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CN120166336A - 一种声学输出装置 - Google Patents

一种声学输出装置 Download PDF

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CN120166336A
CN120166336A CN202311743604.0A CN202311743604A CN120166336A CN 120166336 A CN120166336 A CN 120166336A CN 202311743604 A CN202311743604 A CN 202311743604A CN 120166336 A CN120166336 A CN 120166336A
Authority
CN
China
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sound
acoustic unit
frequency acoustic
frequency
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311743604.0A
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English (en)
Inventor
梁家宁
李朝武
张磊
齐心
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Voxtech Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Voxtech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Voxtech Co Ltd filed Critical Shenzhen Voxtech Co Ltd
Priority to CN202311743604.0A priority Critical patent/CN120166336A/zh
Publication of CN120166336A publication Critical patent/CN120166336A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06Loudspeakers
    • HELECTRICITY
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    • H04R9/02Details
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    • H04R2400/00Loudspeakers
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
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Abstract

本说明书实施例提供一种声学输出装置,包括:低频声学单元;高频声学单元;壳体,被配置为至少承载低频声学单元和高频声学单元;以及支撑结构,被配置为将壳体佩戴于耳道附近但不堵塞耳道口的位置;其中,壳体上设置有至少两个导声孔,至少两个导声孔中的第一导声孔和第二导声孔分别与低频声学单元的振膜两侧声学耦合,至少两个导声孔中的一个导声孔与高频声学单元的振膜一侧声学耦合,在佩戴状态时,高频声学单元对应的导声孔朝向用户耳道。通过设置高频声学单元并使其导声孔朝向用户耳道,提高用户耳道的高频音量,弥补声学输出装置在中高频段的输出不足的问题,使得声学输出装置在全频段均具有较好的声学输出效果。

Description

一种声学输出装置
技术领域
本说明书涉及声学领域,特别涉及一种声学输出装置。
背景技术
随着声学输出技术的发展,声学装置(例如,耳机)已广泛地应用于人们的日常生活,其可以与手机、电脑等电子设备配合使用,以便于为用户提供听觉盛宴。按照用户佩戴的方式,声学装置一般可以分为头戴式、耳挂式和入耳式等。传统的入耳式或头戴式耳机覆盖或堵塞用户耳道,影响用户在一些场景的体验,比如跑步、骑行、游泳等场景下用户比较难听清外界声音,且长时间佩戴带也会带来不适感。而目前的开放式耳机的频响曲线在中高频段(例如8kHz后的频段)的衰减幅度较大,导致中高频的声音较闷沉,输出效果较差。
因此,有必要提供一种具有较好的输出性能的声学输出装置。
发明内容
本说明书实施例之一提供一种声学输出装置,包括:低频声学单元;高频声学单元;壳体,被配置为至少承载所述低频声学单元和所述高频声学单元;以及支撑结构,被配置为将所述壳体佩戴于耳道附近但不堵塞耳道口的位置;其中,所述壳体上设置有至少两个导声孔,所述至少两个导声孔中的第一导声孔和第二导声孔分别与所述低频声学单元的振膜两侧声学耦合,所述低频声学单元通过所述第一导声孔和所述第二导声孔向所述壳体外部辐射声音;所述至少两个导声孔中的一个导声孔与所述高频声学单元的振膜一侧声学耦合,所述高频声学单元通过所述一个导声孔向所述壳体外部辐射声音,在佩戴状态时,所述高频声学单元对应的导声孔朝向用户耳道。通过设置高频声学单元并使其导声孔朝向用户耳道,可以提高用户耳道的高频(例如大于8kHz)声音音量,弥补声学输出装置在中高频段(例如大于8kHz的频段)的输出不足的问题,使得声学输出装置在全频段均具有较好的声学输出效果。
在一些实施例中,所述一个导声孔为第三导声孔;所述低频声学单元通过所述第一导声孔和所述第二导声孔向所述壳体外部辐射声音;所述高频声学单元通过所述第三导声孔向所述壳体外部辐射声音;所述第一导声孔、所述第二导声孔与所述第三导声孔分别设置在所述壳体的不同位置,从而降低第三导声孔朝向用户耳道口的设计难度,也使得高频声学单元的设置位置更加灵活。
在一些实施例中,所述第三导声孔相对于所述第一导声孔和第二导声孔更加靠近用户耳道,从而使得用户耳道口接收到的高频声音较多,保证用户耳道口处接收到的声压级足够大,从而保证高频的听音效果。所述壳体包括佩戴时与用户耳部的前外侧面相对的内侧面,所述第一导声孔和所述第三导声孔均位于所述内侧面,从而使得第一导声孔及第三导声孔能够靠近用户耳道,进而提升用户耳道口的听音音量。
在一些实施例中,所述壳体包括佩戴时与用户耳部的前外侧面相对的内侧面,所述一个导声孔为所述第一导声孔,所述第一导声孔与所述低频声学单元的振膜一侧和所述高频声学单元的振膜一侧声学耦合,所述第一导声孔位于所述内侧面,所述低频声学单元和所述高频声学单元通过所述第一导声孔向用户耳道处辐射声音。通过上述设置,既简化了结构,降低了加工设计难度。同时,使得低频声学单元的第一导声孔与高频声学单元对应的导声孔需要处于同一平面,即高频声学单元可以嵌设于内侧面对应壳体内。由于高频声学单元嵌设于壳体内,使得高频声学单元不凸出壳体的表面,使得壳体的表面平整,形态较美观。
在一些实施例中,所述高频声学单元在所述壳体的内侧面的投影面积与所述低频声学单元在所述内侧面的所述第一导声孔在所述内侧面的投影面积的重叠比例不超过10%,从而避免高频声学单元遮挡第一导声孔,保证用户的低频听音音量。
在一些实施例中,所述高频声学单元在所述壳体的内侧面的投影的形心相对所述低频声学单元在所述内侧面的所述第一导声孔的投影的形心更靠近所述支撑结构与所述壳体的连接处,以使高频声学单元对应的导声孔(例如第三导声孔)相对于低频声学单元在内侧面的第一导声孔更加靠近用户耳道,从而保证高频的听音效果。
在一些实施例中,在佩戴状态下,所述壳体远离所述连接处的一端伸入用户的耳甲腔中;所述壳体包括短轴方向和长轴方向,在所述壳体的短轴方向,所述高频声学单元在所述内侧面投影的形心相对于所述低频声学单元在所述内侧面的所述第一导声孔的投影的形心更靠近所述壳体的上侧面。从而在上述佩戴状态下,避免高频声学单元遮挡第一导声孔,导致低频声学单元通过第一导声孔输出的声音降低,进而影响用户耳道处的低频听音音量。
在一些实施例中,所述高频声学单元位于所述壳体的下侧面,或位于所述壳体的下侧面与内侧面的连接处;在佩戴状态下,所述壳体至少部分覆盖用户的对耳轮区域。由于声学输出装置在上述佩戴状态下,壳体的内侧面与下侧面距离用户耳道较近。通过上述设置,使得高频声学单元的导声孔(例如第三导声孔)可以更好地指向用户耳道,提高用户耳道的高频听音音量,弥补声学输出装置在中高频段(例如大于8kHz的频段)的输出不足的问题,使得声学输出装置在全频段均具有较好的声学输出效果。
在一些实施例中,所述高频声学单元的振动方向与低频声学单元的振动方向的夹角在36°-54°的范围内,从而在高频声学单元的振动方向朝向用户耳道的同时,使低频声学单元的振动方向与内侧面或外侧面垂直或近似垂直,从而使低频声学单元的振膜具有较大的尺寸与振动空间,保证声学输出装置具有较好的降漏音效果的同时,使声学输出装置在全频段具有较好的声学输出效果。
在一些实施例中,所述壳体的内侧面上包括高频声学单元的投影区域和非投影区域,在所述壳体的厚度方向上,所述投影区域凸出于所述非投影区域。通过上述设置,可以使声学输出装置能够适配更多用户耳型,使得高频声学单元容易接近用户耳道,以提升用户的听音音量。
在一些实施例中,在所述壳体的厚度方向上,所述投影区域与所述非投影区域的高度差不小于0.6mm;或者,所述投影区域与所述非投影区域的高度差与所述壳体厚度的比值大于0.05。通过上述设置,可以设计高频声学单元凸出于壳体的程度,使声学输出装置在高频具备较好的声学输出效果,同时保证用户的听音音量。
在一些实施例中,所述壳体的内侧面上包括高频声学单元的投影区域和非投影区域,所述投影区域和所述非投影区域齐平,以在提升声学输出装置在高频的声学输出性能的同时,减小高频声波的损耗。
在一些实施例中,所述壳体的内侧面上包括高频声学单元的投影区域和非投影区域,所述投影区域和所述非投影区域在所述壳体的厚度方向上的高度差与所述壳体的厚度的比值小于0.3,以使投影区域和非投影区域齐平或近似齐平,提升声学输出装置在高频的声学输出性能,提升用户的听音音量。
在一些实施例中,所述高频声学单元对应的最小的谐振频率不低于5kHz,所述低频单元对应的最小的谐振频率不高于1kHz。通过上述设置,可以使得低频声学单元在中低频(例如1kHz-8kHz)的频率范围内具备较大的输出,同时使高频声学单元在高频(例如8kHz以上的频率范围)具备较大的输出,从而使得声学输出装置在全频段(例如1kHz以上的频率范围)均具有较好的声学输出效果。
本说明书实施例之一还提供一种声学输出装置,包括:低频声学单元;高频声学单元;壳体,被配置为至少承载所述低频声学单元和所述高频声学单元;以及支撑结构,被配置为将所述壳体佩戴于耳道附近但不堵塞耳道口的位置;其中,所述壳体上设置有至少两个导声孔,所述低频声学单元和所述高频声学单元分别通过所述至少两个导声孔中的一个或多个导声孔向所述壳体的外部辐射声音;所述壳体包括佩戴时与用户耳部的前外侧面相对的内侧面,所述至少两个导声孔中的一个位于所述内侧面并与所述低频声学单元声学连通,在佩戴状态时,所述高频声学单元对应的导声孔朝向用户耳道;所述高频声学单元在所述壳体的内侧面的投影面积与所述低频声学单元在所述内侧面的导声孔在所述内侧面的投影面积的重叠比例不超过10%。通过上述设置,可以在使高频声学单元的导声孔朝向用户耳道的同时,避免高频声学单元遮挡低频声学单元在内侧面的导声孔,保证用户的低频听音音量的同时,使得声学输出装置在全频段均具有较好的声学输出效果。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明,这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的,在这些实施例中,相同的编号表示相同的结构,其中:
