DE1537597A1 - Photoelectric microphone - Google Patents
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Description
PATENTANWALTPATENT ADVOCATE
24. 4, 1969 Anw.-Akte: 75/60 PATENTANMELD UN GApril 24, 1969 Application files: 75/60 PATENT APPLICATION UN G
Anmelder; Ceskoslovenska akademie ved., Praha 1 Applicant; Ceskoslovenska akademie ved., Praha 1
Titel; Photoelektrisches Mikrophon Aktenzeichen; P 15 37 597. 0 Title; Photoelectric microphone file number; P 15 37 597. 0
Die Erfindung betrifft ein photoelektrisches Mikrophon, das für die Aufnahme von Schall geeignet ist.The invention relates to a photoelectric microphone which is used for the absorption of sound is suitable.
Bisher verwendete Mikrophone, wie z.B. elektromagnetische, dynamische, piezoelektrische, Kondensatoren - und Halbleitermikrophone verwenden Prinzipien, die mit verschiedenen Nachteilen verbunden sind. Einer der wesentlichsten Nachteile dieser Mikrophone sind ihre kleine Ausgangsleistung. Kohlenmikrophene können zwar eine höhere Leistung abgeben, sie sind aber weniger empfindlich, ihre Frequenzcharakteristik ist begrenzt und ihre Funktion ist unverläßlich. Sie können deshalb nicht für Qualitätsaufnahmen von Schall verwendet werden. Das Halbleitermikrophon befindet sich im Stadium der Laboratoriumprüfungen und dessen wesentlicher Nachteil besteht darin, daß es sehr schwierig ist, eine verläßliche mechanische Verbindung zwischen der Membrane und dem Halbleiter herzustellen.Microphones used so far, such as electromagnetic, dynamic, Piezoelectric, capacitor, and semiconductor microphones use principles that have various disadvantages are. One of the main disadvantages of these microphones is their low output power. Coal microphones can be one deliver higher power, but they are less sensitive, their frequency characteristics are limited and their function is unreliable. Therefore, they cannot be used for quality recordings of sound. The semiconductor microphone is in the stadium of laboratory tests and its main disadvantage is that it is very difficult to obtain a reliable mechanical Establish connection between the membrane and the semiconductor.
Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen. Das erfindungsgemäße Mikrophon verwendet Lichtmodulation mit Hilfe von elastischen Spiegeln, wobei das modulierte LichtThe purpose of the invention is to eliminate these drawbacks. The microphone according to the invention uses light modulation with the help of elastic mirrors, with the modulated light
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durch eine in den Brennpunkten der Spiegel angeordnete Photo*· zelle abgegriffen wirdeby a photo * arranged in the focal points of the mirrors cell is tapped
Das erfindungsgemässe phot ο elektrische Mikrophon ist dadureii gekennzeichnet, dass es von mindestens zwei Spiegeln gebildet wird, von denen mindestens einer konkav ist und mindestens einer dieser Spiegel durch eine Membrane gebildet wird, wobei in den Brennpunkten der Spiegel mindestens eine Lichtquelle und mindestens eine Photozelle angeordnet sind·The phot ο electric microphone according to the invention is dadureii characterized in that it is formed by at least two mirrors, of which at least one is concave and at least one of these mirrors is formed by a membrane, wherein at least one light source and at least one photocell are arranged in the focal points of the mirrors
Die elastischen Spiegel können in einer vorgestimmten Form hergestellt, z.Bo parabolisch^ gepresst, werden, wobei sie an ihrem Umfang mit einem Wellrohr versehen sein keimen* Es können auch elastische Spiegel verwendet werden, die einen Hohlraum vakuumdicht abschliessen und dieser Hohlraum kann mit einer Vorrichtung versehen werden, durch die der Druck im Hohlraum geändert wird. Durch Inderung des Druckes im vakuumdichten Hohlraum wird die Ausbauchung der Spiegel und die Einstellung einer geeigneten Brennweite kontrolliert·The elastic mirrors can be in a predetermined shape produced, e.g. parabolically ^ pressed, whereby they to be provided with a corrugated pipe on its circumference to germinate * It is also possible to use elastic mirrors which close off a cavity in a vacuum-tight manner and this cavity can be provided with a device by which the pressure in the cavity is changed. By changing the pressure in the vacuum seal Cavity, the bulging of the mirror and the setting of a suitable focal length is checked
