携帯電話およびマイクロホンユニット
【課題】外形が小さく、かつ、雑音除去が可能な高品質のマイクロホンユニットを備えた携帯電話および当該マクロフォンユニットを提供する。
【解決手段】マイクロホンユニットは、内部空間を有する筐体１０と、筐体１０内に設けられ、内部空間を第１の空間１０２と第２の空間１０４とに分割する仕切り部２０と、を含む。筐体１０には、第１の空間１０２と筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、第２の空間１０４と筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔と、が形成され、仕切り部２０は、第１の空間１０２からの音圧と第２の空間１０４からの音圧とを受けて振動する振動膜３０と、振動膜３０に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ・・・と、を有し、仕切り部２０は、音波を伝搬する媒質の、筐体の内における第１の空間と第２の空間との間の相互移動を遮断するように構成されている。
【解決手段】マイクロホンユニットは、内部空間を有する筐体１０と、筐体１０内に設けられ、内部空間を第１の空間１０２と第２の空間１０４とに分割する仕切り部２０と、を含む。筐体１０には、第１の空間１０２と筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、第２の空間１０４と筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔と、が形成され、仕切り部２０は、第１の空間１０２からの音圧と第２の空間１０４からの音圧とを受けて振動する振動膜３０と、振動膜３０に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ・・・と、を有し、仕切り部２０は、音波を伝搬する媒質の、筐体の内における第１の空間と第２の空間との間の相互移動を遮断するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率良く雑音を除去するマイクロホンユニットを備えた携帯電話および当該マイクロホンユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電話などによる通話や、音声認識、音声録音などに際しては、目的の音声（ユーザの音声）のみを収音することが好ましい。しかし、音声入力装置の使用環境においては、背景雑音などのように目的の音声以外の音が存在することがある。そのため、雑音が存在する環境で使用される場合においても、ユーザの音声を正確に抽出することを可能にするための、雑音を除去する機能を有する音声入力装置の開発が進んでいる。
【０００３】
雑音が存在する使用環境で雑音を除去する技術としては、マイクロホンユニットに鋭い指向性を持たせる方法、あるいは、音波の到来時刻差を利用して音波の到来方向を識別して信号処理により雑音を除去する方法が知られている。特に、近年では、電子機器の小型化が進んでおり、音声入力装置を小型化する技術が重要になっている。
【０００４】
たとえば、特開平７−３１２６３８号公報（特許文献１）には、複数のマイクロホンが互いに別体で構成され、かつ互いに隔てて配置されるハンズフリー通話装置が開示されている。信号増幅部は、マイクロホン毎に設けられた増幅用オペアンプと、増幅されたマイクロホンの出力信号に対して差分増幅を行う差分増幅回路と、で構成される。差分増幅により同時入力されるノイズが相殺されることによって、当該ノイズが低減される。
【０００５】
また、特開平９−３３１３７７号公報（特許文献２）には、第１のマイクロホンより音声信号を入力し、一方、第２のマイクロホンより雑音、音声信号を入力するノイズキャンセル回路が開示されている。当該ノイズキャンセル回路では、該第２のマイクロホンからの雑音・音声信号を位相反転して前記第１のマイクロホンからの音声信号と合成し、雑音信号を低減させた信号とし、使用する装置の音声入力へ入力する。同時に雑音、音声信号を位相反転したものを前記装置の音声出力信号と合成しスピーカーより出力することにより周囲の雑音を低減させる。
【０００６】
また、特開２００１−１８６２４１号公報（特許文献３）には、レシーバおよびマイクとは指向方向が逆向きとなるように設けたスピーカからの出力信号から、アンプおよびローパスフィルタによって周囲雑音に応じた雑音信号を抽出する電話端末装置が開示されている。当該電話端末装置においては、この抽出した雑音信号をミキサにて、位相を１８０度ずらした上でマイクからの出力信号に合成することでマイクからの出力信号に含まれる同様なノイズ成分を低減する。
【０００７】
また、国際公開第２００２／１５６３６号パンフレット（特許文献４）には、固定の穿孔部材、穿孔部材から間隔を空けて配置された自由に移動可能な振動板、振動板と周囲近辺の穿孔部材との間の適切な間隔を維持する穿孔部材にある支持リング、および、振動板が支持リングの上に自由に留まるが、振動板を穿孔部材から機械的に分離するコンプライアントな懸架バネを含む小型ブロードバンド変換器が開示されている。そして、別の実施形態に従って、シリコンベースデバイスに使用される隆起型微小構造が開示される。隆起型微小構造は、膜を支持するリブ構造の側壁を有する略平坦な膜を含む小型ブロードバンド変換器が開示されている。
【０００８】
また、特開平７−３０７９９０号公報（特許文献５）には、ハウジング内に１次差分マイクロホンを取り付け、マイクロホン・ダイアフラムの前後に隣接して前部空洞と後部空洞を形成する単一ダイアフラム２次差分マイクロホン組立体が開示されている。当該マイクロホン組立体においては、２個の前部導管が２個のポートから前部空洞へ、同様に、２個の後部導管が２個の後部ポートから後部空洞へ、それぞれ音響エネルギを伝達する。導管はすべて、それぞれのポートからダイアフラムへの等価の音響伝達関数を有する。４個のポートは、一つの直線の軸に沿って、２個の後部ポートが前部ポートの間にはさまれるように並べられる。各前部ポートとそれぞれに隣接する後部ポートとの間の距離は等しくなっている。
【０００９】
また、特開２０００−３５０２９６号公報（特許文献６）には、シリコンウェハーから形成されたダイアフラム部材で、下面側から異方性エッチングを施して、下に向って開口し断面形状が台形をなす凹部を形成して、ダイアフラム部材を形成するマイクロホンが開示されている。このダイアフラム部材は、環状のベースとベースに支持されたシリコンダイアフラムとから構成される。シリコンダイアフラムの上には４つのピエゾ抵抗素子が抵抗ブリッジ回路を構成し、露出面を覆うようにシリコンダイアフラムの上に絶縁性薄膜を形成する。
【００１０】
また、特開２００１−２５０９５号公報（特許文献７）には、シリコンダイアフラムの上に４つのピエゾ抵抗素子を形成する自励振型マイクロホンが開示されている。ピエゾ抵抗素子の露出面を覆うようにシリコンダイアフラムの上に絶縁性薄膜を形成した後、ピエゾ抵抗素子の上に下側電極、圧電セラミックス層、上側電極を形成する。
【００１１】
また、特開平９−３７３８２号公報（特許文献８）には、音によって振動する振動板に感熱抵抗体を設け、振動板が振動したときの感熱抵抗体の抵抗値の変化を電気信号としてとらえるようにしたマイクロホンが開示されている。
【特許文献１】特開平７−３１２６３８号公報
【特許文献２】特開平９−３３１３７７号公報
【特許文献３】特開２００１−１８６２４１号公報
【特許文献４】国際公開第２００２／１５６３６号パンフレット
【特許文献５】特開平７−３０７９９０号公報
【特許文献６】特開２０００−３５０２９６号公報
【特許文献７】特開２００１−２５０９５号公報
【特許文献８】特開平９−３７３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、マイクロホンユニットに鋭い指向性を持たせるためには、多数の振動膜を並べる必要があり、小型化が困難である。また、音波の到来時刻差を利用して音波の到来方向を精度よく検出するためには、複数の振動膜を、可聴音波の数波長分の１程度の間隔で設置する必要があり、小型化が困難である。特に、マイクロホンが、複数の収音素子と、当該収音素子から出力された出力信号に基づいて所定の演算処理を行う信号処理部と、を備える場合には、マイクロホンの製造コストも増大してしまう。
【００１３】
本発明は前記問題点を解決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、外形が小さく、かつ、雑音除去が可能な高品質のマイクロホンユニットを備えた携帯電話および当該マイクロホンユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明のある局面に従えば、マイクロホンユニットを備えた携帯電話であって、マイクロホンユニットは、内部空間を有する筐体と、筐体内に設けられ、内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含む。筐体には、第１の空間と筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、第２の空間と筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔とが、入力される音声の進行方向に並べて形成される。仕切り部は、第１の空間からの音圧と第２の空間からの音圧とを受けて振動する振動膜と、振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有する。仕切り部は、音波を伝搬する媒質の、筐体の内における第１の空間と第２の空間との間の相互移動を遮断するように構成されている。マイクロホンユニットは、ピエゾ抵抗素子を介して、振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む。
【００１５】
この発明の別の局面に従えば、マイクロホンユニットを備えた携帯電話であって、マイクロホンユニットは、内部空間を有する筐体と、筐体内に設けられ、内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含む。筐体には、第１の空間と筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、第２の空間と筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔とが、入力される音声の進行方向に並べて形成される。仕切り部は、筐体内周に配置され、第１の空間と第２の空間とを連通する第３の貫通孔が形成された振動膜保持部材と、外周が振動膜保持部材に密着されて第３の貫通孔を塞ぐとともに、第１の空間からの音圧と第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有する。マイクロホンユニットは、ピエゾ抵抗素子を介して、振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む。
【００１６】
この発明のさらに別の局面に従うと、マイクロホンユニットは、内部空間を有する筐体と、筐体内に設けられ、内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含む。筐体には、第１の空間と筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、第２の空間と筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔と、が形成される。仕切り部は、第１の空間からの音圧と第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有する。仕切り部は、音波を伝搬する媒質の、筐体の内における第１の空間と第２の空間との間の相互移動を遮断するように構成されている。マイクロホンユニットは、ピエゾ抵抗素子を介して、振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む。
【００１７】
この発明のさらに別の局面に従うと、マイクロホンユニットは、内部空間を有する筐体と、筐体内に設けられ、内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含む。筐体には、第１の空間と筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、第２の空間と筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔と、が形成される。仕切り部は、筐体内周に配置され、第１の空間と第２の空間とを連通する第３の貫通孔が形成された振動膜保持部材と、全外周が振動膜保持部材に密着されて第３の貫通孔を塞ぐとともに、第１の空間からの音圧と第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有する。マイクロホンユニットは、ピエゾ抵抗素子を介して、振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む。
【００１８】
好ましくは、振動膜には複数のピエゾ抵抗素子が取り付けられている。
さらに好ましくは、振動膜の両側に、それぞれ少なくとも１つのピエゾ抵抗素子が取り付けられている。
【００１９】
さらに好ましくは、電気信号出力回路は、複数のピエゾ抵抗素子から構成されるブリッジ回路を有する。
【００２０】
さらに好ましくは、振動膜は、振動膜保持部材に密着される基部と、基部の間に張られる膜部と、を有し、ピエゾ抵抗素子は、振動膜の外周部分に取り付けられている。
【００２１】
さらに好ましくは、携帯電話であって、上記のマイクロホンユニットが実装される。
さらに好ましくは、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とが外部から入力される音声の進行方向に並べて形成される。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、この発明によって、外形が小さく、かつ、雑音除去が可能な高品質のマイクロホンユニットを備えた携帯電話および当該マイクロホンユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
＜携帯電話１００の構成＞
まず、本実施の形態に係る携帯電話１００の全体構成について説明する。図１は本実施の形態に係る携帯電話１００を示す外観斜視図である。図１を参照して、携帯電話１００は、第１の筐体１１６と、第２の筐体１１７と、スピーカ１７４と、モニタ１５０と、カメラ１４２と、入力部１２０と、マイク１７２とを含む。第１の筐体１１６と第２の筐体１１７とは、接続部１０６にて折畳み可能に接続されている。図１には、携帯電話１００として、代表的に折畳式の携帯電話を示すが、このような形式に限定されるものではない。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る携帯電話１００のハードウェア構成について説明する。図２は本実施の形態に係る携帯電話１００のハードウェア構成を示すブロック図である。図２を参照して、本実施の形態に係る携帯電話１００は、アンテナ１０８と、アンテナ１０８にて受信された無線信号の入力を受ける無線通信部１０７と、データを格納するＲＡＭ(Random Access Memory)３と、制御プログラムなどを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)４と、外部から各種指令の入力を受け付ける入力部１２０と、携帯電話１００の各動作を制御するための制御部１１０と、画像を表示するためのモニタ１５０と、外部（ユーザ）からの音声が入力されるマイク１７２と、制御部１１０から出力された電気信号（音声信号）に基づいて音声を出力するスピーカ１７４と、を備える。