图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性耳廓的示意图;
图2是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置的示例性框架图;
图3是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置的示例性佩戴示意图;
图4是根据本说明书一些实施例所示的壳体的内部示意图;
图5A是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置在不同情况下的频率响应曲线示意图;
图5B是图5A中高频的曲线放大示意图;
图6是根据本说明书一些实施例所示的壳体的外部轮廓示意图;
图7A-图7C是根据本说明书一些实施例所示的第一导声孔与第三导声孔的位置示意图;
图8是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置的壳体伸入耳甲腔的佩戴示意图;
图9是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置形成的声学模型示意图;
图10是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元不同设置位置对应的声学输出装置的频率响应曲线示意图;
图11是根据本说明书另一些实施例所示的声学输出装置的示例性佩戴示意图;
图12是根据本说明书又一些实施例所示的声学输出装置形成的声学模型示意图;
图13是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置与耳部的位置示意图;
图14是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元凸出壳体设置时高频声波的分布示意图;
图15是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元内嵌于壳体时高频声波的分布示意图;
图16是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元与壳体处于不同位置时高频声学单元的指向性示意图;
图17是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元与壳体处于不同位置时高频声学单元的频率响应曲线示意图;
图18A-图18D是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元设置于不同位置对应的壳体的示意图;
图19A是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元设置于不同位置对应的声学输出装置的频率响应曲线示意图;
图19B是图19A的中高频的曲线放大示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本说明书的实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图将本说明书应用于其他类似情景。应当理解,给出这些示例性实施例仅仅是为了使相关领域的技术人员能够更好地理解进而实现本说明书,而并非以任何方式限制本说明书的范围。除非从语言环境中显而易见或另做说明,图中相同标号代表相同结构或操作。
如本说明书和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”;术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。
在本说明书的描述中,需要理解的是,术语“前”、“后”“耳挂”、“后挂”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本说明书和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本说明书的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个、三个等,除非另有明确具体的限定。
在本说明书中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本说明书中的具体含义。
本说明书实施例提供一种声学输出装置,其包括壳体以及支撑结构,通过支撑结构将壳体佩戴于用户耳道附近但不堵塞耳道口的位置,从而使用户耳道保持开放,使用户在使用声学输出装置的过程中能够接收到外界的声音,提升用户的使用体验。壳体内设置有低频声学单元与高频声学单元,壳体上设置有至少两个导声孔,至少两个导声孔中的两个导声孔(例如,第一导声孔和第二导声孔)分别与低频声学单元的振膜两侧声学耦合,低频声学单元通过两个导声孔向壳体外部辐射声音,至少两个导声孔中的一个导声孔与高频声学单元的振膜一侧声学耦合,高频声学单元通过一个导声孔向壳体外部辐射声音,在佩戴状态时,高频声学单元对应的导声孔朝向用户耳道。通过设置高频声学单元并使其导声孔朝向用户耳道,可以提高用户耳道的高频(例如大于8kHz)声音音量,弥补声学输出装置在中高频段(例如大于8kHz的频段)的输出不足的问题,使得声学输出装置在全频段均具有较好的声学输出效果。
图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性耳廓的示意图。参见图1,耳廓100可以包括耳道101、耳甲腔102、耳甲艇103、三角窝104、对耳轮105、耳舟106、耳轮107、耳垂108、耳轮脚109。需要说明的是,为便于描述,本说明书实施例中将对耳轮上脚1011和对耳轮下脚1012以及对耳轮105统称为对耳轮区域。在一些实施例中,可以借助耳廓100的一个或多个部位实现声学装置的佩戴和稳定。在一些实施例中,耳道101、耳甲腔102、耳甲艇103、三角窝104等部位在三维空间中具有一定的深度及容积,可以用于实现声学装置的佩戴需求。例如,声学装置(例如,入耳式耳机)可以佩戴于耳道101中。在一些实施例中,可以借助耳廓100中除耳道101外的其他部位,实现声学装置的佩戴。例如,可以借助耳甲艇103、三角窝104、对耳轮105、耳舟106、耳轮107等部位或其组合实现声学装置的佩戴。在一些实施例中,为了改善声学装置在佩戴方面的舒适度及可靠性,也可以进一步借助用户的耳垂108等部位。通过借助耳廓100中除耳道101之外的其他部位,实现声学装置的佩戴和声音的传播,可以“解放”用户的耳道101,降低声学装置对用户耳朵健康的影响。当用户在道路上佩戴声学装置时,声学装置不会堵塞用户耳道101,用户既可以接收来自声学装置的声音又可以接收来自环境中的声音(例如,鸣笛声、车铃声、周围人声、交通指挥声等),从而能够降低交通意外的发生概率。例如,在用户佩戴声学装置时,声学装置的整体或者部分结构可以位于耳轮脚109的前侧(例如,图1中虚线围成的区域M3)。又例如,在用户佩戴声学装置时,声学装置的整体或者部分结构可以与耳道101的上部(例如,耳轮脚109、耳甲艇103、三角窝104、对耳轮105、耳舟106、耳轮107等一个或多个部位所在的位置)接触。再例如,在用户佩戴声学装置时,声学装置的整体或者部分结构可以位于耳廓的一个或多个部位(例如,耳甲腔102、耳甲艇103、三角窝104等)内(例如,图1中虚线围成的至少包含耳甲艇103、三角窝104的区域M1和与至少包含耳甲腔102的区域M2)。
不同的用户可能存在个体差异,导致耳廓100存在不同的形状、大小等尺寸差异。为了便于描述和理解,如果没有特别说明,本说明书将主要以具有“标准”形状和尺寸的耳廓模型作为参考,进一步描述不同实施例中的声学装置在该耳廓模型上的佩戴方式。例如,可以以基于ANSI:S3.36,S3.25和IEC:60318-7标准制得的含头部及其(左、右)耳廓100的模拟器,例如GRAS45BCKEMAR,作为佩戴声学装置的参照物,以此呈现出大多数用户正常佩戴声学装置的情景。本申请中,诸如“用户佩戴”、“处于佩戴状态”及“在佩戴状态下”等描述可以指本申请所述的声学装置佩戴于前述模拟器的耳廓100。当然,考虑到不同的用户存在个体差异,耳廓100中一个或多个部位的结构、形状、大小、厚度等可以根据不同形状和尺寸的耳廓100进行差异化设计,这些差异化设计可以表现为声学装置中一个或多个部位(例如,下文中的壳体、支撑结构等)的特征参数可以具有不同范围的数值,以此适应不同的耳廓100。另外,需要说明的是:“非佩戴状态”并非仅限于耳机未佩戴于用户耳廓100的状态,而是也包括耳机未受外力作用而变形的状态;“佩戴状态”并非仅限于耳机佩戴于用户耳廓100的状态,支撑结构和壳体摆开至各部分状态与佩戴时相同(如各结构之间保持相应的距离)也可以视为是佩戴状态。
需要说明的是:在医学、解剖学等领域中,可以定义人体的矢状面(SagittalPlane)、冠状面(CoronalPlane)和水平面(HorizontalPlane)三个基本切面以及矢状轴(SagittalAxis)、冠状轴(CoronalAxis)和垂直轴(VerticalAxis)三个基本轴。其中,矢状面是指沿身体前后方向所作的与地面垂直的切面,它将人体分为左右两部分;冠状面是指沿身体左右方向所作的与地面垂直的切面,它将人体分为前后两部分;水平面是指沿身体上下方向所作的与地面平行的切面,它将人体分为上下两部分。相应地,矢状轴是指沿身体前后方向且垂直于冠状面的轴,冠状轴是指沿身体左右方向且垂直于矢状面的轴,垂直轴是指沿身体上下方向且垂直于水平面的轴。进一步地,本申请所述的“耳廓的前侧”是一个相对于“耳廓的后侧”的概念,前者指耳廓背离头部的一侧,后者指耳廓朝向头部的一侧,他们均是针对用户的耳廓。其中,沿人体冠状轴所在方向观察上述模拟器的耳廓,可以得到图1所示的耳廓的前侧轮廓示意图。
关于上述耳廓100的描述仅是出于阐述的目的,并不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本申请的描述,做出各种各样的变化和修改。例如,声学装置的部分结构可以遮蔽耳道101的部分或者全部。这些变化和修改仍处于本申请的保护范围之内。
图2是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置的示例性框架图,图3是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置的示例性佩戴示意图。
在一些实施例中,声学输出装置10可以包括眼镜、智能手环、耳机、助听器、智能头盔、智能手表、智能服装、智能背包、智能配件等,或其任意组合。例如,声学输出装置10可以是功能型的近视眼镜、老花镜、骑行眼镜或太阳镜等,也可以是智能化的眼镜,例如具有耳机功能的音频眼镜,该声学输出装置10还可以是头盔、增强现实(Augmented Reality,AR)设备或虚拟现实(Virtual Reality,VR)设备等头戴式设备。在一些实施例中,增强现实设备或虚拟现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、增强现实头盔、增强现实眼镜等或其任何组合。例如,虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括Google Glass、OculusRift、Hololens、Gear VR等。
