特表 2022-513274 マイクロホンカプセル、複数のマイクロホンカプセルを備えたマイクロホン構成、およびマイクロホンアレイ較正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-07

(54)【発明の名称】マイクロホンカプセル、複数のマイクロホンカプセルを備えたマイクロホン構成、およびマイクロホンアレイ較正方法

(51)【国際特許分類】

   H04R 1/04 20060101AFI20220131BHJP

   H04R 19/04 20060101ALI20220131BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20220131BHJP

【ＦＩ】

H04R1/04 Z

H04R19/04

H04R3/00 320

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021534796

(86)(22)【出願日】2019-12-12

(85)【翻訳文提出日】2021-08-02

(86)【国際出願番号】 EP2019084943

(87)【国際公開番号】W WO2020126843

(87)【国際公開日】2020-06-25

(31)【優先権主張番号】102018132486.3

(32)【優先日】2018-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】597038301

【氏名又は名称】ゼンハイザー・エレクトロニック・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｓｅｎｎｈｅｉｓｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100189555

【弁理士】

【氏名又は名称】徳山 英浩

(74)【代理人】

【識別番号】100100479

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 三喜夫

(72)【発明者】

【氏名】ノヴァク，アレクサンダー

【テーマコード（参考）】

5D017

5D021

5D220

【Ｆターム（参考）】

5D017BC19

5D021CC08

5D220BA22

(57)【要約】

コンデンサまたはエレクトレットマイクロホン用のマイクロホンカプセルは、望ましい理想的な挙動、例えば、周波数応答および位相応答からの個々の偏差を示す。特に、複数のマイクロホンカプセルが相互接続され、マイクロホンアレイを形成する場合、適切なマイクロホンカプセルを選択プロセスで見つける必要がある。これらの偏差のいくつかは、例えば、個々に適合される対応するフィルタを用いてフィルタリングすることによって電子的に補正できる。改良されたマイクロホンカプセル（２００）は、マイクロホンカプセルを備えた回路基板の自動選択および自動組み立てが容易になるものであり、静電音響トランスデューサ（Ｃ_Ｔ）と、静電音響トランスデューサ（Ｃ_Ｔ）の増幅された出力信号（ＡＳ，ＤＳ）を出力する増幅器素子（Ｑ１）と、少なくとも１つの電子メモリ素子（Ｕ１）とを備える。測定によって得られ、個々のマイクロホンカプセルの個々の周波数応答または位相応答に関するデータがそこに格納できる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング（Ｇ）を備えたマイクロホンカプセル（２００）であって、
ハウジング内には、静電音響トランスデューサ（Ｃ_Ｔ）と、
静電音響トランスデューサ（Ｃ_Ｔ）から信号を受信し、増幅された出力信号（ＡＳ，ＤＳ）を出力する増幅器素子（Ｑ１）を備えた第１電子回路と、
少なくとも増幅された出力信号および基準電位（ＧＮＤ）用の電気コネクタ（ＴＰ１，ＴＰ３）とを備え、
マイクロホンカプセルのハウジング（Ｇ）は、
少なくとも１つの追加の電気コネクタ（ＴＰ２）と、
マイクロホンカプセルの個々の周波数応答または位相応答に関するデータを保存するように構成された少なくとも１つの電子メモリ素子（Ｕ１）を備えた第２電子回路とを備え、
メモリ素子（Ｕ１）は、少なくとも１つの追加の電気コネクタ（ＴＰ２）を介して読み出し可能である、マイクロホンカプセル。

【請求項2】

メモリ素子（Ｕ１）は、マイクロホンカプセルの増幅された出力信号（ＡＳ，ＤＳ）から独立して、少なくとも１つの追加の電気コネクタ（ＴＰ２）を介して書き込みおよび読み出しが可能である、請求項１に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項3】

電気コネクタ（ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）は、マイクロホンカプセルの下面において同心円である、請求項２に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項4】

保存されたデータ（ＰＳ）は、定義された周波数（ｆ_１，…，ｆ_６）におけるマイクロホンカプセルの個々の伝達関数の値を表す、請求項１～３のいずれかに記載のマイクロホンカプセル。

【請求項5】

伝達関数は、周波数応答または位相応答である、請求項４に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項6】

保存されたデータは、定義された目標値からの、マイクロホンカプセルの個々の周波数応答または位相応答の偏差である、請求項４または５に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項7】

静電音響トランスデューサ（Ｃ_Ｔ）は、エレクトレットトランスデューサである、請求項１～６のいずれかに記載のマイクロホンカプセル。

【請求項8】

メモリ素子（Ｕ１）は、デジタルの電子的に消去可能なシングルワイヤメモリ素子である、請求項１～７のいずれか一項に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項9】

