(57)【要約】【課題】  １つで指向性を得ることができるコンデンサマイクロホンアレーを提供する。【解決手段】  複数のコンデンサマイクロホン構成体１１を並設状態で一体化してコンデンサマイクロホンアレー１０とする。コンデンサマイクロホンアレー１０は、それぞれ複数のコンデンサマイクロホン構成体１１分の一部をなす回路基板形成部材、筐体形成部材、スペーサ形成部材、ダイヤフラムシート、ダイヤフラムプレート形成部材及びカバー形成部材の積層体をダイシングすることにより形成される。積層体内に構成された各コンデンサマイクロホン構成体１１の気室２３には、バックプレート１５及びコンタクトスプリング１４が組み付けられる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロホン構成体を並設状態で一体化したことを特徴とするマイクロホンアレー。
【請求項２】
それぞれ気室を形成するための複数の孔部を有する筐体形成部材と、
各気室に対応する複数のインピーダンス変換回路が設けられた回路基板形成部材と、
各気室に対応する複数のスペーサを形成するためのスペーサ形成部材と、
各スペーサに対応する複数のダイヤフラムを形成するためのダイヤフラムシートと、
各ダイヤフラムに対応する複数のダイヤフラムプレートを形成するためのダイヤフラムプレート形成部材とを用い、
前記回路基板形成部材、筐体形成部材、スペーサ形成部材、ダイヤフラムシート及びダイヤフラムプレート形成部材を積層し、積層によって形成される前記気室毎に１つのバックプレートを配置し、積層された各部材を一体に接合することにより複数のコンデンサマイクロホン構成体からなる積層体を形成した後、複数のコンデンサマイクロホン構成体がアレー状に一体化されるように同積層体を切断することによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロホンアレー。
【請求項３】
前記バックプレートを、前記回路基板との間にコンタクトスプリングを介在させた状態で前記気室内に組み込んだことを特徴とする請求項２に記載のマイクロホンアレー。
【請求項４】
前記ダイヤフラムを覆うカバーを形成するためのカバー形成部材を前記積層体のダイヤフラムプレート形成部材側にさらに積層させて一体化させた後、同積層体を切断することにより形成されたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のマイクロホンアレー。
【請求項５】
前記筐体形成部材における前記孔部の周囲には、前記積層体を切断することにより分割される孔を複数設けたことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載のマイクロホンアレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ等に用いられるマイクロホンアレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のマイクロホンとして、例えば特許文献１に記載されたコンデンサマイクロホンがある。このコンデンサマイクロホンは、次のような方法で製造される。まず、複数の背極基板からなる集合背極基板と、複数の電極基板からなる集合電極基板と、複数のスペーサからなる集合スペーサと、複数の振動膜支持枠からなるとともに振動膜が張り合わされた集合振動膜支持枠とが積層される。これにより、複数のコンデンサマイクロホン構成体からなる積層体が形成される。次に、この積層体を切断して各コンデンサマイクロホン構成体が切り離され、切り離された各コンデンサマイクロホン構成体がそれぞれコンデンサマイクロホンとされる。このコンデンサマイクロホンの製造方法によれば、例えば特許文献２に記載されたコンデンサマイクロホンとは異なり、１つのハウジング内に、振動板、スペーサ、バックプレート、トランジスタ等を組み込む必要がないので、コンデンサマイクロホンの生産性が向上する。
【特許文献１】特開２００２−３４５０９２号公報
【特許文献２】特開２００５−２７１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、例えばビデオカメラに用いられるマイクロホンとしては、一般的に指向性を有するものが用いられる。これは、ビデオカメラで記録する音は、撮影対象から発生する音であるか否かが明瞭に判別されることが望まれるためである。ところが、上記特許文献１，２に記載されているコンデンサマイクロホンには指向性が持たされていない。このようなコンデンサマイクロホンであっても、同じ音を別々の２つ以上のコンデンサマイクロホンで拾い、この２つの音を信号処理すれば指向性を得ることができる。しかしながら、この場合には、ビデオカメラに別々のコンデンサマイクロホンを２つ以上装備しなければならず、組付性の問題等からビデオカメラ等の小型の携帯録音機器には搭載しにくい。また、２つ以上のコンデンサマイクロホンを設置する位置関係を正確に設定しないと、検出精度が悪化する問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、単一構成からなり、小型機器への搭載が容易で、しかも精度の高い指向性を得ることができるマイクロホンアレーを提供することにある。
また、この発明の目的は、優れた生産性を有するマイクロホンアレーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数のマイクロホン構成体を並設状態で一体化したことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、それぞれ気室を形成するための複数の孔部を有する筐体形成部材と、各気室に対応する複数のインピーダンス変換回路が設けられた回路基板形成部材と、各気室に対応する複数のスペーサを形成するためのスペーサ形成部材と、各スペーサに対応する複数のダイヤフラムを形成するためのダイヤフラムシートと、各ダイヤフラムに対応する複数のダイヤフラムプレートを形成するためのダイヤフラムプレート形成部材とを用い、前記回路基板形成部材、筐体形成部材、スペーサ形成部材、ダイヤフラムシート及びダイヤフラムプレート形成部材を積層し、積層によって形成される前記気室毎に１つのバックプレートを配置し、積層された各部材を一体に接合することにより複数のコンデンサマイクロホン構成体からなる積層体を形成した後、複数のコンデンサマイクロホン構成体がアレー状に一体化されるように同積層体を切断することによって形成されたことを特徴とする。
【０００６】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明に加えて、前記バックプレートを、前記回路基板との間にコンタクトスプリングを介在させた状態で前記気室内に組み込むことを特徴とする。
【０００７】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載の発明に加えて、前記ダイヤフラムを覆うカバーを形成するためのカバー形成部材を前記積層体のダイヤフラムプレート形成部材側にさらに積層させて一体化させた後、同積層体を切断することにより形成されたことを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記筐体形成部材における前記孔部の周囲には、前記積層体を切断することにより分割される孔を複数設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、複数のマイクロホン構成体が並設状態で一体化されているので、単一構成のマイクロホンアレーで同一音源からの音を所定の時間差をおいて拾うことができる。そして、所定の時間差がある複数の音を処理することによって指向性を得ることができる。従って、単一構成からなるので、小型機器への搭載が容易となり、しかも、精度の高い指向性を得ることができる。また、マイクロホンアレーを構成するマイクロホン構成体の数をより多くすれば、同一音源からの音からより多くのサンプリングデータを得ることができる。このため、指向性を演算するための資料が多くなり、より強い指向性を得ることができる。さらに、マイクロホン構成体間の距離がより大きくなるほど、同一音源からの音をより長い時間差をもって拾うことができる。このため、指向性を得るための演算処理が有効となり、より強い指向性を得ることができる。
【００１０】
また、回路基板形成部材、筐体形成部材、スペーサ形成部材、ダイヤフラムシート及びダイヤフラムプレート形成部材を積層することにより形成される積層体には、マイクロホンにおいてバックプレートを除く部分が複数形成される。そして、各形成部材によって形成される気室にバックプレートを配置することにより、複数のマイクロホン構成体からなる積層体が形成される。この積層体を切断することにより、複数のマイクロホン構成体が並ぶように一体化されたマイクロホンアレーが形成される。このため、マイクロホンを１つずつ製作する従来の製造方法に比較して生産性が向上する。
【００１１】
また、筐体形成部材における孔部の周囲に、積層体を切断することによって分割される孔を複数設ければ、積層体の切断が容易となる。このため、マイクロホンアレーの生産性が一層向上する。しかも、マイクロホン構成体間には、この孔が分割されずに残るため、コンデンサマイクロホン構成体間の共鳴が抑制される。従って、各コンデンサマイクロホン構成体により、同一音源からの音を時間差をおいて確実に拾うことができ、指向性を確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、この発明をバックエレクトレット型のコンデンサマイクロホンアレーに具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図６に示すように、この実施形態のコンデンサマイクロホンアレー（マイクロホンアレー）１０は、並設状態で一体化された２つの同一のコンデンサマイクロホン構成体（マイクロホン構成体）１１からなる。図１及び図２に示すように、コンデンサマイクロホンアレー１０は、枠状の筐体１２、回路基板１３、コンタクトスプリング１４、バックプレート１５、スペーサ１６、ダイヤフラム１７、ダイヤフラムプレート１８及びカバー１９を備えている。
【００１３】
前記筐体１２は、コンデンサマイクロホンアレー１０の骨格を形成するとともに、それぞれ気室２３を形成するための略円柱状の孔部２２を２つ有している。なお、筐体１２は、エポキシ樹脂、液晶ポリマー及びセラミック等の電気絶縁体からなる。前記回路基板１３上には、電界効果トランジスタ２０、コンデンサ２１等からなるインピーダンス変換回路が二組構成されている。また、図示はしないが回路基板１３には、電極パターンやスルーホール等の電気構成が設けられている。そして、回路基板１３は、略枠体状の前記筐体１２の図１における下面に接着固定され、前記インピーダンス変換回路は、前記各孔部２２内に配置されている。また、各孔部２２内において回路基板１３上には、前記コンタクトスプリング１４がそれぞれ配置されている。各コンタクトスプリング１４はステンレス鋼板により一体形成され、略円環板状の支持部１４ａと、この支持部１４ａから下方に向かって延びる３つの脚部１４ｂとからなる。各脚部１４ｂは、回路基板１３上の図示しないランド上に当接され、このランドを介して前記インピーダンス変換回路に電気的に接続されている。支持部１４ａの上面には、前記バックプレート１５が支持されている。
【００１４】
前記バックプレート１５は、筐体１２の孔部２２の内径よりもやや小さな外径の円板状をなし、同孔部２２内において上下動可能に保持されている。バックプレート１５は、ステンレス鋼板からなるプレート本体１５ａを備え、このプレート本体１５ａの上面には、ＦＥＰ（Fluorinated Ethylene Propylene；フッ化エチレンプロピレン）等のフィルムからなるエレクトレット層１５ｂが設けられている。エレクトレット層１５ｂには、コロナ放電等による分極処理が施されている。また、バックプレート１５は、貫通孔１５ｃを複数備えている。そして、バックプレート１５のプレート本体１５ａは、コンタクトスプリング１４を介してインピーダンス変換回路に対し電気的に接続されている。筐体１２の（図１における）上面には、前記スペーサ１６が接着固定されている。スペーサ１６は、筐体１２の孔部２２の内径よりも小さな内径の孔１６ａを二組有し、各孔１６ａの縁部の下面には、バックプレート１５の外周縁部の上面がそれぞれ当接されている。そして、前記各コンタクトスプリング１４は、回路基板１３とバックプレート１５との間にそれぞれ弾性変形状態で挟持されている。一方、各バックプレート１５は、コンタクトスプリング１４の弾性付勢力により、スペーサ１６の内周縁部の下面にそれぞれ圧接されている。なお、スペーサ１６は、ＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）等の樹脂フィルム、又は、金属板からなる。
【００１５】
スペーサ１６の上面には、前記ダイヤフラム１７が接着固定されている。そして、筐体１２、回路基板１３、スペーサ１６及びダイヤフラム１７により、外部から区画された前記気室（図１に図示）２３が二組形成されている。ダイヤフラム１７の図１における上面には、前記ダイヤフラムプレート１８が接着固定されている。ダイヤフラムプレート１８は、スペーサ１６の孔１６ａとほぼ同じ内径の孔１８ａを二組有している。ダイヤフラム１７は、各孔１８ａを除く部分においてスペーサ１６とダイヤフラムプレート１８とによって挟持されるとともに、スペーサ１６により前記ダイヤフラム１７との間隔が所定値に設定されている。すなわち、バックプレート１５とダイヤフラム１７とにより、所定のインピーダンスを有するコンデンサが構成されている。そして、ダイヤフラム１７は、ダイヤフラムプレート１８の各孔１８ａ内における部分がそれぞれ振動可能とされている。ダイヤフラムプレート１８の図１における上面には、前記カバー１９が接着固定されている。カバー１９は、ダイヤフラムプレート１８の各孔１８ａ内においてダイヤフラム１７を外部から覆うとともに、外部とダイヤフラム１７との間を連通させる音孔１９ａを備えている。
【００１６】
以上のように構成されたコンデンサマイクロホンアレー１０において、音源からの音波により、カバー１９の音孔１９ａを介してダイヤフラム１７が振動する。このとき、ダイヤフラム１７の振動に伴い、貫通孔１５ｃを通じてバックプレート１５の上側と下側との間で空気が自由に移動するため、ダイヤフラム１７の振動が許容される。すると、ダイヤフラム１７とバックプレート１５との間隔が設定値から変化し、コンデンサのインピーダンスが音の周波数、振幅及び波形に応じて変化する。このインピーダンスの変化は、インピーダンス変換回路により電圧信号に変換されて出力される。
【００１７】
次に、コンデンサマイクロホンアレー１０の製造方法について説明する。
この製造方法においては、図３に示すように、筐体形成部材３０、回路基板形成部材３１、スペーサ形成部材３２、ダイヤフラムシート３３、ダイヤフラムプレート形成部材３４、カバー形成部材３５、バックプレート１５及びコンタクトスプリング１４等を用いて複数のコンデンサマイクロホンアレー１０を製造する。
【００１８】
前記筐体形成部材３０は、前記筐体１２を複数形成するための板材であって、前記孔部２２が縦横に所定ピッチで複数形成されている。また、筐体形成部材３０には、各孔部２２の周囲に位置するように所定ピッチで複数の孔３０ａ、長孔３０ｂ及び長孔３０ｃが形成されている。前記回路基板形成部材３１は、前記回路基板１３を複数形成するための絶縁基板であって、前記インピーダンス変換回路が縦横に所定ピッチで複数形成されている。また、回路基板形成部材３１には、前記筐体形成部材３０の孔３０ａに対応する位置毎に同径の孔３１ａが設けられている。前記スペーサ形成部材３２は、前記スペーサ１６を複数形成するためのシート材であって、前記孔１６ａが縦横に所定ピッチで複数形成されている。また、スペーサ形成部材３２には、前記筐体形成部材３０の各孔３０ａに対応する位置毎に同径の孔３２ａが設けられている。前記ダイヤフラムシート３３は、前記ダイヤフラム１７を複数形成するためのシート材である。また、ダイヤフラムシート３３には、前記スペーサ形成部材３２の各孔３２ａに対応する位置毎に同径の孔３３ａが設けられている。前記ダイヤフラムプレート形成部材３４は、前記ダイヤフラムプレート１８を複数形成するためのシート材であって、前記孔１８ａが縦横に所定ピッチで複数形成されている。また、ダイヤフラムプレート形成部材３４には、前記ダイヤフラムシート３３の各孔３３ａに対応する位置毎に同径の孔３４ａが設けられている。
【００１９】
コンデンサマイクロホンアレー１０を製造するには、スペーサ形成部材３２とダイヤフラムプレート形成部材３４とをダイヤフラムシート３３を挟んで積層するとともに、積層した３つの部材を接着によって一体化させ、これをダイヤフラムアッシーとする。一方、筐体形成部材３０に回路基板形成部材３１を接着して両者を一体化し、これを筐体アッシーとする。次に、この筐体アッシーにおける筐体形成部材３０の各孔部２２内に、コンタクトスプリング１４及びバックプレート１５をこの順にそれぞれ組み付ける。次に、筐体アッシーの上面に前記ダイヤフラムアッシーを接着して両者を一体化し、これをマイクロホンアッシーとする。次に、このマイクロホンアッシーの上面にカバー形成部材３５を接着して両者を一体化する。図４に示すように、こうして形成された積層体４０は、複数の上記コンデンサマイクロホン構成体１１からなる。最後に、図５に示すように、積層体４０をダイヤモンドブレードを用いてダイシング（切断）し、２つのコンデンサマイクロホン構成体１１が並設状態で一体化された複数のコンデンサマイクロホンアレー１０とする。このとき、エポキシ樹脂、液晶ポリマー及びセラミック等からなるとともに最も厚い筐体形成部材３０においては、孔部２２の周囲に並設された孔３０ａ、長孔３０ｂ，３０ｃが分割されるので、ダイシングにおける切削抵抗が低減される。なお、このとき、コンデンサマイクロホンアレー１０において並設された２つのコンデンサマイクロホン構成体１１の間には、図１及び図２に示すように、１つの長孔３０ｂが残る。
【００２０】
なお、図３〜図５では、説明の便宜上、３×４＝１２個のコンデンサマイクロホン構成体１１を形成する状態を示しているが、実際は、一度に数百個のコンデンサマイクロホン構成体１１を形成する。
【００２１】
従って、この実施形態のコンデンサマイクロホンアレー１０は、２つのコンデンサマイクロホン構成体１１が並設状態で一体化されている。このため、１つのコンデンサマイクロホンアレー１０で、同一音源からの音を所定の時間差をおいて拾うことができる。そして、時間差のある音を処理することにより、コンデンサマイクロホンアレー１０に指向性を得ることができる。従って、１つのコンデンサマイクロホンアレー１０で指向性を得ることができる。
【００２２】
また、このコンデンサマイクロホンアレー１０は、筐体形成部材３０、回路基板形成部材３１、スペーサ形成部材３２、ダイヤフラムシート３３及びダイヤフラムプレート形成部材３４を積層することにより複数のコンデンサマイクロホン構成体１１が形成された積層体４０をダイシングすることによって製造される。このため、コンデンサマイクロホンを１つずつ製作する特許文献２のコンデンサマイクロホンに比較して生産性が向上する。
【００２３】
また、最も厚い筐体形成部材３０における孔部２２の周囲には、積層体４０を切断することによって分割される複数の孔３０ａ〜３０ｃを並設したので、積層体４０の切断が容易となり、コンデンサマイクロホンアレー１０の生産性がより一層向上する。
【００２４】
さらに、コンデンサマイクロホンアレー１０において２つのコンデンサマイクロホン構成体１１の間に残った長孔３０ｂにより、各コンデンサマイクロホン構成体１１間の共鳴が抑制される。従って、各コンデンサマイクロホン構成体１１により、同一音源からの音を時間差をおいて確実に拾うことができ、指向性を確実に得ることができる。また、この長孔３０ｂにゲル剤やウレタン剤等の遮音剤を封入することにより、各コンデンサマイクロホン構成体１１の共鳴干渉をさらに抑えることができる。
【００２５】
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することもできる。
・  コンデンサマイクロホンアレー１０の製造時において、カバー形成部材３５を積層しない状態のマイクロホンアッシーをダイシングし、カバー１９がない状態のコンデンサマイクロホンアレー１０を得る。次に、このコンデンサマイクロホンアレー１０にカバー１９を接着固定して完成する。
【００２６】
・  筐体形成部材３０において、各孔部２２の代わりに、バックプレート１５を配置する上面側凹部と、インピーダンス変換回路を配置する下側凹部とを設ける。そして、特許文献２に記載のコンデンサマイクロホンのように、コンタクトスプリング１４を用いることなく、筐体形成部材３０の上側凹部に保持したバックプレート１５をスペーサ１６に押し付ける構成とする。この場合にも、上記実施形態と同じ効果がある。
【００２７】
・  図７に示すように、３つのコンデンサマイクロホン構成体１１を一列の並設状態で一体化したコンデンサマイクロホンアレー１０とする。また、図８に示すように、４つ以上のコンデンサマイクロホン構成体１１を一列の並設状態で一体化したコンデンサマイクロホンアレー１０とする。また、図９に示すように、４つのコンデンサマイクロホン構成体１１を縦横２列ずつの並設状態で一体化したコンデンサマイクロホンアレー１０とする。また、図１０に示すように、９つのコンデンサマイクロホン構成体１１を縦横３列ずつの並設状態で一体化したコンデンサマイクロホンアレー１０とする。以上のように、３つ以上のコンデンサマイクロホン構成体１１を並設状態で一体化することができる。この場合、マイクロホンアレーを構成するマイクロホン構成体の数をより多くするほど、同一音源からの音からより多くのサンプリングデータを得ることができる。このため、指向性を演算するための資料が多くなり、より強い指向性を得ることができる。さらに、マイクロホン構成体間の距離をより大きくするほど、同一音源からの音をより長い時間差をもって拾うことができる。このため、指向性を得るための演算処理が有効となり、より強い指向性を得ることができる。
【００２８】
・  この発明を、バックプレート１５に代えてダイヤフラム１７にエレクトレットの機能が付与されたホイルエレクトレット型のエレクトレット型コンデンサマイクロホンアレーに具体化する。
【００２９】
・  この発明を、バックプレート１５及びダイヤフラム１７に共にエレクトレットの機能が付与されず、バックプレート１５及びダイヤフラム１７にチャージポンプ回路によって電圧が印可されるチャージポンプ型のコンデンサマイクロホンアレーに具体化する。
【００３０】
・  この発明を、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術により製造したマイクロホンアレーに具体化する。このマイクロホンアレーは、例えばＭＥＭＳ技術によりＳｉ基板を加工して振動板を構成したマイクロホンが並設状態で一体化されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態のコンデンサマイクロホンを示す縦断面図。
【図２】同じく分解斜視図。
【図３】コンデンサマイクロホンの製造に用いる各部材を示す斜視図。
【図４】第２マイクロホンアッシーを示す斜視図。
【図５】ダイシング後の第２マイクロホンアッシーを示す斜視図。
【図６】コンデンサマイクロホンアッシーを示す斜視図。
【図７】他の実施形態のコンデンサマイクロホンアレーを示す斜視図。
【図８】同じくコンデンサマイクロホンアレーを示す斜視図。
【図９】同じくコンデンサマイクロホンアレーを示す斜視図。
【図１０】同じくコンデンサマイクロホンアレーを示す斜視図。
【符号の説明】
【００３２】
１０…マイクロホンアレーとしてのコンデンサマイクロホンアレー、１１…マイクロホン構成体としてのコンデンサマイクロホン構成体、１３…回路基板、１４…コンタクトスプリング、１５…バックプレート、１６…スペーサ、１７…ダイヤフラム、１８…ダイヤフラムプレート、１９…カバー、２２…孔部、２３…気室、３０…筐体形成部材、３０ａ…孔、３０ｂ，３０ｃ…孔としての長孔、３１…回路基板形成部材、３２…スペーサ形成部材、３３…ダイヤフラムシート、３４…ダイヤフラムプレート形成部材、３５…カバー形成部材、４０…積層体。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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