与音频系统中的振动相关的扬声器和耳机及其操作方法

与音频系统中的振动相关的扬声器和耳机及其操作方法
【专利摘要】本发明涉及与音频系统中的振动相关的扬声器和耳机及其操作方法。扬声器组件包括支撑结构和耦合到支撑结构的触觉振动器。触觉振动器包括耦合到多个悬挂构件的多个刚性构件。多个刚性构件中的每个刚性构件具有与其耦合的用于在扬声器组件的操作期间生成触觉振动的至少一个磁性构件。耳机包括扬声器组件。操作扬声器组件的方法包括驱动具有耦合到多个刚性构件和多个悬挂构件的多个磁性构件的触觉振动器，以致使在扬声器组件中触觉振动。
【专利说明】
与音频系统中的振动相关的扬声器和耳机及其操作方法
[0001 ]优先权要求
[0002] 本申请要求于2015年2月6日提交的对于"与音频系统中的振动相关的扬声器和耳 机及其操作方法（SPEAKERS AND HEADPH0肥S RELATED TO VIBRATIONS IN AN AUDIO SYSTEM，AND MET册DS FOR 0阳RATING SAME)"的美国专利申请序列号14/616,639的申请日 的权益。
技术领域
[0003] 本公开整体设及扬声器设备。更具体地，所公开的实施例设及扬声器设备，其包括 被配置成生成可W由使用扬声器的人来感测的触觉振动的扬声器，设及包括此类扬声器的 耳机W及操作和使用此类扬声器和耳机的方法。
【背景技术】
[0004] 常规便携式音频系统通常包括(例如，通过一种或更多种有线技术或通过无线技 术)连接到媒体播放器的耳机。常规耳机可包括具有带有隔膜的产生可听声波的音频驱动 器的一个或两个扬声器组件。例如，图1和图2分别示出了用于常规耳机的扬声器组件100和 扬声器组件200。
[0005] 参考图1，扬声器组件100可包括连接到支撑结构120的边的隔膜110,运可致使隔 膜的外边缘是相对刚性的。在隔膜110的中屯、区域是禪合到磁性构件(例如，线圈、磁体）的 刚性锥形构件。刚性锥形构件外面的隔膜的部分可包括悬挂构件，其确定准许附接到隔膜 110的磁性构件在磁场中响应于音频信号来回移动的隔膜110的刚度。因此，隔膜110在接近 扬声器组件100的空气中生成对应于音频信号的频率的可听声波。
[0006] 照惯例，隔膜110包括两个刚性构件(例如，支撑结构120的边和锥形构件)之间禪 合的单个悬挂构件。因此，扬声器组件100充当单个质量/弹黃系统，其具有至少部分地取决 于刚性锥形构件的质量和隔膜110的柔性悬挂构件的弹黃常数的单个谐振频率。例如，一些 隔膜可具有约90化的谐振频率。在此类配置中的谐振频率可W通过增加隔膜110的直径和/ 或通过减少塑料材料的厚度来降低。然而，形成具有表现出较低谐振频率的常规设计的隔 膜110可W是的困难或不切实际的，因为隔膜110的尺寸将太大，和/或隔膜110将太薄并且 易雙损害。
[0007] 参考图2,在附加的先前已知的扬声器系统中，扬声器组件200可W包括连接到支 撑结构220的边的金属悬挂构件210(而不是塑料隔膜）。悬挂构件210可W是大致圆形的，并 且可具有连接径向外部刚性部分和径向内部刚性部分的柔性梁。内部刚性部分可W是线圈 和磁体可W附接到的平台。图2的扬声器组件200还可包括两个刚性构件（例如，支撑结构 120的边和锥形构件)之间禪合的单个悬挂构件210。
[000引扬声器组件还可包括被配置成在扬声器组件内生成可W由用户感觉到的触觉振 动的触觉低音振动器。触觉低音振动器也可至少部分补充扬声器组件的声学低音频率。常 规触觉低音振动器可包括两个刚性构件之间禪合的单个悬挂构件，运导致被调谐到期望低 音频率w达到期望效果的谐振频率;然而，常规触觉振动器通常具有有限最佳频率范围的 振动振幅(即，只有低音频率）。
【附图说明】
[0009] 图1示出用于耳机的常规扬声器组件。
[0010] 图2示出用于耳机的另一个常规扬声器组件。
[0011] 图3是本公开的音频系统的一个实施例的简化视图。
[0012] 图4是根据本公开的一个实施例的驱动器系统的简化框图。
[0013] 图5是图3的耳机的一部分的横截面侧视图。
[0014] 图6是表示根据本公开的一个实施例的用于扬声器的触觉振动器的顶视图的简化 示意图。
[0015] 图7A至图7D是图6的触觉振动器的横截面侧视图，其示出根据如何驱动不同磁性 构件的不同振动响应。
[0016] 图8是表示根据本公开的一个实施例的触觉振动器的顶视图的简化示意图。
[0017] 图9是图8的触觉振动器的横截面侧视图。
[0018] 图10是表示根据本公开另一个实施例的用于扬声器组件的触觉振动器的横截面 侧视图的简化示意图。
[0019] 图11是根据本公开的一个实施例的触觉振动器的一个实施例的顶视图。
[0020] 图12是根据本公开的一个实施例的触觉振动器的另一个实施例的顶视图。
【具体实施方式】
[0021] 在下面的描述中，参考了其中通过说明的方式示出了本公开的特定实施例的附 图。实施例旨在足够详细的描述本公开的各方面，W使得本领域的技术人员能够实践本发 明。可W利用其它实施例，并且在不脱离本公开范围的情况下可W进行改变。
[0022] 所公开的实施例整体设及被配置成生成可W由使用扬声器和耳机的人感觉到的 触觉振动的扬声器和耳机。特别地，所公开的实施例可包括被配置成响应于电子音频信号 振动的扬声器。在一些实施例中，扬声器可包括被配置为多谐振系统W生成振动的触觉振 动器。扬声器可包括多个音圈/磁体和质量弹黃系统，其可W被独立地驱动W达到不同振动 响应。因此，也可W生成总体范围更宽泛的振动响应。通过使多个质量弹黃系统连接在一 起，在其上可W生成大振幅的振动的频率范围增加。触觉振动器包括通过悬挂构件彼此连 接的多个刚性构件。刚性构件能够被或无源或有源地驱动。在有源情形下，相应刚性构件可 W经由通常如在典型的扬声器中由一卷电线和磁体组件组成的洛伦兹力致动器进行致动。 致动器可包括围绕刚性构件的大的同屯、线圈，或刚性构件也可W被迫作为多致动器换能 器，其中多个致动器被置于沿刚性构件的不同点W产生振动。触觉振动器的频率响应可根 据哪个刚性构件被有源或无源地驱动而改变，运可添加控制触觉振动器的振动特性的附加 模式。
