JP3951613B2 - マイクロホン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロホンに関し、詳しくは光を利用して振動を検出するマイクロホンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通常のマイクロホンは、音圧を受けて振動する振動板の変位をコイルやコンデンサにより電気信号へ変換するものであるのに対し、光を利用して、振動板の振動を電気信号へ変換するマイクロホンが提案されている。図15〜図17においてこのような光利用型の公知のマイクロホンについて説明する。図15の光検出型マイクロホン70では、振動板72は、ケース71の前面に設けられ、内面側は鏡面とされ、伝搬されて来る音波を受けて、前後方向振動する。光検出型マイクロホン70は、内面側が鏡面とされているケース71、ケース71の前方開口端部に配置されて音圧を受ける振動板72、及び先端において振動板72との間に間隙76を残しつつ間隙76を除く他の範囲においてケース71内を2室に仕切っている仕切り板75を有している。発光素子73及び受光素子74は、仕切り板75に対して相互に反対側の仕切り室部分に配置され、発光素子73からの光は鏡面としての振動板72の内面側に反射した後、間隙76を通過して、受光素子74に入射する。集光レンズ78は、発光素子73と振動板72との間の光路に配置されて、振動板72上の所定位置に光を集める。収束レンズ79は、振動板72と受光素子74との間の光路に配置されて、振動板72からの反射光を受光素子74へ収束する。間隙76の寸法は振動板72の振動変位に応じて変化し、結果、受光素子74の受光量は振動板72の振動変位量の関数となる。こうして、受光素子74の受光量から音圧に関係した電気信号を生成することができる。
【0003】
図16及び図17は光利用の別の従来技術の光検出型マイクロホン83の概略図及び詳細図である。半導体レーザー84はレーザー光を前方へ照射し、モニターフォトダイオード85は、半導体レーザー84の照射するレーザー光の光量を検出する。レーザーAPC86は、半導体レーザー84の作動中の出射光量が一定に保持されるように、モニターフォトダイオード85の出力に基づいて半導体レーザー84の出力を制御する。振動板89は、半導体レーザー84の前方に配置されて、内面側は鏡面とされ、音圧を受けて、振動する。半導体レーザー84からのレーザー光は、対物レンズ90を通過してから、振動板89に照射され、その反射光は、対物レンズ90を通過してから、振動板変位検出ダイオード91に入射し、その光量が振動板変位検出ダイオード91により検出される。図17において、振動板89を除く図16の各素子はケース93内に収容されている。振動板89はケース93の前壁に周縁部を支持され、ケース93は、振動板89の内面側を外部へ連通させる複数個の連通孔94を有している。半導体レーザー84及び振動板変位検出ダイオード91は取付け用基板96に取付けられ、振動板変位検出ダイオード91からのレーザー光は、反射光束分割素子97、対物レンズ90、及び無色透明蓋98を介して鏡面としての振動板89の裏面に照射され、その反射光は、無色透明蓋98、対物レンズ90、及び反射光束分割素子97を経て振動板変位検出ダイオード91に入射する。無色透明蓋98は、それが装着されている開口を介しての音圧の伝達を阻止している。フォーカシング用アクチュエータ99は、CD(コンパクトディスク)プレーヤ等に周知のフォーカスサーボ制御を利用して対物レンズ90の軸方向位置を制御している。すなわち、振動板変位検出ダイオード91において検出されるフォーカスエラー信号の内、例えば20Hz未満の周波数成分(可聴周波数未満の低周波成分)に基づいて対物レンズ90の軸方向位置が制御され、こうして、レーザー光の焦点は、振動板89の振動にもかかわらず、振動板89上に位置し、振動板変位検出ダイオード91から20Hz以上のフォーカスエラー信号を抽出することにより可聴周波数領域の音圧を検出できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図15の光検出型マイクロホン70では、音圧と受光量との直線性関係が得られる音圧−受光領域に間隙76を調整するのが難しいこと、発光素子73の発光の広がり角のばらつきや発光素子73の向きのばらつきのために受光素子74の受光量がばらつき易いこと等の問題がある。