CN117956333A - 一种开放式耳机 - Google Patents

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CN117956333A CN202211489746.4A CN202211489746A CN117956333A CN 117956333 A CN117956333 A CN 117956333A CN 202211489746 A CN202211489746 A CN 202211489746A CN 117956333 A CN117956333 A CN 117956333A
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张磊
王力维
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Shenzhen Voxtech Co Ltd
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Abstract

本说明书实施例提供一种开放式耳机，包括声学驱动器，用于产生两个相位相反的声音；壳体，用于容纳所述声学驱动器，所述壳体上设置两个出声孔，分别用于导出所述两个相位相反的声音；以及悬挂结构，用于将壳体固定在用户耳朵附近但不堵塞用户耳道的位置，其中，所述壳体包括本体和挡板，所述本体定义出容纳所述声学驱动器的第一腔体，所述挡板连接所述本体并向用户耳道的方向延伸，并与用户耳廓定义出第二腔体，所述两个出声孔分别位于所述第二腔体的内部和外部。

Description

一种开放式耳机
交叉引用
本申请要求2022年10月28日提交的申请号为202211336918.4的中国申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本说明书涉及声学领域，特别涉及一种开放式耳机。
背景技术
耳机是一种可以实现声传导的便携式音频输出设备。为了解决耳机的漏音问题，通常利用两个或多个声源，发出两个相位相反的声信号。在远场条件下两个相位反相的声源到达远场中某点的声程差基本可忽略，因此两个声信号可以相互抵消，以降低远场漏音。该方法虽然能够在一定程度上达到降低漏音的效果，但是仍然存在一定的局限性。例如，在抑制远场声信号的同时，也会降低近场声音信号的音量；由于相位差异随信号频率的增大而增大，该方法对远场高频信号的抑制效果不佳。
因此，希望提供一种可以更加有效降低漏音的耳机，能够提高近场声音信号的音量同时降低远场漏音音量。
发明内容
本说明书实施例之一提供一种开放式耳机，包括：声学驱动器，用于产生两个相位相反的声音；壳体，用于容纳所述声学驱动器，所述壳体上设置两个出声孔，分别用于导出所述两个相位相反的声音；以及悬挂结构，用于将壳体固定在用户耳朵附近但不堵塞用户耳道的位置，其中，所述壳体包括本体和挡板，所述本体定义出容纳所述声学驱动器的第一腔体，所述挡板连接所述本体并向用户耳道的方向延伸，并与用户耳廓定义出第二腔体，所述两个出声孔分别位于所述第二腔体的内部和外部。
在一些实施例中，所述挡板连接在本体上背离用户脸部的一侧，且所述挡板的厚度小于本体的厚度。
在一些实施例中，所述挡板靠近用户耳道的边界到位于所述第二腔体外部的出声孔的距离和两个出声孔之间距离的比值小于1.78。
在一些实施例中，所述挡板靠近用户耳道的边界到位于所述第二腔体外部的出声孔的距离小于所述两个出声孔之间距离。
在一些实施例中，所述第二腔体的体积与参考体积的比值小于1.75，所述参考体积为靠近用户耳道的边界到位于第二腔体外部的出声孔的距离的立方。
在一些实施例中，位于所述第二腔体外部的出声孔导出的声音的音量与位于第二腔体内部的出声孔导出的声音的音量的比值在0.2-2.0的范围。
在一些实施例中，开放式耳机还包括声学结构，所述声学结构用于调节所述第二腔体外部的出声孔导出的声音的音量与位于第二腔体内部的出声孔导出的声音的音量的比值，且所述声学结构包括以下之一：狭缝、导管、腔体、纱网、或多孔介质。
在一些实施例中，第二腔体内部的出声孔位于用户耳道和第二腔体外部的出声孔之间。
在一些实施例中，所述本体位于用户的耳屏前侧时，所述挡板的横向延展尺寸在2mm-22mm范围内，且所述挡板的纵向延展尺寸在2mm-10mm范围内。
在一些实施例中，所述挡板的有效面积在84mm2-1060 mm2范围内。
在一些实施例中，所述两个出声孔中的一个出声孔在所述本体上朝向耳屏的一侧，另外一个出声孔在挡板所在的一侧。
在一些实施例中，所述本体位于耳廓内或者与耳廓投影面存在重合时，所述挡板的纵向延展尺寸不小于1cm或所述挡板的有效面积不小于20mm2。
在一些实施例中，所述两个出声孔中的一个出声孔在所述本体上朝向耳道的一侧，另外一个出声孔在所述本体上远离耳道的一侧。
在一些实施例中，用户的至少部分耳道位于所述第二腔体内部。
在一些实施例中，所述壳体至少部分覆盖用户的耳道。
本说明书实施例之一提供另外一种开放式耳机，包括：声学驱动器，用于产生两个相位相反的声音；壳体，用于容纳所述声学驱动器，所述壳体上设置两个出声孔，分别用于导出所述两个相位相反的声音；以及悬挂结构，用于将壳体的一端抵靠在用户的耳甲腔中，所述壳体定义出容纳所述声学驱动器的第一腔体，所述壳体与耳甲腔定义出第二腔体，所述两个出声孔分别位于所述第二腔体的内部和外部。
在一些实施例中，壳体朝向三角窝的表面与所述悬挂结构与所述壳体连接部的切线的夹角在100°-150°范围内。
在一些实施例中，所述壳体与耳道入口之间的间隙的到位于所述第二腔体外部的出声孔的距离和所述两个出声孔之间距离的比值小于1.78。
在一些实施例中，所述壳体与耳道入口之间的间隙到位于所述第二腔体外部的出声孔的距离小于所述两个出声孔之间距离。
在一些实施例中，所述第二腔体的体积与参考体积的比值小于1.75，所述参考体积为壳体与耳道入口之间的间隙到位于第二腔体外部的出声孔的距离的立方。
在一些实施例中，位于所述第二腔体外部的出声孔导出的声音的音量与位于第二腔体内部的出声孔导出的声音的音量的比值在0.2-2.0的范围。
在一些实施例中，所述开放式耳机还包括声学结构，所述声学结构用于调节所述第二腔体外部的出声孔导出的声音的音量与位于第二腔体内部的出声孔导出的声音的音量的比值，且所述声学结构包括以下之一：狭缝、导管、腔体、纱网、或多孔介质。
在一些实施例中，第二腔体内部的出声孔位于所述壳体朝向耳道的一侧。
在一些实施例中，所述第二腔体外部的出声孔位于所述壳体朝向三角窝的一侧或所述壳体朝向耳垂的一侧。
在一些实施例中，所述壳体沿用户垂直轴方向上的上表面与悬挂结构在沿用户垂直轴方向上与用户耳部接触的点之间的距离在10mm-20mm范围内。
在一些实施例中，所述壳体在背离用户耳部的表面上，沿壳体长轴方向上的长度在20mm-30mm范围内。
在一些实施例中，所述壳体在背离用户耳部的表面上，沿壳体短轴方向上的长度在11mm-16mm范围内。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的结构图；
图2是根据本说明书一些实施例提供的两个点声源的示意图；
图3是根据本说明书一些实施例所示的测量漏音的示意图；
图4是根据本说明书一些实施例所示的单点声源和双点声源在不同频率下的漏音指数对比图；
图5是根据本说明书一些实施例所示的不同间距的偶极子声源在近场听音位置的频率响应特性曲线；
图6是根据本说明书一些实施例所示的两个点声源与听音位置的示意图；
图7是根据本说明书一些实施例所示的不同间距的偶极子声源在远场的漏音指数图；
图8是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置挡板的示例性分布示意图；
图9是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置挡板和不设置挡板的漏音指数图；
图10是根据本说明书一些实施例提供的有挡板的偶极子声源在近场不同听音位置的示意图；
图11是根据本说明书一些实施例提供的有挡板的偶极子声源在近场不同听音位置的频率响应特性曲线图；
图12是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置腔体结构的示例性分布示意图；
图13是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源结构和偶极子声源的其中一个声源周围设置腔体结构的原理示意图；
图14A是根据本说明书一些实施例所示的单极子声源的示意图；
图14B是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的示意图；
图14C是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置挡板结构的示意图；
图14D是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置腔体结构的示意图；
图15A是根据本说明书一些实施例所示的单极子声源在听音位置的听音以及漏音的频率响应特性曲线图；
图15B是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源在听音位置的听音以及漏音的频率响应特性曲线图；
图15C是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置挡板结构时在听音位置的听音以及漏音的频率响应特性曲线图；
图15D是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置腔体结构时在听音位置的听音以及漏音的频率响应特性曲线图；
图16是根据本说明书一些实施例所示的单极子声源、偶极子声源、偶极子声源的其中一个声源周围设置挡板结构和偶极子声源的其中一个声源周围设置腔体结构的听音指数示意图；
图17是根据本说明书一些实施例所示的腔体结构的示意图；
图18是根据本说明书一些实施例所示的具有不同大小泄漏结构的腔体结构的听音指数曲线图；
图19是根据本说明书一些实施例所示的具有不同位置泄漏结构的腔体结构的听音指数曲线图；
图20A是根据本说明书一些实施例所示的具有不同位置和不同大小的泄漏结构的腔体结构在频率为500Hz下的听音指数曲线图；
图20B是根据本说明书一些实施例所示的具有不同位置和不同大小的泄漏结构的腔体结构在频率为1000Hz下的听音指数曲线图；
图20C是根据本说明书一些实施例所示的具有不同位置和不同大小的泄漏结构的腔体结构在频率为2000Hz下的听音指数曲线图；
图20D是根据本说明书一些实施例所示的具有不同位置和不同大小的泄漏结构的腔体结构在频率为5000Hz下的听音指数曲线图；
图21A是根据本说明书一些实施例所示的具有两个水平开口的腔体结构的示意图；
图21B是根据本说明书一些实施例所示的具有两个垂直开口的腔体结构的示意图；
图22是根据本说明书一些实施例所示的具有两个开口和一个开口的腔体结构的听音指数曲线对比图；
图23A是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构的示意图；
