專利名稱：聲音輸入輸出裝置及通話裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲音輸入輸出裝置及通話裝置。

背景技術(shù)：
在進(jìn)行通過電話等的通話、聲音識別、聲音錄音等時，最好是只接收作為目標(biāo)聲音(用戶聲音)。然而，在聲音輸入裝置的使用環(huán)境中，會存在背景噪音等目標(biāo)聲音以外的聲音。因此，具有除去噪音的功能的聲音輸入裝置的開發(fā)日益發(fā)展。
在存在噪音的使用環(huán)境中除去噪音的技術(shù)公知的有使麥克風(fēng)具有敏銳的指向性；或者，利用聲波的到達(dá)時刻差來識別聲波的到達(dá)方向，通過信號處理除去噪音的方法。
另外，近年來，電子設(shè)備的小型化日益發(fā)展，所以實現(xiàn)聲音輸入裝置的小型化的技術(shù)變得重要(參照J(rèn)P特開平7-312638號公報、JP特開平9-331337號公報、JP特開2001-186241號公報)。
為了使麥克風(fēng)具有敏銳的指向性，需要排列多個振動膜，所以很難實現(xiàn)小型化。
另外，為了利用聲波的到達(dá)時刻差來以高精度檢測聲波的到達(dá)方向，需要以可聽聲波的幾個波長分之一左右的間隔設(shè)置多個振動膜，所以很難實現(xiàn)小型化。
另外，在噪音環(huán)境中使用電話機(jī)、移動電話或者耳機(jī)(headset)的麥克風(fēng)-揚(yáng)聲器單元等聲音輸入輸出設(shè)備的情況下，一般很難清楚地聽到對方的聲音。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種聲音輸入輸出裝置及通話裝置，該聲音輸入輸出裝置及通話裝置能夠提供一種少受到周圍噪音、沖擊音(sonic boom)、回聲(echo)以及嘯聲(howling)等影響的舒適通話環(huán)境。
(1)本發(fā)明的一實施方式是一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于， 在上述聲音輸入部安裝有麥克風(fēng)單元，該麥克風(fēng)單元具有 箱體，具有內(nèi)部空間， 間隔構(gòu)件，設(shè)置在上述箱體內(nèi)，并將上述內(nèi)部空間分割為第一空間和第二空間，而且至少一部分由振動膜構(gòu)成， 電信號輸出電路，基于上述振動膜的振動，輸出作為第一聲音信號的電信號；其中， 在上述箱體形成有第一貫通孔和第二貫通孔，該第一貫通孔連通上述第一空間和上述箱體的外部空間，該第二貫通孔連通上述第二空間和上述箱體的外部空間； 上述聲音輸出部具有 周圍噪音檢測部，基于上述第一聲音信號，檢測通話時的周圍噪音， 音量控制部，基于所檢測到的周圍噪音的大小，控制上述揚(yáng)聲器的音量。
例如，可以根據(jù)開始通話時所檢測到的電信號(聲壓、例如麥克風(fēng)所檢測的電壓)來判斷通話時的周圍噪音。一般并不是變?yōu)榭砷_始通話狀態(tài)就立即開始聲音的收發(fā)，而是在過了1秒鐘左右之后才開始聲音的收發(fā)，所以可以將在剛剛開始通話后檢測到的電信號視為周圍噪音來控制所輸出的音量。
另外，也可以基于通話中的電信號的遷移，判斷有聲音輸入的區(qū)間和無聲音輸入的區(qū)間，并將在無聲音輸入的區(qū)間所檢測到的電信號視為周圍噪音以控制所輸出的音量。
聲音輸入輸出裝置可以是電話機(jī)、移動電話等通話裝置或者耳機(jī)的麥克風(fēng)-揚(yáng)聲器單元等，也可以是具有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的樂音再現(xiàn)裝置(卡拉OK組件)、具有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的電視機(jī)、收音機(jī)以及個人計算機(jī)等。
可以以基于所檢測到的周圍噪音的大小進(jìn)行連續(xù)或階段性地改變的方式控制揚(yáng)聲器的音量。
若采用上述實施方式，則向振動膜的兩面入射用戶聲音以及噪音。在入射到振動膜的兩面的聲音中，由于噪音成分成為大致相同的聲壓，所以在振動膜相互抵消。因此，能夠?qū)⑹拐駝幽ふ駝拥穆晧阂暈楸硎居脩袈曇舻穆晧海瑥亩軌驅(qū)⒒谡駝幽さ恼駝铀@取的電信號視為表示噪音被除去的用戶聲音的電信號。
由此，若采用上述實施方式，則能夠提供以簡單的結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)深層次的噪音除去的高品質(zhì)的麥克風(fēng)單元。
在噪音環(huán)境下使用這種聲音輸入輸出設(shè)備等的情況下，很難清楚地聽到第二聲音信號(例如通話對方的聲音)，但若采用上述實施方式，則通過聲音輸入用麥克風(fēng)單元，根據(jù)該麥克風(fēng)單元所獲取的周圍噪音的強(qiáng)度來連續(xù)或階段性地控制揚(yáng)聲器的音量，以此能夠使聲音輸入者容易地聽到揚(yáng)聲器所輸出的聲音，例如，能夠提供通話時使發(fā)話和受話變得容易的聲音輸入輸出裝置。
(2)本發(fā)明的一實施方式是一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于， 在上述聲音輸入部安裝有具有半導(dǎo)體襯底的集成電路裝置，在該半導(dǎo)體襯底形成有 第一振動膜，用于構(gòu)成第一麥克風(fēng)， 第二振動膜，用于構(gòu)成第二麥克風(fēng)， 差分信號生成電路，接收上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號，基于表示上述第一以及第二電壓信號之差的差分信號來生成第一聲音信號； 上述聲音輸出部具有 周圍噪音檢測部，基于上述第一聲音信號，檢測通話時的周圍噪音， 音量控制部，基于所檢測到的周圍噪音的大小，控制上述揚(yáng)聲器的音量。
例如，可以根據(jù)開始通話時所檢測到的電信號(聲壓、例如麥克風(fēng)所檢測的電壓)來判斷通話時的周圍噪音。一般并不是變?yōu)榭砷_始通話狀態(tài)就立即開始聲音的收發(fā)，而是在過了1秒鐘左右之后才開始聲音的收發(fā)，所以可以將在剛剛開始通話后檢測到的電信號視為周圍噪音來控制所輸出的音量。
另外，也可以基于通話中的電信號的遷移，判斷有聲音輸入的區(qū)間和無聲音輸入的區(qū)間，并將在無聲音輸入的區(qū)間所檢測到的電信號視為周圍噪音以控制所輸出的音量。
聲音輸入輸出裝置可以是電話機(jī)、移動電話等通話裝置或者耳機(jī)的麥克風(fēng)-揚(yáng)聲器單元等，也可以是具有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的樂音再現(xiàn)裝置(卡拉OK組件)、具有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的電視機(jī)、收音機(jī)以及個人計算機(jī)等。
能夠以基于所檢測到的周圍噪音的大小來連續(xù)或階段性地改變的方式控制揚(yáng)聲器的音量。
若采用上述實施方式，則通過進(jìn)行僅生成表示兩個電壓信號之差的差分信號的單純的處理，能夠生成表示噪音成分被除去的聲音的信號。另外，若采用上述實施方式，則在一個半導(dǎo)體襯底上形成第一以及第二振動膜和差分信號生成電路，所以能夠使集成電路裝置的外形變小，而且能夠提高集成電路裝置的精度。
由此，若采用上述實施方式，則能夠提供外形小且可實現(xiàn)高精度的噪音除去功能的集成電路裝置。
此外，能夠?qū)⒓呻娐费b置作為近講型聲音輸入裝置的聲音輸入元件(麥克風(fēng)元件)來適用。此時，可以將集成電路裝置的上述第一以及第二振動膜配置成噪音強(qiáng)度比小于聲音強(qiáng)度比，其中，該噪音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度的比率，該聲音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的輸入聲音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述輸入聲音成分的強(qiáng)度的比率。此時，噪音強(qiáng)度比也可以是基于噪音的相位差成分的強(qiáng)度比，聲音強(qiáng)度比也可以是基于輸入聲音的振幅成分的強(qiáng)度比。
此外，該集成電路裝置(半導(dǎo)體襯底)也可以構(gòu)成為所謂的MEMS(MicroElectro Mechanical Systems微型機(jī)電系統(tǒng))。
在噪音環(huán)境下使用這種聲音輸入輸出設(shè)備等的情況下，很難清楚地聽到第二聲音信號(例如通話對方的聲音)，但若采用上述實施方式，則通過聲音輸入用麥克風(fēng)單元，根據(jù)該麥克風(fēng)單元所獲取的周圍噪音的強(qiáng)度來連續(xù)或階段性地控制揚(yáng)聲器的音量，以此能夠使聲音輸入者容易地聽到揚(yáng)聲器所輸出的聲音，例如，能夠提供通話時使發(fā)話和受話變得容易的聲音輸入輸出裝置。
(3)本發(fā)明的一實施方式是一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于， 上述聲音輸入部具有 第一麥克風(fēng)，具有第一振動膜， 第二麥克風(fēng)，具有第二振動膜， 差分信號生成部，基于表示上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號之差的差分信號，生成第一聲音信號； 上述第一以及第二振動膜配置成噪音強(qiáng)度比小于輸入聲音強(qiáng)度比，該噪音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的噪音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度的比率，該輸入聲音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的輸入聲音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述輸入聲音成分的強(qiáng)度的比率； 上述聲音輸出部具有 周圍噪音檢測部，基于上述第一聲音信號，檢測通話時的周圍噪音， 音量控制部，基于所檢測到的周圍噪音的大小，控制上述揚(yáng)聲器的音量。
例如，可以根據(jù)開始通話時所檢測到的電信號(聲壓、例如麥克風(fēng)所檢測的電壓)來判斷通話時的周圍噪音。一般并不是變?yōu)榭砷_始通話狀態(tài)就立即開始聲音的收發(fā)，而是在過了1秒鐘左右之后才開始聲音的收發(fā)，所以可以將在剛剛開始通話后檢測到的電信號視為周圍噪音來控制所輸出的音量。
另外，也可以基于通話中的電信號的遷移，判斷有聲音輸入的區(qū)間和無聲音輸入的區(qū)間，并將在無聲音輸入的區(qū)間所檢測到的電信號視為周圍噪音以控制所輸出的音量。
聲音輸入輸出裝置可以是電話機(jī)、移動電話等通話裝置或者耳機(jī)的麥克風(fēng)-揚(yáng)聲器單元等，也可以是具有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的樂音再現(xiàn)裝置(卡拉OK組件)、具有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的電視機(jī)、收音機(jī)以及個人計算機(jī)等。
能夠以基于所檢測到的周圍噪音的大小來連續(xù)或階段性地改變的方式控制揚(yáng)聲器的音量。
若采用上述實施方式，則可以將第一以及第二麥克風(fēng)(第一以及第二振動膜)以滿足規(guī)定的條件的方式配置。由此，能夠?qū)⒈硎镜谝灰约暗诙溈孙L(fēng)所獲取的第一以及第二電壓信號之差的差分信號視為表示噪音成分被除去的輸入聲音的信號。因此，若采用上述實施方式，則能夠提供以僅生成差分信號的單純結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)噪音除去功能的聲音輸入裝置。
此外，在上述實施方式的聲音輸入輸出裝置中，差分信號生成部不需對第一以及第二電壓信號進(jìn)行分析處理(傅立葉分析處理等)就能夠生成差分信號。因此，能夠減輕差分信號生成部的信號處理負(fù)擔(dān)，或者能夠利用非常簡單的電路來實現(xiàn)差分信號生成部。
由此，若采用上述實施方式，則能夠提供可實現(xiàn)小型化及高精度的噪音除去功能的聲音輸入裝置。
此外，在該聲音輸入裝置中，可以將第一以及第二振動膜配置成基于噪音成分的相位差成分的強(qiáng)度比小于基于輸入聲音成分的振幅的強(qiáng)度比。
在噪音環(huán)境下使用這種聲音輸入輸出設(shè)備等的情況下，很難清楚地聽到第二聲音信號(例如通話對方的聲音)，但若采用上述實施方式，則通過聲音輸入用麥克風(fēng)單元，根據(jù)該麥克風(fēng)單元所獲取的周圍噪音的強(qiáng)度來連續(xù)或階段性地控制揚(yáng)聲器的音量，以此能夠使聲音輸入者容易地聽到揚(yáng)聲器所輸出的聲音，例如，能夠提供通話時使發(fā)話和受話變得容易的聲音輸入輸出裝置。
(4)本發(fā)明的一實施方式是一種免提式聲音輸入輸出裝置，具有免提式聲音輸入部和聲音輸出部，該免提式聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于， 在上述免提式聲音輸入部安裝有麥克風(fēng)單元，該麥克風(fēng)單元具有 箱體，具有內(nèi)部空間， 間隔構(gòu)件，設(shè)置在上述箱體內(nèi)，并將上述內(nèi)部空間分割為第一空間和第二空間，而且至少一部分由振動膜構(gòu)成， 電信號輸出電路，基于上述振動膜的振動，輸出作為第一聲音信號的電信號；其中， 在上述箱體形成有第一貫通孔和第二貫通孔，該第一貫通孔連通上述第一空間和上述箱體的外部空間，該第二貫通孔連通上述第二空間和上述箱體的外部空間。
免提式聲音輸入部是指，聲音輸入者不需把持聲音輸入部就可進(jìn)行聲音輸入的聲音輸入部，聲音輸入部例如設(shè)置在桌上或墻壁上等，用于拾取周圍的聲音，因此，例如設(shè)置在汽車內(nèi)的免提(handsfree)式移動電話、用于電視會議等的免提擴(kuò)音通話裝置等均屬于免提式聲音輸入部。
若采用上述實施方式，則向振動膜的兩面入射用戶聲音以及噪音。在入射到振動膜的兩面的聲音中，由于噪音成分成為大致相同的聲壓，所以在振動膜相互抵消。因此，能夠?qū)⑹拐駝幽ふ駝拥穆晧阂暈楸硎居脩袈曇舻穆晧?，從而能夠?qū)⒒谡駝幽さ恼駝铀@取的電信號視為噪音被除去的表示用戶聲音的電信號。
由此，若采用上述實施方式，則能夠提供以簡單的結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)深層次的噪音除去的高品質(zhì)的麥克風(fēng)單元。
另外，麥克風(fēng)單元具有容易且極其有效地抑制直接或間接作用于設(shè)備的沖擊音的特性。即，不僅能夠除去在空氣中傳播的聲音，也能夠除去在固體中傳播的聲音。聲音在固體中的傳播速度與在空氣中的傳播速度相比極其快(約10倍左右)，因此施加在設(shè)置有麥克風(fēng)單元的固體上的沖擊音(噪音)大致同時到達(dá)上述振動膜，所以與在空氣中傳播的噪音同樣地被除去。
另外，對于麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間產(chǎn)生的嘯聲具有優(yōu)異的抑制性能，所以通過例如內(nèi)置于設(shè)置在桌上的免提電話機(jī)等中，能夠提供高性能的免提擴(kuò)聲通話裝置。
因此，若采用本實施方式，則對于直接或間接作用于麥克風(fēng)的沖擊噪音等也具有優(yōu)異的噪音抑制性能，所以通過內(nèi)置于免提式聲音輸入輸出裝置中，即使在以往極其不舒適且很難除去的沖擊噪音下也能夠提供具有優(yōu)異性能的設(shè)備。
此外，即便是內(nèi)置于計算機(jī)的鍵盤、工作機(jī)器人、數(shù)字錄音機(jī)、助聽器等中，也能夠獲得同樣的效果。
(5)本發(fā)明的一實施方式是一種免提式聲音輸入輸出裝置，具有免提式聲音輸入部和聲音輸出部，該免提式聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于， 在上述免提式聲音輸入部安裝有具有半導(dǎo)體襯底的集成電路裝置，在該半導(dǎo)體襯底形成有 第一振動膜，用于構(gòu)成第一麥克風(fēng)； 第二振動膜，用于構(gòu)成第二麥克風(fēng)； 差分信號生成電路，接收上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號，基于表示上述第一以及第二電壓信號之差的差分信號來生成第一聲音信號。
免提式聲音輸入部是指，聲音輸入者不需把持聲音輸入部就可進(jìn)行聲音輸入的聲音輸入部，聲音輸入部例如設(shè)置在桌上或墻壁上等，用于拾取周圍的聲音，因此，例如設(shè)置在汽車內(nèi)的免提式移動電話、使用于電視會議等的免提擴(kuò)聲通話裝置等均屬于免提式聲音輸入部。
若采用上述實施方式，則通過進(jìn)行僅生成表示兩個電壓信號之差的差分信號的單純的處理，能夠生成表示噪音成分被除去的聲音的信號。另外，若采用上述實施方式，則在一個半導(dǎo)體襯底上形成第一以及第二振動膜和差分信號生成電路，所以能夠使集成電路裝置的外形變小，而且能夠提高集成電路裝置的精度。
由此，若采用上述實施方式，則能夠提供外形小且可實現(xiàn)高精度的噪音除去功能的集成電路裝置。
此外，能夠?qū)⒓呻娐费b置作為近講型聲音輸入裝置的聲音輸入元件(麥克風(fēng)元件)來適用。此時，可以將集成電路裝置的上述第一以及第二振動膜配置成噪音強(qiáng)度比小于聲音強(qiáng)度比，其中，該噪音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度的比率，該聲音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的輸入聲音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述輸入聲音成分的強(qiáng)度的比率。此時，噪音強(qiáng)度比也可以是基于噪音的相位差成分的強(qiáng)度比，聲音強(qiáng)度比也可以是基于輸入聲音的振幅成分的強(qiáng)度比。
此外，該集成電路裝置(半導(dǎo)體襯底)也可以構(gòu)成為所謂的MEMS(MicroElectro Mechanical Systems微型機(jī)電系統(tǒng))。
另外，麥克風(fēng)單元具有容易且極其有效地抑制直接或間接作用于設(shè)備的沖擊音的特性。即，不僅能夠除去在空氣中傳播的聲音，也能夠除去在固體中傳播的聲音。聲音在固體中的傳播速度與在空氣中的傳播速度相比極其快(約10倍左右)，因此施加在設(shè)置有麥克風(fēng)單元的固體上的沖擊音(噪音)大致同時到達(dá)上述振動膜，所以與在空氣中傳播的噪音同樣地被除去。
