CN103200501B - 扬声器前腔的使用 - Google Patents

Abstract

本申请涉及扬声器前腔的使用。便携式电子设备具有外壳，外壳具有顶壁、底壁、将顶壁连接到底壁的至少一个侧壁、声音输出开口以及后腔，所述后腔由顶壁、底壁和至少一个侧壁限定。扬声器驱动器位于外壳内，该扬声器驱动器包括具有顶面和底面的用于从其发射声波的声音辐射面。框架构件被附接到扬声器驱动器，框架构件形成在声学上将声音辐射面的顶面耦合到声音输出开口的前腔室，以及重叠扬声器驱动器的一侧并在声学上将声音辐射面的底面耦合到后腔的后腔室。

Description

扬声器前腔的使用

技术领域

本发明的实施例涉及具有缩小的前腔的扬声器组件。还描述并要求保护其他实施例。

背景技术

在现代的家用电器中，随着数字音频信号处理和音频内容递送的不断的改善，音频能力正在起着越来越大的作用。有许多不是专用的或专门的音频播放设备，但也可以得益于音频性能改善的消费电子设备。例如，智能电话无所不在。然而，这些设备没有足够空间来容纳高保真度扬声器。这对于诸如膝上型计算机、笔记本计算机、以及平板计算机之类的便携式个人计算机，以及在较小的程度上，带有内嵌扬声器的台式个人计算机和薄的电视机来说也是正确的。这样的设备可以要求具有相当大的前腔、来自驱动器振动膜的正面的声音在其中传播到设备的声音输出端口的通道的扬声器外壳或机箱。这可以使驱动器从外壳的出口端口进一步向后。扬声器机箱还限定后腔，外壳内的朝向振动膜的背面打开的空间。与例如手持式媒体播放器的独立高保真度扬声器以及专用数字音乐系统相比，这样的设备中的后腔相对来说较小。在小后腔扬声器机箱中，难以实现低频性能的改善，因为机箱内的空气被封闭在小的空间，这又会降低驱动器的顺从性。另外，大的前腔还易于降低从设备输出的音质。

发明内容

本发明的实施例是具有由顶壁、底壁、将顶壁连接到底壁的至少一个侧壁以及声音输出开口构成的外壳的便携式电子音频设备。外壳还包括由顶壁、底壁以及至少一个侧壁所限定的后腔。扬声器驱动器位于外壳内，该扬声器驱动器包括具有顶面和底面的用于从其发射声波的声音辐射面。框架构件被附接到扬声器驱动器，并在外壳内限定前腔室和后腔室。前腔室在声学上将声音辐射面的顶面耦合到声音输出开口，并具有缩小的体积，以改善设备的声音输出。后腔室重叠扬声器驱动器的面向声音输出开口的一侧，以形成具有比前腔室的体积更大的体积的后腔室。放大的后腔区域帮助控制扬声器驱动器的低频声音质量。

上面的概要不包括本发明的所有方面的详细清单。可以构想，本发明包括可以通过上文所概括的各方面，以及下面的“具体实施方式”中所公开的以及随本申请提交的权利要求书中所具体指出的那些方面的所有合适的组合来实施的所有系统和方法。这样的组合具有在上文的概要中没有具体地列举的特定优点。

附图说明

各实施例是作为示例说明的，而不仅限于各个附图的图形，在附图中，类似的附图标记表示类似的元件。应该注意，在本公开中对“一个”实施例的引用不一定是指同一个实施例，并且它们表示至少一个。

图1是具有前腔的扬声器组件和外壳的透视图。

图2是图1的实施例的侧截面图。

图3是图1的实施例的顶视图。

图4是具有缩小的前腔的扬声器组件的另一实施例的侧截面图。

图5描绘了其中可以实现本发明的实施例的消费电子设备的两个实例。

图6是其中可以实现本发明的实施例的电子设备的实施例的一些组件的框图。

具体实施方式

在本节，我们应该参考附图来说明本发明的多个优选实施例。每当没有清楚地限定在各实施例中所描述的部件的形状、相对位置及其他方面时，本发明的范围不仅限于所示出的部分，仅仅是为了说明。此外，尽管阐述了很多细节，但是应该理解，本发明的一些实施例可以在没有这些细节的情况下实施。在其他情况下，没有详细示出已知的结构以及技术，以便不至于使对本描述的理解变得模糊。

