JP4468280B2 - マイクロホン装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロホン装置に係り、特に指向性収音（ステレオ収音を含む）が可能なマイクロホン装置に関する。

指向性収音が可能な、一対のエレクトレットコンデンサマイクロホン（ＥＣＭ）を実装した従来例が、特許文献1に記載されている（特許文献１の図１（ｂ）参照）。
以下、特許文献１の図１（ｂ）に記載される従来例の構造について、図７を用いて簡単に説明する。
図７は、特許文献１の図１（ｂ）に記載される従来例（一対のエレクトレットコンデンサマイクロホンを共通のカプセルに収納した例）の構造を示す断面図である。

図示したように、特許文献１のマイクロホン装置は、一対の音響トランスデューサ部を、共通のカプセル８４内に左右対称に配置して構成されている。音響トランスデューサ部は、振動板７６、スペーサ７７、背極７８で形成され、この音響トランスデューサ部は、音響−電気信号変換を行い、インピーダンス変換回路８２を経由して、音響信号入力を電気信号出力へ変換する。

図７中、参照符号７５は振動板リングであり、参照符号７９は音孔であり、参照符号８０は背極ホルダであり、参照符号８１が変換回路収容部であり、参照符号８３は遮蔽板である。

図７のマイクロホン装置は、遮蔽板８３の中央にインピーダンス変換回路８２を実装し、さらに、背極ホルダ８０，変換回路収容部８１を形成し、トランスデューサ部を形成し、そして、カプセル８４をかぶせ、そのカプセル８４の下側の端部をカシメ工法によって内側に折り曲げる、という機械的な組み立て工程を経て製造される。
また、所定の位置に配置した複数のマイクロホンで構成されたアレイマイクロホンの感度は、音源から個々のマイクロホンへの音響パスが異なることを利用して、個々のマイクロホンの出力に適当な遅延と加減算を施すことで、指向性を持つことが知られている（例えば、特開平７−１３１８８６号公報参照）。

例えば、所定方向から到来する音を、第１および第２の収音素子により受け、かつ、第１の収音素子が受音してからΔｔだけ遅れて第２の収音素子が受音する場合を想定する。この場合、第２の収音素子からの出力信号をΔｔだけ遅延させた後に、第１の収音素子から得られる信号に加算すると、同じ信号同士が重畳されるが、他の方向からの音については重畳効果が得られないため、上記の所定方向からの音に対して受音感度が向上し、指向性受音が可能となる。

つまり、音源からアレイマイクロホンを構成する各収音素子への音響パスが異なることが指向性形成のための前提であるが、ただし、一つの音源から一つの収音素子に至る音響パスが複数存在すると（例えば、音の回折現象によって複数の音響パスが存在する場合がある）、指向性形成のための遅延量や係数等の適切な設定ができなくなり、良好な指向性の形成が不可能となる。

特開２０００−１６５９９８号公報 特開平７−１３１８８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載される従来のマイクロホン装置では、マイクロホンをカシメ工法を用いて機械的に組み立てする際、カプセル（参照符号８４）をかしめると、振動板リング（参照符号７５）や背極（参照符号７８）に均等に負荷をかけることは難しく、各振動板７６のテンションが変化してしまうため、各トランスデューサ部の感度が均一になりづらくなる。つまり、複数の収音素子（トランスデューサ）の感度にばらつきが生じる。この点は、高精度かつ安定した指向性の形成の実現の妨げとなる。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、少なくとも２つの収音素子をカプセル内に収納した１つのマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を実現することを目的とする。

本発明のマイクロホン装置は、半導体製造プロセスを用いて製造される第１および第２の収音素子と、前記第１および第２の収音素子の出力信号に基づいて所定の演算処理を実施する信号処理部と、前記第１および第２の収音素子ならびに前記信号処理部を覆うように配設され、少なくとも一部が音響透過性のメッシュ構造部を構成するマイクロホンカプセルとを具備し、一つの音源から前記第１の収音素子に向かう音響の一部が回折によって前記第２の収音素子に到達するのを防止するとともに、一つの音源から前記第２の収音素子に向かう音響の一部が回折によって前記第１の収音素子に到達するのを防止するようにしたことを特徴とする。

