TW202448186A - 電聲轉換器及耳機 - Google Patents

Abstract

本發明的課題在於提供一種能夠維持穩定的性能之電聲轉換器。將振動傳遞至骨之電聲轉換器1係具備：主框架10，係至少具有筒狀部；振動部30，係配設於主框架的內側，且相應於所輸入的信號而沿著主框架的軸向振動；及彈性構件20，係至少連結於振動部，且由有機物或高分子材料所形成。

Description

電聲轉換器及耳機

本發明係關於進行骨傳導的電聲轉換器及耳機。

有一種聲音輸出裝置已為人所知，其係將外壁表面接觸於頭蓋骨或外耳道入口部周邊的骨，藉此從頭蓋骨等聆聽外耳道內產生的經由骨傳導的氣導音。

迄今為止，還有一種裝置也為人所知，該裝置為例如用於行動電話等的骨傳導振動源裝置，且其係為了進行骨傳導振動而將聲音信號進行聲學處理，將處理信號作為驅動信號而對骨傳導振動源輸出的裝置(參照例如專利文獻1)。再者，也已揭示一種立體聲耳機(stereo earphone)，其具備骨傳導部及一端接觸於骨傳導部而作為振動源之分支部(參照例如專利文獻2)。

利用骨傳導的聲音輸出裝置具有相應於聲音信號而振動的振動部。此振動部會有使得在共振點的異常振動(亦即往未預期的方向的振動)與其所伴隨之異音發生之虞。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開2013-197730號公報

專利文獻2：日本特開2014-116755號公報

本發明以提供一種能夠維持穩定的性能之電聲轉換器及耳機為目的。

本發明之電聲轉換器係將振動傳遞至骨，該電聲轉換器係具備：主框架，係至少具有筒狀部；振動部，係配設於前述主框架的內側，且相應於所輸入的信號而沿著前述主框架的軸向振動；及彈性構件，係至少連結於前述振動部，且由有機物或高分子材料所形成。

