JP2007104582A - Microphone device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable directive sound collection and stereo sound collection which are highly accurate and stable with a sole small microphone device. <P>SOLUTION: MEMS sound collection elements 11a, 11b excellent in high accuracy and stability which are manufactured using a MEMS technique are arranged in parallel, mounted on a mounting substrate 65 and housed in a capsule 64. The capsule 64 has a structure capable of preventing leak-out of diffraction acoustic sounds. For example, a capsule 90 has a mesh structure of acoustic transmittivity. With this configuration, acoustic paths (P1, P2) are integrated, and directive sound collection can be executed by appropriate operation processing. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、マイクロホン装置に係り、特に指向性収音(ステレオ収音を含む)が可能なマイクロホン装置に関する。   The present invention relates to a microphone device, and more particularly to a microphone device capable of directional sound collection (including stereo sound collection).

指向性収音が可能な、一対のエレクトレットコンデンサマイクロホン(ECM)を実装した従来例が、特許文献1に記載されている(特許文献1の図1(b)参照)。
以下、特許文献1の図1(b)に記載される従来例の構造について、図7を用いて簡単に説明する。
図7は、特許文献1の図1(b)に記載される従来例(一対のエレクトレットコンデンサマイクロホンを共通のカプセルに収納した例)の構造を示す断面図である。
A conventional example in which a pair of electret condenser microphones (ECM) capable of directional sound collection is mounted is described in Patent Document 1 (see FIG. 1B of Patent Document 1).
Hereinafter, the structure of the conventional example described in FIG. 1B of Patent Document 1 will be briefly described with reference to FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional example (an example in which a pair of electret condenser microphones are housed in a common capsule) described in FIG.

図示したように、特許文献1のマイクロホン装置は、一対の音響トランスデューサ部を、共通のカプセル84内に左右対称に配置して構成されている。音響トランスデューサ部は、振動板76、スペーサ77、背極78で形成され、この音響トランスデューサ部は、音響−電気信号変換を行い、インピーダンス変換回路82を経由して、音響信号入力を電気信号出力へ変換する。   As shown in the figure, the microphone device of Patent Document 1 is configured by arranging a pair of acoustic transducer units symmetrically in a common capsule 84. The acoustic transducer unit is formed by a diaphragm 76, a spacer 77, and a back pole 78. The acoustic transducer unit performs acoustic-electric signal conversion, and an acoustic signal input is converted into an electrical signal output via an impedance conversion circuit 82. Convert.

図7中、参照符号75は振動板リングであり、参照符号79は音孔であり、参照符号80は背極ホルダであり、参照符号81が変換回路収容部であり、参照符号83は遮蔽板である。   In FIG. 7, reference numeral 75 is a diaphragm ring, reference numeral 79 is a sound hole, reference numeral 80 is a back electrode holder, reference numeral 81 is a conversion circuit housing portion, and reference numeral 83 is a shielding plate. It is.

図7のマイクロホン装置は、遮蔽板83の中央にインピーダンス変換回路82を実装し、さらに、背極ホルダ80,変換回路収容部81を形成し、トランスデューサ部を形成し、そして、カプセル84をかぶせ、そのカプセル84の下側の端部をカシメ工法によって内側に折り曲げる、という機械的な組み立て工程を経て製造される。
また、所定の位置に配置した複数のマイクロホンで構成されたアレイマイクロホンの感度は、音源から個々のマイクロホンへの音響パスが異なることを利用して、個々のマイクロホンの出力に適当な遅延と加減算を施すことで、指向性を持つことが知られている(例えば、特開平7−131886号公報参照)。
In the microphone device of FIG. 7, an impedance conversion circuit 82 is mounted at the center of the shielding plate 83, a back electrode holder 80, a conversion circuit housing portion 81 are formed, a transducer portion is formed, and a capsule 84 is covered. The capsule 84 is manufactured through a mechanical assembly process in which the lower end of the capsule 84 is bent inward by a caulking method.
In addition, the sensitivity of an array microphone composed of multiple microphones arranged at a predetermined position can be obtained by appropriately delaying and adding / subtracting the output of each microphone by utilizing the fact that the acoustic path from the sound source to each microphone is different. It is known to have directivity when applied (see, for example, JP-A-7-131886).

例えば、所定方向から到来する音を、第1および第2の収音素子により受け、かつ、第1の収音素子が受音してからΔtだけ遅れて第2の収音素子が受音する場合を想定する。この場合、第2の収音素子からの出力信号をΔtだけ遅延させた後に、第1の収音素子から得られる信号に加算すると、同じ信号同士が重畳されるが、他の方向からの音については重畳効果が得られないため、上記の所定方向からの音に対して受音感度が向上し、指向性受音が可能となる。   For example, a sound coming from a predetermined direction is received by the first and second sound collecting elements, and the second sound collecting element receives sound after a delay of Δt after the first sound collecting element receives the sound. Assume a case. In this case, if the output signal from the second sound collection element is delayed by Δt and then added to the signal obtained from the first sound collection element, the same signals are superimposed on each other, but the sound from the other direction is superimposed. Since no superposition effect is obtained, the sound receiving sensitivity is improved with respect to the sound from the predetermined direction, and directional sound reception is possible.

つまり、音源からアレイマイクロホンを構成する各収音素子への音響パスが異なることが指向性形成のための前提であるが、ただし、一つの音源から一つの収音素子に至る音響パスが複数存在すると(例えば、音の回折現象によって複数の音響パスが存在する場合がある)、指向性形成のための遅延量や係数等の適切な設定ができなくなり、良好な指向性の形成が不可能となる。   In other words, the difference in the acoustic path from the sound source to each sound collecting element that makes up the array microphone is a prerequisite for directivity formation, but there are multiple acoustic paths from one sound source to one sound collecting element. Then (for example, there may be a plurality of acoustic paths due to the sound diffraction phenomenon), it is impossible to appropriately set the delay amount and coefficient for directivity formation, and it is impossible to form good directivity. Become.

特開2000−165998号公報JP 2000-165998 A 特開平7−131886号公報JP-A-7-131886

しかしながら、特許文献1に記載される従来のマイクロホン装置では、マイクロホンをカシメ工法を用いて機械的に組み立てする際、カプセル(参照符号84)をかしめると、振動板リング(参照符号75)や背極(参照符号78)に均等に負荷をかけることは難しく、各振動板76のテンションが変化してしまうため、各トランスデューサ部の感度が均一になりづらくなる。つまり、複数の収音素子(トランスデューサ)の感度にばらつきが生じる。この点は、高精度かつ安定した指向性の形成の実現の妨げとなる。   However, in the conventional microphone device described in Patent Literature 1, when the microphone is mechanically assembled using the caulking method, if the capsule (reference numeral 84) is caulked, the diaphragm ring (reference numeral 75) and the spine It is difficult to apply a load equally to the poles (reference numeral 78), and the tension of each diaphragm 76 changes, so that the sensitivity of each transducer section is difficult to be uniform. That is, the sensitivity of the plurality of sound collection elements (transducers) varies. This point hinders the realization of highly accurate and stable directivity.

