CN106303779A - 耳机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种耳机。该耳机包括：电子分频器，用于将音频模拟的信号根据频率的不同分离成高频信号、低频信号，包括高通滤波器和低通滤波器；高音喇叭单元，与高通滤波器电性连接；中音喇叭单元；低音喇叭单元，与低通滤波器电性连接。在该耳机中不同频率的信号被分配至不同的喇叭单元，一方面，可以克服不同工作频段的喇叭单元之间的声音干涉现象；另一方面，各喇叭单元都工作于最佳的频率范围内，降低了频率失真，实现了高保真播放声音的目的。

Description

耳机

技术领域

本申请涉及一种声音传送系统，尤其涉及一种耳机。

背景技术

现有技术中耳机，根据其换能方式分类，可以有动圈式、动铁式等。

动圈式耳机，原理类似于电动式扬声器。缠绕的线圈与振膜相连并置于永磁场中。线圈在信号电流的驱动下产生变化，带动振膜发声。在动圈式耳机中，振膜具有褶皱。振膜的振动包括振膜的伸展和收缩以及褶皱的变形。

动铁式耳机，又称平衡电枢式耳机。该种耳机的振动部分是一个悬浮在电磁铁前方的铁片及可由铁片带动的振膜。信号电流经过电磁铁的时候会使电磁铁磁场变化，从而使铁片带动振膜振动发声。

在实现现有技术过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

动圈式耳机的线圈置于永磁场中。线圈在信号电流作用下形成变化的电磁场。该电磁场与永磁场形成线圈振动的作用力。线圈在该作用力下振动。振动可以传导至与线圈相连的振膜。振膜振动产生振膜的伸展、收缩以及振膜上褶皱的变形。当150hz到5khz的中频信号电流、5khz到20khz的高频信号电流经过线圈时，信号电流变化的频率与振膜的伸展、收缩以及振膜上褶皱的变形的振动频率产生较大的频率差，因而，动圈式耳机相对于中频信号电流、高频信号电流的响应较差。

相对的，动铁式耳机的振动部分是一个悬浮在电磁铁前方的铁片及由铁片带动的振膜。信号电流经过电磁铁的时候会使电磁铁磁场变化，从而使铁片带动振膜振动发声。当中频信号电流、高频信号电流经过电磁铁时，电磁铁磁场变化可以立即响应。但是，对于低频信号电流，电磁铁的电磁场随之缓慢变化，进而导致动铁式耳机对于低频信号电流的响应差。

发明内容

本申请实施例提供一种在20hz到20khz的全频段上表现好的耳机，具体的，一种耳机，包括：

电子分频器，用于将音频模拟的信号根据频率的不同分离成高频信号、中频信号、低频信号，包括高通滤波器、带通滤波器和低通滤波器；

高音喇叭单元，与高通滤波器电性连接；

中音喇叭单元，与带通滤波器电性连接；

低音喇叭单元，与低通滤波器电性连接。

本申请实施例提供的耳机，至少具有如下有益效果：

在该耳机工作时，不同频率的信号被分配至不同的喇叭单元，一方面，可以克服不同工作频段的喇叭单元之间的声音干涉现象；另一方面，各喇叭单元都工作于最佳的频率范围内，降低了频率失真，实现了高保真播放声音的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的耳机的电路部分的工作原理图。

图2为本申请实施例提供的高通滤波器与高音喇叭单元连接的电路图。

图3为本申请实施例提供的中音喇叭单元连接的电路图。

图4为本申请实施例提供的低通滤波器与低音喇叭单元连接的电路图。

图5为本申请实施例提供的耳机的电路部分的完整的电路图。

图6为本申请实施例提供的人耳的结构示意图。

图7为本申请实施例提供的耳机的一个角度的分解图。

图8为本申请实施例提供的耳机另一个角度分解图。

图9为本申请实施例提供的耳机一个角度的立体示意图。

图10为本申请实施例提供的耳机另一个角度的立体示意图。

图11为本申请实施例提供的耳机佩戴时的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，为本申请实施例提供的耳机的电路部分的工作原理图。在本申请实施例中，耳机的电路部分可以包括电子分频器1，高频功率放大器21、中频功率放大器22、低频功率放大器23，高音喇叭单元31、中音喇叭单元32、低音喇叭单元33。