シリコンＬＳＩの微細加工技術（ＭＥＭＳ技術）を用いて製造される容量型の収音素子（ＭＥＭＳ収音素子）は、機械的な部品の組み立てによって製造される収音素子に比べて加工精度が高く、電気音響変換の精度が高くかつ安定している。この利点を利用し、共通のマイクロホンカプセル内に、少なくとも２つの、半導体製造プロセスを用いて製造される収音素子を収納して一つのマイクロホン装置（マイクロホンモジュール）を構成したものである。ただし、音の回折によって、音源から各収音素子に至る音響パスが複数存在することになると、指向性形成が困難となるため、回折による音響パスの発生を防止できる構造のカプセル（ケーシング）を採用するものである。これにより、少なくとも２つの収音素子をカプセル内に収納した１つのマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を実現することが可能となる。

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、マイクロホンカプセルの、少なくとも一部が音響透過性のメッシュ構造を有することを特徴とする。
音響は本来、直進するものであり、所定条件下での進路妨害がない限り回折現象は生じない。そこで、カプセルの少なくとも一部（特に、各収音素子の振動膜に音響を到達させるのに必要な箇所）を音響的に透明な（音響透過性の）メッシュ構造とし（このメッシュは、音響の回折による悪影響が生じない程度の径の孔を多数、有する構造をもつ）、音源から到来する音響が、そのまま直進して各収音素子に到達するようにしたものである。音源からの音響は、マイクロホン装置のケーシング（カプセル）に妨げられることなく、そのまま直進して各収音素子に到達する。つまり、音響回折による悪影響を生じることなく、一つの収音素子に至る音響パスは一意的に定まる。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、前記音響透過性のメッシュ構造は、導電性材料からなるものを含む。
メッシュ部分はケーシング（カプセル）の一部をなすため、音源からの音響を収音素子に導くだけではなく、電磁波ノイズの遮蔽効果も併せもつことが望ましい。そこで、導電性材料（金属）によりメッシュを形成し、電磁シールド効果を得るものである。

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、前記信号処理部が、前記第１および第２の収音素子の各々の出力信号に遅延処理と加減算処理を施し、これによって指向性収音を実現するものを含む。
上記構成によれば、指向性収音（ステレオ収音を含む）のために必要な信号処理を実施する信号処理部も、ケーシング（カプセル）内に収容したものである。これにより、高精度かつ安定した指向性収音（ステレオ収音を含む）が可能な１モジュール化されたマイクロホン装置が得られる。

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、前記第１および第２の収音素子と、前記信号処理部とが、共通の基板上に実装されている。
上記構成によれば、共通の基板上に、収音素子と信号処理部を実装し、その基板上にカプセルをかぶせて、１つのモジュールを形成するものである。例えば、信号処理部をＬＳＩ化し、そのＬＳＩを、隣接する一対の収音素子の間に実装し、そのＬＳＩと両側の各収音素子とをボンディングワイヤ等で接続して電気的導通をとることによって無駄なスペースを減少させることができ、非常にコンパクトな、指向性収音機能をもつモジュール（マイクロホン装置）を得ることができる。

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、前記第１および第２の収音素子と、前記信号処理部とが、同一基板内に集積化されているものを含む。
上記構成によれば、同一基板内に、収音素子と信号処理部を集積化して形成し、その基板上にカプセルをかぶせて、１つのモジュールを形成するものである。望ましくは、第１および第２の収音素子および信号処理部をＬＳＩ化するとともに、そのＬＳＩを、ＭＥＭＳプロセスで形成した開口を持つ隔壁を持つ、マイクロカプセルで覆うことにより、非常にコンパクトな、指向性収音機能をもつモジュール（マイクロホン装置）を得ることができる。

また、本発明は、上記マイクロホン装置において、前記マイクロホンカプセルがＭＥＭＳプロセスにより基板を加工することによって形成されたものを含む。
上記構成によれば、更なる小型化薄型化が可能となる。

本発明によれば、ＭＥＭＳ技術を用いて製造される、高精度かつ安定性に優れたＭＥＭＳ収音素子を並列に配置した状態でカプセルに収納し、かつ、そのカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造（各収音素子を気密的に隔てる隔壁をもつ構造）として音響パスを一本化することによって、少なくとも２つの収音素子をカプセル内に収納したコンパクトなマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を、容易に実現することが可能となる。

