CN111955017B - 电声换能器和声学装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电声换能器和声学装置，该电声换能器使得在听到通过基于电信号的振动获得的声音的同时也能够听到周围的声音，并且抑制由于壳体的振动导致的声音泄漏。该电声换能器的特点在于其具有：将电信号转换成机械振动的机电换能器(2)；以及壳体(4)，其可附接到耳甲腔而不封闭外耳道，机电换能器(2)容纳在其中，并且通过由机电换能器(2)引起的机械振动而振动来产生声音，其中，壳体(4)设置有当附接到耳甲腔时位于外侧的外部壳体部分(41)和位于外耳道侧的内部壳体部分(40)，并且壳体(4)是椭球形或卵形的。

Description

电声换能器和声学装置

技术领域

本发明涉及用于向佩戴者传输声音的声学装置和电声换能器。具体地，本发明涉及：一种电声换能器，其通过由机电换能器引起的机械振动来振动壳体以传输声音；以及一种音频装置，其被构造为包括电声换能器和声源。

背景技术

在用于向佩戴者传输声音的电声换能器和声学装置(例如助听器和耳机)中，迄今为止已经提出了一种电声换能器或声学装置，其没有声音出口，但是能够通过机电换能器将电信号转换成机械振动，并且通过机械振动来振动壳体，从而产生空气传导声音(通过使外耳道中的空气振动而传输的声音)或骨传导声音(通过使头骨振动而传输的声音)，并且将声音传输给内耳。

例如，PTL1公开了一种产生骨传导声音的骨传导耳机。该骨传导耳机具有骨传导振动部分，该骨传导振动部分形成为椭球形，并且具有在内侧(在PTL1中指的是前侧)和外侧(在PTL1中指的是后侧)设置有突起的形式。该骨传导耳机具有这样的构造，其中当骨传导耳机被佩戴在耳甲腔中时，骨传导振动部分的一个纵向端部压靠耳屏和耳甲腔的壁部分，骨传导振动部分的另一个纵向端部压靠对耳屏和耳甲腔的壁部分，外侧突起压靠耳屏，并且进一步，内侧突起压靠外耳道的位于耳甲腔的壁部分中的入口的圆周。

PTL2公开了一种设置有杆状骨传导扬声器部分和环状振动传输部分的接收器。这里，骨传导扬声器部分被构造为在其一个纵向端通过支撑部分联接到振动传输部分，并且从耳屏间切迹附近突出到耳廓外侧。振动传输部分形成为具有压靠耳屏和对耳屏的尺寸。

引文列表

专利文献

PTL1：JP2012-222682A

PTL2：JP2007-103989A

发明内容

技术问题

最近，存在在听基于从电声换能器发出的振动的声音(例如，音乐等)的同时也能听到周围的声音的需求。然而，当根据PTL1的骨传导耳机被佩戴在耳甲腔中时，外耳道被堵塞。因此，在使用电声换能器时，很难直接听到周围的声音。另一方面，根据PTL2的接收器具有形成为环形等的振动传输部分。因此，即使在接收装置被佩戴在耳甲腔中的状态下，外耳道也是开放的。因此，可以在听由电声换能器产生的声音的同时听到周围的声音。然而，骨传导扬声器部分布置在耳屏间切迹的外侧。根据这种结构，声音很容易被发出到外部。

为了解决这样的问题，本发明的一个目的是提供一种电声换能器和声学装置，通过该电声换能器和声学装置，在听通过基于电信号的振动获得的声音的同时还可以听到周围的声音，该电声换能器和声学装置可以抑制由于壳体的振动而向外界辐射的声音(声音泄漏)，并且该电声换能器和声学装置也容易佩戴在耳甲腔中。

问题的解决方案

本发明的电声换能器包括：将电信号转换成机械振动的机电换能器；以及壳体，其能够附接到耳甲腔而不堵塞外耳道，机电换能器容纳在该壳体中，并且该壳体由于由机电换能器引起的机械振动而振动以产生声音，其中：壳体包括内部壳体部分和外部壳体部分，使得当壳体附接到耳甲腔时，内部壳体部分位于外耳道侧，外部壳体部分位于外界侧；并且壳体具有椭球形或卵形。

