公开了一种包含电活性聚合物模块的感觉增强音频设备。电活性聚合物模块可位于例如头戴式耳机的耳杯中。该模块包括具有设置在第一和第二电极之间的至少一个弹性体电介质元件的电活性聚合物致动器阵列。可将托盘配置成接纳电活性聚合物致动器阵列和被耦合到该致动器阵列的质量块。电路被电耦合到电活性聚合物致动器阵列。该电路用以生成驱动信号以促使电活性聚合物致动器阵列根据该驱动信号来进行移动。该驱动信号优选地在约2Hz至约200Hz的频率范围内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有电活性聚合物致动器的音频设备相关申请的交叉引用 根据美国法典第35条第119 (e)款，本申请要求:2011年6月16日提交、题为“ELECTRO-MECHANICAL SYSTEM FOR SIMULATING LOW FREQUENCY AUDIO SENSATIONS”的美国临时申请号:61/497, 556 ；以及2011年11月29日提交、题为“ACOUSTIC NOISEREDUCTION TECHNIQUES FOR TACTILE HEADPHONE ACTUATORS”的 61/564，437 的优先权；它们中的每一个的全部公开被通过弓I用结合到本文中。
在各种实施例中，本公开一般地涉及用于模拟低频音频感觉的机电系统。更特别地，本公开涉及装配有电活性聚合物致动器或换能器的音频设备。特别地，本公开涉及装配有电活性聚合物致动器及机械和电子声学噪声减少模块的头戴式耳机。
技术介绍
常规声学头戴式耳机包括通过头环互耦的一对耳杯。耳杯包括安装在耳杯的外壳部分内并被保持在接近于用户的耳朵的适当地方的扩音器。头戴式耳机包括电线以将扩音器连接到音频信号源，诸如音频放大器、无线电装置、CD播放器、便携式媒体播放器、计算机、平板电脑、移动设备或游戏控制台。常规头戴式耳机的某些形式还包括用于对从音频信号源接收到的声信号进行信号调节和处理的电子电路。不包括头环且被具体地设计成被直接放置在用户耳朵中的音频头戴式耳机的形式也称为耳机或者用口语称为耳塞。常规音频信号包括在约20 Hz至约20 kHz范围内的声频分量。大多数声学再现系统(家庭音响、头戴式耳机、耳塞、电话、扬声器)不能有效地覆盖整个音频范围，并且通常在低频下(在约200Hz以下)表现很差。相应地，采用大的声学辐射器来准确地再现低频音频信号。通常，这些设备在物理上是大的且消耗相当大的功率量。声学辐射器的一个示例是在家庭影院系统中使用的低音音箱。将低频音频内容实现到诸如头戴式耳机的相对小的声学再现设备中是困难的。这样做的某些方法基本上要求密封收听者的耳朵周围的空气体积并使用直接耦合的气压波。这种方法是有效的，但是甚至在适中的声音水平下也引起不舒适的压力。在较高声音水平下，其甚至可以变得危险且引起短期或长期的听力损失。骨传导是声音通过头骨的骨头到内耳的传导(http://en.wikipedia.0rg/wiki/Bone_conduction)。骨传导是为什么人的声音对他/她来说在其被记录和被重放时听起来不同的原因。由于头骨比空气更好地传导较低的频率，所以人们感觉到他们自己的声音比其他人所感觉的更低且更深。骨传导还解释为什么一个人自己的声音的记录听起来比一个人习以为常的更高。骨传导据说是由作曲家路德维格.范.贝多芬发现的，他几乎是聋的。贝多芬按照推测发现了通过咬住被附着到他的钢琴的棒来通过其颚骨听到音乐的方式。某些助听器采用骨传导，从而实现了等效于直接借助于耳朵进行收听的效果。耳机(headset)以人类工程学方式位于太阳穴和脸颊上，并且将电信号转换成机械振动的机电换能器通过颅骨将声音发送到内耳。同样地，可以使用扩音器经由骨传导来记录说出的声音。在美国专利号号1，521，287中提供了骨传导助听器的首次描述。可将骨传导设备分为三类:免提耳机或头戴式耳机；助听器和辅助听觉设备；以及专用通信设备(例如水下&高噪声环境)。骨传导设备相比于传统头戴式耳机具有若干个优点:此类设备是“耳朵自由的”，因此提供了扩展的使用舒适性和安全性；在强噪声环境中具有高声音清晰度；可用于听力保护；并且可提供立体声的感知。在设备缺点之中:某些实现要求比头戴式耳机更多的功率；并且某些设备可由于降低的频率带宽而提供与传统头戴式耳机和扩音器相比较不清楚的记录&重放。骨传导扬声器的示例是横跨约40mm且6mm厚的橡胶过成型压电挠曲盘，其被水肺潜水员所使用。连接电缆被成型到盘中，导致坚韧、防水的组件。在使用中，抵靠着在耳朵后面的穹状骨突起中的一个将扬声器用带子缚住。如将预期的那样，产生的声音仿佛来自于用户头部的内部，但可以是惊人地清脆。骨传导音频设备不限于耳机或头戴式耳机，而是还能够在设备在那里可被耦合到骨骼系统的身体的其他部分上使用。本公开提供了改进的音频设备，诸如具有诸如电活性聚合物致动器之类的用于模拟低频音频感觉的机电系统的头戴式耳机。该改进的音频设备包括机械和电子声学噪声减少模块。可由本专利技术解决的另一应用在于感觉增强音频设备，其中除音频信号之外的信息被传送给用户。在美国专利号1，531，543中描述了用以传送已编码信号的感觉增强头戴式耳机的早期示例。
