DE2849152B1

DE2849152B1 - Vorrichtung zur UEbermittlung und zum Empfang von Sprache,insbesondere in geraeuschvoller Umgebung

Info

Publication number: DE2849152B1
Application number: DE2849152A
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-11-18
Filing date: 1978-11-13
Publication date: 1980-04-24
Also published as: FR2441983A1; DE2849152C2; US4150262A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übermittlung und zum Empfang von Sprache, insbesondere in geräuschvoller Umgebung, die ein mit den Knochen innerhalb des Ohres eines Benutzers unter Ausnutzung der die Sprachschwingungen leitenden Eigenschaften der Knochen in Berührung bringbares Ohrstück mit einem Hohlraum und wenigstens einem Piezoelement aufweist, das als Umsetzer Sprachschwingungen in elektrische Signale und umgekehrt umwandelt.

Derartige Vorrichtungen können in geräuschvoller Umgebung wie beispielsweise in Kohlengruben, auf Flughäfen und Baustellen unter anderem auch verwendete Richtmikrofone ersetzen, die ein Benutzer dicht an seinen Mund halten muß, die jedoch den Lärm der Umgebung nicht vollkommen ausschalten können.

Bekannt ist eine Vorrichtung (US-PS 40 25 734), die einen Kopfhörer mit einem Lautsprecher und einem Mikrofon aufweist, wobei das Mikrofon im Bereich eines in das Ohr einführbaren Ohrstückes angeordnet ist. Innerhalb des Ohrstückes sind zwei Piezoelemente angeordnet, die jeweils zwischen konischen Wandungsteilen des Ohrstückes eingespannt sind und die dementsprechend die von diesen Wandlungsteilen aufgenommenen und übertragenen Sprachschwingungen in elektrische Signale umsetzen. Bei der bekannten Ausführungsform handelt es sich um ein Mikrofon, das über die konischen Wandlungsteile des Ohrstückes unmittelbar an den bzw. die die Sprachschwingungen übertragenden Knochen gekoppelt ist. Das bedeutet, daß dieses Mikrofon die Sprachschwingungen bzw. Vibrationen unter Berücksichtigung der Übertragungsfunktion der Wandungsteile unmittelbar aufnimmt und diese in elektrische Signale umwandelt. Derartige Mikrofone sind auch unter dem Namen Vibrations-Mikrofone bekannt, denn sie sprechen auf den Schwingungsweg an. Sie besitzen eine Empfindlichkeit, die wesentlich von der Lage und Anordnung des Ohrstücks im Ohr abhängt, denn nicht alle Bereiche des Gehörkanals übertragene Sprachschwingungen. Hinzu kommt, daß die Empfindlichkeit dieses bekannten Mikrofons auch von dem konstruktiven Aufbau des Ohrstücks abhängt, dessen akustischer Frequenzgang zu berücksichtigen ist. Zwar lassen sich diese Mängel,

