CN105101019A - 一种改善骨传导扬声器音质的方法及骨传导扬声器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善骨传导扬声器音质的方法及能够改善音质的骨传导扬声器。该骨传导扬声器包含振动单元，所述振动单元至少包括与使用者直接或间接接触的接触层；所述接触层面向使用者面或背向使用者面设置梯度结构导致压力分布不均匀。本发明通过特定设计达到了提高骨传导扬声器的音质，尤其是中低音质量的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能的骨传导扬声器及通过特定设计来提高骨传导扬声器的音质，尤其是中低音质量，以及增加骨传导扬声器佩戴舒适度的方法。
背景技术
[1]一般情况下，人能够听见声音是因为空气通过外耳耳道把振动传递到耳膜，通过耳膜形成的振动驱动人的听觉神经，由此感知声音的振动。骨传导扬声器在工作时，可以通常通过人的皮肤、皮下组织及骨骼传递到人的听觉神经，从而使人听到声音。
发明内容
[2]本发明涉及一种高性能的骨传导扬声器以及通过特定设计提高骨传导扬声器音质的方法。所述骨传导扬声器包括振动单元、连接振动单元的耳机架/耳机挂带；所述振动单元至少包括一接触面，所述接触面至少部分与使用者直接或间接接触，所述振动单元的接触面与使用者之间的压力大于第一阈值，所述振动单元的接触面与使用者之间的压力小于第二阈值，可选的，所述第一阈值为0.2N；所述第二阈值为1.5N；骨传导扬声器的音质与所述振动单元的接触面上的受力分布有关，骨传导系统的频响曲线为所述接触面上各点的频响曲线的叠加。
[3]在另一个实施例中，本发明提供一种改善音质的骨传导扬声器，包含振动单元，所述振动单元至少包括一接触层，该接触层至少部分与使用者直接或间接接触；所述接触层上压力分布不均匀；
[4]可选的，所述接触层的压力分布不均匀，导致各个接触点具有不同的频响曲线；所述接触层整体的频响曲线由各点的频响曲线叠加而成；可选的，所述接触层面向使用者的一面设置梯度结构导致压力分布不均匀；可选的，所述梯度结构包括至少一个凸起；可选的，所述梯度结构包括至少一个凹槽；可选的，所述梯度结构位于面向使用者的一面的中心或者边缘。可选的，所述接触层背向使用者的一面设置梯度结构导致压力分布不均匀；可选的，所述梯度结构包括至少一个凸起；可选的，所述梯度结构包括至少一个凹槽；可选的，所述梯度结构位于背向使用者的一面的中心或者边缘；可选的，所述压力大于第一阈值，小于第二阈值，所述第一阈值是使得振动单元有足够大的中频和高频传递效率的最小力，所述第二阈值是使得振动单元有足够大的低频传递效率的最大力；可选的，所述第一阈值为0.2N，所述第二阈值为1.5N。
附图说明
[1]图1为骨传导扬声器导致人耳产生听觉的过程。
[2]图2-A为本发明实施例提供的一种骨传导扬声器的振动产生部分的外形图。
[3]图2-B为本发明实施例提供的一种骨传导扬声器的振动产生部分的结构图。
[4]图2-C为本发明实施例提供的一种骨传导扬声器的振动产生部分的结构图。
[5]图3-A为本发明实施例中一种骨传导扬声器振动产生部分的等效振动模型。
[6]图3-B为本发明实施例所适用的一种骨传导扬声器的振动响应曲线。
[7]图4-A和图4-B分别为本发明实施例中一种骨传导扬声器面板粘结方式的俯视图和侧视图。
[8]图5为本发明实施例所适用的一种骨传导扬声器工作的振动响应曲线。
[9]图6为本发明实施例中一种骨传导扬声器振动产生和传递系统的等效模型。
[10]图7为本发明实施例提供的一种骨传导扬声器的结构图。
[11]图8-A和图8-B为本发明实施例所适用的一种骨传导扬声器的振动响应曲线。
[12]图9-A和图9-B为本发明实施例中提供的一种测量骨传导扬声器夹紧力的方法。
[13]图9-C为本发明实施例所适用的一种骨传导扬声器振动响应曲线。
[14]图10为本发明实施例中一种调节夹紧力的方式。
[15]图11-A为本发明实施例中一种骨传导扬声器振动单元接触面的示意图。
[16]图11-B为本发明实施例所适用的一种骨传导扬声器的振动响应曲线。
[17]图12为本发明实施例中骨传导扬声器振动单元接触面的示意图。
[18]图13为具体实施例中骨传导扬声器接触面外侧的梯度结构。
[19]图14-A和图14-B为具体实施例中的振动响应曲线。
[20]图15为具体实施例中骨传导扬声器接触面内侧的梯度结构。
具体实施方式
[21]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，并不限定本发明的应用范围，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图将本发明应用于其他类似场景。
[22]如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
[23]以下，不失一般性，在描述本发明中骨传导相关技术时，将采用“骨传导扬声器”或“骨传导耳机”的描述。该描述仅仅为骨传导应用的一种形式，对于该领域的普通技术人员来说，“扬声器”或“耳机”也可用其他同类词语代替，比如“播放器”、“助听器”等。事实上，本发明中的各种实现方式可以很方便地应用到其它非扬声器类的听力设备上。例如，对于本领域的专业人员来说，在了解骨传导扬声器的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对实施骨传导扬声器的具体方式与步骤进行形式和细节上的各种修正和改变，特别地，在骨传导扬声器中加入环境声音拾取和处理功能，使该扬声器实现助听器的功能。例如，麦克风等传声器可以拾取使用者/佩戴者周围环境的声音，在一定的算法下，将声音处理后(或者产生的电信号)传送至骨传导扬声器部分。即骨传导扬声器可以经过一定的修改，加入拾取环境声音的功能，并经过一定的信号处理后通过骨传导扬声器部分将声音传递给使用者/佩戴者，从而实现骨传导助听器的功能。作为举例，这里所说的算法可以包括噪声消除、自动增益控制、声反馈抑制、宽动态范围压缩、主动环境识别、主动抗噪、定向处理、耳鸣处理、多通道宽动态范围压缩、主动啸叫抑制、音量控制等一种或多种的组合。
[24]骨传导扬声器将声音通过骨头传递给听力系统，从而产生听觉。图1是骨传导扬声器产生听觉的过程，主要包括以下几个步骤：在步骤101，骨传导扬声器获取或产生含有声音信息的信号；在步骤102，骨传导扬声器根据信号产生振动；在步骤103，通过传递系统将振动传递给传感终端104。在一种工作场景中，骨传导扬声器拾取或产生含有声音信息的信号，通过换能装置将声音信息转换成声音振动，并通过传递系统将声音传递给感觉器官，最终听到声音。不失一般性，以上描述的听力系统、感觉器官等的主体可以是人，也可以是具有听力系统的动物。需要注意的是，以下对于人类使用骨传导扬声器的描述并不构成对骨传导扬声器使用场景的限制，类似的描述同样可以适用于其它动物。
[25]以上对骨传导扬声器大致流程的描述仅仅是具体的示例，不应被视为是唯一可行的实施方案。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解骨传导扬声器的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对实施骨传导扬声器的具体方式与步骤进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在以上描述的范围之内。例如，在步骤101获取含有声音信息的信号和步骤102振动产生之间，可以额外加入信号修正或强化步骤，该步骤可以将101中获取的信号根据特定的算法或参数进行强化或者修正。更进一步的，在步骤102振动产生和103振动传递步骤之间，可以额外加入振动强化或修正步骤。该步骤可以利用101的声音信号或者根据环境参数对102所产生的振动进行强化或者修正。同理，该振动强化或修正步骤可以在步骤103与104之间完成，例如对信号进行降噪、声反馈抑制、宽动态范围压缩、自动增益控制、主动环境识别、主动抗噪、定向处理、耳鸣处理、多通道宽动态范围压缩、主动啸叫抑制、音量控制，或其它类似的，或以上任意组合的处理，这些修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。此处所描述的方法和步骤可以在适当的情况下以任何合适的顺序，或同时实现。另外，在不偏离此处所描述的主题的精神和范围的情况下，可以从任何一个方法中删除各单独的步骤。上文所描述的任何示例的各方面可以与所描述的其他示例中的任何示例的各方面相结合，以构成进一步的示例，而不会丢失寻求的效果。
