CN111771387A - 眼镜耳机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种眼镜耳机，该眼镜耳机具有：框架，该框架被构造并布置成由佩戴者的头部承载，该框架包括被调适成由该佩戴者的鼻部支撑的桥接件以及分别从该桥接件朝向该佩戴者的左耳和右耳向后延伸的左镜腿和右镜腿；和偶极子扬声器，该偶极子扬声器内置于该框架中，其中该偶极子扬声器包括驱动器，该驱动器从其前侧发出前侧声辐射并且从其后侧发出后侧声辐射。该框架包括至少第一发声开口和第二发声开口，其中该第一发声开口被构造并布置成发出前侧声辐射，并且该第二发声开口被构造并布置成发出后侧声辐射。

Description

眼镜耳机
背景技术
本公开涉及内置于眼镜中的耳机。
耳外耳机使用与耳朵间隔开的声驱动器产生声音。此类耳机应理想地将高质量声音以期望的音量传递到耳朵，而不会使太多声音溢出到环境中。
发明内容
下文提及的所有示例和特征均可以任何技术上可能的方式组合。
在一个方面，一种眼镜耳机包括：框架，所述框架被构造并布置成由佩戴者的头部承载，所述框架包括被调适成由所述佩戴者的鼻部支撑的桥接件以及分别从所述桥接件朝向所述佩戴者的左耳和右耳向后延伸的左镜腿和右镜腿；和偶极子扬声器，所述偶极子扬声器内置于所述框架中，其中该偶极子扬声器包括驱动器，该驱动器从其前侧发出前侧声辐射并且从其后侧发出后侧声辐射。该框架包括至少第一发声开口和第二发声开口，其中所述第一发声开口被构造并布置成从所述框架发出前侧声辐射，并且所述第二发声开口被构造并布置成从所述框架发出后侧声辐射。
实施方案可包括以下特征中的一个特征，或它们的任何组合。所述框架还可包括第三发声开口，所述第三发声开口被构造并布置成从所述框架发出后侧声辐射。所述开口之间的距离可限定所述偶极子扬声器的有效长度。所述有效长度可能是频率相关的。有效偶极子长度在较低频率下可能比该有效偶极子长度在较高频率下大。所述扬声器可包括端口，所述端口通向所述第二发声开口和所述第三发声开口中的一个发声开口，其中所述端口的声阻抗随频率升高，使得所述有效偶极子长度在较低频率下比所述有效偶极子长度在较高频率下大。
实施方案可包括上面和/或下面的特征中的一个，或它们的任何组合。所述框架还可包括第一声腔，所述第一声腔接收所述前侧声辐射。所述第一发声开口可在声学上耦接到所述第一声腔以从所述框架发出来自所述第一声腔的辐射。所述框架还可包括第三发声开口，所述第三发声开口被构造并布置成从所述框架发出来自所述第一声腔的辐射。所述第三发声开口和所述第一发声开口可各自具有声阻抗，并且所述两个声阻抗可彼此不同。所述框架还可包括第二声腔，所述第二声腔接收所述后侧声辐射。所述第二发声开口可在声学上耦接到所述第二声腔以从所述框架发出来自所述第二声腔的辐射。
实施方案可包括上面和/或下面的特征中的一个，或它们的任何组合。所述眼镜耳机还可包括电子电路，所述电子电路耦接到所述框架并且被布置成无线地发射或接收由所述偶极子扬声器播放的音频信号。所述电子电路可包括天线，所述天线内置于镜腿中。所述电子电路可包括每个镜腿中的单独的电子器件以及两个天线，一个天线内置于所述镜腿中的每个镜腿中并且电耦接到所述镜腿中的所述电子器件。所述天线可在所述镜腿中邻近所述桥接件。
实施方案可包括上面和/或下面的特征中的一个，或它们的任何组合。眼镜耳机还可包括麦克风，所述麦克风由镜腿承载并且被布置成直接面向头部。所述第一发声开口和所述第二发声开口中的一个发声开口可位于所述佩戴者的耳朵的前面。所述第一发声开口和所述第二发声开口中的另一发声开口也可位于所述佩戴者的所述耳朵的前面，并且可距耳道开口比所述第一发声开口和所述第二发声开口中的所述一个发声开口距所述耳道开口远。所述第一发声开口和所述第二发声开口中的所述一个发声开口可被定位成与所述耳道的所述开口相距第一距离并且从所述耳道的所述开口沿着第一轴线定位，并且所述第一发声开口和所述第二发声开口可被定位成沿着与所述第一轴线相交的第二轴线彼此相距第二距离。所述第一轴线和所述第二轴线可不重合，并且所述第一轴线与所述第二轴线之间的角度可不大于约90度。所述第一距离可不超过约35mm。
