EP2692149B1 - Kopfhörer mit optimierter schallabstrahlung - Google Patents

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EP2692149B1
EP2692149B1 EP12717224.5A EP12717224A EP2692149B1 EP 2692149 B1 EP2692149 B1 EP 2692149B1 EP 12717224 A EP12717224 A EP 12717224A EP 2692149 B1 EP2692149 B1 EP 2692149B1
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headphone
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Ultrasone AG
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    • H04R2205/022—Plurality of transducers corresponding to a plurality of sound channels in each earpiece of headphones or in a single enclosure

Definitions

  • the invention relates to a headphone with left and right support elements for a sound transducer.
  • Headphones are known in supra-aural or circum-aural design in which the transducer is disposed in a baffle forming, among other things, its support member within left and right, half-open or closed earphone shells attached to and destined to the ends of a headband Headphone pads on the head of a headphone user either on its ears (supra-aural) or surrounding it (circum-aural).
  • each baffle carries a single sound transducer in its center, so that sound emitted by it is radiated essentially in the direction of the baffle normal.
  • a disadvantage of this classic centric arrangement of the transducer is that it favors the in-head localization of the sound event generated by the headphones.
  • US 2005/0238189 A1 shows a 3-way surround headphones with a woofer, a speaker for a center channel and a speaker for a surround channel, the latter two speakers are each mounted on a baffle horizontally and vertically flattened funnels.
  • a disadvantage of these known headphones with reduced in-head localization is that due to the largely predominantly by reflection on the skull of the headphone user and his outer ears fed into the ear canal sound and mid-tone losses occur individually depending on the head and ear shape of the User are more or less pronounced, which leads not least in practice to the fact that the sound level at the expense of hearing is chosen excessively loud.
  • An object of the present invention is therefore to provide a headphone of the type mentioned, which gently protects an improved out-of-head localization of sound events without significant high and mid-tone losses guaranteed.
  • An optimized suppression of the in-head localization of sound events in favor of an out-of-place localization with predominant sound events perceived by the front through the sound guide according to the invention is achieved in that the sound center of the sound transducer relative to the inlet the ear canal of a headphone user in addition to its tilting about two axes with respect to the support member down and predominantly comes to lie forward.
  • the sound guide body may have different shapes. Particularly preferred is a funnel-shaped and alternatively a tubular sound guide body. When funnel-shaped sound guide body of the transducer sits at the tip end of the funnel, which provides over its opposite, wide open end a large sound outlet opening, which allows to sonicate in addition to the entrance to the ear canal a large part of the outer ear.
  • the tubular sound guide body allows targeted sonication of a smaller ear area and also allows the use of several connected to the support element sound guide bodies by means of several tilted and staggered transducers.
  • each support element including the sound guide body or the sound guide bodies as a one-piece injection molded part, preferably made of plastic.
  • FIG. 1 and 2 Shown supporting element 9 for a sound transducer 11, of which in Fig. 1 and 2 only the back is visible with an electromagnetic drive, forms part of the right earphone shell of a stereo headset.
  • the left earphone shell is mirrored to that in Fig. 1 formed arrangement shown.
  • the support element 9 comprises a flat disc 10, at the circular edge of which an ear cushion (not shown) is arranged, and a hollow sound guide body 13 in the form of a tube with a circular cross section, the longitudinal axis 12 of which extends obliquely or tilted towards the disc 10.
  • the tubular sound guide body 13 opens with one end in an eccentric elliptical breakthrough in the disc 10 and carries at the other end of the transducer 11, which has a general circular disk shape and whose longitudinal center axis is aligned with the longitudinal axis 12 of the sound guide body 13.
  • the center Z of the support element disc 9 is located at the level of entry to the auditory canal of the right ear of the headphone user where conventional sound headphones the sound transducer is positioned. Starting from this central position, the center Z 'of the sound transducer 11 comes about the distance a on the horizontal axis H in Fig. 1 through the center Z to the right according to the viewing direction of the headphone user and to the distance b on the vertical axis V by the center Z offset down.
