噪聲降低的耳的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及噪聲降低的耳機(jī)，該耳機(jī)適于根據(jù)耳機(jī)音頻信號將聲音輸出信號提供至佩戴者的耳朵并在操作位置中設(shè)置在佩戴者的頭部，使頭部與耳機(jī)之間的前腔室與周圍空間分離，耳機(jī)包括：外殼，具有壁，該壁使具有聲順的后腔室與前腔室分離并且與周圍空間分離；耳墊，被設(shè)置為在耳機(jī)處于操作位置中時(shí)衰減從周圍空間中進(jìn)入前腔室的聲音信號；第一膜片，越過在前腔室與后腔室之間的外殼壁中的第一通孔被往復(fù)地懸置并適于有源地驅(qū)動以提供聲音輸出信號的至少一部分；第二膜片，越過在后腔室與周圍空間之間的外殼壁中的第二通孔往復(fù)地懸置，使第二膜片和后腔室構(gòu)成在共振頻率處聲音共振的聲音共振系統(tǒng)，其中，聲音共振系統(tǒng)被配置為使共振頻率低于500Hz。
【專利說明】噪聲降低的耳機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噪聲降低的耳機(jī)，S卩，一種適于衰減接近佩戴者耳朵的噪聲的耳機(jī)。本發(fā)明可有利地應(yīng)用于頭戴式耳機(jī)、耳機(jī)、聽力保護(hù)器以及其他聽力裝置中。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，已知各種耳機(jī)，這些耳機(jī)采用無源降噪(PNR)來減少到達(dá)佩戴者的耳朵的噪聲量。通常通過在結(jié)構(gòu)元件(例如，耳機(jī)外殼和耳墊)中抑制聲音，來實(shí)現(xiàn)PNR。還已知將PNR與有源地抵消接近佩戴者耳朵的噪聲的有源降噪(ANC)相結(jié)合，從而試圖消除并從而從到達(dá)耳朵的聲音中去除噪音。通常通過控制在耳機(jī)中的驅(qū)動器的輸出從而抵消PNR沒有消除的殘余噪聲，來實(shí)現(xiàn)ANC。
[0003]在頻率高于大約1kHz時(shí)，PNR通常有效，而該效果朝著更低的頻率減小，并且在頻率低于大約100Hz時(shí)，該效果實(shí)際上不存在。相反，ANC通常在低于大約1kHz的頻率范圍內(nèi)有效，而對于更高的頻率，其難以獲得良好的結(jié)果。因此，原理上，使用PNR和ANC的組合的降噪在整個(gè)音頻頻率范圍內(nèi)是有效的。然而，同時(shí)，很多耳機(jī)旨在再生整個(gè)音頻頻率范圍內(nèi)的音頻，包括低頻聲音的再生。這對耳機(jī)設(shè)計(jì)師提出了挑戰(zhàn)，由于以低頻輸出的聲音通常需要聲學(xué)開放耳機(jī)，而有效的PNR需要聲學(xué)封閉耳機(jī)。
[0004]美國專利6，831，984B2公開了在頭戴式耳機(jī)中的這種問題的解決方案。頭戴式耳機(jī)包括封閉由分隔器分離的前腔室和后腔室的耳杯。具有膜片的驅(qū)動器安裝在位于前腔室和后腔室之間的分隔器內(nèi)。頭戴式耳機(jī)進(jìn)一步包括被構(gòu)造和設(shè)置為有效地將前腔室密封至人的頭部的頭戴護(hù)耳式密封墊。端口和電阻開口通過后腔室的壁平行地互相耦接外殼的內(nèi)部和外部。將端口的聲音量和后腔室的順應(yīng)性調(diào)諧為大約300Hz的共振頻率。這使得后腔室在高于300Hz時(shí)關(guān)閉并且在低于該頻率時(shí)打開。電阻開口抑制端口共振，該共振造成在輸出至耳朵的聲音中在300Hz處小幅降低。所公開的解決方案的缺點(diǎn)在于，由于端口中的自然的共振，頻率高于共振頻率的聲波仍然可以通過端口和電阻開口進(jìn)入后腔室，這降低了由耳杯提供的PNR的效果。該結(jié)果是在整個(gè)噪聲降低中的降低，主要在從PNR過渡到ANC的大約以及高于1kHz的寬頻區(qū)域中。
[0005]美國專利5，497，427公開了在相似的耳機(jī)中的替換解決方案，其允許用戶在打開和關(guān)閉配置之間手動切換。替代端口和電阻開口，沒有驅(qū)動器的膜片被設(shè)置為覆蓋在后腔室的壁中的窗口孔。膜片被調(diào)諧為在大約1300Hz處共振。蓋體部件可被手動附接以關(guān)閉窗口孔，或者被去除以打開窗口孔。隨著去除蓋體部件，聲音在低調(diào)的聲音范圍內(nèi)未被衰減，并且也可聽見外部聲音。因此，在室外做運(yùn)動或者散步時(shí)，用戶可聽見音樂等的再生聲音。通過使用蓋體部件關(guān)閉窗口孔，耳機(jī)還可用作一般的封閉式耳機(jī)。在這種情況下，存在在低調(diào)的聲音范圍內(nèi)聲音的一些衰減，同時(shí)幾乎聽不到外部聲音。顯然，所公開的替換解決方案不允許同時(shí)實(shí)現(xiàn)高電平低頻聲音和有效的PNR。
[0006]日本專利4826399公開了該替換解決方案的變形，這允許用戶在“關(guān)閉”位置與“打開”位置之間手動移動制動元件，在“關(guān)閉”位置中，制動元件與膜片接觸，并因此防止膜片振動，在“打開”位置中，制動元件與膜片不接觸，從而允許膜片振動。膜片被調(diào)諧為在大約1 - 2kHz的頻率處共振。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)在于，提供一種耳機(jī)，該耳機(jī)沒有現(xiàn)有技術(shù)的耳機(jī)的缺點(diǎn)。
[0008]通過在獨(dú)立權(quán)利要求中限定的并且在以下描述中進(jìn)一步解釋的發(fā)明，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這個(gè)和其他目標(biāo)。通過在從屬權(quán)利要求中以及在本發(fā)明的詳細(xì)描述中限定的實(shí)施方式，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另外的目標(biāo)。
[0009]在該文檔內(nèi)，術(shù)語“耳機(jī)”表示一種裝置，該裝置被配置為佩戴在個(gè)人(佩戴者)的一只耳朵處、上或內(nèi)，并且能夠?qū)⒖陕犚姷穆曇糨敵鲂盘柼峁┙o佩戴者。耳機(jī)本身可構(gòu)成聽力裝置，或者可由聽力裝置構(gòu)成，例如，頭戴式耳機(jī)、耳機(jī)、聽力保護(hù)器或助聽器。例如，聽力裝置可用于將音頻信號以可聽格式傳遞給個(gè)人，用于增強(qiáng)聽力正常的人的聽力能力，以在允許個(gè)人聽周圍環(huán)境的聲音的同時(shí)，保護(hù)個(gè)人的聽力能力和/或用于補(bǔ)償聽力受損的人的聽力能力損失。
[0010]例如，耳機(jī)可被配置為佩戴在耳朵之上(頭戴護(hù)耳地)，即，從而完全覆蓋耳廓，佩戴在耳朵上(耳掛式)，即，從而覆蓋一部分耳廓，或者佩戴在耳朵內(nèi)，即，從而一部分耳機(jī)朝著耳道突出或者突出到耳道內(nèi)?？赏ㄟ^其他已知的方式配置耳機(jī)，包括在上述兩個(gè)或多個(gè)配置之間的組合和折中。耳機(jī)可通過佩戴裝置(例如，頭帶、頸帶、耳鉤等)優(yōu)選地保持在耳朵處、上或內(nèi)的位置處。佩戴裝置可為耳機(jī)和/或聽力裝置的主要部分。例如，耳栓或耳塞耳機(jī)的外殼可具有適于外耳的形狀，從而允許外殼本身用作佩戴裝置。作為另一個(gè)實(shí)例，包括例如電子部件的聽力裝置部分可適于設(shè)置在耳朵的后面并且被連接至適于設(shè)置在耳朵中的耳栓或耳塞耳機(jī)，因此，耳后部分可用作耳鉤。耳機(jī)優(yōu)選地被配置為發(fā)出聲音信號，從而聲音信號可進(jìn)入佩戴者的耳道內(nèi)，從而可被佩戴者聽到。
