DE2316708B2

DE2316708B2 - Method for generating a sensation corresponding to sound information and device for carrying out such a method

Info

Publication number: DE2316708B2
Application number: DE19732316708
Authority: DE
Inventors: Henry Robert Lake Arrowhead Calif. Zink (V.St.A.)
Original assignee: Zcm Ltd San Bernardino Calif (vsta)
Current assignee: Zcm Ltd San Bernardino Calif (vsta)
Priority date: 1973-04-04
Filing date: 1973-04-04
Publication date: 1975-03-27
Also published as: DE2316708C3; DE2316708A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer einer Schallinformation entsprechenden Empfindung, bei dem den Schallwellen entsprechende Audio-Frequenzsignale einem Hochfrequenzträgersignal aufmoduliert werden und das modulierte Hochfrequenzträgcrsignal über Elektroden einer Person zugeführt wird, wobei die Audio-Frequenzsignale in Impulse umgewandelt werden, deren Wiederholungsrate der Intensität der Schallwellen entspricht.
Ein solches Verfahren ist aus der DT-OS 20 38 292The invention relates to a method for generating a sensation corresponding to sound information, in which audio frequency signals corresponding to the sound waves are modulated onto a high frequency carrier signal and the modulated high frequency carrier signal is fed to a person via electrodes, the audio frequency signals being converted into pulses, the repetition rate of which is the intensity which corresponds to sound waves.
Such a method is from DT-OS 20 38 292

bekannt.known.

Aufgabe der Erfindung ist es, gegenüber diesem bekannten Verfahren die Schallempfindung weiter zu steigern und zu verbessern.The object of the invention is to improve the sensation of sound compared to this known method increase and improve.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das modulierte Hochfrequenzträgersignal zusätzlich mit Hilfe der Audio-Frequenzsignale amplitudenmoduliert wird.According to the invention, this object is achieved in that the modulated high-frequency carrier signal is additionally provided is amplitude modulated with the aid of the audio frequency signals.

Auf diese Weise kann eine weitere Verbesserung der Erzeugung von Schallempfindungen erreicht werden, da vermutlich die zusätzliche Amplitudenmodulation einen gewissen »Anordnungseffekt des Schalles« bewirkt, das heißt, das impuls- und amplitudenmodulierte Hochfrequenzträgersignal an optimaler Steile der Cochlea zur Geltung brir.gt.In this way, a further improvement in the generation of sound sensations can be achieved, since the additional amplitude modulation probably causes a certain »arrangement effect of the sound«, that is, the pulse- and amplitude-modulated high-frequency carrier signal at the optimal location Cochlea to advantage brir.gt.

Die besten Ergebnisse wurden dann erzielt, wenn der Prozentsatz der Amplitudenmodulation in einem Bereich von 10 bis 60%, vorzugsweise 20 bis 50% lag.The best results have been obtained when the percentage of amplitude modulation is in a range from 10 to 60%, preferably 20 to 50%.

Die Impulswiederholungsrate sollte dabei vorzugsweise etwa das Zwei- bis Zehnfache der Frequenz der Audio-Frequen/.ignale sein.The pulse repetition rate should preferably be about two to ten times the frequency of the Audio frequencies / signals.

Die günstigste Frequenz für das Hochfrequenzträgersignal liegt etwa bei 60 kHz.The most favorable frequency for the high frequency carrier signal is around 60 kHz.

Die Schallempfindung ist besonders gut ausgebildet, wenn beim Ankoppeln des impuls- und amplitudenmodulierten Hochfrequenzträgersignals an die Person der Ohrkanal dieser Person verschlossen ist.The sound sensation is particularly well developed when the pulse and amplitude modulated one is coupled High frequency carrier signal to the person the ear canal of this person is closed.

Eine Elektrode, welche das impuK- und amplitudenmodulierte Hüciifrequenzträgersignal zuführt, kann dabei gegen das ungefaltete Ohr der Person gedrückt werden.An electrode that modulates the pulse and amplitude Hiifrequency carrier signal supplies, can pressed against the person's unfolded ear.

Die Ankopplung mit Hilfe einer an das Ohr angepaßten Form aus isolierendem Material, die mit einer leitenden Flüssigkeit gefüllt ist, steigert die Erzeugung der Schallempfindung noch weiter.The coupling with the help of a shape adapted to the ear made of insulating material, which is connected to a conductive If the liquid is filled, the generation of the sound sensation increases even further.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem Modulationsverstärker und einem Hochfrequenzgenerator sowie mehreren Triggergeneratoren, deren Pegel so eingestellt ist. daß sie mit steigender Schallwellenintensität nacheinander getriggert werden, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Audio-Frequenzsignalquelle und Modulator ein Pufferverstärker mit nachfolgender Modulationssteuerung geschaltet ist.A device for carrying out the method according to the invention, with a modulation amplifier and a high-frequency generator and several trigger generators, the level of which is set in this way. that they are triggered one after the other with increasing sound wave intensity, is characterized according to the invention that between audio frequency signal source and modulator a buffer amplifier with the following Modulation control is switched.

Die Elektroden sind bei dieser Vorrichtung vorteilhafterweise an den gleichen Ausgangsanschluß der Quelle des amplitudenmodulierten Hochfrequenzträgersignals angeschlossen und der andere Ausgangsanschluß der Quelle ist geerdet. In this device, the electrodes are advantageously connected to the same output terminal The source of the amplitude-modulated radio frequency carrier signal is connected and the other output terminal of the source is grounded.

Die Elektrode weist dabei zweckmäßigerweise ein geerdetes metallisches Element als Handgriff auf.The electrode expediently has a grounded metallic element as a handle.

