TWI601429B - 具有聲學調諧機制之耳機 - Google Patents

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Description

具有聲學調諧機制之耳機
本發明之一實施例係針對一種具有聲學調諧機制之耳機總成。亦描述及主張其他實施例。
不管是在旅行時收聽MP3播放器或是在家收聽高保真立體聲系統，消費者正越來越多地選擇耳道內耳機及耳殼內耳機用於其收聽樂趣。兩類型之電聲換能器裝置均具有一含有接收器或驅動器(聽筒揚聲器)之相對低輪廓外殼。該低輪廓外殼為佩戴者提供方便，同時亦提供非常優良之聲音品質。
耳道內耳機通常經設計成配合於使用者耳道內並與使用者耳道形成密封。耳道內耳機因此具有自外殼延伸之聲學輸出管部分。該輸出管部分之開口端可插入至佩戴者耳道中。管部分通常形成由橡膠或聚矽氧材料製成之可撓性及彈性尖端或帽蓋或與該可撓性及彈性尖端或帽蓋配合。該尖端可經定製模製以用於有辨別能力的講究音質者，或其可為大量製造之零件。當尖端部分插入至使用者耳朵中時，該尖端壓縮抵靠在耳道壁上且在耳道內部產生一密封(基本上氣密)空腔。儘管該密封空腔允許至耳道中之最大聲音輸出功率，但其可放大外部振動，因此削弱了整體聲音品質。
另一方面，耳殼內耳機通常配合於外耳中且正好擱在內耳道上方。耳殼內耳機通常不密封於耳道內且因此不經受與耳道內耳機相同 之問題。然而，聲音品質對於使用者而言可非為最佳的，此係因為聲音可自耳機洩漏且並未到達耳道。另外，歸因於耳朵形狀及大小的差別，不同之聲音量可洩漏因此導致使用者之間不一致之聲學效能。
本發明之一實施例係一包括一耳機外殼之耳機，該耳機外殼具有一主體部分，該主體部分聲學地耦接至自該主體部分延伸之一管部分。一聲學輸出開口形成於主體部分中以將聲音自定位於其中之驅動器輸出至佩戴者之耳道中。一聲學調諧構件定位於主體部分內以用於將驅動器聲學地耦接至管部分。該聲學調諧構件經設計尺寸以調諧頻率回應並改良耳機之低音回應。在此態樣中，聲學調諧構件界定驅動器之後音量腔室。後音量腔室之大小及形狀可經設計尺寸以達成耳機之所要頻率回應。
另外，一用於將聲音自驅動器之後音量腔室輸出至管部分之聲學輸出埠形成於聲學調諧構件中。該聲學輸出埠將聲音輸出至一聲道中，該聲道形成於聲學輸出埠與形成於管部分中之一聲管之間。聲音可接著傳播至形成於管部分中之一低音埠。該低音埠將聲音輸出至耳機外部之周圍環境。聲學輸出埠、聲道、聲管及低音埠中之每一者經校準以達成來自耳機之所要頻率回應。
上述概要並不包括本發明之所有態樣之詳盡清單。預期本發明包括可自上文概述的各種態樣以及在以下實施方式中所揭示且在與本申請案一同申請的申請專利範圍中所特別指出之彼等態樣的所有合適組合來加以實踐的所有系統及方法。此類組合具有未在上述概要中特定敍述之特定優點。
100‧‧‧耳機
102‧‧‧耳機外殼
104‧‧‧主體部分
106‧‧‧尖端部分
108‧‧‧主要輸出開口
110‧‧‧次要輸出開口
112‧‧‧面部部分
114‧‧‧管部分
120‧‧‧纜線
200‧‧‧耳朵
202‧‧‧耳廓部分
204‧‧‧耳殼
206‧‧‧耳道
208‧‧‧接觸區
300‧‧‧水平面
302‧‧‧驅動器
304‧‧‧線
306‧‧‧線
308‧‧‧端部分/側
310‧‧‧後側
312‧‧‧前側
314‧‧‧正面
340‧‧‧第一軸線
342‧‧‧第二軸線
360‧‧‧縱向軸線
420‧‧‧前腔室
422‧‧‧後腔室
424‧‧‧背面
426‧‧‧氣波
428‧‧‧聲波
430‧‧‧防護材料
432‧‧‧聲學材料
434‧‧‧防護材料
436‧‧‧聲學材料
502‧‧‧帽蓋部分
504‧‧‧基座部分
506‧‧‧驅動器底座
508‧‧‧輸出開口
510‧‧‧聲學調諧構件
512‧‧‧聲學輸出埠
514‧‧‧調諧埠
518‧‧‧低音埠
520‧‧‧防護網
522‧‧‧防護網
524‧‧‧尾塞
530‧‧‧低音埠
532‧‧‧調諧輸出埠
540‧‧‧開放之面部部分
602‧‧‧導線
642‧‧‧主體部分
644‧‧‧殼體
646‧‧‧聲學槽
648‧‧‧外殼槽
650‧‧‧聲道
660‧‧‧音量修改部分
704‧‧‧聲管
706‧‧‧後音量腔室
802‧‧‧聲波
在隨附圖式之諸圖中藉由實例而非藉由限制方式來說明該等實施例，在該等隨附圖式中，相同之參考指示類似之元件。應注意，對 本發明中之「一」或「一個」實施例的參考未必針對同一實施例，且其意謂至少一個。
圖1為耳機之一項實施例之透視圖。
圖2說明佩戴於右耳內之耳機之一項實施例的側視圖。
圖3說明耳機之一項實施例之俯視透視剖面圖。
圖4說明耳機之一項實施例之俯視透視剖面圖。
圖5說明在耳機外殼之一項實施例內可含有之內部聲學組件的分解透視圖。
圖6A說明聲學調諧構件之一項實施例的正面透視圖。
圖6B說明聲學調諧構件之一項實施例的背面透視圖。
圖6C說明聲學調諧構件之一項實施例的橫截面俯視圖。
圖7說明具有聲學調諧構件之耳機之一項實施例的橫截面側視圖。
圖8說明具有聲學調諧構件之耳機之一項實施例的橫截面側視圖。
在此章節中，應參看附加圖式來解釋本發明之若干較佳實施例。當在該等實施例中所描述的部分之形狀、相對位置及其他態樣未得到清楚地界定時，本發明之範疇並不僅限於所展示之部分，該等所展示之部分僅意欲用於說明之目的。又，儘管闡述眾多細節，但應理解，可在無此等細節的情況下實踐本發明之一些實施例。在其他例子中，尚未詳細展示熟知之結構及技術以便不會混淆對此描述之理解。
