DE1512747A1 - Lautsprechersystem - Google Patents

Description

Patentanwälte ΜΟΠΟΗθΠ

Dipl. Ing. Walter Meissner¹ ^

Dipl. Ing. Herbert Tischer ι vi ι a / η /

Büro München
München 2, Tal 71

Alfonso Rizo-Patr&n Remy, A. de la Torrs Gonzalez No. 147, San Isidro, Lima, Peru

Lautsprechersystem

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Lautsprechern und betrifft insbesondere deren Montage souiie die in Verbindung damit verwendeten Schallwände.

Allgemein ist ein akustischer Wandler oder Lautsprecher dadurch gekennzeichnet, daß er an Vorder- und Rückseite Druckwellen erzeugt, die mit direkter bzw. rückwärtiger Schallwelle bezeichnet werden. Es ist bekannt, daß ein Lautsprecher mit einer Schallwand versehen werden muß, um die rückwärtige Schallwelle von der direkten Schallwelle zu trennen und eine Auslöschung der Schallenergie,

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insbesondere im Niederfrequenzbereich, zu vermeiden. Es ist ferner bekannt, daß die sogenannte unendlich große Schallband, falls sie derart aufgebaut ist, daS keine mechanische Resonanz eintritt, diese Funktion ausführt, ohne daß es zu einer Klangfärbung kommt. Theorie und Praxis erfordern jedoch, daß der Durchmesser der unendlich großen Schallband mindestens gleich der halben Wellenlänge der niedrigsten Frequenz ist, die ohne wesentliche Dämpfung wiedergegeben uierden soll.

Bei einer hochwertigen Wiedergabe wird es als erforderlich oder erwünscht angesehen, Frequenzen bis herunter zu 40 Hz getreu wiederzugeben. Die Größe der für eine derartige Wiedergabe erforderlichen unendlich großen Schallwand beträgt theoretisch etwa 4,3 m. Dies ist aber praktisch kaum zu verwirklichen, selbst uienn der Benutzer der Anlage bereit ist, erheblichen Raum für das Lautsprechersystem vorzusehen, um eine hervorragende Tonwiedergabe zu erhalten.

Ähnliche Probleme treten auch bei verhältnismäßig kleinen und billigen Tonwiedergabeanlagen auf. Die übliche untere Frequenzgrenze für eine annehmbare Tonwiedergabe liegt bei ungefähr 100 Hz. Es versteht sich, daß eine unendliche Schallwand der erforderlichen Größe, nämlich mit einem Durchmesser von 1,7 m, in der Praxis nicht anwendbar ist.

Folglich müssen Kompromißlösungen getroffen werden. Bei Geräten der unteren Preisklasse werden im allgemeinen

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kleine, billige Lautsprecher vorgesehen und wird entweder das Fehlen der niedrigen Frequenzen hingenommen oder wird das Gehäuse derart ausgebildet, daß eine Resonanzkammer entsteht oder das Gehäuse selbst zu Resonanzschwingungen angeregt uiird, wodurch eine Pseudofrequenzempfindlichkeit im unteren Frequenzbereich erhalten wird. Dies führt zu dem charakteristischen Baßdröhnen oder künstlichem Baß.

In der höheren Preisklasse werden teure Lautsprecher in gefalteten Schalltrichtern, Reflexgehäusen, abgeschlossenen Gehäusen mit akustischen Aufhängesystemen und dergleichen untergebracht, um die Auslöschung zu vermeiden und zugleich die IMiederf requenzempf indlichkeit anzuheben. Der Kompromiß war stets mit einem unnatürlichen Klangbild, einem "eingekapselten Ton", verbunden.

Elektrostatische Lautsprechersystem^ stellen einen weiteren Versuch zur Lösung des Problems dar. Es wurde jedoch gefunden, daß derartige Lautsprecher sehr groß bemessen sein müssen, um eine auch nur annehmbare Baßempfindlichkeit zu erhalten. Selbst die größten elektrostatischen Lautsprecher scheinen im Baßbereich schwach oder mangelhaft zu sein.

Sämtliche oben genannten Lautsprecheranordnungsn sind mit dem zusätzlichen Nachteil verbunden, daß sie hinsichtlich ihres akustischen Strahlungsdiagramms Richtwirkung zeigen. Eine derartige Richtwirkung stört die Natürlichkeit der Tonwiedergabe und eignet sich nicht für eine optimale

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binaurale oder Stereowiedergabe.

Bekannt ist ferner ein Lautsprechersystem, bei dem zwei Trichterlautsprecher einander stirnsBitig gegenüberstehend an entgegengesetzten Enden einer dünnwandigen, luftdichten Kammer angeordnet sind, wobei die Lautsprecher im wesentlichen die gesamten Endwände des Gehäuses einnehmen. Die Lautsprecher werden mit einer elektrischen Phasenverschiebung von 180° gespeist, so daß sich die schtuingf ähigen Elemente beider Lautsprecher in Abhängigkeit von einem v/orgegebenen Signal in gleicher Richtung bewegen. Diese Anordnung ist zwar weitgehend richtwirkungsfrei, ist aber dadurch beeinträchtigt, daß sich Resonanzspitzen in der abgestimmten Luftsäule ausbilden, die zwischen den beiden Lautsprechern steht. Sie führt außerdem zu einer übermäßigen Dämpfung der Lautsprecher bei niedrigen Frequenzen, wenn die Lautsprecher nicht aufs genaueste angepaßt sind. Eine vollkommen genaue Anpassung ist jedoch in der Praxis unmöglich.

