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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Das vorliegende Patent beansprucht Nutzen gemäß 35 U. S. C. Abschnitt 119 (e) für die vorläufige US-Anmeldung Nr. 61/031,483, eingerecht am 26. Februar 2008, deren Offenbarung hier ausdrücklich durch Bezugnahme enthalten ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Das vorliegende Patent betrifft im Allgemeinen Wandler und im Besonderen ein Richtmikrofon, das so ausgelegt ist, dass es mit einer Vielzahl von Öffnungen arbeitet.
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HINTERGRUND
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Eine Art eines Richtwandlers, z. B. ein Mikrofon, zum Wandeln eines akustischen Signals in ein elektrisches Signal weist einen Hohlraum auf, der in einem Gehäuse ausgebildet ist. Eine Membran in dem Gehäuse teilt den Hohlraum in ein hinteres Volumen und ein vorderes Volumen. Eine vordere Öffnung kommuniziert mit dem vorderen Volumen und eine hintere Öffnung kommuniziert mit dem hinteren Volumen. Das Einsetzen eines akustischen Widerstands, z. B. einer Blende, eines Kanals, oder eines porösen Materials, in die hintere Öffnung erzeugt eine Zeitverzögerungsstruktur, um die Zeit, die benötigt wird, bis ein Schallsignal, das an der hinteren Öffnung ankommt, auf die Membran trifft, zu modifizieren, und modifiziert somit die Richtcharakteristiken des Mikrofons. Zum Erzeugen einer zweiten Zeitverzögerungsstruktur können die hinteren und vorderen Öffnungen räumlich voneinander beabstandet sein, so dass ein Schallsignal, das durch die vordere Öffnung und das vordere Volumen und auch durch die hintere Öffnung und das hintere Volumen wandert, zu verschiedenen Zeiten auf die Membran trifft. Wenn das Mikrofon jedoch sowohl mit ersten als auch mit zweiten Zeitverzögerungsstrukturen gebaut wird, d. h. mit der ersten Zeitverzögerungsstruktur in der hinteren Öffnung und der zweiten Zeitverzögerungsstruktur in der vorderen Öffnung, kann die interne Zeitverzögerung für das Schallsignal zum Wandern durch die hintere Öffnung gleich der internen Zeitverzögerung für das Schallsignal zum Wandern durch die vordere Öffnung sein. In diesem Fall treffen die Schallsignale gleichzeitig auf die Membran und der Schalldruck wird aufgehoben und es wird kein elektrisches Signal erzeugt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Für ein umfassendes Verständnis der Offenbarung sollte auf die folgende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Wandler-Anordnung z. B. ein Richtmikrofon, gemäß einer beschriebenen Ausführungsform zeigt;
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2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Wandler-Anordnung nach 1;
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3 ist eine Querschnitts-Ansicht der in 1 gezeigten Wandler-Anordnung;
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4 ist eine Querschnitts-Ansicht einer Struktur für eine Wandler-Anordnung, z. B. ein Richtmikrofon, gemäß einem oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen; und
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5 ist eine Querschnitts-Ansicht einer weiteren beispielhaften Struktur für eine Wandler-Anordnung, z. B. ein Richtmikrofon, gemäß einem oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen.
