多聲道耳機模塊及其耳機單元的製作方法
2023-07-30 05:27:26
專利名稱：多聲道耳機模塊及其耳機單元的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種耳機模塊，特別涉及一種可提供多聲道(Multi-Channel)的音源輸出的多聲道耳機模塊。
背景技術：
近年來隨著電子科技產業的突飛猛進，使得各種電子產品無不朝向輕薄短小的趨勢進行設計，如此將有助於使用者隨身攜帶及操作使用，或者是縮小電子產品的存放空間。就聲音輸出裝置而言，耳機即是最明顯的範例。依照耳機的固定於使用者的頭部的方式，可將耳機約略分為頭戴式耳機、耳塞式耳機及耳掛式耳機等。
對於音樂愛好者或影片欣賞者而言，莫不追求臨場的音效呈現。就習知技術而言，為了仿真出真實的音場狀態，通常是將多個大型揚聲器分別擺設環繞在使用者的四周，用以仿真出真實的音場狀態。以5.1聲道的音源輸出為例，至少必須提供前置左聲道(Front/LeftChannel)揚聲器、前置右聲道(Front/Right Channel)揚聲器、後置左聲道(Rear/Left Cannel)揚聲器、後置右聲道(Rear/Left Channel)揚聲器、中置聲道(Center Channel)揚聲器及重低音聲道(SubwooferChannel)揚聲器，並將這些揚聲器分別擺設在使用者的所處空間的特定位置，同時利用聲音延遲的技術來仿真出真實的音場狀態，讓使用者獲得真實的臨場感受。
然而，當使用者想要在戶外或侷促的空間內聆聽音樂或觀賞影片，若欲同時獲得真實的臨場感受時，上述的由大型揚聲器所組成的音響設備將無法符合使用者的需求。因此，為了讓使用者能夠在戶外或侷促的空間內聆聽音樂或觀賞影片，習知技術已經發展出一種多聲道耳機模塊，利用其本身為耳機型態的音源輸出裝置，用以取代大型的音響設備，並可同樣仿真出真實的音場狀態。此外，相對於大型的音響設備而言，多聲道耳機模塊更具有重量輕及體積小等特點，故有利於使用者的攜帶或儲存。
請參考圖1，其繪示習知的多聲道耳機模塊的外觀示意圖。多聲道耳機模塊100包括一固定單元110及兩耳機單元120，其中兩耳機單元120連接至固定單元110。因此，當多聲道耳機模塊100配戴於使用者的頭部時，固定單元110可將兩耳機單元120分別配置於使用者的雙耳，以便於讓使用者的雙耳能夠分別接收兩耳機單元120所發出的聲響。
請參考圖2A，其繪示習知的耳機單元的剖面示意圖。習知的耳機單元200(即圖1的耳機單元120)主要包括一罩體210、一前置聲道揚聲器220、一前置聲道音箱222、一後置聲道揚聲器230、一後置聲道音箱232及一重低音聲道揚聲器240。首先，前置聲道揚聲器220配設於罩體210的內部，並且前置聲道音箱222也配設於罩體210的內部，並容納前置聲道揚聲器220。此外，後置聲道揚聲器230對應於前置聲道揚聲器220的位置，而同樣配設於罩體210的內部，並且後置聲道音箱232也配設於罩體210的內部，並容納後置聲道揚聲器230。另外，重低音聲道揚聲器240則配設於罩體210的底部。
請參考圖2B，其繪示圖2A的前置聲道揚聲器、後置聲道揚聲器及重低音聲道揚聲器的相對位置的剖面示意圖。就習知的耳機單元200而言，前置聲道揚聲器220的軸向平行於後置聲道揚聲器230的軸向，如此將造成前置聲道揚聲器220及後置聲道揚聲器230所分別產生的聲波兩者之下將發生嚴重地相互疊加或相互幹擾的現象，因而大幅地影響到聲音的質量及前置/後置聲道的分離度。