[0023] "扬声器组件"是作为被配置成诸如用语音、音乐或其它可听声的再现的有助于声 波生成的声学设备。因此，扬声器组件可包括被配置成产生可听声的音频驱动器。扬声器组 件还可产生可W由人感觉到的触觉振动。因此，扬声器可包括触觉振动器。触觉振动器也可 w被称为换能器、驱动器、摇动器等。因此，音频驱动器被配置成主要发出可听声频率，但在 一些实施例中一些轻微的触觉振动可W通过音频驱动器来生成。触觉振动器被配置成主要 生成触觉振动，但在一些实施例中一些低频可听声也可W通过触觉振动器450生成。虽然给 出了结合在耳机内的扬声器组件的示例，但还预期结合在其它设备内。
[0024] "磁性构件"可W是用于形成被驱动W相对于支撑结构来回移动刚性构件的扬声 器组件的线圈/磁体对的线圈或永磁体。在一些配置中，线圈可W禪合到触觉振动器同时磁 体禪合到支撑结构(例如，耳杯），而在其它实施例中，磁体可W禪合到触觉振动器并且线圈 禪合到支撑结构。
[0025] "低音频率"通常被认为在从约16化延伸到约512Hz的范围内的相对低的可听频 率。对于本公开的目的，"低的低音频率"是指可W感觉到W及听到的低音频率。此类低的低 音频率可W在从约16化延伸到约200Hz的范围内/'中频频率"通常被认为在从512Hz延伸到 2.化化的范围内/'中频上段频率"通常被认为在从2.6曲Z延伸至化.2曲Z的范围内/'高端频 率"通常被认为在从5.2曲Z延伸到20曲Z的范围内。
[0026] 如本文所用，术语"刚性"是指对于在声学驱动器中施加的力，触觉振动器的构件， 其表现出合适的刚度，W便在被位移时整个刚性构件一起移动，而不是不同区域的不均匀 变形。例如，当观察触觉振动器的横截面时，刚性构件保持基本上平行于静止平面。触觉振 动器的悬挂构件在触觉振动器的预期操作期间由于施加在其上的力可经历一些振荡。振荡 可包括悬挂构件的不均匀变形。例如，当观察触觉振动器的横截面时，悬挂构件不保持基本 上平行于静止平面(即，相对于静止平面倾斜）。
[0027] 图3示出根据本公开的一个实施例的音频系统300。音频系统300可包括耳机302、 布线系统304和媒体播放器306。耳机302和媒体播放器306可W连接到布线系统304,由此使 得由布线系统304承载的音频信号从媒体播放器306传输到耳机302。因此，由媒体播放器 306生成的音频信号可W通过布线系统304传输到耳机302,在耳机302处音频信号转化成可 听声音。在另外的实施例中，音频系统300可将音频信号无线传输到耳机302。
[00%]耳机302可包括两个扬声器组件308和一个头带310。头带310可W被配置成搁置在 用户的头部，并且在使用时支撑两个扬声器组件308。头带310还可W被配置成定位附接到 接近用户的耳朵(例如，上或上方）的头带310的两个扬声器组件308,由此使得来自扬声器 组件308的声音被用户听到。在另一个实施例中，耳机302可包括耳塞式扬声器组件(其可W 或可W不承载在头带310上），其可W被插入到用户的耳朵中。
[0029] 媒体播放器306可包括能够产生音频信号并且可连接到扬声器W将音频信号转化 成可听声音的任何设备或系统。例如，媒体播放器306可包括智能电话或其它电话、游戏系 统、DVD播放器或其它视频播放器、膝上型计算机、平板计算机、台式计算机、立体音响系统、 麦克风、个人数字助理(PDA)、电子书阅读器，W及音乐播放器，诸如数字音乐播放器、便携 式CD播放器、便携式盒式播放器等。还预期其它类型的媒体播放器。如图3所示，媒体播放器 306可包括，例如，可从加利福尼亚州库比蒂诺市的苹果公司(Apple of Cupedino，CA)商 购获得的化HONE?。
[0030] 扬声器组件308可包括被配置成将音频信号转化成可听声音的音频驱动器和被配 置成生成触觉响应(例如振动）的触觉振动器，如下面进一步详细描述。
[0031 ]图4是根据本公开的一个实施例的一个驱动器系统400的简化框图。此类驱动器系 统400可W包括在图3的扬声器组件308中的每个内，W将音频信号401转化成可听声音和触 觉响应。驱动器系统400包括被配置成发出在可听频率下的声音的音频驱动器440,和被配 置成在扬声器组件308内生成可W由用户感觉到的触觉振动的附加的、独立的触觉振动器 450。如上所讨论的，音频驱动器440被配置成主要发出可听声频率，但在一些实施例中一些 轻微的触觉振动可W通过音频驱动器440来生成。触觉振动器450被配置成主要生成触觉振 动，但在一些实施例中一些低频可听声音也可W通过触觉振动器450生成。
