DE2245211A1

DE2245211A1 - Mikrophon-lautsprecher-einrichtung

Info

Publication number: DE2245211A1
Application number: DE2245211A
Authority: DE
Inventors: Sei Jinsenji
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1971-09-28
Filing date: 1972-09-14
Publication date: 1973-04-12
Also published as: US3908095A; DE2245211B2; JPS4842721A; JPS5233963B2

Description

Mikrophon-Lautsprecher-Einrichtiing

Die Erfindung betrifft eine Mikrophon-Lautsprecher-Einrichtung und insbesondere einen umkehrbar arbeitenden elektroakustischen Wandler· Der Wandler.bzw. die Einrichtung dient sowohl als Mikrophon wie auch als Lautsprecher.

Bei einem umkehrbar arbeitenden elektroakustischen Wandler, der sowohl als Mikrophon wie auch als Lautsprecher dient, werden elektrische Signale in Schallwellen und Schallwellen in elektrische Signale in der

VIIl/My

309815/0731

-■ 2 -

gleichen Einrichtung umgewandelt. Hierdurch bietet ein solcher Wandler den Vorteil» daß er beim Einbau in die verschiedensten Geräte nur sehr wenig Platz beansprucht. In den meisten Fällen wird der Wandler als Lautsprecher verwendet, der gleichzeitig ale Mikrophon dient.

In den vergangenen Jahren hat man immer wieder versucht, einen umkehrbar arbeitenden elektroakustisehen Wandler in verschiedene Arten von Geräten einzubauen· Man wollte die Vorteile seiner gedrängten Bauart nutzen, um ein Tonbandgerät oder andere Geräte in einer insgesamt gedrängten Bauart herzustellen. Ein umkehrbar arbeitender elektroakustischer Wandler ist vor allem bei besondere kleinformatigen Tonbandgeräten, insbesondere bei tragbaren Ausführungen, die im allgemeinen als Diktaphon bezeichnet werden, vorteilhaft, Diktaphone, die normalerweise in der Hand gehalten werden, dienen vor allem der Aufnahme einer Unterhaltung von mehreren Personen und der Wiedergabe des Gesprächs vor einer Person,

Ein derartiges Gerät weist bevorzugt eine überaus kleine Form auf. Es ist vorteilhaft, wenn in ein solches Gerät ein umkehrbar arbeitender elektroakustischer Wandler eingebaut ist, der sowohl als Mikrophon wie auch als Lautsprecher dient· Hierdurch kann ein derartiges Gerät sehr klein gehalten werden.

309815/0731

Umkehrbar arbeitende elektroakustisch^ Wandler' für diesen Zweck dienen sowohl als Mikrophon wie auch als Lautsprecher. Ihr Schallumwandlungswirkungsgrad ist jedoch im allgemeinen wesentlich niedriger als der eines reinen Mikrophons oder eines reinen Lautsprechers.

Werden umkehrbar arbeitende elektroakustische Wandler in sehr kleinformatige Geräte eingebaut, ist eine gedrängte Bauweise dieser Wandler Voraussetzung. Eine Verringerung der Größe eines umkehrbar arbeitenden elektroakustischen Wandlers bringt unvermeidlich den Nachteil mit sich, daß der Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Schallwellen in elektrische Signale und umgekehrt merklich geringer ist.

Es ist ein wesentliches Ziel der Erfindung^ bei einem umkehrbar arbeitenden elektroakustischen Wandler Maß-•nahmen vorzusehen, durch welche der Wirkungsgrad erhöht wird.

Die Erfindung schafft daher eine Mikrophon-Lautsprecher-Einrichtung, gekennzeichnet durch einen Schallreflektor oder eine Schallreflexionsplatte (nachfolgend immer Schallreflektor genannt), dessen schallreflektierende Oberfläche gekrümmt ist und die in unmittelbarer Nähe des umkehrbar arbeitenden elektroakustischen Wandlers

- 4 309815/0731

angeordnet ist. Der Wandler befindet sich im Brennpunkt der Schall reflektierenden Oberfläche des Schalle reflektors. Hierdruch wird der Wirkungsgrad des Wand^ lers bei der Umwandlung von Schallenergie in elektrische Energie und umgekehrt erhöht. Die Nachteile der bisher üblichen Einrichtungen werden also vermieden.

Die Mikrophon-Lautsprecher-Einrichtung gemäß der Erfindung weist bei der Verwendung als Mikrophon eine hohe Empfindlichkeit auf. Bei der Verwendung als Lautsprecher wird eine ausreichend hohe Schalldruck-Energie erzeugt.