[0011]通常，聽力裝置被配置為至少部分佩戴在佩戴者頭部處或上，通常包括一個(gè)或兩個(gè)耳機(jī)，并且能夠?qū)⒁粋€(gè)或多個(gè)可聽見的聲音輸出信號提供給佩戴者的至少一個(gè)耳朵。因此，聽力裝置可為單耳式或雙耳式。一個(gè)或多個(gè)聲音輸出信號優(yōu)選地以所發(fā)出的空氣傳播的聲音信號的形式提供，以便可到達(dá)佩戴者的一個(gè)或兩個(gè)外耳。聽力裝置可包括一個(gè)或多個(gè)振動裝置，每個(gè)振動裝置能夠提供機(jī)械振動信號并且適于通過佩戴者頭部的骨結(jié)構(gòu)，將作為可聽見的聲音輸出信號的機(jī)械振動信號聽力耦接至佩戴者的一個(gè)或兩個(gè)內(nèi)耳。
[0012]聽力裝置可根據(jù)一個(gè)或多個(gè)音頻輸入信號，例如，電接收的音頻信號、從佩戴者周圍接收的聲音信號和/或在聽力裝置中儲存或生成的音頻信號，提供一個(gè)或多個(gè)聲音輸出信號。聽力裝置可包括用于電接收一個(gè)或多個(gè)音頻輸入信號的一個(gè)或多個(gè)接收器。接收器可包括電連接器，例如，該電連接器設(shè)置在聽力裝置的外殼部分中或者從聽力裝置延伸的電纜的遠(yuǎn)端處，另一個(gè)裝置可與該電連接器電連接，以提供一個(gè)或多個(gè)音頻輸入信號。接收器可適于使用任何已知的無線傳輸信號，例如，射頻信號、光學(xué)信號或聽力信號，無線地接收一個(gè)或多個(gè)音頻輸入信號。接收器可被配置為接收作為模擬信號和/或作為數(shù)字信號的有線或無線信號，并且可包括用于從一個(gè)或多個(gè)調(diào)制的和/或編碼的有線或無線傳輸信號中獲得一個(gè)或多個(gè)音頻輸入信號的解調(diào)器和/或解碼器。
[0013]聽力裝置可包括一個(gè)或多個(gè)輸入換能器(transducer)，用于從佩戴者周圍接收一個(gè)或多個(gè)聲音輸入信號并且提供相應(yīng)的音頻輸入信號。聽力裝置可包括一個(gè)或多個(gè)信號處理電路，所述電路適于在接收一個(gè)或多個(gè)音頻輸入信號并且根據(jù)一個(gè)或多個(gè)音頻輸入信號提供一個(gè)或多個(gè)聲音輸出信號的一個(gè)音頻信號路徑中或者在多個(gè)音頻信號路徑中應(yīng)用已知的信號處理(例如，放大、衰減、降噪、頻率過濾、空間過濾、聲反饋減少、電平壓縮等)的任何組合。
[0014]聽力裝置可包括:一個(gè)或多個(gè)自定聲音麥克風(fēng)(own-voice microphone),其被設(shè)置為接收佩戴者的聲音并且適于提供一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的聲音音頻信號；以及一個(gè)或多個(gè)發(fā)送器，其適于將一個(gè)或多個(gè)聲音音頻信號發(fā)送給與聽力裝置連接的另一個(gè)裝置，例如，基站、移動電話、計(jì)算機(jī)等。
[0015]通常，耳機(jī)包括用于根據(jù)音頻輸出信號將可聽見的聲音輸出信號提供給佩戴者的輸出換能器。耳機(jī)可包括聽力裝置的一個(gè)或多個(gè)接收器、和/或聽力裝置的一個(gè)或多個(gè)輸入換能器、和/或聽力裝置的一個(gè)或多個(gè)信號處理電路、和/或聽力裝置的一個(gè)或多個(gè)自定聲音麥克風(fēng)、和/或聽力裝置的一個(gè)或多個(gè)發(fā)送器。因此，接收、提供和/或處理一個(gè)或多個(gè)音頻輸入信號的功能以及接收和/或發(fā)送聲音音頻信號的功能可完全位于耳機(jī)內(nèi)，或者可通過任何合適的方式分布在耳機(jī)與包括耳機(jī)的聽力裝置的其他部分之間。耳機(jī)可從另一個(gè)裝置中接收音頻輸出信號。可選地或者此外，耳機(jī)可接收一個(gè)或多個(gè)可能預(yù)先處理的音頻輸入信號，并且處理一個(gè)或多個(gè)音頻輸入信號和/或預(yù)先處理的音頻輸入信號，以提供音頻輸出信號。在下文中，由耳機(jī)接收的任何音頻信號被稱為“耳機(jī)音頻信號”。因此，耳機(jī)音頻信號可包括例如聲音輸入信號、音頻輸入信號、預(yù)先處理的音頻輸入信號和/或音頻輸出信號。例如，耳機(jī)可將一個(gè)或多個(gè)所接收的耳機(jī)音頻信號直接提供給輸出換能器，或者可轉(zhuǎn)換和/或處理一個(gè)或多個(gè)所接收的耳機(jī)音頻信號并且將一個(gè)或多個(gè)經(jīng)轉(zhuǎn)換的和/或處理的耳機(jī)音頻信號提供給輸出換能器。
[0016]術(shù)語“聽力系統(tǒng)”表示包括多個(gè)裝置，至少一個(gè)裝置是聽力裝置的系統(tǒng)。聽力系統(tǒng)可包括多個(gè)聽力裝置和/或一個(gè)或多個(gè)輔助裝置。輔助裝置是與一個(gè)或多個(gè)聽力裝置通信并且影響和/或受益于聽力裝置的功能的裝置。輔助裝置可為例如基站、遙控裝置、音頻網(wǎng)關(guān)裝置、移動電話、有線廣播系統(tǒng)、車載音頻系統(tǒng)、個(gè)人電腦和/或音樂播放器。
[0017]在該文檔內(nèi)，單數(shù)形式“一個(gè)(a) ”、“一個(gè)(an) ”以及“所述(the) ”旨在也包括復(fù)數(shù)形式(即，具有“至少一個(gè)”的意思)，除非另有明確規(guī)定。相應(yīng)地，術(shù)語“具有(has)”、“包括(includes) ”、“包含(comprises) ”、“具有(having) ”、“包括(including) ” 以及“包含(comprising) ”指定存在各個(gè)特征、操作、部件和/或元件，但是不排除另外的實(shí)體的存在或添加。而且，在部件被稱為被“連接”或“耦接”至另一個(gè)部件時(shí)，這包括直接連接/耦接以及經(jīng)由中間部件進(jìn)行連接/耦接，除非另有明確規(guī)定。術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)項(xiàng)目的任意和所有組合。本文中公開的任何方法的步驟或操作沒必要以所公開的精確的順序被執(zhí)行，除非另有明確規(guī)定。序數(shù)特征(例如，“初級”、“次級”、“主要”以及“輔助”)旨在讓讀者區(qū)分不同的部件，并且不應(yīng)理解為表示任何部件層次結(jié)構(gòu)或從屬關(guān)系，除非另有明確規(guī)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方式并且參照示圖，更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中:
[0019]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的耳機(jī)的第一實(shí)施方式；
[0020]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的耳機(jī)的第二實(shí)施方式；
[0021]圖3示出了圖2的耳機(jī)的電子阻尼電路的實(shí)施方式；
[0022]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的耳機(jī)的第三實(shí)施方式；
