CN112399294A - 耳机发声模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种耳机发声模块，其中包括：一第一发声组件，用以输出一第一频率音场，第一发声组件具有一发声区域；及一第二发声组件，用以输出一第二频率音场，所述第二发声组件为平面式发声组件，所述第二发声组件设置于所述第一发声组件输出音场方向的一侧；其中，所述第二发声组件至少遮蔽所述第一发声组件发声区域的中心位置。

Description

耳机发声模块

技术领域

本发明涉及一种耳机发声模块，特别是涉及一种多音频复合式耳机使用的耳机发声模块。

背景技术

随着音响技术及材料的进步，市场上因应不同的场合及环境，设计出不同样式的耳机。目前市面上多数的耳机多采用动圈式单体作为发声组件。虽然目前高阶动圈式单体耳机产品强调其具有全音域的特性，然而，音源输入的频率范围十分广泛，但受限于动圈式发音单体的音频特性，仅能够对中低音频的声音信号具有良好的响应特性，因此使得现有耳机的高频音域的表现不佳。

因此，现有的耳机产品当中，一部分高阶的耳机产品的发声模块设置有多个发声单体，并且每个发声模块分别具有不同的频率特性。例如：现有的一种复合式耳机，其发声模块是由用以输出中低音频的动圈式单体，和用以输出高音频的单体(例如：压电薄膜扬声器或静电扬声器)组合而成，因此使得该类型的耳机发声模块在不同音频范围都具有良好的音质表现。然而，该类型的复合式耳机，由于具有不同音频特性的发声单体，因此必须搭配分音电路使用，方能够使得音源信号中不同频率的音响信号分别由不同的发声单体输出。由于以上原因，使得现有的复合式耳机的控制电路构造变得复杂，并且音源信号必须经由分音电路处理后再输出到不同的发声单体，也因此容易造成音质的损失。

由于以上原因，造成现有复合式耳机使用上的缺点，故如何通过结构改良，以解决前述各项问题，已成为该项产品所欲解决的重要课题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有具有多音频发声组件的复合式耳机必须设置分音电路，导致耳机电路结构复杂，且使得音质减损的缺点。

为了解决上述的技术问题，本发明一实施例提供一种耳机发声模块，其中包括：一第一发声组件，用以输出一第一频率音场，所述第一发声组件具有一发声区域，所述发声区域具有一中心位置；及一第二发声组件，用以输出一第二频率音场，所述第二发声组件为平面式发声组件，所述第二发声组件位于所述第一发声组件输出音场方向的一侧；其中，所述第二发声组件至少遮蔽所述第一发声组件发声区域的中心位置，并且所述发声区域被所述第二发声组件遮蔽的面积小于所述发声区域的面积。

本发明一优选实施例，其中所述第二发声组件的面积大于所述发声区域的面积。

本发明一优选实施例，其中所述发声区域被所述第二发声组件遮蔽的面积小于所述发声区域的面积。

本发明一优选实施例，其中所述第一发声组件的所述发声区域被所述第二发声组件遮蔽区域的宽度，介于所述发声区域直径的1/10至8/10之间。

本发明一优选实施例，其中所述第一发声组件发声区域被所述第二发声组件遮蔽区域的宽度，介于所述发声区域直径的1/6至1/3之间。

本发明一优选实施例，其中所述第二发声组件和所述第一发声组件在所述音场输出方向的距离小于所述发声区域直径的1/2。

本发明一优选实施例，其中所述第二发声组件和所述第一发声组件在所述音场输出方向的距离介于所述发声区域直径的1/10至1/5之间。

本发明一优选实施例，其中其特征在于，所述第一发声组件为动圈式单体，所述第二发声组件为压电式薄膜发声组件。

本发明一优选实施例，其中所述第一发声组件具有一振膜及一音圈，所述振膜朝向所述音场输出方向一侧的表面形成所述发声区域，所述音圈连接于所述振膜相对于所述第一发声组件输出音场方向的一侧面；所述音圈呈环状，所述发声区域以所述音圈为分界，区分为位于所述音圈外侧的第一发声区域，和位于所述音圈内侧的第二发声区域；所述发声区域的中心位置位于所述第二发声区域，并且所述第二发声区域被所述第二发声组件遮蔽区域的宽度大于所述第二发声区域直径的8/10。

