TWI544806B - 靜電耳機 - Google Patents

Description

靜電耳機 相關申請案之交叉參考

本申請案主張2012年9月6日提出申請之第13/605,656號美國非臨時專利申請案之優先權，該美國非臨時專利申請案之內容以引用方式完全地併入本文中。

本申請案一般而言係關於一種靜電耳機。特定而言，本申請案係關於一種具有一封背式殼體、用於聲學地密封至一耳道之一套筒及一靜電轉換器之耳機。

揚聲器及頭戴耳機可利用一靜電轉換器來進行聲音重現，該靜電轉換器包含定位於一對導電定子板之間的一經拉伸導電低質量隔膜。小氣隙可存在於隔膜與定子板之間，且該隔膜可相對於定子板具有一靜止電荷。若無信號施加至定子板，則隔膜可係靜態的且居中停留在定子板之間。當相等量值相反相位音訊信號施加至定子板時，使隔膜位移之一淨力失衡可形成於隔膜上方。繼而，可使毗鄰於隔膜之空氣位移以產生對應於音訊信號之聲音。

因此，與具有移動之線圈轉換器之揚聲器及頭戴耳機相比，使用靜電轉換器之揚聲器及頭戴耳機可具有極低斜波失真、全頻帶頻率回應及高保真度聲音重現。靜電轉換器可由於推挽、恆定電荷靜電驅動力及隔膜之相對低質量而具有此等特性。特定而言，低斜波失真可 歸因於推挽靜電驅動力及隔膜上之幾乎恆定偏壓電荷。然而，為藉助一靜電轉換器產生充分及可接受之聲音輸出，可需要高電壓以用於加偏壓於隔膜且用於音訊信號。可需要足夠地保護具有靜電轉換器之揚聲器及頭戴耳機之收聽者免受因利用高電壓所致之電震及火之機率之影響。

頭戴耳機可係為一開背式或封背式類型，不管頭戴耳機內之轉換器之類型如何。無論一特定收聽者使用一開背式頭戴耳機還是一封背式頭戴耳機可取決於應用及收聽者之個人偏好。開背式頭戴耳機可具有包含對環境敞開之背部之殼體，此可允許周圍聲音進入頭戴耳機且亦允許來自頭戴耳機之聲音逸出至環境中。與封背式頭戴耳機相比，在開背式頭戴耳機中產生之聲音因一增加之場深度而通常經考量為更自然。然而，在錄製應用中通常不使用開背式頭戴耳機，此乃因可藉由錄製麥克風而獲得來自頭戴耳機之聲音。相比而言，封背式頭戴耳機可具有包含對環境封閉之背部之殼體，此可阻擋周圍雜訊進入頭戴耳機且亦減少可逸出至環境中之來自頭戴耳機之聲音之量。封背式頭戴耳機通常可用於播音室監聽及錄製應用。

耳機係可插入至一收聽者之耳道中之一類型之頭戴耳機。與放置於耳朵上方之頭戴耳機或放在外耳上之耳塞式耳機相比，耳機可由於其在耳道中之放置及聲學地密封套筒之使用而提供較佳雜訊隔離。具有靜電轉換器之典型耳機可係為開背類型。然而，某些收聽者(諸如專業音樂家及演奏者)可偏好封背式耳機以防止在錄製應用中之聲音洩漏且阻擋周圍雜訊，尤其在將耳機用作一入耳監聽器時。

因此，對於一耳機而言存在解決此等安全及聲音重現等擔憂事項之一機會。更特定而言，對於具有一靜電轉換器之一封背式耳機而言存在足夠地保護一收聽者免於因使用高電壓所致之電震、具有高保真度聲音重現且阻擋周圍雜訊之一機會。

在一實施例中，一耳機總成可包含：一封背式殼體，其具有用於將聲音聲學傳輸至一耳道之一管嘴；一套筒，其以可移除方式附接至該管嘴之一外部以用於聲學地密封至該耳道；及一靜電轉換器，其安裝於該殼體內。該靜電轉換器可包含：一隔膜，其具有一導電層；一對隔膜環，其各自與該隔膜之各別側接觸；及一對定子板。該等隔膜環中之至少一者可與該隔膜之該導電層電接觸。該對定子板中之每一者可包含：一外環形導電部分，其與一DC偏壓電壓且與一隔膜環電接觸；一中央導電部分，其與一AC音訊信號電接觸；及複數個孔。該中央導電部分可具有一介電層。該對定子板與該隔膜可由該對隔膜環間隔開。當供應該DC偏壓電壓及該AC音訊信號時，該隔膜可產生透過該等定子板中之該複數個孔且透過該管嘴輸出至一收聽者之該耳道的聲音。

