CN110858935B - 电声换能器 - Google Patents

Abstract

【课题】实现具备小型化、高音质等的电声换能器。【解决手段】电声换能器40包括：均衡器44L(44R)、均衡器45L(45R)、以及驱动单元46L(46R)。其中，均衡器44L(44R)由电阻以及电容组成的并联电路构成，在输入立体声信号中的音频信号SinL(或SinR)后，变更所述音频信号SinL(或SinR)的频率特性并生成变更音频信号。均衡器45L(45R)由电阻以及电容组成的串联电路构成，在输入音频信号SinR(或SinL)后，将所述音频信号SinR(或SinL)以反相位的形式添加至所述变更音频信号。驱动单元46L(46R)将所述变更音频信号与所述反相位的音频信号SinR(或SinL)的合成信号转换为音波后输出至使用者的耳部。

Description

电声换能器

技术领域

本发明涉及一种具有宽音场以及高音质的电声换能器(例如，耳机(Earphone)或头戴式受话器(Headphone)等)。

背景技术

对于类似耳机或头戴式受话器这样的电声换能器来说，按照驱动方式可分为：动圈式、电磁式、均衡电枢式、混合驱动式、压电式、晶体式、静电式等，按照形状可分为：入耳式、耳道式、头戴式、挂颈式、挂耳式、夹戴式耳机等。

专利文献1中公开了一种作为电声换能器的耳机和头戴式受话器。专利文献2中公开了一种作为电声换能器的头戴式受话器。

以往，例如将耳塞(Earpiece)插入耳孔的耳道式耳机，其具备：外壳(Housing)，内置有作为将音频信号转换为音波的电气/音波换能器的驱动单元；圆筒状的声导管，以突出的状态设置在该外壳的前端面用于导出音波；以及用于插入耳孔的耳塞，安装在该声导管的前端部分。其中，驱动单元由音圈(Voice coil)、永久磁铁以及振动板(隔膜)等构成。

图14是展示以往的耳道式耳机的基本的音频等效电路图。

在该音频等效电路中，来自于音源1的音频信号通过驱动单元2被转换为音波后向耳孔3释放。其中，驱动单元2是由电感器Lo、电容Co、以及电阻Ro组成的串联电路所构成的简谐振动系统。该驱动单元2被施加输入电压Eout。耳孔3则作为音频电容Ce来表示。

图15(A)、(B)是将合适的电路常数代入图14中的音频等效电路从而计算出频率特性的展示计算例的频率特性图，图中横轴表示频率(Hz)，纵轴表示驱动单元2的输入电压Eout(dB)。

图15中的实线波形是将电路常数(例如，Lo＝1mH、Co＝10μF、Ro＝15Ω、Ce＝0.7μF)代入图14中的音频等效电路后的波形图。图15中的锁线波形是将电路常数(例如，Lo＝0.6mH、Co＝10μF、Ro＝15Ω、Ce＝0.7μF)代入图14中的音频等效电路后的波形图。

从图15中可以看出，在低于驱动单元2的谐振频率的低频域中，该驱动单元2的等效电路如图15(A)所示，成为由电容Co构成的弹性控制，并且其频率特性较为平坦。

相对于此，在高于驱动单元2的谐振频率的高频域中，该驱动单元2的等效电路如图15(B)所示，成为由电感器Lo构成的惯性控制，其频率特性会在八度音程(Octave)处衰减12dB，从而劣化高频域的特性。实际上，由于会受到用于收纳驱动单元2的外壳的形状等所造成的气柱共鸣等因素的影响，在图中的实线波形中会产生虚线所示的峰值。

为了改善图15(B)中所示的高频域的特性劣化，就需要减小驱动单元2的质量，但实际上这很困难。

作为具体的改善方法，例如在专利文献1的电声换能器中，是将由电感器L以及电容C组成的LC串联谐振电路所构成的高频域增强电路编入连接驱动单元的输入侧的用于音频信号传输的配线处，通过提升高频域的声压来改善高频域特性。

图16是展示专利文献1中所记载的高频域增强电路结构的一例电路图。

图中高频域增强电路10连接在用于音频信号传输的配线5与未图示的驱动单元之间。配线5由左声道(以下简称为“Lch”)音频信号线5a、右声道(以下简称为“Rch”)音频信号线5b、以及接地线5c构成。高频域增强电路10则通过：由连接在Lch音频信号线5a与接地线5c之间的电感器Ll、用于电容切换的开关SWl、以及不同电容值的两个电容C1l、C2l所构成的LC串联谐振电路；以及由连接在Rch音频信号线5b与接地线5c之间的电感器Lr、用于电容切换的开关SWr、以及不同电容值的两个电容C1r、C2r所构成的LC串联谐振电路所构成。

