CN110022504A - 用于改善贴合度和功能的入耳式耳机以及相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种平头塞式耳机，包括外壳和声学驱动器，声学驱动器在外壳内设置在前室和后室之间。前室限定在声学驱动器的前表面和外壳的前壁之间，并且后室限定在声学驱动器的后表面和外壳的后壁之间。耳机还包括声音导管，声音导管配置为将来自后室的声能引导到平头塞式耳机的使用者的耳道。

Description

用于改善贴合度和功能的入耳式耳机以及相关方法
相关申请交叉参考
本申请要求于2017年12月8日提交的序列号为15/836,394的美国专利申请(IN-EAR HEADPHONE FOR IMPROVED FIT AND FUNCTION,AND RELATED METHOD)的优先权。
技术领域
本公开在各种实施例中总体涉及一种耳机，并且更具体地涉及具有改善的贴合度和功能的入耳式耳机。
背景技术
常规耳机有多种结构，包括在工业中被称为入耳式、耳罩式和贴耳式的结构。入耳式耳机在工业中也被称为“平头塞式(earbud)”耳机。耳机从媒体源中接受电信号或电磁信号，并且包括声学驱动器(例如，扬声器)形式的换能器，其将电信号转换为可听见的声学信号。与耳机一起使用的常见媒体源包括，例如：移动电话(例如，智能电话)、计算机(例如，台式电脑、笔记本电脑和平板电脑)、便携式音乐播放器(例如，MP3播放器、激光唱片播放器、盒式磁带播放器等)和游戏机。耳机包括有线耳机和无线耳机，有线耳机使用电线连接到媒体源，无线耳机通过无线的(例如，电磁的)信号(例如，)可操作地连接到媒体源上。部分无线耳机也可以可选地使用电线连接到媒体源，例如当耳机电量低时或禁止无线通信的情况下。
常规入耳式耳机中的声学驱动器设置在外壳内，并且布置成使得前表面朝使用者耳道的入口。因此，声能波从声学驱动器直接发送到使用者的耳道。在部分入耳式耳机的结构中，声音导管将声学驱动器发出的声能从耳机引导到使用者的耳道内。声音导管从耳机外壳的面朝使用者的头部的前表面延伸。声音导管可以相对于耳机外壳的几何中心线成一定角度地从外壳的前表面延伸出来。
发明内容
本公开的各种实施例总体涉及一种平头塞式耳机。平头塞式耳机可包括外壳、声学驱动器和声音导管。外壳可包括前部、后部和侧部。声学驱动器可设置在外壳内，并且可包括朝向外壳的前壁的前表面。声学驱动器可将外壳的内部空间分成前腔和后腔，前腔位于外壳的前部和声学驱动器之间，后腔位于外壳的后部和声学驱动器之间。声音导管可从外壳延伸并且定位成在使用时将来自后腔的声音从平头塞式耳机引导出来并朝向使用者的耳道引导。
其它实施例总体可涉及一种平头塞式耳机。此平头塞式耳机可包括外壳、声学驱动器和声音导管。外壳可包括前部、后部和侧部。声学驱动器可设置在外壳内，并且可包括面向前部的前表面。声音导管可从外壳的后部或侧部朝向外壳的前部延伸且超过外壳的前部。
其它实施例总体可涉及一种平头塞式耳机。此平头塞式耳机可包括外壳、声学驱动器和声音导管。声学驱动器可在外壳内设置在前室和后室之间，前室限定在声学驱动器的前表面和外壳的前壁之间。后室可限定在声学驱动器的后表面和外壳的后壁之间。声音导管可配置为将声能从后室引导到平头塞式耳机的使用者的耳道。
本公开的其它实施例总体可涉及一种平头塞式耳机系统。此平头塞耳机系统可包括声学驱动器和声音导管。声学驱动器可包括配置成用于在第一方向发出声能的前表面。声音导管可配置为在第二方向上将由声学驱动器发出的声能从外壳内的在声学驱动器后方的后腔引导到平头塞式耳机的使用者的耳道。在一种实施例中，第一方向和第二方向是不同的。
附图说明
对本领域的普通技术人员而言，通过结合附图的详细描述，本公开的实施例的目的和优点将清楚地显现。
图1示出了根据本公开的实施例的耳机的等轴视图。
图2示出了根据本公开的实施例的耳机的剖视图。
图3示出了根据本公开的实施例的耳机的剖视图。
图4示出了根据本公开的实施例的耳机的剖视图。
