專利名稱：聲音裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聲音裝置且特別涉及個(gè)人使用的聲音裝置。
背景技術(shù)：
已知可插入一使用者耳朵凹處的耳掛式耳機(jī)或含有一掛載于頭巾上且對(duì)著使用者耳朵或于使用者耳朵上放置的小型揚(yáng)聲器的頭戴式耳機(jī)。此等音源使用沿著耳道通過(guò)的空氣壓力波經(jīng)由耳鼓將聲音傳送至使用者的內(nèi)耳。
存在與頭戴式耳機(jī)與耳掛式耳機(jī)兩者有關(guān)的缺點(diǎn)。例如，此等耳機(jī)會(huì)阻礙正常的聽(tīng)覺(jué)進(jìn)程，如會(huì)話，或阻止對(duì)一使用者有用或重要的外部聲音訊息，例如警示。再者，此等耳機(jī)一般并不舒適，而且若傳送的音量太高，會(huì)超出聽(tīng)覺(jué)負(fù)荷并造成傷害。
將聲音供予使用者內(nèi)耳的另一方法是利用骨導(dǎo)，例如某些型式的助聽(tīng)器。在此種情況下，一轉(zhuǎn)換器是掛載于一使用者的乳突骨使其機(jī)械性耦合至使用者的頭蓋骨。聲音接著經(jīng)由頭蓋骨自轉(zhuǎn)換器直接傳送至耳蝸或內(nèi)耳。耳鼓并未含括于聲音傳送路線中。將轉(zhuǎn)換器置于耳朵后面提供良好的機(jī)械耦合。
一缺點(diǎn)為位于轉(zhuǎn)換器位置的頭蓋骨機(jī)械性阻抗乃一復(fù)雜的頻率函數(shù)。因此，轉(zhuǎn)換器及必要電氣均化的設(shè)計(jì)昂貴且困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的聲音裝置包括一轉(zhuǎn)換器及用于將轉(zhuǎn)換器耦合至一使用者耳廓的耦合構(gòu)件，其中轉(zhuǎn)換器激發(fā)耳廓內(nèi)的振動(dòng)使其將一聲音信號(hào)自轉(zhuǎn)換器傳送至一使用者的內(nèi)耳。耳廓是一使用者外耳的全部。例如，轉(zhuǎn)換器會(huì)直接耦合至一使用者的耳垂或一鄰接使用者耳殼的耳廓后面。
當(dāng)直接激發(fā)耳朵時(shí)，有兩個(gè)于耳鼓產(chǎn)生速度的機(jī)制，亦即通過(guò)至耳鼓的壓力波傳播或通過(guò)振動(dòng)能量經(jīng)由外耳與內(nèi)耳結(jié)構(gòu)至耳鼓的傳導(dǎo)。耳廓的振動(dòng)具有一分布，該分布提供近場(chǎng)直音(near-field direct sound)傳播及對(duì)耳廓的機(jī)械性耦合的混合，尤其是對(duì)耳道外壁的機(jī)械性耦合。因此，聲音可通過(guò)壓力波的傳播及/或振動(dòng)能量的傳導(dǎo)經(jīng)由外耳和中耳予以傳送。為了傳導(dǎo)，圓柱狀耳廓面可當(dāng)作機(jī)械性能量的傳送路徑且因而可視為振動(dòng)作僵硬圓柱(stiff cylinder)。
轉(zhuǎn)換器可提供一輸入，該輸入可通過(guò)此二機(jī)制予以均勻轉(zhuǎn)移至耳鼓。此輸入的轉(zhuǎn)移或傳送可不受驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處機(jī)械性阻抗的影響。在低頻時(shí)，即低于1kHz(千赫茲)的頻率，主要機(jī)制可傳導(dǎo)而非傳播且一使用者因而會(huì)感受到輕微刺痛感。導(dǎo)致以主觀音量平衡所量測(cè)的低頻響應(yīng)與使用者所感受的低頻響應(yīng)之間的感覺(jué)差異。于高頻時(shí)，即高于1kHz的頻率，主要機(jī)制為傳播而非傳導(dǎo)。
轉(zhuǎn)換器最好為一寬頻帶低驅(qū)動(dòng)質(zhì)量轉(zhuǎn)換器，其型式可為用于國(guó)際專利申請(qǐng)案WO 97 09842中所述的一般型分布模式聲音傳播器的型式。此一轉(zhuǎn)換器因而于耦合至一中度且大部分阻式機(jī)械性阻抗(例如軟骨原骨、皮膚和其它連接組織的混合所組成的一般耳廓)時(shí)是有效的。
轉(zhuǎn)換器可為任何適用的型式，例如慣性或接地性振動(dòng)轉(zhuǎn)換器、促動(dòng)器或激發(fā)器，例如移動(dòng)線圈轉(zhuǎn)換器，一壓電性轉(zhuǎn)換器、一磁縮性轉(zhuǎn)換器、一扭轉(zhuǎn)或扭力性轉(zhuǎn)換器(例如WO 00/13464所指導(dǎo)的型式)或一分布模式轉(zhuǎn)換器(例如WO 01/54450所指導(dǎo)的型式)。
