CN109155882A - 声音设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声音设备(10)，其具有颈环(12)，该颈环被构造和布置成围绕使用者的颈部(N)佩戴。颈环(12)包括外壳(13)，该外壳具有第一声波导(110)和第二声波导(160)，第一声波导具有第一声音出口开口(50)，第二声波导具有第二声音出口开口(40)。存在声学耦合到第一波导(110)的第一后开口式声学驱动器(14)以及声学耦合到第二波导(160)的第二后开口式声学驱动器(16)。

Description

声音设备

背景技术

本公开涉及声音设备。

头戴式耳机具有放置在耳朵上、耳朵上方或耳朵里的声学驱动器。因此，它们在一定程度上难于佩戴，并且可降低使用者听到环境声音的能力。

发明内容

下文提及的所有示例和特征均可以技术上可能的方式组合。

本发明的声音设备在耳朵上、耳朵上方或耳朵里没有声学驱动器的情况下将高质量声音引导到每只耳朵。该声音设备被设计成围绕颈部佩戴。该声音设备可包括具有外壳的颈环。颈环可具有“马蹄形”或大致“U”形形状，具有两个支腿，这两个支腿放置在锁骨上方或附近，以及放置在颈部后方的弯曲中心部分。该声音设备可具有两个声学驱动器；在外壳的每个支腿上各有一个声学驱动器。驱动器可位于使用者耳朵的预期位置下方，其声音轴指向耳朵。该声音设备可还包括外壳内的两个波导，每个波导均具有在耳朵下方、靠近驱动器的出口。一个驱动器的背面可声学耦合到一个波导的入口，并且另一个驱动器的背面可声学耦合到另一个波导的入口。每个波导可具有一个端部，为该端部馈电的驱动器位于一只耳朵(左侧或右侧)下方，以及位于另一只耳朵(右侧或左侧)下方的另一个端部(开口端)。

波导可在外壳内彼此折叠。波导可被构造和布置，使得每个波导的入口和出口位于外壳的顶面。波导可被构造和布置，使得每个波导沿其长度具有大致一致的横截面积。波导可被构造和布置，使得每个波导从一个驱动器的正后方开始，沿着外壳在颈环的相邻支腿中的顶部部分向下延伸到该支腿的端部，向下转到外壳的底部部分，并且转动180度以使支腿往回延伸，然后跨过中心部分并从另一个支腿的顶部部分向下，返回到位于另一个驱动器正后方的出口。每个波导可以在颈环的中心部分中从外壳的底部部分到顶部部分翻转位置。

在一个方面，一种声音设备包括被构造和布置成围绕颈部佩戴的颈环。该颈环包括外壳，该外壳具有第一声波导和第二声波导，该第一声波导具有第一声音出口开口，该第二声波导具有第二声音出口开口。存在声学耦合到第一波导的第一后开口式声学驱动器和声学耦合到第二波导的第二后开口式声学驱动器。

实施方案可包括下列特征中的一个，或它们的任何组合。第一和第二声学驱动器可以被驱动，使得它们在光谱的至少一些上发出异相的声音。第一后开口式声学驱动器可由外壳承载并且具有大致指向使用者的一只耳朵的预期位置的第一声轴，并且第二后开口式声学驱动器可也由外壳承载并且具有大致指向使用者的另一只耳朵的预期位置的第二声轴。第一声音出口开口可位于第二声学驱动器附近，并且第二声音出口开口可位于第一声学驱动器附近。每个波导可使其一端的对应声学驱动器位于头部的一侧并且在相邻耳朵附近和下方，并且另一端通向其声音出口开口，位于头部的另一侧并且在另一只相邻耳朵附近和下方。

实施方案可包括上面或下面的特征中的一个，或它们的任何组合。外壳可以具有外壁，并且第一和第二声音出口开口可以被限定在外壳的外壁中。波导可以均由外壳的外壁和外壳的内壁限定。外壳的内壁可以沿着纵向轴线放置，该内壁沿其长度扭转180°。颈环可以是大致“U”形的，具有中心部分以及第一和第二支腿部分，第一和第二支腿部分从中心部分下垂并且具有间隔开以限定颈环的开口端的远侧端部，其中外壳内壁中的扭曲位于颈环的中心部分。外壳的内壁可以是大致平坦的并且位于两个声音出口开口下方。外壳的内壁可以包括位于每个声音出口开口下方的凸起的声音转向器。外壳可以具有当使用者佩戴时面向耳朵的顶部，并且其中第一和声音出口开口被限定在外壳的顶部中。

