(57)【要約】マイクロホンシステムは、１次信号を生成するための１次マイクロホンと、２次信号を生成するための２次マイクロホンと、１次マイクロホンおよび２次マイクロホンの両方に動作可能に連結される選択器と、を有する。また、本システムは、２つのマイクロホンのうちの１つにより主に生成される出力可聴信号を提供するための出力部も有する。選択器は、１）１次信号の少なくとも一部および／または２）２次信号の少なくとも一部のうちのいずれかを、１次信号におけるノイズに応じて、出力部に転送することを選択的に可能にする。
2009545257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次信号を生成するための１次マイクロホンと、
２次信号を生成するための２次マイクロホンと、
該１次マイクロホンおよび該２次マイクロホンに動作可能に連結される選択器と、
出力部と
を備える、マイクロホンシステムであって、
該選択器は、該１次信号の少なくとも一部および該２次信号の少なくとも一部のうちの片方または両方を、該１次信号におけるノイズの関数として該出力部に転送することを選択的に可能にする、マイクロホンシステム。
【請求項２】
前記１次信号または前記２次信号の前記それぞれの一部は、前記出力部に転送される前に処理され得る、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項３】
前記１次マイクロホンは、１次低周波カットオフを有し、前記２次マイクロホンは、２次低周波カットオフを有し、該２次低周波カットオフは、該１次低周波カットオフよりも大きい、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項４】
前記１次マイクロホンは、１次振動板と、該１次振動板によって少なくとも部分的に画定される１次円周方向間隙とを有し、前記２次マイクロホンは、２次振動板と、該２次振動板によって少なくとも部分的に画定される２次円周方向間隙とを有し、該２次円周方向間隙は、該１次円周方向間隙よりも大きい、請求項３に記載のマイクロホンシステム。
【請求項５】
前記ノイズがほぼ既定量未満である場合に、前記選択器は、前記１次信号の少なくとも一部を前記出力部に転送する、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項６】
前記ノイズがほぼ前記既定量よりも大きい場合に、前記選択器は、前記２次信号の少なくとも一部を前記出力部に転送する、請求項５に記載のマイクロホンシステム。
【請求項７】
前記２次信号の前記一部が前記出力部に転送される場合に、前記１次信号の前記一部は、該出力部に転送されない、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項８】
前記１次信号の前記一部が前記出力部に転送される場合に、前記２次信号の前記一部は、該出力部に転送されない、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項９】
前記１次マイクロホンは、前記２次マイクロホンに機械的に連結される、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１０】
１次信号を生成するための１次マイクロホンと、
２次信号を生成するための、ハイパスフィルタを有する２次マイクロホンと、
該１次マイクロホンおよび該２次マイクロホンを機械的に連結する基板と、
該１次マイクロホンおよび該２次マイクロホンと動作可能に連結される選択器と、
出力部と
を備える、マイクロホンシステムであって、
該選択器は、低周波ノイズを検出するための検出器を有し、該選択器は、該検出器が低周波ノイズを検出しない場合に、該１次信号の少なくとも一部が、該出力部に転送されることを可能にし、
該選択器は、該検出器が低周波ノイズを検出する場合に、該２次信号の少なくとも一部が、該出力部に転送されることを可能にする、マイクロホンシステム。
【請求項１１】
低周波ノイズが既定量未満である場合に、前記検出器は、低周波ノイズを検出しない、請求項１０に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１２】
前記１次マイクロホンは、１次低周波カットオフを有し、前記２次マイクロホンは、２次低周波カットオフを有し、該２次低周波カットオフは、該１次低周波カットオフよりも大きい、請求項１０に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１３】
前記１次マイクロホンは、１次振動板と、該１次振動板によって少なくとも部分的に画定される１次円周方向間隙とを有し、前記２次マイクロホンは、２次振動板と、該２次振動板によって少なくとも部分的に画定される２次円周方向間隙とを有し、該２次円周方向間隙は、該１次円周方向間隙よりも大きい、請求項１２に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１４】
前記１次マイクロホンおよび前記２次マイクロホンは、ＭＥＭＳ機器である、請求項１０に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１５】
前記基板は、双方向通信機器を含む、請求項１０に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１６】
１次信号を生成するための１次マイクロホンと、
２次信号を生成するための２次マイクロホンと、
該１次マイクロホンおよび該２次マイクロホンを支持する基板と、
出力部と、
該１次信号の少なくとも一部または該２次信号の少なくとも一部のうちの片方または両方が、該１次信号におけるノイズの関数として該出力部に転送されることを選択的に可能にするための手段と
を備える、マイクロホンシステム。
【請求項１７】
前記選択的に可能にするための手段は、選択器を含む、請求項１６に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１８】
前記１次マイクロホンは、１次低周波カットオフを有し、前記２次マイクロホンは、２次低周波カットオフを有し、該２次低周波カットオフは、該１次低周波カットオフよりも大きい、請求項１６に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１９】
前記２次マイクロホンは、論理ハイパスフィルタを備える、請求項１６に記載のマイクロホンシステム。
【請求項２０】
前記１次信号および前記２次信号のうちの１つのみが、所定の時間に前記出力部に転送される、請求項１６に記載のマイクロホンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権）
本特許出願は、Ｋｉｅｒａｎ  Ｈａｒｎｅｙ、Ｊａｓｏｎ  ＷｅｉｇｏｌｄおよびＧａｒｙ  Ｅｌｋｏを発明者とする「ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥ  ＳＹＳＴＥＭ」という名称の２００６年７月２５日に出願された米国仮特許出願第６０／８３３，０３２号（譲渡代理人整理番号２５５０／Ｂ２１）からの優先権を主張し、該仮特許出願の開示は本明細書においてその全体が参考により援用される。
【０００２】
（関連出願）
本特許出願は、Ｋｉｅｒａｎ  Ｈａｒｎｅｙ、Ｊａｓｏｎ  ＷｅｉｇｏｌｄおよびＧａｒｙ  Ｅｌｋｏを発明者とする「ＮＯＩＳＥ  ＭＩＴＩＧＡＴＩＮＧ  ＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ」という名称の２００６年７月２５日に出願された米国特許出願第１１／４９２，３１４号（譲渡代理人整理番号２５５０／Ｂ１６）に関連し、該特許出願の開示は本明細書においてその全体が参考により援用される。
【０００３】
（発明の分野）
本発明は、概して、マイクロホンに関し、より具体的には、本発明は、マイクロホンの性能向上に関する。
【背景技術】
【０００４】
（発明の背景）
コンデンサマイクロホンは、典型的には、その下に裏板を備えるコンデンサを形成する振動板を有する。可聴信号を受信することによって、振動板は振動し、可聴信号を表す可変静電容量信号を形成する。この可変静電容量信号は、増幅、記録、または別の電子機器へ伝送可能な信号である。
【０００５】
バックグラウンドノイズは、多くの場合、処理対象の可聴入力信号を劣化させ、または別様に無力化する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によると、マイクロホンシステムは、１次信号を生成するための１次マイクロホンと、２次信号を生成するための２次マイクロホンと、１次マイクロホンおよび２次マイクロホンの両方に動作可能に連結される選択器と、有する。また、本システムは、２つのマイクロホンのうちの１つにより主に生成される出力可聴信号を提供するための出力部も有する。選択器は、１）１次信号の少なくとも一部および／または２）２次信号の少なくとも一部を、１次信号におけるノイズの関数として出力部に転送することを選択的に可能にする。