图23B是根据本说明书一些实施例所示的具有两个开口的腔体结构的示意图；
图23C是根据本说明书一些实施例所示的具有三个开口的腔体结构的示意图；
图23D是根据本说明书一些实施例所示的具有四个开口的腔体结构的示意图；
图24是根据本说明书一些实施例所示的具有不同开口数量的腔体结构的听音指数曲线对比图；
图25A是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构的示意图；
图25B是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构在不同的相对体积下的听音指数曲线对比图；
图26A是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构示意图；
图26B是根据本说明书一些实施例所示的具有不同声压比Nsource值的腔体结构的听音指数对比图；
图27A是根据本说明书一些实施例所示的图26A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为20Hz下的听音指数曲线图；
图27B是根据本说明书一些实施例所示的图26A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为100Hz下的听音指数曲线图；
图27C是根据本说明书一些实施例所示的图26A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为1000Hz下的听音指数曲线图；
图27D是根据本说明书一些实施例所示的图26A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为10000Hz下的听音指数曲线图；
图28A是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构示意图；
图28B是根据本说明书一些实施例所示的图28A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为20Hz下的听音指数曲线图；
图28C是根据本说明书一些实施例所示的图28A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为100Hz下的听音指数曲线图；
图28D是根据本说明书一些实施例所示的图28A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为1000Hz下的听音指数曲线图；
图28E是根据本说明书一些实施例所示的图28A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为10000Hz下的听音指数曲线图；
图29A是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构示意图；
图29B是根据本说明书一些实施例所示的图29A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为20Hz下的听音指数曲线图；
图29C是根据本说明书一些实施例所示的图29A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为100Hz下的听音指数曲线图；
图29D是根据本说明书一些实施例所示的图29A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为1000Hz下的听音指数曲线图；
图29E是根据本说明书一些实施例所示的图29A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为10000Hz下的听音指数曲线图；
图30是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的框图；
图31是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的结构示意图；
图32是根据本说明书一些实施例所示的示例性壳体的结构示意图；
图33是根据本说明书一些实施例所示的示例性壳体的结构示意图；
图34A是不具有挡板的开放式耳机的声场图；
图34B是图33所示的具有挡板的开放式耳机的声场图；
图35是不具有挡板的开放式耳机和具有挡板的开放式耳机的频率响应曲线对比图；
图36是不具有挡板的开放式耳机和具有挡板的开放式耳机的听音和漏音音量的差值曲线图；
图37A是图33所示的挡板在频率为500Hz时在不同的挡板横向延展尺寸和纵向延展尺寸的听音音量变化图；
图37B是图33所示的挡板在频率为1000Hz时在不同的挡板横向延展尺寸和纵向延展尺寸的听音音量变化图；
图37C是图33所示的挡板在频率为500Hz时在不同的挡板横向延展尺寸和纵向延展尺寸的漏音音量变化图；
图37D是图33所示的挡板在频率为1000Hz时在不同的挡板横向延展尺寸和纵向延展尺寸的漏音音量变化图；
图38是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的结构示意图；
图39是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机在有无挡板时的频率响应曲线对比图；
图40是根据本说明书中一些实施例所示的示例性开放式耳机的结构示意图；
图41是图40所示的开放式耳机沿A-A的截面图；
图42是根据本说明书中一些实施例所示的示例性开放式耳机佩戴在用户耳朵上的前视图；
图43是图42所示的开放式耳机佩戴在用户耳朵上的俯视图；
图44是图42所示的开放式耳机佩戴在用户耳朵上的仰视图；
图45是根据本说明书中另一些实施例所示的示例性开放式耳机的俯视图；
图46是图45所示的开放式耳机的仰视图；
图47是根据本说明书中又一些实施例所示的示例性开放式耳机的俯视图；
图48是图47所示的开放式耳机的仰视图；
图49A是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的佩戴示意图；
图49B是根据本说明书一些实施例所示的耳部的示意图；
图49C是根据本说明书一些实施例所示的耳部的示意图；
图50A是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的佩戴示意图；
图50B是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的佩戴示意图；
图50C是根据本说明书一些实施例所示的耳部的示意图；以及
图51是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的佩戴示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换词语。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书实施例描述了一种开放式耳机。用户佩戴开放式耳机时，开放式耳机可以通过悬挂结构将壳体固定于用户耳朵附近但不堵塞用户耳道的位置。开放式耳机可以佩戴在用户头部(例如，以眼镜或其他结构方式佩戴的开放式耳机)，或者佩戴在用户身体的其他部位(例如，用户的颈部/肩部区域)，或者通过其他方式(例如，手持式)放置在用户耳朵附近。开放式耳机可以包括声学驱动器、壳体和悬挂结构。声学驱动器用于产生两个相位相反的声音。壳体用于容纳所述声学驱动器，且壳体上可以设置两个出声孔，分别用于导出所述两个相位相反的声音。
在一些实施例中，悬挂结构用于将壳体固定在用户耳朵附近但不堵塞用户耳道的位置。在一些实施例中，所述壳体可以包括本体和挡板。本体定义出容纳所述声学驱动器的第一腔体。挡板连接所述本体并向用户耳道的方向延伸，并与用户耳廓定义出第二腔体。两个出声孔分别位于所述第二腔体的内部和外部。
在另外一些实施例中，悬挂结构用于将壳体的一端(例如，远离悬挂结构的一端)抵靠在用户的耳甲腔中。壳体定义出容纳所述声学驱动器的第一腔体，所述壳体与耳甲腔定义出第二腔体。两个出声孔分别位于所述第二腔体的内部和外部。
本申请说明书的一些实施例，通过将至少一个出声孔限制在第二腔体的内部，使得对于近场听音来说，大部分的声音均能够传导至用户耳道中，提高了听音音量；同时，由于第二腔体上设置有泄漏结构(例如，缝隙等)，使得位于第二腔体内部的出声孔发出的声音也能向第二腔体外辐射，与另外一个出声孔发出的声音在远场依然能够产生声音相消效果，实现较好的降漏音效果。
图1是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机100的结构图。如图1所示，开放式耳机100可以包括声学驱动器110、壳体120和悬挂结构130。在一些实施例中，开放式耳机100可以通过悬挂结构130将壳体120佩戴在用户身体上(例如，人体的头部、颈部或者上部躯干)，同时壳体120和声学驱动器110可以靠近但不堵塞耳道，使得用户耳朵101保持开放的状态，在用户既能听到开放式耳机100输出的声音的同时，又能获取外部环境的声音。例如，开放式耳机100可以环绕设置或者部分环绕设置在用户耳朵101的周侧，并可以通过气传导或骨传导的方式进行声音的传递。
在一些实施例中，壳体120可以用于佩戴在用户的身体上，并可以承载声学驱动器110。在一些实施例中，壳体120可以是内部中空的封闭式壳体结构，且声学驱动器110位于壳体120的内部。在一些实施例中，开放式耳机100可以与眼镜、头戴式耳机、头戴式显示装置、AR/VR头盔等产品相结合，在这种情况下，壳体120可以采用悬挂或夹持的方式固定在用户耳朵101的附近。在一些可替代的实施例中，壳体120上可以设有悬挂结构(例如，挂钩)。例如，挂钩的形状与耳廓的形状相匹配，开放式耳机100可以通过挂钩独立佩戴在用户耳朵101上。
在一些实施例中，壳体120可以为具有人体耳朵101适配形状的壳体结构，例如，圆环形、椭圆形、多边形(规则或不规则)、U型、V型、半圆形，以便壳体120可以直接挂靠在用户耳朵101处。在一些实施例中，壳体120还可以包括固定结构。固定结构可以包括耳挂、弹性带等，使得开放式耳机100可以更好地固定在用户身上，防止用户在使用时发生掉落。
在一些实施例中，当用户佩戴开放式耳机100时，壳体120可以位于用户耳朵101的上方、下方、前侧(例如，耳屏前侧)或耳廓内(例如，耳甲腔中)。壳体120上还可以开设有用于传递声音的两个或两个以上的出声孔。在一些实施例中，声学驱动器110可以通过两个出声孔输出具有相位差(例如，相位相反)的声音。
声学驱动器110是一个可以接收电信号，并将其转换为声音信号进行输出的元件。在一些实施例中，按频率进行区分，声学驱动器110的类型可以包括低频(例如，30Hz–150Hz)扬声器、中低频(例如，150Hz–500Hz)扬声器、中高频(例如，500Hz–5kHz)扬声器、高频(例如，5kHz–16kHz)扬声器或全频(例如，30Hz–16kHz)扬声器，或其任意组合。这里所说的低频、高频等只表示频率的大致范围，在不同的应用场景中，可以具有不同的划分方式。例如，可以确定一个分频点，低频表示分频点以下的频率范围，高频表示分频点以上的频率。该分频点可以为人耳可听范围内的任意值，例如，500Hz，600Hz，700Hz，800Hz，1000Hz等。