实施方案可包括上面或下面的特征中的一个，或它们的任何组合。外壳可以具有当由使用者佩戴时最靠近耳朵的顶部部分，以及当由使用者佩戴时最靠近躯干的底部部分，并且每个波导可以部分地位于外壳的顶部部分中并且部分地位于外壳的底部部分中。颈环可为大致“U”形，具有中心部分、第一支腿部分和第二支腿部分，第一支腿部分和第二支腿部分从中心部分下垂并且具有间隔开以限定颈环的开口端的远侧端部。外壳内壁中的扭曲可位于颈环的中心部分中。第一声学驱动器可位于颈环的第一支腿部分中，并且第二声学驱动器可位于颈环的第二支腿部分中。第一波导可以从第一声学驱动器下方开始，沿着外壳的顶部部分延伸到颈环的第一支腿部分的远侧端部，转向外壳的底部部分并且沿第一支腿部分延伸到颈环的中心部分中，在那里它转向外壳的顶部部分并且延伸到第二支腿部分中，到达第一声音出口开口。第二波导可以从第二声学驱动器下方开始，沿着外壳的顶部部分延伸到颈环的第二支腿部分的远侧端部，在那里它转向外壳的底部部分并且沿着第二支腿部分延伸到颈环的中心部分中，在那里它转向外壳的顶部部分并且延伸到第一支腿部分中，到达第二声音出口开口。

在另一方面，一种声音设备包括颈环，该颈环被构造和布置成围绕颈部佩戴，该颈环包括外壳，该外壳包括具有第一声音出口开口的第一声波导，以及具有第二声音出口开口的第二声波导，第一后开口式声学驱动器声学耦合到第一波导，其中第一后开口式声学驱动器由外壳承载并且具有大致指向使用者的一只耳朵的预期位置的第一声轴，第二后开口式声学驱动器声学耦合到第二波导，其中第二后开口式声学驱动器由外壳承载并且具有大致指向使用者的另一只耳朵的预期位置的第二声轴，其中第一声音出口开口位于第二声学驱动器附近，并且第二声音出口开口位于第一声学驱动器附近，并且其中第一和第二声学驱动器被驱动，使得它们发出异相的声音。

实施方案可包括下列特征中的一个，或它们的任何组合。波导可以均由外壳的外壁和外壳的内壁限定，并且其中外壳的内壁沿着纵向轴线放置，该纵向轴线沿其长度扭转180°。颈环可以是大致“U”形的，具有中心部分以及第一和第二支腿部分，第一和第二支腿部分从中心部分下垂并且具有间隔开以限定颈环的开口端的远侧端部，其中外壳内壁中的扭曲位于颈环的中心部分。外壳可以具有当由使用者佩戴时最靠近耳朵的顶部部分，以及当由使用者佩戴时最靠近躯干的底部部分，并且其中每个波导部分地位于外壳的顶部部分中并且部分地位于外壳的底部部分中。

在另一方面，一种声音设备包括颈环，该颈环被构造和布置成围绕颈部佩戴，该颈环包括外壳，该外壳包括具有第一声音出口开口的第一声波导，以及具有第二声音出口开口的第二声波导，其中波导均由外壳的外壁和外壳的内壁限定，并且其中外壳的内壁沿着纵向轴线放置，该纵向轴线沿其长度扭转180°，其中颈部环为大致“U”形，具有中心部分、第一支腿部分和第二支腿部分，第一支腿部分和第二支腿部分从中心部分下垂并且具有间隔开以限定颈环的开口端的远侧端部，其中外壳内壁中的扭曲位于颈环的中心部分，其中外壳具有当由使用者佩戴时最靠近耳朵的顶部部分以及当由使用者佩戴时最靠近躯干的底部部分，并且其中每个波导部分地位于外壳的顶部部分中并且部分地位于外壳的底部部分中。存在声学耦合到第一波导的第一后开口式声学驱动器，其中第一后开口式声学驱动器位于颈环的第一支腿部分中并且具有大致指向使用者的一只耳朵的预期位置的第一声轴。存在声学耦合到第二波导的第二后开口式声学驱动器，其中第二后开口式声学驱动器位于颈环的第二支腿部分中并且具有大致指向使用者的另一只耳朵的预期位置的第二声轴。第一和第二声学驱动器被驱动，使得它们发出异相的声音。第一声音出口开口位于第二声学驱动器附近，并且第二声音出口开口位于第一声学驱动器附近。第一波导从第一声学驱动器下方开始，沿着外壳的顶部部分延伸到颈环的第一支腿部分的远侧端部，在那里它转向外壳的底部部分并且沿着第一支腿部分延伸到颈环的中心部分中，在那里它转向外壳的顶部部分并且延伸到第二支腿部分中，到达第一声音出口开口，并且第二波导从第二声学驱动器下方开始，沿着外壳的顶部部分延伸到颈环的第二支腿部分的远侧端部，在那里它转向外壳的底部部分并且沿着第二支腿部分延伸到颈环的中心部分中，在那里它转向外壳的顶部部分并且延伸到第一支腿部分中，到达第二声音出口开口。

在另一方面，一种声音设备包括颈环，该颈环被构造和布置成围绕颈部佩戴，该颈环包括具有第一声音出口开口的第一声波导，以及具有第二声音出口开口的第二声波导，第一后开口式声学驱动器声学耦合到第一波导，并且第二后开口式声学驱动器声学耦合到第二波导。存在声学耦合到第一波导的第一压力衰减元件，其中第一压力衰减元件被构造和布置成衰减第一波导中的一个或多个声共振，以及声学耦合到第二波导的第二压力衰减元件，其中第二压力衰减元件被构造和布置成衰减第二波导中的一个或多个声共振。

