DE102016116424A1

DE102016116424A1 - Mikrofoneinheit für eine Actionkamera

Info

Publication number: DE102016116424A1
Application number: DE102016116424.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Horn; Manfred Kürbis; Lars Heine; Raimund Staat
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic Se & Co Kg De
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2018-03-08
Also published as: US20180070161A1; US10277970B2; AU2017221778A1

Abstract

Es wird eine Mikrofoneinheit (1) für eine Actionkamera mit einer Mikrofonkapsel (10) mit mindestens einem Einsprache-Loch (11) und einer wasserdichten Umschließung (20), welche die Mikrofonkapsel (10) wasserdicht umschließt, vorgesehen. Die wasserdichte Umschließung (20) weist eine wasserundurchlässige passive Membran (25) auf, welche frei schwingen kann und eintreffenden Schall im Wesentlichen ungestört passieren lässt. Die Mikrofoneinheit weist einen Korb (30) mit einer Mehrzahl von Löchern (31) auf, wobei der Korb (30) außerhalb der Umschließung (20) vor der passiven Membran (25) vorgesehen ist. Die Mikrofoneinheit (1) weist ferner ein Schaumstoffteil (40) auf, welches vor dem Korb (30) vorgesehen ist und einen offenporigen Schaumstoff aufweist. Das Schaumstoffteil (40) berührt den Korb (30). Die passive Membran (25) weist eine schwingfähige Mindestfläche von 20 mm2 auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikrofoneinheit für eine Actionkamera sowie eine Actionkamera mit einer Mikrofoneinheit.
Actionkameras wie beispielsweise Actioncams der Firma GoPro weisen typischerweise ein eingebautes Mikrofon auf. Die Actionkameras werden optional mit einer wasserdichten, schallharten Hülle versehen. Hierdurch ist die Qualität der Audioaufnahme unter dieser Hülle durch das eingebaute Mikrofon jedoch schlecht.
DE 197 15 365 C2 zeigt ein Kondensatormikrofon mit einem Mikrofongehäuse und einer ersten Membran sowie eine zweite Membran, welche als passive freischwingende Dichtungsmembran vorgesehen ist. Wenn jedoch derartige Mikrofone in Wasser eintauchen, kommt es oft vor, dass Wassertropfen auf dem Einsprache-Loch des Mikrofons verbleiben und damit das Einsprache-Loch verschließen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikrofoneinheit vorzusehen, welche unter Wasser betreibbar ist und eine effektive Schailaufnahme bzw. Schallaufzeichnung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Mikrofoneinheit nach Anspruch 1 gelöst.
Somit wird eine Mikrofoneinheit für eine Actionkamera mit einer Mikrofonkapsel mit mindestens einem Einsprache-Loch und einer wasserdichten Umschließung, welche die Mikrofonkapsel wasserdicht umschließt, vorgesehen. Die wasserdichte Umschließung weist eine wasserundurchlässige passive Membran auf, welche frei schwingen kann und eintreffenden Schall im Wesentlichen ungestört passieren lässt. Die Mikrofoneinheit weist einen Korb mit einer Mehrzahl von Löchern auf, wobei der Korb außerhalb der Umschließung vor der passiven Membran vorgesehen ist. Die Mikrofoneinheit weist ferner ein Schaumstoffteil auf, welches vor dem Korb vorgesehen ist und einen offenporigen Schaumstoff aufweist. Das Schaumstoffteil berührt den Korb. Die passive Membran weist eine schwingfähige Mindestfläche von 20 mm² auf.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Mikrofoneinheit eine Trägerschicht zum Abstützen der passiven Membran auf. Die Trägerschicht ist innerhalb der Umschließung hinter der passiven Membran angeordnet. Die Trägerschicht ist beabstandet von der passiven Membran angeordnet, so dass sie die passive Membran im Normalbetrieb nicht berührt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Schaumstoffteil Poren auf, die klein genug sind, so dass der Schaumstoffteil wie ein Schwamm Wasserreste von den Löchern im Korb wegsaugen kann. Die Poren sind gleichzeitig so groß, dass sie Wasser nicht selbständig halten können, so dass Wasserreste nach Entnahme der Mikrofoneinheit aus dem Wasser größtenteils der Schwerkraft folgend nach unten aus dem Schaumstoffteil heraus laufen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Schaumstoffteil eine vorherrschende Porendichte von 15 ppi bis 80 ppi auf.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Mikrofoneinheit einen Halter auf, der die Mikrofoneinheit an einem Gehäuse einer Actionkamera befestigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Halter flexibel ausgestaltet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beträgt der Durchmesser des Einsprache-Lochs 0,5 bis 2,5 mm.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Bereich der Umschließung, an dem die passive Membran befestigt ist, so ausgestaltet, dass keine umlaufende Erhöhung um den Rand der passiven Membran entsteht.
