DE19513111A1 - Einrichtung zur Verminderung von Störschall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verminderung von Stör­ schall am menschlichen Ohr, mit einem den Störschall aufnehmendem Mikrofon und einem Wiedergabewandler, dem über eine mit dem Mikrofon verbundenen Kompensationsschaltung ein Signal zur Störschallkom­ pensation zugeführt wird.

Eine solche Einrichtung ist aus DE-42 00 811-C2 bekannt. Die be­ kannte Einrichtung weist einen Kopfhörer mit akustisch geschlossenen ohrumschließenden Muscheln auf. Das Mikrofon zur Aufnahme des Störschalls ist vor dem Wiedergabewandler versetzt zur Hauptmitten­ achse des Wiedergabewandlers angeordnet. Der vom Mikrofon aufgenom­ mene Störschall wird zunächst einem Verstärker zugeführt, dann gefiltert und dann wiederum verstärkt dem Wiedergabewandler zu­ geführt, der ein zum Störschall gegenphasiges Störschallsignal erregt.

Die bekannte Einrichtung arbeitet jedoch unter bestimmten Bedingun­ gen nicht immer zufriedenstellend. So bewirkt die ohrumschließende form des Kopfhörers eine schlechte Belüftung des Ohres, wodurch Schweißbildung des von dem Kopfhörer überdeckten Bereichs unter­ stützt wird, zumal der Kopfhörer mit relativ hohem Andruck aufliegt. Dies führt dazu, daß die bekannte Einrichtung aus Komfortgründen ungern getragen wird und ihr Einsatz unbequem ist.

Zum anderen ist jedes menschliche Ohr und insbesondere der Ohr­ muschelbereich wie der menschliche Fingerabdruck individuell ge­ formt. Dadurch ergeben sich bei jedem menschlichen Ohr unterschied­ liche Bedingungen der Schallreflexion und unterschiedliche Schall­ volumina. Dies hat zur folge, daß eine einmal abgestimmte Kompensa­ tionsregelschaltung, die auf ein durchschnittliches Ohrreflexions­ verhalten und Schallvolumen abgestimmt ist, beim Einsatz häufig in einem suboptimalen Zustand arbeitet.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die bekannte Einrichtung zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Einrichtung zur Verminde­ rung vom Störschall im menschlichen Ohr gelöst, die ein den Stör­ schall aufnehmendes Mikrofon und einen Wiedergabewandler aufweist, der über ein mit dem Mikrofon verbundene Kompensationsschaltung den Störschall kompensierende Signale zugeführt werden und bei der das Mikrofon ein Ausgleichselement aufweist, welches vor der Schallein­ trittsöffnung des Mikrofons angeordnet ist.

Ein solches Ausgleichselement gleicht die individuell unterschied­ lichen Ohrmuschelreflexionen aus, definiert so eine quasi gleich­ bleibende Schallreflexion und vermindert dadurch die individuellen Reflexionsauswirkungen in der Kompensationsschaltung und verbessert den Einsatz der gesamten Einrichtung und erhöht die Wirksamkeit der gesamten Störschallkompensation. Dadurch steigt auch bei erhöhtem Andruck der erfindungsgemäßen Einrichtung die Kreisverstärkung der Kompensationsschaltung weniger an als bei einer Einrichtung ohne Reflektor und die Stabilität des Regelkreises ist auch bei erhöhtem Andruck des Kopfhörers sichergestellt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den unteren An­ sprüchen beschrieben.

Es hat sich herausgestellt, daß die Verminderung der Reflexions­ wirkungen zufriedenstellend erreicht wird, wenn das Mikrofon und der Kompensationswandler gleichfalls auf das Ohr ausgerichtet sind und vorzugsweise mittig auf einer Symmetrieachse, z. B. der Rotations­ symmetrieachse, liegen, wie dies in fig. 1 dargestellt ist.

Es ist zweckmäßig, wenn das Ausgleichselement durch eine kreisförmi­ ge Platte gebildet wird, welche auf den Wandler gerichtete Vor­ sprünge zur Aufnahme des Mikrofons aufweist. Dadurch ist eine Fixierung des Mikrofons bezüglich des Ausgleichselements möglich.

