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zusätzlichen Hochtonwandler darstellt, die Fig. 8 und 9 sowie 10 und 11 Ausführungsbeispiele darstellen, bei denen die passiven Membrane bzw. die passive Membran an der Aussenseite des Hörergehäuses oder im Bereich derselben liegen bzw. liegt.
Bei dem in Fig. l dargestellten schematischen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles handelt es sich um einen Kopfhörer mit einem dynamischen System. Mit--l--ist die aktive Wandlermembran bezeichnet ; eine daran befestigte Tauchspule--2--taucht in den Luftspalt eines Dauermagnetsystems--3--ein. Ein akustischer Reibungswiderstand--4--bedämpft die Membran Die Rückseite des Wandlers ist an
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Aussenluft verbunden.
Es kommt in dieser Anordnung zu kein akustischen Kurzschluss von der Vorder-zur Rückseite der Wandlermembran. Im niedrigen Frequenzbereich unter etwa 150 Hz verhindern die passiven Membrane, im mittleren Frequenzbereich um etwa 500 Hz der Tiefpass, gebildet durch die akustische Masse im Schalldurchlass - und die Rückstellkraft des Hohlraumes--5--, den Kurzschluss. Vor der mit einer eine
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Ohr.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Die passiven Membrane --15-- sind einerseits mit dem Kopplungsraum--16--, anderseits mit einem von der Aussenluft abgeschlossenen Hohlraum--17--
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Tiefpass bildenden massebehafteten Schalldurchlass--21--aufweist, gibt diese Ausführung weder nach aussen Schall ab, noch kann von aussen Schall an das Ohr gelangen. Dies kann in manchen Fällen von Vorteil sein. Die den Frequenzgang linearisierende Wirkung der passiven Membrane bleibt voll wirksam, aber auch die Dämpfung des Kopplungsraumes--16--ist gewährleistet, u. zw. ohne Einbusse an Schalldruck bei tiefen Frequenzen.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel erfolgt kein akustischer Kurzschluss der Wandlermembrane. Ein perforiertes Schutzblech--22--und ein flaches Ohrpolster--23--ergeben eine Konstruktion, die ein Anliegen des Ohrpolsters am Ohr ermöglicht.
Die Fig. 3 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Kopfhörers mit elektrostatischem Wandler, z. B. auf Elektretbasis, dar. Der elektrostatische oder piezoelektrische Wandler --24-- arbeitet einerseits auf den Kopplungsraum-25--, anderseits auf den Hohlraum--26--. Rings um den Wandler ist eine passive Ringmembran--27--mit dem der Dämpfung dienenden akustischen Reibungswiderstand--28--
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zwischen den beiden Membranseiten auftreten.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, ebenfalls mit einem elektrostatischen oder piezoelektrischen
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die einen engen, massebehafteten Schalldurchlass aufweisen kann. Um den Wandler sind die passiven Membrane --34-- angeordnet. Akustische Reibungswiderstände --35-- dienen der Dämpfung, die jedoch auch in die passiven Membrane hineingebaut sein können. So kann z. B. Papier oder eine Membran aus Kunststoff mit Gewebeeinlage verwendet werden, wodurch die Membran eine innere Reibung erhält. Die passiven Membrane --34-- sind an Luftkammern--36--angeschlossen. Sind die Kammern--33 und 35--von der Aussenluft abgeschlossen, dann dringt kein Schall nach aussen und kein Schall kann von aussen in das Ohr gelangen.
Wenn zum Ausgleich von atmosphärischen Druckschwankungen in die Begrenzung der Kammern--33 und 35--eine sehr enge Öffnung angeordnet wird, so hat das auf die akustische Wirkungsweise keinen Einfluss. Die Grundresonanzen der passiven Membrane --34-- können gleich oder verschieden sein, die Grösse der Luftkammern--36--und auch die akustischen Reibungswiderstände--35--können ebenfalls gleich oder verschieden voneinander sein. Damit wird die akustische Abstimmung zur Herstellung gewünschter Frequenzgänge ermöglicht.
Der wesentliche Fortschritt liegt darin, dass mehrere vorteilhafte Komponenten in bezug auf die Verbesserung der Schallübertragung mittels Kopfhörer zusammentreffen. Die passiven Membrane ermöglichen das
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Abstimmen der Frequenzcharakteristik des Kopfhörers in weiten Grenzen. Der Kopplungsraum wird bedämpft, so dass stehende Wellen im Bereich höherer Frequenzen unterdrückt werden. Durch den Wegfall von Resonanzen im Kopplungsraum und durch den optimalen Frequenzgang werden die Schallsignale in den Gehörgängen (Ohrsignale) denen beim natürlichen räumlichen Hören angenähert. Schon geringe Störungen dieser Ohrsignale führen bekanntlich zu Störungen des räumlichen Hörens.
Monauraler Kopfhörerempfang, aber auch stereophonische Kopfhörerbeschallung ergeben vielfach interaulare Signaldifferenzen, die ein frequenzabhängiges Hin- und Herwandern der Richtung des Hörereignisses, die störende Im-Kopf-Lokalisiertheit oder zumindest ein nahe am Kopf geortetes Hörereignis bewirken.