另外，對于麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間產(chǎn)生的嘯聲具有優(yōu)異的抑制性能，所以通過例如內(nèi)置于設(shè)置在桌上的免提電話機(jī)等中，能夠提供高性能的免提擴(kuò)聲通話裝置。
因此，若采用本實施方式，則對于直接或間接作用于麥克風(fēng)的沖擊噪音等也具有優(yōu)異的噪音抑制性能，所以通過內(nèi)置于免提式聲音輸入輸出裝置中，即使在以往極其不舒適且很難除去的沖擊噪音下也能夠提供具有優(yōu)異性能的設(shè)備。
此外，即便是內(nèi)置于計算機(jī)的鍵盤、工作機(jī)器人、數(shù)字錄音機(jī)、助聽器等中，也能夠獲得同樣的效果。
(6)本發(fā)明的一實施方式是一種免提式聲音輸入輸出裝置，具有免提式聲音輸入部和聲音輸出部，該免提式聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于， 上述免提式聲音輸入部具有 第一麥克風(fēng)，具有第一振動膜， 第二麥克風(fēng)，具有第二振動膜， 差分信號生成部，基于表示上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號之差的差分信號，生成第一聲音信號； 上述第一以及第二振動膜配置成噪音強(qiáng)度比小于輸入聲音強(qiáng)度比，該噪音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的噪音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度的比率，該輸入聲音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的輸入聲音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述輸入聲音成分的強(qiáng)度的比率。
免提式聲音輸入部是指，聲音輸入者不需把持聲音輸入部就可進(jìn)行聲音輸入的聲音輸入部，聲音輸入部例如設(shè)置在桌上或墻壁上等，用于拾取周圍的聲音，因此，例如設(shè)置在汽車內(nèi)的免提式移動電話、使用于電視會議等的免提擴(kuò)聲通話裝置等均屬于免提式聲音輸入部。
若采用上述實施方式，則可以將第一以及第二麥克風(fēng)(第一以及第二振動膜)以滿足規(guī)定的條件的方式配置。由此，能夠?qū)⒈硎镜谝灰约暗诙溈孙L(fēng)所獲取的第一以及第二電壓信號之差的差分信號視為表示噪音成分被除去的輸入聲音的信號。因此，若采用上述實施方式，則能夠提供以僅生成差分信號的單純的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)噪音除去功能的聲音輸入裝置。
此外，在上述實施方式的聲音輸入輸出裝置中，差分信號生成部不需對第一以及第二電壓信號進(jìn)行分析處理(傅立葉分析處理等)就能夠生成差分信號。因此，能夠減輕差分信號生成部的信號處理負(fù)擔(dān)，或者能夠利用非常簡單的電路來實現(xiàn)差分信號生成部。
由此，若采用上述實施方式，則能夠提供可實現(xiàn)小型化及高精度的噪音除去功能的聲音輸入裝置。
此外，在該聲音輸入裝置中，可以將第一以及第二振動膜配置成基于噪音成分的相位差成分的強(qiáng)度比小于基于輸入聲音成分的振幅的強(qiáng)度比。
另外，麥克風(fēng)單元具有容易且極其有效地抑制直接或間接作用于設(shè)備的沖擊音的特性。即，不僅能夠除去在空氣中傳播的聲音，也能夠除去在固體中傳播的聲音。聲音在固體中的傳播速度與在空氣中的傳播速度相比極其快(約10倍左右)，因此施加在設(shè)置有麥克風(fēng)單元的固體上的沖擊音(噪音)大致同時到達(dá)上述振動膜，所以與在空氣中傳播的噪音同樣地被除去。
另外，對于麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間產(chǎn)生的嘯聲具有優(yōu)異的抑制性能，所以通過例如內(nèi)置于設(shè)置在桌上的免提電話機(jī)等中，能夠提供高性能的免提擴(kuò)聲通話裝置。
因此，若采用本實施方式，則對于直接或間接作用于麥克風(fēng)的沖擊噪音等也具有優(yōu)異的噪音抑制性能，所以通過內(nèi)置于免提式聲音輸入輸出裝置中，即使在以往極其不舒適且很難除去的沖擊噪音下也能夠提供具有優(yōu)異性能的設(shè)備。
此外，即便是內(nèi)置于計算機(jī)的鍵盤、工作機(jī)器人、數(shù)字錄音機(jī)、助聽器等中，也能夠獲得同樣的效果。
(7)本發(fā)明的一實施方式是一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于， 在上述聲音輸入部安裝有麥克風(fēng)單元，該麥克風(fēng)單元具有 箱體，具有內(nèi)部空間， 間隔構(gòu)件，設(shè)置在上述箱體內(nèi)，并將上述內(nèi)部空間分割為第一空間和第二空間，而且至少一部分由振動膜構(gòu)成， 電信號輸出電路，基于上述振動膜的振動，輸出作為第一聲音信號的電信號；其中， 在上述箱體形成有第一貫通孔和第二貫通孔，該第一貫通孔連通上述第一空間和上述箱體的外部空間，該第二貫通孔連通上述第二空間和上述箱體的外部空間； 上述聲音輸出部和上述聲音輸入部分離設(shè)置。
上述聲音輸出部和上述聲音輸入部分離設(shè)置是指這樣的結(jié)構(gòu)將例如向便攜式設(shè)備、遙控器等中裝入了上述實施方式的麥克風(fēng)單元的聲音發(fā)送部，和電視機(jī)等的揚(yáng)聲器輸出的對方聲音的接收部作為一組來分離配置。
若采用上述實施方式，則向振動膜的兩面入射用戶聲音以及噪音。在入射到振動膜的兩面的聲音中，由于噪音成分成為大致相同的聲壓，所以在振動膜相互抵消。因此，能夠?qū)⑹拐駝幽ふ駝拥穆晧阂暈楸硎居脩袈曇舻穆晧?，從而能夠?qū)⒒谡駝幽さ恼駝铀@取的電信號視為噪音被除去的表示用戶聲音的電信號。
由此，若采用上述實施方式，則能夠提供以簡單的結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)深層次的噪音除去的高品質(zhì)的麥克風(fēng)單元。
另外，對于在麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間產(chǎn)生的嘯聲具有優(yōu)異的抑制性能，所以能夠提供對于噪音環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的新的聲音輸入輸出裝置。
(8)本發(fā)明的一實施方式是一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于， 在上述聲音輸入部安裝有具有半導(dǎo)體襯底的集成電路裝置，在該半導(dǎo)體襯底形成有 第一振動膜，用于構(gòu)成第一麥克風(fēng)， 第二振動膜，用于構(gòu)成第二麥克風(fēng)， 差分信號生成電路，接收上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號，基于表示上述第一以及第二電壓信號之差的差分信號來生成第一聲音信號； 上述聲音輸出部和上述聲音輸入部分離設(shè)置。
上述聲音輸出部和上述聲音輸入部分離設(shè)置是指這樣的結(jié)構(gòu)將例如向便攜式設(shè)備、遙控器等中裝入了上述實施方式的麥克風(fēng)單元的聲音發(fā)送部，和電視機(jī)等的揚(yáng)聲器輸出的對方聲音的接收部作為一組來分離配置。
若采用上述實施方式，則通過進(jìn)行僅生成表示兩個電壓信號之差的差分信號的單純的處理，能夠生成表示噪音成分被除去的聲音的信號。另外，若采用上述實施方式，則在一個半導(dǎo)體襯底上形成第一以及第二振動膜和差分信號生成電路，所以能夠使集成電路裝置的外形變小，而且能夠提高集成電路裝置的精度。
由此，若采用上述實施方式，則能夠提供外形小且可實現(xiàn)高精度的噪音除去功能的集成電路裝置。
此外，能夠?qū)⒓呻娐费b置作為近講型聲音輸入裝置的聲音輸入元件(麥克風(fēng)元件)來適用。此時，可以將集成電路裝置的上述第一以及第二振動膜配置成噪音強(qiáng)度比小于聲音強(qiáng)度比，其中，該噪音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度的比率，該聲音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的輸入聲音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述輸入聲音成分的強(qiáng)度的比率。此時，噪音強(qiáng)度比也可以是基于噪音的相位差成分的強(qiáng)度比，聲音強(qiáng)度比也可以是基于輸入聲音的振幅成分的強(qiáng)度比。
此外，該集成電路裝置(半導(dǎo)體襯底)也可以構(gòu)成為所謂的MEMS(MicroElectro Mechanical Systems微型機(jī)電系統(tǒng))。
另外，對于在麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間產(chǎn)生的嘯聲具有優(yōu)異的抑制性能，所以能夠提供對于噪音環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的新的聲音輸入輸出裝置。
(9)本發(fā)明的一實施方式是一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于， 上述聲音輸入部具有 第一麥克風(fēng)，具有第一振動膜， 第二麥克風(fēng)，具有第二振動膜， 差分信號生成部，基于表示上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號之差的差分信號，生成第一聲音信號； 上述第一以及第二振動膜配置成噪音強(qiáng)度比小于輸入聲音強(qiáng)度比，該噪音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的噪音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度的比率，該輸入聲音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的輸入聲音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述輸入聲音成分的強(qiáng)度的比率； 上述聲音輸出部和上述聲音輸入部分離設(shè)置。
上述聲音輸出部和上述聲音輸入部分離設(shè)置是指這樣的結(jié)構(gòu)將例如向便攜式設(shè)備、遙控器等中裝入了上述實施方式的麥克風(fēng)單元的聲音發(fā)送部，和電視機(jī)等的揚(yáng)聲器輸出的對方聲音的接收部作為一組來分離配置。
若采用上述實施方式，則可以將第一以及第二麥克風(fēng)(第一以及第二振動膜)以滿足規(guī)定的條件的方式配置。由此，能夠?qū)⒈硎镜谝灰约暗诙溈孙L(fēng)所獲取的第一以及第二電壓信號之差的差分信號視為表示噪音成分被除去的輸入聲音的信號。因此，若采用上述實施方式，則能夠提供以僅生成差分信號的單純的結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)噪音除去功能的聲音輸入裝置。
此外，在上述實施方式的聲音輸入輸出裝置中，差分信號生成部不需對第一以及第二電壓信號進(jìn)行分析處理(傅立葉分析處理等)就能夠生成差分信號。因此，能夠減輕差分信號生成部的信號處理負(fù)擔(dān)，或者能夠利用非常簡單的電路來實現(xiàn)差分信號生成部。
由此，若采用上述實施方式，則能夠提供可實現(xiàn)小型化及高精度的噪音除去功能的聲音輸入裝置。
此外，在該聲音輸入裝置中，可以將第一以及第二振動膜配置成基于噪音成分的相位差成分的強(qiáng)度比小于基于輸入聲音成分的振幅的強(qiáng)度比。
另外，對于在麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間產(chǎn)生的嘯聲具有優(yōu)異的抑制性能，所以能夠提供對于噪音環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的新的聲音輸入輸出裝置。
(10)本發(fā)明的一實施方式是一種通話裝置，其特征在于，具有 上述任一項所述的聲音輸入輸出裝置； 發(fā)送部，用于向通話對象裝置發(fā)送聲音輸入部所生成的第一聲音信號； 接收部，用于接收通話對象裝置所發(fā)送的第二聲音信號。



圖1是用于說明麥克風(fēng)單元的圖。
圖2A、圖2B是用于說明麥克風(fēng)單元的圖。
圖3是用于說明麥克風(fēng)單元的圖。
圖4是用于說明麥克風(fēng)單元的圖。
圖5是用于說明聲波的衰減特性的圖。
圖6是示出了表示相位差和強(qiáng)度比之間的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)的一例的曲線圖。
圖7是表示制造麥克風(fēng)單元的步驟的流程圖。
圖8是用于說明聲音輸入裝置的圖。
圖9是用于說明聲音輸入裝置的圖。
圖10是示出了作為聲音輸入裝置的一例的移動電話的圖。
圖11是示出了作為聲音輸入裝置的一例的麥克風(fēng)的圖。
圖12是示出了作為聲音輸入裝置的一例的遠(yuǎn)程控制器的圖。
圖13是信息處理系統(tǒng)的示意圖。
圖14是用于說明變形例的麥克風(fēng)單元的圖。
圖15是用于說明變形例的麥克風(fēng)單元的圖。
圖16是用于說明變形例的麥克風(fēng)單元的圖。
圖17是用于說明變形例的麥克風(fēng)單元的圖。
圖18是用于說明變形例的麥克風(fēng)單元的圖。
圖19是用于說明變形例的麥克風(fēng)單元的圖。
圖20是用于說明變形例的麥克風(fēng)單元的圖。
圖21是用于說明變形例的麥克風(fēng)單元的圖。
圖22是用于說明集成電路裝置的圖。
圖23是用于說明集成電路裝置的圖。
圖24是用于說明集成電路裝置的圖。
圖25是用于說明具有集成電路裝置的聲音輸入裝置的圖。
圖26是用于說明具有集成電路裝置的聲音輸入裝置的圖。
圖27是用于說明變形例的集成電路裝置的圖。
圖28是用于說明具有變形例的集成電路裝置的聲音輸入裝置的圖。
圖29是示出了作為具有集成電路裝置的聲音輸入裝置的一例的移動電話的圖。
圖30是示出了作為具有集成電路裝置的聲音輸入裝置的一例的麥克風(fēng)的圖。
圖31是示出了作為具有集成電路裝置的聲音輸入裝置的一例的遠(yuǎn)程控制器的圖。
圖32是信息處理系統(tǒng)的示意圖。
圖33是用于說明聲音輸入裝置的圖。
圖34是用于說明聲音輸入裝置的圖。
圖35是用于說明聲音輸入裝置的圖。
圖36是用于說明聲音輸入裝置的圖。
圖37是用于說明聲音輸入裝置的圖。
圖38是聲音輸入輸出裝置以及通話裝置的功能框圖。
圖39是用于說明麥克風(fēng)之間距離為5mm時的聲音強(qiáng)度比ρ的分布的曲線圖。
圖40是用于說明麥克風(fēng)之間距離為10mm時的聲音強(qiáng)度比ρ的分布的曲線圖。
圖41是用于說明麥克風(fēng)之間距離為20mm時的聲音強(qiáng)度比ρ的分布的曲線圖。
圖42A、圖42B是用于說明麥克風(fēng)之間距離為5mm、頻率帶寬為1kHz、麥克風(fēng)-聲源之間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。
圖43A、圖43B是用于說明麥克風(fēng)之間距離為10mm、頻率帶寬為1kHz、麥克風(fēng)-聲源之間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。
圖44A、圖44B是用于說明麥克風(fēng)之間距離為20mm、頻率帶寬為1kHz、麥克風(fēng)-聲源之間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。
圖45A、圖45B是用于說明麥克風(fēng)之間距離為5mm、頻率帶寬為7kHz、麥克風(fēng)-聲源之間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。
圖46A、圖46B是用于說明麥克風(fēng)之間距離為10mm、頻率帶寬為7kHz、麥克風(fēng)-聲源之間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。
圖47A、圖47B是用于說明麥克風(fēng)之間距離為20mm、頻率帶寬為7kHz、麥克風(fēng)-聲源之間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。
圖48A、圖48B是用于說明麥克風(fēng)之間距離為5mm、頻率帶寬為300Hz、麥克風(fēng)-聲源之間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。
圖49A、圖49B是用于說明麥克風(fēng)之間距離為10mm、頻率帶寬為300Hz、麥克風(fēng)-聲源之間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。
圖50A、圖50B是用于說明麥克風(fēng)之間距離為20mm、頻率帶寬為300Hz、麥克風(fēng)-聲源之間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。

具體實施例方式 下面，參照

應(yīng)用了本發(fā)明的實施方式。但是，本發(fā)明并不僅限定于下述的實施方式。另外，本發(fā)明包括自由地組合下述內(nèi)容的技術(shù)方案。
1.麥克風(fēng)單元的結(jié)構(gòu) 首先，說明本發(fā)明的一個實施方式的麥克風(fēng)單元1的結(jié)構(gòu)。
如圖1以及圖2A所示，本實施方式的麥克風(fēng)單元1具有箱體10。箱體10是一種構(gòu)成麥克風(fēng)單元1的外形的構(gòu)件。箱體10(麥克風(fēng)單元1)的外形可以采用多面體結(jié)構(gòu)。如圖1所示，箱體10的外形可以是六面體(長方體或正方體)。但是，箱體10的外形也可以采用六面體以外的多面體結(jié)構(gòu)。或者，箱體10的外形也可以采用除了多面體以外的結(jié)構(gòu)，例如球狀結(jié)構(gòu)(半球狀結(jié)構(gòu))等。
