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TWI843209B - 麥克風前腔結構及收音裝置 - Google Patents

麥克風前腔結構及收音裝置 Download PDF

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TWI843209B
TWI843209B TW111135967A TW111135967A TWI843209B TW I843209 B TWI843209 B TW I843209B TW 111135967 A TW111135967 A TW 111135967A TW 111135967 A TW111135967 A TW 111135967A TW I843209 B TWI843209 B TW I843209B
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Abstract

一種麥克風前腔結構，適於配置於一麥克風單元的一收音孔前側。麥克風前腔結構包括一外殼及一麥克風支架。外殼包括一第一孔洞。麥克風支架設置於外殼內，且包括對應第一孔洞的一第二孔洞。第一孔洞與第二孔洞形成一前腔，第一孔洞在最遠離麥克風支架處具有一第一寬度，第二孔洞包括沿著一軸線排列的一第一區段及一第二區段。在軸線上，第一區段在沿著軸線並往遠離外殼的方向上具有漸縮的寬度，第二區段在沿著軸線的方向上等寬而具有一第二寬度。第一寬度大於第二寬度。此外，一種包括麥克風前腔結構的收音裝置亦被提及。

Description

麥克風前腔結構及收音裝置
本發明是有關於一種前腔結構及包含此前腔結構的音訊裝置，且特別是有關於一種麥克風前腔結構及包含此麥克風前腔結構的收音裝置。
目前市面上諸如耳機或助聽器的收音裝置為了要達到良好的降噪效果，會在收音裝置的外殼孔洞上設置遮罩，並透過遮罩降低收音裝置的進風量。此外，收音裝置為了要避免外界的風直接衝擊麥克風振膜，而會將麥克風收音孔的位置設置於偏離外殼孔洞正下方的位置，以避免外界的風在穿過外殼孔洞後直接穿透麥克風收音孔並衝擊麥克風振膜。
然而，收音裝置為了要加強降噪效果而作了上述的調整之後，外殼孔洞和麥克風收音孔之間的腔室會因此而需要足夠大的體積，使收音裝置的整體體積難以減小。因此，如何讓諸如耳機或助聽器的收音裝置具有良好的降噪效果並同時減小收音裝置的整體體積，會是本領域的重要研究方向。
本發明提供一種麥克風前腔結構及收音裝置，具有良好的降噪效果及縮小化的整體體積。
本發明的麥克風前腔結構適於配置於一麥克風單元的一收音孔前側。麥克風前腔結構包括一外殼以及一麥克風支架。外殼包括一第一孔洞，麥克風支架設置於外殼內且包括對應第一孔洞的一第二孔洞。第一孔洞與第二孔洞形成一前腔，第一孔洞在最遠離麥克風支架處具有一第一寬度，第二孔洞包括沿著一軸線排列的一第一區段及一第二區段。在軸線上，第一區段位於第一孔洞與第二區段之間，第一區段在沿著軸線並往遠離外殼的方向上具有漸縮的寬度，第二區段在沿著軸線的方向上等寬而具有一第二寬度。第一寬度大於第二寬度。
