JP2010034990A - 差動マイクロホンユニット - Google Patents

Abstract

【課題】音声が検知できないエリアが小さい差動マイクロホンユニットを提供する。
【解決手段】差動マイクロホンユニット１１０Ａ（１１０Ｂ）は、内部に第１の空間と第２の空間とが形成された筐体６１２と、筐体６１２内部に配置される第１の振動膜とを備える。筐体６１２には、第１の空間と外部とを連通する第１の開口部６１２Ａと、第２の空間と外部とを連通する第２の開口部６１２Ｂとが形成される。第１の開口部６１２Ａおよび第２の開口部６１２Ｂの、それぞれの開口部の中心を通る直線に対して垂直な第１の方向の寸法が、それぞれの開口部の中心を通る直線に対して平行な第２の方向の寸法よりも長い。
【選択図】図１０

Description

本発明は差動マイクロホンユニットに関し、特に、振動膜が収納される筐体に少なくとも２つの開口部が形成されている差動マイクロホンユニットに関する。

外部から音声を受けて、当該音声に含まれる雑音を低減させることができる差動マイクロホンユニットが知られている。このような差動マイクロホンユニットを利用した携帯電話は、雑音が少ない音声信号、すなわち話者からの音声を相手が聞き取り易い音声信号を取得することができる。

振動膜に伝達される雑音の振動を打ち消すために、あるいは振動膜から出力される雑音の信号を打ち消すために、差動マイクロホンユニットには、音声が入力されるための少なくとも２つの開口部が形成されている。そして、以下に説明するように、差動マイクロホンユニットに関して、効率的に雑音を低減するための技術が提案されている。

たとえば、特開２００７−１９５１４０号公報（特許文献１）には、異物がマイクロホンに入ることを防ぐマイクロホンのユニット構造が開示されている。特開２００７−１９５１４０号公報（特許文献１）によると、マイクロホンは、回路基板を有する基板と、回路基板に接続された音声処理ユニットと、基板に接続された上カバーと、上カバーの側面に設けられた音孔とを備える。

また、特開２００１−２６８６９５号公報（特許文献２）には、エレクトレットコンデンサマイクロホンが開示されている。特開２００１−２６８６９５号公報（特許文献２）によると、エレクトレットコンデンサマイクロホンは、エレクトレット誘電体膜を上面に張り付けた背極或いは振動膜が張り付けられた金属材料より成る振動膜リングを上端面に載置して保持するセラミックパッケージを具備する。セラミックパッケージの周側壁の上端面に入力端子面を構成する金属材料被膜を全周に亘って成膜形成し、周側壁の内側面および底部の上面に亘って入力端子面から延伸して入力導電被膜を成膜形成し、インピーダンス変換回路を含むＩＣベアチップをセラミックパッケージの底部に取り付け、入力導電被膜をＩＣベアチップの入力端に電気接続する。エレクトレットコンデンサマイクロホンは、金属の筒体より成るカプセルを具備する。セラミックパッケージをカプセル内に収容する。

また、特開２００７−２０１９７６号公報（特許文献３）には、指向性音響デバイスが開示されている。特開２００７−２０１９７６号公報（特許文献３）によると、マイクロホンユニットは、中空箱状の筺体と、その筺体の内部に収容された振動膜と、筺体の内部における振動膜の前方の空間と同筺体の外部とを連通する複数の音路とを備える。こうしたマイクロホンユニットにおいて、筺体の外部から音路の全てに同時に音響が入射されたときに、各音路を通過した音響が同時に振動膜に到達するように、各音路に多孔質材を配設して各音路の音響抵抗が異なるようにする。

また、特公平０７−９５７７７号公報（特許文献４）には、２ウエイ音声通信ヘッドホンが開示されている。特公平０７−９５７７７号公報（特許文献４）によると、ヘッドホンは、ハウジングと、着用者の会話を電気信号に変換するマイクロホンを含みハウジングに接続されている手段と、受信した電気信号を音に変換する受信器を含みハウジングに接続されている手段と、受信した信号を変換する手段から着用者の耳に伝えるハウジングによって支持された耳当てアセンブリを含む手段とを具備する。

