CN112437379B - 入耳式耳机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种入耳式耳机。该入耳式耳机包括：外壳；后腔，形成于所述外壳内；以及后腔通孔，设置在所述外壳上，用于连通所述后腔和外部空间；其中，所述后腔和所述后腔通孔组成的整体被成形为在第一频率范围共振的第一共振腔结构。由于后腔和后腔通孔组成的整体被成形为在第一频率范围共振的共振腔结构，第一频率范围内的噪声会被耗散，从而阻止了第一频率范围内的噪音进入人耳，提高了用户在噪音环境下的使用体验。

Description

入耳式耳机

技术领域

本申请涉及耳机技术领域，具体涉及一种入耳式耳机。

背景技术

相较于其它类型的耳机，入耳式耳机具有较好的密闭性。这使得入耳式耳机具有较佳的隔音效果。凭借较佳的隔音效果，入耳式耳机能够在一定程度上阻止外界噪音进入人耳，从而使得使用者在使用耳机时，免于被外界噪音所影响。

然而，由于这种隔音效果有限，外界噪音仍可以穿过耳机进入人耳，影响用户的使用体验。

发明内容

本申请提供一种入耳式耳机，该入耳式耳机包括：外壳；后腔，形成于所述外壳内；以及后腔通孔，设置在所述外壳上，用于连通所述后腔和外部空间；其中，所述后腔和所述后腔通孔组成的整体被成形为在第一频率范围共振的第一共振腔结构。

在一些实施例中，所述入耳式耳机还包括：前腔，形成于所述外壳内；扬声器单元，设置在所述外壳内，并分隔所述后腔和所述前腔，所述扬声器单元包括振膜及前后腔连通孔，所述振膜面对所述前腔；所述后腔通孔、所述后腔、所述前后腔连通孔及所述前腔组成的整体被成形为在第二频率范围共振的第二共振腔结构。

在一些实施例中，所述入耳式耳机还包括：主动降噪单元，用于检测噪声并确定与所述噪声对应的降噪信号；所述扬声器单元响应于所述降噪信号，发出降噪声波以对所述噪声进行降噪处理。

在一些实施例中，所述主动降噪单元包括：第一麦克风，设置在所述入耳式耳机的出声通道内，用于拾取进入人耳的噪声信号。

在一些实施例中，所述入耳式耳机还包括：至少一个前腔通孔，设置在所述前腔对应的外壳部分上，用于连通所述前腔和所述外部空间；其中，所述至少一个前腔通孔的总尺寸根据所述前腔的容积确定。

在一些实施例中，所述后腔通孔为细长的条形孔。

在一些实施例中，所述扬声器单元还包括：调音布，设置在所述振膜的靠近所述后腔的一侧。

在一些实施例中，所述入耳式耳机还包括：至少一个麦克风通孔，设置在所述后腔对应的外壳部分上；所述主动降噪单元包括：至少一个第二麦克风，设置在所述后腔内并分别与所述至少一个麦克风通孔相对应，用于拾取所述外部空间的噪声信号。

在一些实施例中，所述入耳式耳机还包括：弹性垫圈，设置在每一对所述麦克风通孔与所述第二麦克风之间，用于固定所述第二麦克风，并在所述第二麦克风和所述麦克风通孔间形成导音通道。

在一些实施例中，所述入耳式耳机还包括：刚性支架，设置在所述后腔内，用于使所述至少一个第二麦克风固定并靠近相对应的所述麦克风通孔。

由于后腔和后腔通孔组成的整体被成形为在第一频率范围共振的共振腔结构，第一频率范围内的噪声会被耗散，从而阻止了第一频率范围内的噪音进入人耳，提高了用户在噪音环境下的使用体验。

