JP2020014157A - マイクロホン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外来振動に起因する音の検出ノイズを簡易な構成で効果的に低減できるマイクロホン装置を提供する。【解決手段】マイクロホン装置１Ａは、板状の基板２Ａと、基板２Ａの一方の面２１に固定されたマイクロホンユニット３Ａと、基板２Ａの他方の面２２に固定された振動センサ４とを有する。マイクロホンユニット３Ａと振動センサ４とが、基板２Ａの平面視において互いに重なる位置に配置される。板状の基板２Ａを挟んで近接した位置にマイクロホンユニット３Ａと振動センサ４とが配置されるため、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動が振動センサ４において精度よく検出される。【選択図】図１

Description

本発明は、音圧の計測などに用いられるマイクロホン装置に関する。

例えば工業製品の試験や検査などにおいて機器が発生する音の大きさをマイクロホンで計測し、その作動状態などを評価する場合がある。マイクロホンによる音の計測では、マイクロホンに不要な外来振動が伝わると、外来振動に起因したノイズが計測結果に含まれてしまう。そのため、音の計測精度を高めるためには、外来振動に起因するノイズを抑制する必要がある。

下記の先行技術文献には、マイクロホンに伝わる振動を振動センサにより検出し、検出した振動に応じてマイクロホンが検出した信号を補正する防振マイクロホン装置が記載されている。

特開２００２−１２５２８６号公報

ところで、振動センサとマイクロホンは同一の位置に配置できず、ある程度の距離を置いて配置せざるを得ないため、振動センサにおいて検出される振動はマイクロホンに伝わる実際の振動に対して誤差を含んでいる。そこで、上述した先行技術文献には、振動センサとマイクロホンとの距離に応じた振動の減衰や遅延を考慮に入れて、マイクロホンの位置における振動の影響を計算し、その影響を取り除くようにマイクロホンの信号を処理することが記載されている。

しかしながら、複数の異なる振動源から同時にマイクロホンへ振動が伝わる場合、１つの地点に設置された振動センサの検出結果のみでマイクロホンに伝わる実際の振動を精度よく計算するのは困難である。一方、複数の振動センサを用いてマイクロホンの位置での振動を計算する場合には、構成部品が増えるとともに信号処理が複雑になるという不利益がある。また、振動センサとマイクロホンとの距離に起因する上述した振動検出の誤差は、周波数に応じて変化する傾向があるため、広い帯域で誤差を抑えることが難しいという不利益もある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外来振動に起因する音の検出ノイズを簡易な構成で効果的に低減できるマイクロホン装置を提供することにある。

本発明の一態様に係るマイクロホン装置は、板状の基板と、基板の一方の面に固定されたマイクロホンユニットと、基板の他方の面に固定された振動センサとを有する。マイクロホンユニットと振動センサとが、基板の平面視において互いに重なる位置に配置される。

上記マイクロホン装置によれば、板状の基板を挟んで近接した位置にマイクロホンユニットと振動センサとが配置されるため、マイクロホンユニットに伝わる外来振動が振動センサにおいて精度よく検出される。これにより、振動センサにおける振動の検出結果を用いて、マイクロホンユニットにより検出された音に含まれる外来振動に起因したノイズを効果的に低減させることが可能になる。

上記マイクロホン装置は、基板を収容するケースを有してよい。マイクロホンユニットは、検出対象の音を入力する音孔を含んでよい。ケースは、外部の音を音孔に導く導入孔を含んでよい。
この構成によれば、ケースによって基板上の部品が保護されるとともに、マイクロホンユニットの音孔に外部の音が導かれる。

基板の一方の面及び他方の面と平行であり、かつ、当該一方の面及び当該他方の面からの距離が等しい仮想平面を規定した場合に、ケースは、少なくとも導入孔を形成する部分以外の形状が、仮想平面に関して面対称であってよい。また、この場合、マイクロホンユニットは、基板に固定される底面と、底面に対向する上面とを含んでよく、音孔は、マイクロホンユニットの上面に形成されてよく、導入孔は、マイクロホンユニットの音孔に向かって仮想平面に垂直な方向に伸びていてよい。
この構成によれば、少なくとも導入孔を形成する部分以外のケースの形状が仮想平面に関して面対称であるため、仮想平面に沿ってケースの外面に振動が加わった場合に、ケースや基板を伝わる振動の分布も仮想平面に関して対称性を持ち易くなる。従って、仮想平面に沿ってケースの外面に振動が伝わり易くなるようにケースを他の物体に設置することで、マイクロホンユニットと振動センサとには対称な振動が伝わり易くなる。

上記マイクロホン装置は、ケースに固定されたケーブルを有してよい。ケーブルとケースとの固定部分において、ケーブルの中心線が仮想平面に沿っていてよい。
この構成によれば、ケーブルからの振動が仮想平面に沿ってケースに伝わり易くなる。

ケースの内部には、基板を収容する内部空間が形成されていてよい。基板は、内部空間を形成するケースの内壁に外縁が固定されてよい。導入孔は、ケースの内壁からマイクロホンユニットの音孔に向かって突出した凸部に形成されていてよい。凸部の端面とマイクロホンユニットの上面とが密着していてよい。
このように、ケースの内壁に基板の外縁が固定されることによって、ケースからの振動が基板に沿って伝わり易くなるため、マイクロホンユニットと振動センサとには対称な振動が伝わり易くなる。

