EP0034596A1 - Orthodynamic head-phones - Google Patents

Orthodynamic head-phones

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Publication number
EP0034596A1
EP0034596A1 EP80901530A EP80901530A EP0034596A1 EP 0034596 A1 EP0034596 A1 EP 0034596A1 EP 80901530 A EP80901530 A EP 80901530A EP 80901530 A EP80901530 A EP 80901530A EP 0034596 A1 EP0034596 A1 EP 0034596A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
membrane
ear
cushion
headphones
headphones according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP80901530A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rudolf GÖRIKE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AKG Acoustics GmbH
Original Assignee
AKG Akustische und Kino Geraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AKG Akustische und Kino Geraete GmbH filed Critical AKG Akustische und Kino Geraete GmbH
Publication of EP0034596A1 publication Critical patent/EP0034596A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/225—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only  for telephonic receivers

Definitions

  • the invention relates to a headphone, the ear cups contain at least one electroacoustic transducer according to the orthodynamic principle, the low-mass membrane has at least the area expansion of an average human ear cup and the coupling space of each ear cup is largely reflection-free.
  • Headphones of the type described above are equipped with an ear cushion which, in the position of use of the listener, closes the coupling space tightly to the outside, in contrast to headphones with moving coil systems, in which apart from the tight connection, the so-called open type is also common.
  • a headphone with orthodynamic converter systems the membranes of which are designed to be as low as possible, e.g. by using a polyester film of 6 ⁇ thickness, which is provided over its entire surface with an aluminum conductor strip, likewise 6 ⁇ m thick, the membrane surface corresponding at least to that of an average human ear cup, with a tightly sealed one
  • the restoring force of the air enclosed in the coupling space increases the membrane resonance to 1500 to 4000 Hz, regardless of the basic resonance of the membrane, which can be placed in the range between 70 and 250 Hz even with all-round storage.
  • the membrane is elastically inhibited in the range from 0 to 1500 or 4000 Hz and at constant, frequency-independent driving force oscillates with constant amplitude, which results in a constant pressure in the closed coupling space.
  • the amplitude drops with u /, the membrane emitting directional sound waves due to its expansion, which again results in a linear frequency response of the headphones.
  • the linear frequency response is therefore linked to the condition that the membrane mass is very low, the basic resonance of the membrane is very low and the restoring force of the dense coupling space is high.
  • the invention has set itself the task of avoiding the disadvantages of the headphones with an orthodynamically driven membrane, which have previously only been operated with a tight seal of the coupling space in the position of use, by dispensing with the tight sealing of the coupling space.
  • sound is released from the coupling space through an acoustic friction resistor.
  • the elastically inhibited converter system becomes a predominantly friction-inhibited system.
  • the membrane with the low basic resonance vibrates with constant speed, which means that a constant sound pressure can be produced in the coupling space if the coupling space is closed with an acoustic resistance which is of the same order as the wave resistance of the air.
  • the invention is therefore particularly characterized in that for coupling to the ear there is provided a foam mesh poister which at least laterally delimits the coupling space, the acoustic friction resistance of which, when in contact with the ear or head, corresponds approximately to the magnitude of the transformed wave resistance of the air, so that the membrane works predominantly friction-inhibited and the requirement for critical damping of the membrane resonance (70 to 300 Hz) in the low frequency range is met.
  • the transformed wave resistance of the air is to be understood as the square of the area ratio of the membrane to the passage cross section of the acoustic frictional resistance of the foam mesh poister. The lower the mass of the membrane and the lower the natural resonance of the membrane, the smaller the damping resistance can be. This also suppresses weak reflective properties of the membrane.
  • the damping of the membrane is composed of the acoustic frictional resistance of the foam mesh cushion and, if necessary, also of the acoustic frictional resistance arranged behind the membrane. Measurements have shown that foam mesh pads on the ear do not interfere with ear resonance.
  • headphones with electrostatic transducers have already become known, in which the ear cups are provided with a single foam strip arranged on one side on the edge of a very large membrane arrangement, the electrostatic system with the relatively highly tuned membrane in headphones proved to be inadequate, because playing the Bass too weak.
  • the high level of coordination is inevitably linked to the need for a small electrode spacing in order to achieve high efficiency and to the attraction of rest in the electrostatic system.
  • the membrane is surrounded by a very wide frame, which, due to its position in relation to the auricle in the use position, causes reflections and linearly distorts the ear resonances. This is not in line with the requirement for freedom of reflection on which the invention is based.
  • orthodynamic systems on the other hand, it is possible without difficulty to set the basic resonance of the membrane practically as low as possible, since there are no attractive rest forces. This results in a perfect bass reproduction in the friction closure of the coupling space according to the invention in the sense of what has been done so far, the reproduction of the high and highest frequencies also not being impaired.
  • the foam mesh cushion according to the invention which can be arranged laterally or all around the membrane of the transducer and, if appropriate, also in a thin layer in front of the membrane, does not require any support elements, but lies on the ear and enclosing the ear on the head. It can also be covered with a thin, sound-permeable fabric, which has the purpose of making the contact with the skin more pleasant. It is also possible to provide the outer circumferential surface of the pad with a thin elastic skin in order to enhance the bass reproduction without causing reflections.
  • the advantageous effect of the foam mesh cushion according to the invention is due to the fact that the corresponding damping value corresponds to the critical damping of the membrane resonance, which between 70 due to the low membrane mass and the low restoring force of the membrane and 300 Hz.