Die Erfindung stützt sich auf eine überraschende Entdeckung, die es ermöglicht, die gewünschten merkmale der unendlich großen Schallwand, d.h. ausgezeichnetes Einechwingverhalten und Beseitigung von Resonanz und Klangfärbung, zu erzielen, während die Dimensionsbeechränkungen vermieden und zusätzlich eine bessere akustische Dämpfung und eine noch weitgehendere Annäherung an den Originalton bei wirklicher Richtwirkungs- ■ fraiheit und der damit verbundenen Natürlichkeit erreicht

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werden. Das neue Lautsprechersystem füllt den Hörraum in bislang nicht erreichbarer natürlicher, realistischer Weise mit Ton aus. Bei praktischen Hörversuchen schienen erfindungsgemäß aufgebaute Lautsprechersysteme -dem wiedergegebenen Ton eine neue Dimension zu verleihen; die Tonwiedergabe erwies sich sämtlichen anderen Tonwiedergaben überlegen, denen die Zuhörer bis dahin beigewohnt hatten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Lautsprechersystem mit zwei koaxial in axialem Abstand angeordneten Lautsprechern, die einen Schallstrahler aufweisen, der sowohl direkte als auch rückwärtige Schallwellen erzeugt, ferner mit einer den Lautsprechern zugeordneten Schallwand und einer Anordnung zum Anschluß der Lautsprecher an eine Tonfrequenzquelle derart, daß sich die Schallstrahler ständig in gleicher Richtung entlang ihrer gemeinsamen Achse bewegen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schallwand v/ollständig offen ist und mindestens ein offenes Schallwandelement aus schalldämmendem Werkstoff aufweist, das mit einem der Lautsprecher akustisch fest verbunden ist und sich von diesem sowie dem anderen Lautsprecher derart wegerstreckt, daß die Schallstrahler mit dem das Lautsprechersystem umgebenden Raum sowohl für die direkten als auch die rückwärtigen Schallwellen beider Schallstrahler in akustischer Verbindung stehen.

Der Begriff "offene Schallwand¹¹ soll vorliegend sämtliche nicht als Gehäuse anzusprechende Trennwände oder Sperren

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ORiQlNAL INSPECTED

zur Trennung der direkten und rückwärtigen Schallwellen des betreffenden Lautsprechers ohne wesentliche Änderung der elastischen Steifheit des Lautsprechers verstanden werden. Er soll als Sammelbezeichnung verstanden sein, der die "unendlich große Schallwand¹¹ einschließt, eine Bezeichnung, die für diejenigen offenen Schallwände vorbehalten ist, die die oben angegebenen Dimensionsbedingungen erfüllen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von verschiedenen Au8fÜhrung8bei8pielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Figur 1 einen Aufriß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei der Stücke aus achalldämmendem Werkstoff für die Schallwandelemente vorgesehen sind,

Figur 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Figur 1,

Figur 3 eine Ansicht ähnlich Figur 2, die eine Abwandlung der dort gezeigten Anordnung erkennen läßt,

Figur 4 einen Aufriß einer weiteren Ausführungsforro,

Figur 5 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Figur 4,

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Figur 6 eine Ansicht ähnlich Figur 4 in etwas abgewandelter Form,

Figur 7 einen Aufriß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Figur B im Aufriß und in Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Figur 9 geschnitten einen Aufriß einer weiteren Abwandlung der Erfindung mit anderem Schallwandaufbau und einem äußeren Aussehen ähnlich einer Haushaltslampe,

Figur 10 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Figur 9,

Figur 11 eine Draufsicht auf ein einen Teil der Anordnung nach Figur 9 bildendes Element,

Figur 12 schematisch einen Aufriß einer Ausführungsform ähnlich Figur 9, wobei verschiedene Teile weggebrochen sind,

Figur 13 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Figur 12,

Figur 14 eine auseinandergezogene Ansicht der einen Teil der Anordnung nach Figur 12 bildenden Elemente,

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Figur 15 schematisch eins Schnittansicht einer weiteren Abwandlung der Anordnung nach Figur 12,

Figur 16 einen Aufriß einer weiteren Abwandlung dieser Anordnung und

Figur 17 einen Aufriß einer weiteren, zur Aufstellung auf einem Tisch geeigneten Ausführungsform, teilweise im Schnitt.

Bei der Anordnung nach Figur 2 sind zwei Trichterlautsprecher 10 und 11 einander stirnseitig gegenüberstehend, jedoch mit axialem. Abstand, mittels Schrauben 12 und Muttern miteinander verbunden. Es versteht sich, daß die Verbindung der Lautsprecher auf zahlreiche andere Arten erfolgen kann und die Anordnung von Schrauben und Muttern nur als Beispiel erwähnt ist.

Der Lautsprecher 10 ist mit einer Schallwand in Form eines rechteckigen Stücks 14 aus schalldämmendem Werkstoff, beispielsweise Kork oder dergleichen, versehen. Ein Ständer 15 trägt die Anordnung, wobei die gemeinsame Achse der Lautsprecher lotrecht steht. Da die Schallwand 14 aus einem halbflexiblen Werkstoff besteht, senkt sie sich unter ihrem Eigengewicht ab und nimmt eine natürliche, nach unten abgekrümmte Lage ein, wie sie in Figur 1 angedeutet ist.

