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Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung für Kopfhörer zur Erzeugung akustischer Effekte bei der
Wiedergabe von Schallereignissen, wobei für jedes Ohr bzw. jeden Kanal wenigstens zwei elektroakustische
Wandler vorgesehen sind.
Kopfhörer, bei denen in jeder Muschel zwei Wandler eingesetzt sind, werden derzeit vorzugsweise zur
Wiedergabe von quadrophonischen Schallplatten und in elektroakustischen Anlagen mit vier Kanälen verwendet, um auch bei Kopfhörerbenutzung jenen schalleindruck zu erhalten, der bei der Wiedergabe durch vier
Lautsprecher erzielt wird.
Es sind auch Kopfhörer bekanntgeworden, die ebenfalls je Hörermuschel zwei Wandlersysteme aufweisen, beispielsweise ein elektrodynamisches und ein elektrostatisches System, welche Anordnung aber nur dazu dienen soll, den Frequenzbereich auf zwei Wandler zu verteilen, um in jedem Bereich einen optimalen Wiedergabeeffekt zu erzielen, d. h. einen möglichst geradlinigen Frequenzgang von den tiefsten bis zu den höchsten Frequenzen herzustellen.
Die Erfindung hat jedoch weder das Ziel, einen Kopfhörer für Quadrophonie zu schaffen, obwohl sie auch bei solchen Kopfhörern anwendbar ist, noch soll damit ein sogenanntes"Zweiwegsystem", worunter man die
Aufteilung des zu übertragenden Frequenzbandes auf zwei Wandler versteht, erreicht werden. Es ist vielmehr das
Ziel der Erfindung, jene störende Erscheinung bei der Benutzung von Kopfhörern zu beseitigen, die man als das "im Kopf hören" bezeichnet. Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, die Kopfhörerwiedergabe jener von
Lautsprechern anzugleichen, um beispielsweise auch das Vibrato elektronischer Orgeln hörbar zu machen, das bekanntlich von Kopfhörern nicht oder nur unzulänglich wahrnehmbar gemacht werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein räumlicher Klangeindruck hervorgerufen wird, der in seiner Intensität mittels wenigstens eines von aussen bedienbaren Regelorgans von Null bis zu einem
Maximalwert verändert werden kann.
Alle diese Ziele werden erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass man, ausgehend von einem Kopfhörer mit wenigstens zwei Wandlern in jeder Hörermuschel, der Membran eines der beiden Wandler ein akustisches
Laufzeitglied zuordnet und ausserdem ein die beiden Anteile der beiden Schallwandler an der abgegebenen
Schalleistung einstellbares Organ vorsieht, das von aussen einstellbar ist.
Dabei wird vorausgesetzt, dass die Wandler jeder Hörermuschel wenigstens angenähert gleiche akustische
Eigenschaften aufweisen, insbesondere hinsichtlich des Frequenzganges.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Wandler einer Hörermuschel auf einer gemeinsamen Montageplatte montiert, die auch das mechanische Laufzeitglied, vorzugsweise in Form einer
Schraubenfederanordnung, trägt.
Um eine ausreichende Laufzeit von einem Ende zum andern über das mechanisch-akustische Laufzeitglied zu erhalten, besteht die Schraubenfederanordnung aus zwei im Winkel, vorzugsweise in einem spitzen Winkel angeordneten Federteilen, die an ihren beiden Enden schwingungsfähig gelagert sind. Im Knotenpunkt der beiden Federteile wird dies erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass dieser an einem Ende einer dünnen, kurzen Schraubenfeder befestigt ist, deren anderes Ende an einem festen Stützpunkt auf der Montageplatte befestigt ist.