Bei einem Kopfhörer/Gehörschutz mit einer erfindungsgemäßen Ein­ richtung ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn der Kopfhörer nicht ohrumschließend, sondern ohraufliegend ausgestaltet ist, so daß sich eine geringere Baugröße und ein erheblich geringeres Gewicht des Kopfhörers ergibt und trotz geringerem Andruck des Kopfhörers als bei der bekannten Einrichtung, die Störschallverminderung gegenüber der bekannten Einrichtung ausreichend gut ist und sogar verbessert wird. Der Tragekomfort eines so ausgestalteten Kopfhörers/Gehör­ schutzes ist gegenüber der bekannten Einrichtung stark verbessert, zumal das Gewicht des Kopfhörers gegenüber dem bekannten Kopfhörer um ca. 50% vermindert werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines ohraufliegenden Kopfhörers mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Verminderung von Störschall am menschlichen Ohr.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines Kopfhörers mit einer bekann­ ten Einrichtung zur Verminderung von Störschall.

Fig. 3 zeigen Blockschaltdiagramme der elektrischen Teile der Einrichtung zur Verminderung von Störschall am mensch­ lichen Ohr.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines ohraufliegenden Kopfhörers 1 mit akustisch geschlossenem Ohrpolster 2 und Muschel 3. Der zum Ohr gelangende Störschall 4 wird von einem Mikrofon 5 aufgenommen, welche das aufnehmende Signal an eine Kompensationsschaltung 6 überträgt, welche ihrerseits zur Störschallkompensation ein Signal an einen Wiedergabewandler 7 abgibt, welcher das störschallkom­ pensierende Signal erregt.

Das Mikrofon 5 weist eine Schalleintrittsöffnung 8 auf, welcher von einem Ausgleichselement 9 überdeckt ist. Sowohl der Wiedergabewand­ ler 7, als auch das Mikrofon 5 sind in Richtung des menschlichen Ohres 10 ausgerichtet, so daß das Ausgleichselement 9, das Mikrofon 5 als auch der Wiedergabewandler 7 eine gemeinsame Symmetrieachse, welche vorzugsweise die Rotationsachse ist, aufweisen.

Das Ausgleichselement 9 besteht, wie in Fig. 1b und 1c dargestellt, aus einer Platte 10, welche auf den Wiedergabewandler gerichtete Vorsprünge 11 aufweist. Der Abstand zwischen der Platte 10 des Ausgleichselements und der Schalleintrittsöffnung des Mikrofons beträgt etwa 1 bis 3 mm. Die Platte 10 ist kreisförmig ausgebildet und weist einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 3 cm, vorzugsweise etwa 1,5 cm auf und besteht aus Kunststoff.

Das Mikrofon wird von einer Hülse mit einer umlaufenden Wulst aufgenommen und die Hülse paßt mit ihrem vorderen Teil in den Bereich zwischen den Vorsprüngen 11 des Ausgleichselements 9 bis zur Anlage der umlaufenden Wulst an den Vorsprüngen. Somit ist die Lage des Mikrofons bezüglich des Ausgleichselements 9 vollständig defi­ niert.

Durch das Ausgleichselement gelangen Reflexionen von der mensch­ lichen Ohrmuschel, welche aufgrund der individuell ausgestalteten menschlichen Ohrmuschelform bei jedem Menschen anders sind, in einer definierten Größe zum Mikrofon, in dem sie zu einem entsprechenden elektrischen Signal umgewandelt werden. Durch die mittels des Ausgleichselements definierte Schallreflexion steigt die Kreis­ verstärkung der in Fig. 3 dargestellten Kompensationsschaltung weniger an als ohne den Reflektor, wenn der Andruck erhöht wird. Mittels des Ausgleichselements wird also die Stabilität des Regel­ kreises der Kompensationsschaltung auch bei erhöhtem Andruck des Kopfhörers sichergestellt.

Durch die ohraufliegende Form des erfindungsgemäßen Kopfhörers/ Gehörschutzes wird eine erheblich geringere Fläche des menschlichen Ohres bedeckt als bei einer ohrumschließenden form, wie sie in fig. 2 dargestellt ist. Dadurch wird die Schweißbildung gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Kopfhörerform erheblich vermindert und die geringere Baugröße bei der ohraufliegenden Form vermindert insgesamt auch das Gewicht des Kopfhörers/Gehörschutzes drastisch und trägt somit insgesamt zum erhöhten Tragekomfort bei. Darüber hinaus kommt man bei der in Fig. 1 dargestellten ohraufliegenden form mit einer relativ geringen Anpresskraft von etwa 3,5 Newton aus, was weiter den Tragekomfort gegenüber der in Fig. 2 dargestellten bekannten Einrichtung, bei der die Anpresskraft etwa 10 Newton beträgt, erhöht.

