CN107155406A - 声学换能器 - Google Patents

Abstract

提供了一种声学换能装置，该声学换能装置被佩戴在收听者的耳朵上使用，尺寸小且重量轻，并且出色地防止声波的再反射。声学换能装置100包括由弹性膜状材料构成的圆柱形声学换能元件101。圆柱形声学换能元件101还用作导音管，并且在已生成声波时抑制被鼓膜反射的声波的再反射，从而防止听觉上的“头中定位”现象并且还防止压迫感。再者，因为声学换能元件101尺寸小且重量轻，所以声学换能元件101在被人佩戴在耳朵上时不会给人带来异物感，并且能够生成直达鼓膜的声波或者能够在鼓膜附近拾取声音。

Description

声学换能器

技术领域

本文中公开的技术涉及声学换能器，该声学换能器装配在收听者的耳朵中并且将电信号转换为声波或者将声波转换成电信号。

背景技术

紧凑的声学换能器，即耳机，已经被广泛使用，其通过耳朵或鼓膜附近的扬声器将从再现设备和接收器输出的电信号转换成声信号。这种声音再现设备生成声音，使得佩戴该再现设备的收听者能够收听声音。因此，声音再现设备用在各种环境中。

许多目前常见的耳机具有插入收听者的耳朵的形状。例如，内耳式(inner eartype)耳机具有钩在收听者的耳廓上的形状。此外，入耳式(canal type)耳机具有通过深深插入耳朵的孔(耳道)中而被使用的形状。而且，入耳式耳机通常具有封闭的结构并且具有相对好的声音隔离性能。因此，利用入耳式耳机存在下述优点：收听者能够在轻微嘈杂的地方享受音乐。

一般地，入耳式耳机包括作为基本部件的用于将电信号转换成声信号的扬声器单元和基本上为圆柱形的壳体，该壳体还用作声管，并且扬声器单元附接至该壳体的一端(耳道的外侧)。在壳体中，设置有辐射出口，该辐射出口将由扬声器单元生成的空气振动辐射至耳道并且将该空气振动传送到鼓膜。此外，耳塞(可拆卸的部件)附接至壳体的另一端(插入耳道中的部分)。耳塞通常具有在收听者佩戴耳塞时与耳道匹配的形状。

例如，已经提出了一种入耳式耳机装置，该入耳式耳机装置可以将壳体容置在耳甲腔中并且可以通过从偏离壳体的中心的位置倾斜地布置声管而将声管布置到耳道入口(例如，参考专利文献1)。

入耳式耳机至少需要包括扬声器单元和扬声器所附接到的壳体，该壳体容纳扬声器并且同时获得声学特性。换言之，入耳式耳机需要具有扬声器单元和壳体的重量并且需要具有壳体的体积。这导致在用户将耳机佩戴耳朵上时存有异物感。

此外，利用传统的耳机装置(包括内耳式和入耳式)，基本上，由扬声器单元生成的声音传递通过耳机壳体和耳道并且到达鼓膜。然后，声音使鼓膜振动，以便用户收听声音。

而且，已到达鼓膜的声音被鼓膜反射并且在耳道中沿相反的方向行进以去往外部。然而，许多传统的耳机装置具有如下配置：其中耳机壳体被佩戴在耳廓附近的位置以便覆盖耳道入口。因此，正去往耳道外部的声音(从鼓膜反射的声音)被耳机壳体和壳体中的扬声器单元反射并且再次朝向鼓膜的方向进入耳道。

总而言之，由于重复反射，在使用传统的耳机装置时，收听两种声音，即直接从扬声器单元进入鼓膜的声音和已经被鼓膜反射一次并且再次被耳机壳体等反射的声音。在直接进入的声音和反射的声音之间的时间间隔等于或者短于几百微秒的情况下，时间间隔变成听觉意义上的压迫感和定位(localization)现象并且作用于用户，因此，这抑制了对作为出色的再现声音的声音的收听。

已知用于使用具有无反射端的声管以防止被鼓膜反射的声音被耳机壳体等再次反射的耳机装置。这种类型的声管的内部基本上与自由空间相同。从设置在声管的一端的扬声器生成的声波(可听见的声音)的行进波被传播，并且不生成反射波。因此，上述耳机装置成为无反射耳机。

