DE1173946B - Kopfhoerer mit einem im wesentlichen schalldurchlaessigen elektro-akustischen Wandler - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 04 m

Deutsche Kl.: 21 a2-14/01

Nummer: 1173 946

Aktenzeichen: A 36850 VIII a / 21 a2

Anmeldetag: 1. März 1961

Auslegctag: 16. Juli 1964

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kopfhörer mit einem im wesentlichen schalldurchlässigen elektro-akustischen Wandler, der in einem Gehäuse nächst einer Austrittsöffnung angeordnet ist.

Es ist bekannt, akustische Dämpfungselemente zur Abführung von Tonresonanzen in elektro-akustischen Wandlern anzuordnen.

Ferner sind Kopfhörer bekannt, die eine ferromagnetische Scheibe oder eine ferromagnetische Membran haben, die in Abstand von einem Elektromagneten liegt. Der Elektromagnet wird von einem Audiosignal betätigt. Elektromagnet und Membran befinden sich in einer Einheit, die an das Ohr eines Hörers zu legen ist. Befindet sich der Kopfhörer in Gebrauchsstellung, so ist ein eingegrenztes Luftvolumen zwischen der Membran und dem Trommelfell des Hörers. Dieses Luftvolumen pulsiert nach Maßgabe der Audiosignale, die dem Elektromagneten zugeführt werden. Auf diese Weise werden die Signale gehört. Obwohl schon vielfach versucht wurde, durch geeignete Auswahl von Materialien iür Kopfhörer das Gewicht der Kopfhörer zu vermindern und die Empfindlichkeit der Kopfhörer zu vergrößern und auch das Frequenzansprechvermögen der Kopfhörer zu erhöhen, so blieben doch die erreichten Verbesserungen weit hinter denjenigen, die bei größeren und wesentlich komplexeren Lautsprechern erzielt wurden.

Es sind ferner Kopfhörer bekannt, die nach Art von Kondensatoren gebildet sind. Sie weisen eine feste Metallplatte auf und eine zweite, verformbare Metallplatte, die im Abstand von der erstgenannten liegt. Legt man ein Audiosignal an die beiden Platten, so bewirken die dadurch sich auf den Platten sammelnden elektrischen Ladungen, daß die flexible Platte den Druck im Luftvolumen verändert. Diese Druckänderungen werden dann durch das Ohr des Hörers in hörbare Geräusche umgewandelt. Elektrische Kräfte entstehen dabei im ganzen Bereich der flexiblen Platte. Es wurde jedoch gefunden, daß wegen des Fließens von Ladungen Störungen auftreten können und daß der Wirkungsgrad, das Frequenzansprechvermögen und die Empfindlichkeit dieser Kopfhörer gering sind.

Allgemein wurde gefunden, daß Personen, die die üblichen Kopfhörer benutzen, nach verhältnismäßig kurzer Zeit ermüden und emotioneil unerwünscht beeinflußt werden. Es wurde festgestellt, daß dies daher rührt, daß die bekannten Kopfhörer akustisch abgedichtet sind, so daß die einzigen Geräusche, die zum Ohr des Trägers gelangen, diejenigen sind, die im Kopfhörer entstehen. Nach einer kurzen Hör-Kopfhörer mit einem im wesentlichen
schalldurchlässigen elektro-akustischen Wandler

Anmelder:

Ampex Corporation, Redwood City, Calif.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann, Dr.-Ing. A. Weickmann, Dipl.-Ing. H. Weickmann und

Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:
Walter T. Selsted, Woodside,
George A. Brettell, Redwood City, Calif.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. März 1960 (14 402) --

dauer hat der Träger des Kopfhörers die Neigung, die Kopfstellung des Kopfhörers zu verändern, so daß wenigstens ein Teil der Kopfhörer neben dem Ohr sitzt. Eine Untersuchung der einzelnen psychologischen Faktoren ergab, daß die Verstellung der Kopfhörer es Hintergrundgeräuschen aus der Umgebung gestatte, gehört zu werden, und zwar zusätzlich zu den Geräuschen, die aus den Kopfhörern austraten. Erst wenn der Hörer auch Hintergrundgeräusche hört, löst sich seine Konzentrationsspannung, die von dem Gefühl des Eingeschlossenseins in den Kopfhörern hervorgerufen wird. Durch Änderung der Lage der Kopfhörer an den Ohren wird jedoch das Frequenzansprechvermögen der Kopfhörer wesentlich verschlechtert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kopfhörer zu schaffen, der die Nachteile der bereits bekannten Kopfhörer beseitigt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kopfhörer eingangs genannter Art, gekennzeichnet durch eine mit mehreren Öffnungen versehene Rückplatte am Gehäuse und durch ein zwischen dem Wandler und der Rückplatte angeordnetes, dem Luftfluß Widerstand bietendes, gegenüber äußeren Geräuschen

409 630/265

schalldurchlässiges akustisches Dämpfungselement, das Resonanzen im Kopfhörer dämpft und die öffnungen in der Rückplatte abdeckt.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung hat der Wandler eine dünne, aus Widerstandsmaterial bestehende Membran und eine elektrostatische Elektrode. Die Membran und die Elektrode sind im wesentlichen derart schalldurchlässig, daß äußere Geräusche vom Träger des Kopfhörers gehört werden.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung hat der Wandler eine dünne, aus Widerstandsmaterial bestehende Membran, und es liegen zwei elektrostatische Elektroden auf beiden Seiten der

F i g. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Kopfhörer in auseinandergenommenem Zustand nach F i g. 2 mit seinen wichtigsten Elementen;

F i g. 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform 5 einer Audiosteuerschaltung für den Kopfhörer nach Fig. 2;

F i g. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Audiosteuerschaltung für den Kopfhörer nach Fig. 2.

Der Kopfhörer, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, weist zwei gleichartige Kopfhörer 11 auf, die an gegenüberliegenden Enden eines gebogenen Kopfbügels 12 aus Federmaterial befestigt sind. Die Kopfhörer sind an einem Bügel 13 verstellbar, der geMembran zu dieser parallel. Es sind ferner Schalt- 15 lenkig einerseits mit jedem der Kopfhörer und anmittel derart an diese Elektroden angekoppelt, daß dererseits mit einem Halter 14 verbunden ist, der sie die Wandlerelemente durch Zug und Druck an- seinerseits an dem Kopfbügel 12 befestigt ist. Durch treiben. Verstellung der relativen Lage der Kopfhörer 11 in

Bevorzugt haben die Schaltmittel eine erhöhte bezug auf den Bügel 12 kann der Hörer die Stellung Frequenzansprechcharakteristik im höheren Teil des 2° auswählen, die ihm am angenehmsten ist.
Hörfrequenzbereichs, der die dem Kopfhörergebilde Da beide Kopfhörer 11 gleich ausgebildet sind,

eigene abnehmende Frequenzansprechcharakteristik reicht es aus, einen zu beschreiben. Der Kopfhörer kompensiert. nach F i g. 2 ist an den Enden eines U-förmigen Bü-

Ein erfindungsgemäßer Kopfhörer weist also zwei gels 13 befestigt, etwa angelötet. Die Bahn des Büfeste leitende Platten auf und eine dünne flexible 25 gels 13 liegt in einigem Abstand von der Welle 16, Membran mit hohem elektrischem Widerstand, die an der er befestigt ist. Die Enden der Welle 16 Hezwischen den beiden Platten angeordnet ist. Die gen drehbar in Lagern 17. Die Lager 17 sind in Abbeiden festen Platten und die Membran sind derart stand voneinander auf einer Rückplatte 18 mittels an eine elektrische Schaltung geschaltet, daß auf die Schrauben oder Niete 19 befestigt. Die bisher beMembran elektrostatischer Druck und Zugkräfte 3° schriebenen Elemente des Kopfhörers 11 sind übeinwirken, die mit hohem Wirkungsgrad die elek- lieh. Es sind viele andere Anordnungen möglich, die irische Energie mit Audiofrequenz in akustische zu den gleichen Ergebnissen führen.
Energie umwandeln. Am Umf angsrand der Membran Die Elemente des Kopfhörers 11 nach der Erfin-