如圖2A所示，箱體10具有內(nèi)部空間100(第一以及第二空間102、104)。即，箱體10采用劃分規(guī)定空間的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空間100是指被箱體10劃分的空間。箱體10也可以采用使內(nèi)部空間100和箱體10的外部的空間(外部空間110)實現(xiàn)電學(xué)及磁學(xué)意義上的屏蔽的屏蔽結(jié)構(gòu)(電磁屏蔽結(jié)構(gòu))。由此，能夠使后述的振動膜30以及電信號輸出電路40不易受到配置于箱體10的外部(外部空間110)的電子部件的影響，所以能夠提供可實現(xiàn)高精度的噪音除去功能的麥克風(fēng)單元。
而且，如圖1以及圖2A所示，在箱體10上形成有貫通孔，該貫通孔使箱體10的內(nèi)部空間100和外部空間110連通。在本實施方式中，在箱體10上形成有第一貫通孔12和第二貫通孔14。在此，第一貫通孔12是使第一空間102和外部空間110連通的貫通孔。另外，第二貫通孔14是使第二空間104和外部空間110連通的貫通孔。此外，關(guān)于第一以及第二空間102、104，以后詳細(xì)敘述。對于第一以及第二貫通孔12、14的外形不需特別進(jìn)行限定，例如也可以是圖1所示那樣的圓形。還有，第一以及第二貫通孔12、14的外形也可以是圓形以外的形狀，例如也可以采用矩形。
在本實施方式中，如圖1以及圖2A所示，第一以及第二貫通孔12、14形成在構(gòu)成六面體結(jié)構(gòu)(多面體結(jié)構(gòu))箱體10的一個面15上。但是，作為變形例，第一以及第二貫通孔12、14也可以分別形成在多面體的不同的面上。例如，第一以及第二貫通孔12、14可以形成在六面體的對置的面上，也可以形成在六面體的相鄰的面上。另外，在本實施方式中，在箱體10上形成有一個第一貫通孔12和一個第二貫通孔14。但是，本發(fā)明并不僅限定于此，而在箱體10上也可以形成多個第一貫通孔12以及多個第二貫通孔14。
如圖2A以及圖2B所示，本實施方式的麥克風(fēng)單元1具有間隔構(gòu)件20。在此，圖2B是從正面觀察間隔構(gòu)件20的圖。間隔構(gòu)件20以分割內(nèi)部空間100的方式設(shè)置在箱體10內(nèi)。在本實施方式中，間隔構(gòu)件20以將內(nèi)部空間100分割為第一空間102以及第二空間104的方式設(shè)置。即，可以認(rèn)為第一以及第二空間102、104分別是被箱體10以及間隔構(gòu)件20劃分的空間。
也可以這樣設(shè)置間隔構(gòu)件20使傳播聲波的介質(zhì)不在箱體10內(nèi)部的第一空間102和第二空間104之間移動(不能移動)。例如，間隔構(gòu)件20也可以是密封間隔壁，該密封間隔壁在箱體10內(nèi)部以高氣密性分離內(nèi)部空間100(第一以及第二空間102、104)。
如圖2A以及圖2B所示，間隔構(gòu)件20的至少一部分由振動膜30構(gòu)成。振動膜30是聲波入射時在法線方向振動的構(gòu)件。而且，在麥克風(fēng)單元1中，基于振動膜30的振動提取電信號，以此獲取表示入射到振動膜30的聲音的電信號。即，振動膜30也可以是麥克風(fēng)(將音響信號轉(zhuǎn)換成電信號的電氣音響轉(zhuǎn)換器)的振動膜。
下面，作為能夠適用于本實施方式的麥克風(fēng)的一例，說明電容式麥克風(fēng)200的結(jié)構(gòu)。此外，圖3是用于說明電容式麥克風(fēng)200的圖。
電容式麥克風(fēng)200具有振動膜202。此外，振動膜202相當(dāng)于本實施方式的麥克風(fēng)單元1的振動膜30。振動膜202是接收聲波振動的膜(薄膜)，具有導(dǎo)電性，并形成電極的一端。電容式麥克風(fēng)200還具有電極204。電極204與振動膜202對置配置。由此，振動膜202和電極204形成電容。若向電容式麥克風(fēng)200入射聲波，則振動膜202振動，使振動膜202和電極204之間的間隔變化，從而使振動膜202和電極204之間的靜電電容變化。通過將該靜電電容變化例如作為電壓變化來提取，能夠獲取基于振動膜202振動的電信號。即，能夠?qū)⑷肷涞诫娙菔禁溈孙L(fēng)200的聲波轉(zhuǎn)換輸出為電信號。此外，在電容式麥克風(fēng)200中，電極204也可以采用不受聲波影響的結(jié)構(gòu)。例如，電極204可以采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(mesh structure)。
但是，能夠適用于本實施方式的麥克風(fēng)(振動膜30)并不僅限定于電容式麥克風(fēng)，而能夠適用公知的任何麥克風(fēng)。例如，振動膜30也可以采用電動式(動態(tài)式)、電磁式(磁式)、壓電式(晶體式)等各種麥克風(fēng)的振動膜。
或者，振動膜30也可以是半導(dǎo)體膜(例如硅膜)。即，振動膜30也可以是硅麥克風(fēng)(Si麥克風(fēng))的振動膜。通過利用硅麥克風(fēng)，能夠?qū)崿F(xiàn)麥克風(fēng)單元1的小型化以及高性能化。
對于振動膜30的外形并不進(jìn)行特別的限定。如圖2B所示，振動膜30的外形也可以采用圓形。此時，振動膜30和第一以及第二貫通孔12、14也可以采用直徑(大致)相同的圓形。但是，振動膜30可以比第一以及第二貫通孔12、14大，也可以比第一以及第二貫通孔12、14小。另外，振動膜30具有第一以及第二面35、37。第一面35是朝向第一空間102的面，第二面37是朝向第二空間104的面。
此外，在本實施方式中，如圖2A所示，可以將振動膜30設(shè)置成其法線與箱體10的面15平行地延伸。換言之，可以將振動膜30設(shè)置成與面15垂直相交。而且，可以將振動膜30配置在第二貫通孔14的側(cè)方(附近)。即，可以將振動膜30配置成與第一貫通孔12的距離不同于與第二貫通孔14的距離不同。但是，作為變形例，也可以將振動膜30配置在第一以及第二貫通孔12、14的中間(未圖示)。
在本實施方式中，如圖2A以及圖2B所示，間隔構(gòu)件20可以包括保持振動膜30的保持部32。而且，保持部32可以緊貼在箱體10的內(nèi)壁面上。通過使保持部32緊貼在箱體10的內(nèi)壁面，能夠以高氣密性分離第一以及第二空間102、104。
本實施方式的麥克風(fēng)單元1具有電信號輸出電路40，該電信號輸出電路40基于振動膜30的振動來輸出電信號。電信號輸出電路40的至少一部分可以形成在箱體10的內(nèi)部空間100內(nèi)。電信號輸出電路40例如可以形成在箱體10的內(nèi)壁面上。即，在本實施方式中，也可以將箱體10作為電路的電路板來利用。
圖4示出了能夠適用于本實施方式的電信號輸出電路40的一例。電信號輸出電路40能夠以如下方式構(gòu)成通過信號放大電路44來放大基于電容器42(具有振動膜30的電容式麥克風(fēng))的靜電電容變化的電信號并輸出。電容器42例如可以構(gòu)成振動膜單元41的一部分。此外，電信號輸出電路40可以包括電荷泵電路46和運(yùn)算放大器48。由此，能夠以高精度獲取電容器42的靜電電容變化。在本實施方式中，例如，電容器42、信號放大電路44、電荷泵電路46以及運(yùn)算放大器48可以形成在箱體10的內(nèi)壁面上。另外，電信號輸出電路40也可以包括增益調(diào)整電路45。增益調(diào)整電路45發(fā)揮用于調(diào)整信號放大電路44的放大率(gain增益)的作用。增益調(diào)整電路45可以設(shè)置在箱體10的內(nèi)部，也可以設(shè)置在箱體10的外部。
但是，在振動膜30采用硅麥克風(fēng)的情況下，可以通過形成在硅麥克風(fēng)的半導(dǎo)體襯底上的集成電路來實現(xiàn)電信號輸出電路40。
另外，電信號輸出電路40還可以包括將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換電路、對數(shù)字信號進(jìn)行壓縮(編碼)的壓縮電路等。
可以由SN(Signal to Noise信噪比)比為約60分貝以上的振子構(gòu)成上述振動膜。在使振子發(fā)揮差動麥克風(fēng)的功能的情況下，與在發(fā)揮單體麥克風(fēng)的功能時相比，SN比降低。因此，通過用SN比優(yōu)異的振子(例如SN比為60分貝以上的MEMS振子)來構(gòu)成上述振動膜，能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的麥克風(fēng)單元。
例如，在將說話者和麥克風(fēng)之間的距離設(shè)定為約2.5cm左右(近講型麥克風(fēng)單元)、且將單體麥克風(fēng)用作差動麥克風(fēng)的情況下，與用作單體麥克風(fēng)的情況相比，靈敏度降低十幾分貝左右。但是，通過由SN比為約60分貝以上的振子構(gòu)成上述振動膜，能夠?qū)崿F(xiàn)即使考慮上述靈敏度的降低所帶來的影響也能夠滿足麥克風(fēng)功能的所需標(biāo)準(zhǔn)的麥克風(fēng)單元。
本實施方式的麥克風(fēng)單元1可以如上所述那樣構(gòu)成。若采用麥克風(fēng)單元1，則能夠以簡單的結(jié)構(gòu)高精度的實現(xiàn)噪音除去功能。下面，說明麥克風(fēng)單元1的噪音除去原理。
2.麥克風(fēng)單元的噪音除去原理 2.1.振動膜的振動原理 首先，說明從麥克風(fēng)單元1的結(jié)構(gòu)導(dǎo)出的振動膜30的振動原理。
在本實施方式中，振動膜30從兩側(cè)(第一以及第二的35、37)接收聲壓。因此，若向振動膜30的兩側(cè)同時施加相同大小的聲壓，則該兩個聲壓在振動膜30上互相抵消，所以不成為使振動膜30振動的力。相反地，在從兩側(cè)接收到的聲壓存在聲壓差時，振動膜30借助該聲壓差來振動。
另外，入射到第一以及第二貫通孔12、14的聲波的聲壓，均勻地傳遞到第一以及第二空間102、104的內(nèi)壁面上(帕斯卡原理)。因此，振動膜30的朝向第一空間102的面(第一面35)接收與入射到第一貫通孔12的聲壓相等的聲壓，而振動膜30的朝向第二空間104的面(第二面37)接收與入射到第二貫通孔14的聲壓相等的聲壓。
即，第一以及第二面35、37接收的聲壓分別是入射到第一以及第二貫通孔12、14的聲音的聲壓，而且，振動膜30借助入射到第一以及第二面35、37(第一以及第二貫通孔12、14)的聲波的聲壓差來振動。
2.2.聲波的性質(zhì) 聲波在介質(zhì)中傳播的過程中逐漸衰減，聲壓(聲波的強(qiáng)度或振幅)下降。聲壓與相距聲源的距離成反比例，所以可由式(1)表示聲壓P和相距聲源的距離r之間的關(guān)系。
此外，在式(1)中、k是比例常數(shù)。圖5示出了表示式(1)的曲線圖，從該圖可知，聲壓(聲波的振幅)在接近于聲源的位置(曲線圖的左側(cè))急劇衰減，而越遠(yuǎn)離聲源則越平緩地衰減。
在將麥克風(fēng)單元1應(yīng)用于近講型(close-talking)聲音輸入裝置的情況下，用戶聲音產(chǎn)生于麥克風(fēng)單元1(第一以及第二貫通孔12、14)的附近。因此，用戶聲音在第一以及第二貫通孔12、14之間大幅度衰減，所以入射到第一以及第二貫通孔12、14的用戶聲音的聲壓、即入射到第一以及第二面35、37的用戶聲音的聲壓出現(xiàn)大的差異。
與此相對，與用戶聲音相比，噪音成分的聲源存在于距離麥克風(fēng)單元1(第一以及第二貫通孔12、14)遠(yuǎn)的位置。因此，噪音的聲壓在第一以及第二貫通孔12、14之間幾乎不衰減，所以入射到第一以及第二貫通孔12、14的噪音的聲壓幾乎不出現(xiàn)差異。
2.3.噪音除去原理 如上所述，振動膜30借助于同時入射到第一以及第二面35、37的聲波的聲壓差來振動。而且，入射到第一以及第二面35、37的噪音的聲壓差非常小，所以在振動膜30上互相抵消。與此相對，入射到第一以及第二面35、37的用戶聲音的聲壓差大，所以用戶聲音在振動膜30上沒有被抵消，以使振動膜30振動。
根據(jù)上述內(nèi)容可知，若采用麥克風(fēng)單元1，則可認(rèn)為振動膜30只借助于用戶聲音來振動。因此，可將麥克風(fēng)單元1(電信號輸出電路40)所輸出的電信號視為噪音被除去而只表示用戶聲音的信號。
即，根據(jù)本實施方式的麥克風(fēng)單元1，能夠提供以簡單的結(jié)構(gòu)可獲取噪音被除去的表示用戶聲音的電信號的聲音輸入裝置。
3.用于實現(xiàn)高精度的噪音除去功能的條件 如上所述，若采用麥克風(fēng)單元1，則能夠獲取噪音被除去而只表示用戶聲音的電信號。但是，聲波包含相位成分。因此，若考慮入射到第一以及第二貫通孔12、14(振動膜30的第一以及第二面35、37)的聲波的相位差，則可導(dǎo)出能夠?qū)崿F(xiàn)更加高精度的噪音除去功能的條件(麥克風(fēng)單元1的設(shè)計條件)。下面，說明麥克風(fēng)單元1為了實現(xiàn)更加高精度的噪音除去功能而必須滿足的條件。
若采用麥克風(fēng)單元1，則如前所說明那樣，將基于使振動膜30振動的聲壓(第一以及第2面35、37所接收的聲壓差下面，適當(dāng)稱之為“差分聲壓”)而輸出的信號，視為表示用戶聲音的信號。若采用該麥克風(fēng)單元，則由于使振動膜30振動的聲壓(差分聲壓)所包含的噪音成分小于入射到第一或第二面35、37的聲壓所包含的噪音成分，可評價為已實現(xiàn)了噪音除去功能。具體地講，若噪音強(qiáng)度比小于用戶聲音強(qiáng)度比，則可評價為已實現(xiàn)了該噪音除去功能，其中，該噪音強(qiáng)度比表示差分聲壓所包含的噪音成分的強(qiáng)度相對于入射到第一或第二面35、37的聲壓所包含的噪音成分的強(qiáng)度的比，該用戶聲音強(qiáng)度比表示差分聲壓所包含的用戶聲音成分的強(qiáng)度相對于入射到第一或第二面35、37的聲壓所包含的用戶聲音成分的強(qiáng)度的比。
下面，說明麥克風(fēng)單元1(箱體10)為了實現(xiàn)該噪音除去功能而必須滿足的具體條件。
首先，研討入射到振動膜30的第一以及第二面35、37(第一以及第二貫通孔12、14)的聲音的聲壓。若將從用戶聲音的聲源到第一貫通孔12的距離設(shè)為R，將第一以及第二貫通孔12、14的中心間距離設(shè)為Δr，并忽略相位差，則入射到第一以及第二貫通孔12、14的用戶聲音的聲壓(強(qiáng)度)P(S1)以及P(S2)可由下式給出。
因此，忽略用戶聲音的相位差時的用戶聲音強(qiáng)度比ρ(P)可由下式給出，該用戶聲音強(qiáng)度比ρ(P)表示差分聲壓所包含的用戶聲音成分的強(qiáng)度相對于入射到第一面35(第一貫通孔12)的用戶聲音的聲壓強(qiáng)度的比率。
在此，在將麥克風(fēng)單元1用于近講型聲音輸入裝置中的情況下，可將Δr視為足夠小于R。
因此，能夠?qū)⑸鲜鍪?4)變換如下。
即，可由式(A)給出在忽略用戶聲音的相位差的情況下的用戶聲音強(qiáng)度比。
但若考慮用戶聲音的相位差，則用戶聲音的聲壓Q(S1)以及Q(S2)可由下式給出。此外，式中，α為相位差。
此時，用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)可由下式給出。
若考慮式(7)，則用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的大小可由下式給出。
然而，在式(8)中，sinωt-sin(ωt-α)項表示相位成分的強(qiáng)度比，Δr/Rsinωt項表示振幅成分的強(qiáng)度比。即便是用戶聲音成分，相位差成分也會相對于振幅成分會成為噪音，所以要以高精度提取用戶聲音，則相位成分的強(qiáng)度比必須足夠小于振幅成分的強(qiáng)度比。即，sinωt-sin(ωt-α)和Δr/Rsinωt滿足下式給出的關(guān)系是很重要的。
在此，由于可表示為 因此可將上述式(B)表示為下式。
若考慮式(10)的振幅成分，本實施方式的麥克風(fēng)單元1必須滿足下式。
此外，如上所述，由于可以將Δr視為足夠小于R，所以可以將sin(α/2)視為足夠小，因此可以滿足下式的近似關(guān)系。
因此，可以將式(C)變換為下式。
另外，若將作為相位差的α和Δr之間的關(guān)系由下式給出 則可以將式(D)變換為下式。
即，在本實施方式中，若麥克風(fēng)單元1滿足式(E)所示的關(guān)系，則能夠以高精度提取用戶聲音。
接著，研討入射到第一以及第二面35、37(第一以及第二貫通孔12、14)的噪音的聲壓。
若將入射到第一以及第二面35、37的噪音成分的振幅設(shè)為A、A′，則考慮相位差成分的噪音的聲壓Q(N1)以及Q(N2)可由式 來給出，而且噪音強(qiáng)度比ρ(N)可由下式給出，該噪音強(qiáng)度比ρ(N)表示差分聲壓所包含的噪音成分的強(qiáng)度相對入射到第一面35(第一貫通孔12)的噪音成分的聲壓的強(qiáng)度的比率。
此外，如前所說明那樣，入射到第一以及第二面35、37(第一以及第二貫通孔12、14)的噪音成分的振幅(強(qiáng)度)大致相同，所以可認(rèn)為A＝A′。因此，可以將上述的式(15)變換如下。
而且，噪音強(qiáng)度比的大小可由下式給出。
在此，若考慮上述的式(9)，則可以將式(17)變換為下式。
而且，若考慮式(11)，則可以將式(18)變換為下式。
ρ(N)＝α(19) 在此，若參照式(D)，則噪音強(qiáng)度比的大小可以由下式給出。
此外，如式(A)所示，Δr/R是戶聲音的振幅成分的強(qiáng)度比。從式(F)可知，在該麥克風(fēng)單元1中，噪音強(qiáng)度比小于用戶聲音的強(qiáng)度比Δr/R。
如上所述，若采用用戶聲音的相位成分的強(qiáng)度比小于振幅成分的強(qiáng)度比的麥克風(fēng)單元1(參照式(B))，則噪音強(qiáng)度比小于用戶聲音強(qiáng)度比(參照式(F))。相反地，若采用噪音強(qiáng)度比設(shè)計成小于用戶聲音強(qiáng)度比的麥克風(fēng)單元1，則能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的噪音除去功能。
4.麥克風(fēng)單元的制造方法 下面，說明本實施方式的麥克風(fēng)單元1的制造方法。在本實施方式中，也可以利用表示Δr/λ值和噪音強(qiáng)度比(基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比)的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)來制造麥克風(fēng)單元1，其中，該Δr/λ值表示第一以及第二貫通孔12、14的中心間距離Δr和噪音的波長λ之間的比率。
基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比可由上述的式(18)給出。因此，基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比的分貝值可由下式示出。