请参照图2与图3,在一些实施例中,声学输出装置10可以包括壳体11、支撑结构12、低频声学单元13以及高频声学单元14。其中,支撑结构12与壳体11连接,低频声学单元13与高频声学单元14均设置于壳体11,低频声学单元13与高频声学单元14配合实现声学输出装置10的声学输出。
壳体11与支撑结构12连接,并用于承载低频声学单元13与高频声学单元14。在一些实施例中,壳体11可以是内部中空的封闭式壳体结构,且低频声学单元13与高频声学单元14位于壳体11的内部。在一些实施例中,声学输出装置10可以与眼镜、头戴式耳机、头戴式显示装置、AR/VR头盔等产品相结合,在这种情况下,壳体11可以采用悬挂或夹持的方式固定在用户的耳廓100的附近。在一些可替代的实施例中,壳体11上可以设有悬挂结构(例如,挂钩)。例如,挂钩的形状与耳廓的形状相匹配,声学输出装置10可以通过挂钩独立佩戴在用户的耳廓100上。
在一些实施例中,壳体11可以为具有人体耳廓100适配形状的壳体结构,例如,圆环形、椭圆形、跑道形、多边形(规则或不规则)、U型、V型、半圆形等规则或不规则形状,以便壳体11可以直接挂靠在用户的耳廓100处。在一些实施例中,壳体11还可以包括固定结构。固定结构可以包括耳挂、弹性带等,使得声学输出装置10可以更好地佩戴在用户身上,防止用户在使用时发生掉落。
在一些实施例中,壳体11可以具有彼此正交的长轴方向X、短轴方向Y和厚度方向Z。其中,长轴方向X可以定义为壳体11的二维投影面(例如,壳体11在其内侧面(靠近耳廓100的侧面)所在平面上的投影,或在矢状面上的投影)的形状中具有较大延伸尺寸的方向(例如,当投影形状为长方形或近似长方形时,长轴方向即为长方形或近似长方形的长度方向)。为便于说明,本说明书将以壳体在矢状面上的投影进行说明。短轴方向Y可以定义为壳体11在矢状面上投影的形状中垂直于长轴方向X的方向(例如,当投影形状为长方形或近似长方形时,短轴方向即为长方形或近似长方形的宽度方向)。厚度方向Z可以定义为垂直于矢状面的方向,例如,与冠状轴的方向一致,均指向身体左右的方向。
结合图1、图2和图3,在一些实施例中,当用户佩戴声学输出装置10时,壳体11的至少部分可以位于图1中示出用户耳部100中耳屏前侧的区域M3或耳廓的前外侧面区域M1和区域M2。需要说明的是,本说明书实施例中提及的耳廓的前外侧面是指耳廓沿冠状轴方向背离头部的一侧,对应的,耳廓的后内侧面是指耳廓沿冠状轴方向朝向人头的一侧。在一些实施例中,壳体11上可以开设有用于传递声音的至少两个的导声孔。在一些实施例中,至少两个导声孔中的两个导声孔分别与低频声学单元13的振膜两侧声学耦合,低频声学单元13通过所述两个导声孔向壳体11外部辐射声音。至少两个导声孔中的一个导声孔与高频声学单元14的振膜一侧声学耦合,高频声学单元14通过所述一个导声孔向壳体11外部辐射声音,且在佩戴状态时,高频声学单元14对应的导声孔朝向用户耳道。
在一些实施例中,在佩戴状态下,壳体11可以位于用户耳部沿矢状轴方向朝向人体面部区域的一侧,即图3中实线框A的位置。这时,壳体11位于用户的耳部的前侧的人体面部区域M3,壳体11的长轴可以处于竖直或近似竖直状态,短轴方向Y在矢状面上的投影与矢状轴的方向一致,长轴方向X在矢状面上的投影与垂直轴方向一致,厚度方向Z垂直于矢状面。在一些实施例中,当佩戴状态下壳体11处于倾斜状态(如,图3中虚线框B所示的位置)时,长轴方向X与短轴方向Y仍平行或近似平行于矢状面,长轴方向X可以与矢状轴的方向具有一定夹角,即长轴方向X也相应倾斜设置,短轴方向Y可以与垂直轴的方向具有一定夹角,即短轴方向Y也倾斜设置,厚度方向Z垂直于矢状面。此时,声学输出装置10位于M2所在区域,由于耳甲腔102具有一定的容积及深度,使得声学输出装置10的内侧面与耳甲腔之间具有一定的间距,耳道可以通过内侧面与耳甲腔之间的泄漏结构与外界连通,进而解放用户的双耳。同时,声学输出装置10的壳体11与耳甲腔可以配合形成与耳道连通的辅助腔体。在一些实施例中,至少一个导声孔可以至少部分位于前述辅助腔体中,该导声孔导出的声音会受到前述辅助腔体的限制,即前述辅助腔体能够聚拢声音,使得声音能够更多地传播至耳道内,从而提高用户在近场听到的声音的音量和质量,从而改善声学输出装置10的声学效果。在一些实施例中,佩戴状态下壳体11也可以处于水平状态或近似水平状态,如图3的虚线框C所示的位置,这时的壳体11至少部分位于对耳轮105处,壳体11的长轴方向X可以与矢状轴的方向一致或近似一致,均指向身体的前后方向,短轴方向Y可以与垂直轴的方向一致或近似一致,均指向身体的上下方向,厚度方向Z垂直于矢状面。如此,既可以避免壳体11遮挡耳道,进而解放用户的双耳;还可以增加壳体11与耳廓100之间的接触面积,进而改善耳机10的佩戴舒适性。需要注意的是,佩戴状态下,虚线框C位置所示的壳体11处于近似水平状态可以是指图3虚线框C位置所示的壳体11的长轴方向X与矢状轴的夹角在特定范围(例如,不大于20°)内。此外,壳体11的佩戴位置不限于图3中所示的位置A、B、C等,满足图1中示出的区域M3、区域M1或区域M2即可。例如,壳体11整体或者部分结构可以位于图1中虚线围成的区域M3。又例如,壳体11的整体或者部分结构可以与耳道101的上部(例如,耳轮脚109、耳甲艇103、三角窝104、对耳轮105、耳舟106、耳轮107等一个或多个部位所在的位置)接触。再例如,壳体11的整体或者部分结构可以位于耳廓100的一个或多个部位(例如,耳甲腔102、耳甲艇103、三角窝104等)所形成的腔体内(例如,图1中虚线围成的至少包含耳甲艇103、三角窝104的区域M1和与至少包含耳甲腔102的区域M2)。
在一些实施例中,支撑结构12被配置为将壳体11佩戴于用户耳道附近但不堵塞耳道口的位置,使得用户耳廓100保持开放的状态,在用户既能听到声学输出装置10输出的声音的同时,又能获取外部环境的声音。例如,声学输出装置10可以环绕设置或者部分环绕设置在用户耳廓100的周侧,并可以通过气传导或骨传导的方式进行声音的传递。在一些实施例中,根据声学输出装置10的种类不同,支撑结构12也可以相应不同。示例性地,当声学输出装置10为耳机时,支撑结构12可以为耳挂;当声学输出装置10为眼镜时,支撑结构12可以为镜腿;当声学输出装置10为手环时,支撑结构12可以为环带;当声学输出装置10为头戴式设备时,支撑结构12可以为头盔等。
在一些实施例中,以声学输出装置10为开放式耳机作为示例,对应的支撑结构12可以为耳挂,耳挂可以包括第一部分121和第二部分122,第一部分121和第二部分122依次连接。在佩戴状态下,支撑结构12的第一部分121挂设在用户耳廓和头部之间,第二部分122向耳廓背离头部的一侧延伸并连接壳体11,将壳体11佩戴于耳道附近但不堵塞耳道的位置。
在一些实施例中,为了改善声学输出装置10在佩戴状态下的稳定性,声学输出装置10可以采用以下几种方式中的任何一种或其组合。其一,支撑结构12的至少部分设置成与耳廓100的后侧和头部中的至少一者贴合的仿形结构,以增加支撑结构12与耳廓100和/或头部的接触面积,从而增加声学输出装置10从耳廓100上脱落的阻力。其二,支撑结构12的至少部分设置成弹性结构,使之在佩戴状态下具有一定的形变量,以增加支撑结构12对耳廓100和/或头部的正压力,从而增加声学输出装置10从耳廓100上脱落的阻力。其三,支撑结构12至少部分设置成在佩戴状态下抵靠在头部上,使之形成压持耳廓100的反作用力,以使得壳体11压持在耳廓100的前外侧面(例如,图1中示出的区域M1和区域M2),从而增加声学输出装置10从耳廓100上脱落的阻力。其四,壳体11和支撑结构12设置成在佩戴状态下从耳廓100的前外侧面和后内侧面两侧夹持对耳轮105所在区域、耳甲腔所在区域等,从而增加声学输出装置10从耳廓100上脱落的阻力。其五,壳体11或者与之连接的辅助结构设置成至少部分伸入耳甲腔102、耳甲艇103、三角窝104及耳舟106等腔体内,从而增加声学输出装置10从耳廓100上脱落的阻力。
在一些实施例中,支撑结构12可以具有与用户头部与耳廓100交界处相适配的弧状结构,以使支撑结构12可以挂设在用户耳廓100和头部之间。示例性地,支撑结构12的第一部分121连接第二部分122与壳体11,以使得声学输出装置10处于非佩戴状态(也即是自然状态)时在三维空间中呈弯曲状。换言之,在三维空间中,第二部分122、第一部分121、壳体11不共面。如此设置,以在声学输出装置10处于佩戴状态时,第二部分122可以挂设在用户的耳廓100后侧与头部之间,壳体11与用户的耳廓100前侧(例如,图1中的区域M3)或耳廓100(例如,图1中的区域M1、区域M2)接触,壳体11和第二部分122可以配合以夹持耳廓100。具体地,第一部分121可以从头部向头部的外侧延伸,进而与第二部分122配合为壳体11提供对耳廓100前侧或耳廓100的压紧力。其中,壳体11在压紧力的作用下具体可以抵压于耳廓100前侧或耳甲腔102、耳甲艇103、三角窝104、对耳轮105等部位所在的区域,以使得声学输出装置10处于佩戴状态时不遮挡耳廓100的耳道101。
在一些实施例中,低频声学单元13与高频声学单元14可以用于将含有声音信息的信号转化为声音信号。在一些实施例中,声音信号可以包括骨传导声波或气传导声波。例如,低频声学单元13与高频声学单元14可以响应于接收含有声音信息的信号,产生机械振动以输出声波(即声音信号)。在一些实施例中,低频声学单元13是指在低频范围内具有较好的声学输出性能的声学换能器,以使声学输出装置10具备较好的低频输出性能;高频声学单元14是指在高频范围内具有较好的声学输出性能的声学换能器,以提升声学输出装置10的高频输出性能。其中,低频范围可以是指小于8kHz的频率范围,高频范围可以是指大于8kHz的频率范围。在一些实施例中,低频范围与高频范围也可以基于实际情况具有不同的标准。例如,低频范围也可以是指不高于1kHz的频率范围,例如1Hz-1kHz、100Hz-800Hz等;高频范围也可以是指不低于5kHz的频率范围,例如5kHz-10kHz、8kHz-16kHz等。
在一些实施例中,根据工作原理,低频声学单元13与高频声学单元14的类型可以包括但不限于动圈式换能器、动铁式换能器、平板式换能器、压电式换能器等。其中,动圈式换能器的换能效率较高,灵敏度较高,声音整体质量较好,但是在高频范围的输出效果较差。动铁式换能器的灵敏度较高,但是频率响应曲线的平坦范围较小,且结构精密、成本高,结构狭长,设计难度大。压电式换能器的换能效率较高,灵敏度较高,但是需要高电压驱动压电件,且频响曲线在高频不平坦,振动模态有较大的波峰和波谷。平板式换能器的振膜各处受力较均匀,较好地避免了分割振动的产生,从而较好地避免了输出声音的失真,在高频范围内的输出效果较好。
基于前述分析,在一些实施例中,低频声学单元13可以采用动圈式换能器,以使低频声学单元13在低频范围内具有较好的声学输出。在一些实施例中,高频声学单元14可以采用平板式换能器,以使高频声学单元14在高频范围内具有较好的声学输出。
在一些实施例中,高频声学单元14对应的最小的谐振频率不低于5kHz,低频声学单元13对应的最小的谐振频率不高于1kHz。通过上述设置,可以使得低频声学单元13在中低频(例如1kHz-8kHz)的频率范围内具备较大的输出,同时使高频声学单元14在高频(例如8kHz以上的频率范围)具备较大的输出,从而使得声学输出装置10在全频段(例如1kHz以上的频率范围)均具有较好的声学输出效果。
