DE19720396A1 - Kopfhörer - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen völlig
offenen Kopfhörer.
Von den Kopfhörern, bei denen Kopfhörereinheiten
entsprechend an beiden Endbereichen eines Kopfbandes befestigt
sind, kann ein dynamischer und Außenohr-Kopfhörer, wie in Fig.
5A bis 5C gezeigt ist, in einen geschlossenen Typus, einen
luftoffenen Typus und einen völlig offenen Typus klassifiziert
werden.
Fig. 5A bis 5C zeigen entsprechend die Kopfhörereinheit
10 des Einzelkanals. Bei dem geschlossenen Kopfhörer ist, wie
in Fig. 5A gezeigt ist, eine Akustikeinheit 1 (Wandlereinheit
1) innerhalb eines Gehäuses 3 der Kopfhörereinheit 10
vorgesehen, ein Ohrkissen 2 ist vor der Akustikeinheit 1
vorgesehen, nämlich an der Umfangsfläche des vorderen Endteils
des Gehäuses 3, und der rückwärtige Teil (Rückraum) der
Akustikeinheit 1 ist durch das Gehäuse 3 verschlossen. Wenn ein
Zuhörer den Kopfhörer auf seinem Kopf anbringt, wird die
Kopfhörereinheit 10, die an beiden Endbereichen des Kopfbandes
6 befestigt ist, leicht an das entsprechende Ohr gedrückt, da
eine Blattfeder usw. innerhalb des Kopfbandes 6 vorgesehen ist.
Obwohl es nicht dargestellt ist, ist die Akustikeinheit
1 in diesem Fall fast in der gleichen Art und Weise wie ein
üblicher dynamischer Lautsprecher aufgebaut, wo eine Spule, an
welcher eine Konusmembran (Schwingungsplatte) befestigt ist,
innerhalb eines Magnetfeldes angeordnet ist, welches durch
einen Permanent-Magneten erzeugt wird, und wenn ein Audiosignal
an diese Spule angelegt wird, dieses Audiosignal in einem
Wandlerelement umgesetzt wird. Außerdem hat das Ohrkissen 2
aufgrund seines Aufbaus die Eigenschaft eines Polsters, da ein
Teil, welches eine Tonabschirmeigenschaft besitzt, in Form
eines Rings verwendet wird, und dieser Ring am Umfang des
vorderen Endes der Akustikeinheit vorgesehen ist, um einen
möglichst engen Zwischenraum zu bilden, nämlich den
atmosphärischen Zwischenraum zwischen der Akustikeinheit 1 und
dem Ohr OHR eines Zuhörers zu bilden.
Bei diesem geschlossenen Kopfhörer zeigt, da der
vordere und hintere Endbereich der Akustikeinheit 1 geschlossen
ist, die Akustikeinheit 1 eine intensive Dämpfungseigenschaft
gegenüber der Konusmembran. Somit kann ein ausreichend
niedrigfrequenter Ton mit guten Dämpfungseigenschaften erzeugt
werden.
Bei einem luft-offenen Kopfhörer ist, wie in Fig. 5B
gezeigt ist, eine Akustikeinheit 1 an der Kopfhörereinheit 10
befestigt und ein Ohrkissen 2 ist am vorderen Endteil dieser
Akustikeinheit angeordnet. Dieses Ohrkissen 2 besitzt die
Dämpfungseigenschaften und außerdem eine angemessene
Atmungsfähigkeit. Außerdem ist das Gehäuse 3 mit bestimmten
Durchgangslöchern 3A versehen. Bei diesem luft-offenen
Kopfhörer wird die Kopfhörereinheit 10 leicht an das Ohr
mittels des Kopfbandes 6 gedrückt.
Somit ist der vordere und hintere Endbereich der
Akustikeinheit 1 gegenüber der atmosphärischen Luft über einen
angemessenen akustischen Widerstand offen. Daher wird die
perfekte luftdichte Struktur nicht erhalten, sondern es wird
ein gewisser Grad an luftdichtem Aufbau sichergestellt und es
werden vergleichsweise ausgezeichnete Dämpfungseigenschaften
erzielt. Daher kann ein angemessen niederfrequenter Ton mit
einer guten Dämpfungseigenschaft reproduziert werden.
