DE2755718A1

DE2755718A1 - Abgedichteter kopfhoerer

Info

Publication number: DE2755718A1
Application number: DE19772755718
Authority: DE
Inventors: Nobuhisa Atoji; Shoichi Kusumoto; Kazue Sato
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1976-12-15
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1978-06-29
Also published as: JPS5388718A; JPS5730356B2; US4239945A; DE2755718C2; GB1579983A

Description

A 2733-03

14. Dezember 1977

MATSUSHITA 2LECTKIC INDUSTFJAL CO., LTD. Osaka, Japan

^S? dich te ter_ Kopfhörer

Die Erfindung bezieht sich auf einen abgedichteten Kopfhörer, bei dem Außengeräusche sehr wirksam abgeschirmt werden und bei dem eine Schall wiedergabe bis hin zu hohen Frequenzen ohne Einbuße der Schallabschirmungswirkung ermöglicht wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigern

Fig. 1 eine Schnittansicht eines nach dem Stand der Technik bekannten abgedichteten Kopfhörers»

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild für das akustisch-mechanische System bei dem abgedichteten Kopfhörer der Fig. 1»

Fig. 3 eine Schnittansicht eines abgedichteten Kopfhörers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung)

809826/0672

Pig. 4 ein Ersatzschaltbild für das akustisch-mechanische System bei dein Kopfhörer der Fig. 3»

Fig. 5 eine Schnittansiciit einer anderen Ausführungsfοra des erfindungsgemäßen Kopfhörers»

Fig. 6 ein Ersatzschaltbild für das akustisch-mechanische System bei dem abgedichteten Kopfhörer der Fig. 5» und

Fig. 7 Schalldruck-Frequena-Kennlinien für den nach dem Stand der Technik bekannten abgedichteten Kopfhörer und für den erfindungsgeiaäßen abgedichteten Kopfhörer.

Eis soll zunächst anhand der Fig. 1 und 2 ein nach dem Stand der Itechnik bekannter Kopfhörer erläutert werden.

In Fig. 1 bezeichnet die Eezugszahl 1 sine Aufbauplatte, die von Schall öffnungen 2 durchbrochen ist. i.Üt der Bezugszahl 3 ist ein an der Vorderseite der Aufbauplatte 1 angeordnetes Abschirmungspolster bezeichnet und mit der Bezugszahl 4 ein an der Bückseite der Aufbauplatte 1 befestigter Rahmenaufbau. Ein Joch 5 ist am hinteren £nde des Rahmenaufbaus 4 befestigt. Die Bezugszahl 6 bezeichnet einen in der litte des Joches 5 angeordneten Magneten, wobei das Joch 5 mit dem iiagneten 6 einen Magnetkreis bildet, Mit der Bezugszahl 7 ist eine Membran bezeichnet, auf die eine Schwingspule 8 aufgewikkelt ist. Diese Schwingspule θ ist in einem ringförmigen Uagnetspalt 9 des üagnetkreises angeordnet. Die Bezugszahl 10 bezeichnet ein becherförmiges Gehäuse, das an der Rückseite der Aufbauplatte 1 befestigt ist und das den Magnetkreis, die Membran 7» die Schwingspule 8 und den Rahmenaufbau 4 abdeckt. Mt der Bezugszahl 11 ist ein elastisches Band bezeichnet und mit der Bezugszahl 12 eine an die Schwingspule ö geführte Leitungsschnur.

In Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild für das akustischinechanische System bei dem nach dem Stand der Technik bekannten abgedichteten Kopfhörer der Fig. 1 gezeigt. In Fig. 2 ist mit dem Symbol F die durch die elektrische Leistung hervorgerufene Antriebskraft bezeichnet, mit dem Symbol IU der durch die Schwingspule 8 bewirkte elektromagnetische Dämpfungswiderstand, mit dem Symbol M_ die Masse des Vibrationssystems, mit dem Symbol C_ die Federung des

Vibrations8y stems

809826/067?

