JP2018519770A - 音響バンドパスフィルタ及び音響感知装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、音響バンドパスフィルタ及び音響感知装置を開示する。【解決手段】前記音響バンドパスフィルタは、少なくとも２つのＭＥＭＳマイクロフォンチップ及びＡＳＩＣチップを含み、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップの出力信号は結合された後、ＡＳＩＣチップ内で処理される。【選択図】図1

Description

本発明は、ＭＥＭＳマイクロフォン技術に関し、より具体的には、音響バンドパスフィルタ及び音響感知装置に関する。
従来技術において、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）マイクロフォンはＭＥＭＳ技術に基づいて製造されたマイクロフォンである。一般的に、ＭＥＭＳマイクロフォンは、ＭＥＭＳマイクロフォンチップ及び集積回路（ＡＳＩＣ）を含み、受信した音波を音声電気信号に変換するのに用いられる。典型的に、ＭＥＭＳマイクロフォンチップは高周波側に共振周波数を有する。該共振周波数は、フロントチャンバー（又はバックチャンバー）からなるヘルムホルツ共鳴器、振動膜の共振周波数等の要素により決定される。一般的に、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップは狭い共振周波数帯域幅を有する。また、製造許容のため、前記共振周波数は確定できない。そのため、従来技術において、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップを、直接ある周波数の音声を検出するのに使用しない。
従来技術では、ＡＳＩＣ内にフィルタを設置することにより、音声電気信号をフィルタリングする。ところが、電子部材を別途設置する必要があるため、マイクロフォンの信号対雑音比は劣化する。また、これらの別途設置する電子部材も、新たに製品複雑度を発生させる。例えば、オンチップキャパシタ、オンチップ抵抗器等を製造しなければならない。
本発明の１つの目的は、音響バンドパスフィルタに用いられる新しい技術的解決手段を提供することである。
本発明の実施例によれば、少なくとも２つのＭＥＭＳマイクロフォンチップ及びＡＳＩＣチップを含む音響バンドパスフィルタを提供し、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップの出力信号は結合された後、ＡＳＩＣチップ内で処理される。
好ましくは、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップのそれぞれは、基板の音響穴に取り付けられる。
好ましくは、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップのバックチャンバーを形成するための金属ケーシングをさらに含み、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップは前記バックチャンバーにより音響的に結合される。
好ましくは、前記フィルタは、基板をさらに含み、前記金属ケーシングは前記基板とともに密閉したバックチャンバーを形成する。
好ましくは、前記出力信号は直列接続の方式により結合される。
好ましくは、各ＭＥＭＳマイクロフォンチップの共振周波数は、ＭＥＭＳマイクロフォンチップの振動膜の共振周波数、フロントチャンバーサイズ及び音響開口サイズの少なくとも１つを設定することによって調整される。
本発明の実施例によれば、本発明にかかる音響バンドパスフィルタを含み、音波を感知するための音響感知装置を提供する。
好ましくは、前記音波は超音波を含む。好ましくは、前記音響感知装置はマイクロフォンである。
また、当業者であれば、従来技術に多くの問題が存在するが、本発明の各実施例又は請求項の技術的解決手段は、１つ又は複数の問題点のみを改善し、従来技術又は背景技術に挙げられた全ての技術的問題を同時に解決する必要がないことを理解すべきである。当業者であれば、１つの請求項に言及されていない内容を該請求項を制限するものとしてはならないことを理解すべきである。
以下、本発明のその他の特徴及びその利点が明瞭であるように、図面を参照して本発明の例示的な実施例を詳細に説明する。
添付の図面は明細書に合わせられ明細書の一部となり、本発明の実施例を示し、その説明とともに本発明の原理を解釈するのに用いられる。
本発明の一実施例による音響バンドパスフィルタを模式的に示す図である。 一実施例による音響バンドパスフィルタの効果を説明するための概略的曲線図である。 別の実施例による音響バンドパスフィルタの効果を説明するための模式的曲線図である。 本発明の実施例による音響感知装置を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の様々な例示的な実施例を詳細に説明する。注意すべきことは、別途具体的な説明がない限り、こられの実施例に記載の部品とステップの相対位置、数式及び数値は本発明の範囲を制限するものではない。以下、少なくとも１つの例示的な実施例に対する説明は実質的に解釈的なものに過ぎず、本発明及びその応用又は使用を制限するものではない。
かかる分野における一般技術者の公知する技術、方法及び装置に対する詳細な説明は省略されるかも知れないが、適切な場合、前記技術、方法及び装置は明細書の一部と見なされるべきである。
ここで例示し検討される全ての実例において、いかなる具体的な数値は例示的なものに過ぎず、制限するためのものではないと解釈されるべきである。そのため、例示的な実施例のその他の実例は異なる数値を有することができる。注意すべきことは、類似する符号とアルファベットは以下の図面において類似する項目を表示するため、ある項目が１つの図面に定義された場合、後の図面においてはさらに検討する必要がない。以下、図面を参照して本発明の実施例と実例を説明する。
図１は本発明の実施例による音響バンドパスフィルタを示す図である。図１に示すように、該音響バンドパスフィルタは、２つのＭＥＭＳマイクロフォンチップ１０３、１０４及びＡＳＩＣチップ１０５を含む。当業者であれば、ＭＥＭＳマイクロフォンチップの数は２つに限定されず、２つより多くてもよいことを理解すべきである。
前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１０３、１０４の出力信号は、リード線１０６を介してＡＳＩＣチップ１０５に結合（Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）される。前記出力信号は、先にリード線１０６を介して結合され、その後ＡＳＩＣチップ１０５に入力されてもよく、又は、ＡＳＩＣチップ内で結合されてもよい。当業者であれば、前記ＡＳＩＣチップは、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップから分離されてもよく、又は、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップに内蔵されてもよい。結合された出力信号はＡＳＩＣチップ内で処理される。例えば、処理された信号をその他の電子機器、例えば、携帯電話、測位装置のその他の部材等に出力する。
