KR101413159B1 - Optical microphone - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광 마이크로폰 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 진동판의 흔들림에도 광 마이크로폰이 감지할 수 있는 광 신호 영역을 확대하도록 하는 광 마이크로폰에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an optical microphone, and more particularly, to an optical microphone for enlarging an area of an optical signal that can be detected by a light microphone even in a swing of a diaphragm.
일반적으로, 광 마이크로폰은 광섬유를 통해 역학적인 음향신호를 광 신호로 변환시켜주는 광 변환기술에 기초한 것으로서, 주변의 전자기장이나 방사선에 의한 간섭이 전혀 발생하지 않으며 음압에 대한 감도가 뛰어나고 넓은 주파수 대역에서 그 응답 특성이 우수하여, 기존의 콘덴서 마이크로폰을 대체할 수 있는 차세대 기술로 인정받고 있다. 또한, 광 마이크로폰은 사용하는 광 변조방식에 따라 세기변조, 위상변조, 편광변조방식으로 나눌 수 있다. 또한, 광 마이크로폰은 MRI(Magnetic Resonance Imaging)와 CT(Computed Tomography) 등의 의료 장비 시스템에서 장비의 동작에 영향을 주지 않고 환자와 의사간의 원활한 의사소통에 응용될 수 있으며, 공항 등과 같이 소음이 심한 곳에서의 교통이나 환경 등을 원격으로 모니터링하는데 효과적으로 사용될 수 있다.In general, optical microphones are based on optical conversion technology that converts mechanical acoustic signals into optical signals through optical fibers, and it does not cause any interference by surrounding electromagnetic fields or radiation, is excellent in sensitivity to sound pressure, It has excellent response characteristics and is recognized as a next generation technology that can replace existing condenser microphones. In addition, optical microphones can be divided into intensity modulation, phase modulation, and polarization modulation according to the optical modulation method used. In addition, the optical microphone can be applied to the smooth communication between the patient and the doctor without affecting the operation of the medical equipment system such as MRI (Magnetic Resonance Imaging) and CT (Computed Tomography). In addition, And can be effectively used to remotely monitor traffic and environment in places.
한국공개특허 제10-2008-0016237호는 진동판으로 광을 방사하는 제1도파관과 상기 진동판으로부터 반사된 광을 수집하는 제2도파관의 형태에 관한 광 마이크로폰을 개시한다. 이러한 광 마이크로폰은 도파관의 상단면 가공각도를 크게하지 않고서도, 광원으로부터 방출되는 광의 세기와 수광소자에 전달되는 광의 세기의 차이를 크게할 수 있어서, 광 마이크로폰이 감지할 수 있는 동작영역의 효과와 그 범위를 확대시킬 수 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0016237 discloses an optical microphone related to the form of a first waveguide that emits light to a diaphragm and a second waveguide that collects the light reflected from the diaphragm. This optical microphone can increase the difference between the intensity of the light emitted from the light source and the intensity of the light transmitted to the light receiving element without increasing the angle of the upper surface of the waveguide, The range can be expanded.
한국공개특허 제10-2008-0062084호는 광 마이크로폰의 헤드부분의 면적을 줄이는 동시에 제작 가공의 용이성을 제공하는 광 마이크로폰 및 그 제작 방법을 개시한다. 이러한 광 마이크로폰 및 그 제작 방법은 광 마이크로폰의 일구성인 발광 및 수광용 광섬유를 고정 지그에 본딩(bonding)시킨 상태에서 그 끝단면을 사선으로 절단하여 진동판 쪽으로 빛을 회절 시킬 수 있도록 함으로써, 광 마이크로폰의 헤드부분 면적을 크게 줄이는 동시에 제조 비용을 절감시킬 수 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0062084 discloses an optical microphone for reducing the area of the head portion of the optical microphone and providing ease of fabrication and a method of manufacturing the optical microphone. Such an optical microphone and its manufacturing method can diffract light toward the diaphragm by cutting an end surface of the optical fiber for light emission and light reception, which is a constitution of an optical microphone, into a fixing jig, The manufacturing cost can be reduced while greatly reducing the area of the head portion.
기존의 광 마이크로폰은 광 송신부 코어의 크기와 광 수신부 코어의 크기가 동일하게 구현되어 있어서 진동판의 변위에 의해 발생되는 광 신호의 세기가 손실되어 성능 저하의 문제점을 갖는다.