本發明的收音裝置包括一外殼、一麥克風支架、一麥克風單元以及一網狀結構。外殼包括一第一孔洞，麥克風支架設置於外殼內且包括對應第一孔洞的一第二孔洞。第一孔洞與第二孔洞形成一前腔，第一孔洞在最遠離麥克風支架處具有一第一寬度，第二孔洞包括沿著一軸線排列的一第一區段及一第二區段。在軸線上，第一區段位於第一孔洞與第二區段之間。第一區段在沿著軸線並往遠離外殼的方向上具有漸縮的寬度，第二區段在沿著軸線的方向上等寬而具有一第二寬度。第一寬度大於第二寬度。
在本發明的一實施例中，上述的第二區段在沿著軸線上的長度大於等於0.35公厘。
在本發明的一實施例中，上述的第一寬度與前腔在軸線上的長度的比值小於1。
在本發明的一實施例中，上述的外殼包括圍繞第一孔洞的一第一壁面，麥克風支架包括圍繞第二孔洞的一第二壁面，第一壁面與第二壁面之間的一第一夾角大於90度。
在本發明的一實施例中，上述的麥克風支架包括圍繞第二孔洞的一第二壁面，第一區段與第二區段的交界以及第一孔洞在最遠離麥克風支架處之間的連線與軸線之間存在一第二夾角，第二夾角大於0度並小於25度。
在本發明的一實施例中，上述的麥克風支架包括圍繞第二孔洞的一第二壁面，第二壁面與網狀結構之間存在一第三夾角，第三夾角大於0度。
在本發明的一實施例中，上述的麥克風支架包括圍繞第二孔洞的一第二壁面，第一區段與第二區段的交界以及第一孔洞在最遠離該麥克風支架處之間的連線與軸線之間存在一第二夾角，該第二壁面與該網狀結構之間存在一第三夾角，該第二夾角與該第三夾角的和小於90度。
在本發明的一實施例中，上述的外殼包括圍繞第一孔洞的一第一壁面，第一壁面與網狀結構之間存在一第四夾角，第四夾角大於等於90度。
在本發明的一實施例中，上述的第一孔洞在沿著軸線的方向上等寬。
在本發明的一實施例中，上述的第一孔洞在沿著軸線並往靠近麥克風支架的方向上具有漸縮的寬度。
在本發明的一實施例中，上述的網狀結構的孔徑小於68微米。
在本發明的一實施例中，上述的收音裝置更包括一密封環，麥克風支架包括位於外側壁的一環狀凹槽，密封環位於環狀凹槽且抵靠於外殼，麥克風支架不直接接觸外殼。
基於上述，在本發明的麥克風前腔結構及收音裝置中，外界的風得以在進入由麥克風前腔結構的第一孔洞及第二孔洞所形成的前腔後，撞擊第一區段在寬度上漸縮的部分，使風的能量在分散並削弱後再進入麥克風收音孔。藉此，麥克風單元所接收到的風噪能夠減低，使收音裝置能夠因此有良好的降噪效果。
此外，因先前技術的收音裝置需要以外殼孔洞上設置的遮罩及外殼孔洞和麥克風收音孔之間的偏移設計來達到降噪效果，收音裝置的整體體積會因為外殼孔洞和麥克風收音孔之間的腔室需要足夠大的體積而難以減小。相較之下，本發明的收音裝置透過第一區段在寬度上漸縮的設計來分散並削弱進入麥克風單元內的風的能量，外殼孔洞和麥克風收音孔之間的腔室體積得以有效地被縮小，使收音裝置能夠具有縮小化的整體體積。
再者，本發明的麥克風前腔結構透過在麥克風支架的第二孔洞設有第二區段，使得第二孔洞的第一區段在製作的過程中能夠有更高的精確度及穩定性，進而確保由外界進入第一區段的風的能量能有效地被第一區段分散並削弱後再由麥克風單元接收，使收音裝置能夠維持良好的降噪效果。
圖1A及圖1B是本發明一實施例的收音裝置的剖面示意圖。請參考圖1A及圖1B，本實施例的收音裝置10包括一麥克風單元11、一網狀結構12、一發泡結構13以及一麥克風前腔結構100。麥克風前腔結構100適於配置於麥克風單元11的一收音孔11A的前側，且麥克風前腔結構100包括一外殼110及一麥克風支架120。外殼110包括一第一孔洞111，第一孔洞111在沿著一軸線Y的方向上等寬。麥克風支架120設置於外殼110內，且麥克風支架120包括對應第一孔洞111的一第二孔洞121，第一孔洞111與第二孔洞121形成一前腔C。麥克風單元11設置於麥克風支架120，且麥克風單元11的收音孔11A連通於前腔C。網狀結構12夾置於外殼110與麥克風支架120之間，且位於第一孔洞111與第二孔洞121之間。發泡結構13夾置於網狀結構12與麥克風支架120之間。