例如，已经提出了一种声音再现设备，该声音再现设备包括被形成为内径与耳道的内径基本上相同的声管和以声音发射表面面向声管的内壁表面的状态附接的扬声器单元(参考专利文献2)。此外，在该声音再现设备中，包括声管的扬声器单元的声音发射表面的内周面积基本上与不包括声管的扬声器单元的声音发射表面的内周面积相同。再者，声管的一端是装配在耳廓中的部件，并且另一端是声音无反射端。根据该声音再现设备，从扬声器单元发出的声音通过声管到达鼓膜，并且该声音在通过鼓膜被听见之后被反射到声管的无反射侧。因此，声音没有被朝向鼓膜侧反射并且没有被再次收听。

然而，尽管用于使用声管的声音再现设备可以消除反射声音的影响，但是该声音再现设备除了扬声器单元以外需要包括声管。而且，扬声器和壳体的重量和体积导致用户在将声音再现设备佩戴在耳朵上时存有异物感。

发明内容

本发明要解决的问题

本文中公开的技术目的在于提供一种通过佩戴在收听者的耳朵上而被使用的紧凑的、轻便的且出色的声学换能器。

本文中公开的技术的另外的目的在于提供一种出色的声学换能器，该声学换能器通过佩戴在收听者的耳朵上而被使用，被形成为紧凑且轻便的形状并且优选地可以防止声波的再反射。

问题的解决方案

提供本文中公开的技术以解决上述问题。第一方面在于声学换能器，该声学换能器包括被形成为具有与人的耳道的内径几乎相同的内径且具有伸缩动作的声学换能单元和设置在声学换能单元的至少一端的耳道插入部件。

根据本文中公开的技术的第二方面，根据第一方面的声学换能器的声学换能单元的两个出口均是敞开的。

根据本文中公开的技术的第三方面，根据第一方面的声学换能器还包括在耳道插入部件中的装配构件。

根据本文中公开的技术的第四方面，根据第一方面的声学换能器的声学换能单元是封闭的。

根据本文中公开的技术的第五方面，根据第一方面的声学换能器的声学换能单元是封闭的，并且声学换能单元的两个端部均是耳道插入部件。

根据本文中公开的技术的第六方面，根据第一方面的声学换能器的声学换能单元的一个端部是封闭的，并且另一端部是耳道插入部件。

根据本文中公开的技术的第七方面，根据第一方面的声学换能器的声学换能单元是封闭的，并且封闭的位置是可变的。

根据本文中公开的技术的第八方面，根据第四方面的声学换能器还包括用于对声学换能单元的内部或端部进行密封的吸音材料。

根据本文中公开的技术的第九方面，根据第一方面的声学换能器的声学换能单元在纵向方向上具有几乎均匀的横截面积。

根据本文中公开的技术的第十方面，根据第一方面的声学换能器的声学换能单元的内部的横截面积被形成为在纵向方向上逐步减小。

根据本文中公开的技术的第十一方面，根据第一方面的声学换能器在声学换能单元的外侧上具有外部壳体。

根据本文中公开的技术的第十二方面，根据第十一方面的声学换能器的外部壳体被形成为封闭声学换能单元的位于耳道插入部件的相对侧的出口。

根据本文中公开的技术的第十三方面，根据第十一方面的声学换能器的外部壳体被形成为内径大于声学换能单元的外部形状并且通过将声学换能单元插入外部壳体中来固持该声学换能单元。

根据本文中公开的技术的第十四方面，根据第十一方面的声学换能器还包括位于外部壳体和声学换能单元之间的间隙中的吸音材料。

根据本文中公开的技术的第十五方面，根据第一方面的声学换能器的声学换能单元被形成为用作再现装置。

根据本文中公开的技术的第十六方面，根据第一方面的声学换能器的声学换能单元被形成为用作声音收集装置。

根据本文中公开的技术的第十七方面，根据第一方面的声学换能器的声学换能单元被形成为用作再现装置或声音收集装置。

根据本文中公开的技术的第十八方面，根据第一方面的声学换能器的声学换能单元由具有根据电信号进行伸缩动作的片状柔性装置形成。

本发明的效果

已被应用本文中公开的技术的声学换能器通过使用由具有伸缩动作的膜状材料形成的圆柱形声学换能元件而以形成为紧凑且轻便的形状。因此，声学换能器可以生成直达鼓膜的声波或者可以在鼓膜附近的地方收集声音，同时用户在将该声学换能器佩戴在耳朵上的情况下没有异物感。

此外，根据已被应用本文中公开的技术的声学换能器，因为圆柱形声学换能元件还用作声管，所以在生成声波时可以防止被鼓膜反射的声波再反射。因此，可以防止在听觉意义上的压迫感和定位现象，并且声音可以作为出色的再现声音而被收听。

