JPH08265262A - 光マイクロホン - Google Patents
光マイクロホンInfo
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- JPH08265262A JPH08265262A JP7065861A JP6586195A JPH08265262A JP H08265262 A JPH08265262 A JP H08265262A JP 7065861 A JP7065861 A JP 7065861A JP 6586195 A JP6586195 A JP 6586195A JP H08265262 A JPH08265262 A JP H08265262A
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- Japan
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- optical component
- laser beam
- wave
- system optical
- emission system
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 実用的な光マイクロホンの提供。
【構成】 光マイクロホンは、レンズ21,22 からなる出
射系光学部品２と、レンズ31,32,33からなる受光系光学
部品３と、光ダイオード41からなる光電変換素子４とを
有しており、各構成部品は、レーザ光源部１から発射さ
れるレーザ光線Ｌと光軸がほぼ一致するように配置され
ている。光源部１から発射されたレーザ光線Ｌは、レン
ズ21,22 により所定径のビームに整形され、光学部品３
のレンズ31に入射する。光学部品３を通過したレーザ光
線Ｌは、フーリエ変換されて光ダイオード41に入射す
る。回折波, 偏向波は、レーザ光線Ｌの透過ビームの中
心軸を対称軸としてレッドシフト波とブルーシフト波と
が左右に１個ずつ存在し、両者がお互いに位相が反転し
ており、両者を光ダイオード41で取り込むと、相殺され
て非常に微弱な出力しか得られないので、いずれか一方
の成分のみを取り込むように、透過ビームの中心軸から
離間した位置に設けられている。
射系光学部品２と、レンズ31,32,33からなる受光系光学
部品３と、光ダイオード41からなる光電変換素子４とを
有しており、各構成部品は、レーザ光源部１から発射さ
れるレーザ光線Ｌと光軸がほぼ一致するように配置され
ている。光源部１から発射されたレーザ光線Ｌは、レン
ズ21,22 により所定径のビームに整形され、光学部品３
のレンズ31に入射する。光学部品３を通過したレーザ光
線Ｌは、フーリエ変換されて光ダイオード41に入射す
る。回折波, 偏向波は、レーザ光線Ｌの透過ビームの中
心軸を対称軸としてレッドシフト波とブルーシフト波と
が左右に１個ずつ存在し、両者がお互いに位相が反転し
ており、両者を光ダイオード41で取り込むと、相殺され
て非常に微弱な出力しか得られないので、いずれか一方
の成分のみを取り込むように、透過ビームの中心軸から
離間した位置に設けられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光マイクロホンに関
し、特に、レーザ光線が音波と接触することにより発生
する回折波ないしは偏向波を利用した光マイクロホンに
関するものである。
し、特に、レーザ光線が音波と接触することにより発生
する回折波ないしは偏向波を利用した光マイクロホンに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】音波および超音波の検出もしくは測定に
は、電磁型マイクロホン，静電型マイクロホン，圧電素
子などのように、電気機械的な原理に基づくものが良く
知られている。これらのマイクロホン類は、危険な場所
や高電磁界環境下、あるいは、防爆地域などへ適用する
ことが困難であつた。また、この種のマイクロホンは、
固定された物体を集音場所に設置しなければならないの
で、音場を乱したり、設置条件に制約を受けることも多
い。
は、電磁型マイクロホン，静電型マイクロホン，圧電素
子などのように、電気機械的な原理に基づくものが良く
知られている。これらのマイクロホン類は、危険な場所
や高電磁界環境下、あるいは、防爆地域などへ適用する
ことが困難であつた。また、この種のマイクロホンは、
固定された物体を集音場所に設置しなければならないの
で、音場を乱したり、設置条件に制約を受けることも多
い。
【０００３】さらに、この種のマイクロホンは、機械的
振動部分を有しているので、多数回の繰り返し使用で、
その特性が変化したり、あるいは、非常に強力な音波が
入力すると、振動部分が破壊する恐れもあった。ところ
で、このような従来の電気機械的なマイクロホンの欠点
を解消するための手段として、例えば、平成６年度の応
用物理学会九州支部講演会の講演予稿集（1993年10月発
行）には、レーザ光線が音波と接触した際に発生する回
折波ないしは偏向波を利用することで、音波を検出しよ
うとする光マイクロホンの可能性が示唆されている。
振動部分を有しているので、多数回の繰り返し使用で、
その特性が変化したり、あるいは、非常に強力な音波が
入力すると、振動部分が破壊する恐れもあった。ところ
で、このような従来の電気機械的なマイクロホンの欠点
を解消するための手段として、例えば、平成６年度の応
用物理学会九州支部講演会の講演予稿集（1993年10月発
行）には、レーザ光線が音波と接触した際に発生する回
折波ないしは偏向波を利用することで、音波を検出しよ
うとする光マイクロホンの可能性が示唆されている。
【０００４】この講演予稿集に開示されている実験内容
は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源部から発射されたレーザ光線
