DE19833565A1 - Lautsprecherbox mit vergrößertem Abstrahlwinkel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit einer Lautsprecherbox 14, über deren Hochtonlautsprecher 3' asymmetrisch ein Reflexionskörper 1 angeordnet ist. Der Reflexionskörper 1 besteht aus einem vorderen Kegelabschnitt 1', einem dreieckigen Prisma 7, deren Schneide 11 ebenfalls über dem Lautsprecher 3' steht und aus einem Montagekörper 9. DOLLAR A Mit dieser Anordnung ist ein Stereoeindruck im gesamten Raum ohne störende Interferenzen von Rückflexionen von Wänden und Mobilar zu hören. Es entsteht ein äußerst weiches und natürliches Klangbild.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Lautsprecherbox mit einem vergrößerten Abstrahlwinkel für die mittleren bis hohen Frequenzen des Hörbereichs, der in der Regel von 20 bis 20.000 Hz reicht.

Durch eine gesteuerte Auffächerung der hohen Frequenzen oberhalb 2 kHz, die für die gerichtete Ausbreitung des Schalls bedeutend sind, haben gleichzeitig mehrere Hörer einen räumlichen Eindruck bei Wiedergabe einer Stereoaufzeichnung.

Die Vergrößerung des Öffnungswinkels von Hochtonlautsprechern hat man mit Kugelstrahlern nach DE OS 41 07 298 und mit passiven Rundumstrahlern nach DE PS 20 52 045 erreicht. Ein ähnliches Ergebnis erbrachte auch ein Doppelkegel zwischen zwei gegeneinander gerichtete Lautsprecher nach DE OS 43 31 959.

Da jedoch aktive oder passive Rundumstrahler in Wohnräumen zusätzliche und in Original der Schallaufzeichnung nicht enthaltene Rückreflexionen von Wänden und Mobilar erzeugen, überlagern sich selbige mit dem direkten Schall.

Das Ergebnis ist eine diffuse und durch Interferenzen bedingte Schärfe der hohen Frequenzen.

In der DE OS 196 34 303 wird durch die asymmetrische Anordnung eines Kegels oder Kegelabschnittes hinter einen nach oben abstrahlenden Hochtonlautsprecher dieser Nachteil beseitigt.

Durch die vorgeschlagene dämmende Füllung bzw. Dämmatte wird jedoch ein Teil der hochfrequenten Energie absorbiert, was den Schalldruck der Gesamtbox beeinflußt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lautsprecherbox mit vergrößertem Abstrahlwinkel zu schaffen, deren hochfrequente Energie nahezu vollständig nach vorn und zur Seite hin abgestrahlt wird. Es soll innerhalb eines Öffnungswinkels von wenigstens 120° ein Stereoeindruck vermittelt werden, ohne das es zu störenden Überlagerungen mit Schallreflexionen von rückseitigen Raumbegrenzungen kommt.

Die gestellte Aufgabe wird erreicht, indem ein komplexer Reflexionskörper geschaffen worden ist, der ähnlich einem Schiffsheck über einem Hochtonlautsprecher angeordnet ist.

Aus der Sicht des Hörers befindet sich dabei ein gerader, konvexer oder konkaver Kegelabschnitt mit seiner Spitze über dem hinteren Bereich des Konus eines nach oben abstrahlenden Lautsprechers. Auf der nach hinten weisenden Rückseite dieses Kegelabschnittes schließt sich ein entsprechend gerades, konkaves oder konvexes dreieckiges Prisma (der Schiffsrumpf) an. Die Schneide dieses Prismas beginnt an der Kegelspitze und verläuft über den hinteren Rand des Lautsprechers bzw. des Hochtonlautsprechers hinaus. Dadurch wird die relativ scharf gerichtete Abstrahlkeule des Hochtonlautsprechers nahezu vollständig nach vorn und zur Seite reflektiert bzw. umgelenkt.

Es entstehen praktisch keine Reflexionen mehr an rückwärtigen Gegenständen, Wänden oder Mobilar, die sich mit dem direkten Schall mischen können.

Wie gesagt, es geht nicht um das Unterbinden von indirektem Schall generell, jede klassische Musikaufzeichnung besteht zu 80 bis 90% aus indirektem Schall. Nur wird dieser auch so vom Tonregisseur aufgezeichnet und zwar zwei- oder mehrkanalig. Genau so soll er wiedergegeben werden.