Mit der erfindungsgemäßen Mikrofoneinheit soll vermieden werden, dass Wassertropfen nach einer Entnahme der Mikrofoneinheit aus dem Wasser auf bzw. in der Mikrofoneinheit verbleiben und damit ein Einsprache-Loch verschließen, so dass keine effektive Aufzeichnung bzw. Aufnahme von Luftschall möglich ist.
Gemäß der Erfindung wird eine Mikrofoneinheit vorgesehen, welche sofort nach dem Auftauchen aus Wasser unbeeinträchtigt die gewünschten akustischen Eigenschaften aufweist, wobei gleichzeitig ein guter mechanischer Schutz und eine Windgeräuschunterdrückung vorgesehen sein sollen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Mikrofoneinheit für eine Actioncam bzw. Actionkamera vorgesehen. Die Mikrofoneinheit weist eine Mikrofonkapsel mit einem Einsprache-Loch, einer wasserdichten Umschließung mit einer wasserundurchlässigen passiven Membran auf, welche eine Mindestgröße aufweist. Die Membran weist wasserabweisende Eigenschaften auf. Ferner ist ein Korb mit einer Mehrzahl von Löchern vorgesehen, welcher die passive Membran an einer Seite umgibt. Die Mikrofoneinheit weist ferner ein Schaumstoffteil auf, welches den Korb umgibt. Das Schaumstoffteil weist offenporigen Schaumstoff mit einer vorherrschenden Porengröße auf.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Mikrofoneinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Mikrofoneinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
3 zeigt eine Explosionszeichnung der Mikrofoneinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Mikrofoneinheit 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Mikrofoneinheit 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als externe Mikrofoneinheit 1 für eine Actionkamera vorgesehen. Die Mikrofoneinheit 1 weist eine Mikrofonkapsel 10 mit einem (kleinen) Einsprache-Loch 11 auf. Die Mikrofonkapsel 10 wird durch eine wasserdichte Umschließung 20 umgeben. Die wasserdichte Umschließung 20 weist eine wasserundurchlässige passive Membran 25 auf. Die Mikrofoneinheit 1 weist ferner einen Korb 30 mit einer Mehrzahl von Löchern 31 auf, welcher vor der passiven Membran 25 vorgesehen ist. Des Weiteren weist die Mikrofoneinheit 1 ein Schaumstoffteil 40 auf, welches den Korb 30 und zumindest einen Teil der Umschließung 20 umgibt.
Die Mikrofonkapsel 10 weist eine Membran 12 sowie optional eine Gegenelektrode 13 auf. Optional weist der Durchmesser des Einsprache-Loches 11 0,5 bis 2,5 mm auf. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des Einsprache-Loches 0,9 mm. Die wasserundurchlässige passive Membran 25 ist so ausgestaltet, dass sie frei schwingen kann und den eintreffenden Schall im Wesentlichen ungestört passieren lässt. Die Umschließung 20 ist derart ausgestaltet, dass der Schall, welcher die passive Membran 25 passiert hat, ungestört das Einsprache-Loch 11 der Mikrofonkapsel 10 und damit die Mikrofonmembran 12 erreichen kann, so dass der Schall entsprechend erfasst bzw. aufgezeichnet werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die passive Membran 25 eine schwingfähige Mindestfläche von 20 mm² auf. Die passive Membran 25 kann somit einen Mindestdurchmesser von 5 mm aufweisen, wenn die passive Membran 25 als runde Membran ausgestaltet ist. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beträgt der Durchmesser der passiven Membran 25 9 mm. Damit ergibt sich eine schwingfähige Fläche von ca. 60 mm².
