NO317922B1 - Magnetmikrofon - Google Patents

Description

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen relaterer seg til en ny anordning og bruken av anordningen for å undertrykke akustisk tilbakekobling og strukturbåren lyd i lydinnspiIlings- og/eller lydreproduserende deler dannet av mekanisk eller sonisk påvirkning.

Oppfinnelsens bakgrunn

Problemer som følge av akustisk eller strukturbåren tilbakekobling er et alminnelig problem innenfor lyd, kringkast-ning eller télekommunikasjon.

Responsen fra de fleste mikrofoner blir svekket av vibrasjoner plukket opp av omgivende strukturer. I tilfelle av bordmikrofoner vil dette være vibrasjoner fra bordet i seg selv. Om noen arbeider ved bordet, vil de skape en lyd, banking, banke lett med blyant, bevege kopper etc. som fin-ner sin vei til mikrofonen via vibrasjoner. Luftbårene lyd-bølger kan også eksitere de omgivende strukturer og en hvilken som helst resonans i disse strukturene kan bli koblet til mikrofonen, noe som resulterer i transienter og/eller harmonisk forvrengning.

Innenfor integrerte video- eller telefonkonferansesystemer vil vibrasjoner (lyd) fra innebygde høyttalere i tillegg til å bevege seg gjennom luft også gå direkte til mikrofonen. Dette skyldes at kabinettet også starter å vibrere i fase med høyttaleren. I konferanser der en bordmikrofon blir brukt, og spesielt der flere deltakere tar del i en konferanse, har erfaring vist at deltakerne vil bli for-styrret av lyd som følge av at deltakerne flytter ting på bordet eller slår lett på bordet med sine fingre, følgelig, som nevnt over, der en mikrofon er plassert på et bord, vil vi ha en kobling mellom mikrofonen og bordet.

Det vil normalt kompenseres for kobling mellom høyttalere og mikrofoner i telekonferanseutstyr ved bruk av en akustisk ekkokansellator. Slike ekkokansellatorer er normalt basert på en lineær modell idet en lyd som beveger seg gjennom luften er nær lineær. Men vibrasjoner som kobles gjennom kabinetter kan ha en større andel av harmonisk forvrengning som reduserer ekkokansellatorens ytelse og kan kreve en mer komplisert ekkokansellator. Også en ekkokansellator som fungerer i oppsett der ingen eller svært liten mekanisk kobling finnes (noe som er tilfelle der høyttaler og mikrofon er godt separert), kan lide av slike harmoniske forvrengninger idet luftbåren lyd kan eksitere strukturen for omgivelsene til mikrofonen.

For å bedre ytelsen for mikrofoner er det derfor essensielt å mekanisk isolere mikrofonen fra omgivende strukturer for således å unngå vibrasjoner i å nå mikrofonelementet.

Det finnes mange velkjente teknikker for å løse dette prob-lemet med å isolere støykilde og ønsket signalkilde. Undertrykkelse av uønsket kobling, spesielt mekaniske koblinger, ved å isolere lydinnspillende og lydproduserende kilder mekanisk er én. Tradisjonelt utføres dette ved for eksempel for platespillere ved å bruke flytende oppheng, vanligvis ved bruk av fjærer, for mikrofoner og høyttalere er det kjent å bruke elastiske oppheng for undertrykkelse av mekanisk kobling. Disse elastiske oppheng kan være gummibånd som danner opphenget mellom en mikrofon eller en høyttaler og tilhørende monteringsanordning.

Fra US 04199667 er det kjent en mikrofon der mikrofonelementet er mekanisk opphengt innenfor et hus. Vekten og

egenskapene for det elastiske materialet brukt for å holde mikrofonelementet er kjent, således vil de naturlige sving-nirigsfrekvensene også være kjent og dette kan brukes for å kompensere for vibrasjoner som kan eksitere elementet. En

annen metode for å kompensere for vibrasjonsgenerert støy i signalet er fremvist i US 06226386. Her inkluderer mikrofo-

nen en oscillasjonsdetekterende anordning på innsiden av mikrofonkabinettet. Informasjonen fra denne anordningen blir elektronisk prosessert og så brukt for å modifisere signaler fra mikrofonelementet for således å kompensere for støy. Nok en metode for å løse disse problemene er å sette hele mikrofonkabinettet i en slags fleksibel krybbe, dette blir gjort i US04514598.