此外，本文中描述的效果仅是示例性的，并且本发明的效果不限于此。而且，本发明除了上述效果以外还具有另外的效果。

要描述的基于实施例的详细说明和附图会使本文中公开的技术的另外的目的、特征和优点变得清楚。

附图说明

图1是已被应用本文中公开的技术的声学换能器100被佩戴在人的耳廓(左耳)上的状态的图。

图2是佩戴有声学换能器100的人的头部(耳道)的竖直剖面图。

图3是用于描述声学换能元件的转换动作的原理的图。

图4是声学换能元件101的剖面图。

图5是声学换能元件101的纵向截面和用于将电信号转换为声波的操作的视图。

图6是声学换能元件101的纵向截面和用于将声波转换为电信号的操作的视图。

图7是包括布置在金属层的外侧上的保护性PET层的声学换能元件101的示例性配置的图。

图8是包括布置在金属层的外侧上的保护性PET层的声学换能元件101的示例性配置的图。

图9是声学换能器100的修改的图。

图10是声学换能器100的另一修改的图。

图11是图10中图示的声学换能器100的修改的图。

图12(a)到图12(c)是包括吸音材料1001的移动机制的声学换能元件101的示例性配置的图。

图13是声学换能器100的又一修改的图。

图14是图13中图示的声学换能器100的修改的图。

图15是图14中图示的声学换能器100的修改的图。

图16是声学换能器100的又一修改的图。

图17是声学换能器100的再一修改(用作麦克风的声学换能器的示例)的图。

图18是图17中图示的声学换能器100的修改的图。

图19是通过将单片柔性装置缠绕成螺旋形状而形成的声学换能元件101的图。

具体实施方式

下面参照附图对根据本文中公开的技术的实施例进行详细描述。

在图1中，图示了已被应用本文中公开的技术的声学换能器100装配在人的耳廓(左耳)中的状态。此外，在图2中图示了佩戴有声学换能器100的人的头部(耳道)的竖直剖面图。

耳道200是从耳道入口201开始并且在鼓膜202的内侧终止的孔。耳道200的长度通常约25到30mm。此外，耳廓203具有由耳廓软骨的形状引起的复杂非均匀形状并且位于耳道200的外侧。耳廓203的结构的粗略描述从耳廓203的外侧起依次包括耳轮、对耳轮、耳甲和耳珠。耳甲是位于耳朵的中心处的最凹陷的部分，并且耳道入口201位于在耳甲的下半部分中的耳甲腔的耳珠附近。耳道200通常以S形状蜿蜒。然而，为了简化，在图2中耳道200被示出为圆柱形状。

已被应用本文中公开的技术的声学换能器100包括由具有伸缩动作的膜状材料形成的圆柱形声学换能元件101。声学换能元件101可以用作通过根据电信号进行收缩动作来生成声音的再现装置和用于将由接收到的声波引起的振动转换成电信号的声音收集装置(将在下文描述)。圆柱形声学换能元件101用作无反射型声管和再现装置。在生成声波时，声学换能元件101可以防止被鼓膜反射的声波的再反射。因此，可以防止在听觉意义上的压迫感和定位现象，并且声音可以作为出色的再现声音而被收听。此外，因为作为基本部件的声学换能元件101形成为紧凑且轻便的形状，所以声学换能器100可以生成用于直达鼓膜的声波或者可以在鼓膜附近的地方收集声音，同时人在将该声学换能器佩戴在耳朵上的情形下没有异物感。

声学换能元件101通过将片状柔性装置处理成圆柱形状而形成。在图3中，图示了声学换能元件的转换动作的原理的图。声学换能元件包括片状柔性平面装置301和布置在装置301的两个表面上的金属层302和303。然后，当电信号施加在两个表面上的金属层302和303之间时，装置301的面积根据电信号的极性、如由附图标记310指示的那样扩大或缩小。装置301基本上在垂直于电场的水平方向上扩展和收缩。

另外，因为装置301具有伸缩动作，例如，可以使用其中具有压电效应的颗粒分散在柔性有机材料(树脂)中的结构(例如，参考专利文献3和4)。

图4是通过将图3中示出的片状柔性装置401处理成圆柱形状并且在柔性装置401的内表面和外表面上形成金属层402和403而形成的声学换能元件101的剖面图。此外，图5是图4中图示的声学换能元件101的纵向剖面图。