Vorzugsweise weist die schwingfähige passive Membran 25 eine wasserabweisende Oberfläche auf. Aufgrund der Größe der Membran 25 sowie ihrer wasserabweisenden Eigenschaften kann ein sich auf der Membran befindlicher Wassertropfen nicht die komplette Membran 25 bedecken. Dies führt dazu, dass die passive Membran 25 auch dann schwingen kann, wenn sich auf der Membran ein Wassertropfen befindet, so dass auch Luftschall an die Mikrofonkapsel 10 weitergegeben werden kann.
Der Korb 30 mit der Mehrzahl der Löcher 31 dient als mechanischer Schutz für die passive Membran 25. Der Korb 30 ist dabei derart ausgestaltet, dass er die Schwingungen der passiven Membran 25 nicht behindert. Die Löcher 31 in dem Korb 30 sind dazu vorgesehen, dass Schall ungehindert passieren kann. Wenn die Mikrofoneinheit 1 in Wasser getaucht wird und wieder entnommen wird, dann kann es vorkommen, dass Wassertropfen die Löcher 31 bedecken. Um dies zu vermeiden wird ein Schaumstoffteil 40 über dem Korb 30 platziert. Hierbei berührt der Korb 30 das Schaumstoffteil 40, welches eine entsprechende Ausnehmung 41 aufweist, in welche der Korb 30 sowie die wasserdichte Umschließung 20 platziert werden können. Optional kann das Schaumstoffteil 40 als Windschutz dienen. Das Schaumstoffteil 40 weist einen offenporigen Schaumstoff mit einer vorherrschenden Porengröße auf. Die Poren sind derart ausgestaltet, dass bei Entnahme der Mikrofoneinheit 1 aus dem Wasser, sie wie ein Schwamm die Wasserreste von den Löchern 31 im Korb 30 wegsaugen, so dass die Löcher 31 des Korbes 30 freigegeben werden. Die Poren des Schaumstoffteiles sind gleichzeitig aber so groß gewählt, dass sie Wasser nicht selbstständig halten können. Damit können Wasserreste in dem Schaumstoffteil nach Entnahme der Mikrofoneinheit 1 aus dem Wasser größtenteils der Schwerkraft folgend nach unten aus dem Schaumstoff herauslaufen.
Gemäß der Erfindung ist die vorherrschende Porengröße des Schaumstoffteiles 40 im Bereich zwischen 0,3 bis 1,5 mm. Das Schaumstoffteil 40 weist eine Porendichte ppi (pores per inch) von 15 ppi bis 80 ppi auf. Besonders vorteilhaft ist eine Porendichte von etwa 30 ppi.
Optional kann als Schaumstoffmaterial ein Schaumstoff „Regicell 30ppi” verwendet werden. Regicell ist hierbei ein Polyesterfilterschaum, welcher durch Woodbridge FoamPartner hergestellt wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird durch die Ausgestaltung der passiven Membran 25, des Korbes 30 mit den Löchern 31 sowie des Schaumstoffteils 40 mit den angegebenen Porengrößen eine Mikrofoneinheit vorgesehen, welche ohne weiteres unter Wasser getaucht werden kann und danach wieder entnommen werden kann, wobei das sich auf der passiven Membran 25 und/oder in den Löchern 31 befindliche Wasser innerhalb von sehr kurzer Zeit, beispielsweise schneller als 2 Sekunden, abfließen kann, so dass die Mikrofonkapsel 10 in der Mikrofoneinheit 1 sehr schnell nach der Entnahme aus dem Wasser Luftschall erfassen bzw. aufzeichnen kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Umschließung 20 eine Trägerschicht 26 auf. Die Trägerschicht 26 kann eine offenporige Trägerschicht, beispielsweise aus einer Dämpfungsseide darstellen und dient dazu, die passive Membran 25 von innen abzustützen, wenn die Mikrofoneinheit 1 unter Wasser betrieben wird. Die