專利名稱:具有可變管道單元的耳機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明構思涉及一種耳機，并且更特別地涉及一種通氣類型(open-airtype)耳機，該通氣類型耳機具有使耳機內(nèi)部與耳機外部連通的管道，并且該管道將感抗分量施加在由電聲轉換器所產(chǎn)生的聲信號上。
背景技術：
耳機是微小的揚聲器，其配合在使用者的耳中并且具有將電信號轉換成聲信號的電聲轉換器。
耳機可以根據(jù)容納電聲轉換器的殼體的形狀分類成閉氣類型耳機和通氣類型耳機。閉氣類型耳機構造成，殼體與周圍大氣被氣密地封閉隔開，而通氣類型耳機構造成，較小的后部孔沿殼體后部的邊緣形成，以使殼體內(nèi)部和外部之間連通。
在閉氣類型耳機中，由于耳中聲音壓力隨著耳機在耳中的緊密配合程度發(fā)生變化，所以聲音質量也可能變化。然而，在通氣類型耳機中，由于殼體的內(nèi)部和外部相互連通，所以耳內(nèi)的聲音壓力可以在從低頻率到高頻率的較寬頻率范圍內(nèi)保持恒定。另外，例如聚氨酯泡沫的聲阻材料可以嵌入在形成于通氣類型耳機殼體中的后部孔中，以減小外部噪音。
根據(jù)后部孔的尺寸，通氣類型耳機中的諧振發(fā)生在聲信號中頻率和高頻率之間的頻率處。該諧振在中頻率和高頻率之間導致聲音壓力的最大值，從而降低了通氣類型耳機的頻率特征。在努力解決這些問題時，美國專利No.4,742887描述了一種具有管道的通氣類型耳機。
圖1是剖視圖，其示出了傳統(tǒng)的通氣類型耳機。
參照圖1，傳統(tǒng)通氣類型耳機包括；電聲轉換器102，該電聲轉換器包括永久磁鐵、音圈以及膜片；以及容納所述電聲轉換器102的殼體104。后部孔106形成在殼體104的后部并且由例如非織物的聲阻材料覆蓋。管道108從殼體104的一側延伸。
在傳統(tǒng)的具有后部孔106的通氣類型耳機中，由于在低于音圈和膜片構成的振動系統(tǒng)的諧振頻率的頻率下，頻率響應減小，所以電聲轉換器102的諧振頻率應當盡可能地小，以改善低頻特征。
通過增加電聲轉換器102的柔度或等效質量，可以減小電聲轉換器102的諧振頻率。在此，柔度為移動體柔韌度的測量值。例如，高柔度的揚聲器在錐形支撐部處非常軟。
特別地，為了增加電聲轉換器102的柔性，必須(1)為膜片選擇具有高柔性的材料；或者(2)減小膜片的厚度。然而，可用于膜片的材料的柔性以及膜片厚度可以減小的程度是有限的。此外，增加電聲轉換器102的等效質量，會損壞耳機在高頻范圍內(nèi)的敏感度和聲學特征。
在傳統(tǒng)的圖1的通氣類型耳機中，可以通過延伸殼體104的一部分以形成管道108來改善電聲轉換器102的柔性和等效質量。由于管道108在振動系統(tǒng)上增加了等效質量，所以振動系統(tǒng)的諧振頻率減小了與所增加的等效質量相當?shù)牧?。也就是說，不管振動系統(tǒng)的柔性和等效質量如何，實現(xiàn)了振動系統(tǒng)的諧振頻率的減小。因此，傳統(tǒng)通氣類型耳機的低頻率特征因管道1 08耳得以改善。
耳機的低頻率特征基本上由管道108的等效質量和振動系統(tǒng)的諧振頻率確定，也由耳機在耳中配合的緊密程度確定。也就是說，隨著在耳機產(chǎn)生的聲信號傳輸?shù)蕉袝r發(fā)生聲音泄漏，低頻率特征發(fā)生變化。在發(fā)生大量聲音泄漏時，聲信號的低頻率分量減小。
另外，由于不同使用者的聽覺敏感度基于耳結構而不同，所以耳機的低頻率特征還受到耳結構和管道108的等效質量以及振動系統(tǒng)的諧振頻率的影響。