【００２６】
無線通信部１０７は、制御部１１０からの制御指令に応じて、制御部１１０から出力されるデジタルの送話音声データを送話音声信号へと変換し、アンテナ１０８を介して無線信号（送話音声信号）を発信する。そして、無線通信部１０７は、制御部１１０からの制御指令に応じて、アンテナ１０８を介して外部からの無線信号（受話音声信号）を受信し、受話音声信号をデジタルの受話音声データへと変換して制御部１１０へ入力する。
【００２７】
制御部１１０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）やその他の演算処理装置から構成されるものである。制御部１１０と他の構成要素とは信号線を介して相互に接続されている。制御部１１０は、無線通信部１０７などの他の構成要素と連係しながら、携帯電話１００が有する通話機能を実現する。また、制御部１１０は、携帯電話１００の各要素を制御するものであって、入力部１２０から入力される指令に基づいて各種の演算を実施する装置である。
【００２８】
入力部１２０は、機能キー群１２１やテンキー群１２２から構成されるものであって、ユーザからの各種命令や各種情報を受け付けて、制御部１１０へ出力する。モニタ１５０は、液晶パネルやＣＲＴから構成されるものであって、制御部１１０が出力したポインタや文字やイラストなどから構成される情報を表示する。そして、マイク１７２は、ユーザからの送話音声を受け付けるものであって、筐体１１６に形成されたマイク孔１７３の内側にはマイクロホンユニット１が格納されている。
【００２９】
＜マイクロホンユニット１の構成＞
次に、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１について説明する。図３は本実施の形態に係るマイクロホンユニット１を示す外観斜視図である。図４（Ａ）は本実施の形態に係るマイクロホンユニット１の概略側面断面図である。図４（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＩＶＢ−ＩＶＢ正面断面図である。
【００３０】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、図３、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、筐体１０を含む。筐体１０は、マイクロホンユニット１の外形を構成する部材である。筐体１０（マイクロホンユニット１）の外形は多面体構造となっていてもよい。たとえば、筐体１０の外形は、図３に示すように、六面体（直方体又は立方体）となっていてもよい。ただし、筐体１０の外形は六面体以外の多面体構造となっていてもよい。あるいは、筐体１０の外形は、球状構造（半球状構造）等の、多面体以外の構造となっていてもよい。
【００３１】
筐体１０は、図４（Ａ）に示すように、内部空間１０１（第１および第２の空間１０２，１０４）を有する。すなわち、筐体１０は所定の空間を区画する構造をなしており、内部空間１０１とは、筐体１０によって区画される空間である。筐体１０は、内部空間１０１と、筐体１０の外部の空間（外部空間１０３）とを電気的・磁気的に遮蔽する遮蔽構造（電磁シールド構造）になっていてもよい。この場合は、後述する振動膜３０および電気信号出力回路４０が、筐体１０の外部（外部空間１０３）に配置された電子部品の影響を受けにくくなり、精度の高い雑音除去機能を実現することが可能なマイクロホンユニット１を提供することができる。
【００３２】
そして、筐体１０には、図３および図４（Ａ）に示すように、筐体１０の内部空間１０１と外部空間１０３とを連通させる貫通孔が形成されている。本実施の形態では、筐体１０には、第１の貫通孔１２と第２の貫通孔１４とが形成されている。第１の貫通孔１２は、第１の空間１０２と外部空間１０３とを連通する貫通孔である。第２の貫通孔１４は、第２の空間１０４と外部空間１０３とを連通する貫通孔である。
【００３３】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、マイク孔１７３から第２の貫通孔１４までの距離が、マイク孔１７３から第１の貫通孔１２までの距離よりも長くなるように構成されている。より詳細には、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、マイク孔１７３から第１の貫通孔１２を介して振動膜３０へ到達する音波の伝搬距離と、マイク孔１７３から第２の貫通孔１４を介して振動膜３０へ到達する音波の伝搬距離とが異なるように構成されている。
【００３４】
前記第１および第２の貫通孔１２，１４の外形は特に限定されるものではないが、たとえば図３に示すように、円形となっていてもよい。ただし、第１および第２の貫通孔１２，１４の外形は、円形以外の形状であってもよく、たとえば矩形であってもよい。
【００３５】
本実施の形態では、図３および図４（Ａ）に示すように、第１および第２の貫通孔１２，１４は、六面体構造（多面体構造）をなす筐体１０の１つの面１５（同一面）に形成されている。ただし、変形例として、第１および第２の貫通孔１２，１４は、それぞれ、多面体の異なる面に形成されていてもよい。たとえば、第１および第２の貫通孔１２，１４は、六面体の対向する面に形成されていてもよく、六面体の隣り合う面に形成されていてもよい。また、本実施の形態では、筐体１０には、１つの第１の貫通孔１２と１つの第２の貫通孔１４とが形成されている。ただし、本発明はこれに限られず、筐体１０には、複数の第１の貫通孔１２および複数の第２の貫通孔１４が形成されていてもよい。
【００３６】
＜仕切り部２０の構成＞
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、仕切り部２０を含む。前述したように、図４（Ｂ）は、仕切り部２０を正面から観察した図である。仕切り部２０は、筐体１０内に、内部空間１０１を分割するように設けられる。本実施の形態では、仕切り部２０は、内部空間１０１を、第１の空間１０２および第２の空間１０４に分割するように設けられる。すなわち、第１および第２の空間１０２，１０４は、それぞれが、筐体１０および仕切り部２０で区画された空間である。
【００３７】
図５は仕切り部２０を示す側面断面図である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５に示すように、仕切り部２０は、振動膜３０と、振動膜３０を保持する保持部材３２とを含む。保持部材３２は、前記筐体１０内周に配置される。保持部材３２は、前記筐体１０の内部に密着して取り付けられるものであってもよいし、前記筐体１０と一体的に形成されるものであってもよい。そして、保持部材３２には、前記第１の空間１０２と前記第２の空間１０４とを連通する第３の貫通孔３２ｂが形成されている。
【００３８】
振動膜３０は、シリコン基部３０ａと、膜部３０ｂと、処理面３０ｃとから構成されるものである。つまり、振動膜３０は、少なくとも一部が膜部３０ｂで構成されており、より詳細には、少なくとも一部が膜薄に形成されている。膜部３０ｂは、音波が入射すると、当該膜部３０ｂの法線方向に振動する部材である。そして、マイクロホンユニット１は、膜部３０ｂの振動に基づいて電気信号を抽出することにより、膜部３０ｂに入射した音声に応じた電気信号を出力する。すなわち、膜部３０ｂは、マイクロホン（音響信号を電気信号に変換する電気音響変換器）を構成する振動膜である。
【００３９】
また、振動膜３０（膜部３０ｂ）は、第１および第２の面３５，３７を有する。第１の面３５は第１の空間１０２に対向する面であり、第２の面３７は第２の空間１０４に対向する面である。
【００４０】
なお、本実施の形態では、膜部３０ｂは、図４（Ａ）に示すように、法線が筐体１０の面１５に平行に延びるように設けられている。言い換えると、本実施の形態では、振動膜３０は、面１５と直交するように設けられている。そして、振動膜３０は、第２の貫通孔１４の下方（近傍）に配置されている。すなわち、振動膜３０は、第１の貫通孔１２からの距離と、第２の貫通孔１４からの距離とが等しくならないように配置されている。しかし、振動膜３０が配置される位置は上記の形態に限定されるものではなく、振動膜３０は、第１および第２の貫通孔１２，１４の中間に配置されていてもよいし、その法線が筐体１０の面１５と平行でなくてもよい。
【００４１】
ここで、図６（Ａ）は現在主流となっているコンデンサ型マイクロホン２００を示す側面断面図である。図６（Ｂ）は図６（Ａ）におけるＶＩＢ−ＶＩＢ端面図である。より詳しくは、図６（Ｂ）は振動膜２０２を取り外した状態のコンデンサ型マイクロホン２００を示す概略正面断面図であって、電極２０４を示すものである。図６（Ａ）に示すように、現在主流となっているコンデンサ型マイクロホン２００には、振動膜２０２の端部と電極２０４との間や、振動膜２０２の端部とシリコン基板２０１との間に微小な隙間（図６（Ａ）における右側の隙間であって、以下、第１の隙間という。）が設けられている。すなわち、従来のコンデンサ型マイクロホンにおいては、振動膜２０２と電極２０４との間や、振動膜２０２とシリコン基板２０１との間が完全に密閉されていない。
【００４２】
振動膜２０２は、音波を受けて振動する膜（薄膜）であって、導電性を有し、電極の一端を形成している。そして、電極２０４は、振動膜２０２と対向して配置されている。これにより、振動膜２０２と電極２０４とは容量を有する。コンデンサ型マイクロホン２００に音波が入射すると、振動膜２０２が振動して、振動膜２０２と電極２０４との間隔が変化し、振動膜２０２と電極２０４との間の静電容量が変化する。
【００４３】
この静電容量の変化を、たとえば電圧の変化として取り出すことによって、振動膜２０２の振動に基づく電気信号を取得することができる。すなわち、コンデンサ型マイクロホン２００に入射する音波を、電気信号に変換して出力することができる。なお、コンデンサ型マイクロホン２００では、電極２０４が、音波の影響を受けない構造であることが好ましく、たとえば、電極２０４はメッシュ構造をなしている。
【００４４】
また、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、現在主流となっているコンデンサ型マイクロホン２００には、電極２０４から振動膜２０２方向へと複数の突起２０５が形成されている。そして、このようなコンデンサ型マイクロホン２００においては、当該マイクロホン２００の使用時に、すなわち電極間（振動膜２０２と電極２０４）に電圧をかけた際に、振動膜２０２が静電引力によって電極２０４上に形成された突起２０５に接触するように構成されている。
【００４５】
しかし、前記電極２０４上に形成された複数の突起２０５の間には、複数の隙間（以下、第２の隙間という。）が存在する。このため、第１の隙間および第２の隙間を介して振動膜２０２の周囲を空気が流れる構成となっている。このような前記第１の隙間および第２の隙間を設ける構成や、電極２０４をメッシュ構造とする構成は、入射される音波によって振動膜２０２がより顕著（敏感）に振動することを目的としている。
【００４６】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５に戻って、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、後述するように、膜部３０ｂが、第１の空間１０２を介して振動膜３０に伝搬してくる音圧と、第２の空間を介して振動膜３０に伝搬してくる音圧とを受ける構成となっている。そして、第１の空間１０２を介して振動膜３０に伝搬してくる音圧と、第２の空間を介して振動膜３０に伝搬してくる音圧とから生じる音圧差によって、振動膜３０が振動する構成となっている。
【００４７】
このため、当該音圧差に応じて膜部３０ｂが正確に振動できるように、仕切り部２０は、音圧を伝搬する媒質が、筐体１０の内部で、第１の空間１０２と第２の空間１０４との間を相互に移動しないように（移動できないように）形成されていることが好ましい。たとえば、仕切り部２０は、内部空間１０１（第１および第２の空間１０２，１０４）を筐体１０内部で気密に分離する、気密隔壁であることが好ましい。
【００４８】
そこで本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、コンデンサ型マイクロホン２００ではなく、図５に示すような膜部３０ｂにピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが取り付けられた振動膜３０を備えている。より詳細には、前記仕切り部２０は、筐体１０の内周面に当該内周面に密着されて配置される保持部材３２と、保持部材３２に形成された第３の貫通孔３２ｂと、前記貫通孔３２ｂに密着して取り付けられる振動膜３０と、振動膜３０に形成された膜部３０ｂと、前記振動膜３０（膜部３０ｂ）の表面に取り付けられたピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄと、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄのそれぞれに接続される複数の電極７１とを含む。
【００４９】
以下、振動膜３０およびピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの形成方法について、説明する。図５に示すように、シリコンウェハー（シリコン基部３０ａ）の背面側から異方性エッチングにより前方へ向かって開口し、側面断面視において台形形状をなすように膜部３０ｂを形成する。次に、シリコン基部３０ａおよび膜部３０ｂの表面（前面）全体をＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ化する処理を施して、処理面３０ｃを形成する。次に、膜部３０ｂ前方の処理面３０ｃ上に、単結晶シリコン、他結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコン材をエピタキシャル成長させる。そして、エピタキシャル成長させたシリコン内部に不純物を拡散させてピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを形成する。
【００５０】
前述したように、仕切り部２０は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５に示したように、振動膜３０を保持するための保持部材３２を含んでいる。そして、保持部材３２は、筐体１０の内壁面に隙間無く密着されている。保持部材３２を筐体１０の内壁面に隙間無く密着させ、かつ、振動膜３０を保持部材３２に隙間無く密着させることにより、第１および第２の空間１０２，１０４を気密に分離することができる。つまり、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、振動膜３０を、コンデンサ型マイクロホンではなく、ピエゾ抵抗素子７０ａが取り付けられた振動膜３０としているため、振動膜３０自体に気密性を備えることが容易であり、仕切り部２０が第１および第２の空間１０２，１０４を気密に分離することができる。その結果、振動膜３０が前記音圧差に基づいて正確に振動することが可能になる。
【００５１】
