CN104936054B - 一种模块化仿形耳机及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于耳机技术领域，具体涉及一种模块化仿形耳机及制作方法，包括耳机壳体、扬声器、分频器、隔离层、控制板、通信模块和根据需求添加的传感器组，以及可以根据需求选配添加的智能模块组件；通过定制化生产的外壳，实现耳机与人体定制的匹配，从而保证佩戴的舒适度，不容易脱落；同时，由于耳机匹配了耳朵耳甲腔及耳道的形状，空间体积大，足够容纳多种传感器，可根据用户需求进行功能模块的定制，提高耳机的智能化程度；耳机外壳采用隔离层将耳机壳体划分为入耳单元和外置单元两个单元，入耳单元完成耳机的基本功能，由隔离层封闭；外置单元内可根据需要添加智能模块组件，方便安装和更换。

Description

一种模块化仿形耳机及制作方法

技术领域

本发明属于耳机技术领域，具体涉及一种模块化仿形耳机及制作方法。

背景技术

耳机是人的随身音响，可以用于听音乐、通话等场景，随着手机、平板电脑等智能设备的普及，耳机日渐成为人们生活中必不可少的一部分。

然而，普通耳机工业化生产，千篇一律，不能很好的适配人的耳朵，导致佩戴不舒适、容易脱落，此外，普通耳机腔体有限，使得放入的扬声器单元、传感器等有限。而传统的定制耳机只能手工制作，由于每个人的耳道形状差异大，导致传统定制耳机无法批量化、模块化生产，使用价值有限。

为此，本发明提供了一种模块化仿形耳机，包括耳机壳体、扬声器、分频器、隔离层、控制板、通信模块和根据需求添加的传感器组，以及可以根据需求选配添加的智能模块组件；通过定制化生产的外壳，实现耳机与人体定制的匹配，从而保证佩戴的舒适度，不容易脱落；同时，由于耳机匹配了人体定制的轮廓，空间体积大，足够容纳多种传感器，可根据用户需求进行功能模块的定制，提高耳机的智能化程度；耳机外壳采用隔离层将耳机壳体划分为入耳单元和外置单元两个单元，入耳单元完成耳机的基本功能，由隔离层封闭；外置单元内可根据需要添加智能模块组件，方便安装和更换。

获取定制的模型数据，可以采用现有技术的使用一种医用发泡材料注射入耳道，对耳道进行倒模；取出倒模模型，然后通过3D扫描仪扫描耳道模具，获得耳道的3D模型或者将探入式3D扫描仪探入到人体耳道，直接获取3D模型。也可以采用本发明提出的方法，通过多角度的照片或者视频，合成人体定制的3D模型数据。这样，可以方便的实现不同用户的定制取模，实现产品的批量生产。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术佩戴舒适度低、耳机空间小不易集成多种配件、定制化复杂、智能化低的问题。

为此，本发明提供了一种模块化仿形耳机，包括耳机壳体、扬声器、分频器、隔离层、控制板和用于信息传输的通信模块；其中，

所述的隔离层固定在耳机壳体的内部，隔离层将耳机壳体的内部腔体划分为入耳单元和外置单元两个部分，入耳单元为完全封闭的空间，隔离层上有不少于三个用于实现入耳单元和外置单元电气连接的金属触点，隔离层上的金属触点实现入耳单元内的模块与外置单元模块的通信，隔离层金属触点至少包含一个电源正极连接触点、电源负极连接触点和信号连接触点；根据入耳单元内传感器组的不同，其电源连接触点和信号连接触点会增加。

所述的入耳单元的外形与人体耳朵的耳甲腔及耳道的形状相似；为满足大众化需求，入耳单元配备不同的大小尺寸，其根据对一定数量人群的耳甲腔及耳道的形状进行采集，然后设计出大小不同的与耳朵的耳甲腔及耳道的形状相似的外壳。当然，这种设计并不能保证所有人都能完全匹配上。因此，耳机壳体的入耳单元还可以是根据不同个人的耳甲腔及耳道的形状进行仿形设计的，对于现有技术而言，仿形外壳是可以实现的。