在另一實施例中，一耳機系統可包含：一封背式殼體，其具有用於將聲音聲學傳輸至一耳道之一管嘴；一套筒，其以可移除方式附接至該管嘴之一外部以用於聲學地密封至該耳道；一靜電轉換器，其安裝於該殼體內；及一放大器。該靜電轉換器可包含：一隔膜，其具有一導電層；一對隔膜環，其各自與該隔膜之各別側接觸；及一對定子板。該等隔膜環中之至少一者可與該隔膜之該導電層電接觸。該對定子板中之每一者可包含：一外環形導電部分，其與一DC偏壓電壓且與一隔膜環電接觸；一中央導電部分，其與一AC音訊信號電接觸；及複數個孔。該中央導電部分可具有一介電層。該放大器可包含：一偏壓電壓供應電路，其用於自一電源產生該DC偏壓電壓；及一音訊信號放大器電路，其用於自由該放大器接收之一音訊輸入信號產生該AC音訊信號。該對定子板與該隔膜可由該對隔膜環間隔開。當供應該DC偏壓電壓及該AC音訊信號時，該隔膜可產生透過該等定 子板中之該複數個孔且透過該管嘴輸出至一收聽者之該耳道的聲音。

在又一實施例中，一耳機總成可包含：一封背式殼體，其具有用於將聲音聲學傳輸至一耳道之一管嘴；一套筒，其以可移除方式附接至該管嘴之一外部以用於聲學地密封至該耳道；及一靜電轉換器，其安裝於該殼體內。該靜電轉換器可包含：一隔膜，其具有一導電層；一對隔膜環，其各自與該隔膜之各別側接觸；及一對定子板，其與該等隔膜環接觸。該等隔膜環中之至少一者可與該隔膜之該導電層電接觸。該對定子板中之每一者可包含：一導電部分，其與一AC音訊信號電接觸；及複數個孔。該中央導電部分可具有一駐極體層，該駐極體層具有一永久電荷。該對定子板與該隔膜可由該對隔膜環間隔開。當供應該AC音訊信號時，該隔膜可產生透過該等定子板中之該複數個孔且透過該管嘴輸出至一收聽者之該耳道的聲音。

依據以下詳細說明及附圖將明瞭且更全面地理解此等及其他實施例以及各種排列及態樣，該等詳細說明及附圖陳述指示可採用本發明之原理之各種方式之說明性實施例。

5-5‧‧‧線

7-7‧‧‧線

100‧‧‧靜電耳機/耳機

102‧‧‧封背式殼體/殼體

104‧‧‧電纜總成

106‧‧‧管嘴

108‧‧‧套筒

202‧‧‧導體

204‧‧‧配合部分

206‧‧‧後部聽筒殼體

208‧‧‧前部聽筒殼體

210‧‧‧後部體積

212‧‧‧前部體積

214‧‧‧靜電轉換器

216‧‧‧聲學埠

220‧‧‧疏水性且聲學阻尼器/阻尼器

302‧‧‧密封墊圈

302A‧‧‧密封墊圈

302B‧‧‧密封墊圈

304‧‧‧定子板

304A‧‧‧定子板

304B‧‧‧定子板

306‧‧‧非電鍍通孔

308‧‧‧隔膜

310‧‧‧接觸件

310A‧‧‧接觸件

310B‧‧‧接觸件

312‧‧‧突片部分

314‧‧‧圓形部分

402A‧‧‧隔膜環

402B‧‧‧隔膜環

602‧‧‧外環形導電部分/部分

604‧‧‧中央導電部分/部分

606A‧‧‧跡線

606B‧‧‧跡線

702‧‧‧配合凸肩

704‧‧‧配合凸肩

706‧‧‧管嘴界面

800‧‧‧靜電耳機系統/系統

802‧‧‧音訊信號放大器/交流電音訊信號放大器

804‧‧‧偏壓電壓電源供應器

850‧‧‧放大器裝置

圖1係根據某些實施例之一靜電耳機。

圖2係根據某些實施例之一靜電耳機之一分解圖。

圖3係根據某些實施例之一靜電耳機中之一靜電轉換器之一平面圖。

圖4係根據某些實施例之一靜電耳機中之一靜電轉換器之一立面圖。

圖5係根據某些實施例之沿著圖3之線5-5截取的一靜電耳機中之一靜電轉換器之一剖面。

圖6係根據某些實施例之一靜電耳機中之一靜電轉換器之一定子板之一繪示。

圖7係根據某些實施例之沿著圖1之線7-7截取的一靜電耳機之一剖面。

圖8係根據某些實施例之一靜電耳機系統之一方塊圖。

以下說明根據本發明之原理闡述、圖解說明並例示本發明之一或多個特定實施例。此說明並非經提供以將本發明限於本文中所闡述之實施例，而是以使得熟習此項技術者能夠理解本發明之原理且在彼理解之情況下能夠應用該等原理以不僅實踐本文中所闡述之實施例而且實踐可根據此等原理想到之其他實施例之一方式闡釋並教示此等原理。本發明之範疇意欲涵蓋可照字面意義或在等效內容之原則下歸屬於隨附申請專利範圍之範疇內之所有此等實施例。