図16及び図17の光検出型マイクロホン83では、各素子及び取付け上のばらつきは抑制できるが、光軸方向へ部品の配列が長くなり、小型化が難しい。マイクロホンの指向性を向上させるためには、振動板89の内面側にも、音源からの音圧を作用させる必要があるが、光検出型マイクロホン83の小型化のために、振動板89を対物レンズ90へ接近させると、対物レンズ90の存在が、振動板89の内面側への音圧の到達性を阻害し、指向性が悪化する弊害がある。さらに、光検出型マイクロホン83では、レーザー光のスポットを振動板89に照射して、その反射光を検出する必要があるので、振動板89の内面を清浄な鏡面に維持しなければならないが、振動板89の内面側の鏡面は、大気中に微小に含まれる化学性ガスによる化学変化や、ちりの付着により曇り易い。
【0005】
本発明の目的は、組み立て上のばらつきによる振動振幅−電気信号の直線性阻害を排除できるマイクロホンを提供することである。
本発明の他の目的は、良好な指向性を維持しつつ、小型化に威力を発揮できるマイクロホンを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明の振動検出装置によれば、振動を面に受けて振動する振動板に、その面方向へ延びる光導波路を該振動板と一体振動自在に装備させ、該光導波路は、振動変位量に応じて外部への光漏れ量を変化させることにより、振動板の振動変位に関係して両端間の光伝送量を変化させるようになっている。
【0007】
振動検出装置は、気体内を伝搬して来る音圧振動を検出するマイクロホンだけでなく、液体内や固体内を伝搬して来る液圧振動及び固体振動を検出するものを含むものとする。
【0008】
第1の発明では、光導波路は、振動板に一体形成されていてもよいし、振動板に固着しているものであってもよいとする。振動検出装置は、好ましくは、光導波路へ光を入射する発光素子、及び光導波路からの出射光の光量を検出する受光素子を装備するが、それら発光素子、受光素子、及び受光素子の受光量を処理する素子は振動検出装置に外付けされてもよいとする。
【0009】
該振動検出装置では、振動板の軸方向へ光学素子を長く配列する必要がないので、振動検出装置を小型化することができる。また、鏡面を必要としないので、鏡面の汚れによる弊害を排除できる。さらに、振動検出装置をマイクロホンに適用する場合には、該マイクロホンでは、小型化のために、振動板の裏面側に所定の光学素子を接近させる必要もないので、良好な指向性を確保できる。
【0010】
第2の発明の振動検出装置によれば、第1の発明の振動検出装置において、光導波路は、その変形に伴い材料密度を変化させ、これにより屈折率を変化させるものとされている。
【0011】
第3の発明の振動検出装置によれば、第1の発明の振動検出装置において、光導波路は、その変形に伴い外部への光漏れ量が変化する程度に振動板の振動方向への径を小さくされている。
【0012】
なお、光導波路の横断面の形状には、例えば長方形、正方形、円、楕円等がある。
【0013】
第4の発明の振動検出装置によれば、第1の発明の振動検出装置において、光導波路の屈折率は、その変形に伴い外部への光漏れ量が変化するように、不均一に設定されている。
【0014】
第5の発明の振動検出装置によれば、第1の発明の振動検出装置において、光導波路は、その延び方向へ不連続部分を備え、振動板の振動に伴う該不連続部分の両端間の振動方向への相対変位に応じて該不連続部分からの光漏れ量を変化させるようになっている。
【0015】
第6の発明の振動検出装置は次のものを有している。
・振動に伴い振動方向へ撓む撓み部分をもつ振動体
・光導波路を備え該光導波路は振動体の撓み部分を通過して撓み部分と一体に撓む部分(以下、該部分を「通過部分」と言う。)をもちかつ通過部分の撓みに応じて両端間の光伝送量を変化させる光導波路保持体
・光導波路の一端側へ所定光量の光を入射する発光素子
・光導波路の他端側からの出射光を受けてその光量に関係する電気信号を出力する受光素子
【0016】
第6の発明において、振動体には、板状の振動体としての振動板が含まれる。振動体は、振動源から気体、液体、及び固体を介して伝達される振動を受けて振動するものであってもよいし、振動体自体が振動源であってもよいとする。固体を介して伝搬される振動を受けて振動体を振動させるには、振動検出装置の筐体を振動源側の固体に固定して、筐体に対して振動体を相対振動させたり、所定の振動伝達棒を振動体に当てたりすることができる。振動検出装置は少なくともマイクロホンを含む。第6の発明において、受光素子からの電気信号を処理する素子は、振動検出装置に装備されていてもよいし、振動検出装置に外付けされてもよい。