Es kann also zu dem in der Original-Tonquelle vorhandenen indirektem Schall nicht, wie bei bisherigen Rundumstrahlern, zusätzlicher künstlicher und von Rückwänden oder Mobilar reflektierter Schall hinzugemischt werden.

Bei Hörtests mit zwei erfindungsgemäßen Lautsprecherboxen bestätigte sich, daß der Stereoeindruck praktisch nicht mehr in dem bekannten Stereodreieck sondern in einem Quadrat gehört werden kann, dessen Basisbreite der Boxenabstand ist.

Aber auch der Klangeindruck im Höhenbereich bestätigt die Erwartungen: Die Höhen klingen äußerst fein und natürlich.

Der Reflexionskörper kann aus fertigungstechnischen Gründen nach oben hin offen sein. Diese Ausnehmung wird dann mit einer Abdeckung verschlossen. Das kann bei Einsatz von Kunststoff oder Glas als Material erforderlich werden. Der komplette Reflexionskörper kann zum Beispiel auch dreiteilig oder im CNC-Fräsverfahren aus Holz gefertigt werden.

Um akustisch und optisch einen einwandfreien Abschluß der Reflexionskörpers nach hinten hin zu erreichen, ist eine schräg nach hinten und unten verlaufende Pyramide an der Rückseite des Prismas angebracht. Wenn diese Pyramide unten abgeflacht ist, ist diese Fläche zur Befestigung des Reflexionskörpers auf der Oberseite der Box verwendbar. Zur Befestigung des Reflexionskörpers können auch auf der Länge der Pyramide ein Kiel oder ein bis zwei Stifte oder Bolzen angeformt sein. In letztere ist eine Gewindehülse einsetzbar.

Bei einer hochwertigen Dreiwegebox würde vorzugsweise ein Kalottenlautsprecher für die Mitten zum Einsatz kommen. Die Kalottenform hat schon von der Grundkonzeption her einen vergrößerten Abstrahlwinkel, der uns sehr gelegen kommt.

Der tieffrequente Schall breitet sich ohnehin kugelförmig aus und weist keinen nennenswerten Anteil an der Richtwirkung auf.

Eine Verbreiterung des Prismas nach hinten hin führt bei Beibehaltung einer scharfen Schneide auf der Unterseite des Reflexionskörpers zu einem nach hinten größer werdenden Kielwinkel. Diese Anschrägung der Seitenflanken führt zu einer Umlenkung des Schalls mehr zur vorderen Seite hin.

Eine Entsprechende Anschrägung kann auch eine Verbreiterung des Montagekörpers nach vorn hin aufweisen.

Ohne weiteres ist dieser Reflexionskörper auch über oder unter einem Breitbandlautsprecher anzuordnen. Somit entsteht eine handliche Lautsprecherbox für die Decken- oder Wandmontage in Hotels und Restaurants oder eine Surroundbox für ein kinoähnliches Fernseherlebnis.

Akustisch und vom Design her sehr interessant erscheint eine Version als Wandbox, bei der der Reflexionskörper mit seinem Kegelabschnitt nach unten zeigt. Dieser kann dann z. B. aus Glas gefertigt sein und von einem Punktstrahler angestrahlt werden.

Weitere Ausführungsformen und Erläuterungen zur vorliegenden Erfindung sind bitte den nachfolgenden Beispielen und Figuren zu entnehmen. Dabei zeigen:

Fig. 1a bis 1e je einen Reflexionskörper als Einzelteil mit unterschiedlicher Geometrie,

Fig. 1f einen Reflexionskörper mit Kiel,

Fig. 1g einen Reflexionskörper mit Befestigungsbolzen,

Fig. 2 eine prismatische Lautsprecherbox mit Reflexionskörper,

Fig. 3a eine Surroundbox mit Breitbandsystem und Reflexionskörper,

Fig. 3b eine Deckenbox mit Breitbandsystem und Reflexionskörper,

Fig. 3c eine Wandbox mit Zweiwegesystem und Reflexionskörper.

Fig. 1a zeigt einen erfindungsgemäßen Reflexionskörper 1.