Der Lautsprecher 1Q ist mit einer ähnlichen Korkschallwand versehen,' die jedoch jnit einem Gurt oder anderem Halteelement

do J

ausgestattet ist, um die veranschaulichte komplementäre Auf wä'rtskrümmung zu erhalten.

Zweckmäßig weisen beide Korkplatten eine fflittelöffnung 18 auf, die am besten aus Figur 2 zu erkennen ist und die mit dem betreffenden Lautsprecher ausgerichtet ist. In der veranschaulichten Weise sind ferner die Schalliuände und die Lautsprecher am lYlontageflansch miteinander verbunden.

Die üblichen Zuleitungen 19 und 20 dienen dem Anschluß der Lautsprecher 10 und 11 an eine Tonfrequenz-Signalquelle, wobei die Phasenlage der Anschlüsse derart getroffen ist, daß sich die Schallstrahler, vorliegend die Trichter 21 und 22, der beiden Lautsprecher 10 und 11 ständig in gleicher Richtung entlang ihrer gemeinsamen Achse bewegen. Das heißt bei Auslenkung des Trichters 21 nach oben bewegt sich auch der Trichter 22 nach oben und umgekehrt, obwohl die Lautsprecher mit Bezug aufeinander umgekehrt sind. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 müssen daher die Lautsprecher elektrisch um 180° phasenversetzt gespeist werden.

Bei einem typischen Ausführungsbeispiel wurden zwei 250 mm-Volltonlauteprecher derart montiert, daß die Trichterspitzen einen gegenseitigen Abstand von ungefähr 250 mm hatten. Der Abstand zwischen den Flanschen lag dabei bei ungefähr 125 mm. Die Korkplatten waren etwa 6,5 mm dick und hatten eine Abmessung von ungefähr 0,6 m mal 0,9 m. Wurde die Anordnung so montiert, daß ihr Mittelpunkt etwa 1,2 m vom Boden entfernt

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lag, erujies sie sich als besser ale ein qualitativ hochwertiger 380 mm-Koaxiallautsprecher in einem angepaßten

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Eck-Standgehäuse von 0,4 m . Die letztgenannte Anordnung übertrifft dabei die Anordnung nach der Erfindung sowohl hinsichtlich des Gewichts als auch hinsichtlich des Preises um ein Vielfaches. Noch bedeutsamer war, daß die geschilderte Aueführungsform der Erfindung eine reine Baßempfindlichkeit ohne merkliche Dämpfung bis herab zu 40 Hz lieferte.

Figur 3 zeigt einen abgewandelten Aufbau, der sich von demjenigen nach den Figuren 1 und 2 nur in der Ausrichtung der Längsachse der Schallwände 14 und 16 unterscheidet, die rechtwinkling aufeinanderstehen, statt wie dort in einer gemeinsamen Ebene zu liegen. Die Tonwiedergabe war vergleichbar mit derjenigen der Ausführungsform nach Figur 1,

Eine weitere Abwandlung der Schallwandausbildung ist in den Figuren 4 und 5 gezeigt. Sie unterscheidet sich von der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 darin, daß die Schallwände 23 und 24 unterschiedliche Größe aufweisen. In Verbindung mit 250 mm-Lautsprechern 10 und 11 kann beispielsweise die Schallwand 23 0,9 m χ 1,2 m und die Schallwand 24 0,6 m χ 0,9 m groß sein.

Die Schallwände können nicht nur unterschiedlich groß sondern auch entsprechend Figur 6 in rechtem Winkel zueinander angeordnet sein.

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Die oben beschriebenen Lautsprechersysteme liefern eine Art Rundstrahlungsdiagramm, das sich der gewünschten Kugelform der Schallausbreitung des ursprünglichen Tons annähert, wodurch sich die Natürlichkeit und der dreidimensionale Eindruck des auf diese lüeise erhaltenen Tons erklären lassen. Wird die Anordnung zur Wiedergabe des oberen Teils des mittleren Frequenzbereichs oder höherer Frequenzen benutzt, läßt sich eine merkliche Verbesserung feststellen, ujenn ein konischer Reflektor 25 auf einer Brücke 26 zwischen den beiden Lautsprechern 10 und 11 abgestützt uiird, wie dies in Figur 6 veranschaulicht ist. Dadurch wird die waagrechte Abstrahlung aus dem Raum zwischen den Schallwänden im mittleren und oberen Frequenzbereich gesteigert. Es versteht sich, daß ein Reflektor dieser Art mit Vorteil auch bei den in Verbindung mit den Figuren 1 bis 5 beschriebenen Anordnungen v/erwendet werden kann.

Die oben erläuterten Schallwände können in Stapel- oder Schichtbauiueise mehrlagig ausgeführt sein. Ferner sind die Schallwände vorzugsweise nicht kreisförmig. Während aus Darstellungsgründen eine rechteckige Ausführung gewählt wurde, sind auch andere unregelmäßige Formen geeignet. Ist das System nicht mit einer Stoffbespannung verkleidet, kann es aus ästhetischen Gründen erwünscht sein, die Schallwände mit einer ornamentalen Kontur zu versehen. Die genaue Größe der Schallwände scheint nicht kritisch zu sein. Die optimale Größe hängt jedoch von dem verwendeten Lautsprecher ab. Im allgemeinen ist die Baßempfindlichkeit desto besser, je größer die Schallband ist. Wird die Scha^-lwand aber zu groß

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gehalten, leidet die Natürlichkeit.