befindet sich ein leitender Ring, der an einer Gleich- dung sind am besten aus den F i g. 3, 5 und 6 erspannung liegt. Hierdurch ergibt sich ein gleich- 35 sichtlich. Zu ihnen gehört die Rückplatte 18 sowie mäßiger Ladungsaufbau auf beiden Oberflächen der ein akustisches Dämpfungselement 20, etwa in Form Membran, der nicht abfließen kann, solange Hör- einer Glasfasermatte, eines Körpers aus künstlicher signale vorliegen. Zu diesem Effekt trägt der hohe Zellulose oder einem anderen faserigen Material, elektrische Widerstand der Membran bei und die Tuch oder porösem Material. Dieses Dämpfungs-Kapazität der Membran gegenüber den festen Elek- 40 element 20 bietet dem Luftfluß einigen Widerstand, troden. Im vorliegenden Fall wird poröses Polster aus Glas-

Die beiden festen Platten sind perforiert. Die fasern bevorzugt. Ferner gehört zu den erfindungs-Membran besteht aus einem Material sehr geringer gemäßen Elementen eine erste Scheibe 21 aus nichtMasse, so daß äußere Geräusche zum Trommelfell leitendem Material mit einer leitenden Deckschicht des Hörers gelangen können. Ein Kopfhörerpolster 45 22 auf der Oberfläche, die der Rückplatte 18 abgeaus weichem, flexiblem Material ist derart angeord- wandt ist. Ferner gehört dazu eine dünne Membran net, daß es sich nach Aufsetzen des Kopfhörers zwi- 23 von etwa 0,00125 cm Dicke aus einem Material sehen das Ohr und den eigentlichen Kopfhörer legt. leichten Gewichts mit einem hohen elektrischen Der Kopfhörer liegt daher im wesentlichen luftdicht Widerstand von etwa 10¹⁰ Ohm je Flächeneinheit am Ohr und hat daher ein gutes Ansprechvermögen 50 und eine zweite Scheibe 24, die der ersten Scheibe für niedrige Frequenzen. Auf der dem Ohr abge- 21 ähnlich ist und deren leitende Deckschicht 26 auf wandten Seite des Kopfhörers befindet sich ein der Seite der Membran 23 liegt. Aus Sicherheitsakustisches Absorptionsmaterial in Form eines gründen besteht die Rückplatte 18 aus einem dielek-Dämpfungselements, um eine akustische Dämpfung irischen Material, wie etwa aus Hartgummi oder herbeizuführen. Umgebungsgeräusche können jedoch 55 einem Epoxyglasmaterial. Zur Herstellung der durch das Dämpfungselement dringen, so daß der Membran 23 sind Polyesterfilmmaterialien hoher oben beschriebene gewünschte Effekt erreicht wird. Festigkeit, wie sie unter dem Namen »Mylar« von Weitere Aufgaben und Vorteile ergeben sich aus der DuPont-Corp. vertrieben werden, und »Saran«

der Beschreibung des erfindungsgemäßen Kopfhörers

an Hand der Figuren.

F i g. 1 zeigt, wie ein erfindungsgemäßer Kopfhörer von einer Person getragen werden kann;

F i g. 2 zeigt die rückwärtige Ansicht eines Kopfhörers nach Fig. 1;

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt eines Kopfhörers 65 Die Scheiben 21 und 24 können auch aus perforierlängs der Linie 3-3 der F i g. 2; tem Metallblech bestehen. In diesem Fall haben sie

F i g. 4 zeigt eine Vorderansicht des Kopfhörers keine leitende Beschichtung, jedoch etwa die gleiche nach Fig. 2; Dicke.

von der Firma Goodyear Co., geeignet.

Jede der beiden Scheiben 21 und 24 besteht aus einem plastischen Material, wie etwa aus Gründen der Festigkeit aus einem Epoxyglasmaterial. Die leitenden Schichten 22 und 26 können aus Silber oder durch einen anderen Aufstrich gebildet sein.