ケースの内部には、基板を収容する内部空間が形成されていてよい。基板は、内部空間を形成するケースの内壁に外縁が固定されてよい。導入孔は、ケースの内壁からマイクロホンユニットの音孔に向かって突出した凸部に形成されていてよい。上記マイクロホン装置は、凸部の端面とマイクロホンユニットの上面との間に挿入され、導入孔の一部を形成する緩衝部材を有してよい。
このような緩衝材を設けることにより、凸部とマイクロホンユニットとの隙間から音波が漏れ難くなるとともに、凸部からマイクロホンユニットへ伝わる振動が抑制され易くなる。

基板は、円形の平面形状を持ってよい。マイクロホンユニット及び振動センサは、円形の平面形状の中心に配置されてよい。
この構成によれば、基板の外縁から伝わる振動がマイクロホンユニットと振動センサとに対称に伝わりやすくなる。

ケースの内部には、基板を収容する内部空間が形成されてよい。基板は、内部空間を形成するケースの内壁に外縁が固定されているとともに、マイクロホンユニット及び振動センサを囲む複数の位置に切り欠き孔が形成されていてよい。
この構成によれば、基板の外縁から伝わる振動によって、基板にたわみが生じ易くなり、マイクロホンユニット及び振動センサが配置された位置における基板の面に垂直な方向への振動が強調される。そのため、基板を挟んで配置されたマイクロホンユニット及び振動センサには、基板に垂直な方向において近似した振動が伝わり易くなる。

ケースの内部には、基板を収容する内部空間が形成されてよい。基板は、長方形の平面形状を持つとともに、長方形の平面形状における２つの短辺に対応する外縁部分において、内部空間を形成するケースの内壁に固定されていてよい。マイクロホンユニット及び振動センサは、長方形の平面形状の中心に配置されてよい。
この構成によれば、基板の外縁から伝わる振動によって、基板にたわみが生じ易くなり、マイクロホンユニット及び振動センサが配置された位置における基板の面に垂直な方向への振動が強調される。そのため、基板を挟んで配置されたマイクロホンユニット及び振動センサには、基板に垂直な方向において近似した振動が伝わり易くなる。
この場合、基板の長方形の平面形状を、四隅が切り欠かれた長方形とすることによって、基板のたわみが更に生じ易くなるため、マイクロホンユニット及び振動センサに近似した振動が伝わり易くなる。

ケースは、導入孔を避けて中実に形成されていてもよい。これにより、ケースを樹脂成形などによって作成することが可能になるため、ケースの内部に基板を収容する製造工程が簡易になる。

本発明によれば、外来振動に起因する音の検出ノイズを簡易な構成で効果的に低減できるマイクロホン装置を提供できる。

図１Ａ〜図１Ｅは、第１の実施形態に係るマイクロホン装置の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るマイクロホン装置における要部の構造を図解した拡大断面図である。 図３は、マイクロホン装置の機能的な構成の一例を示す図である。 図４Ａ〜図４Ｅは、第１の実施形態に係るマイクロホン装置の一変形例を示す図である。 図５Ａ〜図５Ｅは、第２の実施形態に係るマイクロホン装置の一例を示す図である。 図６Ａ〜図６Ｂは、第２の実施形態に係るマイクロホン装置における要部の構造を図解した拡大断面図である。 図７Ａ〜図７Ｅは、第２の実施形態に係るマイクロホン装置の第１変形例を示す図である。 図８Ａ〜図８Ｂは、第２の実施形態に係るマイクロホン装置の第２変形例を示す図である。 図９Ａ〜図９Ｂは、第２の実施形態に係るマイクロホン装置の第３変形例を示す図である。 図１０Ａ〜図１０Ｄは、第３の実施形態に係るマイクロホン装置の一例を示す図である。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照しながら、第１の実施形態に係るマイクロホン装置１Ａについて説明する。以下の各実施形態の説明では、マイクロホン装置１Ａを構成する各要素の相対的な位置関係を示すため、互いに直交する３つの方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が規定される。Ｘ方向は互いに逆向きの方向「Ｘ１」及び「Ｘ２」を含み、Ｙ方向は互いに逆向きの方向「Ｙ１」及び「Ｙ２」を含み、Ｚ方向は互いに逆向きの方向「Ｚ１」及び「Ｚ２」を含む。Ｘ方向、Ｙ方向は横方向、Ｚ方向は縦方向とも呼ばれる。これらの方向は、説明の便宜上規定されたものに過ぎず、マイクロホン装置１Ａが使用される態様を限定するものではない。

図１Ａ〜図１Ｅは、第１の実施形態に係るマイクロホン装置１Ａの一例を示す図である。図１Ａは、マイクロホン装置１ＡをＸ２側から見た側面図である。図１Ｂは、マイクロホン装置１ＡをＺ１側から見た平面図である。図１Ｃは、マイクロホン装置１ＡをＹ方向の中央で切断した断面図である。図１Ｄは、マイクロホン装置１Ａに含まれる基板２Ａの平面図である。図１Ｅは、基板２ＡをＹ方向の中央で切断した断面図である。

図１Ａ〜図１Ｅに示すマイクロホン装置１Ａは、板状の基板２Ａと、基板２Ａの一方の面２１に固定されたマイクロホンユニット３Ａと、基板２Ａの他方の面２２に固定された振動センサ４と、基板２Ａを収容するケース５Ａと、ケース５Ａに固定されたケーブル６とを有する。

本実施形態に係るマイクロホン装置１Ａでは、図１Ｃ〜図１Ｅに示すように、基板２Ａの平面視において（Ｚ方向から基板２Ａを見て）、マイクロホンユニット３Ａと振動センサ４とが互いに重なる位置に配置されている。そのため、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動が、基板２Ａを挟んで近接した位置にある振動センサ４において精度よく検出される。