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、少なくとも2つの収音素子をカプセル内に収納した1つのマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を実現することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to realize highly accurate and stable directivity using one microphone module in which at least two sound pickup elements are housed in a capsule. .

本発明のマイクロホン装置は、半導体製造プロセスを用いて製造される第1および第2の収音素子と、前記第1および第2の収音素子の出力信号に基づいて所定の演算処理を実施する信号処理部と、前記第1および第2の収音素子ならびに前記信号処理部を覆うように配設され、少なくとも一部が音響透過性のメッシュ構造部を構成するマイクロホンカプセルとを具備し、一つの音源から前記第1の収音素子に向かう音響の一部が回折によって前記第2の収音素子に到達するのを防止するとともに、一つの音源から前記第2の収音素子に向かう音響の一部が回折によって前記第1の収音素子に到達するのを防止するようにしたことを特徴とする。   The microphone device of the present invention performs predetermined arithmetic processing based on the first and second sound collecting elements manufactured by using a semiconductor manufacturing process and the output signals of the first and second sound collecting elements. A signal processing unit, a microphone capsule that is disposed so as to cover the first and second sound collecting elements and the signal processing unit, and at least a part of which constitutes an acoustically permeable mesh structure unit; A part of the sound from one sound source to the first sound collecting element is prevented from diffracting to reach the second sound collecting element, and the sound from one sound source to the second sound collecting element is prevented. A part is prevented from reaching the first sound collecting element by diffraction.

シリコンLSIの微細加工技術(MEMS技術)を用いて製造される容量型の収音素子(MEMS収音素子)は、機械的な部品の組み立てによって製造される収音素子に比べて加工精度が高く、電気音響変換の精度が高くかつ安定している。この利点を利用し、共通のマイクロホンカプセル内に、少なくとも2つの、半導体製造プロセスを用いて製造される収音素子を収納して一つのマイクロホン装置(マイクロホンモジュール)を構成したものである。ただし、音の回折によって、音源から各収音素子に至る音響パスが複数存在することになると、指向性形成が困難となるため、回折による音響パスの発生を防止できる構造のカプセル(ケーシング)を採用するものである。これにより、少なくとも2つの収音素子をカプセル内に収納した1つのマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を実現することが可能となる。   Capacitive sound pickup elements (MEMS sound pickup elements) manufactured using silicon LSI microfabrication technology (MEMS technology) have higher processing accuracy than sound pickup elements manufactured by assembling mechanical parts. The accuracy of electroacoustic conversion is high and stable. Using this advantage, at least two sound pickup elements manufactured by using a semiconductor manufacturing process are housed in a common microphone capsule to constitute one microphone device (microphone module). However, if there are multiple acoustic paths from the sound source to each sound collection element due to sound diffraction, it becomes difficult to form directivity, so a capsule (casing) with a structure that can prevent the generation of acoustic paths due to diffraction is provided. Adopted. Thereby, it is possible to realize highly accurate and stable directivity using one microphone module in which at least two sound pickup elements are housed in a capsule.

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、マイクロホンカプセルの、少なくとも一部が音響透過性のメッシュ構造を有することを特徴とする。
音響は本来、直進するものであり、所定条件下での進路妨害がない限り回折現象は生じない。そこで、カプセルの少なくとも一部(特に、各収音素子の振動膜に音響を到達させるのに必要な箇所)を音響的に透明な(音響透過性の)メッシュ構造とし(このメッシュは、音響の回折による悪影響が生じない程度の径の孔を多数、有する構造をもつ)、音源から到来する音響が、そのまま直進して各収音素子に到達するようにしたものである。音源からの音響は、マイクロホン装置のケーシング(カプセル)に妨げられることなく、そのまま直進して各収音素子に到達する。つまり、音響回折による悪影響を生じることなく、一つの収音素子に至る音響パスは一意的に定まる。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。
In the microphone device according to the present invention, at least a part of the microphone capsule has an acoustically permeable mesh structure.
Sound is inherently straight, and no diffraction phenomenon occurs unless there is a path obstruction under predetermined conditions. Therefore, at least a part of the capsule (especially, a portion necessary for sound to reach the vibrating membrane of each sound collecting element) has an acoustically transparent (acoustic transmission) mesh structure (this mesh is In this structure, the sound arriving from the sound source goes straight and reaches each sound collecting element. The sound from the sound source goes straight without reaching the sound collection elements without being blocked by the casing (capsule) of the microphone device. That is, an acoustic path to one sound collection element is uniquely determined without causing an adverse effect due to acoustic diffraction. Accordingly, it is possible to appropriately set the delay amount and coefficient for directivity formation, and it is possible to form good directivity.

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、前記音響透過性のメッシュ構造は、導電性材料からなるものを含む。
メッシュ部分はケーシング(カプセル)の一部をなすため、音源からの音響を収音素子に導くだけではなく、電磁波ノイズの遮蔽効果も併せもつことが望ましい。そこで、導電性材料(金属)によりメッシュを形成し、電磁シールド効果を得るものである。
According to the present invention, in the microphone device, the acoustically transparent mesh structure includes a conductive material.
Since the mesh portion forms a part of the casing (capsule), it is desirable not only to guide the sound from the sound source to the sound collecting element but also to have an electromagnetic noise shielding effect. Therefore, a mesh is formed from a conductive material (metal) to obtain an electromagnetic shielding effect.

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、前記信号処理部が、前記第1および第2の収音素子の各々の出力信号に遅延処理と加減算処理を施し、これによって指向性収音を実現するものを含む。
上記構成によれば、指向性収音(ステレオ収音を含む)のために必要な信号処理を実施する信号処理部も、ケーシング(カプセル)内に収容したものである。これにより、高精度かつ安定した指向性収音(ステレオ収音を含む)が可能な1モジュール化されたマイクロホン装置が得られる。
Further, according to the present invention, in the microphone device, the signal processing unit performs delay processing and addition / subtraction processing on the output signals of the first and second sound collection elements, thereby realizing directional sound collection. Including things.
According to the above configuration, the signal processing unit that performs signal processing necessary for directional sound collection (including stereo sound collection) is also housed in the casing (capsule). As a result, a one-module microphone device capable of highly accurate and stable directional sound collection (including stereo sound collection) is obtained.

