WO2012056041A1 - Mikrofon - Google Patents

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Publication number
WO2012056041A1
WO2012056041A1 PCT/EP2011/069114 EP2011069114W WO2012056041A1 WO 2012056041 A1 WO2012056041 A1 WO 2012056041A1 EP 2011069114 W EP2011069114 W EP 2011069114W WO 2012056041 A1 WO2012056041 A1 WO 2012056041A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
miniature microphones
microphone
microphones
miniature
carrier
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/069114
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tom-Fabian Frey
Manfred Hibbing
Original Assignee
Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg
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 Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg filed Critical Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2012056041A1 publication Critical patent/WO2012056041A1/de

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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
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/40—Details of arrangements for obtaining desired directional characteristic by combining a number of identical transducers covered by H04R1/40 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/401—2D or 3D arrays of transducers

Definitions

  • the present invention relates to a microphone.
  • Microphones with directional properties are known, i. So-called directional microphones, with an electro-acoustic transducer and an acoustic delay element, i. Delay. In the standard version, these microphones have a directional characteristic determined by acoustic means. This can be, for example, a cardioid characteristic, which is also referred to as cardioid.
  • the electroacoustic transducer of such a directional microphone contains a membrane whose front and back is acted upon by the sound.
  • the front membrane is exposed to the sound directly, while the sound to the back of the membrane passes through an acoustic delay element.
  • the membrane is deflected by the difference of the sound pressures on the two sides of the membrane and causes, indirectly via the respective transducer principle, a corresponding electrical signal.
  • the acoustic delay is defined by one or more cavities, i. Air volume, and formed acoustic resistors, which usually consist of textile or Metallgazen and or or narrow air gaps.
  • a microphone with variable directivity in which the acoustic delay element is varied by mechanically changing and closing of acoustically effective openings.
  • this method is particularly complicated and therefore represents a singular solution.
  • Doppelkapselmikrofone with two microphone capsules with different and or or differently oriented directional characteristics whose electrical signals are combined to produce different directional characteristics.
  • the disadvantage here is that the microphone capsules can not be arranged coincidentally, because they can not penetrate completely mechanically. As a result, run-time differences between the two capsules which depend on the direction of sound propagation and lead to disadvantageous frequency response changes as a function of the realized directional characteristic occur.
  • the invention has for its object to produce the directional characteristics of a microphone easier, more versatile and cheaper than in known microphones. According to the invention this object is achieved by a microphone having the features of claim 1. Advantageous developments are described in the subclaims.
  • a microphone is provided with a first plurality of miniature microphones respectively for receiving audio signals, a second plurality of miniature microphones respectively for receiving audio signals and a processing unit for processing the audio signals detected by the first plurality of miniature microphones and the second plurality detected by miniature microphones. th audio signals.
  • the processing unit processes the detected audio signals in such a way that the processing unit can output an audio signal that depends on the sound infiltration direction (directional characteristic).
  • the first plurality of miniature microphones and the second plurality of miniature microphones are spatially arranged in such a way that there is a time difference between receiving the audio signals by the first plurality of miniature microphones and receiving the same audio signals by the second plurality of miniature microphones.
  • an acoustic delay element can be achieved.
  • the processing of the first recorded audio signal and the second detected audio signal can be achieved by electronic delay elements instead of, as usual, by acoustic means for propagation delay.
  • acoustic delay elements which requires a very low manufacturing tolerance and thus a very high production cost.
  • individually matching and / or selecting the components of the electrical delay elements since the electrical components are available with very low manufacturing tolerances.
  • the directivity of the microphone since it is determined by electrical means, can be changed continuously or stepwise in a simple manner by electrical means. These possibilities for influencing the directional characteristic can be achieved only with great effort or imperfection with acoustic measures.
  • the frequency dependence of the directivity can be designed with electrical means to allow adaptation to the particular application of the microphone. For example, the proximity effect can be reduced.
  • the hitherto customary first and second membranes can each be replaced by a plurality of individual microphones which together form the first or second membrane to date.
  • the reception behavior for an audio signal is not determined as hitherto by the behavior of a single membrane, but rather by the on the behavior of the corresponding plurality of miniature microphones.
  • a plurality of miniature microphones clustering
  • summing the corresponding detected audio signals a reduction in the inherent noise of the microphone is achieved.
  • the acoustic properties of the two pluralities of miniature microphones can be optimized individually.
  • the miniature microphones can be arranged so that the frequency response at the high frequencies is made favorable by the influence of the pressure accumulation effect.
  • MEMS miniature microphones
  • SMD single-dimensional microphones
  • miniature microphones are automatically mass produced at very low cost, so that the use of a plurality of miniature microphones to replace a conventional membrane is very cost-effective.
  • miniature microphones are very small and flat and therefore it can be built from a plurality of miniature microphones very small and flat audio signal receiver.
  • the number and arrangement of the miniature microphones influence the reception behavior of the resulting audio signal receiver.
  • the behavior, e.g. the directivity, between two pluralities of miniature microphones are influenced to each other.
  • the automatically produced and assembled microelectronic components already have standard such close tolerances that a selection of suitable miniature microphones and an individual comparison between them can be omitted.
  • scattering across a series of miniature microphones due to the summation-related averaging effect has less effect, resulting in smaller series variations of the miniature microphones.
  • a further advantage is that in contrast to the known Doppelkapsel- and Doppelmembranmikrofonen, in which two membranes are present with a total of four sides of the membrane, the first and second plurality of miniature microphones of the microphone according to the invention a total of only two sides of the membrane, so to speak, only one front membrane and only one membrane back, represent.
  • the microphone according to the invention can be made simpler, more precise and less expensive than previously known microphones.
  • a microphone is provided with a processing unit having a time delay unit for temporally delaying the audio signals detected by the second plurality of miniature microphones with respect to the audio signals detected by the first plurality of miniature microphones, or vice versa.
  • the electrical delay unit instead of an acoustic delay element, the propagation delay between a first and second receiving an audio signal by the first plurality of miniature microphones and the second plurality of miniature microphones is implemented electronically.
  • the time delay unit as a delay element by e.g. a first order low pass, e.g. as an RC element.
  • the time delay can have a fixed value in order to obtain a specific directional characteristic of the microphone, or it can be made variable in order to produce optionally different directional characteristics.
  • a microphone is provided with a processing unit having a subtracting unit for subtracting the audio signals detected by the second plurality of miniature microphones from the audio signals detected by the first plurality of miniature microphones, or vice versa.
  • a microphone having a processing unit comprising a first summation unit for summing the audio signals detected by the first plurality of miniature microphones into a first detected audio signal and a second summing unit for summing the audio signals detected by the second plurality of miniature microphones a second detected audio signal.
  • the individual detected audio signals of the respective plurality of miniature microphones are combined in the respective summation unit in order to achieve an averaging of the characteristics of the respective miniature microphones and an associated noise reduction.
  • a microphone with a processing unit which has a first frequency-response-influencing unit for influencing the frequency response of the first detected audio signal and a second frequency-response-based having influencing unit for influencing the frequency response of the second detected audio signal.
  • This can, for example, influence the effect of the proximity effect.
  • These influence options can be fixed or switchable or continuously variable.
  • a microphone is provided with a processing unit which has a frequency-dependent or frequency-independent coupling unit for coupling the first detected audio signal and the second detected audio signal. This can affect the effect of the proximity effect.
  • These influence options can be fixed or switchable or continuously variable.
  • a microphone with a processing unit which has a frequency response equalization unit for equalizing the frequency response of the audio signal to be output.
  • the frequency response equalization unit essentially allows a linearization of the frequency response of the microphone, since the low-frequency signals are fundamentally weakened by the subtraction.
  • the frequency response equalization unit can also be used to make special designs of the frequency response of the microphone, which can also be switchable or continuously variable. In this way, an equalized audio signal can be supplied to the output of the microphone.
  • the first plurality of miniature microphones and the second plurality of miniature microphones are provided on a first carrier plate.
  • both pluralities of miniature microphones can be provided on a single carrier plate and thus save space.
  • the miniature microphones of a carrier plate in two or more plural numbers, i. Groups of miniature microphones.
  • miniature microphones e.g. SMD-capable microphone capsules (MEMS technology) can be used and the carrier plate be designed as printed circuit boards. In this way, a cost-effective automatic SMD placement of the microphone capsules can be done as a miniature microphones.
  • the first plurality of miniature microphones and the second plurality of miniature microphones are provided on the same side of the first support plate and aligned in the same direction.
  • essentially sound pressure from the same direction can be achieved by both pluralities of miniature microphones. be recorded.
  • the structure-borne sound sensitivity can be significantly reduced with similar alignment of the miniature microphones of the first and second plurality due to the difference in the subtraction unit, so that can be dispensed with an elastic mounting of miniature microphones. This reduces the manufacturing effort and the associated costs.
  • the first plurality of miniature microphones is provided on a first carrier plate and the second plurality of miniature microphones is provided on a second carrier plate and the first carrier plate and the second carrier plate are spatially spaced apart, substantially in the propagation direction of the audio signals to be received , spaced provided.
  • the first and second pluralities of miniature microphones are spatially spaced apart in the sound propagation direction, so that in addition to or as an alternative to the electronic means for generating a propagation time difference between the audio signals detected by the first and second plurality of miniature microphones, a propagation time difference can be achieved by acoustic means.
  • the first plurality of miniature microphones are provided on the first carrier plate on the same side of the first carrier plate and aligned in the same direction as the second plurality of miniature microphones on the second carrier plate.
  • the first and second pluralities of miniature microphones receive sound from the same direction. It is advantageous that the structure-borne sound sensitivity can be significantly reduced with similar alignment of the miniature microphones of the first and second plurality due to the difference in the subtraction unit, so that can be dispensed with an elastic mounting of miniature microphones. This reduces the manufacturing effort and the associated costs.