如图3所示，在平面装置301的情况下，经由两侧表面上的金属层302和303施加到装置301的电信号根据极性在面积方向310上使装置301扩展和收缩。然而，在图4中示出的圆柱形装置401的情况下，电信号的施加使装置401根据极性在如由附图标记410指示的径向方向上扩展和收缩。再者，参照图5，通过圆柱形装置401在径向方向上的扩展运动501和收缩运动502，在圆柱中朝向在两端处的出口在两个方向上发射声波511和512。

此外，被配置为圆柱形装置401的声学换能元件101不仅可以用作用于如图5所示那样地将所施加的电信号转换成声波的声音再现装置(致动器)，还可以用作用于将输入声波转换成电信号的声音收集装置(换能器)。

在图6中，图示了其中声波611和612从在两端(或一端)处的入口进入圆柱形装置401的状态。已经进入装置401的声波611和612引起圆柱形装置401在如由附图标记601和602指示的径向方向上扩展和收缩。然后，与图4中图示的运动相反，在装置401的两侧表面之间生成根据圆柱形装置401在径向方向上的扩展和收缩运动的极性之间的电位差，并且装置401根据进入的声波生成电信号且用作换能器。

再次参照图2，圆柱形声学换能元件101被形成为内径W与耳道200的内径W_i几乎相同。严格地，声学换能元件101的内径W相比于耳道200的内径W_i要小片的厚度t的两倍。

声学换能元件101被形成为在纵向方向上具有几乎均匀的内径W的长管体，即声管。该管的内部用作由声学换能元件101生成的声波通过其传送的声音路径。当作为声管的声学换能元件101的内径W与耳道的内径W_i几乎相同时，声学换能元件101的一端可以插入耳道入口201中，并且从声学换能元件101的该端发射的声波可以进入耳道200而不改变声阻抗。

在声学换能元件101的管中的阻抗与耳道200的阻抗几乎相同的情况下，可以防止在被鼓膜202反射的声音从耳道入口201出去时由所产生的阻抗的变化引起的声音反射，并且声音不会再次进入耳道200中。因此，优选地，声学换能元件101的内径W与人的耳道的平均内径几乎相同。

假设成人的耳道的内径W_i的平均值为约7.5mm。因此，在声学换能元件101的内径W被设定为6到9mm时，可以减小声学换能元件101与耳道入口201的截面积之间的差异，并且不会引起反射。因而，可以防止产生驻波，并且在防止反射的声音到达鼓膜202的同时可以获得出色的声学特性。

另一方面，假设声学换能元件101的管的另一端不反射声音。也就是，声学换能元件101被形成为在纵向方向上具有几乎相同的内径并且具有特定长度的形状。

总之，声学换能元件101被形成为具有相同内径和特定长度的类管(tube-like)形状。据此，即使在被鼓膜202反射的声音从一端进入管的情况下，在声音到达另一端之前该声音被衰减，并且防止该声音被另一端反射。而且，在图2中图示的示例中，声学换能元件101的两端均是敞开的。因此，到达另一端的反射声音不会被再次反射并且不返回到耳道200。

另外，如图3所示，声学换能元件101的基本部件是装置301和金属层302和303，装置301响应于所施加的电信号而进行伸缩并且电信号从两侧表面施加于金属层302和303。金属层302和303例如由设置并粘附在装置301的表面上的铜箔形成。铜箔需要防止由于与外部物体(例如，使用声学换能器100的人的手指和耳道的内周)接触而引起的剥落。

图7是包括分别布置在金属层302和303的外侧的保护性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层701和702的声学换能元件101的示例性配置的图。而且，在图1和图2中图示的圆柱形声学换能元件101的情况下，保护金属层302的内侧的必要性是低的。因此，如图8所示，PET层702可以布置在金属层303的外侧表面上。通过将图7和图8中图示的片状柔性装置卷成圆柱形状可以产生图4中图示的声学换能元件101。此外，优选地，圆柱形声学换能元件101由层压(laminating)的两层或更多层而不是单层的图7和图8中图示的片状柔性装置形成。例如，优选地，单个声学换能元件101可以通过同心地叠置多个圆柱而形成，并且使一个圆柱的半径略大于内部的圆柱(未示出)的半径。然而，在叠置多个圆柱时，圆柱被叠置成使得各层的极性彼此一致。可替选地，如图19所示，单个声学换能元件101可以通过制备单片柔性装置并且将其缠绕成螺旋形状而形成。在具有螺旋结构的声学换能元件101的情况下，装置的所有层是一体的。因此，电信号可以如图19所示的那样施加到单个位置。在具有多层结构的声学换能元件101的情况下，在施加电信号时，在每层中产生的扩张力和收缩力累积。因此，可以获得较大的声压。

