CN104756518A - 组合及防水的耳机端口出口 - Google Patents

Abstract

附接至耳机的背壳体的板包括在尺寸上与穿过背壳体的第一开口对应且对准的出口腔。在板的底表面中的通道开始于与穿过背壳体的第二开口对准的点处并且终止于穿过出口腔的侧壁的孔处。该通道和背壳体的外表面一起形成了从由背壳体围绕的背腔至出口腔的反应声端口，穿过壳体的第一开口形成了从背腔至出口腔的阻性声端口，并且出口腔将反应声端口和阻性声端口耦合至自由空间而不引入附加的声阻抗。在一些示例中，防水屏覆盖出口腔的上孔。

Description

组合及防水的耳机端口出口

相关申请的交叉引用

本申请设计在2010年8月16日递交的美国专利申请12/857,462，以及在2011年3月7日递交的13/041,854，其各自是美国专利7,916,888的部分延续和延续。每一个的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

本公开涉及用于耳机端口的出口。美国专利7,916,888描述了这样一种入耳式耳机设计，其中提供了两个声端口(一个是声反应的且一个是声抵抗的)以将围绕电声换能器的背侧的腔耦合至环境，如图7所示。该专利描述了构造耳机的特定方法，如图8所示。在该设计中，耳机10的第一区域12包括由壳体15和17各自定义在电声换能器或驱动器18的每侧上的后室14和前室16。前室16延伸通过第二区域20至耳道的入口，并且在一些实施例中通过垫22进入耳道并终止于声阻元件24处。声阻元件是驱散冲击它或传递通过它的一部分声能的部件。后室14通过壳体15围绕驱动器18的背侧被密封。后室14通过诸如反应端口(也被称为质量端口)26之类的反应元件以及还可形成为阻性端口28的阻性元件被声耦合至环境。美国专利6,831,984描述了在耳机设备中使用并行的反应端口和阻性端口，并通过引用并入本文。尽管我们将声端口称为反应的或阻性的，在实际中任何声端口将具有反应和阻性效应两者。被用来描述给定的声端口的术语指示了哪个效应是支配性的。

例如，像端口26的反应端口是管形的开口，其本会是密封的声学室(在该情况下是后室14)。在图8的示例中，反应端口26被内间隔件30、壳体15和外壳32中的空间限定。当这三个部件被组装在一起时，在它们中的空间被结合以形成将被后室14围绕的体积通过壳体15的侧面中的开口34连接到环境的管件。例如，像端口28的阻性端口是在由提供声阻的材料(例如，线或纤维屏)覆盖的声学室的壁中的小开口，其允许一些空气和声能穿过该室的壁。在图8的示例中，通过利用阻性屏覆盖间隔件30中的孔形成阻性端口28，并且提供穿过壳体到环境的路径，其不会提供任何附加的声阻抗。

发明内容

通常，在一个方面，耳机包括电声换能器、围绕电声换能器的背侧以限定背腔的壳体、第一开口、以及穿过壳体的第二开口，每个开口将背腔耦合至壳体的外表面，以及附接至壳体的板，该板具有邻接壳体的外表面的底表面以及与该底表面相对的顶表面。该板包括由板内部的侧壁、在板的顶表面中的上孔以及在板的底表面中的下孔限定的出口腔，该下孔在尺寸上对应于穿过壳体的第一开口并且与穿过壳体的第一开口对准。在板的底表面中的通道开始于与穿过壳体的第二开口对准的点处并且终止于穿过出口腔的侧壁中的一个侧壁的孔处。该通道和壳体的外表面一起形成了从背腔至出口腔的反应端口，穿过壳体的第一开口形成了从背腔至出口腔的阻性声端口，并且出口腔将反应端口和阻性声端口耦合至自由空间而不引入附加的声阻抗。在一些示例中，防水屏被定位在板的顶表面上并且覆盖出口腔的上孔。一组耳机包括两个这样的耳机。