  • the first support plate and the second support plate are spaced apart by a body and the body is conically shaped and tapers from the first support plate to the second support plate.
  • the conically shaped body can prevent disturbing acoustic resonance effects.
  • the second plurality of miniature microphones is provided on the second carrier plate with as large a radius as possible from the center of the second carrier plate. The arrangement of the miniature microphones in the edge region of the second carrier plate can prevent disturbing acoustic resonance effects.
  • the first plurality of miniature microphones and the second plurality of miniature microphones are each aligned substantially in the direction of the audio signals to be received.
  • the first and second pluralities of miniature microphones receive sound from the same direction. It is also advantageous that the structure-borne sound sensitivity can be significantly reduced with similar alignment of the miniature microphones of the first and second plurality due to the difference in the subtraction unit, so that can be dispensed with an elastic mounting of miniature microphones. This reduces the manufacturing effort and the associated costs.
  • the first carrier plate has a first plurality of openings and a second plurality of openings, or the first carrier plate has a first plurality of openings and the second carrier plate has a second plurality of openings.
  • at least a part of the first plurality of miniature microphones is provided in such a way in each case to close at least a part of the first plurality of openings with its audio signal-receiving side.
  • at least a part of the second plurality of miniature microphones is provided so as to close each at least a part of the second plurality of openings with its audio signal receiving side.
  • the miniature microphones can be provided behind the respective openings and thus cover the miniature microphones by the carrier plates in which the respective openings are provided and on which the respective miniature microphones are provided. protect, e.g. against contact or damage from outside.
  • the openings can be provided at least partially with acoustically effective materials in order to influence the sound passage through the openings and thus the sound detected by the miniature microphones in a targeted manner.
  • the first plurality of miniature microphones and / or the second plurality of miniature microphones are at least partially surrounded by an outer body.
  • This outer body can be used to attach the miniature serve tower microphones and or or the carrier plate or the respective carrier plates on which or on which the miniature microphones are provided.
  • the outer body can accommodate the miniature microphones in its interior and thus protect against external influences and damage.
  • the microphone can be held or attached via this outer body, for example, to be held by a person as a user or a holder.
  • the first plurality of miniature microphones and / or the second plurality of miniature microphones are at least partially formed as microelectronic components (MEMS).
  • MEMS microelectronic components
  • Such miniature microphones or microphone capsules are e.g. as SMD components by mass production processes and produced in a very high quality, in particular with regard to their low manufacturing tolerances.
  • SMD components by mass production processes and produced in a very high quality, in particular with regard to their low manufacturing tolerances.
  • multiple numbers of miniature microphones using SMD components can be made very cheap, simple and high quality.
  • the first carrier plate and / or the second carrier plate are formed as printed circuit boards.
  • miniature microphones designed as SMD components can be mounted on printed circuit boards with known and favorable mounting methods for SMD components.
  • multiple numbers of microphones or miniature microphones using SMD components can be made very cheap, simple and in high quality.
  • the components of the processing unit may be wholly or partially provided on the circuit board. As a result, on the one hand, these can also be mounted simply, quickly and inexpensively by means of SMD assembly.
  • the electrical lines between the components may be provided as printed conductors on the printed circuit board or the printed circuit boards, whereby a cost savings in terms of the required lines can be achieved. It is advantageous to provide at least the two summation units on the printed circuit board or the printed circuit boards in order to provide at least the individual lines of the miniature microphones of the respective plurality of miniature microphones as printed conductors.
  • 1 shows a schematic representation of a microphone
  • 2 shows a schematic representation of a top view of a receiving unit according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a side view of a receiving unit according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a side view of a receiving unit according to a third exemplary embodiment
  • Fig. 5 shows a block diagram of a microphone.
  • the microphone 1 shows a schematic representation of a microphone 1.
  • the microphone 1 has a recording unit 10, a processing unit 12 and an output 128.
  • the microphone 1 may be formed as a hand-held microphone 1, which identifies a body in the interior of which the receiving unit 10, which may also be referred to as the detection unit 10, is provided such that the recording unit 10 can receive, record or detect an audio signal, e.g. by receiving a sound pressure P.
  • the output of the audio signal through the output 128 can be done both wired and wireless.
  • signals can be received, recorded or recorded by the recording unit 10 and forwarded to the processing unit 12 for processing or at least preprocessed in the recording unit 10 itself.
  • signals such as control signals, for example in the ultrasonic range or in other frequency ranges, can be received, recorded or recorded and processed. These can affect the operation of the microphone 1.
  • further signals such as control signals or the like may be output from the microphone 1 through its output 128 to provide information to other devices such as an equalizer, a mixer, an amplifier, a speaker, a recording device, a light effect device, a fog machine or the like or to control these devices.
  • Such information or functions can be detected by the microphone 1 through the signals detected via the recording unit 10 or also by operating elements of the microphone 1 be effected.
  • received signals and the content obtained therefrom by the display can be displayed by display elements of the microphone 1.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a plan view of a receiving unit 10 according to a first exemplary embodiment.
  • the receiving unit 10 in this case has a first carrier 100, which is designed as a carrier plate 100, a first plurality of miniature microphones 102 and a second plurality of miniature microphones 105.
  • the first plurality of miniature microphones 102 and the second plurality of miniature microphones 105 are provided on the support plate 10.
  • the first plurality of miniature microphones 102 are disposed around the second plurality of miniature microphones 105.
  • both pluralities of miniature microphones 102, 105 have a rotationally symmetrical arrangement about the center of the circular support plate 100, ie all miniature microphones 102 of the first plurality of miniature microphones 102 are arranged on a first radius around the center of the circular support plate 100 and all miniature microphones 105 of the second A plurality of miniature microphones 105 on a second radius.
  • the two pluralities of miniature microphones 102, 105 form a concentric arrangement about the central axis of the carrier plate 100.
  • a rotationally symmetrical directional characteristic of the microphone 1 can be achieved.
  • the first radius is larger than the second radius.
  • all of the miniature microphones 102 of the first plurality of miniature microphones 102 and all the miniature microphones 105 of the second plurality of miniature microphones 105 are each arranged uniformly laterally spaced from one another.
  • the first plurality of miniature microphones 102 there are eight miniature microphones, and as the second plurality of miniature microphones 105, four miniature microphones are shown. In this case, various other configurations of first and second miniature microphones 102, 105 are possible.
  • the positioning of the miniature microphones 102, 105 on the carrier plate 100 can be optimized for the design of the frequency response, in particular using the pressure accumulation effect at high frequencies.
  • the first plurality of miniature microphones 102 and the second plurality of miniature microphones 105 respectively, more or fewer miniature microphones can be used than shown in FIG. These can each be arranged on more than one radius around the center of the circular support plate 100 around, ie even miniature microphones at different radii around the center of the circular support plate 100 around a first plurality of miniature microphones 102 or a second plurality of Miniature microphones 105 form. Furthermore, the lateral and radial distances of the miniature microphones 102, 105 may be designed differently from each other.
  • a plurality of miniature microphones 102 may differ from another 105 in that the two pluralities of miniature microphones 102, 105 are disposed on different halves of the carrier plate 100, ie, left and right or up and down within the display plane of FIG.
  • the support plate 100 may be provided in a different geometric shape than a circular support plate 100 such as a square, rectangular or triangular support plate 100th
  • a miniature microphone is to be understood as meaning a microphone or a microphone capsule which is miniaturized in terms of its design, i. has small dimensions compared to conventional microphones.
  • the miniature microphones may be used in combination with others to collect the electroacoustic characteristics of a single, non-miniaturized microphone in their entirety.
  • a miniature microphone may e.g. be designed as an SMD component provided on a circuit board.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a side view of a receiving unit 10 according to a second exemplary embodiment.
  • a support plate 100 having a first plurality of openings 101 and a second plurality of openings 104, a first plurality of miniature microphones 102, a second plurality of miniature microphones 105, an outer body 106, and leads 108 are provided.
  • the first plurality of miniature microphones 102 and the second plurality of miniature microphones 105 are provided below the carrier plate 100.
  • the support plate 100 is connected to the outer body 106 provided around the miniature microphones 102, 105. Inside the outer body 106, the electrical leads 108 of the miniature microphones 102, 105 are provided.
  • the first plurality of openings 101 and the second plurality of openings 104 are provided, which are provided as acoustic passages or inlets into the interior of the receiving unit 10.
  • the first plurality of openings 101 and the second plurality of openings 104 each form a concentric arrangement of hole circles around the center axis of the carrier plate 100.
  • a rotationally symmetrical directional characteristic of the microphone 1 can be achieved.
  • the interior of the receiving unit 10 is to be understood the volume which is substantially enclosed by the support plate 100 and the outer body 106. It is shown in FIG.
  • a miniature microphone 102, 105 is respectively provided at an opening 101, 104 in such a way that each miniature microphone 102, 105 can receive sound pressure P through the respective opening 101, 104.
  • the miniature microphones 102, 105 in each case below the support plate 100, ie inside the support plate 100 and the outer body 106, for example by gluing, be mounted so that the sound receiving side of the miniature microphone 102, 105, ie the side of the object opening, to the is aligned with the respective opening 101, 104, so that the respective miniature microphone 102, 105 can receive sound pressure P through the respective opening 101, 104.
  • a miniature microphone 102, 105 is provided not behind each opening 101, 104 of the support plate 100.
  • a miniature microphone 102, 105 is provided not behind each opening 101, 104 of the support plate 100.
  • passages between the space outside of the carrier plate 100 and the outer body 106 to the space within the carrier plate 100 and the outer body 106 can be created.
  • openings may also be provided in the outer body 106 to provide such passageways.
  • Some miniature microphones 102, 105 may also be provided with their sound receiving side facing inwards, i. into the interior of the receiving unit 10, i. that they can absorb sound pressure P in the interior of the carrier plate 100 and the outer body 106.
