專利名稱：耳機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是耳機，尤其是包括彎曲波板式揚聲器的耳機，這種彎曲波板式揚聲器例如為國際專利申請WO 97/09842說明的一般類型的分布模式聲輻射器。
傳統(tǒng)耳機采用基本上是相干的活塞式聲源。這些耳機具有顯著的近場效應，而且換能器在耳管進口的放置非常重要。且難以預測并控制耳朵聽到的實際頻率響應。已知的帶式及靜電型的平面耳機設(shè)計笨重而且昂貴。
根據(jù)本發(fā)明所提供的耳機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。耳機最好包括一對分布模式聲輻射器。
一對或每一分布模式聲輻射器可包括一堅硬且質(zhì)量輕的板，其中，蜂窩狀芯體夾于對置的蒙皮間。
將彎曲波發(fā)射至板中的換能器裝置為電動慣性器件形式的。
以分布模式聲板制造的耳機，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)域提供了更擴散的輻射圖形，因而減少了對頭部的駐波效果，同時也減少了近場問題。頭部的方位對良好聲音品質(zhì)而言遠不重要了。
為了實施本發(fā)明，采用了一個薄板，該報薄板設(shè)計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近場音頻范圍。這是利用一低線圈電感的小型電動換能器實現(xiàn)的。
為了降低成本，甚至是一次性的應用，可以用卡片基的加強結(jié)構(gòu)來制造分布模式聲板，并用適當?shù)臋C械耦合的低成本壓電換能器驅(qū)動。相似結(jié)構(gòu)材料可用于耳機頭環(huán)以使其重量最輕。
在下面的附圖中，以舉例的方式對本發(fā)明進行了圖解說明。在附圖中

圖1是耳機裝置透視圖；圖2是圖1所示耳機裝置的部分截面圖；圖3是另一實例的耳機裝置與圖2相似的截面圖；圖4是另一實例的耳機裝置與圖2相似的截面圖5是另一實例的耳機裝置與圖2相似的截面圖；圖6是另一實例的耳機裝置與圖2相似的截面圖；圖7是耳機裝置另一實例的平面圖；圖8是振動激勵器在彎曲波板上的可能位置圖；及圖9是一優(yōu)選耳機的頻率響應曲線圖。
如圖1及圖2所示，一耳機裝置(以下簡稱“耳機”)1包括一倒U字形狀的彈性墊構(gòu)件2，該構(gòu)件形成一耳機頭環(huán)，并基本按傳統(tǒng)配置，將頭載式揚聲器3支撐于耳機頭環(huán)支腳自由端。導線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，每一頭載式揚聲器包括一諧振聲輻射器，該輻射器具有一堅硬輕質(zhì)的膜板5及一振動激勵器6。振動激勵器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。國際專利申請WO 97/09842說明了優(yōu)選的分布模式諧振彎曲波聲輻射器。
按照這種實施方式，如圖1所示范例，該對耳機的每一個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器交錯，該小型激勵器位于一預定偏心位置而驅(qū)動該板，以滿意地與模式分布耦合。
用耳機頭環(huán)將耳機組件戴在頭部上。還使用了一電纜，將音頻信號供給每一聲道的激勵器，一般有兩個聲道，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)價格、尺寸、品質(zhì)及頻寬等設(shè)計限制，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。該外殼形成有一個凸出部或延伸部11以容納激勵器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聲器3的實例，其中圖1及圖2實例所示的罩或外殼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1的配置中，每一頭載式揚聲器3包括一罩或外殼17，用來支撐一諧振板5及激勵器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)成了一個可對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，通過該通道，整個板的聲能被送到輸出口。關(guān)于這一點，應記住彎曲波板的輸出是不相干的，與活塞式頭載式揚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題。
圖5所示耳機包括一頭載式揚聲器3，該揚聲器具有一罩27，該罩帶有一框架14，將板5支承于一彈性懸承8上。激勵器安裝在該板上，將彎曲波輸進該板而產(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。
在圖6所示耳機實例中，該頭載式揚聲器3具有一相當大的罩37，該罩要通過一軟墊12對使用者的耳進行密封，而形成閉合系統(tǒng)。
