JP2019083479A

JP2019083479A - マイクロホン保持構造

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Publication number: JP2019083479A
Application number: JP2017211156A
Authority: JP
Inventors: 旭多賀屋; Akira Tagaya
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-05-30
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: US10534242B2; US20190127216A1; JP6594397B2; CN208798223U

Abstract

【課題】ＭＥＭＳマイクロホンの収音性能を低下させることなく、光電効果による音ノイズを低減するマイクロホン保持構造を提供する。【解決手段】マイクロホン保持構造は、筐体と、筐体に形成された空気と光が通過する少なくとも１つの開口部１２２と、開口部より収音する収音部２９２をもつＭＥＭＳマイクロホンと、ＭＥＭＳマイクロホン２９０が実装された基板２７０と、筐体と基板の間に配置される音孔３３０をもった第１部材３００とを備える。音孔は、開口部と収音部の間を空気が通るように配置され、第１部材は音孔を分断するように配置されるブリッジ部を有する。第１部材は、ブリッジ部と収音部の間に収音空間３６０をもつ。【選択図】図３

Description

本発明はマイクロホンの保持構造に関する。

近年、デジタルカメラや監視カメラは音を検知し記録するためにマイクロホンを内蔵している。従来、小型のマイクロホンとしてＥＣＭ（ＥｌｅｃｔｒｅｔＣｏｎｄｅｎｓｅｒｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ）が使用されていた。しかしカメラ本体の小型化や省電力化、デジタル化といった観点から、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）マイクロホンが採用されつつある。ＭＥＭＳマイクロホンは振動膜（ダイアフラム）と固定膜（バックプレート）を半導体基板上に備え小型パッケージ化されている。そして音圧により振動膜が振動し、振動膜と固定膜との距離が変化することによりキャパシタ静電容量が変化する。この電圧変化をもとに音圧を電気信号として出力している。ＭＥＭＳマイクロホンは振動衝撃、熱変化に強いとされているが、さらに高品質な音を収音するためマイクロホン保持部材を用いることが多い。カメラ内部にはレンズを駆動するためのモーターやギアが搭載されている場合があり、マイクロホン保持部材により振動雑音がマイクロホンに伝わるのを防いでいる。また衝撃からマイクロホンを保護するための緩衝部材としてもマイクロホン保持部材は活用されている。

特開２００６−１８６４２２号公報特開２０１４−１４３６７４号公報

ＭＥＭＳマイクロホンを構成している半導体基板に光が当たると、物質内部の伝導電子が増加し、電気伝導率が増加することにより電流が発生する。これを光電効果と呼ぶ。光電効果により発生する電流がノイズとなり、ＭＥＭＳマイクロホンにより収音された音にもノイズが入ってしまうことがある。

特許文献１に記載されたマイクロホン保持構造では、収音用の穴とその穴を開閉する部材により外部から異物が入り込むことを防いでいる。また防水防塵処理として、収音性の高い通気性を有する透過膜でマイクロホンの収音口を塞いでいる。しかしながら、開閉部材を開けた状態では光が透過膜を透過し直接マイクロホンに当たる。ＭＥＭＳマイクを使用する場合、光電効果により収音した音にノイズが記録される恐れがある。

一方、特許文献２に記載されたマイクロホン保持構造では、通気性のない専用のフィルタを用いて筐体の開口部を塞ぐ構造をとっている。さらにマイクロホンへ伝わる振動雑音を防ぐために、専用のマイクロホン保持部材を使用している。通気性のないフィルタにより光が直接マイクロホンに当たることはないが、音の通りも遮断しているため収音性能が低下する恐れがある。

そこで、本発明の目的は、ＭＥＭＳマイクロホンの収音性能を低下させることなく、光電効果による音ノイズを低減するマイクロホン保持構造を提供することである。

本発明のマイクロホン保持構造は、筐体と、筐体に形成された空気と光が通過する少なくとも１つの開口部と、開口部より収音するＭＥＭＳマイクロホンと、ＭＥＭＳマイクロホンが筐体の内部側面に実装された収音部をもつ基板と、筐体と基板の間にそれぞれに当接するよう配置される音孔をもった第１部材とを備え、音孔は開口部と収音部間を空気が通るように配置され、第１部材は音孔を分断するように配置されるブリッジ部を有し、第１部材はブリッジ部と収音部の間に収音空間をもつ。