所述的扬声器固定在入耳单元内；所述的分频器固定在入耳单元内，与扬声器电气连接，同时与隔离层上的金属触点连接以实现电气连接；所述的控制板固定在外置单元内，与隔离层上的金属触点连接以实现电气连接；所述的通信模块固定在外置单元内，与控制板电气连接。

所述的通信模块可以是具有有线连接功能的通信模块，通信模块上有耳机连接孔，耳机壳体对应于通信模块耳机连接孔的位置处有用于***耳机的开孔。通信模块也可以是具有无线连接功能的通信模块，通信模块包括与控制板电气连接的蓝牙模块和用于给控制板、蓝牙模块供电的电源。

上述一种模块化仿形耳机，其构造还可以包含用于测量人体参数的传感器组和用于智能化扩展的智能模块组件；其中，所述的传感器组固定在入耳单元内，与隔离层上的金属触点连接以实现电气连接；传感器组至少包括温度传感器、心率传感器、血氧饱和度传感器、血压传感器和信号处理电路，温度传感器、心率传感器、血氧饱和度传感器、血压传感器均与信号处理电路电气连接，信号处理电路与隔离层金属触点电气连接。传感器组属于定制的模块，可以根据需要进行传感器的选择与装配，也可以不安装任何传感器。

所述的智能模块组件固定在外置单元内，智能模块组件上有不少于两个用于与隔离层上的金属触点实现电气连接及通信的金属连接点。智能模块组件至少包括处理器、陀螺仪、信号处理模块、蓝牙模块、电源和金属连接触点，其中陀螺仪与信号处理模块电气连接，信号处理模块与处理器电气连接，蓝牙模块、金属连接触点均与处理器电气连接，处理器、陀螺仪、信号处理模块、蓝牙模块、金属连接触点均与电源电气连接。智能模块组件与耳机壳体之间通过卡扣的形式固定，可以方便的安装与拆解；智能模块组件与耳机壳体卡和后，金属连接点与隔离层上的金属触点对应接触上以实现电气连接。智能模块组件属于定制的模块，可以根据需要进行传感器的选择与装配，也可以不安装任何传感器。

上述一种模块化仿形耳机，所述的扬声器至少包括一个扬声器单元，每个扬声器单元包括扬声单元、密闭的具有声学特性的用于固定扬声单元的声学腔体和导音管，所述的扬声单元固定在声学腔体的内部，声学腔体上有与导音管相匹配的导音孔和用于实现扬声单元与分频器电气连接的导线孔；导音管的一端穿过声学腔体上的导音孔与扬声单元连通，另一端连接到入耳单元上的出音孔上。当扬声器上有多个扬声器单元时，声学腔体上将预留多个导音孔，用于每一个扬声器单元的导音孔的导音作用，与导音管相匹配的出音孔也可以是多个。

上述一种模块化仿形耳机，所述的仿形设计可以是通过对耳甲腔及耳道口进行倒模后由3D打印机获取的。其操作过程是先使用一种医用发泡材料注射入耳甲腔及耳道口，对耳甲腔及耳道口进行倒模；取出倒模模型，然后通过3D扫描仪扫描获取的模具，获得耳甲腔及耳道口的3D模型，该技术属于现有技术。

上述一种模块化仿形耳机，所述的耳甲腔及耳道口3D模型是由以下方法获得：将探入式3D扫描仪探入到人体耳甲腔及耳道口，直接获取3D模型，该技术属于现有技术。

一种模块化仿形耳机的制备方法，包含以下步骤：

（1）对人体耳甲腔及耳道进行多角度拍照，获取多张不同角度的图片；

（2）通过对获取照片的合成，获得入耳单元的耳甲腔及耳道口的3D模型；

（3）通过对获取的入耳单元的模型进行矢量变换处理，获得耳机壳体的模型；在步骤（2）中获取的耳甲腔及耳道口的3D模型的基础上，向耳部模型外拉伸，获取外置单元的模型；