また、本実施形態に係るマイクロホン装置１Ａでは、図１Ｅに示すように、基板２Ａの一方の面２１及び他方の面２２とそれぞれ平行であり、かつ、面２１及び面２２からの距離が等しい仮想平面Ｐが規定される。ケース５Ａは、後述する導入孔５２Ａを形成する部分以外の形状が、この仮想平面Ｐに対して面対称である。図１Ａ及び図１Ｂの例において、ケース５Ａの全体的な形状は略円柱である。Ｚ１側の外面５０２とＺ２側の外面５０３の形状は円であり、仮想平面Ｐに対してそれぞれ平行である。外面５０２と外面５０３との間には、曲面状の外面５０１が設けられている。外面５０１は、仮想平面Ｐに対して垂直である。

外面５０１のＸ１側には、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、Ｘ１方向へ円錐台状に盛り上がったケーブル固定部５３が設けられている。ケーブル固定部５３の頂部には、Ｘ２方向に向かってケーブル６の端部が埋め込まれている。ケーブル６の端部から引き出された電線６３は、基板２Ａに設けられたコネクタや端子等に接続される。ケーブル６とケース５Ａとの固定部分（ケーブル固定部５３）では、ケーブル６の中心線Ｌ（長手方向に垂直な円形の断面の中心を通る線）が仮想平面Ｐに沿っている。図１Ｂ及び図１Ｃの例において、中心線Ｌは、仮想平面Ｐ上においてＸ方向に伸びている。

ケース５Ａは、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、外部の音をマイクロホンユニット３Ａの後述する音孔３１Ａへ導く導入孔５２Ａを有する。導入孔５２Ａは、図１Ｃに示すように、マイクロホンユニット３Ａの音孔３１Ａに向かって仮想平面Ｐに垂直な方向（Ｚ方向）に伸びている。導入孔５２Ａの一端は、円形の外面５０２の略中心に開口している。

ケース５Ａは、図１Ｃに示すように、導入孔５２Ａを避けて中実に形成されている。例えばケース５Ａは、金型を用いた樹脂成型などの方法により作成される。ケース５Ａの材料として、制振効果を持った樹脂などの制振材が用いられる。ケース５Ａが制振材によって形成されることにより、マイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４に伝わる振動が抑制され易くなる。

基板２Ａは、例えばプリント基板であり、図１Ｄ及び図１Ｅに示すように、略円形の平面形状を持つ。マイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４は、基板２Ａの円形形状の中心にそれぞれ配置される

図２は、第１の実施形態に係るマイクロホン装置１Ａにおける要部の構造を図解した拡大断面図であり、マイクロホンユニット３Ａの近傍における仮想平面Ｐに垂直な断面を示す。マイクロホンユニット３Ａは、例えば図２に示すようにチップ部品であり、基板２Ａの一方の面２１に実装される。マイクロホンユニット３Ａは、基板２Ａに固定される底面３２Ａと、底面３２Ａに対向する上面３３Ａとを含んでおり、検出対象の音を入力する音孔３１Ａが上面３３Ａに形成されている。

マイクロホンユニット３Ａは、図２の例において、プリント基板３５Ａと、プリント基板３５Ａの一方の面３５２に設けられたＭＥＭＳ部３６Ａと、当該一方の面３５２を覆うメタルケース３４Ａとを含む。プリント基板３５Ａの他方の面は、マイクロホンユニット３Ａの上述した底面３２Ａに相当する。底面３２Ａは、プリント基板３５Ａに設けられた電子部品（半導体ＩＣ等）に接続される端子３５１を有する。端子３５１は、基板２Ａの一方の面２１に形成されたランド２３に半田付けされる。メタルケース３４Ａは、直方体状の箱であり、プリント基板３５Ａの一方の面３５２に被せられている。底面３２Ａに対向するメタルケース３４Ａの外面は、上述した上面３３Ａに相当する。音孔３１Ａは、メタルケース３４Ａの上面３３Ａに開けられた貫通孔である。

ＭＥＭＳ部３６Ａは、音波を電気信号に変換する音響−電気変換素子として構成されたＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）の部品である。図２の例において、ＭＥＭＳ部３６Ａは、音波に応じて微小な変位を生じる導電体のダイヤフラム３０２と、絶縁体のスペーサー３０４を介してダイヤフラム３０２と対向配置された電極３０３とを有する。音波に応じてダイヤフラム３０２に微小変位が生じると、その微小変位に応じて、ダイヤフラム３０２と電極３０３とにより形成されたキャパシタの静電容量が変化する。この静電容量の変化を示す電気信号が、音の検出結果を示す信号として図示しない電子回路により生成される。ダイヤフラム３０２及び電極３０３は、シリコン等の基板３０１上に形成される。ダイヤフラム３０２に対して電極３０３の反対側には、バックチャンバー３０５としての空洞が設けられている。基板３０１は、粘着層３０６を介してプリント基板３５Ａの一方の面３５２に固定される。基板３０１上の電極は、例えばボンディングワイヤ等によってプリント基板３５Ａ上の電極や他の電子部品等の電極に接続される。

振動センサ４は、マイクロホンユニット３Ａに近接した位置に伝搬する振動を検出する。振動センサ４は、例えば加速度センサや変位センサでもよいし、音孔を塞いで振動のみを検出するように構成されたマイクロホンユニットでもよい。音孔を塞いだマイクロホンユニットとして、例えば図２に示すマイクロホンユニット３Ａと等価な構成を持つものを使用すれば、マイクロホンユニット３Ａの検出信号に含まれるノイズ（外来振動に起因したノイズ）と振動センサ４の検出信号とが近似し易くなる。

