FI77347B - Anordning foer att goera laettare samtidigt tittande och lyssnande pao ett avlaegset objekt. - Google Patents

Description

LAITE KAUKAISEN KOHTEEN SAMANAIKAISEN KATSELUN JA KUUNTELUN

HELPOTTAMISEKSI - ANORDNING FÖR ATT GÖRA LÄTTARE SAMTIDIGT

TITTANDE OOH LYSSNANDE PÄ ETT AVLÄGSET OBJEKT

7734V

Keksinnön kohteena on kaukana olevien kohteiden kuuntelua ja äänitystä helpottava kiikariin tai kaukoputkeen asennettava elektronisesti vahvistava kuuntelulaite luontoharrastus- tai valvontakäyttöön.

Luontoharrastus- ja vaivontakäytössä tarkkailtava kohde on yleensä kaukana, jolloin sen seuraamiseen tarvitaan kiikari tai kaukoputki ja suuntaava kuuntelulaite vahvistimineen. Joskus (esimerkiksi haluttaessa tunnistaa vieras lintu myöhemmin äänen perusteella) on tarpeen myös äänittää kaukaisen kohteen ääntä. Yleisimpiä kuuntelu- ja äänitys 1aitteita on n. metrin läpimittainen paraboloidiheijastin vahvistimineen ja äänitys 1 aitteineen, mutta sen tarkka suuntaaminen on vaikeaa ja työlästä. Läpinäkyvällä n. 45 cm läpimittaisella, kädessä pidettävällä paraboloidiheijastimella varustettu laite (US-patentti 3 881 056) on helppokäyttöisempi, mutta senkin käyttäminen yhdessä kiikareiden kanssa on sangen hankalaa. Lukuisista muista suuntamikrofonityypeistä (esim. US-patentit 4 401 859, 3 793 489, 3 715 500, 3 657 490 tai 4 421 957) mikään ei ole vakiintunut luontoäänityskäyttöön.

Norjassa on vuonna 1911 patentoitu (No. 21869) laite, jossa huonokuuloisia varten on teatterikiikariin yhdistetty kuulolaite. Kuulolaite koostuu kiikarin objektiivien ympärille sijoitetuista eteenpäin avautuvista kuulotorvista, joiden takapäästä ääni johdetaan korviin stetoskoopin letkun kaltaisilla putkilla.

Erilaisia huonokuuloisille tarkoitettuja kuulokojeita (esim. US-patentit 3 983 336, 3 665 121, 3 770 911) voidaan käyttää yhdessä kiikareiden kanssa. Niitä ei kuitenkaan ole tarkoitettu normaalikuuloisten avuksi eikä etenkään äänityskäyt- 2 77347 töön. Lisäksi silmälasin sankoihin asennettavat kuulolaitteet ovat hankalia kiikarin kanssa käytettyinä.

Kaitafilmi- ja videokameroihin on rakennettu monen tyyppisiä yhdysrakenteisia suuntamikrofoneja. Kuten esimerkiksi US-pa-tentissa 3 837 736 (Camera and microphone having variable directional characterist in accordance with a zoom lens control). Tavallisesti mikrofonien suuntaavuus on tarkoitettu lähinnä sisätiloissa muutaman metrin päästä äänite itävälle äänisignaalille, jolloin mikrofonin ja vahvistimen herkkyys ei riitä vaimeille kaukana sijaitseville kohteille. Vaikka kaitafilmi- ja videokameroihin liitetyt suuntamikofo-nit mahdollistavat äänittämisen ja kuuntelu, etsimen kautta saatava näköhavainto ei ole verrattavissa kiikarin tai kaukoputken kuvaan valovoimassa ja terävyydessä - kameroiden tähtäyslasi on usein mattapintainen ja sen kontrasti ja valovoima on huono. Kamerat on lisäksi tarkoitettu pääasiassa kuvan (ja äänen) tallentamiseen eikä samanaikaiseen katseluun ja tarkkailuun kuten keksinnön kohteena olevassa laitteessa on tarkoitus.

Nykyisten luontoäänityslaitteistojen käyttö on ongelmallista suuntamikrofonin ja nauhurin suuren koon ja painon vuoksi.