[0032] 驱动器系统400可包括控制器404,其被配置成能够接收输入音频信号401(例如， 从媒体播放器306(图3))并且将第一音频信号403传输到音频驱动器440和将第二音频信号 405传输到触觉振动器450。在一些实施例中，控制器404可包括频率滤波器(例如，低通频率 滤波器、高通频率滤波器等），由此使得第一音频信号403包括中到高频(例如，中频、中频上 段、高端），而第二音频信号405包括低音频率。在一些实施例中，第一音频信号403可包括至 少一些低频，而第二音频信号405可包括至少一些中到高频。此外，第一音频信号403和第二 音频信号405的频率中的至少一些可至少部分重叠。例如，音频驱动器440可W被配置成发 出通过触觉振动器450进一步增强的一些低音频率。此外，音频驱动器440可W被配置成发 出通过触觉振动器450进一步增强的中或高频。在一些实施例中，控制器404可输出第二音 频信号405作为不同信道的音频信号，W便控制具有不同刚性构件的触觉振动器450的振 动。因此，每个刚性构件可W通过其关联的信道被独立地控制，W便达到不同的振动响应。 具有多个刚性构件和多个悬挂构件的触觉振动器将在本文中参考图7至图9进一步描述。
[0033] 仍参见图4,控制器440还可包括被配置成响应于控制信号407修改音频信号403、 音频信号405的控制逻辑。例如，控制信号407可控制特性，诸如音量。控制器404可W被配置 成独立地控制第一音频信号403和第二音频信号405。例如，用户可期望更响亮的低音频率 和在低音频率下更强的触觉响应。因此，相对于供应给音频驱动器440的功率，更多功率可 W供应给触觉振动器450。
[0034] 图5是图3的耳机302的一部分的横截面侧视图。耳机302可包括连接到头带310的 扬声器组件308。虽然在图5中未示出，但耳机302可包括在头带310的相对侧上的两个此类 扬声器组件308。扬声器组件308可W具有被配置成搁置在用户的耳朵上或上方的耳杯。扬 声器组件308可包括空气腔580W及当戴在用户的耳朵上方时为了舒适的垫子570。扬声器 组件308还可包括被配置成发出在可听频率下的声音的音频驱动器440,和被配置成在扬声 器组件308内生成可W由用户感觉到的触觉振动的附加的、独立的触觉振动器450。在一些 实施例中，扬声器组件308还可包括定位在音频驱动器440和空气腔580之间的板542。触觉 振动器450可W位于扬声器组件308的外壳内。在其它实施例中，触觉振动器450可W位于扬 声器组件308的外壳的外面，诸如被连接到扬声器组件308的外表面。
[0(X3日]触觉振动器450可包括多个刚性构件502、504，^及多个悬挂构件512、514。第一刚 性构件502可W经由第一悬挂构件512禪合到支撑结构520。第一刚性构件502和第二刚性构 件504可经由第二悬挂构件514禪合在一起。刚性构件502、刚性构件504可W被配置用于在 其上安装一个或更多个磁性556构件。如图5所示，触觉振动器450可包括刚性构件504(例 如，内部平台部分），它具有与其禪合的中间磁性构件556(例如，线圈、永磁体）。例如，中间 磁性构件556可W附接到触觉振动器450的刚性构件504的下侧。外部磁性构件556可W附接 到刚性构件502的下侧。有关触觉振动器450的不同实施例的进一步的细节将在下面参考图 7至图9进行描述。触觉振动器450的至少一个刚性构件也可具有安装在其上W增加质量来 达到期望谐振频率的附加任选的重量(未示出）。
[0036] 支撑结构520还可W包括下部支撑结构560和周向延伸边562。第一悬挂构件512的 径向外部部分可W连接到周向延伸边562,诸如通过粘合剂、紧固件、按扣配合等。在一些实 施例中，第一悬挂构件512可W与支撑结构560整体形成。触觉振动器450还可包括一个或更 多个附加磁性构件558(例如，线圈、磁体）。附加磁性构件558可W被配置成响应于音频信号 (例如，第二音频信号405(图4))生成磁场。在触觉振动器450的支撑结构560与悬挂构件之 间的空腔内的附加磁性构件558可W禪合到支撑结构560，由此使得磁性构件556可W在由 附加磁性构件558生成的磁场内。
[0037] 在一些实施例中，永磁体和线圈可W反向，由此使得永磁体可W禪合到下部支撑 结构560,并且一个或更多个线圈可W禪合到触觉振动器450的刚性构件。在任一个实施例 中，线圈可接收音频信号(例如，第二音频信号405)，并且响应于流过线圈的电流生成磁场。 磁场的幅度可至少部分地基于音频信号的频率而振荡。磁性构件556可响应于改变的磁场， 由此使得悬挂构件使磁性构件556能够相对于静止平面被位移。因此，在扬声器组件308内 生成触觉振动，同时位移磁性构件556。
[0038] 触觉振动器450可W平行于板542进行取向。换言之，触觉振动器450的振动可W至 少基本上垂直于板542。由触觉振动器450的位移造成的振动可致使板542振动。在振动时， 板542可在空气腔580中产生压力波，运可增强大致靠近由触觉振动器450的操作所产生的 谐振频率的某些频率。在耳机302中的压力波和其它物理振动也可W作为到用户的振动被 感觉到，运可进一步增强用户的听觉体验。对于耳机302的一些修改可影响由低音生成的振 动的感觉。例如，空气腔580的尺寸可影响振动的强度。在板542中形成的孔也可具有类似效 果，因为空气腔580的尺寸增加，同样空气腔580的有效尺寸将增加。
[0039] 如上所讨论的，图5示出单个扬声器组件308;然而，应当认识到，头带310可W禪合 到两个此类扬声器组件308(即，每个耳朵一个）。在一些实施例中，每一对扬声器组件308可 W被配置为相同的。例如，触觉振动器450中的每个的谐振频率对于右扬声器组件W及左扬 声器组件可W是相同的。然而，在一些实施例中，耳机的扬声器组件在其中可具有不同部 件。例如，扬声器组件中的一个可包括用于提供功率于此的电池。因此，电池的添加重量可 影响与耳机相关联的触觉基础振动器的谐振整体谐振频率。为了补偿在谐振频率中的此类 差异，在耳机一侧上的触觉振动器可W被配置成表现出不同于耳机另一侧的触觉振动器的 谐振频率。因此，谐振频率的整体效果对于扬声器组件中的每个的振动可W是大致相同的。
