CN214101709U - 一种应用于耳机的扩声装置 - Google Patents

Abstract

本申请主要是涉及一种应用于耳机的扩声装置，包括箱体，箱体上设置有用于接触耳机的扬声器的接触区，以使得扬声器产生的振动能够经接触区传递至箱体。本申请通过扩声装置可以增加耳机的扬声器与空气接触的面积，以通过箱体将耳机的机械振动进行放大，至少使得用户听到的声音的音量能够被增大、音质能够被改善。

Description

一种应用于耳机的扩声装置

技术领域

本申请涉及声学设备的技术领域，具体是涉及一种应用于耳机的扩声装置。

背景技术

骨传导是一种声音传导方式，即将电信号转化为机械振动，并将机械振动通过人的颅骨、骨迷路、内耳淋巴液、螺旋器、听神经、大脑皮层听觉中枢来这一途径实现声波的传递。骨传导耳机利用骨传导技术向用户传递声音信号，声波可直接通过人体组织和骨头传至听神经，而无需经过外耳道和耳膜，能够“解放”双耳。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种应用于耳机的扩声装置，其中，该扩声装置包括箱体，箱体上设置有用于接触耳机的扬声器的接触区，以使得扬声器产生的振动能够经接触区传递至箱体。

本申请的有益效果是：本申请提供的扩声装置可以应用于耳机，通过扩声装置可以增加耳机的扬声器与空气接触的面积，以通过箱体将耳机的机械振动进行放大，至少使得用户听到的声音的音量能够被增大、音质能够被改善。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请所述的耳机一实施例的结构示意图；

图2是本申请所述的机械振动引起空气振动的原理示意图；

图3是本申请提供的扩声装置一实施例的结构示意图；

图4是图3中扩声装置的声学原理示意图；

图5是图3中接触区一实施方式的结构示意图；

图6是图5中接触区与扬声器的皮肤接触区域之间形成的接触面对应的频率响应曲线；

图7是本申请提供的扩声装置另一实施例的结构示意图；

图8是图7中扩声装置的声学原理示意图；

图9是本申请提供的扩声装置又一实施例的结构示意图；

图10是图9中扩声装置的声学原理示意图；

图11是本申请提供的扩声装置的频率响应曲线；

图12是本申请提供的扩声装置再一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

对于耳机而言，其扬声器产生的机械振动既可以主要通过空气等媒介进行传递，又可以主要通过用户的头骨等媒介进行传递。其中，前者一般可以称之为气传导耳机，后者一般可以称之为骨传导耳机。另外，由于气传导耳机和骨传导耳机都具有机械振动，本技术领域的技术人员容易想到将本申请的技术方案分别应用于气传导耳机和骨传导耳机，在此不再赘述。基于此，本申请主要是以耳机为骨传导耳机为例进行示例性的说明。

共同参阅图1及图2，图1是本申请所述的耳机一实施例的结构示意图，图2是图1中耳机一电路结构示意图。

如图1所示，耳机10可以包括两个扬声器11、两个耳挂组件12和一个后挂组件13。其中，每一耳挂组件12的一端分别连接一个对应的扬声器11，后挂组件13的两端分别与两个耳挂组件12远离扬声器11的另一端连接。换言之，扬声器11的数量可以为两个，后挂组件13可以分别通过耳挂组件12连接两个扬声器11。进一步地，两个耳挂组件12均可以呈弯曲状，以便于挂设于用户的两个耳部；后挂组件13也可以呈弯曲状，以便于绕设于用户的头部后侧，进而实现用户佩戴耳机10的使用需求。如此设置，以在耳机10处于佩戴状态时，两个扬声器11分别位于用户的头部的左侧和右侧；并在两个耳挂组件12和后挂组件13的配合作用下，使得两个扬声器11能够夹持用户的头部而与用户的皮肤接触，进而使得耳机10能够基于技术实现声音的传递。

需要说明的是：图1仅为一种常见的骨传导耳机的形态结构示意图，本技术领域的技术人员容易获知，将其他形态的耳机采用适当的方法和扩声装置贴近配合，同样可以将机械振动进行放大，从而实现无源音箱的效果，耳机的形态并无限制作用。

本申请的发明人在长期的产品研发过程中发现：用户佩戴耳机10时，耳机10(具体可以为扬声器11)对用户的头部施加的单侧压紧力可以在0.3N至0.4N的范围之内。此时，不论是用户佩戴耳机10的舒适度，还是耳机10的声学表现力(例如音质、音量等)，均能够得到很好的表现。进一步地，结合图1，本申请所述的扬声器11的皮肤接触区域具体可以指，用户佩戴耳机10时，扬声器11与用户的头部皮肤接触的区域。