圖1為耳機之一項實施例之透視圖。在一項實施例中，耳機100可經設計尺寸以擱在耳朵(在此實例中為右耳)之耳殼內且延伸至耳道中以用於達成改良之聲學效能。在此態樣中，可將耳機100視為耳殼內耳機與耳道內耳機之混合物。代表性地，耳機外殼102可形成：主 體部分104，其擱在耳殼內(如耳殼內耳機)；及尖端部分106，其延伸至耳道中(類似於耳道內耳機)。外殼102內可含有接收器或驅動器(未圖示)。下文將較詳細地論述驅動器之態樣。
管部分114可自主體部分104延伸。管部分114可經設計尺寸以含有纜線120，該纜線120可含有自帶電聲音源(未圖示)延伸至驅動器之導線。該等導線可載運將藉由驅動器而可被聽見的音訊信號。另外，管部分114可經設計尺寸以提供一增強耳機100之聲學效能的聲學路徑。將參看圖7來更詳細地描述此特徵。在一些實施例中，管部分114在實質上垂直之方向上自主體部分104延伸，使得當主體部分104位於實質上水平定向上時，管部分114自主體部分104垂直向下延伸。
外殼102可包括主要輸出開口108及次要輸出開口110。主要輸出開口108可形成於尖端部分106內。當尖端部分106定位於耳道內時，主要輸出開口108將由驅動器產生(回應於音訊信號)之聲音輸出至耳道中。主要輸出開口108可具有適合於達成耳機100之所要聲學效能的任何大小及尺寸。
次要輸出開口110可形成於主體部分104內。次要輸出開口110可經設計尺寸以將耳道及/或輸出聲音自耳機100排出至在耳機100外部之外部環境。應將外部或周圍環境理解為指代在耳機100外部之周圍環境或氣氛。在此態樣中，次要輸出開口110可充當允許相對少且受控量的空氣自耳道及耳機外殼102洩漏至外部環境的洩漏通口。將次要輸出開口110視為受控之洩漏通口(與未受控洩漏相反)，此係因為其大小及形狀經選擇以達成在聲學上為吾人所要且不僅在每次同一使用者佩戴耳機時而且在諸多使用者之間可予以一致地維持的空氣洩漏量。此與典型耳殼內耳機形成對比，該等耳殼內耳機允許耳機與耳道之間的實質空氣洩漏量，該實質空氣洩漏量可取決於耳機在耳朵內之定位及使用者耳朵之大小而變化。因此，空氣洩漏量在彼狀況下為未 經控制的，從而導致不一致之聲學效能。
控制自次要輸出開口110中洩漏之空氣的量出於許多原因而為重要的。舉例而言，當耳機100內之驅動器將聲音發射至耳道中時，可在耳道內部出現低頻率下之高壓位準。此高壓可引起對使用者而言不愉快的聲學效應。如先前所論述，尖端部分106延伸至耳道中且因此防止實質量之空氣在尖端部分106周圍自耳道中洩漏。實情為，空氣被導引離開次要輸出開口110。次要輸出開口110提供自耳道離開耳機外殼102之受控且直接之一路徑，使得耳道內之聲壓可曝露或排出至位於耳機100外部之周圍環境。降低耳道內之壓力改良了使用者之聲學經驗。次要輸出開口110具有受控大小及形狀使得預期發生大約相同量之空氣洩漏而不管使用者耳道之大小。此繼而導致耳機100在諸多使用者之間的實質上一致之聲學效能。另外，在一項實施例中，可控制空氣洩漏之量使得增加(若非為最大值)之聲音輸出到達耳道。
次要輸出開口110亦可經校準以調諧頻率回應及/或提供耳機100在同一使用者中及跨越諸多使用者的一致之低音回應。次要輸出開口110係在其已加以測試或評估(在一製造批量之至少一試樣中)以用於遵從給定規格或設計參數的意義上而校準的。換言之，次要輸出開口110並非僅為隨機開口，而是其係經有意地形成以用於達成特定目的，亦即以幫助調諧頻率回應及/或提供在同一使用者之中及跨越諸多使用者的一致之低音回應的方式來改變耳機之頻率回應。在此態樣中，次要輸出開口110可經校準以修改主要輸出開口108之聲壓頻率回應。
舉例而言，在一項實施例中，次要輸出開口110可用以增加聲壓位準及將頻率回應調諧處於約6kHz之峰值。詳言之，應認識到，隨著次要輸出開口110變得較大，整體聲音品質對於收聽者而言得到改良。然而，大型開口在美學觀點上可能並不吸引人，因此需要維持可 能的最小開口。然而，較小之開口在約6kHz之峰值下可能不產生所要之聲學效能(例如，聲學電感可增加)。在此態樣中，次要輸出開口110之大小及/或形狀已加以測試及校準，以具有相對小的大小及所要之形狀但在6kHZ之峰值下仍達成最佳聲學效能。舉例而言，次要輸出開口110可具有約3mm2至約15mm2(例如，約7mm2至約12mm2，例如9mm2)之表面積。在一項實施例中，次要輸出開口110可具有約3：2之縱橫比。次要輸出開口110可因此具有(例如)細長形狀，諸如矩形形狀或卵形形狀。然而，預期次要輸出開口110可具有適合於達成所要聲學效能之其他大小及形狀。
次要輸出開口110之大小及形狀亦可經校準以向耳機100提供對於同一使用者而言及在不同使用者之間較一致之低音回應。詳言之，如先前所論述，當自耳機至周圍環境之空氣洩漏未經控制時(例如，當空氣洩漏經由耳道與耳機外殼之外表面之間的間隙而發生時)，聲學效能(其可包括耳機之低音回應)將取決於使用者耳朵之大小及在耳朵內之定位而變化。由於次要輸出開口110具有固定大小及形狀且因此能夠以實質上相同之方式排出耳道及/或耳機100內之聲壓，所以不管使用者耳朵之大小及耳機100在耳朵內之定位，在每次同一使用者佩戴耳機100時及在不同使用者之間耳機100仍具有實質上一致之低音回應。