[0040] 图6是表示根据本公开的一个实施例的用于扬声器组件的触觉振动器600的顶视 图的简化示意图。触觉振动器600包括第一刚性构件602和第二刚性构件604。第一刚性构件 602可W经由第一悬挂构件612禪合到支撑结构620。第一刚性构件602和第二刚性构件604 可W经由第二悬挂构件614禪合在一起。因此，图6的触觉振动器600可W被配置为双弹黃/ 质量驱动器系统。
[0041] 在一些实施例中，刚性构件602、刚性构件604可W是大致圆形的，并且相对于彼此 同屯、地布置。因此，第一刚性构件602(例如，外部刚性构件)可W被配置为环形盘，其具有比 第二刚性构件604(例如，中屯、刚性构件)更大的半径。在此类配置中，悬挂构件612、悬挂构 件614可W附接到相应刚性构件602、604的边缘W在横向方向上延伸，由此使得悬挂构件 612、悬挂构件614通过上下弯曲W生成振动而振荡。
[0042] 第一悬挂构件612和第二悬挂构件614在图6中各自象征性地示出为弹黃而不是作 为物理表示。示例性物理表示将在下面参考图11和图12进行描述。仍参考图6,在一些实施 例中，悬挂构件612、悬挂构件614可W被配置为在相应刚性构件602、604之间延伸的柔性 梁，此类柔性梁的示例在2013年8月18日提交的并且名称为"与音频系统中的振动相关的扬 声器，耳机和套件及其形成方法"（Speakers,Headphones and Kits Related to Vibrations in an Audio System,and Methods for Forming Same)美国专利申请序列号 13/969,188中有所描述，其公开内容的全文W该引用方式并入本文。根据所期望的柔初性 和谐振频率预期任意数量的梁(例如，2个、3个、4个等）。柔性梁可W根据所使用的柔性梁的 数目被均匀地间隔开，诸如180度、120度等。在一些实施例中，一个或更多个悬挂构件612、 614可W被配置为具有适当的弹黃常数的单个结构(例如，隔膜、无源福射器），其也可W用 于将刚性构件602、刚性构件604彼此禪合W及禪合到支撑结构620。在一些实施例中，可W 使用不同类型的悬挂构件的组合。例如，第一悬挂构件612可W被配置为柔性梁而第二悬挂 构件可W被配置为单个结构。
[0043] 触觉振动器600也可包括禪合到刚性构件602、刚性构件604的磁性构件630A、磁性 构件630B。例如，一个或更多个磁性构件630A可W禪合到第一刚性构件602,并且一个或更 多个磁性构件630B可W禪合到第二刚性构件604。在一些实施例中，第二刚性构件604(例 如，中屯、刚性构件)可包括单个磁性构件630B，而第一刚性构件602(例如，外部刚性构件)可 包括多个磁性构件630A。与相同的刚性构件602、604相关联的磁性构件可W用相同的信号 驱动。例如，禪合到第一刚性构件602的磁性构件630A中的每个可W用相同的信号驱动，W 便相同的力被施加到在不同位置的第一刚性构件602。
[0044] 虽然图6示出了被禪合到第一刚性构件602的四个磁性构件630A，但预期第一刚性 构件602(和其它刚性构件)可包括任意数量的线圈。如上所讨论的，在刚性构件602、刚性构 件604上的线圈630A、线圈630B和在支撑结构上的磁体(图5)可形成被配置成致使刚性构件 602、刚性构件604响应于音频信号的位移的线圈/磁体对。因此，磁性构件630A、磁性构件 630B可根据用于驱动触觉振动器600的特定配置包括线圈和/或磁体。
[0045] 每个刚性构件602、604可W由控制器404(图4)独立地驱动，从而为触觉振动器600 产生不同振动响应和谐振频率。换言之，刚性构件602、刚性构件604中的每个可W通过不同 线圈来驱动，运为刚性构件602、刚性构件604提供了被不同频率驱动的能力。因此，与只用 一个悬挂构件相比，导致不同振动响应。
[0046] 在操作中，响应于由触觉振动器600接收的音频信号改变的磁场可致使在对应的 悬挂构件612、614中的对应振荡，运导致对应的磁性构件630A、630B和刚性构件602、刚性构 件604被位移。所得的振动可致使由用户经历的增加的触觉响应(例如，振动）。如果所接收 的音频信号是在系统的谐振频率，那么触觉振动器600可谐振，运可导致在该谐振频率下增 加的触觉响应。因为触觉振动器600是多个弹黃/质量驱动器系统，所述触觉振动器600可根 据如何驱动触觉振动器600而具有多个不同的谐振频率。
[0047] 图7A至图7D是图6的触觉振动器600的横截面侧视图，其示出根据如何驱动不同磁 性构件630A、630B的不同振动响应。如图7A所示，触觉振动器600包括多个系统630、632、 634。在图7A至图7D中，是指刚性构件602、刚性构件604连同任何磁性构件和/或附加的 添加重量一起的质量，并且"κ"是指悬挂构件612、悬挂构件614的弹黃常数。在图7A中示出 描绘系统630、系统632、系统634的轮廓的虚线，但虚线和附图标号在图7Β至图7D中未示出 W简化运些附图，虽然其描述可W指不同的系统630、系统632、系统634。
[004引第一系统630被限定为所有刚性构件602、刚性构件604和悬挂构件612、悬挂构件 614的整个组合系统。第二系统632被限定为仅第二刚性构件604和第二悬挂构件614的子系 统，而没有第一刚性构件602和第一悬挂构件612的影响。第Ξ系统634被限定为仅第一刚性 构件602和第一悬挂构件612的子系统，而没有第二刚性构件604和第二悬挂构件614的影 响。在一些实施例中，质量Ml和质量M2可W是相等的，而在其它实施例中质量Ml和质量M2可 W是不同的。类似地，弹黃常数K1和弹黃常数K2根据特定实施例可W是相同或不同的。由于 谐振频率取决于质量Μ和弹黃常数K，所W谐振频率对于每个单独的系统630、系统632、系统 634可W是不同的。
