Kopfhörer mit verstärkter Hochtonwiedergabe

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Kopfhörer mit zumindest einem dezentral in einem Gehäuse angeordneten breitbandigen Schallwandler (2) zur Wiedergabe eines Tonsignals im Umfang von zumindest im Wesentlichen des gesamten Hörspektrums. Zur Optimierung der Außerkopflokalisation und des Hörhöhenspektrum des Kopfhörers ist erfindungsgemäß zumindest ein Hochton-Schallwandler (3) zur Wiedergabe des Hochtonbereichs des Hörfrequenzspektrums vorgesehen, der 180 Grad phasengedreht gegenüber dem breitbandigen Schallwandler (2) angesteuert ist und im Bereich des vom Zentrum des Gehäuses weg weisenden Rand des breitbandigen Schallwandlers (2) vor oder außerhalb von diesem angeordnet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kopfhörer mit zumindest einem dezentral in einem Gehäuse angeordneten breitbandig arbeitenden sowie einem weiteren, gepaart zugehörigen, im Höhen-Frequenzbereich arbeitenden Schallwandler zur Wiedergabe eines Tonsignals im Umfang von zumindest im Wesentlichen dem gesamten Hörspektrum.

[0002] Ein derartiger Kopfhörer mit dezentral angeordnetem Schallwandler ist beispielsweise aus der WO 91 01 616 A2 bekannt.

[0003] Der Schallwandler dieses bekannten Kopfhörers ist zur Erzeugung eines Schallereignisses, das von einem Kopfhörernutzer vor dem Kopf wahrgenommen wird, in Sichtrichtung nach unten und überwiegend vorn verschoben (Vorneortungs-Stereokopfhörer als Spezialfall eines Kopfhörers zur Lokalisation von Schallereignissen außerhalb des Kopfes eines Kopfhörernutzers). Erklären lässt sich dieser Effekt mit der Richtungsfilterwirkung bzw. Kammfilterwirkung der Pinna bzw. des Außenohrs eines Kopfhörernutzers. Diese Wahrnehmung des Schallereignisses hat gegenüber der Im-Kopf-Lokalisation herkömmlicher Kopfhörer mit zentral angeordnetem Schallwandler pro Kopfhörergehäuse den Vorteil, dass der Nutzer das Schallereignis in einer Weise wahrnimmt, die der normalen Hörerfahrung mit ohne Kopfhörer wahrgenommenen Schallereignissen entspricht, die entfernt von den Ohren des Nutzers stattfinden.

[0004] Bekannt ist ferner ein Raumklangkopfhörer als Weiterentwicklung dieses Vorneortungs-Stereokopfhörers mit zumindest einem zusätzlichen Schallwandler, der ebenfalls dezentral angeordnet ist, nämlich nach oben und überwiegend hinten verschoben (DE 42 36 765 A1). Mit diesem Kopfhörer lassen sich Schallereignisse außerhalb des Kopfes eines Kopfhörernutzers nicht nur vorne, sondern auch hinten sowie seitlich vom Kopf beabstandet wahrnehmen. Dieser Kopfhörer stellt den allgemeineren Fall eines Kopfhörers zur Außerkopflokalisation dar.

[0005] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kopfhörer der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Wiedergabegüte im Hinblick auf die Außerkopflokalisation von Schallereignissen insbesondere im Hörhöchstfrequenzbereich optimiert ist.

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.

[0007] Erfindungsgemäß wird demnach ein Kopfhörer mit zumindest einem dezentral in einem Gehäuse angeordneten breitbandigen Schallwandler zur Wiedergabe eines Tonsignals im Umfang von zumindest im Wesentlichen des gesamten Hörspektrums bereitgestellt, der als Besonderheit zumindest einen Hochtonschallwandler zur Wiedergabe des Hochtonbereichs des Hörfrequenzspektrums zusätzlich zum Breitbandwandler pro Kopfhörergehäuse vorsieht, wobei der Hochtonschallwandler im Bereich des vom Zentrum des Gehäuses weg weisenden Rand des breitbandigen Schallwandlers vor oder auf oder außerhalb von diesem in einem geeigneten Abstand angeordnet ist. Dabei ist der Hochtonschallwandler bezüglich des Breitbandwandlers um 180 Grad phasengedreht und mittels Vorschaltwiderstand und/oder Vorschaltkapazität pegel-/intensitätsreduziert mit einem Audiosignal angesteuert bzw. gespeist.

