CN108605180A - 用于头戴式受话器的耳垫 - Google Patents

Abstract

头戴式受话器包括，构造以及布置用于与佩戴者接触的至少一个衬垫，该至少一个衬垫包括内部区域；电声驱动器，该电声驱动器向头戴式受话器的佩戴者的耳道传输声音；以及多个分段，该多个分段包括至少部分地填充衬垫内部区域的吸音材料。

Description

用于头戴式受话器的耳垫

相关专利

本申请要求2016年2月9日提交的美国专利申请序列号15/019,325的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

本文主要涉及头戴式受话器，并且更具体地涉及头戴式受话器衬垫配置。

发明内容

根据一个方面，头戴式受话器包括：至少一个衬垫，该至少一个衬垫被构造以及布置用于与佩戴者接触，该至少一个衬垫包括内部区域；电声驱动器，该电声驱动器向耳机佩戴者的耳道传输声音；以及多个分段，该多个分段包括吸音材料，该吸音材料至少部分地填充该衬垫内部区域。

方面可以包括以下特征中的一个或多个：

吸音分段可以是立方体、球形、或者矩形形状中的至少一种。

吸音材料可以包括泡沫材料。

泡沫材料可以包括部分地网状泡沫结构。

泡沫材料可以包括聚氨酯。

头戴式受话器可以进一步包括衬垫套，该衬垫套被构造以及布置用于覆盖衬垫的内部区域，以及用于将分段保持在内部区域中。

内部区域可以包括电声驱动器前的通道，并且由分段的布置围绕以便形成声学路径，该声学路径是当头戴式受话器被佩戴时从驱动器到耳道的声学路径。

分段与填充衬垫的参考单片吸音材料相比时可以在频率范围上提供更大的声阻尼。

分段与参考单片吸音材料相比时可以提供更大的机械顺应性。

分段的填充系数可以低于吸音材料的参考单片的填充系数。

分段的表面积集合相对于衬垫内分段的集合的体积的比率与包括吸音材料的参考单片的衬垫中的相同比率相比被增加。

头戴式受话器可以进一步包括耦合到衬垫的耳杯，驱动器可以被定位在耳杯与衬垫之间。

根据另一方面，头戴式受话器包括第一听筒单元和第二听筒单元。第一听筒单元和第二听筒单元中的每一个包括：衬垫，该衬垫被构造以及布置用于与佩戴者接触的衬垫，该至少一个衬垫包括内部区域；电声驱动器，该电声驱动器向耳机佩戴者的耳道传输声音；以及多个分段，该多个分段包括吸音材料，该吸音材料至少部分地填充该衬垫内部区域的。连接器在第一听筒单元与第二听筒单元之间延伸。

方面可以包括以下特征中的一个或多个：

吸音分段可以是立方体、球形、或者矩形形状中的至少一种。

吸音材料可以包括泡沫材料。

泡沫材料可以包括部分地网状泡沫结构。

泡沫材料可以包括聚氨酯。

头戴式受话器可以进一步包括衬垫套，该衬垫套被构造以及布置用于覆盖衬垫的内部区域，以及用于将分段保持在内部区域中。

内部区域可以包括在电声驱动器前的通道，并且由分段的布置围绕以便形成声学路径，该声学路径是当头戴式受话器被佩戴时从驱动器到耳道的声学路径。

分段与填充衬垫的参考单片吸音材料相比时可以在一定频率范围上提供更大的声阻尼。

分段与参考单片吸音材料相比时可以提供更大的机械顺应性。

分段的填充系数可以低于吸音材料的参考单片的填充系数。

分段的表面积集合相对于衬垫内分段的集合的体积的比率与包括吸音材料的参考单片的衬垫中的相同比率相比被增加。

头戴式受话器可以进一步包括耦合到衬垫的耳杯，驱动器可以被定位在耳杯与衬垫之间。

根据另一方面，听筒单元包括：耳杯；衬垫，该衬垫耦合到耳杯，并且构造以及布置用于与佩戴者接触；包括吸音材料的多个分段，其中吸音材料至少部分地填充衬垫皮的内部区域；以及电声驱动器，该电声驱动器在耳杯与衬垫之间，该驱动器向头戴式受话器的佩戴者的耳道传输声音。

