[发明专利]具有改进的端口的降噪的耳机

说明书

技术领域

本发明涉及一种降噪的耳机，即，适合于衰减接近佩戴者的耳朵的声音噪声的耳机。可以尤其在耳机、头戴式耳机、听力保护器以及其他听力装置中实现该耳机。

背景技术

在本领域中，已知各种耳机，这些耳机使用被动降噪(PNR)来减少到达佩戴者的耳朵的声音噪声的量。PNR通常由在结构元件中的声音阻尼实现，例如，耳机外壳和耳垫。进一步已知组合PNR和主动抵消接近佩戴者的耳朵的声音噪声的主动噪声消除(ANC)，从而试图消除并且因此从到达耳朵的声音中去除噪声。通常通过控制在耳机内的驱动器的输出，来实现ANC，使得抵消逸出PNR的残余噪声。

PNR通常在高于大约1kHz的频率时有效，而效果朝着更低的频率减少并且实际上在低于大约100Hz的频率时不存在。相反，ANC通常在低于大约1kHz的频率时有效，而难以实现更高频率的良好结果。因此，原则上可以使利用PNR和ANC的组合的降噪在整个音频范围内有效。

对于一些耳机，期望环绕噪声的被动衰减，同时获得合适的低频音频再现。

通常，提供被动降噪和音频的耳机是双室耳机，具有前腔和后腔，并且包括扬声器，即，悬挂在这两个腔体之间的壁部内的主动驱动隔膜。

为了获得低频音频的良好再现，应避免或限制对远离耳朵的隔膜的一侧的流量限制。例如，通过具有足够大的后腔或在后腔内具有开口，而可以获得这一点。

另一方面，为了提供良好的被动降噪，后腔应关闭并且较小，然而，这限制了在远离耳朵的隔膜的一侧的流量。

因此，在被动降噪与低频率处良好的音频再现之间存在折衷。

建议通过在后腔内提供所谓的通风孔，即，在使用声音电阻材料覆盖的后腔内的孔，解决该折衷。通过提供低通风阻抗，可以获得相当低的频率再现，而高通风阻抗提供更高的被动衰减，但是具有更差的低频再现。

美国专利6,831,984B2公开了在耳机中的该问题的解决方案。耳机包括耳杯，其封闭由分隔器分离的前腔和后腔。具有隔膜的驱动器安装在前腔和后腔之间的分隔器内。耳机进一步包括耳罩式密封垫，其被构造和设置成将前腔有效地密封到人的头部。在后腔内，平行提供端口和阻抗性开口，以通过后腔的壁部使外壳的内部和外部相互耦合。端口的声质量和后腔的顺从性调谐为大约300Hz的谐振频率。这促使后腔在高于300Hz时关闭并且在低于该频率时打开。

在例如美国专利7,916,888中，建议了进一步解决方案，其中，与上述耳机相似的耳机在用作在后室内的声音与环绕物之间的低通滤波器的耳机的后腔内具有管子形式的端口。

然而，这种管子在过渡频率(例如，在大约50Hz与1000Hz之间的频率)谐振并且提供假象(artefact)。

发明内容

需要一种改进的耳机，尤其是在低频率处允许良好的音频再现的同时具有良好的被动噪声衰减的耳机。

本发明的目标在于，提供一种满足上面陈述的至少一些需求的耳机。

根据本发明的第一方面，提供了一种耳机，所述耳机被配置成根据耳机音频信号给佩戴者的耳朵提供声音输出信号并且进一步被配置成在操作位置中设置在佩戴者的头上，使得在头部与耳机之间的前腔与周围空间分离。所述耳机包括：外壳，其具有分离后腔和前腔以及周围空间的外壳壁；耳垫，其被设置和配置成在耳机位于操作位置中时衰减从周围空间进入前腔的声音信号；第一隔膜，其悬挂在前腔与后腔之间的外壳壁内的开口之上并且被配置成主动驱动，以提供至少一部分声音输出信号。耳机可以进一步包括端口结构，其通过外壳壁流动连接后腔和周围空间。所述端口结构具有流动耦合至后腔的第一开口端以及流动耦合至周围空间的第二开口端，并且所述端口结构具有由第一开口端、第二开口端以及端口壁限定的端口腔。所述端口壁从外壳壁延伸到后腔内和/或周围空间内。所述端口壁具有一个或多个声音能透过的部分，其流动连接端口腔和后腔和/或周围空间。

根据本发明的另一个方面，提供了一种耳机，所述耳机被配置成给佩戴者提供声音输出信号，该耳机具有输出换能器，例如，扬声器。耳机包括被动噪声消除特征，例如，被配置成抑制周围音频的耳垫。所述耳机具有分离耳机的后腔和周围空间的外壳壁并且可以具有通过外壳壁流动连接后腔和周围空间的端口结构。所述端口结构具有流动耦合至后腔的第一开口端以及流动耦合至周围空间的第二开口端。所述端口结构具有由第一开口端、第二开口端以及端口壁限定的端口腔。所述端口壁从外壳壁延伸到腔内和/或周围空间内，并且所述端口壁具有一个或多个声音能透过的部分，其流动连接端口腔和后腔和/或周围空间。