Vibr.^tionssy stems, mit den. Symbol C die Kapazität eines abgeschlos-

senen Volumens I auf der Rückseite der jv[embran und mit dem Symbol C_n die Kapazität eines abgeschlossenen Volumens II zwischen der Membran 7 und dem Trommelfell bei aufgesetztem Kopfhörer.

Wie der Aufbau des abgedichteten Kopfhörers erkennen läßt, ist nirgends eine nach außen führende Luftdurchtritteöffnung vorhanden, wenn der Kopfhörer angelegt ist, so daß die Außengeräusche abgedämmt v/erden und die Schallabschirmungswirkung hervorragend iet. Soll ein Schallaufzeichnungsvorgang überwacht werden, so muß die Möglichkeit bestehen, daß der Betreffende nur den tatsächlich aufgezeichneten Schall wahrnimmt, und als Überwachungskopfhörer verwendet man daher zu diesem Zweck einen abgedichteten Kopfhörer mit ausgezeichneter Schallabschirmungscharakteristik. Wie jedoch aus dem in Fig. 2 gezeigten Ersatzschaltbild für das akusti sch-mechani sehe System hervorgeht, ist die obere Grenzfrequenz der Schall wiedergabe grob durch

H "

2TZ

(Hz) (1)

gegeben. Das heißt, die Serienresonanzfrequenz der Masse IL der Membran, die Federung C der Membran sowie die Kapazitäten C_n und C_n

1) CB

der Volumina vor und hinter der Membran bestimmen die Obergrenze der Schallwiedergabe. Zur Erhöhung der oberen Grenzfrequenz f müßten

die Werte von to_, C_. C_n und C_n herabgesetzt werden, doch läßt eich schon einmal die Masse K der Membran nicht extrem verringern, da die Ausbildung der liembran eine gewisse Massengröße bedingt. Auch muß jeder der Federungswerte eine gewisse Größe haben, damit der Verschlechterung der Niederf requenzcharakteri stik vorgebeugt wird, wenn zwischen Ohrpol Bter und Ohr eine Streuung eintritt. Wegen dieser Paktoren war die obere Grenzfrequenz f für die Schall wiedergabe bislang auf Werte unter 1 kHz begrenzt.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Schallwiedergabe bie hin zu hohen Frequenzen bei einem abgedichteten Kopfhörer zu ermöglichen, der eine ausgezeichnete Schallabschirmungswirkung hat, ohne daß dies zu Lasten der Schallabschirmungswirkung ginge.

Anhand

809826/067?

Anhand der Hg. 3 und 4 soll nun eine Ausführungsfora der Erfindung beschrieben werden. In Fig. 3 und 4 sind diejenigen Bauteile, die den in Fig. 1 und 2 gezeigten entsprechen, nit den gleichen Bezugszahlen und Bezugssymbolen versehen wie dort.

Uin Merkmal dieser Ausführungsform besteht darin, daß in der Aufbauplatte 1 eine Kopplungsöffnung 13 vorgesehen ist, die dazu dient, das Volumen II an der Vorderseite der membran niit dem Volumen I innerhalb des Gehäuses 10 zu verbinden. In big. 3 ist mit der Bezugszahl 14 eine untere Platte mit einer aus dem gleichen Stück geformten ilittelbuchse 15 bezeichnet, mit der Bezugszahl 16 ein Ringmagnet und mit der Bezugszahl 17 eine obere Ringplatte. Die Bauteile 14 bis 17 bilden einen Magnetkreis.

Die Kopplungsöffnung 13 kann röhrchenförmig ausgebildet sein, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, oder es kann sich um ein Kingrohr handeln, oder falls die Aufbauplatte 1 stark ist, so genügt es, wenn sie von einer Öffnung durchbrochen ist. Srwünschtenfalls kann die Kopplungsöffnung zum Koppeln der beiden Räume auch in der liembran vorgesehen sein.