Aus der US-PS 35 86 791 ist zwar ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Schallempfindung entsprechend den Schallwellen in einer Person bekannt, wobei Audio-Frequenzsignale entsprechend den Schallwellen erzeugt werden, sowie mittels eines Hochfrequenzgenerators ein hochfrequentes Steuersignal hergestellt wird. Außerdem wird das Hochfrequente, die Schallinformation enthaltende Trägersignal an die Person zur Erzeugung der Schallempfindung geleitet. Dieser Stand der Technik geht nicht über denFrom US-PS 35 86 791 is a method and a device for generating a sound sensation known according to the sound waves in a person, with audio frequency signals corresponding the sound waves are generated, as well as a high-frequency control signal by means of a high-frequency generator will be produced. In addition, the high-frequency carrier signal containing the sound information directed to the person to generate the sound sensation. This prior art does not go beyond the

Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung hinaus und gibt insbesondere keine Maßnahmen an, wie die Schallempfindung weiter gesteigert und verbessert werden könnte.Starting point of the present invention and in particular does not specify any measures such as the sound sensation could be further increased and improved.

An Hand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es zeigtAn exemplary embodiment is shown below with reference to the drawing of the present invention. It shows

F i g. 1 ein Schaltdiagramm der Vorrichtung mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung,F i g. 1 is a circuit diagram of the device incorporating the features of the present invention;

Fig.2 und 3 eine Form der Elektrodenanordnung, die bei der Vorrichtung nach Fig.) verwendet werden kann, wobei die F i g. 2 eines von zwei Bändern veranschaulicht, welche eine Elektrode tragen und F i g. 3 einen Schnitt entsprechend der Linie 3-3 in F i g. 2 darstellt, 2 and 3 show a form of the electrode arrangement, which are used in the device according to FIG.) can, wherein the F i g. FIG. 2 illustrates one of two ribbons carrying an electrode and FIG. 3 a section corresponding to the line 3-3 in F i g. 2 represents

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer von zwei Elektroden, die verwendet werden kann, wenn die Vorrichtung nach Fig.! im Mikrowellenfrequenzbereich arbeitet,F i g. Figure 4 is a perspective view of one of two electrodes that can be used with the device according to Fig.! in the microwave frequency range is working,

F i g. 5 die Art, in welcher die Elektroden nach den F i g. 2. 3 oder 4 um den Hals einer Person angeordnet werden können, sowie schematisch den Ersatzkondensator und seine Zuordnung zu dem mit Impulsen beaufschlagten Sender,F i g. 5 shows the way in which the electrodes according to FIGS. 2. 3 or 4 placed around a person's neck can be, as well as schematically the substitute capacitor and its assignment to the one charged with pulses Channel,

F i g. 6, 7 und 8 veränderte isolierte E.ektrodensysteme, die in Verbindung mit der Schallung nach F i g. 1 oder 12 verwendet werden können,F i g. 6, 7 and 8 modified insulated electrode systems, which in connection with the formwork according to FIG. 1 or 12 can be used,

F i g. 9 die Art, in welcher die Elektrode nach F i g. 8 verwendet wird,F i g. 9 the way in which the electrode according to FIG. 8 is used,

Fig. 10 die Art, in welcher die Elektroden angedrückt gehalten werden können, wobei das Ohr der Person gefaltet ist und durch die Kräfte, die von den Elektrodenhaltern ausgeübt werden, gefaltet gehalten wird,Figure 10 shows the manner in which the electrodes are pressed can be held with the person's ear folded and by the forces exerted by the Electrode holders are exercised, kept folded,

Fig. 1OA die Verwendung der Vorrichtung in Ver- 3; bindung mit einem Verschließen des Ohres der Person.10A shows the use of the device in Ver 3; bond with a closure of the person's ear.

Fig. 1OB die Verwendung der Vorrichtung in Verbindung mit dem Falten des Ohres der Person,10B shows the use of the device in connection with the folds of the person's ear,

F i g. 11 ein Kopplungssystem, welches in Verbindung mit einem der vorgenannten Elektrodensysteme verwer. let werden kann,F i g. 11 a coupling system, which in connection Verwer with one of the aforementioned electrode systems. let be

F i g. 12 ein Blockdiagramm eines Amplitudenmodulators entsprechend der Erfindung.F i g. Figure 12 is a block diagram of an amplitude modulator according to the invention.

Das in F i g. 1 dargestellte Gerät enthält ein übliches Mikrofon 10 und einen Audioverstärker 11 zur Erzeugung elektrischer Ströme oder Spannungsausgänge, welche für die Schallenergie, die auf das Mikrofon 10 auftrifft, repräsentativ sind. Diese Ausgangsströme bzw. -spannungen werden weiter in jedem von drei Pufferverstärkerstufen 12,13 und 14 verstärkt, während jeweilige Ausgänge an den Eingangskreis von Triggeroder Impulsgeneratnren 16, 17 und 18 anliegen. Diese Geneiatoren können Schmitt-Generatoren sein. Wellenformen sind in F i g. 1 veranschaulicht. Zum Zweche der Vereinfachung ist der Ausgang 3 des Audioverstärkers 11 als Sinuswelle mit einer Frequenz von 1000 Schwingungen pro Sekunde dargestellt. Die Ausgänge der Verstärker 12, 13 und 14. sind Sinuswellen, die die gleiche Intensität haben können. Die Schmitt-Trigger 16, 17 und 18 sind jedoch so eingestellt, daß sie einen Trigger nur dann liefern, wenn die Sinuswelle einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Wenn beispielsweise die Intensität 0,5 Volt, dargestellt durch die Sinuswelle 3 überschreitet, entwickelt der Schmitt-Triggerkreis 13 einen Impuls für jede Schwingung einer solchen Welle 3. Der entsprechende Ausgang des Schmitt-Triggerkreises 18 erscheint bei 34. Wenn die Intensität der Sinuswelle die dargestellte I-Volt-Welle 4 überschreitet, wird der SchmiU-Triggerkreis 17 angesteuert, um eint-n Trigger-Ausgangsimpuls 4A zu erzeugen. Ähnlich ist es, wenn die Intensität 2 Voll erreicht und überschreitet, wie dies mittels der Sinuswelle 5 angedeutet ist. Ein Ausgangsimpuls pro Sinuswellenzyklui oberhalb 2 Volt erscheint wie angedeutet als Impuls 54. Die Impulse 34, 4A und SA sind typische Schmitt-Impulse mit einem etwas flacheren oberen Abschnitt und einer negativen Spitze. Die Impulse 44 und 54 werden den Verzögerungsnetzwerken AB und 5fl zugeführt, so daß die unverzögerten Impulse ZA und die Impulse 4/4 und 54, die um unterschiedliche Zeitbeträge verzögert sind, am Eingang des Impulsaddierers und -Formers 20 als ein Wellenzug erscheinen.The in Fig. The device shown in FIG. 1 contains a conventional microphone 10 and an audio amplifier 11 for generating electrical currents or voltage outputs which are representative of the sound energy which strikes the microphone 10. These output currents or voltages are further amplified in each of three buffer amplifier stages 12, 13 and 14, while respective outputs are applied to the input circuit of trigger or pulse generators 16, 17 and 18. These generators can be Schmitt generators. Waveforms are shown in FIG. 1 illustrates. For the sake of simplicity, the output 3 of the audio amplifier 11 is shown as a sine wave with a frequency of 1000 oscillations per second. The outputs of amplifiers 12, 13 and 14 are sine waves that can be of the same intensity. However, the Schmitt triggers 16, 17 and 18 are set to provide a trigger only when the sine wave exceeds a predetermined threshold. For example, if the intensity exceeds 0.5 volts, represented by the sine wave 3, the Schmitt trigger circuit 13 develops a pulse for each oscillation of such a wave 3. The corresponding output of the Schmitt trigger circuit 18 appears at 34. When the intensity of the sine wave the The I-volt wave shown exceeds 4, the SchmiU trigger circuit 17 is activated to generate a-n trigger output pulse 4A. It is similar when the intensity 2 reaches and exceeds full, as indicated by means of the sine wave 5. An output pulse per sine wave cycle above 2 volts appears as pulse 54, as indicated. The pulses 34, 4A and SA are typical Schmitt pulses with a slightly flatter upper section and a negative peak. The pulses 44 and 54 are fed to the delay networks AB and 5fl, so that the undelayed pulses ZA and the pulses 4/4 and 54, which are delayed by different amounts of time, appear at the input of the pulse adder and shaper 20 as a wave train.