在另一方面，一种眼镜耳机包括框架，所述框架被构造并布置成由佩戴者的头部承载，所述框架包括被调适成由所述佩戴者的鼻部支撑的桥接件以及分别从所述桥接件朝向所述佩戴者的左耳和右耳向后延伸的左镜腿和右镜腿。偶极子扬声器内置于所述镜腿中的每个镜腿中。所述偶极子扬声器包括驱动器，所述驱动器从其前侧发出前侧声辐射并且从其后侧发出后侧声辐射。所述镜腿包括至少第一发声开口、第二发声开口和第三发声开口，其中所述第一发声开口位于所述佩戴者的耳朵的前面并且被构造并布置成从所述镜腿发出前侧声辐射，并且其中所述第二发声开口也位于所述佩戴者的所述耳朵的前面并且距所述耳道开口比所述第一发声开口距所述耳道开口远，并且其中所述第二发声开口和所述第三发声开口被构造并布置成从所述镜腿发出后侧声辐射，其中开口之间的距离限定所述偶极子扬声器的有效长度，并且其中所述有效长度是频率相关的，其中所述有效偶极子长度在较低频率下比所述有效偶极子长度在较高频率下大。
附图说明
图1是用于眼镜耳机的偶极子扬声器的示意性剖视图。
图2是示出眼镜耳机的偶极子扬声器的互调频谱的示例性曲线图。
图3是示出眼镜耳机的偶极子扬声器的频率相关偶极子长度的方面的示例性曲线图。
图4A是眼镜耳机的偶极子扬声器的距离和角度的表示。
图4B是示出由图4A表示的偶极子扬声器的偶极子长度和变化的偶极子对准角的影响的示例性曲线图。
图5是眼镜耳机的一个镜腿中的电子器件、天线和偶极子扬声器的示意性剖视图。
图6是眼镜耳机的功能框图。
图7是眼镜耳机的前透视图。
图8A是图7的眼镜耳机的右镜腿的一部分的局部侧视图。
图8B是类似于图8A的视图，但包括声驱动器并且示出了从镜腿移除的覆盖物。
图9是沿着图8A的线9-9截取的横截面，但包括图8B所示的驱动器。
图10是图7的眼镜耳机的桥接件和右镜腿的分解后透视图。
具体实施方式
耳外耳机使用与耳朵间隔开的声驱动器产生声音。此类耳机应理想地将高质量声音以期望的音量传递到耳朵，而不会使太多声音溢出到环境中。眼镜耳机可利用内置于眼镜框架中的一个或多个偶极子扬声器来实现。偶极子扬声器从扬声器的声驱动器的相对侧产生异相声音。声音可从眼镜框架中的开口或通气孔发出。如果一个通气孔靠近耳朵并且另一通气孔远离耳朵，则质量声音可以最少的溢出传递到耳朵。具有偶极子扬声器的耳外耳机的示例公开于2016年12月11日提交的美国专利9,794,676和美国专利申请15/375,119中；该专利和该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
图中的元件在框图中示出并描述为离散元件。这些元件可以实现为模拟电路或数字电路中的一者或多者。作为另外一种选择或除此之外，它们可用执行软件指令的一个或多个微处理器来实现。软件指令可包括数字信号处理指令。操作可由模拟电路或由执行软件的微处理器执行，该软件执行等效模拟操作。信号线可被实现为离散的模拟或数字信号线，具有能够处理单独信号的适当信号处理的离散数字信号线，和/或无线通信系统的元件。
当在框图中表示或暗示过程时，步骤可以由一个元件或多个元件执行。步骤可一起执行或在不同时间执行。执行活动的元件可在物理上彼此相同或靠近，或者可在物理上分开。一个元件可执行不止一个框的动作。音频信号可被编码或不编码，并且可以以数字或模拟形式发射。在一些情况下，从图中省略了常规音频信号处理设备和操作。
用于眼镜耳机的偶极子扬声器包括声驱动器或辐射器，该声驱动器或辐射器从其前侧发出前侧声辐射并且向其后侧发出后侧声辐射。偶极子扬声器内置于眼镜的框架中。外壳引导前侧声辐射，并且外壳引导后侧声辐射。外壳中的多个声音传导通气孔(开口)允许声音离开外壳。眼镜框架中的开口可与这些通气孔对准，使得声音也离开框架。声音传导开口之间的距离限定扬声器的声偶极子的有效长度。有效长度可被认为是最大程度地有助于任何特定频率下发出的辐射的两个通气孔之间的距离。外壳及其开口被构造并布置成使得有效偶极子长度是频率相关的。与不具有该特征的耳外耳机相比，扬声器偶极子换能器能够实现传递到耳朵的声压与溢出声音的更大比率。
耳机是指一种通常装配在耳朵周围、耳朵上或耳朵内并将声能辐射到耳道内的设备。本公开描述了一种安置在耳朵附近但不堵塞耳朵的耳机类型，称为耳外耳机。耳机有时被称为耳筒、听筒、头戴式受话器、耳塞或运动耳机，可以是有线或无线的。耳机包括声换能器驱动器以将音频信号转换为声能。虽然下面的一些附图和描述示出了单个扬声器，但是耳机可以是单个独立单元或者一对耳机(每个耳机包括至少一个声驱动器)中的一个耳机，一个耳机被布置成向每只耳朵提供声音。一个耳机可以机械地连接到另一个耳机，例如通过眼镜框架或通过另一种结构和/或通过将音频信号传导到耳机中的声驱动器的引线连接到另一个耳机。耳机可以包括用于无线接收音频信号的部件。耳机可以包括主动降噪(ANR)系统的部件。耳机还可以包括其他功能，诸如麦克风。
