CN101137248B - 带有一个共同出口的多接收器 - Google Patents

Abstract

一种用在个人通信装置中的扬声器模块，包括两个变换器，用于基于电信号产生声音。一个变换器将声音从其声输出口输出到外界，而另一个变换器经由第一变换器输出声音到外界。通过这种方式，两个变换器只需要一个声音输出口。来自第二变换器的声音可以输送通过第一变换器的膜片中的开口并由其过滤。过滤元件可以设置在两个变换器之间。

Description

带有一个共同出口的多接收器

技术领域

本发明涉及一种包括两个用于由单输出端输出声音的变换器(transducer)/接收器的系统，尤其涉及一种其中一个变换器经由另一变换器输出声音的系统。

背景技术

在当今的用于个人使用的耳内监听器(IEM)和类似监听器(个人监听器)中，经常使用多于一个的接收器来获得所需要的频率范围扩展性能和最大声压能力。这种多接收器或扬声器IEM的一个实例公开于US专利公开文献2006/0133636中，名称为“Sound Tube TunedMulti-Driver Earpiece(声管调谐的多驱动器耳机)”。在这种接收器/扬声器中，需要以声密封的方式将分开的各个声输出口或每个接收器的出口连接到相应的适当设计尺寸的声管或传声部件。由SonionNederland B.V制造和销售的3300系列接收器包括两个背对背安装的移动衔铁接收器，它包括将相应声信号发射到共同出口中的分开的声端口。这些现有技术解决方案都需要由声耦合所需的空间及该声耦合的声学特性。

发明内容

本发明的一个目的是，提供一种扬声器模块或组件，它简化了多接收器输出端的安装和密封。本扬声器模块的另一个显著优点是，由声管和/或传声部件占据的空间潜在地降低，这在必须适配在用户的耳道或外耳内的听力弥补器或IEM中是尤其重要的。

按照第一方面，本发明涉及一种用在个人通信装置中的扬声器模块，该模块包括第一变换器和第二变换器。

第一变换器适合于接收第一电信号和输出相应的声音，并包括第一壳体、定位在第一壳体内部并将第一壳体的内部空间分成第一腔和第二腔的可移动膜片、将第一腔和第二腔之一或者这两者与外界相连接的声输出口、以及连接到第一或第二腔的声输入口。第二变换器适合于接收第二电信号和输出相应的声音，并包括第二壳体、定位在第二壳体内并将第二壳体的内部空间分成第三腔和第四腔的可移动膜片、以及连接到第三和第四腔之一或者这两者的声输出口，第二个声输出口声学连接于第一变换器的声输入口。

在本文中，个人通信装置是一种可便携的并利用电池工作的装置，它用于为人们提供声音。这种装置可以是头戴耳机、助听器、耳内监听器、听力保护器、蜂窝电话、PDA等。

声音或可听声音通常定义为具有在20Hz与20kHz之间的频率，即使在某些情况下可以使用更宽或更窄的间隔。

优选地，在第一壳体内，声输入口设置在第一位置而声输出口设置在一个不同的位置，使得第二变换器的声输出从第二壳体经由第一壳体的第一和/或第二腔传播到外界。然后，当变换器/接收器两者都激活时，该组件的输出是第一接收器/变换器的输出与由通过第一接收器/变换器的输送实现的第二接收器/变换器的输出的总和。

应该清楚的是，本扬声器模块不需要被组装成单一的模块。各个变换器最初可以是分开的，并在稍后的时刻彼此固定，或者它们可以以这些变换器不被彼此固定或固定于一个公共的部件上的方式声学组装(以使得第二变换器的声输出口声学连接于第一变换器的声输入口)。

