特許 7538259 振動センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】振動センサ

(51)【国際特許分類】

   G01H 11/06 20060101AFI20240814BHJP

   H04R 19/04 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

G01H11/06

H04R19/04

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022576894

(86)(22)【出願日】2022-08-25

(86)【国際出願番号】 CN2022114686

(87)【国際公開番号】W WO2024040494

(87)【国際公開日】2024-02-29

【審査請求日】2023-03-24

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】511027518

【氏名又は名称】エーエーシーアコースティックテクノロジーズ（シンセン）カンパニーリミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＡＣ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ

【住所又は居所原語表記】Ａ－Ｂｌｏｃｋ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｂｒａｎｃｈ， Ｎｏ．６ Ｙｕｅｘｉｎｇ ３ｒｄ Ｒｏａｄ， Ｓｏｕｔｈ Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ， Ｎａｎｓｈａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８０５７ Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100128347

【弁理士】

【氏名又は名称】西内 盛二

(72)【発明者】

【氏名】孟 珍奎

【審査官】森口 正治

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１４６３０２５４（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５３０７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－３４６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１９７７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－６８６４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｈ１／００－１７／００

Ｈ０４Ｒ１９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動センサであって、
収容キャビティを囲む回路板と、
前記回路板の一方側に固定されかつ第１振動キャビティを有し、前記回路板と間隔を隔てて設置された第１振動膜及び前記第１振動膜に固定された第１質量ブロックを含む第１振動アセンブリと、
前記回路板の他方側に固定されかつ第２振動キャビティを有し、前記回路板と間隔を隔てて設置された第２振動膜及び前記第２振動膜に固定された第２質量ブロックを含む第２振動アセンブリと、
前記収容キャビティ内に収容されかつ前記回路板と電気的に接続されるＭＥＭＳチップと、
前記収容キャビティ内に収容されかつ前記ＭＥＭＳチップに電気的に接続されるＡＳＩＣチップとを含み、
前記回路板には、前記収容キャビティと前記第１振動キャビティとを連通する第１貫通孔と、前記収容キャビティと前記第２振動キャビティとを連通する第２貫通孔とが設けられ、
前記第１振動アセンブリが振動することにより、第１振動キャビティ内の気圧が変化しかつ前記第１貫通孔を介して前記ＭＥＭＳチップに伝達され、前記第２振動アセンブリが振動することにより、前記第２振動キャビティ内の気圧が変化しかつ前記第２貫通孔を介して前記ＭＥＭＳチップに伝達されることを特徴とする振動センサ。

【請求項2】

前記回路板は、対向に間隔を隔てて設置された第１回路板及び第２回路板と、前記第１回路板と第２回路板とを接続する第３回路板とを含み、前記第１回路板、前記第２回路板及び前記第３回路板は、囲んで前記収容キャビティを形成し、前記第１貫通孔は、前記第１回路板を貫通して設けられ、前記第２貫通孔は、前記第２回路板を貫通して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の振動センサ。

【請求項3】

前記第１振動アセンブリは、前記第１回路板に固定された第１金属リングをさらに含み、前記第１振動膜は、前記第１金属リングの第１回路板から離れる一端に固定され、前記第１振動膜、前記第１金属リング及び前記第１回路板は、囲んで前記第１振動キャビティを形成し、前記第１質量ブロックは、前記第１振動キャビティ内に収容されかつ前記第１振動膜の振動方向に沿って前記第１回路板と間隔を隔てて設置されていることを特徴とする請求項２に記載の振動センサ。

【請求項4】

前記第２振動アセンブリは、前記第２回路板に固定された第２金属リングをさらに含み、前記第２振動膜は、前記第２金属リングの前記第２回路板から離れる一端に固定され、前記第２振動膜、前記第２金属リング及び前記第２回路板は、囲んで前記第２振動キャビティを形成し、前記第２質量ブロックは、前記第２振動膜の前記第２回路板から離れる側に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の振動センサ。

