最新一种骨传导扬声器的制作方法

这里写的最新一种骨传导扬声器的制作方法,现在我就来推荐给大家一波,希望你们喜欢。

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本申请是专利申请号为201920015845.6、名称为“一种骨传导扬声器及耳机”的分案申请,原申请的申请日为2019年1月5日。

本实用新型涉及一种扬声器,尤其涉及改善骨传导扬声器。



背景技术:

一般情况下,人能够听见声音是因为空气通过外耳耳道把振动传递到耳膜,通过耳膜形成的振动驱动人的听觉神经,由此感知声音的振动。骨传导扬声器在工作时,通常可以通过人的皮肤、皮下组织及骨骼传递到人的听觉神经,从而使人听到声音。



技术实现要素:

本实用新型实施例提供了一种骨传导扬声器,包括面板、外壳、线圈、和磁路组件,线圈通过第一传动路径与面板连接;磁路组件通过第二传动路径与外壳连接,其中第一传动路径和第二传动路径相互独立。

本实用新型的实施例之一提供了一种骨传导耳机,包括前述的骨传导扬声器。

附图说明

本实用新型根据示例性实施例进行了进一步的描述。这些示例性实施例参照附图详细描述。这些实施例是非限制性示例性实施例,其中类似的参考编号在附图的至少两个视图中表示相似的结构,并且其中:

图1是根据本实用新型提供的一种骨传导扬声器的应用场景及结构示意图;

图2是根据本实用新型提供的一种夹角方向的示意图;

图3是根据本实用新型提供的一种骨传导扬声器作用于人体皮肤、骨骼的结构示意图;

图4是根据本实用新型提供的一种骨传导扬声器的夹角-相对位移关系图;

图5是根据本实用新型提供的一种骨传导扬声器的频率响应曲线图;

图6是根据本实用新型提供的不同夹角θ时骨传导扬声器的频率响应曲线低频段部分的示意图;

图7是根据本实用新型提供的不同面板、外壳的材料的骨传导扬声器的频率响应曲线高频段部分的示意图;

图8是根据本实用新型的实施例一所示的骨传导扬声器的轴向剖面结构示意图;

图9a是根据本实用新型的实施例二所示的骨传导扬声器的轴向剖面结构示意图;

图9b是根据本实用新型的实施例二的产品实例所示的骨传导扬声器的部件拆解结构示意图;

图9c是根据图9b所示的骨传导扬声器的纵向剖面结构示意图;

图9d、9e是本实用新型一些具体实施例提供的骨传导扬声器中支架的结构示意图;

图10是根据本实用新型的实施例三所示的骨传导扬声器的轴向剖面结构示意图;

图11是根据本实用新型的实施例四所示的骨传导扬声器的轴向剖面结构示意图;

图12是根据本实用新型的实施例五所示的骨传导扬声器的轴向剖面结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,并不限定本实用新型的应用范围,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可以根据这些附图将本实用新型应用于其他类似场景。

如本说明书和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”;术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

以下,不失一般性,在描述本实用新型中骨传导相关技术时,将采用“骨传导扬声器”或“骨传导耳机”的描述。该描述仅仅为骨传导应用的一种形式,对于该领域的普通技术人员来说,“扬声器”或“耳机”也可用其他同类词语代替,比如“播放器”、“助听器”等。事实上,本实用新型中的各种实现方式可以很方便地应用到其它非扬声器类的听力设备上。例如,对于本领域的专业人员来说,在了解骨传导扬声器的基本原理后,可能在不背离这一原理的情况下,对实施骨传导扬声器的具体方式与步骤进行形式和细节上的各种修正和改变,特别地,在骨传导扬声器中加入环境声音拾取和处理功能,使该扬声器实现助听器的功能。例如,麦克风等传声器可以拾取使用者/佩戴者周围环境的声音,在一定的算法下,将声音处理后(或者产生的电信号)传送至骨传导扬声器部分。即骨传导扬声器可以经过一定的修改,加入拾取环境声音的功能,并经过一定的信号处理后通过骨传导扬声器部分将声音传递给使用者/佩戴者,从而实现骨传导助听器的功能。作为举例,这里所说的算法可以包括噪声消除、自动增益控制、声反馈抑制、宽动态范围压缩、主动环境识别、主动抗噪、定向处理、耳鸣处理、多通道宽动态范围压缩、主动啸叫抑制、音量控制等一种或多种的组合。

骨传导扬声器将声音通过骨头传递给听力系统,从而产生听觉。一般来说,骨传导扬声器主要通过以下几个步骤产生及传导声音:步骤1,骨传导扬声器获取或产生含有声音信息的信号,例如携带音频信息的电流信号和/或电压信号;步骤2,骨传导扬声器中的驱动装置,或称为换能装置,根据信号产生振动;步骤3,通过传动组件将振动传递给扬声器的面板或外壳。

具体的,在步骤1中,骨传导扬声器可以根据不同的方式获取或者产生含有声音信息的信号。声音信息可以指具有特定数据格式的视频、音频文件,也可以指一般意义上能够携带最终可通过特定途径转化为声音的数据或文件。含有声音信息的信号可以来自于骨传导扬声器本身的存储单元,也可以来自于骨传导扬声器以外的信息产生、存储或者传递系统。此处所讨论的声音信号并不局限于电信号,也可包括电信号之外的其它形式的如光信号、磁信号、机械信号等。原则上,只要该信号包含有扬声器可以用以产生振动的声音信息,均可作为声音信号进行处理。声音信号也不局限于一个信号源,可以来自于多个信号源。这些多个信号源可以相关也可以相互无关。声音信号传递或产生的方式可以是有线的也可以是无线的,可以是实时的也可以是延时的。例如,骨传导扬声器可以通过有线或者无线的方式接收含有声音信息的电信号,也可以直接从存储介质上获取数据,产生声音信号。在一些实施例中,骨传导助听器中可以加入具有声音采集功能的组件,通过拾取环境背景声音,对其接收到的含有声音信号进行处理,可以达到降噪的效果。

图1是根据本实用新型提供的一种骨传导扬声器的应用场景及结构示意图。如图1所示,所述骨传导扬声器包括驱动装置101、传动组件102、面板103、以及外壳104等。其中,驱动装置101通过传动组件102将振动信号传送至面板103和/或外壳104,从而通过与面板103或外壳104与人体皮肤的接触,将声音传送至人体。在一些实施例中,骨传导扬声器的面板103和/或外壳104可以在耳屏处与人体皮肤接触,从而将声音传递至人体。在一些实施例中,面板103和/或外壳104也可以在耳廓后侧与人体皮肤接触。

骨传导扬声器可以将含有声音信息的信号转换成振动并产生声音。振动的产生伴随着能量的转换,骨传导扬声器可以使用特定的驱动装置实现信号向机械振动转换。转换的过程中可能包含多种不同类型能量的共存和转换。例如,电信号通过换能装置可以直接转换成机械振动,产生声音。再例如,声音信息包含在光信号中,驱动装置可以实现由光信号转换为振动信号的过程,或者驱动装置可以先将光信号转换为电信号,再将电信号转换为振动信号。其它可以在驱动装置工作过程中共存和转换的能量类型包括热能、磁场能等。驱动装置的能量转换方式包括但不限于动圈式、静电式、压电式、动铁式、气动式、电磁式等。骨传导扬声器的频率响应范围以及音质会受到不同换能方式以及驱动装置中各个物理组件性能的影响。例如,在动圈式换能装置中,缠绕的柱状线圈与传振片相连,受信号电流驱动的线圈在磁场中带动传振片振动发声,传振片材质的伸展和收缩、褶皱的变形、大小、形状以及固定方式,永磁体的磁密度等,都会对骨传导扬声器最终的音效质量带来很大的影响。再例如,传振片可以是镜面对称的结构、中心对称的结构或者非对称的结构;传振片上可以设置有间断的孔状结构,使传振片产生更大的位移,从而让骨传导扬声器实现更高的灵敏度,提高振动与声音的输出功率;又例如,传振片是圆环体结构,在圆环体内设置向中心辐辏的多个支杆,支杆的个数可以是两个或者更多。

显然,对于本领域的专业人员来说,在了解换能方式及具体装置能够影响骨传导扬声器音效质量的基本原理后,可能在不背离这一原理的情况下,对上述提及的影响因素进行适当的取舍、组合、修正或改变,从而获得理想的音质。例如,采用高磁密度的永磁体,更理想的振动板材料以及设计,能够获得更好的音质。

