TWI508573B - 麥克風單元 - Google Patents

Description

麥克風單元

本發明有關於一種麥克風單元，且特別有關於一種以一傘殼輔助收音並反彈干擾聲波的麥克風單元。

麥克風可收集記錄語音與音樂，是現代通訊裝置與多媒體裝置等消費者電子裝置中最重要的部件之一。

麥克風是以麥克風單體來將聲波轉換為電子訊號；麥克風單體會被安裝在電子裝置的機構(如外殼)中。電子裝置的機構可為電子裝置中的內部機電系統(如電源供應器、晶片、電路板等等)提供遮蔽保護，以及/或者為電子裝置賦予工業設計及/或人體工學的外型。不過，電子裝置的機構也會干擾麥克風單體的收音。

請參考第1圖，其所繪示的是依據習知技術而將一麥克風單體12設置於一機構16(即電子裝置的機構)中的示意圖。麥克風單體12有一收音面14，朝向一音源S，以收集音源S發出的聲波si0。不過，當聲波si0朝向收音面14入射時，機構16也會反射(偏折)聲波si0，形成反射的聲波r0。反射聲波r0會向麥克風單體12傳播，造成干擾。第1圖中，波形wi0示意的是聲波si0在不同位置的聲場(音壓)大小分佈，具有振幅Ai0；波形wr0則代表聲波r0的影響，具有振幅Ar0。另一方面，波形wc0代表的是聲波si0與r0合成後的聲波，也就是麥克風單體12實際收錄到的聲波。由於反射聲波r0會和聲波si0發生破壞性干涉，故波形wc0的振幅Ac0會小於波形wi0的振幅Ai0。也就是說，機構的反射(與折射及/或散射)會干擾麥克風單體的收音，降低其收音的增益，進而影響電子裝置的運作。

為克服習知技術的缺點，本發明將麥克風單體與一傘殼整合為一麥克風單元；傘殼可以輔助麥克風單體的收音，並反彈干擾聲波，進而減少電子裝置機構對收音的影響。

本發明的目的是提供一種麥克風單元，包括一麥克風單體與一傘殼。麥克風單體具有一收音面，朝向一第一方向。傘殼設置於麥克風單體的側邊；傘殼具有一前表面與一後表面。其中，前表面朝向第一方向，將入射至前表面的聲波朝向麥克風單體偏折，後表面則背向於第一方向，將入射至後表面的聲波背向於麥可風單體偏折。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參考第2圖、第3圖與第4圖；第2圖以不同角度示意本發明一實施例的麥克風單元20，第3圖以爆炸圖示意麥克風單元20的各元件，第4圖則以剖面示意麥克風單元20的組合。麥克風單元20包括一麥克風單體22與一傘殼26。一實施例中，麥克風單體22的外型可以呈一圓柱體，具有兩(圓形)平面，其中之一為一收音面24，朝向方向D；在另一個背向於方向D的平面上則設有一或多個透氣孔30，以及一或多個連接端子32。麥克風單體22是一換能器，將聲波轉換為電子訊號，由連接端子32輸出。

在麥克風單元20中，傘殼26設置於麥克風單體22的側邊，例如說是環繞於麥克風單體22的圓柱面側邊。傘殼26可以呈一傘罩形狀(或一碗形)，其具有兩開口34a與34b(第一開口與第二開口)(如第3圖所示)，開口34a的面積可以大於開口34b的面積。開口34a朝向方向D，傘殼26即是沿方向D的反方向而由開口34a收斂並穿透至開口34b。舉例而言，開口34a與34b可以是圓形開口，前者的半徑大於後者。開口34b的形狀可以符合麥克風單體22的截面形狀(例如收音面24的形狀)，使麥克風單體可以嵌合設置(安裝)於開口34b。

傘殼26具有兩表面28a與28b，分別為一前表面與一後表面。表面28a朝向方向D，將入射至表面28a的聲波朝向麥克風單體22偏折。舉例而言，表面28a的向外法向量na與方向D之間的夾角tha(第4圖)可以小於90度。表面28b則背向於方向D，將入射至表面28b的聲波背向於麥可風單體22偏折。舉例而言，表面28b的向外法向量nb與方向D之間的夾角thb可以大於90度。如此，傘殼26的表面28a就可以輔助集音、收音，由其他機構(未圖示)造成的干擾聲波則可由表面28b偏折而背向遠離麥克風單體22。