Bei dem völlig offenen Kopfhörer ist, wie in Fig. 5C
gezeigt ist, das Ohrkissen 2 und das Gehäuse 3 nicht
vorgesehen. Es ist nur die Akustikeinheit 1 mittels des
Kopfbandes 6 angeordnet, das den Abstand zum Ohr OHR beibehält.
Daher gibt der völlig offene Kopfhörer dem Benutzer das
Gefühl an Freiheit für den reproduzierten Ton, da das Ohrkissen
2 und das Gehäuse 3 nicht vorgesehen sind. Von diesem
Standpunkt aus erzielt der völlig offene Kopfhörer eine
ausgezeichnete Beurteilung. Zusätzlich kann dieser Kopfhörer in
bezug auf das Gefühl des Aufsetzens und der Verwendbarkeit als
gut beurteilt werden, da das Ohr OHR fast nicht gedrückt wird
und nicht klebrig durch Schweiß wird, sogar dann, wenn dieser
längere Zeit benutzt wird.
Da bei diesem völlig offenen Kopfhörer wird, da der
atmosphärische Zwischenraum zwischen der Akustikeinheit 1 und
dem Ohr OHR nicht von der Außenseite isoliert ist, im Gegensatz
zum geschlossenen oder luft-offenen Kopfhörer der
niederfrequente Ton, der von der Kopfhörereinheit 10 ausgegeben
wird, nach außenhin verteilt, was einem Zuhörer das Gefühl
gibt, daß der niederfrequente Ton auf einen unzureichenden
Pegel reduziert ist.
Um dieses Problem zu lösen, hat man sich daher
ausgedacht, die Kopfhörereinheit 10 näher am Ohr OHR
anzuordnen. Allgemein ändert sich, sogar wenn der Abstand
zwischen der Akustikeinheit 1 und dem Ohr OHR sich innerhalb
des Bereichs von ungefähr des Konusmembrandurchmessers der
Akustikeinheit 1 ändert, der Pegel des Hochfrequenztons, den
ein Zuhörer fühlt, fast nicht, da der Ton von 5 kHz oder höher
eine Richtwirkung hat.
Bezüglich des niedrigeren-frequenten Tones wird jedoch,
da die Akustikeinheit 1 näher am Ohr OHR angeordnet wird, der
Ton, der auf die Außenseite über den Zwischenraum zwischen der
Akustikeinheit und dem Ohr sich verbreitet, so reduziert, daß
der Tonpegel, den ein Zuhörer fühlt, hoch wird.
Somit kann ein ausreichender niedrigfrequenter Ton
erhalten werden, wenn die Akustikeinheit näher am Ohr OHR
angeordnet wird.
Fig. 4 zeigt ein Meßbeispiel der Frequenzkennlinie
(Frequenzkennlinie des Ausgangstondruckes) der Akustikeinheit
1. Die Kurve D zeigt die Frequenzkennlinie, wenn die
Akustikeinheit 1 vom Ohr OHR isoliert ist, während die Kurve N
die Frequenzkennlinie ist, wenn beide näher angeordnet sind.
Aus diesem Meßergebnis sieht man, daß, wenn die Akustikeinheit
1 näher am Ohr OHR vorgesehen ist, ein ausreichend
niedrigfrequenter Ton erhalten werden kann.
Wenn jedoch der Pegel des niederfrequenten Tons durch
Anordnen der Akustikeinheit 1 näher am Ohr OHR wie oben erklärt
verbessert wird, steigt der Pegel der Zwischenfrequenztöne und
der höherfrequenten Töne an, was man aus dem Vergleich zwischen
den Kurven D und N von Fig. 4 sieht, da eine Resonanz im
Zwischen- und Hochfrequenzband aufgrund des Volumens des
Zwischenraums zwischen der Akustikeinheit 1 und dem Ohr OHR und
einer Massenwirkung der Bahn nach außen über diesen
Zwischenraum auftritt.
