带有集成在衬垫中的声学滤波器的移动通信装置的耳机 【技术领域】
本发明一般涉及移动通信装置，特别说，涉及具有集成在外壳内的耳机的移动电话。
背景技术
集成在移动装置中的耳机一般必须这样构造，使得由其音量和频率分布为特征的声音质量在一个宽广的范围内不依赖于耳朵-电话的接触。特别在频率范围低于1kHz时声音质量强烈依赖于由必须声学发射的音量所决定的声学负载。对于与移动装置的耳机紧密接触地耳廓，声学负载阻抗非常高，而对于松松地贴在耳机上的耳廓，某些泄漏将降低声学负载水平。
由于在提供越来越多功能的移动通信装置的设计中外壳尺寸持续减小的一般趋势，只有非常有限的空间可为声学工程配置。因此，改善移动通信装置的耳机的音频质量的主要趋势朝向改善泄漏容限。为实现这一点，通过将扬声器的膜片的前侧要么联接到一个空腔、联接到自由空间，要么联接到膜片的后侧，以减小声学阻抗。具有声学功能的耳机的所有开孔必须位于耳廓和测量连接器的区域内。这通常是直径为25mm的一个圆。由于通信装置的美学设计，可用空间有时小得多。在一些特殊场合，在耳机表面中的泄漏开孔引至装置内的空腔或膜片后侧，它们必须至少部分放置在扬声器的区域的前面。因此，从扬声器到声音出口开孔的路径必须与从另外的泄漏开孔到装置内的空腔或膜片的后侧的返回路径分开。
特别是，在EP 0 909 077 A2中建议的系统提供一个单独的声学后体积，它通过在耳机后面安排一个RF屏蔽壳连接在电动转换器的后侧。RF屏蔽和支承电路板以及在扬声器盒的安装件上的泄漏孔允许在扬声器膜片的前后侧之间的声学返回路径。
类似地，在WO 00/21330中介绍的系统建议在移动电话的外壳上的开孔，这里开孔位于由经常使用的外耳覆盖的外壳的区域。该开孔提供从耳道经过电话的内部空间到扬声器盒的后侧的声学返回路径。另外，形成一个在声学上连接扬声器前面与通常不由用户耳朵覆盖的移动电话的外部的通道。
另外在WO 98/24214中，建议在电话外壳上的一些小孔来建立到内部空腔的声学连接，这是为了改善耳机的泄漏容限。
在EP 0 967 772 A1中，当用户的耳朵贴在移动电话的耳机上时，一个在移动电话外壳内形成的通道连接耳道体积与外部环境。
为在无手场合得到更好的音频质量，WO 97/47117建议一个通信终端，这里电动转换器安装在一个特别设计的包括前室和后室的机壳内，每一室特别适于形成耳机的频率响应。转换器安装在分开这两个室的壁的开孔处。主声学路径通过上室的顶盖上的开孔形成，而返回路径由在上机壳侧的泄漏开孔和在下机壳的后侧上的开孔形成。
除在声音出口和扬声器盒的后侧之间提供声学分路和/或通过给移动通信装置的周围提供一个或多个泄漏路径来减小声学负载之外，一个声学滤波器将进一步改善声压的频率响应。特别是，经常使用声学滤波器来增加在传输频率范围高端的转换器灵敏度和实现对稍微超过传输频率范围的截止频率的低通滤波。低通滤波器的优点是减少高频噪声、失真和频带外信号。
为此，在欧洲专利申请00 122 462.5中建议的耳机帽通过除到电话外部的泄漏导管和到移动电话内部的返回路径之外提供一个声学滤波器来优化移动电话耳机的音频质量。
总的说来，为得到一个具有良好声学特性的耳机，上面引用的现有技术需要相当数目的机械部件和/或导致复杂的装配。
【发明内容】
因此，本发明的一个目的是提供一个移动通信装置，它具有这样的耳机结构，其机械部件的数目减少，并且装配简单。
