DE2614729B2 - Kopfhörermuschel - Google Patents
KopfhörermuschelInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist eine Kopfhörermuschel mit einem ringförmigen Polster, der bei aufgesetztem
Hörer einen Kopplungsraum zwischen dem Gehöreingang und der Wandlermembran begrenzt.
Bei Kopfhörern der vorstehend beschriebenen Art tritt oft eine Erscheinung auf, die als »Im Kopf
Lokalisation« bezeichnet wird, oder es wird der
Eindruck hervorgerufen, daß sich die Schallquelle nahe, insbesondere hinter dem Kopf befindet. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß bei Kopfhörern der Schallweg von der Wandlermembran bis zum Trommelfell des Ohres
von ausschlaggebender Bedeutung für die Widergabe eines Hörereignisses ist. Es sind bereits verschiedene
Vorschläge zur Ankopplung des elektroakustischen Wandlers an das Ohr bekannt geworden, doch ist unter
diesen bekannten Vorschlägen keine befriedigende Lösung zu finden, so daß bis jetzt noch kein Kopfhörer
bekannt geworden ist, bei dem das Rich'.ungs- und Entfernungshören bei stereophonischer Übertragungstechnik
dem des natürlichen Hörens nahekommt.
Untersuchungen haben gezeigt, daß schon geringe Abweichungen von den akustischen Vorgängen des
räumlichen Hörens zu Störungen des Hörerereignisses führen. Es muß somit alles vermieden werden, was zu
Verzerrungen der Amplitude, des Phasenganges und der Gruppenlaufzeit führen könnte.
Da die Ohrmuschel beim natürlichen Hören von Einfluß ist, soll möglichst auch beim Kopfhörer ihre
Wirkung erhalten bleiben. Insbesondere beim Kopfhörer mit das Ohr umschließendem Ohrpolster sind die
Schallvorgänge im Kopplungsraum als Wellenvorgänge in akustischen Leitungen anzusehen.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt. Störungen eines Hörereignisses, insbesondere bei Kopfhörern mit
einem bei Gebrauch das Ohr umschließenden Ohrpolster, Zi' beseitigen. Diese Störungen, die im wesentlichen
auf Resonanzeffekte im Kopplungsraum zurückzuführen sind, werden dadurch gefördert, daß die Fläche der
Wandlermembran im allgemeinen wesentlich kleiner ist als die Fläche der Ohrmuschel und daher innerhalb der
Hörermuschel relativ große Flächen auftreten, die Schall reflektieren, statt ihn zu vernichten. Durch
Einlagen von dämpfendem Material läßt sich zwar eine Verbesserung erzielen, eine problemlose Lösung der
gestellten Aufgabe, nämlich ein naturgetreues Hören stereophonisch übertragener Schallereignisse ist damit
aber nicht zu erreichen.
Eine wesentliche Verbesserung läßt sich hingegen mit Hilfe der Erfindung erzielen, die sich insbesondere für
Kopfhörer der eingangs geschilderten Bauart eignet bzw. eine Kopfhörermuschel für einen derartigen
Kopfhörer betrifft.
Die Erfindung ist nun im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die vom ringförmigen Polster
umschlossene Fläche in der Hörermischel als starre
Platte ausgebildet ist, die auch den elektroakustischen Wandler trägt, welche Platte entweder selbst als
akustischer Reibungswiderstand ausgebildet ist oder Reibungswiderstände in Durchbrechungen, Bohrungen
od. dgl. aufweist, die über die gesamte Fläche verteilt sind.