’ Suurikokoinen suuntamikrofoni on myös herkkä runkoäänille ja vaatii yleensä jalustan käyttöä. Äänityslaitteiston lisäksi tarvitaan erillinen kiikari tai kaukoputki kohteen paikallistamiseen, mutta yhtaikainen visuaalinen ja akustinen seu-ranta on vaikeaa, sillä laitteiden suuntaaminen on toisistaan riippumatonta ja tarkkuutta vaativaa. NO-patentin No. 21869 esittämä teatterikiikarin ja kuulotorven yhdistelmä on lähinnä esitettyä ajatusta, mutta puhtaasti mekaanisena konstruktiona se ei sovellu lainkaan äänityskäyttöön, eikä siinä ole mahdollisuutta äänenvoimakkuuden tai -värin sää-·" töön. Lisäksi ulkokäytössä kuulotorvet ovat arkoja voimak- *· kaalle tuulen huminalle ja laitteen käyttö on stetoskooppi- putken takia epämiellyttävää. Elektronisen vahvistinlaitteen kytkeminen kiikariin korjaa nämä epäkohdat ja mahdollistaa 3 77347 monipuolisen ja ääntä ratkaisevasti selkiyttävän signaalin käsittelyn, kuten esim. matalataajuisten runkoäänien ja tuulen huminan suodattamisen tai korostetun stereovaikutelman luomisen suuntamisen helpottamiseksi.

Keksinnön mukaisella laitteella saavutetaan ratkaiseva parannus edellä esitetyissä epäkohdissa. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön tärkeimpinä etuina voidaan pitää kuuntelulaitteen yhdysrakenteisuutta katselulaitteen (kiikarin tai kaukoputken) kanssa, suuntaamisen helppoutta ja laiteen pientä kokoa, keveyttä ja monipuolisuutta verrattuna tavanomaisiin luontoäänityslaitteisiin.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin piirroksiin viitaten.

Kuva 1 Keksinnön mukainen laite kiikariin asennettuna.

Kuva 2 Esimerkki pikakiinnityksestä, joka mahdollistaa laitteen irrottamisen ja sovittamisen erilaisiin kiikareihin tai kaukoputkiin.

Kuva 3 Keksinnön mukainen laite kaukoputkeen asennettuna ääni tyskäytössä.

Kuva 4 Esimerkki kuljetuasentoon taittuvista suuntamikrofo-neista ja yhdysrakenteisista kuulokkeista.

Kuva 5 Esimerkki suuntakuvion parantamisesta mikrofoniraken-teiden sopivalla sijoittelulla.

Kuva 6 Edelliseen kuvaan viittaavat suuntakuviot.

Kuva 7 Laitteen elektroniikan lohkokaavio.

a 77347

Seuraavissa esimerkeissä keksinön mukaisen laitteen suunta-mikrofonielementteinä on käytetty pienikokoisia paraboloidi-heijastimia. On huomattava, että keksinnön mukaisessa laitteessa voidaan käyttää mitä hyvänsä muuta tarkoitukseen soveltuvaa suuntamikrofonirakennetta.

Kuva 1 esittää keksinnön mukaista kiikariin 1 asennettua laitetta, joka koostuu kahdesta paraboloidiheijastimesta 2, joiden heijastama äänisignaali muutetaan sähköiseksi sopivilla mikorofonikapse 1ei11a 3. Mikrofonisignaalit johdetaan vahvistinosaan 4, jossa ne vahvistetaan ja käsitellään halutulla tavalla. Vahvistettu signaali saadaan ulos kuulokelii -tännästä 5, johon kuulokkeet 7 liitetään samanaikaista kuuntelua varten. Äänitystä varten vahvistettu signaali saadaan ulos äänitysliitännästä 6. Kuuntelu- ja aänitystasoa voidaan säätää äänenvoimakkuussäätimellä 8, äänenväriä säätimellä 9 ja lisäksi laitteen suuntaavuutta ja stereovaikutelmaa voidaan säätää valintakytkimellä 10.