[0049] 如上所讨论的，每个刚性构件602、604可W被独立地驱动W根据如何驱动每个刚 性构件602、604为触觉振动器600产生不同振动响应。例如，在一些操作模式下，刚性构件 602、刚性构件604可相同频率驱动。在其它模式下，刚性构件602、刚性构件604可 不同频率驱动。在一些模式下，刚性构件602、刚性构件604中的一个可特定频率驱动， 而刚性构件602、刚性构件604中的另一个可W不被有源驱动，而可W处于无源模式下。
[0050] 具体地，参考图7Β，可W驱动刚性构件602、刚性构件604中的每个，由此使得刚性 构件602、刚性构件604相对一致地一起移动。例如，对于刚性构件602、刚性构件604中的每 个可存在谐振频率和驱动频率的组合，由此使得整个第二系统632表现得好像它是刚性构 件，因为第二悬挂构件614不振荡。因此，可W驱动触觉振动器600,由此使得刚性构件602、 刚性构件604和第二悬挂构件614相对于彼此至少基本上是静止的，同时响应于在第一悬挂 构件612中的振荡位移整个组。
[0051] 其中运可发生的一种情况是如果第二系统632的驱动频率目前从第二系统632的 谐振频率中去除，那么第二系统632的部件相对于彼此不移动。例如，与质量Ml相比质量M2 可W相对较重。因此，第二系统632可表现出比第Ξ系统634的谐振频率相对较低的谐振频 率。如果刚性构件602、刚性构件604两者的驱动频率高，由此使得驱动频率接近于第Ξ系统 634的谐振频率并且远离第二系统632的谐振频率，那么第二系统634可不振荡，并且可与第 Ξ系统634-起移动。因此，在触觉振动器600中所得的运动可W接近于第一系统630的运 动，好像只有一个刚性构件(具有M1+M2的组合质量)正在移动。此外，第一系统630可表现出 不同于第二系统632或第Ξ系统634中的任一系统的谐振频率的谐振频率（基于M1+M2和 K1)。因为第一系统630的实际运动可W在不同于与刚性构件602、刚性构件604相关联的线 圈的实际驱动频率的频率振荡，所W可W选择驱动频率W达到靠近第一系统630的谐振频 率的实际运动。
[0052] 现在参考图7C，刚性构件602、刚性构件604的驱动频率接近于第二系统632的谐振 频率并且远离第Ξ系统634的谐振频率。因此，第Ξ系统634可不振荡，并且第二系统632可 基本上独立地振荡。因此，在触觉振动器600中所得的运动可W接近于第二系统632的运动， 好像只有一个刚性构件(具有M2的质量)正在移动。此外，第二系统632可表现出不同于第一 系统630或第Ξ系统634中的任一系统的谐振频率的谐振频率(基于M2和K2)。因此，如果期 望具有靠近第二系统632的谐振频率的频率的振动，那么可W选择驱动频率W达到靠近第 二系统632的谐振频率的实际运动。
[0053] 现在参考图7D，刚性构件602、刚性构件604的驱动频率是导致触觉振动器600中的 实际运动可W接近于第Ξ系统634的运动好像仅一个刚性构件(具有Ml的质量)正在移动的 频率的组合。此外，第Ξ系统634可表现出不同于第一系统630或第二系统632中的任一系统 的谐振频率的谐振频率(基于Ml、K1、和K2)。因此，如果期望具有靠近第Ξ系统634的谐振频 率的频率的振动，那么所使用的驱动频率可达到靠近第Ξ系统634的谐振频率的实际运动。
[0054] 因此，触觉振动器600可具有多个谐振频率，并且根据所使用的驱动频率的不同组 合可导致多个振动频率。在一些实施例中，控制器404(图4)可W被配置成分析从媒体播放 器306(图3)接收的音频信号401并且生成到每个刚性构件的驱动频率，W产生所期望的整 体振动效应。控制器404可具有存储在存储器中的不同质量和弹黃常数，W便控制器404可 计算传输到触觉振动器600的第二音频信号405(图4)的驱动频率。第二音频信号405可W分 成连接到不同刚性构件602、604的独立信道，运可准许不同刚性构件602、604W不同频率被 独立地驱动。在一些实施例中，可W在操作过程中执行音频信号401的分析，由此使得触觉 振动器的振动响应可W被动态调整，W调谐触觉振动器600,并且通过不同地驱动每个刚性 构件602、604生成定制的复合响应。
[0055] 因此，不同振动感觉可W用不同音频信号生成。此外，与通常仅能提供在低音频率 范围内的振动的常规触觉振动器相比，振动可W沿更广的频率范围生成。相反，根据触觉振 动器600的部件的驱动频率和物理特性(质量、弹黃常数等）的组合，对于中频频率、中频上 段频率，和/或高端频率也可W生成触觉振动。对于不同类型的媒体内容，诸如音乐、电影、 电视、游戏等，此类振动频率可W是期望的。例如，在游戏应用程序中，可W期望具有在不同 时间的不同振动分布。控制器404可生成伴随爆炸的低频振动响应，W及伴随射击的更高频 率的振动响应。
[0056] 图8是表示根据本公开的一个实施例的触觉振动器800的顶视图的简化示意图。图 9是图8的触觉振动器的横截面侧视图。触觉振动器800包括第一刚性构件802、第二刚性构 件804和第Ξ刚性构件806。第一刚性构件802可W经由第一悬挂构件812禪合到支撑结构 820。第一刚性构件802和第二刚性构件804可W经由第二悬挂构件814禪合在一起。第二刚 性构件804和第Ξ刚性构件806可W经由第Ξ悬挂构件816禪合在一起。因此，图8的触觉振 动器800可W被配置为Ξ个弹黃/质量驱动器系统。在该实施例中，第Ξ刚性构件806可W是 触觉振动器800的中屯、，并且第二刚性构件804和第一刚性构件802可W是与第Ξ刚性构件 806同屯、的不同直径的环形盘。在一些实施例中，一个或更多个刚性构件802、804、806可W 布置成堆叠配置。例如，触觉振动器800可W包括在第一平面中的第一刚性构件/柔性梁对， 其与在第二平面中的第二刚性构件/柔性梁对禪合。在一些实施例中，一个或更多个平面可 W是不同类型的配置，诸如隔膜或无源福射器。还预期每个配置的不同组合。