实施方式可以包括以下中的一种或多种。防水屏可以是声透明的。防水屏可以具有小于10瑞利(MKS)的比声阻。防水屏可以被热熔至板的顶表面以围绕出口腔的上孔将屏密封至顶表面。防水屏可以包括涂有疏水涂层的聚酯织物。声阻屏可以在壳体的内表面上覆盖穿过壳体的第一开口并提供阻性端口的声阻。声阻屏可以是防水的。声阻屏可以具有260±15％瑞利(MKS)的比声阻。声阻屏可以被热熔至壳体的内表面以将该屏围绕穿过壳体的第一开口密封至内表面。该板可以通过超声波焊接被结合至壳体。超声波焊接可以将板密封至壳体以防止声音和水在环境与穿过壳体的第一和第二开口之间传递。

穿过壳体的第一开口可以具有第一面积的特征，并且形成进入出口腔的反应端口的通道的孔具有第二面积的特征，第一面积是第二面积的至少四倍。穿过壳体的第一开口可以在与出口腔的设置有形成反应端口的通道的孔的侧相对应的一侧中具有第一宽度，并且形成进入出口腔的反应端口的通道的孔可以是具有直径的大致半圆形，第一开口的宽度是孔的直径的大约两倍。出口腔的可以设置有形成反应端口的通道的孔的侧壁可以是第一侧壁，出口腔可以具有在与穿过壳体的第一开口平行的平面中的第一截面面积、第一宽度和在第一侧壁处的第一深度、以及在与第一侧壁相对的侧壁处的第二深度的特征，形成进入出口腔的反应端口的通道的孔可以具有第二面积的特征，第一宽度大于第一深度，第一深度大于第二深度，并且第一截面面积是第二面积的至少四倍。第二壳体可以围绕电声换能器的前侧以限定前腔，使得穿过第二壳体的第一开口将前腔耦合至壳体的外表面并且第二壳体的内表面上的第二防水屏覆盖穿过第二壳体的第一开口。第三防水屏可以覆盖将前腔耦合至壳体的外表面的穿过第二壳体的第二开口；穿过第二壳体的第一开口形成从前腔至自由空间的阻性声端口，并且穿过壳体的第二开口提供来自耳机的声输出。

通常，在一个方面，组装包括电声换能器、壳体和板的耳机包括将壳体耦合至电声换能器的背侧以形成背腔，将板中的出口腔与从背腔至壳体的外表面而穿过壳体的第一开口对准，该出口腔由板内部的侧壁、板的顶表面中的上孔以及板的与顶表面相对的底表面中的下孔限定，第一开口在尺寸上对应于出口腔的下孔，将穿过板的底表面的通道的第一端与从背腔至壳体的外表面而穿过壳体的第二开口对准，通道的第二端通向出口孔，将板向壳体挤压使得板的底表面上的导能部与壳体的外表面接触，并且向板施加超声波能量，使得导能部形成板与壳体之间的超声波焊接。防水屏可以被固定在板的顶表面上，覆盖出口腔的上孔。

实施方式可以包括以下中的一种或多种。防水屏可以是声透明的。固定该屏可以包括将该屏热熔至板的顶表面以围绕出口腔的上孔将屏密封至顶表面。声阻屏可以被固定至壳体的内表面，覆盖穿过壳体的第一开口。固定该屏可以包括将该屏热熔至壳体的内表面以将该屏围绕穿过壳体的第一开口密封至内表面。防水屏可以被固定在第二壳体中的孔上，并且第二壳体可以被耦合至电声换能器的第一侧以形成第一腔。

各种优点包括简化具有平行的反应和阻性声端口的入耳式耳机的机械构造，并且为这种耳机提供防水以防止水通过那些和其它端口侵入。

通过说明书和权利要求，其它特征和优点将显而易见。

附图说明

图1示出了入耳式耳机的概念性截面图。

图2A示出了入耳式耳机的端口板的下侧透视图。

图2B示出了图2A的入耳式耳机的端口板和外壳体的分解图。

图3示出了图2A的端口板和屏的透视图。

图4A示出了组装的图2B的端口板和外壳体的侧剖视图。

图4B示出了图2B的外壳体和屏的下侧图。

图5示出了图2A的端口板的剖开透视图。

图6A-6C示出了组装的图2B的端口板和外壳体内的腔的平面、前视图和侧视图。

图7示出了入耳式耳机的示意图。

图8示出了入耳式耳机的部件的分解图。

具体实施方式

在以上讨论的示例中，反应端口通过形成耳机外壳的壳体的侧中的孔退出耳机，而阻性端口在单独的位置退出。以下讨论的改进涉及以不同方式形成端口，使得它们共享通向环境的开口。公开的构造通常使得组装更容易，并且其促进了提供保护耳机免受水通过端口的侵入的影响的附加特征。