Die Erfindung stellt einen wesentlichen Fortschritt im Entfernung-un Richtungshören bei Kopfhörerbeschallung dar. Die zahlreichen Parameter, wie Abstimmung der passiven Membrane, Dämpfung der Wandler- und der passiven Membrane, Abstimmung des Frequenzganges des Wandlers, bilden die Voraussetzungen, die Pgel- und Gruppenlaufzeitverhältnisse der Ohrsignale denen des natürlichen Hörens anzugleichen.
Die Abstimmung kann auch am Kopfhörer von aussen regelbar durchgeführt werden. Die Fig. 5 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel.
In Fig. 5 ist der an die passiven Membrane --37-- angeordnete akustische Reibungswiderstand--38-variabel ausgeführt. Dabei wird durch eine Lochblende--39--der Querschnitt der Widerstandsfläche variiert.
Es kann, wie in Fig. 5 dargestellt, eine Scheibe--40--mittels Drehknopf--41--verdreht werden, so dass die Widerstandsfläche mehr oder weniger abgedeckt wird. Durch einen entsprechenden Mechanismus kann auch die Pressung des Dämpfungsmaterials als variabler Reibungswiderstand wirken.
In Fig. 6 ist die Wirkung der Einrichtung nach Fig. 5 in bezug auf die Frequenzcharakteristik dargestellt. Die Kurve a wird bei geschlossener Lochblende--39--, also bei unendlich grossem Reibungswiderstand erzielt.
Wird die Blende durch Drehen geöffnet, dann entstehen die Kurven b, c und schliesslich bei ganz offener Blende die Kurve d. Für den besten Klangeindruck ist etwa die Kurve c optimal.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel stellt Fig. 7 dar. Die passiven Membrane --42-- mit Reibungswiderstand - 43-sind über den Schallauslass-44-mit der Aussenluft in Verbindung. Die Wandlermembran-45-ist rückseitig durch einen Hohlraum--46--von der Aussenluft abgeschlossen. Vor der Wandlermembran --45-- befindet sich ein weiterer Wandler--47--, u. zw. für hohe Tonfrequenzen. Dieser Wandler kann nach dem Elektretprinzip arbeiten. Die Rückseite der Membran dieses Wandlers ist geschlossen, d. h. die Membran arbeitet auf ein sehr flaches Luftpolster, wodurch die hohe Abstimmung gewährleistet wird.
Die von der Wandlermembran--45--stammenden Schallsignale werden durch rings um den Wandler
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durch seitliche dünne Stützelemente gehalten werden.
Die passiven Membrane können auch an anderer Stelle des erfindungsgemässen Kopfhörers angeordnet sein, wie dies die Fig. 8 bis 11 darstellen.
In Fig. 8 ist rings um die Wandlermembran--49--zwischen dem Wandlergehäuse--50--und dem Übertopf--51--ein ringförmiger Kanal--52--gebildet, der in eine flache Luftkammer --53-- führt. Diese Kammer ist durch eine passive Membrananordnung--54--mit dem akustischen Reibungswiderstand --55-- abgeschlossen. Damit ist der Kopplungsraum zum Ohr durch die passive Membrananordnung--54-- mit der Aussenluft verbunden. Die Wandlermembran --49-- ist rückseitig durch einen Hohlraum--56--von der Aussenluft abgeschlossen. Soll auch dieser Raum entlüftet werden so kann dies durch eine zentrale Öffnung --57-- erfolgen.
Die Fig. 9 gibt die Draufsicht auf den Kopfhörer gemäss Fig. 8 wieder.
In Fig. 10 ist eine zylinderförmige passive Membran --58-- mit akustischem Reibungswiderstand --59-- im Abstand um das Wandlergehäuse--60--angeordnet. Die Schallsignale von der Wandlermembran
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--59-- insÖffnungen entlüftet sein.
Die Fig. 11 zeigt den Kopfhörer der Fig. 10 von aussen in Seitenansicht.
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8 and 9 as well as 10 and 11 show exemplary embodiments in which the passive membrane or the passive membrane is or is on the outside of the receiver housing or in the area thereof.
The schematic cross section of a first exemplary embodiment shown in FIG. 1 is a headphone with a dynamic system. The active transducer membrane is denoted by - l -; an attached plunger coil - 2 - dips into the air gap of a permanent magnet system - 3 -. An acoustic frictional resistance - 4 - dampens the membrane. The rear of the transducer is on
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Outside air connected.
In this arrangement, there is no acoustic short circuit from the front to the rear of the transducer membrane. In the low frequency range below about 150 Hz, the passive membrane, in the middle frequency range around 500 Hz, the low pass, formed by the acoustic mass in the sound passage - and the restoring force of the cavity - 5--, prevent the short circuit. Before having a one
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Ear.
In Fig. 2, a further embodiment is shown. The passive membranes --15-- are on the one hand with the coupling space - 16--, on the other hand with a cavity - 17-- closed from the outside air.
