CN1805621B - 高传真接触型压电式麦克风结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种接触型压电式麦克风的结构。在这个结构里，压电元件是直接贴触肌肤，省略了现有的接触型压电式麦克风里位于接触面与压电元件之间的泡绵或弹簧，从而更完全的收纳肌肤的震动，并因此避免泡绵或弹簧对高频声音信号的衰减。这个结构并在压电元件与电路板之间形成一个可容压电片发挥结构变化的空间，并且避免了现有的接触型压电式麦克风里压电片、弹簧或泡棉、以及外壳形成一个低频共振结构而造成的严重的低频回音失真。利用本发明的接触型压电式麦克风具有平整的频率响应，对高、低音均能忠实的呈现，因此更具有实用效果。

Description

高传真接触型压电式麦克风结构

技术领域

本发明涉及麦克风装置，特别是有关一种接触型压电式麦克风的结构。

背景技术

麦克风已是人们日常生活里习见的人机界面之一。尤其在近年，随着各种行动电子装置的风行，例如手机、PDA等，高品质的麦克风又重新获得市场的重视。

传统的电容式麦克风，主要是以空气为媒介来收取音源(像是说话者、喇叭、音响扬声器等)所发出的声音。但是由于周边环境的杂音，也会随着音源的声音一并透过空气而为电容式麦克风所收取，因此，电容式麦克风并不适合用在嘈杂的环境里。此外，在一些例如说话者带有口罩、防毒面具、全罩式安全帽等会阻碍声音的空气传播的特殊应用场合，电容式麦克风也不适用。

另外一种现有的接触型压电式麦克风，可以有效解决电容式麦克风的前述缺点。接触型压电式麦克风是将说话者的声音，经由身体皮肤、肌肉、骨胳的震动，而由紧贴肌肤的麦克风所收取。由于不是以空气为传播媒介，接触型压电式麦克风因此可以有效避免周边环境的杂音，同时也非常适合带有口罩、防毒面具、全罩式安全帽等的场合。

图1a与图1b是分别显示两种现有的接触型压电式麦克风的肌肤接触部份的结构示意图。如图1a与图1b所示，现有的接触型压电式麦克风通常是将压电元件10的上下两面都镀上一层金属薄膜12和14，然后再将有金属薄膜12的那一面和一金属片11贴合。金属片11连接有一条信号导线13，是作为压电元件10输出电信号的正负电极之1。而金属薄膜14连接的信号导线15，是作为压电片10输出电信号的另一个正负极之一。信号导线13和15再接到一个含有放大电路的电路板(未图示)。

在外壳16与金属薄膜14之间，现有的接触型压电式麦克风通常装置有一种缓冲物，例如图1a的泡绵18(或其它类似材质的物体)或是例如图1b的弹簧19，以感应从肌肤、骨胳传送到外壳16的压力P。

基于上述肌肤接触结构的接触型压电式麦克风，经由实验发现高频的声音信号会受到显著的衰减。这是因为现有的接触型压电式麦克风所采用的泡绵或弹簧，会进一步吸收掉高频声音所产生的、原本已经相当细微的高频震动，现有的接触型压电式麦克风因此在高频部份会有严重的失真情形。

此外，如图1a、1b所示，压电片10与缓冲物(泡绵18或弹簧19)及外壳16之间还会形成一个低频共振结构，会将低频回音特别加强，现有的接触型压电式麦克风因此在低频部份会有严重的回音失真。

因此，实有需要一种更能真实收取声音信号的接触型压电式麦克风，一方面保有接触型压电式麦克风的优点，另一方面则能避免高低频声音信号的失真。

发明内容

针对前述现有的接触型压电式麦克风的缺点，本发明提出一种改良的结构以解决上述问题。

本发明的目的之一是提供一种高传真接触型压电式麦克风结构，至少包含：一金属基座，其具有一端封闭的中空柱形；一固定机构，其与该金属基座未封闭的另一端接合；以及一压电片，位于该金属基座内，具有一扁平形状，其扁平的一第一面与一第二面分别镀有一金属薄膜，该第一面的该金属薄膜连接有一导线；其中，该压电片以该第二面的该金属薄膜贴合于该金属基座的该封闭端的内面而形成电连接，致使该压电片的正负极电信号经由该导线与该金属基座分别输出到该麦克风的一电路板，且该金属基座的柱身具有一适当长度，致使该压电片在受压时有足够的结构改变空间。