請參考圖2C，其繪示圖2A的前置聲道音箱的剖面示意圖。前置聲道音箱222的內底壁通常是形成一平坦化的表面222a，如此將導致圖2A的前置聲道揚聲器220所產生的聲波，其極易經由平面222a而反射至前置聲道音箱222的上方，並與正常聲波之下發生相互疊加或相互幹擾的現象，因而導致雜音的出現。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種多聲道耳機模塊，可大幅減少耳機單元的聲波相互疊加或相互幹擾的現象，而有效提高多聲道耳機模塊的音源輸出的效能。
基於本實用新型的上述目的，本實用新型提出一種多聲道耳機模塊，至少包括二耳機單元，其適於分別配置於使用者的雙耳。此外，這些耳機單元分別具有一罩體、一前置聲道揚聲器、一後置聲道揚聲器及一重低音聲道揚聲器，其中前置聲道揚聲器配設於罩體的內部，而後置聲道揚聲器則對應前置聲道揚聲器的位置，而配設於罩體的內部，且後置聲道揚聲器的軸向與前置聲道揚聲器的軸向夾有一第一銳角，而重低音聲道揚聲器配設於罩體的底部。
依照本實用新型的多聲道耳機模塊，第一銳角的角度範圍為25～35度，最佳值為30度。
依照本實用新型的多聲道耳機模塊，前置聲道揚聲器的軸向與重低音聲道揚聲器的軸向夾有一第二銳角，其角度範圍為5～15度，最佳值為10度，並且後置聲道揚聲器的軸向與重低音聲道揚聲器的軸向夾有一第三銳角，其角度範圍為15～25度，最佳值為20度。
依照本實用新型的多聲道耳機模塊，每一耳機單元還包括一前置聲道音箱、一後置聲道音箱及一重低音聲道音箱，其中前置聲道音箱配設於該罩體的內部，並容納前置聲道揚聲器，而後置聲道音箱也配設於罩體的內部，並容納後置聲道揚聲器，而重低音聲道音箱配設於罩體的底部，並容納重低音聲道揚聲器。
依照本實用新型的多聲道耳機模塊，這些前置聲道音箱的內底壁分別為一波浪形表面，且這些前置聲道音箱的內底壁分別具有至少一通氣孔，其穿設於其所對應的前置聲道音箱的內底壁。此外，波浪形表面的波紋對應前置揚聲器的軸向，而輻射狀地向外延伸及起伏。
依照本實用新型的多聲道耳機模塊，這些後置聲道音箱的內底壁分別為一波浪形表面，且這些後置聲道音箱的內底壁分別具有至少一通氣孔，其穿設於其所對應的後置聲道音箱的內底壁。此外，波浪形表面的波紋對應後置揚聲器的軸向，而輻射狀地向外延伸及起伏。
依照本實用新型的多聲道耳機模塊，前置聲道揚聲器、後置聲道揚聲器及重低音聲道揚聲器的徑向上的直徑比為(30±0.5)∶(28±0.5)∶(40±0.5)，最佳的直徑比為30∶28∶40。
依照本實用新型的多聲道耳機模塊，前置聲道揚聲器及後置聲道揚聲器所接收的音源信號與重低音聲道揚聲器所接收的音源信號的相位角相差180度。
為讓本實用新型的上述和其它目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合附圖，進行詳細說明。
圖1繪示習知的多聲道耳機模塊的外觀示意圖；圖2A繪示習知的耳機單元的剖面示意圖；圖2B繪示圖2A的前置聲道揚聲器、後置聲道揚聲器及重低音聲道揚聲器的相對位置的剖面示意圖；圖2C繪示圖2A的前置聲道音箱的剖面示意圖；圖3繪示本實用新型的較佳實施例的多聲道耳機模塊的外觀示意圖；圖4A繪示本實用新型的較佳實施例的耳機單元的剖面示意圖；圖4B繪示圖4A的前置聲道揚聲器、後置聲道揚聲器及重低音聲道揚聲器的相對位置的剖面示意圖；圖4C繪示圖4A的前置聲道音箱的剖面示意圖；以及圖5繪示前/後置聲道音箱的底壁未加入及有加入波浪形表面設計的頻率響應曲線圖。
