WO2010105280A1 - Ohraufliegender kopfhörer - Google Patents

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WO2010105280A1
WO2010105280A1 PCT/AT2010/000050 AT2010000050W WO2010105280A1 WO 2010105280 A1 WO2010105280 A1 WO 2010105280A1 AT 2010000050 W AT2010000050 W AT 2010000050W WO 2010105280 A1 WO2010105280 A1 WO 2010105280A1
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WO
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ear
signal
auxiliary
transducer
earpiece
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PCT/AT2010/000050
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Bernhard Weingartner
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Bernhard Weingartner
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1058—Manufacture or assembly
    • H04R1/1075—Mountings of transducers in earphones or headphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2205/00—Details of stereophonic arrangements covered by H04R5/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2205/022—Plurality of transducers corresponding to a plurality of sound channels in each earpiece of headphones or in a single enclosure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S5/00—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation 

Definitions

  • the invention relates to an overhead earphone for a stereo signal), which has a signal of a right channel and a signal of a left channel, with earpiece for the two ears, each having a main electroacoustic transducer, the signal of the right Channel or the signal of the left channel is supplied in its original or in a processed form.
  • the fundamental principle of the electroacoustic stereo transmission of a sound event consists in the arrangement of two channels, the left channel (X) mainly contains signals from the left half and the right channel (Y) signals from the right half of the sound sources in the playback room over each one left or right speaker radiated and mixed acoustically in this room.
  • a simplest implementation is carried out on the recording side by 2 microphones with one-sided (for example, kidney-shaped) directional characteristics, the one being directed to the left side of the sound sources and the other to the right side. If these two channels are added electrically, a single-channel signal is produced that corresponds to a virtual microphone with a cardioid polar pattern ("center microphone") which is directed towards the broad center of the sound sources and can be transmitted as a single-channel signal.
  • center microphone cardioid polar pattern
  • ICL in-head localization
  • a conventional design for headphones are the so-called ear-enclosing headphones (or circumaural headphones). In this design, the earcup completely surrounds the ear. Since these headphones are quite bulky, they are less suitable for mobile use.
  • Modern sound carriers are characterized by small size and very high storage density. Analogously, the desire arose for very small sound transducers for playback, so the desire for miniature headphones.
  • a first design here are the so-called insert earphones or earphones or “in-ear headphones” ("in-ear headphones”), which are inserted into the ear canal.
  • Another design is the ear buds that are inserted into the outer ear (pinna), into the area of the "concha” (“cavum conchae”) of the auricle, providing acoustic quality and wearing comfort
  • these types of headphones are naturally limited.
  • auricle headphones flat-shaped, resting on the auricle headphones. These are called supraaural headphones (supraaural headphones).
  • supraaural headphones supraaural headphones
  • the two earpieces are usually connected by a bracket with each other, which can be performed over or behind the head.
  • the ear cups are at least not completely enclosed in the supraaural headphones.
  • supraaural headphones can be made relatively small and are thus well suited for mobile applications and have a good wearing comfort and a good sound quality, there are also the problems of loss of space and "in-head localization" with these headphones.
  • the object of the invention is to provide an overhead earphone with an improved sound quality. According to the invention, this is achieved by a headphone having the features of claim 1.
  • an additional auxiliary transducer which is at least partially disposed in the extension, which has the respective earpiece shell on its ear-facing side, and to which a signal is fed, which is a difference signal between the signals of the right and left channel or contains this, an improvement of the sound image can be achieved with a reduction of the IKL and a clear sense of the subjectively perceived acoustic width of the sound event to be reproduced.
  • the inventive design a total small size of the headphone with a high level of comfort.
  • a positioning of the earpieces to the ear can be achieved by the projections protrude into the cavum conchae of the pinna or into the outer auditory canal.
  • a particularly good improvement of the sound pattern with a reduction of the IKL and a subjectively perceived acoustic width of the sound event can be achieved by acoustically mixing the acoustic signals emitted by the main transducer and the auxiliary transducer of a respective earpiece after their emission, ie the sound fields generated by the transducers mix in at least one mixing room.
  • This mixing chamber may be within the housing of the earpiece and / or between the respective earpiece of the headset and parts of the ear. If the mixing chamber has areas both inside and outside the earpiece (ie between earpiece and ear), then these areas are advantageously connected by sound openings in the housing of the earpiece. It would also be conceivable and possible for two or more separate mixing chambers to be separated from one another by partition walls.
  • This difference signal is a signal as it would come from an approximately eight-shaped polar pattern virtual microphone whose main sensitivity direction is normal to the direction of the monaural signal from the kidney-shaped directional virtual microphone ("center microphone”), i. H. it acts as a side microphone and essentially transmits the noncoherent acoustic signals originating from the sides of the recording room, which mainly consist of room reflections or reverberation.
  • a further improvement of the sound image is formed when the difference signal is supplied to the auxiliary Wandlem the right and left handset in opposite phase, ie z. Left X-Y and right Y-X.
  • the acoustic superimposition of the right (Y) and left (X) with the difference between the two channels simulates the acoustic overlay that takes place in a reproduction room to a certain extent, in which case an acoustic difference, that is, an acoustic difference.
  • an acoustic difference that is, an acoustic difference.
  • the main converter and auxiliary converter of a respective earpiece are mutually independent or respectively autonomous sound transducers, i. These transducers are acoustically separated. For this purpose, they have separate membrane systems, i. There are independent membranes with plunger coils available.
  • the difference signal can be amplified and / or the right and left signals can be attenuated.
  • phase angles of the difference signals supplied to the auxiliary transducers can be reversible at the same time by 180 °. It has been shown that a selectable polarity of the difference signal can be advantageous for the acoustic impression, depending on the character of the sound signal to be reproduced or its recording technique.