に、スピーカを介して音波を接触させ、発生した回折波
ないしは偏向波の信号をホトダイオードで検出し、検出
された信号の処理には、トラッキングスコープないしは
ロックインアンプが使用されている。この実験は、音波
の最小検出レベルを確認するために行なわれたものであ
って、音波としては、人間の単一音声やコロナ放電音も
実施したことが記載されている。しかしながら、この講
演予稿集に開示されている内容で実用的な光マイクロホ
ンを構成する際には、以下に説明する技術的な課題があ
った。
は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源部から発射されたレーザ光線
に、スピーカを介して音波を接触させ、発生した回折波
ないしは偏向波の信号をホトダイオードで検出し、検出
された信号の処理には、トラッキングスコープないしは
ロックインアンプが使用されている。この実験は、音波
の最小検出レベルを確認するために行なわれたものであ
って、音波としては、人間の単一音声やコロナ放電音も
実施したことが記載されている。しかしながら、この講
演予稿集に開示されている内容で実用的な光マイクロホ
ンを構成する際には、以下に説明する技術的な課題があ
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、前述した予
稿集に開示されている実験装置では、発生する回折波な
いしは偏向波が非常に微弱なものであって、ノイズの中
に隠れて検出が非常に困難であるとの認識に基づいてお
り、そのため、こういう場合の常套手段であるロックイ
ンアンプを使用して信号の検出を行なっている。また、
同様な認識からスペクトラムアナライザを使用して、微
弱信号の確認を行なっていた。
稿集に開示されている実験装置では、発生する回折波な
いしは偏向波が非常に微弱なものであって、ノイズの中
に隠れて検出が非常に困難であるとの認識に基づいてお
り、そのため、こういう場合の常套手段であるロックイ
ンアンプを使用して信号の検出を行なっている。また、
同様な認識からスペクトラムアナライザを使用して、微
弱信号の確認を行なっていた。
【０００６】ところが、このようなロックインアンプを
使用すると、音波発生源からの参照波を入力しなければ
ならないが、自然発生波のように参照波を採ることがで
きない場合もあり、その構成をそのまま光マイクロホン
として採用することはできなかった。本発明者らは、上
述した実験を繰り返すことにより、レーザ光線が音波と
接触することによって発生する回折波ないしは偏向波に
は、相互に位相が反転している２つの成分が存在してお
り、これらをそのまま受光，検出すると検出信号が非常
に微弱になることを知得し、この知得に基づいて本発明
を完成したものであって、その目的とするところは、実
用的な光マイクロホンを提供することにある。
使用すると、音波発生源からの参照波を入力しなければ
ならないが、自然発生波のように参照波を採ることがで
きない場合もあり、その構成をそのまま光マイクロホン
として採用することはできなかった。本発明者らは、上
述した実験を繰り返すことにより、レーザ光線が音波と
接触することによって発生する回折波ないしは偏向波に
は、相互に位相が反転している２つの成分が存在してお
り、これらをそのまま受光，検出すると検出信号が非常
に微弱になることを知得し、この知得に基づいて本発明
を完成したものであって、その目的とするところは、実
用的な光マイクロホンを提供することにある。
【０００７】また、別の目的として、多種，多様の指向
性を簡単に持たせることができる光マイクロホンを提供
することにある。
性を簡単に持たせることができる光マイクロホンを提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第一発明は、所定波長のレーザ光線を発射するレー
ザ光源部と、前記レーザ光線を所定の幅にビーム整形す
る出射系光学部品と、前記出射系光学部品から出射さ
れ、空気中を伝播した前記レーザ光線を受光する受光系
光学部品と、前記受光系光学部品から出射されたレーザ
光線から、当該レーザ光線が空気中を伝播する際に、音
波または超音波と接触することで発生する回折波ないし
は偏向波を検出して電気信号に変換する光電変換素子と
を備え、前記光電変換素子は、前記回折波ないしは偏向
波の相互に位相が反転している２つの成分のうち、いず
れか一方のみを受光するように設置したことを特徴とす
る。また、第二発明は、所定波長のレーザ光線を発射す
るレーザ光源部と、前記レーザ光線を所定の幅にビーム
整形する出射系光学部品と、前記出射系光学部品から出
射され、空気中を伝播した前記レーザ光線を受光する受
光系光学部品と、前記受光系光学部品から出射されたレ
ーザ光線から、当該レーザ光線が空気中を伝播する際
に、音波または超音波と接触することで発生する回折波
ないしは偏向波を検出して電気信号に変換する光電変換
素子とを備え、前記光電変換素子は、前記回折波ないし
は偏向波の相互に位相が反転している２つの成分を個別
に受光する一対から構成され、いずれか一方の光電変換
素子の出力信号の位相を逆位相に変換して、他方の光電
変換素子の出力信号に合成することを特徴とする。前記
出射系光学部品と前記受光系光学部品との間の前記レー
ザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡を設置して、一端
が開放された周回する２次元平面状に形成することがで
きる。また、前記出射系光学部品と前記受光系光学部品
との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡
を設置して、閉塞された周回する２次元平面状に形成す
ることができる。さらに、前記出射系光学部品と前記受