在图1中描绘了用于本发明的眼镜耳机的示例性偶极子扬声器10，该图是示意性纵截面。扬声器10包括位于外壳12内的声辐射器14。除了一些发声开口之外，外壳12是封闭的或基本上封闭的。外壳及其开口被构造并布置成实现向特定位置传递期望的声压级(SPL)，同时使溢出到环境中的声音最小化。这些结果使得扬声器10成为有效的耳外耳机。
外壳12限定声辐射器前部体积或腔体16和声辐射器后部体积或腔体18。声辐射器14将声压辐射到体积16和体积18两者中，辐射到两个不同体积的声音是异相的。外壳12因此引导前侧声辐射和后侧声辐射两者。在该非限制性示例中，外壳12包括四个或更多个开口。前侧开口或通气孔20任选地由筛22覆盖以有助于防止碎屑和水分进入。在一个非限制性示例中，筛22可为6mks Rayl筛。后侧开口或通气孔28由筛30覆盖以有助于防止碎屑和水分进入，该筛诸如由位于美国南卡罗来纳州喷泉酒店(Fountain Inn,SC,USA)的SaatiAmericas公司制造的46mks Rayl聚合物筛。后端口开口32位于端口(即，声传输线)34的远侧端部处，并且也可由筛(未示出)覆盖以有助于防止碎屑和水分进入。声传输线是适于传输声压的管道，诸如端口或声波导。端口和波导通常具有声质量。如现有技术中已知的，由电阻筛38覆盖的第二后开口36是任选的元件，该元件可被包括以阻尼端口34中的驻波。在不具有带筛开口36时，在端口长度等于波长一半的频率下，驱动端口的阻抗非常低，这将导致空气通过端口而不是带筛开口28逸出。当包括带筛开口36时，沿着端口34的距离可分为从端口34的入口到开口36的第一距离和从开口36到开口32的第二距离。在一般意义上，声音沿着轴线42从通气孔20行进到耳道开口40，沿着轴线41从通气孔28行进到耳道开口40，并且沿着轴线46从端口开口32行进到耳道开口40。应注意，任何声学开口都具有复阻抗，具有电阻性(能量耗散)部件和电抗性(非耗散)部件。当开口被称为电阻性开口时，意味着电阻性部件占主导地位。
前开口和后开口以可等效于声偶极子的方式向外壳12外部的环境辐射声音。需注意，由于驱动器从其两个面发出声音，因此术语“前”和“后”仅为了方便起见而使用，并且在一些附图中示出的布置方式可颠倒。换句话讲，任一侧均可被布置成辐射到前腔体和后腔体中的任一者中。一个偶极子将由通气孔20和通气孔28来实现。第二更长的偶极子将由通气孔20和端口开口32来实现。理想声偶极子表现出由两个波瓣组成的极性响应，具有沿辐射轴线向前和向后相等的辐射，并且没有垂直于该轴线的辐射。扬声器10整体上表现出近似偶极子的声学特性，其中有效偶极子长度或力矩不是固定的，即该有效偶极子长度或力矩是可变的。偶极子的有效长度可被认为是最大程度地有助于在任何特定频率下的声辐射的两个发声开口之间的距离。在本示例中，偶极子长度的可变性是频率相关的。因此，外壳12和开口20、28和32被构造并布置成使得扬声器10的有效偶极子长度是频率相关的。可变长度偶极子的频率依赖性及该可变长度偶极子对扬声器的声学性能的影响将在下面进一步描述。偶极子长度的可变性与哪些通气孔在什么频率下占主导地位有关。在低频下，开口32相比开口28更占主导地位，因此偶极子长度为长的。在高频下，开口28相比开口32更占主导地位(在体积速度方面)，因此偶极子间距为短的。
在换能器的前侧上的一个或多个开口和在换能器的后侧上的一个或多个开口从扬声器产生偶极子辐射。当在开放式个人近场音频系统(诸如具有本发明的耳外眼镜耳机的系统)中使用时，可变长度偶极子扬声器解决了声学挑战。耳机应该向耳朵传递足够的SPL，同时使到环境的泄漏最小化。本发明的扬声器的可变长度偶极子允许扬声器具有在低频下相对较大的有效偶极子长度和在高频下较小的有效偶极子长度，其中有效长度在两个频率之间相对平滑地过渡。在当前情况下，当声源在耳朵附近放置但不覆盖耳朵时，期望在耳朵处有高SPL和溢出给旁观者的低SPL(即，远离声源的低SPL)。在耳朵处的SPL是偶极子的前侧开口和后侧开口距耳道的接近度的函数。对于给定驱动器体积位移，一个偶极子源靠近耳朵而另一个偶极子源远离耳朵导致在耳朵处的SPL较高。这允许使用较小的驱动器。然而，泄漏的SPL是偶极子长度的函数，其中较大的偶极子长度导致较多的泄漏的声音。对于其中驱动器需要相对小的耳机，在低频下，驱动器位移是传递到耳朵的SPL的限制因素。这导致了这样的结论，即较大的偶极子长度在较低频率下更好，其中在较低频率下泄漏不是什么大问题，因为与中频相比，人类对低音频率不太敏感。在较高频率下，偶极子长度应该较小。