通过包括外壳、安装在外壳内部用于产生声学信号的电动转换器和用于在机械上把电动转换器从外壳分离的衬垫的移动通信装置实现这一目的，这里外壳包括至少一个声学开孔，用于允许由电动转换器产生的声学信号通到外壳的外部，其特征在于，使衬垫成形以与电动转换器一起形成一个空腔，用于组成声学滤波器，和为在外壳的泄漏开孔和外壳的内部之间的声学连接形成至少一个声学引入通路。
根据本发明的耳机在移动通信装置的前外壳下面有利地重新安置声学结构元件的特殊性，使得外壳的外部可以在很大程度上独立于声学考虑来模造。通过这样设计用于安装扬声器盒到前外壳的衬垫，使得实现耳机声学特性的结构元件被集成到衬垫形状中，用于构造移动通信装置中的耳机的元件的数目减少到绝对最小数，从而简化耳机的装配。
另外的有利特征在各从属权利要求中说明。
从由电动转换器和衬垫一起形成的空腔到外壳上的声学开孔的声学通道优选由衬垫面对外壳的内表面的表面实现，该表面包括一个从该表面上突出的升高部，该升高部容纳至少一个开孔，使得声学滤波器元件直接连接到外壳中的声学开孔。进一步形成衬垫升高部的形状，使从外壳内部邻近区(environs)封闭由在该升高部上的一个或者多个开孔和在外壳上的一个或者多个声学开孔一起形成的声音出口，以保证为声音出口限定的声学特性。有利的是，衬垫的升高部表示为保持衬垫面对外壳内表面的表面的未升高部分距这一内表面一定距离的隔离件，这样在移动通信装置内提供一个连接到外壳泄漏开孔的体积。
在本发明的一个优选实施例中，衬垫使用具有弹性的材料制造，为允许与防声学泄漏地安装的电动转换器容易装配，另外提供外壳与电动转换器的振动分离。
优选，形成外壳内表面的形状以形成一个接受器，在其至少一部分周围上支承衬垫，另外有利的是，形成外壳内表面的形状以形成一个接受器，来提供到衬垫的引入通路的一个或多个入口。以此不需要额外的努力来固定衬垫到外壳上，此外，外壳的泄漏开孔在声学上连接到移动通信装置的内部。根据进一步的有利的发展，使入口的形状形成一个声学阻抗，允许设计限定的声学分路。
衬垫面对外壳内表面的表面优选包括加强肋来改善由衬垫和安装在其上的电动转换器一起形成的空腔的固有稳定性，从而通过刚性的机械设计保证稳定的声学特性。
在本发明的一个有利的实施例中，衬垫面对外壳内表面的表面的升高部包括一个密封唇，它包围形成声音出口的开孔。从而，表示密封表面的面积显著减小，引起在密封表面上较高的压力，从而提供对声音出口可靠的封闭。优选，使密封唇成形以提供对外壳内表面的易弯的接触，它在衬垫材料的弹性上进一步增加了结构弹性。
在本发明的一个有益的实施例中，形成衬垫边缘的外侧壁包括非轴对称结构，通过防止衬垫的误调整进一步简化了耳机的装配。这种非轴对称结构可以用下述结构实现，例如一个预定装配进外壳上的相应凹槽的附件，和/或围绕形成衬垫边缘的外侧壁的周边非轴对称排列的一个或多个凹槽，和/或一个切口和/或周围边缘一部分的一个斜面，有利地提供希望的不对称性，或者不影响声学考虑，或者使用声学结构元件。
根据本发明的耳机可以例如在移动电话、个人数字助手(PDA)、移动计算装置或用于移动通信装置的头戴耳机等内实现。
【附图说明】
在下面的说明中，相对于附图详细解释本发明，附图中：
图1表示根据本发明的移动通信装置；
图2表示根据本发明的衬垫的顶侧视图；
图3表示围绕根据本发明的外壳的内侧上的耳机的区域；
图4表示在装配状态下的根据本发明的耳机的部件；以及
图5表示根据本发明的耳机沿图3中A-A’线的垂直截面。
【具体实施方式】
图1是根据本发明的一个移动通信装置100的前侧的顶视图，外壳2在耳机区域包括一个声学开孔21和泄漏开孔23。
