CN110049901B - 具有声学通道的靠背扬声器 - Google Patents

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Abstract

该文献中描述的技术可以在一种车辆座椅中实现，该车辆座椅包括用于支撑乘员头部的座椅头枕部分和用于将乘员的背部支撑在就座位置的座椅靠背部分。靠背部分包括用于容纳声换能器的至少一部分的外壳。车辆座椅还包括具有第一端和第二端的声学通道，第一端被配置为以声学密封配置被装配在声换能器的驱动器周围。第二端与第一端相对，并且被设置在与座椅靠背部分相比更靠近座椅头枕部分的位置处。声学通道被配置为通过第二端从声换能器辐射声能。

Description

具有声学通道的靠背扬声器
技术领域
本公开总体上涉及包括诸如扬声器等声学输出设备的座椅。
背景技术
车辆座椅可以包括被设置在靠背的一部分中的扬声器。在一些情况下，扬声器被设置在座椅的乘员的肩部的位置附近，并且被称为肩部扬声器。
发明内容
在一个方面，该文献的特征在于一种车辆座椅，该车辆座椅包括用于支撑乘员的头部的座椅头枕部分和用于将乘员的背部支撑在就座位置的座椅靠背部分。靠背部分包括用于容纳声换能器的至少一部分的外壳。车辆座椅还包括具有第一端和第二端的声学通道，第一端被配置为以声学密封配置被装配在声换能器的驱动器周围。第二端与第一端相对，并且被设置在与座椅靠背部分相比更靠近座椅头枕部分的位置处。声学通道被配置为通过第二端从声换能器辐射声能。
在另一方面，该文献的特征在于一种车辆座椅，该车辆座椅包括被配置为将乘员的背部支撑在就座位置的支撑结构和设置在支撑结构内的外壳。外壳具有被设置在支撑结构的外表面上的开口，并且被配置为容纳声换能器的至少一部分。车辆座椅还包括具有第一端和第二端的声学通道，第一端被配置为以声学密封配置被装配在开口周围，第二端与第一端相对并且与第一端相比被设置在竖直更高的位置。声学通道被配置为通过第二端辐射声能。
以上方面可以包括以下特征中的一个或多个。
座椅头枕部分可以以可拆卸配置被设置在座椅靠背部分之上。座椅头枕部分和座椅靠背部分可以是一体结构的部分。座椅靠背部分可以包括顶表面，并且外壳的外部开口被设置在顶表面上。声换能器可以以使得声换能器的驱动器的外端装配在外壳的外部开口之上的配置被设置在外壳内。声换能器的一部分可以被设置在外壳外部。声学通道的第二端的横截面大于第一端的横截面。以下中的至少一个可以根据由声换能器辐射的声能的目标分布图案来配置：i)声学通道的形状，以及ii)声换能器的铰接。目标分布图案可以包括以下中的一个或多个：i)耳间分布特性，以及ii)座位间分布特性。车辆座椅的外层可以被设置在声学通道之上以包围声学通道的至少一部分和座椅靠背。车辆座椅的外层可以被设置在声学通道之上以包围声学通道的至少一部分和座椅头枕。声学透明材料可以被设置在声学通道的第二端之上。声学透明材料可以包括扬声器格栅的一部分。声学通道可以在第一端与第二端之间具有可调节长度。
开口可以在与车辆座椅的乘员的肩部相邻的支撑结构的位置处被设置在支撑结构的外表面上。开口可以被设置在支撑结构的外表面上使得被设置在外壳内的声换能器朝向车辆座椅的乘员的耳朵辐射声能。
本文中描述的各种实施方式可以提供以下优点中的一个或多个。被设置在座椅靠背中的扬声器(例如，肩部扬声器)的声学性能可以通过提供将这样的扬声器的输出辐射到座椅的乘员的耳朵附近的声学通道而得到显著改善。在某些情况下，这可以导致改善双耳控制、耳间隔离和/或座椅间隔离。因此可以利用在靠背内集成扬声器的机械优势，同时至少在一定程度上保持近场扬声器(诸如被设置在头枕中的扬声器)的声学性能。在某些情况下，高性能座椅扬声器(具有与头枕扬声器相当的性能)可以被集成到具有不能在其中容纳扬声器的薄且低体积的头枕的座椅的靠背中。在某些情况下，声学通道本身可以被用于改善座椅的美感，从而潜在地允许工业设计与声学要求之间的更好同步。例如，声学通道的外部开口可以被定位和被配置为类似于跑车的进气通路以向车辆座椅提供未来主义外观。