图17是在驱动单元的输入侧连接了图16中的高频域增强电路10之后的频率特性图，图中横轴表示频率(Hz)，纵轴表示连接在高频域增强电路10的输入侧处的驱动单元的输入电压Eout(dB)。

图17的电路条件1下的实线波形是将开关SWl、SWr切换为电容C1l、C1r一侧后的波形图，电路条件2下的锁线波形是将开关SWl、SWr切换为电容C2l、C2r一侧后的波形图。

从图17中可以看出，通过设置高频域增强电路10，高频域中驱动单元的输入电压Eout的声压变高了。

【先行技术文献】

【专利文献1】专利第5997806号公报

【专利文献2】特开2009-141880号公报

然而，专利文献1中记载的以往的电声换能器存在以下课题。

为了有效地发挥图16中高频域增强电路10的效果，电感器Ll、Lr的直流电阻较小是比较理想的情况。而为了避免配线5的电阻所带来的影响，就需要将高频域增强电路10尽量设置在靠近音源一侧。但是，由于直流电阻小且具有必要的电感值的电感器Ll、Lr的尺寸变大，从而导致很难将电声换能器小型化。因此，实现具备小型化、宽音场以及高音质的电声换能器是困难的。

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种具备小型化、宽音场以及高音质的电声换能器。

发明内容

本发明涉及的电声换能器，其特征在于,包括：第一均衡器，由第一电阻以及第一电容组成的并联电路构成，在输入具有左右一对的同相位的第一音频信号以及第二音频信号的立体声信号中的所述第一音频信号后，变更所述第一音频信号的频率特性并生成变更音频信号；第二均衡器，由第二电阻以及第二电容组成的串联电路构成，在输入所述第二音频信号后，将所述第二音频信号以反相位的形式添加至所述变更音频信号；以及驱动单元，将所述变更音频信号与所述反相位的第二音频信号的合成信号转换为音波后输出至使用者的耳部。

电声换能器是例如耳机或头戴式受话器。

发明效果

根据本发明的电声换能器，由于通过由电阻及电容的并联电路构成的第1、第3均衡器来变更被输入的第1、第2声音信号的频率特性从而生成第1、第2变更声音信号，因此基于该第1、第3均衡器的电阻及电容值，就能够相对地、简单地改善高频区域的特性。而且，由电阻及电容的并联电路分别构成的第1、第3均衡器与由以往的电感器及电容的串联电路构成的均衡器相比，小型及廉价。

此外，本发明的电声换能器包括由电阻及电容的串联电路分别构成的第2、第4均衡器，并且第2均衡器使输入的第二音频信号的相位变更为反相位后添加至第一变更音频信号，第4均衡器使输入的第一音频信号的相位变更为反相位后添加至第二变更音频信号，因此就可以对音场进行调整以扩大音场。音场的调节量和频率特性也可以通过第一和第三均衡器以及第二和第四均衡器的电容和电阻值容易地被改变和调节。因此，与以往对电感器及电容的值进行的更改和调整的手段相比，本发明同样更小且更便宜。

附图说明

图1是展示本发明的实施例一中的电声换能器(例如耳道式耳机)的大致结构图。

图2是展示通过扬声器收听立体声时的示意图。

图3是用于说明通过扬声器播放立体声信号时的声像定位示意图。

图4是用于说明通过扬声器播放立体声信号时声像定位与信号之间的关系的示意图。

图5是用于说明通过耳机播放立体声信号时的声像定位示意图。

图6是用于说明实际通过耳机播放立体声信号时的声像定位示意图。

图7是展示与图1中的耳机40相连接的配线的示意图。

图8是用于计算图1中的左耳用耳机40L中的驱动单元46L的输入电压Eout的电路图。

图9是当在图1中的左耳用耳机40L中施加Rch音频信号SinR时，用于计算驱动单元46L的反相位输入电压Eout的电路图。

图10是在图8中的驱动单元46L处施加的输入电压Eout的频率特性图。

图11是展示在图8中的驱动单元46L处以反相位施加的Rch音频信号SinR的电压(dB)的频率特性图。

图12是在图8中的驱动单元46L处施加的输入电压Eout的频率特性图。

图13是在图8中的驱动单元46L处施加的输入电压Eout的频率特性图。

图14是展示以往的耳机的基本的音频等效电路图。

图15是展示图14中的音频等效电路的计算例的频率特性图。

图16是展示以往的高频率增强电路的结构例的电路图。

图17是在驱动单元的输入侧连接了图16中的高频率增强电路10后的频率特性图。

具体实施方式

通过将下述的实施例中的说明结合说明书附图就能够清楚地反映用于实施本发明的形态。不过，附图中简单的展示仅是为了方便说明，并不对本发明的范围进行限定。

【实施例一】

(实施例一的参考例)