另外，與無次要輸出開口110之耳機相比，咸信次要輸出開口110可減小外部輻射之聲音(例如，未受控之聲音洩漏)的量。在此態樣中，對於由驅動器振動膜產生之相同聲壓位準而言，具有次要輸出開口110之耳機100將產生較少之外部輻射之聲音從而導致到達耳道之聲音比無次要輸出開口110之耳機多。
為確保一致排出至周圍環境，可使次要輸出開口110形成於在耳機100定位於耳朵內時未被耳朵阻隔的外殼102之部分內。在一項實施 例中，次要輸出開口110形成於主體部分104之面部部分112內。面部部分112可在尖端部分106定位於耳道內時面對耳朵之耳廓區。次要輸出開口110因此在耳機100定位於耳朵內時面對耳廓區。另外，在次要輸出開口110具有細長形狀的情況下，最長尺寸可在耳機100定位於耳朵中時經定向於實質上水平方向上，使得次級輸出開口110自耳道向外延伸。在此態樣中，次要輸出開口110之一實質(若非整個)表面區域在尖端部分106定位於耳道內時保持未被耳朵阻隔。在其他實施例中，次要輸出開口110可在面部部分112內具有適合於允許來自耳道及/或耳機外殼102之聲音排出至外部環境的任何定向(例如，垂直或對角線)。
耳機外殼102(包括尖端部分106及主體部分104)可由實質上非柔性及非彈性材料(諸如硬質塑膠或其類似者)形成。在此態樣中，不同於典型耳道內耳機，儘管尖端部分106可接觸耳道並與耳道形成密封，但其並未設計成形成氣密密封(如通常藉由具有柔性或彈性尖端之耳道內耳機所形成)。尖端部分106、主體部分104及管部分114可由相同材料或不同材料形成。在一項實施例中，可使用任何習知之模製製程將尖端部分106及主體部分104模製成所要形狀及大小而作為獨立零件或一個一體式形成之零件。另外，尖端部分106可具有自主體部分104逐漸變細的錐形形狀，使得尖端部分106之面對耳道的一端相對於主體部分104而具有減小之大小或直徑且舒適地配合於耳道內。因此，耳機100不需要一獨立之可撓性(彈性或柔性)尖端(諸如橡膠或矽尖端)來集中聲音輸出。在其他實施例中，尖端部分106可由柔性或可撓性材料形成或可配備有將在耳道內產生密封空腔之柔性帽蓋。
圖2說明佩戴於右耳內之耳機之一項實施例的側視圖。耳朵200包括耳廓部分202，該耳廓部分202為外耳之多肉部分，其自頭部之一側突出。耳殼204為耳廓部分202之彎曲空腔部分，其通向耳道206 中。耳機100可定位於耳朵200內使得尖端部分106延伸至耳道206中且主體部分104擱於耳殼204內。尖端部分106之錐形形狀可允許尖端部分106之接觸區208接觸耳道206之壁並與耳道206形成密封。如先前所論述，尖端部分106可由非柔性或硬質材料(諸如塑膠)製成因此該密封可非為氣密的。或者，在接觸區208處形成於尖端部分106周圍之密封可為氣密的。
主體部分104之面部部分112在耳機100定位於耳朵200內時面對耳廓部分202。次要輸出開口110亦面對耳廓部分202，使得聲音退出次要輸出開口110而朝向耳廓部分202並至周圍環境中。儘管次要輸出開口110面對耳廓部分202(歸因於其大小、定向及在面部部分112周圍之定位)，但其並未被耳廓部分202阻隔。
圖3說明耳機之一項實施例之俯視透視剖面圖。詳言之，自此圖可見，主要輸出開口108及次要輸出開口110係沿外殼102之不同側而定位使得該等開口面對不同方向且相對於彼此而形成銳角，如下文所描述。舉例而言，主要輸出開口108可形成於與後側310相對且面對耳道的端部分308中，而次要輸出開口110可形成於面對耳廓部分且與外殼102之前側312相對的面部部分112中。
當管部分114垂直定向時，主要輸出開口108及次要輸出開口110橫貫同一水平面300(亦即，基本上垂直於管部分114之長度尺寸或縱向軸線360的平面)。形成於主要輸出開口108與次要輸出開口110之間且係在水平面300內的角(α)可為銳角。在一項實施例中，可由自管部分114之縱向軸線360輻射且分別延伸穿過主要輸出開口108之中心及次要輸出開口110之中心的線304及線306來界定角(α)。在一項實施例中，角(α)可小於90度，例如，約80度至約20度、約65度至約35度，或40至50度，例如，45度。
或者，可由角(β)來界定主要輸出開口108及次要輸出開口110之 定向，該角(β)由穿過主要輸出開口108之中心的第一軸線340與穿過次要輸出開口110之中心的第二軸線342形成。第一軸線340及第二軸線342可形成於同一水平面300內。第一軸線340與第二軸線342之間的角(β)可小於90度，例如，約85度至45度，代表性地60度至70度。
在其他實施例中，可關於驅動器302來界定主要輸出開口108及次要輸出開口110之定向。詳言之，如自此視圖可見，驅動器302之正面314面對主要輸出開口108與次要輸出開口110兩者，但不平行於側308抑或面部部分112(開口108、110形成於側308及面部部分112中)。相反，驅動器302之端部分朝向主要輸出開口108而延伸至尖端部分106中，且驅動器302之剩餘部分沿面部部分112而延伸。在此態樣中，雖然可將主要輸出開口108與次要輸出開口110兩者視為位於驅動器正面314的前面，但次要輸出開口110之整個區域可面對驅動器正面314，而主要輸出開口108之僅一部分可面對驅動器正面314且剩餘部分面對驅動器302的一側。