在单个发声出口通常指向耳朵的耳外耳机中，尤其是在较高声压级(SPL)的情况下，声腔中的驻波可导致互调失真IMD。可通过在外壳中使用两个发声出口来减小IMD。来自一个出口的SPL朝向耳朵，而来自另一个出口的SPL背离耳朵。在同一个声腔中具有两个相对的出口使前基腔16的谐振向上偏移，因此导致IMD减小。2017年7月12日提交的美国专利申请15/647,749中公开了声腔中IMD减小，该专利申请的全部公开内容以引用方式并入本文。
在一些非限制性示例中，一个发声出口被设计成等效声阻抗比另一个发声出口的等效声阻抗大。当第一出口朝向耳朵发出SPL并且第二出口与第一出口相对时，第二出口的等效声阻抗可比第一出口的等效声阻抗大。结果是，除了在基频附近外，流过第二出口的流量最小。这可以允许较高的SPL在耳朵处具有较低的IMD，以及较少的溢出声音。需注意，扬声器可在前腔体16中具有两个以上的发声出口。
在该示例中，前声腔16包括两个发声出口或通气孔20和24。在一个非限制性示例中，通气孔20和24直接相对，使得它们在大致相反的方向上发出声音。这是前声腔中两个通气孔的布置方式的一个非限制性示例。在一个非限制性示例中，出口20和24的尺寸相同，并且通过在开口24上方添加电阻筛26，出口24的声阻抗增大到高于出口20的声阻抗。出口24可被构造成还通过其他方式(诸如通过使出口24小于出口20)而具有比出口20大的声阻抗。
第二发声出口24可被设计成呈现惯性或电阻。一般来讲，预期电阻将是比惯性更有效的实施。在这方面需要考虑若干影响。首先，因为阻尼谐振的调制比尖锐谐振的调制更令人不快，所以预期阻尼腔谐振可能会减少IMD。电阻将有助于阻尼腔谐振，而惯性则不会(除了它将具有一定的辐射阻尼之外)。另外，预期将基腔谐振频率向上移动将减少IMD与换能器的交互作用；电阻和惯性都可改变腔谐振频率。此外，尤其是在低频下，通常期望将声音从第一发声出口20导向耳朵，但是添加一个或多个附加的发声出口必然会转移/减小来自第一出口的输出。在减小IMD与为扬声器的期望目的(将声音传递到耳朵)留下足够多输出之间存在平衡。在第二出口有电阻的情况下，第二出口的输出将具有相对于第一出口的低频率的一阶滚降。在第二出口有惯性的情况下，第二出口的输出将是低频率下第一出口输出的某一恒定比率，如分流器。与电阻相关的滚降通常是优选的。因此，设计第二出口以表现出惯性可能提供一些IMD改善，但仅在腔谐振频率发生偏移并且该频率对扬声器来说是有问题的情况下。当第二出口具有电阻时，腔谐振的阻尼很可能有助于减小IMD，而与特定换能器无关。
添加第二出口可有效降低IMD。然而，每个出口都有助于从扬声器发出声音。在出口面积相同的情况下，声音从两个出口均匀地发出。由于一个出口背离耳朵，所以第二出口减少了朝向耳朵的SPL。这种布置方式还导致更多的声音溢出，这通常是不可取的。如果背离耳朵的出口(例如，出口24)被布置成具有的等效声阻抗比朝向耳朵的出口(例如，出口20)的等效声阻抗高，则可实现耳朵处的较高SPL和较少溢出。两个出口的不同等效声阻抗可以任何方便的方式实现。一种方式是利用电阻筛来覆盖开口24，该电阻筛增大被覆盖开口的等效声阻抗。这在图1中示出，其中筛26覆盖开口24，而开口20未被筛覆盖，或者可能被具有低得多的声阻抗的筛22覆盖。在一个非限制性示例中，筛26是由位于美国南卡罗来纳州喷泉酒店的Saati Americas公司制造的1000mks rayl聚合物筛。开口20可保持完全打开，或者可由也可购自Saati Americas的6mks rayl筛覆盖，该筛提供一定的耐水性和防尘性，同时基本上不改变开口的声阻抗。实现不同等效声阻抗的另一种方式将是创建具有不同面积的开口，因为阻抗与面积相关。
