(57)【要約】【課題】マイク装置を物にぶつけるなどして該マイク装置に衝撃を与えたときに衝撃音の発生を抑制する。【解決手段】パッケージ１１内に構成および特性が等しい２個のコンデンサマイク素子１２，１４を同一面を同一方向に向けて収容配置する。パッケージ底板１１ａのコンデンサマイク素子１２の音波入射面が臨む位置に音響穴２７を形成する。外部からの音波はパッケージの音響穴２７から入射し、コンデンサマイク素子１２のダイアフラム２２を振動させる。ダイアフラム２２の振動によって発生する音波がパッケージ１１の内部空間２６を伝搬してコンデンサマイク素子１４のダイアフラム３４をダイアフラム２２と逆相で振動させる。外部からの衝撃に対しては両ダイアフラム２２，３４は同相で振動する。両コンデンサマイク素子１２，１４の出力信号どうしを減算してマイク出力が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイアフラムとバックプレートを適宜の空隙を隔ててそれぞれ対向配置した互いに特性が等しい第１、第２のコンデンサ型素子を同一面を同一方向に向けて共通のパッケージ内に収容配置し、
前記パッケージの前記第１のコンデンサ型素子の音波入射面が臨む位置に外部からの音波を取り込む音響穴を形成し、
該音響穴は前記第１のコンデンサ型素子で音響的に塞がれた状態とされ、もって
外部からの音波は前記パッケージの音響穴から取り込まれて前記第１のコンデンサ型素子のダイアフラムを振動させ、該ダイアフラムの振動によって発生する音波が該パッケージの内部空間を伝搬して前記第２のコンデンサ型素子のダイアフラムを振動させるコンデンサマイク装置。
【請求項２】
前記パッケージ内に前記第１、第２のコンデンサ型素子の各インピーダンス変換器と、これら両インピーダンス変換器の出力信号どうしを減算する減算器を収容し、該減算器の減算出力を前記パッケージの外部に出力してなる請求項１記載のコンデンサマイク装置。
【請求項３】
前記パッケージ内に前記第１、第２のコンデンサ型素子の各インピーダンス変換器を収容し、これら両インピーダンス変換器の各変換出力をそれぞれ前記パッケージから外部に出力してなる請求項１記載のコンデンサマイク装置。
【請求項４】
前記第１、第２のコンデンサ型素子がそれぞれＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子で構成されている請求項１から３のいずれか１つに記載のコンデンサマイク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はコンデンサマイク装置（エレクトレットコンデンサマイク装置を含む）の改良に関し、コンデンサマイク装置を物にぶつけるなどして該コンデンサマイク装置に衝撃を与えたときの衝撃音の発生を抑制したものである。
【背景技術】
【０００２】
マイク装置を使用中に誤って物などにぶつけるとその衝撃で該マイク装置のダイアフラムが振動して無用な衝撃音を発する（拾う）ことがある。このような衝撃音の発生を抑制する従来技術として下記特許文献１記載の手法があった。これは電話機や無線機の送受話器に２個のマイク素子を搭載し、一方のマイク素子の集音部に樹脂シートによるマスキングを施して音声に対する感度を他方のマイク素子よりも低くし、衝撃に対しては両マイク素子の感度を等しくし、両マイク素子の出力信号を互いに打ち消し合うように演算処理したものである。これによれば音声は両マイク素子で拾う量が大きく異なるので演算処理であまり打ち消されず、衝撃による振動音は両マイク素子で拾う量が等しいので演算処理で大きく打ち消される。その結果音声に対しては良好な感度が得られ、衝撃に対しては感度が低くなって衝撃音の発生を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００１−３６６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１記載の手法によれば一方のマイク素子の集音部に樹脂シートによるマスキングを施す必要があった。この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、マスキングを不要にしたコンデンサマイク装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明のコンデンサマイク装置はダイアフラムとバックプレートを適宜の空隙を隔ててそれぞれ対向配置した互いに特性が等しい第１、第２のコンデンサ型素子を同一面を同一方向に向けて共通のパッケージ内に収容配置し、前記パッケージの前記第１のコンデンサ型素子の音波入射面が臨む位置に外部からの音波を取り込む音響穴を形成し、該音響穴は前記第１のコンデンサ型素子で音響的に塞がれた状態とされ、もって外部からの音波は前記パッケージの音響穴から取り込まれて前記第１のコンデンサ型素子のダイアフラムを振動させ、該ダイアフラムの振動によって発生する音波が該パッケージの内部空間を伝搬して前記第２のコンデンサ型素子のダイアフラムを振動させるようにしたものである。