また、特開２００７−６０６６１号公報（特許文献５）には、シリコンコンデンサマイクロホンが開示されている。特開２００７−６０６６１号公報（特許文献５）によると、シリコンコンデンサマイクロホンは、金属ケースと、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）マイクロホンチップと、電圧ポンプとバッファＩＣとを含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）チップとを有し、表面上に金属ケースと接合するための接続パターンが形成され、金属ケースと接続パターンとが接合された基板とを備える。
特開２００７−１９５１４０号公報 特開２００１−２６８６９５号公報 特開２００７−２０１９７６号公報 特公平０７−９５７７７号公報 特開２００７−６０６６１号公報

しかしながら、従来の差動マイクロホンユニットにおいては、開口部同士の位置関係などが原因で、発生した音声が検知できない音源エリアが生じてしまう。たとえば、両指向性差動マイクロホンユニットの中には、それぞれの開口部の中心を通る直線上に存在する音源から発生する音声はよく検知することができるが、その直線に対して垂直であって両開口部の中点を通る直線上に存在する音源から発生する音声を検知することができないものがある。

本発明は上記の不具合を解消するためになされたものであって、本発明の主たる目的は、そこで発生した音声が検知できないエリアが小さい差動マイクロホンユニットを提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明のある局面に従うと、差動マイクロホンユニットが提供される。差動マイクロホンユニットは、内部に第１の空間と第２の空間とが形成された筐体と、筐体内部に配置される第１の振動膜とを備える。筐体には、第１の空間と外部とを連通する第１の開口部と、第２の空間と外部とを連通する第２の開口部とが形成される。第１の開口部および第２の開口部の、それぞれの開口部の中心を通る直線に対して垂直な第１の方向の寸法が、それぞれの開口部の中心を通る直線に対して平行な第２の方向の寸法よりも長い。

好ましくは、第１の振動膜は、筐体内の空間を第１の空間と第２の空間とに仕切る。
好ましくは、第１の開口部の中心から第１の振動膜に至る距離と、第２の開口部の中心から第２の振動膜に至る距離とが等しい。

好ましくは、第１の振動膜は、第１の空間内に配置される。差動マイクロホンユニットは、第２の空間内に配置される第２の振動膜をさらに備える。

好ましくは、第１の開口部の中心から第１の振動膜に至る距離と、第２の開口部の中心から第２の振動膜に至る距離とが等しい。

好ましくは、第１の開口部および第２の開口部は、筐体の同一面上に形成される。
好ましくは、第１の開口部および第２の開口部は、第１の方向を長軸とする楕円形状を有する。

好ましくは、第１の開口部および第２の開口部は、同一形状を有する。

以上のように、この発明によれば、そこで発生した音声が検知できないエリアが小さい差動マイクロホンユニットを提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
＜音声信号送受信装置１００Ａの全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００Ａの全体構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００Ａは、たとえば携帯電話である。図１に示すように、音声信号送受信装置１００Ａは、差動マイクロホンユニット１１０Ａと、増幅部１２０と、加算部１３０と、スピーカ１４０と、送受信部１７０とを含む。本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００Ａを構成するブロックの各々は、たとえば、ゲイン調整装置や、加算器や、無線通信装置などの専用のハードウェア回路などによって実現される。

ただし、音声信号送受信装置１００Ａが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や記憶装置を有する携帯電話やパーソナルコンピュータであって、各ブロックが、ＣＰＵが有する機能の一部として実現されるものであってもよい。すなわち、記憶装置に以下の機能を実現するための制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵが記憶装置から制御プログラムを読み出して実行することによって、各ブロックの機能を実現する構成であってもよい。

図１においては、増幅部１２０は、オペアンプ等を用いたアンプ回路などによって実現されるものであって、差動マイクロホンユニット１１０Ａと加算部１３０と送受信部１７０とに接続されている。増幅部１２０は、差動マイクロホンユニット１１０Ａからの入力される送信音声信号を増幅して、送受信部１７０と加算部１３０とに出力する。

送受信部１７０は、図示しないアンテナなどの無線通信装置によって実現され、増幅部１２０と加算部１３０と接続されている。送受信部１７０は、受信音声信号を受信するとともに、送信音声信号を送信する。より詳細には、送受信部１７０は、増幅部１２０から入力された送信音声信号を外部に送信し、外部からの受信音声信号を受信して加算部１３０に出力する。

加算部１３０は、送受信部１７０と増幅部１２０とスピーカ１４０と接続される。加算部１３０は、送受信部１７０から入力される受信音声信号と増幅部１２０から入力される送信音声信号とを加算して加算信号を生成し、スピーカ１４０に出力する。

