JP2008154224A - 集積回路装置及び音声入力装置、並びに、情報処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のマイクロフォンを構成する第1の振動膜714−1と、第2のマイクロフォンを構成する第2の振動膜714−2と、前記第1のマイクロフォンで取得された第1の信号電圧と、前記第2のマイクロフォンで取得された第2の信号電圧とを受け取って、前記第1及び第2の電圧信号の差を示す差分信号を生成する差分信号生成回路720と、を含む配線基板1200’を有することを特徴とする集積回路装置である。
【選択図】図2
Description
第1のマイクロフォンを構成する第1の振動膜と、
第2のマイクロフォンを構成する第2の振動膜と、
前記第1のマイクロフォンで取得された第1の信号電圧と、前記第2のマイクロフォンで取得された第2の信号電圧とを受け取って、前記第1及び第2の電圧信号の差を示す差分信号を生成する差分信号生成回路と、
を含む配線基板を有することを特徴とする。
前記配線基板は半導体基板であって、
前記第1の振動膜および前記第2の振動膜および前記差分信号生成回路は、前記半導体基板に形成されることを特徴とする。
前記配線基板は半導体基板であって、
前記第1の振動膜および前記第2の振動膜は前記半導体基板に形成され、前記差分信号生成回路は、前記半導体基板上にフリップチップ実装されることを特徴とする。
前記第1の振動膜、および前記第2の振動膜、および前記差分信号生成回路は、前記配線基板上にフリップチップ実装されることを特徴とする。
前記配線基板は半導体基板であって、
前記差分信号生成回路は、半導体基板上に形成され、前記第1の振動膜、および前記第2の振動膜は、前記半導体基板上にフリップチップ実装されることを特徴とする。
前記第1及び第2の振動膜の中心間距離は、5.2mm以下であることを特徴とする。
前記第1及び第2の振動膜は、シリコン膜であることを特徴とする。
前記第1及び第2の振動膜は、法線が平行になるように形成されていることを特徴とする。
前記第1及び第2の振動膜は、法線と直交する方向にずれて配置されていることを特徴とする。
前記第1及び第2の振動膜は、前記半導体基板の1つの面から形成された凹部の底部であることを特徴とする。
前記第1及び第2の振動膜は、法線方向にずれて配置されていることを特徴とする。
前記第1及び第2の振動膜は、それぞれ、前記半導体基板の対向する第1及び第2の面から形成された第1及び第2の凹部の底部であることを特徴とする。
前記第1の振動膜及び前記第2の振動膜の少なくとも一方は、膜面に対して垂直になるように設置された筒状の導音管を介して音波を取得するように構成されていることを特徴とする。
前記差分信号生成回路は、
前記第1のマイクロフォンで取得された第1の電圧信号に所定のゲインを与えるゲイン部と、
前記ゲイン部によって所定のゲインを与えられた第1の電圧信号と、前記第2のマイクロフォンで取得された第2の電圧信号を入力して、所定のゲインを与えられた第1の電圧信号と第2の電圧信号の差分信号を生成して出力する差分信号出力部とを含むことを特徴とする。
前記差分信号生成回路は、
前記差分信号出力部の入力となる第1の電圧信号と第2の電圧信号を受け取り、受けとった第1の電圧信号と第2の電圧信号に基づいて、差分信号が生成される際の第1の電圧信号と第2の電圧信号の振幅差を検出して、検出結果に基づき振幅差信号を生成して出力する振幅差検出部と、
前記振幅差信号に基づき、前記ゲイン部における増幅率を変化させる制御を行うゲイン制御部と、を含むことを特徴とする。
例えば振幅の差がゲイン部の出力信号または第2の電圧信号に対して−3%以上、+3%以下の範囲になるようにしても良いし、−6%以上、+6%以下の範囲になるようにしても良い。前者の場合1kHzの音波に対してノイズ抑圧効果が約10デシベルとなり、後者の場合ノイズ抑圧効果が約6デシベルとなり、適切な抑圧効果をだすことができる。
前記差分信号生成部は、
所定の端子にかかる電圧または流れる電流に応じて増幅率が変化するよう構成されたゲイン部と、
前記所定の端子にかかる電圧または流れる電流を制御するゲイン制御部を含み、
前記ゲイン制御部は、
複数の抵抗が直列または並列に接続された抵抗アレー含み、前記抵抗アレーを構成する抵抗体又は導体の一部を切断すること、もしくは少なくとも1つの抵抗体を含み、該抵抗体の一部を切断することでゲイン部の所定の端子にかかる電圧または流れる電流を変更可能に構成されていることを特徴とする。
上記のいずれかに記載の集積回路装置が実装されていることを特徴とする音声入力装置である。
上記のいずれかに記載の集積回路装置と、
前記差分信号に基づいて、入力音声情報の解析処理を行う解析処理部と、
を含む情報処理システムである。
上記のいずれかに記載の集積回路装置とネットワークを介した通信処理を行う通信処理装置とが実装された音声入力装置と、
前記ネットワークを介した通信処理によって取得した前記差分信号に基づいて、前記音声入力装置に入力された入力音声情報の解析処理を行うホストコンピュータと、
を含む情報処理システムである。
