[發明專利]耳機組件

有效

• 申請號: 201380035855.1
• 申請日: 2013-04-29
• 公開（公告）號: CN104412615B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: S.C.格林克;P.N.桑加里斯;S.R.格羅斯;K.P.格拉范;L.弗羅利希;G.扎諾尼;M.B.布雷內曼
• 申請（專利權）人: 舒爾.阿奎西什控股公司
• 主分類號: H04R1/10
• 分類號: H04R1/10;H04R1/24;H04R1/28
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 段志超

交叉引用

本申請要求2012年5月22日提交的美國申請No.13/477874的優先權，該申請在此以引用的方式以其全文并入本文中。

技術領域

本發明涉及聲音重現領域，更具體地，涉及使用耳機的聲音重現領域。本發明的各方面涉及范圍為從聽力輔助裝置到高質量音頻收聽裝置到消費者收聽裝置的用于入耳式收聽裝置的耳機。

背景技術

音樂人、錄音棚工程師和現場音響工程師利用個人入耳式監聽系統監聽舞臺上和錄音棚中的表演。入耳式系統直接將音樂組合直接遞送到音樂人或工程師的耳朵而無需與其他舞臺或音響聲音競爭。這些系統提供給音樂人或工程師對樂器和聲道的平衡以及音量的控制，并且用于通過在較低的音量設置下較好的聲音質量來保護音樂人或工程師的聽力。入耳式監聽系統給予對傳統的監聽系統或揚聲器的改進替代，并且繼而，顯著改變了音樂人和聲音工程師在舞臺上和錄音棚中的工作方式。

而且，很多消費者期望高質量的音響，無論他們正在聽音樂、DVD原聲碟、播客或手機通話。使用者可能期望小的耳機，其有效地阻擋來自使用者的外部四周的背景環境聲音。

助聽器、入耳式系統和消費者收聽裝置通常利用耳機，耳機至少部分地接合收聽者的耳內部。通常的耳機具有安裝在外罩內的一個或多個具有動態動圈或平衡電樞設計的驅動器。通常，聲音被從驅動器(一個或多個)的輸出端口通過圓柱狀聲音端口或管嘴輸送到使用者的耳道中。

多個驅動器耳機可產生更準確的頻率響應，尤其在低音電吉他或低音鼓的通常較低的頻率范圍中。更好質量的聲音輸出通過優化用于特定聲音區域的特別的驅動器來實現，因為特別的驅動器可專門設計用于特定的頻率范圍。另外，多驅動器耳機能夠提供更大音量的聲音而沒有太多的失真，由此在更高分貝的設置中帶來更清楚的聲音。但是，還期望過濾由低頻驅動器產生的更高頻率的過濾器，以優化耳機的性能或聲音質量，如下面更詳細討論的。

在相關領域中，用作低通濾波器的無源電學方法在擴音器中是常見的。擴音器分頻器(crossover)設計通常使用僅簡單的第一級無源電網絡來建立低通和高通濾波器，主要允許每一個揚聲器在其有效范圍中工作，并且避免對沒有設計用于再現特定頻率的驅動器的損壞。正確設計的分頻器也最小化再現重疊頻率區域的多個聲源之間的破壞性相間作用。適當配對的低和高通濾波器還防止驅動器的并聯電網絡呈現關于源放大器的過低的負載阻抗。無源網絡通常使用感應器來電子地建立低通濾波器，感應器的性能直接與其線圈匝數的數量相關。

但是，關于多驅動器耳機設計，感應器用于低通濾波的使用在實際的實施方式中存在兩個明顯的障礙。首先，對大的匝數數量的要求導致更大的封裝尺寸。其次，用于最大化每單位感應器體積的匝數數量而使用小尺寸線導致明顯更高的DC電阻值。當處于與接收器電串聯時，該DC電阻導致接收器輸出靈敏性的不期望的下降，這不利地影響耳機的質量。本文公開的實施例目的是克服如上所討論的感應器協同低頻驅動器的使用的實際實施的問題；但是，這不排除感應器與本文公開的任何實施例協同實施。

來自低頻驅動器的不期望的高頻聲音輸出可通過增大從驅動器輸出到耳機輸出的聲音通道的長度而被過濾。聲慣量(acoustic inertance)，其為對聲音在小橫截面積的管道中的傳輸的慣性阻礙作用或空氣對聲音在管道中的傳輸的質量加載，可通過下面的方程計算，其中為ρ₀空氣的密度，L為以米為單位的管的長度，A為以平方米為單位的管的橫截面積，并且ω為以弧度為單位的聲波的角頻率：(以kg/m⁴為單位):

如由上述方程所示，管的聲阻抗與管的長度和激勵信號的頻率成正比，并且與管的橫截面積成反比。該聲質量元件呈現對聲壓力源的反作用(即能量吸收)載荷，并且這樣類似于感應元件，其對電范疇中的電壓源呈現反作用載荷。在聲范疇中，該慣性載荷呈現線性增大的阻抗和頻率，因而用作第一級低通聲濾波器元件。因此，排除由低頻驅動器產生的較高頻的聲波的有效策略是利用足夠大的管長度與足夠小的管橫截面積的組合。但是，佩戴在耳道中的耳機體積非常小，并且對于通常用于本領域中的聲管道，很難將所需的管長度安裝在耳機殼體中。

例如，短的硅樹脂管可實施來建立細微的低通聲濾波器作用，或將諧振峰微調到目標頻率，但是較長的管將需要盤繞或折疊在入耳式耳機的小體積中，這對于獲得期望的性能可能不可用。雖然管可與本文公開的任何實施例協同使用，但是經證明，在當前耳機幾何形狀下，尤其是對于多驅動器耳機，很難使用管來提供用于高頻聲波的期望削減的適當長度。

發明內容