すなわち、カプセルに設けられたメッシュ構造によって、一方の収音素子用の音孔を通過した音響が、回折によって、他方の収音素子に回り込んで到達することを防止し、音響パスを一本化することができる。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。

また、信号処理部も、カプセル内に収容することにより、高精度かつ安定した指向性収音（ステレオ収音を含む）が可能な１モジュール化されたマイクロホン装置が得られる。
また、導電性のメッシュとすることによって、電磁波ノイズの遮蔽（シールド）効果を得ることができる。

また、共通の基板上に、収音素子と信号処理部を実装し、その基板上にカプセルをかぶせて、１つのモジュールを形成することによって、コンパクトな１モジュール化されたマイクロホン装置が得られる。例えば、信号処理部をＬＳＩ化し、そのＬＳＩを、隣接する一対の収音素子の間に実装し、そのＬＳＩと両側の各収音素子とをボンディングワイヤ等で接続して電気的導通をとることによって無駄なスペースを減少させることができ、非常にコンパクトな、指向性収音機能をもつマイクロホン装置が実現される。

本発明によって、小さいマイクロホン装置単独で、指向性収音およびステレオ収音が出来るという効果を有するマイクロホン装置を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明のマイクロホン装置の実施の形態（マイクロカプセルの少なくとも一部を音響透過性のメッシュ構造とした例）の内部構成を示す断面図であり、図２は、ここで用いられるＭＥＭＳ構造の収音素子を示す断面図である。

このマイクロホン装置は、図１に示すように、半導体製造プロセスを用いて製造される第１および第２の収音素子と、前記第１および第２の収音素子の出力信号に基づいて所定の演算処理を実施する信号処理部と、前記第１および第２の収音素子ならびに前記信号処理部を収納し、一つの音源から前記第１の収音素子に向かう音響の一部が回折によって前記第２の収音素子に到達するのを防止するとともに、一つの音源から前記第２の収音素子に向かう音響の一部が回折によって前記第１の収音素子に到達するのを防止する構造をもつように少なくとも一部を音響的に透明な（音響透過性の）メッシュ構造としたマイクロホンカプセルとを有することを特徴とするものである。

このように、本実施の形態のマイクロホン装置は、マイクロホンカプセル９０として、音響的に透明な（音響透過性の）メッシュ構造をもつものを採用し、高精度かつ安定性に優れたＭＥＭＳ収音素子を並列に配置した状態でカプセルに収納し、かつ、そのカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造として、カプセルの少なくとも一部に音響的に透明な（音響透過性の）メッシュ構造を採用している点が特徴である。

音響は本来、直進するものであり、所定条件下での進路妨害がない限り回折現象は生じない。そこで、カプセル９０の全体を、音響的に透明な（音響透過性の）メッシュ構造とし（このメッシュは、音響の回折による悪影響が生じない程度の径の孔を多数、有する構造をもつ）、音源から到来する音響が、そのまま直進して各収音素子に到達するようにしたものである。

これにより、音源からの音響は、マイクロホン装置のカプセル（ケーシング）９０に妨げられることなく、そのまま直進して各収音素子に到達する。つまり、音響回折による悪影響を生じることなく、一つの収音素子に至る音響パスはＰ１，Ｐ２となり、一本化される。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。

また、金属等の導電性をもつ材料を加工してメッシュ構造を形成することによって、電磁波ノイズの遮蔽（シールド）効果も得ることができるため、電磁ノイズの遮蔽については問題は生じない。

また、音響透過性のメッシュ構造で構成されたマイクロカプセル９０と、実装基板６５と、共通の実装基板６５上に設けられた、シリコン製造プロセス（ＭＥＭＳ技術）を用いて製造される２つの収音素子（音を電気信号に変換する容量型の音響電気変換素子）１１ａ，１１ｂ（具体的な構造については、図２を参照して説明する）と、収音素子１１ａ，１１ｂの出力信号をインピーダンス変換した後に適切な遅延と加減算を施す信号処理部（信号処理用ＬＳＩ）６２と、収音素子１１ａ，１１ｂと信号処理部６２とを電気的に接続するためのボンディングワイヤ６３ａ〜６３ｄと、を有する。