  • these openings 101, 104 which are provided as passages, and / or the openings 101, 104, behind which miniature microphones 102, 105 are provided, as well as openings in the outer body 106 can be provided with acoustically active materials to the Intake or fürse the sound pressure P to influence targeted.
  • the receiving unit 10 has a first carrier plate 100 with openings 101, a second carrier plate 103 with openings 104, a first plurality of miniature microphones 102, a second plurality of miniature microphones 105, a first outer body 106, a second outer body 107, and leads 108 on.
  • the first carrier plate 100 is connected to the second carrier plate 03 by means of the first outer body 106.
  • the first carrier plate 100 and the second carrier plate 103 are arranged offset by the outer body 106 parallel to each other.
  • the outer body 106 is configured as a spacer 106 in order to generate a predetermined distance between the first carrier plate 100 and the second carrier plate 103.
  • the second support plate 103 is connected to the second outer body 107, which forms the rear part of the microphone 1, by means of which the microphone 1 can be held by a user or a holder, or is connected thereto.
  • the processing unit 12 may be accommodated.
  • the first plurality of miniature microphones 102 are provided below openings 101 of the first support plate 100 within the first support plate 100 and the first outer body 106.
  • the second plurality of miniature microphones 105 are provided below openings 104 of the second receptacle 103 within the second receptacle 103 and the second outer body 107.
  • the electrical lines 108 of the miniature microphones 102, 105 extend within the carrier plate 100, 103 and outer body 106, 107.
  • the miniature microphones 102, 105 are arranged by means of the support plate 100, 103 and the outer body 106 connecting them such that the miniature microphones 102, 105 are aligned in the same direction. From this direction they receive a sound pressure P at different times due to their constructional distance caused by the dimensions of the outer body 106. the miniature microphones 102, which are arranged spatially closer to the incident sound pressure P, receive the sound pressure P in time earlier than the miniature microphones 105, which are located further away in space. In this case, the time difference can be determined by the distance of the first carrier plate 100 to the second carrier plate 103 and the speed of sound propagation.
  • the outer body 106 thus acts as an acoustic delay element.
  • the support plates 100, 103 and outer body 106, 107 and openings 101, 104 may be configured and provided therethrough as described with respect to the second embodiment of FIG.
  • the positioning of the miniature microphones 102 on the first carrier plate 100 for shaping the frequency response, in particular using the pressure accumulation effect at the high frequencies, can be optimized.
  • the number of miniature microphones 102, 105 of both the first plurality of miniature microphones 102 and the second plurality of miniature microphones 105 may be selected differently.
  • the miniature microphones 102, 105 are designed as pure pressure receivers and provided on the first support plate 100 and the second support plate 103 is preferably aligned in the same way, ie in both cases on the back of the respective support plate 100, 103, so that caused by structure-borne noise movements of the entire microphone 1 similar membrane movements and correspondingly similar output signals of both pluralities of miniature microphones 102, 105 produce.
  • the structure-borne sound sensitivity of both pluralities of miniature microphones 102, 105 can be considerably reduced due to the difference in the processing unit 12, so that an elastic mounting of the miniature microphones 102, 105 can be dispensed with.
  • the geometry and dimensions of the outer bodies 106, 107, in particular of the first outer body 106, can be designed such that they specifically influence the reception of the sound pressure P by the second plurality of miniature microphones 105.
  • openings 104 of the second support plate 103 may be located near the outer edge of the support plate 103 to minimize, together with a conically shaped outer body 106, the formation of acoustic resonances.
  • the microphone 1 has a recording unit 10 and a processing unit 12.
  • the recording unit 10 is compared to the representations of FIGS. 2 to 4 simplified by the first plurality of miniature microphones 102 and the second plurality of miniature microphones 105 shown.
  • the receiving unit 10 may be configured according to one of the three embodiments of FIGS. 2 to 4 or also according to the Ab-conversions described with respect to the three embodiments.
  • the processing unit 12 has a first summation unit 120, a second summation unit 121, a time delay unit 122, a coupling unit 123, a first frequency-response-influencing unit 124, a second frequency-response-influencing unit 125, a subtraction unit 126, a frequency response equalization unit 127 and a microphone output 128.
  • the first summation unit 120 sums the detected audio signals of the first plurality of miniature microphones 102 and outputs them as a first received audio signal.
  • the second summation unit 121 of the processing unit 12 sums the detected audio signals of the second plurality of miniature microphones 105 and outputs them as a second received audio signal.
  • the respective output signals of the first plurality of miniature microphones 102 and the second plurality of miniature microphones 105 are supplied to summation units 120 and 121 which combine the individual signals of the respective plurality of miniature microphones 102, 105 into a sum signal, respectively.
  • This achieves an averaging of the characteristics of the miniature microphones 102, 105 and an associated reduction in noise. It is advantageous to provide the first summation unit 120 and the second summation unit 121 on the carrier plate 100 of FIGS. 2 and 3 or respectively on the corresponding first carrier plate 100 and second carrier plate 103 of FIG. 4 in order to reduce the number of electrical Reduce lines 108.
  • the second received audio signal received via the second plurality of miniature microphones 105 is transmitted from the second summing unit 121 to the time delay unit 122.
  • This time delay unit 122 delays the second received audio signal from the first detected audio signal.
  • This electronic time delay of the two detected audio signals with respect to each other electronically replicates the function of the acoustic delay previously provided by acoustic means, i. acoustic delay elements such as through one or more cavities, i. Air volume, and acoustic resistances is formed, which usually consist of textile or Metallgazen and or or narrow air gaps.
  • the time delay unit 122 may also be referred to as a delay element and in the simplest case has a first order low pass, e.g. an RC element, on.
  • the time delay may have a fixed value to obtain a particular directional characteristic of the microphone 1, or it may be made variable to selectively produce different directional characteristics. Since an electronic time delay signal can be set easier and more precise than an acoustic propagation delay, the time delay unit 122 of the processing unit 12 can achieve a directional characteristic electronically simpler, cheaper and more accurate than heretofore with mechanical or geometric means.
  • the output of the first summation unit 120 and the output of the time delay unit 122 are connected to one another by means of the coupling unit 123, so that the first received audio signal and the delayed second received audio signal are coupled via the coupling unit 123, wherein the coupling can be frequency-dependent or frequency-independent ,
  • the processing unit 12 further has the first frequency-response-influencing unit 124, which receives the first received audio signal from the first summation unit 120 and / or from the frequency-dependent coupling unit 123.
  • the second Frequency response influencing unit 125 receives the second received audio signal from time delay unit 122.
  • the frequency-dependent or frequency-independent coupling unit 123 and / or the first frequency-response-influencing unit 124 and / or the second frequency-response-influencing unit 125 are provided for frequency-dependent influencing the directional characteristics of the microphone 1.
  • these units 123, 124 and 125 may influence the effect of the proximity effect. These possibilities of influence can be specified permanently or be made switchable or continuously variable.
  • the units 123, 124 and 125 can also be dispensed with, i. to implement an electronic timing signal delay to obtain an audio signal having a directional characteristic, these units 123, 124 and 125 are not required; however, they offer e.g. the o.g.
  • the output signals of the first frequency-response-influencing unit 124 and the second frequency-response-influencing unit 125 are subtracted from each other by means of the subtraction unit 126, e.g. the second received delayed audio signal is subtracted from the first detected audio signal.
  • the output signal of the subtraction unit 126 is thus the difference between the two input signals.
  • This output signal of the subtraction unit 126 is received by the frequency response equalization unit 127, which essentially makes a linearization of the frequency response of the microphone 1, since the low-frequency audio signals are attenuated by the difference formation in the subtraction unit 126 in principle.
  • special designs of the frequency response of the microphone 1 can also be made, which can likewise be switchable or continuously variable.
  • the equalized audio signal is then output via the microphone output 128.
  • the idea of the invention relates to the production of directional microphones with fixed or variable directional characteristics, the directional properties being generated not by acoustic but by electrical means. This allows directional microphones easier, realize more versatile and cost-effective. In addition, the coincidence problem described above does not occur.
  • the membrane unit with a front and a rear side contained in the known directional microphones is replaced by two spatially separated groups (clusters) of microphone capsules in order to achieve a separate availability of the functions of the front and back of the membrane unit, and the acoustic delay member is by a electrical delay element replaced.
  • the microphone capsules are advantageously designed as MEMS microphone capsules, which can be automatically mounted inexpensively (SMD technology).
  • the microphone capsules of both groups can be arranged independently of each other in such a way that optimal acoustic properties result in each case.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrofon mit einer ersten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen jeweils zum Erfassen von Audiosignalen, einer zweiten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen jeweils zum Erfassen von Audiosignalen und einer Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfassten Audiosignale und der durch die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfassten Audiosignale. Die Verarbeitungseinheit verarbeitet die erfassten Audiosignale derart, dass die Verarbeitungseinheit ein von der Schalleinfallsrichtung abhängiges Audiosignal ausgeben kann.

Description

Mikrofon
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrofon.
Bekannt sind Mikrofone mit Richteigenschaften, d.h. sog. Richtmikrofone, mit einem elektroakustischen Wandler und einem akustischen Laufzeitglied, d.h. Verzögerungsglied. Diese Mikrofone weisen in der Standardausführung eine mit akustischen Mitteln festgelegte Richtcharakteristik auf. Dies kann beispielsweise eine Nierencharakteristik sein, die auch als Cardioide bezeichnet wird.
Der elektroakustische Wandler eines derartigen Richtmikrofons enthält eine Membran, deren Vorder- und Rückseite vom Schall beaufschlagt wird. Die Membran Vorderseite ist dem Schall direkt ausgesetzt, während der Schall zur Membranrückseite ein akustisches Laufzeitglied durchläuft. Die Membran wird durch die Differenz der Schalldrücke an den beiden Membranseiten ausgelenkt und bewirkt, mittelbar über das jeweilige Wandlerprinzip, ein entsprechendes elektrisches Signal. Das akustische Laufzeitglied wird durch einen oder mehrere Hohlräume, d.h. Luftvolumen, und akustische Widerstände gebildet, die üblicherweise aus Textil- oder Metallgazen und bzw. oder engen Luftspal- ten bestehen.