In Fig. 4 ist eine Er satz schaltung für das akustischmechanische System der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gezeigt. Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, erscheint hier dank der Kopplungsöffnung 13 eine akustische Massenreaktanz m .

Bei dem abgedichteten Kopfhörer gemäß der in Hg. 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die obere Grenzfrequenz grob durch eine Resonanzfrequenz f eines Parallelresonanzkreises bestimmt, in den in der Sarstellung des akustisch-mechanischen Systems in Form der in Fig. 4 gezeigten Ersatzschaltung m , C_n und C_n einbezogen sind, also

l» ü

²*A. f ΐΓ73
^^p U ⁺ U

Zur Ermöglichung einer wiedergabe bis hin zu einer hohen Frequenz kann also die Massenreaktanz m der Kopplungsöffnung 13 herabgesetzt werden oder die volumbedingten Federelastizitäten 'J und C₁₃ können

ve rri nge rt

809826/067?

verringert werden, iine extreme Verringerung von C und C ist wie bei dem nach dem Stand der Technik bekannten abgedichteten Kopfhörer wegen der möglichen Verschlechterung der Charakteristik im unteren Frequenzbereich durch Streuung aus dem Raum zwischen Ohrpolster und Ohr indes nicht möglich. Loch kann die akustische Massenreaktanz η äquivalent kleiner gewählt werden als die Masse der ^mbran, da sie die anderen Charakteri stika nicht nennenswert beeinflußt. Demzufolge wird die Wie de rgabe einer höheren Frequenz ermöglicht. Bei der hier gezeigten Ausführungsform liegt f annähernd bei 5 kHz.

In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 3 dadurch, daß an der Rückseite der Aufbauplatte 1 eine rohrfönnige Trennplatte 18 montiert ist, wodurch das abgeschlossene Volumen I an der Rückseite der Aufbauplatte 1 in zwei Raumteile I¹ und II¹ unterteilt wird, die durch eine Kopplungsöffnung 19 miteinander gekoppelt sind.

In Fig. 6 ist eine Ersatzschaltung für das akustisch-mechanische System bei dieser Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In Fig. 6 bezeichnet m eine durch die Kopplungsöffnung 19 gegebene akustische L¹Iassenreaktanz , C bezeichnet eine durch den Raumteil I' gegebene kapazitive Kapazität und m „ bezeichnet eine durch die Kopplungsöffnung 13 gegebene akustische Massenreaktanz. Durch m , , m _,

pl p2

C , C_n und C_n wird ein Resonanzkreis des akusti sch-mechanische η Systems gebildet, der die Obergrenze der Wie de rgabe frequenz erhöht.

In Fig. 7 sind die Schalldruckkennlinien innerhalb der Kleinvolumkoppler bei den in Fig. 1, 3 und 5 dargestellten abgedichteten Kopfhörern gezeigt. In Fig. 7 stellt die Kurve a die Kennlinie des nach dem Stand der Technik bekannten abgedichteten Kopfhörers dar. Da bei dem bekannten abgedichteten Kopfhörer ein Federungsregelbereich vorgesehen ist, zeigt er eine flache Wi ede rgabe kennlinie im Bereich niederer Frequenzen, doch ergibt sich eine Spitze zwischen 500 Hz und 1 kHz und die Wiedergabe höherer Frequenzen stößt auf Schwierigkeiten. Die Kurve b in Fig. 7 stellt die Kennlinie der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen abgedichteten Kopfhörers dar. Da hier eine Federungsregelung nicht vorgesehen

809826 /067?