應注意，在說明及圖式中，相似或實質上類似之元件可用相同參考編號標記。然而，有時此等元件可用不同數字標記，諸如，舉例而言，在其中此類標記促進一更清晰說明之情形中。另外，本文中陳述之圖式未必按比例繪製，且在某些例項中比例可已經擴大以更清晰地繪示特定特徵。此類標記及圖式實踐未必意味著一根本實質性目的。如上文所述，該說明書意欲被視為一整體且根據如本文中教示之本發明之原理來解釋且被熟習此項技術者理解。

圖1圖解說明一靜電耳機100，該靜電耳機可包含封圍一靜電轉換器之一封背式殼體102及用於將耳機100電連接至一放大器之一電纜總成104。封背式殼體102可包含可將由耳機100產生之聲音傳輸至一收聽者之一耳道之一管嘴106。如圖1中所展示之耳機100可經組態以用於一收聽者之右耳中。在其他實施例中，耳機100可藉由改變管嘴106及其他有關組件之定向而經組態以供在一收聽者之左耳中使用。殼體102及管嘴106可由諸如塑膠(例如，聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC/ABS))或其他適合材料之一非導電材料構造。耳機100可包含用 於根據一音訊信號產生聲音之一靜電轉換器214，如下文進一步詳述。耳機100可用於諸如個人收聽、所錄製音樂之混音及母帶處理、由一演奏者進行之舞臺監聽及其他用途之應用。

電纜總成104可經組態以使得其可擱置在一收聽者之耳朵上方。在一項實施例中，電纜總成104可係在一端處與一個五接針連接器(未展示)端接以用於連接至放大器之一圓柱形五導體電纜。舉例而言，電纜總成104之直徑可小於0.15"。電纜總成104可係低電容(例如，小於20皮法/英尺)且具有針對高電壓使用及機械堅固性之一適當介電強度。電纜總成104可分裂成一Y接面(未展示)以使得兩個三導體電纜可在左及右耳機100處端接。三導體電纜中之一者經展示而連接至圖1及圖2中之一耳機100。電纜總成104中之五個導體可分別攜載一DC偏壓電壓及一AC音訊信號之分量，例如，右聲道正極性、右聲道負極性、左聲道正極性及左聲道負極性。舉例而言，DC偏壓電壓可係600V且AC音訊信號可係200V峰值。在某些實施例中，AC音訊信號可係300V峰值或另一電壓。電纜總成104可在其與耳機100之界面處包含一撓性外模製件以使得當電纜總成104被撓曲及/或扭曲時存在釋放。在另一實施例中，電纜總成104可係一平坦帶狀電纜或其他適當地結構化之電纜。

一套筒108可附接至管嘴106以使得套筒108聲學地密封收聽者之耳道以免受環境影響。套筒108確保來自耳機100中之靜電轉換器214之聲音之唯一聲學路徑係通過管嘴106到達收聽者之耳道。套筒108可由發泡體、凝膠、橡膠、聚矽氧或其他適合材料構成。雖然圖1中繪示之套筒108具有一平滑表面，但一套筒108之一項實施例可包含一或多個凸緣。套筒108亦可包含一防垢件以保護管嘴106免於累積污染物及來自收聽者之耳道之耳垢，該等污染物及耳垢可使耳機100之聲音品質降級。在某些實施例中，若在管嘴106之端處垂直於管嘴106之軸 施加一擠壓力(例如，大於15lb)則管嘴106可經設計以自殼體102脫離。

圖2圖解說明圖1之靜電耳機100之一分解圖。電纜總成104經展示具有三個導體202以用於攜載DC偏壓電壓、正極性音訊信號及負極性音訊信號。電纜總成104之一配合部分204亦經展示以用於與耳機100之殼體102介接。殼體102可包含一外殼體，該外殼體包含一後部聽筒殼體206及一前部聽筒殼體208。後部聽筒殼體206及前部聽筒殼體208可經組態以使用適當配合表面彼此配合。前部聽筒殼體208可包含管嘴106，如上文所闡述。後部聽筒殼體206及前部聽筒殼體208可藉由細線、一環氧樹脂、一黏合劑及/或超音波焊接件而機械地固持在一起。

殼體102亦可包含一內殼體，該內殼體包含一後部體積210及一前部體積212。後部體積210及前部體積212可經組態以使用適當配合表面彼此配合。用於產生聲音之一靜電轉換器214可安裝於該內殼體內。內殼體可安裝於外殼體內。後部聽筒殼體206及前部聽筒殼體208內之特徵可在製造期間協助將內殼體安裝於外殼體內。外殼體及內殼體之組件可由諸如PC/ABS之一非導電材料、一撓性聚合物外模製件、一硬聚合物殼、一聚合物纖維袋狀物或一經編織纖維袋狀物構造。藉由利用安裝於殼體102之一外殼體內之一內殼體，可由兩個層隔離一收聽者與靜電轉換器214。因此，若外殼體(例如)由於一擠壓力而毀壞，則內殼體仍可隔離收聽者與靜電轉換器214。下文進一步詳述靜電轉換器214。