而且，若將各值代入到式(20)的α中，則能夠使相位差α和基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比之間的對應(yīng)關(guān)系變得明確。圖6示出了在橫軸為α/2π、縱軸為基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比(分貝值)時表示相位差和強(qiáng)度比之間的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)的一例。
此外，如式(12)所示，相位差α可由距離Δr和波長λ之比的Δr/λ的函數(shù)來示出，而且圖6的橫軸可視為Δr/λ。即，圖6可視為表示基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比和Δr/λ之間的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)。
在本實施方式中，利用該數(shù)據(jù)，制造麥克風(fēng)單元1。圖7是用于說明利用該數(shù)據(jù)來制造麥克風(fēng)單元1的步驟的流程圖。
首先，準(zhǔn)備表示噪音的強(qiáng)度比(基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比)和Δr/λ之間的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)(參照圖6)(步驟S10)。
接著，根據(jù)用途來設(shè)定噪音的強(qiáng)度比(步驟S12)。此外，在本實施方式中，需要設(shè)定噪音的強(qiáng)度比來降低噪音的強(qiáng)度。因此，在本步驟中，將噪音的強(qiáng)度比設(shè)定為0dB以下。
接著，基于該數(shù)據(jù)，導(dǎo)出與噪音的強(qiáng)度比對應(yīng)的Δr/λ的值(步驟S14)。
然后，向λ代入主要噪音的波長，從而導(dǎo)出Δr應(yīng)該滿足的條件(步驟S16)。
作為具體例，考慮在主要噪音為1KHz、其波長為0.347m的環(huán)境下，制造使噪音的強(qiáng)度降低20dB的麥克風(fēng)單元1的情形。
首先，研討用于使噪音的強(qiáng)度比變?yōu)?dB以下的條件。參照圖6可知，要使噪音的強(qiáng)度比變?yōu)?dB以下，則將Δr/λ的值設(shè)定為0.16以下即可。即，可以知道，只要將Δr的值設(shè)定為55.46mm以下即可，這成為麥克風(fēng)單元1(箱體10)的必要條件。
接著，考慮用于使1KHz的噪音的強(qiáng)度降低20dB的條件。參照圖6可知，要使噪音的強(qiáng)度降低20dB，則只要將Δr/λ的值設(shè)定為0.015即可。而且可知，若設(shè)定為λ＝0.347m，則在Δr的值為5.199mm以下時滿足該條件。即，若將Δr設(shè)定為約5.2mm以下，則能夠制造具有噪音除去功能的麥克風(fēng)單元。
此外，在將本實施方式的麥克風(fēng)單元1用于近講型聲音輸入裝置的情況下，用戶聲音的聲源和麥克風(fēng)單元1(第一以及第二貫通孔12、14)之間的間隔通常為5cm以下。另外，用戶聲音的聲源和麥克風(fēng)單元1(第一以及第二貫通孔12、14)之間的間隔，可以根據(jù)內(nèi)置有麥克風(fēng)單元1的箱體的設(shè)計來設(shè)定。因此可知，作為用戶聲音的強(qiáng)度比的Δr/R的值大于0.1(噪音的強(qiáng)度比)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)噪音除去功能。
此外，通常，噪音并不僅限定于單一的頻率。但是，對于頻率比認(rèn)為是主要噪音的噪音更低的噪音，其波長比該主要噪音的波長更長，因此Δr/λ的值變小，所以被該麥克風(fēng)單元1除去。另外，聲波的頻率越高則能量的衰減越快。因此，頻率比認(rèn)為是主要噪音的噪音更高的噪音比該主要噪音衰減得更快，所以能夠忽略給麥克風(fēng)單元1(振動膜30)帶來的影響。如上所述，即使在存在頻率與認(rèn)為是主要噪音的噪音不同的噪音的環(huán)境下，本實施方式的麥克風(fēng)單元1也能夠發(fā)揮優(yōu)異的噪音除去功能。
另外，由式(12)可知，在本實施方式中，考慮了從連接第一以及第二貫通孔12、14的直線上入射的噪音。該噪音是第一以及第二貫通孔12、14的看上去的間隔最大的噪音，是在實際的使用環(huán)境中相位差最大的噪音。即，本實施方式的麥克風(fēng)單元1以能夠除去相位差最大的噪音的方式構(gòu)成。因此，若采用本實施方式的麥克風(fēng)單元1，則能夠除去從所有方向入射的噪音。
5.效果 下面，總結(jié)麥克風(fēng)單元1所起的效果。
如前所說明那樣，若采用麥克風(fēng)單元1，則通過只獲取表示振動膜30的振動的電信號(基于振動膜30的振動的電信號)，能夠獲取表示噪音成分被除去的聲音的電信號。即，在麥克風(fēng)單元1中，無需進(jìn)行復(fù)雜的分析運(yùn)算處理，就能夠?qū)崿F(xiàn)噪音除去功能。因此，能夠提供以簡單的結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)深層次的噪音除去的高品質(zhì)的麥克風(fēng)單元。尤其是，通過將第一以及第二貫通孔12、14的中心間距離Δr設(shè)定為5.2mm以下，能夠提供可以實現(xiàn)相位畸變少且精度更高的噪音除去功能的麥克風(fēng)單元。
另外，在麥克風(fēng)單元1中，能夠以可除去以下噪音的方式設(shè)計箱體10(第一以及第二貫通孔12、14的位置)，其中，該噪音是指，以基于相位差的噪音強(qiáng)度比最大的方式入射的噪音。因此，若采用該麥克風(fēng)單元1，則能夠除去從全方位入射的噪音。即，若采用本實施方式，則能夠提供可除去從全方位入射的噪音的麥克風(fēng)單元。
此外，若采用麥克風(fēng)單元1，則也能夠除去在被墻壁等反射之后入射到振動膜30(第一以及第二面35、37)的用戶聲音成分。具體地講，被墻壁等反射的用戶聲音在傳播了長距離之后入射到麥克風(fēng)單元1，所以能夠視為從位于比通常的用戶聲音更遠(yuǎn)處的聲源產(chǎn)生的聲音，而且因反射而消耗大量的能量，所以與噪音成分同樣，聲壓不會在第一以及第二貫通孔12、14之間大幅度衰減。因此，若采用該麥克風(fēng)單元1，則在被墻壁等反射之后入射的用戶聲音成分也與噪音同樣(作為噪音的一種)被除去。
而且，若采用麥克風(fēng)單元1，則能夠獲取表示不包含噪音的用戶聲音的信號。因此，通過利用麥克風(fēng)單元1，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的聲音識別、聲音認(rèn)證以及指令生成處理。
6.聲音輸入裝置 接著，說明具有麥克風(fēng)單元1的聲音輸入裝置2。
6.1.聲音輸入裝置的結(jié)構(gòu) 首先，說明聲音輸入裝置2的結(jié)構(gòu)。圖8以及圖9是用于說明聲音輸入裝置2的結(jié)構(gòu)的圖。此外，下面所說明的聲音輸入裝置2是近講型聲音輸入裝置，例如，能夠適用于移動電話及步話機(jī)等聲音通信設(shè)備，以及利用分析所輸入的聲音的技術(shù)的信息處理系統(tǒng)(聲音認(rèn)證系統(tǒng)、聲音識別系統(tǒng)、指令生成系統(tǒng)、電子詞典、翻譯設(shè)備、聲音輸入方式的遠(yuǎn)程控制器等)，或者錄音設(shè)備、放大系統(tǒng)(擴(kuò)音器)、麥克風(fēng)系統(tǒng)等中。
圖8是用于說明聲音輸入裝置2的結(jié)構(gòu)的圖。
聲音輸入裝置2具有箱體50。箱體50是用于構(gòu)成聲音輸入裝置2的外形的構(gòu)件?？梢栽O(shè)定箱體50的基本姿勢，通過該設(shè)定，能夠限制用戶聲音的傳遞路徑。在箱體50可以形成用于接收用戶聲音的開口52。
在聲音輸入裝置2中，麥克風(fēng)單元1設(shè)置在箱體50的內(nèi)部?？梢詫Ⅺ溈孙L(fēng)單元1以使第一以及第二貫通孔12、14與開口52連通(重疊)的方式設(shè)置在箱體50中。麥克風(fēng)單元1也可以經(jīng)由彈性體54設(shè)置在箱體50中。由此，箱體50的振動很難傳到麥克風(fēng)單元1(箱體10)，所以能夠使麥克風(fēng)單元1以高精度工作。
可以將麥克風(fēng)單元1以使第一以及第二貫通孔12、14沿著用戶聲音的傳遞方向錯開配置的方式設(shè)置在箱體50。而且，可以將配置在用戶聲音的傳遞路徑上流側(cè)的貫通孔設(shè)為第一貫通孔12，而將配置在下流側(cè)的貫通孔設(shè)為第二貫通孔14。若如上所述那樣對將振動膜30配置在第二貫通孔14的側(cè)方的麥克風(fēng)單元1進(jìn)行配置，則能夠使用戶聲音同時入射到振動膜30的兩面(第一以及第二面35、37)。具體地講，在麥克風(fēng)單元1中，由于從第一貫通孔12的中心到第一面35的距離與從第一貫通孔12到第二貫通孔14的距離大致相等，所以通過了第一貫通孔12的用戶聲音入射到第一面35所需的時間，大致等于通過了第一貫通孔12的用戶聲波經(jīng)由第二貫通孔14入射到第二面37所需的時間。即，用戶發(fā)出的聲音入射到第一面35所需的時間，大致等于入射到第二面37所需的時間。因此，能夠使用戶聲音同時入射到第一以及第二面35、37，所以能夠以不產(chǎn)生相移導(dǎo)致的噪音的方式振動振動膜30。換言之，由前說明的式(8)可知，由于變?yōu)棣粒?，sinωt-sin(ωt-α)＝0，所以可提取Δr/Rsinωt項(僅為振幅成分)。因此，即使在作為人聲音的屬于高頻帶寬的7KHz左右的用戶聲音輸入的情況下，也可忽略入射到第一面35的聲壓和入射到第二面37的聲壓的相位畸變的影響，從而能夠獲取正確地表示用戶聲音的電信號。
6.2.聲音輸入裝置的功能 接著，參照圖9說明聲音輸入裝置2的功能。此外，圖9是用于說明聲音輸入裝置2的功能的框圖。
聲音輸入裝置2具有麥克風(fēng)單元1。麥克風(fēng)單元1用于輸出基于振動膜30的振動所產(chǎn)生的電信號。此外，麥克風(fēng)單元1所輸出的電信號是一種表示噪音成分被除去的用戶聲音的電信號。
聲音輸入裝置2可以具有運(yùn)算處理部60。運(yùn)算處理部60基于麥克風(fēng)單元1(電信號輸出電路40)所輸出的電信號，進(jìn)行各種運(yùn)算處理。運(yùn)算處理部60也可以對電信號進(jìn)行分析處理。運(yùn)算處理部60通過分析來自麥克風(fēng)單元1的輸出信號，可以進(jìn)行確定發(fā)出用戶聲音的人的處理(所謂聲音認(rèn)證處理)?；蛘?，運(yùn)算處理部60通過對麥克風(fēng)單元1的輸出信號進(jìn)行分析處理，可以進(jìn)行確定用戶聲音內(nèi)容的處理(所謂聲音識別處理)。運(yùn)算處理部60基于來自麥克風(fēng)單元1的輸出信號，可以進(jìn)行作成各種指令的處理。運(yùn)算處理部60可以進(jìn)行放大來自麥克風(fēng)單元1的輸出信號的處理。另外，運(yùn)算處理部60也可以控制后述的通信處理部70的動作。此外，運(yùn)算處理部60通過CPU以及存儲器的信號處理，可以實現(xiàn)上述各功能。或者，運(yùn)算處理部60通過專用的硬件，可以實現(xiàn)上述各功能。
聲音輸入裝置2還可以包括通信處理部70。通信處理部70用于控制聲音輸入裝置2和其他終端(移動電話終端、主機(jī)(host computer)等)之間的通信。通信處理部70可以具有通過網(wǎng)絡(luò)向其他終端發(fā)送信號(來自麥克風(fēng)單元1的輸出信號)的功能。另外，通信處理部70也可以具有通過網(wǎng)絡(luò)從其他終端接收信號的功能。而且，例如可以由主機(jī)分析處理通過通信處理部70獲取的輸出信號，以此進(jìn)行聲音識別處理、聲音認(rèn)證處理、指令生成處理、數(shù)據(jù)累計處理等各種信息處理。即，聲音輸入裝置2可以與其他終端協(xié)助工作，由此構(gòu)成信息處理系統(tǒng)。換言之，可以將聲音輸入裝置2視為用于構(gòu)筑信息處理系統(tǒng)的信息輸入終端。但是，聲音輸入裝置2也可以采用不具有通信處理部70的結(jié)構(gòu)。
此外，上述運(yùn)算處理部60以及通信處理部70可以作為封裝的半導(dǎo)體裝置(集成電路裝置)而配置在箱體50內(nèi)。但是，本發(fā)明并不僅限定于此。例如，運(yùn)算處理部60也可以配置在箱體50的外部。在將運(yùn)算處理部60配置在箱體50的外部的情況下，運(yùn)算處理部60可以經(jīng)由通信處理部70獲取差分信號。
此外，聲音輸入裝置2還可以包括顯示面板等顯示裝置、揚(yáng)聲器等聲音輸出裝置。另外，聲音輸入裝置2還可以包括用于輸入操作信息的操作鍵。
聲音輸入裝置2可以采用以上結(jié)構(gòu)。該聲音輸入裝置2采用麥克風(fēng)單元1。因此，該聲音輸入裝置2能夠獲取表示不包含噪音的輸入聲音的信號，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的聲音識別、聲音認(rèn)證以及指令生成處理。
另外，若將聲音輸入裝置2適用于麥克風(fēng)系統(tǒng)，則揚(yáng)聲器所輸出的用戶的聲音也作為噪音而被除去。因此，能夠提供不易產(chǎn)生嘯聲的麥克風(fēng)系統(tǒng)。
在圖10～圖12中，作為聲音輸入裝置2的例子而分別示出了移動電話300、麥克風(fēng)(麥克風(fēng)系統(tǒng))400以及遠(yuǎn)程控制器500。另外，圖13示出了包括作為信息輸入終端的聲音輸入裝置602、主機(jī)604的信息處理系統(tǒng)600的示意圖。
7.變形例 7.1.第一變形例 圖14示出了本實施方式的第一變形例的麥克風(fēng)單元3。
麥克風(fēng)單元3包括振動膜80。振動膜80構(gòu)成將箱體10的內(nèi)部空間100分割為第一空間112、第二空間114的間隔構(gòu)件的一部分。以使法線與面15垂直相交的方式(即，與面15平行的方式)設(shè)置振動膜80。也可以將振動膜80以不與第一以及第二貫通孔12、14重疊的方式設(shè)置在第二貫通孔14的側(cè)方。另外，可以將振動膜80與箱體10的內(nèi)壁面隔開間隔配置。
7.2.第二變形例 圖15示出了本實施方式的第二變形例的麥克風(fēng)單元4。
麥克風(fēng)單元4包括振動膜90。振動膜90構(gòu)成將箱體10的內(nèi)部空間100分割為第一空間122、第二空間124的間隔構(gòu)件的一部分。振動膜90以使法線與面15垂直相交的方式設(shè)置。也可以將振動膜90以與箱體10的內(nèi)壁面(面15相反側(cè)的面)成為一個面的方式設(shè)置。也可以將振動膜90以從箱體10的內(nèi)側(cè)(內(nèi)部空間100)堵住第二貫通孔14的方式設(shè)置。即，在麥克風(fēng)單元3中，可以只將第二貫通孔14的內(nèi)部空間設(shè)為第二空間124，將在內(nèi)部空間100中除了第二空間124以外的空間設(shè)為第一空間122。由此，能夠?qū)⑾潴w10設(shè)計得薄。
7.3.第三變形例 圖16示出了本實施方式的第三變形例的麥克風(fēng)單元5。
麥克風(fēng)單元5包括箱體11。箱體11具有內(nèi)部空間101。而且，內(nèi)部空間101被間隔構(gòu)件20分割為第一區(qū)域132和第二區(qū)域134。在麥克風(fēng)單元5中，間隔構(gòu)件20配置在第二貫通孔14的側(cè)方。另外，在麥克風(fēng)單元5中，間隔構(gòu)件20分割內(nèi)部空間101，使得第一以及第二空間132、134容積相等。
7.4.第四變形例 圖17示出了本實施方式的第四變形例的麥克風(fēng)單元6。
如圖17所示，麥克風(fēng)單元6具有間隔構(gòu)件21。而且，間隔構(gòu)件21具有振動膜31。振動膜31被保持在箱體10內(nèi)部，使得法線與面15傾斜交差。
7.5.第五變形例 圖18示出了本實施方式的第五變形例的麥克風(fēng)單元7。
如圖18所示，在麥克風(fēng)單元7中，間隔構(gòu)件20配置在第一以及第二貫通孔12、14的中間。即，第一貫通孔12和間隔構(gòu)件20之間的距離與第二貫通孔14和間隔構(gòu)件20之間的距離相等。此外，在麥克風(fēng)單元7中，可以將間隔構(gòu)件20以均等的分割箱體10的內(nèi)部空間100的方式配置。
7.6.第六變形例 圖19示出了本實施方式的第六變形例的麥克風(fēng)單元8。
如圖19所示，在麥克風(fēng)單元8中，箱體采用具有凸曲面16的結(jié)構(gòu)。而且，第一以及第二貫通孔12、14形成在凸曲面16上。
7.7.第七變形例 圖20示出了本實施方式的第七變形例的麥克風(fēng)單元9。
如圖20所示，在麥克風(fēng)單元9中，箱體采用具有凹曲面17的結(jié)構(gòu)。而且，第一以及第二貫通孔12、14可以配置在凹曲面17的兩側(cè)。但是，第一以及第二貫通孔12、14可以形成在凹曲面17上。
7.8.第八變形例 圖21示出了本實施方式的第八變形例的麥克風(fēng)單元13。
如圖21所示，在麥克風(fēng)單元13中，箱體采用具有球面18的結(jié)構(gòu)。此外，球面18的底面可以是圓形，但并不僅限定于此，底面也可采用橢圓形。而且，第一以及第二貫通孔12、14形成在球面18上。
采用這些麥克風(fēng)單元，也可以起到與上述同樣的效果。因此，通過基于振動膜的振動獲取電信號，能夠獲取不包含噪音成分而只表示用戶聲音的電信號。
8.集成電路裝置的結(jié)構(gòu) 首先，參照圖22～圖24，說明本發(fā)明的一實施方式的集成電路裝置1001的結(jié)構(gòu)。此外，本實施方式的集成電路裝置1001構(gòu)成為聲音輸入元件(麥克風(fēng)元件)，能夠適用于近講型聲音輸入裝置等中。
如圖22以及圖23所示，本實施方式的集成電路裝置1001具有半導(dǎo)體襯底1100。此外，圖22是集成電路裝置1001(半導(dǎo)體襯底1100)的立體圖，圖23是集成電路裝置1001的剖面圖。半導(dǎo)體襯底1100可以是半導(dǎo)體芯片。或者，半導(dǎo)體襯底1100也可以是具有成為集成電路裝置1001的多個區(qū)域的半導(dǎo)體晶片。半導(dǎo)體襯底1100也可以是硅襯底。
在半導(dǎo)體襯底1100上形成有第一振動膜1012。第一振動膜1012可以是由半導(dǎo)體襯底1100所給出的面1101形成的第一凹部1102的底部。第一振動膜1012是構(gòu)成第一麥克風(fēng)1010的振動膜。即，第一振動膜1012以通過聲波的入射來振動的方式形成，而且與間隔對置配置的第一電極1014成對構(gòu)成第一麥克風(fēng)1010。若向第一振動膜1012入射聲波，則第一振動膜1012振動，使第一振動膜1012和第一電極1014之間的間隔變化，從而使第一振動膜1012和第一電極1014之間的靜電電容變化。通過將該靜電電容的變化例如作為電壓變化來輸出，能夠?qū)⑹沟谝徽駝幽?012振動的聲波(向第一振動膜1012入射的聲波)轉(zhuǎn)換為電信號(電壓信號)并輸出。下面，將第一麥克風(fēng)1010所輸出的電壓信號稱為第一電壓信號。
