CN202222037U - 压电式超薄头戴耳机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压电式超薄头戴耳机，包括信号接收单元、头戴支撑件、固定在头戴支撑件两端的滑动臂、与滑动臂相连的听筒、以及设置于听筒中的扬声单元，其中，扬声单元包括压电驻极体薄膜以及设在压电驻极体薄膜两面的电极，信号接收单元与电极电连接。该压电式超薄头戴耳机，利用了聚合物压电驻极体薄膜作为扬声单元，在电声性能方面具有结构简单、工艺要求低、频响较宽等优点，在材料性能方面具有超薄超轻、无毒无害、成本低廉等优点，从而在一定程度上克服了传统头戴式耳机的性能和成本缺陷，成为取代传统产品的最佳选择之一。

Description

压电式超薄头戴耳机

【技术领域】

本实用新型涉及传声器扬声器领域，尤其涉及一种压电式超薄头戴耳机。

【背景技术】

头戴式耳机是日常生活中最常用的电子产品之一，是人们享受高品质声音必不可少的设备。头戴式耳机即戴在头上的耳机，并非插入耳道内，区别于入耳式耳塞。相对于入耳式耳塞，头戴式耳机的声场好，舒适度高；不入耳，可避免擦伤耳道；同时从健康的角度来说，头戴式耳机对听力的损伤小，适合长时间使用。经过多年发展，出现了各式各样的头戴式耳机，依据其核心部件即发声单元来分，传统的头戴式耳机主要有动图式、等磁式和静电式等。

动图式耳机是最普通、最常见的耳机，它的驱动单元主要为一只小型的动图式发音单元，即动图式扬声器。动图式扬声器含有可活动的线圈，在磁场的作用下，当有音频电流通过时，线圈做与音频信号相对应的运动，线圈带动振膜，发出声音。

动图式发音单元有很多种衍生技术，其中之一即动铁式发音单元。动铁式发音单元其振动部分是一个悬浮在电磁铁前方的铁片，当电流经过时，电磁铁产生交变磁场，使铁片振动，铁片通过一个结构精密的连接棒传导到一个微型振膜的中心点，从而使振膜产生振动并发声。动铁式发音单元的优点是使用寿命长、效率高、频响宽，早期常用于电话机听筒，现在主要用于耳塞上面。由于动铁式发音单元相对于动图式发音单元要小了很多，一些高档耳塞中集成了两个甚至三个动铁式发音单元，各个频段的声音表现都十分出色。

等磁式耳机的驱动器类似于一个缩小的平面扬声器，它将平面的音图嵌入轻薄的振膜里，像印刷电路板一样，可以使驱动力平均分布。磁体集中在振膜的一侧或两侧(推挽式)，振膜在其形成的磁场中振动。等磁式耳机振膜没有静电式耳机振膜质轻，但有同样大的振动面积和相近的音质，但它不如动图式耳机效率高，不易驱动。

静电式耳机有轻而薄的振膜，由高压直流极化。振膜悬挂在由两块固定的金属板(定子)形成的静电场中，当音频信号加载到定子上时，静电场发生变化，驱动振膜振动。单定子也可以驱动振膜，但双定子推挽式的失真更小。静电耳机必须使用特殊的放大器将音频信号转化为数百伏的电压信号，用变压器连接到功率放大器的输出端也可以驱动静电耳机。静电耳机价格昂贵，不易于驱动，所能达到的声压级也没有动图式耳机大，但它的反应速度快，能够重放各种微小的细节，失真极低。

传统的动图式和动铁式耳机均存在结构复杂、体积较大、工艺要求高等缺陷，且动图式对性能的提高存在瓶颈，动铁式虽然性能较好，但是成本非常高。等磁式耳机效率低、不易驱动。使用振膜的静电式耳机虽然体积有所减小，但价格也很昂贵。

【实用新型内容】

基于此，有必要提供一种结构轻巧、成本较低的压电式超薄头戴耳机。

一种压电式超薄头戴耳机，包括信号接收单元、头戴支撑件、固定在头戴支撑件两端的滑动臂、与滑动臂相连的听筒、以及设置于听筒中的扬声单元，其中，扬声单元包括压电驻极体薄膜以及设在压电驻极体薄膜两面的电极，信号接收单元与电极电连接。