（4）通过3D打印机打印出耳机壳体。

上述一种模块化仿形耳机的制备方法，所述的步骤（1）和步骤（2）中获取的参数还可以是视频，即利用摄像机对人体耳甲腔及耳道进行多角度的摄像，通过视频处理，获取获得入耳单元的耳甲腔及耳道口的3D模型。

本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：

（1）采用模块化的设计，用户可以根据需求进行功能模块的组合与更换，能最大程度上满足个性化需求；

（2）提出一种简单方便的人体耳甲腔及耳道模型获取方法，大大简化了批量生产的复杂度，同时降低了生产成本；

（3）外壳与用户定制的耳甲腔及耳道的形状保持一致，增加了佩戴的舒适度，同时，仿形耳甲腔及耳道并增加外置单元，使耳机壳体内部有足够的空间安装各种传感器模块，便于功能的扩展，提高耳机的智能化程度。

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

附图说明

如图1是本发明一种模块化仿形耳机的第一种实施方式示意图。

如图2是本发明一种模块化仿形耳机的第二种实施方式示意图。

如图3是本发明一种模块化仿形耳机的第三种实施方式示意图。

如图4是扬声器单元的结构示意图。

如图5是本发明一种模块化仿形耳机的第四种实施方式示意图。

附图标记说明：1、耳机壳体；2、扬声器；3、分频器；4、隔离层；5、控制板；6、通信模块；7、传感器组；8、智能模块组件；1-1、入耳单元；1-2、外置单元；1-3、出音孔；4-1、金属触点；8-1、金属连接触点；2-1、扬声单元；2-2、声学腔体；2-3、导音管；2-4、导音孔；2-5、导线孔；6-1、耳机连接孔；1-4、开孔；6-2、蓝牙模块；6-3、电源。

具体实施方式

实施例1

如图1是本发明一种模块化仿形耳机的第一种实施方式示意图，包括耳机壳体1和扬声器2、分频器3、隔离层4、控制板5、用于信息传输的通信模块6、用于测量人体参数的传感器组7和用于智能化扩展的智能模块组件8。其中，隔离层4固定在耳机壳体1的内部，隔离层4将耳机壳体1的内部腔体划分为入耳单元1-1和外置单元1-2两个部分，隔离层4上有五个用于实现入耳单元1-1和外置单元1-2电气连接的金属触点4-1；五个金属触点4-1中，一个为电源正极触点，一个为电源负极触点，一个为音频信号触点，一个为传感器组7连接触点，一个为智能模块组件8连接触点；扬声器2、分频器3和传感器组7均固定在入耳单元1-1内，入耳单元1-1是一个密闭的腔体，内部的扬声器2、分频器3和依靠隔离层4上的金属触点4-1与外置单元1-2中的模块进行电气连接。

分频器3与扬声器2电气连接，同时与隔离层4上的金属触点4-1连接以实现电气连接，分别连接到电源正极触点、电源负极触点和音频信号触点上；传感器组7与隔离层4上的电源正极触点、电源负极触点以及传感器组7连接触点三个金属触点4-1电气连接。传感器组7包含一个心率传感器，通过传感器组7连接触点将传感器信号输出到外置单元1-2。

入耳单元1-1的外形与人体耳朵的耳甲腔及耳道的形状相似；其获取方法为，根据对一定数量人群的耳甲腔及耳道的形状进行采集，然后设计出大小不同的与耳朵的耳甲腔及耳道的形状相似的外壳。当然，这种设计并不能保证所有人都能完全匹配上。因此，耳机壳体1的入耳单元1-1还可以是根据不同个人的耳甲腔及耳道的形状进行仿形设计的，对于现有技术而言，仿形外壳是可以实现的。

