WO1993006801A1 - Kopfhörerähnliches gerät zum räumlichen hören - Google Patents

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WO1993006801A1
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Bernd-Dietrich Frisch
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Frisch Bernd Dietrich
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F11/00—Methods or devices for treatment of the ears or hearing sense; Non-electric hearing aids; Methods or devices for enabling ear patients to achieve auditory perception through physiological senses other than hearing sense; Protective devices for the ears, carried on the body or in the hand
    • A61F11/30—Non-electric hearing aids, e.g. ear trumpets, sound amplifiers or ear-shells

Definitions

  • Headphone-like device for spatial hearing
  • the invention relates to a device for improving the stereophonic sound image, consisting of two spherical segment-shaped sound-absorbing devices to be placed over the ears, as have become known, for example, similarly from US Pat. No. 3,938,616 and FRG Patent DE 3325532C1.
  • the headphone-like device described below represents an invention which, while avoiding the disadvantages listed, by collecting sound by means of adjustable, lamellar spherical cutouts with a simple construction and aesthetic shape, sound perceptions in known devices (such as loudspeakers, television sets, etc .) improved in that a sound effect can be added to the sound reproduction, which is missing in the aforementioned known playback devices without this device described here.
  • a depth graduation is created in the sense of a front-rear localization.
  • the fixed part (3) of the sound-absorbing device which is fixed to the holding bracket (2) by a height-adjustable device (5/6) and which - enclosing the pinna to the outside - is firmly attached by means of a padding (9) Head fits.
  • the fixed part of the collecting device which represents approximately a spherical cut-out of 80 ° (seen from above), is supplemented by a further, movable segment (4) which, seen from above, in turn has a spherical cut-out of approximately 40 ° having.
  • the mobile Segment (4) is practically "seamlessly" integrated and fixed in the fixed segment (3) in such a way that it can be enlarged by about a third by pulling it out with a handle bar ( ⁇ ).
  • the movable segment towards the front i.e. towards the sound source
  • a covering (13) such as is used e.g. known as a fabric-like material from loudspeakers. This is inserted and clamped between two narrow inner strips (12), which are located on the front edge of the movable segment.
  • the movable segments are to be subdivided in the pinna firmly attached to the head in such a way that two or more movable segments are present in each pinna.
  • the individual movable segments are to be made correspondingly narrower with otherwise the same type of fastening as in the case of claim Zif. 1.
  • the foremost movable segment in the direction of the sound source in turn has the covering already shown above.
  • a gem. Fig. 3 transversely at the outer point of the outer ear (3) seated web (7), the ear cup is movably connected to the handlebar by inserting the web from above into the spring or clamping mechanism of the handle.
  • the ear cup In the corresponding guide gap of the handle are gem.
  • Fig. 1. five horizontal depressions (6) inward in short intervals, in which the connecting web (7) clamps. The multiple depressions make it possible to adjust the ear cups in the up / down direction, so that the entire device is adapted to the individual circumstances can be adapted to the head of each user. At the same time, it can be rotated around the axis of the connecting web.
  • a rubber ring or a ring-like, rectangular device made of plastic (5) increases the tension in the clamping mechanism of the handle.
  • the handle is provided with removable padding in the top of the head center as follows:
  • a plastic part (1) bent in the shape of the actual carrying handle has the side winch projecting beyond the carrying handle, which in turn has beveled extensions on the two upper edges, by means of which this plastic part can be pushed over the carrying handle and locked in place. These widenings are seen in the longitudinal direction of the handle as a "thorn" according to para. 14 of FIG. 7.
  • this u-shaped plastic part On the underside of this u-shaped plastic part are the padding (15), which are made of a soft material - such as encased foam - to be produced.
  • the handle (2) can be moved in the upholstery part as required.
  • the above-mentioned padded part means that the sound-absorbing device can be comfortably carried on the head, and the head can be moved freely at any time.
  • the assembled handle is shaped so that its ends (the spring or clamp mechanism) are under tension, i.e. put pressure inside.
  • the ear cups are pressed against the head via the connecting web of the outer ear cup segment.
  • the device extends the purely stereophonic sound image in such a way that a conventional three-dimensional reproduction of sound sources is achieved.
  • the "in-the-head localization" can be reduced by slightly resetting the movable part of the collecting device, so that an optimal spatial impression can be achieved in accordance with the needs of the user of the device.