In Fig. 2 sind gleiche Bauteile wie in Fig. 1 mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet. Das Mikrofon 5 ist in der bekannten Ein­ richtung um 90° versetzt zur Hauptachse des Wiedergabewandlers vor dem Wiedergabewandler angeordnet. Die Schalleintrittsöffnung wird bei dem in Fig. 2 dargestellten Mikrofon nicht verdeckt. Darüber hinaus ist der in Fig. 2 dargestellte Kopfhörer ein ohrumschließen­ der Kopfhörer, dessen Anpresskraft etwa 10 Newton und somit etwa das 3fache gegenüber dem in fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Kopfhörer betragen muß. Außerdem ist der in fig. 2 dargestellte Kopfhörer etwa doppelt so schwer wie der in Fig. 1 dargestellte Kopfhörer, der etwa 180 g wiegt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung liegen sehr definierte Verhältnisse aufgrund des definierten Kopfhörervolumens vor. Die individuellen Ohr-Muschelausformungen haben auf das gesamte Regel­ verhalten kaum Einfluß.

Hingegen liegen bei der in fig. 1 dargestellten Einrichtung zur Störschallkompensation aufgrund des erheblich geringeren Anpress­ druckes und der ohraufliegenden Form gegenüber der in Fig. 2 darge­ stellten Einrichtung relativ undefinierte Schallvolumina vor, auf die die Ohrmuschelform relativ großen Einfluß hat. Würde man bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung das Ausgleichselement weglassen, so ist eine wirksame Störschallverminderung kaum mehr möglich, weil der Regelkreis der Störschallkompensationsschaltung kaum stabil zu halten ist. Erst das Ausgleichselement als Reflexionselement stellt für die Kompensationsschaltung die notwendigen stabilen Verhältnisse her. Das Ausgleichselement sorgt dabei für eine so starke, aber definierte Störung, daß die unterschiedlichen Ohrmuschelformen keine Rolle mehr für die Kreisverstärkung spielen können.

Die Kompensationsschaltung für die erfindungsgemäße Einrichtung hat prinzipiell den in fig. 3 dargestellten Aufbau, welcher aus DE-42 00 811 im wesentlichen bekannt ist. Das vom Mikrofon 5 erzeugte Ausgangssignal 17 wird von einem ersten Verstärker 14 vorverstärkt, in einem Filter 16 bewertet und in einem weiteren Verstärker 18 derart verstärkt, daß sich eine gegenphasige Erregung des Wieder­ gabewandlers 7 ergibt.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Verminderung von Störschall am menschlichen Ohr, mit einem den Störschall aufnehmendem Mikrofon (5) und einem Wieder­ gabewandler (7), dem von einer mit dem Mikrofon (5) verbundenen Kom­ pensationsschaltung (6) ein Signal zur Störschallkompensation zu­ geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofon (5) ein Aus­ gleichselement (9) zur Verminderung der Wirkung von Reflexionen am Ohr aufweist und das Ausgleichselement (9) die Schalleintrittsöff­ nung (11) des Mikrofons (5) überdeckt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofon (5) und der Wiedergabewand­ ler (7) in der gleichen Richtung ausgerichtet sind und vorzugsweise auf einer Rotationsachse (HA) liegen, welche die Mittelachse des Wandlers (7), des Mikrofons (5) als auch des Ausgleichselements (9) bildet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (9) eine Platte (10) ist, die auf daß Mikrofon (5) gerichtete Vorsprünge (11) zur Aufnahme des Mikrofons (5) aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (10) kreisförmig ausgebildet ist und einen Durchmesser von etwa 0,5 cm bis 3 cm, vorzugsweise etwa 1,5 cm aufweist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (9) bzw. die Platte (10) aus Kunststoff besteht.

6. Kopfhörer/Gehörschutz mit einer Einrichtung zur Verminderung von Störschall nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder Kopfhörer/Gehörschutz ein aku­ stisch geschlossenes System in ohraufliegender Form aufweist.

7. Kopfhörer/Gehörschutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfhörer/Gehörschutz eine Hör-/ Sprechgarnitur mit einem Sprechmikrofon aufweist.

8. Kopfhörer/Gehörschutz nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfhörer/Gehörschutz Mittel zur drahtlosen Kommunikation mit einer Sende- und/oder Empfangsanlage aufweist.