(57)【要約】【課題】本発明は、車載用マイクロホンから出力される音圧信号の大きさを調整することを目的とする。【解決手段】車載用のコンデンサマイクロホン１０は、音圧に応じて振動するダイヤフラム３０と、ダイヤフラム３０に対向する電極板２８と、ダイヤフラム３０と電極板２８との間に挟まれており、制御電圧に応じて体積が変化するアクチュエータ２２とを備える。車載用マイクロホンは、さらに、ダイヤフラム３０から見て電極板２８側を下方向として、ダイヤフラム３０の上方に位置し、制御電圧を出力する基板３４と、基板３４とダイヤフラム３０との間に設けられた弾性・導電性部材３２とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音圧に応じて振動するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに対向する電極板と、
前記ダイヤフラムと前記電極板との間に挟まれており、制御電圧に応じて体積が変化するアクチュエータと、を備えることを特徴とする車載用マイクロホン。
【請求項２】
請求項１に記載の車載用マイクロホンにおいて、
前記ダイヤフラムから見て前記電極板側を下方向として、前記ダイヤフラムの上方に位置し、前記制御電圧を出力する電圧出力部と、
前記電圧出力部と前記ダイヤフラムとの間に設けられた弾性・導電性部材と、
を備えることを特徴とする車載用マイクロホン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車載用マイクロホンと、
前記ダイヤフラムおよび前記電極板によって形成される容量変動コンデンサからの音圧信号を検出し、検出値に応じて前記アクチュエータに前記制御電圧を与える音圧検出部と、
前記音圧信号を増幅する増幅回路と、
を備えることを特徴とする車載用マイクシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用マイクロホンおよび車載用マイクシステムに関し、特に、マイクロホンの感度を調整する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の無線通信機の普及に伴い、車載用のハンズフリー機器が広く用いられている。一般に、ハンズフリー機器は、乗車中のユーザの音声を検知するマイクロホン、および、通話相手の音声を発するスピーカまたはイヤホンを備える。マイクロホンは、オーバーヘッドコンソールやフロントパネルに配置される。スピーカについては、車室に設けられたオーディオ機器用スピーカが、ハンズフリー機器用のスピーカとして兼用されることが多い。また、車室内でマイクロホンが用いられるシステムとして、音声認識制御システムが普及しつつある。音声認識制御システムは、マイクロホンで検知された音声に従って、車載用のオーディオ機器、照明装置、空調装置等のアクセサリ機器の制御を行う。
【０００３】
下記の特許文献１には、携帯電話機に無線接続された車載用センタースピーカが記載されている。この車載用センタースピーカは、携帯電話機用のスピーカおよびマイクロホンを備え、自動車内のダッシュボード上に設置されている。特許文献２には、携帯電話に無線接続されたハンズフリー装置が記載されている。このハンズフリー装置は、ハンズフリー装置本体と操作マイクロホン部とを備えている。操作マイクロホン部は、車室前方の運転席側に配置されており、電気配線を通してハンズフリー装置本体に接続されている。特許文献３には、車両搭載電話装置が記載されている。この車両搭載電話装置は、運転席前方の上部に設置されたマイクロホンおよびスピーカを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８６９２５号公報
【特許文献２】特開２００２−１１１８３１号公報
【特許文献３】特開２００５−３４８１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、車載用マイクロホンは増幅回路に接続され、車載用マイクロホンから出力された音圧信号は増幅回路によって増幅される。増幅後の音圧信号の大きさの上限は、増幅回路の直流電源電圧によって定まる。したがって、増幅回路に入力された音圧信号が大き過ぎると増幅後の音圧信号の時間波形は、直流電源電圧のレベルで飽和した波形となり、増幅後の音圧信号は歪み成分を含む信号となってしまう。
【０００６】
本発明は、車載用マイクロホンから出力される音圧信号の大きさを調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、音圧に応じて振動するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに対向する電極板と、前記ダイヤフラムと前記電極板との間に挟まれており、制御電圧に応じて体積が変化するアクチュエータと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