在圖7所示耳機中，成對的頭載式揚聲器3，例如前述的類型，通過支撐構(gòu)件20安裝在耳機頭環(huán)2的末端，該支撐構(gòu)件20相對該耳機頭環(huán)的姿態(tài)是可調(diào)整的。在該對頭載式揚聲器3中，每一頭載式揚聲器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，該頭戴式耳機可根據(jù)使用者的耳朵來調(diào)整位置與姿態(tài)，使收聽到的音質(zhì)最佳。同時，該頭載式揚聲器可沿該支撐構(gòu)件20滑動，以改變該頭載式揚聲器的姿態(tài)。為此目的，該構(gòu)件21是可在構(gòu)件20上滑動的。
圖8示出了激勵器6在板5的可能的安裝位置，基本上如WO 97/09842所教導的那樣。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所教導的，表現(xiàn)出良好的感覺到的音質(zhì)。
研究顯示，兩種公知的驅(qū)動耳部局部聽音方法是壓力驅(qū)動及速度驅(qū)動，該速度方法的優(yōu)點是感覺自然和減少耳部疲勞，即長期耳機收聽的特征。商業(yè)中普遍使用的“開放”(open air)耳機，如德國Sennheiser制造的耳機，求助于速度設(shè)計，與需牢固密封的傳統(tǒng)類型耳機相比，不需要通過壓力牢固密封耳部。對一彎曲波板的接近中心驅(qū)動可在耳部進口處獲得壓力與速度音能的結(jié)合。當目的是獲得更高的音質(zhì)時，效率就不那么重要，因為更多的預算用于放大器功率及磁力強度，在任何情況中，耳機所需功率大小比揚聲器所需功率大小低幾個數(shù)量級，因此，如果要感覺到揚聲器的聲音大小需要1瓦特功率，那么，耳機僅需10mW。本發(fā)明的一個特征是對于模式交錯的諧振板，使壓力成分最小，而速度成分最大。激勵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效率。這樣，激勵板時，主要是彎曲波橫貫板，幾乎沒有或者沒有平面(波)分量。彎曲波順利通過耳管，因此，對于耳部的音場提供了等效的所需速度驅(qū)動。
由于在板的整個區(qū)域上具有復雜、近乎隨機的模式諧振，音場大大地自然擴散，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，該效應是因耳機中使用的傳統(tǒng)相干活塞式揚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)動的駐波模式不能在新型的耳機與耳部間的區(qū)域發(fā)展。
雖然用順應性聚合物泡沫懸承在整個或者部分周邊上可以實現(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，根據(jù)所需的帶寬和響度，可以使用自9mm至19mm極直徑的各種激勵器。
當激勵器安裝在C位置時，可以提供板的局部質(zhì)量阻尼，如WO99/37121所教導的。實驗證明角位置B的效果差。
圖9是優(yōu)選的示例性耳機的頻率響應曲線圖。其中，板是用鋁片做的，激勵器裝在圖8所示的位置C，并具有質(zhì)量阻尼，如WO 99/37121所教導的那樣。
本發(fā)明提供了一種新型耳機，該耳機避免了活塞器件帶來的缺點，也沒有靜電式耳機高成本的缺點。
權(quán)利要求
1.一種耳機，包括一堅硬且質(zhì)量輕的板形式的聲源及一激勵器，激勵器將彎曲波發(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，包括一對對置的頭載式揚聲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耳機，其中該堅硬且質(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，其中該激勵器是一種電動慣性器件形式的激勵器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項所述的耳機，其中該頭載式揚聲器包括一個構(gòu)成了聲導管的罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耳機，其中該聲導管具有一與使用者耳管對正的輸出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的耳機，其中該聲導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中任一項所述的耳機，包括一耳機頭環(huán)，其中該頭載式揚聲器安裝于該耳機頭環(huán)上，其姿態(tài)相對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，其中，堅硬且質(zhì)量輕的板是WO97/09842或者WO99/37121中所教導的那種分布模式聲輻射器。
全文摘要
一種耳機(1)包括一耳機頭環(huán)(2),該頭環(huán)具有頭載式揚聲器(3),每個揚聲器包括一堅硬且質(zhì)量輕的板(5)形式的聲源及一激勵器(6),該激勵器將彎曲波發(fā)射至板中,產(chǎn)生一聲輸出。
文檔編號H04R7/02GK1337140SQ0080283
公開日2002年2月20日 申請日期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 申請人:新型轉(zhuǎn)換器有限公司