在本實施例中，網狀結構12的孔徑小於68微米，且網狀結構12具有濾波及防塵的功效。若網狀結構12的孔徑越小且孔洞的分佈越密集，麥克風單元11透過收音孔11A所接收到的外界噪音也會越小。發泡結構13具有提升麥克風單元11對於外界的氣密性的效果。本實施例的網狀結構12及發泡結構13分別為網布及發泡泡棉，但本發明不對網狀結構12及發泡結構13的種類加以限制。
進一步而言，本實施例的第一孔洞111在最遠離麥克風支架120處具有一第一寬度W1，第二孔洞121包括沿著軸線Y排列的一第一區段122及一第二區段123。第一區段122在沿著軸線Y並往遠離外殼110的方向D上具有漸縮的寬度，第二區段123在沿著軸線Y的方向上等寬且具有一第二寬度W2。第一寬度W1大於第二寬度W2。第二區段123在沿著軸線Y上的長度L1大於等於0.35公厘。第一寬度W1與前腔C在軸線Y上的長度L2的比值小於1。
本實施例的收音裝置10在上述的設計之下，外界的風在進入麥克風前腔結構100的前腔C後會因為撞擊第一區段122在寬度上漸縮的部分，使風的能量在分散並削弱後再透過收音孔11A進入麥克風單元11的內部。麥克風單元11所接收到的風噪能夠因此減低，使收音裝置10能夠有良好的降噪效果。
此外，因先前技術的收音裝置是透過在外殼孔洞上設置遮罩以減少收音裝置的進風量，並透過外殼孔洞和麥克風收音孔之間的偏移設計以避免外界的風直接衝擊麥克風單元的收音孔，以達到降噪的效果。然而，先前技術的收音裝置會因為外殼孔洞和麥克風收音孔之間的腔室需要足夠大的體積，收音裝置的整體體積因此而難以減小。相較之下，本實施例的收音裝置10透過第一區段122在寬度上漸縮的設計來分散並削弱進入麥克風單元11內的風的能量，使收音裝置10具有降噪效果的同時也得以有效地縮小前腔C的體積，使收音裝置10的體積能夠有效地被縮小。
再者，本實施例的麥克風前腔結構100透過在麥克風支架120的第二孔洞121設有長度L1大於等於0.35公厘的第二區段123，有助於第二孔洞121的第一區段122不會因為製程的因素而產生尺寸上的誤差，第一區段122因此能夠有更高的尺寸精確度及製作穩定性，進而確保由外界進入第一區段122的風的能量能穩定且有效地被第一區段122分散並削弱後再由麥克風單元11接收，使收音裝置10能夠維持良好的降噪效果。
在本實施例中，收音裝置10更包括一密封環14，麥克風支架120包括位於外側壁S1的一環狀凹槽124，且外殼110包括位於內側壁S2的一定位凹槽112。密封環14位於環狀凹槽124且抵靠於外殼110的定位凹槽112，定位凹槽112及環狀凹槽124的設計有助於外殼110及麥克風支架120之間進行對位，使得收音裝置10得以更精確的維持前述段落中的各項尺寸，藉以達到良好的降噪效果。此外，麥克風支架120因密封環14的配置而不直接接觸外殼110，外殼110和麥克風支架120得以因為兩者不直接接觸而避免其中一者的振動影響到另外一者，外殼110及麥克風支架120之間因此能夠有良好的隔振效果。