【０００７】
１次信号または２次信号のそれぞれの部分は、出力部に転送される前に処理されてもよいことに留意されたい。
【０００８】
さらに、１次マイクロホンは、１次低周波カットオフを有し、一方、２次マイクロホンは、１次低周波カットオフよりも大きい２次低周波カットオフを有する。その目的のために、その他の方式の中でも特に、１次マイクロホンは、１次振動板と、１次振動板によって少なくとも部分的に画定される１次円周方向間隙とを有する。同様に、２次マイクロホンは、２次振動板と、２次振動板によって少なくとも部分的に画定される２次円周方向間隙とを有する。上述の低周波カットオフ関係を提供するために、２次円周方向間隙は、１次円周方向間隙より大きくてもよい。
【０００９】
例示的実施形態において、ノイズがほぼ既定量未満である場合に、選択器は、１次信号の少なくとも一部を出力部に転送する。対応するように、ノイズがほぼ既定量よりも大きい場合に、選択器は、２次信号の少なくとも一部を出力部に転送してもよい。
【００１０】
２次信号の一部が出力部に転送される場合、１次信号の一部は、例示的に、出力部に転送されない。同様に、１次信号の一部が出力部に転送される場合、２次信号の一部は、例示的に、出力部に転送されない。さらに、選択器は、１次マイクロホンの飽和を検出する検出器を有してもよい。
【００１１】
本発明の別の実施形態によると、マイクロホンシステムは、１次信号を生成するための１次マイクロホンと、２次信号を生成するための、ハイパスフィルタを有する２次マイクロホンと、２つのマイクロホンを機械的に連結する基板と、を有する。また、本システムは、１次および２次マイクロホンを機械的に連結する基板と、１次マイクロホンおよび２次マイクロホンと動作可能に連結される選択器と、出力部と、を有する。低周波ノイズを検出するための検出器を有する選択器は、検出器が低周波ノイズを検出しない場合に、１次信号の少なくとも一部を、出力部に転送することを可能にする。対応するように、選択器は、検出器が低周波ノイズを検出する場合に、２次信号の少なくとも一部を、出力部に転送することを可能にする。
【００１２】
その他の実装の中でも特に、１次および２次マイクロホンは、ＭＥＭＳ機器であってもよい。さらに、特に、基板は、双方向通信機器（例えば、移動電話器またはコードレス電話機）を含んでもよい。
【００１３】
本発明の例示的実施形態は、コンピュータにより使用可能な媒体を有するコンピュータプログラム製品として実装され、そこにコンピュータ読み取り可能プログラムコードが含まれる。コンピュータ読み取り可能コードは、従来のプロセスに従い、コンピュータシステムによって読み取りおよび利用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の前述の利点は、添付の図面を参照し、その利点に関する以下のさらなる説明により、さらに十分に理解されるであろう。
【図１】図１は、本発明の例示的実施形態に従い構成されるマイクロホンシステムを有する基板を図式的に示す。
【図２】図２は、本発明の例示的実施形態に従い構成されるマイクロホンシステムを図式的に示す。
【図３Ａ】図３Ａは、図２のマイクロホンシステムにおいて使用される選択器の第１の実施形態を図式的に示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２のマイクロホンシステムにおいて使用される選択器の第２の実施形態を図式的に示す。
【図４】図４は、本発明の例示的実施形態と共に使用され得るＭＥＭＳマイクロホンの断面図を図式的に示す。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第１の実施形態に従う、マイクロホンシステムの平面図を図式的に示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の第２の実施形態に従う、マイクロホンシステムの平面図を図式的に示す。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の例示的実施形態のマイクロホンシステムにおける１次マイクロホンに関する周波数応答を図式的に示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の例示的実施形態のマイクロホンシステムにおける２次マイクロホンに関する周波数応答を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
例示的実施形態において、マイクロホンシステムは、１次マイクロホンの出力におけるノイズレベルに基づき、１次マイクロホンおよび２次マイクロホンの出力から選択する。より具体的には、２次マイクロホンは、特定の種類のノイズ（例えば、携帯電話機の風ノイズ等の低周波ノイズ）を検出しないように構成される。結果として、その信号は、１次マイクロホンが検出する周波数域ほど広域な周波数域を検出しなくてもよい。
【００１６】
すなわち、１次マイクロホンは、２次マイクロホンよりも高感度であってもよい。結果として、１次マイクロホンは、２次マイクロホンが検出不可能なノイズまたは部分的にのみ検出可能なノイズを検出することができる。したがって、１次マイクロホンが検出するノイズが、ある既定の閾値を超える場合、マイクロホンシステムは、２次マイクロホンの出力をその出力部に提供する。２次マイクロホンの出力の周波数域は広域ではないが、多くの場合、相当な騒音を有する１次マイクロホンからの信号よりも識別可能であることが見込まれる。例示的実施形態の詳細について以下に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の例示的実施形態に従い構成されるマイクロホンシステム１２を支持する基板１０としての機能を果たす移動電話機を図式的に示す。その目的のために、移動電話機（参照番号１０によっても識別される）は、出力音声信号、イヤホン１６、ならびにキーパッド、トランスポンダ論理、およびその他の論理要素（図示せず）等のその他の種々の構成要素を生成するための、マイクロホンシステム１２を含むプラスチック本体１４を有する。後述するように、マイクロホンシステム１２は、１次マイクロホン１８Ａおよび２次マイクロホン１８Ｂを有し、その両方は、相互に非常に近接して固定締結され、かつ電話機本体１４に固定締結される。より一般的には、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方は、例示的には、相互に機械的に連結されることによって（例えば、基板１０を介してまたは直接接続）、その両方が、実質的に同一の機械信号を受信するようにする。例えば、電話機１０を地面に落とす場合、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方は、電話機１０の動きおよびそれに続く衝撃（例えば、電話器１０が地面に激突した後、数度跳ね返った場合）を表す実質的に同一の機械信号／慣性信号を受信するはずである。
【００１８】
代替実施形態において、マイクロホンシステム１２は、電話機本体１４に固定締結されない。つまり、電話機本体１４に可動締結されてもよい。これらは機械的に連結されるため、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方は、それでも依然として、上述のように、実質的に同一の機械信号を受信するはずである。例えば、２つのマイクロホン１８Ａおよび１８Ｂは、電話機本体１４に可動接続される単一のダイで形成されてもよい。あるいは、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂは、別々のダイをまとめてまたは別々にパッケージすることによって形成されてもよい。
【００１９】
基板１０は、マイクロホンの使用に適合可能である任意の構造であってもよい。したがって、その他の構造を基板１０として使用してもよく、また、移動電話器１０は、例示目的のためだけに説明されていることを、当業者は理解されたい。特に、例えば、基板１０は、自動車のダッシュボード、コンピュータのモニタ、ビデオレコーダ、ビデオカメラ、またはテープレコーダ等の、移動可能な機器または比較的小型な機器であってもよい。また、基板１０は、単一のチップまたはダイの基板、あるいはパッケージのダイ取り付けパッド等の表面であってもよい。反対に、基板１０は、建物（例えば、家の玄関の呼び鈴の隣）等の、大型構造または比較的不可動の構造であってもよい。
【００２０】
図２は、図１に示す例示的マイクロホンシステム１２の追加の詳細を図式的に示す。より具体的には、システム１２は、１次マイクロホン１８Ａおよび（より感度の低い）２次マイクロホン１８Ｂを有し、これらは、両方のマイクロホンの出力から選択する選択器１９に連結される。上述のように、例示的実施形態の選択器１９は、１次マイクロホン１８Ａが生成した信号のノイズに応じて、信号のうちの１つのみ（１つのうちの少なくとも一部）をその出力部に転送する。いずれの信号も、選択器１９に到達前または到達後に処理されてもよいことに留意されたい。例えば、信号は、選択器１９に到達前または到達後に増幅されてもよく、さらにフィルタリング等されてもよい。
