专利名称：装配测距仪的麦克风的制作方法
技术领域：
本发明涉及麦克风，该麦克风包括一个麦克风外壳，一个在外壳前部、用于从声音发射器接收声音的声电转换器，以及用于将来自转换器的声音表现信号传送到麦克风外的外部声音信号处理设备的装置。
背景技术：
麦克风，尤其是歌唱用麦克风，通常都具有一个问题从麦克风到声音发射器(例如艺术家的嘴)的距离会影响麦克风录制的声音效果。麦克风具有不同类型的方向特性和不同类型的距离响应，并且通常当制造者制造麦克风时，会针对一定的参数以保证其最优化。因此，例如可以试图制造一种用于非常近距离采音的特殊麦克风，而其它的麦克风都是制造成从更远距离采音的。当实际使用用途有些背离原先期望的使用用途时，根据一定使用类型进行了优化的麦克风将制造出较差的声音效果，并且声音效果可能会夸张S声，得到不正确的频率响应等等。
发明内容
因此，需要一种类型更灵活的麦克风，例如一种可以针对改变其到声音发射器的距离的最优化参数来做调整的麦克风。本发明的目标是解决这个难题，并且根据本发明，提供了介绍中所述的麦克风，其特征在于，它装配了用于测量其到声音发射器的距离的元件。
在本发明的一个重要实施例中，用于测量距离的元件包括在声电转换器之中。之后，该转换器可以由悬挂在周围的框架中的弹性压电金属箔片组成，并且具有一个块状中心体(massive centre body)，该块状中心体包含用于测量距离的元件。
用于测量距离的元件可以是超声波回声测距仪。该超声波回声测距仪可包括两个压电元件，其中一个用于向声音发射器发射窄的正向超声波波束，另一个用于接收来自声音发射器的超声波回声。
用于测量距离的元件也可以是激光测距仪。
麦克风外壳的内层可包括用于产生、分别解释来自和至测距元件的信号的电路。该电路的一部分可用于产生超声波振动以激励压电超声波发射器元件，该电路其它部分可操作地接收并且解释从压电超声波接收器元件接收到的信号。
另外，该电路的一部分用于产生控制信号以从测距元件中的激光元件中发射激光，该电路的其它部分操作地接收并且解释来自测距元件中激光检测器的反射信号。
在本发明的麦克风的一个实施例中，该麦克风包括一个用于使用已测到的距离的电路元件，所述电路元件具有以下所述功能组中的至少一项功能停止传输来自麦克风的声表现信号，调整作为已测量距离的一个函数的增益因子，和调整作为已测量距离的一个函数的均衡器设置。
在根据本发明的麦克风的进一步的实施例中，用于测量距离的元件及其所相连的电路也用于通过对来自声音发射器的反射信号进行解调来进行声检测，所述反射信号是一个高频信号，接收来自声音发射器和来自周围环境噪声的叠加声音调制。
下面，本发明将通过示例的实施例，深入地进行讨论，在这里需要参考以下的附图，其中图1在具有电缆的一个实施例中示出了根据本发明的麦克风，图2示出了根据本发明、具有无线发射系统的麦克风，图3示出了与图1相同但是不具有麦克风外壳的麦克风，图4以细节示出了图3的顶部示图，和图5示出了该麦克风的声音转换器。
具体实施例方式
首先必须指出，下面所提及的实施例只是解释怎样实现根据本发明的麦克风的一个例子，而具体的限制只应该在所附的独立权利要求中提出。因此，本发明的麦克风并未在细节上指出怎样在该麦克风中处理拾取的声音，也未指出怎样通过处理来自麦克风的信号传输的设备来处理声音，也未指出怎样从麦克风传输电声表现信号，例如通过附加的电缆或者通过无线传输系统。因此，在图1和2中示出了根据本发明的麦克风1的两个实施例，及其通过信号电缆2(图1)，分别通过无线发射器3和天线4(图2)的传输。至于其它，只在图1和2中示出了外部细节，而对于本发明重要的细节将在下面的图3，4和5中示出。
图3中示出了与图1中示出的麦克风相一致、但是不具有麦克风外壳5(图1，图2)的麦克风。与图1和图2中相同的麦克风顶部6也在图3和图4中示出，而且图3和图4还示出了声电转换器7，该声电转换器在图5中被更详细地示出。转换器7的主要功能当然是拾取从声音发射器(例如，从艺术家的嘴)通过空气传播并且进一步通过栅格状麦克风顶部6传播的声振动。如所示，转换器7具有外部框架8，并且通过横梁9和内部框架10在此坚硬地支撑。框架10内具有大量形状为扇形并且在扇形之间具有较小的径向切口的压电薄膜金属箔片。在中心处，金属箔片11连接到中心体13。当声波到达扇形金属箔片薄膜时，这些膜会进入振动状态，并且这样的运动将会导致在压电金属箔片中产生电压。