使用者還需要根據(jù)音樂種類調整耳機的低頻特征。此外，低頻率在20到200Hz的范圍內(nèi)，并且可以分成從20至40Hz范圍內(nèi)的深度低音(deepbass)、從40到400Hz范圍內(nèi)的中低音(middle bass)以及從100至200Hz范圍內(nèi)的高低音(upper bass)。例如，在聽古典音樂時，深度低音特別地重要，而在聽hip-hop或舞蹈音樂時高低音特別地重要。
因此，應當根據(jù)使用者的物理特征(例如耳結構)、愛好以及音樂種類來調整低頻率特征。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明構思提供一種具有低頻特征的通氣類型耳機，所述低頻率特征可以根據(jù)使用者的物理特征、愛好以及音樂種類來調整。
本發(fā)明構思的另外方面將在接下來的說明中部分地闡明，并且將從該說明中部分地顯而易見，或可以通過本發(fā)明構思的實施來習得。
本發(fā)明構思的前述和其他方面通過如下來實現(xiàn)，即，提供一種耳機，該耳機包括將電信號轉換成聲信號的電聲轉換器；容納所述電聲轉換器的殼體；以及可變管道單元，該可變管道單元從所述殼體向內(nèi)延伸以將所述轉換器與周圍大氣連通，并且調整所述電聲轉換器所產(chǎn)生的聲信號的感抗分量。
所述可變管道單元可以包括從所述殼體的一側延伸的延伸部；以及安裝在所述延伸部中并且沿所述殼體的縱向可滑動的管道。
所述可變管道單元可以包括從所述殼體的一側延伸的延伸部；安裝在所述延伸部中的多個子管道；以及打開和關閉所述多個子管道中的一個或多個的開口單元。
本發(fā)明構思的上述和/其他方面通過如下來實現(xiàn)，即提供一種耳機，其包括圓形殼體，該圓形殼體具有設置在其中的轉換器；從所述殼體的一側向外延伸的延伸部；以及管道，該管道設置在所述延伸部中，并且具有可調整的截面面積和可調整的長度中的至少一個。
本發(fā)明構思的上述和/其他方面通過如下來實現(xiàn)，即提供一種耳機，其包括圓形殼體，該圓形殼體具有帶有揚聲器單元的第一側，以及第二側，該第二側具有延伸穿過其中的后部孔；從所述殼體的圓形側延伸的細長部，以及可移動管道，其設置在所述細長部中，并且相對于所述殼體在至少第一和第二位置之間可移動，以使得可以通過移動所述管道來調整頻率特征。
結合附圖，通過對實施例的如下說明，本發(fā)明構思的這些和/和其他方面將變得顯而易見并且可以得以更加容易地理解，其中圖1是剖視圖，其示出了傳統(tǒng)的通氣類型的耳機；圖2是透視圖，其示出了通氣類型的耳機；圖3是電路圖，其示出了圖2的通氣類型耳機的聲學分析模型；圖4是示出了圖2中通氣類型耳機包括泡沫材料蓋時相對于所述通氣類型耳機不包括泡沫材料蓋時的響應特性的曲線；
圖5是曲線示出了圖2中的通氣類型耳機緊密地配合在耳中時相對于所述通氣類型耳機松散地配合在耳中時的響應特性的曲線；圖6是透視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明構思的實施例的耳機，該耳機的管道與殼體之間的距離可以調整；圖7是平面圖，其示出了圖6的耳機；圖8示出了通氣類型耳機的赫爾姆霍茨諧振器模型、聲學模型以及模擬電路；圖9是示出了對應于耳機的管道和殼體之間的距離如圖6所示調整的狀態(tài)的頻率特征的曲線；圖10是透視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明構思的另一實施例的耳機；圖11是平面圖，其示出了圖10的耳機，該耳機具有利用移動的狹縫可選擇的子管道；以及圖12是平面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明構思的又一實施例的耳機。