Den zuvor beschriebenen Mikrofonen mit Richteigenschaften ist dabei gemeinsam, dass für die Herstellung dieser akustischen Widerstände, welche zum Erzielen der Richtcharakteristik erforderlich sind und diese festlegen, aufgrund der einzuhaltenden Genauigkeit und des gegebenenfalls erforderlichen Abgleich- und bzw. oder Selektionsaufwands ein nicht unerheblicher Arbeits- und Kostenaufwand erforderlich ist.
Bekannt ist ferner ein Mikrofon mit veränderbarer Richtcharakteristik, bei dem das akustische Laufzeitglied durch mechanisches Verändern und Verschließen von akustisch wirksamen Öffnungen variiert wird. Dieses Verfahren ist jedoch besonders aufwendig und stellt deshalb eine singuläre Lösung dar. Bekannt sind ferner Doppelkapselmikrofone mit zwei Mikrofonkapseln mit unterschiedlichen und bzw. oder unterschiedlich ausgerichteten Richtcharakteristiken, deren elektrische Signale kombiniert werden, um unterschiedliche Richtcharakteristiken zu erzeugen. Nachteilig ist hierbei, dass die Mikrofonkapseln nicht koinzident angeordnet werden können, weil sie sich nicht vollständig mechanisch durchdringen können. Dadurch treten von der Beschallungsrichtung abhängige Laufzeitunterschiede zwischen den beiden Kapseln auf, die zu nachteiligen Frequenzgangänderungen in Abhängigkeit von der realisierten Richtcharakteristik führen.
Bekannt sind ferner so genannte Doppelmembranmikrofone, die zwei miteinander kon- struktiv kombinierte Mikrofonwandler mit entgegengesetzt zueinander ausgerichteten nierenförmigen Richtcharakteristiken enthalten, deren elektrische Signale kombiniert werden, um unterschiedliche Richtcharakteristiken zu erzeugen. Diese Mikrofone kommen der Koinzidenzanforderung näher, weil sich die beiden Kapselsysteme konstruktiv teilweise durchdringen, indem sie ein gemeinsames Laufzeitglied aufweisen. Da aber keine vollständige Koinzidenz erreichbar ist, ergeben sich auch hier Frequenzgangänderungen in Abhängigkeit von der verwendeten Richtcharakteristik. Nachteilig ist ferner, dass sich im rückwärtigen Schallweg jedes Kapselsystems die Membran des anderen Kapselsystems befindet. Dadurch wird der Schallweg insbesondere bei den tiefen Frequenzen versperrt und die Richtcharakteristik nachteilig beeinflusst. Als allgemeiner Stand der Technik wird auf die Dokumente DE 44 36 272 A1 , DE 60 2005 003 342 T2, WO 2003/028006 A2 und JP 5 260 589 A verwiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Richteigenschaften eines Mikrofons einfacher, vielseitiger und kostengünstiger zu erzeugen bzw. zu beeinflussen als bei bekannten Mikrofonen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Mikrofon mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Somit wird erfindungsgemäß ein Mikrofon vorgesehen mit einer ersten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen jeweils zum Empfangen von Audiosignalen, einer zweiten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen jeweils zum Empfangen von Audiosignalen und einer Verarbei- tungseinheit zum Verarbeiten der durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfassten Audiosignale und der durch die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfass- ten Audiosignale. Die Verarbeitungseinheit verarbeitet die erfassten Audiosignale derart, dass die Verarbeitungseinheit ein von der Schalleinfalisrichtung abhängiges Audiosignal ausgeben kann (Richtcharakterisik).
Gemäß der Erfindung sind die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen räumlich derart zueinander angeordnet, dass zwischen dem Empfangen der Audiosignale durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen und dem Empfangen derselben Audiosignale durch die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen eine zeitliche Differenz besteht. Hierdurch kann zusätzlich oder alternativ zu den elektronischen Mitteln zur Erzeugen einer Laufzeitdifferenz zwischen den durch die erste und zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfassten Audiosignalen durch ein akustisches Laufzeitglied erreicht werden.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Verarbeitung des ersten erfassten Audiosignals und des zweiten erfassten Audiosignals durch elektronische Laufzeitglieder erreicht werden kann anstatt wie bisher üblich durch akustische Mittel zur Laufzeitverzögerung. Somit kann auf die aufwendige Fertigung von akustischen Laufzeitgliedern verzichtet werden, die eine sehr geringe Fertigungstoleranz und damit einen sehr hohen Fertigungsaufwand erfordert. Weiter kann darauf verzichtet werden, die Bauteile der elektrischen Laufzeitglieder individuell abzugleichen und bzw. oder zu selektieren, da die elektrischen Bauteile mit sehr geringen Fertigungstoleranzen verfügbar sind. Vorteilhaft ist ferner, dass die Richtcharakteristik des Mikrofons, da sie durch elektrische Mittel festgelegt wird, auch mit elektrischen Mitteln kontinuierlich oder stufenweise in einfacher Weise verändert werden kann. Diese Möglichkeiten zur Beeinflussung der Richtcharakteristik sind mit akustischen Maßnahmen nur sehr aufwendig oder unvollkommen zu erreichen. Ebenso kann die Frequenzabhängigkeit der Richteigenschaften mit elektrischen Mitteln gestaltet werden, um eine Anpassung an den jeweiligen Einsatzzweck des Mikrofons zu ermöglichen. So kann beispielsweise der Nahbesprechungsef- fekt vermindert werden.
Vorteilhaft ist auch, dass durch den Einsatz einer ersten und zweiten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen die bisher übliche erste und zweite Membran jeweils durch mehrere einzelne Mikrofone ersetzt werden können, die zusammen die bisher erste oder zweite Membran bilden. Auf diese Weise wird das Empfangsverhalten für ein Audiosignal nicht wie bisher von dem Verhalten einer einzigen Membran bestimmt sondern von dem Mit- telwert über das Verhalten der entsprechenden Mehrzahl von Miniaturmikrofonen. Auch wird durch die Verwendung einer Vielzahl von Miniaturmikrofonen (Clusterung) und Summierung der entsprechenden erfassten Audiosignale eine Verringerung des Eigenrauschens des Mikrofons erreicht. Ferner lassen sich die akustischen Eigenschaften der beiden Mehrzahlen von Miniaturmikrofonen individuell optimieren. So können die Miniaturmikrofone so angeordnet werden, dass der Frequenzgang bei den hohen Frequenzen durch den Einfluss des Druckstaueffekts günstig gestaltet wird.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass derartige Miniaturmikrofone (MEMS), wie z.B. SMD- Bauteile, automatisiert sehr günstig massenhaft herstellbar sind, so dass auch die Ver- wendung einer Mehrzahl von Miniaturmikrofonen zum Ersatz einer herkömmlichen Membran sehr kostengünstig ist. Auch sind Miniaturmikrofone sehr klein und flach und es können daher aus einer Mehrzahl von Miniaturmikrofonen sehr kleine und flache Audiosignalempfänger aufgebaut werden. Dabei kann durch die Anzahl und Anordnung der Miniaturmikrofone Einfluss auf das Empfangsverhalten des resultierenden Audiosignal- empfänger genommen werden. Auch kann so das Verhalten, z.B. die Richtwirkung, zwischen zwei Mehrzahlen von Miniaturmikrofonen zueinander beeinflusst werden. Ferner weisen die automatisch hergestellten und montierten mikroelektronischen Bauteile standardmäßig bereits derart enge Toleranzen auf, dass eine Selektion geeigneter Miniaturmikrofone und ein individueller Abgleich zwischen diesen entfallen kann. Außerdem wirkt sich die Streuung über eine Produktionserie der Miniaturmikrofone aufgrund des mit der Summierung verbundenen Mittelungseffekts geringer aus, so dass sich geringere Serienstreuungen der Miniaturmikrofone ergeben.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass im Gegensatz zu den bekannten Doppelkapsel- und Doppelmembranmikrofonen, bei denen zwei Membranen mit insgesamt vier Membranseiten vorhanden sind, die erste und zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen des erfindungsgemäßen Mikrofons insgesamt nur zwei Membranseiten, gewissermaßen nur eine Membranvorderseite und nur eine Membranrückseite, repräsentieren. Während bei den Doppelkapsel- und Doppelmembranmikrofonen zwischen den gleichberechtigten, aber räumlich gegeneinander versetzten Membranseiten, beispielsweise den Membranvorderseiten der beiden Wandlereinheiten, wegen der nicht vorhandenen Koinzidenz vom Schalleinfallswinkel abhängige Laufzeitunterschiede auftreten, kann dieser Effekt mit nachteiligen Auswirkungen auf den Frequenzgang bei dem erfindungsgemäßen Mikrofon nicht auftreten. Aufgrund der Nutzung der vorstehend gennannten Vorteile kann das erfindungsgemäße Mikrofon einfacher, präziser und kostengünstiger hergestellt werden als bisher bekannte Mikrofone.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mikrofon mit einer Verarbeitungs- einheit vorgesehen, die eine Zeitverzögerungseinheit zum zeitlichen Verzögern der durch die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfassten Audiosignale gegenüber den durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfassten Audiosignalen aufweist, oder umgekehrt. Durch diese zeitliche Verzögerung mittels der elektrischen Verzögerungseinheit anstelle eines akustischen Laufzeitgliedes wird die Laufzeitverzögerung zwischen einem ersten und zweiten Empfangen eines Audiosignals durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen elektronisch umgesetzt. Vorteilhaft ist es dabei, die Zeitverzögerungseinheit als Laufzeitglied möglichst einfach durch z.B. einen Tiefpass erster Ordnung, z.B. als ein RC-Glied, auszuführen. Die zeitliche Verzögerung kann dabei einen festen Wert aufweisen, um eine bestimmte Richtcha- rakteristik des Mikrofons zu erhalten, oder sie kann veränderlich ausgeführt werden, um wahlweise unterschiedliche Richtcharakteristiken zu erzeugen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mikrofon mit einer Verarbeitungseinheit vorgesehen, die eine Subtrahierungseinheit zum Subtrahieren der durch die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfassten Audiosignale von den durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfassten Audiosignalen aufweist, oder umgekehrt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mikrofon mit einer Verarbeitungseinheit vorgesehen, die eine erste Summierungseinheit zum Summieren der durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfassten Audiosignale zu einem ersten erfassten Audiosignal und eine zweite Summierungseinheit zum Summieren der durch die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfassten Audiosignale