Conventional optical microphones have the same size of the optical transmission unit core and the same size of the optical reception unit core, so that the intensity of the optical signal generated due to the displacement of the diaphragm is lost, which causes a problem of performance degradation.
본 발명의 일 실시예는 진동판의 흔들림에도 광 마이크로폰이 감지할 수 있는 광 신호 영역을 확대하도록 하는 광 마이크로폰을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an optical microphone for enlarging an area of an optical signal that can be detected by a light microphone even in a swing of a diaphragm.
본 발명의 일 실시예는 광 송신부 코어의 크기보다 광 수신부 코어의 크기를 크게하여 광 수신도를 증가시킬 수 있는 광 마이크로폰을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide an optical microphone capable of increasing the light reception degree by increasing the size of the light receiving unit core than the size of the optical transmission unit core.
본 발명의 일 실시예는 광 송신부 및 광 수신부의 코어들 각각의 크기에 대한 일 기준을 제공할 수 있는 광 마이크로폰을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide an optical microphone capable of providing a standard for the size of each of the cores of the optical transmitter and the optical receiver.
본 발명의 일 실시예는 광 송신부와 광 수신부의 모드에 따른 기준을 제시할 수 있는 광 마이크로폰을 제공하고자 한다.
An embodiment of the present invention provides an optical microphone capable of presenting a reference according to modes of an optical transmitter and a light receiver.
실시예들 중에서, 광 마이크로폰은 전반사 면을 가지는 제1 직경의 코어를 포함하는 광 송신부, 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경의 코어를 포함하는 광 수신부 및 외부 사운드의 세기에 따라 진동하더라도 상기 제1 직경의 코어에 의해 출력된 광을 반사하여 적어도 일부의 반사 광을 상기 제2 직경의 코어에 송신하는 진동판을 포함한다.In an embodiment, the optical microphone includes a light transmitting portion including a core of a first diameter having a total reflection surface, a light receiving portion including a core of a second diameter larger than the first diameter, And a diaphragm that reflects light output by the core of one diameter and transmits at least a part of the reflected light to the core of the second diameter.
일 실시예에서, 상기 광 송신부와 상기 광 수신부는 상기 제1 및 제2 직경의 코어들을 감싸고 서로 동일한 직경들로 구성된 클래드를 더 포함할 수 있다. 상기 광 수신부의 입력단은 사선으로 형성되어 상기 적어도 일부의 광의 입사량을 증가시킬 수 있다. 상기 광 수신부의 입력단에 대한 입사각은 수평에서 상기 광 송신부 방향으로 15 ~ 30도를 형성할 수 있다.In one embodiment, the optical transmitter and the optical receiver may further include a clad surrounding the cores of the first and second diameters and having the same diameters as each other. The input end of the light receiving unit may be formed in an oblique direction to increase the incident amount of the at least a part of the light. The incident angle of the light receiving unit with respect to the input end may be 15 to 30 degrees from the horizontal direction toward the light transmitting unit.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 직경들은 상기 광 송신부와 상기 진동판의 제1 광 경로 길이 및 상기 광 수신부와 상기 진동판의 제2 광 경로 길이에 비례할 수 있다. 상기 제1 및 제2 직경들은 상기 진동판에 의한 광 반사 경로의 최대 차이를 기초로 설정할 수 있다.In one embodiment, the first and second diameters may be proportional to a first optical path length of the optical transmitter and the diaphragm, and a second optical path length of the optical receiver and the diaphragm. The first and second diameters may be set based on the maximum difference of the light reflection path by the diaphragm.
상기 제1 및 제2 직경들은 하기의 수학식을 통해 설계될 수 있다.
The first and second diameters may be designed through the following equations.
[수학식][Mathematical Expression]
C2 = f(Mdiff)*C1, f(Mdiff)는 상기 광 반사 경로의 최대 차이에 따른 스텝함수
C2 = f (Mdiff) * C1, and f (Mdiff) is a step function corresponding to the maximum difference of the light reflection path
상기 제1 및 제2 직경들은 하기의 수학식을 통해 설계될 수 있다.
The first and second diameters may be designed through the following equations.
