CN112788469B - 耳机和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种耳机和电子设备，其中，耳机包括壳体、动圈单元、微机电系统单元和音腔支架；动圈单元设置于壳体内；音腔支架设置于壳体内，并将壳体分为相连通的第一腔室和第二腔室；微机电系统单元安装于音腔支架，并可向第一腔室和第二腔室发射声波；其中，微机电系统单元向第一腔室发射的至少部分声波可进入第二腔室，并可与微机电系统单元向第二腔室发射的至少部分声波相抵消。本申请实施例提出耳机将微机电系统单元的高频优势和动圈单元的中低频优势完美地结合起来，并且微机电系统单元本身的中低频声波已经相互抵消，不会出现中低频衔接不自然的问题，可呈现出高保真的音质曲线。

Description

耳机和电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备技术领域，具体而言，涉及一种耳机和电子设备。

背景技术

随着无线蓝牙耳机的市场销量爆发，使用耳机的用户越来越多，而用户音乐鉴赏能力的提升其对耳机的音质要求也在不断提高，音质成为用户购买耳机最看重的功能点。

相关技术中，高保真耳机的设计主要有下面两个方案：

第一种为单个喇叭单元的耳机设计方案，但一个喇叭单元很难同时兼顾低中高三频的音质，其中主要难点在于喇叭振膜。因此，高保真耳机通常会选择非常特殊的材料作为振膜，但是这类振膜制造良品率低、价格昂贵。

第二种为多个喇叭单元组合设计方案，比较常见的是结构设计复杂的动圈单元和动铁单元配合方案，利用动铁单元高音优势和动圈单元的低音优势来呈现高保证音质，但动铁单元与动圈单元在中低频的声音衔接不自然、结像力不够。

发明内容

本申请旨在提供一种耳机和电子设备，至少解决了相关技术中动铁单元与动圈单元在中低频的声音衔接不自然、结像力不够的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提出了一种耳机，耳机包括壳体、动圈单元、微机电系统单元和音腔支架；动圈单元设置于壳体内；音腔支架设置于壳体内，并将壳体分为相连通的第一腔室和第二腔室；微机电系统单元安装于音腔支架，并可向第一腔室和第二腔室发射声波；其中，微机电系统单元向第一腔室发射的至少部分声波可进入第二腔室，并可与微机电系统单元向第二腔室发射的至少部分声波相抵消。

第二方面，本申请实施例提出了一种电子设备，包括如上述技术方案的耳机。

在本申请的实施例中，音腔支架将壳体分为相连通的第一腔室和第二腔室；微机电系统单元可向第一腔室和第二腔室发射声波，并且微机电系统单元向第一腔室发射的中低频声波可进入第二腔室，并可与微机电系统单元向第二腔室发射的中低频声波相抵消。

这样，使得微机电系统单元产生的高频声波与动圈单元产生的中低频声波相互叠加，最终得到高保真的声音性能。并且，微机电系统单元本身的中低频声波经过相互抵消，不会出现相关技术中双单元组合中低频衔接不自然的问题，完美地将微机电系统单元的高频优势和动圈单元的中低频优势结合起来，最终呈现出了高保真的音质曲线。

此外，本申请实施例提出的耳机在结构设计和组装工艺上十分简单，只需要设计一个音腔支架与耳机的壳体进行结构匹配，就可以得到具有高保真性能的双单元组合的耳机，便于耳机的量产，同时可降低耳机的成本。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请一个实施例的耳机的示意图；

图2是图1所示耳机的爆炸视图；

图3是图2所示耳机中第一壳体与MEMS单元模组组装后的剖视图；

图4是图2所示耳机中第一壳体、MEMS单元模组和动圈单元组装后的剖视图；

图5是图2所示耳机中MEMS单元模组与壳体组装后的结构示意图；

图6是图2所示耳机中音腔支架的结构示意图；

图7是图2所示耳机中微机电系统单元的结构示意图；

图8是本申请实施例提出耳机中导音通道对MEMS单元的声波影响对比图；

图9是本申请实施例提出耳机最终的声波效果图。

图1至图7中的附图标记：

102壳体，104动圈单元，106微机电系统单元，108音腔支架，110第一腔室，112第二腔室，114支架本体，116导音通道，118定位部，120装配槽，122通孔，124出音通道，126第一壳体，128第二壳体，130MEMS单元模组。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合图1至图9描述根据本申请实施例的耳机和电子设备。其中，图4中箭头表示中低频声波的传输方向，区域A和区域B表示声波短路现象；图8中线条L1表示有声波短路现象时的声波曲线，线条L2表示没有声波短路现象时的声波曲线；图9中线条L3表示动圈单元104与微机电系统单元106混合后的声波曲线，线条L4表示动圈单元104的声波曲线。

