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不入耳开放音频设备(一):OWS声学结构专利分析

不入耳开放音频设备(一):OWS声学结构专利分析 声学楼论坛
2024-07-30
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这一期起,开始对不入耳开放音频设备做些技术分析(声学腔体结构、声学算法),产品使用测评,同时欢迎其他人或公司做分享。

不入耳开放音频设备主要包括挂脖音响、不入耳开放耳机、骨导耳机等。这里不入耳开放耳机(OWS)叫做头戴式近场扬声器可能更符合定义,但这个品类已经被商家充分宣传,依约定俗成而叫。这节的主要内容是选择OWS声学相关几个结构专利来解析这类产品特性。这些专利实际上具有高度的相似性,不做具体有效性评述。简评:OWS可能越来越往平头塞靠近。


1、Bose 
US2020359129A1
 Audio Device

的提出具有偶极子性能的喇叭,正反两个辐射口相位相反,对远场来说,声源的总体积速度近似为零,所以远场声辐射效率很低,声压较小,这也就是开放耳机防漏音话术的来源。耳道口距离两辐射口的距离不能看成远场,这时主要的声压来源于离耳道口近的辐射口,这就好像是具有了定向传输的性能,但这个定向传输和我们通常意义上讲的远场定向不是一回事,只能说是OWS耳机市场宣传话术。这个专利中应用举例主要是眼镜产品,而这个设备主要是指喇叭或喇叭模组。

US2021/0067857A1 open audio device
US2021/0067858A1 open audio device

这两个同时提交的号专利主要是针对开放耳机。US2021/0067857A1侧重如何让前辐射口离耳道入口更近,也即音量越大,“定向”越好。所采用的方法是增加了一个可拆卸的导声管道。如图示,就是本体伸出了一个导声管至耳道入口附近。

US2021/0067858A1侧重点在防止远场漏音,如何形成偶极子。针对偶极子做了一个定量的约定:“前后腔的基础谐振频率落在一个倍频程”,也就是前后共振频率比在0.52之间。在这个主权利要求下衍生了一系列谐振Q值控制的方法,主要方法就是并联或串联阻尼,可以用简化电力声类比来描述几个范例(如下图)。

这个专利留了一个缺口,因为这里默认了模组32是如US2020359129A1类似的满足前后近似对称的喇叭,其所谓基础谐振频率可以不用考虑喇叭模组前后的声体积速度不同。

但如果所选喇叭模组前后腔有区别,这时合适前后腔体划分应该选用膜片前后而非喇叭模组前后。

US2022/0014833A1


这个专利主要定义了开放耳机的具体结构形态,各部件之间的相对角度位置作了规定。这里也可以看出来bose对开放音频的定义,实际上倾向于远离耳朵的。

2、韶音科
CN219087272U一种耳机


这个专利的的写法是把前出声孔靠近耳道,形成一个小的耦合腔,但实际核心是把耳机前出声孔往耳道口尽量近,但又不完全堵住耳道,核心的作用是为了解决不入耳开放式耳机音量不足的问题。韶音还有一系列结构相关的专利申请,可以看到韶音科技实际上更多的是在轻便稳固舒适上发力。


3、大十科技 
CN113316054A 一种声音私密保护装置

                 

这个专利的本质上和Bose的偶极子专利相似,唯一的不同点是明确了前出声孔要靠近耳道,这一点和韶音科技的专利认知相同。

4、王鑫洪 
CN112738680A
一种挂耳式个人音响设备

这是一个业内人士以个人名义申请的专利。这个专利的特点是试图采用腔体设计来改善开放音频低音不足的问题。整个专利符合偶极子条件,同时增加了声质量来降低系统的谐振频率,但这个设计会牺牲耳机响度。 

内容来源:三省声学


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“声学楼”创办于2005年,致力于促进声学领域技术交流与应用。历经多年发展,声学楼已从一个单纯声学工程师交流平台,成长为音频企业上下游多方参与音频技术专业论坛之一,每年还通过举办技术研讨会、年会等活动,搭建起与会的行业供需双方沟通的桥梁。
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