TW202418840A - 一種發聲部 - Google Patents
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Abstract
本說明書實施例提供一種發聲部,包括振膜、磁路組件、線圈和殼體。線圈與振膜連接並至少部分位於磁路組件形成的磁間隙中,線圈通電後帶動振膜振動以產生聲音。殼體的內側面上開設有出聲孔,用於將振膜前側產生的聲音匯出該殼體。振膜包括主體區域和環繞主體區域的折環區域,折環區域包括弧形段和與主體區域連接的連接段。出聲孔的中心沿振膜振動方向在振膜上的投影位於弧形段內側。如此設置,可以防止出聲孔處空氣的流通影響弧形段形變的均勻性,從而減小發聲部的失真程度,提升發聲部的聲學輸出性能。
Description
本發明涉及聲學技術領域,具體係涉及一種發聲部。
本發明要求於2022年10月28日提交的申請號為2022113369184、於2022年12月1日提交的申請號為2022232396286、於2023年03月24日提交的申請號為2023103395952的中國大陸專利申請的優先權,於2022年12月30日提交的申請號為PCT/CN2022/144339的PCT申請的優先權,以及於2023年3月2日提交的申請號為PCT/CN2023/079410的國際申請的優先權,其全部內容透過引用併入本文。
隨著聲學輸出技術的發展,聲學裝置(例如,耳機)已廣泛地應用於人們的日常生活,其可以與手機、電腦等電子設備配合使用,以便於為用戶提供聽覺盛宴。發聲部中振膜的結構和與振膜配合的支撐結構通常影響發聲部的輸出性能。
因此,有必要提出一種具有高輸出性能的發聲部。
本發明實施例提供了一種發聲部,包括振膜、磁路組件、線圈和殼體。該線圈與該振膜連接並至少部分位於該磁路組件形成的磁間隙中,該線圈通電後帶動該振膜振動以產生聲音。該殼體的內側面上開設有出聲孔,用於將該振膜前側產生的聲音匯出該殼體。該振膜包括主體區域和環繞主體區域的折環區域,該折環區域包括弧形段和與該主體區域連接的連接段,該出聲孔的中心沿振膜振動方向在該振膜上的投影位於該弧形段內側。如此設置,可以防止出聲孔處空氣的流通影響弧形段形變的均勻性,從
而減小發聲部的失真程度,提升發聲部的聲學輸出性能。
在一些實施例中,該弧形段的跨度在1.2mm-1.7mm範圍內,和/或該出聲孔的中心距該殼體的下側面的距離範圍為4.05mm~6.05mm。如此設置,可以使出聲孔的中心在振膜上的投影位於弧形段內側,從而減小出聲孔對振膜振動的影響,進而減小發聲部的失真程度。此外,還可以使具有該發聲部的耳機處於佩戴狀態時出聲孔靠近耳道,從而提高聽音位置的聽音音量。
在一些實施例中,該弧形段的跨度與該振膜的短軸尺寸的比值在0.1-0.3之間,和/或該出聲孔的中心距該殼體的下側面的距離與該振膜的短軸尺寸的比值在0.3-0.5之間。如此設置,可以在保證具有該發聲部的耳機處於佩戴狀態時出聲孔靠近耳道的同時,減小出聲孔對振膜振動的影響,從而減小發聲部的失真程度。
在一些實施例中,該出聲孔的中心距該殼體的下側面的距離與該弧形段的跨度之間的存在第一差值,該第一差值在2.75mm-4.15mm之間。如此設置,可以使出聲孔靠近耳道同時減小出聲孔對振膜振動的影響,以減小發聲部的失真程度。
在一些實施例中,該第一差值與該振膜的短軸尺寸的比值在0.3-0.7之間,可以使出聲孔在垂直於振膜振動方向上避開弧形段,且使振膜具有足夠大的短軸尺寸。
在一些實施例中,該弧形段的跨度在1.2mm-1.7mm範圍內,和/或該出聲孔的中心距該殼體的後側面的距離範圍為8.15mm~12.25mm。如此設置,可以使出聲孔的中心在振膜上的投影位於弧形段內側,從而減小出聲孔對振膜振動的影響,進而減小發聲部的失真程度。此外,還可以使具有該發聲部的耳機處於佩戴狀態時出聲孔靠近耳道,從而提高聽音位置的聽音音量。
在一些實施例中,該弧形段的跨度與該振膜的長軸尺寸的比值在0.065-0.1之間,和/或該出聲孔的中心距該殼體的後側面的距離與該振
膜的長軸尺寸的比值在0.45-0.65之間。如此設置,可以在保證具有該發聲部的耳機處於佩戴狀態時出聲孔靠近耳道的同時,減小出聲孔對振膜振動的影響,從而減小發聲部的失真程度。
在一些實施例中,該出聲孔的中心距該殼體的後側面的距離與該弧形段的跨度之間存在第二差值,該第二差值在6.8mm-10.3mm之間。如此設置,可以使出聲孔靠近耳道同時減小出聲孔對振膜振動的影響,以減小發聲部的失真程度。
在一些實施例中,該第二差值與該振膜的長軸尺寸的比值在0.40-0.55之間,可以使出聲孔在垂直於振膜振動方向上避開弧形段,且使振膜具有足夠大的長軸尺寸。
在一些實施例中,該振膜的長軸尺寸在13mm-25mm範圍內,和/或該振膜的短軸尺寸在4mm-13mm範圍內。
在一些實施例中,該弧形段的高度與該弧形段的跨度的比值在0.35-0.4範圍內,可以使發聲部具有較好的輸出與較低的失真。
在一些實施例中,在振膜振動方向上,該出聲孔的面積與該振膜的投影面積的比值在0.08-0.32之間內,可以使前腔的諧振頻率保持在較高的頻率範圍內(例如,大於3kHz),從而使發聲部的整體的頻率回應曲線具有較寬的平坦區域。
在一些實施例中,在振膜振動方向上,該振膜的投影面積在90mm2-560mm2範圍內,和/或該出聲孔的面積在2.87mm2-46.10mm2範圍內。
在一些實施例中,該出聲孔的面積與該出聲孔的深度的平方之比在0.31-512.2範圍內。
在一些實施例中,該出聲孔和該振膜前側之間構成前腔,該殼體的其他側面上還設有泄壓孔,該泄壓孔和該振膜背面之間構成後腔,該前腔的諧振頻率不小於3kHz,和/或該後腔的諧振頻率不小於3.3kHz,可以使得發聲部的整體的頻率回應曲線具有較寬的平坦區域,提升發聲部的出
聲效果。
在一些實施例中,該後腔的諧振頻率與該前腔的諧振頻率之差小於300Hz,可以使得由泄壓孔形成的漏音與出聲孔在遠場形成的漏音更好地相互抵消。
在一些實施例中,發聲部還包括環繞該磁路組件設置的支架,該支架與該折環區域上遠離該主體區域的部位連接。該支架上開設有複數個透氣孔,該振膜背面的聲音透過該複數個透氣孔傳輸到該泄壓孔,該複數個透氣孔的總面積與該出聲孔的面積的比值在0.25-1.60之間,可以維持振膜前後側聲壓的均勻性,,提升發聲部的輸出性能。
在一些實施例中,該複數個透氣孔的總面積在4.54mm2-12.96mm2範圍內。
在一些實施例中,該複數個透氣孔至少包括第一透氣孔和第二透氣孔,該第一透氣孔的中心距該泄壓孔的中心的距離大於該第二透氣孔的中心距該泄壓孔的中心的距離,且該第一透氣孔的面積大於該第二透氣孔的面積。如此設置,可以更好地平衡氣流,使後腔內的氣壓平衡。
在一些實施例中,在振膜的振動方向上,該線圈的底部與該磁路組件的底面之間的距離在0.2mm-4mm範圍內,和/或該出聲孔的中心距該磁路組件的底面的距離範圍為5.65mm~8.35mm,可以避免發聲部的體積過大,同時避免線圈的碰撞,保證發聲部的發聲效率足夠高、後腔諧振頻率在合適頻率範圍內(例如,1000Hz-5000Hz)。
10:開放式耳機
100:耳部
101:外耳道
102:耳甲腔
103:耳甲艇
104:三角窩
105:對耳輪
106:耳舟
107:耳輪
1071:耳輪腳
108:耳垂
109:耳屏
11:發聲部
111:殼體
112:出聲孔
1121:振膜
11211:主體區域
112111,112112:碳纖維
11211a:第一傾斜段
11211b:第一連接段
11211c:球頂
11212:折環區域
11212a:第二傾斜段
11212b:第二連接段
11212c:弧形段
1122:線圈
1123:支架
11231:透氣孔
112311:第一部分
11231a:第一透氣孔
11231b:第二透氣孔
11232:第二部分
11233:第三部分
1124:端子
1125:磁路組件
11251:導磁板
11252:磁體
11253:容納件
11253a:底部
11253b:側壁
113:泄壓孔
1131:第一泄壓孔
1132:第二泄壓孔
114:前腔
1145,1155:固定環
115:後腔
1151:聲學通道
116:換能器
117:連接架
12:耳掛
121:耳掛的第一部分
122:耳掛的第二部分
13:主控電路板
41:腔體結構
42:洩漏結構
A:聲源
A’,B’:次級聲源
A1,A2:單極子聲源(或點聲源)
A1B1C1:截面
A1C1:斜邊
A3:實線框
A4,C,O’:投影點
B:反相聲源
B2,C2:虛線框
CE:連接端
d:長軸尺寸
D:最高點
d1,d2,wt,ww,h1,h2,h31,dd,La,Lb:距離
f,f1,f2:諧振頻率
f0:第一個拐點
FE:自由端
fh:第二個拐點
G:虛線圈
h:短軸尺寸
h11,h21:高度
h41:厚度
hd:間距
IS:內側面
J,K:中心點
L:深度
LC:第二洩露結構
Lm:第一輔助線
Ln:第二條直線
LS:下側面
M:上頂點
M1,M2:耳廓內的區域
M3:區域
Ma:聲重量
N:點
NN’:面
O:中心
OS:外側面
r1:曲率半徑
RS:後側面
S:開口面積(截面積)
S0:面積
UC:第一洩露結構
US:上側面
V:體積
w1,w2:跨度
X:長軸方向
Y:短軸方向
Y-Z:平面
Z:厚度方向
α:漏音指數
β:傾斜角度
ρ:空氣密度(等效密度)
本發明將以示例性實施例的方式進一步說明,這些示例性實施例將透過圖式進行詳細描述。這些實施例並非限制性的,在這些實施例中,相同的編號表示相同的結構,其中:
圖1係根據本發明的一些實施例所示的示例性耳部的示意圖;
圖2係根據本說明書一些實施例所示的開放式耳機的示例性結構圖;
圖3係根據本說明書一些實施例所示的兩個點聲源與聽音位置的示意
圖;
圖4係根據本說明書一些實施例所示的單點聲源和雙點聲源在不同頻率下的漏音指數對比圖;
圖5係根據本說明書一些實施例所示的偶極子聲源的兩個聲源之間設置擋板的示例性分佈示意圖;
圖6係根據本說明書一些實施例所示的偶極子聲源的兩個聲源之間設置擋板和不設置擋板的漏音指數圖;
圖7係根據本說明書一些實施例所示的開放式耳機的示例性佩戴示意圖;
圖8係圖7所示的開放式耳機朝向耳部一側的結構示意圖;
圖9係根據本說明書一些實施例所示的偶極子聲源的其中一個聲源周圍設置腔體結構的示例性分佈示意圖;
圖10A係根據本說明書一些實施例所示的偶極子聲源結構和偶極子聲源的其中一個聲源周圍構建腔體結構的聽音原理示意圖;
圖10B係根據本說明書一些實施例所示的偶極子聲源結構和偶極子聲源的其中一個聲源周圍構建腔體結構的漏音原理示意圖;
圖11A係根據本說明書一些實施例所示的具有兩個水平開口的腔體結構的示意圖;
圖11B係根據本說明書一些實施例所示的具有兩個垂直開口的腔體結構的示意圖;
圖12係根據本說明書一些實施例所示的具有兩個開口和一個開口的腔體結構的聽音指數曲線對比圖;
圖13係根據本說明書另一些實施例所示的開放式耳機的示例性佩戴示意圖;
圖14係圖13所示的開放式耳機朝向耳部一側的結構示意圖;
圖15係根據本說明書一些實施例所示的開放式耳機處於佩戴狀態時在矢狀面的投影示意圖;
圖16係根據本說明書一些實施例所示的發聲部的示例性內部結構圖;
圖17A係根據本說明書一些實施例所示的換能器的示例性外形圖;
圖17B係根據本說明書一些實施例所示的換能器的示例性爆炸圖;
圖18係根據本說明書一些實施例所示的發聲部的示例性內部結構圖;
圖19係根據本說明書一些實施例所示的振膜的示例性結構圖;
圖20A係根據本說明書一些實施例所示的發聲部的示例性高頻頻寬示意圖;
圖20B係根據本說明書一些實施例所示的示例性碳纖維的編織結構示意圖;
圖21係根據本說明書一些實施例所示的不同驅動電壓下發聲部的振幅示意圖;
圖22係根據本說明書一些實施例所示的後腔的部分結構示例性結構圖;
圖23係根據本說明書一些實施例所示的不同第一部分112311的厚度對應的後腔的頻率回應曲線圖;
圖24係根據本說明書一些實施例所示的發聲部在不同驅動電壓下的頻率回應曲線圖;
圖25係根據本說明書一些實施例所示的支架與第一泄壓孔、第二泄壓孔的示例性位置示意圖;
圖26係根據本說明書一些實施例所示的不同透氣孔總面積對應的後腔的頻率回應曲線;
圖27A係根據本說明書一些實施例所示的長寬比一定時不同截面積的出聲孔對應的開放式耳機的頻響曲線圖;
圖27B係根據本說明書一些實施例所示的不同截面積的出聲孔對應的前腔的頻率回應曲線圖;
圖28A係根據本說明書一些實施例所示的不同長寬比的出聲孔對應的開放式耳機的頻響曲線圖;
圖28B係根據本說明書一些實施例所示的不同深度的出聲孔對應的前
腔的頻率回應曲線圖。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案,下面將對實施例描述中所需要使用的圖式作簡單的介紹。顯而易見地,下面描述中的圖式僅僅係本發明的一些示例或實施例,對於本領域的通常知識者來講,在不付出進步性勞動的前提下,還可以根據這些圖式將本發明應用於其它類似情景。除非從語言環境中顯而易見或另做說明,圖中相同標號代表相同結構或操作。
應當理解,本文使用的「系統」、「裝置」、「單元」和/或「模組」係用於區分不同級別的不同組件、元件、部件、部分或裝配的一種方法。然而,如果其他詞語可實現相同的目的,則可透過其他表達來替換該詞語。
如本發明和申請專利範圍中所示,除非上下文明確提示例外情形,「一」、「一個」、「一種」和/或「該」等詞並非特指單數,也可包括複數。一般說來,術語「包括」與「包含」僅提示包括已明確標識的步驟和元素,而這些步驟和元素不構成一個排它性的羅列,方法或者設備也可能包含其它的步驟或元素。
在本說明書的描述中,需要理解的係,術語「第一」、「第二」、「第三」、「第四」等僅用於描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此,限定有「第一」、「第二」、「第三」、「第四」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本說明書的描述中,「複數個」的含義係至少兩個,例如兩個、三個等,除非另有明確具體的限定。
在本說明書中,除非另有明確的規定和限定,術語「連接」、「固定」等術語應做廣義理解。例如,術語「連接」可以指固定連接,也可以係可拆卸連接,或成一體;可以係機械連接,也可以係電連接;可以係直接相連,也可以透過中間媒介間接相連,可以係兩個元件內部的連通或兩個
元件的相互作用關係,除非另有明確的限定。對於本領域的通常知識者而言,可以根據具體情況理解上述術語在本說明書中的具體含義。
圖1係根據本發明的一些實施例所示的示例性耳部的示意圖。參見圖1,耳部100(也可以稱為耳廓)可以包括外耳道101、耳甲腔102、耳甲艇103、三角窩104、對耳輪105、耳舟106、耳輪107、耳垂108、耳屏109以及耳輪腳1071。在一些實施例中,可以借助耳部100的一個或複數個部位對聲學裝置的支撐,實現聲學裝置佩戴的穩定。在一些實施例中,外耳道101、耳甲腔102、耳甲艇103、三角窩104等部位在三維空間中具有一定的深度及容積,可以用於實現聲學裝置的佩戴需求。例如,聲學裝置(例如,入耳式耳機)可以佩戴於外耳道101中。在一些實施例中,可以借助耳部100中除外耳道101外的其他部位,實現聲學裝置的佩戴。例如,可以借助耳甲艇103、三角窩104、對耳輪105、耳舟106、耳輪107等部位或其組合實現聲學裝置的佩戴。在一些實施例中,為了改善聲學裝置在佩戴方面的舒適度及可靠性,也可以進一步借助用戶的耳垂108等部位。透過借助耳部100中除外耳道101之外的其他部位,實現聲學裝置的佩戴和聲音的傳播,可以「解放」用戶的外耳道101。當用戶佩戴聲學裝置時,聲學裝置不會堵塞用戶外耳道101(或耳道或耳道口),用戶既可以接收來自聲學裝置的聲音又可以接收來自環境中的聲音(例如,鳴笛聲、車鈴聲、周圍人聲、交通指揮聲等),從而能夠降低交通意外的發生概率。在本書明書中,當用戶佩戴時,不會堵塞用戶外耳道101(或耳道或耳道口)的聲學裝置可以稱為開放式耳機。在一些實施例中,可以根據耳部100的構造,將聲學裝置設計成與耳部100適配的結構,以實現聲學裝置的發聲部在耳部各個不同位置的佩戴。例如,聲學裝置為開放式耳機時,開放式耳機可以包括懸掛結構(例如,耳掛)和發聲部,發聲部與懸掛結構透過物理方式進行連接,懸掛結構可以與耳廓的形狀相適配,以將發聲部的整體或者部分結構置於耳屏109的前側(例如,圖1中虛線圍成的區域M3)。又例如,在用戶佩戴開放式耳機時,發聲部的整體或者部分結構可以與外耳道101的上部
(例如,耳甲艇103、三角窩104、對耳輪105、耳舟106、耳輪107、耳輪腳1071等一個或複數個部位所在的位置)接觸。再例如,在用戶佩戴開放式耳機時,發聲部的整體或者部分結構可以位於耳部100的一個或複數個部位(例如,耳甲腔102、耳甲艇103、三角窩104等)所形成的腔體內(例如,圖1中虛線圍成的至少包含耳甲艇103、三角窩104的區域M1和與至少包含耳甲腔102的區域M2)。
不同的用戶可能存在個體差異,導致耳部存在不同的形狀、大小等尺寸差異。為了便於描述和理解,如果沒有特別說明,本說明書將主要以具有「標準」形狀和尺寸的耳部模型作為參考,進一步描述不同實施例中的聲學裝置在該耳部模型上的佩戴方式。例如,可以以基於ANSI:S3.36,S3.25和IEC:60318-7標準製得一含頭部及其(左、右)耳部的模擬器,例如GRAS 45BC KEMAR,作為佩戴聲學裝置的參照物,以此呈現出大多數用戶正常佩戴聲學裝置的情景。僅僅作為示例,作為參考的耳部可以具有如下相關特徵:耳廓在矢狀面上的投影在垂直軸方向的尺寸可以在49.5mm-74.3mm的範圍內,耳廓在矢狀面上的投影在矢狀軸方向的尺寸可以在36.6mm-55mm的範圍內。因此,本發明中,諸如「用戶佩戴」、「處於佩戴狀態」及「在佩戴狀態下」等描述可以指本發明所述的聲學裝置佩戴於前述模擬器的耳部。當然,考慮到不同的用戶存在個體差異,耳部100中一個或複數個部位的結構、形狀、大小、厚度等可以具有一定區別,為了滿足不同用戶的需求,可以對聲學裝置進行差異化設計,這些差異化設計可以表現為聲學裝置中一個或複數個部位(例如,下文中的發聲部、耳掛等)的特徵參數可以具有不同範圍的數值,以此適應不同的耳部。
需要說明的係:在醫學、解剖學等領域中,可以定義人體的矢狀面(Sagittal Plane)、冠狀面(Coronal Plane)和水平面(Horizontal Plane)三個基本切面以及矢狀軸(Sagittal Axis)、冠狀軸(Coronal Axis)和垂直軸(Vertical Axis)三個基本軸。其中,矢狀面係指沿身體前後方向所作的與地面垂直的切面,它將人體分為左右兩部分;冠狀面係指沿身體左右方向
所作的與地面垂直的切面,它將人體分為前後兩部分;水平面係指沿垂直於身體的上下方向所作的與地面平行的切面,它將人體分為上下兩部分。相應地,矢狀軸係指沿身體前後方向且垂直於冠狀面的軸,冠狀軸係指沿身體左右方向且垂直於矢狀面的軸,垂直軸係指沿身體上下方向且垂直於水平面的軸。進一步地,本發明所述的「耳部的前側」係一個相對於「耳部的後側」的概念,前者指耳部背離頭部的一側,後者指耳部朝向頭部的一側。其中,沿人體冠狀軸所在方向觀察上述模擬器的耳部,可以得到圖1所示的耳部的前側輪廓示意圖。
圖2係根據本說明書一些實施例所示的開放式耳機的示例性結構圖。
在一些實施例中,開放式耳機10可以包括但不限於氣傳導耳機及骨氣導耳機等。在一些實施例中,開放式耳機10可以與眼鏡、頭戴式耳機、頭戴式顯示裝置、擴增實境(Augmented Reality,AR)/虛擬實境(Virtual Reality,VR)頭盔等產品相結合。
如圖2所示,開放式耳機10可以包括發聲部11和耳掛12。
發聲部11可以用於佩戴在用戶的身體上,發聲部11可以產生聲音輸入用戶耳道。在一些實施例中,發聲部11可以包括換能器(例如圖16所示的換能器116)和用於容納換能器的殼體111。殼體111可以與耳掛12連接。換能器用於將電信號轉換為相應的機械振動從而產生聲音。在一些實施例中,殼體朝向耳廓的側面上開設有出聲孔112,出聲孔112用於將換能器產生的聲音匯出殼體111後傳向耳道,以便於用戶能夠聽到聲音。在一些實施例中,出聲孔112可以位於發聲部殼體上朝向或靠近用戶外耳道101的側壁上,換能器可以透過出聲孔112向用戶外耳道101處輸出聲音。其中,換能器係一個可以接收電信號,並將其轉換為聲音信號進行輸出的元件。在一些實施例中,按頻率進行區分,換能器的類型可以包括低頻(例如,30Hz-150Hz)揚聲器、中低頻(例如,150Hz-500Hz)揚聲器、中高頻(例如,500Hz-5kHz)揚聲器、高頻(例如,5kHz-16kHz)揚聲器