本発明によれば、ＭＥＭＳマイクロホンの収音性能を低下させることなく、光電効果による音ノイズを低減するマイクロホン保持構造を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係るマイクロホン保持構造の外観斜視図本発明の第１の実施形態に係るマイクロホン保持構造の概略構成を示す断面図図２に示したマイクロホン保持構造の詳細構成を示す断面図本発明の第１の実施形態に係る緩衝部材の断面斜視図本発明の第２の実施形態に係るマイクロホン保持構造の断面斜視図本発明の第２の実施形態に係る緩衝部材の裏面全体斜視図

［実施例１］
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を用いて説明する。

マイクロホン保持構造の例として、監視カメラを例に挙げて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロホン保持構造の外観斜視図である。監視カメラ１００は、映像の撮影と記録、音声の検知と記録が可能である。監視カメラ１００は筐体を有し、筐体はアッパーケース１２０とボトムケース１５０により構成される。アッパーケース１２０には音を収音するための開口部１２２が形成されている。アッパーケース１２０とボトムケース１５０はそれぞれ、例えば金属ダイキャストやポリカーボネートなどの樹脂成形で作製することができる。アッパーケース１２０はレンズ保護部材１１０を備えており、収容される部品を衝撃やゴミから守る役割を担っている。レンズ保護部材１１０は例えば透明ポリカーボネートなどで形成される。

図２はマイクロホン保持構造の概略構成を示す断面図である。

アッパーケース１２０とボトムケース１５０は、爪嵌合でお互いに締結されている。レンズ保護部材１１０はアッパーケース１２０に接着剤を用いて固定されている。

筐体内部には例えば基板保持部材１１０、レンズ２０２と撮像素子２０４、レンズ駆動装置、センサ基板２０６、カメラ筐体２０８などから構成されるカメラ部２００が収容されている。筐体内部には、さらに、カメラ部保持部材２４０、制御基板２５０、マイク基板２７０、第１部材としての緩衝部材３００が収容される。基板保持部材１４０は例えばポリカーボネートなどの樹脂成形で作製することができる。

カメラ部２００はレンズ保護部材１１０とレンズ２０２を通じて受光した光を撮像素子２０４で電気信号に変換する。撮像素子２０４はセンサ基板２０６に実装されており、制御基板２５０へワイヤ２３０ａで電気的に接続され、取得した撮像データを制御基板２５０に伝送する。

制御基板２５０は電源供給やカメラ制御、ネットワークへの接続など、監視カメラ１００全体の制御機能を担っている。制御基板２５０はボトムケース１５０にねじなどの固定部材により固定されている。

図３はマイクロホン保持構造の詳細構成を示す断面図である。アッパーケース１２０に形成された開口部１２２は、筐体内部と外部間に空気や音そして光を通す構造になっている。また開口部底面１２４は略平面上になっており、緩衝部材３００に当接することで筐体内部のノイズが入り込むことを防ぐとともに、外部からの衝撃を緩和している。

マイク基板２７０の裏面にはＭＥＭＳマイクロホン２９０が実装されている。そしてＭＥＭＳマイクロホン２９０には収音部２９２が形成されている。またマイク基板２７０はワイヤ２３０ｂなどで制御基板２５０に電気的に接続されており、基板保持部材１４０にねじやテープなどで固定されている。

ＭＥＭＳマイクロホン２９０は振動膜（ダイアフラム）と固定膜（バックプレート）を半導体基板上に備え小型パッケージ化されている。そして音圧により振動膜が振動し、音圧を電気信号として出力する音響部品である。ＭＥＭＳマイクロホン２９０は開口部１２２と緩衝部材３００に形成される音孔３３０、マイク基板２７０に形成される穴２７２を通じて音を取得する。