hen ist, ist er zur Schall wiedergabe im Bereich äußerst niederer Frequenzen nicht geeignet, doch zeigt er eine flache Wiedergabe kennlinie im Bereich hoher Frequenzen. Der erfindungsgemäße abgedichtete Kopfhörer hat also ebenso wie der nach dem Stand der Technik bekannte abgedichtete Kopfhörer eine ausgezeichnete Schallabschirmungscharakteristik, weist aber dennoch im Bereich hoher Frequenzen eine flache Schalldruckwiedergabekennlinie auf, ähnlich wie ein schnelleempfindlicher offener Kopfhörer (velocity type). Bei dem erfindungsgemäßen abgedichteten Kopfhörer wird eine saubere Schall wiedergabe mit hoher Wiedergabe gute ermöglicht, ohne daß sich Außengeräusche störend bemerkbar machen. Die Kurve c in Fig. 7 stellt die Kennlinie der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen abgedichteten Kopfhörers dar. Dieser Kopfhörer zeichnet sich durch eine Zweispitzencharakteristik aus, wobei die beiden Spitzen zwischen 2 kHz und 6 kHz liegen. Die Zweispi te zncharakte rl s ti k ergibt sich auch in der Schallwahrnehmung des von einem Lautsprecher abgestrahlten Schalls unter dem Einfluß der Schalldruck-Frequenz-Kennlinie bei den Schallbrechungsvorgängen im Kopf und im Gehörgang des Zuhörers. Unbeschadet der Tatsache, daß es sich auch bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung um einen abgedichteten Kopfhörer handelt, zeigt dieser also eine Zweispi tzencharakterietik, wie man sie ähnlich beim Lautsprecherempfang erhält. Es wird also eine Schallwiedergabe mit hoher Wiedergabetreue ermöglicht.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist bei dem e rf in dungs ge mäße η abgedichteten Kopfhörer die Kopplungsöffnung in der Aufbauplatte vorgesehen oder es ist die Kopplungsöffnung an der ilembran vorgesehen, um so den Raum an der Vorderseite der Aufbauplatte über die Kopplungsöffnung mit dem Gehäuseinnenraum an der Rückseite der Aufbauplatte zu koppeln. Die Erfindung ermöglicht so eine Wiedergabe bis hin zu hohen Frequenzen, ohne daß hierbei eine Einbuße in der Sch al lab schirmungswi rku ng des abgedichteten Kopfhörers in Kauf genommen werden müßte.

Patentansprüche

809826/067?

Claims

patentansp rüche

(l.) Abgedichteter Kopfhörer, gekennzeichnet durch ein an der Yordersei te einer mit Schallöffnungen (2) versehenen Aufbauplatte (l) befestigtes Abschirmungspolster (3)> einen an der Rückseite der Aufbauplatte (l) angebrachten elektroakusti sehen Wandler (7, 8, 14-17), ein den elektroakusti sehen Wandler (7, 8, 14-17) bedeckendes Gehäuse (lO) , eine Kopplungsöffnung (13) zum Koppeln eines Raums (il) vor der Aufbauplatte (l) mit einem Raum (i) hinter der Aufbauplatte (l) und einen Resonanzkreis eines akustisch-mechanischen Systems, bestehend aus den Volumfederungen (C_, C_n) der Räume $1* i) vor und hinter der Aufbauplatte (l) und einer akustischen Hassenreaktanz (m ) der Kopplungsöffnung (13)·
2. Abgedichteter Kopfhörer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises des akustisch-mechanischen Systeme bei einem Wert um 5 kHz gewählt ist.
3. Abgedichteter Kopfhörer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die akustische Massenreaktanz durch die über die Kopplungsöffnung geführte Membran (7) gebildet wird.
4· Abgedichteter Kopfhörer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (i) hinter der Aufbauplatte (l) durch eine Trennplatte (18) in zwei Raumteile (i·, II') unterteilt ist, wobei diese Raumteile (i ·, II·) durch eine in der Trennplatte (18) vorgesehene Kopplungsöffnung (19) miteinander gekoppelt sind.
5. Abgedichteter Kopfhörer nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwei Spitzencharakteristik zwei Spitzen zwischen 2 kHz und 6 kHz aufweist.

809826/0672