本发明一优选实施例，其中所述第二发声组件被设置成朝向所述第一发声组件的所述音场输出方向突出或凹入的弧形片体。

本发明一优选实施例，其中所述第二发声组件具有一压电薄膜及两导电层，其中两所述导电层贴附于所述压电薄膜相对的两侧面，两所述导电层和一音源信号电性连接，使得所述音源信号的电压能够传导到两所述导电层，而使得所述压电薄膜因逆压电效应产生震动，藉以产生声音。

本发明一优选实施例，其中所述第二发声组件进一步包括两环状导体和两框体，两所述环状导体呈环状，且两所述环状导体分别通过导电胶贴合于两导电层相对于所述压电薄膜一侧面的外围，而使得两所述环状导体和两所述导电层的外围形成电性连接；两所述环状导体分别和所述音源信号连接，而使得所述音源信号通过两所述环状导体传导到两所述导电层的外围；两所述框体设置于两所述环状导体相对于两所述压电薄膜的一侧面。

本发明的有益效果在于能够不需设置分音电路，而使得耳机发声模块的电路结构简化，且减少音质损失。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为一使用本发明耳机发声模块的耳机具体实施例的立体示意图。

图2为本发明耳机发声模块的一具体实施例的剖面示意图。

图3A及图3B为本发明采用的第一发声组件和第二发声组件组合方式的一实施例的前视示意图。

图4为图3B的俯视示意图。

图5为本发明采用第二发声组件的放大剖面示意图。

图6为本发明采用第二发声组件的立体分解示意图。

图7为本发明将第二发声组件配置成和第一发声组件相对倾斜的实施例的侧视示意图。

图8及图9为本发明将第二发声组件配置成弯曲弧形的实施例的侧视示意图。

图10至图12为本发明第二发声组件变化为多种不同几何形状的实施例的示意图。

图13本发明耳机发声模块一实施例输出音场的频率响应特性的曲线图。

图14为使用本发明耳机发声模块的耳机另一具体实施例的立体示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“耳机发声模块”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

如图1所示，为一具有本发明的耳机发声模块的耳机1的构造，所述耳机1具有两发声模块2及一配戴单元3，两所述发声模块2设置于配戴单元3的两侧边，配戴单元3能够配戴于一使用者的头部，并将两发声模块3定位于用户头部的两侧。

如图1至图4所示，其中，每一发声模块2分别具有一壳体10、第一发声组件20、第二发声组件30。其中壳体10内部形成一容置空间，用以容纳第一发声组件20和第二发声组件30。壳体10朝向使用者耳部的一侧具有一出音面11，出音面11设置有多个出音孔12，以使得第一发声组件20和第二发声组件30输出的声音能够经由出音孔12输出到使用者耳部。壳体10朝向使用者耳部的一侧还设置一耳罩13，用以和使用者耳部接触，以增进配戴的舒适性。

发声模块2的第一发声组件20和第二发声组件30分别为不同结构的发声组件，且分别能够输出不同频率的音场，例如第一发声组件20为动圈式单体，用以输出一第一频率音场，而第二发声组件30是采用压电式薄膜制成的平面式发声组件，用以输出一第二频率音场。由于第一发声组件20和第二发声组件30分别具有不同的音频特性，因此使得发声模块2所输出的音场形成由所述第一频率音场和第二频率音场融合成的复合音场。