具體實施方式現(xiàn)在詳細地參照本發(fā)明構思的實施例，在附圖中示出了本發(fā)明構思的實例，其中類似的附圖標記在全文中指示類似的部件。以下對各實施例進行說明，以通過參照附圖來說明本發(fā)明構思。
圖2是透視圖，其示出了通氣類型的耳機。
參照圖2，通氣類型的耳機包括殼體202，該殼體具有形成在其中的預定長度為L后部孔且總截面面積為∑S后部孔的后部孔；以及容納在其中的管道206，該管道具有預定的截面面積S管道和預定的長度L管道。
圖3是電路圖，其示出了圖2的通氣類型耳機的聲學分析模型。
參照圖3，下標“a”表示聲學參數(shù)，“Ca_box”表示殼體202的電容量，“Ma_duct”表示管道206的電感，“Ra_loss”表示殼體202、管道206以及其他系列部件的阻抗之和，“R_hole”表示覆蓋后部孔204的例如非織物的材料的氣流阻力，以及“Ma_Hole”表示后部孔204的電感。
這些變量計算如下Ca_box＝Vbox/ρ.c2Ma_duct＝ρ.c2/S管道R_hole；通過測量得到數(shù)值
Ma_Hole＝ρ.L后部孔/∑S后部孔其中，“Vbox”表示殼體202的體積，“ρ”表示空氣密度，“c”表述空氣中的聲速(345m/s)，“Ravc”表示音圈的阻力，“Ras”表示懸掛阻力，“Gas”表示懸掛柔度，以及“Mad”表示膜片的質量。
這些參數(shù)可以通過如下的Thiele & Small Parameter來獲得。
i＝Eg/Revc；音圈中的電流F＝BL·I＝EG·BL/Revc·Sd；由線圈產(chǎn)生的作用力Pag＝F/Sd＝EG·BL/Revc·Sd；膜片產(chǎn)生的壓力Ravc=1Revc·(BLSd)2;]]>音圈的阻力Mad＝Mmd/Sd2；膜片的質量Mas(w)＝Mad+Mar(ω)；膜片質量加上輻射質量Mas～＝Mad+Mar～；Mas(ω)的近似值Cas＝Cms·Sd2；懸掛柔度Ras=RmsSd2≅Mas(0)/CasQms;]]>懸掛阻力如上所述，所述Ra_loss為殼體202、管道206以及其他系列部件的阻抗之和，并且通過如下給出Ra_loss=Qlossωbox·Ca_box]]>其中，“Qloss”表示殼體202的總的盒子損失(box loss)，并且根據(jù)殼體202的減振程度位于3至7的范圍內(nèi)，而“ωBox”表示管道206的諧振頻率2*∏*。
圖4是曲線圖，其示出了圖2中通氣類型耳機包括泡沫蓋時相對于所述通氣類型耳機不包括泡沫蓋時的響應特性。圖5是曲線圖，其示出了圖2中的通氣類型耳機緊密地配合在耳中時相對于所述通氣類型耳機松散地配合在耳中時的響應特性。所述泡沫蓋可以是由海綿制成的耳機蓋，其用來增加圖2的通氣類型耳機與耳之間的緊密性。圖4的曲線圖示出了采用頭和軀干系統(tǒng)所測量的圖2中通氣類型耳機的頻率響應特征曲線。
由圖4的粗實線所指示的曲線402示出了圖2中通氣類型耳機不包括泡沫蓋時的頻率響應特性，而由圖4的細虛線所指示的曲線404示出了圖2中通氣類型耳機包括泡沫蓋時的頻率響應特性。
由圖5的粗實線所指示的曲線502示出了圖2中通氣類型耳機松散地配合在耳中時的頻率響應特性。圖5的細虛線所指示的曲線504示出了圖2中通氣類型耳機緊密地配合在耳中時的頻率響應特性。
參照圖4和5，通氣類型耳機的低頻率特性與其他頻率特性相比，其基本上隨著泡沫材料蓋的存在以及耳機是否緊密地配合在耳中而變化。
換句話講，頻率響應特性隨耳機的狀態(tài)以及耳機的使用狀態(tài)而變化。因此，使用者應當根據(jù)耳機的狀態(tài)、耳機的使用狀態(tài)以及所再現(xiàn)的音樂類型來調整低頻率特征。
回來參照圖2，根據(jù)本發(fā)明構思的實施例的通氣類型耳機使使用者能夠根據(jù)耳機的狀態(tài)、耳機的使用狀態(tài)、使用者的偏愛喜好或者所聽的音樂通過改變安裝在殼體202中的管道206的長度L管道以及截面面積S管道來調整低頻特征。