  • the corresponding damping value corresponds to the critical damping of the membrane resonance, which between 70 due to the low membrane mass and the low restoring force of the membrane and 300 Hz.
  • the transducer is located in the area of the ear cup, which causes reflections on the membrane or on the magnet system, which change the ear resonance so that the hearing event moves close to the ear .
  • the membrane vibrations cannot be influenced by the foam mesh cushion, so that a large acoustic frictional resistance is required behind the relatively heavy membrane. It has also been shown that the impedance of the eardrum in the ear has practically no influence on the vibration behavior of the membrane of the ortohynamic system. It is only the ohmic load caused by the foam cushion according to the invention between the membrane and the ear that is decisive for the vibration behavior of the membrane.
  • the foam mesh cushion is preferably ring-shaped, although it may be useful to provide a low acoustic frictional resistance behind the membrane as a supplement to the foam mesh cushion in order to dampen the membrane vibrations critically.
  • the foam mesh cushion can have different shapes and also differ in structure if special acoustic properties are desired in relation to the transmitted hearing event. This also applies to the membrane, which is preferably driven over its entire surface, but can also have a partial drive and the individual surfaces are acted upon differently according to level and / or frequency response and / or transit time.
  • the ortodynamic system offers the solution to subdivide the conductor tracks and apply them separately electrically.
  • each membrane section performs the movement that is dependent on the respective electric drive. But with that it is possible to Listen with free ears to deliver analog sound signals to the auricle. If the membrane area is fed to the front half of the ear cup without a time delay and / or level weakening, while the membrane surface opposite the rear half of the ear cup is time delayed and / or with level weakening, in particular at the higher frequencies, then a forward location of the hearing event is possible. Prerequisite is extensive freedom of reflection in the coupling space and behind the membrane or a frame located on the edge of the membrane.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view and FIG. 2 shows a schematic cross section of an ear cushion according to the invention
  • FIG. 3 shows an annular ear cushion
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through represents a headphone equipped according to the invention
  • FIG. 5 shows a perspective view of one side of a headphone
  • FIG. 6 shows a headphone shell on which vertical strips of foam mesh material are arranged.
  • Fig. 7 shows a support element for the foam mesh cushion.
  • the ear cushion 1 is designed in the form of a rectangle which surrounds the user's ear 2.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view
  • FIG. 2 shows a schematic cross section of an ear cushion according to the invention
  • FIG. 3 shows an annular ear cushion
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through represents a headphone equipped according to the invention
  • FIG. 5 shows a perspective view of one side of a headphone
  • FIG. 6 shows a headphone shell on which vertical strips of foam mesh material are arranged.
  • FIG. 3 differs from that shown in FIG. 1 only in that the ear cushion 1 surrounds the user's ear 2 in a circular ring.
  • the foam mesh cushion is designated by 1.
  • the membrane 6 is fastened in a narrow, reflection-free frame 5, which consists of a polyester film of approximately 5 ⁇ m in thickness and is provided with evaporated or printed aluminum conductors with a thickness of approximately 6 ⁇ m.
  • the magnetic bars 7 are each fastened to a perforated sheet iron plate 8 and are at a distance of approximately 0.5 mm from the membrane 6 in order to enable the membrane 6 to have a sufficient vibration range at the reproduction of low frequencies.
  • Fig. 4 clearly shows that there are no sound-reflecting surfaces in the entire headphones. As a result, there are no linear distortions in the ear resonances.
  • the iron sheet 8 can be supported against each other at the edge by spacers or cranked at the edge to avoid any reflection.
  • Fig. 5 half of a headphone according to the invention is shown. Neither the ear cushion 1 nor the sound-permeable decorative grille 9 or any other element of the receiver cause any disturbing reflections that would otherwise occur if surfaces of the smallest dimensions, for example of the order of 2 cm ⁇ , were present behind the membrane at a short distance.
  • the components 10, 11 and 12 are per se common parts of the headband.
  • a further embodiment is advantageous in which only two vertical strips of foam are provided on the edge of the membrane arrangement and. this prevents heat build-up on the ear because it is vertical Ventilation takes place. As a result, musical performances can be listened to for a longer period without disabilities. 6, the foam strips 13, 14 are arranged on the edge of the transducer system.
  • the mechanical support of the foam frame or the foam strips is carried out by grids or perforated sheet metal or plastic with maximum ventilation, as shown in FIG. 7 in variants of the openings 15 ** 16, 17 . 18 shows.
  • ring surfaces or stripe-shaped surfaces in particular act as a continuation of the pinna and conspicuously change the ear resonances and bring the hearing event close to the ear. If such disturbances occur symmetrically on the ears, the hearing event appears in the head. Between this extreme value of the disturbance and the completely free hearing lie all phenomena which are decisive for the assessment of a headphone.
  • the measures according to the invention ensure that when the headphones are put on there is no feeling of a foreign body located on the ear or in the immediate vicinity of the ear, whereas conventional headphones give the impression of being closed.