附图说明

图1所示为本申请一实施例提供的入耳式耳机的结构示意图。

图2所示为图1所示的入耳式耳机的另一个视向的结构示意图。

图3所示为图1所示的入耳式耳机的又一个视向的结构示意图。

图4所示为一种共振腔结构的结构示意图。

图5所示为本申请另一实施例提供的入耳式耳机的部分结构的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步降低环境噪声对用户使用体验的影响，本申请将入耳式耳机的结构设置为在预设频率范围共振的共振腔结构，使得环境中预设频率范围的噪音会因共振腔的共振而耗散，从而阻止了预设频段的噪音进入人耳。

下面结合具体实施例，对本申请的技术方案进行举例说明。

图1～图3所示为本申请一实施例提供的入耳式耳机的多个不同视向的结构示意图。

参考图1～图3，耳机10包括外壳11，外壳11的内部形成有后腔111。外壳11上设置有连通后腔111和外部空间的后腔通孔121。

后腔111和后腔通孔121组成的整体被成形为在第一频率范围共振的第一共振腔结构。

共振腔结构是一种能够吸声的空腔结构，通常包括相对封闭的空腔和用于将空腔和外部空间连通的小孔。当外部空间中的声波的频率接近共振腔的共振频率时，共振腔结构会产生振动，从而消耗声能，达到吸声降噪的目的。

共振腔结构的类型可以有多种，本申请实施例对此不作具体限定。

优选地，在某些实施例中，第一共振腔结构可以为亥姆霍兹(Helmholtz)共振腔结构。

下面参考图4，对亥姆霍兹共振腔结构进行详细描述。

如图4所示，共振腔结构20包括空腔21和通孔22。共振腔结构20的共振频率与空腔21和通孔22相关，通过调整空腔21和通孔22，可以将共振腔结构20的共振频率设置在预设频率范围内，具体理论论述如下。

m＝ρπr²(l+r) (2)

式中：V表示空腔21的容积，r表示通孔22的半径(或等价半径)，l表示通孔22的长度，ρ表示空气密度，c表示音速，π表示圆周率，s表示容积V的空气劲度分量，m表示通孔22的空气质量，f表示引起共振腔结构20共振的频率。

由此可见，通过调整共振腔结构20的参数V、r以及l，可是将共振腔结构20的共振频率设置在预设共振频率范围内。

显然，当应用于耳机10时，可以通过调整后腔111和后腔通孔121的相应参数，将后腔111和后腔通孔121组成的共振腔结构的共振频率设置在预设的第一共振频率范围内。

应当理解，虽然术语“第一”或“第二”等可能在本申请中用来描述各种元素(如频率范围或共振腔结构等)，但这些元素不被这些术语所限定，这些术语只是用来将一个元素与另一个元素分开。

对于第一频率范围，本申请实施例不作具体限定，本领域技术人员可以根据实际应用场景进行设置。

示例性地，在某些实施例中，第一频率范围可以被设置在650Hz～750Hz之间，以应对地铁等轨道交通的应用场景。具体来说，地铁等轨道交通的轮轨噪音主要位于650Hz～750Hz之间，将第一频率范围设置在650Hz～750Hz之间，可以使得用户在乘坐地铁等轨道交通工具时，不会因为轮轨噪音而影响耳机的使用体验。

由于后腔和后腔通孔组成的整体被成形为在第一频率范围共振的共振腔结构，第一频率范围内的噪声会被耗散，从而阻止了第一频率范围内的噪音进入人耳，提高了用户在噪音环境下的使用体验。

在一些实施例中，再次参考图1～图3，耳机10还可以包括形成于外壳11内的前腔112，以及设置在外壳11内的扬声器单元13。扬声器单元13分隔后腔111和前腔112。

扬声器单元13包括振膜131和前后腔连通孔132。振膜131面向前腔112。后腔111和前腔112可以通过前后腔连通孔132连通。

后腔通孔121、后腔111、前后腔连通孔132及前腔112组成的整体被成形为在第二频率范围共振的第二共振腔结构。

通过将后腔通孔、后腔、前后腔连通及前腔组成的整体成形为在第二频率范围共振的第二共振腔结构，使得第二频率范围内的噪声会被耗散，无法进一步进入人耳。结合第一共振腔结构，可以应对不同频率范围的噪声。

