JP2008245267A - シリコンマイクロフォン - Google Patents

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Abstract

【課題】少なくとも音圧が小さいところでは高感度であり、かつ従来の高感度シリコンマイクに比べて大きい飽和音圧（広いダイナミックレンジ）を有するシリコンマイクを提供すること。
【解決手段】シリコンマイク１ａは、１つのハウジング内に、収音した音の音圧に応じた振幅の電気信号を出力する複数のサブシリコンマイク１１Ａ〜Ｄが収納され、前記各サブシリコンマイク１１Ａ〜Ｄの感度は互いに異なり、前記各サブシリコンマイク１１Ａ〜Ｄそれぞれから出力される電気信号に基づく信号処理を行う信号処理チップ２０ａを含む、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンマイクロフォンに関する。
音圧を電気信号の振幅に変換する装置であるシリコンマイクロフォン（シリコンマイク）においては、振幅がある程度以下の範囲にある場合、音圧と振幅とが比例し、その範囲を超えて振幅が大きくなると、音圧が増大しても振幅が追随して上昇しない飽和状態となることが知られている。ここでは、上記範囲の上限を飽和振幅といい、比例関係が崩れ始める音圧を飽和音圧という。また、飽和音圧以下の音圧範囲をダイナミックレンジという。
なお、本明細書では、「音圧」という用語を、特に断らない限り「実際の音圧に対応した振幅値」という意味で用いている。すなわち、シリコンマイクに到達した音波を、音圧と振幅とが常に比例する理想的な特性を有するシリコンマイクで検出した場合に、該シリコンマイクから出力される電気信号の振幅値を、「音圧」と呼ぶ。これに対し、「振幅」という用語は、「シリコンマイクで検出された音圧に対応した振幅値」という意味で用いられる。すなわち、現実にシリコンマイクから出力される電気信号の振幅値を、「振幅」と呼ぶ。
シリコンマイクの特性を示す他の指標のひとつに、音圧に対する振幅の変化率を示す感度というものがある。感度が高いほど小さな音圧の音が収音可能になる一方、比較的小さい音圧で振幅が飽和振幅に達してしまうので、飽和音圧が小さくなる。このため、シリコンマイクを使用する際には、収音対象音の音圧に応じて必要な飽和音圧（ダイナミックレンジ）を決定し、決定した飽和音圧を実現できる感度のシリコンマイクを選択又は製造することが必要である。
なお、特許文献１には、動作周波数範囲を限定した特殊なシリコンマイクを複数用い、広い周波数範囲において均一な振幅特性を実現する技術が開示されている。
特開２００１−１６９３９５号公報
しかしながら、シリコンマイクの選択又は製造時点で収音対象音の音圧が判明している場合は必ずしも多くなく、幅広い用途に対応できるよう、少なくとも音圧が小さいところで高感度であり、一方で、従来の高感度シリコンマイクに比べて大きい飽和音圧（広いダイナミックレンジ）を有するシリコンマイクを実現することが求められている。
従って、本発明の目的の一つは、少なくとも音圧が小さいところでは高感度であり、かつ従来の高感度シリコンマイクに比べて大きい飽和音圧（広いダイナミックレンジ）を有するシリコンマイクを提供することにある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１に記載の発明は、１つのハウジング内に、収音した音の音圧に応じた振幅の電気信号を出力する複数のサブシリコンマイクロフォンが収納され、前記各サブシリコンマイクロフォンの感度は互いに異なり、前記各サブシリコンマイクロフォンそれぞれから出力される電気信号に基づく信号処理を行う信号処理手段を含む、ことを特徴とするシリコンマイクロフォンである。
これによれば、上記ハウジング内に感度の異なるサブシリコンマイクロフォンが複数収納されるので、音圧が小さいところでは比較的高感度のサブシリコンマイクロフォンによりシリコンマイクロフォン全体として高感度となる。また、飽和音圧は最低感度のサブシリコンマイクロフォンの飽和音圧となるので、シリコンマイクロフォン全体としての飽和音圧は従来の高感度シリコンマイクロフォンに比べて大きくなっている。
また、本発明の請求項２にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項１に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記複数のサブシリコンマイクロフォンは１つのチップに一体に形成される、ことを特徴とする。
これによれば、１つの半導体チップにかかる通常の半導体製造プロセスの中で複数のサブシリコンマイクロフォンを形成できるので、上記シリコンマイクロフォンの製造効率が向上する。
また、本発明の請求項３にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項１又は２に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記各サブシリコンマイクロフォンの感度は、ダイヤフラムの大きさが異なることにより互いに異なるよう構成される、を特徴とする。さらに、本発明の請求項４にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項１から３までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記信号処理手段は前記ハウジング内に収納される、ことを特徴とする。
また、本発明の請求項５にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項１から４までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記信号処理手段は、前記複数のサブシリコンマイクロフォンの少なくとも一部から出力される電気信号に基づく信号を合成してなる合成信号を出力する合成手段、を含む、ことを特徴とする。
これによれば、上記合成信号を信号処理に用いることができるようになる。
また、本発明の請求項６にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項５に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記合成手段は、収音対象音の音圧を示す音圧情報を取得する音圧情報取得手段と、前記各サブシリコンマイクロフォンの中から少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンを選択するとともに、前記音圧情報取得手段により取得される音圧情報に応じて、選択する前記少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンを切り替えるサブシリコンマイクロフォン選択手段と、を含む、ことを特徴とする。
これによれば、上記シリコンマイクロフォンは、収音対象音の音圧情報に応じて選択されたサブシリコンマイクロフォンのみを用いて、合成信号を生成することができる。
また、本発明の請求項７にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項６に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記合成手段は、前記サブシリコンマイクロフォン選択手段により２つ以上のサブシリコンマイクロフォンが選択されている場合に、該２つ以上のサブシリコンマイクロフォンそれぞれから出力される電気信号に基づく信号を合成し、さらに合成により得られる信号の振幅を合成された信号の数で除算することにより前記合成信号を生成する、ことを特徴とする。
これによれば、合成手段は、サブシリコンマイクロフォン選択手段により選択されるサブシリコンマイクロフォンの数によらない一定の振幅で、合成信号を出力することができる。
また、本発明の請求項８にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項６又は７に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記サブシリコンマイクロフォンごとに、その飽和音圧を示す飽和音圧情報を記憶する飽和音圧情報記憶手段、を含み、前記サブシリコンマイクロフォン選択手段は、前記音圧情報取得手段により取得される音圧情報と、前記飽和音圧情報記憶手段に記憶される各サブシリコンマイクロフォンそれぞれの飽和音圧情報と、に基づいて、選択する前記少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンを切り替える、ことを特徴とする。
これによれば、サブシリコンマイクロフォン選択手段は、各サブシリコンマイクロフォンの飽和音圧情報に基づいて、サブシリコンマイクロフォンを選択することができる。
また、本発明の請求項９にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項８に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記サブシリコンマイクロフォン選択手段は、前記飽和音圧情報記憶手段に記憶される飽和音圧情報により示される飽和音圧が、前記音圧情報取得手段により取得される音圧情報により示される音圧より大きい１又は複数のサブシリコンマイクロフォンを選択する、ことを特徴とする。
これによれば、サブシリコンマイクロフォン選択手段は、収音対象音の音圧がそのダイナミックレンジ内となるサブシリコンマイクロフォンを選択するようにすることができる。
また、本発明の請求項１０にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項８に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記音圧情報取得手段は、前記各サブシリコンマイクロフォンの中から選択される代表サブシリコンマイクロフォンから出力される電気信号の振幅を、前記音圧情報として取得し、前記飽和音圧情報記憶手段は、前記サブシリコンマイクロフォンごとに、その飽和音圧の音を前記代表サブシリコンマイクロフォンが収音する際に出力する電気信号の振幅を、前記飽和音圧情報として記憶し、前記サブシリコンマイクロフォン選択手段は、前記音圧情報により示される振幅と、前記各飽和音圧情報それぞれにより示される振幅と、に基づいて、選択する前記１又は複数のサブシリコンマイクロフォンを切り替える、ことを特徴とする。