或全頻(例如,30Hz-16kHz)揚聲器,或其任意組合。這裡所說的低頻、高頻等只表示頻率的大致範圍,在不同的應用場景中,可以具有不同的劃分方式。例如,可以確定一個分頻點,低頻表示分頻點以下的頻率範圍,高頻表示分頻點以上的頻率。該分頻點可以為人耳可聽範圍內的任意值,例如,500Hz,600Hz,700Hz,800Hz,1000Hz等。
在一些實施例中,換能器可以包括振膜(例如,振膜1121)。振膜可以將殼體111分隔形成耳機的前腔(例如圖16所示的前腔114)和後腔(例如圖16所示的後腔115),出聲孔112可以連通前腔,並將前腔產生的聲音匯出殼體111後傳向耳道。在一些實施例中,經由出聲孔112匯出的聲音,其一部分可以傳播至耳道從而使用戶聽到聲音,其另一部分可以與經耳道反射的聲音一起經由發聲部11與耳部之間的縫隙(例如耳甲腔未被發聲部11覆蓋的一部分)傳播至開放式耳機10及耳部的外部,從而在遠場形成第一漏音;與此同時,殼體111的其他側面(例如,遠離或背離用戶耳道的側面)上一般會開設有一個或複數個泄壓孔113(例如,第一泄壓孔1131和第二泄壓孔1132)。泄壓孔113與後腔聲學耦合,振膜振動的同時也會帶動後腔的空氣產生振動產生氣導聲音,後腔產生的氣導聲音可以透過泄壓孔向外界傳遞。泄壓孔113相較於出聲孔112更遠離耳道,泄壓孔113傳播出去的聲音一般會在遠場形成第二漏音,前述第一漏音的強度和前述第二漏音的強度相當,且前述第一漏音的相位和前述第二漏音的相位(接近)互為反相,使得兩者能夠在遠場反相相消,有利於降低開放式耳機10在遠場的漏音。更多關於發聲部11的描述參見本說明書其他地方,例如圖7、圖13、圖16、圖18等及其描述。
在一些實施例中,耳掛12的一端可以與發聲部11連接,其另一端沿用戶耳部與頭部的交界處延伸。在一些實施例中,耳掛12可以為與用戶耳廓相適配的弧狀結構,以使耳掛12可以懸掛於用戶耳廓上。例如,耳掛12可以具有與用戶頭部與耳部交界處相適配的弧狀結構,以使耳掛12可以掛設在用戶耳廓和頭部之間。在一些實施例中,耳掛12也可以為與用
戶耳廓相適配的夾持結構,以使耳掛12可以夾持於用戶耳廓處。示例性地,耳掛12可以包括依次連接的鉤狀部(如圖7所示的耳掛的第一部分121)和連接部(如圖7所示的耳掛的第二部分122)。其中,連接部連接鉤狀部與發聲部11,以使得開放式耳機10處於非佩戴狀態(也即係自然狀態)時在三維空間中呈彎曲狀。換言之,在三維空間中,鉤狀部、連接部、發聲部11不共面。如此設置,以在開放式耳機10處於佩戴狀態時,鉤狀部可以主要係用於掛設在用戶的耳部的後側與頭部之間,發聲部11可以主要係用於接觸用戶的耳部的前側,進而允許發聲部11和鉤狀部配合以夾持耳部。作為示例性地,連接部可以從頭部向頭部的外側延伸,進而與鉤狀部配合為發聲部11提供對耳部的前側的壓緊力。其中,發聲部11在壓緊力的作用下具體可以抵壓於耳甲腔102、耳甲艇103、三角窩104、對耳輪105等部位所在的區域,以使得開放式耳機10處於佩戴狀態時不遮擋耳部的外耳道101。
在一些實施例中,為了改善開放式耳機10在佩戴狀態下的穩定性,開放式耳機10可以採用以下幾種方式中的任何一種或其組合。其一,耳掛12的至少部分設置成與耳部100的後側和頭部中的至少一者貼合的仿形結構,以增加耳掛12與耳部100和/或頭部的接觸面積,從而增加開放式耳機10從耳部100上脫落的阻力。其二,耳掛12的至少部分設置成彈性結構,使之在佩戴狀態下具有一定的形變量,以增加耳掛12對耳部和/或頭部的正壓力,從而增加開放式耳機10從耳部上脫落的阻力。其三,耳掛12至少部分設置成在佩戴狀態下抵靠在頭部上,使之形成壓持耳部的反作用力,以使得發聲部11壓持在耳部的前側,從而增加開放式耳機10從耳部上脫落的阻力。其四,發聲部11和耳掛12設置成在佩戴狀態下從耳部的前後兩側夾持對耳輪所在區域、耳甲腔所在區域等,從而增加開放式耳機10從耳部上脫落的阻力。其五,發聲部11或者與之連接的輔助結構設置成至少部分伸入耳甲腔、耳甲艇、三角窩及耳舟等腔體內,從而增加開放式耳機10從耳部上脫落的阻力。
在一些實施例中,耳掛12可以包括但不限於耳掛、彈性帶等,使得開放式耳機10可以更好地佩戴在用戶身上,防止用戶在使用時發生掉落。在一些實施例中,開放式耳機10可以不包括耳掛12,發聲部11可以採用懸掛或夾持的方式佩戴在用戶的耳部100的附近。
在一些實施例中,發聲部11可以為例如,圓環形、橢圓形、跑道形、多邊形、U型、V型、半圓形等規則或不規則形狀,以便發聲部11可以直接掛靠在用戶的耳部100處。在一些實施例中,發聲部11可以具有垂直於厚度方向Z且彼此正交的長軸方向X和短軸方向Y。其中,長軸方向X可以定義為發聲部11的二維投影面(例如,發聲部11在其外側面所在平面上的投影,或在矢狀面上的投影)的形狀中具有最大延伸尺寸的方向(例如,當投影形狀為長方形或近似長方形時,長軸方向即長方形或近似長方形的長度方向)。短軸方向Y可以定義為發聲部11在矢狀面上投影的形狀中垂直於長軸方向X的方向(例如,當投影形狀為長方形或近似長方形時,短軸方向即長方形或近似長方形的寬度方向)。厚度方向Z可以定義為垂直於二維投影面的方向,例如,與冠狀軸的方向一致,均指向身體左右的方向。
在一些實施例中,當用戶佩戴開放式耳機10時,發聲部11可以佩戴於用戶的外耳道101附近但不堵塞耳道的位置。在一些實施例中,在佩戴狀態下,開放式耳機10在矢狀面上的投影可以不覆蓋用戶的耳道。例如,發聲部11在矢狀面上的投影可以落在頭部的左右兩側且在人體矢狀軸上位於耳屏前側的位置上(如,圖2中實線框A3所示的位置)。這時,發聲部11位於用戶的耳屏前側,發聲部11的長軸可以處於豎直或近似豎直狀態,短軸方向Y在矢狀面上的投影與矢狀軸的方向一致,長軸方向X在矢狀面上的投影與垂直軸方向一致,厚度方向Z垂直於矢狀面。又例如,發聲部11在矢狀面上投影可以落在對耳輪105上(如,圖2中的虛線框C2所示的位置)。這時的發聲部11至少部分位於對耳輪105處,發聲部11的長軸處於水平或近似水平狀態,發聲部11的長軸方向X在矢狀面上的投影
與矢狀軸的方向一致,短軸方向Y在矢狀面上的投影與垂直軸方向一致,厚度方向Z垂直於矢狀面。如此,既可以避免發聲部11遮擋耳道,進而解放用戶的雙耳;還可以增加發聲部11與耳部100之間的接觸面積,進而改善開放式耳機10的佩戴舒適性。
在一些實施例中,在佩戴狀態下,開放式耳機10在矢狀面上的投影也可以覆蓋或至少部分覆蓋用戶的耳道,例如,發聲部11在矢狀面上的投影可以落在耳甲腔102內(如,圖2中虛線框B2所示的位置),並與耳輪腳1071和/或耳輪107接觸。這時,發聲部11至少部分位於耳甲腔102內,發聲部11處於傾斜狀態,發聲部11的短軸方向Y在矢狀面上的投影可與矢狀軸的方向具有一定夾角,即短軸方向Y也相應傾斜設置,長軸方向X在矢狀面上的投影可以與矢狀軸的方向具有一定夾角,即長軸方向X也傾斜設置,厚度方向Z垂直於矢狀面。此時,由於耳甲腔102具有一定的容積及深度,使得開放式耳機10的內側面IS與耳甲腔之間具有一定的間距,耳道可以透過內側面IS與耳甲腔之間的縫隙與外界連通,進而解放用戶的雙耳。同時,發聲部11與耳甲腔可以配合形成與耳道連通的輔助腔體(例如,後文提及的腔體結構)。在一些實施例中,出聲孔112可以至少部分位於前述輔助腔體中,出聲孔112匯出的聲音會受到前述輔助腔體的限制,即前述輔助腔體能夠聚攏聲音,使得聲音能夠更多地傳播至耳道內,從而提高用戶在近場聽到的聲音的音量和品質,從而改善開放式耳機10的聲學效果。
關於上述開放式耳機10的描述僅係出於闡述的目的,並不旨在限制本發明的範圍。對於本領域的通常知識者來說,可以根據本發明的描述,做出各種各樣的變化和修改。例如,開放式耳機10還可以包括電池組件、藍牙組件等或其組合。電池組件可用於給開放式耳機10供電。藍牙組件可以用於將開放式耳機10無線連接至其他設備(例如,手機、電腦等)。這些變化和修改仍處於本發明的保護範圍之內。
圖3係根據本說明書一些實施例所示的兩個點聲源與聽音位
置的示意圖。
在一些實施例中,結合圖3,經出聲孔112可以向開放式耳機10外部傳輸聲音,其可以視作單極子聲源(或點聲源)A1,產生第一聲音;經泄壓孔113可以向開放式耳機10外部傳輸聲音,其可以視作單極子聲源(或點聲源)A2,產生第二聲音。第二聲音與第一聲音可以相位相反或近似相反,使之能夠在遠場反相相消,也即係形成「聲偶極子」,以降漏音。在一些實施例中,在佩戴狀態下,兩個單極子聲源的連線可以指向耳道(記作「聽音位置」),以便於用戶聽到足夠大的聲音。其中,聽音位置處的聲壓大小(記作Pear)可以用來表徵用戶聽到的聲音強弱(即,近場聽音聲壓)。進一步地,可以統計以用戶聽音位置為中心的球面上(或者以偶極子聲源(如圖3所示的A1和A2)中心為圓心、半徑為r的球面上)的聲壓大小(記作Pfar),可以用來表徵開放式耳機10向遠場輻射的漏音強弱(即,遠場漏音聲壓)。其中,可以採用複數種統計方式獲得Pfar,例如取球面各點處聲壓的平均值,再例如,取球面各點聲壓分佈進行面積分等。
需要知道的係,本說明書中測量漏音的方法僅作原理和效果的示例性說明,並不作限制,漏音的測量和計算方式也可以根據實際情況進行合理調整。例如,以偶極子聲源中心為圓心,在遠場處根據一定的空間角均勻地取兩個或兩個以上的點的聲壓幅值進行平均。在一些實施例中,聽音的測量方式可以為選取點聲源附近的一個位置點作為聽音位置,以該聽音位置測量得到的聲壓幅值作為聽音的值。在一些實施例中,聽音位置可以在兩個點聲源的連線上,也可以不在兩個點聲源的連線上。聽音的測量和計算方式也可以根據實際情況進行合理調整,例如,取近場位置的其他點或一個以上的點的聲壓幅值進行平均。又例如,以某個點聲源為圓心,在近場處根據一定的空間角均勻地取兩個或兩個以上的點的聲壓幅值進行平均。在一些實施例中,近場聽音位置與點聲源之間的距離遠小於點聲源與遠場漏音測量球面的距離。
顯然,開放式耳機10傳遞到用戶耳部的聲壓Pear應該足夠
大,以增加聽音效果;遠場的聲壓Pfar應該足夠小,以增加降漏音效果。因此,可以取漏音指數α作為評價開放式耳機10降漏音能力的指標:
透過公式(1)可知,漏音指數越小,開放式耳機的降漏音能力越強,在聽音位置處近場聽音音量相同的情況下,遠場的漏音越小。
圖4係根據本說明書一些實施例所示的單點聲源和雙點聲源在不同頻率下的漏音指數對比圖。圖4中的雙點聲源(也可稱為偶極子聲源)可以為典型雙點聲源,即間距固定,兩點聲源幅值相同,兩點聲源相位相反。應當理解的係,選用典型雙點聲源只作原理和效果說明,可以根據實際需要調整各點聲源參數,使其與典型雙點聲源具有一定差異。如圖4所示,在間距固定的情況下,雙點聲源產生的漏音隨頻率的增加而增加,降漏音能力隨頻率的增加而減弱。當頻率大於某一頻率值(例如,如圖4所示8000Hz左右)時其產生的漏音會大於單點聲源,此頻率(例如,8000Hz)即為雙點聲源能夠降漏音的上限頻率。
在一些實施例中,為了提高開放式耳機的聲學輸出效果,即增大近場聽音位置的聲音強度,同時減小遠場漏音的音量,可以在出聲孔112和泄壓孔113之間設置擋板。
圖5係根據本說明書一些實施例所示的偶極子聲源的兩個聲源之間設置擋板的示例性分佈示意圖。如圖5所示,當點聲源A1和點聲源A2之間設有擋板時,在近場,點聲源A2的聲波需要繞過擋板才能與點聲源A1的聲波在聽音位置處產生干涉,相當於增加了點聲源A2到聽音位置的聲程。因此,假設點聲源A1和點聲源A2具有相同的幅值,則相比於沒有設置擋板的情況,點聲源A1和點聲源A2在聽音位置的聲波的幅值差增大,從而兩路聲音在聽音位置進行相消的程度減少,使得聽音位置的音量增大。在遠場,由於點聲源A1和點聲源A2產生的聲波在較大的空間範圍內都不需要繞過擋板就可以發生干涉(類似於無擋板情形),則相比於沒有擋
板的情況,遠場的漏音不會明顯增加。因此,在點聲源A1和點聲源A2的其中一個聲源周圍設置擋板結構,可以在遠場漏音音量不顯著增加的情況下,顯著提升近場聽音位置的音量。
圖6係根據本說明書一些實施例所示的偶極子聲源的兩個聲源之間設置擋板和不設置擋板的漏音指數圖。雙點聲源之間增加擋板以後,在近場相當於增加了兩個點聲源之間的距離,在近場聽音位置的音量相當於由一個距離較大的雙點聲源產生,近場的聽音音量相對於無擋板的情況明顯增加;在遠場,兩個點聲源的聲場受擋板的影響很小,產生的漏音相當於係一個距離較小的雙點聲源產生。因此,如圖6所示,增加擋板以後,漏音指數相比於不加擋板時小很多,即在相同聽音音量下,遠場的漏音比在無擋板的情況下小,降漏音能力明顯增強。
圖7係根據本說明書一些實施例所示的開放式耳機的示例性佩戴示意圖。圖8係圖7所示的開放式耳機朝向耳部一側的結構示意圖。
如圖7所示,耳掛12為與用戶頭部與耳部100的交界處相貼合的弧狀結構。發聲部11(或發聲部11的殼體111)可以具有與耳掛12連接的連接端CE和不與耳掛12連接的自由端FE。其中,發聲部11的自由端FE係指發聲部11中與耳掛12連接的連接端CE相對設置的端部。發聲部11可以為規則或不規則的結構體,這裡為了進一步說明發聲部11的自由端FE,進行示例性說明。例如,發聲部11為長方體結構時,發聲部11的端部壁面為平面,此時發聲部11的自由端FE為發聲部11中與耳掛12連接的連接端CE相對設置的端部側壁。又例如,發聲部11為球體、橢球體或不規則的結構體時,發聲部11的自由端FE可以係指沿Y-Z平面(短軸方向Y和厚度方向Z形成的平面)對發聲部11進行切割,獲取的遠離連接端CE的特定區域,該特定區域沿長軸方向X的尺寸與發聲部沿長軸方向X的尺寸的比值可以為0.05-0.2。開放式耳機10處於佩戴狀態時,耳掛12的第一部分121(例如,耳掛12的鉤狀部)掛設在用戶耳廓(例如,耳輪107)和頭部之間,耳掛12的第二部分122(例如,耳掛的連接部)向耳
廓背離頭部的一側延伸並與發聲部11的連接端CE連接,以將發聲部11佩戴於耳道附近但不堵塞耳道的位置。
結合圖7和圖8所示,發聲部11可以具有在佩戴狀態下沿厚度方向Z朝向耳部的內側面IS(也稱為殼體111的內側面)和背離耳部的外側面OS(也稱為殼體111的外側面),以及連接內側面IS和外側面OS的連接面。需要說明的係:在佩戴狀態下,沿冠狀軸所在方向(即厚度方向Z)觀察,發聲部11可以設置成圓形、橢圓形、圓角正方形、圓角矩形等形狀。其中,當發聲部11設置成圓形、橢圓形等形狀時,上述連接面可以指發聲部11的弧形側面;而當發聲部11設置成圓角正方形、圓角矩形等形狀時,上述連接面可以包括後文中提及的下側面LS(也稱為殼體111的下側面)、上側面US(也稱為殼體111的上側面)和後側面RS(也稱為殼體111的後側面)。其中,上側面US和下側面LS可以分別指在佩戴狀態下發聲部11沿短軸方向Y背離外耳道101的側面和靠近外耳道101的側面;後側面RS可以指在佩戴狀態下發聲部11沿長度方向Y朝向腦後的側面。為了便於描述,本實施例以發聲部11設置成圓角矩形為例進行示例性的說明。其中,發聲部11在長軸方向X上的長度可以大於發聲部11在短軸方向Y上的寬度。在一些實施例中,為了提升耳機的美觀度及佩戴舒適度,耳機的後側面RS可以為弧面。
發聲部11內可以設置有換能器,其可以將電信號轉換為相應的機械振動從而產生聲音。換能器(例如,振膜)可以將殼體111分隔形成耳機的前腔和後腔。前腔和後腔中產生的聲音相位相反。內側面IS上開設有與前腔連通的出聲孔112,以將前腔產生的聲音匯出殼體111後傳向耳道,以便於用戶能夠聽到聲音。殼體111的其他側面上(例如,外側面OS、上側面US或下側面LS等)可以開設有與後腔連通的一個或複數個泄壓孔113,以用於將後腔產生的聲音匯出殼體111後與出聲孔112匯出的聲音在遠場干涉相消。在一些實施例中,泄壓孔113相較於出聲孔112更遠離耳道,以減弱經泄壓孔113輸出的聲音與經出聲孔112輸出的聲音之間在聽
音位置的反相相消。
在一些實施例中,如圖7所示,當開放式耳機10處於佩戴狀態時,發聲部11的長軸方向X可以水平或近似水平設置(與圖2所示的位置C類似),此時發聲部11至少部分地位於對耳輪105處,發聲部11的自由端FE可以朝向腦後。發聲部11處於水平或近似水平狀態,發聲部11的長軸方向X在矢狀面上的投影可以與矢狀軸的方向一致,短軸方向Y在矢狀面上的投影可以與垂直軸方向一致,厚度方向Z垂直於矢狀面。
在一些實施例中,為提高開放式耳機10與耳部100的貼合度,提高開放式耳機10佩戴的穩定性,殼體111的內側面IS可以壓接於耳部100(例如,對耳輪105)表面,以增加開放式耳機10從耳部100上脫落的阻力。
在一些實施例中,結合圖7和圖8,當開放式耳機10壓接於耳部100時,為了使內側面IS上的出聲孔112不被耳部組織阻擋,出聲孔112在矢狀面的投影可以部分或全部與耳部的內凹結構(例如,耳甲艇103)在矢狀面的投影重合。在一些實施例中,由於耳甲艇103與耳甲腔102連通,耳道位於耳甲腔102內,當出聲孔112在矢狀面上的至少部分投影位於耳甲艇103內時,出聲孔112輸出的聲音可以無阻礙地到達耳道,從而使耳道接收的音量較高。在一些實施例中,發聲部11的長軸尺寸不能過長,過長會使自由端FE在矢狀面的投影超出耳部在矢狀面的投影,影響發聲部11與耳部的貼合效果。因此,發聲部11的長軸尺寸可以設計得使得自由端FE在矢狀面的投影不越過耳輪107在矢狀面的投影。在一些實施例中,當自由端FE在矢狀面的投影不越過耳輪107在矢狀面的投影時,為了使出聲孔112在矢狀面的至少部分投影位於耳甲艇103內,即實際佩戴時出聲孔112至少部分正對耳甲艇103,後側面RS出聲孔112的中心O沿X方向距發聲部11的後側面RS的距離d1的範圍為9.5mm~15.0mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿X方向距發聲部11的後側面RS的距離d1的範圍為10.5mm~14.0mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿X
方向距發聲部11的後側面RS的距離d1的範圍為11.0mm~13.5mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿X方向距發聲部11的後側面RS的距離d1的範圍為11.5mm~13.0mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿X方向距發聲部11的後側面RS的距離d1的範圍為12.0mm~12.5mm。
需要知道的係,由於出聲孔112和泄壓孔113設置在殼體111上,殼體111的各個側壁均具有一定厚度,因此,出聲孔112和泄壓孔113均為具有一定深度的孔洞。此時,出聲孔112和泄壓孔113可以均具有內開口和外開口。為便於描述,在本說明書中,上述及下述出聲孔112的中心O可以指出聲孔112的外開口的形心。在一些實施例中,為了提升耳機的美觀度及佩戴舒適度,殼體111的一個或複數個側壁(例如,下側面LS、後側面RS、內側面IS、外側面OS等)可以為平面或曲面。當殼體111的某個側壁為平面或曲面時,某位置(例如,出聲孔112的中心O)到該側壁(例如,後側面RS)的距離可以透過下述示例性的方法進行確定。例如,可以確定該側壁的平行於發聲部11短軸方向Y或長軸方向X的切面,可以將該位置距該切面的最短距離確定為該位置到該側壁的距離。示例性的,當後側面RS為曲面時,可以確定後側面RS的平行於Y-Z平面(短軸方向Y和厚度方向Z形成的平面)的切面,則出聲孔112的中心O到後側面RS的距離可以為出聲孔112的中心O到該切面的最短距離。又例如,當下側面LS為曲面時,可以確定下側面LS的平行於X-Z平面(長軸方向X和厚度方向Z形成的平面)的切面,則出聲孔112的中心O到下側面LS的距離可以為出聲孔112的中心O到該切面的最短距離。
在本說明書中,分別連通前腔和後腔的出聲孔112和泄壓孔113可以分別視為圖5所示的點聲源A1和點聲源A2,耳道可以視為圖5所示的聽音位置。發聲部11的至少部分殼體和/或至少部分耳廓可以視為圖5所示的擋板,以增大出聲孔112和泄壓孔113到耳道的聲程差,以增大耳道處的聲音強度,同時維持遠場降漏音的效果。當開放式耳機10採用圖7所示的結構時,即殼體111的至少部分位於對耳輪105處時,就聽音效果
