CN115039416A - 用于真无线立体声耳麦的自适应耳塞 - Google Patents

Abstract

一种用于将耳塞式耳机设备装入耳道的装置，所述装置具有解剖学形状的可压缩衬垫构件(5)、通道(6)、从所述通道(6)的侧壁(7B)延伸但未连接至所述通道(6)的另一个侧壁(7A)的间隔构件(8)，从而通过确保在所述衬垫构件(5)的非压缩状态和压缩状态下所述通道(6)的所述相对的侧壁(7A、7B)之间的最小间隙C，在所有情况下向所述耳道提供足够的声信号传输，同时还实现灵活和舒适的设计。

Description

用于真无线立体声耳麦的自适应耳塞

技术领域

本发明大体涉及耳塞式耳机、头戴式耳机和耳麦等个人收听音频设备的技术领域，尤其涉及用于真无线立体声(true wireless stereo，TWS)入耳式耳麦的可压缩耳塞。

背景技术

近年来，随着便携式媒体播放器和手机的日益普及，耳机的使用越来越普遍。在下面的公开中，术语“耳机”将用于指代头戴式耳机以及入耳式耳机或耳塞式耳机。

诸如真无线立体声(true wireless stereo，TWS)耳麦之类的耳麦是一种包括一个或多个麦克风的耳机，因此能够提供具有免提操作的电话听筒的等效功能。这些耳麦可以是单听筒(单声道)的，也可以是双听筒(双耳单声道或立体声)的。除了个人用于收听和发送音频外，(TWS)耳麦的众多应用还包括航空、剧院或电视演播室对讲***以及控制台或PC游戏。

入耳式耳机是一种便携式耳机，其末端带有可压缩的耳塞，用于***耳道内以提供至少部分声密封，从而隔离来自外部环境的噪声。这些入耳式耳机越来越受欢迎，因为它们结构小巧，特别适合在公共交通或其它嘈杂环境(例如飞机)中通勤时移动使用。

然而，目前这些入耳式耳机中的耳塞并不能为大多数用户提供最佳的佩戴舒适度。由于人耳的生理特征，耳道的形状和角度因人而异(也可能因每个人的耳朵而异)。现有的耳塞设计只能部分适应不同形状的耳朵，尤其难以适应细长且呈角度的耳朵。具体地，许多现有的耳塞在舒适度、对不同耳朵的适应性和防止软耳塞塌陷的方法之间折衷，并且经常在被推入耳道时阻止音频端口打开以进行从耳麦到耳朵的声信号传输。在实践中，圆形耳塞最容易制造，尽管大多数耳道不是圆形的，而是解剖学上的椭圆形。然而，制造在所有情况下都能提供声信号传输的最佳椭圆形很困难。

一些耳塞制造商通过为他们的耳机同时提供圆形和椭圆形耳塞提供了部分解决上述问题的方案，但是在***狭窄或不规则形状的耳道时，其声音端口往往很容易因压缩而闭合。其它一些供应商将耳塞的主体造得非常坚硬，使得声音端口不会因施加压力而闭合，但是这些耳塞不适应不同的耳道，因此佩戴起来不舒服。另一种现有的方案提供了一种中间有十字形支撑的耳塞，可以防止声音端口闭合，但是这种设计对于细长的耳道来说不够灵活、舒适，而且结构过于坚硬。

因此，需要提供满足以下条件的耳机或耳麦耳塞：既能够在长时间内提供良好的佩戴舒适度又能够在所有情况下向耳道提供足够的声信号传输，并且制造起来简单且成本低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于将耳塞式耳机设备装入耳道的改进装置和***，从而克服或至少减少上述问题。

上述和其它目的通过独立权利要求的特征来实现。进一步的实现方式在从属权利要求、具体实施方式和附图中显而易见。

根据第一方面，提供了一种用于将耳塞式耳机设备装入耳道的装置，所述装置包括：

解剖学形状的可压缩衬垫构件，所述衬垫构件用于装入耳道；

通道，所述通道布置在所述衬垫构件中且从第一侧延伸到第二侧，并且包括至少两个相对的侧壁；

至少一个间隔构件，所述间隔构件从所述侧壁中的至少一个侧壁向相对的侧壁延伸，但未连接至所述相对的侧壁；

所述至少一个间隔构件用于：在所述相对的侧壁之间提供最小间隙C，以使得声波在所述衬垫构件的非压缩状态和压缩状态下从所述第一侧穿过所述通道到达所述第二侧。

在耳塞(衬垫构件)中布置从(声学)通道的侧壁向相对的侧壁延伸但又未连接至所述相对的侧壁的间隔构件，既确保了可压缩性以便装入所有形状的耳道，又确保了在所有情况下(即使在狭窄的耳道中受到压缩时)通过所述通道向所述耳道进行足够的声信号传输。所述耳塞的简单结构还使得所述耳塞能够采用柔性材料简单、经济地设计和制造，其中，所述柔性材料能够在长时间内提供良好的佩戴舒适度。