Die Erfindung schafft also eine Mikrophon-Lautsprecher-Einrichtung, gekennzeichnet durch einen umkehrbar arbeitenden elektroakustischen Wandler, der sowohl als Mikrophon wie auch als Lautsprecher dient. In ihm werden Schallwellen in elektrische Signale umgewandelt und umgekehrt elektrische Signale in Schallwellen. Gegenüber dem elektroakustischen Wandler ist eine gekrümmte Schallreflexionsfläche angebracht, die wenigstens einen Brennpunkt aufweist. Mit der Einrichtung ist eine Umwandlung von Schallenergie in elektrische Energie und umgekehrt mit einem ausreichenden Wirkungsgrad möglich.

- 5 -309815/0731

5_ 224521Ί

Im folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Kleinsttonbandgeräts.

Fig. 2 zeigt eine Darstellung der Anwendungsart des Tonbandgeräts nach Fig. 1 von oben.

Fig. 3 zeigt eine Schnittzeichnung der Mikrophon-Lautsprecher-Einrichtung einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine Schnittzeichnung einer anderen Ausführungsform der Schall reflektierenden Fläche.

Fig. 5 zeigt eine Schnittzeichnung einer Einrichtung zur Veränderung der Krümmung der Schall reflektierenden Oberfläche.

Fig. 1 zeigt ein Kleinsttonbandgerät 1, im allgemeinen als Diktaphon bezeichnet, in das eine·Kleinstkassette (oder auch Kleinkassette) von der Größe einer kleinen Zündholzschachtel herausnehmbar eingesetzt ist. Das Das Tonbandgerät 1 weist einen eingebauten, kleinen, umkehrbar arbeitenden elektroakustisehen Wandler 3 auf, der sowohl als Mikrophon wie auch als Lautsprecher dient. Das Gerät ist durch Drücken der jeweiligen Taste 4 auf "Aufnahme", «Wiedergabe" und "Aus" zu schalten.

- 6 309815/0731

-Q-

Das KlGinsttonbandgerüt wird gewöhnlich in der in Fig. 2 gezeigten Weise benützt. Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf eine Person II, die das Gerät benützt· Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, entspricht der Abstand zwisclien dem Tonband 1 und dem Mund M der Person H ira wesentlichen dem Abstand zwischen dem Tonbandgerät 1 und dem Ohr üi der Person H. Die Abstände weisen den im wesentlichen gleichen Wert D auf.

Die Erfindung beruht darauf, daß bei der Verwendung einer Schall-Reflexionsfläche, wenn man berücksichtigt» daß der Wert D im wesentlichen gleich ist, die Schallaufnahme und -abgabe des kleinen,,umkehrbar arbeitenden elektroakustisehen Wandlers 3 erhöht wird. Der Wirkungsgrad der Umwandlung von Schallenergie in elektrische Energie und umgekehrt wird spürbar erhöht. Genauer gesagt, wird dem Wandler bei Mikrophonbetrieb eine höhere Schallenergie zugeführt, während die von ihm bei Lautsprecherbetrieb abgegebene Schallenergie konzentriert in einer Richtung oder auf einen Punkt hin abgestrahlt wird, wodurch dort eine höhere Schallenergie vorhanden ist.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer Mikrophon-Lautsprecher-Einrichtung gemäß der Erfindung* Die .# _s Schnitt zeichnung zeigt in einem größeren Mallstab die

- 7 -3098 15/073 1

•wesentlichen Bestandteile der Einrichtung.. Diese weist einen kleinen, umkehrbar arbeitenden elektroakustischen Wandler 3 auf, der in das tonbandgerät 1 eingebaut ist.. Er dient gleichzeitig als Mikrophon und als Lautsprecher. Genauer gesagt ist das Tonbandgerät 1 in einem Gehäuse 1a untergebracht,, das auf einer Seite, der Oberseite, eine Öffnung 1b aufweist« Durch die Öffnung 1b gelangt der Schall in das Gehäuse bzw. tritt aus ihm aus. In der öffnung 1b ist eine Trägerplatte~5 vorgesehen, die eine Vielzahl Von Löchern 5a aufweist. Der -!deine, umkehrbar arbeitende elektroakustis_yche Wandler 3, der als Mikrophon und als Lautsprecher dient, ist an der durchlöcherten Trägerplatte „5 angebracht. Die Schallachse der Übertragungseinrichtung 3 verläuft dabei durch den Mittelpunkt der Öffnung 1b.

