CN101835075A - 麦克风单元 - Google Patents

Abstract

一种麦克风单元，包括用于检测通过其第一开口和第二开口输入的声音的振动膜。通过该第一开口输入的声音被引导至该振动膜的前表面，而通过该第二开口输入的声音被引导至该振动膜的后表面，以便于通过该振动膜的振动来检测声音。该麦克风单元满足关系式0.76≤D/Δr≤2.0，其中D为从第一开口到振动膜的前表面的声音传播时间与从第二开口到振动膜的后表面的声音传播时间之间的时间差，而Δr为第一开口和第二开口之间的距离。关系式D/Δr≤2.0能够降低远场噪音，而关系式0.76≤D/Δr能够提高对从零点发出的声音的检测灵敏度。

Description

麦克风单元

本申请基于2009年3月9日提交的日本专利申请2009-055605，其全部内容通过参考援引于此。

技术领域

本发明涉及一种检测声音(即空气振动)并将检测到的声音转换成电信号作为输出信号的麦克风单元。

背景技术

具有用来检测声音的振动膜(vibratory diaphragm)的麦克风单元是公知的，其中声音被引导至振动膜的前后表面上，以便根据基于振动膜前后表面上声压之间的差值(即振动膜前后表面上所入射的空气的声波或振动波之间在相位和振幅上的差值)的振动膜的振动来对声音进行检测。一种差动式麦克风单元，具有“8”字形状的双向特性(样式)。与仅引导声音到振动膜前后表面其中之一的非定向(全向)麦克风单元相比，这种麦克风单元具有降低远场噪声的效果(降低了对远处位置所发出声音进行检测的检测灵敏度)。

图10为显示了在差动式麦克风单元和非定向麦克风单元中声源距离(声源发出的位置)与检测灵敏度之间的关系图。从图10中所示的关系明显看出，对从近处位置所发出声音和从远处位置所发出声音的检测灵敏度之间的差值(即，对从远处所发出声音相较于从近处所发出声音其检测灵敏度的降低程度)，在差动式麦克风单元的情况下比在非定向麦克风单元的情况下更大。由此可以理解到的是，与非定向麦克风单元相比，差动式麦克风单元具有降低远场噪声的效果。

一般来说，这种差动式麦克风单元具有外壳和置于外壳中的振动膜。该外壳具有让声音通过其输入的第一开口和第二开口，这样通过第一开口输入的声音被引导至振动膜的前表面，而通过第二开口输入的声音被引导至振动膜的后表面。现在考虑在传统差动麦克风单元的情况中声音所发出的位置(声源位置)，存在一个位置，在这个位置处入射在振动膜前表面上的声音的相位等于入射在振动膜后表面上的声音的相位。这个位置被称为零点。

在传统的差动式麦克风单元中，假定一种结构，在这种结构中从第一开口到振动膜的前表面的声音传播时间等于从第二开口到振动膜的后表面的声音传播时间。在这种假定下，零点形成在从声源到第一开口的声音传播时间等于从声源到第二开口的声音传播时间的位置处，也即在从声源到第一开口的距离等于从声源到第二开口的距离的位置处。因而，在具有该假定结构的传统差动式麦克风单元中，从零点发出的声音会导致通过第一开口输入的声波在相位和振幅上都与通过第二开口输入的声波相同，使得振动膜前表面上所入射的声波在相位和振幅上与振动膜后表面上所入射的声波相同。因此，在具有该假定结构的传统差动式麦克风单元中，从零点所发出的声音导致了振动膜前后表面上的声压会完全被彼此抵消掉，阻止了振动膜的振动并造成对从零点所发出声音的零检测输出。

当传统的差动式麦克风被安装在诸如移动电话的产品中时，具有能够接收近距离通话者(使用者)的语音及降低远场噪声的优点。然而其存在一个问题，如果通话者(使用者)的嘴处于零点，通话者的语音(声音)在音量上会显著降低，而致使不能识别该通话语音。在图11所示的移动电话90中尤其如此，其中该图11为显示将传统差动式麦克风单元80安装在移动电话90中的一个实例的正视图。参见图11，移动电话90具有形成在其一侧的声音接收开口92a、92b，同时差动式麦克风单元80具有第一开口81a和第二开口81b，其中第一开口81a和第二开口81b分别面向声音接收开口92a、92b并被置于声音接收开口92a、92b所放置的同一侧。这样的布置便可能会导致如上所述的问题，妨碍良好的语音质量。

