JP2002247683A - 内部a/d変換器を備えたマイクロホン - Google Patents

内部a/d変換器を備えたマイクロホン

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JP2002247683A
JP2002247683A JP2001174543A JP2001174543A JP2002247683A JP 2002247683 A JP2002247683 A JP 2002247683A JP 2001174543 A JP2001174543 A JP 2001174543A JP 2001174543 A JP2001174543 A JP 2001174543A JP 2002247683 A JP2002247683 A JP 2002247683A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 減結合キャパシタを必要とせずにアナログオ
ーディオ信号をEMIの効果に対してシールドし、か
つ、拡張された互換性を有するマイクロホンアセンブリ
を提供する。 【解決手段】 携帯電話機2において、マイクロホンの
動作素子8と、マイクロホンのプリアンプ10と、A/
D変換器12とをシールドするマイクロホンのケーシン
グ4が、望ましくないEMIを除去するために設けられ
る。純粋なディジタルのDSP14がA/D変換器12
に接続され、ディジタル信号のみを処理する。マイクロ
ホンは、音響信号をアナログオーディオ信号に変換し、
上記アナログオーディオ信号は、A/D変換器12によ
ってディジタル出力信号に変換される。ディジタル出力
信号は、別の処理のために、純粋なディジタルのDSP
14に送信される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロホンアセ
ンブリに関し、特に、マイクロホンアセンブリのハウジ
ングの中にプリアンプとアナログ−ディジタル(A/
D)変換器を設けることに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現在、
携帯電話機(例えば、移動体電話機又はセルラー電話
機)に用いられている典型的なマイクロホンアセンブリ
は、音響信号をアナログオーディオ信号に変換し、上記
アナログオーディオ信号は、ディジタル化のために、上
記マイクロホンアセンブリから信号線を介して外部のA
/D変換器に伝送される。しかしながら、アナログオー
ディオ信号がマイクロホンアセンブリからA/D変換器
に伝送されるとき、上記アナログオーディオ信号は、
(通常は約1乃至2GHzの)高い周波数の信号の存在
によって引き起こされる電磁干渉(EMI)から、望ま
しくない影響を受ける可能性がある。EMIの効果を減
少させるために、移動体電話機の産業において現在実施
されていることは、ディジタル化の前の複数の「雑音の
ないきれいな」アナログオーディオ信号に対して、高い
周波数の信号を減結合するために、複数の外部のキャパ
シタを用いることである。ディジタル化の後で、結果と
して生じるディジタル出力信号は、EMIからの影響を
受けにくくなる。従って、EMIが信号の完全性を低下
させることを防ぐために、可能な限り速やかに音響信号
をディジタル出力信号に変換することが望ましい。
【0003】さらに、現在、携帯電話機において用いら
れている異なるマイクロホンアセンブリは、異なる感度
のレベルと出力インピーダンスとを有する。従って、各
携帯電話機は、典型的には、ただ1つのタイプのマイク
ロホンアセンブリを考慮して設計され、マイクロホンの
プリアンプの駆動レベルは、特定のマイクロホンアセン
ブリの出力特性に従って設定されている。ゆえに、マイ
クロホンのプリアンプの利得が、元のマイクロホンアセ
ンブリの出力特性とは異なる出力特性を有する異なるマ
イクロホンアセンブリに適応するように調整される必要
があるので、1つのマイクロホンアセンブリをもう1つ
のものに対して代用することは実際的ではない。従っ
て、1つのタイプのマイクロホンをもう1つのものに対
して切り換えるために、典型的には、ハードウェアの修
正か、又はマイクロホンの感度のアナログレベルの調整
が必要とされる。
【0004】ゆえに、減結合キャパシタを用いることを
必要とせずにアナログオーディオ信号をEMIの効果に
対してシールドし、かつ、拡張された互換性を提供する
