JP2010114878A - Microphone - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、収音装置であるマイクロホン技術の改良に係り、特に、不要な振動に起因する信号成分を除去することが可能なマイクロホンに関する。 The present invention relates to improvements in microphone technology that is a sound collection device, and more particularly, to a microphone that can remove signal components caused by unnecessary vibration.
一般に、マイクロホンを使用する状況は、空間にマイクロホンが浮遊して使用することは考えにくく、図18のように、現実は何らかの支えなど他の構造物との機械的なリンクが存在する。 In general, in a situation where a microphone is used, it is unlikely that the microphone will float and be used in a space, and as shown in FIG. 18, there is a mechanical link with other structures such as some support in reality.
そのため、マイクロホンは、マイクロホンの本来の目的である音波による音圧変化に反応する作用のほかに、機械的なリンクから伝搬する振動による反応が生じることとなる。すなわち、例えば、ECM(エレクトロニック・コンデンサ・マイクロホン)であっても、また、MEMS(半導体生産プロセスを利用し、微細な構造体やデバイスを製造する技術で、Micro Electro Mechanical Systemsの略)マイクロホンであっても、フッ素樹脂膜やSi皮膜からなるダイヤフラムの形状変化を静電容量の変化に帰着させ、電気信号に変換する構造を用いているため、音圧だけに反応したいマイクロホンの目的に、不要な振動に起因する信号成分が重畳することとなり、結果、様々な欠点や性能の低下が生じさせている。 Therefore, in addition to the action of reacting to the change in sound pressure due to the sound wave, which is the original purpose of the microphone, the microphone reacts by vibration propagating from a mechanical link. That is, for example, even an ECM (Electronic Capacitor Microphone) or a MEMS (Technology for manufacturing a fine structure or device using a semiconductor production process, an abbreviation of Micro Electro Mechanical Systems) microphone. However, because it uses a structure that converts the shape change of the diaphragm made of a fluororesin film or Si film into a change in capacitance and converts it into an electric signal, it is unnecessary for the purpose of a microphone that wants to react only to sound pressure. As a result, signal components resulting from vibration are superimposed, resulting in various disadvantages and performance degradation.
MEMSマイクロホンは、ECMと同等の機能をMEMS素子で実現したものである。すなわち、ECMと、MEMSマイクロホンとでは、振動膜(ダイヤフラム)の材料は異なるが、いずれも音圧の変化を感知して振動膜が振動し、その結果、電極との間の静電容量が変化するのを利用する原理は、ECMの場合と同じである(本発明は、ECM及びMEMSマイクロホンの双方の技術に応用可能であることを前提としている。) The MEMS microphone has a function equivalent to that of the ECM realized by a MEMS element. That is, the material of the diaphragm (diaphragm) is different between the ECM and the MEMS microphone, but in both cases, the diaphragm is vibrated by detecting a change in sound pressure, and as a result, the capacitance between the electrode and the electrode changes. The principle of using this is the same as in the case of ECM (the present invention is assumed to be applicable to both ECM and MEMS microphone technologies).
MEMSマイクロホンの場合には、一般的なSi薄膜を利用して音圧を感知する。音圧によるSi薄膜の変化を静電容量変化として読み出す。一方、ECMでは音声を検出する振動板にフッ素樹脂などの高分子材料を使う場合が多い。このため高熱のリフロー炉を使うはんだ付けに対応できなかった。一方、MEMSマイクロホンは、ECMと比べて熱に強いため、リフロー対応が可能なことが利点のひとつとされている。 In the case of a MEMS microphone, sound pressure is sensed using a general Si thin film. The change of the Si thin film due to the sound pressure is read as a change in capacitance. On the other hand, in ECM, a polymer material such as a fluororesin is often used for a diaphragm for detecting sound. For this reason, soldering using a high-temperature reflow furnace could not be supported. On the other hand, since MEMS microphones are more resistant to heat than ECM, one of the advantages is that they can support reflow.
上述のように、ECMマイクロホンであっても、また、MEMSマイクロホンであっても、フッ素樹脂膜やSi皮膜からなるダイヤフラムの形状変化を静電容量の変化に帰着させ、電気信号に変換する構造を用いているため、ダイヤフラムに変化を生じさせるすべての事象は区別されることなく電気信号へ変換されるから、このことが音圧だけに反応したいマイクロホンの目的に、不要な振動に起因する信号成分が重畳することとなり、結果、様々な欠点や性能の低下を生じさせていることに変わりはない。 As described above, even if it is an ECM microphone or a MEMS microphone, a structure that converts a shape change of a diaphragm made of a fluororesin film or an Si film into a change in capacitance and converts it into an electric signal. Because all the events that cause changes in the diaphragm are converted to electrical signals without being distinguished, the signal components resulting from unwanted vibrations for the purpose of microphones that want to react only to sound pressure. As a result, various drawbacks and performance degradation are caused.
そして、このようなマイクロホンにおける不要振動を解消することができれば、当該マイクロホンを支える外部構造からの振動音をカットすることで、よりクリアな音質の入出力が可能となるから、マイクロホンの性能向上という面において無視できない。例えば、車内音声認識システムにおいては、車室内という振動が多く発生する場所であるため、振動による影響を除去することができれば、音声認識率を飛躍的に向上することができると考えられる。また、一般的に用いられるマイクロホンから、すべてのモバイル機器、ディジタル・スチル・カメラに用いられるマイクロホンなどにおいても、それらのすべてが本質的に持っている欠点といえる振動成分の解消ができれば、その効果、恩恵は多大なものがある。 And if the unnecessary vibration in such a microphone can be eliminated, it is possible to input and output a clearer sound quality by cutting the vibration sound from the external structure that supports the microphone. It cannot be ignored on the surface. For example, in an in-vehicle speech recognition system, a vehicle interior is a place where a lot of vibrations occur, so it is considered that the speech recognition rate can be dramatically improved if the influence of vibrations can be removed. In addition, from microphones that are generally used to all mobile devices and microphones that are used in digital still cameras, etc., if the vibration component that can be said to be a drawback inherent in all of them can be eliminated, the effect is achieved. The benefits are tremendous.
従来のマイクロホンにおいては、マイクロホンの筐体に防振材を配したり、内部構造に防振構造を持たせ、振動成分の低減や抑制という観点から改良がなされてきた。例えば、マイクロホンのケースと、このケースの前端部に装着されたヘッドカバーとの間に防振部材を装着し、マイクロホンユニットを、上記防振部材を介してケースに固定し、ヘッドカバーの側部に設けた音響孔を防振部材の近傍に設けたことにより、マイクロホンの振動による防振部材近傍の空気圧力変化を、音響孔を通じた空気の流出、流入によって回避することができ、音響端子に伝搬する振動雑音を防止した技術が提案されている(特許文献1参照)。 Conventional microphones have been improved from the viewpoint of reducing or suppressing vibration components by providing a vibration isolating material in the microphone housing or providing an internal structure with a vibration isolating structure. For example, an anti-vibration member is attached between a microphone case and a head cover attached to the front end of the case, and the microphone unit is fixed to the case via the anti-vibration member and provided on the side of the head cover. By providing the sound hole near the vibration isolation member, changes in air pressure in the vicinity of the vibration isolation member due to the vibration of the microphone can be avoided by outflow and inflow of air through the sound hole and propagate to the acoustic terminal. A technique for preventing vibration noise has been proposed (see Patent Document 1).
一方、本発明者は、電子聴診器の分野において、不要振動を容易且つ効果的に抑制して、明瞭且つ正確な聴診音を得るべく、聴診音収音用メインマイクロホンの近傍に、不要な振動情報のみをピックアップする目的で、遮音材料で完全に覆いダイヤフラムへ入る音波を遮蔽したエレクトレットコンデンサマイクロホンを設け、これを聴診音収音用のメインマイクロホンに機械的な結合が密になるように近接配置した構成を提案した(特許文献2の図10(b)参照)。これによって、メインマイクロホンに入る機械振動に伴う振動情報をこの補助マイクから相関よく得て、不要振動を容易且つ効果的に抑制することが可能となっている。 On the other hand, in the field of electronic stethoscopes, the present inventor has made unnecessary vibrations in the vicinity of the main microphone for auscultation sound collection in order to suppress the unnecessary vibrations easily and effectively and to obtain a clear and accurate auscultation sound. For the purpose of picking up only information, an electret condenser microphone that is completely covered with a sound insulating material and shields the sound wave entering the diaphragm is provided, and this is placed close to the main microphone for auscultatory sound collection so that the mechanical coupling is dense The proposed configuration was proposed (see FIG. 10B of Patent Document 2). As a result, vibration information associated with mechanical vibrations entering the main microphone can be obtained from the auxiliary microphone with good correlation, and unnecessary vibration can be easily and effectively suppressed.
しかしながら、上記従来のマイクロホンにおいて、マイクロホンの筐体に防振材を設けたり、内部に防振構造を持たせる技術では、あくまで振動を除去するものではなく、防ぐものに過ぎないため、防振材料の工夫や、機械的な構造の複雑化を生み、そのため、如何なる用途のマイクロホンに採用できるわけではなく、汎用性や製作簡易性の点で課題があった。また、マイクロホンを握る手や、外部からの風による振動等の比較的弱い振動に対しては振動による雑音の低減を図ることができたが、例えば、マイクロホンを、テーブル等の硬い物品に衝突させたり、落下させたりした場合の非常に強い振動は防ぎ切れず、このような振動による雑音に対応することも課題であった。 However, in the above-described conventional microphone, the technology for providing a vibration isolating material in the microphone housing or having a vibration isolating structure inside does not remove the vibration to the last, but only prevents it. However, it cannot be used for any type of microphone, and there are problems in terms of versatility and ease of manufacture. In addition, we were able to reduce noise caused by vibrations against relatively weak vibrations such as hand-held microphones and external wind vibrations. For example, the microphones were allowed to collide with a hard article such as a table. In addition, it was impossible to prevent very strong vibrations when dropped or dropped, and it was also a problem to deal with noise caused by such vibrations.
また、特許文献2において提示された技術は、振動音の低減でなく、キャンセルする、すなわち、振動音の除去という従来見ることのできなかった新しい着想を提供するものであったが、「ダイヤフラムへ入る音波を遮蔽した特殊なマイクロホン」との構成を提示しただけであって、その理論的根拠や新規なマイクロホンとしての構造的特徴を提示するまでに至ってはいなかった。 Further, the technique presented in Patent Document 2 is not a reduction of vibration noise, but cancels, that is, provides a new idea that could not be seen in the past, such as removal of vibration noise. It only presented the configuration of a “special microphone that shields incoming sound waves”, but did not present its theoretical basis or structural features as a new microphone.
上記のような課題に対して構造的特徴を提示するものとして、特許文献3がある。特許文献3には、マイクカプセルケースをセパレータによって音孔を有する区画と音孔を有さない区画に分割し、各区画にダイヤフラム、ダイヤフラム支持体及びバックプレートを配置することで、音孔を有する側を第1のマイク、音孔を有しない側を第2のマイクとして動作させてなるマイクロホン装置が開示されている。このマイクロホン装置では、第1のマイクは外部からの音波による音響信号Aと外部振動による信号V1の和である出力信号A+V1を出力し、第2のマイクは外部振動による信号V2のみを出力し、処理回路によるこれらの差分A+V1−V2を、V1とV2が等しくなるようにマイクの構造・材質を調整することで、音響信号Aのみを抽出するようになっている。 There exists patent document 3 as what shows a structural characteristic with respect to the above subjects. In Patent Document 3, a microphone capsule case is divided into a section having a sound hole and a section having no sound hole by a separator, and a diaphragm, a diaphragm support, and a back plate are arranged in each section, thereby having a sound hole. There is disclosed a microphone device in which a side is operated as a first microphone and a side having no sound hole is operated as a second microphone. In this microphone device, the first microphone outputs an output signal A + V1 that is the sum of the acoustic signal A from the external sound wave and the signal V1 from the external vibration, and the second microphone outputs only the signal V2 from the external vibration, By adjusting the structure and material of the microphone so that these differences A + V1−V2 by the processing circuit are equal to V1 and V2, only the acoustic signal A is extracted.
また、特許文献3と同様に、特許文献4及び5においても、マイクロホンを2つ設け、一方において音波と振動成分を検出し、他方において振動成分のみを検出することで、振動成分の除去を図る技術が提案されている。 Similarly to Patent Document 3, in Patent Documents 4 and 5, two microphones are provided, and a sound wave and a vibration component are detected on one side, and only a vibration component is detected on the other side, thereby removing the vibration component. Technology has been proposed.