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、前記第1および第2の収音素子と、前記信号処理部とが、共通の基板上に実装されている。
上記構成によれば、共通の基板上に、収音素子と信号処理部を実装し、その基板上にカプセルをかぶせて、1つのモジュールを形成するものである。例えば、信号処理部をLSI化し、そのLSIを、隣接する一対の収音素子の間に実装し、そのLSIと両側の各収音素子とをボンディングワイヤ等で接続して電気的導通をとることによって無駄なスペースを減少させることができ、非常にコンパクトな、指向性収音機能をもつモジュール(マイクロホン装置)を得ることができる。
In the microphone device according to the present invention, the first and second sound collecting elements and the signal processing unit are mounted on a common substrate.
According to the above configuration, the sound collection element and the signal processing unit are mounted on the common substrate, and the capsule is placed on the substrate to form one module. For example, the signal processing unit is made into an LSI, the LSI is mounted between a pair of adjacent sound collecting elements, and the LSI and each sound collecting element on both sides are connected by a bonding wire or the like for electrical conduction. Therefore, a useless space can be reduced, and a very compact module (microphone device) having a directional sound collecting function can be obtained.

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、前記第1および第2の収音素子と、前記信号処理部とが、同一基板内に集積化されているものを含む。
上記構成によれば、同一基板内に、収音素子と信号処理部を集積化して形成し、その基板上にカプセルをかぶせて、1つのモジュールを形成するものである。望ましくは、第1および第2の収音素子および信号処理部をLSI化するとともに、そのLSIを、MEMSプロセスで形成した開口を持つ隔壁を持つ、マイクロカプセルで覆うことにより、非常にコンパクトな、指向性収音機能をもつモジュール(マイクロホン装置)を得ることができる。
Further, the present invention includes the microphone device in which the first and second sound collection elements and the signal processing unit are integrated on the same substrate.
According to the above configuration, the sound collecting element and the signal processing unit are integrated and formed on the same substrate, and the capsule is placed on the substrate to form one module. Desirably, the first and second sound collection elements and the signal processing unit are made into LSI, and the LSI is covered with a microcapsule having a partition wall having an opening formed by a MEMS process. A module (microphone device) having a directional sound collection function can be obtained.

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、前記マイクロホンカプセルがMEMSプロセスにより基板を加工することによって形成されたものを含む。
上記構成によれば、更なる小型化薄型化が可能となる。
Further, the present invention includes the above microphone device in which the microphone capsule is formed by processing a substrate by a MEMS process.
According to the above configuration, it is possible to further reduce the size and thickness.

本発明によれば、MEMS技術を用いて製造される、高精度かつ安定性に優れたMEMS収音素子を並列に配置した状態でカプセルに収納し、かつ、そのカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造(各収音素子を気密的に隔てる隔壁をもつ構造)として音響パスを一本化することによって、少なくとも2つの収音素子をカプセル内に収納したコンパクトなマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を、容易に実現することが可能となる。   According to the present invention, MEMS sound pickup elements manufactured using MEMS technology and having high accuracy and excellent stability are accommodated in a capsule in a state of being arranged in parallel, and the capsule leaks diffractive sound. By using a compact microphone module in which at least two sound pickup elements are housed in a capsule by unifying the acoustic path as a structure (a structure having a partition wall that airtightly separates the sound pickup elements), High precision and stable directivity can be easily realized.

すなわち、カプセルに設けられたメッシュ構造によって、一方の収音素子用の音孔を通過した音響が、回折によって、他方の収音素子に回り込んで到達することを防止し、音響パスを一本化することができる。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。   In other words, the mesh structure provided in the capsule prevents the sound that has passed through the sound hole for one sound collecting element from wrapping around and reaching the other sound collecting element due to diffraction. Can be Accordingly, it is possible to appropriately set the delay amount and coefficient for directivity formation, and it is possible to form good directivity.

また、信号処理部も、カプセル内に収容することにより、高精度かつ安定した指向性収音(ステレオ収音を含む)が可能な1モジュール化されたマイクロホン装置が得られる。
また、導電性のメッシュとすることによって、電磁波ノイズの遮蔽(シールド)効果を得ることができる。
In addition, by accommodating the signal processing unit in the capsule, a microphone device in a single module capable of highly accurate and stable directional sound collection (including stereo sound collection) can be obtained.
Moreover, the shielding effect of electromagnetic noise can be obtained by using a conductive mesh.

また、共通の基板上に、収音素子と信号処理部を実装し、その基板上にカプセルをかぶせて、1つのモジュールを形成することによって、コンパクトな1モジュール化されたマイクロホン装置が得られる。例えば、信号処理部をLSI化し、そのLSIを、隣接する一対の収音素子の間に実装し、そのLSIと両側の各収音素子とをボンディングワイヤ等で接続して電気的導通をとることによって無駄なスペースを減少させることができ、非常にコンパクトな、指向性収音機能をもつマイクロホン装置が実現される。   Further, by mounting the sound collecting element and the signal processing unit on a common substrate and covering the substrate with a capsule to form one module, a compact one-module microphone device can be obtained. For example, the signal processing unit is made into an LSI, the LSI is mounted between a pair of adjacent sound collecting elements, and the LSI and each sound collecting element on both sides are connected by a bonding wire or the like for electrical conduction. Therefore, a wasteful space can be reduced, and a very compact microphone device having a directional sound collecting function can be realized.

本発明によって、小さいマイクロホン装置単独で、指向性収音およびステレオ収音が出来るという効果を有するマイクロホン装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a microphone device having an effect that directional sound collection and stereo sound collection can be performed with a small microphone device alone.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明のマイクロホン装置の実施の形態(マイクロカプセルの少なくとも一部を音響透過性のメッシュ構造とした例)の内部構成を示す断面図であり、図2は、ここで用いられるMEMS構造の収音素子を示す断面図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an internal configuration of an embodiment of the microphone device of the present invention (an example in which at least a part of a microcapsule has an acoustically transparent mesh structure), and FIG. 2 is a MEMS used here. It is sectional drawing which shows the sound collection element of a structure.

このマイクロホン装置は、図1に示すように、半導体製造プロセスを用いて製造される第1および第2の収音素子と、前記第1および第2の収音素子の出力信号に基づいて所定の演算処理を実施する信号処理部と、前記第1および第2の収音素子ならびに前記信号処理部を収納し、一つの音源から前記第1の収音素子に向かう音響の一部が回折によって前記第2の収音素子に到達するのを防止するとともに、一つの音源から前記第2の収音素子に向かう音響の一部が回折によって前記第1の収音素子に到達するのを防止する構造をもつように少なくとも一部を音響的に透明な(音響透過性の)メッシュ構造としたマイクロホンカプセルとを有することを特徴とするものである。   As shown in FIG. 1, the microphone device has first and second sound pickup elements manufactured by using a semiconductor manufacturing process, and predetermined signals based on output signals of the first and second sound pickup elements. A signal processing unit that performs arithmetic processing, the first and second sound collecting elements, and the signal processing unit are housed, and a part of the sound from one sound source toward the first sound collecting element is caused by diffraction. A structure that prevents the second sound collecting element from reaching the second sound collecting element and prevents a part of the sound traveling from one sound source toward the second sound collecting element from reaching the first sound collecting element by diffraction. And a microphone capsule having a mesh structure that is at least partially acoustically transparent (acoustic transmission).