Wenn der Pegel des Zwischenfrequenzbandes und des
höheren Frequenzbandes ansteigt, wird das höherfrequente
Element übertrieben, was dem Zuhörer einen unausgeglichenen und
unangenehmen Ton liefert.
In solch einem Fall kann bei einem luft-offenen
Kopfhörer, obwohl eine solche Resonanz auftreten, diese
Resonanz um ihren Q-Wert über den Atmungsfähigkeitswiderstand
des Ohrkissens 2 gedämpft werden, und es kann daher der Anstieg
des Zwischenfrequenz- und Hochfrequenzpegels gesteuert werden.
Da jedoch das Ohrkissen beim völlig offenen Kopfhörer
nicht vorgesehen ist, kann, wenn eine Resonanz im Zwischen- und
Hochfrequenzband auftritt, der Pegel einer solchen Frequenz
nicht durch Dämpfen in Abhängigkeit vom Q-Wert gesteuert
werden.
In Hinblick auf diesen Hintergrund ist die vorliegende
Erfindung dazu vorgesehen, einen völlig offenen Kopfhörer
bereitzustellen, der einen ausreichenden niedrigfrequenten
Tonpegel sicherstellt, ohne einen Anstieg des Zwischen- und
Hochfrequenzpegels zu erlauben.
Der völlig offene Kopfhörer nach der vorliegenden
Erfindung besitzt eine Akustikeinheit zum Umsetzen eines
Audiosignals in einem Akustikelement und einen akustischen
Entzerrer, der vor der Akustikeinheit vorgesehen ist, um die
Frequenzkennlinie der Tonwelle, die von der Akustikeinheit
geliefert wird, zu korrigieren.
Daher wird die Tonwelle, die von der Akustikeinheit
geliefert wird, einer Frequenzkennlinienkorrektur im
akustischen Entzerrer unterworfen, um eine gut ausgeglichene
Frequenzkennlinie zu realisieren.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der zur
Zeit bevorzugten Ausführungsform deutlich, wobei die
Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen betrachtet
werden sollte, in denen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht ist, die ein Merkmal
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht ist, die ein
Merkmal eines Teils der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine akustische Äquivalenzschaltung des
Kopfhörers nach der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 4 ein Kennliniendiagramm ist, um die vorliegende
Erfindung zu erklären, und
Fig. 5A bis 5C Querschnittsansichten sind, um einen
Kopfhörer zu erklären.
Fig. 1 zeigt eine Kopfhörereinheit eines Einzelkanals
des völlig offenen Kopfhörers nach der vorliegenden Erfindung.
Eine dynamische akustische Ansteuereinheit 10 ist so aufgebaut,
wie dies mit Hilfe von Fig. 5 erklärt wurde.
In der Akustikeinheit 1 ist ein magnetischer
Schaltkreis gebildet, wobei ein Permanent-Magnet 12 und eine
Platte 13 innerhalb eines Jochs 11 angeordnet ist, und wobei
eine Tonspule (nicht gezeigt), die um einen Spulenkörper 14
gewickelt ist, in dieser magnetischen Schaltung angeordnet ist.
Die Spule 14 ist mit einer Konusmembran (Schwingungsplatte) 15
versehen. Wenn ein Audiosignal zur Tonspule, um die
Konusmembran 15 anzutreiben, geliefert wird, kann daher die
Tonwelle abgestrahlt werden.
Eine Schutzplatte 16 ist vor der Konusmembran 15
angeordnet. Diese Schutzplatte 16 besitzt mehrere
Durchgangslöcher 16A, derart, daß die Tonwelle, die von der
Konusmembran 15 geliefert wird, nicht durch die Schutzplatte
gedämpft wird.