ところで、本発明者らは、特許文献3〜5に開示されるようなマイクロホン装置が未だ実用化されていない点に疑問を持ち、鋭意研究を重ねたところ、「振動をキャンセルする」という効果を実現するには、相当程度の精度が必要であるという知見に至った。すなわち、大きなキャンセル効果(−20〜−30dB)を得るためには数dBでのマッチングが要求されるのである。 By the way, the present inventors have doubts that a microphone device as disclosed in Patent Documents 3 to 5 has not yet been put into practical use, and as a result of earnest research, an effect of “cancel vibration” is obtained. It came to the knowledge that a considerable degree of accuracy is necessary to realize this. That is, in order to obtain a large canceling effect (-20 to -30 dB), matching with several dB is required.
また、2つのマイクロホンを用いる上記のマイクロホン装置においては、実用化を考えた場合に、マイクロホンの感度の個体差があり、現実的には2つのマイクの特性が全く同様ということは難しく、また、マイク特性が経時的に変化することも想定される。 In addition, in the above microphone device using two microphones, there are individual differences in the sensitivity of the microphones when considering practical use, and in reality it is difficult that the characteristics of the two microphones are exactly the same, It is also assumed that the microphone characteristics change over time.
したがって、単に一方のダイヤフラムから得られる音波及び振動成分から、他のダイヤフラムから得られる振動成分を減ずるだけでは、実用化に耐えうる結果を生み出すことは不可能であった。 Therefore, it is impossible to produce a result that can be put to practical use by simply subtracting the vibration component obtained from the other diaphragm from the sound wave and vibration component obtained from one diaphragm.
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、マイクロホンが原理的に収拾する振動成分を的確に除去することが可能で、実用に耐えうるマイクロホンを提供することにある。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art, and the purpose of the present invention is to be able to accurately remove the vibration component that the microphone picks up in principle, and to put it into practical use. The object is to provide a tolerable microphone.
請求項1の発明は、ダイヤフラムの形状変化を静電容量の変化に帰着させ、電気信号に変換して出力を得るマイクロホンにおいて、前記ダイヤフラムを2つ備え、前記2つのダイヤフラムは、遮音性を有する部材によりなり別々に隣接して設けられた室にそれぞれ格納され、又は遮音部材により隔てられた隣接する室にそれぞれ設けられ、第1のダイヤフラムを備えた第1の室には、音波を入射させる音孔が設けられ、第2のダイヤフラムを備えた第2の室は、音波が遮られた空間であり、前記第1のダイヤフラムを形状変化させる音圧をpとし、振動をvとしたときに、当該ダイヤフラムの電気振動への変換関数をf(p,v)とし、前記第2のダイヤフラムを形状変化させる音圧をpとし、振動をvとしたときに、当該ダイヤフラムの電気振動への変換関数をg(p,v)としたときに、前記第1の室と、前記第2の室とは、f(0,v)=g(0,v)及びg(p,0)=0を近似的に満たし、適応フィルタを用いて、入力信号であるg(p,v)からf(p,v)を2乗誤差最小の基準で近似させることで、f(p,v)−g(p,v)=f(p,0)を出力するものであることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a microphone that obtains an output by converting a change in shape of the diaphragm into a change in capacitance and converting it into an electric signal. The microphone has two diaphragms, and the two diaphragms have sound insulation properties. A sound wave is incident on a first chamber provided with a first diaphragm, each of which is housed in a separate chamber provided by a member and which is respectively stored in an adjacent chamber separated by a sound insulating member. A second chamber provided with a sound hole and provided with a second diaphragm is a space where sound waves are blocked, and when the sound pressure for changing the shape of the first diaphragm is p and the vibration is v , Where f (p, v) is a conversion function of the diaphragm into electric vibration, p is a sound pressure that changes the shape of the second diaphragm, and v is a vibration. When the conversion function to vibration is g (p, v), the first chamber and the second chamber have f (0, v) = g (0, v) and g (p, v, 0) = 0 is satisfied approximately, and an adaptive filter is used to approximate f (p, v) from g (p, v), which is an input signal, with a criterion of minimum square error. v) -g (p, v) = f (p, 0) is output.
請求項2の発明は、ダイヤフラムとバックプレートとをスペーサを介在させて間隙を設けてそれぞれ対向配置したコンデンサ型素子を備え、前記ダイヤフラムの振動を静電容量の変化に帰着させ、電気信号に変換して出力を得るマイクロホンにおいて、前記コンデンサ型素子を2つ備え、この第1と第2のコンデンサ型素子は、同一面を同一方向に向けて、遮音性を有する部材によりなり別々に隣接して設けられた第1及び第2の室にそれぞれ格納され、又は共通のパッケージ内において遮音部材により隔てられた隣接する第1及び第2の室にそれぞれ設けられ、前記第1のコンデンサ型素子の音波入射面と対向する位置に外部からの音波を取り込む音孔を形成し、前記第2のコンデンサ型素子の音波入射面と対向する位置に外部からの音波を遮蔽する遮蔽部を形成し、前記第1のコンデンサ型素子におけるダイヤフラムを形状変化させる音圧をpとし、振動をvとしたときに、当該ダイヤフラムの電気振動への変換関数をf(p,v)とし、前記第2のコンデンサ型素子におけるダイヤフラムを形状変化させる音圧をpとし、振動をvとしたときに、当該ダイヤフラムの電気振動への変換関数をg(p,v)としたときに、前記第1の室と、前記第2の室とは、f(0,v)=g(0,v)及びg(p,0)=0を近似的に満たし、適応フィルタを用いて、入力信号であるg(p,v)からf(p,v)を2乗誤差最小の基準で近似させることで、f(p,v)−g(p,v)=f(p,0)を出力するものであることを特徴とする。 The invention of claim 2 is provided with a capacitor-type element in which a diaphragm and a back plate are arranged opposite each other with a spacer interposed therebetween, and vibration of the diaphragm is reduced to a change in capacitance and converted into an electric signal. In the microphone for obtaining the output, the two capacitor-type elements are provided, and the first and second capacitor-type elements are made of a member having a sound insulating property with the same surface directed in the same direction, and are adjacent to each other. Sound waves of the first capacitor-type elements are respectively stored in the first and second chambers provided, or provided in adjacent first and second chambers separated by a sound insulating member in a common package. A sound hole that takes in an external sound wave is formed at a position facing the incident surface, and an external sound wave is formed at a position facing the sound wave incident surface of the second capacitor-type element. When the sound pressure for changing the shape of the diaphragm in the first capacitor type element is p and the vibration is v, the conversion function of the diaphragm into electric vibration is f (p, v ), And when the sound pressure for changing the shape of the diaphragm in the second capacitor-type element is p and the vibration is v, the conversion function of the diaphragm to electric vibration is g (p, v) The first chamber and the second chamber approximately satisfy f (0, v) = g (0, v) and g (p, 0) = 0, and using an adaptive filter, By approximating f (p, v) from the input signal g (p, v) with a criterion of minimum square error, f (p, v) −g (p, v) = f (p, 0) Is output.
以上の態様では、2つのダイヤフラムを隣接する室に設けたことで、2つのダイヤフラムにおいて受ける振動成分を極力近似させるとともに、2つのダイヤフラムを備えた室を、遮音部材により隔て、第1の室にのみ音波を入射させる。これにより、第1の室におけるダイヤフラムにおける音圧と振動成分との入力から、第2の室におけるダイヤフラムにおける振動成分のみの入力を除去することにより、マイクロホンにおける振動成分を除去し、よりクリアな音質の入出力が可能となる。 In the above aspect, by providing two diaphragms in the adjacent chambers, the vibration component received by the two diaphragms is approximated as much as possible, and the chamber having the two diaphragms is separated by the sound insulation member into the first chamber. Only incident sound waves. Thus, by removing the input of only the vibration component in the diaphragm in the second chamber from the input of the sound pressure and vibration component in the diaphragm in the first chamber, the vibration component in the microphone is removed, resulting in a clearer sound quality. Can be input / output.
また、第1のダイヤフラムにおいて音孔及び構造体を通して音圧pと振動vとが入力され、一方の第2のダイヤフラムにおいて構造体を通しての振動をvのみが入力される構造とすることによって、第1のダイヤフラムにおける音圧pと振動成分vとの入力から、第2のダイヤフラムにおける振動成分vのみの入力を除去することにより、マイクロホンにおける振動成分vを除去し、音圧pのみ抽出することが可能となる。 In addition, the sound pressure p and the vibration v are input through the sound hole and the structure in the first diaphragm, and the vibration through the structure is input in the second diaphragm, so that only v is input. By removing the input of only the vibration component v in the second diaphragm from the input of the sound pressure p and the vibration component v in the first diaphragm, the vibration component v in the microphone can be removed and only the sound pressure p can be extracted. It becomes possible.
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記第1のダイヤフラムと、前記第2のダイヤフラムとは、音波の入射面を、前記音孔から入射する音波の方向に対向させ、かつ入射方向に対して直列方向に並べて設けられたことを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the first diaphragm and the second diaphragm have a sound wave incident surface facing a direction of a sound wave incident from the sound hole, And it is arranged side by side in series with respect to the incident direction.
請求項4の発明は、請求項1又は2の発明において、前記第1のコンデンサ型素子と、前記第2のコンデンサ型素子とは、音波の入射面を、前記音孔から入射する音波の方向に対向させ、かつ入射方向に対して直列方向に並べて設けられたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the first capacitor-type element and the second capacitor-type element have a sound wave incident surface on a sound wave incident direction from the sound hole. And arranged side by side in the series direction with respect to the incident direction.
以上の態様では、2つのダイヤフラムを備えた第1の室と第2の室を近接させ、さらにタンデムに並べて設けた構造とすることで、第1の室におけるダイヤフラムと第2の室におけるダイヤフラムにおける振動成分の影響を極力近似させることができる。また、第1の室と第2の室とで遮音材をサンドイッチ構造にし、さらに第1の室の構造そのものを第2の室に対する遮音材とすることで、第2の室のダイヤフラムに音圧が伝播するのを防ぐことが可能となる。 In the above aspect, the first chamber having the two diaphragms and the second chamber are arranged close to each other and arranged in tandem so that the diaphragm in the first chamber and the diaphragm in the second chamber The influence of the vibration component can be approximated as much as possible. Also, the sound insulation material is sandwiched between the first chamber and the second chamber, and the structure of the first chamber itself is a sound insulation material for the second chamber, so that the sound pressure is applied to the diaphragm of the second chamber. Can be prevented from propagating.
請求項5の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記第1の室と、前記第2の室とは、前記音孔から入射する音波の方向に対して垂直方向である横方向に並列に設けられたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the first chamber and the second chamber are lateral directions that are perpendicular to the direction of the sound wave incident from the sound hole. It is characterized by being provided in parallel in the direction.
以上の態様では、本発明のマイクロホンを、例えば、MEMSマイクロホンに適用したような場合には、MEMSマイクロホンが微細構造であるために2つのダイヤフラムの空間的な位置を近接させることが可能であり、第1の室に伝播する振動成分と、第2の室に伝播する振動成分とを近似させることは容易である。これに加え、MEMSマイクロホンでは、基板に実装する際の制約として、薄型を要求されるような場合であっても有利である。 In the above aspect, when the microphone of the present invention is applied to, for example, a MEMS microphone, since the MEMS microphone has a fine structure, the spatial positions of the two diaphragms can be brought close to each other. It is easy to approximate the vibration component propagating to the first chamber and the vibration component propagating to the second chamber. In addition, the MEMS microphone is advantageous even when it is required to be thin as a restriction when mounted on a substrate.
請求項6の発明は、請求項1,2又は4のいずれか1項に記載の発明において、前記第1、第2のコンデンサ型素子がそれぞれMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子からなることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the first and second capacitor-type elements are each composed of a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) element. And
以上の態様では、上記同様、MEMSマイクロホンが微細構造であるために2つのダイヤフラムの空間的な位置を近接させることが可能であり、第1の室に伝播する振動成分と、第2の室に伝播する振動成分とを近似させることは容易である。 In the above aspect, as described above, since the MEMS microphone has a fine structure, the spatial positions of the two diaphragms can be brought close to each other. The vibration component that propagates to the first chamber and the second chamber It is easy to approximate the propagating vibration component.
請求項7の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の発明において、前記第1の室及び第2の室は、剛性の強い部材により密に結合されたことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the first chamber and the second chamber are tightly coupled by a rigid member. .