如图3A至图4所示，本发明每一发声模块2的第一发声组件20为动圈式单体，所述第一发声组件20具有一振膜21、一音圈22、及用以驱动音圈22的第一磁极24和第二磁极25。其中振膜21是采用薄膜材料制成，且能够受到音圈22驱动而产生快速震动，藉以发出声音。音圈22为一概略呈圆柱状的线圈，音圈22的一端通过胶合或焊接等方式连接于振膜21的背面(即为振膜21和音场输出方向相反的一侧面)，音圈22容置于第一磁极24和第二磁极25之间，且能够受到第一磁极24和第二磁极25磁场的驱动而产生快速的震动，藉以带动振膜21快速震动。

如图3A及图3B所示，振膜21朝向第一发声组件20音场输出方向的一侧面定义为一发声区域23，并且以振膜21和音圈22连接处所形成的环形接合线为分界，能够将所述发声区域区分为一位于音圈22外侧的第一发声区域231和位于音圈22内侧的第二发声区域232。且第一发声组件20输出音场的中心轴线C位于所述第二发声区域232的范围内。

如图5及图6所示，本发明采用的第二发声组件30具有一压电薄膜31，压电薄膜31具有相对的上侧面及下侧面，且在压电薄膜31的上侧面及下侧面分别设置有一导电层32。其中所述压电薄膜31由具有压电特性的高分子聚合材料制成的薄膜或板片，压电薄膜31的材质较佳者为选用聚偏二氟乙烯(PVDF)材料，或者是其他能够产生压电效应的聚合材料，如：尼龙、涤纶、聚氯乙烯等材料制成的薄膜或板片。两所述导电层32是通过蒸镀、溅镀、沉积、电镀、化学镀、印刷或涂布等方式设置于压电薄膜31的上下两侧，且导电层32覆盖了压电薄膜31上侧面与下侧面的大部分面积，且两所述导电层32和压电薄膜31的上下表面之间没有间隙且直接接触。两所述导电层32可以为导电的金属材料层，例如：铜(Cu)、银(Ag)、铬(Cr)、镍(Ni)、钛(Ti)等金属材料的其中之一或其组合，或者是导电的金属氧化物薄膜，如：氮化钛(TiN)、氧化锡(SnO2)、氧化铟(In2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锡(ITO)薄膜的其中之一或其组合。

如图6所示，本实施例中，第二发声组件30还包括两环状导体34，两环状导体34可以采用软性印刷电路板或表面电镀金属导体的高分子材料制成，两环状导体34的形状呈环状，且两环状导体34分别具有一延伸部341，且每一延伸部341分别具有一电路接点342，用以和音响的信号源电性连接。两所述环状导体34分别通过导电胶33贴合于两导电层32相对于压电薄膜31一侧面的外围，因此使得环状导体34和两导电层32形成电性连接。两环状导体34贴附于导电层32的表面，并且围绕于两导电层32的外围，因此使得音源信号的电压能够平均地从两导电层32的外围传导到导电层32，而使得导电层32各个位置处的音源信号的强度平均，而使得第二发声组件30各个位置处的震动幅度均等，以改善第二发声组件30的音质。

第二发声组件30的外围还设置两框体35，两框体35呈环形，且设置于两环状导体34相对于压电薄膜31的一侧面，因此通过两框体35能够将两环状导体34紧压于导电层32的表面，以提高环状导体34和导电层32接触的稳定性，并减少阻抗。此外，通过两框体35，还能够使得第二发声组件30的刚性提高，藉以减少压电薄膜31不规则的震动，以提高输出的音质。

本发明采用的第二发声组件30的特点，在于所述压电薄膜31上下两侧面的大部分面积均设置有所述导电层32，当音源信号的电压输入到两导电层32后，压电薄膜31的大部分面积均会产生震动，而能够形成大面积的震动发声区域，因此使得本发明的第二发声组件30输出音场的强度能够提高。此外，所述压电薄膜31的厚度限制于0.3mm以下，而使其具有极轻的质量，且再加上音源信号的电压是通过环状导体34平均地从两导电层32的边缘输入，而使得压电薄膜31各个位置承受的电场强度平均，因此使得本发明的第二发声组件14对于高音频信号具有良好的响应特性，而有助于提升高频音场的音质。