进一步地，耳机10还可以包括主板14和电池15。其中，结合图2，主板14和电池15可以通过相应的走线结构(例如导线)与两个扬声器11电性连接。此时，主板14可以用于控制扬声器11的发声(主要是将电信号转化成机械振动)，电池15可以用于给耳机10(具体可以是两个扬声器11)提供电能。当然，本申请所述的耳机10还可以包括麦克风、拾音器这类传声器，也可以进一步包括USB插座、控制按键等功能器件，它们也可以通过相应的走线结构与主板14、电池15电性连接，以实现相应的功能。例如：麦克风可以实现耳机10的通话等功能，拾音器可以实现耳机10的降噪等功能，USB插座可以实现耳机10的有线充电、数据传输等功能，控制按键可以实现耳机10的开启与关闭、音量调节等功能。

需要说明的是：结合图1，主板14和电池15可以分别设置在两个耳挂组件12内。如此设置，不仅可以增加电池15的容量，以改善耳机10的续航能力；还可以对耳机10的重量进行均衡，以改善耳机10的佩戴舒适度。

参阅图2，图2是本申请所述的机械振动引起空气振动的原理示意图。其中，图2中(a)是本申请所述的耳机直接引起空气振动的原理示意图，图2中(b)是本申请所述的耳机通过扩声装置而引起空气振动的原理示意图。

基于上述的相关描述，当用户佩戴耳机10时，用户可以通过耳机10听到音乐、语音等声音。当用户取下耳机10时，结合图2，本申请还可以借助一扩声装置20与耳机10配合使用，也即是本申请所述的扩声装置20可以应用于本申请所述的耳机10，以通过扩声装置20将耳机10的机械振动进行放大，至少使得用户听到的声音的音量能够被增大(也即是实现声音的外放功能)、音质能够被改善(例如音域变宽)。换言之，当耳机10与扩声装置20配合使用时，扬声器11产生的机械振动能够带动扩声装置20随之一起振动，进而使得扩声装置20带动空气产生振动。此时，由于扩声装置20与空气接触的面积较大，有利于带动更多的空气参与振动，进而有利于改善用户听到的声音的音量、音质等。

共同参阅图3及图4，图3是本申请提供的扩声装置一实施例的结构示意图，图4是图3中扩声装置的声学原理示意图。

本实施例中，扩声装置20可以包括箱体21。基于上述的相关描述，箱体21可以为板状结构、喇叭状结构、腔体结构等，上述结构均能够增大扬声器11与空气接触的面积，进而改善用户听到的声音的音量、音质等。其中，结合图3，本申请以箱体21为腔体结构为例进行示例性的说明。进一步地，箱体21上设置有用于接触耳机10的扬声器11的接触区211，以使得扬声器11产生的振动能够经接触区211传递至箱体21。此时，箱体21进一步将上述振动转化为气传导振动。换言之，耳机10能够通过箱体21上设置的接触区211而与箱体21接触，以使得扬声器11产生的机械振动能够带动箱体21随之振动，箱体21产生的振动以空气作为媒介进行传递，进而形成声音的传播。

作为示例性地，如图3所示，箱体21可以包括外箱体212。其中，外箱体212可以是球状、柱状等内部包含空腔的结构。需要说明的是：外箱体212的内壁尽可能地避免出现尖锐的凸起和/或凹陷，以优化箱体21的声学表现力。进一步地，外箱体212可以围设形成第一腔室2121。其中，第一腔室2121的体积、形状等结构参数可以调节箱体21的声学表现力。例如：第一腔室2121的体积越大，箱体21在低频段(例如频率小于500Hz)的声学表现力越佳；第一腔室2121的形状越规则、圆润，箱体21的声学表现力越佳。此时，接触区211可以设置在外箱体212上，以使得外箱体212随扬声器11同步振动。结合图4，箱体21的频率响应曲线可以形成一个波峰或波谷。

在一些实施方式中，第一腔室2121可以为密闭空间，也即是第一腔室2121内的媒介(例如空气)与外界环境隔绝。此时，在外箱体212随扬声器11同步振动的过程中，第一腔室2121内的媒介随之发生较大的压强变化，进而反作用于外箱体212的振动。在其它一些实施方式中，第一腔室2121可以为开放空间，也即是第一腔室2121内的媒介(例如空气)与外界环境连通。此时，在外箱体212随扬声器11同步振动的过程中，第一腔室2121内的媒介随之发生较小的压强变化，对外箱体212的振动产生较小的影响。换言之，通过设置第一腔室2121为密闭空间或者开放空间，同样可以调节箱体21的声学表现力。