  • the sound transducer 11 with respect to the support element disc 9 resulting in a corresponding tilting of the tubular sound guide body 13 so tilted about a vertical axis parallel to the vertical axis V and a horizontal axis parallel to the horizontal axis H - which means that the sound transducer (11, 14, 20) assumes a position tilted about a horizontal axis in the viewing direction of a headphone user and a vertical axis intersecting the horizontal axis - that sound generated by it is aimed specifically at the right ear of the headphone user, in Fig. 1 and 2 Case shown on the entrance to the ear canal.
  • the tilting and the displacement of the sound transducer with respect to the center Z of the support element disc 9 may be selected such that a larger part of the outer ear is specifically sonicated.
  • the arrangement of the sound transducer 11 on the support element 9 according to Fig. 1 and 2 as well as the mirror-image configuration of this arrangement on the left ear ensures a significant reduction in the in-head localization of sound events found in conventional stereo headphones in favor of out-of-head localization, especially pre-head localization of sound events.
  • this type of sound for the headphone user produces an extremely clean, finely resolved and spatial sound based on the sound events reproduced by the headphones.
  • FIG. 3 and 4 show a modification of the support member / transducer assembly of Fig. 1 and 2 intended for sonication of the left ear of a headphone user, in addition to the sound transducer 11 'in the position mirror image of the transducer 11 in Fig. 1 and 2 another transducer 14 eccentrically and tilted on the support element disc 10 'of the support member 9' is arranged. Starting from the center of the support element disc 10 'comes the additional transducer 14 predominantly up and forward offset over the transducer 11' to lie.
  • the other transducer 14 is tilted on the support element disc 10' arranged so that the sound transducer 14 in Schallabstrahlraum centrally passing longitudinal center axis 15 as well as the longitudinal center axis 12 'of the transducer 11' in the direction of the entrance to the ear canal of the headphone user has.
  • a single transducer 20 is in a tilt / offset position mirror image of that in Fig. 1 and 2 used, sitting at the pointed end of a funnel-shaped sound guide body 21, and with his wide open end in an oval inner edge 23 of a support element disc 22 of a support member 19 opens. Accordingly, the sound center of the sound transducer 20, in relation to the entrance to the auditory canal of a headphone user, comes down on its left outer ear via a support element disc 22 of the stereo headphone not shown above.
  • the support element disc 22 and the funnel-shaped sound guide 21 form a one-piece injection molded part, preferably a plastic injection molded part, which at the outer edge of the support element disc 22 also includes a rearwardly projecting stabilizing collar 24 with a cable passage opening 25 and a circular arc-shaped flange 26 for connecting a headphone bracket, not shown.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kopfhörer mit linken und rechten Tragelementen für einen Schallwandler.
  • Kopfhörer sind in supra-auraler bzw. circum-auraler Ausführung bekannt, bei der der Schallwandler in einer u.a. ihr Tragelement bildenden Schallwand innerhalb linker und rechter, halboffener oder geschlossener Kopfhörermuscheln angeordnet ist, die an den Enden eines Kopfhörerbügels angebracht und dazu bestimmt sind, über Kopfhörerpolster am Schädel eines Kopfhörernutzers entweder auf dessen Ohren (supra-aural) oder diese umgebend (circum-aural) anzuliegen. Üblicherweise trägt jede Schallwand einen einzigen Schallwandler in ihrem Zentrum, so dass von ihm abgestrahlter Schall im Wesentlichen in Richtung der Schallwand-Normalen abgestrahlt wird. Nachteilig an dieser klassischen zentrischen Anordnung des Schallwandlers ist, dass er die Im-Kopf-Lokalisation des vom Kopfhörer erzeugten Schallereignisses begünstigt. Als überraschend wirksame Maßnahme gegen die Im-Kopf-Lokalisation hat sich herausgestellt, den Schallwandler nicht im Schallwandzentrum, sondern aus diesem heraus nach unten und in Blickrichtung eines Nutzers überwiegend nach vorn versetzt anzuordnen. Ein derartiger Kopfhörer ist beispielsweise in der WO/1991/001616 beschrieben. Auch bei diesem Kopfhörer wird Schall im Wesentlichen in Richtung der Schallwand-Normalen, jedoch nicht direkt in den Gehörgang abgestrahlt. Vielmehr trifft Schall auf das konturierte Außenohr des Kopfhörernutzers und wird dort in den Gehörgang reflektiert, wodurch ein für die Information der Außerkopflokalisation wesentlicher Anteil der "normalen" Hörsituation ohne Kopfhörer mit einem im umgebenden Raum erzeugten Schallereignis bei der Schallerzeugung per Kopfhörer nachgebildet wird. Abhängig von der individuellen Außenohrgestalt und der Hörerfahrung eines Kopfhörernutzers wird auf diese Weise die irritierende Im-Kopf-Lokalisation bei Kopfhörernutzung überwunden. Ähnliches wird erreicht mit einem Kopfhörer, dessen Muscheln und damit dessen Schallwände nach vorn versetzt und um eine Vertikalachse gekippt in Richtung Gehörgang angewinkelt am Kopfhörerbügel gehaltert sind (AKG 1000).