图2是展示通过专利文献2中记载的扬声器收听立体声时的示意图。

在图2中，展示了使用者15从放置在其左前以及右前方的Lch扬声器20L与Rch扬声器20R收听立体声信号时的状态。

使用者15的左耳15l会接听到直接来自于Lch扬声器20L的音波S20L、以及来自于Rch扬声器20R的，稍晚于右耳15r接听到的音波S20R1。同样的，使用者15的右耳15r会接听到直接来自于Rch扬声器20R的音波S20R、以及来自于Lch扬声器20L的，稍晚于左耳15l接听到的音波S20L1。利用该被称为空间串扰(Space crosstalk)的现象，从而在播放立体声信号时制造出立体的声像空间。

上述空间串扰是指：在收听扬声器播放的声音时，作为Lch扬声器20L的播放音的音波S20L在到达左耳15l后紧接着到达右耳15r，并且作为Rch扬声器20R的播放音的音波S20R在到达右耳15r后紧接着到达左耳15l，因此也被称为双耳效应。上述声像空间就是指具有方向与距离的声音空间。

图3是用于说明通过扬声器播放立体声信号时的声像定位示意图。

这里所说的声像定位，是指感知所听到的声音的方向与距离，并对该声像(具有方向与距离的声音)的位置进行对位。其正是利用了左右耳15l、15r所接听到的声音的时间差。

在图2所示的立体声信号播放的情况下，除了左前方和右前方的扬声器20L、20R所在的位置以外，如图3所示，在扬声器20L、20R的中央(Fc)、左侧面(Ls)以及右侧面(Rs)处也能够感知到声像Fc、Ls、Rs。

来看一下这时的Lch以及Rch的音波S20L、S20L1、-20L1。

只要从Lch与Rch的扬声器20L、20R发出同等级以及同相位的音波S20L、S20R，由于其与从正中矢状面的声像Fc发出的音波相同，因此能够感知到正中矢状面的声像Fc。凭借仅从Lch扬声器20L发出的音波S20L可以理所当然地感知到位于Lch扬声器20L处的声像。此外，对于从Lch扬声器20L进入右耳15r的音波S20L1，只要从Rch扬声器20R播放对音波S20L施加了合适的延迟并且相位相反的音波-20L1，右耳15r附近的音波S20L1就会被其抵消，从而仅感知到左耳15l的音波S20L。由于恰好与左侧的声像Ls的音波(S20L)相同，因此能感觉到左侧的声像Ls。

Rch扬声器20R和右侧的声像Rs也同样如此。

图4是用于说明通过扬声器播放立体声信号时声像定位与信号之间的关系的示意图。

从图2以及图3的说明可以看出，如图4所示，在对Lch扬声器20L以及Rch扬声器20R按照合适的等级并且以同相位施加相反一侧的声道的音波S20R、S20L(S20L+α1·S20R、S20R+α2·S20L)时，就能够在Lch扬声器20L与Rch扬声器20R之间定位声像Fc。同样的，在对Lch扬声器20L以及Rch扬声器20R按照合适的等级延迟并且以相反相位施加相反一侧的声道的音波(S20L-β1·S20R、S20R-β2·S20L)时，就能够在Lch扬声器20L与Rch扬声器20R的外侧定位声像Ls、Rs。

从上述中，可以想到在Lch的音波S20L中也包含Rch的同相成分和延迟后的反相成分。录音技术人员正是通过对这些成分的比例、延迟时间、以及相位、甚至是频率特性等进行调整，从而制造出所期望的放音音场。

图5是用于说明通过耳机播放立体声信号时的声像定位示意图。

图5所示的情况可以理解为在通过耳机接听立体声信号时的声像定位。

在通过耳机听取时，不会产生图2中的空间串扰，也不会受到来自耳垂和身体反射的影响(频率特性的变化)。另外，由于音波是直接到达左右耳15l、15r，因此在移动身体时音质和相位等也不会发生变化。这种情况下，当需要从声压差、相位差、以及延迟时间等信息中判断音源的位置时，大脑会出现混乱，从而使图4中的放音音场变成图5所示的情况。像图5中声像Fc这样的头内定位(In-head localization)是日常中不会经历的现象，因此其也是耳机听取时的缺点之一。

这里的头内定位是指：在使用耳机或头戴式受话器来播放音乐时，虽然声音是从左右耳15l、15r边发出的，但使用者15会感觉到声音是从头内播放出的。与头内定位相反的概念是头外定位。使用者15通过音波到达左右耳15l、15r的时间差来判断其与音源之间的距离和方向。

在图3中，对于声像Ls来说，是先听到音波S20L，然后再听到音波-20L1。此时，由于声音的优先效应会在先听到声音的左方向上感知到声像Ls。并且，此时会因所延迟的时间判断声像Ls位于远处。因此，声像Ls听起来位于比Lch扬声器20L更远的位置上。