实施方案可包括下列特征中的一个，或它们的任何组合。第一压力衰减元件可在针对待衰减的第一波长的压力最大值的第一位置处声学耦合到第一波导，并且第二压力衰减元件可在针对待衰减的第二波长的压力最大值的第二位置处声学耦合到第二波导。第一位置距第一声音出口开口的距离可为第一波长的约四分之一，并且第二位置距第二声音出口开口的距离可为第二波长的约四分之一。第一和第二压力衰减元件可包括以下中的至少一个：泡沫，该泡沫具有至少一些闭孔；波导壁开口，该波导壁开口的阻力结构覆盖壁开口或在壁开口中；和压力损耗短管。

实施方案可包括下列特征中的一个，或它们的任何组合。第一和第二压力衰减元件中的至少一个可包括分流波导。该分流波导可包括在两端开口的管，该管的一端位于第一波导或第二波导的内部或直接耦合到第一波导或第二波导，并且具有位于另一端处或另一端附近的阻力结构。该管的另一端可位于第一波导或第二波导中，与波导的声音出口开口在大致相同的平面中。该管可具有等于待衰减的声共振的波长的约四分之一的长度。

实施方案可包括下列特征中的一个，或它们的任何组合。第一声学驱动器和第二声学驱动器可被驱动，使得它们发出异相的声音。第一声学驱动器可由颈环承载并且具有大致指向使用者的一只耳朵的预期位置的第一声轴，并且第二声学驱动器可由颈环承载并且具有大致指向使用者的另一只耳朵的预期位置的第二声轴。第一声音出口开口可位于第二声学驱动器附近，并且第二声音出口开口可位于第一声学驱动器附近。每个波导可使其一端的对应声学驱动器位于头部的一侧并且在相邻耳朵附近和下方，并且另一端通向其声音出口开口，位于头部的另一侧并且在另一只相邻耳朵附近和下方。

实施方案可包括下列特征中的一个，或它们的任何组合。颈环可具有外壁，并且第一声音出口开口可被限定在颈环的外壁中，并且第二声音出口开口可被限定在颈环的外壁中。颈环可具有当由使用者佩戴时面向耳朵的顶部，并且第一声音出口开口可被限定在颈环的顶部中，并且第二声音出口开口可被限定在颈环的顶部中。波导均可由颈环的外壁和颈环的内壁限定。

实施方案可包括下列特征中的一个，或它们的任何组合。颈环可为大致“U”形，具有中心部分、第一支腿部分和第二支腿部分，第一支腿部分和第二支腿部分从中心部分下垂并且具有间隔开以限定颈环的开口端的远侧端部。第一声学驱动器可位于颈环的第一支腿部分中，并且第二声学驱动器可位于颈环的第二支腿部分中。第一声音出口开口可位于第二支腿部分中，并且第二声音出口开口可位于第一支腿部分中。该声音设备可还包括低电阻筛，该低电阻筛位于换能器的后部和声音出口开口之间的波导中。该筛可位于换能器正后方。颈环可还包括在波导和换能器的后部之间的声学体积，并且其中压力衰减元件可声学耦合到该声学体积。

在又一个方面，一种声音装置包括颈环，该颈环被构造和布置成围绕颈部佩戴的颈环，该颈环包括具有第一声音出口开口的第一声波导和具有第二声音出口开口的第二声波导，其中第一波导和第二波导在颈环的至少一些中并排。存在声学耦合到第一波导的第一后开口式声学驱动器，和声学耦合到第二波导的第二后开口式声学驱动器。每个波导具有第一端和其相应的位于头部的一侧并且在相邻耳朵下方的声学驱动器，并且每个波导具有第二端，第二端通向其声音出口开口，位于头部的另一侧并且在另一只相邻耳朵下方。存在声学耦合到第一波导的第一压力衰减元件，其中第一压力衰减元件被构造和布置成衰减第一波导中的一个或多个声共振，以及声学耦合到第二波导的第二压力衰减元件，其中第二压力衰减元件被构造和布置成衰减第二波导中的一个或多个声共振。

实施方案可包括下列特征中的一个，或它们的任何组合。波导均可至少部分地由颈环的外壁和颈环的内壁限定。第一和第二压力衰减元件可各自包括以下中的至少一个：泡沫，该泡沫具有至少一些闭孔；波导壁开口，该波导壁开口的阻力结构覆盖壁开口或在壁开口中；和分流波导。

附图说明

图1是一种声音设备的顶部透视图。

图2是由使用者佩戴的该声音设备的顶部透视图。

图3是该声音设备的右侧视图。

图4是该声音设备的前视图。

图5为该声音设备的后视图。

图6为该声音设备的外壳的内部隔膜或壁的顶部透视图。

图7为该声音设备沿图1中的线7-7截取的第一横截面图。

图8为该声音设备沿图1中的线8-8截取的第二横截面图。

图9为该声音设备沿图1中的线9-9截取的第三横截面图。

图10是用于一种声音设备的电子器件的示意性框图。

图11是在虚拟头部的耳朵处的声压级的曲线图，其中该声音设备的驱动器既被同向驱动又被异相驱动。

图12A是具有抑制不期望的共振的损耗元件的声音设备的高度示意图。

图12B是损耗元件的放大局部示意图。

图13示出了用于声音设备的波导的一个示例的声压级与频率的关系。

图14示意性地示出了声音设备的波导中的另选类型的损耗元件。

图15示出了用于声音设备的波导的另一个示例的声压级与频率的关系。

具体实施方式

该声音设备将高质量声音引导至耳朵，而不会直接接触耳朵，并且不会阻挡环境声音。该声音设备是不显眼的，并且可以佩戴在衣服下面(如果衣服在声学上足够透明)或佩戴在衣服上面。