【0017】
第7の発明の振動検出装置によれば、第6の発明の振動検出装置において、光導波路の通過部分は、連続しており、その撓みに伴い材料密度を変化させ、これにより屈折率を変化させる。
【0018】
第8の発明の振動検出装置によれば、第6の発明の振動検出装置において、光導波路の通過部分は連続しており、光導波路は、通過部分における外部への光漏れ量が通過部分の撓み量に応じて変化する程度に、振動体の振動方向への通過部分の径を小さく設定されている。
【0019】
第9の発明の振動検出装置によれば、第6の発明の振動検出装置において、光導波路の通過部分は連続しており、光導波路の通過部分の屈折率は、通過部分における外部への光漏れ量が通過部分の撓み量に応じて変化するように、不均一に設定されている。
【0020】
光導波路の生成には、例えば、半導体製造技術において採用されている熱拡散法やイオン注入法が利用される。光透過性材料である所定の物質(例:リチウムナイオレートLiNO3)を選択的にイオン交換することにより、交換部の屈折率は非交換部の屈折率に対して変化し、屈折率の一様でない光導波路を生成することができる。なお、光導波路の生成方法としては、例えば、金属薄膜や誘電体膜を使い、屈折率の異なる複数個の材料を圧着、積層するものもある。
【0021】
第10の発明の振動検出装置によれば、第6の発明の振動検出装置において、光導波路の通過部分は、延び方向へ不連続部分を備え、光導波路保持体は、振動体の振動に伴う該不連続部分の両端間の振動方向相対変位に応じて該不連続部分からの光漏れ量を変化させて、光導波路の両端間の光伝送量を変化させるものである。
【0022】
振動体の振動により、通過部分の不連続部分の両端は振動体の振動方向へ相対変位する。通過部分の不連続部分からの外部への光漏れ量は、該両端の相対変位量の小のときは減少し、大のときは増大する。こうして、光導波路の両端間の光伝送量を振動体の振動に応じて変化させることができる。
【0023】
第11の発明の振動検出装置によれば、振動体は、その振動方向に厚さ方向を一致させた振動板であり、光導波路の通過部分は、延び方向へ1個の不連続部分を備え、光導波路は、該不連続部分に対して発光素子側及び受光素子側の個数がそれぞれ1本及び2本になっており、光導波路の発光素子側部分は振動板の厚さ方向の中心を連ねた面(以下、「中心面」と言う。)に位置するのに対して、光導波路の該2本の受光素子側部分は、中心面に対して両側に位置し、不連続部分を介しての光導波路の発光素子側部分から光導波路の両受光素子側部分への光伝送量が不連続部分の撓みに応じて変化するようになっている。
【0024】
振動板において、該中心面に対して両側は、振動板の振動に対する撓みの正負が相互に逆の関係(一方が伸びれば、他方は縮む関係。)となる。したがって、両受光素子側部分からの出射光量の差分を取れば、振動板の製造誤差に因るばらつきの少ない出力を得ることができる。
【0025】
第12の発明の振動検出装置によれば、第6の発明の振動検出装置において、振動体は、その振動方向に厚さ方向を一致させた振動板であり、光導波路保持体は、振動板の厚さ方向へ異なる個所に複数個、配置され、発光素子は等光量の光を各光導波路保持体の一端側へ入射し、各受光素子は各光導波路の他端側からの出射光の光量を検出する。
【0026】
振動板の厚さ方向へ分布する各光導波路の両端間の光伝送量を所定の組み合わせで処理することにより、振動板の振動振幅を精確に反映する電気信号を得ることができる。
【0027】
第13の発明の振動検出装置によれば、第6〜第11のいずれかの発明の振動検出装置において、振動体と光導波路保持体とは、1枚の光透過性材料から作成された振動板である。
【0028】
1枚の光透過性材料からの光導波路の生成は、例えば、半導体製造技術等において利用されている熱拡散法やイオン注入法が採用される。光透過性材料である所定の物質(例:リチウムナイオレートLiNO3)の選択的なイオン交換等により、交換部の屈折率は非交換部の屈折率に対して変化する。
【0029】
第14の発明の振動検出装置によれば、第13の発明の振動検出装置において、振動板は、撓み性向上のための線状の透孔又は溝を有している。
【0030】