在一些实施例中，壳体120内部还可以设有机芯和主板(未示出)。机芯可以构成声学驱动器110的至少部分结构，声学驱动器110能够利用机芯产生声音，该声音分别沿着对应的声学路径传递至对应的出声孔，并从出声孔输出。主板可以与机芯电连接以控制机芯的发声。在一些实施例中，主板可以设置在壳体120上靠近机芯的位置，以缩短与机芯及其他部件(例如，功能按键)之间的走线距离。
在一些实施例中，声学驱动器110可以包括一个振膜。当振膜振动时，声音可以分别从该振膜的前侧和后侧发出。在一些实施例中，壳体120内振膜前侧的位置设有用于传递声音的前室(未示出)。前室与其中一个出声孔(例如，第一出声孔)声学耦合，振膜前侧的声音可以通过前室从第一出声孔中发出。壳体120内振膜后侧的位置设有用于传递声音的后室(未示出)。后室与另外一个出声孔(例如第二出声孔)声学耦合，振膜后侧的声音可以通过后室从第二出声孔中发出。在一些实施例中，机芯可以包括机芯壳体(未示出)，机芯壳体与声学驱动器110的振膜限制形成声学驱动器110的前室和后室。在一些实施例中，开放式耳机100还可以包括电源(未示出)。电源可以设于开放式耳机100的任意位置处，例如，壳体120上远离或靠近声学驱动器110的位置。在一些实施例中，也可以根据开放式耳机100的重量分布情况，合理设置电源的位置，使得开放式耳机100上的重量分布较为均衡，从而提高用户佩戴开放式耳机100的舒适性和稳定性。在一些实施例中，电源可以为开放式耳机100的各个部件(例如，声学驱动器110、机芯等)提供电能。电源可以与声学驱动器110和/或机芯电连接以为其提供电能。需要知道的是，当振膜在振动时，振膜前侧和后侧可以同时产生一组具有相位差(例如，相位相反)的声音。当声音分别通过前室和后室后，会从第一出声孔和第二出声孔的位置向外传播。在一些实施例中，可以通过设置前室和后室的结构，使得声学驱动器110在第一出声孔和第二出声孔处输出的声音满足特定的条件。例如，可以设计前室和后室的长度，使得第一出声孔和第二出声孔处可以输出一组具有特定相位关系(例如，相位相反)的声音，使得开放式耳机100近场的听音音量较小和远场的漏音问题均得到有效改善。
为了进一步说明出声孔分布在耳廓两侧对开放式耳机的声音输出效果的影响，本说明书中将开放式耳机与耳廓等效成双声源-挡板的模型。
仅仅为了方便描述和说明的目的，当开放式耳机上的出声孔尺寸较小时，每个出声孔可以近似视为一个点声源。单点声源产生的声场声压p满足公式(1)：
其中，ω为角频率，ρ0为空气密度，r为目标点与声源的距离，Q0为声源体积速度，k为波数，点声源的声场声压的大小与到点声源的距离呈反比。
如上文所述，可以通过在开放式耳机100中设置两个出声孔(例如，第一出声孔和第二出声孔)以构造偶极子声源来减小开放式耳机向周围环境辐射的声音(即远场漏音)。在一些实施例中，两个出声孔，即偶极子声源，输出的声音具有一定的相位差。当偶极子声源之间的位置、相位差等满足一定条件时，可以使得开放式耳机在近场和远场表现出不同的声音效果。例如，当两个出声孔对应的点声源的相位相反，即两个点声源之间的相位差的绝对值为180°时，根据声波反相相消的原理，可实现远场漏音的削减。再例如，当两个出声孔对应的点声源的相位近似相反时，也可以实现远场漏音的削减。仅作为示例，实现远场漏音削减的两个点声源之间的相位差的绝对值可以在120°-240°范围内。
图2是根据本说明书一些实施例提供的两个点声源的示意图。
如图2所示，偶极子声源产生的声场声压p满足如下公式：
其中，A1、A2分别为两个点声源的强度，为点声源的相位，d为两个点声源之间的间距，r1与r2满足公式(3)：
其中，r为空间中任一目标点与偶极子声源中心位置的距离，θ表示该目标点与偶极子声源中心的连线与偶极子声源所在直线的夹角。
通过公式(3)可知，声场中目标点的声压p的大小与各点声源强度、间距d、相位以及与声源的距离有关。
在开放式耳机的应用中，需保证传递到听音位置的声压足够大以满足听音需求，同时需保证其向远场辐射的声音声压足够小以降低漏音。因此，可取漏音指数α作为评价降漏音能力的指标：
其中，Pfar表示开放式耳机在远场的声音声压(即，远场漏音声压)，Pear表示用户耳朵周围的声压(即，近场听音声压)。通过公式(4)可知，漏音指数越小，开放式耳机的降漏音能力越强，在听音位置处近场听音音量相同的情况下，远场的漏音越小。
图3是根据本说明书一些实施例所示的测量漏音的示意图。如图3所示，听音位置位于点声源A1的左侧，漏音的测量方式为选取以偶极子声源(如图3所示的A1和A2)中心为圆心、半径为r的球面上各点声压幅值的平均值作为漏音的值。需要知道的是，本说明书中测量漏音的方法仅作原理和效果的示例性说明，并不作限制，漏音的测量和计算方式也可以根据实际情况进行合理调整。例如，以偶极子声源中心为圆心，在远场处根据一定的空间角均匀地取两个或两个以上的点的声压幅值进行平均。在一些实施例中，听音的测量方式可以为选取点声源附近的一个位置点作为听音位置，以该听音位置测量得到的声压幅值作为听音的值。在一些实施例中，听音位置可以在两个点声源的连线上，也可以不在两个点声源的连线上。听音的测量和计算方式也可以根据实际情况进行合理调整，例如，取近场位置的其他点或一个以上的点的声压幅值进行平均。又例如，以某个点声源为圆心，在近场处根据一定的空间角均匀地取两个或两个以上的点的声压幅值进行平均。在一些实施例中，近场听音位置与点声源之间的距离远小于点声源与远场漏音测量球面的距离。
图4是根据本说明书一些实施例所示的单点声源和双点声源在不同频率下的漏音指数对比图。图4中的双点声源(也可称为偶极子声源)可以为典型双点声源，即间距固定，两点声源幅值相同，两点声源相位相反。应当理解的是，选用典型双点声源只作原理和效果说明，可以根据实际需要调整各点声源参数，使其与典型双点声源具有一定差异。如图4所示，在间距固定的情况下，双点声源产生的漏音随频率的增加而增加，降漏音能力随频率的增加而减弱。当频率大于某一频率值(例如，如图4所示8000Hz左右)时其产生的漏音会大于单点声源，此频率(例如，8000Hz)即为双点声源能够降漏音的上限频率。
为了调节双点声源的输出效果(例如，降低漏音指数)，可以调节双点声源之间的间距d。图5是根据本说明书一些实施例所示的不同间距的偶极子声源在近场听音位置的频率响应特性曲线。如图5所示，随着点声源A1和点声源A2间距的逐渐增加(例如，由d增加到10d)，听音位置的音量逐渐增大。这是由于随着点声源A1和点声源A2的间距增大，到达听音位置的两路声音的幅值差(即声压差)变大，声程差更大，使得声音相消的效果变弱，进而使得听音位置的音量增加。但由于声音相消的情况仍存在，听音位置处的音量在中低频段(例如，频率小于1000Hz的声音)仍小于同位置同强度的单点声源产生的音量。但在高频段(例如，频率接近10000Hz的声音)，由于声音波长的变小，会出现满足声音相互增强的条件，使得偶极子声源产生的声音比单点声源的声音大。在本说明书的实施例中，声压幅值，即声压，可以是指声音通过空气的振动所产生的压强。
在一些实施例中，通过增加偶极子声源的间距可以提高听音位置处的音量，但随着间距的增加，偶极子声源声音相消的能力变弱，进而导致远场漏音的增加。仅仅作为说明，图6是根据本说明书一些实施例所示的两个点声源与听音位置的示意图。图7是根据本说明书一些实施例所示的不同间距的偶极子声源在远场的漏音指数图。根据如图6所示的听音位置，点声源A1和点声源A2位于听音位置的同一侧，且点声源A1更靠近听音位置，点声源A1和点声源A2分别输出幅值相同但相位相反的声音。漏音的测量方式为选取以双点声源中心为圆心、半径为50cm的球面上各点声压幅值的平均值作为漏音的值，单点声源及不同间距的偶极子声源在远场的漏音指数。如图7所示，以单点声源的远场漏音指数作为参照，随着偶极子声源的间距由d增加到10d，远场的漏音指数逐渐升高，说明漏音逐渐变大。同时相对于单点声源，其能够降漏音的频段逐渐变窄。应当理解的是，此处选择上述测量漏音的方法仅作原理和效果的说明。
在一些实施例中，为了提高开放式耳机的输出效果，即增大近场听音位置的声音强度，同时减小远场漏音的音量，可以在双点声源的其中一个声源周围设置挡板。图8是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置挡板的示例性分布示意图。如图8所示，当点声源A1和点声源A2之间设有挡板时，在近场，点声源A2的声场需要绕过挡板才能与点声源A1的声波在听音位置处产生干涉，相当于增加了点声源A2到听音位置的声程。因此，假设点声源A1和点声源A2具有相同的幅值，则相比于没有设置挡板的情况，点声源A1和点声源A2在听音位置的声波的幅值差增大，从而两路声音在听音位置进行相消的程度减少，使得听音位置的音量增大。在远场，由于点声源A1和点声源A2产生的声波在较大的空间范围内都不需要绕过挡板就可以发生干涉(类似于无挡板情形)，则相比于没有挡板的情况，远场的漏音不会明显增加。因此，在点声源A1和点声源A2的其中一个声源周围设置挡板结构，可以在远场漏音音量不显著增加的情况下，显著提升近场听音位置的音量。
图9是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置挡板和不设置挡板的漏音指数图。双点声源之间加挡板以后，在近场相当于增加了两个点声源之间的距离，在近场听音位置的音量相当于由一个距离较大的双点声源产生，近场的听音音量相对于无挡板的情况明显增加；在远场，两个点声源的声场受挡板的影响很小，产生的漏音相当于是一个距离较小的双点声源产生。因此，如图9所示，加挡板以后，漏音指数小相比于不加挡板小很多，即在相同听音音量下，远场的漏音比无挡板的情况小，降漏音能力明显增强。
在一些实施例中，在保持偶极子声源间距一定的前提下，听音位置相对于偶极子声源的位置对于近场听音音量和远场降漏音具有一定影响。为了提高开放式耳机的输出效果，在一些实施例中，开放式耳机上可以设置两个出声孔，且用户佩戴耳机时两个出声孔分别位于挡板的前后两侧。在一些的实施例中，考虑到位于挡板后侧的出声孔传出的声音需要绕开挡板才能到达用户的耳道，位于挡板前侧的出声孔距离用户耳道的声学路径(即，孔部到用户耳道入口位置的声学距离)短于位于挡板后侧的出声孔距离用户耳朵的声学路径。为了进一步说明听音位置对声音输出效果的影响，作为示例性说明，在本说明书的实施例中，图10是根据本说明书一些实施例提供的有挡板的偶极子声源在近场不同听音位置的示意图。如图10所示，选取了四个有代表性的听音位置(听音位置1、听音位置2、听音位置3、听音位置4)，对听音位置选取的效果和原理做阐述。其中，听音位置1、听音位置2和听音位置3与点声源A1的间距相等，为r1，听音位置4与点声源A1的间距为r2，且r2<r1，点声源A1和点声源A2分别产生相位相反的声音。