Der Ausgang jedes der Vielzahl von Triggergeneratoren 16, 17 und 19 wird somit einer gemeinsamen Impulsaddier- und -formerstufe 20 zugeführt, in der die Ausgänge kombiniert und als Impulszug 2OA erscheinen, bevor sie einer Modulatorstufe 24 zugeführt werden, welche zum Tasten oder Modulieren des Ausganges der Radiofrequenz-Sendersuife 26 dient, welche eine Oszillaiorstufe 22 enthält. Der Impulszug 2QA ist vorzugsweise stärker als 5^J/o amplitudenmoduliert, bevor er als Moduliemngssigr.üi angelegt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Sinuswelle 3 dem Pufferverstärker 6 zugeführt wird, dessen verstärkter Ausgang über eine Amplitudenmodulationssteuerung in Form eines Schwächungs-Widerstands-Netzwerkes 7 dem Modulator 24 zugeführt wird, so daß das Tastsignal als amplitudenmoduliertes Tastsignal 244 am Ausgang des Modulators ?4 erscheint. Ein getasteter oder gepulster Radiofrequenzausgang erscheint über der Primärwicklung des Koppeltransformators 28. Der eine Anschluß der Sekundärwicklung des Transformators ist geerdet, während der andere Anschluß mit einem Paar von Sonden oder Elektroden 30 verbunden ist, die von der Art sein können, wie sie an Hand der F i g. 2, 3 oder 4 beschrieben sind und welche an den Hals einer Person, wie in F i g. 5 dargestellt, angelegt werden. Das an diese Elektroden angelegte Signal entspricht der bei 284 übertrieben dargestellten Form und hat im wesentlichen die gleiche Envelope wie das Signal 244, wobei jedoch die Hochfrequenzkomponenten oder Träger innerhalb dieser Envelope liegen.The output of each of the plurality of trigger generators 16, 17 and 19 is thus fed to a common pulse adding and shaping stage 20, in which the outputs are combined and appear as a pulse train 20A before they are fed to a modulator stage 24 which is used for keying or modulating the output the radio frequency transmitter module 26, which contains an oscillator stage 22, is used. The pulse train 2QA is preferably amplitude modulated more than 5 ^J / o before it is applied as a modulation signal. This is achieved in that the sine wave 3 is fed to the buffer amplifier 6, the amplified output of which is fed to the modulator 24 via an amplitude modulation control in the form of an attenuation-resistor network 7, so that the key signal as an amplitude-modulated key signal 244 at the output of the modulator? 4 appears. A keyed or pulsed radio frequency output appears across the primary winding of the coupling transformer 28. One terminal of the secondary winding of the transformer is grounded, while the other terminal is connected to a pair of probes or electrodes 30, which may be of the type shown in FIG F i g. 2, 3 or 4 and which are attached to the neck of a person, as in FIG. 5 shown. The signal applied to these electrodes corresponds to the shape shown exaggerated at 284 and has essentially the same envelope as signal 244, but with the high frequency components or carriers within this envelope.

In F i g. 2 ist eines von zwei Halsbändern 40 in der Form eines flexiblen Bandes dargestellt. Dieses trägt übliche Metallbandbefestiger 42. 43 an jedem Ende, welche auch zum Befestigen mit einem anderen ähnlichen Band (nicht gezeigt) dienen können. Jedes der Bänder 40 trägt im Mittelabschnitt eine Elektrode oder Sonde 30, die wie in F i g. 5 dargestellt, aufgebaut ist. Jede Elektrode 30 weist eine Platinfolie 50 auf, welche eine kreisförmige Wand eines zylindrischen Gehäuses 52 bildet, mit eier eine Leitung 53 verbunden ist. Das Gehäuse 52 weist einen Bolzenstift-Abschnitt 54 auf, der sich zur Befestigung an dem Band 40 erstreckt. Zu diesem Zwecke wird eine NylonmvJtter 564 verwendet. Die Vorderseite des Gehäuses 52 ist mit einem Isoliermaterial 56 bedeckt, so daß die Haut der Person nicht mit Metall in Berührung kommt. Anstelle einer dünnen Folie können auch stärkere, stabilere Metallelektrode!! verwendet werden, beispielsweise eine Plattierung aus Edelmetall auf einem festen, stabilen Basismetall,, beispielsweise Kupfer.In Fig. 2 is one of two collars 40 in FIG Shown in the form of a flexible band. This carries standard metal strap fasteners 42, 43 at each end, which can also be used for fastening with another similar tape (not shown). Each of the Ribbon 40 carries an electrode or probe 30 in the central portion which, as shown in FIG. 5 shown is constructed. Each electrode 30 comprises a platinum foil 50 which forms a circular wall of a cylindrical housing 52 forms, with a line 53 is connected. The housing 52 has a bolt pin portion 54, which extends for attachment to tape 40. to a nylon mower 564 is used for this purpose. The front of the housing 52 is covered with an insulating material 56 covered so that the person's skin does not come into contact with metal. Instead of a thin one Foil can also use stronger, more stable metal electrodes !! can be used, for example a plating Precious metal on a solid, stable base metal, for example Copper.

