專利名稱：耳機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立體聲耳機，涉及一種消除一般的耳機所產(chǎn)生的在頭內(nèi)定位聲像而產(chǎn)生不自然、及不快感的問題的技術(shù)。
背景技術(shù)：
以往，耳機被制成通過位于殼(housing)所容納的驅(qū)動單元中的振動板的振動而生成空氣的壓縮波(compression wave),產(chǎn)生與輸入信號對應(yīng)的聲音。特別是,入耳式的耳機通過聲導(dǎo)管和入耳式耳塞向外耳道入口傳遞直接音，所以具有效率高、外部音的影響少等優(yōu)點。但是，在這樣的耳機中存在缺乏頭外聲像定位(out-of-head soundlocalization)的問題。S卩，聲像不在收聽者的頭外定位,而是在收聽者的頭內(nèi)定位,所以感 覺聽到的聲音是從頭的內(nèi)側(cè)傳來，使人感到不自然及不快感這樣的問題。有人認為其主要原因在于，是由用于感知聲音的方向感的室內(nèi)外的空間的傳遞函數(shù)(反射 回響)信息的缺失，以及將耳機直接連接于外耳道而帶來的外耳道的聲響傳遞函數(shù)的變化所引起的。聲音的方向感，能夠基于兩耳的聲壓級差、相位差以及反射音信息而得到，但特別地是使用耳機的收聽，缺失反射音信息。另一方面，由于將耳機直接連接于外耳道，將產(chǎn)生外耳道閉塞效應(yīng)(The occlusion effect in an external auditory canal)。SP,由于塞住了外耳道入口進行收聽，作為外耳道的管道的共鳴特性會發(fā)生變化。例如，通常聽聲音S時，如圖3 (a)所示，外耳道Ex作為以外耳道入口為開放端OE并且以鼓膜ED為閉鎖端CE的、一端開 一端閉的共鳴管而起作用。這時，外耳道的共鳴頻率變?yōu)樵?kHz附近具有峰值的頻率特性。但是，在佩戴耳機聽聲音SI時，如圖3(b)所示，外耳道Ex作為以外耳道入口為閉鎖端CE并以鼓膜ED為閉鎖端CE的兩端閉的共鳴管而起作用。由此，外耳道Ex的共鳴頻率特性發(fā)生變化，變?yōu)椴辉佼a(chǎn)生3kHz附近的峰值，而是在6kHz附近具有峰值的頻率特性。由于這樣的、佩戴耳機聽聲音SI時的特有的原因，在佩戴耳機的情況下，聲像不在頭外定位，而是在頭內(nèi)定位，產(chǎn)生讓人感覺聲音是從頭腦中產(chǎn)生出來的問題。另外，為了應(yīng)對這樣的頭內(nèi)聲像定位的問題，曾有過以下的專利文獻等各種提案。現(xiàn)有技術(shù)專利文獻例如，日本特開平5-252598號公報，日本特開平9-198056號公報，日本特開2008-177798號公報等中記載有相關(guān)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
以上的各專利文獻中，為了消除耳機使用時的外耳道閉塞效應(yīng)，或?qū)崿F(xiàn)頭外聲像定位，而具備數(shù)字信號處理電路，進行各種聲信號處理。使用這樣的數(shù)字信號處理電路時，很難再將其內(nèi)置于耳機中，而是需要另外設(shè)置專用的耳機擴大器(headphone amp)那樣的裝置。因此，又會產(chǎn)生新的問題例如在使用時信號處理電路的放置位置、電源的準備等很麻煩，通用性差等。此外，雖然是數(shù)字處理，但在信號處理時存在不能完全抑制劣化的問題。本發(fā)明是為了解決以上這樣的問題而開發(fā)的，其目的在于不需要信號處理電路，而是以耳機單體實現(xiàn)頭外聲像定位。