图11是根据本说明书一些实施例提供的有挡板的偶极子声源在近场不同听音位置(如图10所示)的频率响应特性曲线图。如图11所示，在有挡板的情况下，远场的漏音音量不随听音位置的改变而发生变化。听音位置1的听音音量超过了听音位置2和听音位置3。在听音位置4，由于听音位置与点声源A1的间距较小，点声源A1在该位置的声场幅值较大，所以听音位置4的听音音量在所取的4个听音位置中仍然是最大的。由于远场的漏音音量不随听音位置的改变而发生变化，而近场听音位置的听音音量随听音位置的改变而发生变化，故在不同的听音位置，如图11所示，开放式耳机的漏音指数不同。其中，听音音量较大的听音位置(例如，听音位置1和听音位置4)，漏音指数小，降漏音能力强；听音音量较小的听音位置(例如，听音位置2和听音位置3)，漏音指数较大，降漏音能力较弱。
为了进一步提高听音音量，特别是中低频的听音音量，同时仍然保留远场漏音相消的效果，可以在双点声源的其中一个声源周围设置一个腔体结构。图12是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置腔体结构的示例性分布示意图。本说明书的“腔体结构”指一种与外部隔离同时内部是空心的结构，该结构使其内部与外部并非完全密闭隔绝，而是具有与外部环境声学联通的泄漏结构(例如，开口、缝隙、管道等)，使其形成一种类似于腔体的结构，保证开放双耳的特性。在一些实施例中，腔体结构上可以设置能够使得腔体结构内部与外部环境声学联通，保证开放双耳的泄漏结构。示例性的泄漏结构可以包括但不限于开口、缝隙、管道等，或其任意组合。
在一些实施例中，腔体结构中可以包含听音位置和至少一个声源。这里的“包含”可以表示听音位置和声源至少有一者在腔体内部，也可以表示听音位置和声源至少有一者在腔体内部边缘处。在一些实施例中，听音位置可以是耳朵也可以是耳朵的耳道入口，也可以是耳朵声学参考点，如ERP、DRP等，也可以是导向听音者的入口结构等。
相位相反的两个声源构成了一个偶极子，其分别向周围空间辐射声音并发生声波的干涉相消现象，实现漏音相消效果。由于两个声音的声程差和音量差在听音位置较大，因此声音相消的效果相对不显著，可在听音位置听到较其他位置更大的声音。为了在保证漏音相消效果的同时，尽可能提高听音的音量，可设置如图12所示的腔体结构。如图12所示，偶极子声源之间设有腔体结构时，使得其中一个偶极子声源和听音位置在腔体结构的内部，另外一个偶极子声源在腔体结构的外部。
图13是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源结构和偶极子声源的其中一个声源周围设置腔体结构的原理示意图。
如图13所示的偶极子声源结构，相位相反的两个声源构成了一个偶极子，其分别向周围空间辐射声音并发生声波的干涉相消现象，实现漏音相消效果。由于两个声音的声程差在听音位置较大，因此声音相消的效果相对不显著，可在听音位置听到较其他位置更大的声音。
为了在保证漏音相消效果的同时，尽可能提高听音的音量，可以在两个偶极子声源的其中一个声源周围设置如图12所示的腔体结构。对于听音来说，如图13右上所示，由于其中一个声源A被腔体结构包裹，其辐射出来的声音大部分会通过直射或反射的方式到达听音位置。相对地，在没有腔体结构的情况，声源辐射出的声音大部分不会到达听音位置。因此，腔体结构的设置使得到达听音位置的声音音量得到显著提高。同时，腔体结构外的反相声源B辐射出来的反相声音只有较少的一部分会通过腔体结构的泄漏结构进入腔体结构。这相当于在泄漏结构处生成了一个次级声源B’，其强度显著小于声源B，亦显著小于声源A。次级声源B’产生的声音在腔体内对声源A产生反相相消的效果微弱，使听音位置的听音音量显著提高。
对于漏音来说，如图13右下所示，声源A通过腔体的泄漏结构向外界辐射声音相当于在泄漏结构处生成了一个次级声源A’，由于声源A辐射的几乎所有声音均从泄漏结构输出，且腔体的结构尺度远小于评价漏音的空间尺度(相差至少一个数量级)，因此可认为次级声源A’的强度与声源A相当。对于外界空间来说，次级声源A’与声源B产生的声音相消效果与声源A与声源B产生的声音相消效果相当。即该腔体结构下，仍然保持了相当的降漏音效果。
图14A是根据本说明书一些实施例所示的单极子声源的示意图。图14B是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的示意图。图14C是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置挡板结构的示意图。图14D是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置腔体结构的示意图。图15A是根据本说明书一些实施例所示的单极子声源在听音位置的听音以及漏音的频率响应特性曲线图。图15B是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源在听音位置的听音以及漏音的频率响应特性曲线图。图15C是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置挡板结构时在听音位置的听音以及漏音的频率响应特性曲线图。图15D是根据本说明书一些实施例所示的偶极子声源的其中一个声源周围设置腔体结构时在听音位置的听音以及漏音的频率响应特性曲线图。
一般而言，听音音量频率响应曲线与漏音音量的频率响应曲线差距越大越好。从图15A-图15D可以看出，采用腔体结构的方案，其听音音量较其他结构有明显的提高，同时漏音音量与其他结构的相当。这表明了采用腔体结构可以在相同的听音音量其漏音最小，在相同漏音音量下听音音量最大。
为了更直接地表现出该方案的效果，取漏音指数α的倒数1/α，亦可称为听音指数，作为评价各构型的效果。其含义为，在漏音相同时听音音量的大小。从应用的角度看，听音指数应越大越好。图16是根据本说明书一些实施例所示的单极子声源、偶极子声源、偶极子声源的其中一个声源周围设置挡板结构和偶极子声源的其中一个声源周围设置腔体结构的听音指数示意图。如图16所示，从听音指数来看，由于腔体结构能显著提高听音音量，使得其听音效果显著优于其他结构。
在一些实施例中，听音效果与腔体结构上的泄漏结构(例如，开口、缝隙、管道等)有关，下面以泄漏结构的位置和开口大小进行说明。
图17是根据本说明书一些实施例所示的腔体结构的示意图。如图17所示，假设腔体结构上泄漏结构的开口面积为S，腔体结构中受被包含的声源直接作用的面积为S0。这里的“直接作用”指被包含声源发出的声音不经过泄漏结构直接声学作用于腔体结构的壁面。两声源的间距为d0，泄漏结构的开口形状的中心(简称形心)到另一个声源的距离为L。
图18是根据本说明书一些实施例所示的具有不同大小泄漏结构的腔体结构的听音指数曲线图。如图18所示，保持开口到形心的相对距离不变(例如，L/d0＝1.09)，相对开口大小S/S0越大，听音指数越小。这是由于相对开口越大，被包含的声源直接向外辐射的声音成分越多，到达听音位置的声音越少，造成了听音音量随着相对开口增大而下降，进而导致听音指数变小。
图19是根据本说明书一些实施例所示的具有不同位置泄漏结构的腔体结构的听音指数曲线图。如图19所示，保持相对开口大小(例如，S/S0＝0.06)不变，开口到形心的相对距离L/d0越大，听音指数越小。这是由于相对距离越大，在开口处产生的次级声源A’与声源B的距离越远，在外界声场中两者产生声音反相相消的效果越弱，漏音越大，进而导致了听音指数的下降。
图20A是根据本说明书一些实施例所示的具有不同位置和不同大小的泄漏结构的腔体结构在频率为500Hz下的听音指数曲线图。图20B是根据本说明书一些实施例所示的具有不同位置和不同大小的泄漏结构的腔体结构在频率为1000Hz下的听音指数曲线图。图20C是根据本说明书一些实施例所示的具有不同位置和不同大小的泄漏结构的腔体结构在频率为2000Hz下的听音指数曲线图。图20D是根据本说明书一些实施例所示的具有不同位置和不同大小的泄漏结构的腔体结构在频率为5000Hz下的听音指数曲线图。综合考虑泄漏结构开口的相对面积S/S0和开口形心到外界声源的相对距离L/d0，在一些实施例中，为了保证在听音的主要频段(例如，不大于5000Hz或10kHz的频段)内均有高于偶极子的听音指数，可以使泄漏结构开口的相对面积S/S0不大于0.8的同时，开口形心到外界声源的相对距离L/d0不大于1.7。
应当理解的是，上述一个开口的泄漏结构仅为示例，腔体结构的泄漏结构可以包含1个或1个以上的开口，其也能实现较优的听音指数，特别是能够提高高频的听音指数。以设置两个开口结构为例，下面分别分析等开孔和等开孔率的情况。以只开一个孔的结构作为对比，这里的“等开孔”指设置两个尺寸与只开一个孔的结构相同的开口，“等开孔率”指设置的两个孔开口面积之和S/S0与只开一个孔的结构相同。等开孔相当于将只开一个孔的相对开口大小S/S0扩大了一倍，由之前所述，其整体的听音指数会下降。在等开孔率的情况，即使S/S0与只开一个孔的结构相同，但两个开口至外部声源的距离不同，因而也会造成不同的听音指数。
在一些实施例中，两个开口连线相对两个声源连线形成不同夹角时会造成在开口处形成的次级声源位置的差异，进而影响降漏音的效果。图21A是根据本说明书一些实施例所示的具有两个水平开口的腔体结构的示意图。图21B是根据本说明书一些实施例所示的具有两个垂直开口的腔体结构的示意图。如图21A所示，当两个开口连线和两个声源连线平行(即为两个水平开口)时，两个开口到外部声源的距离分别取得最大和最小；如图21B所示，当两连线垂直(即为两个垂直开口)时，两开口到外部声源的距离相等并取得中间值。
图22是根据本说明书一些实施例所示的具有两个开口和一个开口的腔体结构的听音指数曲线对比图。如图22所示，等开孔的腔体结构较一个开口的腔体结构的整体听音指数会下降。对于等开孔率的腔体结构，由于两个开口至外部声源的距离不同，因而也会造成不同的听音指数。结合图21A、图21B和图22可以看出，无论水平开口还是垂直开口，等开孔率的泄漏结构的听音指数都高于等开孔的泄漏结构。这是因为相对于等开孔的泄漏结构，等开孔率的泄漏结构的相对开口大小S/S0相比于等开孔的泄漏结构缩小了一倍，因此听音指数更大。结合图21A、图21B和图22还可以看出，无论是等开孔的泄漏结构还是等开孔率的泄漏结构，水平开口的听音指数都更大。这是因为水平开口的泄漏结构中其中一个开口到外部声源的距离小于两个声源的距离，这样形成的次级声源与外部声源由于距离相对原来两个声源更近，因此听音指数更高，进而提高了降漏音效果。因此，为了提高降漏音效果，可以使至少一个开口到外部声源的距离小于两个声源之间的距离。
图23A是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构的示意图。图23B是根据本说明书一些实施例所示的具有两个开口的腔体结构的示意图。图23C是根据本说明书一些实施例所示的具有三个开口的腔体结构的示意图。图23D是根据本说明书一些实施例所示的具有四个开口的腔体结构的示意图。
图24是根据本说明书一些实施例所示的具有不同开口数量的腔体结构的听音指数曲线对比图。如图24所示，采用了多个开口的腔体结构相对于一个开口的腔体结构能更好地提高腔体结构内气声的谐振频率，使得整个装置相对于只有一个开口的腔体结构在高频段(例如，频率接近10000Hz的声音)有更好的听音指数。高频段是人耳更敏感的频段，因此对降漏音的需求更大。因此，为了提高高频段的降漏音效果，可以选择开口数量大于1的腔体结构。