具體實施方式
請參考圖3，其繪示本實用新型的較佳實施例的多聲道耳機模塊的外觀示意圖。多聲道耳機模塊300包括有一固定單元310及兩耳機單元320，其中兩耳機單元320連接至固定單元310。因此，當多聲道耳機模塊300配戴於使用者的頭部時，固定單元310可將兩耳機單元320分別配置於使用者的雙耳，以便於讓使用者的雙耳能夠分別接收兩耳機單元120所發出的聲響。值得注意的是，固定單元310的種類可為頭箍、耳掛、頸圈、頭盔或帽子等穿戴物，用以將兩耳機單元320分別配置於使用者的雙耳。
請同樣參考圖3，為了仿真出真實的音場狀態，例如仿真出音源的左右方向及前後方向的移動，所以多聲道耳機模塊300必須提供至少四聲道的音源輸出讓使用者去感受，亦即分別提供至少二聲道的音源輸出至使用者的雙耳，並同時對應使用者的前後方向來設計這些聲道的音源輸出位置。此外，為了仿真出音源的低頻部分(即重低音)的音效，多聲道耳機模塊300更提供左右二個重低音聲道。然而，為了說明多聲道耳機模塊300是如何提供多聲道的音源輸出，下文均以單側(左側或右側)的耳機單元320為例進行詳細說明。
請參考圖4A，其繪示本實用新型的較佳實施例的耳機單元的剖面示意圖。本實用新型的耳機單元400(即圖3的耳機單元320)主要包括一罩體410、一前置聲道揚聲器420、一前置聲道音箱422、一後置聲道揚聲器430、一後置聲道音箱432及一重低音聲道揚聲器440。首先，前置聲道揚聲器420配設於罩體410的內部，並且前置聲道音箱422也配設於罩體410的內部，並容納前置聲道揚聲器420。此外，後置聲道揚聲器430對應於前置聲道揚聲器420的位置，而同樣配設於罩體410的內部，並且後置聲道音箱432也配設於罩體410的內部，並容納後置聲道揚聲器430。另外，重低音聲道揚聲器440則配設於罩體410的底部。值得注意的是，與習知的圖2A所示的耳機單元200相較之下，本實用新型的耳機單元400額外地增設一重低音聲道音箱442，其配設於罩體410的底部，並容納重低音聲道揚聲器440。因此，本實用新型的單一耳機單元400的每一個揚聲器均具有各自的輔助音箱。此外，對於前置聲道揚聲器420及後置聲道揚聲器430而言，罩體410更可作為一共同音箱。另外，前置聲道音箱422、後置聲道音箱432及重低音聲道音箱442均為背向式出氣設計，意即這些音箱的底壁均穿設有通氣孔(未繪示)，用以宣洩音壓。
請參考圖4B，其繪示圖4A的前置聲道揚聲器、後置聲道揚聲器及重低音聲道揚聲器的相對位置的剖面示意圖。就本實用新型的單一耳機單元200而言，前置聲道揚聲器420的軸向與後置聲道揚聲器430的軸向夾有一第一銳角A，其角度範圍為25～35度，最佳值為30度。換句話說，前置聲道揚聲器420的軸向與重低音聲道揚聲器440的軸向夾有一第二銳角B，其角度範圍為5～15度，最佳值為10度，並且後置聲道揚聲器430的軸向與重低音聲道揚聲器440的軸向夾有一第三銳角C，其角度範圍為15～25度，最佳值為20度。因此，由於上述的各個軸向之下的角度設定，與習知的圖2B所示的前置聲道揚聲器220及後置聲道揚聲器230相較之下，本實用新型的前置聲道揚聲器420及後置聲道揚聲器430所分別產生的聲波兩者之下的相互疊加或幹擾現象將可大幅減少，因而有效提高聲音的質量及前置/後置聲道的分離度。