スピーカ１４０は、加算部１３０から入力される加算信号を受話音声に変換して出力する。

＜振動検知部１１１Ａの構成＞
以下、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａについて説明する。図１に示したように、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａは、代表的に音声信号送受信装置１００などで利用されるものであるが、単なるマイクロホンとして使用されてもよい。図２は、振動検知部１１１Ａを示す正面断面図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａは、１つの振動検知部１１１Ａを含む。後述するように、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａは、音響的な差分を取得することによって背景雑音を除去する。

振動検知部１１１Ａは、振動膜１１３Ａや、後述するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を含む。振動検知部１１１Ａは、振動膜１１３Ａに到達する２方向からの音圧（音波の振幅）Ｐｆ，Ｐｂによって振動し、当該振動に応じた電気信号を生成する。つまり、差動マイクロホンユニット１１０Ａは、２方向から伝達されてくる送話音声を受音して電気信号に変換する。

本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａでは、振動膜１１３Ａが、上下両側から音圧Ｐｆ，Ｐｂを受ける構造となっており、振動膜１１３Ａは音圧差（Ｐｆ−Ｐｂ）にしたがって振動する。そのため、振動膜１１３Ａの両側に同時に同じ大きさの音圧がかかると、当該２つの音圧は振動膜１１３Ａにて打ち消しあい、振動膜１１３Ａは振動しない。逆に、振動膜１１３Ａは、両側に受ける音圧に差があるときに、その音圧差によって振動する。

＜差動マイクロホンユニットの雑音除去原理＞
つぎに、差動マイクロホンユニットの雑音除去原理について説明する。図３は、音圧Ｐと音源からの距離Ｒとの関係を示すグラフである。図３に示すように、音波は、空気等の媒質中を進行するにつれ減衰し、音圧（音波の強度・振幅）が低下する。音庄は、音源からの距離に反比例するため、音圧Ｐは、音源からの距離Ｒとの関係において、
Ｐ＝ｋ／Ｒ・・・（１）
と表すことができる。なお、式（１）中、ｋは比例定数である。

そして、図３および式（１）からも明らかなように、音圧（音波の振幅）は、音源に近い位置（グラフの左側）では急激に減衰し、音源から離れるほどなだらかに減衰する。すなわち、音源からの距離がΔｄだけ異なる２つの位置（ｄ０とｄ１、ｄ２とｄ３）に伝達される音圧は、音源からの距離が小さいｄ０からｄ１においては大きく減衰するが（Ｐ０−Ｐ１）、音源からの距離が大きいｄ２からｄ３においてはあまり減衰しない（Ｐ２−Ｐ３）。

本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａを、携帯電話に代表される音声信号送受信装置１００Ａに適用する場合、話者からの発話音声は、差動マイクロホンユニット１１０Ａの近傍から発生する。そのため、話者の発話音声の音圧は、振動膜１１３Ａの上面に到達する音圧Ｐｆと、振動膜１１３Ａの下面に到達する音圧Ｐｂとの間で大きく減衰する。すなわち、話者からの発話音声については、振動膜１１３Ａの上面に到達する音圧Ｐｆと、振動膜１１３Ａの下面に到達する音圧Ｐｂと差異が大きい。

これに対して背景雑音は、話者の発話音声に比べて、音源が差動マイクロホンユニット１１０Ａから遠い位置に存在する。そのため、背景雑音の音圧は、振動膜１１３Ａの上面に到達するＰｆと、振動膜１１３Ａの下面に到達する音圧Ｐｂとの間でほとんど減衰しない。すなわち、背景雑音については、振動膜１１３Ａの上面に到達する音圧Ｐｆと、振動膜１１３Ａの下面に到達する音圧Ｐｂとの差異が小さい。

図４は、音源からの距離Ｒを対数に変換したものと、マイクが出力する音圧Ｐを対数に変換したもの（ｄＢ：decibel）との関係を示したグラフである。点線は通常のマイクロホンユニット、実線は本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａの特性を示している。

図４に示すように、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａが検出して出力する音圧レベル（ｄＢ）は、音源からの距離が大きくなるにつれて、通常のマイクロホンユニットよりも大きく減少する特性を示す。すなわち、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａは、通常のマイクロホンユニットよりも、音源からの距離が大きくなるに従って音圧レベルがより顕著に低下していく。