以上の態様では、2つの室を剛性の強い材料により密に結合させることにより、2つの室に伝播する振動成分を近似させることができる。これにより、第1の室におけるダイヤフラム又はコンデンサ型素子の入力から、第2のダイヤフラム又はコンデンサ素子の入力を除くことで、振動成分の除去を的確に行なうことができ、マイクロホンが原理的に収拾する振動成分を的確に除去することが可能で、実用に耐えうるマイクロホンを提供することが可能となる。 In the above aspect, the vibration component propagating to the two chambers can be approximated by tightly coupling the two chambers with a rigid material. As a result, by removing the input of the second diaphragm or the capacitor element from the input of the diaphragm or the capacitor element in the first chamber, the vibration component can be accurately removed, and the microphone is focused in principle. It is possible to accurately remove the vibration component, and to provide a microphone that can withstand practical use.
請求項8の発明は、請求項3又は4に記載の発明において、前記第1の室及び第2の室は、台座に搭載されるとともに剛性の強い部材により密に結合され、この台座は、支柱により支持され、この支柱は、台座を支持する側と反対の端部において設置されることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the invention according to claim 3 or 4, wherein the first chamber and the second chamber are mounted on a pedestal and are tightly coupled by a rigid member. It is supported by the support | pillar, This support | pillar is installed in the edge part opposite to the side which supports a base, It is characterized by the above-mentioned.
以上の態様では、台座に2つの室を搭載し、この台座を支柱により支持し、マイクロホンの外部との物理的な接触点を、支柱の先端のみとすることで、マイクロホンに対する外部からの振動成分はすべて支柱先端から伝播するため、2つの室におけるダイヤフラム又はコンデンサ素子は振動姿態も同様な挙動を示し、結果として生じる起電力の位相も合致したものになる。 In the above aspect, the two components are mounted on the pedestal, the pedestal is supported by the support column, and the physical contact point with the outside of the microphone is only the tip of the support column. All propagate from the tip of the column, so that the diaphragm or capacitor element in the two chambers behaves in the same manner as the vibration state, and the phase of the resulting electromotive force also matches.
また、直列配置した室を、剛性の強い材料により密に結合することで、支柱から台座に伝播する振動によっても、2つのダイヤフラム又はコンデンサ素子が、同じ姿態で振動するようになり、ダイヤフラム又はコンデンサ素子の直列配置の場合であっても、2つのダイヤフラム又はコンデンサ素子に伝播する振動成分を近似させることができる In addition, by connecting the chambers arranged in series tightly with a rigid material, the two diaphragms or capacitor elements vibrate in the same form even when vibration propagates from the column to the pedestal. Even in the case of series arrangement of elements, it is possible to approximate the vibration component propagating to two diaphragms or capacitor elements
したがって、2つのダイヤフラム又はコンデンサ素子を直列配置した構成のマイクロホンにおいても、振動に起因する起電力の位相ずれが生じない。このため、音圧と振動成分が入力される第1のダイヤフラム又は第1のコンデンサ素子における振動成分と、振動成分のみが入力される第2のダイヤフラム又は第2のコンデンサ素子における振動成分が、限りなく近似することで、振動成分の除去を的確に行なうことができ、マイクロホンが原理的に収拾する振動成分を的確に除去することが可能で、実用に耐えうるマイクロホンを提供することが可能となる。 Therefore, even in a microphone having a configuration in which two diaphragms or capacitor elements are arranged in series, an electromotive force phase shift due to vibration does not occur. Therefore, the vibration component in the first diaphragm or the first capacitor element to which the sound pressure and the vibration component are input and the vibration component in the second diaphragm or the second capacitor element to which only the vibration component is input are limited. Therefore, it is possible to accurately remove the vibration component, and to accurately remove the vibration component that the microphone picks up in principle, and to provide a microphone that can withstand practical use. .
請求項9の発明は、請求項5に記載の発明において、前記第1の室及び第2の室は、台座に隣接して搭載され、この台座は、支柱により支持され、この支柱は、台座を支持する側と反対の端部において設置されることを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the invention according to claim 5, wherein the first chamber and the second chamber are mounted adjacent to a pedestal, and the pedestal is supported by a support column. It is characterized by being installed at the end opposite to the side supporting.
以上の態様では、台座に2つのダイヤフラム又は2つのコンデンサ素子を搭載し、この台座を支柱により支持し、マイクロホンの外部との物理的な接触点を、支柱の先端のみとすることで、マイクロホンに対する外部からの振動成分はすべて支柱先端から伝播するため、2つのダイヤフラム又は2つのコンデンサ素子は振動姿態も同様な挙動を示し、結果として生じる起電力の位相も合致したものになる。 In the above aspect, two diaphragms or two capacitor elements are mounted on the pedestal, the pedestal is supported by the support, and the physical contact point with the outside of the microphone is only the tip of the support. Since all the vibration components from the outside propagate from the tip of the column, the two diaphragms or the two capacitor elements behave in the same manner in the vibration state, and the phase of the resulting electromotive force also matches.
このようなマイクロホンによれば、2つのダイヤフラム又は2つのコンデンサ素子を並列配置した構成のマイクロホンにおいても、振動に起因する起電力の位相ずれが生じない。このため、音圧と振動成分が入力される第1のダイヤフラム又は第1のコンデンサ素子における振動成分と、振動成分のみが入力される第2のダイヤフラム又は第2のコンデンサ素子における振動成分が、限りなく近似することで、振動成分の除去を的確に行なうことができ、マイクロホンが原理的に収拾する振動成分を的確に除去することが可能で、実用に耐えうるマイクロホンを提供することが可能となる。 According to such a microphone, even in a microphone having a configuration in which two diaphragms or two capacitor elements are arranged in parallel, a phase shift of electromotive force due to vibration does not occur. Therefore, the vibration component in the first diaphragm or the first capacitor element to which the sound pressure and the vibration component are input and the vibration component in the second diaphragm or the second capacitor element to which only the vibration component is input are limited. Therefore, it is possible to accurately remove the vibration component, and to accurately remove the vibration component that the microphone picks up in principle, and to provide a microphone that can withstand practical use. .
請求項10の発明は、請求項3〜5のいずれか1項に記載の発明において、前記第1の室及び第2の室は、台座に搭載され、この台座には、台座の振動を抑制するリブが設けられていることを特徴とする。 The invention of claim 10 is the invention according to any one of claims 3 to 5, wherein the first chamber and the second chamber are mounted on a pedestal, and the pedestal suppresses vibration of the pedestal. A rib is provided.
以上の態様では、台座にリブを設けることで、台座に対する振動の抑制効果を得ることができるだけでなく、構造体の曲げ剛性をあげることが可能となる。このように台座自体の剛性を高めることにより、台座の振れが少なくなり、台座から2つのダイヤフラム又は2つのコンデンサ素子に伝播する振動成分を近似させることができる。これにより、第1のダイヤフラム又は第1のコンデンサ素子の入力から第2のダイヤフラム又は第2のコンデンサ素子の入力を除くことで、振動成分の除去を的確に行なうことができ、マイクロホンが原理的に収拾する振動成分を的確に除去することが可能で、実用に耐えうるマイクロホンを提供することが可能となる。 In the above aspect, by providing ribs on the pedestal, it is possible not only to obtain a vibration suppressing effect on the pedestal but also to increase the bending rigidity of the structure. Thus, by increasing the rigidity of the pedestal itself, the pedestal is less shaken, and the vibration component propagating from the pedestal to the two diaphragms or the two capacitor elements can be approximated. Accordingly, by removing the input of the second diaphragm or the second capacitor element from the input of the first diaphragm or the first capacitor element, it is possible to accurately remove the vibration component, and in principle, the microphone is used. It is possible to accurately remove the collected vibration component, and to provide a microphone that can withstand practical use.
以上のように、本発明によれば、マイクロホンが原理的に収拾する振動成分を的確に除去することが可能で、実用に耐えうるマイクロホンを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to accurately remove a vibration component that is picked up by a microphone in principle, and it is possible to provide a microphone that can withstand practical use.
次に、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という。)について、図面を参照して具体的に説明する。 Next, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be specifically described with reference to the drawings.
[1.第1実施形態]
[1−1.本実施形態の前提となるマイクロホンの概略的構造]
本実施形態に係るマイクロホン1は、図1(a)に示すように、一つの筐体10において、この筐体10が障壁13を介して2つの室に分離され、この障壁により分離されたそれぞれの室AとBに第1と第2のダイヤフラム(振動板)11,12が設けられている。
[1. First Embodiment]
[1-1. Schematic structure of microphone as a premise of the present embodiment]
As shown in FIG. 1A, the microphone 1 according to the present embodiment is separated into two chambers through a barrier 13 in one casing 10, and each of the chambers is separated by this barrier. The first and second diaphragms (diaphragms) 11 and 12 are provided in the chambers A and B, respectively.
一方の室Aには、音波を入射させる音孔14が設けられ、他方の室Bは密閉状態で外部の音波を入射させる手段はない。また、この2つの室A,Bは、音孔14から入射する音波の方向に対して縦列(直列)に設けられている。 One chamber A is provided with a sound hole 14 through which sound waves are incident, and the other chamber B is in a sealed state and has no means for injecting external sound waves. The two chambers A and B are provided in tandem (in series) with respect to the direction of the sound wave incident from the sound hole 14.
第1及び第2のダイヤフラム11,12は、ともに従来同様、フッ素樹脂膜やSi皮膜からなり、音波及び外部振動により形状変化し、この形状変化を静電容量の変化に帰着させ、電気信号へ変換するものである。第1及び第2のダイヤフラム11,12は、音波を受ける面を、音孔から入射される音波に対向して設けられている。 The first and second diaphragms 11 and 12 are both made of a fluororesin film and a Si film as in the prior art, and change in shape due to sound waves and external vibration. The change in shape is reduced to a change in capacitance, resulting in an electrical signal. To convert. The 1st and 2nd diaphragms 11 and 12 are provided so that the surface which receives a sound wave may be opposed to the sound wave incident from the sound hole.
なお、本発明のマイクロホンとしては、図1(b)にマイクロホン1´として示すように、一体として設けた筐体10及び障壁13に代え、筐体10a及び10bを別体にして遮音性を有する部材により構成し、これらを縦列に結合して、それぞれの筐体10a及び10bにそれぞれ室A及びBを設ける構成も可能である。 As shown in FIG. 1B, the microphone of the present invention has a sound insulation property by replacing the housing 10 and the barrier 13 provided as a single unit with the housings 10a and 10b as separate bodies. A configuration in which the chambers A and B are respectively provided in the respective housings 10a and 10b by combining the members in a column and the respective housings 10a and 10b is also possible.
以上のような本実施形態におけるマイクロホン1では、2つのダイヤフラムを隣接する室に設けたことで、2つのダイヤフラムにおいて受ける振動成分を極力近似させるとともに、2つのダイヤフラムを備えた室を、遮音部材により隔て、第1のダイヤフラムに対してのみ音波を入射させる。これにより、第1のダイヤフラムにおける音圧と振動成分との入力から、第2のダイヤフラムにおける振動成分のみの入力を除去することにより、マイクロホンにおける振動成分を除去し、よりクリアな音質の入出力が可能となる。 In the microphone 1 according to the present embodiment as described above, the two diaphragms are provided in the adjacent chambers so that the vibration component received by the two diaphragms is approximated as much as possible, and the chamber including the two diaphragms is A sound wave is incident only on the first diaphragm. As a result, by removing the input of only the vibration component in the second diaphragm from the input of the sound pressure and vibration component in the first diaphragm, the vibration component in the microphone is removed, and a clearer sound quality input / output is achieved. It becomes possible.
[1−2.振動除去の理論的側面]
次に、本実施形態に係るマイクロホンにおける振動成分除去について理論的に説明する。上述のとおり、ダイヤフラムの形状変化を静電容量の変化に帰着させ、電気信号に変換するという原理から、音圧pと、振動vに対する電気振動への変換関数をf(p,v)と定義する。ここで、従来のマイクロホン技術では、f(p)という変換関数、すなわち、マイクロホンは音圧のみに応答するという考え方の範囲で動作を議論することが多く、最初から振動vも含めて独立変数として扱うという考え方そのものが、用いられてこなかったといえる。
[1-2. Theoretical aspects of vibration removal]
Next, the vibration component removal in the microphone according to the present embodiment will be theoretically described. As described above, from the principle of converting the diaphragm shape change into a capacitance change and converting it into an electric signal, the function of converting sound pressure p and vibration v into electric vibration is defined as f (p, v). To do. Here, in the conventional microphone technology, the operation is often discussed within a conversion function called f (p), that is, the range of the idea that the microphone responds only to the sound pressure. It can be said that the concept of handling has not been used.