在一些实施例中,为了使声学输出装置10在较大的频率范围内均具备较高的声学输出效果,高频声学单元14的最小谐振频率与低频声学单元13的最小谐振频率之差可以不小于4kHz,或者,高频声学单元14的最小谐振频率与低频声学单元13的最小谐振频率之比可以不小于5。在一些实施例中,为了进一步使声学输出装置10在中低频的频率范围内具备较高的声学输出效果,低频声学单元13对应的最小的谐振频率可以较小,高频声学单元14的最小谐振频率与低频声学单元13的最小谐振频率之差可以不小于6kHz,或者,高频声学单元14的最小谐振频率与低频声学单元13的最小谐振频率之比可以不小于10。在一些实施例中,为了进一步使声学输出装置10在高频的频率范围内均具备较高的声学输出效果,高频声学单元14对应的最小的谐振频率可以较大,高频声学单元14的最小谐振频率与低频声学单元13的最小谐振频率之差可以不小于8kHz,或者,高频声学单元14的最小谐振频率与低频声学单元13的最小谐振频率之比可以不小于20。
图4是根据本说明书一些实施例所示的壳体的内部示意图,图5A是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置在不同情况下的频率响应曲线示意图,图5B是图5A中高频的曲线放大示意图。如图5A与图5B所示,曲线L52表示仅低频声学单元13工作时声学输出装置10的频率响应曲线,曲线L53表示仅高频声学单元14工作时声学输出装置10的频率响应曲线,曲线L54表示低频声学单元13与高频声学单元14同时工作时声学输出装置10的频率响应曲线。在一些实施例中,如图4所示,低频声学单元13可以设置在壳体11内,高频声学单元14可以设置在壳体11内并凸出于壳体11的表面。其中,低频声学单元13为动圈式换能器;高频声学单元14为平板式换能器,高频声学单元14的谐振频率可以位于8kHz。低频声学单元13与高频声学单元14的输入信号的电压均为0.5V,且相位相同。在一些实施例中,图5A与图5B中的频率响应曲线可以通过麦克风测得,麦克风的设置位置可以位于与佩戴状态下靠近用户耳道对应的导声孔距离4mm处的位置,方向为佩戴状态下对应导声孔指向用户耳部的方向。其中,当低频声学单元13与高频声学单元14同时工作时,对应导声孔的位置可以是低频声学单元13对应的两个导声孔中在佩戴状态下靠近用户耳道的导声孔与高频声学单元14对应的导声孔两者的中间位置(例如,两者的中心的连线的中点)。当高频声学单元14对应的导声孔与低频声学单元13对应的两个导声孔其中的一个导声孔完全重合时,麦克风设置位置即为重合的两个导声孔中较大的导声孔的中心的位置。
如图5A与图5B所示,在低频(例如,800Hz以下)的频率范围内,曲线L52与曲线L54的大致重合,说明声学输出装置10在低频(例如,800Hz以下)的声音主要由低频声学单元13输出,且高频声学单元14的设置对低频声学单元13在低频的输出的影响可以忽略。曲线L52在7kHz开始出现急剧的衰减,说明低频声学单元13在高频(例如,8kHz以上)的频率范围内的输出性能较差。曲线L53在在低频输出较低,在1.2kHz之后输出稳步提升,7kHz后仍保持在较高的位置,衰减较少,说明高频声学单元14在高频(例如,8kHz以上)具有较好的输出性能。曲线L54可以视为曲线L52与曲线L53叠加拟合后的曲线,曲线L53为曲线L52在衰减段(例如,7kHz以上)提供补偿,曲线L54在7kHz之前基本与曲线L52重合,曲线L54在7kHz之后基本与曲线L53重合,说明在声学输出装置10内增设高频声学单元14,能够在保证声学输出装置10的低频输出效果的同时,稳定提升高频(例如8kHz以上)的输出声压级,从而使声学输出装置10在全频段均具备较好的输出效果。同时,对比曲线L54与曲线L52可得,在8kHz以上的频率范围内,曲线L54比曲线L52高出10dB-15dB,说明高频声学单元14的设置,能够使声学输出装置10在高频(例如,8kHz以上)的输出声压级提升10dB-15dB,高频提升效果十分显著。
在一些实施例中,壳体11上设置有至少两个导声孔,至少两个导声孔中的两个导声孔(例如第一导声孔111、第二导声孔112)分别与低频声学单元13的振膜的两侧声学耦合,低频声学单元13通过两个导声孔(例如第一导声孔111、第二导声孔112)向壳体11外部辐射声音。当低频声学单元13输出声波时,低频声学单元13振膜一侧的声波(或称为第一声波)可以通过两个导声孔中的一个发出,低频声学单元13振膜另一侧的声波(或称为第二声波)可以通过两个导声孔中的另一个发出。在一些实施例中,上述两个导声孔可以发出两组具有相位差(例如,相位相反)的声波,形成偶极子,该偶极子可以在一空间点(例如,声学输出装置10的远场)发生干涉相消,从而使得声学输出装置10在中低频范围(例如100Hz-800Hz)内远场的漏音问题得到有效改善。
在一些实施例中,至少两个导声孔中的一个导声孔可以与高频声学单元14的振膜一侧声学耦合,高频声学单元14通过所述一个导声孔向壳体11外部辐射声音,在佩戴状态时,高频声学单元14对应的导声孔朝向用户耳道。高频声学单元14仅通过一个导声孔向壳体11外输出声波(或称为第三声波),形成单极子。在一些实施例中,在中高频范围(例如800Hz-10kHz)内,单极子的设计,使得高频声学单元14的指向性较好,结合对应导声孔朝向用户耳道的设置,可以提升用户耳部对高频声学单元14输出的第三声波的听音效果,以使得用户耳道口处可以接收到较大的音量,使用户能够得到清晰的听音效果。通过高频声学单元14及其对应导声孔的设置,可以提升声学输出装置10在高频(例如8kHz-16kHz)的输出声压级,保证声学输出装置10的全频段输出效果。
在一些实施例中,高频声学单元14对应的导声孔可以是不同于低频声学单元13对应的两个导声孔(例如第一导声孔111、第二导声孔112)的第三导声孔(例如第三导声孔113),即第三导声孔(例如第三导声孔113)与前述两个导声孔(例如第一导声孔111、第二导声孔112)不重合,从而使得第三导声孔(例如第三导声孔113)的设计位置灵活,提升了高频声学单元14的安装灵活度,使得高频单元14所对应的第三导声孔在佩戴状态下能够更靠近用户耳道,保证高频输出效果。在一些实施例中,高频声学单元14对应的导声孔也可以是低频声学单元13对应的两个导声孔(例如第一导声孔111、第二导声孔112)中的一个,即高频声学单元14对应的导声孔可以与低频声学单元13对应的两个导声孔(例如第一导声孔111、第二导声孔112)中的一个部分重合或完全重合,简化了结构设计,保证了高频升学单元14和低频声学单元13输出的一致性。在一些实施例中,当高频声学单元14对应的导声孔是不同于低频声学单元13对应的两个导声孔(例如第一导声孔111、第二导声孔112)的第三导声孔(例如第三导声孔113)时,第三导声孔可以与低频声学单元13对应的两个导声孔中的一个(例如,第一导声孔111或第二导声孔112)不重合(即无重合部分)或者部分重合。需要说明的是,当第三导声孔与低频声学单元13对应的两个导声孔中的一个(例如,第一导声孔111或第二导声孔112)完全重合时,第三导声孔以及其完全重合的导声孔可以共同视为一个导声孔。
应当理解的是,图2所提供的框架图仅是出于说明目的,并无意限制本申请的范围。对于领域内的技术人员而言,在本申请的指导下可以进行各种变形和修改。而这些变形和修改都将落入被申请的保护范围内。在一些实施例中,图中所示原件的数量、可以根据实际情况进行调整。在一些实施例中,图2中所示的一个或多个元件可以被省略,或者一个或多个其他元件可以被添加或删除。例如,声学输出装置10中可以不包括支撑结构12,壳体11可以具备支撑结构12的佩戴固定功能。在一些实施例中,一个元件可以被其他能实现类似功能的原件替代。在一些实施例中,一个元件可以拆分成多个子元件,或者多个元件可以合并为单个元件。例如,壳体11和支撑结构12可以合并为一个元件。
图6是根据本说明书一些实施例所示的壳体的外部轮廓示意图,图7A-图7C是根据本说明书一些实施例所示的第一导声孔与第三导声孔的位置示意图。如图4与图6所示,在一些实施例中,壳体11上的至少两个导声孔可以包括第一导声孔111、第二导声孔112与第三导声孔113。其中,第一导声孔111与第二导声孔112分别与低频声学单元13的振膜的两侧声学耦合。在一些实施例中,第一导声孔111可以开设在壳体11朝向耳廓的侧面上,低频声学单元13的振膜可以将壳体11分隔形成前腔和后腔,第一导声孔111可以连通前腔,并将前腔产生的声音导出壳体11后传向用户耳道,以使得用户能够听到声音。在一些实施例中,经由第一导声孔111导出的声音,其一部分可以传播至耳道从而使用户听到声音,其另一部分可以与经耳道反射的声音一起经由壳体11与耳部之间的缝隙(例如耳甲腔未被壳体11覆盖的一部分)传播至声学输出装置10及耳部的外部,从而在远场形成第一漏音;与此同时,壳体11的其他侧面(例如,远离或背离用户耳道的侧面)可以开设有第二导声孔112,第二导声孔112相较于第一导声孔111更远离耳道,第二导声孔112传播出去的声音一般会在远场形成第二漏音,前述第一漏音的强度和前述第二漏音的强度相当,且前述第一漏音的相位和前述第二漏音的相位(接近)互为反相,使得两者能够在远场反相相消,有利于实现声学输出装置10在低频的降漏音效果,使声学输出装置10在低频(例如100Hz-800Hz)内呈偶极子指向性。在一些实施例中,第三导声孔113与高频声学单元14的振膜的一侧声学耦合,且第三导声孔113朝向用户耳道设置,高频声学单元14仅通过第三导声孔113输出第三声波,第三导声孔113作为第三声波的声源。由于高频声学单元14产生的高频声波的波长较短,波长与高频声学单元14输出第三声波的第三导声孔113的尺寸相当,第三声波的声源不能视作点声源,而应视作面声源。在声学输出装置10的远场的某一位置收到的声场,可以视为在面声源所在的辐射面上无数点声源的叠加,由于各点声源与该接收位置之间的声程存在差异,该接收位置接收到的第三声波与频率及波长相关。第三声波的频率越高,高频声学单元14的声场指向性越尖锐,指向性越好。而高频声学单元14经由第三导声孔113输出的第三声波的频率较高,因此其指向性也较好,可以提升用户耳部对高频声学单元14输出的第三声波的听音效果,保证声学输出装置10在全频段的输出效果。
在一些实施例中,第一导声孔111、第二导声孔112、第三导声孔113分别位于壳体11上的不同位置。在一些实施例中,为了增强用户耳道口的听音音量,第一导声孔111与第三导声孔113可以设置在壳体11上更靠近用户耳道口的位置,例如壳体11上朝向用户耳道口的侧壁。第二导声孔112可以设置在壳体11上远离用户耳道口的位置,例如壳体11上背离用户耳道口的侧壁,以避免其导出的第二声波在用户耳道口附近与第一导声孔111引出的第一声波相消干涉,影响听音效果。在一些实施例中,如图7A-图7C所示,第一导声孔111与第三导声孔113可以设置在壳体11的同一侧壁上,以使得第一导声孔111与第三导声孔113均朝向用户耳道口设置,提升用户耳道口的听音音量。在一些实施例中,如图7A所示,在设有第一导声孔111的侧壁上,第三导声孔113可以设置在除第一导声孔111以外的任意位置,既降低了第三导声孔113朝向用户耳道口的设计难度,也使得高频声学单元14的设置位置更加灵活。