【００２１】
図３Ａは、図２に示す選択器１９の一実施形態に関する追加の詳細を図式的に示す。具体的には、選択器１９は、１次マイクロホン１８Ａからの信号における特定の種類のノイズを検出するための検出器２１を有する。例えば、ノイズは、より感度の低い２次マイクロホン１８Ｂが検出不可能または部分的に検出可能である低周波ノイズであってもよい。その目的のために、当業者は、回路の過負荷またはクリッピング等の、あるノイズ状態を検出するためのハードウェアまたはソフトウェアを設計してもよい。
【００２２】
また、選択器１９は、前述の２つのマイクロホン信号のうちの１つをその出力部に転送するある多重化装置（つまり、マルチプレクサ２３）も有してもよい。その目的のために、マイクロホンは、検出器２１から選択信号を受信するための選択入力部を有してもよい。選択信号が第１の値（例えば、論理「１」）である場合、マルチプレクサ２３は、１次マイクロホン１８Ａの出力信号を転送してもよい。反対に、選択器１９が第２の値（例えば、論理「０」）である場合、マルチプレクサ２３は、２次マイクロホン１８Ｂの出力を転送する。
【００２３】
当然ながら、選択を実行するための具体的な手段に関する説明は、例示的であり、種々の実施形態を限定することを意図しないことに留意されたい。当業者は、その他の実装を使用してもよいことを理解されたい。
【００２４】
したがって、図３Ｂは、「ソフトスイッチ」概念を使用する選択器１９の別の実施形態を図式的に示す。具体的には、本実施形態における選択器１９は、１次マイクロホン１８Ａからの信号において検出されたノイズに応じて、より段階的にマイクロホン１８Ａおよび１８Ｂを切り替える。すなわち、１つのマイクロホン１８Ａまたは１８Ｂからの信号の少なくとも一部を出力部にただ転送する（つまり図３Ａに示す実施形態に類似の方式）のではなく、本実施形態は、両方のマイクロホンの信号の一部を（ノイズの関数として）出力部に転送してもよい。その目的のために、選択器１９は、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂからの出力信号を受信するための入力部と、マイクロホン信号のうちの１つを各々がそれぞれ受信する第１および第２の増幅器ＡｌおよびＡ２とを有する。
【００２５】
検出器２１は、１次マイクロホン１８Ａの出力信号のノイズレベルに応じて、第１の増幅値Ｘを第１の増幅器Ａｌへ転送し、第２の増幅値１−Ｘを第２の増幅器Ａ２に転送する。これらの増幅値は、最終選択器信号内において、２つの増幅器ＡｌおよびＡ２の信号の相対組成を判断する。したがって、加算モジュール３６は、これらの２つの増幅器ＡｌおよびＡ２の出力を加算して、選択器１９の最終出力信号を生成する。
【００２６】
例えば、１次マイクロホン１８Ａの出力にノイズが無い場合、検出器２１は、値「Ｘ」を「１」に設定する。結果として、１次マイクロホン１８Ａからの信号は、加算モジュール３６に全て通過するが、２次マイクロホン１８Ｂの信号のどの部分も通過しない。しかしながら、ノイズが、ある中間レベルである場合は、２つのマイクロホン１８Ａおよび１８Ｂからの両信号の部分は、最終選択器出力信号を形成してもよい。すなわち、この場合、選択器出力信号は、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方からの信号の組み合わせである。当然ながら、１次マイクロホンの出力信号において十分相当なノイズレベルを検出する場合、検出器２１は、値「Ｘ」を「０」に設定してもよく、これにより、１次マイクロホン信号のどの部分も出力部に到達しなくなる。代わりに、この場合、２次マイクロホン１８Ｂの出力信号が、選択器１９の最終出力信号を形成する。
【００２７】
検出器２１は、任意の数の手段により「Ｘ」の適切値を判断してもよい。例えば、検出器２１は、内部メモリにおけるルックアップテーブルまたはオンザフライで値を生成する内部回路を使用して、値「Ｘ」を生成する。
【００２８】
種々の実施形態は、説明される目的に適合可能である当技術分野における任意の従来のマイクロホンを使用してもよい。図４は、ＭＥＭＳマイクロホン（参照番号１８によって識別される）の断面図を図式的に示し、１次および２次マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの一実施形態の構造を概略的に表す。特に、マイクロホン１８は、可撓振動板２４を含むコンデンサを支持および形成する静的裏板２２を含む。例示的実施形態において、裏板２２は、単一の結晶シリコンから形成され、一方、振動板２４は、堆積されたポリシリコンから生成される。複数のバネ２６（図４には十分に図示されないが、図５Ａおよび５Ｂにより明確に示される）は、酸化被膜２８等のその他の種々の層によって、振動板２４を裏板２２に可動接続する。動作を促進するために、裏板２２は、裏面空洞３２に通じる複数のスルーホール３０を有する。実施形態およびその機能に応じて、マイクロホン１８は、キャップ３４を有し、環境汚染物からマイクロホンを保護してもよい。
【００２９】
音声信号により振動板２４が振動すると、静電容量の変化がもたらされる。オンチップまたはオフチップ回路（図示せず）は、この静電容量の変化を電気信号に変換し、この電気信号はさらに処理されることが可能である。図４のマイクロホンに関する説明は、例示目的のためだけのものであることに留意されたい。したがって、その他のＭＥＭＳまたは非ＭＥＭＳマイクロホンを、本発明の例示的実施形態と共に使用してもよい。
【００３０】
前述のように、２つのマイクロホンは、異なる感度を有するように（つまり、異なる周波数域を有する信号に応答するように）例示的に構成されてもよい。特に、これらの２つの周波数域は、より高い周波数において重複してもよい。例えば、１次マイクロホン１８Ａは、非常に低い周波数（例えば、１００ヘルツ）からより高い、ある周波数までの信号に応答してもよい。しかしながら、２次マイクロホン１８Ｂは、より高い低周波数（例えば、５００ヘルツ）から１次マイクロホン１８Ａと同一の（または異なる）より高い周波数までの信号に応答してもよい。当然ながら、説明されたこれらの周波数域は、例示的であり、本発明の種々の側面を限定することを意図しないことに留意されたい。
【００３１】
そこで、図５Ａは、本発明の第１の実施形態に従うマイクロホンシステム１２の平面図を図式的に示す。具体的には、マイクロホンシステム１２は、基礎をなす印刷回路板３６に固定締結される１次および２次マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂと、上述の選択器１９とを備える。図面は、平面図であるため、図５Ａは、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂのそれぞれの振動板２４と、そのバネ２６を示す。個別のバネ２６により支持される振動板２４を有する本構成により、振動板２４の外側パラメータと、各バネ２６が接続される構造の内側パラメータとの間に間隙が生成される。この間隙は、図５Ａにおいて、１次マイクロホン１８Ａについて「間隙１」と識別され、また、２次マイクロホン１８Ｂについて「間隙２」と識別される。
【００３２】
当業者に既知であるように、一般的に、この間隙（例えば、間隙１）のサイズを最小化して、マイクロホンが低周波音声信号に応答できるようにすることが望ましい。すなわち、間隙が大き過ぎると、マイクロホンは、比較的低い周波数の音声信号を検出可能でなくなる場合がある。具体的には、マイクロホンの周波数応答に関し、その低周波カットオフの位置（例えば、３０ｄＢ地点）は、この間隙の関数である。図６Ａは、本発明の例示的実施形態に従い構成される場合の、１次マイクロホン１８Ａに関する例示的な周波数応答曲線を図式的に示す。図示されるように、低周波カットオフはＦｌであり、これは、比較的低い周波数であることが好ましい（例えば、約１ミクロンの間隙等の適切なサイズの間隙により生成される１００〜２００Ｈｚ）。
【００３３】
本発明の一実施形態によると、間隙２（２次マイクロホン１８Ｂ）は、間隙１（１次マイクロホン１８Ａ）よりも大きい。したがって、図６Ｂに示すように（２次マイクロホン１８Ｂの周波数応答を示す）、２次マイクロホン１８Ｂの低周波カットオフＦ２（例えば、約５〜１０ミクロン等の適切なサイズの間隙により生成される２〜２．５ＫＨｚ）は、１次マイクロホン１８Ａのカットオフ周波数Ｆ１よりも大幅に高い。結果として、２次マイクロホン１８Ｂは、より広域の低周波音声信号（例えば、電子機器を飽和させる風ノイズ等の低周波ノイズ）を十分に検出しない。すなわち、間隙２のサイズ増加は、２次マイクロホン１８Ｂの音声ハイパスフィルタとしての役割を効果的に果たす。
【００３４】
間隙２を間隙１よりも大きくする一方で、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方が、ノイズ信号に対して実質的に同一の応答を有するようにする種々の方式がある。その他の方式の中でも特に、振動板２４は、同一の質量を有するように形成されてもよい。その目的のために、２次マイクロホン１８Ｂの振動板２４は、１次マイクロホン１８Ａの振動板２４よりも薄くてもよいが、２次マイクロホン１８Ｂの振動板２４の直径は、１次マイクロホン１８Ａの振動板２４の直径よりも小さい。
