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Mit einem Elektret ausgerüstetes Kondensatormikrophon, insbesondere
für Hörbrillen Gegenstand der Erfindung ost ein mit einem Elektret ausgerüstetes
Kondensatormikrophon mit einseitiger Richtcharakteristik, zum Einsatz in Schwerhörigengeräten,
insbesondere Hörbrillen, welches Mikrophon als Truckgradientenempfänger ausgebildet
ist.
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Es sind bereits Vorschläge bekannt geworden, die darauf abzielen,
insbesonders in Brillenbügel derartige Kleinmikrophone einzubauen, da Schwerhörigengeräte
in Gestalt einer Brille wegen ihrer Unauffalligkeit allgemein bevorzugt werden.
So ferne das Kleinmikrophon ein reiner Druckempfänger st, also eine kugelförmige
Richtcharakteristik aufweist, kann es wegen seiner Kleinheit ohne weiteres in einen
Brillenbügel eingebaut werden, ohne daß dieser wesentlich breiter ausgeführt werden
müsse als ein normaler Bügel. Die Verwendung eines Mikrophons mit einer Kugelcharakteristik
hat aber für den Benützer eines damit ausgerüsteten Gerätes den Nachteil, daß er
nicht
feststellen kann, aus welcher Richtung ein bestimmter Schall
kommt, bzw. werden an seinen Gehörsinn auch Störgeräusche weitergeleitet, denen
er durch keine Kopfdrehung ausweichen kann und die die Aufnahme des gewünschten
Schalles bzw. die Verständlichkeit von gesprochenen Worten sehr behindern.
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Aus diesem Grunde ist man bestrebt, bei Schwerhörigengeräten Schallempfänger
mit einer vorzugsweise einseitigen Richtcharakteristik einzusetzen, so daß der Benützer
eines solchermaßen ausgerüsteten Gerätes eine Schallquelle auch orten kann und der
Einfluß störenden Schalles vermindert wird.
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Im Gegensatz zu Kleinmikrophonen mit Kugelcharakteristik sind aber
Richtmikrophone wegen der zur Ausbildung einer ausgeprägten, vorzugsweise einseitigen
Richtcharakteristik erforderlichen akustischen Elemente merkbar größer, so daß,
wenn ein solches Richtmikrophon in einen Brillenbügel eingebaut werden soll, dieser
auffallend breiter ausgebildet werden muß, als ein normaler Bügel, was den Träge
einer solchen Hörbrille sofort als Schwerhörigen erkennen läßt.
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Die Erfindung zeigt nun einen Weg, ein mit einem Elektret ausgerüstetes
Kondensatormikrophon mit vorzugsweise einseitiger Richtcharakteristik für Schwerhörigengeräte
in einer solchen raumsparenden Bauweise auszubilden, daß sein Einbau in Brillenbügel
mit herkömmlichen Abmessungen möglich ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß mittelbar oderunmittelbar ein von der Rückseite der Membran ausgehender, parallel
zur Membranebene verlaufender flacher Schallkanal vorgesehen ist, dessen Schalleintrittsöffnung
in einem Abstand von der Membran angeordnet ist, der ein Vielfaches der Membranausdehnung
beträgt.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
ist der
Schallkanal an den niederen Hohlraum zwischen Membran und Gegenelektrode unmittelbar
angeschlossen und im Schallkanal und bzw. oder am Ende desselben ein Reiburgswiderstand
vorgesehen, so daß ein die Richtwirkung der Anordnung bestimmendes akustisches Laufzeitglied
entsteht.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei Verwendung
eines gekapselten, mit einem Elektret ausgerüsteten kapazitiven Wandlers mit vorzugsweise
einseitiger Richtcharakteristik der Schallkanal seitlich an die Kapsel angeschlossen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Schallkanal die Aufgabe, den Abstand zwischen
dem vorderen und dem hinteren Schalleintritt zu vergrößern, damit eine merkbare
Verbesserung der der Wandlerkapsel eigenen Richtcharakteristik zustande kommt, weil
durch die erfindungsgemäße Anordnung eine Vergrößerung des Druckgradienten erzielt
wird.