[0057] 触觉振动器800也可W包括分别与每个刚性构件802、804、806相关联的磁性构件 830A、磁性构件830B、磁性构件830C。磁性构件830A、磁性构件830B、磁性构件830C可W通过 控制器404(图4)被独立地驱动，如上所讨论的。因此，触觉振动器800可与图6的触觉振 动器600类似的方式来操作，除了对于不同振动响应的附加谐振频率和复杂性可W因为通 过附加另一种电平的刚性构件/悬挂构件所产生的附加子系统而通过触觉振动器800表现 出。
[0058] 还可W预期的是，本公开的实施例包括具有多于Ξ个弹黃/质量系统的多谐振系 统。因此，刚性构件和悬挂构件的附加电平也被预期为本公开的附加实施例。因此，本公开 的实施例可包括与触觉振动器中的每个刚性构件相关联的线圈/磁体组件。通过包括更多 谐振频率和用于振动响应的附加选项，本公开的实施例可具有操作的更大频率范围。此外， 具有更多谐振频率准许触觉振动器更接近于谐振频率进行操作，运可改善系统的效率。改 善的效率可需要较少的功率和/或更小的放大器(或没有放大器），运可降低成本和/或耳机 的尺寸。
[0059] 图10是表示根据本公开另一个实施例的用于扬声器组件的触觉振动器1000的横 截面侧视图的简化示意图。在该实施例中，触觉振动器1000可包括多个刚性构件1002、1004 和多个悬挂构件1012、1014。第一悬挂构件1012可W禪合到第一支撑结构1020。第一刚性构 件1002可W禪合到第二支撑结构1022。因此，可W产生两个质量/弹黃系统1032、1034。第一 质量/弹黃系统1032可W涵盖第二质量/弹黃系统1034。与上述其它实施例相比，磁性构件 1030A、磁性构件1030B可W不同地禪合。例如，用于第一质量/弹黃系统1032的磁性构件 1030A可W禪合到第一支撑结构1020和第二支撑结构1022。例如，线圈可W禪合到第一支撑 结构1020,并且磁体可W禪合到第二支撑结构1022,或者反之亦然。用于第二质量/弹黃系 统1034的磁性构件1030B可W禪合到第二刚性构件1004和第二支撑结构1022。例如，磁体可 W禪合到第二刚性构件1004,并且线圈可W禪合到第二支撑结构1022,或者反之亦然。磁性 构件1030A、磁性构件1030B可W W不同频率被独立地驱动，W生成不同振动响应，如上所讨 论的。因为第二支撑结构1022被禪合到第一刚性构件1002,所W两个元件将被一起位移。
[0060] 图11是根据本公开的一个实施例的触觉振动器1100的实施例的顶视图。触觉振动 器1100包括多个刚性构件1102、1104和多个悬挂构件1112、1114。第一刚性构件1102被限定 为对应虚线圆之间的区域，并且第二刚性构件1104被限定为在中间虚线圆内的区域。悬挂 构件1112、悬挂构件1114被限定为那些刚性构件1102、刚性构件1104外面的区域。刚性构件 1102、刚性构件1104可包括与其禪合的磁性构件1130A、磁性构件1130B。
[0061] 触觉振动器1100可W被配置为单件材料(例如，冲压金属），由此使得该悬挂构件 1112、悬挂构件1114和刚性构件1102、刚性构件1104可W整体形成。悬挂构件1112、悬挂构 件1114可W配置有通过孔分离的柔性梁，运使得悬挂构件1112、悬挂构件1114能够在触觉 振动器1100的操作期间相对于静止平面变形（即，倾斜）。刚性构件1102、刚性构件1104可W 是保持平行于静止平面而在触觉振动器1100的操作期间被位移的固体区域。
[0062] 图12是根据本公开的一个实施例的触觉振动器1200的一个实施例的顶视图。触觉 振动器1200包括多个刚性构件1202、1204和多个悬挂构件1212、1214。刚性构件1202、刚性 构件1204可包括与其禪合的磁性构件1230A、磁性构件1230B。
[0063] 触觉振动器1200可W被配置为多个元件，由此使得悬挂构件1212、悬挂构件1214 和刚性构件1202、刚性构件1204不可W整体形成(例如，可W是独立材料）。悬挂构件1212、 悬挂构件1214可W由柔性材料(例如娃扬声器环绕材料)形成，运使得悬挂构件1212、悬挂 构件1214能够在触觉振动器1200的操作期间相对于静止平面变形（即，倾斜）。刚性构件 1202、刚性构件1204可W由更刚性的材料(例如，固体金属结构、固体质体结构等)形成，所 述材料保持平行于静止平面而在触觉振动器1200的操作期间被位移。
[0064] 在一些实施例中，触觉振动器可包括用梁(例如，图11)和固体结构(例如，图12)形 成的悬挂构件的组合。换言之，预期单个触觉振动器可包括形成为柔性梁(例如，冲压金属） 的至少一个悬挂构件，和形成为柔性材料(例如，娃扬声器环绕材料）的至少一个附加悬挂 构件。
[0065] 下面描述附加的非限制性实施例。
[0066] 实施例1: 一种扬声器组件，其包括:支撑结构；W及禪合到支撑结构的触觉振动 器，触觉振动器包括禪合到多个悬挂构件的多个刚性构件，其中多个刚性构件中的每个刚 性构件具有与每个刚性构件禪合的用于在扬声器组件的操作期间生成触觉振动的至少一 个磁性构件。
