DE102008049932A1

DE102008049932A1 - Bauteil für Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung

Info

Publication number: DE102008049932A1
Application number: DE102008049932A
Authority: DE
Inventors: Mark Donaldson; Andre Steyn; Pierre Victor Manuel Guiu; Damien Oliver Givernet; William James Sim
Original assignee: Phitek Systems Ltd
Current assignee: Phitek Systems Ltd
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2009-05-28
Also published as: GB0817970D0; GB2453434A; GB2453434B

Abstract

Ein aktives Geräuschunterdrückungs- (ANR) Bauteil zum Bereitstellen in einem Kopfhörergehäuse wird offenbart. Das Gerät umfasst einen Treiber und ein Messmikrofon, der Treiber und das Messmikrofon sind in einem Bauteilgehäuse angeordnet. Das Kopfhörergehäuse weist einen Auslassdurchgang von dem ANR Bauteil zu einem Gehörgang auf. Das ANR Bauteil ist für die Nutzung mit einem Steuergerät konfiguriert, um aktive Geräuschunterdrückung für den Gehörgang über einen vorbestimmten Bereich physikalischer Dimensionen oder akustischer Parameter des Gehäuseauslass-Durchgangs bereitzustellen. Das ANR Bauteil kann demzufolge mit verschiedenen Gehäusen verwendet werden, was den Entwicklungsprozess für die Produktion von ANR Kopfhörern vereinfacht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kopfhörer und findet speziell Einsatz bei Kopfhörergeräten für Anwendungen zur aktiven Geräuschregulierung. Die Erfindung ist auch allgemein auf dem Gebiet aktiver Geräuschregulierung einsetzbar, was mitunter als aktive Geräuschauslöschung (ANC – „active noise cancellation") oder aktive Geräuschunterdrückung (ANR – „active noise reduction") bezeichnet wird. Zur Vereinfachung wird der Ausdruck ANR im weiteren Verlauf dieses Dokumentes verwendet, um aktive Geräuschregulierungsgeräte und -systeme zu bezeichnen.
Hintergrund der Erfindung
Es sind Kopfhörer mit ANR bekannt, beispielsweise in ohrumschließender oder ohraufliegender Bauform. Solche Kopfhörer weisen im Wesentlichen ein Mikrofon auf, das unerwünschte Geräusche erfasst, und ein das Geräusch charakterisierendes Signal wird für Feedback- oder Feedforward-Steuerungen bereitgestellt, die dann ein Steuersignal für den Treiber bereitstellen, welches ein zu dem unerwünschten Geräusch phasenverschobenes Signal umfasst. Solche Geräte stellen tendenziell eine gute aktive Geräuschunterdrückung bei tiefen Frequenzen bereit, haben aber Schwierigkeiten, hohe Frequenzen aktiv zu unterdrücken. In Kombination mit effektiver passiver Dämpfung, welche von geschlossenen Ohrmuscheln bereitgestellt wird, kann jedoch eine Geräuschunterdrückung über eine große Bandbreite erzielt werden.
Zur Zeit sind nur wenige Kopfhörer mit Lösungen zur aktiven Geräuschunterdrückung auf dem Markt. Die wenigen Produkte, die entwickelt und vermarktet worden sind, verlassen sich fast alle auf eine Feedforward-Konfiguration zur aktiven Geräuschunterdrückung.
Ein Feedforward-System zur aktiven Geräuschunterdrückung ist auf ein Referenzsignal, das in irgendeiner Art mit dem Steuerung benötigenden Signal zusammenhängt, angewiesen, um eine Steuerrückmeldung bzw. -antwort zu erzeugen.
Die beste Wahl für ein Referenzsignal ist dann eine Messung der Geräusche in der Umgebung direkt außerhalb des passiven Verschlusses des Kopfhörers gegenüber dem Gehörgang. Dieses Referenzsignal, das mittels eines Mikrofonwandlers aufgenommen wird, wird von einem elektronischen Schaltkreis zur Geräuschunterdrückung (Filter) verarbeit, um eine adäquate Steuerrückmeldung zu erzeugen. Diese wird dann dem Kopfhörerlautsprecher oder -treiber zugeführt. Der Schaltkreis ist ausgeführt, das dynamische Verhalten des akustischen Systems zwischen der Referenzmessung und der Treiberposition zu reproduzieren. Wenn alles gleich ist, unterdrückt, die Steuerrückmeldung die in den Gehörgang eingetretenen Geräusche, sobald sie invertiert und über den Kopfhörertreiber ausgegeben ist.
Eine fixierte Steuereinrichtung, d. h. eine deren Parameter unveränderlich sind, hat keinen Maß ihrer eigenen Leistung. Es verlässt sich auf a priori Wissen über die Störung (Geräusch) von dem Referenzsignal und dem akustischen System.
Also kann ein fixierter oder nicht anpassungsfähiger Steuerfilter, der für eine Kopfhörerkonfiguration ausgeführt wurde, einen unpräzisen Steuerfilter für eine andere Konfiguration bilden. Das kann letztlich zum Erzeugen einer ungenauen Steuerrückmeldung und schlechter Leistung führen – oft Verstärkung der Geräusche (konstruktive Interferenz) bei bestimmten Frequenzen.
Anpassungsfähige Filter bieten den Vorteil, dass das Modell der Übertragungsfunktion zwischen der Messposition und dem Lautsprecher in Echtzeit entwickelt wird, konvergierend mit einem auf einem gegebenen Kostenindex basierenden Best-Fit-Verfahren. Die Leistung ist jedoch oft durch die Genauigkeit des sekundären Pfadmodells beschränkt, welches wiederum nur für eine einzelne Ausführung des Produkts exakt sein mag. Weiterhin erzielen anpassungsfähige Filter oft schlechte Modellierungsgenauigkeit bei tiefen Frequenzen, wo die Dynamik des Systems von geringer Empfindlichkeit sein kann, aber maximale Geräuschauslöschung gewünscht wird.
Eine Feedback- oder geregelte Steuerkonfiguration ändert die Steuerrückmeldung abhängig von einem Fehlersignal, das an einer nachgeschalteten Position hinter dem Treiber gemessen wird. Dieses Fehlersignal gibt den Unterschied zwischen dem gewünschten Ergebnis und dem gemessenen Resultat an. Das Filtern des Fehlersignals kann die Leistung des Systems anpassen, um hochgradige Geräuschauslöschung bereitzustellen. Da ein Feedback- bzw. Rückkopplungsystem geregelt wird, ist die Leistung weniger anfällig gegenüber Variationen in den Bauteilen und der Montage. Die verbesserte Geräuschunterdrückung (oder Grad der Ge räuschunterdrückung), welche mit Feedback-Systemen insbesondere bei tiefen Frequenzen möglich ist, ist ein signifikanter Vorteil gegenüber Feedforward-Konfigurationen.