  • the device therefore takes into account the physiological hearing processes, because its adjustability enables a change in the location of the sound sources because changeable transit time differences of the sound sources together with the possibility of change regarding their direction of incidence and strength to both ears result in different "depth positions" of instruments and solo voices in the listener's brain.
  • the invention thus combines - based on music reproduction via conventional stereo systems - their advantages with those of well-known headphones.
  • the Disadvantages of the known, closed headphone systems it being worth noting that the invention has its effect even at low volumes. Even then, with the aid of the device and with the appropriate setting, the listener already gets the impression that the sound is incident on the listener "from all directions" (spatially), corresponding to the impression of a live music performance with natural sound reflection.
  • the invention similar to the referenced patents - also increases the volume and improves loudness, it is suitable as a hearing aid with the additional advantages described above.
  • the device can therefore also be used particularly well by older people when receiving television programs, in the course of which the listener feels "put in”. Quite apart from this, the volume of the television set can be reduced when using this unit, so that there is less annoyance to other people (such as neighbors) when receiving television.
  • the device is also suitable for use in concert halls and in particular cinemas. Since it is an "open" device, it can also be used in motor vehicles.
  • the device can be made entirely of plastic (except for the covering of the movable ear cup segments), a harder plastic being used for reasons of stability. It should be unbreakable and at the same time so deformable that the movable parts of the actual auricle can be “clamped in” and the width of the carrying handle remains adjustable for different head sizes.
  • the device When listening with such a device, there are no frequency losses or frequency shifts; rather, as already shown, causes an increase in volume.
  • the device is therefore particularly suitable for listening to high-quality music performances or music reproductions and decisively improves the psychoacoustic conditions.

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Abstract

Durch das Gerät wird eine verbesserte Raumakustik erzielt, die insbesondere bei Wiedergabe von Schallsignalen mittels elektroakustischer Vorrichtungen (wie Lautsprecherboxen) fehlt. Der Hörer kann über eine vertikale Achse mit individueller Verstellbarkeit der beweglichen Ohrmuschel-Teile die psychoakustische Tiefe des Raumes beeinflussen, d.h. er kann die Vorne-/Hintenortung von Schallereignissen entsprechend seinem persönlichen Empfinden verändern. Die Tiefenstaffelung (räumliche Tiefe des Hörbildes) ist abhängig von der unterschiedlich großen Öffnung der Ohrmuscheln, durch Auf- oder Zuziehen der beweglichen Ohrmuschelausschnitte läßt sich die Raumtiefe abschwächen bzw. verstärken. Gleichzeitig bewirkt das Gerät eine Anhebung der Lautigkeit und verbessert die Silbenverständlichkeit bei Wortinformationen. Der Tragebügel läßt eine einfachste Höhen-Verstellbarkeit der Ohrmuscheln zu, gleichzeitig lassen sich die Ohrmuscheln vom Tragebügel selbst leicht abnehmen. Er gewährleistet zudem über zwei horizontale Achsen eine optimale Anpassung der Ohrmuscheln an die Kopfform des Benutzers.

Description

Beschreibung:
Kopfhörerähnliches Gerät zum räumlichen Hören.
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Verbesserung des stereophonen Klangbildes, bestehend aus zwei über die Ohren zu stülpenden, kugel- segmentförmigen Schallauffangvorrichtungen, wie sie beispielsweise ähnlich durch die US-Patentschrift 3938616 sowie die BRD-Patentschrift DE 3325532C1 bekannt geworden sind.
Die vorgenannten , im weitesten Sinne vergleichbaren Hörgeräte stellen vorrangig auf eine Hörhilfe ab, ohne weiteren konkreten Nutzen zu haben. Vielmehr bestehen Nachteile bei den vorgenannten Geräten in einer problematischen Befestigung des Gerätes am Kopf bei mangelhafter Optik (Patent DE 3325532) bzw. in mangelhafter Optik bei eingeschränk¬ ter Verstellmöglichkeit (US-Patent 3938616).
Das nachfolgend beschriebene, kopfhörerähnliche Gerät stellt eine Er¬ findung dar, die unter Vermeidung der aufgeführten Nachteile im Wege des Auffangens von Schall mittels verstellbarer, lamellenartiger Kugelausschnitte bei einfacher Bauweise und ästhetischer Form Ton¬ wahrnehmungen bei bekannten Geräten (wie Lautsprecherboxen, Fernseh¬ geräten usw.) verbessert, indem der Schallreproduktion eine Tiefen¬ wirkung beigefügt werden kann, die bei den vorgenannten, bekannten Wiedergabegeräten ohne dieses hier beschriebene Gerät fehlt. Es ent¬ steht eine Tiefenstaffelung im Sinne einer Vorne-Hinten-Lokalisation.
Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß zwei kugel¬ förmige Auffangvorrichtungen mit nach vorne gerichteten, verkleideten Öffnungen an einem von Kopfhörern her bekannten, verstellbaren Halte¬ bügel so befestigt sind, daß sie die beiden Ohrmuscheln (gem. Fig 1 bis 3) umschließen.
In Fig. 1 und 2 sichtbar ist zunächst der an dem Haltebügel (2) durch eine höhenverstellbare Vorrichtung (5/6) befestigte feste Teil (3) der Schallauffangvorrichtung, der - die Ohrmuschel nach außen umschließend - mittels einer Polsterung (9) fest am Kopf anliegt. Der feste Teil der Auffangvorrichtung, der in etwa einen kugelähnlichen Ausschnitt von 80° (von oben gesehen) darstellt, wird ergänzt durch ein weiteres, bewegliches Segment (4), das - von oben gesehen - sei¬ nerseits einen Kugelausschnitt von ca. 40° aufweist. Das bewegliche Segment (4) ist praktisch "nahtlos" so in das feste Segment (3) inte¬ griert und in diesem befestigt, daß es durch Hervorziehen mittels eines GriffSteges (δ) den Kugelausschnitt um ca. ein Drittel vorgrößern kann. Dies wird erreicht durch eine Oben- und Untenbefestigung (10/11) des inneren, beweglichen Kugelsegments, das damit praktisch um eine senkrechte Achse drehbar ist. Die Befestigung des bewegllichen Kugel¬ segments erfolgt mittels zweier Dorne gem. Fig. 4 (10/11), die durch Eigenspannung des beweglichen Kugelsegments (4) in entsprechenden Ver¬ tiefungen im äußeren Kugelsegment (3) sitzen.
Gem. Fig. 5 wird das bewegliche Segment nach vorne (also zur Schallquelle) hin verkleidet mit einer Bespannung (13), wie man sie z.B. von Lautsprecherboxen her als Stoffähnliches Material kennt. Diese wird eingeschoben und eingeklemmt zwischen zwei schmalen Innen¬ leisten (12), die sich an der vorderen Kante des beweglichen Segmentes befinden.
In Abwandlung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs Zif. 1 sind nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die beweglichen Segmente in der fest am Kopf sitzenden Ohrmuschel zu unterteilen in der Weise, daß in jeder Ohrmuschel zwei oder mehr bewegliche Segmente vorhanden sind. Die einzelnen beweglichen Segmente sind in diesem Fall ent¬ sprechend schmaler auszugestalten bei im übrigen gleichartiger punk- tueller Befestigung wie im Falle des Anspruchs Zif. 1. Das in Richtung Schallquelle vorderste bewegliche Segment besitzt wiederum die bereits oben dargestellte Verkleidung.
Neuartig ist zudem die Konstruktion des Haltebügels gem. Fig. 1 bis 3:
Über einen gem. Fig. 3 quer am äußeren Punkt der äußeren Ohrmuschel (3) sitzenden Steg (7) wird die Ohrmuschel beweglich mit dem Trage¬ bügel verbunden, indem der Steg von oben in den Feder- bzw. Klemm- Mechanismus des Tragebügels eingeführt wird. In dem entsprechenden Führungsspalt des Tragebügels sind gem. Fig. 1. nach innen hin in kurzen Abständen fünf waagerechte Vertiefungen (6) vorhanden, in denen der Verbindungssteg (7) festklemmt. Die durch mehrfachen Ver¬ tiefungen wird eine Verstellbarkeit der Ohrmuscheln in Richtung oben/ unten möglich, so daß das gesamte Gerät den individuellen Gegebenheiten am Kopf des jeweiligen Benutzers angepaßt werden kann. Gleichzeitig wird eine Drehbarkeit um die Achse des Verbindungssteges gewährleistet. Ein Gummiring bzw. eine ringähnliche, rechteckige Vorrichtung aus Kunststoff (5) erhöht die Spannung im Klemm-Mechanismus des Trage¬ bügels.