[수학식][Mathematical Expression]
C2 = k2*d2, C1 = k1*d1, k1 및 k2는 상수
C2 = k2 * d2, C1 = k1 * d1, k1 and k2 are constants
일 실시예에서, 상기 제1 직경의 코어는 싱글 모드로 구현되어 단일 광선을 송신할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 직경의 코어는 멀티 모드로 구현되어 상기 적어도 일부의 반사광을 멀티 모드 전송할 수 있다. 상기 제1 직경의 코어로부터 출력된 광 경로의 길이는 상기 제2 직경의 코어에 입력되는 광 경로의 길이보다 길 수 있다.In one embodiment, the core of the first diameter may be implemented in a single mode to transmit a single ray. In one embodiment, the core of the second diameter may be implemented in a multimode mode to transmit the at least a portion of the reflected light in multimode mode. The length of the optical path output from the core of the first diameter may be longer than the length of the optical path input to the core of the second diameter.
실시예들 중에서, 광 마이크로폰은 외부 사운드의 세기에 따라 진동하는 진동판, 제1 직경의 싱글 모드 코어를 통해 광을 상기 진동판에 송신하는 광 송신부 및 제2 직경의 멀티 모드 코어를 통해 상기 광 송신부에 의해 송신되고 상기 진동판에 의해 반사되는 광을 수신할 수 있는 광 수신부를 포함한다.
In embodiments, the optical microphone includes a diaphragm that vibrates according to the intensity of the external sound, an optical transmitter that transmits light to the diaphragm through a single mode core of a first diameter, And a light receiving unit that is capable of receiving light reflected by the diaphragm.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 마이크로폰은 광 송신부와 광 수신부의 코어 크기들을 이용하여 광 수신도를 증가시킬 수 있다.The optical microphone according to an embodiment of the present invention can increase the degree of optical reception using the core sizes of the optical transmitter and the optical receiver.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 마이크로폰은 광 송신부와 광 수신부의 모드들을 이용하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다.
The optical microphone according to the embodiment of the present invention can improve the reception performance by using modes of the optical transmitter and the optical receiver.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1에 있는 광 마이크로폰을 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1에 있는 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 3에 있는 진동판의 진동에 의한 광 반사 경로를 설명하는 도면이다.
도 6은 도 3에 있는 또 다른 실시예에 따른 광 마이크로폰의 광 송신부 및 광 수신부를 설명하는 도면이다.1 is a block diagram illustrating an optical microphone according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating the optical microphone of FIG.
Fig. 3 is a view for explaining the optical microphone shown in Fig. 1. Fig.
4 is a view illustrating an optical microphone according to another embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a light reflection path by vibration of the diaphragm shown in Fig.
FIG. 6 is a view for explaining an optical transmitter and a light receiver of the optical microphone according to another embodiment of FIG. 3;
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas. Also, the purpose or effect of the present invention should not be construed as limiting the scope of the present invention, since it does not mean that a specific embodiment should include all or only such effect.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification code (e.g., a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, the identification code does not describe the order of each step, Unless otherwise stated, it may occur differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can be embodied as computer-readable code on a computer-readable recording medium, and the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices for storing data that can be read by a computer system . Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and also implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present application.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 블록도이고, 도 2는 도 1에 있는 광 마이크로폰을 설명하는 블록도이며, 도 3은 도 1에 있는 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating an optical microphone according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram illustrating the optical microphone of FIG. 1, and FIG. 3 is a view illustrating the optical microphone of FIG. 1 .
