本發(fā)明涉及骨傳導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種骨傳導(dǎo)揚聲器。
背景技術(shù):
一般情況下,人能夠聽見聲音是因為空氣通過外耳耳道把振動傳遞到耳膜,通過耳膜形成的振動驅(qū)動人的聽覺神經(jīng),由此感知聲音的振動。骨傳導(dǎo)揚聲器在工作時,可以通常通過人的皮膚、皮下組織及骨骼傳遞到人的聽覺神經(jīng),從而使人聽到聲音。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種骨傳導(dǎo)揚聲器,包括換能裝置、面板和振動傳遞層;面板與換能裝置相連,并在換能裝置的帶動下振動;振動傳遞層包裹于面板的外側(cè),其中振動傳遞層通過膠水與面板粘結(jié),膠水的抗拉伸強度不小于1mpa。本發(fā)明能夠提高骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)。
附圖說明
圖1為骨傳導(dǎo)揚聲器導(dǎo)致人耳產(chǎn)生聽覺的過程。
圖2-a為本發(fā)明實施例提供的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動產(chǎn)生部分的外形圖。
圖2-b為本發(fā)明實施例提供的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動產(chǎn)生部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖2-c為本發(fā)明實施例提供的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動產(chǎn)生部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖3-a為本發(fā)明實施例中一種骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分的等效振動模型。
圖3-b為本發(fā)明實施例所適用的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動響應(yīng)曲線。
圖4為本發(fā)明實施例中一種骨傳導(dǎo)揚聲器將聲音振動傳遞系統(tǒng)的示意圖。
圖5-a和5-b分別為本發(fā)明實施例中一種骨傳導(dǎo)揚聲器面板粘結(jié)方式的俯視圖和側(cè)視圖。
圖6為本發(fā)明實施例中一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動產(chǎn)生部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖7為本發(fā)明實施例所適用的一種骨傳導(dǎo)揚聲器工作的振動響應(yīng)曲線。
圖8為本發(fā)明實施例所適用的一種骨傳導(dǎo)揚聲器工作的振動響應(yīng)曲線。
圖9為本發(fā)明實施例中一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動產(chǎn)生部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖10為本發(fā)明實施例中的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng)曲線。
圖11為本發(fā)明實施例中一種骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生和傳遞系統(tǒng)的等效模型。
圖12為本發(fā)明實施例提供的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的結(jié)構(gòu)圖。
圖13-a和圖13-b為本發(fā)明實施例所適用的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動響應(yīng)曲線。
圖14-a和圖14-b為本發(fā)明實施例中提供的一種測量骨傳導(dǎo)揚聲器夾緊力的方法。
圖14-c為本發(fā)明實施例所適用的一種骨傳導(dǎo)揚聲器振動響應(yīng)曲線。
圖15為本發(fā)明實施例中一種調(diào)節(jié)夾緊力的方式。
圖16-a為本發(fā)明實施例中一種骨傳導(dǎo)揚聲器振動單元接觸面的示意圖。
圖16-b為本發(fā)明實施例所適用的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動響應(yīng)曲線。
圖17為本發(fā)明實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器振動單元接觸面的示意圖。
圖18-a和圖18-b為本發(fā)明實施例提供的一種骨傳導(dǎo)揚聲器及其復(fù)合振動裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖19為本發(fā)明實施例所適用的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng)曲線。
圖20為本發(fā)明實施例提供的一種骨傳導(dǎo)揚聲器及其復(fù)合振動裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖21-a為本發(fā)明實施例中一種骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分的等效模型圖。
圖21-b為一個具體實施例中所適用的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動響應(yīng)曲線。
圖21-c為一個具體實施例中所適用的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動響應(yīng)曲線。
圖22-a為一個具體實施例中的一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動產(chǎn)生部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖22-b為一個具體實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分的振動響應(yīng)曲線。
圖22-c為一個具體實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器的漏音曲線。
圖23為一個具體實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖24-a為一個具體實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器的應(yīng)用場景。
圖24-b為一個具體實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分的振動響應(yīng)曲線。
圖25為一個具體實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖26為一個具體實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器面板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖27為具體實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器接觸面外側(cè)的梯度結(jié)構(gòu)。
圖28-a和圖28-b為具體實施例中的振動響應(yīng)曲線。
圖29為具體實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器接觸面內(nèi)側(cè)的梯度結(jié)構(gòu)。
圖30為一個具體實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案,下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,并不限定本發(fā)明的應(yīng)用范圍,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,可以根據(jù)這些附圖將本發(fā)明應(yīng)用于其他類似場景。
如本說明書和權(quán)利要求書中所示,除非上下文明確提示例外情形,“一”、“一個”、“一種”和/或“該”等詞并非特指單數(shù),也可包括復(fù)數(shù)。一般說來,術(shù)語“包括”與“包含”僅提示包括已明確標識的步驟和元素,而這些步驟和元素不構(gòu)成一個排它性的羅列,方法或者設(shè)備也可能包含其它的步驟或元素。術(shù)語“基于”是“至少部分地基于”。術(shù)語“一個實施例”表示“至少一個實施例”;術(shù)語“另一實施例”表示“至少一個另外的實施例”。其他術(shù)語的相關(guān)定義將在下文描述中給出。
以下,不失一般性,在描述本發(fā)明中骨傳導(dǎo)相關(guān)技術(shù)時,將采用“骨傳導(dǎo)揚聲器”或“骨傳導(dǎo)耳機”的描述。該描述僅僅為骨傳導(dǎo)應(yīng)用的一種形式,對于該領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,“揚聲器”或“耳機”也可用其他同類詞語代替,比如“播放器”、“助聽器”等。事實上,本發(fā)明中的各種實現(xiàn)方式可以很方便地應(yīng)用到其它非揚聲器類的聽力設(shè)備上。例如,對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在了解骨傳導(dǎo)揚聲器的基本原理后,可能在不背離這一原理的情況下,對實施骨傳導(dǎo)揚聲器的具體方式與步驟進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變,特別地,在骨傳導(dǎo)揚聲器中加入環(huán)境聲音拾取和處理功能,使該揚聲器實現(xiàn)助聽器的功能。例如,麥克風(fēng)等傳聲器可以拾取使用者/佩戴者周圍環(huán)境的聲音,在一定的算法下,將聲音處理后(或者產(chǎn)生的電信號)傳送至骨傳導(dǎo)揚聲器部分。即骨傳導(dǎo)揚聲器可以經(jīng)過一定的修改,加入拾取環(huán)境聲音的功能,并經(jīng)過一定的信號處理后通過骨傳導(dǎo)揚聲器部分將聲音傳遞給使用者/佩戴者,從而實現(xiàn)骨傳導(dǎo)助聽器的功能。作為舉例,這里所說的算法可以包括噪聲消除、自動增益控制、聲反饋抑制、寬動態(tài)范圍壓縮、主動環(huán)境識別、主動抗噪、定向處理、耳鳴處理、多通道寬動態(tài)范圍壓縮、主動嘯叫抑制、音量控制等一種或多種的組合。
骨傳導(dǎo)揚聲器將聲音通過骨頭傳遞給聽力系統(tǒng),從而產(chǎn)生聽覺。圖1是骨傳導(dǎo)揚聲器產(chǎn)生聽覺的過程,主要包括以下幾個步驟:在步驟101,骨傳導(dǎo)揚聲器獲取或產(chǎn)生含有聲音信息的信號;在步驟102,骨傳導(dǎo)揚聲器根據(jù)信號產(chǎn)生振動;在步驟103,通過傳遞系統(tǒng)將振動傳遞給傳感終端104。在一種工作場景中,骨傳導(dǎo)揚聲器拾取或產(chǎn)生含有聲音信息的信號,通過換能裝置將聲音信息轉(zhuǎn)換成聲音振動,并通過傳遞系統(tǒng)將聲音傳遞給感覺器官,最終聽到聲音。不失一般性,以上描述的聽力系統(tǒng)、感覺器官等的主體可以是人,也可以是具有聽力系統(tǒng)的動物。需要注意的是,以下對于人類使用骨傳導(dǎo)揚聲器的描述并不構(gòu)成對骨傳導(dǎo)揚聲器使用場景的限制,類似的描述同樣可以適用于其它動物。
以上對骨傳導(dǎo)揚聲器大致流程的描述僅僅是具體的示例,不應(yīng)被視為是唯一可行的實施方案。顯然,對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在了解骨傳導(dǎo)揚聲器的基本原理后,可能在不背離這一原理的情況下,對實施骨傳導(dǎo)揚聲器的具體方式與步驟進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變,但是這些修正和改變?nèi)栽谝陨厦枋龅姆秶畠?nèi)。例如,在步驟101獲取含有聲音信息的信號和步驟102振動產(chǎn)生之間,可以額外加入信號修正或強化步驟,該步驟可以將101中獲取的信號根據(jù)特定的算法或參數(shù)進行強化或者修正。更進一步的,在步驟102振動產(chǎn)生和103振動傳遞步驟之間,可以額外加入振動強化或修正步驟。該步驟可以利用101的聲音信號或者根據(jù)環(huán)境參數(shù)對102所產(chǎn)生的振動進行強化或者修正。同理,該振動強化或修正步驟可以在步驟103與104之間完成,例如對信號進行降噪、聲反饋抑制、寬動態(tài)范圍壓縮、自動增益控制、主動環(huán)境識別、主動抗噪、定向處理、耳鳴處理、多通道寬動態(tài)范圍壓縮、主動嘯叫抑制、音量控制,或其它類似的,或以上任意組合的處理,這些修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。此處所描述的方法和步驟可以在適當?shù)那闆r下以任何合適的順序,或同時實現(xiàn)。另外,在不偏離此處所描述的主題的精神和范圍的情況下,可以從任何一個方法中刪除各單獨的步驟。上文所描述的任何示例的各方面可以與所描述的其他示例中的任何示例的各方面相結(jié)合,以構(gòu)成進一步的示例,而不會丟失尋求的效果。
具體的,在步驟101中,骨傳導(dǎo)揚聲器可以根據(jù)不同的方式獲取或者產(chǎn)生含有聲音信息的信號。聲音信息可以指具有特定數(shù)據(jù)格式的視頻、音頻文件,也可以指一般意義上能夠攜帶最終可通過特定途徑轉(zhuǎn)化為聲音的數(shù)據(jù)或文件。含有聲音信息的信號可以來自于骨傳導(dǎo)揚聲器本身的存儲單元,也可以來自于骨傳導(dǎo)揚聲器以外的信息產(chǎn)生、存儲或者傳遞系統(tǒng)。此處所討論的聲音信號并不局限于電信號,也可包括電信號之外的其它形式的如光信號、磁信號、機械信號等。原則上,只要該信號包含有揚聲器可以用以產(chǎn)生振動的聲音信息,均可作為聲音信號進行處理。聲音信號也不局限于一個信號源,可以來自于多個信號源。這些多個信號源可以相關(guān)也可以相互無關(guān)。聲音信號傳遞或產(chǎn)生的方式可以是有線的也可以是無線的,可以是實時的也可以是延時的。例如,骨傳導(dǎo)揚聲器可以通過有線或者無線的方式接收含有聲音信息的電信號,也可以直接從存儲介質(zhì)上獲取數(shù)據(jù),產(chǎn)生聲音信號;骨傳導(dǎo)助聽器中可以加入具有聲音采集功能的組件,通過拾取環(huán)境中的聲音,將聲音的機械振動轉(zhuǎn)換成電信號,通過放大器處理后獲得滿足特定要求的電信號。其中,有線連接包括但不限于使用金屬電纜、光學(xué)電纜或者金屬和光學(xué)的混合電纜,例如:同軸電纜、通信電纜、軟性電纜、螺旋電纜、非金屬護皮電纜、金屬護皮電纜、多芯電纜、雙絞線電纜、帶狀電纜、屏蔽電纜、電信電纜、雙股電纜、平行雙芯導(dǎo)線、和雙絞線。
以上描述的例子僅作為方便說明之用,有線連接的媒介還可以是其它類型,例如,其它電信號或光信號等的傳輸載體。無線連接包括但不限于無線電通信、自由空間光通信、聲通訊、和電磁感應(yīng)等。其中無線電通訊包括但不限于,ieee802.11系列標準、ieee802.15系列標準(例如藍牙技術(shù)和紫蜂技術(shù)等)、第一代移動通信技術(shù)、第二代移動通信技術(shù)(例如fdma、tdma、sdma、cdma、和ssma等)、通用分組無線服務(wù)技術(shù)、第三代移動通信技術(shù)(例如cdma2000、wcdma、td-scdma、和wimax等)、第四代移動通信技術(shù)(例如td-lte和fdd-lte等)、衛(wèi)星通信(例如gps技術(shù)等)、近場通信(nfc)和其它運行在ism頻段(例如2.4ghz等)的技術(shù);自由空間光通信包括但不限于可見光、紅外線訊號等;聲通訊包括但不限于聲波、超聲波訊號等;電磁感應(yīng)包括但不限于近場通訊技術(shù)等。以上描述的例子僅作為方便說明之用,無線連接的媒介還可以是其它類型,例如,z-wave技術(shù)、其它收費的民用無線電頻段和軍用無線電頻段等。例如,作為本技術(shù)的一些應(yīng)用場景,骨傳導(dǎo)揚聲器可以通過藍牙技術(shù)從其他設(shè)備獲取含有聲音信息的信號,也可以直接從骨傳導(dǎo)揚聲器自帶的存儲單元中直接獲取數(shù)據(jù),再產(chǎn)生聲音信號。