なお、振動センサ４とマイクロホンユニット３Ａとは、振動に対して検出感度を持つ方向を互いに一致させるように配置することが好ましい。図２に示すマイクロホンユニット３ＡのＭＥＭＳ部３６Ａは、ダイヤフラム３０２のＺ方向への微小振動に応じた静電容量の変化を検出することから、主としてＺ方向の振動に対して検出感度を持つ。従って、この場合、振動センサ４も、主としてＺ方向の振動に対して検出感度を持つように配置することが好ましい。

図３は、マイクロホン装置１Ａの機能的な構成の一例を示す図である。本実施形態に係るマイクロホン装置１Ａは、例えば図３に示すように、マイクロホンユニット３Ａの検出信号Ｓ３を増幅するアンプ１１と、振動センサ４の検出信号Ｓ４を増幅するアンプ１２と、アンプ１１及びアンプ１１の出力信号に基づいて、マイクロホンユニット３Ａの検出信号Ｓ３に含まれるノイズの影響が抑制された音検出信号Ｓ１３を生成する信号処理部１３とを有する。信号処理部１３は、例えば、検出信号Ｓ３に含まれるノイズ信号（振動に起因したノイズ信号）の位相と検出信号Ｓ４の位相とが近似するように、検出信号Ｓ３と検出信号Ｓ４とに所定の位相差を与えた上で、検出信号Ｓ３から検出信号Ｓ４を減算する処理を行う。信号処理部１３は、全体をアナログ回路で構成してもよいし、少なくとも一部をデジタル回路で構成してもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るマイクロホン装置１Ａによれば、板状の基板２Ａを挟んで近接した位置にマイクロホンユニット３Ａと振動センサ４とが配置されるため、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動を振動センサ４において精度よく検出できる。これにより、振動センサ４における振動の検出結果を用いて、マイクロホンユニット３Ａにより検出された音に含まれるノイズ（外来振動に起因したノイズ）を効果的に低減させることができる。

本実施形態に係るマイクロホン装置１Ａによれば、導入孔５２Ａを形成する部分以外のケース５Ａの形状が仮想平面Ｐに対して面対称であるため、仮想平面Ｐに沿ってケース５Ａの外面５０１に振動が加わった場合に、ケース５Ａや基板２Ａを伝わる振動の分布も仮想平面Ｐに関して対称性を持ち易くなる。従って、仮想平面Ｐに沿ってケース５Ａの外面５０１に振動が伝わり易くなるようにケース５Ａを他の物体に設置することで、マイクロホンユニット３Ａと振動センサ４とに対称な振動が伝わり易くなる。これにより、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動を振動センサ４においてより精度よく検出できる。

本実施形態に係るマイクロホン装置１Ａによれば、ケーブル６とケース５Ａとの固定部分（ケーブル固定部５３）において、ケーブル６の中心線Ｌが仮想平面Ｐに沿っているため、ケーブル６から伝わる外来振動が仮想平面Ｐに沿ってケース５Ａに伝わり易くなり、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動を振動センサ４において精度よく検出できる。

本実施形態に係るマイクロホン装置１Ａによれば、円形の平面形状を持つ基板２Ａの中心にマイクロホンユニット３Ａと振動センサ４が配置されるため、基板２Ａの外縁から伝わる振動がマイクロホンユニット３Ａと振動センサ４とに対称に伝わり易くなる。

（第１の実施形態の変形例）
ここで、第１の実施形態に係るマイクロホン装置の一変形例について、図４Ａ〜図４Ｅを参照して説明する。図４Ａ〜図４Ｅに示すマイクロホン装置１Ｂは、図１Ａ〜図１Ｅに示すマイクロホン装置１Ａにおける基板２Ａ及びケース５Ａの形状を変更したものである。図４Ａ〜図４Ｅは、それぞれ、図１Ａ〜図１Ｅと同等の図面を示す。図１Ａ〜図１Ｅと図４Ａ〜図４Ｅとにおける同一の符号は、概ね同一の構成要素を示す。以下では、同一の構成要素についての説明を適宜省略し、両者の相違点を中心に説明する。

この変形例のマイクロホン装置１Ｂにおけるケース５Ｂは、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、全体的な形状が略直方体である。ケース５Ｂは、Ｘ−Ｚ平面に対して平行な外面５０４及び５０６と、Ｙ−Ｚ平面に対して平行な外面５０５と、Ｘ−Ｙ平面（仮想平面Ｐ）に対して平行な外面５０７及び５０８を有する。仮想平面Ｐは、外面５０４、５０５及び５０６のＺ方向の中心を通る。ケース５ＢのＸ１側には、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、Ｘ１方向へ円錐台状に盛り上がったケーブル固定部５４が設けられている。ケーブル固定部５４の頂部には、Ｘ２方向に向かってケーブル６の端部が埋め込まれている。ケーブル６とケース５Ｂとの固定部分（ケーブル固定部５４）では、ケーブル６の中心線Ｌが仮想平面Ｐに沿っている。ケース５Ｂは、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、外部の音をマイクロホンユニット３Ａの音孔３１Ａへ導く導入孔５２Ｂを有する。導入孔５２Ｂは、図４Ｃに示すように、マイクロホンユニット３Ａの音孔３１Ａに向かって仮想平面Ｐに垂直な方向に伸びている。導入孔５２Ｂの一端は、長方形の外面５０７の略中心に開口している。ケース５Ｂは、図４Ｃに示すように、導入孔５２Ｂを避けて中実に形成されている。