[0067] 实施例2:根据实施例1所述的扬声器组件，其中多个刚性构件布置成堆叠配置。
[0068] 实施例3:根据实施例1所述的扬声器组件，其中多个刚性构件布置成同屯、配置。
[0069] 实施例4:根据实施例1至实施例3中任一项所述的扬声器组件，其中多个刚性构件 和多个悬挂构件形成表现出不同谐振频率的多个单独的质量/弹黃系统。
[0070] 实施例5:根据实施例1至实施例4中任一项所述的扬声器组件，其中多个刚性构件 中的至少一个刚性构件具有与至少一个刚性构件禪合的多个磁性构件。
[0071] 实施例6:根据实施例1至实施例5中任一项所述的扬声器组件，其中与第一刚性构 件禪合的至少一个磁性构件和与第二刚性构件禪合的至少一个磁性构件被配置成与彼此 独立地驱动。
[0072] 实施例7:根据实施例6所述的扬声器组件，还包括控制器，控制器具有驱动第一刚 性构件的至少一个磁性构件的第一信道和驱动第二刚性构件的至少一个磁性构件的第二 信道。
[0073] 实施例8:根据实施例1至实施例7中任一项所述的扬声器组件，其中至少一个磁性 构件包括禪合到相应刚性构件的线圈和禪合到支撑结构的磁体。
[0074] 实施例9:根据实施例1至实施例7中任一项所述的扬声器组件，其中至少一个磁性 构件包括禪合到相应刚性构件的磁体和禪合到支撑结构的线圈。
[0075] 实施例10:根据实施例1至实施例9中任一项所述的扬声器组件，其中触觉振动器 还包括禪合到附加刚性构件的附加悬挂构件，附加刚性构件在没有磁性构件禪合到附加刚 性构件的情况下被无源驱动。
[0076] 实施例11: 一种包括至少一个扬声器组件和设备的耳机，所述设备用于将至少一 个扬声器组件与被配置成发送电音频信号到至少一个扬声器组件的媒体播放器操作地禪 合，至少一个扬声器组件包括:支撑结构；W及禪合到支撑结构的触觉振动器，触觉振动器 包括经由第一支撑构件禪合到支撑结构的第一刚性构件;经由第二支撑构件禪合到第一刚 性构件的第二刚性构件;禪合到第一刚性构件的至少一个磁性构件；W及禪合到第二刚性 构件的至少一个磁性构件，其中第一刚性构件和第二刚性构件的至少一个磁性构件被配置 成在支撑结构内位移并且响应于电音频信号的接收生成触觉振动。
[0077] 实施例12:根据实施例11所述的耳机，还包括头带，至少一个扬声器组件附接到头 带。
[0078] 实施例13:根据实施例11所述的耳机，其中至少一个扬声器组件包括被配置成安 装在使用耳机的人的耳朵内的耳塞式扬声器组件。
[0079] 实施例14:根据实施例11或实施例12所述的耳机，其中至少一个扬声器组件还包 括:外壳；w及附接到外壳并且被配置成设置在使用耳机的人的耳朵上或上方的垫子。
[0080] 实施例15:根据实施例11至实施例14中任一项所述的耳机，其中触觉振动器还包 括:经由第Ξ支撑构件禪合到第二刚性构件的第Ξ刚性构件；W及禪合到第Ξ刚性构件的 至少一个磁性构件。
[0081] 实施例16:根据实施例15所述的耳机，还包括被配置成根据不同操作模式驱动与 第一刚性构件、第二刚性构件和第Ξ刚性构件中的至少一个磁性构件相关联的线圈的控制 器。
[0082] 实施例17:根据实施例16所述的耳机，其中不同操作模式导致对于触觉振动器的 多个不同谐振频率。
[0083] 实施例18:根据实施例17所述的耳机，其中不同谐振频率取决于对于第一刚性构 件、第二刚性构件和第Ξ刚性构件中的至少一个磁性构件的不同驱动频率的组合。
[0084] 实施例19:根据实施例16所述的耳机，其中第一刚性构件、第二刚性构件和第Ξ刚 性构件中的至少两个具有不同质量。
[0085] 实施例20:根据实施例16所述的耳机，其中第一悬挂构件、第二悬挂构件和第Ξ悬 挂构件中的至少两个具有不同弹黃常数。
[0086] 实施例21:-种操作扬声器组件的方法，所述方法包括:驱动具有禪合到多个刚性 构件的多个磁性构件和多个悬挂构件的触觉振动器W致使在扬声器组件中的触觉振动。
[0087] 实施例22:根据实施例21所述的方法，还包括在第一模式下驱动触觉振动器，包 括：用第一驱动频率驱动禪合到第一刚性构件的第一磁性构件；W及用不同于第一驱动频 率的第二驱动频率驱动禪合到第二刚性构件的第二磁性构件。
[0088] 实施例23:根据实施例22所述的方法，还包括在第二模式下驱动触觉振动器，包括 有源驱动第一磁性构件，同时允许第二磁性构件保持无源。
[0089] 实施例24:根据实施例21至实施例23中任一项所述的方法，其中触觉振动器表现 出不同于与至少一个刚性构件相关联的驱动频率的频率。
[0090] 实施例25:根据实施例24所述的方法，其中触觉振动的频率是低音频率。
[0091] 实施例26:根据实施例24所述的方法，其中触觉振动的频率是中频频率和中频上 段频率中的一个。
[0092] 实施例27:根据实施例24所述的方法，其中触觉振动的频率是高端频率。
[0093] 虽然已经结合附图描述了某些说明性实施例，但本领域的普通技术人员将认识和 理解到，本发明的实施例并不限于本文中明确示出和描述的那些实施例。相反，对本文所述 的实施例可W进行许多附加、删除和修改，而不脱离如W下所要求的包括法律等同物的本 发明的实施例的范围。此外，来自一个实施例的特征可W与另一个实施例的特征相结合，同 时仍被涵盖在如由本发明人所预期的本发明的实施例的范围内。
【主权项】
