DE112006002866T5 - Noise canceling headphones - Google Patents

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Abstract

Kopfhörer für ein aktives Lärmminderungssystem, mit einem Aurikelbereich, welcher konfiguriert ist, in einem Aurikel eines menschlichen Ohrs aufgenommen zu werden, und einem Kanalbereich, welcher konfiguriert ist, in einem Hörkanal des Ohres aufgenommen zu werden, wobei der Aurikelbereich einen Lautsprecher und ein Mikrophon aufweist, welches vor dem Lautsprecher gebildet ist, und der Kanalbereich zu dem Aurikelbereich relativ rotierbar angeordnet ist, sodass der Kanalbereich abhängig von einer Ohrgeometrie eines Benutzers winkelförmig relativ zu dem Aurikelbereich ausgerichtet werden kann, um zu ermöglichen, dass der Kanalbereich in dem Hörkanal und der Aurikelbereich in dem Aurikel aufgenommen werden kann.headphone for an active noise reduction system, with a Auricle region which is configured in an auricle of a human ear, and a canal area, which is configured, recorded in a hearing channel of the ear to become, with the Aurikelbereich a speaker and a microphone which is formed in front of the speaker, and the channel area is arranged relatively rotatable to the auric region, so that the Channel area dependent on a user's ear geometry angularly oriented relative to the auricle region can be to allow the channel area in the auditory canal and the Aurikelbereich recorded in the auricle can be.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kopfhörer und findet insbesondere Anwendung in einer Kopfhörervorrichtung mit einem Schallwandler, welcher konfiguriert ist, direkt in oder benachbart zu einem menschlichen Hörkanal angeordnet zu sein. Die Erfindung bezieht sich auch auf Lärmauslöschungssysteme und findet in einer Kopfhöreranordnung Anwendung, welche zusammen mit oder als Teil eines Lärmauslöschungssystems verwendet wird.The The invention relates to headphones and finds particular Application in a headphone device with a sound transducer, which is configured directly in or adjacent to a human Hearing channel to be arranged. The invention relates also on noise cancellation systems and takes place in a headphone assembly application, which together with or used as part of a noise cancellation system becomes.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Lärmauslöschungskopfhörer ermöglichen einem Träger, Sound bzw. Töne frei von störenden Effekten aufgrund von Hintergrundlärm zu hören. Lärmauslöschungskopfhörer werden viel in gewerblichen Passagierflugzeugen und in der allgemeinen Luftfahrt verwendet und etablieren sich mittlerweile auch in der Hauptrichtung von verschiedenen Verbraucheraudioanwendungen.Noise canceling headphones allow a wearer to sound or tones free of disturbing effects due to background noise to listen. Noise canceling headphones Become much in commercial passenger aircraft and in general aviation meanwhile also used and established in the main direction from various consumer audio applications.

Kopfhörer, ob mit passiver oder aktiver Lärmauslöschung, können entweder in einer geschlossenen oder in einer offenen Kopfhörerkonfiguration gebildet sein. Im ersteren Fall liegt der Kopfhörer oben auf dem Ohr auf, wobei eine Verbindung zu dem Träger typischerweise aus weichem, offenporigen Schaumstoff gebildet ist. Im letzteren Fall umschließt die Ohrmuschel komplett das Ohr, wobei die Mensch-Kopfhörer-Verbindung typischerweise ein Schaumstoff mit einem Ohrpolster aus einem Lederimitat ist.Headphone, whether with passive or active noise cancellation, can be either in a closed or in an open one Be formed headphone configuration. In the former case The headphones are on top of the ear, making a connection to the wearer typically of soft, open-pored Foam is formed. In the latter case encloses the pinna completely the ear, taking the human headphone connection typically a foam with an imitation leather ear pad is.

Lärmauslöschungskopfhörer können auch als eine geschlossene oder als eine offene Anordnung konfiguriert sein. Geschlossene Lärmauslöschungskopfhörer ermöglichen eher eine bessere allgemeine Lärmsuppression, weil die komplette Versiegelung bzw. Abdichtung, welche mittels des Ohrschützers bereitgestellt ist, das Ohr von den höheren Frequenzen der Töne bzw. des Schalls isoliert, welche mittels aktiver Lärmauslöschungstechniken schwieriger zu verringern sind.Noise canceling headphones can also be considered a closed or an open one Arrangement configured. Closed noise canceling headphones rather allow better overall noise suppression, because the complete seal or seal, which means of the earmuff, the ear from the higher frequencies the sounds or the sound isolated, which by means of active Noise abatement techniques more difficult to reduce are.

Kopfhörer, ob mit passiver oder aktiver Lärmauslöschung, sind typischerweise groß und umfassen ein Kopfband, welches entweder oben auf dem Kopf oder hinten am Nacken getragen werden kann. Kopfhörer können klobig, unkomfortabel und Raum einnehmend sein, insbesondere für diejenigen, die häufig reisen.Headphone, whether with passive or active noise cancellation, are typically large and include a headband which either worn on top of the head or on the back of the neck can. Headphones can be clunky, uncomfortable and Be engaging in space, especially for those who frequent to travel.

Eine alternative Lösung für die persönliche Soundwiedergabe ist ein Kopfhörer, beispielsweise ein Kopfhörer mit einer Knospenform (im Folgenden als Knospenkopfhörer bezeichnet), welche direkt in oder benachbart zu dem Hörkanal angeordnet wird. Bekannte Kopfhörer umfassen im Allgemeinen einen oder zwei kleine akustische Wandler bzw. Schallwandler, welche direkt in oder benachbart zu dem Hörkanal angeordnet werden. Kopfhörer werden viel in Freisprecheinrichtungen für Mobiltelefone und tragbare Audiovorrichtungen verwendet, beispielsweise MP3- und DVD-Abspielvorrichtungen.A alternative solution for personal sound reproduction is a headphone, such as a headphone with a bud shape (hereinafter referred to as bud earphone referred to) directly in or adjacent to the auditory canal is arranged. Known headphones generally include one or two small acoustic transducers or sound transducers, which be placed directly in or adjacent to the auditory canal. Headphones will be much in handsfree for Mobile phones and portable audio devices used, for example MP3 and DVD players.

Es kann schwierig sein, die Kopfhörer innerhalb des Ohres anzuordnen, was zu einem Unbehagen des Benutzers und in einigen Fällen zu einer mangelhaften Leistung für den Benutzer führt. Ein nicht korrekter Sitz kann auch dazu führen, dass die Kopfhörer von dem Ohr des Benutzers fallen.It can be difficult, the headphones inside the ear to disperse, causing discomfort to the user and in some Cases of poor performance for the User leads. An incorrect seat may also do so Guide the headphones from the user's ear fall.

Heutzutage existieren auf dem Markt nur wenige Lösungen für Lärmauslöschungsknospenkopfhörer. Die wenigen Produkten, welche entwickelt und kommerzialisiert wurden, beruhen auf einer Anordnung für eine aktive Lärmauslöschung mit einer Störgrößenaufschaltung.nowadays There are only a few solutions available on the market Noise canceling headphone buds. The few products that have been developed and commercialized, are based on an arrangement for active noise cancellation with a feedforward control.

Eine Anordnung für eine aktive Lärmauslöschung mit einer Störgrößenaufschaltung ist darin relativ einfach, dass sie auf ein Referenzsignal beruht, um eine Steuerantwort zu bilden, wobei das Referenzsignal irgendwie mit dem Signal in Bezug steht, welches eine Steuerung erfordert.A Arrangement for active noise cancellation with a feedforward control relatively simple in that it relies on a reference signal to form a control response, wherein the reference signal somehow is related to the signal requiring control.