在一些实施例中,第二导声孔112与第一导声孔111分别位于低频声学单元13的振膜两侧,且第二导声孔112相对背离用户耳道口设置。例如,壳体11的第一侧壁朝向用户耳道口,第一导声孔111可以位于壳体11的第一侧壁上,第二导声孔112可以位于与第一侧壁位置相对的、背离用户耳道口的第三侧壁上,或者,第二导声孔112可以位于与第一侧壁位置相邻的、背离用户耳道口的第二侧壁上,以使得声学输出装置10在佩戴状态下,第一导声孔111朝向用户的耳道口,第二导声孔112背向用户的耳道口。第一导声孔111输出的声音和第二导声孔112输出满足特定条件(例如,相位差约为180°)的声音,可以形成类偶极子辐射,在远场,第一导声孔111输出的声音和第二导声孔112输出的声音可以反相相消,从而降低低频声学单元13在远场的漏音音量,防止声学输出装置10在低频输出的声音被附近的人听到。
当用户佩戴发声装置时,为保证用户耳道口处的听音音量以及低频声学单元13在远场的降漏音效果,可以尽量增大第二导声孔112和用户耳道口的距离与第一导声孔111和用户耳道口的距离之间的比值。在一些实施例中,第二导声孔112与用户耳道口的距离和第一导声孔111与用户耳道口的距离之间的比值可以大于1.2。在一些实施例中,为进一步保证用户耳道口处的听音音量以及低频声学单元13在远场的降漏音效果,第二导声孔112与用户耳道口的距离和第一导声孔111与用户耳道口的距离之间的比值范围可以为1.2-8。在一些实施例中,为进一步保证用户耳道口处的听音音量以及低频声学单元13在远场的降漏音效果,第二导声孔112与用户耳道口的距离和第一导声孔111与用户耳道口的距离之间的比值范围可以为1.4-5。在一些实施例中,为进一步保证用户耳道口处的听音音量以及低频声学单元13在远场的降漏音效果,第二导声孔112与用户耳道口的距离和第一导声孔111与用户耳道口的距离之间的比值范围可以为1.5-2.5。
在一些实施例中,为了保证用户佩戴声学输出装置10时可以听到较大的音量,第一导声孔111与用户耳道口的距离应尽量小。其中,第一导声孔111与用户耳道口的距离是指,第一导声孔111的中心与用户耳道口的轮廓的形心之间的距离。第一导声孔111与用户耳道口的距离可以是指第一导声孔111的中心与用户耳道口的中心位置的距离,或者是第一导声孔111的中心与用户耳道口所在平面的间距。在一些实施例中,第一导声孔111与用户耳道口的距离可以小于4cm。在一些实施例中,为了进一步保证用户的听音音量,第一导声孔111与用户耳道口的距离可以小于3cm。在一些实施例中,为保证耳道口开放,第一导声孔111需与耳道口保持一定距离,第一导声孔111与用户耳道口的距离范围可以为0.5cm-2.5cm。在一些实施例中,为了进一步保证耳道口的开放,第一导声孔111与用户耳道口的距离范围可以为1cm-3.1cm。
当用户佩戴声学输出装置10时,第二导声孔112与用户耳道口之间的距离过小会导致用户耳道口附近处的第二导声孔112输出的声音与第一导声孔111输出的声音相抵消,为保证用户耳道口处的听音音量以及降低远场的漏音音量,在一些实施例中,第二导声孔112与用户耳道口的距离可以大于1cm。另外,第一导声孔111与第二导声孔112之间的距离过大,或者第二导声孔112与耳道口的距离过大会造成发声装置的体积过大,影响用户佩戴体验,为保证用户的佩戴体验,在一些实施例中,第二导声孔112与用户耳道口的距离小于8cm。在一些实施例中,为进一步保证声学输出装置10的低频输出效果,第二导声孔112与用户耳道口的距离范围可以为1.5cm-7cm。在一些实施例中,为进一步保证用户耳道口处的听音音量以及低频声学单元13在远场的降漏音效果,第二导声孔112与用户耳道口的距离范围可以为2.5cm-4cm。
在一些实施例中,为了避免第二导声孔112发出的第二声波与第一导声孔111发出的第一声波在近场相消而影响用户的听音质量,第二导声孔112与第一导声孔111之间的距离不能太近。其中,第二导声孔112的与第一导声孔111的距离,可以是指第二导声孔112的中心与第一导声孔111的中心之间的距离。在一些实施例中,第二导声孔112的与第一导声孔111的距离可以为4mm-15.11mm。在一些实施例中,为了进一步保证用户的听音质量,第二导声孔112的与第一导声孔111的距离可以为8mm-10mm。
在一些实施例中,第三导声孔113相对于第一导声孔111和第二导声孔112更加靠近用户耳道,再结合第三导声孔113朝向用户耳道的设置,可以使得用户耳道口接收到的高频声音较多,保证用户耳道口处接收到的声压级足够大,从而保证高频的听音效果。在一些实施例中,第三导声孔113与用户耳道口的距离可以小于2.5cm。在一些实施例中,为了进一步保证用户的高频听音效果,第三导声孔113与用户耳道口的距离可以小于1cm。在一些实施例中,为保证耳道口开放,第三导声孔113需与耳道口保持一定距离,第三导声孔113与用户耳道口的距离范围可以为0.1cm-1.5cm。在一些实施例中,为进一步保证耳道口开放,第三导声孔113与用户耳道口的距离范围可以为0.5cm-2.5cm。
请参照图1、图3与图6,在一些实施例中,壳体11可以包括朝向用户耳廓前外侧面的侧壁(也被称为内侧面IS)以及背离用户耳廓前外侧面的侧壁(也被称为外侧面OS)。
在一些实施例中,在佩戴状态下,内侧面IS沿厚度方向Z朝向耳廓,外侧面OS沿厚度方向Z背离耳廓。在一些实施例中,壳体11还可以包括连接内侧面IS和外侧面OS的连接面。需要说明的是:在佩戴状态下,沿厚度方向Z观察,壳体11可以设置成圆形、椭圆形、圆角正方形、圆角矩形等形状。其中,当壳体11设置成圆形、椭圆形等形状时,上述连接面可以指壳体11的弧形侧面;而当壳体11设置成圆角正方形、圆角矩形等形状时,上述连接面可以包括下侧面LS、上侧面US和后侧面RS。因此,为了便于描述,本实施例以壳体11设置成圆角矩形为例进行示例性的说明。其中,壳体11在长轴方向X上的长度可以大于壳体11在短轴方向Y上的宽度。如图3与图6所示,壳体11可以具有在佩戴状态下沿短轴方向Y背离耳道101的上侧面US和朝向耳道101的下侧面LS,以及连接上侧面US和下侧面LS的后侧面RS,后侧面RS在佩戴状态下位于长轴方向X朝向脑后的一端。
在一些实施例中,高频声学单元14与低频声学单元13可以在厚度方向Z上堆叠设计,以使第一导声孔111与第三导声孔113可以均位于内侧面IS,从而使得第一导声孔111及第三导声孔113能够靠近用户耳道,进而提升用户耳道口的听音音量。其中,高频声学单元14与低频声学单元13在厚度方向Z上堆叠设计是指,在厚度方向Z上高频声学单元14位于低频声学单元13的上方(例如,正上方、侧上方等)或下方(例如正下方、侧下方等),即在厚度方向Z上高频声学单元14相对于低频声学单元13更靠近外侧面OS或内侧面IS。在一些实施例中,第二导声孔112可以设置于壳体11上其他远离用户耳部的侧壁(例如上侧面US、后侧面RS、外侧面OS等),以使第二导声孔112与用户耳道口具有适宜距离,以保证用户耳道口处的听音音量以及低频声学单元13在远场的降漏音效果。
请参照图7C,在一些实施例中,第一导声孔111可以与第三导声孔113完全重合。此时,第一导声孔111与第三导声孔113可以视为一个导声孔,第一导声孔111与第三导声孔113中面积较大的一个即为该导声孔。以第一导声孔111为例,第一导声孔111同时与低频声学单元13的振膜的一侧以及高频声学单元14的振膜的一侧声学耦合,低频声学单元13和高频声学单元14均通过第一导声孔111向用户耳道处辐射声音。
请参照图7B,在一些实施例中,第一导声孔111也可以与第三导声孔113部分重合。此时,第一导声孔111与第三导声孔113也可以视为一个导声孔,该导声孔包括第一区域(即第一导声孔111未重合部分)、第二区域(即第三导声孔113未重合部分)以及第三区域(即第一导声孔111与第三导声孔113的重合部分)。该导声孔的第一区域与第三区域同时与低频声学单元13的振膜的一侧声学耦合,低频声学单元13通过该导声孔的第一区域与第三区域向用户耳道处辐射声音;该导声孔的第二区域与第三区域同时与高频声学单元14的振膜的一侧声学耦合,高频声学单元14通过该导声孔的第二区域与第三区域向用户耳道处辐射声音。
请参照图7A,当第一导声孔111与第三导声孔113不重合时,第三导声孔113可以设置在除第一导声孔111以外的任意位置,既降低了第三导声孔113朝向用户耳道口的设计难度,也使得高频声学单元14的设置位置更加灵活。同时,高频声学单元14可以相对壳体11的内侧面IS凸出设置,也可以嵌设于内侧面IS对应壳体11内,进一步提升了高频声学单元14的安装灵活度。
请参照图7B与图7C,当第一导声孔111与第三导声孔113存在重合部分时,第一导声孔111与第三导声孔113需要处于同一平面。此时,高频声学单元14可以嵌设于内侧面IS对应壳体11内。第一导声孔111与第三导声孔113可以视为同一导声孔,而单个导声孔的设计,既简化了结构,也降低了加工设计难度。同时,由于高频声学单元14嵌设于壳体11内,使得高频声学单元14不凸出壳体11的表面,使得壳体11的表面平整,形态较美观。
在一些佩戴状态下,由于第三导声孔113与第一导声孔111均设置在内侧面IS,高频声学单元14设置于内侧面IS对应的壳体11上,高频声学单元14有可能遮挡第一导声孔111,从而降低低频声学单元13通过第一导声孔111输出的声音,进而影响用户耳道处的低频听音音量。因此,高频声学单元14可以尽量避开第一导声孔111设置。
在一些实施例中,为了避免高频声学单元14遮挡第一导声孔111,保证用户的低频听音音量,高频声学单元14在壳体11的内侧面IS上的投影面积与低频声学单元13在壳体11的内侧面IS的导声孔(即第一导声孔111)在内侧面IS的投影面积的重叠比例可以不超过10%,即重叠面积与第一导声孔111的面积之比不超过10%。在一些实施例中,为了进一步保证用户耳道处的低频听音音量,高频声学单元14在壳体11的内侧面IS上的投影面积与低频声学单元13在壳体11的内侧面IS的导声孔(即第一导声孔111)在内侧面IS的投影面积的重叠比例可以不超过8%。在一些实施例中,为了进一步保证用户耳道处的低频听音音量,高频声学单元14在壳体11的内侧面IS上的投影面积与低频声学单元13在壳体11的内侧面IS的导声孔(即第一导声孔111)在内侧面IS的投影面积的重叠比例可以不超过5%。
为了使用户耳道口接收到的高频声音较多,保证用户耳道口处接收到的声压级足够大,从而保证高频的听音效果。在一些实施例中,在佩戴状态下,在内侧面IS上,第三导声孔113相对于第一导声孔111更加靠近用户耳道。第三导声孔113的位置与高频声学单元14在壳体11上的内侧面IS上的设置位置相对应,即高频声学单元14相较于第一导声孔111更靠近用户耳道。在一些实施例中,高频声学单元14在内侧面IS上的位置可以通过高频声学单元14在内侧面IS上的投影的形心表征,即高频声学单元14在内侧面IS上的投影的形心相对低频声学单元13在内侧面IS的导声孔(第一导声孔111)更靠近用户耳道。
图8是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置的壳体伸入耳甲腔的佩戴示意图。请参照图8,在一些实施例中,壳体11可以具有与支撑结构12连接的连接端CE,声学输出装置10处于佩戴状态时,支撑结构12的第一部分121挂设在用户耳廓和头部之间,支撑结构12的第二部分122向耳廓背离头部的一侧延伸并与壳体11的连接端CE连接,以实现壳体11的夹持固定。