这些电压通过导线14输出，每个金属箔片都装配了各自的信号导线。这样的一个可用于本发明的优选实施例中的转换器，在申请人此前于2001年2月21日提交的、申请号为09/788,607的美国专利申请中进行了讨论。在该美国专利申请中示出了下述的变种，在本发明中要求了其优先权在中心体13中，放置了压电元件15、16，其中一个压电元件15用于发射振动，而另一个压电元件用于接收发射的振动。通往/来自中心体中压电元件的信号导线未在图5中示出，但是它们遵从扇形区11上的路径来自中心体16并向外通往图中示出的信号导线17。压电元件15和16在这种情况中是铸入(cast-in)“半月亮(half moons)”的压电材料。操作的方式将会是，例如，中心体压电元件发射高频振动，最好范围为5-10MHz(但是并不限制在这个范围内)，以使回声探测器进行测量，为了对声音发射器的运动模式作更精确的检测，有可能会进行回声多普勒分析。
通过元件16来拾取反射的振动。从中心体发射的超声波波束非常窄并且是定向的，例如可以从麦克风顶部6的中心穿射而出，也就是说可以穿射过特殊的中心孔。两个“新月形”压电元件15和16也可以具有抛物线或近似抛物线的曲率，以实现窄波束的发射以及相应的定向接收。
具有压电金属箔片11的声音接收元件的不同扇形区也可用于发射和接收，但是很少用于麦克风实施例。分离的扇形区主要提供电子信号组合的可能性，以消除外部噪音。
转换器元件的另一个特点是在中心框架10下侧的紧固系统。支柱18的系统提供了对紧固螺钉19的支持，该系统在工作时能够把中心体13向下拔出一段距离，以对朝向中心体13的、向下倾斜的位置产生影响(impart)，对于中心框架10内部的金属箔片扇形区11，由此将使得转换器的整个活动部分更有些“抛物线”的形状，并且因此而更加定向。如果中心螺钉19在下侧形成一直到中心体13的刚性接合并且其中只可能有适应的旋转的话，那么中心体13相对于垂直方向的振动将被锁定，并且金属箔片扇形区11随后将只能够在这样固定的中心体13和固定的内部框架10之间振动。但是如果紧固螺钉19与中心体13之间的连接装配了弹性零件的话，则金属箔片扇形区和中心体的整个系统将仍旧具有在垂直方向上的振动模式，但是该振动在弹性连接的影响下得到了修正。
如所提及的，去往/来自转换器中有源元件(active element)11，15，16的信号是沿着信号导线14，17(图5)发送的，并且去往/来自图3示出的基座单元20。该基座单元可包括信号处理设备，例如A/D转换器，可控/可编程均衡器，放大器和其它设备。另一方面，如果麦克风是电缆连接类型的，那么直接通过导线2来传送去往/来自有源元件的信号也是可能的。但是，对于该麦克风所装配的测距系统，特别需要包含在基座元件20中、用于为压电元件15产生超声波信号的内部电路，以及用于接收和解释接收到的来自压电元件16的反射信号的电路。基座元件20最好包括一个电池形式的电源，这个电源对于操作上面提及的可能的其它电路也将是十分有必要的，并且在通向外部设备的无线转换器的情况中(图2)，对于操作单元3(图2)中的无线发射器/接收器也将是十分有必要的。此外，用于测距仪信号解释的电路将(例如)通过当到声音发射器的距离超过一定的预设门限值时停止来自麦克风的声表现信号的传输，来操作地使用测量结果。因此，可能使用测距仪来调整内置放大器的增益因子，也可以用于外部设备中的放大器，可以通过这样的方式长的已测量距离将需要增加增益，而短距离则需要衰减。此外，可以影响频率曲线，也就是均衡器设置，作为已测量距离的一个函数，例如到声音发射器的距离与出现某些不期望的频率峰值或频率倾斜之间的已知关系。
至于消除噪音，具有测距系统的中心体还具有一个双重功能。这是一个事实从元件15发射的、将要在声音发射器被反射的高频超声波信号在被发射之后，还将重叠地接收更慢的振动，也就是来自声音发射器的期望的声音和可能来自周围环境的一些噪音。这些慢的声振动(更确切的说，是相对于用于实际测距测量中的高频振动是慢的)可以通过信号处理，与高频振动分开，并且可以把它们用作也通过金属箔片扇形区11拾取的声音振动的信号处理的基础，尤其是对于消除噪音和来自声音信号的不期望的声音。基座元件20中的电路也可适用于这样的函数。
目前为止，只有放置在声音转换器中心的声音超声波元件作为测距元件被提及。也可以在麦克风上的某些其它位置放置类似的超声波测距仪，但是具有相同的功能和连接到信号处理电路的相同连接类型。