Landscapes

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Abstract

Dans ce casque d'ecoute avec membrane actionnee orthodynamiquement, on renonce a une fermeture etanche de l'espace de couplage de l'ecouteur et l'accouplement avec l'oreille est realise par un bourrelet en mousse reticulee (1) qui limite au moins lateralement l'espace de couplage et dont la resistance de frottement acoustique, lorsqu'il est applique contre l'oreille (2) ou la tete de l'utilisateur, est approximativement de l'ordre de grandeur de l'impedance caracteristique transformee de l'air, de telle sorte que la membrane (3) travaille principalement avec ralentissement par frottement et qu'un amortissement critique de la resonance de la membrane (70-300Hz), qui est situee dans le domaine des basses frequences, soit realise.In this headset with orthodynamically actuated membrane, watertight closure of the earphone coupling space is dispensed with and the coupling with the ear is achieved by a reticulated foam bead (1) which limits at least laterally the coupling space and whose acoustic friction resistance, when applied against the ear (2) or the head of the user, is approximately of the order of magnitude of the transformed characteristic impedance of the air, so that the membrane (3) works mainly with slowing down by friction and that critical damping of the resonance of the membrane (70-300 Hz), which is located in the low frequency range, is achieved.

Description

Orthod-ynamischer Kopfhörer Orthodo-namic headphones
Die Erfindung betrifft einen Kopfhörer, dessen Hörermruscheln wenigstens je einen elektroakustischen Wandler nach dem orthodynamischen Prinzip enthalten, dessen massearme Membran mindestens die Flächenaus dehnung einer durchschnittlichen menschlichen Ohrmuschel besitzt und der Kopplungsraum jeder Hörermuschel weitgehend reflexionsarm ausgebildet ist.The invention relates to a headphone, the ear cups contain at least one electroacoustic transducer according to the orthodynamic principle, the low-mass membrane has at least the area expansion of an average human ear cup and the coupling space of each ear cup is largely reflection-free.
Kopfhörer der vorstehend beschriebenen Bauart sind mit einem Ohrpolster ausgerüstet, das in der Gebrauchsläge des Hörers den Kopplungsraum dicht nach außen abschließt im Gegensatz zu Kopfhörern mit Tauchspulensystemen, bei denen außer dem dichten Anschluß auch die sogenannte offene Bauart üblich ist. Wird ein Kopfhörer mit orthodynamischen Wandlersystemen, deren Membranen möglichst massearm ausgebildet sind, z.B. durch Verwendung einer Polyesterfolie von 6 μ Dicke, die über ihre ganze Fläche mit einem Leiterzug aus Aluminium von ebenfalls 6 μ Dicke versehen ist, wobei die Membranfläche mindestens der einer durchschnittlichen menschlichen Ohrmuschel entspricht, mit einem dicht abgeschlossenenHeadphones of the type described above are equipped with an ear cushion which, in the position of use of the listener, closes the coupling space tightly to the outside, in contrast to headphones with moving coil systems, in which apart from the tight connection, the so-called open type is also common. Is a headphone with orthodynamic converter systems, the membranes of which are designed to be as low as possible, e.g. by using a polyester film of 6 μ thickness, which is provided over its entire surface with an aluminum conductor strip, likewise 6 μm thick, the membrane surface corresponding at least to that of an average human ear cup, with a tightly sealed one
Kopplungsraum betrieben, dann bewirkt die Rückstellkraft der im Kopplungsraum eingeschlossenen Luft eine Erhöhung der Membranresonanz auf 1500 bis 4000 Hz, unabhängig von der Grundresonanz der Membran, die selbst bei allseitiger Lagerung in den Bereich zwischen 70 und 250 Hz gelegt werden kann. Dies bedeutet, daß die Membran im Bereich von 0 bis 1500 bzw. 4000 Hz elastisch gehemmt ist und bei konstanter, frequenzunabhängiger Antriebskraft mit konstanter Amplitude schwingt, woraus sich im geschlossenen Kopplungsraum ein konstanter Druck ergibt. Oberhalb dieser kritischen Resonanzfrequenz fällt die Amplitude mit u/ ab, wobei die Membran infolge ihrer Ausdehnung gerichtete Schallwellen aussendet, was wieder einen linearen Frequenzgang des Kopfhörers ergibt. Der geradlinige Frequenzgang ist daher an die Bedingung geknüpft, daß die Membranmasse sehr gering, die Grundresonanz der Membran sehr niedrig und die Rückstellkraft des dichten Kopplungsraumes hoch liegt.Coupling space operated, then the restoring force of the air enclosed in the coupling space increases the membrane resonance to 1500 to 4000 Hz, regardless of the basic resonance of the membrane, which can be placed in the range between 70 and 250 Hz even with all-round storage. This means that the membrane is elastically inhibited in the range from 0 to 1500 or 4000 Hz and at constant, frequency-independent driving force oscillates with constant amplitude, which results in a constant pressure in the closed coupling space. Above this critical resonance frequency, the amplitude drops with u /, the membrane emitting directional sound waves due to its expansion, which again results in a linear frequency response of the headphones. The linear frequency response is therefore linked to the condition that the membrane mass is very low, the basic resonance of the membrane is very low and the restoring force of the dense coupling space is high.