後部體積210可包含一聲學埠216及在後部體積210之內側上安裝於聲學埠216上方之一電阻遮蔽物(未展示)。該電阻遮蔽物可係多孔的且可使用一黏合劑安裝於後部體積210之內側周圍。聲學埠216及電阻遮蔽物可協助自後部體積210將聲學阻抗設定至後部聽筒殼體206中 以調諧耳機100之低頻率回應(例如，小於1kHz)。一疏水性且聲學阻尼器220可出於抵抗水份且實體上阻擋物品自管嘴106外側之插入之目的而安裝於管嘴106之一內部上。舉例而言，阻尼器220可係可附接或插入至管嘴106中之一「罐狀」阻尼器、一電成型遮蔽物、聚酯或具有若干孔之經蝕刻金屬件。在某些實施例中，阻尼器220可安裝於前部聽筒殼體208之內側上。

圖2中以一分解圖圖解說明靜電轉換器214。靜電轉換器214可安裝於內殼體之後部體積210及前部體積212內。靜電轉換器214可在相等量值相反相位音訊信號施加至使定位於其間之一隔膜308位移及偏轉之一對定子板304A及304B時產生聲音。隔膜308又使空氣位移以根據音訊信號產生聲音。定子板304A及304B中之每一者可包含用於允許由隔膜308產生之聲音之聲學傳輸之孔。所產生聲音可透過定子板304A及304B之孔且透過管嘴106輸出至一收聽者之耳道。

靜電轉換器214中之隔膜308之移動可由於耳機100之封背性質而受由內殼體之後部體積210及前部體積212形成之內部腔之剛性支配。由於與開背類型之靜電耳機相比該內部腔係相對小的，因此隔膜308之位移係相對小的。開背類型之一靜電耳機中之一隔膜之位移由於隔膜之低質量及高基本共振頻率而主要受在低頻率下之隔膜之剛性控制。然而，對於使用耳機100之收聽者而言，由於套筒108聲學地隔離收聽者之耳道與環境，因此聲學空間限於耳道。因此，與開背類型之靜電耳機相比，儘管該內部腔之剛性可支配隔膜308之移動，但此剛性由於隔膜308之較小位移將達成足夠聲音壓力位準而係可容忍的。

密封墊圈302A及302B可分別黏合至定子板304A及304B之面向外之側以協助將靜電轉換器214安裝於耳機100之內殼體內。定子板304A及304B之面向外之側亦可包含用於電連接至電纜總成104之導體202之一或多個接觸件310。隔膜環402A及402B可分別定位於定子板 304A及304B之面向隔膜之側與隔膜308之間。如下文進一步詳述，在導體202中之一者上攜載之一DC偏壓電壓可經由一接觸件310、定子板304A及304B之一外環形導電部分及隔膜環402A及402B中之一或多者提供至隔膜308。

圖3圖解說明可安裝於圖1之靜電耳機100內之一靜電轉換器214之一平面圖。一密封墊圈302可黏合至定子板304且可由封閉單元發泡體、聚矽氧橡膠或一聚合物(舉例而言)構造，且具有在一側上用於將密封墊圈302黏合至定子板304之黏合劑。在圖3之靜電轉換器214之平面圖中展示定子板304中之一者，且特定而言，展示定子板304之面向外之側。定子板304之面向外之側可面向內殼體之後部體積210或前部體積212。

定子板304可包含一突片部分312及一圓形部分314。突片部分312可包含接觸件310A及310B以用於透過電纜總成104將定子板304電連接至一放大器。電纜總成104之導體202可焊接或以其他方式電連接至接觸件310以用於攜載DC偏壓信號及AC音訊信號。定子板304之圓形部分314可包含允許由隔膜308產生之聲音之聲學傳輸之一或多個非電鍍通孔306。定子板304可係由具有經蝕刻銅層以選擇性地形成導電表面之環氧壓層(例如，FR4)構造之印刷電路板，如下文進一步闡述。特定而言，圖3中所展示之定子板304之面向外之側可為非導電，惟接觸件310除外。

定子板304之面向隔膜之側在圖6中更詳細地繪示且可面向一隔膜環402及隔膜308。定子板304之面向隔膜之側可包含一外環形導電部分602及一中央導電部分604。定子板304之面向隔膜之側之剩餘部分可為非導電。一接觸件310A可(諸如)經由電纜總成104之一導體202電連接至來自一放大器之DC偏壓電壓。接觸件310A亦可透過一跡線606A電連接至外環形導電部分602。以此方式，DC偏壓電壓可經由接 觸件310A、跡線606A及外環形導電部分602透過隔膜環402供應至隔膜308。