マイクロホンアセンブリに対する必要が存在する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロホ
ンアセンブリは、一般に、マイクロホンの動作素子(wo
rking components)と、マイクロホンのプリアンプと、
A/D変換器とを、望ましくないEMIに対して保護す
るケーシングを含む。上記マイクロホンは、音響信号を
アナログオーディオ信号に変換し、上記アナログオーデ
ィオ信号は、上記A/D変換器によってディジタル出力
信号に変換される。上記ディジタル出力信号は、ディジ
タル信号のみを処理する、純粋なディジタルのDSPに
伝送される。本発明の特定の態様では、アナログオーデ
ィオ信号が上記A/D変換器に受信される前に上記アナ
ログオーディオ信号をフィルタリングするために、プリ
アンプの段階にオプションのフィルタリング回路が設け
られる。別の実施形態においては、プリアンプと、A/
D変換器と、任意のオプションのフィルタリング回路と
は、マイクロホンのケーシング内に配置された集積回路
上に設けられる。
【0006】内部A/D変換器を有するマイクロホンと
純粋なディジタルのDSPとの本発明に係る組合わせ
は、DSPがアナログ処理能力を有する従来技術に係る
システムに関連した、前述されたいくつかの欠点を克服
する。マイクロホンのケーシングから送信されるディジ
タル出力を備えたマイクロホンを有することによって、
本発明に係るマイクロホンは互換性を促進し、1つのマ
イクロホンアセンブリをもう1つのものに対して容易に
代用することを可能にする。必要とされうるいかなる調
整も、完全にソフトウェアで制御される。
【0007】それに加えて、純粋なディジタルのDSP
を用いることは、移動体電話機の構成を簡単化し、製造
コストを低下させるが、それは、純粋なディジタルのD
SPのコストが、アナログ回路を含む標準的なDSPよ
りも低いからである。さらに、DSPにおけるアナログ
回路を除去することは、アナログ信号を処理するための
余分な基板層を不必要にし、それによって、信号処理回
路の構成を簡単化することができる。
【0008】本発明に係る前述された利点と他の利点と
は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を参照するこ
とによって明らかになるだろう。
【0009】本発明は、さまざまな変形例と代替的な形
式とに可能である一方で、複数の特定の実施形態が図面
中に実施例として図示され、また、ここに詳述される。
しかしながら、本発明は開示された特定の形式に制限さ
れるように意図されるのではないことが理解されるべき
である。むしろ、本発明は、添付された特許請求の範囲
によって定義される本発明の精神及び範囲内に含まれ
る、すべての変形物、等価物及び代替物を包含するもの
とする。
【0010】
【発明の実施の形態】図1に図示された移動体電話機2
は、一般に、マイクロホンアセンブリ3、純粋なディジ
タル信号プロセッサ(純粋なディジタルのDSP)1
4、スピーカアセンブリ30、RF受信装置32、RF
送信装置34、及びアンテナ36を含む。マイクロホン
アセンブリ3は、動作素子(working components)8
と、マイクロホンのプリアンプ10と、アナログ−ディ
ジタル(A/D)変換器12とを収容するケーシング4
を備える。マイクロホンのケーシング4は、マイクロホ
ンアセンブリ3の全体に構造的な完全性を提供すること
に加えて、動作素子8とマイクロホンのプリアンプ10
とA/D変換器12とを、望ましくない高い周波数のE
MIに対してシールドし、又は保護する。マイクロホン
のケーシング4は、好ましくは、鋼又はアルミニウムの
ような導電性の材料か、もしくは、金属粒子で被覆され
たプラスチックのような金属化された不導体の材料にて
なる。
【0011】音響エネルギーは、送話口(sound inle
t)6を介して、動作素子8によって受けられる。好ま
しい実施形態において、動作素子8は、音響エネルギー
にさらされることに応答して振動する振動板を含むエレ
クトレットアセンブリを備えている。振動板の振動は結
果として電気信号を発生させ、このように、動作素子8
は音響エネルギーを電気的なエネルギーに変換する。こ
の電気的なエネルギーは、アナログオーディオ信号とし
てマイクロホンのプリアンプ10に供給され、上記マイ
クロホンのプリアンプ10は、A/D変換器12のため