Die Verwendung von isolierendem Material 56 ir diesen Sonden oder Elektroden führt zu einer elektrischen Kapazität, die durch einen Kondensator 60 ir F i g. 5 dargestellt ist. Diese liegt praktisch über derThe use of insulating material 56 in these probes or electrodes results in electrical resistance Capacitance created by a capacitor 60 ir F i g. 5 is shown. This is practically above that

Anschlüssen der Sekundärwicklung des Koppeltransformators 28.Connections of the secondary winding of the coupling transformer 28.

Wenn im Mikrowellenfrequenzbereich gearbeitet wird, können die beiden Sonden oder Elektroden die Form wie in F i g. 4 dargestellt, haben, wobei die äußere Hülle jedes von zwei Koaxialgabeln 70, die normalerweise geerdet ist, mit einem Ringteil verbunden ist. Der innere Leiter ist mit einem inneren Scheibenteil verbunden, der in Abstandsbeziehung von dem Ring 72 mittels Isoliergliedern 76 gehalten ist. Sowohl der Ringteil 72 als auch der Scheibenteil 74 sind mit Isoliermaterial 78, 79 bedeckt, so daß der Hals der Person nicht in Berührung mit Metall kommt. Diese Anordnung kann an einem flexiblen Band, wie in Fig.2, befestigt sein, indem ein Befestigungsbolzenstiftabschnitt 80 verwendet wird, der an dem Scheibenteil 79 angebracht ist. In einigen Fällen kann der äußere Ring nicht isoliert sein, und die Haut der Person berühren.When working in the microwave frequency range, the two probes or electrodes can Shape as in Fig. 4, with the outer shell having each of two coaxial forks 70, normally is grounded, is connected to a ring member. The inner conductor is with an inner disc part which is held in spaced relation to the ring 72 by means of insulating members 76. Both the ring part 72 and the disk part 74 are covered with insulating material 78, 79, so that the neck of the person does not fall into Comes into contact with metal. This arrangement can be attached to a flexible band, as in Figure 2, by using a mounting bolt pin portion 80 attached to the washer part 79. In In some cases the outer ring may not be isolated and may touch the person's skin.

Es wird vermutet, daß die Gehörübertragungsplatte selektiv für Impulsbreiten wirkt. Nachdem der Triggerpegel erreicht ist, bestimmt demnach vermutlich die Breite des Impulses das besondere Gebiet der Plattenstimulation. Dies bedeutet, daß ein Impuls von langer Dauer Niedrigfrequenzgebiete stimuliert, während ein kurzer dauernder Impuls Mittelfrequenzgebiete stimuliert. Ein noch kürzerer Impuls stimuliert vermutlich Hochfrequenzgebietc.It is believed that the ear transmission plate is selective for pulse widths. After the trigger level is reached, the width of the pulse presumably determines the particular area of the plate stimulation. This means that a long duration pulse will stimulate low frequency areas while a short continuous impulse stimulates medium-frequency areas. An even shorter impulse is likely to stimulate High frequency area c.