一実例において、前記出力信号は直列接続の方式により結合され、音響バンドパスフィルタの信号対雑音比を向上させる。
２つのＭＥＭＳマイクロフォンチップの出力を結合することによって、マイクロフォンチップの共振帯域幅を増加させることができる。例えば、図２において、点線２０２は第１マイクロフォンチップの出力曲線を示し、点線２０３は第２マイクロフォンチップの出力曲線を示す。実線２０１は２つの出力曲線の組み合わせを示す。実線２０１の最上部には通過帯域が形成されている。
図３では、例示的に３つのＭＥＭＳマイクロフォンチップを組み合わせた曲線を示している。点線３０２は第１マイクロフォンチップの出力曲線を示し、点線３０３は第２マイクロフォンチップの出力曲線を示し、点線３０４は第２マイクロフォンチップの出力曲線を示す。実線３０１は２つの出力曲線の組み合わせを示す。実線３０１の最上部には広い通過帯域が形成されている。
図２と図３における横座標は周波数を示し、縦座標は感度を示す。図２と図３に示された曲線は例示的なものに過ぎず、実際の曲線形状を代表せず、前記曲線から実際値を読み取ることができない。
一方、前記通過帯域により音波入力のフィルタリングを実現することができる。他方、このような音響バンドパスフィルタは高周波数で優れた特性を有するため、このような音響バンドパスフィルタにより形成されたマイクロフォンは、高周波部において優れた音声特性を有することができる。
好ましくは、図１に示すように、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１０３、１０４のそれぞれは、例えば、ＰＣＢなどの基板１０１に取り付けられている。前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップの開口は基板１０１の音響穴１０７、１０８に対応する。
好ましくは、図１において、音響バンドパスフィルタは、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップのバックチャンバーを形成するための金属ケーシング１０２をさらに含む。前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１０３、１０４は、前記バックチャンバーを介して音響結合される。例えば、前記金属ケーシング１０２は前記基板１０１とともに密閉したバックチャンバーを形成する。
このような音響結合により、音響バンドパスフィルタの感度及び／又は信号対雑音比をさらに向上させることができる。
例えば、ＭＥＭＳマイクロフォンチップの振動膜の共振周波数、フロントチャンバーサイズ及び音響開口サイズの少なくとも１つを設定することによって各ＭＥＭＳマイクロフォンチップの共振周波数を調整することができる。
図４は本発明の一実施例による音響感知装置４０１を模式的に示す図である。該音響感知装置４０１は、本発明による音波を感知するための音響バンドパスフィルタ４０２を含む。音響バンドパスフィルタ４０２は、例えば、図１に示された音響バンドパスフィルタである。
一実例において、このような音響感知装置を用いて超音波を検出することができる。例えば、超音波を検出することにより物体の位置を測位する。
別の例において、このような音響感知装置をマイクロフォンとして用いることができる。本発明の音響バンドパスフィルタはＭＥＭＳマイクロフォンチップの高周波部を強化することができるため、このようなマイクロフォンは優れた高周波特性を有する。
既に実例を通じて本発明の幾つかの特定の実施例を詳細に説明したが、当業者であれば、以上の実例は説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲を制限するためのものではないことを理解すべきである。当業者であれば、本発明の範囲と趣旨を逸脱しない限り、上記実施例を修正することができることを理解すべきである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により制限される。

Claims (9)

  1. 少なくとも２つのＭＥＭＳマイクロフォンチップと、
    ＡＳＩＣチップと、を含み、
    前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップの出力信号は結合された後、ＡＳＩＣチップで処理される、
    ことを特徴とする音響バンドパスフィルタ。
  2. 前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップのそれぞれは、基板の音響穴に取り付けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
  3. 前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップのバックチャンバーを形成するための金属ケーシングをさらに含み、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップは前記バックチャンバーを介して音響結合される、ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
  4. 基板をさらに含み、前記金属ケーシングは前記基板とともに密閉したバックチャンバーを形成する、ことを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
  5. 前記出力信号は直列接続の方式により結合される、ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
  6. 各ＭＥＭＳマイクロフォンチップの共振周波数は、ＭＥＭＳマイクロフォンチップの振動膜の共振周波数、フロントチャンバーサイズ及び音響開口サイズの少なくとも１つを設定することによって調整される、ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
  7. 請求項１に記載の音響バンドパスフィルタを含む、音波を感知するための、音響感知装置。
  8. 前記音波は超音波を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の音響感知装置。
  9. 前記音響感知装置はマイクである、ことを特徴とする請求項７に記載の音響感知装置。

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