本発明は、f(p,v)という原理的に定まっている変換関係から、p,vという独立変数が共に存在する場合でも、近似的f(p,0)を実現する手段を与えるものである。そのために、第2のダイヤフラムを設け、この第2のダイヤフラムによるf(p,v)に対応する同様の変換関係g(p,v)を利用する。本発明は、一般に振動vによる影響が著しい周波数範囲においては、第1のダイヤフラムと第2のダイヤフラムが、f(0,v)=g(0,v)という関係を近似的に実現できる構造を見いだした点にある。そのため、この2つのダイヤフラムを有する本発明の特徴を総称して、以下、本実施形態のマイクロホン(Dual Sensing Microphone )と称する。 The present invention provides a means for realizing an approximate f (p, 0) even when both independent variables p and v exist because of the conversion relationship defined in principle as f (p, v). is there. For this purpose, a second diaphragm is provided, and a similar conversion relationship g (p, v) corresponding to f (p, v) by the second diaphragm is used. The present invention generally has a structure in which the first diaphragm and the second diaphragm can approximately realize the relationship f (0, v) = g (0, v) in a frequency range where the influence of vibration v is significant. It is in the point I found. Therefore, the features of the present invention having these two diaphragms are collectively referred to as a microphone (Dual Sensing Microphone) of the present embodiment.
本実施形態のマイクロホンでは、振動は二つのダイヤフラムに可及的に同じ効果で到達するように構成する。これは振動による影響が大きいおおよそ数KHz以下の周波数範囲では、図1に示したように、音波の入射方向と同じ縦方向に隣接して設けた、言わばタイトカップルさせる構成で容易に実現することができる。すなわち、この構成では、以下の数1に表される関係を、近似的に満たすことが可能である。 In the microphone of the present embodiment, the vibration is configured to reach the two diaphragms with the same effect as much as possible. This is easily realized in a frequency range of approximately several KHz or less where the influence of vibration is large, as shown in FIG. Can do. That is, with this configuration, it is possible to approximately satisfy the relationship expressed by the following formula 1.
なお、ここで、近似的に満たすとは、本発明の構成によって限りなく「0」に近い構造を実現する、との意義であり、本発明においては、後述の図8に示した実験結果にもあるとおり、振動の影響が実用上大きな、例えば1KHz以下の周波数帯域において、凡そ20dB程度の振動成分の除去を「0」に近似させた例として想定するものである。
[数1]
f(0,v)=g(0,v) …(1)
このことは、本発明者による多くのマイクロホンを用いた実験により見いだされた。
Note that “approximately satisfying” here means that a structure close to “0” is realized by the configuration of the present invention, and in the present invention, the experimental results shown in FIG. As shown in the figure, it is assumed as an example in which removal of a vibration component of about 20 dB is approximated to “0” in a frequency band where the influence of vibration is practically large, for example, 1 kHz or less.
[Equation 1]
f (0, v) = g (0, v) (1)
This has been found by experiments using many microphones by the present inventor.
上述の通り、第1のダイヤフラム11には、通常のマイクロホンと同様に音孔14を設け、入射した音波はここからマイクロホン内部に入射し、第1のダイヤフラム11に変位を生じさせる。一方で、第2のダイヤフラム12は、音波の入射を遮音障壁などによって塞ぐ構成としたことにより、第1のダイヤフラム11と同様、外部振動は伝播するものの、第1のダイヤフラム11に対して音孔から伝わる音波は、遮音される。 As described above, the first diaphragm 11 is provided with the sound hole 14 in the same manner as a normal microphone, and the incident sound wave enters the inside of the microphone from here and causes the first diaphragm 11 to be displaced. On the other hand, since the second diaphragm 12 is configured to block the incidence of sound waves by a sound insulation barrier or the like, external vibration propagates in the same manner as the first diaphragm 11, but a sound hole is formed in the first diaphragm 11. Sound waves transmitted from the sound are insulated.
このような構成により、以下の数2の関係を近似的に実現することができる。
[数2]
g(p,0)=0 …(2)
With such a configuration, the following relationship of Equation 2 can be approximately realized.
[Equation 2]
g (p, 0) = 0 (2)
また、一般に通常のマイクロホンにおいて、音圧pと振動vが小さな場合には線形動作し、下記数3及び数4の関係が成立することを仮定する。
[数3]
f(p,v)=f(p,0)+f(0,v) …(3)
[数4]
g(p,v)=g(p,0)+g(0,v) …(4)
In general, in a normal microphone, when the sound pressure p and the vibration v are small, a linear operation is performed, and it is assumed that the relationship of the following equations 3 and 4 is established.
[Equation 3]
f (p, v) = f (p, 0) + f (0, v) (3)
[Equation 4]
g (p, v) = g (p, 0) + g (0, v) (4)
次に、数1,2を数4に代入して、数5を得る。
[数5]
g(p,v)=g(p,0)+g(0,v)=0+f(0,v) …(5)
ここで、それぞれの変換結果の差、すなわち、f(p,v)−g(p,v)を評価する。数3,4,5から以下の数6を得る。
[数6]
f(p,v)−g(p,v)=f(p,0) …(6)
Next, Equations 1 and 2 are substituted into Equation 4 to obtain Equation 5.
[Equation 5]
g (p, v) = g (p, 0) + g (0, v) = 0 + f (0, v) (5)
Here, the difference between the respective conversion results, that is, f (p, v) −g (p, v) is evaluated. The following formula 6 is obtained from the formulas 3, 4, and 5.
[Equation 6]
f (p, v) -g (p, v) = f (p, 0) (6)
これは、音圧pのみ抽出し、入力した場合の出力であり、本実施形態において実現すべき理想的態様である。そこで、以下では、この理論的考察を元にして、実用に際して必要とされる信号処理を示した上で(以下、[3.信号処理の例]として示す。)、本実施形態の本実施形態のマイクロホンを実現するための機構を明確に示す(以下、[4.具体的な適用例]として示す。)。 This is an output when only the sound pressure p is extracted and input, and is an ideal aspect to be realized in the present embodiment. Therefore, in the following, based on this theoretical consideration, the signal processing required for practical use is shown (hereinafter referred to as [3. Example of signal processing]), and this embodiment of the present embodiment. The mechanism for realizing the microphone is clearly shown (hereinafter referred to as [4. Specific application example]).
なお、第1と第2のダイヤフラムは、それらがf(0,v)=g(0,v)を充足する限りにおいて、相互に異なる特性のものを用いてもよく、f(p,0)≠g(p,0)が成立するものであっても問題ない。従って、実装上は、例えば、第1のダイヤフラムとして高価なマイクを用い、第2のダイヤフラムとして振動に対する挙動のみが、第1のダイヤフラムとしての高価なマイクと近似できる安価なマイク(低周波帯域が主体のもの等)を用いる等の対応も可能である。 The first and second diaphragms may have different characteristics as long as they satisfy f (0, v) = g (0, v). F (p, 0) There is no problem even if ≠ g (p, 0) holds. Therefore, in terms of mounting, for example, an expensive microphone is used as the first diaphragm, and an inexpensive microphone (low frequency band having a low frequency band) whose behavior with respect to vibration only as the second diaphragm can be approximated to an expensive microphone as the first diaphragm. It is also possible to use a system such as a main one.
このことは、本発明が、振動のキャンセルを目的とし、振動から電気信号に変換する特性に注目しているものであり、第2のダイヤフラムでは、上記数2に示すようにg(p,0)=0を仮定し、第2のダイヤフラムにおいてg(0,v)のみが機能していることから、推論すれば把握可能なことである。すなわち、本発明における第1と第2のダイヤフラムとをあえて定義すれば、振動のみに起因するダイヤフラムの変化に対する電気信号への変換特性が等しいもの、ということができる。 This is because the present invention pays attention to the characteristic of converting vibration to an electrical signal for the purpose of canceling vibration. In the second diaphragm, g (p, 0 ) = 0, and only g (0, v) is functioning in the second diaphragm, so that it can be grasped by inference. That is, if the first and second diaphragms in the present invention are intentionally defined, it can be said that the conversion characteristics to the electric signal with respect to the change of the diaphragm caused only by the vibration are equal.
以上のような本実施形態の原理では、第1のダイヤフラムにおいて音孔及び構造体を通して音圧pと振動vとが入力され、一方の第2のダイヤフラムにおいて構造体を通しての振動vのみが入力される構造とすることによって、第1のダイヤフラムにおける音圧pと振動成分vとの入力から、第2のダイヤフラムにおける振動成分vのみの入力を除去することにより、マイクロホンにおける振動成分vを除去し、音圧pのみ抽出することが可能となる。 In the principle of the present embodiment as described above, the sound pressure p and the vibration v are input through the sound holes and the structure in the first diaphragm, and only the vibration v through the structure is input in the second diaphragm. By removing the input of only the vibration component v in the second diaphragm from the input of the sound pressure p and the vibration component v in the first diaphragm, the vibration component v in the microphone is removed, Only the sound pressure p can be extracted.
[1−3.信号処理の例]
まず、本発明で必要とされる信号処理は大別して、アナログ信号処理、ディジタル信号処理の双方で実用に供することができる。図2に示す構成は、数6を、端的に差動増幅回路を用いたアナログ信号処理として実現したものである。
[1-3. Example of signal processing]
First, signal processing required in the present invention can be broadly classified and can be put to practical use in both analog signal processing and digital signal processing. The configuration shown in FIG. 2 realizes Equation 6 as analog signal processing using a differential amplifier circuit.
一方で、図3に示す構成は、ADF(Adaptive Digital Filter )による適応信号処理として実現したもので、アナログ処理に比べて大きな特性改善が期待できる。適応フィルタは、入力信号であるg(p,v)からf(p,v)を2乗誤差最小の基準で近似するように動作する。その結果、f(p,v)のうちg(p,v)=g(0,v)(振動による影響)に相関のある成分が最適に除去されることになる。すなわち、f(0,v)=g(0,v)が成立するような機構であればその他のたとえばマイクロホンの感度の個体差なども自動的に適応アルゴリズムのなかで吸収される。 On the other hand, the configuration shown in FIG. 3 is realized as adaptive signal processing by ADF (Adaptive Digital Filter), and can be expected to greatly improve characteristics compared to analog processing. The adaptive filter operates so as to approximate the input signal g (p, v) to f (p, v) on the basis of the minimum square error. As a result, a component having a correlation with g (p, v) = g (0, v) (effect due to vibration) in f (p, v) is optimally removed. That is, if the mechanism is such that f (0, v) = g (0, v) is satisfied, other individual differences in sensitivity of the microphone, for example, are automatically absorbed in the adaptive algorithm.
適応アルゴリズムとしては、よく知られたLMSアルゴリズムなど多くの公知のアルゴリズムを適用することが可能である。ここで、図3の中で示される適応フィルタの上部に位置する信号処理ブロックは遅延を実現しているものである。図中、Mは通常モデリングディレイと称される定数であり、適応フィルタのタップ長の半分に設定される。 As the adaptive algorithm, many known algorithms such as the well-known LMS algorithm can be applied. Here, the signal processing block located in the upper part of the adaptive filter shown in FIG. 3 realizes a delay. In the figure, M is a constant generally called a modeling delay, and is set to half the tap length of the adaptive filter.
[1−4.具体的な適用例]
次に、上記の原理及び信号処理を用いて本実施形態を実現する具体的な適用例に関し、説明する。
[1-4. Specific application example]
Next, a specific application example for realizing the present embodiment using the above principle and signal processing will be described.
[1−4−1.ECMへの適用例]
(従来のECMの説明)
まず、従来技術として、一般的なECMの構造を図16に示す。一般的なECMは、外装(パッケージ)21を金属等の素材により構成し、上部に、音波を内部に入射させる音孔22を備える。また、その内部に、フッ素樹脂膜やSi皮膜からなるダイヤフラム20と、あらかじめコロナ放電によるエレクトレット効果によって電荷が帯電された、フッ素樹脂などによる高分子フィルムからなるエレクトレットレイヤ23を備えたバックプレート24と、を備える。ECMは、このダイヤフラム20と、バックプレート24とをスペーサ25を介在させ、その間(Air gap)でコンデンサを形成し、音波によるダイヤフラム20の振動を静電容量の変化に帰着させ、電気信号に変換するものである。
[1-4-1. Application example to ECM]
(Description of conventional ECM)
First, FIG. 16 shows a general ECM structure as a conventional technique. In general ECM, an exterior (package) 21 is made of a material such as metal, and a sound hole 22 through which a sound wave is incident is provided at the top. In addition, a back plate 24 including a diaphragm 20 made of a fluororesin film or an Si film, and an electret layer 23 made of a polymer film made of a fluororesin or the like, which has been charged in advance by an electret effect by corona discharge, . The ECM forms a capacitor between the diaphragm 20 and the back plate 24 with a spacer 25 interposed therebetween (air gap), and converts the vibration of the diaphragm 20 due to sound waves into a change in capacitance, which is converted into an electric signal. To do.