电子分频器1用于将输入的音频模拟信号，根据频率的不同，分离成高频信号、低频信号等不同频段的信号。分离后的高频信号、低频信号，可以被分别送入相应的高音喇叭单元31、低音喇叭单元33中播放。不同频率的信号被分配至不同的喇叭单元，一方面，可以克服不同工作频段的喇叭单元之间的声音干涉现象；另一方面，各喇叭单元都工作于最佳的频率范围内，降低了频率失真，实现了高保真播放声音的目的。

其中，高频功率放大器21、中频功率放大器22、低频功率放大器23与高音喇叭单元31、中音喇叭单元32、低音喇叭单元33之间可以只有传输线连接，而没有连接影响音质的其它电子元器件，从而降低了频率失真。电子分频器1的负载，可以包括高频功率放大器21、中频功率放大器22、低频功率放大器23。高频功率放大器21、中频功率放大器22、低频功率放大器23的输入阻抗高而且稳定，从而容易调整高频信号、中频信号和低频信号之间的分频点、控制分频精度。而且，电子分频器1的每一频段的带宽较窄，使非线性畸变引起的高次谐波受到抑制，降低谐波失真和互调失真。

电子分频器1可以是由电容器构成的滤波网络，可以包括高通滤波器、低通滤波器。

请参见图2，为本申请实施例提供的高通滤波器与高音喇叭单元连接的电路图。该高通滤波器的功能为通过高频信号、阻碍低频信号通过。该高通滤波器可以包括电容器11。其中，电容器11的电容在1.1uF-3.3uF之间。在混合信号流过电容器11时，由于电容器11具有通高频阻低频的性质，从而频率低于高频信号和中频信号之间的分频点以下的中频信号和低频信号，被电容器11阻碍通过，而高频信号得以通过电容器11。高频信号和中频信号之间的分频点在1.5kHz-2.5kHz之间。经过高通滤波器后，进入高音喇叭单元31的高频信号的频率范围在1.5kHz-20kHz之间。电容器11在高频信号通过后可以产生电压，用以对高音喇叭单元31进行电压补偿，从而可以逼真地还原高频信号。

请参见图3，为本申请实施例提供中音喇叭单元32连接的电路图。混合信号进入中音喇叭单元32后发出声音。

请参见图4，为本申请实施例提供的低通滤波器与低音喇叭单元连接的电路图。该低通滤波器的功能为通过低频信号，阻碍高频信号和中频信号通过。该低通滤波器可以包括电容器12。电容器12的电容在20uF-200uF之间。电容器12与低音喇叭单元33并联。由于电容器11具有通高频阻低频的性质，混合信号中的高频信号和中频信号优先从电容器12中流过而不再进入低音喇叭单元33，低频信号则由于电容器12的阻碍优先进入低音喇叭单元33。低频信号使低音喇叭单元33发出声音。中频信号和低频信号之间的分频点位于350Hz-450Hz之间。经过低通滤波器后，进入低音喇叭单元33的低频信号的频率范围在20Hz-450Hz之间。电容器12可以产生负电压，用以对低音喇叭单元33进行电压补偿，从而可以逼真地还原低频信号。

在实际的分频器中，请参照图5，除了上面的电容补偿，还可以加入衰减电阻13、衰减电阻14、衰减电阻15以便平衡高音喇叭单元31、中音喇叭单元32、低音喇叭单元33之间的灵敏度差异，使高音喇叭单元31、中音喇叭单元32、低音喇叭单元33所在电路的阻抗曲线的过渡点会平滑一些，以便于功率放大器驱动。