第１電子回路は、電子的な適応、干渉保護または予備フィルタリングのための１つ以上の複数のコンポーネント（Ｌ１，Ｌ２，Ｃ１～Ｃ３）をさらに含む、請求項１～８のいずれかに記載のマイクロホンカプセル。

【請求項10】

請求項１～９のいずれかに記載の少なくとも２つのマイクロホンカプセルを備え、
該少なくとも２つのマイクロホンカプセル（６１０_１，…，６１０_ｎ）は、相互接続されてマイクロホンアレイを形成する、マイクロホン構成（６００）。

【請求項11】

少なくとも１つのプロセッサを備えた構成ユニット（６２０）をさらに備え、
構成ユニットは、マイクロホンカプセル（６１０_１，…，６１０_ｎ）の少なくとも１つのメモリ素子（Ｕ１）からデータ（Ｍ_１，…，Ｍ_ｎ）を読み出し、読み出しデータに従って構成信号（ＣＳ_１，…，ＣＳ_ｎ）を発生し、構成信号（６２０）に基づいて個々のマイクロホンカプセルのための少なくとも１つの構成フィルタ（６３０_１，…，６３０_ｎ）を電子的に構成するように構成される、請求項１０に記載のマイクロホン構成（６００）。

【請求項12】

複数のマイクロホンカプセル（２００）を含むマイクロホンアレイを較正する方法（７００）であって、
マイクロホンカプセルの少なくとも１つについて、マイクロホンカプセルの外側に設置された回路によって、個々のマイクロホンカプセルに含まれるメモリ素子（Ｕ１）から個々の値を読み取るステップ（７１０）であって、該値は個々のマイクロホンカプセルの伝達関数を記述する、ステップ（７１０）と、
読み取られた値から補償関数を計算するステップ（７２０）と、
計算した補償関数に基づいて、少なくとも１つのマイクロホンカプセルのための少なくとも１つの電子フィルタを構成するステップ（７３０）であって、該少なくとも１つの電子フィルタは、少なくとも１つのマイクロホンカプセルの外側に設置されて、マイクロホンアレイは較正される、ステップ（７３０）と、を含む方法。

【請求項13】

読み取られた値は、定義された周波数におけるマイクロホンカプセルの個々の伝達関数の値を表す、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

読み取られた値は、前記定義された目標値からの、マイクロホンカプセルの個々の周波数応答または位相応答の偏差を表す、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

個々の値を読み取るステップ（７１０）、補償関数を計算するステップ（７２０）、およびマイクロホンカプセルの外側に設置されるフィルタを構成するステップ（７３０）は、マイクロホンアレイの全てのマイクロホンカプセルについて実行される、請求項１２～１４のいずれかに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロホンカプセル、複数のマイクロホンカプセルを備えたマイクロホン構成、およびマイクロホン構成を較正する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

マイクロホンカプセルは、マイクロホンで使用されるコンポーネントであり、通常は回路基板にはんだ付けされる。コンデンサまたはエレクトレットマイクロホン用のマイクロホンカプセルは、いわゆる積み重ね(stacking)技術を用いてしばしば製造され、複数の部品がハウジング内で交互に積み重なる。しかしながら、コンポーネント許容誤差があり、その結果、各マイクロホンカプセルは、望ましい理想的な電気音響挙動、例えば、周波数応答及び／又は位相応答などから個別の偏差を有する。高品質の要求の場合、特に複数のマイクロホンカプセルがマイクロホンアレイ内で相互接続される場合、これらの偏差は、電子的に、例えば、個別に適合される対応したフィルタを用いてフィルタリングすることによって補償する必要がある。この目的のために、周波数応答及び／又は位相応答などの特性値を最初に測定する必要がある。マイクロホンカプセルを回路基板にはんだ付けした後にこの測定を行う場合、接続された回路が結果を変造することがある。はんだ付け前に測定を行うと、測定結果に応じてカプセルを選別する必要があるという問題が発生する。この選択は、エラーが発生しやすく、労力を要し、しばしば手動で行われ、回路基板にマイクロホンカプセルを機械で装備することは特に困難で高価になる。従って、労力を低く抑えるために、使用できるのはカプセルの少量、即ち、極めて小さい偏差を備えたものだけである。

【0003】

下記の文書は、ドイツ特許商標庁（ＤＰＭＡ）によって優先権出願に関連すると考えられている。ドイツ公開第１０ ２０１２ ２０３ ７４１ Ａ１号、米国公開第２００８／０２１９４８３Ａ１号、および文献（Maxim Integrated Products, Inc.: Data Sheet for DS28E04 1-wire EEPROM, San Jose CA, USA, 19-6568; Rev 2; 1/17, 2017, https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS28E05.pdf [retrieved on 23-Sept-2019]）