轉(zhuǎn)換器的直徑最好使其能適切地掛載在耳廓上。此直徑可小于20mm(毫米)。此直徑可小于15mm。較小型的轉(zhuǎn)換器在低頻時(shí)的效能一般比較小型的轉(zhuǎn)換器還差，小型轉(zhuǎn)換器的低頻效能因而可通過(guò)調(diào)整懸置相容性(suspension compliance)及/或磁鐵質(zhì)量予以改良。轉(zhuǎn)換器可予以架構(gòu)以產(chǎn)生一高磁場(chǎng)強(qiáng)度磁性電路來(lái)提供良好的敏感度。
轉(zhuǎn)換器可通過(guò)一耦合器予以磁性耦合至耳廓，該耦合器可具有網(wǎng)覆狀紗幕的型式。耦合器可予以塑型以符合一使用者的耳型。耦合器可具有一格狀架構(gòu)以使其傳播的聲音達(dá)到最小。耦合器最好具有低質(zhì)量且于轉(zhuǎn)換器輸出的方向具有高僵硬度以使對(duì)耳廓的機(jī)械力達(dá)到最大。
聲音裝置可包括一內(nèi)建工具以將轉(zhuǎn)換器的最佳位置定于每一位個(gè)別使用者的耳廓上或可使聲音響應(yīng)的其它特征最佳化。通過(guò)使轉(zhuǎn)換器的位置最佳化，耳廓和轉(zhuǎn)換器實(shí)際上可形成對(duì)一個(gè)別使用者為獨(dú)一的聯(lián)合性驅(qū)動(dòng)器。聲音裝置可于一廣泛頻率范圍適于提供一主觀中立頻率響應(yīng)。
聲音裝置類似一夾式耳環(huán)。耦合構(gòu)件的型式為彈簧夾或夾鉗?？烧{(diào)整夾鉗所釋出的彈力或壓力中的張力以確保耳廓與轉(zhuǎn)換器之間的良好機(jī)械性耦合及/或使用者舒適度。耦合構(gòu)件可為了耳朵具耳洞者作修改。
聲音裝置亦包括提供額外使用者舒適度的護(hù)墊。耦合構(gòu)件可將轉(zhuǎn)換器耦合至耳廓的第一面并將護(hù)墊耦合至耳廓的第二面。聲音裝置可包括一掛載于耳廓上第二位置的第二轉(zhuǎn)換器。此等轉(zhuǎn)換器可掛載在耳廓的相對(duì)面上。聲音裝置可包括兩個(gè)以上的轉(zhuǎn)換器，其中每一個(gè)轉(zhuǎn)換器皆掛載于耳廓的不同位置。每個(gè)轉(zhuǎn)換器皆可予以連接至不同的信號(hào)。
另一種耦合構(gòu)件具有掛鉤型式，掛鉤上端掛于耳廓上方表面且有轉(zhuǎn)換器掛在其下端，轉(zhuǎn)換器以接觸耳廓底部，例如耳垂。掛鉤可由金屬、塑膠或橡膠材料組成。掛鉤上端可呈彎曲狀且其下端可呈直線狀。
轉(zhuǎn)換器是可滑移地(slidably)掛載在掛鉤底部以致轉(zhuǎn)換器可予以上移或下移底端。掛鉤的上端可相對(duì)于轉(zhuǎn)換器旋轉(zhuǎn)。因此，可調(diào)整相對(duì)于使用者耳朵的轉(zhuǎn)換器位置和掛鉤的上端位置使其舒適并得到最佳效能?；蛘?，或另外，可設(shè)計(jì)掛鉤形狀使其對(duì)耳廓的接觸牢固以確保耳廓與轉(zhuǎn)換器之間的良好機(jī)械性耦合。
一使用者可使用兩個(gè)聲音裝置，每一個(gè)耳朵上皆掛載一個(gè)。信號(hào)輸入對(duì)每一個(gè)聲音裝置皆不同。例如，每一個(gè)聲音裝置皆配有一合適的立體頻道以產(chǎn)生一相關(guān)性立體影像。由于聲源是于頭側(cè)自然地局部化，故可產(chǎn)生一悅耳、開(kāi)放且有效的立體影像?；蛘?，兩聲音裝置的信號(hào)輸入可以相同。因此，對(duì)單一資訊通道可達(dá)到較高的清晰度(intelligibility)。
聲音裝置可進(jìn)一步包括一內(nèi)建于麥克風(fēng)的微型，例如免持電話，以造就吸引人舒適且便利的組裝。
聲音裝置可進(jìn)一步包括一內(nèi)建式微接受器，例如，用于對(duì)一本地音源，例如CD播放器或電話，作無(wú)線連結(jié)或?qū)h(yuǎn)端音源連結(jié)用于廣播傳送。
一對(duì)聲音裝置可與傳統(tǒng)耳掛式耳機(jī)組合而通過(guò)合適的信號(hào)型式及/或處理對(duì)聽(tīng)者產(chǎn)生新穎的空間效果。例如，此一組合可提供一種方法，該方法對(duì)使用者提供四條可區(qū)別的聲道。
聲音裝置可進(jìn)一步包括一收音機(jī)及或電話連結(jié)元件。
根據(jù)本發(fā)明的第二觀點(diǎn)，存在一種方法將聲音信號(hào)施加至人類或動(dòng)物對(duì)象，包括將一轉(zhuǎn)換器機(jī)械性耦合至使用者耳廓并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器而使得轉(zhuǎn)換器于耳廓內(nèi)激發(fā)振動(dòng)使其自轉(zhuǎn)換器將一聲音信號(hào)傳送至一使用者內(nèi)耳。