事实上，如下面将要进一步描述的那样，可以设置一个元件，用于把声音从第二变换器的声输出端引导到第一变换器的声输入端，使得这些变换器不需要彼此邻接或固定。

在本文中，每个壳体都限定了一个内部空间，膜片定位在该内部空间中。为了使膜片提供一个合适的声压，膜片要将该内部空间分成两个腔，通常称为前腔和后腔，在这里声音可以从这些腔中的任意腔输出。较小的通风孔可以设置在壳体和/或膜片中，用来提供静压力释放。此外，壳体中的通风孔可以用来提高第一和第二变换器的一个或多个腔的容积，例如提高低频输出水平。在一些情况下，这些通风孔可以有利地被用来形成赫尔姆霍茨(Helmholtz)谐振器，其谐振频率在例如60Hz与200Hz之间。事实上，两个或更多个通风孔可以声学连接于任何腔，以使所考虑的变换器的频率响应适配或适应于任意期望的形状。因此，当提供一种从腔到外界的调谐的通风孔或任何其他的开口时，不需要附加的开口来处理静压力释放。

输入或输出端与外界的该“连接”将是一种声学连接，其中声音在所考虑的腔与外界之间传播。要注意的是，该连接可以通过具有柔韧性的元件或开口得到。除提供声音或声学连接外，该元件或开口也可以提供声音的频率独立的滤波。这是常用的并且在限定变换器及其声音输出特性时被考虑。

在本文中，变换器接收电信号并提供相应的声音。显然，可以看到许多形式的对应情况，甚至在宏观的扬声器中，不同的扬声器在播放相同的音乐时具有不同的声音。这是被接受的，并且所期望或需要的声音是个人品位的问题或收听者的需要的问题。因此，在听力受损者的耳朵中的助听器的声输出可以被强烈地过滤，以强调一定的频率间隔，但由于该人的听力缺陷这是需要的，以便使该听力受损者以更自然或中性的方式听到声音。这种期望的声音可以通过改变变换器的电信号和/或声学元件或特性而产生。总之，这也将被视为与电信号对应的声音。

自然，任何类型的电声变换器可以用在根据本发明的扬声器模块中，如平衡舌簧式接收器、动圈式接收器、压电式接收器等、或其任意的组合。

第二变换器最好没有其他的声输出口，并且通过第一变换器的声入口与第一/第二腔输出它的声音。

显然，除了限制向外界的声输出端的数量外，本发明还提供了许多附加的从第二变换器过滤声音的方式。很自然的是，第一变换器的声输入口的声学特性和第一变换器的声学特性都将影响在输出声音之前从第二变换器接收到的该声音。

在一个实施例中，第一变换器的声输出口连接到第一腔，而第一变换器的声输入口连接到第二腔。这样，在这个实施例中，来自第二变换器的声音也经由第一变换器的膜片被传送到外界。

在这个实施例中，第一变换器的膜片或膜片悬垂物可以包括预定形状和尺寸的孔或开口。这个开口然后也将影响第二变换器的声音，因为声音是通过该孔或开口传播的，以离开第一变换器。这个开口可以具有足够大的尺寸以提供对通过膜片的声音的频率进行选择过滤。开口或孔越大，尤其是较高的频率通过该开口/孔时的衰减就越低。

一般而言，第一变换器可以具有第一声谐振频率而第二变换器可以具有第二声谐振频率，该第二谐振频率比第一谐振频率低，其中第一变换器的膜片中的开口或孔然后适合于以第二谐振频率传输声音。

在这种情况下，谐振频率是使变换器中部件(通常是膜片和驱动膜片的驱动装置的可移动部件)运动的频率。通常，谐振频率越高，变换器用于发射或辐射的声频谱就越高。因此，高音用扩音器通常比中音变换器或低音用扩音器具有更高的谐振频率。自然，这两种变换器可以具有基本相同的谐振频率。那么，如果各变换器具有不同的阻抗，则较低阻抗的变换器可以通过用电容器进行耦合而用作高音用扩音器，而另一个变换器可以用作低音用扩音器。

当然，各变换器可以具有不同的尺寸。通常，较大的壳体将具有较低的声谐振频率。

自然，变换器的频率响应不需要通过谐振频率完全限定。谐振频率为2-5Hz的高音用扩音器通常能够输出高达20kHz的声音，而谐振频率尽可能低(例如约500-1500Hz)的低音用扩音器可以输出低于20-50Hz的声音。

然后。膜片/悬垂物中的开口将能够以至少显著的程度传输声音。在本文中，“传输”的含义为：至多衰减约1dB或3dB。例如，50-300μm的开口将传输高达约4Hz的频率而实际上没有衰减。相反，例如500Hz的声音可能被衰减大于20dB。