优选的，压电驻极体薄膜的两侧分别设有与电极电连接的电极引脚，信号接收单元通过与电极引脚电连接而实现与电极电连接。

优选的，扬声单元还包括设在压电驻极体薄膜两侧的扬声单元前盖和扬声单元后盖，扬声单元前盖与扬声单元后盖配合固定压电驻极体薄膜，且扬声单元前盖上设有与压电驻极体薄膜相应侧电极引脚电连接的前盖引脚，扬声单元后盖上设有与压电驻极体薄膜相应侧电极引脚电连接的后盖引脚，信号接收单元通过与前盖引脚和后盖引脚电连接而实现与电极电连接。

优选的，压电驻极体薄膜及电极为圆片状，扬声单元前盖和扬声单元后盖为中间设有通孔的圆环，通孔的直径大于电极的直径且小于压电驻极体薄膜的直径，压电驻极体薄膜由扬声单元前盖和扬声单元后盖的圆环部分固紧。

优选的，听筒包括听筒前盖和听筒后盖，听筒前盖、扬声单元前盖、压电驻极体薄膜、扬声单元后盖及听筒后盖通过螺钉依次固定在一起。

优选的，滑动臂包括滑动臂前盖和滑动臂后盖，滑动臂前盖和滑动臂后盖配合可滑动套设在头戴支撑件两端。

优选的，头戴支撑件两端设有尺寸调节槽，滑动臂上设有与尺寸调节槽对应的弹片，滑动臂通过弹片卡入尺寸调节槽中而被限位。

优选的，听筒前盖与滑动臂前盖一体成型，听筒后盖与滑动臂后盖一体成型。

优选的，还包括固定在一侧听筒后盖上的麦克风组件，麦克风组件包括咪杆固定件、设在咪杆固定件内的传声单元、以及与传声单元电连接的信号发送单元，传声单元为两面设有电极的压电驻极体薄膜，信号发送单元为有线或无线信号发送单元。

优选的，信号接收单元为有线或无线信号接收单元。

上述压电式超薄头戴耳机，利用了聚合物压电驻极体薄膜作为扬声单元，在电声性能方面具有结构简单、工艺要求低、频响较宽等优点，在材料性能方面具有超薄超轻、无毒无害、成本低廉等优点，从而在一定程度上克服了传统头戴式耳机的性能和成本缺陷，成为取代传统产品的最佳选择之一。

结合超薄压电驻极体传声器，增加麦克风的功能，实现压电式超薄头戴耳麦的运用；增加无线信号收发装置，可实现无线耳麦的运用。

该压电驻极体薄膜的厚度通常为50～120μm，其表面蒸镀的电极通常为50～100nm，因此整个压电驻极体薄膜即压电驻极体传声/扬声单元的厚度在几十到几百微米之间，非常薄；同时压电膜的重量通常为几十到几百毫克，非常轻，符合市场需求。

【附图说明】

图1为实施例1的压电式超薄头戴耳机结构示意图；

图2为图1压电式超薄头戴耳机的分解示意图；

图3为实施例2的压电式超薄头戴耳机结构示意图；

图4为图3压电式超薄头戴耳机的分解示意图。

【具体实施方式】

下面主要结合附图及具体实施例对压电式超薄头戴耳机作进一步详细的说明。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的压电式超薄头戴耳机100包括头戴支撑件110、滑动臂120、听筒130、扬声单元140、麦克风组件150及信号接收单元160。滑动臂120固定在头戴支撑件110的两端。听筒130与滑动臂120相连。扬声单元140收容于听筒130中。麦克风组件150固定在一侧的听筒130上。

以下请参图2，头戴支撑件110包括头戴环112和头垫114。头戴环112包括呈弓形的主体部212及位于主体部212两端的尺寸调节部214。主体部212内侧设有与头垫114适配的卡槽216。头垫114也呈弓形，尺寸与卡槽216的尺寸适配而卡入卡槽216中。头垫114的设计可以增加用户使用的舒适度。尺寸调节部214设于主体部212的两端，其上设有用于调节滑动臂120伸出长度的尺寸调节槽218。

滑动臂120包括滑动臂前盖122和滑动臂后盖124。其中，滑动臂后盖124内设有与尺寸调节部214适配的滑槽242。滑动臂前盖122与滑槽242的槽口贴合。滑动臂120通过将尺寸调节部214插入所述滑槽242内而可滑动套设在头戴支撑件110的两端。进一步，本实施例的滑动臂120中设有与尺寸调节槽218相配合用于限制滑动臂120位置的弹片126。弹片126包括突起部和延伸部(图未标示)。突起部与尺寸调节槽218适配。延伸部位于突起部的两端。延伸部在末端卷起(图中未标示)，滑动臂前盖122上设有与末端卷起适配的插槽(图未示)，弹片126通过所述末端卷起插入所述插槽内而固定在滑动臂前盖122上。当滑动臂120配合弹片126套入尺寸调节部214上时，弹片126的突起部与尺寸调节槽218的槽底相抵而将滑动臂120限位；当需要调节尺寸时，由于弹片126具有弹性，可以较为容易的将其滑动到另一个尺寸调节槽218中。