必要的聲音信號(hào)通過(guò)聲音壓力波的傳播及/或通過(guò)振動(dòng)能量的傳導(dǎo)經(jīng)由外耳和中耳予以傳送。此方法可包括抓取耳廓的垂體，例如耳垂，并將一激起信號(hào)機(jī)械性地施加于垂體，例如施加于垂體被抓取的部分?；蛘撸朔椒砂▽⑥D(zhuǎn)換器掛載于耳廓的后面。
此方法可包括對(duì)每一位個(gè)別使用者調(diào)整其耳廓上轉(zhuǎn)換器的位置以使聲音效能達(dá)到最佳，例如提供最佳音調(diào)平衡。可通過(guò)判斷經(jīng)由耳道入口延伸的水平軸與經(jīng)由入口延伸并相應(yīng)于轉(zhuǎn)換器中央軸的傳播線之間的夾角量測(cè)最佳位置。此夾角可為9至41度范圍內(nèi)的偏角。
此等本發(fā)明具體實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)可包括后述的某些或全部1)正常聲音進(jìn)程的阻礙可為少量或沒(méi)有而可輕易地聽(tīng)到會(huì)話或可聽(tīng)到的警示。故使用者或穿戴者可同時(shí)經(jīng)由聲音裝置連接至通訊系統(tǒng)如同完全連接至其周遭環(huán)境。聲音裝置因而可予以視作空間性透明并可視作聯(lián)合真實(shí)世界(即周遭環(huán)境)與虛擬世界(即音源)。個(gè)人安全可予以維護(hù)，而音樂(lè)和其它聲音可于內(nèi)耳呈現(xiàn)。
所以此聲音裝置可用于使用者實(shí)質(zhì)上接收通訊或?qū)崨r報(bào)導(dǎo)而不漏失正常收聽(tīng)的應(yīng)用中，例如軍事通訊(包括戰(zhàn)地應(yīng)用)、工廠地板應(yīng)用、博物館或汽車個(gè)人立體收音機(jī)。另外，聲音裝置可用于商業(yè)應(yīng)用，其中期待一使用者接收通訊或?qū)崨r報(bào)導(dǎo)而不漏失正常收聽(tīng)，例如電話會(huì)議、呼叫中心、接待員或秘書的應(yīng)用、股票市場(chǎng)及交易應(yīng)用或超市付款臺(tái)。
2)有兩個(gè)于耳鼓產(chǎn)生速度的機(jī)制，開(kāi)放耳道可安裝耳塞。耳塞將減低環(huán)境聲音并自聲音裝置提升聲音且因而特別適用于吵雜環(huán)境。
3)不將轉(zhuǎn)換器夾在頭部或插入耳道，聲音裝置使使用者在使用時(shí)感到便利、非侵入性且更加保健。這與持續(xù)使用期間可能變得出汗或不舒服的傳統(tǒng)耳掛式耳機(jī)亦呈對(duì)比，再者，與某些商用耳內(nèi)設(shè)計(jì)呈對(duì)比，由于本聲音裝置屬于非侵入式，不需要使本裝置的形狀配合使用者的外耳及耳道。
4)另外，可用低成本、輕量材料制造本聲音裝置故可用完即丟。用完即丟是一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，衛(wèi)生為其主因，例如會(huì)議使用?；蛘?，除了傳統(tǒng)聲音壁側(cè)揚(yáng)聲器之外，電影院中可使用本裝置，因?yàn)槠浣M合可減輕觀眾席音質(zhì)的限制。
5)本發(fā)明免于傳統(tǒng)耳掛式耳機(jī)所產(chǎn)生的體壓與音壓效應(yīng)的感覺(jué)。聲音裝置產(chǎn)生的聲音體驗(yàn)因而與傳統(tǒng)頭戴式耳機(jī)或耳掛式耳機(jī)不同。例如，通過(guò)將人類耳廓用作聲音路徑有助于自然收聽(tīng)而提供較具強(qiáng)制性且輕松的聆聽(tīng)體驗(yàn)。
6)聽(tīng)覺(jué)超載和破壞因耳廓所給予的減緩性耦合的原因在實(shí)際上是不可能的。然而，有可能于非常高的音量在耳垂內(nèi)感覺(jué)到輕微刺痛，其中輕微刺痛會(huì)對(duì)某些使用者造成不協(xié)調(diào)感。由于此種刺痛，聲音裝置有可能在輸入位準(zhǔn)低于聲音裝置變得太大聲的位準(zhǔn)時(shí)感到生理上的不舒服。故可避免高音壓位準(zhǔn)直接進(jìn)入耳道。
7)以一固定力度轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)耳廓在音頻范圍內(nèi)出人意外地有效。例如，揚(yáng)聲器再生所用功率的大約十分之一產(chǎn)生良好感覺(jué)音量。此外，具有低失真及良好清晰度的高品質(zhì)。存在寬廣的感覺(jué)頻寬，取決于轉(zhuǎn)換器尺寸和內(nèi)部響應(yīng)良好地延伸至低沉的男低音范圍內(nèi)。