在本實施例中，外殼110包括圍繞第一孔洞111的一第一壁面113，麥克風支架120包括圍繞第二孔洞121的一第二壁面125。第一壁面113與第二壁面125之間存在一第一夾角A1(圖1B)，第一區段122與第二區段123的交界以及第一孔洞111在最遠離麥克風支架120處之間的連線F(圖1B)與軸線Y之間存在一第二夾角A2(圖1B)。第一夾角A1大於90度，第二夾角A2大於0度並小於25度。透過上述角度的設計，藉以維持第二孔洞121的第一區段122在寬度上漸縮的結構，來分散並削弱進入麥克風單元11內的風的能量，使收音裝置10能夠維持良好的降噪效果。
此外，本實施例的第二壁面125與網狀結構12之間存在一第三夾角A3(圖1B)，第一壁面113與網狀結構12之間存在一第四夾角A4(圖1B)。第三夾角A3大於0度，第二夾角A2與第三夾角A3的和小於90度，而第四夾角A4大於等於90度。本實施例的第四夾角A4如圖1B所示地等於90度，但在本發明的其他實施例中，第四夾角A4可大於90度，本發明不對此加以限制。透過上述角度的設計，藉以維持第一寬度W1大於第二寬度W2的結構，避免在第一寬度W1小於第二寬度W2時，導致第一孔洞111的開口小而內部腔體大，造成共振腔體增大，使得風所產生的紊流在腔體中碰撞，而進一步造成噪聲加大，或是在第一寬度W1等於第二寬度W2時，外界的風直接自第一孔洞111穿透第二孔洞121至收音孔11A並衝擊麥克風單元11，導致降噪效果不佳的情形。
需要注意的是，若本實施例的第二夾角A2等於0度，且第三夾角A3介於0度到90度之間，則前腔C會形成第一寬度W1等於或小於第二寬度W2，第一孔洞111在沿著軸線Y且往方向D上的寬度漸擴，第一區段122在沿著軸線Y且往方向D上的寬度漸縮，且第二區段122保持第二寬度W2的共鳴腔，影響收音裝置10原有的降噪效果。
此外，若本實施例的第二夾角A2小於0度且第三夾角A3大於90度時，則前腔C會形成第一寬度W1小於第二寬度W2，第一孔洞111在沿著軸線Y且往方向D上的寬度不變，第一區段122在沿著軸線Y且往方向D上的寬度漸擴，且第二區段122保持第二寬度W2的共鳴腔，同樣也會影響收音裝置10原有的降噪效果。
因此，在本發明一較佳的實施例中，至少部分的第一孔洞111在沿著軸線Y且往方向D上保持第一寬度W1，第一區段122在沿著軸線Y且往方向D上的寬度漸縮，且第二區段122保持第二寬度W2。藉此，前腔C不會如前述段落般地形成共鳴腔，外界的風進入前腔C後會撞擊第一區段122在寬度上漸縮的部分並削弱自身的能量，收音裝置10因此能夠有良好的降噪效果。
圖1C是圖1A及圖1B的收音裝置與第一區段未漸縮的收音裝置接收外界聲音後的頻率-聲壓等級關係圖。請參考圖1A至圖1C，曲線R1為圖1A及圖1B所示的收音裝置10的聲壓等級，曲線R2為圖1A及圖1B所示的收音裝置10在第一區段122未漸縮的情況下的聲壓等級。本實施例的收音裝置10在第一區段122漸縮的情況下，相較第一區段122未漸縮的情況具有較低的聲壓等級。收音裝置10得以因為第一區段122的漸縮而分散並削弱外界聲音的能量，具有更好的降噪效果。