請參考圖4C，其繪示圖4A的前置聲道音箱的剖面示意圖。於習知的圖2C的前置聲道音箱222相較之下，本實用新型的前置聲道音箱422的內底壁形成一波浪形表面422a，且此波浪形表面422a的波紋更可對應於圖4B所示的前置揚聲器420的軸向，而輻射狀地向外延伸及起伏。因此，圖4B的前置聲道揚聲器420所產生的聲波，將可經由前置聲道音箱422的底壁的通氣孔422b，而宣洩至圖4A所示的罩體410(共同音箱)的內部。因此，與習知的圖2C所示的前置聲道音箱222相較之下，本實用新型的前置聲道音箱422將可降低聲波之下發生相互疊加或相互幹擾的現象，因而降低雜音的出現。此外，圖4A的後置聲道音箱432的內底壁其結構也可相同於前置聲道音箱422的內底壁的結構，於此不再多作贅述。
為了比較音箱的底壁加入波浪形表面設計之下所產生的顯著差異，請參考圖5，其繪示前/後置聲道音箱的底壁未加入及有加入波浪形表面設計的頻率響應曲線圖。首先，當前/後置聲道音箱的底壁未加入波浪形表面設計時，所對應的頻率響應曲線為曲線L1，其在100Hz～1kHz的頻率範圍其聲音強度的起伏很大，並且在人類最敏感的聲音頻率1kHz左右的地方，其聲音強度更超過110分貝，所以習知的多聲道耳機模塊很容易在此聲音頻率產生嘶聲或風聲等雜音。接著，當前/後置聲道音箱的底壁有加入波浪形表面設計時，所對應的頻率響應曲線為曲線L2，其在100Hz～1kHz的頻率範圍其聲音強度的起伏較小，並且在人類最敏感的聲音頻率1kHz左右的地方，其聲音強度更不及105分貝，所以本實用新型的多聲道耳機模塊較不易在此聲音頻率產生嘶聲或風聲等雜音，因而有助於提高本實用新型的多聲道耳機模塊的整體效能。
為了提高本實用新型的圖4A的耳機單元400的音源輸出的效能，請再參考圖4A，本實用新型更可將前置聲道揚聲器420、後置聲道揚聲器430及重低音揚聲器440的徑向上的直徑比設定為(30±0.5)∶(28±0.5)∶(40±0.5)，而最佳的直徑比為30∶28∶40。此外，前置聲道揚聲器420及後置聲道揚聲器430，兩者與重低音聲道揚聲器440之下採用反向驅動設計，意即前置聲道揚聲器420及後置聲道揚聲器430所接收的音源信號，其與重低音聲道揚聲器440所接收的音源信號的相位角設定相差180度，如此將可大幅減少罩體410的共振音壓，因而有效提高耳機單元400的音源輸出的效能。值得注意的是，此處可同時將前置聲道揚聲器420及後置聲道揚聲器420的音圈極性刻意地反接，或是僅將重低音聲道揚聲器440的音圈極性刻意地反接，即可將兩者音源信號的相位角設定相差180度。
綜上所述，本實用新型的多聲道耳機模塊具有下列優點(1)本實用新型的多聲道耳機模塊的每一耳機單元相對於重低音聲道揚聲器的軸向，而旋轉調整前置聲道揚聲器的軸向與後置聲道揚聲器的軸向，用以大幅減少聲波相互疊加或相互幹擾的現象，故可有效提高耳機單元的音源輸出的效能；(2)本實用新型的多聲道耳機模塊的每一耳機單元更額外增加一重低音聲道音箱，使得每個揚聲器均具有各自的輔助音箱，並利用罩體作為一共享音箱，因而構成三揚聲器及四音箱的架構，如此將可有效提高耳機單元的音源輸出的效能；(3)本實用新型的多聲道耳機模塊的每一耳機單元更可在前置/後置聲道音箱的內底壁設計形成波浪狀表面，用以降低聲波反射的現象，故可大幅減少反射的聲波與正常的聲波兩者相互疊加或相互幹擾的現象；以及(4)本實用新型的多聲道耳機模塊的每一耳機單元其前置聲道揚聲器及後置聲道揚聲器，兩者與重低音聲道揚聲器之下採用反向驅動設計，如此將可大幅減少耳機單元的共振音壓，因而有效提高耳機單元的音源輸出的效能。