如图1所示，上壳体100通常围绕换能器102的背侧，形成背腔104。上壳体100在换能器上方具有两个开口106和108。端口板110坐落在上壳体的顶上。端口板110包括半管112，其在端口板110被配合至上壳体100时形成反应端口，将半管的侧面闭合。端口板和半管的更详细的实施例可以在图2中见到，并在以下详细讨论。半管112的第一端与上壳体中的开口106对准，并且半管在开孔114处终止并进入出口腔116的侧壁。出口腔具有与上壳体中的第二开口108对准的下孔120，并且通过上孔122向环境118开放。通过将阻性布150置于开口108之上、背腔104以内而形成阻性端口。出口腔116和外部孔122的大小被设置为将反应端口开口114和形成在开口108处的阻性端口耦合至环境118而不引入任何附加的声阻抗。最终，围绕孔122的隔板142提供用于防水屏124的附接点，该防水屏防止水从环境通过任一端口侵入。

该耳机还包括围绕换能器的前侧以形成前腔128的下壳体126。在一些示例中，前壳体通过管嘴130向用户的耳道开放；在其它的示例中，前壳体通过壳体中的常规孔(未示出)向耳开放。在一些示例中，如美国专利申请12/857,462中所述，在前壳体中提供附加端口132以控制耳机的声响应。为了提供针对前腔的防水，管嘴的开口和附加的端口也被覆盖有防水屏134、136。

在一些示例中，如图2A和图2B所示，端口板110通过超声波焊接被附接至上壳体。图2A示出了端口板110的下侧，而图2B示出了从上面所见并且从上壳体100部分移除的端口板110。在端口板的底表面上的导能部140(即凸起的脊部)环绕端口板110的周界并延伸到半管112中的皱折的内部。端口板坐落在上壳体上，使得出口腔116与阻性端口开口108对准并且半管112的入口与反应端口开口106对准。当端口板就位时，施加超声波能量，其将导能部转变为端口板与上壳体之间的焊接。超声波焊接形成围绕半管112且围绕出口腔116的物理密封。这保证了反应端口除了通过其自身的出口114之外是从环境声密封的。通过超声波焊接形成的密封防止了水通过端口板与上壳体之间的可能间隙进入半管112的侵入。结合防水屏124，该构造保护背腔(以及包含在其中的电声换能器)不会进水，取决于该屏的实际防水能力。

图3示出了防水屏124附接至端口板110。如以上指出的，端口板被配置使得隔板142围绕孔122。屏124被置于孔122之上并被热熔至隔板142，将其固定在出口腔116之上就位并形成防止水在屏与隔板之间侵入的密封。在一些示例中，防水屏124是具有疏水涂层的聚酯织物，诸如SaatiTech of Somers,NY的Hyphobe Acoustex织物。用于屏的织物是既防水又声透明的，所以其并不向通向出口腔116的反应端口或阻性端口强加附加的声阻抗。通过“声透明”，我们指的是屏具有这样低的声阻：其对耳机的声响应的效果是可以忽略不计的。在一些示例中，具有小于10瑞利(使用MKS单位测量)的比声阻的屏可以被认为是声透明的。