Problemer med vibrasjoner er velkjent av produsenter for mikrofoner. Derfor har disse produsentene utviklet mikrofoner som er mer, men ikke fullstendig, immune mot vibrasjoner. Lettere/tynnere membraner er vanligvis brukt så vel som kraftigere stramming av membranen. Disse teknikker har ofte ulemper, så som mer kostbar produksjon eller en lavere følsomhet for luftbåren lyd. I tillegg kan produsenter an-befale å rotere mikrofonene for å unngå vibrasjoner normalt (90 grader) på membranen. Denne siste teknikken fungerer kun dersom det eksisterer et primært "plan" av vibrasjoner.

I andre applikasjoner er undertrykkelse av vibrasjoner opp-nådd ved gyroskopisk oppheng, væskefylt oppheng eller magnetisk levitasjon. I det sistnevnte tilfellet vil objektet som skal være isolert fra omgivende strukturer bli plassert på et diamagnetisk element levitert relativt til permanente magneter. Mulige magnetiske levitasjonssystemer blir fremvist i for eksempel US 03428370 og US 03597022.

Sammendrag av oppfinnelsen

Det er en hensikt for den foreliggende oppfinnelse å til-veiebringe et system og bruken av et slikt system som eli-minerer de ulemper som er beskrevet over. Trekkene definert i de selvstendige kravene vedlagt karakteriserer dette systemet og bruken av systemet.

Spesielt presenterer foreliggende oppfinnelse et forbedret system for en lydinnspillende og/eller lydreproduserende del der den lydinnspillende og/eller lydreproduserende del er levitert på et magnetisk felt.

Den foreliggende oppfinnelse fremlegger videre anvendelsen av en lydinnspillende og/eller lydreproduserende del som beskrevet i de vedlagte krav.

Kort beskrivelse av tegningene

For å gjøre oppfinnelsen enklere forståelig vil det i dis-kusjonen som følger refereres til de vedlagte tegninger,

Figur 1 viser et sidesnitt (la) og et bilde sett nedenifra (lb) for en foretrukket utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse. Dette er en mikrofon for bruk på et konferan-sebord . Figur 2 viser tre forskjellige konfigurasjoner for magneter brukt i mikrofonen for figur 1. Figur 3 viser et sidesnitt av en alternativ utførelsesform realisert i en mikrofon tenkt for bruk i kabinetter, det vil si en høyttalende telefon. Figur 4 viser et sidesnitt av en mikrofon plassert på et sirkulært diamagnetisk element levitert relativ til permanente magneter. Figur 5 viser et sidesnitt av et magnetisk multilags ver-sjon av en foretrukket utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse viser et arrangement og bruken av dette arrangementet der arrangementets hovedtrekk er dets undertrykkelse av alle typer av mekanisk kobling mellom en støykilde og en signalkilde. Spesielt er det vist en lydinnspillende og/eller lydreproduserende del (11, 13, 17 i figur 1) løst forankret/koblet til en andre del der uønsket kobling mellom signalkilden, dvs. den lydinnspillende og/eller lydreproduserende del, og den andre del er undertrykket siden signalkilden er levitert på et magnetisk felt.

Den foreliggende oppfinnelse fremviser et arrangement der en signaleringskilde, dvs. en mikrofon, er opphengt ved magnetisk levitasjon for å undertrykke strukturbåren vibrasjon. For å gjøre oppfinnelsen enklere forståelig når det refereres til en mikrofon skal det forstås at en hvilken som helst lydproduserende eller lydinnspillende anordning kan erstatte mikrofonen. Ytelsen for mikrofonen blir således forbedret og gir derved bedre lydkvalitet og forbedret evne til å plukke opp lavnivåsignaler fra for eksempel en person plassert langt unna mikrofonen.