に適当なレベルにアナログオーディオ信号を増幅する。
プリアンプ10は、1つよりも多くの利得ステージを含
んでもよい。A/D変換器12は、アナログオーディオ
信号をディジタル出力信号に変換する。
【0012】好ましい実施形態において、A/D変換器
12は、アナログオーディオ信号をシリアルのディジタ
ルビットストリームに変換する、シグマ−デルタ変調器
である。それに代わって、A/D変換器12は、例え
ば、フラッシュ又はパイプライン変換器、逐次近似変換
器、又は他の任意の適当なA/D変換器であることがで
きる。シリアルのディジタルビットストリームは、さら
に処理するために、純粋なディジタルのDSP14へ向
かうライン20上を伝送される。純粋なディジタルのD
SP14は、アナログ回路を含まず、アナログ信号を処
理しない。それよりはむしろ、純粋なディジタルのDS
P14は、ディジタル回路(ディジタル信号のみを処理
するように適応されている回路)のみを含み、ディジタ
ル信号のみを処理する。従って、純粋なディジタルのD
SP14へ向かうライン20、24上の入力信号と、純
粋なディジタルのDSP14からのライン22、26上
の出力信号とは、ディジタルの形式のみで存在する。
【0013】純粋なディジタルのDSP14は、ライン
20からのディジタル出力信号を処理し、RF送信装置
34へ向かうライン26上に送信のためのディジタル信
号を供給する。RF送信装置34は、上記送信のための
ディジタル信号を、アンテナ36によって送信されるR
F信号に変換する。同様に、アンテナ36は、RF受信
装置32にRF信号を供給し、上記RF受信装置32
は、受信されたディジタル信号を、純粋なディジタルの
DSP14へ向かうライン24上に供給する。純粋なデ
ィジタルのDSP14は、受信されたディジタル信号を
処理し、スピーカアセンブリ30へ向かうライン22上
に、ディジタルオーディオ出力信号を供給する。ライン
22上のディジタルオーディオ出力信号は、PDM又は
PWMで符号化された信号であることができる。スピー
カアセンブリ30は、ディジタルオーディオ出力信号
を、操作者によって聴取される音響信号に変換する。
【0014】図1に図示された移動体電話機2は、本発
明が動作可能な唯一の装置ではない。移動体電話機2は
説明の目的のみのために選択され、本発明は、移動体電
話機のほかにも、他の多くの装置を意図している。他の
装置の例は、携帯電話機、携帯型のオーディオ又はビデ
オの記録システム、補聴器、携帯情報端末、ウェアラブ
ルマイクロホン(有線又は無線)、及び、小型サイズの
マイクロホンを必要とし、未処理(raw)の、又はフォ
ーマット化されたディジタルオーディオ出力を必要とす
る他の任意の装置を、これらに限定することなく、含ん
でいる。
【0015】次いで、図2を参照すると、代替的なマイ
クロホンアセンブリ103は、動作素子108とマイク
ロホンのプリアンプ110との間に接続された高域通過
フィルタ109と、マイクロホンのプリアンプ110と
好ましくはシグマ−デルタ変調器であるA/D変換器1
12との間に接続された低域通過フィルタ111とを含
む。高域通過フィルタ109は、動作素子108とプリ
アンプ110との間で信号中のDC成分を阻止し、それ
によって、プリアンプ110の安定性とダイナミックレ
ンジを改善する。また、高域通過フィルタ109は、低
い周波数をフィルタリングして除去することによって、
マイクロホンアセンブリ103における全体のノイズの
レベルを低下させる。低域通過フィルタ111は、信号
がA/D変換器112に供給される前に、信号の周波数
成分を制限することによって望ましくないエイリアジン
グの効果を除去する。高域通過フィルタ109と低域通
過フィルタ111は、好ましくは、マイクロホンのプリ
アンプ110に組み込まれているが、それに代わって、
オプションとして、高域通過フィルタ109と低域通過
フィルタ111をマイクロホンのプリアンプ110から
分離してもよい。ライン20上のディジタル出力信号
は、いかなる標準のオーディオ形式によってもフォーマ
ット化されていないという意味において、未処理の信号
である。ライン20上の未処理のディジタル出力信号
は、別のディジタル処理のために、純粋なディジタルの
DSP114に送信される。ディジタル出力信号のフォ
ーマット化は、図4を参照して議論される。
【0016】図2は、高域通過フィルタ109と低域通