图2表示根据本发明的一个优选实施例的衬垫1的前侧。作为耳机的组成部分，衬垫1这样插入移动通信装置的外壳2中，使得平面10面对外壳2的内表面。通常是扬声器盒的电动转换器3进一步插入衬垫1的后侧来完成耳机组件。下面，经常使用术语扬声器盒作为电动转换器的同义词。外壳2、扬声器盒3和衬垫1在装配时的彼此相对位置如图4和5所示。
参考图2，衬垫1的表面10包括一个升高部11，它的顶平面19大约与表面10的主平面平行。升高部11的周边的形状适于盖住外壳2在耳机装配状态下的一个或者多个声学开孔21。提供开孔12通过升高部11的顶平面，形成从衬垫1的内部到衬垫1的顶平面19的通道。
当衬垫1放在外壳2的内侧上的接受器24(见图3)中时，升高部11从外壳内部邻近区封闭一个或者多个声学开孔21，以此提供从衬垫的内部41到外壳的外部44的直通道43(见图5)，同时阻塞任何声学旁路。这样，由电动转换器3产生的声音通过这一声音出口43被直接导向外壳的外部44，最后到用户的耳朵，以便避免由于泄漏、旁路或长的传播路线引起的声学功率的损失。
为实现声音出口43对外壳的内部邻近区45更可靠的声学密封，给升高部11装备一个密封肋15。密封肋的使用进一步使为得到对声音出口良好的封闭所必需的力减至最小。从上面看下来，密封肋描绘一个闭合回路，圈起来的面积至少是包括外壳的声学开孔和通过升高部11的顶表面19的开孔12需要的面积。优选，密封唇15放置在距升高部11的周边的一定距离处，使得它在机械上由升高部11的侧壁支承，避免它的几何基线的任何变形。密封唇15的截面轮廓表示到密封唇顶部的渐缩特征。这例如可以通过在密封唇的一等三角设计下的截面实现，从而内侧面的斜度可以与外侧面的斜度不同来预定义在密封唇15压向外壳2的内表面时的变形。使三角形截面的顶缘有利地平滑，以保证密封唇在压向外壳时只与外壳共用最小区域。应该理解，任何允许密封唇15与外壳2在小压力下紧密接触的几何形状，例如类拱形或鱼翅形的几何形状都可以用来代替三角几何形状。在所叙述的之外另外可选的有，密封肋可以作为侧壁的延长，其尖端远离升高部，类似吸入帽的形式。
在本发明的一个优选的实施例中，衬垫用弹性材料制造或至少特别是弹性的，用作为由扬声器盒产生的振动的吸收性衰减器。这一特征进一步简化了密封唇15的构造需求。
在耳机装配状态下施加在衬垫1的升高部11的力将使衬垫的主表面10下凹。引起的下凹通过采取适当的构造性加强措施减至最小，例如改变表面10下面的壁的厚度与离开升高部11的距离。另一种方法是使用加强元件例如加强肋14，如图2所示。加强肋14在升高部的侧壁开始并延伸到衬垫的周边。加强肋的高度可以随离开升高部的距离变化。另外，肋的厚度和/或各肋之间的间隙可以根据它们在表面10上的位置改变。另外，各加强肋之间的间隙不包括必需的构造元件，使得加强元件也可以看上去像是到升高部11的顶表面19的斜坡。
如从图3所见，泄漏开孔23位于外壳2上的声学开孔21旁边。升高部11使表面10的主要区域离开外壳2的内表面一定的距离，使得外壳2的外部44在声学上通过泄漏开孔23连接到由外壳的内表面、接受器24的壁和衬垫的表面10所围绕的空间42。衬垫1的周边边缘上的凹槽17提供到外壳内部邻近区的通路。这样，由泄漏开孔23、空间42和凹槽17形成的声学返回路径通过将扬声器盒的后侧连接到耳机区域上面的外壳的外部44而减小了声学负载。