Videre når det refereres til den løst forankre-de/forbindelsen av mikrofonen til et andre element, skal det forstås at denne forankring/forbindelse kan være av en hvilken som helst type kjent for en fagmann på området, inkludert trådløs forbindelse slik som Bluetooth, andre ra-dioforbindelser, ultrafiolett, magnetisk eller optisk kobling for signaloverføring, videre vil effekttilførselen til den flytende mikrofonen kunne være av en trådløs type som kjent fra teknikkens stilling. Effektoverføring kan inkludere, men er ikke begrenset til, induktivt koblede systemer som inkluderer transmisjon og opptakssløyfe (pickup loops). Typisk anvender et slikt induktivt koblet effektoverfø-ringssystem en resonant, pulsbreddemodulert (PWM) kvasi firkantbølge som effektkilde for forbindelsesløs (lednings-fri) transmisjon.

Den foretrukne utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse blir vist i figur 1. Tre alternative utførelsesformer er vist i figur 3, figur 4 og figur 5. Figurene viser tverrsnittet fra siden og alle de diskuterte arrangementer har en sirkulær form. Den sirkulære fasong har enkelte for-deler når det kommer til distribusjon av magnetiske felter, men i denne beskrivelsen er dette kun gjort for å forenkle tegningene og for å gjøre dem enklere forståelig. Således kan magneten ha en hvilken som helst fasong og være av en hvilken som helst type permanent eller elektromagnetisk. Figur 2 viser tre forskjellige konfigurasjoner for magneter (21, 22, 23) brukt i en foretrukket utførelsesform for foreliggende oppfinnelse.

I figur 1 vises en mikrofon for bruk på et bord eller pult. Mikrofonen omfatter to hoveddeler, en i det vesentlige tyngre toppdel (11) levitert over en base (12) plassert på bordet. Denne toppdelen holder en sirkulær magnet (13) med en av dens poler (f.eks. Nordpolen) vendende nedover. Magneten (13) er plassert direkte over en annen magnet (14) på basen. Magneten (14) på basen har samme pol (dvs. Nordpolen) vendende oppover. Like magnetiske poler som vender mot hverandre skaper en avvisende kraft som leviterer toppdelen av mikrofonen (11). For å stabilisere magnetene relativt til hverandre vil toppdelen være fiksert sideveis gjennom små slingretråder eller fleksible polstringer (15 og 18) og tynne fleksible armer/fingre (16). Disse armene begrenser ikke vertikal bevegelse, således, vil en vertikal orientert vibrasjon kunne bli overført til toppdelen. Som følge av den iboende vekten av toppdelen og det lave forbindelses-punktet (15 og 18) vil en hvilken som helst horisontalt orientert vibrasjon føre til at toppdelen tilter istedenfor å bevege seg sideveis og således holde senter av toppdelen i det vesentlige rolig. Til slutt holder toppdelen mikrofonelementet (17) som plukker opp lyd uten påvirkning fra noen andre vibrasjoner fra bordet.

For å beskytte toppdelen av mikrofonen fra å bli ødelagt

ved håndteringskrefter utover det alminnelige og for å tillate den å bli snudd opp ned (ved håndtering) vil toppdelen nødvendigvis måtte sikres til basisdelen ved en eller annen mekanisk struktur som holder den på plass uten mekanisk

kontakt under normal drift. I figur la og lb kan det ses at den nedre delen av toppen (11) har en geometri som tillater den å bevege seg i noen grad med hensyn på basen (12), men som samtidig unngår store bevegelser. En type av dempemate-riale (19) kan også legges mellom de to delene for således å hindre høy lyd i å bli generert om noen med hensikt tryk-ker toppdelen ned inntil den kommer i kontakt med basen.

Hvert sett av magneter kan bli komponert som en sirkulær magnet som i figur 2c eller av et flertall mindre magneter som i figur 2a og 2b.

En andre foretrukket utførelsesform for den forelig<g>ende oppfinnelse

I figur 3 vises et alternativt arrangement. Dette er funda-mentalt den samme ide, men denne versjonen kan være bedre tilpasset innbygging i kabinetter, for eksempel, en høytta-lende telefon. Alle trekk- beskrevet i den første utførel-sesform vedrørende, den mekaniske beskyttelse, dvs. dem-pingsmaterialet, en sikkerhetsbolt/krok eller en sikrings-bolt kan være omfattet i den andre utførelsesform.

I dette arrangementet er toppdelen (31), mikrofonen (37) og magnetene (33) og (34) tiltet svakt med hensyn på horison-talplanet. Dette gjør det mulig for de tynne fleksible armene/fingrene (35) i å bli festet på en side av toppdelen, noe som tillater en enklere og billigere mekanisk design og muligens også mindre/enklere magneter.

