JP2002232998A - 光音響変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】振動板のコンプライアンスを比較的に大きい状
態に保ちながら小形化が可能な光音響変換装置提供す
る。 【解決手段】面発光レーザ素子と受光素子とに振動板１
を対向させて配置し、前記面発光レーザ素子から発光さ
れ前記振動板で反射されたレーザ光を前記受光素子で受
光させ、前記振動板の振動が前記受光素子の出力電流に
変換される光音響変換装置において、前記振動板１はド
ーム形状、コーン形状またはリブで補強された薄板形状
の中央部１ａの周囲が平板リング形状部１ｂで囲まれた
形状とし、前記平板リング形状部１ｂをクッション部材
３で支持した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は機械的振動を光信
号に変換し、さらに電気信号に変換する光音響変換装置
に係わり、特に、小型でしかも周波数特性の良好な光音
響変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光を用いた音響電気変換装置（以
下光音響変換装置と称する）の例を図８および図９によ
り説明する。図８に示す振動板１０は、例えば、厚さ２
μｍのアルミニューム箔を成型加工等を施すことなく平
面の膜状で使用している。

【０００３】振動板１０で光を反射させたときに反射光
が乱れることを防止するには、極めて薄い振動板１０に
皺あるいは弛みが発生しないように平面度を保たなけれ
ばならず、そのために振動板１０に張力を加えた状態で
支持リング２に振動板１０の周囲を接着していた。

【０００４】図９は振動板１０を用いた光音響変換装置
の基本構造を示す。振動板１０が貼り付けられた支持リ
ング２は図示していない支持部材に固定されている。さ
らに、面発光レーザ素子８および受光素子９は図示して
いない支持部材に固定されており、面発光レーザ素子８
で発光されたレーザ光は振動板１０で反射され受光素子
９で受光される。振動板１０の位置により受光素子９の
受光量が変化し機械的振動が電気信号に変換される。

【０００５】上記した従来の光音響変換装置では、平板
状の振動板１０に張力が加えられているために振動板１
０自体のコンプライアンスが低くなる。つまり、振動板
１０が硬くなったのと同じ状態となり、張力のない場合
に比べ同じ外力に対して振動板１０の振幅が小さくな
る。

【０００６】また、一般的に平面状の振動板を用いた場
合、振動板の有する周波数特性はフラットではなく、そ
の振動板特有の共振周波数に共振して周波数特性のピー
クが発生する。そして、その共振周波数以外の周波数で
は振幅幅が小さくなることは良く知られている通りであ
る。従って、図８および図９に示す光音響変換装置では
再生帯域が狭くなることは明らかである。

【０００７】上記欠点を改善するために本願出願人が提
案した光音響変換装置の例を図１０および図１１に示
す。図に示す振動板１１は成型加工され、振動板１１の
中央部にはドーム形状部１１ａが形成され、その周囲に
断面円弧状のサスペンション部１１ｂが形成されてい
る。サスペンション部１１ｂのさらに外部に平板リング
形状部１１ｃが形成され、振動板１１は平板リング形状
部１１ｃに接着された支持リング２により支持される。

【０００８】面発光レーザ素子８および受光素子９は図
示していない支持部材に固定されており、面発光レーザ
素子８で発光されたレーザ光は振動板１１で反射され受
光素子９で受光される。振動板１１の位置により受光素
子９の受光量が変化し機械的振動が電気信号に変換され
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、マイクロホンの
小形化の要求は極めて大きくなっており、マイクロホン
を小形化するためには上記した図８および図９に示す光
音響変換装置の振動板１１のサスペンション部１１ｂの
外径を小さくしなければならない。サスペンション部１
１ｂの外径を小さくすると、ドーム形状部１１ａとそれ
に一体のサスペンション部１１ｂとの全体のコンプライ
アンスは小さくなり、光音響変換装置の感度が小さくな
るという問題が発生していた。

【００１０】この発明は上記した点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、振動板のコンプ
ライアンスを比較的に大きい状態に保ちながら小形化が
可能な光音響変換装置提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の光音響変換装
置は、面発光レーザ素子と受光素子とに振動板を対向さ
せて配置し、前記面発光レーザ素子から発光され前記振
動板で反射されたレーザ光を前記受光素子で受光させ、
前記振動板の振動が前記受光素子の出力電流に変換され
る光音響変換装置において、前記振動板はドーム形状、
コーン形状またはリブで補強された薄板形状の中央部の
周囲が平板リング形状部で囲まれた形状とし、前記平板
リング形状部をクッション部材で支持したものである。