在半導(dǎo)體襯底1100上形成有第二振動膜1022。第二振動膜1022可以是由半導(dǎo)體襯底1100所給出的面1101形成的第二凹部1104的底部。第二振動膜1022是構(gòu)成第二麥克風(fēng)1020的振動膜。即，第二振動膜1022以通過聲波的入射來振動的方式形成，而且與間隔對置配置的第二電極1024成對構(gòu)成第二麥克風(fēng)1020。第二麥克風(fēng)1020通過與第一麥克風(fēng)1010同樣的作用，將使第二振動膜1022振動的聲波(向第二振動膜22入射的聲波)轉(zhuǎn)換為電壓信號并輸出。下面，將第二麥克風(fēng)1020所輸出的電壓信號稱為第二電壓信號。
在本實施方式中，第一以及第二振動膜1012、1022形成在半導(dǎo)體襯底1100上，例如可以是硅膜。即，第一以及第二麥克風(fēng)1010、1020可以采用硅麥克風(fēng)(Si麥克風(fēng))。通過采用硅麥克風(fēng)，能夠?qū)崿F(xiàn)第一以及第二麥克風(fēng)1010、1020的小型化以及高性能化?？梢砸苑ň€變?yōu)槠叫械姆绞脚渲玫谝灰约暗诙駝幽?012、1022。另外，第一以及第二振動膜1012、1022也可以在與法線垂直相交的方向上錯開配置。
第一以及第二電極1014、1024可以是半導(dǎo)體襯底1100的一部分，或者，也可以是配置在半導(dǎo)體襯底1100上的導(dǎo)電體。另外，第一以及第二電極1014、1024可以采用不受聲波影響的結(jié)構(gòu)。例如，第一以及第二電極1014、1024可以采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
在半導(dǎo)體襯底1100上形成有集成電路1016。對于集成電路1016的結(jié)構(gòu)并不進(jìn)行特別的限定，但例如可以包括晶體管等有源元件和電阻等無源元件。
本實施方式的集成電路裝置1001具有差分信號生成電路1030。差分信號生成電路1030接收第一電壓信號和第二電壓信號，生成(輸出)表示兩者之差的差分信號。在差分信號生成電路1030中，不需對第一以及第二電壓信號進(jìn)行例如傅立葉分析等分析處理，就可進(jìn)行生成差分信號的處理。差分信號生成電路1030可以是在半導(dǎo)體襯底1100上構(gòu)成的集成電路1016的一部分。圖24示出了差分信號生成電路1030的電路圖的一例，但差分信號生成電路1030的電路結(jié)構(gòu)并不僅限定于此。
此外，本實施方式的集成電路裝置1001還可以具有用于放大差分信號的信號放大電路。信號放大電路可以構(gòu)成集成電路1016的一部分。但是，集成電路裝置也可以采用并包括信號放大電路的結(jié)構(gòu)。
在本實施方式的集成電路裝置1001中，第一以及第二振動膜1012、1022以及集成電路1016(差分信號生成電路1030)形成在一個半導(dǎo)體襯底1100上。半導(dǎo)體襯底1100可以是所謂的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems微型機(jī)電系統(tǒng))。通過將第一以及第二振動膜1012、1022形成在同一個基板(半導(dǎo)體襯底1100)上，能夠以高精度形成第一以及第二振動膜1012、1022，而且能夠使第一以及第二振動膜1012、1022極其接近。
此外，若采用本實施方式的集成電路裝置1001，則如后所述那樣，利用表示第一以及第二電壓信號之差的差分信號來實現(xiàn)除去噪音成分的功能。為了以高精度實現(xiàn)該功能，可以將第一以及第二振動膜1012、1022以滿足一定的制約的方式配置。關(guān)于第一以及第二振動膜1012、1014需滿足的制約的具體內(nèi)容，以后再敘述，但在本實施方式中，可以將第一以及第二振動膜1012、1022配置成噪音強(qiáng)度比小于輸入聲音強(qiáng)度比。由此，能夠?qū)⒉罘中盘栆暈楸硎驹胍舫煞直怀サ穆曇舫煞值男盘??？梢詫⒌谝灰约暗诙駝幽?012、1022配置成例如中心間距離Δr成為5.2mm以下。
本實施方式的集成電路裝置1001可以采用如上所述的結(jié)構(gòu)。由此，能夠提供可實現(xiàn)高精度的噪音除去功能的集成電路裝置。此外，關(guān)于其原理以后再敘述。
9.噪音除去功能 下面，說明集成電路裝置1001的聲音除去原理以及用于實現(xiàn)該原理的條件。
9.1.噪音除去原理 首先，說明噪音除去原理。
聲波在介質(zhì)中的傳播過程中逐漸衰減，聲壓(聲波的強(qiáng)度或振幅)下降。聲壓與相距聲源的距離成反比例，所以可由式(1)表示聲壓P和相距聲源的距離R之間的關(guān)系。
此外，在式(1)中、k是比例常數(shù)。圖5示出了表示式(1)的曲線圖，從該圖可知，聲壓(聲波的振幅)在接近于聲源的位置(曲線圖的左側(cè))急劇衰減，而越遠(yuǎn)離聲源則越平緩地衰減。在本實施方式的集成電路裝置中，利用該衰減特性來除去噪音成分。
即，在將集成電路裝置1001適用于近講型聲音輸入裝置的情況下，用戶在比噪音的聲源更靠近集成電路裝置1001(第一以及第二振動膜1012、1022)的位置發(fā)出聲音。因此，用戶聲音在第一以及第二振動膜1012、1022之間大幅度衰減，所以第一以及第二電壓信號所包含的用戶聲音的強(qiáng)度出現(xiàn)差異。與此相對，由于噪音成分的聲源比用戶聲音更遠(yuǎn)，所以在第一以及第二振動膜1012、1022之間幾乎不衰減。因此，可視為第一以及第二電壓信號所包含的噪音的強(qiáng)度不出現(xiàn)差異。如上所述，只要檢測到第一以及第二電壓信號之差就消除噪音，從而只留下在集成電路裝置1001附近發(fā)出的用戶聲音成分。即，通過檢測第一以及第二電壓信號之差，能夠獲取不包含噪音成分的只表示用戶聲音成分的電壓信號(差分信號)。而且，若采用該集成電路裝置1001，則通過僅生成表示兩個電壓信號之差的差分信號的單純的處理，能夠以高精度獲取表示噪音被除去的用戶聲音的信號。
但是，聲波具有相位成分。因此，要實現(xiàn)高精度的噪音除去功能，就有必要考慮第一以及第二電壓信號所包含的聲音成分以及噪音成分的相位差。
下面，說明為了通過生成差分信號來實現(xiàn)噪音除去功能，集成電路裝置1001必須滿足的具體條件。
9.2.集成電路裝置必須滿足的具體條件 如前所說明那樣，若采用集成電路裝置1001，則可以將表示第一以及第二電壓信號的差分的差分信號視為不包含噪音的輸入聲音信號。若采用該集成電路裝置，則根據(jù)差分信號所包含的噪音成分小于第一或第二電壓信號所包含的噪音成分，能夠評價為已實現(xiàn)了噪音除去功能。具體地講，若噪音強(qiáng)度比小于聲音強(qiáng)度比，則能夠評價為已實現(xiàn)了該噪音除去功能，其中，該噪音強(qiáng)度比表示差分信號所包含的噪音成分的強(qiáng)度相對第一或第二電壓信號所包含的噪音成分的強(qiáng)度的比，該聲音強(qiáng)度比表示差分信號所包含的聲音成分的強(qiáng)度相對第一或第二電壓信號所包含的聲音成分的強(qiáng)度的比。
下面，說明為了實現(xiàn)噪音除去功能，集成電路裝置1001(第一以及第二振動膜1012、1022)必須滿足的具體條件。
首先，研討入射到第一以及第二麥克風(fēng)1010、1020(第一以及第二振動膜1012、1022)的聲音的聲壓。若將從輸入聲音(用戶聲音)的聲源到第一振動膜1012的距離設(shè)為R，并忽略相位差，則可由下式給出第一以及第二麥克風(fēng)1010、1020所獲取的輸入聲音的聲壓(強(qiáng)度)P(S1)以及P(S2)。
因此，在忽略輸入聲音的相位差時的聲音強(qiáng)度比ρ(P)可由下式給出，該聲音強(qiáng)度比ρ(P)表示差分信號所包含的輸入聲音成分的強(qiáng)度相對第一麥克風(fēng)10所獲取的輸入聲音成分的強(qiáng)度的比率。
在此，在本實施方式的集成電路裝置為用于近講型聲音輸入裝置中的麥克風(fēng)元件的情況下，可以將Δr視為足夠小于R，所以可以將上述的式(4)變換為下式。
即，可以由式(A)示出在忽略輸入聲音的相位差的情況下的聲音強(qiáng)度比。
然而，若考慮輸入聲音的相位差，則用戶聲音的聲壓Q(S1)以及Q(S2)可由下式給出。
此外，式中，α為相位差。
此時，聲音強(qiáng)度比ρ(S)可由下式給出。
若考慮式(7)，則可由下式示出聲音強(qiáng)度比ρ(S)的大小。
然而，在式(8)中，sinωt-sin(ωt-α)項表示相位成分的強(qiáng)度比，而Δr/Rsinωt項表示振幅成分的強(qiáng)度比。即便是輸入聲音成分，相位差成分對于振幅成分也會成為噪音，所以要以高精度提取輸入聲音(用戶聲音)，則相位成分的強(qiáng)度比必須足夠小于振幅成分的強(qiáng)度比。即，sinωt-sin(ωt-α)和Δr/Rsinωt必須滿足下式給出的關(guān)系。
在此，由于可表示為 因此可將上述式(B)表示為下式。
若考慮式(10)的振幅成分，則本實施方式的集成電路裝置1001必須滿足下式。
此外，如上所述，由于可以將Δr視為足夠小于R，所以可將sin(α/2)視為足夠小，因此可以滿足下式的近似關(guān)系。
因此，可以將式(C)變換為下式。
另外，若將作為相位差的α和Δr之間的關(guān)系由下式給出 則可以將式(D)變換為下式。
即，在本實施方式中，要以高精度提取輸入聲音(用戶聲音)，則集成電路裝置1001必須滿足由式(E)示出的關(guān)系。
接著，研討入射到第一以及第二麥克風(fēng)10、20(第一以及第二振動膜12、22)的噪音的聲壓。
若將第一以及第二麥克風(fēng)10、20所獲取的噪音成分的振幅設(shè)為A、A′，則考慮相位差成分的噪音的聲壓Q(N1)以及Q(N2)可由式 來示出，而且噪音強(qiáng)度比ρ(N)可由下式給出，該噪音強(qiáng)度比ρ(N)表示差分信號所包含的噪音成分的強(qiáng)度相對第一麥克風(fēng)10所獲取的噪音成分的強(qiáng)度的比率。
此外，如前所說明那樣，第一以及第二麥克風(fēng)10、20所獲取的噪音成分的振幅(強(qiáng)度)大致相同，所以可認(rèn)為A＝A′。因此，可以將上述的式(15)變換如下。
而且，噪音強(qiáng)度比的大小可由下式給出。
在此，若考慮上述的式(9)，則可以將式(17)變換為下式。
而且，若考慮式(11)，則可以將式(18)變換為下式。
ρ(N)＝α(19) 在此，若參照式(D)，則噪音強(qiáng)度比的大小可以由下式給出。
此外，如式(A)所示，Δr/R是輸入聲音(用戶聲音)的振幅成分的強(qiáng)度比。從式(F)可知，在該集成電路裝置1001中，噪音強(qiáng)度比小于輸入聲音的強(qiáng)度比Δr/R。
如上所述，若采用輸入聲音的相位成分的強(qiáng)度比小于振幅成分的強(qiáng)度比的集成電路裝置1001(參照式(B))，則噪音強(qiáng)度比小于輸入聲音強(qiáng)度比(參照式(F))。相反地，若采用噪音強(qiáng)度比設(shè)計成小于輸入聲音強(qiáng)度比的集成電路裝置1001，則能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的噪音除去功能。
10.集成電路裝置的制造方法 下面，說明本實施方式的集成電路裝置1001的制造方法。在本實施方式中，也可以利用表示Δr/λ的值和噪音強(qiáng)度比(基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比)之間的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)來制造集成電路裝置，其中，Δr/λ的值表示第一以及第二振動膜1012、1022的中心間距離Δr和噪音的波長λ之間的比率。
基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比可由上述的式(18)給出。因此，基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比的分貝值可由下式示出。
而且，若向式(20)的α代入各值，則能夠使相位差α和基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比之間的對應(yīng)關(guān)系變得明確。圖6示出了在橫軸為α/2π、縱軸為基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比(分貝值)時表示相位差和強(qiáng)度比之間的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)的一例。
此外，如式(12)所示，相位差α可由距離Δr和波長λ之比的Δr/λ的函數(shù)示出，而且圖5的橫軸可視為Δr/λ。即，圖5可視為表示基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比和Δr/λ之間的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)。
在本實施方式中，利用該數(shù)據(jù)，制造集成電路裝置1001。圖7是用于說明利用該數(shù)據(jù)來制造集成電路裝置1001的步驟的流程圖。
首先，準(zhǔn)備表示噪音的強(qiáng)度比(基于噪音的相位成分的強(qiáng)度比)和Δr/λ之間的對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)(參照圖6)(步驟S10)。
接著，根據(jù)用途來設(shè)定噪音的強(qiáng)度比(步驟S12)。此外，在本實施方式中，有必要以使噪音的強(qiáng)度降低的方式設(shè)定噪音的強(qiáng)度比。因此，在本步驟中，將噪音的強(qiáng)度比設(shè)定為0dB以下。
接著，基于該數(shù)據(jù)，導(dǎo)出與噪音的強(qiáng)度比對應(yīng)的Δr/λ的值(步驟S14)。
然后，向λ代入主要噪音的波長，以導(dǎo)出Δr必須滿足的條件(步驟S16)。
作為具體例，考慮在主要噪音為1KHz、其波長為0.347m的環(huán)境下制造使噪音的強(qiáng)度降低20dB的集成電路裝置的情形。
首先，作為必要條件而研討用于使噪音的強(qiáng)度比變?yōu)?dB以下的條件。參照圖6可知，要使噪音的強(qiáng)度比變?yōu)?dB以下，則將Δr/λ的值設(shè)定為0.16以下即可。即，可以知道，只要將Δr的值設(shè)定為55.46mm以下即可，這就成為該集成電路裝置的必要條件。
接著，考慮用于使1KHz的噪音的強(qiáng)度降低20dB的條件。參照圖6可知，要使噪音的強(qiáng)度降低20dB，則只要將Δr/λ的值設(shè)定為0.015即可。而且可知，若設(shè)定為λ＝0.347m，則在Δr的值為5.199mm以下時滿足該條件。即，若將Δr設(shè)定為約5.2mm以下，則能夠制造具有噪音除去功能的集成電路裝置。
此外，由于本實施方式的集成電路裝置1001用于近講型聲音輸入裝置中，因此用戶聲音的聲源和集成電路裝置1001(第一或第二振動膜1012、1022)之間的間隔通常為5cm以下。另外，用戶聲音的聲源和集成電路裝置1001(第一以及第二振動膜1012、1022)之間的間隔，可以根據(jù)箱體的設(shè)計來控制。因此可知，作為輸入聲音(用戶聲音)的強(qiáng)度比的Δr/R的值大于0.1(噪音的強(qiáng)度比)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)噪音除去功能。
此外，通常，噪音并不僅限定于單一的頻率。但是，頻率比認(rèn)為是主要噪音的噪音更低的噪音，其波長比該主要噪音更長，所以Δr/λ的值變小，所以被該集成電路裝置除去。另外，聲波的頻率越高則能量的衰減越快。因此，頻率比認(rèn)為是主要噪音的噪音更高的噪音比該主要噪音衰減得更快，所以能夠忽略給集成電路裝置所帶來得影響。由此，即使是在存在頻率與認(rèn)為是主要噪音的噪音不同的噪音的環(huán)境下，本實施方式的集成電路裝置也能夠發(fā)揮優(yōu)異的噪音除去功能。
另外，由式(12)可知，在本實施方式中，考慮了從連接第一以及第二振動膜1012、1022的直線上入射的噪音。該噪音是第一以及第二振動膜1012、1022的看上去的間隔最大的噪音，是在實際的使用環(huán)境中相位差最大的的噪音。即，本實施方式的集成電路裝置1001以能夠除去相位差最大的噪音的方式構(gòu)成。因此，若采用本實施方式的集成電路裝置1001，則能夠除去從所有方向入射的噪音。
11.效果 下面，總結(jié)集成電路裝置1001所起的效果。
如前所說明那樣，若采用集成電路裝置1001，則通過只生成表示第一以及第二麥克風(fēng)1010、1020所獲取的電壓信號的差分的差分信號，能夠獲取噪音成分被除去的聲音成分。即，在該聲音輸入裝置中，無需進(jìn)行復(fù)雜的分析運(yùn)算處理，就能夠?qū)崿F(xiàn)噪音除去功能。因此，能夠提供以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高精度的噪音除去功能的集成電路裝置(麥克風(fēng)元件或聲音輸入元件)。
尤其是，通過將第一以及第二振動膜1012、1022的中心間距離Δr設(shè)定為5.2mm以下，能夠提供相位畸變少且可實現(xiàn)高精度的噪音除去功能的集成電路裝置(麥克風(fēng)元件或聲音輸入元件)。
另外，在集成電路裝置1001中，將第一以及第二振動膜1012、1022配置成能夠除去以基于相位差的噪音強(qiáng)度比最大的方式入射的噪音。因此，若采用該集成電路裝置1001，則可除去從全方位入射的噪音。即，若采用本實施方式，則能夠提供可除去從全方位入射的噪音的集成電路裝置。
此外，若采用集成電路裝置1001，則也能夠除去在被墻壁等反射之后入射到集成電路裝置1001的用戶聲音成分。具體地講，由于被墻壁等反射的用戶聲音傳播了長距離之后入射到集成電路裝置1001中，所以被墻壁等反射的用戶聲音的聲源可視為比通常的用戶聲音的聲源遠(yuǎn)，而且通過反射消耗了大量的能量，所以與噪音成分同樣，聲壓不會在第一以及第二振動膜1012、1022之間大幅度衰減。因此，若采用該集成電路裝置1001，則被墻壁等反射之后入射的用戶聲音成分也與噪音同樣地(作為噪音的一種)被除去。
另外，若采用集成電路裝置1001，則第一以及第二振動膜1012、1022和差分信號生成電路1030形成在一個半導(dǎo)體襯底1100上。因此，能夠以高精度形成第一以及第二振動膜1012、1022，另外，能夠使第一以及第二振動膜1012、1022的中心間距離極其接近。因此，能夠提供噪音除去精度高且外形小的集成電路裝置。