Kuva 2 esittää edestä päin erästä mahdollisutta toteuttaa laitteen kiinnitys kiikariin pikakiinnittimellä. Paraboloi-/ diheijastin 20, jossa mikrofonikapseli 21, kiinnitetään kii karin objektiiviin 22 kiertämällä objektiivin ympäri panta 24. Paraboloidin objektiivia vasten painuva sivu on varus-tettu pehmikkeillä 23, jotka mukautuvat objektiivin kääre-vuussäteen mukaisiksi ja toimivat samalla kitkapaloina estäen paraboloidia liikkumasta objektiivin suhteen. Pannassa 24 on lukituspykäliä 25, joista lukituslenkki 27 ottaa otteen. Lukituslenkki 27 on puolestaan nivelletty lukkovipuun 26, joka piirroksessa on estietty auki-asennossa. Kun luki-tusvipu painetaan pilkkuviivoin merkittyyn asentoon, panta kiristyy ja puristaa pehmikkeet 23 tiukasti objektiivin kylkeä vasten. Tekemällä panta tarpeeksi pitkäksi ja varustamalla se tarpeeksi lukuisilla lukituspykä1i1lä laite voidaan sovittaa hyvin erilaisiin kiikareihin tai kaukoputkiin.

5 77347

Kuva 3 esittää keksinnön mukaista laitetta kaukoputkeen asennettuna äänityskäytössä. Kaukoputki 30 on kiinnitetty jalustaan 37, ja kaukoputkeen on kiinnitetty heijastimet 31 mikrofoneineen 32. Vahvistinosa 33 on sijoitettu kaukoputken päälle: ja sen äänitys 1iitäntään 36 on kytketty kannettava nauhuri 34. Äänityskäytössä kuulokkeet 35 kannattaa yleensä yhdistää nauhamonitoröintia varten nauhurin kuulokeliitäntään .

Kuva 4 esittää ratkaisuja laitteen kuljettamisen helpottamiseksi. Kiikariin 40 on yhdistetty paraboloidiheijas timet 41; vahvistinosa 42 ja kuulokkeet 43. Paraboloidiheijastimet on nivelletty eteen toimien samalla 1inssisuojina. Myös kuulokkeet voidaan kuvan mukaisesti rakentaa yhdysrakenteisiksi ja ne voidaan taittaa samoin 1 inssi suojiksi tai koota esim. te 1 eskooppirakentee11a ku1jetusasentoon, jolloin ne eivät mer kittävästi suurenna kiikarin äärimittoja.

Kuva 5 esittää tapaa sijoittaa suuntamikrofonirakenteet siten, että suunnattaessa mikrofonisignaalit monofoniseksi. mikrofonirakenteiden suuntakuvioiden pääkeilat vahvistavat toisiaan, mutta epäsymmetriset sivukeilat eivät summaudu sa massa suunnassa. Kuvassa kiikari on esitetty edestä päin, jolloin 50 vasen objektiivi, 51a ja 51b oikea ja vasen mikro fonirakenne ja 52 vahvistinosa.

Kuva 6 esittää edellisen piirroksen mukaisen laitteen suun-takuvion samoin edestä katsottuna, jolloin 60b on oikean mikrofonirakenteen (mfr) suuntakuvion pääkeila, 60a vasemman mfr :n pääkeila, 61a ja 61b järjestyksessä oikean ja vasemman puoleisen mfr:n sivukeilar. Kuvan mukaisesti epäsymmetriset sivukeilat eivät satu päällekkäin eivätkä siis vahvista toisiaan .

Kuva 7 esittää keksinnön mukaisen laitteen elektroniikkaa lohkokaaviotasoisesti. Vasemman ja oikean kanavan mikrofonit 70 yhdistetään niitä vastaaviin mikro fonivahvistimiin 71, 6 77347 joiden jäljessä on summausyksikkö 72, jonka toimintaa voidaan muuttaa myöhemmin esitettävällä tavalla kytkin- tai säädinosalla 73. Summausyksiköstä signaali viedään äänitys-liitäntään 74 ja kuulokevahvistimille 75, joista se syötetään edelleen kuulokeliitäntään 76.