图2示出了当第二出口具有比第一出口高的有效声阻抗时的前腔体IMD。在本发明的偶极子扬声器中，前声腔可被设计成缓解调制失真，该调制失真被认为是由于驱动器所要辐射到的声腔的宽度上的声谐振而产生。在图2中，扬声器被假定为具有约5kHz的声谐振。当在存在引起较大换能器位移振幅的较低频音调的情况下播放5kHz音调时，会导致IMD。在结果呈现于图2中的测试中，用于产生数据的测试信号是两个音调(即，有问题的5kHz音调和典型的160Hz低频)之和。160Hz输入的振幅比5kHz输入的振幅高20dB。在理想的线性系统中，声腔中单个开口的口部处的输出压力也将仅由这两个频率组成。然而，声腔的非线性导致以160Hz的间隔聚集在5kHz输出音调周围的失真音调的出现。在图2中，取5kHz输出的振幅为0dB。
在仅具有单个前腔体出口(例如，出口20，该出口通常将指向耳朵)而不是如图1所示的两个相对出口的扬声器中，在高于和低于5kHz的失真频率下将存在高水平的失真产物，这对于音乐内容可能是不可接受的。5kHz的声谐振至少部分地是由于声腔的几何形状(即，其特定尺寸和形状)而发生。在具有一个出口开口的情况下，腔的作用类似于四分之一波谐振，其中在开口处压力振幅最小(几乎为零)，而在相对壁上压力振幅最大。
当在腔体的相对侧上产生第二开口(例如，出口24)时，该第二开口基本上消除了5kHz谐振。失真减少。一半的声音从第二开口发出，这降低了耳朵的低频压力，可能降低了多达几乎6dB。据信，任何残余的失真是由于系统非线性，尤其是马达力和悬架刚度随轴向音圈位置的变化所致。
在与第一开口相对的壁上添加第二出口使得两个开口处的压力最小。在两个相对压力最小的情况下，谐振发生的频率是原始谐振的5kHz频率的大约两倍。该较高频率谐振导致较高频率下的一些失真，但这可能不是操作问题，因为较高频率下的IMD可能是最小的。
在图2的曲线图50中，第二开口24被覆盖有1000mks rayl声学网格26，这增加了主开口20处的输出并且还略微增加了失真。在这种情况下，1000mks rayl的值最多产生约-14dB的失真级别。根据第二开口的筛电阻值，开口看起来或多或少类似于关闭或打开的壁。但筛也增加损耗，从而阻尼所有谐振。用于产生图2的测量结果的1000mks rayl筛是大的值，该筛大部分时间都有效地“关闭”。如果使用较低电阻的筛，则损失将会较小，使得开口看起来更“打开”，但更多的SPL将通过该第二开口泄漏出来。
图3是图1的扬声器的代表性示例的后侧的阻抗(Z)的幅值与频率(f)的曲线图。较低的阻抗相当于较大的输出体积速度。在任何特定的频率下，来自后侧开口中的任何或所有后侧开口的输出都可有助于从扬声器发出的声音。然而，在大多数频率下，后侧开口中的一个后侧开口的阻抗将低于其他开口的阻抗，因此从该开口以及前侧开口传递的声压将控制扬声器输出。
在最高至频率f1的相对较低频率下，扬声器后侧输出由端口开口32控制(曲线62)。曲线62可具有与L/A成比例的值，其中L是端口34的长度并且A是端口开口32的面积。在频率f1以上，扬声器后侧输出由带筛开口28控制(曲线66)。筛的阻抗(Z)随频率而恒定。在频率f2处，端口和体积谐振，这导致尤其是当由于筛引起的阻尼为低时驱动器锥的运动减弱或停止。这导致来自后侧的体积速度大于来自前侧(开口20)的体积速度，并且产生非理想偶极子。在频率f3以上，扬声器后侧输出仍然由筛控制，然而由于后侧声腔的低阻抗(曲线64)，大部分驱动器体积速度被该体积吸收，并且从筛出来的体积速度较少。在一个示例性非限制性示例中，频率f1可为约650Hz，频率f2可为约3,050Hz，并且频率f3可为约16,000Hz。
图4A是眼镜耳机的偶极子扬声器的距离和角度的表示80。喷嘴82是最靠近耳朵、距耳朵一定距离(喷嘴距离“a”)的偶极子开口。相对的相位开口84位于距开口82一定距离(偶极子长度“d”)处，因此“d”是偶极子长度。如上所述，偶极子长度可为频率相关的。θ是连接开口82和耳朵的轴线与连接偶极子开口82和84的轴线之间的角度(“对准角”)。
图4B是示出由图4A表示的偶极子扬声器的偶极子长度和变化的偶极子对准角(θ)的影响的示例性曲线图。针对不同的长度比(a:d)绘制一系列曲线。绘制其中偶极子长度“d”远小于声学波长的低频处的SPL与θ。例如，3:1指示喷嘴距离“a”是偶极子长度“d”的三倍。这些数据确定，当偶极子是长的并且喷嘴靠近耳朵时(例如，1:3曲线，在一个非限制性示例中，该曲线将等效于喷嘴距耳朵10mm的30mm偶极子)，对准角θ对耳朵处的SPL没有显著影响。例如，90度的θ导致仅约1dB的损耗。相比之下，当偶极子较小或喷嘴远离耳朵时(例如，3:1曲线，在一个非限制性示例中，该曲线将等效于喷嘴距耳朵45mm的15mm偶极子)，θ对耳朵处的SPL具有更大影响。例如，仅30度的θ导致约1dB的类似损耗。这些数据指示偶极子轴线与喷嘴轴线的稍微不对准对向耳朵的声音传递没有大的影响。对于本发明的可变长度偶极子换能器(诸如图1所示)，短偶极子(电阻性开口28)对对准比长偶极子(质量块端口开口32)对对准更敏感。例如，较短偶极子(具有电阻性开口)可不对准至少约40度，而较长偶极子(具有质量块端口开口)可不对准最高至约90度。如果两个偶极子与喷嘴-耳朵轴线的对准在约20度内，则SPL损耗非常小。然而，为了在耳朵处获得较高SPL，喷嘴靠近耳朵比偶极子对准更重要。