Da eine Ankopplung des Fehlersignals an die Steuerfilter eine Rückkopplungsschleife im System erzeugt, ist das Verhalten der Feedback-Steuerkonfiguration anfällig für Regelkreisinstabilitäten. Im Zusammenhang mit aktiver Geräuschunterdrückung äußert sich Instabilität als unkontrolliertes Nachschwingen. Ein solcher Zustand ist unangenehm und kann das Hörorgan schädigen. Instabilitätsprobleme führten dazu, dass nur sehr wenige Kopfhörer mit aktiven Geräuschunterdrückungssystemen zu erfolgreichen, kommerziell tragfähigen Endkundenprodukten führten. Ein solches Endkundenprodukt wird in der internationalen Patentanmeldung WO 2007/054807 im Namen von Phitek Systems Limited beschrieben und am Markt als Kopfhörer Teil Nr. 2004 ANR von Phitek System Limited verkauft. Die Entwicklung eines Kopfhörers mit effektiver Feedback-basierter aktiver Geräuschunterdrückung verlangt sorgfältiges Abgleichen einer Anzahl von Systemparametern.
Die Entwicklung eines Kopfhörers mit effektiver und stabiler Feedback-basierter aktiver Geräuschunterdrückung, die Auslöschung über eine angemessene Bandweite bereitstellt, ist eine herausfordernde Aufgabe in Anbetracht des eingeschränkten Luftvolumens, der schlechten Dämpfung und der Schwankungen, welche gemeinhin beim Zusammenbau der Wandler in einem sehr kleinen akustischen Hohlraum vorkommen. Die Anordnung des Mikrofons und des Treibers ist entscheidend, ebenso wie die Größe und Konfiguration des akustischen Hohlraums, seiner Entlüftung und Dämpfung. Bislang wurden Entwurf und Fertigung von Kopfhörern mit Feedback-basierter aktiver Geräuschunterdrückung von hochqualifizierten Entwicklungsteams sorgfältig auf einer produktspezifischen Basis gehandhabt. Dadurch wird der Entwurfs- und Produktionsprozess sehr schwierig, zeitaufwändig und teuer.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bauteil zur aktiven Geräuschunterdrückung bzw. -minderung für einen Kopfhörer bereitzustellen.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, verbesserte Kopfhörer oder Kopfhörersysteme mit aktiver Geräuschunterdrückung bzw. -minderung oder verbesserte Methoden zur Bereitstellung oder zum Entwurf von Kopfhörern mit Geräuschunterdrückung anzugeben.
Auch ist es Aufgabe der Erfindung, eine nützliche Alternative zu bekannten Produkten oder Produktentwurfsprozessen oder Systemen mit aktiver Geräuschunterdrückung bereitzustellen.
Ein ANR Bauteil zur Bereitstellung in einem Kopfhörergehäuse wird offenbart. Das Gerät weist einen Treiber und ein Messmikrofon auf, der Treiber und das Messmikrofon sind in einem Bauteilgehäuse angeordnet.
In Ausführungen weist das ANR Bauteil einen vorderen Hohlraum zwischen der Treibermembran und dem Bauteilgehäuse vor dem Treiber und einen hinteren Hohlraum zwischen dem Treiber und dem Bauteilgehäuse auf der Seite des Treibers gegenüber dem vorderen Hohlraum auf. Der hintere Hohlraum kann in Ausgestaltungen eine Entlüftung aufweisen.
In Ausführungen ist der hintere Hohlraum mit einem Dämmmaterial gebildet, das die akustische Belastung des hinteren Hohlraums des Kopfhörers teilweise entkoppeln kann.
In einem weiteren Aspekt ist ein ANR Kopfhörer mit einem ANR Bauteil und einem Kopfhörergehäuse gebildet, wobei das Kopfhörergehäuse einen Gehäuseauslass-Durchgang von einem Auslass des ANR Bauteils zu einem Gehörgang aufweist.
In Ausführungen ist das ANR Bauteil für die Nutzung mit einem Steuergerät bzw. einer Steuereinrichtung konfiguriert, um aktive Geräuschunterdrückung für den Gehörgang über einen vorbestimmten Bereich physikalischer Dimensionen des Gehäuseauslass-Durchgangs bereitzustellen. In Ausführungen ist das ANR Bauteil für die Nutzung mit einem Steuergerät konfiguriert, um aktive Geräuschunterdrückung für den Gehörgang über einen vorbestimmten Bereich eines akustischen Parameters des Gehäuseauslass-Durchgangs bereitzustellen.
Nach einem weiteren Aspekt ist ein ANR Kopfhörersystem mit einem ANR Bauteil und mehreren Kopfhörergehäusen gebildet, wobei eines der Kopfhörergehäuse einen unterschiedlichen Gehäuseauslass-Durchgang zu dem oder den anderen Kopfhörergehäusen aufweist.
Nach einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines ANR Kopfhörers vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines ANR Bauteils, das für die Nutzung mit einem Kopfhörergehäuse konfiguriert ist, welches einen Gehäuseauslass- Durchgang von einem Auslass des ANR Bauteils zu einem Gehörgang aufweist. Das ANR Bauteil ist für die Nutzung mit einem Steuergerät konfiguriert, um aktive Geräuschunterdrückung für den Gehörgang über einen vorbestimmten Bereich physikalischer oder akustischer Dimensionen des Gehäuseauslass-Durchgangs bereitzustellen.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Eine oder mehrere Ausführungen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung von ausgewählten Elementen einer Ausführung eines aktiven Geräuschunterdrückungssystems;
2A eine Rückansicht einer Ausführung eines ANR Kopfhörers;
2B und 2C isometrische Ansichten des Kopfhörers aus 2 bei verschiedenen Winkeln;
3 eine Explosionszeichnung des Kopfhörers aus 2A;
4 einen Querschnitt entlang der Linie BB in 2A;
5 eine Draufsicht einer Ausführung des ANR Bauteils in Form einer Kapsel;
6 eine Seitenansicht entlang des Querschnitts AA in 5;
7 eine isometrische Explosionsansicht des ANR Bauteils aus 5 und 6;
8 eine isometrische Darstellung der Vorderseite einer Ausführung eines Treibers, der für die Verwendung mit dem ANR Bauteil in 7 geeignet ist;
9 eine isometrische Darstellung der Rückseite des Treibers aus 8;
10 einen Graphen eines beispielhaften Frequenzgangs eines Mikrofons, das in dem ANR Bauteil aus 7 verwendet wird;
11A und 11B isometrische Ansichten einer Unter- und einer Oberseite einer Ausführung einer Leiterplattenbaugruppe (PCBA – „printed circuit board assembly"), die für die Nutzung in dem ANR Bauteil aus 7 geeignet ist;
11C, 11D und 11E eine Unteransicht, eine Seitenansicht und eine Draufsicht der PCBA aus 11A und 11B;
12A und 12B isometrische Ansichten der Unter- und der Oberseite einer anderen Ausführung einer PCBA, die für die Nutzung in dem Kopfhörer aus den vorhergehenden Figuren geeignet ist;
12C, 12D und 12E eine Unteransicht, eine Seitenansicht und eine Draufsicht der PCBA aus 12A und 12B;
13A und 13B grafische Darstellungen eines beispielhaften Steuerfrequenzgangs des Kopfhörers aus 2A, welche die Auswirkungen des Schließens des hinteren Hohlraums des Kopfhörers und des Bereitstellens einer progressiv wachsenden Anzahl von Entlüftungen auf den Frequenzgang zeigen; und
14A und 14B grafische Darstellungen einer beispielhaften Steuertransferfunktion des Kopfhörers aus 2A.