【請求項5】

前記第２振動アセンブリは、前記第２振動膜の前記第２回路板から離れる側に固定された第４回路板をさらに含み、前記第２振動膜と前記第４回路板は、囲んで第３振動キャビティを形成し、前記第２質量ブロックは、前記第３振動キャビティ内に収容されていることを特徴とする請求項４に記載の振動センサ。

【請求項6】

前記ＭＥＭＳチップは、前記第２回路板に固定され、前記ＭＥＭＳチップは、前記第２回路板に固定されかつバックチャンバを有するベースと、前記ベースに固定された振動膜と、前記振動膜と対向に間隔を隔てて設置されたバックプレートとを含み、前記ベースは、前記第２貫通孔に蓋設されることにより、前記第２貫通孔が前記バックチャンバと前記第２振動キャビティとを連通するようにすることを特徴とする請求項２に記載の振動センサ。

【請求項7】

前記バックプレートは、前記振動膜の前記バックチャンバから離れる側に固定され、前記バックプレートには、それを貫通する複数の音孔が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の振動センサ。

【請求項8】

前記ＡＳＩＣチップは、前記第２回路板に固定されていることを特徴とする請求項６に記載の振動センサ。

【請求項9】

前記第１振動膜のその振動方向に沿った正投影面積は、前記第２振動膜のその振動方向に沿った正投影面積と等しいことを特徴とする請求項１に記載の振動センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、音響電気変換の分野に関し、特に骨伝導電子製品のための振動センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のマイクロフォンの空気により音声を伝導収集することと異なり、振動センサは、振動信号を電気信号に変換する。消費類電子製品の発展に伴い、振動センサの応用は、ますます広くなっている。

【0003】

関連技術における振動センサは、振動感知装置として振動膜アセンブリと、振動信号を電気信号に変換する振動検出装置としてのＭＥＭＳマイクロフォンとを含み、従来の振動感知装置は、振動検出装置の一方側のみに設置されることによって、振動センサの検出感度が制限され、信号対雑音比がよくない。

【0004】

したがって、上記技術課題を解決するために新たな振動センサを提供する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、感度が高く、信号対雑音比が高い振動センサを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明は、振動センサを提供し、前記振動センサは、
収容キャビティを囲む回路板と、
前記回路板の一方側に固定されかつ第１振動キャビティを有し、前記回路板と間隔を隔てて設置された第１振動膜及び前記第１振動膜に固定された第１質量ブロックを含む第１振動アセンブリと、
前記回路板の他方側に固定されかつ第２振動キャビティを有し、前記回路板と間隔を隔てて設置された第２振動膜及び前記第２振動膜に固定された第２質量ブロックを含む第２振動アセンブリと、
前記収容キャビティ内に収容されかつ前記回路板と電気的に接続されるＭＥＭＳチップと、
前記収容キャビティ内に収容されかつ前記ＭＥＭＳチップに電気的に接続されるＡＳＩＣチップとを含み、
前記回路板には、前記収容キャビティと前記第１振動キャビティとを連通する第１貫通孔と、前記収容キャビティと前記第２振動キャビティとを連通する第２貫通孔とが設けられ、
前記第１振動アセンブリが振動することにより、第１振動キャビティ内の気圧が変化しかつ前記第１貫通孔を介して前記ＭＥＭＳチップに伝達され、前記第２振動アセンブリが振動することにより、前記第２振動キャビティ内の気圧が変化しかつ前記第２貫通孔を介して前記ＭＥＭＳチップに伝達される。

【0007】

好ましくは、前記回路板は、対向に間隔を隔てて設置された第１回路板及び第２回路板と、前記第１回路板と第２回路板とを接続する第３回路板とを含み、前記第１回路板、前記第２回路板及び前記第３回路板は、囲んで前記収容キャビティを形成し、前記第１貫通孔は、前記第１回路板を貫通して設けられ、前記第２貫通孔は、前記第２回路板を貫通して設けられている。