도 1 내지 도 3을 참조하면, 광 마이크로폰(100)은 광 송신부(110), 광 수신부(120) 및 진동판(130)을 포함한다.1 to 3, the
광 송신부(110)는 전반사면을 가지는 제1 직경의 코어(111)와 제1 직경의 코어(111)를 감싸는 제1 클래드(112)를 포함하고, 광원에서 생성된 광 신호를 진동판(130)에 송신한다. 일 실시예에서, 광 송신부(110)는 LED 광원, 반도체 레이저 광원, 수직 방출 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 등으로 구현될 수 있다.The
제1 직경의 코어(111)는 굴절률이 높은 광학적 섬유(예를 들면, 유리)로 구현할 수 있고, 전반사면으로 구현되어 광원에서 생성된 광 신호를 효과적으로 반사시킬 수 있다.The
제1 직경은 광 송신부(110)와 진동판(130)의 제1 광 경로 길이에 비례할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 직경은 광 송신부(110)와 진동판(130)의 제1 광 경로 길이에 비례하여 구현될 수 있으며, 예를 들어, 제1 직경은 0.1 um ~ 10 um로 구현될 수 있다.The first diameter may be proportional to the first optical path length of the
일 실시예에서, 제1 클래드(112)는 제1 직경의 코어(111)보다 굴절률이 낮은 광학적 섬유(예를 들면, 유리)로 구현할 수 있다. 이는, 제1 직경의 코어(111)를 통과하는 광이 제1 직경의 코어(111) 외부로 빠져나가지 않고 제1 직경의 코어(111)내에서만 전반사가 일어나도록 하기 위함이다.In one embodiment, the first clad 112 may be implemented with optical fibers (e.g., glass) having a lower refractive index than the
광 수신부(120)는 제2 직경의 코어(121)와 제2 직경의 코어(121)를 감싸는 제2 클래드(122)를 포함하고, 진동판(130)에서 반사된 광 신호를 통해 진동판(130)의 진동을 검출할 수 있다. 여기에서, 제2 직경은 제1 직경보다 크게 구현될 수 있다.The
제2 직경의 코어(121)는 진동판(130)에서 반사시킨 광 신호를 수신할 수 있으며, 제2 직경은 광 수신부(120)와 진동판(130)의 제2 광 경로 길이에 비례할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 직경은 광 수신부(120)와 진동판(130)의 제2 광 경로 길이에 비례하여 구현될 수 있으며, 예를 들어, 제2 직경은 50 um ~ 100 um로 구현될 수 있다.The second diameter of the
진동판(130)은 외부 사운드에 의해 진동할 수 있으며, 외부 사운드의 세기에 따라 진폭이 달라질 수 있다. 즉, 진동판(130)은 외부 사운드의 세기가 클수록 진동이 강해지며, 외부 사운드의 세기가 작을수록 진동이 약해질 수 있다. 진동판(130)은 외부 사운드의 세기에 따라 진동하더라도 제1 직경의 코어(111)에 의해 출력된 적어도 일부의 광을 반사하여 제2 직경의 코어(121)에 송신할 수 있다.The
보다 구체적으로, 진동판(130)은 외부 사운드의 세기가 커서 진동이 강한 경우, 광 송신부(110)의 제1 직경의 코어(111)에서 출력된 광 신호를 반사시킬 때 진동판(130)에서 반사된 광 신호가 외부로 많이 분산되어 광 수신부(120)에서 검출되는 광 신호는 적어질 수 있다. 이와 달리, 진동판(130)은 외부 사운드의 세기가 작아서 진동이 약한 경우, 광 송신부(110)의 제1 직경의 코어(111)에서 출력된 광 신호를 반사시킬 때 진동판(130)에서 반사된 광 신호가 외부로 많이 분산되지 않아 광 수신부(120)에서 검출되는 광 신호는 많아질 수 있다.More specifically, the
일 실시예에서, 진동판(130)의 두께는 외부의 미세한 소리 압력에도 흔들릴 수 있도록 약 0.1 um ~ 10 um에 해당할 수 있다. 일 실시예에서, 진동판(130)은 반사율이 우수하도록 금속(예를 들어, 금, 은, 알루미늄, 구리, 니켈 등)으로 구현되거나 또는 금속으로 코팅될 수 있다.In one embodiment, the thickness of the
진동판(130)은 외부 사운드의 세기에 따라 진동하여 광 송신부(110)에서 송신한 광 신호를 반사시킬 수 있으며, 진동판(130)의 진폭에 따라 광 수신부(120)로 수신되는 광 반사 경로가 달라질 수 있다.
