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Der einfacheren Darstellung wegen wurde in Fig. 1 der elektrostatische Antrieb von Membranen herangezogen, obwohl derzeit flächenhaft angetriebene Membranen nach dem elektrodynamischen Prinzip überwiegen und im folgenden als orthodynamisch angetriebene Membranen bezeichnet werden. Bei der einfachen Darstellung in der Fig. 1 sind demnach drei elektrostatische Wandler --26, 27 und 28-- vorgesehen, von denen die beiden ersten in einer Ebene liegen.
Der dritte elektrostatische Wandler --28-- schliesst mit der Ebene, in der die beiden andern liegen, einen beispielsweise stumpfen Winkel ein, so dass der Kopplungsraum die Form eines Keiles aufweist, dessen Ober-und Unterseite durch reflexionsarme, dreieckige Wandelemente - -29, 30-- gebildet werden. Im Sinne der Erfindung können auch diese Wandelemente --29, 30-- von flächenhaft angetriebenen Membranen gebildet werden. Da sich die Membranen zwischen den Elektroden der elektrostatischen Wandler befinden, sind sie in Fig. 1 nicht sichtbar.
In Fig. 2 ist gezeigt, wie der erfindungsgemässe Kopfhörer am Kopf des Benutzers anliegt.
Es handelt sich um eine Schnittdarstellung, bei der die Schnittebene parallel zum Wandlersystem - -28-- der Fig. 1 verläuft und angenähert den Kopfhörer halbiert. Das System --28-- ist demnach in Fig. 2 nicht sichtbar und auch nicht die von ihm eingeschlossene Membran --8--. Die Ohrmuschel besitzt einen Ohrpolster --22--, der keilförmig ausgebildet ist und das Ohr --24-mit dem Gehöreingang --25-- vollkommen umschliesst. Der Kopplungsraum --23-- ist so gestaltet, dass er die Ohrmuschel --24-- nicht berührt und er behindert infolgedessen auch nicht die Ohrresonanzen, die nur im höheren Frequenzbereich, etwa ab 800 Hz, auftreten. Im niederen Frequenzbereich ist die Schallübertragung nur vom Verhältnis der Volumsverschiebung der Membran zum Kopplungsraum abhängig.
Für das Richtungs- und Entfernungshören sind im niederen Frequenzbereich im wesentlichen nur Laufzeitunterschiede der beiden Ohrsignale des rechten und des linken Ohres massgebend. Der Ohrpolster --22-- ist mit einem Rahmen --21-- versehen, der die Wandlersysteme trägt, von denen allerdings nur eines mit der Membran-l-sichtbar ist. Hier ist angenommen, dass das Wandlersystem ein orthodynamisches ist, weshalb bei --2 und 3-- auf der Membran - Leiter in gedruckter Schaltung vorgesehen sind. Die Schichtdicke einer solchen Schaltung beträgt etwa 3 bis 6 p. Eine noch geringere Schichtdicke ergibt sich, wenn man die Leiterfolie auf der Membranfolie aufdampft, was eine Schichtdicke von 0, 5 bis 1 p ergibt. Die Folie selbst hat eine Dicke von etwa 2 bis 3 p. Die Membranen können zur Beseitigung von Materialspannungen Prägungen geringer Tiefe, z.
B. etwa 10 p tief, aufweisen. Die mechanische Impedanz jeder Membran im Hörfrequenzbereich soll vorteilhafterweise gegenüber ihrem akustischen Strahlungswiderstand vernachlässigbar sein. Die Grenzen sind in der Technologie und im thermischen Verhalten unter Berücksichtigung der Wärmeableitung benachbarter Metallteile-19, 20- des Magnetsystems gegeben.
Die Stellung der einzelnen Flächenmembranen zueinander bzw. der partielle Antrieb der Flächen und die elektrische Speisung der Flächenkombination ermöglichen es, eine dem natürlichen Hören entsprechende Anregung der Ohrresonanzen hervorzurufen. Von Bedeutung ist, dass die Membranen für Schallwellen höherer Frequenz durchlässig sind, obwohl sie durch elektrische Anregung gleichzeitig auch Schall abstrahlen können. Die Durchlässigkeit beruht darauf, dass die Membran infolge ihrer geringen Masse und der nur sehr geringen Steifigkeit von auftretenden Schallwellen ohne Verlust entsprechend der Molekularbewegung der Luft mitgezogen wird, auf Grund ihres Antriebes aber auch selbst Schallwellen aussendet.
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For the sake of simplicity of illustration, the electrostatic drive of membranes was used in FIG. 1, although diaphragms which are currently driven by a large area predominate according to the electrodynamic principle and are referred to below as orthodynamically driven membranes. In the simple illustration in FIG. 1, three electrostatic converters --26, 27 and 28-- are therefore provided, of which the first two lie in one plane.
The third electrostatic converter --28-- encloses, for example, an obtuse angle with the plane in which the other two lie, so that the coupling space has the shape of a wedge, the top and bottom of which are formed by low-reflection, triangular wall elements --29 , 30-- are formed. In the sense of the invention, these wall elements --29, 30-- can also be formed by area-driven membranes. Since the membranes are located between the electrodes of the electrostatic converters, they are not visible in FIG. 1.
2 shows how the headphones according to the invention fit against the user's head.
It is a sectional view in which the sectional plane runs parallel to the transducer system - -28-- of Fig. 1 and approximately halves the headphones. The system --28-- is therefore not visible in Fig. 2, nor is the membrane --8-- enclosed by it. The auricle has an ear cushion --22--, which is wedge-shaped and completely encloses the ear --24 - with the auditory input --25--. The coupling space --23-- is designed in such a way that it does not touch the auricle --24-- and, as a result, does not hinder the ear resonances, which only occur in the higher frequency range, for example from 800 Hz. In the lower frequency range, sound transmission is only dependent on the ratio of the volume shift of the membrane to the coupling space.
For directional and distance listening, only the runtime differences of the two ear signals of the right and left ear are essentially decisive in the lower frequency range. The ear cushion --22-- is provided with a frame --21-- which supports the transducer systems, of which only one is visible with the membrane-l. Here it is assumed that the transducer system is an orthodynamic, which is why --2 and 3-- are provided on the membrane - conductors in printed circuit. The layer thickness of such a circuit is approximately 3 to 6 p. An even smaller layer thickness results if the conductor foil is vapor-deposited on the membrane foil, which results in a layer thickness of 0.5 to 1 p. The film itself has a thickness of approximately 2 to 3 p. The membranes can be used to remove material tensions, embossing shallow depth, for.
B. about 10 p deep. The mechanical impedance of each membrane in the hearing frequency range should advantageously be negligible compared to its acoustic radiation resistance. The limits are given in technology and thermal behavior, taking into account the heat dissipation of adjacent metal parts-19, 20-of the magnet system.
The position of the individual surface membranes in relation to one another or the partial drive of the surfaces and the electrical supply of the surface combination make it possible to stimulate the ear resonances in accordance with natural hearing. It is important that the membranes are permeable to higher frequency sound waves, although they can also radiate sound at the same time through electrical excitation. The permeability is based on the fact that the membrane, due to its low mass and the very low rigidity, is pulled along by sound waves without loss according to the molecular movement of the air, but also emits sound waves itself due to its drive.
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