本元件的潛在優(yōu)勢(shì)因而很寬泛。聲音裝置及方法可用于個(gè)人應(yīng)用中，例如提供予使用者的資訊含有導(dǎo)航資料及/或聲音樂(lè)器讀取的車用應(yīng)用、或另為一對(duì)用于電腦，特別是可攜式電腦，的揚(yáng)聲器、或行動(dòng)電話會(huì)議與通訊或如平視顯示的副件。其它應(yīng)用可包括電視攝影棚及劇場(chǎng)舞臺(tái)通訊、例如演員或樂(lè)師可穿戴聲音裝置以提示臺(tái)詞或摺回(fold back)，以使演員或樂(lè)師可收聽(tīng)自身聲音或樂(lè)器的放大音。


為了更了解本發(fā)明，且是單純地經(jīng)由實(shí)施例，將搭配

本發(fā)明的特定具體實(shí)施例，其中圖1表示一根據(jù)本發(fā)明聲音裝置的概要圖示；圖2表示一圖1聲音裝置的底側(cè)平面圖；圖3表示圖1不含耳朵的聲音裝置；圖4表示一根據(jù)本發(fā)明聲音裝置的第二替代性具體實(shí)施例；圖5表示一根據(jù)本發(fā)明聲音裝置的第三具體實(shí)施例；圖6表示一置于一使用者耳朵上的聲音裝置第四具體實(shí)施例的背側(cè)立體圖；圖7表示一圖6聲音裝置的概要立體圖；
圖8表示一圖6聲音裝置的分解立體圖；圖9a和9b表示一根據(jù)本發(fā)明聲音裝置的耦合器的上視和側(cè)視圖；圖10表示一使用者耳朵的側(cè)視圖，其中該耳朵上有一個(gè)聲音裝置掛載于一較佳位置；圖11表示一對(duì)圖6聲音裝置的立體圖；圖12是一根據(jù)本發(fā)明聲音裝置的頻率響應(yīng)圖；圖13是一含有超聽(tīng)覺(jué)耳掛式耳機(jī)的無(wú)線耳機(jī)的衰減曲線；圖14是一含有超外耳耳掛式耳機(jī)的無(wú)線耳機(jī)的衰減曲線；圖15是一含有內(nèi)部外耳耳掛式耳機(jī)的無(wú)線耳機(jī)的衰減曲線；圖16是一相對(duì)于音壓位準(zhǔn)的語(yǔ)音傳送指數(shù)圖；圖17是一相對(duì)于以Hz(赫茲)為量測(cè)單位的頻率在32dBA時(shí)的高八度音變調(diào)轉(zhuǎn)移指數(shù)圖；圖18是一相對(duì)于以Hz(赫茲)為量測(cè)單位的頻率在50dBA時(shí)的高八度音變調(diào)轉(zhuǎn)移指數(shù)圖；圖19a和19b分別為本發(fā)明另兩個(gè)具體實(shí)施例的側(cè)視和底視圖；圖20是本發(fā)明另一內(nèi)含麥克風(fēng)的具體實(shí)施例的側(cè)視圖，以及圖21是本發(fā)明另一內(nèi)含微接收器的具體實(shí)施例的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1至圖3表示聲音裝置10，其包括一轉(zhuǎn)換器14、呈夾鉗16或護(hù)墊18型式的耦合構(gòu)件。聲音裝置10類似一傳統(tǒng)夾式耳環(huán)。聲音裝置10是經(jīng)由引線21連接至一遠(yuǎn)端音源，例如一可攜式個(gè)人立體音響。
如圖1和圖2所示，聲音裝置是掛載于一耳朵13的耳垂12上。夾鉗16將轉(zhuǎn)換器14緊系于耳垂12的第一或前面20并將護(hù)墊18緊系于耳垂12的第二或后面22。
圖4表示一第二聲音裝置30，其包括一轉(zhuǎn)換器14、一護(hù)墊18和內(nèi)含彈簧34呈一彈簧夾32型式的耦合構(gòu)件。彈簧夾32輕輕地將轉(zhuǎn)換器14夾至耳垂12的第一或前面20并將護(hù)墊18夾至耳垂12的第二或后面22。夾鉗的僵硬度(彈簧內(nèi)的張力)必須予以仔細(xì)選擇而得以舒適地穿戴元件但又不會(huì)掉落。
圖5表示一第三聲音裝置40，其包括一轉(zhuǎn)換器14及呈一掛鉤42型式的耦合構(gòu)件。轉(zhuǎn)換器14是掛載于掛鉤42的第一端44且掛鉤42的第二端46掛于使用者耳朵與頭部之間的接合處(未示)上而使得轉(zhuǎn)換器14觸及耳垂的前面。
掛鉤42是一經(jīng)過(guò)仔細(xì)塑形的鋼線，鋼線是掛接于耳朵與頭部之間的連接處上?；蛘邟煦^可由塑膠或某些上膠材料予以制成。調(diào)整轉(zhuǎn)換器14的方向而使得掛鉤42舒適地在合適處接觸耳垂。