Trägerschicht 26 wird damit in einem geringen Abstand zur passiven Membran und hinter der Membran vorgesehen. Die Trägerschicht 26 wird insbesondere im Inneren der Umschließung 20 vorgesehen. Dies ist vorteilhaft, weil damit die wasserabweisende Außenseite der passiven Membran 25 unverändert bleibt und sich auf der passiven Membran befindliches Wasser schnell abfließen kann. Die Trägerschicht 26 ist dabei beabstandet von der passiven Membran 25 angeordnet, so dass sie die passive Membran 25 im Normalbetrieb nicht berührt. Erst wenn die passive Membran 25 durch einen starken Außendruck, wie er beim tieferen Eintauchen ins Wasser auftritt, in Richtung der Trägerschicht 26 gedrückt wird, kommt es zur Berührung zwischen der Trägerschicht 26 und der passiven Membran 25, so dass der gewünschte Stützeffekt erzielt wird. Dies ist vorteilhaft, da die passive Membran 25 nicht so ausgelegt sein muss, dass sie dem Wasserdruck allein standhalten kann. Dies ist ferner vorteilhaft, da eine Stützfunktion für eine Membran mit der Forderung nach akustischer Transparenz schlecht vereinbar ist. Außerdem ist optional ein Abstand zwischen der Trägerschicht 26 und dem Einsprache-Loch 11 vorgesehen.
Optional ist der Bereich der Umschließung 20, an dem die passive Membran 25 befestigt ist, so ausgestaltet, dass keine umlaufende Erhöhung um den Rand der passiven Membran 25 entsteht. Eine solche, den Rand der passiven Membran 25 umschließende Stufe könnte das Ablaufen von Wassertropfen behindern und ist deshalb zu vermeiden. Aus dem gleichen Grunde ist optional auch der Korb 30 so ausgestaltet, dass die Löcher 31 bis in die Ebene der passiven Membran 25 reichen, so dass auch der Korb 30 keine geschlossene umlaufende Erhöhung um den Rand der passiven Membran 25 bildet.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Mikrofoneinheit 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Mikrofoneinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen der Mikrofoneinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Eine Mikrofonkapsel 10 ist von einer wasserdichten Umschließung 20 umgeben. Die Mikrofonkapsel 10 bzw. die Umschließung 20 wird durch einen Halter 50 gehalten, welcher beispielsweise an einem Gehäuse 60 einer Actionkamera befestigt werden kann. Die Halterung 50 ist insbesondere wasserdicht an dem Gehäuse 60 befestigt. Die Halterung 50 ist dabei optional flexibel ausgestaltet. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass eine Übertragung von Körperschall von dem Gehäuse 60 an die Mikrofonkapsel 10 reduziert wird. Außerdem wird durch die flexible Ausgestaltung die Gefahr des Abbrechens der Mikrofoneinheit 1 verringert. Da die Mikrofoneinheit 1 wie auch die Actionkamera häufig bei einer sportlichen Betätigung des Nutzers körpernah getragen wird, könnte von der vorstehenden Mikrofoneinheit 1 außerdem eine Verletzungsgefahr für den Nutzer ausgehen, was durch eine flexible Ausgestaltung der Halterung 50 vermieden wird. Im Inneren der Halterung 50 können Zuleitungen geführt werden, welche die Mikrofonkapsel 10 elektrisch mit der Actionkamera verbinden. Optional bildet die Halterung 50 einen Teil der Umschließung 20 aus. Insgesamt entsteht dann ein wasserdichtes Gesamtsystem, das die Mikrofoneinheit 1, die Halterung 50 und das Gehäuse 60 beinhaltet.