Es gibt weiterhin Anzeichen dafür, daß die scheinbare Lautstärke, die durch unmittelbare Nervenzellenstimulation, wie sie hier betrachtet wird, erzeugt wird, zu der Zahl von Nervenzellen in Beziehung steht, die stimuliert werden, d. h„ die in einem gegebenen Gebiet »angeregt« werden. Die Lautstärkeempfindung steigt nicht merklich mit der Impulsbreite an (unter der Voraussetzung, daß der Impuls zur Erzeugung einer Empfindung ausreichte), steigt jedoch mit der Anzahl derartiger Impulse pro Zeiteinheit an, d.h. mit der Impulswiederholungsrate. Betrachtet man also beispielsweise eine Welle mit 1000 Schwingungen pro Sekunde, bei der zwei Bedingungen erfüllt sind, nämlich 1., daß der Impuls, der an das Gehörnervensystem angelegt wird, oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertpegels ist. der ausreicht, um die Nervenzellen anzuregen, und 2.. daß der so angelegte Impuls eine charakteristische Breite entsprechend 1000 Schwingungen pro Sekunde hat. Die Lautstärkeempfindung wird durch bloße Zunahme der Abmessung dieses Triggerimpulses nicht erhöht. Um die Lautstärkeempfindung zu erhöhen, wird die Impulswiederholungsrate geändert. So erzeugt beispielsweise ein Impuls, der die obengenannten beiden Bedingungen erfüllt, und mit einer Rate von 1000 Impulsen pro Sekunde auftritt, eine bestimmte Lautstärkenempfindung. Diese Lautstärkenempfindung kann durch Erhöhung der Impulswiederholungsrate erhöht werden, so daß an Stelle von beispielsweise in Abständen von Viooo Sekunde der Impuls in jeder tausendstel Sekunde zweimal, dreimal, viermal usw. erscheint, und zwar in Abhängigkeit von der Lautstärke dieses Schalles mit 1000 Schwingungen pro Sekunde, der auf das Mikrofon 10 fällt. Diese Maßnahmen bezüglich der Lautstärkenanpassung können entsprechend F i g. I beispielsweise dadurch vorgesehen sein, daß mehr als ein Triggergenerator vorhanden ist und der Pegel dieser Generatoren derart eingestellt wird, daß bei zunehmenden Ausgangssignalen an den drei identischen Pufferstufen 12, 13, 14 die Triggergeneratoren fortschreitend getriggert oder gezündet werden mit dem Ergebnis, daß bei Anlegen eines Signals, welches mittlere Lautstärke darstellt, zwei solche Triggergencratoren getriggert weiden. Wenn die Intensität der Ausgangssignale weiter zunimmt, wird auch der dritte Triggergenerator gelriggert, wodurch ein weiterer identischer Impuls dem Addierkreis zugeführt wird. Im letzteren Falle wird der Sender dreimal während des Zeitintcrvalls von Viooo Sekunde ein- und ausgetastet, was der Periode des Signals mit 1000 Schwingungen pro Sekunde entspricht. Was die Veränderung der ImpulsbreiteThere is also evidence that the apparent loudness generated by immediate nerve cell stimulation, as considered here, is related to the number of nerve cells being stimulated be, d. h "which are" stimulated "in a given area. The volume sensation increases does not noticeably increase with the pulse width (provided that the pulse is used to generate a sensation sufficient), but increases with the number of such pulses per unit of time, i.e. with the pulse repetition rate. For example, if you consider a wave with 1000 oscillations per second, at that two conditions are met, namely 1. that the impulse that is applied to the auditory nervous system, is above a predetermined threshold level. which is sufficient to stimulate the nerve cells, and 2 .. that the impulse applied in this way has a characteristic width corresponding to 1000 oscillations per second Has. The volume perception is not increased by simply increasing the size of this trigger pulse. To increase the perception of volume, the pulse repetition rate is changed. For example, it creates a pulse that meets the above two conditions, and at a rate of 1000 pulses a certain volume sensation occurs every second. This volume sensation can be increased by increasing the pulse repetition rate, so that instead of, for example, at intervals From Viooo second the impulse appears twice, three times, four times etc. every thousandth of a second, and depending on the volume of this sound with 1000 oscillations per second, which is based on the Microphone 10 drops. These measures with regard to the volume adjustment can be carried out according to FIG. I. be provided, for example, that there is more than one trigger generator and the level of this Generators is set in such a way that with increasing output signals at the three identical buffer stages 12, 13, 14 the trigger generators are progressively triggered or fired with the result, that when a signal is applied which represents medium volume, two such trigger generators triggered graze. If the intensity of the output signals continues to increase, the third trigger generator is also triggered, making another one more identical Pulse is fed to the adding circuit. In the latter case the transmitter is activated three times during the time interval Keyed in and out of Viooo seconds what the Period of the signal with 1000 oscillations per second. As for the change in pulse width

ίο mit der Frequenz anbetrifft, so wird diese über eine eigene Arbeitsweise dies beispielsweise dargestellten Trigger-Formierungs-Netzwerkes erreicht, da die Impulsdauer eines Impulses, der durch Anlegen einer Sinuswelle mit niedriger Frequenz erzeugt wird, größer ist als die Impulsbreite eines Impulses, der von einer Sinuswelle mit höherer Frequenz ausgelöst wird.ίο is concerned with the frequency, this is via a own way of working this, for example, achieved trigger formation network, since the pulse duration of a pulse generated by applying a low frequency sine wave is larger is than the pulse width of a pulse triggered by a higher frequency sine wave.

Während ein Gerät ohne einen Pufferverstärker 6 und eine Modulatorsteuerung selbst eine gewisse Amplitudenmodulation in dem Impulszug 24A erzeugt, die annähernd 5% Amplitudenmodulation beträgt, wurde gefunden, daß eine Verbesserung cer Betriebsweise des Gesamtsystems dann erreicht weiden kann, wenn der Prozeß der Modulation erhöht wird und vorzugsweise der Prozentsatz der Modulation im Bereich zwischen 20 und 50% liegt.While a device without a buffer amplifier 6 and a modulator control itself produces some amplitude modulation in the pulse train 24A , which is approximately 5% amplitude modulation, it has been found that an improvement in the operation of the overall system can be achieved if the process of modulation is increased and preferably the percentage of modulation is in the range between 20 and 50%.

Es ν iirde beobachtet, daß das Amplitudenmodulationssignal das tatsächliche Sprachsignal ist, das von dem Verstärker 11 abgeleitet wird und daß die tatsäch liehe Impulswiedr-rholungsrate der Impulse, die von der Addier- und Fornerstufe 20 abgeleitet werden, höher liegt als die Sprachfrequenz, und /war möglicherweise zwei- bis zehnmal, abhängig von der Anzahl der verwendeten Triggerstufen 16.17 und 18. Es können bis zu zehn Triggerstufen verwendet werden, deren Ausgang jeweils zeitlich durch Verzögerunjrsnctzwerke getrennt wird, so daß die Impulse zeitmäßig und nicht amplitudenzeitmäßig addiert werden. Die erwähnte Beziehung von zwei- bis zehnmal ist im wesentlichen unabhängig von der modulierenden Schallfrequenz, die der Steucrung 7 angelegt wird. da. wie· festgestellt wurde, ein Impuls von jedem Triggerkreis einmal pro Schwingung der wechselnden Welle, die an eirem bestimmten Triggerkreis angelegt ist, abgeleitet wird.It ν iirde observed that the amplitude modulation signal is the actual speech signal derived from the amplifier 11 and that the actual borrowed pulse repetition rate of the pulses generated by the Adding and Fornerstufe 20 are derived, is higher than the speech frequency, and / was possibly two to ten times, depending on the number of trigger levels used 16.17 and 18. Up to ten trigger stages are used, the output of which is separated in time by delay mechanisms so that the pulses are added in terms of time and not in terms of amplitude. The aforementioned relationship from two to ten times is essentially independent of the modulating sound frequency that of the control 7 is created. there. as has been established, one pulse from each trigger circuit once per oscillation the alternating wave, which is applied to a certain trigger circuit, is derived.