ORIGINAL INSPECTED

sofern sie bekannt sind, durch nachgeschaltete elektrische bzw. elektronische Einrichtungen ausgleichen, problematisch wird dieser Ausgleich jedoch dann, wenn sich die Lage des Ohrstücks im Ohr verändert bzw. wenn das Ohrstück in anderer Lage in das Ohr eingesetzt wird, weil dann auch die Übertragungseigenschaften sich ändern. Hinzu kommen Probleme bezüglich der Rückkopplung, die dadurch entstehen, daß die vom Ohrhörer der Empfangseinrichtung erzeugten Sprachwellen an das Mikrofon rückgekoppelt werden. Außerdem hat es sich als nachteilig erwiesen, daß infolge des geschlossenen äußeren Hörkanals die Sprachtöne auf einem niedrigen Frequenzband hervorgehoben werden, so daß die Sprachtöne unklar werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung mit verbesserten Übertragungseigenschaften anzugeben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Piezoelement als Beschleunigungsaufnehmer ausgeführt und dazu streifenförmig ausgebildet sowie mit wenigstens einem Ende an das Ohrstück angeschlossen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung reagiert das Piezoelement nicht mehr unmittelbar auf den Schwingungsweg, sondern vielmehr auf die Schwingungsbeschleunigungen, weil es gleichsam ein ein- oder beidseitig eingespannter Balken ist, dessen Einspannung Schwingungsbewegungen ausführt. Dementsprechend liegen die vom Piezoelement abgegebenen elektrischen jo Schwingungen auch nicht phasengleich zu den akustischen Schwingungen im Ohr, sondern sie sind phasenverschoben. Damit wird die Ansprechempfindlichkeit und die Übertragungsfunktion des Piezoelementes weitgehend unabhängig von der Ausbildung des π Ohrstücks im einzelnen. Gegebenenfalls ist die Übertragungsempfindlichkeit noch in geringem Maße abhängig von der Lage des Piezoelementes und damit auch des Ohrstücks im Ohr, die Lageempfindlichkeit wird aber nicht mehr durch die Eigenschaften des Ohrstücks selbst überdeckt, so daß nachgeschaltete elektrische bzw. elektronische Einrichtungen die Eigenschaften des Ohrstücks nicht mehr zu berücksichtigen brauchen. Aufgrund der phasenverschobenen Umsetzung der Sprachschwingungen in elektrische Signale reduzieren sich auch die Probleme bezüglich der Rückkopplungseffekte.

Im Ergebnis werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Geräuscheinwirkungen der Umgebung vollständig ausgeschaltet. Die Vorrichtung ist als Ganzes leicht und bequem einsetzbar und behindert den Träger auch bei längerem Gebrauch nicht. Außerdem beeinträchtigt sie auch nicht das Aussehen des Benutzers.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eniger in der Zeichnung wiedergegebener Ausführungsbeispiele. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Erschütterungsfühler der Beschleunigungstype,

F i g. 2 einen Schnitt durch F i g. 1 längs der Linie IHI,

F i g. 3 und 4 der F i g. 1 entsprechende Schnitte durch ein zweites bzw. drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in vergrößertem Axialschnitt,

F i g. 6 und 7 vergrößerte isometrische Ansichten zur Darstellung der Anordnung der Piezoelemente,

F i g. 8 eine vergrößerte isometrische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Piezoelementes,

Fig.9 eine vergrößerte Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels im Teilschnitt,

Fig. 10 ein Diagramm der Frequenzkennlinie des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 9,

F i g. 11 einen vergrößerten Schnitt durch das Kopfteil des Erschütterungsfühlers, und

Fig. 12 bis 15 vergrößerte Schnitte durch einige Abwandlungen des Kopfteiles des Erschütterungsfühlers.

Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches als Erschütterungsfühler der Beschleunigungs-Type ausgebildet ist, nimmt als Sprachsignale die Schwingungen der Wandung des äußeren Gehörganges beim Rufen oder lauten Sprechen auf, während entsprechend den von außen her durch die Wandung des äußeren Gehörganges übermittelten eingehenden Sprachsignale ein Element in Schwingung versetzt wird. Dabei ist in einem Ohrstück 27, welches in den äußeren Gehörgang 26 des Benutzers eingesetzt ist, ein Piezoelement 25 mittels Tragteilen 30 aus weichem, nachgiebigem Material wie einer Feder, Weichgummi oder anderen Stoffen derart eingesetzt, daß die Wirkungsrichtung des Piezoelementes 25 im wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse des äußeren Gehörganges 26 verläuft. An das Piezoelement 25 sind Aufnahmeleitungen 28 angeschlossen, welche mit einem nicht dargestellten Verstärker verbunden sind. Dieser Verstärker kann erforderlichenfalls auch im Ohrstück 27 vorgesehen werden. Das Ohrstück 27 ist derart ausgebildet, daß es dem Umriß des äußeren Gehörganges entspricht und dicht an einem Sprachsignal übertragenden Knochenteil 29 anliegt. Es besteht aus Metall, hartem Kunstharz od. dgl., so daß es die Schwingungen der Knochen übertragen kann. Das Piezoelement 25 kann erforderlichenfalls mit einem Gewicht 31 versehen werden.