这里所说的优先效应(Precedence effect)是指：以数毫秒至数十毫秒的时间差到来的两个音源的声像，会在最初到来的声音的音源方向上被共同感知的现象。该优先效应也被称为“哈斯效应(Haas effect)”或“第一波前定律(The law of the first wavefront)”。

图6是用于说明实际通过耳机播放立体声信号时的声像定位示意图。

在实际通过耳机进行听取时，声像听起来并不会像图5归纳的那样小。通过附加如图4那样的信号处理和残响后，虽然大致上会呈图5中那样的排列，但听起来也会如图6所示的那样在水平面和上下方向上延伸。

在图6中，各个声像区域并不是相互分离的，而是相互重叠后形成放音音场。可能是由于接近日常的听取状态，因此大脑常常会整体定位在稍微位于前方的声像Fc处(只是，根据耳机的型号不同会有差异)。根据不同的耳机型号，正面中央的声像Fc还能够会被定位成后头部的声像Fc1。

接下来，将参照图2，对正中矢状面上的音源方向上各频率的声压变化进行说明。

在图2中，在将配置于使用者15的正中矢状面上的一个扬声器(音源)从使用者15的头部上方移动至背面时，当利用频率和音源角度θ来表示耳15l、15r的声压变化的情况下，即便是相同声压的音源，也会因频率致使音源角度θ发生不同变化。这是由于耳15l、15r的耳郭形状不同而导致的。

例如，如将频域降低设定为1kHz至1.4kHz，并将频域升高设定为3.5kHz至5kHz，则音源容易被定位在正前方。此外，通过将频域升高为7kHz至10kHz，则能够获得高频域向上方扩展的环绕感。

接下来，对“定向频域”加以说明。

当对感觉到定位在前方的频率的范围进行研究时，可以发现例如：频域为250Hz至500Hz以及频域为2.5kHz至4kHz的音源，很大可能会判定为声音来自于前方。

当对感觉到定位在后方的频率的范围进行研究时，可以发现例如：频率为1kHz附近的音源，容易判定为声音来自于后方。如想将该音源定位在前方，则需要将1kHz附近的频率减弱。

当对感觉到定位在上方的频率的范围进行研究时，可以发现例如：频率为8kHz附近的音源，容易判定为声音来自于上方。而频率为12kHz附近的音源，容易判定为声音来自于后方。因此，当强调频率为8kHz以上的声音时，就能够增加声音的环绕感。

(实施例一的结构)

图1是展示本发明的实施例一中的电声换能器(例如，左右一对的耳道式耳机)的大致结构图。

左右一对的耳道式耳机40具有相同结构的左耳用耳机40L与右耳用耳机40R。

该左右一对的耳道式耳机40包括：第一输入端子41L，用于输入具有左右一对的同相位的第一音频信号(例如Lch音频信号)SinL与第二音频信号(例如Rch音频信号)SinR的立体声信号中的Lch音频信号SinL；Lch侧的接地端子42LG；第二输入端子41R，用于输入Rch音频信号SinR；以及Rch侧的接地端子42GR。

左耳用耳机40L具有第一输入端子41L以及接地端子42LG，这些第一输入端子41L以及接地端子42LG处连接着外壳43L。外壳43L中收纳有第一均衡器44L、第二均衡器45L、以及驱动单元46L，在该外壳46L的前端面侧以突出的状态设置有构成导音构件的圆筒状导音管47L。导音管47L的外周安装有构成导音构件的并且可自由装卸的左耳孔插入用耳塞48L。

第一均衡器44L是连接于接地端子42LG与驱动单元46L的-侧输入端子处的连接点NL2之间的一个音频设备，其用于增强或减弱Lch音频信号SinL中特定的频域从而将Lch音频信号SinL的频率特性进行变更后在连接点NL2处生成变更音频信号。其例如具有由电阻R1以及电容C1的并联电路所构成的阻抗Z1。第二均衡器45L是连接于连接点NL2与右耳用耳机40R侧的第二输入端子41R处连接的连接点NR1之间的一个音频设备，其用于将Rch音频信号SinR以反相位的形式从连接点NL2施加给驱动单元46L。其例如具有由电阻R2以及电容C2组成的串联电路所构成的阻抗Z2。

驱动单元46L的+侧输入端子通过连接点NL1与第一输入端子41L相连接，-侧输入端子通过连接点NL2与第一均衡器44L以及第二均衡器45L相连接，用于将连接点NL2处的变更音频信号与从连接点NL2以反相位向驱动单元46L传输的Rch音频信号SinR之间的合成信号转换为音波后输出至导音管47L。该驱动单元46L例如由音圈、永久磁铁以及振动板等构成，其具有由电阻表现的阻抗Zd。