Die Modulationssteuerung 7 wird im allgemeinen se eingestellt, daß das Signal von dem Pufferverstärker t eine maximale Schallempfindung in einem Frequenzbereich von 60» bis 10 CKX) Schwingungen prr Sekunde hervorruft. Es wurde gefunden, diiß das Hochfrequenzansprechvermögen verbessert wird, wenn ein amplituThe modulation controller 7 is set generally se that the signal from the buffer amplifier t a maximum sound sensation in a frequency range of 60 »to 10 CKX) oscillations per second evokes. It has been found that this is the high frequency response is improved when an amplitu

denmodulierendes Signal über die Steuerung 7 geleg wird.the modulating signal via the controller 7 will.

Die Amplitudenmodulation, die dem Impulszug auf gedruckt wird, bewirkt vermutlich die gewünschte WeI lung der Basilamembran des Schneckenganges, inderrThe amplitude modulation that is printed on the pulse train presumably effects the desired white development of the basilar membrane of the snail duct, inderr

die Form des Impulszuges, welche das Ergebnis dei Amplitudenmodulation ist. vermuf.lich das erzeugt, wa ein »Anordnyngseffekt des Schalles« in der Schnccki genannt werden könnte. Entsprechend den zuvor ge nannten Vermutungen werden die amplitudenmodu lierten Signaile, welche Impulse enthalten, über ein spethe shape of the pulse train which is the result of the amplitude modulation. presumably produces that, wa an "arrangement effect of the sound" in the Schnccki could be called. According to the previously mentioned assumptions, the amplitude modulus lated signals, which contain impulses, via a spe

• zifisches Gebiet der Basilamembran verteilt. Die Impul se dringen hindurch und bewirken eine Nervenanrc gung auch in Abwesenheit von Schneckenhaaren odc positiver Nerventätigkeit.• Distributed in the specific area of the basilar membrane. The impulse se penetrate through and cause nerve stimulation even in the absence of snail hairs positive nerve activity.

Das Trägerfrequenzsignal kann ein Signal niedrige Frequenz beispielsweise im Bereich von 60 kHz habe In diesem Fall können die Einheiten 26 und 22 ein Netzoszillatorslu^re darstellen, die ein- und ausgetastiThe carrier frequency signal, a signal low frequency, for example in the range of 60 kHz have In this case, the units represent 26 and 22 Netzoszillatorslu ^r e, the incoming and ausgetasti

wird und welche, die mittels der Wellenform 28A angedeutet ist, StöBe von Hochfrequenzwellen erzeugt. Die Intensität jeder aufeinanderfolgenden Welle ist etwas unterschiedlich und in Übereinstimmung mit der Envelope, die durch die zuvor erwähnte AmpliUidenmodulalion vorgenommen wurde.and which, which is indicated by the waveform 28A , generated surges of high frequency waves. The intensity of each successive wave is slightly different and in accordance with the envelope made by the aforementioned amplitude modulation.

Ein Betrieb im Frequenzbereich von 60 bis 10 kHz kann durch Verwendung von Elektroden 52 erreicht werden. Es kann auch bei höheren Frequenzen einschließlich Mikrowellenfreqiienzen, beispielsweise bei 1000 MHz gearbeitet werden; in diesem Fall werden Elektroden von I- i g. 4 verwendet. Die Elektroden werden vorzugsweise mit dem gleichen gemeinsamen Ausgangsanschluß, beispielsweise mit dem Anschluß 3OA verbunden, wobei der äußere Ausgangsanschluß 30ß »tabilisiert ist, beispielsweise durch Erdung. Diese besondere Verbindung wird als wichtig angesehen, da die Erfordernisse für eine Abstimmung dadurch verringert oder ausgeschaltet werden. Wenn diese Elektroden mit einem gemeinsamen Ausgangsanschluß verbunden sind, braucht der zugeordnete Hochfrequenzteil in der Tat nicht einjustiert werden, d. h. das Hochfrequenzgerät kann bei einer festgelegten Frequenz betrieben werden, die für unterschiedliche Personen und unterschiedliche Bedingungen gleich ist. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Elektroden isoliert sind, d. h., wenn kein metallischer angeregter Teil in Berührung mit der Haut der Person steht.Operation in the frequency range from 60 to 10 kHz can be achieved using electrodes 52. It can also be used at higher frequencies including Microwave frequencies, for example at 1000 MHz can be worked; in this case electrodes of I- i g. 4 used. The electrodes are preferably with the same common output connection, for example with connection 30A connected, the external output terminal 30ß »is stabilized, for example by grounding. This particular one Connection is considered important as it reduces the need for tuning or switched off. When these electrodes are connected to a common output terminal the associated high-frequency part does not actually need to be adjusted, i.e. H. the high frequency device can be operated at a set frequency that is suitable for different people and different Conditions is the same. This is particularly true when the electrodes are insulated; H., if no metallic excited part is in contact with the person's skin.

Die 'Ilektrode von F i g. 3 kann als Teil in eine größere Anordnung wie in F i g. 6 dargestellt, eingesetzt sein, wobei ein Netzosziilatorkreis (dargestellt durch die Einheiten 26 und 22 in F i g. 1) sich innerhalb eines Aluminiumgehäuses 100 befindet. Strom wird über eine> Leitung 101, das Modulationssignal über ein« Leitung 102 und eine Erdverbindung über eine Leitung oder einen Anschluß 103 zugeführt. In diesem Falle ist die Leitung 5OA (Fig. 3) intern mit dem Oszillatorkreis verbunden. Die Metallplatte 50 bleibt weiterhin vom Benutzer mit Hilfe des Isoliermaterials 56 isoliert.The electrode of FIG. 3 can be part of a larger arrangement as in FIG. 6, with a mains oscillator circuit (represented by units 26 and 22 in FIG. 1) located within an aluminum housing 100. Current is supplied via a line 101, the modulation signal via a line 102 and a ground connection via a line or terminal 103. In this case line 50A (FIG. 3) is internally connected to the oscillator circuit. The metal plate 50 continues to be insulated from the user with the aid of the insulating material 56.

In F i g. 7 ist die Elektrode nach F i g. 3 so verändert. daß eine Erdleitung 110 mit einem Metallvorsjprung 111 verbunden werden und die Person dann den isolierten Teil 56 gegen seine Haut oder sein Ohr halten kann, indem auf den F.rdanschluß 111 gedrückt wird. Diese Anordnung ist insbesondere bei Stereoanlagen nützlieh. In Fig. 7 is the electrode according to FIG. 3 so changed. that a ground line 110 with a metal protrusion 111 connected and the person can then hold the isolated portion 56 against his skin or ear, by pressing the ground connection 111. This arrangement is particularly useful in stereo systems.