In dem Fall einer Lösung für einen Kopfhörer für eine aktive Lärmauslöschung mit einer Störgrößenaufschaltung ist die beste Wahl für das Referenzsignal, die Messung des umgebenden Lärms bzw. der umgebenden Geräusche direkt außerhalb der Versiegelung bzw. Abdichtung des Kopfhörers mit dem Ohr. Das Referenzsignal, welches mittels eines Mikrophonwandlers erhalten wird, wird mittels eines elektronischen Lärmauslöschungsschaltkreises (Filter) verarbeitet, um eine entsprechende Steuerantwort zu bilden. Der Schaltkreis ist konfiguriert, um das dynamische Verhalten des akustischen Systems zwischen der Referenzmessung und den Kontrollpositionen zu replizieren. Weil alle Dinge gleich sind, wird die Kontrollantwort den Lärm auslöschen, welcher den Ohrkanal infiltriert hat, wenn die Kontrollantwort über den Kopfhörerlautsprecher ausgegeben wird. Eine Störgrößenaufschaltung ist in dem Sinne „dumm", dass sie keinen Bezug zu ihrer eigenen Leistung hat. Sie basiert auf einem vermuteten (a priori) Wissen über die Störung (Lärm) und dem akustischen System.In the case of a solution for a headphone for an active noise cancellation with a feedforward control is the best choice for the reference signal, the measurement the surrounding noise or ambient noise just outside the sealing or sealing of the headphones with the ear. The reference signal, which by means of a microphone converter is obtained by means of an electronic noise canceling circuit (Filter) processed to form a corresponding control response. The circuit is configured to control the dynamic behavior of the acoustic system between the reference measurement and the control positions to replicate. Because all things are the same, the control response becomes extinguish the noise that infiltrates the ear canal has, if the control answer over the headphone speaker is issued. A feedforward control is "stupid" in the sense that it has no relation to theirs own performance has. It is based on a presumed (a priori) Knowledge about the disturbance (noise) and the acoustic system.

Unglücklicherweise entspricht in dem Fall der Kopfhöreranordnung für eine Lärmauslöschung mit einer Regelung mit einer Störgrößenaufschaltung das Referenzsignal nicht vollständig dem Lärm, welcher tatsächlich in die Kopfhörerversiegelung eindringt und in den Ohrkanal eintritt. Die maximale Leistung eines aktiven Lärmauslöschungssystems mit einer Störgrößenaufschaltung kann mathematisch mittels Messung der Kohärenz zwischen dem Referenzsignal und dem Lärm berechnet werden, welcher in den Ohrkanal eintritt. Das kann beträchtlich uneinheitlich sein, insbesondere wenn der Knospenkopfhörer keine feste Versiegelung um den Ohrkanal aufweist oder sich die Akustik des Ohrkanals von der für die Bestimmung der Steuerfilter gemessenen Akustik unterscheidet.Unfortunately, in the case of the noise canceling headphone assembly with feedforward control, the reference signal does not fully match the noise that actually enters the headphone seal and enters the ear canal. The maximum power of an active noise cancellation system with feedforward control can be determined mathematically by measuring the coherence between the Reference signal and the noise which enters the ear canal. This can be considerably inconsistent, especially if the bud headphones do not have a tight seal around the ear canal, or the acoustics of the ear canal are different from the acoustics measured to determine the control filters.

Eine Rückkopplungssteuerkonfiguration beruht auf eine Fehlermessung in einem Bereich abwärts von dem Steuerpunkt. Der Fehler repräsentiert eine logische Differenz zwischen einem gewünschten Ergebnis und dem gemessenen Resultat.A Feedback control configuration relies on error measurement in an area down from the control point. The mistake represents a logical difference between a desired one Result and the measured result.

Weil die Kontrollantwort einer Rückkopplungskontrollkonfiguration direkt zu ihrem eigenen Ergebnis in Bezug steht, ist sie viel weniger anfällig auf instabile Bedingungen. Das gilt insbesondere, wenn sich die zu kontrollierenden Systeme ändern. In dem Kontext einer aktiven Lärmauslöschung manifestieren sich Instabilitäten als ein unkontrolliertes Klingeln. Solche Bedingungen sind unangenehm und können das Hörorgan beschädigen. Instabilitätsprobleme haben zu einigen wenigen Kopfhörern und kommerziell brauchbaren Verbraucherprodukten geführt, welche wirksame aktive Lärmauslöschungssysteme umfassen. Eine Entwicklung von einem wirksamen Lärmauslöschungsprodukt erfordert ein vorsichtiges Auswägen von mehreren Systemparametern. Auch wenn eine gewisse Lärmauslöschung (zum Beispiel weniger als 20 dB) häufig erreicht werden kann, bedeuten Instabilitätsprobleme, dass eine wirksame Lärmauslöschung in Verwendung in einem Kopfhörer ohne eine komplexe Steuervorrichtung sehr schwierig ist. Beispielsweise offenbart das US-Patent 4,985,925 einen Ohrstecker mit einem Kopfhörer und einem Mikrophon zur Verwendung in einem aktiven Lärmminderungssteuerschaltkreis mit einem Shunt-Rückkopplungssteuerfilter. Der Ohrstecker erzielt für einige Audiofrequenzen eine wirksame Lärmauslöschung, aber es ist ein sehr komplexer Steuerschaltkreis erforderlich. Auch ist eine aktive Lärmauslöschung zwischen 1 kHz und 2 kHz trotz der komplexen Steuervorrichtung mangelhaft und der Ohrstecker weist weiterhin ein Stabilitätsproblem in diesem Frequenzbereich auf.Because the control response of a feedback control configuration is directly related to its own result, it is much less susceptible to unstable conditions. This is especially true when the systems to be controlled change. In the context of active noise cancellation, instabilities manifest as an uncontrolled ringing. Such conditions are uncomfortable and can damage the hearing organ. Instability problems have resulted in a few earphones and commercially viable consumer products that include effective active noise cancellation systems. Development of an effective noise cancellation product requires careful weighing of several system parameters. Although some noise cancellation (for example, less than 20 dB) can often be achieved, instability problems mean that effective noise cancellation in use in a headset without a complex control device is very difficult. For example, this discloses U.S. Patent 4,985,925 an ear plug with a headphone and a microphone for use in an active noise reduction control circuit with a shunt feedback control filter. The ear plug achieves effective noise cancellation for some audio frequencies, but a very complex control circuit is required. Also, active noise cancellation between 1 kHz and 2 kHz is deficient despite the complex control device and the ear plug still has a stability problem in this frequency range.

Andere Beschränkungen für eine Steuervorrichtung in Verwendung mit heutigen Verbraucherkopfhörerprodukten sind die Größe, das Gewicht und Energiebeschränkungen. Bei spielsweise muss eine Steuervorrichtung bei Verwendung mit einem tragbaren MP3-Abspieler klein und leicht genug sein, um als ein Medaillon getragen zu werden, und typischerweise muss die Steuervorrichtung mittels einer 1,5 bis 3 V-Batterie betrieben werden können. Deshalb sind solche Steuervorrichtungen mit antreibenden Spannungsschwankungen und verfügbaren Netzgeräten sehr limitiert. Das macht es auch wichtig, eine Lösung bereit zustellen, welche die Anforderungen an die Steuervorrichtung verringert.Other Limitations for a control device in use with today's consumer headphones products are the size, the weight and energy limitations. For example, must a control device when used with a portable MP3 player small and light enough to be worn as a medallion, and typically the control device must use a 1.5 to 3 V battery can be operated. That's why they are Control devices with driving voltage fluctuations and available Power supply very limited. That also makes it important Provide a solution that meets the requirements the control device decreases.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kopfhörer für ein Lärmauslöschungssystem bereitzustellen, welcher es ermöglicht, die Beschränkungen eines Lärmauslöschungskopfhörers mit einer Störaufschaltung zu überwinden, indem Rückkopplungssteuerverfahren mit einer hierfür konfigurierten akustischen Anordnung durchgeführt werden.task The invention is a headphone for a To provide noise cancellation system, which it enables the limitations of a noise canceling headset overcome with a faulty call by Feedback control method with one for this configured acoustic arrangement are performed.

Alternativ oder zusätzlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein wirksames Mittel für eine aktive Lärmauslöschung in einem Knospenkopfhörer bereitzustellen, welches stabil und robust ist.alternative or additionally, it is an object of the invention effective means for active noise cancellation to provide in a bud headphone which is stable and is robust.

Alternativ oder zusätzlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Kopfhörer oder ein verbessertes Kopfhörerlärmauslöschungssystem oder wenigstens eine nützliche Alternative zu bekannten Vorrichtungen bereitzustellen.alternative or additionally, it is an object of the invention to provide a upgraded headphone or an improved headphone noise canceling system or at least one useful alternative to known devices provide.