  • the amplitudes (levels) of the difference signals supplied to the auxiliary transducers may be variable, wherein two or more stages may be provided. For example, a switchover between a maximum signal level and the value O of the signal level of the difference signal can be provided. With an additionally preferred reversing possibility of the phase position, this results in three switching stages. intermediates for the signal levels of the differential signals may also be provided. In an advantageous embodiment, the level of the differential signals may be continuously variable.
  • the signals applied to the main transducers may be the signals of the right and left channels in their original form or in a processed form.
  • the signals of the right and left channels can be filtered and / or changed in their level.
  • An admixing of a part of the signal of the other channel or one or more components thereof (in certain phase angles) or other electronic changes of the original signal are conceivable and possible.
  • the main component of the signal fed to the right-hand main converter is the signal of the right-hand channel
  • the main component of the signal applied to the left main-converter is the signal of the left-hand channel
  • the difference signals supplied to the auxiliary transducers may also be electrically filtered and / or electronically altered in some other way.
  • the projection in which the auxiliary transducer is at least partially arranged could also be referred to as a "projection.” It protrudes from the side of the earpiece facing the ear, which preferably also has a substantially flat design, at least up to its edge region In particular, this extension can be formed by a protuberance of a housing from which the main converter and auxiliary converter are received.
  • Figure 1 is a schematic section of the (right) earpiece of the headset according to the invention applied to the user's ear state (without the connecting the two earpieces mussels).
  • Fig. 2 is a view of the (left) applied to the user's ear earpiece of the headphone of Figure 1 (with the two earphone shells connecting bracket).
  • Fig. 3 is a schematic oblique view of the (right) earpiece of the headset, slightly modified from Fig. 1; 4 shows an electrical circuit diagram of a headphone according to the invention according to a first embodiment; Fig. 5 shows a variant of the electrical control of the auxiliary converter.
  • a main electroacoustic transducer 4 is arranged, the membrane 5 emits a sound field when excited by an electrical signal.
  • the main converter 4 is shown only schematically, wherein a conventional design with a magnet 6 and a plunger coil 7 is indicated.
  • the headphone is in the form of an overhead earphone or supraaural earphone, with the earpiece 1 covering at least part of the ear 8 but not completely enclosing it.
  • the covering of the ear 8 in this case goes beyond the auditory canal 9 and the concha 10 of the auricle or lies the earpiece shell 1 on the ear at least also outside the ear canal 9 and the concha 10.
  • at least with respect to the main converter 4 is a supraaural headphones and not an in-ear headphones or earbuds (earbud).
  • the main transducer 4 is in this case formed flat, wherein the diameter of its membrane 5 at least twice, preferably at least three times
  • the membrane 5 has a diameter of at least 1 cm, preferably at least 2cm.
  • the housing of the earpiece shell 1 comprises in the illustrated embodiment a housing bottom 2 and a hereby, for example by a snap connection, connected housing cover 3.
  • Other embodiments of the housing are conceivable and possible.
  • passage openings 11 are formed as sound openings.
  • the earpiece 1 has an extension 13 on its side facing the head 12 of the user or to the external auditory canal 9. This is formed by a protuberance of the housing of the earpiece shell 1 (in the embodiment of the housing cover 3 shown).
  • an electroacoustic auxiliary transducer 14 is arranged, the in Fig. 1 is indicated only schematically by a rectangle.
  • a passage opening 15 is formed as a sound opening.
  • the extension 13 is shown lying centrally on the earpiece shell 1. From Fig. 3 it can be seen that the extension 13 can also be arranged decentrally, wherein it is not centrally located in front of the main converter 4.
  • the electrical stereo signals are supplied by means of (at least) three-pole lines.
  • the signal Y for the right channel is applied between a first conductor 16 and the ground conductor 17, and the signal X for the left channel is applied between a second conductor 18 and the ground conductor 17.
  • These signals Y and X are supplied to the main transducers 4 of the two earpieces 1.
  • a difference signal YX is obtained, which is supplied to the auxiliary transducer 14 of a listener shell 1, optionally via electrical signal processing components 19, while the difference signal XY with the opposite polarity, in turn optionally via signal processing components 19, the auxiliary transducer 14 of the other earpiece shell 1 is supplied.
  • the differential signals supplied to the auxiliary transducers 14 of the two earpieces 1 are therefore in opposite phase.
  • the signal processing components 19 can be designed, for example, for signal amplification or attenuation and / or for frequency filtering and / or for time shifting between the difference signal Y-X or X-Y and the signal Y or X, respectively.
  • frequency filtering e.g. only information-carrying frequency components in the difference signal are retained, for example downwards. reach at least up to a value of 500Hz, preferably at least up to 300Hz.
  • the auxiliary transducer 14 of the respective earpiece 1 From the auxiliary transducer 14 of the respective earpiece 1 is a sound field in the outer ear canal 9, but also in the space 20, which is located between the earpiece 1 and the ear 8 outside the outer ear canal 9 and radiated into the space 21, the within the housing 2, 3 of the earpiece 1 and to the outer 9 is open to sound.
  • the space 21 is delimited, for example, by the outer housing wall, by an inner housing wall 27 and by the main converter 4. In the rooms 21, 20 and in the outer ear canal 9 and the output from the main converter 4 of the respective earpiece shell 1 sound field is emitted.
  • the spaces 20, 21 constitute a mixing space (connected by the passage openings 11) in which the sound fields emitted by the transducers 4, 14 mix acoustically. In this case, a superimposed sound field is generated. This gives the user a wide spatial impression, whereby the localization of the sound source in the head is reduced.