而且，若利用集成電路裝置1001，則能夠獲取表示不包含噪音的輸入聲音的信號。因此，通過利用該集成電路裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的聲音識別、聲音認(rèn)證以及指令生成處理。
12.具有集成電路裝置的聲音輸入裝置 接著，說明具有集成電路裝置1001的聲音輸入裝置1002。
首先，說明聲音輸入裝置2的結(jié)構(gòu)。圖25以及圖26是用于說明聲音輸入裝置1002的結(jié)構(gòu)的圖。此外，下面所說明的聲音輸入裝置1002是近講型聲音輸入裝置，例如，能夠適用于移動電話及步話機(jī)等聲音通信設(shè)備、利用分析所輸入的聲音的技術(shù)的信息處理系統(tǒng)(聲音認(rèn)證系統(tǒng)、聲音識別系統(tǒng)、指令生成系統(tǒng)、電子詞典、翻譯設(shè)備、聲音輸入方式的遠(yuǎn)程控制器等)，或者適用于錄音設(shè)備、放大系統(tǒng)(擴(kuò)音器)、麥克風(fēng)系統(tǒng)等中。
圖25是用于說明聲音輸入裝置2002的結(jié)構(gòu)的圖。
聲音輸入裝置1002具有箱體1040。箱體1040可以是用于構(gòu)成聲音輸入裝置1002的外形的構(gòu)件。可以設(shè)定箱體1040的基本姿勢，通過該設(shè)定，能夠限制輸入聲音(用戶聲音)的傳遞路徑。在箱體1040上可以形成用于接收輸入聲音(用戶聲音)的開口1042。
在聲音輸入裝置1002中，集成電路裝置1001設(shè)置在箱體1040中。可以將集成電路裝置1001以使第一以及第二凹部1102、1104與開口1042連通的方式設(shè)置在箱體1040中。集成電路裝置1001也能夠以使第一以及第二振動膜1012、1022沿著輸入聲音的傳遞路徑錯開配置的方式設(shè)置在箱體1040中。而且，可以將配置在輸入聲音的傳遞路徑的上流側(cè)的振動膜設(shè)為第一振動膜1012，而將配置在下流側(cè)的振動膜設(shè)為第二振動膜1022。
接著，參照圖26說明聲音輸入裝置1002的功能。此外，圖26是用于說明聲音輸入裝置1002的功能的框圖。
聲音輸入裝置1002具有第一以及第二麥克風(fēng)1010、1020。第一以及第二麥克風(fēng)1010、1020用于輸出第一以及第二電壓信號。
聲音輸入裝置1002具有差分信號生成電路1030。差分信號生成電路1030接收第一以及第二麥克風(fēng)1010、1020輸出的第一以及第二電壓信號，并生成表示兩者之差的差分信號。
此外，第一以及第二麥克風(fēng)1010、1020和差分信號生成電路1030是通過一個半導(dǎo)體襯底1100來實現(xiàn)的。
聲音輸入裝置1002可以具有運(yùn)算處理部1050。運(yùn)算處理部1050基于差分信號生成電路1030所生成的差分信號，進(jìn)行各種運(yùn)算處理。運(yùn)算處理部1050可以對差分信號進(jìn)行分析處理。運(yùn)算處理部1050通過分析差分信號，可以進(jìn)行確定發(fā)出輸入聲音的人的處理(所謂聲音認(rèn)證處理)?；蛘撸\(yùn)算處理部1050通過對差分信號進(jìn)行分析處理，可以進(jìn)行確定輸入聲音內(nèi)容的處理(所謂聲音識別處理)。運(yùn)算處理部1050基于輸入聲音，可以進(jìn)行作成各種指令的處理。運(yùn)算處理部1050也可以進(jìn)行放大差分信號的處理。另外，運(yùn)算處理部1050可以用于控制后述的通信處理部1060的動作。此外，運(yùn)算處理部1050可以通過CPU以及存儲器的信號處理來實現(xiàn)上述各功能。
聲音輸入裝置1002還可以包括通信處理部1060。通信處理部1060用于控制聲音輸入裝置和其他終端(移動電話終端、主機(jī)等)之間的通信。通信處理部1060可以具有通過網(wǎng)絡(luò)向其他終端發(fā)送信號(差分信號)的功能。通信處理部1060還可以具有通過網(wǎng)絡(luò)從其他終端接收信號的功能。而且，例如可以由主機(jī)分析處理通過通信處理部1060所獲取的差分信號，以此進(jìn)行聲音識別處理、聲音認(rèn)證處理、指令生成處理、數(shù)據(jù)累計處理等各種信息處理。即，聲音輸入裝置可以與其他終端協(xié)助工作，由此構(gòu)成信息處理系統(tǒng)。換言之，也可以將聲音輸入裝置視為用于構(gòu)筑信息處理系統(tǒng)的信息輸入終端。但是，聲音輸入裝置也可以采用不具有通信處理部1060的結(jié)構(gòu)。
此外，上述運(yùn)算處理部1050以及通信處理部1060可以作為封裝的半導(dǎo)體裝置(集成電路裝置)而配置在箱體1040內(nèi)。但是，本發(fā)明并不僅限定于此。例如，也可以將運(yùn)算處理部1050配置在箱體1040的外部。在將運(yùn)算處理部1050配置在箱體1040的外部的情況下，運(yùn)算處理部1050可以經(jīng)由通信處理部1060獲取差分信號。
此外，聲音輸入裝置1002還可以包括顯示面板等顯示裝置、揚(yáng)聲器等聲音輸出裝置。另外，本實施方式的聲音輸入裝置還可以包括用于輸入操作信息的操作鍵。
聲音輸入裝置1002可以采用以上的結(jié)構(gòu)。該聲音輸入裝置1002采用集成電路裝置1001作為麥克風(fēng)元件(聲音輸入元件)。因此，該聲音輸入裝置1002能夠獲取表示不包含噪音的輸入聲音的信號，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的聲音識別、聲音認(rèn)證以及指令生成處理。
另外，若將聲音輸入裝置1002應(yīng)用于麥克風(fēng)系統(tǒng)，則揚(yáng)聲器所輸出的用戶的聲也作為噪音而被除去。因此，能夠提供不易產(chǎn)生嘯聲的麥克風(fēng)系統(tǒng)。
13.變形例 下面，說明本實施方式的變形例。
圖27是用于說明集成電路裝置1003的圖。
如圖27所示，本變形例的集成電路裝置1003具有半導(dǎo)體襯底1200。在半導(dǎo)體襯底1200上形成有第一以及第二振動膜1012、1022。在此，第一振動膜1015是由半導(dǎo)體襯底1200的第一面1201形成的第一凹部1210的底部。另外，第二振動膜1025是由半導(dǎo)體襯底1200的第二面1202(與第一面1201對置的面)形成的第二凹部1220的底部。即，若采用集成電路裝置1003(半導(dǎo)體襯底1200)，則第一以及第二振動膜1015、1025在法線方向上(半導(dǎo)體襯底1200的厚度方向上)錯開配置。此外，在半導(dǎo)體襯底1200中，可以將第一以及第二振動膜1015、1025的法線距離配置為在5.2mm以下?；蛘?，也可以將第一以及第二振動膜1015、1025的中心間距離配置為在5.2mm以下。
圖28是用于說明安裝有集成電路裝置1003的聲音輸入裝置1004的圖。集成電路裝置1003安裝在箱體1040中。如圖28所示，集成電路裝置1003以使第一面1201朝向形成有箱體1040上的開口1042的面的方式安裝在箱體1040中。而且，集成電路裝置1003也能夠以使第一凹部1210與開口1042連通且第二振動膜1025與開口1042重疊的方式安裝在箱體1040中。
在本變形例中，也可以將集成電路裝置1003以如下方式設(shè)置將與第一凹部1210連通的開口1212的中心配置在比第二振動膜1025(第二凹部1220的底面)的中心更接近于輸入聲音的聲源的位置。也可以將集成電路裝置1003設(shè)置成輸入聲音同時到達(dá)第一以及第二振動膜1015、1025。例如，也可以將集成電路裝置1003設(shè)置成輸入聲音的聲源(模型聲源)和第一振動膜1015之間的間隔與模型聲源和第二振動膜1025之間的間隔相同?？梢詫⒓呻娐费b置1003以滿足上述條件的方式設(shè)置在設(shè)定了基本姿勢的箱體中。
若采用本變形例的聲音輸入裝置，則能夠減少入射到第一以及第二振動膜1015、1025的輸入聲音(用戶聲音)的入射時間的偏差。因此，能夠以不包含輸入聲音的相位差成分的方式生成差分信號，從而能夠以高精度提取輸入聲音的振幅成分。
此外，聲波在凹部(第一凹部1210)內(nèi)不擴(kuò)散，所以聲波的振幅幾乎不衰減。因此，在該聲音輸入裝置中，可以視為使第一振動膜1015振動的輸入聲音的強(qiáng)度(振幅)與開口1212處的輸入聲音的強(qiáng)度相同。由此，即使在以使輸入聲音同時到達(dá)第一以及第二振動膜1015、1025的方式構(gòu)成聲音輸入裝置的情況下，使第一以及第二振動膜1015、1025振動的輸入聲音的強(qiáng)度也會出現(xiàn)差異。因此，通過獲取表示第一以及第二電壓信號之差的差分信號，能夠提取輸入聲音。
綜上所述，若采用該聲音輸入裝置，則能夠以不包含基于輸入聲音的相位差成分的噪音的方式獲取輸入聲音的振幅成分(差分信號)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的噪音除去功能。
最后，圖29～圖31作為本發(fā)明的一實施方式的聲音輸入裝置的例子分別示出了移動電話1300、麥克風(fēng)(麥克風(fēng)系統(tǒng))1400以及遠(yuǎn)程控制器1500。另外，圖32示出了包括作為信息輸入終端的聲音輸入裝置1602和主機(jī)1604的信息處理系統(tǒng)1600的示意圖。
14.聲音輸入裝置的結(jié)構(gòu) 首先，參照圖33～圖35，說明本發(fā)明的一實施方式的聲音輸入裝置2001的結(jié)構(gòu)。此外，以下所說明的聲音輸入裝置2001是近講型聲音輸入裝置，例如，能夠適用于移動電話以及步話機(jī)等聲音通信設(shè)備，以及利用分析所輸入的聲音的技術(shù)的信息處理系統(tǒng)(聲音認(rèn)證系統(tǒng)、聲音識別系統(tǒng)、指令生成系統(tǒng)、電子詞典、翻譯設(shè)備、聲音輸入方式的遠(yuǎn)程控制器等)，或者錄音設(shè)備、放大系統(tǒng)(擴(kuò)音器)、麥克風(fēng)系統(tǒng)等中。
本實施方式的聲音輸入裝置2001包括具有第一振動膜2012的第一麥克風(fēng)2010和具有第二振動膜2022的第二麥克風(fēng)2020。在此，麥克風(fēng)是用于將音響信號轉(zhuǎn)換為電信號的電氣音響轉(zhuǎn)換器。第一以及第二麥克風(fēng)2010、2020可以為分別將第一以及第二振動膜2012、2022(振動板)的振動轉(zhuǎn)換為電壓信號并輸出的轉(zhuǎn)換器。
在本實施方式的聲音輸入裝置中，第一麥克風(fēng)2010生成第一電壓信號。另外，第二麥克風(fēng)2020生成第二電壓信號。即，將第一以及第二麥克風(fēng)2010、2020所生成的電壓信號可以分別成為第一以及第二電壓信號。
對于第一以及第二麥克風(fēng)2010、2020的機(jī)構(gòu)并不進(jìn)行特別的限定。圖34示出了電容式麥克風(fēng)2100的結(jié)構(gòu)，作為能夠適用于第一以及第二麥克風(fēng)2010、2020的麥克風(fēng)的一例。電容式麥克風(fēng)2100具有振動膜2102。振動膜2102是接收聲波振動的膜(薄膜)，具有導(dǎo)電性，并形成電極的一端。電容式麥克風(fēng)2100還具有電極2104。電極2104與振動膜2102對置配置。由此，振動膜2102和電極2104形成電容。若向電容式麥克風(fēng)2100入射聲波，則振動膜2102振動，使振動膜2102和電極2104之間的間隔變化，從而使振動膜2102和電極2104之間的靜電電容變化。通過將該靜電電容的變化例如作為電壓的變化來輸出，能夠?qū)⑾螂娙菔禁溈孙L(fēng)2100入射的聲波轉(zhuǎn)換為電信號。此外，在電容式麥克風(fēng)2100中，電極2104可以采用不受聲波影響的結(jié)構(gòu)。例如，電極2104可以采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
其中，能夠適用于本發(fā)明的麥克風(fēng)并不僅限定于電容式麥克風(fēng)，而能夠適用公知的任何麥克風(fēng)。例如，第一以及第二麥克風(fēng)2010、2020也可以采用電動式(動態(tài)式)、電磁式(磁式)、壓電式(晶體式)等麥克風(fēng)。
第一以及第二麥克風(fēng)2010、2020也可以采用第一以及第二振動膜2012、2022由硅構(gòu)成的硅麥克風(fēng)(Si麥克風(fēng))。利用硅麥克風(fēng)，能夠?qū)崿F(xiàn)第一以及第二麥克風(fēng)2010、2020的小型化以及高性能化。此時，可以將第一以及第二麥克風(fēng)2010、2020構(gòu)成為一個集成電路裝置。即，第一以及第二麥克風(fēng)2010、2020可以構(gòu)成在一個半導(dǎo)體襯底上。此時，后述的差分信號生成部2030也可以形成在同一個半導(dǎo)體襯底上。即，第一以及第二麥克風(fēng)2010、2020可以構(gòu)成為所謂的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems微型機(jī)電系統(tǒng))。但是，第一麥克風(fēng)2010和第二麥克風(fēng)2020也可以構(gòu)成為分別獨(dú)立的硅麥克風(fēng)。
在本實施方式的聲音輸入裝置中，如后所述，利用表示第一以及第二電壓信號之差的差分信號，實現(xiàn)除去噪音成分的功能。為了實現(xiàn)該功能，將第一以及第二麥克風(fēng)(第一以及第二振動膜2012、2022)以滿足一定的制約的方式配置。關(guān)于第一以及第二振動膜2012、2022必須滿足的制約的具體內(nèi)容，以后再敘述，但在本實施方式中，可以將第一以及第二振動膜2012、2022(第一以及第二麥克風(fēng)2010、2020)配置成噪音強(qiáng)度比小于輸入聲音強(qiáng)度比。由此，能夠?qū)⒉罘中盘栆暈楸硎驹胍舫煞直怀サ穆曇舫煞值男盘??？梢詫⒌谝灰约暗诙駝幽?012、2022配置成例如中心間距離成為5.2mm以下。
此外，在本實施方式的聲音輸入裝置中，對于第一以及第二振動膜2012、2022的朝向并不進(jìn)行特別的限定?？梢詫⒌谝灰约暗诙駝幽?012、2022以使法線平行的方式配置。此時，也可以將第一以及第二振動膜2012、2022以使法線不在同一直線上的方式配置。例如，可以將第一以及第二振動膜2012、2022間隔配置在未圖示的基部(例如電路板)的表面?；蛘?，也可以將第一以及第二振動膜2012、2022在法線方向上錯開配置。但是，也可以將第一以及第二振動膜2012、2022以使法線不平行的方式配置。也可以將第一以及第二振動膜2012、2022以使法線垂直相交的方式配置。
而且，本實施方式的聲音輸入裝置具有差分信號生成部2030。差分信號生成部2030用于生成差分信號，該差分信號表示第一麥克風(fēng)2010所獲取的第一電壓信號和第二麥克風(fēng)2020所獲取的第二電壓信號之差(電壓差)。在差分信號生成部2030中，不需對第一以及第二電壓信號進(jìn)行例如傅立葉分析等分析處理，就可進(jìn)行生成表示兩者之差的差分信號的處理。差分信號生成部2030的功能，可以通過專用的硬件電路(差分信號生成電路)來實現(xiàn)，也可以通過CPU等的信號處理來實現(xiàn)。
本實施方式的聲音輸入裝置還可以包括放大差分信號的信號放大部。可以通過一個控制電路來實現(xiàn)差分信號生成部2030和信號放大部。但是，本實施方式的聲音輸入裝置也可以采用在內(nèi)部不具有信號放大部的結(jié)構(gòu)。
圖35示出了能夠?qū)崿F(xiàn)差分信號生成部2030和信號放大部的電路的一例。若采用圖35所示的電路，則接收第一以及第二電壓信號，并輸出將表示第一以及第二電壓信號之差的差分信號放大了10倍的信號。但是，用于實現(xiàn)差分信號生成部2030以及信號放大部的電路結(jié)構(gòu)并不僅限定于此。
本實施方式的聲音輸入裝置可以包括箱體2040。此時，聲音輸入裝置的外形可由箱體2040構(gòu)成。可以設(shè)定箱體2040的基本姿勢，通過該設(shè)定，能夠限制輸入聲音的傳遞路徑。第一以及第二振動膜2012、2022可以形成在箱體2040的表面?；蛘?，第一以及第二振動膜2012、2022能夠以與形成在箱體2040上的開口(聲音入射口)對置的方式配置在箱體2040內(nèi)部。而且，可以將第一以及第二振動膜2012、2022以相距聲源(入射聲音的模型聲源)的距離不同的方式配置。例如，如圖33所示，對于箱體2040，能夠以使輸入聲音的傳遞路徑沿著箱體2040的表面的方式設(shè)定基本姿勢。而且，可以沿著輸入聲音的傳遞路徑配置第一以及第二振動膜2012、2022。而且，可以將配置在輸入聲音的傳遞路徑的上流側(cè)的振動膜設(shè)為第一振動膜2012，而將配置在下流側(cè)的振動膜設(shè)為第二振動膜2022。
本實施方式的聲音輸入裝置還可以包括運(yùn)算處理部2050。運(yùn)算處理部2050基于差分信號生成部2030所生成的差分信號，進(jìn)行各種運(yùn)算處理。運(yùn)算處理部2050也可以對差分信號進(jìn)行分析處理。運(yùn)算處理部2050通過對差分信號進(jìn)行分析，可以進(jìn)行確定發(fā)出輸入聲音的人的處理(所謂聲音認(rèn)證處理)?；蛘撸\(yùn)算處理部2050通過對差分信號進(jìn)行分析處理，可以進(jìn)行確定輸入聲音內(nèi)容的處理(所謂聲音識別處理)。運(yùn)算處理部2050基于輸入聲音，可以進(jìn)行作成各種指令的處理。運(yùn)算處理部2050可以進(jìn)行放大差分信號的處理。另外，運(yùn)算處理部2050可以控制后述的通信處理部2060的動作。此外，運(yùn)算處理部2050可以通過CPU及存儲器的信號處理來實現(xiàn)上述各功能。
可以將運(yùn)算處理部2050配置在箱體2040的內(nèi)部，但也可以配置在箱體2040的外部。在將運(yùn)算處理部2050配置在箱體2040的外部的情況下，運(yùn)算處理部2050可以經(jīng)由后述的通信處理部2060來獲取差分信號。
本實施方式的聲音輸入裝置還可以包括通信處理部2060。通信處理部2060用于控制聲音輸入裝置和其他終端(移動電話終端、主機(jī)等)之間的通信。通信處理部2060可以具有通過網(wǎng)絡(luò)向其他終端發(fā)送信號(差分信號)的功能。通信處理部2060還可以具有通過網(wǎng)絡(luò)從其他終端接收信號的功能。而且，例如可以由主機(jī)分析處理經(jīng)由通信處理部2060所獲取的差分信號，以此進(jìn)行聲音識別處理、聲音認(rèn)證處理、指令生成處理、數(shù)據(jù)累計處理等各種信息處理。即，聲音輸入裝置可以與其他終端協(xié)助工作，由此構(gòu)成信息處理系統(tǒng)。換言之，可以將聲音輸入裝置視為用于構(gòu)筑信息處理系統(tǒng)的信息輸入終端。但是，聲音輸入裝置也可以采用不具有通信處理部2060的結(jié)構(gòu)。