Entsprechend einem Aspekt der Erfindung wird ein Kopfhörer für ein aktives Lärmminderungssystem bereitgestellt mit einem Aurikelbereich, welcher konfiguriert ist, in einem Aurikel eines menschlichen Ohr aufgenommen zu werden, und einem Kanalbereich, welcher konfiguriert ist, in einem Hörkanal des Ohres aufgenommen zu werden, wobei der Aurikelbereich einen Lautsprecher und ein Mikrophon aufweist, welches vor dem Lautsprecher (anterior) gebildet ist, und der Kanalbereich zu dem Aurikelbereich relativ rotierbar angeordnet ist, sodass der Kanalbereich abhängig von einer Ohrgeometrie eines Benutzers winkelförmig relativ zu dem Aurikelbereich ausgerichtet werden kann, um zu ermöglichen, dass der Kanalbereich in dem Hörkanal aufgenommen und der Aurikelbereich in dem Aurikel aufgenommen werden kann.Corresponding One aspect of the invention is a headphone for an active noise reduction system provided with a Auricle region which is configured in an auricle of a human ear, and a canal area, which is configured, recorded in a hearing channel of the ear to become, with the Aurikelbereich a speaker and a microphone which is formed in front of the speaker (anterior), and the channel region is arranged relatively rotatable relative to the auricular region is such that the channel area depends on an ear geometry of a user angularly relative to the auricular region can be aligned to allow the channel area recorded in the auditory canal and the auricular region in the Auricle can be absorbed.

Vorzugsweise umfasst der Kopfhörer ein Verriegelungsmittel, welches konfiguriert ist, bei Betätigung ein Ausrichten des Kanalbereichs relativ zu dem Aurikelbereich zu verhindern.Preferably The headset comprises a locking means which is configured to align the channel area when actuated relative to the auricular region.

Vorzugsweise ist das Verriegelungsmittel konfiguriert, selektiv deaktiviert zu sein, um ein Ausrichten des Kanalbereiches relativ zu dem Aurikelbereich zu ermöglichen.Preferably the locking means is configured to be selectively deactivated to align the channel region relative to the auricular region to enable.

Vorzugsweise ist der Kanalbereich konfiguriert, in einem Eingangsbereich des Hörkanals aufgenommen zu werden.Preferably the channel area is configured in an input area of the Auditory canal to be recorded.

Vorzugsweise ist der Kanalbereich konfiguriert, in dem Hörkanal für eine wirksame akustische Versiegelung bzw. Abdichtung zwischen dem Kanalbereich und dem Hörkanal aufgenommen zu werden.Preferably the channel area is configured in the listening channel for an effective acoustic seal between the Channel area and the audio channel to be recorded.

Vorzugsweise ist der Kanalbereich exzentrisch relativ zu dem Aurikelbereich angeordnet.Preferably the channel region is arranged eccentrically relative to the auricular region.

Vorzugsweise weist der Kanalbereich eine zentrale Achse auf, welche unter einem Winkel zu einer zentralen Achse des Aurikelbereichs angeordnet ist.Preferably the channel region has a central axis, which under one Angle to a central axis of the Aurikelbereichs is arranged.

Vorzugsweise umfasst der Aurikelbereich einen akustischen Wandler bzw. Schallwandler zum Bilden von Tönen als Antwort zu einem elektrischen Signal.Preferably The Aurikelbereich comprises an acoustic transducer or sound transducer for forming tones in response to an electrical signal.

Vorzugsweise umfasst der Aurikelbereich ein Mikrofon. Vorzugsweise ist das Mikrofon hinter (anterior) dem akustischen Wandler angeordnet.Preferably the auricular region comprises a microphone. Preferably, the microphone is placed behind (anterior) the acoustic transducer.

Vorzugsweise umfasst der Kanalbereich einen röhrenförmigen akustischen Bereich, wobei der Aurikelbereich und/oder der Kanalbereich eine dem röhrenförmigen akustischen Bereich vorgelagerte Kavität bereitstellend gebildet sind/ist, so dass mittels der Kavität und des röhrenförmigen akustischen Bereichs ein Resonator mit einer gewünschten Resonanzeigenschaft gebildet ist.Preferably the channel area comprises a tubular acoustic area, the auricular area and / or the canal area a cavity located upstream of the tubular acoustic region providing / are formed, so that by means of the cavity and the tubular acoustic area Resonator formed with a desired resonance property is.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst einen Kopfhörer zur Verwendung mit einem Lärmauslöschungssystem, wobei der Kopfhörer einen akustischen Wandler zum Bilden von Tönen als Antwort auf ein elektrisches Signal aufweist und ein Mikrofon, welches hinter (anterior) dem akustischen Wandler angeordnet ist.One Another aspect of the invention includes a headphone for Use with a noise cancellation system, wherein the headphone provides an acoustic transducer for making Having tones in response to an electrical signal and a microphone located behind (anterior) the acoustic transducer is.

In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung eine Kopfhöreranordnung mit einem Träger, welcher einen akustischen Wandler zum Bilden von Tönen als Antwort zu einem elektrischen Signal und ein Mikrofon tragend gebildet ist, wobei der Träger konfiguriert ist, innerhalb eines geeigneten Gehäuses angeordnet zu sein.In In another aspect, the invention includes a headphone assembly with a carrier, which is an acoustic transducer for Forming sounds in response to an electrical signal and a microphone is formed to carry, wherein the carrier is configured is located within a suitable housing to be.

Vorzugsweise umfasst das Gehäuse ein erstes Bauteil mit einem dem ersten Bauteil entsprechend gebildeten Schaft und ein zweites Bauteil, welches konfiguriert ist, in dem Aurikel eines Ohres aufgenommen zu werden.Preferably The housing comprises a first component with a first one Component correspondingly formed shaft and a second component, which is configured to be received in the auricle of an ear to become.

In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Kopfhörersystem für eine Rückkopplungslärmauslöschung bereit mit einem Knospenkopfhörer mit einem akustischen Wandler zum Bilden von Tönen als Antwort auf ein elektrisches Signal, einem Mikrofon und einem Rückkopplungslärmauslöschungsschaltkreis, welcher konfiguriert ist, ein Rückkopplungssignal von dem Mikrofon zu empfangen und dem akustischen Wandler ein entsprechendes Signal für eine Lärmsuppression bereitzustellen.In In another aspect, the invention provides a headphone system for a feedback noise canceling ready with a bud earphone with an acoustic Transducer for forming sounds in response to an electrical Signal, a microphone and a feedback noise cancellation circuit, which is configured to receive a feedback signal from the Receive microphone and the acoustic transducer a corresponding Provide signal for noise suppression.

In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung einen Kopfhörer mit einem Gehäuse bereit, wobei das Gehäuse eine akustische Auslassöffnung aufweist und wenigstens ein zu der akustischen Auslassöffnung benachbart angeordneter Bereich des Gehäuses konfiguriert ist, in einem Ohrkanal aufgenommen zu werden, einer in dem Gehäuse angeordneten Lautsprechervorstufe, einem von der Lautsprechervorstufe durch eine Röhre zu der akustischen Auslassöffnung gebildeten akustischen Bereich, und wobei die Anordnung derart ist, dass bei einer vorgegebenen Frequenz oder über einen vorgegebenen Frequenzbereich eine Resonanz gebildet ist.In In another aspect, the invention provides a headphone ready with a housing, the housing a has acoustic outlet and at least one to adjacent the acoustic outlet opening The area of the housing is configured in an ear canal to be received, arranged in the housing loudspeaker Vorstufe, one from the speaker front through a tube the acoustic outlet formed acoustic area, and wherein the arrangement is such that at a given Frequency or over a given frequency range one Resonance is formed.

Vorzugsweise ist die Resonanz einer Helmholztresonanz.Preferably is the resonance of a Helmholztresonanz.

Vorzugsweise ist eine Kavität in dem akustischen Bereich zwischen der Lautsprechervorstufe und der Röhre gebildet.Preferably is a cavity in the acoustic region between the Speaker pre-stage and the tube formed.

Vorzugsweise ist die Resonanz konfiguriert, eine Phasenwiederherstellung zu ermöglichen.Preferably the resonance is configured to enable phase recovery.

Vorzugsweise weist die Röhre einen verlängerten oder röhrenförmigen akustischen Bereich auf.Preferably the tube has an elongated or tubular shape acoustic range.

Vorzugsweise liegt die vorgegebene Frequenz zwischen etwa 500 Hz bis etwa 1 KHz.Preferably the predetermined frequency is between about 500 Hz to about 1 KHz.