Außerdem ist ein akustischer Entzerrer 5 vor der
Akustikeinheit 1 angeordnet. Dieser Entzerrer besitzt einen
zylinderförmigen boxförmigen Körper 51, der eine Öffnung 51A an
seiner einen Fläche hat, wie in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem
Fall besitzt dieser boxförmige Körper 51 ein bestimmtes
Volumen, wobei seine Öffnung 51A gleich dem Außendurchmesser
der Akustikeinheit 1 ist. Diese Öffnung 51A ist gegenüber der
Akustikeinheit 1 angeordnet.
Die Oberfläche gegenüber der Konusmembran 15 auf der
anderen Seite des boxförmigen Körpers 51 besitzt ein
Durchgangsloch 52 einer vorgegebenen Größe, um die Tonwelle,
die von der Konusmembran 15 geliefert wird, zu übertragen, und
diese Fläche und die peripheren Flächen sind ebenfalls mit
Durchgangslöchern 53 einer vorgegebenen Größe versehen.
Außerdem besitzt das Durchgangsloch 53 eine
Tondämpfungseinrichtung 54, die aus einem Material,
beispielsweise einem nichtgewebten Stoff oder Urethan besteht,
was einen vorgegebenen Widerstand gegenüber der
Übertragungstonwelle liefert. Das Durchgangsloch 52 besitzt
einen Durchmesser von 40 mm oder weniger.
Außerdem ist die Akustikeinheit so gelagert, daß ein
vorgegebener Abstand vom Ohr OHR beibehalten wird. Aus diesem
Grund ist eine Lagereinrichtung vorgesehen. Diese
Lagereinrichtung besteht beispielsweise aus einer Vielzahl von
beispielsweise acht Stabkörpern, nämlich Speichen 4, und einer
Ohrkissenbefestigungseinrichtung 4A, um das Ohrkissen an deren
einem Ende zu befestigen.
Wenn der Kopfhörer verwendet wird, ist die
Akustikeinheit 1 durch das Kopfband 6 eng gelagert, wobei der
vorgegebene Abstand zum Ohr OHR eines Zuhörers beibehalten
wird. In diesem Beispiel ist das hintere Ende der
Akustikeinheit durch das Gehäuse 1 verschlossen. Hier ist das
Ohrkissen durch ein atmungsfähiges Material gebildet,
beispielsweise Urethan, in Form eines Rings einer Größe, um das
Ohr OHR eines Zuhörers zu umgeben.
Wie in Fig. 1 gezeugt ist, ist, wenn der Kopfhörer am
Kopf eines Zuhörers angeordnet wird, das Ohrkissen 2 am Umfang
des Ohrs OHR angeordnet, und dadurch ist der akustische
Entzerrer 5 gegenüber dem Ohr OHR angeordnet, wobei dazu der
vorgegebene Abstand beibehalten wird.
Gemäß diesem Aufbau wird, da das Durchgangsloch 52 des
boxförmigen Körpers 51 ("nicht", nach Meinung des Übersetzers)
mit der Tondämpfungseinrichtung 54 versehen ist, die Tonwelle
von der Konusmembran 15 hauptsächlich an das Ohr OHR über das
Durchgangsloch 52 angelegt, so daß ein Zuhörer den Ton hören
kann.
In diesem Fall wird die Tonwelle von der Konusmembran
15 an die Außenseite des boxförmigen Körpers 51 über das
Durchgangsloch 52 geliefert. Dies ist äquivalent zu dem Aufbau,
wo die Akustikeinheit 1 (Konusmembran 15) eng am Ohr OHR
angeordnet ist und darüberhinaus die Tonwelle gegenüber dem
Durchgangsloch 52 (nicht "21") zur Abgabe konzentriert ist.
Daher kann ein Zuhörer den ausreichend niederfrequenten Ton
hören.
Zusätzlich kann in diesem Fall, wie später erklärt
wird, da das Volumen des boxförmigen Körpers 51 auf eine
bestimmte Größe festgelegt ist, die Zwischen- und
Hochfrequenzelemente der Tonwelle von der Konusmembran 15
gedämpft werden, es kann der Anstieg der Zwischen- und
Hochfrequenzelemente in der Frequenzkennlinie vom Standpunkt
des Zuhörers aus gesteuert werden.