Summausyksikön toiminnaksi voidaan valita esimerkiksi täysin stereofoninen toisto (mikrofonisignaalit eivät vaikuta toisiinsa), elektronisesti avarrettu stereovaikutelma (nk. spatia1-stereo ) suuntaamisen helpottamiseksi, täysin monofo-ninen toisto, jossa kuulokesignaalit ovat täsmälleen samanlaiset ja suuntamikrofonien muodostaman mikrofoniryhmän suuntakuvio terävin ja kohina pienin, tai taajuusriippuva summaus siten, että matalat äänet tiettyyn rajataajuuteen asti summautuvat monofoniseksi ja korkeat äänet toistuvat stereofonisina. Viimemainitun etuna on mm. se, että pienikokoisilla ja siksi matalilla äänillä huonosti suuntaavilla suuntamikrofoniratkaisui1la saavutetaan hyvä suuntakuvio myös matalilla äänillä, ja silti säilytetään stereovaikutelma kohteen paikallistamisen helpottamiseksi. Samalla vältytään korkeiden äänien suuntakuvion kapenemiselta ja voimakkailta sivukeiloilta.

: Keksintöä esittelevissä esimerkeissä on käytetty suuntamik- rofonielementtinä kahta pientä paraboloidiheijastinta, mutta mikrofonirakenteeksi voi valita minkä hyvänsä tarkoitukseen sopivan ratkaisun. Esimerkiksi sopivasta akustisesti herkästä kalvosta (kuten pvdf-materiaalista tai Tampereen TKK : ssa kehitetystä Electrothermomechanical film -kalvosta) tai kon-densaattorimikrofonisolukosta valmistettu sopivan muotoinen mikrofonipinta, usean mikrofonin ryhmä, gradienttimikrofoni tai yksi- (nk . haulikkomikrofoni) tai useampiputkinen putki-mikrofoni ovat mahdollisia vaihtoehtoja. Myös paraboloidi-heijastin voidaan korvata muun muotoisella heijastimella tai torvella. Lisäksi mikrofonirakenteet voidaan (ja ne on syy··· . tä) varustaa sopivilla tuulisuojilla. On huomattava, että valitusta mikrofonirakenteesta riippuen laitteen kiinnitys 7 77347 kiikariin tai kaukoputkeen voi muuttua, joten kuvassa 2 esitetty kiinnitysmekanismi ei suinkaan ole ainoa mahdollinen.

Äänenvoimakkuus- tai -värisäätimet voidaan tarvittaessa kytkeä kiikarin tarkennukseen, jolloin pitemmän matkan aiheuttama (etenkin korkeiden) äänien vaimennus tulee automaattisesti korjattua. Säätimiin voidaan valita parhaalta tuntuva ratkaisu, esimerkiksi keinuvipusäätimet, jotka eivät helposti sekoitu kiikarin yleensä kierrettävään tarkennussäätöön. Jos katselulaitteen kuvakulmaa voidaan muuttaa (zoomata), voidaan suuntamikrofonien suuntakuviota säätää sen mukaan (vrt. US-patentti 3 837 736).

Vahvistinosan elektroniikka voi edellä mainittujen toimintojen lisäksi sisältää mikrofonien vastetta ja ilmakehän aiheuttamaa korkeiden äänien vaimennusta sopivalla tavalla korjaavaa suodatusta tai häiriöäänien vaimennusta sopivalla kaistarajoitukse11 a (esimerkiksi alarajataajuuden asettamisen 100-300 hartsiin). Vahvistuksensäädöstä voidaan tehdä automaattinen ja voimakkaiden äänien aiheuttamaa säröyttä-mistä voidaan lieventää tasonrajoi11imi 1la (1 imitterejä. soft-clipping -piirejä). Jos kohinaetäisyys ja luonnonäänien laaja dynamiikka aiheuttaa ongelmia, voidaan signaalin voi-makkuusvaihteluita tasoittaa kompressoinnilla. Äänityssig-naalin lähtötaso voidaan tehdä säädettäväksi niin, että kaikki kaupalliset äänityslaitteet (esim. vyöstereot) voidaan liittää vahvistimeen äänen taltiointia varten. Tarvittaessa äänityslaite voidaan tehdä vahvistimen kanssa yhdys-rakenteiseksi, jolloin ne voivat käyttää yhteistä virtalähdettä, ja jos esimerkiksi käyttömukavuuden (laitteen painon) kannalta tuntuu tarpeelliselta, voidaan vahvistin ja äänityslaite pitää erillisenä esim. olkahihnassa, jolloin kiika rissa tai kaukoputkessa on kiinni vain kevyet suuntamikrofo-ni t.