Für die beliebige Aufteilung der dem Kopfhörer zugeführten Schalleistung auf die beiden Wandler jeder Hörermuschel der erfindungsgemässen Anordnung bedarf es eines Einstellorgans, das die Aufteilung elektrisch oder mechanisch ermöglicht. Eine elektrische Aufteilung erfolgt am zweckmässigsten mittels regelbarer Widerstände, wobei es möglich ist, für jede Hörermuschel einen eigenen Regler vorzusehen oder aber auch in einer Hörermuschel einen auf alle Wandler des Kopfhörers einwirkenden gemeinsamen Regler, beispielsweise ein Tandempotentiometer, zu verwenden. Dementsprechend ist in einem Falle an jeder Hörermuschel ein Betätigungsorgan für den Regler vorzusehen, im andern Fall hingegen nur eines an der Aussenseite einer Hörermuschel.
Welche Lösung bevorzugt wird, bleibt dem Hersteller bzw. dem Benutzer eines mit der erfindungsgemässen Anordnung ausgestatteten Kopfhörers überlassen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen entnommen werden, in denen Fig. 1 die erfindungsgemässe Anordnung in Draufsicht schematisch zeigt, Fig. 2 einen schematischen Querschnitt längs der Linie X-X der in Fig. 1 gezeigten Anordnung darstellt, Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Kopfhörermuschel zeigt, in die eine erfindungsgemässe Anordnung einschliesslich eines Regelorgans eingebaut ist, und Fig. 4 der Vollständigkeit halber eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer solchen erfindungsgemässen Einrichtung vorstellt.
Die schematische Darstellung der Fig. 1 zeigt die erfindungsgemässe Anordnung in der Draufsicht. Auf einer gemeinsamen Montageplatte--202--sind die beiden in ihren akustischen Eigenschaften wenigstens angenähert gleichen Wandler--201 und 215--montiert. Unter Montageplatte ist hier ein angenähert flächenförmiges Gebilde zu verstehen, das Ausnehmungen und Vertiefungen (Mulden) sowie Vorsprünge aufweist. In einer solchen Vertiefung (Mulde) ist der mit dem mechanischen Laufzeitglied verbundene Wandler--201-- untergebracht.
Die Schraubenfederanordnung besteht hier aus zwei Teilen--203 und 210--, mit dem gemeinsamen Knotenpunkt--206-, von dem eine dünne Schraubenfeder-207--zum Stützpunkt-208-auf der Montageplatte-202-geführt ist. Das eine Ende des Teiles-203--, der mit der Membran --211-- des
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Wandlers --201-- über ein Kopplungselement--220-verbunden ist, hängt mit einer aufgebogenen Windung am festen Stützpunkt --204--, wobei ein Dämpfungsmaterial --205--, z.
B. ein Elastomer, diesen Punkt ein- bzw. umschliesst. In gleicher Weise ist das freie Ende des Federteiles-210-am Stützpunkt - -209-- der Montageplatte --202-- befestigt.
Die in Fig. 1 dargestellte Art der Kopplung zwischen der Membran --211-- und der Schraubenfeder
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die Feder-210-weitergeleitet.- 209-- werden sie reflektiert, durchlaufen wieder beide Federteile und werden dann am Stützpunkt - 204-wieder reflektiert. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis die Schwingungsenergie durch die Reibungsverluste aufgezehrt ist.
Um den an sich bekannten Schallweg von der Vorderseite zur Rückseite der Wandlermembranen herzustellen, sind in der Montageplatte --202-- rings um die Wandler-201 und 215-Durchbrechungen - -213, 216-- vorgesehen, die üblicherweise mit einem akustischen Reibungswiderstand--214--abgedeckt sein können.
Dem in Fig. 2 gezeigten Querschnitt durch die erfindungsgemässe Anordnung ist zu entnehmen, wie die Wandler--201 und 215--in die Montageplatte--202--eingesetzt sind. Dadurch, dass der Wandler
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vertieftMontageplatte --202-- und verläuft im wesentlichen zwischen beiden Wandlern. Der Wandler-215-, der keine Kopplung mit der Schraubenfederanordnung aufweist, befindet sich im wesentlichen innerhalb der
Montageplatte-202-.