[0023]圖5示出了圖4的耳機(jī)的電子阻尼電路的實(shí)施方式；
[0024]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的耳機(jī)的第四實(shí)施方式；
[0025]圖7示出了圖6的耳機(jī)的電子阻尼電路的實(shí)施方式；以及
[0026]圖8示出了圖1、圖2、圖4以及圖6的耳機(jī)的示例性頻率-噪聲衰減曲線。
[0027]這些示圖是示意性,并且為了清晰起見,簡化這些示圖，這些示圖僅僅示出了對于理解本發(fā)明必不可少的細(xì)節(jié)，而省略了其他細(xì)節(jié)。在實(shí)際情況下，相似的參考數(shù)字和/或名稱用于相同的或相應(yīng)的部件。

【具體實(shí)施方式】
[0028]圖1示出了設(shè)置在耳機(jī)1的用戶或佩戴者的頭部2上的操作位置中的耳機(jī)1。耳機(jī)1包括具有環(huán)形耳墊4的外殼3。在耳機(jī)1處于操作位置中時(shí)，外殼3和耳墊4 一起使在頭部2與耳機(jī)1之間的前腔室5與周圍空間6分離。耳機(jī)1適于根據(jù)耳機(jī)音頻信號將聲音輸出信號提供給佩戴者的耳朵7，并且操作位置優(yōu)選地被選擇為使得前腔室5包括耳朵7的耳道8。耳墊4被設(shè)置為并且適于在耳機(jī)1處于操作位置中時(shí)衰減從周圍空間6進(jìn)入前腔室5中的聲音信號。由耳墊4以高于1kHz的頻率提供的衰減可優(yōu)選地例如大于20dB、大于10dB或者大于6dB。耳墊4可通過任何已知的方式，例如，通過粘合劑、螺絲、快速聯(lián)軸節(jié)和/或卡口式聯(lián)結(jié)器)永久地或可拆卸地連接至外殼3。
[0029]外殼3具有壁9，該壁使后腔室10與前腔室5以及與周圍空間6分離。在一些實(shí)施方式中，前腔室5可充分地大于后腔室10，在其他實(shí)施方式中，前腔室5和后腔室10的尺寸可比較，并且在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，后腔室10可充分地大于前腔室5。電動初級驅(qū)動器12的初級膜片11越過位于前腔室5與后腔室10之間的外殼壁9中的通孔被往復(fù)地懸置，并且適于被有源地驅(qū)動，以提供至少一部分聲音輸出信號。因此，初級驅(qū)動器12用作耳機(jī)1的輸出換能器。在該文檔中，在壁中的“通孔”指的是穿過壁的流動連接壁的兩個(gè)對側(cè)的通道，或者在膜片越過通孔懸置并且從而阻塞流動通道的情況下，如果該膜片不存在，那么該通道流動連接壁的兩個(gè)對側(cè)。在耳機(jī)1中，初級膜片11通過通孔阻塞流動通道，否則該通道流動連接前腔室5和后腔室10。初級膜片11和后腔室10 (更確切地說:后腔室10內(nèi)的空氣或氣體)一起構(gòu)成初級聲音共振系統(tǒng)10、11。在下文中，初級聲音共振系統(tǒng)10、11的最低共振被稱為初級系統(tǒng)共振，并且共振的頻率被稱為初級系統(tǒng)共振頻率。初級系統(tǒng)共振頻率主要由初級膜片11的聲音量以及后腔室10內(nèi)的空氣或氣體的、前腔室5內(nèi)的空氣的以及初級膜片11的懸置的組合的聲順來控制。
[0030]次級膜片13越過位于后腔室10與周圍空間6之間的外殼壁9中的第二通孔被往復(fù)地懸置，從而次級膜片13和后腔室10 —起構(gòu)成次級聲音共振系統(tǒng)10、13。因此，次級膜片13通過通孔阻塞后腔室10與周圍空間6之間的流動連接。在下文中，次級聲音共振系統(tǒng)10、13的基本共振被稱為次級系統(tǒng)共振，并且共振的頻率被稱為次級系統(tǒng)共振頻率。次級系統(tǒng)共振頻率主要由次級膜片13的聲音量以及后腔室10內(nèi)的空氣或氣體的和次級膜片13的懸置的組合的聲順來控制。次級膜片13的懸置的順應(yīng)性(compliance)被優(yōu)選為使得在自由空氣中的次級膜片13的最低共振頻率充分地低于次級系統(tǒng)共振頻率，例如，低于次級系統(tǒng)共振頻率的30%、低于次級系統(tǒng)共振頻率的50或者低于次級系統(tǒng)共振頻率的70*%。而且，初級驅(qū)動器12優(yōu)選地被配置為使初級系統(tǒng)共振頻率充分地低于次級系統(tǒng)共振頻率，例如，低于次級系統(tǒng)共振頻率的30%、低于次級系統(tǒng)共振頻率的50%或者低于次級系統(tǒng)共振頻率的70%。次級聲音共振系統(tǒng)10、13優(yōu)選地被配置為使次級系統(tǒng)共振頻率低于500Hz，更優(yōu)選地在200Hz與400Hz之間，更優(yōu)選地在200Hz與300Hz之間。這確保了次級系統(tǒng)共振頻率很好地低于PNC通常有效的頻率范圍。
[0031]要注意的是，初級聲音共振系統(tǒng)10、11的實(shí)際共振頻率可能受到次級膜片13的往復(fù)運(yùn)動的影響，并且次級聲音共振系統(tǒng)10、13的實(shí)際共振頻率可能受到初級膜片11的往復(fù)運(yùn)動的影響。因此，為了確定特定耳機(jī)的初級系統(tǒng)共振頻率，應(yīng)防止次級膜片13的往復(fù)運(yùn)動，并且為了確定特定耳機(jī)的次級系統(tǒng)共振頻率，應(yīng)防止初級膜片11的往復(fù)運(yùn)動。
[0032]次級I旲片13裳減以聞于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率從周圍空間6進(jìn)入后腔室10內(nèi)的聲音信號，同時(shí)實(shí)際上以低于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率增大了后腔室10的聲順(acoustic compliance)。因此，耳機(jī)1在高于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率處用作聲學(xué)封閉耳機(jī)，即，驅(qū)動器的背面朝著周圍空間6關(guān)閉的耳機(jī)，并且在低于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率處用作聲學(xué)開放耳機(jī)即，驅(qū)動器的背面朝著周圍空間6打開的耳機(jī)。由于相對低的次級系統(tǒng)共振頻率，次級膜片13有效地阻斷中高頻聲音，從而提高了降噪，同時(shí)允許低頻聲音通過，從而還提高了初級驅(qū)動器12的低頻聲音輸出。因此，次級膜片13對中高頻聲音構(gòu)成有效的障礙。次級膜片13的材料、尺寸以及懸置被優(yōu)選為使得進(jìn)一步支持次級膜片13的衰減效果。
[0033]如果讓次級膜片13以所有的頻率自由地往復(fù)運(yùn)動，那么次級膜片13將會由來自初級膜片11的背面的聲音信號激勵(lì)。接近次級系統(tǒng)共振頻率的信號頻率將會引起次級膜片13以相對大的振幅并且以相對于初級膜片11的相位來往復(fù)運(yùn)動，這實(shí)際上會降低后腔室10的順應(yīng)性。后腔室10的順應(yīng)性的這種降低可造成來自初級驅(qū)動器12在次級系統(tǒng)共振頻率附近的聲音輸出信號下降。因此，期望抑制次級膜片13以次級系統(tǒng)共振頻率的往復(fù)運(yùn)動，以便減小或防止聲音輸出信號中的上述降低。在耳機(jī)1中，聲阻孔14被設(shè)置在位于后腔室10與周圍空間6之間的外殼壁9中的另一個(gè)通孔內(nèi)，作為適于抑制次級膜片13以次級系統(tǒng)共振頻率的往復(fù)運(yùn)動的阻尼裝置。同樣，次級膜片13可由頻率接近次級系統(tǒng)共振頻率的外部噪聲激勵(lì)，并且聲阻孔14還抑制由這種噪聲激勵(lì)的往復(fù)運(yùn)動。然而，聲阻孔14不提供次級膜片13的以低于次級系統(tǒng)共振頻率的往復(fù)運(yùn)動的實(shí)質(zhì)抑制。