Der Hauptvorteil des erfindungsgeaassen photoelektrischen Mikrophons besteht darin, dass eine recht hohe Lichtenergie moduliert werden kann, wodurch eine grosse Ausgangsleistung erzielt wird. Eine grosse Ausgangsleistung wird dadurch erreicht, dass fast die gesamte, durch eine Quelle ausgestrahlte Lichtenergie durch Spiegel in den Brennpunkt konzentriert wird, in dem eine Photozelle angeordnet ist. Modulation der Lichtenergie erfolgt durch mindestens einen elastischen Spiegel dadurch, dass Schallenergie von aussen auf den Spiegel einwirkt*The main advantage of the inventive photoelectric Microphone is that a fairly high light energy can be modulated, creating a large output power is achieved. A high output power is achieved by using almost all of the light energy emitted by a source is concentrated in the focal point by mirrors, in which a photocell is arranged. Modulation of light energy takes place through at least one elastic mirror in that sound energy acts on the mirror from outside *
Die Ausgangsspannung kann in der Grossenordnung von einigen Volt und der Ausgangsstrom in der Grossenordnung von MilliamperenThe output voltage can be on the order of several Volts and the output current on the order of milliamps
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liegen. Dies hangt von der Art der verwendeten Photozelle ab. Sie kann ZtB. eine Germanium-, Galliumarsenid- oder Silizium-Photodiode, ein Germanium- oder Silizium- Phototransistor, oder auch ein mehrfacher Germ&nium-Phototransistor in einer Darlingtonschaltung sein· Auch kann als Photozelle ein geeigneter Photowiderstand verwendet werden.lie. This depends on the type of photocell used. She can ZtB. a germanium, gallium arsenide or silicon photodiode, a germanium or silicon phototransistor, or a multiple Germ & nium phototransistor in one Darlington circuit can also be a suitable photocell Photoresistor can be used.
Bei der Aufnahme sehr kleiner akustischen Signale kann die Photozelle als Bestandteil eines Schwingkreises gescheltet werden, dessen Amplitude oder Frequenz durch Wirkung von akustischem Druck geändert wird, wodurch der Lichtstrom, der auf eine im gewählten Brennpunkt des Spiegelsystems angeordnete Photozelle auffallt, moduliert wird. Auf diese Weise kann der Rauschpegel wesentlich herabgesetzt werden, da die nachfolgenden Verstarkerstufen abgestimmte hochfrequente Verstarker sein können, wodur eine Empfindlichkeit erzielt wird, die mit der Empfindlichkeit von Überlagerungsempfängern elektromagnetischer Wellen vergleichbar ist. Eine fur diesen Fall geeignete Photozelle ist ein Photovaricap, z.B. ohne Gleichspannung als Bestandteil des Oszillatorkreises oder eines weiteren Resonanzkreises geschaltet, oodass das erfindungsgemasse photoelektrische idikrophon auch als drahtloses Mikrophon mit Frequenz- cder Amplitudenmodulation arbeiten kann. Durch geeignete Schaltung des elektrischen Kreises der Photozelle kann die Ausgangsimpedanz des photoelektrischen Mikrophons in Grenzen von einigen Ohm bis zu einigen hundert Kiloohm gewählt werden.When recording very small acoustic signals, the Photocell shielded as part of an oscillating circuit whose amplitude or frequency is changed by the action of acoustic pressure, thereby increasing the luminous flux that on one arranged in the selected focal point of the mirror system Photocell is noticeable, is modulated. In this way, the noise level can be significantly reduced as the following Amplifier stages matched high-frequency amplifiers can be, resulting in a sensitivity that can be achieved with the sensitivity of heterodyne receivers to electromagnetic Waves is comparable. A photocell suitable for this case is a photovaricap, e.g. without direct voltage as Part of the oscillator circuit or another resonance circuit switched, ood that the inventive photoelectric Idikrophone also as a wireless microphone with frequency cder Amplitude modulation can work. By suitable circuit of the electrical circuit of the photocell can change the output impedance of the photoelectric microphone within a few ohms to can be chosen to be a few hundred kilo ohms.