如图3A、图3B及图4所示，本发明的第二发声组件30是以和第一发声组件20的音场输出方向非平行的方式设置于第一发声组件20朝向音场输出方向的一侧。并且从发声模块2的音场输出方向的一侧观察，第二发声组件30至少遮蔽第一发声组件20输出音场的中心轴线C的位置(即发声区域23的中心)，并且第二发声组件30的面积能够大于或小于第一发声组件20发声区域的面积。

如图3A所示，当第二发声组件30的面积大于第一发声组件20发声区域的面积时，第一发声组件20输出的音场会被第二发声组件30所遮文件，因此使得第一发声组件20输出的音场必须绕过第二发声组件30后再传输到使用者耳部。由于声波传导时，高频的声波受到阻碍时较容易减损，而低频的声波则能够绕过阻碍物而传导到使用者的耳部，因此使得第一发声组件20输出音场中的高频的声波强度降低，而低频声波的强度则不受影响。

如图3B及图4所示实施例中，第一发声组件20的发声区域23被第二发声组件30所遮蔽的面积小于发声区域23的总体面积。更详细地说，在本实施例中第二发声组件30至少一轴向的宽度w小于第一发声组件20的发声区域23的宽度D1，因此使得第一发声组件20的发声区域23被第二发声组件30所遮蔽区域的面积小于发声区域23的总面积。因此使得第一发声组件20的发声区域23形成了被第二发声组件30局部地遮蔽的情形，并且使得第一发声组件20的振膜21震动发出声音时，对应于第二发声组件30遮蔽区域的振膜21所发出声波会因为第二发声组件30的遮蔽而使其震幅减低，而没有被第二发声组件30遮蔽区域的振膜21所发出的声波则不会受到第二发声组件30遮蔽而减损。

由于动圈式单体的结构特性，当振膜21震动发出声音时，振膜21中央区域所发出的高频声波的强度会大于振膜21外围区域所发出的高频声波的强度，而且第一发声组件20的振膜发声区域23的中心位置受到第二发声组件30遮蔽，而外围区域未受到第二发声组件30遮蔽，因此会使得第一发声组件输出音场当中的高频声波强度降低，且低频声波维持原有的强度，故使得第一发声组件20能够用以输出中低频的音场。

因此，本发明的发声模块2通过上述结构，能够使得第一发声组件20输出的高频声波的强度降低，且再通过第二发声组件30输出的中高频音场和第一发声组件输出的中低频音场融合而成为涵盖高频至中低频音域的复合式音场。故使得本发明的发声模块2不需使用分音电路便能够达到自然分音的效果，而能够达到简化电路设计，并避免因设置分音电路导致耳机的输出功率降低且音质减损的情形发生。

特别说明，由于动圈式单体的音频特性会随着结构不同而改变，因此本发明的发声模块2当中，第二发声组件30遮蔽第一发声组件20的发声区域的面积也必须随着第一发声组件20的结构而改变。

因此，本发明的发声模块2在决定第一发声组件20的发声区域23被第二发声组件30遮蔽的位置和面积时，能够通过实际量测第一发声组件20的振膜21各个不同位置处所输出的声波频率特性，接着再找出高频声波集中的区域后，再依此作为决定第二发声组件30遮蔽区域的宽度及位置。

一般而言，本发明第二发声组件30遮蔽第一发声组件20的发声区域23的位置至少涵盖发声区域23输出音场的中心轴线C，并且第一发声组件20发声区域23被第二发声组件30遮蔽区域的宽度W，介于所述发声区域23直径D1的1/10至8/10之间。而本发明较佳的实施例中，发声区域23被第二发声组件30遮蔽区域的宽度介于发声区域直径的1/6至1/3之间。

