如降低输出声音的特定频带的分量等。
[0177] 用于在空间上连接壳体340的内部和外部的开口 321和322设置于前壳体320的分 隔壁中。开口 321和322对应于图1和图6所示的开口 121和221以及开口 122和222。开口 321是 用于将声音输出至外部的开口,并且设置在如上所述的对应于导音管324的位置处。
[0178] 开口 322设置有通气阻塞323以堵塞所述孔。通气阻塞323对应于图1和图6所示的 通气阻塞123和223。像通气阻塞123和223那样,选择通气阻塞323的材料和形状以基本上隔 断空气。在本变型例中,除了上述的开口321以外,前空气室325是在空间上与外部隔断的气 密型空气室。通气阻塞323对于气流的阻力分量对应于声学等效电路40的电阻R1。
[0179] 在后壳体330的分隔壁的部分区域中设置有在空间上连接后空气室332和线缆盒 390的内部空间392的开口 333和351。开口 333是将线缆391插入其中的开口。输出音频信号 的从声学设备延伸的线缆391连接至驱动单元310,经由开口 333穿过线缆盒390的内部空间 392。注意,在图12A和图12B中,未图示线缆391被插入到开口 333中的状态,以避免附图变得 更复杂。
[0180] 虽然在图12A和图12B中,开口333被图示为在空间上连接后空气室332和内部空间 392,但实际上,在线缆391被插入到开口 333中之后,开口 333的剩余空间被可以保持气密性 的任意密封材料所堵塞。以此方式,在耳机30中,只有开口351在空间上连接后空气室332和 线缆盒390的内部空间392。
[0181] 向线缆盒390的内部空间392管状突出的管状部354沿着开口 351的边缘设置。管状 部354形成为具有圆柱形。管状部354构成在空间上通过管道连接后空气室332和内部空间 392的声管350的至少一部分侧壁,并且开口 351可以构成声管350的中空部分。
[0182] 中空圆柱形的密封圈352配合到管状部354的外周部。密封圈352的内径形成为对 应于圆柱形管状部354的外径,并且两者在保持气密性的条件下配合。如图12A到图13B所 示,圆柱形的密封圈352的一端配合在管状部354上,并且密封圈352的另一端向内部空间 392延伸。如上所述,因为管状部354和密封圈352的配合部分保持气密性,所以管状部354和 密封圈352可以用作单个管道。以此方式,在本变型例中,声管350可以由管状部354和密封 圈352配置而成。声管350对应于图1和图6所示的声管150和250。
[0183] 声管350所形成的长度和内横截面积使得可以针对穿过声管350的内部的气流获 得预定的感应分量。声管350对于气流的感应分量在声学等效电路40中用作对声学特性起 作用的电感Mb。
[0184] 可以恰当地设定声管350的长度和内横截面积,使得例如考虑到如图3所示的声压 级特性可以获得期望的声压级特性。具体地,如参照图3所述,可以恰当地设定声管350的长 度和内横截面积,使得可以实现使发生反谐振的谐振频率位于期望的频带中的电感Mb的 值。例如,可以根据上文(4.声管设计方法)中所述的技术来设计声管350的形状。像上述的 实施例的耳机10和20那样,通过设置上文设计的声管350,耳机30例如可以实现如参照图3 所述的台阶状声压级特性。
[0185] 密封圈352可以由一般用于密封圈(密封部件)的各种弹性材料中的任何一种形 成,例如由天然橡胶、合成橡胶、树脂材料等等形成。于是,密封圈352可以是弹性体。
[0186] 如图12A到图13B所示,后壳体330的分隔壁的部分区域向内部空间392延伸,使得 所述区域与密封圈352的外周部相接触。例如使用超声波等等来焊接密封圈352的外周部和 延伸部的接触面。因此,密封圈352被可靠地固定到后壳体330的分隔壁,于是管状部354和 密封圈352的配合部分的气密性可以被进一步加强。
[0187] 具有环状的支撑部件353可以配合至向内部空间392延伸的密封圈352的一部分的 外周部。支撑部件353被附接至密封圈352以向管状部354(换句话说在附图的z轴的向前方 向上)按压密封圈352。因此,密封圈352可以被较可靠地固定到后壳体330的分隔壁,管状部 354可以与密封圈352紧密接触,并且管状部354和密封圈352的配合部分的气密性可以被进 一步加强。
[0188] 这里,在本变型例中,线缆盒390的内部空间392连接至壳体340的外部(即耳机30 的外部),而对气流基本上没有阻力。于是,声管350可以说是通过管道连接后空气室332和 壳体340的外部(耳机20的外部)。注意,为了在本变型例中实现这样的配置,例如,可以在线 缆盒390的分隔壁中设置大小基本上不会对气流产生阻力的开口,或者可以以简单的方法 接合后壳体330和线缆盒390的接合部,而不用考虑气密性。
[0189] 另外,在本变型例中,如上所述,因为开口333是在线缆391被插入在其中以后被堵 塞的,所以后空气室332被配置为除了声管350中的通气之外在空间上与内部空间392(即耳 机30的外部)隔断。为了实现所述配置,在使用粘着剂等等保持气密性的状态下接合前壳体 320和后壳
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