Aus Fig. 2 ist auch zu erkennen, wie die Bohrungen--213, 216--sich im Querschnitt darstellen und wie das Dämpfungsmaterial--214, 217-in diese Ausnehmungen in Form von Bohrungen eingesetzt ist.
Fig. 3 stellt eine Schnittdarstellung durch eine Hörermuschel dar, die erfindungsgemäss zwei Wandler enthält und ausserdem noch das Potentiometer--218--, das mit dem Betätigungsknopf --219-- von aussen verstellt werden kann. Mit--221--ist der bei den modernen Kopfhörern übliche weiche Ohrpolster bezeichnet, der nach Bedarf auch aus schalldurchlässigem Material, z. B. als Schaumnetzpolster ausgebildet sein kann, wobei dann die Durchbrechungen--213 und 216--unter Umständen entfallen können. Der Ohrpolster kann auch aus einem Material bestehen, das die Hörermuschel am Ohr schalldicht abschliesst. Diese Einzelheiten sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung.
Der Vollständigkeit halber ist in Fig. 4 noch das elektrische Schaltbild zum Betrieb eines regelbaren
Doppelkopfhörers dargestellt. In der selbstverständlich nur symbolisch dargestellten Anordnung sind die Wandler - -201 und 215-- als jeweils in einer Hörermuschel vorgesehenes Wandlerpaar dargestellt, wobei ein Paar dem rechten Kanal--R-, das andere Paar dem linken Kanal--L--beispielsweise zugeordnet ist. Jeder Wandler hat üblicherweise zwei elektrische Anschlüsse, von denen einer zu einer gemeinsamen Leitung-L-, die meistens an Masse liegt, führt. Die andern Anschlüsse jedes in einer Hörermuschel vorgesehenen Wandlerpaares - 201 und 215-sind über einen Potentiometerwiderstand R1 bzw. R2 miteinander verbunden, dessen
Schleifer zum Anschluss Kl (z.
B. rechter Kanal) bzw. K2 (z. B. linker Kanal) führt. In einer Endstellung des Potentiometers ist beispielsweise der Wandler --201-- direkt mit der Eingangsklemme Kl bzw. K2 verbunden, wogegen der andere Wandler --215-- nur über den Gesamtwiderstand des Potentiometers R1 bzw. R2 angespeist wird. Dies hat zur Folge, dass an dem Wandler --201-- die volle Eingangsspannung liegt, der Wandler--215--jedoch nur einen Bruchteil derselben erhält.
Dementsprechend ist auch der Unterschied der von den Wandlern-201 und 215-abgestrahlten Schalleistung, d. h. im dargestellten Falle gibt der Wandler - -201--, dem gemäss dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ein mechanisch-akustisches Laufzeitglied zugeordnet ist, die bei der vorhandenen Eingangsspannung maximal mögliche Schalleistung ab, wogegen die Schalleistung des Wandlers-215-, der einem ohne Zusatzeinrichtung arbeitenden normalen Wandlersystem entspricht, kaum hörbar sein dürfte.
In der andern Endstellung der Potentiometer Rl, R2 liegen dann die Verhältnisse umgekehrt, d. h. über die Wandler --215-- wird in üblicher Weise die volle Schalleistung abgestrahlt, wogegen von den Wandlern --201-- nichts zu hören sein wird.
Daraus folgt, dass bei Verstellung der Potentiometerschleifer von einer Endstellung in die andere ein kontinuierlicher übergang der Schalleistung von einem Wandler auf den andern möglich ist, und dass die Anteile jedes Wandlers an der gesamten Schalleistung beliebig eingestellt werden können.
Die Anordnung entspricht im Prinzip dem Balanceregler in Stereoanlagen, ohne aber dessen Funktion im eigentlichen Sinne zu übernehmen. Es soll hier lediglich in jedem Kanal die Möglichkeit bestehen, die Anteile zweier Schallwandler verschiedener Eigenschaften an der abgegebenen Schalleistung nach Belieben einstellen zu können, um die subjektiv optimale Wiedergabe zu erreichen.