【0004】

米国公開第２００８／０２１９４８３Ａ１号は、マイクロホンアレイとして使用でき、２つ以上のマイクロホンカプセルと、信号処理のための電子回路と、メモリとを含む音響モジュールを開示する。マイクロホンカプセルをモジュールの中に搭載した後、これらは検査できる。検査プロセスで取得されたカプセルの較正情報および音響モジュール内のカプセルの位置偏差はメモリに保存され、フィルタを構成するための内部信号処理に提供される。

【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、マイクロホンカプセルを備えた回路基板の自動組み立てを容易にする改良されたマイクロホンカプセルを提供することである。更なる目的は、マイクロホンアレイの簡素化した製造方法を提供し、対応するマイクロホンアレイを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るマイクロホンカプセルが、請求項１に開示されている。それは、静電音響トランスデューサと、静電音響トランスデューサの増幅またはインピーダンス変換された出力信号をそれぞれ出力する増幅器素子またはインピーダンス変換器と、少なくとも１つの電子メモリ素子とを備える。メモリ素子には、測定によって得られたデータが保存され、データは、個々のマイクロホンカプセルの個々の周波数応答または位相応答に関連している。データは、製造プロセス時および動作時に読み出し可能であり、これにより製造中のカプセルの自動選別、そして動作中のターゲット回路の自動較正の両方が可能になる。

【0007】

請求項１０は、マイクロホン構成、例えば、少なくとも２つのマイクロホンカプセルを備えたアレイに関する。請求項１２は、マイクロホンアレイを較正するための方法に関する。

【0008】

更なる好都合な実施形態は、従属請求項に開示される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

更なる詳細および好都合な実施形態は、図面に示されている。

【0010】

【図1】一実施形態におけるマイクロホンカプセルの回路図

【図2】マイクロホンカプセルの例示的な底面図および上面図

【図3】例示的なマイクロホンカプセルの断面図

【図4】マイクロホンカプセルの周波数依存測定値

【図5】測定セットアップ

【図6】マイクロホンアレイの基本ブロック図

【図7】マイクロホンアレイを校正する方法のフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、ある実施形態における本発明に係るマイクロホンカプセルの回路図１００を示す。マイクロホンカプセルのハウジング内には、静電音響トランスデューサＣ_Ｔがあり、これは、キャパシタ、増幅器素子Ｑ１、例えば、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）と、メモリ素子Ｕ１としてその等価回路によってここに示している。静電音響トランスデューサＣ_Ｔは、例えば、エレクトレットまたはコンデンサマイクロホンである。増幅器素子Ｑ１は、エレクトレットマイクロホンにおいてインピーダンス変換器としても機能し、そして、例えば、１の非常に低い利得係数を有してもよい。さらに、周波数応答補正、干渉保護、適応、または予備フィルタリングのための種々のアナログコンポーネントＣ１～Ｃ３，Ｌ１，Ｌ２が含まれる。これらはオプション（任意）であるが、静電マイクロホンカプセルでは一般的である。例えば、Ｃ２，Ｃ３，Ｌ１，Ｌ２は、高周波干渉信号をフィルタ除去するために使用される。マイクロホンカプセルは、電気接点１１０を介して接続され、この例ではハウジングの底部に設置される。これらの接点は、出力信号または電源用のコネクタＴＰ１と、メモリ素子Ｕ１用のコネクタＴＰ２と、基準電位（通常はグランドＧＮＤ）用のコネクタＴＰ３とを含む。この例では、メモリ素子Ｕ１は４つの接続部を有し、接続部Ａ２，Ｂ２の２つはコネクタＴＰ２に接続され、残りの接続部Ａ１，Ｂ１はグランドＧＮＤに接続される。メモリ素子Ｕ１は、コネクタＴＰ２を介してシリアル方式で書き込みおよび読み取りが可能なデジタルの電子的に消去可能なシングルワイヤ（単線）メモリ素子（１－ワイヤ－ＥＥＰＲＯＭ）でもよい。したがって、コネクタＴＰ２は、メモリ素子用の電源、クロックラインおよびデータラインとして機能する。この別個のコネクタＴＰ２の利点は、マイクロホンカプセル内にある残りの回路とは独立して書き込みおよび読み取りが実行可能であることである。メモリ素子Ｕ１およびそのコネクタＴＰ２を除いて、上記の回路は、マイクロホンカプセルの従来の回路でもよく、他の実施形態では、別の従来の回路で置換してもよい。