一接觸件310B可(諸如)經由電纜總成104之另一導體202電連接至來自放大器之AC音訊信號。接觸件310B亦可透過一跡線606B電連接至中央導電部分604。中央導電部分604可係塗佈有諸如一乾膜阻銲層之一絕緣介電層之一銅層，該絕緣介電層具有充分介電強度以耐受DC偏壓電壓及AC音訊信號之高電壓。在某些實施例中，排除外環形導電部分602的定子板304之整個面向隔膜之側可塗佈有絕緣介電層。若當隔膜308在靜電轉換器214之操作期間偏轉時隔膜308與定子板304進行實體接觸，則該絕緣介電層可防止隔膜308與定子板304之間的一短路。若隔膜308與定子板304進行實體接觸，則該絕緣介電層亦可防止隔膜308中之一孔之形成。此外，可藉由使定子板304塗佈有絕緣介電層而調整靜電轉換器214之靈敏度。特定而言，介電層之介電常數及/或厚度可判定靜電轉換器214之靈敏度。定子板304上之絕緣介電層之厚度可小於隔膜308與定子板304之間的間隙。

在另一實施例中，定子板304之面向隔膜之側可塗佈有一駐極體層，諸如FEP(氟化乙烯丙烯)及/或PTFE(聚四氟乙烯)。代替將一DC偏壓電壓供應至隔膜308，該駐極體層可具有一表面電荷分佈以加偏壓於靜電轉換器214。儘管在此實施例中隔膜308未連接至一DC偏壓電壓，但隔膜308可透過具有一大電阻值之一電阻器或透過差動AC音訊信號之間的一電阻分壓器電連接至(例如)接地以使得在差動AC音訊信號之間的一半處加偏壓於隔膜308。可以與上文所闡述類似之一方式經由接觸件310A、跡線606A、外環形導電部分602及隔膜環402電連接隔膜308。

將理解，由於定子板304可係一印刷電路板(PCB)，因此接觸件310A及310B可存在於該PCB之一個層(例如，面向外之側)上且外環形 導電部分602及中央導電部分604可存在於該PCB之一或多個層(例如，面向隔膜之側)上。該PCB亦可由其他層(例如，FR4環氧壓層)構成。在某些實施例中，FR4環氧壓層之後側可由一乾膜防銲層覆蓋。該PCB之該等層可彼此附接及/或黏合，如此項技術中習知。可透過PCB上之跡線606A及606B以及該PCB之該等層之間的適當導通體完成接觸件310A及310B與部分602及604之間的各別電連接。因此，圖6係展示定子板304之電連接及組態之一簡化視圖而未明確展示印刷電路板之層及導通體的一定子板304之一繪示。

圖4圖解說明靜電轉換器214之一立面圖且圖5圖解說明沿著圖3之線5-5截取之靜電轉換器214之一剖面。靜電轉換器214可包含密封墊圈302A及302B、定子板304A及304B、隔膜環402A及402B以及隔膜308。靜電轉換器214之組件之相對厚度可在圖4及圖5中看到。如上文所闡述，隔膜308可定位於定子板304A與304B之間以用於在音訊信號施加至定子板304A及304B時產生聲音。隔膜308可使用一黏合劑或環氧樹脂附接至隔膜環402A及402B。舉例而言，隔膜環402A及402B可為0.005"厚且可由不銹鋼構造。隔膜環402A及402B中之每一者可服務於以下目的：拉伸隔膜308；進行電接觸以透過接觸件310A、跡線606A及外環形導電部分602將來自放大器之DC偏壓信號傳達至隔膜308；及提供定子板304A及304B與隔膜308之間的間距。

隔膜308可由諸如PET(聚對苯二甲酸乙二脂)或PPS(聚苯硫)之一聚合物膜構造，且在一側或兩側上具有一薄導電塗層。舉例而言，隔膜308可為0.00008"厚且具有0.33"之一直徑，且隔膜308上之導電塗層可係525Å(埃)。為構造隔膜308以及隔膜環402A及402B之結構，可將一環氧樹脂篩分至隔膜環402A及402B上。可使用於隔膜308之材料(例如，具有一預沈積導電塗層之一經拉伸聚合物薄片)與隔膜環402A及402B接觸。在使環氧樹脂固化之後，可自聚合物薄片清除隔膜/隔 膜環結構。

在一項實施例中，靜電耳機100可包含與靜電轉換器214同軸安裝於殼體102中之一高頻靜電轉換器(未展示)。該高頻靜電轉換器可具有小於或等於5mm之一直徑(舉例而言)，且可經組態以產生高頻聲音。該高頻靜電轉換器可類似地構造為上文所闡述之靜電轉換器214。AC音訊信號可並聯連接至靜電轉換器214及高頻靜電轉換器以使得在轉換器中之每一者之帶寬之末端處自然地發生頻率之間的交越。另一選擇係，一交越電路可整合至供應AC音訊信號之放大器中。在適當頻率範圍內之單獨AC音訊信號可透過電纜總成104傳達至轉換器中之每一者。