而言,出聲孔112的聲波可以直接到達耳道,此時,出聲孔112可以設置在內側面IS上靠近下側面LS的位置,泄壓孔113可以設置在遠離出聲孔112的位置,例如,泄壓孔113可以設置在外側面OS或上側面US上遠離出聲孔112的位置。泄壓孔113的聲波需要繞過發聲部11外側才能與出聲孔112的聲波在耳道處產生干涉,此外,耳廓上上凸下凹的結構(例如,在其傳播路徑上的對耳輪)也會增加泄壓孔113的聲音傳導至耳道的聲程。因此,發聲部11本身和/或耳廓相當於出聲孔112與泄壓孔113之間的擋板,擋板增加了泄壓孔113到耳道的聲程且減小了泄壓孔113聲波在耳道的強度,從而使出聲孔112和泄壓孔113發出的兩路聲音在耳道進行相消的程度減少,使得耳道的音量增大。就降漏音效果而言,由於出聲孔112和泄壓孔113產生的聲波在較大的空間範圍內都不需要繞過發聲部11本身就可以發生干涉(類似於無擋板的情形),漏音不會明顯增加。因此,透過設置出聲孔112和泄壓孔113合適的位置,可以在漏音音量不顯著增加的情況下,顯著提升耳道的音量。
在一些實施例中,結合圖8,為了提升出聲孔112在耳道(即,聽音位置)的聲音強度,可以將出聲孔112設置在距離耳道較近的位置,即出聲孔112可以在Y方向上更加靠近發聲部11的下側面LS。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿Y方向距發聲部11的下側面LS的距離h1的範圍為2.3mm~3.6mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿Y方向距發聲部11的下側面LS的距離h1的範圍為2.5mm~3.4mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿Y方向距發聲部11的下側面LS的距離h1的範圍為2.7mm~3.2mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿Y方向距發聲部11的下側面LS的距離h1的範圍為2.8mm~3.1mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿Y方向距發聲部11的下側面LS的距離h1的範圍為2.9mm~3.0mm。
在一些實施例中,參照圖7,為了保證開放式耳機10佩戴時出聲孔112在矢狀面的投影能夠部分或全部位於耳甲艇區域內,當用戶佩
戴該開放式耳機10時,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M之間的距離的範圍為17.5mm~27.0mm,這裡耳掛12的上頂點係指沿垂直軸方向耳掛12上最靠近頭部的點。在一些實施例中,當用戶佩戴該開放式耳機10時,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M之間的距離的範圍為20.0mm~25.5mm。在一些實施例中,當用戶佩戴該開放式耳機10時,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M之間的距離的範圍為21.0mm~24.5mm。在一些實施例中,當用戶佩戴該開放式耳機10時,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M之間的距離的範圍為22.0mm~23.5mm。在一些實施例中,當用戶佩戴該開放式耳機10時,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M之間的距離的範圍為22.5mm~23.0mm。
在一些實施例中,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與內側面IS的上下邊界之間距離(即發聲部11或殼體111上側面US與下側面LS之間的距離)的比值不能太大或太小。在一些實施例中,當上側面US和/或下側面LS為弧面時,上側面US與下側面LS之間的距離可以指上側面US的距發聲部中心最遠且平行於發聲部長軸的切面與下側面LS的距發聲部中心最遠且平行於發聲部長軸的切面之間的距離。在出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M之間的距離一定的情況下,上述比值太小,則內側面IS的寬度尺寸可能過大,此時可能導致發聲部整體重量變大、殼體和耳掛之間的距離太小,使用戶佩戴不舒適。上述比值太大時,則內側面IS的寬度尺寸可能過小,導致發聲部11的換能器能推動空氣的面積太小,致使發聲部的發聲效率太低。因此,為了保證發聲部的發聲效率足夠高並提高用戶佩戴的舒適性,且使出聲孔112在矢狀面的投影至少部分能夠位於耳甲艇區域內,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與內側面IS的上下邊界之間距離的比值在0.95~1.55之間。在一些實施例中,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與殼體111的寬度尺寸的比值在1.05~1.45之間。在一些實施例中,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與殼體111的
寬度尺寸的比值在1.15~1.35之間。在一些實施例中,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與殼體111的寬度尺寸的比值在1.20~1.30之間。
在圖7的佩戴方式下,由於出聲孔112在內側面IS上距離耳道較近的位置,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的上側面US的距離的比值不能太大。此外,為了保證發聲部11與耳掛12的上頂點M間具有足夠的間隔(防止發聲部11和耳掛12給耳部造成太大的壓力),出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的上側面US的距離的比值也不能太小。在一些實施例中,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的上側面US的距離的比值在1.19~2.5之間。優選地,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的上側面US的距離的比值在1.5~1.8之間。
在圖7的佩戴方式下,由於出聲孔112在內側面IS上距離耳道較近的位置,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的下側面LS的距離的比值不能太小。此外,為了保證出聲孔具有足夠的面積(防止出聲孔面積太小而導致過大的聲阻抗),出聲孔112的寬度不能太小,則出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的下側面LS的距離的比值也不能太大。在一些實施例中,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的下側面LS的距離h2的比值在6.03~9.05之間。優選地,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的下側面LS的距離的比值在7~8之間。
在一些實施例中,為了提高聽音音量,特別係中低頻的聽音音量,同時仍然保留遠場漏音相消的效果,可以在雙點聲源的其中一個聲源
周圍構建一個腔體結構。圖9係根據本說明書一些實施例所示的偶極子聲源的其中一個聲源周圍設置腔體結構的示例性分佈示意圖。
如圖9所示,偶極子聲源之間設有腔體結構41時,使得其中一個偶極子聲源和聽音位置在腔體結構41的內部,另外一個偶極子聲源在腔體結構41的外部。腔體結構41的內部的偶極子聲源匯出的聲音會受到腔體結構41的限制,即腔體結構41能夠聚攏聲音,使得聲音能夠更多地傳播至聽音位置內,從而提高聽音位置的聲音的音量和品質。本說明書中,「腔體結構」可以理解為由發聲部11的側壁與耳甲腔結構共同圍成的半封閉結構,該半封閉結構使得內部與外部環境並非完全密閉隔絕,而係具有與外部環境聲學聯通的洩漏結構42(例如,開口、縫隙、管道等)。示例性的洩漏結構可以包括但不限於開口、縫隙、管道等,或其任意組合。
在一些實施例中,腔體結構41中可以包含聽音位置和至少一個聲源。這裡的「包含」可以表示聽音位置和聲源至少有一者在腔體內部,也可以表示聽音位置和聲源至少有一者在腔體內部邊緣處。在一些實施例中,聽音位置可以係耳道入口,也可以係耳朵聲學參考點。
圖10A係根據本說明書一些實施例所示的偶極子聲源結構和偶極子聲源的其中一個聲源周圍構建腔體結構的聽音原理示意圖。圖10B係根據本說明書一些實施例所示的偶極子聲源結構和偶極子聲源的其中一個聲源周圍構建腔體結構的漏音原理示意圖。
對於近場聽音來說,如圖10A所示的其中一個聲源周圍構建有腔體結構的偶極子,由於其中一個聲源A被腔體結構包裹,其輻射出來的聲音大部分會透過直射或反射的方式到達聽音位置。相對地,在沒有腔體結構的情況,聲源輻射出的聲音大部分不會到達聽音位置。因此,腔體結構的設置使得到達聽音位置的聲音音量得到顯著提高。同時,腔體結構外的反相聲源B輻射出來的反相聲音只有較少的一部分會透過腔體結構的洩漏結構進入腔體結構。這相當於在洩漏結構處生成了一個次級聲源B’,其強度顯著小於反相聲源B,亦顯著小於聲源A。次級聲源B’產生的聲音在腔體
內對聲源A產生反相相消的效果微弱,使聽音位置的聽音音量顯著提高。
對於漏音來說,如圖10B所示,聲源A透過腔體的洩漏結構向外界輻射聲音相當於在洩漏結構處生成了一個次級聲源A’,由於聲源A輻射的幾乎所有聲音均從洩漏結構輸出,且腔體的結構尺度遠小於評價漏音的空間尺度(相差至少一個數量級),因此可認為次級聲源A’的強度與聲源A相當。對於外界空間來說,次級聲源A’與反相聲源B產生的聲音相消效果與聲源A與反相聲源B產生的聲音相消效果相當。即該腔體結構下,仍然保持了相當的降漏音效果。
在具體應用場景中,發聲部11的殼體壁面通常為平面或曲面,而用戶耳甲腔102的輪廓為凹凸不平的結構,透過將發聲部11部分或整體結構伸入耳甲腔內,發聲部11與耳甲腔的輪廓之間形成與外界連通的腔體結構,進一步地,將出聲孔設置在發聲部11的殼體朝向用戶耳道口和靠近耳甲腔102邊緣的位置,以及將泄壓孔設置在發聲部11背離或遠離耳道口的位置就可以構造圖9所示的聲學模型,從而使得用戶在佩戴開放式耳機10時能夠提高用戶在耳口處的聽音位置,以及降低遠場的漏音效果。
應當理解的係,上述一個開口的洩漏結構僅為示例,腔體結構的洩漏結構可以包含一個或一個以上的開口,其也能實現較優的聽音指數,其中,聽音指數可以指漏音指數α的倒數1/α。以設置兩個開口結構為例,下面分別分析等開孔和等開孔率的情況。以只開一個孔的結構作為對比,這裡的「等開孔」指設置兩個尺寸與只開一個孔的結構相同的開口,「等開孔率」指設置的兩個孔開口面積之和與只開一個孔的結構相同。等開孔相當於將只開一個孔的相對開口大小(即腔體結構上洩漏結構的開口面積S與腔體結構中受被包含的聲源直接作用的面積S0的比值)擴大了一倍,由之前該,其整體的聽音指數會下降。在等開孔率的情況,即使S/S0與只開一個孔的結構相同,但兩個開口至外部聲源的距離不同,因而也會造成不同的聽音指數。
圖11A係根據本說明書一些實施例所示的具有兩個水平開口
的腔體結構的示意圖。圖11B係根據本說明書一些實施例所示的具有兩個垂直開口的腔體結構的示意圖。如圖11A所示,當兩個開口連線和兩個聲源連線平行(即為兩個水平開口)時,兩個開口到外部聲源的距離分別取得最大和最小;如圖11B所示,當兩連線垂直(即為兩個垂直開口)時,兩開口到外部聲源的距離相等並取得中間值。
圖12係根據本說明書一些實施例所示的具有兩個開口和一個開口的腔體結構的聽音指數曲線對比圖。如圖12所示,等開孔的腔體結構較一個開口的腔體結構的整體聽音指數會下降。對於等開孔率的腔體結構,由於兩個開口至外部聲源的距離不同,因而也會造成不同的聽音指數。結合圖11A、圖11B和圖12可以看出,無論水平開口還係垂直開口,等開孔率的洩漏結構的聽音指數都高於等開孔的洩漏結構。這係因為相對於等開孔的洩漏結構,等開孔率的洩漏結構的相對開口大小S/S0相比於等開孔的洩漏結構縮小了一倍,因此聽音指數更大。結合圖11A、圖11B和圖12還可以看出,無論係等開孔的洩漏結構還係等開孔率的洩漏結構,水平開口的聽音指數都更大。這係因為水平開口的洩漏結構中其中一個開口到外部聲源的距離小於兩個聲源的距離,這樣形成的次級聲源與外部聲源由於距離相對原來兩個聲源更近,因此聽音指數更高,進而提高了降漏音效果。因此,為了提高降漏音效果,可以使至少一個開口到外部聲源的距離小於兩個聲源之間的距離。
此外,如圖12所示,採用了兩個開口的腔體結構相對於一個開口的腔體結構能更好地提高腔體結構內氣聲的諧振頻率,使得整個裝置相對於只有一個開口的腔體結構在高頻段(例如,頻率接近10000Hz的聲音)有更好的聽音指數。高頻段係人耳更敏感的頻段,因此對降漏音的需求更大。因此,為了提高高頻段的降漏音效果,可以選擇開口數量大於1的腔體結構。
圖13係根據本說明書另一些實施例所示的開放式耳機的示例性佩戴示意圖。圖14係圖13所示的開放式耳機朝向耳部一側的結構示
意圖。
圖13所示的開放式耳機10與圖7所示的開放式耳機10的結構類似,其主要區別在於:發聲部11傾斜設置,發聲部11的殼體111至少部分插入耳甲腔102,例如,發聲部11的自由端FE可以伸入耳甲腔102內。如此結構的耳掛12和發聲部11與用戶耳部100適配度較好,能夠增加開放式耳機10從耳部100上脫落的阻力,從而增加開放式耳機10的佩戴穩定性。
在一些實施例中,在佩戴狀態下,沿厚度方向Z觀察,發聲部11的連接端CE相較於自由端FE更靠近頭頂,以便於自由端FE伸入耳甲腔內。基於此,長軸方向X與人體矢狀軸所在方向之間的夾角可以介於15°~60°之間。其中,如果前述夾角太小,容易導致自由端FE無法伸入耳甲腔內,以及發聲部11上的出聲孔112與耳道相距太遠;如果前述夾角太大,同樣容易導致發聲部11無法伸入耳甲腔內,以及耳道被發聲部11堵住。換言之,如此設置,既允許發聲部11伸入耳甲腔內,又使得發聲部11上的出聲孔112與耳道具有合適的距離,以在耳道不被堵住的情況下,用戶能夠更多地聽到發聲部11產生的聲音。
在一些實施例中,發聲部11和耳掛12可以從耳甲腔所對應的耳部區域的前後兩側共同夾持前述耳部區域,從而增加開放式耳機10從耳部上脫落的阻力,進而改善開放式耳機10在佩戴狀態下的穩定性。例如,發聲部11的自由端FE在厚度方向Z上壓持在耳甲腔內。再例如,自由端FE在長軸方向X和短軸方向Y上抵接在耳甲腔內(例如,與耳甲腔的相對自由端FE的內壁相抵接)。
在一些實施例中,由於耳掛自身具有彈性,發聲部與耳掛的距離在佩戴狀態和未佩戴狀態可以發生一定的變化(未佩戴狀態下的距離小於佩戴狀態下的距離)。此外,由於耳部100的生理結構,在佩戴狀態下,發聲部11所在的平面應當與耳掛12所在的平面在冠狀軸方向上有一定的間距,才能使發聲部11對耳部100造成適當的壓力。在一些實施例中,
為了提升開放式耳機10的佩戴舒適度,以及使發聲部11與耳掛12配合將發聲部11壓持在耳部上,在未被佩戴狀態下,出聲孔112的中心O距耳掛12所在的平面之間的距離在3mm~6mm之間。由於耳掛12係一個非規則的形狀,例如,耳掛12可為弧形結構,耳掛12所在的平面(也稱耳掛平面)可以視為:在未被佩戴狀態下,將耳掛平置在一個平面上時,該平面與耳掛上至少三個點相切,構成耳掛平面。在一些實施例中,在佩戴狀態時,耳掛可以近似視為與頭部進行貼合,此時耳掛平面相對於矢狀面的偏轉可以忽略不計。在一些實施例中,在未被佩戴狀態下,出聲孔112的中心O距耳掛12所在的平面之間的距離在3.5mm~5.5mm之間。在一些實施例中,在未被佩戴狀態下,出聲孔112的中心O距耳掛12所在的平面之間的距離在4.0mm~5.0mm之間。在一些實施例中,在未被佩戴狀態下,出聲孔112的中心O距耳掛12所在的平面之間的距離在4.3mm~4.7mm之間。
如圖13所示,當用戶佩戴開放式耳機10時,透過將發聲部11的殼體111設置為至少部分插入耳甲腔103,發聲部11的內側面IS與耳甲腔103共同圍成的腔體可以視為如圖9所示的腔體結構41,內側面IS與耳甲腔之間形成的縫隙(例如,內側面IS與耳甲腔之間形成的靠近頭頂的第一洩露結構UC、內側面IS與耳部之間形成的靠近耳道的第二洩露結構LC)可以視為如圖9所示的洩漏結構42。設置在內側面IS上的出聲孔112可以視為如圖9所示的腔體結構41內部的點聲源,設置在發聲部11其他側面(例如,遠離或背離用戶耳道的側面)的泄壓孔113可以視為如圖9所示的腔體結構41外部的點聲源。由此根據圖9-圖12的相關描述,當開放式耳機10以至少部分插入耳甲腔的佩戴方式佩戴時,即以如圖13所示的佩戴方式佩戴,就聽音效果而言,出聲孔112輻射出來的聲音大部分可以透過直射或反射的方式到達耳道,可以使得到達耳道的聲音音量得到顯著提高,特別係中低頻的聽音音量。同時,泄壓孔113輻射出來的反相聲音只有較少的一部分會透過縫隙(第一洩露結構UC和第二洩露結構LC)進入耳甲腔,與出聲孔112產生相消的效果微弱,使耳道的聽音音量顯著提
高。就漏音效果而言,出聲孔112可以透過縫隙向外界輸出聲音並與泄壓孔113產生的聲音在遠場反相相消,以此保證降漏音效果。
在一些實施例中,結合圖13和圖14,為了使開放式耳機10佩戴時出聲孔112在矢狀面的投影能夠部分或全部位於耳甲腔區域內,同時提升出聲孔112在耳道(即,聽音位置)的聲音強度,可以將出聲孔112盡可能設置在距離耳道較近的位置。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿Y方向距發聲部11的下側面LS的距離h2的範圍為4.05mm~6.05mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿Y方向距發聲部11的下側面LS的距離h2的範圍為4.50mm~5.85mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿Y方向距發聲部11的下側面LS的距離h2的範圍為4.80mm~5.50mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿Y方向距發聲部11的下側面LS的距離h2的範圍為5.20mm~5.55mm。
在一些實施例中,為了使發聲部11至少部分插入耳甲腔,發聲部11的長軸尺寸不能太長。在保證發聲部11至少部分插入耳甲腔的前提下,出聲孔112中心O沿X方向距發聲部11的後側面RS的距離不能太近,否則可能導致出聲孔的全部或部分面積由於自由端FE與耳甲腔壁面的抵接而被遮擋,使得出聲孔的有效面積減小。因此,在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿X方向距發聲部11的後側面RS的距離d2的範圍為8.15mm~12.25mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿X方向距發聲部11的後側面RS的距離d2的範圍為8.50mm~12.00mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿X方向距發聲部11的後側面RS的距離d2的範圍為8.85mm~11.65mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿X方向距發聲部11的後側面RS的距離d2的範圍為9.25mm~11.15mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿X方向距發聲部11的後側面RS的距離d2的範圍為9.60mm~10.80mm。
結合圖13,在一些實施例中,在保證發聲部11至少部分插入耳甲腔的前提下,為了使出聲孔112在矢狀面的投影能夠部分或全部位