【0012】

図２は、ある実施形態におけるマイクロホンカプセル２００の例示的な底面図および上面図を示す。金属製ハウジングＧは、上部に開口部２２０を有し、そこを通って音が下方にあるダイアフラムに到達できる。下部には、コネクタＴＰ１～ＴＰ３があり、この例では基本的に円形かつ同心である。その結果、マイクロホンカプセルは回転対称である外部形状を有し、自動組み立てを容易にする。コネクタは金属製であり、コネクタの少なくとも２つはハウジングＧから絶縁される。さらに、コネクタＴＰ１～ＴＰ３は、この例では、ハウジングに比べて、例えば、約０．５ｍｍだけ僅かに高くおり、そのためマイクロホンカプセルを回路基板に自動的にはんだ付けするのがより容易である。

【0013】

図３は、本発明の実施形態に係る、簡略化された方法で描かれたマイクロホンカプセル３００の断面図を示す。ハウジング３１０の上部には、音が通過して、下方にあるダイアフラム３２５に到達可能にする開口部２２０が存在する。ダイアフラム３２５は、金属でコーティングされ、ダイアフラムリング３２０上に固定される。両方ともにダイアフラムアセンブリを形成する。ダイアフラムリング３２０はまた、ダイアフラムとハウジングの上面３１０との間の距離が維持されることを確保する。ダイアフラム３２５と下方にあるカウンタ電極３４０との間の細いエアギャップ（不図示）が、両部品間に電気絶縁を提供し、ダイアフラムが振動するのを可能にする。カウンタ電極３４０は、例えば、接触スプリングによって、電気伝導的な方法で下部回路基板３５０に接続される。ダイアフラムの金属コーティングおよびカウンタ電極３４０は共に、音響トランスデューサとして機能する可変容量を備えたキャパシタＣ_Ｔを形成する。回路基板は、さらなる電子部品、例えば、図１に示すように、とりわけ増幅器素子Ｑ１とメモリ素子Ｕ１を備える。カプセルは、例えば、いわゆる積み重ね(stacking)技術を用いて製造でき、ダイアフラムアセンブリから開始して、単一部品が交互にハウジング内に積み重なる。カウンタ電極３４０と回路基板３５０との間の距離は、絶縁リング３３０を使用することによって維持される。しかしながら、各マイクロホンカプセルは、電気的または機械的コンポーネントの許容誤差にそれぞれ起因して、所望の理想的な周波数応答及び／又は位相応答からの個々の偏差を有する。高品質の要求の場合、特に複数のマイクロホンカプセルがマイクロホンアレイ内で相互接続される場合、これらの偏差は、少なくとも部分的に電子的に補償できる。

【0014】

このために、例えば、カプセルの特性値、例えば、周波数応答が測定される。変形例では、理想的な曲線に対する偏差を決定することも可能である。図４は、マイクロホンカプセルの周波数依存の測定値を例示しており、実際の測定値の曲線Ｋ_ｒは、周波数ｆ_２においてｄ_ｘの量だけ理想的な曲線Ｋ_ｉから逸脱している。測定が行われた他の周波数ｆ_１，ｆ_３～ｆ_６の場合、偏差は非常に小さく、即ち、閾値または測定許容値を下回っており、無視できる。一実施形態では、例えば、異なる周波数での絶対値及び／又は位相など、決定された測定値は、メモリ素子Ｕ１に保存される。他の実施形態では、理想曲線Ｋ_ｉに対する測定値の偏差ｄ_ｘは、メモリ素子Ｕ１に保存される。この変形例は、偏差および保存される数値がより小さく、少ない保存場所で済むという利点がある。測定および保管は、好ましくはカプセルをはんだ付けする前に行われるが、原理上はその後で行ってもよい。メモリ素子Ｕ１は、電子的に消去可能なシングルワイヤメモリ素子、例えば、型番ＤＳ２８Ｅ０５の１－ワイヤ－ＥＥＰＲＯＭなどでもよく、それぞれ１１２バイトまたは１ｋビットの保存容量を備え、回路基板上に１～３ｍｍ^２の面積だけを要する。また、複数のこれらメモリ素子を使用したり、より高い保存容量を持つ他のメモリ素子を使用することが可能であり、より多くのデータが保存でき、より正確な補正が可能になる。ある実施形態では、非個別データ、例えば、モデルコード、製造日、バッチ番号などを追加的にメモリ素子に保存可能である。