また、このダイヤフラム20と、バックプレート24とは、接続リング26によりECM底部に設けられた台座27に固定されるとともに、この台座27上に設けられたFET(電界効果トランジスタ。Field effect transistor の略)28と、接続リング26により電気的に接続されている。すなわち、ECMは、音波によるダイヤフラムの振動を静電容量の変化に帰着させ、台座上に設けられたFET28において電気信号に変換するものである。 The diaphragm 20 and the back plate 24 are fixed to a pedestal 27 provided on the bottom of the ECM by a connection ring 26, and an FET (field effect transistor) provided on the pedestal 27. ) 28 and the connection ring 26 are electrically connected. That is, the ECM results in the diaphragm vibration caused by the sound wave resulting in a change in capacitance and is converted into an electric signal by the FET 28 provided on the pedestal.
(本実施形態における適用例)
次に、本実施形態のマイクロホン2の構成を、図5に示す。同図に示すように、本実施形態の一つのECMのなかに2つのダイヤフラムを有する本実施形態のマイクロホン構造として実現したものである。
(Application example in this embodiment)
Next, the configuration of the microphone 2 of the present embodiment is shown in FIG. As shown in the figure, the microphone structure of the present embodiment having two diaphragms in one ECM of the present embodiment is realized.
より具体的には、全体を、従来同様、金属等の素材により構成した外装(パッケージ)21により覆われており、その上部に、外部からの音波が入射する音孔22を備える。外装21により覆われたその内部には、中央に、遮音部材である、インシュレータ29を備え、そのインシュレータ29を境にして、上部と下部のそれぞれに室Aと室Bとを備え、さらにその室Aと室Bとは、以下の構成を備える。 More specifically, the whole is covered with an exterior (package) 21 made of a material such as metal, as in the past, and a sound hole 22 through which an external sound wave is incident is provided on the top. The interior covered with the exterior 21 is provided with an insulator 29, which is a sound insulation member, in the center, and with the insulator 29 as a boundary, chambers A and B are provided at the upper and lower portions, respectively. A and the room B have the following configurations.
インシュレータ29の上部の室Aには、フッ素樹脂膜やSi皮膜からなるダイヤフラム20aと、あらかじめコロナ放電によるエレクトレット効果によって電荷が帯電され、フッ素樹脂などによる高分子フィルムからなるエレクレットレイヤ23aを備えたバックプレート24aと、を備える。マイクロホン2は、このダイヤフラム20aと、バックプレート24aとをスペーサ25aを介在させ、その間(Air gap)でコンデンサを形成し、音波によるダイヤフラム20aの振動を静電容量の変化に帰着させ、電気信号に変換する点は上記同様である。 The chamber A above the insulator 29 is provided with a diaphragm 20a made of a fluororesin film or an Si film and an electret layer 23a made of a polymer film made of fluororesin or the like, which is charged in advance by the electret effect by corona discharge. A back plate 24a. In the microphone 2, the spacer 20a is interposed between the diaphragm 20a and the back plate 24a, and a capacitor is formed between them (air gap). The vibration of the diaphragm 20a due to the sound wave is reduced to a change in capacitance, and is converted into an electric signal. The point of conversion is the same as above.
また、インシュレータ29の下部の室Bには、上部同様の構成からなるダイヤフラム20bと、エレクトレットレイヤ23bを備えたバックプレート24bとを備える。また、このダイヤフラム20bと、バックプレート24bとをスペーサ25bを介在させ、その間(Air gap)でコンデンサを形成し、ダイヤフラム20bの振動を静電容量の変化に帰着させ、電気信号に変換する。 The lower chamber B of the insulator 29 includes a diaphragm 20b having the same configuration as the upper portion and a back plate 24b including an electret layer 23b. Further, the diaphragm 20b and the back plate 24b are interposed with a spacer 25b, and a capacitor is formed between them (air gap). The vibration of the diaphragm 20b is reduced to a change in capacitance, and converted into an electric signal.
さらに、本実施形態におけるマイクロホン2は、それぞれの室の底部に台座27a及びbを備え、上部構造は、この台座27aに固定される。また、この台座27b上に設けられたFET(電界効果トランジスタ。Field effect transistor の略)28と、接続リングにより電気的に接続されている。また、この台座27b上のFET28の隣に、差動増幅回路(Differential amplifier )Dを設け、この差動増幅回路Dにより、ダイヤフラム20aからの入力であるf(p,v)と、ダイヤフラム20bからの入力であるg(p,v)を、上記数6により演算する。 Further, the microphone 2 in the present embodiment includes pedestals 27a and b at the bottom of each chamber, and the upper structure is fixed to the pedestal 27a. Further, it is electrically connected to an FET (Field Effect Transistor) 28 provided on the pedestal 27b by a connection ring. Further, a differential amplifier D is provided next to the FET 28 on the pedestal 27b, and the differential amplifier D allows f (p, v) input from the diaphragm 20a and the diaphragm 20b to G (p, v), which is an input of, is calculated by the above equation (6).
以上のような構成のマイクロホン2では、本発明の基本的な仮定である、数1、数2を実現するための工夫が施されている。すなわち、2つのダイヤフラムを隣接する室に設け、2つのダイヤフラムにおいて受ける振動成分を極力近似させるとともに、2つのダイヤフラムを備えた室を、遮音部材であるインシュレータにより隔て、第1の室にのみ音波を入射させる。これにより、第1のダイヤフラムにおける音波と振動との入力から、第2のダイヤフラムにおける振動成分のみの入力を除去することにより、マイクロホンにおける振動成分を除去し、よりクリアな音質の入出力が可能となる。また、このような構成要素を一つの筐体内に収めて一つのマイクロホンとして構成することで、マイクロホン2全体の小型化にも寄与することができる。 In the microphone 2 having the above-described configuration, a device for realizing Equations 1 and 2 that is a basic assumption of the present invention is provided. In other words, two diaphragms are provided in adjacent chambers to approximate the vibration component received by the two diaphragms as much as possible, and the chambers having the two diaphragms are separated by an insulator, which is a sound insulating member, so that sound waves are emitted only to the first chamber. Make it incident. As a result, by removing the input of only the vibration component in the second diaphragm from the input of the sound wave and vibration in the first diaphragm, the vibration component in the microphone can be removed, and clearer sound quality input / output is possible. Become. In addition, it is possible to contribute to the miniaturization of the entire microphone 2 by arranging such components in one housing and configuring as one microphone.
さらに、2つのダイヤフラム構造を近接させタンデム(直列)に積層する構造とすることで、振動のみによる影響を極力近似させ、数1を実現する。また、インシュレータとして示される遮音材をサンドイッチ構造にするのに加え、上部に位置するマイクロホン機構そのものを遮音材とするメリットで、数2においてg(p,0)=0を実現している。 Furthermore, by adopting a structure in which two diaphragm structures are brought close to each other and stacked in tandem (in series), the influence of only vibration is approximated as much as possible, and Equation 1 is realized. Further, in addition to making the sound insulating material shown as an insulator a sandwich structure, g (p, 0) = 0 in Equation 2 is realized by the merit of using the microphone mechanism itself located at the upper portion as the sound insulating material.
すなわち、2つのダイヤフラムを備えた第1の室と第2の室を近接させ、さらにタンデムに並べて設けた構造とすることで、第1の室におけるダイヤフラムと第2の室におけるダイヤフラムにおける振動成分の影響を極力近似させることができる。また、第1の室と第2の室とで遮音材をサンドイッチ構造にし、さらに第1の室の構造そのものを第2の室に対する遮音材とすることで、第2の室のダイヤフラムに音圧が伝播するのを防ぐことが可能となる。 That is, the first chamber having the two diaphragms and the second chamber are arranged close to each other and arranged in tandem, so that the vibration components in the diaphragm in the first chamber and the diaphragm in the second chamber are reduced. The effect can be approximated as much as possible. Also, the sound insulation material is sandwiched between the first chamber and the second chamber, and the structure of the first chamber itself is a sound insulation material for the second chamber, so that the sound pressure is applied to the diaphragm of the second chamber. Can be prevented from propagating.
この構造によるこれらの特性は、後述する実験によって確認されている。また、電子回路を共通化することで、さらにコンパクトな構造にすることも可能となる。 These characteristics due to this structure have been confirmed by experiments to be described later. In addition, by using a common electronic circuit, a more compact structure can be achieved.
なお、本発明の原理をECMに適用するための例としては、上述の態様に限られず、同様の特性を有する2つの独立したECMを積層するなど、一方のマイクロホンに音波の進入がないような構造を確保することで、数2で示されるg(p,0)=0が成立するようにすれば、容易に実現することが可能である。 An example for applying the principle of the present invention to the ECM is not limited to the above-described mode, and two independent ECMs having the same characteristics are stacked, and no sound wave enters one microphone. By securing the structure, it can be easily realized if g (p, 0) = 0 expressed by Equation 2 is satisfied.
[1−4−2.MEMSマイクロホンへの適用例]
(一般的なMEMSマイクロホンの説明)
まず、従来技術として、一般的なMEMSマイクロホンの構造を図17に示す。MEMSマイクの場合には、コンデンサの応用という動作原理は、上述したECMの場合と同様であるが、内蔵CMOS回路で正極電圧を供給して動作させるために、バックプレートへの電荷チャージがないという特徴がある。
[1-4-2. Application example to MEMS microphone]
(Description of a general MEMS microphone)
First, FIG. 17 shows a structure of a general MEMS microphone as a conventional technique. In the case of a MEMS microphone, the operating principle of application of a capacitor is the same as in the case of the ECM described above, but since the positive voltage is supplied by the built-in CMOS circuit and operated, there is no charge charge on the back plate. There are features.
すなわち、図17に示すように、MEMSマイクの基本的な構造は、基板32に搭載され、ダイヤフラム30とバックプレート31という2枚が、近接して対向配置される電極板からなるコンデンサである。また、コンデンサ型素子上部には、音波が入射する音孔となるギャップ間隙33が複数設けられている。これに比較的高い直流バイアス電圧を供給し、そのバイアス電圧の印可によってMEMSマイクを構成するコンデンサには一定の電荷が充電される。その状態で、ダイヤフラム30が振動すると、コンデンサとしての高インピーダンスの静電容量変化が生じ、これをCMOSでインピーダンス変換し、マイクロホン出力とするものである。 That is, as shown in FIG. 17, the basic structure of the MEMS microphone is a capacitor comprising an electrode plate mounted on a substrate 32 and having two diaphragms 30 and a back plate 31 disposed in close proximity to each other. In addition, a plurality of gap gaps 33 serving as sound holes through which sound waves are incident are provided above the capacitor-type element. A relatively high DC bias voltage is supplied to the capacitor, and a constant charge is charged in a capacitor constituting the MEMS microphone by applying the bias voltage. When the diaphragm 30 vibrates in this state, a high-impedance capacitance change as a capacitor is generated, and this is impedance-converted by the CMOS to obtain a microphone output.
(本実施形態における適用例)
次に、本実施形態のマイクロホン3の構成を、図5に示す。同図に示すように、本実施形態のMEMSマイクロホンの結合体として2つのダイヤフラムを有する本実施形態のマイクロホン構造として実現したものである。
(Application example in this embodiment)
Next, the configuration of the microphone 3 of the present embodiment is shown in FIG. As shown in the figure, the microphone structure of the present embodiment having two diaphragms as a combination of the MEMS microphones of the present embodiment is realized.
本実施形態におけるマイクロホン3では、上述したECMでの実現と同様に、[2.振動除去の理論的側面]において、本実施形態のマイクロホンの原理で示した数1及び数2を満足することが肝要であり、実現するためには、(1)独立した2つのMEMSマイクロホンを積層して構成する方法と、(2)2つのダイヤフラム構造を有する単一のMEMSマイクロホンとして実現する方法がある。 In the microphone 3 in the present embodiment, [2. In the theoretical aspect of vibration removal], it is important to satisfy the equations 1 and 2 shown in the principle of the microphone of the present embodiment. To achieve this, (1) two independent MEMS microphones are stacked. And (2) a method realized as a single MEMS microphone having two diaphragm structures.
図5に示す、2つのMEMSマイクロホンを積層した構成は、図16に示した基板32に搭載されダイヤフラム30とバックプレート31という2枚が近接して対向配置した電極板からなるコンデンサを、遮音効果を備えた絶縁基板34(例えば、エポキシ樹脂)を介在させて、2つ積層させた構成である。 The configuration in which the two MEMS microphones shown in FIG. 5 are stacked has a sound insulation effect by using a capacitor composed of an electrode plate mounted on the substrate 32 shown in FIG. 16 and having two diaphragms 30 and a back plate 31 disposed in close proximity to each other. The insulating substrate 34 (for example, epoxy resin) provided with is interposed, and two are laminated.
