CN111918162A - 一种多单元分频骨传导耳机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多单元分频骨传导耳机，包括外壳、封套、柔性封顶、主动振子、被动震子、混频管、共鸣腔壳体和振膜；所述外壳呈勾形，两侧窄中间宽；所述封套位于外壳开口和柔性封顶之间，封套内的混频管上安装有主动振子和被动震子；所述音窗为一外壳顶端向内侧的开口，将共鸣腔壳体内部与外部相连。本发明结构简单，混频结构独立，并耦合所有振子，使得振子之间的共模信号增强，差模信号削减，减少自身缺陷和系统噪音带来的信噪比降低，有效解决了现有骨传导耳机存在的解析度低，频率分布不均衡，音频保真度低等问题。

Description

一种多单元分频骨传导耳机

技术领域

本发明涉及骨传导耳机领域，具体是一种多单元分频骨传导耳机。

背景技术

人通过空气震动带动耳膜震动从而捕获声音，耳膜震动传递至内耳，被耳蜗等结构将震动转换为神经冲动。常见的振膜式耳机正是基于此原理。然而，近年来市场上出现了骨传导耳机。此类耳机直接将声音信号震动作用于颅骨，利用颅骨将震动送入内耳，绕过了空气推动耳膜震动的过程。较振膜式耳机而言，在一定程度上给耳膜带来损伤的可能性更小。

然而，现有的大部分骨传导耳机将震动作用与耳屏或耳廓软骨处，沿耳软骨至颅骨的方向将声音传导入耳。在耳机振子与软骨的接触处，由于不同用户耳廓形状的差异，接触力大小因人而异。而传导处接触不良则直接影响了声音在传导的质量和效率。

不仅如此， 对于振膜式耳机，可以通过单元大小、指向等手段人为构造一定立体声场效果，这和使用者的耳廓形状、位置、头型等密切相关。然而，骨传导耳机直接将声音送入内耳，声音不存在被耳廓、头、音源方向等因素影响的过程，因而更难模拟立体声场。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种多单元分频骨传导耳机，以解决现有大多数骨传导耳机存在的解析度低，频率分布不均衡，音频保真度低等问题。本发明所用的技术方案为：

一种多单元分频骨传导耳机，包括外壳、封套、柔性封顶、主动振子、控制电路和电池组，所述外壳内通过固定片均匀固定有多个主动振子；所述外壳尾部涂胶固定有被动振子；所述控制电路和电池组下表面涂胶，黏附于外壳内侧底部中心弧线位置；所述封套铺设于外壳边缘开口处，所述封套内侧开口沿外壳弧线方向铺设有柔性封顶；所述封套与外壳之间、柔性封顶与封套之间均采用胶水粘接的方式进行封闭。

一种多单元分频骨传导耳机，包括音窗、混频管、共鸣腔壳体和振膜，所述混频管在主动振子固定后，与所有固定好的主动振子底部接触，并涂胶固定在第一传导块下；所述被动振子涂胶固定于所述混频管末端；所述音窗为外壳顶端一个向内侧的开口，与共鸣腔壳体相连通；所述振膜置于所述共鸣腔壳体内，与共鸣腔壳体边缘、外壳内壁和混频管之间用胶水进行封闭。

一种多单元分频骨传导耳机，包括音窗、混频管、共鸣腔壳体和振膜，所述音窗为外壳底端一个向内侧的开口，与共鸣腔壳体相连通。

所述主动振子包括第一传导块、内侧压电陶瓷、固定片、外侧压电陶瓷、垫片、第一弹簧固定子、第一限位弹簧、第一推杆和压电陶瓷电极；所述第一传导块与内侧压电陶瓷胶接，所述内侧压电陶瓷和外侧压电陶瓷对称铺设于固定片两侧，两压电陶瓷与固定片均采用胶接固定；所述垫片铺设于外侧压电陶瓷外侧面，并胶接第一弹簧固定子；所述第一限位弹簧通过第一弹簧固定子固定在垫片上，所述第一限位弹簧中心插入有第一推杆。