如图1、图2和图3所示，本申请第一方面实施例提出了一种耳机，包括壳体102、动圈单元104、微机电系统单元106(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统单元106，简称为MEMS单元)以及音腔支架108。其中，如图3和图4所示，动圈单元104安装在壳体102内，微机电系统单元106通过音腔支架108安装在壳体102内，音腔支架108将壳体102分为相连通的第一腔室110和第二腔室112；微机电系统单元106可向第一腔室110和第二腔室112发射声波，并且微机电系统单元106向第一腔室110发射的中低频声波可进入第二腔室112，并可与微机电系统单元106向第二腔室112发射的中低频声波相抵消。

如图7所示，微机电系统单元106和动圈单元104均是发声装置，可以将电信号转换成声波信号，并且两者配合使用。具体地，微机电系统单元106采用逆压电效应，在压电晶体上施加电压使其产生相应的机械形变，从而带动微机电系统单元106的振膜振动发出声波，而微机电系统单元106的压电晶体具有非常好的瞬态振动特性、且振动频率高。所以相比传统的动圈单元或者动铁单元，微机电系统单元106具有更优秀的高频性能。因此，本申请实施例通过微机电系统单元106和动圈单元104的配合使用，可以极大程度上提升耳机在中高频段的音质。

此外，如图4和图8所示，微机电系统单元106向第一腔室110发射的中低频声波可进入第二腔室112，这部分声波与微机电系统单元106向第二腔室112发射的中低频声波相互干涉，形成声波短路现象，可以衰减微机电系统单元106本身的中低频性能；如图9所示，而整个耳机的中低频性能由动圈单元104实现，使得微机电系统单元106产生的高频声波与动圈单元104产生的中低频声波相互叠加，最终得到高保真的声音性能。并且，微机电系统单元106本身的中低频声波经过已经相互抵消，不会出现相关技术中双单元组合中低频衔接不自然的问题，完美地将微机电系统单元106的高频优势和动圈单元104的中低频优势结合起来，最终呈现出了高保真的音质曲线。

因此，本申请实施例提出的耳机在20Hz至1kHz的中低频频段的声学性能基本继承了动圈单元104本身的性能，不存在动圈单元104的中低频声波与微机电系统单元106的导频音波衔接不自然的问题。另外，耳机在高频频段的声学性能得到明显的提升，这得益于微机电系统单元106产生的高频声波的叠加，保证耳机最终呈现出了高保真的音质曲线。

此外，本申请实施例提出的耳机在结构设计和组装工艺上十分简单，只需要设计一个音腔支架108与耳机的壳体102进行结构匹配，就可以得到具有高保真性能的双单元组合的耳机，便于耳机的量产，同时可降低耳机的成本。

作为一种可能的实施方式，如图2、图3和图4所示，壳体102内设置有导音通道116，导音通道116连通于第一腔室110和第二腔室112。导音通道116有两个作用，一个作用是动圈单元104的声波可以通过导音通道116对外传导，另一个作用是包括微机电系统单元106向第一腔室110发射的中低频声波，可以通过导音通道116传导至第二腔室112，以形成声波短路现象，起到类似滤波器作用，可以过滤掉微机电系统单元106的中低频声波，这样可以改善微机电系统单元106与动圈单元104的中低频声波衔接不自然的问题。

作为一种可能的实施方式，如图2、图3和图4所示，音腔支架108包括支架本体114。其中，支架本体114与壳体102的内壁之间形成上述导音通道116。如图3、图4和图5所示，通过支架本体114与壳体102的内壁直接限定出导音通道116，对于音腔支架108的设计要求和组装工艺要求降低，同时可简化音腔支架108的结构，有利于降低耳机的成本。

作为一种可能的实施方式，如图5和图6所示，支架本体114的外侧壁设置有定位部118，并且定位部118凸出于支架本体114的外侧壁设置，通过支架本体114通过定位部118安装在壳体102内。这样当支架本体114安装完毕后，相邻两个定位部118之间的空隙即可作为导音通道116，以保证第一腔室110与第二腔室112的连通关系，同时保证动圈单元104的声波可以通过导音通道116对外传导，保证可以过滤掉微机电系统单元106的中低频声波。

作为一种可能的实施方式，如图5和图6所示，支架本体114上设置有装配槽120，将微机电系统单元106安装在装配槽120内，以使得微机电系统单元106与音腔支架108组装后的结构最小化，以实现耳机的小型化设计。