En tredje foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen

I figur 4 vises nok et arrangement. Her er toppdelen (41) som bærer mikrofonelementet (47) utelukkende opphengt og stabilisert av magnetiske krefter. Et sirkulært diamagnetisk element (45) er levitert relativt til en permanent magnet (46) i basen (42), noe som danner et magnetisk felt gjennom et sirkulært returelement av jern (44) og en polplate (43) av jern. Tekkene beskrevet i de foregående utførelsesformer med hensyn på mekanisk beskyttelse kan bli omfattet i denne tredje utførelsesform av oppfinnelsen.

En fjerde foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen

I figur 5 vises en multilagsstruktur der en første del (51), bestående av en signaleringskilde (57) og magneter (53) enten permanente magneter eller ikke, er levitert på en andre del (61) som danner en base. Disse to deler kombineres til en første signaleringskildeanordning. Signale-ringskildeanordningen kan ha magneter (63) fiksert ved sin underside, videre kan vi ha en tredje del som danner en andre base (52) der den andre base har magneter (64) på sin toppside arrangert for å frastøte den første signalerings-anordning, således har vi et tolags tilbakekoblingsun-dertrykkende system av magnetisk levitasjonstype. Ved å bruke det samme prinsipp er det mulig å bygge en n-lags struktur. Denne fjerde utførelsesform kan kombineres med en hvilken som helst av de foregående utførelsesformer, videre kan den også inkludere et eller flere av trekkene i de foregående utførelser slik som mekaniske beskyttelsessyste-mer .

Hovedfordelen ved den foreliggende oppfinnelse sammenlignet med den kjente teknikk er at den samlede ytelse for mikrofonen blir forbedret, noe som gir bedre lydkvalitet og forbedret evne til å plukke opp lavnivåsignaler fra for eksempel en person plassert langt unna mikrofonen. Dette oppnås ved å åpne for at mikrofonen kan ha en spesielt "myk" forbindelse til omgivende struktur generelt gjennom magnetiske krefter. Dette gir mikrofonen en naturlig svingningsfre-kvens som er mye lavere enn hva som ellers er mulig for således ogå mekanisk isolere den fra systemet rundt.

I utstyr der både mikrofon og en høyttaler er innebygd, der uønsket akustisk eller strukturkobling mellom disse er til-stede og det må kompenseres for dette, vil den samlede kobling og spesielt den harmoniske forvrengning av koblingen kunne bli redusert, noe som forenkler enten {eller både og) designet av en ekkokansellator/kompensator eller den samlede mekaniske design.

Oppfinnelsen kan også kombineres med teknikker presentert innenfor kjent teknikk. For eksempel, ved å redusere vibra-sjonsopptak fra en retning ved egnet orientering av mikro-fonmembranen så vil et forenklet magnetarrangement kunne anvendes, idet dette kun trenger å redusere vibrasjoner normalt på membranen.

Merk at i det foregående så har det blitt fremvist en detaljert beskrivelse av bestemte utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse, det skal forstås at ekvivalenter kan inkluderes innenfor omfanget av oppfinnelsen som beskrevet i kravene.

Claims (17)

1. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del (11, 13, 17) løst forankret/koblet til en andre del (12), karakterisert ved at nevnte lydinnspillende og/eller lydreproduserende del er levitert på et magnetisk felt.

2. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til krav 1, karakterisert ved at den lydinnspillende og/eller lydreproduserende del (11, 13, 17) og nevnte andre del (12) i kombinasjon danner et første lydinnspillende og/eller lydreproduserende anordning (10).

3. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til krav 2, karakterisert ved at nevnte førstely-dinnspillende og/eller lydreproduserende anordning (10) danner et første lag, i et antall av lag der hvert lag er levitert på et magnetisk felt mellom et øvre og et nedre lag.

4. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til et av kravene 1-3, karakterisert ved at nevnte magnetiske felt oppnås som følge av en permanent magnet (13) og/eller en elektromagnet (13) holdt av den lydinnspillende og/eller lydreproduserende del og en magnet (14) holdt av den andre del der nevnte magneter har samme poler som vender mot hverandre for å danne en frastøtende kraft som medfører at den lydinnspillende og/eller lydreproduserende del leviterer.

5. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til et av kravene 1-4, karakterisert ved at den innspillende og/eller lydreproduserende del er sideveis fiksert gjennom små forankringer eller fleksible foringer (15, 18) og/eller fleksible armer/fingre (16) og/eller nevnte første lydinnspillende og/eller lydreproduserende anordning (10) er sideveis fiksert gjennom små forankringer eller fleksible puter og/eller fleksible armer/fingre.

6. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til krav 3 og 5, karakterisert ved at nevnte sideveis fikseringsarrangement (15, 16, 18) er realisert som en eller flere armer/fingre som strekker seg ut fra den lydinnspillende og/eller lydreproduserende del og nevnte fikseringsarrangement (15, 16, 18) er fiksert til den andre del (12) og/eller nevnte sideveis fikseringsarrangement er realisert som en eller flere armer/fingre som strekker seg ut fra nevnte første lydinnspillende og/eller lydreproduserende anordning (10) og nevnte fikseringsarrangement er fiksert til nevnte nedre lag.

7. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til krav 5 eller 6, karakterisert ved at armene/fingrene er fleksible og vil tillate den lydinnspillende og/eller lydreproduserende del å bevege seg fritt langs en akse parallell med de magnetiske flukslinjene og/eller armene/fingrene er fleksible og vil tillate at nevnte første lydinnspillende og/eller lydreproduserende anordning (10) kan bevege seg fritt langs en akse parallell med de magnetiske flukslinjene mellom hvert lag.

8. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte lydinnspillende og/eller lydreproduserende del (11, 13, 17) er mekanisk sikret mot mekanisk interferens og/eller nevnte første lydinnspillende og/eller lydreproduserende anordning (10) er mekanisk sikret mot mekanisk interferens.

9. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til krav 8, karakterisert ved at nevnte mekaniske sik-ringsarrangement realiseres som en sikkerhetsbolt og/eller en sikkerhetskrok.

10. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at et dempningsmateriale/substrat (19) er festet til en eller begge lydinnspillende og/eller lydreproduserende del og den andre del og/eller et dempningsmateriale/substrat er festet til en eller begge av overflatene mellom nevnte første lydinnspillende og/eller lydreproduserende anordning (10) og nevnte nedre lag.

11. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til et av kravene 2-10, karakterisert ved at nevnte første lydinnspillende og/eller lydreproduserende anordning (10) er en integrert del av en eller flere av følgende anordninger: en høyttalende telefon, en telefon, trådløst kommunikasjonsutstyr, en mobiltelefon, en Bluetooth-anordning, en videokonferanseterminal, et hørselsapparat og aktivt hørselsvern.

12. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte lydinnspillende og/eller lydreproduserende del holder en mikrofon (17).

13. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til krav 12, karakterisert ved at nevnte første innspillende og/eller lydreproduserende anordning (10) er en bordmikrofon.

14. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til et av kravene 1-11, karakterisert ved at den nevnte lydinnspillende og/eller lydreproduserende del holder et høyttalerelement.

15. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til et av kravene 1-14, karakterisert ved at nevnte signal og/eller effekttransmisjon mellom den lydinnspillende og/eller lydreproduserende del (11, 13, 17) og den andre del (12) er en trådløs transmisjon.

16. En lydinnspillende og/eller lydreproduserende del i henhold til krav 15, karakterisert ved at nevnte trådløse transmisjon realiseres med en eller flere av følgende løs-ninger : en Bluetooth-forbindelse/transmisjon, en radioforbindelse forskjellig fra en Bluetooth-forbindelse, ultrafiolett forbindelse/transmisjon, en magnetisk forbindelse/transmisjon, en optisk forbindelse/transmisjon og/eller som et induktivt koblet system.

17. Bruk av et lydinnspillende og/eller lydreproduserende del (11, 13, 17) i henhold til et av kravene 1-16 der nevnte første lydinnspillende og/eller lydreproduserende anordning (10) kan bli brukt som en integrert del i en eller flere av de følgende anordninger: en høyttalende telefon, en telefon, et trådløst kommunikasjonsutstyr, en mobiltelefon, en Bluetooth-anordning, en videokonferanseterminal, et hørselsapparat og aktivt hørselsvern.