[0008] Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die Nutzung eines Hochtonschallwandlers in der speziellen Position in Bezug auf den Breitbandschallwandler, nämlich im vom Zentrum des Kopfhörergehäuses weg weisenden Umfangsrandbereich des Breitbandlautsprechers, die Richtungsfilterwirkung der Pinna bzw. des Außenohrs eines Kopfhörernutzers die Außerkopflokalisation optimiert bzw. Elevationseffekte von Hörereignissen reduziert.

[0009] Erklären lässt sich diese Raumklangbild-Optimierung psychoakustisch nach bisheriger Erkenntnis damit, dass die geeignete, dezentrale Position der beiden Schallwandler an der im akustischen Nahfeld beschallten Ohrmuschel einschließlich Gegenphasigkeit des Hochtonschallwandlers die Ohrmuschel-Helix und -Concha in relevanten Frequenzbereichen unterstützt. D. h., dass der für das wichtige Nicht-Oben-Hören bei Kopfhörern verantwortliche Frequenzbereich durch die gegenphasige Schallwellenüberlagerung beider Schallwandler um 7 kHz bis 10 kHz (gemäß der sogenannten Richtungsbänder) intensitätsreduziert ist. Ferner erfährt der Gesamt-Übertragungsmaß-Verlauf eine Pegelanhebung durch die vorzugsweise gehörgangsnähere Platzierung des Hochtonwandlers (im Vergleich zum dezentraler angeordneten Breitband-Schallwandler) oberhalb von Frequenzen von 10 kHz. Dies hat einen geringeren Höhenverlust der Klangwiedergabe zur Folge, als beim Stand der Technik, demnach lediglich ein breitbandiger, dezentral angeordneter Breitbandschallwandler vor dem Außenohr bzw. Ohrmuschel zum Einsatz kommt.

[0010] Bevorzugt überträgt der zusätzliche Hochton-Schallwandler das Hochtonfrequenzspektrum beginnend oberhalb von etwa 8 kHz.

[0011] Ferner ist der Hochtonschallwandler bevorzugt um 180 Grad phasengedreht zum Breitbandschallwandler tonsignalgespeist.

[0012] Überdies ist dem Hochtonschallwandler bevorzugt eine Impedanz als Intensitätsbedämpfung und/oder Hochpassfilter vorgeschaltet.

[0013] Zur Optimierung des einleitend erläuterten Spezialfalls der Außerkopflokalisation zugunsten einer Wahrnehmung von Schallereignissen vorwiegend in Sichtrichtung vor dem Kopf eines Kopfhörernutzers ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der breitbandige Schallwandler in der unteren Hälfte des Gehäuse, vor allem in Sichtrichtung eines Kopfhörernutzers nach vorne versetzt angeordnet ist.

[0014] Zur Optimierung des einleitend erläuterten Im-Kopf-Lokalisation zugunsten einer Wahrnehmung von Schallereignissen rings um den Kopf eines Kopfhörernutzers vorteilhafterweise vorgesehen, dass ein weiterer breitbandiger Schallwandler mit zumindest einem zugeordneten Hochton-Schallwandler in der oberen Hälfte des Gehäuses, vor allem entgegen der Sichtrichtung eines Kopfhörernutzers, nach hinten versetzt zu liegen kommt.