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Trotz der guten Richtwirkung des erfindungsgemäßen Mikrophons sind
seine Abmessungen in der Breite und der Tiefe, wie bereits erwähnt, so klein, daß
ein Einbau in einen Brillenbügel herkömmlicher Art ohne weiteres möglich ist. Die
Mikrophonkapsel hat einen Durchmesser bzw. eine Seitenlänge von etwa 4 mm und eine
Einbautiefe von etwa 3 mm. Der seitlich angeschlossene Schallkanal ist ein Hohlraum
von etwa 4 x 2,5 mm im Querschnitt und einer Länge von etwa 30 mm. Brillenbügel
haben in der Regel einen Querschnitt von 4,5 x 8 mm, so daß das erfindungsgemäße
Mikrophon ohne Schwierigkeiten untergebracht werden kann.
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Die kleinen Abmessungen der Membran bzw. der Kapsel ergeben an sich
keine Richtwirkung durch Druckstau im Frequenzbereich von Schwerhörigengeräten.
Die geforderte Richtwirkung entsteht durch die Lage der beiden
Aufsprechöffnungen
und die Wirkung des Laufzeitgliedes. Die eine Aufsprechöffnung ist die Vorderseite
der Membran bzw. die kleine Öffnung in der Schutzkappe der Membran, die andere die
Öffnung am Ende des langgestreckten Hohlraumes, der mit einem Reibungswiderstand
abgeschlossen sein kann. In einer Abwandlung der Erfindung kann der akustische Reibungswiderstand
auch in dem langen Hohlraum, etwa in der Mitte desselben, eingesetzt sein. Durch
Verschieben des Reibungswiderstandes kann dann eine Beeinflussung der Richtcharakteristik
vorgenommen werden.
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Zweckmäßig wird die kleine Öffnung in der Schutzkappe der Membran
so angeordnet, daß der Abstand zwischen vorderem und hinterem Schalleintritt möglichst
groß wird.
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Trotz der Kleinheit des erfindungsgemäßen Mikrophons ist es möglich,
zumindest eine Impedanzwandlerstufe in integrierter Schaltung im Mikrophon unterzubringen,
vorzugsweise in dem einen Hohlraum bildenden Schallkanal oder hinter der Gegenelektrode.
Dadurch sind auch alle Schwierigkeiten beseitigt, die sich aus der Hochohmigkeit
des Kondensatormikrophons ergeben könnten.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen
Mikrophons können der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung entnommen werden,
in der Pig.l in axonometrischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel zeigt, Fig.2
einen Brillenbügel erkennen läßt, in dem ein Mikrophon nach der Erfindung eingebaut
ist, die Fig.3 und Fig.4 zeigen Richtoharakteristiken in verschiedenen Ebenen, in
Fig.5 sind mit dem erfindungsgemäßen Mikrophon erzielte
Frequenzgangeharakteristiken
dargestellt, Fig.6 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel nach
der Erfindung und Fig.7 stellt eine Seitenansicht dar.
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In Fig.i ist mit 1- eine Elektretkapsel, die gegebenenfalls eine
integrierte elektronische Schaltung enthalten kann, bezeichnet. Die vordere Schalleintrittsöffnung
2 ist in der Schutzkappe der Kapsel seitlich vorne angeordnet. Parallel zur Ebene
der Membran des Mikrophons 1 ist ein Schallkanal in Form eines prismatischen Hohlraumes
3 an das Mikrophon 1 angeschlossen, welcher Hohlraum an seinem Ende eine Öffnung
aufweist, die mit dem Reibungswiderstand 4 abgeschlossen ist. Der Hohlraum 3 stellt
mit diesem Reibungswiderstand 4 ein akustisches Laufzeitglied dar, das die einseitige
Richtwirkung des Schallempfängers ergibt. Der Abstand der Schallöffnung 2 zum akustischen
Reibungswiderstand 4 bzw. zu der von ihm verschlossenen Öffnung-beträgt etwa 2 bis
3 cm. Die Richtung der größten Empfindlichkeit des Mikrophons entsteht in der Richtung
des Pfeiles.