圖6是透視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明構思的實施例的耳機。圖6示出了殼體602和管道606之間的距離得以調整的情況。參照圖6，延伸部604從殼體602的一側沿縱向延伸。延伸部604包含管道606。管道606可以在延伸部604內(nèi)部沿縱向延伸。管道606具有預定的長度，并且具有朝向殼體602形成的第一孔以及垂直于縱向形成的第二孔。殼體602的內(nèi)部和外部經(jīng)由所述第一和第二孔相互連通。
固定槽606a以恒定的間隔形成在管道606的外表面上。固定突起604a形成在延伸部604的內(nèi)表面上，以相應于管道606的固定槽606a并嚙合于后者。管道606可以由固定槽606a和固定突起604a固定。
管道606具有突起606b，該突起具有第二孔。突起606b從延伸部604的表面突出穿過延伸部604的開口，以使得使用者可以用手容易地移動管道606。管道606的下側封閉，從而管道606經(jīng)由第二孔與周圍大氣連通。
參照圖6，管道606可以調整到三個位置。根據(jù)管道606的位置來調整管道606和殼體602之間的距離。例如，圖6中的上、中和下透視圖分別示出了管道606的突起606b和殼體602與延伸部604相交處的殼體602的一部分之間的距離調整為12mm、8mm以及4mm的情況。所述距離通過從突起606b的自由端經(jīng)由管道606的內(nèi)部至殼體606與延伸部604相交處的殼體602的部分之間測得。
圖7是圖6的耳機的平面圖。圖7的左、中和右平面圖分別與圖6中的上、中和下透視圖對應。
參照圖6和7，通過調整管道606和殼體602之間的距離來改變耳機的頻率特征。
圖8示出了圖6中耳機的赫爾姆霍茨諧振器模型、聲學模型以及模擬電路。所述通氣類型的耳機可以作為如圖8所示的赫爾姆霍茨諧振器802(左)建模。
圖8中的赫爾姆霍茨諧振器802包括容積為V的盒子802a；以及長度為L且截面面積為S的管道802b，所述管道802b連接在盒子802b上。赫爾姆霍茨諧振器802的盒子802a與通氣類型耳機的殼體602相應，而管道802b與通氣類型耳機的管道606相應。
赫爾姆霍茨諧振器802可以表示為聲學模型(中)以及聲學模擬電路(右)，所述聲學模擬電路具有聲阻抗Z(即，電阻R、電感M以及電容C)。參照圖8，“P”表示赫爾姆霍茨諧振器802的聲音壓力輸入，而“U”表示赫爾姆霍茨諧振器802中的體積速率。
Z=PU=R+jw·M+1jw·C]]>其中，M=ρ·L′S,C=Vρ·c2,]]>L’為有效長度，并且因空氣輻射的影響和質量負載而增加。
L′＝L+0.85·d；管道入口處帶凸緣L′＝L+0.725·d；管道入口處不帶凸緣其中，“d”表示管道802b的直徑。
也就是說，當管道802b的截面面積S增加或管道802b的長度L減小時，赫爾姆霍茨諧振器802的電感M減小，反之亦然。也就是說，可以通過調整管道802b的截面面積S和長度L來調整通氣類型耳機的頻率特性。
圖9為曲線圖，其示出了如圖6所示調整管道606和殼體602之間的距離時的頻率特性。特別地，圖9示出了當耳機安裝在無限反射板中時的頻率響應特性。
參照圖9，曲線902、904以及906分別與圖9的上、中和下透視圖對應，圖9的上、中和下透視圖示出了管道606和殼體602之間的距離調整到12mm、8mm以及4mm的狀態(tài)。該距離通過測量管道606的近側端和殼體602與延伸部604相交處的殼體的一部分之間的距離來得到。曲線906適于采用較強比特(bit)的hip-hop、舞蹈音樂等，而曲線902適于需要深度低音而不是強低音的大古典音樂、搖滾樂、爵士樂等。