[0015] Nachfolgend wird die Erfindung anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert. Diese Figur zeigt schematisch eine Draufsicht der mit einem breitbandigen Schallwandlern und zusätzlichen Hochtonwandlern bestückten Schallwand (Buffer Board) des Gehäuses einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kopfhörers (Raumklangkopfhörer).

[0016] In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine flächenartige Schallwand bzw. ein Buffer Board eines nicht dargestellten Kopfllörergehäuses; 2 bezeichnet einen primären breitbandigen Schallwandler zur Abstrahlung des Front-Schallereignisses in einer radialen Stellung, ausgehend vorn Zentrum der Schallwand 1 lotrecht nach unten (in Richtung eines Pfeils L) und vorne in Sichtrichtung (Pfeil V; vgl. 3 bis 6 Uhr Quadrant im Uhrzeigersinn) eines Kopfhörernutzers verschoben; 3 bezeichnet einen sekundären Hochtonschallwandler in einer geringfügig dezentralen Stellung, ausgehend vorn Zentrum der Schallwand 1, jedoch oben aufliegend auf dem Randgebiet des breitbandigen Schallwandlers 2 und insbesondere der Schallwand 1; 4 bezeichnet eine additive, oben aufgebrachte Haltevorrichtung für die Fixierung sowie Positionierung des sekundären Hochtonwandlers 3, wobei die Tonsignalversorgungsleitungen für diesen Hochtonwandler 3 verdeckt bzw. auf der Rückseite des Elementes 4 zu liegen kommen; 5 bezeichnet erfindungsgemäß frequenzabhängig durchlässige Lochungen 5 oder ein oder mehrere, breitbandige (im Mehrfachbetrieb dann signaltechnisch gekoppelte, vermischte) Sekundärschallwandler 5 für die Wiedergabe von Rear- oder Surround-Tonsignalen an den jeweiligen Positionen auf der flächenartigen Schallwand bzw. das Bufferboard 1 (vgl. 9 bis 12 Uhr Quadrant sowie Quadrant bis ca. 2 Uhr im Uhrzeigersinn).

[0017] Der erfindungsgemäß positionierte Hochtonschallwandler 3 ist im Wesentlichen in der Nähe der Lotachse (s. Linie und Pfeil L) leicht unterhalb der horizontalen Schnittachse (s. Linie und Pfeil V) insbesondere auf der Schallwand 1 angeordnet und befindet sich auf dem teils verdeckten bzw. abstrahlungsbedämpften, runden Breitbandschallwandler 2. Die erfindungsgemäß geeignete Positionierung des Sekundär-Hochton-Schallwandlers 3 ist demnach definiert durch den zu optimierenden, kammfilterartigen oder bauchigen Hochtonfrequenzbereich bzw. Übertragungsmaß-Kurvenverlauf gemäß eines akustisch interaktiv zusammenarbeitenden Schallwellensendersystems im Nahfeld der Ohrmuschel, welche bekanntlich als Hörrichtungsfilter arbeitet. Diese Positionierung der parallel, jedoch um 180 Grad phasengedreht ausgesteuerten Schallwandler 2 und 3, ist ferner konstruktiv abhängig von zugehörigen, frequenz- und wellenlängen-bezogenen Überlagerungseffekten, wobei die Distanz des Hochtonwandlers 3 hin zum breitbandigen Schallwandler 2 Kammfilterstrukturen aufgebaut wie folgt ist: größer 7 kHz leicht bedämpfend, vorwiegend 9 kHz bedämpfend und ab 10 kHz verstärkend. Bei der Distanz kann es sich um eine Wegstrecke in der Größenordnung von einem bis mehrere cm handeln.

[0018] Überdies ist der Hochtonschallwandler 3 mittels Vorschaltimpedanz und/oder Kombination aus einer Kapazität und Impedanz, gemäß einem Hochpass-Element unter Bezugnahme der Breitband-Schallwandler-Impedanz bedämpft bzw. frequenzabhängig intensitäts- bzw. pegelreduziert ausgesteuert oder galvanisch verbunden. Dies ist zur Leistungsanpassung und Überlastungsschutzes des Hochtonwandlers 2 wesentlich.