图1是具有前腔的扬声器组件和外壳的透视图。扬声器组件100可以被嵌入到框架102中，框架102可以是诸如塑料之类的用于扬声器外壳的典型材料。框架102可以是扬声器外壳或机箱104的一部分。扬声器外壳或机箱104可以由顶壁106、底壁108和连接顶壁106与底壁108的侧壁110构成。扬声器组件100可以包括具有用于产生声音或声波的声音辐射面（SRS）114的扬声器驱动器112。由声音辐射面114所产生的一些声波从外壳104的声音输出开口124射出，而其他的声波朝向外壳104的后腔122。例如，由SRS114的顶面114a所产生的声波116可以被定向到声音输出开口124，而由SRS114的底面114b所产生的声波可以被定向到后腔区域122。

分别由SRS114的相对的面114a、114b所产生的声波116、118彼此有相位差，因此防止声波116、118彼此交互十分重要。为防止这种交互，外壳104内的区域被分成彼此隔离的前腔区域120和后腔区域122。前腔区域120由在声学上将SRS114的顶面114a连接到声音输出开口124的前腔室126限定。后腔区域122由在声学上将SRS114的底面114b连接到外壳104内的其余区域的后腔室130限定。

在图1的示例中，SRS114的顶面114a和声音输出开口124之间的前腔区域120（声波116在其内传播）一般被称为“前腔”，因为它在声学上将SRS114的顶面114a连接到声音输出开口124，并将由顶面114a所生成的声波116与由底面114b所生成的声波118隔离。外壳104的其余区域122（声波118在其内传播）一般被称为“后腔”。前腔充当由顶面114a所产生的声波116传播到声音输出开口124，然后离开外壳104，并进入围绕扬声器组件被集成到其中的便携式设备的开放空间的通道。外壳104的后腔帮助控制设备的低频声音质量。具体而言，随着SRS114上下移动，它压缩周围空气。此压缩的空气会阻碍SRS114以较低的频率的更大的上下移动。后腔通过增大SRS114周围的空气的量，来在某种程度上减轻此问题，这又会改善周围空气的顺从性。因此，希望后腔尽可能地大。

与后腔相比，前腔应该相对较小，使得向声音输出开口124提供直接通道。然而，由于要求扬声器驱动器112与声音开口124（在大多数情况下，将被定位在紧挨着便携式设备壳体的出口端口）有一定距离的制造约束，维持小的前腔是困难的。例如，在图1中通过虚线示出的前腔区域120，可以由具有基本上相当于扬声器驱动器112的宽度的宽度（w）、基本上相当于外壳104的宽度的长度（l）和基本上相当于SRS114的顶面114a和外壳的顶壁106之间的距离的高度（h）的前腔室126限定。用于将声音传播到声音输出开口124的这样的大的区域可能不会导致最佳的声音输出。此外，可以看出，大的前腔区域120延伸到可以被用来增大后腔区域122的大小的区域中。

为改善声音输出，图1示出了由框架102构成的缩小的前腔室128和放大的后腔室130。缩小的前腔室128可以由框架102构成，并具有足以将扬声器驱动器112和声音输出开口124之间的前腔区域缩小到小于由虚线所限定的室126的大小的任何大小和维度。例如，在一个实施例中，框架102包括从SRS114的顶面114a垂直地扩展到顶壁106的框架侧壁150、152，以将由顶面114a所生成的声波116与由底面114b所生成的声波118隔离。在框架侧壁152中形成开口154，使得声波116可以在声音输出开口124的方向从顶面114a传播。