  • the sound fields emitted by the main transducers 4 contain the direction information of the spatial direct signal of the sound event to be reproduced.
  • the sound fields emitted by the auxiliary transducers 14 carry information about the spatial, diffuse character of the sound of the sound event to be reproduced.
  • the effect that can be achieved solely by this superposition would be small.
  • the extension 13 protrudes in preferred embodiments, at least up to the well formed by the conch 10 recess (Cavum Conchae). It can also protrude into the external auditory canal 9.
  • the outer auditory canal 9 is not sound-insulated from the extension 13 with the auxiliary converter 14 arranged therein, ie the extension 13 with the auxiliary converter 14 arranged therein is designed to be sound-open relative to the external auditory canal 9. So there are one or more sound holes for the passage of radiated from the main converter 4 sound or formed in the spaces 20, 21 superimposed sound field available.
  • the radiation of the auxiliary transducer 14 in the spaces 20, 21 may also be at least partially done by this at least one sound opening.
  • the sound opening can be formed, for example, by a play between the extension 13 protruding into the external auditory canal 9 and the wall of the external auditory canal 9.
  • the extension 13 can also be coated with a material which rests against the wall of the external auditory canal 9 and has sound openings forming pores.
  • the auxiliary transducer 14 can also be formed with one or more passage openings penetrating it, which form one or more sound openings.
  • the extension 13 is directed only to the external auditory canal 9, without protruding into this or into the cavum conchae.
  • the longitudinal axis 22 of the outer auditory canal 9 preferably passes through the auxiliary transducer 14.
  • the projecting into the Cavum Conchae or the external auditory canal 9 extension 13 causes the sole holder of the earpiece 1 on the ear 8, the earpieces 1 of the two ears connecting bracket 23, of which a section in the Fig. 2 and 3 is shown, thus omitted.
  • the extension 13 has a "worm-like", preferably a cylindrical (see Fig. 1) or tapered (see Fig. 3) shape.
  • FIG. 1 Another possibility for an electrical control of the auxiliary transducers 14 of the two ear-cups 1 is shown in FIG.
  • the right and left channel signals Y and X are applied to the grinders 24, 25 of a double potentiometer 26 of opposite polarity, so that in the one setting of the slider, the difference signal YX and the auxiliary converter 14 of the right channel are supplied to the auxiliary converter 14 of the left channel Channels the difference signal XY is supplied.
  • the difference signal X-Y is supplied to the auxiliary converter 14 of the left channel and the difference signal Y-X to the auxiliary converter 14 of the right channel. In the middle position of the grinder, no difference signal is produced, so that the auxiliary transducers 14 are quasi "shut down".
  • auxiliary transducers 14 could also protrude into the extensions 13 only (and not be arranged completely in these).
  • the housings of the earpieces 1 may be formed differently in detail and different types of transducers may be used for the main transducers 4 and auxiliary transducers 14.
  • the housing of the earpiece shell 1 may be at least partially, preferably at least in the region of the system on the ear 8, on the head 12 of the user facing side, with a soft material such as foam, coated or coated.
  • the housing of the earpiece shell 1 can be made on the side facing the head 12 of the user at least partially, preferably at least in the region of the system at the ear 8, made of a rubber-elastic material, such as an elastomer.
  • a rubber-elastic material such as an elastomer.

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Abstract

Ohraufliegender Kopfhörer für ein Stereosignal, das ein Signal (Y) eines rechten Kanals und ein Signal (X) eines linken Kanals aufweist, mit Hörermuscheln (1) für die beiden Ohren (8), die jeweils einen elektroakustischen Haupt-Wandler (4) aufweisen, dem das Signal (Y) des rechten Kanals bzw. das Signal (X) des linken Kanals in seiner ursprünglichen oder in einer verarbeiteten Form zugeführt wird, wobei die Hörermuscheln (1) auf ihren zum Kopf (12) des Benutzers gerichteten Seiten jeweils einen Fortsatz (13) aufweisen, in dem ein Hilfs-Wandler (14) zumindest teilweise angeordnet ist, dem ein Signal zugeführt wird, das ein Differenzsignal (Y-X, X-Y) zwischen den Signalen (X, Y) des rechten und linken Kanals ist oder dieses enthält.

Description

Ohraufliegencler Kopfhörer
Die Erfindung bezieht sich auf einen ohraufliegenden Kopfhörer für ein Stereosigna), das ein Signal eines rechten Kanals und ein Signal eines linken Kanals aufweist, mit Hörermu- schein für die beiden Ohren, die jeweils einen elektroakustischen Haupt-Wandler aufweisen, dem das Signal des rechten Kanals bzw. das Signal des linken Kanals in seiner ursprünglichen oder in einer verarbeiteten Form zugeführt wird.
Das grundsätzliche Prinzip der elektroakustischen Stereoübertragung eines Schallereignis- ses besteht in der Anordnung zweier Kanäle, wobei der linke Kanal (X) hauptsächlich Signale aus der linken Hälfte und der rechte Kanal (Y) Signale aus der rechten Hälfte der Schallquellen enthält, die im Wiedergaberaum über je einen linken bzw. rechten Lautsprecher abgestrahlt und in diesem Raum akustisch gemischt werden.
Eine einfachste Realisierung erfolgt aufnahmeseitig durch 2 Mikrophone mit einseitiger (z.B. nierenförmiger) Richtcharakteristik wobei das eine zur linken Seite der Schallquellen und das andere zur rechten Seite gerichtet ist. Werden diese beiden Kanäle elektrisch addiert, entsteht ein nunmehr einkanaliges Signal, das einem virtuellen Mikrophon mit nierenförmiger Richtcharakteristik („Mittenmikrophon), das zur breiten Mitte der Schallquel- len gerichtet ist, entspricht und als sog. Monosignal einkanalig übertragbar ist.