在一些实施例中，听音效果与腔体结构内的腔体体积有关，下面对腔体体积对听音效果的影响进行说明。图25A是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构的示意图。如图25A所示，设腔体结构的腔体体积为V，开口到外部声源的距离为d0，参考体积为V0＝d0*d0，腔体结构的相对体积为V/V0。应当理解的是，图25A由于是在2D的尺度下进行研究和仿真，因此体积的概念为长度的平方；相应地，如果转到3D的尺度下进行分析，则体积的改变应修改为长度的立方。
图25B是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构在不同的相对体积下的听音指数曲线对比图。如图25B所示，相对于没有腔体结构的双点声源(偶极子)，腔体结构的相对体积V/V0越大，在低频段(例如，频率在500Hz以下)，听音指数越大；在高频段(例如，频率在500Hz以上)，听音指数越小。综合来看，腔体结构的相对体积V/V0越大，整体的听音指数越小。这是因为受到腔体结构内气声谐振的影响，在腔体结构的谐振频率上，腔体结构内会产生气声谐振并向外辐射远大于外部声源的声音，造成了漏音的极大提高，进而使得听音指数在该谐振频率附近显著变小。如图25B所示，听音指数在该谐振频率附近显著变小体现为频响曲线上的一个较深的谷。在开口尺寸不变的情况下，腔体结构的相对体积越大，谐振频率越低，形成的深谷越深。结合图25B，为了减小听音指数的谷的影响，让大部分频段的听音指数都高于没有腔体结构的偶极子声源的听音指数，可以通过设置腔体结构的相对体积V/V0，以使其谐振频率尽可能往高频移动并满足一定的条件，例如，不低于7000Hz。在这种情况下，腔体结构的相对体积V/V0可以不大于1.75。例如，腔体结构的相对体积V/V0可以不大于1.7。
在一些实施例中，听音和漏音效果与声源的音量大小有关。图26A是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构示意图。如图26A所示，在离声源A、B相同的距离上分别测试两声源产生的声压有效值PA和PB，以此表征两声源的音量大小，设两个声源的声压比Nsource＝PB/PA。应当理解的是，采用声压有效值PA和PB标定声源音量大小的方法仅为示例，也可以采用其他方法标定声源音量的大小。
图26B是根据本说明书一些实施例所示的具有不同声压比Nsource值的腔体结构的听音指数对比图。如图26B所示，保持相对开口大小(例如，S/S0＝0.09)不变，当Nsource值较小时，其对腔体结构内部声音的抑制不足，使得腔体结构内的听音音量，特别是高频(例如，5000Hz以上)听音音量变大，导致高频听音指数提高；在低频段(例如，1000Hz以下)，由于声源B音量较小，难以形成较理想的偶极子声场分布，对声源A漏音的反相相消作用变弱，导致漏音变大，低频听音指数下降。
当Nsource接近1时，更多来自声源B的声音进入腔体结构，削弱了特别是高频(例如，5000Hz以上)的听音音量，使得高频听音指数相对漏音相对Nsource较低时的更低；在中低频段(例如，1000Hz以下)，声源A、声源B更接近一个理想的偶极子声场分布，使得整体漏音下降，导致听音指数显著提高，听音指数在整个频段均较理想。
当Nsource较大于1时，由声源A泄漏的声音难以反相抑制声源B产生的声音，导致腔体结构的内部空间中的漏音变大，进而使得整体的听音指数变小，只在腔体结构的谐振频率(例如，2000Hz左右)附近频段因气声谐振导致听音音量突增，进而导致听音指数在该频段突增。
图27A是根据本说明书一些实施例所示的图26A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为20Hz下的听音指数曲线图。图27B是根据本说明书一些实施例所示的图26A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为100Hz下的听音指数曲线图。图27C是根据本说明书一些实施例所示的图26A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为1000Hz下的听音指数曲线图。图27D是根据本说明书一些实施例所示的图26A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为10000Hz下的听音指数曲线图。
图28A是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构示意图。图28B是根据本说明书一些实施例所示的图28A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为20Hz下的听音指数曲线图。图28C是根据本说明书一些实施例所示的图28A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为100Hz下的听音指数曲线图。图28D是根据本说明书一些实施例所示的图28A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为1000Hz下的听音指数曲线图。图28E是根据本说明书一些实施例所示的图28A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为10000Hz下的听音指数曲线图。
图29A是根据本说明书一些实施例所示的具有一个开口的腔体结构示意图。图29B是根据本说明书一些实施例所示的图29A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为20Hz下的听音指数曲线图。图29C是根据本说明书一些实施例所示的图29A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为100Hz下的听音指数曲线图。图29D是根据本说明书一些实施例所示的图29A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为1000Hz下的听音指数曲线图。图29E是根据本说明书一些实施例所示的图29A所示的腔体结构具有不同大小的泄漏结构和不同声压比Nsource时在频率为10000Hz下的听音指数曲线图。
图26A、图28A和图29A所示的具有一个开口的腔体结构的区别在于具有不同的开口形心到外界声源的相对距离L/d0。其中，图26A中腔体结构的圆心、泄漏结构的开口形心和位于腔体结构外部的声源在一条直线上，且两声源之间无遮挡；图28A中腔体结构的圆心和泄漏结构的开口形心的连线与两声源连线相互垂直；图29A中腔体结构的圆心、泄漏结构的开口形心、位于腔体结构外部的声源在一条直线上，且两声源之间通过腔体结构遮挡。根据图27A-图27D、图28B-图28E和图29B-图29E，为了保证设置有腔体结构的双点声源在具有不同的开口形心到外界声源的相对距离L/d0情况下，在人耳可听的频率范围内均比没有设置腔体结构的双点声源结构有更大的听音指数，在开口的相对面积S/S0不大于0.075时，两个声源的声压比Nsource取值可以在0.2-2.0范围内；当开口的相对面积S/S0不大于0.25时，两个声源的声压比Nsource的取值可以在0.6-1.4范围内；当开口的相对面积S/S0不大于0.45时，两个声源的声压比Nsource取值可以在0.7-1.3范围内。
在一些实施例中，两个声源的声音大小可以通过直接调控两个声源的输出功率大小。在一些实施例中，两个声源的声音音量的差异也可以是将声源的声音通过特定的声学结构实现。示例性的声学结构可以包括狭缝、导管、腔体、纱网、多孔介质等，或其任意组合。例如，可以在其中一个声源和听音位置之间设置导管，以形成导声通道，以提高该声源在特定频率的音量。再例如，可以在其中一个声源和听音位置之间设置多孔介质，以降低该声源的音量。
图30是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机100的框图。如图30所示，开放式耳机100可以包括声学驱动器110、壳体120和悬挂结构130。声学驱动器110可以用于产生两个相位相反的声音。壳体120可以用于容纳所述声学驱动器110。悬挂结构130可以用于将壳体固定在用户耳朵附近但不堵塞用户耳道的位置。在一些实施例中，壳体120可以包括本体121和挡板122。本体121可以定义出容纳所述声学驱动器110的第一腔体，挡板122可以与本体121连接并向用户的耳道的方向延伸，并与用户的耳廓定义出第二腔体(例如，类比于图12、图13、图14D、图17、图21A-21B、图23A-23D、图25A、图26A、图28A或图29A所示的腔体结构)。关于声学驱动器110、壳体120和悬挂结构130的描述可以参见本说明书图1或图31的相关描述。
以下将结合图31-图44示例性地说明开放式耳机的各种实施方式。
图31是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机100的结构示意图。如图31所示，开放式耳机100可以包括声学驱动器110、壳体120和悬挂结构130。悬挂结构130与壳体120连接，并使壳体120固定于用户耳朵101附近但不堵塞用户耳道的位置。例如，壳体120可以固定于用户的耳屏前侧并贴合在人脸上。再例如，壳体120的一端(例如，远离悬挂结构130的一端)可以抵靠在用户的耳廓内部(例如，耳甲腔内、对耳轮上等)。声学驱动器110可以用于产生两个相位相反的声音。壳体120具有第一腔体，声学驱动器110设置于第一腔体中。在一些实施例中，壳体120可以包括本体121和挡板122。本体121可以定义出容纳声学驱动器110的第一腔体。在一些实施例中，本体121可以长方形、正方形、圆柱、椭圆柱、球体等规则形状或任意不规则形状。挡板122可以连接在本体121上背离用户脸部的一侧。例如，挡板122可以连接在本体121上与贴合脸部的本体121的贴脸面相对的表面，以避免挡板122撞到耳屏。挡板122与用户耳廓可以形成第二腔体。在一些实施例中，壳体120上可以设置有与第一腔体导通的第一出声孔123和第二出声孔124，分别用于导出声学驱动器110产生的两个相位相反的声音。在一些实施例中，根据图12的相关描述，为了提高开放式耳机100的听音音量，特别是中低频的听音音量，同时仍然保留远场漏音相消的效果，可以用第二腔体将两个出声孔隔开，使得其中一个出声孔位于第二腔体内部，另外一个出声孔位于第二腔体外部。例如，如图31所示，第一出声孔123可以位于第二腔体内部，第二出声孔124可以位于第二腔体外部。例如，第一出声孔123可以位于本体121和挡板122相交的截面(例如，如图32所示)上，第二出声孔124可以位于本体121在第二腔体外部的任何一个表面(例如，如图31所示的背离人脸的侧面，或本体121上与第一出声孔123所在的侧面相平行的表面)上。应当理解的是，从图31所示的角度看不出出声孔123，编号123仅用于示出第一出声孔所在平面与本体121与挡板122的相对位置。在一些实施例中，第二腔体内部的出声孔(即第一出声孔123)可以位于用户耳道和第二腔体外部的出声孔(即第二出声孔124)之间。