zu einem zweiten erfassten Audiosignal aufweist. Dabei werden die einzelnen erfassten Audiosignale der jeweiligen Mehrzahl von Miniaturmikrofonen in der jeweiligen Summierungseinheit vereinigt, um eine Mittelung der Eigenschaften der jeweiligen Miniaturmikrofone und eine damit verbundene Rauschminderung zu erreichen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mikrofon mit einer Verarbeitungseinheit vorgesehen, die eine erste frequenzgangbeeinflussende Einheit zum Beeinflussen des Frequenzgangs des ersten erfassten Audiosignals und eine zweite frequenzgangbe- einflussende Einheit zum Beeinflussen des Frequenzgangs des zweiten erfassten Audiosignals aufweist. Hierdurch kann z.B. die Auswirkung des Nahbesprechungseffekts beeinflusst werden. Diese Einflussmöglichkeiten können fest vorgegeben oder schaltbar oder kontinuierlich veränderbar ausgeführt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mikrofon mit einer Verarbeitungseinheit vorgesehen, die eine frequenzabhängige oder frequenzunabhängige Koppelungseinheit zum Koppeln des ersten erfassten Audiosignals und des zweiten erfassten Audiosignals aufweist. Hierdurch kann die Auswirkung des Nahbesprechungseffekts beeinflusst werden. Diese Einflussmöglichkeiten können fest vorgegeben oder schaltbar oder kontinuierlich veränderbar ausgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mikrofon mit einer Verarbeitungseinheit vorgesehen, die eine Frequenzgangentzerrungseinheit zum Entzerren des Frequenzgangs des auszugebenden Audiosignals aufweist. Durch die Frequenzgangentzerrungseinheit kann im Wesentlichen eine Linearisierung des Frequenzgangs des Mikro- fons vorgenommen werden, da die tieffrequenten Signale durch die Differenzbildung prinzipbedingt geschwächt werden. Zusätzlich können durch die Frequenzgangentzerrungseinheit auch spezielle Gestaltungen des Frequenzgangs des Mikrofons vorgenommen werden, die auch schaltbar oder kontinuierlich veränderbar sein können. Auf diese Weise kann dem Ausgang des Mikrofons ein entzerrtes Audiosignal zugeführt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen auf einer ersten Trägerplatte vorgesehen. Hierdurch können beide Mehrzahlen von Miniaturmikrofonen auf einer einzigen Trägerplatte und damit platzsparend vorgesehen werden. Auch können so die Miniaturmikrofone einer Trägerplatte in zwei oder auch mehrere Mehrzahlen, d.h. Grup- pen, von Miniaturmikrofonen eingeteilt werden. Ferner können als Miniaturmikrofone z.B. SMD-fähige Mikrofonkapseln (MEMS-Technologie) verwendet werden und die Trägerplatte als Leiterplatten ausgebildet sein. Auf diese Weise kann eine kostengünstige automatische SMD-Bestückung der Mikrofonkapseln als Miniaturmikrofone erfolgen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die erste Mehrzahl von Miniaturmikro- fönen und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen auf der gleichen Seite der ersten Trägerplatte vorgesehen und in die gleiche Richtung ausgerichtet. So kann im Wesentlichen Schalldruck aus der gleichen Richtung durch beide Mehrzahlen von Miniaturmikro- fönen aufgenommen werden. Vorteilhaft ist dabei ferner, dass die Körperschallempfindlichkeit bei gleichartiger Ausrichtung der Miniaturmikrofone der ersten und zweiten Mehrzahl aufgrund der Differenzbildung in der Subtrahierungseinheit erheblich verringert werden kann, so dass auf eine elastische Lagerung der Miniaturmikrofone verzichtet werden kann. Dadurch verringern sich der Herstellaufwand und die damit verbundenen Kosten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen auf einer ersten Trägerplatte vorgesehen und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen ist auf einer zweiten Trägerplatte vorgesehen und die erste Trägerplatte und die zweite Trägerplatte sind räumlich voneinander, im Wesentlichen in der Ausbreitungsrichtung der zu empfangenden Audiosignale, beabstandet vorgesehen. Hierdurch kann im Wesentlichen Schalldruck aus der gleichen Richtung durch beide Mehrzahlen von Miniaturmikrofonen aufgenommen werden. Gleichzeitig sind die erste und zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen in der Schallausbreitungsrichtung räumlich beabstandet vorgesehen, so dass zusätzlich oder alternativ zu den elektronischen Mitteln zur Erzeugen einer Laufzeitdifferenz zwischen den durch die erste und zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen erfassten Audiosignalen durch akustische Mittel eine Laufzeitdifferenz erreicht werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofo- nen auf der ersten Trägerplatte auf der gleichen Seite der ersten Trägerplatte vorgesehen und in die gleiche Richtung ausgerichtet wie die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen auf der zweiten Trägerplatte. Auf diese Weise empfangen die erste und zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen Schall aus der gleichen Richtung. Vorteilhaft ist dabei, dass die Körperschallempfindlichkeit bei gleichartiger Ausrichtung der Miniaturmikrofone der ersten und zweiten Mehrzahl aufgrund der Differenzbildung in der Subtrahierungseinheit erheblich verringert werden kann, so dass auf eine elastische Lagerung der Miniaturmikrofone verzichtet werden kann. Dadurch verringern sich der Herstellaufwand und die damit verbundenen Kosten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die erste Trägerplatte und die zweite Trägerplatte durch einen Körper räumlich voneinander beabstandet und der Körper ist konisch geformt und verjüngt sich von der ersten Trägerplatte zu der zweiten Trägerplatte hin. Dabei kann der konisch geformte Körper störende akustische Resonanzeffekte verhindern. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen auf der zweiten Trägerplatte mit einem möglichst großen Radius vom Mittelpunkt der zweiten Trägerplatte entfernt vorgesehen. Dabei kann das Anordnen der Miniaturmikrofone im Randbereich der zweiten Trägerplatte störende akustische Resonanzeffekte verhindern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen jeweils im Wesentlichen in Richtung der zu empfangenden Audiosignale ausgerichtet. Auf diese Weise empfangen die erste und zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen Schall aus der gleichen Richtung. Vorteilhaft ist dabei ferner, dass die Körperschallempfindlichkeit bei gleichartiger Ausrichtung der Miniaturmikrofone der ersten und zweiten Mehrzahl aufgrund der Differenzbildung in der Subtrahierungseinheit erheblich verringert werden kann, so dass auf eine elastische Lagerung der Miniaturmikrofone verzichtet werden kann. Dadurch verringern sich der Herstellaufwand und die damit verbundenen Kosten. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die erste Trägerplatte eine erste Mehrzahl von Öffnungen und eine zweite Mehrzahl von Öffnungen auf oder die erste Trägerpiatte weist eine erste Mehrzahl von Öffnungen auf und die zweite Trägerplatte weist eine zweite Mehrzahl von Öffnungen auf. Dabei ist wenigstens ein Teil der ersten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen derart vorgesehen, jeweils mit ihrer audiosignalemp- fangenden Seite wenigstens einen Teil der ersten Mehrzahl von Öffnungen zu verschließen. Ferner ist wenigstens ein Teil der zweiten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen derart vorgesehen, jeweils mit ihrer audiosignalempfangenden Seite wenigstens einen Teil der zweiten Mehrzahl von Öffnungen zu verschließen. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Miniaturmikrofone hinter den jeweiligen Öffnungen vorgesehen werden können und damit durch die Trägerplatten, in denen die jeweiligen Öffnungen vorgesehen sind und an denen die jeweiligen Miniaturmikrofone vorgesehen sind, die Miniaturmikrofone abdecken, d.h. schützen, z.B. gegen Berührung oder Beschädigung von außen. Ferner können die Öffnungen zumindest teilweise mit akustisch wirksamen Materialien versehen sein, um den Schalldurchgang durch die Öffnungen und damit den durch die Miniaturmik- rofone erfassten Schall gezielt zu beeinflussen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen und bzw. oder die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen wenigstens teilweise von einem Außenkörper umgeben. Dieser Außenkörper kann der Befestigung der Minia- turmikrofone und bzw. oder der Trägerplatte bzw. den jeweiligen Trägerplatten dienen, auf der bzw. auf denen die Miniaturmikrofone vorgesehen sind. Ferner kann der Außenkörper die Miniaturmikrofone in seinem Inneren aufnehmen und damit gegenüber Einwirkungen und Beschädigungen von außen schützen. Auch kann das Mikrofon über diesen Außenkörper gehalten oder befestigt werden, um z.B. von einer Person als Benutzer oder einer Halterung gehalten zu werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen und bzw. oder die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen wenigstens teilweise als mikroelektronische Bauteile (MEMS) ausgebildet. Derartige Miniaturmikrofone oder auch Mikrofonkapseln werden z.B. als SMD-Bauteile durch Verfahren der Massenproduktion günstig und in sehr hoher Qualität, insbesondere hinsichtlich ihrer geringen Fertigungstoleranzen, hergestellt. Somit können Mehrzahlen von Miniaturmikrofonen mittels SMD-Bauteilen sehr günstig, einfach und in hoher Qualität hergestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die erste Trägerplatte und bzw. oder die zweite Trägerplatte als Leiterplatten ausgebildet. Dies ist vorteilhaft, da als SMD- Bauteile ausgebildete Miniaturmikrofone auf Leiterplatten mit bekannten und günstigen Bestückungsverfahren für SMD-Bauteile montiert werden können. Somit können Mehrzahlen von Mikrofonen bzw. Miniaturmikrofone mittels SMD-Bauteilen sehr günstig, einfach und in hoher Qualität hergestellt werden. Auch können die Bauelemente der Verarbeitungseinheit ganz oder teilweise auf der Leiterplatte vorgesehen sein. Hierdurch können diese einerseits ebenfalls mittels SMD-Bestückung einfach, schnell und kostengünstig montiert werden. Andererseits können die elektrischen Leitungen zwischen den Bauelementen als Leiterbahnen auf der Leiterplatte bzw. den Leiterplatten vorgesehen sein, wodurch eine Kosteneinsparung hinsichtlich der benötigten Leitungen erreicht werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, zumindest die beiden Summierungseinheiten auf der Leiterplatte oder den Leiterplatten vorzusehen, um zumindest die einzelnen Leitungen von den Miniaturmikrofonen der jeweiligen Mehrzahl von Miniaturmikrofonen als Leiterbahnen vorzusehen.
Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnah- me auf folgende Figuren näher erläutert:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Mikrofons, Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer Aufnahmeeinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Aufnahmeeinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Aufnahmeeinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Mikrofons.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Mikrofons 1. Das Mikrofon 1 weist eine Aufnahmeeinheit 10, eine Verarbeitungseinheit 12 und einen Ausgang 128 auf. Das Mikrofon 1 kann als handgehaltenes Mikrofon 1 ausgebildet sein, welches einen Körper ausweist, in dessen Inneren die Aufnahmeeinheit 10, die auch als Erfassungseinheit 10 bezeichnet werden kann, derart vorgesehen ist, dass die Aufnahmeeinheit 10 ein Audiosignal empfangen, aufnehmen oder erfassen kann, z.B. durch das Empfangen eines Schalldrucks P. Die Verarbeitungseinheit 12, die im Inneren des Körpers des Mikrofons 1 vorgesehen ist, erhält von der Aufnahmeeinheit 10 Signale, die z.B. dem aufgenommenen oder erfassten Schalldruck P entsprechen können. Diese Signale verarbeitet die Verarbeitungseinheit 12 weiter und gibt über einen Ausgang 128 des Mikrofons 1 , der in dem Körper des Mikrofons 1 vorgesehen ist, z.B. ein Audiosignal aus. Die Ausgabe des Audiosignals durch den Ausgang 128 kann dabei sowohl drahtgebunden als auch drahtlos erfolgen.
Dabei können neben dem Schalldruck P auch weitere Signale durch die Aufnahmeeinheit 10 empfangen, aufgenommen oder erfasst und zur Verarbeitung an die Verarbeitungseinheit 12 weitergeleitet oder auch in der Aufnahmeeinheit 10 selbst zumindest vorverarbeitet werden. So können auch Signale wie z.B. Steuerungssignale z.B. im Ultraschallbe- reich oder in anderen Frequenzbereichen empfangen, aufgenommen oder erfasst und verarbeitet werden. Diese können die Funktionsweise des Mikrofons 1 beeinflussen. Ferner können auch von dem Mikrofon 1 über ihren Ausgang 128 weitere Signale wie z.B. Steuerungssignale oder dergleichen ausgegeben werden, um weiteren Vorrichtungen wie einem Equalizer, einem Mischpult, einem Verstärker, einem Lautsprecher, einer Aufzeichnungsvorrichtung, einer Lichteffektvorrichtung, einer Nebelmaschine oder dergleichen Informationen zur Verfügung zu stellen oder diese Vorrichtungen zu steuern. Derartige Informationen oder Funktionen können durch das Mikrofon 1 durch die über die Aufnahmeeinheit 10 erfassten Signale oder auch durch Bedienelemente des Mikrofons 1 bewirkt werden. Ebenso können empfangene Signale und der durch die Verarbeitung hieraus gewonnene Inhalt durch Anzeigeelemente des Mikrofons 1 angezeigt werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer Aufnahmeeinheit 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Aufnahmeeinheit 10 weist dabei einen ersten Träger 100 auf, der als Trägerplatte 100 ausgebildet ist, eine erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 und eine zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 auf. Die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 sind auf der der Trägerplatte 10 vorgesehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 um die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 herum angeordnet. Dabei weisen beide Mehrzahlen von Miniaturmikrofonen 102, 105 eine rotationssymmetrische Anordnung um den Mittelpunkt der kreisrunden Trägerplatte 100 auf, d.h. alle Miniaturmikrofone 102 der ersten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 sind auf einem ersten Radius um den Mittelpunkt der kreisrunden Trägerplatte 100 angeordnet und alle Miniaturmikrofone 105 der zweiten Mehr- zahl von Miniaturmikrofonen 105 auf einem zweiten Radius. In anderen Worten bilden die beiden Mehrzahlen von Miniaturmikrofonen 102, 105 eine konzentrische Anordnung um die Mittelachse der Trägerplatte 100. Durch diese konzentrische Anordnung der Miniaturmikrofone 102, 105 kann eine rotationssymmetrische Richtcharakteristik des Mikrofons 1 erreicht werden. Dabei ist der erste Radius größer als der zweite Radius. Ferner sind alle Miniaturmikrofone 102 der ersten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 und alle Miniaturmikrofone 105 der zweiten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 jeweils zueinander gleichmäßig seitlich beabstandet angeordnet. Als die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 sind acht Miniaturmikrofone und als die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 sind vier Miniaturmikrofone dargestellt. Dabei sind auch verschiedene andere Konfigurationen von ersten und zweiten Miniaturmikrofonen 102, 105 möglich. Die Positionierung der Miniaturmikrofone 102, 105 auf der Trägerplatte 100 kann zur Gestaltung des Frequenzgangs, insbesondere unter Nutzung des Druckstaueffekts bei hohen Frequenzen, optimiert werden. So können für die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 jeweils mehr oder weniger Miniaturmikrofone verwendet werden als in der Fig. 2 dargestellt. Auch können diese jeweils auf mehr als einem Radius um den Mittelpunkt der kreisrunden Trägerplatte 100 herum angeordnet sein, d.h. auch Miniaturmikrofone auf verschiedenen Radien um den Mittelpunkt der kreisrunden Trägerplatte 100 herum können eine erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 oder eine zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 bilden. Ferner können die seitlichen und radialen Abstände der Miniaturmikrofone 102, 105 zueinander unterschiedlich gestaltet sein. Auch kann sich eine Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 von einer anderen 105 dadurch unterscheiden, dass die beiden Mehrzahlen von Miniaturmikrofonen 102, 105 auf verschiedenen Hälften der Trägerplatte 100, d.h. links und rechts oder oben und unten innerhalb der Darstellungsebene der Fig. 2 angeordnet sind. Auch kann die Trägerplatte 100 in einer anderen geometrischen Form als einer kreisrunden Trägerplatte 100 vorgesehen sein wie z.B. eine quadratische, rechteckige oder dreieckigen Trägerplatte 100.
Unter einem Miniaturmikrofon ist dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Mikrofon oder auch eine Mikrofonkapseln zu verstehen, die hinsichtlich ihrer Bauform miniaturisiert ausgeführt ist, d.h. geringe Abmaße im Vergleich zu herkömmlichen Mikrofonen aufweist. Die Miniaturmikrofone können zu Mehreren in Kombination miteinander verwendet werden, um in ihrer Gesamtheit die elektroakustischen Eigenschaften eines einzelnen, nicht- miniaturisierten Mikrofons abzubilden. Ein Miniaturmikrofon kann z.B. als SMD-Bauteil auf einer Leiterplatte vorgesehen ausgebildet sein.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Aufnahmeeinheit 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel sind eine Trägerplatte 100 mit einer ersten Mehrzahl von Öffnungen 101 und einer zweiten Mehrzahl von Öffnungen 104, eine erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102, eine zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105, ein Außenkörper 106 und Leitungen 108 vorgesehen. Die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 sind unterhalb der Trägerplatte 100 vorgesehen. Die Trägerplatte 100 ist mit dem Außenkörper 106 verbunden, der um die Miniaturmikrofone 102, 105 vorgesehen ist. Im Inneren des Außenkörpers 106 sind die elektrischen Leitungen 108 der Miniaturmikrofone 102, 105 vorgesehen. In der Trägerplatte 100 sind die erste Mehrzahl von Öffnungen 101 und die zweite Mehrzahl von Öffnungen 104 vorgesehen, die als akustische Durchlässe oder Einlässe in das Innere der Aufnahmeeinheit 10 vorgesehen sind. Dabei bilden die erste Mehrzahl von Öffnungen 101 und die zweite Mehrzahl von Öffnungen 104 jeweils eine konzentrische Anordnung von Lochkreisen um die Mittelach- se der Trägerplatte 100. Durch diese konzentrische Anordnung der Öffnungen 101 , 104 kann eine rotationssymmetrische Richtcharakteristik des Mikrofons 1 erreicht werden. Als das Innere der Aufnahmeeinheit 10 soll das Volumen verstanden werden, welches im Wesentlichen von der Trägerplatte 100 und dem Außenkörper 106 umschlossen wird. Dargestellt ist in der Fig. 3, dass jeweils an einer Öffnung 101 , 104 ein Miniaturmikrofon 102, 105 so vorgesehen ist, dass jedes Miniaturmikrofon 102, 105 Schalldruck P durch die jeweilige Öffnung 101 , 104 aufnehmen kann. Hierzu können die Miniaturmikrofone 102, 105 jeweils so unterhalb der Trägerplatte 100, d.h. im Inneren der Trägerplatte 100 und des Außenkörpers 106, z.B. durch Verkleben, montiert sein, dass die schallaufnehmende Seite des Miniaturmikrofons 102, 105, d.h. die Seite der Einspracheöffnung, zu der jeweiligen Öffnung 101 , 104 hin ausgerichtet ist, so dass das jeweilige Miniaturmikrofon 102, 105 Schalldruck P durch die jeweilige Öffnung 101 , 104 empfangen kann.
