BE1024020B1 - Hoofdtelefoon en het gebruik ervan - Google Patents

Abstract

Hoofdtelefoon met minstens één oorluidspreker (4) voor het weergeven van het geluid afkomstig van een audiosignaal (19) van een audiobron, daardoor gekenmerkt dat hij tevens voorzien is van een minstens één zogenaamde "medium surface exciter" (6) voor plaatsing tegen de schedel achter het oor van de gebruiker en van een low-pass filter (20) met een ingang voor het audiosignaal (19) van de audiobron en een uitgang voor het gefilterde audiosignaal voor het aansturen van de "medium surface transducer" (6).

Description

Hoofdtelefoon en het gebruik ervan.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een hoofdtelefoon.

De klassieke hoofdtelefoon zoals wordt gebruikt voor het beluisteren van audiogeluid wordt doorgaans gevormd door een elastische draagbeugel die over het hoofd wordt gespannen en die aan zijn uiteinden is voorzien van een oorluidspreker die door de draagbeugel· over de oren wordt vastgehouden.

De luidsprekers zijn via een draad aangesloten op de audiobron, waarvan het signaal, al dan niet versterkt, wordt gebruikt om de oorluidsprekers aan te sturen.

Met zulke hoofdtelefoon kan een mooi stereo-effeet worden bekomen, maar mist men soms het sensationele geluid van bepaalde dynamische gebeurtenissen zoals een ontploffing of dergelijke zoals men die in het echt zou waarnemen.

Men kent ook reeds hoofdtelefoons zonder oorluidsprekers maar met zogenaamde "boneconductor transducers" van bijvoorbeeld 8 Ohm, 1 Watt die door middel van de draagbeugel voor of achter het oor tegen het hoofd worden gehouden.

Dergelijke hoofdtelefoons met "boneconductor transducers" worden gebruikt om audio te beluisteren en zo het wandelen, fietsen en andere sporten in het openbaar mogelijk te maken zonder dat men zich afsluit van het omgevingsgeluid.

Een "boneconductor transducer" is zoals een kleine luidspreker zonder bewegende conus die het geluid kan omzetten in trillingen die door de schedel of door andere beenderstructuren kan doorgegeven worden zodat het lijkt alsof het geluid van binnenin het hoofd komt. Een dergelijke transducer is doorgaans van kleine omvang en gewicht en van een klein vermogen van bijvoorbeeld 1 Watt bij een impedantie van bijvoorbeeld 8 Ohm.

De geluidskwaliteit van dergelijke hoofdtelefoon met "boneconductor transducers" is verre van high-fidelity met basgeluiden die op zijn minst van bedenkelijke kwaliteit zijn, waarbij het geluid van dergelijke hoofdtelefoons in sommige recensies zelfs vergeleken wordt met het geluid van een transistorradio.

De huidige uitvinding heeft een hoofdtelefoon tot doel die zonder af te doen aan de hoge geluidskwaliteit van klassieke hoofdtelefoons met oorluidsprekers een extra dimensie toevoegt aan de beleving van het geluid.

Hiertoe betreft de uitvinding een hoofdtelefoon met minstens één oorluidspreker voor het weergeven van het geluid afkomstig van een audiosignaal van een audiobron, waarbij de hoofdtelefoon tevens voorzien is van minstens één zogenaamde "medium surface exciter" voor plaatsing tegen de schedel achter het oor van de gebruiker en van een low-pass filter met een ingang voor het audiosignaal van de audiobron en een uitgang voor het gefilterde audiosignaal voor het aansturen van de "medium surface transducer".

Een "medium surface exciter" wordt normaal op harde ondergronden gebruikt, om zo de ondergrond als een soort luidspreker te laten fungeren. Als een "medium surface exciter transducer" een audiosignaal doorgeeft aan bijvoorbeeld een tafel, zal men het geluid horen, doorgegeven door het hele oppervlak van de tafel. Het vermogen en de omvang van een dergelijk "medium surface exciter transducer" is dan ook merkelijk groter dan een boneconductor die voor de beoogde toepassing van de uitvinding dan ook niet geschikt is en te zwakke trillingen kan genereren.