这里使用的术语“音质”可以理解为能够反映出声音的质量,指经处理、传输等过程后音频的保真度。音质主要由响度、音调和音色三要素来描述。响度是人耳对声音强弱的主观感受,其正比于声音强度的对数值,声音强度越大听起来感到越响亮。而且与声音的频率和波形有关。音调,又称音高,是指人耳对声音振动频率高低的主观感受。音调主要取决于声音的基波频率,基频越高,音调越高,同时它还与声音的强度有关。音色是指人耳对声音特色的主观感觉。音色主要取决于声音的频谱结构,还与声音的响度、持续时间、建立过程及衰变过程等因素有关。声音的频谱结构是用基频、谐频数目、谐频分布情况、幅度大小以及相位关系来描述的。不同的频谱结构,就有不同的音色。即使基频和响度相同,如果谐波结构不同,音色也不相同。

如图1所示,根据本实用新型一些具体实施例提供的骨传导扬声器,驱动装置101产生的驱动力所在直线b(或者说驱动装置的振动方向),与面板103的法线a具有一个夹角θ。或者说,直线b与直线a不平行。

面板上具有与使用者身体,如人体皮肤,接触或抵靠的区域。应当理解为,当面板上覆盖有其他材料(如硅胶等软性材料)以增强用户佩戴舒适感时,面板与使用者身体的关系则不为直接接触,而是相互抵靠。在一些实施例中,当骨传导扬声器佩戴在使用者身体上后,面板的全部区域与使用者身体接触或抵靠。在一些实施例中,当骨传导扬声器佩戴在使用者身体上后,面板的部分区域与使用者身体接触或抵靠。在一些实施例中,面板上用于与使用者身体接触或抵靠的区域可以占整个面板面积的50%以上,更优选的,可以占面板面积的60%以上。一般来说,面板上与使用者身体接触或抵靠的区域可以是平面或者曲面。

在一些实施例中,当面板上用于与使用者身体接触或抵靠的区域为平面时,其法线满足法线的一般定义。在一些实施例中,当面板上用于与使用者身体接触或抵靠的区域为曲面时,其法线为该区域的平均法线。

其中,平均法线的定义如下:

为平均法线;为曲面上任意一点的法线,ds为面元。

更进一步地,所述曲面为接近平面的准平面,即所述曲面上至少50%区域内任意一点的法线与其平均法线的夹角小于设定阈值的面。在一些实施例中,所述设定阈值小于10°;在一些实施例中,所述设定阈值可以进一步小于5°。

在一些实施例中,所述驱动力所在直线b与面板103上用于与使用者身体接触或抵靠的区域的法线a’具有所述夹角θ。所述夹角θ的数值范围可以为0<θ<180°,进一步其数值范围可以为0<θ<180°且不等于90°。在一些实施例中,设定直线b具有指向骨传导扬声器外的正方向,设定面板103的法线a(或者面板103与人体皮肤接触面的法线a’)也具有指向骨传导扬声器外的正方向,则直线a或a’与直线b在其正方向上形成的夹角θ为锐角,即0<θ<90°。

图2是根据本实用新型提供的一种夹角方向的示意图。如图2所示,在一些实施例中,驱动装置产生的驱动力在xoy平面坐标系的第一象限和/或第三象限内具有分量。其中,xoy平面坐标系为一个参考坐标系,其原点o位于骨传导扬声器佩戴在人体上后,面板和/或外壳与人体的接触面上,x轴与人体冠状轴平行,y轴与人体矢状轴平行,且x轴正方向朝向人体外侧,y轴正方向朝向人体前方。象限应当被理解为平面直角坐标系中的横轴(如x轴)和纵轴(如y轴)所划分的四个区域,每一个区域叫做一个象限。象限以原点为中心,x、y轴为分界线。右上的(x轴的正半轴与y轴的正半轴围成的区域)称为第一象限,左上的(x轴的负半轴与y轴的正半轴围成的区域)称为第二象限,左下的(x轴的负半轴与y轴的负半轴围成的区域)称为第三象限,右下的(x轴的正半轴与y轴的负半轴围成的区域)称为第四象限。其中,坐标轴上的点不属于任何象限。应当理解为,本实施例所述驱动力可以直接位于所述xoy平面坐标系的第一象限和/或第三象限中,或者所述驱动力朝向其他方向,但是在所述xoy平面坐标系的第一象限和/或第三象限中的投影或分量不为0,以及在z轴方向的投影或分量可以为0或不为0。其中,z轴垂直于所述xoy平面,且经过所述原点o。在一些具体实施例中,驱动力所在直线与面板上与使用者身体接触或抵靠的区域的法线之间的最小夹角θ可以为任意锐角,例如夹角θ的范围优选为5°~80°;更优选为15°~70°;再优选为25°~60°;再优选为25°~50°;再优选为28°~50°;再优选为30°~39°;再优选为31°~38°;更优选为32°~37°;更优先选为33°~36°;更优先选为33°~35.8°;更优先选为33.5°~35°。具体的,夹角θ可以是26°、27°、28°、29°、30°、31°、32°、33°、34°、34.2°、35°、35.8°、36°、37°或38°等,误差控制在0.2度以内。需要说明的是,上述对驱动力方向的说明不应理解为本实用新型中驱动力的限制,在其他实施例中,所述驱动力还可以在xoy平面坐标系中的第二、四象限具有分量,甚至所述驱动力还可以位于y轴上等等。

图3是根据本实用新型提供的骨传导扬声器作用于人体皮肤、骨骼的结构示意图。骨传导扬声器接收、拾取或产生含有声音信息的信号,通过驱动装置将声音信息转换成声音振动,并通过传动组件将振动传递给与面板或外壳接触的人体皮肤320,进一步将振动传递给人体骨骼310,使用户最终听到声音。不失一般性,以上描述的听力系统、感觉器官等的主体可以是人,也可以是具有听力系统的动物。需要注意的是,以下对于人类使用骨传导扬声器的描述并不构成对骨传导扬声器使用场景的限制,类似的描述同样可以适用于其它动物。

如图3所示,所述骨传导扬声器包括驱动装置(在其他实施例中也可称为换能装置),传动组件303,面板301,以及外壳302。

面板301的振动通过组织与骨骼传递到听觉神经,从而使人听到声音。面板301与人体皮肤可以是直接接触的,也可以通过由特定材料组成的振动传递层与皮肤接触。面板301与人体贴合的部位可以是在耳屏附近的位置,也可以是乳突,耳后或其他位置。

面板的物理属性,例如质量、大小、形状、刚度、振动阻尼等都会影响面板振动的效率。本领域的技术人员可以根据实际需要选择适当材料做成的面板,或者使用不同模具将面板注塑成不同的形状,例如,面板的形状可以设置成长方形、圆形或椭圆形;又或者,面板的形状可以是将长方形、圆形或椭圆形的边缘进行切割后所获得的形状(例如但不限于,将圆形对称切割获得类似椭圆或跑道的形状等),进一步优选地,面板可以设置成镂空的。仅仅作为示例,面板的面积大小可以根据需要进行设置,在一些具体实施例中,面板面积的范围可以是20mm2~1000mm2,具体的,面板的边长范围可以是5mm~40mm,或者18mm~25mm,或者11mm~18mm。例如,面板为长度为22mm,宽度为14mm的长方形,又例如面板为长轴25mm,短轴为15mm的椭圆。

这里所说的面板材料包括但不限于,钢材、合金、塑胶和单一或复合材料。其中,钢材包括但不限于不锈钢、碳素钢等。合金包括但不限于铝合金、铬钼钢、钪合金、镁合金、钛合金、镁锂合金、镍合金等。塑胶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)、高冲击聚苯乙烯(highimpactpolystyrene,hips)、聚丙烯(polypropylene,pp)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,pet)、聚酯(polyester,pes)、聚碳酸酯(polycarbonate,pc)、聚酰胺(polyamides,pa)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,pvc)、聚乙烯和吹塑尼龙等。对于,单一或复合材料,包括但不限于玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、石墨纤维、石墨烯纤维、碳化硅纤维或芳纶纤维等增强材料;也可以是其他有机和/或无机材料的复合物,例如玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂或酚醛树脂基体组成的各类玻璃钢等。

在其他一些实施例中,骨传导扬声器的面板外侧包裹着振动传递层,振动传递层与皮肤接触,面板和振动传递层组成的振动体系将产生的声音振动传递给人体组织。所述振动传递层可以为多层。振动传递层可以是由一种或多种材料制成,不同振动传递层的材料构成可以相同,也可以不同;多层振动传递层之间可以是在面板垂直的方向上相互叠加,也可以是在面板水平的方向上铺开排列,振动传递层还可以和面板呈一定角度进行叠加,并且每一层和面板之间的角度可以相同也可以不同,或者以上述方式任意进行组合。振动传递层的构成可以是具有一定吸附性、柔性、化学性的材料,例如塑料(例如但不限于高分子聚乙烯、吹塑尼龙、工程塑料等),橡胶,也可以是能达到同样性能的其他单一或复合材料。