  • US 2005/0238189 A1 zeigt einen 3-Wege Surround-Kopfhörer mit einem Woofer, einem Lautsprecher für einen center channel und einem Lautsprecher für einen surround channel, wobei die beiden letzteren Lautsprecher jeweils über abgeflachte Trichter horizontal und vertikal gekippt an eine Schallwand montiert sind.
  • Nachteilig an diesen bekannten Kopfhörern mit verminderter Im-Kopf-Lokalisation ist, dass aufgrund des weit überwiegend per Reflexion am Schädel des Kopfhörernutzers und an seinen Außenohren in den Gehörgang eingespeisten Schalls Hoch- und Mittentonverluste auftreten, die individuell abhängig von der Kopf- und Ohrform des Nutzers mehr oder weniger stark ausgeprägt sind, was nicht zuletzt in der Praxis dazu führt, dass der Schallpegel zu Lasten des Gehörs übermäßig laut gewählt wird.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Kopfhörer der eingangs genannten Art zu schaffen, der gehörschonend eine verbesserte Außer-Kopf-Lokalisation von Schallereignissen ohne nennenswerte Hoch-und Mitteltonverluste gewährleistet.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch den Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Durch den erfindungsgemäß um zwei Achsen verkippte und damit Anordnung des Schallwandlers und die damit verbundene weiter vom Ohr entfernte Position des Schallzentrums wird zum einen erreicht, dass vom Schallwandler erzeugter Schall dem Ohr eines Kopfhörernutzers gezielt und vor allem für den Mittel- und Hochtonpegel verlustarm zugeführt wird. Aufgrund des relativ großen Abstands des Schallzentrums vom Ohr eines Kopfhörernutzers, erfährt dieser eine Beschallung, die seiner Hörerfahrung mit einer im Raum angeordneten Schallquelle näher kommt als eine unmittelbar am Ohr angeordnete Schallquelle im Falle herkömmlicher Kopfhörer. Dies kommt der Außer-Kopf-Lokalisation zugute.
  • Durch die gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zusätzlich zur Verkippung vorgesehene Versetzung des Schallwandlers in horizontaler und/oder vertikaler Richtung lässt sich vor allem die Im-Kopf-Lokalisation von per Kopfhörer wiedergebebenen Schallereignissen gezielt in eine Außerkopflokalisation überführen.
  • Eine optimierte Unterdrückung der Im-Kopf-Lokalisation von Schallereignissen zugunsten einer Außer-Kopf-Lokalisation mit vorwiegender von vorne wahrgenommenen Schallereignissen durch die erfindungsgemäße Schallführung wird dadurch erreicht, dass das Schallzentrum des Schallwandlers bezogen auf den Einlass des Gehörgangs eines Kopfhörernutzers zusätzlich zu seiner Verkippung um zwei Achsen in Bezug auf das Tragelement nach unten und überwiegend nach vorn versetzt zu liegen kommt.