これによれば、音圧情報と飽和音圧情報のいずれも、代表サブシリコンマイクロフォンから出力される電気信号の振幅によりその値が表されるので、サブシリコンマイクロフォン選択手段は、代表サブシリコンマイクロフォンから出力される電気信号の振幅を用いて、サブシリコンマイクロフォンを選択することができるようになる。
また、本発明の請求項１１にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項１０に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記代表サブシリコンマイクロフォンは、前記各サブシリコンマイクロフォンの中で最も感度の低いサブシリコンマイクロフォンである、ことを特徴とする。
これによれば、代表サブシリコンマイクロフォンは各サブシリコンマイクロフォンの中で最も感度の低いサブシリコンマイクロフォンであるので、他のサブシリコンマイクロフォンに比べて飽和音圧が大きい。このため、他のサブシリコンマイクロフォンのダイナミックレンジ内の音圧では、代表サブシリコンマイクロフォンの振幅は音圧に比例している。従って、サブシリコンマイクロフォン選択手段は、サブシリコンマイクロフォンを適切に選択することができるようになる。
また、本発明の請求項１２にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項６に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記合成手段は、前記サブシリコンマイクロフォン選択手段が、選択する前記少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンを切り替える際、切り替え前から選択されている前記少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンから出力される電気信号に基づく信号と、切り替え後に選択される前記少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンから出力される電気信号に基づく信号と、をクロスフェードしつつ合成する、ことを特徴とする。
サブシリコンマイクロフォン選択手段により選択されるサブシリコンマイクロフォンが切り替わる際、信号が突然変化してノイズが発生する場合があるが、上記シリコンマイクロフォンによれば切り替え時に所定時間にわたり２つのクロスフェードしているので、信号が突然変化することのないようにすることができる。
また、本発明の請求項１３にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項５から１２までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記複数のサブシリコンマイクロフォンのうちの少なくとも一部のそれぞれから出力される電気信号の振幅を、該電気信号を出力したサブシリコンマイクロフォンの感度と、所定の基準感度と、に基づく補正値により補正する合成前処理手段、を含むことを特徴とする。
各サブシリコンマイクロフォンは互いに感度が異なるので、同じ音圧でも出力する電気信号の振幅が異なる。このため、そのまま信号処理に用いることにすると、適切な信号処理ができないおそれがある。この点、上記シリコンマイクロフォンによれば、基準感度と各サブシリコンマイクロフォンの感度とに基づいて各サブシリコンマイクロフォンが出力する電気信号の振幅を補正しているので、適切な信号処理を行うことが可能になる。
また、本発明の請求項１４にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項１３に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記所定の基準感度は、前記複数のサブシリコンマイクロフォンのうちの１つの感度であり、前記合成前処理手段は、前記電気信号を出力したサブシリコンマイクロフォンの感度と、前記所定の基準感度と、に基づく補正値であって、さらに前記１つのサブシリコンマイクロフォンが出力する電気信号の振幅に基づいて調整した補正値により、前記複数のサブシリコンマイクロフォンのうちの前記１つのサブシリコンマイクロフォン以外のサブシリコンマイクロフォンそれぞれから出力される電気信号の振幅を補正する、ことを特徴とする。
これによれば、合成前処理手段は、より正確に、各サブシリコンマイクロフォンが出力する電気信号の振幅を補正することができるようになる。
また、本発明の請求項１５にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項１から４までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記ハウジング内に、その内部を前記複数のサブシリコンマイクロフォンごとに区画する仕切り壁が形成され、前記信号処理手段は、前記複数のサブシリコンマイクロフォンのうちの少なくとも一部のそれぞれから出力される電気信号の振幅を、該電気信号を出力したサブシリコンマイクロフォンの感度と、所定の基準感度と、に基づく補正値により補正する合成前処理手段と、前記各サブシリコンマイクロフォンの少なくとも一部それぞれから出力される電気信号であって、前記合成前処理手段による補正後の各電気信号をそれぞれ所定量ずつ遅延させた上で所定の合成方法で合成することにより、指向性を形成する指向性形成手段と、をさらに含む、ことを特徴とする。
これによれば、指向性形成手段は合成前処理手段による補正後の電気信号を用いているので、感度が互いに異なる複数のサブシリコンマイクロフォンを用いて、適切な指向性を形成することが可能になる。
また、本発明の請求項１６にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項５から１３までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記複数のサブシリコンマイクロフォンのうちのいずれか一つから出力される電気信号の振幅を、該電気信号を出力したサブシリコンマイクロフォンに対応した周波数帯域毎の補正値により補正する帯域特性制御部、を含むことを特徴とする。
これによれば、帯域特性制御部は、サブシリコンマイクロフォンに対応した周波数帯域毎の補正値により電気信号を補正するので、シリコンマイクロフォンの出力の周波数特性をフラットにし、シリコンマイクロフォンの出力の表す音が聴者にとって聞き取りづらい音になることを防ぐことができる。
また、本発明の請求項１７にかかるシリコンマイクロフォンは、請求項５から１３までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、前記合成手段が出力する合成信号の振幅を、前記合成手段により指定された周波数帯域毎の補正値により補正する帯域特性制御部、を含むことを特徴とする。
これによれば、帯域特性制御部は、合成手段により指定された周波数帯域毎の補正値により合成信号を補正するので、シリコンマイクロフォンの出力の周波数特性をフラットにし、シリコンマイクロフォンの出力の表す音が聴者にとって聞き取りづらい音になることを防ぐことができる。
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［実施の形態１］
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１にかかるシリコンマイク１ａのシステム構成を示す図である。シリコンマイク１ａは、例えば携帯電話やＰＤＡ(Personal Digital Assistant)などの小型の機器に搭載されるものであり、図２にも示すように、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)によるシリコンマイクチップ１０と、信号処理チップ２０ａと、を一つのハウジング３０ａに格納したマルチチップパッケージとされている。
まず、シリコンマイク１ａの構造について説明する。シリコンマイクチップ１０は、四つのコンデンサ型のサブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄを一体に形成した構成である。すなわち、図３及び図４に示すように、例えば単結晶シリコンからなる半導体基板１２の上に支持層１３が形成されるとともに、これら半導体基板１２及び支持層１３を貫通するように複数の空洞孔１４Ａ〜１４Ｄが形成され、各空洞孔１４Ａ〜１４Ｄにおける上記支持層１３の内周部に、円形のダイヤフラム（振動板）１５と多数の通孔１７をあけた固定板１６との外周部が相互に間隔をあけて固定されていることにより、これらダイヤフラム１５と固定板１６とが空洞孔１４Ａ〜１４Ｄに架け渡されるように平行に支持され、両者の間に間隙１８が形成された構成とされており、各空洞孔１４Ａ〜１４Ｄにおけるダイヤフラム１５と固定板１６とによってコンデンサ型のサブシリコンマイク１１が構成されるものである。この場合、図４に示されるように、各サブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄは、その空洞孔１４Ａ〜１４Ｄ（言い換えるとダイヤフラム１５の振動部分）の面積を異ならせていることにより、感度が異なるように形成されている。
そして、上記シリコンマイクチップ１０と、このシリコンマイクチップ１０の各サブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄの駆動や出力信号の処理のための回路を組み込んだ信号処理チップ２０ａとが一つのハウジング３０ａに格納されてマルチチップパッケージが構成されている。
このハウジング３０ａは、図２に示すように、搭載面と外周をなす側壁を有する基板３１と、側壁上に配置することにより、各サブシリコンマイク１１の上方に空間を形成するように設けられる蓋体３２ａとから構成されている。基板３１の上に搭載された上記シリコンマイクチップ１０と信号処理チップ２０ａとはボンディングワイヤ３３によって電気的に接続され、上記信号処理チップ２０ａはさらにボンディングワイヤ（図示略）によって基板底端の端子（図示略）に電気的に接続されている。電気的接続は、基板をいわゆる多層配線基板とし、これにシリコンマイクチップ１０及び信号処理チップ２０ａを搭載することによっても得られる。多層配線基板内の導電層は、これらチップ１０，２０ａの上方を覆うように取り付けられた蓋体３２ａとともにシールドとして機能する。また、蓋体３２ａの信号処理チップ２０ａ上部中央には音声信号を取り込むための孔３４ａが開けられている。なお、孔３４ａの位置は、各サブシリコンマイク１１を話者の唾液などから防ぐために信号処理チップ２０ａ上に設けられている。
このように構成されたシリコンマイク１ａは、ハウジング３０ａの基板３１の端子を外部基板（図示略）に搭載することにより、上記信号処理チップ２０ａが基板３１を介して外部回路に接続できるようになっている。そして、固定板１６とダイヤフラム１５との間に予めバイアス電圧を印加しておき、蓋体３２ａの孔３４ａから侵入した音響等の圧力変動によりダイヤフラム１５が振動すると、この振動に伴うダイヤフラム１５と固定板１６との間の静電容量の変化が電気信号として取り出されるものである。
このように構成されるシリコンマイク１ａにおけるシリコンマイクチップ１０の製造方法について説明しておくと、まず、図５（ａ）に示すように、半導体基板１１１の表面に例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)等の薄膜形成技術により犠牲層となる酸化シリコン層（ＳｉＯ２）１１２を形成し、その上に、ダイヤフラムとなるポリシリコン層１１３を順次積層する。
そして、ポリシリコン層１１３の上にレジストパターン１１４を形成して、これをマスクにポリシリコン層１１３をエッチングすることにより、互いに面積の異なる円形のダイヤフラム１５を複数形成する。
次いで、図５（ｂ）に示すように、全体にスペーサとなる酸化シリコン層１１５、固定板となるポリシリコン層１１６を順次積層し、このポリシリコン層１１６の上にこれらダイヤフラム１５を覆うようにレジストパターン１１７を形成して、これをマスクにポリシリコン層１１６をエッチングし、通孔１７を有する円形の固定板１６を形成する。
そして、半導体基板１１１の下面に空洞孔１４Ａ〜１４Ｄとなる部分を残してレジストパターン（図示略）を形成し、これをマスクにディープＲＩＥ(Reactive Ion Etching)により深掘エッチングし、図５（ｃ）に示すように酸化シリコン層１１２との界面に到達するまで半導体基板１１１の中央部を除去し、ダイヤフラムに対応する部分が開孔された半導体基板１２を形成する。
次いで、固定板１６の通孔１７が形成された領域を露出させるように酸化シリコン層１１５を覆うレジストパターン１１８を形成し、全体をフッ酸等のエッチング液に浸漬してウェットエッチングを施すと、通孔１７が形成されている領域の範囲で固定板１６とダイヤフラム１５との間の酸化シリコン層１１５が除去されるとともに、ダイヤフラム１５に接触している部分の酸化シリコン層１１２も除去されることにより、図３に示すような空洞孔１４Ａ〜１４Ｄを有する半導体基板１２の上の支持層１３（酸化シリコン層１１２と１１５とにより構成される）に、固定板１６とダイヤフラム１５とが間隙１８をあけて支持されてなるシリコンマイクチップ１０が製造される。
以上、複数のサブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄを一つの半導体基板に一体に形成したシリコンマイクチップ１０の例を示したが、図６に示すように、感度の異なるサブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄをそれぞれ互いに異なる半導体基板に形成してサブシリコンマイクチップ１０Ａ〜１０Ｄとし、これら複数のサブシリコンマイクチップ１０Ａ〜１０Ｄを一つのハウジング３０ａに収納する構成としてもよい。この図６では、信号処理チップ２０ａから遠い位置に設けられているサブシリコンマイクチップ１０は、ハウジング３０ａの基板３１の側壁の端子（図示略）を経由して信号処理チップ２０ａに接続されている。
次に、図１に戻って信号処理チップ２０ａにおいて行われる信号処理について説明する。図１（ｂ）に示すように、信号処理チップ２０ａは、Ａ／Ｄ(Analogue / Digital)変換部２１、ワイドＤＲ(Dynamic Range：ダイナミックレンジ)処理部２２ａを含んで構成される。
各サブシリコンマイク１１のダイヤフラム１５は、上述したように、到達する音により振動するよう構成されており、振動に伴い、ダイヤフラム１５と固定板１６との間の静電容量が変化する。各サブシリコンマイク１１は、この静電容量の変化を示す電気信号を出力する。
ここで、各サブシリコンマイク１１が出力する電気信号の振幅は、原則として収音した音の音圧（図３に示したダイヤフラム１５の振動量）に応じた値となるが、上述したように、音圧と振幅とは、振幅が飽和振幅以下の範囲にある場合には比例し、その範囲を超えて振幅が大きくなると比例しなくなる。
ここでは各サブシリコンマイク１１の飽和振幅は同じであり、一方、音圧と振幅が比例する範囲において、その比例係数（音圧に対する振幅の変化率：感度）は互いに異なっている。このため、比例関係が崩れ始める音圧である飽和音圧は、サブシリコンマイク１１ごとに異なっている。
以下では、サブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄの飽和音圧を、それぞれＰＡ〜ＰＤとする。また、サブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄの感度を、それぞれＳＡ〜ＳＤとする。また、サブシリコンマイク１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの順に感度が悪くなる（すなわち、ＳＡ＞ＳＢ＞ＳＣ＞ＳＤ）ものとする。
なお、各サブシリコンマイク１１の感度は、ダイヤフラム１５の面積、ダイヤフラム１５の厚さ、又はダイヤフラム１５の内部応力（振動により発生する収縮や伸張に対する応力）のいずれか少なくとも１つを互いに異ならせることによって、互いに異なるようにすることが好適である。例えばダイヤフラム１５の面積が大きいほど、サブシリコンマイク１１の感度は高くなる。また、ダイヤフラム１５が厚いほど、サブシリコンマイク１１の感度は低くなる。さらに、ダイヤフラム１５の内部応力が大きいほど、サブシリコンマイク１１の感度は低くなる。
信号処理チップ２０ａは、各サブシリコンマイク１１それぞれから出力される電気信号に基づく信号処理を行う。具体的には、まずＡ／Ｄ変換部２１が、各サブシリコンマイク１１から出力される電気信号（アナログ信号）の振幅を所定時間間隔でサンプリングすることにより、振幅をデジタル値で示した電気信号（デジタル信号）に変換し、ワイドＤＲ処理部２２ａに出力する。
ワイドＤＲ処理部２２ａは、各サブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号を用いて、少なくとも音圧が小さいところでの高感度を実現し、かつ従来の高感度シリコンマイクに比べて大きい飽和音圧（広いダイナミックレンジ）を実現する。具体的には、ワイドＤＲ処理部２２ａは、Ａ／Ｄ変換部２１を介して、各サブシリコンマイク１１がそれぞれ出力する電気信号を取得する。そして、取得した複数の電気信号に基づき、ダイナミックレンジを拡大する信号処理（合成処理）を行い、シリコンマイク１ａの外部へ出力する。
以下、ワイドＤＲ処理部２２ａの処理の詳細について説明する。図７は、ワイドＤＲ処理部２２ａの機能ブロックを示す概略ブロック図である。同図に示すように、ワイドＤＲ処理部２２ａは合成制御部２２１ａと、３つの合成前処理部２２６ａ（２２６ａＡ〜２２６ａＣ）と、合成部２２７ａと、を含んで構成される。また、合成制御部２２１ａは、振幅情報取得部２２２と、選択部２２３ａと、飽和振幅情報記憶部２２４と、クロスフェード係数生成部２２５と、から構成される。以下、具体的に説明する。
まず、各合成前処理部２２６ａについて説明する。各サブシリコンマイク１１の感度は互いに異なるため、同じ音圧の音が到達したとしても、各サブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号の振幅が異なっている。そこで、各合成前処理部２２６ａは、対応するサブシリコンマイク１１から出力される電気信号の振幅を、該電気信号を出力したサブシリコンマイク１１の感度と、所定の基準感度と、に基づく補正値により補正する。
ここでは、各合成前処理部２２６ａは、サブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｃそれぞれが出力する電気信号の振幅を所定の基準感度（ここでは、サブシリコンマイク１１Ｄの感度ＳＤを基準感度とする。）に応じた振幅のものに揃える。具体的な例では、合成前処理部２２６ａＡは、サブシリコンマイク１１Ａから出力される電気信号の振幅を、サブシリコンマイク１１Ａの感度ＳＡと、所定の基準感度ＳＤと、に基づく補正値（ＳＤ／ＳＡ）により補正する。すなわち、サブシリコンマイク１１Ａから出力される電気信号の振幅をＳＤ／ＳＡ倍する。他の合成前処理部２２６ａも同様である。合成部２２７ａには、こうして補正された後の電気信号が入力される。
次に、合成制御部２２１ａの振幅情報取得部２２２は、収音対象音の音圧を示す音圧情報を取得する。具体的には、各サブシリコンマイク１１の中から選択される代表サブシリコンマイク１１（各サブシリコンマイク１１の中で最も感度の低いサブシリコンマイク１１。ここではサブシリコンマイク１１Ｄ。）から出力される電気信号の包絡線の振幅を、上記音圧情報として取得する。
飽和振幅情報記憶部２２４は、サブシリコンマイク１１ごとに、その飽和音圧を示す飽和音圧情報を記憶する。具体的には、サブシリコンマイク１１ごとに、その飽和音圧の音を代表サブシリコンマイク１１が収音する際に出力する電気信号の振幅を、飽和音圧情報として記憶する。
飽和音圧情報について、図８を参照しながら、より具体的に説明する。図８は各サブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号の音圧と振幅の関係を示す図である。図８に示すように、音圧と振幅の比例関係は、音圧が大きくなるに従い次第に崩れていく。飽和音圧は、比例関係が崩れ始めるところの値で、適宜決定される。図８には、こうして決定された飽和音圧ＰＡ，ＰＢ，及びＰＣを示している。
サブシリコンマイク１１Ａの飽和音圧情報は、その飽和音圧ＰＡの音をサブシリコンマイク１１Ｄが収音する際に出力する電気信号の振幅ＴＨＡである。振幅ＴＨＢ，ＴＨＣについても同様である。
選択部２２３ａは、各サブシリコンマイク１１の中からサブシリコンマイク１１を１つ選択するとともに、振幅情報取得部２２２により取得される音圧情報に応じて、選択するサブシリコンマイク１１を切り替える。すなわち、その飽和音圧が、上記音圧情報により示される振幅に対応する音圧より大きいサブシリコンマイク１１を選択する。