在一些实施例中,当骨传导扬声器佩戴在使用者身体上后,面板的全部区域与使用者身体接触或抵靠。在一些实施例中,当骨传导扬声器佩戴在使用者身体上后,面板的部分区域与使用者身体接触或抵靠。在一些实施例中,面板上用于与使用者身体接触或抵靠的区域可以占整个面板面积的50%以上,更优选的,可以占面板面积的60%以上。一般来说,使用者的皮肤较平,将面板与皮肤的贴合区域设置为平面或没有较大的起伏的准平面时,面板能够与皮肤的贴合面积更大,进而使得音量更大。例如,面板可以是中间为平面,边缘具有圆弧倒角的复合构造。这样的好处之一是使得面板既与人体皮肤充分接触,又有曲面保证不同人佩戴时的适配性。

在一些实施例中,面板301可以与外壳302配合形成一个封闭或准封闭(如面板或外壳上开设有孔)的空腔,以容纳驱动装置。具体的,面板301与外壳302可以为一体成型,即面板与外壳使用相同的材料制成,且两者在结构上没有明确的分界。或者面板301也可以采用卡接、铆接、热熔或焊接的方式连接在外壳302上。在又一些实施例中,面板301与外壳302通过连接介质相连。所述连接介质可以粘合剂,例如聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、乙烯—醋酸乙烯共聚物、虫胶、丁基橡胶等。连接介质还可以包括具有具体构造的连接部件,例如传振片、连接杆等。外壳、面板本身的刚度以及外壳和面板之间的连接刚度都会对扬声器的频响产生影响。在一些实施例中,外壳和面板均使用刚度较大的材料制成,而外壳与面板之间的连接介质的刚度较小,驱动装置振动时,面板与外壳不同步振动。在另一些实施例中,外壳与面板均使用刚度较大的材料制成,外壳和面板之间的连接刚度也较大,导致振动系统的整体刚度变大,因此会使得谐振部分含有更多的高频成分。在一些实施例中,可以通过调整面板和外壳的刚度,使面板和外壳的刚度增大,可以将高频区的峰谷调节至更高频的频段区域。关于部件刚度与音质的关系的更多描述可以参见文中其他内容(例如,图7)。

在一些实施例中,所述外壳具有较大的刚度,且质量较轻,能够作为整体进行机械振动,并且所述外壳能够保证振动的一致性,形成相互抵消的漏音,保证音质好,音量大。在一些实施例中,外壳上可以无孔,也可以有孔。例如,外壳上有孔可以用来调节骨传导扬声器漏音。

所述刚度可以理解为材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力,其与部件的材料的弹性模量、形状、结构或安装方式相关。例如,部件的刚度正相关于该部件的弹性模量及厚度,负相关于该部件的表面积。在具体实施例中,部件可以是面板、外壳或传动组件等等。具体的,面板等片状部件的刚度可以用下述表达式表示:k∝(eh^3)/d^2,其中k为面板刚度,e为面板弹性模量,h为面板厚度,d为面板半径。由此可知,面板半径越小、厚度越厚、弹性模量越大,对应的面板刚度越大。在又一些实施例中,杆状或条状的传动组件的刚度可以用下述表达式表示:k∝(eh^3w)/l^3,其中k为传动组件的刚度,e为传动组件弹性模量,h为传动组件的厚度,w为传动组件的宽度,l为传动组件的长度。由此可知,传动组件的长度越小、厚度越厚、宽度越大、弹性模量越大,对应的传动组件刚度越大。

在一些实施例中,驱动装置位于面板与外壳形成的封闭或准封闭空间(例如,面板或外壳上有开孔的情形)中;在又一些实施例中,驱动装置位于外壳形成的封闭或准封闭空间中,面板独立于外壳设置。关于面板与外壳分离设置的情形可以进一步参见图12及其相关说明。驱动装置用于将电信号转换成不同频率、幅度的振动,驱动装置的工作方式包括但不限于动圈、动铁、压电陶瓷或者其他的工作方式。

仅仅作为示例,以下以动圈方式为例,进一步阐述。在图3中,驱动装置为动圈驱动方式,包括线圈304及磁路组件307。

磁路组件307可以包括第一磁性元件3071、第一导磁元件3072和第二导磁元件3073。在本申请中描述的磁性元件是指可以产生磁场的元件,例如磁铁等。所述磁性元件可以具有磁化方向,所述磁化方向是指在所述磁性元件内部的磁场方向。第一磁性元件3071可以包括一个或多个磁铁。在一些实施例中,所述磁铁可以包括金属合金磁铁,铁氧体等。其中,金属合金磁铁可以包括钕铁硼、钐钴、铝镍钴、铁铬钴、铝铁硼、铁碳铝,或类似的,或其中多种的组合。铁氧体可以包括钡铁氧体,钢铁氧体,美锰铁氧体,锂锰铁氧体,或类似的,或其中多种组合。

导磁元件也可以称为磁场集中器或铁芯,其可以调整磁场(例如,第一磁性元件3071产生的磁场)的分布。在一些实施例中,第一导磁元件3072的下表面可以连接第一磁性元件3071的上表面。第二导磁元件3073可以是一个凹形结构,具体的,可以包括底壁和侧壁。第二导磁元件3073的底壁内侧可以连接第一磁性元件3071,侧壁可以环绕第一磁性元件3071并和第一磁性元件3071之间形成一个磁间隙。第一导磁元件3072、第二导磁元件3073与第一磁性元件3071之间的连接方式可以包括粘接、卡接、焊接、铆接、螺栓连接等一种或多种组合。

所述导磁元件可以包括由软磁材料加工而成的元件。在一些实施例中,所述软磁材料可以包括金属材料、金属合金、金属氧化物材料、非晶金属材料等,例如铁、铁硅系合金、铁铝系合金、镍铁系合金、铁钴系合金、低碳钢、硅钢片、矽钢片、铁氧体等。在一些实施例中,可以通过铸造、塑性加工、切削加工、粉末冶金等一种或多种组合的方法加工所述导磁体。铸造可以包括砂型铸造、熔模铸造、压力铸造、离心铸造等;塑性加工可以包括轧制、铸造、锻造、冲压、挤压、拔制等一种或多种组合;切削加工可以包括车削、铣削、刨削、磨削等。在一些实施例中,所述导磁体的加工方法可以包括3d打印、数控机床等。

应当理解,上述对驱动装置构造的描述不应作为本实用新型的限制。在其他一些实施例中,磁路组件中的磁性元件数量为多个,多个磁性元件从上到下叠放在一起,相邻磁性元件中可以设置额外的导磁元件,在最顶端的磁性元件上表面可以设置又一导磁元件。磁性元件为产生磁场的元件,导磁元件则用于调整磁场的分布,根据特定的磁场分布要求设置的磁路组件结构都可以用于本实用新型中的骨传导扬声器,对此本实用新型不做任何限制。

线圈304可以设置在第一磁性元件3071和第二导磁元件3073之间的磁间隙中。位于磁间隙中的线圈304通电后,在安培力(即驱动力)的作用下产生振动,同时磁路组件307会受到反作用力并产生振动。所述驱动装置还包括传动组件303,传动组件303用于将线圈304和/或磁路组件307的振动传递给面板和/或外壳。其中,安培力(ampere'sforce)是通电导线在磁场中受到的作用力,其方向垂直于由通电导线和磁场方向所确定的平面,可以左手定则判定。当电流方向与磁场方向改变时,安培力的方向也会发生改变。在一些实施例中,磁路组件产生的磁场的静态的,当电流方向改变时,驱动力方向会在一条直线上正反切换其方向,这条直线则可以视为驱动力所在直线。线圈受到驱动力的作用会产生振动,与此同时,磁路组件因收到反作用力也会产生振动,两者的振动一般是在同一直线上,只是方向相反,这条直线可以视为振动所在直线,其与驱动力所在直线等同(即平行)或相同。

