[发明专利]音频设备

说明书

技术领域

本发明涉及音频设备，更具体地说，涉及个人使用的音频设备。

背景技术

已知提供了可被插入到使用者的耳腔中的耳塞或提供了包含安装在头 带上并且被布置成以靠着使用者的耳朵放置或罩在使用者的耳朵之上的小 扬声器的头戴式耳机。这些声源经由鼓膜使用沿着耳道传送的气压波将声 音传送到内耳。

一般传统的耳机使用安装在塑料壳中的动圈型的换能器。所述动圈被 连接到轻重量的膜片，该膜片被设计成以放入耳道的入口。动圈和膜片重 量轻并且被紧密地耦合到耳道另一端的鼓膜。通过动圈换能器检测到的鼓 膜和耳道的声阻抗相对较小。该较小的声阻抗连同紧密的耦合意味着动圈 式换能器的动态要求相对较低。

动圈式换能器需要磁路，其一般包含金属部件，例如，钢或铁极片， 以产生使线圈移动的磁场线。这些部件提供了相对较大的惯性质量，其和 较低的动态要求相结合意味着相对较小的振动进入塑料壳。

存在同头戴式耳机和耳塞相关的缺点。例如，它们会妨碍正常的听觉 作用例如对话或者会防止使用者听到有用或重要的外部有声信息，例如， 警告。而且，它们一般是不舒服的并且如果传送的音量太高，它们会引起 听觉超负荷和受损。放入耳道的耳塞还具有卫生问题。

将声音传送到使用者内耳的另一种方法是使用骨传导，例如在一些类 型的助听器中。在此情况下，换能器被配合到使用者的乳突骨以被机械耦 接到使用者的脑壳上。声音然后从换能器穿过脑壳被传送并直接到达耳蜗 或内耳。鼓膜与该声音的传送路线无关。使换能器位于耳朵的后面提供了 良好的机械耦合。然而，该良好的结果一般需要相当高的功率和作用力。

一个缺点在于在换能器位置处的脑壳的机械阻抗是频率的复变函数。 而且，设备需要能够顺利地戴在脑壳上。因此，换能器的设计和所需的电 均衡会比较昂贵和困难。

在JP56-089200(Matsushita Electric Ind有限公司)、WO 01/87007 (日本Temco有限公司)、WO 02/30151以及WO 05-025267中给本申请人 建议了另一些解决方案。在每个公布中，换能器被直接耦合到使用者的耳 廓，特别是使用者的耳垂之后，以在其中激励振动，因此声音信号被传送 到使用者的内耳。

WO02/30151以及WO05-025267描述了将换能器安装到使用者的耳廓 的各种方法，其包括特别设计的钩子和夹子。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了包含壳体和安装在该壳体内的压电换 能器的音频设备以使换能器邻近使用者的耳廓，由此换能器激励耳廓中的 振动以使其将来自换能器的声音信号传送到使用者的内耳，其特征在于包 含耦合器，该耦合器将壳体简单支撑在换能器上。

压电换能器会具有三个明显不同的边界条件，即，自由、被夹紧(或 被固定)以及简单支撑(或钉住)。每个条件下，梁(beam)的特性完全不 同。

固定到柱脚(stub)或耦合器在限制所有运动的地方构成了夹紧，这 即是为了偏斜(位移)又是为了旋转。在自由的情况下允许所述两种运 动。

对于简单支撑的情况下，防止任何轴上的位移但允许旋转。“简单支 撑”因此要被理解为声学工程中定义压电换能器的谐振板或梁的边界条件 的技术术语。换能器的谐振板被支撑以允许围绕支撑件枢转运动但防止相 对于支撑件的平移运动。简单支撑因此明显不同于谐振板在其边缘处被夹 紧或谐振板在其边缘处自由的其他边界条件。

换能器可以是分布式换能器(例如，WO01/54450中教导的那种类型 的换能器)。简单支撑分布式梁换能器的端部会期望使梁更硬，因此提高 了其基频。本领域内的技术人员会期望由于提高了基频因此减小了低频特 性。然而，有点令人吃惊地是，简单支撑梁换能器的端部大大改进了低频 性能，但通常减小了在中、高频范围内传送的功率。将换能器简单地支撑 在壳体上还意味着音频设备更能经受冲击。

压电换能器一般重量轻、尺寸小且效率高。换能器可以是两根梁与压 电陶瓷层叠的梁型设备。该材料是形状可变的并且在换能器的梁内产生挠 曲谐振以产生模态的激振力。两根梁会被延伸过陶瓷梁端部的中心隔板 (central vane)分隔开。