方面可以包括以下特种中的一个或多个：

吸音分段可以是立方体、球形、或者矩形形状中的至少一种。

吸音材料可以包括泡沫材料。

内部区域可以包括在电声驱动器前端的通道，并且由分段的布置围绕以便形成声学路径，该声学路径是当头戴式受话器被佩戴时从驱动器到耳道的声学路径。

分段与填充衬垫的参考单片吸音材料相比时可以在一定频率范围上提供更大的声阻尼。

分段与参考单片吸音材料相比时可以提供更大的机械顺应性。

分段的填充系数可以低于吸音材料的参考单片的填充系数。

分段的表面积集合相对于衬垫内分段的集合的体积的比率与包括吸音材料的参考单片的衬垫中的相同比率相比被增加。

头戴式受话器可以进一步包括：耦合到衬垫的耳杯；被定位在耳杯与衬垫之间的驱动器。

根据另一方面，形成头戴式受话器的方法包括：提供具有内部区域的衬垫皮；使用包括吸音材料的多个分段至少部分地填充衬垫皮；在内部区域中形成开口，该开口由所述分段围绕；以及将衬垫皮以及分段定位在电声驱动器周围，使得驱动器通过开口向头戴式受话器的佩戴者的耳道传输声音。

附图说明

通过参考以下描述并结合附图，可以更好的理解本发明构思的示例的上述和进一步的优点，其中相同的数字指示各个附图中的相同结构元件和特征。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明特征的和实施的原理上。

图1是根据一些示例的头戴式受话器的分解视图。

图2是来自图1的组装头戴式受话器的衬垫的横截面前视图。

图3是图1和图2的组装头戴式受话器的横截面侧视图。

图4是根据一些示例示出了具有多个吸音泡沫分段的头戴式受话器的声学频率响应对比的曲线图。

图5是根据一些实施例示出了头戴式受话器的频率响应对比的曲线图。

具体实施方式

头戴式受话器耳垫通常通过将二维冲压薄片或者泡沫块切割成矩形形状并且将其嵌入耳杯中而形成。为了构造定位在头戴式受话器扬声器周围的耳垫，泡沫材料的角和中心区域被从泡沫块上切割并丢弃。然而，这种结构约束了衬垫的顺应性，舒适度和声学质量，更不用说由从块体中移除不希望的多余泡沫片以形成期望形状所产生的废物。另外，在组装头戴式受话器时，特别是将具有矩形横截面的泡沫块嵌入到典型耳垫的圆形皮中可，能出现制造效率低下。

本发明构思的示例涉及包括一个或两个耳垫的环绕式或者入耳式头戴式受话器，每个耳垫包括多个吸音分段，该多个吸音分段一起放置在电声驱动器(例如，扬声器)与头戴式受话器外表面之间的头戴式受话器的区域中。区别于从泡沫材料的单个块或者片形成耳垫时丢弃的泡沫片，由于全部泡沫分段可以被实施为头戴式受话器构件的一部分，包括多个吸音泡沫分段的听筒衬垫消除了浪费。包括多个泡沫分段的听筒衬垫还允许耳垫在插入到头戴式受话器的耳杯中时形成适合于头戴式受话器的形状(例如，环绕形)，同时还在贴近佩戴者头部时提供改善的舒适性。此外，泡沫分段的实现允许听筒衬垫比形成以用于插入耳杯的圆形皮中的传统矩形泡沫块中的等体积泡沫更顺应(并因此更舒适)。在由泡沫分段形成的衬垫中，泡沫的表面积相对于泡沫体积的比率与由泡沫材料的单个块形成的耳垫中的相同比率相比增加了。使用多个泡沫分段实现灵活调谐多个设计参数以在头戴式受话器中实现期望的声学性能。例如，与单片构造相比，泡沫的尺寸和形状、泡沫的类型、泡沫的密度、泡沫填充百分比、以及其他特性可以被调谐以实现期望的衬垫的顺应性，无源衰减以及阻尼。此外，由泡沫分段形成听筒衬垫增加了每单位泡沫体积的声阻尼，这允许使用更少的泡沫以实现类似的阻尼水平，或者使用来自泡沫分段集合中的与单片泡沫中相同量的泡沫，同时实现改良的阻尼特性。