在一个方面，该声音设备被构造和布置成围绕颈部佩戴。该声音设备具有包括外壳的颈环。颈环具有类似马蹄形的形状，两个支腿位于颈部任一侧的躯干的顶部上方，以及位于颈部后方的弯曲的中心部分。该设备具有两个声学驱动器，在外壳的每个支腿上各有一个声学驱动器。驱动器位于使用者耳朵的预期位置下方，其声音轴指向耳朵。该声音设备还在外壳内具有两个波导，每个波导均具有在耳朵下方、靠近驱动器的出口。一个驱动器的背面声学耦合到一个波导的入口，并且另一个驱动器的背面声学耦合到另一个波导的入口。每个波导具有一个端部，为该端部馈电的驱动器位于一只耳朵(左侧或右侧)下方，以及位于另一只耳朵(右侧或左侧)下方的另一个端部(开口端)。

该声音设备的一个非限制性示例在附图中示出。这只是说明主题声音设备的许多可能的示例中的一个。本发明的范围不受该示例的限制，而是由该示例支持。

声音设备10(图1至图9)包括马蹄形(或者，大致“U”形)颈环12，其形状、构造和布置使得其可以围绕人的颈部佩戴，例如图2所示。颈环12具有位于颈部“N”的颈背处的弯曲中心部分24，以及右侧支腿20和左侧支腿22，它们从中心部分24下垂并且被构造和布置成在颈部任一侧覆盖在上部躯干上方，大致在锁骨“C”上方或附近。图3至图5示出了帮助声音设备10在颈部和上胸部区域上舒适地下垂和舒适地放置的整体形式。

颈环12包括外壳13，外壳实质上是细长的(实心的或柔性的)几乎中空的实心塑料管(声音入口和出口开口除外)，具有封闭的远侧端部27和28。外壳13内部由一体壁(隔膜)102分开。两个内部波导由外壳的外壁和隔膜限定。外壳13应足够硬，使得声音在通过波导时基本上不会减弱。在本非限制性示例中，右侧颈环支腿20的端部27与左侧颈环支腿22的端部28之间的横向距离“D”小于典型人体颈部的宽度，该颈环还需要足够柔软，使得当设备10在被戴上和摘下时端部27和28可以展开，之后将返回到图中所示的静止形状。具有合适的物理性质的许多可能材料中的一种是聚氨酯。可使用其他材料。此外，该设备可采用其他的方式来构造。例如，设备外壳可以由多个分开的部分制成，这些部分例如使用紧固件和/或粘合剂连接在一起。并且，颈环支腿不需要被布置成使得当将该设备放置在颈部后面并且支部覆盖在上胸部上时它们需要展开。

外壳13承载右侧声学驱动器14和左侧声学驱动器16。驱动器位于外壳13的顶表面30，并且位于耳朵“E”的预期位置下方。参见图2。外壳13具有下表面31。驱动器可以如图所示向后(往后)倾斜或成角度，如可能需要将驱动器的声轴(图中未示出)大致定位在佩戴者/使用者的耳朵的预期位置。驱动器可以使其声轴指向耳朵的预期位置。每个驱动器可以距离最近的耳朵的预期位置大约10cm，并且距离另一只耳朵的预期位置大约26cm(该距离是利用在下巴下方延伸到最远的耳朵的柔性带测量的)。驱动器之间的横向距离为约15.5cm。这种布置导致来自驱动器的声压级(SPL)在较近的耳朵处比另一只耳朵大约三倍，这有助于保持声道分离。

靠近并且恰好在驱动器后方并且在外壳13的顶部外壁30中的是波导出口40和50。出口50为波导110的出口，该波导的入口在右侧驱动器14的后部。出口40为波导160的出口，该波导的入口在左侧驱动器16的后部。参见图7至图9。因此，每只耳朵直接从一个驱动器的前部接收输出，并从另一个驱动器的后部接收输出。如果驱动器被异相驱动，则每只耳朵接收到的两个声学信号实际上处于基本波导四分之一波长共振频率以下的同相，在本非限制性示例中，为约130Hz至360Hz。这确保来自每个驱动器和相同侧的对应波导出口的低频辐射同相并且不会相互抵消。同时，来自相对侧驱动器和对应波导的辐射是异相的，从而提供远场抵消。这可以减少从该声音设备到附近其他人的声音溢出。

声音设备10包括右侧和左侧按钮套或部分外壳盖60和62；按钮套是可以限定或支撑设备的使用者接口的各方面的套管，诸如音量按钮68、电源按钮74、控制按钮76和暴露麦克风的开口72。当存在时，麦克风允许设备用于进行电话呼叫(如头戴式耳机)。可以根据需要包括其他按钮、滑块和类似控件。使用者接口可以被配置和定位成允许使用者容易地操作。各个按钮可以具有独特的形状和位置，以允许在不查看按钮的情况下识别。电子器件盖位于按钮套下方。承载声音设备10的功能所必需的硬件和电池的印刷电路板位于盖下方。