导音管47L用于将从驱动单元46L输出的音波释放至耳塞48L。耳塞48L用于将导音管47L释放出的音波导入左耳孔，其例如由硅橡胶等弹性构件形成，形状上大致呈伞形。

右耳用耳机40R具有第二输入端子41R以及接地端子42RG，这些第二输入端子41R以及接地端子42RG处连接着外壳43R。外壳43R中收纳有第一均衡器44R、第二均衡器45R、以及驱动单元46R，在该外壳46R的前端面侧以突出的状态设置有构成导音构件的圆筒状导音管47R。导音管47R的外周安装有构成导音构件的并且可自由装卸的右耳孔插入用耳塞48R。

第一均衡器44R是连接于接地端子42RG与驱动单元46R的-侧输入端子处的连接点NR2之间的一个音频设备，其用于增强或减弱Rch音频信号SinR中特定的频域从而将Rch音频信号SinR的频率特性进行变更后在连接点NR2处生成变更音频信号。其例如具有由电阻R1以及电容C1的并联电路所构成的阻抗Z1。第二均衡器45R是连接于连接点NR2与左耳用耳机40L侧的第一输入端子41L处连接的连接点NL1之间的一个音频设备，其用于将Lch音频信号SinL以反相位的形式从连接点NR2施加给驱动单元46R。其例如具有由电阻R2以及电容C2组成的串联电路所构成的阻抗Z2。

驱动单元46R的+侧输入端子通过连接点NR1与第二输入端子41R相连接，-侧输入端子通过连接点NR2与第一均衡器44R以及第二均衡器45R相连接，用于将连接点NR2处的变更音频信号与从连接点NR2以反相位向驱动单元46R传输的Lch音频信号SinL之间的合成信号转换为音波后输出至导音管47R。该驱动单元46R具有由电阻表现的阻抗Zd。

导音管47R用于将从驱动单元46R输出的音波释放至耳塞48R。耳塞48R用于将导音管47R释放出的音波导入右耳孔，其由弹性构件形成，形状上大致呈伞形。

图7是展示与图1中左右一对的耳道式耳机40相连接的三线式配线的示意图。

一般的耳机，其配线是从插头(Plug)部分延伸出三条信号线(左(L)线/右(R)线/接地(G)线)，然后从分岔部开始按照：Lch用L线和G线、Rch用R线和G线的方式各延伸出两条信号线。

相对于上述一般的耳机，本实施例一中的三线式配线50则是：从插头部51处延伸出由L线/R线/G线这三条信号线组成的配线主体52，然后再从分岔部53处分别延伸出由L线/R线/G线这三条信号线组成的Lch侧分支配线54L、以及由L线/R线/G线这三条信号线组成的Rch侧分支配线54R。Lch侧分支配线54L与图1中的左耳用耳道式耳机40L的输入侧相连接，Rch侧分支配线54R与图1中的右耳用耳道式耳机40R的输入侧相连接。

像这样，在本实施例一的三线式配线50中，作为分支配线54L以及54R，其单侧各需要三条信号线。但是，对于制造这样的三线式配线50其实并不困难。因为，在以往的配线中，虽然在分岔部以下也是使用三芯的配线，但其仅仅是连接其中必要的两条配线。所以，本实施例一的三线式配线50是很容易制造的。

(实施例一整体运作时的概况)

在从图7的配线50处送出的Lch音频信号SinL以及Rch音频信号SinR中，Lch音频信号SinL被输入至图1中的左耳用耳机40L侧的第一输入端子41L，Rch音频信号SinR被输入至图1中的右耳用耳机40R侧的第二输入端子41R。

在图1的左耳用耳机40L中，被输入至第一输入端子41L的Lch音频信号SinL通过第一均衡器44L来变更其高频域的频率特性，并且在连接点NL2处生成该变更音频信号。被输入至右耳用耳机40R侧的第二输入端子41R的Rch音频信号SinR通过连接点NR1，向左耳用耳机40L侧的第二均衡器45L处输入。在第二均衡器45L中，将输入后的Rch音频信号SinR从连接点NL2提供至驱动单元46L的-侧输入端子侧。之后，在驱动单元46L中，合成变更音频信号与反相位的Rch音频信号SinR，从而生成合成信号。

生成后的合成信号通过左耳用耳机40L侧的驱动单元46L来转换为音波，并在经过导音管47L后从耳塞48L向左耳孔进行释放。

同样地在图1的右耳用耳机40R中，被输入至第二输入端子41R的Rch音频信号SinR通过第一均衡器44R来变更其高频域的频率特性，并且在连接点NR2处生成该变更音频信号。被输入至左耳用耳机40L侧的第一输入端子41L的Lch音频信号SinL通过连接点NL1，向右耳用耳机40R侧的第二均衡器45R处输入。在第二均衡器45R中，将输入后的Lch音频信号SinL从连接点NR2提供至驱动单元46R的-侧输入端子侧。之后，在驱动单元46R中，合成变更音频信号与反相位的Lch音频信号LinL，从而生成合成信号。