更明确地来说，由于第一发声组件20是采用动圈式单体的结构，并且振膜21是受到音圈22驱动而产生声音，因此使得振膜21发出声音的音频特性会以振膜21和音圈连接处形成分界。因此本发明一较佳实施例中，第一发声组件20受到第二发声组件遮蔽区域位于第二发声区域232中，并且发声区域23被第二发声组件30遮蔽区域的宽度w大于所述第二发声区域直径D2的8/10。

此外，为避免第一发声组件20输出的中低频声波被第二发声组件30阻挡而减损，因此第二发声组件30和第一发声组件20之间保持间距。如图4所示，本发明一实施例中，第二发声组件30在和第一发声组件20在音场输出方向的距离h小于第一发声组件20的发声区域23直径D1的1/2。而本发明一较佳实施例中，第二发声组件30和第一发声组件20之间在音场输出方向的距离h介于发声区域23直径D1的1/10至1/5之间。

图1至图6所公开实施例中，虽然公开第二发声组件30为矩形的片状体，并且第二发声组件30是以大致上对称于第一发声组件20的中心轴线C，且和中心轴线C相互垂直的方式设置于第一发声组件20的前方。然而，本发明第二发声组件30的配置方式不限于上述附图所公开的结构。例如：第二发声组件30设置的位置能够和第一发声组件20的中心轴线C同轴心，也能够和第一发声组件20的中心轴线C非同轴。

又例如图7至图9所示，为本发明第二发声组件30采用和第一发声组件20的中心轴线C非垂直方式配置的多种变化实施例。如图7所示，是将第二发声组件30以相对于第一发声组件20输出音场的中心轴线C倾斜的方式设置于第一发声组件20的前方。如图8所示，第二发声组件30被设置成朝向第一发声组件20音场输出方向突出的弧形片体，以及图9所示，第二发声组件30被设置成朝向第一发声组件20音场输出方向凹入的弧形片体。图7至图9实施例中，第二发声组件30和第一发声组件20输出音场的中心轴线C呈非垂直状态，因此当使用者将耳机配戴于耳部上时，第二发声组件30不同位置处的表面和用户耳部之间的间距均不相同，而使得第二发声组件30不同位置处所发出的声音传达到使用者耳朵的时间也会因为距离的不同而产生变化，故使得本发明的第二发声组件30能够塑造出具有空间感且声音层次丰富的音场。

如图10至图12所示，则是本发明第二发声组件30变化为多种不同几何形状的实施例。如图10所示实施例，其中第二发声组件30设计成正方形的形状。如图11所示实施例，第二发声组件30也能够变化为圆形的结构。如图12所示实施例，采用的第二发声组件30则设计成多边形的结构。

如图14所示，为使用本发明技术的耳机1的另一具体实施例的立体示意图。本实施例相较于图1所示耳机的实施例的主要不同，在于图1所示实施例中，第二发声组件30是以大致上和地面垂直的方向配置于发声模块2上，而图14所示实施例中，第二发声组件30则是改以大致上和地面平行的方向配置于发声模块2上。从本实施例公开的结构，可知本发明的第二发声组件30能够依据实际需求，而以不同的角度配置于发声模块2上。

如图13所示，为本发明的耳机发声模块2一实施例的音频响应特性响应曲线，图中所示响应曲线S1为第一发声组件20在不同频率音响信号的响应特性曲线，响应曲线S2为第二发声组件30在不同频率音响信号的响应特性曲线。在本实施例中，第一发声组件20的响应曲线S1在5K Hz以下的频率具有良好的响应特性，但在5K Hz以上的频率其响应特性会急遽下降。而第二发声组件30的响应曲线S2则显示了在5K Hz以上至40K Hz的频率仍维持良好的响应特性，因此本实施例能够通过第二发声组件30遮蔽第一发声组件20的发声区域，使得第一发声组件20在5K Hz以上的声波强度降低，并通过第二发声组件30输出5K Hz以上的音频，藉以塑造出涵盖高频至低频范围的复合式音场。