Im Gegensatz zu Lautsprechern ist bei Kopfhörern die räumliche Mischung der beiden Stereosignale nicht möglich, was neben dem Verlust an Räumlichkeit zur „Im-Kopf- Lokalisation (IKL)" führt, was unnatürlich ist und als unangenehm empfunden wird.
Es hat bereits verschiedene Bemühungen gegeben, eine Lokalisation außerhalb des Kopfes zu erreichen, wobei die beschrittenen Lösungswege L a. nicht kompatibel zu den üblicherweise zur Verfügung stehenden und über Lautsprecher abgestrahlten elektrischen Stereosignalen sind.
Aus der US 5,175,768 A ist es weiters bekannt, eine elektrische Mischung des Rechts- und Linkssignals durchzuführen. Der rechte und der linke Hörerteil des Kopfhörers weisen hierfür jeweils einen Wandler auf, der zwei über- oder nebeneinanderliegende Tauchspulen besitzt, von denen jede einerseits vom linken und, abgeschwächt, vom rechten Kanal oder umgekehrt betrieben wird. Die dadurch erreichbare Verbesserung ist allerdings stark limitiert.
Auch andere elektrische Signalverarbeitungen, durch die eine Verbesserung des räumlichen Eindrucks erreicht werden soll, sind bekannt (z.B. Dolby Headphone).
Eine herkömmliche Bauform für Kopfhörer sind die sogenannten ohrumschließenden Kopfhörer (bzw. circumauralen Kopfhörer). Bei dieser Bauform umschließt die Kopfhö >rer- muschel das Ohr vollständig. Da diese Kopfhörer recht voluminös sind, eignen sie sich weniger bei einer mobilen Verwendung.
Moderne Tonträger zeichnen sich durch geringe Größe bei sehr hoher Speicherdichte aus. Sinngemäß entstand der Wunsch nach sehr kleinen Schallwandlern zur Wiedergabe, also der Wunsch nach Miniaturkopfhörern. Eine erste Bauform hierbei sind die sogenannten Einsteckhörer oder Gehörganghörer oder „Im-Ohr-Kopfhörer" („in-ear-headphones"), die in den Gehörgang eingeführt werden. Eine weitere Bauform sind die Ohrhörer („ear- buds"), die in die Ohrmuschel (pinna) eingesetzt werden, und zwar in den Bereich der von der „Concha" gebildeten Vertiefung („Cavum Conchae") der Ohrmuschel. Akustische Qualität und Tragekomfort dieser Bauformen von Kopfhörern sind aber naturgemäß begrenzt.
In weiterer Folge wurden flach geformte, auf der Ohrmuschel aufliegende Kopfhörer entwickelt. Diese werden als ohraufliegende Kopfhörer (bzw. supraaurale Kopfhörer) bezeich- net. Zur Halterung der Hörermuscheln in Anlage an der Ohrmuschel sind die beiden Hörermuscheln üblicherweise durch einen Bügel miteinander verbunden, der über oder auch hinter dem Kopf geführt werden kann. Im Gegensatz zu den circumauralen Kopfhörern werden bei den supraauralen Kopfhörern die Ohrmuscheln zumindest nicht vollständig umschlossen.
Obwohl ohraufliegende Kopfhörer relativ klein ausgebildet sein können und sich somit gut für mobile Anwendungen eignen sowie einen guten Tragekomfort und eine gute Klangqualität aufweisen, bestehen auch bei diesen Kopfhörern die Probleme des Verlusts an Räumlichkeit und der „Im-Kopf-Lokalisation". Aufgabe der Erfindung ist es einen ohraufliegenden Kopfhörer mit einer verbesserten Klangqualität bereitzustellen. Erfindungsgemäß gelingt dies durch einen Kopfhörer mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Durch den Einsatz eines zusätzlichen Hilfs-Wandlers, der zumindest teilweise in dem Fortsatz angeordnet ist, den die jeweilige Hörermuschel auf ihrer zum Ohr gerichteten Seite aufweist, und dem ein Signal zugeführt wird, das ein Differenzsignal zwischen den Signalen des rechten und linken Kanals ist oder dieses enthält, kann eine Verbesserung des Klangbildes mit einer Verringerung der IKL und einem deutlichen Gefühl der subjektiv empfun- denen akustischen Weite des wiederzugebenden Schallereignisses erreicht werden.
Hierbei wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung eine insgesamt geringe Baugröße des Kopfhörers mit einem hohen Tragekomfort ermöglicht. Durch den Fortsatz, in dem der Hilfs-Wandler zumindest teilweise angeordnet ist, kann auch eine Positionierung der Hörermuscheln zum Ohr erreicht werden, indem die Fortsätze in die Cavum Conchae der Ohrmuschel oder bis in den äußeren Gehörgang ragen.
Eine besonders gute Verbesserung des Klangbildes mit einer Verringerung der IKL und einer subjektiv empfundenen akustischen Weite des Schallereignisses kann dadurch er- reicht werden, dass sich die vom Haupt-Wandler und vom Hilfs-Wandler einer jeweiligen Hörermuschel abgegebenen akustischen Signale nach ihrer Abstrahlung akustisch mischen, d.h. es mischen sich die von den Wandlern erzeugten Schallfelder in mindestens einem Mischraum. Dieser Mischraum kann innerhalb des Gehäuses der Hörermuschel und/oder zwischen der jeweiligen Hörermuschel des aufgesetzten Kopfhörers und Teilen der Ohrmuschel liegen. Wenn der Mischraum Bereiche sowohl innerhalb als auch außerhalb der Hörermuschel (also zwischen Hörermuschel und Ohr) aufweist, so sind diese Bereiche vorteilhafterweise durch Schallöffnungen im Gehäuse der Hörermuschel verbunden. Denkbar und möglich wäre es auch, dass zwei oder mehr durch Zwischenwände voneinander abgetrennte separate Mischräume vorhanden sind.