請參考第5圖、第6圖與第7圖；第5圖以不同角度示意本發明一實施例的麥克風單元50，其包括有一麥克風單體22(例如第2至4圖實施例中的麥克風單體)、一傘殼56與一彈片60。第6圖以不同角度示意麥克風單體22、傘殼56與彈片60。第7圖則以剖面示意傘殼56及其與麥克風單體22、彈片60的組合。麥克風單體22為一換能器，具有一收音面24，朝向方向D；在另一個背向於方向D的表面上則設有一或多個透氣孔30，以及一或多個連接端子32。

類似於第2圖至第4圖實施例中的傘殼26，第5至7圖實施例中的傘殼56具有兩開口54a與54b(第6圖與第7圖)，開口54a朝向方向D，其面積及/或尺寸可以大於開口54b的面積，傘殼56即是由開口54a收窄至開口54b，呈現一傘罩形狀。傘殼56的內層表面58a(即前表面)朝向方向D，將入射至表面58a的聲波朝向麥克風單體22偏折，以輔助麥克風單體22的收音。外層表面58b(後表面)則背向於方向D，將入射至表面58b的聲波朝麥可風單體22的背向偏折，以減少對收音的干擾。

傘殼56具有一支持壁64，設於開口54b的四周，與麥克風單體22的側邊嵌合，以固定麥克風單體22。舉例而言，開口54b的形狀可以符合麥克風單體22的截面形狀(例如收音面24的形狀)，而支持壁64可環繞於開口54b周圍，形成一柱狀空殼，使麥克風單體22可以嵌合設置於開口54b。一實施例中，傘殼56的外部有一表面66a(外表面，見第6圖與第7圖)，支持壁64的內部則具有一表面66b，與麥克風單元22的側邊嵌合。表面66a上設有一置入孔62，由表面66a穿透連通至表面66b；而彈片60即可設置於此置入孔62中，使彈片60的一端可連接至麥克風單體22的側邊，如第7圖所示。彈片60與麥克風單體22的側邊可以是具有導電性的，使彈片60能將麥克風單體22電性耦接至偏壓電壓，例如地端電壓。在麥克風單元50中，設置置入孔62表面66a是傘殼56的前表面(朝向方向D的表面)，但置入孔62也可設置在傘殼56的側面等其他表面。

為了方便將麥克風單元50裝設於電子裝置的機構(未繪示)內，傘殼56的底部可以切削形成一臺座68(第6圖)。

請參考第8圖，其所繪示的是依據本發明而將一麥克風單元emb1設置於一機構16(即電子裝置的機構)中的示意圖；麥克風單元emb1可以是麥克風單元20或50。麥克風單元emb1的收音面24位於位置P，沿方向D朝向音源S，以收集音源S沿方向R(方向D的反方向)發出的聲波si1；聲波si1的聲波場型分佈可用波形wi1代表，其振幅為Ai1。聲波si1的部份可沿方向R直接入射至收音面24；此外，由於麥克風單元emb1設有傘殼(如傘殼26或56)，故沿方向R傳播的聲波si1會有另一部份可在入射至傘殼的前表面(如表面28a或58a)時被偏折而形成聲波r1a，亦朝向麥克風單元emb1中的麥克風單體傳播。聲波r1a沿方向R的音壓分佈如波形wr1a所示，其振幅為Ar1a，分佈於位置P之前。

另一方面，聲波Si1入射至機構16會被偏折反射，形成沿方向D傳播的干擾聲波r1b；不過，聲波r1b會被傘殼的後表面(如表面28b或58b)偏折而形成聲波r1c；聲波r1c會背向遠離麥克風單元emb1。第8圖的波形wr1b示意的即是聲波r1b與r1c合成的音壓分佈情形，其振幅為Ar1b。由於聲波r1c背向麥克風單元emb1，故波形wr1b在位置P之前會因傘殼屏蔽而大幅衰減。波形w1c示意的是聲波si1、r1a、r1b與r1c的加總合成；在位置P之前，波形w1c的振幅Ac1a會因為聲波si1與r1a的加總而增大(例如說是大於振幅Ai1)，代表麥克風單元emb1的收音增益增加。在位置P之後，波形w1c的振幅Ac1b會因為聲波r1c的逸散而減少(例如說是小於振幅Ar1b)，代表機構反射對收音的干擾會被抑制。由此可知，本發明麥克風單元能以整合於麥克風單體的傘殼來改善收音的增益，減少收音的干擾，增加訊號對干擾的比值。