缩小的前腔室128可以由从开口154的相对的侧延伸到声音输出开口124的室侧壁132、134构成。在某些实施例中，开口154小于声音输出开口124，使得室侧壁132、134以某一角度从开口154延伸到声音输出开口124。顶室壁136还以某一角度从开口154的上部延伸到声音输出开口124，底室壁138从开口154的底侧延伸到声音输出开口124。在此方面，缩小的前腔室128具有基本上喇叭形状的轮廓，这又会缩小声波116必须通过其传播以通过声音输出端口124离开外壳104的通道的大小。虽然在所示出的实施例中，缩小的前腔室128由室侧壁132、134，顶室壁136和底室壁138构成，但是可以构想，可以省略一个或多个壁或以足以缩小前腔区域以小于室126的前腔区域（由虚线所限定的区域）的大小的任何方式来配置这些壁。

放大的后腔室130包括缩小的前腔室128的室侧壁132、134，顶室壁136，底室壁138的外表面和构成外壳104的各壁之间的区域。在此方面，后腔室130的一部分可以重叠扬声器驱动器112的面向声音输出开口124的一侧。换言之，前腔区域120被分割，使得它的一部分变为后腔室130的一部分，导致后腔室130具有大于缩小的前腔室128的体积的增大的体积。在其中声音输出开口124在外壳104的一个侧壁110内形成的各实施例中，后腔室130的重叠驱动器112的那一侧的部分在驱动器的那一侧和侧壁110之间。另外，在缩小的前腔室128具有如图1所示的基本上喇叭形状的配置的各实施例中，后腔室130在缩小的前腔室128周围形成。例如，后腔室130的一部分还可以在缩小的前腔室128和外壳104的顶壁106和/或底壁108之间。

图2示出了图1中所示出的扬声器组件的侧截面图。从此视图可以看到后腔室130的在缩小的前腔室128和外壳104的顶壁106和/或底壁108之间的部分。图3示出了图1中所示出的扬声器组件的顶视图。从此视图可以看到后腔室130的在驱动器112面向声音开口124的一侧和外壳104的侧壁110之间的部分。另外，还示出了缩小的前腔室128的喇叭形状。

图4示出了扬声器组件的另一实施例的侧截面图。在此实施例中，声音输出开口424在外壳404的顶壁406内形成，具体而言，在扬声器驱动器412的SRS正上面形成。当声音输出开口424在顶壁406内形成时，前腔区域426一般被限定为扬声器驱动器412的SRS414的顶面414a、外壳404的侧壁410和外壳404的顶壁406之间的区域。前腔区域426在图4中通过虚线示出。此前腔区域426与后腔区域分离，这一般被限定为低于SRS414的底面414b的区域。在此方面，由SRS414的顶面414a所生成的声波416与由SRS414b的底面414b所生成的声波418隔离。可另选地，声音输出开口还可以在外壳404的底壁408中形成，使得前腔区域可以被限定为SRS414的底面414b和外壳404的底壁408之间的区域，以及外壳404内的其余区域限定后腔。

为创建具有小于前腔区域426的区域（换言之，小于在SRS414的顶面414a和外壳404的顶壁406之间限定的区域）的缩小的前腔室428，框架402包括重叠的段432、434。重叠的段432、434从外壳404的侧壁410向内延伸，并重叠扬声器驱动器412的顶面414a。重叠的段432、434占据前腔区域426的大量区域，从而提供缩小的前腔室428。另外，重叠的段432、434还形成连接到后腔室430的口袋436、438。在此方面，后腔室430包括重叠驱动器412和外壳404的顶壁406之间的区域的段432、434。另外，重叠的段432、434的末端440、442可以向彼此向内逐渐变细，使得缩小的前腔室428的一部分成喇叭形状。虽然重叠的段432、434被示为具有基本上矩形的轮廓，但是可以构想，重叠的段432、434可以具有适于缩小前腔区域并增大后腔区域的任何形状和大小。