图1是根据一些示例的头戴式受话器10的分解视图。头戴式受话器10可以包括符合人体工程学的头带22和两个听筒单元24，每个耳机单元24安装在头带22的一端并且由头带22定位在人耳处或者人耳上。在一些示例中，头戴式受话器10是入耳式头戴式受话器。在其他示例中，头戴式受话器10是环耳式头戴式受话器。尽管未示出，但是头戴式受话器10可以包括并且不限于例如，音频输入插孔、麦克风、适配器、电缆、有源噪声消除电路等等的其他部件。头戴式受话器10可以具有开放式背部、封闭式背部或者半开放式配置，并且因此不限于图1所示的配置。

当在横截面中观察时，听筒单元24可以具有圆形、卵形、椭圆形或者其他形状，并且可以被定位在耳朵上或者耳朵周围，例如，提供对头部或者耳朵的密封以衰减外部噪声。每个听筒单元24包括硬外盖42(也称为耳杯)，以及被称为衬垫的柔软部分，其耦合到耳杯42。该衬垫可以包括人造革部分、或者衬垫皮32、以及在衬垫皮32内的多个吸音泡沫分段34。听筒单元24还可以包括可选的衬垫套36，其具有开口37和扬声器支架38，电声驱动器40(例如，扬声器)被定位在其中。衬垫皮32可以包括内盖开口33。声阻材料或者纱幕材料可以覆盖内盖开口33。声学耦合可以形成在衬垫皮32中的驱动器40与泡沫分段34之间。

耳杯42附接到扬声器支架38的后侧。衬垫套36可以被附接到扬声器支架38的前侧，并且防止吸音泡沫分段34与扬声器支架38的电路或者其他组件直接接触。吸音分段34中的一些或者全部可以被附接到衬垫套36和/或衬垫皮32的内壁。备选地，分段34可以被定位在衬垫套36与衬垫皮32之间，其用作分段34的外壳体。在其他示例中，吸音分段34中的一些或者全部的彼此之间是胶合、粘合或者以其他方式固定，代替衬垫皮32的内部中的“自由浮动”。例如，可以将粘合剂或类似的应用于吸音分段34，例如，使用粘合剂涂覆分段34，以用于将分段34粘合在一起。以此方式，可以防止吸音分段34相对于衬垫中分段34的定位的移位、修边以及其他方式的改变。在其他示例中，吸音分段34具有各种尺寸和/或形状。此处，较小的分段可以被胶合在一起，而较大的分段被定位在具有耦合的较小分段的衬垫皮34中，但是彼此没有耦合。例如，衬垫可以包括至少部分地由较小吸音分段34环绕的单块泡沫材料。

衬垫套36和/或衬垫皮32可以是穿孔的。衬垫皮32可以被附接到耳杯42、扬声器支架38、和/或衬垫套36上并且环绕分段34。包括皮32和泡沫分段34的衬垫还可以用作耳机软垫，并且可以由聚氨酯或者具有透气性的类似材料形成，使得从头戴式受话器单元的驱动器产生以及获得的声音将被辐射到用户。头戴式受话器单元24A，24B可以被构造用于耳罩式头戴式受话器和压耳式头戴式受话器。