シリコンＬＳＩの微細加工技術（ＭＥＭＳ技術）を用いて製造される容量型の収音素子（ＭＥＭＳ収音素子）１１ａ，１１ｂは、機械的な部品の組み立てによって製造される収音素子に比べて加工精度が高く、音響電気変換の精度が高くかつ安定している。この利点を利用し、マイクロホンカプセル９０内に、２つの半導体製造プロセスを用いて製造される収音素子を収納して一つのマイクロホン装置（マイクロホンモジュール）を構成したものである。ただし、音の回折によって、音源から各収音素子に至る音響パスが複数存在することになると、指向性形成が困難となるため、回折による音響パスの発生を防止するための隔壁６８をもつマイクロカプセル（ケーシング）を採用するものである。これにより、少なくとも２つの収音素子をカプセル内に収納した１つのマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を実現することが可能となる。

マイクロカプセルが音響透過性のメッシュ構造で構成されていることによって、本発明のマイクロホン装置は、音源６８から各収音素子１１ａ，１１ｂに至る音響パスはＰ１，Ｐ２のみとなり、複数の音響パスが生じない。よって、指向性を持たせるための信号処理に適した電気信号を各収音素子（１１ａ，１１ｂ）から得ることができる。

本発明により、指向性収音およびステレオ収音が可能な、小型のマイクロホンモジュール（マイクロホン装置）を得ることができる。
図２は、図１に示したシリコンＬＳＩの製造プロセスにより製造される収音素子（ＭＥＭＳ収音素子）の構造を説明するためのデバイスの断面図である。

本実施の形態のマイクロホン装置の構成について図１、図２を用いて説明する。図１、図２は、本実施の形態のマイクロホン装置の断面図である。
収音素子１１ａ（１１ｂも同じ）は、音波による音圧変化に応じて振動する振動板３３を含む半導体基板１２と、空隙部１６を介して振動板３３と対向配置された背面板１３と、半導体基板１２と背面板１３との間に設けられたスペーサ（電気的絶縁膜）１４と、半導体基板１２上に設けられた電極１７と、背面板１３上に設けられた電極１８とを備えており、背面板１３には、複数の貫通穴１５が設けられている。

半導体基板１２として導電性材料（シリコン）を使用することにより、半導体基板１２上に設けられた電極１７と振動板３３との間の電気的導電が確保されている。同様に、背面板１３として導電性材料（シリコン）を使用することにより、背面板１３上に設けられた電極１８とは電気的導通が確保されている。

背面板１３は、導電性をもつシリコン（例えば、イオン打ち込み等によって抵抗を低下する処理がなされたシリコン）から構成されている。背面板１３の表面には、シリコン酸化膜を電気的に帯電させて形成されるシリコンエレクトレット膜（不図示）が設けられており、これによって、容量性のトランスデューサをバイアスするための直流バイアス回路が不要となる。

背面板１３には、シリコン振動板３３の振動によって生じる圧力を逃がすために、意図的に圧力逃がし用の複数の空隙が設けられ、網の目状の構造を有している。
シリコン振動板３３は、例えば、所定の厚みを有するシリコン基板１２の底部の一部をエッチングして窪みを設けることによって形成される。ただし、この製法に限定されるものではなく、例えば、窪みを設けたシリコン基板１２の裏面に、新たに薄いシリコン膜を成長させて振動板３３とすることもできる。

シリコン振動板３３と背面板１３は、酸化シリコン膜などの電気的絶縁膜で構成されたスペーサ１４によって所定距離だけ隔てられて対向配置され、シリコン振動板３３と背面板１３との間は空隙部１６となっており、これにより、圧力波や音波による機械的な振動を電気信号に変換するための容量性のトランスデューサが形成される。

シリコンＬＳＩの微細加工技術（ＭＥＭＳ技術）を用いて製造される容量型の収音素子（ＭＥＭＳ収音素子）１１ａ，１１ｂは、機械的な部品の組み立てによって製造される収音素子に比べて加工精度が高く、音響電気変換の精度が高くかつ安定している。したがって、２つの収音素子の収音精度のばらつきを最小限に抑えることができ、良好かつ安定した指向性形成が可能となる。