外壳13包括两个波导，110和160。参见图7至图9。声音从驱动器的后方/下方进入每个波导，从驱动器所在的颈环支腿的顶面向下延伸到支腿的端部，在支腿的端部转动180°并且向下到达外壳的底面，然后使支腿沿着外壳的底面往回延伸。波导继续沿着颈环的中心部分的第一部分的底面。然后波导扭转，使得在颈环的中心部分的端部处或附近，返回到外壳的顶面。波导终止于位于颈环的另一个支腿顶部的出口开口，靠近另一个驱动器。波导由外壳的外壁和内部一体隔膜或壁102之间的空间形成。隔膜102(图6中示为与外壳分开)是大致平坦的一体内部外壳壁，其具有右侧支腿130、左侧支腿138、右侧端部118、左侧端部140和中心180°扭曲部134。隔膜102还具有弯曲的倾斜转向器132和136，其引导来自波导的平行于外壳轴线延伸的声音，向上通过位于转向器上方的外壳顶壁中的出口开口，使得声音被引导为大致朝向一只耳朵。

波导110的第一部分示于图7中。波导入口114位于声学驱动器14的后部14a的正后方，该声学驱动器具有指向右耳的预期位置的正面14b。波导110的向下支腿116位于隔膜102上方并且位于外壳的顶壁/顶部30下方。转弯部120被限定在隔膜102的端部118和外壳12的封闭圆形端部27之间。然后，波导110在隔膜102下方在波导110的向上部分122中继续。然后，波导110在转向器133下方延伸，该转向器是隔膜102的一部分(参见波导部分124)，在那里波导转向进入中心外壳部分24。图8和图9示出了两个相同的波导110和160如何沿着外壳的中心部分延伸并且在其内部彼此折叠或翻转，使得每个波导在外壳的顶部部分开始和结束。这允许每个波导在颈环的一个支腿中耦合到一个驱动器的后部，并且使其出口在另一个支腿中的外壳顶部，靠近另一个驱动器。图8和图9还示出了隔膜102的第二端140，以及波导160的布置，该波导从驱动器16后方开始，沿着支腿22的顶部向下延伸，在那里它转向支腿22的底部并且使支腿22向上延伸到中心部分24中。波导110和140基本上为彼此的镜像。

在一个非限制性示例中，每个波导沿其整个长度具有大致一致的横截面积，包括约2cm²的大致环形的出口开口。在一个非限制性示例中，每个波导具有在约22cm至44cm的范围内的总长度；在一个特定的示例中，非常接近43cm。在一个非限制性示例中，波导为足够长，以在约150Hz处建立共振。更一般地，声音设备的主要维度(例如，波导长度和横截面积)主要由人体工程学决定，而适当的声学响应和功能通过适当的音频信号处理来确保。还在本公开的范围内设想了其他波导布置、形状、尺寸和长度。

用于该声音设备的电子器件的示例性但非限制性示例在图10中示出。在该示例中，该设备用作无线头戴式耳机，可以无线耦合到智能电话或不同的音频源。PCB 103承载麦克风164和麦克风处理。天线从另一设备接收音频信号(例如，音乐)。支持蓝牙无线通信协议(和/或其他无线协议)。使用者接口可以但不需要作为PCB 103和PCB 104两者的部分承载。片上***产生音频信号，该音频信号被放大并且提供给PCB 104上的L和R音频放大器。经放大的信号被发送到左侧换能器(驱动器)16和右侧换能器(驱动器)14，如上所述，它们是后开口式声学驱动器。声学驱动器可具有40mm的直径和10mm的深度，但不需要具有这些维度。PCB 104还承载与可充电电池106连接的电池充电电路，可充电电池为声音设备提供所有电力。

图11示出了上述声音设备在一只耳朵处的SPL。曲线196表示驱动器被异相驱动，曲线198表示驱动器被同相驱动。在约150Hz以下，异相SPL高于同相驱动。在60Hz至70Hz的最低频率下，异相驱动的增益高达15dB。在约400Hz至约950Hz的频率范围内发生相同的效果。在150Hz至400Hz的频率范围内，同相SPL高于异相SPL；为了在该频率范围内获得最佳的驱动器性能，应将左右声道之间的相位差翻转回零。在一个非限制性示例中，使用具有有限相变斜率的所谓全通滤波器来实现声道之间的相位差。这些提供逐渐的相位变化而不是可能对声音再现产生不利影响的突然相位变化。这允许适当的相位选择的益处，同时确保了声音设备的功率效率。在1KHz以上，由于较高频率的声道之间缺乏相关性，左右声道之间的相位差对SPL的影响要小得多。

主题声音设备的波导是共振结构。可能是有益的是，在保留增强声音设备的声学性能的共振的同时抑制一个或多个不期望的共振。可以通过向波导中引入电阻损耗源来减少共振峰。电阻损耗元件可以减少设备输出中不希望的峰和下降，使设备输出更具可预测性和更高功率效率。