望ましくは、前記ダイヤフラムから見て前記電極板側を下方向として、前記ダイヤフラムの上方に位置し、前記制御電圧を出力する電圧出力部と、前記電圧出力部と前記ダイヤフラムとの間に設けられた弾性・導電性部材と、を備える。
【０００９】
また、本発明は、前記車載用マイクロホンと、ダイヤフラムおよび前記電極板によって形成される容量変動コンデンサからの音圧信号を検出し、検出値に応じて前記アクチュエータに前記制御電圧を与える音圧検出部と、前記音圧信号を増幅する増幅回路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車載用マイクロホンから出力される音圧信号の大きさを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】車載用マイクシステムの構成を示す図である。
【図２】コンデンサマイクロホンの断面を示す図である。
【図３】コンデンサマイクロホンの断面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１には、本発明の実施形態に係る車載用マイクシステムの構成が示されている。車載用マイクシステムは、車載用のハンズフリー機器、音声認識制御システム等に用いられる。車載用マイクシステムは、コンデンサマイクロホン１０、音圧検出部１２、および増幅回路１４を備える。コンデンサマイクロホン１０は、音圧を電気信号である音圧信号に変換し、その音圧信号を増幅回路１４および音圧検出部１２に出力する。増幅回路１４は、音圧信号を増幅し、車載用マイクシステムから出力する。
【００１３】
音圧検出部１２は音圧信号を検出し、検出値に応じた制御電圧をコンデンサマイクロホン１０に出力する。検出値は、例えば、音圧信号を包絡線検波して得られる値である。音圧検出部１２は、音圧信号の検出値が所定の閾値を超えたときは、制御電圧をハイ電圧とし、音圧信号の検出値が所定の閾値以下であるときは、制御電圧をロー電圧とする。
【００１４】
音圧信号の検出値に対する閾値は、例えば、増幅回路１４による増幅後の音圧信号のピークが増幅回路１４における上限値（飽和値）に達するときの音声信号の検出値に設定される。
【００１５】
コンデンサマイクロホン１０は、高感度モードまたは低感度モードのいずれかのモードで動作する。同一の音圧に対し、高感度モードでは低感度モードよりも出力される音圧信号が大きくなる。制御電圧がハイ電圧であるときは、コンデンサマイクロホン１０は低感度モードで動作し、制御電圧がロー電圧であるときは、コンデンサマイクロホン１０は高感度モードで動作する。
【００１６】
このような構成によれば、コンデンサマイクロホン１０から出力される音圧信号の検出値が閾値を超えたときは、コンデンサマイクロホン１０は低感度モードで動作する。これによって、増幅後の音圧信号の大きさが増幅回路１４における上限値に達することが回避され、増幅後の音圧信号の歪みが回避される。一方、コンデンサマイクロホン１０から出力される音圧信号の検出値が閾値以下であるときは、コンデンサマイクロホン１０は高感度モードで動作する。これによって、コンデンサマイクロホン１０からは十分な大きさの音圧信号が出力される。
【００１７】
図２には、車載用のコンデンサマイクロホン１０の断面図が示されている。本実施形態に係るコンデンサマイクロホン１０は略円柱形状であり、図２には軸方向の断面が示されている。コンデンサマイクロホン１０は、筐体１６、接地導体板１８、アクチュエータ支持部材２０、アクチュエータ２２、アクチュエータ保護部材２４、電極支持部材２６、電極板２８、ダイヤフラム３０、弾性・導電性部材３２、および基板３４を備えている。
【００１８】
接地導体板１８、電極支持部材２６、および電極板２８は、金属等の導電性の材料で形成されている。ダイヤフラム３０は、導電性の樹脂等、導電性の薄膜の形成に適した材料によって形成されている。アクチュエータ２２は、電圧が印加されることで体積が増加する材料によって形成されている。このような材料として、導電性高分子アクチュエータが知られている。筐体１６、アクチュエータ支持部材２０、アクチュエータ保護部材２４および基板３４は絶縁体で形成されている。弾性・導電性部材３２には、例えば、弾力性がある導電性の樹脂が用いられる。
【００１９】
筐体１６は円筒形状を有している。円板状の接地導体板１８の外周の側面が、筐体１６の内壁に接し、筐体１６の下側の開口は接地導体板１８によって塞がれている。アクチュエータ支持部材２０は円筒形状を有している。アクチュエータ支持部材２０の外壁は筐体１６の内壁に接し、下端は接地導体板１８の上面に接している。電極支持部材２６は円筒形状を有している。電極支持部材２６の外壁はアクチュエータ支持部材２０の内壁に接し、下端は接地導体板１８の上面に接している。電極板２８は円板形状を有し、外周が電極支持部材２６の上端に接触している。電極支持部材２６の上側の開口は、電極板２８によって塞がれている。
