Smart and Healthy Living / Fraunhofer IPMS

Drahtlose Kopfhörer mit MEMS Lautsprechern für das Internet of Voice

04. Februar 2020

Für die Miniaturisierung des Im-Ohr-Lautsprechers in Hearables hat das Fraunhofer IPMS ein neues, leistungseffizientes Schallwandlerprinzip entwickelt.

© Fraunhofer IPMS
MEMS Chip mit drei Mikrolautsprecher- Bauelementen auf Trägerplatine zur Ansteuerung.

Sie sind digitale Assistenten und helfen, Geräte mit Sprachbefehlen zu steuern, in fremde Sprachen zu übersetzen oder unkompliziert zu bezahlen. Internet-of-Voice-Dienste findet man mittlerweile überall, ob in Autos, Smartphones oder im Wohnzimmer. Mit Hearables kann das Internet of Voice direkt im menschlichen Ohr eingesetzt werden: Hearables sind intelligente drahtlose Kopfhörer, die mit Minilautsprechern ausgerüstet sind und die komplette Internetkommunikation übernehmen können. Dafür muss jedoch die benötigte Hardware so weit miniaturisiert werden, dass sie bequem im Gehörgang getragen werden kann.

Für die Miniaturisierung des Im-Ohr-Lautsprechers in Hearables hat das Fraunhofer IPMS ein neues, leistungseffizientes Schallwandlerprinzip entwickelt. Dieses besitzt keine herkömmliche Membran mehr. Vielmehr wurde diese in Form einer Vielzahl von Biegebalken – ähnlich den Saiten einer Harfe – in das Volumen eines Siliziumchips verlegt. Innerhalb der nur 20 μm dünnen Biegebalken sind neuartige elektrostatische Biegeaktoren, so genannte Nano-E-Drive-Aktoren integriert, welche durch die Audiosignalspannung zum Schwingen angeregt werden.

Auf den Laborergebnissen aufbauend wurde ein erstes akkubetriebenes Demosystem für die Im-Ohr Wiedergabe realisiert. Damit ließen sich Schalldrücke von mehr als 100 dB und vielversprechende Linearitäten erstmals realisieren. Derzeit wird eine Ansteuerung mit Verstärker entwickelt, die es erlauben soll, die Vorteile hinsichtlich der Energieeffizienz und des Formfaktors für Verwertungskunden in einfacher Weise zugänglich zu machen.