每一個(gè)前述具體實(shí)施例的轉(zhuǎn)換器14是一由新屋(Shinwoo)所制的11毫米轉(zhuǎn)換器，為目前可得到的最小轉(zhuǎn)換器之一。就音調(diào)而言，平衡度是良好的且頻率響應(yīng)是經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)整，給定主觀低頻延伸至至少80赫茲。或者，可使用一19毫米的恩益禧(NEC)原廠轉(zhuǎn)換器以提供一最大低頻延伸(主觀上至少要到40赫茲)。轉(zhuǎn)換器可為任何一種激發(fā)耳垂內(nèi)部振動(dòng)的元件且轉(zhuǎn)換器的選擇是根據(jù)其物理、機(jī)械及電子機(jī)械特性。增加轉(zhuǎn)換器尺寸可改良低頻響應(yīng)但亦會(huì)減少使用者的舒適度。
圖6至圖8表示聲音裝置50，其包括一轉(zhuǎn)換器52、呈一掛鉤型式的耦合構(gòu)件56以及將聲音裝置50連接至一遠(yuǎn)端音源的引線58。轉(zhuǎn)換器52是掛載于掛鉤底部56的底端80。掛鉤56上方的彎曲端78掛于使用者耳朵與頭部之間的接合處而使得轉(zhuǎn)換器52觸及鄰接外耳耳廓的后下方。轉(zhuǎn)換器于耳廓中激發(fā)振動(dòng)，通過(guò)傳播來(lái)自耳廓的壓力波及/或經(jīng)由外耳和中耳傳導(dǎo)振動(dòng)能量使一聲音信號(hào)自轉(zhuǎn)換器傳至一使用者的內(nèi)耳。
通過(guò)將轉(zhuǎn)換器掛載在耳朵的后面，聲音裝置不引人注目且不會(huì)妨礙或扭曲耳廓的形狀。再者，轉(zhuǎn)換器遠(yuǎn)離耳道且因而不會(huì)阻礙耳道的入口，故不致影響正常收聽(tīng)。耳廓有許多部分變?yōu)槁曇粼偕溨械年P(guān)鍵聲音成分。轉(zhuǎn)換器是掛載在耳垂上方但位于螺旋耳道的下方。掛鉤56由金屬制成，于其上端有一護(hù)套78，其中掛鉤56是掛于使用者的耳朵上。
如圖7所清楚表示，轉(zhuǎn)換器52是可滑移地掛載于掛鉤底端，以致轉(zhuǎn)換器可在掛鉤56的底端或直線部分80上下移動(dòng)。依此方式，轉(zhuǎn)的器相對(duì)于耳廓的垂直位置得以依箭號(hào)A的方向予以調(diào)整。另外，掛鉤56是可相對(duì)于轉(zhuǎn)換器52旋轉(zhuǎn)以致掛鉤的上端78可依箭號(hào)B的方向移動(dòng)。因此，可調(diào)整轉(zhuǎn)換器52相對(duì)于一使用者耳朵的位置及掛鉤上端78的位置而感到舒適且具有最佳效能。
如圖8所示，轉(zhuǎn)換器52是掛載于一前護(hù)蓋60與一后護(hù)蓋62之間。一呈護(hù)蓋紗幕型式的耦合器64是掛載于轉(zhuǎn)換器52，耦合器64將機(jī)械性振動(dòng)自轉(zhuǎn)換器52傳送至耳廓。較佳耦合器64的細(xì)節(jié)是示于圖9a和圖9b。耦合器64具有一實(shí)質(zhì)圓頂狀，可予以塑形以符合使用者耳朵的形狀。耦合器64具有一格狀架構(gòu)以致來(lái)自該耦合器的聲音傳播是最小的且耦合器因而無(wú)法當(dāng)作振動(dòng)板。再者，格狀架構(gòu)在轉(zhuǎn)換器的輸出方向提供僵硬度和質(zhì)量而可使施加于耳廓的機(jī)械力達(dá)到最大。
可將耦合器64想成是槌骨、砧骨和鐙骨與當(dāng)作外部耳鼓的耳廓的機(jī)械性匹配。耳廓的振動(dòng)具有一分布，該分布提供近場(chǎng)直音傳播及對(duì)耳廓的機(jī)械性耦合的混合，對(duì)耳道硬壁的機(jī)械性耦合。遍布耳廓的振動(dòng)分布混合了對(duì)耳道硬壁的耦合及近場(chǎng)直音傳播，可使聲音裝置具有類似自然傳導(dǎo)的機(jī)制。
圖10表示如何調(diào)整耳廓上轉(zhuǎn)換器的位置使每位使用者提供最佳音調(diào)平衡或使聲音響應(yīng)的其它特性達(dá)到最佳。通過(guò)使轉(zhuǎn)換器的位置最佳化，耳廓和轉(zhuǎn)換器實(shí)際上可形成一對(duì)于個(gè)別使用者為單一性的聯(lián)合性驅(qū)動(dòng)器。最佳位置是通過(guò)判斷皆經(jīng)由耳道入口70延伸的水平軸66與中央傳播線72之間的夾角θ予以量測(cè)。中央傳播線72相當(dāng)于轉(zhuǎn)換器的中央軸并提供最佳位置予一第一使用者的轉(zhuǎn)換器。
皆于中央傳播線72呈一夾角α的上方及下方傳播線74、76表示出偏離中央傳播線72的可能范圍，導(dǎo)致最佳位置予一第二使用者。已在θ為25°且α為16°時(shí)作過(guò)測(cè)試。聲音裝置內(nèi)建一設(shè)定最佳位置的功能。對(duì)于角度的調(diào)整可如上述依箭號(hào)A和B的方向聯(lián)合移動(dòng)轉(zhuǎn)換器和掛鉤上端予以實(shí)現(xiàn)。使用水平軸的另一選擇為，角度可相對(duì)于一經(jīng)由耳道入口70延伸的垂直軸68予以量測(cè)。