控制板5、通信模块6和智能模块组件8固定在外置单元1-2内，通信模块6为无线通信方式，包括蓝牙模块6-2和电源6-3，蓝牙模块6-2和电源6-3均与控制板5电气连接，控制板5与隔离层4上的电源正极触点、电源负极触点、音频信号触点、传感器组7连接触点、智能模块组件8连接触点五个金属触点4-1电气连接；智能模块组件8固定在外置单元1-2内，智能模块组件8包括一个陀螺仪，智能模块组件8上有三个金属连接点8-1，分别与隔离层4上的电源正极触点、电源负极触点、智能模块组件8连接触点三个金属触点4-1电气连接，智能模块组件8与耳机壳体1之间通过卡扣的形式固定，可以方便的安装与拆解；智能模块组件8与耳机壳体1卡和后，金属连接点8-1与隔离层4上的金属触点4-1对应接触上以实现电气连接。

实施例2

如图2是本发明一种模块化仿形耳机的第二种实施方式示意图；包括耳机壳体1和扬声器2、分频器3、隔离层4、控制板5、用于信息传输的通信模块6和用于智能化扩展的智能模块组件8。其中，隔离层4固定在耳机壳体1的内部，隔离层4将耳机壳体1的内部腔体划分为入耳单元1-1和外置单元1-2两个部分，隔离层4上有三个用于实现入耳单元1-1和外置单元1-2电气连接的金属触点4-1；三个金属触点4-1中，一个为电源正极触点，一个为电源负极触点，一个为音频信号触点；扬声器2、分频器3和传感器组7均固定在入耳单元1-1内，入耳单元1-1是一个密闭的腔体，内部的扬声器2、分频器3和依靠隔离层4上的金属触点4-1与外置单元1-2中的模块进行电气连接。

分频器3与扬声器2电气连接，同时与隔离层4上的金属触点4-1连接以实现电气连接，分别连接到电源正极触点、电源负极触点和音频信号触点上。

入耳单元1-1的外形与人体耳朵的耳甲腔及耳道的形状相似；其获取方法为，根据对一定数量人群的耳甲腔及耳道的形状进行采集，然后设计出大小不同的与耳朵的耳甲腔及耳道的形状相似的外壳。当然，这种设计并不能保证所有人都能完全匹配上。因此，耳机壳体1的入耳单元1-1还可以是根据不同个人的耳甲腔及耳道的形状进行仿形设计的，对于现有技术而言，仿形外壳是可以实现的。

控制板5、通信模块6和智能模块组件8固定在外置单元1-2内，通信模块6为有线通信方式，通信模块6上有耳机连接孔6-1，耳机壳体1对应于通信模块耳机连接孔6-1的位置处有用于***耳机的开孔1-4。通信模块6与控制板5电气连接；控制板5与隔离层4上的电源正极触点、电源负极触点、音频信号触点三个金属触点4-1电气连接；智能模块组件8固定在外置单元1-2内，智能模块组件8包括一个陀螺仪和一个蓝牙模块，智能模块组件8上有两个金属连接点8-1，陀螺仪和蓝牙模块的电源线分别与两个金属连接点8-1电气连接；两个金属连接点8-1分别与隔离层4上的电源正极触点、电源负极触点两个金属触点4-1电气连接。智能模块组件8与耳机壳体1之间通过卡扣的形式固定，可以方便的安装与拆解；智能模块组件8与耳机壳体1卡和后，金属连接点8-1与隔离层4上的金属触点4-1对应接触上以实现电气连接。

实施例3

如图3是本发明一种模块化仿形耳机的第三种实施方式示意图，包括耳机壳体1和扬声器2、分频器3、隔离层4、控制板5、用于信息传输的通信模块6、用于测量人体参数的传感器组7和用于智能化扩展的智能模块组件8。其中，隔离层4固定在耳机壳体1的内部，隔离层4将耳机壳体1的内部腔体划分为入耳单元1-1和外置单元1-2两个部分，隔离层4上有七个用于实现入耳单元1-1和外置单元1-2电气连接的金属触点4-1；七个金属触点4-1中，一个为电源正极触点，一个为电源负极触点，一个为音频信号触点，一个为心率信号连接触点，一个为体温信号连接触点，一个为陀螺仪信号连接触点，一个为GPS模块信号连接触点；扬声器2、分频器3和传感器组7均固定在入耳单元1-1内，入耳单元1-1是一个密闭的腔体，内部的扬声器2、分频器3和依靠隔离层4上的金属触点4-1与外置单元1-2中的模块进行电气连接。