本申请的发明人在长期的产品研发过程中发现：在一定的范围内，接触区211的刚度越大，结构受力时产生的形变越小，也利于机械振动的传递。然而，如果接触区211的刚度太大，在外箱体212随扬声器11同步振动的过程中，接触区211容易与扬声器11的皮肤接触区域产生相对运动，进而降低机械振动的传递效果，甚至与扬声器11发生碰撞而出现异响。对此，本实施例中，接触区211的弹性模量设置成小于外箱体212的其它区域的弹性模量。换言之，外箱体212在接触区211可以偏软，以保证扬声器11将机械振动传递至外箱体212的效率，并避免出现异响。作为示例性地，接触区211的弹性模量可以为1-3GPa，外箱体212的其它区域的弹性模量为6-8GPa。基于此，外箱体212可以采用双色注塑成型工艺，外箱体212在接触区211的材质可以为聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等，外箱体212在其它区域的材质可以为聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等材料与玻璃纤维或碳纤维的混合物(例如在聚碳酸酯中加入20％-50％的玻璃纤维)。

进一步地，结合图1，基于耳机10的基本结构，接触区211的数量可以为两个，且两个接触区211对称设置在外箱体212的相对两侧。如此设置，以允许耳机10的后挂组件13(及耳挂组件12)跨设在外箱体212上，并将两个扬声器11分别压持固定在对应的接触区211上。换言之，外箱体212相当于用户的头部，耳机10夹持外箱体212可以简单地视作用户佩戴耳机10。因此，基于上述的相关描述，扬声器11对对应的接触区211的压紧力可以为0.3-0.4N。

需要说明的是：接触区211可以呈凹陷式设置，也即是接触区211可以具有一定的深度，以收容扬声器11，进而增加耳机10夹持外箱体212的准确度、可靠性。基于此，接触区211在外箱体212上的具体位置可以根据外箱体212的声学表现力进行合理的设计，在此不作限制。进一步地，由于接触区211可以呈凹陷式设置，使得接触区211在外箱体212上的具体位置根据外箱体212的声学表现力进行合理的设计之后是确定的，耳机10可以每次都夹持在外箱体212上的同一位置，进而增加外箱体212与耳机10配合时在声学表现力上的一致性。

共同参阅图5及图6，图5是图3中接触区一实施方式的结构示意图，图6是图5中接触区与扬声器的皮肤接触区域之间形成的接触面对应的频率响应曲线。

如图5所示，外箱体212在接触区211还可以设置多个间隔分布的凸起2122，凸起2122可以主要是用于调节外箱体212在接触区211与扬声器11的皮肤接触区域之间形成的接触面的大小(简而言之，调节扬声器11与外箱体212形成的接触面的大小)，进而在一定程度上调节扬声器11的机械振动传递至外箱体212的强弱。具体而言，当两个扬声器11分别压持固定于对应的接触区211时，结合图5，扬声器11的皮肤接触区域(可以定义为“振动面”)与凸起2122接触。显然，凸起2122的数量越多，每一凸起2122与扬声器11接触的表面的面积越大，扬声器11与外箱体212形成的接触面越大；相应地，接触面占振动面的比例越大。

本申请的发明人在长期的产品研发过程中发现：如图6所示，对于不同的接触面占振动面的比例，频率响应曲线的整体趋势大体一致，这说明外箱体212在接触区211与扬声器11的皮肤接触区域之间形成的接触面的大小对音质的影响较小。进一步地，随着接触面占振动面的比例逐渐增大，频率响应曲线偏向于更大的振动强度，也即是对应的音量越大。优选地，接触面占振动面的比例不小于50％，也即是接触区211与扬声器11的皮肤接触区域之间形成的接触面不小于扬声器11的皮肤接触区域的面积的50％。值得注意的是：针对400Hz以下的低频段，接触面占振动面的比例为25％的音量与接触面占振动面的比例为100％的音量之间相差约12dB，这说明接触面与振动面一致有利于音量的最大化。

需要说明的是：在接触区211设置凸起2122可以调节扬声器11与外箱体212形成的接触面的大小，在接触区211设置凹陷(与凸起2122在结构上相反)同样可以调节扬声器11与外箱体212形成的接触面的大小。进一步地，不论是凸起2122，亦或是凹陷，均可以与接触区211为一体成型结构。