作为一种可能的实施方式，如图3、图4和图6所示，微机电系统单元106位于第二腔室112内，并且支架本体114的中部设置有通孔122。具体地，通孔122开设于装配槽120的底壁，并且同时与第一腔室110和第二腔室112相连通。这样，当微机电系统单元106安装到支架本体114后，可同时向第一腔室110和第二腔室112发生声波。

作为一种可能的实施方式，音腔支架包括支架本体，并且直接在支架本体上开设上述导音通道。特别地，直接在支架本体上开设导音通道，避免了支架本体与壳体102的内壁之间预留间隙，有利于保证音腔支架108与紧凑设计，进而实现耳机的小型化设计。

作为一种可能的实施方式，如图3和图4所示，壳体102上设置有出音通道124，出音通道124与第一腔室110相连通，以保证动圈单元104和微机电系统单元106产生的声波可通过出音通道124传出。此外，从微机电系统单元106到出音通道124的进口端，壳体102的内壁呈减缩状态，并且保证出音通道124的进口端与微机电系统单元106的中部对应，以保证微机电系统单元106产生的中低频声波可通过导音通道116进入第二腔室112，保证微机电系统单元106发生的高频声波可通过出音通道124传导出去。

作为一种可能的实施方式，如图2、图3和图4所示，壳体102包括相连接的第一壳体126和第二壳体128，并且第一腔室110和第二腔室112形成于第一壳体126内。在组装耳机的过程中，首先将微机电系统单元106安装在音腔支架108上，并将音腔支架108与微机电系统单元106整体安装到第一壳体126内；而后将动圈单元104安装到第一壳体126上；最后将第二壳体128与第一壳体126相连接，以完成耳机的整体装配。

具体实施例中，如图2所示，第一壳体126为耳机后盖、第二壳体128为耳机前盖。

作为一种可能的实施方式，壳体102为塑胶壳体102，具体可采用ABS、PC或ABS+PC复合料，通过模具注塑加工成型。

作为一种可能的实施方式，音腔支架108为塑胶支架，具体可采用ABS、PC或ABS+PC复合料，通过模具注塑加工成型。

作为一种可能的实施方式，音腔支架108和壳体102为分体式结构，并通过上述方式进行装配，也可将音腔支架108和壳体102直接设计为一体式结构。

具体实施例中，耳机可以为有线耳机或无线耳机。

本申请第二个实施例提出了一种电子设备，包括如上述实施例的耳机。因此，具有上述耳机的全部有益效果，在此不再一一论述。

具体实施例中，电子设备可以为：手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机等。

本申请实施例的目的在于提供一种新型高保真的耳机，在耳机内集成动圈单元104和微机电系统单元106，配合音腔支架108可以很好的将微机电系统单元106的高频优势以及动圈单元104的中低频优势结合起来，呈现出高保真的音质效果，并且不会出现现有技术方案中低频衔接不自然的问题，而且整个结构设计简单，制造加工成本低。

具体地，如图1、图2和图3所示，本申请实施例提出的耳机包括第一壳体126、第二壳体128、音腔支架108、微机电系统单元106、动圈单元104；具体地，如图3和图4所示，将微机电系统单元106和动圈单元104集成在第一壳体126内；微机电系统单元106和动圈单元104均是发声装置，可以将电信号转换成声波信号。

其中，微机电系统单元106是一种新型的发声装置，可以将电信号转换成声波信号；并且微机电系统单元106采用逆压电效应，在压电晶体上施加电压使其产生相应的机械形变，从而带动微机电系统单元106的振膜振动发出声波，而微机电系统单元106的压电晶体具有非常好的瞬态振动特性、且振动频率高。所以相比传统动圈单元或者动铁单元，微机电系统单元106具有更优秀的高频性能。因此，本申请实施例通过微机电系统单元106和动圈单元104的配合使用，可以极大程度上提升耳机在中高频段的音质。

在组装耳机的过程中，首先，将微机电系统单元106安装在音腔支架108上，形成MEMS单元模组130，接着MEMS单元模组130与第一壳体126进行组装；进一步地，再将动圈单元104与第一壳体126进行装配，至此，动圈单元104跟微机电系统单元106均已集成在第一壳体126上；最后，再将第二壳体128与第一壳体126进行组装，形成耳机。

如图3、图4和图5所示，本申请实施在MEMS单元模组130与第一壳体126组装后，设计有导音通道116，导音通道116有两个作用，一个是动圈单元104的声波可以通过此通道对外传导，一个是第一腔室110和第二腔室112连通形成声波短路，起到类似滤波器作用，可以过滤掉微机电系统单元106的中低频声波，这样可以改善微机电系统单元106与动圈单元104声波衔接不自然的问题。