生成后的合成信号通过右耳用耳机40R侧的驱动单元46R来转换为音波，并在经过导音管47R后从耳塞48R向右耳孔进行释放。

(实施例一的详细运作)

图8是用于通过图1中的左耳用耳机40L中的Lch音频信号SinL计算驱动单元46L的输入电压Eout的电路图。

在图8中，Zd是驱动单元46L的阻抗(近似于电阻)，阻抗Z1是第一均衡器44L的阻抗，Z2是第二均衡器45L的阻抗。Lch音频信号SinL侧的音源内部电阻以及导线电阻的值设为0。接地端子42LG与第二输入端子41R之间的虚线表示Rch音源阻抗值＝0的虚拟短路。

电路常数例如如下所述：

Zd＝32Ω

C1＝4.7μF

R1＝22Ω

C2＝10μF

R2＝33Ω

如图8所示，通过Lch音频信号SinL对左耳用耳机40L中的驱动单元46L的输入电压Eout进行说明。

在输入的Lch音频信号SinL的低频域中，第一均衡器44L通过从以下公式(1)中求得的信号电压降Vo来下降音波的低频域放音声压，在输入的Lch音频信号SinL的高频域中，第一均衡器44L在通过电容C1来消除该信号电压降Vo后，将音波的高频域放音声压相对地进行上升。

Vo＝R1/(R1+Zd) (1)

如果将音频信号SinL的电压设为Ein，则通过例如以下公式(2)来表示驱动单元46L的输入电压Eout。

Eout＝[Zd/(Zd+Z1)]＊Ein (2)

只是，

Z1＝[R1×(1/(jωC1)]/[R1+(1/(jωC1))]＝R1/(1+jωC1R1)

j；虚数单位(＝√-1)

f；频率

ω；角频率(＝2πf)

因此，通过第一均衡器44L的阻抗Z1，Lch音频信号SinL的高频域成为增强特性。如果将Rch音频信号源的阻抗假设为0，则如图8所示，第二输入端子41R与接地端子42LG会如图8所示的虚线般短路。所以，第二均衡器45L的阻抗Z2与第一均衡器44L并联连接。从而，如果将Lch音频信号SinL的电压表示为Elin、将第一均衡器44L的阻抗Z1与第二均衡器45L的阻抗Z2之间的并联连接表示为Z1//Z2，驱动单元46L的输入电压Eout则如下述公式(3)所示。

Eout＝[Zd/(Zd+(Z1//Z2))]＊Elin (3)

图9是用于计算在图1中的左耳用耳机40L中施加Rch音频信号SinR时的通向驱动单元46L的反相位输入电压Eout的电路图。

在图9中，通过Rch音频信号SinR对左耳用耳机40L中的驱动单元46L的输入电压Eout进行说明。

Rch音频信号SinR通过第二均衡器45L到达连接点NL2。如果将Lch音频信号源的阻抗假设为0，则如图9所示，第一输入端子41L与接地端子42LG会如图9所示的虚线般短路。所以，第一均衡器44L的阻抗Z1与驱动单元46L的阻抗Zd并联连接。从而，如果将Rch音频信号SinR的电压表示为Erin、将第一均衡器44L的阻抗Z1与驱动单元46L的阻抗Zd的并联连接表示为Z1//Zd，驱动单元46L的输入电压Eout则如下述公式(4)所示。

Eout＝[Z1//Zd)/(Z2+(Z1//Zd))]＊Erin (4)

即使Rch音频信号SinR的电压Erin与Lch音频信号SinL的电压Elin同相，作为驱动单元46L的输入电压Eout也可以按照反相施加。

图10是在图8中的左耳用耳机40L的驱动单元46L处施加的输入电压Eout的频率特性图，图中的横轴为频率(Hz)，纵轴为输入电压Eout(dB)。在该图10中，展示了公式(3)的计算结果。

在图10的箭头43的波形中，展示了当在图8中的第一输入端子41L中施加Lch音频信号SinL时，施加在驱动单元46L处的输入电压Eout的频率特性。其中，相对于施加在第一输入端子41L处的Lch音频信号SinL，第二输入端子41R与接地端子42LG之间的阻抗被假设为0Ω。

输入电压Eout在将频率20Hz作为基准时，如箭头43所示，当在频率10kHz以上则相对地上升4.5dB(即，高频域的灵敏度相对地上升4.5dB)。这相当于驱动单元46L的振动系统的质量处于约60％的状态，并且可以说这是在以往的驱动单元侧的改善以及现阶段不大可能实现的性能。最近已经开发大电容的多层陶瓷电容器等，而图1中的RC的第一均衡器44L相比图16的LC的均衡器，其能够充分缩小。