共同参阅图7至图10，图7是本申请提供的扩声装置另一实施例的结构示意图，图8是图7中扩声装置的声学原理示意图，图9是本申请提供的扩声装置又一实施例的结构示意图，图10是图9中扩声装置的声学原理示意图。

与上述实施例的主要区别在于：本实施例中，如图7或图9所示，箱体21还可以包括内箱体213。其中，内箱体213设置在第一腔室2121内，并可以围设形成第二腔室2131。如此设置，内箱体213可以主要是用于与外箱体212形成共振，以便于增加箱体21的带宽(也即是频段宽度)和优化箱体21的音质。换言之，图3所示的箱体21可以简单地视作单腔结构，其可以实现较窄频段的声音的扩大效果；而图7或图9所示的箱体21可以简单地视作双腔结构，双腔结构相较于单腔结构更容易实现更宽频段的声音的扩大效果。理论上讲，箱体21的腔体数量越多，其越容易实现更宽频段的声音的扩大效果，越有利于优化音质。

需要说明的是：结合图7、图9与图3，由于内箱体213可以设置在外箱体212内，使得第二腔室2131可以简单地视作第一腔室2121的一部分。换言之，结合图7、图9，第一腔室2121被内箱体213分隔成两个相对独立的空间，其中一个空间即为第二腔室2131。

类似地，内箱体213可以呈球状、柱状等结构。进一步地，内箱体213尽可能地避免出现尖锐的凸起和/或凹陷，以优化箱体21的声学表现力。

在一些实施方式中，结合图7，第二腔室2131可以为密闭空间，也即是第二腔室2131内的媒介(例如空气)与外界环境隔绝。此时，在箱体21随扬声器11同步振动的过程中，第一腔室2121内的媒介、第二腔室2131内的媒介均随之发生较大的压强变化，进而反作用于外箱体212、内箱体213的振动，也即是对箱体21的振动产生较大的影响。此时，结合图8，箱体21可以被拆分为三个部分；相应地，箱体21可以形成三个波峰或波谷。

在其它一些实施方式中，结合图9，第二腔室2131可以为开放空间，也即是第二腔室2131内的媒介(例如空气)与外界环境连通。此时，在箱体21随扬声器11同步振动的过程中，第一腔室2121内的媒介随之发生较大的压强变化，而第二腔室2131内的媒介随之发生较小的压强变化，同样反作用于外箱体212、内箱体213的振动，也即是对箱体21的振动产生较大的影响。此时，结合图10，箱体21可以被拆分为两个部分；相应地，箱体21可以形成两个波峰或波谷。

参阅图11，图11是本申请提供的扩声装置的频率响应曲线。需要说明的是：图11所述的扩声装置可以对应于图7或图9所示的双腔结构。其中，为了便于展开研究，双腔结构对应的两个腔体均以球体作为基础模型，也即是外箱体212(及其形成的第一腔室2121)和内箱体213(及其形成的第二腔室2131)均为球体。基于此，根据球体的体积计算公式，第二腔室2131的体积与第一腔室2121的体积之间的比值可以换算为第二腔室2131的半径与第一腔室2121的半径之间的比值(简称为“内外腔半径占比”)。当然，在其他一些实施方式中，上述腔体还可以为椭球体、圆柱体、棱柱体等规则结构，也可以为其他不规则结构。对此，本技术领域的技术人员同样可以得到类似的试验结果。

本申请的发明人在长期的产品研发过程中发现：如图11所示，对于不同的第二腔室2131的体积与第一腔室2121的体积之间的比值，第二腔室2131的体积与第一腔室2121的体积比越大，低频段(例如频率小于500Hz)的共振峰所对应的频率越高且所对应的强度越低，这说明低音的表现力受到内外腔半径占比的影响较大。优选地，第二腔室2131的体积与第一腔室2121的体积之间的比值可以在1:10至1:3的范围之内。进一步地，频率响应曲线在200-2500Hz频段几乎重合，这说明中音的表现力受到内外腔半径占比的影响较小。