损耗元件可能导致速度损耗和压力损耗中的一者或两者。速度损耗元件的示例包括但不限于提供对空气流动的阻力的材料，包括具有开孔的泡沫、玻璃纤维、羊毛或任何其他开口绒毛，以及由织物、塑料、金属或其他材料制成的阻力织造筛。速度损耗元件将不同程度地降低波导在不同频率上的输出声能级。这可以通过增加波导内的声压来抵消，但这并不总是可行的。因此，仅靠速度损耗元件可能无法实现最佳的宽带波导性能。

压力损耗元件是位于波导的具有高压的区域的阻抗元件，例如对于待衰减的共振的最大压力处。压力损耗元件产生分流速度，有助于减少不希望的高压模式。压力损耗元件的非限制性示例包括靠着波导的内壁或在远离壁的波导中定位的闭孔泡沫，以及与内衬有类似于速度损耗元件的任何阻力筛、网或绒毛的壁开口。

为了设计具有抑制不期望的共振的实用声音设备，应引入损耗元件，使得它们抑制不期望的模式，同时使对期望模式的影响降至最低。这可以通过将损耗元件引入特别选择的波导位置和/或通过使用本身是具有所需共振频率的共振结构并且放置在它们在那些频率处有效的位置处的损耗元件来实现。一些损耗元件可以仅实现这些目标中的一个，而其他损耗元件可以实现两者，如下面进一步描述的。

图12A示意性地示出了包括声波导222和224的声音设备220。换能器232位于波导222的管230的一个开口端。压力损耗元件236位于距离管230的另一端234大约四分之一波长(λ₁/4)(在待衰减的频率处)处。换能器242位于波导224的管240的一个开口端。压力损耗元件246位于距离管240的另一端244四分之一波长(λ₂/4)(在待衰减的频率处)处。图12B是压力损耗元件236的一个示例的局部放大视图，其利用管230的壁231中的开口233实现，由阻力元件(例如，泡沫、绒毛、筛和/或网)235支撑。阻力元件235可以另选地位于开口233中或位于覆盖开口233的壁231的内侧。在另外的另选配置中，压力损耗元件236或246可包括整体或部分地作为波导内表面的衬里的材料。

图13示出了波导222的一个示例的输出声压级(SPL)(以dB为单位)与频率的关系。来自换能器232前部的辐射由曲线A描绘，并且来自波导开口端234的辐射由曲线B描绘。曲线A和B示出了没有压力损耗元件的情况下的输出，而曲线A’和B’示出了图12A的具有压力损耗元件236的情况下的输出。

波导输出(曲线B)在700Hz及以上的频率具有多个共振。为了抑制1300Hz共振(最高峰值)，压力损耗元件236需要位于离波导开口端234约6.5cm处(6.5cm对应于在约27cm的空气中的1300Hz波长的约1/4)。选择损耗元件236的电阻(阻抗)值(通过压力损耗元件的材料和/或压力损耗元件中包含的任何开口的尺寸)以对1300Hz模式产生最大抑制，同时在其他频率具有可接受的损耗。所需的电阻值是降低压力峰值同时对其他波导模式具有最小影响的电阻值。该电阻值至少部分地取决于波导几何形状和音频***设计要求，并且可以通过实验或通过音频***模拟来确定。

在图13所示的示例中，1300Hz模式被抑制超过25dB，在100Hz下仅损耗约1dB。该结果是损耗电阻的选择性空间位置的直接结果。压力损耗元件的另一个好处是，在压力损耗元件236的位置处产生压力峰值的所有驻波也被抑制。在该示例中，在700Hz和2KHz处观察到抑制。为了抑制其他共振频率(如在约2.5KHz处的)，可以在针对每个频率的压力最大值的位置处安装一个或多个附加的压力损耗元件。在波导224中产生类似的结果(图13中未示出)。在一个非限制性示例中，可以使用三个或四个压力损耗元件。

需注意，如果压力损耗元件安装在高压力位置但不一定安装在最大压力位置，则会产生某种影响。另外，这些元件可以安装在比图12A所示更靠近换能器的压力最大值处，但如果它们最接近波导的开口端，则效果明显。

图14示意性地示出了具有空间和频率特性两者的压力损耗元件的一个示例。压力损耗短管260是位于波导250的管252内的开放式管(其一端具有换能器254，另一端256开口)。短管260用作小截面分流波导。短管260优选地但不一定位于主波导开口端256附近。

短管260被构造、布置和定位成在要抑制的共振频率处产生低z阻抗。其开口262大致位于该共振频率的压力最大值的位置。短管260优选地通入(即，声学耦合到)主波导252，但是它可以在波导252的内部或外部。短管260的另一端264是电阻性(速度)负载的(例如，具有电阻元件266，其在非限制性示例中可以是泡沫、金属网、织物网、筛和/或绒毛)。选择短管260的电阻负载的值，使得短管260的阻抗最小值的带宽近似等于或略大于波导峰的带宽。

如图14所示，如果短管260平行于主波导252对准，则两个波导的开口端可以在同一平面268中。在这种情况下，短管260的长度将等于要抑制的频率处的声音波长的大约1/4(λ/4)。短管260的面积通常远小于主波导252的面积，对于实际目的，通常小约5％至10％或更小。短柱260可以由合适的塑料材料构造，该塑料材料可以是与制成主波导252的材料相同的材料，或是任何其他合适的材料。