Als Lichtquelle können Glühlampen oder Halbleiterdioden mit strahlenden Obergangen, z.B. Galliumarsenid- und Galliuinphosphiddioden u.dgl* angewendet werden. Die ausgestrahlte LeistungIncandescent lamps or semiconductor diodes can be used as the light source radiating transitions, e.g. gallium arsenide and gallium phosphide diodes and the like * can be applied. The broadcast performance
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kann durch Impulserregung von Photoemissionedioden mit strahlenden Obergangen gesteigert werden, wobei vorteilhaft eine höhere Frequenz als die Maximalgrenze des akustischen Bandes* oder als die Grenzfrequenz der Photozelle angewendet wird.can by pulse excitation of photoemission diodes with radiating Above can be increased, whereby advantageously a higher frequency than the maximum limit of the acoustic band * or used as the cut-off frequency of the photocell.
Die Erfindung soll nun mit Hilfe eines in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels naher erklart werden.The invention will now be explained in more detail with the aid of an exemplary embodiment shown in the accompanying drawing will.
Fig.l zeigt die prinzipielle Anordnung eines photoelektrischen Mikrophons gemass der Erfindung und Fig.2 ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel .Fig.l shows the basic arrangement of a photoelectric Microphone according to the invention and FIG. 2 a preferred exemplary embodiment .
In Fig. 1 bezeichnet 1 und 2 ein Spiegelsystem, 3 eine Lichtquelle und 4 eine Photozelle« Die Lichtquelle 3 ist im Brennpunkt des konkaven Spiegels 2 angeordnet, dessen Umfang z.B. mit einem Faltebalg oder Wellrohr 5 versehen ist. Die Photozelle 4 befindet sich im Brennpunkt des Spiegelsystems 1 und 2, wobei der Spiegel 1 eben verlauft und zur Ebene, die senkrecht zur optischen Achse des Spiegels 2 liegt, in geeigneter Weise geneigt ist·In Fig. 1, 1 and 2 denote a mirror system, 3 a light source and 4 a photocell. The light source 3 is placed at the focal point of the concave mirror 2, the periphery of which is e.g. is provided with a bellows or corrugated tube 5. The photocell 4 is at the focal point of the mirror system 1 and 2, the mirror 1 is flat and to the plane that is perpendicular to optical axis of the mirror 2 is inclined in a suitable manner
Fig.2 zeigt nähere Einzelheiten einer Ausfuhrungsfοrm der Erfindung. Das photoelektrische Mikrophon besteht aus zwei elastischen Spiegeln 6 und 7, die einen Hohlraum 10 vakuumdicht abschliessen. Im Brennpunkt des Spiegele 6 im Hohlraum 10 ist am Halter 11 eine Lichtquelle 3 angeordnet und im Brennpunkt des Spiegels 7 befindet sich eine Photozelle 9. Die Photozelle und die Lichtquelle 8 sind mit Ausfuhrungen 13, 14 und 15 versehen, die vakuumdicht durch die Wand des Hohlräume 10 herausgeführt sind. Der Hohlraum 10 ist mit einer Einrichtung 12,2 shows more details of an embodiment of the invention. The photoelectric microphone consists of two elastic mirrors 6 and 7 which form a cavity 10 in a vacuum-tight manner to lock. The focal point of the mirror 6 in the cavity 10 is a light source 3 is arranged on the holder 11 and is at the focal point of the mirror 7 there is a photocell 9. The photocell and the light source 8 are provided with versions 13, 14 and 15, which led out through the wall of the cavities 10 in a vacuum-tight manner are. The cavity 10 is provided with a device 12,
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z.B. einem Kolben ausgerüstet, die dazu dient, den Druck im Hohlraum zu andern0 Eine änderung des Druckes im Hohlraum 10 ändert die Ausbauchung der Spiegel 6 und 7 und dadurch auch ihre Brennweite. Durch Änderung der Brennweite kann die Menge des auf die Photozelle 9 auffallenden Lichtes ebenfalls geändert werden. Auf diese Weise kann sowohl die Ausgangsleistung als auch die Empfindlichkeit des photoelektrischen Mikrophons kontrolliert werden. Die eleastischen Spiegel 6 und 7 können durch ein Netz oder ein Gitter 16, 17 vor mechanischer Beschädigung geschützt werden. Eines der Gitter kann auch durch eine» festen Deckel ersetzt werden, wodurch die Richtwirkung des Mikrophons geändert wird. Der Hohlraum 10 kann durch eine durchsichtige Zwischenwand 18 in zwei Teile geteilt werden.eg equipped with a piston which serves to change the pressure in the cavity 0 A change in the pressure in the cavity 10 changes the bulge of the mirrors 6 and 7 and thereby also their focal length. By changing the focal length, the amount of light incident on the photocell 9 can also be changed. In this way, both the output power and the sensitivity of the photoelectric microphone can be controlled. The elastic mirrors 6 and 7 can be protected from mechanical damage by a net or a grid 16, 17. One of the grilles can also be replaced by a »fixed cover, which changes the directivity of the microphone. The cavity 10 can be divided into two parts by a transparent partition 18.