In der Praxis ergeben sich aber bei Kopfhörern der eingangs beschriebenen Bauart und dichtem Abschluß des Kopplungsraumes in der Gebrauchslage einige Schwierigkeiten, die einer hochwertigen Schallübertragung imIn practice, however, there are some difficulties with headphones of the type described at the outset and tight sealing of the coupling space in the position of use, which result in high-quality sound transmission in
Wege stehen und deren Behebung wirtschaftliche Konsequenzen mit sich bringt. Insbesondere handelt es sich dabei um akustische Störungen im Kopplungsraum, hervorgerufen durch das dichtende Ohrpolster, dessen Innenflächen kaum reflexionsfrei ausgebildet werden können, was zur Folge hat, daß das Hörereignis "nahe am Ohr" oder "im Ohr" lokalisiert wird. Kompensierende Maßnahmen, wie beispielsweise der Einbau von akustischen Reibungswiderständen in die das Ohr umschließende Umrahmung, sind wirtschaftlich sehr aufwendig.There are ways and their elimination has economic consequences. In particular, these are acoustic disturbances in the coupling space, caused by the sealing ear cushion, the inner surfaces of which can hardly be made reflection-free, with the result that the hearing event is localized "close to the ear" or "in the ear". Compensatory measures, such as the installation of acoustic frictional resistance in the frame surrounding the ear, are economically very complex.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der Kopfhöier mit orthodynamisch angetriebener Membran, die bisher nur mit einem dichten Abschluß des Kopplungsräumes in der Gebrauchslage betrieben wurden, zu vermeiden, und zwar dadurch, daß auf den dichten Abschluß des Kopplungsraumes verzichtet wird. In diesem Falle wird ein Schallaustritt aus dem Kopplungsraum durch einen akustischen Reibungswiderstand hindurch gestattet. Die Folge davon ist, daß aus dem elastisch gehemmten Wandlersystem ein vorwiegend reibungsgehemmtes System wird. Dies bedeutet, daß die Membran mit der niedrigen Grundresonanz mit konstanter Schnelle schwingt, wodurch im Kopplungsraum dann ein konstanter Schalldruck herstellbar ist, wenn der Kopplungsraum mit einem akustischen Widerstand abgeschlossen ist, der in der Größen Ordnung des Wellenwiderstandes der Luft liegt. Die Erfindung ist daher insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß zur Ankopplung an das Ohr ein den Kopplungsraum zumindest seitlich begrenzendes Schaumnetzpoister vorgesehen ist, dessen akustischer Reibungswiderstand im Zustand des Anliegens am Ohr bzw. am Kopf des Benutzers angenähert der Größenordnung des transformierten Wellenwiderstandes der Luft entspricht, so daß die Membran vorwiegend reibungsgehemmt arbeitet und die Forderung nach kritischer Bedämpfung der im niedrigen Frequenzbereich liegenden Membranresonanz (70 bis 300 Hz) erfüllt ist. Unter transformiertem Wellenwiderstand der Luft ist das Quadrat des Flächenverhältnisses der Membran zum Durchtrittsquerschnitt des akustischen Reibungswiderstandes des Schaumnetzpoisters zu verstehen. Je geringer die Masse der Membran ist und je niedriger die Eigenresonanz der Membran ist, desto kleiner kann der Dämpfungswiderstand sein. Damit werden auch schwache Reflexionseigenschaften der Membran unterdrückt. Die Dämpfung der Membran setzt sich aus dem akustischen Reibungswiderstand des Schaumnetzpolsters und gegenbenenfalls auch aus dem hinter der Membran angeordneten akustischen Reibungswiderstand zusammen. Messungen haben ergeben, daß Schaumnetzpolster am Ohr die Ohrresonanzen nicht störend beeinflussen. Es ist zwar schon ein Kopfhörer mit elektrostatischen Wandlern bekannt geworden, bei denen die Hörermuscheln am Rande einer sehr großen MembranenOrdnung mit einer einzigen an einer Seite angeordneten Schaumstoffleiste versehen sind, doch erwies sich das elektrostatische System mit der relativ hoch abgestimmten Membran in Kopfhörern als unzulänglich, weil die Wiedergabe der Bässe zu schwach erfolgte. Die hohe Abstimmung ist zwangs läufig mit der Notwendigkeit eines geringen Elektrodenab stands zur Erzielung hohen Wirkungsgrades und mit der Ruheanziehungskraft im elektrostatischen System verknüpft. überdies ist die Membran von einem sehr breiten Rahmen umgeben, der durch seine Lage gegenüber der Ohrmuschel in der Gebrauchslage Reflexionen hervorruft und die Ohrresonanzen linear verzerrt. Dies steht nicht im Einklang mit der Forderung nach Reflexionsfreiheit, auf der die Erfindung beruht. Bei Verwendung orthodynamischer Systeme hingegen ist es ohne Schwierigkeiten möglich, die Grundresonanz der Membran praktisch beliebig tief zu legen, da keine anziehenden Ruhekräfte auftreten. Somit ergibt sich beim erfindungsgemäßen Reibungsabschluß des Kopplungsraumes im Sinne der bisher erfolgten Ausführungen eine einwandfreie Baßwiedergabe, wobei auch die Wiedergabe der hohen und höchsten Frequenzen nicht beeinträchtigt wird. Das erfindungsggemäße Schaumnetzpolster, das seitlich oder rings um die Membran des Wandlers und gegebenenfalls auch in dünner Schicht vor der Membran angeordnet sein kann, erfordert keine Stützelemente, sondern liegt am Ohr,bzw. das Ohr umschließend,am Kopf an. Es kann außerdem noch von einem dünnen, schalldurchlässigen Gewebe überzogen sein, was den Zweck hat, den Kontakt mit der Haut angenehmer zu gestalten. Auch ist es möglich, die äußere Umfangsflache des Polsters mit einer dünnen elastischen Haut .zu versehen, um die Baßwiedergabe zu verstärken ohne Reflexionen hervorzurufen . Die vorteilhafte Wirkung des erfindungsggemäßen Schaumnetzpolsters, das im Gegensatz zu den bekannten dichten Ohrpolstern nur einen geringen akustischen Reibungswiderstand aufweist, ist darin begründet, daß der entsprechende Dämpfungswert der kritischen Dämpfung der Membranresonanz entspricht, die infolge der geringen Membranmasse und der geringen Rückstellkraft der Membran zwischen 70 und 300 Hz liegt. Im Gegensatz zu Kopfhörern mit Tauchspulensystemen und mit Schaumnetzpolstern sind bei der Erfindung keine schallharten Flächen vorhanden, denn beim Tauchspulensystem befindet sich der Wandler im Bereich der Ohrmuschel, wodurch an der Membran bzw. am Magnetsystem Refelxionen entstehen, die die Ohrresonanz so verändern, daß das Hörereignis nahe ans Ohr rückt. Überdies ist bei Tauchspulensystemen keine Beeinflussung der Membranschwingungen durch das Schaumnetzpolster möglich, so daß hinter der relativ schweren Membran ein großer akustischer Reibungswiderstand erforderlich ist. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Impedanz des Trommelfelles im Ohr praktisch keinen Einfluß auf das Schwingungsverhalten der Membran des ortohynamisehen Systems hat. Es ist nur die ohmsche Belastung durch das erfin- dungsgemäße Schaumstoffpolster zwischen Membran und Ohr für das Schwingungsverhalten der Membran ausschlaggebend. Das Schaumnetzpolster wird vorzugsweise ringförmig ausgebildet, wobei es nützlich sein kann, auch hinter der Membran einen geringen akustischen Reibungswiderstand vorzusehen als Ergänzung zum Schaumnetzpolster, um die Membranschwingungen kritisch zu dämpfen. Das Schaumnetzpolster kann verschiedene Formen aufweisen und auch in der Struktur unterschiedlich sein, falls besondere akustische Eigenschaften in bezug auf das übertragene Hörereignis erwünscht sind. Dies gilt auch hinsichtlich der Membran, die vorzugsweise zwar über ihre ganze Fläche angetrieben wird, aber auch über einen partiellen Antrieb verfügen kann und die einzelnen Flächen unterschiedlich nach Pegel und/oder Frequenzgang und/oder Laufzeit beaufschlagt werden.The invention has set itself the task of avoiding the disadvantages of the headphones with an orthodynamically driven membrane, which have previously only been operated with a tight seal of the coupling space in the position of use, by dispensing with the tight sealing of the coupling space. In this case, sound is released from the coupling space through an acoustic friction resistor. The result of this is that the elastically inhibited converter system becomes a predominantly friction-inhibited system. This means that the membrane with the low basic resonance vibrates with constant speed, which means that a constant sound pressure can be produced in the coupling space if the coupling space is closed with an acoustic resistance which is of the same order as the wave resistance of the air. The invention is therefore particularly characterized in that for coupling to the ear there is provided a foam mesh poister which at least laterally delimits the coupling space, the acoustic friction resistance of which, when in contact with the ear or head, corresponds approximately to the magnitude of the transformed wave resistance of the air, so that the membrane works predominantly friction-inhibited and the requirement for critical damping of the membrane resonance (70 to 300 Hz) in the low frequency range is met. The transformed wave resistance of the air is to be understood as the square of the area ratio of the membrane to the passage cross section of the acoustic frictional resistance of the foam mesh poister. The lower the mass of the membrane and the lower the natural resonance of the membrane, the smaller the damping resistance can be. This also suppresses weak reflective properties of the membrane. The damping of the membrane is composed of the acoustic frictional resistance of the foam mesh cushion and, if necessary, also of the acoustic frictional resistance arranged behind the membrane. Measurements have shown that foam mesh pads on the ear do not interfere with ear resonance. Although headphones with electrostatic transducers have already become known, in which the ear cups are provided with a single foam strip arranged on one side on the edge of a very large membrane arrangement, the electrostatic system with the relatively highly tuned membrane in headphones proved to be inadequate, because playing the Bass too weak. The high level of coordination is inevitably linked to the need for a small electrode spacing in order to achieve high efficiency and to the attraction of rest in the electrostatic system. in addition, the membrane is surrounded by a very wide frame, which, due to its position in relation to the auricle in the use position, causes reflections and linearly distorts the ear resonances. This is not in line with the requirement for freedom of reflection on which the invention is based. When using orthodynamic systems, on the other hand, it is possible without difficulty to set the basic resonance of the membrane practically as low as possible, since there are no attractive rest forces. This results in a perfect bass reproduction in the friction closure of the coupling space according to the invention in the sense of what has been done so far, the reproduction of the high and highest frequencies also not being impaired. The foam mesh cushion according to the invention, which can be arranged laterally or all around the membrane of the transducer and, if appropriate, also in a thin layer in front of the membrane, does not require any support elements, but lies on the ear and enclosing the ear on the head. It can also be covered with a thin, sound-permeable fabric, which has the purpose of making the contact with the skin more pleasant. It is also possible to provide the outer circumferential surface of the pad with a thin elastic skin in order to enhance the bass reproduction without causing reflections. The advantageous effect of the foam mesh cushion according to the invention, which, in contrast to the known dense ear cushions, has only a low acoustic frictional resistance, is due to the fact that the corresponding damping value corresponds to the critical damping of the membrane resonance, which between 70 due to the low membrane mass and the low restoring force of the membrane and 300 Hz. Unlike headphones with plunger coil systems and with foam mesh cushions, there are no reverberant surfaces in the invention, because with the plunger coil system the transducer is located in the area of the ear cup, which causes reflections on the membrane or on the magnet system, which change the ear resonance so that the hearing event moves close to the ear . Furthermore, in the case of moving coil systems, the membrane vibrations cannot be influenced by the foam mesh cushion, so that a large acoustic frictional resistance is required behind the relatively heavy membrane. It has also been shown that the impedance of the eardrum in the ear has practically no influence on the vibration behavior of the membrane of the ortohynamic system. It is only the ohmic load caused by the foam cushion according to the invention between the membrane and the ear that is decisive for the vibration behavior of the membrane. The foam mesh cushion is preferably ring-shaped, although it may be useful to provide a low acoustic frictional resistance behind the membrane as a supplement to the foam mesh cushion in order to dampen the membrane vibrations critically. The foam mesh cushion can have different shapes and also differ in structure if special acoustic properties are desired in relation to the transmitted hearing event. This also applies to the membrane, which is preferably driven over its entire surface, but can also have a partial drive and the individual surfaces are acted upon differently according to level and / or frequency response and / or transit time.