光系光学部品との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、
複数の反射鏡を設置して、３次元空間状に形成すること
ができる。
め、第一発明は、所定波長のレーザ光線を発射するレー
ザ光源部と、前記レーザ光線を所定の幅にビーム整形す
る出射系光学部品と、前記出射系光学部品から出射さ
れ、空気中を伝播した前記レーザ光線を受光する受光系
光学部品と、前記受光系光学部品から出射されたレーザ
光線から、当該レーザ光線が空気中を伝播する際に、音
波または超音波と接触することで発生する回折波ないし
は偏向波を検出して電気信号に変換する光電変換素子と
を備え、前記光電変換素子は、前記回折波ないしは偏向
波の相互に位相が反転している２つの成分のうち、いず
れか一方のみを受光するように設置したことを特徴とす
る。また、第二発明は、所定波長のレーザ光線を発射す
るレーザ光源部と、前記レーザ光線を所定の幅にビーム
整形する出射系光学部品と、前記出射系光学部品から出
射され、空気中を伝播した前記レーザ光線を受光する受
光系光学部品と、前記受光系光学部品から出射されたレ
ーザ光線から、当該レーザ光線が空気中を伝播する際
に、音波または超音波と接触することで発生する回折波
ないしは偏向波を検出して電気信号に変換する光電変換
素子とを備え、前記光電変換素子は、前記回折波ないし
は偏向波の相互に位相が反転している２つの成分を個別
に受光する一対から構成され、いずれか一方の光電変換
素子の出力信号の位相を逆位相に変換して、他方の光電
変換素子の出力信号に合成することを特徴とする。前記
出射系光学部品と前記受光系光学部品との間の前記レー
ザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡を設置して、一端
が開放された周回する２次元平面状に形成することがで
きる。また、前記出射系光学部品と前記受光系光学部品
との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡
を設置して、閉塞された周回する２次元平面状に形成す
ることができる。さらに、前記出射系光学部品と前記受
光系光学部品との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、
複数の反射鏡を設置して、３次元空間状に形成すること
ができる。
【０００９】
【作用】上記構成の光マイクロホンによれば、光電変換
素子は、レーザ光源部から発射されて、出射系光学部品
でビーム整形されたレーザ光線が空気中を伝播する際
に、音波（超音波）と接触することで発生する回折波な
いしは偏向波の相互に位相が反転している２つの成分の
うち、いずれか一方のみを受光するように設置されるの
で、検出信号の微弱化が回避される。また、請求項２の
発明によれば、光電変換素子は、レーザ光源部から発射
されて、出射系光学部品でビーム整形されたレーザ光線
が空気中を伝播する際に、音波（超音波）と接触するこ
とで発生する回折波ないしは偏向波の相互に位相が反転
している２つの成分を個別に受光する一対から構成さ
れ、いずれか一方の光電変換素子の出力信号の位相を逆
位相に変換して、他方の光電変換素子の出力信号に合成
するので、検出信号の出力が大きくなる。さらに、請求
項３の構成によれば、出射系光学部品と受光系光学部品
との間のレーザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡を設
置して、一端が開放された周回する２次元平面状に形成
されているので、開放された方向の音波（超音波）のみ
を集音したりすることができる。また、請求項４の構成
によれば、出射系光学部品と受光系光学部品との間のレ
ーザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡を設置して、閉
塞された周回する２次元平面状に形成されているので、
内部の音波（超音波）のみを集音したりすることかでき
る。またさらに、請求項５の構成によれば、出射系光学
部品と受光系光学部品との間の前記レーザ光線の気中伝
播路は、複数の反射鏡を設置して、３次元空間状に形成
されているので、３次元空間全体を集音領域としたりす
ることが可能になる。
素子は、レーザ光源部から発射されて、出射系光学部品
でビーム整形されたレーザ光線が空気中を伝播する際
に、音波（超音波）と接触することで発生する回折波な
いしは偏向波の相互に位相が反転している２つの成分の
うち、いずれか一方のみを受光するように設置されるの
で、検出信号の微弱化が回避される。また、請求項２の
発明によれば、光電変換素子は、レーザ光源部から発射
されて、出射系光学部品でビーム整形されたレーザ光線
が空気中を伝播する際に、音波（超音波）と接触するこ
とで発生する回折波ないしは偏向波の相互に位相が反転
している２つの成分を個別に受光する一対から構成さ
れ、いずれか一方の光電変換素子の出力信号の位相を逆
位相に変換して、他方の光電変換素子の出力信号に合成
するので、検出信号の出力が大きくなる。さらに、請求
項３の構成によれば、出射系光学部品と受光系光学部品
との間のレーザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡を設
置して、一端が開放された周回する２次元平面状に形成
されているので、開放された方向の音波（超音波）のみ
を集音したりすることができる。また、請求項４の構成
によれば、出射系光学部品と受光系光学部品との間のレ
ーザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡を設置して、閉
塞された周回する２次元平面状に形成されているので、
内部の音波（超音波）のみを集音したりすることかでき
る。またさらに、請求項５の構成によれば、出射系光学
部品と受光系光学部品との間の前記レーザ光線の気中伝