在一些实施例中,线圈的振动通过第一传动组件传递给面板和/或外壳,磁路组件的振动通过第二传动组件传递给面板和/或外壳。

在一些实施例中,通电后,线圈在安培力的作用下产生振动,线圈的振动通过第一传动组件传递至面板和/或外壳上,线圈与磁路组件通过磁场相互作用,磁路组件受到的反作用力进而也产生振动,磁路组件的振动通过第二传动组件传递至面板和/或外壳,在一些具体实施中,传动组件可以包括连接杆、连接柱和/或传振片等。在一些实施例中,传动组件可以具有适度弹性力以便在传递振动的过程中有减震的效果,可以减少传递到外壳的振动能量,从而有效抑制外壳振动导致的骨传导扬声器向外界漏音,也可以帮助避免可能的异常共振导致的异常声音的发生,达到改善音质的效果。位于外壳内/上不同位置的传动组件对振动的传递效率也会产生不同程度的影响,在一些具体实施例中,传动组件可以使得驱动装置处于悬吊或支撑等不同的状态。传振片可以是具有较小厚度的弹片,具体的传振片的主体可以是环形结构,在环体结构内设置向中心辐辏的多个支杆或多个连接片,支杆或连接片的个数可以是两个或者更多。关于传动组件的更多描述可以参见文中其他内容(如具体实施例部分)。

在一些具体实施例中,驱动力所在的直线与驱动装置振动所在的直线共线或平行。例如,在动圈原理的驱动装置中,驱动力的方向可以与线圈和/或磁路组件的振动方向相同或相反。面板可以为平面,也可以为曲面,或者面板上具有若干凸起或凹槽。在一些实施例中,当骨传导扬声器佩戴在使用者身体上后,面板上与使用者身体接触或抵靠的区域的法线与所述驱动力所在的直线不平行。一般来说,面板上与使用者身体接触或抵靠的区域较为平坦,具体可以是平面,或者曲度变化不大的准平面。当面板上用于与使用者身体接触或抵靠的区域为平面时,其上任意一点的法线均可以作为所述区域的法线。当面板上用于与使用者身体接触面板为非平面时,所述区域的法线可以为其平均法线。关于平均法线的详细定义可以参见图1中的相关描述,在此不再赘述。在其他一些实施例中,当面板上用于与使用者身体接触面板为非平面时,所述区域的法线还可以如下确定,选定面板与人体皮肤接触时的一个区域中的某一点,确定面板在该点处的切平面,再确定过该点且与所述切平面垂直的直线,将该直线作为所述面板的所述法线。根据本实用新型一个具体实施例,所述驱动力所在直线(或驱动装置振动所在直线)与所述区域的法线具有夹角θ,所述夹角0<θ<180°。在一些具体实施例中,当指定驱动力所在直线具有经面板(或者面板和/或外壳与人体皮肤接触面)指向骨传导扬声器外的正方向,指定面板(或者面板和/或外壳与人体皮肤接触面)法线具有指向骨传导扬声器外的正方向,这两条直线在正方向上形成的夹角为锐角。

更进一步地,在一些实施例中,所述骨传导扬声器300,包括面板301、外壳302、第一传动组件303、线圈304、传振片305、第二传动组件306、和磁路组件307。线圈304与磁路组件307的振动可以经由不同的路径传递到面板301和/或外壳302。例如,线圈304的振动可以通过第一传动路径传输出面板301和/或外壳302,磁路组件307的振动通过第二传动路径传输至面板301和/或外壳302。其中第一传动路径可以包括第一传动组件303,第二传动路径包括第二传动组件306、传振片305以及第一传动组件303。具体的,第一传动组件303的一部分为具有凸缘的结构,所述凸缘为与线圈304结构相适应的环形,且凸缘与线圈304的一个端面连接,第一传动组件303的另一部分为连接杆,连接杆与面板和/或外壳连接。线圈304全部或部分套接于磁路组件307的磁间隙中。在第二传动路径中,第二传动组件306连接于磁路组件307及传振片305之间,传振片305的边缘固定于第一传动组件303的凸缘上。传振片305的中心可以与第二传动组件306的一端连接,传振片305的边缘可以与第一传动组件303的凸缘内侧连接,其连接方式可以是卡接、热压、铆接、粘结、或注塑等方式。需要说明的是,第一传动路径与第二传动路径还可以具有其他构造,不应将本实施例作为传动组件的限制,关于传动组件更多的结构描述可参见文中其他部分。

在一些实施例中,线圈304与磁路组件307均为环状结构,在一些实施例中线圈304与磁路组件307具有相互平行的轴线,线圈304或磁路组件307的轴线与线圈304径向平面和/或磁路组件307径向平面垂直。在又一些实施例中,线圈304与磁路组件307具有相同的中心轴线,线圈304的中心轴线与线圈304径向平面垂直,且经过线圈304的几何中心,磁路组件307的中心轴线与磁路组件307径向平面垂直,且经过磁路组件307的几何中心。线圈304或磁路组件307的轴线与面板301的法线具有前述夹角θ。

在本实施例中,通电后的线圈304在磁路组件307产生的磁场中产生安培力并发生振动,将线圈304的振动通过第一传动组件303传递到面板301,以及通过磁路组件307受到的反作用力发生振动,将磁路组件307产生的振动通过第二传动组件306、传振片305、第一传动组件303传递到面板301,然后将线圈304的振动与磁路组件307的振动通过面板301传递至人体的皮肤、骨骼,使人听到声音。简单的说,通过线圈304产生的振动和磁路组件307产生的振动形成复合振动传递至面板301,然后通过面板301将复合振动传递到人体的皮肤、骨骼时,使人听到骨传导声音。

仅仅作为示例,下面结合图3,阐述驱动力f与皮肤变形s之间的关系。当驱动装置产生的驱动力所在直线与面板301法线平行时(也就是夹角θ为零),驱动力与皮肤总形变的关系为f⊥=s⊥×e×a/h(1),其中f⊥为驱动力大小,s⊥为皮肤在垂直皮肤方向的总形变,e为皮肤的弹性模量,a为面板与皮肤的接触面积,h为皮肤的总厚度(也即面板与骨骼之间的距离)。

当驱动装置的驱动力所在直线与面板上与使用者身体接触或抵靠的区域的法线垂直时(也就是夹角θ为90度),垂直方向的驱动力与皮肤总形变的关系可以如公式(2)所示:

f//=s//×g×a/h(2)

其中f//为驱动力大小,s//为皮肤在平行皮肤方向的总形变,g为皮肤的剪切模量,a为面板与皮肤的接触面积,h为皮肤的总厚度(也即面板与骨骼之间的距离)。剪切模量g与弹性模量e之间的关系为g=e/2(1+γ),其中γ为皮肤的泊松比0<γ<0.5,因而剪切模量g小于弹性模量e,对应在相同的驱动力下皮肤的总形变s//>s⊥。通常,皮肤的泊松比接近0.4。

当驱动装置产生驱动力所在直线与面板与使用者身体接触的区域的法线不平行时,水平方向驱动力与垂直方向的驱动力分别表示为以下的公式(3)和公式(4):

f⊥=f×cos(θ)(3)

f//=f×sin(θ)(4)

其中,驱动力f与皮肤变形s之间的关系可由以下公式(5)表示:

当皮肤的泊松比为0.4时,夹角θ与皮肤总形变之间的关系的详细描述可以在图4中找到。

图4是根据本实用新型提供的一种骨传导扬声器的夹角-相对位移关系图。如图4所示,夹角θ与皮肤总形变之间的关系为夹角θ越大,相对位移越大,则皮肤总形变s越大。皮肤在垂直皮肤方向形变s⊥随着夹角θ的变大,相对位移变小,皮肤在垂直皮肤方向形变s⊥变小;并且在夹角θ接近90度时,皮肤在垂直皮肤方向形变s⊥逐渐趋向于0。

骨传导耳机在低频部分的音量与皮肤总变形s正相关。s越大,骨传导低频的音量越大。骨传导耳机在高频部分的音量与皮肤在垂直皮肤方向形变s⊥正相关。s⊥越大,骨传导低频的音量越大。

当皮肤的泊松比为0.4时,夹角θ与皮肤总形变s,皮肤在垂直皮肤方向形变s⊥之间的关系的详细描述可以在图4中找到。如图4所示,夹角θ与皮肤总形变s之间的关系为夹角θ越大,皮肤总形变s越大,对应骨传导耳机的低频部分音量越大。如图4所示,夹角θ与皮肤在垂直皮肤方向形变s⊥之间的关系为夹角θ越大,皮肤在垂直皮肤方向形变s⊥越小,对应骨传导耳机的高频部分音量越小。