因此，第二变换器可以用作低音用扩音器，通过膜片/悬垂物中的开口/孔将全部声音的低频传输到第一变换器中，并且经由第一变换器的输出端口输出，则它可以用作高音用扩音器。

在另一个实施例中，所述模块包括声音过滤装置，它适合于从第二变换器的声输出端将声音引导到第一变换器的声输入端，该声音过滤装置具有对所引导的声音提供过滤的尺寸。

该声音过滤装置可以用于将第一和第二变换器彼此连接或将它们相对于彼此固定。这也意味着提供更多的自由度以便将第二变换器的声输入口和声输出口相对于彼此定位。它们之间任何装置的省略通常都需要使声音输入端和声音输出端彼此邻接，以使声音从第二变换器传到第一变换器。

在这个实施例中，声音过滤装置可以包括声音引导通道，它设置在第一和第二变换器之间并且至少部分地由第一和/或第二变换器的外表面所限定。

通过这种方式，声音过滤装置可以简单地设置为在其中具有开放通道的元件，它在与第一和/或第二变换器的外表面接触时关闭。

可选地或附加地，在这个实施例中，声音过滤装置可以至少部分地由设置在第一和第二变换器之间的分离装置所限定。

在一个有利的实施例中，声音过滤装置主要在一个至少基本上平行于第一和/或第二变换器的外表面的平面内延伸。这提供了任意形状和长度的过滤装置，但它需要的空间很少。

该实施例的一个有利的方面是，过滤装置实际上设置在第一和第二变换器之一的壳体的壁部分中。通过这种方式，过滤装置实际上设置作为在壁内部的通道，并且朝向外界的开口是一个进入到过滤装置中的开口。

在另一个实施例中，第一和第二变换器中的一个变换器包括用于接收电信号的装置、设置在所述一个变换器内并适合于接收该电信号和提供两个电信号的滤波电路、以及用于将所设置的电信号之一从第一和第二变换器中的一个变换器输出到另一个变换器的装置。

因此，滤波电路设置在变换器之一的内部，其中所述另一个变换器可以具有标准的输入端，例如仅具有两个导体，所述导体中的至少一个可以连接到另一个变换器的输出端。

尤其是，如果所述另一个变换器是具有声输入口的第一变换器，第二变换器可以是现有的变换器。然而，第二变换器的声输出口可以在可选的位置上进行选择，现在这些位置是通过在第一和第二变换器之间所期望的声学连接确定的。

在这个实施例中，所述一个变换器的接收装置包括在所述一个变换器的内部空间与外界之间的至少两个电端子或接头，而输出装置包括在所述一个变换器的内部空间与外界之间的至少一个另外的电端子或接头。

本发明的第三方面涉及一种用于操作上述模块的方法，该方法包括：提供电信号给第二变换器，该第二变换器通过其声音输出口将声音输出到第一变换器的声音输入口和第一或第二腔中，并且接着经由第一变换器的声音输出口输出到外界。

因此，一般而言，所述模块的各变换器可具有相同的尺寸或不同的尺寸或形状(圆柱形、D形、矩形)。在某些应用中，更好的是使声音从“高音用扩音器”中出来(优选得到最好的高频率响应)。在其他应用中，优选的是使声音从“低音用扩音器”中出来。这全部取决于例如两个接收器之间在频域和时域内的相互作用。有时接收器之间的相移不能以电子方式被修正，但是可以通过所述孔在盖中的、声音离开所述模块的位置来修正。

附图说明

下面借助于附图通过详细的描述使本发明的上述和其他的优点变得更为清楚。附图中：

图1示出包括两个变换器和一个通向外界的单个声输出口的系统的横截面图；

图2示出来自一个变换器的声音被引导通过另一个变换器的膜片的系统的横截面图；

图3示出具有在两个变换器之间的阻尼元件的系统的横截面图；

图4示出使用一个单独的元件用于从一个变换器将声音引导到另一个变换器；

图5示出声音引导元件的一种可选的形状；

图6示出用于本系统中的跨接网络。

虽然本发明可进行各种修改和可选形式，已经通过举例在附图中给出了特定的实施例并将在此详细描述。但应该理解的是，本发明并不是要局限于所公开的具体形式。而是，本发明覆盖了所有落入由所附权利要求书限定的本发明的主旨和范围内的变型、等效物和可选方案。