[0019] Demnach ist der Hochtonwandler 3 zwar parallel aber bedämpft und über Kreuz bzw. 180 Grad phasengedreht mit dem Breitbandschallwandler 2 parallel an die Audiosignalquelle geschaltet.

[0020] Der mit dem Bezugspfeil 2 gezeigte Bereich des breitbandigen (Front-) Schallwandlers ist durch Schalldurchlassöffnungen gekennzeichnet, wobei die Anzahl und die einschlägige Position der Lochungen bzw. Schalldurchlassöffnungen (für den Schallwandler) die Dezentralisierung des Breitbandschallwandlers vor der Ohrmuschel in auf den Erfinder zurückgehen.

[0021] Es können Rear-Surround-Schallwandler für den mehrkanaligen Surround-Tonwiedergabebetrieb vorgesehen sein. Falls nur ein stereofoner Beschallungsbetrieb gewünscht ist, kennzeichnen die vier Lochungen in den oberen Quadranten nicht die Position der Surround-Schallwandler, sondern frequenzabhängig undurchlässige, also akustisch reaktiv reflektierende oder bedämpfende Areale der Schallwand bzw. des Bufferboard 1.

[0022] Nicht zur Optimierung der Außerkopflokalisation (siehe Kammfiltereffekt um 7 bis 10 kHz) oder Hochtonverstärkung (größer 10 kHz) würde ein Hochtonschallwandler 3 beitragen, der in einer fiktiv weiter distanzierten Position, also weiter weg vom Breitbandschallwandler 2 angeordnet ist. Desgleichen kommt dieser erfindungsgemäße und das Hörereignis optimierende Summeneffekt zum Erliegen, wenn beide Schallwandler 2 und 3 gleichphasig ausgesteuert werden würden.

Ansprüche

1. Kopfhörer mit zumindest einem dezentral in einem Gehäuse angeordneten breitbandigen Schallwandler (2) zur Wiedergabe eines Tonsignals im Umfang von zumindest im Wesentlichen dem gesamten Hörspektrum, gekennzeichnet durch zumindest einen gegenphasig betriebenen Hochtonschallwandler (3) zur Wiedergabe des Hochtonbereichs des Hörfrequenzspektrums, der im Bereich des vom Zentrum des Gehäuses weg weisenden Randes des gleichphasig betriebenen, breitbandigen Schallwandlers (2) vor oder außerhalb von diesem angeordnet ist.

2. Kopfhörer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtonschallwandler (3) das Hochtonfrequenzspektrum oberhalb von etwa 7 kHz überträgt.

3. Kopfhörer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hochtonschallwandler (3) ein Hochpassfilter oder zumindest eine Impedanz vorgeschaltet ist.

4. Kopfhörer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der breitbandige Schallwandler (3) in der unteren Hälfte des Gehäuses, vor allem in Sichtrichtung eines Kopf hörernutzers nach vorne versetzt angeordnet ist.

5. Kopfhörer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass entweder ein bzw. mehrere zusätzliche breitbandige Schallwandler (5) in der oberen Hälfte des Gehäuses, vor allem entgegen der Sichtrichtung eines Kopfhörernutzers nach hinten versetzt angeordnet ist bzw. sind oder diese Bereiche (5) mittels akustisch trennenden, bedämpfenden sowie reflektierenden Materialien die Schallwand bzw. das Bufferboard (1) ergänzen.

6. Kopfhörer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochtonschallwandler (3) und der breitbandige Schallwandler (2) an eine für frontale Schallereignisse oder Original-Stereotonsignale geeignete Audio-/Tonquelle angeschlossen ist.

7. Kopfhörer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die breitbandigen Schallwandler (5) an eine für Rear-Surround-Schallereignisse geeignete Audio-/Tonquelle angeschlossen ist.

Zeichnung