這里所說的存儲設(shè)備/存儲單元,包括直接連接存儲(directattachedstorage),網(wǎng)絡(luò)附加存儲(networkattachedstorage)和存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(storageareanetwork)等存儲系統(tǒng)上的存儲設(shè)備。存儲設(shè)備包括但不限于常見的各類存儲設(shè)備如固態(tài)存儲設(shè)備(固態(tài)硬盤、固態(tài)混合硬盤等)、機械硬盤、usb閃存、記憶棒、存儲卡(如cf、sd等)、其他驅(qū)動(如cd、dvd、hddvd、blu-ray等)、隨機存儲器(ram)和只讀存儲器(rom)。其中ram有但不限于:十進計數(shù)管、選數(shù)管、延遲線存儲器、威廉姆斯管、動態(tài)隨機存儲器(dram)、靜態(tài)隨機存儲器(sram)、晶閘管隨機存儲器(t-ram)、和零電容隨機存儲器(z-ram)等;rom又有但不限于:磁泡存儲器、磁鈕線存儲器、薄膜存儲器、磁鍍線存儲器、磁芯內(nèi)存、磁鼓存儲器、光盤驅(qū)動器、硬盤、磁帶、早期nvram(非易失存儲器)、相變化內(nèi)存、磁阻式隨機存儲式內(nèi)存、鐵電隨機存儲內(nèi)存、非易失sram、閃存、電子抹除式可復(fù)寫只讀存儲器、可擦除可編程只讀存儲器、可編程只讀存儲器、屏蔽式堆讀內(nèi)存、浮動連接門隨機存取存儲器、納米隨機存儲器、賽道內(nèi)存、可變電阻式內(nèi)存、和可編程金屬化單元等。以上提及的存儲設(shè)備/存儲單元是列舉了一些例子,該存儲設(shè)備/存儲單元可以使用的存儲設(shè)備并不局限于此。
在102中,骨傳導(dǎo)揚聲器可以將含有聲音信息的信號轉(zhuǎn)換成振動并產(chǎn)生聲音。振動的產(chǎn)生伴隨著能量的轉(zhuǎn)換,骨傳導(dǎo)揚聲器可以使用特定的換能裝置實現(xiàn)信號向機械振動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換的過程中可能包含多種不同類型能量的共存和轉(zhuǎn)換。例如,電信號通過換能裝置可以直接轉(zhuǎn)換成機械振動,產(chǎn)生聲音。再例如,聲音信息包含在光信號中,一種特定的換能裝置可以實現(xiàn)由光信號轉(zhuǎn)換為振動信號的過程。其它可以在換能裝置工作過程中共存和轉(zhuǎn)換的能量類型包括熱能、磁場能等。換能裝置的能量轉(zhuǎn)換方式包括但不限于動圈式、靜電式、壓電式、動鐵式、氣動式、電磁式等。骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng)范圍以及音質(zhì)會受到不同換能方式以及換能裝置中各個物理組件性能的影響。例如,在動圈式換能裝置中,纏繞的柱狀線圈與振動板相連,受信號電流驅(qū)動的線圈在磁場中帶動振動板振動發(fā)聲,振動板材質(zhì)的伸展和收縮、褶皺的變形、大小、形狀以及固定方式,永磁體的磁密度等,都會對骨傳導(dǎo)揚聲器最終的音效質(zhì)量帶來很大的影響。再例如,振動板可以是鏡面對稱的結(jié)構(gòu)、中心對稱的結(jié)構(gòu)或者非對稱的結(jié)構(gòu);振動板上可以設(shè)置有間斷的孔狀結(jié)構(gòu),使振動板產(chǎn)生更大的位移,從而讓骨傳導(dǎo)揚聲器實現(xiàn)更高的靈敏度,提高振動與聲音的輸出功率;又例如,振動板是圓環(huán)體結(jié)構(gòu),在圓環(huán)體內(nèi)設(shè)置向中心輻輳的多個支桿,支桿的個數(shù)可以是兩個或者更多。
顯然,對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在了解換能方式及具體裝置能夠影響骨傳導(dǎo)揚聲器音效質(zhì)量的基本原理后,可能在不背離這一原理的情況下,對上述提及的影響因素進行適當?shù)娜∩帷⒔M合、修正或改變,從而獲得理想的音質(zhì)。例如,采用高磁密度的永磁體,更理想的振動板材料以及設(shè)計,能夠獲得更好的音質(zhì)。
這里使用的術(shù)語“音質(zhì)”可以理解為能夠反映出聲音的質(zhì)量,指經(jīng)處理、傳輸?shù)冗^程后音頻的保真度。音質(zhì)主要由響度、音調(diào)和音色三要素來描述。響度是人耳對聲音強弱的主觀感受,其正比于聲音強度的對數(shù)值,聲音強度越大聽起來感到越響亮。而且與聲音的頻率和波形有關(guān)。音調(diào),又稱音高,是指人耳對聲音振動頻率高低的主觀感受。音調(diào)主要取決于聲音的基波頻率,基頻越高,音調(diào)越高,同時它還與聲音的強度有關(guān)。音色是指人耳對聲音特色的主觀感覺。音色主要取決于聲音的頻譜結(jié)構(gòu),還與聲音的響度、持續(xù)時間、建立過程及衰變過程等因素有關(guān)。聲音的頻譜結(jié)構(gòu)是用基頻、諧頻數(shù)目、諧頻分布情況、幅度大小以及相位關(guān)系來描述的。不同的頻譜結(jié)構(gòu),就有不同的音色。即使基頻和響度相同,如果諧波結(jié)構(gòu)不同,音色也不相同。
骨傳導(dǎo)揚聲器振動的實現(xiàn)方法很多,圖2-a和圖2-b是一個具體實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分的結(jié)構(gòu)圖,包括外殼210、面板220、換能裝置230和連接件240。
面板220的振動通過組織與骨骼傳遞到聽覺神經(jīng),從而使人聽到聲音。面板220與人體皮膚可以是直接接觸的,也可以通過由特定材料組成的振動傳遞層(下文中會詳細描述)與皮膚接觸。這里所說的特定材料可以從低密度的材料中進行選擇,例如塑料(例如但不限于高分子聚乙烯、吹塑尼龍、工程塑料等),橡膠,也可以是能達到同樣性能的其他單一或復(fù)合材料。對于橡膠的種類,例如但不限于通用型橡膠和特種型橡膠。通用型橡膠包含但不限于天然橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等。特種型橡膠又包含但不限于丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠、聚硫橡膠、聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠、環(huán)氧丙烷橡膠等。其中,丁苯橡膠包含并不限于乳液聚合丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠。對于復(fù)合材料,例如但不限于玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、石墨纖維、纖維、石墨烯纖維、碳化硅纖維或芳綸纖維等增強材料。也可以是其它有機和/或無機材料的復(fù)合物,例如玻璃纖維增強不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂基體組成的各類玻璃鋼。其他可用于制成振動傳遞層的材料還包括硅膠、聚氨酯(polyurethane)、聚碳酸酯(polycarbonate)中的一種或多種的組合。換能裝置230是基于某種原理實現(xiàn)電信號向機械振動轉(zhuǎn)換的組件。面板220與換能裝置230相連,在換能裝置230的帶動下振動。連接件240連接面板220和外殼210,用于將換能裝置230定位在外殼中。在換能裝置230將振動傳遞給面板220時,振動會同時通過連接件240傳遞給外殼,引起外殼210振動,也會相應(yīng)改變面板220的振動方式,從而影響面板220傳遞給人體皮膚的振動。
需要注意的是,將換能裝置和面板固定在外殼中的方式不限于圖2-b描述的連接方式,顯然,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言,是否采用連接件240,或者采用不同材料制成的連接件240、調(diào)整換能裝置230或者面板220連接到外殼210的方式等,都會表現(xiàn)出不同的力學(xué)阻抗特性,產(chǎn)生不同的振動傳遞效果,從而影響振動系統(tǒng)整體的振動效率,產(chǎn)生不同的音質(zhì)。
例如,若不采用連接件,面板可以通過膠水直接粘貼在外殼上,也可以采用卡接或焊接的方式連接在外殼上。若采用連接件,則具有適度彈性力的連接件在傳遞振動的過程中有減震的效果,可以減少傳遞到外殼的振動能量,從而有效抑制外殼振動導(dǎo)致的骨傳導(dǎo)揚聲器向外界漏音,也可以幫助避免可能的異常共振導(dǎo)致的異常聲音的發(fā)生,達到改善音質(zhì)的效果。位于外殼內(nèi)/上不同位置的連接件對振動的傳遞效率也會產(chǎn)生不同程度的影響,優(yōu)選地,連接件可以使得換能裝置處于懸吊或支撐等不同的狀態(tài)。
圖2-b所示為一種連接方式的實例,連接件240可以與外殼210頂端相連。圖2-c為另一種連接方式的實例,面板220從外殼210的開口伸出,面板220和換能裝置230之間通過連接部分250連接,并與外殼210通過連接件240相連。
在另外一些實施例中,也可以以其他的連接方式將換能裝置固定在殼體內(nèi)部,例如,可以將換能裝置通過連接件固定在外殼內(nèi)底面上,或者將換能裝置的底部(換能裝置與面板連接的一側(cè)是頂部,與之相反的一側(cè)是底部)通過彈簧懸空固定在殼體內(nèi)部,也可以將換能裝置的頂部連接在外殼上,或者換能裝置和外殼間通過多個位于不同位置的連接件相連,或者以上多種連接方式的任意組合。
在一些具體的實施例中,連接件具有一定的彈性。連接件的彈性由連接件的材料、厚度、結(jié)構(gòu)等多方面決定。對于連接件的材料,例如但不限于,鋼材(例如但不限于不銹鋼、碳素鋼等)、輕質(zhì)合金(例如但不限于鋁合金、鈹銅、鎂合金、鈦合金等)、塑膠(例如但不限于高分子聚乙烯、吹塑尼龍、工程塑料等),也可以是能達到同樣性能的其他單一或復(fù)合材料。對于復(fù)合材料,例如但不限于玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、石墨纖維、石墨烯纖維、碳化硅纖維或芳綸纖維等增強材料。構(gòu)成連接件的材料也可以是其它有機和/或無機材料的復(fù)合物,例如玻璃纖維增強不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂基體組成的各類玻璃鋼。連接件的厚度不低于0.005mm,優(yōu)選地,厚度為0.005mm-3mm,更優(yōu)選地,厚度為0.01mm-2mm,再優(yōu)選地,厚度為0.01mm-1mm,進一步優(yōu)選地,厚度為0.02mm-0.5mm。
連接件的結(jié)構(gòu)可以設(shè)定成環(huán)狀,優(yōu)選地,包含至少一個圓環(huán),優(yōu)選地,包含至少兩個圓環(huán),可以是同心圓環(huán),也可以是非同心圓環(huán),圓環(huán)間通過至少兩個支桿相連,支桿從外環(huán)向內(nèi)環(huán)中心輻射,進一步優(yōu)選地,包含至少一個橢圓圓環(huán),進一步優(yōu)選地,包含至少兩個橢圓圓環(huán),不同的橢圓圓環(huán)有不同的曲率半徑,圓環(huán)之間通過支桿相連,更進一步優(yōu)選地,包括至少一個方形環(huán)。連接件結(jié)構(gòu)也可以設(shè)定成片狀,優(yōu)選地,在片狀上設(shè)置鏤空圖案,更優(yōu)選地,鏤空圖案的面積不小于連接件非鏤空部分的面積。值得注意的是,以上描述中連接件的材料、厚度、結(jié)構(gòu)可以以任意方式組合成不同的連接件。例如,環(huán)狀連接件可以具有不同的厚度分布,優(yōu)選地,支桿厚度等于圓環(huán)厚度,進一步優(yōu)選地,支桿厚度大于圓環(huán)厚度,進一步優(yōu)選地,內(nèi)環(huán)的厚度大于外環(huán)的厚度。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)不同的實際應(yīng)用決定連接件的材料、位置以及連接方式等,或者將上述不同的連接件屬性進行修正、改進或者組合使用,但這些修正和改進仍然在以上描述的范圍之內(nèi)。例如,以上描述的連接件不一定是必須的,面板可以直接架接在外殼上,也可以通過膠水與外殼粘結(jié)。需要注意的是,實際應(yīng)用中的骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分的形狀、尺寸、比例等不限于圖2-a、圖2-b或圖2-c中所描述的內(nèi)容,骨傳導(dǎo)揚聲器在考慮到其他可能會影響骨傳導(dǎo)揚聲器音質(zhì)的因素,例如骨傳導(dǎo)揚聲器的漏音程度、產(chǎn)生的倍頻音、佩戴方式等,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)圖中所描述的內(nèi)容做出一定程度的改變。
精心設(shè)計和調(diào)試換能裝置與面板可以解決很多骨傳導(dǎo)揚聲器經(jīng)常面臨的問題。例如,骨傳導(dǎo)揚聲器容易產(chǎn)生漏音現(xiàn)象。這里所說的漏音指的是,骨傳導(dǎo)揚聲器工作的過程中,揚聲器的振動會產(chǎn)生向周圍環(huán)境傳遞的聲音,除了揚聲器的佩戴者外,環(huán)境中的其他人也能夠聽到揚聲器發(fā)出的聲音。漏音現(xiàn)象出現(xiàn)的原因很多,包括換能裝置和面板的振動通過連接件傳遞到外殼而引起外殼的振動,或者換能裝置的振動引起殼內(nèi)空氣振動,空氣振動傳導(dǎo)到外殼上引起外殼振動,從而產(chǎn)生漏音。如圖3-a所示,一種骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分的等效振動模型,包括固定端301,外殼311和面板321,固定端301和外殼311之間等效為通過彈性體331和阻尼件332連接,外殼311和面板321之間等效為通過彈性體341連接。固定端301可以是骨傳導(dǎo)揚聲器在振動過程中位置相對固定的點或者位置相對固定的區(qū)域(下文中會詳細描述)。彈性體331和阻尼332由耳機架/耳機掛帶和外殼之間的連接方式?jīng)Q定,影響因素包括耳機架/耳機掛帶的剛度、形狀、組成材料等,以及耳機架/耳機掛帶與外殼連接部位的材料屬性。這里所說的耳機架/耳機掛帶提供骨傳導(dǎo)揚聲器與使用者之間相互接觸的壓力。彈性體341由面板321(或者面板與換能裝置所組成的系統(tǒng))和外殼311之間的連接方式?jīng)Q定,影響因素包括以上提到的連接件240。則振動方程可以表示為:
mx″2+rx′2-k1(x1-x2)+k2x2=0(1)
其中,m為外殼311的質(zhì)量,x1為面板321的位移,x2為外殼311的位移,r為振動阻尼,k1為彈性體341的勁度系數(shù),k2為彈性體331的勁度系數(shù)。在穩(wěn)定振動的情況下(不考慮瞬態(tài)響應(yīng)),可以導(dǎo)出外殼振動與面板振動的比值x2/x1:
這里所說的外殼振動與面板振動的比值x2/x1可以反映出骨傳導(dǎo)揚聲器漏音大小。一般而言,x2/x1的值越大,說明外殼的振動相比于傳遞給聽力系統(tǒng)的有效振動就越大,在相同的音量下,漏音就越大;x2/x1的值越小,說明外殼的振動相比于傳遞給聽力系統(tǒng)的有效振動就越小,在相同的音量下,漏音就越小。由此可見,影響骨傳導(dǎo)揚聲器漏音大小的因素包括,面板321(或者面板與換能裝置所組成的系統(tǒng))和外殼311之間的連接方式(彈性體341的勁度系數(shù)k1),耳機架/耳機掛帶和外殼系統(tǒng)(k2,r,m)等。在一個實施例中,彈性體331的勁度系數(shù)k1,外殼質(zhì)量m以及阻尼r與揚聲器的形狀和佩戴方式相關(guān),在k1,m,r確定后,x2/x1和彈性體341的勁度系數(shù)k1之間的關(guān)系如圖3-b所示。由圖中可看出,不同勁度系數(shù)k1會影響外殼振動幅度與面板振動幅度的比值,即x2/x1。當頻率f大于200hz時,外殼的振動都小于面板的振動(x2/x1<1),且隨著頻率的增加,外殼的振動逐漸變小。特別的,如圖3-b所示,對于不同的k1的值(從左向右依次設(shè)定勁度系數(shù)為k2的5倍、10倍、20倍、40倍、80倍和160倍),當頻率大于400hz時,外殼振動已經(jīng)小于面板振動的1/10(x2/x1<0.1)。在具體實施例中,減小勁度系數(shù)k1的值(例如,選用勁度系數(shù)小的連接件240),可以有效地減少外殼的振動,從而降低漏音。
在具體實施例中,使用特定材料和連接方式的連接件可以降低漏音。例如,面板、換能裝置和外殼之間采用具有一定彈性的連接件連接,可以在面板在較大幅度的振動下,外殼的振動幅度較小,降低漏音??捎糜谥谱鬟B接件的材料有很多種,包括但不限于,不銹鋼、鈹銅、塑膠(例如,聚碳酸酯)等。連接件的形狀可以設(shè)置成很多種。例如,連接件可以是一種圓環(huán)體,圓環(huán)體中向中心輻輳至少兩個支桿,圓環(huán)體的厚度不低于0.005mm,優(yōu)選地,厚度為0.005mm-3mm,更優(yōu)選地,厚度為0.01mm-2mm,再優(yōu)選地,厚度為0.01mm-1mm,進一步優(yōu)選地,厚度為0.02mm-0.5mm。在另一個實例中,連接件可以是一種圓環(huán)片,圓環(huán)片上可以進一步設(shè)置有多圈間斷的環(huán)孔,每圈環(huán)孔之間形成間斷間隔。再例如,可以在外殼或者面板(或者在面板外側(cè)的振動傳遞層,下文中會詳細描述)上開設(shè)一定數(shù)量的滿足一定條件的引聲孔,在換能裝置振動過程中能夠?qū)?nèi)聲波振動引導(dǎo)傳播至殼外,與外殼振動所形成的漏音聲波相互作用,達到抑制骨傳導(dǎo)揚聲器漏音的效果。又如,可以選擇吸聲材料做成的外殼,或者在至少一部分殼體上使用吸聲材料。吸聲材料可以用于殼體上的一個或多個內(nèi)/外表面,也可以是殼體上一個內(nèi)/外表面上的一部分區(qū)域。吸聲材料是指能夠借助材料自身的物理屬性(例如但不限于多孔性)、薄膜作用、共振作用中一種或多種機制而對入射的聲音能量具有吸收的作用的材料。特別地,吸聲材料可以是多孔材料或者具有多孔結(jié)構(gòu)的材料,包括但不限于有機纖維材料(例如但不限于,天然植物纖維、有機合成纖維等)、無機纖維材料(例如但不限于,玻璃棉、礦渣棉、硅酸鋁棉和巖棉等)、金屬吸聲材料(例如但不限于,金屬纖維吸聲板、泡沫金屬材料等)、橡膠吸聲材料、泡沫塑料吸聲材料(例如但不限于,聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚丙烯酸酯聚苯乙烯泡沫、酚醛樹脂泡沫等)等,;也可以是通過共振吸聲的柔性材料,包括但不限于閉孔型泡沫塑料;膜狀材料,包括但不限于塑料膜、布、帆布、漆布或人造革;板狀材料,包括但不限于如硬質(zhì)纖維板、石膏板、塑料板、金屬板)或穿孔板(如在板狀材料上打孔制得)。吸聲材料可以是一種或者多種的組合,也可以是復(fù)合材料。吸聲材料可以設(shè)置在外殼上,也可以分別設(shè)置在振動外殼的振動傳遞層或外殼上。