【０００５】
この発明によれば、外部からの音波はパッケージの音響穴から取り込まれて第１のコンデンサ型素子のダイアフラムを振動させ、該ダイアフラムの振動によって発生する音波が該パッケージの内部空間を伝搬して第２のコンデンサ型素子のダイアフラムを振動させるので、該外部からの音声に対して第１、第２のコンデンサ型素子の音の入射方向は互いに逆となる。したがって該外部からの音声に対して第１、第２のコンデンサ素子のダイアフラムはバックプレートに対し互いに逆相で変位する。これに対し第１、第２のコンデンサ型素子は同一面を同一方向に向けて配置されているので、コンデンサマイク装置に外部から衝撃が加わったときは、両素子のダイアフラムは該衝撃による慣性で同一方向に変位する。したがって第１、第２のコンデンサ型素子の出力信号どうしを減算すれば、外部からの音声は増強され、外部からの衝撃による衝撃音は減衰される。これにより音声に対しては良好な感度を確保しつつ、衝撃に対しては感度が低いコンデンサマイク装置が実現される。したがってこのコンデンサマイク装置を物にぶつけるなどして衝撃を与えても衝撃音が発生しにくくなる。これによりマスキングを使用することなく衝撃音の発生を抑制することができる。
【０００６】
この発明のコンデンサマイク装置は前記パッケージ内に前記第１、第２のコンデンサ型素子の各インピーダンス変換器と、これら両インピーダンス変換器の出力信号どうしを減算する減算器を収容し、該減算器の減算出力を前記パッケージの外部に出力するように構成することができる。
【０００７】
またこの発明のコンデンサマイク装置は前記パッケージ内に前記第１、第２のコンデンサ型素子の各インピーダンス変換器を収容し、これら両インピーダンス変換器の各変換出力をそれぞれ前記パッケージから外部に出力するように構成することができる。このようにすればバランス出力型となるので、両出力の出力信号線の途中で外部から雑音が入っても後段回路で両出力信号線の信号どうしを減算することにより、該外部からの雑音を除去することができる。
【０００８】
この発明のコンデンサマイク装置は前記第１、第２のコンデンサ型素子がそれぞれＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子で構成されているものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
《実施の形態１》
この発明のコンデンサマイク装置の実施の形態１を図１に示す。図１において（ａ）はコンデンサマイク装置全体を長手方向に沿って半割にした断面図（（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図）、（ｂ）はパッケージ（ケーシング）の蓋板を外して示した平面図、（ｃ）は底面図である。コンデンサマイク装置１０は金属製等のパッケージ１１内にコンデンサマイク素子１２，１４とインピーダンス変換および演算用ＬＳＩ１６を収容配置して構成される。パッケージ１１は底板１１ａ、側板１１ｂ、蓋板１１ｃを組み立てて構成される。底板１１ａにはパッケージ１１の内部空間２６が外部空間と連通する唯一の開口部として音響穴２７が形成されている。コンデンサマイク装置１０を携帯電話端末等の機器に搭載する場合は、音響穴２７が塞がれないように搭載する。コンデンサマイク素子１２，１４およびインピーダンス変換および演算用ＬＳＩ１６はパッケージ１１内の底板１１ａ上に接着剤で固定される。コンデンサマイク素子１２は音響穴２７を塞ぐように配置されている。
【００１０】
コンデンサマイク素子１２，１４は構造および特性が互いに等しく構成されたもので、例えばＭＥＭＳ素子による周知のシリコンマイクでそれぞれ構成することができる。図１においてもコンデンサマイク素子１２，１４をシリコンマイクで構成した場合を示している。すなわちコンデンサマイク素子１２はシリコン等で構成された基板１８の開口部２０にダイアフラム２２とバックプレート２４を適宜の空隙を隔てて対向配置して構成されている。バックプレート２４の面内には複数の透孔２４ａが形成され、ダイアフラム２２の振動によって発生した音波がこの透孔２４ａを透過してパッケージ１１の内部空間２６に伝搬されるように構成されている。開口部２０はパッケージ１１の音響穴２７と同軸状に配置され、コンデンサマイク素子１２の音波入射面（音波が入射する面をいい、この実施の形態ではダイアフラム２２の下面が該当する）が音響穴２７に臨んでいる。