Gem. Fig. 6/7 ist der Tragebügel oben im Bereich der Kopfmitte mit einer abnehmbaren Polsterung versehen wie folgt:
Ein in der Form des eigentlichen Tragebügels gebogenes Kunststoff¬ teil (1) besitzt den tragebügelüberragende Seitenwinde, die ihrerseits an den beiden Oberkanten nach innen gerichtete, abgeschrägte Ver¬ breiterungen haben, mittels derer dieses Kunststoffteil über den Tragebügel geschoben und festrasten kann. Diese Verbreiterungen stellen sich in Längsrichtung des Tragebügels gesehen als "Dorn" dar gemäß Ziff. 14 der Fig. 7.
An der Unterseite dieses u-förmigen Kunststoffteils befinden sich die Polsterung (15), die aus einem weichen Material - wie z.B. ummantel tem Schaumstoff - herzustellen ist. Der Tragebügel (2) läßt sich in dem Polsterungsteil nach Bedarf verschieben.
Durch den vorgenannten, gepolsterten Teil läßt sich die Schallauf¬ fangvorrichtung bequem auf dem Kopf tragen, zudem ist eine jeder¬ zeitige freie Beweglichkeit des Kopfes gegeben.
Der zusammengesetzte Tragebügel ist so geformt, daß seine Enden (der Feder- bzw. Klemm-Mechanismus) unter Spannung stehen, d.h. einen Druck nach innen ausüben. Hierdurch werden die Ohrmuscheln über den Verbindungssteg des äußeren Ohrmuschelsegmentes an den Kopf angedrückt.
Die Wirkung der verstellbaren Schallauffangvorrichtung ist folgende:
Das Gerät erweitert das rein stereophone Klangbild in der Weise, daß mit herkömmlicher Stereowiedergabe eine dreidimensionale Abbildung von Schallquellen erzielt wird.
Je nach Stellung der beweglichen Teile der Schallauffangvorrichtung wird zusätzlich zu dem auf direktem Wege in die Ohrmuschel einfallen¬ den Schall weiterer Schall mittels der Auffangvorrichtung in Richtung Ohrmuschel reflektiert, der dort aufgrund von Laufzeitunterschieden später eintrifft. Dies hat zur Folge, daß bereits ohne ein Aufziehen der Schallauffangvorrichtung eine durch bekannte Lautsprecher repro- duzierte Musikinformation eine zusätzliche Tiefenstaffelung erhält, die insbesondere Solostimmen bzw. Soloinstrumente aus dem zuvor flächigen Bereich zwischen den Lautsprecherboxen abhebt und in den Vordergrund rücken läßt. Die zuvor mehr oder weniger flächige Ton¬ wiedergabe erhält eine zusätzliche räumliche Dimension, wie man sie von Original (Live)-Musikdarbietungen kennt (und wie sie durch Qua¬ drophonie oder den sogennanten Q-Sound erreicht werden sollen). Es wird damit nicht nur die Brillanz bei der Musikreproduktion gesteigert, sondern vielmehr auch der natürliche Nachhall, der stereophonen Auf¬ zeichnungen innewohnt, verstärkt, wodurch der Raumtoneffekt und Klang¬ bilder von großer Lebensnähe bewirkt werden.
Bei weiterem Hervorziehen bzw. Zuziehen des beweglichen Teils der Schallauffangvorrichtung wird die Schallreproduktion noch weiter aus der ursprünglichen Wiedergabeebene in Richtung Kopf verlagert, wobei im extremen Fall fast der Eindruck entsteht, daß sich die Schall¬ reproduktion im Kopf - also praktisch zwischen den Ohren - abspielt. Dies ähnelt weitestgehend der Wirkung der bekannten Kopfhörer, die gegenüber diesem Gerät den Nachteil haben, den Hörer völlig von ande¬ ren Informationen abzuschotten bei alleiniger Ortung des Schalls im Kopf. In dieser Position entsteht hier jedoch keine reine sogenannte "Im-Kopf-Lokalisation", sondern es verbleibt noch eine deutliche Vorne-Ortung, womit auch Entfernungseindrücke bestehen bleiben. Je¬ denfalls läßt sich durch ein geringfügiges Zurückstellen des beweg¬ lichen Teils der Auffangvorrichtung die "Im-Kopf-Lokalisation" redu¬ zieren, so daß - ganz entsprechend den Bedürfnissen des Benutzers des Gerätes - ein optimaler Raumeindruck erreichbar ist. Das Gerät be¬ rücksichtigt also mit seiner Konstruktion die gehör-physiologischen Vorgänge, indem es durch seine Verstellbarkeit eine Lokalisationsver- änderung der Schallquellen ermöglicht, weil veränderbare Laufzeit¬ unterschiede der Schallquellen zusammen mit der Veränderungsmöglich¬ keit betr. deren Einfallsrichtung und Stärke zu beiden Ohren im Gehirn des Hörenden unterschiedliche "Tiefenpositionen" von Instrumenten und Solostimmen zur Folge haben.