[26]具体的，在步骤101中，骨传导扬声器可以根据不同的方式获取或者产生含有声音信息的信号。声音信息可以指具有特定数据格式的视频、音频文件，也可以指一般意义上能够携带最终可通过特定途径转化为声音的数据或文件。含有声音信息的信号可以来自于骨传导扬声器本身的存储单元，也可以来自于骨传导扬声器以外的信息产生、存储或者传递系统。此处所讨论的声音信号并不局限于电信号，也可包括电信号之外的其它形式的如光信号、磁信号、机械信号等。原则上，只要该信号包含有扬声器可以用以产生振动的声音信息，均可作为声音信号进行处理。声音信号也不局限于一个信号源，可以来自于多个信号源。这些多个信号源可以相关也可以相互无关。声音信号传递或产生的方式可以是有线的也可以是无线的，可以是实时的也可以是延时的。例如，骨传导扬声器可以通过有线或者无线的方式接收含有声音信息的电信号，也可以直接从存储介质上获取数据，产生声音信号；骨传导助听器中可以加入具有声音采集功能的组件，通过拾取环境中的声音，将声音的机械振动转换成电信号，通过放大器处理后获得满足特定要求的电信号。其中，有线连接包括但不限于使用金属电缆、光学电缆或者金属和光学的混合电缆，例如：同轴电缆、通信电缆、软性电缆、螺旋电缆、非金属护皮电缆、金属护皮电缆、多芯电缆、双绞线电缆、带状电缆、屏蔽电缆、电信电缆、双股电缆、平行双芯导线、和双绞线。
[27]以上描述的例子仅作为方便说明之用，有线连接的媒介还可以是其它类型，例如，其它电信号或光信号等的传输载体。无线连接包括但不限于无线电通信、自由空间光通信、声通讯、和电磁感应等。其中无线电通讯包括但不限于，IEEE802.11系列标准、IEEE802.15系列标准(例如蓝牙技术和紫蜂技术等)、第一代移动通信技术、第二代移动通信技术(例如FDMA、TDMA、SDMA、CDMA、和SSMA等)、通用分组无线服务技术、第三代移动通信技术(例如CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、和WiMAX等)、第四代移动通信技术(例如TD-LTE和FDD-LTE等)、卫星通信(例如GPS技术等)、近场通信(NFC)和其它运行在ISM频段(例如2.4GHz等)的技术；自由空间光通信包括但不限于可见光、红外线讯号等；声通讯包括但不限于声波、超声波讯号等；电磁感应包括但不限于近场通讯技术等。以上描述的例子仅作为方便说明之用，无线连接的媒介还可以是其它类型，例如，Z-wave技术、其它收费的民用无线电频段和军用无线电频段等。例如，作为本技术的一些应用场景，骨传导扬声器可以通过蓝牙技术从其他设备获取含有声音信息的信号，也可以直接从骨传导扬声器自带的存储单元中直接获取数据，再产生声音信号。
[28]这里所说的存储设备/存储单元，包括直接连接存储(DirectAttachedStorage)，网络附加存储(NetworkAttachedStorage)和存储区域网络(StorageAreaNetwork)等存储系统上的存储设备。存储设备包括但不限于常见的各类存储设备如固态存储设备(固态硬盘、固态混合硬盘等)、机械硬盘、USB闪存、记忆棒、存储卡(如CF、SD等)、其他驱动(如CD、DVD、HDDVD、Blu-ray等)、随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。其中RAM有但不限于：十进计数管、选数管、延迟线存储器、威廉姆斯管、动态随机存储器(DRAM)、静态随机存储器(SRAM)、晶闸管随机存储器(T-RAM)、和零电容随机存储器(Z-RAM)等；ROM又有但不限于：磁泡存储器、磁钮线存储器、薄膜存储器、磁镀线存储器、磁芯内存、磁鼓存储器、光盘驱动器、硬盘、磁带、早期NVRAM(非易失存储器)、相变化内存、磁阻式随机存储式内存、铁电随机存储内存、非易失SRAM、闪存、电子抹除式可复写只读存储器、可擦除可编程只读存储器、可编程只读存储器、屏蔽式堆读内存、浮动连接门随机存取存储器、纳米随机存储器、赛道内存、可变电阻式内存、和可编程金属化单元等。以上提及的存储设备/存储单元是列举了一些例子，该存储设备/存储单元可以使用的存储设备并不局限于此。
[29]在102中，骨传导扬声器可以将含有声音信息的信号转换成振动并产生声音。振动的产生伴随着能量的转换，骨传导扬声器可以使用特定的换能装置实现信号向机械振动转换。转换的过程中可能包含多种不同类型能量的共存和转换。例如，电信号通过换能装置可以直接转换成机械振动，产生声音。再例如，声音信息包含在光信号中，一种特定的换能装置可以实现由光信号转换为振动信号的过程。其它可以在换能装置工作过程中共存和转换的能量类型包括热能、磁场能等。换能装置的能量转换方式包括但不限于动圈式、静电式、压电式、动铁式、气动式、电磁式等。骨传导扬声器的频率响应范围以及音质会受到不同换能方式以及换能装置中各个物理组件性能的影响。例如，在动圈式换能装置中，缠绕的柱状线圈与振动板相连，受信号电流驱动的线圈在磁场中带动振动板振动发声，振动板材质的伸展和收缩、褶皱的变形、大小、形状以及固定方式，永磁体的磁密度等，都会对骨传导扬声器最终的音效质量带来很大的影响。再例如，振动板可以是镜面对称的结构、中心对称的结构或者非对称的结构；振动板上可以设置有间断的孔状结构，使振动板产生更大的位移，从而让骨传导扬声器实现更高的灵敏度，提高振动与声音的输出功率；又例如，振动板是圆环体结构，在圆环体内设置向中心辐辏的多个支杆，支杆的个数可以是两个或者更多。
[30]显然，对于本领域的专业人员来说，在了解换能方式及具体装置能够影响骨传导扬声器音效质量的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对上述提及的影响因素进行适当的取舍、组合、修正或改变，从而获得理想的音质。例如，采用高磁密度的永磁体，更理想的振动板材料以及设计，能够获得更好的音质。
[31]这里使用的术语“音质”可以理解为能够反映出声音的质量，指经处理、传输等过程后音频的保真度。音质主要由响度、音调和音色三要素来描述。响度是人耳对声音强弱的主观感受，其正比于声音强度的对数值，声音强度越大听起来感到越响亮。而且与声音的频率和波形有关。音调，又称音高，是指人耳对声音振动频率高低的主观感受。音调主要取决于声音的基波频率，基频越高，音调越高，同时它还与声音的强度有关。音色是指人耳对声音特色的主观感觉。音色主要取决于声音的频谱结构，还与声音的响度、持续时间、建立过程及衰变过程等因素有关。声音的频谱结构是用基频、谐频数目、谐频分布情况、幅度大小以及相位关系来描述的。不同的频谱结构，就有不同的音色。即使基频和响度相同，如果谐波结构不同，音色也不相同。
[32]骨传导扬声器振动的实现方法很多，图2-A和图2-B是一个具体实施例中骨传导扬声器振动产生部分的结构图，包括外壳210、面板220、换能装置230和连接件240。
[33]面板220的振动通过组织与骨骼传递到听觉神经，从而使人听到声音。面板220与人体皮肤可以是直接接触的，也可以通过由特定材料组成的振动传递层(下文中会详细描述)与皮肤接触。这里所说的特定材料可以从低密度的材料中进行选择，例如塑料(例如但不限于高分子聚乙烯、吹塑尼龙、工程塑料等)，橡胶，也可以是能达到同样性能的其他单一或复合材料。对于橡胶的种类，例如但不限于通用性橡胶和特种型橡胶。通用型橡胶包含但不限于天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。特种型橡胶又包含但不限于丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、氯醇橡胶、丙烯酸酯橡胶、环氧丙烷橡胶等。其中，丁苯橡胶包含并不限于乳液聚合丁苯橡胶和溶液聚合丁苯橡胶。对于复合材料，例如但不限于玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石墨纤维、纤维、石墨烯纤维、碳化硅纤维或芳纶纤维等增强材料。也可以是其它有机和/或无机材料的复合物，例如玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂或酚醛树脂基体组成的各类玻璃钢。其他可用于制成振动传递层的材料还包括硅胶、聚氨酯(PolyUrethane)、聚碳酸酯(PolyCarbonate)中的一种或多种的组合。换能装置230是基于某种原理实现电信号向机械振动转换的组件。面板220与换能装置230相连，在换能装置230的带动下振动。连接件240连接面板220和外壳210，用于将换能装置230定位在外壳中。在换能装置230将振动传递给面板220时，振动会同时通过连接件240传递给外壳，引起外壳210振动，也会相应改变面板220的振动方式，从而影响面板220传递给人体皮肤的振动。