An der Bodenfläche 1c des Gehäuses 1 ist ein Schallreflektor 5 angebracht/ Dieser weist eine elliptische, reflektierende Oberfläche 6a auf. Die Schallachse 0 entspricht gleichzeitig der Mittelachse der elliptischen Reflexionsfläche 6a. Vorzugsweise ist die Innenfläche des Schallreflektors ein rotationssymmetrischer Abschnitt eines Ellipsoids. Vorzugsweise verläuft die Rotationsachse des Ellipsoids durch seine teden Brennpunkte. Vorzugsweise fällt die Rotationsachse des Ellipsoids mit der Schallachse zusammen. Die Schall-

- - 8 3098 15/0731

-B-

Reflexionsplatte oder der Schallreflektor 6 und der umkehrbar arbeitende elektroalcustxsche Wandler 3 sind so zueinander angeordnet, daß im ersten Brennpunkt F1 des Ellipsoids, von dessen Abschnitt der Schallreflektor 6 gebildet wird,- eine Schwingplatte 3a des Wandlers 3 vorgesehen ist.

Bei dieser Anordnung liegt der zweite Brennpunkt F2 des Ellipsoids, von dessen Abschnitt die Schall-Reflexioncfläche 6a gebildet wird, außerhalb des Gehäuses 1a. Befindet sich daher der Schallgeber bzw. -empfänger (z.B. die hörende oder sprechende Person H) für die Schwingplatte 3a im Brennpunkt F2 und ist der Abstand zwischen dem ersten Brennpunkt F1 und dem zweiten Brennpunkt F2 gleich dem in Fig. 2 gezeigten Wert D, folgt der von dem im Punkt F2 befindlichen Schallgeber ausgehende Schall durch die Löcher 5a dem mit den Pfeilen A bezeichneten Weg. Der Schall'wird von der elliptischen Reflexionsfläche 6a zurückgeworfen und konvergiert auf der Schwingplatte 3a des elektroakustisehen Wandlers 3· Hierdurch wird die Schwihgplatte ja in Schwingungen versetzt, Die von dem elektroakustisch en Wandler 3 abgestrahlten Schallwellen werden an der elliptischen Reflexionsfläche 6a reflektiert und dringen durch die Löcher 5a. Sie konvergieren im zweiten Brennpunkt F2, wie mit den Pfeilen B gezeigt ist.

— Q —

3098 15/073 1

Wird dementsprechend die Lage des zweiten Brennpunkts F2 festgelegt, ist die Krümmung der Ellipse der Schall*· reflexionsfläehe Sa bestimmt,. . ·

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist entsprechend diesen Gegebenheiten aufgebaut. Befindet sich.der Mund einer Person oder eine andere Schallquelle in der Nähe des .Brennpunktes F2, wirkt die Sehallreflexionsfläche 6.a als Reflektor, durch den die Schallwellen auf den umkehrbar arbeitenden elektroakustischen Wandler 3 gebündelt werden, wenn dieser als. Mikrophon benutzt wird. Dient umgekehrt der elektrοakustische Wandler 3 als Lautsprecher, werden die von ihm erzeugten Schallwellen an der elliptischen Reflexionsfläche 6a reflektiert. Folglich weisen die Schallwellen im Punkt F2 oder in seiner- Nachbarschaft einen erheblichen Schalldruck auf. Befindet sich daher eine Person im Punkt F2, kann sie den erzeugten Schall mit einem ausreichend hohen Schallpegel wahrnehmen:..

Bevorzugt weist der elektroakustische Wandler 3 eine zweifache Richtwirkung auf, um den Schall entweder zu sammeln oder abzustrahlen. Auch ist die Oberfläche des umkehrbar arbeitenden elektroakus ti sehen, Wandlers 3* die der Schallreflexionsfläche 6a gegenüfe^rliejft, bevorzogt so weit wie möglich gerundet, .um ein- Zerstreuen

der reflektierten Schallwellen in der Nähe der reflek-

tierenden Oberfläche 6a zu verhindern.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Schallreflexionsfläche. Hier handelt es sich um eine parabolische Schallreflexionsfläche 16a, im Gegensatz zur elliptischen Schallreflexionsflache 6a in Fig. 3. Vorzugsweise ist die Innenfläche des Schallreflektors ein rotationssymEietrisches Paraboloid, Vorzugsweise fällt di© durch den Brennpunkt des Rotationsparaboloids und sei~ nen Scheitelpunkt verlaufende Rotationsachse mit der Schalleintritts- bzw. -austrittsachse zusammen. Sieht man die parabolische Schallreflexionsfläche 16a vor und ordnet man die Schwingplatte des umkehrbar arbeitenden elektroakustisehen Wandlers 3 im ersten Brennpunkt F der Reflexionsfläche 16a an, konvergieren die reflektierten Schallwellen auf dem Wandler 3· Dieser dient nun ais Hikrophon, wie mit Bezug auf Fig. 3 erläutert wurde. Der zweite brennpunkt der in Fig. 4 gezeigten Fläche liegt im Unendlichen. Daher -erreichen di© abgestrahlten Schallwellen, wenn der Wandler 3 als Lautsprecher benutzt wird, den Empfänger als.parallele Schallwellen. Da jedoch dfy abgestrahlte Schall eine hohe Richtwdrkung aufweist, genügt der Wirkung»·» grad des Wandlers bei der Umwandlung in Schallenergi©·