Dieses Ausführungsbeispiel arbeitet folgendermaßen: Das Ohrstück 27 wird in den äußeren Gehörgang 26 eingesetzt. Wenn der Benutzer ruft oder laut spricht, erreichen diese Töne das die Sprachschwingungen übertragende Knochenteil 29 und setzen dadurch die Wandung des äußeren Gehörganges in Schwingungen. Dadurch wird das an dieser Wandung des äußeren Gehörganges anliegende Ohrstück 27 in gleicher Weise in Schwingungen versetzt und übermittelt über die Tragteile 30 diese Schwingungen beschleunigt an das Piezoelement 25, welches entsprechend den Beaufschlagungskräften Spannungen erzeugt. Diese Spannungen werden über die Kabel 28 nach außen an den Verstärker weitergeleitet und dort verstärkt. Andererseits wird das Piezoelement 25 aber auch durch von außen her übermittelte Spracheingangssignale in Schwingungen versetzt, so daß die einkommenden Sprachsignale durch den Verstärker verstärkt und laut und deutlich vom Benutzer wahrgenommen werden können. In beiden Fällen sind die Schwingungen des Piezoelementes 25 nicht identisch mit denen der Wandung 28 des äußeren Gehörganges 26 und des Ohrstückes 27, sondern sie sind phasenmäßig verschoben. Daraus ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung als Beschleunigungs-Type klassifiziert werden kann, welche sich von der Schnelle-Type unterscheidet, bei welcher das über ein hartes Teil mit dem Ohrstück verbundene Piezoelement identisch mit den Schwingungen der Wandung des äußeren Gehörganges und des Ohrstückes in Schwin-

gungen versetzt wird. Weitere typische Anordnungen der Erfindung sind folgende:

1. Magnet-Type

Im Gegensatz zum Lautsprecher oder zum Ohrhörer ist im Magnetfeld eine Spule angeordnet, welche in Schwingungen versetzt wird, um einen dieser Schwingung entsprechenden Strom zu erzeugen. Zu dieser Art gehören Drehspulgeräte wie dynamische Lautsprecher und Mikrofone, eine Ausbildung, bei welcher sich der Magnet bewegt, mit magnetischer Induktion arbeitende Geräte, mit einem beweglichen Eisenteil arbeitende Geräte und mit veränderlicher Reluktanz arbeitende Geräte, wobei die Schwingungen eines mit der Wandung des äußeren Gehörganges in Berührung stehenden Schwingungsübertragerteiles an die Spule übertragen werden, um Spannungen zu erzeugen. Bei der Type mit sich bewegendem Magnet ist die Spule feststehend angeordnet, so daß sie einen Magnet in Schwingung versetzt. Bei der als Abwandlung dieser mit sich bewegendem Magnet arbeitende Type anzusehende, mit magnetischer Induktion arbeitende Type sind der Magnet und die Spule feststehend angeordnet, während ein stark magnetisches Eisenband direkt mit dem Schwingungsübertragerteil in Schwingungen versetzt wird, um das Magnetfeld in der Spule zu verändern. Eine Abwandlung dieser Art ist die mit beweglichem Eisenteil arbeitende Type. Bei der mit veränderlicher Reluktanz arbeitenden Type ist das Schwingungsübertragerteil, durch welches die Magnetkraft ungehindert hindurchgehen kann, im Magnetfeld angeordnet, um dieses Magnetfeld durch die Schwingung des Übertragerteiles zu verändern und die nahe dem Magnetfeld angeordnete Spule zur Stromerzeugung zu veranlassen.

