УСТРОЙСТВО НАУШНИКА ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКА И НАУШНИК
AUDIO REPRODUCTION HEADPHONE DEVICE AND HEADPHONES

Изобретение относится к конструкциям устройств для излучения звука, точнее к конструкциям наушников.
Известны конструкции наушников, у которых корпус выполнен из дерева.
В заявке JP 2011082840 «Устройство наушника», публикация 21.04.2011, МПК H04R 1/10 корпус наушника выполнен из дерева и сформирован в виде чашки для лучшего звучания.
В заявке JP 2009135956 «Наушник», публикация 18.06.2009, МПК H04R 1/10 корпус наушника имеет воздушную камеру в цилиндрической части. Корпус выполнен из дерева для лучшего звучания и более простого крепления частей наушника к корпусу.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является конструкция наушника по патенту ЕР0363082 «Устройство наушника», публикация 11.04.1990, МПК H04R 1/10 содержащая пару наушников, каждый из которых содержит корпус. Корпус выполнен из дерева и включает звуковую камеру. На корпусе закреплен громкоговоритель. На задней поверхности звуковой камеры, напротив громкоговорителя сформирована нерегулярная структура в виде канавок, выемок, отверстий или выступов.
Техническим результатом заявляемого изобретения является создание новой конструкции наушника, позволяющей получить характеристику звучания более приближенную к оригиналу.
Устройство наушника для воспроизведения звука, включает корпус с внутренней звуковой камерой и установленный в корпусе электроакустический преобразователь. При этом корпус выполнен из дерева с толщиной стенки между наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью звуковой камеры в диапазоне от 5 мм до 25 мм, а внутренняя боковая поверхность звуковой камеры содержит ряд параллельно расположенных ступенчатых выемок. Внутренняя поверхность звуковой камеры напротив электроакустического преобразователя выполнена плоской и примерно параллельной плоскости расположения на корпусе излучающего элемента упомянутого преобразователя.
При выполнении корпуса наушника деревянным, достаточно большой толщины, в котором боковая поверхность звуковой камеры содержит ступенчатые выемки, а поверхность звуковой камеры напротив электроакустического преобразователя выполнена плоской позволяет получить качественно новые звуковые характеристики наушников.
Сложная картина взаимодействия звуковых волн от излучателя с корпусом наушника характеризуется одновременно процессами отражения, поглощения, рассеяния, дифракции волн и преобразования звуковых волн в другие пространственные структуры. Описать эти процессы чрезвычайно сложно. Однако именно эти процессы влияют на технические характеристики наушника, которые в свою очередь приводят к свойствам наушника, которые оценивает потребитель.
На технические свойства конструкции наушника работает одновременно ряд признаков. С одной стороны материал, который является хорошим демпфирующим материалом, так как имеет соответствующую внутреннюю природную структуру, с другой стороны, определенная толщина деревянного корпуса наушника. Дерево является достаточно твердым материалом, который одновременно поглощает, рассеивает и отражает звуковые волны, поэтому подбор толщины корпуса имеет существенное значение.
Важную роль играет форма звуковой камеры и ее внутренняя поверхность. Боковая поверхность звуковой камеры корпуса выполнена наклонной, а поверхность звуковой камеры напротив электроакустического преобразователя выполнена плоской и примерно параллельной плоскости расположения на корпусе излучающего элемента упомянутого преобразователя. Сочетание и расположение относительно друг друга этих поверхностей на технические характеристики устройства наушника является определяющим, тем более, что в отражении поглощении и рассеивании звуковых волн большую роль для создания звуковой характеристики наушника играют примерно параллельно расположенные на боковой поверхности выемки. Эти выемки выполнены в дереве и имеют регулярную структуру, однако они, в силу волокнистой структуры материала, являются нерегулярными для высоких частот. Данное сочетание регулярности и нерегулярности выемок, расположенных на боковой криволинейной поверхности звуковой камеры, в сочетании с плоской поверхностью дна камеры создает соответствующую амплитодно-частотную характеристику наушников на высоких и средних звуковых частотах. Диффузное рассеяние высокочастотных колебаний препятствует созданию паразитных отражений и способствует созданию полноты звучания и «прозрачного» звука наушника за счет минимальных паразитных искажений.
Однако данная конструкция наушников характеризуется также предельно точной локализацией музыкальной сцены прослушиваемого произведения.
В частном случае корпус наушника выполнен из массива дерева, что позволяет избежать дополнительных искажений, возможных из-за неоднородности материала корпуса.
В качестве массива дерева, в частности, может быть использован бук, орех, амарант, граб, махагони, клен, карельская береза, дуб, мербау, красное дерево, сапеле, венге.
Ступенчатые выемки могут быть выполнены в виде замкнутых по периметру боковой поверхности звуковой камеры выемок.
Кроме того, ступенчатые выемки могут быть выполнены в виде восходящей или нисходящей спирали, расположенной по периметру боковой поверхности звуковой камеры.
Ступенчатые выемки могут содержать от 3 до 10 примерно параллельно расположенных рядов.
В частном случае ступеньки выемок могут быть расположены примерно параллельно плоскости расположения на корпусе излучающего элемента упомянутого преобразователя.
В другом частном случае плоскость ступеньки выемки расположена под углом а от оси симметрии корпуса, в диапазоне углов от 91° до 125°.