Der Ohrmuschel liegt daher bei Gebrauch des Kopfhörers mit erfindungsgemäßen Hörermuscheln ein
schallverzerrender Reibungswiderstand gegenüber, der sich von der Wandlermembran bis zum ringförmigen
Ohrpolster erstreckt und flächenmäßig mehrfach größer ist als die Membranfläche. Diese Maßnahme
bewirkt, daß sich keine Resonanzeffekte im Kopplungsraum ausbilden können und die Übertragungsfunktion
der Ohrmuschel erhalten bleibt, so daß ähnliche Effekte entstehen wie beim räumlichen Hören.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die den elektroakustischen Wandler
tragende starre Platte mit zahlreichen, großflächigen akustischen Reibungswiderständen versehen ist, die
etwa rings um den Wandler angeordnet sind.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die den Wandler tragende starre Platte mit einer Vielzahl
kleiner, als Reibungswiderstand wirkenden engen Bohrungen versehen werden, so daß jede für sich einen ■-,
Reibungswiderstand darstellt
Zweckmäßigerweise können auch die Bohrungen ein- oder beidseitig durch Dämpfungsmaterial, beispielsweise
in Form einer ringförmigen Scheibe aus Filz, Faservlies, Filterpapier oddgL abgedeckt werden. i<
> Gegebenenfalls kann das Dämpfungsmaterial auch in die Bohrungen selbst eingebracht werden. Besonders
einfach kann dies durch Einspritzen von Kunststoff mit den entsprechenden akustischen Eigenschaften geschehen,
ι '">
Eine sehr praktische Lösung erhält man dann, wenn die starre Platte selbst als Reibungswiderstand ausgebildet
ist, was durch Verwendung von gesintertem Material, beispielsweise gesinterten Kunststoffen, möglich
ist. -'<>
Schließlich kann erforderlichenfalls der akustische Reibungswiderstand im wesentlichen über die ganze
Plattenfläche, beispielsweise in radialer Richtung verschieden sein oder auch in jeder Flächeneinheit
konstant sein. ->">
Um im höhreren Frequenzbereich Membranresonanzen wirksam entgegenzutreten, hat es sich bei der
Erfindung als vorteilhaft erwiesen, die in der starren Platte vorgesehenen akustischen Reibungswiderstände
so auszubilden, daß sie im hohen Frequenzbereich eine m wirksame akustische Masse aufweisen. Der Erfolg, eier
sich bei Anwendung der Erfindung bei Kopfhörern einstellt, liegt dann aber nicht nur in einer Verbesserung
bei der Stereophonischen Wiedergabe von Schallereignissen, sondern auch in einer merkbaren Linearisierung r>
des Frequenzganges.
Weitere Einzelheiten der Erfindung können der Zeichnung und der folgenden Beschreibung entnommen
werden. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 den Frequenzgang eines herkömmlichen i»
Kopfhörers mit Ohrpolster und dichtem Ansitz für zwei verschiedene Ohrpolsterdurchmesser.
F i g. 2 zeigt den Frequenzgang des Schalldruckes am Ohr eines Kopfhörers gemäß der Erfindung einmal bei
dicht abschließendem Ohrpolster und einmal bei r> schlechter Abdichtung,
F i g. 3 ist eine Draufsicht und
F i g. 4 ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kopfhörermuschel, wobei die Darstellung nur auf das
Erfindungswesentliche beschränkt wurde, ebenso sehe- r>"
matisch zeigen die Fig.5 und 6 Draufsicht und Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles, und
in Fig. 7 ist eine Platte aus gesintertem Material dargestellt, in deren Mitte der elektro&kustische
Wandler angeordnet ist. . vi
In Fig. 1 gilt die Frequenzkurve a für einen geschlossenen Hörer mit das Ohr umschließendem
ringförmigem Polster, Charakeristisch für die Kopfhörermuschel eines solchen Hörers ist die Einsattelung
in der Nähe von 5 kHz, die auf Interfrenzeffekte im mi
Kopplungsraum zurückzuführen sind. Verkleinert man den Kopplungsraum beispielsweise durch ein kleineres
Ohrpolster oder durch einen ringförmigen Füllkörper, treten zwar geringere Interferenzeffekte auf, dennoch
ist aber der Gesamtverlauf der Frequenzkurve nicht ι>5
befriedigend.
Weit günstiger sieht der Frequenzgang einer Kopfhörermuschel aus, bei der die Erfindung verwendet
ist. Die Kurve c erhält man bei dicht aufgesetztem Kopfhörer, die Kurve d hingegen bei schlechtem Sitz. Es
zeigt sich, daß lediglich bei den tiefen Frequenzen eine Abschwächung von einigen db eintritt, der Charakter
des Frequenzganges im wesentlichen jedoch erhalten bleibt. Außer dem günstigeren Frequenzgang ergibt sich
aber auch eine bessere, räumlich wirkendere Wiedergabe stereophonisch übertragener Schallereignisse, weil
die beim räumlichen Hören auftretenden linearen Verzerrungen durch die Ohrmuschel nicht durch
Resonanzen gestört werden, die in einer geschlossenen Kopplungskammer entstehen. Da aber geringe Abweichungen
der Ohrsignale das Richtung*- und Entfernungshören beeinflussen, ergibt die Erfindung einen
wesentlichen Fortschritt der Übertragungsfunktion des Kopfhörers.
F i g. 3 stellt eine Draufsicht auf den für die akustische Wirkungsweise wichtigen Teil einer erfindungsgemäßen
Kopfhörermuschel dar. Die Membran des Wandlers 1 liefert den akustischen Energieanteil. Die akustischen
Reibungswiderstände 2 sind in öffnungen der Tragplatte 3 eingesetzt. Die Gesamtfläche der Reibungswiderstände
2 ist wesentlich größer als die Fläche der Wandlermembran 1. Der Wandler 1 hat zweckmäßig
rückseitig Schallauslässe, um die Rückstellkraft auf die Membran zu verringern.