次に、図１に示した本実施の形態のマイクロホン装置の構造がみいだされるまでの過程について、図４〜図６を参照しつつ説明する。
図４は、図１に示される本実施の形態のマイクロホン装置の構造がみいだされるまでの過程を説明するための、マイクロホン装置の一例の断面図である。図４において、図１および図２と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
図４に示されるように、共通の実装基板６５上にＭＥＭＳ収音素子１１ａ，１１ｂが実装され、各収音素子１１ａ，１１ｂは、中央に１つの音孔７１が設けられているマイクロホンカプセル６４にてカバ−されている。

図５（ａ），（ｂ）は、図１に示される本実施の形態のマイクロホン装置の構造が考え出されるまでの過程を説明するための（特に、指向性収音には異なる音響パスが必要であることを説明するための）、マイクロホン装置と音源との位置関係を示す断面図である。図５において、図１および図２と共通する部分には同じ参照符号を付してある。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、音孔７１が１つである場合、任意の音源６８ａ，６８ｂから、収音素子１１ａ，１１ｂの各々に至る音響パス（Ｐ３，Ｐ４）の到来距離が等しいため、感度に指向性を持たせることはできない。

図６（ａ），（ｂ）は、図１に示される本実施の形態のマイクロホン装置の構造が考え出されるまでの過程を説明するための（特に、複数の音孔を設けた場合に音響パスが複雑化して指向性収音が困難になることを説明するための）、マイクロホン装置と音源との位置関係を示す断面図である。図６において、図１および図２と共通する部分には同じ参照符号を付してある。

図示されるように、マイクロカプセル６４に複数の音孔（７３ａ，７３ｂ）が設けられる場合、音源６８から収音素子１１ａ，１１ｂの各々に到達するための音響パスが複数存在する。つまり、図６（ａ）の場合、Ｐ５，Ｐ６の２つの音響パスが存在し、図６（ｂ）の場合、Ｐ７，Ｐ８の２つの音響パスが存在する。

異なる音響パスは異なる周波数特性と遅延特性とを有するため、収音素子１１ａ，１１ｂが出力する電気信号は複雑になり、感度に指向性を持たせるための信号処理に適した電気信号を収音素子１１ａ，１１ｂから得ることができない。

このような考察の下、再度、図１に戻ってその構造を分析すると、マイクロホンカプセル６４の中央に設けられた隔壁６８によって、収音素子１ａ，１１ｂの各々が位置する空間を気密的に隔てられており、各空間につき一つの音孔６７ａ，６７ｂが設けられている構造となっていることがわかる。

この構造により、一方の収音素子用の音孔（６７ａ，６７ｂ）を通過した音響が、回折によって、他方の収音素子に回り込んで到達することが防止され、音響パス（Ｐ１，Ｐ２）を一本化することができる。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。また、各空間につき音孔を一つしか設けない点は、マイクロカプセル６４の筐体としての強度の維持、高い電磁シールド効果ならびに防塵効果の維持、といった点からみて有利となる。

このように、本実施の形態のマイクロホン装置では、ＭＥＭＳ技術を用いて製造される、高精度かつ安定性に優れたＭＥＭＳ収音素子を並列に配置した状態でカプセルに収納し、かつ、そのカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造（音響透過性のメッシュ構造）として音響パスを一本化することによって、少なくとも２つの収音素子をカプセル内に収納したコンパクトなマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を、容易に実現することが可能となる。

（実施の形態２）
図３（ａ）および（ｂ）は、本発明のマイクロホン装置の他の例を示す断面図およびプロセス説明図である。図３において、実施の形態１で説明した図面と共通する部分には同じ参照符号を付している。
図３（a），（ｂ）は、金属製のマイクロカプセル（筐体）６４の一部（特に、収音素子１１ａ，１１ｂの振動板に音響を到来させるために必要な箇所）に開口（６７ｃ，６７ｄ，６７ｅ）を設け、その開口部分にのみ、メッシュシート９１および９２ａ，９２ｂを設けた構造としている。メッシュシート９１および９２ａ，９２ｂは、例えば、金属製のマイクロカプセル（筐体）６４に接着剤を用いて接着される。