はじめに、図1〜図3を参照して、本発明を適用した実施の形態に係る集積回路装置1の構成について説明する。なお、本実施の形態に係る集積回路装置1は、音声入力素子(マイク素子)として構成され、接話型の音声入力装置等に適用することができる。
以下、集積回路装置1による音声除去原理、及び、これを実現するための条件について説明する。
はじめに、雑音除去原理について説明する。
集積回路装置1によると、先に説明したように、第1及び第2の電圧信号の差分を示す差分信号を、雑音を含まない入力音声信号であるとみなす。この集積回路装置によると、差分信号に含まれる雑音成分が、第1又は第2の電圧信号に含まれる雑音成分よりも小さくなったことをもって、雑音除去機能が実現できたと評価することができる。詳しくは、差分信号に含まれる雑音成分の強度の、第1又は第2の電圧信号に含まれる雑音成分の強度に対する比を示す雑音強度比が、差分信号に含まれる音声成分の強度の、第1又は第2の電圧信号に含まれる音声成分の強度に対する比を示す音声強度比よりも小さくなれば、この雑音除去機能が実現されたと評価することができる。
/R sinωt項は振幅成分の強度比を示す。入力音声成分であっても、位相差成分は、振幅
成分に対するノイズとなるため、入力音声(ユーザの音声)を精度よく抽出するためには、位相成分の強度比が、振幅成分の強度比よりも充分に小さいことが必要である。すなわち、sinωt−sin(ωt−α)と、Δr/R sinωtとは、
以下、本実施の形態に係る集積回路装置の製造方法について説明する。本実施の形態では、第1及び第2の振動膜12,22の中心間距離Δrと雑音の波長λとの比率を示すΔr/λの値と、雑音強度比(雑音の位相成分に基づく強度比)との対応関係を示すデータを利用して、集積回路装置を製造してもよい。
5は、雑音の位相成分に基づく強度比と、Δr/λとの対応関係を示すデータであるといえる。
以下、集積回路装置1が奏する効果についてまとめる。
次に、集積回路装置1を有する音声入力装置2について説明する。
はじめに、音声入力装置2の構成について説明する。図7及び図8は、音声入力装置2の構成について説明するための図である。なお、以下に説明する音声入力装置2は、接話式の音声入力装置であって、例えば、携帯電話やトランシーバー等の音声通信機器や、入力された音声を解析する技術を利用した情報処理システム(音声認証システム、音声認識システム、コマンド生成システム、電子辞書、翻訳機や、音声入力方式のリモートコント
ローラなど)、あるいは、録音機器やアンプシステム(拡声器)、マイクシステムなどに適用することができる。
い。ただし、音声入力装置は、通信処理部60を有しない構成となっていてもよい。
以下、本発明を適用した実施の形態の変形例について説明する。
置3は、上記の条件を満たすように、基本姿勢が設定された筐体に設置されていてもよい。
上記実施の形態では、第1のマイクロフォンを構成する第1の振動膜と第2のマイクロフォンを構成する第2の振動膜と差分信号生成回路が半導体基板に形成される場合を例にとり説明したがこれに限られない。第1のマイクロフォンを構成する第1の振動膜と、第2のマイクロフォンを構成する第2の振動膜と、前記第1のマイクロフォンで取得された第1の信号電圧と、前記第2のマイクロフォンで取得された第2の信号電圧とを受け取って、前記第1及び第2の電圧信号の差を示す差分信号を生成する差分信号生成回路と、を含む配線基板を有する集積回路装置であれば本発明の範囲内である。第1の振動膜、前記第2の振動膜、差分信号生成回路は基板内に形成されていても良いし、配線基板上にフリップチップ実装等により実装されていてもよい。
10…第1のマイクロフォン、 12…第1の振動膜、 14…第1の電極、 15…第1の振動膜、 16…集積回路、 20…第2のマイクロフォン、 22…第2の振動膜、 24…第2の電極、 25…第2の振動膜、 30…差分信号生成回路、 40…筐体、 42…開口、 50…演算処理部、 60…通信処理部、 100…半導体基板、 102…第1の凹部、 104…第2の凹部、 200…半導体基板、 201…第1の面、 202…第2の面、 210…第1の凹部、 212…開口、 220…第2の凹部、 300…携帯電話、 400…マイク、 500…リモートコントローラ、 600…情報処理システム、 602…音声入力装置、 604…ホストコンピュータ、710−1 第1のマイクロフォン、710−2 第2のマイクロフォン、712−1 第1の電圧信号、712−2 第2の電圧信号、714−1 第1の振動膜、714−2 第2の振動膜、720 差分信号生成回路、760 ゲイン部、740 差分信号出力部、910 ゲイン制御部、1100 導音管、1200 半導体基板、1200’ 配線基板
Claims (19)
- 第1のマイクロフォンを構成する第1の振動膜と、
第2のマイクロフォンを構成する第2の振動膜と、
前記第1のマイクロフォンで取得された第1の信号電圧と、前記第2のマイクロフォンで取得された第2の信号電圧とを受け取って、前記第1及び第2の電圧信号の差を示す差分信号を生成する差分信号生成回路と、
を含む配線基板を有することを特徴とする集積回路装置。 - 請求項1において、
前記配線基板は半導体基板であって、
前記第1の振動膜および前記第2の振動膜および前記差分信号生成回路は、前記半導体基板に形成されることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項1において、