Das ortodynamische System bietet die Lösung an, die Leiterbahnen zu unterteilen und getrennt elektrisch zu beaufschlagen. Infolge der extrem leichten Membran und ihrer schwachen mechanischen Spannung führt jede Membranpartie unabhängig die vom jeweiligen elektrischen Antrieb abhängige Bewegung aus. Damit aber ist es möglich,dem Hören mit freien Ohren analoge Schallsignale der Ohrmuschel zuzuführen. Wird die Membranpartie an der vorderen Hälfte der Ohrmuschel ohne Zeitverzδgerung und/ode Pegelschwächung zugeführt, während die der rückwärtigen Hälfte der Ohrmuschel gegenüberliegende Membranfläche zeitverzδgert und/oder mit Pegelschwächung insbesonders der höheren Frequenzen beaufschlagt wird, dann ist eine Vorne-Ortung des Hörereignisses möglich. Voraussetzung ist weitgehende Reflexionsfreiheit im Kopplungsraum und hinter der Membran bzw. eines am Rande der Membran befindlichen Rahmens. Treten durch Reflexionen lineare Ver zerrungen der Ohrsignale auf, die kohärente Ohrsignale, z.B. Hüllkurven oder ähnliches ergeben, dann wandert das Hörereignis in den Kopf des Hörenden. Wird die Unterteilung des Membranantriebes noch weiter getrieben, dann kann jeder Fall der Schalleinwirkung des freien Hörens nachgeahmt werden. Anstelle des elektrisch partiellen Antriebes der Membran können z.B. zur Beschneidung der höheren Frequenzen im Bereich der rückwärtigen Hälfte der Ohrmuschel schallschluckende Mittel wie Filz vor der Membranpartie angeordnet sein.The ortodynamic system offers the solution to subdivide the conductor tracks and apply them separately electrically. As a result of the extremely light membrane and its weak mechanical tension, each membrane section performs the movement that is dependent on the respective electric drive. But with that it is possible to Listen with free ears to deliver analog sound signals to the auricle. If the membrane area is fed to the front half of the ear cup without a time delay and / or level weakening, while the membrane surface opposite the rear half of the ear cup is time delayed and / or with level weakening, in particular at the higher frequencies, then a forward location of the hearing event is possible. Prerequisite is extensive freedom of reflection in the coupling space and behind the membrane or a frame located on the edge of the membrane. If linear distortions of the ear signals that result in coherent ear signals, for example envelopes or the like, occur as a result of reflections, the hearing event migrates into the head of the listener. If the subdivision of the diaphragm drive is pushed even further, then the sound effects of free hearing can be mimicked. Instead of the electrically partial drive of the membrane, sound-absorbing means such as felt can be arranged in front of the membrane area, for example to cut the higher frequencies in the area of the rear half of the auricle.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung soll diese an Hand der Zeichnung beschrieben werden, in der Fig. 1 ein schematische Draufsicht und Fig. 2 einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Ohrpolsters zeigen, Fig. 3 einen ringförmigen Ohrpolster erkennen läßt, Fig.4 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgerüsteten Kopfhörer darstellt, Fig. 5 in. perspektivischer Darstellung eine Seite eines Kopfhörers zeigt, Fig. 6 eine Kopfhörermuschel wiedergibt, an der senkrechte Streifen aus Schaumnetzmaterial angeordnet sind. Fig. 7 zeigt ein Stützelement für das Schaumnetzpolster. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ohrpolster 1 in Form eines Rechteckes ausgebildet, das das Ohr 2 des Benutzers umschließt. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 stellt eine erfindungs gemäße Hörermuschel im Schnitt von oben gesehen dar und zeigt im Querschnitt ein Ohrpolster 1 , das zwischen Membran 3 und Ohr 2 noch eine dünne Schicht 4 aufweist, die zur kritischen Dämpfung der Membranschwingungen beiträgt. Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten nur dadurch, daß das Ohrpolster 1 das Ohr 2 des Benutzers kreis-ringförmig umschließt.For a more detailed explanation of the invention, this will be described with reference to the drawing, in which FIG. 1 shows a schematic plan view and FIG. 2 shows a schematic cross section of an ear cushion according to the invention, FIG. 3 shows an annular ear cushion, FIG. 4 shows a schematic cross section through represents a headphone equipped according to the invention, FIG. 5 shows a perspective view of one side of a headphone, FIG. 6 shows a headphone shell on which vertical strips of foam mesh material are arranged. Fig. 7 shows a support element for the foam mesh cushion. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the ear cushion 1 is designed in the form of a rectangle which surrounds the user's ear 2. The embodiment of FIG. 2 represents a fiction corresponding earpiece seen in section from above and shows in cross section an ear cushion 1, which still has a thin layer 4 between membrane 3 and ear 2, which contributes to the critical damping of the membrane vibrations. The exemplary embodiment shown in FIG. 3 differs from that shown in FIG. 1 only in that the ear cushion 1 surrounds the user's ear 2 in a circular ring.