【0008】

好ましくは、前記第１振動アセンブリは、前記第１回路板に固定された第１金属リングをさらに含み、前記第１振動膜は、前記第１金属リングの第１回路板から離れる一端に固定され、前記第１振動膜、前記第１金属リング及び前記第１回路板は、囲んで前記第１振動キャビティを形成し、前記第１質量ブロックは、前記第１振動キャビティ内に収容されかつ前記第１振動膜の振動方向に沿って前記第１回路板と間隔を隔てて設置されている。

【0009】

好ましくは、前記第２振動アセンブリは、前記第２回路板に固定された第２金属リングをさらに含み、前記第２振動膜は、前記第２金属リングの第２回路板から離れる一端に固定され、前記第２振動膜、前記第２金属リング及び前記第２回路板は、囲んで前記第２振動キャビティを形成し、前記第２質量ブロックは、前記第２振動膜の前記第２回路板から離れる側に固定されている。

【0010】

好ましくは、前記第２振動アセンブリは、前記第２振動膜の前記第２回路板から離れる側に固定された第４回路板をさらに含み、前記第２振動膜と前記第４回路板は、囲んで第３振動キャビティを形成し、前記第２質量ブロックは、前記第３振動キャビティ内に収容されている。

【0011】

好ましくは、前記ＭＥＭＳチップは、前記第２回路板に固定され、前記ＭＥＭＳチップは、前記第２回路板に固定されかつバックチャンバを有するベースと、前記ベースに固定され振動膜と、前記振動膜と対向に間隔を隔てて設置されたバックプレートとを含み、前記ベースは、前記第２貫通孔に蓋設されることにより、前記第２貫通孔が前記バックチャンバと前記第２振動キャビティとを連通するようにする。

【0012】

好ましくは、前記バックプレートは、前記振動膜の前記バックチャンバから離れる側に固定され、前記バックプレートには、それを貫通する複数の音孔が設けられている。

【0013】

好ましくは、前記ＡＳＩＣチップは、前記第２回路板に固定されている。

【0014】

好ましくは、前記第１振動膜のその振動方向に沿った正投影面積は、前記第２振動膜のその振動方向に沿った正投影面積と等しい。

【発明の効果】

【0015】

関連技術に比べて、本発明の振動センサにおいて、回路板が囲むことにより収容キャビティを形成し、収容キャビティ内にＭＥＭＳチップ及びＡＳＩＣチップが設置され、かつ前記回路板の対向する両側にそれぞれ第１振動キャビティを有する第１振動アセンブリ及び第２振動キャビティを有する第２振動アセンブリが設置され、前記回路板には、前記第１振動キャビティと前記収容キャビティとを連通する第１貫通孔及び前記第２振動キャビティと前記収容キャビティとを連通する第２貫通孔が設けられ、前記第１振動アセンブリが振動することにより、第１振動キャビティ内の気圧が変化しかつ前記第１貫通孔を介して前記ＭＥＭＳチップに伝達され、前記第２振動アセンブリが振動することにより前記第２振動キャビティ内の気圧が変化しかつ前記第２貫通孔を介して前記ＭＥＭＳチップに伝達される。上記構造設計により、ＭＥＭＳチップは、２組の振動アセンブリにより生成された振動をよりよく感知することができ、かつ感知された振動信号を電気信号に変換し、感度を効果的に向上させるとともに信号対雑音比も大きく向上する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

本発明の実施例における技術案をより明確に説明するために、以下に実施例の説明に必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下に説明する図面は本発明な実施例だけであり、当業者にとって、創造的労働をしない前提で、さらにこれらの図面に基づいて他の図面を取得することができる。

【図1】本発明における振動センサの模式図である。

【図2】本発明における振動センサの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施例における図面を参照して、本発明の実施例における技術案を明確で、完全に説明する。