Dabei ist es auch möglich, dass nicht hinter jeder Öffnung 101 , 104 der Trägerplatte 100 ein Miniaturmikrofon 102, 105 vorgesehen ist. Hierdurch können Durchgänge zwischen dem Raum außerhalb der Trägerplatte 100 und des Außenkörpers 106 zu dem Raum innerhalb der Trägerplatte 100 und des Außenkörpers 106 geschaffen werden. Ebenso können auch Öffnungen in dem Außenkörper 106 vorgesehen sein, um solche Durchgänge zu schaffen. Einige Miniaturmikrofone 102, 105 können auch so vorgesehen werden, dass ihre schallaufnehmende Seite nach innen, d.h. in das Innere der Aufnahmeeinheit 10, gerichtet ist, d.h. dass sie Schalldruck P im Inneren der Trägerplatte 100 und des Außenkörpers 106 aufnehmen können. Dabei können diese Öffnungen 101 , 104, die als Durchgänge vorgesehen sind, und bzw. oder die Öffnungen 101 , 104, hinter denen Miniaturmikrofone 102, 105 vorgesehen sind, sowie Öffnungen in dem Außenkör- per 106 mit akustisch wirksamen Materialien versehen werden, um den Einlass oder Durchläse des Schalldrucks P gezielt zu beeinflussen.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Aufnahmeeinheit 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Aufnahmeeinheit 10 eine erste Trägerplatte 100 mit Öffnungen 101 , eine zweite Träger- platte 103 mit Öffnungen 104, eine erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102, einer zweiten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105, einem ersten Außenkörper 106, einem zweiten Außenkörper 107 und Leitungen 108 auf. Die erste Trägerplatte 100 ist mittels des ersten Außenkörpers 106 mit der zweiten Trägerplatte 03 verbunden ist. Dabei sind die erste Trägerplatte 100 und die zweite Trägerplatte 103 durch den Außenkörper 106 definiert parallel zueinander versetzt angeordnet. Der Außenkörper 106 ist dabei als Distanzkörper 106 ausgestaltet, um zwischen der ersten Trägerplatte 100 und der zweiten Trägerplatte 103 einen vorgegebenen Abstand zu erzeugen. Die zweite Trägerplatte 103 ist mit dem zweiten Außenkörper 107 verbunden, der den hinteren Teil des Mikrofons 1 , mittels dem das Mikrofon 1 von einem Benutzer oder einer Halterung gehalten werden kann, bildet oder mit dieser verbunden ist. In diesem hinteren Teil des Mikrofons 1 kann auch die Verarbeitungseinheit 12 untergebracht sein. Die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 ist unterhalb von Öffnungen 101 der ersten Trägerplatte 100 innerhalb der ersten Trägerplatte 100 und des ersten Außenkörpers 106 vorgesehen. Die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 ist unterhalb von Öffnungen 104 der zweiten Aufnahme 103 innerhalb der zweiten Aufnahme 103 und des zweiten Außenkörpers 107 vorgesehen. Die elektrischen Leitungen 108 der Miniaturmikrofone 102, 105 verlaufen innerhalb der Trägerplatte 100, 103 und Außenkörper 106, 107.
Die Miniaturmikrofone 102, 105 sind mittels der Trägerplatte 100, 103 und des diese verbindenden Außenkörpers 106 derart angeordnet, dass die Miniaturmikrofone 102, 105 in die gleiche Richtung ausgerichtet sind. Aus dieser Richtung empfangen sie aufgrund ihres baulichen Abstandes, der durch die Maße des Außenkörpers 106 bewirkt wird, einen Schalldruck P zu unterschiedlichen Zeitpunkten, d.h. die Miniaturmikrofone 102, die räumlich näher zu dem einfallenden Schalldruck P angeordnet sind, empfangen den Schalldruck P zeitlich früher als die Miniaturmikrofone 105, die räumlich weiter entfernt angeordnet sind. Dabei lässt sich die zeitliche Differenz durch den Abstand der ersten Trägerplatte 100 zu der zweiten Trägerplatte 103 sowie die Schallausbreitungsgeschwin- digkeit bestimmen. Der Außenkörper 106 wirkt somit als akustisches Laufzeitglied.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind Anordnungen der Miniaturmikrofone 102, 105 möglich, wie sie für das erste Ausführungsbeispiel der Fig. 2 beschrieben werden. Ferner können die Trägerplatten 100, 103 und Außenkörper 106, 107 sowie Öffnungen 101 , 104 durch diese hindurch so ausgestaltet und vorgesehen werden, wie bezüglich des zweiten Ausführungsbeispiels der Fig. 3 beschrieben.
So kann die Positionierung der Miniaturmikrofone 102 auf der ersten Trägerplatte 100 zur Gestaltung des Frequenzgangs, insbesondere unter Nutzung des Druckstaueffekts bei den hohen Frequenzen, optimiert werden. Ferner kann die Anzahl der Miniaturmikrofone 102, 105 sowohl der ersten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 als auch der zweiten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 unterschiedlich gewählt werden. Die Miniaturmikrofone 102, 105 werden als reine Druckempfänger ausgeführt und auf der ersten Trägerplatte 100 und der zweiten Trägerplatte 103 vorzugsweise in gleicher weise ausgerichtet vorgesehen, d.h. in beiden Fällen auf der Rückseite der jeweiligen Trägerplatte 100, 103, so dass durch Körperschall verursachte Bewegungen des gesamten Mikrofons 1 gleichartige Membranbewegungen und entsprechend gleichartige Ausgangssignale beider Mehrzahlen von Miniaturmikrofonen 102, 105 erzeugen. Durch diese gleichartige Ausrichtung der Miniaturmikrofone 102, 105 kann die Körperschallempfindlichkeit beider Mehrzahlen von Miniaturmikrofonen 102, 105 aufgrund der Differenzbildung in der Verarbeitungseinheit 12 erheblich verringert werden, so dass auf eine elastische Lagerung der Miniaturmikrofone 102, 105 verzichtet werden kann.
Darüber hinaus können die Geometrie und die Maße der Außenkörper 106, 107, insbesondere des ersten Außenkörpers 106, derart gestaltet werden, dass sie den Empfang des Schalldrucks P durch die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 gezielt zu beeinflussen. So können Öffnungen 104 der zweiten Trägerplatte 103 nahe am äußeren Rand der Trägerplatte 103 angeordnet sein, um zusammen mit einem konisch geformten Außenkörper 106 die Ausbildung akustischer Resonanzen zu minimieren.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Mikrofons 1. Das Mikrofon 1 weist eine Aufnahme- einheit 10 und eine Verarbeitungseinheit 12 auf. Dabei ist die Aufnahmeeinheit 10 im Vergleich zu den Darstellungen der Fig. 2 bis 4 vereinfacht durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 dargestellt. Die Aufnahmeeinheit 10 kann gemäß einem der drei Ausführungsbeispiele der Fig. 2 bis 4 oder auch gemäß der hinsichtlich der drei Ausführungsbeispiele beschriebenen Ab- Wandlungen dieser ausgestaltet sein.
Die Verarbeitungseinheit 12 weist eine erste Summierungseinheit 120, eine zweite Sum- mierungseinheit 121 , eine Zeitverzögerungseinheit 122, eine Koppelungseinheit 123, eine erste frequenzgangbeeinflussende Einheit 124, eine zweite frequenzgangbeeinflussende Einheit 125, eine Subtrahierungseinheit 126, eine Frequenzgangentzerrungseinheit 127 und einen Mikrofonausgang 128 auf. Die erste Summierungseinheit 120 summiert die erfassten Audiosignale der ersten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 und gibt diese als ein erstes empfangenes Audiosignal aus. Entsprechend summiert die zweite Summierungseinheit 121 der Verarbeitungseinheit 12 die erfassten Audiosignale der zweiten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 und gibt diese als ein zweites empfangenes Audio- Signal aus. In anderen Worten werden die jeweiligen Ausgangssignale der ersten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102 und der zweiten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 Summierungseinheiten 120 und 121 zugeführt, welche die Einzelsignale der jeweiligen Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 102, 105 zu jeweils einem Summensignal vereinigen. Hierdurch wird eine Mittelung der Eigenschaften der Miniaturmikrofone 102, 105 und eine damit verbundene Rauschminderung erreicht. Dabei ist es vorteilhaft, die erste Summie- rungseinheit 120 und die zweite Summierungseinheit 121 auf der Trägerplatte 100 der Fig. 2 und 3 bzw. jeweils auf der entsprechenden ersten Trägerplatte 100 und zweiten Trägerplatte 103 der Fig. 4 vorzusehen, um die Anzahl der elektrischen Leitungen 108 zu reduzieren.