基板保持部材１４０は略円筒形状の突起部１４２ａ、１４２ｂを有しており、マイク基板２７０と緩衝部材３００の位置を固定する。

ここで緩衝部材３００について詳細に説明する。

図４は緩衝部材３００の断面斜視図である。

緩衝部材３００は略長方形の黒色シリコンゴムなどの光を通さない材質であり、さらに、弾性部材で形成されている。そして筐体内外部からの振動騒音を低減しマイクロホン２９０のＳ／Ｎを向上する役割を担っている。また緩衝部材３００は第１の面３１０と第２の面３２０を有しており、第１の面３１０は筐体の開口部底面１２４と当接するように配置される。第１の面３１０は開口部１２２を囲っており、筐体内部からのノイズがＭＥＭＳマイクロホン２９０に入らないよう遮断する役割を担っている。第２の面３２０はマイク基板２７０と当接するように配置され、マイク基板２７０に伝わる振動を減衰させる。緩衝部材３００は開口部１２２の範囲外に位置決め用穴３８０ａ、３８０ｂを有しており、基板保持部材１４０の突起部１４２ａ、１４２ｂが第２の面３２０側より通ることにより位置が決定される構造になっている。それによりＭＥＭＳマイクロホン２９０の位置と緩衝部材３００の配置ずれを防ぐことができ、組立性の向上と適切な収音性能を確保できる。

緩衝部材３００は音孔３３０を分断するように配置されるブリッジ部３５０を有している。ブリッジ部３５０は収音部２９２の開口幅よりも大きい幅で形成され、開口部１２２から入射した光３９０が収音部２９２を通過し、ＭＥＭＳマイクロホン２９０に直接当たらないよう遮光できる幅を有している。またブリッジ部３５０は緩衝部材３００の基本肉厚より薄く形成されており、マイク穴２７２とブリッジ部３５０の間には収音空間３６０を有している。それによりブリッジ部３５０が収音部２９２を塞ぐことなく空気の通り道を確保し、収音性能を確保している。なおブリッジ部３５０の肉厚は光を通さず、成形性を考慮した肉厚が望ましい。

ＭＥＭＳマイクロホン２９０を構成している半導体基板に光が当たると、光電効果により電流が発生する。その電流がノイズとなり、ＭＥＭＳマイクロホン２９０により収音された音にもノイズが入ってしまうことがある。

本実施形態１では、開口部１２２から入った光をブリッジ部３５０が遮断し、収音部２９２を通りＭＥＭＳマイクロホン２９０に光が入ることを防ぐ構造になっている。これにより光電効果によるノイズ発生を低減させることが可能になる。仮に開口部１２２にブリッジ部を設けた場合、ＭＥＭＳマイクロホン２９０からの距離が遠いため、ブリッジ部の幅が広く必要になる。また開口部１２２が分断されることにより、外観品位が低下することが考えられる。よってＭＥＭＳマイクロホン２９０に近い、緩衝部材３００にブリッジ部を設けることが望ましい。

以上により、本発明の第１の実施形態によれば、ＭＥＭＳマイクロホンでの収音と、内部音ノイズの遮断、衝撃と振動ノイズの低減、そして開口部から入射する光を遮光することが可能となる。その結果、高品質な収音とともに、光電効果に起因するノイズを低減することが可能になる。

なお、上述した本発明の第１の実施形態において、筐体は２部品から構成されているが、３つもしくはそれ以上の部品から構成されていてもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、アッパーケース１２０とボトムケース１５０の固定方法は、ねじや接着を用いて固定してもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、レンズ保護部材１１０は球形をしているが、非球面形状や平板形状などでもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、レンズ保護部材１１０の固定方法はねじや超音波溶着、もしくは別部品を用いて固定してもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、制御基板２５０は１つであったが、カメラ制御用と電源管理用などの複数の基板構成であってもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、制御基板２５０とセンサ基板２０６の接続はフレキシブル基板やフラットケーブルを使用して電気的に接続してもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、マイク基板２７０はフレキシブル基板などを用いて、ワイヤ２３０ｂを用いずに直接制御基板２５０に接続してもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、マイク基板２７０の裏面にＭＥＭＳマイクロホン２９０が実装されていたが、表面に実装されていてもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、ＭＥＭＳマイクロホン２９０は単数実装されていたが、収音のステレオ化や指向性を調整するために複数実装されていてもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、緩衝部材３００はシリコンゴムで形成されていたが、ジエン系ゴムや熱可塑性エラストマーなど、他の弾性材料で形成してもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、緩衝部材３００の位置を決めるために位置決め用穴３８０と基板保持部材１１０の突起部１１２を用いたが、緩衝部材３００の外形を使用したり、位置決め用の治具を用いたりしてもよい。