為了實現(xiàn)上述的目的的本發(fā)明的一個方式的耳機，如下將輸入的電信號變換為聲響的驅(qū)動單元、將所述驅(qū)動單元前面的放音側(cè)所生成的聲音向外耳道引導(dǎo)的第一聲道(sound channel)、以及將所述驅(qū)動單兀所生成的聲音在與所述第一聲道不同的路徑上傳遞，合成為所述第一聲道的聲音的第二聲道。另外，所述第二聲道生成與由空間的邊界上的反射生成的反射音相當?shù)穆曇簟?此外，所述第二聲道具備將相位調(diào)整為與由空間的邊界上的反射所生成的反射音的到達時間差相當?shù)乃p材料而構(gòu)成。此外，所述第二聲道具備調(diào)整為與由空間的邊界上的反射所生成的反射音的聲壓級相當?shù)乃p材料而構(gòu)成。此外，在所述第一聲道具備衰減材料，該衰減材料具有能夠選擇為消除外耳道閉塞效應(yīng)弓I起的頻率特性變化的衰減特性。此外，在所述驅(qū)動單元前后面?zhèn)确謩e具有多個與開放端相當?shù)拈_口部，以消除外耳道閉塞效應(yīng)引起的頻率特性變化。進而，在所述開口部具備衰減材料，該衰減材料具有為了消除外耳道閉塞效應(yīng)引起的頻率特性變化而能夠進行選擇的衰減特性。根據(jù)以上的耳機，在由驅(qū)動單元生成的聲音作為直接音從第一聲道向外耳道輸出時，將由驅(qū)動單元生成的聲音在與第一聲道不同的路徑的、第二聲道上傳遞而延遲的狀態(tài)的聲音合成到第一聲道的直接音上。由此，相對于來自驅(qū)動單元的直接音，能以附加了延遲音的狀態(tài)進行輸出。另外，第二聲道，通過具備進行調(diào)整為與由于空間的邊界上的反射而生成的反射音的相位延遲、或聲壓級相當?shù)乃p材料，從而生成與更恰當?shù)叵辔?、聲壓級的空間反射音相當?shù)穆曇簟Ｆ浣Y(jié)果，不需要信號處理電路，就能以耳機單體感知空間內(nèi)的方向感，實現(xiàn)頭外聲像定位。此外，通過將衰減材料設(shè)于第一聲道，并調(diào)整為消除外耳道閉塞效應(yīng)帶來的頻率特性變化，不需要信號處理電路，就能以耳機單體抑制外耳道閉塞效應(yīng)，實現(xiàn)頭外聲像定位。此外，為了消除外耳道閉塞效應(yīng)帶來的頻率特性變化，在驅(qū)動單元前后面?zhèn)确謩e具備多個相當于開放端的開口部，從而不需要信號處理電路，以耳機單體就能抑制外耳道閉塞效應(yīng)，實現(xiàn)頭外聲像定位。此外，通過將具有所選擇出的衰減特性的衰減材料設(shè)于開口部，調(diào)整為消除外耳道閉塞效應(yīng)帶來的頻率特性變化，不需要信號處理電路，以耳機單體就能抑制外耳道閉塞效應(yīng)，實現(xiàn)頭外聲像定位。


圖I是示出本發(fā)明的實施方式的耳機的構(gòu)成的構(gòu)成圖。圖2是本發(fā)明的實施方式的耳機的框圖。圖3是示出外耳道閉塞效應(yīng)的模型的說明圖。(附圖標記說明)100 :耳機；101 :驅(qū)動單元；IOla :背面衰減材料；110M :金屬網(wǎng)；110F :前殼；IlOB :后殼；110C :電纜殼；120 :入耳式耳塞；130 :第一聲道；130a :聲道衰減材料；140 :第二聲道(反射分量生成聲道)；140a:反射分量衰減材料；150，105’，150”開放端生成開口部；150a, 150a’，150a”開放端衰減材料；160 :端口(port) ；CE :閉鎖端；ED :鼓膜；Ex :外耳道；F1 :第一過濾部；F2 :第二過濾部；G1 :反射音生成部；0E :開放端。