図２〜図４を参照して、振動膜１１３Ａにて受音される背景雑音の音圧の差（Ｐｆ−Ｐｂ）は非常に小さいため、差動マイクロホンユニット１１０Ａが生成する背景雑音を示す雑音信号は非常に小さくなる。これに対して、振動膜１１３Ａにて受音される話者の発話音声の音圧の差（Ｐｆ−Ｐｂ）は大きいため、差動マイクロホンユニット１１０Ａにて生成される発話音声を示す発話信号は大きくなる。つまり、差動マイクロホンユニット１１０Ａは、主に発話音声を示す発話信号を出力することができる。

＜差動マイクロホンユニット１１０Ａの構成＞
次に、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａの構成について説明する。図５（Ａ）は本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａの組み立て構成を示す斜視図であって、図５（Ｂ）は本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａの外観斜視図である。そして、図６は本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０の正面断面図である。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６に示すように、差動マイクロホンユニット１１０Ａは、第１の基板６３０と、第１の基板６３０の上に積層される第２の基板６２１と、第２の基板６２１の上に積層される上部筐体６１１とを含む。第１の基板６３０には、薄底部６３０Ａが形成される。

第２の基板６２１の上面には、振動膜１１３ＡとＡＳＩＣ（信号処理回路）２４０とが配置される。ＡＳＩＣ２４０は、振動膜１１３Ａの振動に基づく信号を増幅する等の処理を行う。ＡＳＩＣ２４０は振動膜１１３Ａの近くに配置することが好ましい。振動膜１１３Ａの振動に基づく信号が微弱である場合には、外部電磁ノイズの影響を極力抑え、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を向上させることができる。また、ＡＳＩＣ２４０は増幅回路だけでなく、ＡＤ変換器等を内蔵し、デジタル出力するような構成であっても構わない。

第２の基板６２１には、薄底部６３０Ａの上方かつ振動膜１１３Ａの下方に、第１の基板開口部６２１Ａが形成されている。また、第２の基板６２１には、薄底部６３０Ａの上方に第２の基板開口部６２１Ｂが形成されている。

上部筐体６１１は、第２の基板６２１との間で、振動膜１１３ＡとＡＳＩＣ２４０とを囲む（収容する）ための第１の空間を形成する。上部筐体６１１の一端部には、差動マイクロホンユニット１１０Ａの外部から第１の空間へと音声振動を伝達させるための第１の開口部６１１Ａが形成されている。音声振動は、第１の開口部６１１Ａを通って、第１の空間を通ることによって、振動膜１１３Ａの上面へと到達する。

また、上部筐体６１１の他端部には、差動マイクロホンユニット１１０Ａの外部から、振動膜１１３Ａの下面へと音声振動を伝達させるための第２の開口部６１１Ｂが形成されている。第２の開口部６１１Ｂと、第２の基板開口部６２１Ｂと、薄底部６３０Ａにて囲まれる空間と、第１の基板開口部６２１Ａとによって、第２の空間が形成される。

本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａは、上記のように構成されているため、第１の開口部６１１Ａおよび第２の開口部６１１Ｂを結ぶ直線上に位置する音源からの音波のうち、振動膜１１３Ａの上面に伝達される音波と、第２の基板６２１を回り込んで振動膜１１３Ａの下面に伝達される音波とは、音源からの振動膜１１３Ａまでの伝達距離が異なる。換言すれば、第１の開口部６１１Ａおよび第２の開口部６１１Ｂを結ぶ直線上から伝播されてくる音波のうち、第１の開口部６１１Ａを通って振動膜１１３Ａの上面に伝達される音波（音圧Ｐｆ）と、第２の開口部６１１Ｂを通って振動膜１１３Ａの下面に伝達される音波（音圧Ｐｂ）とは、音源から振動膜１１３Ａまでの伝達距離が異なる。

また、差動マイクロホンユニット１１０Ａは、第１の開口部６１１Ａから振動膜１１３Ａまでの音波到達時間と、第２の開口部６１１Ｂから振動膜１１３Ａまでの音波到達時間が等しくなるように構成してもよい。音波到達時間を等しくするために、例えば、第１の開口部６１１Ａから振動膜１１３Ａまでの音波の経路長と、第２の開口部６１１Ｂから振動膜１１３Ａまでの音波の経路長とが等しくなるように構成してもよい。経路長は、例えば、経路の断面の中心を結ぶ線の長さであってもよい。好ましくは、経路長の比率は±２０％（８０％以上１２０％以下）の範囲内で等しくし、音響インピーダンスをほぼ等しくすることにより、特に高周波帯域での差動マイク特性が良好にできる。