分频器3与扬声器2电气连接，同时与隔离层4上的金属触点4-1连接以实现电气连接，分别连接到电源正极触点、电源负极触点和音频信号触点上；传感器组7包含一个心率传感器和一个温度传感器，通过隔离层上的心率信号连接触点和体温信号连接触点将传感器信号输出到外置单元1-2。传感器组7与隔离层4上的电源正极触点、电源负极触点、心率信号连接触点以及体温信号连接触点四个金属触点4-1电气连接。

入耳单元1-1的外形与人体耳朵的耳甲腔及耳道的形状相似；其获取方法为，根据对一定数量人群的耳甲腔及耳道的形状进行采集，然后设计出大小不同的与耳朵的耳甲腔及耳道的形状相似的外壳。当然，这种设计并不能保证所有人都能完全匹配上。因此，耳机壳体1的入耳单元1-1还可以是根据不同个人的耳甲腔及耳道的形状进行仿形设计的，其实现方法为：

（1）对人体耳甲腔及耳道进行多角度拍照，获取多张不同角度的图片；

（2）通过对获取照片的合成，获得入耳单元（1-1）的耳甲腔及耳道口的3D模型；

（3）通过对获取的入耳单元（1-1）的模型进行矢量变换处理，获得耳机壳体（1）的模型；在步骤（2）中获取的耳甲腔及耳道口的3D模型的基础上，向耳部模型外拉伸，获取外置单元（1-2）的模型；

（4）通过3D打印机打印出耳机壳体（1）；

上述的步骤（1）和步骤（2）中获取的参数还可以是视频，即利用摄像机对人体人体耳甲腔及耳道进行多角度的摄像，通过视频处理，获取获得入耳单元的耳甲腔及耳道口的3D模型。

控制板5、通信模块6和智能模块组件8固定在外置单元1-2内，通信模块6为无线通信方式，包括蓝牙模块6-2和电源6-3，蓝牙模块6-2和电源6-3均与控制板5电气连接，控制板5与隔离层4上的电源正极触点、电源负极触点、音频信号触点、心率信号连接触点，体温信号连接触点，陀螺仪信号连接触点，GPS模块信号连接触点七个金属触点4-1相连接。智能模块组件8固定在外置单元1-2内，智能模块组件8包括一个陀螺仪和一个GPS模块，智能模块组件8上有四个金属连接点8-1，分别与隔离层4上的电源正极触点、电源负极触点、陀螺仪信号连接触点，GPS模块信号连接触点四个金属触点4-1电气连接，智能模块组件8与耳机壳体1之间通过卡扣的形式固定，可以方便的安装与拆解；智能模块组件8与耳机壳体1卡和后，金属连接点8-1与隔离层4上的金属触点4-1对应接触上以实现电气连接。

如图4所示是扬声器单元的结构示意图，扬声器2包括一个扬声器单元，扬声器单元包括扬声单元2-1、密闭的具有声学特性的声学腔体2-2和导音管2-3，所述的扬声单元2-2固定在声学腔体2-2的内部，声学腔体2-2上有一个与导音管2-3相匹配的导音孔2-4和一个用于实现扬声单元2-1与分频器3电气连接的导线孔2-5；导音管2-3的一端穿过声学腔体2-2上的导音孔2-4与扬声单元2-1连通，另一端连接到入耳单元1-1上的出音孔1-3上。

实施例4

在实施例3的基础上，进一步的，扬声器2包括三个扬声器单元，每个扬声器单元包括扬声单元2-1、密闭的具有声学特性的声学腔体2-2和导音管2-3，所述的扬声单元2-2固定在声学腔体2-2的内部，声学腔体2-2上有三个与导音管2-3相匹配的导音孔2-4和三个用于实现扬声单元2-1与分频器3电气连接的导线孔2-5；导音管2-3的一端穿过声学腔体2-2上的导音孔2-4与扬声单元2-1连通，另一端连接到入耳单元1-1上的出音孔1-3上。

