專利名稱：耳機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是耳機(jī)，尤其是包括彎曲波板式揚(yáng)聲器的耳機(jī)，這種彎曲波板式揚(yáng)聲器例如為國(guó)際專利申請(qǐng)WO 97/09842說(shuō)明的一般類型的分布模式聲輻射器。
傳統(tǒng)耳機(jī)采用基本上是相干的活塞式聲源。這些耳機(jī)具有顯著的近場(chǎng)效應(yīng)，而且換能器在耳管進(jìn)口的放置非常重要。且難以預(yù)測(cè)并控制耳朵聽到的實(shí)際頻率響應(yīng)。已知的帶式及靜電型的平面耳機(jī)設(shè)計(jì)笨重而且昂貴。
根據(jù)本發(fā)明所提供的耳機(jī)包括一諧振板形式的聲源；及換能器裝置，向板中發(fā)射彎曲波，而產(chǎn)生一聲輸出。該聲源可為一分布模式聲輻射器。耳機(jī)最好包括一對(duì)分布模式聲輻射器。
一對(duì)或每一分布模式聲輻射器可包括一堅(jiān)硬且質(zhì)量輕的板，其中，蜂窩狀芯體夾于對(duì)置的蒙皮間。
將彎曲波發(fā)射至板中的換能器裝置為電動(dòng)慣性器件形式的。
以分布模式聲板制造的耳機(jī)，除具有成本低的潛力及輕巧結(jié)構(gòu)外，還在更大的輻射區(qū)域提供了更擴(kuò)散的輻射圖形，因而減少了對(duì)頭部的駐波效果，同時(shí)也減少了近場(chǎng)問(wèn)題。頭部的方位對(duì)良好聲音品質(zhì)而言遠(yuǎn)不重要了。
為了實(shí)施本發(fā)明，采用了一個(gè)薄板，該報(bào)薄板設(shè)計(jì)成使分布模式能夠在寬頻率范圍內(nèi)很好地工作。薄板安裝于一彈性懸承上，與確定的最低彎曲模式一同有利于建立一通常為30Hz至20kHz近場(chǎng)音頻范圍。這是利用一低線圈電感的小型電動(dòng)換能器實(shí)現(xiàn)的。
為了降低成本，甚至是一次性的應(yīng)用，可以用卡片基的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)來(lái)制造分布模式聲板，并用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械耦合的低成本壓電換能器驅(qū)動(dòng)。相似結(jié)構(gòu)材料可用于耳機(jī)頭環(huán)以使其重量最輕。
在下面的附圖中，以舉例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖解說(shuō)明。在附圖中

圖1是耳機(jī)裝置透視圖；圖2是圖1所示耳機(jī)裝置的部分截面圖；圖3是另一實(shí)例的耳機(jī)裝置與圖2相似的截面圖；圖4是另一實(shí)例的耳機(jī)裝置與圖2相似的截面圖5是另一實(shí)例的耳機(jī)裝置與圖2相似的截面圖；圖6是另一實(shí)例的耳機(jī)裝置與圖2相似的截面圖；圖7是耳機(jī)裝置另一實(shí)例的平面圖；圖8是振動(dòng)激勵(lì)器在彎曲波板上的可能位置圖；及圖9是一優(yōu)選耳機(jī)的頻率響應(yīng)曲線圖。
如圖1及圖2所示，一耳機(jī)裝置(以下簡(jiǎn)稱“耳機(jī)”)1包括一倒U字形狀的彈性墊構(gòu)件2，該構(gòu)件形成一耳機(jī)頭環(huán)，并基本按傳統(tǒng)配置，將頭載式揚(yáng)聲器3支撐于耳機(jī)頭環(huán)支腳自由端。導(dǎo)線4也是基本按傳統(tǒng)配置連接至一聲放大器(未示出)輸出端。根據(jù)本發(fā)明，每一頭載式揚(yáng)聲器包括一諧振聲輻射器，該輻射器具有一堅(jiān)硬輕質(zhì)的膜板5及一振動(dòng)激勵(lì)器6。振動(dòng)激勵(lì)器6固定于該膜板，向板內(nèi)發(fā)射彎曲波，使該板諧振而產(chǎn)生聲輸出。國(guó)際專利申請(qǐng)WO 97/09842說(shuō)明了優(yōu)選的分布模式諧振彎曲波聲輻射器。
按照這種實(shí)施方式，如圖1所示范例，該對(duì)耳機(jī)的每一個(gè)可以是自由支撐諧振板，其物理參數(shù)選擇成使模式頻率與一適合的小型激勵(lì)器交錯(cuò)，該小型激勵(lì)器位于一預(yù)定偏心位置而驅(qū)動(dòng)該板，以滿意地與模式分布耦合。
用耳機(jī)頭環(huán)將耳機(jī)組件戴在頭部上。還使用了一電纜，將音頻信號(hào)供給每一聲道的激勵(lì)器，一般有兩個(gè)聲道，以產(chǎn)生立體聲。為了產(chǎn)生最佳效果，板的大小通常為50mm×70mm或50mm×56mm，但也可以依據(jù)價(jià)格、尺寸、品質(zhì)及頻寬等設(shè)計(jì)限制，使板大些或小些。板大致居中地位于耳朵上。