具體實施例方式以下，參照附圖，詳細說明用于實施本發(fā)明的實施方式。〔實施方式的構(gòu)成〕圖I是示出本發(fā)明的實施方式的耳機100的剖面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。在該圖I中，以對應(yīng)于輸入的電信號使振動板振動而產(chǎn)生聲音的驅(qū)動單兀101為中心，在其外側(cè)具備作為聲音的出口的第一聲道和作為正面?zhèn)葰んw的前殼110F，在確保背面空間的同時作為背面?zhèn)鹊臍んw的后殼110B，以及用于確保背面空間和電纜取出的電纜殼110C。另外，在驅(qū)動單元101的振動板背面?zhèn)?，為了使振動板的共振峰值衰減，而具備背面衰減材料101a。在前殼IIOF中，設(shè)有管狀的第一聲道130作為聲音的出口。進而，在第一聲道130的前端附近外側(cè)，安裝有為了嵌入外耳道入口而由硅膠等構(gòu)成的入耳式耳塞120。另外，在第一聲道130的前端附近，設(shè)有用于防止異物混入的金屬網(wǎng)110M。此外，在第一聲道130的中間附近，設(shè)置具有后述的衰減特性的聲道衰減材料130a。進而，為了將驅(qū)動單元101的背面?zhèn)鹊穆曇舻囊徊糠?，作為空間反射音(反射音或回響音)，以加入了規(guī)定的延遲時間的狀態(tài)，合流進通過第一聲道130的聲音(直接音),而設(shè)置第二聲道140作為反射分量生成聲道。并且，在該第二聲道140中，為了反射音的相位以及聲壓級調(diào)整，而設(shè)有反射分量衰減材料140a。此外，構(gòu)成為在前殼IlOF的一部分的某一位置，設(shè)有開放端生成開口部150，利用耳機100防止外耳道變?yōu)殚]鎖端CE (圖3b)，而成為開放端OE (參照圖3c)。另外，在該開放端生成開口部150，為了使規(guī)定的頻率區(qū)域衰減，或進行聲壓級調(diào)整，或者為了管道的開口部的效率調(diào)整，而設(shè)有開放端衰減材料150a。此外，同樣地，在某一位置設(shè)有開放端生成開口部150’和開放端衰減材料150a’、以及開放端生成開口部150”和開放端衰減材料150a”。此外，在后殼IlOB中設(shè)有端口 160，以實現(xiàn)作為低音反射端口的作用，或者經(jīng)由第二聲道140，而作為管道的開放端OE也能實現(xiàn)作用。在以上的結(jié)構(gòu)中，作為各部的衰減材料，能夠使用各種的氨基鉀酸酯(urethane)，或各種的無紡布等。、
此外，圖2是將通過耳機100的上述結(jié)構(gòu)而得到的作用效果，即反射音分量的生成與合成以及消除外耳道閉塞效應(yīng)的動作作為功能框圖而示出的說明圖。此外，圖3c是本實施方式的通過管道的共鳴來說明耳機100的說明圖。〔實施方式的動作〕在以上的構(gòu)成中，與供給到驅(qū)動單元101的電信號對應(yīng)地，振動板發(fā)生振動，產(chǎn)生聲音。
來自驅(qū)動單元101的正面的聲音SI，通過作為第一過濾部Fl起作用的聲道衰減材料130a，并且經(jīng)由第一聲道130，從外耳道Ex到達鼓膜ED。這時，通過作為第一過濾部Fl (參照圖2)的聲道衰減材料130a，使由于外耳道閉塞效應(yīng)所產(chǎn)生的峰值的頻率區(qū)域(6kHz附近)衰減。此外，同時地，作為第二過濾部F2 (參照圖2)，通過開放端生成開ロ部150和開放端衰減材料150a，如圖3c所示地開放端生成開ロ部150作為外耳道Ex的開放端OE而起作用，從而使其調(diào)整為由于外耳道閉塞效應(yīng)而衰減的頻率區(qū)域(3kHz附近)不發(fā)生衰減。這種情況下，通過選擇開放端衰減材料150a的材質(zhì)、厚度,能夠確保衰減/不衰減的頻率區(qū)域以及衰減量在所期望的狀態(tài)。