Nach einem Aspekt ist ein ANR Bauteil geschaffen, das Unterschiede der Kopfhörergehäuse, in denen es angeordnet ist, toleriert, d. h. das ANR Bauteil kann in einer von etlichen verschiedenen Gehäusekonfigurationen angeordnet werden, welche etliche verschiedene ANR Kopfhörerprodukte bereitstellen können. Das ermöglicht es, viele verschiedene Gestaltungsformen zu schaffen. Das offenbarte Gerät befasst sich mit sehr bedeutenden Herausforderungen. Zum Beispiel sollte ein in solcher Weise untergebrachtes ANR Bauteil klein sein, um ergonomisch einsetzbar zu sein. Es sollte auch eigenständig und widerstandsfähig sein. Aufgrund der Einschränkungen für die Abmessungen ist eine dünnwandige Konstruktion erstrebenswert, aber dünne Wände stellen massive Einschränkungen für die internen Tragwerke dar, so dass die Schallwandstrukturen und Verschlüsse von herkömmlichen ANR Entwürfen nicht aufgenommen werden können. Zum Beispiel schränkt die Nutzung eines metallischen Gehäuses die Erzeugung interner Stützprofile zur Aufnahme von Bauteilen stark ein. Weiterhin müssen die akustischen Eigenschaften eines solchen Gerätes in einer mit der Mehrzahl der Kopfhörerformate und Formfaktoren kompatiblen Art gesteuert werden.
Eine oder mehrere der unten beschriebenen Ausführungen stellen ein ANR Bauteil in Form einer eigenständigen, skin-fähigen, ergonomisch kompatiblen Kapsel mit akustischen Eigenschaften bereit, die mittels Einsatz spezieller, mit den meisten Kopfhörerformaten und Formfaktoren kompatibler Gehäusebedingungen gesteuert werden.
1 zeigt in einem Blockdiagramm ausgewählte Elemente einer Ausführung eines aktiven Geräuschunterdrückungssystems 1. Die dargestellte Ausführung von System 1 weist einen ANR Kopfhörer oder ein Kopfhörerbauteil 22 mit einem Treiber und einem Messmikrofon (nicht abgebildet) auf. Ein Steuergerät bzw. eine Steuereinrichtung 4 weist einen Steuerschaltkreis auf, der zum Empfang der Geräuschsignale vom Messmikrofon und zum Bereitstellen eines geeigneten elektrischen Signals für den Treiber zur effektiven Geräuschunterdrückung bzw. -minderung dient. Das ANR Bauteil stellt ANR für einen Gehörgang 6 über einen Auslassdurchgang 5 bereit, der in einem Kopfhörergehäuse (nicht abgebildet), in welchem ANR Bauteil 22 angeordnet ist, bereitgestellt wird.
Das Steuergerät 4 kann optional eine Einspeisung eines Audiosignals empfangen, so dass der Nutzer die Signaleinspeisung, zum Beispiel Musik, hören kann, während aktive Geräuschunterdrückung bzw. -minderung ausgeführt wird. In praktischen Ausführungen kann das Steuergerät 4 in dem Kopfhörergehäuse angeordnet sein oder außerhalb bereitgestellt werden, zum Beispiel als Medaillon. Steuergerät 4 kann auch in anderen abseits gelegenen Geräten bereitgestellt werden, zum Beispiel einem tragbaren Musikgerät wie einem MP3-Player oder in der Armlehne eines Flugzeugsitzes.
In einigen Ausführungen verwenden die offenbarten Geräte eine Feedback-Geräuschunterdrückungs-Konfiguration wie die in Dokument WO 2007/054807 , das hier als Quellennachweis aufgenommen wird, offenbarte. Der Fachmann erkennt, dass auch Feedforward-Konfigurationen oder hybride Steuermethoden verwendet werden könnten.
Eine Ausführung eines Kopfhörers ist in 2A, 2B, 2C, 3 und 4 veranschaulicht. In 2C wird die Rückseite des zusammengefügten Kopfhörers gezeigt. Wie in 2A–2C dargestellt, ist der Kopfhörer ein Ohrhörer mit einem Gehäuse 10, das mit einer hinteren Abdeckung 24 gebildet ist, welche eine oder mehrere hintere akustische Entlüftungsöffnungen 30 aufweist. Es ist offensichtlich, dass nur eine Ausführung des Gehäuses 10 gezeigt wird, aber eine große Vielfalt von verschiedenen Gehäuseformen und -formaten bereitgestellt werden kann.
In 3 ist eine Ausführung des Kopfhörers 6 in Explosionsdarstellung gezeigt. Das Kopfhörergehäuse 10 begrenzt einen geformten Hohlraum 12 mit einer Öffnung 14 an einer Seite und einer Öffnung 15 an der anderen Seite. Gehäuse 10 kann mehrere verschiedene Formen annehmen, aber in der gezeigten Ausführung ist es so geformt, dass es in die Ohrmuschel eines menschlichen Ohres passt. Der den Ausgang von Öffnung 15 umgebende Bereich des Gehäuses 10 weist einen Ring 16 auf, welcher konfiguriert ist, um an einer einwärts ragenden Ringwulst 18 einzurasten, die an Ohrstöpsel 20 bereitgestellt wird. Da der Ohrstöpsel 20 aus einem elastischen oder dehnfähigem Material wie Silikonkautschuk hergestellt ist, kann Ausbuchtung 18 über Ring 16 gedehnt oder anderweitig gehandhabt werden, um den Ohrstöpsel 20 am Gehäuse zu befestigen. Ohrstöpsel 20 bestimmt eine zentrale Öffnung 21, die sich durch den Rumpf von Ohrstöpsel 20 erstreckt. Ohrstöpsel 20 ist konfiguriert, um den Zugang zu dem Gehörgang 6 zu verschließen.
4 zeigt den Querschnitt der Ausführung von 2A. In der gezeigten Ausgestaltung ist ein Rohr 15A in dem unteren Teil von Hohlraum 12 angeordnet. Rohr 15A und zentrale Öffnung 21 des Ohrstöpsels 20 bilden zusammen einen Gehäuseauslass-Durchgang, gemeinhin mit 5 bezeichnet, zwischen einem Auslass 53 eines ANR Bauteils 22 (weiter unten beschrieben) und einem Auslass 21A des Kopfhörers. Bei der in 3 gezeigten Ausführung weist das Gehäuse 10 einen Kabelhalter 13 auf, der einen Draht- oder Kabelanschluss 11 aufnimmt, um den elektrischen Anschluss des ANR Bauteils 22 an ein Steuergerät wie Steuergerät 4 von 1 zu ermöglichen.
Wie in 3 und 4 dargestellt, ist Hohlraum 12 im Kopfhörergehäuse 10 konfiguriert, ANR Bauteil 22 aufzunehmen. Sobald ANR Bauteil 22 im Hohlraum 12 angeordnet ist, kann eine Abdeckung 24 in den Hohlraum 12 eingeführt werden, so dass die Wand 26 der Abdeckung 24 zwischen den Wänden des Hohlraums 12 und den außen liegenden Flächen des Gerätes 22 eingefügt ist. In der gezeigten Ausführung ist eine obere Fläche 28 von Abdeckung 24 konfiguriert, um mit den umgebenden Flächen des Gehäuses 10 überein zu stimmen. Eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen 30 sind in der Abdeckung bereitgestellt, wie weiter unten erläutert wird.