於耳甲腔區域內,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O與耳掛12的上頂點M之間的距離的範圍為22.5mm~34.5mm。在一些實施例中,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O與耳掛12的上頂點M之間的距離的範圍為25mm~32mm。在一些實施例中,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O與耳掛12的上頂點M之間的距離的範圍為27.5mm~29.5mm。在一些實施例中,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O與耳掛12的上頂點M之間的距離的範圍為28mm~29mm。在一些實施例中,當用戶佩戴該開放式耳機10時,出聲孔112的中心在矢狀面的投影與耳掛12的上頂點在矢狀面的投影之間的距離的範圍為18mm~30mm。在一些實施例中,當用戶佩戴該開放式耳機10時,出聲孔112的中心在矢狀面的投影與耳掛12的上頂點在矢狀面的投影之間的距離的範圍為20mm~25mm。需要說明的係,在本說明書,在佩戴狀態下,出聲孔112的中心O與某特定位置點(例如,耳掛12的上頂點M)之間的距離可以透過下述示例性的方法進行確定。可以在佩戴狀態下,採用固定件或者膠水將開放式耳機10的複數個部件(例如,發聲部11、耳掛的第一部分121和耳掛的第二部分122)固定在穩固件上,然後將人頭模型及耳廓結構去除,此時,穩定在穩固件上的開放式耳機10展示為朝向耳部一側,且其姿態與佩戴狀態的姿態相同。此時,可以直接測得出聲孔112的中心O與該特定位置點(例如,耳掛12的上頂點M)之間的距離。
在一些實施例中,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與內側面IS的上下邊界之間距離(即發聲部11或殼體111的上側面US與下側面LS之間的距離)的比值不能太大或太小。在出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M之間的距離一定的情況下,上述比值太小,則內側面IS的寬度尺寸可能過大,此時可能導致發聲部整體重量變大、殼體和耳掛之間的距離太小,使用戶佩戴不舒適。上述比值太大時,則內側面IS的寬度尺寸可能過小,導致發聲部11的換能器能推動空氣的面積太小,致使發聲部的發聲效率太低。因此,為了保證發聲部的發聲效率足夠高並提
高用戶佩戴的舒適性,且使出聲孔112在矢狀面的投影至少部分能夠位於耳甲腔區域內,且盡可能距耳道較近,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O與耳掛12的上頂點M的距離與殼體111的沿Y方向的寬度尺寸之間距離的比值在1.2~2.2之間。在一些實施例中,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O與耳掛12的上頂點M的距離與殼體111的寬度尺寸的比值在1.4~2.0之間。在一些實施例中,在保證發聲部至少部分插入耳甲腔的情況下,為了使出聲孔112靠近耳道,並使發聲部11整體尺寸較小便於攜帶,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O與耳掛12的上頂點M的距離與殼體111的寬度尺寸的比值在1.5~1.8之間。在一些實施例中,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O與耳掛12的上頂點M的距離與殼體111的寬度尺寸的比值在1.6~1.7之間。在一些實施例中,出聲孔112的中心O與耳掛12的上頂點M之間的位置關係還可以透過出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距耳掛12的上頂點M在矢狀面的投影點的距離表徵。例如,在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距耳掛12的上頂點M在矢狀面的投影點的距離與發聲部11在矢狀面上的投影的短軸尺寸的比值在1.7-2.6之間。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距耳掛12的上頂點M在矢狀面的投影點的距離與發聲部11在矢狀面上的投影的短軸尺寸的比值在1.9-2.5之間。
在圖13的佩戴方式下,由於出聲孔112在內側面IS上距離耳道較近的位置,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的上側面US的距離的比值不能太大。此外,為了保證發聲部11與耳掛12的上頂點M間具有足夠的間隔以伸入耳甲腔,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的上側面US的距離的比值也不能太小。在一些實施例中,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的上側面US的距離的比
值在1.94~2.93之間。優選地,在保證發聲部至少部分插入耳甲腔的情況下,為了使出聲孔112靠近耳道,並使發聲部11整體尺寸較小便於攜帶,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的上側面US的距離的比值在2.2~2.6之間。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距耳掛12的上頂點M在矢狀面的投影點的距離與出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距發聲部11的上側面US在矢狀面的投影的距離的比值在2.8-4.3之間。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距耳掛12的上頂點M在矢狀面的投影點的距離與出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距發聲部11的上側面US在矢狀面的投影的距離的比值在3.2-3.8之間。
在圖13的佩戴方式下,由於出聲孔112在內側面IS上距離耳道較近的位置,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的下側面LS的距離的比值不能太小。此外,為了保證出聲孔具有足夠的面積(防止出聲孔面積太小而導致過大的聲阻抗),出聲孔112的寬度不能太小,則出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的下側面LS的距離的比值也不能太大。在一些實施例中,當用戶佩戴開放式耳機10時,出聲孔112的中心O距耳掛12的上頂點M的距離與出聲孔112的中心O距發聲部11的下側面LS的距離的比值在4.50~6.76之間。
圖15係根據本說明書一些實施例所示的開放式耳機處於佩戴狀態時在矢狀面的投影示意圖。
在一些實施例中,結合圖13和圖15,為了使發聲部11穩定地佩戴在用戶耳部,且便於構造如圖9所示的腔體結構,並使得腔體結構具有至少兩個洩露結構,自由端FE可以在長軸方向X和短軸方向Y上抵接在耳甲腔內,此時,發聲部11的內側面IS相對於矢狀面傾斜,並且此時發聲部的內側面IS與耳甲腔之間至少具有靠近頭頂的第一洩露結構UC(即
耳甲腔與內側面IS上邊界之間的縫隙)和靠近耳道的第二洩露結構LC(即耳甲腔與內側面IS下邊界之間的縫隙)。由此,可以提高聽音音量,特別係中低頻的聽音音量,同時仍然保留遠場漏音相消的效果,從而提升開放式耳機10的聲學輸出性能。
在一些實施例中,當開放式耳機10以圖13所示的佩戴方式進行佩戴時,發聲部的內側面IS與耳甲腔之間形成的第一洩露結構UC和第二洩露結構LC在長軸方向X上和厚度方向Z上均具有一定的尺寸。在一些實施例中,為了便於理解第一洩露結構UC和第二洩露結構LC的位置,可以將開放式耳機10處於佩戴狀態時內側面IS的上/下邊界分別與耳部(例如,耳甲腔的側壁、耳輪腳)相交而形成的兩點的中點作為第一洩露結構UC和第二洩露結構LC的位置參考點,以耳道的耳道口中心作為耳道的位置參考點。在一些實施例中,為了便於理解第一洩露結構UC和第二洩露結構LC的位置,可以在開放式耳機10處於佩戴狀態時,將內側面IS的上邊界的中點作為第一洩露結構UC的位置參考點,以內側面IS的下邊界靠近自由端FE的三等分點(以下簡稱內側面IS的下邊界的1/3點)作為第二洩露結構LC的位置參考點。需要說明的係,發聲部11的內側面IS上邊界的中點可以透過下述示例性的方法進行選取。可以確定發聲部11沿厚度方向Z的投影輪廓;可以確定發聲部11上沿長軸方向X距換能器的磁路組件(例如,下文描述的磁路組件1125)的短軸中心面的垂直距離最大且最靠近上側面US的兩個第一定位點;可以確定兩個第一定位點之間的發聲部11的投影輪廓為內側面IS的上邊界的投影線;可以確定發聲部11上最靠近內側面IS的且其投影與內側面IS的上邊界的投影線完全重合的線段作為內側面IS的上邊界。在一些替代的實施例中,當發聲部11的一個或複數個側面(例如,內側面IS、上側面US和/或下側面LS)為弧面時,可以確定內側面IS的平行於Y-X平面(短軸方向Y和長軸方向X形成的平面)的切面與上側面US的平行於Z-X平面(厚度方向Z和長軸方向X形成的平面)的切面之間的相交線為內側面IS的上邊界。內側面IS的上邊界的中
點可以係內側面IS的上邊界與磁路組件的短軸中心面的相交點。磁路組件的短軸中心面可以指平行於發聲部11的短軸方向Y和厚度方向Z且透過磁路組件的中心軸的平面。
類似地,發聲部11的內側面IS下邊界的1/3點可以透過下述示例性的方法進行選取。可以確定發聲部11沿厚度方向Z的投影輪廓;可以確定發聲部11上沿長軸方向X距磁路組件的短軸中心面的垂直距離最大且最靠近下側面LS的兩個第二定位點;可以確定兩個第二定位點之間的發聲部11的投影輪廓為內側面IS的下邊界的投影線;可以確定發聲部11上最靠近內側面IS的且其投影與內側面IS的下邊界的投影線完全重合的線段作為內側面IS的下邊界。在一些替代的實施例中,當發聲部11的一個或複數個側面(例如,內側面IS、上側面US和/或下側面LS)為弧面時,可以確定內側面IS的平行於Y-X平面(短軸方向Y和長軸方向X形成的平面)的切面與下側面LS的平行於Z-X平面(厚度方向Z和長軸方向X形成的平面)的切面之間的相交線為內側面IS的下邊界。內側面IS的下邊界的1/3點可以係內側面IS的下邊界與磁路組件的靠近自由端FE的三等分面的相交點。磁路組件的靠近自由端FE的三等分面可以指平行於發聲部11的短軸方向Y和厚度方向Z且透過磁路組件的長軸的靠近自由端FE的三等分點的平面。
僅作為示例,本說明書將以內側面IS的上邊界的中點以及下邊界的1/3點分別作為第一洩露結構UC和第二洩露結構LC的位置參考點。需要知道的係,選定的內側面IS的上邊界的中點以及下邊界的1/3點,只係作為示例性的參考點來描述第一洩露結構UC和第二洩露結構LC的位置。在一些實施例中,還可以選定其他參考點用以描述第一洩露結構UC和第二洩露結構LC的位置。例如,由於不同用戶耳部的差異性,導致當開放式耳機10處於佩戴狀態時所形成的第一洩露結構UC/第二洩露結構LC為一寬度漸變的縫隙,此時,第一洩露結構UC/第二洩露結構LC的參考位置可以為內側面IS的上邊界/下邊界上靠近縫隙寬度最大的區域的位置。例
如,可以以內側面IS的上邊界靠近自由端FE的1/3點作為第一洩露結構UC的位置,以內側面IS的下邊界的中點作為第二洩露結構LC的位置。
在一些實施例中,如圖15所示,內側面IS的上邊界在矢狀面的投影可以與上側面US在矢狀面的投影重合,內側面IS的下邊界在矢狀面的投影可以與下側面LS在矢狀面的投影重合。第一洩露結構UC的位置參考點(例如,內側面IS的上邊界的中點)在矢狀面的投影為點A4,第二洩露結構LC的位置參考點(例如,內側面IS的下邊界的1/3點)在矢狀面的投影為點C。需要說明的係,在本說明書中,出聲孔112的中心O、耳掛12的上頂點M、第一洩露結構UC的位置參考點(例如,內側面IS的上邊界的中點)、第二洩露結構LC的位置參考點(例如,內側面IS的下邊界的1/3點)、耳道口的中心等之間的相對位置關係還可以透過出聲孔112的中心O、耳掛12的上頂點M、第一洩露結構UC的位置參考點(例如,內側面IS的上邊界的中點)、第二洩露結構LC的位置參考點(例如,內側面IS的下邊界的1/3點)等在矢狀面上的投影點以及耳道口在矢狀面的投影的形心之間的位置關係進行表徵。
如圖15所示,在一些實施例中,在佩戴狀態下,開放式耳機10的發聲部11在矢狀面上的投影可以至少部分覆蓋用戶的耳道,但耳道可以透過耳甲腔與外界連通,以實現解放用戶的雙耳。在一些實施例中,由於泄壓孔113的聲音可以透過洩露結構(例如,第一洩露結構UC或第二洩露結構LC)傳入腔體結構與出聲孔112的聲音發生相消,因此,泄壓孔113不能離洩露結構太近,而在發聲部11至少部分地插入耳甲腔內的前提下,泄壓孔113與出聲孔112的距離受限於發聲部11的尺寸,因此,為了使開放式耳機10在整個頻段範圍內都具有較高的聽音指數,泄壓孔113應盡可能位於距離出聲孔112更遠的位置,例如,泄壓孔113設置於發聲部11的上側面US。此時,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的上邊界的中點在矢狀面的投影點A4的距離與出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’與泄壓孔113的中心在矢狀面的投影點之間的距離的比
值在0.7~1.3之間。
當出聲孔112與泄壓孔113的相對位置保持不變(即出聲孔112與泄壓孔113之間的距離保持不變)時,腔體結構的體積V越大,開放式耳機10整體(全頻段範圍內)的聽音指數越小。這係因為受到腔體結構內氣聲諧振的影響,在腔體結構的諧振頻率上,腔體結構內會產生氣聲諧振並向外輻射遠大於泄壓孔113的聲音,造成了漏音的極大提高,進而使得聽音指數在該諧振頻率附近顯著變小。
出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的上邊界的中點在矢狀面投影點A4的距離越大,腔體結構的體積V越大。因此,在一些實施例中,在發聲部11至少部分地插入耳甲腔內的前提下,為了使出聲孔112能夠靠近耳道設置,且使腔體結構具有合適體積V,以使耳道的收音效果較好,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的上邊界的中點在矢狀面的投影點A4的距離範圍為10.0mm~15.2mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的上邊界的中點在矢狀面的投影點A4的距離範圍為11.0mm~14.2mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的上邊界的中點在矢狀面的投影點A4的距離範圍為12.0mm~14.7mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的上邊界的中點在矢狀面的投影點A4的距離範圍為12.5mm~14.2mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的上邊界的中點在矢狀面的投影點A4的距離範圍為13.0mm~13.7mm。需要說明的係,在本說明書,在佩戴狀態下,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距某特定點(例如,內側面IS的上邊界的中點在矢狀面的投影點A4)之間的距離可以透過下述示例性的方法進行確定。可以在佩戴狀態下,採用固定件或者膠水將開放式耳機10的複數個部件(例如,發聲部11、耳掛的第一部分121和耳掛的第二部分122)固定在穩固件上,然後將人頭模型及耳廓結構去除,此時,穩定在穩固件上的開放式耳機10
展示為朝向耳部一側,且其姿態與佩戴狀態的姿態相同。此時,可以確定出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’的位置。進一步地,可以確定出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距該特定點之間的距離。
在一些實施例中,由於耳道口附近存在耳屏,出聲孔112很容易被耳屏遮擋,此時,為了盡可能使出聲孔112在離耳道較近的位置且不被遮擋,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為2.2mm~3.8mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為2.4mm~3.6mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為2.6mm~3.4mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為2.8mm~3.2mm。需要說明的係,耳道口在矢狀面上的投影的形狀可以近似視為橢圓形,相對應地,耳道口在矢狀面的投影的形心可以為該橢圓形的幾何中心。
在一些實施例中,為了保證發聲部11伸入耳甲腔且內側面IS的上邊界與耳甲腔之間存在適當的縫隙(形成腔體結構的洩露結構),內側面IS的上邊界的中點在矢狀面的投影點A4距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為12mm~18mm。在一些實施例中,內側面IS的上邊界的中點在矢狀面的投影點A4距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為13mm~17mm。在一些實施例中,內側面IS的上邊界的中點在矢狀面的投影點A4距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為14mm~16mm。在一些實施例中,內側面IS的上邊界的中點在矢狀面的投影點A4距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為14.5mm~15.5mm。
在一些實施例中,為了保證發聲部11伸入耳甲腔且內側面IS的下邊界與耳甲腔之間存在適當的縫隙(形成腔體結構的洩露結構),內側面IS的下邊界的1/3點在矢狀面的投影點C距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為1.7mm~2.7mm。在一些實施例中,內側面IS的下邊界
的1/3點在矢狀面的投影點C距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為1.8mm~2.6mm。在一些實施例中,內側面IS的下邊界的1/3點在矢狀面的投影點C距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為1.9mm~2.5mm,在一些實施例中,內側面IS的下邊界的1/3點在矢狀面的投影點C距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為2.0mm~2.4mm。在一些實施例中,內側面IS的下邊界的1/3點在矢狀面的投影點C距耳道口在矢狀面的投影的形心B的距離範圍為2.1mm~2.3mm。
在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的下邊界的1/3點在矢狀面的投影點C的距離越大,腔體結構的體積V越大。因此,在發聲部11至少部分地插入耳甲腔內的前提下,為了使出聲孔112能夠靠近耳道設置,且使腔體結構具有合適體積V,以使耳道的收音效果較好。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的下邊界的1/3點在矢狀面的投影點C的距離範圍為3.5mm~5.6mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的下邊界的1/3點在矢狀面的投影點C的距離範圍為3.9mm~5.2mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的下邊界的1/3點在矢狀面的投影點C的距離範圍為4.3mm~4.8mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O在矢狀面的投影點O’距內側面IS的下邊界的1/3點在矢狀面的投影點C的距離範圍為4.5mm~4.6mm。
圖16係根據本說明書一些實施例所示的發聲部的示例性內部結構圖。
如圖16所示,發聲部11可以包括設置在殼體111內的主控電路板13和設置在耳掛12遠離發聲部11一端的電池(未示出),電池和換能器116分別與主控電路板13電性連接,以允許電池在主控電路板13的控製下為換能器116供電。當然,電池和換能器116也可以均設置在發聲部11內,且電池可以更靠近連接端CE而換能器116則可以更靠近自由
端FE。