Met de "medium surface transducer" kunnen zwaardere trillingen op de schedel voelbaar worden gemaakt, waarbij de laagfrequente audiosignalen die door de low-pass filter doorgelaten zijn kunnen omgezet worden in duidelijk voelbare bewegingen. De low-pass filter zorgt ervoor dat enkel laagfrequente signalen van het audiosignaal worden doorgelaten en worden omgezet in trillingen, die daardoor enkel en alleen voelbaar zijn bij actie- en luide omgevingsgeluiden, en bijvoorbeeld niet bij spraak, zang of zachte omgevingsgeluiden.

Door de combinatie van een klassieke oorluidspreker en van een "medium surface exciter" wordt de gebruiker als het ware volledig ondergedompeld in het geluid van een spel, een film, muziek of dergelijke, waarbij het geluid als het ware tot leven wordt gewekt en men het geluid ook fysiek beleeft.

Er ontstaat een ware ruimtelijke ervaring door de simultane werking van de klassieke oorluidsprekers over de oren en de trillingen achter de oren, rechtstreeks op de schedel.

Een hoofdtelefoon volgens de uitvinding is uitermate geschikt voor de gamingindustrie waar immersie het nieuwe sleutelwoord is. Gaming wordt op een ander niveau beleefd dan met de reeds bestaande toepassingen.

Computerspellen zoals race-, avontuur- en schietspellen, maar ook gewone speelfilms of muziek worden anders beleefd.

Explosies, het afvuren van een wapen, motorgeluiden, het rijden over stoepranden, helikoptergeluiden en dergelijke meer worden waargenomen als echte bewegingen.

Ook bij muziekbeluistering lijkt men niet in de zaal te zitten maar samen met de muzikanten op het podium of in de studio te staan.

De geluidskwaliteit is overigens vele malen beter als die van de hoofdtelefoons met enkel "boneconductor transducers".

Volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt een hoofdtelefoon volgens de uitvinding gedragen als een klassieke hoofdtelefoon door middel van een draagbeugel om op het hoofd gedragen te worden die bij voorkeur aan elke zijde van het hoofd voorzien is van een voornoemde oorluidspreker en van een voornoemde "medium surface exciter", waarbij de draagbeugel elastisch is uitgevoerd om de oorluidsprekers en de "medium surface transducers" bij gebruik tegen het hoofd te drukken zodat de hoofdtelefoon met hetzelfde gemak en comfort kan gedragen worden als de klassieke hoofdtelefoon.

Bijkomend kan een halsband worden voorzien die de "medium surface exciters" achter het hoofd met elkaar verbindt om deze goed op de gewenste plaats te houden.

Bij voorkeur is de "medium surface exciter" op zodanige manier aan de draagbeugel bevestigd dat deze bij een normaal gebruik van de hoofdtelefoon tegen de schedel wordt gedrukt op een plaats achter het oor van de gebruiker die het midden vormt tussen de zogenaamde processus mastoideus, het wiggenbeen en het achterhoofdsbeen, m.a.w. het vlakke stuk huid net achter de oorschelp, waar het beste resultaat wordt bekomen.

Bij voorkeur wordt bij de hoofdtelefoon een dubbele versterker voorzien met een eerste versterker voor het versterken van het audiosignaal voor de oorluidspreker en een tweede versterker voor het audiosignaal voor de "medium surface exciter" en speciaal ontworpen voor het simultaan gebruik van zowel de "medium surface exiter transducers" als de oorluidsprekers, waarbij de voornoemde low-pass filter geïntegreerd is in de tweede versterker voor de transducers.