图5示出了根据本公开的实施例的耳机的剖视图。
图6示出了耳机正在被塞入到使用者的耳道中。
具体实施方式
以下说明给出了具体细节以提供对本发明的各种实施例的详尽描述。然而，本领域的普通技术人员应理解到可在不采用这些具体细节的情况下实施所公开的实施例。如本说明所用，关于给定参数、特性或条件的术语“基本地”是指且包括在一定程度上本领域的普通技术人员将理解例如在可接受的制造公差内的以小幅度的变化来符合给定的参数、特性或条件。例如，根据基本符合的特定参数、特性或条件，所述参数、特性或条件可以是至少90％符合、至少95％符合或甚至至少99％符合。
如本说明所用地，例如“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”(例如，“外壳的前部”)的任何方向术语指的是从本说明所述的耳机的使用者的视角出发的方向。当耳机在使用者的耳内塞入和使用之前以及为了塞入和使用而位于初始方位时，这些方向术语用于描述耳机的特征。
如本说明所用地，“声学驱动器”是指配置为用于使用换能器来将电音频信号转化为声能的装置。音频信号可包括：音乐或其它媒体、语音(例如，来自电话呼叫的)、去噪信号和上述信号的组合。
在本领域中已知，声学驱动器包括刚性的驱动器外壳，该驱动器外壳具有环状边沿，柔性振膜从此环状边沿悬挂。永磁体和盘绕的电线(“线圈”)中的一个附接到柔性振膜上，并且磁体和线圈中的另一个在固定位置附接到与振膜相邻的驱动器外壳的一部分。当电流被驱动通过线圈时，在磁体和线圈之间的电磁力引起振膜相对于刚性的驱动器外壳移动(例如，振动)，这产生了从声学驱动器发出的声音。如本说明所用地，声学驱动器的“前表面”是指声学驱动器的外表面，此外表面位于振膜的、与固定地附接到刚性的驱动器外壳的磁体或线圈相对的一侧。如本说明所用地，声学驱动器的“后表面”是指与声学驱动器的前表面相对的声学驱动器的外表面。
图1示出了根据本公开的实施例的耳机100。耳机100包括前壳110和后壳130，前壳和后壳共同组成了外壳101。可变形弹性件部件160在声音导管134(未示出)上设置在外壳101一侧并且突出越过前壳110的外表面111，这使得可变形弹性体部件160可塞入人耳的耳道中。
图2示出了根据本公开的实施例的耳机100的剖视图。耳机100包括外壳101和设置在外壳101内的声学驱动器120。前壳110和后壳130可组装到一起。当前壳110和后壳130组装到一起时，外壳101具有前部、后部和侧部。例如，后壳130可包括后壁131和侧壁132。
后壳130可进一步包括从侧壁132延伸超出前壳110的声音导管134。声音导管134以相对于耳机100的几何中心线LH以一定角度定向的方式从后壳130的表面突出。如本说明所用的术语，即耳机100的“几何中心线”LH是指不包括声音导管134的外壳101的几何中心线。如图2所示，声音导管134大部分基本上可为直的且沿着轴线LT定向，即相对于耳机100的几何中心线LH以夹角θ1定向。该角度可以是例如约5°和约50°之间的角度。
声音导管134的远端135可配置为塞入人耳(未示出)的耳道内。声音导管134可配置成带有例如可变形弹性体部件160的可变形弹性体部件，在工业中通常称为“胶体”构件或“套管”。可变形弹性体部件160被配置(例如，在尺寸和形状方面)用于与使用者的听觉管道的内表面接触，以便当耳机100被使用时将声音导管134和耳机100保持在使用者的耳朵内的适当位置。通过示例并且非限制的，可变形弹性体部件160可配置为如Paschel等人的、序列号为9,668,043、题为“用于平头塞式耳机的弹性体部件及包括此类弹性体部件的耳机”、于2017年5月30日公告的美国专利所描述的弹性体部件，所述专利的全部内容和公开通过引用并入本说明。
在部分实施例中，声音导管134可与后壳130一体地形成。