通过将壳体11至少部分伸入耳甲腔102内,可以提高听音位置(例如,耳道处)的听音音量,特别是中低频的听音音量,同时仍然保持较好的远场漏音相消的效果。仅作为示例性说明,壳体11的整体或部分结构伸入耳甲腔102内时,壳体11与耳甲腔102形成类似于腔体(以下简称为类腔体)的结构,在说明书实施例中,类腔体可以理解为由壳体11的侧面与耳甲腔102结构共同围成的半封闭结构,该半封闭结构使得内部与外部环境并非完全密闭隔绝,而是具有与外部环境声学连通的泄漏结构(例如,开口、缝隙、管道等)。用户在佩戴声学输出装置10时,壳体11上靠近或朝向用户耳道的一侧(例如内侧面IS)可以设置一个或多个导声孔,例如第一导声孔111,壳体11的其它侧面(例如,远离或背离用户耳道的外侧面RS等)上设置一个或多个导声孔,例如第二导声孔112,第一导声孔111与声学输出装置10的前腔声学耦合,第二导声孔112与声学输出装置10的后腔声学耦合。第一导声孔111输出的声音和第二导声孔112输出的声音可以近似视为两个声源,该两个声源的声波相位相反,壳体11和耳甲腔102对应的内壁形成类腔体结构,其中,第一导声孔111对应的声源位于类腔体结构内,第二导声孔112对应的声源位于类腔体结构外,形成图9所示的声学模型。
图9是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置形成的声学模型示意图。如图9所示,类腔体结构402中可以包含听音位置和至少一个声源401A。这里的“包含”可以表示听音位置和声源401A至少有一者在类腔体结构402内部,也可以表示听音位置和声源401A至少有一者在类腔体结构402内部边缘处。听音位置可以等效为耳廓耳道入口,也可以是耳廓声学参考点,如耳参考点(ear reference point,ERP)、鼓膜参考点(ear-drumreference point,DRP)等,也可以是导向听音者的入口结构等。由于声源401A被类腔体结构402包裹,其辐射出来的声音大部分会通过直射或反射的方式到达听音位置。相对地,在没有类腔体结构402的情况,声源401A辐射出的声音大部分不会到达听音位置。因此,腔体结构的设置使得到达听音位置的声音音量得到显著提高。同时,类腔体结构402外的反相声源401B辐射出来的反相声音只有较少的一部分会通过类腔体结构402的泄漏结构403进入类腔体结构402中。这相当于在泄漏结构403处生成了一个次级声源401B',其强度显著小于声源401B,亦显著小于声源401A。次级声源401B'产生的声音在腔体内对声源401A产生反相相消的效果微弱,使听音位置的听音音量显著提高。对于漏音来说,声源401A通过腔体的泄漏结构403向外界辐射声音相当于在泄漏结构403处生成了一个次级声源401A',由于声源401A辐射的几乎所有声音均从泄漏结构403输出,且类腔体结构402尺度远小于评价漏音的空间尺度(相差至少一个数量级),因此可认为次级声源401A'的强度与声源401A相当。对于外界空间来说,次级声源401A'与声源401B形成双声源相消降漏音。
在具体应用场景中,壳体11的壳体外壁面通常为平面或曲面,而用户耳甲腔102的轮廓为凹凸不平的结构,通过将壳体11部分或整体结构伸入耳甲腔102内,壳体11与耳甲腔102的轮廓之间形成与外界连通的类腔体结构,进一步地,将第一导声孔111设置在壳体11朝向用户耳道和靠近耳甲腔102边缘的位置(例如内侧面IS),以及将第二导声孔112设置在壳体11背离或远离耳道的位置就可以构造图9所示的声学模型,从而使得用户在佩戴声学输出装置10时能够提高用户在耳道口处的听音位置,以及降低远场的漏音效果。
如图8所示,当壳体11至少部分伸入耳甲腔内时,佩戴状态下壳体11倾斜设置,具体请参照图3中虚线框B的相关描述,在此不再赘述。此时,连接端CE更靠近用户耳道,后侧面RS相较于连接端CE距离用户耳道较远,且因为需要和耳甲腔抵接,内侧面IS靠近后侧面RS的一部分可能会和耳甲腔接触。在一些实施例中,高频声学单元14在内侧面IS上的投影的形心相对低频声学单元13在内侧面IS的导声孔(第一导声孔111)更靠近连接端CE,以使第三导声孔113相对于第一导声孔111更加靠近用户耳道,保证第三导声孔113的指向性,从而保证高频的听音效果。
在一些实施例中,壳体11未伸入耳甲腔内时,佩戴状态下壳体11也可以倾斜设置,对应连接端CE更靠近用户耳道,后侧面RS距离用户耳道较远。此时,高频声学单元14在内侧面IS上的投影的形心相对低频声学单元13在内侧面IS的导声孔(第一导声孔111)更靠近连接端CE。
图10是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元不同设置位置对应的声学输出装置的频率响应曲线示意图。请参照图10,曲线L101表示高频声学单元14靠近壳体11的连接端CE设置时声学输出装置10的频率响应曲线,即曲线L101为高频声学单元14相较于第一导声孔111更靠近连接端CE、更靠近用户耳道时,声学输出装置10的频率响应曲线;曲线L102表示高频声学单元14靠近壳体11的后侧面RS设置时声学输出装置10的频率响应曲线,即曲线L102为高频声学单元14相较于第一导声孔111更靠近后侧面RS、远离连接端CE、更远离用户耳道时,声学输出装置10的频率响应曲线。对比曲线L101与曲线L102可得,在8kHz-10kHz的频率范围内,曲线L101整体高于曲线L102,且曲线L101整体更加平坦。即,当高频声学单元14在内侧面IS上的投影的形心相对低频声学单元13在内侧面IS的导声孔(第一导声孔111)更靠近连接端CE时,声学输出装置10在用户耳道处的输出声压级较大,且音质较高。
请参照图6与图8,在一些实施例中,在壳体11的短轴方向Y上,高频声学单元14在内侧面IS的投影的形心相对于低频声学单元13在内侧面IS的导声孔(即第一导声孔111)的上方,即高频声学单元14在内侧面IS的投影的形心相较于第一导声孔111的投影的形心更靠近上侧面US,以避免高频声学单元14遮挡第一导声孔111,导致低频声学单元13通过第一导声孔111输出的声音降低,进而影响用户耳道处的低频听音音量。在一些实施例中,高频声学单元14在内侧面IS的投影的形心在短轴方向Y上可以位于第一导声孔111的正上方;或者,高频声学单元14在内侧面IS的投影的形心在短轴方向Y上也可以位于第一导声孔111的斜上方且靠近连接端CE的位置;或者,高频声学单元14在内侧面IS的投影的形心在短轴方向Y上也可以位于第一导声孔111的斜上方且靠近后侧面RS的位置。
需要说明的是:在佩戴状态下,壳体11的自由端(即壳体11的后侧面RS)除了伸入耳甲腔内之外,也可以正投影落在对耳轮上,还可以正投影落在头部的左右两侧且在人体矢状轴上位于耳廓前侧的位置上。换言之,支撑结构12可以支撑壳体11佩戴至耳甲腔、对耳轮、耳廓前侧、耳廓后侧等佩戴位,使声学输出装置10可以适用于多种不同的佩戴方式。对于处于部分佩戴方式(如佩戴至耳甲腔或耳廓后侧等)下的声学输出装置10,通过高频声学单元14在内侧面IS上的投影的形心相对低频声学单元13在内侧面IS的导声孔(第一导声孔111)的投影的形心更靠近支撑结构12与壳体11的连接处(即连接端CE),可以使第三导声孔113相对于第一导声孔111更加靠近用户耳道,从而保证高频的听音效果。
在一些不同的佩戴方式下,为了使高频声学单元14能够相较于第一导声孔111更接近用户耳道,高频声学单元14的设置位置也可能相应改变。以下以图11所示的声学输出装置10为例,进行详细说明。需要知道的是,在不违背相应声学原理的情况下,图11的声学输出装置10的结构以及其对应的参数也可以同样适用于上文中提到可以将壳体11伸入耳甲腔的声学输出装置10中。
图11是根据本说明书另一些实施例所示的声学输出装置的示例性佩戴示意图。
参照图11,在一些实施例中,声学输出装置10在佩戴状态下,壳体11的至少部分可以覆盖用户的对耳轮区域,其中,对耳轮区域可以包括图1所示的对耳轮105、对耳轮上脚、对耳轮下脚中任意一个或多个位置,此时,壳体11位于耳甲腔102及耳道口的上方,用户的耳道口处于开放状态。在一些实施例中,壳体11上可以包括第一导声孔111与第二导声孔112,第一导声孔111与声学输出装置10的前腔声学耦合,第二导声孔112与声学输出装置10的后腔声学耦合,其中,第一导声孔111输出的声音和第二导声孔112输出的声音可以近似视为两个点声源,该两个点声源的声音具有相位相反,形成一个偶极子。其中,用户佩戴声学输出装置10时,第一导声孔111位于壳体11朝向或靠近用户耳道口的侧壁上,第二导声孔112位于壳体11远离或背离用户耳道口的侧壁上。如此设置,可以使得用户耳道可以完全开放,在保证声学输出装置10听音效果的同时,使用户能够更加清晰地听到外界声音,提升开放式听音的效果。在佩戴状态下,壳体11的内侧面IS贴靠在对耳轮区域,对耳轮区域的凹凸结构可以起到挡板的作用,其会增大第二导声孔112发出的声音传播到外耳道的声程,从而增大第一导声孔111和第二导声孔112到外耳道的声程差,减小第一导声孔111和第二导声孔112在听音位置的相消干涉,增大近场听音位置的声音强度。
如图11所示,通过将壳体11至少部分位于用户对耳轮105处,可以提高声学输出装置10的输出效果,即在保证远场降漏音效果的同时,增大近场听音位置的声音强度。使第一导声孔111发出的声音不受阻碍地直接传递到用户耳道口,而第二导声孔112发出的声音需要绕过壳体11或者穿过壳体11形成类似图12所示的声学模型。
图12是根据本说明书又一些实施例所示的声学输出装置形成的声学模型示意图。如图12所示,当点声源A1和点声源A2之间设有挡板时,在近场,点声源A2的声场需要绕过挡板才能与点声源A1的声波在听音位置处产生干涉,相当于增加了点声源A2到听音位置的声程。因此,假设点声源A1和点声源A2具有相同的幅值,则相比于没有设置挡板的情况,点声源A1和点声源A2在听音位置的声波的幅值差增大,从而两路声音在听音位置进行相消的程度减少,使得听音位置的音量增大。在远场,由于点声源A1和点声源A2产生的声波在较大的空间范围内都不需要绕过挡板就可以发生干涉(类似于无挡板情形),则相比于没有挡板的情况,远场的漏音不会明显增加。因此,在点声源A1和点声源A2的其中一个声源周围设置挡板结构,可以在远场漏音音量不显著增加的情况下,显著提升近场听音位置的音量。
如图11所示,壳体11的内侧面IS与下侧面LS距离用户耳道较近。为了使高频声学单元14靠近用户耳道设置,在一些实施例中,高频声学单元14可以设置于壳体11的下侧面LS,或者设置于壳体11的下侧面LS与内侧面IS的连接处,从而使得高频声学单元14的第三导声孔113可以更好地指向用户耳道,提高用户耳道的高频听音音量,弥补声学输出装置10在中高频段(例如大于8kHz的频段)的输出不足的问题,使得声学输出装置10在全频段均具有较好的声学输出效果。
图13是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置与耳部的位置示意图,请参照图13,图13中N1为高频声学单元14的振膜的振动方向,N2为低频声学单元13的振膜的振动方向。在一些实施例中,低频声学单元13的振动方向N2为朝向用户对耳轮区域的方向,第一导声孔111朝向用户对耳轮设置。此时,第一导声孔111与第二导声孔112构成偶极子,对耳轮区域可以起到挡板的作用,从而提升用户耳道的听音音量,保证用户听音效果。
高频声学单元14仅通过第三导声孔113输出声音,高频声学单元14作为单极子,其输出的高频声波的波长较短,若将高频声学单元14的振动方向N1朝向用户对耳轮区域设置,会使得高频声学单元14通过第三导声孔113输出的声音容易被耳部反射,影响用户的高频听音音量。在一些实施例中,高频声学单元14的振动方向N1可以为朝向用户耳道的方向,第三导声孔113朝向用户耳道设置。