[0034]耳機(jī)1可包括信號處理電路15，例如，該電路包括接收器16，適于接收耳機(jī)音頻信號，例如，包括音頻輸入信號的有線或無線信號。信號處理電路15可適于處理所接收的耳機(jī)音頻信號并且根據(jù)經(jīng)處理的耳機(jī)音頻信號將音頻輸出信號提供給初級驅(qū)動器12。信號處理電路15可優(yōu)選地包括輸出放大器17，該放大器放大音頻輸出信號，以提供驅(qū)動初級驅(qū)動器12所需要的信號電壓和電流。信號處理電路15和/或輸出放大器17可以被連接，以通過輸出電纜18或另一個(gè)合適的電連接將音頻輸出信號提供給初級驅(qū)動器12。
[0035]耳機(jī)1可進(jìn)一步包括初級ANC系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:初級噪聲麥克風(fēng)19，該麥克風(fēng)被設(shè)置為接收前腔室5內(nèi)的初級噪聲信號并且適于提供相應(yīng)的初級音頻噪聲信號；以及初級ANC控制器20，被連接以接收初級音頻噪聲信號并且以適于減少到達(dá)佩戴者耳朵7的噪聲量的方式，根據(jù)初級音頻噪聲信號修改音頻輸出信號，同時(shí)允許佩戴者聽到耳機(jī)音頻信號或經(jīng)處理的耳機(jī)音頻信號。因此，初級ANC系統(tǒng)19、20可抵消由耳機(jī)1利用同樣發(fā)出可聽見的聲音輸出信號的初級驅(qū)動器12而提供的避開PNR的殘留噪聲。初級ANC控制器20可被信號處理電路15包含。在圖1中所示的初級ANC系統(tǒng)19、20通常用作反饋ANC系統(tǒng)?？蛇x地，初級噪聲麥克風(fēng)19可被設(shè)置為接收周圍空間6內(nèi)的初級噪聲信號，并且初級ANC系統(tǒng)19、20可用作前饋ANC系統(tǒng)(feed-forward ANC system)?？蛇x地，初級ANC系統(tǒng)19、20可用作組合的前饋和反饋ANC系統(tǒng)，在這種情況下，優(yōu)選設(shè)置兩個(gè)初級噪聲麥克風(fēng)19以分別接收前腔室5內(nèi)以及周圍空間6內(nèi)的初級噪聲信號，并且適于將各個(gè)相應(yīng)的初級音頻噪聲信號提供給初級ANC控制器20，該控制器優(yōu)選地適于接收初級音頻噪聲信號并且根據(jù)初級音頻噪聲信號修改音頻輸出信號。
[0036]通常，通過評估噪聲應(yīng)該被去除的空間內(nèi)的位置處的聲音信號并控制換能器的聲音輸出，ANC系統(tǒng)去除噪聲，從而使得所評估的信號和期望的聲音信號之間的相關(guān)性增大。在初級ANC系統(tǒng)19、20中，用于評估的優(yōu)選的空間位置處于佩戴者的中耳內(nèi)。初級噪聲麥克風(fēng)19被設(shè)置為使其聲音入口設(shè)置在前腔室5內(nèi)，以允許聲音信號的良好的評估位于佩戴者的中耳內(nèi)，并且提供初級音頻噪聲信號作為測量信號，初級ANC控制器20可從該測量信號中獲得評估信號。初級ANC控制器20還接收經(jīng)處理的耳機(jī)音頻信號作為參考信號，初級ANC控制器20可從該參考信號中獲得期望的信號?？蛇x地或此外，參考信號可包括耳機(jī)音頻信號或取決于耳機(jī)音頻信號的任何音頻信號，例如，部分處理的耳機(jī)音頻信號，即，在耳機(jī)音頻信號與經(jīng)處理的耳機(jī)音頻信號之間的任何地方，從耳機(jī)1的一個(gè)或多個(gè)信號路徑中分接的信號。
[0037]初級ANC控制器20根據(jù)測量的信號并根據(jù)參考信號修改音頻輸出信號，并且信號處理電路15通過輸出電纜18將修改的音頻輸出信號提供給初級驅(qū)動器12。初級ANC控制器20可選地可根據(jù)測量信號并根據(jù)參考信號將噪聲消除信號提供給另一個(gè)驅(qū)動器(未顯示)，該另一個(gè)驅(qū)動器被設(shè)置為并且適于將相應(yīng)的噪聲消除信號發(fā)射到前腔室5內(nèi)。在這種情況下，信號處理電路15優(yōu)選地將處理的音頻輸入信號作為音頻輸出信號提供給初級驅(qū)動器12。后者還適用于沒有初級ANC系統(tǒng)19、20的耳機(jī)1的實(shí)施方式。
[0038]初級ANC控制器20可以執(zhí)行用于有源消除噪聲的任何已知的方法。簡單的ANC方法可包括將誤差信號確定為測量信號與參考信號之間的差值，并且從提供給初級驅(qū)動器12的音頻輸出信號中遞歸地減去誤差信號。很多其他合適的ANC方法在本領(lǐng)域中是已知的。在任何ANC方法中，例如通過適當(dāng)?shù)剡^濾初級ANC控制器20中的信號，可補(bǔ)償初級驅(qū)動器12的、初級噪聲麥克風(fēng)19的、初級驅(qū)動器12與初級噪聲麥克風(fēng)19之間的聲音路徑的、初級噪聲麥克風(fēng)19的聲音入口與佩戴者的中耳之間的聲音路徑的和/或在耳機(jī)1中的信號路徑的另外元件的已知的非同式增益(non-unity gain)以及頻率依賴傳遞函數(shù)。這種補(bǔ)償在現(xiàn)有技術(shù)中也是眾所周知的。優(yōu)選地，在初級ANC控制器20中實(shí)現(xiàn)的ANC方法包括根據(jù)初級音頻噪聲信號評估在前腔室5內(nèi)的聲音信號，根據(jù)耳機(jī)音頻信號確定期望的聲音信號，并且通過適于增大在評估的聲音信號與期望的聲音信號之間的相關(guān)性的方式，以適于增大評估的聲音信號和期望的聲音信號之間的相關(guān)性的方式適應(yīng)性地控制初級驅(qū)動器12或另外的驅(qū)動器。ANC方法可以優(yōu)選地被限制為在預(yù)定的頻帶內(nèi)操作，例如，10Hz-lkHz。初級噪聲麥克風(fēng)19的聲音入口可優(yōu)選地設(shè)置為接近初級膜片11，例如，在與初級膜片11相距1cm內(nèi)、5mm內(nèi)或2mm內(nèi)，以便允許實(shí)現(xiàn)聲音信號的可靠的評估。
[0039]圖2示出了耳機(jī)201，該耳機(jī)可與圖1的耳機(jī)1相同或相似，然而，下面描述不同之處。在耳機(jī)201中，省略了聲阻孔14,并且次級膜片13由電動次級驅(qū)動器(electrodynamicsecondary driver) 22包含，該電動次級驅(qū)動器還包括具有電端子24的驅(qū)動線圈23。驅(qū)動線圈23懸置在永磁場內(nèi)，并且機(jī)械地連接至次級膜片13，從而使得次級膜片13的往復(fù)運(yùn)動可在電端子24上產(chǎn)生振蕩電壓和/或反之亦然。在本領(lǐng)域中容易找到合適的驅(qū)動器。電端子24被電連接至電子阻尼電路225，該電路適于抑制次級膜片13以次級系統(tǒng)共振頻率進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。