播路は、複数の反射鏡を設置して、３次元空間状に形成
されているので、３次元空間全体を集音領域としたりす
ることが可能になる。
【００１０】
【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照して詳細に説明する。図１は、本発明にかかる光
マイクロホンの原理構成を示すブロック図である。同図
に示す光マイクロホンは、レーザ光源部１と、出射系光
学部品２と、受光系光学部品３と、光電変換素子４とを
有しており、出射系光学部品２と受光系光学部品３との
間がレーザ光線Ｌの気中伝播路５となっていて、この伝
播路５中で、レーザ光線Ｌに音波または超音波が接触さ
せられる。
を参照して詳細に説明する。図１は、本発明にかかる光
マイクロホンの原理構成を示すブロック図である。同図
に示す光マイクロホンは、レーザ光源部１と、出射系光
学部品２と、受光系光学部品３と、光電変換素子４とを
有しており、出射系光学部品２と受光系光学部品３との
間がレーザ光線Ｌの気中伝播路５となっていて、この伝
播路５中で、レーザ光線Ｌに音波または超音波が接触さ
せられる。
【００１１】また、光電変換素子４で電気信号に変換さ
れた出力信号は、信号処理部６に入力されて、必要な信
号処理が施され、その後、解析機器やスピーカなどに送
出される。本発明の光マイクロホンで使用できるレーザ
光線Ｌは、可視領域から赤外領域まで広範囲のものが使
用でき、任意波長のレーザ光線Ｌを用途に合わせて選択
する。
れた出力信号は、信号処理部６に入力されて、必要な信
号処理が施され、その後、解析機器やスピーカなどに送
出される。本発明の光マイクロホンで使用できるレーザ
光線Ｌは、可視領域から赤外領域まで広範囲のものが使
用でき、任意波長のレーザ光線Ｌを用途に合わせて選択
する。
【００１２】レーザ光源部１から発射されたレーザ光線
Ｌは、出射系光学部品２にビーム整形されて、気中伝播
路５に放出される。このときのレーザ光線Ｌのビーム径
は、空間を伝播させる条件を考慮すると、伝播路５の長
さによっても異なるが、例えば、直径が数ｍｍから数十
ｍｍ程度の範囲が望ましい。出射系光学部品２から出射
されたレーザ光線Ｌが、伝播路５中で音波または超音波
と接触すると、その場所で回折波が発生する。この場
合、レーザ光線Ｌのビーム径に対して、音波（超音波）
の波長が非常に長い場合には、この回折波は、偏向波と
呼ばれる状態に変化する。この回折波ないしは偏向波の
周波数は、レーザ光線Ｌに比べて被測定波動の周波数分
だけドップラーシフトしている。
Ｌは、出射系光学部品２にビーム整形されて、気中伝播
路５に放出される。このときのレーザ光線Ｌのビーム径
は、空間を伝播させる条件を考慮すると、伝播路５の長
さによっても異なるが、例えば、直径が数ｍｍから数十
ｍｍ程度の範囲が望ましい。出射系光学部品２から出射
されたレーザ光線Ｌが、伝播路５中で音波または超音波
と接触すると、その場所で回折波が発生する。この場
合、レーザ光線Ｌのビーム径に対して、音波（超音波）
の波長が非常に長い場合には、この回折波は、偏向波と
呼ばれる状態に変化する。この回折波ないしは偏向波の
周波数は、レーザ光線Ｌに比べて被測定波動の周波数分
だけドップラーシフトしている。
【００１３】本発明では、この回折波ないしは偏向波を
検出することにより音波（超音波）の情報を得るもので
ある。発生した回折波ないしは偏向波は、レーザ光線Ｌ
とともに伝播し、受光系光学部品３に受光されて、その
後光電変換素子４により電気信号に変換される。図２
は、本発明のより具体的な構成例であって、同図に示す
光マイクロホンの具体例では、出射系光学部品２は、２
つのレンズ２１，２２から構成されている。また、受光
系光学部品３は、３のレンズ３１，３２，３３から構成
されている。さらに、光電変換素子４は、光ダイオード
４１で構成されている。これらの各構成部品は、レーザ
光源部１から発射されるレーザ光線Ｌと光軸がほぼ一致
するように直線上に配置されている。
検出することにより音波（超音波）の情報を得るもので
ある。発生した回折波ないしは偏向波は、レーザ光線Ｌ
とともに伝播し、受光系光学部品３に受光されて、その
後光電変換素子４により電気信号に変換される。図２
は、本発明のより具体的な構成例であって、同図に示す
光マイクロホンの具体例では、出射系光学部品２は、２
つのレンズ２１，２２から構成されている。また、受光
系光学部品３は、３のレンズ３１，３２，３３から構成
されている。さらに、光電変換素子４は、光ダイオード
４１で構成されている。これらの各構成部品は、レーザ
光源部１から発射されるレーザ光線Ｌと光軸がほぼ一致
するように直線上に配置されている。
【００１４】レーザ光源部１から発射されたレーザ光線
Ｌは、レンズ２１，２２により集光，拡散されて所定径
のビームに整形され、受光系光学部品３のレンズ３１に
入射する。この実施例の受光系光学部品３は、フーリエ
光学系を構成していて、この光学部品３を通過したレー
ザ光線Ｌは、フーリエ変換されて光ダイオード４１に入
射する。
Ｌは、レンズ２１，２２により集光，拡散されて所定径
のビームに整形され、受光系光学部品３のレンズ３１に
入射する。この実施例の受光系光学部品３は、フーリエ
光学系を構成していて、この光学部品３を通過したレー
ザ光線Ｌは、フーリエ変換されて光ダイオード４１に入
射する。
【００１５】すなわち、受光系光学部品３の第１番目の
レンズ３１によりレーザ光線Ｌがフーリエ変換され、そ
れ以後のレンズ３２，３３によりビームサイズが光ダイ
オード４１の受光面積よりも十分大きくなるように調整
される。回折波ないしは偏向波は、レーザ光線Ｌの透過
ビームの中心軸を対称軸としてレッドシフト波とブルー
シフト波とが左右に１個ずつ存在し、両者がお互いに位
相が反転しており、両者を光ダイオード４１で取り込む
と、相殺されて非常に微弱な出力しか得られない。