In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Kopfhörersystem für eine Rückkopplungslärmauslöschung bereit mit einem Kopfhörer nach einem der oben beschriebenen Ausführungsformen und einem Rückkopplungslärmauslöschungsschaltkreis, welcher konfiguriert ist, ein Rückkopplungssignal von dem Mikrofon zu empfangen und dem Lautsprecher ein entsprechendes Signal für eine Lärmsuppression bereitzustellen.In In another aspect, the invention provides a headphone system for a feedback noise canceling ready with a headphone according to one of the above Embodiments and a Feedback Noise Canceling Circuit which is configured to receive a feedback signal from the Receive microphone and the speaker a corresponding signal to provide for noise suppression.

Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDescription of preferred embodiments

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:The Invention will be described below with reference to preferred embodiments explained in more detail with reference to a drawing. Hereby show:

1 eine Ebenenansicht eines rückkopplungsgesteuerten Lärmauslöschungssystems mit einer Kopfhöreranordnung; 1 a plan view of a feedback-controlled noise cancellation system with a headphone assembly;

2 eine perspektivische Ansicht von zwei Kopfhöreranordnungen; 2 a perspective view of two headphone assemblies;

3 eine perspektivische Explosionsansicht von einer der in 2 gezeigten Kopfhöreranordnungen; 3 an exploded perspective view of one of in 2 shown headphone assemblies;

4 eine Detailansicht der in 3 gezeigten anpassbare Verbindung zwischen einem Aurikelbereich der Kopfhöreranordnung und einem Kanalbereich der Kopfhöreranordnung; 4 a detailed view of in 3 shown adjustable connection between a Aurikelbereich the headphone assembly and a channel area of the headphone assembly;

5 eine hintere Ansicht der in 2 gezeigten Kopfhöreranordnung; 5 a rear view of the in 2 shown headphone assembly;

6 eine Querschnittsansicht entlang der in 5 gezeigten Linie A-A; 6 a cross-sectional view along in 5 shown line AA;

7A ein Blockdiagramm entsprechend einem Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kopfhörers, welcher in einem Ohrkanal angeordnet ist; 7A a block diagram corresponding to a cross section of a headphone according to the invention, which is arranged in an ear canal;

7B eine graphische Darstellung einer Verstärkung für die Transferfunktion über die Frequenz (Hz) in einer offenen Regelkreisvorrichtung, welche den Effekt einer Phasenwiederherstellung zeigt; 7B a plot of gain for the transfer function versus frequency (Hz) in an open loop device showing the effect of phase recovery;

7C eine graphische Darstellung einer Phase über die Frequenz (Hz) in einer akustischen offenen Regelkreisvorrichtung, welche die Phasenwiederherstellung zeigt, welche mittels des erfindungsgemäßen Kopfhörers ermöglicht ist; 7C a graphical representation of a phase over the frequency (Hz) in an acoustic open loop device showing the phase recovery, which is made possible by means of the headphone according to the invention;

8 eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Kopfhöreranordnung innerhalb des Hörkanals eines menschlichen Ohres; 8th a schematic cross-sectional view of a headphone assembly according to the invention within the auditory canal of a human ear;

9 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Rückkopplungslärmauslöschungssteuersystems nach der Erfindung; und 9 a simplified block diagram of a feedback noise canceling control system according to the invention; and

10 eine graphische Darstellung der Magnitude eines Fehlersignals (dB) über die Frequenz (Hz). 10 a graphic representation of the magnitude of an error signal (dB) over the frequency (Hz).

Bezugnehmend auf 1 umfasst die Erfindung einen oder mehrere (vorzugsweise zwei) Knospenkopfhöreranordnungen 1, welche mit einer Steuereinrichtung 2 für ein Lärmauslöschungssystem elektrisch verbunden sind. Wie in 1 gezeigt, weist die Steuereinrichtung 2 eine Medaillonform auf, aber es ist für den Fachmann offensichtlich, dass eine Steuereinrichtung auch entfernt von der Anordnung gebildet werden kann, beispielsweise in einem Audioabspielgerät. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung auch in einer Armlehne eines Sitzes eines Passagierfahrzeuges, beispielsweise eines Flugzeugs, gebildet sein.Referring to 1 For example, the invention includes one or more (preferably two) bud headphone assemblies 1 , which with a control device 2 are electrically connected for a noise cancellation system. As in 1 shown, the control device 2 a medallion shape, but it will be apparent to those skilled in the art that a controller may also be formed remotely from the assembly, for example in an audio player. For example, the control device may also be formed in an armrest of a seat of a passenger vehicle, for example an aircraft.

Die Steuereinrichtung 2 kann in einem Gehäuse gebildet sein, welches ein Netzgerät umfasst, beispielsweise eine Batterie. Alternativ kann eine Stromversorgung auch von einer entfernten Quelle bereitgestellt werden, wobei die entsprechenden elektrischen Verbindungen mittels eines Steckers 3 gebildet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Stecker 3 einen Audiostecker, welcher konfiguriert ist, ein Audiosignal zu empfangen, um das Audiosignal den Knospenkopfhöreranordnungen 1 bereitzustellen, wobei die Steuereinrichtung 2 für das Lärmauslöschungssystem ein Rückkopplungssignal von einem jeweiligen Mikrophon (weiter unten beschrieben) der Kopfhöreranordnungen empfängt, so dass das Signal, welches einem jeweiligen akustischen Wandler in den Kopfhörern bereitgestellt ist, beträchtlich ungewünschte Störgeräusche aus den Tönen auslöscht, welche einem Benutzer bereitgestellt werden.The control device 2 may be formed in a housing that includes a power supply, such as a battery. Alternatively, a power supply may also be provided from a remote source, with the corresponding electrical connections via a plug 3 be formed. In a preferred embodiment, the plug comprises 3 an audio plug configured to receive an audio signal to encode the audio signal to the bud headphone assemblies 1 to provide, wherein the control device 2 for the noise cancellation system, receives a feedback signal from a respective microphone (described below) of the headphone assemblies so that the signal provided to a respective acoustic transducer in the headphones substantially eliminates unwanted noise from the sounds provided to a user.

2 zeigt die Kopfhörer (linken und rechten Kopfhörer). Der jeweilige Kopfhörer weist ein erstes Bauteil 4 auf, welches konfiguriert ist, in einer Ohrmuschel oder in einem Aurikel eines menschlichen Ohres benachbart zu einem Eingangsbereich des Hörkanals aufgenommen zu werden und welcher im Kontext der Erfindung einen Aurikelbereich der Kopfhöreranordnung definiert. Ein zweites Bauteil 6 ist konfiguriert, um innerhalb des Hörkanals des menschlichen Ohres angeordnet zu sein, typischerweise an oder nahe einem Eingangsbereich des Hörkanals. An einem hinteren Ende des Bauteils 4 ist ein Schaft 7 gebildet, welcher die elektrischen Ka bel aufnimmt und führt, die es ermöglichen, dass die entsprechenden Signale zwischen der Steuereinrichtung 2 und der Knospenkopfhöreranordnung 1 übertragen werden. 2 shows the headphones (left and right headphones). The respective headphone has a first component 4 which is configured to be received in an auricle or auricle of a human ear adjacent to an entrance region of the auditory canal and which, in the context of the invention, defines an auricular region of the earphone assembly. A second component 6 is configured to be located within the auditory canal of the human ear, typically at or near an entrance area of the auditory canal. At a rear end of the component 4 is a shaft 7 formed, which receives and leads the electrical Ka bel, which allow the corresponding signals between the control device 2 and the bud earphone arrangement 1 be transmitted.