【００２０】
電極板２８の上面の高さとアクチュエータ支持部材２０の上端の高さは揃えられている。アクチュエータ２２は、円環板形状（ドーナツ板形状）を有しており、アクチュエータ支持部材２０の上面と電極板２８の上面の外周に接触している。筐体１６の内壁とアクチュエータ２２の外壁とはスライド可能となっている。
【００２１】
アクチュエータ保護部材２４は円筒形状を有し、アクチュエータ２２の上面に接している。筐体１６の内壁とアクチュエータ保護部材２４の外壁とはスライド可能となっている。ダイヤフラム３０は電極板２８に対向し、電極板２８との間にアクチュエータ２２の内周付近を挟んでいる。
【００２２】
電極板２８には、通気孔３６が設けられている。通気孔３６によって、ダイヤフラム３０、電極板２８、およびアクチュエータ２２によって囲まれている領域と、電極支持部材２６に囲まれている領域との間が連通し、ダイヤフラム３０が音圧によって振動し易くなる。
【００２３】
弾性・導電性部材３２は円筒形状を有している。弾性・導電性部材３２の下端はダイヤフラム３０の外周付近に接し、上端は基板３４の下面に接している。アクチュエータ保護部材２４の内壁と弾性・導電性部材３２の外壁とはスライド可能となっている。
【００２４】
円板状の基板３４の外周の側面は筐体１６の内壁に接し、基板３４は筐体１６の上端の開口を塞いでいる。基板３４には制御導線３９が設けられており、この制御導線３９の一端が弾性・導電性部材３２に電気的に接続されている。制御導線３９の他端は基板３４に設けられた制御電圧端子３８に接続されている。接地導体板１８には接地端子４２が設けられている。また、ダイヤフラム３０には、図示しない信号線の一端が接続され、その信号線の他端が基板３４に設けられた信号端子４０に接続されている。制御電圧端子３８と接地端子４２との間には制御電圧が印加され、制御電圧端子３８、制御導線３９および基板３４は、弾性・導電性部材３２に制御電圧を出力する電圧出力部としての機能を有している。
【００２５】
このような構造によって、電極板２８は、電極支持部材２６によって接地導体板１８の上方に支持される。アクチュエータ２２は、アクチュエータ支持部材２０によって接地導体板１８の上方に支持される。ダイヤフラム３０および電極板２８は、アクチュエータ２２の内周付近を挟んで対向して容量変動コンデンサ３１を形成する。容量変動コンデンサ３１は、音圧によるダイヤフラム３０の振動に応じて静電容量が変化するコンデンサである。
【００２６】
ダイヤフラム３０は、基板３４に設けられた制御導線３９に弾性・導電性部材３２によって電気的に接続される。これによって、アクチュエータ２２上面におけるダイヤフラム３０との接触部分も制御導線３９に電気的に接続される。また、電極板２８は、電極支持部材２６によって接地導体板１８に電気的に接続される。これによって、アクチュエータ２２下面における電極板２８との接触部分も接地導体板１８に電気的に接続される。
【００２７】
コンデンサマイクロホン１０は、信号端子４０と接地端子４２との間に直流バイアス電圧が印加されるように車載用マイクシステムに組み込まれる。コンデンサマイクロホン１０の周囲の音によってダイヤフラム３０が振動すると、容量変動コンデンサ３１の静電容量が変化する。静電容量の変化によって、信号端子４０と接地端子４２との間から音圧信号が出力される。
【００２８】
制御電圧端子３８と接地端子４２との間には、図１の音圧検出部１２から制御電圧が出力される。これによってアクチュエータ２２に制御電圧が印加される。制御電圧がハイ電圧である場合、ロー電圧であるときよりもアクチュエータ２２の体積が大きくなる。したがって、制御電圧がハイ電圧である場合、ロー電圧であるときよりもダイヤフラム３０と電極板２８との間の距離が大きくなる。これによって、音圧変化に対する容量変動コンデンサ３１の静電容量の変化が小さくなり、さらには、信号端子４０と接地端子４２との間から出力される音圧信号が小さくなる。すなわち、制御電圧がハイ電圧である場合、コンデンサマイクロホン１０は低感度モードで動作する。
【００２９】
他方、制御電圧がロー電圧である場合、ハイ電圧であるときよりもダイヤフラム３０と電極板２８との間の距離が小さくなる。これによって、音圧変化に対する容量変動コンデンサ３１の静電容量の変化が大きくなり、さらには、信号端子４０と接地端子４２との間から出力される音圧信号が大きくなる。すなわち、制御電圧がロー電圧である場合、コンデンサマイクロホン１０は高感度モードで動作する。
【００３０】
図３には、図２に示されたコンデンサマイクロホン１０の断面の右側を拡大した図が示されている。上述のように、筐体１６の内壁４４とアクチュエータ２２の外壁４５とはスライド可能となっている。あるいは、筐体１６の内壁４４とアクチュエータ２２の外壁４５とは接触せず、これらの間に隙間が設けられていてもよい。また、筐体１６の内壁４４とアクチュエータ保護部材２４の外壁４６とはスライド可能となっている。あるいは、筐体１６の内壁４４とアクチュエータ保護部材２４の外壁４６とは接触せず、これらの間に隙間が設けられていてもよい。さらに、アクチュエータ保護部材２４の内壁５０と弾性・導電性部材３２の外壁４８とはスライド可能となっている。あるいは、アクチュエータ保護部材２４の内壁５０と弾性・導電性部材３２の外壁４８とは接触せず、これらの間に隙間が設けられていてもよい。