這里所說的外殼、振動傳遞層以及與振動傳遞層貼合的面板共同構(gòu)成骨傳導(dǎo)揚聲器的振動單元。換能裝置位于該振動單元中,并且通過與面板和外殼的連接將振動傳遞到振動單元上。優(yōu)選的,振動單元至少有超過1%是吸聲材料,更優(yōu)選的,振動單元至少有超過5%的吸聲材料,進一步優(yōu)選地,振動單元至少有超過10%的吸聲材料。優(yōu)選地,外殼上至少有超過5%是吸聲材料,更優(yōu)選地,外殼上至少有超過10%是吸聲材料,進一步優(yōu)選地,外殼上有超過40%是吸聲材料,再進一步優(yōu)選地,外殼上至少有超過80%是吸聲材料。在進一步的實施例中,可以引入補償電路,根據(jù)漏音聲音的性質(zhì)進行主動控制,產(chǎn)生與漏音聲音相位相反的的反向信號,從而抑制漏音。應(yīng)當注意的是,以上描述的改變骨傳導(dǎo)揚聲器音質(zhì)的方式可以進行選擇或組合使用,得到多種實施方案,這些實施方案也仍在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
以上對骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分結(jié)構(gòu)的描述僅僅只是具體的示例,不應(yīng)被視為是唯一可行的實施方案。顯然,對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在了解基本原理后,可能在不背離這一原理的情況下,對實施振動的具體結(jié)構(gòu)和連接方式進行各種修正和改變,但是這些修正和改變?nèi)栽谝陨厦枋龅姆秶畠?nèi)。例如,圖2-b,2-c中的連接部分250可以是面板220上的一部分,采用膠水粘結(jié)在換能裝置230上;也可以是換能裝置230的一部分(例如,振動板上的凸起部分),采用膠水粘結(jié)在面板220上;也可以是獨立的一個組件,采用膠水同時粘結(jié)在面板220和換能裝置230上。當然,連接部分250和面板220或者換能裝置230之間的連接方式并不限于粘結(jié),本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以獲知的其他連接方式也適用于本發(fā)明,例如,可以采用卡接或者焊接的方式。優(yōu)選地,面板220與外殼210之間可以直接采用膠水粘結(jié)的方式,更優(yōu)選地,可以通過類似于彈性件240的組件連接,進一步優(yōu)選地,可以通過在面板220外側(cè)加上振動傳遞層(下文中會詳細描述)的方式連接在外殼210上。需要注意的是,連接部分250是描述不同組件間連接的示意圖,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以采用具有類似功能和不同形狀的組件來替代,這些替代和改變?nèi)匀辉谏鲜雒枋龅谋Wo范圍之內(nèi)。
在步驟103,聲音通過傳遞系統(tǒng)傳遞給聽力系統(tǒng)。傳遞系統(tǒng)可以是通過介質(zhì)將聲音振動直接傳遞給聽力系統(tǒng),也可以包括在聲音傳遞過程中經(jīng)過一定的處理后再傳遞給聽力系統(tǒng)。
圖4是一種聲音傳遞系統(tǒng)的具體實施例,該實施例中的骨傳導(dǎo)揚聲器在工作時,揚聲器401接觸在耳后、面頰或額頭等部位,將聲音振動傳遞給皮膚402,經(jīng)皮下組織403、骨骼404傳遞到耳蝸405,最終由耳蝸聽覺神經(jīng)傳遞給大腦。人體感受到的音質(zhì)會受到傳輸介質(zhì)以及影響傳輸介質(zhì)物理性能的其它因素的影響。例如,皮膚和皮下組織的疏密、厚度,骨骼的形狀、密度以及振動在傳遞過程中可能經(jīng)由的人體其它組織等,都會對最終的音質(zhì)產(chǎn)生影響。進一步的,在振動的傳遞過程中,骨傳導(dǎo)揚聲器與人體接觸的部分、人體組織的振動傳遞效率也會影響最終的音效。
例如,骨傳導(dǎo)揚聲器的面板將振動通過人體組織傳遞給人體的聽力系統(tǒng),改變面板的材質(zhì)、接觸面積、形狀和/或大小,以及面板和皮膚間的相互作用力,都可以影響聲音通過介質(zhì)的傳遞效率,從而影響音質(zhì)。例如,在相同的驅(qū)動下,不同大小的面板傳遞的振動在佩戴者貼合面上有不同的分布,進而會帶來音量和音質(zhì)的差異。優(yōu)選地,面板的面積不小于0.15cm2,更優(yōu)選地,面積不小于0.5cm2,進一步優(yōu)選地,面積不小于2cm2。再例如,面板受換能裝置的帶動而振動,面板與換能裝置的粘結(jié)點在面板振動的中心,優(yōu)選地,面板圍繞所述振動中心的質(zhì)量分布是均勻的(即振動中心是面板的物理中心),更優(yōu)選地,使面板圍繞所述振動中的質(zhì)量不均勻分布(即振動中心偏離面板的物理中心)。又例如,一個振動板可以連接到多個面板上,多個面板間的形狀、材質(zhì)可以彼此相同也可以不同,多個面板間可以相連也可以不相連,多個面板利用多個途徑傳遞聲音振動,不同路徑間的振動傳遞方式互不相同,傳遞到面板的位置也不相同,不同面板之間的振動信號可以互補,生成較為平坦的頻率響應(yīng)。再例如,將一塊面積較大的振動板分割為兩塊或多塊面積較小的振動板,可以有效地改善在高頻時面板形變引起的不均勻振動,使頻率響應(yīng)更為理想。
值得注意的是,面板的物理屬性,例如質(zhì)量、大小、形狀、剛度、振動阻尼等都會影響面板振動的效率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要選擇適當材料做成的面板,或者使用不同模具將面板注塑成不同的形狀,優(yōu)選地,面板的形狀可以設(shè)置成長方形、圓形或橢圓形,更優(yōu)選地,面板的形狀可以是將長方形、圓形或橢圓形的邊緣進行切割后所獲得的圖形(例如但不限于,將圓形對稱切割獲得類似橢圓的形狀等),進一步優(yōu)選地,面板可以設(shè)置成鏤空的。這里所說的面板材料包括但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrilebutadienestyrene,abs)、聚苯乙烯(polystyrene,ps)、高沖擊聚苯乙烯(highimpactpolystyrene,hips)、聚丙烯(polypropylene,pp)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,pet)、聚酯(polyester,pes)、聚碳酸酯(polycarbonate,pc)、聚酰胺(polyamides,pa)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,pvc)、聚氨酯(polyurethanes,pu)、聚二氯乙烯(polyvinylidenechloride)、聚乙烯(polyethylene,pe)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,pmma)、聚醚醚酮(polyetheretherketone,peek)、酚醛樹脂(phenolics,pf)、尿素甲醛樹脂(urea-formaldehyde,uf)、三聚氰胺-甲醛樹脂(melamineformaldehyde,mf)以及一些金屬、合金(如鋁合金、鉻鉬鋼、鈧合金、鎂合金、鈦合金、鎂鋰合金、鎳合金等)或復(fù)合材料等。相關(guān)參數(shù)包括材料的相對密度,拉伸強度,彈性模量,洛氏硬度等。優(yōu)選的,面板材料的相對密度為1.02-1.50,更優(yōu)選地,相對密度為1.14-1.45,進一步優(yōu)選地,相對密度為1.15-1.20。面板的拉伸強度不小于30mpa,更優(yōu)選地,拉伸強度為33mpa-52mpa,進一步優(yōu)選地,拉伸強度不小于60mpa。面板材料的彈性模量可以在1.0gpa-5.0gpa內(nèi),更優(yōu)選地,彈性模量在1.4gpa-3.0gpa,進一步優(yōu)選地,彈性模量在1.8gpa-2.5gpa。類似的,面板材料的硬度(洛氏硬度)可以是60-150,更優(yōu)選地,硬度可以是80-120,進一步優(yōu)選地,硬度可以是90-100。特別的,同時考慮面板材料和拉伸強度,可以是相對密度為1.02-1.1,拉伸強度為33mpa-52mpa,更優(yōu)選地,面板材料的相對密度為1.20-1.45,拉伸強度為56-66mpa。
在其他一些實施例中,骨傳導(dǎo)揚聲器的面板外側(cè)包裹著振動傳遞層,振動傳遞層與皮膚接觸,面板和振動傳遞層組成的振動體系將產(chǎn)生的聲音振動傳遞給人體組織。優(yōu)選地,面板外側(cè)包裹一層振動傳遞層,更優(yōu)選地,面板外側(cè)包裹多層振動傳遞層;振動傳遞層可以是由一種或多種材料制成,不同振動傳遞層的材料構(gòu)成可以相同,也可以不同;多層振動傳遞層之間可以是在面板垂直的方向上相互疊加,也可以是在面板水平的方向上鋪開排列,或者以上兩種排列方式的組合。振動傳遞層的面積可以設(shè)定為不同的大小,優(yōu)選地,振動傳遞層的面積不小于1cm2,更優(yōu)選地,振動傳遞層的面積不小于2cm2,進一步優(yōu)選地,振動傳遞層的面積不小于6cm2。
振動傳遞層的構(gòu)成可以是具有一定吸附性、柔性、化學(xué)性的材料,例如塑料(例如但不限于高分子聚乙烯、吹塑尼龍、工程塑料等),橡膠,也可以是能達到同樣性能的其他單一或復(fù)合材料。對于橡膠的種類,例如但不限于通用型橡膠和特種型橡膠。通用型橡膠包含但不限于天然橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等。特種型橡膠又包含但不限于丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠、聚硫橡膠、聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠、環(huán)氧丙烷橡膠等。其中,丁苯橡膠包含并不限于乳液聚合丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠。對于復(fù)合材料,例如但不限于玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、石墨纖維、纖維、石墨烯纖維、碳化硅纖維或芳綸纖維等增強材料。也可以是其它有機和/或無機材料的復(fù)合物,例如玻璃纖維增強不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂基體組成的各類玻璃鋼。其他可用于制成振動傳遞層的材料還包括硅膠、聚氨酯(polyurethane)、聚碳酸酯(polycarbonate)中的一種或多種的組合。
振動傳遞層的存在能夠影響系統(tǒng)的頻率響應(yīng),改變骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì),同時也能起到對殼內(nèi)元件的保護作用。例如,振動傳遞層能夠改變面板的振動方式,使得系統(tǒng)整體的頻率響應(yīng)更平緩。面板的振動方式受到面板本身屬性、面板和振動板的連接方式、面板和振動傳遞層的連接方式、振動頻率等因素的影響。面板本身屬性包括但不限于面板的質(zhì)量、大小、形狀、剛度、振動阻尼等。優(yōu)選地,可以采用厚度不均勻的面板(例如但不限于,面板中心厚度大于邊緣厚度)。面板和振動板的連接方式包括但不限于膠水粘結(jié)、卡接或焊接等;面板和振動傳遞層的連接包括但不限于膠水連接;不同的振動頻率會對應(yīng)面板不同的振動方式,包括面板整體的平移以及不同程度的扭轉(zhuǎn)平移,選擇在特定頻率范圍內(nèi)具有特定振動方式的面板可以改變骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)。優(yōu)選地,這里所說的特定的頻率范圍可以是20hz-20000hz,更優(yōu)選地,頻率范圍可以是400hz-10000hz,進一步優(yōu)選地,頻率范圍可以是500hz-2000hz,再進一步優(yōu)選地,頻率范圍可以是800hz-1500hz。
優(yōu)選地,以上所描述的振動傳遞層包裹在面板外側(cè),構(gòu)成振動單元的一個側(cè)面。振動傳遞層上不同區(qū)域?qū)φ駝拥膫鬟f效果不同。例如,振動傳遞層上存在第一接觸面區(qū)域和第二接觸面區(qū)域,優(yōu)選地,第一接觸面區(qū)域不與面板貼合,第二接觸面區(qū)域與面板貼合;更優(yōu)選地,振動傳遞層與使用者直接或間接接觸時,第一接觸面區(qū)域上的夾緊力小于第二接觸面區(qū)域上的夾緊力(這里所說的夾緊力是指在振動單元的接觸面與使用者之間的壓力);進一步優(yōu)選地,第一接觸面區(qū)域不與使用者直接接觸,第二接觸面區(qū)域與使用者直接接觸并傳遞振動。第一接觸面區(qū)域的面積大小和第二接觸面區(qū)域的面積大小不等,優(yōu)選地,第一接觸面區(qū)域的面積小于第二接觸面區(qū)域的面積,更優(yōu)選地,第一接觸面區(qū)域存在小孔,進一步減小第一接觸區(qū)域的面積;振動傳遞層的外側(cè)表面(即面向使用者面)可以是平坦的,也可以是不平坦的,優(yōu)選地,第一接觸面區(qū)域和第二接觸面區(qū)域不在同一平面上;更優(yōu)選地,第二接觸面區(qū)域高于第一接觸面區(qū)域;進一步優(yōu)選地,第二接觸面區(qū)域和第一接觸面區(qū)域構(gòu)成臺階結(jié)構(gòu);更進一步優(yōu)選地,第二接觸面區(qū)與使用者接觸,第一接觸面區(qū)域不與使用者接觸。第一接觸面區(qū)域和第二接觸面區(qū)域的組成材料可以是相同也可以是不同的,可以是以上描述的振動傳遞層材料中的一種或多種的組合。以上對于接觸面上夾緊力的描述只是本發(fā)明的一種表現(xiàn)形式,本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對以上描述的結(jié)構(gòu)和方式進行修改,而這些修改仍然在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。例如,振動傳遞層可以不是必須的,面板可以直接與使用者接觸,面板上可以設(shè)置不同的接觸面區(qū)域,不同的接觸面區(qū)域擁有與以上描述的第一接觸面區(qū)域和第二接觸面區(qū)域類似的性質(zhì)。再例如,接觸面上可以設(shè)置第三接觸面區(qū)域,第三接觸面區(qū)域上可以設(shè)置不同于第一接觸面區(qū)域和第二接觸面區(qū)域的結(jié)構(gòu),并且這些結(jié)構(gòu)能夠在減小外殼振動、抑制漏音、改善振動單元的頻率響應(yīng)曲線等方面獲得一定的效果。
作為一個具體的實施例,圖5-a和5-b分別是面板和振動傳遞層相連的正視圖和側(cè)視圖。其中,面板501與振動傳遞層503通過膠水502粘結(jié),膠水粘結(jié)處位于面板501兩端,面板501位于振動傳遞層503和殼體504形成的外殼內(nèi)。優(yōu)選地,面板501在振動傳遞層503上的投影為第二接觸面區(qū)域,位于第二接觸面區(qū)域周圍的區(qū)域是第一接觸面區(qū)域。
面板和振動傳遞層之間可以采用膠水完全粘貼,則等效地改變了面板的質(zhì)量、大小、形狀、剛度、振動阻尼、振動模態(tài)等屬性,也使得振動傳遞效率更高;面板和傳遞層之間也可以只使用膠水部分粘結(jié),則面板和傳遞層間非粘貼區(qū)域存在氣體傳導(dǎo),可以增強低頻振動的傳遞,改善聲音中低頻的效果,優(yōu)選地,膠水面積占面板面積的1%-98%,更優(yōu)選地,膠水面積占面板面積的5%-90%,再優(yōu)選地,膠水面積占面板面積的10%-60%,更進一步優(yōu)選地,膠水面積占面板面積的20%-40%;面板和傳遞層之間也可以不使用膠水粘結(jié),則面板和傳遞層的振動傳遞效率不同于使用膠水粘結(jié)的情況,也會改變骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)。在具體的實施例中,改變膠水的粘貼方式能夠改變骨傳導(dǎo)揚聲器中相應(yīng)組件的振動方式,從而改變聲音的產(chǎn)生和傳遞效果。進一步的,膠水的性質(zhì)也會影響骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì),例如膠水的硬度、剪切強度、抗拉強度和延展性等。例如,優(yōu)選地,膠水抗拉強度不小于1mpa,更優(yōu)選地,抗拉強度不小于2mpa,進一步優(yōu)選地,抗拉強度不小于5mpa;優(yōu)選地,膠水的扯斷伸長率是100%-500%,更優(yōu)選地,扯斷伸長率是200%-400%;優(yōu)選地,膠水的剪切強度不小于2mpa,更優(yōu)選地,剪切強度不小于3mpa;優(yōu)選地,膠水的邵氏硬度在25-30,更優(yōu)選地,邵氏硬度在30-50??梢允褂靡环N膠水,也可以將不同屬性的膠水組合使用。膠水與面板以及膠水與塑膠間的粘結(jié)強度也可以設(shè)置在一定范圍,例如但不限于,8mpa-14mpa內(nèi)。應(yīng)當注意的是,實施例中的振動傳遞層材料不限于硅膠,也可以采用塑料、生物材料或者其它具有一定吸附性、柔性、化學(xué)性的材料。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以根據(jù)實際需要決定選用膠水的類型和屬性,以及與膠水粘結(jié)的面板材料和振動傳遞層材料,從一定程度上決定骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)。