In Fig.4 ist ein Querschnitt der Kopfhörermuschel
im Schnitt dargestellt. Das Ohrpolster 4 dient dem dichten Anschluß des Kopfhörers am Ohr. Eine
zweckmäßig schalldurchlässige Schutzkappe 5 kann den Wandler 1 und die akustischen Reibungswiderstände 2
rückseitig abdecken.
Die F i g. 5 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Rings um den Wandler 1 sind in
der starren, ringförmigen Platte 3 zahlreiche Löcher 6 vorgesehen. Diese sind mit einem akustischen Reibungswiderstand
7 z. B. Filz, Faservlies, Filterpapier, od. dgl. einseitig oder beidseitig abgedeckt. Der Reibungswiderstand
8 kann auch in die Löcher 6 z. B. durch Einspritzen in Kunststoff, eingesetzt sein.
F i g. 6 zeigt den Schnitt durch die Ausführung gemäß Fig.5. Ein Ohrpolster 4 ermöglicht den dichten
Anschluß ans Ohr.
In Fig. 7 ist Sintermaterial, z. B. aus Kunststoff, für
die starre Flatte 3' angewendet. Der akustische Widerstand pro Flächeneinheit ist wesentlich für den
Einfluß auf die Frequenzcharakteristik des Hörers. Der Widerstand kann sich über die ganze Fläche gleichmäßig
verteilen, er kann aber auch eine Abstufung z. B. in radialer Richtung aufweisen, um besondere Effekte zu
erzielen.
Die in jedem akustischen Widerstand vorhandene akustische Masse kann dazu benützt werden, den
Frequenzgang besonders im hohen Frequenzbereich zu beeinflussen.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Kopplungsraum so bedämpft, daß keine Interferenzeffekte
oder Resonanzen auftreten. Dadurch, daß die Ohrmuschel sich im resonanzfreien Raum befindet, ist
der beim natürlichen Hören wirksame Einfluß der Ohrmuschel gewahrt. Dadurch wird das Hörereignis
nicht gestört, so daß es dem des natürlichen Hörens angeglichen wird. Für Zwecke der Quadrophonie ist die
Erfindung ebenfalls anwendbar. In diesem Fall sind zwei Wandler zweckmäßig horizontal nebeneinander in
Abstand angeordnet und von akustischen Reibungswiderständen umgeben, die praktisch die starre Platte
ausfüllen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Kopfhörermuschel mit einem ringförmigen
Polster, der bei aufgesetztem Hörer einen Kopplungsraum zwischen dem Gehöreingang und der
Wandlermembran begrenzt, dadurch gekennzeichnet,
daß die vom ringförmigen Polster (4) umschlossene Fläche in der Hörermuschel als starre
Platte (3, 3') ausgebildet ist, die auch den elektroakustischen Wandler (1) trägt, welche Platte
(3, 3') entweder selbst als akustischer Reibungswiderstand ausgebildet ist oder Reibungswiderstände
(2, 8) in Durchbrechungen, Bohrungen od. dgl. aufweist, die über die ganze Fläche verteilt sind.
2. Kopfhörermuschel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der vom ringförmigen
Polster (4) umschlossenen starren Platte (3), in deren Mitte der Wandler (1) angeordnet ist, rings um den
Wandler (I) mehrere großflächige akustische Reibungswiderstände (2) angeordnet sind.
3. Kopfhörermuschel nach Anspruch I1 dadurch
gekennzeichnet, daß die vom ringförmigen Polster (4) umschlossene Platte (3) mit einer Vielzahl kleiner
Bohrungen (6) versehen ist, wobei gegebenenfalls die Bohrungen (6) so eng sein können, daß jede für
sich einen Reibungswiderstand darstellt.
4. Kopfhörermuschel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß öffnungen bzw.
Bohrungen (6) wenigstens auf einer Seite der Platte (3) mittels einer den Wandler (1) ringförmig
umschließenden Scheibe (7) aus Dämpfungsmaterial, z. B. Filz, ein Faservlies, Filterpapier od. dgl.
abgedeckt sind.
5. Kopfhörermuschel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrungen (6) der Platte
(3) Dämpfungsmaterial (8) eingebracht ist, vorzugsweise durch Einspritzen von Kunststoff mit entsprechenden
akustischen Eigenschaften.
6. Kopfhörermuschel nach Anspruch I1 dadurch
gekennzeichnet, daß die starre Platte (3') aus gesintertem Material, z. B. aus gesintertem Kunststoff
besteht.
7. Kopfhörermuschel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der akustische Widerstand über die Fläche der starren Platte (3,3') je Flächeneinheit konstant ist.
8. Kopfhörermuschel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der über die starre Platte (3, 3') verteilte akustische Widerstand vorzugsweise in radialer Richtung
verschieden ist.
9. Kopfhörermuschel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, 7 und 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die in der starren Platte (3, 3') angeordneten akustischen Reibungswiderstände (2,
8) eine insbesondere im höheren Frequenzbereich wirksame akustische Masse aufweisen.
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