具体实施方式

在图1中可看到一个实施例，其中设有两个变换器10、20。第一变换器10具有一个可移动的膜片12，它适合于被移动以产生声音。因此所使用的适当的电机或运动发生装置是已知的。这种电机装置定位在变换器10的壳体内，并经由壳体外部的焊接块18被供给电信号。

膜片12将变换器10的内部空间分隔成第一腔14和第二第腔16。这些腔通常称为变换器10的上腔和下腔。

所述腔14、16之一连接于声音输出口11，它适合于将声音从变换器内部引导到外界。该声音输出口11最好具有与其连接的出口(spout)，以便简化与其的声学连接。

至此，变换器10可以是在助听器、头戴耳机、个人通信装置、耳内监听器、听力保护装置、蜂窝电话、PDA等领域内公知的标准接收器，在这里需要高效和极其紧凑的声音发射器。

第二变换器20也具有多个标准元件：可移动的膜片22，它将变换器20的内部空间划分成第三腔24和第四腔26；焊接块28，用于对与膜片22相啮合的内部电机/驱动装置进行馈电；以及声音输出口21。

然而，所述第一变换器10也包括声音输入口19，而变换器20设置成把声音从输出口21输出到输入口19。因此，来自变换器20的声音经由所述腔14/16中的一个和变换器10的声音输出口11输出到外界。

通过这种方式，由这两个变换器只提供了一个单个的输出口11。

自然，输入口19和输出口11可以来自于相同或不同的腔(14和16)。

可能期望在变换器10、20之间设置一种弹性的阻尼材料，以避免它们振荡时发出的摩擦噪音和嗡嗡声。

另外，变换器10，20可以是相同的或不同的。不同之处可能在于尺寸/形状、频率输出(例如高音/中音/低音用扩音器)、强度输出、驱动器类型(例如动圈式、平衡舌簧式、压电式)等方面。

以下将变得更清楚的是，从变换器20经由变换器10输出声音的方式提供了许多的过滤可能性，其中来自两个变换器10、20的声音可以以许多种方式被过滤。来自变换器10的声音通过输入口19和变换器20(腔24/26、膜片22)以及输出口11受到影响。

根据输入口19与输出口11是设置在相同的腔还是不同的腔(14、16)中，将看到不同的特性。

同样，输出口21和输入口19在相应变换器10、20中的位置将影响从输出口11的声音输出。

来自变换器20的声音自然受到输出口21、输入口19以及第一变换器10的内部元件的影响。

此外，可以设置其它的元件用于改变来自变换器10和20的声音。这可以在图2中看到，其中输出口11把腔14连接于外界，并且在这里输出口19处于腔16中，使得来自变换器20的声音必须也通过膜片12，以便通过输出口11被输出。

在这个实施例中，在膜片12中设置一个孔或开口13。该开口13可以可选地设置在膜片的支架或悬垂物中。该开口12的直径为约50-300μm，其中该开口可透过频率低于约300Hz的声音。利用其它尺寸的开口能够得到其它的过滤特性。可以设置任意数量的开口。

因此，膜片12将很好地工作，即使低频通过它。

然后，变换器20可以用作低音用扩音器，它主要输出频率为300Hz或更低(例如500-80Hz)的声音，而变换器10可以用作高音用扩音器，它提供更高频率的声音。要注意的是，第二变换器20可以以任意期望的频率输出声音。较高的频率被简单地过滤掉，并且在通过膜片12时将产生损耗。

在膜片12中并不需要开口13，在没有提供开口13时它也能传送声音经过其中。开口13仅仅提供过滤来自第二变换器20的声音的一种简单的方式。

自然，提供给变换器10、20的电信号可以被滤波，以确定变换器的频率输出特性。然而，变换器的其它特性也可以适合于输出所期望的声音特性，例如适合于用作高音用扩音器或低音用扩音器。因此，高音用扩音器通常比低音用扩音器具有更低的移动质量。该移动质量将有助于限定变换器的谐振频率。该质量本身将对变换器的频率谐振有影响。