Falls es erwünscht ist, das System von der Ubereeite her abzustützen, kann die Anordnung entsprechend Figur 7 getroffen werden. Hier sind beispielsweise die Lautsprecher mittels Kabeln 27 aufgehängt, die an einer Öse 28 in der Decke 29 befestigt sind. Die Schalluiände 30 und 31 haben unterschiedliche Abmessung. Die Schallwand 31 ist größer. Auf beliebige bekannte Weise kann dafür gesorgt werden, daß die Schallwände etwa in der veranschaulichten U/eise nach unten hängen.

Während anzunehmen ist, daß die Anordnung der Schallwände zu der Gesamtempfihdlichkeit des Systems beiträgt, wird eine erhebliche Verbesserung durch die koaxiale Montage der beiden Lautsprecher erhalten. Dies ergab sich aus Hörtests, die mit dem System nach Figur β durchgeführt wurden.

Bei einer praktisch ausgeführten Einheit wurde ein 3OU mm-Tieftonlautsprecher 32 mit einem Rahmen 33 und einem Trichter 34 mit der Stirnseite nach unten über einer Öffnung in einer Holzschallwand 36 montiert. Die Schallwand wurde ihrerseits von einer Betonsäule 37 getragen, die mittels Füßen 38 im Abstand vom Boden gehalten uiar. Ein 250mm-Tieftonlautsprecher 39 mit einem Rahmen 40 und einem Trichter 41 wurde mittels einer Spinne (beispielsweise der in Figur veranschaulichten Art) unterhalb der Öffnung 35 und innerhalb der Säule 37 aufgehängt. Infolge der Aufhängung mittels

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Spinne blieben die Stirnflächen beider Trichter 34 und 41 in Verbindung mit dem Innenraum der Säule 37. Die Lautsprecher 32 und 39 wurden mit einer elektrischen Phasenv/erschiebung won 180 gespeist, so daß sich di"e Trichter ständig in gleicher Richtung entlang ihrer gemeinsamen Achse bewegten. Die Betonsäule war ungefähr 1,2 m hoch und hatte einen Innendurchmesser von ungefähr 300 mm bei einer UJandstärke wan ungefähr 50 mm. Der Abstand zwischen der Unterseite der Säule und dem Buden lag bei ungefähr 100 mm. Wie gefunden lieferte das System eine regelmäßige Baßabstrahlung bis herunter zu weniger als 40 Hertz. Falls erwünscht kann der obere Lautsprecher durch eine Stoffbespannung verdeckt werden, die won einem Rahmen abgestützt wird.

Während die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 7 in Verbindung mit Lautsprechern gleicher Größe erläutert wurden, kann eine weitere Verbesserung dadurch erzielt werden, daß zwei Lautsprecher unterschiedlicher Größe vorgesehen werden. Beispielsweise erwies sich bei der Anordnung nach Figur 6 die Kombination eines 250 mm-Lautsprechers mit einem 300 mm-Lautsprecher als besonders wirksam.

Die Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 7 ergaben, wie gefunden wurde, sehr gute Resultate, doch sind die Korkschallwände etwas empfindlich. Größere Dauerhaftigkeit, erheblich stärkere Flexibilität und sogar noch bessere akustische Ergebnisse werden erhalten, wenn Gummi anstelle won Kork werwendet wird, und zwar insbesondere bei Anordnung entsprechend den Figuren 9 bis 17.

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Bei der Anordnung nach den Figuren 9 bis 11 ist ein Lautsprecher 42 so montiert, daß seine Stirnfläche nach oben meist und seine Achse lotrecht steht. Das Magnetsystem des Lautsprechers ist mittels Klemmschrauben 43 in einem Sockel am oberen Ende eines Ständers 45 befestigt. Ein zylindrischer Mantel 46 aus Blei mit einer Öffnung 47, der mit einem schallschluckenden ÜJerkstoff 48 ausgekleidet ist, ist in der veranschaulichten Weise mittels der Schrauben 12 und der Muttern am Montageflansch des Lautsprechers 42 befestigt. Ein ähnlicher Bleimantel 49 ist zwischen dem Montagering 50 (Figur 11) und dem Montageflansch eines zweiten, etwas kleineren Lautsprechers 51 mittels Schrauben 52 und Muttern 53 angebracht. Der Mantel 49 ist zusammen mit dem ihm zugeordneten Lautsprecher 51 und dem Montagering 50 zwischen den Muttern 54 auf den Schrauben 12 in axialem Abstand vom Lautsprecher gehalten. Die Innenfläche des Mantels 49 ist mit schallschluckendem Werkstoff 55 ausgekleidet. Der Mantel 49 ist, wie veranschaulicht, mit einer Öffnung 56 versehen, die mit der Trichteröffnung des Lautsprechers 51 ausgerichtet.ist. Der Montagering 50 weist in ähnlicher Weise eine Mittel-Öffnung 57 auf. Der Montagering 50 kann zwecks Gewichtsverringerung mit bogenförmigen Schlitzen 58 versehen sein. Die Lautsprecher 42 und 51 sind mit nicht veranschaulichten Mitteln versehen, um sie elektrisch um 180° phasenversetzt zu speisen.

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Die beschriebene Anordnung kann aus ästhetischen Gründen mit einer Stoffbespannung 59 versehen sein, die won einem Drahtrahmen 60 getragen wird, der seinerseits auf dem Magneten des Lautsprechers 51 und dem oberen Rand des (Ylantels 49 ruht, wenn dies auch nichts zu den Tonwiedergabeeigenschaften des Systems beiträgt.