Aus der Sicht des Hörers 2 befindet sich an dessen vorderem Ende 4 ein gerader Kegelabschnitt 1', so daß die Kegelspitze 10 über dem mittleren bis hinteren Teil des Konus 12 eines vertikal nach oben abstrahlenden Lautsprechers 3, 3' angeordnet werden kann. Die nach oben gerichteten Schallwellen 25 werden nach dem Auftreffen auf den Kegelabschnitt nach vorn und seitlich reflektiert. Bei tieferen Frequenzen muß man aufgrund von Beugungserscheinungen von Schallführung zum Hörer 2 hin sprechen.

Da die Maximalintensität der hohen Frequenzen laut Richtcharakteristik vom Zentrum eines Hochtonlautsprechers 3' ausgeht, ist bisher die Frage unklar gewesen, was mit dem Teil der Schallkeule geschehen soll, der zur Rückseite hin abstrahlt. Entsprechend der Aufgabenstellung wird dieser Teil des Schalles von einem an den Kegelabschnitt 1' anschließendem dreieckigen Prisma 7 seitlich abgelenkt. Diese Ablenkung bzw. Reflexion des Schalles nach vorn und zur Seite hin geschieht ohne irgendwelche Störstellen am Reflexionskörper 1. Das Prisma 7 erinnert zusammen mit dem Kegelabschnitt 1' an einen Teil eines Schiffsrumpfes 6.

Erst im Anschluß an das Prisma 7 ist ein Montagekörper 9 als drittes Teil aus Holz befestigt. Dieser Montagekörper 9 hat die Form einer schrägen Pyramide 9', deren Unterseite mit Hilfe einer Verbreiterung 20 zur Befestigung auf der Oberseite 13 (siehe Fig. 2) einer Lautsprecherbox 14 vorgesehen ist. Die Anschrägung 25 weist nach hinten und hat einen Winkel von 55°, um rückwärtige Schallanteile des Hochtonlautsprechers 3', insbesondere in dessen unterem Frequenzbereich seitlich umzulenken.

In Fig. 1b ist statt eines geraden Kegelabschnittes 1' ein konvexer Kegelabschnitt 1'' eingesetzt worden, an den sich ein entsprechend konvex gewölbtes Prisma 7 anschließt. Diese Form des Reflexionskörpers 1 bewirkt eine stärkere Auffächerung des Schalls, also einen noch größeren Stereohörbereich. Diese Lösung bietet sich zum Beispiel für Deckenlautsprecher 20' (Fig. 3b) für große Räume an.

Einen Reflexionskörper 1 aus gefrästem Aluminium mit geradem Kegelabschnitt 1', jedoch mit einer stetigen seitliche Verbreiterung 30 des Prismas 7, ist in Fig. 1c perspektivisch dargestellt. Die Schallwellen werden so mehr zur vorderen Seite reflektiert. Das macht auf jeden fall Sinn, da sich ein Hörer zumeist vor den Boxen aufhält. Fig. 1cc zeigt die Frontansicht auf den Reflexionskörper nach Fig. 1c. Seine Befestigung könnte mit seitlichen Auslegern erfolgen.

Einen ähnlichen Reflexionskörper 1, der dreiteilig aus Holz gefertigt wurde, zeigt Fig. 1d. Der vordere Teil 4 besteht aus einem Kegelabschnitt 1''' mit konkaver Mantelfläche. Er bündelt den Schall stärker in der Horizontalen.

Einen Reflexionskörper nach Fig. 1, der als Glaskörper mit einer Ausnehmung 21 geblasen wurde, zeigt Fig. 1e. Um ihn vor Verstaubung zu schützen, ist eine Abdeckung 22, ebenfalls aus Glas in die Ausnehmung 21 formschlüssig eingesetzt.

Das Befestigungsproblem der Reflektoren 1 ist mit einem Kiel 23 laut Fig. 1g zu lösen, welcher unterhalb des Montagekörpers 9 angeformt worden ist. Er wird in eine Ausnehmung 21 in der Oberseite 13 der Box 14 eingeklebt. Eine andere Art der Befestigung ist in Fig. 1f zu sehen, wo auf der Unterseite des Montagekörpers 9 zwei Hülsen 24 angeformt sind. Sie können wahlweise in zwei Bohrungen eingepreßt oder geklebt werden oder mit je einer Gewindehülse versehen werden.

Eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Lautsprecherbox 14 nach dem Dreiwegeprinzip mit einem Reflexionskörper 1 zeigt Fig. 2.

In die Oberseite 13 ist ein Hochtonlautsprecher 3' eingearbeitet, über dem der Reflexionskörper 1 angeordnet ist. Die Kegelspitze 10 des geraden Kegelabschnittes 1' ist aus der Sicht des Hörers 2 etwas hinter die Kalotte des Hochtonlautsprechers 3' montiert worden. Dahinter befindet sich ein ebenflächiges, jedoch mit seiner Oberseite nach hinten hin breiter werdendes, dreieckiges Prisma 7. Diese beiden Elemente bewirken eine Reflexion bzw. Umlenkung des Schalls vom vertikal nach oben strahlendem Lautsprecher 3 zum Hörer 2 nach vorn und zur Seite. Dadurch können gleichzeitig mehrere Personen ein Stereo-Klangerlebnis verfolgen. Auch ist es möglich, sich bei Gymnastik frei im Raum zu bewegen bei gleichbleibend hoher Wiedergabequalität.

Der Montagekörper 9 ist, wie schon beschrieben, mit einem Kiel 23 versehen und in eine Nut auf der Oberseite 13 geklebt. Die Oberseite 13 ist zur Frontseite 16 hin verrundet, um Brechungen des Schalles an dieser Stelle zu reduzieren. Zur Vorderseite hin strahlt ein Kalottenlautsprecher 17 den Mitteltonbereich in bekannter Weise mit ca. 120° Öffnungswinkel ab. Die Bauform des Pentaeders 15 erlaubt sogar eine Mittenausbreitung über 180° hinaus.

Vom Tieftonlautsprecher 18 aus breiten sich die Schallwellen unter 500 Hz wie Kugelwellen im gesamten Raum aus. Das stört jedoch nicht, da diese Frequenzen für die Ortung von Instrumenten oder Stimmen uninteressant sind.

Eine ganz andere Anwendung in einer Surroundbox 20''' mit einem Reflexionskörper 1 über einem Breitbandlautsprecher 19 wird in der Fig. 3a dargestellt. Als Vorteil wäre der große Öffnungswinkel bei Einsatz nur eines Lautsprechers 19 zu nennen. In diesem Bereich sind preisgünstige und kompakte Lösungen erwünscht.

Die tiefen Frequenzen werden ohnehin wieder kugelförmig in den gesamten Raum abgestrahlt. Dort, wo eine Bündelung des hochfrequenten Schalls einsetzt, beginnt der Reflektor zu wirken und nach vorn zum Fernseh-Zuschauer zu richten. Die mittleren Tonlagen werden schallmäßig umgelenkt.

Eine passende Kunststoffhaube mit einer schalldurchlässigen Textilbespannung ist hier der Übersicht halber nicht mitgezeichnet worden.

Sehr ähnlich arbeitet die Deckenbox 20' nach Fig. 3b. Die Seite des konvexen Kegelabschnittes 1'' zeigt zu den Gästen 2 eines Restaurantes, die Rückseite zu einer begrenzenden Wand. Scharfe Interferenzen durch Überlagerung mit rückwärtigem Schall werden durch diese asymmetrische Anordnung des Reflektors in Verbindung mit seiner Beugungen vermeidenden glatten Kontur in der Entstehung behindert.

In Fig. 3c ist eine Wandbox 20'' mit einem Tieftonlautsprecher 18 in einem Baßreflexgehäuse und einem Lautsprecher 3 für den Mittel- und Hochtonbereich dargestellt. Über letzterem ist ein Reflexionskörper mit seinem Kegelabschnitt 1' nach unten zum Hörer weisend, angeordnet. Wegen des interessanten Designs und der Lichtstreuung ist der Reflexionskörper 1 mit einer Abdeckung 22 aus Kristallglas gefertigt.

Der Klang dieser Wandbox 20'' ist angenehm weich und natürlich. Optisch hebt sie sich natürlich von allen bekannten Boxen deutlich ab, insbesondere dann, wenn der Glas-Reflexionskörper 1 von einem Punktstrahler 29 angestrahlt wird.