前記配線基板は半導体基板であって、
前記第1の振動膜および前記第2の振動膜は前記半導体基板に形成され、前記差分信号生成回路は、前記半導体基板上にフリップチップ実装されることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項1において、
前記第1の振動膜、および前記第2の振動膜、および前記差分信号生成回路は、前記配線基板上にフリップチップ実装されることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項1において、
前記配線基板は半導体基板であって、
前記差分信号生成回路は、半導体基板上に形成され、前記第1の振動膜、および前記第2の振動膜は、前記半導体基板上にフリップチップ実装されることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記第1及び第2の振動膜の中心間距離は、5.2mm以下であることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
前記第1及び第2の振動膜は、シリコン膜であることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項1乃至7のいずれかにおいて、
前記第1及び第2の振動膜は、法線が平行になるように形成されていることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項8において、
前記第1及び第2の振動膜は、法線と直交する方向にずれて配置されていることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項9において、
前記第1及び第2の振動膜は、前記半導体基板の1つの面から形成された凹部の底部であることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項9において、
前記第1及び第2の振動膜は、法線方向にずれて配置されていることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項11において、
前記第1及び第2の振動膜は、それぞれ、前記半導体基板の対向する第1及び第2の面から形成された第1及び第2の凹部の底部であることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項1乃至8のいずれかにおいて、
前記第1の振動膜及び前記第2の振動膜の少なくとも一方は、膜面に対して垂直になるように設置された筒状の導音管を介して音波を取得するように構成されていることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項1乃至13のいずれかにおいて、
前記差分信号生成回路は、
前記第1のマイクロフォンで取得された第1の電圧信号に所定のゲインを与えるゲイン部と、
前記ゲイン部によって所定のゲインを与えられた第1の電圧信号と、前記第2のマイクロフォンで取得された第2の電圧信号を入力して、所定のゲインを与えられた第1の電圧信号と第2の電圧信号の差分信号を生成して出力する差分信号出力部とを含むことを特徴とする集積回路装置。 - 請求項14において、
前記差分信号生成回路は、
前記差分信号出力部の入力となる第1の電圧信号と第2の電圧信号を受け取り、受けとった第1の電圧信号と第2の電圧信号に基づいて、差分信号が生成される際の第1の電圧信号と第2の電圧信号の振幅差を検出して、検出結果に基づき振幅差信号を生成して出力する振幅差検出部と、
前記振幅差信号に基づき、前記ゲイン部における増幅率を変化させる制御を行うゲイン制御部と、を含むことを特徴とする集積回路装置。 - 請求項14において、
前記差分信号生成部は、
所定の端子にかかる電圧または流れる電流に応じて増幅率が変化するよう構成されたゲイン部と、
前記所定の端子にかかる電圧または流れる電流を制御するゲイン制御部を含み、
前記ゲイン制御部は、
複数の抵抗が直列または並列に接続された抵抗アレー含み、前記抵抗アレーを構成する抵抗体又は導体の一部を切断すること、もしくは少なくとも1つの抵抗体を含み、該抵抗体の一部を切断することでゲイン部の所定の端子にかかる電圧または流れる電流を変更可能に構成されていることを特徴とする集積回路装置。 - 請求項1乃至16のいずれかに記載の集積回路装置が実装されたていることを特徴とする音声入力装置。
- 請求項1乃至16のいずれかに記載の集積回路装置と、
前記差分信号に基づいて、入力音声情報の解析処理を行う解析処理部と、
を含む情報処理システム。 - 請求項1乃至16のいずれかに記載の集積回路装置とネットワークを介した通信処理を行う通信処理装置とが実装された音声入力装置と、
前記ネットワークを介した通信処理によって取得した前記差分信号に基づいて、前記音声入力装置に入力された入力音声情報の解析処理を行うホストコンピュータと、
を含む情報処理システム。
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