言い換えれば、振動膜３０上にピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを取り付ける構成にすることにより、振動膜３０によって、より詳しくは、膜部３０ｂやシリコン基部３０ａによって、前記保持部材３２に形成された第３の貫通孔３２ｂを実質的に密閉することができるようになる。本実施の形態に係るマイクロホンユニット１のように、音圧差に基づいて音声信号を得る構成においては、膜部３０ｂ上にピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを取り付ける構成にすることによって、音波を伝搬する媒質が、第１の空間１０２と第２の空間１０４との間を往来することを防止することができ、より正確な音圧差に応じた信号を取得することが可能になる。
【００５２】
図７（Ａ）は、振動膜３０とピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄとを示す正面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ概略断面図である。振動膜３０および膜部３０ｂの外形は特に限定されるものではない。本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、図４（Ｂ）および図７（Ａ）に示すように、振動膜３０および膜部３０ｂの外形は円形をなしている。また、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、膜部３０ｂと第１および第２の貫通孔１２，１４とは、径が（ほぼ）同じ円形としている。
【００５３】
前述したように、振動膜３０は、シリコン基部３０ａと膜部３０ｂとから構成される。そして、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、膜部３０ｂの表面（第１の面３５）には、当該膜部３０ｂの外周部に沿って、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが配置されている。本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、膜部３０ｂの外周部に沿って４つのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが取り付けられている。ここで、図７（Ｂ）に示すように、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄは、膜部３０ｂの第１の面３５に埋め込まれる構成であってもよい。
【００５４】
それぞれのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄは、正面視において略長方形の形状となるように形成されており、その長軸が同一方向となるように振動膜３０に取り付けられている。これによって、膜部３０ｂが振動した際に、膜部３０ｂの半径方向に配置されたピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｃに生じる抵抗値と、膜部３０ｂの周方向に配置されたピエゾ抵抗素子７０ｂ，７０ｃに生じる抵抗値とが異なる。その結果、後述するように、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを組み込んだブリッジ回路７５から、振動膜３０の振動に対応した電気信号が出力される。つまり、前記音圧差に応じた電気信号が出力される。
【００５５】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、振動膜３０（膜部３０ｂ）の振動に応じて、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを介して電気信号を出力する電気信号出力回路４０を含む。電気信号出力回路４０は、少なくとも一部が、筐体１０の内部空間１０１内に形成されてもよい。電気信号出力回路４０は、たとえば、筐体１０の内壁面に形成されてもよい。すなわち、本実施の形態では、筐体１０を電気回路の回路基板として利用してもよい。
【００５６】
図８は本実施の形態に係るマイクロホンユニット１に適用可能な電気信号出力回路４０の一例を示す回路図である。電気信号出力回路４０は、膜部３０ｂに取り付けられたピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの抵抗値の変化に基づく電気信号を、信号増幅回路４４にて増幅して出力するように横成されている。より詳細には、膜部３０ｂが振動することによって、それぞれのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの抵抗値が変化する。当該抵抗値の変化に応じて、ブリッジ回路７５内におけるピエゾ抵抗素子７０ａとピエゾ抵抗素子７０ｂとの間に位置するノードＮ１と、ピエゾ抵抗素子７０ｃとピエゾ抵抗素子７０ｄとの間に位置するノードＮ２と、の間に発生する電位の差が変化する。そして、当該電位差の変化に応じた電気信号が、信号増幅回路４４によって増幅されて電気信号出力回路４０から出力される。
【００５７】
また、電気信号出力回路４０は、オペアンプ４８を含んで構成されている。これにより、ブリッジ回路７５の電位差（ノードＮ１とノードＮ２との電位差）の変化を精密に取得することが可能になる。
【００５８】
また、電気信号出力回路４０は、ゲイン調整回路４５を含んで構成されている。ゲイン調整回路４５は、信号増幅回路４４の増幅率（ゲイン）を調整する役割を果たす。
【００５９】
前述したように、ブリッジ回路７５、信号増幅回路４４、オペアンプ４８は、筐体１０の内壁面に形成されていてもよい。そして、ゲイン調整回路４５は、筐体１０の内部に設けられていてもよいし、筐体１０の外部に設けられていてもよい。また、電気信号出力回路４０は、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路や、デジタル信号を圧縮（符号化）する圧縮回路などをさらに含んでいてもよい。
【００６０】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、振動膜３０の前方から入力される音圧と、振動膜３０の後方から入力される音圧とを受けて、それらの音圧差に基づいて電気信号を出力する構成となっている。そのため、振動膜３０、特に膜部３０ｂの構成が前部と後部とで対称的な構成となっていることが好ましい。たとえば、コンデンサ型マイクロホン２００の場合には、一方に振動膜２０２が他方に電極２０４が配置されているので、振動膜２０２の前方と後方から同じ音圧の音波が入力されても、後方から入力される音波のみが電極２０４にて減衰されてしまうという問題点がある。
【００６１】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、１枚の膜部３０ｂにピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが取り付けられている構成となっているため、膜部３０ｂの構成を前部と後部とでほぼ対称的な構成とすることができる。
【００６２】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、以上のように構成されている。本実施の形態に係るマイクロホンユニット１によると、簡単な横成で、精度の高い雑音除去機能を実現することができる。以下、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１の雑音除去原理について説明する。
【００６３】
＜マイクロホンユニット１の雑音除去原理＞
（１）マイクロホンユニット１の横成と振動膜３０の振動原理
はじめに、マイクロホンユニット１の構成から導き出される、振動膜３０の振動原理について説明する。
【００６４】
前述したように、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１では、振動膜３０（膜部３０ｂ）は、第１および第２の空間１０２，１０４を介して両側（第１および第２の面３５，３７）から音圧を受ける。そのため、振動膜３０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３０にて打ち消しあい、振動膜３０は振動しない。逆に言うと、振動膜３０は、両側に受ける音圧に差があるときに、その音圧の差によって振動する。
【００６５】
また、第１および第２の貫通孔１２，１４に入射した音波の音圧は、第１および第２の空間１０２，１０４の内壁面に均等に伝達される（パスカルの原理）。そのため、振動膜３０の第１の空間１０２を向く面（第１の面３５）は、第１の貫通孔１２に入射した音圧と等しい音圧を受け、振動膜３０の第２の空間１０４を向く面（第２の面３７）は、第２の貫通孔１４に入射した普圧と等しい音庄を受ける。
【００６６】
すなわち、第１および策２の面３５，３７が受ける音圧は、それぞれ、第１および第２の貫通孔１２，１４に入射した音の音圧であり、振動膜３０は、第１および第２の面３５，３７（第１および第２の貫通孔１２，１４）に入射した音波の音圧の差によって振動する。
【００６７】
（２）音波の性質
次に音波の性質について説明する。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。図９は音圧と音源からの距離との関係を示すグラフである。図９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。
【００６８】
後述するように、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１を、携帯電話１００に代表される接話型の音声入力装置２に適用する場合、ユーザの音声は、マイクロホンユニット１（第１および第２の貫通孔１２，１４）の近傍から発生する。そのため、ユーザの音声は、第１および第２の貫通孔１２，１４の間で大きく減衰し、第１および第２の貫通孔１２，１４に入射するユーザ音声の音圧、すなわち、第１および第２の面３５，３７に入射するユーザ音声の音圧には、大きな差が現れる。
【００６９】
これに対して雑音成分は、ユーザの音声に比べて、音源が、マイクロホンユニット１（第１および第２の貫通孔１２，１４）から遠い位置に存在する。そのため、雑音の音圧は、第１および第２の貫通孔１２，１４の間でほとんど減衰せず、第１および第２の貫通孔１２，１４に入射する雑音による音圧には、ほとんど差が現れない。
【００７０】
（３）雑音除去原理
次に本実施の形態に係るマイクロホンユニットにおける雑音除去原理について説明する。上述したように、振動膜３０は、第１および第２の面３５，３７に同時に入射する音波の音圧の差によって振動する。そして、第１および第２の面３５，３７に入射する雑音の音圧の差は非常に小さいため、振動膜３０で打ち消される。これに対して、第１および第２の面３５，３７に入射するユーザ音声の音圧の差は大きいため、ユーザ音声は振動膜３０で打ち消されず、振動膜３０を振動させる。
【００７１】
このことから、マイクロホンユニット１によると、振動膜３０は、ユーザの音声のみによって振動しているとみなすことができる。そのため、マイクロホンユニット１（電気信号出力回路４０）から出力される電気信号は、雑音が除去された、ユーザ音声のみを示す信号とみなすことができる。
【００７２】
すなわち、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１によると、簡易な構成で、雑音が除去されたユーザ音声を示す電気信号を取得することが可能な音声入力装置を提供することができる。
【００７３】
＜作用と効果＞
以下、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１が奏する作用と効果についてまとめる。
【００７４】
先に説明したように、マイクロホンユニット１によると、振動膜３０の振動を示す電気信号（振動膜３０の振動に基づく電気信号）を取得するだけで、雑音成分が除去された音声を示す電気信号を取得することができる。すなわち、マイクロホンユニット１では、複雑な解析演算処理を行うことなく雑音除去機能を実現することができる。そのため、簡単な構成で、雑音除去が可能な高品質のマイクロホンユニットを提供することができる。特に、仕切り部２０が、音波を伝搬する媒質の、前記筐体の内における前記第１の空間１０２と第２の空間１０４との間の相互移動を遮断するように構成されているため、振動膜３０を介して正確な音圧差に応じた音声信号を得ることが可能になる。
【００７５】
なお、マイクロホンユニット１によると、壁などで反射した後に振動膜３０（第１および第２の面３５，３７）に入射したユーザ音声成分も除去することができる。詳しくは、壁などで反射したユーザ音声は、長距離を伝搬した後にマイクロホンユニット１に入射するため、通常のユーザ音声よりも遠くに存在する音源から発生した音声であるとみなすことができ、かつ、反射により大きくエネルギを消失しているため、雑音成分と同様に、第１および第２の貫通孔１２，１４の間で音圧が大きく減衰することがない。そのため、このマイクロホンユニット１によると、壁などで反射した後に入射するユーザ音声成分も、雑音と同様に（雑音の一種として）除去される。
【００７６】
つまり、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１を利用すれば、雑音を含まない、ユーザ音声を示す信号を取得することができる。その結果、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１を利用することで、精度の高い音声認識や音声認証、コマンド生成処理を実現することができる。
【００７７】
＜振動膜３０の変形例＞
図１０（Ａ）は、振動膜３０♯とピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの変形例を示す正面図である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）におけるＸＢ−ＸＢ概略断面図である。
【００７８】
前述したように、振動膜３０♯は、シリコン基部３０ａと膜部３０ｂとから構成される。そして、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、膜部３０ｂの両面（第１の面３５と第２の面３７）には、当該膜部３０ｂの外周部にそって、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが配置されている。本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、膜部３０ｂの外周部に沿って８つのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが埋め込まれている。
【００７９】
それぞれのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄは、正面視において略長方形の形状となるように形成されており、その長軸が同一方向となるように振動膜３０♯に取り付けられている。これによって、膜部３０ｂが振動した際に、膜部３０ｂの半径方向に配置されたピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｃと、膜部３０ｂの周方向に配置されたピエゾ抵抗素子７０ｂ，７０ｃと、では異なる抵抗が生じる。その結果、前述したように、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを組み込んだブリッジ回路７５から、膜部３０ｂの振動に対応した電気信号が出力される。
【００８０】