在一个实施例中，所述解剖学形状的衬垫构件呈椭圆形。

在所述第一方面的一种可能的实现方式中，所述衬垫构件和所述通道呈椭圆形，所述通道包括由较小曲率限定的第一对相对侧壁以及由较大曲率限定的第二对相对侧壁。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述至少一个间隔构件包括从所述第一对相对侧壁中的一个侧壁突出的凸块，所述凸块与所述衬垫构件同质。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述至少一个间隔构件包括两个凸块，每个凸块分别从所述第一对相对侧壁中的一个侧壁突出。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述衬垫构件由柔性和弹性材料制成，并且所述至少一个间隔构件包括附接至所述第二对相对侧壁中的至少一个侧壁的加强凸缘，所述加强凸缘由比所述衬垫构件柔性更小的材料制成。

在一个实施例中，所述衬垫构件由硅制成。在另一个可能的实施例中，所述衬垫构件由邵氏硬度为25的硅材料制成，所述加强凸缘由硬度更高的硅材料制成，优选地在邵氏硬度40和60之间。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述至少一个间隔构件包括两个加强凸缘，每个加强凸缘分别附接至所述第二对相对侧壁中的一个侧壁。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述间隔构件被布置为仅在所述通道内于所述第一侧和所述第二侧之间部分延伸；所述衬垫构件还包括：连续凹槽，所述连续凹槽布置在所述通道的所述侧壁内，位于所述通道的所述间隔构件不延伸的部分中，以使所述衬垫构件能够灵活地适应弯曲的耳道。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述衬垫构件包括细长的中空体，所述中空体具有环绕所述通道的封闭体腔，从而提供额外的弯曲灵活性和可压缩性。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述体腔朝向所述衬垫构件的一侧开口以提供连接槽，用于连接至耳塞式耳机壳体。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述衬垫构件和所述间隔构件被配置为：在压缩状态下，所述相对的侧壁之间的所述最小间隙C在1mm至1.5mm之间；在所述压缩状态下测量的所述衬垫构件的最小总宽度为3.5mm；在所述压缩状态下测量的所述通道的最小横截面积为5mm²。

根据第二方面，提供了一种耳塞式耳机设备，所述耳塞式耳机设备包括：

根据所述第一方面的任一种可能的实现方式所述的装置；

壳体，用于在所述第一侧处可拆卸地连接至所述装置的所述衬垫构件；

扬声器，布置在所述壳体中，用于响应于音频信号产生声波，以通过所述通道向所述耳道输送。

将包括根据所述第一方面的一种可能的实现方式所述的间隔构件的可压缩耳塞与可拆卸地连接的具有扬声器的耳塞式耳机壳体相结合，使得耳塞式耳机设计能够确保在长时间内提供良好的佩戴舒适度，同时还能够在任何情况下向所述耳道提供足够的声信号传输。

在所述第二方面的一种可能的实现方式中，所述壳体和所述衬垫构件之间的所述可拆卸连接为布置在所述衬垫构件的所述第一侧处的连接槽与布置在所述壳体上的相应形状的连接缘之间的卡扣连接。

在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述衬垫构件用于：在装入耳道时，基本上填充所述耳道的横截面；所述衬垫构件和所述壳体用于：当连接时，在所述耳道的朝向鼓膜的第一部分与所述耳道的朝向外部环境的第二部分之间提供声密封。

根据第三方面，提供了一种***，所述***包括：

根据所述第一方面的任一种可能的实现方式所述的至少一个耳塞式耳机设备；

主机设备，用于与所述至少一个耳塞式耳机设备进行数据连接，并用于生成所述音频信号以通过所述数据连接输送到所述扬声器。

将所述耳塞式耳机设备与主机设备进行数据连接可以在没有自身存储空间且处理手段有限的情况下实现所述耳塞式耳机设备，从而实现尺寸小且重量更轻的更简单构造，这在TWS耳麦的情况下非常重要。