如圖4(其為圖3中所說明之耳機之更詳細表示)中所說明，聲學及/或防護材料可安置於主要輸出開口108及次要輸出開口110中之一者或兩者的上方。代表性地，聲學材料432及防護材料430可安置於主要輸出開口108之上方。聲學材料432可為提供經界定且有意之聲阻或過濾效應的一塊聲學工程材料。舉例而言，在一項實施例中，聲學材料432為經製造以過濾自驅動器302輸出之某些聲壓波的網或泡沫材料。防護材料430可為聲學透明材料，此意謂其不顯著影響耳機100之聲學效能。相反，防護材料430藉由防止灰塵、水或任何其他不良物質或物品進入外殼102來保護裝置。防護材料430可為(例如)網、聚合物或泡沫或允許達成一基本上開放通道以用於自驅動器302輸出聲壓波的任何其他材料。
類似於主要輸出開口108，聲學材料436及防護材料434可安置於 次要輸出開口110之上方。類似於聲學材料432，聲學材料436可為經製造以過濾自驅動器302輸出之所要聲壓波的網或泡沫材料。防護材料434可為聲學透明材料，例如，網、聚合物或泡沫或保護耳機100以免於碎片或物品且允許達成一基本上開放通道以用於自驅動器302輸出聲壓波的任何其他材料。
聲學材料432、436及防護材料430、434可各自為組合於其各別開口之上方以形成可搭扣配合於該等開口之上方之夾層結構的單零件。或者，該等材料可膠合或以其他方式黏附於該等開口之上方。在一些實施例中，聲學材料432、436及防護材料430、434亦可為複合材料或多層材料。另外，預期聲學材料432、436及防護材料430、434可以任何次序定位於其各別開口之上方。
主體部分104被劃分為形成於驅動器302之對置面周圍的前腔室420及後腔室422。前腔室420可形成於驅動器302之正面314周圍。在一項實施例中，前腔室420係由外殼102之主體部分104及尖端部分106形成。在此態樣中，由驅動器302之正面314產生的聲波428經由主要輸出開口108而穿過前腔室420至耳道。另外，前腔室420可提供一聲學路徑以用於將耳道內之氣波426或聲壓自次要輸出開口110內排出至外部環境。如先前所論述，次要輸出開口110為一經校準開口，因此聲波428及氣波426經由次要輸出開口110之傳輸係受控的，使得耳機100之聲學效能在諸多使用者之間為一致的。
後腔室422可形成於驅動器302之背面424周圍。後腔室422係由外殼102之主體部分104形成。在前腔室420及後腔室422內可含有耳機100之各種內部聲學組件，如將參看圖5更詳細論述。
圖5說明耳機外殼內可含有之內部聲學組件之分解透視圖。外殼102之尖端部分106可由帽蓋部分502形成，在此實施例中該帽蓋部分502經展示為自外殼102之基座部分504移除以顯露外殼102內可含有之 內部聲學組件。該等內部聲學組件可包括驅動器底座506。驅動器底座506可經設計尺寸以配合於帽蓋部分502內及驅動器302之正面314的前面。在一項實施例中，驅動器底座506可密封至驅動器302之正面314。或者，驅動器底座506可定位於驅動器302的前面但不直接密封至驅動器302。驅動器底座506因此定位於先前參看圖4所論述之前腔室420內。驅動器底座506可包括輸出開口508，該輸出開口508與次要輸出開口110對準，且包括類似之尺寸使得由驅動器302產生之聲音可經由驅動器底座506而輸出至次要輸出開口110。驅動器底座506可包括對應於主要輸出開口108且與主要輸出開口108對準的另一輸出開口(未圖示)。驅動器底座502可為(例如)由與外殼102相同之材料(例如，諸如塑膠之實質上硬質材料)或一不同材料(例如，柔性聚合材料)形成的模製結構。
聲學材料436及防護材料434可藉由驅動器底座506而固持於次要輸出開口110上方之適當位置。在一項實施例中，聲學材料436及防護材料434定位於驅動器底座506與次要輸出開口110之間。或者，聲學材料436及防護材料434可附接至驅動器底座506之內表面且位於開口508上方，使得當驅動器底座506位於帽蓋部分502內時該聲學材料436及該防護材料434重疊次要輸出開口110。儘管未說明，但覆蓋主要輸出開口108之聲學材料432及防護材料430亦被視為內部聲學組件。可以與關於材料436、434所論述之方式類似的方式將聲學材料432及防護材料430組裝於主要輸出開口108之上方。
聲學調諧構件510定位於驅動器302之背面424的後面(亦即，位於圖4中所說明之後腔室422內)，且配合於主體部分104之基座部分504內。在一項實施例中，聲學調諧構件510定位於驅動器302之背面424附近但未直接附接至驅動器302。在另一實施例中，聲學調諧構件410可直接附接至驅動器302。當聲學調諧構件510定位於驅動器302附近 時，聲學調諧構件510及主體部分104界定驅動器302之後音量腔室。驅動器後音量腔室之大小及形狀對於耳機之整體聲學效能而言係重要的。由於聲學調諧構件510界定後音量腔室之至少一部分，所以聲學調諧構件510可用以修改耳機100之聲學效能。舉例而言，聲學調諧構件510可經設計尺寸以藉由改變其尺寸來調諧耳機100之頻率回應。