【００３５】
図５Ｂは、上述の間隙が実質的に同一である別の実施形態を図式的に示す。同一の間隙を有するにもかかわらず、２次マイクロホン１８Ｂは、依然として、図６Ｂに示す周波数応答を有する（つまり、より高いカットオフ周波数を有する）ように構成される。その目的のために、２次マイクロホン１８Ｂの振動板２４は、カットオフ周波数を効果的に増加させる１つ以上の貫通孔またはスルーホールを有する。具体的には、カットオフ周波数は、間隙に画定される面積量および振動板２４を通る穴によって判断される。したがって、この面積は、所望の低周波カットオフを提供するように選択される。
【００３６】
概括的には、図５Ａおよび５Ｂに示す実施形態は、それぞれの振動板２４を通過する空気漏出を制御するための多種多様な手段のうちの２つである。すなわち、これらの実施形態は、振動板２４を通過する空気流率を制御することによって、それぞれの低周波カットオフ点を制御する。したがって、当業者は、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂのうちのいずれかの所望の低周波カットオフを調整するためのその他の手法を使用することができる。
マイクロホンシステム１２の全体は、多数の異なる方式で形成されてもよい。例えば、システム１２は、別々のダイとして（例えば、マイクロホン１８Ａ、マイクロホン１８Ｂ、および選択器１９を別々のダイとして）単一のパッケージ内に形成されてもよく、あるいは同一のダイに形成されてもよい。別の例として、システム１２は、所望の出力を生成するように協動する別々にパッケージされた要素から形成されてもよい。
【００３７】
動作中、両方のマイクロホンは、実質的に同一の音声信号（例えば、人の声）および関連のノイズを受信するはずである。例えば、ノイズには、特に、マイクロホンに吹き込む風、地面に落とされる電話機の衝撃、ユーザの顔に対する電話機の摩擦、またはレンズを動作させるモータからのカメラにおけるノイズ等が含まれることが可能である。２次マイクロホン１８Ｂは、ノイズ信号の周波数が、その低周波カットオフＦ２未満である場合に、このようなノイズを検出しないはずである。しかしながら、反対に、１次マイクロホン１８Ａは、このようなノイズを検出する。したがって、選択器１９は、このようなノイズが、２次マイクロホン１８Ｂからの出力信号を使用すべきという振幅を有するか否かを判断する。例えば、ノイズが、１次マイクロホンの回路を飽和させる場合、選択器１９は、２次マイクロホン１８Ｂからの出力信号を出力部に転送してもよい。
【００３８】
ノイズが無い場合、２次マイクロホン１８Ｂが生成する信号の品質は、１次マイクロホン１８Ａが生成する信号ほど良くないことを、当業者は理解する。それでも、ノイズは、その品質を変化させるため、２次マイクロホン１８Ｂからの信号の品質が、１次マイクロホン１８Ａの信号の品質よりも良くなることがある。したがって、その性能が名目上最適でなくても、２次マイクロホン１８Ｂの出力信号は、１次マイクロホン１８Ａの出力信号よりも望ましい場合がある。
【００３９】
代替実施形態において、論理ハイパスフィルタ（例えば、より大きな間隙）を使用せずに、２次マイクロホン１８Ｂは、実際のハイパスフィルタを有する。その目的のために、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方は、実質的に構造的に同一であってもよいため、音声信号に対して実質的に同一の応答を有してもよい。しかしながら、２次マイクロホン１８Ｂの出力は、ハイパスフィルタに誘導されてもよく、このハイパスフィルタは、低周波信号（例えば、ノイズ）を除去する。したがって、選択器１９が、風等の低周波ノイズを検出する場合、ハイパスフィルタの出力をマイクロホンシステム１２の出力部に誘導してもよい。これは、上述のその他の実施形態の結果と類似の結果を効果的にもたらすはずである。
【００４０】
本発明の種々の実施形態は、任意の従来のコンピュータプログラミング言語で少なくとも部分的に実装されてもよい。例えば、いくつかの実施形態は、手続き型プログラミング言語（例えば、「Ｃ」）あるいはオブジェクト指向型プログラミング言語（例えば、「Ｃ＋＋」）で実装されてもよい。本発明のその他の実施形態は、事前にプログラムされたハードウェア要素（例えば、選択器１９は、特定用途向け集積回路、ＦＰＧＡ、および／またはデジタルシグナルプロセッサから形成されてもよい）あるいはその他の関連構成要素として実装されてもよい。
【００４１】
代替実施形態において、開示される装置および方法（例えば、上述のフローチャート参照）は、コンピュータシステムと使用するためのコンピュータプログラム製品として実装されてもよい。このような実装は、コンピュータ読み取り可能媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、または固定ディスク）等の有形的表現媒体に固定される、あるいは媒体上でネットワークに接続される通信アダプタ等のモデムまたはその他のインターフェース機器を介してコンピュータシステムに伝送可能な、一連のコンピュータ命令を含んでもよい。媒体は、有形的表現媒体（例えば光またはアナログ通信回線）あるいは無線手法（例えば、ＷＩＦＩ、マイクロ波、赤外線、またはその他の伝送手法）で実装される媒体であってもよい。一連のコンピュータ命令は、システムに関して本明細書において前述した機能性の全部または一部を具体化することが可能である。
【００４２】
このようなコンピュータ命令は、多数のコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムと使用するために、多数のプログラミング言語で書き込み可能であることを当業者は理解されたい。さらに、このような命令は、半導体、磁気、光学、またはその他のメモリ素子等の、任意のメモリ素子に格納されてもよく、光学、赤外線、マイクロ波、またはその他の伝送技術等の任意の通信技術を使用して伝送されてもよい。
【００４３】
その他の方式の中でも特に、このようなコンピュータプログラム製品は、付属の印刷または電子文書（例えば、シュリンクラップ・ソフトウェア）を含む着脱式媒体として分散されてもよく、コンピュータシステム（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク上）に事前にロードされてもよく、またはネットワーク（例えば、インターネットまたはＷｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）上のサーバまたは電子掲示板から分散されてもよい。当然ながら、本発明のいくつかの実施形態は、ソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）およびハードウェアの組み合わせとして実装されてもよい。本発明のさらにその他の実施形態は、全てがハードウェアまたは全てがソフトウェアとして実装される。
【００４４】
上記説明は、本発明の種々の例示的実施形態を開示しているが、本発明の真の範囲を逸脱することなく、本発明の利点のいくつかを達成する種々の修正を当業者が加えてもよいことは明らかである。
【図１】
2009545257.tif 000003
【図２】
2009545257.tif 000004
【図３Ａ】
2009545257.tif 000005
【図３Ｂ】
2009545257.tif 000006
【図４】
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【図５Ａ】
2009545257.tif 000008
【図５Ｂ】
2009545257.tif 000009
【図６Ａ】
2009545257.tif 000010
【図６Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年2月10日(2009.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次信号を生成するための１次マイクロホンと、
２次信号を生成するための２次マイクロホンと、
該１次マイクロホンおよび該２次マイクロホンに動作可能に連結される選択器と、
該１次マイクロホンと該２次マイクロホンとを機械的に連結し、その結果、該１次マイクロホンと該２次マイクロホンとが実質的に同一の機械的信号を受信する基板と、
出力部と
を備える、マイクロホンシステムであって、
該選択器は、該１次信号の少なくとも一部および該２次信号の少なくとも一部のうちの片方または両方を、該１次信号におけるノイズの関数として該出力部に転送することを選択的に可能にする、マイクロホンシステム。
【請求項２】
前記１次信号または前記２次信号の前記それぞれの一部は、前記出力部に転送される前に処理され得る、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項３】