可以组合本公开中描述的两个或更多个特征，包括在该概述部分中描述的这些特征，以形成本文中未具体描述的实施方式。
在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。根据说明书和附图以及权利要求，其他特征、目的和优点将很清楚。
附图说明
图1A-1C示出了设置在车辆座椅的靠背中的肩部扬声器的示例。
图2A-2D示出了具有声学通道的靠背扬声器的示例实施方式的各种视图，其中扬声器的至少一部分设置在靠背外部。
图3示出了其中靠背扬声器被包围在靠背内的示例实施方式。
图4示出了其中声学通道被设置在座椅头枕内的凹部中的示例实施方式。
具体实施方式
车辆座椅(例如，用于汽车、卡车、公共汽车、火车、飞机、轮船或其他车辆的座椅)可以装配有声换能器或扬声器以提供近场声学体验。在一些情况下，扬声器被装配在座椅中使得扬声器靠近座椅的乘员的耳朵，以提供沉浸式且可能个性化的声学体验。扬声器可以在各个位置集成到车辆座椅中。在某些情况下，扬声器被集成在座椅头枕或头枕翼内。这种头枕扬声器可以凭借靠近座椅乘员的耳朵而提供优异的声学性能(例如，在提供双耳控制和/或座椅间隔离方面)。但是，对于某些车辆座椅，头枕扬声器可能不是最佳选择。例如，在某些情况下，由于具有高的质心(并且因此可能需要附加的座椅增强件)，头枕扬声器可能造成机械集成挑战。此外，通过头枕连接器布线头枕扬声器对于一些车辆座椅也可能是具有挑战性的。此外，一些头枕被设计为薄且体积小，并且可能没有足够的容积来容纳头枕扬声器。
座椅扬声器也可以至少部分地被集成在车辆座椅的靠背中。例如，肩部扬声器可以被设置在靠背的顶表面上并且被配置为朝向乘员的耳朵向上辐射声能。这种肩部扬声器的示例在图1A-1C中示出。与头枕扬声器相比，肩部扬声器通常被设置得更远离乘员的耳朵，因此在某些情况下可能表现出性能降低，例如，在耳间和座椅间隔离方面。然而，从集成的角度来看，肩部扬声器在某些情况下可能优于头枕扬声器，例如，因为肩部扬声器具有比头枕扬声器更低的质心。而且，由于座椅靠背中的更多可用空间，和/或因为与头枕扬声器不同，相关联的布线不需要穿过头枕柱，所以肩部扬声器可以更容易地集成到座椅中。
该文献中描述的技术允许利用肩部扬声器的优点，同时减少与这种扬声器相对远场相关的缺点。例如，通过提供将声能从远场扬声器(例如，设置在座椅靠背中的扬声器)运载到更靠近座椅乘员的耳朵的区域的精心设计的声学通道，该技术结合了靠背扬声器的集成优势，同时产生可以至少与头枕扬声器相当的声学性能。因此，在某些情况下，该技术可以提供使扬声器更容易集成到座椅中而不会显著损失扬声器的声学性能的解决方案。该文献主要使用车辆座椅头枕的示例来说明该技术。然而，该技术可以适用于可以具有以本文所述方式安装的扬声器的其他类型的声学使能座椅或家具。例如，该技术可以用于装配有扬声器的按摩椅、沙发、躺椅、桌子、游戏椅、剧院座椅或床。
图2A-2D示出了具有声学通道的靠背扬声器的示例实施方式的各种视图。具体而言，图2A示出了车辆座椅系统200的前视图，其中乘员205占据车辆座椅。图2B、2C和2D分别示出了系统200的顶部透视图、侧视图和俯视图。系统200包括具有座椅头枕部分210和座椅靠背部分215的车辆座椅。该系统包括在座椅头枕部分210的任一侧上设置在座椅靠背部分215中的声换能器220。对于每个声换能器220，系统200还包括声学通道230，声学通道230被配置为将声能从相应声换能器220传送到乘员205的耳朵附近的区域。声学通道230包括第一端235和第二端240，第一端235被配置为被装配在声换能器220的驱动器周围。第二端240位于声学通道230的与第一端235相比的相对侧，并且被设置在靠近乘员205的耳朵的区域中。来自换能器220的声能通过第二端240从声学通道230中辐射出来。在一些实施方式中，第二端240空间中处于与座椅靠背部分215相比更靠近座椅头枕部分210的位置处。在一些实施方式中，与第一端235相比，第二端240被设置在竖直更高的位置处。