通过方程(4)以及图4的曲线可以看出,随着夹角θ的增大,皮肤总形变s增大的速度与皮肤在垂直皮肤方向形变s⊥减小的速度不同。皮肤总形变s增大的速度先变快后变慢,皮肤在垂直皮肤方向形变s⊥减小的速度越来越快。为平衡骨传导耳机低频与高频的音量,夹角θ要在一个合适的大小。例如θ的范围为5°~80°,或者为15°~70°,或者为25°~50°,或者为25°~35°,或者为25°~30°等等。

图5是根据本实用新型提供的一种骨传导扬声器的频率响应曲线图。如图5所示,坐标横轴为振动频率,纵轴为骨传导耳机的振动强度。在一些实施例中,在频率从500~6000hz的频响范围内,频响曲线越平直,认为骨传导耳机表现出的音质越好。骨传导耳机的结构、零部件的设计、材料属性等都可能对频响曲线产生影响。一般的,低频指的是小于500hz的声音,中频指是500hz-4000hz范围的声音,高频是指大于4000hz的声音。如图5所示,骨传导耳机的频率响应曲线可以在低频区具有两个谐振峰(510和520),在高频区具有第一高频谷530、第一高频峰540和第二高频峰550。低频区的两个谐振峰(510和520)可以为传振片和耳机固定组件共同作用产生。第一高频谷530和第一高频峰540可以为外壳侧面在高频下变形而产生的,第二高频峰550可以为外壳面板在高频下变形产生的。

所述不同谐振峰、高频峰/谷的位置与对应组件的刚度有关。所述刚度就是通常所说的软硬程度,是材料或结构受力时抵抗弹性变形的能力。刚度和材料本身的杨氏模量及结构尺寸有关。刚度越大,结构受力时变形越小。如上所述,频率从500~6000hz的频响对于骨传导耳机尤为关键,在这个频率范围内,不希望出现很尖锐的峰谷,频响曲线越平坦,耳机的音质越好。在一些实施例中,可以通过调整外壳面板和外壳背面的刚度,可以将高频区的峰谷调节至更高频的区域。

图6是根据本实用新型提供的不同夹角θ时骨传导扬声器的频率响应曲线低频段部分的示意图。如图6所示,面板与皮肤接触,将振动传递到皮肤。在这个过程中,皮肤也会影响骨传导扬声器的振动,从而影响到骨传导扬声器的频率响应曲线。从上面的分析中,我们发现夹角度越大,相同的驱动力下皮肤的总形变越大,而对应骨传导扬声器来说,相当于皮肤相对其面板部分的弹性减小。进一步地可以理解为,在驱动装置的驱动力所在直线与面板上与使用者身体接触或抵靠区域的法线形成一定夹角θ时,尤其是当夹角θ加大时,可以将频率响应曲线中的低频区域的谐振峰调节至更低频的区域,使低频下潜更深,低频增多。相对于其他提高声音中低频成分的技术手段,如在骨传导扬声器中增设传振片,设置所述夹角能够在提高低频能量的同时有效抑制振动感的增加,进而使振动感相对减少,使得骨传导扬声器低频灵敏度显著提高,提高音质和人体的体验感。应当注意的是,在一些实施例中,低频增多,振动感少可以表现为夹角θ在(0,90°)范围内增大时,振动或声音信号中的低频范围的能量增加了,同时振动感也增加了,但是低频范围的能量增加的程度比振动感增加的程度更大,因此,在相对效果上,振动感相对减小了。

从图6可以看出,夹角较大时,低频区的谐振峰出现在更低频段处,可以变相地延长频率曲率平坦的部分,从而提高耳机的音质。

图7是根据本实用新型提供的不同面板、外壳的材料的骨传导扬声器的频率响应曲线高频段部分的示意图。如图7所示,当面板、外壳的材料较硬时,其第一高频峰和第二高频峰所对应的频率更高;当面板、外壳的材料较软时,其第一高频峰和第二高频峰所对应的频率比面板、外壳的材料较硬时的低。且,当面板、外壳的材料较硬时,其第一高频谷所对应的频率更高;当面板、外壳的材料较软时,其第一高频谷所对应的频率比面板、外壳的材料较硬时的低。可以发现,面板、外壳的刚性(较硬)材料可以提高高频峰/谷出现时所对应的频率值。根据图5的描述可知,频率从1000~10000hz的频响对于骨传导耳机尤为关键,在这个频率范围内,不希望出现很尖锐的峰谷,频响曲线越平坦,耳机的音质越好。图7中的面板、外壳的刚性(较硬)材料可以变相地延长频率曲率平坦的部分,从而提高耳机的音质。

在一些实施例中,不同组件(例如,外壳、传动组件和驱动装置等)的刚度与其材料的杨氏模量、厚度、大小等有关。以下以外壳的刚度和其材料的关系作为例子来进行说明。在一些实施例中,外壳可以包括外壳面板、外壳背面和外壳侧面。外壳面板、外壳背面和外壳侧面可以采用同样的材料制成,也可以采用不同的材料制成。例如,外壳背面和外壳面板可以采用同种的材料,外壳侧面可以采用其他材料制成。在一些实施例中,在尺寸不变的条件下,外壳材料的杨氏模量越大,外壳的刚度越大,耳机的频响曲线得峰谷会向高频方向变化,有利于将高频的峰谷调整至更高频率。在一些实施例中,可以通过调整外壳材料的杨氏模量,将频响曲线在高频的峰谷向更高频率调整。在一些实施例中,使用特定杨氏模量的材料,外壳的杨氏模量可以大于2000mpa,优选地,外壳的杨氏模量可以大于4000mpa,优选地,外壳的杨氏模量大于6000mpa,优选地,外壳的杨氏模量大于8000mpa,优选地,外壳的杨氏模量大于12000mpa,更优选地,外壳的杨氏模量大于15000mpa,进一步优选地,外壳的杨氏模量大于18000mpa。

在一些实施例中,通过调整外壳的刚度,可以使骨传导耳机的频响曲线中的高频峰谷频率不小于1000hz,优选地,可以使高频峰谷频率不小于2000hz,优选地,可以使高频峰谷频率不小于4000hz,优选地,可以使高频峰谷频率不小于6000hz,更优选地,可以使高频峰谷频率不小于8000hz,更优选地,可以使高频峰谷频率不小于10000hz,更优选地,可以使高频峰谷频率不小于12000hz,进一步优选地,可以使高频峰谷频率不小于14000hz,进一步优选地,可以使高频峰谷频率不小于16000hz,进一步优选地,可以使高频峰谷频率不小于18000hz,进一步优选地,可以使高频峰谷频率不小于20000hz。在一些实施例中,通过调整外壳的刚度,可以使骨传导耳机的频响曲线中的高频峰谷频率位于人耳听力范围之外。在一些实施例中,通过调整外壳的刚度,可以使耳机的频响曲线中的高频峰谷频率位于人耳听力范围之内。在一些实施例中,当有多个高频峰/谷时,通过调整外壳的刚度,可以使骨传导耳机的频响曲线中的一个或多个高频峰/谷频率位于人耳听力范围之外,其余的一个或多个高频峰/谷频率位于人耳听力范围之内。例如,可以使第二高频峰位于人耳听力范围之外,使第一高频谷和第一高频峰位于人耳听力范围之内。

在一些实施例中,提高外壳的刚度可以通过改变外壳面板、外壳背面和外壳侧面的连接方式实现,以保证外壳整体具有较大的刚度。在一些实施例中,外壳面板、外壳背面和外壳侧面可以是一体成型。在一些实施例中,外壳背面和外壳侧面可以是一体成型结构。外壳面板和外壳侧面可以通过胶水直接粘贴固定,或是通过卡接或焊接的方式进行固定。所述胶水可以是粘性强、硬度较大的胶水。在一些实施例中,外壳面板和外壳侧面可以是一体成型结构,外壳背面和外壳侧面之间可以通过胶水直接粘贴固定,或是通过卡接或焊接的方式进行固定。所述胶水可以是粘性强、硬度较大的胶水。在一些实施例中,外壳面板、外壳背面和外壳侧面都是独立的部件,三者之间可以通过胶水、卡接或焊接方式中的一种或任意几种的组合进行固定连接。例如,外壳面板和外壳侧面之间通过胶水连接,外壳背面和外壳侧面之间通过卡接或焊接进行连接。或是外壳背面和外壳侧面之间通过胶水连接,外壳面板和外壳侧面之间通过卡接或焊接进行连接。