在所述第三方面的一种可能的实现方式中，所述耳塞式耳机设备为真无线立体声(True Wireless Stereo，TWS)耳麦；所述主机设备为移动智能手机；所述数据连接使用蓝牙协议建立。

根据下文描述的一个或多个实施例，这些和其它方面将是显而易见的。

附图说明

在本发明的以下详述部分中，将参考附图中示出的示例性实施例更详细地解释各方面、实施例和实现方式。

图1示出了第一方面的一个实施例提供的衬垫构件在非压缩状态和压缩状态下的3D前视图；

图2为第一方面的一个实施例提供的间隔构件的横截面图；

图3为第一方面的另一个实施例提供的间隔构件的横截面图；

图4为第一方面的另一个实施例提供的衬垫构件的一半的3D视图；

图5示出了第二方面的一个实施例提供的布置在耳道中的耳塞式耳机设备的横截面图；

图6示出了第三方面的一个实施例提供的具有耳塞式耳机设备的***，所述耳塞式耳机设备与主机设备进行数据连接。

具体实施方式

图1示出了本发明提供的一种装置，所述装置包括：解剖学形状的可压缩衬垫构件5，衬垫构件5具有第一侧5A(向前)和第二侧5B(向后)；通道6，通道6布置在衬垫构件5中且从第一侧5A延伸到第二侧5B，以实现通过衬垫构件5进行的(例如扬声器15产生的)声信号传输，如下面结合图5所述。

此处的“解剖学形状”意在涵盖所有可能的形状，这些形状基于或设计为适应人体部位的结构，尤其是人体外耳和耳道的结构。

通道6包括至少两个相对的侧壁7A、7B，间隔构件8从侧壁7B向相对的侧壁7A延伸，但未到达或未连接至相对的侧壁7A。

左侧的图示出了非压缩状态下的衬垫构件5的形状，而右侧的图示出了衬垫构件5的压缩状态。如图所示，间隔构件8用于在相对的侧壁7A、7B之间提供最小间隙C，以使得声波在衬垫构件5的非压缩状态和压缩状态下从第一侧5A穿过通道6到达第二侧5B。

在可能的实施例中，衬垫构件5呈椭圆形。在其它可能的实施例中，衬垫构件5和通道6均呈椭圆形。

在图2所示的一个实施例中，衬垫构件5中的通道6包括由较小曲率限定的第一对相对侧壁71以及由较大曲率限定的第二对相对侧壁72。间隔构件8可以实现为从第一对相对侧壁71中的一个侧壁突出的凸块9，凸块9与衬垫构件5同质，如图1所示；或者实现为两个凸块9A、9B，每个凸块9A或9B分别从第一对相对侧壁71中的一个侧壁突出，如图2所示。这些实施例所述的同质结构使得能够以简单且廉价的方式制造耳机中使用的耳塞。

在图3所示的另一个实施例中，衬垫构件5由硅等柔性和弹性材料制成，并且至少一个间隔构件8实现为附接至第二对相对侧壁72中的至少一个侧壁的加强凸缘10。在所示实施例中，衬垫构件5包括两个加强凸缘10A和10B，每个加强凸缘10A或10B分别附接至第二对相对侧壁72中的一个侧壁。该实施例的一个重要方面是，加强凸缘10由比衬垫构件5柔性更小的材料制成。在一个可能的实施例中，所述衬垫构件由邵氏硬度为25的硅材料制成，所述加强凸缘由硬度更高的硅材料制成，优选地在邵氏硬度40和60之间。

在图4所示的另一个可能的实施例中，间隔构件8被布置为仅在通道6内于第一侧5A和第二侧5B之间部分延伸，从而允许使用更少的材料来实现制造成本节省并且使结构更轻，同时仍然在侧壁7A和7B之间提供足够的间隔。

在一个可能的实施例中，衬垫构件5还包括连续凹槽11，连续凹槽11布置在通道6的所述侧壁内，位于通道6的间隔构件8不延伸的部分中，以使衬垫构件5能够灵活地适应弯曲的耳道4。