In der Querschnittsdarstellung der Fig. 4 ist mit 1 das Schaumnetzpolster bezeichnet. In einem schmalen, re- felxionsfreien Rahmen 5 ist die Membran 6 befestigt, die aus einer Polyesterfolie von etwa 5 μ Dicke besteht und mit aufgedampften oder aufgedruckten Aluminiumleitern in einer Dicke von etwa 6 μ versehen ist. Die Magnetstäbe 7 sind auf je einer perforierten Eisenblechplatte 8 befestigt und weisen gegenüber der Membran 6 einen Abstand von etwa 0,5 mm auf, um der Membran 6 bei der Wiedergabetiefer Frequenzen eine ausreichende Schwingungsweite zu ermöglichen. Fig. 4 läßt klar erkennen, daß im gesamten Kopfhörer keine schallreflektierenden Flächen vorhanden sind. Infolgedessen treten keine linearen Verzerrungen der Ohrresonanzen auf. Die Eisenblechplatten 8 können am Rande durch Distanzstücke gegeneinander abgestützt oder am Rande gekröpft ausgeführt sein, um jede Reflexion zu vermeiden.4, the foam mesh cushion is designated by 1. The membrane 6 is fastened in a narrow, reflection-free frame 5, which consists of a polyester film of approximately 5 μm in thickness and is provided with evaporated or printed aluminum conductors with a thickness of approximately 6 μm. The magnetic bars 7 are each fastened to a perforated sheet iron plate 8 and are at a distance of approximately 0.5 mm from the membrane 6 in order to enable the membrane 6 to have a sufficient vibration range at the reproduction of low frequencies. Fig. 4 clearly shows that there are no sound-reflecting surfaces in the entire headphones. As a result, there are no linear distortions in the ear resonances. The iron sheet 8 can be supported against each other at the edge by spacers or cranked at the edge to avoid any reflection.
In Fig. 5 ist die Hälfte eines Kopfhörers nach der Erfindung dargestellt. Weder das Ohrpolster 1 noch das schalldurchlässige Ziergitter 9 oder ein sonstiges Element des Hörers bewirken irgendwelche störenden-Reflexionen, die ansonsten auftreten würden, wenn hinter der Membran im geringen Abstand Flächen kleinster Abmessungen, beispielsweise in der Größenordnung 2 cm^vorhanden wären. Die Bauteile 10, 11 und 12 sind an sich übliche Teile des Kopfbügels. Vorteilhaft ist eine weitere Ausführungsform bei der nur zwei senkrechte Streifen aus Schaumstoff am Rande der Membrananordnung vorgesehen sind und. dadurch der Wärmestau am Ohr vermieden wird weil eine senkrechte Belüftung erfolgt. Dadurch können Musikdarbietungen über längeren Zeitraum ohne Behinderung abgehört werden. In Fig. 6 sind die Schaumstoffstreifen 13, 14 am Rande des Wandlersystems angeordnet. Die mechanische Unter Stützung des Schäumstoffrahmens oder der Schäumstoffstreifen erfolgt durch Gitter oder gelochtes Blech bzw. Kunststoff mit maximaler Durchlüftung, wie Fig. 7 in Varianten der Durchbrüche 15** 16, 17. 18 zeigt. Untersuchungen haben ergeben, daß besonders Ringflächen oder streifenförmige Flächen als Fortsetzung der Ohrmuschel wirken und auffällig die Ohrresonanzen verändern und das Hörereignis nahe ans Ohr bringen. Treten solche Störungen symmetrisch an den Ohren auf, dann erscheint das Hörereignis im Kopf. Zwischen diesem Extremwert der Störung und dem vollkommen freien Hören liegen alle Erscheinungen, die für die Beurteilung eines Kopfhörers maßgebend sind.In Fig. 5, half of a headphone according to the invention is shown. Neither the ear cushion 1 nor the sound-permeable decorative grille 9 or any other element of the receiver cause any disturbing reflections that would otherwise occur if surfaces of the smallest dimensions, for example of the order of 2 cm ^, were present behind the membrane at a short distance. The components 10, 11 and 12 are per se common parts of the headband. A further embodiment is advantageous in which only two vertical strips of foam are provided on the edge of the membrane arrangement and. this prevents heat build-up on the ear because it is vertical Ventilation takes place. As a result, musical performances can be listened to for a longer period without disabilities. 6, the foam strips 13, 14 are arranged on the edge of the transducer system. The mechanical support of the foam frame or the foam strips is carried out by grids or perforated sheet metal or plastic with maximum ventilation, as shown in FIG. 7 in variants of the openings 15 ** 16, 17 . 18 shows. Studies have shown that ring surfaces or stripe-shaped surfaces in particular act as a continuation of the pinna and conspicuously change the ear resonances and bring the hearing event close to the ear. If such disturbances occur symmetrically on the ears, the hearing event appears in the head. Between this extreme value of the disturbance and the completely free hearing lie all phenomena which are decisive for the assessment of a headphone.