1. 一种扬声器组件，所述扬声器组件包括： 支撑结构；以及 耦合到所述支撑结构的触觉振动器，所述触觉振动器包括耦合到多个悬挂构件的多个 刚性构件，其中所述多个刚性构件中的每个刚性构件具有与所述每个刚性构件耦合的用于 在所述扬声器组件的操作期间生成触觉振动的至少一个磁性构件。2. 根据权利要求1所述的扬声器组件，其中所述多个刚性构件布置成堆叠配置。3. 根据权利要求1所述的扬声器组件，其中所述多个刚性构件布置成同心配置。4. 根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的扬声器组件，其中所述多个刚性构件和 所述多个悬挂构件形成表现出不同谐振频率的多个单独的质量/弹簧系统。5. 根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的扬声器组件，其中所述多个刚性构件中 的所述至少一个刚性构件具有与所述至少一个刚性构件耦合的多个磁性构件。6. 根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的扬声器组件，其中与第一刚性构件耦合 的所述至少一个磁性构件和与第二刚性构件耦合的所述至少一个磁性构件被配置成与彼 此独立地驱动。7. 根据权利要求6所述的扬声器组件，还包括控制器，所述控制器具有驱动所述第一刚 性构件的所述至少一个磁性构件的第一信道和驱动所述第二刚性构件的所述至少一个磁 性构件的第二信道。8. 根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的扬声器组件，其中所述至少一个磁性构 件包括耦合到相应刚性构件的线圈和耦合到所述支撑结构的磁体。9. 根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的扬声器组件，其中所述至少一个磁性构 件包括耦合到相应刚性构件的磁体和耦合到所述支撑结构的线圈。10. 根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的扬声器组件，其中所述触觉振动器还 包括耦合到附加刚性构件的附加悬挂构件，所述附加刚性构件在没有磁性构件耦合到所述 附加刚性构件的情况下被无源驱动。11. 一种包括至少一个扬声器组件和设备的耳机，所述设备用于将所述至少一个扬声 器组件与被配置成发送电音频信号到所述至少一个扬声器组件的媒体播放器操作地耦合， 所述至少一个扬声器组件包括： 支撑结构；以及 根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的耦合到所述支撑结构的触觉振动器。12. 根据权利要求11所述的耳机，还包括头带，所述至少一个扬声器组件附接到所述头 带。13. 根据权利要求11所述的耳机，其中所述至少一个扬声器组件包括被配置成安装在 使用所述耳机的人的耳朵内的耳塞式扬声器组件。14. 根据权利要求11所述的耳机，其中所述至少一个扬声器组件还包括： 外壳；以及 附接到所述外壳并且被配置成设置在使用所述耳机的人的耳朵上或上方的垫子。15. 根据权利要求11所述的耳机，其中所述触觉振动器包括： 经由第一支撑构件耦合到所述支撑结构的第一刚性构件； 经由第二支撑构件耦合到所述第一刚性构件的第二刚性构件； 耦合到所述第一刚性构件的至少一个磁性构件；以及 耦合到所述第二刚性构件的至少一个磁性构件，其中所述第一刚性构件和所述第二刚 性构件的所述至少一个磁性构件被配置成在所述支撑结构内位移并且响应于所述电音频 信号的接收生成触觉振动。16. 根据权利要求15所述的耳机，其中所述触觉振动器还包括： 经由第三支撑构件耦合到所述第二刚性构件的第三刚性构件；以及 耦合到所述第三刚性构件的至少一个磁性构件。17. 根据权利要求11所述的耳机，还包括被配置成根据不同操作模式驱动与所述第一 刚性构件、所述第二刚性构件和所述第三刚性构件中的所述至少一个磁性构件相关联的线 圈的控制器。18. 根据权利要求17所述的耳机，其中所述不同操作模式导致对于所述触觉振动器的 多个不同谐振频率。19. 根据权利要求18所述的耳机，其中所述不同谐振频率取决于对于所述第一刚性构 件、所述第二刚性构件和所述第三刚性构件中的所述至少一个磁性构件的不同驱动频率的 组合。20. 根据权利要求11所述的耳机，其中所述第一刚性构件、所述第二刚性构件和所述第 三刚性构件中的至少两个具有不同质量。21. 根据权利要求11所述的耳机，其中所述第一悬挂构件、所述第二悬挂构件和所述第 三悬挂构件中的至少两个具有不同弹簧常数。22. -种操作根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的扬声器组件的方法，所述方 法包括驱动所述触觉振动器以致使在所述扬声器组件中的触觉振动。23. 根据权利要求22所述的方法，还包括在第一模式下驱动所述触觉振动器，包括： 用第一驱动频率驱动耦合到第一刚性构件的第一磁性构件；以及 用不同于所述第一驱动频率的第二驱动频率驱动耦合到第二刚性构件的第二磁性构 件。24. 根据权利要求23所述的方法，还包括在第二模式下驱动所述触觉振动器，包括有源 驱动所述第一磁性构件，同时允许所述第二磁性构件保持无源。25. 根据权利要求22所述的方法，其中所述触觉振动器表现出不同于与至少一个刚性 构件相关联的驱动频率的频率。26. 根据权利要求25所述的方法，其中所述触觉振动的所述频率是低音频率。27. 根据权利要求25所述的方法，其中所述触觉振动的所述频率是中频频率和中频上 段频率中的一个。28. 根据权利要求25所述的方法，其中所述触觉振动的所述频率是高端频率。
【文档编号】H04R1/10GK105872922SQ201610077017
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】J·蒂莫西, S·诺尔特科
【申请人】骷髅头有限公司