3 zeigt eine Explosionsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Kopfhöreranordnung 1. Der Aurikelbereich, welcher ein Gehäusebauteil 5 umfasst, ist mit einem hinteren Ende 8 gebildet, welches einen oder mehrer Vorsprünge (oder Aussparungen) 9 aufweist, um dem Gehäusebauteil 5 zu ermöglichen, mit dem Schaft 7 verbunden zu sein. Das ist mittels des Schaftes 7 ermöglicht, welcher Aussparungen (oder Vorsprünge) 10 aufweist, welche komplementär zu dem an dem Gehäusebauteil 5 sind, so dass die zwei Bauteile in einer gewünschten relativen Winkelorientierung ausgerichtet, gegeneinander gedrückt werden können, so dass die Vorsprünge an einem Bauteil mit den Aussparungen an dem anderen Bauteil ineinander passen, und dann relativ zu einander rotiert werden, damit die beiden Bauteile zusammenwirken. Eine Endkappe 12 kann dann auf den Schaft 7 gedrückt werden, wobei die Endkappe 12 mittels Reibungsschlusses gehalten wird und weiterhin ein Lüftungsbauteil 11 umfasst. Die Einfachheit des Zusammenwirkens und des Wiederlösens des Gehäusebauteils 5, des Schaftes 7 und der Endkappe 12 ermöglichen es, interne Kopfhörerbauteile einfach einzuführen oder zu entfernen und vereinfachen eine Massenproduktion und eine vereinfachte Anordnung bei geringen Produktionskosten. Dem Fachmann ist auch bewusst, dass die Bauteile 5, 7, 11, 12 und weitere Bauteile mit einem jeweiligen unterschiedlichen Aussehen oder einer unterschiedlichen Ästhetik gebildet werden können. So können mehrere kommerzielle Produkte mit sich unterscheidenden Ästhetiken oder kosmetischen Eigenschaften bereitgestellt werden. 3 shows an exploded view of a preferred embodiment of the headphone assembly 1 , The Aurikelbereich, which is a housing component 5 includes is with a rear end 8th formed, which one or more projections (or recesses) 9 has to the housing component 5 to allow with the shaft 7 to be connected. That's by means of the shank 7 allows which recesses (or protrusions) 10 which is complementary to that on the housing component 5 are so that the two components aligned in a desired relative angular orientation, can be pressed against each other, so that the projections on one component with the recesses on the other component into one another, and then rotated relative to each other, so that the two components cooperate. An end cap 12 can then on the shaft 7 be pressed, with the end cap 12 is held by friction and continues to be a ventilation component 11 includes. The simplicity of interaction and re-release of the housing component 5 , of the shaft 7 and the end cap 12 make it easy to insert or remove internal headphone components and simplify mass production and simplification at low production costs. The skilled person is also aware that the components 5 . 7 . 11 . 12 and other components may be formed having a different appearance or aesthetics. Thus, several commercial products with differing aesthetics or cosmetic egg be provided.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet ein Träger 14 einen Unterrahmen zur Aufnahme eines akustischen Wandlers, beispielsweise eines Lautsprechers 15, welcher auch als eine Vorstufe bezeichnet wird, und zum Tragen und Lager eines weiteren Wandlers, beispielsweise eines Mikrophons 35. Der Träger 14 stellt ein bequemes und einfaches Mittel bereit, um die elektromechanischen Bauteile zu lagern, und gleichzeitig es zu ermöglichen, dass diese einfach entfernt oder bei Bedarf ausgetauscht werden können. Die Vorstufe 15 ermöglicht in einem sehr kleinen Durchmesser eine angemessene Verstärkung und Phaseneigenschaften. Das wird erreicht, indem das Volumen und die Dämpfungsbedingungen entsprechend gewählt sind. Ein O-Ring 16 ist in einer bevorzugten Ausführungsform gebildet, um eine akustische Versiegelung zwischen dem Träger 14 und dem Gehäusebauteil 5 zu ermöglichen.In a preferred embodiment of the invention forms a carrier 14 a subframe for receiving an acoustic transducer, such as a loudspeaker 15 , which is also referred to as a precursor, and for carrying and bearing another transducer, such as a microphone 35 , The carrier 14 provides a convenient and simple means to store the electromechanical components, while allowing them to be easily removed or replaced as needed. The preliminary stage 15 allows adequate amplification and phase characteristics in a very small diameter. This is achieved by selecting the volume and damping conditions accordingly. An O-ring 16 is formed in a preferred embodiment to provide an acoustic seal between the carrier 14 and the housing component 5 to enable.

Das Mikrophon 35 ist auch mit besonderen Eigenschaften gebildet, insbesondere mit einer wirksamen Niederfrequenzantwort. Bevorzugterweise ist das Mikrophon ausgewählt, um zu ermöglichen, dass die Phasenantwort des Mikrophons so nah wie möglich auf Null fällt.The microphone 35 is also formed with special properties, in particular with an effective low frequency response. Preferably, the microphone is selected to allow the phase response of the microphone to fall as close to zero as possible.

Immer noch bezugnehmend auf 3 umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform der Kanalbereich ein Gehäusebauteil 18, von welchem sich eine Röhre 20 erstreckt, welche einen akustischen Transmissionsbereich bildet. An einem distalen Ende der Röhre 20 ist eine Versiegelung gebildet, beispielsweise eine Isolierscheibe bzw. Dichtscheibe oder eine „Pilz"-Versiegelung 21. Die Versiegelung 21 ist aus einem flexiblen, elastischen Material gebildet, beispielsweise Silikon. Eine koppelnde Versiegelung 22 unterstützt die akustische Kopplung zwischen dem Gehäusebauteil 5 und dem Gehäusebauteil 18, so dass die Bauteile wie weiter unten beschrieben relativ zueinander bewegt werden können, ohne die akustische Leistung zu beeinträchtigen.Still referring to 3 In a preferred embodiment, the channel region comprises a housing component 18 of which there is a tube 20 extends, which forms an acoustic transmission region. At a distal end of the tube 20 a seal is formed, such as an insulating washer or "mushroom" seal 21 , The seal 21 is made of a flexible, elastic material, for example silicone. A coupling seal 22 supports the acoustic coupling between the housing component 5 and the housing component 18 so that the components can be moved relative to each other as described below without affecting the acoustic performance.

4 zeigt weitere Details eines vorderen Endes 24 des Gehäusebauteils 5 und einem hinteren Ende 26 des Gehäusebauteils 18. Das vordere Ende 24 weist mehrere Zähne auf, welche Aussparungen 28 um eine periphere Oberfläche bilden. Diese können mit vorstehenden Stiften 30 Wechselwirken, welche an einer inneren Oberfläche des hinteren Endes 26 gebildet sind, wenn die Bauteile gegeneinander in einer axialen Richtung gedrückt werden, so dass die Bauteile reibend miteinander Wechselwirken. Deshalb kann ein Benutzer das Gehäusebauteil 18 weg von dem Gehäusebauteil 5 ziehen, dann die Bauteile relativ zueinander in einer senkrecht zu dem akustischen Transmissionsbereich durch den Kopfhörer verlaufenden Ebene rotieren, um eine Ausrichtung (wie weiter unten beschrieben) zu ermöglichen, und dann die beiden Bauteile in einer axialen Richtung wieder zusammendrücken, um die gewählten ausgerichteten Bauteile zu verriegeln. Alternativ können die Aussparungen 28 und die Stifte 30 derart gebildet sein, dass die Bauteile reibend miteinander Wechselwirken, wodurch sie relativ zueinander rotiert werden können aber die Reibung zwischen den Bauteilen ausreicht, dass die Bauteile bei Benutzung in einer gewünschten Orientierung verbleiben, so dass ein separater Verriegelungsmechanismus nicht erforderlich ist. 4 shows more details of a front end 24 of the housing component 5 and a rear end 26 of the housing component 18 , The front end 24 has several teeth, which recesses 28 to form a peripheral surface. These can with protruding pins 30 Interacting, which on an inner surface of the rear end 26 are formed when the components are pressed against each other in an axial direction, so that the components frictionally interact with each other. Therefore, a user can use the housing component 18 away from the housing component 5 then rotate the components relative to one another in a plane perpendicular to the acoustic transmission region through the headphone to allow alignment (as described below) and then repress the two components in an axial direction about the selected aligned components to lock. Alternatively, the recesses 28 and the pins 30 be formed so that the components frictionally interact with each other, whereby they can be rotated relative to each other but the friction between the components is sufficient that the components remain in use in a desired orientation, so that a separate locking mechanism is not required.