本发明的另一目的是提供一种高传真接触型压电式麦克风结构，至少包含：一基座，具有一端封闭的中空柱形；一固定机构，其与该基座未封闭的另一端接合；以及一压电片，位于该基座内，具有一扁平形状，其扁平的一第一面与一第二面分别镀有一金属薄膜，该第一面的该金属薄膜连接有一第一导线；其中，该压电片以该第二面的该金属薄膜贴合于一金属片，该金属片则贴合于该基座的该封闭端的内面，另有一连接于该金属片与该第二面的该金属薄膜两者之一的一第二导线，致使该压电片的正负极电气信号经由该第一导线与该第二导线分别输出到该麦克风的一电路板，且该基座的柱身具有一适当长度，致使该压电片在受压时有足够的一结构改变空间。

这种改良的结构具有以下的特点：

A.将压电片的直径缩小到8mm以下，可以改善压电片的高频响应到10KHz以上(如图2b所示)。

B.省略泡绵或弹簧等缓冲物，而以压电片的一面直接承受并充分得到说话发声时肌肤骨胳所产生的振动。

C.压电片的另一面是没有阻碍的空气，以提供压电片发挥最大程度的结构改变，因而能有最大的电荷累积，进而得到最大的电压信号输出。

D.外壳与压电片不再形成一低频得共振结构，以改善低频声音信号的频率响应。

本发明实际实施后的效果可以从图2a与2b中看出。图2a是显示现有的接触型压电式麦克风得频率响应图。从图2a可以看出现有的接触型压电式麦克风有明显的高频与低频回音失真，像是8000Hz以上的声音信号就有非常明显的衰减情形。图2b显示依据本发明的接触型压电式麦克风的频率响应图。如图2b所示，依据本发明的接触型压电式麦克风不仅对低频的声音信号有较佳的表现，而且只有对10,000Hz以上的高频声音信号，才会有较为明显的衰减发生。因此，本发明的接触型压电式麦克风对于声音的传真，要远优于现有的接触型压电式麦克风。

现配合所附图标、实施例的详细说明及权利要求，将上述及本发明的其它目的与优点详述于后。然而，当可了解所附图标纯为解说本发明的精神而设，虽然部份元件未依正确尺寸或比例绘制，不当以此视为本发明范围的定义。有关本发明范围的定义，请参照所附的权利要求。

附图说明

图1a与图1b是分别显示两种现有的接触型压电式麦克风的肌肤接触部份的结构示意图。

图2a是现有的接触型压电式麦克风的频率响应图。

图2b是依据本发明的接触型压电式麦克风的频率响应图。

图3a与图3b是分别显示依据本发明第一实施例的接触型压电式麦克风的压电片的俯视与侧视示意图。

图3c是显示依据本发明第一实施例的接触型压电式麦克风的金属基座的立体示意图。

图3d是显示依据本发明第一实施例的接触型压电式麦克风的侧视示意图。

图3e是显示依据本发明第二实施例的接触型压电式麦克风的侧视示意图。

图3f是显示依据本发明第三实施例的接触型压电式麦克风的侧视示意图。

图中

10压电元件    11金属片

12金属薄膜    13信号导线

14金属片      15信号导线

16外壳        18泡绵

19弹簧

30压电片      31基座

32金属薄膜    33开口

34金属薄膜    35信号导线

36信号导线    37金属片

38固定机构    39刚性底座

具体实施方式

本发明的接触型压电式麦克风主要包含压电片、基座、以及固定机构三个部份。图3a与图3b是分别显示依据本发明第一实施例的接触型压电式麦克风的压电片的俯视与侧视示意图。如图3a与3b所示，一扁平的压电片30是由陶瓷或石英的压电材料所构成。压电片30的形状并没有特定的要求，它通常是搭配基座的形状(例如圆形的压电片以搭配圆柱形的基座)，且具有一适当的尺寸(如为圆形，其直径在8mm以下)以充分感应压力P。压电片30的上下两面各镀有一层几乎覆盖压电片30表面的金属薄膜32和34。金属薄膜32和34是采用高导电性的金属材料(像是银)所构成。其中一面(以下称为第一面)的金属薄膜32焊有一条信号导线36作为压电片30电信号输出的正负极之一。为了生产上的便利，信号导线36也可以采用有弹性的导电片或金属弹簧而获得电信号。