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Fachleuten auf diesem Gebiet ist klar, dass Elemente in den Figuren lediglich zur Vereinfachung und Klarheit abgebildet sind. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass bestimmte Handlungen und/oder Schritte in einer bestimmten Reihenfolge der Durchführung beschrieben oder abgebildet werden, wobei Fachleuten auf diesem Gebiet klar ist, dass solch eine spezifische Abfolge nicht unbedingt erforderlich ist. Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, dass die Begriffe und Ausdrücke, die hier verwendet werden, die übliche Bedeutung haben, die solchen Begriffen und Ausdrücken im jeweiligen Fach- und Sachgebiet zugewiesen wird, es sei denn, es werden spezifische Bedeutungen hier abweichend erläutert.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Obgleich der Gegenstand des vorliegenden Patents zahlreiche Modifikationen und alternative Formen zulässt, werden bestimmte Ausführungsformen beispielhaft in den Zeichnungen dargestellt und diese Ausführungsformen werden ausführlich hier beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Offenbarung die Erfindung nicht auf die jeweiligen beschriebenen Formen beschränken soll, sondern die Erfindung soll im Gegenteil alle Modifikationen, Alternativen und Äquivalente abdecken, die dem Geist und dem Umfang der Erfindung entsprechen, die von den beigefügten Ansprüchen definiert sind. In der gesamten folgenden Beschreibung beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf entsprechende gleiche Elemente in allen Figuren der Zeichnung.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wandlers 110, der in nahezu jeder Art von elektronischer Vorrichtung, Spielvorrichtung, Kommunikationsvorrichtung, Kamera, Unterhaltungsvorrichtung, Hörvorrichtung (z. B. Ohrhörern, Kopfhörern, drahtlosem Bluetooth Headset, Einsatz-Ohrhörer, drahtlosem UWB Headset, Hörgerät) und ähnlichem verwendet werden kann. Wenn sie in Hörgeräten verwendet werden, können solche Vorrichtungen Hörgeräte vom Typ hinter dem Ohr, im Ohr, im Gehörgang, vollständig im Gehörgang, Empfänger im Ohr, Kombination aus hinter dem Ohr und im Ohr, Kombination aus hinter dem Ohr und im Gehörgang, Kombination aus hinter dem Ohr und vollständig im Gehörgang, Kombination aus hinter dem Ohr und Empfänger im Ohr, oder ähnliches sein. Die vorstehende Liste von Hörvorrichtungen ist nicht erschöpfend, und es ist selbstverständlich, dass andere Arten von Hörvorrichtungen möglich sind.
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Der Wandler 100 kann ein Empfänger, ein Lautsprecher oder ein Mikrofon sein. Zwei oder mehr Wandler 100 können kombiniert werden und können in Kombination eine Kombination aus Empfänger und Mikrofon, mehrere kombinierte Mikrofone oder mehrere kombinierte Empfänger sein, je nach den gewünschten Anwendungen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Wandler 100 ein Richtmikrofon. Der Wandler 100 kann ein Gehäuse 101 mit einem oberen Gehäuseabschnitt 102 und einem unteren Gehäuseabschnitt 104 aufweisen. Die Gehäuseabschnitte 102 und 104 haben jeweils eine Endwand 102a bzw. 104a an einem ihrer Öffnungsenden. Eine scheiben- oder plattenartige Struktur 110 ist zwischen den Endwänden 102a und 104a fest an die Gehäuseabschnitte 102 und 104 gekoppelt. Die Struktur 110 kann die Form eines im Wesentlichen kreisförmigen Rings haben und kann der Konfiguration des Gehäuses 101 entsprechen.
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Die Struktur 110 kann eine erste Oberfläche 110a, eine zweite Oberfläche 110b und eine Vielzahl von Öffnungen 112, z. B. Schlitze, die in einer Außenkante 115 der Struktur 110 ausgebildet sind, aufweisen. Die Öffnungen 112 ermöglichen es, dass akustische Signale, z. B. Töne, von oberhalb und unterhalb der Struktur durchtreten. Dadurch, dass die Endwände 102a, 104b der Gehäuse 102, 104 mit den ersten und zweiten Oberflächen 110a, 110b der Struktur 110 nahe den Öffnungen 112 durch eine geeignete Technik verbunden sind, um ein komplettes Gehäuse zu bilden, erlauben es die Öffnungen 112, die entlang einer Innenfläche 117 (wie in 2 gezeigt) des Gehäuses 101 vorhanden sind, dass Töne von außerhalb des Gehäuses 101 eintreten und mit einem Innenraum 112 (wie in 2 gezeigt), der von dem Gehäuse 101 ausgebildet wird, zusammenwirken, oder erlauben, dass Töne, die in dem Gehäuse erzeugt werden, nach außen übertragen werden, wenn der Wandler 100 als Empfänger oder als Lautsprecher konfiguriert ist. Die Gehäuseabschnitte 102, 104 und die Struktur 110 können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Kunststoff- oder Verbundmaterialien einschließlich Verbundstrukturen mit abwechselnden Schichten aus leitenden und nicht leitenden Materialien, Kunststoffen, die mit Metallteilchen überzogen sind, oder ähnlichem.