Wie in den 5 bis 6 gezeigt, kann das Rohr 20 exzentrisch relativ zu den restlichen Bauteilen des Gehäusebauteils 18 angeordnet werden. Deshalb stellt eine Rotation des Gehäusebauteils 18 relativ zu dem Gehäusebauteil 5 (das heißt eine Rotation des Kanalbereichs der Anordnung relativ zu dem Aurikelbereich) einen Ausrichtungsmechanismus bereit, um sicher zu stellen, dass die Versiegelung 21 des Kanalbereichs korrekt innerhalb des Hörkanals aufge nommen ist, wenn der Aurikelbereich in dem Aurikel des Ohres angeordnet ist. Die Geometrie des menschlichen Ohres variiert zwar von einem Individuum zu einem anderen, aber der Hörkanal ist typischerweise unter einem Winkel zu dem Aurikel angeordnet. Deshalb ist es vorteilhaft, zu ermöglichen, dass die Position des Bauteils 18 relativ zu dem Bauteil 5 ausgerichtet werden kann, weil dadurch die verschiedenen Geometrien berücksichtigt werden können. Das ermöglicht eine bequeme und korrekte Passung. Eine korrekte Passung ist erforderlich für eine einwandfreie Verwendung und um eine maximale passive und aktive Lärmauslöschung zu ermöglichen.As in the 5 to 6 shown, the tube can 20 eccentric relative to the remaining components of the housing component 18 to be ordered. Therefore, a rotation of the housing component 18 relative to the housing component 5 (that is, rotation of the channel region of the assembly relative to the auricle region) provides an alignment mechanism to ensure that the seal 21 of the channel region is correctly taken within the auditory canal when the auricular region is located in the auricle of the ear. While the geometry of the human ear varies from one individual to another, the auditory canal is typically positioned at an angle to the auricle. Therefore, it is advantageous to allow the position of the component 18 relative to the component 5 can be aligned because it allows the different geometries to be taken into account. This allows a comfortable and correct fit. A proper fit is required for proper use and for maximum passive and active noise cancellation.

Alternativ oder zusätzlich zu der Röhre 20, welche exzentrisch relativ zu den restlichen Bauteilen des Gehäusebauteils 18 angeordnet ist, kann eine zentrale Achse 32 des Kanalbereichs einem Winkel entsprechend relativ zu einer zentralen Achse des Aurikelbereiches angeordnet werden, so dass ein relativer Winkel zwischen den Achsen mittels Rotation der zwei Bereiche angepasst werden kann.Alternatively or in addition to the tube 20 which are eccentric relative to the remaining components of the housing component 18 can be arranged, a central axis 32 of the channel region are arranged at an angle corresponding to a central axis of the Aurikelbereiches, so that a relative angle between the axes can be adjusted by means of rotation of the two areas.

Während einer Rotation des Bauteils 18 relativ zu dem Bauteil 5 wird die Integrität der internen akustischen Versiegelung 22 aufrecht erhalten, so dass die Leistung mittels des Ausrichtens der Gehäusebauteile nicht beeinträchtigt wird.During a rotation of the component 18 relative to the component 5 will the integrity of the internal acoustic seal 22 maintained so that the performance is not affected by the alignment of the housing components.

6 zeigt eine bevorzugte Anordnung für das Mikrofon 35 und die Art und Weise, in welcher das Mikrofon in dem Träger 14 gelagert ist. Das Mikrofon 35 ist in Vorwärtsrichtung, das heißt vorhergehend (anterior) vor der Vorstufe 15 gebildet, um irgendeine akustische Störung innerhalb der Kopfhöreranordnung zu detektieren. In dieser gezeigten Ausführungsform ist das Mikrofon 35 derart in dem Träger 14 gelagert, so dass es in Richtung des Hörkanals ausgerichtet ist. Der akustische Bereich innerhalb der Kopfhöreranordnung erstreckt sich von der Vorstufe hinter das Mikrofon 35 und in eine Kavität 36, welche zwischen den Gehäusebauteilen 5 und 18 (das heißt zwischen dem Aurikelbereich und dem Kanalbereich der Anordnung) gebildet ist und weiter durch die Röhre 20, um die Vorrichtung in den Hörkanal zu verlassen. 6 shows a preferred arrangement for the microphone 35 and the way in which the microphone in the carrier 14 is stored. The microphone 35 is in the forward direction, that is previous (anterior) before the preliminary stage 15 formed to detect any acoustic interference within the headphone assembly. In this illustrated embodiment, the microphone is 35 such in the carrier 14 stored so that it is aligned in the direction of the auditory canal. The acoustic area within the headphone assembly extends from the pre-stage behind the microphone 35 and into a cavity 36 , which between the housing components 5 and 18 (that is, between the auric region and the channel region of the assembly) and further through the tube 20 to leave the device in the auditory canal.

Die Knospenkopfhöreranordnung 1 umfasst einen Resonator oder einen Oszillator, welcher konfiguriert ist, die Phaseneigenschaften des offenen Regelkreissystems wiederherzustellen, die Bandbreite zu erweitern, über welche eine aktive Lärmauslöschung durchgeführt wird, und eine relative Stabilität des geschlossenen Regelkreises zu verbessern. Das ermöglicht eine Erhöhung in der Rückkopplungsverstärkung und somit in der Magnitude der Lärmauslöschung, welche erreicht wird. Das ermöglicht es, dass die Steuereinrichtung relativ simpel gehalten werden kann, während trotzdem eine wirksame Lärmauslöschung ohne Instabilität ermöglicht ist.The bud earphone arrangement 1 includes a resonator or oscillator configured to restore the phase characteristics of the open loop system, expand the bandwidth over which active noise cancellation is performed, and improve relative stability of the closed loop. This enables an increase in the feedback gain and thus in the magnitude of the noise cancellation that is achieved. This allows the controller to be kept relatively simple while still allowing effective noise cancellation without instability.

Der Resonator kann als ein Helmholzresonator gebildet werden, und in einer bevorzugten Ausführungsform ist er konfiguriert, eine Resonanz in einem Frequenzband von etwa 500 Hz bis 1 KHz zu bilden, was die Wiederherstellung der Phaseninformation zur Folge hat, um die konstruktive Interferenz des Systems zu verringern und so die Verstärkung des Hintergrundgeräusches, welches von dem System verursacht wird, zu begrenzen.Of the Resonator can be made as a Helmholzresonator, and in a preferred embodiment it is configured a resonance in a frequency band of about 500 Hz to 1 KHz resulting in the restoration of phase information has to reduce the constructive interference of the system and so the amplification of the background noise, which is caused by the system to limit.

Bezugnehmend auf 7A bis 7C ist ein Helmholzgenerator als ein Luftcontainer (in dem Fall die Kavität des Hörkanals 40) mit einem offenen Stutzen (Röhre 20) gezeigt. Das Luftvolumen nahe dem offenen Stutzen vibriert aufgrund der Elastizität der Luft innerhalb. Wenn die Luft in dem Stutzen komprimiert ist, erhöht sich der Druck und die Luft tendiert dazu, sich wieder auf ihr ursprüngliches Volumen auszudehnen. Der Impuls der Luft wird dann die Luft innerhalb des Körpers verdünnen, welcher dazu tendiert, sie wieder zu ihrem ursprünglichen Volumen zu komprimieren. Diese Bewegung bildet eine Vibration bei einer einzelnen Frequenz. Die Vorstufe 15 stellt die Stromversorgung bereit, um die Oszillation aufrecht zu erhalten. Die Resonanzfrequenz f wird wie folgt definiert:

Figure 00120001

I
= Länge der Röhre 20
V
= Volumen des Containers (das heißt der Kavität des Hörkanals)
S
= Querschnittsfläche der Röhre 20
c
= Schallgeschwindigkeit
Referring to 7A to 7C is a Helmholzgenerator as an air container (in this case, the cavity of the auditory canal 40 ) with an open neck (tube 20 ). The volume of air near the open stub vibrates within due to the elasticity of the air inside. As the air in the neck is compressed, the pressure increases and the air tends to expand back to its original volume. The momentum of the air will then dilute the air within the body, which tends to compress it back to its original volume. This movement forms a vibration at a single frequency. The preliminary stage 15 provides the power supply to maintain the oscillation. The resonance frequency f is defined as follows:
Figure 00120001
I
= Length of the tube 20
V
= Volume of the container (that is, the cavity of the auditory canal)
south
= Cross-sectional area of the tube 20
c
= Speed of sound

Eine Impedanzänderung an der Öffnung der Röhre 20 nahe der Vorstufe 15 ist erforderlich, um zu verhindern, dass die Röhre sonst akustisch gesehen eine Endlosröhre ist. Die Impedanzänderung wird mittels einer plötzlichen Änderung in dem Durchmesser des Ausgangs der Röhre 20 zu der internen Kavität 36 zwischen der Vorstufe 15 und der Röhre 20 erreicht.An impedance change at the opening of the tube 20 near the preliminary stage 15 is required to prevent the tube from being acoustically an endless tube. The impedance change is made by means of a sudden change in the diameter of the exit of the tube 20 to the internal cavity 36 between the preliminary stage 15 and the tube 20 reached.