图5是包括眼镜耳机的一个镜腿中的电子器件、天线和偶极子扬声器的系统100的示意性剖视图。需注意，图5是示意性的，并且意在表示眼镜耳机的某些特征，而不以任何方式限制本公开。镜腿102包括后端106，该后端安置在具有耳道开口104的耳朵“E”上。镜腿前端108耦接到桥接件(未示出)。偶极子扬声器110以使得喷嘴118靠近耳道开口104的方式内置于镜腿102中。需注意，在一些但不是所有情况下，在眼镜的两个镜腿中的每个镜腿中将存在系统100，使得声音非常靠近两只耳朵传递。
扬声器110包括驱动器112，该驱动器辐射到前部体积114和后部体积116中。前部体积114包括喷嘴通气孔118，该喷嘴通气孔与镜腿102中的开口119对准使得声音可经由喷嘴118逸出。使喷嘴内置于眼镜腿中允许喷嘴位于耳朵附近和耳朵前面，这允许声音最佳地传递到耳道开口104。镜腿102可被制造成(但不是必须的)长度可调，使得用户可将喷嘴118放置成期望地接近耳道开口104。该可调长度特征由接头107示意性地描绘，该接头允许端部106和108相对于彼此移动、更靠近在一起或更远离。前部体积114还包括相对的电阻性通气孔120，该相对的电阻性通气孔与镜腿102中的开口121对准使得声音可经由通气孔120逸出。镜腿102中的腔体122在声学上耦接到开口121。腔体122应具有足够的体积以允许流过开口120以阻尼前部体积114中的谐振。后部体积116包括电阻性开口130，该电阻性开口与镜腿102中的开口131对准使得声音可经由开口130逸出。后部体积116还包括在镜腿102中的细长传输线腔体或端口136的端部处的质量块端口开口134。
控制、放大、电力和无线通信(例如，蓝牙低功耗或BLE)以及其他必要功能由内置于镜腿102中或以其他方式由镜腿承载的电子器件140提供。电子器件140向驱动器112供应音频信号，并且向内置天线142供应通信信号。天线142可位于镜腿102的前部(例如，靠近桥接件)，使得佩戴者的头部对天线的信号的影响最小。在一个示例中，在其中两个镜腿中存在扬声器的情况下，无线通信可用于将音频信号从一侧(一个镜腿)传达到另一侧。扬声器的电力可在本地提供(例如，通过镜腿中的电池提供)，或者可存在单电池，并且电力可经由穿过桥接件或以其他方式从一个镜腿传输到另一个镜腿的布线(未示出)传输。
图6是眼镜耳机160的功能框图，其中眼镜框架170以示意性方式示出为包括由安置在头部180的鼻部上的桥接件176连接的左镜腿172和右镜腿174。在该非限制性示例中，左系统200和右系统220在功能上相同。系统200包括由控制和放大模块204驱动的偶极子扬声器202。BLE单元208电耦接到天线210，并且在功能上耦接到模块204，使得系统200可向系统220发送信号和从该系统接收信号。任选的麦克风212可用于拾取佩戴者的声音。麦克风212也可内置于镜腿172中，或者可位于桥接件中，例如位于镜片的底部，使得其靠近嘴部。麦克风可被布置在镜腿的内侧上(即，面向头部)。这可有助于保护麦克风免受风和外部噪声的影响，因此可导致与镜腿中麦克风更暴露于风和外部噪声的其他位置相比改善了信噪比。电源(例如，可再充电电池)206向所有供电部件提供电力。右镜腿系统220包括由控制和放大模块224驱动的偶极子扬声器222。BLE单元228电耦接到天线230，并且在功能上耦接到模块224，使得系统220可向系统200发送信号和从该系统接收信号。任选的麦克风232也内置到镜腿174中，并且可用于拾取佩戴者的声音。麦克风可被布置在镜腿的内侧上(即，面向头部)。这有助于保护麦克风免受风和外部噪声的影响，因此可能具有比许多耳机中的麦克风更好的声音拾取。电源(例如，可再充电电池)226向所有供电部件提供电力。