［実施例２］
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。監視カメラは屋外で使用することを考慮し、防水防塵構造をとられている場合がある。本発明の第２の実施形態では、上述した本発明の第１の実施形態に係るマイクロホン保持構造と比較して、緩衝部材の形状や防水防塵構造の部品構成が異なる。

以下では主に、本発明の第１の実施形態との相違点について重点的に説明し、同一な構成の説明は省略する。

図１において、アッパーケース１２０には音声を記録するための音孔と発光穴を兼ねた開口部１２２が形成されている。アッパーケース１２０とボトムケース１５０はパッキン（不図示）を挟み、爪嵌合でお互いに締結されている。それにより筐体内部に水や粉塵が浸入することを防ぐ密閉筐体となっている。レンズ保護部材１１０は両面テープ（不図示）を挟みアッパーケース１２０に接着剤を用いて固定されている。パッキンは例えばシリコンやウレタンフォーム材で形成されており、外部からの水や塵の浸入を防ぐ役割を担う。両面テープは例えばアクリル系粘着剤を用いたテープで形成されており、外部からの水や塵の浸入を防ぐ役割を担う。

図５は本発明の第２の実施形態に係るマイクロホン保持構造の詳細構成を示す断面斜視図である。

アッパーケース１２０の内側から開口部１２２を塞ぐように、通気性をもった防水フィルタ４００が配置されている。防水フィルタ４００は例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）多孔膜で形成されており水や塵の侵入を防ぐ。また防水フィルタ４００は防水性能を担保しながらも通気性をもつことでＭＥＭＳマイクロホン２９０の収音性能を低下させることがない。

防水フィルタ４００の筐体内部側面には透明の支持部材４０２が貼り付けられている。支持部材４０２は例えば透明のＰＥＴシートなどで形成されている。支持部材４０２は防水フィルタ４００の剛性を高める役割を担い、防水フィルタ４００を開口部１２２に貼り付ける際の作業性が向上する。また、支持部材４０２は音孔５３０の上方部に空気を通す空気穴を有している。また、支持部材４０２は緩衝部材５００によって筐体に対して押圧されている。

防水フィルタ４００は例えば両面テープや接着剤によりアッパーケース１２０に固定されるが、ねじや爪による嵌合を用いて固定してもよい。

マイク基板４７０の筐体の内部側面にはＭＥＭＳマイクロホン２９０と発光体４９０が実装されている。またマイク基板４７０は穴４７２と発光体穴４７４が形成されており、基板保持部材４１０にねじやテープなどで固定されている。発光体４９０より発せられた光は支持部材４０２と防水フィルタ４００を透過し、開口部１２２より照射されることで、ユーザーにカメラの電源や録画状態を知らせる。

マイク基板４７０と防水フィルタ４００の間に緩衝部材５００が配置されており、緩衝部材５００はマイク穴４７２の間に収音空間４５０を有している。

図６は本発明の第２の実施形態に係る緩衝部材の裏面全体斜視図である。

緩衝部材５００は略長方形のシリコンゴムなどの非透過性弾性部材で形成され、筐体内外部からの振動騒音を低減しＭＥＭＳマイクロホン２９０のＳ／Ｎを向上する役割を担っている。また緩衝部材５００には音孔５３０と発光体穴５４０が形成されており、音孔５３０には音孔５３０内に突出する略十字ブリッジ部５５０が形成されている。そして十字ブリッジ部５５０とマイク穴４７２の間に収音空間４５０を有している。音孔５３０と発光体穴５４０を別に設けることにより、発光体４９０の光がＭＥＭＳマイクロホン２９０に入ることはない。