雖然本實用新型已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本實用新型，任何本領域普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本實用新型的保護範圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求1.一種多聲道耳機模塊，其特徵在於，至少包括二耳機單元，適於分別配置於使用者的雙耳，該些耳機單元分別具有一罩體；一前置聲道揚聲器，配設於該罩體的內部；一後置聲道揚聲器，其對應該前置聲道揚聲器的位置，而配設於該罩體的內部，且該後置聲道揚聲器的軸向與該前置聲道揚聲器的軸向夾有一第一銳角；以及一重低音聲道揚聲器，配設於該罩體的底部。
2.如權利要求1所述的多聲道耳機模塊，其特徵在於還包括至少一固定單元，其連接至該些耳機單元，用以將該些耳機單元分別配置於使用者的雙耳。
3.如權利要求1所述的多聲道耳機模塊，其特徵在於該第一銳角的角度範圍為25～35度。
4.如權利要求1所述的多聲道耳機模塊，其特徵在於該前置聲道揚聲器的軸向與該重低音聲道揚聲器的軸向夾有一第二銳角，其角度範圍為5～15度，並且該後置聲道揚聲器的軸向與該重低音聲道揚聲器的軸向夾有一第三銳角，其角度範圍為15～25度。
5.如權利要求1所述的多聲道耳機模塊，其特徵在於每一該些耳機單元還包括一前置聲道音箱，配設於該罩體的內部，並容納該前置聲道揚聲器；一後置聲道音箱，配設於該罩體的內部，並容納該後置聲道揚聲器；以及一重低音聲道音箱，配設於該罩體的底部，並容納該重低音聲道揚聲器。
6.如權利要求5所述的多聲道耳機模塊，其特徵在於該些前置聲道音箱的內底壁分別為一波浪形表面，且該些前置聲道音箱的內底壁分別具有至少一通氣孔，其穿設於其所對應的該前置聲道音箱的內底壁。
7.如權利要求6所述的多聲道耳機模塊，其特徵在於該波浪形表面的波紋對應該前置揚聲器的軸向，而輻射狀地向外延伸及起伏。
8.如權利要求5所述的多聲道耳機模塊，其特徵在於該些後置聲道音箱的內底壁分別為一波浪形表面，且該些後置聲道音箱的內底壁分別具有至少一通氣孔，其穿設於其所對應的該後置聲道音箱的內底壁。
9.如權利要求8所述的多聲道耳機模塊，其特徵在於該波浪形表面的波紋對應該後置揚聲器的軸向，而輻射狀地向外延伸及起伏。
10.如權利要求1所述的多聲道耳機模塊，其特徵在於該前置聲道揚聲器、該後置聲道揚聲器及該重低音聲道揚聲器的徑向上的直徑比為(30±0.5)∶(28±0.5)∶(40±0.5)。
11.如權利要求1所述的多聲道耳機模塊，其特徵在於該前置聲道揚聲器及該後置聲道揚聲器所接收的音源信號與該重低音聲道揚聲器所接收的音源信號的相位角相差180度。
12.一種耳機單元，其特徵在於，至少包括一罩體；一前置聲道揚聲器，配設於該罩體的內部；一後置聲道揚聲器，其對應該前置聲道揚聲器的位置，而配設於該罩體的內部，且該後置聲道揚聲器的軸向與該前置聲道揚聲器的軸向夾有一第一銳角；以及一重低音聲道揚聲器，配設於該罩體的底部。
13.如權利要求12所述的耳機單元，其特徵在於該第一銳角的角度範圍為25～35度。
14.如權利要求12所述的耳機單元，其特徵在於該前置聲道揚聲器的軸向與該重低音聲道揚聲器的軸向夾有一第二銳角，其角度範圍為5～15度，並且該後置聲道揚聲器的軸向與該重低音聲道揚聲器的軸向夾有一第三銳角，其角度範圍為15～25度。
15.如權利要求12所述的耳機單元，其特徵在於該耳機單元還包括一前置聲道音箱，配設於該罩體的內部，並容納該前置聲道揚聲器；一後置聲道音箱，配設於該罩體的內部，並容納該後置聲道揚聲器；以及一重低音聲道音箱，配設於該罩體的底部，並容納該重低音聲道揚聲器。