過フィルタ111の両方を図示しているが、他の実施形
態においては、高域通過フィルタと低域通過フィルタの
うちの1つだけが提供されてもよいことを注意する。マ
イクロホンのプリアンプ110におけるフィルタリング
が所望されるか否かは、例えば、サイズの拘束条件やオ
ーディオ品質のような要素に依存する。
【0017】次いで、図3を参照すると、代替的なマイ
クロホンアセンブリ203は、本発明のもう1つの実施
形態に係る、動作素子208と、マイクロホンのプリア
ンプ210と、A/D変換器212と、ディジタルフィ
ルタ215とを含むマイクロホンのケーシング204を
含む。A/D変換器212は、好ましくはシグマ−デル
タ変調器であり、マイクロホンのプリアンプ210は、
図2に図示された実施形態に関連して議論されたよう
に、高域通過フィルタ又は低域通過フィルタのうちのい
ずれか、又はその両方をオプションとして含むことがで
きる。ディジタルフィルタ215は、ディジタルビット
ストリームから高い周波数のノイズを除去する。例え
ば、ディジタルフィルタ215は、好ましくは、帯域外
の量子化雑音を除去するディジタルデシメーション低域
通過フィルタである。図3に図示された実施形態におい
て、ディジタルフィルタ215はマイクロホンのケーシ
ング204の内部に図示されているが、ディジタルフィ
ルタ215は、マイクロホンのケーシング204の外部
にある純粋なディジタルのDSP214に組み込まれて
もよいということが、明らかに意図されている。ディジ
タルフィルタ215が、A/D変換器212と純粋なデ
ィジタルのDSP214とのいずれに組み込まれるか
は、例えば、サイズの拘束条件に依存する。
【0018】次に、図4は、本発明のもう1つの実施形
態に係る、A/D変換器312と純粋なディジタルのD
SP314の間に接続されたフォーマット化回路313
を備えたマイクロホンアセンブリ303を図示する。フ
ォーマット化回路313は、例えば、S/PDIF、A
ES/EBU、ISのようなディジタルオーディオの
標準か、又は他の任意の適当なディジタルオーディオの
標準に従って、A/D変換器312からの信号をフォー
マット化する。それに代わって、フォーマット化は、純
粋なディジタルのDSP314によって実行されてもよ
い。フォーマット化回路313は、好ましくは、マイク
ロホンのケーシング304内のA/D変換器312に組
み込まれ、さらに、図2に関連して記述されたもののよ
うなディジタルフィルタを含んでもよい。プリアンプ3
10は、図2に関連して記述されたもののような高域通
過フィルタ及び/又は低域通過フィルタをオプションと
して含んでもよい。フォーマット化されたディジタル出
力信号は、別の処理のために、純粋なディジタルのDS
P314へ向かうライン320上に伝送されてもよく、
又は、ディジタル出力信号がディジタルオーディオの標
準に従ってフォーマット化されているので、例えば携帯
型のオーディオ又はビデオの装置のような、そのような
ディジタルオーディオの標準に従う装置に接続される
か、又はそのような装置に直接に組み込まれていてもよ
い。
【0019】最後に、図5は、動作素子408と純粋な
ディジタルのDSP414の間に接続された集積回路
(IC)405を有するマイクロホンアセンブリ403
を図示する。IC405は、マイクロホンのケーシング
404内に位置し、マイクロホンのプリアンプ410
と、好ましくはシグマ−デルタ変調器であるA/D変換
器412とを含む。アプリケーションに依存して、IC
405は、以下の構成要素のうちの任意の1つ又は任意
の組合わせを含むことができる;図2に記述された高域
通過フィルタ109又は低域通過フィルタ111、図3
に記述されたディジタルフィルタ215、又は図4に記
述されたフォーマット化回路313。マイクロホンのサ
イズの拘束条件は、IC405に組み込まれるオプショ
ンの構成要素の個数を指定する。動作素子408からの
アナログオーディオ信号はIC405に供給され、上記
IC405は、未処理のディジタル出力信号か、又はフ
ォーマット化されたディジタル出力信号かのいずれか
を、純粋なディジタルのDSP414へ向かうライン4
20上に出力する。
【0020】図2乃至図5のマイクロホンアセンブリ1
03,203,303及び403は純粋なディジタルの
DSPに関連して記述されたが、各アセンブリはまた、
アナログの能力を有する純粋にディジタルではないDS
Pとともに用いることができる。