進而，經(jīng)由第一聲道130和第二聲道140的端ロ 160也能夠作為如圖3c所示的外耳道Ex的開放端OE而起作用。這種情況下，在開放端生成開ロ部150、150’、150”和端ロ160中，作為管道的長度不同，所以能夠有效地消除外耳道閉塞效應(yīng)。進而，來自驅(qū)動単元101的背面的聲音，由于通過作為反射分量生成部Gl (參照圖2)的第二聲道140和反射分量衰減材料140a，而成為相對于直接音具有規(guī)定的延遲時間的聲音，變?yōu)榕c空間反射音(反射音或回響音)相等同的狀態(tài)，與第一聲道130的聲音合成而輸出。這種情況下，通過選擇第二聲道140的直徑及長度，能夠生成與所期望的延遲時間的空間反射音相當?shù)恼駝?。進而，在這種情況下，通過選擇反射分量衰減材料140a的材質(zhì)及厚度，能夠確保衰減量為所期望的狀態(tài)。另外，經(jīng)由第二聲道140的聲音，是在該圖I中在聲道衰減材料130a之前(上游側(cè))與直接音合成的，但并不限定于此，也可以設(shè)為在聲道衰減材料130a的下游側(cè)與直接音合成。如上所述，由驅(qū)動單元101所生成的聲音SI作為直接音從第一聲道130向外耳道輸出時，將驅(qū)動單兀101所生成的聲音以在與第一聲道130不同的路徑的第二聲道140中傳遞而延遲了狀態(tài)合成到第一聲道的聲音中，從而成為虛擬地對于來自驅(qū)動単元的直接音附加了空間反射音的狀態(tài)下的聲音S2。其結(jié)果，不需要信號處理電路，就能修正頭內(nèi)聲像定位，以耳機単體實現(xiàn)頭外聲像定位。此外，第二聲道140通過具備以相當于由于空間的邊界上的反射而生成的反射音的相位、聲壓級的方式進行調(diào)整的反射分量衰減材料140a，能夠生成與恰當?shù)南辔?、聲壓級的空間反射音相當?shù)穆曇?。此外，將聲道衰減材料130a設(shè)于第一聲道130，進行調(diào)整以消除外耳道閉塞效應(yīng)引起的頻率特性變化，從而不需要信號處理電路，就能夠以耳機単體抑制外耳道閉塞效應(yīng)，修正頭內(nèi)聲像定位，實現(xiàn)頭外聲像定位。此外，通過在第一聲道130近旁的某個位置具備與管道的開放端OE相當?shù)拈_放端生成開ロ部150，能降低外耳道閉塞效應(yīng)引起的頻率特性變化，所以不需要信號處理電路，就能以耳機単體抑制外耳道閉塞效應(yīng)，實現(xiàn)頭外聲像定位。另外，同樣地，通過具備開放端生成開ロ部150’以及開放端生成開ロ部150”，同樣地能以耳機単體抑制外耳道閉塞效應(yīng)，實現(xiàn)頭外聲像定位。此外，如上所述，在第一聲道130近旁的某個位置具備與管道的開放端OE相當?shù)拈_放端生成開ロ部150，并且具備開放端衰減材料150a，從而能夠降低外耳道閉塞效應(yīng)引起的頻率特性變化，所以不需要信號處理電路，以耳機単體就能抑制外耳道閉塞效應(yīng)，實現(xiàn)頭外聲像定位。另外，同樣地,通過具備開放端生成開ロ部150’和開放端衰減材料150a’、以及開放端生成開ロ部150”和開放端衰減材料150a”，同樣地能夠降低外耳道閉塞效應(yīng)引起的頻率特性變化，所以不需要信號處理電路，就能以耳機単體抑制外耳道閉塞效應(yīng)，實現(xiàn)頭外聲像定位?！沧冃卫?I)〕 另外，以上的圖I所示的各部的結(jié)構(gòu)，是作為實施方式中的具體例的ー個例子，能夠進行各種的變形。例如,對于第二聲道140,設(shè)置多個第二聲道,能夠生成多個延遲時間不同的與空間反射音相當?shù)穆曇?。