また、変形例のマイクロホン装置１Ｂにおける基板２Ｂは、図４Ｄ及び図４Ｅに示すように、略長方形の平面形状を持つ。マイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４は、基板２Ｂの長方形の中心にそれぞれ配置される。仮想平面Ｐは、図４Ｅに示すように、基板２Ｂの２つの面（２１、２２）とそれぞれ平行であり、かつ、この２つの面（２１、２２）に対する距離が等しい。

上述した構成を有する変形例のマイクロホン装置１Ｂにおいても、基板２Ａの平面視において、マイクロホンユニット３Ａと振動センサ４とが互いに重なる位置に配置されているため、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動を振動センサ４において精度よく検出できる。

また、変形例のマイクロホン装置１Ｂにおいても、導入孔５２Ｂを形成する部分以外のケース５Ｂの形状が仮想平面Ｐに対して面対称であるため、仮想平面Ｐに沿ってケース５Ａの外面５０１に振動が加わった場合に、ケース５Ａや基板２Ａを伝わる振動の分布も仮想平面Ｐに関して対称性を持ち易くなる。従って、既に説明した図１Ａ〜図１Ｅに示すマイクロホン装置１Ａと同様に、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動を振動センサ４において精度よく検出できる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係るマイクロホン装置１Ｃについて、図５Ａ〜図５Ｅを参照して説明する。図５Ａ〜図５Ｅに示すマイクロホン装置１Ｃは、図１Ａ〜図１Ｅに示すマイクロホン装置１Ａにおけるケース５Ａをケース５Ｃに置き換えたものである。図１Ａ〜図１Ｅと図５Ａ〜図５Ｅとにおける同一の符号は、概ね同一の構成要素を示す。以下では、同一の構成要素についての説明を適宜省略し、両者の相違点を中心に説明する。

図５Ａは、マイクロホン装置１ＣをＸ２側から見た側面図である。図５Ｂは、マイクロホン装置１ＣをＺ１側から見た平面図である。図５Ｃは、マイクロホン装置１ＣをＹ方向の中央で切断した断面図である。図５Ｄは、図５Ｃに示す断面図において、ケース５Ｃの一部を取り外した状態を示す図である。図５Ｅは、図５Ｄに示す状態においてマイクロホン装置１ＣをＺ１側から見た平面図である。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、マイクロホン装置１Ｃのケース５Ｃは、既に説明したマイクロホン装置１Ａのケース５Ａと同じ外形を有する一方、内部の構造に関してケース５Ａと異なる。すなわち、ケース５Ａが中実に形成されているのに対して（図１Ｃ）、ケース５Ｃの内部には基板２Ａを収容する内部空間５５が形成されている（図５Ｃ）。また、ケース５Ｃは、内部空間５５に基板２Ａを収容できるようにするため、仮想平面Ｐを境界として２つのブロック（第１ケース部５０Ｃ、第２ケース部５１Ｃ）に分かれている。仮想平面Ｐに対してＺ１側に位置する第１ケース部５０Ｃは、内部空間５５に面した内壁５１０において、マイクロホンユニット３Ａの音孔３１Ａに向かって突出した凸部５８を有する。導入孔５２Ｃは、外面５０２から凸部５８を貫通し、マイクロホンユニット３Ａの音孔３１Ａに向かってＺ方向に伸びている。第１ケース部５０Ｃと第２ケース部５１Ｃとは、導入孔５２Ｃを形成する部分（凸部５８を含む）以外の形状が、仮想平面Ｐに関して面対称である。

このケース５Ｃに収容された基板２Ａは、内部空間５５を形成するケース５Ｃの内壁５１０に外縁が固定されている。図５Ｃ及び図５Ｄの例では、第１ケース部５０Ｃ及び第２ケース部５１Ｃの互いに当接する端面に、基板２Ａの外縁と嵌合する段差５２１がそれぞれ形成されている。この段差５２１に基板２Ａの外縁を嵌合させた状態で、第１ケース部５０Ｃ及び第２ケース部５１Ｃの端面同士を突き合せることにより、これらの端面の間に基板２Ａの外縁が全周に渡って挟み込まれた状態となる。第１ケース部５０Ｃと第２ケース部５１Ｃとは、例えば超音波溶着などによって互いに固定される。

なお、基板２Ａの外縁と段差５２１との間には、弾性を有した緩衝部材を介挿させてもよい。これにより、ケース５Ｃから基板２Ａに伝わる振動を低減させることができるとともに、２つのケース部（５０Ｃ、５１Ｃ）に挟み込まれた基板２Ａのガダツキを抑えることができる。

図６Ａ〜図６Ｂは、第２の実施形態に係るマイクロホン装置１Ａにおける要部の構造を図解した拡大断面図であり、マイクロホンユニット３Ａの近傍における仮想平面Ｐに垂直な断面を示す。図６Ａの例において、凸部５８の端面５８１とマイクロホンユニット３Ａの上面３３Ａとが密着している。他方、図６Ｂの例において、凸部５８の端面５８１とマイクロホンユニット３Ａの上面３３Ａとの間には微小な隙間が形成され、その隙間に緩衝部材７が挿入されている。緩衝部材７は、導入孔５２Ｃの一部を形成している。

以上説明したように、第２の実施形態に係るマイクロホン装置１Ｃによれば、ケース５Ｃの内壁５１０に基板２Ａの外縁が固定されることによって、ケース５Ｃからの振動が基板２Ａに沿って伝わり易くなり、基板２Ａを挟んで近接した位置に配置されるマイクロホンユニット３Ａと振動センサ４とには、対称な振動が伝わり易くなる。これにより、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動を振動センサ４において精度よく検出できる。