图3c是显示依据本发明第一实施例的接触型压电式麦克风的基座的立体示意图，图3d是显示依据本发明第一实施例的接触型压电式麦克风的侧视示意图。在本实施例中，基座是采用一金属材质制成。如图3c与3d所示，金属基座31是一端封闭的中空柱形元件。压电片30是置于金属基座31之内，将压电片30的第二面(未焊有导线36的另一面)直接以金属薄膜34与金属基座31封闭端的内面接合而形成电连接。金属基座31未封闭的一端则与固定机构38接合。这里所谓的固定机构38，视不同的实施方案，可以是麦克风的电路板，也可以是麦克风外壳的一部份。也就是说，金属基座31如一倒置的桶，压电片30是透过金属薄膜34直接附着于金属基座31桶顶的内面。压电片30有金属薄膜32的那一面因此得以悬空，可以提供压电片30充分足够的结构改变空间。压电片30的金属薄膜34、以及金属基座31共同构成压电片30电信号输出的正负电极之一。压电片30的另一正负电极之一的信号导线36和金属基座31再接到一个含有放大电路的电路板(未图标)。此设计的优点之一是省略了现有的接触型压电式麦克风里的金属片11与信号导线13(请见图1a、1b)。请注意到，如图3c所示，金属基座31的封闭端可以开设一或多个穿透孔(未标号)。开设这些穿透孔的用意是，压电片30若是以胶合的方式与金属基座31封闭端的内面接合，这些孔可以使多余的胶漏泄出来，而不会有胶层过厚的困扰。

基本上，压电片30仅仅透过金属薄膜34与金属基座31即与肌肤接触(实施上，还可以无纺布或类似布料包覆金属基座31)，省略了现有接触型压电式麦克风里的泡绵、弹簧等缓冲物，使得压电片30能更直接感受到肌肤骨胳传来的压力P(请注意，前述信号导线36可以采用有弹性的导电片或金属弹簧的实施例，导电片或金属弹簧不是位于压电片与肌肤之间，而是位于压电片的另一面)。另外，由于压电片30及金属薄膜32之下只有空气，不再有其它阻碍，因此在压力P作用下，压电片30可发挥最大的结构改变，进而在金属薄膜32、34上获得最大的电荷累积，于是更进一步可以得到最大的信号输出电压，经由导线36以及金属基座31传送给电路板(未图标)上的放大电路处理。

再加上压电片30的直径(或表面积)缩小，在高频响应上有显著的改善效果。又因为不再有泡绵或弹簧介于与压电片30与肌肤接触面之间，使得整个结构低频共振与低频回音的失真现象大为改善。

请注意到为进一步降低结构的低频共振，金属基座31的柱身上开设有至少一个穿透柱身的开口33，开口33没有特定的形状要求，如图3c和3d所示，可以是圆形、矩形、或是其它形状，开设的位置也没有特定的要求，开口33可以是沿着柱身未封闭端的缺口、或是柱身上的穿透孔。此一开口33并非必要，在一些实施例中，也可以选择省略开口33。除了开设开口33以外，如图3e所示，本发明的第二实施例是在金属基座31和固定金属基座31的固定机构38之间增设一个刚性底座39。刚性底座39没有特定的形状要求，但其尺寸须可容纳并接合金属基座31未封闭的一端。刚性底座39可以是金属或非金属的材质所制成，其重点是具有一相当的刚性，可以使得金属基座31与固定机构38随着肌肤的震动而共振的程度因为此一刚性底座39的介入而进一步降低。将所实施的方案，例如当本发明实施于一有线耳机时，刚性底座39其实也可以与固定机构38(麦克风外壳的一部份)结合为一体，而不一定是两个分别的元件。请注意到如果固定机构38具有足够的刚性，使金属基座31和其仅有很小程度的共振，刚性底座39不一定是必要的。另请注意如图3e所示的实施例中，金属基座31的柱身并未开设开口33。如有需要，刚性底座39与开设开口33可以一起实施。