The
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광 마이크로폰을 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining an optical microphone according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 광 마이크로폰(100)은 광 송신부(110), 광 수신부(220), 진동판(130)을 포함한다. 여기에서, 광 송신부(110) 및 진동판(130)은 상기 도 3에서 도시되어 있으므로 설명을 생략하고, 광 수신부(220)의 구성을 위주로 설명한다.Referring to FIG. 4, the
광 수신부(220)의 입력단은 사선으로 형성되어 적어도 일부의 광의 입사량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 제2 직경의 코어(221) 및 제2 클래드(222)도 사선으로 형성될 수 있다.The input end of the
일 실시예에서, 광 수신부(220)의 입력단은 진동판(130)에 대향하여 사선으로 구현될 수 있으며, 사선으로 형성된 제2 직경의 코어(221)는 면적이 넓어져서 진동판(130)에서 반사되는 광의 입사량을 증가시킬 수 있다.The input end of the
일 실시예에서, 외부 사운드가 없는 상태에서는 진동판(130)의 진동이 발생하지 않아 진동판(130)에서 광 수신부(220)로 반사시키는 광의 입사량은 증가할 수 있으며, 외부 사운드가 있는 상태에서는 진동판(130)의 진동이 발생하여 진동판(130)의 위치가 변하게 되고, 진동판(130)에서 광 수신부(220)로 반사시키는 광의 입사량은 감소할 수 있다.In one embodiment, the vibration of the
즉, 진동판(130)은 외부 사운드에 따라 진동판(130)에서 광 수신부(220)로 반사시키는 광의 입사량에 영향을 미칠 수 있다.That is, the
광 수신부(220)의 입력단에 대한 입사각은 수평에서 광 송신부(110) 방향으로 15 ~ 30도를 형성할 수 있으며, 입사각이 형성됨에 따라 제2 직경이 커지게 되어 진동판(130)에서 반사되는 광의 입사량을 증가시킬 수 있다.
The incident angle with respect to the input end of the
도 5는 도 3에 있는 진동판의 진동에 의한 광 반사 경로를 설명하는 도면이다.5 is a view for explaining a light reflection path by vibration of the diaphragm shown in Fig.
도 5를 참조하면, 광 마이크로폰(100)은 광 송신부(110), 광 수신부(120), 진동판(130)을 포함한다. 여기에서, 광 송신부(110), 광 수신부(120) 및 진동판(130)은 상기 도 3에서 도시되어 있으므로 설명을 생략하고, 광 신호의 경로 변화를 위주로 설명한다.Referring to FIG. 5, the
제1 직경의 코어(111) 및 제2 직경의 코어(121)들은 진동판(130)에 의한 광 반사 경로의 최대 차이를 기초로 설정될 수 있다.The
외부 사운드에 따라 진동판(130)은 a 사이를 진동할 수 있으며, 제1 직경의 코어(111)는 광 신호를 b 경로로 진동판(130)에 송신할 수 있다. 진동판(130)이 진동하지 않을 때, 제1 직경의 코어(111)에서 송신한 b 경로의 광 신호는 제2 직경의 코어(121)에 d 경로로 수신할 수 있다.Depending on the external sound, the
진동판(130)이 a 사이를 진동할 때, 진동판(130)이 광 송신부(110) 및 광 수신부(120)와 가장 멀어지는 시점에서 제1 직경의 코어(111)에서 송신한 b 경로의 광 신호는 제2 직경의 코어(121)에 e경로로 수신할 수 있으며, 진동판(130)이 광 송신부(110) 및 광 수신부(120)와 가장 가까워지는 시점에서 제1 직경의 코어(111)에서 송신한 b 경로의 광 신호는 제2 직경의 코어(121)에 c 경로로 수신할 수 있다.When the
제1 직경의 코어(111) 및 제2 직경의 코어(121)들은 하기의 수학식을 통해 설계될 수 있다.
The
[수학식][Mathematical Expression]
C2 = f(Mdiff)*C1C2 = f (Mdiff) * C1
여기에서, C1은 제1 직경의 코어(111), C2는 제2 직경의 코어(121), f(Mdiff)는 광 반사 경로의 최대 차이에 따른 스텝함수이다.
Here, C1 is the stepped function of the
제2 직경의 코어(121)는 제1 직경의 코어(111)와 광 송신부(110)에서 진동판(130)으로 송신할 때 광 반사경로의 최대 차이에 따른 스텝함수를 곱한 값과 같을 수 있다.The
제1 직경의 코어(111) 및 제2 직경의 코어(121)들은 하기의 수학식을 통해 설계될 수 있다.
The
[수학식][Mathematical Expression]
C2 = k2*d2, C1 = k1*d1, 여기에서, C1은 제1 직경의 코어(111), C2는 제2 직경의 코어(121), k1 및 k2는 상수이다.