在一些实施例中,对于第一导声孔111与第二导声孔112构成的偶极子,为了使用户耳廓的对耳轮起到挡板的作用,增大第一导声孔111与第二导声孔112到用户耳道口的声程差,以提升用户耳道口的低频听音音量,第一导声孔111可以朝向用户耳道设计,第二导声孔112可以背离用户耳道或朝向对耳轮设计。在一些实施例中,可以使低频声学单元13的振动方向N2朝向用户对耳轮区域。在一些实施例中,为了使低频声学单元13的振膜具有较大的尺寸与振动空间,低频声学单元13的振膜可以与内侧面IS或外侧面OS平行或近似平行,此时低频声学单元13的振动方向N2可以与内侧面IS或外侧面OS垂直或近似垂直。在一些实施例中,为了保证声学输出装置10具有较好的降漏音效果的同时,使声学输出装置10在全频段具有较好的声学输出效果,高频声学单元14的振动方向N1与低频声学单元13的振动方向N2之间的角度α可以在36°-54°的范围内。在一些实施例中,为了进一步提升声学输出装置10在全频段的声学输出效果,提升用户的听音音量,高频声学单元14的振动方向N1与低频声学单元13的振动方向N2之间的角度α可以在40°-50°的范围内。在一些实施例中,为了进一步提升声学输出装置10在全频段的声学输出效果,提升用户的听音音量,高频声学单元14的振动方向N1与低频声学单元13的振动方向N2之间的角度α可以为45°。
高频声学单元14输出的高频声波的波长较短,容易被吸收,高频声学单元14相对壳体11的位置不同(例如内嵌、齐平、凸出等),会影响高频声波到达用户耳道处的损耗,进一步影响高频声学单元14的高频声波的输出效果,从而影响用户耳道的听音音量。
在一些实施例中,壳体11的内侧面IS上包括高频声学单元14的投影区域和非投影区域,在壳体11的厚度方向Z上,投影区域凸出于非投影区域。在一些实施例中,投影区域是指沿厚度方向Z,高频声学单元14在内侧面IS上的投影所覆盖的区域;非投影区域是指内侧面IS上未被高频声学单元14的投影所覆盖的区域。投影区域凸出于非投影区域,是指在厚度方向Z上,高频声学单元14相对内侧面IS至少部分凸起设置,如图4、图6以及图14所示。通过高频声学单元14相对内侧面IS凸起的设置,使得高频声学单元14容易接近用户耳道,以提升用户的听音音量。
图14是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元凸出壳体设置时高频声波的分布示意图。如图14中所示,高频声学单元14的底部与壳体11的外表面基本齐平,即高频声学单元完全突出于壳体11的表面布置。如此设置,在输入频率为15KHz的信号时,高频声学单元14输出的高频声波近似球形波,高频声学单元14的指向性较好,用户耳道101(即图14中的点C)处的声压较大,用户的听音音量较大。
图15是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元内嵌于壳体时高频声波的分布示意图。如图15所示,高频声学单元14的顶部与壳体11的外表面齐平,即高频声学单元完全容纳于壳体11的内部,凸出的高度基本为0mm。如此设置,在输入频率为15kHz的信号时,高频声学单元14输出的高频声波近似球形波,高频声学单元14的指向性较好。对比图14与图15可得,相较于高频声学单元14凸出壳体11设置的条件,当高频声学单元14内嵌于壳体11设置时,用户耳道101(即图14、图15中的点C)处的声压相对更大,高频声波相对更集中,用户的听音音量相对更高。即,当高频声学单元14内嵌于壳体11时,用户耳道处的听音音量相对更高,声学输出装置10的高频输出效果相对更好。
图16是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元与壳体处于不同位置时高频声学单元的指向性示意图,图17是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元与壳体处于不同位置时高频声学单元的频率响应曲线示意图。其中,图16中的图像,所对应的高频声学单元14的输入信号下的频率为15kHz。
请参照图16,曲线L161表示高频声学单元14凸出壳体11设置时高频声学单元14的远场的指向性分布,曲线L162表示高频声学单元14内嵌于壳体11内时高频声学单元14的远场的指向性分布。如图16所示,曲线L161相对较圆润,曲线L162相对较尖锐,曲线L162的指向性更好。在90°方向上,曲线L162明显凸出于曲线L161,在相对于90°的方向上,曲线L161明显凸出于曲线L162。即,虽然当高频声学单元14凸出于壳体11设置时,其也能够实现较好的指向性,但当高频声学单元14内嵌于壳体11时,其远场声压级相对更小,近场声压级相对较大,从而使得用户耳道处的听音音量相对较大,远场的漏音更小。
由图16可知,曲线L161与曲线L162的峰值均在90°方向。对于曲线L161与曲线L162,分别以其峰值位置为基准,减小3dB,可以在曲线L161上得到两个点、在曲线L162上得到两个点,曲线上对应两点之间的角度范围,即为对应曲线的-3dB波束宽度。在一些实施例中,曲线L161的-3dB波束宽度为141°,曲线L162的-3dB波束宽度为101°。相较于曲线L161,曲线L162的-3dB波束宽度更小,曲线L162的指向性更好。
请参照图17,曲线L171表示高频声学单元14凸出壳体11设置时高频声学单元14的频率响应曲线,曲线L172表示高频声学单元14内嵌于壳体11内时高频声学单元14的频率响应曲线。如图17所示,在高频(例如8kHz以上)的频率范围内,曲线L172的位置比曲线L171约2dB。即在高频(例如8kHz以上)的频率范围内,相较于高频声学单元14凸出壳体11设置,高频声学单元14内嵌于壳体11内时的输出声压级提高了约2dB。
综上,相较于高频声学单元14凸出壳体11的设置,高频声学单元14内嵌于壳体11内时,高频声学单元14的高频输出效果更好,用户的听音音量更高。但是当高频声学单元14完全内嵌于壳体11时,高频声波的反射较小,但是对高频声波造成损耗较大,在一定程度上影响了高频声波的传播距离。
在一些实施例中,为了在提升声学输出装置10在高频的声学输出性能的同时,减小高频声波的损耗,投影区域和非投影区域齐平(即投影区域和非投影区域在壳体11的厚度方向Z上的高度差为0mm)。由于可能存在的加工安装误差,投影区域和非投影区域可能并非绝对齐平,在一些实施例中,投影区域和非投影区域在壳体11的厚度方向Z上的高度差小于0.6mm时,可以认为投影区域和非投影区域近似齐平。
在一些实施例中,为了提升声学输出装置10在高频的声学输出性能,提升用户的听音音量,投影区域和非投影区域在壳体11的厚度方向Z上的高度差与壳体11的厚度的比值可以小于0.6。在一些实施例中,为了进一步提升声学输出装置10在高频的声学输出性能,投影区域和非投影区域在壳体11的厚度方向Z上的高度差与壳体11的厚度的比值可以为0-0.3。在一些实施例中,为了进一步提升用户的听音音量,投影区域和非投影区域在壳体11的厚度方向Z上的高度差与壳体11的厚度的比值可以为0-0.1。
需要说明的是,前述图14-图17中,对于高频声学单元14凸出/内嵌于壳体11时声学输出装置10的输出性能的分析,均是基于“标准”形状和尺寸的耳廓模型作为参考进行分析的。在实际应用中,由于不同的用户耳朵耳型(例如形状和大小)不同,声学输出装置10在佩戴时的位置状态也不同,高频声学单元14的导声孔在佩戴状态下到用户耳道的距离不同,此时相应的高频声学单元14凸出/内嵌于壳体11时声学输出装置10的输出性能也可能发生变化。若用户耳朵尺寸较大,在佩戴状态下高频声学单元14对应的导声孔与用户耳道距离较远时,由于高频声波的路程损耗,会影响声学输出装置10的高频输出效果。而当高频声学单元14凸出于壳体11时,高频声学单元14对应导声孔与用户耳道的距离较近;当高频声学单元14内嵌于壳体11时,高频声学单元14对应导声孔与用户耳道距离较远。因此高频声学单元14内嵌于壳体11的设计(例如与壳体11齐平),相对更适用于耳朵尺寸较小的用户,耳朵尺寸较大的用户的使用体验相对较差。而高频声学单元14凸出于壳体11的设计,对于耳朵尺寸较大或较小的用户,均能有效减小高频声学单元14对应导声孔语音用户耳道的距离,从而使具有不同耳型的用户均能够获得较佳的听音效果。
在一些实施例中,为保证声学输出装置10能够适配更多用户耳型,使得声学输出装置10在佩戴状态下高频声学单元14对应导声孔能够与用户耳道具有较小的间距,以保证声学输出效果,可以使得高频声学单元14凸出于壳体11设计。在一些实施例中,高频声学单元14相对内侧面IS的凸出程度,可以通过投影区域与非投影区域在厚度方向Z上的高度差进行表示。在一些实施例中,当投影区域与非投影区域在厚度方向Z上的高度差不小于0.6mm时,可以判定高频声学单元14凸出于壳体11。即高频声学单元14的顶部与壳体11的外表面在厚度方向Z上的距离不小于0.6mm时,可以判定高频声学单元14凸出于壳体11。在一些实施例中,在壳体11的厚度方向Z上,投影区域与非投影区域的高度差不大于4mm,以避免高频声学单元14过于凸出壳体11,影响声学输出装置10的佩戴,使导声孔(例如第一导声孔111等)和用户耳部结构可能会形成干涉,影响听音效果。即,当高频声学单元14凸出于壳体11时,投影区域与非投影区域在厚度方向Z上的高度差可以为0.6mm-4mm。当高频声学单元14凸出于壳体11设计时,投影区域相对于非投影区域的凸起程度越高,高频声学单元14越容易接近用户耳道,从而提升用户的听音音量。在一些实施例中,当高频声学单元14凸出于壳体11设计时,为了进一步提升用户的听音音量,在壳体11的厚度方向Z上,投影区域与非投影区域的高度差可以为1.5mm-3mm。在一些实施例中,当高频声学单元14凸出于壳体11设计时,为了进一步保证声学输出装置10的佩戴,保证听音效果,投影区域与非投影区域的高度差可以为2mm-2.5mm。
在一些实施例中,高频声学单元14相对内侧面IS的凸出程度,也可以通过投影区域和非投影区域在厚度方向Z上的高度差与壳体11在厚度方向Z上的厚度尺寸之比来表示。在一些实施例中,当高频声学单元14凸出于壳体11设计时,为了使声学输出装置10在高频具备较好的声学输出效果,同时保证用户的听音音量,在壳体11的厚度方向Z上,投影区域和非投影区域的高度差与壳体11的厚度尺寸之比大于0.05。在一些实施例中,当高频声学单元14凸出于壳体11设计时,为了进一步保证声学输出装置10的佩戴,保证听音效果,在壳体11的厚度方向Z上,投影区域和非投影区域的高度差与壳体11的厚度尺寸之比可以为0.06-0.12。在一些实施例中,当高频声学单元14凸出于壳体11设计时,为了进一步提升用户的听音音量,投影区域和非投影区域的高度差与壳体11的厚度尺寸之比可以为0.08-0.09。
在一些实施例中,高频声学单元14也可以采用动铁式换能器,以增强声学输出装置10的声学输出性能。
图18A-图18D是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元设置于不同位置对应的壳体的示意图,图19A是根据本说明书一些实施例所示的高频声学单元设置于不同位置对应的声学输出装置的频率响应曲线示意图,图19B是图19A的中高频的曲线放大示意图。
在一些实施例中,高频声学单元14可以设置于壳体11在短轴方向Y上的一端。在一些实施例中,高频声学单元14可以设置于壳体11的外侧,例如上侧面US、下侧面LS等,如图18A所示。在一些实施例中,高频声学单元14可以设置于壳体11对应侧壁(例如上侧面US、下侧面LS等)的内侧。高频声学单元14对应的导声孔(例如第三导声孔113)可以直接朝向内侧面IS设置。