圖6是骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分中各部件連接方式的一個具體實施例。換能裝置610連接在外殼620上,面板630與振動傳遞層640之間通過膠水650粘結(jié),振動傳遞層640的邊緣與殼體620連接。在不同實施例中,可以通過改變膠水650的分布、硬度或數(shù)量,或者改變傳遞層640的硬度等來改變骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng),從而改變音質(zhì)。優(yōu)選地,面板和振動傳遞層間可以不涂抹膠水,更優(yōu)選地,面板和振動傳遞層間可以涂滿膠水,進一步優(yōu)選地,面板和振動傳遞層間部分區(qū)域涂抹膠水,再進一步優(yōu)選地,面板和振動傳遞層間涂抹膠水的區(qū)域面積不大于面板的面積。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要決定選用膠水的數(shù)量,從而達到調(diào)節(jié)揚聲器音質(zhì)的效果。如圖7所示,在一個實施例中,反映出不同的膠水連接方式對骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng)的影響。三條曲線分別對應(yīng)無振動傳遞層和膠水,振動傳遞層和面板間未涂滿膠水,以及振動傳遞層和面板間涂滿膠水時的頻率響應(yīng)??梢钥闯?,相對于涂滿膠水的情況,在振動傳遞層和面板間涂上少量膠水或者不涂膠水時,骨傳導(dǎo)揚聲器的諧振頻率會向低頻偏移。振動傳遞層和面板間通過膠水的粘結(jié)情況,可以反映出振動傳遞層對振動系統(tǒng)的影響。因此,改變膠水的粘結(jié)方式,可以使得骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng)曲線有明顯的變化。
本領(lǐng)域的工作人員可以根據(jù)實際的頻率響應(yīng)需求,調(diào)整和改進膠水的粘結(jié)方式、數(shù)量,從而改善系統(tǒng)的音質(zhì)。類似的,在另一個實施例中,圖8反映出不同振動傳遞層的硬度對振動響應(yīng)曲線的影響。實線是采用較硬的傳遞層的骨傳導(dǎo)揚聲器所對應(yīng)的振動響應(yīng)曲線,虛線是采用較軟的傳遞層的骨傳導(dǎo)揚聲器所對應(yīng)的振動響應(yīng)曲線。可以看出,采用不同硬度的振動傳遞層可以使骨傳導(dǎo)揚聲器獲得不同的頻率響應(yīng)。振動傳遞層的硬度越大,傳遞高頻振動的能力越強;振動傳遞層的硬度越小,則傳遞低頻振動的能力越強。選擇不同材料的振動傳遞層(不限于硅膠、塑料等)可以獲得不同音質(zhì)。例如,骨傳導(dǎo)揚聲器上使用45度硅膠做成的振動傳遞層可以獲得較好的低音效果,使用75度硅膠做成的振動傳遞層可以獲得較好的高音效果。這里所說的低頻指的是小于500hz的聲音,中頻指的是500hz-4000hz范圍的聲音,高頻是指大于4000hz的聲音。
當然,以上對膠水和振動傳遞層的描述僅僅是一種可以影響骨傳導(dǎo)揚聲器音質(zhì)的實施例,不應(yīng)被視為唯一可行的實施方案。顯然,對本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在了解影響骨傳導(dǎo)揚聲器音質(zhì)的基本原理后,可能在不背離這一原理的情況下,對骨傳導(dǎo)揚聲器上振動產(chǎn)生部分中各個器件以及連接方式進行調(diào)整和改變,但這些調(diào)整和改變?nèi)栽谝陨厦枋龅谋Wo范圍之內(nèi)。例如,振動傳遞層的材料可以是任意的,也可以是根據(jù)用戶的使用習(xí)慣定制的。在振動傳遞層和面板間使用固化后具有不同硬度的膠水,也可能對骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)產(chǎn)生影響。此外,增加振動傳遞層的厚度可以等效為增加了組成的振動系統(tǒng)中的質(zhì)量,也可以達到是系統(tǒng)的諧振頻率下降的效果。優(yōu)選地,傳遞層的厚度為0.1mm-10mm,更優(yōu)選地,厚度為0.3mm-5mm,再優(yōu)選地,厚度為0.5mm-3mm,進一步優(yōu)選地,厚度為1mm-2mm。傳遞層的拉伸強度、粘度、硬度、撕裂強度、伸長率等也會對系統(tǒng)的音質(zhì)產(chǎn)生影響。傳遞層材料的拉伸強度是指造成傳遞層樣品撕裂時單位范圍上所需的力,優(yōu)選的,拉伸強度為3.0mpa-13mpa,更優(yōu)選地,拉伸強度為4.0mpa-12.5mpa,進一步優(yōu)選地,拉伸強度為8.7mpa-12mpa。優(yōu)選地,傳遞層的邵氏硬度為5-90,更優(yōu)選地,邵氏硬度為10-80,進一步優(yōu)選地,邵氏硬度為20-60。傳遞層的伸長率指傳遞層斷裂時相對與原長度所增長的百分比,優(yōu)選地,伸長率在90%-1200%之間,更優(yōu)選地,伸長率在160%-700%之間,進一步優(yōu)選地,伸長率在300%-900%之間。傳遞層的撕裂強度指在有切口的傳遞層上施加力量時阻礙切口或刻痕擴大的抵抗力,優(yōu)選地,撕裂強度在7kn/m-70kn/m之間,更優(yōu)選地,撕裂強度在11kn/m-55kn/m之間,進一步優(yōu)選地,撕裂強度在17kn/m-47kn/m之間。
以上描述的面板與振動傳遞層組成的振動系統(tǒng)中,除了改變面板和傳遞層的物理屬性,以及面板與振動傳遞層的粘結(jié)方式等方面,也可以從其他方面改變骨傳導(dǎo)揚聲器的性能。
一種精心設(shè)計的包含振動傳遞層的振動產(chǎn)生部分可以進一步有效地降低骨傳導(dǎo)揚聲器漏音。優(yōu)選地,在振動傳遞層表面打孔可以降低漏音。一個實施例如圖9所示,振動傳遞層940通膠水950與面板930粘結(jié),振動傳遞層上與面板的粘結(jié)區(qū)域凸起程度高于振動傳遞層940上非粘結(jié)區(qū)域,在非粘合區(qū)域下方為一空腔。振動傳遞層940上非粘合區(qū)域和外殼920表面分別開設(shè)有引聲孔960。優(yōu)選地,開設(shè)部分引聲孔的非粘合區(qū)域不與使用者接觸。一方面,引聲孔960可以有效地減小振動傳遞層940上非粘合區(qū)域面積,可以使得振動傳遞層內(nèi)外空氣通透,減小內(nèi)外氣壓差,從而減少非粘合區(qū)域的振動;另一方面,引聲孔960可以將外殼920內(nèi)部空氣振動所形成的聲波引出至外殼920的外部,與外殼920振動推動殼外空氣所形成的漏音聲波相消,以降低漏音聲波的振幅。具體的,骨傳導(dǎo)揚聲器在空間中任一點的漏音大小正比于該點處的聲壓p,
其中,
p=p0+p1+p2(3)
p0是外殼(包括振動傳遞層上不與皮膚接觸的部分)在上述點所生成的聲壓,p1是外殼側(cè)面的引聲孔所傳遞的聲音在上述點的聲壓,p2是振動傳遞層上的引聲孔所傳遞的聲音在上述點的聲壓,p0、p1、p2分別是:
其中,k表示波矢,ρ0表示空氣密度,ω表示振動的角頻率,r(x’,y’)表示聲源上一點到空間中一點的距離,s0是未與人臉接觸的外殼面域,s1是外殼側(cè)面引聲孔的開孔面域,s2是振動傳遞層上引聲孔的開孔面域,w(x,y)表示單位面積的聲源強度,
我們的目標是盡可能降低p的取值,從而達到降低漏音的效果。在實際使用中,通過調(diào)整引聲孔的大小和數(shù)量可以調(diào)節(jié)系數(shù)a1,a2,調(diào)整引聲孔的位置可以調(diào)節(jié)相位
以上對吸聲孔的描述是本發(fā)明的一個實施例,并不構(gòu)成對骨傳導(dǎo)揚聲器在改善音質(zhì)、抑制漏音等方面的限制,本領(lǐng)域的發(fā)明人可以通過對以上描述的實施方式進行各種修正和改進,這些修正和改進仍然在以上所描述的保護范圍之內(nèi)。例如,優(yōu)選地,引聲孔只開設(shè)在振動傳遞層上,更優(yōu)選地,引聲孔只開始在振動傳遞層不與面板重合的區(qū)域,進一步優(yōu)選地,引聲孔開口于不與使用者接觸的區(qū)域,再優(yōu)選地,引聲孔在振動單元內(nèi)側(cè)開口于一空腔。再例如,引聲孔也可以開設(shè)在外殼底壁上,開設(shè)在底壁的引聲孔數(shù)量可以為一個,設(shè)置在底壁中心,也可以是多個,設(shè)置成圍繞底壁中心呈環(huán)狀周向均勻分布。再例如,引聲孔可以開設(shè)在外殼側(cè)壁上,開設(shè)在外殼側(cè)壁的引聲孔數(shù)量可以為一個,也可以為多個,呈周向均勻分布。
以上對骨傳導(dǎo)揚聲器的振動傳遞描述僅僅是具體的示例,不應(yīng)被視為是唯一可行的實施方案。顯然,對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在了解骨傳導(dǎo)揚聲器的基本原理后,可能在不背離這一原理的情況下,對骨傳導(dǎo)揚聲器的振動描述進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變,但是這些修正和改變?nèi)栽谝陨厦枋龅姆秶畠?nèi)。例如,采用植入式的骨傳導(dǎo)助聽器可以直接貼緊人體的骨骼,將聲音振動直接傳遞給骨骼,而不經(jīng)過皮膚或者皮下組織,這樣可以一定程度上避免由皮膚或皮下組織在振動傳遞過程中對頻率響應(yīng)產(chǎn)生的衰減和改變。又如,在一些應(yīng)用中,傳導(dǎo)部位可以是牙齒,即骨傳導(dǎo)裝置可以貼合在牙齒上,將聲音振動通過牙齒傳遞給骨骼和周邊組織,也可以在一定程度上減少皮膚在振動過程中對頻率響應(yīng)的影響。以上對骨傳導(dǎo)應(yīng)用場景的介紹只是起到描述性的目的,本領(lǐng)域的技術(shù)人員在了解骨傳導(dǎo)的基本原理后,可以將骨傳導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用在不同的場景,這些場景中聲音的傳遞可以是對以上描述的傳遞途徑的部分改變,這些改變?nèi)匀辉谝陨厦枋龅谋Wo范圍內(nèi)。
在步驟104,人體感受到的音質(zhì)也和人體的聽力系統(tǒng)有關(guān),不同人群可能對不同頻率范圍的聲音的敏感程度不同。在一些實施例中,人體的對不同頻率的聲音的敏感程度可以通過等響曲線來反映。某些人群對聲音信號中特定頻率范圍內(nèi)的聲音不敏感,則表現(xiàn)出在等響曲線上對應(yīng)頻率的響應(yīng)強度低于其他頻率內(nèi)的響應(yīng)強度。例如,某些人群對高頻聲音信號不敏感,即在等響曲線上表現(xiàn)為在相應(yīng)高頻信號的強度響應(yīng)低于其它頻率處的強度響應(yīng);某些人群對中低頻聲音信號不敏感,在等響曲線上則表現(xiàn)為在相應(yīng)中低頻信號的強度響應(yīng)低于其它頻率處的強度響應(yīng)。這里所說的低頻指的是小于500hz的聲音,中頻指的是500hz-4000hz范圍的聲音,高頻是指大于4000hz的聲音。
當然,聲音的低頻和高頻可以是相對的,針對某些特殊人群的聽力系統(tǒng)對不同頻率范圍內(nèi)聲音的不同響應(yīng),選擇性地改變或調(diào)整骨傳導(dǎo)揚聲器產(chǎn)生的聲音強度在相應(yīng)頻率范圍內(nèi)的分布,能夠使得對應(yīng)人群獲得不同的聲音體驗。值得注意的是,以上討論的聲音信號中的高頻、中頻或低頻部分可以是對正常人耳的聽力范圍內(nèi)相應(yīng)部分的描述,也可以是揚聲器所要表達的自然界的聲音范圍內(nèi)相應(yīng)部分的描述。
在一個實施例中,某些人群的聽力系統(tǒng)的等響曲線如圖10中曲線3所示,a點頻率附近出現(xiàn)峰值,表明該人群對a點附近頻率的聲音的敏感程度高于其他頻率點(如圖中b點)。在設(shè)計骨傳導(dǎo)揚聲器時,可以對人耳聽力系統(tǒng)中不敏感的頻率部分進行補償。圖中曲線4是一種針對聽力曲線3進行相應(yīng)補償?shù)墓莻鲗?dǎo)揚聲器頻率響應(yīng)曲線,在b點頻率附近存在諧振峰。結(jié)合人耳接收聲音時的等響曲線3和骨傳導(dǎo)揚聲器產(chǎn)生的頻率響應(yīng)曲線4,使最終人體聽到的聲音更為理想,聲音感受更為寬廣。作為一個具體的例子,a點的頻率可以選在500hz左右,b點的頻率可以選在2000hz左右。需要注意的是,以上對骨傳導(dǎo)揚聲器進行相應(yīng)頻率補償?shù)氖纠?,不?yīng)被視為是唯一可行的實施方案,本領(lǐng)域的技術(shù)人員在了解其原理后,可以針對實際應(yīng)用場景設(shè)定合適的峰值取值和補償方式。
顯然,對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在了解相關(guān)基本原理后,可能在不背離這一原理的情況下,對實施骨傳導(dǎo)揚聲器的具體方式與選擇進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變,但是這些修正和改變?nèi)栽谝陨厦枋龅姆秶畠?nèi)。例如,骨傳導(dǎo)助聽器同樣適用于以上骨傳導(dǎo)揚聲器進行頻率響應(yīng)補償?shù)姆椒ǎ纯梢葬槍β犃κ軗p的人群的聽力響應(yīng)曲線,設(shè)計對應(yīng)的一種或幾種助聽器的頻率響應(yīng)特征來彌補其可能表現(xiàn)出來的對特定頻率范圍的不敏感性,在實際應(yīng)用中,骨傳導(dǎo)助聽器可以智能選擇或者根據(jù)用戶的輸入信息進行頻率響應(yīng)的調(diào)整。例如,系統(tǒng)自動獲得或者用戶輸入自身的等響曲線,并根據(jù)該曲線調(diào)整骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng),對特定頻率的聲音進行補償。在一個實施例中,針對等響曲線上響度比較低的點(例如,曲線上的極小點),可以增大該點對應(yīng)的頻率附近骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng)幅度,從而獲得理想的音質(zhì)。類似的,針對等響曲線上響度比較高的點(例如,曲線上的極大點),可以減小該點對應(yīng)的頻率附近骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng)幅度。進一步的,以上描述的頻率響應(yīng)曲線或者人耳的等響曲線上的極大點或極小點可以有多個,相應(yīng)的補償曲線(頻率響應(yīng)曲線)也可以對應(yīng)有多個極大值或極小值。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,以上對人體聽力敏感程度的描述中,“等響曲線”可以用同類詞語代替,例如,“等響度曲線”,“聽力響應(yīng)曲線”等。事實上,人體對聽力敏感程度也可以看作是一種聲音的頻率響應(yīng),在本發(fā)明中各個實施例的描述中,結(jié)合人體對聲音的敏感程度和骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng),最終體現(xiàn)出骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)。
在正常情況下,骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)受到揚聲器本身各組成部分的物理性質(zhì)、各組成部分間振動傳遞關(guān)系、揚聲器與外界的振動傳遞關(guān)系以及振動傳遞系統(tǒng)在傳遞振動時的效率等多方面的影響因素。骨傳導(dǎo)揚聲器本身的各組件部分包括產(chǎn)生振動的組件(例如但不限于換能裝置),固定揚聲器的組件(例如但不限于耳機架/耳機掛帶),傳遞振動的組件(例如但不限于面板、振動傳遞層等)。各組成部分間振動傳遞關(guān)系以及揚聲器與外界的振動傳遞關(guān)系由揚聲器與使用者間的接觸方式(例如但不限于夾緊力、接觸面積、接觸形狀等)決定。如圖11所示,一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動產(chǎn)生和傳遞系統(tǒng)的的等效示意圖,包括一種骨傳導(dǎo)揚聲器的等效系統(tǒng)包括固定端1101,傳感終端1102,振動單元1103,以及換能裝置1104。其中,固定端1101通過傳遞關(guān)系k1(圖4中k4)與振動單元1103相連,傳感終端1102通過傳遞關(guān)系k2(圖4中r3,k3)與振動單元1103相連,振動單元1103通過傳遞關(guān)系k3(圖4中r4,k5)與換能裝置1104相連。
這里所說的振動單元是面板和換能裝置組成的振動體,傳遞關(guān)系k1,k2和k3是骨傳導(dǎo)揚聲器等效系統(tǒng)中相應(yīng)部分之間作用關(guān)系的描述(將在下文中詳細描述)。等效系統(tǒng)的振動方程可以表示為:
m3x″3+r3x′3-r4x′4+(k3+k4)x3+k5(x3-x4)=f3(8)
m4x″4+r4x″4-k5(x3-x4)=f4(9)
其中,m3是振動單元1103的等效質(zhì)量,m4是換能裝置1104的等效質(zhì)量,x3是振動單元1103的等效位移,x4是換能裝置1104的等效位移,k3是傳感終端1102和振動單元1103之間的等效彈性系數(shù),k4是固定端1101和振動單元1103之間的等效彈性系數(shù),k5是換能裝置1104和振動單元1103之間的等效彈性系數(shù),r3是傳感終端1102和振動單元1103之間的等效阻尼,r4是換能裝置1104和振動單元1103之間的等效阻尼,f3和f4分別是振動單元1103和換能裝置1104之間的相互作用力。系統(tǒng)中振動單元的等效振幅a3為:
其中,f0表示單位驅(qū)動力,ω表示振動頻率。由此可見,影響骨傳導(dǎo)揚聲器頻率響應(yīng)的因素包括振動的產(chǎn)生部分(例如但不限于振動單元、換能裝置、外殼以及相互連接方式,如公式(10)中m3,m4,k5,r4等),振動傳遞部分(例如但不限于,與皮膚接觸方式,耳機架/耳機掛帶的屬性,如公式(10)中k3,k4,r3等)。改變骨傳導(dǎo)揚聲器各部分的結(jié)構(gòu)和各組件之間連接的參數(shù),例如,改變夾緊力的大小相當于改變k4的大小、改變膠水的粘結(jié)方式相當于改變r4和k5的大小、改變相關(guān)材料的硬度、彈性、阻尼等相當于改變k3和r3的大小,這些都可以改變骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng)和音質(zhì)。
在一個具體的實施例中,固定端1101可以是骨傳導(dǎo)揚聲器在振動過程中位置相對固定的點或者位置相對固定的區(qū)域,這些點或區(qū)域可以看做是骨傳導(dǎo)揚聲器在振動過程中的固定端,固定端可以是由特定的部件組成,也可以是根據(jù)骨傳導(dǎo)揚聲器整體結(jié)構(gòu)確定的位置。例如,可以通過特定的裝置將骨傳導(dǎo)揚聲器懸掛、粘接或吸附在人耳附近,也可以設(shè)計骨傳導(dǎo)揚聲器的結(jié)構(gòu)和外形使得骨傳導(dǎo)部位能夠貼住人體皮膚。
傳感終端1102是人體接收聲音信號的聽力系統(tǒng),振動單元1103是骨傳導(dǎo)揚聲器上用于保護、支撐、連接換能裝置的部分,包含將振動傳遞給使用者的振動傳遞層或者面板等與使用者直接或間接接觸的部分,以及保護、支撐其他振動產(chǎn)生元件的外殼等。換能裝置1104是聲音振動的產(chǎn)生裝置,可以是以上討論的換能裝置中一種或幾種的組合。
傳遞關(guān)系k1連接固定端1101和振動單元1103,表示骨傳導(dǎo)揚聲器在工作過程中振動產(chǎn)生部分和固定端的振動傳遞關(guān)系,k1取決于骨傳導(dǎo)裝置的形狀和構(gòu)造。例如,骨傳導(dǎo)揚聲器可以以u型耳機架/耳機掛帶形式固定在人體頭部,也可以裝置在頭盔、消防面罩或者其他特殊用途的面具、眼鏡等設(shè)備上使用,不同的骨傳導(dǎo)揚聲器的形狀和構(gòu)造都會對振動傳遞關(guān)系k1產(chǎn)生影響,進一步地,揚聲器的構(gòu)造還包括骨傳導(dǎo)揚聲器不同部分的組成材質(zhì)、質(zhì)量等物理性能。傳遞關(guān)系k2連接傳感終端402和振動單元1103。
k2取決于傳遞系統(tǒng)的組成,所述傳遞系統(tǒng)包括但不限于將聲音振動通過使用者組織傳遞給聽力系統(tǒng)。例如,聲音通過皮膚、皮下組織、骨骼等傳遞給聽力系統(tǒng)時,不同人體組織的物理性質(zhì)以及相互連接關(guān)系都會對k2產(chǎn)生影響。進一步地,振動單元1103和人體組織接觸,在不同實施例中,振動單元上的接觸面可以是振動傳遞層或者是面板的一個側(cè)面,接觸面的表面形狀、大小、與人體組織間的相互作用力等都會影響傳遞系數(shù)k2。
振動單元1103和換能裝置1104的傳遞關(guān)系k3是由骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生裝置內(nèi)部的連接屬性決定,換能裝置和振動單元通過剛性或彈性方式相連,或者改變連接件在換能裝置和振動單元間的相對位置,都會改變換能裝置將振動傳遞給振動單元,尤其是面板的傳遞效率,從而影響傳遞關(guān)系k3。
在骨傳導(dǎo)揚聲器的使用過程中,聲音的產(chǎn)生和傳遞過程都會影響到最終人體感受到的音質(zhì)。例如以上提到的固定端、人體感覺終端、振動單元、換能裝置以及傳遞關(guān)系k1、k2和k3等,都可能對骨傳導(dǎo)揚聲器的音效質(zhì)量產(chǎn)生影響。需要注意的是,此處k1、k2、k3只是對振動傳遞過程中涉及到不同裝置部分或系統(tǒng)連接方式的一種表示,可以包含但不限于物理連接方式、力的傳導(dǎo)方式、聲音的傳遞效率等。
以上對骨傳導(dǎo)揚聲器等效系統(tǒng)的描述僅僅是具體的示例,不應(yīng)被視為是唯一可行的實施方案。顯然,對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在了解骨傳導(dǎo)揚聲器的基本原理后,可能在不背離這一原理的情況下,對影響骨傳導(dǎo)揚聲器振動傳遞的具體方式與步驟進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變,但是這些修正和改變?nèi)栽谝陨厦枋龅姆秶畠?nèi)。例如,以上描述的k1、k2、k3可以是簡單的振動或者力學(xué)傳遞方式,也可以包含復(fù)雜的非線性傳遞系統(tǒng),傳遞關(guān)系可以是由各個部分直接連接形成,也可以是通過非接觸式方式進行傳遞。
在一個具體的實施例中,骨傳導(dǎo)揚聲器的結(jié)構(gòu)如圖12所示,包括耳機架/耳機掛帶501、振動單元1202和換能裝置1203。振動單元1202包含接觸面1202a,外殼1202b,換能裝置1203位于振動單元1202內(nèi)部并與之連接。優(yōu)選地,振動單元502是包括以上描述的面板和振動傳遞層,接觸面1202a是振動單元1202與使用者接觸的表面,優(yōu)選地,是振動傳遞層的外側(cè)表面。
在使用過程中,耳機架/耳機掛帶1201將骨傳導(dǎo)揚聲器固定在使用者的特定部位(例如,頭部),為振動單元1202和使用者之間提供夾緊力。接觸面1202a和換能裝置1203連接,并與使用者保持接觸,將聲音通過振動傳遞給使用者。圖11中所示的固定端1101可以近似選擇在骨傳導(dǎo)揚聲器工作時位置相對固定的點。如果骨傳導(dǎo)揚聲器呈對稱結(jié)構(gòu),并假設(shè)工作過程中兩邊換能裝置提供的驅(qū)動力大小相等,方向相反,那么可以選擇耳機架/耳機掛帶上中心點位置為等效固定端,例如1204所示位置;如果骨傳導(dǎo)揚聲器能夠提供立體聲音,即兩處換能裝置提供的即時驅(qū)動力大小不等,或者骨傳導(dǎo)揚聲器在結(jié)構(gòu)上存在非對稱性,則可以選取耳機架/耳機掛帶上或耳機架/耳機掛帶以外其它點或者區(qū)域作為等效固定端。這里所說的固定端可以看作是骨傳導(dǎo)揚聲器在產(chǎn)生振動的過程中位置相對固定的等效端。固定端1101和振動單元1202之間通過耳機架/耳機掛帶1201相連,傳遞關(guān)系k1與耳機架/耳機掛帶1201以及耳機架/耳機掛帶1201提供的夾緊力有關(guān),取決于耳機架/耳機掛帶1201的物理屬性。優(yōu)選地,改變耳機架/耳機掛帶提供的夾緊力、耳機架/耳機掛帶的質(zhì)量等物理量可以改變骨傳導(dǎo)揚聲器的聲音傳遞效率,影響系統(tǒng)在特定頻率范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)。例如,采用強度較高的材料做成的耳機架/耳機掛帶與采用強度較低的材料做成的耳機架/耳機掛帶會提供不同的夾緊力,或者改變耳機架/耳機掛帶的結(jié)構(gòu),在耳機架/耳機掛帶上加入可以提供彈性力的輔助裝置也可以改變夾緊力,從而影響聲音的傳遞效率;佩戴時耳機架/耳機掛帶尺寸的變化也會影響夾緊力的大小,夾緊力隨著耳機架/耳機掛帶兩端振動單元間距離的增大而增大。
為獲得滿足特定夾緊力條件的耳機架/耳機掛帶,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況選用具有不同剛性、不同模量的材料做成耳機架/耳機掛帶或者調(diào)整耳機架/耳機掛帶的尺寸和大小。需要注意的是,耳機架/耳機掛帶的夾緊力不但會影響聲音的傳遞效率,也會影響用戶在低音頻率范圍內(nèi)的聲音感受。這里所說的夾緊力是接觸面與使用者之間的壓力,優(yōu)選地,夾緊在0.1n-5n之間,更優(yōu)選地,夾緊力在0.2n-4n之間,進一步優(yōu)選地,夾緊力在0.2n-3n之間,再優(yōu)選地,夾緊力在0.2n-1.5n之間,更進一步優(yōu)選地,夾緊力在0.3n-1.5n之間。
耳機架/耳機掛帶的材料可以決定夾緊力的大小。優(yōu)選地,耳機架/耳機掛帶的材料可以選用具有一定硬度的塑料。例如但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrilebutadienestyrene,abs)、聚苯乙烯(polystyrene,ps)、高沖擊聚苯乙烯(highimpactpolystyrene,hips)、聚丙烯(polypropylene,pp)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,pet)、聚酯(polyester,pes)、聚碳酸酯(polycarbonate,pc)、聚酰胺(polyamides,pa)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,pvc)、聚氨酯(polyurethanes,pu)、聚二氯乙烯(polyvinylidenechloride)、聚乙烯(polyethylene,pe)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,pmma)、聚醚醚酮(polyetheretherketone,peek)、酚醛樹脂(phenolics,pf)、尿素甲醛樹脂(urea-formaldehyde,uf)、三聚氰胺-甲醛樹脂(melamineformaldehyde,mf)等。更優(yōu)選地,構(gòu)成耳機架/耳機掛帶的材料可以包括一些些金屬、合金(如鋁合金、鉻鉬鋼、鈧合金、鎂合金、鈦合金、鎂鋰合金、鎳合金等)或復(fù)合材料等。進一步優(yōu)選地,耳機架/耳機掛帶的材料可以選用具有記憶功能的材料。記憶材料包括但不限于記憶合金材料、高分子記憶材料、無機非記憶材料等。記憶合金包括但不限于鈦鎳銅記憶合金、鈦鎳鐵記憶合金、鈦鎳鉻記憶合金、銅鎳系記憶合金、銅鋁系記憶合金、銅鋅系記憶合金、鐵系記憶合金等。高分子記憶材料包括但不限于聚降冰片烯、反式聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、交聯(lián)聚乙烯、聚氨酯、聚內(nèi)酯、含氟高聚物、聚酰胺、交聯(lián)聚烯烴、聚酯等。無機非記憶材料包括但不限于記憶陶瓷、記憶玻璃、石榴石、云母等。進一步優(yōu)選地,耳機架/耳機掛帶的記憶材料具有選定的記憶溫度,優(yōu)選地,記憶溫度可以選為不低于10℃,更優(yōu)選地,記憶溫度選為不低于40℃,進一步優(yōu)選地,記憶溫度選為不低于60℃,再優(yōu)選地,記憶溫度選為不低于100℃。記憶材料占耳機架/耳機掛帶材料的比例不少于5%,優(yōu)選地,該比例不少于7%,更優(yōu)選地,該比例不少于15%,進一步優(yōu)選地,該比例不少于30%,再優(yōu)選地,該比例不少于50%。這里所說的耳機架/耳機掛帶指的是使骨傳導(dǎo)揚聲器產(chǎn)生夾緊力的后掛式結(jié)構(gòu)。記憶材料處于耳機架/耳機掛帶不同的位置,優(yōu)選地,記憶材料處于耳機架/耳機掛帶上應(yīng)力集中的位置,例如但不限于耳機架/耳機掛帶與振動單元的連接部位,耳機架/耳機掛帶的對稱中心附近或者耳機架/耳機掛帶內(nèi)線路分布密集的位置等。在一個實施例中,采用記憶合金做成耳機架/耳機掛帶,對于大小不同的使用者頭部,其提供的夾緊力差異小,使得佩戴一致性更高,受夾緊力影響的音質(zhì)一致性也更高。在另一個實施例中,采用記憶合金制成的耳機架/耳機后掛具有良好的彈性,在經(jīng)受大的形變后能夠正常地恢復(fù)到原始形狀,而且其在經(jīng)歷長時間形變后仍可以穩(wěn)定地保持夾緊力的大小。在另一個實施例中,采用記憶合金制成的耳機架/耳機后掛重量輕,能夠提供自由度較大的形變,使得其能夠更好地貼合使用者。
夾緊力提供骨傳導(dǎo)揚聲器振動產(chǎn)生部分的接觸面與使用者之間的壓力。圖13-a和圖13-b為一個實施例中接觸面與使用者之間不同壓力下的骨傳導(dǎo)揚聲器的振動響應(yīng)曲線。在振動傳遞過程中,夾緊力低于一定閾值后不利于中頻和高頻振動的傳遞。如(a)所示,對于同一振動源(聲源),當夾緊力為0.1n時,佩戴者接收到的振動(聲音)中,中頻和高頻部分明顯少于夾緊力為0.2n和1.5n時所接受到的振動(聲音),即在音質(zhì)上,夾緊力在0.1n時,中頻和高頻部分表現(xiàn)弱于夾緊力在0.2n-1.5n時的表現(xiàn)。同時,在本實施例中,0.1n的夾緊力恰能保證骨傳導(dǎo)耳機佩戴在使用者上而不致脫落。類似的,在振動傳遞過程中,夾緊力大于一定閾值后不利于低頻振動的傳遞。如(b)所示,對于同一振動源(聲源),當夾緊力為5.0n時,佩戴者接受到的振動(聲音)的低頻部分明顯少于夾緊力為0.2n和1.5n時所接受到的振動(聲音),即在音質(zhì)上,夾緊力在5.0n時,低頻部分表現(xiàn)弱于夾緊力在0.2n-1.5n時的表現(xiàn)。同時,在本實施例中,5.0n的夾緊力使得使用者產(chǎn)生明顯的痛覺。
在具體的實施例中,通過選擇合適的耳機架/耳機掛帶材料和設(shè)定適當?shù)亩鷻C架/耳機掛帶結(jié)果,使得接觸面與使用者之間的壓力保持在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。接觸面與使用者之間的壓力大于某一閾值,優(yōu)選地,該閾值為0.1n,更優(yōu)選地,該閾值為0.2n,進一步優(yōu)選地,該閾值為0.3n,再優(yōu)選地,該閾值為0.5n。接觸面與使用者之間的壓力小于另一閾值,優(yōu)選地,該閾值為5.0n,更優(yōu)選地,該閾值為4n,進一步優(yōu)選地,該閾值為3n,再優(yōu)選地,該閾值為1.5n。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在了解骨傳導(dǎo)揚聲器的夾緊力改變骨傳導(dǎo)系統(tǒng)頻率響應(yīng)的基本原理后,可以在此基礎(chǔ)上,通過對耳機架/耳機掛帶材料、結(jié)構(gòu)的修改和替換,從而設(shè)定滿足不同音質(zhì)要求的夾緊力范圍,而這些修改和替換仍然在本說明書的保護范圍內(nèi)。
骨傳導(dǎo)揚聲器的夾緊力可以通過特定的設(shè)備或方法進行測量。圖14-a和圖14-b是一種測量骨傳導(dǎo)揚聲器夾緊力的具體實施例。a點和b點是本實施例中骨傳導(dǎo)揚聲器耳機架/耳機掛帶上靠近振動單元的兩點。在測試過程中,固定a點或b點,另一點連接測力計,當a點和b點之間的距離l在125mm~155mm之間時,測得夾緊力。圖14-c是一種骨傳導(dǎo)揚聲器處于不同夾緊力狀態(tài)下的頻率振動響應(yīng)曲線,三條曲線對應(yīng)的夾緊力分別為0n、0.61n和1.05n。圖14-c表明隨著骨傳導(dǎo)揚聲器夾緊力的增加,人臉對骨傳導(dǎo)揚聲器的振動單元(例如,面板、與面板相連的振動傳遞層等)產(chǎn)生的負載會隨之增大,振動面的振動會被削弱。夾緊力過小或過大會引起骨傳導(dǎo)揚聲器在振動過程中頻率響應(yīng)較大的不平坦(如夾緊力為0n和1.05n的曲線上500hz-800hz范圍內(nèi))。若夾緊力過大(如夾緊力為1.05n時對應(yīng)的曲線),會使佩戴者感受到不適,同時揚聲器的振動變?nèi)?,聲音變?。蝗魥A緊力過小(如夾緊力為0n時對應(yīng)的曲線),則佩戴者會感受到較為明顯的振動感。
需要注意的是,以上對改變骨傳導(dǎo)揚聲器夾緊力方法的描述僅僅是具體的示例,不應(yīng)被視為是唯一可行的實施方案。顯然,對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在了解骨傳導(dǎo)揚聲器的基本原理后,可能在不背離這一原理的情況下,針對不同形狀和結(jié)構(gòu)的骨傳導(dǎo)揚聲器,對改變骨傳導(dǎo)揚聲器夾緊力的方式進行改變,但這些改變?nèi)栽谝陨厦枋龅姆秶畠?nèi)。例如,骨傳導(dǎo)揚聲器架可以使用具有記憶功能的材料(例如記憶金屬),能夠根據(jù)人的頭型調(diào)整張開的弧度,并且具備良好的彈性,能夠最大限度的提高佩戴的舒適度,調(diào)整夾緊力大小。進一步的,在骨傳導(dǎo)揚聲器架上可以安裝用于調(diào)節(jié)夾緊力的彈性繃帶1501,如圖15所示,在耳機架/耳機掛帶偏離平衡位置進行收縮或者拉開的過程中,彈性繃帶能夠提供額外的回復(fù)力。
傳感終端1102和振動單元1103間的傳遞關(guān)系k2也會影響到骨傳導(dǎo)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。人耳聽到的聲音,取決于耳蝸接收到的能量,該能量受到傳遞過程中不同物理量的影響,可由以下公式表示:
p=∫∫sα·f(a,r)·l·ds(11)
其中,p正比于耳蝸接收到的能量,s是接觸面502a與人臉接觸的面積,α是一個量綱轉(zhuǎn)換的系數(shù),f(a,r)表示接觸面上一點的加速度a和接觸面與皮膚接觸的緊密程度r對能量傳遞的影響,l是任一接觸點上機械波傳遞的阻抗,即單位面積的傳遞阻抗。
由(11)可知,聲音的傳遞受到傳遞阻抗l的影響,骨傳導(dǎo)系統(tǒng)的振動傳遞效率與l有關(guān),骨傳導(dǎo)系統(tǒng)的頻響曲線為接觸面上各點的頻響曲線的疊加。不失一般性地,在描述骨傳導(dǎo)系統(tǒng)接觸面結(jié)構(gòu)時,術(shù)語“接觸面”可為至少部分直接或間接與使用者進行接觸的表面,也可為至少部分直接或間接與使用者進行接觸的,具有一定厚度的“接觸層”。改變影響阻抗的因素包括能量傳遞面積的大小、形狀、粗糙程度、受力大小或受力分布等。例如,通過改變振動單元1202的結(jié)構(gòu)和外形來改變聲音的傳遞效果,進而改變骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)。僅僅是作為示例,改變振動單元1202接觸面1202a的相應(yīng)物理特性,可以達到改變聲音傳遞的效果。