在另一个可能的实施例中，衬垫构件5包括细长的中空体12，中空体12具有环绕通道6的封闭体腔13，从而提供额外的弯曲灵活性和可压缩性并进一步节省制造成本。在一个可能的实施例中，体腔13朝向衬垫构件5的一侧5A或5B开口以提供连接槽14，用于连接至耳塞式耳机壳体3，例如图5所示的耳塞式耳机壳体。

在一个可能的实施例中，衬垫构件5和间隔构件8被配置为：在压缩状态下，相对的侧壁7A、7B之间的所述最小间隙C在1mm至1.5mm之间。

在一个可能的实施例中，衬垫构件5和间隔构件8被配置为：在所述压缩状态下测量的衬垫构件5的最小总宽度为3.5mm。

在一个可能的实施例中，衬垫构件5和间隔构件8被配置为：在所述压缩状态下测量的通道6的最小横截面积为5mm²。

图5示出了本发明提供的耳塞式耳机设备1，为了简单起见，与之前描述的或本文中示出的相应特征相同或相似的特征用之前使用的相同附图标记表示。在该所示实施例中，耳塞式耳机设备1包括壳体3，壳体3在第一侧5A处可拆卸地连接至所述装置的衬垫构件5。

在一个实施例中，壳体3和衬垫构件5之间的所述可拆卸连接为布置在衬垫构件5的第一侧5A的连接槽14与布置在壳体3上的相应形状的连接缘17之间的卡扣连接。

此处的“卡扣连接”是指一种用于连接柔性零件(通常是塑料零件)的装配方法，以通过将所述零件的互锁部件推到一起形成最终产品。

如图5所示，衬垫构件5可以用于：在装入耳道4时，基本上填充耳道4的横截面，使得衬垫构件5和壳体3能够在连接时，在耳道4的朝向鼓膜的第一部分4A与耳道4的朝向外部环境的第二部分4B之间提供声密封。

此外，还可以在壳体3中布置扬声器15，用于响应于音频信号产生声波16，以通过通道6向耳道4输送。扬声器7可以包括前腔以及与所述前腔隔离的后腔，以产生最佳声波。

在可能的实施例中，还可以在壳体3上朝向所述外部环境布置诸如音量旋钮之类的拨盘，用于调节扬声器15的总输出音量或所述输入音频信号的信号分量之间的平衡中的至少一个侧壁。

在可能的实施例中(未示出)，耳塞式耳机设备1还可以包括麦克风，所述麦克风布置在壳体3中，并且用于从所述外部环境的方向捕获声波。在一个实施例中(也未示出)，耳塞式耳机设备1可以包括至少两个麦克风，所述至少两个麦克风被配置为朝向耳塞式耳机设备1的用户的嘴部以实现声波束成形。

在另一个实施例中(也未示出)，耳塞式耳机设备1还可以包括语音加速度计，所述语音加速度计用于通过振动检测耳塞式耳机设备1的用户的语音。

这些额外的输入可以生成其它输入信号，这些其它输入信号可以用作要混合在扬声器15的输入音频信号中的其它分量，或者用于控制耳塞式耳机设备1的其它功能(例如去闭塞)。

图6示出了本发明提供的一种***，所述***包括：根据上述任一实施例所述的至少一个耳塞式耳机设备1，包括壳体3和连接的衬垫构件5；主机设备2，用于与至少一个耳塞式耳机设备1进行数据连接。尽管图6中示出了所述***具有单个耳塞式耳机设备1，但在大多数实施例中，所述***将包括两个耳塞式耳机设备1(对应于TWS耳塞式耳机***)，其被配置为分别用在用户的左耳和右耳，并且耳塞式耳机设备1之间没有有线连接。

主机设备2可以是移动智能手机，所述数据连接可以使用蓝牙或低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，BLE)协议等建立。

本文已经结合各种实施例描述了各个方面和实现方式。但是，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域的技术人员在实践所要求保护的主题时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以满足权利要求中所描述的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施并不表示这些措施的组合不能被有效地使用。计算机程序可存储/分配在合适的介质上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分提供的光存储介质或者固态介质，还可以以其它形式例如通过互联网或者其它有线或无线电信***分配。

权利要求书中使用的附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于将耳塞式耳机设备(1)装入耳道(4)的装置，其特征在于，所述装置包括：