振動板における線状の透孔や溝は、振動板の放射方向及び/又は周方向へ延びるように、形成される。光透過性材料は、比較的剛性が高いので、透孔や溝の形成により適切な撓み性を得ることができる。
【0031】
好ましくは、光導波路の不連続部分は、振動板の透孔や溝の位置に関係した位置に形成される。振動板における特定の個所への線状の溝や透孔の形成により、その形成位置に対して所定の場所の撓み性が増大する。このような撓み性の増大した個所に光導波路の不連続部分を設置することにより振動板の振動に対する光導波路の両端間の光伝送量の特性を改善することができる。
【0032】
第15の発明の振動検出装置によれば、第13又は第14の発明の振動検出装置において、発光素子及び受光素子は、振動板の周辺部を包囲するように装着されるフレキシブル基板に配備されている。
【0033】
好ましくはフレキシブル基板上の電気配線と各素子との接続にはフリップチップ構造が利用される。フレキシブル基板の利用により発光素子及び受光素子と振動板の光導波路との光接続と積層的な組立が円滑に行われる。
【0034】
第16の発明の振動検出装置によれば、第13又は第14の発明の振動検出装置において、発光素子及び受光素子は複数のセラミック層に埋設されるように形成されており、振動板は、周辺部を所定のセラミック層間に挟まれている。
【0035】
振動板、発光素子、及び受光素子はモジュール化され、製造上の能率が高まる。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は光検出型マイクロホン10の縦断面図である。前側穿設カバー12及び後ろ側穿設カバー13は、円筒ケース11の軸方向前側及び後ろ側の開口を覆い、円筒ケース11内へのちりや異物の侵入を阻止しつつ、円筒ケース11内への音波の伝達を許容している。正面視が円形の音圧検出モジュール17は、円筒ケース11内において、その軸方向ほぼ中心部に固定され、環状枠部18により周辺部を支持されている振動板27を備えている。図1において、Fは音圧、Aは音圧Fに起因する音圧検出モジュール17の振動を示している。ここで、光検出型マイクロホン10の諸元を例示すると、次のとおりである。
円筒ケース11の軸方向寸法:10mm以下。
円筒ケース11の外径:10mm以下。
振動板27の厚さ:10μm以下。
光検出型マイクロホン10の全体の重量:2g以下。
【0037】
図2は図1の音圧検出モジュール17の正面図である。環状枠部18は振動板27の周囲を包囲している。振動板27は、光透過性材料から成り、振動板27の直径に沿って振動板本体29内を延びている光導波路28を有している。
【0038】
図3は図2の振動板27及びその組付け物の縦断面図である。振動板27における光導波路28の形成方法としては、半導体製造技術を使って、光導波路28の部分にはマスクを施しつつ、振動板27(例えばリチウムナイオレートLiNO3)にイオン交換処理をして、交換部の屈折率を、非交換部に対して低下させ、該非交換部が光導波路28となる。光導波路28が、その径方向、すなわち振動板27の振動方向の撓みに応じて両端間の光伝送量を変化させるためには、換言すれば、振動板27の振動方向の撓みに応じて光導波路28の外への光漏れ量を変化させるためには、光導波路28を細く、例えば光導波路28の径を伝送光の波長の約10倍以下にする。光導波路28の一端側における振動板27の両面には発光素子20及び発光モニター素子21が固定され、また、光導波路28の他端側における振動板27の両面には受光素子24が固定される。回折光学素子部分33は、光導波路28と同様に、光導波路28の両端部においてイオン注入により振動板27内に生成される。光導波路28の一端側における回折光学素子部分33により、発光素子20から振動板27への入射光は、光導波路28へ導かれ、その所定分が発光モニター素子21へ導かれる。また、光導波路28の他端側における回折光学素子部分33により、光導波路28からの光が両受光素子24へ入射される。
【0039】