Mit Bezug auf 4 kann ein starres oder halbstarres Material 17 verwendet werden, um den Ring 16 und Auslass 15 bereitzustellen. Das unterstützt die Anordnung und Sicherung des Ohrstöpsels 20. Das Material 17 kann als separate Komponente gebildet werden, die dann über den restlichen Teil des Kopfhörergehäusematerials gestülpt wird, um eine resultierende und einheitliche Ausführung von Gehäuse 10 bereitzustellen. Kopfhörergehäuse 10 weist einen hinteren Gehäusehohlraum 24A zwischen der Gehäusestruktur und dem ANR Bauteil 22 auf.
Eine Ausführung von ANR Bauteil 22 wird nun unter Bezugnahme auf die 5, 6 und 7 beschrieben.
Die dargestellte Ausführung von ANR Bauteil 22 weist eine Treiberbaugruppe 33, eine Mikrofonhalterung 32 und ein Mikrofon 34 auf. Wie im Weiteren gezeigt wird, weist ANR Bauteil 22 einen elektrischen Anschluss 36, der zwischen Mikrofon 34 und Treiberbaugruppe 33 bereitgestellt wird, ein inneres Gehäuseteil 38 und ein äußeres Hauptgehäuse 40 auf.
Treiberbaugruppe 33 weist einen Treiber 31 und eine Leiterplattenbaugruppe (PCBA – „printed circuit board assembly") 42 auf. Treiber 31 ist betriebsbereit an einer Vorderseite von PCBA 42 angeordnet. Der elektrische Anschluss 36 ist in einer Ausführung eine flexible Leiterplatte (PCB) und ist an einem Ende mit dem Mikrofon 34 und am anderen Ende mit PCBA 42 leitend verbunden. PCBA stellt ein Mittel für die elektrische Verbindung von externen Geräten wie Steuergeräten und/oder Energieversorgung (nicht dargestellt) mittels Kabeln bereit. Die Verbindungen mit Kabeln können zweckdienlich an den Anschlussbuchsen 61 vorgenommen werden, die an der Rückseite der PCBA 42 bereitgestellt werden. PCBA 42 wird in der dargestellten Ausführung am hinteren Ende des Gehäuses 40 bereitgestellt und kann so eine Rückwand von Gehäuse 40 bereitstellen, falls Treiber 31 innerhalb Gehäuse 40 angeordnet ist. Entlüftungsöffnungen 62 werden auch in der PCBA 42 oder der Rückwand von Gehäuse 40 bereitgestellt, wie weiter unten erläutert wird.
Das Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem Mikrofon und dem Steuergerät ist schwierig, da die Verbindung die Dichtung zwischen den vorderen und hinteren Hohlräumen passieren muss. Die Manschette bzw. das Dichtungsbauteil 44 ermöglicht dem Anschluss 36, die Manschette 44 anliegend an eine innere Wand 41 des Gehäuses 40 zu durchqueren, während eine effektive Abdichtung aufrechterhalten wird. Als Alternative kann Anschluss 36 so angeordnet werden, dass er innerhalb der Mikrofonhalterung 32 verläuft (weiter unten beschrieben), die Manschette 44 zwischen Treiber 31 und Manschette 44 passiert, dann eine äußere Wand von Treiber 31 durchquert, um an PCBA 42 anzuschließen.
In einer Ausführung hat Treiber 31 einen typischen Durchmesser von 9 mm bis 13 mm, aber der Fachmann wird anerkennen, dass viele verschiedene Treiberformen und -größen umgesetzt werden können. Der Durchmesser von Treiber 31, der entsprechend einer Ausführung der Erfindung verwendet wird, ist üblicherweise 9,1 mm. Treiberdurchmesser größer als 13 mm sind möglich, aber nicht bevorzugt, da sie zu groß für das menschliche Ohr werden. Eine Vielfalt von bestehenden Treibertechnologien kann verwendet werden, z. B. magnetische Treiber, elektrostatische Treiber oder piezoelektrische Treiber.
Bei der in den 6 und 7 dargestellten Ausführung ist eine Manschette 44 am äußeren vorderen Rand von Treiber 31 bereitgestellt. In einer Ausführung umfasst Manschette 44 eine Dichtung. Über Manschette 44 ist ein Flansch 46 der Mikrofonhalterung 32 montiert. Wie in 7 am besten zu sehen ist, erstreckt sich der äußere Umfang von Manschette 44 ein wenig (zum Beispiel etwa 0,5 mm) über den äußeren Umfang von Flansch 46 hinaus, so dass ein Übermaßkontakt mit der inneren Wand 41 von Gehäuse 40 entsteht. Die Manschette 44 funktioniert also sowohl als Dichtung als auch als O-Ring, d. h. Manschette 44 stellt eine Dichtung zwischen Flansch 46 und Treiber 31 und eine Dichtung zwischen Flansch 46 (oder Treiber 31) und der inneren Wand 41 bereit.
Die Mikrofonhalterung 32 weist vier senkrecht von Flansch 46 abstehende Finger 48 auf, jeder Finger weist einwärts gerichtete Vorsprünge 49 auf, welche im Betrieb an der äußeren Fläche von Mikrofon 34 einrasten, um Mikrofon 34 sicher zu halten, wie in 6 gezeigt wird. Obwohl vier Finger 48 in der beschriebenen Ausführung gezeigt werden, kann diese Anzahl variieren. Die Mikrofonhalterung 32 kann Teile des Treibers 31 umfassen. Es wird auch gesehen werden, dass eine Aussparung 50 im Innendurchmesser von Flansch 46 am Fuß von jedem Finger 48 gebildet wird. Aussparungen 51 werden auch im Rahmen zwischen den Fingern 48 bereitgestellt. Aussparungen 50 und 51 stellen sicher, dass ein Schallweg von der Vorderseite des Treibers 31 durch die Halterung 32 und vorbei an Mikrofon 34 in den vorderen Hohlraum 52 des ANR Bauteils 22 vorhanden ist. Mikrofon 34 kann zum Treiber 31 oder davon weg ausgerichtet sein. Der Treiber 31 und Mikrofon 34 können in einem einzelnen Chassis bereitgestellt werden. Weiterhin kann Mikrofon 34 einen wesentlichen Bestandteil von Treiber 31 umfassen, anstatt ein eigenständiges Bauteil zu sein. Der Fachmann wird anerkennen, dass ebenso mehr als ein Treiber und/oder Mikrofon verwendet werden können.
Das innere Gehäuseteil 38 weist eine umlaufende Wand 54 mit einer unteren Blende 56 auf, welche einen verminderten Durchmesser hat, um sicher an der Außenfläche von Treiber 31 einzurasten. Eine obere, nach innen gebogene Kante 58 grenzt eine hintere Gehäuseöffnung 60 ein. Der Durchmesser von Öffnung 60 ist genügend groß, um Aussparungen 62 (verglei che mit 11A–11E und 12A–12E) in der Leiterplattenbaugruppe 42 freiliegend zu lassen, um eine oder mehrere hintere Schallöffnungen 62A zur Entlüftung des hinteren Hohlraums 64 bereitzustellen, welcher an der Rückseite des Treibers in ANR Bauteil 22 bereitgestellt wird.