也就是说，图10的频率特性如箭头43所示，其高频域成为增强特性。这是针对定位在图3的Lch扬声器20L(或Rch扬声器20R)附近的音波的均衡器特性。

图11是展示在图9中的左耳用耳道式耳机40L的驱动单元46L处以反相位施加的Rch音频信号SinR的电压(dB)的频率特性图。在该图11中，展示了公式(4)的计算结果。

在图11中，主要如箭头44所示，中频域成为增强特性。

图12是在图8以及图9中的左耳用耳机40L的驱动单元46L处施加的输入电压Eout的频率特性图，图中的横轴为频率(Hz)，纵轴为输入电压ELout(dB)。

在图12中，箭头43的实线波形与图10中的是同一波形。箭头45的虚线波形是在图9中的第一、第二输入端子41L、41R处施加同相位且同等级的音频信号SinL、SinR时，施加在驱动单元46L处的输入电压Eout的频率特性图。其中，相对于施加在第二输入端子41R处的音频信号SinR，第一输入端子41L与接地端子42LG之间的阻抗被假设为0Ω。

即，箭头45的波形是通过(箭头43-箭头44)将箭头43的波形与图11的箭头44的波形合成后的波形。箭头45的波形是：在第一、第二输入端子41L、41R处施加了同相且同等级的音频信号SinL、SinR的状态下，针对定位在图3的正面中央的声像Fc的音波的均衡器特性。这时，如上所述，在驱动单元46L中，音频信号SinR以反相位的形式对音频信号SinL进行施加。

虽然对低频域以及高频域的影响很少，但是中频域会减弱特性。通过这样，定位正面中央成分中的中频域(例如，声乐(vocal)区)就会被减弱。

也就是说，箭头45的波形对于定位在正面中央的声像Fc的低音与高音的影响很少，也就减弱1KHZ左右。其对准正面中央的声像Fc的前方定位。

图13是在图8以及图9中的左耳用耳机40L中的驱动单元46L处施加的输入电压Eout的频率特性图，图中的横轴为频率(Hz)，纵轴为输入电压Eout(dB)。

在图13中，箭头43的实线波形与图10中的是同一波形。箭头46的虚线波形是在图9中的第一、第二输入端子41L、41R处施加反相位且同等级的音频信号SinL、SinR时，施加在驱动单元46L处的输入电压Eout的频率特性图。其中，相对于施加在第二输入端子41R处的音频信号SinR，第一输入端子41L与接地端子42LG之间的阻抗被假设为0Ω。

即，箭头46的波形是通过(箭头43+箭头44)将图11的箭头44的信号与箭头43的特性相加时的合成特性的波形。该箭头46的波形是：如图1中说明的按照反相的形式分配至音频信号SinL与音频信号SinR的成分，也就是说，是定位在图4中的Lch扬声器20L外侧的成分特性。这时，如上所述，在驱动单元46L中，由于在音频信号SinL处施加有反相位的音频信号SinR，因此声压如箭头46的波形般上升。

虽然对低频域以及高频域的影响很少，但是中频域会增强特性。Rch侧的驱动单元46R也是同样的，通过这样，会增加延伸感。

根据图1中的耳道式耳机40，通过第一均衡器44L、44R来改善相对的高频域的特性。并且，通过第二均衡器45L、45R，由于相反侧的声道的音频信号是按照反相位的形式来施加的，因此虽然定位在图3(图4也相同)中的正面的声像Fc的等级变弱，但是左侧的声像Ls与右侧的声像Rs的等级上升，所以会增加延伸感。

(实施例一的效果)

根据本实施例一，会产生如下的(a)至(c)的效果。

(a)在以往的图16中的电声换能器中，虽然通过外壳、驱动单元以及高频域增强电路10等来改善音质，但是在原理上耳机的高频域的特性却是低下的。如以往般，使用驱动单元来进行改善是非常困难的。而根据本实施例一，由于设置了由电阻R1以及电容C1组成的并联电路所构成的第一均衡器44L、44R，因此虽然是相对的，但是却能够简单地改善高频域的特性。改善量与改善特性也能够通过电容C1以及电阻R1的值来容易地进行变更及调整。

(b)在以往的耳机中，左耳用耳机仅仅提供Lch音频信号，而右耳用耳机仅仅提供Rch音频信号。而在本实施例一中，由于在左耳用耳机40L中施加反相位的Rch音频信号，在右耳用耳机40R中施加反相位的Lch音频信号，因此就能够调整音场。该调整音场的功能是以往所没有的功能。