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Der Wandler 100 weist des Weiteren eine Flex-Schaltungsanordnung 106 und wenigstens eine Anschlussfläche 108 – drei sind gezeigt – auf, die elektrisch mit der Anschlussleitungs-Schaltung 106 verbunden ist, um das Verbinden des Wandlers 100 mit einer (nicht gezeigten) externen Vorrichtung zu ermöglichen. Die externe Vorrichtung kann eine gedruckte Leiterplatte, ein Wandler, ein Teil einer elektronischen Vorrichtung oder eine elektronische Vorrichtung sein. Die Flex-Schaltungsanordnung 106 kann an jeder Oberfläche des Gehäuses 101 befestigt werden, solange die Flex-Schaltungsanordnung 106 die Öffnungen 112 nicht blockiert. Wie gezeigt ist, ist die Flex-Schaltungsanordnung 106 an dem oberen Gehäuseabschnitt 102 befestigt, sie kann jedoch genauso gut an dem unteren Gehäuseabschnitt 104 befestigt werden.
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2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Wandlers 100. Der Wandler 100 weist des Weiteren eine Motoranordnung 116 und eine Schaltungsanordnung 118 auf, die sich in dem Gehäuse 101 befinden. Eine optionale Öffnung 120 kann auf dem oberen Gehäuse 102 ausgebildet sein, um eine elektrische Verbindung von der Flex-Schaltungsanordnung 106 zu der Schaltungsanordnung 118 zu ermöglichen. Ein Ausschnitt 114 kann in der Struktur 110 ausgebildet sein, um verschiedene Arbeitskomponenten des Wandlers 100 aufzunehmen, beispielsweise die Schaltungsanordnung 118.
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3 zeigt eine Querschnitts-Ansicht des Wandlers 100. Die Motoranordnung 116 kann von typischer Konstruktion sein und weist eine Rückenplatten-Anordnung 122 und eine Membran-Anordnung 124 auf. Es wird angemerkt, dass der Betrieb des Wandlers 100 im Allgemeinen auf der Kapazitätsänderung und dem resultierenden elektrischen Signal basiert, das als Ergebnis der Bewegung der Membran-Anordnung 124 erzeugt wird, die darauf anspricht, dass sie Schalldruck ausgesetzt ist, in Bezug auf eine feste Elektrode auf der Rückenplatten-Anordnung 122. Wie gezeigt ist, ist die Motor-Anordnung 116 in dem unteren Gehäuseabschnitt 104 des Wandlers angebracht, und eine Öffnung 126 nahe der Motor-Anordnung 116 ist in dem unteren Gehäuseabschnitt 104 ausgebildet. Die Öffnung 126 ermöglicht, dass akustische Energie, z. B. Schall, von dem umgebenden Äußeren des Gehäuses 101 in das Gehäuse 101 eintritt, und die Membran-Anordnung 124 fühlt den Schall von der Öffnung 126 ab. Die Schaltungs-Anordnung 118, die in dem Gehäuse 101 angebracht ist, ist mit der Motor-Anordnung 116 durch eine beliebige bekannte Technik elektrisch verbunden. Sobald die Motor-Anordnung 116 in dem Gehäuse positioniert wird, wird der Innenraum 122 durch die Motor-Anordnung 116 in ein vorderes Volumen 130 und ein hinteres Volumen 128 geteilt, und die Schaltungs-Anordnung 118, hinter der Motor-Anordnung 116, wird in dem hinteren Volumen 128 positioniert, und die Öffnung 126, vor der Motor-Anordnung 116, wirkt über das vordere Volumen 130 mit der Motor-Anordnung 116 zusammen. Die Struktur 110, die mit einer Vielzahl von Öffnungen 112 versehen ist, wird lokalisiert und über der Motor-Anordnung 116 platziert, um das hintere Volumen 128 mit der Umgebung außerhalb des Gehäuses 101 über die Öffnungen 112 zu verbinden. Die Öffnungen 112, die das hintere Volumen 128 hinter der Motor-Anordnung 116 verbinden, bilden eine Zeitverzögerungsstruktur für Schall, der in diese Öffnungen 112 eintritt. Es wird angemerkt, dass der Wandler 100 mit verschiedenen Richtdiagrammen erster Ordnung durch Verändern der Dimensionen der Öffnungen 126 der Struktur 110 ausgewählt werden kann.
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Die 4 und 5 zeigen Ansichten von oben von verschiedenen Ausführungsformen der Struktur 110 mit verschiedenen Formen der Öffnungen 112. Wie in 4 gezeigt ist, hat jede Öffnung 112 im Wesentlichen eine U-Form, und wie in 5 gezeigt ist, hat jede Öffnung 112 im Wesentlichen eine V-Form. Die Öffnungen 112 können eine gemeinsame Form haben, wie in den 4 und 5 gezeigt ist, oder sie können Kombinationen von Formen sein. Andere Formen können verwendet werden, und die V- und U-förmigen Öffnungen 112, die in den 4 und 5 gezeigt sind, sind nur beispielhaft. Die Stelle, Anzahl und/oder Größe der Öffnungen 112 beeinflussen die Audiocharakteristiken des Mikrofons 100. Die Verwendung der Öffnungen 112 der Struktur 110 beeinflusst das Polardiagramm des Mikrofons 100. Ihre Verwendung beeinflusst auch den Frequenzgang und die Empfindlichkeit des Mikrofons 100.