在一些实施例中，第一出声孔123可以设置于本体121和挡板122相交的截面(例如，如图32所示)上，第二出声孔124可以设置于本体121远离脸部的侧面上，且第一出声孔123相较于第二出声孔124更靠近用户耳道设置，以使第一出声孔123位于第二腔体内部，第二出声孔124位于第二腔体外部。在一些实施例中，第一出声孔123可以靠近挡板122设置。当挡板122为本体121的一部分时，第一出声孔123也可以设置于挡板122上。在一些实施例中，第一出声孔123可以位于用户耳道和第二出声孔124之间。在一些实施例中，第一出声孔123和第二出声孔124可以在本体121相对脸部的侧面上呈对角线分布。需要说明的是，第一出声孔123和第二出声孔124不限制于如图31所示的呈对角线分布，也可以在本体121相对脸部的侧面上沿侧边分布等或其它任意的分布方式。
图32是根据本说明书一些实施例所示的示例性壳体120的结构示意图。在一些实施例中，本体121可以位于耳屏前侧或位于耳廓内(本体121与耳廓投影面存在重合)，挡板122可以连接在本体121上背离用户脸部的一侧，且挡板122相对本体121向耳道的方向延伸。在一些实施例中，挡板122可以为板式结构，由于本体121定义了容纳声学驱动器110的第一腔体，挡板122的厚度可以小于本体121的厚度。如图32所示，挡板122的厚度t2可以小于本体121的厚度t1。在一些实施例中，当本体121位于耳屏前侧时，本体121的厚度可以是本体121靠近脸部的侧面与远离脸部的侧面之间的距离，挡板122的厚度可以是与上述本体121的两个侧面平行的两个侧面之间的距离。在一些实施例中，当本体121位于耳廓内或者与耳廓投影面存在重合时，本体121的厚度可以是本体121靠近耳廓的侧面与远离耳廓的侧面之间的距离，挡板122的厚度可以是与上述本体121的两个侧面平行的两个侧面之间的距离。在一些实施例中，本体121的厚度可以指本体121在沿人体冠状轴方向的长度。本说明书中的投影面指物体在头部上的投影。例如，本体121的投影面与耳廓投影面存在重合指本体121在头部上的投影面与耳廓在头部上的投影面存在重合，例如，本体121的投影面完全位于耳廓的投影面的范围内。
在一些实施例中，根据图20A-图20D及其相关描述，为提高听音指数，使得各频率下的听音指数大于未采用腔体结构的双点(偶极子)声源的听音指数，腔体结构的开口形心到位于腔体结构外部的声源的相对距离L/d0可以不大于1.78。当用户佩戴开放式耳机100时，如图31所示，腔体结构的开口形心到位于腔体结构外部的声源的相对距离L/d0可以表示为挡板122靠近用户耳道的边界1221(如图31所示)到第二出声孔124的距离L和两个出声孔之间距离d0的比值。这里“边界1221到第二出声孔124的距离”是指挡板122的靠近耳道的边界线或边界面上与耳廓相抵的两个端点之间的连线(例如，如图31所示的线段m)的中点(例如，如图31所示的线段m的中点M)与第二出声孔124之间的距离。在一些实施例中，挡板122靠近用户耳道的边界1221到第二出声孔124的距离和两个出声孔之间距离的比值可以小于1.78。仅作为示例，挡板122靠近用户耳道的边界1221到第二出声孔124的距离和两个出声孔之间距离的比值可以小于1.78、1.68、1.58、1.48、1.38、1.28、1.18、或1.08等。
在一些实施例中，根据图22及其相关描述，为了使位于腔体结构(即第二腔体)内部的声源的次级声源与位于腔体结构(即第二腔体)外部的声源之间的距离更近，提高降漏音效果，腔体结构的开口到外部声源的距离可以小于两个声源的距离。当用户佩戴开放式耳机100时，腔体结构(即第二腔体)的开口到外部声源的距离可以表示为挡板122靠近用户耳道的边界1221到第二出声孔124的距离。在一些实施例中，挡板122靠近用户耳道的边界1221到第二出声孔124的距离可以小于两个出声孔(即第一出声孔123和第二出声孔124)之间距离。
在一些实施例中，根据图25A-图25B及其相关描述，为提高整体的听音指数，腔体结构(即第二腔体)的相对体积V/V0可以小于1.75。腔体结构(即第二腔体)的相对体积V/V0可以表示为第二腔体的体积与参考体积的比值。例如，第二腔体的体积与参考体积的比值可以小于1.75。当用户佩戴开放式耳机100时，参考体积可以为靠近用户耳道的边界1221到位于第二腔体外部的出声孔(即第二出声孔124)的距离的立方。在一些实施例中，第二腔体的体积可以是由耳甲腔、耳道、壳体120、出声孔和泄漏声音的缝隙围成的曲面共同围成的一个封闭空间的体积。因此，可以通过注胶倒耳模测量第二腔体的体积。在一些实施例中，第二腔体的体积可以是壳体120面向耳廓/耳甲腔的表面到耳廓/耳甲腔表面的距离与耳廓与壳体120各接触点围成的面积的乘积。壳体120面向耳廓/耳甲腔的表面到耳廓/耳甲腔表面的距离可以是壳体120沿着位于第二腔体内部的出声孔(例如，第一出声孔123)的法线方向到耳廓/耳甲腔表面的距离。耳廓与壳体120的各接触点可以包括壳体120的上下沿(例如，沿沿人体垂直轴的方向上的两个边沿)与耳廓的接触点、壳体120末端(例如，远离悬挂结构130的一端)与耳甲腔的接触点、距离耳甲腔壁面最近的壳体120的端点等或其任意组合。
在一些实施例中，根据图27A-图27D、图28B-图28E和图29B-图29E及其相关描述，为了保证设置有腔体结构(即第二腔体)的双点声源在具有不同的开口形心到外界声源的相对距离L/d0、不同开口的相对面积S/S0的情况下，在人耳可听的频率范围内均比没有设置腔体结构的双点声源结构有更大的听音指数，两个声源的声压比Nsource的取值可以在0.2-2.0范围内。例如，位于所述第二腔体外部的出声孔(即第二出声孔124)导出的声音的音量(或声压)与位于第二腔体内部的出声孔(即第一出声孔123)导出的声音的音量(或声压)的比值在0.2-2.0的范围。仅作为示例，第二出声孔124导出的声音的音量与第一出声孔123导出的声音的音量的比值范围可以在0.6-1.4范围内。再例如，第二出声孔124导出的声音的音量与第一出声孔123导出的声音的音量的比值范围可以在0.7-1.3范围内。
在一些实施例中，可以通过调控声学驱动器110的声音输出功率，实现第一出声孔123和第二出声孔124分别导出的声音音量的调控。在一些实施例中，第一腔体内可以对应第一出声孔123和第二出声孔124分别设置有声学结构，声学驱动器110输出的两个相位相反的声音分别通过声学结构经第一出声孔123和第二出声孔124导出，声学结构可以调节所述第二腔体外部的出声孔(即第二出声孔124)导出的声音的音量与位于第二腔体内部的出声孔(即第一出声孔123)导出的声音的音量的比值。示例性的声学结构可以包括狭缝、导管、腔体、纱网、多孔介质等，或其任意组合。
在一些实施例中，悬挂结构130可以为与用户耳廓相适配的弧结构，以使悬挂结构130可以悬挂于用户上耳廓处。在一些实施例中，悬挂结构130也可以为与用户耳廓相适配的夹持结构，以使悬挂结构130可以夹持于用户耳廓处。在一些实施例中，悬挂结构130远离耳廓的一端可以与壳体120连接，其另一端沿用户耳廓延伸。
图33是根据本说明书一些实施例所示的示例性壳体120的结构示意图。如图33所示，本体121可以位于用户的耳屏前侧，挡板122不仅可以在横向上凸出于本体121设置，还可以在纵向上凸出于本体121设置。这里的“横向”指沿人体矢状轴的方向，“纵向”指沿人体垂直轴的方向。挡板122在纵向上凸出于本体121的部分具有纵向延展尺寸(参见图33所示的a尺寸)，挡板122在横向上凸出于本体121的部分具有横向延展尺寸(参见图33所示的b尺寸)。
图34A是不具有挡板的开放式耳机的声场图。图34B是图33所示的具有挡板的开放式耳机的声场图。如图34A所示，不存在挡板122的情况下，声压集中分布于声学驱动器110(也可以说是本体121)处；如图34B所示，存在挡板122的情况下，挡板122与部分耳廓围成第二腔体，挡板122与耳廓(例如，图34B所示的耳朵101)之间的缝隙(例如，图34B所示的缝隙3401)可以近似形成第二腔体的泄漏结构。由于第二腔体内的第一出声孔123导出的声音A与第二腔体外的第二出声孔124导出的声音B相位相反，声音A通过泄漏结构泄漏，与声音B反相相消，能够保证开放式耳机100的降漏音机制的正常工作。同时，第二腔体的存在能够改变耳廓内的声压分布，声压集中分布于挡板122处，而耳道入口的至少部分与挡板122的投影面存在重合，使得耳道入口处的声压得到大幅度增强。故第二腔体的存在能够改变耳廓内的声压分布，增强耳道入口处的声压，使听音音量得到显著提高，从而使听音指数得到提高。
图35是不具有挡板的开放式耳机和具有挡板的开放式耳机的频率响应曲线对比图。如图35所示，曲线351表示设置挡板122时开放式耳机100的听音音量频响曲线，曲线352表示未设置挡板122时开放式耳机100的听音音量频响曲线。从曲线351和曲线352可以看出，设置有挡板122的开放式耳机100相对于不设置挡板122时听音音量显著提高。曲线353表示设置挡板122时开放式耳机100的漏声音量频响曲线，曲线354表示未设置挡板122时开放式耳机100的漏声音量频响曲线。从曲线353和曲线354可以看出，在中低频范围内(例如，100Hz-600 Hz)，设置挡板122的开放式耳机100的漏音音量比未设置挡板122时更低，表明有挡板122的开放式耳机100在中低频范围内的降漏音效果较好。图36是不具有挡板的开放式耳机和具有挡板的开放式耳机的听音和漏音音量的差值曲线图。如图36所示，曲线355表示设置有挡板122时开放式耳机100的听音和漏音音量的差值曲线，曲线355表示未设置挡板122时开放式耳机100的听音和漏音音量的差值曲线。根据曲线355和曲线356，设置有挡板122的开放式耳机100的听音和漏音音量的差值在低频段(例如100-1000Hz范围内)更大，听音效果和降漏音效果更好。
在一些实施例中，由于挡板122的尺寸(例如，如图33所示挡板122的纵向延展尺寸、横向延展尺寸)会影响第二腔体的尺寸和相对开口的大小，因此开放式耳机100的听音音量和漏音音量可以与挡板122的纵向延展尺寸和横向延展尺寸相关。图37A是图33所示的挡板122在频率为500Hz时在不同的挡板横向延展尺寸和纵向延展尺寸的听音音量变化图。图37B是图33所示的挡板122在频率为1000Hz时在不同的挡板横向延展尺寸和纵向延展尺寸的听音音量变化图。图37C是图33所示的挡板122在频率为500Hz时在不同的挡板横向延展尺寸和纵向延展尺寸的漏音音量变化图。图37D是图33所示的挡板122在频率为1000Hz时在不同的挡板横向延展尺寸和纵向延展尺寸的漏音音量变化图。结合图37A-图37D所示，当挡板122的横向延展尺寸b在2mm-22mm范围内变动，纵向延展尺寸a在2mm-10mm范围内变动时，开放式耳机100的听音音量最多提高约8dB，同时漏音音量最多提高约3dB，表明挡板122的横向延展尺寸在2mm-22mm范围内及纵向延展尺寸在2mm-10mm范围内时，开放式耳机100的听音指数始终能够得到提升。因此，在一些实施例中，挡板122的纵向延展尺寸可以在2mm-10mm范围内。例如，挡板122的纵向延展尺寸可以在3mm-9mm范围内。再例如，挡板122的纵向延展尺寸可以在4mm-8mm范围内。在一些实施例中，挡板122的横向延展尺寸可以在2mm-22mm范围内。例如，挡板122的横向延展尺寸可以在4mm-20mm范围内。再例如，挡板122的横向延展尺寸可以在6mm-18mm范围内。