在一些實施例中,開放式耳機10可以包括連接發聲部11和耳掛12的調節機構,不同的用戶在佩戴狀態下能夠透過調節機構調節發聲部11在耳部上的相對位置,以使得發聲部11位於一個合適的位置,從而使得發聲部11與耳甲腔形成腔體結構。除此之外,由於調節機構的存在,用戶也能夠調節開放式耳機10佩戴至更加穩定、舒適的位置。
由於耳甲腔具有一定的容積及深度,使得自由端FE伸入耳甲腔內之後,發聲部11的內側面IS與耳甲腔之間能夠具有一定的間距。換言之,發聲部11在佩戴狀態下與耳甲腔可以配合形成與外耳道連通的腔體結構,出聲孔112可以至少部分位於前述腔體結構內。如此,在佩戴狀態下,由出聲孔112傳播而出的聲波會受到前述腔體結構的限制,也即前述腔體結構能夠聚攏聲波,使得聲波能夠更好地傳播至外耳道內,從而提高用戶在近場聽到的聲音的音量和音質,這樣有利於改善開放式耳機10的聲學效果。進一步地,由於發聲部11可以設置成在佩戴狀態下不堵住外耳道,使得前述腔體結構可以呈半開放式設置。如此,由出聲孔112傳播而出的聲波,其一部分可以傳播至耳道從而使用戶聽到聲音,其另一部分可以與經耳道反射的聲音一起經由發聲部11與耳部之間的縫隙(例如耳甲腔未被發聲部11覆蓋的一部分)傳播至開放式耳機10及耳部的外部,從而在遠場形成第一漏音;與此同時,經由發聲部11上開設的泄壓孔113傳播出去的聲波一般會在遠場形成第二漏音,前述第一漏音的強度與前述第二漏音的強度相當,且前述第一漏音的相位和前述第二漏音的相位(接近)互為反相,使得兩者能夠在遠場相消,這樣有利於降低開放式耳機10在遠場的漏音。
在一些實施例中,發聲部11主要包括與耳掛12連接的殼體111和設置在殼體111內的換能器116。其中,殼體111在佩戴狀態下朝向耳部的內側面IS設置有出聲孔112,換能器116產生的聲波經由出聲孔112傳播而出,以便於傳入外耳道101。值得注意的係:出聲孔112也可以設置在殼體111的下側面LS,還可以設置在前述內側面IS與下側面LS之間的
拐角處。
在一些實施例中,換能器116可以包括振膜1121,振膜1121與殼體111之間可以形成位於振膜1121前側的前腔114以及位於振膜1121後側的後腔115。殼體111上設有與前腔114聲學耦合的出聲孔112以及與後腔115聲學耦合的泄壓孔(例如第一泄壓孔1131與第二泄壓孔1132)。殼體111內可以設置有連接架117。連接架117上設置有聲學通道1151,用於連通第一泄壓孔1131和後腔115,以便於後腔115與外界環境連通,也即空氣能夠自由地進出後腔115,從而有利於降低換能器116的振膜在振動過程中的阻力。
在一些實施例中,前腔114設置於換能器116的振膜1121與殼體111之間,為了保證振膜具有充足的振動空間,前腔114可以具有較大的深度尺寸(即換能器116的振膜與其正對的殼體111之間的距離尺寸)。在一些實施例中,如圖16所示,出聲孔112設置於厚度方向Z上的內側面IS上,此時前腔114的深度可以係指前腔114在Z方向上的尺寸。然,前腔114的深度過大,又會導致發聲部11的尺寸增大,影響開放式耳機10的佩戴舒適性。在一些實施例中,前腔114的深度可以為0.55mm-1.00mm。在一些實施例中,前腔114的深度可以為0.66mm-0.99mm。在一些實施例中,前腔114的深度可以為0.76mm-0.99mm。在一些實施例中,前腔114的深度可以為0.96mm-0.99mm。在一些實施例中,前腔114的深度可以為0.97mm。
為了提升開放式耳機10的出聲效果,前腔114與出聲孔112構成的類似亥姆霍茲共振腔結構的諧振頻率和/或後腔115與泄壓孔113構成的類似亥姆霍茲共振腔結構的諧振頻率要盡可能的高,以此使得發聲部的整體的頻率回應曲線具有較寬的平坦區域。在一些實施例中,前腔114的諧振頻率f1可以不低於3kHz。在一些實施例中,前腔114的諧振頻率f1可以不低於4kHz。在一些實施例中,前腔114的諧振頻率f1可以不低於6kHz。在一些實施例中,前腔114的諧振頻率f1可以不低於7kHz。在一些實施例
中,前腔114的諧振頻率f1可以不低於8kHz。在一些實施例中,為了增加頻響曲線中平坦區的範圍,提高發聲部11的音質,後腔115的諧振頻率f2可以不小於3.3kHz。在一些實施例中,為了進一步提高發聲部11的音質,後腔115的諧振頻率f2可以不小於3.5kHz。在一些實施例中,為了進一步提高發聲部11的音質,後腔115的諧振頻率f2可以不小於4kHz。在一些實施例中,為了進一步提高發聲部11的音質,後腔115的諧振頻率f2可以不小於6kHz。
在一些實施例中,前腔114與出聲孔112可以近似看作一個亥姆霍茲共振腔模型,前腔114為亥姆霍茲共振腔模型的腔體,出聲孔112為亥姆霍茲共振腔模型的頸部。此時亥姆霍茲共振腔模型的共振頻率為前腔114的諧振頻率f1。類似地,後腔115與泄壓孔113(例如,第一泄壓孔1131和/或第二泄壓孔1132)也可以近似看作一個亥姆霍茲共振腔模型,後腔115為亥姆霍茲共振腔模型的腔體,泄壓孔113為亥姆霍茲共振腔模型的頸部。此時亥姆霍茲共振腔模型的共振頻率為後腔115的諧振頻率f2。
在亥姆霍茲共振腔模型中,頸部(例如出聲孔112或泄壓孔113)的尺寸可以影響到腔體的諧振頻率f,具體關係如公式(2)所示:
其中,c代表聲速,S代表頸部(例如出聲孔112或泄壓孔113)的截面積,V代表腔體(例如前腔114或後腔115)的體積,L代表頸部(例如出聲孔112或後腔115)的深度。
由公式(2)可知,當增加出聲孔112的截面積S、減小出聲孔112的深度L時,前腔114的諧振頻率f1增大向高頻移動。類似地,當泄壓孔113(例如第一泄壓孔1131和/或第二泄壓孔1132)的截面積、泄壓孔113的深度不變時,後腔115的體積增大,後腔115的諧振頻率f2減小即向低頻移動。
在一些實施例中,出聲孔112處的總空氣容積形成聲重量,
聲重量可以與系統(例如亥姆霍茲共振腔)諧振以產生低頻輸出。因此聲重量較小可能影響亥姆霍茲共振腔模型的低頻輸出。而出聲孔112的尺寸也會對出聲孔112的聲重量Ma造成影響,具體關係如公式(3)所示:
其中,ρ代表空氣密度,S代表出聲孔112的截面積,L代表出聲孔112的深度。
由公式(3)可知,出聲孔112的截面積S增加、深度L減小,出聲孔112的聲重量Ma減小。
結合公式(2)與公式(3)可知,出聲孔112的截面積S與深度L之比S/L的取值越大,前腔114的諧振頻率f1越大,出聲孔112的聲重量Ma越小。因此,出聲孔112的截面積S與深度L之比S/L需要處於適當的取值範圍內,具體可以參見例如,圖27A、圖27B及圖28B。
圖17A係根據本說明書一些實施例所示的換能器的示例性外形圖,圖17B係根據本說明書一些實施例所示的換能器的示例性爆炸圖。請參照圖17A與圖17B,在一些實施例中,發聲部11可以包括振膜1121、線圈1122、支架1123、端子1124以及磁路組件1125。其中,支架1123提供安裝固定平臺,換能器116可以透過支架1123與殼體111相連,端子1124固定於支架1123,端子1124可以用於電路連接(例如連接引線等)。線圈1122與振膜1121連接且至少部分位於磁路組件1125形成的磁間隙中,磁路組件1125會對通電的線圈1122產生作用力,從而驅動振膜1121產生機械振動,進而經由空氣等媒介的傳播產生聲音。磁路組件1125可以包括導磁板11251、磁體11252與容納件11253。導磁板11251位於磁體11252和振膜1121之間並貼附在磁體11252的表面。
圖18係根據本說明書一些實施例所示的發聲部的示例性內部結構圖。圖19係根據本說明書一些實施例所示的振膜的示例性結構圖。
如圖18所示,殼體111容納有換能器116,換能器116包括振膜1121、線圈1122、支架1123以及磁路組件1125。其中,支架1123包
圍振膜1121、線圈1122及磁路組件1125設置,用於提供安裝固定平臺,換能器116可以透過支架1123與殼體111相連,振膜1121在Z方向上覆蓋線圈1122和磁路組件1125,線圈1122伸入磁路組件1125且與振膜1121相連,線圈1122通電之後產生的磁場與磁路組件1125所形成的磁場相互作用,從而驅動振膜1121產生機械振動,進而經由空氣等媒介的傳播產生聲音,聲音透過出聲孔112輸出。
在一些實施例中,磁路組件1125包括導磁板11251、磁體11252與容納件11253,導磁板11251與磁體11252相互連接,磁體11252遠離導磁板11251的一側安裝於容納件11253的底壁,且磁體11252的周側與容納件11253的周側內側壁之間具有間隙。在一些實施例中,容納件11253的周側外側壁與支架1123連接固定。在一些實施例中,容納件11253與導磁板11251均可以採用導磁材質(例如鐵等)。在一些實施例中,振膜1121的周側可以透過固定環1145連接至支架1123上。在一些實施例中,固定環1145的材質可以包括不銹鋼材質或其他金屬材質,以適應振膜1121的加工製造工藝。在一些實施例中,容納件11253包括容納件的底部11253a與周側的側壁11253b,容納件的底部11253a與側壁11253b圍成容納空間,導磁板11251與磁體11252容納於該容納空間內。導磁板11251與磁體11252相互連接,磁體11252遠離導磁板11251的一側安裝於容納件的底部11253a,且磁體11252的周側與容納件11253周側的側壁11253b之間具有間隙。在一些實施例中,線圈1122可以伸入磁體11252與側壁11253b之間的間隙。
在一些實施例中,為了使得在振膜1121上下振動過程中時,至少部分線圈1122可以位於磁路組件1125內磁通量密度較高的區域,以提高磁路組件1125的磁場利用效率,在振膜1121的振動方向上,線圈1122的中心點J和導磁板11251的中心點K之間的距離dd小於0.3mm。例如,線圈1122的中心點J和導磁板11251的中心點K可以基本在同一水平線上,以使得磁路組件1125對線圈1122產生更大的作用力,以為振膜1121
的振動提供動力。
請參照圖18與圖19,在一些實施例中,振膜1121可以包括主體區域11211與環繞主體區域11211設置的折環區域11212。在一些實施例中,主體區域11211包括第一傾斜段11211a以及與線圈1122連接的第一連接段11211b。如圖18所示,第一連接段11211b用於連接線圈1122,該第一連接段11211b平行於短軸方向Y設置,並垂直於振膜的振動方向。第一傾斜段11211a與折環區域11212的部分區域貼合。在一些實施例中,第一傾斜段11211a相對於第一連接段11211b向背離線圈1122的方向傾斜。結合圖18和圖19所示,線圈1122位於第一連接段11211b的下側,第一傾斜段11211a相對於第一連接段11211b向上(即遠離背離線圈1122的方向)傾斜。透過上述設置,可以避免線圈1122黏接至振膜1121時黏接用的膠水溢出至折環區域11212,導致膠水腐蝕折環區域11212,影響振膜1121的振動性能。
在一些實施例中,線圈1122可以伸入磁體11252與容納件11253之間的間隙。線圈1122與容納件11253的側壁之間的距離太大會使得線圈並未處於磁路組件1125磁通量密度較大的區域,減弱磁路組件1125為振膜1121提供的動力;距離太小會使線圈1122有碰撞容納件11253的風險。因此,為了避免線圈1122的碰撞以及保證磁場為振膜1121提供的動力,在一些實施例中,在上述的間隙中,線圈1122與磁體11252的側壁之間的距離wt可以為0.1mm-0.25mm,線圈1122與容納件11253的周側內側壁之間的距離ww可以為0.1mm-0.5mm。在一些實施例中,線圈1122與磁體11252的側壁之間的距離wt可以為0.12mm-0.24mm,線圈1122與容納件11253的周側內側壁之間的距離ww可以為0.15mm-0.3mm。在一些實施例中,在上述的間隙中,線圈1122與磁體11252的側壁之間的距離wt可以為0.17mm-0.21mm,線圈1122與容納件11253的周側內側壁之間的距離ww可以為0.19mm-0.23mm。在一些實施例中,線圈1122與磁體11252的側壁之間的距離wt可以為0.2mm,線圈1122與容納件11253的周側內側
壁之間的距離ww可以為0.2mm。線圈1122與容納件11253的底部11253a之間的距離h31太大會造成整個發聲部11的體積變大,沿振膜1121的振動方向上,線圈1122與容納件11253的底部11253a之間的距離h31太小則會使線圈1122有碰撞容納件11253的風險。因此,為了避免發聲部11的體積過大,同時避免線圈1122的碰撞,在一些實施例中,線圈1122與容納件11253的底部11253a之間的距離h31(即線圈1122遠離振膜1121的一端與容納件11253的底壁之間的距離)可以為0.2mm-4mm。在一些實施例中,線圈1122與容納件11253的底壁之間的距離h31可以為0.6mm-3mm。在一些實施例中,線圈1122與容納件11253的底壁之間的距離h31可以為1mm-2mm。在一些實施例中,線圈1122與容納件11253的底壁之間的距離h31可以為1.4mm-1.6mm。
在一些實施例中,透過對第一傾斜段11211a相對於第一連接段11211b的傾斜角度β進行設計,可以改變線圈1122與磁路組件1125的相對位置,從而使線圈1122受到的推力大體一致,進而調整發聲部11的低頻失真,使低頻聽感更加豐富。此外,透過設計第一傾斜段11211a相對於第一連接段11211b的傾斜角度β還可以避免線圈1122溢膠至折環區域11212,避免腐蝕折環區域11212,影響折環區域11212的振動。其中,第一傾斜段11211a相對於第一連接段11211b的傾斜角度β係指,第一傾斜段11211a在遠離第一連接段11211b的方向上,與第一連接段11211b所在直線的夾角,如圖19所示。
在一些實施例中,為了減小發聲部11的失真程度,避免腐蝕折環區域11212並影響折環區域11212的振動,第一傾斜段11211a相對於第一連接段11211b的傾斜角度β可以在5°-30°範圍內。在一些實施例中,為了進一步減小發聲部11的失真程度,第一傾斜段11211a相對於第一連接段11211b的傾斜角度β可以在10°-25°範圍內。例如,第一傾斜段11211a相對於第一連接段11211b的傾斜角度β可以為15°。又例如,第一傾斜段11211a相對於第一連接段11211b的傾斜角度β可以為22°。
在一些實施例中,線圈1122距離第二傾斜段11212a的最小距離不小於0.3mm,即第二傾斜段11212a與第一連接段11211b的連接點和線圈1122與第一連接段11211b的連接區域之間的距離不小於0.3mm,以使折環區域11212與線圈1122的安裝位置保持安全距離,避免線圈1122安裝的膠水溢出到折環區域11212。
在一些實施例中,折環區域11212包括第二傾斜段11212a,第二傾斜段11212a至少部分與第一傾斜段11211a貼合。主體區域11211與折環區域11212透過第一傾斜段11211a與第二傾斜段11212a實現連接。在一些實施例中,為了簡化貼裝工藝,第一傾斜段11211a與第二傾斜段11212a可以透過膠水連接。在一些實施例中,為了實現主體區域11211與折環區域11212的連接,第二傾斜段11212a可以設置於第一傾斜段11211a靠近線圈1122的一側。在一些實施例中,為了實現主體區域11211與折環區域11212的連接,同時為了進一步減小線圈1122黏接時的膠水對折環區域11212的腐蝕程度,第二傾斜段11212a可以設置於第一傾斜段11211a背離線圈1122的一側。
由於低頻時振膜1121的振動幅度較大,若係折環區域11212採用平面結構,其形變能力較差,因此會影響振膜1121振動時的幅度。因此,為了使振膜1121的具有較好的形變能力,在一些實施例中,折環區域11212可以包括弧形段11212c。
在一些實施例中,弧形段11212c的高度h11與跨度w1的比值可以影響弧形段11212c的形變能力。弧形段11212c的高度指在振膜1121的振動方向上,弧形段11212c的最高點與弧形段的最低點之間的距離。如圖19所示,弧形段11212c的高度記為h11。弧形段11212c的跨度指在弧形段11212c的上兩點之間的最大距離。如圖19所示,弧形段11212c的跨度記為w1。若係弧形段11212c的高度h11與跨度w1的比值過小,弧形段11212c的凸起程度過小,形狀可能接近於平面結構,形變能力較差。若係弧形段11212c的高度h11與跨度w1的比值過大,弧形段11212c的凸起程度過大,
振膜1121振動時受到的阻礙較大,對發聲部11的輸出造成影響。因此,在一些實施例中,為了使發聲部11具有較好的輸出與較低的失真,弧形段11212c的高度h11與跨度w1的比值可以在0.35-0.4範圍內。在一些實施例中,為了進一步提升發聲部11的輸出,弧形段11212c的高度h11與跨度w1的比值可以在0.36-0.39範圍內。在一些實施例中,為了進一步降低發聲部11的失真,弧形段11212c的高度h11與跨度w1的比值可以為0.37-0.38。例如,弧形段11212c的高度h11與跨度w1的比值可以為0.38。
在一些實施例中,弧形段11212c的高度h11可以在0.5mm-0.7mm範圍內。例如,弧形段11212c的高度h11可以在0.55mm-0.65mm範圍內。在一些實施例中,弧形段11212c的高度h11可以為0.6mm。考慮到誤差尺寸,在一些實施例中,弧形段11212c的高度h11可以為0.6mm±0.05mm。在一些實施例中,折環區域11212的弧形段11212c的跨度(寬度)w2可以小於曲率半徑r1的兩倍。在一些實施例中,折環區域11212的弧形段11212c的曲率半徑r1可以為0.7mm-0.9mm。在一些實施例中,折環區域11212的弧形段11212c的曲率半徑r1可以為0.75mm-0.88mm。在一些實施例中,折環區域11212的弧形段11212c的曲率半徑r1可以為0.8mm-0.83mm。
在一些實施例中,振膜1121透過折環區域11212的弧形段11212c的形變可以上下振動。由於弧形段11212c的剛度較小,出聲孔112處空氣的流通可能影響弧形段11212c形變的均勻性。為了防止出聲孔112處空氣的流通影響弧形段11212c形變的均勻性,減小發聲部11的失真程度,出聲孔112與弧形段11212c在垂直於振膜振動方向上應盡可能地錯開。例如,出聲孔112的中心O沿振膜振動方向在振膜1121上的投影可以位於弧形段11212c內側。需要知道的係,弧形段11212c內側可以指振膜1121上相對於弧形段11212c上靠近主體區域11211的部位(例如,如圖19所示的沿振膜短軸所作截面上,點N所在位置)更靠近主體區域11211幾何中心的區域。
在一些實施例中,為了在佩戴開放式耳機10時使出聲孔112
靠近耳道,以此提高聽音位置的聽音音量,出聲孔112的中心O距下側面LS的距離可以在4.05mm-6.05mm之間,出聲孔112的中心O距發聲部11的後側面RS的距離可以在8.15mm~12.25mm之間。進一步地,為了減小出聲孔112對振膜振動的影響,以減小發聲部11的失真程度,折環區域11212的跨度不宜過大,以避免或減少弧形段11212c在垂直於振膜振動方向上與出聲孔112的交疊。例如,弧形段11212c的弧形段11212c的跨度w1可以為1.2mm-1.7mm,以使出聲孔112的中心O在振膜1121上的投影可以位於弧形段11212c內側。在一些實施例中,折環區域11212的弧形段11212c的跨度w1可以為1.3mm-1.65mm。在一些實施例中,折環區域11212的弧形段11212c的跨度w1可以為1.5mm-1.6mm。在一些實施例中,折環區域11212的弧形段11212c的曲率半徑r1可以為0.82mm,折環區域11212的弧形段11212c的跨度w1可以為1.58mm。考慮到誤差尺寸,在一些實施例中,折環區域11212的弧形段11212c的曲率半徑r1可以為0.82mm±0.05mm,折環區域11212的弧形段11212c的跨度w1可以為1.58mm±0.1mm。