Bezugszeichenliste

1

Reflexionskörper

1

' gerader Kegelabschnitt

1

'' konvexer Kegelabschnitt

1

''' konkaver Kegelabschnitt

2

Hörer

3

Lautsprecher

3

' Hochtonlautsprecher

4

vorderes Ende

5

Schnittfläche des Kegels

6

Schiffsrumpf

7

dreieckiges Prisma

8

hintere Fläche

9

Montagekörper

9

' Pyramide

10

Kegelspitze

11

Schneide

12

Konus

13

Oberseite

14

Lautsprecherbox

15

Pentaeder

16

Frontseite

17

Kalottenlautsprecher

18

Tieftonlautsprecher

19

Breitbandlautsprecher

20

' Deckenbox

20

'' Wandbox

20

''' Surroundbox

20

Verbreiterung des Montagekörpers

21

Ausnehmung des Reflexionskörpers

22

Abdeckung

23

Kiel

24

Hülsen

25

Anschrägung

26

Schallrichtung

27

hinterer Rand des Lautsprechers

28

Baßreflexrohr

29

Punktstrahler

30

Verbreiterung des Prismas

Claims (14)

1. Lautsprecherbox mit vergrößertem Abstrahlwinkel mit einem aus der Sicht des Hörers (2) asymmetrisch hinter einem, vorzugsweise die höheren Frequenzen in der vertikalen Richtung abstrahlendem Lautsprecher (3, 3') angeordneten, den Schall reflektierenden und teilweise führenden Körper, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Reflexionskörper (1) an seinem vorderen Ende (4),
welches sich vor oder über dem Lautsprecher (3, 3') befindet, als gerader (1'), konvexer (1'') oder konkaver Kegelabschnitt (1''') ausgebildet ist, an dessen Schnittfläche (5) ein, einem Schiffsrumpf (6) ähnliches, entsprechend gerades, vorzugsweise schiefes, konvexes oder konkaves, dreieckiges Prisma (7) angeordnet ist,
dessen Schneide (11) an der Kegelspitze (10) beginnt und etwa von der Mitte des Lautsprechers (3, 3') über seinen hinteren Rand (27) hinaus verläuft.

2. Lautsprecherbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der hinteren Fläche (8) des Prismas (7) ein nach hinten abfallender Montagekörper (9) oder eine beliebig geformte Pyramide (9') angeordnet ist.

3. Lautsprecherbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelspitze (10) und die Schneide (11) des Prismas (7) über dem Konus (12) eines nach oben oder unten abstrahlenden Hochtonlautsprechers (3') oder eines Breitbandlautsprechers (19) angebracht ist.

4. Lautsprecherbox nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochtonlautsprecher (3') in die Oberseite (13) einer Lautsprecherbox (14) in der Form eines Pentaeders (15) eingelassen ist, wobei sich oberhalb des Hochtonlautsprechers (3') der Reflexionskörper (1) befindet.

5. Lautsprecherbox nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionskörper (1) ein- oder mehrteilig aus Holz gefertigt ist.

6. Lautsprecherbox nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionskörper (1) aus Kunststoff spritzgegossen ist.

7. Lautsprecherbox nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionskörper (1) aus Glas gefertigt ist.

8. Lautsprecherbox nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionskörper (1) auf seiner gesamten Oberseite eine Ausnehmung (21) besitzt.

9. Lautsprecherbox nach Anspruch 1 bis 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ausnehmung (21) eine Abdeckung (22) befestigt ist.

10. Lautsprecherbox nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Frontseite (16) der Lautsprecherbox (14) ein Kalottenlautsprecher (17) über einem Tieftonlautsprecher (18) angeordnet ist.

11. Lautsprecherbox nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionskörper (1) über oder unter einem Lautsprecher (3, 3') und/oder einem Breitbandlautsprecher (19) einer Deckenbox (20'), einer Wandbox (20'') oder einer Surroundbox (20''') angebracht ist.

12. Lautsprecherbox nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecherbox (14) nur einen nach oben auf den Reflexionskörper (1) gerichteten Lautsprecher (3) für den Hoch- und Mitteltonbereich und einen Tieftonlautsprecher (18) besitzt.

13. Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterung (20) des Montagekörpers (9) eine nach hinten weisende Anschrägung (25) besitzt.

14. Lautsprecher nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (7) mit seiner Oberseite nach hinten hin eine Verbreiterung (30) erfährt, wobei der Winkel der Schneide (11) im gleichen Maße anwächst.