請參考第9圖、第10圖與第11圖；第9圖以不同角度示意本發明又一實施例的麥克風單元80，麥克風單元80包括有一麥克風單體22(例如第2至4圖實施例中的麥克風單體)、一傘殼86與一彈片60(例如第5至7圖實施例中的彈片60)。第10圖以不同角度示意麥克風單體22、傘殼86與彈片60。第11圖則以剖面示意傘殼86及其與麥克風單體22、彈片60的組合。麥克風單體22為一換能器，具有一收音面24，朝向方向D；在另一個背向於方向D的表面上則設有一或多個透氣孔30，以及一或多個連接端子32。

類似於第5圖至第7圖實施例中的傘殼56，第9至11圖實施例中的傘殼86具有兩開口84a與84b(第10圖與第11圖)，開口84a朝向方向D，其面積及/或尺寸可以大於開口84b的面積，傘殼86沿著方向D的反方向由開口84a收窄至開口84b，呈現一傘罩形狀。傘殼86的內層表面88a(即前表面)朝向方向D，將入射至表面88a的聲波朝向麥克風單體22偏折，以輔助麥克風單體22的收音。外層表面88b(後表面)則背向於方向D，將入射至表面88b的聲波朝麥可風單體22的背向偏折，以減少對收音的干擾。

傘殼86具有一支持壁94，設於開口84b的四周，與麥克風單體22的側邊嵌合。為了容納/固定彈片60，傘殼86設有一置入孔92，由傘殼86的外部表面86a連通至支持壁64的內部表面86b，使彈片60的一端可連接至麥克風單體22的側邊。傘殼86的底部亦可切削形成一臺座98(第10圖)。

再者，傘殼86亦可設置一或多條孔隙100，各孔隙100由表面88a穿透連通至表面88b，讓入射至表面88a的聲波會有一部分可以穿越至表面88b而不被麥克風單體22收音，而入射至表面88b的聲波則會有一部分得以穿越至表面84a。孔隙100可調整麥克風單元80的收音指向性；舉例而言，調整孔隙100的數量、尺寸、分佈與排列，即可以改變麥克風單元80的指向性。

請參考第12圖，其所繪示的是將本發明麥克風單元80設置於一機構16(如電子裝置的機構)中的示意圖； 麥克風單元80的收音面24位於位置P，沿方向D朝向音源S，以收集音源S沿方向R(方向D的反方向)發出的聲波si2；聲波si2的聲波場型分佈可用波形wi2代表，其振幅為Ai2。聲波si2的一部分可沿方向R直接入射至收音面24，另一部份會沿著傘殼86的孔隙100而穿透傘殼86，成為聲波t2a；還有一些部份則會在入射至傘殼86時被偏折而形成聲波r2a，朝向麥克風單元80中的麥克風單體。聲波r2a沿方向R的音壓分佈如波形wr2a所示；其振幅為Ar2a，分佈在位置P之前。

另一方面，聲波si2入射至機構16會被偏折反射，形成干擾聲波r2b，沿方向D傳播；不過，聲波r2b的部份會被傘殼86的後表面88b(如第10圖)偏折而形成聲波r2c，另一部份則經由孔隙100而穿透傘殼86，成為聲波t2b；聲波r2c會背向遠離麥克風單元80。第12圖中的波形wr2b示意的即是聲波r2b、t2b、r2c與t2a合成的音壓分佈情形；在位置P之前，波形wr2b會因為聲波t2b的存在而保有振幅At2b；在位置P之後，波形wr2b的振幅則是Ar2b。波形w2c示意的是聲波si2、r2a至r2c與t2a至t2b的加總合成；在位置P之前，波形w2c具有振幅Ac2a，而在位置P之後，波形w2c的振幅為Ac2b。由波形w2c可知，麥克風單元80同樣能改善收音的增益，減少收音的干擾。在位置P之前，由於麥克風單元80的孔隙100容許聲波t2b的穿透，而聲波t2b的振幅At2b能影響振幅Ac2a，藉此讓麥克風單元80的收音指向性可受控於孔隙100。

請參考第13圖，其所示意的是本發明麥克風單元的又一實施例100，其係將一傘殼106與麥克風單體22整合為一。傘殼106有左右兩傘殼部份110a與110b，並具有兩開口104a與104b。開口104a朝向收音面24的方向D，其面積(尺寸)可以大於開口104b。傘殼106具有兩表面108a與108b，分別為一前表面與一後表面，可以輔助收音並減抑干擾。開口104b的周圍可以設置一圍繞的支持壁114。雖然第13圖上未繪出，但傘殼106上亦可設置一或多個孔隙，連通於表面108a與108b之間，以控制麥克風單元100的指向性。