在一些實施例中,發聲部11的尺寸可以與振膜1121的尺寸(例如,振膜1121在矢狀面的投影的長軸尺寸與短軸尺寸)相關。振膜1121的尺寸越大,發聲部11的尺寸可能越大。在一些實施例中,在保證開放式耳機10處於佩戴狀態時出聲孔112靠近耳道的同時,為了減小出聲孔112對振膜振動的影響,以減小發聲部11的失真程度,出聲孔112的中心O距下側面LS的距離與振膜1121的短軸尺寸的比值在0.3-0.5之間。在一些實施例中,為了讓出聲孔112在垂直於振膜振動方向上更好地避開折環區域11212的弧形段11212c,出聲孔112的中心O距下側面LS的距離與振膜1121的短軸尺寸的比值在0.33-0.47之間。在一些實施例中,為了保證出聲孔112在垂直於振膜振動方向上避開弧形段11212c的情況下具有足夠大的短軸尺寸,出聲孔112的中心O距下側面LS的距離與振膜1121的短軸尺寸的比值在0.35-0.45之間。在一些實施例中,出聲孔112的中心O距下側面LS的距離與振膜1121的短軸尺寸的比值在0.38-0.42之間。
在一些實施例中,弧形段11212c的跨度w1與振膜1121的短軸尺寸的比值不能太大或太小。該比值太大時,為了減小出聲孔112對振膜振動的影響,容易使得開放式耳機10處於佩戴狀態時出聲孔112離耳道較遠,導致聽音位置的聽音音量降低,而且該比值太大也會導致振膜1121的主體區域11211面積小,影響振膜1121能推動的空氣量;該比值太小時,容易使得振膜振動的振幅較小,影響發聲部11的發聲效率。在一些實施例中,弧形段11212c的跨度w1與振膜1121的短軸尺寸的比值在0.1-0.3之間。在一些實施例中,弧形段11212c的跨度w1與振膜1121的短軸尺寸的比值在0.15-0.25之間。在一些實施例中,弧形段11212c的跨度w1與振膜1121的短軸尺寸的比值在0.17-0.23之間。在一些實施例中,弧形段11212c的跨度w1與振膜1121的短軸尺寸的比值在0.19-0.21之間。
類似地,在一些實施例中,在保證開放式耳機10處於佩戴狀態時出聲孔112靠近耳道的同時,為了減小出聲孔112對振膜振動的影響,以減小發聲部11的失真程度,出聲孔112的中心O距後側面RS的距離與振膜1121的長軸尺寸的比值在0.45-0.65之間。在一些實施例中,為了減小出聲孔112對振膜振動的影響,以減小發聲部11的失真程度,出聲孔112的中心O距後側面RS的距離與振膜1121的長軸尺寸的比值在0.5-0.6之間。在一些實施例中,為了保證出聲孔112在垂直於振膜振動方向上避開弧形段11212c的情況下具有足夠大的長軸尺寸,出聲孔112的中心O距後側面RS的距離與振膜1121的長軸尺寸的比值在0.52-0.58之間。在一些實施例中,出聲孔112的中心O距後側面RS的距離與振膜1121的長軸尺寸的比值在0.54-0.56之間。
在一些實施例中,弧形段11212c的跨度w1與振膜1121的長軸尺寸的比值不能太大或太小。該比值太大時,為了減小出聲孔112對振膜振動的影響,容易使得開放式耳機10處於佩戴狀態時出聲孔112離耳道較遠,導致聽音位置的聽音音量降低,而且該比值太大也會導致振膜1121的主體區域11211面積小,影響振膜1121能推動的空氣量;該比值太小時,
容易使得振膜振動的振幅較小,影響發聲部11的發聲效率。在一些實施例中,弧形段11212c的跨度w1與振膜1121的長軸尺寸的比值在0.065-0.1之間。在一些實施例中,弧形段11212c的跨度w1與振膜1121的長軸尺寸的比值在0.075-0.095之間。在一些實施例中,弧形段11212c的跨度w1與振膜1121的長軸尺寸的比值在0.08-0.09之間。
在一些實施例中,為了使出聲孔112靠近耳道同時減小出聲孔112對振膜振動的影響,以減小發聲部11的失真程度,出聲孔112的中心O距下側面LS的距離與弧形段11212c的跨度之間可以存在第一差值。在一些實施例中,第一差值可以在2.75mm-4.15mm之間。在一些實施例中,為了進一步減小出聲孔112對振膜振動的影響,第一差值可以在2.9mm-4.0mm之間。在一些實施例中,第一差值可以在3.1mm-3.8mm之間。在一些實施例中,第一差值可以在3.3mm-3.6mm之間。在一些實施例中,為了使出聲孔112在垂直於振膜振動方向上避開弧形段11212c,且使振膜具有足夠大的短軸尺寸,第一差值與振膜1121的短軸尺寸的比值可以在0.3-0.7之間。在一些實施例中,為了進一步保證振膜具有足夠大的短軸尺寸,且使出聲孔112在垂直於振膜振動方向上能避開弧形段11212c,第一差值與振膜1121的短軸尺寸的比值可以在0.35-0.65之間。在一些實施例中,第一差值與振膜1121的短軸尺寸的比值可以在0.45-0.55之間。
在一些實施例中,為了使出聲孔112靠近耳道同時減小出聲孔112對振膜振動的影響,以減小發聲部11的失真程度,出聲孔112的中心O距後側面RS的距離與弧形段11212c的跨度之間存在第二差值。在一些實施例中,第二差值可以在6.8mm-10.3mm之間。在一些實施例中,為了進一步減小出聲孔112對振膜振動的影響,第二差值可以在7mm-10mm之間。在一些實施例中,第二差值可以在7.5mm-9.5mm之間。在一些實施例中,第二差值可以在8mm-9mm之間。在一些實施例中,為了使出聲孔112在垂直於振膜振動方向上避開弧形段11212c,且使振膜具有足夠大的長軸尺寸,第二差值與振膜1121的長軸尺寸的比值在0.40-0.55之間。在一些實
施例中,為了進一步保證振膜具有足夠大的長軸尺寸,且使出聲孔112在垂直於振膜振動方向上能避開弧形段11212c,第二差值與振膜1121的長軸尺寸的比值在0.45-0.5之間。在一些實施例中,第二差值與振膜1121的長軸尺寸的比值在0.47-0.49之間。
在一些實施例中,折環區域11212也可以包括由複數個弧形段11212c組成的波浪形結構,其中任意兩個相鄰的弧形段11212c的朝向相反。波浪形結構的設置,可以使得振膜1121在振動過程中向上振動、向下振動所受到阻礙程度儘量對稱,減小發聲部11的失真程度,提升發聲部11的低頻輸出。在一些實施例中,複數個弧形段11212c中每個弧形段11212c的高度與跨度的比值可以與上述單個弧形段11212c的高度與跨度的比值一致。在一些實施例中,複數個弧形段11212c中每個弧形段11212c的高度與跨度的比值可以不同。例如,沿振膜1121的徑向方向上,複數個弧形段11212c中每個弧形段11212c的高度可以從振膜1121的中心到邊緣逐漸降低,每個弧形段11212c的跨度相同。
為了對振膜1121在其大幅度振動時進行約束,避免線圈1122碰到磁路組件1125,在一些實施例中,主體區域11211可以包括位於第一連接段11211b遠離第一傾斜段11211a的一端的拱形的球頂11211c,且拱形的球頂11211c與弧形段11212c的拱起方向相同,即拱形的球頂11211c朝向遠離線圈1122的一側凸起。拱形的球頂11211c可以避免振膜1121在大幅振動時晃動,保證線圈1122與磁路組件1125不會發生碰撞。同時,拱形的球頂11211c也具有較高的強度與剛度,在一定程度上抑制主體區域11211的分割振動,從而改善換能器116的高頻振動特性。在沒有前蓋的情況下,球頂高寬比(即高度和跨度比)增加,高頻頻寬會增加,然過高的球頂高寬比會造成不均勻度增加和整體尺寸的增加。
在一些實施例中,球頂11211c的高度h21與球頂11211c在拱形延伸方向的尺寸(即跨度尺寸w2)相關。球頂11211c的高度指在振膜1121的振動方向上,球頂11211c的最高點與球頂11211c的最低點(即與
第一連接段11211b連接的端點)之間的距離。如圖19所示,球頂11211c的高度為h21。球頂11211c的跨度指在球頂11211c的上兩點之間的最大距離。如圖19所示,球頂11211c的跨度為w2。球頂11211c的跨度尺寸w2越大,為了保持球頂11211c的拱形結構(例如,使得球頂11211c對應的弧度保持為預設弧度範圍),球頂11211c的高度h21就會越大,可能導致換能器116的整體厚度尺寸過大。綜合考慮到換能器116的整體厚度以及結構設計,在一些實施例中,振膜1121的主體區域11211的球頂11211c對應的預設弧度範圍可以為0.5263rad-3.1416rad。在一些實施例中,振膜1121的主體區域11211的球頂11211c對應的預設弧度範圍可以為0.7869rad-3.1416rad。在一些實施例中,振膜1121的主體區域11211的球頂11211c對應的預設弧度範圍可以為1.0526rad-3.1416rad。在一些實施例中,振膜1121的主體區域11211的球頂11211c對應的預設弧度範圍可以為1.5789rad-3.1416rad。在一些實施例中,振膜1121的主體區域11211的球頂11211c對應的預設弧度範圍可以為2.1053rad-3.1416rad。在一些實施例中,振膜1121的主體區域11211的球頂11211c對應的預設弧度範圍可以為2.6316rad-3.1416rad。在一些實施例中,主體區域11211的球頂11211c的寬度尺寸w2可以為2mm-8mm。在一些實施例中主體區域11211的球頂11211c的寬度尺寸w2可以為3mm-7mm。在一些實施例中主體區域11211的球頂11211c的寬度尺寸w2可以為4mm-6mm。在一些實施例中主體區域11211的球頂11211c的寬度尺寸w2可以為4.8mm。在一些實施例中,主體區域11211的球頂11211c的高度h21(即在振膜振動方向上,球頂11211c的最高點與最低點之間的距離)範圍可以為0.7mm-1.2mm。在一些實施例中,主體區域11211的球頂11211c的高度h21可以為0.9mm-1.1mm。在一些實施例中,主體區域11211的球頂11211c的高度h21可以為1mm-1.05mm。在一些實施例中,主體區域11211的球頂11211c的高度h21可以為0.8mm。在一些實施例中,由於存在加工誤差,主體區域11211的球頂11211c的高度h21可以為0.8mm±0.08mm。
在一些實施例中,球頂11211c的高度h21與跨度w2的比值可能影響發聲部11的整體尺寸和振膜1121的振動。若係球頂11211c的高度h21與跨度w2的比值過小,球頂11211c的凸起程度過小,球頂11211c的形狀接近平面結構,球頂11211c的強度與剛度較低,球頂11211c容易出現分割振動,導致高頻區域出現較多的峰谷,影響換能器116的高頻振動特性。若係球頂11211c的高度h21與跨度w2的比值過大,球頂11211c的凸起程度過大,換能器116的整體厚度尺寸可能過大,不均勻度和整體尺寸也會增加。因此,為了使發聲部11整體具有適宜厚度尺寸,改善發聲部11的高頻振動特性,球頂11211c的高度h21與跨度w2的比值可以在0.1-0.6範圍內。在一些實施例中,為了進一步改善換能器116的高頻振動特性,球頂11211c的高度h21與跨度w2的比值可以在0.1-0.4範圍內。在一些實施例中,為了進一步改善換能器116的高頻振動特性,球頂11211c的高度h21與跨度w2的比值可以在0.1-0.3範圍內。
在一些實施例中,綜合考慮到結構強度、工藝實現難度以及發聲部11的整體厚度限制,同時滿足振膜1121的最大振幅,以使振膜1121在振動過程中不碰撞導磁板11251,在振膜的振動方向上,振膜1121的主體區域11211的球頂11211c的最低點到磁路組件1125中的導磁板11251頂部之間的距離(如圖18所示的距離hd)可以大於0.8mm。在一些實施例中,振膜1121的主體區域11211球頂11211c的最低點到磁路系統1125中的導磁板11251頂部之間的間距hd可以為0.85mm-0.95mm,即0.9mm±0.05mm。其中,0.9mm為結構尺寸,0.05mm為誤差範圍尺寸。在一些實施例中,振膜1121的主體區域11211球頂11211c的最低點到磁路系統1125中的導磁板11251頂部之間的間距hd可以為0.86mm-0.93mm。在一些實施例中,振膜1121的主體區域11211球頂11211c的最低點到磁路系統1125中的導磁板11251頂部之間的間距hd可以為0.88mm-0.92mm。
繼續參照圖16和圖18,在一些實施例中,為了提升發聲部11的聲學輸出(尤其係低頻輸出)效果,提升振膜1121推動空氣的能力,
振膜1121沿Z方向的投影面積越大越好,然振膜1121的面積過大會導致換能器116的尺寸過大,由此導致殼體111過大,從而容易導致殼體111與耳廓碰撞摩擦,影響發聲部11的佩戴舒適度。因此需要對殼體111的尺寸進行設計。示例性地,耳甲腔沿Y方向的尺寸(例如17mm)可以確定殼體111在Y方向上的寬度尺寸,再根據佩戴舒適度選取適宜的長短比(即殼體111在Y方向尺寸與在X方向的尺寸之比),從而確定殼體111在X方向的長度尺寸(例如21.49mm),以與耳甲腔沿Y方向的尺寸相匹配。需要說明的係,發聲部11(或殼體111)的長軸尺寸可以係指發聲部11(或殼體111)在Y方向上的最大尺寸,發聲部11(或殼體111)的短軸尺寸可以係指發聲部11(或殼體111)在Z方向上的最大尺寸。
在一些實施例中,為了使大多數用戶在佩戴開放式耳機10時發聲部11能夠至少部分插入到耳甲腔中,以形成較好的聲學效果的腔體結構,例如,使得開放式耳機10在佩戴時與用戶耳部之間形成第一洩露結構UC和第二洩露結構LC,以提高耳機的聲學性能,殼體111的尺寸可以採用預設範圍的取值。在一些實施例中,根據耳甲腔沿Y方向的寬度尺寸範圍,殼體111沿Y方向上的寬度尺寸可以在11mm-16mm範圍內。在一些實施例中,殼體111沿Y方向上的寬度尺寸可以為11mm-15mm。在一些實施例中,殼體111沿Y方向上的寬度尺寸可以為13mm-14mm。在一些實施例中,殼體111在X方向尺寸與在Y方向尺寸之比的取值可以為1.2-5。在一些實施例中,殼體111在X方向尺寸與在Y方向尺寸之比的取值可以為1.4-4。在一些實施例中,殼體111在X方向尺寸與在Y方向尺寸之比的取值可以為1.5-2。在一些實施例中,殼體111沿X方向的長度尺寸可以在15mm-30mm範圍內。在一些實施例中,殼體111沿X方向的長度尺寸可以為16mm-28mm。在一些實施例中,殼體111沿X方向的長度尺寸可以為19mm-24mm。在一些實施例中,為了避免殼體111的體積過大影響開放式耳機10佩戴舒適度,殼體111沿Z方向的厚度尺寸可以在5mm-20mm範圍內。在一些實施例中,殼體111沿Z方向的厚度尺寸可以為5.1mm-
18mm。在一些實施例中,殼體111沿Z方向的厚度尺寸可以為6mm-15mm。在一些實施例中,殼體111沿Z方向的厚度尺寸可以為7mm-10mm。在一些實施例中,殼體111的內側面IS面積(在內側面IS為矩形的情況下等於殼體111的長度尺寸與寬度尺寸的乘積)可以為90mm2-560mm2。在一些實施例中,內側面IS面積可以認為係近似於振膜1121沿Z方向的投影面積。例如,內側面IS的面積與振膜1121沿Z方向的投影面積相差10%。在一些實施例中,內側面IS的面積可以為150mm2-360mm2。在一些實施例中,內側面IS的面積可以為160mm2-240mm2。在一些實施例中,內側面IS的面積可以為180mm2-200mm2。基於圖9-圖12所述的原理,以如圖13所示的方式進行佩戴,開放式耳機10的尺寸設計在滿足佩戴舒適度的基礎上,其聲學性能係優於現有的開放式耳機,也就係說,在達到同等優良的聲學性能的前提下,開放式耳機10的尺寸可以小於現有的開放式耳機。
參照圖16和圖18,在一些實施例中,出聲孔112的中心O沿Z方向距磁路組件1125的底面的距離可以與振膜1121的振動範圍、磁路組件1125的厚度相關。振膜1121的振動範圍可以影響發聲部11的換能器推動空氣的量。振膜1121的振動範圍越大,發聲部11的換能器推動空氣的量越多,發聲部的發聲效率越高。磁路組件1125的厚度越大,發聲部11的總重量越大,從而影響用戶佩戴的舒適性。此外,當發聲部在Z方向的厚度一定時,出聲孔112的中心O沿Z方向距磁路組件1125的底面的距離越小,後腔的體積可能越大,此時,根據前述公式(2)可知,後腔的諧振頻率越小,後腔的諧振峰向低頻移動,頻率回應曲線的平坦區域的範圍變小。為了保證發聲部的發聲效率足夠高、後腔諧振頻率在合適頻率範圍內(例如,1000Hz-5000Hz)以及用戶佩戴足夠舒適,在綜合考慮到結構強度、工藝實現難度以及殼體111的整體厚度的情況下,出聲孔112的中心O沿Z方向距磁路組件1125的底面(即容納件11253沿Z方向遠離出聲孔112的側面)的距離l1的範圍為5.65mm~8.35mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心沿Z方向距磁路組件1125的底面的距離l1的範圍為6.00
mm~8.00mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心沿Z方向距磁路組件1125的底面的距離l1的範圍為6.35mm~7.65mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心沿Z方向距磁路組件1125的底面的距離l1的範圍為6.70mm~7.30mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心沿Z方向距磁路組件1125的底面的距離l1的範圍為6.95mm~7.05mm。
在一些實施例中,出聲孔112的中心O距離磁路組件1125的長軸中心面(例如,如圖13所示的垂直於紙面向裡的面NN’)的距離的範圍為1.45mm~2.15mm。在本說明書中,磁路組件1125的長軸中心面係指平行於發聲部11的下側面LS且透過磁路組件1125的幾何中心的平面。也就係說,磁路組件1125的長軸中心面可以沿著方向X將磁路組件1125分為相同的兩部分。出聲孔112的中心O與磁路組件1125的長軸中心面的距離也即係出聲孔112的中心O沿短軸方向Y到長軸中心面的距離。在一些實施例中,出聲孔112的中心O距長軸中心面的距離的範圍為1.55mm~2.05mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O距長軸中心面的距離的範圍為1.65mm~1.95mm。在一些實施例中,出聲孔112的中心O距長軸中心面的距離的範圍為1.75mm~1.85mm。需要說明的係,出聲孔112的中心O距離磁路組件1125的長軸中心面的距離可以指出聲孔112的中心O距離磁路組件1125的長軸中心面的最短距離(即垂直距離)。
圖20A係根據本說明書一些實施例所示的發聲部的示例性高頻頻寬示意圖。如圖20A所示,在發聲部11的頻率回應曲線中,在低頻區域具有第一個拐點f0,f0大致在300Hz左右。f0跟振膜1121的折環區域11212的軟硬程度以及振動重量(主要為主體區域11211的重量)有關。第二個拐點fh係在25kHz左右,fh可以根據頻響曲線的整體趨勢確定。在fh=25kHz後,曲線雖有局部小峰,但整體呈下降趨勢。選取f0與fh之間(即300Hz-25kHz之間)的頻段的峰值並取平均值,形成第一輔助線Lm,如圖20A中上方的直線,以此參考直線下降10dB,形成第二條直線Ln(圖20A中下方直線),即為選定的頻寬100Hz-45kHz。
在一些實施例中,振膜1121的高頻分割振動的頻率正比於E/ρ。其中,E為振膜1121的楊氏模量,ρ為振膜1121的等效密度。因此E/ρ可以決定高頻的頻寬。當E一定時,振膜1121的重量越小,振膜1121的等效密度ρ越小,E/ρ越大,高頻頻寬越寬。當ρ一定時,振膜1121的楊氏模量E越大,E/ρ越大,振膜1121的高頻分割振動頻率越大,高頻頻寬越寬。
在一些實施例中,發聲部11的高頻分割振動的區域指頻響曲線到達最高峰之後,頻響會急劇下降並交替出現峰值和谷值的區域。如圖20A所示,頻響曲線到達最高峰(即fh對應的聲壓級)後,頻響急劇下降並交替出現峰值和谷值的fh右側的區域即為高頻分割振動區域。相應的曲線到達最高峰的頻率即為出現高頻分割振動的頻率(如圖20A所示的fh)。在一些實施例中,為了避免主體區域11211內不同部分的振動出現較大差異,導致高頻效果不好,可以對主體區域11211(球頂11211c)高頻分割振動的頻率進行設計,使振膜1121具有較寬的高頻頻寬的同時,減少頻寬區域內的高頻分割振動的出現。在一些實施例中,球頂11211c的高頻分割振動的頻率可以不低於20kHz。例如,球頂11211c的高頻分割振動的頻率可以不低於25kHz。在一些實施例中,為了保證主體區域11211在有效頻段內的輸出較高,主體區域11211的重量需要較小,以降低有效頻段內主體區域11211的振動難度。因此主體區域11211的材質可以選用密度較小、強度較高的材料及結構。因此,球頂11211c的楊氏模量可以不小於6GPa。在一些實施例中,球頂11211c的楊氏模量可以在6GPa-7GPa範圍內。例如,球頂11211c的楊氏模量可以為6.5GPa。球頂11211c的楊氏模量可以透過靜態法或動態法(例如脈衝激振法、聲頻共振法、聲速法等)測量獲得。