在一些实施例中,可以通过选用不同杨氏模量的材料进行搭配,提高外壳的整体刚度。在一些实施例中,外壳面板、外壳背面和外壳侧面可以都采用一种材料制成。在一些实施例中,外壳面板、外壳背面和外壳侧面可以采用不同的材料制成,不同材料可以具有相同的杨氏模量或是不同的杨氏模量。在一些实施例中,外壳面板和外壳背面采用同样的材料制成,外壳侧面采用其他材料制成,两种材料的杨氏模量可以相同,也可以不同。例如,外壳侧面的材料的杨氏模量可以大于外壳面板和外壳背面的材料的杨氏模量,或是外壳侧面的材料的杨氏模量可以小于外壳面板和外壳背面的材料的杨氏模量。在一些实施例中,外壳面板和外壳侧面采用同样的材料制成,外壳背面采用其他材料制成,两种材料的杨氏模量可以相同,也可以不同。例如,外壳背面的材料的杨氏模量可以大于外壳面板和外壳侧面的材料的杨氏模量,或是外壳背面的材料的杨氏模量可以小于外壳面板和外壳侧面的材料的杨氏模量。在一些实施例中,外壳背面和外壳侧面采用同样的材料制成,外壳面板采用其他材料制成,两种材料的杨氏模量可以相同,也可以不同。例如,外壳面板的材料的杨氏模量可以大于外壳背面和外壳侧面的材料的杨氏模量,或是外壳面板的材料的杨氏模量可以小于外壳背面和外壳侧面的材料的杨氏模量。在一些实施例中,外壳面板、外壳背面和外壳侧面的材料都不同,三种材料的杨氏模量可以全都相同或是全不相同,且三种材料的杨氏模量均大于2000mpa。

在一些实施例中,可以通过调整传振片和耳机固定组件的刚度,使得骨传导耳机低频区的两个谐振峰频率均小于2000hz,优选地,可以使骨传导耳机低频区的两个谐振峰频率均小于1000hz,更优选地,可以使骨传导耳机低频区的两个谐振峰频率均小于500hz。

在一些实施例中,本申请可以通过对骨传导耳机各部件的刚度(例如,外壳、外壳支架、传振片或耳机固定组件)的调整,将高频区的峰谷向更高频率调整,将低频谐振峰向低频调整,保证在1000hz~10000hz范围内频响曲线平台,提高骨传导耳机的音质。

另一方面,骨传导耳机在进行振动传递的过程中会产生漏音。所述漏音是指骨传导耳机的内部部件振动或外壳的振动会导致周围空气的体积发生变化,使周围空气形成压缩区或稀疏区并向四周传播,导致向周围环境传递声音,使得除了骨传导耳机的佩戴者之外的人员能够听到耳机发出的声音。本申请可以从改变外壳结构、刚度等角度,提供降低骨传导耳机漏音的解决方案。

在一些实施例中,可以通过一种精心设计的包含振动传递层(未示出)的振动产生部分来进一步有效地降低骨传导扬声器漏音。优选地,在振动传递层表面打孔可以降低漏音。例如,振动传递层通胶水与面板粘结,振动传递层上与面板的粘结区域凸起程度高于振动传递层上非粘结区域,在非粘合区域下方为一空腔。振动传递层上非粘合区域和外壳表面分别开设有引声孔。优选地,开设部分引声孔的非粘合区域不与使用者接触。一方面,引声孔可以有效地减小振动传递层上非粘合区域面积,可以使得振动传递层内外空气通透,减小内外气压差,从而减少非粘合区域的振动;另一方面,引声孔可以将外壳内部空气振动所形成的声波引出至外壳的外部,与外壳振动推动壳外空气所形成的漏音声波相消,以降低漏音声波的振幅。

在一些实施例中,所述设置驱动装置产生的驱动力的方向与所述面板的方向具有一夹角的方式并不唯一,在图8-图12中分别从不同的实施例角度对设置驱动装置和面板的方式进行了举例。

图8是根据本实用新型实施例一所示的骨传导扬声器的轴向剖面结构示意图。如图8所示,在一些实施例中,骨传导扬声器800包括面板801、外壳802、第一传动组件803、线圈804、传振片805、和磁路组件806。面板801与外壳802形成一个封闭或准封闭的空腔,包括第一传动组件803、线圈804、传振片805和磁路组件806的驱动装置位于所述空腔中。

在一些实施例中,线圈804与磁路组件806均为环状结构,在一些实施例中,线圈804与磁路组件806具有相互平行的轴线。驱动装置的轴线指线圈804和/或磁路组件806的轴线。驱动装置的轴线与面板上与使用者身体接触或抵靠的区域的法线形成所述夹角θ,0<θ<90°。具体的,驱动装置的轴线与面板与使用者身体接触或抵靠的区域的法线形成所述夹角θ。关于线圈804或磁路组件806的轴线及其与所述法线的空间关系可以参见图3中的相关说明,在此不再赘述。

在一些实施例中,第一传动组件803的一部分为具有与线圈804结构相适应的环形结构,且环形结构与线圈804的一个端面连接,第一传动组件803的另一部分为连接杆,连接杆与面板和/或外壳连接。线圈804全部或部分套接于磁路组件806的磁间隙中。线圈804的全部或部分套接于磁路组件806的环形凹槽内。在本实施例中,磁路组件806的一个环形端面与传振片805的外边缘连接,第一传动组件803穿过传振片805的中部区域并与其固定连接。

通电后的线圈804在磁路组件806产生的磁场中产生安培力并发生振动,将线圈804的振动通过第一传动组件803传递到面板801,以及通过磁路组件806受到的反作用力发生振动,将磁路组件806产生的振动通过传振片805直接将振动传递至第一传动组件803,传递到面板801,然后将线圈804的振动与磁路组件806的振动通过面板801传递至人体的皮肤、骨骼,使人听到声音。可以理解为,由于传振片直接与磁路组件806、第一传动组件803连接,直接将磁路组件806产生的振动通过第一传动组件803传递至面板,进而,通过线圈804产生的振动和磁路组件806产生的振动形成复合振动传递至面板801,然后通过面板801将复合振动传递到人体的皮肤、骨骼时,使人听到骨传导声音。

图9a是根据本实用新型的实施例二所示的骨传导扬声器的轴向剖面结构示意图。所述骨传导扬声器900a,包括面板901、外壳902、第一传动组件903、线圈904、传振片905、第二传动组件906、和磁路组件907。其中,第一传动组件903呈空心圆柱体,第一传动组件903的一端面与面板901连接,第一传动组件903的另一端面与线圈904的一端面连接,线圈904的全部或部分套接于磁路组件907的环形凹槽或磁间隙中,应当理解为,线圈904与磁路组件907均为环状结构,在一些实施例中,线圈904与磁路组件907具有相互平行的轴线,关于线圈904或磁路组件907的轴线及其与面板上用于与使用者身体接触或抵靠的区域的法线的空间关系可以参见图3中的相关说明,在此不再赘述。磁路组件907中心或中心附近的区域与第二传动组件906的一端连接,第二传动组件906的另一端与传振片905的中心区域或中心附近的区域连接,传振片905的外边缘与第一传动组件903的凸缘内侧连接,连接方式包括但不限于卡接、热压、粘结、或注塑等方式。

在本实施例中,通电后的线圈904在磁路组件907产生的磁场中产生安培力并发生振动,将线圈904的振动通过第一传动组件903传递到面板901,以及通过磁路组件907受到的反作用力发生振动,将磁路组件907产生的振动通过第二传动组件906、传振片905以及第一传动组件903传递到面板901,然后将线圈904的振动与磁路组件907的振动通过面板901传递至人体的皮肤、骨骼,使人听到声音。简单的说,通过线圈904产生的振动和磁路组件907产生的振动形成复合振动传递至面板901,然后通过面板901将复合振动传递到人体的皮肤、骨骼时,使人听到骨传导声音。

图9a所示的实施例与图8所示的实施例相比,区别在于第一传动组件由连接杆变为空心圆柱结构,使得第一传动组件与线圈的结合更加充分,结构更加稳定。同时提高扬声器产生高阶模态(即扬声器上不同点的振动不一致)的频率,而且能够使骨传导扬声器的频率响应曲线低频谐振峰向更低的频率移动,使频率响应曲线的平坦区域更宽,提高扬声器音质。

图9b是根据本实用新型的实施例二的产品实例所示的骨传导扬声器的部件拆解结构示意图,图9c是图9b所示的骨传导扬声器的纵向剖面结构示意图。图9b、9c展示的骨传导扬声器的结构与图9a对应。