[0040]電子阻尼電路225可優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)無源電子元件，例如，電感器L、電容器C和/或電阻器R(見圖3)，電感器L、電容器C和/或電阻器R共同用作濾波器，該濾波器對驅(qū)動線圈23表現(xiàn)出頻率依賴的電荷并且抑制次級膜片13以次級系統(tǒng)共振頻率的往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)允許以低于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率的往復(fù)運(yùn)動。由電子阻尼電路225提供的在次級系統(tǒng)共振頻率處的阻尼可優(yōu)選地超過在次級系統(tǒng)共振頻率的一半處提供的阻尼，例如，20dB以上、10dB以上或者6dB以上。因此，電子阻尼電路225可以被用來抑制電共振，而取代或除了任何聲音阻尼裝置，諸如，設(shè)置在圖1的耳機(jī)1內(nèi)的聲阻孔14。
[0041]圖3示出了在圖2中所示的耳機(jī)201的電子阻尼電路225的示例性配置。電子阻尼電路225包括串聯(lián)連接在次級驅(qū)動器22的端子24之間的電感器L、電容器C以及電阻器R。電感器L的電感和電容器C的電容被選擇為使得電子阻尼電路225和次級驅(qū)動器22具有等于次級系統(tǒng)共振頻率的電共振頻率。在電共振頻率處，由電子阻尼電路225提供的濾波器的阻抗最小，并且電子阻尼電路225提供次級膜片13的往復(fù)運(yùn)動的最大阻尼。然而，在分別高于和低于電共振頻率的頻率處，由濾波器225提供的電載荷不能提供次級膜片13的往復(fù)運(yùn)動的大幅阻尼。
[0042]電阻器R的電阻可以被選擇為次級膜片13的以次級系統(tǒng)共振頻率的往復(fù)運(yùn)動的期望的阻尼量。可選地，可省略電阻器R，即，以短路代替，以增大由電子阻尼電路225提供的阻尼。而且，可省略電感器L，即，由以短路代替，在這種情況下，電子阻尼電路225提供也高于次級系統(tǒng)共振頻率的阻尼。然而，通常期望允許次級膜片13以低于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率自由地往復(fù)運(yùn)動，從而耳機(jī)1在該頻率范圍內(nèi)可用作聲學(xué)開放耳機(jī)(acousticallyopen earphone)。
[0043]圖4示出了耳機(jī)401，該耳機(jī)可與圖2的耳機(jī)201相同或相似，然而，下面描述不同之處。在耳機(jī)401中，通過輸出電纜18的支路，進(jìn)一步將來自信號處理電路15的音頻輸出信號提供給電子阻尼電路425，與在圖2和圖3中所示的電子阻尼電路225不同地配置該電子阻尼電路425。
[0044]圖5示出了在圖4中所示的耳機(jī)401的電子阻尼電路425的示例性配置。電子阻尼電路425包括電感器L和電容器C。電容器C連接在次級驅(qū)動器22的端子24上。電感器L連接在次級驅(qū)動器22的端子24與輸出電纜18的一個(gè)導(dǎo)線之間，所述輸出電纜將來自信號處理電路15的音頻輸出信號引導(dǎo)至電子阻尼電路425。另一個(gè)導(dǎo)線18連接至次級驅(qū)動器22的另一個(gè)端子24。因此，電感器L和電容器C (以及因此電子阻尼電路425)用作輸出電纜18與次級驅(qū)動器22之間的低通濾波器，在將音頻輸出信號提供給次級驅(qū)動器22之前，該濾波器低通過濾音頻輸出信號。提供給次級驅(qū)動器22的信號的極性以及低通濾波器425的截止頻率被選擇為使得由驅(qū)動線圈23提供的力抵消次級膜片13的以次級系統(tǒng)共振頻率的自由往復(fù)運(yùn)動。它們優(yōu)選地被進(jìn)一步選擇為使得次級膜片13支持和/或不抵消初級膜片11的以低于次級系統(tǒng)共振頻率的往復(fù)運(yùn)動。
[0045]在信號處理電路15未通電時(shí)，或者在由用于從另一個(gè)裝置中接收耳機(jī)音頻信號的簡單連接器代替的情況下，如果這另一個(gè)裝置斷電或斷開，那么電容器C將繼續(xù)抑制次級膜片13以等于或高于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率的往復(fù)運(yùn)動。因此，在這種情況下，次級膜片13還可提高耳機(jī)1的降噪。在電子阻尼電路425的可選的實(shí)施方式中，電感器L可由電阻器(未顯示)代替，然而，改變低通濾波器425的截止斜率。在其他實(shí)施方式中，濾波器425可被配置為帶通濾波器，該帶通濾波器以次級系統(tǒng)共振頻率為中心并且具有濾波器帶寬。例如，可使濾波器帶寬等于次級系統(tǒng)共振的帶寬。例如，濾波器425可實(shí)施為無源濾波器、模擬有源濾波器或者有源數(shù)字濾波器。由電子阻尼電路425在次級系統(tǒng)共振頻率處提供的阻尼可優(yōu)選地超過在次級系統(tǒng)共振頻率的一半處提供的阻尼，例如，20dB以上、10dB以上或者6dB以上。
[0046]根據(jù)提供給初級驅(qū)動器12的音頻輸出信號將信號提供給次級驅(qū)動器22，允許實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的初級和次級驅(qū)動器12、22的往復(fù)運(yùn)動的控制。這可進(jìn)一步提高提供給佩戴者的聲音輸出信號的感知質(zhì)量，并且還可提高初級ANC系統(tǒng)19、20的穩(wěn)定性和效果。在圖4中所示的實(shí)施方式中，音頻輸出信號通過輸出電纜18被分支進(jìn)入電子阻尼電路425。在其他實(shí)施方式中，可以通過在從耳機(jī)音頻信號引入音頻輸出信號的一個(gè)或多個(gè)路徑中，分接從其他點(diǎn)輸入至電子阻尼電路425中的信號來實(shí)現(xiàn)相同或相似的結(jié)果，假設(shè)(如果需要的話)電子阻尼電路425被修改為考慮在分接點(diǎn)之后的發(fā)生在至音頻輸出信號的信號路徑或多個(gè)路徑中的信號處理，從而使得音頻輸出信號與應(yīng)用于次級驅(qū)動器22的信號之間的關(guān)系基本上如上所述。通常，因此，電子阻尼電路425可根據(jù)耳機(jī)音頻信號將輸出信號提供給次級驅(qū)動器22。
[0047]圖6示出了耳機(jī)601，該耳機(jī)可與圖4的耳機(jī)401相同或相似，然而，下面描述不同之處。耳機(jī)601包括次級噪聲麥克風(fēng)62，該麥克風(fēng)被配置為接收后腔室10內(nèi)的次級噪聲信號并且適于將相應(yīng)的次級音頻噪聲信號提供給電子阻尼電路625，與在圖4和圖5中所示的電子阻尼電路425不同地配置該電子阻尼電路。
[0048]圖7示出了在圖6中所示的耳機(jī)601的電子阻尼電路625的示例性配置。電子阻尼電路625包括電感器L、電容器C以及次級ANC控制器72。與在圖4中所示的電子阻尼電路425類似，電感器L和電容器C用作低通濾波器，該濾波器低通過濾來自信號處理電路15的音頻輸出信號。然而，并未將低通過濾的信號提供給次級驅(qū)動器22，低通濾波器L、C將低通過濾的信號作為參考信號提供給次級ANC控制器72。次級ANC控制器72還從次級噪聲麥克風(fēng)62接收次級音頻噪聲信號作為參考信號，并且根據(jù)參考信號，S卩，低通過濾信號和測量信號，即，次級音頻噪聲信號將輸出信號提供給次級驅(qū)動器22的端子24。