圖7圖解說明沿著圖1之線7-7截取之靜電耳機100之一剖面。圖7中展示包含後部聽筒殼體206及前部聽筒殼體208之外殼體以及前部聽筒殼體208之管嘴106。後部聽筒殼體206及前部聽筒殼體208可藉助配合凸肩702及704彼此配合。圖7中亦展示包含後部體積210及前部體積212之內殼體。前部體積212可包含可將由靜電轉換器214產生之聲音聲學地傳輸至管嘴106之一管嘴界面706。

圖7中可看到靜電耳機100之雙重絕緣特徵。特定而言，靜電轉換器214可安裝於內殼體(由後部體積210及前部體積212組成)內，且內殼體又可安裝於外殼體(由後部聽筒殼體206及前部聽筒殼體208組成)內。另外，圖7中可看到：管嘴106可相對於靜電轉換器214以一第一角度定向，且管嘴界面706可相對於靜電轉換器214以一不同第二角度定向。以不同角度定向管嘴106及管嘴界面706可防止插入穿過管嘴106之一探針或其他異物實體上接觸靜電轉換器214且減少電震之機率。

圖8圖解說明一靜電耳機系統800之一方塊圖。系統800可包含靜電耳機100及特定而言靜電轉換器214。如上文所闡述，靜電轉換器 214可包含一對定子板304及一隔膜308，如圖8之簡化視圖中所展示。一音訊信號放大器802可將AC音訊信號供應至定子板304，且一偏壓電壓電源供應器804可將一DC偏壓電壓供應至隔膜308。一放大器裝置850可包含音訊信號放大器802及偏壓電壓電源供應器804。舉例而言，放大器裝置850可經由一電纜總成104與靜電耳機100通信。應注意，圖8中所展示之靜電耳機系統800圖解說明一個聽筒聲道(亦即，左或右)，且另一聽筒通道可實質上具有相同組態及至音訊信號放大器802及偏壓電壓電源供應器804之連接。

相等量值相反相位AC音訊信號可自一音訊信號放大器802施加至定子板304以致使定位於定子板304之間的隔膜308之位移。隔膜308之位移可根據來自音訊信號放大器802之AC音訊信號產生聲音。AC音訊信號可包含可電連接至各別定子板304之一正極性及一負極性。音訊信號放大器802中之一高頻切換電源供應器可產生DC偏壓電壓及放大器電源供應軌以使得AC音訊信號之電壓係充分的。舉例而言，AC音訊信號可高達200V峰值，來自音訊信號放大器802之AC音訊信號之電流可限於500μA RMS，且高頻切換電源供應器之頻率可係200kHz。可利用其他適當電壓、電流及頻率。AC音訊信號可自一外部音訊源(諸如一媒體播放器、行動電話、智慧電話、立體音響系統、電腦、平板電腦、光碟播放器或其他裝置)產生及/或導出。外部音訊源可經由一立體聲插頭、USB連接或其他適當連接連接至音訊信號放大器802。AC音訊信號放大器802可包含一或多個音訊增益級、高電壓差動增益級及/或高電壓輸出級。

隔膜308可電連接至自一偏壓電壓電源供應器804供應之一DC偏壓電壓。舉例而言，DC偏壓電壓可係600V且來自偏壓電壓電源供應器804之DC偏壓電壓之電流可限於30μA。可利用其他適當電壓及電流。一電壓倍增器電路可用於自一適當電源產生DC偏壓電壓。在某 些實施例中，該電源可包含一3V DC電源(例如，兩個鹼性電池)、一4.2V鋰離子電池、一USB埠(5V)、連接至一壁式插座之一5V DC電源供應器及/或其他電源。該電壓倍增器電路可包含一或多個高電壓切換電源供應器及/或其他電路以便充分地產生DC偏壓電壓。

在某些實施例中，放大器裝置850可構造為一背包(bodypack)或一腰包(belt pack)。該(等)電源可包含於放大器裝置850中以用於產生AC音訊信號及DC偏壓電壓。另外，外部音訊源可連接至放大器裝置850。在一項實施例中，放大器裝置850之殼體可由金屬構造且可具有3.5"×2.5"×1"之尺寸。放大器裝置850可包含用於類比音訊輸入之一3.5mm立體聲輸入插孔、一USB插座及攜載DC偏壓電壓及AC音訊信號之一個六接針輸出插孔。舉例而言，電纜總成104可連接至六接針輸出插孔以將DC偏壓電壓及AC音訊信號傳達至耳機100。其他適當輸入及輸出可包含於放大器裝置850上，諸如一同軸數位插孔、一微型光學插孔、一光學數位插孔、一XLR輸入及其他界面。