【0015】

本発明に係るマイクロホンカプセルの利点が、各被検査物がそれと共にその個々の特性値を永久的に有することであり、そのため簡単な方法で製造時のカプセルの選別、そして動作時のターゲット回路の較正がより簡単に可能になる点である。特に、ターゲット回路を較正するための測定がさらに必要とされない。手動調整および手動選別は、常に増加した生産努力を意味するため、本発明は、マイクロホンカプセルを含むデバイスまたはモジュールの生産及び／又は較正を簡素化する。単一のマイクロホンカプセルの測定は行われるため、追加の作業は必要ではない。カプセルが回路基板にはんだ付けされ、回路が動作状態になると、プロセッサが、初期化フェーズでメモリ素子Ｕ１に保存された値を取得し、それらを使用して、マイクロホンカプセルごとに、対応する補正回路を個別に構成できる。例えば、図４に示すような測定曲線Ｋ_ｒを有するマイクロホンカプセルの場合、周波数ｆ_２での周波数応答をｄ_ｘの量だけ上昇させる補正フィルタが構成でき、その結果、本質的に理想的な曲線Ｋ_ｉが得られる。既知の手法と比較して、較正は、完全に自動的に、かなりより容易かつ迅速に実行できる。

【0016】

図５では、特性値を取得し、それらをマイクロホンカプセルに保存するための測定セットアップが概略的に示される。図５ａ）は、アナログマイクロホンカプセル２００用のいわゆるカップリング測定を伴う測定セットアップを例示的に示す。閉じた空間５００の中には、ラウドスピーカＬＳおよび測定対象のマイクロホンカプセル２００（音響トランスデューサＣ_Ｔ、増幅器素子Ｑ１およびメモリ素子Ｕ１を含む）がある。例えば、図１のような更なる電子コンポーネントもそこに存在してもよいが、図５には示していない。ラウドスピーカＬＳは、様々な周波数で音響シーケンスを放出し、それぞれがマイクロホンカプセル２００で正確に定義された音圧レベルを発生する。これは、マイクロホンカプセル２００によって出力用の電気信号に変換される。例えば、対応して構成されるコンピュータなどのプログラミングデバイス５１０は、マイクロホンカプセルのアナログ出力信号ＡＳを取得し、それをアナログ－デジタル変換器ＡＤＣでデジタル信号に変換する。プロセッサＤＳＰは、デジタル信号を、保存された理想的な曲線と比較し、差分値を決定する。代替として、差分値は、原理上は、アナログ信号からも取得してデジタル化できます。一実施形態では、これらの差分値は、プログラミング信号ＰＳとしてメモリ素子Ｕ１に書き込まれ、他の実施形態では、カプセルの個々の特性を表現するのは、測定値自体またはそれらから生成される他の値である。保存された値は、例えば、書き込みプロセスが成功し、メモリ素子が正しく機能することを確認するために、再び読み出してもよい。値のフォーマットおよび書き込みプロセス、そして可能性のある検証のために書き込んだ値の読み取りプロセスは、プロセッサＤＳＰによって、またはこのプロセッサに接続された別のマイクロコントローラμＣによって直接実行してもよい。メモリ素子Ｕ１がシングルワイヤメモリ素子である場合、この目的のために提供されるシリアルプロトコルが書き込みまたは読み取りにそれぞれ使用できる。

【0017】

図５ｂ）は、デジタルマイクロホンカプセル２００’用の類似した測定セットアップを例示的に示す。アナログ－デジタル変換器ＡＤＣ’は、マイクロホンカプセル２００’内に配置され、その出力信号ＤＳは、デジタル信号である。この場合、図５ａ）のようなアナログ入力の代わりに、プログラミングデバイス５１０’のデジタル入力が使用できる。

【0018】

本発明に係るマイクロホンカプセルは、特にマイクロホンアレイ用に好都合に使用ができ、このことは、各マイクロホンカプセルが、大きさ（即ち、絶対値）および位相に関して極めて小さい許容誤差で理想値に到達することを要求する。例えば、広い周波数範囲、例えば、４００Ｈｚ～８ｋＨｚに渡って＋／－１ｄＢの感度許容誤差が要求されることがある。製造プロセス時にマイクロホンカプセルを手動で選択する代わりに、マイクロホンカプセルをはんだ付けする前に、プロセッサが各カプセルから測定値を読み出すことによってカプセルは自動的に選別でき、例えば、測定値がある指定された限度内にあるこれらのカプセルだけを使用することが可能である。代替または追加として、デバイスに含まれるプロセッサが、はんだ付けおよび試運転後に個々のカプセルの値を読み出して、それらを使用して、個々のカプセルについて個別に適応補正フィルタを構成できる。従って、本発明に係る較正は、コンポーネント、特にマイクロホンカプセルの極めて費用のかかる選択を置き換えでき、製造プロセスを容易にできる。さらに、例えば、アレイ内の単一のマイクロホンカプセルは、後で交換できる。それは、接続された回路が、新しいマイクロホンカプセルに自動的に適応できるためである。