C2 = k2 * d2, C1 = k1 * d1 where C1 is a core of a
제1 직경의 코어(111)는 광 송신부(110)와 진동판(130)의 제1 광 길이(d1)에 상수(k1)를 곱한 값에 비례할 수 있으며, 제2 직경의 코어(121)는 광 수신부(120)와 진동판(130)의 제2 광 길이(d2)에 상수(k2)를 곱한 값에 비례할 수 있다.The
일 실시예에서, 제2 직경의 코어(121)는 a 사이를 진동하는 진동판(130)에 광 신호 b 를 제1 광 길이(d1) 거리로 송신할 수 있다.In one embodiment, the
제2 직경은 진동판(130) 및 광 송수신부(110, 120)와 가장 멀어지는 시점에서 광 수신부(120)로 수신하는 e경로, 진동판(130) 및 광 송수신부(110, 120)와 가장 가까워지는 시점에서 광 수신부(120)로 수신하는 c 경로에 의해서 설계될 수 있다.
The second diameter is the distance from the
도 6은 도 3에 있는 또 다른 실시예에 따른 광 마이크로폰의 광 송신부 및 광 수신부를 설명하는 도면이다.FIG. 6 is a view for explaining an optical transmitter and a light receiver of the optical microphone according to another embodiment of FIG. 3;
도 6a 및 도 6b을 참조하면, 광 마이크로폰(100)은 광 송신부(110) 및 광 수신부(120)를 포함한다. 여기에서, 광 송신부(110) 및 광 수신부(120)는 상기 도 3에서 도시되어 있으므로 설명을 생략하고, 광 송신부(110)의 제1 직경의 코어(111) 및 광 수신부(120)의 제2 직경의 코어(121)을 위주로 설명한다.Referring to FIGS. 6A and 6B, the
제1 직경의 코어(111)는 싱글 모드로 구현되어 단일 광선을 송신할 수 있다. 제1 직경의 코어(111)의 폭은 수 미리(예를 들면, 5 um ~ 10 um)에 해당할 수 있다.The
제1 직경의 코어(111)는 직경이 좁아 단일 광 신호를 진동판(130)에 반사시킬 수 있다.The
제2 직경의 코어(121)는 멀티 모드로 구현되어 적어도 일부의 반사광을 멀티모드 전송할 수 있다. 제2 직경의 코어(121)의 폭은 제1 직경의 코어(121)의 폭 보다 큰 수 미리(예를 들면, 50 um ~ 100 um)에 해당할 수 있다.The
제2 직경의 코어(121)는 직경이 넓기 때문에 진동판(130)에서 반사되는 많은 양의 반사광을 수신할 수 있다. 제1 직경의 코어(111)로부터 출력된 광 경로의 길이는 제2 직경의 코어(121)에 입력되는 광 경로의 길이보다 길 수 있다.The
제1 직경의 코어(111)는 광원에서 생성된 단일 광 신호를 진동판(130)에 직선의 파형으로 송신할 수 있으며, 제2 직경의 코어(121)는 진동판(130)에서 반사된 광 신호를 수신하여 곡선의 파형으로 광 검출부에 전송할 수 있다. The
일 실시예에서, 진동판(130)은 외부 사운드의 세기에 따라 진동할 수 있으며, 진동판(130)은 광 송신부(110)에서 송신한 광 신호를 반사시켜 광 수신부(120)로 수신할 수 있다. 광 송신부(110)는 제1 직경의 싱글 모드 코어를 통해 광을 진동판(130)에 송신할 수 있으며, 광 수신부(120)는 제2 직경의 멀티 모드 코어를 통해 광 송신부(110)에서 송신되고 진동판(130)에 의해 반사되는 광을 수신할 수 있다.
In an embodiment, the
아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 마이크로폰의 동작을 보다 상세히 살펴본다.Hereinafter, the operation of the optical microphone according to one embodiment of the present invention will be described in detail.