【0021】本発明は、1つ又はそれよりも多くの特定
の実施形態を参照して記述されたが、本発明の精神及び
範囲から離れることなく、それに多数の変形物を作れる
ことを当業者は認識するだろう。これらの実施形態のそ
れぞれと、それらの明らかな変形物とは、添付の特許請
求の範囲に開示された発明の精神及び範囲の内に包含さ
れるように意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の好ましい実施形態に係る移動体電話
機の機能図である。
【図2】 本発明の特定の態様に係るマイクロホンアセ
ンブリ及び純粋なディジタルのDSPの機能図である。
【図3】 本発明のもう1つの態様に係るマイクロホン
アセンブリ及び純粋なディジタルのDSPの機能図であ
る。
【図4】 本発明の別の態様に係るマイクロホンアセン
ブリ及び純粋なディジタルのDSPの機能図である。
【図5】 本発明のさらに別の態様に係るマイクロホン
アセンブリ及び純粋なディジタルのDSPの機能図であ
る。
【符号の説明】
2…移動体電話機、 3,103,203,303,403…マイクロホンア
センブリ、 4,104,204,304,404…ケーシング、 6,106,206,306,406…送話口、 8,108,208,308,408…動作素子、 10,110,210,310…プリアンプ、 12,112,212,312…A/D変換器、 14,114,214,314,414…純粋なディジ
タルのDSP14、 20,22,24,26,120,220,320,4
20…ライン、 30…スピーカアセンブリ、 32…RF受信装置、 34…RF送信装置、 36…アンテナ、 109…高域通過フィルタ、 111…低域通過フィルタ、 215…ディジタルフィルタ、 313…フォーマット化回路、 405…集積回路。
フロントページの続き (72)発明者 ラース・ステンベアウ デンマーク、デーコー−4000ロスキレ、エ レオノラヴァイ2エ番 Fターム(参考) 5D020 BB00 5J022 AA01 BA02 CA07 CF02

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動作素子と、上記動作素子を保護するケ
    ーシングとを有するマイクロホンと、 上記ケーシング内に存在し、上記動作素子に接続された
    アナログ−ディジタル変換器と、 上記アナログ−ディジタル変換器に接続された純粋なデ
    ィジタルのDSPとを備えた、携帯電話機において用い
    るための装置。
  2. 【請求項2】 上記アナログ−ディジタル変換器は、シ
    グマ−デルタ変調器である請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 上記ケーシング内において、上記アナロ
    グ−ディジタル変換器の後段にディジタルフィルタをさ
    らに備えた請求項2記載の装置。
  4. 【請求項4】 上記ディジタルフィルタは、ディジタル
    デシメーション低域通過フィルタである請求項3記載の
    装置。
  5. 【請求項5】 上記マイクロホンの動作素子は、エレク
    トレットアセンブリを備えた請求項1記載の装置。
  6. 【請求項6】 上記動作素子と上記アナログ−ディジタ
    ル変換器の間にプリアンプをさらに備えた請求項1記載
    の装置。
  7. 【請求項7】 上記動作素子と上記プリアンプの間に高
    域通過フィルタをさらに備えた請求項6記載の装置。
  8. 【請求項8】 上記プリアンプと上記アナログ−ディジ
    タル変換器の間に低域通過フィルタをさらに備えた請求
    項6記載の装置。
  9. 【請求項9】 上記プリアンプと上記アナログ−ディジ
    タル変換器の間に低域通過フィルタをさらに備えた請求
    項7記載の装置。
  10. 【請求項10】 音のエネルギーを電気的なエネルギー
    に変換するエレクトレットアセンブリと、 上記エレクトレットアセンブリを収容するマイクロホン
    のケーシングと、 上記ケーシング内に存在し、上記エレクトレットアセン
    ブリに接続されたプリアンプと、 上記ケーシング内に存在し、上記プリアンプに接続され
    たアナログ−ディジタル変換器とを備え、上記アナログ
    −ディジタル変換器は、上記プリアンプからオーディオ