如图3所示，吸音泡沫分段34至少部分地填充了衬垫皮32内部与衬垫套36或者扬声器支架38外表面之间形成的区域。吸音分段34可以是各种形状(例如，立方体，球形，或者任何其他三维形状)、尺寸、密度、体积、材料和/或其他参数。分段34中的一些或者全部可以具有相同的形状、尺寸、密度、体积、材料和/或其他参数，或者可以具有不同的形状、尺寸、密度、体积、材料和/或其他参数。衬垫皮32可以终止于衬垫套36处，并且不延伸以覆盖扬声器支架38或者耳杯42。泡沫分段34可以由开孔型、闭孔型、网状或者部分网状泡沫形成。泡沫分段34可以由各种类型的泡沫材料构造，包括聚氨酯、聚乙烯、乳胶、三聚氰胺和记忆泡沫。另外，可以使用其他材料片或者与泡沫材料混合以产生复合材料，例如但不限于其他泡沫、沸石、橡胶、聚氨酯和编织物。

在一些示例中，衬垫皮32的内部区域56或者声室包括区域52，泡沫分段34可以被定位在其中。例如，泡沫分段34可以在无阻塞孔的任一侧上的区域52中划分。声室56包括形成在电声驱动器40前的通道，并且该通道由泡沫分段34的布置形成并围绕，以便形成声学路径(该声学路径是当头戴式受话器10被佩戴时，从驱动器40到用户耳道的声学路径)，以及提供舒适性，被动衰减以及声阻尼。泡沫34的隔室52被声学地耦合到声室56的体积上。

泡沫分段34的数目和/或用泡沫分段34填充的区域52的体积的百分比可以取决于若干因素，包括但不限于舒适性、密度、泡沫孔隙率、衬垫的顺应性、表面积/体积比率、压力、形状、尺寸、或者泡沫材料的其他性质、以及期望的声学性能。如图3所示，声室56从内盖开口33延伸到驱动器40，特别是施加力以将听筒单元24保持在佩戴者的头部上时。衬垫皮32和泡沫分段34可以靠在佩戴者耳朵上的佩戴者头部或者佩戴者耳朵附近的佩戴者头部，使得内盖开口33基本上与佩戴者耳朵的耳道对准，并且当衬垫在佩戴时靠在用户耳朵上时，用于将内腔与佩戴者的耳腔声学地连接。

在一些示例中，关于头戴式受话器的改良涉及由头戴式受话器施加到佩戴者头部的夹紧力。尤其，由于衬垫的顺应性增加，可以需要较小的夹紧力来将衬垫密封到佩戴者的头部，这进一步提高了舒适性。另外，具有相同夹紧力的较高顺应性的衬垫将在佩戴者的头部上具有更平均的压力分布，其可以向佩戴者提供更一致的密封性并且更加舒适。

如图4所示，关于第一耳机的额外改进涉及声阻尼。图4分别地呈现了对应于第一头戴式受话器与第二头戴式受话器的频率响应曲线122,124。第一头戴式受话器具有多个吸音泡沫分段。第二头戴式受话器具有单块泡沫衬垫，例如，具有矩形形状，用于插入到包裹泡沫衬垫的环绕式头戴式受话器的皮中。因此，在描述第一头戴式受话器中，可以参考图1-3中所描述的头戴式受话器10。在描述第二耳机中，可以参考传统头戴式受话器。

如图4所示，与第二头戴式受话器相比，第一头戴式受话器提供1KHz至2KHz之间改良的阻尼。这种改良的阻尼是出乎意料的，因为当与第二头戴式受话器相比时，第一耳机中的衬垫的泡沫量已被减少，例如，66-75％的填充。然而，第一头戴式受话器中泡沫分段的构造提供了在第二头戴式受话器中不存在的通过泡沫的额外空气路径。特别地，泡沫分段之间的气窝为空气分子提供了更低的阻抗泄露路径，因此空气分子可以更好的穿透泡沫，这可以改良衬垫的阻尼特性。

图5是示出了根据其他示例的，具有各种百分比的吸音分段填充的耳杯与具有单块泡沫衬垫的传统头戴式受话器的频率响应比较图。对应于包括单块泡沫垫的传统头戴式受话器的频率响应曲线141与对应于具有各种分段填充量(即，50％，75％，90％和100％)的头戴式受话器的其他频率响应曲线142-145进行对比。