高音喇叭单元31可以采用动铁式。高音喇叭单元31可以包括电磁铁、悬浮在电磁铁作用方向的铁磁性材料制成的可动件、以及由可动件带动的振膜。其中，可动件可以由铁、钴、镍等铁磁性材料制成。可动件的形状可以根据实际的需要采用片状、杆状等适宜的形状。高频信号经过电磁铁的时候会使电磁铁磁场发生变化。可动件在变化的电磁场作用下运动，进而带动振膜振动发声。

中音喇叭单元32同样可以采用动铁式。中音喇叭单元32可以包括电磁铁、悬浮在电磁铁作用方向的铁磁性材料制成的可动件、以及由可动件带动的振膜。其中，可动件可以由铁、钴、镍等铁磁性材料制成。可动件的形状可以根据实际的需要采用片状、杆状等适宜的形状。信号经过电磁铁的时候会使电磁铁磁场发生变化。可动件在变化的电磁场作用下运动，进而带动振膜振动发声。

低音喇叭单元33可以采取动圈式。低音喇叭单元33可以包括永磁体、边缘被固定的振膜、与振膜连接的导电线圈。导电线圈置于永磁体的永磁场中。信号经过导电线圈的时候，产生变化的电磁场。电磁场与永磁场的吸引或排斥形成导电线圈振动的作用力。导电线圈在该作用力下振动。振动可以传导至与导电线圈相连接的振膜，进而带动振膜振动发声。在本申请实施例中，振膜直径在10mm。

在本申请提供的实施例中，电子分频器1在功率放大之前进行信号的分频处理。在功率放大之前进行信号的分频，容易将信号彻底分频。为了避免干涉，在分频点附近，每倍频程声压级下降3dB，并且信号的相位相同。

请参照图6，为人耳的示意图。人耳包括耳正面41、耳背面42。耳正面41具有耳甲411、耳屏412和耳道413。

请参照图7和图8，在本申请实施例中，耳机5包括可以相互配接到一起的第一半壳51和第二半壳52，还可以包括抵接于耳道413的衬垫53。衬垫53由硅胶材料制成，与耳道413内皮肤的柔软度相近，用于提高佩戴的舒适感。

其中，第一半壳51包括可容纳于耳甲411的第一壳体511和自第一壳体511延伸的入耳部512。衬垫53包覆于入耳部512周围。第一半壳51和第二半壳52共同组成外壳50，用于保护装设于其内的电子元器件。

在本申请实施例中，第一半壳51和第二半壳52两者包围形成的第一空间501。自第一半壳51延伸出的入耳部512，内部具有第二空间502。入耳部512设有泄漏孔5121，用于将声波传递到耳道413内。第一空间501和第二空间502相互贯通。第一半壳51分别设有用于安装高音喇叭单元31的第一安装区513、用于安装中音喇叭单元32的第二安装区514、用于安装低音喇叭单元33的第三安装区515。在声学的研究实验中，5khz-8khz的高音存在令人烦躁的齿音。高音声波和中音声波可在第二空间502内反射，最终从泄漏孔5121中进入耳道413。高音声波和中音声波在第二空间502内反射产生衰减，从而使得齿音振幅减小，提高输出的声音品质。由图7可以看出，用于安装低音喇叭单元33的第三安装区515与入耳部512的距离，相对于第一安装区513或第二安装区514与入耳部的距离大。低音声波可以经过第一空间501的反射、第二空间502的反射，最终从泄漏孔5121中进入耳道413。第一空间501和第二空间502共同提供低音振动的空间，可以产生低音的空间感，前后叠加的低音声波可以提高耳机的重低音效果。