再者，本發明之另一觀點的耳機係具備：頭箍(head band)；及一對電聲轉換器，係各自被保持在前述頭箍的兩端；並且，前述電聲轉換器係以上所述的電聲轉換器。

依據本發明，能夠提供一種能夠維持穩定的性能之電聲轉換器及耳機。

1,1a,1b,101,201,301,401,501,601,701,801:電聲轉換器

2:殼體

3:頭箍

10,10a,10b,110:主框架

13:貫穿孔

15a:凸緣部

20,120,320,620,720:彈性構件

20a,20b,260:懸掛件

30,30a,30b,230,730,830:振動部

31:帽軛

31a:外壁面

32,733,833:磁鐵

33,233,760,860:中心軛

40:線圈

40a,233a,651:孔

50,450,650:單元基座

60b:阻尼器

111,121:筒狀部

112,122:底部

261:圓盤部

262:突出部

320a,320b,320c,320d,320e:小構件

451:側壁

570,770:殼體

570a,770a:上側殼體

570b,770b:下側殼體

571:肋

660:軸構件

1000:耳機

F0:共振點

圖1係顯示本發明之耳機之實施型態的概略立體圖。

圖2係顯示本發明之電聲轉換器的第一實施型態，圖2(a)係從正面側所見的立體圖，圖2(b)係上述電聲轉換器的分解立體圖。

圖3係上述電聲轉換器的縱剖視圖。

圖4係顯示本發明之電聲轉換器的第二實施型態，圖4(a)係從正面側所見的立體圖，圖4(b)係上述電聲轉換器的分解立體圖。

圖5係上述電聲轉換器的縱剖視圖。

圖6係顯示本發明之電聲轉換器的第三實施型態，圖6(a)係從正面側所見的立體圖，圖6(b)係上述電聲轉換器的分解立體圖。

圖7係上述電聲轉換器的縱剖視圖。

圖8係顯示本發明之電聲轉換器的第四實施型態，圖8(a)係從正面側所見的立體圖，圖8(b)係上述電聲轉換器的分解立體圖。

圖9係上述電聲轉換器的縱剖視圖。

圖10係顯示本發明之電聲轉換器的第五實施型態，圖10(a)係從正面側所見的立體圖，圖10(b)係上述電聲轉換器的分解立體圖。

圖11中，圖11(a)係上述電聲轉換器的縱剖視圖，圖11(b)係橫剖視圖。

圖12係顯示本發明之電聲轉換器的第六實施型態，圖12(a)係從正面側所見的立體圖，圖12(b)係上述電聲轉換器的分解立體圖。

圖13中，圖13(a)係上述電聲轉換器的縱剖視圖，圖13(b)係橫剖視圖。

圖14係顯示本發明之電聲轉換器的第七實施型態，圖14(a)係從正面側所見的立體圖，圖14(b)係上述電聲轉換器的分解立體圖。

圖15中，圖15(a)係上述電聲轉換器的縱剖視圖，圖15(b)係橫剖視圖。

圖16係顯示本發明之電聲轉換器之第八實施型態的縱剖視圖。

圖17係顯示本發明之電聲轉換器之第九實施型態的縱剖視圖。

圖18係顯示上述電聲轉換器及關聯技術之電聲轉換器之頻率特性的曲線圖。

圖19係顯示關聯技術之電聲轉換器之第一例的縱剖視圖。

圖20係顯示關聯技術之電聲轉換器之第二例的縱剖視圖。

以下一邊參照圖式一邊說明本發明之電聲轉換器的實施型態。此外，在以下的說明中，將電聲轉換器1的軸向稱為Y方向，將與Y方向正交的方向稱為X方向及Z方向。再者，將面向+Y方向的面稱為上表面，將面向-Y方向的面稱為底面。而且，將面向-X方向的面稱為正面，將面向+X方向的面稱為背面。

●耳機●

如圖1所示，耳機1000主要具有一對電聲轉換器1、一對殼體2及頭箍3。一對殼體2各自為大致長方體形狀，且於內部內建有電聲轉換器1。頭箍3係大致U字狀的構件。頭箍3的兩端部分別往與U字狀部大致正交的方向彎曲，在穿戴狀態下掛在穿戴者的耳朵。在頭箍3的兩端部各自 連結有殼體2。亦即，在頭箍3的兩端部藉由殼體2而保持電聲轉換器1。頭箍3在穿戴狀態下夾住穿戴者的頭部，殼體2藉由頭箍3的彈力而推抵耳朵附近。

此外，在本實施型態中，係針對電聲轉換器主要為將振動傳遞至耳軟骨的構成進行說明，然而本發明的技術範圍不限於此，係包含將振動傳遞至包含耳軟骨以外的軟骨及頭蓋骨等硬骨之任意的骨的耳機及電聲轉換器。

●電聲轉換器(1)●

首先，針對本實施型態之電聲轉換器的第一實施型態進行說明。電聲轉換器1例如為耳機單元。

如圖2(a)及圖2(b)所示，電聲轉換器1係大致圓柱形狀的構件，且係以成對的方式各自穿戴在左右耳的構件。電聲轉換器1主要具備主框架10、彈性構件20、振動部30、線圈40及單元基座50。

主框架10為規定電聲轉換器1的外壁之具有筒狀部的構件。主框架10在本實施型態中為大致圓筒狀，然而也能夠採用橢圓筒狀或角筒狀等適當的構造。

彈性構件20係配置於主框架10的內側之筒狀的構件。在本實施型態中，彈性構件20係遍及於振動部30之周方向而配設。彈性構件20係由具有彈力的有機物或高分子材料所形成的構件。彈性構件20係藉由例如多孔質構造而發揮彈力的構件，更具體而言為例如聚氨酯發泡體(urethane foam)。再者，彈性構件20也可由適當的海綿材料所形成。而且，彈性構件20也可利用橡膠或凝膠材料之類的彈性體來構成。

彈性構件20將振動部30保持在主框架10。彈性構件20連結於振動部30之沿著振動方向的外周面，及主框架10的內周面。例如，彈性構件20也可利用適當的接著材料而接著在振動部30的外周面及主框架10的內周面。結果，彈性構件20控制振動部30的振動。