また、図6に示す、2つのダイヤフラム構造を単一のMEMSマイクロホンとした構成では、基板32a及び32bに搭載され、ダイヤフラム30aとバックプレート31bという2枚が近接して対向配置した電極板からなるコンデンサを、横方向に並べて構成したものである。そして、一方のダイヤフラム30b上に絶縁基板34を装着し、他方は、従来同様、表面に音孔となるギャップ間隙33を備えたものである。 Further, in the configuration in which the two diaphragm structures shown in FIG. 6 are formed as a single MEMS microphone, the substrate is mounted on the substrates 32a and 32b, and consists of an electrode plate in which two diaphragms 30a and a back plate 31b are arranged in close proximity to each other. Capacitors are arranged side by side in the horizontal direction. An insulating substrate 34 is mounted on one diaphragm 30b, and the other is provided with a gap gap 33 serving as a sound hole on the surface as in the conventional case.
ここで、MEMSマイクロホンの場合には、微細構造であるために2つのダイヤフラムの空間的な位置を近接させることが可能である。そのため、数1を近似することは原理的に優位である。そのため、ECMでは積層構造が優位であるが、MEMSマイクロホンにおいては実装上の条件によって、図6に示すような並列配置構成の利点も多い。 Here, since the MEMS microphone has a fine structure, the spatial positions of the two diaphragms can be brought close to each other. Therefore, approximating Equation 1 is theoretically superior. Therefore, a laminated structure is superior in ECM. However, in a MEMS microphone, there are many advantages of a parallel arrangement configuration as shown in FIG. 6 depending on mounting conditions.
以上のように本適用例では、MEMSマイクロホンが微細構造であるために2つのダイヤフラムの空間的な位置を近接させることが可能であり、第1の室に伝播する振動成分と、第2の室に伝播する振動成分とを近似させることは容易である。これに加え、MEMSマイクロホンでは、基板に実装する際の制約として、薄型を要求されるような場合であっても、有利である。 As described above, in this application example, since the MEMS microphone has a fine structure, the spatial positions of the two diaphragms can be brought close to each other. The vibration component propagating to the first chamber and the second chamber It is easy to approximate the vibration component propagating to. In addition, the MEMS microphone is advantageous even when it is required to be thin as a restriction when mounted on the substrate.
[1−5.実験例]
次に、実際の信号処理回路と、本実施形態においてECMでの構成例として図4に示したマイクロホン2を用いた場合の実測結果を示し、本実施形態のマイクロホンの原理が現実に実現可能であることを示す。図7は、用いた信号処理回路であり、図2で示したアナログ信号処理を具体的に実現したものである。
[1-5. Experimental example]
Next, actual measurement results when using the actual signal processing circuit and the microphone 2 shown in FIG. 4 as a configuration example in the ECM in this embodiment are shown, and the principle of the microphone of this embodiment can be actually realized. Indicates that there is. FIG. 7 shows the signal processing circuit used, which specifically implements the analog signal processing shown in FIG.
図中、MIC1に音孔を有する側のマイク出力を接続し、MIC2に他方のマイク出力を接続するだけで、リアルタイムで所望出力f(p,0)のよい近似を得ることができる。 In the figure, a good approximation of the desired output f (p, 0) can be obtained in real time simply by connecting the microphone output on the side having the sound hole to MIC1 and connecting the other microphone output to MIC2.
図8は、ECMを2つ積層構造にして本実施形態のマイクロホンを構成し、外部より大きな振動を与えた場合の上記アナログ回路の有無を比較したものである。一見して、振動の影響が実用上大きな、主に1KHz以下の周波数帯域において、凡そ20dB以上の振動成分除去が実現されていることがわかる。さらに、本実験の結果では振動の影響が、さらに多い低周波帯域(例えば、20〜30Hz以下)においてはさらに大きな減衰特性が実現されていることがわかる。 FIG. 8 compares the presence / absence of the analog circuit in the case where the microphone according to the present embodiment is configured by stacking two ECMs and a larger vibration is applied from the outside. At first glance, it can be seen that vibration component removal of about 20 dB or more is realized in a frequency band of 1 KHz or less, which is greatly affected by vibration. Furthermore, it can be seen from the results of this experiment that a greater attenuation characteristic is realized in a low frequency band (for example, 20 to 30 Hz or less) where the influence of vibration is larger.
以上のように本実施形態におけるマイクロホンでは、マイクロホンが原理的に収拾する振動成分を除去することで、よりクリアな音質の入出力が可能となり、マイクロホンの性能を飛躍的に向上させることが可能となる。 As described above, in the microphone according to the present embodiment, it is possible to input and output a clearer sound quality by removing the vibration component that the microphone collects in principle, and it is possible to dramatically improve the performance of the microphone. Become.
[2.第2実施形態]
本発明の第2実施形態におけるマイクロホンは、第1実施形態におけるマイクロホンにおいて、それをバックアップする構造に改良を加えることによって、振動除去性能の向上を図ったものである。
[2. Second Embodiment]
The microphone according to the second embodiment of the present invention is an improvement of the vibration removal performance by improving the structure for backing up the microphone according to the first embodiment.
[2−1.並列配置構成における課題]
第1実施形態において示した2つのダイヤフラムを配置するマイクロホンの構成においては、以下のような課題が存在する。ここでは、特に2つのダイヤフラムを水平に並列配置する場合の課題を説明すると、2つのダイヤフラムを水平に並列配置する場合、これらを保持する基体としての2つのダイヤフラムのベースと、ダイヤフラムとの間の物理的かつ幾何学的な関係が重要となる。この点を図9において説明する。
[2-1. Challenges in parallel configuration]
The following problems exist in the configuration of the microphone in which the two diaphragms shown in the first embodiment are arranged. Here, the problem in the case where two diaphragms are horizontally arranged in parallel will be described. In the case where two diaphragms are horizontally arranged in parallel, between the bases of the two diaphragms as a base for holding them and the diaphragm Physical and geometric relationships are important. This point will be described with reference to FIG.
第1実施形態で示した2つのダイヤフラムにおいては、各ダイヤフラムの音孔が塞がれているか否かに関わらず、その感度に違いなどはあるものの、振動に起因し、結果としてダイヤフラムに生じる微少な振動により生じる起電力を入力情報とする。 In the two diaphragms shown in the first embodiment, there is a difference in sensitivity regardless of whether or not the sound hole of each diaphragm is blocked, but the minute amount generated in the diaphragm as a result due to vibration. The electromotive force generated by the vibration is input information.
そのため、音波伝搬とは異なり、固体伝搬としての振動姿態も十分考慮することが肝要となる。図9(a)〜(c)は、2つのダイヤフラムを構成するものとしてMEMSを用いた場合におけるマイクロホンと基体との間の関係について、3つの異なる状態を示すものである。 Therefore, unlike sound wave propagation, it is important to fully consider the vibration state as solid wave propagation. FIGS. 9A to 9C show three different states with respect to the relationship between the microphone and the substrate when the MEMS is used as the two diaphragms.
図9(a)は、タイヤフラムが時間的位相的に異なった振動姿態を呈している状態を概念的に示したものである。図9(a)では、外部より加振されて基体もわずかではあるが振動しており、この場合、距離が離れて配置されている2つのダイヤフラムでは、両端梁持板の如く動作する。そのため、このまま第1実施形態で示した並列配置構成のマイクロホンを構成した場合、振動に起因する起電力の位相ずれを補正する必要が生じる。 FIG. 9A conceptually shows a state in which the tire frame exhibits a vibration state that is temporally different. In FIG. 9 (a), the substrate is vibrated although it is slightly vibrated from the outside, and in this case, the two diaphragms arranged at a distance are operated like a both-ends beam holding plate. For this reason, when the microphone having the parallel arrangement shown in the first embodiment is configured as it is, it is necessary to correct the phase shift of the electromotive force caused by the vibration.
図9(b)の場合には、2つのダイヤフラムが極めて近接配置されているために、振動姿態も同様な挙動を示し、結果として生じる起電力の位相も合致したものになることが想定される。 In the case of FIG. 9B, since the two diaphragms are arranged extremely close to each other, it is assumed that the vibration state also shows the same behavior and the phase of the resulting electromotive force also matches. .
図9(c)においては2つのダイヤフラムが剛壁上に搭載された状態となっている。この場合、剛性の振動姿態と全く同じ振動姿態で2つのダイヤフラムの振動が影響を受けることになり、位相関係は合致したものとなることが容易に推察される。 In FIG. 9C, two diaphragms are mounted on a rigid wall. In this case, it is easily guessed that the vibrations of the two diaphragms are affected in exactly the same vibration state as that of the rigid vibration state, and the phase relationship is matched.
すなわち、2つのダイヤフラムを並列配置してマイクロホンを構成する場合には、2つのダイヤフラムを可及的に密接構成させること、また剛な密結合を実現することが重要であり、しかも実用上は、そのレベルは微少な振動を扱うため、非常に注意深く構成することが必要である。 That is, when a microphone is configured by arranging two diaphragms in parallel, it is important to make the two diaphragms as close as possible to each other, and to realize a rigid tight coupling, and practically, The level handles very small vibrations and needs to be constructed very carefully.
なお、図9をはじめとする第2実施形態の説明においては、図面上は、図1(b)で示したような別途2つ設けられた筐体(一方は音孔を有し、他方は音孔を有さないもの。)により室を構成し、この室にそれぞれダイヤフラムを設けて構成したものを示しているが、図1(a)に示すような筐体を一つとして、その筐体を遮音部材によりセパレートする構成や、図5及び図6に示すようなMEMSマイクロホンを用いた構成によっても実現可能なものであり、図面ではそれを総括的に表したイメージを表示するものである。また、第2実施形態として以下に示す具体的構成のマイクロホンは、第1実施形態同様、その構成をECMによって実現することも可能であるし、MEMSによって実現することも可能である。 In the description of the second embodiment including FIG. 9, in the drawing, two separate housings (one has a sound hole and the other is shown in FIG. 1B). A chamber is configured with a diaphragm having no sound hole, and each chamber is provided with a diaphragm. However, a single casing as shown in FIG. It can also be realized by a configuration in which the body is separated by a sound insulation member or a configuration using a MEMS microphone as shown in FIGS. 5 and 6, and in the drawings, an image that represents the whole is displayed. . In addition, the microphone having the specific configuration described below as the second embodiment can be realized by ECM as well as the first embodiment, and can also be realized by MEMS.
[2−2.並列配置構成における振動性能向上の具体的構成]
[2−2−1.T字状部材への搭載]
(構成)
第2実施形態として示す振動性能向上の具体的構成の一つは、図10(a)に示すように、マイクロホンを載置する台座41と支柱42からなる断面がT字状の部材を用い、この台座41に2つのダイヤフラム40c,40dを備えた筐体40a,40bを搭載してマイクロホン4を構成するものである。
[2-2. Specific configuration of vibration performance improvement in parallel configuration]
[2-2-1. Mounting on T-shaped member]
(Constitution)
As shown in FIG. 10A, one of the specific configurations for improving the vibration performance shown as the second embodiment uses a member having a T-shaped cross section including a pedestal 41 on which a microphone is placed and a support 42. The microphone 4 is configured by mounting the casings 40 a and 40 b including the two diaphragms 40 c and 40 d on the pedestal 41.
具体的に、マイクロホン4としてダイヤフラムを備えたMEMSマイクロホンを用いた場合の実施例を説明する。図10に示すように、音孔を有するもの(市販のMEMS)と、例えばエポキシ樹脂などの樹脂により音孔を塞いだものとからなる2つのMEMSマイクロホンを、台座41を構成する基板上にハンダ付けし、各マイクロホンの中間の距離を、例えば、約8mmとする。支柱42としてはビスを用い、このビスの皿を形成する頭部分に、基板を接合することにより構成する。 Specifically, an embodiment in the case where a MEMS microphone provided with a diaphragm is used as the microphone 4 will be described. As shown in FIG. 10, two MEMS microphones, one having a sound hole (commercially available MEMS) and one having a sound hole closed with a resin such as an epoxy resin, are soldered onto a substrate constituting the base 41. The distance between the microphones is set to about 8 mm, for example. A screw is used as the support post 42, and the substrate is joined to the head portion forming the screw dish.
このマイクロホン4は、支柱の先端(図中下端)において、マイクロホンの本体等に設置される。すなわち、マイクロホン4の外部との接触点は、支柱の先端だけとなるように構成されている。 The microphone 4 is installed on the main body of the microphone or the like at the tip end (lower end in the figure). That is, the contact point with the outside of the microphone 4 is configured to be only the tip of the support column.