座椅头枕部分210可以以各种方式被耦合到座椅靠背部分。在一些实施方式中，座椅头枕部分以可拆卸配置被设置在座椅靠背部分之上。例如，座椅头枕部分210可以经由一个或多个头枕杆或柱被连接到座椅靠背部分215。在这种情况下，座椅头枕部分210可以相对于座椅靠背部分215被调节到各种高度，例如，通过使头枕杆或柱滑入或滑出设置在座椅靠背的顶表面上的相应插座。在一些实施方式中，座椅头枕部分210和座椅靠背部分215被集成到单个集成座椅结构中。这种集成的座椅结构通常被称为“木乃伊座椅”，并且经常出现在诸如跑车等高端车辆中。
声换能器220可以以各种方式被设置在座椅靠背部分215中。座椅靠背部分215可以包括用于容纳声换能器220的至少一部分的外壳。在图2A-2D所示的示例中，扬声器或声换能器的至少一部分被设置在座椅靠背部分215外部。在这种情况下，外壳可以包括换能器220的一些部分(例如，换能器的下部、或换能器的连接部)设置，但换能器的驱动锥被设置在座椅靠背215外部。在一些实施方式中，系统200还可以包括用于支撑声换能器220的至少一部分的安装支架245。
声换能器220相对于座椅靠背部分215的位置可以以各种方式被配置。在一些实施方式中，声换能器220被设置为肩部扬声器，并且恰好被放置在头枕部分210下方(例如，在靠背部分215的顶表面上)并且位于头枕部分210的任一侧上。在一些实施方式中，声换能器220的驱动器指向相应耳朵。例如，驱动器可以被配置为从水平轴向上指向10到40度。在一些实施方式中，这可以例如基于乘员的代表性高度来确定。在一些情况下，与例如竖直向上辐射声能的肩部扬声器相比，这可以产生期望的方向性和/或座椅间隔离以及更好的声学性能。在一些实施方式中，如果声学通道足够短以允许声换能器220的中心与乘员205的耳朵之间的视线，则声换能器可以被配置为朝向乘员的耳朵辐射声能(或在其预定范围内(例如，10度))。在一些情况下，声换能器的这种角度和位置调节(也称为换能器的铰接)可以提供令人满意的耳间和/或座椅间隔离并且有助于实现从声换能器220发出的声能的目标分布图案。
在一些实施方式中，靠背部分215的顶部比头枕部分210宽，并且因此头枕两侧的两个声换能器220之间的距离大于头枕部分210的宽度。当声换能器220之间的距离很大(例如，在一个特定示例中约为29cm)时，声换能器可以向内成角度(即，朝向彼此)。在一些情况下，这可以改善座椅间隔离，例如，在换能器220变得高度定向的高频率下。
系统200包括用于将声能从相应声换能器220运载到在座椅乘员205的相应耳朵邻近或附近的区域的一个或多个声学通道230。在一些实施方式中，声学通道230的第一端235以声学密封配置被安装在声换能器220的驱动器的周边周围使得由换能器220辐射的声能基本上被容纳在声学通道230内直到它经由声学通道的第二端240被辐射出去。这样，声学通道可以被设计为将声能从相对远场的换能器220运载到靠近相应耳朵的区域。因此，在某些情况下，这种声学通道可以改善一个或多个声学特性，包括例如方向性和/或隔离特性。在一些实施方式中，使用这样的声学通道230可以提供比相当的头枕扬声器更好的被动隔离。