Natürlich ist möglich, daß die Abstände zwischen einer
jeden Speiche 4 unter der Vielzahl der Speichen, die bei der
Lagereinrichtung verwendet werden, als Tonübertragungslöcher
ausgebildet sind und dadurch der Ton von der Akustikeinheit 1
zur Außenseite des Gehäuses 3 über die Durchgangslöcher 52, 53
des boxförmigen Körpers 51 entkoppelt wird. Außerdem wird der
externe Ton zum Ohr OHR über die Tonübertragungslöcher
geliefert.
Damit kann ein Zuhörer den reproduzierten Ton hören,
der im Niederfrequenzband klangvoll ist und im Zwischen- und
Hochfrequenzband nicht gestört wird. Außerdem wird in diesem
Fall die Kennlinie des völlig offenen Kopfhörers nicht
verschlechtert und es kann ein gutes Gefühl für das Aufsetzen
und die Anwendung des Kopfhörers sichergestellt werden.
Fig. 3 zeigt eine vereinfachte akustische
Äquivalenzschaltung des in Fig. 1 gezeigten Kopfhörers. Die
Akustikeinheit 1 ist durch eine Signalquelle V0 angedeutet, die
eine Tonwelle ausgibt, und durch eine serielle
Resonanzschaltung Z0, die die niederste Resonanzfrequenz f0
hat. Im Gehäuse 3 ist eine akustische Schaltung ZB hinter der
Akustikeinheit 1 geschaltet.
Die Akustikeinheit 1 ist außerdem mit einem akustischen
Entzerrer 5 verbunden, in welchem die Kapazität CE das Volumen
des boxförmigen Körpers 51 andeutet, während der Widerstand RE
eine Tondämpfungseinrichtung 54 und die Masse ME ein
Durchgangsloch 52 andeutet.
Außerdem deutet die Kapazität CL den
Luftvolumenzwischenraum zwischen dem akustischen Entzerrer 5
und dem Ohr OHR an, während die Masse ML den Zwischenraum
zwischen dem akustischen Entzerrer 5 und dem Ohr OHR andeutet.
Die Tonwelle wird nämlich zur Außenseite über diesen
Zwischenraum geliefert.
Damit wird der niederfrequente Ton, der von der
Akustikeinheit 1 ausgegeben wird, unmittelbar über die Masse ME
geliefert und erreicht das Ohr OHR mit einem ausreichenden
Pegel, da die Akustikeinheit 1 enger am Ohr OHR angeordnet ist.
Da außerdem der Zwischenfrequenz- und Hochfrequenzton,
der von der Akustikeinheit 1 ausgegeben wird, durch die
Kapazität CE und den Widerstand RE umgangen wird, bevor er den
atmosphärischen Zwischenraum zwischen dem akustischen Entzerrer
5 und dem Ohr OHR betritt, wird der große Spitzenwert des
Zwischenfrequenz- und Hochfrequenztons, der zum Ohr OHR zu
liefern ist, gesteuert.
Außerdem ändert der höher-frequente Ton, der von der
Akustikeinheit 1 ausgegeben wird, nicht sehr stark seinen Pegel
wegen der Richtwirkung der Akustikeinheit 1, obwohl die
Schaltung zur dreidimensionalen verteilten konstanten Schaltung
aufgrund der Abstrahlung des Signals wird und nicht durch eine
äquivalente Schaltung ausgedrückt werden kann.
Wenn jedoch der Durchmesser des Durchgangslochs 52
reduziert wird, um den Ton zu verbreiten, wird der Pegel des
höherfrequenten Tons, der zum Ohr OHR durch die Masse ME
geliefert wird, reduziert. Anders ausgedrückt kann der Pegel
des höherfrequenten Tons eingestellt werden.
In Fig. 4 zeigt die Kurve E das Meßergebnis der
Frequenzkennlinie des Kopfhörers, der in Fig. 1 gezeigt ist.