[0049]次級ANC控制器72和次級噪聲麥克風(fēng)62由可以以類似于初級ANC系統(tǒng)19、20方式運(yùn)行的次級ANC系統(tǒng)62、72包含，從而可以以適于增大評估的聲音信號與期望的聲音信號之間的相關(guān)性的方式，適應(yīng)性地控制次級驅(qū)動器22。次級ANC控制器72優(yōu)選地從后腔室10內(nèi)的次級噪聲信號中獲得評估的信號，并且優(yōu)選地從低通過濾的信號中獲得期望的信號，因此，次級ANC系統(tǒng)可控制次級驅(qū)動器22，從而使得由驅(qū)動線圈23提供的力抵消次級膜片13的以等于和高于次級系統(tǒng)共振頻率的自由往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)允許次級膜片13以低于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，因此，支持和/或不抵消初級模塊11的往復(fù)運(yùn)動。因此，次級ANC系統(tǒng)62、72可進(jìn)一步提高由耳機(jī)1提供的降噪，同時(shí)允許初級驅(qū)動器12以良好的質(zhì)量再生低頻聲音。
[0050]通過至少在次級系統(tǒng)共振頻率處，并且優(yōu)選地還在高于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率處，將期望的信號設(shè)置等于0，通?？蓪?shí)現(xiàn)次級ANC系統(tǒng)62、72的上述效果。在低于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率處，優(yōu)選地將期望的信號設(shè)置為等于提供給初級驅(qū)動器12的音頻輸出信號，盡管具有使次級膜片13支持和/或不抵消主要模塊11的往復(fù)運(yùn)動的信號相位。以上關(guān)于初級ANC系統(tǒng)19、20的進(jìn)一步的考慮做必要的修正可適用于次級ANC系統(tǒng)62、72。例如，在次級ANC系統(tǒng)62、72中，聲音信號評估的優(yōu)選的空間位置靠近后腔室10內(nèi)部的次級膜片13。而且，次級ANC控制器72可以可選地從包括耳機(jī)音頻信號的參考信號或取決于耳機(jī)音頻信號的任何音頻信號，例如，完全或部分處理的耳機(jī)音頻信號中獲得期望的信號。在次級ANC控制器72中，可優(yōu)選地實(shí)施由電感器L和電容器C提供的過濾和/或任何其他所需要的或期望的過濾，例如，作為由次級ANC控制器72執(zhí)行的ANC方法的一部分。在這種情況下，可省略過濾L、C，并且次級ANC控制器72可直接從信號處理電路15中接收參考信號，例如，通過輸出電纜18。而且，次級ANC控制器72可執(zhí)行用于有源消除噪聲的任何已知方法，例如，上述簡單的ANC方法。在任何ANC方法中，例如，可以通過適當(dāng)?shù)剡^濾次級ANC控制器72中的信號，補(bǔ)償次級驅(qū)動器22的、次級噪聲麥克風(fēng)62的、位于次級驅(qū)動器22與次級噪聲麥克風(fēng)62之間的聲音路徑的、和/或在耳機(jī)1中的信號路徑的另外的元件的非同式增益以及頻率相關(guān)的傳遞函數(shù)。
[0051]優(yōu)選地，在次級ANC控制器72中實(shí)現(xiàn)的ANC方法包括根據(jù)次級音頻噪聲信號評估后腔室10內(nèi)的聲音信號，根據(jù)耳機(jī)音頻信號確定期望的聲音信號，并且以適于允許由驅(qū)動線圈23提供的力抵消次級膜片13的以次級系統(tǒng)共振頻率的自由往復(fù)運(yùn)動同時(shí)允許次級膜片13以低于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動因此，支持和/或不抵消次級膜片11的往復(fù)運(yùn)動的方式，適應(yīng)性地控制次級驅(qū)動器22。優(yōu)選地，ANC方法進(jìn)一步包括以適于允許由驅(qū)動線圈23提供的力抵消次級膜片13的以高于次級系統(tǒng)共振頻率的頻率的自由往復(fù)運(yùn)動的方式，控制次級驅(qū)動器22。ANC方法可優(yōu)選地被限制為在預(yù)定的頻帶內(nèi)操作，例如，lOHz-lkHz。次級噪聲麥克風(fēng)62的聲音入口可優(yōu)選地設(shè)置為接近次級膜片13，例如，在與次級膜片13相距1cm內(nèi)、5mm內(nèi)或2mm內(nèi)，以便允許實(shí)現(xiàn)聲音信號的可靠的評估。
[0052]圖8以在沒有初級ANC系統(tǒng)19、20的不同的耳機(jī)配置中從周圍空間6進(jìn)入前腔室5的噪聲的示例性頻率-噪聲衰減曲線81、84、87、88示出了簡化圖80。在任何頻率f處，噪聲衰減G被定義為在剛好位于耳機(jī)外殼3的外面的周圍空間6內(nèi)的噪聲水平減去在前腔室5內(nèi)的噪聲水平。
[0053]第一噪聲衰減曲線81示出了一種噪聲衰減G，其在簡單的聲學(xué)封閉的現(xiàn)有技術(shù)的耳機(jī)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)，該現(xiàn)有技術(shù)的耳機(jī)具有流動地連接后腔室10和周圍空間6并相當(dāng)好的低頻再生的開口(vent opening),然而,沒有次級膜片13。噪聲衰減G大約500Hz的第一頻率82以下實(shí)際上未0，并且以每倍頻程大約6dB從第一頻率82朝著更高的頻率增大，直到達(dá)到大約35dB的最大衰減83。最大衰減83是主要由通過耳機(jī)的耳墊和/或機(jī)械結(jié)構(gòu)的泄漏造成的極限。第一噪聲衰減曲線81用作用于示出根據(jù)本發(fā)明的耳機(jī)的實(shí)施方式1、201、401,601的實(shí)施方式中可實(shí)現(xiàn)的噪聲衰減G的參考。
[0054]第二噪聲衰減曲線84示出了可以在圖1中所示的耳機(jī)1內(nèi)實(shí)現(xiàn)的噪聲衰減G。噪聲衰減G在第二頻率85以下實(shí)際上為0。次級膜片13使得噪聲衰減G以每倍頻程大約12dB從第二頻率85增大至第三頻率86，在第三頻率以上，通過聲阻孔14的泄露開始占優(yōu)勢，從而，從第三頻率86開始，噪聲衰減G以每倍頻程大約6dB增大，直到達(dá)到最大衰減83?？梢钥闯觯瑘D1中所示的耳機(jī)1在高于第二頻率85的頻率范圍內(nèi)可以提供比由第一噪聲衰減曲線81示出的現(xiàn)有技術(shù)耳機(jī)更大的噪聲衰減G。
[0055]第三噪聲衰減曲線87示出了可以在圖2和圖4中所示的耳機(jī)201、401內(nèi)實(shí)現(xiàn)的噪聲衰減G。而且，噪聲衰減G在第二頻率85以下實(shí)際上為0。由于由各個(gè)電子阻尼電路225、425提供的次級膜片13的電子阻尼，所以可省略聲阻孔14，因此，噪聲衰減G在高于第二頻率85時(shí)以每倍頻程大約12dB增大，直到達(dá)到最大衰減83。可以看出，在圖2和4中所示的耳機(jī)201、401在高于第三頻率86的頻率范圍內(nèi)可提供比在圖1中所示的耳機(jī)1更大的噪聲衰減G。