ただし、第１の面３５に膜部３０ｂの半径方向に２つのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｃを配置して、第２の面に膜部３０ｂの周方向に２つのピエゾ抵抗素子７０ｂ，７０ｄを配置する構成としてもよい。前述したように、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、振動膜３０♯の前方から入力される音圧と、振動膜３０♯の後方から入力される音圧とを受けて、それらの音圧差に基づいて電気信号を出力する構成となっている。そのため、振動膜３０♯、特に膜部３０ｂの構成が前部と後部とで対称的な構成となっていることが好ましい。本変形例に係るマイクロホンユニット１は、１枚の膜部３０ｂの両側（第１の面３５と第２の面３７）にピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが取り付けられている構成となっているため、膜部３０ｂの構成を前部と後部とで更に対称的な構成とすることができる。これによって、振動膜３０♯の振動をより顕著に伝達することが可能になる。
【００８１】
＜その他の実施の形態＞
次に、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１の適用例を説明する。
【００８２】
はじめに、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１が実装された音声入力装置２の構成について説明する。図１１および図１２は、音声入力装置２の構成について説明するための図である。なお、以下に説明する音声入力装置２は、前述した携帯電話１００のマイク１７２のような接話型の音声入力装置であって、携帯電話１００以外にも、たとえば、トランシーバー等の音声通信機器や、入力された音声を解析する技術を利用した情報処理システム（音声認証システム、音声認識システム、コマンド生成システム、電子辞書、翻訳機や、音声入力方式のリモートコントローラなど）、あるいは、録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに適用することができる。
【００８３】
図１１は、音声入力装置２の構造を示す概略側面断面図である。図１１に示すように、音声入力装置２は、筐体５０（携帯電話１００の場合には、筐体１１７）を有する。筐体５０は、音声入力装置２の外形を構成する部材である。筐体５０には基本姿勢が設定されており、これにより、ユーザ音声の進行径路を規制することができる。筐体５０には、ユーザの音声を受け付けるための開口部５２が形成されている。
【００８４】
音声入力装置２では、マイクロホンユニット１は、筐体５０内部に設置される。マイクロホンユニット１は、第１および第２の貫通孔１２，１４が開口部５２に連通（重複）するように、筐体５０に設置されている。マイクロホンユニット１は、弾性体５４を介して、筐体５０に設置されている。これにより、筐体５０の振動がマイクロホンユニット１（筐体１０）に伝わりにくくなるため、マイクロホンユニット１を精度よく動作させることができる。
【００８５】
マイクロホンユニット１は、第１および第２の貫通孔１２，１４がユーザ音声の進行方向に沿ってずれて配置されるように、筐体５０に設置されることが好ましい。すなわち、携帯電話１００においては、第１および第２の貫通孔１２，１４が携帯電話１００の厚み方向に配置されることが好ましい。
【００８６】
そして、ユーザ音声の進行径路の上流側に配置される貫通孔を第１の貫通孔１２とし、下流側に配置される貫通孔を第２の貫通孔１４としてもよい。振動膜３０が第２の貫通孔１４の側方に配置されたマイクロホンユニット１を、上記のように配置すると、ユーザ音声を、振動膜３０の両面（第１および第２の面３５，３７）に同時に入射させることができる。詳しくは、マイクロホンユニット１では、第１の貫通孔１２の中心から第１の面３５までの距離が、第１の貫通孔１２から第２の貫通孔１４までの距離とほぼ等しくなるため、第１の貫通孔１２を通過したユーザ音声が第１の面３５に入射するまでに必要な時間は、第１の貫通孔１２上を通過したユーザ音波が第２の貫通孔１４を介して第２の面３７に入射するまでに必要な時間と、ほぼ等しくなる。
【００８７】
すなわち、ユーザが発声した音声が、第１の面３５に入射するまでにかかる時間と、第２の面３７に入射するまでにかかる時間とが等しくなる。そのため、ユーザ音声を、第１および第２の面３５，３７に同時に入射させることができ、位相ずれによるノイズが発生しないように、振動膜３０を振動させることができる。そのため、人の音声としては高周波帯域である７ｋＨｚ程度のユーザ音声が入力された場合でも、第１の面３５に入射する音圧と第２の面３７に入射する音圧との位相ひずみの影響を無視することができ、ユーザ音声を正確に示す電気信号を取得することが可能になる。
【００８８】
次に、図１２を参照して、音声入力装置２の機能について説明する。なお、図１２は、音声入力装置２の機能構成を示すブロック図である。
【００８９】
音声入力装置２は、上記の実施の形態に係るマイクロホンユニット１を有する。マイクロホンユニット１は、振動膜３０の振動に基づいて生成された電気信号を出力する。なお、マイクロホンユニット１から出力される電気信号は、雑音成分が除去された、ユーザ音声を示す電気信号である。
【００９０】
音声入力装置２は、演算処理部６０を有していてもよい。演算処理部６０は、マイクロホンユニット１（電気信号出力回路４０）から出力された電気信号に基づいて各種の演算処理を行う。演算処理部６０は、電気信号に対する解析処理を行ってもよい。演算処理部６０は、マイクロホンユニット１からの出力信号を解析することにより、ユーザ音声を発した人物を特定する処理（いわゆる音声認証処理）を行ってもよい。あるいは、演算処理部６０は、マイクロホンユニット１の出力信号を解析処理することにより、ユーザ音声の内容を特定する処理（いわゆる音声認識処理）を行ってもよい。
【００９１】
演算処理部６０は、マイクロホンユニット１からの出力信号に基づいて、各種のコマンドを作成する処理を行ってもよい。演算処理部６０は、マイクロホンユニット１からの出力信号を増幅する処理を行ってもよい。また、演算処理部６０は、後述する通信処理部６５の動作を制御してもよい。なお、演算処理部６０は、上記各機能を、ＣＰＵやメモリによる信号処理によって実現してもよい。あるいは、演算処理部６０は、上記各機能を、専用のハードウェアによって実現してもよい。
【００９２】
音声入力装置２は、通信処理部６５をさらに含んでもよい。通信処理部６５は、演算処理部６０からの制御指令に応じて、演算処理部６０から出力されるデジタルの送話音声データをアナログの送話音声信号へと変換し、アンテナなどを介して無線信号を発信する。すなわち、通信処理部６５は、音声入力装置２と、他の端末（携帯電話や、ホストコンピュータなど）との通信を制御する。
【００９３】
通信処理部６５は、ネットワークを介して、他の端末に信号（マイクロホンユニット１からの出力信号）を送信する機能を有していてもよい。また、通信処理部６５は、ネットワークを介して他の端末から信号を受信する機能を有していてもよい。そして、たとえば、ホストコンピュータで、通信処理部６５を介して取得した出力信号を解析処理して、音声認識装置や音声認証装置、コマンド生成処理や、データ蓄積処理など、種々の情報処理を行ってもよい。すなわち、音声入力装置２は、他の端末と協働して、情報処理システムを構成していてもよい。言い換えると、音声入力装置２は、情報処理システムを構築する情報入力端末であるとみなしてもよい。ただし、音声入力装置２は、通信処理部６５を有しない構成となっていてもよい。
【００９４】
なお、上述した演算処理部６０及び通信処理部６５は、パッケージングされた半導体装置（集積回路装置）として、筐体５０内に配置されていてもよい。ただし、本発明はこれに限られるものではない。例えば、演算処理部６０は、筐体５０の外部に配置されていてもよい。演算処理部６０が筐体５０の外部に配置されている場合、演算処理部６０は、通信処理部６５を介して、差分信号を取得してもよい。
【００９５】
なお、音声入力装置２は、表示パネルなどの表示装置や、スピーカ等の音声出力装置をさらに含んでいてもよい。また、音声入力装置２は、操作情報を入力するための操作キーをさらに含んでいてもよい。
【００９６】
以上のような構成を有する音声入力装置２は、雑音を含まない、入力音声を示す信号を取得することができ、精度の高い音声認識や音声認証、コマンド生成処理を実現することができる。また、音声入力装置２をマイクシステムに適用すれば、スピーカから出力されるユーザの声も、雑音として除去される。そのため、ハウリングが起こりにくいマイクシステムを提供することができる。
【００９７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本実施の形態に係る携帯電話を示す外観斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る携帯電話のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に係るマイクロホンユニットを示す外観斜視図である。
【図４】本実施の形態に係るマイクロホンユニットを示す概略図である。
【図５】仕切り部を示す側面断面図である。
【図６】現在主流となっているコンデンサ型マイクロホンを示す概略図である。
【図７】振動膜とピエゾ抵抗素子とを示す概略図である。
【図８】本実施の形態に係るマイクロホンユニットに適用可能な電気信号出力回路の一例を示す回路図である。
【図９】音圧と音源からの距離との関係を示すグラフである。
【図１０】振動膜とピエゾ抵抗素子との変形例を示す概略図である。
【図１１】音声入力装置の構造を示す概略側面断面図である。
【図１２】音声入力装置の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９９】
１ マイクロホンユニット、２ 音声入力装置、１０ 筐体、１２，１４ 貫通孔、３０，３０♯ 振動膜、３０ａ シリコン基部、３０ｂ 膜部、３０ｃ 処理面、３２ 保持部材、３２ｂ 貫通孔、４０ 電気信号出力回路、４２ コンデンサ、４４ 信号増幅回路、４５ ゲイン調整回路、４８ オペアンプ、５０ 筐体、５２ 開口部、５４ 弾性体、６０ 演算処理部、６５ 通信処理部、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ ピエゾ抵抗素子、７１ 電極、７５ ブリッジ回路、１００ 携帯電話、１０１ 内部空間、１０２ 第１の空間、１０４ 空間、１１０ 制御部、１７２ マイク、１７３ マイク孔、１７４ スピーカ、２００ コンデンサ型マイクロホン、２０２ 振動膜、２０４ 電極、２０５ 突起。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率良く雑音を除去するマイクロホンユニットを備えた携帯電話および当該マイクロホンユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電話などによる通話や、音声認識、音声録音などに際しては、目的の音声（ユーザの音声）のみを収音することが好ましい。しかし、音声入力装置の使用環境においては、背景雑音などのように目的の音声以外の音が存在することがある。そのため、雑音が存在する環境で使用される場合においても、ユーザの音声を正確に抽出することを可能にするための、雑音を除去する機能を有する音声入力装置の開発が進んでいる。
【０００３】
雑音が存在する使用環境で雑音を除去する技術としては、マイクロホンユニットに鋭い指向性を持たせる方法、あるいは、音波の到来時刻差を利用して音波の到来方向を識別して信号処理により雑音を除去する方法が知られている。特に、近年では、電子機器の小型化が進んでおり、音声入力装置を小型化する技術が重要になっている。
【０００４】
たとえば、特開平７−３１２６３８号公報（特許文献１）には、複数のマイクロホンが互いに別体で構成され、かつ互いに隔てて配置されるハンズフリー通話装置が開示されている。信号増幅部は、マイクロホン毎に設けられた増幅用オペアンプと、増幅されたマイクロホンの出力信号に対して差分増幅を行う差分増幅回路と、で構成される。差分増幅により同時入力されるノイズが相殺されることによって、当該ノイズが低減される。
【０００５】
また、特開平９−３３１３７７号公報（特許文献２）には、第１のマイクロホンより音声信号を入力し、一方、第２のマイクロホンより雑音、音声信号を入力するノイズキャンセル回路が開示されている。当該ノイズキャンセル回路では、該第２のマイクロホンからの雑音・音声信号を位相反転して前記第１のマイクロホンからの音声信号と合成し、雑音信号を低減させた信号とし、使用する装置の音声入力へ入力する。同時に雑音、音声信号を位相反転したものを前記装置の音声出力信号と合成しスピーカーより出力することにより周囲の雑音を低減させる。
【０００６】
また、特開２００１−１８６２４１号公報（特許文献３）には、レシーバおよびマイクとは指向方向が逆向きとなるように設けたスピーカからの出力信号から、アンプおよびローパスフィルタによって周囲雑音に応じた雑音信号を抽出する電話端末装置が開示されている。当該電話端末装置においては、この抽出した雑音信号をミキサにて、位相を１８０度ずらした上でマイクからの出力信号に合成することでマイクからの出力信号に含まれる同様なノイズ成分を低減する。
【０００７】
また、国際公開第２００２／１５６３６号パンフレット（特許文献４）には、固定の穿孔部材、穿孔部材から間隔を空けて配置された自由に移動可能な振動板、振動板と周囲近辺の穿孔部材との間の適切な間隔を維持する穿孔部材にある支持リング、および、振動板が支持リングの上に自由に留まるが、振動板を穿孔部材から機械的に分離するコンプライアントな懸架バネを含む小型ブロードバンド変換器が開示されている。そして、別の実施形態に従って、シリコンベースデバイスに使用される隆起型微小構造が開示される。隆起型微小構造は、膜を支持するリブ構造の側壁を有する略平坦な膜を含む小型ブロードバンド変換器が開示されている。
【０００８】
また、特開平７−３０７９９０号公報（特許文献５）には、ハウジング内に１次差分マイクロホンを取り付け、マイクロホン・ダイアフラムの前後に隣接して前部空洞と後部空洞を形成する単一ダイアフラム２次差分マイクロホン組立体が開示されている。当該マイクロホン組立体においては、２個の前部導管が２個のポートから前部空洞へ、同様に、２個の後部導管が２個の後部ポートから後部空洞へ、それぞれ音響エネルギを伝達する。導管はすべて、それぞれのポートからダイアフラムへの等価の音響伝達関数を有する。４個のポートは、一つの直線の軸に沿って、２個の後部ポートが前部ポートの間にはさまれるように並べられる。各前部ポートとそれぞれに隣接する後部ポートとの間の距離は等しくなっている。
【０００９】
また、特開２０００−３５０２９６号公報（特許文献６）には、シリコンウェハーから形成されたダイアフラム部材で、下面側から異方性エッチングを施して、下に向って開口し断面形状が台形をなす凹部を形成して、ダイアフラム部材を形成するマイクロホンが開示されている。このダイアフラム部材は、環状のベースとベースに支持されたシリコンダイアフラムとから構成される。シリコンダイアフラムの上には４つのピエゾ抵抗素子が抵抗ブリッジ回路を構成し、露出面を覆うようにシリコンダイアフラムの上に絶縁性薄膜を形成する。
【００１０】
また、特開２００１−２５０９５号公報（特許文献７）には、シリコンダイアフラムの上に４つのピエゾ抵抗素子を形成する自励振型マイクロホンが開示されている。ピエゾ抵抗素子の露出面を覆うようにシリコンダイアフラムの上に絶縁性薄膜を形成した後、ピエゾ抵抗素子の上に下側電極、圧電セラミックス層、上側電極を形成する。
【００１１】
また、特開平９−３７３８２号公報（特許文献８）には、音によって振動する振動板に感熱抵抗体を設け、振動板が振動したときの感熱抵抗体の抵抗値の変化を電気信号としてとらえるようにしたマイクロホンが開示されている。
【特許文献１】特開平７−３１２６３８号公報
