CN103999485A - 敞开式麦克风模块 - Google Patents

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Abstract

一种麦克风模块，该麦克风模块包括壳体和麦克风装置。壳体包括延伸穿过壳体的端口。麦克风装置被布置在壳体中，并且借助壳体来限定后部扩展容积。该麦克风装置包括麦克风装置壳体、声学感测元件、前部容积和后部容积。声学感测元件被布置在麦克风装置壳体内。麦克风装置壳体中的开口允许后部扩展容积与后部容积连通。

Description

敞开式麦克风模块
相关申请的交叉引用
根据U.S.C.第119条(e)的第35条，本申请要求于2011年10月25日提交的题为“敞开式麦克风模块”的美国临时申请No.61/551,078的权益，其内容通过整体引用被并入本文。
技术领域
本申请涉及一种声学装置，并且更具体地涉及这些装置的操作特性和/或尺寸的改进。
背景技术
各种类型的麦克风和接收器已经使用了多年。在这些装置中，不同的电气部件被一起容纳在壳体或组件中。例如，麦克风通常包括具有驻极体或微机电系统(MEMS)装置、膜片和集成电路的声学感测元件，其中其他部件和这些部件被收纳在壳体内。其他类型的声学装置可以包括其他类型的部件。这些装置可以用于诸如助听器的听力仪器中或者用于诸如移动电话和计算机的其它电子装置中。
麦克风和接收器通常被布置在其他装置中，例如，个人电脑、移动电话和听力仪器中。麦克风可以被放置在布置于这些装置中的模块中。具体地举例来说，可以将两个麦克风布置在模块中，并且该模块被布置在听力仪器中。麦克风常常需要被构造成具有特定尺寸以使之有效。更具体地，当被布置在听力仪器中时，仪器壳体通常必须具有特定尺寸来保持麦克风。
布置有麦克风和接收器的不同的装置的尺寸正在不断地减小。例如，存在对更小的、重量减轻的、更修型和/或更轻便的听力仪器、移动电话和个人计算机的几乎不变的消费需求。然而，在之前的一些方式中，麦克风的尺寸只能被减少至一定的尺寸。如果麦克风被减小至低于这些尺寸，则其性能将会削弱。因此，由于声学仪器只能被减小至一定尺寸，因此上面提到的各种装置也只能被减小至一定的尺寸。这导致了对之前的方法的不满意。
附图说明
应参照下面的具体描述和附图来更全面地理解本公开，其中：
图1是利用根据本发明的各种实施方式的声学路径的装置的框图；
图2A和2B是根据本发明的各种实施方式的具有两个麦克风的模块的侧剖图；
图3A、3B和3C是根据本发明的各种实施方式的具有两个麦克风的模块的侧剖图，该模块利用支架来支撑外部后部容积；
图4A是示出了根据本发明的各种实施方式的本文所描述的装置的灵敏度响应的曲线图；
图4B是示出了根据本发明的各种实施方式的本文所描述的装置的输入参考噪声的曲线图。
本领域技术人员应理解，附图中的元件以简化且清楚的方式被示出。还应理解的是，一定的动作和/或步骤可以以具体的发生顺序进行描述和说明，而本领域技术人员应理解，实际上并不需要这种顺序的指定。还应理解的是，除了特定的含义已在本文中以其它方式列出之外，本文中所使用的术语和表述具有如与其所对应的相应调查和研究领域的术语和表述相符的普通含义。
具体实施方式
在之前的方法中，麦克风包括单一的壳体，在该壳体中，容纳有包括声学感测元件、前部容积和后部(背部)容积在内的所有部件。在这些之前的方法中，单一的壳体可能不适于助听器。相反，在本文中描述的方法中，利用声学仪器装置、模块、组件和/或听力仪器壳体中的其它未被占用的空间来增加麦克风的后部容积。通过利用其它未被利用的空间，可以减小麦克风壳体的整体尺寸。同时，增加的后部容积至少改进了麦克风的一些操作特性(例如，其灵敏度)或者至少将操作特性保持在可接受的范围内。
在许多这些实施方式中，麦克风模块包括外部壳体和麦克风装置。外部壳体包括延伸穿过外部壳体的端口。麦克风装置被布置在外部壳体中，并且与外部壳体一起限定了扩展的后部容积。该麦克风装置包括麦克风装置壳体、声学感测元件、前部容积和后部容积。声学感测元件被布置在麦克风装置壳体内。前部容积与麦克风模块的端口连通，并且由声学感测元件的第一侧和麦克风装置壳体限定。后部容积由声学感测元件的第二侧和麦克风装置壳体限定。麦克风装置壳体中的开口允许扩展的后部容积与后部容积连通。
在其他方面中，声学感测元件包括膜片和带电板。在另外的其他方面中，后部容积和扩展容积与端口声学隔离。在又其他方面中，麦克风装置的开口跨过整个后部容积延伸。
现在参照图1，描述了系统的一个示例，该系统利用未被占用的空间来增加至少一个麦克风的后部容积。麦克风模块100包括麦克风102。该麦克风102包括壳体101、声音端口104、包括膜片106和带电板108的声学感测元件111、前部容积110和后部容积112。后部容积与扩展的后部容积114经由开口103连通。扩展的后部容积114由模块100的壳体、麦克风102的配置和/或模块100的内部部件形成和限定。
在操作中，气流(由箭头标记170指示)经由第一端口104进入麦克风，到达第一前部容积110中。该气流170使膜片106移动，这穿过感测元件111上产生了代表声音的变化电压。
气流还在第一后部容积和第一扩展的后部容积之间移动。因此，后部容积不被限制为与壳体一起的后部容积。在这方面，通过使用扩展的后部容积来增加该后部容积。由于后部容积已经通过对未被利用的空间的使用而得以增加，因此麦克风102具有改善了的诸如灵敏度的操作特性。在其他方面中，后部容积112可以被减少，并且用扩展的后部容积114来替代。
在一个方面中，本文所描述的麦克风要求麦克风的后部容积和后部容积所通入的容积(即扩展容积)与麦克风的声音端口(在麦克风外部)声学隔离。这种声学隔离可以通过将扩展容积相对于外部环境进行密封来实现。相反，之前的敞开式麦克风(例如具有气压释放件(barometric relief)的麦克风和/或定向麦克风)利用或者需要从后部容积至声学端口的返回路径(经由麦克风外部的路径)。
在一个方面中，位于另一模块中的麦克风的壳体被打开，以允许后部容积与扩展的后部容积连通。也就是说，无需开口103，壳体101打开以将麦克风的内部部件露出。
在本方法的另一个优点中，麦克风模块100可以更窄，高度更低，长度更短，重量更轻和/或尺寸更小。也就是说，模块100内的麦克风壳体内的后部容积可以被定制为更小尺寸，这是因为扩展的后部容积可以被利用。因此，麦克风模块100可以具有比原本可能的尺寸更小的尺寸。
现在参照图2A和2B，描述使用未被利用的空间来增大后部容积的系统的另一示例。麦克风模块200包括第一麦克风202和第二麦克风252。第一麦克风202包括第一壳体201、第一声音端口204、包括第一膜片206和第一带电板208的第一声学感测元件211、第一前部容积210和第一后部容积212。第一后部容积与第一扩展的后部容积214经由开口203连通。第二麦克风252包括第二壳体251、第二声音端口254、包括第二膜片256和第二带电板258的第二声学感测元件261、第二前部容积260和第二后部容积262。第二后部容积与第二扩展的后部容积264经由开口253连通。应该理解的是，尽管示出了两个麦克风，但是可以使用任何数量的麦克风。扩展的后部容积通过模块200的壳体、麦克风在模块内的配置和/或模块的内部部件来形成和限定。
在操作中，气流(由箭头标记270指示)经由第一端口204进入麦克风，而到达第一前部容积210中。该气流270使第一膜片206移动，这穿过感测元件211(或261)上产生了代表声音的变化的电压。
气流272还在第一后部容积和第一扩展的后部容积之间移动。因此，后部容积不被限制为壳体内的后部容积。在这方面，通过使用扩展的后部容积来增加该后部容积。由于后部容积已经通过对模块200内的未被利用的空间的使用而得以增加，因此麦克风具有改进的操作特性(诸如灵敏度)。
在一个方面中，壳体被打开以允许后部容积与扩展的后部容积连通。也就是说，无需开口203和253，并且壳体201和251打开以将麦克风的内部部件露出。
在本方法的另一个优点中，麦克风模块200可以更窄、高度更低或者尺寸更小。也就是说，模块200内的单独的麦克风的后部容积可以被定制为更小尺寸，这是因为可以利用扩展的后部容积。因此，麦克风模块200可以具有比原本可能的尺寸更小的尺寸。
现在参照图3A、3B和3C，描述利用被浪费的空间来增大后部容积的系统的另一示例。麦克风模块300包括麦克风302。麦克风302包括壳体301、声音端口304、包括膜片306和带电板308的声学感测元件311、前部容积310和后部容积312。后部容积与扩展的后部容积314经由开口303连通。第二麦克风也在图3A、3B和3C中被示出。然而为了简化，与麦克风302相同或类似的该第二麦克风未被标记出。
在操作中，气流(由箭头标记370指示)经由第一端口304进入麦克风，而到达第一前部容积310中。该气流使膜片306移动，这穿过声学感测元件311产生了代表声音的变化的电压。
支架或支撑件320用于将麦克风保持就位和/或支撑后部容积室。第二支架322支撑第二麦克风326的第二扩展的容积。应该理解的是，第二麦克风以与第一麦克风相似或相同的方式构成。还将理解的是第一麦克风和第二麦克风以类似于相对于图1、图2A和2B所描述的麦克风的方式进行操作，在此不再对其进行描述。
现在参照图4A，描述示出了本文所描述的装置的灵敏度响应的曲线图。可以看出当外部容积(扩展的后部容积)的容积增加时，灵敏度增加。
现在参照图4B，描述示出了本文所描述的装置的输入参考噪声的曲线图。可以看出当外部容积(扩展的后部容积)的容积增加时，输入参考噪声减小。
本文对本发明的优选实施方式进行了描述，所述优选实施方式包括发明人已知的用于执行本发明的最佳模式。应该理解的是，所示的实施方式只是示例性的，并且不应该被认为是对本发明范围的限定。

Claims (4)

1.一种麦克风模块，该麦克风模块包括：
外部壳体和延伸穿过该外部壳体的端口；
麦克风装置，该麦克风装置被布置在所述外部壳体中，并且与所述外部壳体一起限定了扩展的后部容积，所述麦克风装置包括：
-麦克风装置壳体
-声学感测元件，该声学感测元件被布置在所述麦克风装置壳体内；
-前部容积，该前部容积与所述麦克风模块的所述端口连通，所述前部容积由所述声学感测元件的第一侧和所述麦克风装置壳体限定；
-后部容积，该后部容积由所述声学感测元件的第二侧和所述麦克风装置壳体限定；
-位于所述麦克风装置壳体中的开口，该开口允许所述扩展的后部容积与所述后部容积连通。
2.根据权利要求1所述的麦克风，其中，所述声学感测元件包括膜片和带电板。
3.根据权利要求1所述的麦克风，其中，所述后部容积和所述扩展的后部容积与所述端口声学上隔离。
4.根据权利要求1所述的麦克风，其中，所述麦克风装置的所述开口跨过整个所述后部容积延伸。
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