Zum Zusammensetzen der genannten Elemente ist ein erster Ring 27 vorgesehen, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Dämpfungselements 20 ist und der das Dämpfungselement 20 in sich aufnehmen kann. Die innere Oberfläche 28 des ersten Ringes 27 hat eine insbesondere aus F i g. 5 erkennbare Radialkontur, die eine Innenschulter 29, einen Steg 31, eine Ausnehmung 32 und einen äußeren Bord 33 bildet. Die Dicke des Ringes 27 ist am Bord 33 am größten. Der Durchmesser der ersten Scheibe 21 ist derart ausgewählt, daß ihr Außenrand auf der Innenschulter 29 ruhen kann. Auf dieser Schulter 29 ist die Scheibe 21 in geeigneter Weise befestigt, etwa mittels eines Klebstoffs (nicht dargestellt). Ein zweiter Ring 36, dessen Innen- und Außenabmessungen im wesentliehen gleich denjenigen des ersten Ringes 27 sind, hat eine am besten aus F i g. 6 erkennbare Innenfläche 37, die eine Innenschulter 38 und eine Zwischenschulter 39 und einen Bord 41 bildet. Die Schulter 38 und der Bord 41 sind der Schulter 29 und dem Bord 33 des ersten Ringes 27 angepaßt. Der Durchmesser der zweiten Scheibe 24 ist im wesentlichen gleich demjenigen der ersten Scheibe 21. Die Scheibe 24 ist in geeigneter Weise an der Schulter 38 befestigt, etwa mittels eines Klebstoffs (nicht dargestellt). Die Innenoberfläche des Bords 41 ist leitend gemacht, etwa mittels einer Schicht von Leitsilberanstrich oder aufgedampftem Kupfer 42. Der Grund hierfür wird später angegeben. Die Innenoberfläche des Ringes 27 weist ebenfalls eine leitende Schicht 34 auf, die sich durch die Ausnehmung 32 erstreckt. Die andere Oberfläche 43 des zweiten Ringes 36 weist einen konkaven Teil auf. Sowohl der erste Ring 27 als auch der zweite Ring 36 bestehen aus Gründen der Festigkeit und Sicherheit aus einem dielektrischen Material, wie etwa einem Epoxyglas.

Bei Anordnung der Elemente in der dargestellten und beschriebenen Weise werden die beiden Ringe 27 und 36 dicht aneinandergebracht, so daß sie die Membran 23 umfassen und zwischen die Borde 33 und 41 einklemmen. Ein O-Ring 46 aus nachgiebigem Material, wie etwa Gummi, liegt in der Ausnehmung 32 und drückt die Membran 23 gegen die leitende Schicht 42 auf dem Bord 41. Die derart zusammengesetzten Elemente werden in geeigneter Weise zusammengehalten, etwa durch mehrere Schrauben 47, die sich durch Öffnungen 48 der Rückplatte 18, durch Anpaßöffnungen 49 im ersten Ring 27 und in geeignete Gewindelöcher 51 im zweiten Ring erstrecken. Die Schrauben 47 bestehen im vorliegenden Fall aus einem dielektrischen Material. Statt dessen können auch andere Schrauben gewählt werden, die dann in dielektrische Buchsen eingeschraubt werden. Aus Gründen der Bequemlichkeit und um eine Luftabdichtung um das Ohr des Trägers herbeizuführen, ist ein weiches Ohrkissen 52 aus einem Schaumgummi geringer Luftdurchlässigkeit vorgesehen (s. F i g. 3 und 4). Dieses Kissen 52 hat eine Form, die sich dem konkaven Teil 44 und den äußeren Abmessungen des ersten, 27, und zweiten Ringes 36 anpaßt.