Die Erfindung vereinigt damit - auf Musikwiedergabe über herkömm¬ liche Stereoanlagen abgestellt - deren Vorteile mit denjenigen von allseits bekannten Kopfhörern. Nicht übernommen werden hingegen die Nachteile der bekannten, geschlossenen Kopfhörersysteme, wobei be¬ achtenswert bleibt, daß die Erfindung auch bei geringen Lautstärken ihre Wirkung entfaltet. Schon dann entsteht nämlich mit Hilfe des Gerätes bei entsprechender Einstellung für die Hörer der Eindruck, als würde der Schall "aus allen Richtungen" (räumlich) auf den Hörer einfallen, entsprechend dem Eindruck einer Live-Musikdarbie- tung mit natürlicher Schallreflektion.
Da die Erfindung - ähnlich den in Bezug genommenen Patenten - auch Lautstärkeerhöhung und bessere Lautigkeit bewirkt, eignet sie sich als Hörhilfe mit den oben beschriebenen, zusätzlichen Vorteilen. Das Gerät kann daher auch insbesondere gut von älteren Menschen beim Empfang von Fernsehsendungen benutzt werden, in deren Geschehen sich der Hörer quasi "hineinversetzt" fühlt. Ganz abgesehen davon kann das Fernsehgerät bei Benutzung dieses Gerätes in der Lautstärke zurückge¬ schaltet werden, so daß eine geringere Belästigung anderer Personen (wie z.B. Nachbarn) beim Fernsehempfang erfolgt.
Das Gerät eignet sich auch zur Benutzung in Konzertsäälen und insbe¬ sondere Kinos. Da es sich um ein "offenes" Gerät handelt, kommt auch eine Benutzung in Kraftfahrzeugen in Betracht.
Das Gerät kann vollständig aus Kunststoff hergestellt werden (ausge¬ nommen die Bespannung der beweglichen Ohrmuschelsegmente), wobei aus Stabilitätsgründen ein härterer Kunststoffzu benutzen ist. Er sollte bruchfest und gleichzeitig so verformbar sein, daß die beweglichen Teile der eigentlichen Ohrmuschel "eingespannt" werden können und der Tragebügel in der Weite verstellbar bleibt für unterschiedliche Kopf¬ größen.
Beim Hören mit einem derartigen Gerät treten keinerlei Frequenzver¬ luste oder Frequenzverschiebungen auf, vielmehr wird - wie schon darge¬ stellt - u.a. eine Lautstärkeerhöhung bewirkt. Das Gerät eignet sich daher gerade auch zum Anhören qualitativ hochwertiger Musikdarbietungen bzw. Musikreproduktionen und verbessert entscheidend die psychoakus- tischen Gegebenheiten.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H
1./ Kopfhörerähnliches Gerät zum räumlichen Hören, insbesondere des Hö¬ rens bei elektroakustischer Wiedergabe, sowie zur Anhebung der Lautig¬ keit, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Tragebügel befestigte, nach vorne hin offene Ohrmuscheln mittels je eines verstellbaren Segmentes Schall¬ signale auffangen, sie in Richtung des menschlichen Ohres reflektieren und hierbei sowohl den Eindruck einer räumlichen Tiefe vermitteln als auch eine Anhebung der Brillanz bei gleichzeitiger Erhöhung der Silben¬ verständlichkeit bewirke ,
2./ Tragebügel zur Befestigung von Kopfhörer-Ohrmuscheln am menschlichen Kopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragebügel eine abnehmbare Polsterung besitzt und an seinen beiden Enden einen Klemm-Mechanismus zur Befestigung und zum Verstellen von mit einem Verbindungssteg aus¬ gerüsteten Ohrmuscheln aufweist,
3./ kopfhörerähnliches Gerät nach Anspruch auf Zif. 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines verstellbaren Segmentes mehrere verstellbare, ineinandergreifende Segmente in der am Tragebügel befestigten Ohrmuschel vorhanden sind.
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