詳言之，藉由聲學調諧構件510及耳機外殼102而形成於驅動器302周圍的後音量腔室之大小可規定耳機100在(例如)約2kHz至約3kHz之頻率範圍內之共振(亦即，開放耳增益)。耳道通常表現得像共振器，且在開放時具有一特定共振頻率並在封閉時具有一不同共振頻率。在耳道開放時鼓膜處之聲學回應被稱作開放耳增益。使用者通常偏好約2kHz至3kHz之共振頻率。聲學調諧構件510可經設計尺寸以將耳機100之共振調諧至在此範圍內之頻率。具體言之，當聲學調諧構件510佔據位於驅動器302後面的一較大區時(亦即，後音量腔室之風量減小)，開放耳增益的頻率增加。另一方面，當聲學調諧構件510佔據位於驅動器302後面的一較小區時(亦即，後音量腔室之風量增加)，開放耳增益的頻率減小。聲學調諧構件510之尺寸可因此經修改以調諧耳機100之共振從而達成所要之聲學效能。
另外，聲學調諧構件510可在後音量腔室與形成於管部分114內之聲管及低音埠518之間形成聲道。聲道連同聲管及低音埠518的尺寸亦可經選擇以修改耳機100之聲學效能。詳言之，該等尺寸可經選擇以控制耳機之低音回應(例如，頻率小於1kHz)，如下文將更詳細論述。
在典型耳機設計中，耳機外殼自身界定位於驅動器周圍之後音量腔室。因此，耳機外殼之大小及形狀影響耳機之聲學效能。然而，聲學調諧構件510可為耳機外殼102內之獨立結構。因而，可在不改變耳機外殼102之大小及形狀的情況下改變聲學調諧構件510之大小及形 狀以達成所要之聲學效能。另外，預期聲學調諧構件510之整體外觀尺寸可保持為實質上相同，而某些尺寸(例如，主體部分)之大小可改變以修改由聲學調諧構件510形成之後音量腔室的大小，此繼而修改相關聯之耳機之聲學效能。舉例而言，聲學調諧構件510可為實質上圓錐體狀結構。可增加形成圓錐體末端之壁部分的厚度而使得由聲學調諧構件510界定之風量較小或可減小厚度以增加風量。然而，不管壁厚度如何，仍維持外圓錐體形狀。因此，界定大風量之聲學調諧構件510與界定相對較小風量之另一聲學調諧構件兩者可配合於具有相同大小之耳機外殼內。
在不改變外觀尺寸的情況下修改由聲學調諧構件510界定之風量的能力為重要的，此係因為聲學效能在諸多驅動器間不同。可由驅動器後音量腔室之大小來規定聲學效能之一些態樣。因此，一種用以改良驅動器之間的聲學一致性的方式係藉由修改後音量腔室大小。由於聲學調諧構件510界定驅動器後音量，所以其可被製造成適應不同效能位準之驅動器。另外，聲學調諧構件510可與耳機外殼102分離，因此修改其尺寸以適應一特定驅動器不需要對耳機外殼102之設計做出變更。
聲學調諧構件510亦包括聲學輸出埠512，該聲學輸出埠512將後音量腔室聲學地連接至形成於外殼102之管部分114內的聲管。該聲管聲學地連接至形成於管部分114內之低音埠518。低音埠518將聲音自外殼102輸出至外部環境。儘管說明了單一低音埠518，但預期管部分114可包括一個以上之低音埠，例如，位於管部分114之對置側處的兩個低音埠。
另外，聲學調諧構件510可包括自聲學調諧構件510輸出聲音的調諧埠514。調諧埠514可與形成於外殼102中之調諧輸出埠532對準，使得來自聲學調諧構件510之聲音可輸出至位於外殼102外部之外部環 境。聲學輸出埠512、調諧埠514、聲管及低音埠518中之每一者為增強耳機100之聲學效能的經聲學校準之開口或路徑，如下文將更詳細論述。
纜線120(其可包括用於將電力及/或音訊信號傳輸至驅動器302的導線)可連接至聲學調諧構件510。可在製造製程期間將纜線120包覆模製至聲學調諧構件510以將增加之應變釋放提供至纜線120。將纜線120包覆模製至聲學調諧構件510幫助防止纜線120在將力施加至纜線120時變成與驅動器302分開。除提供增加之應變釋放之外，將纜線120及聲學調諧構件510組合成一個機械部件產生在耳機外殼102內佔據較少空間的單一零件。可因此將纜線120之近端及聲學調諧構件510組裝至耳機外殼102中以作為單一零件。詳言之，為將聲學調諧構件510插入至主體部分104中，將纜線120之遠端插入至主體部分104中且下拉穿過管部分114的一端直至聲學調諧構件510(其中纜線120之近端附接至其)就位於基座部分504內。
內部組件可進一步包括形成於調諧埠514及/或低音埠518上方以防止灰塵及其他碎片進入的防護材料。代表性地，防護網520可經設計尺寸以覆蓋調諧埠514，且防護網522可經設計尺寸以覆蓋低音埠518。防護網520及防護網522中之每一者可由實質上不干擾聲音傳輸的聲學透明材料製成。或者，防護網520、522中之一者或兩者可由提供已界定且有意之聲阻或過濾效應的聲學網狀材料製成。防護網520及防護網522可搭扣配合於適當位置，或使用黏著劑、膠水或其類似者而固持於適當位置。儘管未展示，但應進一步預期在一些實施例中，亦可將額外聲學材料(諸如先前參看圖3所論述之彼等聲學材料)安置於調諧埠514及/或低音埠518之上方以調諧耳機100之頻率回應。
可提供尾塞524以幫助將纜線120緊固於管部分114內。尾塞524可為一實質上圓柱形結構，其具有經設定大小以插入於管部分114之開 口端內的一外徑。在一項實施例中，尾塞524可由可符合管部分114之內徑的實質上彈性材料形成。在其他實施例中，尾塞524可由實質上硬質材料(諸如塑膠)形成。可藉由任何合適之緊固機制(例如，搭扣配合組態、黏著劑、化學鍵結或其類似者)將尾塞524固持於管部分114內。尾塞524可包括開口端及經設計尺寸以容納纜線120使得在將纜線120插入於管部分114內時纜線120可延伸穿過尾塞524的一中心開口。亦可形成穿過尾塞524之側壁的連接低音埠530。當將尾塞524插入至管部分114中時，連接低音埠530與低音埠518對準以促進聲音傳播離開低音埠518。