參照圖9，通過調整管道606和殼體602之間的距離來顯著地改變耳機的頻率特性，特別是低頻特性。
圖10是透視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明構思的實施例的耳機。參照圖10，耳機包括三個具有不同長度的固定的子管道102a、102b和102c，并且所述子管道102a、102b和102c通過使用移動的狹縫打開和關閉。
圖11是平面圖，其示出了在采用移動的狹縫104a來選擇子管道102a、102b和102c中的一個時的圖10中的耳機。移動的狹縫104a形成在轉動把手104上，并且可以通過旋轉轉動把手104來選擇子管道102a、102b和102c中的一個。從圖11中可以看出，可以將移動的狹縫104a定位成與子管道102a相應，以調整深度低音頻率特性；定位成與子管道102b相應，以調整中低音頻率特性；定位成與子管道102c相應，以調整高低音頻率特性。因此，通過移動的狹縫104a的位置，可以加重深度低音、中低音以及高低音頻率特性。
圖12是平面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明構思的又一實施例的耳機。參照圖12，該耳機包括三個具有相同長度的子管道122a、122b、122c；以及具有狹縫124a的轉動蓋124，該轉動蓋打開和關閉所述的子管道122a、122b和122c。通過旋轉轉動蓋124可以選擇子管道122a、122b和122c的組合。也就是說，通過旋轉轉動蓋124可以打開/關閉多根子管道122a、122b和122c。因此，空氣可以在殼體和多根子管道122a、122b和122c之間流動，從而調整了耳機的頻率特性。從圖12中可以看出，轉動蓋124可以移動到狹縫124a與一根子管道相對應的位置，以調整深度低音頻率特征；移動到狹縫124a與兩根子管道相對應的位置，以調整中低音頻率特征；移動到狹縫124a與三根子管道相應的位置，以調整高低音頻率特征。
如上所述，由于管道從殼體的一側延伸并且該管道的長度和截面面積可以改變，所以本發(fā)明構思實施例的通氣類型耳機的頻率特性，特別是低頻特性可以根據(jù)使用者的愛好、音樂種類、泡沫蓋的存在或者耳機與使用者耳朵之間的距離得到容易地調整。
由于可以采用機械部件來改變聲學感抗，所以可以簡單而有效地調整本發(fā)明構思實施例的通氣類型耳機的頻率特征。
雖然示出和描述了本發(fā)明構思的幾個實施例，但本領域技術人員可以理解的是，在不脫離總發(fā)明構思的原理和實質的情況下，可以對這些實施例進行改變，所述總發(fā)明構思的原理和實質的范圍限定在所述權利要求
書以及它們的等價物中。
權利要求
1.一種耳機，包括將電信號轉換成聲信號的電聲轉換器；將所述電聲轉換器容納在其中的殼體；可變管道單元，其從所述殼體向內(nèi)延伸以使所述轉換器與周圍大氣之間連通，并且調整由所述電聲轉換器所產(chǎn)生的聲信號的感抗分量。
2.如權利要求
1所述的耳機，其中，所述可變管道單元包括從所述殼體的一側延伸的延伸部；以及安裝在所述延伸部中并且沿所述殼體的縱向可滑動的管道。
3.如權利要求
2所述的耳機，其中，所述管道包括多個沿縱向形成的固定槽，并且所述延伸部包括與形成在所述管道中的所述多個固定槽中的一個或多個對應的多個固定突起。
4.如權利要求
1所述的耳機，其中，所述可變管道單元包括從所述殼體的一側延伸的延伸部；容納在所述延伸部中的多個子管道；以及打開和關閉所述多個子管道中的一個或多個的開口單元。
5.如權利要求
4所述的耳機，其中，各所述子管道具有不同的長度。
6.如權利要求
5所述的耳機，其中，所述開口單元為轉動把手，該轉動把手跨過帶有孔的各所述子管道形成，以打開和關閉所述子管道中的一個或多個，并且沿與各所述子管道的縱向垂直的方向轉動。