声音导管134的壁136可在声音导管内限定声音引导室137。声音引导口138可将声音引导室137可操作地连接到后壳130的内部。声音引导口138可具有由侧壁132的内表面限定的第一边界，以及由侧壁132的外表面限定的第二边界。在部分实施例中，声音引导口138的第一边界和第二边界可通过后壁131的内表面和外表面限定、可通过侧壁132的内表面和外表面限定、或可通过后壁131和侧壁132的内表面和外表面的组合限定。限定声音引导口138的壁可为外壳101上的位置的特征，在该位置中声音导管134与外壳101附接或集成。
在一种实施例中，后壳130可由刚性材料构成，例如：刚性塑料、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、尼龙、铝或钢。在另一种实施例中，后壳130可由柔性材料构成，例如：柔性塑料、橡胶、硅树脂、热塑性弹性体(TPE)、或热塑性聚氨酯(TPU)。
前壳110可包括一个或多个端口113。在一种实施例中，端口113是声学调谐端口。端口113可配置为例如在低频时提高系统的效率，以及方便空气进出耳机100。促进空气移动使柔性振膜127相对于刚性框架124能够更大程度地活动。在各种实施例中端口113可为孔、拱形物等等。
在一种实施例中，前壳110可由刚性材料构成，例如：刚性塑料、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯聚合物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、尼龙、铝或钢。在另一种实施例中，前壳110可由柔性材料构成，例如：柔性塑料、橡胶、硅树脂、TPE或TPU。声学驱动器120可包括磁体125和线圈126，各自附接到刚性框架124。柔性振膜127附接到线圈126。如上述所述，当电流被驱动经过线圈126时，磁体125和线圈126之间的电磁力使得柔性振膜127相对于刚性框架124振动，这样产生从声学驱动器中发出的声音。
前壳110可包括附接部115，其可操作地与后壳130的接收和保持部139接合，使得前壳110和后壳130可通过超声波焊接或黏合剂联接起来。在其它实施例中，前壳110和后壳130可通过焊接或紧固件来联接。
在各种实施例中，可基于设计约束条件来选择声学驱动器120的尺寸。例如，声学驱动器120的尺寸可选择为在约6毫米至约16毫米范围内。声学驱动器120可配置为设置在后壳130内。在部分实施例中，后壳130和声学驱动器120可通过焊接、超声波焊接、黏合剂、紧固件或上述方法的组合来联接。在各种实施例中，刚性框架124可与前壳110和后壳130上一个或多个点联接。
声学驱动器120的前表面121和后壳130可限定前室150。声学驱动器120的后表面122和前壳110可限定后室151。前室150可通过声音引导口138可操作地联接到声音引导室137。在操作中，从声学驱动器120发出的声能可通过前室150、声音引导口138和声音引导室137传播到耳道中。
当耳机100被使用时，声学室152可通过前室150、声音导管134的腔室和使用者的耳道的体积来限定。根据声学室152的声学表现的效应，使用者的耳道的体积决定前室150的体积。因此，在部分实施例中，前室150的体积可在不影响耳机100的声学表现的情况下最小化，例如，用以减小耳机100的整体尺寸。可部分地基于用于容纳声学驱动器120的外壳101中的空间来选择后室151的体积。后室151的体积也可被选择为适应声学驱动器操作时耳机100内的压力变化。在一种实施例中，声学室152的体积约为2000立方毫米或更大，且后腔的体积约为50立方毫米或更大。
在其它实施例中，选择前室150的体积以容纳其它装置/单元，例如，降噪电路、电缆、电缆结、卷边和上述装置/单元的组合。
如图2所示，声音导管134从后壳130的表面突出，并且在y-轴线方向上从外壳101的中心线LH偏离。声音导管134的轴线LT可相对于外壳101的中心线LH以预定的偏移角θ在y-轴线方向上偏移。
交点P1可通过声音导管134的轴线LT和外壳101的中心线LH来确定。可关于交点P1将偏移角θ限定为LT和LH之间的角度。值得注意地，如图2所示的实施例中，P1位于声学驱动器120之前且在耳机100之后。
前偏移FO可通过y-轴线方向上从耳机100的中心线LH到导声管134的远端135的中心点P2之间的距离来限定。前偏移FO可为例如约4毫米和约35毫米之间。
图3是根据本公开的实施例的耳机100的剖视图，所述耳机包括可选的附接板140。在后壳130由刚性材料制成的部分实施例中，可优选地采用附接板140作为附接元件。附接板140可包括：第一表面141、第二表面142，并且可限定一个或多个孔143。一个或多个孔143可从第一表面141穿过附接板140延伸到第二表面142。在一种实施例中，附接板140可具有与声学驱动器120的横截面基本相同的形状。孔143的横截面的形状可为例如圆形、椭圆形、方形、三角形、弧形、半圆形、滴斑形或上述形状的组合。
附接板140可通过例如黏合剂附接到后壳130。声学驱动器120可附接到附接板140的第一表面141。在一种实施例中，附接板140可为印制电路板，并且声学驱动器120的前表面121可通过一个或多个焊球144固定到附接板140的第一表面141。声学驱动器120和附接板140可相对于彼此被配置为使得从声学驱动器120发出的声能穿过由附接板140限定的孔143中的一个或多个。在部分实施例中，可选择孔143的位置和形状，以便从声学驱动器120发出的声能穿过孔143。
图4是根据本公开的实施例的耳机200的剖视图。耳机200可包括声学驱动器120、后壳130和前壳210。前壳210设置为靠近声学驱动器120的后表面122。在一种实施例中，前壳210可抵接于后表面122上的一个或多个接触点，尽管这不是必需的。值得注意地，由前壳210和声学驱动器120的后表面122限定的区域相较于图2示出的前室150而言被最小化。
如图4所示的实施例，声学驱动器120设置在后壳230内。声学驱动器120可包括一个或多个附接部123，其配置为与后壳230的接收和保持部239相接合，如此使得声学驱动器120和后壳230机械地联接。可替代地或另外地，声学驱动器120和后壳230可通过焊接、超声波焊接、黏合剂、紧固件或上述方法的组合来联接。
前壳210可包括附接部213，附接被配置成与后壳230的接收和保持部239接合，如此使得前壳210和后壳230机械地联接。可替代地或另外地，前壳210和后壳230可通过焊接、超声波焊接、黏合剂、紧固件或上述方法的组合来联接。
在一种实施例中，后壳230可由刚性材料构成，例如：刚性塑料、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯聚合物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、尼龙、铝或钢。在另一种实施例中，后壳230可由柔性材料构成，例如：柔性塑料、橡胶、硅树脂、热塑性弹性体(TPE)、或热塑性聚氨酯(TPU)。前壳210可由刚性材料或柔性材料构成，并且在一种实施例中，前壳210可由比后壳230的材料刚性更大的材料构成。
在一种实施例中，前壳210可为扬声器格板，并且可限定一个或多个通风口211。通风口211将耳机200的前部朝周围环境打开。因此，由前壳210和声学驱动器120的后表面122限定的后室251可被认为是完全敞开的，和/或后室251的体积可被认为是无限的以用于设计目的。前室250可通过声学驱动器120的前表面121和后壳230来限定。前室250、声音引导室237以及使用者的耳道(未示出)可形成声学室252(未示出)。
图5示出了根据本公开的实施例的耳机300的剖视图。耳机300包括前壳110、声学驱动器120和后壳130。不同于图2至图4所示出的实施例，在图5示出的实施例中，声学驱动器120的定向是朝前的，即前表面121基本面向前壳110，并且后表面122基本面向后壁131。
图6示出了根据本公开的实施例的耳机正在被塞入使用者的耳道中。当耳机100被塞入使用者的耳道时，前壳110基本面朝使用者的头部。声音引导室137(未示出)将耳道连接到前室150(未示出)，并且前室150、声音引导室137和耳道的体积限定了声学室152。在操作中，从声学驱动器120的前侧121发出的声能通过声学室152传播到使用者。
本领域的普通工作人员将理解，也可使用以朝前布置方式而设置的声学驱动器120，例如参照耳机300(见图5)所描述的声学驱动器。
以下阐述本公开的额外的非限制性实施例。
实施例1：一种平头塞式耳机，包括：外壳，包括前部、后部和侧部；设置在外壳内的声学驱动器，此声学驱动器包括面向外壳的前壁的前表面，声学驱动器将外壳内的内部空间分成前腔和后腔，前腔位于外壳的前部和声学驱动器之间，后腔设置于外壳的后部和声学驱动器之间；以及声音导管，其从外壳延伸并且定位成当耳机被使用时将来自后腔的声音从平头塞式耳机引导出并朝向使用者的耳道。
实施例2：根据实施例1的平头塞式耳机，其中声音导管从平头塞式耳机的后部或侧部延伸。
实施例3：根据实施例1或实施例2的平头塞式耳机，其中声音导管延伸超出外壳的前部。
实施例4：根据实施例1至3中任一种所述的平头塞式耳机，其中声音导管的长度的大部分至少基本是直的且与外壳的几何中心线成一定角度地定向。
实施例5：根据实施例4的平头塞式耳机，其中上述角度在约5°和约50°之间。
实施例6：根据实施例1至5中任一种所述的平头塞式耳机，还包括可变形构件，此可变形构件承载在声音导管的远端上并且被配置为使用时在声音导管和使用者的耳道之间形成密封。
实施例7：根据实施例1至6中任一种所述的平头塞式耳机，其中后腔的体积与前腔的体积的比率在约1:1.1到1:100的范围内。
实施例8：一种平头塞式耳机，包括：外壳，包括前部、后部和侧部；设置在外壳内的声学驱动器，此声学驱动器包括面向前部的前表面；以及声音导管，其从外壳的后部或其中一个侧部朝向外壳的前部延伸并超出外壳的前部。
实施例9：根据实施例8的平头塞式耳机，其中声音导管的长度的至少大部分是直的且相对于外壳的几何中心轴线以一定角度定向，此角度在约5°至约50°的范围内。
实施例10：根据实施例8或实施例9的平头塞式耳机，其中声音导管被配置为通过声音导管将来自外壳内的在声学驱动器和外壳的后部之间的后腔的声能从平头塞式耳机引导出来。
实施例11：根据实施例8至10中任一种所述的平头塞式耳机，进一步包括可变形构件，此可变性构件由声音导管承载并且被配置为在使用时在声音导管和使用者的耳道之间形成密封。
实施例12：一种平头塞式耳机，包括：外壳；声学驱动器，在外壳内设置在前室和后室之间，前室限定在声学驱动器的前表面和外壳的前壁之间，后室限定在声学驱动器的后表面和外壳的后壁之间；以及声音导管，被配置为将声能从后室引导到平头塞式耳机的使用者的耳道内。
实施例13：根据实施例12的平头塞式耳机，其中，当使用平头塞式耳机时，平头塞式耳机的使用者的耳道位于相对于后室而言更接近前室的位置。
实施例14：根据实施例12或实施例13的平头塞式耳机，其中声音导管的长度的大部分至少基本是直的且相对于外壳的几何中心线以一定角度定向。
实施例15：根据实施例14的平头塞式耳机，其中延伸通过声音导管的通道至少一部分是弯曲的。
实施例16：一种平头塞式耳机系统，包括：声学驱动器，包括被配置为在第一方向上发射声能的前表面；以及声音导管，被配置用于在第二方向上将由声学驱动器发出的声能从外壳内的在声学驱动器后方的后腔引导到平头塞式耳机系统的使用者的耳道内，其中第一方向与第二方向是不同的。
实施例17：根据实施例16的平头塞式耳机系统，其中声音导管的长度的大部分是直的并且相对于外壳的几何中心线以约5°和约50°之间的角度定向。
实施例18：根据实施例16或实施例17的平头塞式耳机系统，其中，声音导管的内通道的至少一部分是弯曲的。
这里描述的各种实施例的特征不是相互排斥的，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以以各种组合和置换的形式存在，即使本说明没有明确地描述这样的组合或置换。实际上，在不脱离本公开的范围的情况下，本领域普通技术人员将想到本说明中所描述的内容的变型、修改和其他实现形式。因此，本发明不是仅由前面的说明性描述限定，而且仅由所附权利要求及其合法等同物限定。

Claims (18)

1.一种平头塞式耳机，包括：
外壳，包括前部、后部和侧部；
声学驱动器，设置在所述外壳内，所述声学驱动器包括面向所述外壳的前壁的前表面，所述声学驱动器将所述外壳内的内部空间分成前腔和后腔，所述前腔位于所述外壳的所述前部和所述声学驱动器之间，所述后腔设置于所述外壳的所述后部和所述声学驱动器之间；以及
声音导管，从所述外壳延伸并且定位成当所述耳机被使用时将来自所述后腔的声音从所述平头塞式耳机引导出并朝向使用者的耳道引导。
2.根据权利要求1所述的平头塞式耳机，其中所述声音导管从所述平头塞式耳机的所述后部或侧部延伸。
3.根据权利要求2所述的平头塞式耳机，其中所述声音导管延伸超出所述外壳的所述前部。
4.根据权利要求3所述的平头塞式耳机，其中所述声音导管的长度的大部分至少基本是直的且与所述外壳的几何中心线成一定角度地定向。
5.根据权利要求4所述的平头塞式耳机，其中所述角度在约5°和约50°之间。
6.根据权利要求1所述的平头塞式耳机，进一步包括可变形构件，所述可变形构件承载在所述声音导管的远端上并且被配置为在使用时在所述声音导管和使用者的所述耳道之间形成密封。
7.根据权利要求1所述的平头塞式耳机，其中所述后腔的体积与所述前腔的体积的比率在约1:1.1至1:100的范围内。
8.一种平头塞式耳机，包括：
外壳，包括前部、后部和侧部；
声学驱动器，设置在所述外壳内，所述声学驱动器包括面向所述前部的前表面；以及
声音导管，从所述外壳的所述后部或其中一个所述侧部朝向所述外壳的所述前部延伸并超出所述外壳的所述前部。
9.根据权利要求8所述的平头塞式耳机，其中所述声音导管的长度的至少大部分是直的且相对于所述外壳的几何中心轴线以一定角度定向，所述角度在约5°至约50°的范围内。
10.根据权利要求8所述的平头塞式耳机，其中所述声音导管被配置为通过所述声音导管将来自所述外壳内的在所述声学驱动器和所述外壳的所述后部之间的后腔的声音从所述平头塞式耳机引导出来。
11.根据权利要求8所述的平头塞式耳机，进一步包括可变形构件，所述可变性构件由所述声音导管承载并且被配置为使用时在所述声音导管和使用者的耳道之间形成密封。
12.一种平头塞式耳机，包括：
外壳；
声学驱动器，在所述外壳内设置在前室和后室之间，所述前室限定在所述声学驱动器的前表面和所述外壳的前壁之间，所述后室限定在所述声学驱动器的后表面和所述外壳的后壁之间；以及
声音导管，被配置为将声能从所述后室引导到所述平头塞式耳机的使用者的耳道。
13.根据权利要求12所述的平头塞式耳机，其中，当使用所述平头塞式耳机时，所述平头塞式耳机的使用者的耳道位于相对于所述后室而言更接近所述前室的位置。
14.根据权利要求12所述的平头塞式耳机，其中所述声音导管的长度的大部分是直的且相对于所述外壳的几何中心线以一定角度定向。
15.根据权利要求14所述的平头塞式耳机，其中延伸通过所述声音导管的通道至少一部分是弯曲的。
16.一种平头塞式耳机系统，包括：
声学驱动器，包括被配置为在第一方向上发出声能的前表面；以及
声音导管，被配置用于在第二方向上将由所述声学驱动器发出的声能从外壳内的在所述声学驱动器后方的后腔引导到所述平头塞式耳机系统的使用者的耳道，其中所述第一方向与所述第二方向是不同的。
17.根据权利要求16所述的平头塞式耳机，其中所述声音导管的长度的大部分是直的并且相对于所述外壳的几何中心线以约5°和约50°之间的角度定向。
18.根据权利要求17所述的平头塞式耳机，其中，所述声音导管的内通道的至少一部分是弯曲的。
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