可在放大器裝置850中包含安全特徵以保護一收聽者免受由音訊信號放大器802及偏壓電壓電源供應器804產生之高電壓影響。特定而言，偏壓電壓電源供應器804可包含具有一大電阻值之電阻器電路以限制DC偏壓電壓之短路電流。舉例而言，可使用具有一20MΩ電阻值之電阻器電路將DC偏壓電壓之短路電流限於小於30μA。放大器裝置850之殼體可經構造以使得放大器裝置850內之電路無法(諸如)由一探針或其他外物直接接達。此外，在某些實施例中，音訊信號放大器802及偏壓電壓電源供應器804之電路可僅在一適當連接形成至靜電耳機100時(諸如當一電纜總成104適當地插入至放大器裝置850中，例如，至六接針輸出插孔中)起作用。

自音訊信號放大器802驅動之AC音訊信號可在內部連接至各自具有一短路電流限制性特徵之單獨放大器電路。在某些實施例中，若汲 取過量電流(諸如在一短路狀況期間)，則一放大器電路中之一輸出電晶體之基極電流可流過一輸出感測電阻器關斷電路。AC音訊信號亦可包含冗餘電流限制電路，諸如若汲取過量電流則將觸發一關斷之放大器電路之放大器軌通道電晶體中之一感測電阻器。舉例而言，AC音訊信號之電流可在短路時限於小於500μA RMS。若汲取過量電流，則一鎖存器可關斷音訊信號放大器802之高頻切換電源供應器直至使放大器裝置850電力循環。

本發明意欲闡釋如何塑造及使用根據本技術之各項實施例而非限制其真實的、預期之及清楚之範疇及精神。前述說明並非意欲為詳盡的或限於所揭示之精確形式。鑒於以上教示可做出修改或變化。選擇並闡述該等實施例以提供所闡述之技術之原理及其實際應用之最佳圖解說明，並使得熟習此項技術者能夠在各項實施例中且以如適合於所預計之特定用途之各種修改來利用本技術。當根據清楚地、合法地且公正地授予之寬度解釋時，如同可在本專利申請案及其全部等效內容之申請期間修訂，所有此等修改及變化皆在如由隨附申請專利範圍所確定之該等實施例之範疇內。

100‧‧‧靜電耳機/耳機

104‧‧‧電纜總成

106‧‧‧管嘴

202‧‧‧導體

204‧‧‧配合部分

206‧‧‧後部聽筒殼體

208‧‧‧前部聽筒殼體

210‧‧‧後部體積

212‧‧‧前部體積

214‧‧‧靜電轉換器

216‧‧‧聲學埠

220‧‧‧疏水性且聲學阻尼器/阻尼器

302A‧‧‧密封墊圈

302B‧‧‧密封墊圈

304A‧‧‧定子板

304B‧‧‧定子板

308‧‧‧隔膜

310‧‧‧接觸件

402A‧‧‧隔膜環

402B‧‧‧隔膜環

Claims (20)