De uitvinding heeft ook betrekking op het gebruik van een hoofdtelefoon volgens de uitvinding waarbij de "medium surface exciters" tegen de schedel worden gehouden op een plaats achter de oren die het midden vormt tussen de zogenaamde processus mastoideus, het wiggenbeen en het achterhoofdsbeen om een trillingssensatie van het aangesloten audiosignaal gewaar te worden.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een hoofdtelefoon volgens de uitvinding en het gebruik ervan, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 een hoofdtelefoon volgens de uitvinding weergeeft zoals deze gedragen wordt door een gebruiker; figuur 2 de hoofdtelefoon van figuur 1 weergeeft in ongedragen toestand; figuur 3 een uiteengenomen zicht weergeeft van de hoofdtelefoon van figuur 2; figuur 4 schematisch een aansluitingsschema weergeeft van een hoofdtelefoon volgens de uitvinding; figuur 5 een elektronisch schema weergeeft van de versterker die in figuur 4 met pijl F5 is aangeduid.

De als voorbeeld in de figuren weergegeven hoofdtelefoon 1 is samengesteld uit een elastische draagbeugel 2 om op het hoofd gedragen te worden, met aan elk uiteinde van de draagbeugel 2 een behuizing 3 met daarin geïntegreerd een oorluidspreker 4 onder een afdeklaag 5 en een zogenaamde "medium surface exciter" verlengd door een schelp 7 voor aansluiting tegen het hoofd op een plaats achter het oor van de gebruiker, namelijk op een plaats die het midden houdt tussen de zogenaamde processus mastoideus, het wiggenbeen en het achterhoofdsbeen, met andere woorden het vlakke stuk net achter de oorschelp zoals weergegeven in figuur 1.

De behuizing 3 houdt de oorluidsprekers 4 op een afstand van elkaar en is voorzien van een koppelstuk 8 waarmee de behuizing 3 aan de draagbeugel 2 bevestigd is en die in het weergegeven voorbeeld verschuifbaar in de draagbeugel 2 is aangebracht om de hoofdtelefoon 1 op bekende manier te kunnen aanpassen aan het hoofd van de gebruiker.

De behuizing is zodanig dat wanneer de hoofdtelefoon 1 op een normale manier wordt gedragen zoals weergegeven in figuur 1, namelijk met de draagbeugel 2 over het hoofd gespannen en de oorluidsprekers 4 ter plaatse van de oren van de gebruiker, de "medium surface exciters" 6 zich op de gewenste plaats achter de oren van de gebruiker bevinden.

De behuizing 3 kan daartoe van de nodige regelingen zijn voorzien om de onderlinge posities van de oorluidsprekers 4 en van de "medium surface exciter" 6 te kunnen aanpassen aan het hoofd van de gebruiker.

De beide behuizingen 3 kunnen met een halsband 9 achter het hoofd met elkaar zijn verbonden als ondersteuning om de "medium surface exciters" 6 stevig tegen het hoofd gedrukt te houden,

De lengte van de halsband 9 kan eventueel ook aanpasbaar zijn en/of uit een rekbaar materiaal zijn vervaardigd,

De behuizing 3 kan optioneel rond de oorluidsprekers 4 voorzien zijn van oorschelpen voor aansluiting van de hoofdtelefoon rond de oren.

Goede resultaten werden bekomen met een "medium surface exciter" 6 met een vermogen van 3 Watt en een impedantie van 4 Ohm, bijvoorbeeld een transducer van het type 1785 aangeboden op de webwinkel "van adafruit" met een diameter van het contactoppervlak van 28 mm. Het spreekt voor zich dat andere "medium surface exciter transducers" niet uitgesloten zijn, bij voorkeur transducers met een diameter begrepen tussen de 25 en 35 mm.

De hoofdtelefoon 1 bevat verder een dubbele versterker 10 zoals weergegeven in figuur 4 en de nodige bedradingen 11 en 12 voor aansluiting van de luidsprekers 4, enerzijds, en van de "medium surface exciters", anderzijds, waartoe elke bedrading 11, 12 voorzien is van een geschikte fiche en 13.

De versterker 10 kan door middel van een bekabeling 14 worden aangesloten op de digitale of analoge uitgang een niet in de figuren weergegeven audiobron.

Voor de nodige stroomvoorziening kan de versterker 10 worden aangesloten op het net via een adapter 15, of via een USB-kabel 16 op een USB-voeding of via een batterijpak met één of meer batterijen 17 of dergelijke.