在这种电声换能器中，壳体具有椭球形或卵形，其宽度优选不小于10mm且不大于14mm。

机电换能器优选地在朝向外耳道的方向上振动壳体。

此外，机电换能器优选地设置在壳体中的使得机电换能器的中心与壳体的中心重合的位置处。

此外，外部壳体部分优选地包括电线引出部分，连接到机电换能器的电线通过该电线引出部分插入。

发明的有利效果

在本发明中，由机电换能器振动的壳体附接至耳甲腔，而不阻塞外耳道。因此，当作为声学装置使用时，可以听到作为空气传导声音的周围的声音。此外，在电线引出部分设置在外部壳体部分上的情况下，当壳体附接到耳甲腔时，电线引出部分被定位成容纳在耳屏间切迹中。因此，壳体可以容易且稳定地附接到耳甲腔。

此外，在壳体由机电换能器振动的电声换能器中，当机电换能器被驱动时，不仅邻接耳甲腔的壁部分的内部壳体部分振动，而且与内部壳体部分相对的外部壳体部分也振动。因此，外部壳体部分的振动可能被传输至空气，从而导致声音泄漏到周围环境中。另一方面，根据本发明的壳体的外部形状完全形成为类似椭球形或卵形的大致弯曲形状，并且壳体是小尺寸的。因此，当壳体在其与周围环境中的人的距离与壳体的尺寸相比足够远的位置处振动时，由内部壳体部分的振动产生的声音和由外部壳体部分的振动产生的声音相互抵消。结果，还可以获得抑制声音泄漏到周围环境的效果。

附图说明

[图1]示出了根据本发明的电声换能器(耳机)的实施例，其中，(a)是立体图，(b)是呈椭球形的关于彼此正交的三个半轴的说明图，(c)是前视图，(d)是侧视图。

[图2]示出了包括在图1所示耳机中的机电换能器的结构，其中，(a)是分解立体图，(b)是组装后的立体图。

[图3]是图1所示的耳机的分解立体图。

[图4]示出了图1所示的耳机已经佩戴在耳甲腔中的状态。

[图5]示出了附接到图1所示耳机的适配器，其中，(a)是适配器的立体图，(b)是适配器附接到耳机的状态的立体图。

[图6]示出了已经附接有适配器的耳机被佩戴在耳甲腔中的状态。

[图7]示出了配备有根据本发明的耳机的助听器(声学装置)的实施例。

具体实施方式

下面将参照附图描述为根据本发明的电声换能器的耳机的实施例。如图1(a)、(c)所示，根据本实施例的耳机1设置有机电换能器2、电线3、壳体4和电线引出部分5。电线3连接到机电换能器2。机电换能器2容纳在壳体4中。电线引出部分5联接到壳体4，以用作电线3的出口。

机电换能器2将通过电线3传输的电信号转换成机械振动。根据本实施例的机电换能器2是平衡电枢类型的机电换能器，其使用弹簧的回复力，并且具有与日本专利No.5653543中描述的机电换能器相同的构造。

这里，将参照图2(a)、(b)描述机电换能器2的具体构造。机电换能器2设置有结构部分，在该结构部分中，成对的磁体10至13、轭14和15以及线圈16被一体地布置。轭14和15引导由磁体10至13产生的磁通量。来自电线3的电信号被提供给线圈16。此外，电枢17设置在结构部分的厚度方向的中心。电枢17具有穿过结构部分的内部空间的内部部分17a，以及从内部部分的相对侧突出的第一外部部分17b和第二外部部分17c。电枢17通过内部部分的两个区域与结构部分一起构成磁路，彼此反向的磁通量被引导到这两个区域。此外，第一弹性机构18和19以及第二弹性机构20和21设置在电枢17的相对的端部上。第一弹性机构18和19保持在第一外部部分17b和结构部分之间，以向第一外部部分17b提供对应于由磁路的磁力引起的电枢17的位移的回复力。第二弹性机构20和21保持在第二外部部分17c和结构部分之间，以向第二外部部分17c提供对应于电枢17的位移的回复力。此外，第一弹性机构和第二弹性机构18至21中的每一个都包括成对的弹性构件，该成对的弹性构件相对于电枢17的位移方向对称地布置，同时将电枢17夹在它们之间，并且该结构部分具有弹性构件附接部分，所述弹性构件相应地附接至弹性构件附接部分。所述成对的弹性构件中的每一个被布置成一端与第一外部部分17b或第二外部部分17c接合，而另一端与弹性构件附接部分中的一个接合的状态。机电换能器2的其余构造与根据日本专利No.5653543的相同，因此在此将省略。