從圖2可以看到，板5通過(guò)一彈性周邊懸承8支撐于一塑料模制的外殼或罩7之中，并構(gòu)成了一空腔9，其中填充有聲阻尼材料10。該外殼形成有一個(gè)凸出部或延伸部11以容納激勵(lì)器6。優(yōu)選地，板5可以用透音的的蓋或格柵遮蓋。為改善使用者的舒適性，可以在板5的周邊配置軟墊12。所示外殼或罩7是背面閉合的，但也可以是背面開口的。
圖3中示出了一頭載式揚(yáng)聲器3的實(shí)例，其中圖1及圖2實(shí)例所示的罩或外殼7被開放的框架14替代，將板5支承于彈性周邊懸承8之上，板5的兩側(cè)都用透音的蓋或格柵13遮蓋，蓋或格柵13支撐于該框架14上。在圖4所示耳機(jī)1的配置中，每一頭載式揚(yáng)聲器3包括一罩或外殼17，用來(lái)支撐一諧振板5及激勵(lì)器6。外殼17基本上類似于圖2所示的外殼，但其內(nèi)側(cè)15向內(nèi)延伸，圍著板5并構(gòu)成了一個(gè)可對(duì)正使用者耳管的輸出口16。因此，外殼延伸部15與板5內(nèi)側(cè)面形成一通道18，通過(guò)該通道，整個(gè)板的聲能被送到輸出口。關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)記住彎曲波板的輸出是不相干的，與活塞式頭載式揚(yáng)聲器的相干輸出不一樣，因此，避免了把相干聲音送至耳管的問(wèn)題。
圖5所示耳機(jī)包括一頭載式揚(yáng)聲器3，該揚(yáng)聲器具有一罩27，該罩帶有一框架14，將板5支承于一彈性懸承8上。激勵(lì)器安裝在該板上，將彎曲波輸進(jìn)該板而產(chǎn)生聲輸出，與前面所述的非常相似。但是，在本例中，罩27與板5的外表面形成一通道18，該通道的一端為與大氣相通的輸出口19。該通道的作用是將板5的整個(gè)外表面的聲輸出再加載到該板上，這樣，自該板5的內(nèi)表面至使用者耳的聲輸出即可得到加強(qiáng)。
在圖6所示耳機(jī)實(shí)例中，該頭載式揚(yáng)聲器3具有一相當(dāng)大的罩37，該罩要通過(guò)一軟墊12對(duì)使用者的耳進(jìn)行密封，而形成閉合系統(tǒng)。
在圖7所示耳機(jī)中，成對(duì)的頭載式揚(yáng)聲器3，例如前述的類型，通過(guò)支撐構(gòu)件20安裝在耳機(jī)頭環(huán)2的末端，該支撐構(gòu)件20相對(duì)該耳機(jī)頭環(huán)的姿態(tài)是可調(diào)整的。在該對(duì)頭載式揚(yáng)聲器3中，每一頭載式揚(yáng)聲器3安裝于鉸鏈構(gòu)件21上，而該絞鏈構(gòu)件又安裝于構(gòu)件20上，這樣，該頭戴式耳機(jī)可根據(jù)使用者的耳朵來(lái)調(diào)整位置與姿態(tài)，使收聽到的音質(zhì)最佳。同時(shí)，該頭載式揚(yáng)聲器可沿該支撐構(gòu)件20滑動(dòng)，以改變?cè)擃^載式揚(yáng)聲器的姿態(tài)。為此目的，該構(gòu)件21是可在構(gòu)件20上滑動(dòng)的。
圖8示出了激勵(lì)器6在板5的可能的安裝位置，基本上如WO 97/09842所教導(dǎo)的那樣。以A所示的接近中心位置是最有效的，但C所示的接近邊緣位置如WO 99/37121所教導(dǎo)的，表現(xiàn)出良好的感覺(jué)到的音質(zhì)。
研究顯示，兩種公知的驅(qū)動(dòng)耳部局部聽音方法是壓力驅(qū)動(dòng)及速度驅(qū)動(dòng)，該速度方法的優(yōu)點(diǎn)是感覺(jué)自然和減少耳部疲勞，即長(zhǎng)期耳機(jī)收聽的特征。商業(yè)中普遍使用的“開放”(open air)耳機(jī)，如德國(guó)Sennheiser制造的耳機(jī)，求助于速度設(shè)計(jì)，與需牢固密封的傳統(tǒng)類型耳機(jī)相比，不需要通過(guò)壓力牢固密封耳部。對(duì)一彎曲波板的接近中心驅(qū)動(dòng)可在耳部進(jìn)口處獲得壓力與速度音能的結(jié)合。當(dāng)目的是獲得更高的音質(zhì)時(shí)，效率就不那么重要，因?yàn)楦嗟念A(yù)算用于放大器功率及磁力強(qiáng)度，在任何情況中，耳機(jī)所需功率大小比揚(yáng)聲器所需功率大小低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，如果要感覺(jué)到揚(yáng)聲器的聲音大小需要1瓦特功率，那么，耳機(jī)僅需10mW。本發(fā)明的一個(gè)特征是對(duì)于模式交錯(cuò)的諧振板，使壓力成分最小，而速度成分最大。激勵(lì)器用于邊緣或接近邊緣位置，該位置的選擇是為了具有良好的模式耦合，但這是，位置的選擇或平衡有利于平均而不是絕對(duì)效率。這樣，激勵(lì)板時(shí)，主要是彎曲波橫貫板，幾乎沒(méi)有或者沒(méi)有平面(波)分量。彎曲波順利通過(guò)耳管，因此，對(duì)于耳部的音場(chǎng)提供了等效的所需速度驅(qū)動(dòng)。