Nach der Erfindung führen zu dem Kopfhörer drei voneinander isolierte Leitungen 56, 57 und 58. Eine Leitung ist mit der leitenden Schicht 22 der ersten Scheibe 21 verbunden. Die zweite Leitung 57 ist mit der Membran 23 verbunden, und die dritte Leitung 58 ist mit der leitenden Schicht 26 auf der zweiten Scheibe 24 verbunden. Die drei Leitungen 56, 57 und 58 sind von ihren Anschlußstellen durch Kanäle 59 (s. F i g. 3) geführt und durch eine einzige Öffnung 61 der Rückplatte 18. Um die Leitungen 56, 57, 58 vor äußeren Einwirkungen zu schützen, liegt eine Schutzplatte 63 (F i g. 2) nächst der Öffnung 61 auf der Rückplatte 18, beispielsweise mittels Schrauben 64 befestigt. Diese Platte 63 klemmt die Leitungen in einen Kanal 66 der Rückplatte.

Die erste und zweite Scheibe 21 und 24 liegen also in Abstand von der Membran 23, und zwar dieser gegenüber isoliert. Die Membran 23 ist mit einem antistatischen Mittel bedeckt, beispielsweise mit Zinnchlorid, um zu gewährleisten, daß der gewünschte Ladungsaufbau auf der Membran während des Betriebs erfolgt und der Ladungsaufbau erhalten bleibt. Die Wirkungsweise solchen Materials ist dem Fachmann bekannt. Die Kombination der beiden so Scheiben 21 und 24 mit der zwischen ihnen liegenden Membran 23 ist daher elektrisch mit Rücken an Rücken liegenden Kondensatoren äquivalent, die eine gemeinsame Elektrode, nämlich die Membran 23, haben. Eine Schaltung zum Antreiben eines solchen elektrischen Gebildes wird im folgenden unter Bezugnahme auf die F i g. 6 und 7 beschrieben.

Nunmehr seien die akustischen Eigenschaften des Kopfhörers nach F i g. 3 betrachtet: Die Rückplatte 18, die durch eine Mehrzahl von Öffnungen 76 durchsetzt ist, gestattet es, daß äußere Geräusche in das Innere des Kopfhörers 11 gelangen können. Das Material der Scheibe 20 ist, wie bereits beschrieben, akustisch absorbierend. Die Absorption ist jedoch gering, so daß äußere Geräusche, die durch die öffnungen 76 dringen, den gesamten Kopfhörer durchdringen und zum Ohr des Hörers gelangen.

Um den Geräuschen zu ermöglichen, durch die

erste Scheibe 21 zu gelangen, sind in dieser öffnungen 78 vorgesehen. Die Öffnungen 78 müssen derart ausgeführt sein, daß die elektrischen Eigenschaften der Scheibe der Elektrode eines Kondensators nicht beseitigt werden. Es wurde gefunden, daß dann, wenn die öffnungen 78 in bezug zum verbleibenden Material der Scheibe 21 etwa 6O°/o ausmachen, die elektrischen Eigenschaften erhalten bleiben und die erste Scheibe dann am besten akustisch durchlässig ist. Das Material der Membran 23 ist im wesentliehen akustisch durchlässig wegen der geringen Masse der Membran, so daß äußere Geräusche zu der zweiten Scheibe 24 dringen können, bei der die gleichen Verhältnisse vorliegen wie bei der ersten Scheibe 21. Da die zweite Scheibe 24 im Weg der Luftsäule zwischen der Membran 23 und dem Trommelfell des Hörers liegt, muß ihr Effekt auf das Frequenzansprechvermögen berücksichtigt werden. Hierbei wurde gefunden, daß, wenn die Öffnungen 81 in der zweiten Scheibe 24 im Verhältnis zum Material der Scheibe etwa 60% ausmachen, allen Erfordernissen in geeigneter Weise begegnet wird.

Die Scheibe 20 bewirkt in einer bevorzugten Ausführungsform eine Dämpfung von weniger als 2 db. Eine Minderung des Umgebungsgeräusches tritt also praktisch nicht auf. Der O-Ring 46 liegt auf der leitenden Schicht 34 in der Ausnehmung 32 des ersten Ringes 27. Über dem O-Ring 46 liegt also eine geringe Spannung, und die volle polarisierende Spannung wirkt auf die Membran 23. Bei dieser Anord-