De versterker 10 is een dubbele versterker die in het voorbeeld twee versterkers integreert in één enkele behuizing, respectievelijk een eerste versterker 10a voor de versterking van het inkomend audiosignaal voor de aansturing van de oorluidsprekers via de bedrading 11 en een tweede afzonderlijke versterker voor de versterking van het inkomend audiosignaal voor de aansturing van de "medium surface exciters" via de bedrading 12.

Zoals weergegeven in het elektronisch schema van figuur 5 bevat de eerste versterker 10a een versterkingstrap 18a voor de versterking van inkomend signaal 19 van de audiobron en is bijvoorbeeld voorzien van een boosterfunctie (2x) .

De tweede versterker 10b is eveneens uitgerust met een versterkingstrap 18b voor de versterking van het inkomend signaal 19, voorafgegaan door een low-pass filter 20 om enkel de laagfrequente signalen van het inkomend signaal 19 door te laten, bijvoorbeeld met een doorlaatband van 20 HZ tot en 1 kHz.

In het weergegeven voorbeeld is de versterker voorzien voor het inkomend signaal 19 van een stereo audiobron met twee stereokanalen, zodat de versterkingstrappen 18 en de low-pass filter 20 ontdubbeld zijn.

De low-pass filter 20 is bij voorkeur een actieve filter met SALLEN-KEY architectuur zoals in het schema van figuur 5.

De tweede versterker is voorzien van een regeling van de intensiteit van het uitgangssignaal naar de "medium surface exciters" met een regelknop 21 voor de gebruiker.

Het gebruik en de werking van de hoofdtelefoon volgens de uitvinding volgt genoegzaam uit bovenstaande beschrijving.

De versterker 10 moet niet noodzakelij k een los onderdeel zijn maar kan bevestigd of geïntegreerd zijn aan de draagbeugel 2, behuizing 3, halsband 9 of dergelijke of kan ook geïntegreerd zijn in de audiobron, bijvoorbeeld op de geluidskaart van een computer.

De versterker 10 kan ook gesplitst zijn in een gedeelte met de versterkingstrappen 18 die bijvoorbeeld in de audiobron zijn geïntegreerd en in een gedeelte met de filter 20 dat bijvoorbeeld in de behuizingen 3 is geïntegreerd.

De oorluidsprekers kunnen ook als losse oortjes zijn uitgevoerd die met de bedrading 11 met de behuizing 3 of met de draagbeugel 2 zijn verbonden zonder dat ze in de behuizing 3 zijn geïntegreerd.

In plaats van een verbinding met de audiobron via de bekabeling 14 is het niet uitgesloten om deze verbinding draadloos te realiseren met een zender die met de audiobron is verbonden of erin is geïntegreerd en een ontvanger die in de versterker 10 of in de behuizing 3 is geïntegreerd.

Alhoewel in het getoonde voorbeeld twee luidsprekers 4 en twee "medium surface transducer" 6 zijn toegepast, is het niet uitgesloten van slechts één enkele "medium surface transducer" 6 en/of één enkele luidspreker 4 worden toegepast.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch een hoofdtelefoon volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (18)

Conclusies .

1. - Hoofdtelefoon met minstens één oorluidspreker (4) voor het weergeven van het geluid afkomstig van een audiosignaal (19) van een audiobron, daardoor gekenmerkt dat hij tevens voorzien is van een minstens één zogenaamde "medium surface exciter" (6) voor plaatsing tegen de schedel achter het oor van de gebruiker en van een low-pass filter (20) met een ingang voor het audiosignaal (19) van de audiobron en een uitgang voor het gefilterde audiosignaal voor het aansturen van de "medium surface transducer" (6).

2. - Hoofdtelefoon volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat hij is voorzien van een draagbeugel (2) om op het hoofd gedragen te worden, welke draagbeugel (2) voorzien is van een voornoemde oorluidspreker (4) en van een voornoemde "medium surface exciter" (6), waarbij de draagbeugel (2) elastisch is uitgevoerd om de oorluidspreker (4) en de "medium surface transducer" (6) bij gebruik tegen het hoofd te drukken.