Bauteilgehäuse 40 weist eine erste im Wesentlichen zylindrische äußere Wand 66, eine zweite im Wesentlichen zylindrische äußere Wand 68 mit geringerem Durchmesser als Wand 66 und einen Übergangsteil 69 zwischen den Wänden 68 und 66, der einen Absatz 70 bereitstellt, auf. Eine untere Kante von Wand 68 krümmt sich in Flanschteil 72, das eine Schallöffnung aufweist, welche eine vordere Durchgangsöffnung 53 von dem vorderen Hohlraum 52 zu der Umgebung außerhalb des ANR Bauteils 22 abgrenzt. Das Wandteil 66 weist eine obere Kante 67 auf, welche über die Kante 58 des inneren Gehäuseteils 38 gequetscht werden kann, um die Baugruppe zu sichern.
Die Manschette 44 stellt eine Schalldichtung zwischen dem vorderen Hohlraum 52 und dem hinteren Hohlraum 64 bereit. Obwohl andere geeignete Materialien in anderen Ausführungen verwendet werden können, haben wir entdeckt, dass eine aus einem wenig biegsamen Material wie Ethylenvinylacetat (EVA) mit einer Dicke von etwa 0,5 mm hergestellte Manschette 44 geeignet ist, um eine Schalldichtung zu bilden, die den erwarteten Schalldrücken in ANR Bauteil 22 widerstehen kann. In einer Ausführung verhindert die von Manschette 44 zwischen dem vorderen und hinteren Hohlräumen gebildete Dichtung jedes Leck bis zu dynamischen Drücken von mindestens 1,8 mbar.
Wie oben erwähnt, funktioniert Manschette 44 als Dichtung, da sie eine Abdichtung mit einer vorderen Peripheriefläche des Treibers bildet und auch ein vorragendes Peripherieteilstück aufweist, welches als O-Ring wirkt, um eine Abdichtung mit der inneren Wand 41 des ANR Bauteilgehäuses 40 zu bilden. Manschette 44 ermöglicht auch Anschluss 36 das Durchqueren von dem vorderen Hohlraums 52 zu der PCBA 42 während es die erforderte Abdichtung aufrechterhält. Die Manschette 44 ermöglicht es weiterhin, Schwankungen der vertikalen Abmaße der Bauteile auszugleichen. Zum Beispiel können Abweichungen der Länge des Gehäuses relativ zur Treiberbaugruppe oder der Halterung 32 durch die kompressionsfähige Natur des Dichtungsmaterials, aus dem Manschette 44 gebildet ist, ausgeglichen werden.
Der vordere Hohlraum 52 erstreckt sich von einer Vorderseite des Treibers durch die Öffnungen der Halterung 50 oder 51 zu der vorderen akustischen Durchgangsöffnung 53. Optional kann ein Material, das eine akustische Dämpfungswirkung wie Filterpapier 71 oder ein ähnliches Material aufweist, im vorderen Hohlraum 52 bereitgestellt werden. Filterpapier 71 kann, zusätzlich zum Bereitstellen einer Dämpfungswirkung, das Eindringen von Fremdmaterie in den vorderen Hohlraum verhindern. Wie weiter unter beschrieben, kann ein Material wie Filterpapier 71 einen Teil des akustischen Volumen im vorderen Hohlraum umfassen, um die Dämpfung resonanter Hochfrequenzmoden von Treiber 31 zu unterstützen.
In 8 und 9 ist eine Ausführung von Treiber 31 detaillierter dargestellt. Wie in 8 gezeigt, weist Treiber 31 ein Treibergehäuse 79 auf. Treibergehäuse 79 hat eine Vorderfront 80 mit einer zentralen Öffnung 81 und einer Anzahl kleinerer umliegender Öffnungen 82. Öffnungen 81 und 82 stellen einen Schallweg von einer Treibermembran (nicht gezeigt) zu dem vorderen Hohlraum bereit. Die Treibermembran wird aus einem leichten, nicht knitternden Material, üblicherweise Mylar, hergestellt. Die Treibermembran bestimmt die Grenze zwischen den vorderen und hinteren Hohlräumen. Vorderer Hohlraum 52 erstreckt sich von der Treibermembran zu Auslass 53. Hinterer Hohlraum 64 erstreckt sich von der Treibermembran zu Entlüftungsöffnung(en) 62. Öffnung 81 kann einen Durchmesser von etwa 2 mm aufweisen, und jede Öffnung 82 kann einen Durchmesser von etwa 0,9 mm aufweisen. Die Gesamttiefe von Treiber 31 kann etwa 3 mm bis 4 mm sein. Eine Rückfront von Treiber 31 ist in 9 zu sehen. Entlüftungen (nicht gezeigt) werden in der hinteren Gehäusefläche 86 bereitgestellt, sind aber ganz oder teilweise von einem Material bedeckt, das Schalldämpfung bereitstellt. In der gezeigten Ausführung umfasst das Dämpfungsmaterial Filterpapier 87. Treiber 31 zeigt Konsistenz der akustischen Parameter innerhalb der Einheiten. Die Befestigung des Filterpapiers 87 an der Rückseite von Treiber 31 ohne problematische Veränderungen akustischer Parameter kann in Massenproduktion schwierig auszuführen sein. Zum Beispiel wurden Flüssigklebeverfahren im Allgemeinen als nicht zufriedenstellend befunden. In einer Ausführung hat jedoch die Verwendung von Klebeband, wie zum Beispiel zwischen dem Filterpapier 87 und Oberfläche 86 bereitgestelltes doppelseitiges Klebeband, zu konsistenten Ergebnissen geführt. Also wird in einer Ausführung ein Teilring (oder Vollring) von doppelseitigem Klebeband bereitgestellt, und die Trägerschicht wird von einer Seite entfernt, um das Klebeband an dem Filterpapier 87 oder der Oberfläche 86 zu befestigen. Die Trägerschicht der anderen Seite wird dann entfernt, um das Klebeband am verbleibenden Teil von der Oberfläche 86 oder dem Filterpapier 87 zu befestigen, um so den in 9 gezeigten Aufbau bereitzustellen.
In einer Ausführung stellt die Gegenwart von Filterpapier 87 eine faserige Lage bereit, welche das Luftvolumen zwischen der Treibermembran oder dem Treiberdiaphragma und dem Filterpapier 87 zum Teil umschließt, um das äquivalente Volumen der Treiberaufhängung zu verringern. Infolgedessen wird die akustische Belastung des hinteren Hohlraums 24A entkoppelt oder vermindert, so dass mehrere Entwürfe ermöglicht werden.
Weiterhin erhöht das Filterpapier 87 den mechanischen Widerstand von Treiber 31, was zur Dämpfung der fundamentalen Resonanz dient und so die Audiowiedergabe abgleicht und die Stabilität des Regelkreises verbessert.