このように、本実施の形態のマイクロホン装置は、マイクロホンカプセル90として、音響的に透明な(音響透過性の)メッシュ構造をもつものを採用し、高精度かつ安定性に優れたMEMS収音素子を並列に配置した状態でカプセルに収納し、かつ、そのカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造として、カプセルの少なくとも一部に音響的に透明な(音響透過性の)メッシュ構造を採用している点が特徴である。   As described above, the microphone device of the present embodiment employs an acoustically transparent (acoustic transmissive) mesh structure as the microphone capsule 90, and is a highly accurate and stable MEMS sound pickup element. Are placed in a capsule in parallel, and the capsule has an acoustically transparent (acoustic transmission) mesh structure for at least part of the capsule to prevent leakage of diffractive sound. This is a feature.

音響は本来、直進するものであり、所定条件下での進路妨害がない限り回折現象は生じない。そこで、カプセル90の全体を、音響的に透明な(音響透過性の)メッシュ構造とし(このメッシュは、音響の回折による悪影響が生じない程度の径の孔を多数、有する構造をもつ)、音源から到来する音響が、そのまま直進して各収音素子に到達するようにしたものである。   Sound is inherently straight, and no diffraction phenomenon occurs unless there is a path obstruction under predetermined conditions. Therefore, the entire capsule 90 has an acoustically transparent (acoustic transmission) mesh structure (this mesh has a structure having a large number of holes having a diameter that does not cause adverse effects due to acoustic diffraction). The sound arriving from is straight ahead and reaches each sound collecting element.

これにより、音源からの音響は、マイクロホン装置のカプセル(ケーシング)90に妨げられることなく、そのまま直進して各収音素子に到達する。つまり、音響回折による悪影響を生じることなく、一つの収音素子に至る音響パスはP1,P2となり、一本化される。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。   Thereby, the sound from the sound source goes straight as it is and is not blocked by the capsule (casing) 90 of the microphone device and reaches each sound collecting element. In other words, the acoustic paths reaching one sound collecting element are P1 and P2 and are unified without adverse effects due to acoustic diffraction. Accordingly, it is possible to appropriately set the delay amount and coefficient for directivity formation, and it is possible to form good directivity.

また、金属等の導電性をもつ材料を加工してメッシュ構造を形成することによって、電磁波ノイズの遮蔽(シールド)効果も得ることができるため、電磁ノイズの遮蔽については問題は生じない。   In addition, since a mesh structure is formed by processing a material having conductivity such as metal, an electromagnetic noise shielding effect (shielding) can be obtained. Therefore, no problem arises with electromagnetic noise shielding.

また、音響透過性のメッシュ構造で構成されたマイクロカプセル90と、実装基板65と、共通の実装基板65上に設けられた、シリコン製造プロセス(MEMS技術)を用いて製造される2つの収音素子(音を電気信号に変換する容量型の音響電気変換素子)11a,11b(具体的な構造については、図2を参照して説明する)と、収音素子11a,11bの出力信号をインピーダンス変換した後に適切な遅延と加減算を施す信号処理部(信号処理用LSI)62と、収音素子11a,11bと信号処理部62とを電気的に接続するためのボンディングワイヤ63a〜63dと、を有する。   In addition, two sound pickups manufactured using a silicon manufacturing process (MEMS technology) provided on the common mounting substrate 65, the microcapsule 90 configured with an acoustically permeable mesh structure, the mounting substrate 65, and the mounting substrate 65. Elements (capacitive acoustoelectric conversion elements for converting sound into electric signals) 11a and 11b (the specific structure will be described with reference to FIG. 2) and output signals of the sound collecting elements 11a and 11b A signal processing unit (signal processing LSI) 62 that performs appropriate delay and addition / subtraction after conversion, and bonding wires 63a to 63d for electrically connecting the sound collection elements 11a and 11b and the signal processing unit 62, Have.

シリコンLSIの微細加工技術(MEMS技術)を用いて製造される容量型の収音素子(MEMS収音素子)11a,11bは、機械的な部品の組み立てによって製造される収音素子に比べて加工精度が高く、音響電気変換の精度が高くかつ安定している。この利点を利用し、マイクロホンカプセル90内に、2つの半導体製造プロセスを用いて製造される収音素子を収納して一つのマイクロホン装置(マイクロホンモジュール)を構成したものである。ただし、音の回折によって、音源から各収音素子に至る音響パスが複数存在することになると、指向性形成が困難となるため、回折による音響パスの発生を防止するための隔壁68をもつマイクロカプセル(ケーシング)を採用するものである。これにより、少なくとも2つの収音素子をカプセル内に収納した1つのマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を実現することが可能となる。   Capacitive sound pickup elements (MEMS sound pickup elements) 11a and 11b manufactured using a silicon LSI microfabrication technique (MEMS technique) are processed in comparison with sound pickup elements manufactured by assembling mechanical parts. The accuracy is high, and the acoustoelectric conversion accuracy is high and stable. Utilizing this advantage, a microphone device (microphone module) is configured by housing sound pickup elements manufactured using two semiconductor manufacturing processes in a microphone capsule 90. However, if there are a plurality of acoustic paths from the sound source to each sound collecting element due to sound diffraction, it becomes difficult to form directivity, and therefore a micro-wall having a partition wall 68 for preventing the generation of acoustic paths due to diffraction. Capsule (casing) is adopted. Thereby, it is possible to realize highly accurate and stable directivity using one microphone module in which at least two sound pickup elements are housed in a capsule.

マイクロカプセルが音響透過性のメッシュ構造で構成されていることによって、本発明のマイクロホン装置は、音源68から各収音素子11a,11bに至る音響パスはP1,P2のみとなり、複数の音響パスが生じない。よって、指向性を持たせるための信号処理に適した電気信号を各収音素子(11a,11b)から得ることができる。   Since the microcapsule is configured with an acoustically permeable mesh structure, the microphone device of the present invention has only P1 and P2 acoustic paths from the sound source 68 to the sound collection elements 11a and 11b, and a plurality of acoustic paths are provided. Does not occur. Therefore, an electric signal suitable for signal processing for providing directivity can be obtained from each sound collection element (11a, 11b).

本発明により、指向性収音およびステレオ収音が可能な、小型のマイクロホンモジュール(マイクロホン装置)を得ることができる。
図2は、図1に示したシリコンLSIの製造プロセスにより製造される収音素子(MEMS収音素子)の構造を説明するためのデバイスの断面図である。
According to the present invention, it is possible to obtain a small microphone module (microphone device) capable of collecting directional sound and stereo sound.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the device for explaining the structure of the sound pickup element (MEMS sound pickup element) manufactured by the silicon LSI manufacturing process shown in FIG.