在一些實施例中,主體區域11211可以選用碳纖維材料製成。圖20B係根據本說明書一些實施例所示的示例性碳纖維的編織結構示意圖。碳纖維材料的密度小、強度高,有利於減弱換能器116的高階模態。在一些實施例中,為了進一步增大主體區域11211的強度、降低主體區域11211的
等效密度,主體區域11211可以由碳纖維交錯編製形成,至少部分碳纖維呈第一角度交錯。在一些實施例中,該第一角度在45°-90°範圍內。例如,複數根獨立的碳纖維的編織可以以45°、60°、90°等任意角度經緯交錯編織等。如圖20B所示,複數根碳纖維112111和複數根碳纖維112112可以以接近90°的角度交錯編織。在一些實施例中,由於碳纖維很細,複數根碳纖維112111和複數根碳纖維112112可以以接近90°的角度鋪設,並透過膠接連接。在一些實施例中,主體區域11211可以包括複數層(例如2層、3層等)的碳纖維的交錯編織的結構。為了便於碳纖維的交錯編織,在一些實施例中,單根碳纖維的長度不低於5mm。在一些實施例中,單根碳纖維的長度可以在5mm-10mm範圍內。例如,單根碳纖維的長度可以為7mm。由於單根碳纖維過細,一根一根地編織的難度較大,不易實現。在一些實施例中,可以將複數根碳纖維鋪設連接在一起(例如透過膠接實現連接等),以形成複數組碳纖維,複數組碳纖維之間呈經緯交錯編織。
在一些實施例中,為了減小主體區域11211的重量,可以對採用超順排碳纖維結構的主體區域11211的厚度進行設計,以獲取選定的高頻頻寬。在一些實施例中,主體區域11211的厚度可以小於80μm。在一些實施例中,主體區域11211的厚度可以在10μm-60μm範圍內。在一些實施例中,主體區域11211的厚度可以為25μm。
圖21係根據本說明書一些實施例所示的不同驅動電壓下發聲部的振幅示意圖。如圖21所示,在相同電壓下,換能器116的振膜1121朝兩個相反方向(如圖16所示的厚度方向Z的正負方向,即圖21中縱坐標軸的正負方向)振動的振幅不同,這係由於振膜1121的不對稱性造成的。其中,在圖21中,單位Vrms表示正弦交流信號的有效電壓值,例如0.7Vrms表示輸入的正弦交流信號的有效電壓值為0.7V。如圖21所示,在輸入電壓在0.4V-0.7V範圍內,振膜1121向下(向縱坐標軸的負方向)振動的振幅(0.8mm左右)大於向上(向縱坐標軸的正方向)振動的振幅(0.6mm左右)。其中,振膜1121向上振動係指振膜1121朝向前腔114振動,振膜
1121向下振動係指振膜1121朝向後腔115(朝向磁路組件1125)振動。如圖21所示,隨著輸入電壓的繼續增加(例如從0.7V增加至1V),振膜1121的振幅變化幅度逐漸變小,且最終趨近於閾值,其中振膜1121向下振動的振幅趨近於第一閾值(0.9mm左右),向上振動的振幅趨近於第二閾值(0.8mm左右)。由於振膜1121向下振動的振幅大於向上振動的振幅,因此本說明書中出現的振膜1121的振幅均指代振膜1121的較大的向下振動的振幅。在一些實施例中,為了避免振膜1121在振動時線圈1122與磁路組件1125發生碰撞,可以設計限制振膜1121的最大振幅不超過0.8mm,即振膜1121的振幅可以在0mm-0.8mm範圍內。在一些實施例中,振膜1121的振幅可以在0mm-0.75mm範圍內。在一些實施例中,振膜1121的振幅可以在0mm-0.7mm範圍內。
在一些實施例中,在0mm-0.8mm的振幅範圍內,振膜1121朝兩個相反方向振動(即向上振動與向下振動)的振幅的差值可以小於0.05mm,以減小換能器116的失真程度。在一些實施例中,為了進一步減小換能器116的失真程度,振膜1121朝兩個相反方向振動(即向上振動與向下振動)的振幅的差值可以小於0.04mm。在一些實施例中,為了進一步減小換能器116的失真程度,振膜1121朝兩個相反方向振動(即向上振動與向下振動)的振幅的差值可以小於0.03mm。
請參照圖17B與圖18,在一些實施例中,支架1123環繞磁路組件1125設置。如圖18所示,沿振膜的振動方向上,支架1123可以包括第一部分112311、第二部分11232和第三部分11233。第一部分112311指沿振膜1121的振動方向上,從支架1123與振膜1121連接的區域的最高點D到支架1123與容納件11253連接區域的最高點之間的部分。第二部分11232指支架1123上開設透氣孔的區域,如圖18所示,第二部分11232指沿振膜1121的振動方向上,從支架1123與容納件11253連接區域的最高點到支架1123上透氣孔的底部所在側壁(即朝向容納件11253的底部11253a)之間的部分。第三部分11233指支架1123上透氣孔的底部所在側
壁與支架1123靠近磁路組件1125的底部(即靠近容納件11253的底部11253a)之間的部分。如圖19所示,折環區域11212上遠離主體區域11211的一端設有第二連接段11212b,用於連接支架1123。該第二連接段11212b平行於短軸方向Y設置,並垂直於振膜的振動方向。在一些實施例中,支架1123的第一部分112311與折環區域11212的第二連接段11212b連接。在一些實施例中,折環區域11212的第二連接段11212b透過固定環1155與支架1123的第一部分112311連接,以實現振膜1121與支架1123的固定。
圖22係根據本說明書一些實施例所示的後腔的部分結構示例性結構圖。請參照圖16與圖22,在一些實施例中,殼體111內可以設置有連接架117,連接架117與換能器116的支架1123之間可以圍設形成第二聲學腔體,第二聲學腔體可以作為後腔115。後腔115與殼體111內的其他結構(例如主控電路板等)隔開,這樣有利於改善發聲部11的聲學表現力。其中,殼體111設置有泄壓孔(例如第一泄壓孔1131和/或第二泄壓孔1132),連接架117上設置有連通泄壓孔和後腔115的聲學通道1151,以便於後腔115與外界環境連通,也即空氣能夠自由地進出後腔115,從而有利於降低換能器116的振膜1121在振動過程中的阻力。
在一些實施例中,後腔115的截面可以由兩個垂直的邊和一個曲邊構成,連接曲邊的兩個端點,可以將該截面(例如,截面A1B1C1)近似看作一個三角形。其中,斜邊A1C1由連接架117上形成的曲面與支架1123的兩條直邊接觸形成的兩個端點的連線構成。在一些實施例中,支架1123的第一部分112311沿振膜1121的振動方向上的厚度h41可以影響後腔115的體積。第一部分112311的厚度h41增加,在整個發聲部11的體積不變的情況下,後腔115的體積減小;相應地,第一部分112311的厚度h41減小,後腔115的體積增大。在一些實施例中,支架1123的第一部分112311的厚度可以影響後腔115的體積,從而影響後腔115的諧振頻率。在一些實施例中,後腔115可以指振膜後側所構成的腔體,此時,支架1123的第
一部分112311的厚度h41增加,在整個發聲部11的體積不變的情況下,後腔115的體積增大;相應地,第一部分112311的厚度h41減小,後腔115的體積減小。
圖23係根據本說明書一些實施例所示的不同第一部分112311的厚度對應的後腔的頻率回應曲線圖。由圖23可得,隨著支架1123的第一部分112311的厚度h41從0.3mm逐漸增加至3mm,後腔115的體積逐漸增大,後腔115的諧振峰逐漸向低頻移動,使得頻率回應曲線的平坦範圍減少,影響發聲部11的輸出性能。
若係第一部分112311的厚度h41過小,振膜1121的振幅會受到支架1123的限制,若係第一部分112311的厚度h41過大,會使得發聲部11的整體的尺寸過大,且會使後腔115的諧振峰向低頻移動,使得後腔115的頻率回應曲線的平坦區範圍減少,影響發聲部11的音質。第一部分112311的厚度指在振膜1121的振動方向上,支架1123和折環區域11212的連接區域與直接和磁路組件1125相貼合的區域之間的最小距離。
在一些實施例中,為了使發聲部11具有較高的低頻輸出,且使後腔115的頻率回應曲線具有較大範圍的平坦區域,支架1123的第一部分112311的厚度h41可以在0.3mm-3mm範圍內。在一些實施例中,為了進一步提升換能器116的低頻輸出,第一部分112311的厚度h41可以在0.5mm-2mm範圍內。在一些實施例中,為了進一步增大後腔115的頻率回應曲線的平坦區域,第一部分112311的厚度h41可以在0.8mm-1mm範圍內。在一些實施例中,第一部分112311的厚度h41可以為0.9mm,此時後腔115的諧振峰在6.1kHz附近,發聲部11具有較好的低頻輸出,且後腔115的頻率回應曲線具有較寬的平坦區域。
在一些實施例中,換能器116的重量主要與支架1123以及磁路組件1125相關,其中磁路組件1125的重量占比較大。在一些實施例中,支架1123的重量增加,在支架1123的材質不變的情況下,說明支架1123的尺寸增大,可以對應振膜1121的面積增加。在一些實施例中,磁路組件
1125的重量增加,會使得線圈1122附近的磁感應強度增大,對線圈產生的驅動力增大,從而使得振膜1121的振動幅度更大,使換能器116具有更高的靈敏度與更好的低頻效果。然若係換能器116的重量過大,會使發聲部11的重量過大,影響開放式耳機10的佩戴穩定性與舒適性。
綜合上述圖7所示的發聲部11的至少部分覆蓋對耳輪區域以及圖13所示的發聲部11的整體或部分伸入耳甲腔的兩種佩戴情況,耳部100能聽到的音量增大(相當於發聲效率更高),因此可以透過減小振膜1121的尺寸或磁路組件1125的重量等減小換能器116的重量,使換能器116具有較高的靈敏度與低頻輸出的同時,開放式耳機10具有較高的佩戴穩定性與舒適性。在一些實施例中,換能器116的重量可以在1.1g-3.3g範圍內。在一些實施例中,為了進一步提升換能器116的靈敏度與低頻輸出,換能器116的重量可以在1.5g-3g範圍內。在一些實施例中,為了進一步提升開放式耳機10的佩戴穩定性與舒適性,換能器116的重量可以在2g-2.5g範圍內。在一些實施例中,換能器116的重量可以為2.2g。
圖24係根據本說明書一些實施例所示的發聲部在不同驅動電壓下的頻率回應曲線圖。將換能器116的振膜面正對測試傳聲器,距離為4mm,向換能器116施加0.1V-0.7V範圍內的電壓,測試頻率範圍設置為20Hz-20000Hz可以得到換能器116在不同驅動電壓下的頻率回應曲線(如圖24所示)。結合圖21和圖24,當輸入電壓為0.1V-0.7V範圍內以及頻率為20Hz-6.1kHz範圍內下,振膜1121的振幅在0mm-0.8mm範圍內。此時,為了防止線圈1122的振動接觸容納件的底部11253a,線圈1122的底部與容納件的底部11253a的距離h31(如圖18所示)可以大於0.8mm。在一些實施例中,為了使發聲部11的尺寸較小,提高用戶佩戴時的舒適度,線圈1122的底部與容納件的底部11253a的距離h31(如圖18所示)可以不超過0.9mm。因此,在0.1V-0.7V的輸入電壓下,在20Hz-6.1kHz範圍內,該線圈1122的底部到容納件底部11253a的距離h31(如圖18所示)可以在0.8mm-0.9mm範圍內。
如圖24所示,隨著輸入電壓從100mV逐漸增大至700mV,發聲部11的輸出逐漸增加,靈敏度逐漸增大,但諧振峰頻率基本不變,位於6.1kHz附近。綜合上述圖7所示的發聲部11的至少部分覆蓋對耳輪區域以及圖13所示的發聲部11的整體或部分伸入耳甲腔的兩種佩戴情況,透過將線圈1122的底部到容納件底部11253a的距離h31(如圖18所示)控製在0.8mm-0.9mm範圍內時,發聲部11的具有較高的靈敏度。如圖24所示,當輸入電壓為100mV-700mV時,在1kHz的頻率下,發聲部11的聲壓級(SPL)在85dB-103dB範圍內。
在一些實施例中,由前文可知,支架1123的第一部分112311的厚度h41在0.3mm-3mm範圍內。當第一部分112311的厚度h41增大至3mm時,對應的後腔115的諧振頻率f2減小到3.3kHz,使得平坦區範圍減少,影響音質。在一些實施例中,為了增加平坦區的範圍,提高發聲部11的音質,第一部分112311的厚度h41可以小於3mm,後腔115的諧振頻率f2可以不小於3.3kHz。在一些實施例中,為了進一步提高發聲部11的音質,後腔115的諧振頻率f2可以不小於3.5kHz。在一些實施例中,為了進一步提高發聲部11的音質,後腔115的諧振頻率f2可以不小於4kHz。在一些實施例中,為了進一步提高發聲部11的音質,後腔115的諧振頻率f2可以不小於6kHz。
在一些實施例中,為了使得由泄壓孔113形成的第二漏音可以與出聲孔112在遠場形成的第一漏音更好地相互抵消,後腔的諧振頻率f2可以與前腔114的諧振頻率f1接近或相等。在一些實施例中,後腔的諧振頻率與前腔的諧振頻率之差小於300Hz。在一些實施例中,後腔的諧振頻率與前腔的諧振頻率之差小於200Hz。在一些實施例中,後腔的諧振頻率與前腔的諧振頻率之差小於100Hz。在一些實施例中,後腔的諧振頻率與前腔的諧振頻率之差小於80Hz。在一些實施例中,後腔的諧振頻率與前腔的諧振頻率之差小於40Hz。在一些實施例中,後腔的諧振頻率與前腔的諧振頻率之差小於20Hz。
在一些實施例中,根據公式(2),後腔115的體積可以影響後腔115的諧振頻率f2。且後腔115的體積受支架1123的第一部分112311的厚度的h41的影響。透過第一部分112311的厚度的h41的取值範圍以及後腔115的諧振頻率f2的取值範圍,可以確定後腔115的體積的取值範圍。在一些實施例中,後腔115的體積可以為60mm3-110mm3。
圖25係根據本說明書一些實施例所示的支架與第一泄壓孔、第二泄壓孔的示例性位置示意圖。如圖25所示,在一些實施例中,支架1123上開設有複數個透氣孔11231。透氣孔11231的設置,使得振膜1121背面的聲音可以透過複數個透氣孔11231傳輸到後腔115以及泄壓孔並傳播至外界,在振膜1121的兩側提供良好的輻射聲音的通道。
在一些實施例中,為了更好地平衡氣流,使後腔115內的氣壓平衡,複數個透氣孔11231可以非對稱設計。例如,以支架1123的短軸為中心,複數個透氣孔11231可以非對稱設置。具體地,支架1123上開設有第一透氣孔11231a和第二透氣孔11231b。如圖25所示,第一透氣孔11231a的中心與第二泄壓孔1132的中心的距離La大於第二透氣孔11231b的中心與第二泄壓孔1132的中心的距離Lb。在一些實施例中,距離第二泄壓孔1132更遠的位置,後腔115的氣壓比較高,因此,為了平衡後腔115內的氣壓,第一透氣孔11231a的面積大於第二透氣孔11231b的面積。也就係說,為了平衡後腔115內的氣壓,距離第二泄壓孔1132(或第一泄壓孔1131)越近的透氣孔的面積越小,距離第二泄壓孔1132(或第一泄壓孔1131)越遠的透氣孔的面積越大。其中,透氣孔11231與泄壓孔的距離係指透氣孔11231的中心與對應泄壓孔的中心之間的距離。本說明書中透氣孔或泄壓孔的中心指孔狀結構的幾何中心。
在後腔115中,在距離第一泄壓孔1131和/或第二泄壓孔1132較遠的位置,氣壓比較高,因此透氣孔11231的面積可以設置的較大;在距離第一泄壓孔1131和/或第二泄壓孔1132較近的位置,氣壓較低,因此透氣孔11231的面積可以設置的較小。若複數個透氣孔11231的面積一樣大,
則後腔115內遠離第一泄壓孔1131和/或第二泄壓孔1132的位置,氣壓較高,由於此處的透氣孔11231的面積較小,不能很好平衡後腔115的氣壓,會使得此處振膜1121振動時受到的空氣阻力較大。同理,在後腔115內靠近第一泄壓孔1131和/或第二泄壓孔1132的位置,振膜1121振動時受到的阻力較小。從而導致振膜1121受力不均勻,使得振膜1121振動不穩定。因此,透過調節透氣孔11231的面積大小可以使得發聲部11的低頻的振動更平穩。
在一些實施例中,由於透氣孔11231可以平衡後腔115內的氣壓,影響振膜1121振動時受到的空氣阻力的均勻性,因此透氣孔11231的總面積可以影響到發聲部11的輸出性能。且複數個透氣孔11231的總面積與振膜1121沿著振動方向的投影面積的比值,可以影響振膜1121振動時的空氣阻力。若係複數個透氣孔11231的總面積與振膜1121沿著振動方向的投影面積的比值過小,會導致後腔115內的氣壓較大,振膜1121振動時受到的空氣阻力較大,影響振膜1121的低頻輸出性能。當複數個透氣孔11231的總面積與振膜1121沿著振動方向的投影面積的比值達到一定閾值之後,再增大該比值,後腔115內的空氣對於振膜1121的振動的影響變化減弱,同時會影響支架的結構強度。因此,在一些實施例中,為了使振膜1121振動時受到均勻的、較小的空氣阻力,保證發聲部11的良好輸出性能,複數個透氣孔11231的總面積與振膜1121沿著振動方向的投影面積的比值可以在0.008-0.3範圍內。在一些實施例中,為了進一步降低振膜1121振動時受到的空氣阻力,複數個透氣孔11231的總面積與振膜1121沿著振動方向的投影面積的比值可以在0.1-0.25範圍內。在一些實施例中,為了進一步降低振膜1121振動時受到的空氣阻力,複數個透氣孔11231的總面積與振膜1121沿著振動方向的投影面積的比值可以在0.11-0.23範圍內。
圖26係根據本說明書一些實施例所示的不同透氣孔總面積對應的後腔的頻率回應曲線。其中,透氣孔11231的不同總面積,可以透過使用橡皮泥堵塞透氣孔11231的操作實現。將換能器116的振膜面正對測
試傳聲器,距離為4mm,向換能器116施加0.4V的電壓,測試頻率範圍設置為20Hz-20000Hz可以得到換能器116在不同透氣孔面積下的頻率回應曲線(如圖26所示)。其中,0mm2係指透氣孔11231被完全堵塞,即支架上不開孔的情況。如圖26所示,隨著透氣孔11231的總面積從0mm2逐漸增大至4.54mm2,後腔115的頻率回應曲線在低頻(例如100Hz-1000Hz)區域逐漸上移,即後腔115的低頻回應逐漸增大。當透氣孔11231的總面積從4.54mm2逐漸增大至12.96mm2的過程中,後腔115的低頻回應變化不明顯。這係因為當透氣孔11231的總面積增加到一定的面積(例如4.54mm2)後,在低頻振動下,後腔115內的空氣對於振膜1121的振動的影響逐漸減弱,因此即使再增加透氣孔11231的總面積,對於後腔115的低頻區域的頻響曲線的影響也不大。
如圖26所示,隨著透氣孔11231的總面積從0mm2逐漸增大至12.96mm2,後腔115的諧振峰逐漸向高頻移動,低頻區域(例如100Hz-1000Hz)的頻響曲線逐漸趨於平坦。在一些實施例中,為了使後腔115具有良好的低頻回應,透氣孔11231的總面積可以在4.54mm2-12.96mm2範圍內。在一些實施例中,為了使後腔115具有良好的低頻回應,透氣孔11231的總面積可以在5mm2-11mm2範圍內。在一些實施例中,為了使後腔115具有良好的低頻回應,透氣孔11231的總面積可以在7mm2-10mm2範圍內。在一些實施例中,為了使後腔115具有良好的低頻回應,透氣孔11231的總面積可以在8mm2-10mm2範圍內。
在一些實施例中,為了維持振膜前後側聲壓的均勻性,複數個透氣孔11231的總面積與出聲孔112的截面積的比值可以在0.25-1.60。在一些實施例中,複數個透氣孔11231的總面積與出聲孔112的截面積的比值在0.38-1.48。在一些實施例中,複數個透氣孔11231的總面積與出聲孔112的截面積的比值在0.58-1.28。在一些實施例中,複數個透氣孔11231的總面積與出聲孔112的截面積的比值在0.78-0.98。
在一些實施例中,為了提高結構強度,支架1123上可以開設
有複數個透氣孔11231,複數個透氣孔11231之間的連接部分形成加強筋。在一些實施例中,在滿足透氣孔11231的總面積的情況下,為了簡化開孔工藝,透氣孔11231的數量也可以設置為只有一個。
在一些實施例中,磁路組件1125的容納件11253的容納件的底部11253a或者側壁11253b上也可以開設有複數個透氣孔。振膜1121背面的聲音可以透過複數個透氣孔傳輸到後腔115以及泄壓孔,透氣孔在振膜1121的兩側提供良好的輻射聲音的通道。