所述被动振子包括第二传导块、第二弹簧固定子、第二限位弹簧和第二推杆；所述第二弹簧固定子胶接于第二传导块外侧面，所述第二限位弹簧通过第二弹簧固定子固定在第二传导块上，所述第二限位弹簧中心插入有第二推杆。

所述控制电路包括主控芯片模块、数模转换器、存储器、解码器、分频器、单元驱动器和发声单元。

所述主动振子接收来自控制电路的电流信号产生震动，并将震动通过耳廓软骨传导入耳；所述混频管在耳机内部对各个频率的声音进行混频，推动振膜震动，振膜将震动放大后经共鸣腔壳体通过空气将声音传入耳朵；所述音窗通过改变在外壳上的开口位置；将主动振子产生的震动由通过耳廓软骨传导改为通过颞骨传导入耳。

一种多单元分频骨传导耳机的分频控制方法，包括如下步骤：

主控芯片模块读取存储器中的数字音频信号后，通过数模转换器将数字信号转换为音频模拟信号，该模拟信号进一步通过分频器分频，分频器输出的各频域模拟信号经由对应频率的发生单元驱动器放大，并由对应的发声单元将放大后的模拟信号转换成声音。

一种多单元分频骨传导耳机的分频控制方法，包括如下步骤：

主控芯片模块读取存储器中的数字音频信号后，通过解码器对数字音频初步解码，并进一步通过离散傅里叶变换对信号进行分频，分频后的多组数字信号通过多通道的数模转换器转换成模拟信号并分发给对应频率的单元驱动器，由对应的发声单元将放大后的模拟信号转换成声音。

本发明的有益效果在于：

1）多单元设计，使得骨传导耳机也可以像多单元耳机一样具有广泛且均衡的音域；

2）提出了机内混频（混频管）和机外混频（耳廓混频）两种混频方式，提高了混频的灵活性；

3）提出了骨传导与声传导相结合的设计方案，融合了两种声传导方式的特点，减少特定频率声音传导过程中的损失与失真；

4）提出了此类骨传导设备通过软骨/颞骨传导的两种骨传导路径；

5）混频结构独立，并耦合所有振子，使得振子之间的共模信号增强，差模信号削减，减少自身缺陷和系统噪音带来的信噪比降低；

6）每个振子负责一个范围的声音频率，允许用户对从软件上对每个频段的电流响应进行低损失的的单独控制，实现个性化调节。

附图说明

图1为本发明一种多单元分频骨传导耳机的外观轴测图；

图2为本发明一种多单元分频骨传导耳机内部结构正面示意图；

图3为本发明一种多单元分频骨传导耳机内部结构反面示意图；

图4为本发明一种多单元分频骨传导耳机主动振子的结构示意图；

图5为本发明一种多单元分频骨传导耳机被动振子的结构示意图；

图6为本发明一种多单元分频骨传导耳机控制电路两种控制方法的流程图；

图7为本发明一种多单元分频骨传导耳机的配戴示意图；

图中：1、外壳；2、封套；3、音窗；4、柔性封顶；5、主动振子；51、传导块；52、内侧压电陶瓷；53、固定片；54、外侧压电陶瓷；55、垫片；56、弹簧固定子；57、限位弹簧；58、推杆；6、被动振子；61、传导块；62、弹簧固定子；63、限位弹簧；64、推杆；7、混频管；8、共鸣腔壳体；9、控制电路；10、电池组；11、振膜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例：参见图1-7。

实施例1：

一种多单元分频骨传导耳机，包括外壳1、封套2、柔性封顶4、主动振子5、控制电路9和电池组10，所述外壳1内通过固定片53均匀固定有多个主动振子5；所述外壳1尾部涂胶固定有被动振子6；所述控制电路9和电池组10下表面涂胶，黏附于外壳1内侧底部中心弧线位置；所述封套2铺设于外壳1边缘开口处，所述封套2内侧开口沿外壳1弧线方向铺设有柔性封顶4；所述封套2与外壳1之间、柔性封顶4与封套2之间均采用胶水粘接的方式进行封闭。