这种机电换能器2中的电枢17的第一外部部分17b和第二外部部分17c由壳体4固定地支撑。当通过电线3施加电信号时，在前述结构部分和电枢17之间产生驱动力，使得电枢17相对地移动。另一方面，电枢单元17通过来自支撑电枢17的第一弹性机构和第二弹性机构18至21的回复力返回到其初始位置。为此，在电枢17中产生对应于电信号的机械振动，并且机械振动从电枢17传输到壳体4。因此，壳体4可以振动。

如图1(a)所示，壳体4设置有内部壳体部分40、外部壳体部分41和电线引出部分5。当耳机1被佩戴在佩戴者耳朵的耳甲腔中时，内部壳体部分40位于内侧(佩戴者耳朵的外耳道侧)以抵靠耳甲腔的壁部分。当耳机1被佩戴在耳甲腔中时，与内部壳体部分40相对的外部壳体部分41位于外界侧。电线引出部分5联接到外部壳体部分41，电线3穿过电线引出部分5插入。如图3所示，本实施例中的内部壳体部分40和外部壳体部分41设有凹入部分43，电枢17的第一外部部分17b和第二外部部分17c配装到该凹入部分中。例如，通过使用粘合剂等，在电枢17的第一外部部分17b和第二外部部分17c被固定支撑的状态下，内部壳体部分40和外部壳体部分41彼此结合。壳体4不具有任何声音出口，并且除了用于将电线3插入电线引出部分5的孔之外，在内部壳体部分40和外部壳体部分41中没有设置开口。通过密封电线引出部分5的开口，壳体4的内部也可以被与外界隔绝地密封。此外，电线引出部分5可以形成为使得用作单独的构件的电线引出部分5与电线3一体地模制并且设置在外部壳体部分41中的结构。

内部壳体部分40成形为具有椭球形或卵形。这里，在本发明等的描述中，椭球形意味着当中心位于xyz笛卡尔坐标的原点处时，曲面的至少一部分满足以下表达式(等式1)，如图1(b)所示。这里，以下表达式(等式1)中的a、b和c是彼此正交的三个半轴的长度。即a是x方向的半轴的长度，b是y方向的半轴的长度，c是z方向的半轴的长度。椭球形还包括两个半轴的长度彼此相等的旋转椭球形或者三个半轴的长度彼此相等的球形。此外，卵形状意指当例如在二维平面中的诸如抛物线或悬链线(悬链曲线)的曲线围绕对称轴线旋转时形成的曲面的至少一部分。本实施例中的内部壳体部分40形成为通过沿着xz平面将具有相等半轴向长度b和c的旋转椭球体切成两半而获得的形状(半旋转椭球形)。外部壳体部分41也形成为与内部壳体部分40相同的半旋转椭球形。也就是说，本实施例中的壳体4除了电线引出部分5之外形成为单个旋转椭球体。在本实施例中，内部壳体部分40和外部壳体部分41的半轴的长度彼此一致，并且内部壳体部分40和外部壳体部分41之间的合并位置M是壳体4的中心，如图1(d)所示。然而，合并位置M不限于此。

[等式1]