7 8

nung werden die Resonanzspitzen, die andernfalls im Verhältnis zu den Veränderungen, die durch den auftreten, auf eine vernachlässigbare Höhe gebracht. Wechselstrom bewirkt werden. Resonanzspitzen würden auftreten wegen des Luft- Diese Faktoren tragen zur Verminderung von hardruckbereichs nächst dem Ohr des Hörers, wegen monischen Störungen der Vorrichtung bei. Der der Masse der Membran und wegen der Effekte der 5 Druckbereich gestattet es ferner, daß die Membran Öffnungen. Das akustisch absorbierende Material 23 relativ dicht an den Scheiben 21 und 24 liegt, führt jedoch zu einem Dämpfungsfaktor, der aus- Wegen des Druckbereichs werden starke Bewegunreicht, um diese Resonanzen zum Verschwinden zu gen der Membran 23 bei niederfrequenten Tönen bringen. Wenn auch das Ohrkissen 52 im wesent- nicht erzeugt. Der dichte Abstand verbessert seinerlichen luftdicht sein soll, so sind dennoch geringe io seits die elektrostatische Kopplung zwischen der Leckverluste wünschenswert, um Resonanzeffekte polarisierten Membran und den zugeordneten höherer Ordnung zu beseitigen. Gibt es keine Luft- Scheiben 21 und 24.

wege in dem Ohrkissen 52 von innen nach außen, so Eine zweite und bevorzugte Audiotreibschaltung kann für diesen Zweck eine gesonderte kleine öff- ist in Fig. 7 dargestellt. Eine (nicht dargestellte) nung vorgesehen sein. i₅ Quelle hörfrequenter Signale wird an einen ge-Um den Kopfhörer 11 in geeigneter Weise anzu- erdeten Anschluß 121 und einen zweiten Anschluß treiben, wird eine Quelle audiofrequenter Signale 122 gelegt. Die Signale, die an die Anschlüsse 121 (nicht dargestellt) mit den Anschlüssen 101 und 102 und 122 gelegt werden, werden von einem Widereines in F i g. 6 dargestellten Zweigkreises 103 ver- stand 123 abgegriffen, der mit dem Steuergitter einei bunden. Die Signale an den Anschlüssen 101 und ao Triodenverstärkerröhre 124 verbunden ist. Die am 102 gelangen zu einer Wicklung 105 eines Audio- Widerstand 123 liegenden Signale liegen also zwitransformators 106, der in Serie zwischen den An- sehen Kathode und Gitter der Triode 124. Der Kaschlüssen 101 und 102 liegt. Die Kopfhörerleitungen thodenkreis der Röhre 124 enthält einen Widerstand 56, 58, die mit den beiden Scheiben 21 und 24 ver- 126, der direkt zwischen Kathode und Erde gebunden sind, führen zu den Endleitungen 107 und 25 schaltet ist. Zur Zuführung einer Betriebsspannung 108 einer zweiten Wicklung 109 des Transformators. von einer 700-Volt-Quelle (nicht dargestellt) ist ein Die Kopfhörerleitung 57, die mit der Membran 53 positiver Anschluß 127 vorgesehen, der über eine verbunden ist, ist über einen Strombegrenzungs- Filterkombination 131, bestehend aus einem Widerwiderstand 111 und eine Vorspannungsquelle 112 zu stand 128 und einem Kondensator 129, und über einem verstellbaren Mittelabgriff 113 an der zweiten 30 einen Spannungsabfallwiderstand 132 mit der Anode Wicklung 109 geführt. der Röhre 124 verbunden ist.