【0019】

図６は、本発明の一実施形態における、マイクロホンアレイの原理ブロック図６００を示す。マイクロホンアレイは、本発明に係る複数のマイクロホンカプセル６１０_１，…，６１０_ｎを備え、その出力信号ＤＳ_１，…，ＤＳ_ｎは、共通の出力信号ＭＡＳに組み合わさる。この目的のために、それらは、組合せブロック６４０において、例えば、指向性効果を達成するために、それらを遅延および重ね合わせることによって、既知の方法で共に処理される。しかし、その前に、個々のマイクロホンカプセルの出力信号ＤＳ_１，…，ＤＳ_ｎは、補正フィルタ６３０_１，…，６３０_ｎで個別に補正される。補正フィルタは、個々のマイクロホンカプセルに対応して構成される。この目的のために、構成ユニット６２０は、各マイクロホンカプセルから保存された値Ｍ_１，…，Ｍ_ｎを読みだして、これらを使用して構成データＣＳ_１，…，ＣＳ_ｎを計算し、そしてそれを使用して補正フィルタ６３０_１，…，６３０_ｎを構成する。補正フィルタの出力信号ＦＳ_１，…，ＦＳ_ｎは、理想的なマイクロホンカプセルの出力信号に本質的に対応し、従って、従来の組み合わせブロック６４０によって処理されて、高品質の出力信号ＭＡＳを得ることができる。マイクロホンカプセルと補正フィルタの間、及び／又は、補正フィルタと組合せユニットの間には、更なる電子コンポーネントが存在してもよく、これらはここには図示していない。

【0020】

構成ユニット６２０、補正フィルタ６３０、および組み合わせユニット６４０は、１つ以上の適切に構成されたプロセッサによって実装できる。通常、マイクロホンアレイの製造時に、２つ以上のマイクロホンカプセル６１０_１，…，６１０_ｎが共通の回路基板にはんだ付けされ、その上にプロセッサおよび可能性として更なる電子コンポーネントが存在してもよい。一実施形態では、２つ以上のマイクロホンカプセル６１０_１，…，６１０_ｎは、構成ユニットに接続するための共通のシリアルバスを共有して、それらの測定値Ｍ_１，…，Ｍ_ｎを次々に読み出してもよい。本発明に係るマイクロホンカプセル６１０_１，…，６１０_ｎは、上述のように、回路基板の自動製造およびマイクロホンカプセルの自動較正を可能にする。

【0021】

一実施形態では、本発明は、複数のマイクロホンカプセル２００を含むマイクロホンアレイを較正する方法に関する。図７は、こうした方法７００のフローチャートを示す。第１ステップ７１０において、マイクロホンカプセルの少なくとも１つについての個々の値は、個々のマイクロホンカプセルに含まれるメモリ素子Ｕ１から読み出される。上述のように、値は、個々のマイクロホンカプセルの個々の伝達関数を記述できる。さらに、このステップで複数のマイクロホンカプセルの値を順次読み出すことも可能である。次のステップでは、マイクロホンカプセルごとの補償関数が読み取り値から計算され（７２０）、計算した補償関数に基づいて、少なくとも１つの電子補正回路、例えば、電子フィルタが、個々のマイクロホンカプセルのために構成される（７３０）。これは、例えば、フィルタのパラメータを設定し変更することと、特定のフィルタなどを選択することを含んでもよい。このようにマイクロホンアレイは自動的に較正される。この方法はまた、アレイに搭載されていない単一のマイクロホンカプセルを較正するためにも使用でき、例えば、ノイズ補償（ＡＮＣ、アクティブノイズキャンセル）に使用されるマイクロホンカプセルの位相調整を実行するである。

【0022】

一実施形態では、アレイ内の少なくとも２つのマイクロホンカプセルの各々について別個の電子フィルタが計算され構成される。一実施形態では、電子フィルタは、２つ以上のマイクロホンカプセルについて一緒に計算され構成される。

【0023】

本発明に係るマイクロホンカプセルにおいて、そこに含まれる回路基板は、それ自体の較正データのキャリアになる。従って、「自己較正」カプセルと見なしてもよい。１つの利点は、少量の保存データ（例えば、１キロビット）だけで有意な補正が既に実行できる点である。他の利点は、ターゲットデバイス（即ち、マイクロホンカプセルが設置されるデバイス）が、既知のターゲット曲線に基づいて、カプセルの実際の周波数応答および感度を柔軟に制御できる点である。このようにしてターゲットデバイスの特性は、幅広い範囲で自動的に調整できる。