在图9中，示出了图2中图示的声学换能器100的修改。在图9中图示的声学换能器100中，装配构件(耳塞)901布置在声学换能元件101的一个端侧处。装配构件901由柔性合成树脂或橡胶材料形成。装配构件901改善将其装配到耳廓中的感觉并且防止从耳道入口201的附近的声音泄漏。而且，装配构件901的内径被设定为不改变声学换能元件101的圆柱中的声阻抗的特性的尺寸。

此外，装配构架901可以从声学换能元件101拆卸并且可以被更换。然而，装配构件901可以固定到声学换能元件101的一端或者可以与声学换能元件101集成。

再者，在图10中，示出了图2中图示的声学换能器100的另一修改。在图10中图示的声学换能器100中，布置有用于封闭声学换能元件101的圆柱的吸音材料1001。也就是，图10中图示的声学换能器100被形成为通过使用吸音材料1001来迅速地实现声音衰减。因此，即使在声学换能元件101在纵向方向上的长度缩短的情况下，类似于具有长声管的耳机装置(例如，参考专利文献2)，被鼓膜反射的声音也不会被反射并且不会被再次收听。因而，可以使声学换能器100小型化。此外，因为减小了声学换能元件101中产生的声能量向外部的泄漏，所以可以增强从耳道入口进入耳道的声波的低音部分。

再者，吸音材料1001通过使声学换能元件101中产生的声音迅速衰减来防止其向外部泄漏。此外，吸音材料1001防止外部声音进入声学换能元件101，并且可以很好地收听声音。相反地，在其中未使用吸音材料并且到声学换能元件101外部的出口敞开的图2和图9中图示的示例性配置中，存下下述优点：在收听声学换能元件101中产生的声音时可以同时收听外界声音。

在图10中图示的示例性配置中，吸音材料1001布置在配置声学换能元件101的圆柱的几乎中心处。而且，声学换能元件101具有圆柱形状并且在纵向方向上具有均匀的横截面积。因此，声学特性不改变。在这种情况下，可以认为通过吸音材料1001划分的声学换能元件101的左部分101L和右部分101R的声阻抗几乎相同。在假设声学换能元件101产生几乎均匀的向右和向左的声波的情况下(也就是，在图5中，向相对方向上的出口行进的声波511和512具有相同的声音质量)，从声学换能元件101的右端和左端两者可以收听的相同的声音。因此，在声学换能元件101的端101A和101B中的任一端被插入耳道入口中时，可以收听相同的声音。

再者，图11是图10中图示的声学换能元件101的修改的图。吸音材料100布置在用于形成声学换能元件101的圆柱的中心附近的右侧，声学换能元件101的左部分101L变长并且右部分10R变短。而且，左部分和右部分的声阻抗变得不均匀。因此，可以根据要收听的声音适当地采用使用形式。例如，当收听者收听音乐时，优选地，如图11所示地那样将端101A侧插入耳道入口中以通过主动使用具有长声音路径的左部分101L来收听低音部分。反之，当收听者想要收听诸如无线电广播DJ的声音时，优选地，将端101B侧插入耳道入口中以通过使用具有短声音路径的右部分101R来移除不包括声音分量的低音部分。

在图10和图11中示出的两个示例性配置中，在声学换能元件101中布置吸音材料1001，并且封闭圆柱。当端101A和101B中的任一端插入耳道入口中时，可以收听相同的声音。然而，尽管在附图中没有示出，但是优选地，吸音材料布置在位于耳道入口的相对侧的端部附近以封闭声学换能元件101。在这种情况下，其中元件101未封闭的端部可以插入耳道入口中。而且，声学换能元件101可以如声管那样将声波的低音分量增强到最大。

此外，尽管在图10和图11中未示出，但是类似于图9中图示的示例，装配构件(耳塞)可以附接到在声学换能元件101的耳道入口侧的端部。

而且，吸音材料1001在纵向方向上可以是可移动的，而不是将吸音材料1001固定到声学换能元件101的圆柱中的特定位置。在这种情况下，在声学换能器100装配在耳朵中的同时，移动吸音材料1001的位置以改变离开左出口和右出口中的每个的距离。相应地，声学换能元件101的圆柱和耳道中的体积改变，并且可以调节从耳道入口进入的声波的频率特性。