图3f是显示依据本发明第三实施例的接触型压电式麦克风的侧视示意图。本实施例与前述第二实施例有类似的结构，主要的差别是在，基座31可以是采用非金属的材质，另外压电片30镀有金属薄膜34的那一面，是通过一金属片37与基座31封闭端的内面接合。金属片37或金属薄膜34焊有一条信号导线35，作为压电片30电信号输出的正负电极之一。压电片30的另一正负电极之一的信号导线36和信号导线35再接到一个含有放大电路的电路板(未图标)。本实施例和前述实施例的运作原理与特点完全相同，一些实施上类似的变化也同样适用于本实施例。例如，基座31的封闭端上可以开设至少一个穿透口以漏泄多余的胶质，基座31的柱身上可以增设至少一个穿透柱身的开口，以进一步降低结构的低频共振，或是可以省略刚性底座39，或是刚性底座39与开设开口33可以一起实施。

藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的范畴内。

Claims (16)

1.一种高传真接触型压电式麦克风结构，至少包含：

一金属基座，其具有一端封闭的中空柱形；

一固定机构，其与该金属基座未封闭的另一端接合；以及

一压电片，位于该金属基座内，具有一扁平形状，其扁平的一第一面与一第二面分别镀有一金属薄膜，该第一面的该金属薄膜连接有一导线；

其中，该压电片以该第二面的该金属薄膜贴合于该金属基座的该封闭端的内面而形成电连接，致使该压电片的正负极电信号经由该导线与该金属基座分别输出到该麦克风的一电路板，且该金属基座的柱身具有能够使该压电片在受压时有足够的结构改变空间的长度。

2.如权利要求1所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该压电片为圆形，且直径不大于8mm。

3.如权利要求1所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该金属薄膜的面积接近于该压电片的该第一面与该第二面的面积。

4.如权利要求1所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该金属基座的柱身具有至少一开孔。

5.如权利要求1所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该结构进一步包含一刚性底座，该刚性底座具有刚性，且该刚性底座位于该金属基座与该固定机构之间，该刚性底座的一面完全收纳并接合该金属基座未封闭的一端，该刚性底座的另一面与该固定机构接合。

6.如权利要求1所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该固定机构是该麦克风的一电路板。

7.如权利要求1所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该固定机构是该麦克风的一外壳的一部份。

8.如权利要求1所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该金属基座的该封闭端具有至少一穿透孔。

9.一种高传真接触型压电式麦克风结构，至少包含：

一基座，具有一端封闭的中空柱形；

一固定机构，其与该基座未封闭的另一端接合；以及

一压电片，位于该基座内，具有一扁平形状，其扁平的一第一面与一第二面分别镀有一金属薄膜，该第一面的该金属薄膜连接有一第一导线；

其中，该压电片以该第二面的该金属薄膜贴合于一金属片，该金属片则贴合于该基座的该封闭端的内面，另有一连接于该金属片与该第二面的该金属薄膜两者之一的一第二导线，致使该压电片的正负极电气信号经由该第一导线与该第二导线分别输出到该麦克风的一电路板，且该基座的柱身具有能够使该压电片在受压时有足够的结构改变空间的长度。

10.如权利要求9所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该压电片为圆形，且直径不大于8mm。

11.如权利要求9所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该金属薄膜的面积接近于该压电片的该第一面与该第二面的面积。

12.如权利要求9所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该基座的柱身具有至少一开孔。

13.如权利要求9所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该结构进一步包含一刚性底座，该刚性底座具有刚性，且该刚性底座位于该基座与该固定机构之间，该刚性底座的一面完全收纳并接合该基座未封闭的一端，该刚性底座的另一面与该固定机构接合。

14.如权利要求9所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该固定机构是该麦克风的该电路板。

15.如权利要求9所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该固定机构是该麦克风的一外壳的一部份。

16.如权利要求9所述的高传真接触型压电式麦克风结构，其中，该基座的该封闭端具有至少一穿透孔。

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