DE29821889U1

DE29821889U1 - Photon microphone

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Publication number: DE29821889U1
Application number: DE29821889U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Merlaku Kastriot De
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2008-12-09
Also published as: DE19952703A1; DE19952703B4

Description

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BESCHREIBUNGDESCRIPTION

HIGH-TECH PHOTONEN-MIKROFONHIGH-TECH PHOTON MICROPHONE

Die Mikrofone üblicher Art bestehen aus einer Membrane, welche die Schall-Schwingungen erfasst, und einer Einheit welche diese Schwingungen in elektrische Signale umwandelt. Die Umwandlung wird z.B. durch eine Spule mit mehreren Windungen, die sich in unmittelbarer Nähe zu einem Dauermagnet befindet, erreicht. Es gibt auch andere Wege die Umwandlungen zu erreichen z.B. mit Hilfe von Piezoelementen, Kondensator- und Elektret-Elementen etc. Je nachdem, welche Methode angewendet wird, unterscheidet man auch verschiedene Arten von Mikrofonen z.B. Dynamische-Mikrofone, Kondensator-Mikrofone oder sog. Elektret-Mikrofone.The usual type of microphone consists of a membrane that captures the sound vibrations and a unit that converts these vibrations into electrical signals. The conversion is achieved, for example, by a coil with several turns that is located in close proximity to a permanent magnet. There are also other ways of achieving the conversions, for example with the help of piezo elements, capacitor and electret elements, etc. Depending on which method is used, there are different types of microphones, e.g. dynamic microphones, condenser microphones or so-called electret microphones.

Bei allen Mikrofonen verursacht die Umwandlung der mechanischen Schwingungen in elektrische Signale winzige Energie-Verluste, die dazu führen, dass die Schwingungen der Membrane einigermassen gedämpft werden. Das verringert auch die Empfindlichkeit des Mikrofons und beeinträchtigt auch die Übertragungs-Qualität negativ. Bei Dynamischen Mikrofonen verursacht die Spule, welche an der Membrane befestigt ist, unvermeindlich die Qualitäts-Verluste.In all microphones, the conversion of mechanical vibrations into electrical signals causes tiny energy losses, which result in the vibrations of the membrane being somewhat dampened. This also reduces the sensitivity of the microphone and negatively affects the transmission quality. In dynamic microphones, the coil attached to the membrane inevitably causes the loss of quality.

Unabhängig davon, welche Methode gewählt wird, sind die Verluste unmöglich auszuschliessen, da die Energie-Umwandlungen das erfordern. Mit der Herkömmlichen Methoden kann man die Mikrofone bis zu einer bestimmten Grenze verbessern, trotzdem bleibt aber ein Ungedeckter Übertragungs-Bereich, bzw. unzureichende Übertragungs-Qualität.Regardless of which method is chosen, losses are impossible to exclude because the energy conversion requires it. With conventional methods, the microphones can be improved up to a certain limit, but there still remains an uncovered transmission range or insufficient transmission quality.

Der in den Schutzansprüchen 1 bis 14 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Mikrofon zu schaffen, das in der Lage ist, eine nahezu Absolute Übertragungs-Qualität zu erreichen, und das in einem sehr breiten Übertragungs-Bereich.The invention specified in claims 1 to 14 is based on the problem of creating a microphone that is able to achieve an almost absolute transmission quality, and that in a very wide transmission range.

Dieses Problem wird mit den in den Schutzansprüchen 1 bis 14 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved by the features set out in claims 1 to 14.

Mit der Erfindung wird eine nahezu Absolute Übertragungs-Qualität erreicht. Bei diesem Mikrofon werden anstatt der Energie-Umwandlungen, die bei Herkömmlichen Mikrofonen erforderlich sind, mit Hilfe von Photonen-Strahlen die Schwingungen der Membrane 1 gescannt. Das beeinträchtigt nicht die Schwingungen der Membrane, liefert aber exakt die Information über Amplitude 5 und Frequenz der Membrane. Diese Informationen werden als Elektrisches oder Optisches Signal an eine Auswerte-Einheit bzw. einen Verstärker weitergeleitet. Um die Ausgangs-Signale des Mikrofons zu optimieren, wäre es denkbar eine Vorstufe in das Mikrofon einzubauen.The invention achieves an almost absolute transmission quality. With this microphone, instead of the energy conversions required with conventional microphones, the vibrations of the membrane 1 are scanned using photon beams. This does not affect the vibrations of the membrane, but provides precise information about the amplitude 5 and frequency of the membrane. This information is passed on as an electrical or optical signal to an evaluation unit or an amplifier. In order to optimize the output signals of the microphone, it would be conceivable to build a preamplifier into the microphone.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren 1 bis 7 erläutert..Embodiments of the invention are explained using Figures 1 to 7.