本実施の形態のマイクロホン装置の構成について図1、図2を用いて説明する。図1、図2は、本実施の形態のマイクロホン装置の断面図である。
収音素子11a(11bも同じ)は、音波による音圧変化に応じて振動する振動板33を含む半導体基板12と、空隙部16を介して振動板33と対向配置された背面板13と、半導体基板12と背面板13との間に設けられたスペーサ(電気的絶縁膜)14と、半導体基板12上に設けられた電極17と、背面板13上に設けられた電極18とを備えており、背面板13には、複数の貫通穴15が設けられている。
A configuration of the microphone device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views of the microphone device of the present embodiment.
The sound collection element 11a (the same applies to 11b) includes a semiconductor substrate 12 including a vibration plate 33 that vibrates according to a change in sound pressure due to sound waves, a back plate 13 that is disposed to face the vibration plate 33 with a gap 16 between them, A spacer (electrical insulating film) 14 provided between the semiconductor substrate 12 and the back plate 13, an electrode 17 provided on the semiconductor substrate 12, and an electrode 18 provided on the back plate 13 are provided. The back plate 13 is provided with a plurality of through holes 15.

半導体基板12として導電性材料(シリコン)を使用することにより、半導体基板12上に設けられた電極17と振動板33との間の電気的導電が確保されている。同様に、背面板13として導電性材料(シリコン)を使用することにより、背面板13上に設けられた電極18とは電気的導通が確保されている。   By using a conductive material (silicon) as the semiconductor substrate 12, electrical conduction between the electrode 17 provided on the semiconductor substrate 12 and the diaphragm 33 is ensured. Similarly, by using a conductive material (silicon) as the back plate 13, electrical continuity with the electrode 18 provided on the back plate 13 is ensured.

背面板13は、導電性をもつシリコン(例えば、イオン打ち込み等によって抵抗を低下する処理がなされたシリコン)から構成されている。背面板13の表面には、シリコン酸化膜を電気的に帯電させて形成されるシリコンエレクトレット膜(不図示)が設けられており、これによって、容量性のトランスデューサをバイアスするための直流バイアス回路が不要となる。   The back plate 13 is made of conductive silicon (for example, silicon that has been subjected to a process for reducing resistance by ion implantation or the like). A silicon electret film (not shown) formed by electrically charging a silicon oxide film is provided on the surface of the back plate 13, thereby providing a DC bias circuit for biasing the capacitive transducer. It becomes unnecessary.

背面板13には、シリコン振動板33の振動によって生じる圧力を逃がすために、意図的に圧力逃がし用の複数の空隙が設けられ、網の目状の構造を有している。
シリコン振動板33は、例えば、所定の厚みを有するシリコン基板12の底部の一部をエッチングして窪みを設けることによって形成される。ただし、この製法に限定されるものではなく、例えば、窪みを設けたシリコン基板12の裏面に、新たに薄いシリコン膜を成長させて振動板33とすることもできる。
In order to relieve pressure generated by vibration of the silicon diaphragm 33, the back plate 13 is intentionally provided with a plurality of gaps for pressure relief, and has a net-like structure.
The silicon diaphragm 33 is formed, for example, by etching a part of the bottom of the silicon substrate 12 having a predetermined thickness to provide a recess. However, the present invention is not limited to this manufacturing method. For example, a new thin silicon film can be grown on the back surface of the silicon substrate 12 provided with the depressions to form the diaphragm 33.

シリコン振動板33と背面板13は、酸化シリコン膜などの電気的絶縁膜で構成されたスペーサ14によって所定距離だけ隔てられて対向配置され、シリコン振動板33と背面板13との間は空隙部16となっており、これにより、圧力波や音波による機械的な振動を電気信号に変換するための容量性のトランスデューサが形成される。   The silicon diaphragm 33 and the back plate 13 are arranged to face each other with a predetermined distance separated by a spacer 14 made of an electrically insulating film such as a silicon oxide film, and a gap is formed between the silicon diaphragm 33 and the back plate 13. Thus, a capacitive transducer for converting mechanical vibrations due to pressure waves and sound waves into electrical signals is formed.

シリコンLSIの微細加工技術(MEMS技術)を用いて製造される容量型の収音素子(MEMS収音素子)11a,11bは、機械的な部品の組み立てによって製造される収音素子に比べて加工精度が高く、音響電気変換の精度が高くかつ安定している。したがって、2つの収音素子の収音精度のばらつきを最小限に抑えることができ、良好かつ安定した指向性形成が可能となる。   Capacitive sound pickup elements (MEMS sound pickup elements) 11a and 11b manufactured using a silicon LSI microfabrication technique (MEMS technique) are processed in comparison with sound pickup elements manufactured by assembling mechanical parts. The accuracy is high, and the acoustoelectric conversion accuracy is high and stable. Therefore, variation in sound collection accuracy between the two sound collection elements can be minimized, and good and stable directivity can be formed.

次に、図1に示した本実施の形態のマイクロホン装置の構造がみいだされるまでの過程について、図4〜図6を参照しつつ説明する。
図4は、図1に示される本実施の形態のマイクロホン装置の構造がみいだされるまでの過程を説明するための、マイクロホン装置の一例の断面図である。図4において、図1および図2と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
図4に示されるように、共通の実装基板65上にMEMS収音素子11a,11bが実装され、各収音素子11a,11bは、中央に1つの音孔71が設けられているマイクロホンカプセル64にてカバ−されている。
Next, a process until the structure of the microphone device of the present embodiment shown in FIG. 1 is found will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of the microphone device for explaining a process until the structure of the microphone device of the present embodiment shown in FIG. 1 is found. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the portions common to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 4, the MEMS sound collecting elements 11a and 11b are mounted on a common mounting board 65, and each sound collecting element 11a and 11b has a microphone capsule 64 provided with one sound hole 71 in the center. It is covered in.

図5(a),(b)は、図1に示される本実施の形態のマイクロホン装置の構造が考え出されるまでの過程を説明するための(特に、指向性収音には異なる音響パスが必要であることを説明するための)、マイクロホン装置と音源との位置関係を示す断面図である。図5において、図1および図2と共通する部分には同じ参照符号を付してある。   FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the process until the structure of the microphone device of the present embodiment shown in FIG. 1 is conceived (particularly, different acoustic paths are required for directional sound collection). It is sectional drawing which shows the positional relationship of a microphone apparatus and a sound source. In FIG. 5, the same reference numerals are given to portions common to FIGS. 1 and 2.

図5(a)および図5(b)に示すように、音孔71が1つである場合、任意の音源68a,68bから、収音素子11a,11bの各々に至る音響パス(P3,P4)の到来距離が等しいため、感度に指向性を持たせることはできない。   As shown in FIGS. 5A and 5B, when there is one sound hole 71, acoustic paths (P3, P4) from any sound source 68a, 68b to each of the sound collection elements 11a, 11b. ) Cannot be given directivity to the sensitivity.