在一項實施例中，可如下組裝內部聲學組件以形成耳機100。可將聲學材料436及防護材料434置放於次要輸出開口110之上方且可將驅動器底座506插入於帽蓋部分502內以將材料434、436固持於適當位置。可以類似之方式來組裝主要輸出開口108之聲學材料432及防護材料430。可將驅動器302之正面314附接至驅動器底座506，使得驅動器302在帽蓋部分502內固持於適當位置。可將附接至聲學調諧構件510之纜線120插入至並穿過管部分114、穿過主體部分104直至聲學調諧構件510定位於主體部分504內。可在聲學調諧構件510之前或之後將防護網520、防護網522及尾塞525定位於外殼102內。最後，可將驅動器302插入於外殼102之主體部分104內。上述操作僅為一個代表性組裝操作。可以足以提供具有最佳聲學效能之耳機的任何方式及以任何次序來組裝內部聲學組件。
圖6A說明聲學調諧構件之一項實施例之正面透視圖。聲學調諧構件510係由具有實質上封閉之主體部分642及開放之面部部分540的調諧構件外殼或殼體644形成，該開放之面部部分540在定位於耳機外殼102內時朝向驅動器302開放。殼體644可具有能夠調諧相關聯之驅動器之聲學回應的任何大小及形狀。詳言之，殼體644之尺寸可為如 此使得該等尺寸幫助調諧其內使用殼體644之耳機的中頻帶及低音回應。代表性地，在一項實施例中，殼體644形成一具有聲學輸出埠512之實質上圓錐體狀主體部分642，該聲學輸出埠512聲學地耦接至形成於殼體644之後側內的聲學槽646(見圖6B)。儘管描述了一實質上圓錐體狀主體部分642，但亦預期其他形狀，例如，方形、矩形或三角形狀結構。
在一項實施例中，聲學輸出埠512可為經形成穿過殼體644之壁的開口。或者，聲學輸出埠512可為自殼體644之邊緣向內形成之狹槽。聲學輸出埠512將聲音自聲學調諧構件510輸出至聲學槽646。聲學槽646提供至形成於管部分114中之聲管的聲學路徑。聲學輸出埠512及聲學槽646經設計尺寸以調諧耳機100之聲學回應。在此態樣中，聲學輸出埠512及聲學槽646係在其已加以測試或評估(在一製造批量之至少一試樣中)以用於遵從給定規格或設計參數的意義上而校準的。換言之，聲學輸出埠512及聲學槽646並非僅為隨機開口或槽，而是其係經有意地形成以用於達成特定目的，亦即以幫助調諧頻率回應及改良低音回應之方式來修改耳機之頻率回應。
舉例而言，應認識到，耳機100內之聲學電感控制耳機100之中頻帶回應及低音回應。另外，耳機100內之聲阻可影響低音回應。因此，聲學輸出埠512及聲學槽646之大小及形狀可經選擇以達成允許耳機100內之最佳中頻帶及低音回應的所要聲學電感及電阻位準。詳言之，增加耳機100內之聲質量導致較低頻率下自耳機100輸出之較大聲音能量。然而，應在不將聲阻增加至不良位準的情況下將耳機100內之氣團最大化。因此，聲學輸出埠512及聲學槽646可經校準以平衡耳機100內之聲學電感及聲阻，使得達成聲學上所要之中頻帶及低音回應。代表性地，聲學輸出埠512可具有約0.5mm2至約4mm2、或約1mm2至約2mm2(例如，約1.3mm2)之表面積。聲學輸出埠512可具有 不同於其寬度尺寸之高度尺寸，例如，高度尺寸可稍微大於寬度尺寸。或者，聲學輸出埠512之高度及寬度尺寸可為實質上相同的。
聲學槽646可具有實質上匹配聲學輸出埠512之橫截面尺寸的橫截面尺寸。如先前所論述，聲學槽646可為形成於殼體644之後側內的槽。聲學槽646自聲學輸出埠512朝向殼體644之後端延伸。當聲學調諧構件510定位於耳機外殼102內時，聲學槽646與沿外殼102之內表面形成之外殼槽648配對以在聲學輸出埠512與管部分114之間形成一封閉之聲道650(見圖6C)。或者，可省略外殼槽648且聲學槽646可藉由與外殼102之任何內表面配對而形成聲道650，或可將聲學槽646形成為一封閉通道使得其不需要與任何其他表面配對來形成聲道650。在由聲學調諧構件510形成之後音量腔室內的聲波自聲學調諧構件510傳播穿過聲道650而至管部分114。聲學槽646(及所得聲道650)之長度、寬度及深度可為如此使得由耳機100達成聲學上所要之中頻帶及低音回應。代表性地，長度、寬度及深度可足夠大以允許在不將電阻增加至不良位準的情況下在耳機100內達成最佳聲質量。
返回參看圖6A至圖6B，可沿聲學調諧構件510之頂部部分來形成調諧埠514。在一項實施例中，調諧埠514為自開放之面部部分540之外邊緣延伸的狹槽。或者，調諧埠514可為形成於外邊緣附近但不延伸穿過外邊緣的開口。除其調諧功能之外，調諧埠514亦可經設計尺寸以容納自纜線120延伸至驅動器之導線602，如圖6B中所示。代表性地，可沿主體部分642之後側包覆模製纜線120，使得纜線120之開口端定位於調諧埠514附近。自纜線120之開口端延伸的導線602可穿過調諧埠514，且附接至(例如)位於驅動器之後側上的電端子，以將電力及/或音訊信號提供至驅動器。
可藉由將實質上非柔性材料(諸如塑膠)模製成所要形狀及大小來形成聲學調諧構件510。或者，聲學調諧構件510可由任何材料(諸如 柔性或彈性材料)形成，只要其能夠保持適合於增強耳機100之聲學效能的形狀。聲學調諧構件510可經形成為與外殼102分離使得其擱在或安裝於耳機外殼102之內部。由於聲學調諧構件510為與耳機外殼102分離的零件，所以其可具有與耳機外殼102不同之形狀且界定具有與形成在耳機外殼102內之後腔室422不同之形狀的後音量腔室。或者，可將外殼102及聲學調諧構件510一體式地形成為單一零件。