现有技术中还有一些其他已知的麦克风单元。例如，日本专利特许公开号2007-180896公开了一种声音(音频)信号处理设备，包括彼此紧密放置的双向(第一)麦克风及非定向(第二)麦克风，其中第一麦克风和第二麦克风的输出信号被处理以从中提取具有预定关系的信号，以便在窄的角度范围内使得定向特性很高。日本专利3620133公开了一种具有四个麦克风盒体的立体声麦克风，其中四个麦克风盒体的输出信号被处理以得到一个立体声声音(音频)信号。

日本专利特许公开号2003-44087公开了一种具有多个麦克风的环境噪声降低***，其中所述多个麦克风的输入信号被处理以从中除去声音(音频)信号，以便从除去后余下的信号中估计环境噪声信号。将环境噪声信号的频谱从输入信号的频谱成份中除去，以使降低环境噪声信号。日本专利特许公开号Hei 5-284588公开了一种具有第一麦克风和第二麦克风的声音(音频)信号输入设备，其中第二麦克风的输出信号被予以延迟再进行反相。第二麦克风的这一反相后的输出信号与第一麦克风的输出信号进行相加并被放大，以便于消除环境噪声。进一步，PCT申请号2002-507334的日文公开译本公开了一种噪声控制设备，其具有一曲面反射体来散射环境噪声，以便于消除环境噪声。尽管如此，这些已知的设备或***都并未解决以上问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种麦克风单元，其能够在降低远场噪声的同时，提高对从零点所发出声音的检测灵敏度。

根据本发明，上述目的通过一种麦克风单元来实现，其包括：外壳，具有第一开口和第二开口；以及振动膜，具有前表面和后表面，并容纳在所述外壳中用于检测声音。这里，将通过该第一开口输入的声音引导至该振动膜的前表面，而将通过该第二开口输入的声音引导至该振动膜的后表面，以便于通过该振动膜的振动来检测声音。该麦克风单元还包括时间差产生装置，用于产生从该第一开口到该振动膜的前表面的声音传播时间与从该第二开口到该振动膜的后表面的声音传播时间之间的时间差。该时间差产生装置产生满足关系式0.76≤D/Δr≤2.0的时间差，其中D为时间差，而Δr为第一开口和第二开口之间的距离。

本发明的麦克风单元产生从第一开口到振动膜前表面的声音传播时间与从第二开口到振动膜后表面的声音传播时间之间的时间差，以便将零点置于这样的一个位置处，即，从该位置到第一麦克风和第二麦克风的距离彼此不同。这便导致通过第一开口输入的声音的振幅不同于通过第二开口输入的声音的振幅。因此，基于从零点所发出的声音在振动膜的前表面上所入射的声波与在振动膜的后表面上所入射的声波在振幅上互不相同。即使两路声波在相位上彼此相同，基于从零点所发出的声音在振动膜前后表面所入射的声波在振幅上的这种差值也会存在。因而，从零点所发出声音会导致振动膜前后表面上的声压之间的差值，从而振动该振动膜，防止了对从零点所发出声音的零检测输出，从而可以通过振动膜的振动来检测从零点发出的声音。

另外，麦克风单元产生满足关系式0.76≤D/Δr≤2.0的时间差D，其中D为时间差，而Δr为第一开口和第二开口之间的距离。这使得在降低远场噪声的同时增大对从零点发出的声音的检测灵敏度成为可能。另外，由于时间差的产生，零点会形成在使从该零点到第一开口和第二开口的距离彼此不同的位置处，从而本发明的麦克风单元能够增大有效灵敏度的角度范围。本发明的麦克风单元借鉴了具有降低远场噪声特性的差动式麦克风单元的优点。另外，即使在通话者(使用者)的嘴处于零点时，本发明的麦克风单元也可以将由零点所造成的通话者音量上的降低最小化，使语音无法辨清(语音消退)的问题能够得以解决。尤其是当安装在移动电话中时，本发明的麦克风单元可以有利地获得良好的语音质量。

根据本发明的麦克风单元，该时间差产生装置可以由具有从该第一开口到该振动膜的前表面的声音传播路径的长度与从该第二开口到该振动膜的后表面的声音传播路径的长度之间的长度差的结构形成。