In Fig. 8 ist das Elektrodensystem der F i g. 3 zur mechanischen Anbringung an dem Empfängergehäuseteil 115 eines üblichen von Hand gehaltenen Telefonhörers verändert, so daß bei normaler Verwendung, wie in F i g. 9 dargestellt, das isolierende Abdedkblatt gegen das Ohr des Benutzers gedruckt wird.In FIG. 8, the electrode system of FIG. 3 to mechanical attachment to the receiver housing portion 115 of a conventional hand-held telephone receiver changed so that with normal use, as shown in FIG. 9 shown, the insulating Abdedkblatt against the user's ear is printed.

Das Elektrodensystem nach F i g. 3 kann von Hand gehalten oder mechanisch an der Person, wie in F i g. 5 dargestellt, befestigt sein. Es kann auch ein Paar an einander gegenüberliegenden Schenkeln 120,121 eines üblichen Kopfhörers angebracht sein, welcher sich auf Grund der Spannung oder Klemmwirkung gegen die Ohren der Person, wie in Fig. 10 dargestellt, selbst hält. In diesem Fall werden jedoch bei Verwendung des beschriebenen Elektrodensystems die Ohren zunächst umgefaltet, bevor der gespannte Halter 120, 121 angelegt und genügend Spannung hervorgerufen wird, um die Ohren in dem so gefalteten Zustand und die Elektrode 30 in ihrer Lage zu halten. In diesem Fall wird der Ohrkanal durch das übergefaltete Ohr verschlossen. Der Ohrkanal kann aber auch durch die Elektroden verschlossen werden, indem der Knorpelteil des vorderen Abschnitts des äußeren Ohrkanals einwärts über die öffnung des Kanals gedruckt wird. Die Anbringung mit entsprechenden Faltungen des Ohres sind in den F i g. 10A und 10B veranschaulicht.The electrode system according to FIG. 3 can be hand-held or mechanically on the person, as in FIG. 5 shown, be attached. It can also be a pair of opposing legs 120, 121 of a conventional one Headphones must be attached, which is due to the tension or clamping effect against the Ears of the person, as shown in Fig. 10, holds himself. In this case, however, when using the described electrode system, the ears are first folded over before the tensioned holder 120, 121 is applied and sufficient tension is applied to the ears in the thus folded condition and the electrode 30 in their position. In this case, the ear canal is closed by the folded-over ear. The ear canal can also be closed by the electrodes by removing the cartilage part of the anterior Section of the outer ear canal is printed inwards over the opening of the canal. The attachment with corresponding folds of the ear are shown in FIGS. 10A and 10B illustrated.

Ähnlich kann auch das Elektrodensystem nach F i g. 6 von Hand gehalten oder mittels eines Halters angebracht sein, wobei das Ohr auch übergefaltet sein kann.The electrode system according to FIG. 6 held by hand or by means of a holder be attached, the ear can also be folded over.

Das Elektrodensystem nach F i g. 7 kann von Hand gehalten sein, wobei das Ohr übergefaltet ist und wobei das Ohr verschlossen oder offen ist.The electrode system according to FIG. 7 can be hand held with the ear folded over and with the ear is closed or open.

F i g. 11 veranschaulicht die Verwendung eines mit Flüssigkeit gefüllten Kunststoffbehälters 120 zwischen einer Elektrode, beispielsweise die Elektrode nach F i g. 7, und dem Ohr der Person. Bei der Verwendung wird Druck durch die Finger der Person aufgebracht, welche den geerdeten Metallvorsprung 111 greifen. Der Druck reicht aus, daß der Kunststoffbehälter sich der Geometrie oder Gestalt des Ohres der Person anpaßt. Ein solcher Kunststoffbehälter hat vorzugsweise die Form eines hohlen Kunststoffbehälters, der von Anfang an entsprechend dem Ohr der Person (beispielsweise durch Abguß) geformt ist, wobei übliche Techniken zum Formen oder Pressen von Hörkapseln bzw. Hörmuscheln verwendet werden können. Im folgenden Fall ist die Form hohl und mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, gefüllt. Daran ist mechanisch eine Elektrode nach Art der F i g. 7 und 11 befestigt. Die Verwendung eines derartig mit Flüssigkeit gefüllten Zwischcnkörpers führt zu einer Erhöhung des verwendbaren Ausganges. Dies wird vermutlich teilweise in einer verbesserten Gewebeberührung mit der (äußeren) Ohrmuschel (pinna) liegen.F i g. 11 illustrates the use of a with Liquid-filled plastic container 120 between an electrode, for example the electrode after F i g. 7, and the person's ear. In use, pressure is applied by the person's fingers, which grip the grounded metal protrusion 111. The pressure is sufficient for the plastic container to move adapts to the geometry or shape of the person's ear. Such a plastic container preferably has the shape of a hollow plastic container that is designed to match the person's ear (e.g. by casting), whereby common techniques for molding or pressing of ear capsules resp. Earcups can be used. In the following case the shape is hollow and with a liquid, for example Water, filled. An electrode of the type shown in FIG. 7 and 11 attached. the The use of an intermediate body filled with liquid in this way leads to an increase in the amount that can be used Exit. This is presumably partly due to improved tissue contact with the (outer) Auricle (pinna) lie.

Ein derartiger Zwischenkörper kann aus Kunststoff mit einer Dicke von etwa 0,0075 cm sein, und teilweise Wasser enthalten, so daß ein leichter Druck diesen in die Spalten und Falten des Ohres drückt, wobei das Wasser als Leiter dient und für eine ideale Oberfläche sorgt. In einigen Fällen kann der fingergehaltene Vorsprung 111 nach F i g. 7 an Stelle aus Metall aus isolierendem Material bestehen. In diesem Fall ist keine Erdleitung 110 vorgesehen.Such an intermediate body can be made of plastic with a thickness of about 0.0075 cm, and partially Contain water, so that a slight pressure pushes it into the crevices and folds of the ear, whereby the Water serves as a conductor and provides an ideal surface. In some cases, the finger-held protrusion 111 according to FIG. 7 instead of metal from insulating Material. In this case, no ground line 110 is provided.