この構成により、第１の開口部６１１Ａおよび第２の開口部６１１Ｂから振動膜１１３Ａに到達する音波の到達時間、すなわち位相を揃えることができ、より精度の高い雑音除去機能を実現することができる。

そして、上述したように、音圧は、音源に近い位置（図４のグラフの左側）では急激に減衰し、音源から離れた位置（図４のグラフの右側）ほどなだらかに減衰する。そのため、話者の発話音声に対する音波については、振動膜１１３Ａの上面に伝達される音圧Ｐｆと、振動膜１１３Ａの下面に伝達される音圧Ｐｂとが大きく異なる。一方、周囲の背景雑音に対する音波については、振動膜１１３Ａの上面に伝達される音圧Ｐｆと、振動膜１１３Ａの下面に伝達される音圧Ｐｂとの差が非常に小さくなる。

振動膜１１３Ａにて受音される背景雑音の音圧Ｐｆ，Ｐｂの差は非常に小さいため、背景雑音に対する音圧は振動膜１１３Ａにてほぼ打ち消される。これに対して、振動膜１１３Ａにて受音される話者の発話音声の音圧Ｐｆ，Ｐｂの差は大きいため、発話音声に対する音圧は振動膜１１３Ａで打ち消されない。このようにして、差動マイクロホンユニット１１０Ａは、ＡＳＩＣ２４０を利用して、振動膜１１３Ａが振動することによって得られた音声信号を送信音声信号として出力する。

そして、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、本実施の形態に係る第１の開口部６１１Ａおよび第２の開口部６１１Ｂの形状は、単なる円形状ではない。すなわち、第１の開口部６１１Ａおよび第２の開口部６１１Ｂの、第１の開口部６１１Ａと第２の開口部６１１Ｂの中心を通る直線方向に対して垂直な方向（第１の方向）の寸法は、第１の開口部６１１Ａと第２の開口部６１１Ｂの中心を通る直線方向（第２の方向）の寸法よりも長い。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、本実施の形態に係る第１の開口部６１１Ａおよび第２の開口部６１１Ｂの形状は、平面視においてトラック（陸上の競争用レーン）状である。

図７は、第１の開口部６１２Ａおよび第２の開口部６１２Ｂの形状の第１の変形例を示す斜視図である。図７に示すように、第１の変形例に係る上部筐体６１２の第１の開口部６１２Ａおよび第２の開口部６１２Ｂの形状は、その長軸が第１の開口部６１２Ａと第２の開口部６１２Ｂの中心を通る直線方向に対して垂直な方向（第１の方向）に一致する平面視において楕円形状であってもよい。

図８は、第１の開口部６１３Ａおよび第２の開口部６１３Ｂの形状の第２の変形例を示す斜視図である。図８に示すように、第１の変形例に係る上部筐体６１３の第１の開口部６１３Ａおよび第２の開口部６１３Ｂの形状は、その長辺が第１の開口部６１３Ａと第２の開口部６１３Ｂの中心を通る直線方向に対して垂直な方向（第１の方向）に一致する矩形形状、すなわち平面視において長方形であってもよい。

図９は、通常の差動マイクロホンユニットの上部筐体６００における第１の開口部６００Ａおよび第２の開口部６００Ｂの形状を示す斜視図である。図９に示すように、通常の差動マイクロホンユニットの上部筐体６００においては、第１の開口部６００Ａおよび第２の開口部６００Ｂの形状は、ともに円形形状である。

図１０（Ａ）は、通常の差動マイクロホンユニットにおける指向特性を示すイメージ図であり、図１０（Ｂ）は、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａの指向特性を示すイメージ図である。

図２および図６に示したように、１次傾度を示す差動マイクロホンユニット、いわゆる接話マイクロホンユニットにおいては、振動膜１１３Ａの表側および裏側から音声振動が入力される。このとき、図１０（Ａ）に示すように、差動マイクロホンユニットは、平面視において８の字形の指向特性を示す。すなわち、差動マイクロホンユニットは、２つの開口部６００Ａ，６００Ｂのそれぞれの中心（重心）を結ぶ直線方向に対する感度が最も高く、当該直線方向に垂直な方向には感度が低い（感度がない）。