[0056]第四噪聲衰減曲線88示出了在圖6中所示的耳機(jī)601內(nèi)可實(shí)現(xiàn)的噪聲衰減G。除了提供次級膜片13的改進(jìn)的阻尼之外，由耳機(jī)601包含的次級ANC系統(tǒng)62、72可有源地抵例如，通過耳墊4、通過外殼4的結(jié)構(gòu)元件和/或通過次級膜片13消進(jìn)入前腔室5的噪聲。由次級ANC系統(tǒng)62、72引起的額外的噪聲衰減主要在高于10-20HZ和低于大約1kHz的頻率處有效?？梢钥闯?，因此，在圖6中所不的耳機(jī)601可在該頻率范圍內(nèi)提供比圖2和圖4中所示的耳機(jī)201、401更大的噪聲衰減G。在包括初級ANC系統(tǒng)19、20的耳機(jī)601的實(shí)施方式中，次級ANC系統(tǒng)62、72因此幫助初級ANC系統(tǒng)19、20，因此，可與現(xiàn)有技術(shù)的耳機(jī)不同地配置該系統(tǒng)。例如，初級ANC系統(tǒng)19、20可被配置為具有例如減小的最大工作頻率和/或在規(guī)定頻率范圍內(nèi)的減少的環(huán)路增益，這允許提高耳機(jī)601的總噪聲消除效果，沒有初級ANC系統(tǒng)19、20不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)。
[0057]在耳機(jī)1、201、401、601的任何實(shí)施方式中，任何初級ANC控制器20和次級ANC控制器72可實(shí)施為本領(lǐng)域中已知的ANC控制器。在任何實(shí)施方式中，可省略初級ANC系統(tǒng)19、20。在沒有初級ANC系統(tǒng)19、20的耳機(jī)601的實(shí)施方式中，可包括次級ANC系統(tǒng)62、72。
[0058]在圖1和圖2中所示的耳機(jī)1、201的實(shí)施方式中，次級膜片13僅僅由聲能驅(qū)動，在這些實(shí)施方式中，次級膜片13可因此被歸類為無源輻射器。在圖4和圖6中所示的耳機(jī)401,601的實(shí)施方式中，次級膜片13可至少部分由電能驅(qū)動，因此，在這些實(shí)施方式中，至少在提供給次級驅(qū)動器22的信號是非零的那些頻率范圍內(nèi)，即，大約為系統(tǒng)共振頻率，并且可選地大于系統(tǒng)共振頻率，次級膜片13可被歸類為有源輻射器。在耳機(jī)1、201、401、601的任何實(shí)施方式中，初級驅(qū)動器12和/或次級驅(qū)動器22可選地被實(shí)施為例如靜電驅(qū)動器或者在現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他類型的合適的電聲輸出換能器。
[0059]在耳機(jī)1、201、401、601的任何實(shí)施方式中，優(yōu)選地配置或調(diào)諧阻尼裝置14、225、425、62、625的性能，例如，聲阻孔14的尺寸、L、C、R的元件值、濾波器截止頻率、濾波器帶寬等，以便耳機(jī)1、201、401、601在耳機(jī)音頻信號與由初級驅(qū)動器12提供的音頻輸出信號之間具有期望的傳遞函數(shù)，或者至少具有接近這種期望的傳遞函數(shù)的傳遞函數(shù)。在設(shè)計(jì)特定的耳機(jī)類型期間和/或在制造耳機(jī)裝置期間，可優(yōu)選地進(jìn)行這種配置或調(diào)諧，并且這種配置或調(diào)諧可包括執(zhí)行已知的調(diào)諧方法，包括例如實(shí)驗(yàn)和模擬以及自動或手動調(diào)諧所涉及的電子、機(jī)械和/或聲音電路。
[0060]在耳機(jī)1、201、401、601的任何實(shí)施方式中，可省略和/或通過其他已知的信號處理裝置代替信號處理電路15的一部分,例如,接收器16和/或輸出放大器17。在耳機(jī)1、201,401,601的任何實(shí)施方式中，可省略和/或由例如連接器代替整個(gè)信號處理電路15，該連接器用于接收耳機(jī)音頻信號并且將未修改的音頻信號提供給初級驅(qū)動器12。耳機(jī)1、201,401,601的任何實(shí)施方式可適于接收兩個(gè)或多個(gè)耳機(jī)音頻信號，并且根據(jù)這兩個(gè)或多個(gè)耳機(jī)音頻信號中的一個(gè)或多個(gè)提供聲音輸出信號。耳機(jī)1、201、401、601的任何實(shí)施方式可包括用于提供至少一部分聲音輸出信號的兩個(gè)或多個(gè)輸出換能器12，例如，在不同的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行操作。耳機(jī)1、201、401、601的任何實(shí)施方式可包括一個(gè)或多個(gè)電池或者蓄電池，用于將電力提供給信號處理電路15以及由耳機(jī)1、201、401、601包括的其他電子電路。要注意的是，在圖中不必示出所需要的電源和接地連接。
[0061]在耳機(jī)1、201、401、601的任何實(shí)施方式中，耳墊4可具有適于在頭部2與耳機(jī)1之間提供聲音密封而不限制聲音從初級膜片11中流入耳道8任何形狀、質(zhì)地以及材料性能。合適的形狀包括環(huán)形(例如，圓環(huán)形)、接近環(huán)形(例如，橢圓形、卵形或圓角正方形)、或扭曲的圓環(huán)形、碗狀形等。耳墊4或至少一部分耳墊優(yōu)選地具有彈力，并且例如可包括泡沫、橡膠和/或硅樹脂以及在本領(lǐng)域中已知的其他合適的材料。例如，耳機(jī)1、201、401、601和耳墊4適于頭戴護(hù)耳式或耳掛式使用?？蛇x地，耳機(jī)1、201、401、601可設(shè)置為耳栓或耳塞耳機(jī)，并且耳墊4可成形為并且適于朝著外耳和/或耳道壁提供密封。
[0062]上述任何耳機(jī)1、201、401、601可進(jìn)一步包括上述特征(通常是耳機(jī)可能的特征)的任何合適的組合。任何耳機(jī)1、201、401、601可包含在聽力裝置(未示出)內(nèi)，例如，頭戴式耳機(jī)、耳機(jī)、聽力保護(hù)器或助聽器。聽力裝置可進(jìn)一步包括上述特征(通常是聽力裝置可能的特征)的任何合適的組合，并且可進(jìn)一步包括作為已知的聽力裝置的一部分的其他特征的任何合適的組合。在適當(dāng)?shù)牡胤剑鷻C(jī)1、201、401、601可包括這樣的特征。
[0063]初級和/或次級ANC控制器20、72以及電子阻尼電路225、425、625優(yōu)選被實(shí)施為以模擬信號運(yùn)行的模擬電路，但是其任何部分可實(shí)施為以數(shù)字信號運(yùn)行的數(shù)字電路。信號處理電路15的其他部分以及在耳機(jī)1、201、401、60中和/或在聽力裝置中的其他電子電路優(yōu)選地被實(shí)施為以數(shù)字信號運(yùn)行的數(shù)字電路，但是其任何部分可實(shí)施為以模擬信號運(yùn)行的模擬電路。必要時(shí)，信號處理電路15和其他電子電路可包括模數(shù)和/或數(shù)模轉(zhuǎn)換器。數(shù)字電路的功能模塊可以硬件、固件或軟件或其任意組合來實(shí)施。數(shù)字電路可以平行和/或交錯(cuò)的順序執(zhí)行多個(gè)功能模塊的功能，并且功能模塊可以任何合適的方式分布在多個(gè)硬件單元，例如，信號處理器、微控制器以及其他集成電路之中。