Obwohl in Figur 9 nicht veranschaulicht, kann es zweckmäßig sein, einen starren Flanschring an der dem Lautsprecher 42 gegenüberliegenden Seite des Mantels 46 vorzusehen, um eine akustisch feste Verbindung zwischen dem Lautsprecher und dem Mantel herzustellen.

Die Mäntel oder Schallwände 46 und 49 nach Figur 9 haben im wesentlichen zylindrischen Querschnitt. Eine weitere Verbesserung wird jedoch dadurch erhalten, da0 eine Polygonform, beispielsweise die Rechteckform, gemäß den Figuren 12 bis 14 verwendet wird. ULfIe am besten aus Figur 14 hervorgeht, kann der Aufbau im wesentlichen der gleich wie bei Figur 9, wobei Unterschiede nur hinsichtlich der Konstruktion der beiden Schallwände 61 und 62 gegeben sind. Die Schallwand 61 kann zweckmäßig ausgehend von einer dünnen, rechteckigen Bleifolie gebildet werden, deren Seiten nach oben gefaltet werden, wobei lliellungen und Unregelmäßigkeiten ausgebildet werden, wo dies erforderlich ist, um das auf Grund der geometrischen Umformung überschüssige Material aufzunehmen. Von den Ecken einwärts laufende Schlitze können, falls dies vorgezogen wird, vorgesehen werden, wenn sie nur nachträglich durch Verlöten oder auf andere

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zweckentsprechende Weise mieder geschlossen werden. Entsprechend Figur 14 ist die Grundfläche 63 der schalenförmigen Anordnung rechteckig. Die Seitenwinde können an allen vier Seiten, wie bei 64 in Figur 12 dargestellt, leicht abgebogen sein. Die Ecken oder Schnittlinien der Seitenwände 65 lassen sich derart ausbilden, daß sie eine Exponentialkurve beschreiben. Eine Öffnung 66 ist vorgesehen, die mit der Trichteröffnung des Lautsprechers 42 ausgerichtet ist. Sowohl die Seitenwände als auch der Boden des Bleimantels oder der Schallwand 61 sind mit einem schallschluckenden Werkstoff 67 ausgekleidet. Zusätzlich fc zu der Uiellung der Seitenwände der Schallwand 61 können deren Kanten gezahnt oder mit einem unregelmäßigen Profil versehen sein, wie dies am besten bei 68 in Figur 12 veranschaulicht ist.

Die Schallband 62 entspricht der Schallwand 61 mit Ausnahme der"Abmessung der Öffnung 69, die an den kleineren Lautsprecher 51 angepaßt ist, sowie der Ausbildung von zusätzlichen Schraubenlöchern 70.

Die Lautsprecher-Schallwand-Gruppe nach Figur 14 kann in gleicher Weise wie in Figur 9 veranschaulicht auf einem Ständer 45 montiert werden. Entsprechend den Figuren 12 bis umgibt ein Drahtrahmen 71, der eine Bespannung 72 trägt, die obere Schallwand 62 und sitzt auf dieser auf.

Die bei den Anordnungen nach den Figuren 9 und 12 im Experiment erhaltenen akustischen Eigenschaften waren denjenigen der mit

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Kork aufgebauten Ausführungsformen eindeutig überlegen. Die BaÖ8mpfindlichkeit uiar besser, was vermutlich auf die gegenüber Kork erhöhte Schalldämmung von Blei zurückzuführen ist, wenn auch unter Inkaufnahme eines zusätzlichen Gewichts. Bei einer typischen Anordnung ujurde ein System entsprechend Figur 9 mit einem Lautsprecher 42 von 300 mm und einem Lautsprecher 51 von 200 mm aufgebaut. Der Durchmesser der Schalltuände betrug näherungsweise 450 mm und die Gesamthöhe der Anordnung, ohne Ständer, lag bei ungefähr 600 mm. Bei Verwendung dieser Ausführungsform für monophone Wiedergabe wurden beste Ergebnisse erzielt, wenn zusätzlich ein Hilfs- ν lautsprecher, beispielsweise ein elektrostatischer Lautsprecher, eingesetzt wurde, dar das obere Frequenzspektrum oberhalb ungefähr 1000 Hz bestreicht.

Bei der Ausführungsform nach Figur 12 soll demgegenüber der gesamte Frequenzbereich erfaßt werden. Für diesen Zweck können die Lautsprecher 42 und 51 308mm bzw. 250 mm Durchmesser aufweisen. Sie dienen der Wiedergabe sämtlicher Frequenzen. Um den oberen Frequenzbereich anzuheben, wo die größeren Lautsprecher abfallen, sind außerdem zwei weitere Lautsprecher 73 % und 74 von 125 mm bzw. 80 mm vorgesehen. Die Lautsprecher 73 und 74 sind koaxial und einander stirnseitig gegenüberstehend in im wesentlichen gleicher Weise wie die größeren Lautsprecher montiert, mit dem Unterschied, daß sie nicht mit Schallwänden ausgestattet sind. So wird bei 75 eine kleinere Ausführungsform des !Ylontagerings 50 vorgesehen, wie dies aus den Zeichnungen Klar zu entnehmen ist.

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Wie am besten aus den Figuren 12 und 13 hervorgeht, ist· die Lautsprechergruppe 73, 74 zwischen den Drahtrahmengliedern 76 und 77 abgestützt. Eine Stoffbespannung 78 umschließt die Glieder 77. Die Lautsprecher 73 und 74 können über herkömmliche, nicht veranschaulichte Zuleitungen in Phase mit dem Lautsprecher 42 oder dem Lautsprecher 51 gespeist werden.