解剖学形状的可压缩衬垫构件(5)，所述衬垫构件(5)用于装入耳道(4)；

通道(6)，所述通道(6)布置在所述衬垫构件(5)中且从第一侧(5A)延伸到第二侧(5B)，并且包括至少两个相对的侧壁(7A、7B)；

至少一个间隔构件(8)，所述间隔构件(8)从所述侧壁中的至少一个侧壁(7B)向相对的侧壁(7A)延伸，但未连接至所述相对的侧壁(7A)；

所述至少一个间隔构件(8)用于：在所述相对的侧壁(7A、7B)之间提供最小间隙C，以使得声波在所述衬垫构件(5)的非压缩状态和压缩状态下从所述第一侧(5A)穿过所述通道(6)到达所述第二侧(5B)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述衬垫构件(5)和所述通道(6)呈椭圆形，所述通道(6)包括由较小曲率限定的第一对相对侧壁(71)以及由较大曲率限定的第二对相对侧壁(72)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少一个间隔构件(8)包括从所述第一对相对侧壁(71)中的一个侧壁突出的凸块(9)，所述凸块(9)与所述衬垫构件(5)同质。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述至少一个间隔构件(8)包括两个凸块(9A、9B)，每个凸块(9A/9B)分别从所述第一对相对侧壁(71)中的一个侧壁突出。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述衬垫构件(5)由硅等柔性和弹性材料制成，并且所述至少一个间隔构件(8)包括附接至所述第二对相对侧壁(72)中的至少一个侧壁的加强凸缘(10)，所述加强凸缘(10)由比所述衬垫构件(5)柔性更小的材料制成。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述至少一个间隔构件(8)包括两个加强凸缘(10A、10B)，每个加强凸缘(10A/10B)分别附接至所述第二对相对侧壁(72)中的一个侧壁。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述间隔构件(8)被布置为仅在所述通道(6)内于所述第一侧(5A)和所述第二侧(5B)之间部分延伸；

所述衬垫构件(5)还包括：连续凹槽(11)，所述连续凹槽(11)布置在所述通道(6)的所述侧壁内，位于所述通道(6)的所述间隔构件(8)不延伸的部分中，以使所述衬垫构件(5)能够灵活地适应弯曲的耳道(4)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述衬垫构件(5)包括细长的中空体(12)，所述中空体(12)具有环绕所述通道(6)的封闭体腔(13)，从而提供额外的弯曲灵活性和可压缩性。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述体腔(13)朝向所述衬垫构件(5)的一侧(5A/5B)开口以提供连接槽(14)，用于连接至耳塞式耳机壳体(3)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述衬垫构件(5)和所述间隔构件(8)被配置为：

在压缩状态下，所述相对的侧壁(7A、7B)之间的所述最小间隙C在1mm至1.5mm之间；

在所述压缩状态下测量的所述衬垫构件(5)的最小总宽度为3.5mm；

在所述压缩状态下测量的所述通道(6)的最小横截面积为5mm²。

11.一种耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，包括：

根据权利要求1至10中任一项所述的装置；

壳体(3)，用于在所述第一侧(5A)处可拆卸地连接至所述装置的所述衬垫构件(5)；

扬声器(15)，布置在所述壳体(3)中，用于响应于音频信号产生声波(16)，以通过所述通道(6)向所述耳道(4)输送。

12.根据权利要求11所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，所述壳体(3)和所述衬垫构件(5)之间的所述可拆卸连接为布置在所述衬垫构件(5)的所述第一侧(5A)处的连接槽(14)与布置在所述壳体(3)上的相应形状的连接缘(17)之间的卡扣连接。

13.根据权利要求11或12中任一项所述的耳塞式耳机设备(1)，其特征在于，

所述衬垫构件(5)用于：在装入耳道(4)时，基本上填充所述耳道(4)的横截面；

所述衬垫构件(5)和所述壳体(3)用于：当连接时，在所述耳道(4)的朝向鼓膜的第一部分(4A)与所述耳道(4)的朝向外部环境的第二部分(4B)之间提供声密封。

14.一种***，其特征在于，所述***包括：

根据权利要求11至13中任一项所述的至少一个耳塞式耳机设备(1)；

主机设备(2)，用于与所述至少一个耳塞式耳机设备(1)进行数据连接，并用于生成所述音频信号以通过所述数据连接输送到所述扬声器(15)。

15.根据权利要求14所述的***，其特征在于，

所述耳塞式耳机设备(1)为真无线立体声(True Wireless Stereo，TWS)耳麦；

所述主机设备(2)为移动智能手机；

所述数据连接使用蓝牙协议建立。

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