【0024】

原理上、本発明は、追加のメモリ素子のためのスペースを提供し、許容誤差に起因して電子的に補正できる目標特性からの偏差を示す他のコンポーネントまたはモジュールのためにも使用できる。メモリ素子はまた、上述したシングルワイヤメモリ素子より複雑でもよく、そのためより多くのデータを保存できる。メモリ素子は、より多くの接続部を使用してもよく、上記の例のように、回路の残部から電気的に分離してもよい。保存されるデータは、個々のコンポーネントまたは個々のモジュールの個々の値である。それは、上述のように、測定値または、目標値からの測定値の偏差、または分類を表す値（例えば、０～１％、１～２％、２～３％などの偏差）でもよい。データは、生産時の選択プロセスを容易にし、及び／又は、完成製品の自動較正を可能にできる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a)】

【図5b)】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2021-08-17

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング（Ｇ）を備えたマイクロホンカプセル（２００）であって、
ハウジング内には、静電音響トランスデューサ（Ｃ_Ｔ）と、
静電音響トランスデューサ（Ｃ_Ｔ）から信号を受信し、増幅された出力信号（ＡＳ，ＤＳ）を出力する増幅器素子（Ｑ１）を備え、該増幅器素子（Ｑ１）は回路基板（３５０）上に配置される、第１電子回路と、
少なくとも増幅された出力信号および基準電位（ＧＮＤ）用の電気コネクタ（ＴＰ１，ＴＰ３）とを備え、
マイクロホンカプセルのハウジング（Ｇ）は、
少なくとも１つの追加の電気コネクタ（ＴＰ２）と、
マイクロホンカプセルの個々の周波数応答または位相応答に関するデータを保存するように構成された少なくとも１つの電子メモリ素子（Ｕ１）を備えた第２電子回路とを備え、
メモリ素子（Ｕ１）は、増幅器素子（Ｑ１）と同じ回路基板（３５０）上に配置され、メモリ素子（Ｕ１）は、少なくとも１つの追加の電気コネクタ（ＴＰ２）を介して読み出し可能である、マイクロホンカプセル。

【請求項2】

メモリ素子（Ｕ１）は、マイクロホンカプセルの増幅された出力信号（ＡＳ，ＤＳ）から独立して、少なくとも１つの追加の電気コネクタ（ＴＰ２）を介して書き込みおよび読み出しが可能である、請求項１に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項3】

電気コネクタ（ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）は、マイクロホンカプセルの下面において同心円である、請求項２に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項4】

保存されたデータ（ＰＳ）は、定義された周波数（ｆ_１，…，ｆ_６）におけるマイクロホンカプセルの個々の伝達関数の値を表す、請求項１に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項5】

伝達関数は、周波数応答または位相応答である、請求項４に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項6】

保存されたデータは、定義された目標値からの、マイクロホンカプセルの個々の周波数応答または位相応答の偏差である、請求項４に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項7】

静電音響トランスデューサ（Ｃ_Ｔ）は、積み重ね技術を用いて製造され、ダイアフラムアセンブリを含むエレクトレットトランスデューサであり、該ダイアフラムアセンブリは、金属コーティングされたダイアフラム（３２５）およびダイアフラムリング（３２０）を含む、請求項１に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項8】

メモリ素子（Ｕ１）は、該少なくとも１つの追加の電気コネクタ（ＴＰ２）および基準電位（ＧＮＤ）のみに接続された、デジタルの電子的に消去可能なシングルワイヤメモリ素子である、請求項１に記載のマイクロホンカプセル。

【請求項9】

第１電子回路は、電子的な適応、干渉保護または予備フィルタリングのための１つ以上の複数のコンポーネント（Ｌ１，Ｌ２，Ｃ１～Ｃ３）をさらに含み、該追加のコンポーネントも前記回路基板（３５０）上に配置される、請求項１記載のマイクロホンカプセル。

【請求項10】

請求項１に記載の少なくとも２つのマイクロホンカプセルを備え、
該少なくとも２つのマイクロホンカプセル（６１０_１，…，６１０_ｎ）は、相互接続されてマイクロホンアレイを形成する、マイクロホン構成（６００）。

【請求項11】

少なくとも１つのプロセッサを備えた構成ユニット（６２０）をさらに備え、
構成ユニットは、マイクロホンカプセル（６１０_１，…，６１０_ｎ）の少なくとも１つのメモリ素子（Ｕ１）から、マイクロホンカプセルの個々の周波数応答または位相応答に関するデータ（Ｍ_１，…，Ｍ_ｎ）を読み出し、読み出しデータに従って構成信号（ＣＳ_１，…，ＣＳ_ｎ）を発生し、構成信号（６２０）に基づいて個々のマイクロホンカプセルのための少なくとも１つの構成フィルタ（６３０_１，…，６３０_ｎ）を電子的に構成するように構成される、請求項１０に記載のマイクロホン構成（６００）。