技术实现思路
在一个实施例中，本公开适用于一种感觉增强音频设备。该音频设备包括电活性聚合物致动器阵列，其包括设置在第一和第二电极之间的至少一个弹性体电介质元件。可将托盘配置成接纳电活性聚合物致动器阵列和被耦合到该电活性聚合物致动器阵列的质量块。电路被电耦合到电活性聚合物致动器阵列。该电路用以生成优选地在约2 Hz至约200 Hz的频率范围内的驱动信号以促使电活性聚合物致动器阵列根据驱动信号进行移动或振动。电活性聚合物致动器在头戴式耳机的情况下使耳杯摇动(振动)，该振动跟踪输入低频音频，从而在不产生潜在地对鼓膜有危险的高压声波的情况下给出低频音频的感觉。在本文中公开的电活性聚合物致动器增强常规音频设备、诸如头戴式耳机的“收听”体验。利用适当的驱动信号，还可以使用致动器阵列来传送与音频信号无关的信息。根据本文中下面的【具体实施方式】，本专利技术的这些及其他优点和益处将是显而易见的。【附图说明】现在将结合附图出于举例说明而非限制的目的描述本专利技术，在所述附图中: 图1是根据本专利技术的一个实施例的感觉增强头戴式耳机的透视图； 图2是根据一个实施例的图1中所示的左耳杯的透视图； 图3是根据一个实施例的图1中所示的左耳杯的前视图； 图4是根据一个实施例的图1中所示的右耳杯的透视图； 图5是根据一个实施例的图1中所示的右耳杯的后视图； 图6是根据一个实施例的沿着如图4中所示的剖面线6-6截取的右耳杯的剖面图； 图7是根据一个实施例的沿着如图4中所示的剖面线6-6截取的右耳杯的剖面图； 图8是根据一个实施例的图6和7中所示的耳杯的前视图； 图9是根据一个实施例的电活性聚合物系统的剖视图； 图10是用以图示出操作原理的电活性聚合物系统的一个实施例的示意图； 图11A、11B、11C图示出根据各种实施例的三个可能配置，即一 /三/六杆电活性聚合物致动器阵列； 图12是根据一个实施例的用于声学头戴式耳机系统的电活性聚合物致动器系统的一个实施例的分解图； 图13图示出根据一个实施例的电活性聚合物致动器和扬声器元件； 图14图示出根据一个实施例的用以示出底层电活性聚合物致动器阵列的没有图13中所示的质量块的图13中所示的电活性聚合物致动器； 图15图示出根据一个实施例的托盘被去除的情况下的图14中所示的电活性聚合物致动器； 图16图示出根据一个实施例的质量块和电活性聚合物致动器阵列的盒部分被去除以仅仅示出托盘和底部刚性框架元件的情况下的图14中所示的电活性聚合物致动器； 图17图示出根据一个实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种感觉增强音频设备，包括： 致动器系统，其具有小于约10的机械Q因数；以及电路，其被电耦合到致动器系统，其中，该电路用以生成驱动信号以促使致动器系统根据该驱动信号进行移动。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.16 US 61/497556;2011.11.29 US 61/5644371.一种感觉增强音频设备，包括: 致动器系统，其具有小于约10的机械Q因数；以及 电路，其被电耦合到致动器系统，其中，该电路用以生成驱动信号以促使致动器系统根据该驱动信号进行移动。2.根据权利要求1所述的感觉增强音频设备，其中，所述致动器系统具有从约1.5至约3的机械Q因数。3.根据权利要求1和2中的一项所述的感觉增强音频设备，其中，所述致动器系统具有在约50至约100 Hz之间的谐振频率。4.根据权利要求1至3中任一项所述的感觉增强音频设备，其中，所述致动器系统包括电活性聚合物致动器阵列，所述电活性聚合物致动器阵列包括设置在第一和第二电极之间的至少一个弹性体电介质元件。5.根据权利要求1至4中任一项所述的感觉增强音频设备，其中，所述驱动信号是从音频信号导出的。6.根据权利要求1至5中任一项所述的感觉增强音频设备，还包括声学辐射器和用以将致动器系统的运动约束为基本上在与声学辐射器轴的轴正交的方向上的装置。7.根据权利要求1至6中任一项所述的感觉增强音频设备，其中，由所述电路产生的驱动信号在约2 Hz至约200 Hz的频率范围内。8.根据权利要求1至7中任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：A扎拉比，RN希契科克，SJ比希斯，
申请(专利权)人：拜耳知识产权有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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