Внутренняя поверхность звуковой камеры напротив электроакустического преобразователя может содержать ряд полостей, при этом полости могут быть выполнены в виде отверстий.
Наружная поверхность корпуса наушника может быть выполнена примерно сферической формы или примерно овальной формы.
Наушник, содержит пару наушников, соединенных устройством для крепления на голове и устройством подвода сигнала к электроакустическому преобразователю, в котором каждый из наушников включает корпус с внутренней звуковой камерой и установленный в корпусе электроакустический преобразователь. Корпус наушника выполнен из дерева с толщиной стенки между наружной поверхностью корпуса и внутренней поверхностью звуковой камеры не менее 5 мм, но не более 25 мм. Внутренняя боковая поверхность звуковой камеры выполнена в виде наклонной поверхности и содержит ряд параллельно расположенных ступенчатых выемок, а внутренняя поверхность звуковой камеры напротив электроакустического преобразователя выполнена плоской и примерно параллельной плоскости расположения на корпусе излучающего элемента преобразователя.
Изобретение поясняется рисунками.
На Фиг.1 приведен общий вид наушника.
На Фиг.2 показана внутренняя конструкция наушника в разрезе.
На Фиг.3 приведен разрез корпуса наушника сферической формы, на Фиг 4 приведен вид сверху сферического корпуса наушника с выемками в виде спирали.
На Фиг 5 и Фиг 6 показан корпус наушника сферической формы, на Фиг.5на виде сверху, а на Фиг.6 разрез.
На Фиг.7 приведен пример выполнения выемок на боковой поверхности звуковой камеры корпуса наушника.
Наушник (Фиг.1) включает пару наушников 1, соединенных между собой устройством 2 для крепления на голове пользователя и устройством подвода сигнала к электроакустическому преобразователю (на фигурах не показано). Каждый из наушников 1 (Фиг.2) включает корпус 3 с внутренней звуковой камерой 4 и установленный в корпусе электроакустический преобразователь 5. Корпус выполнен из массива дерева с толщиной стенки h между наружной поверхностью 14 корпуса 3 и внутренней поверхностью 15 звуковой камеры 4 в диапазоне от 5 мм до 25 мм. Выбор толщины корпуса диктуется условиями исключения резонанса в области звуковых частот массива древесины, а также конструкцией звуковой камеры.
В качестве массива дерева, в частности, может быть использован бук, орех, амарант, граб, махагони, клен, карельская береза, дуб, мербау, красное дерево, сапеле, венге. Данные породы являются достаточно плотными и однородными в смысле звуковых характеристик. Выбор той или иной породы дерева зависит от конструкции звуковой камеры, а также определяется эстетическими условиями. Форма корпуса 3 наушника 1 может быть сферической (Фиг.3, Фиг.4), овальной (Фиг.2, Фиг.5-6) или иной, отвечающей условию толщины стенок корпуса.
Внутренняя боковая поверхность звуковой камеры 4 содержит ряд параллельно расположенных ступенчатых выемок 7 (Фиг.2), а внутренняя поверхность 8 звуковой камеры 4 напротив электроакустического преобразователя 5 выполнена плоской и примерно параллельной плоскости расположения на корпусе 3 излучающего элемента преобразователя 5.
Ступенчатые выемки 7 содержат от 3 до 10 примерно параллельно расположенных рядов. Например, число рядов может быть 4 или 8. Ступенчатые выемки могут быть образованы в виде окружностей, овалов (Фиг.5) или в виде в виде восходящей или нисходящей спирали (Фиг.4), расположенных по периметру боковой поверхности звуковой камеры 4. Высота ступеньки выемки от 1,5 мм до 4 мм. Ступеньки выемок 7 расположены примерно параллельно плоскости расположения на корпусе 3 излучающего элемента преобразователя 5. Однако они могут быть также расположены под углом а от оси симметрии корпуса, в диапазоне углов от 90° до 125°, как это показано на Фиг.7. Выбор угла, под которым расположены ступеньки выемок зависит от общей конструкции наушника, материала корпуса и величины излучающего элемента преобразователя 5. В частности, один из удачных вариантов предполагает угол а в районе 115°.
Поверхность 8 звуковой камеры 4 корпуса 3 может содержать ряд полостей 10. Эти полости 10 могут быть выполнены в виде отверстий, расположены по всей поверхности 8 дна корпуса 3 и служат средством дополнительного демпфирования паразитных отражений.
Конструкция работает следующим образом. При излучении звука, в частности, музыкального произведения, для которого характерно большой динамический диапазон звучания и наличие большого количества обертонов, очень важно, чтобы в акустической камере 4, которая является важнейшим элементом формирования звукового поля, попадающего в ушную раковину пользователя наушников, не формировалось дополнительных паразитных гармоник, и, с другой стороны, сохранялись все необходимые составляющие излучаемого преобразователем 5 спектра звукового поля. Данную задачу решают все составляющие корпуса 1 наушника. Материал корпуса 1, форма внутренней поверхности звуковой камеры 4, параллельно расположенные ступенчатые выемки 7.
Предложенная конструкция наушника и конструкция корпуса наушника обеспечивают улучшение характеристик звучания таких сложных акустических устройств, которыми являются наушники закрытого типа. Улучшение характеристик наушников подтверждено испытаниями, в частности, путем измерения их амплитудно-частотных характеристик.