外部からの音波は音響穴２７から入射され開口部２０を通ってダイアフラム２２を振動させる。音響穴２７の径は開口部２０の径と等しく形成するのが望ましい。あるいは組み立ての容易さ（軸のずれが多少許容されること）を考慮して音響穴２７の径を開口部２０よりもやや小径に形成することもできる。ダイアフラム２２の周縁部には気圧調整用の微小な透孔２２ａが形成されている。この気圧調整用透孔２２ａはパッケージ１１の内部空間２６（この内部空間２６はコンデンサマイク素子１２にとって背部空気室を構成する。ここで「背部空気室」とは音波の入射側から見てダイアフラムの背面側にある空間をいう）を開口部２０および音響穴２７を通して外気に連通させて、パッケージ１１の内部空間２６内の気圧を外気圧に等しくする働きをする。気圧調整用透孔２２ａは音波をほとんど透過させない。コンデンサマイク素子１２の上面にはバックプレート２４を外れた位置にダイアフラム２２の端子２３とバックプレート２４の端子２５が形成されている。
【００１１】
コンデンサマイク素子１４もコンデンサマイク素子１２と同様に構成されている。すなわちコンデンサマイク素子１４はシリコン等で構成された基板３０の開口部３２にダイアフラム３４とバックプレート３６を適宜の空隙を隔てて対向配置して構成されている。バックプレート３６の面内には複数の透孔３６ａが形成され、コンデンサマイク素子１２のダイアフラム２２で発生されパッケージ１１の内部空間２６に伝搬された音波がこの透孔３６ａを透過してダイアフラム３４を振動させるように構成されている。ダイアフラム３４の周縁部には気圧調整用の微小な透孔３４ａが形成されている。この気圧調整用透孔３４ａは開口部３２の内部空間３３（この内部空間３３はコンデンサマイク素子１４にとって背部空気室を構成する）の気圧をパッケージ１１の内部空間２６の気圧に等しくする働きをする。したがってコンデンサマイク素子１４の内部空間３３はダイアフラム３４の気圧調整用透孔３４ａ、バックプレート３６の透孔３６ａ、パッケージ１１の内部空間２６、コンデンサマイク素子１２のバックプレート２４の透孔２４ａ、ダイアフラム２２の気圧調整用透孔２２ａ、開口部２０，音響穴２７を介して外気に連通され、外気圧に等しく調整される。気圧調整用透孔３４ａは音波をほとんど透過させない。コンデンサマイク素子１４の上面にはバックプレート３６を外れた位置にダイアフラム３４の端子３５とバックプレート３６の端子３７が形成されている。コンデンサマイク素子１２，１４の各端子２３，２５，３５，３７はインピーダンス変換および演算用ＬＳＩ１６の各対応する端子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに信号線１５，１７，１９，２１でそれぞれ接続される。
【００１２】
以上の構成のコンデンサマイク装置１０による動作を説明する。図２は外部から音波Ｓ１が入射されたときの動作を示す。このとき外部からの音波Ｓ１はパッケージ底板１１ａの音響穴２７から入射され、コンデンサマイク素子１２の開口部２０を通ってダイアフラム２２を振動させる。ダイアフラム２２が振動すると、この振動によってダイアフラム２２の裏面側に音波Ｓ２が発生する。この音波Ｓ２はバックプレート２４の透孔２４ａを透過し、パッケージ１１の内部空間２６を通り、コンデンサマイク素子１４のバックプレート３６の透孔３６ａを透過してダイアフラム３４を振動させる。図３はこのときのコンデンサマイク素子１２，１４の出力信号波形を示す。コンデンサマイク素子１２とコンデンサマイク素子１４とでは音波の入射方向が互いに逆となるので、出力信号波形は互いに逆相になる。したがって両出力信号どうしを減算すれば、個々の出力信号よりも振幅が増大した出力が得られる。
【００１３】
図４は外部から衝撃が加わったときの動作を示す。このときコンデンサマイク素子１２，１４のダイアフラム２２，３４には同一方向に衝撃が加わるので、ダイアフラム２２，３４は該衝撃による慣性で同一方向に変位する。図５はこのときのコンデンサマイク素子１２，１４の出力信号波形を示す。ダイアフラム２２，３４は該衝撃による慣性で同一方向に変位するので、出力信号波形は互いに同相になる。したがって両出力信号どうしを減算すれば、個々の出力信号よりも振幅が減少した出力が得られる。
【００１４】