由于在板的整個(gè)區(qū)域上具有復(fù)雜、近乎隨機(jī)的模式諧振，音場(chǎng)大大地自然擴(kuò)散，所以，板與耳部的聲耦合可大大避免常見的空腔及周邊諧振效應(yīng)，該效應(yīng)是因耳機(jī)中使用的傳統(tǒng)相干活塞式揚(yáng)聲器元件的放置引起的。一的位移所引起。與傳統(tǒng)技藝相較，相干源驅(qū)動(dòng)的駐波模式不能在新型的耳機(jī)與耳部間的區(qū)域發(fā)展。
雖然用順應(yīng)性聚合物泡沫懸承在整個(gè)或者部分周邊上可以實(shí)現(xiàn)板的尺寸小型化以及方便的安裝/邊界條件，但是，也可以使用多種其他的板材料與結(jié)構(gòu)。使用單件式及復(fù)合板結(jié)構(gòu)已經(jīng)取得了良好的效果，而且由于邊界條件能夠供相當(dāng)小的板操作，因此可使用0.15mm至0.8mm厚的鋁合金、銅錫合金或鋅等金屬。除各種聚合物，聚炭酸酯、聚苯乙烯及諸如此類者外，碳纖維樹脂粘合的單件也可使用，且厚度自0.8mm降至0.1mm。效率要求不高時(shí)，根據(jù)所需的帶寬和響度，可以使用自9mm至19mm極直徑的各種激勵(lì)器。
當(dāng)激勵(lì)器安裝在C位置時(shí)，可以提供板的局部質(zhì)量阻尼，如WO99/37121所教導(dǎo)的。實(shí)驗(yàn)證明角位置B的效果差。
圖9是優(yōu)選的示例性耳機(jī)的頻率響應(yīng)曲線圖。其中，板是用鋁片做的，激勵(lì)器裝在圖8所示的位置C，并具有質(zhì)量阻尼，如WO 99/37121所教導(dǎo)的那樣。
本發(fā)明提供了一種新型耳機(jī)，該耳機(jī)避免了活塞器件帶來(lái)的缺點(diǎn)，也沒(méi)有靜電式耳機(jī)高成本的缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種耳機(jī)，包括一堅(jiān)硬且質(zhì)量輕的板形式的聲源及一激勵(lì)器，激勵(lì)器將彎曲波發(fā)射至板中，產(chǎn)生一聲輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耳機(jī)，包括一對(duì)對(duì)置的頭載式揚(yáng)聲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耳機(jī)，其中該堅(jiān)硬且質(zhì)量輕的板為鋁板。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的耳機(jī)，其中該激勵(lì)器是一種電動(dòng)慣性器件形式的激勵(lì)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的耳機(jī)，其中該頭載式揚(yáng)聲器包括一個(gè)構(gòu)成了聲導(dǎo)管的罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耳機(jī)，其中該聲導(dǎo)管具有一與使用者耳管對(duì)正的輸出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的耳機(jī)，其中該聲導(dǎo)管把源自該板的聲能加載到該板。
8.根據(jù)權(quán)利要求2到7中任一項(xiàng)所述的耳機(jī)，包括一耳機(jī)頭環(huán)，其中該頭載式揚(yáng)聲器安裝于該耳機(jī)頭環(huán)上，其姿態(tài)相對(duì)于使用者耳部是可調(diào)整的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耳機(jī)，其中，堅(jiān)硬且質(zhì)量輕的板是WO97/09842或者WO99/37121中所教導(dǎo)的那種分布模式聲輻射器。
全文摘要
一種耳機(jī)(1)包括一耳機(jī)頭環(huán)(2),該頭環(huán)具有頭載式揚(yáng)聲器(3),每個(gè)揚(yáng)聲器包括一堅(jiān)硬且質(zhì)量輕的板(5)形式的聲源及一激勵(lì)器(6),該激勵(lì)器將彎曲波發(fā)射至板中,產(chǎn)生一聲輸出。
文檔編號(hào)H04R7/02GK1337140SQ0080283
公開日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2000年2月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月5日
發(fā)明者亨利·阿齊馬, 馬丁·科洛姆斯, 丹尼斯·莫里克羅夫特 申請(qǐng)人:新型轉(zhuǎn)換器有限公司