レンズ３１によりレーザ光線Ｌがフーリエ変換され、そ
れ以後のレンズ３２，３３によりビームサイズが光ダイ
オード４１の受光面積よりも十分大きくなるように調整
される。回折波ないしは偏向波は、レーザ光線Ｌの透過
ビームの中心軸を対称軸としてレッドシフト波とブルー
シフト波とが左右に１個ずつ存在し、両者がお互いに位
相が反転しており、両者を光ダイオード４１で取り込む
と、相殺されて非常に微弱な出力しか得られない。
【００１６】そこで、本実施例では、いずれか一方の成
分のみを取り込むように、透過ビームの中心軸からオフ
セットした位置に光ダイオード４１を設置している。回
折波ないしは偏向波の成分を抽出するには、例えば、光
ダイオード４１で透過レーザ光線を局部成分として、ホ
モダイン検波すると、被測定波動の周波数で振動する電
気信号が得られる。
分のみを取り込むように、透過ビームの中心軸からオフ
セットした位置に光ダイオード４１を設置している。回
折波ないしは偏向波の成分を抽出するには、例えば、光
ダイオード４１で透過レーザ光線を局部成分として、ホ
モダイン検波すると、被測定波動の周波数で振動する電
気信号が得られる。
【００１７】さて、以上のように構成された光マイクロ
ホンによれば、出射系光学部品３でビーム整形されたレ
ーザ光線ｌが空気中を伝播する際に、音波（超音波）と
接触することで発生する回折波ないしは偏向波の相互に
位相が反転している２つの成分のうち、いずれか一方の
みを受光するように光ダイオード４１が設置されるの
で、検出信号の微弱化が回避され、実用的な光マイクロ
ホンとすることが可能になる。
ホンによれば、出射系光学部品３でビーム整形されたレ
ーザ光線ｌが空気中を伝播する際に、音波（超音波）と
接触することで発生する回折波ないしは偏向波の相互に
位相が反転している２つの成分のうち、いずれか一方の
みを受光するように光ダイオード４１が設置されるの
で、検出信号の微弱化が回避され、実用的な光マイクロ
ホンとすることが可能になる。
【００１８】図３は、本発明にかかる光マイクロホンの
第２実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相
当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省略
し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に示
した光マイクロホンでは、光電変換素子４として光ダイ
オード４１，４２を２個使用している。一方の光ダイオ
ード４１は、上記実施例と同じ位置に設置され、回折波
ないしは偏向波の相互に位相が反転している２つの成分
のうちの一方を検出する。
第２実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相
当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省略
し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に示
した光マイクロホンでは、光電変換素子４として光ダイ
オード４１，４２を２個使用している。一方の光ダイオ
ード４１は、上記実施例と同じ位置に設置され、回折波
ないしは偏向波の相互に位相が反転している２つの成分
のうちの一方を検出する。
【００１９】他方の光ダイオード４２は、透過ビームの
中心軸から逆の方向にオフセットした位置にあって、他
方の成分のみを検出するようになっており、この光ダイ
オード４２には、検出した信号を１８０°位相転換する
位相変換器４３が接続されていて、位相変換された出力
信号が光ダイオード４１の出力信号と合成されるように
なっている。
中心軸から逆の方向にオフセットした位置にあって、他
方の成分のみを検出するようになっており、この光ダイ
オード４２には、検出した信号を１８０°位相転換する
位相変換器４３が接続されていて、位相変換された出力
信号が光ダイオード４１の出力信号と合成されるように
なっている。
【００２０】このように構成された光マイクロホンによ
れば、光電変換素子４は、回折波ないしは偏向波の相互
に位相が反転している２つの成分を個別に受光する一対
の光ダイオード４１，４２から構成され、一方の光ダイ
オード４２の出力信号の位相を逆位相に位相変換器４２
で変換して、他方の光ダイオード４１の出力信号と合成
するので、検出信号の出力が大きくなる。
れば、光電変換素子４は、回折波ないしは偏向波の相互
に位相が反転している２つの成分を個別に受光する一対
の光ダイオード４１，４２から構成され、一方の光ダイ
オード４２の出力信号の位相を逆位相に位相変換器４２
で変換して、他方の光ダイオード４１の出力信号と合成
するので、検出信号の出力が大きくなる。
【００２１】図４は、本発明にかかる光マイクロホンの
第３実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相
当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省略
し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に示
した光マイクロホンでは、レーザ光線Ｌの空気中伝播路
５に、一対の反射鏡７，７を、レーザ光線Ｌに対して４
５°の角度で設置し、レーザ光源部１および出射系光学
部品２と、受光系光学部品３および光電変換素子４と
が、平行に設置できるように構成されている。
第３実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相
当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省略
し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に示