メッシュシート９１および９２ａ，９２ｂは、例えば、粗状メッシュシートート（布帛）が使用される。粗状メッシュシートとしては、導電性の糸状の材料を編み込んだ、編み目を備えたニット状メッシュ、あるいは、薄い金属シートに細かい小孔を穿設したパンチングメッシュシートなどを用いることができ、そのメッシュ粗さは、１ピッチ幅０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度が適当である。

このように、マイクロカプセルの少なくとも一部を音響的に透明な（音響透過性の）メッシュ構造とすることによって、音源からの音響は、マイクロホン装置のカプセルに妨げられることなく、そのまま直進して各収音素子に到達することになり、一つの収音素子に至る音響パスが一本化される。

つまり、本実施の形態のマイクロホン装置においても、前掲の実施の形態と同様に、音源６８から各収音素子（１１ａ，１１ｂ）に至る音響パスが１本の直線（Ｐ９，Ｐ１０）となり、したがって、指向性を持たせるための信号処理に適した電気信号を収音素子から得ることができ、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。また、導電性のメッシュとすることによって、電磁波ノイズの遮蔽（シールド）効果を得ることができる。

なお、上記の実施の形態では、２つの収音素子を用いて指向性収音およびステレオ収音が可能なマイクロホン装置を構成した例について説明したが、これに限定されるものではなく、３個以上の収音素子を使用してより高い指向性を実現することも可能である。

なお、３つ以上の収音素子を用いたマイクロホン装置においては、実施の形態１に記載のメッシュ構造マイクロホンカプセルを用いると、構造を簡素化でき、安価に製造することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、ＭＥＭＳ技術を用いて製造される、高精度かつ安定性に優れたＭＥＭＳ収音素子を並列に配置した状態でカプセルに収納し、かつ、そのカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造（音響透過性のメッシュをもつ構造）として音響パスを一本化することによって、少なくとも２つの収音素子をカプセル内に収納したコンパクトなマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を、容易に実現することが可能となる。

すなわち、カプセルに設けられた隔壁によって、第１の収音素子と第２の収音素子の各々が位置する空間を気密的に隔てることによって、一方の収音素子用の音孔を通過した音響が、回折によって、他方の収音素子に回り込んで到達することを防止し、音響パスを一本化することができる。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。

また、カプセルの少なくとも一部を音響的に透明な（音響透過性の）メッシュ構造とすることによって、音源からの音響は、マイクロホン装置のカプセルに妨げられることなく、そのまま直進して各収音素子に到達することになり、一つの収音素子に至る音響パスが一本化される。したがって、指向性形成のための遅延量や係数の設定の適切な設定が可能となり、良好な指向性の形成が可能となる。
また、導電性のメッシュとすることによって、電磁波ノイズの遮蔽（シールド）効果を得ることができる。

なお、前記実施の形態では、収音素子チップおよび信号処理回路チップをを基板６５上に実装することによって形成したが、高精度かつ安定性に優れたＭＥＭＳ収音素子を並列に配置した状態でＬＳＩ化してもよい。さらにまた、ＭＥＭＳプロセスで形成されたマイクロカプセルに収納し、かつ、そのマイクロカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造として音響パスを一本化してもよい。すなわち、回折音響の漏れ込みを防止する構造として、第１および第２収音素子と信号処理回路とを搭載したＬＳＩチップと同一のシリコン基板を出発材料としてＭＥＭＳプロセスで形成したシリコンマイクロカプセルを採用してもよい。

また、上記の実施の形態では、２つの収音素子を用いて指向性収音およびステレオ収音が可能なマイクロホン装置を構成した例について説明したが、これに限定されるものではなく、３個以上の収音素子を使用してより高い指向性を実現することも可能である。
なお、３つ以上の収音素子を用いたマイクロホン装置においては、実施の形態２に記載のマイクロカプセルを用いると、構造を簡素化でき、安価に製造することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、ＭＥＭＳ技術を用いて製造される、高精度かつ安定性に優れたＭＥＭＳ収音素子を並列に配置した状態でカプセルに収納し、かつ、そのカプセルを、回折音響の漏れ込みを防止する構造（各収音素子を気密的に隔てる隔壁をもつ構造）として音響パスを一本化することによって、少なくとも２つの収音素子をカプセル内に収納したコンパクトなマイクロホンモジュールを用いて、高精度かつ安定した指向性を、容易に実現することが可能となる。