第２の実施形態に係るマイクロホン装置１Ｃによれば、図６Ｂに示すように、凸部５８の端面５８１とマイクロホンユニット３Ａの上面３３Ａとの間に緩衝部材７が挿入され、この緩衝部材７によって導入孔５２Ｃの一部が形成されることによって、凸部５８とマイクロホンユニット３Ａとの隙間から音波が漏れ難くなる。そのため、マイクロホンユニット３Ａの検出感度の低下を抑制できる。また、凸部５８からマイクロホンユニット３Ａへ伝わる振動が抑制され易くなるため、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動と振動センサ４において検出される振動との誤差の増大を抑制できる。

その他、第２の実施形態に係るマイクロホン装置１Ｃによれば、第１の実施形態に係るマイクロホン装置１Ａと同様の構成によって同様の効果を奏することができる。

（第２の実施形態の第１変形例）
ここで、第２の実施形態に係るマイクロホン装置の第１変形例について、図７Ａ〜図７Ｅを参照して説明する。図７Ａ〜図７Ｅに示すマイクロホン装置１Ｄは、図４Ａ〜図４Ｅに示すマイクロホン装置１Ｂにおけるケース５Ｂをケース５Ｄに置き換えたものである。図７Ａ〜図７Ｅは、それぞれ、図５Ａ〜図５Ｅと同等の図面を示す。図４Ａ〜図４Ｅと図７Ａ〜図７Ｅとにおける同一の符号は、概ね同一の構成要素を示す。以下では、同一の構成要素についての説明を適宜省略し、両者の相違点を中心に説明する。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、マイクロホン装置１Ｄのケース５Ｄは、既に説明したマイクロホン装置１Ｂのケース５Ｂ（図４Ａ、図４Ｂ）と同じ外形を有する一方、内部の構造に関してケース５Ｂと異なる。すなわち、ケース５Ｂが中実に形成されているのに対して（図４Ｃ）、ケース５Ｄの内部には基板２Ａを収容する内部空間５６が形成されている（図７Ｃ）。また、ケース５Ｄは、内部空間５６に基板２Ａを収容できるようにするため、仮想平面Ｐを境界として２つのブロック（第１ケース部５０Ｄ、第２ケース部５１Ｄ）に分かれている。仮想平面Ｐに対してＺ１側に位置する第１ケース部５０Ｄは、内部空間５６に面した内壁５１１において、マイクロホンユニット３Ａの音孔３１Ａに向かって突出した凸部５９を有する。導入孔５２Ｄは、外面５０７から凸部５９を貫通し、マイクロホンユニット３Ａの音孔３１Ａに向かってＺ方向に伸びている。第１ケース部５０Ｄと第２ケース部５１Ｄとは、導入孔５２Ｄを形成する部分（凸部５９を含む）以外の形状が、仮想平面Ｐに関して面対称である。

このケース５Ｄに収容された基板２Ｂは、内部空間５５を形成するケース５Ｄの内壁５１１に外縁の一部が固定されている。すなわち図７Ｃ〜図７Ｅに示すように、基板２Ｂは、長方形の平面形状における２つの短辺に対応した基板２Ｂの２つの外縁部分２０１において、ケース５Ｄの内壁５１１に固定されている。図７Ｃ及び図７Ｄの例では、第１ケース部５０Ｄ及び第２ケース部５１Ｄの互いに当接する端面に、基板２Ｂの２つの外縁部２０１と嵌合する段差５２１がそれぞれ形成されている。この段差５２１に基板２Ｂの２つの外縁部２０１を嵌合させた状態で、第１ケース部５０Ｄ及び第２ケース部５１Ｄの端面同士を突き合せることにより、これらの端面の間に基板２Ｂの２つの外縁部２０１が挟み込まれて固定された状態となる。

上述した構成を有する第１変形例のマイクロホン装置１Ｄでは、基板２Ｂの長方形の平面形状における２つの短辺に対応した２つの外縁部２０１が、ケース５Ｄの内壁５１１に固定されることから、基板２Ｂの２つの外縁部２０１から伝わる振動によって、基板２Ｂにたわみが生じ易くなる。その結果、マイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４が配置された基板２Ｂの中央の位置においてＺ方向への振動が強調され易くなり、Ｚ方向に基板２Ｂを挟んで配置されたマイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４には、Ｚ方向において近似した振動が伝わり易くなる。これにより、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動を振動センサ４において精度よく検出できる。

（第２の実施形態の第２変形例）
次に、第２の実施形態に係るマイクロホン装置の第２変形例について、図８Ａ〜図８Ｂを参照して説明する。この第２変形例のマイクロホン装置は、既に説明した図５Ａ〜図５Ｅに示すマイクロホン装置１Ｃにおける基板２Ａを、図８Ａに示す基板２Ｃに置き換えたものである。図８Ａは、基板２ＣをＺ１側から見た平面図である。図８Ｂは、ケース５Ｃの第１ケース部５０Ｃを取り外した状態で、第２変形例のマイクロホン装置をＺ１側から見た平面図である。これらの図に示すように、基板２Ｃは、マイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４を囲む複数の位置に切り欠き孔２６が形成されている。図８Ａの例では、概ね合同な４つの円弧状の切り欠き孔２６が、マイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４を中心とする円周に沿って等間隔に形成されている。