圖2A及圖2B是本發明另一實施例的收音裝置的剖面示意圖。請參考圖1A、圖2A及圖2B，圖2A及圖2B所示的收音裝置10A相較於圖1A所示的收音裝置10，兩者的差異在於收音裝置10A的第一孔洞111A在沿著一軸線Y1並往靠近麥克風支架120的方向D上具有局部漸縮的寬度，第一壁面113A因此傾斜於網狀結構12並影響第一孔洞111A及前腔C1的範圍，且第一壁面113A與網狀結構12之間的第四夾角A44(圖2B)大於90度。因本發明的第一壁面113A傾斜於網狀結構12會影響第一寬度W11(圖2A)的大小，因此第一壁面113A傾斜於網狀結構12的程度以第一寬度W11和長度L2的比值小於1為限制。本實施例的第一壁面113A和第二壁面125A具有相同的傾斜程度，但在本發明的其他實施例中，第一壁面113A和第二壁面125A的傾斜程度也可不相同，本發明不以此為限制。
經實測，本實施例的收音裝置10(或10A)在第一寬度W1(或W11)與長度L1(或L2)的比值相對較小時，則第二夾角A2(或A22)所需滿足的最小角度相對較小，反之，當收音裝置10(或10A)在第一寬度W1(或W11)與長度L1(或L2)的比值相對較大時，第二夾角A2(或A22)所需滿足的最小角度則相對較大，使得收音裝置10或10A具有良好的降噪效果。
綜上所述，在本發明的麥克風前腔結構及收音裝置中，外界的風得以在進入由麥克風前腔結構的第一孔洞及第二孔洞所形成的前腔後，反覆撞擊第一區段在寬度上漸縮的部分，使風的能量在分散並削弱後再進入麥克風收音孔。藉此，麥克風單元所接收到的風噪能夠減低，使收音裝置能夠因此有良好的降噪效果。
此外，因先前技術的收音裝置需要以外殼孔洞上設置的遮罩及外殼孔洞和麥克風收音孔之間的偏移設計來達到降噪效果，收音裝置的整體體積會因為外殼孔洞和麥克風收音孔之間的腔室需要足夠大的體積而難以減小。相較之下，本發明的收音裝置透過第一區段在寬度上漸縮的設計來分散並削弱進入麥克風單元內的風的能量，外殼孔洞和麥克風收音孔之間的腔室體積得以有效地被縮小，使收音裝置能夠具有縮小化的整體體積。
再者，本發明的麥克風前腔結構透過在麥克風支架的第二孔洞設有第二區段，使得第二孔洞的第一區段在製作的過程中能夠有更高的精確度及穩定性，進而確保由外界進入第一區段的風的能量能有效地被第一區段分散並削弱後再由麥克風單元接收，使收音裝置能夠維持良好的降噪效果。
10、10A:收音裝置 11:麥克風單元 11A:收音孔 12:網狀結構 13:發泡結構 14:密封環 100、100A:麥克風前腔結構 110、110A:外殼 111、111A:第一孔洞 112:定位凹槽 113、113A:第一壁面 120、120A:麥克風支架 121、121A:第二孔洞 122、122A:第一區段 123、123A:第二區段 124:環狀凹槽 125、125A:第二壁面 A1、A11:第一夾角 A2、A22:第二夾角 A3、A33:第三夾角 A4、A44:第四夾角 C、C1:前腔 D:方向 F、F1:連線 L1、L2:長度 R1、R2:曲線 S1:外側壁 S2:內側壁 W1、W11:第一寬度 W2、W22:第二寬度 Y、Y1:軸線
圖1A及圖1B是本發明一實施例的收音裝置的剖面示意圖。 圖1C是圖1A及圖1B的收音裝置與第一區段未漸縮的收音裝置接收外界聲音後的頻率-聲壓等級關係圖。 圖2A及圖2B是本發明另一實施例的收音裝置的剖面示意圖。
10:收音裝置 11:麥克風單元 11A:收音孔 12:網狀結構 13:發泡結構 14:密封環 100:麥克風前腔結構 110:外殼 111:第一孔洞 112:定位凹槽 113:第一壁面 120:麥克風支架 121:第二孔洞 122:第一區段 123:第二區段 124:環狀凹槽 125:第二壁面 C:前腔 D:方向 L1、L2:長度 S1:外側壁 S2:內側壁 W1:第一寬度 W2:第二寬度 Y:軸線