Im Betrieb führt die Spannung der Vorspannungs- Ein Kopplungskondensator 133 führt Spannungsquelle 112 zu einer Polarisation der beiden Konden- Schwankungen von Hörfrequenzen an der Anode der satoren, die durch die Scheiben 21 und 24 in bezug Röhre 124 zum Steuergitter einer Pentodenzur Membran 23 gebildet sind. Signale, die den An- 35 verstärkerröhre 134, deren Gitterwiderstand 136 geschlüssen 101 und 102 zugeführt werden, werden erdet ist. Das Sauggitter der Röhre 134 ist direkt mit dadurch in Zug- und Drucksignale an der zweiten der Kathode verbunden, welche ihrerseits über einen Wicklung 109 übergeführt, die an die beiden Schei- Widerstand 137 geerdet ist. Das Schirmgitterben 21 und 24 und die Membran 23 geleitet werden. potential wird der Röhre 134 durch eine direkte Ver-Der hohe elektrische Widerstand von etwa 10¹⁰ Ohm 4° bindung von dem Filter 131 zugeführt. Die Betriebsje Flächeneinheit der Membran 23 und der Wert des spannung erhält die Röhre 134 vom positiven An-Begrenzungswiderstands von etwa 5 Megohm führt schluß 127 über einen Spannungsabfallwiderdazu, daß im wesentlichen kein Strom im Membran- stand 138.

kreis fließt und auf der Membran eine konstante Be- Eine Kopfhörerleitung 58 ist in diesem Fall ange-Iadung entsteht. Durch den Aufbau der Anordnung 45 ordnet. An der zweiten Scheibe 24 liegt daher Erdsteht die Membran 23 unter Spannung. potential. Einer anderen Kopfhörerleitung 57 wird Verändert sich die Spannung an den Scheiben 21 ein polarisierendes Potential von dem positiven An- und 24 nach Maßgabe des Audiosignals, so wirken schluß 127 durch einen Strombegrenzerwiderstand elektrostatische Kräfte auf die dünne Membran 23 141 zugeführt. Signale mit Hörfrequenz werden der und bewegen die Membran durch Druck und Zug. 50 verbleibenden Kopfhörerleitung 56 über einen Kopp-Dementsprechend wird der Druck der Luft in dem lungskondensator 152 zugeführt, der mit der Anode Druckbereich in dem Volumen zwischen der Mem- der Röhre 134 verbunden ist. bran und dem Trommelfell verändert. Die Druck- Die vorgenannte Schaltung arbeitet wie ein übdifferenzen werden dem äußeren Umgebungs- licher zweistufiger Kaskadenverstärker mit einem im geräusch überlagert, das durch den Kopfhörer 11 55 wesentlichen konstanten Frequenzansprechvermögen zum Ohr des Hörers dringt. Die leitende Scheibe 42 im Hörfrequenzbereich. Beim Antreiben des Kopfauf dem Bord 41 liegt in Berührung mit dem um- hörers 11 fällt jedoch das Frequenzansprechgebenden Rand der Membran 23. Daher haben alle vermögen mit zunehmend höheren Frequenzen ab. Teile der Membran 23 in Abwesenheit einer Signa!- Zur Steigerung des hochfrequenten Ansprechspannung eine konstante Gleichspannung. Der hohe 60 Vermögens liegt eine Rückkopplungsschaltung 151 Widerstand der Schicht hat die Wirkung, daß ein zwischen der Kopfhörerleitung 56 und der Kathode momentanes Abfließen der Ladung verhindert wird. der Röhre 124. In der Rückkopplungsschaltung 151 Die antistatische Schicht unterstützt diese Wirkung. liegt ein Serienwiderstand 152, der zwischen die Die Ladezeit der Membran ist groß im Verhältnis Kopfhörerzuleitung 56 und die Kathode der Röhre zur niedrigsten zu erzeugenden Hörfrequenz. Dem- 65 124 geschaltet ist. Ein Serienwiderstand 158 und ein entsprechend liegt ein im wesentlichen konstantes Kondensator 154 liegen in der Rückkopplungs-Gleichstrompotential an der Membran 23 und eben- schaltung 151 parallel zum Kathodenwiderstand 126 falls eine im wesentlichen konstante Gesamtladung der Röhre 124. Diese Schaltung führt zu einem Ein-

gang hoher Impedanz und niedriger Spannung des Kopfhörers 11.