在由内部壳体部分40和外部壳体部分41构成的这种壳体4中，上述机电换能器2设置在这样的位置，使得机电换能器2的中心与壳体4的中心重合，如图1(d)所示。此外，机电换能器2机械振动的方向是垂直于内部壳体部分40和外部壳体部分41之间的合并位置M的线的方向，并且内部壳体部分40和外部壳体部分41在由图1(d)中的箭头指示的方向(当附接至耳甲腔时朝向外耳道的方向)上振动。

椭球形中的三个半轴长度a、b和c的值或限定卵形的曲线的值可以理想地进行选择。然而，如稍后将描述的，本实施例中的耳机1形成为具有当附接到耳甲腔时，壳体4不阻塞外耳道(壳体4可以到达外耳道的入口的一部分，但是不完全遮盖外耳道的入口)的尺寸。这些值是在范围内选择的。此外，如果壳体4太大，当被附接到耳甲腔时，壳体4被强有力地压靠在耳甲腔的壁部分上。这带来了不适。如果壳体4太小，机电换能器2也太小，不能获得足够的输出。此外，当壳体4附接到耳甲腔时，壳体4的稳定性变差。作为对这一问题反复研究的结果，已经发现，椭球形或卵形的宽度优选设置在不小于10mm且不大于14mm的范围内。该数值范围意味着如图1(c)所示的椭球形的所有直径2a、2b和2c都不小于10mm且不大于14mm。更优选的宽度范围是不小于12mm且不大于14mm。此外，所述形状优选形成为近似球形。

本实施例中的电线引出部分5的形状类似于直径设置在大约3至4mm的圆柱体。

具有这种形式的耳机1如图4所示被使用。具体地，如图4所示，当壳体4钩挂在的耳甲腔100的下部上时，电线引出部分5被放入耳屏间切迹101中以附接到耳甲腔100。在这种状态下，壳体4不会阻塞外耳道的入口102(图4中的阴影部分)。因此，外耳道对外界是开放的状态。另外，在这种情况下，图1(a)所示的内部壳体部分40抵靠耳甲腔100的壁部分。此外，外部壳体部分41的相对的侧部抵靠耳屏和相对屏的内壁部分。

当电信号通过电线3施加到机电换能器2时，壳体4对应于在结构部分和电枢17之间产生的机械振动而振动，并且内部壳体部分40自身用作振动板，以由于振动而产生声音。也就是说，通过耳机1，可以由于壳体4的振动而产生声音，使得对应于所施加的电信号的声音可以被传输到内耳。此外，由于外耳道没有被壳体4堵塞，所以除了从耳机1传输的声音之外，还可以听到周围的声音。壳体4具有椭球形或卵形，并且是小尺寸的。因此，当壳体4在其与周围环境中的人的距离与壳体4的尺寸相比足够远的位置处振动时，由于内部壳体部分40的振动而产生的声音和由于外部壳体部分41的振动而产生的声音彼此抵消。因此，还可以获得抑制声音泄漏到周围环境的效果。另一方面，由于与壳体4的尺寸相比，到外耳道的距离较短，从外耳道到内部壳体部分40的距离与从外耳道到外部壳体部分41的距离之间的差产生影响，因此，待被传输到外耳道的声音难以彼此抵消。

此外，在本实施例中，电线3已经插入穿过的电线引出部分5可以根据耳屏间切迹101的凹腔附接在耳甲腔100中。因此，电线3可以自然地从耳甲腔100引出。此外，电线引出部分5被接收在耳屏间切迹101中。因此，当被附接到耳甲腔100时，壳体4能够被稳定地保持。此外，属于本实施例中的耳机1并且使用弹簧的回复力的平衡电枢类型的机电换能器2能够以高输出振动壳体4。因此，即使内部壳体部分40没有那么强有力地压靠耳甲腔100的壁部分，声音也可以通过壳体4的振动而被充分地传输。也就是说，由于现有的机电换能器输出的振动非常小，壳体必须被强有力地压靠在耳甲腔的壁部分等上以便将声音传输到内耳，因此其长期使用会引起不适。相反，通过使用前述的根据本实施例的机电换能器2，也可以抑制不适感。