2. Piezoelement-Type

Außer den vorgenannten Kermaik-Typen können Piezoelemente in Kristallausbildung verwendet werden, welche aus Kaliumnatriumtartrat oder dem sogenannten Seignette-Salz bestehen.

3. Elektret-Kondensator-Type

Diese Ausbildung entspricht im Prinzip der Kondensator-Type, doch kann hier erfindungsgemäß ein nach einmaliger Aufladung semi-permanent elektrifizierter Elektret zusammen mit einem Entzerrer verwendet werden.

50

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4. IC-Type

Hier ist im Ohrstück ein Einsatz mit einem IC-Schaltkreis oder einem integrierten Schaltkreis angeordnet. Die Stromerzeugung erfolgt hier in gleicher Weise wie bei den Keramik-Typen.

5. Halbleiter-Type

Anstelle des vorbeschriebenen Piezoelementes wird hier ein Silikon-Halbleiter verwendet. Dieser Silikon-Halbleiter wird druckbeaufschlagt und die Veränderung im Widerstandswert des Halbleiters wird nach außen durch die Leitungsschnüre abgeleitet.

Die in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele 2 und 3 der Erfindung unterscheiden sich vom ersten Ausführungsbeispiel in der Art und Weise der Befestigung des Piezoelementes 25 und darin, daß ein Luftauslaßkanal vorgesehen ist. Hierbei ist nämlich das Piezoelement 25 mit seinem einen Ende direkt oder über ein geeignetes Dämpfungsmaterial mit der Basis des zylindrischen Ohrstückes 27 verbunden und trägt an seinem anderen vorderen Ende erforderlichenfalls das Gewicht 31. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel, bei welchem der Schalldruck im äußeren Gehörgang ausgenutzt wird, nicht erforderlich, den äußeren Gehörgang von außen her zu blockieren. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vielmehr erwünscht, daß die Luft aus dem äußeren Gehörgang nach außen entweichen kann, so daß die Wirkung einer Blockierung des äußeren Gehörganges vermindert wird, zu welchem Zweck im Ohrstück 27 Luftauslässe 35, 37 und 39,40 vorgesehen werden können. Zweckmäßigerweise werden die Luftauslässe 35 und 39 derart ausgebildet, daß die von außen her kommenden Töne blockiert und abgeschwächt werden können. So kann längs der Kanäle ein schalldämmender Stoff angeordnet werden oder in den Kanälen kann eine Expansionskammer 37 entsprechend Fig.3 vorgesehen werden, um die im Lärm der Umgebung vorhandene Energie herabzusetzen und die Geräusche im Niederfrequenzband in der Kammer zu löschen, oder es kann eine Kombination aus dem schalldämmenden Material mit der Expansionskammer verwendet werden, um die Geräusche aller Frequenzbänder zu vernichten. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann in den Luftauslaßkanälen 35 und 39 ein Lautsprecher oder ein Ohrhörer angeordnet werden oder es kann mit diesen Kanälen ein nicht dargestellter außen liegender Tubus oder eine entsprechende Kammer verbunden werden.