【００１２】さらに、この発明の光音響変換装置は、面
発光レーザ素子と受光素子とに振動板を対向させて配置
し、前記面発光レーザ素子から発光され前記振動板で反
射されたレーザ光を前記受光素子で受光させ、前記振動
板の振動が前記受光素子の出力電流に変換される光音響
変換装置において、前記振動板はドーム形状、コーン形
状またはリブで補強された薄板形状の中央部の周囲が平
板リング形状部で囲まれた形状とし、前記平板リング形
状部を両面からクッション部材で挾持したものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の実施例である光音響変
換装置を図面に基づいて説明する。図１はこの発明の第
１の実施例である光音響変換装置の部材を示す分解断面
図である。この例では、振動板１は厚さ９μｍの樹脂フ
ィルムを熱圧成型して作られており、振動板１の中央部
にはドーム形状部１ａが形成され、その周囲に平板リン
グ形状部１ｂが形成されている。

【００１４】図２に示すように振動板１の平板リング形
状部１ｂにはリング状のクッション部材３が接着され、
クッション部材３は支持リング２に接着される。クッシ
ョン部材３は所定の厚さの発泡ウレタンを熱圧成型によ
り約０．４ｍｍの厚さにして所望のコンプライアンスを
得た後プレス加工によりリング状に抜いて作られてい
る。

【００１５】このように振動板１を支持した支持リング
２は従来例で説明したように図示していない支持部材に
固定され、さらに、面発光レーザ素子および受光素子が
図示していない支持部材に固定されており、面発光レー
ザ素子で発光されたレーザ光は振動板１で反射され受光
素子で受光される。振動板１の位置により受光素子の受
光量が変化し機械的振動が電気信号に変換される。

【００１６】このように振動板１はコンプライアンスの
大きいクッション部材３を介して支持リング２に支持さ
れているので振動板１とクッション部材３との全体のコ
ンプライアンスは大きくなり、さらに、クッション部材
３により弾性支持するために振動板１自体にサスペンシ
ョン部を設ける必要がなく光音響変換装置全体を小さく
することができる。

【００１７】図３はこの発明の第２の実施例である光音
響変換装置の部材を示す分解断面図である。この例で
は、振動板１は厚さ４．５〜１０μｍ前後の樹脂フィル
ムを熱圧成型して作られており、振動板１の中央部には
ドーム形状部１ａが形成され、その周囲に平板リング形
状部１ｂが形成されている。振動板１を保持するための
ホルダ４にはパイプ状の胴部の下端から内側に平面状に
延びるストッパ４ａが形成されている。この実施例では
ストッパ４ａの幅を約１ｍｍとした。

【００１８】図４に示すように、ホルダ４のストッパ４
ａに当接するように下側のクッション部材５がホルダ４
内に挿入され、さらに、クッション部材５の上に振動板
１が挿入される。振動板１は熱圧成型後プレス加工によ
り余分の部分を切除すると共に最外径がホルダ４のパイ
プ状の胴部の内径寸法より僅かに小さい寸法とされてい
る。

【００１９】振動板１をホルダ４に挿入するときには振
動板１の平板リング形状部１ｂの外周部がガイドとな
り、ドーム形状部１ａが所定の公差内に設置され、平板
リング形状部１ｂの下にクッション部材５が配置された
状態となる。

【００２０】振動板１の設置後、さらに、図５に示すよ
うに上側のクッション部材６をホルダ４に挿入する。そ
の後、図６および図７に示すように、押えリング７を圧
入する。この実施例の場合、押えリング７は厚さ０．５
ｍｍのアルミニュームの板を加工したもので、外径寸法
はホルダ４の内径寸法に対応した圧入寸法としてある。

【００２１】押えリング７の外径をホルダ４の内径に合
わせ、ハンドプレスにて押えリング７を所定の深さに圧
入すると、クッション部材５およびクッション部材６が
所定量押し潰され、振動板１の平板リング形状部１ｂは
上下から所定の力で圧接される。すなわち、振動板１の
外周部が下側クッション部材５および上側クッション部
材６に挾持され、かつ所望の摩擦力を介して支持された
状態となる。