滑动臂120进一步包括用于将滑动臂前盖122和滑动臂后盖124的上部固定在一起的装饰片128。

听筒130包括听筒前盖132和听筒后盖134。听筒前盖132大致呈圆形，其上设有出声孔322。听筒后盖134上设有用于容置扬声单元140的容置槽342。本实施例的听筒前盖132与滑动臂前盖122一体成型，听筒后盖134与滑动臂后盖124一体成型。

扬声单元140包括压电驻极体薄膜142、扬声单元前盖144和扬声单元后盖146。

压电驻极体薄膜142(以下简称压电膜142)为一张双面蒸镀电极422的多孔聚合物薄膜。通过高压极化，在多孔聚合物薄膜的孔洞上下表面分别沉积正负电荷，形成电偶极子，表现出一定的电偶极矩；之后在薄膜两外侧表面分别蒸镀电极422，从而电极上产生补偿电荷，以平衡薄膜内部电场，补偿电荷的数量与薄膜内单位体积电偶极矩的大小有关。当给压电膜142施加一交变电压，根据反压电效应，压电膜142的厚度发生振动，产生声波，实现电声转换，此即扬声单元140的工作原理。压电膜142两侧分别设有与电极422电连接的电极引脚424。

扬声单元前盖144与扬声单元后盖146配合固定压电膜142。扬声单元前盖144上设有与相应侧的电极引脚424电连接的前盖引脚(图未示)。扬声单元后盖146上设有与相应侧的电极引脚424电连接的后盖引脚462。本实施例的压电膜142及其两侧的电极422为圆片状，扬声单元前盖144和扬声单元后盖146为中间设有通孔(图中未标示)的圆环。通孔的直径大于电极422的直径且小于压电膜142的直径。压电膜142通过扬声单元前盖144和扬声单元后盖146的圆环部分固紧。

本实施例的听筒前盖132、听筒后盖134、压电膜142、扬声单元前盖144及扬声单元后盖146上设有螺孔(图未标示)。听筒前盖132、扬声单元前盖144、压电膜142、扬声单元后盖146及听筒后盖134通过螺钉(图中未标示)依次固定在一起。

麦克风组件150包括咪杆固定件152、传声单元154及信号发送单元156。咪杆固定件152包括咪杆521、咪杆内件522、咪壳523、咪杆底盖524及咪杆转轴525。咪杆内件522设置于咪杆521内。传声单元154设在咪壳523内。咪杆底盖524与咪杆转轴525相配合，用于固定咪杆。咪杆转轴525可旋转固定在一侧的听筒后盖134上。进一步，咪杆521内侧设有铜片526，以使咪杆521可根据使用者的需求调整角度。传声单元154为两面设有电极的压电膜。在声波的压力即声压作用下，压电膜内孔洞的厚度发生变化，孔洞内电偶极子的大小发生变化，单位体积的电偶极距发生变化，相应地，电极内的补偿电荷也随之发生变化，从而改变电极之间的电压，实现声电转换，此即传声单元154的工作原理。本实施例的信号发送单元156为有线信号发送单元，包括一与传声单元154电连接的咪线。咪线位于咪杆521内，一端与传声单元154上下表面的电极引脚(图未示)连接，一端穿出咪杆座盖524、咪杆转轴525而实现传声单元154与外界的电连接。

信号接收单元160为有线信号接收单元，包括与头戴支撑件110两端的扬声单元140电连接的导线162及插头164。插头164与导线162电连接。导线162通过一分接头166分为两股，每股分别与两端的前盖引脚及后盖引脚462电连接。在其他实施例中，可以不使用分接头166，导线162可以从一端进入扬声单元140与压电膜142电连接，再通过一环绕头戴支撑件110的导线与另一端的扬声单元电连接。

信号接收单元160与信号发送单元156的导线可以耦合在一起，可以通过多用插头164与外部设备连接，也可以分开与外部设备连接。

该压电式超薄头戴耳机100，利用了聚合物压电膜作为扬声单元和传声单元的换能材料，在电声性能方面具有结构简单、工艺要求低、频响较宽等优点，在材料性能方面具有超薄超轻、无毒无害、成本低廉等优点，从而在一定程度上克服了传统头戴式耳机的性能和成本缺陷，成为取代传统产品的最佳选择之