前記１次マイクロホンは、１次低周波カットオフを有し、前記２次マイクロホンは、２次低周波カットオフを有し、該２次低周波カットオフは、該１次低周波カットオフよりも大きい、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項４】
前記１次マイクロホンは、１次振動板と、該１次振動板によって少なくとも部分的に画定される１次円周方向間隙とを有し、前記２次マイクロホンは、２次振動板と、該２次振動板によって少なくとも部分的に画定される２次円周方向間隙とを有し、該２次円周方向間隙は、該１次円周方向間隙よりも大きい、請求項３に記載のマイクロホンシステム。
【請求項５】
前記ノイズがほぼ既定量未満である場合に、前記選択器は、前記１次信号の少なくとも一部を前記出力部に転送する、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項６】
前記ノイズがほぼ前記既定量よりも大きい場合に、前記選択器は、前記２次信号の少なくとも一部を前記出力部に転送する、請求項５に記載のマイクロホンシステム。
【請求項７】
前記２次信号の前記一部が前記出力部に転送される場合に、前記１次信号の前記一部は、該出力部に転送されない、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項８】
前記１次信号の前記一部が前記出力部に転送される場合に、前記２次信号の前記一部は、該出力部に転送されない、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項９】
前記２次マイクロホンは前記２次信号を生成するためのハイパスフィルタを有し、
前記選択器は、低周波ノイズを検出するための検出器をさらに含み、該選択器は、該検出器が該１次信号内に低周波ノイズを検出しない場合に、該１次信号の少なくとも一部が、該出力部に転送されることを可能にし、
該選択器は、該検出器が該１次信号内に低周波ノイズを検出する場合に、該２次信号の少なくとも一部が、該出力部に転送されることを可能にする、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１０】
低周波ノイズが既定量未満である場合に、前記検出器は、低周波ノイズを検出しない、請求項９に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１１】
前記１次マイクロホンおよび前記２次マイクロホンは、ＭＥＭＳ機器である、請求項９に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１２】
前記基板は、双方向通信機器を含む、請求項９に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１３】
前記基板は半導体パッケージのダイ取り付けパッドである、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１４】
前記基板は半導体ダイである、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【請求項１５】
前記基板は車のダッシュボード、ビデオレコーダ、カムコーダーおよびテープレコーダーのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のマイクロホンシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権）
本特許出願は、Ｋｉｅｒａｎ  Ｈａｒｎｅｙ、Ｊａｓｏｎ  ＷｅｉｇｏｌｄおよびＧａｒｙ  Ｅｌｋｏを発明者とする「ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥ  ＳＹＳＴＥＭ」という名称の２００６年７月２５日に出願された米国仮特許出願第６０／８３３，０３２号（譲渡代理人整理番号２５５０／Ｂ２１）からの優先権を主張し、該仮特許出願の開示は本明細書においてその全体が参考により援用される。
【０００２】
（関連出願）
本特許出願は、Ｋｉｅｒａｎ  Ｈａｒｎｅｙ、Ｊａｓｏｎ  ＷｅｉｇｏｌｄおよびＧａｒｙ  Ｅｌｋｏを発明者とする「ＮＯＩＳＥ  ＭＩＴＩＧＡＴＩＮＧ  ＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ」という名称の２００６年７月２５日に出願された米国特許出願第１１／４９２，３１４号（譲渡代理人整理番号２５５０／Ｂ１６）に関連し、該特許出願の開示は本明細書においてその全体が参考により援用される。
【０００３】
（発明の分野）
本発明は、概して、マイクロホンに関し、より具体的には、本発明は、マイクロホンの性能向上に関する。
【背景技術】
【０００４】
（発明の背景）
コンデンサマイクロホンは、典型的には、その下に裏板を備えるコンデンサを形成する振動板を有する。可聴信号を受信することによって、振動板は振動し、可聴信号を表す可変静電容量信号を形成する。この可変静電容量信号は、増幅、記録、または別の電子機器へ伝送可能な信号である。
【０００５】
バックグラウンドノイズは、多くの場合、処理対象の可聴入力信号を劣化させ、または別様に無力化する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によると、マイクロホンシステムは、１次信号を生成するための１次マイクロホンと、２次信号を生成するための２次マイクロホンと、１次マイクロホンおよび２次マイクロホンの両方に動作可能に連結される選択器と、有する。また、本システムは、２つのマイクロホンのうちの１つにより主に生成される出力可聴信号を提供するための出力部も有する。選択器は、１）１次信号の少なくとも一部および／または２）２次信号の少なくとも一部を、１次信号におけるノイズの関数として出力部に転送することを選択的に可能にする。
【０００７】
１次信号または２次信号のそれぞれの部分は、出力部に転送される前に処理されてもよいことに留意されたい。
【０００８】
さらに、１次マイクロホンは、１次低周波カットオフを有し、一方、２次マイクロホンは、１次低周波カットオフよりも大きい２次低周波カットオフを有する。その目的のために、その他の方式の中でも特に、１次マイクロホンは、１次振動板と、１次振動板によって少なくとも部分的に画定される１次円周方向間隙とを有する。同様に、２次マイクロホンは、２次振動板と、２次振動板によって少なくとも部分的に画定される２次円周方向間隙とを有する。上述の低周波カットオフ関係を提供するために、２次円周方向間隙は、１次円周方向間隙より大きくてもよい。
【０００９】
例示的実施形態において、ノイズがほぼ既定量未満である場合に、選択器は、１次信号の少なくとも一部を出力部に転送する。対応するように、ノイズがほぼ既定量よりも大きい場合に、選択器は、２次信号の少なくとも一部を出力部に転送してもよい。
【００１０】
２次信号の一部が出力部に転送される場合、１次信号の一部は、例示的に、出力部に転送されない。同様に、１次信号の一部が出力部に転送される場合、２次信号の一部は、例示的に、出力部に転送されない。さらに、選択器は、１次マイクロホンの飽和を検出する検出器を有してもよい。
【００１１】
本発明の別の実施形態によると、マイクロホンシステムは、１次信号を生成するための１次マイクロホンと、２次信号を生成するための、ハイパスフィルタを有する２次マイクロホンと、２つのマイクロホンを機械的に連結する基板と、を有する。また、本システムは、１次および２次マイクロホンを機械的に連結する基板と、１次マイクロホンおよび２次マイクロホンと動作可能に連結される選択器と、出力部と、を有する。低周波ノイズを検出するための検出器を有する選択器は、検出器が低周波ノイズを検出しない場合に、１次信号の少なくとも一部を、出力部に転送することを可能にする。対応するように、選択器は、検出器が低周波ノイズを検出する場合に、２次信号の少なくとも一部を、出力部に転送することを可能にする。
【００１２】
その他の実装の中でも特に、１次および２次マイクロホンは、ＭＥＭＳ機器であってもよい。さらに、特に、基板は、双方向通信機器（例えば、移動電話器またはコードレス電話機）を含んでもよい。
【００１３】
本発明の例示的実施形態は、コンピュータにより使用可能な媒体を有するコンピュータプログラム製品として実装され、そこにコンピュータ読み取り可能プログラムコードが含まれる。コンピュータ読み取り可能コードは、従来のプロセスに従い、コンピュータシステムによって読み取りおよび利用されてもよい。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
１次信号を生成するための１次マイクロホンと、
２次信号を生成するための２次マイクロホンと、
該１次マイクロホンおよび該２次マイクロホンに動作可能に連結される選択器と、
出力部と
を備える、マイクロホンシステムであって、
該選択器は、該１次信号の少なくとも一部および該２次信号の少なくとも一部のうちの片方または両方を、該１次信号におけるノイズの関数として該出力部に転送することを選択的に可能にする、マイクロホンシステム。
（項目２）