[0064]在本文中提供的詳細(xì)描述以及表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的具體實(shí)例旨在使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，因此，應(yīng)主要被視為本發(fā)明的說明。通過該描述，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地預(yù)計(jì)本發(fā)明的進(jìn)一步應(yīng)用以及有利變化和修改。在本文中提及的任何這種變化和修改旨在不限制本發(fā)明的范圍。
[0065]本發(fā)明不限于在本文中描述的實(shí)施方式，并且可在以下權(quán)利要求中限定的主題內(nèi)通過其他方式體現(xiàn)本發(fā)明。作為實(shí)例，所描述的實(shí)施方式的特征可任意地組合，例如，以使根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)、裝置和/或方法適于具體要求。
[0066]在由相應(yīng)的工序適當(dāng)?shù)卮鏁r(shí)，在本文中公開的系統(tǒng)和/或裝置的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)一步地旨在可與方法相結(jié)合。方法的實(shí)施方式通常具有與相應(yīng)的系統(tǒng)和/或裝置相同的優(yōu)點(diǎn)。
[0067]在權(quán)利要求中的任何參考數(shù)字和名稱旨在不限制其范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種耳機(jī)(1、201、401、601),其適于根據(jù)耳機(jī)音頻信號將聲音輸出信號提供至佩戴者的耳朵(7)，并且進(jìn)一步適于在操作位置中設(shè)置在佩戴者的頭部(2)，從而使得所述頭部(2)與所述耳機(jī)(1、201、401、601)之間的前腔室(5)與周圍空間(6)分離，所述耳機(jī)(1、201,401,601)包括: 外殼(3)，具有壁(9)，所述壁使具有聲順的后腔室(10)與所述前腔室(5)分離并且與周圍空間(6)分離； 耳墊(4)，被設(shè)置為并且適于在所述耳機(jī)(1、201、401、601)處于操作位置中時(shí)衰減從周圍空間(6)中進(jìn)入所述前腔室(5)的聲音信號； 第一膜片(11)，越過在所述前腔室(5)與所述后腔室(10)之間的外殼壁(9)中的第一通孔被往復(fù)地懸置并適于有源地驅(qū)動以提供所述聲音輸出信號的至少一部分；以及 第二膜片(13)，越過在所述后腔室(10)與周圍空間(6)之間的所述外殼壁(9)中的第二通孔被往復(fù)地懸置，從而使得所述第二膜片(13)和后腔室(10)構(gòu)成在共振頻率處聲音共振的聲音共振系統(tǒng)(10、13)， 其特征在于: 所述聲音共振系統(tǒng)(10、13)被配置為使得所述共振頻率低于500Hz。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耳機(jī)，其中，所述聲音共振系統(tǒng)(10、13)被配置為使得所述共振頻率在200Hz與400Hz之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耳機(jī)，其中，所述第二膜片(13)適于衰減以高于所述共振頻率的頻率從周圍空間(6)中進(jìn)入所述后腔室(10)內(nèi)的聲音信號。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的耳機(jī)，其中，所述第二膜片(13)適于以低于所述共振頻率的頻率實(shí)際上增大所述后腔室(10)的聲順。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的耳機(jī)，并且進(jìn)一步包括阻尼裝置(14、23、225、425、62、625)，其適于抑制所述第二膜片(13)以所述共振頻率的往復(fù)運(yùn)動，同時(shí)允許所述第二膜片(13)以低于所述共振頻率的頻率進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耳機(jī)，其中，所述阻尼裝置(14、23、225、425、62、625)包括聲阻孔(14)，其設(shè)置在所述后腔室(10)與周圍空間(6)之間的外殼壁(9)中的第三通孔內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的耳機(jī)，其中，所述第二膜片(13)被機(jī)械地連接至懸置在磁場中的驅(qū)動線圈(23)，并且其中，所述阻尼裝置(14、23、225、425、62、625)包括電連接至所述驅(qū)動線圈(23)的電子阻尼電路(225、425、625)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耳機(jī)，其中，所述電子阻尼電路(225、425、625)包括適于提供低通濾波器或帶通濾波器的一個(gè)或多個(gè)無源電子元件(L、C、R)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的耳機(jī)，其中，所述電子阻尼電路(225、425、625)被連接為接收取決于所述耳機(jī)音頻信號的第一音頻信號并且根據(jù)所述第一音頻信號將第二音頻信號提供給所述驅(qū)動線圈(23)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的耳機(jī)，并且進(jìn)一步包括信號處理電路(15)，所述信號處理電路適于處理所述耳機(jī)音頻信號并且根據(jù)處理的耳機(jī)音頻信號提供用于驅(qū)動所述第一膜片(11)的輸出音頻信號，并且其中，所述第一音頻信號取決于所述輸出音頻信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的耳機(jī)，其中，所述電子阻尼電路(225、425、625)包括第一 ANC控制器(72),所述第一 ANC控制器適于根據(jù)在所述后腔室(10)內(nèi)接收的聲音信號，控制所述第二膜片(13)的往復(fù)運(yùn)動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的耳機(jī)，其中，所述第一ANC控制器(72)被連接為接收取決于所述第一音頻信號的參考信號，并且進(jìn)一步適于根據(jù)所述參考信號控制所述第二膜片(13)的往復(fù)運(yùn)動。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的耳機(jī)，并且進(jìn)一步包括第二ANC控制器(20)，所述第二 ANC控制器適于根據(jù)在所述前腔室(5)內(nèi)接收的聲音信號，有源地抵消從周圍空間(6)中進(jìn)入所述前腔室(5)的噪聲。
14.一種聽力裝置，其包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的一個(gè)或兩個(gè)耳機(jī)(I)并且適于根據(jù)一個(gè)或多個(gè)音頻輸入信號將耳機(jī)音頻信號提供給所述一個(gè)或兩個(gè)耳機(jī)(I)中的每個(gè)。
【文檔編號】H04R3/00GK104301838SQ201410341845
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】雅各布·賴默特 申請人:Gn奈康有限公司