[34]需要注意的是，将换能装置和面板固定在外壳中的方式不限于图2-B描述的连接方式，显然，对于本领域的技术人员而言，是否采用连接件240，或者采用不同材料制成的连接件240、调整换能装置230或者面板220连接到外壳210的方式等，都会表现出不同的力学阻抗特性，产生不同的振动传递效果，从而影响振动系统整体的振动效率，产生不同的音质。
[35]例如，若不采用连接件，面板可以通过胶水直接粘贴在外壳上，也可以采用卡接或焊接的方式连接在外壳上。若采用连接件，则具有适度弹性力的连接件在传递振动的过程中有减震的效果，可以减少传递到外壳的振动能量，从而有效抑制外壳振动导致的骨传导扬声器向外界漏音，也可以帮助避免可能的异常共振导致的异常声音的发生，达到改善音质的效果。位于外壳内/上不同位置的连接件对振动的传递效率也会产生不同程度的影响，优选地，连接件可以使得换能装置处于悬吊或支撑等不同的状态。
[36]图2-B所示为一种连接方式的实例，连接件240可以与外壳210顶端相连。图2-C为另一种连接方式的实例，面板220从外壳210的开口伸出，面板220和换能装置230之间通过连接部分250连接，并与外壳210通过连接件240相连。
[37]在另外一些实施例中，也可以以其他的连接方式将换能装置固定在壳体内部，例如，可以将换能装置通过连接件固定在外壳内底面上，或者将换能装置的底部(换能装置与面板连接的一侧是顶部，与之相反的一侧是底部)通过弹簧悬空固定在壳体内部，也可以将换能装置的顶部连接在外壳上，或者换能装置和外壳间通过多个位于不同位置的连接件相连，或者以上多种连接方式的任意组合。
[38]以上对骨传导扬声器振动产生部分结构的描述仅仅只是具体的示例，不应被视为是唯一可行的实施方案。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对实施振动的具体结构和连接方式进行各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在以上描述的范围之内。例如，图2-B，2-C中的连接部分250可以是面板220上的一部分，采用胶水粘结在换能装置230上；也可以是换能装置230的一部分，采用胶水粘结在面板220上；也可以是独立的一个组件，采用胶水同时粘结在面板220和换能装置230上。当然，连接部分250和面板220或者换能装置230之间的连接方式并不限于粘结，本领域的技术人员可以获知的其他连接方式也适用于本发明，例如，可以采用卡接或者焊接的方式。优选地，面板220与外壳210之间可以直接采用胶水粘结的方式，更优选地，可以通过类似于弹性件240的组件连接，进一步优选地，可以通过在面板220外侧加上振动传递层(下文中会详细描述)的方式连接在外壳210上。需要注意的是，连接部分250是描述不同组件间连接的示意图，本领域的技术人员可以采用具有类似功能和不同形状的组件来替代，这些替代和改变仍然在上述描述的保护范围之内。
[39]在步骤103，声音通过传递系统传递给听力系统。传递系统可以是通过介质将声音振动直接传递给听力系统，也可以包括在声音传递过程中经过一定的处理后再传递给听力系统。
[40]骨传导扬声器的面板将振动通过人体组织传递给人体的听力系统，改变面板的材质、接触面积、形状和/或大小，以及面板和皮肤间的相互作用力，都可以影响声音通过介质的传递效率，从而影响音质。例如，在相同的驱动下，不同大小的面板传递的振动在佩戴者贴合面上有不同的分布，进而会带来音量和音质的差异。优选地，面板的面积不小于0.15cm2，更优选地，面积不小于0.5cm2，进一步优选地，面积不小于2cm2。再例如，面板受换能装置的带动而振动，面板与换能装置的粘结点在面板振动的中心，优选地，面板围绕所述振动中心的质量分布是均匀的(即振动中心是面板的物理中心)，更优选地，使面板围绕所述振动中的质量不均匀分布(即振动中心偏离面板的物理中心)。又例如，一个振动板可以连接到多个面板上，多个面板间的形状、材质可以彼此相同也可以不同，多个面板间可以相连也可以不相连，多个面板利用多个途径传递声音振动，不同路径间的振动传递方式互不相同，传递到面板的位置也不相同，不同面板之间的振动信号可以互补，生成较为平坦的频率响应。再例如，将一块面积较大的振动板分割为两块或多块面积较小的振动板，可以有效地改善在高频时面板形变引起的不均匀振动，使频率响应更为理想。
[41]值得注意的是，面板的物理属性，例如质量、大小、形状、刚度、振动阻尼等都会影响面板振动的效率。本领域的技术人员可以根据实际需要选择适当材料做成的面板，或者使用不同模具将面板注塑成不同的形状，优选地，面板的形状可以设置成长方形、圆形或椭圆形，更优选地，面板的形状可以是将长方形、圆形或椭圆形的边缘进行切割后所获得的图形(例如但不限于，将圆形对称切割获得类似椭圆的形状等)，进一步优选地，面板可以设置成镂空的。这里所说的面板材料包括但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA)以及一些金属或者合金(如铝合金)等，相关参数包括材料的相对密度，拉伸强度，弹性模量，洛氏硬度等。优选的，面板材料的相对密度为1.02-1.50，更优选地，相对密度为1.14-1.45，进一步优选地，相对密度为1.15-1.20。面板的拉伸强度不小于30MPa，更优选地，拉伸强度为33MPa-52MPa，进一步优选地，拉伸强度不小于60MPa。面板材料的弹性模量可以在1.0GPa-5.0GPa内，更优选地，弹性模量在1.4GPa-3.0GPa，进一步优选地，弹性模量在1.8GPa-2.5GPa。类似的，面板材料的硬度(洛氏硬度)可以是60-150，更优选地，硬度可以是80-120，进一步优选地，硬度可以是90-100。特别的，同时考虑面板材料和拉伸强度，可以是相对密度为1.02-1.1，拉伸强度为33MPa-52MPa，更优选地，面板材料的相对密度为1.20-1.45，拉伸强度为56-66MPa。
[42]在其他一些实施例中，骨传导扬声器的面板外侧包裹着振动传递层，振动传递层与皮肤接触，面板和振动传递层组成的振动体系将产生的声音振动传递给人体组织。优选地，面板外侧包裹一层振动传递层，更优选地，面板外侧包裹多层振动传递层；振动传递层可以是由一种或多种材料制成，不同振动传递层的材料构成可以相同，也可以不同；多层振动传递层之间可以是在面板垂直的方向上相互叠加，也可以是在面板水平的方向上铺开排列，或者以上两种排列方式的组合。振动传递层的面积可以设定为不同的大小，优选地，振动传递层的面积不小于1cm2，更优选地，振动传递层的面积不小于2cm2，进一步优选地，振动传递层的面积不小于6cm2。
[43]振动传递层的构成可以是具有一定吸附性、柔性、化学性的材料，例如塑料(例如但不限于高分子聚乙烯、吹塑尼龙、工程塑料等)，橡胶，也可以是能达到同样性能的其他单一或复合材料。对于橡胶的种类，例如但不限于通用性橡胶和特种型橡胶。通用型橡胶包含但不限于天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。特种型橡胶又包含但不限于丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、氯醇橡胶、丙烯酸酯橡胶、环氧丙烷橡胶等。其中，丁苯橡胶包含并不限于乳液聚合丁苯橡胶和溶液聚合丁苯橡胶。对于复合材料，例如但不限于玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石墨纤维、纤维、石墨烯纤维、碳化硅纤维或芳纶纤维等增强材料。也可以是其它有机和/或无机材料的复合物，例如玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂或酚醛树脂基体组成的各类玻璃钢。其他可用于制成振动传递层的材料还包括硅胶、聚氨酯(PolyUrethane)、聚碳酸酯(PolyCarbonate)中的一种或多种的组合。
[44]振动传递层的存在能够影响系统的频率响应，改变骨传导扬声器的音质，同时也能起到对壳内元件的保护作用。例如，振动传递层能够改变面板的振动方式，使得系统整体的频率响应更平缓。面板的振动方式受到面板本身属性、面板和振动板的连接方式、面板和振动传递层的连接方式、振动频率等因素的影响。面板本身属性包括但不限于面板的质量、大小、形状、刚度、振动阻尼等。优选地，可以采用厚度不均匀的面板(例如但不限于，面板中心厚度大于边缘厚度)。面板和振动板的连接方式包括但不限于胶水粘结、卡接或焊接等；面板和振动传递层的连接包括但不限于胶水连接；不同的振动频率会对应面板不同的振动方式，包括面板整体的平移以及不同程度的扭转平移，选择在特定频率范围内具有特定振动方式的面板可以改变骨传导扬声器的音质。优选地，这里所说的特定的频率范围可以是20Hz-20000Hz，更优选地，频率范围可以是400Hz-10000Hz，进一步优选地，频率范围可以是500Hz-2000Hz，再进一步优选地，频率范围可以是800Hz-1500Hz。
[45]精心设计和调试换能装置与面板可以解决很多骨传导扬声器经常面临的问题。例如，骨传导扬声器容易产生漏音现象。这里所说的漏音指的是，骨传导扬声器工作的过程中，扬声器的振动会产生向周围环境传递的声音，除了扬声器的佩戴者外，环境中的其他人也能够听到扬声器发出的声音。漏音现象出现的原因很多，包括换能装置和面板的振动通过连接件传递到外壳而引起外壳的振动，或者换能装置的振动引起壳内空气振动，空气振动传导到外壳上引起外壳振动，从而产生漏音。如图3‐A所示，一种骨传导扬声器振动产生部分的等效振动模型，包括固定端301，外壳311和面板321，固定端301和外壳311之间等效为通过弹性体331和阻尼件332连接，外壳311和面板321之间等效为通过弹性体341连接。固定端301可以是骨传导扬声器在振动过程中位置相对固定的点或者位置相对固定的区域。弹性体331和阻尼332由耳机架/耳机挂带和外壳之间的连接方式决定，影响因素包括耳机架/耳机挂带的刚度、形状、组成材料等，以及耳机架/耳机挂带与外壳连接部位的材料属性。这里所说的耳机架/耳机挂带提供骨传导扬声器与使用者之间相互接触的压力。弹性体341由面板321(或者面板与换能装置所组成的系统)和外壳311之间的连接方式决定，影响因素包括以上提到的连接件240。则振动方程可以表示为：
mx2″+Rx2′-k1(x1-x2)+k2x2＝0(1)
其中，m为外壳311的质量，x1为面板321的位移，x2为外壳311的位移，R为振动阻尼，k1为弹性体341的劲度系数，k2为弹性体331的劲度系数。在稳定振动的情况下(不考虑瞬态响应)，可以导出外壳振动与面板振动的比值x2/x1：
[46]这里所说的外壳振动与面板振动的比值x2/x1可以反映出骨传导扬声器漏音大小。一般而言，x2/x1的值越大，说明外壳的振动相比于传递给听力系统的有效振动就越大，在相同的音量下，漏音就越大；x2/x1的值越小，说明外壳的振动相比于传递给听力系统的有效振动就越小，在相同的音量下，漏音就越小。由此可见，影响骨传导扬声器漏音大小的因素包括，面板321(或者面板与换能装置所组成的系统)和外壳311之间的连接方式(弹性体341的劲度系数k1)，耳机架/耳机挂带和外壳系统(k2,R,m)等。在一个实施例中，弹性体331的劲度系数k1，外壳质量m以及阻尼R与扬声器的形状和佩戴方式相关，在k1，m，R确定后，x2/x1和弹性体341的劲度系数k1之间的关系如图3‐B所示。由图中可看出，不同劲度系数k1会影响外壳振动幅度与面板振动幅度的比值，即x2/x1。当频率f大于200Hz时，外壳的振动都小于面板的振动(x2/x1<1)，且随着频率的增加，外壳的振动逐渐变小。特别的，如图3-B所示，对于不同的k1的值(从左向右依次设定劲度系数为k2的5倍、10倍、20倍、40倍、80倍和160倍)，当频率大于400Hz时，外壳振动已经小于面板振动的1/10(x2/x1<0.1)。在具体实施例中，减小劲度系数k1的值(例如，选用劲度系数小的连接件240)，可以有效地减少外壳的振动，从而降低漏音。
[47]作为一个具体的实施例，图4-A和4-B分别是面板和振动传递层相连的正视图和侧视图。其中，面板401与振动传递层403通过胶水402粘结，胶水粘结处位于面板401两端，面板401位于振动传递层403和壳体404形成的外壳内。
[48]本领域的工作人员可以根据实际的频率响应需求，调整和改进胶水的粘结方式、数量，从而改善系统的音质。类似的，在另一个实施例中，图5反映出不同振动传递层的硬度对振动响应曲线的影响。实线是采用较硬的传递层的骨传导扬声器所对应的振动响应曲线，虚线是采用较软的传递层的骨传导扬声器所对应的振动响应曲线。可以看出，采用不同硬度的振动传递层可以使骨传导扬声器获得不同的频率响应。振动传递层的硬度越大，传递高频振动的能力越强；振动传递层的硬度越小，则传递低频振动的能力越强。选择不同材料的振动传递层(不限于硅胶、塑料等)可以获得不同音质。例如，骨传导扬声器上使用45度硅胶做成的振动传递层可以获得较好的低音效果，使用75度硅胶做成的振动传递层可以获得较好的高音效果。这里所说的低频指的是小于500Hz的声音，中频指的是500Hz-4000Hz范围的声音，高频是指大于4000Hz的声音。
[49]当然，以上对胶水和振动传递层的描述仅仅是一种可以影响骨传导扬声器音质的实施例，不应被视为唯一可行的实施方案。显然，对本领域的专业人员来说，在了解影响骨传导扬声器音质的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对骨传导扬声器上振动产生部分中各个器件以及连接方式进行调整和改变，但这些调整和改变仍在以上描述的保护范围之内。例如，振动传递层的材料可以是任意的，也可以是根据用户的使用习惯定制的。在振动传递层和面板间使用固化后具有不同硬度的胶水，也可能对骨传导扬声器的音质产生影响。此外，增加振动传递层的厚度可以等效为增加了组成的振动系统中的质量，也可以达到是系统的谐振频率下降的效果。优选地，传递层的厚度为0.1mm-10mm，更优选地，厚度为0.3mm-5mm，再优选地，厚度为0.5mm-3mm，进一步优选地，厚度为1mm-2mm。传递层的拉伸强度、粘度、硬度、撕裂强度、伸长率等也会对系统的音质产生影响。传递层材料的拉伸强度是指造成传递层样品撕裂时单位范围上所需的力，优选的，拉伸强度为3.0MPa-13MPa，更优选地，拉伸强度为4.0MPa-12.5MPa，进一步优选地，拉伸强度为8.7MPa-12MPa。优选地，传递层的邵氏硬度为5-90，更优选地，邵氏硬度为10-80，进一步优选地，邵氏硬度为20-60。传递层的伸长率指传递层断裂时相对与原长度所增长的百分比，优选地，伸长率在90％-1200％之间，更优选地，伸长率在160％-700％之间，进一步优选地，伸长率在300％-900％之间。传递层的撕裂强度指在有切口的传递层上施加力量时阻碍切口或刻痕扩大的抵抗力，优选地，撕裂强度在7kN/m-70kN/m之间，更优选地，撕裂强度在11kN/m-55kN/m之间，进一步优选地，撕裂强度在17kN/m-47kN/m之间。
[50]以上描述的面板与振动传递层组成的振动系统中，除了改变面板和传递层的物理属性，以及面板与振动传递层的粘结方式等方面，也可以从其他方面改变骨传导扬声器的性能。
[51]以上对骨传导扬声器的振动传递描述仅仅是具体的示例，不应被视为是唯一可行的实施方案。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解骨传导扬声器的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对骨传导扬声器的振动描述进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在以上描述的范围之内。例如，采用植入式的骨传导助听器可以直接贴紧人体的骨骼，将声音振动直接传递给骨骼，而不经过皮肤或者皮下组织，这样可以一定程度上避免由皮肤或皮下组织在振动传递过程中对频率响应产生的衰减和改变。又如，在一些应用中，传导部位可以是牙齿，即骨传导装置可以贴合在牙齿上，将声音振动通过牙齿传递给骨骼和周边组织，也可以在一定程度上减少皮肤在振动过程中对频率响应的影响。以上对骨传导应用场景的介绍只是起到描述性的目的，本领域的技术人员在了解骨传导的基本原理后，可以将骨传导技术应用在不同的场景，这些场景中声音的传递可以是对以上描述的传递途径的部分改变，这些改变仍然在以上描述的保护范围内。
[52]在步骤104，人体感受到的音质也和人体的听力系统有关，不同人群可能对不同频率范围的声音的敏感程度不同。在一些实施例中，人体的对不同频率的声音的敏感程度可以通过等响曲线来反映。某些人群对声音信号中特定频率范围内的声音不敏感，则表现出在等响曲线上对应频率的响应强度低于其他频率内的响应强度。例如，某些人群对高频声音信号不敏感，即在等响曲线上表现为在相应高频信号的强度响应低于其它频率处的强度响应；某些人群对中低频声音信号不敏感，在等响曲线上则表现为在相应中低频信号的强度响应低于其它频率处的强度响应。这里所说的低频指的是小于500Hz的声音，中频指的是500Hz-4000Hz范围的声音，高频是指大于4000Hz的声音。对本领域的技术人员来说，以上对人体听力敏感程度的描述中，“等响曲线”可以用同类词语代替，例如，“等响度曲线”，“听力响应曲线”等。事实上，人体对听力敏感程度也可以看作是一种声音的频率响应，在本发明中各个实施例的描述中，结合人体对声音的敏感程度和骨传导扬声器的频率响应，最终体现出骨传导扬声器的音质。
[53]在正常情况下，骨传导扬声器的音质受到扬声器本身各组成部分的物理性质、各组成部分间振动传递关系、扬声器与外界的振动传递关系以及振动传递系统在传递振动时的效率等多方面的影响因素。骨传导扬声器本身的各组件部分包括产生振动的组件(例如但不限于换能装置)，固定扬声器的组件(例如但不限于耳机架/耳机挂带)，传递振动的组件(例如但不限于面板、振动传递层等)。各组成部分间振动传递关系以及扬声器与外界的振动传递关系由扬声器与使用者间的接触方式(例如但不限于夹紧力、接触面积、接触形状等)决定。如图6所示，一种骨传导扬声器的振动产生和传递系统的的等效示意图，包括一种骨传导扬声器的等效系统包括固定端601，传感终端602，振动单元603，以及换能装置604。其中，固定端601通过传递关系K1与振动单元603相连，传感终端602通过传递关系K2与振动单元603相连，振动单元603通过传递关系K3与换能装置604相连。
[54]这里所说的振动单元是面板和换能装置组成的振动体，传递关系K1，K2和K3是骨传导扬声器等效系统中相应部分之间作用关系的描述(将在下文中详细描述)。等效系统的振动方程可以表示为：
[55]m3x″3+R3x′3-R4x′4+(k3+k4)x3+k5(x3-x4)＝f3(3)
[56]m4x″4+R4x″4-k5(x3-x4)＝f4(4)
[57]其中，m3是振动单元603的等效质量，m4是换能装置604的等效质量，x3是振动单元603的等效位移，x4是换能装置604的等效位移，k3是传感终端602和振动单元603之间的等效弹性系数，k4是固定端601和振动单元603之间的等效弹性系数，k5是换能装置604和振动单元603之间的等效弹性系数，R3是传感终端602和振动单元603之间的等效阻尼，R4是换能装置604和振动单元603之间的等效阻尼，f3和f4分别是振动单元603和换能装置604之间的相互作用力。系统中振动单元的等效振幅A3为：
[58]
[59]其中，f0表示单位驱动力，ω表示振动频率。由此可见，影响骨传导扬声器频率响应的因素包括振动的产生部分(例如但不限于振动单元、换能装置、外壳以及相互连接方式，如公式(5)中m3，m4，k5，R4等)，振动传递部分(例如但不限于，与皮肤接触方式，耳机架/耳机挂带的属性，如公式(5)中k3，k4，R3等)。改变骨传导扬声器各部分的结构和各组件之间连接的参数，例如，改变夹紧力的大小相当于改变k4的大小、改变胶水的粘结方式相当于改变R4和k5的大小、改变相关材料的硬度、弹性、阻尼等相当于改变k3和R3的大小，这些都可以改变骨传导扬声器的频率响应和音质。
[60]在一个具体的实施例中，固定端601可以是骨传导扬声器在振动过程中位置相对固定的点或者位置相对固定的区域，这些点或区域可以看做是骨传导扬声器在振动过程中的固定端，固定端可以是由特定的部件组成，也可以是根据骨传导扬声器整体结构确定的位置。例如，可以通过特定的装置将骨传导扬声器悬挂、粘接或吸附在人耳附近，也可以设计骨传导扬声器的结构和外形使得骨传导部位能够贴住人体皮肤。
[61]传感终端602是人体接收声音信号的听力系统，振动单元603是骨传导扬声器上用于保护、支撑、连接换能装置的部分，包含将振动传递给使用者的振动传递层或者面板等与使用者直接或间接接触的部分，以及保护、支撑其他振动产生元件的外壳等。换能装置604是声音振动的产生装置，可以是以上讨论的换能装置中一种或几种的组合。
[62]传递关系K1连接固定端601和振动单元603，表示骨传导扬声器在工作过程中振动产生部分和固定端的振动传递关系，K1取决于骨传导装置的形状和构造。例如，骨传导扬声器可以以U型耳机架/耳机挂带形式固定在人体头部，也可以装置在头盔、消防面罩或者其他特殊用途的面具、眼镜等设备上使用，不同的骨传导扬声器的形状和构造都会对振动传递关系K1产生影响，进一步地，扬声器的构造还包括骨传导扬声器不同部分的组成材质、质量等物理性能。
[63]传递关系K2连接传感终端602和振动单元603。K2取决于传递系统的组成，所述传递系统包括但不限于将声音振动通过使用者组织传递给听力系统。例如，声音通过皮肤、皮下组织、骨骼等传递给听力系统时，不同人体组织的物理性质以及相互连接关系都会对K2产生影响。进一步地，振动单元603和人体组织接触，在不同实施例中，振动单元上的接触面可以是振动传递层或者是面板的一个侧面，接触面的表面形状、大小、与人体组织间的相互作用力等都会影响传递系数K2。
[64]振动单元603和换能装置604的传递关系K3是由骨传导扬声器振动产生装置内部的连接属性决定，换能装置和振动单元通过刚性或弹性方式相连，或者改变连接件在换能装置和振动单元间的相对位置，都会改变换能装置将振动传递给振动单元，尤其是面板的传递效率，从而影响传递关系K3。
[65]在骨传导扬声器的使用过程中，声音的产生和传递过程都会影响到最终人体感受到的音质。例如以上提到的固定端、人体感觉终端、振动单元、换能装置以及传递关系K1、K2和K3等，都可能对骨传导扬声器的音效质量产生影响。需要注意的是，此处K1、K2、K3只是对振动传递过程中涉及到不同装置部分或系统连接方式的一种表示，可以包含但不限于物理连接方式、力的传导方式、声音的传递效率等。
[66]以上对骨传导扬声器等效系统的描述仅仅是具体的示例，不应被视为是唯一可行的实施方案。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解骨传导扬声器的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对影响骨传导扬声器振动传递的具体方式与步骤进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在以上描述的范围之内。例如，以上描述的K1、K2、K3可以是简单的振动或者力学传递方式，也可以包含复杂的非线性传递系统，传递关系可以是由各个部分直接连接形成，也可以是通过非接触式方式进行传递。
[67]在一个具体的实施例中，骨传导扬声器的结构如图7所示，包括耳机架/耳机挂带704、振动单元702和换能装置703。振动单元702包含接触面702a，外壳702b，换能装置703位于振动单元702内部并与之连接。优选地，振动单元702是包括以上描述的面板和振动传递层，接触面702a是振动单元702与使用者接触的表面，优选地，是振动传递层的外侧表面。
[68]在使用过程中，耳机架/耳机挂带701将骨传导扬声器固定在使用者的特定部位(例如，头部)，为振动单元702和使用者之间提供夹紧力。接触面702a和换能装置703连接，并与使用者保持接触，将声音通过振动传递给使用者。图6中所示的固定端601可以近似选择在骨传导扬声器工作时位置相对固定的点。如果骨传导扬声器呈对称结构，并假设工作过程中两边换能装置提供的驱动力大小相等，方向相反，那么可以选择耳机架/耳机挂带上中心点位置为等效固定端，例如704所示位置；如果骨传导扬声器能够提供立体声音，即两处换能装置提供的即时驱动力大小不等，或者骨传导扬声器在结构上存在非对称性，则可以选取耳机架/耳机挂带上或耳机架/耳机挂带以外其它点或者区域作为等效固定端。这里所说的固定端可以看作是骨传导扬声器在产生振动的过程中位置相对固定的等效端。固定端601和振动单元702之间通过耳机架/耳机挂带701相连，传递关系K1与耳机架/耳机挂带701以及耳机架/耳机挂带701提供的夹紧力有关，取决于耳机架/耳机挂带701的物理属性。优选地，改变耳机架/耳机挂带提供的夹紧力、耳机架/耳机挂带的质量等物理量可以改变骨传导扬声器的声音传递效率，影响系统在特定频率范围内的频率响应。例如，采用强度较高的材料做成的耳机架/耳机挂带与采用强度较低的材料做成的耳机架/耳机挂带会提供不同的夹紧力，或者改变耳机架/耳机挂带的结构，在耳机架/耳机挂带上加入可以提供弹性力的辅助装置也可以改变夹紧力，从而影响声音的传递效率；佩戴时耳机架/耳机挂带尺寸的变化也会影响夹紧力的大小，夹紧力随着耳机架/耳机挂带两端振动单元间距离的增大而增大。
[69]为获得满足特定夹紧力条件的耳机架/耳机挂带，本领域的普通技术人员可以根据实际情况选用具有不同刚性、不同模量的材料做成耳机架/耳机挂带或者调整耳机架/耳机挂带的尺寸和大小。需要注意的是，耳机架/耳机挂带的夹紧力不但会影响声音的传递效率，也会影响用户在低音频率范围内的声音感受。这里所说的夹紧力是接触面与使用者之间的压力，优选地，夹紧在0.1N-5N之间，更优选地，夹紧力在0.2N-4N之间，进一步优选地，夹紧力在0.2N-3N之间，再优选地，夹紧力在0.2N-1.5N之间，更进一步优选地，夹紧力在0.3N-1.5N之间。
[70]耳机架/耳机挂带的材料可以决定夹紧力的大小。优选地，耳机架/耳机挂带的材料可以选用具有一定硬度的塑料。例如，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，聚碳酸酯(PC)，聚酰胺(PA)等。进一步优选地，耳机架/耳机挂带的材料可以选用具有记忆功能的材料。记忆材料包括但不限于记忆合金材料、高分子记忆材料、无机非记忆材料等。记忆合金包括但不限于钛镍铜记忆合金、钛镍铁记忆合金、钛镍铬记忆合金、铜镍系记忆合金、铜铝系记忆合金、铜锌系记忆合金、铁系记忆合金等。高分子记忆材料包括但不限于聚降冰片烯、反式聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、交联聚乙烯、聚氨酯、聚内酯、含氟高聚物、聚酰胺、交联聚烯烃、聚酯等。无机非记忆材料包括但不限于记忆陶瓷、记忆玻璃、石榴石、云母等。进一步优选地，耳机架/耳机挂带的记忆材料具有选定的记忆温度，优选地，记忆温度可以选为不低于10℃，更优选地，记忆温度选为不低于40℃，进一步优选地，记忆温度选为不低于60℃，再优选地，记忆温度选为不低于100℃。记忆材料占耳机架/耳机挂带材料的比例不少于5％，优选地，该比例不少于7％，更优选地，该比例不少于15％，进一步优选地，该比例不少于30％,再优选地，该比例不少于50％。这里所说的耳机架/耳机挂带指的是使骨传导扬声器产生夹紧力的后挂式结构。记忆材料处于耳机架/耳机挂带不同的位置，优选地，记忆材料处于耳机架/耳机挂带上应力集中的位置，例如但不限于耳机架/耳机挂带与振动单元的连接部位，耳机架/耳机挂带的对称中心附近或者耳机架/耳机挂带内线路分布密集的位置等。在一个实施例中，采用记忆合金做成耳机架/耳机挂带，对于大小不同的使用者头部，其提供的夹紧力差异小，使得佩戴一致性更高，受夹紧力影响的音质一致性也更高。在另一个实施例中，采用记忆合金制成的耳机架/耳机后挂具有良好的弹性，在经受大的形变后能够正常地恢复到原始形状，而且其在经历长时间形变后仍可以稳定地保持夹紧力的大小。在另一个实施例中，采用记忆合金制成的耳机架/耳机后挂重量轻，能够提供自由度较大的形变，使得其能够更好地贴合使用者。
[71]夹紧力提供骨传导扬声器振动产生部分的接触面与使用者之间的压力。图8-A和图8-B为一个实施例中接触面与使用者之间不同压力下的骨传导扬声器的振动响应曲线。在振动传递过程中，夹紧力低于一定阈值后不利于中频和高频振动的传递。如(a)所示，对于同一振动源(声源)，当夹紧力为0.1N时，佩戴者接收到的振动(声音)中，中频和高频部分明显少于夹紧力为0.2N和1.5N时所接受到的振动(声音)，即在音质上，夹紧力在0.1N时，中频和高频部分表现弱于夹紧力在0.2N-1.5N时的表现。类似的，在振动传递过程中，夹紧力大于一定阈值后不利于低频振动的传递。如(b)所示，对于同一振动源(声源)，当夹紧力为5.0N时，佩戴者接受到的振动(声音)的低频部分明显少于夹紧力为0.2N和1.5N时所接受到的振动(声音)，即在音质上，夹紧力在5.0N时，低频部分表现弱于夹紧力在0.2N-1.5N时的表现。
[72]在具体的实施例中，通过选择合适的耳机架/耳机挂带材料和设定适当的耳机架/耳机挂带结果，使得接触面与使用者之间的压力保持在适当的范围内。接触面与使用者之间的压力大于某一阈值，优选地，该阈值为0.1N，更优选地，该阈值为0.2N，进一步优选地，该阈值为0.3N，再优选地，该阈值为0.5N。接触面与使用者之间的压力小于另一阈值，优选地，该阈值为5.0N，更优选地，该阈值为4N，进一步优选地，该阈值为3N，再优选地，该阈值为1.5N。本领域的技术人员在了解骨传导扬声器的夹紧力改变骨传导系统频率响应的基本原理后，可以在此基础上，通过对耳机架/耳机挂带材料、结构的修改和替换，从而设定满足不同音质要求的夹紧力范围，而这些修改和替换仍然在本说明书的保护范围内。
[73]骨传导扬声器的夹紧力可以通过特定的设备或方法进行测量。图9-A和图9-B是一种测量骨传导扬声器夹紧力的具体实施例。A点和B点是本实施例中骨传导扬声器耳机架/耳机挂带上靠近振动单元的两点。在测试过程中，固定A点或B点，另一点连接测力计，当A点和B点之间的距离L在125mm～155mm之间时，测得夹紧力。图9-C是一种骨传导扬声器处于不同夹紧力状态下的频率振动响应曲线，三条曲线对应的夹紧力分别为0N、0.61N和1.05N。图9-C表明随着骨传导扬声器夹紧力的增加，人脸对骨传导扬声器的振动单元(例如，面板、与面板相连的振动传递层等)产生的负载会随之增大，振动面的振动会被削弱。夹紧力过小或过大会引起骨传导扬声器在振动过程中频率响应较大的不平坦。若夹紧力过大，会使佩戴者感受到不适，同时扬声器的振动变弱，声音变小；若夹紧力过小，则佩戴者会感受到较为明显的振动感。
[74]需要注意的是，以上对改变骨传导扬声器夹紧力方法的描述仅仅是具体的示例，不应被视为是唯一可行的实施方案。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解骨传导扬声器的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，针对不同形状和结构的骨传导扬声器，对改变骨传导扬声器夹紧力的方式进行改变，但这些改变仍在以上描述的范围之内。例如，骨传导扬声器架可以使用具有记忆功能的材料(例如记忆金属)，能够根据人的头型调整张开的弧度，并且具备良好的弹性，能够最大限度的提高佩戴的舒适度，调整夹紧力大小。进一步的，在骨传导扬声器架上可以安装用于调节夹紧力的弹性绷带1001，如图10所示，在耳机架/耳机挂带偏离平衡位置进行收缩或者拉开的过程中，弹性绷带能够提供额外的回复力。
[75]传感终端602和振动单元603间的传递关系K2也会影响到骨传导系统的频率响应。人耳听到的声音，取决于耳蜗接收到的能量，该能量受到传递过程中不同物理量的影响，可由以下公式表示：
[76]P＝∫∫Sα·f(a,R)·L·ds(6)
[77]其中，P正比于耳蜗接收到的能量，S是接触面702a与人脸接触的面积，α是一个量纲转换的系数，f(a,R)表示接触面上一点的加速度a和接触面与皮肤接触的紧密程度R对能量传递的影响，L是任一接触点上机械波传递的阻抗，即单位面积的传递阻抗。
[78]由(6)可知，声音的传递受到传递阻抗L的影响，骨传导系统的振动传递效率与L有关，骨传导系统的频响曲线为接触面上各点的频响曲线的叠加。不失一般性地，在描述骨传导系统接触面结构时，术语“接触面”可为至少部分直接或间接与使用者进行接触的表面，也可为至少部分直接或间接与使用者进行接触的，具有一定厚度的“接触层”。改变影响阻抗的因素包括能量传递面积的大小、形状、粗糙程度、受力大小或受力分布等。例如，通过改变振动单元702的结构和外形来改变声音的传递效果，进而改变骨传导扬声器的音质。仅仅是作为示例，改变振动单元702接触面702a的相应物理特性，可以达到改变声音传递的效果。
[79]一种精心设计的接触面表面设有梯度结构，所述梯度结构指的是接触面表面存在高度变化的区域。梯度结构可以是接触面外侧(与使用者贴合的一侧)存在的凸起/凹下或者台阶状等结构，也可以是接触面内侧(背向使用者的一侧)存在的凸起/凹下或者台阶状等结构。一种骨传导扬声器的振动单元实施例如图11-A所示，接触面1101(接触面外侧)存在凸起或凹下(未在图11-A中显示)部分。在骨传导扬声器工作的过程中，凸起或凹下部分与人脸皮肤接触，改变接触面1101上不同位置与人脸接触时的压力。凸起部分与人脸接触更紧密，与之接触的皮肤和皮下组织受到比其它部分更大的压力；相应的，与下凹部分接触的皮肤和皮下组织受到比其它部分更小的压力。例如，图11-A中的接触面1101上存在A，B，C三点，分别位于接触面1101非凸起部分，凸起部分边缘和凸起部分上。在与皮肤接触的过程中，A，B，C三点处皮肤所受的夹紧力大小FC>FA>FB。在一些实施例中，B点的夹紧力大小为0，即B点不与皮肤接触。人脸皮肤与皮下组织在不同压力下表现出对声音的阻抗和响应不同。压力大的部位阻抗率小，对声波有偏向高通的滤波特性，压力小的部位阻抗率大，有偏向低通的滤波特性。接触面1101各部位的阻抗特性L不同，根据公式(6)，不同部位对声音传递时频率的响应不同，声音通过全接触面传递的效果相当于各部位声音传递的总和，最终声音传递到大脑时形成平滑的频率响应曲线，避免了在低频或高频有过高的谐振峰的出现，从而获得整个音频带宽内理想的频率响应。同样的，接触面1101的材质和厚度也会对声音的传递产生影响，从而影响音质效果。例如，接触面材质柔软时，低频范围的声波传递效果好于高频范围的声波传递，接触面材质较硬时，高频范围的声波传递效果好于低频范围的声波传递。
[80]图11-B显示含有不同接触面的骨传导扬声器的频率响应。虚线对应接触面上存在凸起结构的骨传导扬声器的频率响应，实线对应接触面上不存在凸起结构的骨传导扬声器的频率响应。在中低频范围内，无凸起结构的振动相对于存在凸起结构的振动有明显的削弱，在频率响应曲线上形成一个“深坑”，表现为不太理想的频率响应，从而影响骨传导扬声器的音质。
[81]以上对图11-B的描述仅仅是针对具体示例的解释，对于本领域的专业人员来说，在了解影响骨传导扬声器频率响应的基本原理后，可以对骨传导扬声器的结构、组件进行各种修正和改变，从而获得不同的频率响应效果。
[82]需要注意的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，接触面1101的形状和结构不限于以上描述，也可以是满足其它特定的要求。例如，接触面上的凸起或凹下部分可以分布在接触面的边缘，也可以分布在接触面的中间部位。接触面可能包含一个或多个凸起或凹下部分，凸起和凹下部分可以同时分布在接触面上。接触面上的凸起或凹下部分的材料可以是和接触面材料不同的其它材料，可以是柔性的、钢性的、或者更适合产生特定压力梯度的材料；可以是记忆性材料，也可以是非记忆性材料；可以是单种性质的材料，也可以是复合材料。接触面的凸起或凹下部分的结构图形包括但不限于轴对称图形、中心对称图形、旋转对称图形、非对称图形等。接触面的凸起或凹下部分结构图形可以是一种图形，也可以是两种或者两种以上组合的图形。接触面表面包括但不限于于具有一定的光滑度、粗糙度、波纹度等。接触面的凸起或凹下部分的位置分布包括但不限于轴对称、中心对称、旋转对称、非对称分布等。接触面的凸起或凹下部分可以是在接触面边缘，也可以分布在接触面内部。
[83]图12中1204-1209是以上描述的接触面结构的具体实施例。
[84]其中，图中1204所示是接触面上包含多个形状结构相似的凸起的示例。凸起可以用与面板其它部分相同或类似的材料构成，也可以用与其它部分不同的材料。特别的，凸起可以由记忆材料和振动传递层材料共同组成，其中记忆材料的比例不少于10％，优选地，凸起中记忆材料的比例不少于50％。单个凸起的面积占总面积的1％-80％，优选的，占总面积的比例为5％-70％，更优选地，占总面积的比例为8％-40％。所有凸起的面积总合占总面积的5％-80％，优选地，该比例为10％-60％。凸起可以有至少1个，优选地，凸起为1个，更优选地，凸起有2个，进一步优选地，凸起至少有5个。凸起的形状可以是圆形、椭圆形、三角形、长方形、梯形、不规则多边形、或者其他类似图形，其中凸起部分的结构可以是对称或非对称的，凸起部分的位置分布也可以是对称或者非对称的，凸起部分的数量可以是一个或者多个，凸起部分的高度可以是相同也可以是不相同的，凸起的高度和分布可以构成一定的梯度。
[85]图中1205所示是一种接触面凸起部分的结构是两种以上图形组合的示例，其中不同图形的凸起的数量可以是一个或者多个。两种以上的凸起形状可以是圆形、椭圆形、三角形、长方形、梯形、不规则多边形、或者其他类似图形中的任意两种或两种以上的组合。凸起的材料、数量、面积、对称性等与图704中类似。
[86]图中1206是一种接触面凸起部分分布在接触面边缘和内部的示例，其中凸起部分的数量不限于图中所示。位于接触面边缘的凸起数量占所有凸起数量的1％-80％，优选地，该比例为5％-70％，更优选地，该比例为10％-50％，进一步优选地，该比例为30％-40％。凸起的材料、数量、面积、形状、对称性等与图704中类似。
[87]图中1207是一种接触面凹下部分的结构图形，凹下部分的结构可以是对称或非对称的，凹下部分的位置分布也可以是对称或非对称的，凹下部分的数量可以是一个或多个，凹下部分的形状可以是相同或不同的，凹下的部分可以是镂空的。单个凹下的面积占总面积的1％-80％，优选的，占总面积的比例为5％-70％，更优选地，占总面积的比例为8％-40％。所有凹下的面积总合占总面积的5％-80％，优选地，该比例为10％-60％。凹下可以有至少1个，优选地，凹下为1个，更优选地，凹下有2个，进一步优选地，凹下至少有5个。凹下的形状可以是圆形、椭圆形、三角形、长方形、梯形、不规则多边形、或者其他类似图形。
[88]图中1208是一种接触面既存在凸起部分又存在凹下部分的示例，凸起和凹下部分的数量不限于一个或多个。凹下的数量和凸起的数量的比例为0.1-100，优选地，该比例为1-80，更优选地，该比例为5-60，进一步优选地，该比例为10-20。单个凸起/凹下的材料、面积、形状、对称性等与图704中类似。
[89]图中1209是一种接触面具有一定波纹度的示例。波纹由两个以上的凸起/凹下或者两个的组合排列而成，优选地，相邻凸起/凹下间的距离相等，更优选地，凸起/凹下间的距离呈等差排列。
[90]图中1210是一种接触面存在一块较大面积的凸起的示例。凸起的面积占接触面总面积的30％-80％。优选地，凸起的一部分边缘和接触面的一部分边缘基本相互接触。
[91]图中1211是一种接触面存在第一个面积较大的凸起，在第一个凸起上存在第二个面积较小的凸起。较大面积的凸起占接触面总面积的30％-80％，较小面积的凸起占接触面总面积的1％-30％，优选地，该比例为5％-20％。较小面积占较大面积的5％-80％，优选地，该比例为10％-30％。
[92]以上对骨传导扬声器接触面结构的描述仅仅是具体的示例，不应被视为是唯一可行的实施方案。显然，对于本领域的专业人员来说，在了解骨传导扬声器接触面结构会影响骨传导扬声器音质的基本原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对实施骨传导扬声器接触面的具体方式形式和细节上的各种修正和改变，但是这些修正和改变仍在以上描述的范围之内。例如，凸起或凹下的数量不限于图12中所显示的，也可以对上述描述的凸起、凹下或者接触面表面图案进行一定程度的修改，这些修改仍然在以上描述的保护范围内。而且，骨传导扬声器至少含有的一个或多个振动单元的接触面可以使用上述相同或者不同的形状和材料，不同接触面上传递的振动效果也会随着接触面性质的不同而产生差异，最终获得不同的音质效果。
具体实施例
实施例一
[93]一种骨传导扬声器，包括：一个U型耳机架/耳机挂带，两个声音振动单元，声音振动单元中固定连接一个换能装置。振动单元包含一个接触面和一个外壳，所述接触面是硅胶传递层的外侧。接触面上存在梯度结构，所述梯度结构包含一个凸起结构。耳机架/耳机挂带提供的接触面与皮肤接触的夹紧力，所述夹紧力在接触面上不均匀分布。所述梯度结构部分与非梯度结构部分具有不同的声音传递效率。
实施例二
[94]本实施例与实施例一的不同之处在于：耳机架/耳机挂带的构成中包含一种带记忆功能的合金，所述耳机架/耳机挂带能够与不同使用者的头部曲线契合，并具备良好的弹性，具有更好的佩戴舒适度。在耳机架/耳机挂带经历一定时间的形变后，仍然可以恢复到原始形状。这里的一定时间，可以是指十分钟、三十分钟、一个小时、两个小时、五个小时，也可以是指一天、两天、十天、一个月、一年或者更长的时间。耳机架/耳机挂带提供的夹紧力大小保持稳定，不会随着佩戴时间变长后夹紧力逐渐下降的情况。骨传导扬声器与人体表面接触的压强在某一个适当的范围内，使得人体佩戴的时候感受不到过分的压力而产生痛感或明显的振动感。在使用的过程中，骨传导扬声器的夹紧力处于0.2N～1.5N范围内。
实施例三
[95]本实施例与实施例一或实施例二不同之处在于：耳机架/耳机挂带的弹性系数保持在特定范围内，使得骨传导扬声器在使用过程中，频率响应曲线在低频(例如，500Hz以下)附近的值高于高频(例如，4000Hz以上)附近的值。
实施例四
[96]本实施例与实施例一不同之处在于：骨传导扬声器集成在眼镜架上或者特殊作用的头盔、面具内部。
实施例五
[97]本实施例与实施例一不同之处在于：骨传导扬声器的振动单元包含两个或两个以上的面板，不同面板或与面板连接的振动传递层与使用者的接触面上的梯度结构不同。例如，其中一个接触面上是凸起结构，另一个接触面上是凹槽机构；或者两个接触面上的梯度结构都是凸起或凹槽结构，但凸起结构的形状、数量二者之间至少有一个不同。
实施例六
[98]本实施例涉及骨传导扬声器振动单元接触面外侧梯度结构的多种构型。如图13所示，梯度结构为不同数量的凸起，且凸起位于接触面外侧不同位置。方案1中有一个凸起，靠近接触面的边缘位置；方案2中有一个凸起，位于接触面的中心位置；方案3中接触面上有两个凸起，分别靠近接触面的边缘位置；方案4中有三个凸起；方案5中有四个凸起。凸起的数量、位置会对接触面的振动传递效率产生不同的影响。如图14-A和14-B所示，无凸起结构的接触面与方案1-5中存在凸起结构的接触面所表现出的频率响应曲线不同。可以看出，在贴合面增加了梯度结构(凸起)后，频响曲线在300Hz-1100Hz范围内有了明显的抬高，表明在增加了梯度结构后，声音的中低频部分得到了明显的改善。
实施例七
[99]本实施例涉及骨传导扬声器振动接触面内侧梯度结构的多种构型。如图15所示，接触面的梯度结构位于接触面的内侧，即背向使用者的一侧。方案A中振动传递层内侧与面板贴合，贴合面与振动传递层外侧存在一定的倾斜角度；方案B中振动传递层内侧存在一个台阶结构，台阶位于振动传递层的边缘；方案C中振动传递层内侧存在另一个台阶结构，台阶结构位于振动传递层中心位置；方案D中振动传递层内侧存在多个台阶结构。由于接触面内侧存在梯度结构，使得接触面与面板的贴合面上不同点的位置具有不同的振动传递效率，能够拓宽振动的频响曲线，使频率响应在一定的频率范围内更加“平坦”，从而提高骨传导扬声器的音质。
[100]以上所述实施例仅表达了本发明的几种具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，比如本说明书中披露的几种改变骨传导声音传递的方式，都可以进行任意组合和修改，但是这些修改和组合仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (12)
1.一种改善骨传导扬声器音质的方法，其特征在于，
提供骨传导扬声器，该骨传导扬声器包括振动单元，
所述振动单元至少包括与使用者直接或间接接触的接触层；
所述接触层面向使用者面或背向使用者面设置梯度结构使得压力分布不均匀。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述梯度结构包括至少一个凸起。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述梯度结构包括至少一个凹槽。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述梯度结构位于所述面向使用者面或背向使用者面的中心或者边缘。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力介于第一阈值和第二阈值之间，其中，第一阈值是使得振动单元有足够大的中频和高频传递效率的最小力，第二阈值是使得振动单元有足够大的低频传递效率的最大力。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一阈值为0.2N，所述第二阈值为1.5N。
7.一种改善音质的骨传导扬声器，其特征在于，
该骨传导扬声器包括振动单元，
包括与使用者直接或间接接触的接触层；
所述接触层面向使用者面或背向使用者面设置梯度结构使得压力分布不均匀。
8.根据权利要求7所述的扬声器，其特征在于，所述梯度结构包括至少一个凸起。
9.根据权利要求7所述的扬声器，其特征在于，所述梯度结构包括至少一个凹槽。
10.根据权利要求7所述的扬声器，其特征在于，所述梯度结构位于所述面相使用者面或背向使用者面的中心或者边缘。
11.根据权利要求7所述的扬声器，其特征在于，所述压力介于第一阈值和第二阈值之间，其中，第一阈值是使得振动单元有足够大的中频和高频传递效率的最小力，第二阈值是使得振动单元有足够大的低频传递效率的最大力。
12.根据权利要求11所述的扬声器，其特征在于，所述第一阈值为0.2N，所述第二阈值为1.5N。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for improving tone quality of bone conduction speaker and bone conduction speaker Effective date of registration: 20180109 Granted publication date: 20161214 Pledgee: Bank of Jiangsu Limited by Share Ltd. Shenzhen branch Pledgor: SHENZHEN VOXTECH Co.,Ltd. Registration number: 2018440020002 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190227 Granted publication date: 20161214 Pledgee: Bank of Jiangsu Limited by Share Ltd. Shenzhen branch Pledgor: SHENZHEN VOXTECH Co.,Ltd. Registration number: 2018440020002 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for improving tone quality of bone conduction speaker and bone conduction speaker Effective date of registration: 20190227 Granted publication date: 20161214 Pledgee: Bank of Jiangsu Limited by Share Ltd. Shenzhen branch Pledgor: SHENZHEN VOXTECH Co.,Ltd. Registration number: 2019440020020 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20200401 Granted publication date: 20161214 Pledgee: Bank of Jiangsu Limited by Share Ltd. Shenzhen branch Pledgor: SHENZHEN VOXTECH Co.,Ltd. Registration number: 2019440020020 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| IP01 | Partial invalidation of patent right |
Commission number: 4W111786 Conclusion of examination: On the basis of claims 1-8 submitted by the patentee on May 21, 2021, the patent right for invention No. 201510496614.8 continues to be valid Decision date of declaring invalidation: 20210729 Decision number of declaring invalidation: 51110 Denomination of invention: Method for improving sound quality of bone conduction loudspeaker and bone conduction loudspeaker Granted publication date: 20161214 Patentee: SHENZHEN VOXTECH Co.,Ltd. |
|
| IP01 | Partial invalidation of patent right | ||
| IP01 | Partial invalidation of patent right |
Commission number: 4W111777 Conclusion of examination: The patent shall continue to be valid on the basis of claims 1-8 submitted by the patentee on May 21, 2021 Decision date of declaring invalidation: 20210729 Decision number of declaring invalidation: 51142 Denomination of invention: Method for improving sound quality of bone conduction loudspeaker and bone conduction loudspeaker Granted publication date: 20161214 Patentee: SHENZHEN VOXTECH Co.,Ltd. |
|
| IP01 | Partial invalidation of patent right |