図6(a),(b)は、図1に示される本実施の形態のマイクロホン装置の構造が考え出されるまでの過程を説明するための(特に、複数の音孔を設けた場合に音響パスが複雑化して指向性収音が困難になることを説明するための)、マイクロホン装置と音源との位置関係を示す断面図である。図6において、図1および図2と共通する部分には同じ参照符号を付してある。   FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining the process until the structure of the microphone device of the present embodiment shown in FIG. 1 is conceived (especially when an acoustic path is provided with a plurality of sound holes). FIG. 6 is a cross-sectional view showing the positional relationship between a microphone device and a sound source for explaining that it becomes difficult to collect directional sound due to complication of the sound. In FIG. 6, the same reference numerals are given to portions common to FIGS. 1 and 2.

図示されるように、マイクロカプセル64に複数の音孔(73a,73b)が設けられる場合、音源68から収音素子11a,11bの各々に到達するための音響パスが複数存在する。つまり、図6(a)の場合、P5,P6の2つの音響パスが存在し、図6(b)の場合、P7,P8の2つの音響パスが存在する。   As shown in the figure, when a plurality of sound holes (73a, 73b) are provided in the microcapsule 64, there are a plurality of acoustic paths for reaching from the sound source 68 to each of the sound collecting elements 11a, 11b. That is, in the case of FIG. 6A, there are two acoustic paths P5 and P6, and in the case of FIG. 6B, there are two acoustic paths P7 and P8.

異なる音響パスは異なる周波数特性と遅延特性とを有するため、収音素子11a,11bが出力する電気信号は複雑になり、感度に指向性を持たせるための信号処理に適した電気信号を収音素子11a,11bから得ることができない。   Since different acoustic paths have different frequency characteristics and delay characteristics, the electrical signals output by the sound collection elements 11a and 11b are complicated, and an electrical signal suitable for signal processing for giving sensitivity directivity is collected. It cannot be obtained from the elements 11a and 11b.

このような考察の下、再度、図1に戻ってその構造を分析すると、マイクロホンカプセル64の中央に設けられた隔壁68によって、収音素子1a,11bの各々が位置する空間を気密的に隔てられており、各空間につき一つの音孔67a,67bが設けられている構造となっていることがわかる。   Under such consideration, returning to FIG. 1 again and analyzing the structure, the space in which each of the sound pickup elements 1a and 11b is located is hermetically separated by the partition wall 68 provided at the center of the microphone capsule 64. It can be seen that one sound hole 67a, 67b is provided for each space.

この構造により、一方の収音素子用の音孔(67a,67b)を通過した音響が、回折によって、他方の収音素子に回り込んで到達することが防止され、音響パス(P1,P2)を一本化することができる。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。また、各空間につき音孔を一つしか設けない点は、マイクロカプセル64の筐体としての強度の維持、高い電磁シールド効果ならびに防塵効果の維持、といった点からみて有利となる。   With this structure, the sound that has passed through the sound holes (67a, 67b) for one sound collecting element is prevented from wrapping around and reaching the other sound collecting element due to diffraction, and the acoustic path (P1, P2). Can be unified. Accordingly, it is possible to appropriately set the delay amount and coefficient for directivity formation, and it is possible to form good directivity. The point that only one sound hole is provided for each space is advantageous in terms of maintaining the strength of the microcapsule 64 as a housing, maintaining a high electromagnetic shielding effect and a dustproof effect.

このように、本実施の形態のマイクロホン装置では、MEMS技術を用いて製造される、高精度かつ安定性に優れたMEMS収音素子を並列に配置した状態でカプセルに収納し、かつ、そのカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造(音響透過性のメッシュ構造)として音響パスを一本化することによって、少なくとも2つの収音素子をカプセル内に収納したコンパクトなマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を、容易に実現することが可能となる。   As described above, in the microphone device of the present embodiment, the MEMS sound pickup elements manufactured using the MEMS technology and having high accuracy and excellent stability are accommodated in the capsule and arranged in parallel. By using a compact microphone module in which at least two sound pickup elements are housed in a capsule by unifying the acoustic path as a structure (acoustic transmission mesh structure) that prevents leakage of diffracted sound, High precision and stable directivity can be easily realized.

(実施の形態2)
図3(a)および(b)は、本発明のマイクロホン装置の他の例を示す断面図およびプロセス説明図である。図3において、実施の形態1で説明した図面と共通する部分には同じ参照符号を付している。
図3(a),(b)は、金属製のマイクロカプセル(筐体)64の一部(特に、収音素子11a,11bの振動板に音響を到来させるために必要な箇所)に開口(67c,67d,67e)を設け、その開口部分にのみ、メッシュシート91および92a,92bを設けた構造としている。メッシュシート91および92a,92bは、例えば、金属製のマイクロカプセル(筐体)64に接着剤を用いて接着される。
(Embodiment 2)
3A and 3B are a cross-sectional view and a process explanatory view showing another example of the microphone device of the present invention. In FIG. 3, parts that are the same as those described in the first embodiment are given the same reference numerals.
3 (a) and 3 (b) show an opening (particularly, a place necessary for making sound arrive at the diaphragms of the sound pickup elements 11a and 11b) of a metal microcapsule (housing) 64 ( 67c, 67d, 67e), and mesh sheets 91 and 92a, 92b are provided only at the openings. For example, the mesh sheets 91 and 92a and 92b are bonded to a metal microcapsule (housing) 64 using an adhesive.

メッシュシート91および92a,92bは、例えば、粗状メッシュシートート(布帛)が使用される。粗状メッシュシートとしては、導電性の糸状の材料を編み込んだ、編み目を備えたニット状メッシュ、あるいは、薄い金属シートに細かい小孔を穿設したパンチングメッシュシートなどを用いることができ、そのメッシュ粗さは、1ピッチ幅0.5mm〜5.0mm程度が適当である。   As the mesh sheets 91 and 92a, 92b, for example, coarse mesh sheets (fabrics) are used. As the coarse mesh sheet, a knitted mesh with stitches knitted with a conductive thread-like material, or a punching mesh sheet with fine small holes in a thin metal sheet can be used. As for roughness, 1 pitch width of about 0.5 mm to 5.0 mm is appropriate.

このように、マイクロカプセルの少なくとも一部を音響的に透明な(音響透過性の)メッシュ構造とすることによって、音源からの音響は、マイクロホン装置のカプセルに妨げられることなく、そのまま直進して各収音素子に到達することになり、一つの収音素子に至る音響パスが一本化される。   In this way, by making at least a part of the microcapsule an acoustically transparent (acoustic transmission) mesh structure, the sound from the sound source goes straight as it is without being disturbed by the capsule of the microphone device. The sound collecting element is reached, and the acoustic path to one sound collecting element is unified.