図4は図2の環状枠部18の展開図である。環状枠部18は、フレキシブル基板19と、フレキシブル基板19にフリップチップ構造により組み付けられた各種電気素子とを備えている。フレキシブル基板19は、振動板27を両側から挟み込み内側に円形開口37をもつ1対の環状側板部35と、両環状側板部を相互に電気回路的に接続する結合回路帯部36と、一方の環状側板部35に結合していて他方の環状側板部35の回路に接続しつつ振動板27の周辺部を間に挟んで両環状側板部35を相互に固着する留めバンド回路部38とを有している。留めバンド回路部38の着いている方の環状側板部35では、直径方向両端位置に発光モニター素子21及び受光素子24がそれぞれ組み付けられ、発光モニター素子21の両側近傍にはそれぞれ信号処理IC40,41が組付けられている。結合回路帯部36で接続されているもう一方の環状側板部35では、直径方向両端位置に発光素子20及び受光素子24がそれぞれ組み付けられ、受光素子24の両側近傍にはそれぞれ信号処理IC40,41が組付けられ、発光素子20の近傍には発光自動調整IC39が組付けられている。発光自動調整IC39は、発光モニター素子21の出力に基づいて発光素子20への供給電力を制御して、発光素子20の発光量を一定に制御する。信号処理IC40は両受光素子24の受光量の計算値(音圧検出モジュール17の場合は加算値)に対応する電気信号を出力する。発光素子20には、例えばLED(発光ダイオード)や面発光の半導体レーザー等の半導体光源が採用される。
【0040】
図5は音圧検出モジュール17の音圧検出原理の説明図である。図5において、Aは音圧に因る振動板27の振動方向を示し、Lは光導波路28の撓みに因る光導波路28からの漏れ光を示している。振動板27は、音圧を受けると、音圧に関係した振幅で肉厚方向へ振動する。光導波路28は、振動板27の振動に伴い、径方向へ撓む、光導波路28の横方向の撓みは、光導波路28から外部への漏れ光Lを引き起こし、光導波路28からの光漏れ量は光導波路28の横方向の撓み量、したがって振動板27に作用する音圧に関係する。結果、両光導波路28へ入射される光の量の合計は音圧に関係した値になり、信号処理IC40からは音圧に関係する電気信号が出力される。図13は振動方向への振動板27の変位量と両受光素子24の合計の受光量との関係を示している。振動板27の変位量は光検出型マイクロホン10の前方向を正としている。
【0041】
図6はセラミック層43の積層構造をもつ音圧検出モジュール17bの断面図である。計5層のセラミック層43が、振動板27の周縁部以外を露出させつつ、積層されている。複数個の電極44は最下層のセラミック層43の下面に露出している。発光素子20と一方の受光素子24とは、光導波路28の層と同層に配置され、発光素子20には例えば端面発光のファブリペロ型半導体レーザーを採用する。回折光学素子部分33は光導波路28の片側、図6では上側にのみに形成される。
【0042】
図7は他の構造の光導波路28cを装備する音圧検出モジュール17cの正面図及び垂直断面図である。音圧検出モジュール17cにおいて音圧検出モジュール17と同一の部分は同符号で指示し、また、対応要素については"c"を付加した符号で指示し、主要点についてのみ説明する。光導波路28cは、振動板27cのほぼ中心部において不連続部分45を備え、不連続部分45を境に発光素子20側の上流側部分46と受光素子24側の下流側部分47とに分割される。上流側部分46は、個数が1本であり、振動板27の肉厚方向中心点を連ねる面(以下、「中心面」と言う。)に沿って延びている。下流側部分47は個数が2本であり、各下流側部分47は、振動板27の中心面に対して前側及び後ろ側に配置され、相互に平行に延びている。また、上流側部分46の径は、各下流側部分47の径より大きく、振動板27cが中立位置(=撓み0の位置)にあるとき、上流側部分46から直進して来る出射光は、ほぼ等分されて、各下流側部分47へ入射する。
【0043】
図8は図7の振動板27cの撓みに伴う不連続部分45からの漏れ光Lを示している。図7及び図8において、発光素子20からの光は、上流側部分46に入射して、上流側部分46内を不連続部分45の方へ導かれ、上流側部分46の不連続部分45側の端から不連続部分45へ出射する。不連続部分45への出射光の一部は、漏れ光Lとなって、振動板27cの外部へ漏れ、残部は2本の下流側部分47へ入射して、各下流側部分47に導かれて、各受光素子24に入射する。振動板27cは、音圧を受けて、振動する。振動板27cが中立位置にあるとき、すなわち振動板27cの変位量が0であるとき、両下流側部分47は上流側部分46から等光量Qの光を入射されている。これに対して、振動板27cが一方向へ凸に撓んでいるとき、振動板27cの振動方向への上流側部分46と各下流側部分47との相対的なずれにより、上流側部分46から各下流側部分47への入射光量はそれぞれQ+ΔQ,Q−ΔQの光が入射される。これにより、両受光素子24の受光量の差分は、振動板27cの変位量=0のときも含めて、音圧に対して2・ΔQとなる。