Das Mikrofon ist nahe des offenen Endes der Röhre 20 angeordnet, um die Resonanz aufzunehmen.The microphone is near the open end of the tube 20 arranged to absorb the resonance.

Wie in 7B und 7C gezeigt, stellt die Resonanz, welche bei etwa 500 Hz beginnt, eine Phasenwiederherstellung bereit, wodurch die Verstärkung erweitert wird, welche einer Steuereinrichtung unterstützt, welche eine verbesserte Leistung einer aktiven Lärmminderung zeigt. Die Bereiche 50 und 52 zeigen die Nützlichkeit des Resonators und die Bereiche 51 und 53 zeigen den Effekt ohne den Resonator. IEC Standard 711-1981 für das interne Ohr kann verwendet werden, um eine Kopfhörerleistung zu testen und/oder zu simulieren.As in 7B and 7C As shown in FIG. 4, the resonance, which begins at approximately 500 Hz, provides phase recovery, thereby widening the gain, which supports a controller that exhibits improved performance of active noise reduction. The areas 50 and 52 show the usefulness of the resonator and the ranges 51 and 53 show the effect without the resonator. IEC standard 711-1981 for the internal ear can be used to test and / or simulate headphone performance.

Bezugnehmend auf 8 ist die Kopfhöreranordnung, welche weiter oben beschrieben wurde, schematisch in einer Querschnittsansicht gezeigt, wobei die Kopfhörervorrichtung innerhalb eines Hörkanals 40 und eines Aurikels 42 angeordnet ist. Die flexiblen äußeren Oberflächen der Pilzversiegelung 21 bilden eine effektive akustische Versiegelung mit den inneren Oberflächen des Hörkanals, um einen Einfall von zusätzlichen Tönen zu verhindern und ein geschlossenes Steuersystem zu bilden und um gleichzeitig die Transmission von zusätzlichen Tönen in dem Hörkanal zu minimieren. Dadurch wird eine maximale passive Dämpfung von akustischen Störungen, welche von außerhalb der Kopfhöreranordnung herrühren, ermöglicht.Referring to 8th For example, the headphone assembly described above is shown schematically in cross-sectional view, with the headphone assembly within a listening channel 40 and an auricle 42 is arranged. The flexible outer surfaces of the mushroom seal 21 form an effective acoustic seal with the inner surfaces of the auditory canal to prevent incidence of additional sounds and to form a closed-loop control system and at the same time to minimize the transmission of additional sounds in the auditory canal. This allows for maximum passive attenuation of acoustic noise originating from outside the headphone assembly.

Das offene Regelkreissystem ist mittels Vo/Vin definiert, wenn es nicht mittels der Steuereinrichtung 2 geschlossen ist. Wenn die offene Regelkreisvorrichtung durch die Steuereinrichtung geschlossen wird, dann wird ein geschlossenes Regelkreissystem gebildet.The open loop system is defined by V o / V in , if not by means of the control device 2 closed is. When the open loop device is closed by the controller, a closed loop system is formed.

9 zeigt verschiedene Steuerparameter des Systems – r(s) bezeichnet das Referenzsignal (beispielsweise ein Audiosignal), e(s) bezeichnet das Fehlersignal von dem Mikrofon, u(s) bezeichnet das Signal, welches mittels der Steuereinrichtung gebildet ist (dargestellt durch die Funktion C(s) in 9), y(s) bezeichnet die Ausgabe der Vorrichtung (das heißt der Vorstufe und des akustischen Bereichs, welche durch G(s) repräsentiert sind) und w(s) bezeichnet eine akustische Störung. 9 shows various control parameters of the system - r (s) denotes the reference signal (for example an audio signal), e (s) denotes the error signal from the microphone, u (s) denotes the signal which is formed by the control device (represented by the function C) (s) in 9 ), y (s) denotes the output of the device (that is, the pre-stage and the acoustic region represented by G (s)), and w (s) denotes an acoustic noise.

Das Steuergesetz ist e(s) = 1/(1 + C(s)G(s)) The tax law is e (s) = 1 / (1 + C (s) G (s))

Somit ist der Fehler desto kleiner je größer die Verstärkung ist. Das Steuergesetz kann mittels aus dem Stand der Technik bekannten Techniken implementiert werden.Consequently the error is the smaller the greater the gain is. The tax law may be known from the prior art Techniques are implemented.

10 zeigt die Leistung der Vorrichtung und zeigt weiterhin, dass in einer bevorzugten Ausführungsform Lärmunterdrückung bei niedrigen Frequenzen von bis zu 30 dB ermöglicht ist. Das ist besonders wünschenswert, insbesondere in Umgebungen wie beispielsweise Flugzeugkabinen, in welchen niedrige Frequenzgeräusche vorherrschend sind. 10 shows the performance of the device and further shows that in a preferred embodiment noise suppression at low frequencies of up to 30 dB is possible. This is particularly desirable, especially in environments such as aircraft cabins where low frequency noise is prevalent.

Von dem vorhergehenden ist ersichtlich, dass eine Kopfhörervorrichtung bereitgestellt wird, welche es ermöglicht, ein Rückkopplungslärmauslöschungssystem mit einer einfachen und billigen Steuereinrichtung ohne Stabilitätsprobleme zu verwenden, weil der Kopfhörer konfiguriert ist, eine Phasenwiederherstellung akustisch zu ermöglichen. Somit ist das verwendete Steuergesetz sehr einfach in der Ordnung, ist stromeffizient und erfordert keine wesentliche Spannungsschwankung. Die Vorrichtung weist beträchtliche Vorteile bei der Anpassung an die Geometrie eines Nutzerohres aufgrund der Anpassungsfähigkeit auf und stellt gleichzeitig eine wirksame akustische Versiegelung mit dem Ohrkanal bereit. Die Vorrichtung ist auch einfach und bequem herzustellen und ist bequem zusammenzusetzen oder auseinanderzubauen. Die modulare Natur der elektromechanischen Wandleranordnung bedeutet, dass diese Bauteile einfach innerhalb der Kopfhöreranordnung angeordnet und wieder einfach entfernt werden können, wenn es erforderlich ist. Das Rückkopplungssteuersystem, welches bereitgestellt ist, ermöglicht sehr wirksame Geräuschunterdrückung.From From the foregoing, it can be seen that a headphone device which enables a feedback noise canceling system with a simple and cheap control device without stability problems to use because the headset is configured, a To enable live acoustic recovery. Thus is the used tax law very simply in order, is power efficient and does not require significant voltage fluctuation. The device has considerable advantages in the adaptation to the geometry of a utility pipe due to adaptability while providing an effective acoustic seal ready for the ear canal. The device is also simple and convenient to manufacture and is convenient to assemble or disassemble. The modular Nature of the electromechanical transducer arrangement means that this Components simply arranged within the headphone assembly and again can easily be removed if necessary is. The feedback control system provided is, allows very effective noise cancellation.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.The in the above description, the claims and the Drawing disclosed features of the invention can both individually or in any combination for the realization the invention in its various embodiments of Meaning.