つまり、本実施の形態のマイクロホン装置においても、前掲の実施の形態と同様に、音源68から各収音素子(11a,11b)に至る音響パスが1本の直線(P9,P10)となり、したがって、指向性を持たせるための信号処理に適した電気信号を収音素子から得ることができ、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。また、導電性のメッシュとすることによって、電磁波ノイズの遮蔽(シールド)効果を得ることができる。   That is, also in the microphone device of the present embodiment, the acoustic path from the sound source 68 to each of the sound collection elements (11a, 11b) is a single straight line (P9, P10), as in the above-described embodiment. An electric signal suitable for signal processing for providing directivity can be obtained from the sound collection element, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, it is possible to appropriately set the delay amount and the coefficient for directivity formation, and it is possible to form good directivity. Moreover, the shielding effect of electromagnetic noise can be obtained by using a conductive mesh.

なお、上記の実施の形態では、2つの収音素子を用いて指向性収音およびステレオ収音が可能なマイクロホン装置を構成した例について説明したが、これに限定されるものではなく、3個以上の収音素子を使用してより高い指向性を実現することも可能である。   In the above-described embodiment, the example in which the microphone device capable of directional sound collection and stereo sound collection is described using two sound collection elements is not limited to this. It is also possible to achieve higher directivity using the above sound pickup elements.

なお、3つ以上の収音素子を用いたマイクロホン装置においては、実施の形態1に記載のメッシュ構造マイクロホンカプセルを用いると、構造を簡素化でき、安価に製造することが可能となる。   In the microphone device using three or more sound pickup elements, the use of the mesh structure microphone capsule described in the first embodiment can simplify the structure and can be manufactured at low cost.

以上説明したように、本発明によれば、MEMS技術を用いて製造される、高精度かつ安定性に優れたMEMS収音素子を並列に配置した状態でカプセルに収納し、かつ、そのカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造(音響透過性のメッシュをもつ構造)として音響パスを一本化することによって、少なくとも2つの収音素子をカプセル内に収納したコンパクトなマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を、容易に実現することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the MEMS sound pickup elements manufactured using the MEMS technology and having high accuracy and excellent stability are stored in the capsule in parallel, and the capsule is stored in the capsule. By using a compact microphone module in which at least two sound pickup elements are housed in a capsule by unifying the acoustic path as a structure that prevents diffracted sound from leaking (structure having an acoustically transparent mesh) Therefore, it is possible to easily realize highly accurate and stable directivity.

すなわち、カプセルに設けられた隔壁によって、第1の収音素子と第2の収音素子の各々が位置する空間を気密的に隔てることによって、一方の収音素子用の音孔を通過した音響が、回折によって、他方の収音素子に回り込んで到達することを防止し、音響パスを一本化することができる。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。   In other words, the partition wall provided in the capsule hermetically separates the space where each of the first sound collection element and the second sound collection element is located, so that the sound that has passed through the sound hole for one of the sound collection elements. However, it is possible to prevent the sound collecting element from wrapping around and reaching the other sound collecting element by diffraction, and to integrate the acoustic path. Accordingly, it is possible to appropriately set the delay amount and coefficient for directivity formation, and it is possible to form good directivity.

また、カプセルの少なくとも一部を音響的に透明な(音響透過性の)メッシュ構造とすることによって、音源からの音響は、マイクロホン装置のカプセルに妨げられることなく、そのまま直進して各収音素子に到達することになり、一つの収音素子に至る音響パスが一本化される。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。
また、導電性のメッシュとすることによって、電磁波ノイズの遮蔽(シールド)効果を得ることができる。
Further, by making at least a part of the capsule an acoustically transparent (acoustic transmissive) mesh structure, the sound from the sound source goes straight as it is without being disturbed by the capsule of the microphone device, and each sound collecting element Therefore, the acoustic path to one sound collecting element is unified. Accordingly, it is possible to appropriately set the delay amount and coefficient for directivity formation, and it is possible to form good directivity.
Moreover, the shielding effect of electromagnetic noise can be obtained by using a conductive mesh.

なお、前記実施の形態では、収音素子チップおよび信号処理回路チップをを基板65上に実装することによって形成したが、高精度かつ安定性に優れたMEMS収音素子を並列に配置した状態でLSI化してもよい。さらにまた、MEMSプロセスで形成されたマイクロカプセルに収納し、かつ、そのマイクロカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造として音響パスを一本化してもよい。すなわち、回折音響の漏れ込みを防止する構造として、第1および第2収音素子と信号処理回路とを搭載したLSIチップと同一のシリコン基板を出発材料としてMEMSプロセスで形成したシリコンマイクロカプセルを採用してもよい。   In the above embodiment, the sound pickup element chip and the signal processing circuit chip are formed by mounting on the substrate 65. However, in a state where the MEMS sound pickup elements having high precision and stability are arranged in parallel. LSI may be used. Furthermore, the acoustic path may be integrated as a structure that is housed in a microcapsule formed by the MEMS process and that the microcapsule prevents leakage of diffracted sound. In other words, as a structure to prevent leakage of diffractive sound, a silicon microcapsule formed by a MEMS process starting from the same silicon substrate as the LSI chip on which the first and second sound pickup elements and the signal processing circuit are mounted is adopted. May be.

また、上記の実施の形態では、2つの収音素子を用いて指向性収音およびステレオ収音が可能なマイクロホン装置を構成した例について説明したが、これに限定されるものではなく、3個以上の収音素子を使用してより高い指向性を実現することも可能である。
なお、3つ以上の収音素子を用いたマイクロホン装置においては、実施の形態2に記載のマイクロカプセルを用いると、構造を簡素化でき、安価に製造することが可能となる。
In the above embodiment, an example in which a microphone device capable of directional sound collection and stereo sound collection using two sound collection elements has been described. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to achieve higher directivity using the above sound pickup elements.
In the microphone device using three or more sound collection elements, the use of the microcapsule described in Embodiment 2 can simplify the structure and can be manufactured at low cost.

以上説明したように、本発明によれば、MEMS技術を用いて製造される、高精度かつ安定性に優れたMEMS収音素子を並列に配置した状態でカプセルに収納し、かつ、そのカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造(各収音素子を気密的に隔てる隔壁をもつ構造)として音響パスを一本化することによって、少なくとも2つの収音素子をカプセル内に収納したコンパクトなマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を、容易に実現することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the MEMS sound pickup elements manufactured using the MEMS technology and having high accuracy and excellent stability are stored in the capsule in parallel, and the capsule is stored in the capsule. A compact structure in which at least two sound collecting elements are housed in a capsule by unifying the acoustic path as a structure that prevents leakage of diffracted sound (a structure having a partition wall that airtightly separates the sound collecting elements). Using the microphone module, highly accurate and stable directivity can be easily realized.

また、信号処理部も、カプセル内に収容することにより、高精度かつ安定した指向性収音(ステレオ収音を含む)が可能な1モジュール化されたマイクロホン装置が得られる。
また、共通の基板上に、収音素子と信号処理部を実装し、その基板上にカプセルをかぶせて、1つのモジュールを形成することによって、コンパクトな1モジュール化されたマイクロホン装置が得られる。
In addition, by accommodating the signal processing unit in the capsule, a microphone device in a single module capable of highly accurate and stable directional sound collection (including stereo sound collection) can be obtained.
Further, by mounting the sound collecting element and the signal processing unit on a common substrate and covering the substrate with a capsule to form one module, a compact one-module microphone device can be obtained.