Das zweite empfangene Audiosignal, welches über die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen 105 empfangen wird, wird von der zweiten Summierungseinheit 121 an die Zeitverzögerungseinheit 122 übertragen. Diese Zeitverzögerungseinheit 122 verzögert das zweite empfangene Audiosignal gegenüber dem ersten erfassten Audiosignal. Durch diese elektronische zeitliche Verzögerung der beiden erfassten Audiosignale gegenüber einander wird elektronisch die Funktion der akustischen Verzögerung nachgebildet, die bisher durch akustische Mittel, d.h. akustische Laufzeitglieder wie durch einen oder mehrere Hohlräume, d.h. Luftvolumen, und akustische Widerstände gebildet wird, die üblicherweise aus Textil- oder Metallgazen und bzw. oder engen Luftspalten bestehen. Die Zeitverzögerungseinheit 122 kann auch als Laufzeitglied bezeichnet werden und weist im einfachsten Fall einen Tiefpass erster Ordnung, z.B. ein RC-Glied, auf. Die zeitliche Verzögerung kann einen festen Wert aufweisen, um eine bestimmte Richtcharakteristik des Mikrofons 1 zu erhalten, oder sie kann veränderlich ausgeführt werden, um wahlweise unterschiedliche Richtcharakteristiken zu erzeugen. Da eine elektronische zeitliche Signalverzögerung einfacher und präziser eingestellt werden kann als eine akustische Laufzeitverzögerung, kann durch die Zeitverzögerungseinheit 122 der Verarbeitungseinheit 12 eine Richtcharakteristik elektronisch einfacher, kostengünstiger und präziser erreicht werden als dies bisher mit mechanischen bzw. geometrische Mittel der Fall ist.
Der Ausgang der ersten Summierungseinheit 120 und der Ausgang der Zeitverzögerungseinheit 122 sind mittels der Koppelungseinheit 123 miteinander verbunden, so dass das erste empfangene Audiosignal und das verzögerte zweite empfangene Audiosignal über die Koppelungseinheit 123 gekoppelt sind, wobei die Verkoppelung frequenzabhän- gig oder frequenzunabhängig ausgeführt werden kann.
Die Verarbeitungseinheit 12 weist weiter die erste frequenzgangbeeinflussende Einheit 124 auf, die das erste empfangene Audiosignal von der ersten Summierungseinheit 120 und bzw. oder von der frequenzabhängigen Koppelungseinheit 123 erhält. Die zweite frequenzgangbeeinflussende Einheit 125 erhält das zweite empfangene Audiosignal von der Zeitverzögerungseinheit 122.
Die frequenzabhängig oder frequenzunabhängig ausgeführte Koppelungseinheit 123 und bzw. oder die erste frequenzgangbeeinflussende Einheit 124 und bzw. oder die zweite frequenzgangbeeinflussende Einheit 125 sind zur frequenzabhängigen Beeinflussung der Richteigenschaften des Mikrofons 1 vorgesehen. Beispielsweise kann durch diese Einheiten 123, 124 und 125 die Auswirkung des Nahbesprechungseffekts beeinflusst werden. Diese Einflussmöglichkeiten können fest vorgegeben werden oder schaltbar oder kontinuierlich veränderbar ausgeführt werden. Auf die Einheiten 123, 124 und 125 kann jedoch auch verzichtet werden, d.h. zur Umsetzung einer elektronischen zeitlichen Signalverzögerung zum Erhalt eines Audiosignals mit einer Richtcharakteristik sind diese Einheiten 123, 124 und 125 nicht erforderlich; sie bieten jedoch z.B. die o.g. Vorteile, weshalb ihr Einsatz sinnvoll ist und sie mit den weiteren Einheiten der Verarbeitungseinheit 12 kombiniert werden können. Die Ausgangssignale der ersten frequenzgangbeeinflussenden Einheit 124 und der zweiten frequenzgangbeeinflussenden Einheit 125 werden mittels der Subtrahierungs- einheit 126 voneinander subtrahiert, z.B. das zweite empfangene zeitlich verzögerte Audiosignal wird von dem ersten erfassten Audiosignal abgezogen. Das Ausgangssignal der Subtrahierungseinheit 126 ist somit die Differenz der beiden Eingangssignale. Dieses Ausgangssignal der Subtrahierungseinheit 126 wird von der Frequenzgangentzer- rungseinheit 127 empfangen, die im Wesentlichen eine Linearisierung des Frequenzgangs des Mikrofons 1 vornimmt, da die tieffrequenten Audiosignale durch die Differenzbildung in der Subtrahierungseinheit 126 prinzipbedingt geschwächt werden. Zusätzlich können in der Frequenzgangentzerrungseinheit 127 auch spezielle Gestaltungen des Frequenzgangs des Mikrofons 1 vorgenommen werden, die ebenfalls schaltbar oder kontinuierlich veränderbar sein können.
Das entzerrte Audiosignal wird dann über den Mikrofonausgang 128 ausgegeben.
Der Gedanke der Erfindung betrifft die Erstellung von Richtmikrofonen mit fester oder variabler Richtcharakteristik, wobei die Richteigenschaften nicht mit akustischen, sondern mit elektrischen Mitteln erzeugt werden. Dadurch lassen sich Richtmikrofone einfacher, vielseitiger und kostengünstiger realisieren. Außerdem tritt das zuvor beschriebene Koinzidenzproblem nicht auf.
Die in den bekannten Richtmikrofonen enthaltene Membraneinheit mit einer Vorder- und einer Rückseite wird durch zwei räumlich getrennte Gruppen (Cluster) von Mikrofonkapseln ersetzt, um eine getrennte Verfügbarkeit der Funktionen der Vorder- und Rückseite der Membraneinheit zu erreichen, und das akustische Laufzeitglied wird durch ein elektrisches Laufzeitglied ersetzt. Die Mikrofonkapseln werden vorteilhaft als MEMS- Mikrofonkapseln ausgebildet, die kostengünstig automatisch montiert werden können (SMD-Technik). Die Mikrofonkapseln beider Gruppen können unabhängig voneinander so angeordnet werden, dass sich jeweils optimale akustische Eigenschaften ergeben.

Claims

1. Mikrofon (1 ), mit
einer ersten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (102) jeweils zum Erfassen von Audiosignalen,
einer zweiten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (105) jeweils zum Erfassen von
Audiosignalen, und
einer Verarbeitungseinheit (12) zum Verarbeiten der durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (102) erfassten Audiosignale und der durch die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (105) erfassten Audiosignale derart, dass die Verarbeitungseinheit (12) ein von der Schalleinfallsrichtung abhängiges Audiosignal ausgeben kann,
wobei die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (102) auf einem ersten Träger (100) vorgesehen ist,
wobei die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (105) auf einem zweiten Träger (103) vorgesehen ist, und
wobei der erste Träger (100) und der zweite Träger (103) räumlich voneinander beabstandet vorgesehen sind.
2. Mikrofon (1 ) nach Anspruch 1 ,
wobei die Verarbeitungseinheit (12) eine Zeitverzögerungseinheit (122) aufweist zum zeitlichen Verzögern der durch die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (105) erfassten Audiosignale gegenüber den durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (102) erfassten Audiosignalen, oder umgekehrt.
3. Mikrofon (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Verarbeitungseinheit (12) eine erste Summierungseinheit (120) aufweist zum Summieren der durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (102) erfassten Audiosignale zu einem ersten erfassten Audiosignal, und eine zweite Summierungseinheit (121) aufweist zum Summieren der durch die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (105) erfassten Audiosignale zu einem zweiten erfassten Audiosignal.
4. Mikrofon (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Verarbeitungseinheit (12) eine erste frequenzgangbeeinflussende Einheit (124) aufweist zum Beeinflussen des Frequenzgangs des ersten erfassten Audiosignals, und eine zweite frequenzgangbeeinflussende Einheit (125) aufweist zum Beeinflussen des Frequenzgangs des zweiten erfassten Audiosignals.
5. Mikrofon (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Verarbeitungseinheit (12) eine frequenzabhängige oder frequenzunabhängige Koppelungseinheit (123) aufweist zum Koppeln des ersten erfassten Audiosignals und des zweiten erfassten Audiosignals.
6. Mikrofon (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Verarbeitungseinheit (12) eine Frequenzgangentzerrungseinheit (127) aufweist zum Entzerren des Frequenzgangs des auszugebenden Audiosignals.
7. Mikrofon (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (102) und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (105) räumlich derart zueinander angeordnet sind, dass zwischen dem Erfassen der Audiosignale durch die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (102) und dem Erfassen derselben Audiosignale durch die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (105) eine zeitliche Differenz besteht.
8. Mikrofon (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (102) und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (105) auf einem ersten Träger (100) vorgesehen sind.
9. Mikrofon (1 ) nach Anspruch 8,
wobei die erste Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (102) und die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (105) auf der gleichen Seite des ersten Trägers (100) vorgesehen und in die gleiche Richtung ausgerichtet sind.
10. Mikrofon (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei der erste und zweite Träger (100, 103) in einer Ausbreitungsrichtung der zu erfassenden Audiosignale voneinander beabstandet vorgesehen sind.
11. Mikrofon (1 ) nach Anspruch 10,
wobei der erste Träger (100) und der zweite Träger (103) durch einen Körper (107) räumlich voneinander beabstandet sind, und
wobei der Körper (107) konisch geformt ist und sich von dem ersten Träger (100) zu dem zweiten Träger (103) hin verjüngt.
12. Mikrofon (1 ) nach Anspruch 11 ,
wobei die zweite Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (105) auf dem zweiten Träger (103) mit einem möglichst großen Radius vom Mittelpunkt des zweiten Trägers (103) entfernt vorgesehen ist.
13. Mikrofon (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der erste Träger (100) eine erste Mehrzahl von Öffnungen (101 ) und eine zweite Mehrzahl von Öffnungen (103) aufweist oder der erste Träger (100) eine erste Mehrzahl von Öffnungen (101 ) aufweist und der zweite Träger (103) eine zweite Mehr- zahl von Öffnungen (103) aufweist,
wobei wenigstens einen Teil der ersten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (102) derart vorgesehen ist, jeweils mit ihrer audiosignalerfassenden Seite wenigstens einen Teil der ersten Mehrzahl von Öffnungen (101 ) zu verschließen, und
wobei wenigstens einen Teil der zweiten Mehrzahl von Miniaturmikrofonen (105) derart vorgesehen ist, jeweils mit ihrer audiosignalerfassenden Seite wenigstens einen Teil der zweiten Mehrzahl von Öffnungen (104) zu verschließen.
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