ZusammenfassungSummary

Ein aktiver Lärmauslöschungskopfhörer weist einen akustischen Bereich mit einer Kavität und einem Rohr auf, welches zu einem Hörkanal führt, welche derart angeordnet sind, um einen Oszillator zu bilden, wodurch Phaseneigenschaften in einer Steuereinrichtung für einen offenen Regelkreis bei einer gewählten Frequenz oder einem Frequenzbereich wiederhergestellt werden. Der Kopfhörer umfasst auch zwei Bauteile, welche relativ zueinander angeordnet werden können, um zu ermöglichen, dass der Kopfhörer bequem und korrekt bei einer Verwendung angeordnet werden kann.One active noise canceling headphone points an acoustic area with a cavity and a tube which leads to a listening channel which is such are arranged to form an oscillator, creating phase characteristics in an open-loop control device at a selected frequency or frequency range be restored. The headset also includes two Components that can be arranged relative to each other, to allow the headset convenient and can be arranged correctly during use.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 4985925 [0013] US 4985925 [0013]

Claims (21)

Kopfhörer für ein aktives Lärmminderungssystem, mit einem Aurikelbereich, welcher konfiguriert ist, in einem Aurikel eines menschlichen Ohrs aufgenommen zu werden, und einem Kanalbereich, welcher konfiguriert ist, in einem Hörkanal des Ohres aufgenommen zu werden, wobei der Aurikelbereich einen Lautsprecher und ein Mikrophon aufweist, welches vor dem Lautsprecher gebildet ist, und der Kanalbereich zu dem Aurikelbereich relativ rotierbar angeordnet ist, sodass der Kanalbereich abhängig von einer Ohrgeometrie eines Benutzers winkelförmig relativ zu dem Aurikelbereich ausgerichtet werden kann, um zu ermöglichen, dass der Kanalbereich in dem Hörkanal und der Aurikelbereich in dem Aurikel aufgenommen werden kann.Headphones for an active noise reduction system, with an auricular region which is configured in an auricle a human ear, and a channel area, which is configured, recorded in a hearing channel of the ear to become, with the Aurikelbereich a speaker and a microphone which is formed in front of the speaker, and the channel area is arranged relatively rotatable to the auric region, so that the Channel area dependent on a user's ear geometry angularly oriented relative to the auricle region can be used to allow the channel area in the The auditory canal and the auricular region are recorded in the auricle can be. Kopfhörer nach Anspruch 1, wobei der Kanalbereich ein Versiegelungsmittel für eine wirksame akustische Versiegelung zwischen dem Kanalbereich und dem Hörkanal des Benutzers aufweist.A headphone according to claim 1, wherein the channel area a sealant for effective acoustic sealing between the channel area and the auditory channel of the user having. Kopfhörer nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Verriegelungsmittel, welches konfiguriert ist, bei Betätigung ein Ausrichten des Kanalbereichs relativ zu dem Aurikelbereich zu verhindern.A headphone according to claim 1 or 2, comprising a locking means, which is configured to align upon actuation of the channel region relative to the auricle region. Kopfhörer nach Anspruch 3, wobei das Verriegelungsmittel konfiguriert ist, selektiv deaktiviert zu sein, um ein Ausrichten des Kanalbereichs relativ zu dem Aurikelbereich zu ermöglichen.A headphone according to claim 3, wherein the locking means is configured to be selectively disabled to align of the channel region relative to the auricular region. Kopfhörer nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kanalbereich konfiguriert ist, in einem Eingangsbereich des Hörkanals aufgenommen zu werden.Headphone according to one of the preceding claims, wherein the channel area is configured in an entrance area of the auditory canal. Kopfhörer nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kanalbereich konfiguriert ist, in dem Hörkanal für eine wirksame akustische Versiegelung zwischen dem Kanalbereich und dem Hörkanal aufgenommen zu werden.Headphone according to one of the preceding claims, wherein the channel area is configured in the auditory canal for an effective acoustic seal between the Channel area and the audio channel to be recorded. Kopfhörer nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kanalbereich exzentrisch relativ zu dem Aurikelbereich angeordnet ist.Headphone according to one of the preceding claims, wherein the channel region is eccentric relative to the auricle region is arranged. Kopfhörer nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kanalbereich eine zentrale Achse aufweist, welche unter einem Winkel zu einer zentralen Achse des Aurikelbereichs angeordnet ist.Headphone according to one of the preceding claims, wherein the channel region has a central axis which under an angle to a central axis of the Aurikelbereichs arranged is. Kopfhörer nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kanalbereich einen röhrenförmigen akustischen Bereich aufweist und der Aurikelbereich und/oder der Kanalbereich eine dem röhrenförmigen akustischen Bereich vorgelagerte Kavität bereitstellend gebildet sind/ist, so dass mittels der Kavität und des röhrenförmigen akustischen Bereichs ein Resonator mit einer gewünschten Resonanzeigenschaft gebildet ist.Headphone according to one of the preceding claims, the channel region being a tubular acoustic Area and the Aurikelbereich and / or the channel area an upstream of the tubular acoustic area Cavity providing are formed / is, so that means the cavity and the tubular acoustic Area a resonator with a desired resonance property is formed. Kopfhörer nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Träger, welcher konfiguriert ist, den Lautsprecher und das Mikrophon zu tragen und innerhalb des Aurikelbereichs angeordnet zu sein.Headphone according to one of the preceding claims, with a carrier which is configured, the speaker and to carry the microphone and placed within the auricular region to be. Kopfhörer nach Anspruch 10, wobei der Aurikelbereich einen dem Aurikelbereich entsprechenden Schaft aufweist.The headphone of claim 10, wherein the auricular region has a shaft corresponding to the Aurikelbereich. Kopfhörersystem für eine Rückkopplungslärmauslöschung, mit einem Kopfhörer nach einem der vorangehenden Ansprüche und einem Rückkopplungslärmauslöschungsschaltkreis, welcher konfiguriert ist, ein Rückkopplungssignal von dem Mikrophon zu empfangen und dem Lautsprecher ein entsprechendes Signal für eine Lärmsuppression bereitzustellen.Headphone system for feedback noise canceling, with a headphone according to one of the preceding claims and a feedback noise canceling circuit, which is configured to receive a feedback signal from the Microphone to receive and the speaker a corresponding signal to provide for noise suppression. Kopfhörer mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse eine akustische Auslassöffnung aufweist und wenigstens ein zu der akustischen Auslassöffnung benachbart angeordneter Bereich des Gehäuses konfiguriert ist, in einem Ohrkanal aufgenommen zu werden, einer in dem Gehäuse angeordneten Lautsprechervorstufe, einem von der Lautsprechervorstufe durch eine Röhre zu der akustischen Auslassöffnung gebildeten akustischen Bereich, wobei die Anordnung derart ist, dass bei einer vorgegebenen Frequenz oder über einen vorgegebenen Frequenzbereich eine Resonanz gebildet ist.Headphone with a housing, taking the housing has an acoustic outlet opening and at least one adjacent to the acoustic outlet opening arranged portion of the housing is configured in to be received in an ear canal, one in the housing arranged loudspeaker pre-stage, one of the loudspeaker pre-stage through a tube to the acoustic outlet opening formed acoustic region, the arrangement being such that at a given frequency or over a given Frequency range is formed a resonance. Kopfhörer nach Anspruch 13, wobei die Resonanz eine Helmholtzresonanz ist.A headphone according to claim 13, wherein the resonance is a Helmholtz resonance. Kopfhörer nach Anspruch 13 oder 14, wobei eine Kavität in dem akustischen Bereich zwischen der Lautsprechervorstufe und der Röhre gebildet ist.A headphone according to claim 13 or 14, wherein a Cavity in the acoustic area between the speaker precursor and the tube is formed. Kopfhörer nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Resonanz konfiguriert ist, eine Phasenwiederherstellung zu ermöglichen.Headphones according to one of the claims 13-15, with the resonance configured, a phase recovery to enable. Kopfhörer nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Röhre einen verlängerten oder röhrenförmigen akustischen Bereich aufweist.Headphones according to one of the claims 13 to 16, with the tube extended or tubular acoustic region. Kopfhörer nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die vorgegebene Frequenz zwischen etwa 500 Hz bis 1 kHz beträgt.Headphones according to one of the claims 13 to 17, wherein the predetermined frequency between about 500 Hz to 1 kHz. Kopfhörersystem für eine Rückkopplungslärmauslöschung mit einem Kopfhörer nach einem der Ansprüche 13 bis 18 und einem Rückkopplungslärmauslöschungsschaltkreis, welcher konfiguriert ist, ein Rückkopplungssignal von dem Mikrophon zu empfangen und dem Lautsprecher ein entsprechendes Signal für eine Lärmsuppression bereitzustellen.Headphone system for a feedback noise canceling with a headphone according to one of claims 13 to 18 and a feedback noise canceling circuit, which is configured to receive a feedback signal from the Microphone to receive and the speaker a corresponding signal to provide for noise suppression. Kopfhörer im Wesentlichen beschrieben unter Bezugnahme auf die anhängigen Zeichnungen.Headphones essentially described below Reference to the appended drawings. Kopfhörersystem für eine Rückkopplungslärmauslöschung im Wesentlichen beschrieben unter Bezugnahme auf die anhängigen Zeichnungen.Headphone system for a feedback noise canceling essentially described with reference to the pending Drawings.
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