压电膜142的厚度通常为50～120μm，其表面蒸镀的电极422通常为50～100nm，因此整个扬声单元140或传声单元154的厚度在几十到几百微米之间，非常薄；同时压电膜142的重量通常为几十到几百毫克，非常轻，符合市场需求。

实施例2

如图3和图4所示，本实施例的压电式超薄头戴耳机200结构与实施例1的压电式超薄头戴耳机100大致相同，不同之处在于，本实施例采用无线信号接收和发送，压电式超薄头戴耳机200在一侧的听筒后盖210内设有电路板组件230、开关240和显示灯250，在另一侧的听筒后盖220内设有电源260。电路板组件230、开关240、显示灯250及电源组件260相互之间电连接。一侧的电源260与另一侧的开关240通过环绕在头戴支撑件270内的导线280电连接。线路板组件230中设有无线信号接收和发送装置。

该压电式超薄头戴耳机200取消了与外界连接的导线，使用更加灵活、方便。

在其它实施例中，电源260与开关240也可以设置在同一侧，与线路板组件230在一起。导线280也可以使用印刷导线替代，以便更加薄型化。此外，还可以利用压电效应可将机械信号转换为电信号的特点，开关240可使用聚合物压电驻极体制成，不占厚度，有利于整个耳机的薄型化。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种压电式超薄头戴耳机，包括信号接收单元、头戴支撑件、固定在所述头戴支撑件两端的滑动臂、与所述滑动臂相连的听筒、以及设置于所述听筒中的扬声单元，其特征在于，所述扬声单元包括压电驻极体薄膜以及设在所述压电驻极体薄膜两面的电极，所述信号接收单元与所述电极电连接。

2.如权利要求1所述的压电式超薄头戴耳机，其特征在于，所述压电驻极体薄膜的两侧分别设有与所述电极电连接的电极引脚，所述信号接收单元通过与所述电极引脚电连接而实现与所述电极电连接。

3.如权利要求2所述的压电式超薄头戴耳机，其特征在于，所述扬声单元还包括设在所述压电驻极体薄膜两侧的扬声单元前盖和扬声单元后盖，所述扬声单元前盖与所述扬声单元后盖配合固定所述压电驻极体薄膜，且所述扬声单元前盖上设有与压电驻极体薄膜相应侧电极引脚电连接的前盖引脚，所述扬声单元后盖上设有与压电驻极体薄膜相应侧电极引脚电连接的后盖引脚，所述信号接收单元通过与所述前盖引脚和后盖引脚电连接而实现与所述电极电连接。

4.如权利要求3所述的压电式超薄头戴耳机，其特征在于，所述压电驻极体薄膜及电极为圆片状，所述扬声单元前盖和扬声单元后盖为中间设有通孔的圆环，所述通孔的直径大于所述电极的直径且小于所述压电驻极体薄膜的直径，所述压电驻极体薄膜由所述扬声单元前盖和扬声单元后盖的圆环部分固紧。

5.如权利要求4所述的压电式超薄头戴耳机，其特征在于，所述听筒包括听筒前盖和听筒后盖，所述听筒前盖、扬声单元前盖、压电驻极体薄膜、扬声单元后盖及听筒后盖通过螺钉依次固定在一起。

6.如权利要求5所述的压电式超薄头戴耳机，其特征在于，所述滑动臂包括滑动臂前盖和滑动臂后盖，所述滑动臂前盖和所述滑动臂后盖配合可滑动套设在所述头戴支撑件两端。

7.如权利要求6所述的压电式超薄头戴耳机，其特征在于，所述头戴支撑件两端设有尺寸调节槽，所述滑动臂上设有与所述尺寸调节槽对应的弹片，所述滑动臂通过所述弹片卡入所述尺寸调节槽中而被限位。

8.如权利要求7所述的压电式超薄头戴耳机，其特征在于，所述听筒前盖与所述滑动臂前盖一体成型，所述听筒后盖与所述滑动臂后盖一体成型。

9.如权利要求1或7所述的压电式超薄头戴耳机，其特征在于，还包括固定在一侧听筒后盖上的麦克风组件，所述麦克风组件包括咪杆固定件、设在所述咪杆固定件内的传声单元、以及与所述传声单元电连接的信号发送单元，所述传声单元为两面设有电极的压电驻极体薄膜，所述信号发送单元为有线或无线信号发送单元。

10.如权利要求1所述的压电式超薄头戴耳机，其特征在于，所述信号接收单元为有线或无线信号接收单元。

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