振動部30為配設於主框架10之貫穿孔13之內部的構件。振動部30相應於信號而於貫穿孔13的內部沿著貫穿孔13的軸向振動。

如圖2(b)所示，振動部30主要具備帽軛(cap yoke)31、磁鐵32及中心軛(center yoke)33。

帽軛31為構成振動部30之上表面及側面之有底圓筒狀的構件。帽軛31的上表面側(+Y側)的端部露出於電聲轉換器1的上表面(+Y側)。如圖3所示，帽軛31之-Y側的下端與單元基座50以隔開間隙的方式對向。帽軛31的內徑比線圈40的外徑大。結果，帽軛31包覆線圈40之外周的一部分。在帽軛31的外周面連結有彈性構件20。

磁鐵32為大致圓柱狀的磁鐵且係配置於帽軛31的內側。磁鐵32也可連結於帽軛31的內側底面。再者，中心軛33為連結於磁鐵32之下端之圓盤狀的構件。磁鐵32的外徑比線圈40的孔40a的內徑小。因此，磁鐵32及中心軛33能夠於孔40a的內部沿軸向(y方向)移動。在磁鐵32與線圈40產生勞倫茲力(Lorentz force)。結果，振動部30沿軸向振動。

線圈40為圓環狀的構件且被保持於單元基座50。磁鐵32及中心軛33插通於形成在線圈40之中央部的孔40a。

如至此所說明的內容，振動部30相應於信號而振動的振動方 向為Y方向，在穿戴狀態下與鉛直方向不同。亦即，振動部30係於與振動方向不同的方向承受到重力。彈性構件20藉由與主框架10及振動部30連結而支撐振動部30。亦即，依據彈性構件20，能夠防止因振動部30的重力而造成的下垂。

彈性構件20具有預定的硬度及恢復係數(restitution coefficients)。結果，彈性構件20會使振動部30之共振點中之異常的振盪減弱(damping)而消失，並且抑制振動部30之往與振動方向不同的方向位移。再者，彈性構件20沿著振動部30的周方向連結而藉此抑制振動部30之旋轉方向的位移。相應於信號而振動之振動方向以外的方向中的振動部30的位移係成為異音的原因。相對於此，彈性構件20可藉由防止軸向以外的位移以抑制異音，進而而能夠提升電聲轉換器1的音質。彈性構件20的硬度及恢復係數等特性係相應於所希望的音質、振動部30的質量或形狀等而適當地調整。

在此，使用圖19來說明關聯技術之電聲轉換器1a。

圖19所示的電聲轉換器1a主要具備筒狀的主框架10a、圓板狀的懸掛件(suspension)20a及在主框架10a內部振動的振動部30a。

懸掛件20a抵接於形成在主框架10a之內壁的凸緣部15a的內側。再者，振動部30a的中央部藉由螺絲等連結構件而連結於懸掛件20a的中央。結果，振動部30a經由懸掛件20a而被凸緣部15a所支撐。因此，振動部30a的振動的支點成為連結構件，懸掛件20a與凸緣部15a之抵接部分成為作用點。如以上所述，振動部30a的重心與振動的支點分離的電聲轉換器1a會有使得在共振點的異常振動(亦即往未預期的方向的振動)發 生之虞。在共振點的異常振動就成為異音的原因。

再者，於圖19中，穿戴狀態中的鉛直方向為紙面下方向。振動部30a相應於信號而振動的振動方向係在穿戴狀態中與鉛直方向不同。因此，重力係沿與振動方向不同的方向施加於振動部30a。振動部30a的第一端側係在大致中央部與懸掛件20a連結，相對於此，第二端側係未被支撐而成為懸臂樑之狀態。因此，振動部30a的第二端沿重力方向下垂。結果，電聲轉換器1a會在共振時會產生不必要的力矩或扭矩。此力矩或扭矩成為異常振動或破損的原因。

而且，為了使耳軟骨振動，將振動傳遞至耳軟骨之電聲轉換器1a中的振動部30a的質量係比使振動板振動的耳機單元更大。因此，振動部30a之下垂、在共振點的異常振動會比具有振動板的耳機單元更加增大。結果，下垂、異常振動成為故障的原因。

再者，電聲轉換器1a的振動部30會有因來自外部的振動而振動的情形。此情形下，會由於振動部30a振動而在以與振動部30a對向之方式配設的線圈40產生電動勢。結果，具有振動部的耳機單元會有振動成為異音而混入聲音中之虞。