后腔通孔具有泄压作用，能够避免扬声器振膜受腔内气压影响。此外，后腔通孔还提供了环境噪声进入耳机的一致性通道，否则环境噪声将通过各种结构间隙杂乱无章地进入耳机。

在一些实施例中，可以在后腔通孔上设置防水透气膜，以防止水或灰尘进入耳机内部，从而避免因水或灰尘引起的耳机故障。

在一些实施例中，还可以在后腔通孔上设置多孔层，以拓宽共振腔结构的有效的降噪频率范围。

具体来说，共振腔结构的降噪效果的频率特性曲线呈山峰形，当噪音的频率靠近共振腔结构的共振频率时，降噪效果提高；当噪音的频率远离共振腔结构的共振频率时，降噪效果降低。

如果在后腔通孔处设置一层多孔层，可以增加共振时空气分子在后腔通孔处的摩擦阻力，提升共振腔结构的降噪效果，拓宽共振腔结构的有效降噪频带。

对于多孔层，本申请实施例不作具体限定。例如，可以采用一层薄纺织品(如薄布)。例如，也可以采用一层薄吸声毡。

将后腔设置为共振腔结构，可以提高耳机的降噪效果，但同时引入了新的问题，即多径效应。多径效应会导致噪声在后腔内经复杂反射最终产生回声、混响等现象。

为了解决这一问题，在一些实施例中，再次参考图1～图3，可以将后腔通孔121设置为带倒角的细长的条形孔。

将后腔通孔设置为细长的条形孔，能够对噪声进行声波整形，从而能够避免多径效应。

在一些实施例中，再次参考图1～图3，扬声器单元还可以包括调音布133。调音布133设置在振膜131的靠近后腔111的一侧。

调音布具有调音作用，能够改善扬声器单元的音频特性。

虽然可以利用共振腔结构来实现降噪的功能，但是共振腔结构仅能在某一较窄的频率范围内具有较好的降噪效果。考虑到环境中通常具有各个频段的噪音，仅利用共振腔结构实现降噪，降噪效果可能不够理想。

主动降噪技术是另一种可选的降噪方式，通过产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音中和，从而实现降噪的效果。主动降噪技术能够在较宽的频率范围内实现降噪功能。但是针对某一突出的窄频段噪音，只能在一定程度上进行抑制，降噪效果有限。

为了进一步提高入耳式耳机的降噪效果，在一些实施例中，可以结合主动降噪技术和共振腔结构。

例如，在图1～图3所示的实施例中，耳机10还可以包括主动降噪单元(未示出)，或者说，耳机10可以为主动降噪耳机。

主动降噪单元可以用于检测噪声并确定与噪声对应的降噪信号。扬声器单元130例如可以响应于主动降噪单元确定的降噪信号，发出降噪声波以对噪声进行降噪处理。

主动降噪单元例如可以包括麦克风和降噪电路。麦克风可以用于检测噪声。降噪电路可以用于根据麦克风检测到的噪声，确定降噪信号。

结合共振腔结构和主动降噪技术，能够起到更好的降噪效果。具体来说，共振腔结构可以被看作为一种滤波器，与主动降噪技术进行配合。例如，在某一较窄的频率范围内，主动降噪效果较差，则可以将共振腔的共振频率设置在该频率范围内，从而实现陷波的作用，进而进一步提升降噪效果。

在一些实施例中，再次参考图1～图3，主动降噪单元例如可以包括第一麦克风151。第一麦克风151例如可以设置在出声通道14内，用于拾取进入人耳的噪声信号。

利用设置在出声通道中的第一麦克风，可以直接对进入人耳的声音进行检测，当进入人耳的声音中存在残余噪音时，可以通过调整降噪信号，对残余噪音进行补充处理，从而达到更好的降噪效果。