阻性端口通过将具有期望的比声阻的屏150附接至上壳体100的内部表面、覆盖开口108而形成。在一些示例中，由聚酯织物制成的且具有260±15％瑞利(MKS)的比声阻的屏是有利的。在一些示例中，如图4A和图4B所示，屏150被调整大小至完全覆盖顶壳体的下侧，使得空间152被切断，从而屏150并不覆盖进入反应端口的开口106。在一些示例中，空间152从屏的两侧被切断，从而相同的零件可以被用在右侧和左侧耳机两者中(由于反应端口孔106在两种类型耳机之间的相对侧上)。该屏被热熔至帽的下侧。在一些示例中，提供声阻的布150也是防水的，提供了防止水通过阻性端口开口侵入的第二条防线。聚酯织物提供了一系列声阻并且可选的防水是可用的，例如以上指出的SaatiTech的产品。前腔端口132和管嘴130通过将屏热熔而被相似地覆盖(见图1)，该屏是防水的并且具有期望的声阻以用于提供耳机对下壳体126和管嘴的塑料的期望的声响应。在一些示例中，前腔端口被具有160±15％瑞利(MKS)的声阻的屏覆盖，并且管嘴被具有小于10瑞利(MKS)的声阻的屏覆盖。

在图4A中，还可以见到出口腔和环绕部件的截面。从该视图，可以见到因为阻性端口开口108和出口腔116的侧壁是垂直的，出口腔116的孔120和122，以及该室本身的截面，当投影至垂直于阻性端口开口108和出口腔116的侧壁的平面上时，在尺寸上匹配阻性端口开口108。还可以见到，出口腔116超过阻性端口的长度比其宽度短得多，由此提供了很少的附加声阻抗。如图5所示，出口腔116与反应端口开口114相对的壁160比设置该开口的壁162更短且更低，所以退出反应端口的空气通常具有通向环境的直的路径，这避免了在反应端口上强加附加的声阻抗。

在一些示例中，如图5和图6A-6C所示，端口开口114和108的大小和位置被选为不仅提供期望的声阻抗，还避免两个端口互相影响，考虑到它们在出口腔116以内彼此靠近。在图5中，限定出口腔116的端口板110的端被切除以提供下孔122(以虚线示出)、反应端口开口114、以及被出口腔116占据的体积(在切除部分中以虚点线示出)的更好的视图。图6A-6C示出了出口腔和大量端口(massport)它们本身的边界。出口腔的下孔120与阻性端口开口108的顶部同延。在一些示例中，阻性端口和出口腔具有大约5mm²的截面面积A_RP。在示出的特定示例中，阻性端口和出口腔通常在平面图(图6A)中是梯形的，以匹配进大致圆形的耳机(见图2B)。在该示例中，阻性端口具有在长侧的大约3.5mm的宽度W_RP以及大约1.6mm的高度H_RP。阻性端口和出口腔的特定形状不是重要的，只要总面积提供期望的声阻(当被背腔内部的阻性布覆盖时)，并且与反应端口相邻的侧面比反应端口出口显著更宽，以避免出口腔的侧面向反应端口出口加入声阻抗。

将反应端口出口114定位在出口腔116的侧面上并垂直于阻性端口108有助于避免两个端口之间的相互影响。在一些示例中，质量端口出口(以及贯穿其长度的质量端口)是具有小于1mm的半径R_MP以及略微大于1mm²的截面面积A_MP的半圆；在该示例中，端口可以具有11-12mm的总长度L_MP。此外，如指出的，出口腔116被调节大小以避免向端口加入任何附加的声阻抗。出口腔的深度由在出口腔的位置处的端口板110和背盖100(图5中未示出)的厚度确定，使得阻性端口本身在出口腔的底部处是零长度的开口。如图5、6B和6C所示，背壳体100和端口板110在出口腔的位置处是锥形的以最小化出口腔的深度并且定位出口腔的远壁160，使得其不阻挡反应端口出口114。在一些示例中，出口腔在较深的侧面(D_EC1，图5中的面162)小于3mm深，并且在较短的侧面(D_EC2，图5中的面160)小于2mm深。