进一步地，该时间差产生装置可以由设置在从该第一开口到该振动膜的前表面的声音传播路径中，或设置在从该第二开口到该振动膜的后表面的声音传播路径中的传播延迟组件形成。

另外，该第一开口和该第二开口可以形成在该外壳的同一个平面上。

本发明的创新性特点在所附权利要求书中加以阐明，结合附图从下文详细的描述中将更好地理解本发明。

附图说明

以下将参考附图对本发明进行阐述。需要指出的是，所有附图所显示的均用于说明本发明或其实施例的技术方案，其中：

图1A为根据第一实施例的麦克风单元沿着图1B的线X-X’的示意性截面图，而图1B为根据本发明第一实施例的麦克风单元的示意性平面图；

图2A和图2B均为显示了从第一开口到振动膜的声音传播时间和从第二开口到振动膜的声音传播时间之间的时间差和零点之间关系的图表；

图3A至图3F为在角坐标系中显示第一实施例的麦克风单元在不同时间差下对500mm处远场声源的灵敏度特性的图表；

图4A至图4F为在角坐标系中显示第一实施例的麦克风单元在不同时间差下对25mm处近场声源的灵敏度特性的图表；

图5为在直角坐标系中显示第一实施例的麦克风单元的灵敏度特性的图表，其与图4A至图4F中的图表相对应，并通过在直角坐标系中叠加图4A至图4F的曲线而获得；

图6为显示在第一实施例的麦克风单元中在从第一开口到振动膜的声音传播时间和从第二开口到振动膜的声音传播时间之间的时间差和零点处增益衰减之间关系的图表；

图7为显示在第一实施例的麦克风单元中从第一开口到振动膜的声音传播时间和从第二开口到振动膜的声音传播时间之间的时间差和降噪效果之间关系的图表；

图8为显示将第一实施例的麦克风单元安装在移动电话中的一个实例的示意性正视图；

图9为本发明第二实施例的麦克风单元的示意性截面图；

图10为显示在传统差动式麦克风单元及非定向麦克风单元中声源距离与检测灵敏度之间关系的图表；以及

图11为将传统差动式麦克风单元安装在移动电话中的一个实例的正视图。

具体实施方式

作为实施本发明的最佳方式，本发明的多个实施例将在下文中参考附图加以阐述。本发明涉及一种麦克风单元。需要理解的是，此处实施例并非意图限制本发明，或是意图覆盖本发明的全部范围。请注意到在所有附图中相同的参考标记或符号代表相同的部件。

(第一实施例)

参考图1至图8将描述根据本发明第一实施例的麦克风单元1。图1A为麦克风单元1沿着图1B的线X-X’的示意性截面图，而图1B为根据第一实施例的麦克风单元1的示意性平面图。麦克风单元1被安装并应用于一诸如移动电话或助听器之类的产品之中，其对空气中的声音传播(即空气振动)进行检测，并进一步将检测到的声音转换成电信号作为输出信号。麦克风单元1包括：振动膜2，具有前表面2a和后表面2b，以及用于检测声音的背电极3；外壳4，用于容纳振动膜2和背电极3；等等。外壳4由基座41和盖子42构成。麦克风单元1属于差动式，其是根据基于振动膜2的前表面2a和后表面2b上声压之间的差值(即在振动膜2前表面2a和后表面2b上所入射的空气的声(振动)波之间在相位和振幅上的差值)的振动膜2的振动对声音进行检测。

振动膜2和背电极3放置在外壳4中，同时背电极3具有穿过其形成的多个孔3a。外壳4(外壳4的盖子42的顶壁)具有形成在其中的第一开口4a和第二开口4b，用于使声音通过其得以输入。外壳4里面形成有用来将第一开口4a连接至振动膜2的前表面2a的第一声音路径(空间)5a，以及形成有用来将第二开口4b连接至振动膜2的后表面2b的第二声音路径(空间)5b。第一声音路径5a和第二声音路径5b都形成在外壳4的同一平面上(即在麦克风单元的同一平面上)。第一声音路径5a和第二声音路径5b相互之间不连接，彼此之间都独立的。

振动膜2和背电极3具有导电性，而在其之间形成一电容。因此，当振动膜振动时，在振动膜2和背电极3之间的距离变化时，会引起静电电容的改变。一个信号处理电路(未示出)检测静电电容的变化来对振动膜2的振动进行检测，并输出相应于振动膜2振动的电信号。该相应于振动膜2振动的电信号作为通过麦克风单元1检测到的声音的电信号加以输出。

振动膜2和背电极3是以所谓的MEMS(Micro Electro MechanicalSystem，微机电***)的形式形成。更具体地，振动膜2和背电极3是通过采用半导体精加工技术并使用具有导电性的硅(例如，通过离子注入或植入技术)制成。因为振动膜2和背电极3是由硅制成，所以麦克风单元1被称为硅麦克风。由于采用硅的MEMS结构(或者通过形成麦克风单元2作为硅麦克风)，麦克风单元1能够实现在尺寸上的缩减和在性能上的改善。

这里，使第一声音路径5a的长度(即从第一开口4a到振动膜2的前表面2a的声音传播路径的长度)不同于第二声音路径5b的长度(即从第二开口4b到振动膜2的后表面2b的声音传播路径的长度)，以使第一声音路径5a的长度更长于第二声音路径5b。第一声音路径5a的长度和第二声音路径5b的长度之间的差值，会导致从第一开口4a到振动膜2的前表面2a的声音传播时间与从第二开口4b到振动膜2的后表面2b的声音传播时间之间的差值。根据本实施例，具有在第一声音路径5a的长度与第二声音路径5b的长度之间的长度差的这种结构，形成了时间差产生装置，用于产生从第一开口4a到振动膜2前表面2a的声音传播时间与从第二开口4b到振动膜2后表面2b的声音传播时间之间的时间差。

现在，假定Δr为第一开口4a和第二开口4b之间的距离，而D为本实施例的麦克风单元1中从第一开口4a到振动膜2前表面2a的声音传播时间与从第二开口4b到振动膜2后表面2b的声音传播时间之间的时间差。根据本实施例，差值D被选择为或设定为满足关系式0.76≤D/Δr≤2.0。优选地，距离Δr为5mm或更短，以便于有效地降低全向的远场噪声，在本实施例中则被设定为Δr＝5mm。

概括而言，当声音同时通过具有这样配置的麦克风单元1的第一开口4a和第二开口4b输入时，通过第一开口4a输入的声音被引导穿过第一声音路径5a至振动膜2的前表面2a，同时通过第二开口4b输入的声音被引导穿过第二声音路径5b至振动膜2的后表面2b。因而，振动膜2由于在振动膜1的前表面2a和后表面2b上的声压之间的差值(即在振动膜2的前表面2a与后表面2b上所入射的空气的声波或振动波在相位和振幅上的差值)而被振动。振动膜2的振动通过一信号处理单元(未示出)来检测到，并输出相应于振动膜2的振动的电信号。换言之，麦克风单元1使声音通过第一开口4a输入并被引导到振动膜2的前表面2a，同时使声音通过第二开口4b输入并被引导到振动膜2的后表面2b，以便于通过振动膜2的振动(即通过在振动膜2的前表面2a与后表面2b上所入射的声波之间在相位和振幅上的差值)来检测声音。

图2A和图2B均为显示了麦克风单元1中时间差D(即从第一开口4a到振动膜前表面2a的声音传播时间与从第二开口4b到振动膜2后表面2b的声音传播时间之间的时间差)和零点之间关系的图表。零点是指这样一个位置，当声音从这个位置(声源位置)发出时会使得振动膜2前表面2a上所入射声音的相位等于振动膜2后表面2b上所入射声音的相位。因此，采用时间差D，零点被定义为一声源的位置，从该位置处到振动膜2前表面2a的声音传播时间等于其到振动膜2后表面2b的声音传播时间，也即从该位置处到第一开口4a的声音传播时间与其到第二开口4b的声音传播时间之间的差值等于时间差D。因而，假定Rd为相应于时间差D的声音传播距离，Ra为从零点到第一开口4a的距离，Rb从零点到第二开口4b的距离，那么零点的位置是这样一个位置，其使得距离Ra和Rb之间的差值为常量Rd(Rd＝Rb-Ra)。

参考图2A，将在下面详细描述这一点。在图2A中，假定第一开口4a和第二开口4b的位置分别是Fa、Fb，并且第一开口4a和第二开口4b之间的中点是O，则零点位于下述所定义的曲面S上的任意一点P处。曲面S为满足等式Rd＝Rb-Ra的点P的集合(轨迹)，该等式定义出一个以连接位置Fa、Fb的线段L为轴的旋转对称面，并且曲面S具有位于线段L上的顶点So。中点O与顶点So之间的距离为(1/2)×Rd。曲面S的曲率随着时间差D和从中点O到顶点So的距离的增大而增大，随着时间差D和从中点O到顶点So的距离的减小而减小。另一方面，如图2B所示，当时间差D为0(zero)时，零点则位于平面T上的任意一点Q，其中该平面T为满足等式Rb-Ra＝0的点Q的集合(轨迹)。所述平面T穿过中点O并垂直于线段L。

如上所述，本实施例的麦克风单元1导致了在从第一开口4a到振动膜2前表面2a的声音传播时间与从第二开口4b到振动膜2后表面2b的声音传播时间之间的时间差，使得定位零点于这样一个位置处(曲面S上的位置)，从该位置处到第一开口4a和第二开口4b的距离彼此之间不同。这使得从零点发出的声音在以球面传播时(由此根据传播距离来衰减声音振幅)传播至第一开口4a的距离不同于其传播至第二开口4b的距离，从而通过第一开口4a所输入声音的振幅不同于通过第二开口4b所输入声音的振幅。

如果忽略掉形成第一声音路径5a和第二声音路径5b的壁表面所吸收的声音，通过第一开口4a输入的声音入射在振动膜2的前表面2a上，而没有振幅的衰减，同时通过第二开口4b输入的声音也入射在振动膜2的后表面2b上而没有振幅的衰减。因此，入射到在振动膜2前表面2a和后表面2b上的声音在振幅上彼此不同。即使入射在前表面2a和后表面2b上的声音在相位上彼此相同，基于从零点所发出的声音而入射在前表面2a和后表面2b上的声音在振幅上的这种差值也会存在。从而，从零点发出的声音会导致对振动膜2进行振动时在前表面2a和后表面2b上的声压不同，由此从零点发出的声音可以利用这种不同来进行检测。

图3A至图3F为在角坐标系中显示本实施例的麦克风单元1在不同时间差D下对假定为远场噪声的500mm处远场声源的灵敏度特性的图表。另一方面，图4A至图4F为在角坐标系中显示本实施例的麦克风单元1在不同时间差D下对假定为近距离通话者的25mm处近场声源的灵敏度特性的图表。图5为在直角坐标系中显示本实施例的麦克风单元1的灵敏度特性的图表，其与图4A至图4F中的图表相对应，并通过在直角坐标系中叠加图4A至图4F的曲线获得。

在图3A至图3F以及图4A至图4F中，坐标的原点对应于麦克风单元1的第一开口4a和第二开口4b之间的中点，并且坐标的0°方向(零度)对应于从第一开口4a和第二开口4b之间的中点看第二开口4b的方向。请注意到在图5中，对从图4A至图4F中0°方向位置所发出声音的检测灵敏度(最大灵敏度)均显示为0(零)dB。图3A至图3F、图4A至图4F及图5中所示的本实施例麦克风单元1的灵敏度特性，是通过将第一开口4a和第二开口4b之间的距离Δr设定为Δr＝5mm、并将声音的频率设定为人声的基频1kHz所获得的灵敏度特性。

从图3A至图3F显然看出，在假定为远场噪声的500mm处远场声源的情况中，0μs时间差D下零点出现在90°方向和270°方向的位置(即与第一开口4a和第二开口4b等距离的位置)，并且当增加时间差D时零点的位置会发生变化。随着时间差D的增大，零点以更远离90°和270°方向并更接近180°方向的趋势移动。另外，在0μs的时间差D下，对从零点所发出声音的检测灵敏度为0(零)。该检测灵敏度会随着时间差D的增加而增大，而对从零点所发出声音的检测灵敏度相较于最大灵敏度(对从0°方向的位置所发出声音的检测灵敏度)的降低量则会减小。

进一步，从图4A至图4F及图5显然看出，同样在假定为近距离通话者的25mm处近场声源的情况中，0μs时间差D下零点出现在90°方向和270°方向的位置处，并且当时间差D增加时零点的位置会发生变化。随着时间差D的增大，零点以更远离90°和270°方向并更接近180°方向的趋势移动。另外，在0μs的时间差D下，对从零点所发出声音的检测灵敏度为0(零)。该检测灵敏度会随着时间差D的增加而增大，而对从零点所发出声音的检测灵敏度相较于最大灵敏度(对从0°方向的位置所发出声音的检测灵敏度)的降低量则会减小。将从最大灵敏度(对从0°方向的位置所发出声音的检测灵敏度)到-10dB的检测灵敏度的角度范围定义为有效灵敏度的角度范围，则在0μs的时间差D下有效灵敏度的角度范围为140°。随着时间差D的增大，有效灵敏度的角度范围也在增大，在11.3μs的时间差D下有效灵敏度的角度范围为170°。

图6为在假定为近距离通话者的25mm处近场声源的情况下显示麦克风单元1中时间差D与零点处增益衰减之间关系的图表。这里，零点处的增益衰减是指对从零点所发出声音的检测灵敏度相较于最大灵敏度的降低，这表明随着零点处增益衰减的降低，对从零点所发出声音的检测灵敏度会增大。图6显示出零点处增益衰减随着时间差D的变化而发生的变化，其中横轴为时间差D，纵轴为零点处的增益衰减。请注意，纵轴的绝对值表示零点处的增益衰减量，这表明随着纵轴的绝对值的减小，零点处的增益衰减也在降低。

此处图6所示的麦克风单元1中零点处的增益衰减是基于上述图4A至图4F和图5所示的结果而获得的结果。因而，其是通过采用本实施例的麦克风单元1而得到的结果，其中在本实施例中第一开口4a和第二开口4b之间的距离Δr被设定为Δr＝5mm，并且声音的频率被设定为人声的基频1kHz。从实践的角度来看，零点处的增益衰减需要20dB或更低，或者更具体而言，基于人类听觉感知来考虑而让使用者能够不费力地听见并辨清声音。

从图6所示的结果可以理解到，较小的时间差D会导致零点处增益衰减的增大，较大的时间差D会导致零点处增益衰减的降低。由此得到的一个结果是，当时间差D为3.8μs或更大时零点处的增益衰减即为20dB或更低。通过将D除以Δr来对时间差D与第一开口4a和第二开口4b之间的距离Δr(＝5mm)进行归纳，得到的结果表明，如果D/Δr(μs/mm)为0.76或更高，零点处的增益衰减即为20dB或更低。由此获得类似的多个结果表明，即使本实施例麦克风单元1中第一开口4a和第二开口4b之间的距离Δr被设定为2mm或10mm，如果D/Δr(μs/mm)为0.76或更高，则零点处的增益衰减即为20dB或更低。从这些结果可以得出，从实践的角度来看，为了通过防止零点处的增益衰减来提高对从零点所处位置发出的声音的检测灵敏度，D/Δr(μs/mm)需要是0.76或者更高(关系式0.76≤D/Δr通过防止此类增益衰减来实现这种检测灵敏度的提高)。

图7为显示在麦克风单元1中时间差D与降噪效果之间关系的图表。这里，降噪效果是指降低远场噪声(降低对从远距离所处位置发出的声音的检测灵敏度)的效果，更具体而言，其对应于对从近距离所处位置发出的声音的检测灵敏度与对从远距离所处位置发出的声音的检测灵敏度之间的差值。在普通的非定向麦克风单元中，声音被引导至振动膜表面中的唯一一个表面而不具有降噪效果，从而前一检测灵敏度(检测诸如通话语音这种需要被检测的声音)与后一检测灵敏度(检测不需要被检测的声音)之间的差值很小。与此相反，从图7中显然看出，在本实施例的麦克风单元中，前一灵敏度和后一灵敏度之间的差值要更高于普通非定向麦克风单元中的这一差值。

图7显示了通过改变时间差D实际造成的降噪效果的测量结果，其中横轴为时间差D而纵轴为降噪效果，该测量结果表明了降噪效果随着纵坐标值的增大而提高。请注意到该降噪效果的测量是通过使用本实施例的麦克风单元1以及一用于对比的传统非定向麦克风并将这些麦克风单元置于真实噪声环境中而获得的，其中在本实施例中第一开口4a和第二开口4b之间的距离Δr被设定为Δr＝5mm。

请注意到，从实践的角度来看，降噪效果需要为6dB或更大，更具体而言，其让使用者能够从人类听觉感知的角度去感觉到噪声在有效地降低。从图7所示的实际测量结果可以理解到，更小的时间差D会导致降噪效果的提高，更大的时间差D会导致降噪效果的降低。由此得到的一个实际测量结果为，在时间差为10μs或更小时可以获得6dB或更高的降噪效果。通过将D除以Δr来对时间差D与第一开口4a和第二开口4b之间的距离Δr(＝5mm)进行归纳，得到的实际测量结果表明，如果D/Δr(μs/mm)为2.0或更低则可以获得6dB或更高的降噪效果。由此获得类似的多个实际测量结果表明，即使麦克风单元1的第一开口4a和第二开口4b之间的距离Δr被设定为2mm或10mm，如果D/Δr(μs/mm)为2.0或更低则降噪效果为6dB或更高。从这些结果可以得出，从实践的角度来看，为了获得降低远场噪声的降噪效果，D/Δr(μs/mm)需要为2.0或者更低(关系式D/Δr≤2.0达到这种降噪效果以降低远场噪声)。

从以上可以理解，本实施例的麦克风单元1中，产生满足关系式0.76≤D/Δr≤2.0的时间差D是至关重要的。本实施例的麦克风单元1基于关系式D/Δr≤2.0使降低远场噪声成为可能，同时基于关系式0.76≤D/Δr能够提高对从零点位置发出的声音的检测灵敏度。因而，本实施例的麦克风单元1通过产生满足关系式0.76≤D/Δr≤2.0的时间差D，能够在降低远场噪声的同时提高对从零点所发出声音的检测灵敏度。

如上所述，根据本实施例的麦克风单元1，时间差D的产生使得零点的位置到第一开口4a和第二开口4b的距离不同。为了基于此点确定有效灵敏度的角度范围，实际测量也通过将麦克风单元1置于各种位置来进行，以测量对从零点所处位置以及从零点所处位置以外的其他位置发出的声音的检测灵敏度。实际测量的结果表明，从零点所处位置以外的其他位置发出的声音能够以很高的灵敏度被检测到。这表明本实施例的麦克风单元1能够具有一个增大的有效灵敏度角度范围。

如前所述，本实施例的麦克风单元1使提高对从零点所发出声音的检测灵敏度成为可能，同时能够降低远场噪声，并增大了有效灵敏度的角度范围。换言之，本实施例的麦克风单元1借鉴了具有降低远场噪声特性的差动式麦克风单元的优点，同时又解决了在零点处音量降低的问题。更具体地，即使通话者(使用者)的嘴处于零点，麦克风单元1也能够将由零点所造成的通话者语音音量的降低最小化，使语音无法辨清(语音消退)的问题能够得以解决。尤其是当安装在移动电话中时，麦克风单元1可以有利地获得良好的语音质量。

图8为显示将本实施例的麦克风单元1安装在移动电话90中的一个实例的示意性正视图。参见图8，本实施例的麦克风单元1安装在例如具有外壳91的移动电话90中，其中外壳91具有形成在其一侧(面向使用者或通话者)的声音接收开口92a、92b，而第一开口4a和第二开口4b分别面向声音接收开口92a、92b，并被置于声音接收开口92a、92b所放置的同一侧。当以这种方式将麦克风单元1安装在移动电话90中时，零点会出现在通话者的方向(在通话者这侧上)。即使当以这种方式安装在移动电话90中(即使当零点出现在通话者的方向时)，本实施例的麦克风单元1也能够提高对从零点所发出声音的检测灵敏度，并增大有效灵敏度的角度范围，使语音无法辨清(语音消退)的问题能够得以解决并取得良好的语音质量。

(第二实施例)

参考图9将描述根据本发明第二实施例的麦克风单元1，其中图9为本实施例麦克风单元1的示意性截面图。本实施例的麦克风单元1除了其还包括用于延迟声音传播的传播延迟组件7、并且第一声音路径5a的长度等于第二声音路径5b的长度之外，与第一实施例中的麦克风单元1是一样的。传播延迟组件7是由例如毡之类的材料制成，并且其对声音进行延迟(延迟声音的传播)而不会衰减声音的振幅。传播延迟组件7设置在第一声音路径5a上(即在从第一开口4a到振动膜2前表面2a的声音传播路径上)。在本实施例的麦克风单元1中，传播延迟组件7用作产生从第一开口4a到振动膜2前表面2a的声音传播时间与从第二开口4b到振动膜2后表面2b的声音传播时间之间的时间差。因而，传播延迟组件7形成时间差产生装置，用于产生两个声音传播时间之间的时间差。