图14还示出了换能器254后面的体积255中的可选压力损耗元件257。体积255声学耦合到主波导252。在该非限制性示例中，元件257类似于图12B的压力损耗元件236，并且可以包括在体积255的壁中的开口，其由电阻元件支撑。压力损耗元件257可以另选地以本文其他地方描述的方式实现，诸如使闭孔泡沫靠着体积255的内壁定位，或者在体积255中远离内壁。压力损耗元件257将降低驱动波导252的声压，因此将对所有模式产生影响。压力损耗元件257可以有效地将共振峰值减小第一量(例如，大约3dB)并且将较低频率减小较少量(例如，大约1dB)。例如，当难以将损耗元件放置在主波导中或主波导上时，可以使用元件257。

图15示出了图14的波导250的一个示例的输出SPL(dB)与频率的关系。来自换能器254前部的辐射由曲线A描绘，并且来自波导开口端256的辐射由曲线B描绘。曲线A和B示出在没有压力损耗短管/分流波导260的情况下的输出。曲线B’示出了在具有压力损耗短管/分流波导260的情况下来自开口端256的输出。

在该示例中，短管被定位成使其开口在距主波导开口端约6.5cm处，并且具有约6.5cm(这是1300Hz处声波长的约1/4)的长度。在约1300Hz处的不期望的峰被抑制约15dB，而大多数其他共振基本上保持不受干扰。因此，当需要抑制单个不期望的共振模式时，可以使用具有空间和频率特性两者的压力损耗元件，诸如图14中所示的压力损耗元件。

声音设备可以在一个或两个波导中包括一个或多个这样的压力损耗或双重损耗元件(即，具有空间和频率特性两者的压力损耗元件)，以便改善声学性能。

本发明的声音设备的一个潜在问题是它在外壳中具有两个开口，每个波导的端部有一个。沙子、灰尘和其他颗粒可以通过这些开口进入。这些颗粒会干扰该声音设备的操作。例如，颗粒可以堵塞到音圈和磁体之间的小间隙中，该间隙可以小至约0.3mm。因此，换能器的适当操作可能受到外来颗粒的影响。通过在换能器背面和波导开口之间的某处使用低电阻筛(其用作速度损耗元件)，可以阻止颗粒到达换能器。为了抑制来自这种速度损耗元件的SPL损耗，该筛应位于速度最小值，或至少在体积速度低的位置。一个可能的位置是换能器正后方，那里速度低，如图14的筛272所示。理想情况下，筛的开口应小于音圈和受保护的换能器的磁体之间的间隙。

上述***和方法的实施方案包括对于本领域技术人员来将显而易见的计算机部件和计算机实现的步骤。例如，本领域技术人员应当理解，计算机实现的步骤可以作为计算机可执行指令存储在计算机可读介质上，诸如，例如，软盘、硬盘、光盘、闪存ROM、非易失性ROM和RAM。此外，本领域技术人员应当理解，计算机可执行指令可以在各种处理器上执行，诸如，例如，微处理器、数字信号处理器、门阵列等。为了便于说明，上述***和方法并不是每一个步骤或元件在本文中都被描述为计算机***的一部分，但是本领域技术人员将认识到每个步骤或元件可以具有对应的计算机***或软件组件。因此，通过描述其对应的步骤或元件(即，它们的功能)来实现这样的计算机***和/或软件组件在本公开的范围内。

已描述了多个具体实施。然而，应当理解，在不脱离本文描述的发明构思的范围的情况下，可以进行另外的修改，因此，其他实施方案也在所附权利要求书的范围内。

Claims (23)

1.一种声音设备，包括：

颈环，所述颈环被构造和布置成围绕颈部佩戴，所述颈环包括具有第一声音出口开口的第一声波导，以及具有第二声音出口开口的第二声波导；

第一后开口式声学驱动器，所述第一后开口式声学驱动器声学耦合到所述第一波导；

第二后开口式声学驱动器，所述第二后开口式声学驱动器声学耦合到所述第二波导；

第一压力衰减元件，所述第一压力衰减元件声学耦合到所述第一波导，其中所述第一压力衰减元件被构造和布置成衰减所述第一波导中的一个或多个声共振；和

第二压力衰减元件，所述第二压力衰减元件声学耦合到所述第二波导，其中所述第二压力衰减元件被构造和布置成衰减所述第二波导中的一个或多个声共振。

2.根据权利要求1所述的声音设备，其中所述第一压力衰减元件在针对待衰减的第一波长的压力最大值的第一位置处声学耦合到所述第一波导，并且其中所述第二压力衰减元件在针对待衰减的第二波长的压力最大值的第二位置处声学耦合到所述第二波导。

3.根据权利要求2所述的声音设备，其中所述第一位置距所述第一声音出口开口的距离为所述第一波长的约四分之一，并且其中所述第二位置距所述第二声音出口开口的距离为所述第二波长的约四分之一。