如图9b所示,骨传导扬声器900b包括振动板及贴脸硅胶组件910、支架及传振片911、线圈912、连接件913、螺栓及螺母组件914、上磁铁915、导磁板916、下磁铁917、导磁罩918、多功能按键pcb919、多功能按键硅胶920、喇叭壳921、耳挂多功能按键922、耳挂923。如图9c所示,振动板及贴脸硅胶组件910进一步包括贴脸硅胶9101及振动板9102。支架及传振片911进一步包括支架9111及传振片9112。螺栓及螺母组件914进一步包括螺栓9141及螺母9142。其中,振动板9102在功能上可以等同于前述的面板,贴脸硅胶9101相当于覆于面板上的软性材料,可以理解,贴脸硅胶9101并非必要部件,在一些实施例中可以省略。支架9111可以相当于前述的第一传动组件。连接件913可以相当于前述的第二传动组件。喇叭壳921则可以相当于前述的外壳。

参照图9c,振动板及贴脸硅胶组件910与喇叭壳921结合形成一封闭或准封闭的空腔,以容纳磁路组件、传动组件等部件。导磁罩918为凹形结构,具体的,包括底板及侧壁。上磁铁915、导磁板916以及下磁铁917从上到下堆叠设置在导磁罩918底板上。上磁铁915、导磁板916、下磁铁917、导磁罩918上分别开设有通孔,通过螺栓螺母914装配在一起,形成磁路组件。导磁罩918与设置于其底板上的上磁铁915、导磁板916以及下磁铁917之间形成磁间隙。线圈912部分或全部设置于所述磁间隙中。如图9d、9e所示,支架9111可以具有厚度不均匀的环形结构,具体的,其一侧比另一侧厚,支架9111的一个端面的尺寸与大小与线圈912相适应,且与所述线圈912的一端面连接,支架9111的另一端则与振动板及贴脸硅胶组件910抵靠或者连接。支架9111这种一侧比另一侧厚的构造可以将驱动装置相对于振动板及贴脸硅胶组件910倾斜设置,进而确保驱动装置的轴线(或驱动力的方向)与振动贴脸硅胶件910的接触面(与人体皮肤接触的面)法线具有夹角θ。连接件913将磁路组件中的上磁铁915与传振片9112连接,同时起到传振的功能。其具体的连接方式包括但不限于:螺栓连接、粘接、焊接等。传振片9112的边缘卡接于支架9111的内侧。支架9111同时承担传递线圈振动及磁路组件振动到振动板及贴脸硅胶组件910的功能。支架的外边缘可以卡入喇叭壳921内壁上的凹槽或限位卡槽中,进而固定在所述空腔中,使得支架能实现传动的同时,还能启动悬吊或支撑整个驱动装置的作用。

图9d、9e是本实用新型一些具体实施例提供的骨传导扬声器中支架的结构示意图。如图9d、9e所示,仅作为示例,支架9111具有环形构造的本体91111,所述本体可以是环形的片状结构,本体上设置有与本体形状相适应的环形立面91112,立面91112的一侧低于其另一侧(例如,立面a侧低于立面b侧),高低两侧之间可以通过高度连续变化的连接部c、d过渡也可以高度变化非连续的连接部过渡,如连接部c、d被配置为高度不连续变化的台阶式构造。需要说明的是,a侧、b侧、连接部c、连接部d可以看成是里面91112的四个不同的部位,彼此可以是一体成型,在结构上没有明显的分界,或者a侧、b侧、连接部c、连接部d之间在结构上相互独立,而通过附加的连接工艺组装在一起。具体的连接工艺可以是粘接、焊接、热熔连接等。支架9111用于连接线圈与振动板及贴脸硅胶组件910,实现振动传递。具体的,支架本体91111的底端面可以与线圈的上端面固定连接,立面91112的上端面则与振动板及贴脸硅胶组件910抵靠或连接(可参照图9c)。在一些实施例中,振动板及贴脸硅胶组件910与驱动装置(如线圈)之间的距离较远,使得立面的高度较大。如果立面91112较薄,则强度较低,易损坏;如果立面91112较厚,重量较大,又会影响传动进而影响音质。因此,在一些实施例中,在立面91112的外侧或内侧可以设置有若干加强筋91113,既能保证立面91112的强度,又不会影响音质。在一些实施例中,所述加强筋91113可以是与立面91112垂直的更小立面,其一个端面与本体91111连接,其另一侧端面与立面91112连接。所述连接方式包括但不限于粘接、焊接、热塑成型或一体成型。在一些实施例中,所述加强筋91113还可以是短小的支杆,支杆斜撑于立面与本体之间,支杆的一端与本体91111连接,其另一端与立面91112连接。所述连接方式包括但不限于粘接、焊接、热塑成型或一体成型。

图10是根据本实用新型的实施例三所示的骨传导扬声器的轴向剖面结构示意图。所如图10所示的骨传导扬声器1100包括,驱动装置1101、传动组件1102、面板1103以及外壳1105。其中传动组件1102可以包含传振片、连接杆、连接柱等结构,传动组件1102连接于驱动装置1101以及面板1103之间,作为传动路径以便将驱动装置1101产生的振动或者驱动力传递给面板1103。在一些实施例中,由于面板与驱动装置之间的距离较远,需要传动路径长度较大。进而要求传动组件的长度也较大,例如要求连接杆或连接柱的长度较大。如果传动组件的结构较细,则强度会比较低,长期振动已损坏;如果为了克服这一问题而将传动组件结构设置的较粗较厚,又会影响振动的传递,进而影响音质。在一些实施例中,可以在传动组件表面设置附加的加强筋1104,以增加传动组件的强度,又对传动组件的结构影响较小。在一些实施例中,加强筋1104可以是立面、凸脊或者支杆等等。加强筋1104与传动组件1102的连接方式包括但不限于粘接、焊接、热熔连接或一体成型。在一些实施例中,可以在传动组件表面设置多个加强筋1104。对于环形的传动组件,加强筋可以围绕传动组件的周向等间距或不等间距分布。关于加强筋更详细的描述,可以参见文中其他相关内容(如图9d、9e的相关说明)。

图10所示的骨传导扬声器1100相对于其他实施例,在传动组件上增设了加强筋1104,在增加传动组件强度的同时,能够提高扬声器产生高阶模态(即扬声器上不同点的振动不一致)的频率,使其音质更佳。

图11是根据本实用新型的实施例四所示的骨传导扬声器的轴向剖面结构示意图。如图11所示的骨传导扬声器1400具有相互独立的第一传动路径及第二传动路径。具体的,第一传动路径包括第一传动组件1403,第二传动路径上的传动组件包括传振片1405、第二传动组件1406。骨传导扬声器1400具有相互独立的第一传动路径及第二传动路径可以理解为,两条传动路径中没有共有的传动组件。

如图11所示,骨传导扬声器1400,包括面板1401、外壳1402、第一传动组件1403、线圈1404、传振片1405、第二传动组件1406和磁路组件1407。面板1401与外壳1402形成一个封闭或准封闭的空腔,包括第一传动组件1403、线圈1404、传振片1405、第二传动组件1406和磁路组件1407的驱动装置位于所述空腔中。驱动装置的轴线与面板与使用者身体接触或抵靠的区域的法线形成所述夹角,0<θ<90°。磁路组件1407底面通过第二传动组件1406与传振片1405连接,传振片1405的外边缘与外壳1402连接,例如,传振片1405的外边缘分可以连接在外壳1402的底面,也可以连接在外壳1402的侧面上,还可以一部分连接在外壳1402的底面,另一部分连接在外壳1402侧面上。

本实施例中,通电后的线圈1404在磁路组件1407产生的磁场中产生安培力并发生振动,将线圈1404的振动通过第一传动组件1403传递到面板1401。磁路组件1407受到的反作用力发生振动,磁路组件1407产生的振动通过第二传动组件1406、振动片1405传递至外壳1402的底面和侧面,外壳再将磁路组件1407的振动传递到面板1401,最后线圈1404的振动与磁路组件1407的振动通过面板1401传递至人体的皮肤、骨骼,使人听到声音。可以理解为,由于传振片直接与外壳1402连接,磁路组件与外壳1402为软连接,直接将磁路组件1407产生的振动直接传递至外壳1402的底面和外壳1402的一侧面,通过线圈1404产生的振动和磁路组件1407产生的振动形成复合振动传递至面板1401,然后通过面板1401将复合振动传递到人体的皮肤、骨骼时,使人听到骨传导声音。