本實施方式的聲音輸入裝置還可以包括顯示面板等顯示裝置、揚(yáng)聲器等聲音輸出裝置。另外，本實施方式的聲音輸入裝置還可以包括用于輸入操作信息的操作鍵。
本實施方式的聲音輸入裝置可以采用以上的結(jié)構(gòu)。若采用該聲音輸入裝置，則通過進(jìn)行輸出第一以及第二電壓信號之差的簡單的處理，可生成表示噪音成分被除去的聲音成分的信號(電壓信號)。因此，若采用本實施方式，能夠提供可實現(xiàn)小型化且具有優(yōu)異的噪音除去功能的聲音輸入裝置。此外，其原理、制造方法以及效果與在9～11所說明的內(nèi)容相同。
15.其他聲音輸入裝置 接著，參照圖36說明本發(fā)明的其他實施方式的聲音輸入裝置。
本實施方式的聲音輸入裝置包括基部2070。在基部2070的主面2072形成有凹部2074。而且，在本實施方式的聲音輸入裝置中，在凹部2074的底面2075配置有第一振動膜2012(第一麥克風(fēng)2010)，在基部2070的主面2072配置有第二振動膜2022(第二麥克風(fēng)2020)。此外，凹部2074可以與主面2072垂直地延伸，凹部2074的底面2075可以是與主面2072平行的面。底面2075可以是與凹部2074垂直相交的面。另外，凹部2074可以具有與第一振動膜2012相同的外形。
在本實施方式中，凹部2074可以比區(qū)域2076和開口2078之間的間隔淺。即，若將凹部2074的深度設(shè)為d、將區(qū)域2076和開口2078之間的間隔設(shè)為ΔG，則基部2070可以滿足d≤ΔG?；?070也可以滿足2d＝ΔG。此外，ΔG可以在5.2mm以下?；蛘?，基部2070能夠以使連接第一以及第二振動膜2012、2022的中心間的直線距離成為5.2mm以下的方式構(gòu)成。
可以將基部2070以如下方式設(shè)置使與凹部2074連通的開口2078配置于比在主面2072上配置有第二振動膜2022的區(qū)域2076更接近輸入聲音的聲源的位置。也可以將基部2070設(shè)置成使輸入聲音同時到達(dá)第一以及第二振動膜2012、2022。例如，可以將基部2070設(shè)置成輸入聲音的聲源(模型聲源)和第一振動膜2012之間的間隔，與模型聲源和第二振動膜22之間的間隔相同?？梢詫⒒?070以滿足上述條件的方式設(shè)置在設(shè)定了基本姿勢的箱體上。
若采用本實施方式的聲音輸入裝置，則能夠減少入射到第一以及第二振動膜2012、2022的輸入聲音(用戶聲音)的入射時間偏差。即，能夠以不包含輸入聲音的相位差成分的方式生成差分信號，從而能夠以高精度提取輸入聲音的振幅成分。
此外，在凹部74內(nèi)聲波不拡散，所以聲波的振幅幾乎不衰減。因此，在該聲音輸入裝置中，能夠?qū)⒌谝徽駝幽?012振動的輸入聲音的強(qiáng)度(振幅)視為與開口2078處的輸入聲音的強(qiáng)度相同。由此，即使在以使輸入聲音同時到達(dá)第一以及第二振動膜2012、2022的方式構(gòu)成聲音輸入裝置的情況下，使第一以及第二振動膜2012、2022振動的輸入聲音的強(qiáng)度也會出現(xiàn)差異。因此，通過獲取表示第一以及第二電壓信號之差的差分信號，能夠提取輸入聲音。
綜上所述，若采用該聲音輸入裝置，則能夠以不包含基于輸入聲音的相位差成分的噪音的方式獲取輸入聲音的振幅成分(差分信號)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的噪音除去功能。
此外，通過將凹部2074的深度設(shè)定為ΔG以下(5.2mm以下)，能夠?qū)疾?074的共振頻率設(shè)定得很高，所以能夠防止在凹部2074產(chǎn)生共振噪音。
圖37示出了本實施方式的聲音輸入裝置的變形例。
本變形例的聲音輸入裝置包括基部2080。在基部2080的主面2082形成有第一凹部2084、比第一凹部2084更淺的第二凹部2086。作為第一以及第二凹部2084、2086的深度差的Δd，也可以小于與第一凹部2084連通的第一開口2085和與第二凹部2086連通的第二開口2087之間的間隔ΔG。而且，第一振動膜2012配置在第一凹部2084的底面，第二振動膜2022配置在第二凹部2086的底面。
該聲音輸入裝置也可以發(fā)揮與上述同樣的效果，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的噪音除去功能。
16.聲音輸入輸出裝置以及通話裝置 圖38是本發(fā)明的一實施方式的聲音輸入輸出裝置3010以及通話裝置3020的功能框圖。
本實施方式的聲音輸入輸出裝置3010包括聲音輸入部3030，其基于從麥克風(fēng)3032的輸入來生成第一聲音信號3034；聲音輸出部3040，其基于第二聲音信號3048來從揚(yáng)聲器3046輸出聲音。
聲音輸入部3030包括具有內(nèi)部空間的箱體、間隔構(gòu)件以及電信號輸出電路，其中，上述間隔構(gòu)件設(shè)置在上述箱體內(nèi)，并將上述內(nèi)部空間分割為第一空間和第二空間，上述間隔構(gòu)件的至少一部分由振動膜構(gòu)成，上述電信號輸出電路基于上述振動膜的振動，輸出作為第一聲音信號的電信號，而且可以在上述箱體內(nèi)安裝有麥克風(fēng)單元，在該麥克風(fēng)單元形成有第一貫通孔和第二貫通孔，該第一貫通孔連通上述第一空間和上述箱體的外部空間，該第二貫通孔連通第二空間和上述箱體的外部空間。在此，也可以由利用圖1至圖21所說明的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)麥克風(fēng)單元。
另外，聲音輸入部3030也可以安裝有具有半導(dǎo)體襯底的集成電路裝置，在該半導(dǎo)體襯底上形成有第一振動膜，其構(gòu)成第一麥克風(fēng)；第二振動膜，其構(gòu)成第二麥克風(fēng)；差分信號生成電路，其接收上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號，基于表示上述第一以及第二電壓信號之差的差分信號來生成第一聲音信號。在此，也可以由利用圖22至圖28所說明的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)集成電路裝置。
另外，聲音輸入部3030包括第一麥克風(fēng)，其具有第一振動膜；第二麥克風(fēng)，其具有第二振動膜；差分信號生成部，其基于表示上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號之差的差分信號，生成第一聲音信號。而且，可以將上述第一以及第二振動膜配置為噪音強(qiáng)度比小于輸入聲音強(qiáng)度比，其中，該噪音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的噪音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度的比率，該輸入聲音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的輸入聲音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述輸入聲音成分的強(qiáng)度的比率。在此，可以由利用圖33至圖37所說明的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)聲音輸入部3030。
另外，聲音輸入部3030可以采用基于從麥克風(fēng)的輸入來生成第一聲音信號的免提式結(jié)構(gòu)。
聲音輸出部3040可以包括周圍噪音檢測部3042，其基于上述第一聲音信號3034，檢測通話時的周圍噪音；音量控制部3044，其基于所檢測到的周圍噪音的大小，控制上述揚(yáng)聲器3046的音量。
另外，聲音輸出部3040和上述聲音輸入部2030可以采用分離設(shè)置的結(jié)構(gòu)。
若采用本實施方式，則即使在噪音環(huán)境中使用的情況下，也能夠根據(jù)從聲音輸入用麥克風(fēng)得到的周圍噪音的強(qiáng)度來連續(xù)或階段性地控制揚(yáng)聲器的音量，從而使聲音輸入者容易聽到揚(yáng)聲器輸出的聲音，例如，在通話的情況下，能夠提供使發(fā)話和受話變得容易的聲音輸入輸出裝置。
另外，麥克風(fēng)具有容易且極其有效地抑制直接或間接作用于設(shè)備的沖擊音的特性。即，不僅能夠除去在空氣中傳播的聲音，也能夠除去在固體中傳播的聲音。聲音在固體中的傳播速度與在空氣中的傳播速度相比極其快(約10倍左右)，因此施加在設(shè)置有麥克風(fēng)的固體上的沖擊音(噪音)大致同時到達(dá)上述振動膜，所以與在空氣中傳播的噪音同樣地被除去。
因此，能夠有效地除去以往極其不舒適的現(xiàn)象，即“從揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音在裝置的箱體內(nèi)或固體內(nèi)傳播并傳到麥克風(fēng)，然后變?yōu)槁曇艋芈曉俅螐柠溈孙L(fēng)返回到通話對象處的回聲現(xiàn)象”。
另外，對于麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間產(chǎn)生的嘯聲具有優(yōu)異的抑制性能，所以通過例如內(nèi)置于設(shè)置在桌上的免提電話機(jī)等中，能夠提供高性能的免提擴(kuò)聲通話裝置。
因此，若采用本實施方式，則對于直接或間接地作用于麥克風(fēng)的沖擊噪音等也具有優(yōu)異的噪音抑制性能，所以通過內(nèi)置于免提式聲音輸入輸出裝置中，即使在以往極其不舒適且很難除去的沖擊噪音下也能夠提供具有優(yōu)異性能的設(shè)備。
此外，即便是內(nèi)置于計算機(jī)的鍵盤、工作機(jī)器人、數(shù)字錄音機(jī)、助聽器等中，也能夠獲得同樣的效果。
另外，對于在麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間產(chǎn)生的嘯聲也具有優(yōu)異的抑制性能，所以能夠提供對于噪音環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的新的聲音輸入輸出裝置。
本實施方式的通話裝置3020包括聲音輸入輸出裝置3010、將聲音輸入部3030所生成的第一聲音信號3034向通話對象裝置發(fā)送的發(fā)送部3050、接收通話對象裝置所發(fā)送的第二聲音信號3048的接收部3060。
例如，針對10kHz以下的頻率帶寬的聲音，將上述第一以及第二貫通孔的中心間距離、第一以及第二振動膜的中心間距離設(shè)定為在如下范圍內(nèi)的距離，該范圍是指，在將上述振動膜用作差動麥克風(fēng)的情況下的聲壓，不超過在用作單體麥克風(fēng)的情況下的聲壓的范圍。
也可以將上述第一以及第二貫通孔、第一以及第二振動膜沿著聲源的聲音(例如聲音)的傳遞方向配置，并針對來自上述傳遞方向的聲音，將上述第一以及第二貫通孔的中心間距離、第一以及第二振動膜的中心間距離設(shè)定為在如下范圍內(nèi)的距離，該范圍是指，在將上述振動膜用作差動麥克風(fēng)的情況下的聲壓不超過在用作單體麥克風(fēng)的情況下的聲壓的范圍。
說明聲音輸入裝置1所起的延遲畸變除去效果。
如前所說明那樣，可由以下的式(8)給出用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)。
在此，用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase是sinωt-sin(ωt-α)的項。若向式(8)代入 和 則可由下式示出用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase。
因此，基于用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase的強(qiáng)度比的分貝值，可由下式給出。
而且，若向式(22)的α代入各值，則能夠使相位差α和基于用戶聲音的相位成分的強(qiáng)度比之間的對應(yīng)關(guān)系變得明確。
圖39至圖41是用于說明麥克風(fēng)之間距離和用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase的關(guān)系的曲線圖。圖39至圖41的橫軸為Δr/λ，縱軸為用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase。用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase是差動麥克風(fēng)和單體麥克風(fēng)的聲壓比的相位成分(基于用戶聲音的相位成分的強(qiáng)度比)，將構(gòu)成差動麥克風(fēng)的麥克風(fēng)用作單體麥克風(fēng)時的聲壓與差動聲壓相同處設(shè)定為0分貝。
即，圖39至圖41的曲線圖示出了與Δr/λ對應(yīng)的差動聲壓的遷移，對于縱軸為0分貝以上的區(qū)域，可以認(rèn)為延遲畸變(噪音)大。
現(xiàn)行的電話線路設(shè)計成3.4kHz的聲音頻率帶寬，但若要實現(xiàn)更加高品質(zhì)的聲音通信，則需要7kHz以上的聲音頻率帶寬，優(yōu)先需要10kHz的聲音頻率帶寬。下面，考察在假設(shè)10kHz的聲音頻率帶寬的情況下延遲對于聲音畸變的影響。
圖39示出了在麥克風(fēng)之間距離(Δr)為5mm的情況下由差動麥克風(fēng)獲取1kHz、7kHz、10kHz的頻率的聲音時的用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase的分布。
在麥克風(fēng)之間距離為5mm的情況下，如圖39所示，對于1kHz、7kHz、10kHz中任一頻率的聲音，用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase也在0分貝以下。
另外，圖40示出了在麥克風(fēng)之間距離(Δr)為10mm的情況下由差動麥克風(fēng)獲取1kHz、7kHz、10kHz的頻率的聲音時的用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase的分布。
若麥克風(fēng)之間距離變?yōu)?0mm，則如圖40所示，對于1kHz、7kHz的頻率的聲音，用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase也在0分貝以下，但對于10kHz的頻率的聲音，用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase在0分貝以上，所以延遲畸變(噪音)變大。
另外，圖41示出了在麥克風(fēng)之間距離(Δr)為20mm的情況下由差動麥克風(fēng)獲取1kHz、7kHz、10kHz的頻率的聲音時用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase的分布。
若麥克風(fēng)之間距離為20mm，則如圖41所示，對于1kHz的頻率的聲音，用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase在0分貝以下，但對于7kHz、10kHz的聲音，用戶聲音強(qiáng)度比ρ(S)的相位成分ρ(S)phase在0分貝以上，所以延遲畸變(噪音)變大。
因此，通過將麥克風(fēng)之間距離(上述第一以及第二貫通孔的中心間距離、第一以及第二振動膜的中心間距離)設(shè)定為約5mm～6mm左右(更具體地說在5.2mm以下)，能夠?qū)崿F(xiàn)在10kHz帶寬的頻率范圍內(nèi)真實地提取說話者的聲音且對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果高的聲音輸入裝置。
在此，麥克風(fēng)之間距離越短則話者聲音的相位畸變得以抑制，從而真實性(faithfulness)變好，但反而使差動麥克風(fēng)的輸出電平降低而導(dǎo)致SN比的降低。因此，若考慮實用性，則存在最佳的麥克風(fēng)之間距離范圍。
在本實施方式中，通過將第一以及第二貫通孔的中心間距離、第一以及第二振動膜的中心間距離設(shè)定為約5mm～6mm左右(更具體地講在5.2mm以下)，能夠?qū)崿F(xiàn)在10kHz帶寬的范圍內(nèi)可真實地提取說話者聲音、且可確保實用電平的SN比、且對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果高的聲音輸入裝置。
圖42A、圖42B至圖50A、圖50B是用于說明根據(jù)不同的聲源頻率、麥克風(fēng)之間距離、麥克風(fēng)-聲源之間距離的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。
圖42A、圖42B是示出了在聲源的頻率為1kHz、麥克風(fēng)之間距離為5mm、麥克風(fēng)-聲源間距離分別為2.5cm(相當(dāng)于從近講型說話者的口邊到麥克風(fēng)的距離)、1m(相當(dāng)于遠(yuǎn)方噪音)的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。
4110是示出了差動麥克風(fēng)對于全方位的靈敏度(差動聲壓)的曲線圖，其示出了差動麥克風(fēng)的指向特性。另外，4112是示出了在將差動麥克風(fēng)用作單體麥克風(fēng)的情況下對于全方位的靈敏度(聲壓)的曲線圖，其示出了單體麥克風(fēng)的均等特性。
4114示出了由兩個麥克風(fēng)構(gòu)成差動麥克風(fēng)的情況下連接兩個麥克風(fēng)的直線的方向，或者由一個麥克風(fēng)實現(xiàn)差動麥克風(fēng)的情況下連接用于使聲波到達(dá)麥克風(fēng)的兩面的第一貫通孔和第二貫通孔或第一振動膜和第二振動膜的直線的方向(0度-180度；構(gòu)成差動麥克風(fēng)的兩個麥克風(fēng)M1、M2，或第一貫通孔和第二貫通孔，或貫通孔，或第一振動膜和第二振動膜位于該直線上)。將該直線的方向設(shè)定為0度、180度，將與該直線的方向成直角的方向設(shè)定為90度、270度。
如4112、4122所示，單體麥克風(fēng)從全方位均勻地獲取聲音，不具有指向性。另外，聲源變得越遠(yuǎn)，所獲取的聲壓的衰減程度越大。
如4110、4120所示，差動麥克風(fēng)在90度、270度方向上靈敏度多少會有降低，但在全方位上具有大致均勻的指向性。另外，與單體麥克風(fēng)相比，所獲取的聲壓的衰減程度更大，而且與單體麥克風(fēng)同樣，聲源變得越遠(yuǎn)，獲取的聲壓的衰減程度越大。