通常，阻性端口的面积是反应端口的面积的四倍大，并且出口腔和阻性端口在反应端口进入出口腔处的侧面是半圆反应端口的直径的大约两倍宽。此外，出口腔比其在较深侧的深度要宽。在一个特定示例中，反应端口开口114是具有0.85mm的半径、1.135mm²的面积的半圆，阻性端口开口108在对应于具有5.018mm²的总面积的反应端口出口的侧面处是3.623mm宽，并且出口腔在较深的侧面162处是2.698mm深并且在较短的侧面160上是1.731mm深。

其它实施方式也处于以下权利要求和申请人可能具有权利的其它权利要求的范围以内。

Claims (25)

1.一种耳机，包括：

电声换能器；

壳体，围绕所述电声换能器的背侧以限定背腔，

穿过所述壳体的第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口中的每一个将所述背腔耦合至所述壳体的外表面；以及

被附接至所述壳体的板，所述板具有邻接所述壳体的所述外表面的底表面以及与所述底表面相对的顶表面，

其中所述板包括：

由所述板内部的侧壁、在所述板的所述顶表面中的上孔、以及在所述板的所述底表面中的下孔限定的出口腔，所述下孔在尺寸上对应于穿过所述壳体的所述第一开口并且与穿过所述壳体的所述第一开口对准，以及