    信号を受信し、 上記アナログ−ディジタル変換器に接続された純粋なデ
    ィジタルのDSPを備えた、携帯電話機において用いる
    ための装置。
  11. 【請求項11】 ケーシングを備えたマイクロホンを有
    する携帯電話機を動作させる方法であって、 上記マイクロホンのケーシング内で、音響信号を、上記
    音響信号を表現するディジタル出力信号に変換すること
    と、 上記ディジタル出力信号を、純粋なディジタルのDSP
    に送信することと、 上記純粋なディジタルのDSPにおいて、上記ディジタ
    ル出力信号を処理することとを含む方法。
  12. 【請求項12】 マイクロホンのケーシング内で、音響
    信号を受けることと、 上記マイクロホンのケーシング内で、上記音響信号をア
    ナログオーディオ信号に変換することと、 上記マイクロホンのケーシング内で、上記アナログオー
    ディオ信号をディジタル出力信号に変換することと、 別の処理のために、上記ディジタル出力信号を純粋なデ
    ィジタルのDSPに送信することとを含む、音響信号を
    処理する方法。
  13. 【請求項13】 マイクロホンのケーシング内で、音響
    信号を受けることと、 上記マイクロホンのケーシング内で、上記音響信号をア
    ナログオーディオ信号に変換することと、 上記ケーシング内で、上記アナログオーディオ信号を増
    幅することによって、増幅された信号を提供すること
    と、 上記ケーシング内で、上記増幅された信号と上記アナロ
    グオーディオ信号のうちの1つをフィルタリングするこ
    とによって、フィルタリングされた信号を提供すること
    と、 上記マイクロホンのケーシング内で、上記フィルタリン
    グされた信号をディジタル出力信号に変換することとを
    含む、音響信号を処理する方法。
  14. 【請求項14】 上記マイクロホンのケーシング内で、
    上記ディジタル出力信号をディジタル的にフィルタリン
    グすることをさらに含む請求項13記載の方法。
  15. 【請求項15】 上記アナログオーディオ信号は高域通
    過フィルタによってフィルタリングされる請求項13記
    載の方法。
  16. 【請求項16】 上記増幅された信号は低域通過フィル
    タによってフィルタリングされる請求項13記載の方
    法。
  17. 【請求項17】 音響信号を受け、上記音響信号をオー
    ディオ信号に変換するマイクロホンを備え、上記マイク
    ロホンはケーシングを有し、 上記ケーシング内に存在し、上記オーディオ信号をディ
    ジタル信号に変換するアナログ−ディジタル変換器と、 上記アナログ−ディジタル変換器に接続され、上記ディ
    ジタル信号を受信して処理する純粋なディジタルのDS
    Pとを備えた音響エネルギー処理アセンブリ。
  18. 【請求項18】 携帯電話機のユーザから受けた音響信
    号をオーディオ信号に変換する動作素子と、 上記オーディオ信号をディジタル信号に変換するアナロ
    グ−ディジタル変換器と、 上記動作素子と上記アナログ−ディジタル変換器が配置
    されたケーシングとを備えた、携帯電話機のためのマイ
    クロホンアセンブリ。
  19. 【請求項19】 動作素子と、上記動作素子を保護する
    ケーシングとを有するマイクロホンと、 上記ケーシング内に存在し、上記動作素子に接続された
    集積回路とを備え、上記集積回路は、上記動作素子に接
    続されたプリアンプと、上記プリアンプに接続されたア
    ナログ−ディジタル変換器とを含むマイクロホンアセン
    ブリ。
  20. 【請求項20】 上記集積回路は、上記アナログ−ディ
    ジタル変換器に接続されたディジタルフィルタをさらに
    含む請求項19記載のマイクロホンアセンブリ。
  21. 【請求項21】 上記集積回路は、上記動作素子と上記
    プリアンプの間に接続された高域通過フィルタをさらに
    含む請求項19記載のマイクロホンアセンブリ。
  22. 【請求項22】 上記集積回路は、上記プリアンプと上
    記アナログ−ディジタル変換器の間に接続された低域通
    過フィルタをさらに含む請求項19記載のマイクロホン
    アセンブリ。
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