【0044】
図14は図8の音圧検出モジュール17cにおける振動板27cの変位量と両受光素子24の受光量の差分との関係を示している。振動板27cの変位量は光検出型マイクロホン10の前方向を正としている。
【0045】
図9はコルゲート状の振動板27dを備える音圧検出モジュール17dの正面図及び垂直断面図である。音圧検出モジュール17dにおいて音圧検出モジュール17と同一の部分は同符号で指示し、また、対応要素については"d"を付加した符号で指示し、主要点についてのみ説明する。振動板27dは境界線51を境に内側の中央のコルゲート状肉厚部分49と外側周辺の平坦部分50とに分割されている。各面において、凹部と凸部とは半径方向へ交互に配列され、振動板27dの肉厚が半径方向へ均一になるように、一方の面における凸部は他方の面における凹部になっている。振動板27dを正面側から見て凸部を連ねる線は2本の境界線52により示される。光導波路28dは外側の一方の平坦部分50から他方の平坦部分50に至る間において不連続部分53があり、図では不連続部分53は光導波路28dに計5個所設けられている。コルゲート形状部分49は、平坦構造よりも振動板27dの撓み性を増大する効果がある。コルゲート形状部分49は、また、撓みの方向性を規定する機能もあり、振動板27dの撓み方向を音圧を受ける方向へ合わせることにより、音圧に対する撓み量を増大できる。
【0046】
図10はコルゲート状振動板の変形例の拡大図である。図10の振動板27e,27f,27gにおいて、図9の振動板27dと同一の要素は振動板27dの要素と同一符号で指示して、説明は省略し、対応要素については、"d"の符号を"e"、"f"、及び"g"に変更して、指示している。振動板27e,27fの各面において、凸部64と凹部65とは半径方向へ交互に配列され、振動板27e,27fの肉厚が半径方向へ均一になるように、同一の半径方向位置の両面では、一方の面が凸部64に、また、他方の面には凹部65になっている。図10(a)の振動板27eの光導波路28e及び図10(b)の振動板27fの光導波路28fは、振動板28e,28fのコルゲート形状に沿って波打ちながら振動板本体29e,29f内を延びている。振動板27eの光導波路28eは連続であり、振動板27fの光導波路28fは複数個の不連続部分53を有している。不連続部分53は、振動板27eの振動時の位相が揃うように、一方の面における凸部64と半径方向位置を一致させて、設けられている。図10(c)の振動板27gは振動板27fの変形であり、該振動板27gでは、一方の面の凸部64と他方の面の凸部64とが、また、一方の面の凹部65と他方の面凹部65とが、同一の半径方向位置に形成されている。これにより、凹部65のある半径方向位置では凸部64のある半径方向位置に対して振動板27gの剛性が低下し、すなわち撓み易くなり、また、この撓み易い位置に不連続部分53が設けられている。こうして、振動板27gの振動に対する漏れ光Lの量の変化を顕著にできる。
【0047】
図11は切欠き58付き振動板27hを備える音圧検出モジュール17hの正面図、図12は振動板27hの拡大断面図である。音圧検出モジュール17hにおいて音圧検出モジュール17と同一の部分は同符号で指示し、また、対応要素については"h"を付加した符号で指示し、主要点についてのみ説明する。振動板27hは、半径方向へ中心から順番に円形平板部55、環状中間部56、及び周辺平板部57を有している。図12から分かるように、円形平板部55は周辺平板部57に対して振動板27hの軸方向へ突出しており、環状中間部56は円形平板部55及び周辺平板部57に対して斜めに広がっている。光導波路28は、振動板27hの断面輪郭線に沿って振動板本体29h内を延びている。境界線59は円形平板部55と環状中間部56との境界線、境界線60は環状中間部56と周辺平板部57との境界線を示している。環状中間部56には、複数個の切欠き58が周方向へ等角度間隔に穿設されている。各切欠き58の幅は、図では誇張されて描かれており、実際には50μmである。切欠き58により環状中間部56の可撓性が向上する。光導波路28hは、境界線59及び境界線60との交差個所において不連続部分61を有しており、不連続部分61の総計は4個となっている。振動板27hは、音圧を受けると、境界線59及び境界線60の個所において振動方向へ最大の撓みになる。不連続部分61を振動板27hの最大撓みの生じる個所に設定することにより、音圧の単位変化量に対する光導波路28h4の両端間の光伝送量の変化量が増大する。