【0018】

図１～図２に示すように、本発明は、振動センサ１００を提供し、当該振動センサ１００は、囲むことで収容キャビティ１０を形成する回路板１と、それぞれ前記回路板１の対向する両側に固定された第１振動アセンブリ２及び第２振動アセンブリ３と、前記収容キャビティ１０内に収容されたＭＥＭＳチップ４及びＡＳＩＣチップ５とを含む。

【0019】

前記回路板１は、対向に間隔を隔てて設置された第１回路板１１及び第２回路板１２と、前記第１回路板１１と第２回路板１２とを接続する第３回路板１３とを含み、前記第１回路板１１、前記第２回路板１２及び前記第３回路板１３は、囲んで前記収容キャビティ１０を形成する。

【0020】

前記第１振動アセンブリ２は、前記第１回路板１１に固定された第１金属リング２１と、前記第１金属リング２１の前記第１回路板１１から離れる一端に固定され、かつ前記第１回路板１１と間隔を隔てて設置された第１振動膜２２と、前記第１振動膜２２に固定された第１質量ブロック２３とを含み、前記第１振動膜２２、前記第１金属リング２１及び前記第１回路板１１は、囲んで第１振動キャビティ２０を形成し、前記第１振動膜２２は、振動を感知すると、前記第１振動キャビティ２０内に振動する。理解できるように、前記第１質量ブロック２３は、前記第１振動キャビティ２０内に収容されかつ前記第１振動膜２２の振動方向に沿って前記第１回路板１１と間隔を隔てて設置される。

【0021】

前記第２振動アセンブリ３は、前記第２回路板１２に固定された第２金属リング３１と、前記第２金属リング３１の前記第２回路板１２から離れる一端に固定されかつ前記第２回路板１２と間隔を隔てて設置された第２振動膜３２と、前記第２振動膜３２に固定された第２質量ブロック３３とをさらに含み、前記第２振動膜３２、前記第２金属リング３１及び前記第２回路板１２は、囲んで第２振動キャビティ３０を形成し、前記第２振動膜３２は、振動を感知すると、前記第２振動キャビティ３０内に振動する。理解できるように、前記第２質量ブロック３３は、前記第２振動キャビティ３０内に収容されかつ前記第２振動膜３２の振動方向に沿って前記第２回路板１２と間隔を隔てて設置され、本実施例において、前記第２質量ブロック３３は、前記第２振動膜３２の前記第２回路板１２から離れる側に固定される。

【0022】

本実施例において、前記ＭＥＭＳチップ４及び前記ＡＳＩＣチップ５はいずれも前記第２回路板１２に固定され、前記ＭＥＭＳチップ４は、前記第２回路板１２に電気的に接続され、前記ＡＳＩＣチップ５は、前記ＭＥＭＳチップ４に電気的に接続される。

【0023】

具体的には、前記第１回路板１１には、前記収容キャビティ１０と前記第１振動キャビティ２０とを連通する第１貫通孔１１１が設けられ、前記第２回路板１２には、前記収容キャビティ１０と前記第２振動キャビティ３０とを連通する第２貫通孔１２１が設けられ、前記第１貫通孔１１１は、前記第１回路板１１を貫通して設置され、前記第２貫通孔１２１は、前記第２回路板１２を貫通して設置され、前記第１振動アセンブリ２０における前記第１振動膜２２は、前記第１質量ブロック２３が振動するように駆動することにより、前記第１振動キャビティ２０内の気圧が変化して、前記第１貫通孔１１１を介して前記ＭＥＭＳチップ４に伝達することで、前記ＭＥＭＳチップ４は、前記第１振動アセンブリ２０により生成された振動信号を取得する。同様に、前記第２振動アセンブリ３０における前記第２振動膜３２は、前記第２質量ブロック３３が振動するように駆動することにより、前記第２振動キャビティ３０内の気圧が変化して、前記第２貫通孔１２１を介して前記ＭＥＭＳチップ４に伝達することで、前記ＭＥＭＳチップ４は、前記第２振動アセンブリ３により生成された振動信号を取得する。