Wenn die Differenz der Signale aus den beiden Stereokanälen gebildet wird, entsteht ein Differenzsignal, bei dem die kohärenten Signalanteile aus beiden Kanälen unterdrückt werden und die inkohärenten übrig bleiben. Dieses Differenzsignal ist ein Signal, wie es von einem virtuellen Mikrofon mit etwa achtförmiger Richtcharakteristik stammen würde, dessen Hauptempfindlichkeitsrichtung normal zur Richtung des Monosignales aus dem virtuellen Mikrophon mit nierenförmiger Richtcharakteristik („Mittenmikrophon") liegt, d. h. es wirkt als Seitenmikrophon und überträgt im Wesentlichen die aus den Seiten des Aufnahmeraumes stammenden nicht kohärenten akustischen Signale, die vor allem aus Raumreflexionen bzw. Nachhall bestehen.
Eine weitere Verbesserung des Klangbildes entsteht, wenn das Differenzsignal den Hilfs- Wandlem des rechten und des linken Hörerteils gegenphasig zugeführt wird, also z. B. links X-Y und rechts Y-X.
Die akustische Überlagerung von rechts (Y) und links (X) mit der Differenz aus beiden Kanä- len simuliert gewissermaßen die in einem Wiedergaberaum stattfindende akustische Überlagerung, wobei auch hier eine akustische Differenzbildung, d. h. Auslöschung kohärenter Schallanteile aus den beiden Stereokanälen stattfindet.
Es wurde erkannt, dass eine IKL vor allem auftritt, wenn das Ohr Signale erhält, die keinen möglichen außerhalb des Kopfes befindlichen Quellen zugeordnet werden können. Dies ist bei herkömmlichen Kopfhörern vor allem auf das Fehlen eines - wenn auch noch so kleinen - sekundären Schallfeldes zurückzuführen.
Beim Haupt-Wandler und Hilfs-Wandler einer jeweiligen Hörermuschel handelt es sich um voneinander unabhängige bzw. jeweils autonome Schallwandler, d.h. diese Schallwandler sind akustisch getrennt. Zu diesem Zweck weisen sie getrennte Membransysteme auf, d.h. es sind unabhängige Membrane mit Tauchspulen vorhanden.
Zur Anpassung der akustischen Überlagerung kann das Differenzsignal verstärkt sein und/oder die Rechts- und Linkssignale können abgeschwächt sein.
Die Phasenlagen der den Hilfs-Wandlern zugeführten Differenzsignale können gleichzeitig um 180° umkehrbar sein. Es hat sich gezeigt, dass eine wählbare Polarität des Differenzsignals je nach Charakter des wiederzugebenden Schallsignals bzw. dessen Aufnahme- technik vorteilhaft für den akustischen Eindruck sein kann.
Die Amplituden (Pegel) der den Hilfs-Wandlern zugeführten Differenzsignale können veränderbar sein, wobei zwei oder mehr Stufen vorgesehen sein können. Beispielsweise kann eine Umschaltung zwischen einem maximalen Signalpegel und dem Wert O des Signalpe- gels des Differenzsignals vorgesehen sein. Mit einer zusätzlich bevorzugterweise vorhandenen Umkehrmöglichkeit der Phasenlage ergibt dies drei Schaltstufen. Zwischenstufen für die Signalpegel der Differenzsignale können ebenfalls vorgesehen sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Pegel der Differenzsignale kontinuierlich veränderbar sein.
Die den Haupt-Wandlern zugeführten Signale können die Signale des rechten und linken Kanals in ihrer ursprünglichen Form oder in einer verarbeiteten Form sein. So können die Signale des rechten und linken Kanals beispielsweise gefiltert und/oder in ihrem Pegel verändert sein. Auch eine Zumischung eines Teils des Signals des anderen Kanals oder einer oder mehrerer Komponenten hiervon (in bestimmten Phasenlagen) oder andere elektronische Veränderungen des Ursprungssignals sind denkbar und möglich. Der
Hauptanteil des dem rechten Haupt-Wandler zugeführten Signals ist jedenfalls das Signal des rechten Kanals und der Hauptanteil des dem linken Haupt-Wandler zugeführten Signals das Signal des linken Kanals.
Die den Hilfs-Wandlern zugeführten Differenzsignale können ebenfalls elektrisch gefiltert und/oder in anderer Weise elektronisch verändert sein.