在一些實施例中,振膜1121在振動方向的投影面積會影響到振膜1121振動時推動的空氣量,從而影響振膜1121振動產生聲音的效率,影響發聲部11的聲學輸出效果。若係振膜1121在振動方向的投影面積過小,會導致振膜1121振動推動的空氣量少,發聲部11的聲學輸出效果差。若係振膜1121在振動方向的投影面積過大,會導致支架1123的尺寸過大,從而導致支架1123的重量增加,使得發聲部11的重量較大,對發聲部11的結構與重量造成影響,影響佩戴舒適性與穩定性。結合圖7所示的發聲部11的至少部分覆蓋對耳輪區域以及圖13所示的發聲部11的整體或部分伸入耳甲腔的兩種佩戴情況,耳部100能聽到的音量增大(相當於發聲效率更高),因此振膜1121的尺寸可以不需要過大。在一些實施例中,出聲孔112設置於發聲部11的殼體111靠近用戶耳部的側壁,而出聲孔112設置於振膜1121前側且與前腔114連通,振膜1121的振動方向即為或近似等同於發聲部11的厚度方向Z,振膜1121在振動方向的投影面積即為或近似等於振膜1121在矢狀面的投影面積,振膜1121在振動方向的投影面積可以影響到發聲部11在用戶矢狀面上的投影面積。而發聲部11在用戶矢狀面上的投影的面積與耳甲腔在矢狀面上的投影面積的重疊比例可以影響發聲部11伸入耳甲腔形成的類腔體結構,從而影響發聲部11的聲學輸出效果。進一步地,振膜1121的長軸尺寸與短軸尺寸可以影響發聲部11在矢狀面的投影的長軸尺寸與短軸尺寸。
在一些實施例中,綜合上述圖7所示的發聲部11的至少部分
覆蓋對耳輪區域以及圖13所示的發聲部11的整體或部分伸入耳甲腔兩種情況考慮,為了使發聲部11能夠具有良好的聲學輸出,且發聲部11在矢狀面上的投影具有適宜的面積或發聲部11具有適宜的厚度,振膜1121在振動方向的投影面積可以為90mm2-560mm2。優選的,振膜1121在振動方向的投影面積可以為120mm2-300mm2。較為優選的,振膜1121在振動方向的投影面積可以為150mm2-200mm2。
在一些實施例中,振膜1121在振動方向的投影面積越大,前腔114的體積可能越大。根據公式(2)可知,前腔的諧振頻率f1與出聲孔112的截面積正相關,前腔的諧振頻率f1與前腔的體積的負相關。因此,在一些實施例中,為了使發聲部的整體的頻率回應曲線具有較寬的平坦區域,前腔的諧振頻率f1需要在較高的頻率範圍內(例如,大於3kHz),出聲孔112的截面積與振膜1121在振動方向的投影面積的比值可以在0.08-0.32之間。在一些實施例中,出聲孔112的截面積與振膜1121在振動方向的投影面積的比值可以在0.15-0.25之間。在一些實施例中,出聲孔112的截面積與振膜1121在振動方向的投影面積的比值可以在0.17-0.22之間。
綜合上述圖7所示的發聲部11的至少部分覆蓋對耳輪區域以及圖13所示的發聲部11的整體或部分伸入耳甲腔兩種情況考慮,為了在有限的發聲部11的尺寸內,使振膜1121具有盡可能大的面積,從而增強發聲部11的聲學輸出性能,在一些實施例中,當振膜1121的振動方向與發聲部11的厚度方向Z平行時,振膜1121在振膜振動方向上的投影面積(即振膜1121在矢狀面上的投影面積)與殼體111在振膜振動方向上的投影面積(即殼體111在矢狀面上的投影面積)的比值可以不小於0.5。在一些實施例中,為了在有限的發聲部11的尺寸內,使振膜1121具有盡可能大的面積,從而增強發聲部11的聲學輸出性能,振膜1121在振膜振動方向上的投影面積與殼體111在振膜振動方向上的投影面積的比值可以不小於0.8。在一些實施例中,使振膜1121具有盡可能大的面積,從而增強發聲部11的聲學輸出性能,振膜1121在振膜振動方向上的投影面積與殼體
111在振膜振動方向上的投影面積的比值可以在0.8-0.95範圍內。
在一些實施例中,結合上述圖7所示的發聲部11的至少部分覆蓋對耳輪區域的佩戴方式,振膜1121的長軸尺寸可以在13mm-25mm範圍內,振膜的短軸尺寸可以在4mm-13mm範圍內。結合圖13所示的發聲部11的整體或部分伸入耳甲腔的佩戴方式,為了便於發聲部11的整體或部分伸入耳甲腔形成有效的類腔體,振膜1121的短軸尺寸可以在4mm-13mm範圍內。在上述短軸的尺寸基礎上,基於振膜1121的投影面積(例如,振膜1121在振動方向的投影面積在52mm2-325mm2範圍內)進一步確定振膜1121的長軸尺寸為13mm-25mm範圍內。例如,振膜1121的長軸尺寸可以在15mm-20mm範圍內,振膜的短軸尺寸可以在5mm-10mm範圍內。再例如,振膜1121的長軸尺寸可以在17mm-18mm範圍內,振膜的短軸尺寸可以在7mm-8mm範圍內。
圖27A係根據本說明書一些實施例所示的長寬比一定時不同截面積的出聲孔對應的開放式耳機的頻響曲線圖。圖27A示出了當其他結構(例如,泄壓孔113、後腔體積等)固定且當出聲孔長寬比一定時,出聲孔截面積從0.44mm2至100.43mm2範圍內的開放式耳機10對應的頻響曲線。從圖27A可以看出,在上述條件下,隨著出聲孔112的截面積S逐漸增大,開放式耳機10的頻響曲線中前腔所對應的諧振頻率f1(即虛線圈G中的諧振峰對應的頻率)逐漸向高頻移動,而後腔所對應的諧振頻率一直保持在4.5kHz左右。具體地,隨著出聲孔112的截面積S的增大,前腔的諧振峰逐步向高頻移動,當移動至4.5kHz左右時,前腔和後腔的諧振頻率可以基本相等,在這過程中,諧振峰的峰值基本保持不變。當前腔的諧振峰移動至4.5kHz後,若繼續增大出聲孔112的截面積S,則前腔的諧振峰的峰值呈現出明顯的逐漸降低的趨勢。因此,在一些實施例中,為了使開放式耳機10的頻響曲線具有較寬的平坦區域,可以使出聲孔112的截面積S大於2.87mm2。優選地,為了使開放式耳機10的頻響曲線在100Hz~2.3kHz範圍較為平坦,可以使出聲孔112的截面積S大於4.0mm2。優選地,為了使開
放式耳機10的頻響曲線在100Hz~3.3kHz範圍較為平坦,可以使出聲孔112的截面積S大於7.0mm2。
進一步地,在一定出聲孔112的截面積S範圍內,隨著出聲孔112的截面積S的增大,前腔的諧振峰在向高頻移動的同時其峰值逐步降低。因此,在一些實施例中,為了提升開放式耳機10的音質,同時便於EQ的調整,開放式耳機10的頻響在高頻範圍(例如,4.5kHz~9kHz)需要足夠充足,可以使出聲孔112的截面積S小於54mm2。優選地,為了使開放式耳機10的頻響曲線在4.5kHz~8kHz範圍內足夠充足,可以使出聲孔112的截面積S小於36.15mm2。更優選地,為了使開放式耳機10的頻響曲線在4.5kHz~6.5kHz範圍內足夠充足,可以使出聲孔112的截面積S小於21.87mm2。在本說明書中,為便於描述,出聲孔112的截面積S可以指出聲孔112的外開口的面積(即出聲孔112在內側面上的開口面積)。需要知道的係,在其他一些實施例中,出聲孔112的截面積S也可以指出聲孔112的內開口的面積,或者出聲孔112的內開口面積和外開口面積的平均值。
圖27B係根據本說明書一些實施例所示的不同截面積的出聲孔對應的前腔的頻率回應曲線圖。如圖27B所示,當出聲孔112的截面積S從2.875mm2增大至46.10mm2時,出聲孔112的聲重量Ma從800kg/m4減小到50kg/m4,前腔的諧振頻率f1從4kHz左右逐漸升高至8kHz左右。需要注意的係,圖27B中所示的200kg/m4和800kg/m4等參數僅代表出聲孔112的理論聲重量,與出聲孔112的實際聲重量可能會存在誤差。
為了提升開放式耳機10的聲學輸出效果,在提高前腔的諧振頻率f1的同時,保證出聲孔112的聲重量Ma足夠大,出聲孔112的截面積S需要具有合適的取值範圍內。此外,在實際的設計中,出聲孔112的截面積過大,會對開放式耳機10的外觀、結構強度、防水防塵等其他方面產生一定的影響。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S的取值範圍可以為2.87mm2-46.10mm2。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S的取值範圍
可以為2.875mm2-46mm2。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S的取值範圍可以為10mm2-30mm2。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S的取值可以為25.29mm2。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S的取值範圍可以為25mm2-26mm2。
在一些實施例中,為了增加開放式耳機10的佩戴穩定性,需要滿足發聲部11的內側面IS的面積與人體耳甲腔尺寸適配,此外,當發聲部11以插入耳甲腔的方式進行佩戴時,由於內側面IS與耳甲腔側壁構成了腔體結構,相比於常規佩戴方式(例如,將發聲部11置於耳屏前側),發聲部11的發聲效率高,此時出聲部整體的尺寸可以設計得較小,因此,出聲孔112與內側面IS的面積比可以設計得較大。同時,出聲孔面積也不宜過大,否則會影響出聲孔處防水防塵結構和支撐結構的穩定性,內側面IS的面積也不宜過小,否則會影響換能器推動空氣的面積。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S與內側面IS的面積之比可以在0.015~0.25之間。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S與內側面IS的面積之比可以在0.02~0.2之間。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S與內側面IS的面積之比可以在0.06~0.16之間。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S與內側面IS的面積之比可以在0.1~0.12之間。
在一些實施例中,考慮到內側面IS可能需要與耳部(例如,耳甲腔)接觸,為了提高佩戴的舒適度,內側面IS可能被設計為非平面結構,例如,內側面IS的邊緣區域相對於中心區域具有一定彎曲的弧度,或者內側面IS上靠近自由端FE的區域設置有凸起結構以更好抵接耳部區域等。在這種情況下,為了更好地反映出聲孔112的截面積對開放式耳機10的佩戴穩定性和發聲效率的影響,可以將出聲孔112的截面積S與內側面IS的面積之比替換為出聲孔112的截面積S與內側面IS在振膜振動方向(即,圖16中的Z方向)的投影面積之比。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S與內側面IS在振膜振動方向的投影面積之比可以在0.016~0.255之間。優選地,出聲孔112的截面積S與內側面IS在振膜振動方向的投影
面積之比可以在0.022~0.21之間。
在一些實施例中,換能器的振膜在其振動方向上的投影面積可以等於或略小於內側面IS在振膜振動方向的投影面積。在這種情況下,出聲孔112的截面積S與振膜在其振動方向的投影面積之比可以在0.016~0.261之間。優選地,出聲孔112的截面積S與內側面IS在振膜振動方向的投影面積之比可以在0.023~0.23之間。
在一些實施例中,出聲孔112的形狀也會對出聲孔112的聲阻造成影響。出聲孔112越狹長,出聲孔112的聲阻也較大,不利於前腔114的聲學輸出。因此,為了保證出聲孔112具有合適的聲阻,出聲孔112的長軸尺寸與短軸尺寸之比(也稱為出聲孔112的長寬比)需要在預設的適當取值範圍內。
在一些實施例中,出聲孔112的形狀可以包括但不限於圓形、橢圓形、跑道形等。為便於描述,以下將以出聲孔112設置成跑道形為例進行示例性的說明。在一些實施例中,如圖14所示,出聲孔112可以採用跑道形,其中,跑道形的兩端可以為劣弧形或半圓形。此時出聲孔112的長軸尺寸可以係指出聲孔112在X方向上的最大尺寸(如圖14所示的長軸尺寸d),出聲孔112的短軸尺寸可以係指出聲孔112在Y方向上的最大尺寸(如圖14所示的短軸尺寸h)。
圖28A係根據本說明書一些實施例所示的不同長寬比的出聲孔對應的開放式耳機的頻響曲線圖。圖28A示出當其他結構(例如,泄壓孔113、後腔體積等)固定且出聲孔面積一定時長寬比分別為1、3、5、8、10的出聲孔所對應的開放式耳機的頻響曲線。
從圖28A可以看出,當出聲孔112截面積一定時,隨著出聲孔112長寬比增大,前腔114的諧振峰的諧振頻率f1逐漸向高頻移動,諧振峰強度逐漸降低。因此,當出聲孔112的截面積一定時,為了保證前腔的諧振峰的強度足夠強,出聲孔112的長軸尺寸與出聲孔112的短軸尺寸的比值範圍可以在1~10之間。在一些實施例中,出聲孔112的長軸尺寸與出
聲孔112的短軸尺寸的比值範圍可以在2~8之間。出聲孔112的長軸尺寸與出聲孔112的短軸尺寸的比值範圍可以在2~4之間。在一些實施例中,出聲孔112的長軸尺寸可以為7.67mm,出聲孔112的短軸尺寸可以為3.62mm。
圖28B係根據本說明書一些實施例所示的不同深度的出聲孔對應的前腔的頻率回應曲線圖。如圖28B所示,出聲孔112的深度L從0.3mm增加至3mm時,出聲孔112的聲重量Ma從100kg/m4增加到1000kg/m4,前腔的諧振頻率f1從7kHz左右降低至3.7kHz左右。
為了保證前腔具有足夠大的諧振頻率,根據公式(2),出聲孔112的深度L的取值越小越好。然由於出聲孔112設置於殼體111上,因此出聲孔112的深度即為殼體111側壁的厚度。殼體111的厚度過小時,可能會對開放式耳機10的結構強度造成影響,且相應的加工工藝難度較高。在一些實施例中,出聲孔112的深度L的取值範圍可以為0.3mm-3mm。在一些實施例中,出聲孔112的深度L的取值範圍可以為0.3mm-2mm。在一些實施例中,出聲孔112的深度L的取值可以為0.3mm。在一些實施例中,出聲孔112的深度L的取值也可以為0.6mm。
在一些實施例中,根據公式(2),在前腔體積不容易改變的情況下,出聲孔112的截面積S與深度L的平方之比S/L2越大,前腔的諧振頻率越高,出聲孔發出的聲音在中低頻範圍內的效果越好。但由於出聲孔112的截面積S不宜過大,深度L(殼體111的厚度)也不宜過小。因此,在一些實施例中,出聲孔112的截面積S與深度L的平方之比S/L2的取值範圍可以為0.31-512.2。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S與深度L的平方之比S/L2的取值範圍可以為1-400。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S與深度L的平方之比S/L2的取值範圍可以為3-300。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S與深度L的平方之比S/L2的取值範圍可以為5-200。在一些實施例中,出聲孔112的截面積S與深度L的平方之比S/L2的取值範圍可以為10-50。
上文已對基本概念做了描述,顯然,對於本領域通常知識者來說,上述詳細披露僅僅作為示例,而並不構成對本發明的限定。雖然此處並沒有明確說明,本領域通常知識者可能會對本發明進行各種修改、改進和修正。該類修改、改進和修正在本發明中被建議,所以該類修改、改進、修正仍屬於本發明示範實施例的精神和範圍。
本發明記載的具體實施方式僅為示例性的,具體實施方式中的一個或者複數個技術特徵係可選的或者附加的,並非構成本發明構思的必要技術特徵。換言之,本發明的保護範圍涵蓋並遠大於具體實施方式。
10:開放式耳機
100:耳部
107:耳輪
11:發聲部
111:殼體
12:耳掛
CE:連接端
FE:自由端
LC:第二洩露結構
M:上頂點
NN’:面
O:中心
UC:第一洩露結構
X:長軸方向
Y:短軸方向
Z:厚度方向
Claims (20)
- 一種發聲部,包括:振膜;磁路組件;線圈,該線圈與該振膜連接並至少部分位於該磁路組件形成的磁間隙中,該線圈通電後帶動該振膜振動以產生聲音;以及殼體,該殼體的內側面上開設有出聲孔,用於將該振膜前側產生的聲音匯出該殼體,其中,該振膜包括主體區域和環繞主體區域的折環區域,該折環區域包括弧形段和與該主體區域連接的連接段,該出聲孔的中心沿振膜振動方向在該振膜上的投影位於該弧形段內側。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,該弧形段的跨度在1.2mm-1.7mm範圍內,和/或該出聲孔的中心距該殼體的下側面的距離範圍為4.05mm~6.05mm。
- 如請求項1或2所述的發聲部,其中,該弧形段的跨度與該振膜的短軸尺寸的比值在0.1-0.3之間,和/或該出聲孔的中心距該殼體的下側面的距離與該振膜的短軸尺寸的比值在0.3-0.5之間。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,該出聲孔的中心距該殼體的下側面的距離與該弧形段的跨度之間的存在第一差值,該第一差值在2.75mm-4.15mm之間。
- 如請求項4所述的發聲部,其中,該第一差值與該振膜的短軸尺寸的比值在0.3-0.7之間。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,該弧形段的跨度在1.2mm-1.7mm範圍內,和/或該出聲孔的中心距該殼體的後側面的距離範圍為8.15mm~12.25mm。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,該弧形段的跨度與該振膜的長軸尺寸的比值在0.065-0.1之間,和/或該出聲孔的中心距該殼體的後側面的距離與該振膜的長軸尺寸的比值在0.45-0.65之間。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,該出聲孔的中心距該殼體的後側面的距離與該弧形段的跨度之間存在第二差值,該第二差值在6.8mm-10.3mm之間。
- 如請求項8所述的發聲部,其中,該第二差值與該振膜的長軸尺寸的比值在0.40-0.55之間。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,該振膜的長軸尺寸在13mm-25mm範圍內,和/或該振膜的短軸尺寸在4mm-13mm範圍內。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,該弧形段的高度與該弧形段的跨度的比值在0.35-0.4範圍內。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,在振膜振動方向上,該出聲孔的截面積與該振膜的投影面積的比值在0.08-0.32之間內。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,在振膜振動方向上,該振膜的投影面積在90mm2-560mm2範圍內,和/或該出聲孔的截面積在2.87mm2-46.10mm2範圍內。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,該出聲孔的截面積與該出聲孔的深度的平方之比在0.31-512.2範圍內。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,該出聲孔和該振膜前側之間構成前腔,該殼體的其他側面上還設有泄壓孔,該泄壓孔和該振膜背面之間構成後腔,該前腔的諧振頻率不小於3kHz,和/或該後腔的諧振頻率不小於3.3kHz。
- 如請求項15所述的發聲部,其中,該後腔的諧振頻率與該前腔的諧振頻率之差小於300Hz。
- 如請求項15或16所述的發聲部,還包括:環繞該磁路組件設置的支架,該支架與該折環區域上遠離該主體區域的部位連接,其中,該支架上開設有複數個透氣孔,該振膜背面的聲音透過該複數個透氣孔傳輸到該泄壓孔,該複數個透氣孔的總面積與該出聲孔的截面積的比值在0.25-1.60之間。
- 如請求項17所述的發聲部,其中,該複數個透氣孔的總面積在4.54mm2-12.96mm2範圍內。
- 如請求項17所述的發聲部,其中,該複數個透氣孔至少包括第一透氣孔和第二透氣孔,該第一透氣孔的中心距該泄壓孔的中心的距離大於該第二透氣孔的中心距該泄壓孔的中心的距離,且該第一透氣孔的面積大於該第二透氣孔的面積。
- 如請求項1所述的發聲部,其中,在振膜的振動方向上,該線圈的底部與該磁路組件的底面之間的距離在0.2mm-4mm範圍內,和/或該出聲孔的中心距該磁路組件的底面的距離範圍為5.65mm~8.35mm。
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