Mikrofon 34 kann mit kommerziell verfügbaren Mikrofonen ausgeführt werden, zum Beispiel als Elektret-Kondensatormikrofon (ECM – „electret condenser microphone"). In einer Ausführung ist Mikrofon 34 ein ECM mit einem Rauschabstand größer als 65 dB und weist einen Frequenzgang mit einer Eckfrequenz kleiner als 30 Hz auf, wie Linie 103 in der grafischen Darstellung des Frequenzgangs in 10 zeigt. Unter Bezugnahme auf 10 geben die Linien 100 und 101 akzeptable Grenzen an und die gestrichelte Linie 102 kennzeichnet das Verhalten eines typischen ECM. Ein Mikrofon mit einer relativ konstanten Empfindlichkeit bei Frequenzen deutlich unterhalb von 50 Hz benötigt keine zusätzliche Kompensation durch die elektronische Steuerung, üblicherweise mit einem Tieffrequenz-Phasenverzögerungsfilter, um Schwingung des Regelkreises, welche zu Rumpeln führen, zu unterdrücken.
11A bis 11E zeigen PCBA 42 mit weiteren Einzelheiten. Im Einzelnen kann die Unterseite von PCBA 42 in 11A und 11E gesehen werden, wobei die Filterbauteile 110 erkennbar sind. Die Filterbauteile 110 unterstützen bei der Unterdrückung von Hochfrequenzinterferenz (RF Interferenz), wie weiter unten erläutert wird.
12A bis 12E zeigen eine Ausführung von PCBA 42 mit einem optionalen Abgleichpotenziometer 112, das die Einstellung der Mikrofonverstärkung gegebenenfalls ermöglicht. Das Abgleichpotenziometer ist Teil einer Mikrofonvorspannungsschaltung. Einstellung des Abgleichpotenziometers 112 ermöglicht die Regelung der Ausgangsverstärkung des Mikrofons. Alternativ kann anstatt eines Abgleichpotenziometers 112 die Methode der Vier-Verstärker-Abstimmung verwendet werden, um eine Mikrofonverstärkerregelung gegebenenfalls bereitzustellen.
PCBA 42 oder ein anderes PCB in ANR Bauteil 22 kann einen ANR Steuerschaltkreis aufweisen, so dass ein separates, einen solchen Schaltkreis umfassendes Medaillon nicht notwendig ist. Weiterhin kann eine kleine Batterie (nicht gezeigt) in oder angrenzend an ANR Bauteil 22 (zum Beispiel in dem Kopfhörergehäuse 10) bereitgestellt werden, um eine Energieversorgung bereitzustellen.
Das Gehäuse 10 wird in einer Ausführung aus einem metallischen Material, wie zum Beispiel Edelstahl, hergestellt, welches relativ einfach aus einer Trägerbahn geformt werden kann. Die metallische Gehäusekonstruktion hat den Vorteil, das Hochfrequenzinterferenz mit den Bauteilen in dem Gehäuse vermindert wird. Weiterhin kann PCBA eine Platte aus einem leitfähigen Material (zum Beispiel Kupfer) aufweisen, das sich wenigstens über den Großteil der Fläche von PCBA 42 erstreckt und das mit dem Gehäuse elektrisch verbunden ist. In einer Ausführung ist die Kupferplatte in Kontakt mit dem metallischen Gehäuseteil 38, welches wiederum in Kontakt mit Gehäuse 10 ist, um die internen Bauteile weiter von Hochfrequenzinterferenz abzuschirmen. Weiterhin umfassen die Filterbauteile 110 zusammen LC Tiefpassfilter, die auf GSM Frequenzen abgestimmt sind, welche tendenziell am problematischsten für RF Interferenz sind. Das vermindert weiter RF Interferenz innerhalb des Gehäuses.
In einer Ausführung kann das ANR Bauteil 22 produziert werden, indem zuerst der elektrische Anschluss 36 an dem Mikrofon 34 angeschlossen wird. Die Treiberbaugruppe 33 mit der PCBA 42 wird bereitgestellt und das andere Ende von Anschluss 36 wird an den Treiber 31 angeschlossen. Das Mikrofon 34 wird dann, zum Beispiel durch Presssitz, am Rahmen 32 befestigt. Manschette 44 wird sorgfältig an dem Flansch 46 der Halterung ausgerichtet und damit verbunden. Der Treiber 31 wird dann relativ zu der Manschette 44 ausgerichtet und damit verbunden. Das innere Gehäuseteil 38 wird dann über der Treiberbaugruppe 31 angeordnet. Das Modul wird dann in das äußere Hauptgehäuse 40 eingepresst. Die herausragende Umfangkante von Manschatte 44 berührt die innere Wand 41 des äußeren Gehäuses 40 während des Einbaus, so dass eine Dichtung gebildet wird, welche die vorderen und hinteren Hohlräume trennt. Die Konstruktion wird in das äußere Gehäuse 40 gepresst, bis die äußere Umfangskante des Halterungsflansches 46 an dem Absatz 70 des Gehäuses 40 anliegt. Auf diese Weise ermöglicht Absatz 70, dass die Lage des Treibers 31 und Mikrofons 34 einfach, verlässlich und vorhersehbar relativ zum Gehäuse angeordnet wird. Die unteren Kanten von Wand 56 des inneren Gehäuseteils 38 stützen die herausragende Kante der Manschette 44, um sie bei der Bildung der benötigten Dichtung mit der inneren Wand 41 des äußeren Gehäuses 40 zu unterstützen. Als letzter Schritt wird die obere Kante 67 des äußeren Gehäuses 40 über den Ring 58 des inneren Gehäuseteils 38 gebogen, um die montierte Konstruktion zu sichern.
Das montierte ANR Bauteil 22 wird dann in dem Hohlraum 12 des Kopfhörergehäuses 10 angeordnet, so dass die vordere Durchgangsöffnung 53 mit Durchgangsöffnung 15 des Gehäuses akustisch verbunden ist, wie in 4 gezeigt. Die Abdeckung 24 wird dann über dem hinteren Ende des ANR Bauteils 22 angeordnet, um die Kopfhörermontage zu vollenden. Der Hohlraum 12 bildet eine genügend enge Passung mit den äußeren Wänden des äußeren Gehäuses 40 des ANR Bauteils 22, um ein ausreichende Schalldichtung zwischen den vorderen und hinteren Hohlräumen zu erhalten. Wenn er richtig eingesetzt ist, hat der Ohrstöpsel 20 auch Kontakt mit den inneren Wänden des Gehörganges, um eine ausreichenden Schalldichtung zwischen den vorderen und hinteren Hohlräumen zu erhalten.
In einer Ausführung ist das Volumen an der Vorderseite des Treibers 31 üblicherweise größer als 100 mm³, um Schwingung des Regelkreises zu verhindern, falls die vordere Durchgangsöffnung 53 blockiert wird, zum Beispiel während Finger den Kopfhörer bedienen. In einer Ausführung jedoch muss der hintere Hohlraum 24A des Kopfhörergehäuse entlüftet werden, und die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die minimale Entlüftungsöffnungsfläche (bereitgestellt von Öffnungen 30 in der Abdeckung 24) größer als 0,25 mm² ist. Von einer genügenden Entlüftungsfläche wird angenommen, dass sie einen linearen Verlauf für Tonpegel bis zu wenigstens 120 dB(A) erzeugt. Unter Bezugnahme auf 13A und 13B, welche den Frequenzgang der Treibereingangsspannung (V_in) bezogen auf die Mikrofonausgangsspannung (V_out) (d. h. das Verhalten des Treibers wie es vom Messmikrofon gemessen wird) zeigen, kann gesehen werden, dass das Verschließen des hinteren Hohlraums 24A die aktive Auslöschungsleistung stark beeinträchtigt, wogegen die Verstärkung bei tiefen Frequenzen mit Entlüftungsflächen über 0,25 mm² wesentlich verbessert wird.