(作用効果)
以上のようなマイクロホン4によれば、台座41に2つのダイヤフラム40c,40dを備えた筐体40a,40bを搭載し、この台座41を支柱42により支持し、マイクロホン4の外部との物理的な接触点を、支柱42の先端のみとすることで、マイクロホン4に対する外部からの振動成分はすべて支柱42先端から伝播するため、ダイヤフラム40c,40dは振動姿態も同様な挙動を示し、結果として生じる起電力の位相も合致したものになる。
(Function and effect)
According to the microphone 4 as described above, the casings 40 a and 40 b provided with the two diaphragms 40 c and 40 d are mounted on the pedestal 41, the pedestal 41 is supported by the support 42, and is physically connected to the outside of the microphone 4. By making the contact point only the tip of the support column 42, all vibration components from the outside with respect to the microphone 4 propagate from the tip of the support column 42. Therefore, the diaphragms 40c and 40d show the same behavior in the vibration state, resulting in the occurrence of the vibration. The power phase is also matched.
このようなマイクロホン4によれば、2つのダイヤフラムを並列配置した構成のマイクロホンにおいても、振動に起因する起電力の位相ずれが生じない。このため、音圧と振動成分が入力されるダイヤフラム40cにおける振動成分と、振動成分のみが入力されるダイヤフラム40dにおける振動成分が、限りなく近似することで、振動成分の除去を的確に行なうことができ、マイクロホンが原理的に収拾する振動成分を的確に除去することが可能で、実用に耐えうるマイクロホンを提供することが可能となる。 According to such a microphone 4, even in a microphone having a configuration in which two diaphragms are arranged in parallel, an electromotive force phase shift due to vibration does not occur. Therefore, the vibration component in the diaphragm 40c to which the sound pressure and the vibration component are input and the vibration component in the diaphragm 40d to which only the vibration component is input are approximated as much as possible, so that the vibration component can be accurately removed. In addition, it is possible to accurately remove the vibration component that the microphone picks up in principle, and it is possible to provide a microphone that can withstand practical use.
(実験結果)
ここで、上述の構成からなるマイクロホン4の具体的な構成態様における実験結果を示す。上述の通り、マイクロホン4としてダイヤフラム40c,40dをそれぞれ備えたMEMSマイクロホンを用い、音孔を有するものと、エポキシ樹脂により音孔を塞いだものとからなる2つのMEMSマイクロホンを、台座41を構成する基板上にハンダ付けし、各マイクロホンの中間の距離を約8mmとする。支柱42としてはビスを用い、このビスの皿を形成する頭部分に、基板を接合する。
(Experimental result)
Here, the experimental result in the concrete structure aspect of the microphone 4 which consists of the above-mentioned structure is shown. As described above, the MEMS 41 having the diaphragms 40c and 40d is used as the microphone 4, and the pedestal 41 is composed of two MEMS microphones each having a sound hole and one having a sound hole closed with an epoxy resin. Soldering on the substrate, the middle distance between each microphone is about 8 mm. A screw is used as the column 42, and the substrate is joined to the head portion forming the plate of this screw.
このようなマイクロホン4において、図10(b)に示すように、アクリル板Aの上に設置し、アクリル板を加振し、実験を行った。加振源は、ゴム製の小型加振ハンマーを用いた。 In such a microphone 4, as shown in FIG.10 (b), it installed on the acrylic board A, the acrylic board was vibrated, and the experiment was conducted. A small vibration hammer made of rubber was used as the vibration source.
まず、マイクロホン4のダイヤフラム40c及びダイヤフラム40dに入力される信号の基本特性を示す。マイクロホン4では、ダイヤフラム40dへの信号を入力として、振動成分を予測し、ダイヤフラム40cの信号より取り去ることで、振動成分の抑圧を行う。そのため音孔を塞いだダイヤフラム40cには、空気中を伝わる音が入力されず、理論的には振動のみ入力されるものである。この特性は下記の実験により確認することとした。 First, basic characteristics of signals input to the diaphragm 40c and the diaphragm 40d of the microphone 4 will be described. The microphone 4 receives the signal to the diaphragm 40d as an input, predicts the vibration component, and removes it from the signal of the diaphragm 40c, thereby suppressing the vibration component. For this reason, the sound transmitted through the air is not input to the diaphragm 40c that closes the sound hole, and only vibration is theoretically input. This characteristic was confirmed by the following experiment.
実験は、マイクロホン4近傍での音圧を90[dBA]となるように1k[Hz]の正弦波を再生し、その場合のマイクロホン4への入力の時間波形について、ダイヤフラム40cのものを図11(a)に、ダイヤフラム40dのものを図11(b)に示し、ダイヤフラム40c,40dの周波数特性を図11(c)に示す。 In the experiment, a sine wave of 1 k [Hz] is reproduced so that the sound pressure in the vicinity of the microphone 4 becomes 90 [dBA], and the time waveform of the input to the microphone 4 in that case is that of the diaphragm 40c in FIG. FIG. 11B shows the diaphragm 40d shown in FIG. 11A, and FIG. 11C shows the frequency characteristics of the diaphragms 40c and 40d.
このような状態において、図10(b)に示す加振位置を加振した。その際の時間波形について、ダイヤフラム40cのものを図12(a)に示し、ダイヤフラム40dのものを図12(b)に示し、ダイヤフラム40c,40dの周波数特性を図12(c)に示す。これらの図に示す通り、ダイヤフラム40cには音と振動の両方が入力され、ダイヤフラム40dには振動のみが入力されていることを確認できる。 In such a state, the vibration position shown in FIG. The time waveform at that time is shown in FIG. 12 (a) for the diaphragm 40c, FIG. 12 (b) for the diaphragm 40d, and the frequency characteristics of the diaphragms 40c, 40d are shown in FIG. 12 (c). As shown in these drawings, it can be confirmed that both sound and vibration are input to the diaphragm 40c, and only vibration is input to the diaphragm 40d.
以上のような結果から、図11に示したように、ダイヤフラム40dでは、音孔を塞ぐことで遮音特性が確保できていることがわかる。また、上記のように振動に起因する信号のみを検出しているダイヤフラム40dの出力は、図12より、一見して少なくても振動源が有する周波数範囲において、時間領域、並びに周波数領域においても相関性の極めて高い出力が得られていることがわかる。 From the above results, as shown in FIG. 11, it can be seen that the diaphragm 40d can secure the sound insulation characteristics by closing the sound holes. Further, as described above, the output of the diaphragm 40d that detects only the signal caused by vibration is correlated in the frequency range of the vibration source at least at first glance, in the time domain, and also in the frequency domain. It can be seen that an extremely high output is obtained.
[2−2−2.リブによる振動補強]
第2実施形態として示す振動性能向上の具体的構成の2つ目は、図13に示すように、マイクロホンを載置する台座51とこの台座に対してこれを縦断又は横断するように配置されたリブ52a,52bを設け、台座51上のリブ52a及び52bとの間に2つのダイヤフラム50c,50dを備えた筐体50a,50bを搭載してマイクロホン5を構成するものである。
[2-2-2. Vibration reinforcement by ribs]
As shown in FIG. 13, the second specific configuration for improving the vibration performance shown as the second embodiment is a pedestal 51 on which a microphone is placed, and this pedestal is arranged so as to cross or traverse the pedestal. Ribs 52 a and 52 b are provided, and the microphone 5 is configured by mounting the casings 50 a and 50 b including the two diaphragms 50 c and 50 d between the ribs 52 a and 52 b on the pedestal 51.
なお、筐体50aは音孔を有しダイヤフラム50cにより音波及び振動を検知することを目的とするのに対して、筐体50bは音孔を封止しダイヤフラム50dにより振動のみを検知することを目的とする点は、上記と同様である。また、本実施形態においてリブの形状は、断面が方形にして形成しているが、これに限られず、断面をL字状にして形成したり、半円形や台形、その他多角形状など、断面形状は設計やデザインの観点から種々変更可能である。さらに、リブは台座に対して設置する態様だけでなく、例えば、筐体50a,50bを搭載する面を台座から繰り抜くようにして、これにより残った隆起部分をリブとして捉える態様も含む。また、リブの数は、本実施形態のように2片設けることに限定されず、単数や複数設けても良い。 The housing 50a has a sound hole and is intended to detect sound waves and vibrations with the diaphragm 50c, whereas the housing 50b seals the sound hole and detects only vibration with the diaphragm 50d. The target point is the same as described above. Further, in the present embodiment, the rib shape is formed with a square cross section, but is not limited to this, and the rib shape may be formed in an L shape, a semicircular shape, a trapezoidal shape, other polygonal shapes, or the like. Can be variously changed from the viewpoint of design and design. Furthermore, the rib includes not only a mode of installing on the pedestal but also a mode in which, for example, a surface on which the casings 50a and 50b are mounted is pulled out from the pedestal, and a remaining raised portion is captured as a rib. Further, the number of ribs is not limited to the provision of two pieces as in the present embodiment, and a single or a plurality of ribs may be provided.
このようなリブ52a及び52bを設けることで、台座51に対する振動の抑制効果を得ることができるだけでなく、構造体の曲げ剛性をあげることが可能となる。このように台座51自体の剛性を高めることにより、台座51の振れが少なくなり、台座51からダイヤフラム50c及び50bに伝播する振動成分を近似させることができる。これにより、ダイヤフラム50cの入力からダイヤフラム50dの入力を除くことで、振動成分の除去を的確に行なうことができ、マイクロホンが原理的に収拾する振動成分を的確に除去することが可能で、実用に耐えうるマイクロホンを提供することが可能となる。 By providing such ribs 52a and 52b, not only can the vibration suppressing effect on the pedestal 51 be obtained, but also the bending rigidity of the structure can be increased. By increasing the rigidity of the pedestal 51 itself as described above, the vibration of the pedestal 51 can be reduced, and the vibration component propagating from the pedestal 51 to the diaphragms 50c and 50b can be approximated. Thereby, by removing the input of the diaphragm 50d from the input of the diaphragm 50c, it is possible to accurately remove the vibration component, and it is possible to accurately remove the vibration component that the microphone collects in principle. It is possible to provide a tolerable microphone.
[2−2−3.剛な部材による密結合]
第2実施形態として示す振動性能向上の具体的構成の3つ目は、図14に示すように、マイクロホンを載置する台座61とこの台座にさらに、カーボンナノチューブ等の剛性の強い材料の載置台62を搭載し、この載置台62上に、2つのダイヤフラム60c,60dを備えた筐体60a,60bを搭載してマイクロホン6を構成するものである。なお、筐体60aは音孔を有しダイヤフラム60cにより音波及び振動を検知することを目的とするのに対して、筐体60bは音孔を封止しダイヤフラム60dにより振動のみを検知することを目的とする点は、上記と同様である。
[2-2-3. Tight coupling with rigid members]
As shown in FIG. 14, the third specific configuration for improving the vibration performance shown as the second embodiment is a pedestal 61 on which a microphone is placed, and a pedestal made of a material having high rigidity such as carbon nanotubes on the pedestal. 62 is mounted, and the microphone 6 is configured by mounting housings 60 a and 60 b including two diaphragms 60 c and 60 d on the mounting table 62. The housing 60a has sound holes and is intended to detect sound waves and vibrations with the diaphragm 60c, whereas the housing 60b seals the sound holes and detects only vibrations with the diaphragm 60d. The target point is the same as described above.
このように、2つのダイヤフラム60c,60dを備えた筐体60a,60bを台座61上に設けた剛性の強い材料からなる載置台62上に設けることで、台座61に対する振動によっても、載置台62の振れが少なくなり、台座61からダイヤフラム60c及び60dに伝播する振動成分を近似させることができる。これにより、ダイヤフラム60cの入力からダイヤフラム60dの入力を除くことで、振動成分の除去を的確に行なうことができ、マイクロホンが原理的に収拾する振動成分を的確に除去することが可能で、実用に耐えうるマイクロホンを提供することが可能となる。 Thus, by providing the housings 60 a and 60 b having the two diaphragms 60 c and 60 d on the mounting table 62 made of a rigid material provided on the base 61, the mounting table 62 is also affected by the vibration of the base 61. The vibration component propagating from the pedestal 61 to the diaphragms 60c and 60d can be approximated. Accordingly, by removing the input of the diaphragm 60d from the input of the diaphragm 60c, it is possible to accurately remove the vibration component, and it is possible to accurately remove the vibration component that the microphone picks up in principle. It is possible to provide a tolerable microphone.
[3.他の実施形態]
本発明は上述の実施形態に限られず、例えば、次のような態様も包含するものである。第2実施形態として、マイクロホンにおいて2つのダイヤフラムを並列に配置した場合を取り上げたが、具体的な構成例の1つ目の態様は、第1実施形態で示した2つのダイヤフラム直列配置においても採用可能である。
[3. Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes, for example, the following aspects. As the second embodiment, the case where two diaphragms are arranged in parallel in the microphone has been taken up, but the first aspect of the specific configuration example is also adopted in the two diaphragm series arrangement shown in the first embodiment. Is possible.