【特許文献２】特開平９−３３１３７７号公報
【特許文献３】特開２００１−１８６２４１号公報
【特許文献４】国際公開第２００２／１５６３６号パンフレット
【特許文献５】特開平７−３０７９９０号公報
【特許文献６】特開２０００−３５０２９６号公報
【特許文献７】特開２００１−２５０９５号公報
【特許文献８】特開平９−３７３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、マイクロホンユニットに鋭い指向性を持たせるためには、多数の振動膜を並べる必要があり、小型化が困難である。また、音波の到来時刻差を利用して音波の到来方向を精度よく検出するためには、複数の振動膜を、可聴音波の数波長分の１程度の間隔で設置する必要があり、小型化が困難である。特に、マイクロホンが、複数の収音素子と、当該収音素子から出力された出力信号に基づいて所定の演算処理を行う信号処理部と、を備える場合には、マイクロホンの製造コストも増大してしまう。
【００１３】
本発明は前記問題点を解決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、外形が小さく、かつ、雑音除去が可能な高品質のマイクロホンユニットを備えた携帯電話および当該マイクロホンユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明のある局面に従えば、マイクロホンユニットを備えた携帯電話であって、マイクロホンユニットは、内部空間を有する筐体と、筐体内に設けられ、内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含む。筐体には、第１の空間と筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、第２の空間と筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔とが、入力される音声の進行方向に並べて形成される。仕切り部は、第１の空間からの音圧と第２の空間からの音圧とを受けて振動する振動膜と、振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有する。仕切り部は、音波を伝搬する媒質の、筐体の内における第１の空間と第２の空間との間の相互移動を遮断するように構成されている。マイクロホンユニットは、ピエゾ抵抗素子を介して、振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む。
【００１５】
この発明の別の局面に従えば、マイクロホンユニットを備えた携帯電話であって、マイクロホンユニットは、内部空間を有する筐体と、筐体内に設けられ、内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含む。筐体には、第１の空間と筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、第２の空間と筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔とが、入力される音声の進行方向に並べて形成される。仕切り部は、筐体内周に配置され、第１の空間と第２の空間とを連通する第３の貫通孔が形成された振動膜保持部材と、外周が振動膜保持部材に密着されて第３の貫通孔を塞ぐとともに、第１の空間からの音圧と第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有する。マイクロホンユニットは、ピエゾ抵抗素子を介して、振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む。
【００１６】
この発明のさらに別の局面に従うと、マイクロホンユニットは、内部空間を有する筐体と、筐体内に設けられ、内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含む。筐体には、第１の空間と筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、第２の空間と筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔と、が形成される。仕切り部は、第１の空間からの音圧と第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有する。仕切り部は、音波を伝搬する媒質の、筐体の内における第１の空間と第２の空間との間の相互移動を遮断するように構成されている。マイクロホンユニットは、ピエゾ抵抗素子を介して、振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む。
【００１７】
この発明のさらに別の局面に従うと、マイクロホンユニットは、内部空間を有する筐体と、筐体内に設けられ、内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含む。筐体には、第１の空間と筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、第２の空間と筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔と、が形成される。仕切り部は、筐体内周に配置され、第１の空間と第２の空間とを連通する第３の貫通孔が形成された振動膜保持部材と、全外周が振動膜保持部材に密着されて第３の貫通孔を塞ぐとともに、第１の空間からの音圧と第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有する。マイクロホンユニットは、ピエゾ抵抗素子を介して、振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む。
【００１８】
好ましくは、振動膜には複数のピエゾ抵抗素子が取り付けられている。
さらに好ましくは、振動膜の両側に、それぞれ少なくとも１つのピエゾ抵抗素子が取り付けられている。
【００１９】
さらに好ましくは、電気信号出力回路は、複数のピエゾ抵抗素子から構成されるブリッジ回路を有する。
【００２０】
さらに好ましくは、振動膜は、振動膜保持部材に密着される基部と、基部の間に張られる膜部と、を有し、ピエゾ抵抗素子は、振動膜の外周部分に取り付けられている。
【００２１】
さらに好ましくは、携帯電話であって、上記のマイクロホンユニットが実装される。
さらに好ましくは、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とが外部から入力される音声の進行方向に並べて形成される。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、この発明によって、外形が小さく、かつ、雑音除去が可能な高品質のマイクロホンユニットを備えた携帯電話および当該マイクロホンユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
＜携帯電話１００の構成＞
まず、本実施の形態に係る携帯電話１００の全体構成について説明する。図１は本実施の形態に係る携帯電話１００を示す外観斜視図である。図１を参照して、携帯電話１００は、第１の筐体１１６と、第２の筐体１１７と、スピーカ１７４と、モニタ１５０と、カメラ１４２と、入力部１２０と、マイク１７２とを含む。第１の筐体１１６と第２の筐体１１７とは、接続部１０６にて折畳み可能に接続されている。図１には、携帯電話１００として、代表的に折畳式の携帯電話を示すが、このような形式に限定されるものではない。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る携帯電話１００のハードウェア構成について説明する。図２は本実施の形態に係る携帯電話１００のハードウェア構成を示すブロック図である。図２を参照して、本実施の形態に係る携帯電話１００は、アンテナ１０８と、アンテナ１０８にて受信された無線信号の入力を受ける無線通信部１０７と、データを格納するＲＡＭ(Random Access Memory)３と、制御プログラムなどを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)４と、外部から各種指令の入力を受け付ける入力部１２０と、携帯電話１００の各動作を制御するための制御部１１０と、画像を表示するためのモニタ１５０と、外部（ユーザ）からの音声が入力されるマイク１７２と、制御部１１０から出力された電気信号（音声信号）に基づいて音声を出力するスピーカ１７４と、を備える。
【００２６】
無線通信部１０７は、制御部１１０からの制御指令に応じて、制御部１１０から出力されるデジタルの送話音声データを送話音声信号へと変換し、アンテナ１０８を介して無線信号（送話音声信号）を発信する。そして、無線通信部１０７は、制御部１１０からの制御指令に応じて、アンテナ１０８を介して外部からの無線信号（受話音声信号）を受信し、受話音声信号をデジタルの受話音声データへと変換して制御部１１０へ入力する。
【００２７】
制御部１１０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）やその他の演算処理装置から構成されるものである。制御部１１０と他の構成要素とは信号線を介して相互に接続されている。制御部１１０は、無線通信部１０７などの他の構成要素と連係しながら、携帯電話１００が有する通話機能を実現する。また、制御部１１０は、携帯電話１００の各要素を制御するものであって、入力部１２０から入力される指令に基づいて各種の演算を実施する装置である。
【００２８】
入力部１２０は、機能キー群１２１やテンキー群１２２から構成されるものであって、ユーザからの各種命令や各種情報を受け付けて、制御部１１０へ出力する。モニタ１５０は、液晶パネルやＣＲＴから構成されるものであって、制御部１１０が出力したポインタや文字やイラストなどから構成される情報を表示する。そして、マイク１７２は、ユーザからの送話音声を受け付けるものであって、筐体１１６に形成されたマイク孔１７３の内側にはマイクロホンユニット１が格納されている。
【００２９】
＜マイクロホンユニット１の構成＞
次に、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１について説明する。図３は本実施の形態に係るマイクロホンユニット１を示す外観斜視図である。図４（Ａ）は本実施の形態に係るマイクロホンユニット１の概略側面断面図である。図４（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＩＶＢ−ＩＶＢ正面断面図である。
【００３０】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、図３、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、筐体１０を含む。筐体１０は、マイクロホンユニット１の外形を構成する部材である。筐体１０（マイクロホンユニット１）の外形は多面体構造となっていてもよい。たとえば、筐体１０の外形は、図３に示すように、六面体（直方体又は立方体）となっていてもよい。ただし、筐体１０の外形は六面体以外の多面体構造となっていてもよい。あるいは、筐体１０の外形は、球状構造（半球状構造）等の、多面体以外の構造となっていてもよい。
【００３１】
筐体１０は、図４（Ａ）に示すように、内部空間１０１（第１および第２の空間１０２，１０４）を有する。すなわち、筐体１０は所定の空間を区画する構造をなしており、内部空間１０１とは、筐体１０によって区画される空間である。筐体１０は、内部空間１０１と、筐体１０の外部の空間（外部空間１０３）とを電気的・磁気的に遮蔽する遮蔽構造（電磁シールド構造）になっていてもよい。この場合は、後述する振動膜３０および電気信号出力回路４０が、筐体１０の外部（外部空間１０３）に配置された電子部品の影響を受けにくくなり、精度の高い雑音除去機能を実現することが可能なマイクロホンユニット１を提供することができる。
【００３２】
そして、筐体１０には、図３および図４（Ａ）に示すように、筐体１０の内部空間１０１と外部空間１０３とを連通させる貫通孔が形成されている。本実施の形態では、筐体１０には、第１の貫通孔１２と第２の貫通孔１４とが形成されている。第１の貫通孔１２は、第１の空間１０２と外部空間１０３とを連通する貫通孔である。第２の貫通孔１４は、第２の空間１０４と外部空間１０３とを連通する貫通孔である。
【００３３】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、マイク孔１７３から第２の貫通孔１４までの距離が、マイク孔１７３から第１の貫通孔１２までの距離よりも長くなるように構成されている。より詳細には、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、マイク孔１７３から第１の貫通孔１２を介して振動膜３０へ到達する音波の伝搬距離と、マイク孔１７３から第２の貫通孔１４を介して振動膜３０へ到達する音波の伝搬距離とが異なるように構成されている。
【００３４】
前記第１および第２の貫通孔１２，１４の外形は特に限定されるものではないが、たとえば図３に示すように、円形となっていてもよい。ただし、第１および第２の貫通孔１２，１４の外形は、円形以外の形状であってもよく、たとえば矩形であってもよい。
【００３５】
本実施の形態では、図３および図４（Ａ）に示すように、第１および第２の貫通孔１２，１４は、六面体構造（多面体構造）をなす筐体１０の１つの面１５（同一面）に形成されている。ただし、変形例として、第１および第２の貫通孔１２，１４は、それぞれ、多面体の異なる面に形成されていてもよい。たとえば、第１および第２の貫通孔１２，１４は、六面体の対向する面に形成されていてもよく、六面体の隣り合う面に形成されていてもよい。また、本実施の形態では、筐体１０には、１つの第１の貫通孔１２と１つの第２の貫通孔１４とが形成されている。ただし、本発明はこれに限られず、筐体１０には、複数の第１の貫通孔１２および複数の第２の貫通孔１４が形成されていてもよい。
【００３６】
＜仕切り部２０の構成＞
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、仕切り部２０を含む。前述したように、図４（Ｂ）は、仕切り部２０を正面から観察した図である。仕切り部２０は、筐体１０内に、内部空間１０１を分割するように設けられる。本実施の形態では、仕切り部２０は、内部空間１０１を、第１の空間１０２および第２の空間１０４に分割するように設けられる。すなわち、第１および第２の空間１０２，１０４は、それぞれが、筐体１０および仕切り部２０で区画された空間である。
【００３７】
図５は仕切り部２０を示す側面断面図である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５に示すように、仕切り部２０は、振動膜３０と、振動膜３０を保持する保持部材３２とを含む。保持部材３２は、前記筐体１０内周に配置される。保持部材３２は、前記筐体１０の内部に密着して取り付けられるものであってもよいし、前記筐体１０と一体的に形成されるものであってもよい。そして、保持部材３２には、前記第１の空間１０２と前記第２の空間１０４とを連通する第３の貫通孔３２ｂが形成されている。
【００３８】
振動膜３０は、シリコン基部３０ａと、膜部３０ｂと、処理面３０ｃとから構成されるものである。つまり、振動膜３０は、少なくとも一部が膜部３０ｂで構成されており、より詳細には、少なくとも一部が膜薄に形成されている。膜部３０ｂは、音波が入射すると、当該膜部３０ｂの法線方向に振動する部材である。そして、マイクロホンユニット１は、膜部３０ｂの振動に基づいて電気信号を抽出することにより、膜部３０ｂに入射した音声に応じた電気信号を出力する。すなわち、膜部３０ｂは、マイクロホン（音響信号を電気信号に変換する電気音響変換器）を構成する振動膜である。