Der Gehäuseauslass-Durchgang 5 von dem vorderen Hohlraum 52 zu dem Gehörgang wird von einem Rohr 15A und der Öffnung 21 in dem Ohrstöpsel 20 bereitgestellt. Wie in WO 2007/054807 beschrieben, verhalten sich der Hohlraum wie eine Feder mit einer ersten gegebenen Steifigkeit und der Gehörgang wie eine Feder mit einer zweiten gegebenen Steifigkeit bei Audiofrequenzen von Interesse für aktive Geräuschunterdrückung. Die Luft in dem Rohr verhält sich wie eine Masse, welche Dämpfung erfährt, wenn sie sich in dem Rohr be wegt. Das hat die Wirkung eines Helmholtz-Resonators mit einer vorbestimmten Resonanzfrequenz, üblicherweise 800 Hz, aber die Resonanzfrequenz kann durch die passende Wahl der Abmessungen von Auslass 15 und Öffnung 21 über einen weiten Bereich, zum Beispiel von 500 Hz bis 2 kHz, verändert werden. Das wird in 14A und 14B gezeigt, die den Leerlauffrequenzgang darstellen. Der resonante Effekt ist ein Zuleitungskompensator zweiter Ordnung, was zu einer Phasenhebung oder Phasenvoreilung führt, mit der Wirkung des Voreilens der Phase des Systems in dem gewählten Frequenzbereich. Das verbessert im Gegenzug die Stabilität des Systems und ermöglicht das Erhöhen der Verstärkung des Steuergerätes, ohne dass das System instabil wird. Das erweitert im Gegenzug die Bandweite über der Geräuschunterdrückung effektiv ist, um die Regelkreisleistung des Geräuschauslöschungssystems zu verbessern. Weitere Helmholtz-Resonatoren können auch in der Struktur von ANR Bauteil 22 ausgeführt werden, um das akustische Verhalten weiter zu modellieren. Zum Beispiel können in einigen Ausführungen die Aussparungen 51 in Mikrofonhalterung 32 konfiguriert werden, um als akustische induktive Elemente zwischen dem Mikrofon und dem verbleibenden Volumen des vorderen Hohlraums zu wirken, so dass ein Helmholtz-Resonator gebildet wird. In diesen Ausführungen ist Mikrofon 34 zum Treiber 31 hin ausgerichtet, d. h. weg von Auslass 53.
Um den Okklusionseffekt, der bei der Nutzung von Kopfhörern auftreten kann, zu vermeiden oder zu verringern, kann eine Entlüftung zur Druckentlastung (nicht gezeigt) bereitgestellt werden. Diese kann in dem Gehäuse 10 oder durch den Rumpf von ANR Bauteil 22 bereitgestellt werden. Sie kann zur Vermeidung von Überdruck auf der Treibermembran ebenso durch den Treiber 31 bereitgestellt werden.
Es kann demzufolge einen Zusammenhang zwischen dem ANR Bauteil 22 und dem Kopfhörergehäuse 10 geben. Es ist signifikant, dass die physikalischen Parameter (und demnach die akustischen Parameter) des Gehäuseauslass-Durchgangs 5, der von dem Rohr 15A und der zentraler Öffnung 21 des Ohrstöpsels 20 geformt wird, verändert werden können. Das ANR Bauteil 22 wurde für die Funktion mit einer Vielfalt von verschiedenen Rohrlängen und Durchmessern für den Gehäuseauslass-Durchgang entworfen, d. h. es wird mit Rohren funktionieren, die eine Vielfalt akustischer Impedanzen aufweisen und kann demnach in einer Vielfalt von verschiedenen Kopfhörergehäusen 10 oder „Schalenkonfigurationen" verwendet werden. Das bedeutet, dass ein komplexes und teures ANR Entwurfsverfahren nicht notwendig ist, um eine Vielfalt verschiedener ANR Kopfhörer bereitzustellen. Stattdessen ist alles was benötigt wird ein relativ einfacher Gehäuseentwurf für jedes verschiedene Produkt, und die ANR Funktionalität wird von dem ANR Bauteil 22 und seinem Steuergerät bereitgestellt. Für die offenbarten Ausführungen von ANR Bauteil 22 ergeben ein Rohrdurchmesser für das Kopfhörergehäuse 10 von etwa 1,8 mm und eine Rohrlänge für Rohr 15A und zentraler Öffnung 21 zu dem Ende des Ohrstöpsels 20 von etwa 4 mm bis 9,8 mm die besten Ergebnisse. Rohrdurchmesser, die zu einschränkend sind, erhöhen die Geschwindigkeit der Luft, während sie vom vorderen Volumen in die Röhre läuft. Das verstärkt unerwünschte Hochfrequenzresonanzen und Dynamiken. Ein Systementwickler kann demzufolge einen ANR Kopfhörer entwickeln, indem er einem „regelbasierten" Ansatz folgt, wonach der Gehäuseauslass-Durchgang innerhalb vorbestimmter Parameter gewählt wird. Die akustische Eigenschaft des Gehäuseauslass-Durchgangs, die für Entwürfe des ANR Bauteils 22 und des Steuergerätes verwendet werden kann, ist die akustische Induktivität des Gehäuseauslass-Durchgangs. Die akustische Induktivität kann über einen vorbestimmten Bereich variieren, zum Beispiel von 3,8 kgm^–4 bis 5,8 kgm^–4. Demnach kann die akustische Induktivität von vorgeschlagenen Entwürfen für den Gehäuseauslass-Durchgang des Gehäuses 10 empirisch bestimmt oder getestet werden, um die geeigneten Modelle zu ermitteln. In einigen Ausführungen stellt die Induktivität des Gehäuseauslass-Durchgangs, wenn sie im benötigten Bereich liegt, eine Resonanz bereit, um die Phase bei einer ausgewählten Frequenz der Steuertransferfunktion zu erhöhen, zum Beispiel um 500 Hz.
In der beschriebenen Ausführung weist das montierte ANR Bauteil 22 alle benötigten Komponenten auf, um ANR bereitzustellen, wenn es an ein Steuergerät angeschlossen ist oder mit einem Steuergerät bereitgestellt wird. Obwohl die Abmessungen des Kopfhörergehäuses 10 (in Grenzen) variieren können, sind die entscheidenden akustischen Parameter des ANR Bauteils bekannt. Demzufolge kann das ANR Bauteil in einer Anzahl verschiedener Kopfhörergehäusekonstruktionen angeordnet werden und dennoch effektive ANR bereitstellen, ohne das eine Umgestaltung des Steuergerätes notwendig ist. Das hat den Vorteil, dass eineinzelner Entwurf eines ANR Bauteils und Steuergerätes in einer Anzahl verschiedener Kopfhörer- oder Ohrhörerprodukte (oder Headsets, die kopfhörerähnliche Baugruppen aufweisen) verwendet werden kann. Eine große Vielfalt verschiedener ANR Produkte kann demnach einfach und kosteneffektiv hergestellt werden.