现在，假定在本实施例的麦克风单元1中，Δr为第一开口4a与第二开口4b之间的距离，D为从第一开口4a到振动膜2前表面2a的声音传播时间与从第二开口4b到振动膜2后表面2b的声音传播时间之间的时间差。在本实施例中，传播延迟组件7被选择或设定为满足关系式0.76≤D/Δr≤2.0。具有这种设计或构造的本实施例麦克风单元1具有与第一实施例的麦克风单元相似的功能和效果。

需要指出的是，本发明并不限于以上实施例，在本发明的精神与范围之内可进行各种修改。例如，在上述的第一实施例中，可以是使第二声音路径的长度长于第一声音路径的长度，而不是使第一声音路径的长度长于第二声音路径的长度。进一步地，在第二实施例中，传播延迟组件可以是设置在第二声音路径上而不是设置在第一声音路径上。此外，在第一和第二实施例中，所采用的麦克风单元1不限于以MEMS形式由振动膜和背电极构成的麦克风(硅麦克风)，而可以是驻极体电容的类型，其中的振动膜是由一个驻极体膜片(带有剩余极化的电介质体)形成。麦克风单元1还可以是电动式、电磁式或压电(晶体)式的麦克风。并且，在第二和第二实施例中，第一开口和第二开口可以形成在外壳的(或麦克风单元的)不同平面上。这样的布置也能够实现第一和第二实施例中类似的功能和效果。

在第一和第二实施例中，第一开口和第二开口形成在外壳的同一平面上(麦克风的同一平面上)。这是因为，当具有这样构造的麦克风单元安装在移动电话中，并使具有第一开口和第二开口形成在其上的表面或平面面向移动电话的通话者时，零点可能出现在通话者的方向(在通话者这侧)。本发明的技术不仅能够应用到具有形成在外壳的同一平面上的第一开口和第二开口的麦克风单元中，而且能够应用到具有形成在外壳不同平面(麦克风单元的不同平面)上的第一和第二开口的麦克风单元中，并且取得与第一和第二实施例类似的效果。

本发明虽以目前优选的实施例阐述如上，但这种阐述不应被解释为对本发明的限制。在阅读本说明书后，对于本领域的普通技术人员来说一些修改将变得明显、显然或显而易见。因此，所附的权利要求应该被解释成覆盖落入本发明精神与范围内的所有修改和变动。

Claims (6)

1.一种麦克风单元，包括：

外壳，具有第一开口和第二开口；以及

振动膜，容纳在该外壳中用于检测声音，并具有前表面和后表面，

其中，通过该第一开口输入的声音被引导至该振动膜的前表面，而通过该第二开口输入的声音被引导至该振动膜的后表面，从而通过该振动膜的振动来检测声音，

其中，该麦克风单元还包括时间差产生装置，用于产生从该第一开口到该振动膜的前表面的声音传播时间与从该第二开口到该振动膜的后表面的声音传播时间之间的时间差，以及

其中，该时间差产生装置产生满足关系式0.76≤D/Δr≤2.0的时间差，这里D为时间差，而Δr为该第一开口和该第二开口之间的距离。

2.根据权利要求1所述的麦克风单元，其中该时间差产生装置由具有从该第一开口到该振动膜的前表面的声音传播路径的长度与从该第二开口到该振动膜的后表面的声音传播路径的长度之间的长度差的结构形成。

3.根据权利要求2所述的麦克风单元，其中该第一开口和该第二开口形成在该外壳的同一个平面上。

4.根据权利要求1所述的麦克风单元，其中该时间差产生装置由设置在从该第一开口到该振动膜的前表面的声音传播路径上或设置在从该第二开口到该振动膜的后表面的声音传播路径上的传播延迟组件形成。

5.根据权利要求4所述的麦克风单元，其中该第一开口和该第二开口形成在该外壳的同一个平面上。

6.根据权利要求1所述的麦克风单元，其中该第一开口和该第二开口形成在该外壳的同一个平面上。

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