挡板122的纵向延展尺寸与横向延展尺寸可以形成挡板122的有效面积。这里的“有效面积”指挡板122用于与耳廓形成第二腔体的部分的面积(例如，如图33所示的阴影部分面积)。在一些实施例中，挡板122的有效面积可以在70mm2-1110 mm2范围内。例如，挡板122的有效面积可以在84mm2-1060 mm2范围内。再例如，挡板122的有效面积可以在100mm2-900 mm2范围内。
在一些实施例中，本体121和挡板122可以为一体化结构，挡板122为壳体120向用户耳道延伸的一部分，且挡板122靠近脸部设置。在一些实施例中，本体121和挡板122可以为分开的结构，并通过组装在一起。在一些实施例中，挡板122可以是本体121的一个侧面(例如，本体121朝向用户脸部的侧面)。
在一些实施例中，两个出声孔中的一个出声孔(例如，第一出声孔123)可以在所述本体121上朝向耳屏的一侧，另外一个出声孔(例如，第二出声孔124)可以在挡板122所在的一侧，以使第一出声孔123在第二腔体的内部，第二出声孔124在第二腔体的外部。
图38是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机100的结构示意图。如图38所示，开放式耳机100包括声学驱动器(未示出)、壳体120和悬挂结构130。壳体120包括本体121和挡板122，本体121可以与耳廓的投影面存在重合，挡板122设置在本体121靠近耳道的一侧，挡板122与耳廓的投影面也可以存在重合。在一些实施例中，本体121可以部分位于耳廓内(例如，如图38所示，位于上耳廓处)。在一些实施例中，本体121也可以部分位于下耳廓处。在一些实施例中，本体121也可以覆盖耳屏设置。在一些实施例中，两个出声孔中的一个出声孔(例如，第一出声孔123)可以位于本体121靠近耳道的一侧，另外一个出声孔(例如，第二出声孔124)可以位于本体121远离耳道的一侧，以使第一出声孔123在第二腔体的内部，第二出声孔124在第二腔体的外部。
在一些实施例中，本体121位于耳廓内或者与耳廓投影面存在重合时，为提升开放式耳机100的听音音量，挡板122的有效面积可以不小于15mm2。例如，挡板122的有效面积可以不小于20mm2。在一些实施例中，本体121位于耳廓内或者与耳廓投影面存在重合时，且本体121与挡板122沿纵向(参见图38所示)布置时，挡板122的纵向延展尺寸可以不小于0.8cm。例如，挡板122的纵向延展尺寸可以不小于1cm。
图39是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机100在有无挡板时的频率响应曲线对比图。如图39所示，曲线381表示设置纵向延展尺寸为1cm(或不小于1cm或挡板122的有效面积不小于20mm2)时的挡板122时开放式耳机100的听音频响曲线，曲线382表示未设置挡板122时开放式耳机100的听音的频响曲线。根据曲线381和曲线382可以看出，设置有挡板122的开放式耳机100相对于未设置挡板122时的听音指数可以提升5dB以上。
图40是根据本说明书中一些实施例所示的示例性开放式耳机100的结构示意图。图41是图40所示的开放式耳机100沿A-A的截面图。图42是根据本说明书中一些实施例所示的示例性开放式耳机100佩戴在用户耳朵101上的前视图。图43是图42所示的开放式耳机100佩戴在用户耳朵101上的俯视图。图44是图42所示的开放式耳机100佩戴在用户耳朵101上的仰视图。图45是根据本说明书中另一些实施例所示的示例性开放式耳机100的俯视图。图46是图45所示的开放式耳机100的仰视图。图47是根据本说明书中又一些实施例所示的示例性开放式耳机100的俯视图。图48是图47所示的开放式耳机100的仰视图。
如图40-图44所示，开放式耳机100可以包括声学驱动器110、壳体120及悬挂结构130。壳体120为一个整体结构，悬挂结构130的一端与壳体120连接，悬挂结构130的另一端沿耳廓延伸。壳体120的一端(例如，远离悬挂结构130的一侧)抵靠在用户的耳廓(例如，耳甲腔103中，如图42所示，壳体120抵靠在耳甲腔103的边缘1031处)。壳体120与耳廓(例如，耳甲腔103)定义出第二腔体。例如，如图42所示，壳体120朝向耳廓的表面可以与耳甲腔定义出第二腔体。再例如，如图45-图46或图47-图48所示，壳体120可以包括第一弯折部127和第二弯折部128。在一些实施例中，第一弯折部127和第二弯折部128朝向耳廓的表面可以与耳甲腔共同定义出第二腔体。在一些实施例中，第二弯折部128可以与耳甲腔定义出第二腔体。第一弯折部127的设置，可以使开放式耳机100在佩戴过程中更好地匹配耳朵的形状，绕开耳轮脚的前侧或者耳屏的位置。同时，第一弯折部127的设置可以使得第二弯折部128更贴合地抵靠在用户的耳甲腔内，通过将第二弯折部128的端部抵靠在用户的耳甲腔边缘或内部，可以使得第一弯折部127朝向耳廓的表面与耳甲腔形成更“完整的”第二腔体，并且所形成的第二腔体体积更小(即，使得第二腔体具有更小的相对体积V/V0，从而进一步提高整体的听音指数)，也可以更好地将第一出声孔和耳道入口包裹在内。进一步地，第一弯折部127的设置可以使整个壳体120的重心更加靠近耳根切面，使开放式耳机100佩戴时更加稳定。这里的“耳根切面”指耳朵根部与用户头部相交的面；“壳体120的重心”指包含壳体120内部所有结构(例如，声学驱动器110、机芯、电池等)及壳体120本身重量在内的整体的重心。
在一些实施例中，第一弯折部127和第二弯折部128可以通过一体成型形成壳体120。在另外一些实施例中，第一弯折部127和第二弯折部128也可以通过插接、卡接等方式连接在一起形成壳体120。在一些实施例中，第一弯折部127和第二弯折部128之间的夹角可以不小于90度。这里的“夹角”指第一弯折部127和第二弯折部128朝向耳廓的两个表面之间的夹角。例如，如图45-图46所示，第一弯折部127和第二弯折部128之间的夹角γ可以是90度。再例如，如图47-图48所示，第一弯折部127和第二弯折部128之间的夹角可以为钝角。应当理解的是，图45-图48所示的夹角第一弯折部127和第二弯折部128之间的夹角可以是任何可以与耳甲腔形成第二腔体的角度，在此不做限定。壳体120与耳道入口102之间的间隙可以为第二腔体的泄漏结构。通过将壳体120的端部抵靠在用户的耳甲腔边缘或内部，可以使得壳体120朝向耳廓的表面与耳甲腔形成更“完整的”第二腔体，并且所形成的第二腔体体积更小(即，使得第二腔体具有更小的相对体积V/V0，从而进一步提高整体的听音指数)，也可以更好地将第一出声孔和耳道入口包裹在内。
在一些实施例中，为了使壳体120的一端(例如，远离悬挂结构130的一侧)抵靠在用户的耳甲腔103中，如图42所示，所述壳体120朝向三角窝104的表面125与所述悬挂结构130与所述壳体120连接部的切线126的夹角β在100°-150°范围内。例如，所述壳体120朝向三角窝104的表面125与所述悬挂结构130与所述壳体120连接部的切线126的夹角β在120°-140°范围内。
在一些实施例中，为了使大多数用户在佩戴开放式耳机100时壳体120能够插入到耳甲腔中，以形成较好的声学效果的第二腔体(例如，第二腔体的相对开口S/S0较小)，所述壳体120沿用户垂直轴方向(即纵向)上的上表面与悬挂结构130在沿用户垂直轴方向上与用户耳部接触的点之间的距离可以在10mm-20mm范围内。如图40所示，壳体120沿用户垂直轴方向上的上表面与悬挂结构130在沿用户垂直轴方向上与用户耳部接触的点之间的距离可以表示为LL。在一些实施例中，壳体120沿用户垂直轴方向上的上表面与悬挂结构130在沿用户垂直轴方向上与用户耳部接触的点之间的距离LL可以在15mm-18mm范围内。在一些实施例中，壳体120背离用户耳部的表面上，沿壳体120长轴方向上的长度在20mm-30mm范围内。如图40所示，壳体120远离用户耳部的表面上，沿壳体120长轴方向上的长度可以表示为a。在一些实施例中，壳体120背离用户耳部的表面上，沿壳体120短轴方向上的长度(也可以称为高度)在11mm-16mm范围内。如图40所示，壳体120远离用户耳部的表面上，沿壳体120短轴方向上的长度可以表示为h。本说明书中壳体120的“长轴方向”指壳体120朝向用户耳道的表面上连接表面边缘上的两个点的最长线段所在的方向，“短轴方向”指壳体120朝向用户耳道的表面上与所述长轴方向垂直的方向(如图51所示)。
开放式耳机100的第一出声孔123和第二出声孔124可以分别位于第二腔体的内部和外部，第一出声孔123相对于第二出声孔124更靠近耳道入口102设置。如图40-图42所示，位于第二腔体内部的出声孔(即第一出声孔123)可以位于所述壳体120朝向耳道的一侧。在一些实施例中，根据图25A-25B，腔体结构的体积越大，在低频段(例如，频率在500Hz以下)的听音指数越大。为了提高开放式耳机100在低频的听音指数，在壳体覆盖用户的耳甲腔的面积一定的情况下，沿人体的冠状轴方向上第二腔体内部的出声孔(即第一出声孔123)与所述耳甲腔壁面的距离(即沿人体的冠状轴方向，第二腔体的高度)越大，第二腔体的体积越大。在一些实施例中，沿人体的冠状轴方向，所述第二腔体内部的出声孔(即第一出声孔123)与所述耳甲腔壁面的距离在4mm-10mm范围内。在一些实施例中，第二腔体内部的出声孔(即第一出声孔123)与泄漏结构(例如，壳体120的上下沿与耳廓形成的缝隙)之间的距离越大，声学效果越好；同时，第二腔体内部的出声孔不能距离耳道太远，因此，沿壳体短轴方向上，所述第二腔体内部的出声孔距离泄漏结构(例如，所述壳体沿短轴方向的上沿或下沿)的最小距离可以在3mm-8mm范围内。例如，沿壳体短轴方向上，所述第二腔体内部的出声孔距离泄漏结构(例如，所述壳体垂直于短轴方向的上沿或下沿)的最小距离可以在4mm-6mm范围内。第二腔体内部的出声孔距离泄漏结构的最小距离指第二腔体内部的出声孔距离壳体垂直于短轴方向的上沿的距离和距离下沿的距离中最小的距离。
在一些实施例中，位于第二腔体外部的出声孔(即第二出声孔124)可以设置于壳体120远离耳甲腔的一侧。例如，如图43所示，第二腔体外部的出声孔(即第二出声孔124)可以位于所述壳体120朝向三角窝的一侧。再例如，如图44所示，第二腔体外部的出声孔(即第二出声孔124)可以位于所述壳体120朝向耳垂的一侧。再例如，第二腔体外部的出声孔可以包括两个或以上的出声孔，其中两个分别位于所述壳体120朝向三角窝的一侧和所述壳体120朝向耳垂的一侧。