- 11 309815/0731

Gernäß der Erfindung besteht' die Möglichkeit, die Stellung des Schallgebers bzw. -empfängers optimal einzustellen, indem die Krümmung der Schallreflexionsfläche 6a bzw. 16a entsprechend verändert wird. Fig. 5- zeigt eine Einrichtung für diesen Zweck. Der Schallreflektor 6, der eine^%Schale mit elliptischer Reflexionsfläche 6a ist, ist nach Fig. 5 mit einer Anzahl von radialen Schlitzen 6b versehen, liird der auf der Mittelachse der Schallwellen liegende Punkt des Schallreflektors 6 axial verschoben, ist die Krümmung der Ellipse veränderbar. Vorzugsweise wird also die Krümmung des Ellipsenbogens, der die Erzeugende für den Abschnitt dos Ellipsoids bildet, der die Reflektorfläche bildet, verändert. Verändert sich die Krümmung, wird auch der Brennpunkt verschoben. Hierdurch ist die Stellung des Schallgebers und -empfängers optimal einstellbar.

Fig. 3 zeigt eine Einrichtung zur Verschiebung des Mittelpunkts des Schallreflektors 6 entlang der Mittelachse der Schallwellen. Die Einrichtung weist eine Einstellschraube 7 auf, die in die Bodenfläche 1c des Gehäuses 1a eingeschraubt ist. Ihr vorderes Ende stößt gegen den Mittelpunkt oder Scheitelpunkt des Schallreflektors 6. Mit der Schraube kann der¹ -Scheitelpunkt des Reflektors entlang der Schallachse verschoben, werden. Wird die Einstellschraube 7 herausgedreht, wird die Krümmung des

- 12 -

309815/0731 ^ ^; ■ :

Schallreflektors 6, die auf einem vorzugsweise ringförmigen Träger 1d festgelegt ist, vergrößert. Viird die Schraube hineingedreht, wird die Krümmung verringert.

Durch die Veränderung der Krümmung der elliptischen Schallreflexionsfläche ist die Stellung des Schallgebers bzw.-empfängers bei dieser Ausführungsform optimal einstellbar. Bei der Ausführungsform mit der parabolischen Schallreflexionsfläche ist die"Breite des von dem Wandler ausgehenden Schallwellenbündels durch eine Veränderung der Krümmung der Schallreflexionsplatte veränderbar.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die erläuterte Form der· Einrichtung zur Veränderung der Krümmung beschränkt. Jede geeignete Einrichtung zur Veränderung der Krümmung liegt im Umfang der Erfindung,

Bei den erläuterten Ausführungsformen wird die Einrichtung gemäß der Erfindung als Bestandteil eines Kleinsttonbandes verwendet. Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei einem Diktaphon zu verwenden.

- Patentansprüche - 13 -

3.098 15/073 1

Claims

Patentansprüche:

nj Mikrophon-Lautsprecher-Einrichtung, gekennzeichnet durch einenin der Einrichtung vorgesehenen Schallreflektor (6,1.6a) mit wenigstens einem Brennpunkt, wobei die gekrümmte, Schall reflektierende Oberfläche (6a,i6a) des Schallreflektors nach außen gerichtet ist, und durch einen umkehrbar arbeitenden elektroakustischen Wandler (3), der sowohl als Mikro-' phon als auch als Lautsprecher dient und der im Brennpunkt des Schallreflektors angeordnet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche (6a) des Schallreflektors eine elliptische Form aufweist.'
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche (16a) der Schallreflexionsplatte eine parabolische Form aufweist,
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (7) zur Veränderung der Krümmung der reflektierenden Oberfläche des Schallreflektors aufweist.

- 14 -

309815/0731
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch'gekennzeichnet, daß die Einrichtung (7,1d) zur Veränderung der Krümmung der reflektierenden Oberfläche des Schallreflektors eine Anzahl von radialen Schlitzen (6b) in der gekrümmten Fläche aufweist.
6. Einrichtung n. eh Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einrichtung (7_t1d) zur Veränderung der Krümmung der Schallreflexionsfläche der Mittelpunkt oder Scheitelpunkt des Schallreflektors (6,16) entlang der Schallachse bewegbar ist·
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des umkehrbar arbeitenden elektroakustisch en Wandlers (3)» der der reflektierenden Oberfläche (6a,i6a) des Schallreflektors (6_ti6) gegenüberliegt, abgerundet ist. .

309815/0731

Leerfeiie