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß beim Aufsetzen des Kopfhörers kein Gefühl eines am Ohr oder in unmittelbarer Nähe des Ohres befindlichen Fremdkörpers auftritt, wogegen bei herkömmlichen Kopfhörern der Eindruck der Abgeschlossenheit bemerkbar ist. The measures according to the invention ensure that when the headphones are put on there is no feeling of a foreign body located on the ear or in the immediate vicinity of the ear, whereas conventional headphones give the impression of being closed.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Kopfhörer, dessen Hörermuscheln wenigstens je einen elektroakustischen Wandler nach dem orthodynamischen Prinzip enthalten, dessen massearme Membran mindestens die Flächenausdehnung einer durchschnittlichen menschlichen Ohrmuschel besitzt und der Kopplungsraum jeder Hörermuschel weitgehend refelxionsarm ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ankopplung an das Ohr ein den Kopplungsraum zumindest seitlich begrenzendes Schaumnetzpolster (1) vorgesehen ist, dessen akustischer Reibungswiderstand im Zustand des Anliegens am Ohr (2) bzw. am Kopf des Benutzers angenähert der Größenordnung des transformierten Wellenwiderstandes der Luft entspricht, so daß die Membran (3,6) vorwiegend reibungsgehemmt arbeitet und die kritische Bedämpfung der im niedrigen Frequenzbereich liegenden Membranresonanz (70-300 Hz) gegeben ist.1. Headphones, the earcups each contain at least one electroacoustic transducer according to the orthodynamic principle, the low-mass membrane has at least the surface area of an average human earpiece and the coupling space of each earpiece is largely low-reflection, characterized in that the coupling space for coupling to the ear At least laterally delimiting foam mesh cushion (1) is provided, the acoustic friction resistance of which, when in contact with the ear (2) or the head of the user, approximately corresponds to the order of magnitude of the transformed wave resistance of the air, so that the membrane (3, 6) predominantly works with reduced friction and the critical damping of the membrane resonance (70-300 Hz) in the low frequency range is given.
2. Kopfhörer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumnetzpolster (1) zusätzlich eine seiner Öffnung überdeckende dünne Schichte (4) aufweist, die aus demselben Material wie das Polster oder einem Werkstoff mit ähnlichen akustischen Eigenschaften hergestellt sein kann, welche Schichte (4) im Gebrauchsfalle zwischen Ohrmuschel (2) und Membran (6) liegt.2. Headphones according to claim 1, characterized in that the foam mesh cushion (1) additionally has a thin layer (4) covering its opening, which can be made of the same material as the cushion or a material with similar acoustic properties, which layer (4th ) lies between the pinna (2) and membrane (6) in use.
3. Kopfhörer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumnetzpolster (1) vorzugsweise ringförmig ausgebildet ist.3. Headphones according to claim 1 or 2, characterized in that the foam mesh cushion (1) is preferably annular.
4. Kopfhörer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnetm daß das Ohrpolster (1) mit einem dünnen, gut schalldurchlässigen Gewebe überzogen ist.4. Headphones according to one or more of claims 1 to 3 characterized in that the ear cushion (1) is covered with a thin, well-sound-permeable fabric.
5. Kopfhörer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche des Ohrpolsters mit einer dünnen elastischen Haut versehen ist. 5. Headphones according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the outer peripheral surface of the ear cushion is provided with a thin elastic skin.
6. Kopfhörer nach einem oder mehreren der Ansprüche6. Headphones according to one or more of the claims
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumnetzpolster abstützende, weitgehend schalldurchlässige Stützelemente, z.B. Gitter, perforiertes Blech oder Stege aus Kunststoff vorgesehen sind.1 to 4, characterized in that the foam mesh cushion supporting, largely sound-permeable support elements, e.g. Grids, perforated sheet metal or plastic webs are provided.
7. Kopfhörer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran partiell elektrisch angetrieben wird und die einzelnen Flächen unterschiedlich nach Pegel und/oder Frequenzgang und/oder Laufzeit beaufschlagt werden.7. Headphones according to claims 1 to 6, characterized in that the membrane is partially electrically driven and the individual surfaces are acted upon differently according to level and / or frequency response and / or transit time.
8. Kopfhörer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß schallabsorbierende bzw. den Frequenzgang beeinflussende Mittel wie Filz u.dgl. vor einem Teil der Membran angeordnet sind. 8. Headphones according to claims 1 to 6, characterized in that sound-absorbing or influencing the frequency response means such as felt and the like. are arranged in front of part of the membrane.
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