上述した構成を有する第２変形例のマイクロホン装置では、マイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４を囲んだ基板２Ｃ上の複数の位置に切り欠き孔２６が形成されているため、基板２Ｃの外縁から伝わる振動によって、基板２Ｃの切り欠き孔２６で囲まれた範囲にたわみが生じ易くなる。その結果、マイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４が配置された基板２Ｃの中央の位置においてＺ方向への振動が強調され易くなり、Ｚ方向に基板２Ｃを挟んで配置されたマイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４には、Ｚ方向において近似した振動が伝わり易くなる。これにより、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動を振動センサ４において精度よく検出できる。

（第２の実施形態の第３変形例）
次に、第２の実施形態に係るマイクロホン装置の第３変形例について、図９Ａ〜図９Ｂを参照して説明する。この第３変形例のマイクロホン装置は、既に説明した図７Ａ〜図７Ｅに示すマイクロホン装置１Ｄにおける基板２Ｂを、図９Ａに示す基板２Ｄに置き換えたものである。図９Ａは、基板２ＤをＺ１側から見た平面図である。図９Ｂは、ケース５Ｄの第１ケース部５０Ｄを取り外した状態で、第３変形例のマイクロホン装置をＺ１側から見た平面図である。これらの図に示すように、基板２Ｄの形状は、四隅に切り欠き２７が施された長方形である。切り欠き２７が施された長方形の短辺に対応する基板２Ｄの外縁部２０２は、切り欠き２７がない基板２Ｂ（図７Ｃ）の外縁部２０１に比べて、Ｙ方向の幅が更に短くなっている。基板２Ｄは、長手方向に離れた２つの外縁部２０２において、ケース５Ｄの内壁５１１に固定される。

上述した構成を有する第３変形例のマイクロホン装置では、四隅の切り欠き２７によってＹ方向の長さが狭くなった２つの外縁部２０２がケース５Ｄの内壁５１１に固定されるため、このような四隅の切り欠きがない場合（図７Ｃ）に比べて、基板２Ｄには更にたわみが生じ易くなる。その結果、マイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４が配置された基板２Ｄの中央の位置においてＺ方向への振動が強調され易くなり、Ｚ方向に基板２Ｂを挟んで配置されたマイクロホンユニット３Ａ及び振動センサ４には、Ｚ方向において近似した振動が伝わり易くなる。これにより、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動を振動センサ４において精度よく検出できる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係るマイクロホン装置１Ｅについて、図１０Ａ〜図１０Ｄを参照して説明する。図１０Ａ〜図１０Ｄに示すマイクロホン装置１Ｅは、図４Ａ〜図４Ｅに示すマイクロホン装置１Ｂにおける導入孔５２Ｂの延伸方向を変更したものである。図４Ａ〜図４Ｅと図１０Ａ〜図１０Ｄとにおける同一の符号は、概ね同一の構成要素を示す。以下では、同一の構成要素についての説明を適宜省略し、両者の相違点を中心に説明する。尚、第３の実施形態のマイクロホンユニットは音孔が底面に存在するタイプである。

図１０Ａは、マイクロホン装置１ＥをＸ２側から見た側面図である。図１０Ｂは、マイクロホン装置１ＥをＺ１側から見た平面図である。図１０Ｃは、マイクロホン装置１ＥをＹ方向の中央で切断した断面図である。図１０Ｄは、マイクロホン装置１Ｅに含まれる基板２Ｅの平面図である。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、マイクロホン装置１Ｅのケース５Ｅの外形は、既に説明したマイクロホン装置１Ｂのケース５Ｂ（図４Ａ、図４Ｂ）の外形と概ね同じである。一方、ケース５Ｅの内部における導入孔５２Ｅの延伸方向は、マイクロホン装置１Ｂのケース５Ｂと異なっている。すなわち、マイクロホン装置１Ｂのケース５Ｂでは、仮想平面Ｐに対して垂直な方向に導入孔５２Ｂが伸びているのに対して、マイクロホン装置１Ｅのケース５Ｅでは、仮想平面Ｐに沿ってＸ方向に導入孔５２Ｅが伸びている。導入孔５２Ｅは、仮想平面Ｐに垂直な外面５０５の開口部５３０において開口する。

図１０Ｄに示すマイクロホン装置１Ｅの基板２Ｅ（図１０Ｄ）は、既に説明したマイクロホン装置１Ｂの基板２Ｂ（図４Ｄ）に溝２５を設けたものである。この溝２５は、基板２Ｂにおいて、マイクロホンユニット３Ｂの音孔３１Ｂに面した位置に形成される。マイクロホンユニット３Ｂは、基板２Ｅに面した底面に音孔３１Ｂを持つ。溝２５は、基板２Ｅの両面を貫通してもよいし、マイクロホンユニット３Ｂが固定される一方の面２１に設けられた凹条でもよい。図１０Ｄの例において、溝２５は、マイクロホンユニット３Ｂが配置される基板２Ｅの中央部からＸ２方向へ伸びた導入孔５２Ｅを形成する。

第３の実施形態に係るマイクロホン装置１Ｅによれば、導入孔５２Ｅが仮想平面Ｐに沿って伸びているため、ケース５Ｅの全体の形状が仮想平面Ｐに関して概ね面対称になる。これにより、マイクロホンユニット３Ｂ及び振動センサ４には、より対称な振動が伝わり易くなり、マイクロホンユニット３Ａに伝わる外来振動を振動センサ４において精度よく検出できる。

その他、第３の実施形態に係るマイクロホン装置１Ｅによれば、上述した各実施形態に係るマイクロホン装置と同様の構成によって、これらと同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。