在一些实施例中，根据图20A-图20D及其相关描述，为提高听音指数，使得各频率下的听音指数大于未采用腔体结构的双点(偶极子)声源的听音指数，腔体结构的开口形心到位于腔体结构外部的声源的相对距离L/d0可以不大于1.78。当用户佩戴如图40-图48所示的开放式耳机100时，腔体结构的开口形心到位于腔体结构外部的声源的相对距离L/d0可以表示为壳体120与耳道入口102之间的间隙到第二出声孔124的距离和两个出声孔之间距离的比值。这里“壳体120与耳道入口102之间的间隙到第二出声孔124的距离”可以指壳体120朝向耳垂(例如如图42所示的耳垂105)的表面与耳朵101形成的空隙区域(例如，如图42所示的区域420)的中心点(例如，如图42所示的区域420的中心点4201)与第二出声孔124的距离。在一些实施例中，壳体120与耳道入口102之间的间隙到第二出声孔124的距离和两个出声孔之间距离的比值可以小于1.78。仅作为示例，壳体120与耳道入口102之间的间隙到第二出声孔124的距离和两个出声孔之间距离的比值可以小于1.78、1.68、1.58、1.48、1.38、1.28、1.18、或1.08等。
在一些实施例中，根据图22及其相关描述，为了使位于腔体结构(即第二腔体)内部的声源的次级声源与位于腔体结构(即第二腔体)外部的声源之间的距离更近，提高降漏音效果，腔体结构的开口到外部声源的距离可以小于两个声源的距离。当用户佩戴如图40-图48所示的开放式耳机100时，腔体结构(即第二腔体)的开口到外部声源的距离可以表示为壳体120与耳道入口102之间的间隙到第二出声孔124的距离。在一些实施例中，壳体120与耳道入口102之间的间隙到第二出声孔124的距离可以小于两个出声孔(即第一出声孔123和第二出声孔124)之间距离。
在一些实施例中，根据图25A-图25B及其相关描述，为提高整体的听音指数，腔体结构(即第二腔体)的相对体积V/V0可以小于1.75。腔体结构(即第二腔体)的相对体积V/V0可以表示为第二腔体的体积与参考体积的比值。例如，第二腔体的体积与参考体积的比值可以小于1.75。当用户佩戴如图40-图44所示的开放式耳机100时，参考体积可以为壳体120与耳道入口102之间的间隙到位于第二腔体外部的出声孔(即第二出声孔124)的距离的立方。在一些实施例中，第二腔体的体积可以是由耳甲腔、耳道、壳体120、出声孔和泄漏声音的缝隙围成的曲面共同围成的一个封闭空间的体积。因此，可以通过注胶倒耳模测量第二腔体的体积。在一些实施例中，第二腔体的体积可以是壳体120面向耳廓/耳甲腔的表面到耳廓/耳甲腔表面的距离与耳廓与壳体120各接触点围成的面积的乘积。壳体120面向耳廓/耳甲腔的表面到耳廓/耳甲腔表面的距离可以是壳体120沿着内出声孔法线方向到耳廓/耳甲腔表面的距离。耳廓与壳体120的各接触点可以包括壳体120的上下沿与耳廓的接触点、壳体120末端与耳甲腔的接触点、距离耳甲腔壁面最近的壳体120的端点等或其任意组合。
在一些实施例中，根据图27A-图27D、图28B-图28E和图29B-图29E及其相关描述，为了保证设置有腔体结构(即第二腔体)的双点声源在具有不同的开口形心到外界声源的相对距离L/d0、不同开口的相对面积S/S0的情况下，在人耳可听的频率范围内均比没有设置腔体结构的双点声源结构有更大的听音指数，两个声源的声压比Nsource的取值可以在0.2-2.0范围内。例如，位于所述第二腔体外部的出声孔(即第二出声孔124)导出的声音的音量(或声压)与位于第二腔体内部的出声孔(即第一出声孔123)导出的声音的音量(或声压)的比值在0.2-2.0的范围。仅作为示例，第二出声孔124导出的声音的音量与第一出声孔123导出的声音的音量的比值范围可以在0.6-1.4范围内。再例如，第二出声孔124导出的声音的音量与第一出声孔123导出的声音的音量的比值范围可以在0.7-1.3范围内。
图49A是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的佩戴示意图；图49B是根据本说明书一些实施例所示的耳部的示意图；图49C是根据本说明书一些实施例所示的耳部的示意图；图50A是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的佩戴示意图；图50B是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的佩戴示意图；图50C是根据本说明书一些实施例所示的耳部的示意图。在一些实施例中，用户的耳道可以认为是听音位置，耳道正对耳甲腔，为了使壳体120与耳甲腔定义的第二腔体尽量包裹听音位置(即耳道)，壳体120覆盖用户的耳甲腔的面积可以在20mm2-130 mm2范围内。在一些实施例中，壳体120覆盖用户的耳甲腔的面积可以通过将开放式耳机100佩戴在标准人耳(例如，丹麦的GRAS Sound&Vibrat ion公司生产的KB5000/KB50001人体学耳廓或者采用符合I EC60318-7标准的任意耳廓)上进行测量。例如，当开放式耳机100的壳体120没有抵持在耳甲腔的壁面(如图49A所示)时，壳体120覆盖用户的耳甲腔的面积可以是壳体120与耳甲腔的内轮廓(朝向人脸一侧的轮廓，如图49C所示的耳甲腔内轮廓)接触的接触点中距离最远的两个接触点(如图49B所示的接触点491和492)与壳体120远离人脸的最远端点(如图49B所示的最远端点493)组成的三角形区域的面积。再例如，当开放式耳机100的壳体120抵持在耳甲腔的壁面(如图50A所示)或当开放式耳机100的壳体120抵持在超过耳甲腔的耳廓上(如图50B所示)时，壳体120覆盖用户的耳甲腔的面积可以是壳体120与耳甲腔的内轮廓(朝向人脸一侧的轮廓)接触的接触点中距离最远的两个接触点(如图50C所示的接触点501和502)与壳体120与耳甲腔壁面或者耳甲腔外轮廓(远离人脸的一侧的轮廓，如图49C所示的内轮廓)接触的最远端点(如图50C所示的最远端点503)组成的三角形区域的面积。应当理解的是，用户佩戴开放式耳机100时，壳体120可能不与用户接触，是悬空的，因此本说明书中壳体120与耳甲腔的内轮廓或外轮廓的接触点可以指壳体120在用户的耳甲腔轮廓上的投影与耳甲腔内轮廓或外轮廓的交点。
图51是根据本说明书一些实施例所示的示例性开放式耳机的佩戴示意图。在一些实施例中，为了使第二腔体包裹听音位置(即耳道)，如图51所示，所述壳体120可以至少部分覆盖用户的耳道。在一些实施例中，所述壳体120覆盖用户的耳道的面积与耳道面积的比值可以大于1/2。在一些实施例中，沿壳体120的短轴方向，壳体120的下沿可以比用户的耳道口的中心更低(例如，更接近用户的耳垂)。在一些实施例中，沿壳体120的短轴方向，所述壳体120的下沿与用户耳道的重合距离h1可以在1mm-7.5mm范围内。例如，如图51所示，当壳体120的下沿511与人体的矢状轴平行时，沿人体的垂直轴方向(即壳体120的短轴方向)上，壳体120的下沿511与用户耳道的重合距离h1可以在1mm-7.5mm范围内。再例如，当壳体120的下沿511与人体的矢状轴不平行时，沿壳体120的短轴方向上，壳体120的下沿511与用户耳道的重合距离h1可以在1mm-7.5mm范围内。
在一些实施例中，可以通过调控声学驱动器110的声音输出功率，实现第一出声孔123和第二出声孔124分别导出的声音音量的调控。在一些实施例中，第一腔体内可以对应第一出声孔123和第二出声孔124分别设置有声学结构，声学驱动器110输出的两个相位相反的声音分别通过声学结构经第一出声孔123和第二出声孔124导出，声学结构可以调节所述第二腔体外部的出声孔(即第二出声孔124)导出的声音的音量与位于第二腔体内部的出声孔(即第一出声孔123)导出的声音的音量的比值。示例性的声学结构可以包括狭缝、导管、腔体、纱网、多孔介质等，或其任意组合。
需要知道的是，图31-图44仅用于示例性描述，并不对其构成限制。对于本领域的普通技术人员来说，根据本申请的指导可以做出多种变化和修改。不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。例如，壳体120可以为圆形结构，并整个位于耳甲腔中。再例如，壳体120可以为椭圆形结构，壳体120的一端可以抵靠于耳甲腔中，壳体120的另一端可以位于耳廓外侧。应当理解的是，本说明书以出声孔为两个作为示例进行说明，但并不用于限定出声孔的数量，出声孔可以是两个或两个以上，用于导出声学驱动器产生的声音。本说明书中以泄漏结构只包含一个开口作为说明，应当理解的是，腔体结构(即第二腔体)可以包括多个的开口。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (11)

1.一种开放式耳机，包括：
声学驱动器，用于产生两个相位相反的声音；
壳体，用于容纳所述声学驱动器，所述壳体上设置两个出声孔，分别用于导出所述两个相位相反的声音；以及
悬挂结构，用于将壳体固定在用户耳朵附近但不堵塞用户耳道的位置，其中，所述壳体包括本体和挡板，所述本体定义出容纳所述声学驱动器的第一腔体，所述挡板连接所述本体并向用户耳道的方向延伸，并与用户耳廓定义出第二腔体，所述两个出声孔分别位于所述第二腔体的内部和外部。
2.根据权利要求1所述的开放式耳机，其特征在于，所述挡板连接在本体上背离用户脸部的一侧，且所述挡板的厚度小于本体的厚度。
3.根据权利要求1所述的开放式耳机，其特征在于，所述挡板靠近用户耳道的边界到位于所述第二腔体外部的出声孔的距离和两个出声孔之间距离的比值小于1.78。
4.根据权利要求1所述的开放式耳机，其特征在于，所述挡板靠近用户耳道的边界到位于所述第二腔体外部的出声孔的距离小于所述两个出声孔之间距离。
5.根据权利要求1所述的开放式耳机，其特征在于，所述第二腔体满足以下条件之一：
所述第二腔体的体积与参考体积的比值小于1.75，所述参考体积为靠近用户耳道的边界到位于第二腔体外部的出声孔的距离的立方；
位于所述第二腔体外部的出声孔导出的声音的音量与位于第二腔体内部的出声孔导出的声音的音量的比值在0.2-2.0的范围；或
所述第二腔体内部的出声孔位于用户耳道和第二腔体外部的出声孔之间。
6.根据权利要求5所述的开放式耳机，其特征在于，还包括声学结构，所述声学结构用于调节所述第二腔体外部的出声孔导出的声音的音量与位于第二腔体内部的出声孔导出的声音的音量的比值，且所述声学结构包括以下之一：狭缝、导管、腔体、纱网、或多孔介质。
7.根据权利要求1所述的开放式耳机，其特征在于，所述本体位于用户的耳屏前侧时，所述挡板的横向延展尺寸在2mm-22mm范围内，且所述挡板的纵向延展尺寸在2mm-10mm范围内。
8.根据权利要求7所述的开放式耳机，其特征在于，所述挡板的有效面积在84mm2-1060mm2范围内或所述两个出声孔中的一个出声孔在所述本体上朝向耳屏的一侧，另外一个出声孔在挡板所在的一侧。
9.根据权利要求1所述的开放式耳机，其特征在于，所述本体位于耳廓内或者与耳廓投影面存在重合时，所述挡板的纵向延展尺寸不小于1cm或所述挡板的有效面积不小于20mm2。
10.根据权利要求9所述的开放式耳机，其特征在于，所述两个出声孔中的一个出声孔在所述本体上朝向耳道的一侧，另外一个出声孔在所述本体上远离耳道的一侧。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的开放式耳机，其特征在于，用户的至少部分耳道位于所述第二腔体内部或所述壳体至少部分覆盖用户的耳道。
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