【００２２】この実施例の場合、適度の摩擦力を得るこ
とができるため、振動板１の平板リング形状部１ｂとク
ッション部材５およびクッション部材６との装着面に接
着剤を介在させなかったが、接着剤を併用してもよい。

【００２３】このように振動板１を支持したホルダ４は
従来例で説明したように図示していない支持部材に固定
され、さらに、面発光レーザ素子および受光素子が図示
していない支持部材に固定されており、面発光レーザ素
子で発光されたレーザ光は振動板１で反射され受光素子
で受光される。振動板１の位置により受光素子の受光量
が変化し機械的振動が電気信号に変換される。

【００２４】このように振動板１はコンプライアンスの
大きいクッション部材５およびクッション部材６を介し
てホルダ４に支持されているので振動板１とクッション
部材５、６との全体のコンプライアンスは大きくなり、
さらに、クッション部材５、６により弾性支持するため
に振動板１自体にサスペンション部を設ける必要がなく
光音響変換装置全体を小さくすることができる。

【００２５】実施例は以上のように構成されているが発
明はこれに限られず、例えば、振動板の中央部をドーム
形状とする代わりにコーン形状またはリブで補強された
薄板形状としてもこの発明の効果を得ることができる。

【００２６】

【発明の効果】この発明の光音響変換装置によれば、振
動板の外周部をクッション部材を介して支持したため振
動板とクッション部材との全体のコンプライアンスは大
きくなり、さらに、クッション部材により弾性支持する
ために振動板自体にサスペンション部を設ける必要がな
く光音響変換装置全体を小さくすることができる。

【００２７】また、振動板とクッション部材との全体の
コンプライアンスが大きいため、音圧による振動板の振
幅を増やすことになり、反射光の変化量が大きくなるた
め振幅の検出が極めて容易となる。さらに、クッション
部材の弾性率が小さいため、可聴音周波数での共振ピー
クが小さくなり、周波数特性が改善されるという効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例である光音響変換装置
の部材を示す分解断面図である。

【図２】同光音響変換装置の部材を示す断面図である。

【図３】この発明の第２の実施例である光音響変換装置
の部材を示す分解断面図である。

【図４】同光音響変換装置の組み立て段階を示す断面図
である。

【図５】同光音響変換装置の次の組み立て段階を示す断
面図である。

【図６】同光音響変換装置のさらに次の組み立て段階を
示す断面図である。

【図７】図６におけるＡ部拡大断面図である。

【図８】従来の光音響変換装置の部材を示す分解断面図
である。

【図９】同光音響変換装置を示す側面図である。

【図１０】従来の光音響変換装置の他の例を示す側面図
である。

【図１１】図１０におけるＢ部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 振動板、１ａ ドーム形状部、１ｂ 平板リング形
状部 ２ 支持リング ３ クッション部材 ４ ホルダ、４ａ ストッパ ５、６ クッション部材 ７ 押えリング ８ 面発光レーザ素子 ９ 受光素子 １０ 振動板 １１ 振動板、１１ａ ドーム形状部、１１ｂ サスペ
ンション部 １１ｃ 平板リング形状部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面発光レーザ素子と受光素子とに振動板
   を対向させて配置し、前記面発光レーザ素子から発光さ
   れ前記振動板で反射されたレーザ光を前記受光素子で受
   光させ、前記振動板の振動が前記受光素子の出力電流に
   変換される光音響変換装置において、前記振動板はドー
   ム形状、コーン形状またはリブで補強された薄板形状の
   中央部の周囲が平板リング形状部で囲まれた形状とし、
   前記平板リング形状部をクッション部材で支持したこと
   を特徴とする光音響変換装置。
2. 【請求項２】 面発光レーザ素子と受光素子とに振動板
   を対向させて配置し、前記面発光レーザ素子から発光さ
   れ前記振動板で反射されたレーザ光を前記受光素子で受
   光させ、前記振動板の振動が前記受光素子の出力電流に
   変換される光音響変換装置において、前記振動板はドー
   ム形状、コーン形状またはリブで補強された薄板形状の
   中央部の周囲が平板リング形状部で囲まれた形状とし、
   前記平板リング形状部を両面からクッション部材で挾持
   したことを特徴とする光音響変換装置。