本発明によって、小さなマイクロホン装置単独で、高精度かつ安定した指向性収音およびステレオ収音が可能なマイクロホン装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a microphone device capable of high-accuracy and stable directional sound collection and stereo sound collection with a small microphone device alone.

本発明は、小さなマイクロホン装置単独で、高精度かつ安定した指向性収音およびステレオ収音を可能とするという効果を奏し、したがって、超小型のマイクロホン装置(例えば、超小型のエレクトレットコンデンサマイクロホン・アレイモジュール)として有用である。   The present invention has the effect of enabling highly accurate and stable directional sound collection and stereo sound collection with a small microphone device alone, and therefore, an ultra-small microphone device (for example, an ultra-small electret condenser microphone array). Module).

本発明の実施の形態1のマイクロホン装置を示す断面図Sectional drawing which shows the microphone apparatus of Embodiment 1 of this invention. 図1に示されるシリコンLSIの製造プロセスにより製造される収音素子(MEMS収音素子)の構造を説明するためのデバイスの断面図Sectional drawing of the device for demonstrating the structure of the sound collection element (MEMS sound collection element) manufactured by the manufacturing process of the silicon LSI shown by FIG. 本発明の実施の形態2のマイクロホン装置を示す図であり、(a)(b)はは、マイクロカプセルの構造のバリエーション(変形例)を示すIt is a figure which shows the microphone apparatus of Embodiment 2 of this invention, (a) (b) shows the variation (modification) of the structure of a microcapsule. 図1に示される本実施の形態のマイクロホン装置の構造が考え出されるまでの過程を説明するための、マイクロホン装置の一例の断面図Sectional drawing of an example of a microphone apparatus for demonstrating the process until the structure of the microphone apparatus of this Embodiment shown by FIG. 1 is devised. (a),(b)は、図1に示した本実施の形態のマイクロホン装置の構造が考え出されるまでの過程を説明するための(特に、指向性収音には異なる音響パスが必要であることを説明するための)、マイクロホン装置と音源との位置関係を示す断面図(A), (b) is for demonstrating the process until the structure of the microphone apparatus of this Embodiment shown in FIG. 1 is conceived (especially a different acoustic path is required for directional sound collection). Cross-sectional view showing the positional relationship between the microphone device and the sound source (a),(b)は、図1に示した本実施の形態のマイクロホン装置の構造が考え出されるまでの過程を説明するための(特に、複数の音孔を設けた場合に音響パスが複雑化して指向性収音が困難になることを説明するための)、マイクロホン装置と音源との位置関係を示す断面図(A), (b) is a diagram for explaining the process until the structure of the microphone device of the present embodiment shown in FIG. 1 is conceived (particularly, when a plurality of sound holes are provided, the acoustic path is complicated). For explaining that it becomes difficult to collect directional sound), a sectional view showing the positional relationship between the microphone device and the sound source 従来例の構造を示す断面図Sectional view showing the structure of a conventional example

符号の説明Explanation of symbols

11a,11b 収音素子
12 シリコン半導体基板
13 背面板
14 スペーサ(電気的絶縁膜)
15 空気逃がし用の貫通穴
16 空隙部
17,18 電極
32a、32b 第1および第2の収音素子
32 LSI
34 シリコンマイクロカプセル
33 振動板(例えば、ドープトシリコンからなるシリコンダイヤフラム)
63a〜63d ボンディングワイヤ
64 マイクロホンカプセル(ケーシング、筐体)
67a,67b 音孔
68 音源
11a, 11b Sound collecting element 12 Silicon semiconductor substrate 13 Back plate 14 Spacer (electrical insulating film)
15 Air escape through hole 16 Gap 17, 18 Electrodes 32 a, 32 b First and second sound collecting elements 32 LSI
34 Silicon microcapsule 33 Diaphragm (for example, silicon diaphragm made of doped silicon)
63a to 63d Bonding wire 64 Microphone capsule (casing, casing)
67a, 67b Sound hole 68 Sound source

Claims (6)

半導体製造プロセスを用いて製造される第1および第2の収音素子と、
前記第1および第2の収音素子の出力信号に基づいて所定の演算処理を実施する信号処理部と、
前記第1および第2の収音素子ならびに前記信号処理部を覆うように配設され、少なくとも一部が音響透過性のメッシュ構造部を構成するマイクロホンカプセルとを具備し、
一つの音源から前記第1の収音素子に向かう音響の一部が回折によって前記第2の収音素子に到達するのを防止するとともに、一つの音源から前記第2の収音素子に向かう音響の一部が回折によって前記第1の収音素子に到達するのを防止するようにしたマイクロホン装置。
First and second sound pickup elements manufactured using a semiconductor manufacturing process;
A signal processing unit that performs predetermined arithmetic processing based on output signals of the first and second sound pickup elements;
A microphone capsule disposed so as to cover the first and second sound collecting elements and the signal processing unit, and at least a part of which constitutes a sound-transmitting mesh structure unit;
A part of the sound from one sound source to the first sound collecting element is prevented from reaching the second sound collecting element by diffraction, and the sound from one sound source to the second sound collecting element A microphone device that prevents a part of the microphone from reaching the first sound collecting element due to diffraction.
請求項1記載のマイクロホン装置であって、
前記音響透過性のメッシュ構造部は、導電性材料で構成されたマイクロホン装置。
The microphone device according to claim 1, wherein
The acoustically permeable mesh structure is a microphone device made of a conductive material.
請求項1または2に記載のマイクロホン装置であって、
前記信号処理部は、前記第1および第2の収音素子の各々の出力信号に遅延処理と加減算処理を施し、指向性収音を実現するようにしたマイクロホン装置。
The microphone device according to claim 1 or 2,
The microphone device in which the signal processing unit performs delay processing and addition / subtraction processing on the output signals of the first and second sound collection elements to realize directional sound collection.
請求項1乃至3のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
前記第1および第2の収音素子と、前記信号処理部とが、共通の基板上に実装されているマイクロホン装置。
A microphone device according to any one of claims 1 to 3,
A microphone device in which the first and second sound collection elements and the signal processing unit are mounted on a common substrate.
請求項1乃至3のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
前記第1および第2の収音素子と、前記信号処理部とが、同一基板内に集積化されているマイクロホン装置。
A microphone device according to any one of claims 1 to 3,
A microphone device in which the first and second sound collection elements and the signal processing unit are integrated on the same substrate.
請求項1乃至5のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
前記マイクロホンカプセルがMEMSプロセスにより半導体基板を加工することによって形成されたマイクロホン装置。
A microphone device according to any one of claims 1 to 5,
A microphone device in which the microphone capsule is formed by processing a semiconductor substrate by a MEMS process.
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