在一些实施例中,高频声学单元14可以设置于壳体11在长轴方向X上的一端。在一些实施例中,高频声学单元14可以设置于壳体11的外侧。此时,由于壳体11在长轴方向X上的一端为连接支撑结构12的连接端CE,因此高频声学单元14可以设置于壳体11的后侧面RS,如图18B所示。在一些实施例中,高频声学单元14可以设置于壳体11对应侧壁(例如连接端CE、后侧面RS等)的内侧。高频声学单元14对应的导声孔(例如第三导声孔113)可以直接朝向内侧面IS设置。
在一些实施例中,高频声学单元14可以在厚度方向Z上设置于低频声学单元13的下方。即,在厚度方向Z上,高频声学单元14相对于低频声学单元13更靠近外侧面OS。在一些实施例中,由于壳体11的外侧面OS可能设有控制按键、触控区域等结构,高频声学单元14可以设置于壳体11内部。由于壳体11的内侧面IS靠近用户耳道,而高频声学单元14与内侧面IS之间设置有低频声学单元13,为了使高频声学单元14的声音可以朝向用户耳道输出,壳体11内还可以设置有声导管,声导管的一端与高频声学单元14的振膜的一侧声学耦合,声导管的另一端朝向内侧面IS设置,如图18C所示。
在一些实施例中,高频声学单元14可以在厚度方向Z上设置于低频声学单元13的上方。即,在厚度方向Z上,高频声学单元14相对于低频声学单元13更靠近内侧面IS。在一些实施例中,高频声学单元14可以设置于壳体11的外侧,即高频声学单元14可以设置在内侧面IS上,如图18D所示。在一些实施例中,高频声学单元14可以设置于壳体11对应侧壁(即内侧面IS)的内侧。高频声学单元14对应的导声孔(例如第三导声孔113)的朝向可以与第一导声孔111的朝向相同。
在一些实施例中,当声学输出装置10为图8所示的佩戴方式时,壳体11的后侧面RS伸入耳甲腔,此时不同设置位置的高频声学单元14所对应的声学输出装置10的频率响应曲线如图19A与图19B所示。请参照图19A与图19B,曲线L191是低频声学单元13单独工作时声学输出装置的频率响应曲线;曲线L192是高频声学单元14单独工作时声学输出装置的频率响应曲线;曲线L193是图18A对应的低频声学单元13与高频声学单元14同时工作时声学输出装置的频率响应曲线;曲线L194是图18B对应的低频声学单元13与高频声学单元14同时工作时声学输出装置的频率响应曲线;曲线L195是图18C对应的低频声学单元13与高频声学单元14同时工作时声学输出装置的频率响应曲线;曲线L196是图18D对应的低频声学单元13与高频声学单元14同时工作时声学输出装置的频率响应曲线。如图19A与图19B所示,相较于未设置高频声学单元14的曲线L191,设有高频声学单元14的曲线L193、曲线L194、曲线L195与曲线L196在高频(例如,8kHz以上)的灵敏度均有所提升。即,高频声学单元14的设置,可以有效提升声学输出装置10在高频范围的声学输出效果。相较于曲线L193、曲线L194与曲线L195,曲线L196整体灵敏度最大。即,在图18A-图18D所示的四个设置位置中,图18D所示的高频声学单元14设置在内侧面IS上的结构,可以更好地提升声学输出装置10的声学输出效果。
本说明书一些实施例还提供另一种声学输出装置,其包括:低频声学单元、高频声学单元、壳体以及支撑结构。其中,该声学输出装置的低频声学单元、高频声学单元、壳体以及支撑结构的结构及设置于声学输出装置10的低频声学单元13、高频声学单元14、壳体11及支撑结构12的结构即设置相似或相同。该声学输出装置与声学输出装置10的区别在于,壳体11上设置的至少两个导声孔中,除了可以包括低频声学单元对应的第一导声孔与第二导声孔以及高频声学单元对应的第三导声孔外,还可以包括高频声学单元对应的另一导声孔(例如第四导声孔),第三导声孔与第四导声孔分别设置于高频声学单元的振膜的两侧,高频声学单元可以通过第三导声孔与第四导声孔分别辐射声音,第三导声孔与第四导声孔也构成偶极子,增强该声学输出装置的远场降漏音,提升声学输出装置的输出效果。有关该声学输出装置的更多内容,可以参照前述声学输出装置10的相关描述,在此不再赘述。
上文已对基本概念做了描述,显然,对于本领域技术人员来说,上述详细披露仅仅作为示例,而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明,本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议,所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时,本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此,应强调并注意的是,本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外,本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
同理,应当注意的是,为了简化本申请披露的表述,从而帮助对一个或多个发明实施例的理解,前文对本申请实施例的描述中,有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是,这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上,实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字,应当理解的是,此类用于实施例描述的数字,在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明,“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地,在一些实施例中,说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值,该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中,数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值,在具体实施例中,此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
最后,应当理解的是,本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此,作为示例而非限制,本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地,本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (15)

1.一种声学输出装置,其特征在于,包括:
低频声学单元;
高频声学单元;
壳体,被配置为至少承载所述低频声学单元和所述高频声学单元;以及
支撑结构,被配置为将所述壳体佩戴于耳道附近但不堵塞耳道口的位置;
其中,所述壳体上设置有至少两个导声孔,所述至少两个导声孔中的第一导声孔和第二导声孔分别与所述低频声学单元的振膜两侧声学耦合,所述低频声学单元通过所述第一导声孔和所述第二导声孔向所述壳体外部辐射声音;
所述至少两个导声孔中的一个导声孔与所述高频声学单元的振膜一侧声学耦合,所述高频声学单元通过所述一个导声孔向所述壳体外部辐射声音,在佩戴状态时,所述高频声学单元对应的导声孔朝向用户耳道。
2.根据权利要求1所述的声学输出装置,其特征在于所述一个导声孔为第三导声孔;
所述低频声学单元通过所述第一导声孔和所述第二导声孔向所述壳体外部辐射声音;
所述高频声学单元通过所述第三导声孔向所述壳体外部辐射声音;
所述第一导声孔、所述第二导声孔与所述第三导声孔分别设置在所述壳体的不同位置。
3.根据权利要求2所述的声学输出装置,其特征在于,所述第三导声孔相对于所述第一导声孔和第二导声孔更加靠近用户耳道,所述壳体包括佩戴时与用户耳部的前外侧面相对的内侧面,所述第一导声孔和所述第三导声孔均位于所述内侧面。
4.根据权利要求1所述的声学输出装置,其特征在于,所述壳体包括佩戴时与用户耳部的前外侧面相对的内侧面,所述一个导声孔为所述第一导声孔,所述第一导声孔与所述低频声学单元的振膜一侧和所述高频声学单元的振膜一侧声学耦合,所述第一导声孔位于所述内侧面,所述低频声学单元和所述高频声学单元通过所述第一导声孔向用户耳道处辐射声音。
5.根据权利要求3或4所述的声学输出装置,其特征在于,所述高频声学单元在所述壳体的内侧面的投影面积与所述低频声学单元在所述内侧面的所述第一导声孔在所述内侧面的投影面积的重叠比例不超过10%。
6.根据权利要求3或4所述的声学输出装置,其特征在于,所述高频声学单元在所述壳体的内侧面的投影的形心相对所述低频声学单元在所述内侧面的所述第一导声孔的投影的形心更靠近所述支撑结构与所述壳体的连接处。
7.根据权利要求5所述的声学输出装置,其特征在于,在佩戴状态下,所述壳体远离所述连接处的一端伸入用户的耳甲腔中;
所述壳体包括短轴方向和长轴方向,在所述壳体的短轴方向,所述高频声学单元在所述内侧面投影的形心相对于所述低频声学单元在所述内侧面的所述第一导声孔的投影的形心更靠近所述壳体的上侧面。
8.根据权利要求3或4所述的声学输出装置,其特征在于,所述高频声学单元位于所述壳体的下侧面,或位于所述壳体的下侧面与内侧面的连接处;
在佩戴状态下,所述壳体至少部分覆盖用户的对耳轮区域。
9.根据权利要求8所述的声学输出装置,其特征在于,所述高频声学单元的振动方向与低频声学单元的振动方向的夹角在36°-54°的范围内。
10.根据权利要求3或4所述的声学输出装置,其特征在于,所述壳体的内侧面上包括高频声学单元的投影区域和非投影区域,在所述壳体的厚度方向上,所述投影区域凸出于所述非投影区域。
11.根据权利要求10所述的声学输出装置,其特征在于,在所述壳体的厚度方向上,所述投影区域与所述非投影区域的高度差不小于0.6mm;或者,所述投影区域与所述非投影区域的高度差与所述壳体厚度的比值大于0.05。
12.根据权利要求3或4所述的声学输出装置,其特征在于,所述壳体的内侧面上包括高频声学单元的投影区域和非投影区域,所述投影区域和所述非投影区域齐平。
13.根据权利要求3或4所述的声学输出装置,其特征在于,所述壳体的内侧面上包括高频声学单元的投影区域和非投影区域,所述投影区域和所述非投影区域在所述壳体的厚度方向上的高度差与所述壳体的厚度的比值小于0.3。
14.根据权利要求1所述的声学输出装置,其特征在于,所述高频声学单元对应的最小的谐振频率不低于5kHz,所述低频单元对应的最小的谐振频率不高于1kHz。
15.一种声学输出装置,其特征在于,包括:
低频声学单元;
高频声学单元;
壳体,被配置为至少承载所述低频声学单元和所述高频声学单元;以及
支撑结构,被配置为将所述壳体佩戴于耳道附近但不堵塞耳道口的位置;
其中,所述壳体上设置有至少两个导声孔,所述低频声学单元和所述高频声学单元分别通过所述至少两个导声孔中的一个或多个导声孔向所述壳体的外部辐射声音;
所述壳体包括佩戴时与用户耳部的前外侧面相对的内侧面,所述至少两个导声孔中的一个位于所述内侧面并与所述低频声学单元声学连通,在佩戴状态时,所述高频声学单元对应的导声孔朝向用户耳道;
所述高频声学单元在所述壳体的内侧面的投影面积与所述低频声学单元在所述内侧面的导声孔在所述内侧面的投影面积的重叠比例不超过10%。
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