例えば、上述した各実施形態におけるケースの形状や基板の形状、マイクロホンユニット及び振動センサの配置などは一例であり、本発明はこれらの例に限定されない。

マイクロホンユニットの構成は任意であり、上述したようなダイヤフラム式のＭＥＭＳデバイスに限定されず、種々の方式の音響−電気変換器を用いてもよい。

また、上述した各実施形態では、チップ部品としてのマイクロホンユニット及び振動センサをプリント基板に実装する例を挙げたが、本発明はこの例に限定されない。本発明の他の実施形態では、マイクロホンユニット及び振動センサをそれぞれＭＥＭＳデバイスとして構成し、同じパッケージの内部にこれらを配置させてもよい。この場合、絶縁性の基板を間に挟んでマイクロホンユニット及び振動センサを近接した位置に配置させることにより、マイクロホンユニットに伝わる外来振動を振動センサにおいて精度よく検出できる。

１Ａ〜１Ｆ…マイクロホン装置、１１〜１２…アンプ、１３…信号処理部、２Ａ〜２Ｅ…基板、２１〜２２…面、２３…ランド、２５…溝、２６…切り欠き孔、２７…切り欠き、２０１〜２０２…外縁部、３Ａ〜３Ｂ…マイクロホンユニット、３１Ａ〜３１Ｂ…音孔、３２Ａ…底面、３３Ａ…上面、３６Ａ…ＭＥＭＳ部、４…振動センサ、５Ａ〜５Ｅ…ケース、５２Ａ〜５２Ｅ…導入孔、５０１〜５０８…外面、５５〜５６…内部空間、５１０〜５１１…内壁、５８〜５９…凸部、５２１…段差、６…ケーブル、７…緩衝部材、Ｐ…仮想平面、Ｌ…中心線

Claims (11)

1. 板状の基板と、
   前記基板の一方の面に固定されたマイクロホンユニットと、
   前記基板の他方の面に固定された振動センサとを有し、
   前記マイクロホンユニットと前記振動センサとが、前記基板の平面視において互いに重なる位置に配置される
   マイクロホン装置。
2. 前記基板を収容するケースを有し、
   前記マイクロホンユニットは、検出対象の音を入力する音孔を含み、
   前記ケースは、外部の音を前記音孔に導く導入孔を含む、
   請求項１に記載のマイクロホン装置。
3. 前記基板の前記一方の面及び前記他方の面と平行であり、かつ、当該一方の面及び当該他方の面からの距離が等しい仮想平面を規定した場合に、
   前記ケースは、少なくとも前記導入孔を形成する部分以外の形状が、前記仮想平面に関して面対称であり、
   前記マイクロホンユニットは、
   前記基板に固定される底面と、
   前記底面に対向する上面とを含み、
   前記音孔は、前記マイクロホンユニットの前記上面に形成され、
   前記導入孔は、前記マイクロホンユニットの前記音孔に向かって前記仮想平面に垂直な方向に伸びている、
   請求項２に記載のマイクロホン装置。
4. 前記ケースに固定されたケーブルを有し、
   前記ケーブルと前記ケースとの固定部分において、前記ケーブルの中心線が前記仮想平面に沿っている、
   請求項３に記載のマイクロホン装置。
5. 前記ケースの内部には、前記基板を収容する内部空間が形成されており、
   前記基板は、前記内部空間を形成する前記ケースの内壁に外縁が固定されており、
   前記導入孔は、前記ケースの前記内壁から前記マイクロホンユニットの前記音孔に向かって突出した凸部に形成されており、
   前記凸部の端面と前記マイクロホンユニットの前記上面とが密着している、
   請求項３又は４に記載のマイクロホン装置。
6. 前記ケースの内部には、前記基板を収容する内部空間が形成されており、
   前記基板は、前記内部空間を形成する前記ケースの内壁に外縁が固定されており、
   前記導入孔は、前記ケースの前記内壁から前記マイクロホンユニットの前記音孔に向かって突出した凸部に形成されており、
   前記凸部の端面と前記マイクロホンユニットの前記上面との間に挿入され、前記導入孔の一部を形成する緩衝部材を有する、
   請求項３又は４に記載のマイクロホン装置。
7. 前記基板は、円形の平面形状を持ち、
   前記マイクロホンユニット及び前記振動センサは、前記円形の平面形状の中心に配置される、
   請求項２〜６のいずれか一項に記載のマイクロホン装置。
8. 前記ケースの内部には、前記基板を収容する内部空間が形成されており、
   前記基板は、前記内部空間を形成する前記ケースの内壁に外縁が固定されているとともに、前記マイクロホンユニット及び前記振動センサを囲む複数の位置に切り欠き孔が形成されている、
   請求項２〜７のいずれか一項に記載のマイクロホン装置。
9. 前記ケースの内部には、前記基板を収容する内部空間が形成されており、
   前記基板は、長方形の平面形状を持つとともに、前記長方形の平面形状における２つの短辺に対応する外縁部分において、前記内部空間を形成する前記ケースの内壁に固定されており、
   前記マイクロホンユニット及び前記振動センサは、前記長方形の平面形状の中心に配置されている、
   請求項２〜６のいずれか一項に記載のマイクロホン装置。
10. 前記基板の前記長方形の平面形状は、四隅が切り欠かれた長方形である、
    請求項９に記載のマイクロホン装置。
11. 前記ケースは、前記導入孔を避けて中実に形成されている、
    請求項２〜４のいずれか一項に記載のマイクロホン装置。
    

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