請參考第14圖，其所示意的是本發明麥克風單元120的再一實施例，包括一傘殼126與麥克風單體22。傘殼126具有兩開口124a與124b；開口124a朝向收音面24的方向D，其面積(尺寸)可以大於開口124b。傘殼126具有前後兩表面128a與128b，分別為一前表面與一後表面，可以輔助收音並減抑干擾。開口124b的周圍可以設置支持壁134，以固定麥克風單體22，其中支持壁134可以為一個壁或由複數個壁所組成。傘殼126上亦可設有孔隙，在表面128a與128b之間連通，以控制麥克風單元120的指向性。

總結來說，相較於習知技術，本發明將傘殼與麥克風單體整合為麥克風單元，藉由傘殼來改進麥克風的收音增益、抑制收音干擾，並可提供多樣的設計參數(例如孔隙的數量、尺寸、分佈與排列等等)以控制收音的指向性。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

12、22．．．麥克風單體

14、24．．．收音面

16．．．機構

20、50、80、100、120、emb1．．．麥克風單元

26、56、86、106、126‧‧‧傘殼

28a-28b、58a-58b、88a-88b、108a-108b、128a-128b‧‧‧表面

30‧‧‧透氣孔

32‧‧‧連接端子

34a-34b、54a-54b、84a-84b、104a-104b、124a-124b‧‧‧開口

110a-110b‧‧‧傘殼部份

60‧‧‧彈片

62、92‧‧‧置入孔

64、94、114、134‧‧‧支持壁

66a-66b、96a-96b‧‧‧表面

68、98‧‧‧臺座

100‧‧‧孔隙

S‧‧‧音源

si0-si1、r0、r1a-r1c、r2a-r2c、t2a-t2b‧‧‧聲波

wi0-wi2、wr0、wr1a-wr1b、wr2a-wr2b、wc0、w1c-w2c‧‧‧波形

Ai0-Ai2、Ar0、Ar1a-Ar1b、Ar2a-Ar2b、Ac0、Ac1a-Ac1b、Ac2a-Ac2b、At2b‧‧‧振幅

D、R‧‧‧方向

na、nb‧‧‧法向量

tha、thb‧‧‧夾角

P‧‧‧位置

第1圖繪示的是依據習知技術以麥克風單體收音的示意圖。

第2圖至第4圖示意的是依據本發明一實施例的麥克風單元。

第5圖至第7圖示意的是依據本發明一實施例的麥克風單元。

第8圖繪示的是以第2圖或第5圖麥克風單元收音的示意圖。

第9圖至第11圖示意的是依據本發明又一實施例的麥克風單元。

第12圖繪示的是以第9圖麥克風單元收音的示意圖。

第13圖與第14圖分別示意本發明麥克風單元的另兩個實施例。

20．．．麥克風單元

22．．．麥克風單體

24．．．收音面

26．．．傘殼

28a-28b．．．表面

30．．．透氣孔

32．．．連接端子

D．．．方向

Claims (6)

1. 一種麥克風單元，包含：一麥克風單體，具有一收音面，朝向一第一方向；以及一傘殼，設置於該麥克風單體的側邊，該傘殼具有一前表面與一後表面，其中，該前表面朝向該第一方向，將入射至該前表面的聲波朝向該麥克風單體偏折，該後表面背向於該第一方向，將入射至該後表面的聲波背向於該麥克風單體偏折；其中，該傘殼具有一第一開口與一第二開口；該第一開口朝向該第一方向，該麥克風單體設於該第二開口，且該第一開口的面積大於該第二開口的面積。
2. 如申請專利範圍第1項所述的麥克風單元，其中，該傘殼係呈一傘罩形狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述的麥克風單元，其中，該傘殼具有一支持壁，設於該第二開口，與該麥克風單體的側邊嵌合。
4. 如申請專利範圍第1項所述的麥克風單元，其中，該傘殼上設有至少一孔隙，自該前表面連通至該後表面。
5. 如申請專利範圍第1項所述的麥克風單元，其中，該傘殼設有一支持壁；該支持壁具有一內表面，該傘殼具有一外表面，該內表面與該麥克風單體的側邊嵌合，而該外表面上設有一置入孔，由該外表面穿透至該內表面。
6. 如申請專利範圍第5項所述的麥克風單元，更包含：一彈片，設於該置入孔中，該彈片的一端連接至該麥克風單體的側邊；其中，該彈片與該麥克風單體的側邊具有導電性。