上記１次信号または上記２次信号の上記それぞれの一部は、上記出力部に転送される前に処理され得る、項目１に記載のマイクロホンシステム。
（項目３）
上記１次マイクロホンは、１次低周波カットオフを有し、上記２次マイクロホンは、２次低周波カットオフを有し、該２次低周波カットオフは、該１次低周波カットオフよりも大きい、項目１に記載のマイクロホンシステム。
（項目４）
上記１次マイクロホンは、１次振動板と、該１次振動板によって少なくとも部分的に画定される１次円周方向間隙とを有し、上記２次マイクロホンは、２次振動板と、該２次振動板によって少なくとも部分的に画定される２次円周方向間隙とを有し、該２次円周方向間隙は、該１次円周方向間隙よりも大きい、項目３に記載のマイクロホンシステム。
（項目５）
上記ノイズがほぼ既定量未満である場合に、上記選択器は、上記１次信号の少なくとも一部を上記出力部に転送する、項目１に記載のマイクロホンシステム。
（項目６）
上記ノイズがほぼ上記既定量よりも大きい場合に、上記選択器は、上記２次信号の少なくとも一部を上記出力部に転送する、項目５に記載のマイクロホンシステム。
（項目７）
上記２次信号の上記一部が上記出力部に転送される場合に、上記１次信号の上記一部は、該出力部に転送されない、項目１に記載のマイクロホンシステム。
（項目８）
上記１次信号の上記一部が上記出力部に転送される場合に、上記２次信号の上記一部は、該出力部に転送されない、項目１に記載のマイクロホンシステム。
（項目９）
上記１次マイクロホンは、上記２次マイクロホンに機械的に連結される、項目１に記載のマイクロホンシステム。
（項目１０）
１次信号を生成するための１次マイクロホンと、
２次信号を生成するための、ハイパスフィルタを有する２次マイクロホンと、
該１次マイクロホンおよび該２次マイクロホンを機械的に連結する基板と、
該１次マイクロホンおよび該２次マイクロホンと動作可能に連結される選択器と、
出力部と
を備える、マイクロホンシステムであって、
該選択器は、低周波ノイズを検出するための検出器を有し、該選択器は、該検出器が低周波ノイズを検出しない場合に、該１次信号の少なくとも一部が、該出力部に転送されることを可能にし、
該選択器は、該検出器が低周波ノイズを検出する場合に、該２次信号の少なくとも一部が、該出力部に転送されることを可能にする、マイクロホンシステム。
（項目１１）
低周波ノイズが既定量未満である場合に、上記検出器は、低周波ノイズを検出しない、項目１０に記載のマイクロホンシステム。
（項目１２）
上記１次マイクロホンは、１次低周波カットオフを有し、上記２次マイクロホンは、２次低周波カットオフを有し、該２次低周波カットオフは、該１次低周波カットオフよりも大きい、項目１０に記載のマイクロホンシステム。
（項目１３）
上記１次マイクロホンは、１次振動板と、該１次振動板によって少なくとも部分的に画定される１次円周方向間隙とを有し、上記２次マイクロホンは、２次振動板と、該２次振動板によって少なくとも部分的に画定される２次円周方向間隙とを有し、該２次円周方向間隙は、該１次円周方向間隙よりも大きい、項目１２に記載のマイクロホンシステム。
（項目１４）
上記１次マイクロホンおよび上記２次マイクロホンは、ＭＥＭＳ機器である、項目１０に記載のマイクロホンシステム。
（項目１５）
上記基板は、双方向通信機器を含む、項目１０に記載のマイクロホンシステム。
（項目１６）
１次信号を生成するための１次マイクロホンと、
２次信号を生成するための２次マイクロホンと、
該１次マイクロホンおよび該２次マイクロホンを支持する基板と、
出力部と、
該１次信号の少なくとも一部または該２次信号の少なくとも一部のうちの片方または両方が、該１次信号におけるノイズの関数として該出力部に転送されることを選択的に可能にするための手段と
を備える、マイクロホンシステム。
（項目１７）
上記選択的に可能にするための手段は、選択器を含む、項目１６に記載のマイクロホンシステム。
（項目１８）
上記１次マイクロホンは、１次低周波カットオフを有し、上記２次マイクロホンは、２次低周波カットオフを有し、該２次低周波カットオフは、該１次低周波カットオフよりも大きい、項目１６に記載のマイクロホンシステム。
（項目１９）
上記２次マイクロホンは、論理ハイパスフィルタを備える、項目１６に記載のマイクロホンシステム。
（項目２０）
上記１次信号および上記２次信号のうちの１つのみが、所定の時間に上記出力部に転送される、項目１６に記載のマイクロホンシステム。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の前述の利点は、添付の図面を参照し、その利点に関する以下のさらなる説明により、さらに十分に理解されるであろう。
【図１】図１は、本発明の例示的実施形態に従い構成されるマイクロホンシステムを有する基板を図式的に示す。
【図２】図２は、本発明の例示的実施形態に従い構成されるマイクロホンシステムを図式的に示す。
【図３Ａ】図３Ａは、図２のマイクロホンシステムにおいて使用される選択器の第１の実施形態を図式的に示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２のマイクロホンシステムにおいて使用される選択器の第２の実施形態を図式的に示す。
【図４】図４は、本発明の例示的実施形態と共に使用され得るＭＥＭＳマイクロホンの断面図を図式的に示す。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第１の実施形態に従う、マイクロホンシステムの平面図を図式的に示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の第２の実施形態に従う、マイクロホンシステムの平面図を図式的に示す。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の例示的実施形態のマイクロホンシステムにおける１次マイクロホンに関する周波数応答を図式的に示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の例示的実施形態のマイクロホンシステムにおける２次マイクロホンに関する周波数応答を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
例示的実施形態において、マイクロホンシステムは、１次マイクロホンの出力におけるノイズレベルに基づき、１次マイクロホンおよび２次マイクロホンの出力から選択する。より具体的には、２次マイクロホンは、特定の種類のノイズ（例えば、携帯電話機の風ノイズ等の低周波ノイズ）を検出しないように構成される。結果として、その信号は、１次マイクロホンが検出する周波数域ほど広域な周波数域を検出しなくてもよい。
【００１６】
すなわち、１次マイクロホンは、２次マイクロホンよりも高感度であってもよい。結果として、１次マイクロホンは、２次マイクロホンが検出不可能なノイズまたは部分的にのみ検出可能なノイズを検出することができる。したがって、１次マイクロホンが検出するノイズが、ある既定の閾値を超える場合、マイクロホンシステムは、２次マイクロホンの出力をその出力部に提供する。２次マイクロホンの出力の周波数域は広域ではないが、多くの場合、相当な騒音を有する１次マイクロホンからの信号よりも識別可能であることが見込まれる。例示的実施形態の詳細について以下に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の例示的実施形態に従い構成されるマイクロホンシステム１２を支持する基板１０としての機能を果たす移動電話機を図式的に示す。その目的のために、移動電話機（参照番号１０によっても識別される）は、出力音声信号、イヤホン１６、ならびにキーパッド、トランスポンダ論理、およびその他の論理要素（図示せず）等のその他の種々の構成要素を生成するための、マイクロホンシステム１２を含むプラスチック本体１４を有する。後述するように、マイクロホンシステム１２は、１次マイクロホン１８Ａおよび２次マイクロホン１８Ｂを有し、その両方は、相互に非常に近接して固定締結され、かつ電話機本体１４に固定締結される。より一般的には、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方は、例示的には、相互に機械的に連結されることによって（例えば、基板１０を介してまたは直接接続）、その両方が、実質的に同一の機械信号を受信するようにする。例えば、電話機１０を地面に落とす場合、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方は、電話機１０の動きおよびそれに続く衝撃（例えば、電話器１０が地面に激突した後、数度跳ね返った場合）を表す実質的に同一の機械信号／慣性信号を受信するはずである。
【００１８】