Die verwendete Akustikeinheit 1 ist die gleiche wie die, die
für die Meßergebnisse verwendet wurde, die durch die Kurven D
und N angedeutet sind. Gemäß diesem Meßergebnis wird der
niederfrequente Ton auf einen ausreichenden Pegel verbessert,
während die Spitze des Zwischen- und Höherfrequenztons außerdem
ausreichend unterdrückt wird, was eine gut ausgeglichene
Kennlinie insgesamt ergibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der völlig
geöffnete Kopfhörer sicherstellen, daß der niederfrequente Ton
einen ausreichenden Pegel und die flache Frequenzkennlinie
keinen Spitzenwert im Zwischen- und Hochfrequenzband zeigt.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben und gezeigt wurde, ist es für den
Fachmann klar, daß verschiedene Änderungen durchgeführt werden
können, ohne die Prinzipien der Erfindung zu verlassen.
Claims (5)
1. Völlig offener Kopfhörer, mit:
einer Akustikeinheit (1) zum Umsetzen eines Audiosi gnals in einen akustischen Ton;
einer Lagereinrichtung (2, 4) zum Lagern der Akustik einheit, wobei der vorgegebene Abstand zum Ohr eines Benutzers beibehalten wird; und
einem akustischen Entzerrer (5), der vor der Akustik einheit (1) vorgesehen ist, um die Frequenzkennlinie der Ton welle, die von der Akustikeinheit (1) ausgegeben wird, zu kor rigieren, und um die korrigierte Tonwelle zum Ohr (OHR) des Zu hörers zu liefern.
einer Akustikeinheit (1) zum Umsetzen eines Audiosi gnals in einen akustischen Ton;
einer Lagereinrichtung (2, 4) zum Lagern der Akustik einheit, wobei der vorgegebene Abstand zum Ohr eines Benutzers beibehalten wird; und
einem akustischen Entzerrer (5), der vor der Akustik einheit (1) vorgesehen ist, um die Frequenzkennlinie der Ton welle, die von der Akustikeinheit (1) ausgegeben wird, zu kor rigieren, und um die korrigierte Tonwelle zum Ohr (OHR) des Zu hörers zu liefern.
2. Völlig offener Kopfhörer nach Anspruch 1, wobei die
Lagereinrichtung (2, 4) die Akustikeinheit (1) lagert, wobei
der vorgegebene Abstand zum Ohr des Zuhörers beibehalten wird,
und die Tonübertragungsabschnitte zur Außenseite hin aufweist.
3. Völlig offener Kopfhörer nach Anspruch 2, wobei die
Lagereinrichtung (2, 4) außerdem mit einer Ohrkissenanbringein
richtung (4A) versehen ist.
4. Völlig offener Kopfhörer nach Anspruch 2, wobei der
Akustikentzerrer (5) aus einem tassenförmigen, boxförmigen Kör
per (51) besteht, der das vorbestimmte Volumen hat, wobei des
sen Öffnung gegenüber der Akustikeinheit (1) vorgesehen ist;
ein Durchgangsloch (52) zur Fläche des boxförmigen Kör pers (51) gebildet ist, das der Akustikeinheit (1) gegenüber liegt, um die Tonwelle von der Akustikeinheit zu übertragen; und
das Nieder- und Zwischenfrequenzband der Frequenzkenn linie mittels des Abstands der gegenüberliegenden Fläche zum Ohr eines Benutzers und dem Volumen des boxförmigen Körpers korrigiert werden kann.
ein Durchgangsloch (52) zur Fläche des boxförmigen Kör pers (51) gebildet ist, das der Akustikeinheit (1) gegenüber liegt, um die Tonwelle von der Akustikeinheit zu übertragen; und
das Nieder- und Zwischenfrequenzband der Frequenzkenn linie mittels des Abstands der gegenüberliegenden Fläche zum Ohr eines Benutzers und dem Volumen des boxförmigen Körpers korrigiert werden kann.
5. Völlig offener Kopfhörer nach Anspruch 4, wobei der
boxförmige Körper ein anderes Durchgangsloch hat und dieses an
dere Durchgangsloch mit einem Atmungswiderstand versehen ist.
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