圖11表示一對(duì)聲音裝置50，是通過(guò)個(gè)別的掛鉤56附接于一使用者的每一個(gè)耳朵。信號(hào)輸入對(duì)每一個(gè)聲音裝置皆不同，例如，以產(chǎn)生一相關(guān)性立體影像?；蛘撸瑑陕曇粞b置的信號(hào)輸入皆一樣。
圖12表示一根據(jù)本發(fā)明，例如圖6的具體實(shí)施例，的聲音裝置的頻率響應(yīng)圖。其為敏感度(Pa/V)對(duì)頻率(Hz)的關(guān)系圖。頻率響應(yīng)是通過(guò)比較經(jīng)由一敏感度已知的傳統(tǒng)頭戴式耳機(jī)所傳遞的三分之一高八度音過(guò)濾性粉紅色雜訊的頻帶使用一主觀音量平衡技術(shù)予以量測(cè)。此技術(shù)包括在左通道和右通道上播放一具有非相關(guān)性雜訊的三分之一高八度音頻帶的信號(hào)。一通道是饋至穿戴于一耳朵上的傳統(tǒng)頭戴式耳機(jī)且另一通道則饋至另一耳朵上根據(jù)本發(fā)明的聲音裝置。一使用者能夠調(diào)整這兩個(gè)信號(hào)的相對(duì)位準(zhǔn)直到達(dá)到主觀平衡。這乃對(duì)每一個(gè)三分之一高八度音頻帶予以完成直到產(chǎn)生一根據(jù)本發(fā)明的聲音裝置頻率響應(yīng)為止，如圖12所示。
低頻效能是受轉(zhuǎn)換器的參數(shù)所控制。一般而言，磁鐵配件所提供的較大慣性質(zhì)量及/或較高的相容性將延伸低頻效能，其代價(jià)為裝置較重。
根據(jù)本發(fā)明的聲音裝置的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)之一，尤其是圖6的具體實(shí)施例，為與咬合耳朵至變化度數(shù)的傳統(tǒng)頭戴式耳機(jī)相較時(shí)，存在外部耳朵的縮減咬合且從而縮減或沒(méi)有局部化誤差。真實(shí)音源的位置是由許多因素所決定，包括交錯(cuò)聽(tīng)覺(jué)到達(dá)時(shí)間、強(qiáng)度差異、導(dǎo)因于頭部遮蔽及/或耳廓效應(yīng)的頻譜組成和頭部或音源移動(dòng)對(duì)所有前述因素所產(chǎn)生的變化。
圖13至圖15表示三個(gè)一般可得到的無(wú)線耳機(jī)的衰減曲線(以分貝為單位所量測(cè)的轉(zhuǎn)移函數(shù)位準(zhǔn)對(duì)以赫茲為單位的頻率的關(guān)系曲線)，分別包括超聽(tīng)覺(jué)、超外耳和內(nèi)部外耳的耳掛式耳機(jī)。超外耳耳掛式耳機(jī)掛于耳廓上且具有至少為45毫米的外徑。超外耳耳掛式耳機(jī)掛于外耳凹處的隆起部位且具有一介于25毫米與45毫米之間的外徑。內(nèi)部外耳耳掛式耳機(jī)掛于外耳凹處的內(nèi)部但未進(jìn)入耳道且具有一25毫米的最大尺寸。
在所有的案例中，存在以頻率為函數(shù)的局部室內(nèi)聲音修改且在敏感的2至3千赫茲的聽(tīng)覺(jué)區(qū)域內(nèi)會(huì)有4至6分貝的上升。對(duì)局部環(huán)境雜訊及語(yǔ)音皆發(fā)生此分貝上升。曲線82描繪一以0度入射至中介平面的音源角度，亦即直接朝向使用者頭部的前面。曲線8 4描繪一以90度入射至中介平面的音源角度，亦即直接朝向使用者左耳的前面。所有的音源皆提升0度。
圖16至18比較當(dāng)使用者穿戴根據(jù)本發(fā)明的聲音裝置時(shí)以及當(dāng)使用者穿戴傳統(tǒng)無(wú)線耳機(jī)時(shí)設(shè)置音源的能力。對(duì)所有圖示而言，所描繪的曲線86、88、90、82分別代表根據(jù)本發(fā)明的聲音裝置或包括超聽(tīng)覺(jué)、超外耳或內(nèi)部外耳耳掛式耳機(jī)的無(wú)線耳機(jī)。語(yǔ)音傳輸指數(shù)是在吵雜條件中于一頭部和驅(qū)干模擬器上予以量測(cè)且自量測(cè)于32、50、65和75dBA的高八度音調(diào)變轉(zhuǎn)移指數(shù)所導(dǎo)出。