图7是眼镜耳机250的前透视图。在该非限制性示例中，存在被构造并布置成安置在鼻部上的眼镜桥接件300，其中镜片301和302在眼睛的前面。右镜腿260耦接到桥接件300并且延伸越过右耳。左镜腿280耦接到桥接件300并且延伸越过左耳。每个镜腿均包括一个偶极子扬声器，如下文进一步解释的。在该视图中可见的是后部高频偶极子开口272(其等效于图1的开口28)、后部低频偶极子开口274(其等效于图1的开口32)和后部谐振阻尼开口273(其等效于图1的开口36)。这三个开口中的任一个或全部开口可被筛覆盖，如上文相对于图1所述。覆盖开口273的筛优选地为电阻性的以实现波导谐振阻尼，如上所述。需注意，在该示例中，左镜腿280具有与本文针对右镜腿所公开的偶极子换能器相同的偶极子换能器。
图8A是图7的眼镜耳机的右镜腿260的一部分的局部侧视图。前端263被构造并布置成以本领域已知的任何方式耦接到桥接件。后端265将位于耳朵上/耳朵后面。两个端部之间的中间部分262保持偶极子扬声器(该偶极子扬声器包括腔体270及其开口，如下文进一步解释的)，并且还保持无线地接收音频信号和向位于腔体270中的驱动器提供音频信号所需的任何处理中(以及如其他位置所述的其他功能中)所涉及的电子器件(未示出)。这些电子器件可(但不必)位于可移除覆盖物264的后面。
腔体270包括大致圆柱形腔体部分281，该腔体部分被布置成保持驱动器(未示出)并且还限定驱动器前部体积或腔体276的部分。腔体281还限定驱动器后部体积或腔体277的一部分。开口272与后腔体277连通并且充当偶极子的一个后部开口。偶极子的第二后部开口由开口274(该开口也与腔体277连通)限定。对腔体277中的驻波的阻尼中涉及也与腔体277连通的开口273。狭槽或通气孔271与前腔体276连通并且充当喷嘴(或前侧通气孔)，该喷嘴被布置成将声音传递到用户/佩戴者的右耳。
图8B是类似于图8A的视图，但包括位于腔体281中的声驱动器275，并且示出了覆盖物279，该覆盖物可移除地耦接到镜腿260以便覆盖和封闭腔体270(除了上述开口之外)。驱动器275的一侧(在该非限制性示例中为前侧)辐射到前腔体276中。声音经由前通气孔271从腔体276逸出，该前通气孔通常位于耳道入口的前面并且与耳道入口相距较短距离。
图9是沿着图8A的线9-9截取的横截面，但包括图8B所示的驱动器275。在一个非限制性示例中，前腔体276的体积优选地非常小，因此可具有与驱动器275的直径大致相同尺寸的直径和非常浅的深度，如图所示。前腔体的形状可为但不必为大致圆柱形的。在一个非限制性示例中，如图所示，前腔体276的横截面大致为梯形，使得与喷嘴271相邻的喷嘴端部276b相对的端部276a窄于喷嘴端部，该喷嘴端部应足够宽以容纳喷嘴开口。
图10是图7的眼镜耳机的桥接件和右镜腿的分解后透视图。桥接件300具有狭槽302，该狭槽延伸跨过桥接件的整个宽度(在该非限制性示例中，在镜片上方的部分中延伸)，并且容纳位于狭槽中的柔性电路304。覆盖物306可保护和隐藏柔性电路。柔性电路304具有电耦接到位于镜腿中的小电路板的端部310和308。在右镜腿260的腔体265中将存在一个电路板(未示出)。覆盖物264(图8A和图9)隐藏并保护该电路板。电路板可承载用于耳机的操作的电子器件和电池电源。另外，无线天线可位于电路板上或腔体265中的其他位置。天线可用于对蓝牙源中的音频信号进行蓝牙接收。可使用任何其他无线通信标准。另外，如果第二天线被类似地放置在左镜腿的前端处，则这两个天线可在来自用户头部的干扰较少的情况下通过视线路径进行通信。这将提供优于天线在镜腿中更靠后的位置(其中头部将干扰视线信号传输)的优点。另外，天线可用于(例如，使用蓝牙低功耗(BLE))将音频信号从一侧传输到另一侧，在这种情况下，耳机可仅包括一个音频源接收器。这将简化电路并降低其成本。在任何情况下，可以设想的是，耳机的电池电源将可能位于仅一个镜腿中，并且电力(和控制信号)可通过柔性电路304从一个镜腿路由到另一个镜腿。
已描述了多个具体实施。然而，应当理解在不脱离本文所述发明构思的范围的情况下可进行附加修改，并且因此，其他实施方案在以下权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种眼镜耳机，包括：
框架，所述框架被构造并布置成由佩戴者的头部承载，所述框架包括被调适成由所述佩戴者的鼻部支撑的桥接件以及分别从所述桥接件朝向所述佩戴者的左耳和右耳向后延伸的左镜腿和右镜腿；和