如本文所述，衬垫顺应性以及声学特性可以受形成头戴式受话器衬垫的分段填充的量所影响。另外，如本文所述，由于衬垫顺应性的增加，可以需要更小的夹紧力以将衬垫密封到佩戴者的头部，这进一步改良了舒适性。另外，具有相同夹紧力的更加顺应的衬垫将在佩戴者头部上具有更平均的压力分布，这可以提供更加一致的密封性并且对佩戴者更舒适。

总之，随着填充系数增加，顺应性下降，但是仍然比传统头戴式受话器更高。在一个示例中，发现具有带有多个吸音分段并且具有50％填充系数的耳杯的头戴式受话器比传统头戴式受话器具有高于71％的顺应性；发现具有带有多个吸音分段并且具有75％填充系数的耳杯的头戴式受话器比传统头戴式受话器具有高于46％的顺应性；发现具有带有多个吸音分段并且具有90％填充系数的耳杯的头戴式受话器比传统头戴式受话器具有高于28％的顺应性；发现具有带有多个吸音分段并且具有100％填充系数的耳杯的头戴式受话器比传统头戴式受话器具有高于27％的顺应性。

已经描述了多个实施方式。然而，应该理解，前文的描述旨在说明而不是限制由权利要求的范围限定的发明构思的范围。其他示例在权利要求的范围内。

Claims (33)

1.一种头戴式受话器，包括：

至少一个衬垫，所述至少一个衬垫被构造以及布置用于与佩戴者接触，所述至少一个衬垫包括内部区域；

电声驱动器，所述电声驱动器向所述头戴式受话器的所述佩戴者的耳道传输声音；以及

多个分段，所述多个分段包括吸音材料，所述吸音材料至少部分地填充所述衬垫的所述内部区域。

2.根据权利要求1所述的头戴式受话器，其中所述吸音分段是立方体、球形、或者矩形形状中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的头戴式受话器，其中所述吸音材料包括泡沫材料。

4.根据权利要求3所述的头戴式受话器，其中所述泡沫材料包括部分地网状泡沫结构。

5.根据权利要求3所述的头戴式受话器，其中所述泡沫材料包括聚氨酯。

6.根据权利要求1所述的头戴式受话器，进一步包括衬垫套，所述衬垫套被构造以及布置用于覆盖所述衬垫的所述内部区域，以及用于将所述分段保持在所述内部区域中。

7.根据权利要求1所述的头戴式受话器，其中所述内部区域包括形成在所述电声驱动器前的通道，并且所述通道由所述分段的布置围绕，以便形成当所述头戴式受话器被佩戴时从所述驱动器到所述耳道的声学路径。

8.根据权利要求1所述的头戴式受话器，其中所述分段与填充所述衬垫的吸音材料的参考单片相比时，在频率范围上提供更大的声阻尼。

9.根据权利要求8所述的头戴式受话器，其中所述分段与所述吸音材料的参考单片相比时，提供更大的机械顺应性。

10.根据权利要求8所述的头戴式受话器，其中所述分段的填充系数小于所述吸音材料的参考单片的填充系数。

11.根据权利要求8所述的头戴式受话器，其中所述分段的表面积集合相对于所述衬垫内所述分段的所述集合的体积的比率与包括所述吸音材料的参考单片的所述衬垫中的相同比率相比被增加。