圖16表示在較低的雜訊位準(zhǔn)時(shí)，例如50分貝以下，根據(jù)本發(fā)明的聲音裝置其語(yǔ)音傳送指數(shù)較高。此等無(wú)線耳機(jī)于較高的雜訊位準(zhǔn)時(shí)有些微異異。圖17和18分別表示在32和50dBA時(shí)的高八音調(diào)變轉(zhuǎn)移指數(shù)。在此二圖中，根據(jù)本發(fā)明的聲音裝置在高八度音調(diào)變轉(zhuǎn)移指數(shù)中的落降比此等傳統(tǒng)無(wú)線耳機(jī)的還小。因此，根據(jù)本發(fā)明的聲音裝置在8千赫茲高八度音頻帶時(shí)對(duì)語(yǔ)音傳送指數(shù)有較大的貢獻(xiàn)。
圖19a和19b表示兩個(gè)聲音裝置100、110，其中每一個(gè)皆包括兩個(gè)轉(zhuǎn)換器14。在圖19a中，這兩個(gè)轉(zhuǎn)換器14是直接掛載于一使用者耳廓的后面。此等轉(zhuǎn)換器14是通過(guò)如圖6所示具體實(shí)施例中的掛鉤(未示)維持在適當(dāng)?shù)牡胤健D19b所示的具體實(shí)施例類似于圖4所示的具體實(shí)施例且相同元件的參照編號(hào)一樣。彈簧夾32將一第一轉(zhuǎn)換器14輕夾于耳垂的前面20并將一第二轉(zhuǎn)換器14輕夾于耳垂12的后面22。這兩個(gè)轉(zhuǎn)換器是呈反相連線或其是以推拉模式運(yùn)作而連線。
圖20和21表示含有一掛載于一掛鉤56上的轉(zhuǎn)換器14的聲音裝置120、130。在圖20中，聲音裝置進(jìn)一步包括一掛載于支臂124末端的麥克風(fēng)122，其中該支臂124是附接于掛鉤56的上端78。在圖21中，聲音裝置進(jìn)一步包括附接于轉(zhuǎn)換器14后面136的微接收器132電源134。
權(quán)利要求
1.一種裝置，其包括一轉(zhuǎn)換器和耦合構(gòu)件，該耦合構(gòu)件將轉(zhuǎn)換器耦合至一使用者的耳廓，以使轉(zhuǎn)換器激發(fā)耳廓內(nèi)的振動(dòng)而將一聲音信號(hào)自轉(zhuǎn)換器傳送至一使用者的內(nèi)耳。
2.如權(quán)利要求1所述的聲音裝置，其中傳送是通過(guò)來(lái)自耳廓的壓力波傳播來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的聲音裝置，其中傳送是通過(guò)經(jīng)由外耳和中耳傳導(dǎo)振動(dòng)能量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的聲音裝置，其中聲音信號(hào)的傳送是同時(shí)通過(guò)傳導(dǎo)和傳播來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的聲音裝置，其中該轉(zhuǎn)換器是耦合至一耳廓的耳垂。
6.如權(quán)利要求1或2所述的聲音裝置，其中該轉(zhuǎn)換器是耦合至一鄰接一使用者外耳的耳廓的后面。
7.如權(quán)利要求1或2所述的聲音裝置，其中該轉(zhuǎn)換器是一寬頻低驅(qū)動(dòng)質(zhì)量轉(zhuǎn)換器。
8.如權(quán)利要求1或2所述的聲音裝置，其中該轉(zhuǎn)換器具有一小于20毫米的直徑。
9.如權(quán)利要求8所述的聲音裝置，其中該直徑小于15毫米。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音裝置，其中該轉(zhuǎn)換器是通過(guò)一耦合器機(jī)械性地耦合至耳廓。
11.如權(quán)利要求10所述的聲音裝置，其中該耦合器具有一格狀架構(gòu)，以使來(lái)自該耦合器的聲音傳播達(dá)到最小。
12.如權(quán)利要求10或11所述的聲音裝置，其中該耦合器具有依轉(zhuǎn)換器輸出方向的高僵硬度及低質(zhì)量，以使施加至耳廓的機(jī)械力達(dá)到最大。
13.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音裝置，其中該聲音裝置包括一內(nèi)建裝置，使每一位個(gè)別使用者皆能將耳廓上的轉(zhuǎn)換器放到最佳位置。
14.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音裝置，其特征在于，其包括一掛載于耳廓上一第二位置的第二轉(zhuǎn)換器。
15.如權(quán)利要求14所述的聲音裝置，其中該等第一和第二轉(zhuǎn)換器是掛載于耳廓相反的兩面。
16.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音裝置，其中該耦合構(gòu)件是呈一彈簧夾的型式。