진동판(130)은 외부 사운드에 따라 진동할 수 있으며, 진동판(130)은 미세한 외부 사운드에도 진동할 수 있도록 구현되어 광 수신부(120)가 광 신호를 검출하는데 효과적이다.The
광 송신부(110)는 외부 사운드에 의해 진동판(130)이 진동할 때 진동판(130)의 일면에 광 신호를 송신하여 진동판(130)의 진동을 광 수신부(120)에서 검출할 수 있도록 한다.The
진동판(130)의 진동은 외부 사운드의 세기가 커질수록 강해지게 되며 진동판(130)에서 광 수신부(120)로 광 신호를 반사시킬 때 광 반사 경로의 차이가 발생한다.The vibration of the
광 수신부(120)의 제2 직경의 크기를 크게 하여 광 반사 경로의 차이에 의한 손실을 최소화할 수 있으며, 광 수신부(120)의 입력단을 사선으로 형성하여 광 신호의 입사율을 증가시킬 수 있다.
The size of the second diameter of the
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
100: 광 마이크로폰
110: 광 송신부
111: 제1 직경
112: 제1 클래드
120, 220: 광 수신부
121, 221: 제2 직경
122, 222: 제2 클래드
130: 진동판100: Optical microphone
110: Optical transmitter
111: first diameter
112: first clad
120, and 220:
121, 221: second diameter
122, 222: a second clad
130: diaphragm
Claims (12)
상기 제1 직경보다 크고 멀티 모드로 구현되어 곡선의 파형을 가지는 제2 직경의 코어를 포함하고, 상기 제2 직경의 코어를 감싸는 제2 클래드를 포함하는 광 수신부; 및
외부 사운드의 세기에 따라 진동하더라도 상기 제1 직경의 코어에 의해 출력된 광을 반사하여 적어도 일부의 반사 광을 상기 제2 직경의 코어에 송신하는 진동판을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
A core having a first diameter and having a total reflection surface and being implemented in a single mode and transmitting a single light beam having a straight line waveform, the optical fiber wrapping the core having the first diameter and having a refractive index lower than that of the core having the first diameter A first clad disposed on the first clad;
A light receiving portion including a second diameter core having a waveform of a curved line, the second diameter being larger than the first diameter and being implemented in a multimode mode, and a second cladding surrounding the core of the second diameter; And
And a diaphragm which reflects the light output by the core of the first diameter and transmits at least a part of the reflected light to the core of the second diameter even if it vibrates according to the intensity of the external sound.
사선으로 형성되어 상기 적어도 일부의 광의 입사량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
The optical receiver according to claim 1,
Wherein the light source is formed in a diagonal line to increase an incident amount of the at least a part of the light.
수평에서 상기 광 송신부 방향으로 15 ~ 30도를 형성하는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
4. The apparatus of claim 3, wherein the incident angle to the input of the light receiving unit
And 15 to 30 degrees in a direction from the horizontal to the optical transmission unit.
상기 광 송신부와 상기 진동판의 제1 광 경로 길이 및 상기 광 수신부와 상기 진동판의 제2 광 경로 길이에 각각 비례하는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
2. The method of claim 1, wherein the first and second diameters
The first optical path length of the optical transmitter and the diaphragm, and the second optical path length of the optical receiver and the diaphragm, respectively.
상기 진동판에 의한 광 반사 경로의 최대 차이를 기초로 설정되는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
4. The method of claim 3, wherein the first and second diameters
And a maximum difference of a light reflection path by the diaphragm.
하기의 수학식을 통해 설계되는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
[수학식]
C2 = f(Mdiff)*C1, f(Mdiff)는 상기 광 반사 경로의 최대 차이에 따른 스텝함수
7. The method of claim 6, wherein the first and second diameters
And is designed through the following equation.
[Mathematical Expression]
C2 = f (Mdiff) * C1, and f (Mdiff) is a step function corresponding to the maximum difference of the light reflection path
하기의 수학식을 통해 설계되는 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
[수학식]
C2 = k2*d2, C1 = k1*d1, k1 및 k2는 상수
8. The method of claim 7, wherein the first and second diameters
And is designed through the following equation.
[Mathematical Expression]
C2 = k2 * d2, C1 = k1 * d1, k1 and k2 are constants
상기 제2 직경의 코어에 입력되는 광 경로의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 광 마이크로폰.
The optical fiber according to claim 1, wherein the length of the optical path output from the core of the first diameter is
And the length of the optical path input to the core of the second diameter is longer than the length of the optical path input to the core of the second diameter.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020120154915A KR101413159B1 (en) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | Optical microphone |
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Publication Number | Publication Date |
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- 2012-12-27 KR KR1020120154915A patent/KR101413159B1/en active IP Right Grant
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