具体的には、振幅情報取得部２２２により取得される音圧情報により示される振幅と、飽和振幅情報記憶部２２４に記憶される各飽和音圧情報それぞれにより示される振幅と、を比較し、比較結果に基づいて、選択するサブシリコンマイク１１を切り替える。
図８を再度参照しながら、選択部２２３ａの処理について、具体的な例により説明する。同図に示す例では、選択部２２３ａは、上記音圧情報により示される振幅（Ａとする。
）を、ＴＨＡ，ＴＨＢ，及びＴＨＣと比較する。そして、Ａ＜ＴＨＡである場合、選択部２２３ａはサブシリコンマイク１１Ａを選択する。また、ＴＨＡ≦Ａ＜ＴＨＢである場合、選択部２２３ａはサブシリコンマイク１１Ｂを選択する。さらに、ＴＨＢ≦Ａ＜ＴＨＣである場合、選択部２２３ａはサブシリコンマイク１１Ｃを選択する。そして、ＴＨＣ≦Ａである場合、選択部２２３ａはサブシリコンマイク１１Ｄを選択する。
合成部２２７ａは、通常は、選択部２２３ａが選択した１つのサブシリコンマイク１１から出力される電気信号に基づく信号をそのまま出力する（この出力も合成結果の一態様である。）が、選択部２２３ａが選択するサブシリコンマイク１１を切り替える際には、所定時間にわたり、切り替え前後の各サブシリコンマイク１１から出力される電気信号に基づく信号を合成してなる合成信号を出力する。すなわち、切り替え前から選択されているサブシリコンマイク１１から出力される電気信号に基づく信号（サブシリコンマイク１１Ａ〜Ｃについては、合成前処理部２２６ａによる処理後の電気信号。サブシリコンマイク１１Ｄについては出力される電気信号そのもの。以下、電気信号Ｓ１という。）と、切り替え後に選択されるサブシリコンマイク１１から出力される電気信号に基づく信号（同上。以下、電気信号Ｓ２という。）と、をクロスフェードしつつ合成する。
図９は、クロスフェードの具体例を示す図である。同図に示す例では、合成部２２７ａは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間で、クロスフェードを行う。すなわち、同図に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間では、合成部２２７ａは、電気信号Ｓ１と、電気信号Ｓ２と、の両方を取得し、その合成信号を出力する。そしてこの際、電気信号Ｓ１の振幅を上記時間減衰率に従って徐々に小さくし、一方、電気信号Ｓ２の振幅を上記時間増幅率に従って徐々に大きくする。合成部２２７ａは、こうしてクロスフェードを実現している。
クロスフェード係数生成部２２５は、上記クロスフェードを実現するために、選択部２２３ａによる切り替え時に、電気信号Ｓ１の時間減衰率と電気信号Ｓ２の時間増幅率とからなるクロスフェード係数を生成し、合成部２２７ａに入力する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、感度の異なるサブシリコンマイク１１を複数用意したので、音圧が小さいところでは比較的高感度のサブシリコンマイク１１によりシリコンマイク１ａ全体として高感度となる。また、飽和音圧は最低感度のサブシリコンマイク１１の飽和音圧となるので、シリコンマイク１ａ全体としての飽和音圧は従来の高感度シリコンマイクに比べて大きくなっている。
また、感度の異なる複数のサブシリコンマイク１１の中から、収音対象音の音圧情報に応じて選択した少なくとも１つのサブシリコンマイク１１を信号処理の用に供することができるので、少なくとも音圧が小さいところでは高感度サブシリコンマイク１１を用いることができる。一方で、音圧が大きいところでは低感度サブシリコンマイク１１を用いることができるので、シリコンマイク１ａは、従来の高感度シリコンマイクに比べて大きい飽和音圧（広いダイナミックレンジ）を有している。
また、選択部２２３ａにより選択されるサブシリコンマイク１１が切り替わる際、電気信号が突然変化してノイズが発生する場合があるが、上記シリコンマイク１ａによれば切り替え時にクロスフェードしているので、電気信号が突然変化することのないようにすることができる。
また、選択部２２３ａは、各サブシリコンマイク１１の飽和音圧情報に基づいて、選択する少なくとも１つのサブシリコンマイク１１を決定することができる。
さらに、選択部２２３ａは、収音対象音の音圧がそのダイナミックレンジ内となるサブシリコンマイク１１を選択するようにすることができる。
具体的には、音圧情報と飽和音圧情報のいずれも代表サブシリコンマイク１１から出力される電気信号の振幅によりその値が表されるので、選択部２２３ａは、代表サブシリコンマイク１１から出力される電気信号の振幅を用いて、上記少なくとも１つのサブシリコンマイク１１を選択することができる。
さらに、代表サブシリコンマイク１１は各サブシリコンマイク１１の中で最も感度の低いサブシリコンマイク１１であるので、他のサブシリコンマイク１１に比べて飽和音圧が大きい。このため、他のサブシリコンマイク１１のダイナミックレンジ内の音圧では、低音圧領域ではやや信頼性に欠けるものの、代表サブシリコンマイク１１の振幅はほぼ音圧に比例しているとみなせる。従って、選択部２２３ａは、少なくとも１つのサブシリコンマイク１１を適切に選択することができるようになる。
また、各サブシリコンマイク１１は互いに感度が異なるので、同じ音圧でも出力する電気信号の振幅が異なる。このため、そのまま信号処理に用いることにすると、サブシリコンマイク選択手段により選択されるサブシリコンマイク１１が切り替わったときに振幅の不連続が生じてしまう。この点、シリコンマイク１ａによれば、基準感度と各サブシリコンマイク１１の感度とに基づいて各サブシリコンマイク１１が出力する電気信号の振幅を補正しているので、上記不連続の発生を防止することができる。
［実施の形態２］
図１０は、本発明の実施の形態２にかかるシリコンマイク１ｂに含まれるワイドＤＲ処理部２２ｂの機能ブロックを示す概略ブロック図である。シリコンマイク１ｂはシリコンマイク１ａにおいてワイドＤＲ処理部２２ａをワイドＤＲ処理部２２ｂに置き換えたものである。
図１０に示すように、ワイドＤＲ処理部２２ｂは合成部２２７ｂを含んで構成される。
合成部２２７ｂは、各サブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号に基づく信号（ここでは各サブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号そのもの。）を合成して合成信号をシリコンマイク１ｂの外部に出力する。
合成部２２７ｂによる具体的な合成方法について、図１１を参照しながら説明する。図１１では、各サブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号の音圧と振幅の関係を示すとともに、２種類の合成方法により合成してなる合成信号の音圧と振幅の関係も示している。
なお、図１１には、説明を簡単にするため、音圧と振幅とが比例関係を保ったまま、音圧が増大して飽和振幅に達する理想的な例を示しているが、実際には図８に示したように、音圧の増大に伴い、次第に音圧と振幅の比例関係が崩れていく。また、低感度のサブシリコンマイク１１の低音圧領域はやや信頼性に欠けている。
１種類目の合成方法は、単純な加算である。この例では、合成部２２７ｂは、各電気信号の振幅を加算器（不図示）により加算することによって、合成信号を得る（図１１の「単純加算」）。
２種類目の合成方法は、二乗和の平方根である。この例では、合成部２２７ｂは、各電気信号の振幅をそれぞれ乗算器（不図示）により自乗した上で加算し、さらにその平方根をとることによって、合成信号を得る（図１１の「二乗和平方根」）。
なお、次のようにして合成信号を得ることとしてもよい。この例では、音圧（以下、この段落内では、「音圧」を「実際の音圧」の意味で用いる。「実際の音圧」の値は、「実際の音圧に対応した振幅値」とは異なり、正負の符号を有する値である。）の符号を考慮する。すなわち、サブシリコンマイク１１で検出される音波の音圧は、振幅値０を中心に正負の値をとって振動するが、上述のようにして二乗和平方根を算出すると、この振動による符号は打ち消されてしまう。そこで、以下の（１）乃至（７）に示す一連の処理を行って合成信号を得る。これにより、符号を保ったまま合成信号を出力できることになる。
（１）各音圧の符号を保持する。
（２）符号を除いた各音圧を二乗する。
（３）各音圧の二乗値に、（１）で保持した符号を付ける。
（４）符号を付けた各音圧を加算して加算値を得る。
（５）加算値の符号を保持する。
（６）符号を除いた加算値の平方根を求める。
（７）（６）で求めた平方根に（５）で保持した符号を付け、合成信号として出力する。
上記各合成方法いずれによっても、少なくとも音圧が小さいところでの高感度と、従来の高感度シリコンマイクに比べて大きい飽和音圧（広いダイナミックレンジ）と、が実現される。
以上説明したように、本実施の形態によっても、感度の異なるサブシリコンマイク１１を複数用意したので、音圧が小さいところでは比較的高感度のサブシリコンマイク１１によりシリコンマイク１ｂ全体として高感度となる。また、飽和音圧は最低感度のサブシリコンマイク１１の飽和音圧となるので、シリコンマイク１ｂ全体としての飽和音圧は従来の高感度シリコンマイクに比べて大きくなっている。
すなわち、合成部２２７ｂにより生成される合成信号の感度は、音圧が小さいところでは、比較的高感度のサブシリコンマイク１１Ａがあるため、さらには合成信号が複数のサブシリコンマイク１１それぞれが出力している電気信号を合成したものであるため、比較的高い値となる。また、合成信号の飽和音圧は、最低感度のサブシリコンマイク１１Ｄの飽和音圧となる。従って、音圧が小さいところではシリコンマイク１ｂ全体として高感度となる。また、シリコンマイク１ｂ全体としての飽和音圧は従来の高感度シリコンマイクに比べて大きくなっている。
なお、合成部２２７ｂと、サブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｃの間に、それぞれ実施の形態１において説明した合成前処理部２２６ａＡ〜２２６ａＣを備えるようにしてもよい。
各サブシリコンマイク１１は互いに感度が異なるので、同じ音圧でも出力する電気信号の振幅が異なる。このため、そのまま信号処理に用いることにすると、合成部２２７ｂの合成結果が適切なものとならない虞がある。この点、上記のようにすれば、基準感度と各サブシリコンマイク１１の感度とに基づいて各サブシリコンマイク１１が出力する電気信号の振幅を補正しているので、適切な合成結果を得ることが可能になる。
［実施の形態３］