在所述板的所述底表面中的通道，所述通道开始于与穿过所述壳体的所述第二开口对准的点处并且终止于穿过所述出口腔的所述侧壁中的一个侧壁的孔处；

其中：

所述通道和所述壳体的所述外表面一起形成从所述背腔至所述出口腔的反应声端口，

穿过所述壳体的所述第一开口形成从所述背腔至所述出口腔的阻性声端口，以及

所述出口腔将所述反应声端口和所述阻性声端口耦合至自由空间而不引入附加的声阻抗。

2.根据权利要求1所述的耳机，进一步包括在所述板的所述顶表面上并且覆盖所述出口腔的所述上孔的防水屏。

3.根据权利要求2所述的耳机，其中所述防水屏是声透明的。

4.根据权利要求2所述的耳机，其中所述防水屏具有小于10瑞利(MKS)的比声阻。

5.根据权利要求2所述的耳机，其中所述防水屏被热熔至所述板的所述顶表面以围绕所述出口腔的所述上孔将所述屏密封至所述顶表面。

6.根据权利要求2所述的耳机，其中所述防水屏包括涂有疏水涂层的聚酯织物。

7.根据权利要求1所述的耳机，进一步包括声阻屏，所述声阻屏在所述壳体的内表面上覆盖穿过所述壳体的所述第一开口并提供所述阻性端口的所述声阻。

8.根据权利要求7所述的耳机，其中所述声阻屏是防水的。

9.根据权利要求7所述的耳机，其中所述声阻屏具有260±15％瑞利(MKS)的比声阻。

10.根据权利要求7所述的耳机，其中所述声阻屏被热熔至所述壳体的所述内表面以围绕穿过所述壳体的所述第一开口将所述屏密封至所述内表面。

11.根据权利要求1所述的耳机，其中所述板通过超声波焊接被结合至所述壳体。

12.根据权利要求11所述的耳机，其中所述超声波焊接将所述板密封至所述壳体以防止声音和水在环境与穿过壳体的第一开口和第二开口之间传递。

13.根据权利要求1所述的耳机，其中：

穿过所述壳体的所述第一开口具有第一面积的特征，以及

形成进入所述出口腔的所述反应声端口的所述通道的所述孔具有第二面积的特征，

其中所述第一面积是所述第二面积的至少四倍大。

14.根据权利要求1所述的耳机，其中：

穿过所述壳体的所述第一开口在与所述出口腔的设置有形成所述反应声端口的所述通道的所述孔的侧相对应的侧中具有第一宽度，以及

形成进入所述出口腔的所述反应声端口的所述通道的所述孔是具有直径的大致半圆形，

其中所述第一开口的所述宽度是所述孔的所述直径的大约两倍。

15.根据权利要求1所述的耳机，其中：

所述出口腔的设置有形成所述反应端口的所述通道的所述孔的所述侧壁是第一侧壁，

所述出口腔具有在与穿过所述壳体的所述第一开口平行的平面中的第一截面面积、第一宽度和在所述第一侧壁处的第一深度、以及在与所述第一侧壁相对的侧壁处的第二深度的特征，

形成进入所述出口腔的所述反应声端口的所述通道的所述孔具有第二面积的特征，

所述第一宽度比所述第一深度大，

所述第一深度比所述第二深度大，以及

所述第一截面面积是所述第二面积的至少四倍大。

16.根据权利要求2所述的耳机，进一步包括：

第二壳体，围绕所述电声换能器的前侧以限定前腔，

穿过所述第二壳体的第一开口，所述第一开口将所述前腔耦合至所述壳体的外表面；以及

第二防水屏，所述第二防水屏在所述第二壳体的内表面上并且覆盖穿过所述第二壳体的所述第一开口。

17.根据权利要求16所述的耳机，进一步包括：

第三防水屏，覆盖穿过所述第二壳体的第二开口，并且将所述前腔耦合至所述壳体的所述外表面；

其中穿过所述第二壳体的所述第一开口形成从所述前腔至自由空间的阻性声端口，并且穿过所述壳体的所述第二开口提供来自所述耳机的声输出。

18.一种装配包括电声换能器、壳体以及板的耳机的方法，所述方法包括：

将所述壳体耦合至所述电声换能器的背侧以限定背腔；

将所述板中的出口腔与从所述背腔至所述壳体的外表面而穿过所述壳体的第一开口对准，所述出口腔由所述板内部的侧壁、所述板的顶表面中的上孔以及所述板的与所述顶表面相对的底表面中的下孔限定，所述第一开口在尺寸上对应于所述出口腔的所述下孔；

将穿过所述板的底表面的通道的第一端与从所述背腔至所述壳体的所述外表面而穿过所述壳体的第二开口对准，所述通道的第二端通向所述出口孔；

将所述板向所述壳体按压，使得所述板的所述底表面上的导能部与所述壳体的所述外表面接触；以及

向所述板施加超声波能量，使得所述导能部形成所述板与所述壳体之间的超声波焊接。

19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将防水屏固定至所述板的所述顶表面上并且覆盖所述出口腔的所述上孔。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述防水屏是声透明的。

21.根据权利要求19所述的方法，其中固定所述屏包括将所述屏热熔至所述板的所述顶表面以围绕所述出口腔的所述上孔将所述屏密封至所述顶表面。

22.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将声阻屏固定至所述壳体的内表面并且覆盖穿过所述壳体的所述第一开口。

23.根据权利要求22所述的方法，其中固定所述屏包括将所述屏热熔至所述壳体的所述内表面以围绕穿过所述壳体的所述第一开口将所述屏密封至所述内表面。

24.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：

将防水屏固定在第二壳体中的孔上；以及

将所述第二壳体耦合至所述电声换能器的前侧以形成前腔。

25.一组耳机，包括第一耳塞和第二耳塞，每个耳塞包括：

电声换能器；

壳体，围绕所述电声换能器的背侧以限定背腔，

穿过所述壳体的第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口中的每一个将所述背腔耦合至所述壳体的外表面；

附接至所述壳体的板，所述板具有邻接所述壳体的所述外表面的底表面以及与所述底表面相对的顶表面，

其中所述板包括：

由所述板内部的侧壁、在所述板的所述顶表面中的上孔、以及在所述板的所述底表面中的下孔限定的出口腔，所述下孔在尺寸上对应于穿过所述壳体的所述第一开口并且与穿过所述壳体的所述第一开口对准，以及

在所述板的所述底表面中的通道，所述通道开始于与穿过所述壳体的所述第二开口对准的点处并且终止于穿过所述出口腔的所述侧壁中的一个侧壁的孔处；以及

防水屏，在所述板的所述顶表面上并且覆盖所述出口腔的所述上孔；

其中，在每个耳塞中：

所述通道和所述壳体的所述外表面一起形成从所述背腔至所述出口腔的反应声端口，

穿过所述壳体的所述第一开口形成从所述背腔至所述出口腔的阻性声端口，以及

所述出口腔将所述反应声端口和所述阻性声端口耦合至自由空间而不引入附加的声阻抗。