Bei den in den Fig.3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Piezoelement 25 direkt mit dem Ohrstück 27 verbunden und seine Schwingungskennlinie ist die gleiche wie bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Die in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellten Piezoelemente können als Beschleuniger-Type klassifiziert werden, bei welcher das Piezoelement in dem an der Basis des Ohrstückes anliegenden Teil praktisch auf die gleiche Weise wie das Ohrstück schwingt, an seinem freien Ende jedoch mit größerer Amplitude, wie dies beispielsweise bei einem dünnen Zelluloidband der Fall ist, welches mit seinem einen Ende in der Hand gehalten wird und in Schwingungen versetzt wird. Diese Piezoelemente unterscheiden sich von denen der sogenannten Variations-Type, bei denen das Piezoelement 25 mit dem Gewicht 31 am vorderen freien Ende entsprechend Fig.3 beispielsweise am anderen Ende über ein hartes Teil mit dem Ohrstück verbunden ist, so daß die Schwingung des Piezoelementes gleich der des Oberstückes ist.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel mit einer weiter verbesserten Schallaufnahme oder einem weiter verbesserten Erschütterungsfühler ist ein zylindrisches Schwingungsübertragerteil 41 aus Metall oder einem anderen zur Schwingungsübertragung geeigneten Material vorgesehen, welches am vorderen Ende, d. h. an dem in den äußeren Gehörgang einzusetzenden Ende, ein Kopfteil 42 zur Aufnahme der durch die Knochen des äußeren Gehörganges übertragenen Schwingungen trägt, während im Schwingungsübertragerteil 41 mittels eines Tragteiles 44 aus einem die Schwingungen übertragenden Material ein Piezoelement 43 befestigt ist. Am vorderen Ende des Piezoelementes ist gegebenenfalls ein Gewicht 45 befestigt, während am rückwärtigen Ende Leitungen 46, ein Impedanzwandler 47, eine metallische Erdleitung 49, eine äußere Umhüllung 50 aus Kunstharz oder Gummi und ein Formteil 51 vorgesehen sind.

Die Charakteristik des Piezoelementes 43 steht in einer bestimmten Beziehung zu seiner Schwingungsrichtung, so daß diese Charakteristik beachtet werden muß. Es wurde festgestellt, daß dieses Piezoelement infolge seiner Ausbildung aus einer Piezo-Kristallplatte aus Zirkonsäure, Titansäure und Blei zwischen zwei Platten aus Keramik od. dgl. einige Nachteile besitzt.

Die Resultate von Messungen der Ausgänge des Ohrenmikrofons mittels eines Schwingungsbeschleunigt rs zeigten, daß in den Schwingungsamplituden ein Unterschied von etwa 8 dB zwischen dem Fall, in welchem die Piezo-Kristallplatte senkrecht zur Wandung des äußeren Gehörganges angeordnet war, und dem Fall, in welchem sie waagerecht zur Wandung des äußeren Gehörganges angeordnet war, vorhanden war. Dies bedeutet, daß die Schwingungsamplitude der Piezo-Kristallplatte je nach der Richtung, in welcher sie in den äußeren Gehörgang eingesetzt ist und je nach dem Teil der Wandung des äußeren Gehörganges, welcher schwingt, unterschiedlich ist. Es wurde daher festgestellt, daß die durch die Knochen übertragenen Sprachsignale durch die gleichmäßige Schwingungsamplitude der Piezo-Kristallplatte nicht aufgenommen werden können.

Untersuchungen haben gezeigt, daß die Sprachsignale (oder die Schwingungen) des Benutzers durch die an der Seite des Kopfes liegenden Knochenpartien an die Wandung des äußeren Gehörganges übertragen werden und daß der Teil der Wandung des äußeren Gehörganges, an den die Sprachsignale übertragen werden, im allgemeinen bei einem Erwachsenen in einer Tiefe von 10 cm vom Eingang des äußeren Gehörganges liegt, wo Knochen liegen, die zur Übermittlung der durch die seitlichen Kopfknochen übermittelten Schwingungen fähig sind. Infolgedessen ist der Bereich der Wandung des äußeren Gehörganges, an den die Sprachsignale durch die Knochen übertragen werden, von Mensch zu Mensch unterschiedlich, und manchmal wird je nach der Richtung, in welcher die Piezo-Kristallplatte im Ohrmikrofon in den äußeren Gehörgang eingesetzt wird, die Aufnahmeempfindlichkeit schlechter. Dementsprechend wird zwar bei dem in Fig.5 dargestellten Ausführungsbeispiel das gleiche Piezoelement wie bereits beschrieben verwendet, doch ist die Charakteristik des Piezoelementes, welche durch die Richtung, mit welcher der Erschütterungsfühler in den äußeren Gehörgang eingesetzt ist, dadurch verbessert, daß mehrere Piezoelemente 44,44 in unterschiedlichen Winkeln gemäß F i g. 6 und 7 eingesetzt werden, oder daß ein Piezoelement mit einem ringförmigen Piezo-Kristall (44a) beispielsweise aus Zirkonsäure, Titansäure und Blei verwendet wird, welches innen und außen direkt oder über ein Verstärkungsmetall mit Polarisierungsorganen 44b und 44c wie beispielsweise keramischen Stoffen gemäß Fi g. 8 überzogen ist.