指向特性において音声の感度を持たない方向はヌル（Ｎｕｌｌ）と呼ばれる。差動マイクロホンユニットを利用して、できるだけ広い範囲の音を集音するというためには、Ｎｕｌｌ角は小さいほうが好ましい。ここで、Ｎｕｌｌ角は、指向特性の最大感度レベルに対して−２０ｄＢ以下となる角度範囲と定義する。

本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａは、図１０（Ｂ）に示すように、２つの開口部６１２Ａ，６１２Ｂのそれぞれが、両者の中心を結ぶ直線に対して平行な方向の寸法よりも、両者の中心を結ぶ直線に対して垂直な方向の寸法の方が短い。その結果、指向特性のＮｕｌｌ角を減少させることができるため、ノイズ抑圧効果を保ちながら広範囲の音声を取得することが可能である。

それぞれの開口部の中心を結ぶ直線に対して平行な方向の寸法よりも、両者の中心を結ぶ直線に対して垂直な方向の寸法の方が短い差動マイクロホンユニット１１０Ａは、指向特性のＮｕｌｌ角が小さくなるため、それぞれの開口部の形状はトラック形状であってもよいし、楕円であってもよいし、長方形であってもよい。

図１１（Ａ）は、通常の差動マイクロホンユニットの平面図であり、図１１（Ｂ）は、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａの平面図である。図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａの上部筐体６１２は、第１の開口部６１２Ａと第２の開口部６１２Ｂとが、両者を結ぶ直線の方向に短くなっている。そのため、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａは、通常の差動マイクロホンユニットよりも小型になっている。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上述の実施の形態１に係る音声信号送受信装置１００Ａは、１つの振動膜１１３Ａを含む差動マイクロホンユニット１１０Ａを有するものであった。一方、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００Ｂは、２つの振動膜１１３Ｂ，１１３Ｃを含む差動マイクロホンユニット１１０Ｂを有するものである。

＜音声信号送受信装置１００Ｂの全体構成＞
図１２は、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００Ｂの全体構成を示すブロック図である。図１２に示すように、本実施の形態に係る音声信号送受信装置１００Ｂは、差動マイクロホンユニット１１０Ｂと、増幅部１２０と、加算部１３０と、スピーカ１４０と、送受信部１７０とを含む。そして、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ｂは、第１の振動検知部１１１Ｂと第２の振動検知部１１１Ｃと減算部１１７とを含む。

図１３は、第１の振動検知部１１１Ｂと第２の振動検知部１１１Ｃとを示す正面断面図である。図１２および図１３に示すように、差動マイクロホンユニット１１０Ａは、第１の振動検知部１１１Ｂと第２の振動検知部１１１Ｃとを含む。第１の振動検知部１１１Ｂは、第１の振動膜１１３Ｂを含む。第２の振動検知部１１１Ｂは、第２の振動膜１１３Ｃを含む。

第１の振動膜１１３Ｂは第１の振動膜１１３Ｂに到達する音波の音圧Ｐ１によって振動し、第１の振動検知部１１１Ｂは当該振動に応じた第１の電気信号を生成する。第２の振動膜１１３Ｃは第２の振動膜１１３Ｃに到達する音波の音圧Ｐ２によって振動し、第２の振動検知部１１１Ｃは当該振動に応じた第２の電気信号を生成する。

第１の振動検知部１１１Ｂと、第２の振動検知部１１１Ｃとは、減算部１１７に接続されている。減算部１１７は、たとえば実施の形態１で説明されたＡＳＩＣ２４０などによって実現される。減算部１１７は、第１の振動検知部１１１Ｂから入力された第１の電気信号と、第２の振動検知部１１１Ｃから入力された第２の電気信号とに基づいて、送信音声信号としての第１の電気信号と第２の電気信号の差分信号を生成する。

その他の音声信号送受信装置１００Ｂの構成については、上述の実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、雑音除去原理についても、上述の実施の形態１と同様であるのでここでは詳細な説明は繰り返さない。

＜差動マイクロホンユニット１１０Ｂの構成＞
次に、本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ｂの構成について説明する。図１４は本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ｂの正面断面図である。