在一些实施方式中，声学通道230可以由刚性但轻质的材料构成，诸如膨胀(或注塑)树脂。可以用于构造翼部的其他轻质刚性材料包括例如热塑性材料，诸如聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。在一些实施方式中，刚性闭孔树脂泡沫(诸如发泡聚苯乙烯(EPS))可以被用于构造声学通道230的至少一部分。在一些实施方式中，EPS的使用可以提供改进的声学隔离。在一些实施方式中，声学通道230可以由热塑性材料构造并且使用泡沫覆盖。因为声学通道被靠近头枕部分210设置，所以可以选择声学通道的材料使得声学通道230不会对座椅的乘员造成任何不适。
声学通道230的形状和尺寸可以以各种方式配置。在一些实施方式中，声学通道230可以具有大致漏斗形或喇叭形结构，其中第二端240的横截面积大于第一端235的横截面积。在一些实施方式中，第一端235的横截面积可以大于第二端240的横截面积。在其他实施方式中，声学通道可以沿着从第一端到第二端的通道的长度具有基本均匀的横截面。声学通道的长度可以被配置为例如声学体验与对乘员舒适度的干扰之间的折衷。例如，如果声学通道230的长度很大，则通道可以能够将声能传递到靠近乘员耳朵的区域。然而，将第二端240放置得太靠近乘员的耳朵可能引起乘员205的不适，例如，当乘员移动他/她的头部时。另外，较长的声学通道230还可能导致较高的声能损失，例如，由于沿着通道的长度的吸收。这样，声学通道230的形状和尺寸可以以各种方式并且基于一个或多个参数来被配置，包括例如目标辐射图、车辆参数、期望的隔离特性和舒适参数。
在图2A-2D所示的示例中，声换能器220的至少一部分被设置在靠背外部。然而，声换能器也可以被完全容纳在靠背部分215的外壳内。图3示出了系统300的示例实施方式，其中靠背扬声器被完全包围在靠背部分215内。在这种情况下，声换能器可以以使得声换能器的驱动器的外端装配在外壳的外部开口305之上或附近的方式被设置在座椅靠背中。在这种情况下，声学通道230可以被设置在外壳的外部开口305之上使得声学通道230的第一端235以声学密封配置装配在外部开口305周围。声学通道230的第二端240可以被设置在竖直更高的位置(与第一端235相比)使得来自声换能器的声能在靠近乘员的耳朵的位置处被辐射通过第二端240。在一些实施方式中，外壳的外部开口305在与车辆座椅的乘员的肩部相邻的支撑结构(例如，靠背部分215)的位置处被设置在支撑结构的外表面上。
声学通道230可以根据各种设计和美学参数和/或问题来配置。在一些实施方式中，声学透明材料可以被设置在声学通道230的第二端240之上，例如，以改善美感。声学透明材料可以包括扬声器格栅的一部分或织物。在一些实施方式中，车辆座椅的外层(例如，织物、绒面革、人造皮革或其他穿孔材料)可以被设置在声学通道之上以利用头枕部分210和/或靠背部分215包围声学通道的至少一部分。在一些实施方式中，声学通道230的外部开口(例如，第二端240)可以根据一个或多个设计考虑来定位和配置，例如，类似于跑车的进气通路。例如，这可以被进行以产生车辆座椅的未来主义外观。
图4示出了另一示例实施方式400，其中声学通道230被设置在可调节座椅头枕210内的凹部中。这样的配置允许声换能器被设置在靠背部分215的外壳内，同时将声学通道230定位为紧密地复制头枕扬声器的声学性能。在这种情况下，声学通道230可以被配置为使得可调节头枕210可以使用头枕的凹陷部分沿着声学通道上下滑动。
在一些实施方式中，可以基于声学通道的形状和大小来调节声换能器220的一个或多个参数(例如，增益、均衡参数等)(例如，以解释相关联的声学路径的传递函数的变化)。在一些实施方式中，这可以例如在系统调谐过程中由控制器完成，该控制器被配置为调节声换能器的均衡器设置。在一些实施方式中，可以动态地进行调节，例如以考虑通过声学通道的声学路径的任何变化。控制器或其部分的功能及其各种修改(下文中称为“功能”)可以至少部分经由计算机程序产品来实现，例如，在信息载体中有形地实现的计算机程序，诸如一个或多个非暂态机器可读介质，该计算机程序用于由一个或多个数据处理装置(例如，可编程处理器、计算机、多个计算机和/或可编程逻辑组件)执行或控制其操作。
计算机程序可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子程序或适合于在计算环境中使用的其他单元。可以部署计算机程序以在一个计算机上或在多个计算机上执行，这些多个计算机在一个站点处或者分布在多个站点上并且通过网络互连。
与实现全部或部分功能相关联的动作可以由一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序以执行校准过程的功能来执行。全部或部分功能可以实现为专用逻辑电路，例如FPGA和/或ASIC(专用集成电路)。
作为示例，适合于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器、以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的组件包括用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。
本文中未具体描述的其他实施例也在以下权利要求的范围内。
例如，在一些实施方式中，声学通道的长度可以是可调节的。例如，声学通道可以包括可折叠结构，该可折叠结构膨胀和收缩以允许声学通道远离和更靠近乘员的耳朵移动。在一些实施方式中，这种可折叠结构可以包括一个或多个伸缩节段，这些伸缩节段被配置为在声学通道尺寸减小时彼此折叠。在一些实施方式中，声学通道可以包括弹簧状或波纹管状结构，该结构允许声学通道的长度可调节。这种可调节声学通道可以通过允许对乘员的声学体验进行个性化来提供附加优点。声学通道的长度可以手动调节或者使用乘员可控制的电动机来调节。在一些实施方式中，控制器可以被配置为根据声学通道的经调节的长度来动态地更新相应换能器的一个或多个均衡参数。
可以组合本文中描述的不同实施方式的元素以形成上面没有具体阐述的其他实施例。元素可以不具有本文所述的结构而不会对其操作产生不利影响。此外，各种单独的元素可以组合成一个或多个单独的元素以执行本文所述的功能。

Claims (25)

1.一种车辆座椅，包括：
座椅头枕部分，用于支撑乘员的头部；
座椅靠背部分，用于支撑在就座位置的所述乘员的背部，所述座椅靠背部分包括用于容纳声换能器的至少一部分的外壳；以及
声学通道，具有第一端和第二端，所述第一端被配置为以声学密封配置被装配在所述声换能器的驱动器周围，所述第二端与所述第一端相对并且被设置在与所述座椅靠背部分相比更靠近所述座椅头枕部分的位置处，其中所述声学通道被配置为通过所述第二端从所述声换能器辐射声能，
其中所述声换能器被设置为肩部扬声器，并且被放置在所述座椅靠背部分的顶表面上，恰好在所述头枕部分下方并且位于所述头枕部分的一侧上，并且所述声换能器的所述驱动器被配置为从所述顶表面的水平轴向上指向10度到40度。
2.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中所述座椅头枕部分以可拆卸配置被设置在所述座椅靠背部分之上。
3.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中所述座椅头枕部分和所述座椅靠背部分是集成结构的部分。
4.根据权利要求1所述的车辆座椅，所述外壳的外部开口被设置在所述顶表面上。
5.根据权利要求4所述的车辆座椅，其中所述声换能器以如下的配置被设置在所述外壳内：使得所述声换能器的所述驱动器的外端装配在所述外壳的所述外部开口之上。