図１２は、本発明の実施の形態３にかかるシリコンマイク１ｃに含まれるワイドＤＲ処理部２２ｃの機能ブロックを示す概略ブロック図である。シリコンマイク１ｃはシリコンマイク１ａにおいてワイドＤＲ処理部２２ａをワイドＤＲ処理部２２ｃに置き換えたものである。
図１２に示すように、ワイドＤＲ処理部２２ｃは、ワイドＤＲ処理部２２ａにおいて、合成制御部２２１ａ及び合成部２２７ａを、それぞれ合成制御部２２１ｂ及び合成部２２７ｃで置き換えたものである。なお、合成制御部２２１ｂは、合成制御部２２１ａにおいて、選択部２２３ａを選択部２２３ｂに置き換えたものである。以下では、選択部２２３ｂ及び合成部２２７ｃそれぞれについて、選択部２２３ａ及び合成部２２７ａとの相違点について説明する。
選択部２２３ｂは、選択部２２３ａとは異なり、各サブシリコンマイク１１の中から少なくとも１つのサブシリコンマイク１１を選択するとともに、振幅情報取得部２２２により取得される音圧情報に応じて、選択する少なくとも１つのサブシリコンマイク１１を切り替える。
図８を再度参照しながら、選択部２２３ｂの処理について、具体的な例により説明する。同図に示す例では、選択部２２３ｂは、上記音圧情報により示される振幅Ａを、ＴＨＡ，ＴＨＢ，及びＴＨＣと比較する。そして、Ａ＜ＴＨＡである場合、選択部２２３ｂはサブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄを選択する。また、ＴＨＡ≦Ａ＜ＴＨＢである場合、選択部２２３ｂはサブシリコンマイク１１Ｂ〜１１Ｄを選択する。さらに、ＴＨＢ≦Ａ＜ＴＨＣである場合、選択部２２３ｂはサブシリコンマイク１１Ｃ及び１１Ｄを選択する。そして、ＴＨＣ≦Ａである場合、選択部２２３ｂはサブシリコンマイク１１Ｄを選択する。
合成部２２７ｃは、３つの加算器２２８（２２８Ａ〜２２８Ｃ）と、３つの振幅補正部２２９（２２９Ａ〜２２９Ｃ）と、クロスフェード部２３０と、を含んで構成される。
各加算器２２８は、選択部２２３ｂにより２つ以上のサブシリコンマイク１１が選択されている場合に、選択部２２３ｂが選択した各サブシリコンマイク１１が出力する電気信号を合成する。ここでは、加算器２２８Ｃは、サブシリコンマイク１１Ｃ及びＤから出力される電気信号に基づく信号を合成してなる合成信号を出力する。同様に、加算器２２８Ｂはサブシリコンマイク１１Ｂ〜Ｄから、加算器２２８Ａはサブシリコンマイク１１Ａ〜Ｄから、それぞれ出力される電気信号に基づく信号を合成してなる合成信号を出力する。
各振幅補正部２２９は、選択部２２３ｂにより２つ以上のサブシリコンマイクが選択されている場合に、各加算器２２８の合成により得られる信号の振幅を、合成された信号の数で除算する。
合成部２２７ｃのクロスフェード部２３０は、選択部２２３ｂの選択に応じて、各振幅補正部２２９又はサブシリコンマイク１１Ｄそれぞれの出力信号の中から１つを選択する。そして、通常は選択した出力信号をそのまま出力するが、選択部２２３ｂが選択するサブシリコンマイク１１を切り替えるときには、切り替え前から選択している出力信号と、切り替え後に選択する出力信号と、をクロスフェードしつつ合成する。クロスフェードの具体的な方法は合成部２２７ａと同様である。
以上説明したように、本実施の形態によっても、感度の異なるサブシリコンマイク１１を複数用意したので、音圧が小さいところでは比較的高感度のサブシリコンマイク１１によりシリコンマイク１ｃ全体として高感度となる。また、飽和音圧は最低感度のサブシリコンマイク１１の飽和音圧となるので、シリコンマイク１ｃ全体としての飽和音圧は従来の高感度シリコンマイクに比べて大きくなっている。
また、シリコンマイク１ｃは、収音対象音の音圧情報に応じて選択されたサブシリコンマイク１１のみを用いて、合成信号を生成するようにすることができる。
さらに、合成部２２７ｃは、選択部２２３ｂにより選択されるサブシリコンマイク１１の数によらない一定の振幅で、合成信号を出力することができる。
また、選択部２２３ｂにより選択される少なくとも１つのサブシリコンマイク１１が切り替わる際、合成信号が突然変化してノイズが発生する場合があるが、シリコンマイク１ｃによれば切り替え時にクロスフェードしているので、合成信号が突然変化することのないようにすることができる。
また、各加算器２２８の合成により、特に低音圧において、使用可能な（飽和していない）サブシリコンマイク１１の出力が平均化されることになるので、各加算器２２８による合成が行われない場合と比較して、ランダムなノイズが低減されることになる。
［実施の形態４］
図１３は、本発明の実施の形態４にかかるシリコンマイク１ｄに含まれるワイドＤＲ処理部２２ｄの機能ブロックを示す概略ブロック図である。シリコンマイク１ｄはシリコンマイク１ｃにおいてワイドＤＲ処理部２２ｃをワイドＤＲ処理部２２ｄに置き換えたものである。
図１３に示すように、ワイドＤＲ処理部２２ｄの構成は、ワイドＤＲ処理部２２ｃにおいて、合成前処理部２２６ａＡ〜２２６ａＣを、それぞれ合成前処理部２２６ｂＡ〜２２６ｂＣで置き換えたものとなっている。以下、これらの相違点について説明する。
各合成前処理部２２６ｂは、各合成前処理部２２６ａと同様、各サブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号の振幅を揃えるための振幅補正処理を行うのであるが、その際、振幅情報取得部２２２が出力する音圧情報（サブシリコンマイク１１Ｄが出力する電気信号の振幅）を用いることにより精度を高めている。以下、その処理について詳細に説明する。
図１４は、合成前処理部２２６ｂＡの内部構成を示す図である。同図に示すように、合成前処理部２２６ｂＡは、増幅器２２６１Ａ、振幅検出部２２６２Ａ、補正値決定部２２６３Ａを含んで構成される。なお、ここでは合成前処理部２２６ｂＡを取り上げて説明するが、合成前処理部２２６ｂＢ及び２２６ｂＣの処理も同様である。
増幅器２２６１Ａは、サブシリコンマイク１１Ａから電気信号の入力を受け付ける。そして、後述する補正値決定部２２６３Ａにより決定される補正値に従う増幅率で増幅を行い、合成部２２７ｃの加算器２２８Ａに出力する。
振幅検出部２２６２Ａは、増幅器２２６１Ａから出力された電気信号の振幅を検出し、補正値決定部２２６３Ａに出力する。
補正値決定部２２６３Ａは、サブシリコンマイク１１Ａの感度ＳＡと、所定の基準感度ＳＤと、に基づく補正値（ＳＤ／ＳＡ）を取得する。さらに、振幅情報取得部２２２が出力する音圧情報により示されるサブシリコンマイク１１Ｄが出力する電気信号の振幅（１１Ｄレベル）を取得し、該１１Ｄレベルと、振幅検出部２２６２Ａから入力された振幅（１１Ａレベル）と、に基づいて上記補正値を調整する。具体的には、上記補正値に、１１Ｄレベル／１１Ａレベルを乗算する。そして、調整後の補正値を、増幅器２２６１Ａに出力する。その結果、増幅器２２６１Ａは、この調整済みの補正値に従う増幅率で増幅を行うこととなる。
これによれば、各振幅補正部２２６ｂは、１１Ｄレベルをリファレンスとして、１１Ａレベルを１１Ｄに合わせることができるので、より正確に、各サブシリコンマイク１１が出力する電気信号の振幅を補正することができるようになる。
［実施の形態５］
図１５（ａ）は、本発明の実施の形態５にかかるシリコンマイク１ｅのシステム構成を示す図である。シリコンマイク１ｅの構成はシリコンマイク１ａの構成と概ね同様であるが、後述する指向性形成部２３による指向性形成を実現可能とした点で異なっている。具体的には、シリコンマイク１ｅにおいては、シリコンマイクチップ１０にはシリコンマイク１ａのものと同じ構成のものが使用されるが、図１６に示すように、ハウジング３０ｂ内が仕切り壁によって複数の空間に仕切られており、その各空間にそれぞれサブシリコンマイク１１が配置されるようになっている。
すなわち、ハウジング３０ｂの基板３１には、シリコンマイクチップ１０と信号処理チップ２０ｂとの配置スペースを区画するように内部を二つに分ける縦壁３６が立設されているとともに、蓋体３２ｂにも、シリコンマイクチップの各サブシリコンマイクを一つ一つの部屋に区画するように、縦壁３６に対応する位置の下がり壁３７と、十字型の下がり壁３８と、が形成され、シリコンマイクチップ１０の支持層の上まで臨ませられている。
上記仕切り壁は、縦壁３６及び下がり壁３７，３８により構成されるものである。また、蓋体３２ｂには、サブシリコンマイク１１ごとに、外部の音響を取り入れるための孔３４ｂが形成されている。この孔３４ｂは、音の到来方向を特定するために、可能な限り各孔３４ｂの間隔を空けて配置することが望ましい。
なお、シリコンマイクチップ１０と信号処理チップ２０ｂとは、基板３１の上記縦壁３６に設けた端子を介して電気的に接続される。また、この場合においても、上述したようにシリコンマイクチップ１０は一つのチップとしてもよいし、サブシリコンマイク１１ごとの複数のシリコンマイクチップ１０としてもよい。
また、図１５（ｂ）に示すように、信号処理チップ２０ｂは、信号処理チップ２０ａにおいて、指向性形成部２３をさらに含む構成となっている。以下、信号処理チップ２０ｂにおいて行われる信号処理について、信号処理チップ２０ａとの相違点を説明する。
指向性形成部２３は、Ａ／Ｄ変換部２１から感度が互いに異なる複数のサブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号を取得し、該各電気信号を用いて、指向性の形成を実現する。すなわち、指向性形成部２３は、各サブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号を位相をずらしつつ合成することによって音の到来方向ごとに合成信号の振幅を制御し、それによって指向性を形成する。
ここで、各サブシリコンマイク１１の感度は上述のように互いに異なるため、同じ音圧の音が到達したとしても、各サブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号の振幅は互いに異なる。このため、そのままでは正確な指向性を形成することができないところ、指向性形成部２３は、初めに振幅を揃えるための処理を行い、その後位相をずらしつつ合成することにより、正確に指向性を形成することを実現する。なお、指向性形成部２３は、合成により得られる合成信号をシリコンマイク１ｅ外部に出力する。
図１７は、指向性形成部２３の機能ブロックを示す概略ブロック図である。同図に示すように、指向性形成部２３は、合成前処理部２３１、指向性制御部２３２、４つの遅延処理部２３３（２３３Ａ〜２３３Ｄ）、入力セレクト・合成部２３４を含んで構成される。
合成前処理部２３１は、各サブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号の振幅を揃えるための振幅補正処理を行う。具体的には、各サブシリコンマイク１１の少なくとも一部それぞれから出力される電気信号の振幅を、該電気信号を出力したサブシリコンマイク１１の感度と、所定の基準感度と、に基づく補正値により補正する。より具体的な処理は、実施の形態１又は実施の形態４で説明した合成前処理手段（各合成前処理部２２６ａ又は各合成前処理部２２６ｂにより構成される合成前処理手段）と同様のものでよい。
各サブシリコンマイク１１は、複数のシリコンマイクを空間的に異なる位置に設置してなるシリコンマイクアレイを構成している。指向性形成部２３は、このシリコンマイクアレイを利用して指向性を形成することにより、信号分離や雑音除去などを実現する。
具体的には、指向性制御部２３２は、まずどのサブシリコンマイク１１を用いて指向性を形成するかを決定する。また、指向性制御部２３２は、指向性を形成する方向を特定し、特定した方向に基づいて、指向性形成の際に用いることを決定した各サブシリコンマイク１１それぞれが出力する電気信号の遅延量を決定する。
各遅延処理部２３３は、こうして決定された遅延量に基づいて、合成前処理部２３１による補正処理後の各サブシリコンマイク１１から出力された電気信号を遅延させる。
入力セレクト・合成部２３４は、指向性制御部２３２が指向性形成の際に用いることを決定した各サブシリコンマイク１１それぞれから出力された電気信号であって、各遅延処理部２３３による遅延処理後のものを、指向性の具体的内容（特定方向からの音波成分のみを強調するビームステアリング又は特定方向の音波成分をキャンセルするヌルステアリング）に応じた方法で合成することにより、指向性を形成する。
図１８は、指向性形成部２３による指向性形成をより詳細に説明するための図である。
同図は、サブシリコンマイク１１Ａとサブシリコンマイク１１Ｂを用いて指向性を形成する場合の例を示している。
サブシリコンマイク１１Ａのダイヤフラム１５の中心と、サブシリコンマイク１１Ｂのダイヤフラム１５の中心と、の距離間隔をｄとすると、図１８に示す方向θからサブシリコンマイク１１Ｂのダイヤフラム１５に到来する音波（平面波）は、サブシリコンマイク１１Ａのダイヤフラム１５に到来する同音波に比べて、ｄｓｉｎθ長い距離を経てダイヤフラム１５に到達する。その結果、同音波について、サブシリコンマイク１１Ｂのダイヤフラム１５は、サブシリコンマイク１１Ａのダイヤフラム１５に比べて（ｄｓｉｎθ）／ｃ（ｃは音速）遅れて振動することになる。
ここで、指向性制御部２３２が上記θ方向に指向性を形成することを決定したと仮定する。すると、指向性制御部２３２は、サブシリコンマイク１１Ａが出力する電気信号の遅延量を（ｄｓｉｎθ）／ｃと決定する。遅延処理部２３３Ａは、指向性制御部２３２が上記θ方向に指向性を形成すると決定した場合、上記遅れ（ｄｓｉｎθ）／ｃを打ち消すよう、サブシリコンマイク１１Ａが出力する電気信号を遅延させる。すなわち、サブシリコンマイク１１Ａが出力する電気信号を（ｄｓｉｎθ）／ｃだけ遅延させる。その結果、遅延は打ち消され、方向θから到来する音波について、時間差のない電気信号が入力セレクト・合成部２３４に入力される。一方、遅延処理部２３３Ａによる遅延処理の結果、方向θ以外の方向から到来する音波については、時間差が残るか或いは新たに時間差がつけられることになる。
入力セレクト・合成部２３４は加算器２３４１と減算器２３４２を含んで構成される。
ビームステアリングを行う場合、入力セレクト・合成部２３４は、加算器２３４１を用いて、サブシリコンマイク１１Ａとサブシリコンマイク１１Ｂそれぞれから出力された電気信号であって、各遅延処理部２３３による遅延処理後のものを加算する。その結果、方向θから到来する音波にかかる成分の振幅が２倍に増幅される。一方、他の方向から到来する音波にかかる成分の振幅は、サブシリコンマイク１１Ａとサブシリコンマイク１１Ｂそれぞれから出力された電気信号間での時間差のため、２倍ほどには大きくならないか、寧ろ小さくなる。すなわち、方向θから到来する音波にかかる成分のみが強調されることになる。
一方、ヌルステアリングを行う場合、入力セレクト・合成部２３４は、減算器２３４２を用いて、サブシリコンマイク１１Ａから出力された電気信号であって遅延処理部２３３Ａによる遅延処理後のものから、サブシリコンマイク１１Ｂから出力された電気信号であって遅延処理部２３３Ｂによる遅延処理後のものを、減算する。その結果、方向θから到来する音波にかかる成分の振幅はほぼゼロになる。一方、他の方向から到来する音波にかかる成分の振幅は、サブシリコンマイク１１Ａとサブシリコンマイク１１Ｂそれぞれから出力された電気信号間での時間差のため、ゼロほどには小さくならないか、寧ろ大きくなる。すなわち、方向θから到来する音波にかかる成分のみがキャンセルされることになる。
以上説明したように、シリコンマイク１ｅによれば、指向性形成部２３は、合成前処理手段による補正後の電気信号を用いているので、感度が互いに異なる複数のサブシリコンマイク１１を用いて、適切な指向性を形成することができる。
なお、図１５に示した例では、サブシリコンマイク１１Ａとサブシリコンマイク１１Ｂとが横方向に並んでいるので、指向性形成部２３は、サブシリコンマイク１１Ａとサブシリコンマイク１１Ｂとを用いて、横方向の指向性を形成することができる。また、指向性形成部２３は、例えばサブシリコンマイク１１Ａとサブシリコンマイク１１Ｂとを用いてある方向に、サブシリコンマイク１１Ｃとサブシリコンマイク１１Ｄとを用いて別の方向に、というように、複数方向に対する指向性を形成することもできる。
[実施の形態６]
低感度のシリコンマイクは、大きな音圧の音の検出に適しており、低周波数域の音に対しては感度が良いが、高周波数域の音に対して感度が悪くなっている周波数特性を有する傾向がある。一方、高感度のシリコンマイクは、小さな音圧の音の検出に適しており、高周波数域の音に対しては感度が良いが、低周波数域の音に対して感度が悪くなっている周波数特性を有する傾向がある。
このため、実施の形態１のように、音圧に基づいてサブシリコンマイクを切り替えていると、小さな音圧の音が入力された場合は、高感度のサブシリコンマイクが選択されるため、低音域が弱く、高音域が強い音（シャリシャリした音）の電気信号が出力される。また、大きな音圧の音が入力された場合は、低感度のサブシリコンマイクが選択されるため、低音域が強く、高音域が弱い音の電気信号が出力される。このように各サブシリコンマイクは周波数域によって感度が異なる、すなわち各サブシリコンマイクの周波数特性がフラットでなく偏りがあるため、その結果、出力された電気信号が表す音が、聴者にとって聞き取りづらい音になってしまうことがあるという問題がある。
本発明の実施の形態６では、各サブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄが出力した電気信号を補正して、周波数域による感度の差が少ない、すなわちフラットな周波数特性を有するシリコンマイクロフォン１ｆを得る。図１９は、実施の形態６にかかるシリコンマイクロフォン１ｆに含まれるワイドＤＲ処理部２２ｅの機能ブロックを示す概略ブロック図である。シリコンマイクロフォン１ｆはシリコンマイクロフォン１ａにおいてワイドＤＲ処理部２２ａをワイドＤＲ処理部２２ｅに置き換えたものである。ワイドＤＲ処理部２２ｅは、合成部２２７ａの前段部分に、各サブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄからの出力系統毎に、それぞれ帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄを具備する点のみが、ワイドＤＲ処理部２２ａと異なる。
帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄは、設定されるパラメータ（ゲイン）が異なるだけで、同じ機能を備えるので、ここでは代表して帯域特性制御部２５０と表記して説明する。またサブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄのうち、帯域特性制御部２５０に入力される電気信号を出力するものをサブシリコンマイク１１という。帯域特性制御部２５０は、例えば、複数の周波数帯域についてゲイン（補正値）を設定可能なイコライザにより構成され、サブシリコンマイク１１からの電気信号を、該電気信号を出力したサブシリコンマイク１１に対応した周波数帯域毎のゲインにより増幅する感度補正を行い、合成部２２７ａに出力する。
この周波数帯域毎のゲインは、該当するサブシリコンマイク１１の周波数特性に基づき、補正後の周波数特性がフラットになるように、かつ、同じ音を収音した電気信号はサブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄの間で同じ振幅になるように、予め設定された値である。なお、この周波数帯域毎のゲインは、シリコンマイクロフォン１ｆが実装された携帯端末に設けられたディスプレイおよび操作ボタンを介して、ユーザ操作により設定されてもよい。
これら周波数帯域毎のゲインを予め設定しておく場合の値の決め方を説明する。例えば、最も感度の高いサブシリコンマイク１１Ａからの電気信号が入力される帯域特性制御部２５０Ａには、低音域（例えば１００〜５００Ｈｚの帯域）の音のゲインが相対的に高く設定しておき、最も感度の低いサブシリコンマイク１１Ｄからの電気信号が入力される帯域特性制御部２５０Ｄには、高音域（例えば、人の声を対象としていれば１．５〜２ｋＨｚの帯域、楽器音を対象としていれば２〜１０ｋＨｚの帯域）の音のゲインが相対的に高く設定しておく。これにより、各サブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄの電気信号は、周波数帯域によらず安定した検出音を出力することができる。
そして、各帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄから合成部２２７ａに入力される４つの電気信号が表す音が聴感上互いにフラットになるように（同じ振幅になるように）、各帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄの周波数帯域毎のゲインの値を決める。すなわち、これらのゲインは、基準となる音を収音したときに帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄ各々の出力の代表値が、共通した基準値と一致する値とする。この代表値は、例えば、帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄの出力中の所定の周波数帯域（例えば、５００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ）の振幅の平均値を用いてもよいし、所定の周波数（例えば、１ｋＨｚ）の振幅を用いても良い。