通过如前面所讨论的将前腔区域的某些部分分配到后腔，后腔区域显著地增大，前腔区域缩小。例如，低升高设备的后腔区域被视为相对较小，例如，在大约0.5立方厘米到2立方厘米的范围之内。然而，根据此处所公开的各实施例，后腔室显著地增大，使得后腔可以大于例如2立方厘米。

然而，这里所描述的概念不必仅限于其后腔在该范围内的扬声器外壳。例如，如图5所示，具有缩小的前腔的扬声器组件可以是免提电话单元，该单元被集成在诸如智能电话之类的消费类电子设备502内，用户可以利用它通过无线通信网络与通信设备504的远端用户打电话；在另一个示例中，扬声器组件可以被集成在平板计算机的壳体内。这些仅仅是可以使用扬声器的两个示例，然而，可以构想，扬声器组件可以与其中需要缩小的前腔区域的任何类型的电子设备（例如，台式计算设备或平面屏幕电视机）一起使用。

图6是在其内可以实现前面所描述的具有缩小的前腔室的扬声器组件的电子设备的实施例的一些组件的框图。设备600可以是在正常使用过程中可以被轻松地握在用户的手中的多种不同类型的消费类电子设备中的任何一种。具体而言，设备600可以是任何配备有扬声器的移动设备，诸如蜂窝电话、智能电话、媒体播放器、或类似于平板电脑的便携式计算机，所有的这些都可以具有内嵌的扬声器系统。

在此方面，电子设备600包括与照相机电路606、运动传感器604、存储装置608、存储器614、显示器622、以及用户输入接口624进行交互的处理器612。主处理器612还可以与通信电路602、主电源610、扬声器618、以及麦克风620进行交互。电子设备600的各种组件可以由被处理器612执行的软件堆栈以数字方式互连和使用或进行管理。这里所示出的或所描述的许多组件可以被实现为一个或多个专用硬件单元和/或编程的处理器（由处理器，例如，处理器612执行的软件）。

处理器612通过执行在设备600上实现的一个或多个应用或操作系统程序的某些或全部操作，通过为它执行可以在存储装置608中发现的指令（软件代码和数据），来控制设备600的总体操作。处理器可以，例如，驱动显示器622，并通过用户输入接口624（其可以与显示器622集成，作为单一的触敏显示面板的一部分）接收用户输入。另外，处理器612可以向扬声器618发送音频信号以促进扬声器618的操作。

存储装置608使用非易失性固态存储器（例如，闪存存储器）和/或动力学非易失性存储设备（例如，旋转磁盘驱动器），提供相对来说大量“永久性的”数据存储。存储装置608可以包括本地存储器和远程服务器上的存储空间。存储装置608可以存储在较高的级别控制和管理设备600的不同的功能的数据以及软件组件。

除存储装置608之外，还可以有存储器614，还简称为主存储器或程序存储器，其提供对由处理器612正在执行的存储的代码和数据的相对来说快速的访问。存储器614可以包括固态随机存取存储器（RAM），例如，静态RAM或动态RAM。可以有一个或多个处理器，例如，处理器612，它们运行或执行各种软件程序、模块，或指令集（例如，应用），这些软件、模块，指令集在永久地存储在存储装置608中的情况下，被传输到存储器614供执行，以执行上文所描述的各种功能。

设备600可以包括通信电路602。通信电路602可以包括用于诸如双向通话和数据传输之类的有线或无线通信的组件。例如，通信电路602可以包括耦合到天线的RF通信电路，使得设备600的用户通过无线通信网络拨打或接听电话。RF通信电路可以包括RF收发器和蜂窝式基带处理器，以通过蜂窝网络进行呼叫。例如，通信电路602可以包括Wi-Fi通信电路，使得设备600的用户可以使用语音IP(VoIP)连接来拨打或启动呼叫，通过无线局域网传输数据。