一種精心設(shè)計的接觸面表面設(shè)有梯度結(jié)構(gòu),所述梯度結(jié)構(gòu)指的是接觸面表面存在高度變化的區(qū)域。梯度結(jié)構(gòu)可以是接觸面外側(cè)(與使用者貼合的一側(cè))存在的凸起/凹下或者臺階狀等結(jié)構(gòu),也可以是接觸面內(nèi)側(cè)(背向使用者的一側(cè))存在的凸起/凹下或者臺階狀等結(jié)構(gòu)。一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動單元實施例如圖16-a所示,接觸面1601(接觸面外側(cè))存在凸起或凹下(未在圖16-a中顯示)部分。在骨傳導(dǎo)揚聲器工作的過程中,凸起或凹下部分與人臉皮膚接觸,改變接觸面1601上不同位置與人臉接觸時的壓力。凸起部分與人臉接觸更緊密,與之接觸的皮膚和皮下組織受到比其它部分更大的壓力;相應(yīng)的,與下凹部分接觸的皮膚和皮下組織受到比其它部分更小的壓力。例如,圖16-a中的接觸面1601上存在a,b,c三點,分別位于接觸面1601非凸起部分,凸起部分邊緣和凸起部分上。在與皮膚接觸的過程中,a,b,c三點處皮膚所受的夾緊力大小fc>fa>fb。在一些實施例中,b點的夾緊力大小為0,即b點不與皮膚接觸。人臉皮膚與皮下組織在不同壓力下表現(xiàn)出對聲音的阻抗和響應(yīng)不同。壓力大的部位阻抗率小,對聲波有偏向高通的濾波特性,壓力小的部位阻抗率大,有偏向低通的濾波特性。接觸面1601各部位的阻抗特性l不同,根據(jù)公式(11),不同部位對聲音傳遞時頻率的響應(yīng)不同,聲音通過全接觸面?zhèn)鬟f的效果相當于各部位聲音傳遞的總和,最終聲音傳遞到大腦時形成平滑的頻率響應(yīng)曲線,避免了在低頻或高頻有過高的諧振峰的出現(xiàn),從而獲得整個音頻帶寬內(nèi)理想的頻率響應(yīng)。同樣的,接觸面1601的材質(zhì)和厚度也會對聲音的傳遞產(chǎn)生影響,從而影響音質(zhì)效果。例如,接觸面材質(zhì)柔軟時,低頻范圍的聲波傳遞效果好于高頻范圍的聲波傳遞,接觸面材質(zhì)較硬時,高頻范圍的聲波傳遞效果好于低頻范圍的聲波傳遞。
圖16-b顯示含有不同接觸面的骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng)。虛線對應(yīng)接觸面上存在凸起結(jié)構(gòu)的骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng),實線對應(yīng)接觸面上不存在凸起結(jié)構(gòu)的骨傳導(dǎo)揚聲器的頻率響應(yīng)。在中低頻范圍內(nèi),無凸起結(jié)構(gòu)的振動相對于存在凸起結(jié)構(gòu)的振動有明顯的削弱,在頻率響應(yīng)曲線上形成一個“深坑”,表現(xiàn)為不太理想的頻率響應(yīng),從而影響骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)。
以上對圖16-b的描述僅僅是針對具體示例的解釋,對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在了解影響骨傳導(dǎo)揚聲器頻率響應(yīng)的基本原理后,可以對骨傳導(dǎo)揚聲器的結(jié)構(gòu)、組件進行各種修正和改變,從而獲得不同的頻率響應(yīng)效果。
需要注意的是,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,接觸面1601的形狀和結(jié)構(gòu)不限于以上描述,也可以是滿足其它特定的要求。例如,接觸面上的凸起或凹下部分可以分布在接觸面的邊緣,也可以分布在接觸面的中間部位。接觸面可能包含一個或多個凸起或凹下部分,凸起和凹下部分可以同時分布在接觸面上。接觸面上的凸起或凹下部分的材料可以是和接觸面材料不同的其它材料,可以是柔性的、鋼性的、或者更適合產(chǎn)生特定壓力梯度的材料;可以是記憶性材料,也可以是非記憶性材料;可以是單種性質(zhì)的材料,也可以是復(fù)合材料。接觸面的凸起或凹下部分的結(jié)構(gòu)圖形包括但不限于軸對稱圖形、中心對稱圖形、旋轉(zhuǎn)對稱圖形、非對稱圖形等。接觸面的凸起或凹下部分結(jié)構(gòu)圖形可以是一種圖形,也可以是兩種或者兩種以上組合的圖形。接觸面表面包括但不限于于具有一定的光滑度、粗糙度、波紋度等。接觸面的凸起或凹下部分的位置分布包括但不限于軸對稱、中心對稱、旋轉(zhuǎn)對稱、非對稱分布等。接觸面的凸起或凹下部分可以是在接觸面邊緣,也可以分布在接觸面內(nèi)部。
圖17中1704-1709是以上描述的接觸面結(jié)構(gòu)的具體實施例。
其中,圖中1704所示是接觸面上包含多個形狀結(jié)構(gòu)相似的凸起的示例。凸起可以用與面板其它部分相同或類似的材料構(gòu)成,也可以用與其它部分不同的材料。特別的,凸起可以由記憶材料和振動傳遞層材料共同組成,其中記憶材料的比例不少于10%,優(yōu)選地,凸起中記憶材料的比例不少于50%。單個凸起的面積占總面積的1%-80%,優(yōu)選的,占總面積的比例為5%-70%,更優(yōu)選地,占總面積的比例為8%-40%。所有凸起的面積總合占總面積的5%-80%,優(yōu)選地,該比例為10%-60%。凸起可以有至少1個,優(yōu)選地,凸起為1個,更優(yōu)選地,凸起有2個,進一步優(yōu)選地,凸起至少有5個。凸起的形狀可以是圓形、橢圓形、三角形、長方形、梯形、不規(guī)則多邊形、或者其他類似圖形,其中凸起部分的結(jié)構(gòu)可以是對稱或非對稱的,凸起部分的位置分布也可以是對稱或者非對稱的,凸起部分的數(shù)量可以是一個或者多個,凸起部分的高度可以是相同也可以是不相同的,凸起的高度和分布可以構(gòu)成一定的梯度。
圖中1705所示是一種接觸面凸起部分的結(jié)構(gòu)是兩種以上圖形組合的示例,其中不同圖形的凸起的數(shù)量可以是一個或者多個。兩種以上的凸起形狀可以是圓形、橢圓形、三角形、長方形、梯形、不規(guī)則多邊形、或者其他類似圖形中的任意兩種或兩種以上的組合。凸起的材料、數(shù)量、面積、對稱性等與圖1704中類似。
圖中1706是一種接觸面凸起部分分布在接觸面邊緣和內(nèi)部的示例,其中凸起部分的數(shù)量不限于圖中所示。位于接觸面邊緣的凸起數(shù)量占所有凸起數(shù)量的1%-80%,優(yōu)選地,該比例為5%-70%,更優(yōu)選地,該比例為10%-50%,進一步優(yōu)選地,該比例為30%-40%。凸起的材料、數(shù)量、面積、形狀、對稱性等與圖1704中類似。
圖中1707是一種接觸面凹下部分的結(jié)構(gòu)圖形,凹下部分的結(jié)構(gòu)可以是對稱或非對稱的,凹下部分的位置分布也可以是對稱或非對稱的,凹下部分的數(shù)量可以是一個或多個,凹下部分的形狀可以是相同或不同的,凹下的部分可以是鏤空的。單個凹下的面積占總面積的1%-80%,優(yōu)選的,占總面積的比例為5%-70%,更優(yōu)選地,占總面積的比例為8%-40%。所有凹下的面積總合占總面積的5%-80%,優(yōu)選地,該比例為10%-60%。凹下可以有至少1個,優(yōu)選地,凹下為1個,更優(yōu)選地,凹下有2個,進一步優(yōu)選地,凹下至少有5個。凹下的形狀可以是圓形、橢圓形、三角形、長方形、梯形、不規(guī)則多邊形、或者其他類似圖形。
圖中1708是一種接觸面既存在凸起部分又存在凹下部分的示例,凸起和凹下部分的數(shù)量不限于一個或多個。凹下的數(shù)量和凸起的數(shù)量的比例為0.1-100,優(yōu)選地,該比例為1-80,更優(yōu)選地,該比例為5-60,進一步優(yōu)選地,該比例為10-20。單個凸起/凹下的材料、面積、形狀、對稱性等與圖1704中類似。
圖中1709是一種接觸面具有一定波紋度的示例。波紋由兩個以上的凸起/凹下或者兩個的組合排列而成,優(yōu)選地,相鄰?fù)蛊?凹下間的距離相等,更優(yōu)選地,凸起/凹下間的距離呈等差排列。
圖中1710是一種接觸面存在一塊較大面積的凸起的示例。凸起的面積占接觸面總面積的30%-80%。優(yōu)選地,凸起的一部分邊緣和接觸面的一部分邊緣基本相互接觸。
圖中1711是一種接觸面存在第一個面積較大的凸起,在第一個凸起上存在第二個面積較小的凸起。較大面積的凸起占接觸面總面積的30%-80%,較小面積的凸起占接觸面總面積的1%-30%,優(yōu)選地,該比例為5%-20%。較小面積占較大面積的5%-80%,優(yōu)選地,該比例為10%-30%。
以上對骨傳導(dǎo)揚聲器接觸面結(jié)構(gòu)的描述僅僅是具體的示例,不應(yīng)被視為是唯一可行的實施方案。顯然,對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說,在了解骨傳導(dǎo)揚聲器接觸面結(jié)構(gòu)會影響骨傳導(dǎo)揚聲器音質(zhì)的基本原理后,可能在不背離這一原理的情況下,對實施骨傳導(dǎo)揚聲器接觸面的具體方式形式和細節(jié)上的各種修正和改變,但是這些修正和改變?nèi)栽谝陨厦枋龅姆秶畠?nèi)。例如,凸起或凹下的數(shù)量不限于圖17中所顯示的,也可以對上述描述的凸起、凹下或者接觸面表面圖案進行一定程度的修改,這些修改仍然在以上描述的保護范圍內(nèi)。而且,骨傳導(dǎo)揚聲器至少含有的一個或多個振動單元的接觸面可以使用上述相同或者不同的形狀和材料,不同接觸面上傳遞的振動效果也會隨著接觸面性質(zhì)的不同而產(chǎn)生差異,最終獲得不同的音質(zhì)效果。
由圖11可知,骨傳導(dǎo)揚聲器振動系統(tǒng)中換能裝置1104的振動方式,以及與振動單元1103相連的方式k3也會對系統(tǒng)的音效產(chǎn)生影響。優(yōu)選地,換能裝置包含一個振動板、一個傳振片、一組線圈和一個磁路系統(tǒng),更優(yōu)選地,換能裝置包含由多個振動板和傳振片組成的復(fù)合振動裝置。系統(tǒng)產(chǎn)生聲音的頻率響應(yīng)受到振動板和傳振片的物理性質(zhì)的影響,選擇特定的振動板和傳振片的大小、形狀、材質(zhì)、厚度以及振動傳遞方式等,可以產(chǎn)生滿足實際要求的音效。
一個復(fù)合振動裝置的實施例如圖18-a和圖18-b所示,包括:傳振片1801和振動板1802組成的復(fù)合振動部件,所述傳振片1801設(shè)置為一第一圓環(huán)體1813,并在該第一圓環(huán)體內(nèi)設(shè)置有向中心輻輳的三個第一支桿1814,其輻輳中心位置與所述振動板1802的中心固定。所述振動板1802的中心為配合所述輻輳中心及第一支桿的凹槽1820。所述振動板1802設(shè)置具有與所述傳振片1801半徑不同的第二圓環(huán)體1821,以及與所述第一支桿1814不同粗厚的三個第二支桿1822,在裝配時所述第一支桿1814和所述第二支桿1822錯開設(shè)置,可以但不限于呈60度角。
上述第一支桿和第二支桿都可以采用直桿或者設(shè)置成其它符合特定要求的形狀,支桿數(shù)目可以設(shè)置為兩個以上,采用對稱或非對稱排布,以滿足經(jīng)濟、實用效果等方面的要求。所述傳振片1801具有薄的厚度并且可增加彈力,傳振片1801是卡在振動板1802的凹槽1820中心的。粘接在振動板1802的第二圓環(huán)體1821下側(cè)設(shè)置有音圈1808。復(fù)合振動裝置還包括底板1812,在該底板1812上設(shè)置有環(huán)形磁體1810,在該環(huán)形磁體1810內(nèi)同心設(shè)置有內(nèi)磁體1811;在所述內(nèi)磁體1811的頂面設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)磁板1809,同時在所述環(huán)形磁體1810上設(shè)置有環(huán)形導(dǎo)磁板1807,在所述環(huán)形導(dǎo)磁板1807上方固定設(shè)置有墊圈1806,所述傳振片1801的第一圓環(huán)體1813與該墊圈1806相固定連接。該整個復(fù)合振動裝置通過一面板1830與外部連接,所述面板1830固連所述傳振片1801的輻輳中心位置,并卡合固定在傳振片1801和振動板1802的中心位置。
利用振動板和傳振片組成的復(fù)合振動裝置,得到如圖19所示的頻率響應(yīng),由二重的復(fù)合振動產(chǎn)生了兩個諧振峰,通過調(diào)節(jié)兩個部件的尺寸和材料等參數(shù),讓諧振峰發(fā)生移動,低頻的諧振峰向越低頻移動,高頻的諧振峰向越高頻移動,優(yōu)選地,振動板的勁度系數(shù)大于傳振片的勁度系數(shù)。最終可以擬合成圖19所示的虛線的頻率響應(yīng)曲線,也就是理想狀態(tài)下的平坦的頻率響應(yīng),這些諧振峰的范圍可以設(shè)置在人耳可聽到的聲音的頻率范圍之內(nèi),也可以不在其中,優(yōu)選地,兩個諧振峰都不在人耳可聽到的聲音的頻率范圍內(nèi);更優(yōu)選地,一個諧振峰在人耳可聽到的聲音的頻率范圍之內(nèi),另一個諧振峰在人耳可聽到的聲音的頻率范圍之外;更優(yōu)選的,兩個諧振峰都在人耳可聽到的聲音的頻率范圍內(nèi);以及更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰都在人耳可聽到的聲音的頻率范圍內(nèi),且其峰值頻率在80hz-18000hz之間;更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰都在人耳可聽到的聲音的頻率范圍內(nèi),且其峰值在200hz-15000hz之間;更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰都在人耳可到的聲音的頻率范圍內(nèi),且其峰值在500hz-12000hz之間;更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰都在人耳可到的聲音的頻率范圍內(nèi),且其峰值在800hz-11000hz之間。諧振峰的峰值的頻率最好能有一定差距,例如,兩個諧振峰的峰值相差至少500hz;優(yōu)選地,兩個諧振峰的峰值相差至少1000hz;更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰的峰值相差至少2000hz;再更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰的峰值相差至少5000hz。為了達到比較好的效果,兩個諧振峰可以都在人耳可聽范圍之內(nèi),并且諧振峰的峰值頻率相差至少500hz;優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在人耳可聽范圍之內(nèi),兩個諧振峰的峰值相差至少1000hz;再進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在人耳可聽范圍之內(nèi),兩個諧振峰的峰值相差至少2000hz;以及更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在人耳可聽范圍之內(nèi),兩個諧振峰的峰值相差至少3000hz;還可以更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在人耳可聽范圍之內(nèi),兩個諧振峰的峰值相差至少4000hz。兩個諧振峰中可以一個在人耳可聽范圍之內(nèi),另一個在人耳可聽范圍之外,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少500hz;優(yōu)選地,一個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另一個在人耳可聽范圍之外,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,一個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另一個在人耳可聽范圍之外,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,一個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另一個在人耳可聽范圍之外,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,一個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另一個在人耳可聽范圍之外,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。兩個諧振峰可以都在頻率5hz-30000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少400hz;優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率5hz-30000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率5hz-30000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率5hz-30000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率5hz-30000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。