图12是根据本实用新型的实施例五所示的骨传导扬声器的轴向剖面结构示意图。图12所示的骨传导扬声器1500采用了双传振片结构,扬声器振动频率响应曲线的低频区域多出了一个峰,使得扬声器低频响应更灵敏,进而提高音质。具体的,如图12所示,骨传导扬声器1500包括面板1501、外壳1502、第一传动组件1503、线圈1504、第一传振片1505、第二传振片1506、第二传动组件1507、和磁路组件1508。其中,面板1501、第一传动组件1507、第一传振片1505、第二传动组件1507、和磁路组件1508之间的连接方式与图9所示的连接方式相同,具体参见图9。第二传振片1506的边缘与外壳1502的开口端面连接,第一传动组件1503穿过第二传振片1506的中部区域并与其固定连接。第二传振片1506的中轴面卡接在第一传动组件1503的实心柱状体上。

本实施例的骨传导扬声器1500的工作原理具体为:通电后的线圈1504在磁路组件1508产生的磁场中产生安培力并发生振动,将线圈1504的振动通过第一传动组件1503直接传递到面板1501,磁路组件1508受到的反作用力发生振动,将磁路组件1508产生的振动通过第二传动组件1507、第一传振片1505传递到面板1501上,外壳1502的振动经由第二振动片传递至面板1501,然后将线圈1504的振动与磁路组件1508的振动通过面板1501传递至人体的皮肤、骨骼,使人听到声音。可以理解为,通过第二传振片1506实现了面板1501、和外壳1502的软连接,以及通过线圈1504产生的振动和磁路组件1508产生的振动形成复合振动同时传递至面板1501和外壳1502,然后通过面板1501将复合振动传递到人体的皮肤、骨骼时,使人听到骨传导声音。

本实用新型还提供了骨传导耳机,在使用过程中,耳机架/耳机挂带将骨传导扬声器固定在使用者的特定部位(例如,头部),为振动单元和使用者之间提供夹紧力。接触面和驱动装置连接,并与使用者保持接触,将声音通过振动传递给使用者。如果骨传导扬声器呈对称结构,并假设工作过程中两边驱动装置提供的驱动力大小相等,方向相反,那么可以选择耳机架/耳机挂带上中心点位置为等效固定端;如果骨传导扬声器能够提供立体声音,即两处换能装置提供的即时驱动力大小不等,或者骨传导扬声器在结构上存在非对称性,则可以选取耳机架/耳机挂带上或耳机架/耳机挂带以外其它点或者区域作为等效固定端。这里所说的固定端可以看作是骨传导扬声器在产生振动的过程中位置相对固定的等效端。固定端和振动单元之间通过耳机架/耳机挂带相连,传递关系与耳机架/耳机挂带以及耳机架/耳机挂带提供的夹紧力有关,取决于耳机架/耳机挂带的物理属性。优选地,改变耳机架/耳机挂带提供的夹紧力、耳机架/耳机挂带的质量等物理量可以改变骨传导扬声器的声音传递效率,影响系统在特定频率范围内的频率响应。例如,采用强度较高的材料做成的耳机架/耳机挂带与采用强度较低的材料做成的耳机架/耳机挂带会提供不同的夹紧力,或者改变耳机架/耳机挂带的结构,在耳机架/耳机挂带上加入可以提供弹性力的辅助装置也可以改变夹紧力,从而影响声音的传递效率;佩戴时耳机架/耳机挂带尺寸的变化也会影响夹紧力的大小,夹紧力随着耳机架/耳机挂带两端振动单元间距离的增大而增大。

为获得满足特定夹紧力条件的耳机架/耳机挂带,本领域的普通技术人员可以根据实际情况选用具有不同刚性、不同模量的材料做成耳机架/耳机挂带或者调整耳机架/耳机挂带的尺寸和大小。需要注意的是,耳机架/耳机挂带的夹紧力不但会影响声音的传递效率,也会影响用户在低音频率范围内的声音感受。这里所说的夹紧力是接触面与使用者之间的压力,优选地,夹紧在0.1n-5n之间,更优选地,夹紧力在0.2n-4n之间,进一步优选地,夹紧力在0.2n-3n之间,再优选地,夹紧力在0.2n-1.5n之间,更进一步优选地,夹紧力在0.3n-1.5n之间。

需要说明的是,前述骨传导扬声器各个实施例仅仅作为示例,不应将这些实施例中记载中的部件及构造作为对本实用新型的限制,这些实施例中的部件、形状、构造及其连接方式可以进行组合,例如图10中的加强筋可以适用于图9到图12所示的任意一种实施例中。图9中的骨传导扬声器900a的第一传动组件903也可以如骨传导扬声器1000的第一传动组件1003那样同时连接与面板与外壳上,还可以如骨传导扬声器1200那样连接于外壳的后侧。

最后,应当理解的是,本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此,作为示例而非限制,本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地,本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。


技术特征:

1.一种骨传导扬声器,其特征在于,包括面板、外壳、线圈、和磁路组件,所述线圈通过第一传动路径与所述面板连接;所述磁路组件通过第二传动路径与所述外壳连接,其中所述第一传动路径和所述第二传动路径相互独立。

2.根据权利要求1所述的骨传导扬声器,其特征在于,还包括第一传动组件、传振片和第二传动组件,其中所述第一传动路径包括所述第一传动组件,所述第二传动路径上的传动组件包括传振片和所述第二传动组件,通电后的所述线圈在所述磁路组件产生的磁场中产生安培力并发生振动,所述线圈的振动通过所述第一传动组件传递到所述面板,所述磁路组件受到的反作用力发生振动,所述磁路组件产生的振动通过所述第二传动组件和所述传振片传递至所述外壳的底面和侧面,所述外壳再将所述磁路组件的振动传递到所述面板。

3.根据权利要求2所述的骨传导扬声器,其特征在于,所述传振片直接与所述外壳连接。

4.根据权利要求3所述的骨传导扬声器,其特征在于,所述磁路组件的底面通过所述第二传动组件与所述传振片连接,所述传振片的外边缘与所述外壳连接。

5.根据权利要求4所述的骨传导扬声器,其特征在于,所述传振片的外边缘连接在所述外壳的底面、连接在所述外壳的侧面上、或一部分连接在所述外壳的底面,另一部分连接在所述外壳的侧面上。

6.根据权利要求2所述的骨传导扬声器,其特征在于,所述面板与所述外壳形成一个封闭或准封闭的空腔,包括所述第一传动组件、所述线圈、所述传振片、所述第二传动组件和所述磁路组件的驱动装置位于所述空腔中。

7.根据权利要求6所述的骨传导扬声器,其特征在于,所述驱动装置的轴线与所述面板与使用者身体接触或抵靠的区域的法线形成夹角θ,0<θ<90°。

8.根据权利要求7所述的骨传导扬声器,其特征在于,所述夹角为5°~80°之间的任意值,或者所述夹角为15°~70°之间的任意值,或者所述夹角为25°~50°之间的任意值,或者所述夹角为25°~40°之间的任意值,或者所述夹角为28°~35°之间的任意值,或者所述夹角为27°~32°之间的任意值;或者所述夹角为30°~35°之间的任意值,或者所述夹角为25°~60°之间的任意值,或者所述夹角为28°~50°之间的任意值,或者所述夹角为30°~39°之间的任意值,或者所述夹角为31°~38°之间的任意值,所述夹角为32°~37°之间的任意值,或者所述夹角为33°~36°之间的任意值,或者所述夹角为33°~35.8°之间的任意值,或者所述夹角为33.5°~35°之间的任意值。

9.根据权利要求7所述的骨传导扬声器,其特征在于,所述夹角为26°±0.2、27°±0.2、28°±0.2、29°±0.2、30°±0.2、31°±0.2、32°±0.2、33°±0.2、34°±0.2、34.2°±0.2、35°±0.2、35.8°±0.2、36°±0.2、37°±0.2或38°±0.2。

10.根据权利要求7所述的骨传导扬声器,其特征在于,所述面板上用于与使用者身体接触或抵靠的区域为平面,或者所述面板上用于与使用者身体接触或抵靠的区域为准平面;当所述面板的所述区域为准平面时,所述区域的法线为所述区域的平均法线;

其中,平均法线为:

为平均法线;为面上任意一点的法线,ds为面元;

所述准平面为其上至少50%区域内任意一点的法线与其平均法线的夹角小于设定阈值的面,所述设定阈值小于10°。

技术总结
本申请公开了一种骨传导扬声器,包括面板、外壳、线圈、和磁路组件,线圈通过第一传动路径与面板连接;磁路组件通过第二传动路径与外壳连接,其中第一传动路径和第二传动路径相互独立。

技术研发人员:郑金波;张磊;齐心;廖风云
受保护的技术使用者:深圳市韶音科技有限公司
技术研发日:2019.01.05
技术公布日:2020.06.26

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