Laite voidaan toteuttaa paristo-, akku- tai aurinkokenno -käyttöisenä. Esimerkiksi paraboloidiheijastimen takapinnois - 8 77347 sa on runsaasti tilaa aurinkokennoille. Akkujen lataamista tai erillistä (esim. nauhurin yhteydessä olevaa) akkupaket-tia varten laitteessa voi olla liitäntä ulkoiselle virtalähteelle .

Claims (8)

77347 9

1. Kiikariin tai kaukoputkeen liitettävä kuuntelulaite, johon kuuluu sopivasti suuntaava mikrofoni tai mikrofoni ryhmä (2) ja vahvistinosa (4), johon liittyy sopivat kuulokkeet (7), tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu vähintään kaksi mikrofonia tai mikrofoni ryhmää, joiden antamat signaalit voidaan kytkeä akustisesti tai elektronisesti siten, että jokin seuraavista on voimassa: a) kuulokesignaali on monotoninen, jolloin suuntaavuus on paras; b) kuulokesignaali on stereofoninen, jolloin äänilähteen paikantaminen on helpompaa; c) kuulokesignaalin stereovaikutelmaa on elektronisesti avarrettu sopivalla kytkennällä, jolloin äänilähteen paikantaminen entisestään helpottuu; d) mikrofonien tai mikrofoniryhmien signaalit suunnataan taajuusriippuvasti, jolloin kuulokesignaali on matalilla taajuuksilla monofoninen suuntaavuuden parantamiseksi Ja korkeilla äänillä stereofoninen kohteen paikallistamisen helpottamiseksi; e) laitteessa on valitsin, Jolla voidaan valita joitakin edellisistä toiminnoista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitussa vahvistinosassa on säädöt äänenvoimakkuudelle tai äänenvärille siten, että mainittu säätö on kytketty kiikarin tai kaukoputken tarkennussäätöön sopivimmalla tavalla niin, että vahvistimen vahvistus tai taajuus-riippuvuus eli äänenenväri riippuu kiikarin tarkennuksesta siten, että pitkän kuunteluetäisyyden aiheuttama äänen, tai äänenvärisäätimen tapauksessa etenkin korkeiden äänien vaimennus osittain tai kokonaan kompensoituu.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että mainitussa vahvistinosassa on äänenvoimakkuuden jatkuva käsisäätö korvattu automaattisella vahvistuk- 10 77347 sensäädöllä, tai jossa on limitteri tai kompressori signaalin yliohjautumisen välttämiseksi.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että kuulokkeet ovat yhdysrakentei-set niin, että ne voidaan kuljetuksen ajaksi joko koota tai taittaa linssinsuojiksi.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittuna mikrofonina tai mik-rofoniryhmänä on käytetty yhdysrakenteista pintaa tai heijastinta, joka voidaan kääntää linssinsuojukseksi (kuva 4).

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että siinä on äänityskäyttöön yhdys-rakenteinen nauhuri tai nauhuriliitäntä ulkoista äänityslai-tetta varten siten, että ulkoisen äänityslaitteen liitännän signaalitaso voi olla säädettävissä erityyppisille nauhoi-tusvälineille sopivaksi.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu vahvistinosa on erillinen tai yhdysrakenteinen erillisen nauhurin tai äänityslaitteen kanssa siten, että mainitut kuulokkeet on kytketty mainittuun vahvistimeen.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että ääntä vastaanottavana elementtinä on jokin seuraavista ratkaisuista: a) paraboloidinen tai muu sopivan muotoinen heijastin tai torvi, jossa on sopivimman laatuinen mikrofoni; b) mikrofoni ryhmä tai -pinta, Jonka suuntakuviota on muokattu sopivaksi vahvistamalla eri kohdista ryhmää saatavia signaaleja eri tavoin; c) jokin edellisistä vaihtoehdoista siten, että mikrofonin rakenne tai tyyppi sinänsä parantaa suuntaavutta ja takaäänien vaimennusta. 11 77347