为了平衡耳机的前腔压力，防止气压对耳膜的压迫，在一些实施例中，再次参考图1～图3，耳机10例如还可以包括前腔通孔122。前腔通孔122例如可以设置在前腔112对应的外壳部分上。前腔通孔122可以用于连通前腔112和外部空间。

前腔通孔122的数量可以是一个，也可以是多个，对此，本申请实施例不作具体限定。

前腔通孔122的总尺寸可以根据前腔112的容积确定。

具体地，前腔通孔122的总尺寸可以与前腔112的容积成负相关。也就是说，前腔112的容积越大，则前腔通孔122的总尺寸越小；前腔112的容积越小，则前腔通孔122的总尺寸越大。

前腔通孔122的总尺寸可以是指前腔通孔122的开孔面积(或称开度，或称开孔大小)。在仅设置有一个前腔通孔122的实施例中，总尺寸是指这一个前腔通孔122的开孔面积。在设置有多个前腔通孔122的实施例中，前腔通孔122的总尺寸是指全部前腔通孔122的开孔面积之和。

考虑到在前腔112中设置第一麦克风151会导致前腔112的容积减小，进而影响前腔112的气压平衡。因此，在设置有第一麦克风151的实施例中，可以增大前腔通孔122的开孔面积或增加前腔通孔122的数量，以增大前腔通孔122的总尺寸，进而平衡第一麦克风151对前腔112中气压平衡的影响。

在一些实施例中，再次参考图1～图3，前腔通孔122上可以铺设有防水透气膜(未示出)。

在前腔通孔上设置防水透气膜可以防止水或灰尘进入耳机，从而避免因水或灰尘引起的耳机故障。

在一些实施例中，再次参考图1～图3，主动降噪单元还可以包括第二麦克风152，第二麦克风152例如可以设置在后腔111内。耳机10还包括麦克风通孔123，麦克风通孔123可以设置在后腔111对应的外壳部分上。第二麦克风152可以与麦克风通孔123相对应，以便通过麦克风通孔123拾取外部空间的噪声信号。

通过设置第二麦克风，可以直接对环境中的噪音进行检测，更早地拾取到噪声信号，从而具有更多的时间来确定降噪信息。

对于第二麦克风152的数量，本申请实施例不作具体限定。在某些实施例中，后腔111中可以仅设置有一个第二麦克风152。在某些实施例中，后腔111种可以设置有多个第二麦克风152。

在设置有多个第二麦克风的实施例中，多个第二麦克风可以设置在后腔的不同位置。同时，可以在后腔对应的外壳部分的不同位置上设置多个与第二麦克风对应的麦克风通孔。

相较于设置一个第二麦克风，在不同位置设置多个第二麦克风，可以从多个方向和位置拾取环境噪音，从而能够更准确地检测环境噪音信号，提高耳机的降噪效果。

第二麦克风需要被固定在麦克风通孔处，以便通过麦克风通孔拾取环境噪音。第二麦克风的固定方式可以有多种，本申请实施例对此不作具体限定。

可选地，在某些实施例中，第二麦克风可以采用刚性固定的方式进行固定。

例如，可以通过打胶的方式，将第二麦克风固定在麦克风通孔处。第二麦克风可以紧贴麦克风通孔，以借助麦克风通孔形成使环境噪音聚焦的导音通道。

再例如，参考图5，也可以在后腔中设置刚性支架162，第二麦克风152可以设置在刚性支架162中。可以利用刚性支架162包围的空间和麦克风通孔123形成环境噪音聚焦的导音通道。

刚性固定的方式安装成本低，有利于降低生成成本。

优选地，在某些实施例中，第二麦克风可以采用柔性固定的方式进行固定。

例如，再次参考图1～图3，耳机10还可以包括弹性垫圈161。弹性垫圈161可以设置在麦克风通孔123和第二麦克风152之间，用于固定第二麦克风152，并在第二麦克风152和麦克风通孔123间形成使环境噪音聚焦的导音通道。