図１４に示すように、差動マイクロホンユニット１１０Ｂは、第２の基板６２２と、第２の基板６２２の上に積層される上部筐体６１５とを含む。第２の基板６２２の上面には、第１の振動膜１１３Ｂと第２の振動膜１１３Ｃと図示しないＡＳＩＣが配置される。上部筐体６１５は、第２の基板６２２との間に、第１の振動膜１１３Ｂを囲むための第１の空間と、第２の振動膜１１３Ｃを囲むための第２の空間を内包する。

上部筐体６１５の一端部には、差動マイクロホンユニット１１０Ａの外部から第１の空間へと音声振動を伝達させるための第１の開口部６１５Ａが形成されている。音声振動は、第１の開口部６１５Ａを通って、第１の振動膜１１３Ｂの上面へと到達する。

また、上部筐体６１５の他端部には、差動マイクロホンユニット１１０Ａの外部から第２の空間へと音声振動を伝達させるための第２の開口部６１５Ｂが形成されている。音声振動は、第２の開口部６１５Ｂを通って、第２の振動膜１１３Ｂの上面へと到達する。

本実施の形態に係る差動マイクロホンユニット１１０Ａは、上記のように構成されているため、第１の開口部６１５Ａおよび第２の開口部６１５Ｂを結ぶ直線上に位置する音源からの音波のうち、第１の振動膜１１３Ｂに伝達される音波と、第２の振動膜１１３Ｃに伝達される音波とは、音源からの伝達距離が異なる。換言すれば、第１の開口部６１５Ａおよび第２の開口部６１５Ｂを結ぶ直線上から伝播されてくる音波のうち、第１の開口部６１５Ａを通って第１の振動膜１１３Ｂに伝達される音波（音圧Ｐ１）と、第２の開口部６１５Ｂを通って第２の振動膜１１３Ｃに伝達される音波（音圧Ｐ２）とはその伝達距離が異なる。

また、第１の開口部６１５Ａから第１の振動膜１１３Ｂまでの音波到達時間と、第２の開口部６１５Ｂから第２の振動膜１１３Ｃまでの音波到達時間が等しくなるように構成してもよい。音波到達時間を等しくするために、例えば、第１の開口部６１５Ａから第１の振動膜１１３Ｂまでの音波の経路長と、第２の開口部６１５Ｂから第１の振動膜１１３Ｃまでの音波の経路長が等しくなるように構成してもよい。経路長は、例えば、経路の断面の中心を結ぶ線の長さであってもよい。好ましくは、経路長の比率は±２０％で等しくし、音響インピーダンスをほぼ等しくすることにより、特に高周波帯域での差動マイク特性が良好にできる。

そして、上述したように、音圧は、音源に近い位置（図４のグラフの左側）では急激に減衰し、音源から離れた位置（図４のグラフの右側）ほどなだらかに減衰する。そのため、話者の発話音声に対する音波については、第１の振動膜１１３Ｂに伝達される音圧Ｐ１と、第２の振動膜１１３Ｃに伝達される音圧Ｐ２とは大きく異なる。一方、周囲の背景雑音に対する音波については、第１の振動膜１１３Ｂに伝達される音圧Ｐ１と、第２の振動膜１１３Ｃに伝達される音圧Ｐ２との差は非常に小さくなる。

第１の振動膜１１３Ｂにて受音される背景雑音の音圧Ｐ１と、第２の振動膜１１３Ｃにて受音される背景雑音の音圧Ｐ２の差は非常に小さいため、背景雑音に対する音声信号は減算部１１７にてほぼ打ち消される。これに対して、第１の振動膜１１３Ｂにて受音される話者の発話音声の音圧Ｐ１と、第２の振動膜１１３Ｃにて受音される話者の発話音声の音圧Ｐ２の差は大きいため、発話音声に対する音声信号は減算部１１７にて打ち消されない。このようにして、差動マイクロホンユニット１１０Ｂは、減算部１１７を利用して、第１および第２の振動膜１１３Ｂ，１１３Ｃが振動することによって得られた音声信号を送信音声信号として出力する。