具体实施例中，第一壳体126和第二壳体128为塑胶壳体102，具体可采用ABS、PC或ABS+PC复合料，通过模具注塑加工成型。

具体实施例中，如图5、图6和图7所示，音腔支架108匹配微机电系统单元106的造型进行设计，音腔支架108的支架本体114上设置有装配槽120和定位部118，将微机电系统单元106安装在装配槽120内形成MEMS单元模组130。进一步地，将MEMS单元模组130通过定位部118与第一壳体126进行组装，并在架本体的外壁与第一壳体126的内壁之间形成导音通道116。接着，将动圈单元104与第一壳体126进行组装，形成耳机前盖本体；进一步的将第一壳体126与耳机前盖本体进行装配，从而完成耳机的整体组装。

具体实施例中，如图3所示，将MEMS单元模组130与动圈单元104之间的空间称之为第二腔室112，而微机电系统单元106与第一壳体126的出音通道124的进口端的空间称之为第一腔室110，由于导音通道116的存在，使得第一腔室110与第二腔室112是相互连通的，导致微机电系统单元106在第一腔室110发出的中低频声波会通过导音通道116传导到第二腔室112，并与微机电系统单元106后腔的中低频声波在区域A和区域B相互干涉，形成声波短路现象，可以衰减微机电系统单元106本身的中低频性能，如图8可见，相比声波短路现象的方案，微机电系统单元106在1kHz以下频段的明显下掉。

此外，动圈单元104产生的声波通过导音通道116正常传播进入耳机的出音通道124，这样动圈单元104的中低频声波跟微机电系统单元106的高频声波相互叠加，最终得到高保真的声音性能；由于微机电系统单元106本身的中低频声波经过声短路后已相互抵消，不会出现相关技术方案双单元组合中低频衔接不自然的问题，如图9可见，本申请实施例提出的耳机在20Hz到1kHz中低频频段的声学性能基本继承了动圈单元104本身的性能，所以不存在跟微机电系统单元106衔接的问题，另外在高频频段的声学性能得到明显的提升，这得益于微机电系统单元106声波的叠加，最终呈现出了高保真的音质曲线。

并且，本申请实施例提出的耳机在结构设计与组装工艺上都十分简单，只需要设计一个音腔支架108配合第一壳体126进行结构匹配，就可以得到具有高保真性能的双单元组合耳机。

根据本申请实施例的……的其他构成例如……和……等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种耳机，其特征在于，

所述耳机包括壳体、动圈单元、微机电系统单元和音腔支架；

所述动圈单元设置于所述壳体内；

所述音腔支架设置于所述壳体内，并将所述壳体分为相连通的第一腔室和第二腔室；

所述微机电系统单元安装于所述音腔支架，并可向所述第一腔室发射高频声波和中低频声波，以及向所述第二腔室发射中低频声波；所述音腔支架包括支架本体，所述支架本体的中部设置有通孔，所述通孔与所述第一腔室和所述第二腔室相连通，所述微机电系统单元通过所述通孔向所述第一腔室和所述第二腔室发射所述声波，所述支架本体与壳体的内壁之间形成导音通道，所述导音通道连通于所述第一腔室和所述第二腔室；

所述壳体上设置有出音通道，所述出音通道连通于所述第一腔室；

其中，所述微机电系统单元向所述第一腔室发射的中低频声波可通过所述导音通道进入所述第二腔室，并可与所述微机电系统单元向所述第二腔室发射的中低频声波相抵消；所述动圈单元发射的中低频声波可通过所述导音通道进入所述第一腔室，并可与所述微机电系统单元向所述第一腔室发射的高频声波相互叠加后通过所述出音通道传出。

2.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述支架本体的外壁设置有定位部，所述支架本体通过所述定位部安装于所述壳体内，所述导音通道位于相邻的所述定位部之间。

3.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述支架本体上设置有装配槽，所述微机电系统单元安装于所述装配槽内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的耳机，其特征在于，

从所述微机电系统单元到所述出音通道的进口端，所述壳体的内壁减缩。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的耳机，其特征在于，

所述壳体包括第一壳体和第二壳体；其中，所述音腔支架和所述动圈单元安装于所述第一壳体形成所述第一腔室；所述第二壳体与所述第一壳体相连接并形成所述第二腔室。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的耳机，其特征在于，

所述壳体为塑胶壳体；

所述音腔支架为塑胶支架；

所述音腔支架和所述壳体为分体式结构或一体式结构。

7.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的耳机。