佩戴上述耳机1，使得壳体4悬挂在耳甲腔100的下部上。因此，耳机1在户外或锻炼时使用可能不稳定。在这种情况下，例如，可以在壳体4的下部上使用胶带等来防止耳机1在耳甲腔100中移动。此外，图5(a)中所示的适配器200可在使用中附接。本实施例中的适配器200例如由诸如硅树脂的聚合弹性体形成。适配器200由基座部分201和近似柱状的杆部分202构成。基座部分201的形状像球形冠，以用作吸盘。杆部分202从基座部分201偏离中心地上升。如图5(b)所示，基座部分201附接到壳体4的上部，使得基座部分201可以布置在耳甲腔100中，如图6所示。在这种状态下，杆部分202的远端抵靠在耳甲腔100的上侧壁部分(靠近对耳轮的壁部分)。因此，壳体4被基座部分201朝向下侧的对耳屏和耳屏按压。也就是说，壳体4被保持为被竖直地保持在耳甲腔100中。因此，即使在锻炼期间，壳体4也可以稳定地使用。

尽管上面已经描述了作为根据本发明的电声换能器的实施例的耳机，但是本发明不限于上述实施例，而是还可以包括在符合权利要求的范围的范畴内做出的各种修改。例如，前述外部壳体部分41具有与内部壳体部分40相同的半旋转椭球体形状。然而，外部壳体部分41可以设置成具有椭球形形状，其半轴不同于内部壳体部分40的半轴。此外，可以使用通过将多个基本形状彼此结合而获得的形状(例如，大部分形成为椭球形但部分具有平坦的表面的形状等)。

此外，使用根据本发明的电声换能器的声学装置不限于音频装置，还可以是助听器。这种助听器的示例是耳背式助听器，其设有与前述相同的壳体300，以及通过例如细电线301连接到壳体300的主体部分302，如图7(a)所示。如图7(b)所示，这种耳背式助听器的细电线301在主体部分302位于耳廓后面的状态下悬挂在耳朵的耳廓上，并且壳体300可以插入耳甲腔100中从而附接到耳甲腔上。此外，前述适配器200可以在使用中附接，如图7(c)所示。此外，当用作耳机时，可以采用这种耳背式构造。在这种情况下，例如，通过将主体部分设计成具有诸如蓝牙(注册商标)的无线通信功能，可以实现不使用前述电线3的无电线耳机。此外，由于壳体4不具有任何用于空气传导声音的声音出口，所以也可以容易地实现具有防水功能的电声换能器和音频装置。

参考标号列表

1：耳机(电声换能器)

2：机电换能器

3：电线

4：壳体

40：内部壳体部分

41：外部壳体部分

5：电线引出部分。

Claims (6)

1.一种电声换能器，包括：

机电换能器，所述机电换能器被构造为将电信号转换成机械振动；和

壳体，其能够附接到耳甲腔而不阻塞外耳道，机电换能器容纳在该壳体中，并且所述壳体被构造成由于由机电换能器引起的机械振动而振动以产生声音，

其中，所述壳体包括当所述壳体附接到耳甲腔时位于外界侧的外部壳体部分和位于外耳道侧的内部壳体部分，

其中，壳体具有椭球形或卵形，并且

其中，所述内部壳体部分用作振动板，并且由于由机电换能器引起的机械振动而产生声音。

2.根据权利要求1所述的电声换能器，其中，所述壳体的椭球形或卵形的宽度不小于10mm且不大于14mm。

3.根据权利要求1或2所述的电声换能器，其中，所述机电换能器被构造为在朝向外耳道的方向上振动所述壳体。

4.根据权利要求1所述的电声换能器，其中，所述机电换能器设置在所述壳体中的使得所述机电换能器的中心与所述壳体的中心重合的位置处。

5.根据权利要求1所述的电声换能器，其中，所述外部壳体部分包括电线引出部分，连接到所述机电换能器的电线插入通过所述电线引出部分。

6.一种声学装置，其包括根据权利要求1至5中任一项所述的电声换能器。

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