Der Fortsatz, in dem der Hilfs-Wandler zumindest teilweise angeordnet ist, könnte auch als „Vorsprung" bezeichnet werden. Er steht von der dem Ohr zugewandten Seite der Hö- rermuschel ab, die vorzugsweise im Übrigen zumindest bis zu ihrem Randbereich im Wesentlichen flach ausgebildete ist. Insbesondere kann dieser Fortsatz von einer Ausstülpung eines Gehäuses ausgebildet werden, von dem der Haupt-Wandler und Hilfs-Wandler aufgenommen sind.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt der (rechten) Hörermuschel des Kopfhörers gemäß der Erfindung im an das Ohr des Benutzers angelegten Zustand (ohne den die beiden Hörermuscheln verbindenden Bügel);
Fig. 2 eine Ansicht der (linken) am Ohr des Benutzers anliegenden Hörermuschel des Kopfhörers von Fig. 1 (mit dem die beiden Hörermuscheln verbindenden Bügel); Fig. 3 eine schematische Schrägsicht der (rechten) Hörermuschel des Kopfhörers, gegenüber Fig. 1 leicht modifiziert; Fig. 4 ein elektrischer Schaltplan eines erfindungsgemäßen Kopfhörers gemäß einer ersten Ausführungsform; Fig. 5 eine Ausführungsvariante der elektrischen Ansteuerung der Hilfs-Wandler.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren 1 bis 4 erläutert. Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine der beiden Hörermuscheln (=Hörerteile) 1 des Kopfhörers (der rechten). Die andere Hörermuschel ist spiegelbildlich ausgebildet. In einem Gehäuse 2, 3 ist ein elektroakustischer Haupt-Wandler 4 angeordnet, dessen Membran 5 bei Anregung durch ein elektrisches Signal ein Schallfeld abstrahlt. Der Haupt-Wandler 4 ist nur schematisch dargestellt, wobei eine herkömmliche Ausbildung mit einem Magneten 6 und einer Tauchspule 7 angedeutet ist.
Der Kopfhörer ist in Form eines ohraufliegenden Kopfhörers bzw. supraauralen Kopfhörers ausgebildet, wobei die Hörermuschel 1 zumindest einen Teil des Ohrs 8 bedeckt, dieses jedoch nicht bzw. nicht vollständig umschließt. Die Bedeckung des Ohrs 8 geht hierbei über den Gehörgang 9 und die Concha 10 der Ohrmuschel hinaus bzw. liegt die Hörermu- schel 1 am Ohr zumindest auch außerhalb des Gehörgangs 9 und der Concha 10 an. In diesem Sinn handelt es sich zumindest bezogen auf den Haupt-Wandler 4 um einen supraauralen Kopfhörer und nicht um einen Im-Ohr-Kopfhörer oder Ohrhörer (earbud).
Der Haupt-Wandler 4 ist hierbei flächig ausgebildet, wobei der Durchmesser seiner Membran 5 mindestens den doppelten Wert, vorzugsweise mindestens den dreifachen
Wert, des Durchmessers des äußeren Gehörgangs 9 aufweist.
Günstigerweise weist die Membran 5 einen Durchmesser von mindestens 1 cm, vorzugsweise mindestens 2cm auf.
Das Gehäuse der Hörermuschel 1 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Gehäuseboden 2 und einen hiermit, beispielsweise durch eine Schnappverbindung, verbundenen Gehäusedeckel 3. Andere Ausbildungen des Gehäuses sind denkbar und möglich. Auf der zum Kopf 12 des Benutzers bzw. äußerem Gehörgang 9 gerichteten Seite (im ge- zeigten Ausführungsbeispiel im Gehäusedeckel 3) sind Durchtrittsöffnungen 11 als Schallöffnungen ausgebildet.
Die Hörermuschel 1 weist auf ihrer zum Kopf 12 des Benutzers bzw. zum äußeren Gehörgang 9 gerichteten Seite einen Fortsatz 13 auf. Dieser wird von einer Ausstülpung des Ge- häuses der Hörermuschel 1 gebildet (im gezeigten Ausführungsbeispiel des Gehäusedeckels 3). In diesem Fortsatz 13 ist ein elektroakustischer Hilfs-Wandler 14 angeordnet, der in Fig. 1 nur schematisch durch ein Rechteck angedeutet ist. Am stirnseitigen Ende des Fortsatzes 13 ist eine Durchtrittsöffnung 15 als Schallöffnung ausgebildet.
In Fig. 1 ist der Fortsatz 13 mittig liegend an der Hörermuschel 1 dargestellt. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Fortsatz 13 auch dezentral angeordnet sein kann, wobei er nicht zentral vor dem Haupt-Wandler 4 liegt.
Bevor auf die Schallabstrahlungen des Haupt-Wandlers 4 und Hilfs-Wandlers 14 eingegangen wird, wird zunächst die elektrische Ansteuerung dieser Wandler 4, 14 anhand von Fig. 4 erläutert.
Üblicherweise werden die elektrischen Stereosignale mittels (mindestens) drei-poliger Leitungen zugeführt. Das Signal Y für den rechten Kanal liegt zwischen einem ersten Leiter 16 und dem Erd- bzw. Masseleiter 17 an und das Signal X für den linken Kanal liegt zwischen einem zweiten Leiter 18 und dem Masseleiter 17 an. Diese Signale Y und X werden den Haupt-Wandlern 4 der beiden Hörermuscheln 1 zugeführt.
Durch Abnahme des Signals zwischen dem ersten Leiter 16 und dem zweiten Leiter 18 wird ein Differenzsignal Y-X gewonnen, das dem Hilfs-Wandler 14 der einen Hörermuschel 1, gegebenenfalls über elektrische Signalverarbeitungsbauteile 19, zugeführt wird, während das Differenzsignal X-Y mit der umgekehrten Polarität, wiederum gegebenenfalls über Signalverarbeitungsbauteile 19, dem Hilfs-Wandler 14 der anderen Hörermuschel 1 zugeführt wird. Die den Hilfs-Wandlern 14 der beiden Hörermuscheln 1 zugeführten Differenzsignale sind also gegenphasig.
Die Signalverarbeitungsbauteile 19 können beispielsweise zur Signalverstärkung oder -abschwächung und/oder zur Frequenzfilterung und/oder zur Zeitverschiebung zwischen dem Differenzsignal Y-X bzw. X-Y und dem Signal Y bzw. X ausgebildet sein. Durch eine Frequenzfilterung können z.B. nur richtungsinformationstragende Frequenzanteile im Dif- ferenzsignal beibehalten werden, die beispielsweise nach unten. mindestens bis zu einem Wert von 500Hz, vorzugsweise mindestens bis 300Hz reichen.