圖6B說明聲學調諧構件510之後側透視圖。自此視圖可見，聲學槽646係由聲學調諧構件510之後側形成，且自聲學輸出埠512朝向聲學調諧構件510之後端延伸。
圖6C說明定位於耳機外殼102內之聲學調諧構件510的橫截面俯視圖。如可自此視圖所見，當聲學調諧構件510定位於外殼102內時，聲學槽646與沿外殼102之內表面形成之外殼槽648對準以形成聲道650。聲道650自聲學輸出埠512延伸至管部分114，使得在由聲學調諧構件510界定之後腔室內的聲音可自後音量腔室傳播至管部分114，如將參看圖7及圖8更詳細描述。
仍參看圖6C，除藉由聲學輸出埠512及聲學槽646達成之聲學特性之外，主體部分642可包括音量修改部分660，該音量修改部分660之大小在製造製程期間可增加或減小以改變聲學調諧構件510內之風量。如先前所論述，聲學調諧構件510界定在耳機外殼內之驅動器周圍的後音量腔室。因此，增加聲學調諧構件510內之風量亦增加後音量腔室，從而修改耳機100之聲學效能。減小聲學調諧構件510內之風量減小了後音量腔室。音量修改部分660可具有任何大小及形狀且可沿聲學調諧構件510之內表面之任何部分而定位，該任何部分足以改變由聲學調諧構件510界定之後音量腔室之音量。舉例而言，音量修改部分660可沿聲學調諧構件510之中心區域而定位，使得聲學調諧構 件510之內輪廓具有實質上彎曲形狀。可藉由使聲學調諧構件510之壁部分變厚或將一獨立插塞構件安裝於聲學調諧構件510內來形成音量修改部分660。另外，可在不修改聲學調諧構件510之整體外觀尺寸的情況下改變音量修改部分660之大小及形狀。因此，在製造期間，可將一個聲學調諧構件510製造成界定大的風量，而另一聲學調諧構件界定較小之風量，但兩者仍可配合於相同類型之耳機外殼102內，此係因為其具有相同之整體外觀尺寸。可將纜線120包覆模製於聲學調諧構件510之音量修改部分660內，如圖6C中所說明。在其他實施例中，可將纜線120包覆模製於聲學調諧構件510之任何部分內。
圖7說明耳機之一項實施例之橫截面側視圖。展示了在驅動器302周圍形成後音量腔室706的聲學調諧構件510連同外殼102之一部分。如可自此圖所見，聲學調諧構件510之音量修改部分660佔據由耳機外殼102界定之後腔室422內的實質區域，因此後音量腔室706之大小小於外殼後腔室422。如先前所論述，可修改音量修改部分660之大小及形狀以達成所要大小之後音量腔室706。
由驅動器302之背面產生的聲波可經傳輸穿過聲道650而至形成於耳機100之管部分114內的聲管704。聲道650提供一用於將聲音自驅動器302傳輸至聲管704之已界定之聲學路徑。如先前所論述，聲道650可為藉由使沿聲學調諧構件510之外表面的聲學槽646與沿耳機外殼102之內表面的外殼槽648對準或配對所形成的封閉通道。或者，可藉由聲學槽646或外殼槽648或一安裝於外殼102內之獨立結構中的一者來形成聲道650。
聲管704可為形成於管部分114內之管道，其允許空氣或聲音自管部分114之一端穿過至另一端。穿過聲管704之空氣或聲音可經由低音埠518而退出聲管704，使得聲管704內之聲音可輸出至外殼102外部之環境。
除提供聲音路徑之外，聲管704亦可容納纜線120及行進穿過纜線120而至驅動器302的各種導線。詳言之，纜線120可行進穿過聲管702及聲學調諧構件510之後側。如先前所論述，纜線120內之導線可自纜線120的一端中延伸並穿過調諧埠514使得其可附接至驅動器302。
圖8說明耳機之一項實施例之橫截面側視圖。圖8中說明由驅動器302之背面產生之聲波802傳輸穿過耳機100的情況。詳言之，自此視圖可見，聲學調諧構件510及外殼102在驅動器302之後側周圍形成後音量腔室706。由驅動器302產生之聲波802傳播至後音量腔室706中。聲波802可經由聲學輸出埠512而退出後音量腔室706。聲波802自聲學輸出埠512傳播穿過聲道650而至聲管704。沿聲管704傳播之聲波802可經由低音埠518退出聲管704而至周圍環境。應進一步注意，聲波802亦可經由聲學調諧構件510之調諧埠退出後音量腔室706而至周圍環境，該調諧埠係與形成於外殼102中之調諧輸出埠532對準。
聲學輸出埠512、聲道650、聲管704及低音埠518中之每一者經校準以達成所要之聲學回應。詳言之，當此等結構中之每一者的橫截面面積減小時，後音量腔室706內之聲阻增加。增加聲阻會減小低音回應。因此，為增加耳機100之低音回應，可增加聲學輸出埠512、聲道650、聲管704及低音埠518中之一或多者的橫截面面積。為減小低音回應，將聲學輸出埠512、聲道650、聲管704及低音埠518中之一或多者的橫截面面積減小。在一項實施例中，聲學輸出埠512、聲道650、聲管704及/或低音埠518之橫截面面積的範圍可為約1mm2至約8mm2，例如，3mm2至約5mm2，代表性地約4mm2。
另外或其他，在需要聲學輸出埠512、聲道650、聲管704及低音埠518中之一或多者之較小橫截面面積的情況下，可減小聲學調諧構件510內之音量修改部分660的大小及形狀以平衡由較小之路徑引起之 任何電阻增加。詳言之，減小音量修改部分660之大小及/或形狀將增加由聲學調諧構件510形成之後音量腔室706。此較大之風量將幫助減小聲阻且繼而改良低音回應。