Die Funktion des bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Piezoelementes entspricht genau der in den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Bei dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung soll die Spitze der Frequenzkennlinie des im äußeren Gehörgang verwendeten Mikrofones gesenkt werden und durch die Knochen im äußeren Gehörgang sollen die Sprachsignale mit äußerster Klarheit erhalten werden. Wie F i g. 9 zeigt, ist ein in den äußeren Gehörgang einsetzbares Kopfteil 42 mit einem Dämpfungsglied 45 aus Gummi, weichem Kunstharz od. dgl überzogen. Wenn ein derartiges Dämpfungsglied 45 zwischen dem Kopfteil 42 und der Wandung des äußeren Gehörganges vorhanden ist, wird die Spitze der Frequenzkennlinie des Mikrofons abgerundet und, wie Fig. 10 in gestrichelter Linie zeigt, abgewandelt, so daß die Sprachtöne oder Schwingungen mit hoher Klarheit durch die Knochen aufgenommen werden können. Das Kopfteil 42 ist in F i g. 11 teilweise derart abgeflacht, daß die äußeren fühlenden Randteile Q des Kopfteiles in der gleichen Richtung wie die Fühlrichtung (P-Richtung) des Piezoelementes 44 gegen die

ίο Wandung des äußeren Gehörganges gepreßt werden. Dabei sind die anderen Randbereiche R des Kopfteiles entsprechend der nicht fühlenden Richtung des Piezoelementes derart ausgebildet, daß sie mit der Wandung des äußeren Gehörganges nicht in Kontakt kommen oder doch nur wesentlich schwächer an ihr anliegen als die tatsächlich fühlenden Randbereiche Q. Die Form dieses Fühlerteiles, also des Kopfteiles kann zylindrisch sein, wobei der Zylinder an den Seiten abgeflacht sein kann, oder es können zwei an den Enden kreisrunde Fühlerteile vorgesehen werden, welche in der gleichen Richtung wie die Fühlrichtung des Piezoelementes hervorstehen, oder es können auch irgendwelche anderen Formen, welche dem vorgenannten Zweck entsprechen, in Betracht gezogen werden.

Die in den F i g. 12 bis 15 dargestellten Abwandlungen des Kopfteiles des Erschütterungsfühlers sind sowohl als Ohrmikrofon wie als Empfänger gedacht, wobei mehrere Kopfteile 42 mit unterschiedlichem Außendurchmesser ein Verbindungsorgan zur Verbindung mit einem Schwingungsübertragerteil 41 aufweisen, so daß sie lösbar mit diesem Schwingungsübertragerteil verbunden werden können und infolgedessen, selbst wenn die Innendurchmesser der äußeren Gehörgänge der Träger unterschiedlich sind, die Schwingung der Wandung des äußeren Gehörganges stets aufgenommen werden kann und ein ausgezeichneter Aufnahmeeffekt erzielt wird.

Während vorstehend einige Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen erläutert wurden, sollen nachträglich zusätzlich die Merkmale des Mikrofons mit Erschütterungsfühler bei Verwendung eines Piezoelementes erläutert werden, dessen eines Ende eingeklemmt ist und dessen anderes Ende frei ist und ein Gewicht trägt. Die Grundfrequenz(/1), wenn das eingeklemmte Ende in Schwingungen versetzt wird, zeigt nachstehende Gleichung:

/i =

22
140

SfI)

wobei / die Länge des Elementes, S den Querschnitt desselben und m das Gewicht des Elementes oder das am Element befestigte Gewicht bezeichnet.