在图12(a)到图12(c)中，示出了包括吸音材料1001的移动机制的声学换能元件101的示例性配置。图12(a)是声学换能元件101的俯视图。此外，图12(b)是沿着线A-A切割的声学换能元件101在纵向方向上的剖面图。此外，图12(c)是沿着线B-B切割的声学换能元件101的横截面图。

如图12(a)所示，在圆柱形声学换能元件101中在纵向方向上设置有线性导槽1201。而且，盘状的吸音材料1001插入声学换能元件101的圆柱中。如图12(b)和图12(c)所示的那样，在吸音材料1001的外围的单个部分处形成突出部1202。如图12(a)至图12(c)所示的那样，突出部1202插入导槽1201中，并且突出部1202的前端部分从导槽1201暴露于外部环境。

声学换能器100的佩戴者可以通过用指尖等操作突出部1202来移动吸音材料1001。通过线性导槽1201来调节突出部1202，即吸音材料1001的移动。通过操作突出部1202来使吸音材料1001的位置沿着声学换能元件101的纵向方向移动，可以自由地改变封闭声学换能元件101的位置。

在图13中，示出了图2中图示的声学换能器100的又一修改。图13中图示的声学换能器100包括用于保持形状的外部壳体1301，该外部壳体1301附接到圆柱形声学换能元件101的外侧。如图7和图9所示，声学换能元件101是其中诸如铜箔的金属层和PET层形成在柔性装置的两侧表面上的软结构。外部壳体1301是具有内径大于声学换能元件101的外部形状的圆柱形状的相对坚固的结构。外部壳体1301通过将声学换能元件101插入外部壳体1301中来固持该声学换能元件101。因此，即使在声学换能元件101是柔性且柔软的情况下，也可以防止由来自外部的物理压力而引起的声学换能元件101的形变。设置外部壳体1301的目的在于固持声学换能元件101。因此，外部壳体1301可以被密封并且可以如网一样地使声学换能元件101向外部敞开。在外部壳体1301被密封时，通过封闭声学换能元件101的位于耳道入口的相对侧的出口来获得防止声波从声学换能元件101发射到外部的效果。此外，外部壳体1301具有防止声波从外部进入声学换能元件101的效果。

外部壳体1301可以被形成为用于封闭圆柱形声学换能元件101的敞开端的可移动的帽。

在图14中，示出了图13中图示的声学换能器100的修改。在图14中图示的示例中，吸音材料1401插入圆柱形声学换能元件101中。外部壳体1301是具有内径大于声学换能元件101的外部形状的圆柱形状的结构。外部壳体1301通过将声学换能元件101插入外部壳体1301中来固持该声学换能元件101。因此，即使在声学换能元件101是柔性且柔软的情况下，也可以防止由来自外部的物理压力而引起的声学换能元件101的形变。设置外部壳体1301的目的在于固持声学换能元件101。因此，外部壳体1301可以被密封并且可以如网一样地使声学换能元件101向外部敞开。在外部壳体1301被密封时，获得防止声波从声学换能元件101发射到外部的效果。此外，吸音材料1401防止由声学换能元件101产生的声波在该声波到达鼓膜202之后被反射并且通过在声学换能元件101中被再反射而进入鼓膜202。

再者，在图15中，示出了图14中图示的声学换能器100的修改。在图15中的示例中，吸音材料1501布置在圆柱形声学换能元件101和被插入声学换能元件101的外部壳体1301之间的间隙中。外部壳体1301是具有内径大于声学换能元件101的外部形状的圆柱形状的结构。外部壳体1301通过将声学换能元件101插入外部壳体1301中来固持该声学换能元件101。因此，即使在声学换能元件101是柔性且柔软的情况下，也可以防止由来自外部的物理压力而引起的声学换能元件101的形变。设置外部壳体1301的目的在于固持声学换能元件101。因此，外部壳体1301可以被密封并且可以如网一样地将声学换能元件101向外部敞开。在外部壳体1301被密封时，获得防止声波从声学换能元件101发射到外部的效果。吸音材料1401防止由声学换能元件101产生的声波在该声波到达鼓膜202之后被反射并且通过在声学换能元件101中被再反射而进入鼓膜202。此外，吸音材料1501具有防止由声学换能元件101产生的声波从外围向外部发射的效果。