6.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中所述声换能器的一部分被设置在所述外壳外部。
7.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中所述声学通道的所述第二端的横截面大于所述第一端的横截面。
8.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中以下中的至少一个根据用于由所述声换能器辐射的所述声能的目标分布图案来配置：i）所述声学通道的形状，以及ii）所述声换能器的铰接。
9.根据权利要求8所述的车辆座椅，其中所述目标分布图案包括以下中的一个或多个：i）耳间分布特性，以及ii）座椅间分布特性。
10.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中所述车辆座椅的外层被设置在所述声学通道之上，以包围所述声学通道的至少一部分和所述座椅靠背。
11.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中所述车辆座椅的外层被设置在所述声学通道之上，以包围所述声学通道的至少一部分和所述座椅头枕。
12.根据权利要求1所述的车辆座椅，其中声学透明材料被设置在所述声学通道的所述第二端之上。
13.根据权利要求12所述的车辆座椅，其中所述声学透明材料包括扬声器格栅的一部分。
14.根据权利要求1所述的车辆座椅，所述声学通道在所述第一端与所述第二端之间具有可调节长度。
15.一种车辆座椅，包括：
支撑结构，被配置为支撑在就座位置的乘员的背部；
外壳，被设置在所述支撑结构内，所述外壳具有被设置在所述支撑结构的外表面上的开口，所述外壳被配置为容纳声换能器的至少一部分；以及
声学通道，具有第一端和第二端，所述第一端被配置为以声学密封配置被装配在所述开口周围，所述第二端与所述第一端相对并且与所述第一端相比被设置在竖直更高的位置处，其中所述声学通道被配置为通过所述第二端辐射声能，
其中所述声换能器被设置为肩部扬声器，并且被放置在所述支撑结构的顶表面上，并且所述声换能器的驱动器被配置为从所述顶表面的水平轴向上指向10度到40度。
16.根据权利要求15所述的车辆座椅，其中所述开口在所述支撑结构的与所述车辆座椅的乘员的肩部相邻的位置处，被设置在所述支撑结构的所述外表面上。
17.根据权利要求15所述的车辆座椅，其中所述开口被设置在所述支撑结构的所述外表面上，使得被设置在所述外壳内的所述声换能器朝向所述车辆座椅的乘员的耳朵辐射声能。
18.根据权利要求15所述的车辆座椅，其中所述声换能器的一部分被设置在所述外壳外部。
19.根据权利要求15所述的车辆座椅，其中所述声学通道的所述第二端的横截面大于所述第一端的横截面。
20.根据权利要求15所述的车辆座椅，其中以下中的至少一个根据用于由所述声换能器辐射的所述声能的目标分布图案来配置：i）所述声学通道的形状，以及ii）所述声换能器的铰接。
21.根据权利要求20所述的车辆座椅，其中所述目标分布图案包括以下中的一个或多个：i）耳间分布特性，以及ii）座椅间分布特性。
22.根据权利要求15所述的车辆座椅，其中所述车辆座椅的外层被设置在所述声学通道之上，以与所述支撑结构一起包围所述声学通道的至少一部分。
23.根据权利要求15所述的车辆座椅，其中声学透明材料被设置在所述声学通道的所述第二端之上。
24.根据权利要求23所述的车辆座椅，其中所述声学透明材料包括扬声器格栅的一部分。
25.根据权利要求15所述的车辆座椅，所述声学通道在所述第一端与所述第二端之间具有可调节长度。
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