Diese Gleichung zeigt, daß bei einer Verdoppelung von /der Wert von f\ etwa ¹At beträgt, und zwar infolge der Korrelation zwischen der Resonanzfrequenz f\ und der Länge / des Elementes. Mit zunehmendem Querschnitt 5" oder Zunahme des Gewichtes 737 nimmt der Wert von /j ab. Die Ausgangsspannung steigt um etwa 20 dB, wenn die Länge verdoppelt wird. Wenn das Gewicht m vergrößert wird, nimmt die Ausgangsleistung zu. Kein Gewinn wird erreicht, wenn 5" verändert wird.

Zur Verbesserung der Sprachqualität bei einem Ohrmikrofon mit Erschütterungsfühler können unter Beachtung vorstehender Beziehungen nachstehende Abwandlungen durchgeführt werden:

030 117/445

1. Ausschaltung der Resonanzspitze;

2. Verbesserung des Kontaktes mit der Wandung des äußeren Gehörganges zwecks besserer Schwingungsaufnahme;

3. Einsetzen des Elementes derart in den Gehörgang, daß die Hochfrequenzkomponente ihren Maximalwert erreicht;

4. Verwendung eines angemessenen Entzerrers.

Wie bereits erwähnt, werden die Resonanzfrequenz und ihre Spitzenhöhe durch die Länge des Elementes und die Masse des Gewichtes bestimmt, doch spielt in der Praxis die Art und Weise der Befestigung des Elementes oder des Gewichtes, die Form oder das Material des Kopfteiles für den Erschütterungsfühler und in einigen Fällen auch die Beziehung zwischen dem Mikrofon und dem äußeren Gehörgang wie die Effizienz an der Kontaktstelle eine Rolle.

Wenn im Sprachbereich die Primär-Resonanzfrequenz /1 vorhanden ist, ist die Sprache unnatürlich, so daß die Spitze beseitigt werden muß.

Wirkliche Lösungen dieser Probleme sind:

1. Füllen des Ohrstückes mit einem Medium wie einem bestimmten Fett oder einem weichen elastischen Dämpfer;

2. Lose Verbindung des Elementes mit der Basis des Ohrstückes; und

3. Verwendung eines weichen Materials für die Oberfläche des Kopfteiles.

Das Gewicht ist nicht immer wesentlich für das Element, doch lassen sich in einigen Fällen die gewünschten Merkmale nur durch das Eigengewicht des Elementes erreichen. In diesen Fällen reicht es nicht aus, das Gewicht vom Element abzunehmen, sondern es muß ein weiches Material beispielsweise zwischen dem Element und dem Ohrstück eingesetzt werden, wenn das Element mit der Basis des Ohrstückes verbunden ist.

Aus der vorstehenden eingehenden Beschreibung der Erfindung ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung selbst in äußerst geräuschvoller Umgebung eine klare Sprachübermittlung und einen ebenso klären Empfang der Sprache ermöglicht. Beim praktischen Einsatz einer derartigen Vorrichtung ist es aus Gründen der Sicherheit sehr erwünscht, daß das eine Ohr des Trägers oder Benutzers freigehalten wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht dem Träger eine ungehinderte Bewegung, und er kann seine Arbeit ohne Belästigung durch die Vorrichtung durchführen. Außerdem können das in der Vorrichtung eingebaute Mikrofon sowie der Lautsprecher oder Ohrhörer sehr kleine Abmessungen haben, so daß die Vorrichtung auch unter anderen Umständen äußerst nutzbringend verwendet werden kann. So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als Verständigungshilfe von Personen benutzt werden, welche Sprach- und Hörschwierigkeiten haben, um sie in die Lage zu versetzen, der Umgebung deutlich vernehmbare Töne abzugeben und derartige Töne aus der Umgebung ebenso deutlich wahrnehmen zu können.