また、信号処理部も、カプセル内に収容することにより、高精度かつ安定した指向性収音（ステレオ収音を含む）が可能な１モジュール化されたマイクロホン装置が得られる。
また、共通の基板上に、収音素子と信号処理部を実装し、その基板上にカプセルをかぶせて、１つのモジュールを形成することによって、コンパクトな１モジュール化されたマイクロホン装置が得られる。

本発明によって、小さなマイクロホン装置単独で、高精度かつ安定した指向性収音およびステレオ収音が可能なマイクロホン装置を提供することができる。

本発明は、小さなマイクロホン装置単独で、高精度かつ安定した指向性収音およびステレオ収音を可能とするという効果を奏し、したがって、超小型のマイクロホン装置（例えば、超小型のエレクトレットコンデンサマイクロホン・アレイモジュール）として有用である。

本発明の実施の形態１のマイクロホン装置を示す断面図 図１に示されるシリコンＬＳＩの製造プロセスにより製造される収音素子（ＭＥＭＳ収音素子）の構造を説明するためのデバイスの断面図 本発明の実施の形態２のマイクロホン装置を示す図であり、（ａ）（ｂ）はは、マイクロカプセルの構造のバリエーション（変形例）を示す 図１に示される本実施の形態のマイクロホン装置の構造が考え出されるまでの過程を説明するための、マイクロホン装置の一例の断面図 （ａ），（ｂ）は、図１に示した本実施の形態のマイクロホン装置の構造が考え出されるまでの過程を説明するための（特に、指向性収音には異なる音響パスが必要であることを説明するための）、マイクロホン装置と音源との位置関係を示す断面図 （ａ），（ｂ）は、図１に示した本実施の形態のマイクロホン装置の構造が考え出されるまでの過程を説明するための（特に、複数の音孔を設けた場合に音響パスが複雑化して指向性収音が困難になることを説明するための）、マイクロホン装置と音源との位置関係を示す断面図 従来例の構造を示す断面図

符号の説明

１１ａ，１１ｂ 収音素子
１２ シリコン半導体基板
１３ 背面板
１４ スペーサ（電気的絶縁膜）
１５ 空気逃がし用の貫通穴
１６ 空隙部
１７，１８ 電極
３２ａ、３２ｂ 第１および第２の収音素子
３２ ＬＳＩ
３４ シリコンマイクロカプセル
３３ 振動板（例えば、ドープトシリコンからなるシリコンダイヤフラム）
６３ａ〜６３ｄ ボンディングワイヤ
６４ マイクロホンカプセル（ケーシング、筐体）
６７ａ，６７ｂ 音孔
６８ 音源

Claims (22)