影响来自输出口11的声音的另一种方式是，在变换器10和20之间，也就是在输入口19与输出口21之间，设置声学过滤元件。

该声学过滤元件可以如图3中所看到的那样设置作为设置在两个变换器10和20之间的声音通路中的扁平元件30。该元件也可以设置在输入口19或输出口21中。

这个元件30可以是简单的栅格或其中具有明确限定的开口或孔的元件。通过这种方式，设置在输入口19和输出口21中的开口并不需要像那样被明确限定。

由于元件30定位在通常至少基本上是平的两个外表面之间，该元件可以是相当大的，更容易定位，并且也可以用于其它目的，诸如在两个变换器10和20之间进行缓冲以避免机械噪声。可选地，元件30固定在变换器10、20上也可以导致变换器10、20彼此固定。

很清楚的是，元件30可以以多种方式设置并具有多种功能。

图4示出另一实施例，但在这里只是变换器20已经被移除以增强该图的理解。在图4中，元件32被设置在两个变换器之间并且在其内部限定了一个椭圆形的通道34，它在元件32和变换器10、20的外表面的一个平面内延伸。同样，元件32具有朝向输入口19和输出口21的一个或多个开口36(通常是每侧一个)，以用作变换器10和20之间的声通路的引导器或过滤器。如图4中所示，例如在椭圆形通道34的上部设置一个基本为圆形的开口36。

自然，元件32的通道34的形状、大小和尺寸将影响通过其中的声音。此外，元件32可以用于更自由地限定输入口19、输出口21和整体上变换器10、20相对于彼此的位置。

元件32的通道34的形状的另一个实例可以在图5中看到，在这里通道34是基本为蛇形线的构型。

此外，通道34不一定是简单的沿其长度方向横截面相同的椭圆形通道。该通道的内部形状可以以任意期望的方式成形，以便提供所期望的过滤。

在图4和5中，元件32示出为具有完全在元件32内部限定的通道34，具有从通道34到元件32表面的用于声音进出的开口36。一种可选的实施例是这样：其中变换器10、20的外表面参与限定通道34的形状，并且元件32只限定通道34在各变换器表面的平面内的壁/表面。在这种情况下开口36是不需要的，其中输入口19和输出口21将直接开放到通道34中。

可选地，通道34能够完全设置在变换器10、20之一的壁部的内部，从而可以作为过滤元件或者仅仅作为输入口10或输出口20的一部分被看到。自然，在那种情况下可以使用相同的形状等。

当从多变换器产生声音时，往往希望能为组件供给一个与所期望的声音相应的单一信号，但要对该信号进行电滤波，并且将不同的信号提供给每个变换器(诸如高音用扩音器和低音用扩音器)。这种滤波可以通过使用跨接电路来过滤信号输入并将不同信号提供给两个变换器来进行。

这种类型的电路可以在图6中看到，它也示出变换器的焊接块18/28。该电路和焊接块的定位表示：该电路实际上定位在变换器10/20之一的壳体内，因此它不仅具有两个焊接块用于使信号进入壳体内，而且具有第三个焊接块(从上面算起的第二个焊接块)，用于从跨接电路输出信号到另一个变换器。可以看出，来自从上面算起的第二个焊接块的信号被提供给下面的变换器。

在本实例中，滤波电路是一个单个的100nF电容器，它适合于去除低频。该电容器可以具有一个或多个如0.33mm那样小的外部尺寸，并且可以用于对高音用扩音器馈电。

因此，在本情况中，变换器10、20之一可以从例如一个放大器接收信号并提供两个不同的信号，该两个信号中的一个信号被供给用于移动该变换器的膜片的装置，而另一个信号从该变换器输出并被提供给另一个变换器。

因此，本系统可以设置作为一个组装的单元，其中变换器10和20是预先连接的，并且在两个焊接块18/28之间只需要一个接头，例如用于连接到放大器，以便具有可操作的声音供应器。