〔实施例的可能功效〕

综上所述，本发明的有益效果在于能够简化耳机发声模块2的电路结构，减少音质损失，并且通过不同音频特性的第一发声组件20和第二发声组件30的组合，而达到提高发声模块2在各种不同频率音域的音质表现。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种耳机发声模块，其特征在于，包括：

一第一发声组件，用以输出一第一频率音场，所述第一发声组件具有一发声区域，所述发声区域具有一中心位置；以及

一第二发声组件，用以输出一第二频率音场，所述第二发声组件为平面式发声组件，所述第二发声组件位于所述第一发声组件输出音场方向的一侧；

其中，所述第二发声组件至少遮蔽所述第一发声组件发声区域的中心位置。

2.如权利要求1所述的耳机发声模块，其特征在于，所述第二发声组件的面积大于所述发声区域的面积。

3.如权利要求1所述的耳机发声模块，其特征在于，所述发声区域被所述第二发声组件遮蔽的面积小于所述发声区域的面积。

4.如权利要求3所述的耳机发声模块，其特征在于，所述第一发声组件的所述发声区域被所述第二发声组件遮蔽区域的宽度，介于所述发声区域直径的1/10至8/10之间。

5.如权利要求4所述的耳机发声模块，其特征在于，所述第一发声组件发声区域被所述第二发声组件遮蔽区域的宽度，介于所述发声区域直径的1/6至1/3之间。

6.如权利要求5所述的耳机发声模块，其特征在于，所述第二发声组件和所述第一发声组件在所述音场输出方向的距离小于所述发声区域直径的1/2。

7.如权利要求6所述的耳机发声模块，其特征在于，所述第二发声组件和所述第一发声组件在所述音场输出方向的距离介于所述发声区域直径的1/10至1/5之间。

8.如权利要求1至7其中任一项所述的耳机发声模块，其特征在于，所述第一发声组件为动圈式单体，所述第二发声组件为压电式薄膜发声组件。

9.如权利要求8所述的耳机发声模块，其特征在于，所述第一发声组件具有一振膜及一音圈，所述振膜朝向所述音场输出方向一侧的表面形成所述发声区域，所述音圈连接于所述振膜相对于所述第一发声组件输出音场方向的一侧面；所述音圈呈环状，所述发声区域以所述音圈为分界，区分为位于所述音圈外侧的第一发声区域，和位于所述音圈内侧的第二发声区域；所述发声区域的中心位置位于所述第二发声区域，并且所述第二发声区域被所述第二发声组件遮蔽区域的宽度大于所述第二发声区域直径的8/10。

10.如权利要求9所述的耳机发声模块，其特征在于，所述第二发声组件被设置成朝向所述第一发声组件的所述音场输出方向突出或凹入的弧形片体。

11.如权利要求10所述的耳机发声模块，其特征在于，所述第二发声组件具有一压电薄膜及两导电层，其中两所述导电层贴附于所述压电薄膜相对的两侧面，两所述导电层和一音源信号电性连接，使得所述音源信号的电压能够传导到两所述导电层，而使得所述压电薄膜因逆压电效应产生震动，藉以产生声音。

12.如权利要求11所述的耳机发声模块，其特征在于，所述第二发声组件进一步包括两环状导体和两框体，两所述环状导体呈环状，且两所述环状导体分别通过导电胶贴合于两导电层相对于所述压电薄膜一侧面的外围，而使得两所述环状导体和两所述导电层的外围形成电性连接；两所述环状导体分别和所述音源信号连接，而使得所述音源信号通过两所述环状导体传导到两所述导电层的外围；两所述框体设置于两所述环状导体相对于两所述压电薄膜的一侧面。

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