再者，圖20所示的關聯技術之電聲轉換器1b主要具備筒狀的主框架10b、在主框架10b內部振動的振動部30b、將振動部30b保持在主框架10b之第一端側之圓板狀的懸掛件20b及將振動部30b保持在主框架10b之第二端側之平板狀的阻尼器60b。懸掛件20b係以例如金屬製的板彈簧構成。

振動部30b經由阻尼器60b而被保持在主框架10b的第一端 與第二端。因此，抑制了未預期之振動部30的振動，所以電聲轉換器1b不易故障。再者，在振動部30b與主框架10b之間分別設置有具有彈力的彈性構件20及阻尼器60b，所以可使在共振點的振幅(Q值)受到有效地控制。結果，即使是利用振動部30b的質量比具有振動板的耳機單元大的軟骨傳導的構成，也能夠抑制未預期的振動，同時實現高音質的電聲轉換器1b。

另一方面，由於關聯技術之電聲轉換器1b的懸掛件20b為金屬製的板彈簧，所以會有塑性變形之虞。此外，還會有共振的影響大而且價格昂貴的情形。

對於此點，本發明之電聲轉換器1係具備藉由具有預定以上的彈力之有機物或高分子材料形成的彈性構件20，以取代藉由金屬或樹脂的構造來發揮彈力的彈性構件。因此，依據本發明之電聲轉換器1，係可減輕彈性構件20的塑性變形之虞。再者，不但能夠減輕共振的影響，還能夠廉價地構成。

●頻率響應特性

圖18顯示耳機單元的頻率特性。亦即，橫軸表示頻率，縱軸表示輸出位準(dBV)。虛線表示關聯技術之電聲轉換器1a的頻率特性，一點鏈線表示關聯技術之電聲轉換器1b的頻率特性，實線表示本發明之電聲轉換器1的頻率特性。

關聯技術之電聲轉換器1a具有共振點F0。共振點F0的頻率由懸掛件20a之彈簧常數與振動部30a之重量的關係所決定。結果，因在共振點F0的頻率所產生的非常大的振動，電聲轉換器1a會有對穿戴者的 頭部造成不舒適感之虞。

關聯技術之電聲轉換器1b的頻率特性之低頻域的共振係被阻尼器60b減弱(damping)，變得比電聲轉換器1a的頻率特性更平滑。亦即，電聲轉換器1b可抑制未預期的共振，減輕對穿戴者頭部造成的不舒適感。

本發明之電聲轉換器1的頻率特性與關聯技術之電聲轉換器1b同樣，峰值(peak)較低而變得平滑。再者，峰值的頻率變得比電聲轉換器1a的共振點F0還高。因此，可謂能夠充分發揮藉由彈性構件20所做的制動的功能。此外，還可得知，在本發明之電聲轉換器1的頻率特性中，靈敏度也足夠高，能夠在較寬的頻帶中實現優於電聲轉換器1a的聲壓。

●電聲轉換器(2)●

在此，於本實施型態之電聲轉換器之不同的實施型態中，以與先前所說明的型態不同的部分為中心進行說明。此外，對於與第一實施型態同樣的構成則附加相同的符號。再者，若無特別地說明，以下說明的電聲轉換器係與電聲轉換器1為同樣的構成。

圖4及圖5所示的第二實施型態的電聲轉換器101，其主框架110及彈性構件120為於筒狀部111、121各自連結底部112、122而成的有底筒體，此點與第一實施型態不同。振動部30之面向振動方向的面(亦即帽軛31之外壁面31a)係隔著彈性構件120而與主框架110的底部112對向。再者，彈性構件120的筒狀部121連結於主框架10的筒狀部111，彈性構件120的底部122連結於主框架10的底部112。依據此種構成，由於容易進行軸向(Y方向)的定位，所以生產性較高。再者，由於振動部30未露出， 所以能夠降低破損的危險性。此外，也可於彈性構件120形成適當的開口。再者，也可於彈性構件120形成細縫(slit)。依據此種構成，能夠提升彈性構件120的柔軟性。