そして、本実施の形態に係る上部筐体６１５の第１の開口部６１５Ａおよび第２の開口部６１５Ｂの形状については、実施の形態１のそれと同様である。つまり、第１の開口部６１５Ａおよび第２の開口部６１５Ｂの、第１の開口部６１５Ａと第２の開口部６１５Ｂの中心を通る直線方向に対して垂直な方向（第１の方向）の寸法は、第１の開口部６１５Ａと第２の開口部６１５Ｂの中心を通る直線方向（第２の方向）の寸法よりも長い。すなわち、本実施の形態に係る上部筐体６１５の第１の開口部６１５Ａおよび第２の開口部６１５Ｂの形状も、図５（Ａ）、図７、図８、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）にて示した第１の実施の形態のそれと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

実施の形態１に係る音声信号送受信装置の全体構成を示すブロック図である。 振動検知部を示す正面断面図である。 音圧Ｐと音源からの距離Ｒとの関係を示すグラフである。 音源からの距離Ｒを対数に変換したものと、マイクが出力する音圧Ｐを対数に変換したものとの関係を示したグラフである。 本実施の形態に係る差動マイクロホンユニットの組み立て構成を示す斜視図と差動マイクロホンユニットの外観斜視図である。 実施の形態１に係る差動マイクロホンユニットの正面断面図である。 第１の開口部および第２の開口部の形状の第１の変形例を示す斜視図である。 第１の開口部および第２の開口部の形状の第２の変形例を示す斜視図である。 通常の差動マイクロホンユニットの上部筐体における第１の開口部および第２の開口部の形状を示す斜視図である。 通常の差動マイクロホンユニットにおける指向特性を示すイメージ図と本実施の形態に係る差動マイクロホンユニットの指向特性を示すイメージ図である。 通常の差動マイクロホンユニットの平面図と本実施の形態に係る差動マイクロホンユニットの平面図である。 実施の形態２に係る音声信号送受信装置の全体構成を示すブロック図である。 第１の振動検知部と第２の振動検知部とを示す正面断面図である。 実施の形態２に係る差動マイクロホンユニットの正面断面図である。

符号の説明

１００Ａ，１００Ｂ 音声信号送受信装置、１１０Ａ，１１０Ｂ 差動マイクロホンユニット、１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ 振動検知部、１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ 振動膜、１１７ 減算部、１２０ 増幅部、１３０ 加算部、１４０ スピーカ、１７０ 送受信部、６００，６１１，６１２，６１３，６１５ 上部筐体、６００Ａ，６１１Ａ，６１２Ａ，６１３Ａ，６１５Ａ 第１の開口部、６００Ｂ，６１１Ｂ，６１２Ｂ，６１３Ｂ，６１５Ｂ 第２の開口部、６２１，６２２ 第２の基板、６２１Ａ 第１の基板開口部、６２１Ｂ 第２の基板開口部、６３０ 第１の基板、６３０Ａ 薄底部。

Claims (8)

1. 内部に第１の空間と第２の空間とが形成された筐体と、
   前記筐体内部に配置される第１の振動膜とを備え、
   前記筐体には、前記第１の空間と外部とを連通する第１の開口部と、前記第２の空間と外部とを連通する第２の開口部とが形成され、
   前記第１の開口部および前記第２の開口部の、それぞれの開口部の中心を通る直線に対して垂直な第１の方向の寸法が、それぞれの開口部の中心を通る直線に対して平行な第２の方向の寸法よりも長い、差動マイクロホンユニット。
2. 前記第１の振動膜は、前記筐体内の空間を前記第１の空間と前記第２の空間とに仕切る、請求項１に記載の差動マイクロホンユニット。
3. 前記第１の開口部の中心から前記第１の振動膜に至る距離と、前記第２の開口部の中心から前記第１の振動膜に至る距離とが等しい、請求項２に記載の差動マイクロホンユニット。
4. 前記第１の振動膜は、前記第１の空間内に配置され、
   前記第２の空間内に配置される第２の振動膜をさらに備える、請求項１に記載の差動マイクロホンユニット。
5. 前記第１の開口部の中心から前記第１の振動膜に至る距離と、前記第２の開口部の中心から前記第２の振動膜に至る距離とが等しい、請求項４に記載の差動マイクロホンユニット。
6. 前記第１の開口部および前記第２の開口部は、前記筐体の同一面上に形成される、請求項１から５のいずれか１項に記載の差動マイクロホンユニット。
7. 前記第１の開口部および前記第２の開口部は、第１の方向を長軸とする楕円形状を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の差動マイクロホンユニット。
8. 前記第１の開口部および前記第２の開口部は、同一形状を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の差動マイクロホンユニット。

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