Außerdem kann, wenn das Mikrofon und der knochenleitende Lautsprecher oder Ohrhörer in eine Feuerschutzmaske, einen Taucherhelm, eine Gasmaske od. dgl. eingebaut werden, eine überaus klare Sprachverbindung erzielt werden, da hierfür die Luftschwingungen außerhalb des menschlichen Körpers nicht ausgenutzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Übermittlung und zum Empfang von Sprache, insbesondere in geräuschvoller Umgebung, die ein mit den Knochen innerhalb des Ohres eines Benutzers unter Ausnutzung der die Sprachschwingungen leitenden Eigenschaften der Knochen in Berührung bringbares Ohrstück mit einem Hohlraum und wenigstens einem Piezoelement aufweist, das als Umsetzer Sprachschwingungen in elektrische Signale und umgekehrt umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement(25,43) als Beschleunigungsaufnehmer ausgeführt und dazu streifenförmig ausgebildet sowie mit wenigstens einem Ende an das Ohrstück (27) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Piezoelement (25; 43) ein Gewicht (31; 45) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (25) im Hohlraum des Ohrstücks (27) mittels eines aus einem weichen Material bestehenden Tragteiles (30) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement mit seinem einen Ende über ein geeignetes Puffermaterial mit der Basis des Ohrstückes verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Schwingungen ein zylindrischer Schwingungsübertrager (41) vorgesehen ist, welcher ein Kopfteil (42) für den Kontakt mit der Wandung des äußeren Gehörganges und ein aus einem weichen Material bestehendes Tragteil (44) für das Piezoelement (43) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ohrstück (50) ein in den äußeren Gehörgang einsetzbares Kopfteil (42) zur Aufnahme der durch die Wandung des äußeren Gehörganges übertragenden Schwingungen aufweist und außerdem mit einem eine Blockierung des äußeren Gehörganges verhindernden Luftauslaß versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftauslaß (35, 36; 38, 39) eine schallisolierende Anordnung vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ohrstück (50) ein in den äußeren Gehörgang einsetzbares Kopfteil (42) zur Aufnahme der durch die Wandung des äußeren Gehörganges übertragenen Schwingungen aufweist, welches zum Herabsetzen der Frequenzspitzen des Piezoelementes (43) mit einem Dämpfungsteil aus nachgiebigem Material überzogen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (43) aus mehreren Einzelelementen zusammengesetzt ist, welche in derart unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind, daß der Piezoeffekt der betreffenden Einzelkristalle und die über die Knochen übertragenen &o Sprachsignale aufnehmbar sind, ohne durch die unterschiedlichen Schwingungsamplituden der Einzelelemente beeinflußt zu werden, welche sich aus der Richteigenschaft der einzelnen Piezokristalle ergeben können.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement aus Zirkonsäure, Titansäure und Blei in Form eines Ringes (44a) besteht, daß dieser Ring innen- und außenseitig mit einem Polarisierungsmaterial belegt ist (446, 44c), wodurch die über die Knochen übertragenen Sprachsignale aufnehmbar sind, ohne durch den sich sich aus der Richteigenschaft des Piezokristalles ergebenden Unterschied in der Schwingungsamplitude beeinflußt zu werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Polarisierungsmaterial (44b, 44c) keramisch ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ohrstück ein mit der Luft im äußeren Gehörgang in Verbindung stehender Raum und in demselben ein Lautsprecher oder Ohrhörer vorgesehen ist

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ohrstück ein Luftauslaß zum Ableiten der durch einen außenliegenden Lautsprecher erzeugten Sprach- oder Tonschwingungen ausgebildet ist.