Es zeigen:Show it:

Die Fig.1 (a, b) zeigt den Aufbau des neuartigen Mikrofons 3, Die Fig. 2 zeigt eine Variante mit Laser-Strahler 12, Die Fig. 3 zeigt eine Variante mit Licht-Leiter 10, Die Fig. 4 zeigt eine Schematische Darstellung der Erfindung, Die Fig. 5 (a, b, c, d) zeigt verschiedene Varianten und Formen der Membrane,Fig. 1 (a, b) shows the structure of the new microphone 3, Fig. 2 shows a variant with laser emitter 12, Fig. 3 shows a variant with light guide 10, Fig. 4 shows a schematic representation of the invention, Fig. 5 (a, b, c, d) shows different variants and shapes of the membrane,

Die Fig. 6 zeigt eine Variante mit Strahlenreflektion, Die Fig. 7 zeigt eine Variante mit eine kleine Platte (durchsichtige Platte-15; undurchsichtige Platte 16), die parallel zur Schwingrichtung auf der Membrane angebracht ist, um die Strahlen zu steuern.Fig. 6 shows a variant with beam reflection. Fig. 7 shows a variant with a small plate (transparent plate 15; opaque plate 16) which is attached to the membrane parallel to the direction of vibration in order to control the beams.

Die Membrane 1 des Mikrofons 3 kann aus einem durchsichtigen oder auch nichtdurchsichtigen Material hergestellt werden. Sie kann z.B. auch mit einer Silber-Schicht überzogen werden. Die Innenfläche der Membrane, bei den Varianten in den Fig. 3, 5, 6 abgebildet, ist mit einer Schicht überzogen, welche die Strahlen reflektiert (z.B. Silber etc.).The membrane 1 of the microphone 3 can be made of a transparent or non-transparent material. It can also be coated with a silver layer, for example. The inner surface of the membrane, shown in the variants in Fig. 3, 5, 6, is coated with a layer that reflects the rays (e.g. silver, etc.).

Der Photonen-Strahler 2 befindet sieht in unmittelbarer Nähe der Membrane und ist im Inneren des Mikrofons 3 eingebaut. Die Strahlen werden in einen eng begrenzten Bereich 4 ausgestrahlt. Die länge des Bestrahlten Bereichs könnte z.B. ein wenig mehr betragen, als die Amplitude 5 der Maximal-Schwingungen der Membrane, um den ganzen Frequenz-Bereich und Schall-Pegel erfassen zu können. Der Photosensor 6, der sich auf der anderen Seite befindet, hat die Aufgabe, die Schwankungen der Strahlen-Intensität zu erfassen. Diese Schwankungen stimmen absolut mit den Schwingungen der Membrane überein. Mit Hilfe von Leitern 7 werden diese Signale aus dem Photosensor an die Auswerte-Einheit weitergeleitet. Die Fig. 6 zeigt eine Version mit eine Steuereihneit 9, die in das Mikrofon integriert ist. Auch eine direkte Leitung der Signale an eine Auswerte-Einheit (Optische) ist möglich. Dazu dienen die Lichtleiter 10, die in das Mikrofon integriert sind. In diesem Fall sind die Ausgangs-Signale des Mikrofons als Lichtsignale (\R- oder Laser-Licht) zu erfassen. Die Form der Membrane kann unterschiedlich sein. Z.B. kuppenförmig, oder ganz flach, etc.The photon emitter 2 is located in the immediate vicinity of the membrane and is built into the interior of the microphone 3. The rays are emitted into a very limited area 4. The length of the irradiated area could, for example, be a little longer than the amplitude 5 of the maximum vibrations of the membrane in order to be able to record the entire frequency range and sound level. The photosensor 6, which is located on the other side, has the task of recording the fluctuations in the intensity of the rays. These fluctuations correspond exactly to the vibrations of the membrane. With the help of conductors 7, these signals are passed on from the photosensor to the evaluation unit. Fig. 6 shows a version with a control unit 9 that is integrated into the microphone. It is also possible to send the signals directly to an evaluation unit (optical). The light guides 10, which are integrated into the microphone, are used for this purpose. In this case, the output signals of the microphone are to be recorded as light signals ( \R or laser light). The shape of the membrane can be different. For example, dome-shaped, or completely flat, etc.

Die Variante, die in der Fig. 6 dargestellt ist, basiert auf Strahlenreflexion. Hier werden die Strahlen direkt auf die Membrane abgestrahlt und dann von der Membrane reflektiert. Die Reflektierten-Strahlen 11 werden von den Photosensor 6 (oder IR-Sensor) erfasst werden. Je nachdem, wie weit weg sich die Membrane befindet, ändert sich auch die Strahlen-Intensität, die von dem Sensor erfasst wird. Je nach der Form der Membrane kann auch der Intensitäts-Abfall der Reflektierenden-Strahlen bestimmt werden. Die Übertragungs-Qualität ist auch bei diesem Mikrofon aussergewöhnlich hoch und nähert sehr dem Absoluten Wert. Die Schubkräfte der Photonen, die auf die Membrane wirken, sind nicht nachzuweisen. Trotzdem kann man einen gleichen Strahl auf der anderen Seite (Obere Seite ) der Membrane aktivieren, um ein perfektes "Gleichgewicht" zu erhalten.The variant shown in Fig. 6 is based on beam reflection. Here the beams are emitted directly onto the membrane and then reflected by the membrane. The reflected beams 11 are recorded by the photosensor 6 (or IR sensor). Depending on how far away the membrane is, the beam intensity recorded by the sensor also changes. Depending on the shape of the membrane, the drop in intensity of the reflected beams can also be determined. The transmission quality of this microphone is also exceptionally high and very close to the absolute value. The thrust forces of the photons acting on the membrane cannot be detected. Nevertheless, an identical beam can be activated on the other side (upper side) of the membrane in order to obtain a perfect "balance".