此外，尽管图13到图15中未示出，但是类似于图9中图示的示例，装配构件(耳塞)可以附接到声学换能元件101的位于耳道入口侧的端部。

在图16中，示出了图2中图示的声学换能器100的又一修改。在图10、11和12(a)到12(c)中图示的示例性配置中，声学换能元件101例如像圆柱形状一样在纵向方向上具有均匀的横截面积，并且吸音材料1001挤入声学换能元件101中。因而，声学换能元件101可以防止由声学换能元件101产生的声音泄漏到外部。然而，在图16中图示的示例中，中空的声学换能元件1601具有随着在纵向方向上的移动而逐步减小的横截面积的形状，诸如圆锥形状。在这种情况下，被鼓膜反射的声波即使在该声波被声学换能元件1601再反射的情况下也难以发射到外部。因此，尽管声学换能元件1601具有敞开的端部，但是在不需要设置吸音材料的情况下仍可以防止由声学换能元件1601产生的声音泄漏到外部。

另外，尽管图16中未示出，但是类似于图9中图示的示例，装配构件(耳塞)可以附接到声学换能元件101的位于耳道入口侧的端部。

在图17中，示出了图2中图示的声学换能器100的又一修改。如已经参照图6描述的，圆柱形声学换能元件101可以用作用于将从端部进入圆柱的声波转换成电信号的换能器。在图17中图示的示例中，声学换能器100用作麦克风。也就是，通过将声学换能元件101的内表面和外表面上的金属层连接到麦克风放大器1701的相应的输入端子，可以捕获根据声波的电信号。通过将具有图17中图示的配置的麦克风装配到两个耳朵中，该麦克风可以用于作为要装配到人的耳朵中的仿头(dummy head)麦克风或双耳(binaural)麦克风而收集声音。图17中图示的声学换能器100的声学换能元件101中不包括吸音材料，因此，耳道入口是敞开的。据此，可以通过真正的耳朵收听外部声音的同时收集声音。

在图18中，示出了图17中图示的声学换能器100的修改。在图18中图示的示例中，通过切换器1800对针对麦克风放大器1701和扬声器放大器1801的输出进行切换。麦克风放大器1701通过相应的输入端子输入来自声学换能元件101的内部金属层和外部金属层的电信号，并且扬声器放大器1801将来自相应的输出端子的电信号输出到声学换能元件101的内部金属层和外部金属层。也就是，在图18中图示的示例中，声学换能器100可以用作声音再现装置和声音收集装置两者。

此外，尽管图17和图18中未示出，但是类似于图9中图示的示例，装配构件(耳塞)可以附接到声学换能元件101的位于耳道入口侧的端部。

通过这种方式，根据本实施例的声学换能器100具有简单、紧凑且轻便的配置并且作为无反射型耳机操作。而且，声学换能器100具有出色的声像定位，并且用户可以在收听声音的同时收听外部声音。此外，声学换能器100还可以作为双耳式麦克风操作。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公布第2007-189468号

专利文献2：日本专利第2829982号

专利文献3：日本专利申请公布第2009-59842号

专利文献4：日本专利申请公布第2014-14063号

工业应用

已经参照具体实施例对本文中公开的技术进行了详细描述。然而，明显的是，本领域的技术人员可以在不背离本文中公开的技术的范围的情况下修改和替换实施例。

在本说明书中，主要描述了下述实施例，在该实施例中通过使用面积响应于要施加的电信号的特性而扩大或缩小的片状柔性装置来形成圆柱形或圆锥形的声学换能元件。然而，本文中公开的技术的范围不限于此。通过使用类似的装置，通过使用形成为不同于圆柱形和圆锥形的各种中空形状的声学换能元件也可以实现具有类似声学特性的声学换能器。

总之，作为示例的形式对本文中公开的技术进行了描述，并且本描述的内容不应被限制性地解释。就是说，应当考虑权利要求书来确定本文中公开的技术的范围。

注意，本文中公开的技术可以具有以下配置：

(1)一种声学换能器包括：

声学换能单元，其被配置成形成为内径与人的耳道的内径几乎相同并且具有伸缩动作；以及

耳道插入部件，其被配置成设置在所述声学换能单元的至少一端处；

(1-1)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元是具有几乎均匀的内径的长管体；

(1-2)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元包括：形成为中空形式并且具有根据电信号进行伸缩动作的片状柔性装置、布置在所述柔性装置的内周侧的第一金属层、布置在所述柔性装置的外周侧的第二金属层、以及输出要施加在所述第一金属层和所述第二金属层之间的电信号或者输入在所述第一金属层和所述第二金属层之间产生的电信号的放大器。