如圖42B所示，在聲源的頻率為1kHz、麥克風(fēng)之間距離為5mm的情況下，表示差動麥克風(fēng)的指向性的差動聲壓的曲線圖4120所示的區(qū)域包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖4122所示的區(qū)域內(nèi)，所以可認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
圖43A、圖43B是用于說明在聲源的頻率為1kHz、麥克風(fēng)之間距離為10mm、麥克風(fēng)-聲源間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。在這種情況下，如圖43B所示，表示差動麥克風(fēng)的指向性的曲線圖4140所示的區(qū)域也包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖4142所示的區(qū)域內(nèi)，所以可認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
圖44A、圖44B是示出了在聲源的頻率為1kHz、麥克風(fēng)之間距離為20mm、麥克風(fēng)-聲源間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。在這種情況下，如圖44B所示，表示差動麥克風(fēng)的指向性的曲線圖4160所示的區(qū)域也包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖4162所示的區(qū)域內(nèi)，所以可認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
圖45A、圖45B是示出了在聲源的頻率為7kHz、麥克風(fēng)之間距離為5mm、麥克風(fēng)-聲源間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。在這種情況下，如圖45B所示，表示差動麥克風(fēng)的指向性的曲線圖4180所示的區(qū)域也包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖4182的區(qū)域內(nèi)，所以可認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
圖46A、圖46B是示出了在聲源的頻率為7kHz、麥克風(fēng)之間距離為10mm、麥克風(fēng)-聲源間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。在這種情況下，如圖46B所示，表示差動麥克風(fēng)的指向性的曲線圖4200所示的區(qū)域不包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖4202所示的區(qū)域內(nèi)，所以不能認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
圖47A、圖47B是示出了在聲源的頻率為7kHz、麥克風(fēng)之間距離為20mm、麥克風(fēng)-聲源間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。在這種情況下，如圖47B所示，表示差動麥克風(fēng)的指向性的曲線圖4220所示的區(qū)域不包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖4222所示的區(qū)域內(nèi)，所以不能認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
圖48A、圖48B是示出了在聲源的頻率為300Hz、麥克風(fēng)之間距離為5mm、麥克風(fēng)-聲源間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。在這種情況下，如圖48B所示，表示差動麥克風(fēng)的指向性的曲線圖4240所示的區(qū)域包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖4242所示的區(qū)域內(nèi)，所以可認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
圖49A、圖49B是示出了在聲源的頻率為300Hz、麥克風(fēng)之間距離為10mm、麥克風(fēng)-聲源間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。在這種情況下，如圖49B所示，表示差動麥克風(fēng)的指向性的曲線圖4260所示的區(qū)域也包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖4262所示的區(qū)域內(nèi)，所以可認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
圖50A、圖50B是在聲源的頻率為300Hz、麥克風(fēng)之間距離為20mm、麥克風(fēng)-聲源間距離分別為2.5cm、1m的情況下的差動麥克風(fēng)的指向性的圖。在這種情況下，如圖50B所示，表示差動麥克風(fēng)的指向性的曲線圖4280所示的區(qū)域也包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖4282所示的區(qū)域內(nèi)，所以可認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
在麥克風(fēng)之間距離為5mm的情況下，如圖42B、圖45B、圖48B所示，在聲音的頻率為1kHz、7kHz、300Hz中的任一頻率的情況下，表示差動麥克風(fēng)的指向性的曲線圖所示的區(qū)域都包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖所示的區(qū)域內(nèi)。即，針對麥克風(fēng)之間距離為5mm的情形，在聲音的頻率為7kHz以下的帶寬內(nèi)，可認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
然而，在麥克風(fēng)之間距離為10mm的情況下，如圖43B、圖46B、圖49B所示，若聲音的頻率為7kHz，則表示差動麥克風(fēng)的指向性的曲線圖所示的區(qū)域不包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖所示的區(qū)域內(nèi)。即，針對麥克風(fēng)之間距離為10mm的情形，在聲音的頻率為7kHz附近時，不能認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
另外，在麥克風(fēng)之間距離為20mm的情況下，如圖44B、圖47B、圖50B所示，若聲音的頻率為7kHz，則表示差動麥克風(fēng)的指向性的曲線圖所示的區(qū)域不包含在表示單體麥克風(fēng)的均等特性的曲線圖所示的區(qū)域內(nèi)。即，針對麥克風(fēng)之間距離為20mm的情形，在聲音的頻率為7kHz附近時，不能認(rèn)為差動麥克風(fēng)對于遠(yuǎn)方噪音的抑制效果比單體麥克風(fēng)更優(yōu)異。
因此，通過將差動麥克風(fēng)的麥克風(fēng)之間距離設(shè)定為約5mm～6mm左右(更具體地講在5.2mm以下)，對于7kHz以下帶寬內(nèi)的聲音，可認(rèn)為不受指向性的影響且對于全方位的遠(yuǎn)方噪音的抑壓效果比單體麥克風(fēng)更高。
此外，在由一個麥克風(fēng)實現(xiàn)了差動麥克風(fēng)的情況下，可認(rèn)為用于使聲波到達(dá)麥克風(fēng)的兩面的第一貫通孔和第二貫通孔的距離與上述相同。因此，在本實施方式中，通過將第一以及第二貫通孔12、14的中心間距離設(shè)定為約5mm～6mm左右(更具體地講在5.2mm以下)，對于7kHz以下帶寬的聲音，能夠?qū)崿F(xiàn)不受指向性的影響且可抑制全方位的遠(yuǎn)方噪音的麥克風(fēng)單元。
此外，本發(fā)明并不僅限定于上述的實施方式，而能夠進(jìn)行各種變形。本發(fā)明包括與通過實施方式來說明的結(jié)構(gòu)實質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)(例如，功能、方法以及結(jié)果相同的結(jié)構(gòu)或者目的以及效果相同的結(jié)構(gòu))。另外，本發(fā)明包括在通過實施方式來說明的結(jié)構(gòu)中替換掉不是本質(zhì)特性的部分的結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明包括能夠發(fā)揮與通過實施方式來說明的結(jié)構(gòu)相同的作用效果的結(jié)構(gòu)或者能夠達(dá)成相同的目的的結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明包括在通過實施方式來說明的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上還附加了公知技術(shù)為結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于，
上述聲音輸入部安裝有麥克風(fēng)單元，該麥克風(fēng)單元具有
箱體，具有內(nèi)部空間，
間隔構(gòu)件，設(shè)置在上述箱體內(nèi)，并將上述內(nèi)部空間分割為第一空間和第二空間，而且至少一部分由振動膜構(gòu)成，
電信號輸出電路，基于上述振動膜的振動，輸出作為第一聲音信號的電信號；其中，
在上述箱體形成有第一貫通孔和第二貫通孔，該第一貫通孔連通上述第一空間和上述箱體的外部空間，該第二貫通孔連通上述第二空間和上述箱體的外部空間；
上述聲音輸出部具有
周圍噪音檢測部，基于上述第一聲音信號，檢測通話時的周圍噪音，
音量控制部，基于所檢測到的周圍噪音的大小，控制上述揚(yáng)聲器的音量。
2.一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于，
上述聲音輸入部安裝有具有半導(dǎo)體襯底的集成電路裝置，在該半導(dǎo)體襯底形成有
第一振動膜，用于構(gòu)成第一麥克風(fēng)，
第二振動膜，用于構(gòu)成第二麥克風(fēng)，
差分信號生成電路，接收上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號，基于表示上述第一以及第二電壓信號之差的差分信號來生成第一聲音信號；
上述聲音輸出部具有
周圍噪音檢測部，基于上述第一聲音信號，檢測通話時的周圍噪音，
音量控制部，基于所檢測到的周圍噪音的大小，控制上述揚(yáng)聲器的音量。
3.一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于，
上述聲音輸入部具有
第一麥克風(fēng)，具有第一振動膜，
第二麥克風(fēng)，具有第二振動膜，
差分信號生成部，基于表示上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號之差的差分信號，生成第一聲音信號；
上述第一以及第二振動膜配置成噪音強(qiáng)度比小于輸入聲音強(qiáng)度比，該噪音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的噪音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度的比率，該輸入聲音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的輸入聲音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述輸入聲音成分的強(qiáng)度的比率；
上述聲音輸出部具有
周圍噪音檢測部，基于上述第一聲音信號，檢測通話時的周圍噪音，
音量控制部，基于所檢測到的周圍噪音的大小，控制上述揚(yáng)聲器的音量。
4.一種聲音輸入輸出裝置，具有免提式聲音輸入部和聲音輸出部，該免提式聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于，
上述免提式聲音輸入部安裝有麥克風(fēng)單元，該麥克風(fēng)單元具有
箱體，具有內(nèi)部空間，
間隔構(gòu)件，設(shè)置在上述箱體內(nèi)，并將上述內(nèi)部空間分割為第一空間和第二空間，而且至少一部分由振動膜構(gòu)成，
電信號輸出電路，基于上述振動膜的振動，輸出作為第一聲音信號的電信號；其中，
在上述箱體形成有第一貫通孔和第二貫通孔，該第一貫通孔連通上述第一空間和上述箱體的外部空間，該第二貫通孔連通上述第二空間和上述箱體的外部空間。
5.一種聲音輸入輸出裝置，具有免提式聲音輸入部和聲音輸出部，該免提式聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于，
上述免提式聲音輸入部安裝有具有半導(dǎo)體襯底的集成電路裝置，在該半導(dǎo)體襯底形成有
第一振動膜，用于構(gòu)成第一麥克風(fēng)；
第二振動膜，用于構(gòu)成第二麥克風(fēng)；
差分信號生成電路，接收上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號，基于表示上述第一以及第二電壓信號之差的差分信號來生成第一聲音信號。
6.一種聲音輸入輸出裝置，具有免提式聲音輸入部和聲音輸出部，該免提式聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于，
上述免提式聲音輸入部具有
第一麥克風(fēng)，具有第一振動膜，
第二麥克風(fēng)，具有第二振動膜，
差分信號生成部，基于表示上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號之差的差分信號，生成第一聲音信號；
上述第一以及第二振動膜配置成噪音強(qiáng)度比小于輸入聲音強(qiáng)度比，該噪音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的噪音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度的比率，該輸入聲音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的輸入聲音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述輸入聲音成分的強(qiáng)度的比率。
7.一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于，
上述聲音輸入部安裝有麥克風(fēng)單元，該麥克風(fēng)單元具有
箱體，具有內(nèi)部空間，
間隔構(gòu)件，設(shè)置在上述箱體內(nèi)，并將上述內(nèi)部空間分割為第一空間和第二空間，而且至少一部分由振動膜構(gòu)成，
電信號輸出電路，基于上述振動膜的振動，輸出作為第一聲音信號的電信號；其中，
在上述箱體形成有第一貫通孔和第二貫通孔，該第一貫通孔連通上述第一空間和上述箱體的外部空間，該第二貫通孔連通上述第二空間和上述箱體的外部空間；
上述聲音輸出部和上述聲音輸入部分離設(shè)置。
8.一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于，
上述聲音輸入部安裝有具有半導(dǎo)體襯底的集成電路裝置，在該半導(dǎo)體襯底形成有
第一振動膜，用于構(gòu)成第一麥克風(fēng)，
第二振動膜，用于構(gòu)成第二麥克風(fēng)，
差分信號生成電路，接收上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號，基于表示上述第一以及第二電壓信號之差的差分信號來生成第一聲音信號；
上述聲音輸出部和上述聲音輸入部分離設(shè)置。
9.一種聲音輸入輸出裝置，具有聲音輸入部和聲音輸出部，該聲音輸入部用于生成第一聲音信號，該聲音輸出部基于第二聲音信號，從揚(yáng)聲器輸出聲音，其特征在于，
上述聲音輸入部具有
第一麥克風(fēng)，具有第一振動膜，
第二麥克風(fēng)，具有第二振動膜，
差分信號生成部，基于表示上述第一麥克風(fēng)所獲取的第一電壓信號和上述第二麥克風(fēng)所獲取的第二電壓信號之差的差分信號，生成第一聲音信號；
上述第一以及第二振動膜配置成噪音強(qiáng)度比小于輸入聲音強(qiáng)度比，該噪音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的噪音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述噪音成分的強(qiáng)度的比率，該輸入聲音強(qiáng)度比表示上述差分信號所包含的輸入聲音成分的強(qiáng)度相對于上述第一或第二電壓信號所包含的上述輸入聲音成分的強(qiáng)度的比率；
上述聲音輸出部和上述聲音輸入部分離設(shè)置。
10.一種通話裝置，其特征在于，具有
如權(quán)利要求1～9中任一項所述的聲音輸入輸出裝置；
發(fā)送部，用于向通話對象裝置發(fā)送聲音輸入部所生成的第一聲音信號；
接收部，用于接收通話對象裝置所發(fā)送的第二聲音信號。
全文摘要
提供一種輸入輸出裝置及通話裝置，其能夠提供少受周圍噪音、沖擊音、回聲及嘯聲等影響的舒適通話環(huán)境。該聲音輸入輸出裝置具有聲音輸入部和聲音輸出部，聲音輸入部安裝有麥克風(fēng)單元，麥克風(fēng)單元具有箱體，具有內(nèi)部空間；間隔構(gòu)件，設(shè)置在箱體內(nèi)，并將內(nèi)部空間分割為第一空間和第二空間，且至少一部分由振動膜構(gòu)成；電信號輸出電路，基于振動膜的振動，輸出作為第一聲音信號的電信號；在箱體形成有使第一空間和箱體的外部空間連通的第一貫通孔和使第二空間和箱體的外部空間連通的第二貫通孔；聲音輸出部具有周圍噪音檢測部，基于第一聲音信號，檢測通話時的周圍噪音；音量控制部，基于所檢測到的周圍噪音的大小，控制揚(yáng)聲器的音量。
文檔編號H04M1/60GK101330769SQ200810125329
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者高野陸男, 杉山精, 福岡敏美, 小野雅敏, 堀邊隆介, 田中史記, 丁子英樹, 豬田岳司 申請人:株式會社船井電機(jī)新應(yīng)用技術(shù)研究所, 船井電機(jī)株式會社