Die akustischen Parameter des ANR Bauteils 22 sind demzufolge derart konfiguriert, dass das Gerät in Verbindung mit einer Anzahl von Kopfhörergehäusen oder -schalen arbeitet, wobei jedes einen Gehäuseauslass-Durchgang 5 von dem Gerät zu dem Gehörgang aufweist. Durch Optimierung des mit dem Apparat verwendeten Steuergerätes kann aktive Geräuschunterdrückung am oder in direkter Nähe zum Trommelfell ausgeführt werden. Der akustische Gehäuseauslass-Durchgang kann eine feststehende Konfiguration für eine Vielfalt verschiedener Gehäuse- oder Schalenkonstruktionen aufweisen. Alternativ kann der Schallweg verschiedene Materialien oder Abmessungen (und so verschiedene akustische Eigenschaften) von einem Kopfhörergehäuse zum Nächsten aufweisen.
Der modulare Aufbau des ANR Bauteils 22 bedeutet weiterhin, dass es bei Bedarf einfach ausgetauscht werden kann (zum Beispiel im Falle eines Fehlers). Die Erfindung ermöglicht es einem Hersteller auch, einem Konsumenten die Option der Auswahl eines Kopfhörergehäuses seiner oder ihrer Wahl bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Konsument einen ANR Ohrhörer mit einem Gehäuse, das speziell an seine oder ihre Ohrtopologie angepasst ist, erhalten.
Das offenbarte ANR Bauteil 22 ermöglicht es, dass die Bedingung und Elemente der endgültigen Montage kontrolliert, miniaturisiert, ummantelt und verlässlich massengefertigt werden, um effektive Feedback ANR in einen Kopfhörerformfaktor in einem großen Bereich an Produktformaten anzuwenden. Das stellt die Möglichkeit dar, eine komplexe, auf produktspezifischer Basis ausgeführte Wissenschaft in ein verlässliches, maßgeschneidertes Bauteil, das einfach in ein Kopfhörergehäuse oder -schale integriert wird, zu überführen. Der Fachmann wird anerkennen, dass bestimmte in diesem Dokument beschriebene Prinzipien auch auf Feedforward-Systeme anwendbar sind. Zum Beispiel kann ein Feedforward ANR Bauteil 22 in einem Gehäuse wie Gehäuse 40 konstruiert werden, mit einem Mikrofon, das hinter dem Treiber angeordnet ist und durch geeignete Steuergeräte verwendet werden.
Obwohl bestimmte Beispiele und Ausführungen hier offenbart wurden, ist es zu verstehen, dass unterschiedliche Modifikationen und Zusätze, die im Bereich der Erfindung liegen, dem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung einfallen werden. Alle solche Modifikationen und Zusätze sollen im Umfang der Erfindung beinhaltet sein, als ob sie spezifisch hier beschrieben wurden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/054807 [0010, 0044, 0073]

Claims

ANR Bauteil für ein Kopfhörergehäuse, mit einem Treiber und einem Messmikrofon, wobei der Treiber und das Messmikrofon in einem Bauteilgehäuse angeordnet sind.
ANR Bauteil nach Anspruch 1, wobei ein vorderer Hohlraum zwischen der Treibermembran und dem Bauteilgehäuse vor dem Treiber und ein hinterer Hohlraum zwischen der Treibermembran und dem Bauteilgehäuse auf der Seite des Treibers gegenüber dem vorderen Hohlraum gebildet sind.
ANR Bauteil nach Anspruch 2, wobei der hintere Hohlraum eine Entlüftung aufweist.
ANR Bauteil nach Anspruch 2, wobei der hintere Hohlraum mit einem Dämmmaterial gebildet ist.
ANR Bauteil nach Anspruch 4, wobei das Dämmmaterial die akustische Belastung des hinteren Hohlraums des Kopfhörergehäuses entkoppelnd gebildet ist.
ANR Kopfhörer mit einem ANR Bauteil nach Anspruch 1 und einem Kopfhörergehäuse, wobei das Kopfhörergehäuse einen Gehäuseauslass-Durchgang von einem Auslass des ANR Bauteils zu einem Gehörgang aufweist.
ANR Kopfhörer nach Anspruch 6, wobei das ANR Bauteil für die Nutzung mit einem Steuergerät konfiguriert ist, um für den Gehörgang eine aktive Geräuschunterdrückung über einen vorbestimmten Bereich physikalischer Dimensionen des Gehäuseauslass-Durchgangs bereitzustellen.
ANR Kopfhörer nach Anspruch 7, wobei das ANR Bauteil mit einem hinteren Hohlraum zwischen dem Treiber und dem Bauteilgehäuse auf der Seite des Treibers gegenüber dem Auslass des ANR Bauteils gebildet ist.
ANR Kopfhörer nach Anspruch 8, wobei der hintere Hohlraum eine Entlüftung aufweist.
ANR Bauteil nach Anspruch 8, wobei der hintere Hohlraum mit einem Dämmmaterial gebildet ist.
ANR Bauteil nach Anspruch 10, wobei das Dämmmaterial die akustische Belastung des hinteren Hohlraums des Kopfhörergehäuses entkoppelnd gebildet ist.
ANR Kopfhörer nach Anspruch 7, wobei der vorbestimmte Bereich physikalischer Dimensionen mittels eines akustischen Parameters des Gehäuseauslass-Durchgangs bestimmt ist.
ANR Kopfhörer nach Anspruch 12, wobei der akustische Parameter eine akustische Induktivität umfasst.
ANR Kopfhörer nach Anspruch 6, wobei ein Helmholtz-Resonator vorgesehen ist.
ANR Kopfhörer nach Anspruch 6, wobei das ANR Bauteil für die Nutzung mit einem Steuergerät konfiguriert ist, um für den Gehörgang eine aktive Geräuschunterdrückung über einen vorbestimmten Bereich eines akustischen Parameters des Gehäuseauslass-Durchgangs bereitzustellen.
ANR Bauteil nach Anspruch 15, wobei der akustische Parameter eine akustische Induktivität umfasst.
ANR Kopfhörersystem mit einem ANR Bauteil nach Anspruch 1 und mehreren Kopfhörergehäusen, wobei eines der Kopfhörergehäuse einen unterschiedlichen Gehäuseauslass-Durchgang zu dem oder den anderen Kopfhörergehäusen aufweist.
Verfahren zum Bereitstellen eines ANR Kopfhörers, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines ANR Bauteils, das für eine Nutzung mit einem Kopfhörergehäuse, welches einen Gehäuseauslass-Durchgang von einem Ausgang des ANR Bauteils zu einem Gehörgang aufweist, konfiguriert ist, und wobei das ANR Bauteil für eine Nutzung mit einem Steuergerät konfiguriert ist, um für den Gehörgang eine aktive Geräuschunterdrückung über einen vorbestimmten Bereich physikalischer oder akustischer Dimensionen des Gehäuseauslass-Durchgangs bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei ein Kopfhörergehäuse, das einen Gehäuseauslass-Durchgang in dem vorbestimmten Bereich aufweist, bereitgestellt wird.
ANR Bauteil, wie im Wesentlichen hier beschrieben.
ANR Kopfhörer, wie im Wesentlichen hier beschrieben.
Verfahren zum Bereitstellen eines ANR Kopfhörers, wie im Wesentlichen hier beschrieben.