外壳50的密度越高，声音对腔体的振动越低，干扰就越低；材质越厚，对声音的回放效果越好，低频效果就越好。在本申请提供的实施例中，外壳50的采用了工程塑料的材质，厚度在1mm-2mm之间。应当指出的是，为了提高声音的表现性能，还可以使用金属、木质、竹质的外壳，也可以适当的增加外壳的厚度。

在本申请提供的实施例中，通过电子分频和机械分频的方式，提高了耳机表现声音的性能。

现有技术中，根据耳机与人体的连接方式，可以包括头戴式、耳挂式、入耳式三种。头戴式耳机包覆耳朵，长时间佩戴时，或者引起佩戴者耳朵被夹的疼痛感，或者引起耳朵被捂的灼热感。耳挂式耳机在佩戴时，同样会引起耳朵被夹的疼痛感，而且，当声音较大时，声音泄漏到环境中的问题比较突出。入耳式耳机中的一种依靠耳道413承载耳机的重量，因此，入耳式耳机探入耳道较深，为了防止耳机滑脱，耳机与耳朵的摩擦力较大。摩擦力主要依靠耳机与耳朵的压紧力提供，一方面会引起耳道413的胀感，另一方面阻碍了耳道413内空气的流通，影响了耳道413内皮肤的正常呼吸，因此，舒适感不足。另外一种入耳式耳机，主要依靠耳机的外壳与耳屏412的卡合，耳屏412与外壳的接触面积小，因此，长时间佩戴时，外壳压紧耳屏412，影响了耳屏412与外壳接触部分的血液循环，带来疼痛感。

请参照图9和图10，耳机5的第一壳体511的轮廓为与内凹的耳甲411适配的外凸的椭球状。第一壳体511可以卡入耳甲411，用以承载重量。在本申请实施例中，第一壳体511提供的、用于与耳甲411配合的接触面积，远大于耳屏412与外壳的接触面积，因而，第一壳体511与耳甲411配合时，挤压耳甲411的压强小，对耳甲411的血液循环影响小，从而佩戴的舒适感得到了提升。

在本申请提供的又一实施例中，佩戴耳机5时，第一半壳51和第二半壳52的配接面500大致与耳道413垂直。入耳部512与配接面500倾斜相交，也就是说，入耳部512倾斜探入耳道413。佩戴耳机时，入耳部512与耳道413之间倾斜形成了换气间隙。该换气间隙可供耳道413与耳甲411之间的空气流动，以便耳道413内皮肤的正常呼吸，提高了耳机佩戴的舒适感。

在本申请提供的又一实施例中，耳机的第一壳体511呈凸起状，与内凹状的耳甲411适配，将耳甲411、耳道413相对于外界隔离，从而可以外界噪声进入耳道413，避免了外界的干扰。进一步的，为了提高佩戴的舒适性，第一壳体511可以选用与人体皮肤光滑度、气密度近似的硅胶材料。或者，在第一壳体511的表面喷涂硅胶材料及其他复合材料。

在本申请提供的又一实施例中，耳机5的第二半壳52外表面为多面体。多面体中面与面之间相交形成的棱、点等结构可以提供摩擦力，便于从耳朵内取放耳机5。在该实施例中，第一壳体511和第二半壳52在配接面500的投影面积大致相当。这样，第一壳体511和第二半壳52不论是焊接还是粘合，第一壳体511和第二半壳52的配接面500均位于耳机5的外壳50的轮廓附近，便于生产时的装配和维修时的拆卸。

容易理解的是，相对于第一壳体511和第二半壳52在配接面500的投影面积大致相当，可以根据实际的设计需求，第一壳体51可以扩大吸收部分第二半壳52，形成相对扩大的第一壳体51和相对缩小的第二半壳52。或者，形成相对缩小的第一壳体51和相对扩大的第二半壳52。