Vom Hilfs-Wandler 14 der jeweiligen Hörermuschel 1 wird ein Schallfeld in den äußeren Gehörgang 9, aber auch in den Raum 20, der sich zwischen der Hörermuschel 1 und dem Ohr 8 außerhalb des äußeren Gehörgangs 9 befindet sowie in den Raum 21 abgestrahlt, der sich innerhalb des Gehäuses 2, 3 der Hörermuschel 1 befindet und zum äußeren Ge- hörgang 9 hin schalloffen ist. Der Raum 21 wird z.B. wie dargestellt von der äußeren Gehäusewand, von einer inneren Gehäusewand 27 und vom Haupt-Wandler 4 begrenzt. In die Räume 21 , 20 sowie in den äußeren Gehörgang 9 wird auch das vom Haupt-Wandler 4 der jeweiligen Hörermuschel 1 abgegebene Schallfeld abgestrahlt. Die Räume 20, 21 stel- len hierbei einen (durch die Durchtrittsöffnungen 11 verbundenen) Mischraum dar, in denen sich die von den Wandlern 4, 14 abgegebenen Schallfelder akustisch mischen. Es wird hierbei ein überlagertes Schallfeld erzeugt. Dieses vermittelt dem Benutzer einen weiten räumlichen Eindruck, wobei die Lokalisation der Schallquelle im Kopf vermindert wird.
Die von den Haupt-Wandlern 4 abgegebenen Schallfelder enthalten die Richtungsinformation des räumlichen Direktsignals des wiederzugebenden Schallereignisses. Die von den Hilfs-Wandlern 14 abgegebenen Schallfelder tragen vor allem Informationen über den räumlichen, diffusen Charakter des Schalles des wiederzugebenden Schallereignisses.
Eine gewisse Überlagerung der von den Wandlern 4, 14 abgegebenen Schallfeldern findet zwar auch im äußeren Gehörgang 9 statt, aufgrund von dessen geringen Abmessungen wäre der allein durch diese Überlagerung erzielbare Effekt allerdings gering. Es ist vorzugsweise mindestens ein Mischraum 20, 21 vorhanden, dessen quer zur Längsachse 22 des äußeren Gehörgangs 9 gemessene größte lineare Dimension mehr als 0,75cm, vor- zugsweise mehr als 1cm beträgt.
Der Fortsatz 13 ragt in bevorzugten Ausführungsformen zumindest bis in die von der Con- cha 10 gebildete Vertiefung (Cavum Conchae). Er kann auch bis in den äußeren Gehörgang 9 ragen. Jedenfalls wird aber der äußere Gehörgang 9 vom Fortsatz 13 mit dem dar- in angeordneten Hilfs-Wandler 14 nicht schallisoliert, d.h. der Fortsatz 13 mit dem darin angeordneten Hilfs-Wandler 14 ist gegenüber dem äußeren Gehörgang 9 schalloffen ausgebildet. Es sind also ein oder mehrere Schallöffnungen zum Durchtritt von vom Haupt- Wandler 4 abgestrahlten Schall bzw. vom in den Räumen 20, 21 ausgebildeten überlagerten Schallfeld vorhanden. Die Abstrahlung des Hilfs-Wandlers 14 in die Räume 20, 21 kann zumindest teilweise ebenfalls durch diese mindestens eine Schallöffnung erfolgen. Die Schallöffnung kann beispielsweise von einem Spiel zwischen dem in den äußeren Gehörgang 9 ragenden Fortsatz 13 und der Wand des äußeren Gehörgangs 9 gebildet werden. Der Fortsatz 13 kann auch mit einem Material überzogen sein, welches an der Wand des äußeren Gehörgangs 9 anliegt und Schallöffnungen bildende Poren aufweist. Denkbar und möglich ist es auch den Hilfs-Wandler 14 mit einer oder mehreren ihn durchsetzenden Durchtrittsöffnungen auszubilden, die eine oder mehrere Schallöffnungen bilden. In einer anderen möglichen Ausführungsform ist der Fortsatz 13 nur zum äußeren Gehörgang 9 hin gerichtet, ohne in diesen oder in die Cavum Conchae zu ragen. Hierbei durchsetzt die Längsachse 22 des äußeren Gehörgangs 9 vorzugsweise den Hilfs-Wandler 14.
Durch das Zusammenwirken des Fortsatzes 13 mit den Wandungen der Concha 10 oder des äußeren Gehörgangs 9, kann auch eine Zentrierung der Hörermuschel 1 zum Ohr 8 erreicht werden.
Grundsätzlich denkbar und möglich ist es auch, dass der in die Cavum Conchae oder den äußeren Gehörgang 9 ragende Fortsatz 13 die alleinige Halterung der Hörermuschel 1 am Ohr 8 bewirkt, ein die Hörermuscheln 1 der beiden Ohren verbindender Bügel 23, von dem ein Abschnitt in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, somit entfällt.
Der Fortsatz 13 weist eine „wurmartige", vorzugsweise eine zylindrische (vgl. Fig. 1) oder konisch zulaufende (vgl. Fig. 3) Form auf.
Eine weitere Möglichkeit für eine elektrische Ansteuerung der Hilfs-Wandler 14 der beiden Hörermuscheln 1 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Signale Y und X für den rechten und linken Kanal werden den Schleifern 24, 25 eines gegengleich geschalteten Doppelpotentiometers 26 zugeführt, sodass in der einen Einstellung der Schleifer dem Hilfs-Wandler 14 des linken Kanals das Differenzsignal Y-X und dem Hilfs-Wandler 14 des rechten Kanals das Differenzsignal X-Y zugeführt wird. In der anderen Einstellung der Schleifer wird dem HilfsWandler 14 des linken Kanals das Differenzsignal X-Y und dem Hilfs-Wandler 14 des rech- ten Kanals das Differenzsignal Y-X zugeführt. In der Mittelstellung der Schleifer entsteht kein Differenzsignal, sodass die Hilfs-Wandler 14 quasi „stillgelegt" sind.