公知的另一种类型的测距仪是使用激光波束的仪器，并且可以在与图5所示单元相同的位置上，也就是在实际的中心体13中，将一个小的激光二极管与微光学仪器(micro-optics)相结合。激光波束(最好使用红外线)随后通过麦克风顶部6的相应开口被发射，将从声音发射器反射并返回到与激光一起放置的光检测器。这样的激光测距仪也可放置在麦克风上某些其它的地方，例如外围。(这样的测距仪可以是改装设备。)但是很显然，中心位置将是优选的。
最后，必须被提及的是本发明是关于完整麦克风的若干个发明中的一个，所有的这些发明都同时地被作为专利申请的主体，可以参考题为“A song microphone with signal processing equipment”、申请号为2001 5983的挪威专利申请，题为“A microphone with variableventilation”、申请号为2001 5982的挪威专利申请，以及题为“Amicrophone with exchangeable details”、申请号为2001 5984的挪威专利申请。这些同时提交的专利申请在一定程度上显示了可用于解释或完成本发明特点的特点，在这里通过引用将这些申请结合进本说明书中。
权利要求
1.一种麦克风，其包括麦克风外壳，位于该外壳前部、用于接收来自声音发射器的声音的声电转换器，以及用于将来自所述转换器的声音表现信号传送到麦克风外的外部声音信号处理设备的装置，其特征在于，所述麦克风装配有用于测量到所述发射源距离的元件。
2.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述用于测量距离的元件包括在所述声电转换器中。
3.根据权利要求2所述的麦克风，其特征在于，所述转换器由悬挂在周围框架中的弹性压电金属箔片组成，并且具有块状中心体，所述中心体包含所述用于测量距离的元件。
4.根据权利要求1，2或3所述的麦克风，其特征在于，所述用于测量距离的元件是一个超声波回声测距仪。
5.根据权利要求4所述的麦克风，其特征在于，所述超声波回声测距仪包括两个压电元件，其中一个用于向声音发射器的方向上发射窄的超声波波束，另一个用于接收来自所述声音发射器的超声波回声。
6.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述用于测量距离的元件是一个激光测距仪。
7.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述外壳的内层包括用于产生、分别解释至和来自所述用于测量距离的元件的信号的电路。
8.根据权利要求7所述的麦克风，其特征在于，所述电路的部分可操作地产生超声波振动，以激励压电超声波发射器元件，所述电路其它部分可操作地接收并且解释从压电超声波接收器元件接收到的信号。
9.根据权利要求7所述的麦克风，其特征在于，所述电路的部分可操作地产生控制信号以从所述测距仪中的激光元件中发射激光，所述电路的其它部分可操作地接收并且解释来自所述测距仪中激光检测器的反射信号。
10.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述麦克风包括一个用于使用已测距离的电路元件，所述电路元件具有以下所述功能组中的至少一项功能停止传输来自所述麦克风的声音表现信号，调整作为已测量距离的一个函数的增益因子，和调整作为已测量距离的一个函数的均衡器设置。
11.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述用于测量距离的元件及其所相连的电路也可操作地通过对来自所述声音发射器的反射信号进行解调来进行声检测，所述反射信号是一个高频信号，接收来自所述声音发射器和来自周围环境噪音的声音调制，作为一个叠加。
全文摘要
本发明公开一种麦克风，该麦克风装配了用于测量到声音发射器(例如艺术家的脸)的距离的元件(13)。该距离测量元件(13)可以是该麦克风的压电转化器(7)的一部分，并且可以是压电超声波回声测距仪(15，16)。
文档编号G01S17/00GK1628485SQ02805300
公开日2005年6月15日 申请日期2002年2月20日 优先权日2001年2月21日
发明者比格·厄滕 申请人:梅迪特龙股份有限公司