這種情況下，通過遮板(shutter)等有選擇、可開閉地切換多個第二聲道，從而切換延遲時間的長短、延遲的大小，如小廳回響、大廳回響、音樂會會場回響等那樣，使用者能夠選擇反射音?！沧冃卫?2)〕此外，通過構(gòu)成為使用者能夠更換聲道衰減材料130a，從而能夠自由地進行外耳道閉塞效應(yīng)的消除狀況的調(diào)整(衰減量、頻率的調(diào)整)、頭外聲像定位的寬/窄狀況的選擇。此外，同樣地，關(guān)于其他的衰減材料，也構(gòu)成為使用者能夠更換，從而能夠自由地進行外耳道閉塞效應(yīng)的消除狀況的調(diào)整、頭外聲像定位的寬/窄狀況的選擇?！沧冃卫?3)〕此外，通過在第二聲道140途中、或開放端生成開ロ部150設(shè)置如膜片(irisdiaphragm)那樣的可以調(diào)整孔徑的縮擴機構(gòu)，能夠進行空間反射音的級(level)調(diào)整、外耳道閉塞效應(yīng)的抑制程度的調(diào)整，能夠以使用者期望的狀態(tài)使用。
權(quán)利要求
1.ー種耳機，其特征在于具備 將輸入的電信號變換為聲響的驅(qū)動單兀、 將所述驅(qū)動單元前面的放音側(cè)所生成的聲音向外耳道引導(dǎo)的第一聲道、以及 將所述驅(qū)動單元所生成的聲音在與所述第一聲道不同的路徑上傳遞而合成為所述第一聲道的聲音的第二聲道。
2.如權(quán)利要求I所述的耳機，其特征在于，所述第二聲道生成與由空間的邊界上的反射所生成的反射音相當?shù)穆曇簟?br> 3.如權(quán)利要求2所述的耳機，其特征在于，所述第二聲道具備衰減材料，該衰減材料將相位調(diào)整為與由空間的邊界上的反射所生成的反射音的到達時間差相當。
4.如權(quán)利要求2所述的耳機，其特征在于，所述第二聲道具備衰減材料，該衰減材料進行調(diào)整，以與由空間的邊界上的反射所生成的反射音的聲壓級相當。
5.如權(quán)利要求I至4中任意一項所述的耳機，其特征在于，在所述第一聲道具備衰減材料，該衰減材料具有為了消除外耳道閉塞效應(yīng)引起的頻率特性變化而進行選擇的衰減特性。
6.如權(quán)利要求I至5中任意一項所述的耳機，其特征在于，在所述驅(qū)動単元前后面?zhèn)确謩e具有多個與開放端相當?shù)拈_ロ部，以消除外耳道閉塞效應(yīng)引起的頻率特性變化。
7.如權(quán)利要求6所述的耳機，其特征在于，在所述開ロ部具備衰減材料，該衰減材料具有為了消除外耳道閉塞效應(yīng)引起的頻率特性變化而進行選擇的衰減特性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耳機，具備根據(jù)輸入的電信號生成聲音的驅(qū)動單元、輸出由所述驅(qū)動單元生成的聲音的第一聲道、以及將由所述驅(qū)動單元生成的聲音在與所述第一聲道不同的路徑上傳遞，合成為所述第一聲道的聲音的第二聲道。在驅(qū)動單元生成的聲音作為直接音從第一聲道向外耳道輸出時，將驅(qū)動單元生成的聲音經(jīng)過與第一聲道不同的路徑的第二聲道而傳遞并延遲的狀態(tài)下的聲音，合成為第一聲道的直接音，從而成為相對于來自驅(qū)動單元的直接音附加了延遲音的狀態(tài)。由此，不需要信號處理電路，就能以耳機單體實現(xiàn)頭外聲像定位。
文檔編號H04R1/28GK102687528SQ201080043389
公開日2012年9月19日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月5日
發(fā)明者山口文彥 申請人:豐達電機株式會社