(1-3)根据(1-2)所述的声学换能器，其中

由PET或其他材料形成的保护层布置在所述第一金属层和所述第二金属层中的至少一个上。

(2)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元的两个出口均是敞开的。

(3)根据(1)所述的声学换能器，还包括：

装配构件，其被配置成包括在所述耳道插入部件中。

(3-1)根据(3)所述的声学换能器，其中

所述装配构件的内径被设定为不改变所述声学换能单元中的声阻抗特性的尺寸。

(4)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元是封闭的。

(5)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元是封闭的，并且所述声学换能单元的两个端部均是上升耳道插入部件。

(6)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元的一个端部是封闭的，并且另一端部是所述耳道插入部件。

(7)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元是封闭的，并且封闭的位置是可变的。

(8)根据(4)至(7)中任一项所述的声学换能器，还包括：

吸音材料，其被配置成对所述声学换能单元的内部或者端部进行密封。

(9)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元的内部在纵向方向上具有几乎均匀的横截面积。

(10)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元的内部的横截面积在纵向方向上逐步减小。

(11)根据(1)所述的声学换能器，还包括；

外部壳体，其被配置成设置在所述声学换能单元的外部。

(12)根据(11)所述的声学换能器，其中

所述外部壳体封闭所述声学换能单元的位于所述耳道插入部件的相对侧的出口。

(13)根据(11)或(12)所述的声学换能器，其中

所述外部壳体的内径大于所述声学换能单元的外部形状，并且所述外部壳体通过将所述声学换能单元插入所述外部壳体中来固持所述声学换能单元。

(14)根据(13)所述的声学换能器，还包括：

吸音材料，其被配置成设置在所述外部壳体与所述声学换能单元之间的间隙中。

(15)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元用作再现装置。

(16)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元用作声音收集装置。

(17)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元用作再现装置和声音收集装置两者。

(18)根据(1)所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元由具有根据电信号进行伸缩动作的片状柔性装置形成。

附图标记列表

100 声学换能器

101 声学换能单元

301 片状柔性装置

302，303 金属层

401 片状柔性装置

402，403 金属层

701，702 PET层

901 装配构件(耳塞)

1301 外部壳体

1401 吸音材料(用于声学换能单元的内部)

1501 吸音材料(用于声学换能单元的外围)

1601 声学换能单元(圆锥形)

1701 麦克风放大器

1800 切换器

1801 扬声器放大器

Claims (18)

1.一种声学换能器，包括：

声学换能单元，其被配置成形成为内径与人的耳道的内径几乎相同并且具有伸缩动作；以及

耳道插入部件，其被配置成设置在所述声学换能单元的至少一端处。

2.根据权利要求1所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元的两个出口均是敞开的。

3.根据权利要求1所述的声学换能器，还包括：

装配构件，其被配置成包括在所述耳道插入部件中。

4.根据权利要求1所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元是封闭的。

5.根据权利要求1所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元是封闭的，并且所述声学换能单元的两个端部均是所述耳道插入部件。

6.根据权利要求1所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元的一个端部是封闭的，并且另一个端部是所述耳道插入部件。

7.根据权利要求1所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元是封闭的，并且封闭的位置是可变的。

8.根据权利要求4所述的声学换能器，还包括：

吸音材料，其被配置成对所述声学换能单元的内部或者端部进行密封。

9.根据权利要求1所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元的内部在纵向方向上具有几乎均匀的横截面积。

10.根据权利要求1所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元的内部的横截面积在纵向方向上逐步减小。

11.根据权利要求1所述的声学换能器，还包括；

外部壳体，其被配置成设置在所述声学换能单元的外部。

12.根据权利要求11所述的声学换能器，其中

所述外部壳体封闭所述声学换能单元的、位于所述耳道插入部件的相对侧的出口。

13.根据权利要求11所述的声学换能器，其中

所述外部壳体的内径大于所述声学换能单元的外部形状，并且所述外部壳体通过将所述声学换能单元插入所述外部壳体中来固持所述声学换能单元。

14.根据权利要求13所述的声学换能器，还包括：

吸音材料，其被配置成设置在所述外部壳体与所述声学换能单元之间的间隙中。

15.根据权利要求1所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元用作再现装置。

16.根据权利要求1所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元用作声音收集装置。

17.根据权利要求1所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元用作再现装置和声音收集装置两者。

18.根据权利要求1所述的声学换能器，其中

所述声学换能单元由具有根据电信号进行伸缩动作的片状柔性装置形成。