Durch die von der Rückkopplungsschaltung 151 bewirkte Hochfrequenzkompensation hat die Verstärkerschaltung nach F i g. 7 ein im wesentlichen konstantes Frequenzansprechvermögen im niederen und mittleren Frequenzbereich, jedoch bei höheren Frequenzen ein erhöhtes Ansprechvermögen. Treibt die Schaltung daher den Kopfhörer 11 an, so wird die dem Kopfhörer eigene verminderte Ansprechfähigkeit bei hohen Frequenzen durch das erhöhte hochfrequente Ansprechvermögen, das von der Rückkopplungsschaltung 151 herrührt, kompensiert.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 7 und der Kopfhörerkombination 11 ist im wesentliehen die gleiche, wie im Zusammenhang mit F i g. 6 beschrieben, jedoch mit der Ausnahme, daß der ersten Scheibe 21 ein Audiosignal zugeführt wird, das die Membran 23 mit einem polarisierenden Gleichspannungspotential vorerregt wird und daß die zweite Scheibe 24 auf Gleichspannungserdpotential gehalten wird. Obwohl nur die Erregung einer einzigen Scheibe erfolgt, ist die Schaltung elektrisch äquivalent einer durch Druck und Zug erregten Vorrichtung. Das Frequenzansprechvermögen des Kopfhörers 11 ist wie vordem durch die Dicke der Membran 23 (0,00125 cm), das ungefähre 6O°/oige Verhältnis der öffnungen der Scheiben 21 und 24 zu ihrem Material, durch die Abmessungen der Luftsäule zwischen der Membran 23 und dem Trommelfell des Hörers und durch die Menge des Dämpfungsmaterials bestimmt. In Zusammenhang mit dem letztgenannten Faktor ist zu bemerken, daß die Dämpfung (2 db), die ein solches Material bewirkt, zu einer Dämpfung der Resonanzspitze führt, die von Resonanzen der verschiedenen Massen sowohl der Luft als auch des sonstigen Materials erzeugt werden.

Der erfindungsgemäße elektrostatische Kopfhörer hat einen hohen Wirkungsgrad, eine verbesserte Empfindlichkeit und ein verbessertes Frequenzansprechvermögen im Audiofrequenzbereich. Der Kopfhörer ist ferner derart ausgebildet, daß er Umgebungsgeräusche zum Ohr des Hörers läßt, so daß der Hörer über längere Zeiten, als es bisher möglich war, bequem den Kopfhörer tragen kann. Zwei Kopfhörer 11 können von den beschriebenen Schaltungen parallel betrieben werden, etwa bei einem Doppelkopfhörer, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Für binaurale Zwecke können auch zwei Verstärker vorgesehen sein, jeweils einer für jeden Kopfhörer.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kopfhörer mit einem im wesentlichen schalldurchlässigen elektro-akustischen Wandler, der in einem Gehäuse nächst einer Austrittsöffnung angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine mit mehreren öffnungen versehene Rückplatte (18) am Gehäuse, und durch ein zwischen dem Wandler (23, 24) und der Rückplatte angeordnetes, dem Luftfluß Widerstand bietendes, gegenüber äußeren Geräuschen schalldurchlässiges akustisches Dämpfungselement (20), das Resonanzen im Kopfhörer dämpft und die Öffnungen in der Rückplatte abdeckt.

2. Kopfhörer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler eine dünne, aus Widerstandsmaterial bestehende Membran (23) und eine elektrostatische Elektrode (24) hat und daß die Membran und die Elektrode im wesentlichen derart schalldurchlässig sind, daß äußere Geräusche vom Träger des Kopfhörers gehört werden.

3. Kopfhörer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler eine dünne, aus Widerstandsmaterial bestehende Membran (23) hat, daß zwei elektrostatische Elektroden (21, 24) auf beiden Seiten der Membran parallel zu dieser liegen und daß Schaltmittel (106) derart an diese Elektroden angekoppelt sind, daß sie die Wandlerelemente durch Zug und Druck antreiben.

4. Kopfhörer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (F i g. 7) eine erhöhte Frequenzansprechcharakteristik im höheren Teil des Hörfrequenzbereichs haben, der die dem Kopfhörergebilde eigene abnehmende Frequenzansprechcharakteristik kompensiert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 878 964;
österreichische Patentschrift Nr. 129 683;
schweizerische Patentschrift Nr. 195 377.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 630/265 7.64 © Bundesdruckerei Berlin