【００３９】
また、振動膜３０（膜部３０ｂ）は、第１および第２の面３５，３７を有する。第１の面３５は第１の空間１０２に対向する面であり、第２の面３７は第２の空間１０４に対向する面である。
【００４０】
なお、本実施の形態では、膜部３０ｂは、図４（Ａ）に示すように、法線が筐体１０の面１５に平行に延びるように設けられている。言い換えると、本実施の形態では、振動膜３０は、面１５と直交するように設けられている。そして、振動膜３０は、第２の貫通孔１４の下方（近傍）に配置されている。すなわち、振動膜３０は、第１の貫通孔１２からの距離と、第２の貫通孔１４からの距離とが等しくならないように配置されている。しかし、振動膜３０が配置される位置は上記の形態に限定されるものではなく、振動膜３０は、第１および第２の貫通孔１２，１４の中間に配置されていてもよいし、その法線が筐体１０の面１５と平行でなくてもよい。
【００４１】
ここで、図６（Ａ）は現在主流となっているコンデンサ型マイクロホン２００を示す側面断面図である。図６（Ｂ）は図６（Ａ）におけるＶＩＢ−ＶＩＢ端面図である。より詳しくは、図６（Ｂ）は振動膜２０２を取り外した状態のコンデンサ型マイクロホン２００を示す概略正面断面図であって、電極２０４を示すものである。図６（Ａ）に示すように、現在主流となっているコンデンサ型マイクロホン２００には、振動膜２０２の端部と電極２０４との間や、振動膜２０２の端部とシリコン基板２０１との間に微小な隙間（図６（Ａ）における右側の隙間であって、以下、第１の隙間という。）が設けられている。すなわち、従来のコンデンサ型マイクロホンにおいては、振動膜２０２と電極２０４との間や、振動膜２０２とシリコン基板２０１との間が完全に密閉されていない。
【００４２】
振動膜２０２は、音波を受けて振動する膜（薄膜）であって、導電性を有し、電極の一端を形成している。そして、電極２０４は、振動膜２０２と対向して配置されている。これにより、振動膜２０２と電極２０４とは容量を有する。コンデンサ型マイクロホン２００に音波が入射すると、振動膜２０２が振動して、振動膜２０２と電極２０４との間隔が変化し、振動膜２０２と電極２０４との間の静電容量が変化する。
【００４３】
この静電容量の変化を、たとえば電圧の変化として取り出すことによって、振動膜２０２の振動に基づく電気信号を取得することができる。すなわち、コンデンサ型マイクロホン２００に入射する音波を、電気信号に変換して出力することができる。なお、コンデンサ型マイクロホン２００では、電極２０４が、音波の影響を受けない構造であることが好ましく、たとえば、電極２０４はメッシュ構造をなしている。
【００４４】
また、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、現在主流となっているコンデンサ型マイクロホン２００には、電極２０４から振動膜２０２方向へと複数の突起２０５が形成されている。そして、このようなコンデンサ型マイクロホン２００においては、当該マイクロホン２００の使用時に、すなわち電極間（振動膜２０２と電極２０４）に電圧をかけた際に、振動膜２０２が静電引力によって電極２０４上に形成された突起２０５に接触するように構成されている。
【００４５】
しかし、前記電極２０４上に形成された複数の突起２０５の間には、複数の隙間（以下、第２の隙間という。）が存在する。このため、第１の隙間および第２の隙間を介して振動膜２０２の周囲を空気が流れる構成となっている。このような前記第１の隙間および第２の隙間を設ける構成や、電極２０４をメッシュ構造とする構成は、入射される音波によって振動膜２０２がより顕著（敏感）に振動することを目的としている。
【００４６】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５に戻って、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、後述するように、膜部３０ｂが、第１の空間１０２を介して振動膜３０に伝搬してくる音圧と、第２の空間を介して振動膜３０に伝搬してくる音圧とを受ける構成となっている。そして、第１の空間１０２を介して振動膜３０に伝搬してくる音圧と、第２の空間を介して振動膜３０に伝搬してくる音圧とから生じる音圧差によって、振動膜３０が振動する構成となっている。
【００４７】
このため、当該音圧差に応じて膜部３０ｂが正確に振動できるように、仕切り部２０は、音圧を伝搬する媒質が、筐体１０の内部で、第１の空間１０２と第２の空間１０４との間を相互に移動しないように（移動できないように）形成されていることが好ましい。たとえば、仕切り部２０は、内部空間１０１（第１および第２の空間１０２，１０４）を筐体１０内部で気密に分離する、気密隔壁であることが好ましい。
【００４８】
そこで本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、コンデンサ型マイクロホン２００ではなく、図５に示すような膜部３０ｂにピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが取り付けられた振動膜３０を備えている。より詳細には、前記仕切り部２０は、筐体１０の内周面に当該内周面に密着されて配置される保持部材３２と、保持部材３２に形成された第３の貫通孔３２ｂと、前記貫通孔３２ｂに密着して取り付けられる振動膜３０と、振動膜３０に形成された膜部３０ｂと、前記振動膜３０（膜部３０ｂ）の表面に取り付けられたピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄと、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄのそれぞれに接続される複数の電極７１とを含む。
【００４９】
以下、振動膜３０およびピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの形成方法について、説明する。図５に示すように、シリコンウェハー（シリコン基部３０ａ）の背面側から異方性エッチングにより前方へ向かって開口し、側面断面視において台形形状をなすように膜部３０ｂを形成する。次に、シリコン基部３０ａおよび膜部３０ｂの表面（前面）全体をＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ化する処理を施して、処理面３０ｃを形成する。次に、膜部３０ｂ前方の処理面３０ｃ上に、単結晶シリコン、他結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコン材をエピタキシャル成長させる。そして、エピタキシャル成長させたシリコン内部に不純物を拡散させてピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを形成する。
【００５０】
前述したように、仕切り部２０は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５に示したように、振動膜３０を保持するための保持部材３２を含んでいる。そして、保持部材３２は、筐体１０の内壁面に隙間無く密着されている。保持部材３２を筐体１０の内壁面に隙間無く密着させ、かつ、振動膜３０を保持部材３２に隙間無く密着させることにより、第１および第２の空間１０２，１０４を気密に分離することができる。つまり、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、振動膜３０を、コンデンサ型マイクロホンではなく、ピエゾ抵抗素子７０ａが取り付けられた振動膜３０としているため、振動膜３０自体に気密性を備えることが容易であり、仕切り部２０が第１および第２の空間１０２，１０４を気密に分離することができる。その結果、振動膜３０が前記音圧差に基づいて正確に振動することが可能になる。
【００５１】
言い換えれば、振動膜３０上にピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを取り付ける構成にすることにより、振動膜３０によって、より詳しくは、膜部３０ｂやシリコン基部３０ａによって、前記保持部材３２に形成された第３の貫通孔３２ｂを実質的に密閉することができるようになる。本実施の形態に係るマイクロホンユニット１のように、音圧差に基づいて音声信号を得る構成においては、膜部３０ｂ上にピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを取り付ける構成にすることによって、音波を伝搬する媒質が、第１の空間１０２と第２の空間１０４との間を往来することを防止することができ、より正確な音圧差に応じた信号を取得することが可能になる。
【００５２】
図７（Ａ）は、振動膜３０とピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄとを示す正面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ概略断面図である。振動膜３０および膜部３０ｂの外形は特に限定されるものではない。本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、図４（Ｂ）および図７（Ａ）に示すように、振動膜３０および膜部３０ｂの外形は円形をなしている。また、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、膜部３０ｂと第１および第２の貫通孔１２，１４とは、径が（ほぼ）同じ円形としている。
【００５３】
前述したように、振動膜３０は、シリコン基部３０ａと膜部３０ｂとから構成される。そして、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、膜部３０ｂの表面（第１の面３５）には、当該膜部３０ｂの外周部に沿って、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが配置されている。本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、膜部３０ｂの外周部に沿って４つのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが取り付けられている。ここで、図７（Ｂ）に示すように、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄは、膜部３０ｂの第１の面３５に埋め込まれる構成であってもよい。
【００５４】
それぞれのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄは、正面視において略長方形の形状となるように形成されており、その長軸が同一方向となるように振動膜３０に取り付けられている。これによって、膜部３０ｂが振動した際に、膜部３０ｂの半径方向に配置されたピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｃに生じる抵抗値と、膜部３０ｂの周方向に配置されたピエゾ抵抗素子７０ｂ，７０ｃに生じる抵抗値とが異なる。その結果、後述するように、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを組み込んだブリッジ回路７５から、振動膜３０の振動に対応した電気信号が出力される。つまり、前記音圧差に応じた電気信号が出力される。
【００５５】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、振動膜３０（膜部３０ｂ）の振動に応じて、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを介して電気信号を出力する電気信号出力回路４０を含む。電気信号出力回路４０は、少なくとも一部が、筐体１０の内部空間１０１内に形成されてもよい。電気信号出力回路４０は、たとえば、筐体１０の内壁面に形成されてもよい。すなわち、本実施の形態では、筐体１０を電気回路の回路基板として利用してもよい。
【００５６】
図８は本実施の形態に係るマイクロホンユニット１に適用可能な電気信号出力回路４０の一例を示す回路図である。電気信号出力回路４０は、膜部３０ｂに取り付けられたピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの抵抗値の変化に基づく電気信号を、信号増幅回路４４にて増幅して出力するように横成されている。より詳細には、膜部３０ｂが振動することによって、それぞれのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの抵抗値が変化する。当該抵抗値の変化に応じて、ブリッジ回路７５内におけるピエゾ抵抗素子７０ａとピエゾ抵抗素子７０ｂとの間に位置するノードＮ１と、ピエゾ抵抗素子７０ｃとピエゾ抵抗素子７０ｄとの間に位置するノードＮ２と、の間に発生する電位の差が変化する。そして、当該電位差の変化に応じた電気信号が、信号増幅回路４４によって増幅されて電気信号出力回路４０から出力される。
【００５７】
また、電気信号出力回路４０は、オペアンプ４８を含んで構成されている。これにより、ブリッジ回路７５の電位差（ノードＮ１とノードＮ２との電位差）の変化を精密に取得することが可能になる。
【００５８】
また、電気信号出力回路４０は、ゲイン調整回路４５を含んで構成されている。ゲイン調整回路４５は、信号増幅回路４４の増幅率（ゲイン）を調整する役割を果たす。
【００５９】
前述したように、ブリッジ回路７５、信号増幅回路４４、オペアンプ４８は、筐体１０の内壁面に形成されていてもよい。そして、ゲイン調整回路４５は、筐体１０の内部に設けられていてもよいし、筐体１０の外部に設けられていてもよい。また、電気信号出力回路４０は、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路や、デジタル信号を圧縮（符号化）する圧縮回路などをさらに含んでいてもよい。
【００６０】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、振動膜３０の前方から入力される音圧と、振動膜３０の後方から入力される音圧とを受けて、それらの音圧差に基づいて電気信号を出力する構成となっている。そのため、振動膜３０、特に膜部３０ｂの構成が前部と後部とで対称的な構成となっていることが好ましい。たとえば、コンデンサ型マイクロホン２００の場合には、一方に振動膜２０２が他方に電極２０４が配置されているので、振動膜２０２の前方と後方から同じ音圧の音波が入力されても、後方から入力される音波のみが電極２０４にて減衰されてしまうという問題点がある。
【００６１】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、１枚の膜部３０ｂにピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが取り付けられている構成となっているため、膜部３０ｂの構成を前部と後部とでほぼ対称的な構成とすることができる。
【００６２】
本実施の形態に係るマイクロホンユニット１は、以上のように構成されている。本実施の形態に係るマイクロホンユニット１によると、簡単な横成で、精度の高い雑音除去機能を実現することができる。以下、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１の雑音除去原理について説明する。
【００６３】
＜マイクロホンユニット１の雑音除去原理＞