すなわち、図15に示すように、上記の実施態様と同様、マイクロホンを載置する台座71と支柱72からなる断面がT字状の部材を用い、この台座71に2つのダイヤフラム70c,70dを直列に搭載してマイクロホン7を構成するものである。このとき、直列に搭載したダイヤフラム70c及び70dの外装の室70a及び70bを、カーボンナノチューブ等の剛性の強い材料からなる補強部74により覆い又は一部を補強的に固定する。 That is, as shown in FIG. 15, similarly to the above-described embodiment, a member having a T-shaped cross section including a pedestal 71 on which a microphone is placed and a support 72 is used, and two diaphragms 70c and 70d are connected in series to this pedestal 71. The microphone 7 is mounted. At this time, the outer chambers 70a and 70b of the diaphragms 70c and 70d mounted in series are covered with a reinforcing portion 74 made of a rigid material such as a carbon nanotube, or a part thereof is fixed in a reinforcing manner.
このマイクロホン7は、上記実施形態で示したのと同様、支柱の先端(図中下端)において、マイクロホンの本体等に設置される。すなわち、マイクロホン7の外部との接触点は、支柱の先端だけとなるように構成されている。 The microphone 7 is installed on the main body of the microphone or the like at the tip (lower end in the figure) of the support column, as shown in the above embodiment. That is, the contact point with the outside of the microphone 7 is configured to be only the tip of the support column.
このようなマイクロホン7によれば、台座71に2つのダイヤフラム70c,70dを備えた筐体70a,70bを搭載し、この台座71を支柱72により支持し、マイクロホン7の外部との物理的な接触点を、支柱72の先端のみとすることで、マイクロホン7に対する外部からの振動成分はすべて支柱72先端から伝播するため、ダイヤフラム70c,70dは振動姿態も同様な挙動を示し、結果として生じる起電力の位相も合致したものになる。 According to such a microphone 7, housings 70 a and 70 b having two diaphragms 70 c and 70 d are mounted on the pedestal 71, the pedestal 71 is supported by the support 72, and physical contact with the outside of the microphone 7 is achieved. By making the point only the tip of the column 72, all vibration components from the outside with respect to the microphone 7 propagate from the tip of the column 72. Therefore, the diaphragms 70c and 70d show the same behavior in the vibration state, and the resulting electromotive force This also matches the phase.
また、直列配置したダイヤフラム70c,70dの外装の室70a及び70b側面を、剛性の強い材料からなる補強部74により補強することで、支柱72から台座71に伝播する振動によっても、ダイヤフラム70c,70dが同じ姿態で振動するようになり、ダイヤフラムの直列配置の場合であっても、ダイヤフラム70c,70dに伝播する振動成分を近似させることができる Further, the side surfaces of the exterior chambers 70a and 70b of the diaphragms 70c and 70d arranged in series are reinforced by the reinforcing portion 74 made of a rigid material, so that the diaphragms 70c and 70d are also caused by vibration propagating from the column 72 to the base 71. Vibrate in the same form, and even when the diaphragms are arranged in series, the vibration components propagating to the diaphragms 70c and 70d can be approximated.
以上のようなマイクロホン7では、2つのダイヤフラムを直列配置した構成のマイクロホンにおいても、振動に起因する起電力の位相ずれが生じない。このため、音圧と振動成分が入力されるダイヤフラム70cにおける振動成分と、振動成分のみが入力されるダイヤフラム70dにおける振動成分が、限りなく近似することで、振動成分の除去を的確に行なうことができ、マイクロホンが原理的に収拾する振動成分を的確に除去することが可能で、実用に耐えうるマイクロホンを提供することが可能となる。 In the microphone 7 as described above, even in a microphone having a configuration in which two diaphragms are arranged in series, a phase shift of electromotive force due to vibration does not occur. Therefore, the vibration component in the diaphragm 70c to which the sound pressure and the vibration component are input and the vibration component in the diaphragm 70d to which only the vibration component is input are approximated as much as possible, so that the vibration component can be accurately removed. In addition, it is possible to accurately remove the vibration component that the microphone picks up in principle, and it is possible to provide a microphone that can withstand practical use.
また、同様、第2実施形態において具体的な構成例の2つ目及び3つ目の態様として示した[2−2−2.リブによる振動補強]及び[2−2−3.剛な部材による密結合]の構成についても、第1実施形態で示した2つのダイヤフラム直列配置においても採用可能であり、いずれも第2実施形態において示したのと同様の効果を奏するものである。 Similarly, the second embodiment shows the second and third aspects of the specific configuration example [2-2-2. Vibration reinforcement by ribs] and [2-2-3. The configuration of tight coupling by rigid members] can also be adopted in the two diaphragm series arrangement shown in the first embodiment, and both have the same effects as those shown in the second embodiment. .
1,2,3,4,5,6,7…マイクロホン
10…筐体
11,12…ダイヤフラム
13…障壁
14…音孔
20,20a,20b…ダイヤフラム
21…外装
22…音孔
23,23a,23b…エレクレットレイヤ
24,24a,24b…バックプレート
25,25a,25b…スペーサ
26…接続リング
27,27a,27b…台座
28…FET
29…インシュレータ
30,30a,30b…ダイヤフラム
31,31a,31bバックプレート
32,32a,32b…基板
33…ギャップ間隙
34…絶縁基板
40a,40b…筐体
40c,40d…ダイヤフラム
41…台座
42…支柱
50a,50b…筐体
50c,50d…ダイヤフラム
51…台座
52a,52b…リブ
60a,60b…筐体
60c,60d…ダイヤフラム
61…台座
62…載置台
70a,70b…筐体
70c,70d…ダイヤフラム
71…台座
72…支柱
73…外装
74…補強部
A,B…室
D…差動増幅回路
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ... microphone 10 ... casing 11, 12 ... diaphragm 13 ... barrier 14 ... sound hole 20, 20a, 20b ... diaphragm 21 ... exterior 22 ... sound hole 23, 23a, 23b ... Electret layers 24, 24a, 24b ... Back plates 25, 25a, 25b ... Spacers 26 ... Connecting rings 27, 27a, 27b ... Base 28 ... FET
29 ... Insulators 30, 30a, 30b ... Diaphragms 31, 31a, 31b Back plates 32, 32a, 32b ... Substrate 33 ... Gap gap 34 ... Insulating substrates 40a, 40b ... Housings 40c, 40d ... Diaphragm 41 ... Base 42 ... Prop 50a 50b ... casing 50c, 50d ... diaphragm 51 ... pedestal 52a, 52b ... ribs 60a, 60b ... casing 60c, 60d ... diaphragm 61 ... pedestal 62 ... mounting table 70a, 70b ... casing 70c, 70d ... diaphragm 71 ... pedestal 72 ... post 73 ... exterior 74 ... reinforcing part A, B ... chamber D ... differential amplifier circuit
Claims (10)
前記ダイヤフラムを2つ備え、
前記2つのダイヤフラムは、遮音性を有する部材によりなり別々に隣接して設けられた室にそれぞれ格納され、又は遮音部材により隔てられた隣接する室にそれぞれ設けられ、
第1のダイヤフラムを備えた第1の室には、音波を入射させる音孔が設けられ、
第2のダイヤフラムを備えた第2の室は、音波が遮られた空間であり、
前記第1のダイヤフラムを形状変化させる音圧をpとし、振動をvとしたときに、当該ダイヤフラムの電気振動への変換関数をf(p,v)とし、
前記第2のダイヤフラムを形状変化させる音圧をpとし、振動をvとしたときに、当該ダイヤフラムの電気振動への変換関数をg(p,v)としたときに、
前記第1の室と、前記第2の室とは、
f(0,v)=g(0,v)
及び
g(p,0)=0
を近似的に満たし、
適応フィルタを用いて、入力信号であるg(p,v)からf(p,v)を2乗誤差最小の基準で近似させることで、
f(p,v)−g(p,v)=f(p,0)
を出力するものであることを特徴とするマイクロホン。 In a microphone that obtains output by converting the shape change of the diaphragm into a change in capacitance and converting it to an electrical signal.
Two diaphragms are provided,
The two diaphragms are each housed in a separate chamber provided by a member having a sound insulation property, or provided in adjacent chambers separated by a sound insulation member, respectively.
The first chamber provided with the first diaphragm is provided with a sound hole for allowing sound waves to enter,
The second chamber with the second diaphragm is a space where sound waves are blocked,
When the sound pressure for changing the shape of the first diaphragm is p and the vibration is v, the conversion function of the diaphragm to electric vibration is f (p, v),
When the sound pressure for changing the shape of the second diaphragm is p and the vibration is v, the conversion function of the diaphragm to electric vibration is g (p, v).
The first chamber and the second chamber are:
f (0, v) = g (0, v)
And g (p, 0) = 0
Approximately
By approximating f (p, v) from the input signal g (p, v) to f (p, v) by using the adaptive filter,
f (p, v) -g (p, v) = f (p, 0)
A microphone that outputs a sound.
前記コンデンサ型素子を2つ備え、
この第1と第2のコンデンサ型素子は、同一面を同一方向に向けて、遮音性を有する部材によりなり別々に隣接して設けられた第1及び第2の室にそれぞれ格納され、又は共通のパッケージ内において遮音部材により隔てられた隣接する第1及び第2の室にそれぞれ設けられ、
前記第1のコンデンサ型素子の音波入射面と対向する位置に外部からの音波を取り込む音孔を形成し、
前記第2のコンデンサ型素子の音波入射面と対向する位置に外部からの音波を遮蔽する遮蔽部を形成し、
前記第1のコンデンサ型素子におけるダイヤフラムを形状変化させる音圧をpとし、振動をvとしたときに、当該ダイヤフラムの電気振動への変換関数をf(p,v)とし、
前記第2のコンデンサ型素子におけるダイヤフラムを形状変化させる音圧をpとし、振動をvとしたときに、当該ダイヤフラムの電気振動への変換関数をg(p,v)としたときに、
前記第1の室と、前記第2の室とは、
f(0,v)=g(0,v)
及び
g(p,0)=0
を近似的に満たし、
適応フィルタを用いて、入力信号であるg(p,v)からf(p,v)を2乗誤差最小の基準で近似させることで、
f(p,v)−g(p,v)=f(p,0)
を出力するものであることを特徴とするマイクロホン。 A microphone having a capacitor-type element in which a diaphragm and a back plate are arranged opposite each other with a spacer interposed therebetween, and a vibration of the diaphragm is reduced to a change in capacitance and converted into an electric signal to obtain an output. ,
Two capacitor-type elements are provided,
The first and second capacitor-type elements are respectively stored in first and second chambers that are made of a member having a sound insulating property with the same surface directed in the same direction, and are provided separately adjacent to each other, or common. Provided in adjacent first and second chambers separated by a sound insulating member in the package,
Forming a sound hole for capturing sound waves from outside at a position facing the sound wave incident surface of the first capacitor-type element;
Forming a shielding part that shields sound waves from the outside at a position facing the sound wave incident surface of the second capacitor-type element;
When the sound pressure that changes the shape of the diaphragm in the first capacitor-type element is p and the vibration is v, the conversion function of the diaphragm to electric vibration is f (p, v),
When the sound pressure that changes the shape of the diaphragm in the second capacitor-type element is p and the vibration is v, and the conversion function to the electric vibration of the diaphragm is g (p, v),
The first chamber and the second chamber are:
f (0, v) = g (0, v)
And g (p, 0) = 0
Approximately
By approximating f (p, v) from the input signal g (p, v) to f (p, v) by using the adaptive filter,
f (p, v) -g (p, v) = f (p, 0)
A microphone that outputs a sound.
この台座は、支柱により支持され、
この支柱は、台座を支持する側と反対の端部において設置されることを特徴とする請求項3又は4に記載のマイクロホン。 The first chamber and the second chamber are mounted on a pedestal and are tightly coupled by a rigid member,
This pedestal is supported by a column,
The microphone according to claim 3 or 4, wherein the support column is installed at an end portion opposite to a side supporting the pedestal.
この台座は、支柱により支持され、
この支柱は、台座を支持する側と反対の端部において設置されることを特徴とする請求項5に記載のマイクロホン。 The first chamber and the second chamber are mounted adjacent to a pedestal;
This pedestal is supported by a column,
The microphone according to claim 5, wherein the support column is installed at an end portion opposite to a side supporting the pedestal.
この台座には、台座の振動を抑制するリブが設けられていることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載のマイクロホン。 The first chamber and the second chamber are mounted on a pedestal;
The microphone according to any one of claims 3 to 5, wherein the pedestal is provided with a rib for suppressing vibration of the pedestal.
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