1. 第１の半導体基板と、前記第１の半導体基板上に形成され、かつ、互いに向かい合うように配置された第１の振動板および第１の背面板とを有する第１の収音素子と、
   第２の半導体基板と、前記第２の半導体基板上に形成され、かつ、互いに向かい合うように配置された第２の振動板および第２の背面板とを有する第２の収音素子と、
   前記第１の収音素子および前記第２の収音素子を上面に搭載する実装基板と、
   前記実装基板の上面と前記第１の収音素子および前記第２の収音素子とを覆うマイクロホンカプセルと、
   前記マイクロホンカプセルと前記実装基板とで形成された内部空間とを備え、
   前記第１の振動板と前記第２の振動板は分離しており、
   前記マイクロホンカプセルは、前記第１の収音素子および前記第２の収音素子に対応する位置に少なくとも１つの開口部を有し、前記開口部はメッシュ構造を備えているマイクロホン装置。
2. 前記マイクロホンカプセルが有する前記開口部は、１つのみであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホン装置。
3. 請求項１又は２に記載のマイクロホン装置であって、
   前記メッシュ構造は、前記開口部に接着剤により接着されているマイクロホン装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
   前記開口部は、前記第１の振動板及び前記第２の振動板のそれぞれに対して、直交するように形成されているマイクロホン装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
   前記メッシュ構造は、前記内部空間側に形成されることを特徴とするマイクロホン装置。
6. 請求項５に記載のマイクロホン装置であって、
   前記メッシュ構造における、前記内部空間よりも外側に位置する外部空間と接する部分は、
   前記マイクロホンカプセルにおける、前記第１の収音素子に対向する平面部が前記外部空間と接する部分よりも前記内部空間側にあることを特徴とするマイクロホン装置。
7. 第１の半導体基板と、前記第１の半導体基板上に形成され、かつ、互いに向かい合うように配置された第１の振動板および第１の背面板とを有する第１の収音素子と、
   第２の半導体基板と、前記第２の半導体基板上に形成され、かつ、互いに向かい合うように配置された第２の振動板および第２の背面板とを有する第２の収音素子と、
   前記第１の収音素子および前記第２の収音素子を上面に搭載する実装基板と、
   前記実装基板の上面と前記第１の収音素子および前記第２の収音素子とを覆うマイクロホンカプセルと、
   前記マイクロホンカプセルと前記実装基板とで形成された内部空間とを備え、
   前記第１の振動板と前記第２の振動板は分離しており、
   前記マイクロホンカプセルは、全体がメッシュ構造であるマイクロホン装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
   前記実装基板上に、さらに信号処理部を搭載しているマイクロホン装置。
9. 請求項８に記載のマイクロホン装置であって、
   前記信号処理部は、前記第１の収音素子および前記第２の収音素子の各々の出力信号に遅延処理と加減算処理を施し、指向性収音を実現するようにしたマイクロホン装置。
10. 請求項８又は９に記載のマイクロホン装置であって、
    前記第１の収音素子が接続する前記信号処理部に前記第２の収音素子が接続していることを特徴とするマイクロホン装置。
11. 請求項１０に記載のマイクロホン装置であって、
    前記信号処理部と前記第１の収音素子は、第１のボンディングワイヤによって接続され、
    前記信号処理部と前記第２の収音素子は、第２のボンディングワイヤによって接続されていることを特徴とするマイクロホン装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
    前記実装基板と前記マイクロホンカプセルは、前記第１の収音素子と前記第２の収音素子が実装されている面において接続していることを特徴とするマイクロホン装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
    前記内部空間において、前記第１の収音素子および前記第２の収音素子のそれぞれの上面及び側面と前記マイクロホンカプセルとの間に空間が存在するように前記第１の収音素子および前記第２の収音素子を配置することを特徴とするマイクロホン装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
    前記マイクロホンカプセルは、金属材料からなるマイクロホン装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
    前記背面板は、導電性をもつシリコンからなることを特徴とするマイクロホン装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
    前記振動板は、ドープしたシリコンからなることを特徴とするマイクロホン装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
    前記第１の収音素子及び前記第２の収音素子は単一の前記マイクロホンカプセルに覆われていることを特徴とするマイクロホン装置。
18. 請求項１乃至１７のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
    前記第１の収音素子及び前記第２の収音素子は、それぞれ半導体製造プロセスを用いて製造されることを特徴とするマイクロホン装置。
19. 請求項１乃至１８のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
    前記第１の収音素子及び前記第２の収音素子は、前記マイクロホンカプセルと前記実装基板とで形成された内部空間において左右対称に配置されていることを特徴とするマイクロホン装置。
20. 請求項１乃至１９のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
    前記メッシュ構造は、導電性であることを特徴とするマイクロホン装置。
21. 請求項１乃至２０のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
    前記メッシュ構造は、パンチングメタルで構成されたことを特徴とするマイクロホン装置。
22. 請求項８乃至１１のいずれかに記載のマイクロホン装置であって、
    前記第１の収音素子及び前記第２の収音素子は、前記マイクロホンカプセルと前記実装基板とで形成された内部空間において左右対称に配置されており、前記信号処理部は、前記第１の収音素子及び前記第２の収音素子の間に配置されていることを特徴とするマイクロホン装置。

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