代替実施形態において、マイクロホンシステム１２は、電話機本体１４に固定締結されない。つまり、電話機本体１４に可動締結されてもよい。これらは機械的に連結されるため、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方は、それでも依然として、上述のように、実質的に同一の機械信号を受信するはずである。例えば、２つのマイクロホン１８Ａおよび１８Ｂは、電話機本体１４に可動接続される単一のダイで形成されてもよい。あるいは、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂは、別々のダイをまとめてまたは別々にパッケージすることによって形成されてもよい。
【００１９】
基板１０は、マイクロホンの使用に適合可能である任意の構造であってもよい。したがって、その他の構造を基板１０として使用してもよく、また、移動電話器１０は、例示目的のためだけに説明されていることを、当業者は理解されたい。特に、例えば、基板１０は、自動車のダッシュボード、コンピュータのモニタ、ビデオレコーダ、ビデオカメラ、またはテープレコーダ等の、移動可能な機器または比較的小型な機器であってもよい。また、基板１０は、単一のチップまたはダイの基板、あるいはパッケージのダイ取り付けパッド等の表面であってもよい。反対に、基板１０は、建物（例えば、家の玄関の呼び鈴の隣）等の、大型構造または比較的不可動の構造であってもよい。
【００２０】
図２は、図１に示す例示的マイクロホンシステム１２の追加の詳細を図式的に示す。より具体的には、システム１２は、１次マイクロホン１８Ａおよび（より感度の低い）２次マイクロホン１８Ｂを有し、これらは、両方のマイクロホンの出力から選択する選択器１９に連結される。上述のように、例示的実施形態の選択器１９は、１次マイクロホン１８Ａが生成した信号のノイズに応じて、信号のうちの１つのみ（１つのうちの少なくとも一部）をその出力部に転送する。いずれの信号も、選択器１９に到達前または到達後に処理されてもよいことに留意されたい。例えば、信号は、選択器１９に到達前または到達後に増幅されてもよく、さらにフィルタリング等されてもよい。
【００２１】
図３Ａは、図２に示す選択器１９の一実施形態に関する追加の詳細を図式的に示す。具体的には、選択器１９は、１次マイクロホン１８Ａからの信号における特定の種類のノイズを検出するための検出器２１を有する。例えば、ノイズは、より感度の低い２次マイクロホン１８Ｂが検出不可能または部分的に検出可能である低周波ノイズであってもよい。その目的のために、当業者は、回路の過負荷またはクリッピング等の、あるノイズ状態を検出するためのハードウェアまたはソフトウェアを設計してもよい。
【００２２】
また、選択器１９は、前述の２つのマイクロホン信号のうちの１つをその出力部に転送するある多重化装置（つまり、マルチプレクサ２３）も有してもよい。その目的のために、マイクロホンは、検出器２１から選択信号を受信するための選択入力部を有してもよい。選択信号が第１の値（例えば、論理「１」）である場合、マルチプレクサ２３は、１次マイクロホン１８Ａの出力信号を転送してもよい。反対に、選択器１９が第２の値（例えば、論理「０」）である場合、マルチプレクサ２３は、２次マイクロホン１８Ｂの出力を転送する。
【００２３】
当然ながら、選択を実行するための具体的な手段に関する説明は、例示的であり、種々の実施形態を限定することを意図しないことに留意されたい。当業者は、その他の実装を使用してもよいことを理解されたい。
【００２４】
したがって、図３Ｂは、「ソフトスイッチ」概念を使用する選択器１９の別の実施形態を図式的に示す。具体的には、本実施形態における選択器１９は、１次マイクロホン１８Ａからの信号において検出されたノイズに応じて、より段階的にマイクロホン１８Ａおよび１８Ｂを切り替える。すなわち、１つのマイクロホン１８Ａまたは１８Ｂからの信号の少なくとも一部を出力部にただ転送する（つまり図３Ａに示す実施形態に類似の方式）のではなく、本実施形態は、両方のマイクロホンの信号の一部を（ノイズの関数として）出力部に転送してもよい。その目的のために、選択器１９は、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂからの出力信号を受信するための入力部と、マイクロホン信号のうちの１つを各々がそれぞれ受信する第１および第２の増幅器ＡｌおよびＡ２とを有する。
【００２５】
検出器２１は、１次マイクロホン１８Ａの出力信号のノイズレベルに応じて、第１の増幅値Ｘを第１の増幅器Ａｌへ転送し、第２の増幅値１−Ｘを第２の増幅器Ａ２に転送する。これらの増幅値は、最終選択器信号内において、２つの増幅器ＡｌおよびＡ２の信号の相対組成を判断する。したがって、加算モジュール３６は、これらの２つの増幅器ＡｌおよびＡ２の出力を加算して、選択器１９の最終出力信号を生成する。
【００２６】
例えば、１次マイクロホン１８Ａの出力にノイズが無い場合、検出器２１は、値「Ｘ」を「１」に設定する。結果として、１次マイクロホン１８Ａからの信号は、加算モジュール３６に全て通過するが、２次マイクロホン１８Ｂの信号のどの部分も通過しない。しかしながら、ノイズが、ある中間レベルである場合は、２つのマイクロホン１８Ａおよび１８Ｂからの両信号の部分は、最終選択器出力信号を形成してもよい。すなわち、この場合、選択器出力信号は、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方からの信号の組み合わせである。当然ながら、１次マイクロホンの出力信号において十分相当なノイズレベルを検出する場合、検出器２１は、値「Ｘ」を「０」に設定してもよく、これにより、１次マイクロホン信号のどの部分も出力部に到達しなくなる。代わりに、この場合、２次マイクロホン１８Ｂの出力信号が、選択器１９の最終出力信号を形成する。
【００２７】
検出器２１は、任意の数の手段により「Ｘ」の適切値を判断してもよい。例えば、検出器２１は、内部メモリにおけるルックアップテーブルまたはオンザフライで値を生成する内部回路を使用して、値「Ｘ」を生成する。
【００２８】
種々の実施形態は、説明される目的に適合可能である当技術分野における任意の従来のマイクロホンを使用してもよい。図４は、ＭＥＭＳマイクロホン（参照番号１８によって識別される）の断面図を図式的に示し、１次および２次マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの一実施形態の構造を概略的に表す。特に、マイクロホン１８は、可撓振動板２４を含むコンデンサを支持および形成する静的裏板２２を含む。例示的実施形態において、裏板２２は、単一の結晶シリコンから形成され、一方、振動板２４は、堆積されたポリシリコンから生成される。複数のバネ２６（図４には十分に図示されないが、図５Ａおよび５Ｂにより明確に示される）は、酸化被膜２８等のその他の種々の層によって、振動板２４を裏板２２に可動接続する。動作を促進するために、裏板２２は、裏面空洞３２に通じる複数のスルーホール３０を有する。実施形態およびその機能に応じて、マイクロホン１８は、キャップ３４を有し、環境汚染物からマイクロホンを保護してもよい。
【００２９】
音声信号により振動板２４が振動すると、静電容量の変化がもたらされる。オンチップまたはオフチップ回路（図示せず）は、この静電容量の変化を電気信号に変換し、この電気信号はさらに処理されることが可能である。図４のマイクロホンに関する説明は、例示目的のためだけのものであることに留意されたい。したがって、その他のＭＥＭＳまたは非ＭＥＭＳマイクロホンを、本発明の例示的実施形態と共に使用してもよい。
【００３０】
前述のように、２つのマイクロホンは、異なる感度を有するように（つまり、異なる周波数域を有する信号に応答するように）例示的に構成されてもよい。特に、これらの２つの周波数域は、より高い周波数において重複してもよい。例えば、１次マイクロホン１８Ａは、非常に低い周波数（例えば、１００ヘルツ）からより高い、ある周波数までの信号に応答してもよい。しかしながら、２次マイクロホン１８Ｂは、より高い低周波数（例えば、５００ヘルツ）から１次マイクロホン１８Ａと同一の（または異なる）より高い周波数までの信号に応答してもよい。当然ながら、説明されたこれらの周波数域は、例示的であり、本発明の種々の側面を限定することを意図しないことに留意されたい。
【００３１】
そこで、図５Ａは、本発明の第１の実施形態に従うマイクロホンシステム１２の平面図を図式的に示す。具体的には、マイクロホンシステム１２は、基礎をなす印刷回路板３６に固定締結される１次および２次マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂと、上述の選択器１９とを備える。図面は、平面図であるため、図５Ａは、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂのそれぞれの振動板２４と、そのバネ２６を示す。個別のバネ２６により支持される振動板２４を有する本構成により、振動板２４の外側パラメータと、各バネ２６が接続される構造の内側パラメータとの間に間隙が生成される。この間隙は、図５Ａにおいて、１次マイクロホン１８Ａについて「間隙１」と識別され、また、２次マイクロホン１８Ｂについて「間隙２」と識別される。
【００３２】