设备600可以包括可以被用来检测设备600的移动的运动传感器604，也简称为惯性传感器。运动传感器604可以包括诸如加速度计、陀螺仪之类的位置、朝向或移动（POM）传感器、光传感器、红外线（IR）传感器、接近传感器、电容式接近传感器、声传感器、声纳传感器、雷达传感器、图像传感器、视频传感器、全球定位（GPS）检测器、RP检测器、RF或声音多普勒检测器、罗盘、磁强计，或其他类似的传感器。例如，运动传感器600可以是通过检测环境光的强度或环境光的强度的突然变化来检测设备600的移动或不移动的光传感器。运动传感器600基于设备600的位置、朝向、以及移动中的至少一项来生成信号。信号可以包括运动的特征，诸如加速度、速度、方向、方向变化、持续时间、幅度、频率、或移动的任何其他特征。处理器612接收传感器信号，并部分地基于传感器信号来控制设备600的一个或多个操作。

设备600还包括实现设备600的数码相机功能的照相机电路606。一个或多个固态图像传感器被嵌入到设备600中，每一个传感器可以位于光学系统的包括相应透镜的焦平面中。照相机的视场内的场景的光学图像在图像传感器上形成，传感器通过以由像素构成的数字图像或画面（然后，可以存储在存储装置608中）的形式来捕捉场景，来作出响应。照相机电路600也可以被用来捕捉场景的视频图像。

设备600还包括诸如嵌入的电池之类的主电源610，作为主电源。

在更进一步的实施例中，前面所描述的具有缩小的前腔室的扬声器组件可以在具有内嵌的扬声器系统的非移动电子设备（例如，台式计算机或电视机）内实现。类似于设备600，非移动电子设备可以包括与存储单元、存储器单元、显示器、用户输入接口、通信电路、光驱动器、电源、扬声器、以及麦克风进行交互的处理器。电子设备的各种组件可以由被主处理器执行的软件堆栈以数字方式互连和使用或进行管理。这里所示出的或所描述的许多组件可以被实现为一个或多个专用硬件单元和/或编程的处理器（由处理器，例如，主处理器执行的软件）。

尽管在各个附图中描述和示出了某些实施例，但是可以理解，这样的实施例只是说明性的，而不对本发明形成限制，本发明不仅限于所示出的和所描述的特定结构和布局，因为所属领域的技术人员可以想到各种其他修改方案。如此，描述被视为说明性的，而不是限制性的。

Claims (12)

1.一种便携式音频电子设备，包括：

具有顶壁、底壁、将所述顶壁连接到底壁的侧壁、声音输出开口和后腔室的外壳，其中所述后腔室部分地由所述顶壁、所述底壁和所述侧壁的部分来限定，且所述声音输出开口形成在所述侧壁中；

位于所述外壳内且抵靠所述底壁的扬声器驱动器，所述扬声器驱动器包括具有顶面和底面的用于从其发射声波的声音辐射面，其中所述顶面面对所述顶壁；以及

被附接到所述扬声器驱动器的框架构件，所述框架构件具有(a)从所述声音辐射面的所述顶面延伸到所述顶壁的框架侧壁以及(b)从所述框架侧壁的一个中的开口延伸到所述声音输出开口的腔室壁，以形成在声学上将所述声音辐射面的所述顶面耦合到所述声音输出开口的前腔室，以及