12.根据权利要求8所述的头戴式受话器，进一步包括耦合到所述衬垫的耳杯，所述驱动器定位在所述耳杯与所述衬垫之间。

13.一种头戴式受话器，包括：

第一听筒单元；

第二听筒单元，其中所述第一听筒单元和所述第二听筒单元中的每一个包括：

衬垫，所述衬垫被构造以及布置用于与佩戴者接触，所述至少一个衬垫包括内部区域；

电声驱动器，所述电声驱动器向所述头戴式受话器的所述佩戴者的耳道传输声音；以及

多个分段，所述多个分段包括吸音材料，所述吸音材料至少部分地填充所述衬垫的所述内部区域；以及

连接器，所述连接器在所述第一听筒单元与所述第二听筒单元之间延伸。

14.根据权利要求13所述的头戴式受话器，其中所述吸音分段是立方体、球形、或者矩形形状中的至少一种。

15.根据权利要求13所述的头戴式受话器，其中所述吸音材料包括泡沫材料。

16.根据权利要求15所述的头戴式受话器，其中所述泡沫材料包括部分地网状泡沫结构。

17.根据权利要求15所述的头戴式受话器，其中所述泡沫材料包括聚氨酯。

18.根据权利要求13所述的头戴式受话器，进一步包括衬垫套，所述衬垫套被构造以及布置用于覆盖所述衬垫的所述内部区域，以及用于将所述分段保持在所述内部区域中。

19.根据权利要求13所述的头戴式受话器，其中所述内部区域包括形成在所述电声驱动器前的通道，并且所述通道由所述分段的布置围绕，以便形成当所述头戴式受话器被佩戴时从所述驱动器到所述耳道的声学路径。

20.根据权利要求13所述的头戴式受话器，其中所述分段与填充所述衬垫的吸音材料的参考单片相比时，在频率范围上提供更大的声阻尼。

21.根据权利要求20所述的头戴式受话器，其中所述分段与所述吸音材料的参考单片相比时，提供更大的顺应性。

22.根据权利要求20所述的头戴式受话器，其中所述分段的填充系数小于所述吸音材料的参考单片的填充系数。

23.根据权利要求20所述的头戴式受话器，其中所述分段的表面积集合相对于所述衬垫内所述分段的所述集合的体积的比率与包括所述吸音材料的参考单片的所述衬垫中的相同比率相比被增加。

24.根据权利要求13所述的头戴式受话器，进一步包括耦合到所述衬垫的耳杯，所述驱动器定位在所述耳杯与所述衬垫之间。

25.一种听筒单元，包括：

耳杯；

衬垫，所述衬垫耦合到所述耳杯，并且被构造以及布置用于与佩戴者接触；

多个分段，所述多个分段包括吸音材料，所述吸音材料至少部分地填充所述衬垫皮的所述内部区域；以及

电声驱动器，所述电声驱动器在所述耳杯与所述衬垫之间，所述驱动器向所述头戴式受话器的所述佩戴者的耳道传输声音。

26.根据权利要求25所述的听筒单元，其中所述吸音材料是立方体、球形、或者矩形形状中的至少一种。

27.根据权利要求25所述的听筒单元，其中所述吸音材料包括泡沫材料。

28.根据权利要求25所述的听筒单元，其中所述内部区域包括形成在所述电声驱动器前的通道，并且由所述分段的布置围绕，以便形成当所述头戴式受话器被佩戴时从所述驱动器到所述耳道的声学路径。

29.根据权利要求25所述的听筒单元，其中所述分段与填充所述衬垫的参考单片吸音材料相比时，在频率范围上提供更大的声阻尼。

30.根据权利要求29所述的听筒单元，其中所述分段与所述吸音材料的参考单片相比时，提供更大的顺应性。

31.根据权利要求29所述的听筒单元，其中所述分段的填充系数小于所述吸音材料的参考单片的填充系数。

32.根据权利要求29所述的听筒单元，其中所述分段的表面积集合相对于所述衬垫内所述分段的所述集合的体积的比率与包括所述吸音材料的参考单片的所述衬垫中的相同比率相比被增加。

33.一种形成头戴式受话器的方法，包括：

提供具有内部区域的衬垫皮；

使用包括吸音材料的多个分段至少部分地填充所述衬垫皮；

在所述内部区域中形成开口，所述开口由所述分段围绕；以及

将所述衬垫皮和所述分段定位在电声驱动器周围，使得所述驱动器通过所述开口向所述头戴式受话器的佩戴者的耳道传输声音。