Das Amplitudenmodulationssystem der F i g. 12 enthält eine Quel^]e 10 für Schallwellen, welche im Vorverstärker 130 verstärkt und dann dem Modulator 132 zur Amplitudenmodulation eines Netzoszillators 134 zugeführt werden, dessen amplitudenmodulierter Ausgang der Primärwicklung 136 des Transformators 138 angelegt wird; ein Anschluß der Sekundärwicklung 140 des Transformators 138 ist geerdet; der andere Anschluß ist mit einem Paar von Elektrodenanordnungen, beispielsweise nach Art der F i g. 7 verbunden.The amplitude modulation system of FIG. 12 includes a ^Quel] e 10 for sound waves which are amplified in the preamplifier 130 and then 132 applied to the modulator for amplitude modulation of a power oscillator 134 whose amplitude modulated output of the primary winding 136 of the transformer 138 is applied; one terminal of the secondary winding 140 of the transformer 138 is grounded; the other terminal is connected to a pair of electrode assemblies, for example of the type shown in FIG. 7 connected.

Der Oszillator 134 kann eine festgelegte Frequenz haben, beispielsweise innerhalb des Bereiches von 60 bis 10OkHz. Ein bedeutender Fortschritt dieses Systems besteht darin, daß keine Anpassung des Oszillators an die Gewebeimpedanz unterschiedlicher Personen erforderlich ist. Dies geht insbesondere darauf zurück, daß die Verbindung der Elektroden an die hohe Seite der Radiofrequenzaufnahmewicklung 140 wie dargestellt, vorgenommen ist, anstatt die Elektroden direkt über die Sekundärwicklung zu legen. Weiterhin trägt zu diesem erheblichen Fortschritt die Verwendung von isolierten Elektroden bei. Obgleich das Vorsehen von Metallvorsprüngen, beispielsweise ein Vorsprung wie der Vorsprung 111 der Fig.7, nicht wesentlich ist für die grundlegende Betriebsweise des Systems nach F i g. 12. so können sie doch in einigen Fäl-The oscillator 134 may have a fixed frequency, for example within the range of 60 up to 10OkHz. A significant advance in this system is that no adaptation of the oscillator to the tissue impedance of different people is required. This is due in particular to the fact that the connection of the electrodes to the high Side of the radio frequency pickup coil 140 as shown, rather than the electrodes directly to be laid across the secondary winding. Use also contributes to this significant advance of insulated electrodes. Although the provision of metal protrusions, for example a protrusion like protrusion 111 of Figure 7, is not essential to the basic operation of the system according to FIG. 12. So in some cases they can

509513/118509513/118

en Vorteile bringen, da sie, wenn sie von den Fingern Jcr Person oder anderen freiliegenden Hautgebieten Derührt werden, so die Person wirksam erden. Die Intensität der aufgenommenen Information wird beispielsweise in einigen Fällen um 15 Decibel erhöht, ohne daß der zuvor erwähnte Vorteil (daß nämlich ein Rückdrehen d<'s Oszillators nicht erforderlich ist) aufgegeben würde.They are beneficial when applied to the person's fingers or other exposed skin areas To be moved, so effectively ground the person. The intensity of the information picked up is, for example in some cases increased by 15 decibels without the aforementioned benefit (namely a Turning back d <'s oscillator is not required) would be abandoned.

Es wird bemerkt, daß das gesamte Amplitudenmodu-It is noted that the total amplitude modulus

1010

lalionssystem nach Fig. 12 gegebenenfalls auch einschließlich Batterie, Stromversorgung und Mikrofon, in einem einzigen gemeinsamen Metallgehäuse 100 (Fig. 6) untergebracht sein kann. Zwei derartige Gehäuse 100 in einem einzigen Kopfhörer können bei einer Stereoanlage verwendet werden, wobei eine Stercokanalinformation für einen und die andere Stercokanalinforniation der anderen Seite des Kopfes der Person zugeführt wird.The lalion system according to FIG. 12, optionally including battery, power supply and microphone, can be accommodated in a single common metal housing 100 (FIG. 6). Two such housings 100 in a single headphone can be used in a stereo system, one stereo channel information being supplied to one and the other stereo channel information being supplied to the other side of the person's head.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method for generating sound information corresponding sensation in which audio frequency signals corresponding to sound waves be modulated onto a high-frequency carrier signal and the modulated high-frequency signal is fed to a person via electrodes, the audio frequency signals being converted into pulses whose repetition rate corresponds to the intensity of the sound waves characterized in that the pulse-modulated high-frequency carrier signal is additionally used with the Audio frequency signals is amplitude modulated.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the percentage of amplitude modulation is in a range from 10 to 60%, preferably 20 to 50%.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the pulse repetition rate is approximately two to ten times the frequency the audio frequency signals is.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the high-frequency carrier signal has a frequency of about 60 kHz.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that when coupling the pulse or amplitude modulated high frequency carrier signal to the person's ear canal dieler Person is locked.

6. method according to claim 5, characterized in that that an electrode, which impulscder the amplitude-modulated high-frequency carrier signal feeds, against the primordial hedgehog .Itete ear of the person is pressed.

7. The method according to any one of claims 5 or 6, characterized in that the coupling with Using a shape adapted to the ear is made of insulated material, which is connected to a conductive end Liquid is filled.

8. Device for performing the method iach one of claims 1 to 7, with a modulation amplifier and a high frequency generator as well as several trigger generators, their level are set so that they are triggered one after the other with increasing sound wave intensity, characterized in that between audio frequency signal source (11) and modulator (24) a buffer amplifier (6) with subsequent modulation control (7) is switched.

9. The device according to claim 8, characterized in that the electrodes (30) are connected to the same output terminal (30A) of the source (28) of the pulse • nd amplitude-modulated high-frequency carrier signal (28/4) and the other output terminal (30B) Source (28) is grounded.

10. Device according to one of claims 8 or f, characterized in that an electrode (30) has a grounded (110) metallic element (111) as a handle.