在安装状态，一个力施加到电动转换器的接触弹簧上用以保证电接触。这一压缩力还施加在密封肋15上。特别是，当衬垫1用弹性材料制造时，衬垫最终的压缩将引起衬垫的变形，使得它的外壁16趋向于向外弯。这将导致类似声学滤波器的空腔41的几何形状的变形，从而引起耳机声学特性的畸变。因此在外壳2的内表面上形成的接受器24包括侧壁，这些侧壁在衬垫周围的大部分上支承衬垫1来保证声学滤波器的大小稳定性。
接受器24的侧壁上的至少一个开孔提供从外壳的内部邻近区45到通过凹槽17引向空间42的通道的入口25。由于具有放置在表面10的周边边缘的凹槽的衬垫1的几何形状，那些开孔要放在靠近外壳2的内部主表面的地方，或相对于图3的表示，靠近接受器42的侧壁的底部。为了容易生产，那些开孔不必要作为侧壁上的孔形成，而可以通过侧壁只环绕衬垫周围足够大的一部分以保证衬垫足够的大小稳定性来形成。另外，隔离件27在凹槽17处支承衬垫，以便避免由上述压缩力引起的衬垫的表面10的弯曲，另外防止衬垫1的周边沿凹槽17变形，这种变形在压缩衬垫1时也是令人担忧的。
优选这些隔离件27沿凹槽17等距放置，由此计算隔离件的宽度、间隙和长度以实现声学返回路径希望的声学阻抗。在任何两个隔离件之间的间隙提供从外壳的内部到空间42的入口25。调节隔离件的高度以限制衬垫插入的深度。这可以另外伴有沿接受器24的侧壁的内周边放置的具有适当高度的另外的隔离件或在侧壁的内侧上相应构造的台阶。这两种措施通过决定衬垫1的顶表面19到外壳2的内表面的距离进一步限定密封肋15的变形。
最后，必须考虑形成耳机的部件的正确装配。耳机的圆形设计由衬垫1和外壳2的接受器24的圆形设计反映出。但是衬垫必须以一定的和精确的角定向插入接受器24以保证适当封闭外壳2上的声学开孔21以及衬垫1的凹槽17对沿着接受器24的入口25的精确定向。因此，周围装备有非轴对称结构，它允许衬垫在装配期间的精确位置。由于这一理由，衬垫1周围的外壁16装备有一个附件26，如可从图2看见。该附件打算装配进接受器24的侧壁的一个凹槽内，它示于图3。图4的装配图表示附件26如何装配到接受器24的凹槽内，提供在接受器24内转动地对齐衬垫1的装置。
为提供非轴对称结构的另外可选的措施是提供围绕衬垫1的周边非轴对称排列的一个或多个凹槽17，并且为它们在外壳2上提供相应的隔离件27以便互锁，用于适当定位。另外，类似不对称调节结构还可以由衬垫1周围边缘的部分的非轴对称斜面18或由装配进在接受器24上提供的相应凸部的衬垫上的切口提供。
在图5中以截面视图表示装配好的耳机。空腔41形成声学滤波器，它带有一个由升高部11的内壁结合通过升高部11的表面19的开孔12和在外壳2上的声学开孔21形成的一个限定的声音出口。空腔41的滤波器特性由空腔的几何形状确定。为防止扬声器盒在衬垫内滑到远处，从而使滤波器特征不平衡，衬垫侧壁的内壁包括包括一个台阶状元件用于止动。
为进一步改善总的耳机构造的泄漏容限，可以通过在外壳2中接受器24的外部提供一个泄漏开孔46来形成一个泄漏通道，使得空间42通过入口25和外壳的内部邻近区连接到外壳外部和通常由用户的耳朵在贴向耳机时覆盖的区域外部的范围。
根据本发明的耳机提供极好的泄漏容限和低的声学阻抗，从而与现有技术比较，减少了形成耳机的部件数目。这通过使衬垫1特殊成形而成为可能，衬垫1通常只用于结合外壳2上形成的接受器来容纳扬声器盒3。与达到希望的声学特性有关的构造元件被直接模制为用于耳机所必需的元件的形状。据此，部件的总数目可以减少到3个，从而对外壳和衬垫的修改不引起额外的努力工作。这减少了生产成本，生产成本的减少进一步由特别是与设置有衬垫1和接受器24的不对称构造元件结合在一起的简化的组件来保证。