偶极子扬声器，所述偶极子扬声器内置于所述框架中，其中所述偶极子扬声器包括驱动器，所述驱动器从其前侧发出前侧声辐射并且从其后侧发出后侧声辐射；
其中所述框架至少包括第一发声开口和第二发声开口，其中所述第一发声开口被构造并布置成从所述框架发出前侧声辐射，并且所述第二发声开口被构造并布置成从所述框架发出后侧声辐射。
2.根据权利要求1所述的眼镜耳机，其中所述框架还包括第三发声开口，所述第三发声开口被构造并布置成从所述框架发出后侧声辐射。
3.根据权利要求2所述的眼镜耳机，其中开口之间的距离限定所述偶极子扬声器的有效长度，并且其中所述有效长度是频率相关的。
4.根据权利要求3所述的眼镜耳机，其中所述扬声器包括端口，所述端口通向所述第三发声开口，并且所述端口的声阻抗随频率升高，使得所述有效偶极子长度在较低频率下比所述有效偶极子长度在较高频率下大。
5.根据权利要求1所述的眼镜耳机，其中所述框架还包括第一声腔，所述第一声腔接收所述前侧声辐射，并且其中所述第一发声开口在声学上耦接到所述第一声腔以从所述框架发出来自所述第一声腔的辐射。
6.根据权利要求5所述的眼镜耳机，其中所述框架还包括第三发声开口，所述第三发声开口被构造并布置成从所述框架发出来自所述第一声腔的辐射。
7.根据权利要求6所述的眼镜耳机，其中所述第三发声开口和所述第一发声开口各自具有声阻抗，并且其中所述两个声阻抗彼此不同。
8.根据权利要求5所述的眼镜耳机，其中所述框架还包括第二声腔，所述第二声腔接收所述后侧声辐射。
9.根据权利要求8所述的眼镜耳机，其中所述第二发声开口在声学上耦接到所述第二声腔以从所述框架发出来自所述第二声腔的辐射。
10.根据权利要求1所述的眼镜耳机，还包括电子电路，所述电子电路耦接到所述框架并且被布置成无线地发射或接收由所述偶极子扬声器播放的音频信号。
11.根据权利要求10所述的眼镜耳机，其中所述电子电路包括天线，所述天线内置于镜腿中。
12.根据权利要求11所述的眼镜耳机，其中所述电子电路包括在每个镜腿中的单独的电子器件，以及两个天线，一个天线被内置于所述镜腿中的每个镜腿中并且电耦接到那个镜腿中的所述电子器件。
13.根据权利要求12所述的眼镜耳机，其中所述天线在所述镜腿中邻近所述桥接件。
14.根据权利要求1所述的眼镜耳机，还包括麦克风，所述麦克风由镜腿承载并且被布置成直接面向所述头部。
15.根据权利要求1所述的眼镜耳机，其中所述第一发声开口和所述第二发声开口中的一个发声开口位于所述佩戴者的耳朵的前面。
16.根据权利要求15所述的眼镜耳机，其中所述第一发声开口和所述第二发声开口中的另一发声开口也位于所述佩戴者的所述耳朵的前面，并且距耳道开口比所述第一发声开口和所述第二发声开口中的所述一个发声开口距所述耳道开口远。
17.根据权利要求16所述的眼镜耳机，其中所述第一发声开口和所述第二发声开口中的所述一个发声开口被定位成与所述耳道的开口相距第一距离并且从所述耳道的所述开口沿着第一轴线定位，并且其中所述第一发声开口和所述第二发声开口被定位成沿着与所述第一轴线相交的第二轴线彼此相距第二距离。
18.根据权利要求17所述的眼镜耳机，其中所述第一轴线和所述第二轴线不重合，并且所述第一轴线与所述第二轴线之间的角度不大于约90度。
19.根据权利要求17所述的眼镜耳机，其中所述第一距离不超过约35mm。
20.一种眼镜耳机，包括：
框架，所述框架被构造并布置成由佩戴者的头部承载，所述框架包括被调适成由所述佩戴者的鼻部支撑的桥接件以及分别从所述桥接件朝向所述佩戴者的左耳和右耳向后延伸的左镜腿和右镜腿；和
偶极子扬声器，所述偶极子扬声器内置于所述框架的每个镜腿中，其中所述偶极子扬声器各自包括驱动器，所述驱动器从其前侧发出前侧声辐射并且从其后侧发出后侧声辐射；
其中每个镜腿至少包括第一发声开口、第二发声开口和第三发声开口，其中所述第一发声开口位于所述佩戴者的耳朵的前面并且被构造并布置成从所述镜腿发出前侧声辐射，并且其中所述第二发声开口也位于所述佩戴者的所述耳朵的前面并且距所述耳道开口比所述第一发声开口距所述耳道开口远，并且其中所述第二发声开口和所述第三发声开口被构造并布置成从所述镜腿发出后侧声辐射，其中开口之间的距离限定所述偶极子扬声器的有效长度，并且其中所述有效长度是频率相关的，其中所述有效偶极子长度在较低频率下比所述有效偶极子长度在较高频率下大。
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