被分频、转换、放大后的各束电流信号，分别通至各个对应频率的主动振子5。主动振子5将震动传导给耳廓软骨。耳廓汇聚各个振子的震动，产生混频，并将震动通过骨传导传至内耳产生听觉。

实施例2：

一种多单元分频骨传导耳机，在实施例1所述耳机结构的基础上，还包括音窗3、混频管7、共鸣腔壳体8和振膜11，所述混频管7在主动振子5固定后，与所有固定好的主动振子5底部接触，并涂胶固定在第一传导块51下；所述被动振子6涂胶固定于所述混频管7末端；所述音窗3为外壳1顶端一个向内侧的开口，与共鸣腔壳体8相连通；所述振膜11置于所述共鸣腔壳体8内，与共鸣腔壳体8边缘、外壳1内壁和混频管7之间用胶水进行封闭。

本实施例在实施例1中所述耳机结构的基础上增加了混频管7，混频管7在耳机内部对各个频率的声音进行混频，推动振膜11震动，振膜11将震动放大后经共鸣腔壳体8反射通过空气将声音传入耳朵；因此，本实施例耳机结构的声音传导方式为骨传导加声传导的复合传导方式。

实施例3：

一种多单元分频骨传导耳机，在实施例1所述耳机结构的基础上，包括音窗3、混频管7、共鸣腔壳体8和振膜11，所述混频管7在主动振子5固定后，与所有固定好的主动振子5底部接触，并涂胶固定在第一传导块51下；所述被动振子6涂胶固定于所述混频管7末端；所述音窗3为外壳1底端一个向内侧的开口，与共鸣腔壳体8相连通；所述振膜11置于所述共鸣腔壳体8内，与共鸣腔壳体8边缘、外壳1内壁和混频管7之间用胶水进行封闭。

本实施例所述耳机结构与实施例2中所述耳机结构相同，但音窗3开放于外壳1底端，这时主动振子5将震动传导给颞骨而非耳廓软骨。

实施例4：

如图7所示，将耳机佩戴于耳廓内侧，勾形外壳自然悬挂，柔性封顶4贴合耳廓，调整矢向角度，使得声音能够直接从音窗3进入耳道；打开耳机，控制电路9通过蓝牙、无线局域网等方式连接播放器，并从播放器接收音频文件数据，数据经过处理后变为主动振子5的震动；

主动振子5接收来自控制电路9的电流信号产生震动，并将震动通过耳廓软骨传导入耳；混频管7在耳机内部对各个频率的声音进行混频，推动振膜11震动，振膜11将震动放大后经共鸣腔壳体8通过空气将声音传入耳朵；音窗3通过改变在外壳1上的开口位置；将主动振子5产生的震动由通过耳廓软骨传导改为通过颞骨传导入耳。

如图6所示，所述控制电路9包括主控芯片模块、数模转换器、存储器、解码器、分频器、单元驱动器和发声单元。

一种多单元分频骨传导耳机的分频控制方法，包括如下步骤：

主控芯片模块读取存储器中的数字音频信号后，通过数模转换器将数字信号转换为音频模拟信号，该模拟信号进一步通过分频器分频，分频器输出的各频域模拟信号经由对应频率的发生单元驱动器放大，并由对应的发声单元将放大后的模拟信号转换成声音。

一种多单元分频骨传导耳机的分频控制方法，包括如下步骤：

主控芯片模块读取存储器中的数字音频信号后，通过解码器对数字音频初步解码，并进一步通过离散傅里叶变换对信号进行分频，分频后的多组数字信号通过多通道的数模转换器转换成模拟信号并分发给对应频率的单元驱动器，由对应的发声单元将放大后的模拟信号转换成声音。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种多单元分频骨传导耳机，其特征在于，包括外壳（1）、封套（2）、柔性封顶（4）、主动振子（5）、控制电路（9）和电池组（10），所述外壳（1）内通过固定片（53）均匀固定有多个主动振子（5）；所述外壳（1）尾部涂胶固定有被动振子（6）；所述控制电路（9）和电池组（10）下表面涂胶，黏附于外壳（1）内侧底部中心弧线位置；所述封套（2）铺设于外壳（1）边缘开口处，所述封套（2）内侧开口沿外壳（1）弧线方向铺设有柔性封顶（4）；所述封套（2）与外壳（1）之间、柔性封顶（4）与封套（2）之间均采用胶水粘接的方式进行封闭。