17.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的聲音裝置，其中該耦合構(gòu)件是呈一掛鉤的型式，該掛鉤的上端掛于耳朵的上表面且轉(zhuǎn)換器是掛載于該掛鉤的底端，使得轉(zhuǎn)換器接觸耳廓的底部部分。
18.如權(quán)利要求19所述的聲音裝置，其中該轉(zhuǎn)換器是可滑移地掛載于掛鉤底端上，使得轉(zhuǎn)換器相對(duì)于耳廓的垂直位置是可調(diào)整的。
19.如權(quán)利要求17或18所述的聲音裝置，其中掛鉤的上端可相對(duì)于轉(zhuǎn)換器旋轉(zhuǎn)。
20.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聲音裝置，其特征在于，其包括微型內(nèi)建式麥克風(fēng)。
21.如任何前述權(quán)利要求所述的聲音裝置，其特征在于，其包括一用于無(wú)線連結(jié)至一音源的內(nèi)建式微接收器。
22.一種聲音系統(tǒng)，其包括兩個(gè)如任何前述權(quán)利要求所述的聲音裝置，其中每一個(gè)聲音裝置分別掛載于一使用者的一個(gè)耳朵上。
23.如權(quán)利要求22所述的聲音裝置，其中每一個(gè)聲音裝置皆配有一合適的立體聲通道，以產(chǎn)生一相關(guān)性立體效果。
24.如權(quán)利要求22所述的聲音裝置，其中每一個(gè)聲音裝置皆配有相同的信號(hào)輸入。
25.一種方法，其將一聲音信號(hào)施加于一人類或動(dòng)物對(duì)象，包括機(jī)械性地將一轉(zhuǎn)換器耦合至一使用者的耳廓并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，致使轉(zhuǎn)換器激發(fā)耳廓內(nèi)的振動(dòng)而將一聲音信號(hào)由該轉(zhuǎn)換器傳送至一使用者的內(nèi)耳。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，包括通過(guò)壓力波的傳播自耳廓進(jìn)行傳送。
27.如權(quán)利要求25或26所述的方法，其特征在于，包括通過(guò)振動(dòng)能量的傳導(dǎo)經(jīng)由外耳及中耳進(jìn)行傳送。
28.如權(quán)利要求25或26所述的方法，其特征在于，包括通過(guò)傳播及傳導(dǎo)兩者進(jìn)行傳送。
29.如權(quán)利要求25-28中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括調(diào)整耳廓上轉(zhuǎn)換器的位置以使對(duì)使用者的聲音效能達(dá)到最佳。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，包括通過(guò)決定一經(jīng)由一耳道入口延伸的水平軸與一傳播線之間的夾角來(lái)量測(cè)最佳位置，該傳播線經(jīng)由該入口延伸且對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換器的中央軸。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中該夾角是位于水平軸下的9至41度的范圍內(nèi)。
全文摘要
聲音裝置(50)包括一轉(zhuǎn)換器、及以一掛鉤(56)和引線(58)的型式將聲音裝置(50)連接至一遠(yuǎn)端音源的耦合構(gòu)件。轉(zhuǎn)換器(52)是掛載于掛鉤(56)下方的直線端。掛鉤(56)上方的彎曲端鉤住使用者耳朵與頭部之間的接合處而使得轉(zhuǎn)換器(52)觸及鄰接外耳的耳廓下方的后面。轉(zhuǎn)換器于耳廓內(nèi)激發(fā)振動(dòng)，以使一聲音信號(hào)經(jīng)由外耳和中耳通過(guò)壓力波的傳播及/或通過(guò)振動(dòng)能量的傳導(dǎo)自轉(zhuǎn)換器傳至一使用者的內(nèi)耳。
文檔編號(hào)H04R1/10GK1465206SQ01815049
公開(kāi)日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2001年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月4日
發(fā)明者羅賓·C·克羅斯, 蒂莫西·C·惠特韋爾, 馬爾科姆·J·霍克斯福德 申請(qǐng)人:新型轉(zhuǎn)換器有限公司