なお、本実施形態において、帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｃは、合成前処理部２２６ａＡ〜２２６ａＣが出力する電気信号を処理し、合成部２２７ａに出力するとして説明したが、帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｃを合成前処理部２２６ａＡ〜２２６ａＣの前段に設け、Ａ／Ｄ変換部２１が出力したサブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｃの電気信号を、帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｃが処理し、帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｃが出力した電気信号を合成前処理部２２６ａＡ〜２２６ａＣ処理して、合成部２２７ａに出力するようにしてもよい。
また、合成前処理部２２６ａＡ〜２２６ａＣを設けず、帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｃが、周波数帯域毎の補正を行う際に、合成前処理部２２６ａＡ〜２２６ａＣによる補正に相当する補正を併せて行うようにしてもよい。
このように、本実施の形態は、各帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄの周波数帯域毎のゲインを設定しておくことで、各帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄの出力の周波数特性はフラットになるので、シリコンマイクロフォン１ｆの出力の周波数特性もフラットになり、シリコンマイクロフォン１ｆが出力する電気信号の表す音が聴者にとって聞き取りづらい音になることを防ぐことができる。
さらに、本実施の形態は、出力される電気信号の振幅が帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄの間で、大きく異なることがなくなるので、合成部２２７ａが使用するサブシリコンマイク１１を切り替える際に、合成部２２７ａが出力する電気信号の振幅が大きく変動することを抑制し、聴者に対して、聴感上違和感を与えることなく、使用するサブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄを切り替えることができる。
［実施の形態７］
実施の形態６では、合成部２２７ａの前段に帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄを設けて、各サブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄの周波数特性を補正するようにしたが、実施の形態７では、帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄに替えて、合成部２２７ｄの後段に帯域特性制御部２５０ａを備え、該帯域特性制御部２５０ａが周波数特性を補正する。
図２０は、実施の形態７にかかるシリコンマイクロフォン１ｇに含まれるワイドＤＲ処理部２２ｆの機能ブロックを示す概略ブロック図である。シリコンマイクロフォン１ｇはシリコンマイクロフォン１ａにおいてワイドＤＲ処理部２２ａをワイドＤＲ処理部２２ｆに置き換えたものである。本実施の形態における合成部２２７ｄは、実施の形態１における合成部２２７ａの機能に加えて、サブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄのうち、選択部２２３ａにより選択されているものを表す選択信号を、帯域特性制御部２５０ａに出力する。
帯域特性制御部２５０ａは、帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄと同様に周波数帯域毎に設定されたゲイン（補正値）により、入力された電気信号の振幅を増幅（補正）するが、このとき使用するゲインを、合成部２２７ｄからの選択信号により指定されたサブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄに対応したものとする。すなわち、帯域特性制御部２５０ａは、実施の形態６において帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄに設定されていたゲインを記憶しており、合成部２２７ｄからサブシリコンマイク１１Ａを指定されると、帯域特性制御部２５０Ａに設定されていたゲインを用いて電気信号を増幅する。
同様に、帯域特性制御部２５０ａは、サブシリコンマイク１１Ｂを指定されると、帯域特性制御部２５０Ｂに設定されていたゲインを用いて増幅し、サブシリコンマイク１１Ｃを指定されると、帯域特性制御部２５０Ｃに設定されていたゲインを用いて増幅し、サブシリコンマイク１１Ｄを指定されると、帯域特性制御部２５０Ｄに設定されていたゲインを用いて増幅する。
これにより、本実施形態においても、実施の形態６と同様にシリコンマイクロフォン１ｇが出力する電気信号の表す音が聴者にとって聞き取りづらい音になることを防ぐことができ、聴感上違和感を与えることなく、使用するサブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄを切り替えることができるとともに、ワイドＤＲ処理部２２ｆの回路構成が単純になるので、実施の形態６の構成と比較してコストを低く抑えることができる。
なお、実施の形態１〜７において、合成部２２７ａ〜２２７ｄは、振幅情報（音圧）に基づき選択されたサブシリコンマイク１１の電気信号を出力するとして説明したが、収音された音の音圧が中程度で、全て（あるいは２つ以上）のサブシリコンマイク１１において充分な感度が得られるときは、全て（あるいは２つ以上）のサブシリコンマイク１１の電気信号を加算平均するなどして、合成して出力するようにしてもよい。
また、実施の形態６において、上述のように、合成部２２７ａが全て（あるいは２つ以上）サブシリコンマイク１１の電気信号を合成して出力するときは、帯域特性制御部２５０Ａ〜２５０Ｄは、各々が対応するサブシリコンマイク１１Ａ〜１１Ｄの感度が良い周波数帯域の電気信号を抽出して出力し、合成部２２７ａがこれらを加算するなどして、合成して出力するようにしてもよい。例えば、帯域特性制御部２５０Ａは、０〜１ｋＨｚを抽出し、帯域特性制御部２５０Ｂは、１〜５ｋＨｚを抽出し、帯域特性制御部２５０Ｃは、５〜１０ｋＨｚを抽出し、帯域特性制御部２５０Ｄは、１０〜２０ｋＨｚを抽出するように設定しておく。
以上本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
本発明の実施の形態にかかるシリコンマイクのシステム構成を示す図である。 図１のＡ−Ａ’線端面図である。 本発明の実施の形態にかかるシリコンマイクチップの端面図である。 本発明の実施の形態にかかるシリコンマイクチップの正面図である。 本発明の実施の形態にかかるシリコンマイクチップの製造方法を示す図である。 本発明の実施の形態にかかるサブシリコンマイクチップを示す端面図である。 本発明の実施の形態１にかかるシリコンマイクについて説明するための図であり、実施の形態１にかかるワイドＤＲ処理部の機能ブロックも示している。 本発明の実施の形態１にかかる各サブシリコンマイクそれぞれが出力する電気信号の音圧と振幅の関係を示す図である。 本発明の実施の形態１にかかるクロスフェードの具体例を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかるシリコンマイクについて説明するための図であり、実施の形態２にかかるワイドＤＲ処理部の機能ブロックも示している。 本発明の実施の形態２にかかる各サブシリコンマイクそれぞれが出力する電気信号の音圧と振幅の関係を示すとともに、２種類の合成方法により合成してなる合成信号の音圧と振幅の関係を示す図である。 本発明の実施の形態３にかかるシリコンマイクについて説明するための図であり、実施の形態３にかかるワイドＤＲ処理部の機能ブロックも示している。 本発明の実施の形態４にかかるシリコンマイクについて説明するための図であり、実施の形態４にかかるワイドＤＲ処理部の機能ブロックも示している。 本発明の実施の形態４にかかる振幅補正部の内部構成を示す図である。 本発明の実施の形態５にかかるシリコンマイクのシステム構成を示す図である。 図１５のＢ−Ｂ’線端面図である。 本発明の実施の形態５にかかるシリコンマイクについて説明するための図であり、実施の形態５にかかる指向性形成部の機能ブロックも示している。 本発明の実施の形態５にかかる指向性形成部による指向性形成を説明するための図である。 本発明の実施の形態６にかかるシリコンマイクについて説明するための図であり、実施の形態６にかかるワイドＤＲ処理部の機能ブロックも示している。 本発明の実施の形態７にかかるシリコンマイクについて説明するための図であり、実施の形態７にかかるワイドＤＲ処理部の機能ブロックも示している。
符号の説明
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ シリコンマイク、１０ シリコンマイクチップ、１１ サブシリコンマイク、１２ 半導体基板、１３ 支持層、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ 空洞孔、１５ ダイヤフラム、１６ 固定板、１７ 通孔、１８ 間隙、２０ａ，２０ｂ 信号処理チップ、２１ Ａ／Ｄ変換部、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ， ２２ｆ ワイドＤＲ処理部、２３ 指向性形成部、３０ａ，３０ｂ ハウジング、３１ 基板、３２ａ，３２ｂ 蓋体、３３ ボンディングワイヤ、３４ａ，３４ｂ 孔、３６ 縦壁、３７，３８ 壁、１１１ 半導体基板、１１２，１１５ 酸化シリコン層、１１３，１１６ ポリシリコン層、１１４，１１７，１１８ レジストパターン、２２１ａ，２２１ｂ 合成制御部、２２２ 振幅情報取得部、２２３ａ，２２３ｂ 選択部、２２４ 飽和振幅情報記憶部、２２５ クロスフェード係数生成部、２２６ａ，２２６ｂ 合成前処理部、２２７ａ，２２７ｂ，２２７ｃ，２２７ｄ 合成部、２２８ 加算器、２２９ 振幅補正部、２３０ クロスフェード部、２３１ 合成前処理部、２３２ 指向性制御部、２３３ 遅延処理部、２３４ 入力セレクト・合成部、２２６１Ａ 増幅器、２２６２Ａ 振幅検出部、２２６３Ａ 補正値決定部、２３４１ 加算器、２３４２ 減算器、２５０ ２５０ａ 帯域特性制御部。

