Brevet FR2688644A1 — publié le 19930917

Microphone à capteur fractionne La présente invention concerne un microphone à capteur fractionné. Les microphones traditionnels ont l'inconvénient de fonctionner d'autant mieux qu'ils sont placés près de la source sonore. Lorsque la distance microphone/source sonore augmente, il est nécessaire d'utiliser des membranes de plus grandes dimensions, mais des ondes stationnaires apparaissent aisement sur ces grandes membranes, ce qui provoque un brouillage du son capté surtout dans un milieu réverbérant. Cela pose des problèmes, notament pour la prise de son audiovisuelle, lorsqu'on ne désire pas que le microphone soit visible à l'image. Le microphone selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. En effet la surface sensible, par exemple la membrane flexible métallisée d'un capteur à condensateur, doit être d'une surface suffisamment grande pour pouvoir capter des signaux acoustiques de faible amplitude (à titre d'exemple 250 à 1000 mm2 pour un microphone à condensateur ou électret). Cette surface sensible est mécaniquement séparée en un certain nombre d'îlots indépendants de telle sorte que la mise en vibration d'un flot n'interfère pas avec les autres flots de l'ensemble, évitant ainsi la possibilité de formation d'ondes stationnaires, ou les rejetant au dessus du spectre audible. (fig 1) A titre d'exemple, on peut utiliser une structure en nid d'abeille ou une structure en rosace comportant, à titre d'exemple non limitatif, sept flots assurant le fractionnement de la membrane par bloquage mécanique de la membrane sur la structure porteuse de la capsule microphonique. Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention: - à chaque flot de surface sensible (A, fig2) correspond un détecteur de déformation de cette surface (B,fig2) de façon à obtenir un signal séparé issu de chaque flot qui permet de les traiter séparement. - Pour diminuer la diaphonie entre les flots constitutifs de la surface sensible, elle est constituée de couples surface sensible/détecteur de déformation (A, B fig3) autonomes (K, fig3) et donc électriquement et mécaniquement découplés. Dans le mode préférentiel de réalisation de l'invention, la surface sensible déformable (A) est une membrane mince et souple de polymère métallisé par évaporation sous vide, tendue sur un tambour cylindrique ou hexagonal, avec une tension suffisante pour que sa fréquencence de résonnance soit rejetée au dessus du spectre audible. Le détecteur de déformation (B) est la pièce polaire, sous forme d'une plaque rigide métallique ou métallisée, séparé de la membrane déformable par une mince rondelle isolante, ils forment ensemble un condensateur dont la valeur varie suivant le déplacement de la membrane. La polarisation du condensateur peut être permanente sous forme d'électret, ou bien est fournie par 1' électronique du microphone. Les différents flots sont tenus ensembles par le coulage d'une résine choisie pour ses qualités d'isolant acoustique. Microphone à capteur fractionné - Les signaux issus de chaque détecteur de déformation sont additonnés ou soustraits dans un sommateur de courant (E, fig3). - En isolant la face arrière de la surface sensible de l'air ambiant dans lequel se propagent les vibrations acoustiques, par un opercule obstruant le tambour supportant la surface sensible déformable pour en faire une cavité close (C, fig 4), on obtirent un capteur de pression (P) qui forme avec d'autres capteurs identiques, un microphone omnidirectionnel selon l'invention (fig4). - Lorsque l'arrière de la surface sensible est en contact avec l'air ambiant dans lequel se propagent les vibrations accoustiques, en laissant libre l'extrémité du tambour opposée à celle supportant la surface sensible déformable pour en faire une cavité ouverte (D, fig 5) , on obtient un capteur de vitesse (V) qui forme avec d'autres capteurs identiques, un microphone bidirectionnel selon l'invention (fig5). - En alternant les capteurs de pression (P) avec des capteurs de vitesse (V), et en faisant varier la proportion des signaux issus de chaque type de capteur à l'aide d'un sommateur de courant (G), on obtient un microphone à diagramme de directivité variable selon rinvention (fig6). La variation de directivité évolue d'omnidirectionnel (100% pression), à bidirectionnel (100% vitesse), en passant par cardiolde (50% pression, 50% vitesse) et hypercardiolde (25 pression, 75% vitesse) - Selon une autre variante de réalisation de l'invention, le microphone est constitué d'une pluralité de capteurs de pression (P) appairés tête-bêche , et d'une pluralité de capteurs de vitesse (V) appairés tête-bêche, la surface sensible des capteurs étant orientée vers l'extérieur de l'ensemble que forment ces paires. Par inversion de la polarité de tous les capteurs de vitesse (V) d'un même coté de l'ensemble, chaque paire de capteurs de vitesse travaille en push-pull, avec une plus grande identité de signal, que celui-ci soit un signal (F) en phase ou un signal (H) en opposition de phase, entre le signal issu des capteurs de pression (E) et le signal (H+F) issu des capteurs de vitesse (fig7). Le microphone selon l'invention est particulièrement destiné à l'enregistrement du son dans l'audio-visuel, ainsi que pour toute autre forme de reproduction sonore REVENDICATIONS 1) Microphone caractérisé par une surface sensible déformable subdivisée par des moyens mécaniques en un certain nombre d'ilots, de telle sorte que la déformation d'un ilot ne réagisse pas sur le comportement des ilots connexes (fig. 1). 2) Microphone selon revendication 1) dans lequel chaque ilot de surface sensible déformable (A, fig2) se trouve couplé à un détecteur électrique de déformation de la surface en regard (B, fig2). 3) Microphone selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué par la juxtaposition, sur un plan droit ou concave, d'un certain nombre de couples "surface sensibleldétecteur de déformation" électriquement et mécaniquement découplés (fig3). 4) Microphone selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu' un sommateur de courant (E, fig3).mélange les signaux issus de chaque détecteur de déformation 5) Microphone selon rune quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque surface sensible déformable (A, fig 4) est mécaniquement montée sur une cavité close (C, fig 4) faisant fonctionner la surface sensible comme un capteur de pression (P,fig 4). 6) Microphone selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque surface sensible déformable est mécaniquement montée sur une cavité ouverte (D,fig5), faisant fonctionner la surface sensible comme un capteur de vitesse d'air (V, fig5). 7) Microphone selon les revendications 5) et 6), caractérisé en ce qu'un sommateur de courant (G, fig6 ) permet de faire varier, en sortie du dispositif, la proportion des signaux électriques (E, fig6) issus des capteurs de pression (P, fig6) et des signaux (F, fig6) issus des capteurs de vitesse (V, fig6). 8) Microphone selon la revendication 7) constitué d'une pluralité de capteurs de pression appairés tête-bêche (P, fig7), et d'une pluralité de capteurs de vitesse appairés tête-bêche (V, fig7) ; la surface sensible (A) des capteurs étant orientée vers l'extérieur de la paire. 9) Microphone selon la revendication 8) caractérisé en ce que le signal électrique issu d'un des deux capteurs d'une paire (H, fig7) est soustrait par opposition de phase électrique au signal (F, fig7) issu du capteur qui lui est appairé.