Bei einer entsprechend den Figuren 12 bis 14 praktisch ausgeführten Anordnung, die unter den erprobten Ausführungsformen die besten akustischen Ergebnisse lieferte, hatten die Lautsprecher 42 und 51 einen axialen Abstand won 100 mm, während die Lautsprecher 73 und 74 ungefähr 5*0 mm voneinander entfernt angeordnet waren. Die zum Aufbau der Schallwände 61 und 62 verwendeten Bleifolien waren 1,6 mm dick und hatten vor dem Falten eine Abmessung von ungefähr 0,9 m χ 1,0 m. Nach Montage der Lautsprecher und der Schallwände ergab sich sin lampenschirmartigBS Gebilde mit den Auöenabmessungen von ungefähr 450 mm χ 600 mm χ 500 mm Höhe. Durch Auswahl einer geeigneten Ständerhöhe und Aufstellung des Systems auf einen zweckentsprechenden Tisch oder dergleichen können die Lautsprecher in optimaler Höhe angeordnet werden. Bei einsr typischen Anordnung befand sich der Lautsprecherabschnitt in einer Zone zwischen 1,1 m und 1,6 m vom Boden entfernt, wodurch ausgezeichnete Ergebnisse erzielt wurden. Εϊπθ Montage des Lautsprecherabschnitts in der Nähe des Mittelpunktes zwischen Boden und Decke sollte jedoch vermieden werden.

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Die in Uerbindung mit den Figuren 9 bis 14 beschriebenen Ausführungsformen ähneln äußerlich typischen Haushalt-Tischlampen. Figur 15 zeigt eine Abwandlung des Systems nach Figur 12, das unmittelbar auf dem Boden des Hörraums abgestellt werden kann und äußerlich einer Bodenlampe gleicht. Bei der Ausführungsform nach Figur 15 kann die gleiche Lautsprecheranordnung uiie in Figur 12 vorgesehen werden. Der Einfachheit halber ist die Hochfrequenz-Lautsprechergruppe nur schematisch bei 79 angedeutet. Die Schallwände 80 und haben unterschiedliches Profil, um sich dem verjüngt zulaufenden Rahmen 82 und der Stoffbespannung 83 anzupassen. Über die kreuzförmig verlaufenden Rahmenteile 84 ist der gesamte Rahmen auf der Schallband 81 abgestützt, während die nach unten stehenden Rahmenteile 85 die Lautsprechergruppe 79 tragen. Lüegen der abweichenden Größe und Kontur der Schallwand 80 kann es zweckmäßig sein, aus den oben beschriebenen Gründen den Flanschring 86 vorzusehen. Der transversale Querschnitt der Schallwände und der Stoffbespannung ist in nicht veranschaulichter Weise vorzugsweise rechteckig oder mindestens nicht kreisförmig.

Für eine Deckenmontage ist die Ausführungsform nach Figur anwendbar. Sie stellt im wesentlichen eine Umkehrung der Anordnung nach Figur 15 dar, uienn sie auch etwas mehr kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Der Rahmen 87 für die Stoffbespannung 88 wird dadurch getragen, daß Rahmenteile 89 mit der Schallband 80 und dem Magneten des Lautsprechers 42 in Eingriff kommen. Rahmenteile 90 tragen ihrerseits die Hoch-

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frequenz-Lautsprecher 79. Kabel oder Drähte 91 können mit dem Flanschring des Lautsprechers 42 unterhalb del· Muttern verbunden iuerden, um die Anordnung in der veranschaulichten Uleise aufzuhängen. Elektrische Zuleitungen werden in gleicher Weise ujie bei einer Deckenlampe über eine Deckenbuchse eingeführt.

Die Ausführungsformen nach den Figuren 9 bis 1.6 wurden in Verbindung mit Lautsprechern unterschiedlicher Größe erläutert, Dies ist für optimale Ergebnisse vorzuziehen. Extrem gute Ergebnisse können jedoch auch mit zwei identischen Lautsprechern in einer Anordnung gemäß Figur 17 erhalten werden. Wie dort gezeigt, sind die Lautsprecher 92 und 93 mit den schalenartigen Schallwänden 94 und 95 mittels der Schrauben und der Muttern 13 miteinander verbunden. Die Schallwände werden in ähnlicher Weise wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen mittels einer Stoffbespannung 96 verdeckt. Die Schallwände 94 und 95 können in gleicher Weise aus einer Bleifolie 97 und schallschluckendem Werkstoff 98 gebildet sein.

Die unregelmäßigen Seiten und Kanten, die vorzugsweise für die Schallwände in den Figuren 9 bis 17 vorgesehen werden, dürften die Möglichkeit der Ausbildung von stehenden Wellen herabsetzen. Bei allen diesen Ausführungsformen sollte die Höhe der schalenförmigen Schallwand erheblich geringer als die kürzere Querschnittsabmessung der Schallband im Bereich der Lautsprecher-IYlontageebene sein.