在本申请提供的又一实施例中，外壳50包括主体501和自主体501延伸的分裂体502。分裂体502与主体501之间形成分叉503以便抓取。

在本申请提供的又一实施例中，请参见图11，为佩戴耳机5时的示意图。耳机5可以包括信号线54。第一半壳51和第二半壳52之间设有中空的保护塞55。该保护塞55中空以便信号线54从中穿过。该耳机5在佩戴时，信号线54从耳背面42绕到耳正面41，经保护塞55进入耳机5内部。保护塞55外的信号线54与保护塞55中心线呈锐角。当信号线54受到拉扯时，弧形的耳背面42与柔性的信号线54摩擦力可以抵消一部分拉扯力。保护塞55外的信号线54与保护塞55中心线呈锐角，信号线54的转折点处形成支点，可以进一步抵消一部分拉扯力。被最终传递到耳机5内部剩余的拉扯力极大降低，因而可以防止信号线54上的焊接点因拉扯而断开，防止耳机5损坏的风险，提高了耳机的质量。

本申请实施例提供的耳机5，耳机5的第一半壳51和第二半壳52可以分别注塑成型而成。低音喇叭单元33装入第一半壳51的第三安装区515。高音喇叭单元31装入第一半壳51的第一安装区513。中音喇叭单元32装入第一半壳51的第二安装区514。然后，将第一半壳51和第二半壳52扣合到一起。

该耳机5在佩戴时，耳机5的入耳部512探入耳道413；耳机5的第一壳体511贴合耳甲411；信号线54从耳正面41延伸并绕到耳背面42悬挂。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数值处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数值处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数值处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数值处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数值结构、程序的模块或其他数值。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数值信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种耳机，其特征在于，包括：

电子分频器，用于将音频模拟的信号根据频率的不同分离成高频信号、低频信号，包括高通滤波器和低通滤波器；

高音喇叭单元，与高通滤波器电性连接；

中音喇叭单元；

低音喇叭单元，与低通滤波器电性连接。

2.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述高音喇叭单元和中音喇叭单元为动铁式，所述低音喇叭单元为动圈式。

3.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述高音喇叭单元与电容器串联。

4.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述低音喇叭单元与电容器并联。

5.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述高音喇叭单元、中音喇叭单元、低音喇叭单元与衰减电阻串联。

6.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述高频中频的分频点位于1.5kHz-2.5kHz之间。

7.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述中频低频的分频点位于350Hz-450Hz之间。

8.如权利要求6或7所述的耳机，其特征在于，所述分频点附近，每倍频程信号的声压级下降3dB，并且信号的相位相同。

9.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述耳机包括外壳；

所述外壳设有用于供振动空气传递出的泄漏孔；

所述高音喇叭单元和中音喇叭单元容纳于外壳内、位于外壳靠近泄漏孔的的一侧；

所述低音喇叭单元容纳于外壳远离泄漏孔的一侧；

所述高音喇叭单元、中音喇叭单元、低音喇叭单元出音方向相同。

10.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述耳机包括外壳；

外壳具有第一半壳和与第一半壳配接的第二半壳；

第一半壳包括可容纳于耳甲的第一壳体和自第一壳体延伸、可探入耳道的入耳部；

其中，第一壳体的轮廓为与内凹的耳甲适配的外凸的椭球状。

11.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述耳机包括外壳；

外壳具有第一半壳和与第一半壳配接的第二半壳；

第二壳体的外表呈多面体状，多面体的面与面之间邻接形成的棱与点用于提供摩擦力。

12.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述耳机包括外壳；

外壳具有第一半壳和与第一半壳配接的第二半壳；

第一半壳和第二半壳之间设有中空的保护塞；

所述耳机还设有从中空的保护塞穿过的信号线。

13.如权利要求11所述的耳机，其特征在于，所述耳机在佩戴时，所述信号线可以从耳背面绕到耳正面的耳甲，经保护塞进入耳机内部。

14.如权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述耳机包括外壳；

外壳包括主体和自主体延伸的分裂体；

分裂体与主体之间形成供抓取的分叉。