1. 一種耳機總成，其包括：一封背式殼體，其包括用於將聲音聲學傳輸至一耳道之一管嘴；一套筒，其以可移除方式附接至該管嘴之一外部，該套筒能夠聲學地密封至該耳道；及一靜電轉換器，其安裝於該封背式殼體內，該靜電轉換器包括：一隔膜，其具有一導電層；一對隔膜環，其各自與該隔膜之各別側接觸，其中該對隔膜環中之至少一者與該隔膜之該導電層電接觸；一對定子板，該對定子板中之每一者包括：一外環形導電部分，其與一DC偏壓電壓及該對隔膜環中之一者電接觸；一中央導電部分，其具有一介電層，該中央導電部分與一AC音訊信號電接觸；及複數個孔；其中：該對定子板中之每一者與該隔膜由該對隔膜環中之每一者間隔開；當供應該DC偏壓電壓及該AC音訊信號時，該隔膜產生該聲音；且該聲音透過該對定子板中之每一者之該複數個孔且透過該管嘴輸出。
2. 如請求項1之耳機總成： 其中該封背式殼體包括：一外殼體；及一內殼體，其安裝於該外殼體內；且其中該靜電轉換器安裝於該內殼體內。
3. 如請求項2之耳機總成，其中該內殼體包括一聲學埠及安裝於該聲學埠上方之一電阻遮蔽物。
4. 如請求項2之耳機總成，其中：該內殼體包括經調適以與該管嘴之一內部配合之一管嘴界面，該管嘴界面用於將該聲音自該隔膜聲學傳輸至該管嘴且相對於該隔膜以一第一角度定位；且該管嘴相對於該隔膜以一第二角度定位。
5. 如請求項1之耳機總成，其中該靜電轉換器進一步包括各自與該對定子板中之每一者且與該封背式殼體接觸之一對密封墊圈。
6. 如請求項1之耳機總成，其進一步包括安裝於該管嘴之一內部上之一疏水性且聲學阻尼器。
7. 如請求項1之耳機總成，其進一步包括具有與該對定子板電接觸之複數個引線之一電纜總成，其中該複數個引線攜載該DC偏壓電壓及該AC音訊信號。
8. 如請求項1之耳機總成，其中該對定子板各自包括一印刷電路板。
9. 如請求項1之耳機總成，其中該對定子板中之每一者進一步包括：一圓形部分，其包括該外環形導電部分、該中央導電部分及該複數個孔；一突片部分，其包括用於電連接至該DC偏壓電壓及該AC音訊信號之複數個接觸件；及 複數個導電跡線，其用於電連接該複數個接觸件與該外環形導電部分及該中央導電部分。
10. 如請求項1之耳機總成，其進一步包括與該靜電轉換器同軸安裝於該封背式殼體內之一高頻靜電轉換器。
11. 一種耳機系統，其包括：一封背式殼體，其包括用於將聲音聲學傳輸至一耳道之一管嘴；一套筒，其以可移除方式附接至該管嘴之一外部，該套筒能夠聲學地密封至該耳道；一靜電轉換器，其安裝於該封背式殼體內，該靜電轉換器包括：一隔膜，其具有一導電層；一對隔膜環，其各自與該隔膜之各別側接觸，其中該對隔膜環中之至少一者與該隔膜之該導電層電接觸；一對定子板，該對定子板中之每一者包括：一外環形導電部分，其與一DC偏壓電壓及該對隔膜環中之一者電接觸；一中央導電部分，其具有一介電層，該中央導電部分與一AC音訊信號電接觸；及複數個孔；及一放大器，其包括：一偏壓電壓供應電路，其用於自一電源產生該DC偏壓電壓；及一音訊信號放大器電路，其用於自由該放大器接收之一音訊輸入信號產生該AC音訊信號；其中： 該對定子板中之每一者與該隔膜由該對隔膜環中之每一者間隔開；當供應該DC偏壓電壓及該AC音訊信號時，該隔膜產生該聲音；且該聲音透過該對定子板中之每一者之該複數個孔且透過該管嘴輸出。
12. 如請求項11之耳機系統：其中該封背式殼體包括：一外殼體；及一內殼體，其安裝於該外殼體內；且其中該靜電轉換器安裝於該內殼體內。
13. 如請求項12之耳機系統，其中：該內殼體包括經調適以與該管嘴之一內部配合之一管嘴界面，該管嘴界面用於將該聲音自該隔膜聲學傳輸至該管嘴且相對於該隔膜以一第一角度定位；且該管嘴相對於該隔膜以一第二角度定位。
14. 如請求項11之耳機系統，其中該靜電轉換器進一步包括各自與該對定子板中之每一者且與該封背式殼體接觸之一對密封墊圈。
15. 如請求項11之耳機系統，其進一步包括安裝於該管嘴之一內部上之一疏水性且聲學阻尼器。
16. 如請求項11之耳機系統，其進一步包括具有與該對定子板電接觸之複數個引線之一電纜總成，其中該複數個引線攜載來自該偏壓電壓供應電路之該DC偏壓電壓及來自該音訊信號放大器電路之該AC音訊信號。
17. 如請求項16之耳機系統，其中該電纜總成包括經調適以與該封背式殼體介接之一撓性外模製件，該撓性外模製件用於應變釋 放。
18. 如請求項11之耳機系統，其中該對定子板中之每一者進一步包括：一圓形部分，其包括該外環形導電部分、該中央導電部分及該複數個孔；一突片部分，其包括用於電連接至來自該偏壓電壓供應電路之該DC偏壓電壓及來自該音訊信號放大器電路之該AC音訊信號之複數個接觸件；及複數個導電跡線，其用於電連接該複數個接觸件與該外環形導電部分及該中央導電部分。
19. 如請求項11之耳機系統，其中該電源包括一電池、一USB埠或連接至一壁式插座之一電源供應器中之一或多者。
20. 一種耳機總成，其包括：一封背式殼體，其包括用於將聲音聲學傳輸至一耳道之一管嘴；一套筒，其以可移除方式附接至該管嘴之一外部，該套筒能夠聲學地密封至該耳道；及一靜電轉換器，其安裝於該封背式殼體內，該靜電轉換器包括：一隔膜，其具有一導電層；一對隔膜環，其各自與該隔膜之各別側接觸，其中該對隔膜環中之至少一者與該隔膜之該導電層電接觸；一對定子板，其具有包含一永久電荷之一駐極體層，該對定子板中之每一者包括：一外環形導電部分，其與該對隔膜環中之一者電接觸；一中央導電部分，其與一AC音訊信號電接觸；及 複數個孔；其中：該對定子板中之每一者與該隔膜由該對隔膜環中之每一者間隔開；當供應該AC音訊信號時，該隔膜產生該聲音；且該聲音透過該對定子板中之每一者之該複數個孔且透過該管嘴輸出。