【請求項12】

該少なくとも２つのマイクロホンカプセルの各々は、別個に交換可能である、請求項１０に記載のマイクロホン構成（６００）。

【請求項13】

複数のマイクロホンカプセル（２００）を含むマイクロホンアレイを較正する方法（７００）であって、
前記マイクロホンカプセル（２００）の少なくとも１つを代用マイクロホンカプセル（２００）と交換するステップであって、該代用マイクロホンカプセルは、ハウジング（Ｇ）、静電トランスデューサ（Ｃ _Ｔ ）、増幅器素子（Ｑ１）およびメモリ素子（Ｕ１）を含み、増幅器素子（Ｑ１）およびメモリ素子（Ｕ１）の両方はハウジング（Ｇ）内に回路基板（３５０）上に配置される、ステップと、
代用マイクロホンカプセルの外側に設置された回路によって、代用マイクロホンカプセルに含まれるメモリ素子（Ｕ１）から個々の値を読み取るステップ（７１０）であって、該値は代用マイクロホンカプセルの伝達関数を記述する、ステップ（７１０）と、
読み取られた値から補償関数を計算するステップ（７２０）と、
計算した補償関数に基づいて、代用マイクロホンカプセルのための少なくとも１つの電子フィルタを構成するステップ（７３０）であって、該少なくとも１つの電子フィルタは、代用マイクロホンカプセルの外側に設置されて、マイクロホンアレイは較正される、ステップ（７３０）と、を含む方法。

【請求項14】

読み取られた値は、定義された周波数におけるマイクロホンカプセルの個々の伝達関数の値を表す、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

読み取られた値は、前記定義された目標値からの、代用マイクロホンカプセルの個々の周波数応答または位相応答の偏差を表す、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

個々の値を読み取るステップ（７１０）、補償関数を計算するステップ（７２０）、およびマイクロホンカプセルの外側に設置されるフィルタを構成するステップ（７３０）は、マイクロホンアレイの全てのマイクロホンカプセルについて実行される、請求項１３に記載の方法。

【請求項17】

相互接続されてマイクロホンアレイを形成する、少なくとも２つの個々に置換可能なマイクロホンカプセル（６１０ _１ ，…，６１０ _ｎ ）と、
少なくとも１つのプロセッサを備えた構成ユニット（６２０）とを備え、
マイクロホンカプセルはそれぞれ、ハウジング（Ｇ）および、ハウジング（Ｇ）内に、個別のマイクロホンカプセルの個々の周波数応答または位相応答に関するデータ（Ｍ _１ ，…，Ｍ _ｎ ）を保存している少なくとも１つのメモリ素子（Ｕ１）を含む電子回路を備え、
マイクロホンカプセルはそれぞれ、個別のメモリ素子（Ｕ１）を読み出すように構成された別個のコネクタ（ＴＰ２）を備え、
構成ユニットは、該少なくとも２つのマイクロホンカプセルの各々について構成可能な補正フィルタ（６３０ _１ ，…，６３０ _ｎ ）を含み、
構成ユニットは、マイクロホンカプセル（６１０ _１ ，…，６１０ _ｎ ）の少なくとも１つのメモリ素子（Ｕ１）に保存されたデータ（Ｍ _１ ，…，Ｍ _ｎ ）を読み出し、読み出しデータから構成信号（ＣＳ _１ ，…，ＣＳ _ｎ ）を発生し、個々のマイクロホンカプセルのための対応する構成可能な補正フィルタ（６３０ _１ ，…，６３０ _ｎ ）を電子的に構成するように構成され、これにより少なくとも２つのマイクロホンカプセル（６１０ _１ ，…，６１０ _ｎ ）を相互接続してマイクロホンアレイを形成することが可能になり、
構成可能な補正フィルタの出力信号（ＦＳ _１ 、…，ＦＳ _ｎ は、遅延して重ね合わせられて、マイクロホンアレイの指向性を取得する、マイクロホン構成（６００）。

【請求項18】

該少なくとも２つのマイクロホンカプセルの各々は、個別のハウジング（Ｇ）内に、金属コーティングされたダイアフラム（３２５）およびダイアフラムリング（３２０）を含むダイアフラムアセンブリを備える、請求項１７に記載のマイクロホン構成（６００）。

【国際調査報告】