如图5所示是本发明一种模块化仿形耳机的第四种实施方式示意图，包含三个扬声器单元，三个扬声器单元相互独立，通过各自的导线孔2-5以导线的方式与分频器3电气连接。

以上实施例仅是对本发明的参考说明，并不构成对本发明内容的任何限制，显然在本发明的思想下，可做出不同形式的结构变更，但这些均在本发明的保护之列。

Claims (8)

1.一种模块化仿形耳机，包括耳机壳体（1）和扬声器（2），其特征在于还包括：分频器（3）、隔离层（4）、控制板（5）和用于信息传输的通信模块（6）；其中，

所述的隔离层（4）固定在耳机壳体（1）的内部，隔离层（4）将耳机壳体（1）的内部腔体划分为入耳单元（1-1）和外置单元（1-2）两个部分，隔离层（4）上有不少于三个用于实现入耳单元（1-1）和外置单元（1-2）电气连接的金属触点（4-1）；

所述的入耳单元（1-1）的外形与人体耳朵的耳甲腔及耳道的形状相似；

所述的扬声器（2）固定在入耳单元（1-1）内；

所述的分频器（3）固定在入耳单元（1-1）内，与扬声器（2）电气连接，同时与隔离层（4）上的金属触点（4-1）连接以实现电气连接；

所述的控制板（5）固定在外置单元（1-2）内，与隔离层（4）上的金属触点（4-1）连接以实现电气连接；

所述的通信模块（6）固定在外置单元（1-2）内，与控制板（5）电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化仿形耳机，其特征在于还包括：用于测量人体参数的传感器组（7）和用于智能化扩展的智能模块组件（8）；其中，

所述的传感器组（7）固定在入耳单元（1-1）内，与隔离层（4）上的金属触点（4-1）连接以实现电气连接；

所述的智能模块组件（8）固定在外置单元（1-2）内，智能模块组件（8）上有不少于两个用于与隔离层（4）上的金属触点（4-1）实现电气连接及通信的金属连接点（8-1）。

3.根据权利要求1或2所述的一种模块化仿形耳机，其特征在于：所述的耳机壳体（1）的入耳单元（1-1）是根据不同个人的耳甲腔及耳道的形状进行仿形设计的。

4.根据权利要求1或2所述的一种模块化仿形耳机，其特征在于：所述的扬声器（2）至少包括一个扬声器单元，每个扬声器单元包括扬声单元（2-1）、密闭的具有声学特性的用于固定扬声单元（2-1）的声学腔体（2-2）和导音管（2-3），所述的扬声单元（2-2）固定在声学腔体（2-2）的内部，声学腔体（2-2）上有与导音管（2-3）相匹配的导音孔（2-4）和用于实现扬声单元（2-1）与分频器（3）电气连接的导线孔（2-5）；导音管（2-3）的一端穿过声学腔体（2-2）上的导音孔（2-4）与扬声单元（2-1）连通，另一端连接到入耳单元（1-1）上的出音孔（1-3）上。

5.根据权利要求1或2所述的一种模块化仿形耳机，其特征在于：所述的通信模块（6）是具有有线连接功能的通信模块（6），通信模块（6）上有耳机连接孔（6-1），耳机壳体（1）对应于通信模块耳机连接孔（6-1）的位置处有用于***耳机的开孔（1-4）。

6.根据权利要求1或2所述的一种模块化仿形耳机，其特征在于：所述的通信模块（6）是具有无线连接功能的通信模块（6），通信模块（6）包括与控制板（5）电气连接的蓝牙模块（6-2）和用于给控制板（5）、蓝牙模块（6-2）供电的电源（6-3）。

7.根据权利要求1或2所述的一种模块化仿形耳机，其特征在于：所述的仿形设计是通过对耳甲腔及耳道口进行倒模后由3D打印机获取的。

8.根据权利要求1或2所述的一种模块化仿形耳机，其特征在于：所述的入耳单元（1-1）是利用探入式3D扫描仪探入人体耳甲腔及耳道口，获取3D模型后由3D打印机获取的。