2.根据权利要求1中所述的一种多单元分频骨传导耳机，其特征在于，包括音窗（3）、混频管（7）、共鸣腔壳体（8）和振膜（11），所述混频管（7）在主动振子（5）固定后，与所有固定好的主动振子（5）底部接触，并涂胶固定在第一传导块（51）下；所述被动振子（6）涂胶固定于所述混频管（7）末端；所述音窗（3）为外壳（1）顶端一个向内侧的开口，与共鸣腔壳体（8）相连通；所述振膜（11）置于所述共鸣腔壳体（8）内，与共鸣腔壳体（8）边缘、外壳（1）内壁和混频管（7）之间用胶水进行封闭。

3.根据权利要求1所述的一种多单元分频骨传导耳机，其特征在于，包括音窗（3）、混频管（7）、共鸣腔壳体（8）和振膜（11），所述音窗（3）为外壳（1）底端一个向内侧的开口，与共鸣腔壳体（8）相连通。

4.根据权利要求1中所述的一种多单元分频骨传导耳机，其特征在于，所述主动振子（5）包括第一传导块（51）、内侧压电陶瓷（52）、固定片（53）、外侧压电陶瓷（54）、垫片（55）、第一弹簧固定子（56）、第一限位弹簧（57）、第一推杆（58）和压电陶瓷电极（59）；所述第一传导块（51）与内侧压电陶瓷（52）胶接，所述内侧压电陶瓷（52）和外侧压电陶瓷（54）对称铺设于固定片（53）两侧，两压电陶瓷与固定片（53）均采用胶接固定；所述垫片（55）铺设于外侧压电陶瓷（54）外侧面，并胶接第一弹簧固定子（56）；所述第一限位弹簧（57）通过第一弹簧固定子（56）固定在垫片（55）上，所述第一限位弹簧（57）中心插入有第一推杆（58）。

5.根据权利要求1中所述的一种多单元分频骨传导耳机，其特征在于，所述被动振子（6）包括第二传导块（61）、第二弹簧固定子（62）、第二限位弹簧（63）和第二推杆（64）；所述第二弹簧固定子（62）胶接于第二传导块（61）外侧面，所述第二限位弹簧（63）通过第二弹簧固定子（62）固定在第二传导块（61）上，所述第二限位弹簧（63）中心插入有第二推杆（64）。

6.根据权利要求1中所述的一种多单元分频骨传导耳机，其特征在于，所述控制电路（9）包括主控芯片模块、数模转换器、存储器、解码器、分频器、单元驱动器和发声单元。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种多单元分频骨传导耳机，其特征在于，所述主动振子（5）接收来自控制电路（9）的电流信号产生震动，并将震动通过耳廓软骨传导入耳；所述混频管（7）在耳机内部对各个频率的声音进行混频，推动振膜（11）震动，振膜（11）将震动放大后经共鸣腔壳体（8）通过空气将声音传入耳朵；所述音窗（3）通过改变在外壳（1）上的开口位置；将主动振子（5）产生的震动由通过耳廓软骨传导改为通过颞骨传导入耳。

8.一种多单元分频骨传导耳机的分频控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

主控芯片模块读取存储器中的数字音频信号后，通过数模转换器将数字信号转换为音频模拟信号，该模拟信号进一步通过分频器分频，分频器输出的各频域模拟信号经由对应频率的发生单元驱动器放大，并由对应的发声单元将放大后的模拟信号转换成声音。

9.一种多单元分频骨传导耳机的分频控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

主控芯片模块读取存储器中的数字音频信号后，通过解码器对数字音频初步解码，并进一步通过离散傅里叶变换对信号进行分频，分频后的多组数字信号通过多通道的数模转换器转换成模拟信号并分发给对应频率的单元驱动器，由对应的发声单元将放大后的模拟信号转换成声音。

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