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Betrachtet man die bei sämtlichen Ausführungsformen mit Ausnahme von Figur 7 und d v/eriuendeten Schalliuände, so ergibt sich, daß di8se»aus einem schalldämmenden Werkstoff bestehen, mit den Lautsprechern in den betreffenden Iflontageebenen verbunden sind und sich seitlich sowie in entgegengesetzten axialen Richtungen erstrecken, wobei sie in einer von der gemeinsamen Achse der Lautsprecher ausgehenden Richtung divergieren. Bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 9 bis 17 haben die Schalliuände außerdem die Form eines schalenartigen Mantels, wobei der zugehörige Lautsprecher am Boden der Schale angeordnet ist. Jl

Es versteht sich, daß die Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 8 ähnlich uiie die Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 9 bis 17 so ausgebildet werden können, daß sie äußerlich Tisch-, Boden- oder Deckenlampen ähneln.

Allgemein läßt sich feststellen, daß eine verbesserte akustische Dämpfung der Niederfrequenz-Lautsprecher durch Anwendung von Lautsprechern mit unterschiedlichen Resonanz- ,,

frequenzen erhalten wird. Aus den oben genannten Abmessungen ™ folgt, daß die bei der praktischen Anwendung der Erfindung benutzten offenen Schallwände erheblich kleiner sind, als dies die Theorie der unendlich großen Schallwand fordert, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Lautsprechersysteme nach der Erfindung eine ausgezeichnete Empfindlichkeit bis herab zu unter 4Ü Hz liefern.

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Die oben beschriebenen speziellen Beispiele beziehen sich auf Trichterlautsprecher. Die Erfindung ist jedoch auch bei beliebigen anderen Lautsprechern aniuendbar, bei denen sowohl direkte als auch rücku/ärtige Schallwellen erzeugt werden.

Unter "schalldämmendem" Werkstoff soll vorliegend ein Werkstoff verstanden werden, der verhältnismäßig schallundurchlässig und akustisch inert oder nicht resonanzfähig ist. Kork, Gummi und, noch besser, Beton, Blei und andere metallische Werkstoffe sind hierfür typisch.

Beispiele gut schallschluckender Werkstoffe sind Glaswolle, Filz, Kork, Celotex, geschäumtes Polystyrol, Schaumgummi und dergleichen. Unter gewissen Bedingungen können die Auskleidungen aus schallschluckendem Werkstoff bei den Ausführungsformen nach den Figuren 9 bis 17 weggelassen werden.

Die rundstrahlenden Lautsprecher nach der Erfindung ergeben, wie gefunden wurde, bei Verwendung in einer Stereophonanlage eine Tonqualität, die bei Verwendung einer geeigneten Tonquelle dem mit Kopfhörern erzielbaren richtigen binauralen Ton sehr nahe kommt. Vorliegend wird zwischen der herkömmlichen stereophonen Wiedergabe und der binauralen Wiedergabe unterschieden. Bei herkömmlicher stereophoner Wiedergabe werden die beiden Kanäle mit Mikrophonen erhalten, die einen gegenseitigen Abstand von ungefähr 1,8 m bis 3 m haben. Die entsprechenden Schallwellen werden dann voneinander unabhängig zu Lautsprechern geführt, die einen ähnlichen Abstand auf-

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weisen. Der Effekt liegt in der Schaffung zweier weit auseinanderliegendör Schallquellen, deren Wellen die beiden Ohren des Zuhörers auf unterschiedlichen Wegen erreichen und dem Schall den Eindruck von TiefB oder Breitenausdehnung geben.

Bei einer wirklichen binauralen Wiedergabe haben die beiden Mikrophone den mittleren Abstand der menschlichen Ohren. Dann wird jeder Kanal unabhängig zu einem gesonderten Kopfhörer übertragen, so daß die Ohren des Zuhörers der Ursprung-

liehen Lage der Mikrophone entsprechend und den Schall genau ^ so aufnehmen, wie wenn sie ihn an dieser Stelle gehört hätten.

Versuche mit herkömmlichen Lautsprechersystemen haben gezeigt, daß der stereophone Effekt sehr schlecht ist, oder überhaupt verlorengeht, wenn die Signale von dicht benachbarten Mikrophonen abgeleitet werden. Daher werden die Mikrophone in der kommerziellen Praxis in erheblichem gegenseitigen Abstand gehalten» Es ist daher äußerst überraschend, daß die Lautsprecher nach der vorliegenden Erfindung mit beachtenswerter M Wirkung einsetzbar sind, wenn die Schallquelle binauralen Charakter hat, d.h. die Signale von dicht benachbarten Mikrophonen abgeleitet werden.

Obwohl es sich dabei nur um eine Theorie handelt, besteht eine mögliche Erklärung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Systems darin, daß die aus dem Raum zwischen den in Abstand voneinander gehaltenen Schallwänden seitlich abge-

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strahlten Schallwellen eine Phasenverschiebung von näherungsujeise 90° erfahren und als eine "Phasenbrücke" zwischen den im wesentlichen halbkugelförmigen, um 180° gegeneinander phasenverschobenen UJellenfronten wirken, die von den Rückseiten der beiden Lautsprecher ausgehen. Eine grobe Faustregel für die Bestimmung des richtigen axialen Abstandes der Lautsprecher ist darin zu sehen, daß der Abstand zwischen den Spitzen der Lautsprechertrichter ungefähr gleich dem mittleren Durchmesser der Grundflächen der Trichter sein soll.

Während Hochfrequenzlautsprecher oder Hochtonstrahler nur in Verbindung mit bestimmten Ausführungsbeispielen veranschaulicht und beschrieben sind, versteht es sich, daß nicht mit Schallwänden ausgestattete Hochtonlautsprecher in Verbindung mit jeder beliebigen Ausführungsform anwendbar sind. Geeignete Filter oder Frequenzweichen werden, u/o erforderlich, in bekannter Weise vorgesehen, um zu verhindern, daß Niederfrequenzsignale zu den Hochtonlautsprechern gelangen.