参阅图12，图12是本申请提供的扩声装置再一实施例的结构示意图。

与上述任一实施例的主要区别在于：本实施例中，如图12所示，扩声装置20还可以包括设置在外箱体212上的第一无线充电模块22。其中，第一无线充电模块22可以基于Qi标准、PMA标准、A4WP标准等无线充电协议。此时，第一无线充电模块22设置成能够通过耳机10的第二无线充电模块对耳机10进行无线充电。相应地，第二无线充电模块可以基于Qi标准、PMA标准、A4WP标准等无线充电协议。进一步地，扩声装置20还可以包括设置在外箱体212上的第一无线通信模块23和控制模块24。其中，第一无线通信模块23可以基于蓝牙、ZigBee、NFC等无线通信技术，控制模块24可以基于显露于外箱体212的物理按键。此时，控制模块24设置成能够通过第一无线通信模块23与耳机10的第二无线通信模块之间的无线通信连接向耳机10发送控制信号。相应地，第二无线通信模块可以基于蓝牙、ZigBee、NFC等无线通信技术，并可以集成在主板14上。换言之，扩声装置20与耳机10配合使用时，不仅能够通过箱体21与扬声器11之间的配合以实现声音的外放功能，还能够通过第一无线充电模块22与第二无线充电模块之间的配合以实现无线充电功能，也能够通过第一无线通信模块23与第二无线通信而建立无线通信连接以实现音乐播放、语音通话控制功能。

需要说明的是：第一无线充电模块22除了能够给耳机10进行无线充电之外，还可以为手机、无线耳机等电子设备进行无线充电。进一步地，扩声装置20还可以进一步设置快速充电模块(图12中未示出)，以便于为手机、平板电脑等电子设备进行快速充电。其中，扩声装置20上设置有相应的诸如type-C接口。

作为示例性地，结合图12，第一无线充电模块22可以独立于外箱体212，例如扩声装置20额外地设置一底座25，底座25与外箱体212连接，第一无线充电模块22、第一无线通信模块23及上述快速充电模块均可以设置在底座25内。如此设置，可以避免扩声装置20集成过多功能模块之后对箱体21的声学表现力造成较大的影响。

作为示例性地，结合图12，外箱体212上可以显露有多功能按键、音量加按键、音量减按键，以控制耳机10实现播放、暂停、切歌和音量加减等操作。其中，多功能按键短按一次可以实现播放和暂停功能，快速连续按两下可以实现切歌功能；音量加按键短按可以实现音量增加功能，长按可以实现连续快速音量增加功能；音量减按键短按可以实现音量减小功能，长按可以实现快速音量减小功能。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种应用于耳机的扩声装置，其特征在于，所述耳机为骨传导耳机，所述耳机包括两个扬声器和连接两个所述扬声器的后挂组件，所述扩声装置包括箱体，所述扩声装置与空气之间的接触面积大于所述扬声器与空气之间的接触面积，并包括外箱体，所述外箱体围设形成第一腔室，所述外箱体上设置有用于接触所述扬声器的接触区，所述接触区的数量为两个，所述后挂组件跨设在所述外箱体上，并将两个所述扬声器分别压持固定在对应的所述接触区上，以使得所述扬声器产生的振动能够经所述接触区传递至所述箱体，所述箱体进一步将所述扬声器产生的振动转化为气传导振动。

2.根据权利要求1所述的扩声装置，其特征在于，所述箱体还包括内箱体，所述内箱体设置在所述第一腔室内，并围设形成第二腔室，所述内箱体用于与所述外箱体形成共振。

3.根据权利要求2所述的扩声装置，其特征在于，所述第二腔室的体积与所述第一腔室的体积之间的比值在1:10至1:3的范围之内。

4.根据权利要求1所述的扩声装置，其特征在于，所述接触区呈凹陷式设置，以收容所述扬声器。

5.根据权利要求1所述的扩声装置，其特征在于，所述接触区的弹性模量设置成小于所述外箱体的其它区域的弹性模量。

6.根据权利要求5所述的扩声装置，其特征在于，所述接触区的弹性模量为1-3GPa，所述外箱体的其它区域的弹性模量为6-8GPa。

7.根据权利要求1所述的扩声装置，其特征在于，所述接触区对称设置在所述外箱体的相对两侧；其中，所述扬声器对对应的所述接触区的压紧力为0.3-0.4N，所述接触区与所述扬声器的皮肤接触区域之间形成的接触面不小于所述扬声器的皮肤接触区域的面积的50％。

8.根据权利要求1所述的扩声装置，其特征在于，所述扩声装置还包括设置在所述外箱体上的第一无线充电模块。

9.根据权利要求1所述的扩声装置，其特征在于，所述扩声装置还包括设置在所述外箱体上的第一无线通信模块和控制模块。

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