儘管已在隨附圖式中描述及展示了某些實施例，但應理解，此類實施例僅說明而非限制廣泛發明，且本發明並不限於所展示及描述之特定構造及配置，此係因為一般熟習此項技術者可想起各種其他修改。舉例而言，次要輸出開口(本文中亦稱作洩漏通口)可具有任何大小及形狀，且可形成於適合於改良耳機之聲學回應的耳機外殼之任何部分內。舉例而言，次要輸出開口可形成於外殼之在耳機定位於耳朵內時不面對耳朵之耳廓部分的側部分(諸如耳機外殼之頂側或底側，或外殼之與耳朵之耳廓部分相對的側)內。此外，聲學調諧構件可用以改良具有聲學能力之任何類型之聽筒(例如，耳罩式耳機、貼耳式耳機或行動電話頭戴式耳機)的聲學回應。該描述因此將被視作說明性而非限制性。
100‧‧‧耳機
102‧‧‧耳機外殼
104‧‧‧主體部分
106‧‧‧尖端部分
108‧‧‧主要輸出開口
110‧‧‧次要輸出開口
112‧‧‧面部部分
114‧‧‧管部分
300‧‧‧水平面
302‧‧‧驅動器
304‧‧‧線
306‧‧‧線
308‧‧‧端部分
310‧‧‧後側
312‧‧‧前側
314‧‧‧正面
340‧‧‧第一軸線
342‧‧‧第二軸線
360‧‧‧縱向軸線

Claims (20)

  1. 一種聲學調諧構件，其經設計尺寸成插入於一耳機外殼內，該聲學調諧構件包含：一聲學調諧構件外殼，其具有：(a)一開放之前部分，其開口朝向一驅動器，以及一封閉背部分，其中該驅動器被定位於該耳機外殼內，該封閉背部分界定用於該驅動器之一後音量腔室，及(b)一聲學路徑，其聲學地耦接至形成於該聲學調諧構件中的一聲學輸出槽。
  2. 如請求項1之聲學調諧構件，其中該聲學路徑係形成於該聲學調諧構件之一後表面中的一聲學槽，該聲學槽與沿該耳機外殼之一內表面形成之一外殼槽配對以形成一聲道，該聲學槽經設計尺寸以變更該聲道之一聲學電感或一聲阻。
  3. 如請求項1之聲學調諧構件，其中該聲學調諧構件係一圓錐體狀結構。
  4. 如請求項1之聲學調諧構件，其中該聲學調諧構件具有與該主體部分不同之一形狀。
  5. 如請求項1之聲學調諧構件，其中該聲學調諧構件進一步包含形成於該聲學調諧構件之面對該驅動器之一部分內的一音量修改部分，其中該音量修改部分佔據該後音量腔室之一部分以在不改變該聲學調諧構件之一外觀尺寸的情況下改變該後音量腔室之一音量。
  6. 如請求項1之聲學調諧構件，其進一步包含：一排出埠，其形成於該聲學調諧構件中以用於將聲音自該後音量腔室輸出至位於該主體部分外部之一周圍環境，該排出埠經設計尺寸以修改一耳機之一聲學回應。
  7. 如請求項6之聲學調諧構件，其進一步包含：覆蓋該排出埠之一聲學網。
  8. 如請求項1之聲學調諧構件，其進一步包含：自該主體部分延伸之一管部分，其中該管部分包含終止於穿過該管部分之一壁之一低音埠處的一聲管，且該低音埠將空氣輸出至該管部分外部之一周圍環境。
  9. 一種耳機，其包含：一耳機外殼，其具有一主體部分，該主體部分在定位於該主體部分內之一驅動器的對置面周圍形成一第一腔室及一第二腔室，且其中該耳機外殼進一步包含一聲學輸出開口以將聲音自該第一腔室輸出至一使用者之一耳中；及一聲學調諧構件，其固定地定位於該第二腔室內，該聲學調諧構件具有一殼體，該殼體界定該驅動器之一後音量腔室及一聲學輸出槽。
  10. 如請求項9之耳機，其中該殼體係一圓錐體形狀並包含面對該驅動器之一背面的一開放面以形成該後音量腔室。
  11. 如請求項9之耳機，其中該後音量腔室具有與由該耳機外殼形成之該第二腔室不同的尺寸。
  12. 如請求項9之耳機，其進一步包含：一排出埠，其形成於該聲學調諧構件中以用於將聲音自該後音量腔室輸出至該主體部分外部之一周圍環境，該排出埠經設計尺寸以修改該耳機之一聲學回應。
  13. 如請求項12之耳機，其進一步包含：覆蓋該排出埠之一聲學網。
  14. 如請求項9之耳機，其中該聲學輸出槽耦接至一槽，該槽由該聲學調諧構件之一外表面及該耳機外殼之一內表面所形成。
  15. 如請求項9之耳機，其進一步包含：耦接至該主體部分之一管部分，其中該聲學調諧構件將該驅動器聲學地耦接至該管部分。
  16. 一種聲學調諧構件，其經設計尺寸以用於插入於一耳機外殼內，該聲學調諧構件包含：一聲學調諧構件外殼，其具有：一開放之前部分；一封閉之後部分，其可操作以界定一驅動器之一後音量腔室；及一聲學輸出槽，其耦接至一聲學路徑，該聲學路徑形成於該聲學調諧構件外殼與一耳機外殼之問，該聲學調諧構件外殼定位於該耳機外殼之中。
  17. 如請求項16之聲學調諧構件，其中該聲學調諧構件外殼包含一實質上圓錐體形狀。
  18. 如請求項16之聲學調諧構件，其中進一步包含：一排出埠，其用於在該聲學調諧構件定位於該耳機外殼內時將聲音自該後音量腔室輸出至該聲學調諧構件外殼外部之一周圍環境。
  19. 如請求項16之聲學調諧構件，其中該聲學調諧構件外殼經包覆模製為一纜線以將應變釋放提供至該纜線，該纜線能夠附接至一驅動器並將電力供應至該驅動器。
  20. 如請求項17之聲學調諧構件，其中該聲學路徑經設計尺寸以在該聲學調諧構件外殼定位於該耳機外殼內時與該耳機外殼之一內表面形成一封閉通道。
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