3. - Hoofdtelefoon volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de "medium surface exciter" (6) op zodanige manier aan de draagbeugel (2) is bevestigd dat hij bij een normaal gebruik van de hoofdtelefoon (1) tegen de schedel wordt gedrukt op een plaats achter het oor van de gebruiker die het midden vormt tussen de zogenaamde processus mastoideus, het wiggenbeen en het achterhoofdsbeen.

4. - Hoofdtelefoon volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat de oorluidspreker (4) en de "medium surface transducer" (6) op een afstand van elkaar zijn geïntegreerd in een behuizing (3) die bevestigd is aan een uiteinde van de draagbeugel (2).

5. - Hoofdtelefoon volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de "medium surface exciter" (6) is voorzien van een schelp (7) voor aansluiting tegen het hoofd van de gebruiker.

6. - Hoofdtelefoon volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat hij voorzien is van een dubbele versterker (10), namelijk een eerste versterker (10a) voor het audiosignaal van de oorluidspreker (4) en een tweede versterker (10b) voor het audiosignaal van de "medium surface exciter" (6).

7. - Hoofdtelefoon volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat de low-pass filter (20) geïntegreerd is in de tweede versterker (10b).

8. - Hoofdtelefoon volgens conclusie 6 of 7, daardoor gekenmerkt dat de tweede versterker (10b) is voorzien van een regeling met regelknop (21) voor de regeling van de intensiteit van het uitgangssignaal van de tweede versterker (10b).

9. ” Hoofdtelefoon volgens één van de conclusies 6 tot 8, daardoor gekenmerkt dat de beide versterkers (10a en 10b) en de low-pass filter (20) geïntegreerd zijn in een gezamenlijke behuizing met twee aansluitingen, één voor elke versterker, voor het aansluiten respectievelijk van de oorluidspreker (4) en van de "medium surface exiter" (6).

10. ~ Hoofdtelefoon volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de low-pass filter (20) gekenmerkt is door een doorlandband van 20 Hz tot lKh.

11. “ Hoofdtelefoon volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de low-pass filter (20) een actieve filter is met een SALLEN-KEY architectuur.

12. - Hoofdtelefoon volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de "medium surface exciter" (6) wordt gebruikt met een vermogen van 3 Watt en een impedantie van 4 Ohm.

13. - Hoofdtelefoon volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de "medium surface exciter" (6) een diameter van het contactoppervlak bezit gelegen tussen 25 en 35 mm.

14. - Hoofdtelefoon volgens één van de conclusies 6 tot 13, daardoor gekenmerkt dat hij aan elk uiteinde van de draagbeugel (2) is voorzien van een oorluidspreker (4) en van een "medium surface exciter" (6), waarbij de beide oorluidsprekers (4) aangesloten zijn op de eerste versterker (10a) en de beide "medium surface exciters" (6) zijn aangesloten op de tweede versterker (10b) met geïntegreerde low pass filter (20).

15, - Hoofdtelefoon volgens conclusie 14, daardoor gekenmerkt dat de beide "medium surface exciters" (6) met elkaar verbonden zijn door middel van een halsband (9),

16. - Hoofdtelefoon volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het een "gaming" hoofdtelefoon (1) is.

17, - Het gebruik van een hoofdtelefoon volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat hij voor gebruik wordt aangesloten op een audiosignaal van een audiobron, waarbij de oorluidspreker(s) (4) ter plaatse van de oren van de gebruiker worden gehouden en de "medium surface exciter(s)" (6) tegen de schedel worden gehouden op een plaats achter de oren die het midden vormt tussen de zogenaamde processus mastoideus, het wiggenbeen en het achterhoofdsbeen om een trillingssensatie van het aangesloten audiosignaal gewaar te worden.

18. - Het gebruik van een hoofdtelefoon volgens conclusie 17, daardoor gekenmerkt dat hij wordt gebruikt bij het spelen van computerspellen.