自然，即使上述的实施例包括仅仅两个变换器，也可以使用任意数量的变换器。可以期望有更多的变换器，以便提供更高的声音强度或者提供更好的声音质量，从而组合特定用途的变换器，每个变换器特别是适用于产生特定的声音或声音频率间隔。因此，高音用扩音器、低音用扩音器和中音用变换器都可以使用。

因此，仍然可以得到向外界的单个输出口，但这些不同的变换器可以以任意期望的方式组合。一个变换器通过两个或更多个其他的变换器输出声音到外界，或者多个变换器可以适合于将声音在不同的位置发送到带有向外界的输出口的变换器中。可以使用不同的大小、尺寸、形状、过滤元件等以便得到所期望的声音。

同样，可以在其中包含一个跨接电路的变换器上设置更多额外的焊接块，如果该电路要对多于一个的外部的变换器馈电的话。

虽然已经参考一个或多个特定的实施例对本发明进行了描述，本领域技术人员将会认识到，可以对其做出很多改变而不背离本发明的主旨和范围。这些实施例中的每个实施例及其明显的变型都被考虑为落入到下述权利要求书中叙述的要求保护的本发明的主旨和范围内。

Claims (11)

1.一种用在个人通信装置中的扬声器模块，该模块包括：

第一变换器，它适合于接收第一电信号和输出相应的声音，该第一变换器包括：第一壳体；定位在第一壳体内部并将第一壳体的内部空间分成第一腔和第二腔的可移动膜片；将第一腔和第二腔之一或者这两者连接到外界的声音输出口；以及连接到第一腔或第二腔的声音输入口；和

第二变换器，它适合于接收第二电信号和输出相应的声音，该第二变换器包括：第二壳体；定位在第二壳体内部并将第二壳体的内部空间分成第三腔和第四腔的可动膜片；以及连接到第三腔和第四腔之一或者这两者的声音输出口，所述第二变换器的声音输出口声学连接到第一变换器的声音输入口。

2.如权利要求1所述的扬声器模块，其中第一变换器的声音输出口连接到第一腔，第一变换器的声音输入口连接到第二腔。

3.如权利要求2所述的扬声器模块，其中第一变换器的膜片在其中具有一个预定形状的孔或开口。

4.如权利要求3所述的扬声器模块，其中第一变换器具有第一谐振声频，并且第二变换器具有第二谐振声频，第二谐振声频低于第一谐振声频，其中第一变换器的膜片中的开口或孔适合于传输第二谐振频率。

5.如权利要求1所述的扬声器模块，所述模块包括声音过滤装置，它适合于将声音从第二变换器的声音输出口引导到第一变换器的声音输入口，并且所述声音过滤装置具有对所引导的声音提供过滤的尺寸。

6.如权利要求5所述的扬声器模块，其中所述声音过滤装置包括声音引导通道，该声音引导通道设置在第一和第二变换器之间，并且至少部分地由第一和第二变换器的外表面所限定。

7.如权利要求5所述的扬声器模块，其中所述声音过滤装置至少部分地通过设置在第一和第二变换器之间的分离装置所限定。

8.如权利要求5所述的扬声器模块，其中所述声音过滤装置在一个平行于第一和/或第二变换器的外表面的平面内延伸。

9.如权利要求1所述的扬声器模块，其中所述第一和第二变换器中的一个变换器包括：用于接收电信号的装置；设置在所述一个变换器内的滤波电路，它适合于接收所述电信号并提供两个电信号；以及用于将所提供的电信号之一从第一和第二变换器中的一个变换器输出到另一个变换器的装置。

10.如权利要求9所述的扬声器模块，其中所述接收装置包括在所述一个变换器的内部空间与外界之间的至少两个电接头，并且所述输出装置包括在所述一个变换器的内部空间与外界之间的至少另一个电接头。

11.一种操作如权利要求1所述扬声器模块的方法，该方法包括：提供电信号给第二变换器，该第二变换器通过其声音输出口将声音输出到第一变换器的声音输入口和第一或第二腔中，接着经由第一变换器的声音输出口输出到外界。

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