Auf die Umschließung 20 kann eine Kappe 23 platziert werden. Die Kappe 23 weist eine Schutzmembran 25 auf, welche als passive wasserundurchlässige Membran ausgestaltet ist. Die Schutzmembran 25 kann optional geprägt und schlaff gespannt sein, so dass sie akustisch transparent ist. Im Bereich der Umschließung 20 ist eine offenporige Dämpfungsseide 26 vorgesehen. Die Dämpfungsseide 26 kann der Verbesserung der akustischen Eigenschaften (Glättung des Frequenzgangs) sowie der mechanischen Abstützung der Schutzmembran 25, insbesondere bei einem statischen Druck (beispielsweise bei einer Tauchtiefe bis 1 m), dienen. Der Durchmesser der hydrophoben Schutzmembran 25 kann dem Durchmesser der Schutzmembran 25 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen. Damit wird eine Schutzmembran 25 vorgesehen, bei welcher ein sich auf der Schutzmembran 25 befindlicher Wassertropfen nicht die komplette Membran bedecken kann. Zum weiteren mechanischen Schutz der Schutzmembran 25 ist ein Korb 30 mit einer Mehrzahl von Löchern 31 vorgesehen. Dieser Korb kann beispielsweise als ein Gazekorb vorgesehen sein.
Um den Korb 30 herum kann ein Schaumstoffteil 40 vorgesehen sein, welches als Windschutz dienen kann. Das Schaumstoffteil 40 steht im Kontakt mit dem Korb 30 und dient dazu, Wasser von dem Korb abzuleiten.
3 zeigt eine Explosionszeichnung der Mikrofoneinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Mikrofoneinheit weist somit einen Halter 50, eine Umschließung 20 mit einer Mikrofoneinheit 10, eine Kappe 23, optional eine Trägerschicht 26, eine Schutzmembran 25, einen Korb 30 mit einer Mehrzahl von Löchern 31 sowie ein Schaumstoffteil 40 auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19715365 C2 [0003]

Claims

Mikrofoneinheit (1) für eine Actionkamera, mit einer Mikrofonkapsel (10) mit mindestens einem Einsprache-Loch (11), einer wasserdichten Umschließung (20), welche die Mikrofonkapsel (10) wasserdicht umschließt, wobei die wasserdichte Umschließung (20) eine wasserundurchlässige passive Membran (25) aufweist, welche frei schwingen kann und eintreffenden Schall im Wesentlichen ungestört passieren lässt, einem Korb (30) mit einer Mehrzahl von Löchern (31), wobei der Korb (30) außerhalb der Umschließung (20) vor der passiven Membran (25) vorgesehen ist, und einem Schaumstoffteil (40), welches vor dem Korb (30) vorgesehen ist und einen offenporigen Schaumstoff aufweist, wobei das Schaumstoffteil (40) den Korb (30) berührt, wobei die passive Membran (25) eine schwingfähige Mindestfläche von 20 mm² aufweist.
Mikrofoneinheit (1) nach Anspruch 1, ferner mit einer Trägerschicht (26) zum Abstützen der passiven Membran (25), wobei die Trägerschicht (26) innerhalb der Umschließung (20) hinter der passiven Membran (25) angeordnet ist, wobei die Trägerschicht (26) beabstandet von der passiven Membran (25) angeordnet, so dass sie die passive Membran (25) im Normalbetrieb nicht berührt.
Mikrofoneinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schaumstoffteil (40) Poren aufweist, die klein genug sind, so dass das Schaumstoffteil (40) wie ein Schwamm Wasserreste von den Löchern (31) im Korb (30) wegsaugen kann, wobei die Poren aber gleichzeitig so groß sind, dass sie Wasser nicht selbstständig halten können, so dass Wasserreste nach Entnahme der Mikrofoneinheit (1) aus dem Wasser größtenteils der Schwerkraft folgend nach unten aus dem Schaumstoffteil (40) herauslaufen.
Mikrofoneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Schaumstoffteil (40) eine vorherrschende Porendichte von 15 ppi bis 80 ppi aufweist.
Mikrofoneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ferner mit einem Halter (50), welcher dazu ausgestaltet ist, die Mikrofoneinheit (1) an einem Gehäuse einer Actionkamera zu befestigen.
Mikrofoneinheit nach Anspruch 5, wobei der Halter (50) flexibel ausgestaltet ist.
Mikrofoneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Durchmesser des Einsprache-Loches (11) 0,5 bis 2,5 mm aufweist.
Mikrofoneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Bereich der Umschließung (20), an dem die passive Membran (25) befestigt ist, so ausgestaltet ist, dass keine umlaufende Erhöhung um den Rand der passiven Membran (25) entsteht.