Als Strahler können z.B. IR-Dioden Strahler benutzt werden. Auch der Einsatz der LED-s oder Laser-Strahler ist erwünsch. Die sind alle sehr stark miniaturisiert.IR diode emitters can be used as emitters. The use of LEDs or laser emitters is also desirable. These are all very miniaturized.

Die Platte (15 und 16 ) ist sehr dünn und schmal, und dient lediglich dazu, den Photonen-Strahl zu steuern, und das mit einer Frequenz, mit der die Membrane schwingt (Fig. 7). Sie kann undurchsichtig (15, Fig. 7a), oder durchsichtig sein, aber mit einer stufenlosen Tönung bis zur Undurchsichtigkeit Richtung Membrane (16, Fig.7 b ).The plate (15 and 16) is very thin and narrow and serves only to control the photon beam at a frequency at which the membrane vibrates (Fig. 7). It can be opaque (15, Fig. 7a), or transparent, but with a continuous tint up to opacity towards the membrane (16, Fig. 7b).

Die Fig.3 zeigt eine Variante, bei der die Strahler und der Photosensor durch Lichtleiter ersetzt sind. Praktisch enthält diese Variante nur die Lichtleiter 10, die in der Nähe der Membranei unterbrochen sind und eine Art Licht-Schranke darstellen. Die Strahlen-Quelle und der Photosensor befinden sich ausserhalb des Mikrofons oder sind in die Auswerte-Einheit integriert.Fig. 3 shows a variant in which the emitters and the photosensor are replaced by light guides. In practice, this variant only contains the light guides 10, which are interrupted near the membrane and represent a type of light barrier. The radiation source and the photosensor are located outside the microphone or are integrated into the evaluation unit.

Claims

- &igr; -PROTECTION CLAIMS

1. High-tech microphone, characterized in that photon beams from a radiator built into the microphone are used to scan the vibrations of the microphone membrane.

2. High-tech microphone, characterized in that the vibrating membrane of the microphone vibrates in a photon beam and thus causes changes in the intensity of the beam, which are recorded with the help of a photosensor, which transmits the signals to an evaluation unit (Fig. 1).

3. High-tech microphone, characterized in that a photon beam, which is generated from a radiator in the immediate vicinity of the vibrating membrane of the microphone, is reflected from the vibrating membrane in the direction of a photosensor, which detects the intensity changes of the beam and forwards the signals to an evaluation unit.

4. High-tech microphone, characterized in that the photon beams are emitted along an axis (14) which forms an angle of approximately 90° to the direction of vibration of the membrane, in a range which includes the maximum amplitude of the mechanical vibrations of the membrane, whereby the membrane, while vibrating, partially touches the photon beam at the mechanical vibration frequency on the way to the photosensor and thus controls the photosensor, which transmits the signals to an evaluation unit.

5. High-tech microphone according to one of claims 1 to 4, characterized in that the photon beam is a laser beam.

6. High-tech microphone according to one of claims 1 to 4, characterized in that the photon beam represents a light beam.

7. High-tech microphone according to one of claims 1 to 4, characterized in that the photon beam is an infrared beam.

8. High-tech microphone, characterized in that the mechanical vibrating membrane of the microphone vibrates tangentially in the beam area of a light barrier.

9. High-tech microphone according to one of claims 1 to 8, characterized in that the signals from the photosensor are forwarded as electrical signals to an evaluation unit.

10. High-tech microphone according to one of claims 1 to 9, characterized in that instead of the photosensor, a light guide is installed, which transmits the light signals to an evaluation unit.

11. High-tech microphone according to one of claims 1 to 10, characterized in that light guides guide the rays from the outside into the microphone, record the vibrations of the membrane and forward the information to an evaluation unit.

12. High-tech microphone according to one of claims 1 to 11, characterized in that one (or more) small plates, which are attached to the membrane parallel to the direction of vibration, control the beams (Fig. 7).

13. High-tech microphone according to claim 12, characterized in that the plate (15, Fig. 7 a) is transparent but continuously tinted until it is completely opaque in the direction of the membrane.

14. High-tech microphone according to claim 12, characterized in that the plate (16, Fig. 7 b) is opaque.