●電聲轉換器(3)●

圖6及圖7所示的第三實施型態的電聲轉換器201係於第二實施型態的電聲轉換器101具備懸掛件260。懸掛件260為於大致圓形的圓盤部261的中央具備突出部262的構件。再者，於圓盤部261形成有複數個孔，構成往Y方向發揮彈力的彈簧。再者，圓盤部261的半徑方向端部係卡止於主框架10的一端。於電聲轉換器201具備的振動部230中，在中心軛233的大致中央設有沿著主框架10的軸向而形成的孔233a。懸掛件260藉由使突出部262插通於孔233a而與振動部230連結。結果，懸掛件260限制振動部230的位置並且限制振動部230之Y方向的振動。依據此種構成，由於振動部230的位置藉由懸掛件260而決定，所以容易組裝。

●電聲轉換器(4)●

圖8及圖9所示的第四實施型態的電聲轉換器301係具備複數個彈性構件320，此點與先前所說明的型態不同。彈性構件320包含配置在帽軛31之底面的小構件320a、及沿著帽軛31的周方向相互隔開間隙而配設的小構件320b、320c、320d、320e。在本實施型態中，小構件320b至320e為四個，然而個數不限定此。此外，也可具有使小構件320a至320e連結之適當的連結構件。此彈性構件320較佳為採用屬於比較硬質之構件(亦即凝膠材料)。依據此種構成，與有底筒部的彈性構件120相比較，可使彈性構件320的接觸面積變小，能夠使振動部30更大幅地振動。

●電聲轉換器(5)●

圖10及圖11所示的第五實施型態的電聲轉換器401係具備有底圓筒狀的單元基座450。單元基座450係具有以包覆振動部30之側面的方式延伸出的側壁451。在側壁451的內周面連結有彈性構件20。再者，彈性構件20連結於帽軛31，帽軛31係構成振動部30的外周。依據此種構成，單元基座450的側壁451相當於主框架的筒狀部，不須要另外的構件，所以能夠將構成簡化。

●電聲轉換器(6)●

圖12及圖13所示的第六實施型態的電聲轉換器501具備收容振動部30的殼體570。殼體570藉由例如使上側殼體570a及下側殼體570b相互嵌合而收容彈性構件20、振動部30、線圈40及單元基座50。殼體570的形狀在圖中為大致長方體，然而不限於大致長方體，能夠採用與耳機1000的外形相符之適合的形狀。

如圖13(a)所示，於上側殼體570a的內側形成有突出的肋571。肋571例如為與彈性構件20對應的筒狀，然而不限於筒狀，也可由例如複數個突起所構成。於肋571的內側連結有彈性構件20。彈性構件20例如也可接著於肋571。依據此種構成，上側殼體570a的肋571也相當於主框架的筒狀部，不須要另外的構件，所以能夠將構成簡化。

●電聲轉換器(7)●

圖14及圖15所示的第七實施型態的電聲轉換器601，係於振動部30之振動方向端部配設筒狀的彈性構件620與插通於彈性構件620的軸構件660，此點與先前所說明的實施型態不同。彈性構件620的半徑比線圈40 的內徑小。彈性構件620及軸構件660係於主框架10及線圈40的半徑方向內側連結於中心軛33之面向振動方向的面。再者，彈性構件620嵌入於形成在單元基座650的孔651。彈性構件620較佳為採用比先前的彈性構件20更硬質的材料。依據此種構成，也能夠限制振動部30之Y方向的振動。再者，依據此種構成，能夠以較少的零件個數來構成電聲轉換器601。

●電聲轉換器(8)●

圖16所示的第八實施型態的電聲轉換器701，係於振動部730之振動方向的前後配設彈性構件720，此點與先前所說明的實施型態不同。電聲轉換器701具備將振動部730收容於內部的殼體770。殼體770藉由例如上側殼體770a與下側殼體770b所構成，該上側殼體770a構成殼體770之圖中的上部，該下側殼體770b構成殼體770之圖中的下部。殼體770為主框架之另一例。