Somit kann man durch die Stellung der Schleifer 24, 25 die Phasenlagen der jeweils ge- genphasigen Differenzsignale für die beiden Hilfs-Wandler 14 der beiden Hörermuscheln 1 umkehren und auch den Pegel des Differenzsignals kontinuierlich einstellen.
Unterschiedliche Modifikationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind denkbar und möglich, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. So könnten die Hilfs-Wandler 14 auch in die Fortsätze 13 nur hineinragen (und nicht vollständig in diesen angeordnet sein). Die Gehäuse der Hörermuscheln 1 können im Einzelnen unterschiedlich ausgebildet sein und unterschiedliche Typen von Wandlern können für die Haupt-Wandler 4 und HilfsWandler 14 eingesetzt werden.
Das Gehäuse der Hörermuschel 1 kann auf der dem Kopf 12 des Benutzers zugewandten Seite zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest im Bereich der Anlage am Ohr 8, mit einem weichen Material, beispielsweise Schaumstoff, belegt oder beschichtet sein.
Das Gehäuse der Hörermuschel 1 kann auf der dem Kopf 12 des Benutzers zugewandten Seite zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest im Bereich der Anlage am Ohr 8, aus einem gummielastischen Werkstoff, beispielsweise einem Elastomer hergestellt sein. Auch die insgesamte Ausbildung des Gehäuses aus einem solchen Werkstoff ist denkbar und möglich.
L e g e n d e zu den Hinweisziffern
1 Hörermuschel
2 Gehäuseboden
3 Gehäusedeckel
4 Haupt-Wandler
5 Membran
6 Magnet
7 Tauchspule
8 Ohr
9 äußerer Gehörgang
10 Concha
11 Durchtrittsöffnung
12 Kopf
13 Fortsatz
14 Hilfs-Wandler
15 Durchtrittsöffnung
16 erster Leiter
17 Masseleiter
18 zweiter Leiter
19 Signalverarbeitungsbauteil
20 Raum
21 Raum
22 Längsachse
23 Bügel
24 Schleifer
25 Schleifer
26 Doppelpotentiometer
27 Wand

Claims

Patentansprüche
1. Ohraufliegender Kopfhörer für ein Stereosignal, das ein Signal (Y) eines rechten Kanals und ein Signal (X) eines linken Kanals aufweist, mit Hörermuscheln (1) für die beiden Ohren (8), die jeweils einen elektroakustischen Haupt-Wandler (4) aufweisen, dem das
Signal (Y) des rechten Kanals bzw. das Signal (X) des linken Kanals in seiner ursprünglichen oder in einer verarbeiteten Form zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hörermuscheln (1 ) auf ihren zum Kopf (12) des Benutzers gerichteten Seiten jeweils einen Fortsatz (13) aufweisen, in dem ein elektroakustischer Hilfs-Wandler (14) zumin- dest teilweise angeordnet ist, dem ein Signal zugeführt wird, das ein Differenzsignal (Y-
X, X-Y) zwischen den Signalen (X, Y) des rechten und linken Kanals ist oder dieses enthält.
2. Ohraufliegender Kopfhörer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Fort- satz (13) der jeweiligen Hörermuschel (1) im auf den Kopf (12) eines Benutzers aufgesetzten Zustand des Kopfhörers zum äußeren Gehörgang (9) des Ohrs (8) gerichtet ist, vorzugsweise in diesen oder zumindest in das Cavum Conchae ragt.
3. Ohraufliegender Kopfhörer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (13) mit dem darin zumindest teilweise angeordneten Hilfs-Wandler (14) gegenüber dem äußeren Gehörgang (9) schalloffen ausgebildet ist
4. Ohraufliegender Kopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Wandler (4) und der Hilfs-Wandler (14) einer jeweiligen Hörermu- schel (1) in mindestens einen Mischraum (20, 21) abstrahlen, der zwischen der Hörermuschel (1) und dem Ohr (8) und/oder innerhalb der Hörermuschel (1) liegt, und in dem sich das vom Haupt-Wandler (4) abgestrahlte Schallfeld mit dem vom HilfsWandler (14) abgestrahlten Schallfeld mischt.
5. Ohraufliegender Kopfhörer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Mischraum (20, 21) innerhalb und/oder außerhalb eines den Haupt- Wandler (4) aufnehmenden Gehäuses (2, 3) der Hörermuschel (1) liegt.
6. Ohraufliegender Kopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (13) eine im Wesentlichen zylindrische oder konisch zulaufende Form aufweist
7. Ohraufliegender Kopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmessr einer schallabgebenden Membran (5) des Hauptwandlers (4) mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser des äußeren Gehörgangs (9) ist.
8. Ohraufliegender Kopfhörer nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zur Längsachse (22) des äußeren Gehörgangs (9) gemessene größte lineare Dimension des Mischraums (20, 21) bzw. mindestens eines der Mischräume (20, 21) mehr als 0,75cm, vorzugsweise mehr als 1cm beträgt.
9. Ohraufliegender Kopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasen der den Hilfs-Wandlern (14) zugeführten Signale umkehrbar sind.
10. Ohraufliegender Kopfhörer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pegel der den Hilfs-Wandlern (14) zugeführten Signalen veränderbar sind.
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