Das photoelektrische erfindungsgemässe Mikrophon gibt eine mehrfach höhere Ausgangsleistung ab, als bisher bekannte Mikrophontypen. Es besitzt eine sehr gute Frequenzcharakteristik und hohe Empfindlichkeit, was dadurch gesichert wird, dass die Spiegelmembranen kontaktlos eine erhebliche Lichtleistung der Lichtquelle modulieren können. Diese Membranen können aus sehr dünnen elastischen Folien mit einer Dicke von z.B. 10 bis 20 jam gefertigt werden« Bei Anwendung von hochfrequenten Photodioden oder Phototransistoren kann durch das erfindungsgemässe photoelektrische Mikrophon ohne Verminderung der Empfindlichkeit moduliertes Licht mit einer Frequenz bis 100 kHz aufgenommen werden. Daraus folgt, dass die Frequenzcharakteristik des photoelektrischen Mikrophons in diesem Falle nicht durch die Photozelle begrenzt wird.The photoelectric microphone according to the invention emits an output power which is several times higher than the previously known microphone types. It has very good frequency characteristics and high sensitivity, which is ensured by the fact that the mirror membranes can modulate a considerable amount of light output from the light source without contact. These membranes can be made of very thin elastic foils with a thickness of, for example, 10 to 20 jam . When using high-frequency photodiodes or phototransistors, the photoelectric microphone according to the invention can record modulated light with a frequency of up to 100 kHz without reducing the sensitivity. It follows that the frequency characteristic of the photoelectric microphone is not limited by the photocell in this case.
Das erfindungsgemässe photoelektrische Mikrophon kann vorteilhaft als drahtloses Mikrophon mit Amplituden- oder Frequenzmodulation verwendet werden. 9098 8 3/0732The photoelectric microphone according to the invention can be advantageous as a wireless microphone with amplitude or frequency modulation be used. 9098 8 3/0732
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Claims (1)
Bestandteil eines Hesonanzkreiees geschaltet ist·7 · Fhot © electric microphone according to claim 1, 2, 3 and A, characterized in that the photocell (9) as
Part of a resonance circuit is connected
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS741166 | 1966-11-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE1537597A1 true DE1537597A1 (en) | 1970-01-15 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (2)
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|---|---|
| DE (1) | DE1537597A1 (en) |
| GB (1) | GB1188679A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0030262A1 (en) * | 1979-12-06 | 1981-06-17 | Rockwell International Corporation | An acousto-optic transducer device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3828755B2 (en) * | 2001-02-20 | 2006-10-04 | 株式会社ケンウッド | Displacement light quantity converter |
-
1967
- 1967-11-21 DE DE19671537597 patent/DE1537597A1/en active Pending
- 1967-11-22 GB GB5309267A patent/GB1188679A/en not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0030262A1 (en) * | 1979-12-06 | 1981-06-17 | Rockwell International Corporation | An acousto-optic transducer device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1188679A (en) | 1970-04-22 |
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