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Pig.2 zeigt die Ansicht eines Brillenbügels, der das erfindungsgemäße
Mikrophon enthält. Der Brillenbügel ist hohl und das Mikrophon wird von der Innenseite
her eingebaut. Die Schallöffnungen sind hier ebenfalls mit 2 und 4 bezeichnet. Im
Bügel können in bekannter Weise ein Verstärker, die Batterie und der Schallgeber
für die Knochenleitung oder ein Ohrhörer eingebaut sein.
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Die Fig.3 und 9 zeigen die erzielbaren Richtcharakteristiken in zwei
senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen. Durch die Dimensionierung der das Laufzeitglied
bildenden Elemente, vor allem des akustischen Reibungswiderstandes, entstehen die
Oardioide 5 oder die Hypercardioide 6.
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Die Frequenzcharakteristiken in Abhängigkeit
der
die Membranschwingungen bestimmenden Größen sind in Fig.5 dargestellt.
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Die Kurve 7 entsteht bei einer Grundresonanz der membran von etwa
2000 Hz. Die Kurve 9 entspricht den Erfordernissen für Schwerhörige und ist bei
einer Grundresonanz der Membran bei étwa 5000 Hz zu erreichen. Zur Anpassung an
den Gehörschaden des Patienten ist es oft erforderlich, elektronische Mittel im
nachfolgenden Verstärker einzusetzen. Für solche Zwecke eignet sich ein Frequenzgang
besonders gut, wie er durch die Kurve 8 in Fig.5 dargestellt ist.
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In Fig.6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch im
Schnittbild dargestellt. Zur Erzielung einer möglichst klaren Darstellung wurde
auf eine Wiedergabe in natürlicher Größe verzichtet und das erfindungsgemäße Mikrophon
mindestens im Maßstab 2:1 dargestellt. Die Membran 10 aus Elektretfolie befindet
sich in geringem Abstand von der Gegenelektrode 11, die Durchbrechungen 12 aufweist.
Diese Anordnung allein ergibt eine achtförmige Richtcharakteristik, wenn sie dem
Schallfeld ausgesetzt ist. Der zweckmäßig in integrierter Schaltung ausgebildete
Impedanzwandler 13 ist im langgestreckten Gehäuse 14 untergebracht, das eine Öffnung
15 aufweist, die mit dem akustischen Reibungswiderstand 16 abgedeckt ist. Außer
diesem Reibungswiderstand 16 kann wenigstens noch ein weiterer Reibungswiderstand
16a im Schallkanal vorgesehen sein. Zusammen mit dem Holraum 15 können die Reibungswiderstände
ein akustisches Laufzeitglied vom RG-Typ bilden, das in an sich bekannter Weise
die bevorzugt einseitige Richtwirkung des Mikrophons, u.zw. mit der größten Empfindlichkeit
in Richtung der Längsachse des Gehäuses 14, in Fig.6 durch einen Pfeil gekennzeichnet,
erzeugt.
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Vor der Membran 10 ist zweckmäßigerweise eine Schutzkappe vorgesehen,
die aus einem Teil der vorderen
Gehäusewand gebildet sein kann und
die für den Schalleintritt zur membran die kleine Öffnung 17 aufweist.
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Die elektrischen Kontakte 18 können an dem der Mikrophonkapsel gegenüberliegenden
Ende des Gehäuses 14 angeordnet sein. Die Draufsicht in Fig.7 läßt erkennen, daß
die beiden Schalleinlaßöffnungen 17 und 15 an den äußersten Enden des Gehäuses 14
vorgesehen sind, damit der Druckgradient den aus konstruktiven Gründen größtmöglichen
Wert erreichen kann.
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Wegen der geringen Abmessungen des erfindungsgemäßen Mikrophons eignet
es sich besonders gut zum Einbau in Brillenbügel, wobei zur Erzielung eines echten
Stereohörens beide Bügel mit einem Mikrophon nach der Erfindung ausgestattet werden.
Durch die für die Xleinheit des erfindungsgemäßen Mikrophons überraschend gute Richtwirkung
ergibt sich auch eine ausgezeichnete stereophonische Wirkung, die eine leichte Ortung
von Schallquellen ermöglicht.