  • Eine besonders günstige, weil verzerrungsarme Schallführung wird mittels eines hohlen Schallführungskörpers erreicht, an dessen einem Ende fern des Ohrs eines Kopfhörernutzers der Schallwandler sitzt und dessen anderes Ende sich bis in die Nähe des Ohrs des Kopfhörernutzers erstreckt. Der Schallführungskörper kann unterschiedliche Gestalten aufweisen. Besonders bevorzugt ist ein trichterförmiger und alternativ ein rohrförmiger Schallführungskörper. Beim trichterförmigen Schallführungskörper sitzt der Schallwandler am spitzen Ende des Trichters, der über sein gegenüberliegendes, weit offenes Ende eine große Schallaustrittsöffnung bereit stellt, die es erlaubt, zusätzlich zum Eintritt zum Gehörgang einen großen Teil des Außenohrs zu beschallen. Der rohrförmige Schallführungskörper hingegen gestattet die gezielte Beschallung eines kleineren Ohrbereichs und außerdem die Verwendung von mehreren an das Tragelement angeschlossenen Schallführungskörpern mittels mehrerer gekippt und versetzt angeordneter Schallwandler.
  • Vorteilhafterweise ist jedes Tragelement einschließlich dem Schallführungskörper bzw. den Schallführungskörpern als einstückiges Spritzgussteil, bevorzugt aus Kunststoff gebildet.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
    • Fig. 1 eine Draufsicht der vom Ohr eines Kopfhörernutzers weg weisenden Seite ersten Ausführungsform eines mit einem einzigen Schallwandler bestückten Schallwandler-Tragelements eines beispielhaften und nicht erfindungsgemäßen Kopfhörers mit einem den Schallwandler aufnehmenden rohrförmigen Schallführungskörper,
    • Fig. 2 eine Seitenansicht der Tragelement/Schallwandler-Anordnung von Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Draufsicht der vom Ohr eines Kopfhörernutzers weg weisenden Seite zweiten Ausführungsform eines mit zwei Schallwandlern bestückten Schallwandler-Tragelements des beispielhaften und nicht erfindungsgemäßen Kopfhörers mit zwei die beiden Schallwandler aufnehmenden Schallführungskörpern,
    • Fig. 4 eine Seitenansicht einer Tragelement/Schallwandler-Anordnung von Fig. 3,
    • Fig. 5 eine Draufsicht auf die zum Ohr eines Kopfhörernutzers gerichteten Seite einer dritten Ausführungsform eines mit einem einzigen Schallwandler bestückten Schallwandler-Tragelements eines erfindungsgemäßen Kopfhörers mit einem den Schallwandler aufnehmenden trichterförmigen Schallführungskörper,
    • Fig. 6 eine Schnittdarstellung längs der Linie A-A der Tragelement/Schallwandler-Anordnung von Fig. 5,
    • Fig. 7 eine Schnittdarstellung längs der Linie A-A der Tragelement/Schall-wandler-Anordnung von Fig. 5, und
    • Fig. 6 eine Draufsicht auf die Schallabstrahlseite der Anordnung von Fig. 5 .
  • Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Tragelement 9 für einen Schallwandler 11, von dem in Fig. 1 und 2 lediglich die Rückseite mit einem elektromagnetischen Antrieb sichtbar ist, bildet Teil der rechten Kopfhörermuschel eines Stereokopfhörers. Die linke Kopfhörermuschel ist spiegelbildlich zu der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ausgebildet. Das Tragelement 9 umfasst eine flache Scheibe 10, an deren kreisförmigem Rand ein nicht gezeigtes Ohrpolster angeordnet ist, und einen hohlen Schallführungskörper 13 in Gestalt eines Rohrs mit kreisförmigem Querschnitt, dessen Längsachse 12 schräg bzw.- gekippt zur Scheibe 10 verläuft. Der rohrförmige Schallführungskörper 13 mündet mit einem Ende in einen exzentrischen ellipsenförmigen Durchbruch in der Scheibe 10 aus und trägt am anderen Ende den Schallwandler 11, der allgemeine Kreisscheibenform besitzt und dessen Längsmittenachse mit der Längsachse 12 des Schallführungskörpers 13 fluchtet.