7.如權利要求
6所述的耳機，其中，所述轉動把手具有相對于所述延伸部的縱向傾斜形成的狹縫。
8.如權利要求
4所述的耳機，其中，各所述子管道具有相同的長度。
9.如權利要求
8所述的耳機，其中，所述開口單元為轉動蓋，用于打開和關閉所述多個子管道的組合。
10.一種耳機，其包括圓形殼體，該圓形殼體具有設置在其中的轉換器；從所述殼體的一側向外延伸的延伸部；以及管道，該管道設置在所述延伸部中，并且具有可調整的截面面積和可調整的長度中的至少一個。
11.如權利要求
10所述的耳機，還包括多個后部孔，其設置在與所述殼體的前側相對的所述殼體的后側。
12.如權利要求
11所述的耳機，其中，所述各后部孔包括插入其中的泡沫蓋。
13.如權利要求
10所述的耳機，其中所述延伸部包括設置在其表面上的細長孔；并且所述管道包括延伸穿過所述細長孔以使得所述管道可滑動地設置在所述延伸部中的突起。
14.如權利要求
10所述的耳機，其中所述管道包括具有不同長度的多個子管道；并且所述延伸部包括設置在所述延伸部表面上的可移動狹縫，該可移動狹縫在與所述多個子管道相對應的多個不同位置之間可移動。
15.如權利要求
14所述的耳機，其中，各所述子管道中的每一個具有L形，其具有第一部分和第二部分，所述第一部分沿平行于所述延伸部主軸的方向延伸，而所述第二部分朝向垂直于所述延伸部主軸的所述延伸部表面延伸。
16.如權利要求
10所述的耳機，其中，所述管道包括沿所述延伸部延伸的多個子管道；以及轉動蓋，該轉動蓋設置在垂直于所述延伸部主軸的平面上，并且具有阻止所述各子管道中的第一個或多個的阻止部和使所述各子管道中的第二個或多個能夠使空氣來回穿過所述殼體的傳遞部。
17.如權利要求
10所述的耳機，其中，通過使所述管道在所述延伸部中滑動以改變所述管道端部和所述殼體的入口之間的距離，來使所述管道的長度可調整。
18.如權利要求
17所述的耳機，其中，所述管道端部和所述殼體之間的距離可變?yōu)?2mm、8mm和4mm中的至少一個。
19.一種耳機，其包括圓形殼體，其具有帶有揚聲器單元的第一側；以及第二側，該第二側具有延伸穿過其中的后部孔；從所述殼體的圓形側延伸的細長部，以及可移動管道，其設置在所述細長部中，并且相對于所述殼體在至少第一和第二位置之間可移動，以使得可以通過移動所述管道可調整頻率特性。
20.如權利要求
19所述的耳機，還包括電聲轉換器，其設置在所述殼體中，以接收電信號并且將該電信號轉換成聲信號，該聲信號的特性基于所述可移動管道處于所述第一還是第二位置而變化。
21.如權利要求
19所述的耳機，其中，所述細長部具有可轉動的把手，該把手使所述管道在所述第一和第二位置之間移動。
專利摘要
本發(fā)明公開一種通氣類型的耳機，該耳機具有管道，該管道連通所述耳機的內(nèi)部和外部，并且將感抗分量施加在由電聲轉換器所產(chǎn)生的聲信號上。所述耳機包括將電信號轉換成聲信號的電聲轉換器；容納所述電聲轉換器的殼體；以及可變管道單元，該管道單元從所述殼體向內(nèi)延伸到以連通所述耳機和周圍大氣，并且調整由所述電聲轉換器所產(chǎn)生的聲信號的感抗分量。由于在所述殼體端部可以改變管道的長度或截面面積，所以根據(jù)使用者的愛好、音樂種類等可以容易地調整耳機的頻率特征，特別是其低頻率特性。
文檔編號H04R1/22GK1992989SQ200610163628
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月1日
發(fā)明者金鐘培 申請人:三星電子株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan