CN111263283A

CN111263283A - 光学麦克风

Info

Publication number: CN111263283A
Application number: CN202010097109.7A
Authority: CN
Inventors: 雅尼克·凯夫兰
Original assignee: AAC Acoustic Technologies Shenzhen Co Ltd
Current assignee: AAC Technologies Holdings Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2020-06-09
Also published as: WO2021164139A1

Abstract

本申请涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种光学麦克风，包括光学麦克风包括壳体、光电模块、微机电模块和集成电路模块；壳体具有内腔以及将内腔与外界导通的进声口；光电模块设置于内腔，包括光线发生器模块和光线检测器模块；微机电模块设置于内腔并盖合进声口，包括光栅和柔性膜；集成电路模块设置于内腔并与光电模块电连接；柔性膜和光栅分别沿声波的入射方向靠近进声口间隔设置，且柔性膜和光栅朝向光电模块的一侧分别设置有反射层；进声口开设于壳体的一侧壳壁；光电模块设置于壳体的与进声口相对的壳壁；光线发生器模块发出的光线一部分经光栅衍射后照射于柔性膜并经柔性膜反射回光线检测器模块，一部分经光栅的反射层反射回光电检测。

Description

光学麦克风

技术领域

本申请涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种光学麦克风。

背景技术

传统的麦克风是基于电容器，通过声波振动膜片，并通过改变电容器的基板间距而产生电压变化，从而实现声电转换。

光学麦克风是一种较为新颖的麦克风，光学麦克风一般包括光电模块、集成电路模块(ASIC)、微机电模块(MEMS)这三大模块，其中光电模块能够朝向微机电模块发出光线，并接收经微机电模块反射的光线，当声波振动微机电模块的膜片时，膜片微小振动并改变反射回光电模块的光的强度和相位，光电模块将反射的光线的强度和相位信号转化为电信号，并输送至集成电路模块，从而实现由声信号到光信号再到电信号的转变。

随着消费者越来越高的体验要求，有必要提出一种声光转换性能更优异的光学麦克风。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种光学麦克风，用以提升现有技术中的光学麦克风声光转换性能。

本申请提供的光学麦克风包括壳体、光电模块、微机电模块和集成电路模块；

所述壳体具有内腔以及将所述内腔与外界导通的进声口；

所述光电模块设置于所述内腔，包括光线发生器模块和光线检测器模块；

所述微机电模块设置于所述内腔并盖合所述进声口，包括光栅和柔性膜；

所述集成电路模块设置于所述内腔并与所述光电模块和所述微机电模块电连接；

其中，所述柔性膜和所述光栅沿声波的入射方向间隔且所述柔性膜靠近所述进声口，且所述柔性膜和所述光栅朝向所述光电模块的一侧分别设置有反射层；

所述进声口开设于所述壳体的第一壳壁；

所述光电模块设置于所述壳体的第二壳壁，所述第一壳壁与所述第二壳壁相对；所述光线发生器模块发出的光线一部分经所述光栅衍射后照射于所述柔性膜并经所述柔性膜反射回所述光线检测器模块，一部分经所述光栅的反射层反射回所述光线检测器模块。

在一种可能的设计中，所述微机电模块还包括间隔设置于所述光栅的朝向所述光电模块一侧的透镜；

当所述光线发生器模块发出的光线垂直照射于所述透镜，经所述透镜折射后倾斜照射于所述光栅；

当所述光栅或所述柔性膜反射的光线倾斜照射于所述透镜，经所述透镜折射后垂直照射于所述光线检测器模块。

在一种可能的设计中，所述微机电模块还包括支撑所述柔性膜且与所述第一壳壁固定的支撑臂，所述光栅通过支撑件间隔设置于所述柔性膜远离所述进声口的一侧，所述柔性膜将所述内腔沿声波的入射方向分隔形成前腔和后腔。

在一种可能的设计中，所述柔性膜还设置有将所述前腔和所述后腔导通的进声孔。

在一种可能的设计中，所述光栅包括若干平行间隔设置的狭缝。

在一种可能的设计中，所述光栅由镜片制成，且所述镜片上至少设有一层衍射面。

在一种可能的设计中，所述集成电路模块设置于所述第二壳壁。

在一种可能的设计中，所述光线发生器模块和所述光线检测器模块设置于不同的管芯。

在一种可能的设计中，所述光线检测器模块包括多个光线检测器。

在一种可能的设计中，所述光线发生器模块和所述光线检测器模块设置于同一个管芯。

结合以上技术方案，本申请的有益效果分析如下：

光线发生器模块光线发生器模块该光学麦克风在使用时，声波通过进声口进入壳体并振动柔性膜，以改变柔性膜与光栅之间的距离。光线发生器模块发出的光线一部分经光栅衍射后照射于柔性膜并经柔性膜反射回光线检测器模块，一部分经光栅的反射层直接反射回光线检测器模块，显然这两部分光线到达光线检测器模块时具有一定的幅度差和相位差，且该幅度差和相位差与柔性膜和光栅之间的距离有关。因此，微机电模块、光电模块和集成电路模块可以实现由声信号到光信号再到电信号的转变。

本申请提供的光学麦克风，将微机电模块设置于进声口一侧且盖合于进声口，光电模块设置于后腔中与微机电模块相对的一侧，并且将柔性膜朝向进声口而光栅朝向光电模块设置以使得光学麦克风的前腔为不包含任何器件的空腔，以提高性能。另外，本申请提供的光学麦克风，将微机电模块的柔性膜紧邻进声口设置，使得前腔体积较小，后腔体积较大，有利于进一步提升性能。该光学麦克风具有声光转换精准性能好的优点。

本申请实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点在说明书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本申请实施例提供的光学麦克风第一种结构的示意图；

图2为本申请实施例提供的光学麦克风第二种结构的示意图；

图3为本申请实施例提供的光学麦克风第三种结构的示意图；

图4为本申请实施例提供的光学麦克风第四种结构的示意图；

图5为本申请实施例提供的光学麦克风的光栅和支撑板的示意图。

附图标记：

1-壳体；

11-进声口；

12-第一壳壁；

13-第二壳壁；

14-侧壳壁；

2-光电模块；

21-光线发生器模块；

22-光线检测器模块；

3-微机电模块；

31-膜部；

311-进声孔；

312-柔性膜；

313-支撑臂；

32-光栅；

321-衍射面；

33-支撑件；

34-透镜；

35-支撑板；

351-开口；

4-集成电路模块；

X-声波的入射方向。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

下面根据本申请实施例提供的光学麦克风的结构，对其具体实施例进行说明。

图1为本申请实施例提供的光学麦克风第一种结构的示意图；图2为本申请实施例提供的光学麦克风第二种结构的示意图；图3为本申请实施例提供的光学麦克风第三种结构的示意图；图4为本申请实施例提供的光学麦克风第四种结构的示意图；图5为本申请实施例提供的光学麦克风的光栅和支撑板的示意图。

如图1至图5所示，本申请实施例提供了一种光学麦克风，该光学麦克风包括壳体1、光电模块2、微机电模块3和集成电路模块4；壳体1具有内腔以及将内腔与外界导通的进声口11；光电模块2设置于内腔，包括光线发生器模块21和光线检测器模块22；微机电模块3设置于内腔并盖合进声口11，包括光栅32和膜部31；集成电路模块4设置于内腔并与光电模块2和微机电模块3电连接。

壳体1包括开设进声口11的第一壳壁12、设置光电模块2、集成电路模块4的第二壳壁13以及连接所述第一壳壁12和所述第二壳壁13的侧壳壁14；需要说明的是，侧壳壁14可以一体成型为所述第一壳壁12或所述第二壳壁13的一部分，也可以为独立的一部分。

膜部31包括柔性膜312和支撑柔性膜312且与第一壳壁12固定的支撑臂313，光栅32通过支撑件33间隔设置于柔性膜312远离进声口11的一侧，柔性膜312将内腔沿声波的入射方向X分隔形成前腔和后腔。膜部31盖合于进声口11。柔性膜312和光栅32朝向光电模块2的一侧分别设置有反射层。光线发生器模块21发出的光线一部分经光栅32衍射后照射于柔性膜312并经柔性膜312反射回光线检测器模块22，一部分经光栅32的反射层反射回光线检测器模块22。

该光学麦克风在使用时，声波通过进声口11进入壳体1并振动柔性膜312，以改变柔性膜312与光栅32之间的距离。光线发生器模块21发出的光线一部分经光栅32衍射后照射于柔性膜312并经柔性膜312反射回光线检测器模块22，一部分经光栅32的反射层直接反射回光线检测器模块22，显然这两部分光线到达光线检测器模块22时具有一定的幅度差和相位差，且该幅度差和相位差与柔性膜312和光栅32之间的距离有关。因此，微机电模块3、光电模块2和集成电路模块4可以实现由声信号到光信号再到电信号的转变。

本申请提供的光学麦克风，将微机电模块3设置于进声口11一侧且盖合于进声口11，光电模块2设置于后腔中与微机电模块3相对的一侧，并且将柔性膜312朝向进声口11而光栅32朝向光电模块2设置以使得光学麦克风的前腔为不包含任何器件的空腔，以提高性能。另外，本申请提供的光学麦克风，将微机电模块3的柔性膜312紧邻进声口11设置，使得前腔体积较小，后腔体积较大，有利于进一步提升性能。该光学麦克风具有声光转换精准性能好的优点。

本实施例的可选方案中，微机电模块3还包括间隔设置于光栅32的朝向光电模块2一侧的透镜34；当光线发生器模块21发出的光线垂直照射于透镜34，经透镜34折射后倾斜照射于光栅32；当光栅32或柔性膜312反射的光线倾斜照射于透镜34，经透镜34折射后垂直照射于光线检测器模块22。

具体的，如图4所示，在光栅32的朝向光电模块2一侧设置透镜34，能够通过透镜34对光线的折射作用改变光线发生器模块21发出的光线的路径。这样，可以将光线发生器模块21的管芯平置于所述壳体1的壳壁，而不必倾斜放置光线发生器模块21的管芯以使光线发生器模块21发出的光线直接照射至光栅32时具有小于90°的入射角。同理，光线检测器模块22的管芯也可平置于所述壳体1的壳壁而不必倾斜放置。因此，这种结构能够起到更便于设置光线发生器模块21和光线检测器模块22的有益效果。

本实施例的可选方案中，柔性膜312还设置有将前腔和后腔导通的进声孔311。

具体的，如图1所示，进声孔311能够导通前腔和后腔，以平衡前腔和后腔内部的声压，更利于柔性膜312在声波作用下振动的有益效果。

本实施例的可选方案中，光栅32包括若干平行间隔设置的狭缝。

具体的，光栅32可以设置一个反射平面，例如将光栅32采用硅作为基板，在硅朝向光电模块2的一侧上采用特定的工艺镀设一层金属的膜作为反射层，这种金属可以为金、铝、银或铜。。

本实施例的可选方案中，光栅32由镜片制成，且镜片上至少设有一层衍射面321。

具体的，如图3所示，镜片同样可以采用玻璃作为基板，通过在基板上形成规则的非平坦表面(例如台阶)以形成衍射面321，通过衍射面321结构实现对光线的衍射。

需要说明的是，如图5所示，微机电模块3还包括围设并支撑所述光栅32的支撑板35，所述支撑板35上开设有若干开口351，以供所述支撑板35两侧的空气流通。所述开口351的形状不限。该支撑板35被所述支撑件33支撑。

本实施例的可选方案中，集成电路模块4还分别与柔性膜312、光栅32电连接，以使柔性膜312、光栅32之间产生静电力。

具体的，如图1所示，将集成电路模块4分别与柔性膜312、光栅32电连接，能够通过给集成电路模块4给柔性膜312、光栅32之间施加电压产生静电力，使柔性膜312、光栅32之间产生“静电弹簧”。在声波振动柔性膜312时，“静电弹簧”产生“放大”或“缩小”柔性膜312振动形变量的作用。

本实施例的可选方案中，光线发生器模块21和光线检测器模块22设置于不同的管芯。

本实施例的可选方案中，壳体1可由PCB板制成。PCB板上可形成电路，集成电路模块4可通过这些电路与柔性膜312和光栅电连接。需要说明但是，集成电路模块4可以设置在第一壳壁12、第二壳壁13或侧壳壁14上。

具体的，如图1所示，光线发生器模块21可具体设置成激光二极管，光线检测器模块22可具体设置成光电二极管，将激光二极管、光电二极管设置不同的管芯。

本实施例的可选方案中，光线检测器模块22可以包括多个光线检测器。

本实施例的可选方案中，光线发生器模块21和光线检测器模块22也可以设置于同一个管芯。

具体的，如图2所示，此时将光电二极管仅设置一个，可以与激光器集成设置于同一个管芯，这样能够整体简化光电模块2的结构，也能够起到便于安装光电模块2的有益效果。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种光学麦克风，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)具有内腔以及将所述内腔与外界导通的进声口(11)；

光电模块(2)，设置于所述内腔，包括光线发生器模块(21)和光线检测器模块(22)；

微机电模块(3)，设置于所述内腔并盖合所述进声口(11)，包括光栅(32)和柔性膜(312)；

集成电路模块(4)，设置于所述内腔并与所述光电模块(2)和所述微机电模块(3)电连接；

其中，所述柔性膜(312)和所述光栅(32)沿声波的入射方向(X)间隔且所述柔性膜(312)靠近所述进声口(11)，且所述柔性膜(312)和所述光栅(32)朝向所述光电模块(2)的一侧分别设置有反射层；

所述进声口(11)开设于所述壳体(1)的第一壳壁(12)；

所述光电模块(2)设置于所述壳体(1)的第二壳壁(13)，所述第一壳壁(12)与所述第二壳壁(13)相对；

所述光线发生器模块(21)发出的光线一部分经所述光栅(32)衍射后照射于所述柔性膜(312)并经所述柔性膜(312)反射回所述光线检测器模块(22)，一部分经所述光栅(32)的反射层反射回所述光线检测器模块(22)。

2.根据权利要求1所述的光学麦克风，其特征在于，所述微机电模块(3)还包括间隔设置于所述光栅(32)的朝向所述光电模块(2)一侧的透镜(34)；

当所述光线发生器模块(21)发出的光线垂直照射于所述透镜(34)，经所述透镜(34)折射后倾斜照射于所述光栅(32)；

当所述光栅(32)或所述柔性膜(312)反射的光线倾斜照射于所述透镜(34)，经所述透镜(34)折射后垂直照射于所述光线检测器模块(22)。

3.根据权利要求1所述的光学麦克风，其特征在于，所述微机电模块(3)还包括支撑所述柔性膜(312)且与所述第一壳壁(12)固定的支撑臂(313)，所述光栅(32)通过支撑件(33)间隔设置于所述柔性膜(312)远离所述进声口(11)的一侧，所述柔性膜(312)将所述内腔沿声波的入射方向(X)分隔形成前腔和后腔。

4.根据权利要求3所述的光学麦克风，其特征在于，所述柔性膜(312)还设置有将所述前腔和所述后腔导通的进声孔(311)。

5.根据权利要求1所述的光学麦克风，其特征在于，所述光栅(32)包括若干平行间隔设置的狭缝。

6.根据权利要求1所述的光学麦克风，其特征在于，所述光栅(32)由镜片制成，且所述镜片上至少设有一层衍射面(321)。

7.根据权利要求1所述的光学麦克风，其特征在于，所述集成电路模块(4)设置于所述第二壳壁(13)。

8.根据权利要求1所述的光学麦克风，其特征在于，所述光线发生器模块(21)和所述光线检测器模块(22)设置于不同的管芯。

9.根据权利要求8所述的光学麦克风，其特征在于，所述光线检测器模块(22)包括多个光线检测器。

10.根据权利要求1所述的光学麦克风，其特征在于，所述光线发生器模块(21)和所述光线检测器模块(22)设置于同一个管芯。