【0024】

具体的には、前記ＭＥＭＳチップ４は、前記第２回路板１２に固定されかつバックチャンバ４０を有するベース４１と、前記ベース４１に固定された振動膜４２と、前記振動膜４２と対向に間隔を隔てて設置されたバックプレート４３とを含み、前記ＭＥＭＳチップ４が前記第２貫通孔１２１を介して伝達された気圧変化を受け取るために、前記ベース４１は、前記第２貫通孔１２１に蓋設されることにより、前記第２貫通孔１２１が前記バックチャンバ４０と前記第２振動キャビティ３０とを連通するようにする。本実施例において、前記バックプレート４３は、前記振動膜４２の前記バックチャンバ４０から離れる側に固定され、前記バックプレート４３には、それを貫通する複数の音孔４３１が設置され、それにより前記第１貫通孔１１１を介して伝達された気圧変化は、前記音孔４３１を介して前記ＭＥＭＳチップ４の前記振動膜４２に伝達することができる。

【0025】

さらに、前記第２振動アセンブリ３は、前記第２振動膜３２の前記第２回路板１２から離れる側に固定された第４回路板３４をさらに含み、前記第２振動膜４３と前記第４回路板３４は、囲んで第３振動キャビティ３５を形成し、前記第２質量ブロック３３は、前記第３振動キャビティ３５内に収容される。

【0026】

本実施例において、前記第１振動膜２２のその振動方向に沿った正投影面積は、前記第２振動膜３２のその振動方向に沿った正投影面積と等しい。

【0027】

関連技術に比べて、本発明の振動センサにおいて、回路板が囲むにより収容キャビティを形成し、収容キャビティ内にＭＥＭＳチップ及びＡＳＩＣチップが設置され、かつ前記回路板の対向する両側にそれぞれ第１振動キャビティを有する第１振動アセンブリ及び第２振動キャビティを有する第２振動アセンブリが設置され、前記回路板には、前記第１振動キャビティと前記収容キャビティとを連通する第１貫通孔及び前記第２振動キャビティと前記収容キャビティとを連通する第２貫通孔が設けられ、前記第１振動アセンブリが振動することにより、第１振動キャビティ内の気圧が変化して前記第１貫通孔を介して前記ＭＥＭＳチップに伝達され、前記第２振動アセンブリが振動することにより、前記第２振動キャビティ内の気圧が変化して記第２貫通孔を介して前記ＭＥＭＳチップに伝達される。上記構造設計により、ＭＥＭＳチップは、２組の振動アセンブリにより生成された振動をよりよく感知することができ、かつ感知された振動信号を電気信号に変換し、感度を効果的に向上させるとともに信号対雑音比も大きく向上する。

【0028】

上記したのは、本発明の実施形態だけであり、本発明が属する技術分野の当業者にとって、本発明の創造的構想から逸脱しない範囲において種々変更可能であるが、これらはいずれも本発明の保護範囲内に属するものと理解されるべきである。

【要約】

【課題】本発明は振動センサを提供する。
【解決手段】
振動センサは、収容キャビティを有する回路板と、前記回路板の対向する両側にそれぞれ設置された、第１振動キャビティを有する第１振動アセンブリ及び第２振動キャビティを有する第２振動アセンブリとを含み、前記回路板には、前記第１振動キャビティと前記収容キャビティとを連通する第１貫通孔及び前記第２振動キャビティと前記収容キャビティとを連通する第２貫通孔が設置され、前記第１振動アセンブリが振動することにより、第１振動キャビティ内の気圧が変化しかつ前記第１貫通孔を介して前記ＭＥＭＳチップに伝達し、前記第２振動アセンブリが振動することにより、前記第２振動キャビティ内の気圧が変化しかつ前記第２貫通孔を介して前記ＭＥＭＳチップに伝達し、本発明の提供する振動センサにおけるＭＥＭＳチップは、２組の振動アセンブリにより生成された振動をよりよく感知することができ、かつ感知された振動信号を電気信号に変換し、感度を効果的に向上させるとともに信号対雑音比も大きく向上する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】