（１）マイクロホンユニット１の横成と振動膜３０の振動原理
はじめに、マイクロホンユニット１の構成から導き出される、振動膜３０の振動原理について説明する。
【００６４】
前述したように、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１では、振動膜３０（膜部３０ｂ）は、第１および第２の空間１０２，１０４を介して両側（第１および第２の面３５，３７）から音圧を受ける。そのため、振動膜３０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３０にて打ち消しあい、振動膜３０は振動しない。逆に言うと、振動膜３０は、両側に受ける音圧に差があるときに、その音圧の差によって振動する。
【００６５】
また、第１および第２の貫通孔１２，１４に入射した音波の音圧は、第１および第２の空間１０２，１０４の内壁面に均等に伝達される（パスカルの原理）。そのため、振動膜３０の第１の空間１０２を向く面（第１の面３５）は、第１の貫通孔１２に入射した音圧と等しい音圧を受け、振動膜３０の第２の空間１０４を向く面（第２の面３７）は、第２の貫通孔１４に入射した普圧と等しい音庄を受ける。
【００６６】
すなわち、第１および策２の面３５，３７が受ける音圧は、それぞれ、第１および第２の貫通孔１２，１４に入射した音の音圧であり、振動膜３０は、第１および第２の面３５，３７（第１および第２の貫通孔１２，１４）に入射した音波の音圧の差によって振動する。
【００６７】
（２）音波の性質
次に音波の性質について説明する。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。図９は音圧と音源からの距離との関係を示すグラフである。図９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。
【００６８】
後述するように、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１を、携帯電話１００に代表される接話型の音声入力装置２に適用する場合、ユーザの音声は、マイクロホンユニット１（第１および第２の貫通孔１２，１４）の近傍から発生する。そのため、ユーザの音声は、第１および第２の貫通孔１２，１４の間で大きく減衰し、第１および第２の貫通孔１２，１４に入射するユーザ音声の音圧、すなわち、第１および第２の面３５，３７に入射するユーザ音声の音圧には、大きな差が現れる。
【００６９】
これに対して雑音成分は、ユーザの音声に比べて、音源が、マイクロホンユニット１（第１および第２の貫通孔１２，１４）から遠い位置に存在する。そのため、雑音の音圧は、第１および第２の貫通孔１２，１４の間でほとんど減衰せず、第１および第２の貫通孔１２，１４に入射する雑音による音圧には、ほとんど差が現れない。
【００７０】
（３）雑音除去原理
次に本実施の形態に係るマイクロホンユニットにおける雑音除去原理について説明する。上述したように、振動膜３０は、第１および第２の面３５，３７に同時に入射する音波の音圧の差によって振動する。そして、第１および第２の面３５，３７に入射する雑音の音圧の差は非常に小さいため、振動膜３０で打ち消される。これに対して、第１および第２の面３５，３７に入射するユーザ音声の音圧の差は大きいため、ユーザ音声は振動膜３０で打ち消されず、振動膜３０を振動させる。
【００７１】
このことから、マイクロホンユニット１によると、振動膜３０は、ユーザの音声のみによって振動しているとみなすことができる。そのため、マイクロホンユニット１（電気信号出力回路４０）から出力される電気信号は、雑音が除去された、ユーザ音声のみを示す信号とみなすことができる。
【００７２】
すなわち、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１によると、簡易な構成で、雑音が除去されたユーザ音声を示す電気信号を取得することが可能な音声入力装置を提供することができる。
【００７３】
＜作用と効果＞
以下、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１が奏する作用と効果についてまとめる。
【００７４】
先に説明したように、マイクロホンユニット１によると、振動膜３０の振動を示す電気信号（振動膜３０の振動に基づく電気信号）を取得するだけで、雑音成分が除去された音声を示す電気信号を取得することができる。すなわち、マイクロホンユニット１では、複雑な解析演算処理を行うことなく雑音除去機能を実現することができる。そのため、簡単な構成で、雑音除去が可能な高品質のマイクロホンユニットを提供することができる。特に、仕切り部２０が、音波を伝搬する媒質の、前記筐体の内における前記第１の空間１０２と第２の空間１０４との間の相互移動を遮断するように構成されているため、振動膜３０を介して正確な音圧差に応じた音声信号を得ることが可能になる。
【００７５】
なお、マイクロホンユニット１によると、壁などで反射した後に振動膜３０（第１および第２の面３５，３７）に入射したユーザ音声成分も除去することができる。詳しくは、壁などで反射したユーザ音声は、長距離を伝搬した後にマイクロホンユニット１に入射するため、通常のユーザ音声よりも遠くに存在する音源から発生した音声であるとみなすことができ、かつ、反射により大きくエネルギを消失しているため、雑音成分と同様に、第１および第２の貫通孔１２，１４の間で音圧が大きく減衰することがない。そのため、このマイクロホンユニット１によると、壁などで反射した後に入射するユーザ音声成分も、雑音と同様に（雑音の一種として）除去される。
【００７６】
つまり、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１を利用すれば、雑音を含まない、ユーザ音声を示す信号を取得することができる。その結果、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１を利用することで、精度の高い音声認識や音声認証、コマンド生成処理を実現することができる。
【００７７】
＜振動膜３０の変形例＞
図１０（Ａ）は、振動膜３０♯とピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの変形例を示す正面図である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）におけるＸＢ−ＸＢ概略断面図である。
【００７８】
前述したように、振動膜３０♯は、シリコン基部３０ａと膜部３０ｂとから構成される。そして、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、膜部３０ｂの両面（第１の面３５と第２の面３７）には、当該膜部３０ｂの外周部にそって、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが配置されている。本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、膜部３０ｂの外周部に沿って８つのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが埋め込まれている。
【００７９】
それぞれのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄは、正面視において略長方形の形状となるように形成されており、その長軸が同一方向となるように振動膜３０♯に取り付けられている。これによって、膜部３０ｂが振動した際に、膜部３０ｂの半径方向に配置されたピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｃと、膜部３０ｂの周方向に配置されたピエゾ抵抗素子７０ｂ，７０ｃと、では異なる抵抗が生じる。その結果、前述したように、ピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを組み込んだブリッジ回路７５から、膜部３０ｂの振動に対応した電気信号が出力される。
【００８０】
ただし、第１の面３５に膜部３０ｂの半径方向に２つのピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｃを配置して、第２の面に膜部３０ｂの周方向に２つのピエゾ抵抗素子７０ｂ，７０ｄを配置する構成としてもよい。前述したように、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１においては、振動膜３０♯の前方から入力される音圧と、振動膜３０♯の後方から入力される音圧とを受けて、それらの音圧差に基づいて電気信号を出力する構成となっている。そのため、振動膜３０♯、特に膜部３０ｂの構成が前部と後部とで対称的な構成となっていることが好ましい。本変形例に係るマイクロホンユニット１は、１枚の膜部３０ｂの両側（第１の面３５と第２の面３７）にピエゾ抵抗素子７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄが取り付けられている構成となっているため、膜部３０ｂの構成を前部と後部とで更に対称的な構成とすることができる。これによって、振動膜３０♯の振動をより顕著に伝達することが可能になる。
【００８１】
＜その他の実施の形態＞
次に、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１の適用例を説明する。
【００８２】
はじめに、本実施の形態に係るマイクロホンユニット１が実装された音声入力装置２の構成について説明する。図１１および図１２は、音声入力装置２の構成について説明するための図である。なお、以下に説明する音声入力装置２は、前述した携帯電話１００のマイク１７２のような接話型の音声入力装置であって、携帯電話１００以外にも、たとえば、トランシーバー等の音声通信機器や、入力された音声を解析する技術を利用した情報処理システム（音声認証システム、音声認識システム、コマンド生成システム、電子辞書、翻訳機や、音声入力方式のリモートコントローラなど）、あるいは、録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに適用することができる。
【００８３】
図１１は、音声入力装置２の構造を示す概略側面断面図である。図１１に示すように、音声入力装置２は、筐体５０（携帯電話１００の場合には、筐体１１７）を有する。筐体５０は、音声入力装置２の外形を構成する部材である。筐体５０には基本姿勢が設定されており、これにより、ユーザ音声の進行径路を規制することができる。筐体５０には、ユーザの音声を受け付けるための開口部５２が形成されている。
【００８４】
音声入力装置２では、マイクロホンユニット１は、筐体５０内部に設置される。マイクロホンユニット１は、第１および第２の貫通孔１２，１４が開口部５２に連通（重複）するように、筐体５０に設置されている。マイクロホンユニット１は、弾性体５４を介して、筐体５０に設置されている。これにより、筐体５０の振動がマイクロホンユニット１（筐体１０）に伝わりにくくなるため、マイクロホンユニット１を精度よく動作させることができる。
【００８５】
マイクロホンユニット１は、第１および第２の貫通孔１２，１４がユーザ音声の進行方向に沿ってずれて配置されるように、筐体５０に設置されることが好ましい。すなわち、携帯電話１００においては、第１および第２の貫通孔１２，１４が携帯電話１００の厚み方向に配置されることが好ましい。
【００８６】
そして、ユーザ音声の進行径路の上流側に配置される貫通孔を第１の貫通孔１２とし、下流側に配置される貫通孔を第２の貫通孔１４としてもよい。振動膜３０が第２の貫通孔１４の側方に配置されたマイクロホンユニット１を、上記のように配置すると、ユーザ音声を、振動膜３０の両面（第１および第２の面３５，３７）に同時に入射させることができる。詳しくは、マイクロホンユニット１では、第１の貫通孔１２の中心から第１の面３５までの距離が、第１の貫通孔１２から第２の貫通孔１４までの距離とほぼ等しくなるため、第１の貫通孔１２を通過したユーザ音声が第１の面３５に入射するまでに必要な時間は、第１の貫通孔１２上を通過したユーザ音波が第２の貫通孔１４を介して第２の面３７に入射するまでに必要な時間と、ほぼ等しくなる。
【００８７】
すなわち、ユーザが発声した音声が、第１の面３５に入射するまでにかかる時間と、第２の面３７に入射するまでにかかる時間とが等しくなる。そのため、ユーザ音声を、第１および第２の面３５，３７に同時に入射させることができ、位相ずれによるノイズが発生しないように、振動膜３０を振動させることができる。そのため、人の音声としては高周波帯域である７ｋＨｚ程度のユーザ音声が入力された場合でも、第１の面３５に入射する音圧と第２の面３７に入射する音圧との位相ひずみの影響を無視することができ、ユーザ音声を正確に示す電気信号を取得することが可能になる。
【００８８】
次に、図１２を参照して、音声入力装置２の機能について説明する。なお、図１２は、音声入力装置２の機能構成を示すブロック図である。
【００８９】
音声入力装置２は、上記の実施の形態に係るマイクロホンユニット１を有する。マイクロホンユニット１は、振動膜３０の振動に基づいて生成された電気信号を出力する。なお、マイクロホンユニット１から出力される電気信号は、雑音成分が除去された、ユーザ音声を示す電気信号である。
【００９０】
音声入力装置２は、演算処理部６０を有していてもよい。演算処理部６０は、マイクロホンユニット１（電気信号出力回路４０）から出力された電気信号に基づいて各種の演算処理を行う。演算処理部６０は、電気信号に対する解析処理を行ってもよい。演算処理部６０は、マイクロホンユニット１からの出力信号を解析することにより、ユーザ音声を発した人物を特定する処理（いわゆる音声認証処理）を行ってもよい。あるいは、演算処理部６０は、マイクロホンユニット１の出力信号を解析処理することにより、ユーザ音声の内容を特定する処理（いわゆる音声認識処理）を行ってもよい。
【００９１】
演算処理部６０は、マイクロホンユニット１からの出力信号に基づいて、各種のコマンドを作成する処理を行ってもよい。演算処理部６０は、マイクロホンユニット１からの出力信号を増幅する処理を行ってもよい。また、演算処理部６０は、後述する通信処理部６５の動作を制御してもよい。なお、演算処理部６０は、上記各機能を、ＣＰＵやメモリによる信号処理によって実現してもよい。あるいは、演算処理部６０は、上記各機能を、専用のハードウェアによって実現してもよい。
【００９２】
音声入力装置２は、通信処理部６５をさらに含んでもよい。通信処理部６５は、演算処理部６０からの制御指令に応じて、演算処理部６０から出力されるデジタルの送話音声データをアナログの送話音声信号へと変換し、アンテナなどを介して無線信号を発信する。すなわち、通信処理部６５は、音声入力装置２と、他の端末（携帯電話や、ホストコンピュータなど）との通信を制御する。
【００９３】
通信処理部６５は、ネットワークを介して、他の端末に信号（マイクロホンユニット１からの出力信号）を送信する機能を有していてもよい。また、通信処理部６５は、ネットワークを介して他の端末から信号を受信する機能を有していてもよい。そして、たとえば、ホストコンピュータで、通信処理部６５を介して取得した出力信号を解析処理して、音声認識装置や音声認証装置、コマンド生成処理や、データ蓄積処理など、種々の情報処理を行ってもよい。すなわち、音声入力装置２は、他の端末と協働して、情報処理システムを構成していてもよい。言い換えると、音声入力装置２は、情報処理システムを構築する情報入力端末であるとみなしてもよい。ただし、音声入力装置２は、通信処理部６５を有しない構成となっていてもよい。
【００９４】