其中所述后腔室在声学上被耦合到所述声音辐射面的所述底面，并且

其中所述后腔室的一部分重叠扬声器驱动器的面向所述声音输出开口的一侧，并且所述后腔室的体积大于所述前腔室的体积。

2.如权利要求1所述的便携式音频电子设备，其中，所述后腔室的重叠所述扬声器驱动器的所述一侧的所述部分在所述扬声器驱动器的所述一侧和所述外壳侧壁之间。

3.如权利要求1所述的便携式音频电子设备，其中，所述前腔室包括喇叭形状。

4.如权利要求1所述的便携式音频电子设备，其中，所述后腔室的重叠所述扬声器驱动器的所述一侧的所述部分在所述前腔室和所述外壳的所述顶壁之间。

5.一种扬声器组件，包括：

具有顶壁、底壁、将所述顶壁连接到底壁的侧壁、声音输出开口和后腔的外壳，所述后腔由所述顶壁、所述底壁和所述侧壁限定，其中所述声音输出开口在所述侧壁内形成；

位于所述外壳内且抵靠所述底壁的扬声器驱动器，所述扬声器驱动器包括具有顶面和底面的用于从其发射声波的声音辐射面，其中所述声音辐射面的所述顶面、所述外壳的所述顶壁和所述外壳的所述侧壁之间的区域限定所述外壳内的前腔区域；以及

被附接到所述扬声器驱动器的框架构件，所述框架构件形成在声学上将所述声音辐射面的所述顶面耦合到所述声音输出开口的前腔室，以及在声学上将所述声音辐射面的所述底面耦合到后腔的后腔室，并且

其中所述前腔室包括(a)从所述声音辐射面的所述顶面延伸到所述顶壁的框架侧壁，所述框架侧壁中的一个在所述扬声器驱动器和所述声音输出开口之间形成框架开口以及(b)在声学上将所述框架开口耦合到所述声学输出开口的腔室侧壁，其中所述框架开口比所述声学输出开口更小。

6.如权利要求5所述的扬声器组件，其中，由所述前腔室限定的所述区域小于由所述后腔室限定的区域。

7.如权利要求5所述的扬声器组件，其中，所述前腔室位于所述扬声器驱动器和所述外壳的所述侧壁之间。

8.如权利要求5所述的扬声器组件，其中，所述前腔室包括喇叭形状。

9.如权利要求5所述的扬声器组件，其中，所述后腔室的一部分在所述前腔室和所述外壳的所述顶壁之间延伸。

10.一种便携式音频电子设备，包括：

具有顶壁、底壁、将所述顶壁连接到底壁的侧壁、声音输出开口和后腔的外壳，其中所述后腔由所述顶壁、所述底壁和所述侧壁限定，并且所述声音输出开口在所述外壳的所述顶壁内形成；

位于所述外壳内的扬声器驱动器，所述扬声器驱动器包括具有顶面和底面的用于从其发射声波的声音辐射面；以及

被附接到所述扬声器驱动器的框架构件，所述框架构件形成在声学上将所述声音辐射面的所述顶面耦合到所述声音输出开口的前腔室，以及在声学上将所述声音辐射面的所述底面耦合到后腔的后腔室，其中所述后腔室包括从所述声音辐射面的顶面上的侧壁向内延伸的重叠的段，并且所述前腔室位于所述重叠的段和所述声音辐射面的顶面之间。

11.如权利要求10所述的便携式音频电子设备，其中，所述前腔室包括喇叭形状。

12.一种电子音频系统，包括：

具有顶壁、底壁、将所述顶壁连接到底壁的侧壁、形成在所述侧壁内的声音输出开口和后腔的外壳，其中所述后腔由所述顶壁、所述底壁和所述侧壁限定；

位于所述外壳内且抵靠所述底壁的扬声器驱动器，所述扬声器驱动器包括具有顶面和底面的用于从其发射声波的声音辐射面；以及

被附接到所述扬声器驱动器的框架构件，所述框架构件形成在声学上将所述声音辐射面的所述顶面耦合到所述声音输出开口的前腔室，以及在声学上将所述声音辐射面的所述底面耦合到后腔的后腔室，其中所述前腔室包括从所述声音辐射面的顶面延伸到所述顶壁的框架侧壁，且所述后腔室的一部分重叠扬声器驱动器的面向所述声音输出开口的一侧，并且所述后腔室的体积大于所述前腔室的体积；

存储操作系统程序的存储器；以及

耦合到所述存储器以执行所述操作系统程序并向所述扬声器驱动器发送音频信号的处理器。