  • Das Zentrum Z der Tragelement-Scheibe 9 liegt auf Höhe des Eintritts zum Gehörgang des rechten Ohrs des Kopfhörernutzers dort, wo bei herkömmlichen Kopfhörern der Schallwandler positioniert ist. Ausgehend von dieser zentralen Position kommt das Zentrum Z' des Schallwandlers 11 um die Strecke a auf der horizontalen Achse H in Fig. 1 durch das Zentrum Z nach rechts entsprechend der Blickrichtung des Kopfhörernutzers und um die Strecke b auf der vertikalen Achse V durch das Zentrum Z nach unten versetzt zu liegen. Außerdem ist der Schallwandler 11 in Bezug auf die Tragelement-Scheibe 9, was in einer entsprechenden Verkippung des rohrförmigen Schallführungskörpers 13 resultiert, derart um eine Vertikalachse parallel zur vertikalen Achse V und eine Horizontalachse parallel zu der Horizontalachse H verkippt - was bedeutet, dass der Schallwandler (11, 14, 20) eine um eine Horizontalachse in Blickrichtung eines Kopfhörernutzers und eine die Horizontalachse schneidende Vertikalachse gekippte Lage einnimmt - dass von ihm erzeugter Schall gezielt auf das rechte Ohr des Kopfhörernutzers gerichtet ist, im in Fig. 1 und 2 dargestellten Fall auf den Eintritt zum Gehörgang. Alternativ können die Verkippung und die Versetzung des Schallwandlers in Bezug auf das Zentrum Z der Tragelement-Scheibe 9 derart gewählt sein, dass ein größerer Teil des Außenohrs gezielt beschallt wird.
  • Um die Abmessung des Tragelements 9 in Richtung einer Achse senkrecht zur Tragelement-Scheibe 10 aufgrund der Längsausdehnung des rohrförmigen Schallführungskörpers 13 bei vorgegebener Kipp- und Versetzungslage des Schallwandlers 11 minimal zu halten, ist der untere Rand des den Schallwandler 11 tragenden Rohrendes nahest möglich an die Tragelement-Scheibe 10 gelegt, wie aus Fig. 2 hervorgeht.
  • Die Anordnung des Schallwandlers 11 am Tragelement 9 gemäß Fig. 1 und 2 sowie die dazu spiegelbildliche Konfiguration dieser Anordnung am linken Ohr gewährleistet eine deutliche Verringerung der bei herkömmlichen Stereo-Kopfhörern anzutreffenden Im-Kopflokalisation von Schallereignissen zugunsten einer AußerKopflokalisation, vor allem Vor-dem-Kopf-Lokalisation von Schallereignissen. Außerdem erzeugt diese Art der Beschallung für den Kopfhörernutzer ein extrem sauberes, fein aufgelöstes und räumliches Klangbild auf Grundlage der vom Kopfhörer wiedergegebenen Schallereignisse.
  • Fig. 3 und 4 zeigen eine Abwandlung der Tragelement/Schallwandler-Anordnung von Fig. 1 und 2 zur Beschallung des linken Ohrs eines Kopfhörernutzers vorgesehene, bei der zusätzlich zu dem Schallwandler 11' in der Position spiegelbildlich zum Schallwandler 11 in Fig. 1 und 2 ein weiterer Schallwandler 14 exzentrisch und gekippt auf der Tragelementscheibe 10' des Tragelements 9' angeordnet ist. Ausgehend vom Zentrum der Tragelementscheibe 10' kommt der zusätzliche Schallwandler 14 überwiegend nach oben und nach vorne versetzt über dem Schallwandler 11' zu liegen. Wie der Schallwandler 11' ist auch der weitere Schallwandler 14 gekippt auf der Tragelementscheibe 10' so angeordnet, dass eine den Schallwandler 14 in Schallabstrahlrichtung zentrisch durchsetzende Längsmittenachse 15 ebenso wie die Längsmittenachse 12' des Schallwandlers 11' in Richtung auf den Eintritt zum Gehörgang des Kopfhörernutzers weist.
  • Um den weiteren Schallwandler 14 in der gewünschten Weise gekippt anordnen und mit der Tragelementscheibe 10' verbinden zu können, sitzt er ebenso wie der Schallwandler 11' am tragelementscheibenfernen Ende eines rohrförmigen Schallführungskörpers 16, dessen anderes Ende in derselben Weise wie der Schallführungskörper 13' bündig mit einem exzentrischen ovalen Durchbruch in der Tragelementscheibe 10 verbunden ist.