なお、上述した演算処理部６０及び通信処理部６５は、パッケージングされた半導体装置（集積回路装置）として、筐体５０内に配置されていてもよい。ただし、本発明はこれに限られるものではない。例えば、演算処理部６０は、筐体５０の外部に配置されていてもよい。演算処理部６０が筐体５０の外部に配置されている場合、演算処理部６０は、通信処理部６５を介して、差分信号を取得してもよい。
【００９５】
なお、音声入力装置２は、表示パネルなどの表示装置や、スピーカ等の音声出力装置をさらに含んでいてもよい。また、音声入力装置２は、操作情報を入力するための操作キーをさらに含んでいてもよい。
【００９６】
以上のような構成を有する音声入力装置２は、雑音を含まない、入力音声を示す信号を取得することができ、精度の高い音声認識や音声認証、コマンド生成処理を実現することができる。また、音声入力装置２をマイクシステムに適用すれば、スピーカから出力されるユーザの声も、雑音として除去される。そのため、ハウリングが起こりにくいマイクシステムを提供することができる。
【００９７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本実施の形態に係る携帯電話を示す外観斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る携帯電話のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に係るマイクロホンユニットを示す外観斜視図である。
【図４】本実施の形態に係るマイクロホンユニットを示す概略図である。
【図５】仕切り部を示す側面断面図である。
【図６】現在主流となっているコンデンサ型マイクロホンを示す概略図である。
【図７】振動膜とピエゾ抵抗素子とを示す概略図である。
【図８】本実施の形態に係るマイクロホンユニットに適用可能な電気信号出力回路の一例を示す回路図である。
【図９】音圧と音源からの距離との関係を示すグラフである。
【図１０】振動膜とピエゾ抵抗素子との変形例を示す概略図である。
【図１１】音声入力装置の構造を示す概略側面断面図である。
【図１２】音声入力装置の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９９】
１ マイクロホンユニット、２ 音声入力装置、１０ 筐体、１２，１４ 貫通孔、３０，３０♯ 振動膜、３０ａ シリコン基部、３０ｂ 膜部、３０ｃ 処理面、３２ 保持部材、３２ｂ 貫通孔、４０ 電気信号出力回路、４２ コンデンサ、４４ 信号増幅回路、４５ ゲイン調整回路、４８ オペアンプ、５０ 筐体、５２ 開口部、５４ 弾性体、６０ 演算処理部、６５ 通信処理部、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ ピエゾ抵抗素子、７１ 電極、７５ ブリッジ回路、１００ 携帯電話、１０１ 内部空間、１０２ 第１の空間、１０４ 空間、１１０ 制御部、１７２ マイク、１７３ マイク孔、１７４ スピーカ、２００ コンデンサ型マイクロホン、２０２ 振動膜、２０４ 電極、２０５ 突起。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロホンユニットを備えた携帯電話であって、
前記マイクロホンユニットは、
内部空間を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含み、
前記筐体には、
前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、
前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔とが、入力される音声の進行方向に並べて形成され、
前記仕切り部は、
前記第１の空間からの音圧と前記第２の空間からの音圧とを受けて振動する振動膜と、
前記振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有し、
前記仕切り部は、音波を伝搬する媒質の、前記筐体の内における前記第１の空間と第２の空間との間の相互移動を遮断するように構成されており、
前記ピエゾ抵抗素子を介して、前記振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む、携帯電話。
【請求項２】
マイクロホンユニットを備えた携帯電話であって、
前記マイクロホンユニットは、
内部空間を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含み、
前記筐体には、
前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、
前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔とが、入力される音声の進行方向に並べて形成され、
前記仕切り部は、
前記筐体内周に配置され、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する第３の貫通孔が形成された振動膜保持部材と、
外周が前記振動膜保持部材に密着されて前記第３の貫通孔を塞ぐとともに、前記第１の空間からの音圧と前記第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、
前記振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有し、
前記ピエゾ抵抗素子を介して、前記振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む、携帯電話。
【請求項３】
内部空間を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含み、
前記筐体には、
前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、
前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔と、が形成され、
前記仕切り部は、
前記第１の空間からの音圧と前記第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、
前記振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有し、
前記仕切り部は、音波を伝搬する媒質の、前記筐体の内における前記第１の空間と第２の空間との間の相互移動を遮断するように構成されており、
前記ピエゾ抵抗素子を介して、前記振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む、マイクロホンユニット。
【請求項４】
内部空間を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含み、
前記筐体には、
前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、
前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔と、が形成され、
前記仕切り部は、
前記筐体内周に配置され、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する第３の貫通孔が形成された振動膜保持部材と、
外周が前記振動膜保持部材に密着されて前記第３の貫通孔を塞ぐとともに、前記第１の空間からの音圧と前記第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、
前記振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有し、
前記ピエゾ抵抗素子を介して、前記振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む、マイクロホンユニット。
【請求項５】
前記振動膜には複数の前記ピエゾ抵抗素子が取り付けられている、請求項３または４に記載のマイクロホンユニット。
【請求項６】
前記振動膜の両側に、それぞれ少なくとも１つの前記ピエゾ抵抗素子が取り付けられている、請求項３〜５に記載のマイクロホンユニット。
【請求項７】
電気信号出力回路は、前記複数のピエゾ抵抗素子から構成されるブリッジ回路を有する、請求項３〜６に記載のマイクロホンユニット。
【請求項８】
前記振動膜は、
前記振動膜保持部材に密着される基部と、
前記基部の間に張られる膜部と、を有し、
前記ピエゾ抵抗素子は、前記振動膜の外周部分に取り付けられている、請求項３から７に記載のマイクロホンユニット。
【請求項９】
請求項３から８のいずれか１項に記載のマイクロホンユニットが実装される、携帯電話。
【請求項１０】
前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とが外部から入力される音声の進行方向に並べて形成される、請求項９に記載の携帯電話。
【請求項１】
マイクロホンユニットを備えた携帯電話であって、
前記マイクロホンユニットは、
内部空間を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含み、
前記筐体には、
前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、
前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔とが、入力される音声の進行方向に並べて形成され、
前記仕切り部は、
前記第１の空間からの音圧と前記第２の空間からの音圧とを受けて振動する振動膜と、
前記振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有し、
前記仕切り部は、音波を伝搬する媒質の、前記筐体の内における前記第１の空間と第２の空間との間の相互移動を遮断するように構成されており、
前記ピエゾ抵抗素子を介して、前記振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む、携帯電話。
【請求項２】
マイクロホンユニットを備えた携帯電話であって、
前記マイクロホンユニットは、
内部空間を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含み、
前記筐体には、
前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、
前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔とが、入力される音声の進行方向に並べて形成され、
前記仕切り部は、
前記筐体内周に配置され、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する第３の貫通孔が形成された振動膜保持部材と、
外周が前記振動膜保持部材に密着されて前記第３の貫通孔を塞ぐとともに、前記第１の空間からの音圧と前記第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、
前記振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有し、
前記ピエゾ抵抗素子を介して、前記振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む、携帯電話。
【請求項３】
内部空間を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含み、
前記筐体には、
前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、
前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔と、が形成され、
前記仕切り部は、
前記第１の空間からの音圧と前記第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、
前記振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有し、
前記仕切り部は、音波を伝搬する媒質の、前記筐体の内における前記第１の空間と第２の空間との間の相互移動を遮断するように構成されており、
前記ピエゾ抵抗素子を介して、前記振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む、マイクロホンユニット。
【請求項４】
内部空間を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記内部空間を第１の空間と第２の空間とに分割する仕切り部と、を含み、
前記筐体には、
前記第１の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第１の貫通孔と、
前記第２の空間と前記筐体の外部空間とを連通する第２の貫通孔と、が形成され、
前記仕切り部は、
前記筐体内周に配置され、前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する第３の貫通孔が形成された振動膜保持部材と、
外周が前記振動膜保持部材に密着されて前記第３の貫通孔を塞ぐとともに、前記第１の空間からの音圧と前記第２の空間からの音圧を受けて振動する振動膜と、
前記振動膜に取り付けられた複数のピエゾ抵抗素子と、を有し、
前記ピエゾ抵抗素子を介して、前記振動膜の振動に基づき電気信号を出力する電気信号出力回路をさらに含む、マイクロホンユニット。
【請求項５】
前記振動膜には複数の前記ピエゾ抵抗素子が取り付けられている、請求項３または４に記載のマイクロホンユニット。
【請求項６】
前記振動膜の両側に、それぞれ少なくとも１つの前記ピエゾ抵抗素子が取り付けられている、請求項３〜５に記載のマイクロホンユニット。
【請求項７】
電気信号出力回路は、前記複数のピエゾ抵抗素子から構成されるブリッジ回路を有する、請求項３〜６に記載のマイクロホンユニット。
【請求項８】
前記振動膜は、
前記振動膜保持部材に密着される基部と、
前記基部の間に張られる膜部と、を有し、
前記ピエゾ抵抗素子は、前記振動膜の外周部分に取り付けられている、請求項３から７に記載のマイクロホンユニット。
【請求項９】
請求項３から８のいずれか１項に記載のマイクロホンユニットが実装される、携帯電話。
【請求項１０】
前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とが外部から入力される音声の進行方向に並べて形成される、請求項９に記載の携帯電話。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１００１７７（Ｐ２００９−１００１７７Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６８９５６（Ｐ２００７−２６８９５６）
【出願日】平成１９年１０月１６日（２００７．１０．１６）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【出願人】（５０５３０３０５９）株式会社船井電機新応用技術研究所 (108)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１６日（２００７．１０．１６）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【出願人】（５０５３０３０５９）株式会社船井電機新応用技術研究所 (108)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]