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Claims (17)

1. Patsntansprüche

   . Lautsprechersystem mit zuiei koaxial in axialem Abstand

   angeordneten Lautsprechern, die einen Schallstrahler ^

   aufweisen, der sowohl direkte als auch rückwärtige ™

   Schallwellen erzeugt, mit einer den Lautsprechern zugeordneten Schallwand und einer Anordnung zum Anschluß der Lautsprecher an eine Tonfrequenzquelle derart, daß sich die Schallstrahler ständig in gleicher Richtung entlang ihrer gemeinsamen Achse b-Biuegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallband vollständig offen ist und mindestens ein offenes Schallwandelement aus schalldämmendem Werkstoff aufweist, das mit einem der Lautsprecher akustisch fest verbunden ist und sich von diesem M sowie dem anderen Lautsprecher derart wegerstreckt, daß die Schallstrahler mit dem das Lautsprechersystem umgebenden Raum sowohl für die direkten als auch die rückwärtigen Schallwellen beider Schallstrahler in akustischer Verbindung stehen.
2. 2. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lautsprecher mit einem offenen Schallwandelement

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   aus schalldämmendem Werkstoff ausgestattet ist, das mit dem Lautsprecher in der betreffenden Montage-Ebene akustisch fest verbunden ist und sich von dem Lautsprecher uuegerstreckt,
3. 3. Lautsprechersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher Trichterlautsprecher sind und der
   Abstand zwischen den Spitzen der Trichter ungefähr gleich dem mittleren Durchmesser der Grundflächen der Trichter ist.
4. 4. Lautsprechersystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
   gekennzeichnet, daß es von oben her aufhängbar ist, wobei die Achsen der Lautsprecher lotrecht stehen und die Schallwandelemente die Form nach unten gekrümmter Platten aufweisen.
5. 5. Lautsprechersystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
   gekennzeichnet, daß dia Lautsprecher und die Schallwandelemente derart montiert sind, daß die Lautsprecherachsen lotrecht stehen und das Magnetsystem des untersten Lautsprechers auf einem aufrechtstehenden Ständer sitzt.
6. 6. Lautsprechersystem nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schalluiandelemente von den Lautsprechern seitlich und in entgegengesetzten axialen Richtungen ujegerstrecken, uiobei sie in einer won der gemeinsamen Lautsprecherachse ausgehenden Richtung
   divergieren.

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7. 7. Lautsprechersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwandelemente aus Platten aus halbflexiblem Werkstoff bestehen, so daß bei Abstützung des Systems mit lotrechten Lautsprecherachsen die untere Schallwand unter dem Eigengewicht eine nach unten gekrümmte Gestalt einnimmt, sowie daß Mittel vorgesehen sind, die der oberen Schallwand eine komplementär aufwärts gerichtete Krümmung verleihen.
8. B. Lautsprechersystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwandelemente aus rechteckigen gi Korkplatten bestehen.
9. 9. Lautsprechersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schallwandelement die Form eines schalenförmigen Mantels hat, wobei der zugehörige Lautsprecher am Boden der Schale sitzt.
10. 10. Lautsprechersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände des Mantels unregelmäßig konturiert

    und mit einem unregelmäßigen Rand versehen sind. ™
11. 11. Lautsprechersystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwandmäntel in einer zu den Achsen der Lautsprecher senkrechten Ebene einen polygonischen Querschnitt aufweisen und daß die Schnittlinien benachbarter Seitenwände der Mantel vorzugsweise eine im wesentlichen exponentiell gekrümmte Bahn beschreiben.

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12. 12. Lautsprechersystem nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 5, 6, 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der schalldämmende Werkstoff Blei oder dergleichen ist.
13. 13. Lautsprechersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dem zugehörigen Lautsprecher zugekehrte Seite jedes Schalliuandelements mit schallschluckendem Werkstoff ausgekleidet ist.
14. 14. Lautsprechersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere nicht mit Schallband v/ersehene Lautsprecher in unmittelbarer Nähe der beiden mit Schallband ausgestatteten Lautsprecher angeordnet sind soujie daß Mittel vorgesehen sind, um die nicht mit Schalluiänden versehenen Lautsprecher elektrisch in Phase mit einem der beiden mit Schalltuänden ausgestatteten Lautsprecher zu speisen.
15. 15. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit Schalliuänden versehenen Lautsprecher TrichtBrlautsprecher sind, die einander mit ihren Stirnseiten gegenüberstehend koaxial montiert sind, souiie daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die verhindert, daß niederfrequente Signale zu den nicht mit Schalluuänden versehenen Lautsprechern gelangen.
16. 16. Lautsprechersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher und die

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    Schalluiandelemente mit einer Stoff bespannung umgeben sind, die derart abgestützt ist, daß im wesentlichen das Aussehen

    eines Lampenschirms erhalten ujird.
17. 17. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit Schalliuänden versehenen Lautsprecher υοη einem Drahtrahmen getragen sind, der υοη den Schallwandelementen abgestützt ist und seinerseits eine Stoffbespannung trägt, luelche die Lautsprecher und die Schallujandelemente derart umgibt, daß im wesentlichen das Aussehen eines Lampenschirms erhalten ujird.

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