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Has a low-pass mass-afflicted sound passage - 21 -, this design neither emits sound to the outside, nor can sound reach the ear from the outside. This can be beneficial in some cases. The effect of the passive membrane, which linearizes the frequency response, remains fully effective, but the damping of the coupling space - 16 - is also guaranteed, including without loss of sound pressure at low frequencies.
In this exemplary embodiment, too, there is no acoustic short circuit of the transducer membrane. A perforated protective plate - 22 - and a flat ear pad - 23 - result in a construction which enables the ear pad to rest against the ear.
Fig. 3 shows an embodiment of a headphone with an electrostatic transducer, e.g. The electrostatic or piezoelectric transducer -24- works on the one hand on the coupling space -25- and on the other hand on the cavity -26-. Around the transducer is a passive ring membrane - 27 - with the acoustic frictional resistance used for damping - 28--
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occur between the two sides of the membrane.
In Fig. 4 is a further embodiment, also with an electrostatic or piezoelectric
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which can have a narrow, bulk sound passage. The passive membranes --34-- are arranged around the converter. Acoustic frictional resistances --35-- are used for damping, but they can also be built into the passive membrane. So z. B. paper or a membrane made of plastic with a fabric insert can be used, whereby the membrane receives an internal friction. The passive membranes --34 - are connected to air chambers - 36 -. If the chambers - 33 and 35 - are closed off from the outside air, then no sound penetrates outside and no sound can enter the ear from outside.
If a very narrow opening is arranged in the delimitation of the chambers - 33 and 35 - to compensate for atmospheric pressure fluctuations, this has no effect on the acoustic mode of operation. The basic resonances of the passive membrane --34-- can be the same or different, the size of the air chambers - 36 - and also the acoustic frictional resistances - 35 - can also be the same or different from one another. This enables acoustic tuning to produce the desired frequency responses.
The main advance is that several advantageous components with regard to the improvement of the sound transmission by means of headphones come together. The passive membranes make this possible
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Adjustment of the frequency characteristics of the headphones within wide limits. The coupling space is attenuated so that standing waves in the range of higher frequencies are suppressed. Due to the elimination of resonances in the coupling space and the optimal frequency response, the sound signals in the auditory canals (ear signals) are approximated to those of natural spatial hearing. It is known that even slight disturbances in these ear signals lead to disturbances in spatial hearing.
Monaural headphone reception, but also stereophonic headphone sound, often result in internal signal differences, which cause a frequency-dependent wandering of the direction of the auditory event, the disturbing in-head localization or at least an auditory event located close to the head.
The invention represents a significant advance in distance and directional hearing with headphones. The numerous parameters, such as tuning of the passive membrane, damping of the transducer and passive membrane, tuning of the frequency response of the transducer, form the prerequisites, the level and group delay ratios To adjust ear signals to those of natural hearing.
The tuning can also be carried out externally on the headphones. Fig. 5 shows such an embodiment.
In Fig. 5, the acoustic frictional resistance arranged on the passive membrane -37- is designed to be variable. The cross-section of the resistance surface is varied by means of a perforated diaphragm 39.
As shown in FIG. 5, a disk - 40 - can be rotated by means of a rotary knob - 41 - so that the resistance surface is more or less covered. With a corresponding mechanism, the compression of the damping material can also act as a variable frictional resistance.
FIG. 6 shows the effect of the device according to FIG. 5 with respect to the frequency characteristic. The curve a is achieved with the pinhole closed - 39 -, i.e. with an infinitely large frictional resistance.
If the diaphragm is opened by turning, then curves b, c are created and finally curve d when the diaphragm is fully open. For the best sound impression, curve c is optimal.
A further embodiment is shown in FIG. 7. The passive membranes --42 - with frictional resistance - 43 - are connected to the outside air via the sound outlet - 44. The converter membrane 45 is closed off from the outside air by a cavity 46 on the back. In front of the transducer membrane --45-- there is another transducer - 47--, u. or for high sound frequencies. This converter can work on the electret principle. The back of the diaphragm of this transducer is closed; H. the membrane works on a very flat air cushion, which ensures high coordination.
The sound signals coming from the transducer membrane - 45 - are transmitted around the transducer
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are held by thin lateral support elements.
The passive membranes can also be arranged elsewhere on the headphones according to the invention, as shown in FIGS. 8 to 11.
In Fig. 8, an annular channel - 52 - is formed around the converter membrane - 49 - between the converter housing - 50 - and the planter - 51 - which flows into a flat air chamber --53-- leads. This chamber is closed by a passive membrane arrangement - 54 - with the acoustic frictional resistance --55--. The coupling space to the ear is thus connected to the outside air through the passive membrane arrangement - 54 -. The transducer membrane --49 - is closed off from the outside air by a cavity - 56 - on the back. If this room is also to be vented, this can be done through a central opening --57--.
FIG. 9 shows the top view of the headphones according to FIG. 8.
In Fig. 10 a cylindrical passive membrane --58-- with acoustic frictional resistance --59-- is arranged at a distance around the transducer housing --60. The sound signals from the transducer membrane
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--59-- must be vented into the openings.
FIG. 11 shows the headphone of FIG. 10 from the outside in a side view.
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