(c)音场的调整量与频率特性也能够通过第一、第二均衡器44L、44R，45L、45R的电容C1、C2与电阻R1、R2的值来容易地进行变更及调整。这样一来，由于能够通过电容C1、C2与电阻R1、R2的值来进行变更及调整，因此其与以往的通过电感器L与电容C的值来进行变更及调整相比，具备小型化以及低成本。由于电阻R1、R2以及电容C1、C2是无源部件，因此其不需要电源等，且容易改善当前型号的性能(特性)。在这种情况下，虽然需要三线式配线50，但是该制造也是容易的。

(实施例一的变形例)

本发明不受上述实施例一所限定，其能够有各种使用方式与变形。作为该使用方式与变形例，例如可以有如下(1)至(4)的例子。

(1)在实施例一中，虽然是在耳道式耳机40的外壳43L、43R内设置第一、第二均衡器44L、44R，45L、45R，但是也可以将该均衡器44L、44R，45L、45R设置在外壳43L、43R的外部。通过这样，也可以获得与实施例一的(a)至(c)大致相同的效果。

(2)实施例一的耳道式耳机40、40L、40R也可以变更为图1以外的结构及电路。例如，也可以在均衡器44L、44R，45L、45R中添加其他的电路要素等。此外，在图1的耳道式耳机40中，能够变更第一均衡器44L、44R以及第二均衡器45L、45R的接线状态，并将第二均衡器45L、45R替换为电阻R1、R2以及电容C1、C2组成的串联电路，从而设置其他电路结构的相位反转电路。

(3)在图1中，如果在外壳43L中追加第二输入端子41R，并在外壳43R中追加第一输入端子41L，则能够简化左右耳机40L、40R的接线状态。

(4)本发明除了实施例一中的耳道式耳机40、40L、40R以外，也能够适用于内耳式耳机等其他形状的耳机与头戴式受话器等电声换能器中，其同样能够起到与实施例一大致相同的作用效果。

符号说明

40、40L、40R 耳道式耳机

43L、43R 外壳

44L、44R 第一均衡器

45L、45R 第二均衡器

46L、46R 驱动单元

50 配线

Claims (4)

1.一种电声换能器，其特征在于，包括：

左右一对的左耳用耳机及右耳用耳机，在输入具有左右一对的同相位的第一音频信号以及第二音频信号的立体声信号后，将所述立体声信号转换为音波并分别输出至使用者的左耳及右耳，

其中，所述左耳用耳机具有：

第一均衡器，其由第一电阻以及第一电容组成的并联电路构成，在变更输入的所述第一音频信号的频率特性后生成第一变更音频信号；

第二均衡器，其由第二电阻以及第二电容组成的串联电路构成，在将输入的所述第二音频信号的相位变更为反相位后添加至所述第一变更音频信号；以及

第一驱动单元，将所述第一变更音频信号与所述反相位的第二音频信号所合成的第一合成信号转换为所述音波后输出至所述左耳，

所述右耳用耳机具有：

第三均衡器，其由第三电阻以及第三电容组成的并联电路构成，在变更输入的所述第二音频信号的频率特性后生成第二变更音频信号；

第四均衡器，其由第四电阻以及第四电容组成的串联电路构成，在将输入的所述第一音频信号的相位变更为反相位后添加至所述第二变更音频信号；以及

第二驱动单元，将所述第二变更音频信号与所述反相位的第一音频信号所合成的第二合成信号转换为所述音波后输出至所述右耳。

2.根据权利要求1所述的电声换能器，其特征在于，包括：

其中，所述左耳用耳机具有：

第一输入端子，输入所述第一音频信号；

所述第一音频信号侧的第一接地端子；

所述第一均衡器，被连接在所述第一接地端子与第一连接点之间；

所述第二均衡器，被连接在所述第一连接点与输入所述第二音频信号的第二输入端子之间；以及

所述第一驱动单元，其具有连接于所述第一输入端子的第一正极输入端子、以及连接于所述第一连接点的第一负极输入端子，并将从所述第一正极输入端子及所述第一负极输入端子处输入的所述第一合成信号转换为所述音波，

所述右耳用耳机具有：

所述第二输入端子，输入所述第二音频信号；

所述第二音频信号侧的第二接地端子；

所述第三均衡器，被连接在所述第二接地端子与第二连接点之间；

所述第四均衡器，被连接在所述第二连接点与输入所述第一音频信号的所述第一输入端子之间；以及

所述第二驱动单元，其具有连接于所述第二输入端子的第二正极输入端子、以及连接于所述第二连接点的第二负极输入端子，并将从所述第二正极输入端子及所述第二负极输入端子处输入的所述第二合成信号转换为所述音波。

3.根据权利要求2所述的电声换能器，其特征在于：

其中，在所述第一输入端子、所述第一接地端子、所述第二输入端子、以及所述第二接地端子处，连接着用于输入所述立体声信号的配线。

4.根据权利要求1所述的电声换能器，其特征在于：

所述电声换能器为耳机或头戴式受话器。

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