4.根据权利要求1所述的声音设备，其中所述第一压力衰减元件和所述第二压力衰减元件包括以下中的至少一个：泡沫，所述泡沫具有至少一些闭孔；波导壁开口，所述波导壁开口具有阻力结构覆盖所述壁开口或在所述壁开口中；和压力损耗短管。

5.根据权利要求1所述的声音设备，其中所述第一压力衰减元件和所述第二压力衰减元件中的至少一个包括分流波导。

6.根据权利要求5所述的声音设备，其中所述分流波导包括在两端开口的管，所述管的一端位于所述第一波导或所述第二波导的内部或直接耦合到所述第一波导或所述第二波导，并且具有位于另一端处或另一端附近的阻力结构。

7.根据权利要求6所述的声音设备，其中所述管的所述另一端位于所述第一波导或所述第二波导中，与所述波导的所述声音出口开口在大致相同的平面中。

8.根据权利要求7所述的声音设备，其中所述管具有等于待衰减的声共振的所述波长的约四分之一的长度。

9.根据权利要求1所述的声音设备，其中所述第一声学驱动器和所述第二声学驱动器被驱动，使得它们发出异相的声音。

10.根据权利要求1所述的声音设备，其中所述第一声学驱动器由所述颈环承载并且具有大致指向使用者的一只耳朵的所述预期位置的第一声轴，并且所述第二声学驱动器由所述颈环承载并且具有大致指向所述使用者的另一只耳朵的所述预期位置的第二声轴。

11.根据权利要求10所述的声音设备，其中所述第一声音出口开口位于所述第二声学驱动器附近，并且所述第二声音出口开口位于所述第一声学驱动器附近。

12.根据权利要求1所述的声音设备，其中所述第一声音出口开口位于所述第二声学驱动器附近，并且所述第二声音出口开口位于所述第一声学驱动器附近。

13.根据权利要求12所述的声音设备，其中每个波导的一端的对应声学驱动器位于头部的一侧并且在相邻耳朵附近和下方，并且另一端通向其声音出口开口，位于所述头部的另一侧并且在另一只相邻耳朵附近和下方。

14.根据权利要求1所述的声音设备，其中所述颈环具有外壁，所述第一声音出口开口被限定在所述颈环的所述外壁中，并且所述第二声音出口开口被限定在所述颈环的所述外壁中。

15.根据权利要求14所述的声音设备，其中所述颈环具有当由使用者佩戴时面向所述耳朵的顶部，并且其中所述第一声音出口开口被限定在所述颈环的所述顶部中，并且所述第二声音出口开口被限定在所述颈环的所述顶部中。

16.根据权利要求14所述的声音设备，其中所述波导均由所述颈环的所述外壁和所述颈环的内壁限定。

17.根据权利要求1所述的声音设备，其中所述颈环通常为“U”形，具有中心部分、第一支腿部分和第二支腿部分，所述第一支腿部分和所述第二支腿部分从所述中心部分下垂并且具有间隔开以限定所述颈环的开口端的远侧端部；

其中所述第一声学驱动器位于所述颈环的所述第一支腿部分中，并且所述第二声学驱动器位于所述颈环的所述第二支腿部分中；并且

其中所述第一声音出口开口位于所述第二支腿部分中，并且所述第二声音出口开口位于所述第一支腿部分中。

18.根据权利要求1所述的声音设备，还包括低电阻筛，所述低电阻筛位于换能器的后部和所述声音出口开口之间的波导中。

19.根据权利要求18所述的声音设备，其中所述筛位于所述换能器正后方。

20.根据权利要求1所述的声音设备，其中所述颈环还包括在波导和所述换能器的所述后部之间的声学体积，并且其中压力衰减元件声学耦合到所述声学体积。

21.一种声音设备，包括：

颈环，所述颈环被构造和布置成围绕颈部佩戴，所述颈环包括具有第一声音出口开口的第一声波导，以及具有第二声音出口开口的第二声波导，其中所述第一波导和所述第二波导在所述颈环的至少一些中并排；

第一后开口式声学驱动器，所述第一后开口式声学驱动器声学耦合到所述第一波导；

第二后开口式声学驱动器，所述第二后开口式声学驱动器声学耦合到所述第二波导；

其中每个波导具有第一端和其对应的位于头部的一侧并且在相邻耳朵下方的声学驱动器；

其中每个波导具有通向其声音出口开口的第二端，所述第二端位于所述头部的另一侧并且在另一只相邻耳朵下方；

第一压力衰减元件，所述第一压力衰减元件声学耦合到所述第一波导，其中所述第一压力衰减元件被构造和布置成衰减所述第一波导中的一个或多个声共振；和

第二压力衰减元件，所述第二压力衰减元件声学耦合到所述第二波导，其中所述第二压力衰减元件被构造和布置成衰减所述第二波导中的一个或多个声共振。

22.根据权利要求21所述的声音设备，其中所述波导均至少部分地由所述颈环的所述外壁和所述颈环的内壁限定。

23.根据权利要求21所述的声音设备，其中所述第一压力衰减元件和所述第二压力衰减元件包括以下中的至少一个：泡沫，所述泡沫具有至少一些闭孔；波导壁开口，所述波导壁开口具有阻力结构覆盖所述壁开口或在所述壁开口中；和分流波导。