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Es ist selbstverständlich, dass zahlreiche Varianten der oben genannten Annäherungsweisen möglich sind. Varianten der obigen Annäherungsweisen können beispielsweise das Durchführen der oben genannten Schritte in einer anderen Reihenfolge umfassen. Des Weiteren können die Öffnungen 112 direkt an dem oberen Gehäuseabschnitt 102 oder dem unteren Abschnitt 104 ausgebildet werden, ohne die Struktur 110 einzuführen. Die Öffnungen 112 können beispielsweise an der Seitenwand 150a oder 150b (wie in 1 gezeigt) der Gehäuseabschnitte 102 oder 104 ausgebildet werden, solange Schall aus allen Richtungen von außerhalb der Gehäuseabschnitte 102, 104 durch die Öffnungen 112 eintritt und mit der Motor-Anordnung 116 über das hintere Volumen 128 zusammenwirkt. Alternativ können der obere Gehäuseabschnitt 102, der untere Gehäuseabschnitt 104 oder beide Gehäuseabschnitte 102, 104 mit Öffnungen 112 versehen werden, wie dies bei dem vorhergehenden Beispiel der Fall ist. In diesem Fall wirken die Öffnungen 112 mit dem hinteren Volumen 128 zusammen und können radial um den Umfang der Gehäuseabschnitte 102, 104 herum nahe der Endwand 102a oder 104a ausgebildet werden, so dass eine ähnliche Zeitverzögerungsstruktur ausgebildet werden kann, um das gewünschte Polardiagramm des Mikrofons 100 bereit zu stellen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden hier beschrieben, einschließlich der besten den Erfindern bekannten Art und Weise zum Ausführen der Erfindung. Es ist selbstverständlich, dass die gezeigten Ausführungsformen nur beispielhaft sind und nicht so verstanden werden sollen, dass sie den Umfang der Erfindung einschränken. Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, dass, sofern nicht ein Begriff ausdrücklich im vorliegenden Patent mit dem Satz ”In der vorliegenden Verwendung hat die Definition des Begriffs '...' folgende Bedeutung:...” oder einem ähnlichen Satz definiert ist, keine Absicht besteht, diesen Begriff explizit oder implizit über die einfache oder normale Bedeutung hinaus einzuschränken, und solch ein Begriff darf nicht im Umfang eingeschränkt aufgrund einer Aussage in einem beliebigen Abschnitt des vorliegenden Patents (mit Ausnahme der Formulierungen der Ansprüche) ausgelegt werden. Im dem Maße, in dem auf in den Ansprüchen am Ende des vorliegenden Patents genannte Begriffe im vorliegenden Patent auf eine Weise Bezug genommen wird, die mit einer einzelnen Bedeutung übereinstimmt, erfolgt dies ausschließlich aus Gründen der Klarheit, um den Leser nicht zu verwirren; es ist nicht beabsichtigt, solch einen Anspruchsbegriff implizit oder anderweitig auf diese einzelne Bedeutung einzuschränken. Es ist nicht beabsichtigt, den Umfang eines beliebigen Anspruchselements aufgrund der Anwendung von 35 U. S. C. Abschnitt 112, § 6, zu interpretieren, es sei denn ein Anspruchselement ist durch Nennung des Worts ”Mittel” (”means”) und eine Funktion ohne Nennung jeglicher Struktur definiert.
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Zusammenfassung
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Ein Mikrofon weist ein Gehäuse mit einer Struktur und einer Motoranordnung auf. Das Gehäuse hat einen Innenraum, und die in dem Gehäuse angebrachte Motoranordnung teilt den Innenraum in ein vorderes Volumen und ein hinteres Volumen. Die als Teil des Gehäuses ausgebildete Struktur hat eine Vielzahl von Öffnungen, z. B. Einschnitte verschiedener Größe. Die Öffnungen können als Zeitverzögerungsstruktur zum Modifizieren der Richtcharakteristiken des Mikrofons wirken.