した光マイクロホンでは、レーザ光線Ｌの空気中伝播路
５に、一対の反射鏡７，７を、レーザ光線Ｌに対して４
５°の角度で設置し、レーザ光源部１および出射系光学
部品２と、受光系光学部品３および光電変換素子４と
が、平行に設置できるように構成されている。
【００２２】このように構成すると、上記実施例の作用
効果に加えて、全長が短くなるので、マイクロホンヘッ
ド８の外形形状を大きくすることなく、コンパクトに収
納することができる。図５は、本発明にかかる光マイク
ロホンの第４実施例を示しており、上記実施例と同一も
しくは相当する部分には、同符号を付してその詳細な説
明を省略し、以下にその特徴点についてのみ説明する。
同図に示した光マイクロホンでは、出射系光学部品２と
受光系光学部品３との間のレーザ光線Ｌの気中伝播路５
ａは、複数の反射鏡７a1〜７a8をレーザ光線Ｌに対して
所要の角度で設置して、一端が開放された周回する多角
形の２次元平面状に形成されている。
効果に加えて、全長が短くなるので、マイクロホンヘッ
ド８の外形形状を大きくすることなく、コンパクトに収
納することができる。図５は、本発明にかかる光マイク
ロホンの第４実施例を示しており、上記実施例と同一も
しくは相当する部分には、同符号を付してその詳細な説
明を省略し、以下にその特徴点についてのみ説明する。
同図に示した光マイクロホンでは、出射系光学部品２と
受光系光学部品３との間のレーザ光線Ｌの気中伝播路５
ａは、複数の反射鏡７a1〜７a8をレーザ光線Ｌに対して
所要の角度で設置して、一端が開放された周回する多角
形の２次元平面状に形成されている。
【００２３】このような形状に気中伝播路５ａを形成す
ると、この伝播路５ａの外部から加えられる音波（超音
波）により発生する回折波（偏向波）は、相互に相殺さ
れるが、開放された方向の音波（超音波）は、相殺され
ないので、この方向の音波（超音波）のみを集音したり
することができ、集音方向に指向性を持たせることが可
能になる。
ると、この伝播路５ａの外部から加えられる音波（超音
波）により発生する回折波（偏向波）は、相互に相殺さ
れるが、開放された方向の音波（超音波）は、相殺され
ないので、この方向の音波（超音波）のみを集音したり
することができ、集音方向に指向性を持たせることが可
能になる。
【００２４】なお、図５に示した実施例で、一端開放部
を閉塞した周回状に伝播路を形成すると、この伝播路の
外部から加えられる音波（超音波）を相殺し、その内部
側から加えられる音波（超音波）のみを集音したりする
こともできる。図６は、本発明にかかる光マイクロホン
の第５実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは
相当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省
略し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に
示した光マイクロホンでは、出射系光学部品２と受光系
光学部品３との間のレーザ光線Ｌの気中伝播路５ｂは、
複数の反射鏡７b1〜７b4をレーザ光線Ｌに対して所要の
角度で設置して、３次元空間状に形成されている。
を閉塞した周回状に伝播路を形成すると、この伝播路の
外部から加えられる音波（超音波）を相殺し、その内部
側から加えられる音波（超音波）のみを集音したりする
こともできる。図６は、本発明にかかる光マイクロホン
の第５実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは
相当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省
略し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に
示した光マイクロホンでは、出射系光学部品２と受光系
光学部品３との間のレーザ光線Ｌの気中伝播路５ｂは、
複数の反射鏡７b1〜７b4をレーザ光線Ｌに対して所要の
角度で設置して、３次元空間状に形成されている。
【００２５】なお、この場合、立方体の各角部に反射鏡
やハーフミラーを設置すると、立方体の各辺上を気中伝
播路とすることも可能である。この実施例では、３個の
反射鏡７b1〜７b4が、立方体状の空間の上部側の２の各
角部に設置されている。このような形状に気中伝播路５
ａを形成すると、３次元空間全体を集音領域としたりす
ることが可能になる。
やハーフミラーを設置すると、立方体の各辺上を気中伝
播路とすることも可能である。この実施例では、３個の
反射鏡７b1〜７b4が、立方体状の空間の上部側の２の各
角部に設置されている。このような形状に気中伝播路５
ａを形成すると、３次元空間全体を集音領域としたりす
ることが可能になる。
【００２６】図７は、本発明にかかる光マイクロホンの
第６実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相
当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省略
し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に示
した光マイクロホンでは、出射系光学部品２と受光系光
学部品３とを、矩形状の円筒レンズで構成し、気中伝播
路５ｔがシート状になるようにしている。
第６実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相
当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省略
し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に示
した光マイクロホンでは、出射系光学部品２と受光系光