於殼體770的內側，主要收容線圈40、插通於線圈的振動部730及彈性構件720。線圈40固定在殼體770的內側。振動部730由例如磁鐵733與中心軛760構成。振動部730係例如為由兩個磁鐵733夾著中心軛760的構成。此情形下，兩個磁鐵733係以同極彼此(亦即S極彼此或N極彼此)相向的方式夾著中心軛760。依據此種構成，與磁鐵與中心軛為各一個的構成相比較，能夠提升靈敏度。

彈性構件720分別配置於振動部730的振動方向前後。此外，彈性構件720也可僅配設於振動方向前方或後方之其中任一方。彈性構件720的第一端連結於殼體770的內側，第二端連結於振動部730。當電流流通到線圈40時，振動部730就一邊使彈性構件720變形一邊主要沿圖 中的上下方向振動。依據此種構成，零件個數較少，能夠實現簡單的構造。再者，由於構造簡單，所以能夠牢固地構成。再者，還能夠藉由彈性構件720的材料的選定而調整聲學特性。例如，能夠藉由選定恢復係數較小的材料而抑制急劇的共振。

●電聲轉換器(9)●

圖17所示的第九實施型態的電聲轉換器801，係具有以連結一個磁鐵833與一個中心軛860的方式構成的振動部830來取代圖16所示的振動部730，此點與先前所說明的實施型態不同。此情形下，如圖所示，線圈4也能夠與中心軛860的位置一起配設於靠近振動部830的振動方向端部處。依據此種構成，也能夠抑制未預期的振動，同時實現高音質的電聲轉換器801。

依據上述的構成，也能夠提供一種具有可產生骨傳導振動的構成同時使異音減輕之高音質的電聲轉換器。

以上，已利用實施型態說明了本發明，惟本發明的技術範圍不限定於上述實施型態記載的範圍，而是可在其要旨的範圍內作各種的變形及變更。

1:電聲轉換器

10:主框架

13:貫穿孔

20:彈性構件

30:振動部

31:帽軛

32:磁鐵

33:中心軛

40:線圈

40a:孔

50:單元基座

Claims (12)

1. 一種電聲轉換器，係將振動傳遞至骨，該電聲轉換器係具備：

   主框架，係至少具有筒狀部；

   振動部，係配設於前述主框架的內側，且相應於所輸入的信號而沿著前述主框架的軸向振動；及

   彈性構件，係至少連結於前述振動部，且由有機物或高分子材料所形成。
2. 如請求項1所述之電聲轉換器，其中，前述彈性構件係藉由多孔質構造而發揮前述彈力。
3. 如請求項1所述之電聲轉換器，其中，前述彈性構件係連結於前述振動部之沿著振動方向的外周面，及前述主框架的內周面。
4. 如請求項3所述之電聲轉換器，其中，前述彈性構件係遍及於前述振動部之周方向而配設之筒狀的構件。
5. 如請求項3所述之電聲轉換器，其中，前述彈性構件係配設有複數個。
6. 如請求項1所述之電聲轉換器，其中，前述主框架為於前述筒狀部連結底部而成的有底筒體；

   前述振動部之面向振動方向的第一面係與前述底部對向；

   前述彈性構件至少連結於前述底部。
7. 如請求項6所述之電聲轉換器，其中，前述彈性構件連結於前述振動部的外周且連結於前述主框架的前述筒狀部及前述底部。
8. 如請求項1所述之電聲轉換器，更具備：單元基座，係包覆前述振動部之面向振動方向的第二面；

   前述單元基座係具有以包覆前述振動部之側面的方式延伸出的側壁；

   前述彈性構件係連結於前述振動部的外周及前述單元基座的前述側壁的內周。
9. 如請求項1所述之電聲轉換器，係具備：殼體，係收容前述振動部；

   前述彈性構件係連結於前述殼體。
10. 如請求項1所述之電聲轉換器，其中，前述彈性構件係連結於前述振動部之面向振動方向的第二面。
11. 如請求項1所述之電聲轉換器，更具備：懸掛件，係卡止於前述主框架的第一端且保持前述振動部；

    前述懸掛件係具有：突出部，係沿著前述主框架的前述軸向而插通於前述振動部。
12. 一種耳機，係具備：

    頭箍；及

    一對電聲轉換器，係各自被保持在前述頭箍的兩端；並且，

    前述電聲轉換器係請求項1至11中任一項所述之電聲轉換器。

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