16.如權利要求15所述的耳機單元，其特徵在於該前置聲道音箱的內底壁為一波浪形表面，且該前置聲道音箱的內底壁具有至少一通氣孔，其穿設於該前置聲道音箱的內底壁。
17.如權利要求16所述的耳機單元，其特徵在於該波浪形表面的波紋對應該前置揚聲器的軸向，而輻射狀地向外延伸及起伏。
18.如權利要求15所述的耳機單元，其特徵在於該後置聲道音箱的內底壁為一波浪形表面，且該後置聲道音箱的內底壁具有至少一通氣孔，其穿設於該後置聲道音箱的內底壁。
19.如權利要求18所述的耳機單元，其特徵在於該波浪形表面的波紋對應該後置揚聲器的軸向，而輻射狀地向外延伸及起伏。
20.如權利要求13所述的耳機單元，其特徵在於該前置聲道揚聲器、該後置聲道揚聲器及該重低音聲道揚聲器的徑向上的直徑比為(30±0.5)∶(28±0.5)∶(40±0.5)。
21.如權利要求13所述的耳機單元，其特徵在於該前置聲道揚聲器及該後置聲道揚聲器所接收的音源信號與該重低音聲道揚聲器所接收的音源信號的相位角相差180度。
22.一種耳機單元，其特徵在於，至少包括一罩體；一前置聲道揚聲器，配設於該罩體的內部；一後置聲道揚聲器，其對應該前置聲道揚聲器的位置，而配設於該罩體的內部，且該後置聲道揚聲器的軸向與該前置聲道揚聲器的軸向夾有一第一銳角；一重低音聲道揚聲器，配設於該罩體的底部；一前置聲道音箱，配設於該罩體的內部，並容納該前置聲道揚聲器；一後置聲道音箱，配設於該罩體的內部，並容納該後置聲道揚聲器；以及一重低音聲道音箱，配設於該罩體的底部，並容納該重低音聲道揚聲器。
23.一種耳機單元，其特徵在於，至少包括一揚聲器；以及一音箱，容納該揚聲器，且該音箱的內底壁為一波浪形表面，且該音箱的內底壁具有至少一通氣孔，其穿設於該音箱的內底壁。
24.如權利要求22所述的耳機單元，其特徵在於該波浪形表面的波紋對應該揚聲器的軸向，而輻射狀地向外延伸及起伏。
25.一種耳機單元，其特徵在於，至少包括一罩體；一前置聲道揚聲器，配設於該罩體的內部；一後置聲道揚聲器，其對應該前置聲道揚聲器的位置，而配設於該罩體的內部，且該後置聲道揚聲器的軸向與該前置聲道揚聲器的軸向夾有一第一銳角；以及一重低音聲道揚聲器，配設於該罩體的底部，其中該前置聲道揚聲器及該後置聲道揚聲器所接收的音源信號與該重低音聲道揚聲器所接收的音源信號的相位角相差180度。
26.如權利要求25所述的耳機單元，其特徵在於，該耳機單元還包括一前置聲道音箱，配設於該罩體的內部，並容納該前置聲道揚聲器；一後置聲道音箱，配設於該罩體的內部，並容納該後置聲道揚聲器；以及一重低音聲道音箱，配設於該罩體的底部，並容納該重低音聲道揚聲器。
專利摘要本實用新型公開了一種多聲道耳機模塊，其包括二耳機單元，其適於分別配置於使用者的雙耳。此外，這些耳機單元分別具有一罩體、一前置聲道揚聲器、一後置聲道揚聲器及一重低音聲道揚聲器，其中前置聲道揚聲器配設於罩體的內部，且後置聲道揚聲器則對應前置聲道揚聲器的位置，而配設於罩體的內部，並且重低音聲道揚聲器配設於罩體的底部。值得注意的是，後置聲道揚聲器的軸向與前置聲道揚聲器的軸向夾有一銳角，用以大幅減少聲波的相互疊加或相互幹擾的現象，因而有效提高耳機單元的音源輸出的效能。
文檔編號H04R5/00GK2626166SQ0320044
公開日2004年7月14日 申請日期2003年1月8日 優先權日2003年1月8日
發明者遊象輝, 張榮欽 申請人:新眾電腦股份有限公司