对于某些利用手势(敲击、触摸)控制的耳机，当用户通过手势控制耳机时，用户的控制动作会引发结构声(例如敲击声)。若采用刚性固定的方式，这种结构声容易通过外壳传递到第二麦克风处，被第二麦克风拾取到，从而会被视为噪音进行降噪处理。然而，这种结构声通常不作为主动降噪所关注对象，被第二麦克风获取进而对应地降噪反而主动“制造”了反向噪声。

若采用柔性固定的方式，则可以解决这一问题。具体来说，由于设置有弹性垫圈，因用户的控制动作而产生的结构声需要经过弹性垫圈才能传递至第二麦克风。结构声在经过弹性垫圈时会被耗散，仅有极少部分能够进入第二麦克风，使得即使是敲击动作也不会对主动降噪系统产生干扰，从而避免了反向噪声的产生，提高了用户的使用体验。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

本申请使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“根据”是“至少部分地根据”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其它术语的相关定义将在下文描述中给出。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种入耳式耳机，其特征在于，包括：

外壳；

后腔，形成于所述外壳内；以及

后腔通孔，设置在所述外壳上，用于连通所述后腔和外部空间；

其中，所述后腔和所述后腔通孔组成的整体被成形为在第一频率范围共振的第一共振腔结构，所述第一共振腔结构为亥姆霍兹共振腔结构，所述第一共振腔结构能够将所述第一频率范围内的噪声耗散以阻止所述第一频率范围内的噪声进入人耳。

2.根据权利要求1所述的入耳式耳机，其特征在于，还包括：

前腔，形成于所述外壳内；

扬声器单元，设置在所述外壳内，并分隔所述后腔和所述前腔，所述扬声器单元包括振膜及前后腔连通孔，所述振膜面对所述前腔；

所述后腔通孔、所述后腔、所述前后腔连通孔及所述前腔组成的整体被成形为在第二频率范围共振的第二共振腔结构，所述第二共振腔结构能够将所述第二频率范围内的噪声耗散以阻止所述第二频率范围内的噪声进入人耳。

3.根据权利要求2所述的入耳式耳机，其特征在于，还包括：主动降噪单元，用于检测噪声并确定与所述噪声对应的降噪信号；

所述扬声器单元响应于所述降噪信号，发出降噪声波以对所述噪声进行降噪处理。

4.根据权利要求3所述的入耳式耳机，其特征在于，所述主动降噪单元包括：第一麦克风，设置在所述入耳式耳机的出声通道内，用于拾取进入人耳的噪声信号。

5.根据权利要求2所述的入耳式耳机，其特征在于，还包括：至少一个前腔通孔，设置在所述前腔对应的外壳部分上，用于连通所述前腔和所述外部空间；其中，所述至少一个前腔通孔的总尺寸根据所述前腔的容积确定。

6.根据权利要求1所述的入耳式耳机，其特征在于，所述后腔通孔为细长的条形孔。

7.根据权利要求2所述的入耳式耳机，其特征在于，所述扬声器单元还包括：调音布，设置在所述振膜的靠近所述后腔的一侧。

8.根据权利要求3所述的入耳式耳机，其特征在于，还包括：至少一个麦克风通孔，设置在所述后腔对应的外壳部分上；

所述主动降噪单元包括：至少一个第二麦克风，设置在所述后腔内并分别与所述至少一个麦克风通孔相对应，用于拾取所述外部空间的噪声信号。

9.根据权利要求8所述的入耳式耳机，其特征在于，还包括：弹性垫圈，设置在每一对所述麦克风通孔与所述第二麦克风之间，用于固定所述第二麦克风，并在所述第二麦克风和所述麦克风通孔间形成导音通道。

10.根据权利要求8所述的入耳式耳机，其特征在于，还包括：刚性支架，设置在所述后腔内，用于使所述至少一个第二麦克风固定并靠近相对应的所述麦克风通孔。

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