  • Bei der in Fig. 6 bis 7 gezeigten Ausführungsform der Tragelement/Schallwandler-Anordnung zur Beschallung des linken Ohrs eines Kopfhörernutzers des erfindungsgemäßen Kopfhörers kommt ein einziger Schallwandler 20 in einer Kipp/Versetzungslage spiegelbildlich zu derjenigen in Fig. 1 und 2 zum Einsatz, der am spitzen Ende eines trichterförmigen Schallführungskörpers 21 sitzt, und mit seinem weit offenen Ende in einen ovalen Innenrand 23 einer Tragelementscheibe 22 eines Tragelements 19 ausmündet. Das Schallzentrum des Schallwandlers 20 kommt demnach wiederum bezogen auf den Eintritt zum Gehörgangs eines Kopfhörernutzers in Bezug auf sein linkes Außenohr über ein nicht gezeigtes Ohrpolster angrenzende Tragelementscheibe 22 des Stereokopfhörers nach unten und überwiegend nach vorn versetzt zu liegen kommt.
  • Die Tragelementscheibe 22 und die trichterförmige Schallführung 21 bilden ein einstückiges Spritzgussteil, bevorzugt ein Kunststoffspritzgussteil, das am Außenrand der Tragelementscheibe 22 außerdem einen rückwärts vorspringenden Stabilisierungskragen 24 mit einem Kabeldurchführungsdurchbruch 25 und einen kreisbogenförmigen Flansch 26 zur Anbindung eines nicht gezeigten Kopfhörerbügels umfasst.

Claims (5)

  1. Kopfhörer mit linken und rechten Tragelementen (19) für einen Schallwandler (20), wobei die Schallabstrahlfläche des Schallwandlers (20) eine um eine sie durchsetzende Horizontalachse in Blickrichtung eines Kopfhörernutzers und eine um eine die Horizontalachse schneidende, sie durchsetzende Vertikalachse gekippte Lage einnimmt, und wobei jedes Tragelement (19) einen hohlen Schallführungskörper (21) umfasst, der mit einem Ende in einen Durchbruch einer mit dem jeweiligen Tragelement verbundenen scheibenförmigen Schallwand (22) mündet, der unter einem Winkel zu der Schallwand ausgerichtet ist, und der an seinem anderen Ende den Schallwandler (20) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der Schallführungskörper (21) ein Trichter ist, der mit seiner großen Öffnung in den einen ovalen Rand umfassenden Durchbruch ausmündet, und an dessen kleiner Öffnung der Schallwandler (20) angeordnet ist, und dass ein Zentrum des Schallwandlers (20) bezogen auf den Einlass des Gehörgangs eines Kopfhörernutzers längs der Horizontalachse in Blickrichtung des Kopfhörernutzers nach vorne sowie längs der Vertikalachse versetzt zu liegen kommt, wobei die Versetzung längs der Horizontalachse größer ist als die Versetzung längs der Vertikalachse.
  2. Kopfhörer nach Anspruch 1, wobei der Schnittpunkt der Horizontal- und Vertikalachsen im Schallzentrum (Z') des Schallwandlers (20) liegt.
  3. Kopfhörer nach Anspruch 1, wobei der Schallführungskörper (21) schalldicht ausgebildet ist.
  4. Kopfhörer nach Anspruch 1, wobei der Durchbruch in der scheibenförmigen Schallwand (22) so groß ist, dass er zusätzlich zur Beschallung des Eintritts zum Gehörgang des Kopfhörernutzers die Beschallung eines großen Teils seines Außenohrs erlaubt.
  5. Kopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die scheibenförmige Schallwand (22) und der Schallführungskörper (21) ein einstückiges Spritzgussteil, bevorzugt aus Kunststoff bilden.
EP12717224.5A 2011-03-29 2012-03-29 Kopfhörer mit optimierter schallabstrahlung Active EP2692149B1 (de)

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EP2692149A1 EP2692149A1 (de) 2014-02-05
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US (1) US9392354B2 (de)
EP (1) EP2692149B1 (de)
JP (1) JP6002750B2 (de)
KR (1) KR101641758B1 (de)
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