【００３１】
弾性・導電性部材３２は、その弾力性によって高さ方向に伸縮自在である。アクチュエータ２２の体積が大きくなったときは、ダイヤフラム３０およびアクチュエータ保護部材２４は上方に移動し、弾性・導電性部材３２は基板３４とダイヤフラム３０との間で押圧されて縮む。アクチュエータ２２の体積が小さくなったときは、ダイヤフラム３０およびアクチュエータ保護部材２４は下方に移動し、弾性・導電性部材３２は基板３４とダイヤフラム３０との間の押圧が解除されて伸びる。
【００３２】
上記では、筐体１６が円筒形状である実施形態について説明した。筐体１６は、一般的な多角筒形状であってもよい。その場合、筐体１６の内側の各部材の形状は、筐体１６の形状に合わせられる。また、接地導体板１８および基板３４は、筐体１６の開口を完全に塞ぐ形状でなくてもよく、開口の一部を塞ぐ形状であってもよい。また、アクチュエータ支持部材２０、電極支持部材２６、および弾性・導電性部材３２は、筒形状でなくてもよく、各部材を支持する複数の柱状の部材であってもよい。例えば、アクチュエータ支持部材２０は、筐体１６の内側に配置された複数の柱状の絶縁体によって形成されてもよい。電極支持部材２６は、アクチュエータ支持部材２０の内側に配置された複数の柱状の導電性の材料によって形成されてもよい。弾性・導電性部材３２は、アクチュエータ保護部材２４の内側に配置された複数の柱状の弾力性がありかつ導電性がある材料によって形成されてもよい。
【００３３】
上記では、増幅後の音圧信号のピークが増幅回路１４の上限値に達するときの音声信号の検出値に、音圧信号の検出値に対する閾値を設定する例について説明した。このように閾値を設定する他、車載マイクシステムから出力される増幅後の音圧信号の大きさが十分であるか否かに応じて、閾値を設定してもよい。例えば、増幅後の音圧信号が音声認識制御システムに用いられる場合には、増幅後の音圧信号の大きさが、音声認識制御システムの動作に最低限必要とされる値となるときの、音圧信号の検出値が閾値に設定される。音圧信号の検出値に対する閾値がこのように設定されることで、コンデンサマイクロホン１０の周囲の音の大きさが十分でないときは、コンデンサマイクロホン１０が高感度モードとなり、車載マイクシステムから音声認識制御システムに十分な大きさの音圧信号が出力される。
【００３４】
上記では、アクチュエータとして、電圧を印加することによって体積が増加する材料を用いる例について説明した。アクチュエータとしては、電圧を印加することによって体積が減少する材料が用いられてもよい。この場合、制御電圧がハイ電圧のときにコンデンサマイクロホン１０が高感度モードとなり、制御電圧がロー電圧のときにコンデンサマイクロホン１０が低感度モードとなる。
【００３５】
上記では、制御電圧をハイ電圧およびロー電圧の２種類の電圧とし、コンデンサマイクロホン１０の動作を低感度モードおよび高感度モードのうちの一方に切り換える例について説明した。制御電圧は３種類以上とし、コンデンサマイクロホン１０の感度を３段階以上で切り換えてもよい。また、制御電圧を段階的でなく連続的に変化させることで、アクチュエータの体積を連続的に変化させて、コンデンサマイクロホン１０の感度を連続的に変化させてもよい。この場合、制御電圧はハイ電圧およびロー電圧の間の任意の電圧を取り得る。そして、コンデンサマイクロホン１０の感度は、低感度モードおよび高感度モードの間の任意の感度を取り得る。
【００３６】
本発明は、コンデンサマイクロホンの他、ＭＥＭＳマイクロホン等、２枚の板状の部材を対向させたその他のマイクロホンに用いてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０  コンデンサマイクロホン、１２  音圧検出部、１４  増幅回路、１６  筐体、１８  接地導体板、２０  アクチュエータ支持部材、２２  アクチュエータ、２４  アクチュエータ保護部材、２６  電極支持部材、２８  電極板、３０  ダイヤフラム、３１  容量変動コンデンサ、３２  弾性・導電性部材、３４  基板、３６  通気孔、３８  制御電圧端子、３９  制御導線、４０  信号端子、４２  接地端子、４４  筐体の内壁、４５  アクチュエータの外壁、４６  アクチュエータ支持部材の外壁、４８  弾性・導電性部材の外壁、５０  アクチュエータ保護部材の内壁。
【図１】
2018182530.tif 000003
【図２】
2018182530.tif 000004
【図３】
2018182530.tif 000005