当業者に既知であるように、一般的に、この間隙（例えば、間隙１）のサイズを最小化して、マイクロホンが低周波音声信号に応答できるようにすることが望ましい。すなわち、間隙が大き過ぎると、マイクロホンは、比較的低い周波数の音声信号を検出可能でなくなる場合がある。具体的には、マイクロホンの周波数応答に関し、その低周波カットオフの位置（例えば、３０ｄＢ地点）は、この間隙の関数である。図６Ａは、本発明の例示的実施形態に従い構成される場合の、１次マイクロホン１８Ａに関する例示的な周波数応答曲線を図式的に示す。図示されるように、低周波カットオフはＦｌであり、これは、比較的低い周波数であることが好ましい（例えば、約１ミクロンの間隙等の適切なサイズの間隙により生成される１００〜２００Ｈｚ）。
【００３３】
本発明の一実施形態によると、間隙２（２次マイクロホン１８Ｂ）は、間隙１（１次マイクロホン１８Ａ）よりも大きい。したがって、図６Ｂに示すように（２次マイクロホン１８Ｂの周波数応答を示す）、２次マイクロホン１８Ｂの低周波カットオフＦ２（例えば、約５〜１０ミクロン等の適切なサイズの間隙により生成される２〜２．５ＫＨｚ）は、１次マイクロホン１８Ａのカットオフ周波数Ｆ１よりも大幅に高い。結果として、２次マイクロホン１８Ｂは、より広域の低周波音声信号（例えば、電子機器を飽和させる風ノイズ等の低周波ノイズ）を十分に検出しない。すなわち、間隙２のサイズ増加は、２次マイクロホン１８Ｂの音声ハイパスフィルタとしての役割を効果的に果たす。
【００３４】
間隙２を間隙１よりも大きくする一方で、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方が、ノイズ信号に対して実質的に同一の応答を有するようにする種々の方式がある。その他の方式の中でも特に、振動板２４は、同一の質量を有するように形成されてもよい。その目的のために、２次マイクロホン１８Ｂの振動板２４は、１次マイクロホン１８Ａの振動板２４よりも薄くてもよいが、２次マイクロホン１８Ｂの振動板２４の直径は、１次マイクロホン１８Ａの振動板２４の直径よりも小さい。
【００３５】
図５Ｂは、上述の間隙が実質的に同一である別の実施形態を図式的に示す。同一の間隙を有するにもかかわらず、２次マイクロホン１８Ｂは、依然として、図６Ｂに示す周波数応答を有する（つまり、より高いカットオフ周波数を有する）ように構成される。その目的のために、２次マイクロホン１８Ｂの振動板２４は、カットオフ周波数を効果的に増加させる１つ以上の貫通孔またはスルーホールを有する。具体的には、カットオフ周波数は、間隙に画定される面積量および振動板２４を通る穴によって判断される。したがって、この面積は、所望の低周波カットオフを提供するように選択される。
【００３６】
概括的には、図５Ａおよび５Ｂに示す実施形態は、それぞれの振動板２４を通過する空気漏出を制御するための多種多様な手段のうちの２つである。すなわち、これらの実施形態は、振動板２４を通過する空気流率を制御することによって、それぞれの低周波カットオフ点を制御する。したがって、当業者は、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂのうちのいずれかの所望の低周波カットオフを調整するためのその他の手法を使用することができる。
マイクロホンシステム１２の全体は、多数の異なる方式で形成されてもよい。例えば、システム１２は、別々のダイとして（例えば、マイクロホン１８Ａ、マイクロホン１８Ｂ、および選択器１９を別々のダイとして）単一のパッケージ内に形成されてもよく、あるいは同一のダイに形成されてもよい。別の例として、システム１２は、所望の出力を生成するように協動する別々にパッケージされた要素から形成されてもよい。
【００３７】
動作中、両方のマイクロホンは、実質的に同一の音声信号（例えば、人の声）および関連のノイズを受信するはずである。例えば、ノイズには、特に、マイクロホンに吹き込む風、地面に落とされる電話機の衝撃、ユーザの顔に対する電話機の摩擦、またはレンズを動作させるモータからのカメラにおけるノイズ等が含まれることが可能である。２次マイクロホン１８Ｂは、ノイズ信号の周波数が、その低周波カットオフＦ２未満である場合に、このようなノイズを検出しないはずである。しかしながら、反対に、１次マイクロホン１８Ａは、このようなノイズを検出する。したがって、選択器１９は、このようなノイズが、２次マイクロホン１８Ｂからの出力信号を使用すべきという振幅を有するか否かを判断する。例えば、ノイズが、１次マイクロホンの回路を飽和させる場合、選択器１９は、２次マイクロホン１８Ｂからの出力信号を出力部に転送してもよい。
【００３８】
ノイズが無い場合、２次マイクロホン１８Ｂが生成する信号の品質は、１次マイクロホン１８Ａが生成する信号ほど良くないことを、当業者は理解する。それでも、ノイズは、その品質を変化させるため、２次マイクロホン１８Ｂからの信号の品質が、１次マイクロホン１８Ａの信号の品質よりも良くなることがある。したがって、その性能が名目上最適でなくても、２次マイクロホン１８Ｂの出力信号は、１次マイクロホン１８Ａの出力信号よりも望ましい場合がある。
【００３９】
代替実施形態において、論理ハイパスフィルタ（例えば、より大きな間隙）を使用せずに、２次マイクロホン１８Ｂは、実際のハイパスフィルタを有する。その目的のために、マイクロホン１８Ａおよび１８Ｂの両方は、実質的に構造的に同一であってもよいため、音声信号に対して実質的に同一の応答を有してもよい。しかしながら、２次マイクロホン１８Ｂの出力は、ハイパスフィルタに誘導されてもよく、このハイパスフィルタは、低周波信号（例えば、ノイズ）を除去する。したがって、選択器１９が、風等の低周波ノイズを検出する場合、ハイパスフィルタの出力をマイクロホンシステム１２の出力部に誘導してもよい。これは、上述のその他の実施形態の結果と類似の結果を効果的にもたらすはずである。
【００４０】
本発明の種々の実施形態は、任意の従来のコンピュータプログラミング言語で少なくとも部分的に実装されてもよい。例えば、いくつかの実施形態は、手続き型プログラミング言語（例えば、「Ｃ」）あるいはオブジェクト指向型プログラミング言語（例えば、「Ｃ＋＋」）で実装されてもよい。本発明のその他の実施形態は、事前にプログラムされたハードウェア要素（例えば、選択器１９は、特定用途向け集積回路、ＦＰＧＡ、および／またはデジタルシグナルプロセッサから形成されてもよい）あるいはその他の関連構成要素として実装されてもよい。
【００４１】
代替実施形態において、開示される装置および方法（例えば、上述のフローチャート参照）は、コンピュータシステムと使用するためのコンピュータプログラム製品として実装されてもよい。このような実装は、コンピュータ読み取り可能媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、または固定ディスク）等の有形的表現媒体に固定される、あるいは媒体上でネットワークに接続される通信アダプタ等のモデムまたはその他のインターフェース機器を介してコンピュータシステムに伝送可能な、一連のコンピュータ命令を含んでもよい。媒体は、有形的表現媒体（例えば光またはアナログ通信回線）あるいは無線手法（例えば、ＷＩＦＩ、マイクロ波、赤外線、またはその他の伝送手法）で実装される媒体であってもよい。一連のコンピュータ命令は、システムに関して本明細書において前述した機能性の全部または一部を具体化することが可能である。
【００４２】
このようなコンピュータ命令は、多数のコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムと使用するために、多数のプログラミング言語で書き込み可能であることを当業者は理解されたい。さらに、このような命令は、半導体、磁気、光学、またはその他のメモリ素子等の、任意のメモリ素子に格納されてもよく、光学、赤外線、マイクロ波、またはその他の伝送技術等の任意の通信技術を使用して伝送されてもよい。
【００４３】
その他の方式の中でも特に、このようなコンピュータプログラム製品は、付属の印刷または電子文書（例えば、シュリンクラップ・ソフトウェア）を含む着脱式媒体として分散されてもよく、コンピュータシステム（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク上）に事前にロードされてもよく、またはネットワーク（例えば、インターネットまたはＷｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）上のサーバまたは電子掲示板から分散されてもよい。当然ながら、本発明のいくつかの実施形態は、ソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）およびハードウェアの組み合わせとして実装されてもよい。本発明のさらにその他の実施形態は、全てがハードウェアまたは全てがソフトウェアとして実装される。
【００４４】
上記説明は、本発明の種々の例示的実施形態を開示しているが、本発明の真の範囲を逸脱することなく、本発明の利点のいくつかを達成する種々の修正を当業者が加えてもよいことは明らかである。
【国際調査報告】
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