学部品３とを、矩形状の円筒レンズで構成し、気中伝播
路５ｔがシート状になるようにしている。
【００２７】このような形状に気中伝播路５ｃを形成す
ると、細いビーム状の伝播路に比べて、検出感度を改善
したりすることができる。なお、上記実施例では、光電
変換素子４として光ダイオード４１を採用した例を示し
たが、本発明の実施はこれに限定されることはなく、例
えば、ホトトランジスタを使用することも可能である。
ると、細いビーム状の伝播路に比べて、検出感度を改善
したりすることができる。なお、上記実施例では、光電
変換素子４として光ダイオード４１を採用した例を示し
たが、本発明の実施はこれに限定されることはなく、例
えば、ホトトランジスタを使用することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明によれば実用的な光マイクロホンが得られる。
本発明によれば実用的な光マイクロホンが得られる。
【図１】本発明にかかる光マイクロホンの原理構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】図１の光マイクロホンの具体例を示す構成説明
図である。
図である。
【図３】本発明にかかる光マイクロホンの第２実施例を
示す構成説明図である。
示す構成説明図である。
【図４】本発明にかかる光マイクロホンの第３実施例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図５】本発明にかかる光マイクロホンの第４実施例を
示す構成説明図である。
示す構成説明図である。
【図６】本発明にかかる光マイクロホンの第５実施例を
示す構成説明図である。
示す構成説明図である。
【図７】本発明にかかる光マイクロホンの第６実施例を
示す構成説明図である。
示す構成説明図である。
１ レーザ光源部 ２ 出射系光学部品 ２１，２２ レンズ ３ 受光系光学部品 ３１，３２，３３ レンズ ４ 光電変換素子 ４１ 光ダイオード ５ 気中伝播路 ７ 反射鏡
Claims (5)
- 【請求項１】 所定波長のレーザ光線を発射するレーザ
光源部と、 前記レーザ光線を所定の幅にビーム整形する出射系光学
部品と、 前記出射系光学部品から出射され、空気中を伝播した前
記レーザ光線を受光する受光系光学部品と、 前記受光系光学部品から出射されたレーザ光線から、当
該レーザ光線が空気中を伝播する際に、音波または超音
波と接触することで発生する回折波ないしは偏向波を検
出して電気信号に変換する光電変換素子とを備え、 前記光電変換素子は、前記回折波ないしは偏向波の相互
に位相が反転している２つの成分のうち、いずれか一方
のみを受光するように設置したことを特徴とする光マイ
クロホン。 - 【請求項２】 所定波長のレーザ光線を発射するレーザ
光源部と、 前記レーザ光線を所定の幅にビーム整形する出射系光学
部品と、 前記出射系光学部品から出射され、空気中を伝播した前
記レーザ光線を受光する受光系光学部品と、 前記受光系光学部品から出射されたレーザ光線から、当
該レーザ光線が空気中を伝播する際に、音波または超音
波と接触することで発生する回折波ないしは偏向波を検
出して電気信号に変換する光電変換素子とを備え、 前記光電変換素子は、前記回折波ないしは偏向波の相互
に位相が反転している２つの成分を個別に受光する一対
から構成され、いずれか一方の光電変換素子の出力信号
の位相を逆位相に変換して、他方の光電変換素子の出力
信号に合成することを特徴とする光マイクロホン。 - 【請求項３】 前記出射系光学部品と前記受光系光学部
品との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、複数の反射
鏡を設置して、一端が開放された周回する２次元平面状
に形成することを特徴とする請求項１または２記載の光
マイクロホン。 - 【請求項４】 前記出射系光学部品と前記受光系光学部
品との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、複数の反射
鏡を設置して、閉塞された周回する２次元平面状に形成
することを特徴とする請求項１または２記載の光マイク
ロホン。 - 【請求項５】 前記出射系光学部品と前記受光系光学部
品との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、複数の反射
鏡を設置して、３次元空間状に形成することを特徴とす
る請求項１または２記載の光マイクロホン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06586195A JP3543101B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 光マイクロホン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06586195A JP3543101B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 光マイクロホン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08265262A true JPH08265262A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3543101B2 JP3543101B2 (ja) | 2004-07-14 |
Family