【図面の簡単な説明】
【図1】光検出型マイクロホンの縦断面図である。
【図2】図1の音圧検出モジュールの正面図である。
【図3】図2の振動板及びその組付け物の縦断面図である。
【図4】図2の環状枠部の展開図である。
【図5】音圧検出モジュールの音圧検出原理の説明図である。
【図6】セラミック層の積層構造をもつ音圧検出モジュールの断面図である。
【図7】他の構造の光導波路を装備する音圧検出モジュールの正面図及び垂直断面図である。
【図8】図7の振動板の撓みに伴う不連続部分からの漏れ光を示す図である。
【図9】コルゲート状の振動板を備える音圧検出モジュールの正面図及び垂直断面図である。
【図10】コルゲート状振動板の変形例の拡大図である。
【図11】切り欠き付き振動板を備える音圧検出モジュールの正面図である。
【図12】図11の振動板の拡大断面図である。
【図13】振動方向への振動板の変位量と両受光素子の合計の受光量との関係を示す図である。
【図14】図8の音圧検出モジュールにおける振動板の変位量と両受光素子の受光量の差分との関係を示す図である。
【図15】公知の光検出型マイクロホンの概略図である。
【図16】別の公知の光検出型マイクロホンの概略図である。
【図17】図16の光検出型マイクロホンの詳細図である。
【符号の説明】
10 光検出型マイクロホン(振動検出装置)
20a〜20d 発光素子
27a〜27h 振動板
20 発光素子
24a〜24d 受光素子
Claims (7)
- ケース、
前記ケース内に配設され前記ケースの外から内へ気体内を伝搬して来る音圧に起因する振動に伴い振動方向へ撓む撓み部分をもつ振動体、
光導波路を備え該光導波路は前記振動体の前記撓み部分を通過して前記撓み部分と一体に撓む部分(以下、該部分を「通過部分」と言う。)をもちかつ前記通過部分の撓みに応じて両端間の光伝送量を変化させる光導波路保持体、
前記光導波路の一端側へ所定光量の光を入射する発光素子、
前記光導波路の他端側からの出射光を受けてその光量に関係する電気信号を出力する受光素子、及び
前記振動体の周辺部を包囲して該周辺部を前記ケースに固定する環状枠部、
を有し、
前記発光素子及び前記受光素子は前記環状枠部の内面側に配設されていることを特徴とするマイクロホン。 - 前記光導波路の前記通過部分は、延び方向へ不連続部分を備え、前記光導波路保持体は、前記振動体の振動に伴う該不連続部分の両端間の振動方向相対変位に応じて該不連続部分からの光漏れ量を変化させて、前記光導波路の両端間の光伝送量を変化させるものであることを特徴とする請求項1記載のマイクロホン。
- 前記振動体は、その振動方向に厚さ方向を一致させた振動体であり、前記光導波路の前記通過部分は、延び方向へ1個の不連続部分を備え、前記光導波路は、該不連続部分に対して発光素子側及び受光素子側の個数がそれぞれ1本及び2本になっており、前記光導波路の前記発光素子側部分は前記振動体の厚さ方向の中心を連ねた面(以下、「中心面」と言う。)に位置するのに対して、前記光導波路の該2本の受光素子側部分は、前記中心面に対して両側に位置し、前記不連続部分を介しての前記光導波路の前記発光素子側部分から前記光導波路の両受光素子側部分への光伝送量が前記不連続部分の撓みに応じて変化するようになっていることを特徴とする請求項1又は2記載のマイクロホン。
- 前記振動体と前記光導波路保持体とは、1枚の光透過性材料から作成された振動板であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のマイクロホン。
- 前記振動板は、撓み性向上のための線状の透孔又は溝を有していることを特徴とする請求項4記載のマイクロホン。
- 前記発光素子及び前記受光素子は、前記振動板の周辺部を包囲するように装着されるフレキシブル基板に配備されていることを特徴とする請求項4又は5記載のマイクロホン。
- 前記発光素子及び前記受光素子は複数のセラミック層に埋設されるように形成されており、前記振動板は、周辺部を所定のセラミック層間に挟まれていることを特徴とする請求項4又は5記載のマイクロホン。
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