兩個諧振峰可以都在頻率20hz-20000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少400hz;優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率20hz-20000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率20hz-20000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率20hz-20000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率20hz-20000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。兩個諧振峰可以都在頻率100hz-18000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少400hz;優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率100hz-18000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率100hz-18000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率100hz-18000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率100hz-18000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。兩個諧振峰可以都在頻率200hz-12000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少400hz;優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率200hz-12000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率200hz-12000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率200hz-12000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率200hz-12000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。兩個諧振峰可以都在頻率500hz-10000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少400hz;優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率500hz-10000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率500hz-10000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率500hz-10000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰可以都在頻率500hz-10000hz之間,并且兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。這樣就拓寬了揚聲器的諧振響應(yīng)范圍,得到滿足條件的音質(zhì)。值得注意的是,在實際的使用過程中,可以設(shè)置多個傳振片和振動板,形成多層振動結(jié)構(gòu),分別對應(yīng)不同的頻響范圍,實現(xiàn)全音域全頻響高品質(zhì)的揚聲器振動,或者使頻率響應(yīng)曲線在某些特定頻率范圍內(nèi)達到使用要求。例如,在骨傳導(dǎo)助聽器中,為了滿足正常聽力要求,可以選擇諧振頻率在100hz-10000hz的范圍內(nèi)的一個或多個振動板、傳振片構(gòu)成的換能裝置。關(guān)于振動板和傳振片構(gòu)成的復(fù)合振動裝置的描述出現(xiàn)于2011年12月23日提交的中國專利申請?zhí)?01110438083.9中披露的,名稱為“一種骨傳導(dǎo)揚聲器及其復(fù)合振動裝置”的專利申請中,該專利文獻全文引用在此作為參考。
如圖20所示,在另一個實施例中,振動系統(tǒng)中包含一個振動板2002,第一傳振片2003和第二傳振片2001,第一傳振片2003將振動板2002和第二傳振片2001固定在外殼2019上,由振動板2002、第一傳振片2003和第二傳振片2001組成的復(fù)合振動系統(tǒng)可以產(chǎn)生不少于兩個諧振峰,在聽力系統(tǒng)可聽范圍內(nèi)產(chǎn)生更加平坦的頻率響應(yīng)曲線,從而改善骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)。振動系統(tǒng)等效模型如圖21-a所示:
其中,2101為外殼,2102為面板,2103為音圈,2104為磁路振動,2105為第一傳振片,2106為第二傳振片,2107為振動板,其中,第一傳振片、第二傳振片和振動板均抽象成含彈性和阻尼的元件,外殼、面板、音圈和磁路系統(tǒng)能夠均抽象成等效質(zhì)量塊。系統(tǒng)的振動方程可以表示為:
m6x″6+r6(x6-x5)′+k6(x6-x5)=f(12)
m7x″7+r7(x7-x5)′+k7(x7-x5)=-f(13)
m5x″5-r6(x6-x5)′-r7(x7-x5)′+r8x′5+k8x5-k6(x6-x5)-k7(x7-x5)=0(14)
其中f為驅(qū)動力,k6為第二傳振片的等效勁度系數(shù),k7為振動板的等效勁度系數(shù),k8為第一傳振片的等效勁度系數(shù),r6為第二傳振片的等效阻尼,r7為振動板的等效阻尼,r8為第一傳振片的等效阻尼,m5為面板的質(zhì)量,m6為磁路系統(tǒng)的質(zhì)量,m7為音圈質(zhì)量,x5為面板位移,x6為磁路系統(tǒng)位移,x7為音圈位移。則可以得出面板2102的振幅為:
其中,ω表示振動的角頻率,f0表示單位驅(qū)動力。
骨傳導(dǎo)揚聲器的振動系統(tǒng)通過面板將振動傳遞給使用者,由公式(15)可知,系統(tǒng)的振動效率與振動板、第一傳振片、第二傳振片的勁度系數(shù)和振動阻尼相關(guān),優(yōu)選地,振動板的勁度系數(shù)k7大于第二振動系數(shù)k6,振動板的勁度系數(shù)k7大于第一振動系數(shù)k8。其中,有第一傳振片的三重復(fù)合振動系統(tǒng)產(chǎn)生的諧振峰數(shù)多于沒有第一傳振片的復(fù)合振動系統(tǒng)產(chǎn)生的諧振峰,優(yōu)選地,至少有三個諧振峰;更優(yōu)選地,至少有一個諧振峰不在人耳可聽到的范圍之內(nèi);更優(yōu)選地,諧振峰都在人耳可聽到的范圍之內(nèi);更進一步優(yōu)選地,諧振峰都在人耳可聽到的范圍之內(nèi),且其峰值頻率不高于18000hz;更進一步優(yōu)選地,諧振峰都在人耳可聽到的聲音的頻率范圍內(nèi),且其峰值在100hz-15000hz之間;更進一步優(yōu)選地,諧振峰都在人耳可到的聲音的頻率范圍內(nèi),且其峰值在200hz-12000hz之間;更進一步優(yōu)選地,諧振峰都在人耳可到的聲音的頻率范圍內(nèi),且其峰值在500hz-11000hz之間。諧振峰的峰值的頻率最好能有一定差距,例如,至少存在兩個諧振峰的峰值相差至少200hz;優(yōu)選地,至少存在兩個諧振峰的峰值相差至少500hz;更優(yōu)選地,至少存在兩個諧振峰的峰值相差至少1000hz;再進一步優(yōu)選地,至少存在兩個諧振峰的峰值相差至少2000hz;再更進一步優(yōu)選地,至少存在兩個諧振峰的峰值相差至少5000hz。為了達到比較好的效果,諧振峰可以都在人耳可聽范圍之內(nèi),并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少500hz;優(yōu)選地,諧振峰可以都在人耳可聽范圍之內(nèi),至少存在兩個諧振峰的峰值相差至少1000hz;更優(yōu)選地,諧振峰可以都在人耳可聽范圍之內(nèi),至少存在兩個諧振峰的峰值相差至少1000hz;再進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在人耳可聽范圍之內(nèi),至少存在兩個諧振峰的峰值相差至少2000hz;以及更進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在人耳可聽范圍之內(nèi),至少存在兩個諧振峰的峰值相差至少3000hz;還可以更進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在人耳可聽范圍之內(nèi),至少存在兩個諧振峰的峰值相差至少4000hz。諧振峰中可以有兩個在人耳可聽范圍之內(nèi),另一個在人耳可聽范圍之外,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少500hz;優(yōu)選地,兩個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另一個諧振峰在人耳可聽范圍之外,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,兩個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另一個在人耳可聽范圍之外,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另一個在人耳可聽范圍之外,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,兩個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另一個在人耳可聽范圍之外,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。諧振峰中可以有一個在人耳可聽范圍之內(nèi),另外兩個在人耳可聽范圍之外,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少500hz;優(yōu)選地,一個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另外兩個諧振峰在人耳可聽范圍之外,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,一個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另外兩個在人耳可聽范圍之外,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,一個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另外兩個在人耳可聽范圍之外,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,一個諧振峰在人耳可聽范圍之內(nèi),另外兩個在人耳可聽范圍之外,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。諧振峰可以都在頻率5hz-30000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少400hz;優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率5hz-30000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率5hz-30000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率5hz-30000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率5hz-30000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。諧振峰可以都在頻率20hz-20000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少400hz;優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率20hz-20000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率20hz-20000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率20hz-20000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率20hz-20000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。諧振峰可以都在頻率100hz-18000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少400hz;優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率100hz-18000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率100hz-18000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率100hz-18000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率100hz-18000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。諧振峰可以都在頻率200hz-12000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少400hz;優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率200hz-12000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率200hz-12000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率200hz-12000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率200hz-12000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。諧振峰可以都在頻率500hz-10000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少400hz;優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率500hz-10000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少1000hz;更優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率500hz-10000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少2000hz;進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率500hz-10000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少3000hz;更進一步優(yōu)選地,諧振峰可以都在頻率500hz-10000hz之間,并且至少存在兩個諧振峰的峰值頻率相差至少4000hz。