図６はコンデンサマイク装置１０の回路図（概念図）を示す。一点鎖線１１内はパッケージ１１内に構成された部分であり、点線１６内はインピーダンス変換および演算用ＬＳＩ１６内に構成された部分である。コンデンサマイク素子１２の出力信号はインピーダンス変換およびゲイン調整器４０でインピーダンス変換およびゲイン調整される。コンデンサマイク素子１４の出力信号はインピーダンス変換およびゲイン調整器４２でインピーダンス変換およびゲイン調整される。インピーダンス変換およびゲイン調整器４０，４２の出力信号は減算器４４で相互に減算される。減算器４４の出力信号がコンデンサマイク装置１０の出力信号（マイク出力）として出力信号線４５によりパッケージ１１から出力される。
【００１５】
コンデンサマイク素子１２の背部空気室を構成するパッケージ１１の内部空間２６とコンデンサマイク素子１４の背部空気室を構成する開口部３２の内部空間３３とでは容積が異なる（内部空間２６＞内部空間３３）ため、コンデンサマイク素子１２とコンデンサマイク素子１４とでは感度が異なる（内部空間が大きい方がダイアフラムが動きやすいので、コンデンサ素子１２の方が感度が高くなる）。そこで衝撃に対して減算器４４の出力信号が最小値となるようにインピーダンス変換およびゲイン調整器４０，４２で信号ゲインを調整する。これにより減算器４４の出力信号レベルは衝撃に対しては小さくなり、音声に対しては大きくなる。したがって音声に対しては良好な感度を確保しつつ、衝撃に対しては感度が低くなり、衝撃を受けたときの衝撃音の発生を抑制することができる。
【００１６】
《実施の形態２》
この発明のコンデンサマイク装置の実施の形態２を説明する。これはコンデンサマイク装置のパッケージから２つのコンデンサマイク素子の出力信号をバランス出力として取り出すようにしたものである。パッケージ内のメカ構成は図１に示したものと同じである。回路図（概念図）を図７に示す。なお図７において図６と共通する部分には同一の符号を用いる。一点鎖線１１内はパッケージ１１内に構成された部分であり、点線１６内はインピーダンス変換および演算用ＬＳＩ１６内に構成された部分である。コンデンサマイク素子１２の出力信号はインピーダンス変換およびゲイン調整器４０でインピーダンス変換およびゲイン調整される。コンデンサマイク素子１４の出力信号はインピーダンス変換およびゲイン調整器４２でインピーダンス変換およびゲイン調整される。インピーダンス変換およびゲイン調整器４０，４２の出力信号がコンデンサマイク装置１０のバランス出力として出力信号線４６，４８によりパッケージ１１から出力される。これらバランス出力は後段回路で相互に減算されマイク出力として利用される。これによればバランス出力の出力信号線４６，４８に外部から雑音が混入しても後段回路の減算で除去されるのでＳＮのよい信号が得られる。インピーダンス変換およびゲイン調整器４０，４２におけるゲイン調整は実施の形態１で説明したのと同じである。
【００１７】
なお図１では音響穴２７を円形としたが他の形状に形成することもできる。例えばコンデンサマイク素子１２の基板１８の開口部２０が四角形の場合は、これに合わせて音響穴２７も四角形に形成することができる。また図１ではコンデンサマイク素子１２，１４はダイアフラム２２，３４を下側に配置しバックプレート２４，３６を上側に配置したが、これとは逆にダイアフラム２２，３４を上側に配置しバックプレート２４，３６を下側に配置することもできる。また図１ではコンデンサマイク素子１２，１４をＭＥＭＳ素子で構成したが、個別の部品を組み立てて構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明のコンデンサマイク装置の実施の形態１を示す図である。
【図２】図１のコンデンサマイク装置１０に外部から音波が入射されたときの該コンデンサマイク装置１０の動作を示す模式図である。
【図３】図２の動作によるコンデンサマイク素子１２，１４の出力信号波形図である。
【図４】図１のコンデンサマイク装置１０に外部から衝撃が加わったときの該コンデンサマイク装置１０の動作を示す模式図である。
【図５】図４の動作によるコンデンサマイク素子１２，１４の出力信号波形図である。
【図６】図１のコンデンサマイク装置１０の実施の形態１における回路図（概念図）である。
【図７】図１のコンデンサマイク装置１０の実施の形態２における回路図（概念図）である。
【符号の説明】
【００１９】
１０…コンデンサマイク装置、１１…パッケージ、１２，１４…コンデンサマイク素子（コンデンサ型素子）、１６…インピーダンス変換および演算用ＬＳＩ、２２，３４…ダイアフラム、２４，３６…バックプレート、２６…パッケージの内部空間、２７…パッケージの音響穴、４０，４２…インピーダンス変換およびゲイン調整器（インピーダンス変換器）、４４…減算器、４５，４６，４８…出力信号線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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