Claims (17)

  1. １つのハウジング内に、収音した音の音圧に応じた振幅の電気信号を出力する複数のサブシリコンマイクロフォンが収納され、
    前記各サブシリコンマイクロフォンの感度は互いに異なり、
    前記各サブシリコンマイクロフォンそれぞれから出力される電気信号に基づく信号処理を行う信号処理手段を含む、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  2. 請求項1に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記複数のサブシリコンマイクロフォンは１つのチップに一体に形成される、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  3. 請求項1又は２に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記各サブシリコンマイクロフォンの感度は、ダイヤフラムの大きさが異なることにより互いに異なるよう構成される、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  4. 請求項１から３までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記信号処理手段は前記ハウジング内に収納される、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  5. 請求項１から４までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記信号処理手段は、
    前記複数のサブシリコンマイクロフォンの少なくとも一部から出力される電気信号に基づく信号を合成してなる合成信号を出力する合成手段、
    を含む、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  6. 請求項５に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記合成手段は、
    収音対象音の音圧を示す音圧情報を取得する音圧情報取得手段と、
    前記各サブシリコンマイクロフォンの中から少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンを選択するとともに、前記音圧情報取得手段により取得される音圧情報に応じて、選択する前記少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンを切り替えるサブシリコンマイクロフォン選択手段と、
    を含む、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  7. 請求項６に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記合成手段は、前記サブシリコンマイクロフォン選択手段により２つ以上のサブシリコンマイクロフォンが選択されている場合に、該２つ以上のサブシリコンマイクロフォンそれぞれから出力される電気信号に基づく信号を合成し、さらに合成により得られる信号の振幅を合成された信号の数で除算することにより前記合成信号を生成する、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  8. 請求項６又は７に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記サブシリコンマイクロフォンごとに、その飽和音圧を示す飽和音圧情報を記憶する飽和音圧情報記憶手段、
    を含み、
    前記サブシリコンマイクロフォン選択手段は、前記音圧情報取得手段により取得される音圧情報と、前記飽和音圧情報記憶手段に記憶される各サブシリコンマイクロフォンそれぞれの飽和音圧情報と、に基づいて、選択する前記少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンを切り替える、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  9. 請求項８に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記サブシリコンマイクロフォン選択手段は、前記飽和音圧情報記憶手段に記憶される飽和音圧情報により示される飽和音圧が、前記音圧情報取得手段により取得される音圧情報により示される音圧より大きい１又は複数のサブシリコンマイクロフォンを選択する、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  10. 請求項８に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記音圧情報取得手段は、前記各サブシリコンマイクロフォンの中から選択される代表サブシリコンマイクロフォンから出力される電気信号の振幅を、前記音圧情報として取得し、
    前記飽和音圧情報記憶手段は、前記サブシリコンマイクロフォンごとに、その飽和音圧の音を前記代表サブシリコンマイクロフォンが収音する際に出力する電気信号の振幅を、前記飽和音圧情報として記憶し、
    前記サブシリコンマイクロフォン選択手段は、前記音圧情報により示される振幅と、前記各飽和音圧情報それぞれにより示される振幅と、に基づいて、選択する前記１又は複数のサブシリコンマイクロフォンを切り替える、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  11. 請求項１０に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記代表サブシリコンマイクロフォンは、前記各サブシリコンマイクロフォンの中で最も感度の低いサブシリコンマイクロフォンである、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  12. 請求項６に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記合成手段は、前記サブシリコンマイクロフォン選択手段が、選択する前記少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンを切り替える際、切り替え前から選択されている前記少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンから出力される電気信号に基づく信号と、切り替え後に選択される前記少なくとも１つのサブシリコンマイクロフォンから出力される電気信号に基づく信号と、をクロスフェードしつつ合成する、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  13. 請求項５から１２までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記複数のサブシリコンマイクロフォンのうちの少なくとも一部のそれぞれから出力される電気信号の振幅を、該電気信号を出力したサブシリコンマイクロフォンの感度と、所定の基準感度と、に基づく補正値により補正する合成前処理手段、
    を含むことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  14. 請求項１３に記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記所定の基準感度は、前記複数のサブシリコンマイクロフォンのうちの１つの感度であり、
    前記合成前処理手段は、前記電気信号を出力したサブシリコンマイクロフォンの感度と、前記所定の基準感度と、に基づく補正値であって、さらに前記１つのサブシリコンマイクロフォンが出力する電気信号の振幅に基づいて調整した補正値により、前記複数のサブシリコンマイクロフォンのうちの前記１つのサブシリコンマイクロフォン以外のサブシリコンマイクロフォンそれぞれから出力される電気信号の振幅を補正する、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  15. 請求項１から４までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記ハウジング内に、その内部を前記複数のサブシリコンマイクロフォンごとに区画する仕切り壁が形成され、
    前記信号処理手段は、
    前記複数のサブシリコンマイクロフォンのうちの少なくとも一部のそれぞれから出力される電気信号の振幅を、該電気信号を出力したサブシリコンマイクロフォンの感度と、所定の基準感度と、に基づく補正値により補正する合成前処理手段と、
    前記各サブシリコンマイクロフォンの少なくとも一部それぞれから出力される電気信号であって、前記合成前処理手段による補正後の各電気信号をそれぞれ所定量ずつ遅延させた上で所定の合成方法で合成することにより、指向性を形成する指向性形成手段と、
    をさらに含む、
    ことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  16. 請求項５から１３までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記複数のサブシリコンマイクロフォンのうちのいずれか一つから出力される電気信号の振幅を、該電気信号を出力したサブシリコンマイクロフォンに対応した周波数帯域毎の補正値により補正する帯域特性制御部、
    を含むことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
  17. 請求項５から１３までのいずれかに記載のシリコンマイクロフォンにおいて、
    前記合成手段が出力する合成信号の振幅を、前記合成手段により指定された周波数帯域毎の補正値により補正する帯域特性制御部、
    を含むことを特徴とするシリコンマイクロフォン。
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