為了進一步獲得比較好的效果,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于20000hz,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于10000hz,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于5000hz,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于2000hz,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于1000hz,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于500hz,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于300hz,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于200hz;優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-20000hz范圍,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-10000hz范圍,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-5000hz范圍,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-2000hz范圍,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-1000hz范圍,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-500hz范圍,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-300hz范圍,優(yōu)選地,至少兩個諧振峰可以在人耳可聽范圍之內(nèi),并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-200hz范圍;更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于20000hz,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于10000hz,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于5000hz,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于2000hz,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于1000hz,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于500hz,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于300hz,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰不高于200hz;更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-20000hz范圍,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-10000hz范圍,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-5000hz范圍,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-2000hz范圍,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-1000hz范圍,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-500hz范圍,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-300hz范圍,更優(yōu)選地,換能裝置產(chǎn)生至少兩個諧振峰在人耳可聽范圍,并且由第一傳振片產(chǎn)生的諧振峰在20-200hz范圍。在一個實施例中,通過利用振動板、第一傳振片和第二傳振片組成的三重復(fù)合振動系統(tǒng),可以得到如圖21-b所示的頻率響應(yīng),有第一傳振片的三重復(fù)合振動系統(tǒng)產(chǎn)生了三個明顯的諧振峰,產(chǎn)生了更加平坦的頻率響應(yīng),提高了音質(zhì)。
通過改變第一傳振片的尺寸和材料等參數(shù),可以讓諧振峰發(fā)生移動,最終獲得理想狀態(tài)下的頻率響應(yīng)。例如,將第一傳振片的勁度系數(shù)降低至設(shè)計值,可讓諧振峰向低頻移動至設(shè)計位置,能夠使骨傳導(dǎo)揚聲器頻響在低頻范圍的靈敏度得到較大提升,易于獲得更好的音質(zhì)。如圖21-c所示,當?shù)谝粋髡衿膭哦认禂?shù)逐漸降低時(即所述第一傳振片由硬變軟),諧振峰向低頻方向移動,骨傳導(dǎo)揚聲器頻響在低頻范圍內(nèi)的靈敏度得到顯著提升。優(yōu)選地,第一傳振片為一彈性片。該彈性由第一傳振片的材料、厚度、結(jié)構(gòu)等多方面決定。第一傳振片的材料,例如但不限于,鋼材(例如但不限于不銹鋼、碳素鋼等)、輕質(zhì)合金(例如但不限于鋁合金、鈹銅、鎂合金、鈦合金等)、塑膠(例如但不限于高分子聚乙烯、吹塑尼龍、工程塑料等),也可以是能達到同樣性能的其他單一或復(fù)合材料。對于復(fù)合材料,例如但不限于玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、石墨纖維、石墨烯纖維、碳化硅纖維或芳綸纖維等增強材料,也可以是其它有機和/或無機材料的復(fù)合物,例如玻璃纖維增強不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂基體組成的各類玻璃鋼。第一傳振片的厚度不低于0.005mm,優(yōu)選地,厚度為0.005mm-3mm,更優(yōu)選地,厚度為0.01mm-2mm,再優(yōu)選地,厚度為0.01mm-1mm,進一步優(yōu)選地,厚度為0.02mm-0.5mm。第一傳振片的結(jié)構(gòu)可以設(shè)定成環(huán)狀,優(yōu)選地,包含至少一個圓環(huán),優(yōu)選地,包含至少兩個圓環(huán),可以是同心圓環(huán),也可以是非同心圓環(huán),圓環(huán)間通過至少兩個支桿相連,支桿從外環(huán)向內(nèi)環(huán)中心輻射,進一步優(yōu)選地,包含至少一個橢圓圓環(huán),進一步優(yōu)選地,包含至少兩個橢圓圓環(huán),不同的橢圓圓環(huán)有不同的曲率半徑,圓環(huán)之間通過支桿相連,更進一步優(yōu)選地,第一傳振片包含至少一個方形環(huán)。第一傳振片結(jié)構(gòu)也可以設(shè)定成片狀,優(yōu)選地,上面設(shè)置鏤空圖案,鏤空圖案的面積不小于沒有鏤空的面積。以上描述中材料、厚度、結(jié)構(gòu)可以組合成不同的傳振片。例如,環(huán)狀傳振片具有不同的厚度分布,優(yōu)選地,支桿厚度等于圓環(huán)厚度,進一步優(yōu)選地,支桿厚度大于圓環(huán)厚度,更進一步優(yōu)選地,內(nèi)環(huán)的厚度大于外環(huán)的厚度。
具體實施例
實施例一
一種骨傳導(dǎo)揚聲器,包括:一個u型耳機架/耳機掛帶,兩個聲音振動單元,聲音振動單元中固定連接一個換能裝置。振動單元包含一個接觸面和一個外殼,所述接觸面是硅膠傳遞層的外側(cè)。接觸面上存在梯度結(jié)構(gòu),所述梯度結(jié)構(gòu)包含一個凸起結(jié)構(gòu)。耳機架/耳機掛帶提供的接觸面與皮膚接觸的夾緊力,所述夾緊力在接觸面上不均勻分布。所述梯度結(jié)構(gòu)部分與非梯度結(jié)構(gòu)部分具有不同的聲音傳遞效率。
實施例二
本實施例與實施例一的不同之處在于:耳機架/耳機掛帶的構(gòu)成中包含一種帶記憶功能的合金,所述耳機架/耳機掛帶能夠與不同使用者的頭部曲線契合,并具備良好的彈性,具有更好的佩戴舒適度。在耳機架/耳機掛帶經(jīng)歷一定時間的形變后,仍然可以恢復(fù)到原始形狀。這里的一定時間,可以是指十分鐘、三十分鐘、一個小時、兩個小時、五個小時,也可以是指一天、兩天、十天、一個月、一年或者更長的時間。耳機架/耳機掛帶提供的夾緊力大小保持穩(wěn)定,不會隨著佩戴時間變長后夾緊力逐漸下降的情況。骨傳導(dǎo)揚聲器與人體表面接觸的壓強在某一個適當?shù)姆秶鷥?nèi),使得人體佩戴的時候感受不到過分的壓力而產(chǎn)生痛感或明顯的振動感。在使用的過程中,骨傳導(dǎo)揚聲器的夾緊力處于0.2n~1.5n范圍內(nèi)。
實施例三
本實施例與實施例一或?qū)嵤├煌幵谟冢憾鷻C架/耳機掛帶的彈性系數(shù)保持在特定范圍內(nèi),使得骨傳導(dǎo)揚聲器在使用過程中,頻率響應(yīng)曲線在低頻(例如,500hz以下)附近的值高于高頻(例如,4000hz以上)附近的值。
實施例四
本實施例與實施例一不同之處在于:骨傳導(dǎo)揚聲器集成在眼鏡架上或者特殊作用的頭盔、面具內(nèi)部。
實施例五
本實施例與實施例一不同之處在于:骨傳導(dǎo)揚聲器的振動單元包含兩個或兩個以上的面板,不同面板或與面板連接的振動傳遞層與使用者的接觸面上的梯度結(jié)構(gòu)不同。例如,其中一個接觸面上是凸起結(jié)構(gòu),另一個接觸面上是凹槽機構(gòu);或者兩個接觸面上的梯度結(jié)構(gòu)都是凸起或凹槽結(jié)構(gòu),但凸起結(jié)構(gòu)的形狀、數(shù)量二者之間至少有一個不同。
實施例六
一種便攜式的骨傳導(dǎo)助聽器中可選擇采用多種頻率響應(yīng)曲線,使用者或測試人員可以根據(jù)聽力系統(tǒng)的實際響應(yīng)曲線來選擇適當?shù)闹犉黜憫?yīng)曲線進行補償。另外,根據(jù)實際需要,骨傳導(dǎo)助聽器中的振動裝置,使得助聽器在特定頻率范圍內(nèi)能夠產(chǎn)生比較理想的頻率響應(yīng),例如頻率范圍在500hz~4000hz。
實施例七
一種骨傳導(dǎo)揚聲器的振動產(chǎn)生部分如圖22-a所示。其中,換能裝置包括由導(dǎo)磁板2210,磁鐵2211和導(dǎo)磁體2212組成的磁路系統(tǒng),振動板2214,線圈2215,第一傳振片2216和第二傳振片2217。面板2213突出外殼2219,和振動片2214通過膠水粘結(jié),第一傳振片2216將換能裝置連接固定在外殼2219上,形成懸掛結(jié)構(gòu)。
在骨傳導(dǎo)揚聲器工作的過程中,由振動板2214,第一傳振片2216和第二傳振片2217組成的三重振動系統(tǒng)能夠產(chǎn)生更為平坦的頻率響應(yīng)曲線,從而改善骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)。第一傳振片2216將換能裝置彈性連接在外殼2219上,可以減低換能裝置傳遞給外殼的振動,從而有效地降低由于殼體振動導(dǎo)致的漏音,也減少了殼體的振動對骨傳導(dǎo)揚聲器音質(zhì)的影響。圖22-b所示是振動產(chǎn)生部分外殼振動強度和面板振動強度隨著頻率的響應(yīng)曲線。其中,粗線顯示的是使用第一傳振片2216后振動產(chǎn)生部分的頻率響應(yīng),細線顯示的是不使用第一傳振片2216后振動產(chǎn)生部分的頻率響應(yīng)??梢钥闯觯瑳]有使用第一傳振片2216的裝置在500hz以上的頻率范圍內(nèi),揚聲器外殼的振動均大于使用第一傳振片2216的裝置。圖22-c所示是在振動產(chǎn)生部分使用第一傳振片2216和不使用第一傳振片2216兩種情況下的漏音比較。其中,使用第一傳振片2216的裝置在中頻(例如1000hz左右)范圍的漏音小于不使用第一傳振片2216的裝置在對應(yīng)頻率范圍的漏音。由此可以看出,面板和外殼間使用第一傳振片后可以有效地降低外殼的振動,從而降低漏音。
所述第一傳振片可以采用例如,但不限于,不銹鋼、鈹銅、塑膠、聚碳酸酯等材料,其厚度在0.01mm-1mm的范圍內(nèi)。
實施例八
本實施例與實施例七不同之處在于:如圖23所示,在面板2313上增加振動傳遞層2320(例如但不限于硅膠),振動傳遞層2320能夠產(chǎn)生一定的形變適應(yīng)皮膚形狀。振動傳遞層2320上與面板2313接觸的部分高于振動傳遞層2320上不與面板2313接觸的部分,形成臺階結(jié)構(gòu)。在振動傳遞層2320不與面板2313接觸的部分(圖23中振動傳遞層2320未凸出的部分)設(shè)計一個或多個小孔2321。在振動傳遞層設(shè)計小孔可以降低漏音:面板2313通過振動傳遞層2320與外殼2319的連接變?nèi)?,面?313通過振動傳遞層2320傳遞到外殼2319的振動減少,從而減少了外殼2319振動帶來的漏音;振動傳遞層2320未凸出的部分設(shè)置小孔2321后面積減小,能夠帶動的空氣減少,由空氣振動引起的漏音減??;振動傳遞層2320未凸出部分設(shè)置小孔2321后,殼體內(nèi)的空氣振動形成的殼內(nèi)聲波被導(dǎo)引出殼外,與外殼2319引發(fā)的空氣振動形成的漏音聲波相互抵消,減小漏音。
實施例九
本實施例與實施例七不同之處在于:由于面板凸出揚聲器外殼,同時使用第一傳振片將面板與揚聲器外殼連接,面板與外殼的耦合程度大大降低,并且第一傳振片能夠提供一定的形變,使得面板在與使用者貼合是具有更高的自由度,能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜的貼合面(圖24-a中右圖所示),所述第一傳振片可以使得面板相對于外殼產(chǎn)生一定角度的傾斜。優(yōu)選的,傾斜角度不超過5゜。
進一步的,揚聲器的振動效率隨著貼合狀態(tài)的不同而不同。良好的貼合狀態(tài)具有更高的振動傳遞效率。如圖24-b所示,粗線顯示貼合較好的狀態(tài)下的振動傳遞效率,細線顯示貼合不好的狀態(tài)下的振動傳遞效率,可以看出,較好的貼合狀態(tài)振動傳遞效率更高。
實施例十
本實施例與實施例七的不同之處在于:在外殼的邊緣增加一個圍邊,在外殼與皮膚接觸的過程中,圍邊可以使得作用力分布更加均勻,增加骨傳導(dǎo)揚聲器佩戴的舒適度。如圖25所示,圍邊2510和面板2513之間存在高度差d0。皮膚作用在面板2513上的力使得面板2513與圍邊2510之間的距離d減小,當骨傳導(dǎo)揚聲器與使用者間的壓力大于第一傳振片2516形變?yōu)閐0時所受的力時,多余的夾緊力會經(jīng)由圍邊2510傳遞到皮膚,而不對振動部分的夾緊力產(chǎn)生影響,使得夾緊力的一致性更高,從而保證音質(zhì)。
實施例十一
面板形狀如圖26所示,面板2610與換能裝置(未在圖26中畫出)的連接部件2620如虛線所示。換能裝置通過連接部件2620將振動傳遞給面板2610,則連接部件2620所處的位置為面板2610的振動中心。連接部件2620的中心o距離面板2610兩邊的距離分別為l1和l2。通過改變面板2610的大小,連接部件2620在面板2610上的位置可以改變面板與皮膚的貼合性能以及振動的傳遞效率。優(yōu)選地,l1和l2的比值設(shè)定為大于1,更優(yōu)選地,l1和l2的比值設(shè)定為大于1.61,進一步優(yōu)選地,l1和l2的比值設(shè)定為大于2。再例如,可以選用大面板、中面板和小面板作用于振動裝置中。這里所說的大面板指圖26所描述的面板,面板2610面積大于連接部件2620的面積,中面板指面板2610與連接部件2620大小相同,小面板指面板2610的面積小于連接部件2620的情況。不同大小的面板以及不同連接部件2620的位置,其傳遞的振動在佩戴者貼合面上有不同的分布,進而會帶來音量、音質(zhì)的差異。
實施例十二
本實施例涉及骨傳導(dǎo)揚聲器振動單元接觸面外側(cè)梯度結(jié)構(gòu)的多種構(gòu)型。如圖27所示,梯度結(jié)構(gòu)為不同數(shù)量的凸起,且凸起位于接觸面外側(cè)不同位置。方案1中有一個凸起,靠近接觸面的邊緣位置;方案2中有一個凸起,位于接觸面的中心位置;方案3中接觸面上有兩個凸起,分別靠近接觸面的邊緣位置;方案4中有三個凸起;方案5中有四個凸起。凸起的數(shù)量、位置會對接觸面的振動傳遞效率產(chǎn)生不同的影響。如圖28-a和28-b所示,無凸起結(jié)構(gòu)的接觸面與方案1-5中存在凸起結(jié)構(gòu)的接觸面所表現(xiàn)出的頻率響應(yīng)曲線不同。可以看出,在貼合面增加了梯度結(jié)構(gòu)(凸起)后,頻響曲線在300hz-1100hz范圍內(nèi)有了明顯的抬高,表明在增加了梯度結(jié)構(gòu)后,聲音的中低頻部分得到了明顯的改善。
實施例十三
本實施例涉及骨傳導(dǎo)揚聲器振動接觸面內(nèi)側(cè)梯度結(jié)構(gòu)的多種構(gòu)型。如圖29所示,接觸面的梯度結(jié)構(gòu)位于接觸面的內(nèi)側(cè),即背向使用者的一側(cè)。方案a中振動傳遞層內(nèi)側(cè)與面板貼合,貼合面與振動傳遞層外側(cè)存在一定的傾斜角度;方案b中振動傳遞層內(nèi)側(cè)存在一個臺階結(jié)構(gòu),臺階位于振動傳遞層的邊緣;方案c中振動傳遞層內(nèi)側(cè)存在另一個臺階結(jié)構(gòu),臺階結(jié)構(gòu)位于振動傳遞層中心位置;方案d中振動傳遞層內(nèi)側(cè)存在多個臺階結(jié)構(gòu)。由于接觸面內(nèi)側(cè)存在梯度結(jié)構(gòu),使得接觸面與面板的貼合面上不同點的位置具有不同的振動傳遞效率,能夠拓寬振動的頻響曲線,使頻率響應(yīng)在一定的頻率范圍內(nèi)更加“平坦”,從而提高骨傳導(dǎo)揚聲器的音質(zhì)。
實施例十四
本實施例與實施例八的不同之處在于:如圖30所示,在振動傳遞層3020及外殼3019上均設(shè)計引聲孔,殼體內(nèi)的空氣振動形成的殼內(nèi)聲波通過引聲孔被導(dǎo)引出殼外,與外殼3019引發(fā)的空氣振動形成的漏音聲波相互抵消,減小漏音。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種具體實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進,比如本說明書中披露的幾種改變骨傳導(dǎo)聲音傳遞的方式,都可以進行任意組合和修改,但是這些修改和組合仍在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。