Claims (13)

  1. 一種收音裝置，包括： 一外殼，包括一第一孔洞； 一麥克風支架，設置於該外殼內，且包括對應該第一孔洞的一第二孔洞，其中該第一孔洞與該第二孔洞形成一前腔，該第一孔洞在最遠離該麥克風支架處具有一第一寬度，該第二孔洞包括沿著一軸線排列的一第一區段及一第二區段，在該軸線上，該第一區段位於該第一孔洞與該第二區段之間，該第一區段在沿著該軸線並往遠離該外殼的方向上具有漸縮的寬度，該第二區段在沿著該軸線的該方向上等寬，而具有一第二寬度，該第一寬度大於該第二寬度； 一麥克風單元，設置於該麥克風支架，且包括連通於該前腔的一收音孔；以及 一網狀結構，夾置於該外殼與該麥克風支架之間，且位於該第一孔洞與該第二孔洞之間。
  2. 如請求項1所述的收音裝置，其中該第二區段在沿著該軸線上的長度大於等於0.35公厘。
  3. 如請求項1所述的收音裝置，其中該第一寬度與該前腔在該軸線上的長度的比值小於1。
  4. 如請求項1所述的收音裝置，其中該外殼包括圍繞該第一孔洞的一第一壁面，該麥克風支架包括圍繞該第二孔洞的一第二壁面，該第一壁面與該第二壁面之間的一第一夾角大於90度。
  5. 如請求項1所述的收音裝置，其中該麥克風支架包括圍繞該第二孔洞的一第二壁面，該第一區段與該第二區段的交界以及該第一孔洞在最遠離該麥克風支架處之間的連線與該軸線之間存在一第二夾角，該第二夾角大於0度並小於25度。
  6. 如請求項1所述的收音裝置，其中該麥克風支架包括圍繞該第二孔洞的一第二壁面，該第二壁面與該網狀結構之間存在一第三夾角，該第三夾角大於0度。
  7. 如請求項1所述的收音裝置，其中該麥克風支架包括圍繞該第二孔洞的一第二壁面，該第一區段與該第二區段的交界以及該第一孔洞在最遠離該麥克風支架處之間的連線與該軸線之間存在一第二夾角，該第二壁面與該網狀結構之間存在一第三夾角，該第二夾角與該第三夾角的和小於90度。
  8. 如請求項1所述的收音裝置，其中該外殼包括圍繞該第一孔洞的一第一壁面，該第一壁面與該網狀結構之間存在一第四夾角，該第四夾角大於等於90度。
  9. 如請求項1所述的收音裝置，其中該第一孔洞在沿著該軸線的方向上等寬。
  10. 如請求項1所述的收音裝置，其中該第一孔洞在沿著該軸線並往靠近該麥克風支架的方向上具有漸縮的寬度。
  11. 如請求項1所述的收音裝置，其中該網狀結構的孔徑小於68微米。
  12. 如請求項1所述的收音裝置，更包括一密封環，該麥克風支架包括位於外側壁的一環狀凹槽，該密封環位於該環狀凹槽且抵靠於該外殼，該麥克風支架不直接接觸該外殼。
  13. 一種麥克風前腔結構，適於配置於一麥克風單元的一收音孔前側，且包括： 一外殼，包括一第一孔洞；以及 一麥克風支架，設置於該外殼內，且包括對應該第一孔洞的一第二孔洞，其中該第一孔洞與該第二孔洞形成一前腔，該第一孔洞在最遠離該麥克風支架處具有一第一寬度，該第二孔洞包括沿著一軸線排列的一第一區段及一第二區段，在該軸線上，該第一區段位於該第一孔洞與該第二區段之間，該第一區段在沿著該軸線並往遠離該外殼的方向上具有漸縮的寬度，該第二區段在沿著該軸線的該方向上等寬，而具有一第二寬度，該第一寬度大於該第二寬度。
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