十字ブリッジ部５５０は収音部２９２の開口幅よりも大きい幅で形成されている。そして開口部１２２から入射した光が防水フィルタ４００、支持部材４０２の空気穴を透過し、収音部２９２よりＭＥＭＳマイクロホン２９０に当たらないよう遮光できる幅を有している。また十字ブリッジ部５５０は緩衝部材５００の基本肉厚より薄く形成されている。

さらに十字ブリッジ部５５０の根本に補強リブ５６０を有している。ブリッジ部が十字型になっているため支持点が多くなり、ブリッジ部全体の剛性が高くなっている。さらに補強リブ５６０により、ブリッジ部根本の変形を抑制できる。収音性能を更に向上させるため音孔５３０を大きくする場合、ブリッジ部の変形を抑えることで安定した遮光が可能となる。その結果、風雨の強い環境などにカメラを設置した場合でも、光電効果に起因する音ノイズを防ぐことができる。また補強リブ５６０は十字ブリッジ部５５０の根本のみを補強することで、収音空間４５０を確保しＭＥＭＳマイクロホン２９０の収音性能低下を防いでいる。

防水防塵性能を考えた場合、防水フィルタ４００は薄膜シートで形成されているため、外部からの飛来物により破損する恐れがある。その結果、防水防塵性能を満足することができなくなる可能性がある。本実施形態２では、防水フィルタ４００に外力が働き、防水フィルタ４００が筐体内部方向にたわんだ際、十字ブリッジ部５５０に当たる構造になっている。十字ブリッジ部５５０により防水フィルタ４００の内側を支えることで、防水フィルタ４００が過剰に変形することを抑制し破損を防ぐことができる。その結果、防水防塵性能の信頼性を向上させることができる。

１００監視カメラ
１２０アッパーケース
１５０ボトムケース
１２２開口部
２７０マイク基板
２９０ＭＥＭＳマイクロホン
３００，５００緩衝部材
３３０，５３０音孔
３５０，５５０ブリッジ部

Claims

筐体と、前記筐体に形成された空気と光が通過する少なくとも１つの開口部と、
前記開口部より収音する収音部をもつＭＥＭＳマイクロホンと、
前記ＭＥＭＳマイクロホンが実装された基板と、
前記筐体と前記基板の間に配置される音孔をもった第１部材とを備え、
前記音孔は、前記開口部と前記収音部の間を空気が通るように配置され、
前記第１部材は、前記音孔を分断もしくは、前記音孔に突出するように配置されるブリッジ部を有し、前記第１部材は前記ブリッジ部と前記収音部の間に収音空間をもつ
ことを特徴とするマイクロホン保持構造。
前記第１部材は、外部からの衝撃を緩和する緩衝部材であり、光を通さない材質で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロホン保持構造。
前記ブリッジ部は前記収音部の開口幅よりも大きい幅で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロホン保持構造。
前記ブリッジ部には、補強リブが形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のマイクロホン保持構造。
前記基板は発光体を実装していることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のマイクロホン保持構造。
前記第１部材は前記発光体から発する光を通すための発光穴を有していることを特徴とする、請求項５に記載のマイクロホン保持構造。
前記開口部を前記筐体の内部から塞ぐように配置される、通気性のある防水フィルタを有していることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のマイクロホン保持構造。
前記防水フィルタは前記筐体の内部側面に透明の支持部材を有しており、前記支持部材は前記第１部材によって前記筐体に対して押圧されていることを特徴とする、請求項７に記載のマイクロホン保持構造。
前記支持部材は前記音孔の上方部に空気を通す空気穴を有していることを特徴とする、請求項８に記載のマイクロホン保持構造。
前記筐体は映像を撮影するためのレンズ、撮像素子、レンズ駆動装置を有している、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のマイクロホン保持構造。