ID=13299222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06586195A Expired - Fee Related JP3543101B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 光マイクロホン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3543101B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1322688C (zh) * | 2005-01-10 | 2007-06-20 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 空间激光通信运动双终端远距离传输模拟装置 |
| JP2007194677A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-08-02 | Tokai Univ | 光マイクロホン |
| JP2007295131A (ja) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Tokai Univ | 相関演算方式光マイクロホン |
| US7880894B2 (en) | 2007-02-16 | 2011-02-01 | Sony Corporation | Vibration detection device and vibration detector |
| US8306429B2 (en) | 2009-03-30 | 2012-11-06 | Panasonic Corporation | Optical ultrasonic microphone |
| US8813571B2 (en) | 2010-08-31 | 2014-08-26 | Panasonic Corporation | Optical microphone |
| US8948603B2 (en) | 2011-03-22 | 2015-02-03 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical microphone |
| US9173039B2 (en) | 2011-08-25 | 2015-10-27 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical microphone |
| JP2016024106A (ja) * | 2014-07-23 | 2016-02-08 | 俊幸 中宮 | 音波検出装置並びに音波検出装置を用いた音場可視化装置及びセンサ |
| US12526585B2 (en) | 2020-12-17 | 2026-01-13 | Meta Platforms Technologies, Llc | Audio system that uses an optical microphone |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP06586195A patent/JP3543101B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1322688C (zh) * | 2005-01-10 | 2007-06-20 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 空间激光通信运动双终端远距离传输模拟装置 |
| JP2007194677A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-08-02 | Tokai Univ | 光マイクロホン |
| JP2007295131A (ja) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Tokai Univ | 相関演算方式光マイクロホン |
| US7880894B2 (en) | 2007-02-16 | 2011-02-01 | Sony Corporation | Vibration detection device and vibration detector |
| US8306429B2 (en) | 2009-03-30 | 2012-11-06 | Panasonic Corporation | Optical ultrasonic microphone |
| US8813571B2 (en) | 2010-08-31 | 2014-08-26 | Panasonic Corporation | Optical microphone |
| US8948603B2 (en) | 2011-03-22 | 2015-02-03 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical microphone |
| US9173039B2 (en) | 2011-08-25 | 2015-10-27 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical microphone |
| JP2016024106A (ja) * | 2014-07-23 | 2016-02-08 | 俊幸 中宮 | 音波検出装置並びに音波検出装置を用いた音場可視化装置及びセンサ |
| US12526585B2 (en) | 2020-12-17 | 2026-01-13 | Meta Platforms Technologies, Llc | Audio system that uses an optical microphone |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3543101B2 (ja) | 2004-07-14 |
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