JP2002243537A

JP2002243537A - 振動検出装置

Info

Publication number: JP2002243537A
Application number: JP2001034573A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miyazawa; 寛宮澤; Yoshikazu Oka; 好和岡
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2002-08-28
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: EP1367855A1; US20040067005A1; JP3951613B2; US7114395B2; EP1367855A4; DE02711415T1; DE60222744D1; WO2002065812A1; DE60222744T2; EP1367855B1

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化及び指向性に優れかつ鏡面を必要とし
ない光検出型マイクロホン１０を提供する。【解決手段】振動板２７は音圧を受けて振動する。光
導波路２８は振動板２７の直径に沿って形成され、振動
板２７との一体的な光導波路２８の振動により、光導波
路２８から外部への漏れ光量が変化し、光導波路２８の
両端の光伝送量が変化する。光導波路２８は、一端側よ
り発光素子２０から光を入射され、他端側において受光
素子２４へ出射する。は、受光素子２４は入射光量に関
係する電気信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばマイクロホ
ン等に適用可能である振動検出装置に関し、詳しくは光
を利用して振動を検出する振動検出装置に関するもので
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。仕切り板７５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７
６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ＡＰ
Ｃ８６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９
０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９
０、及び無色透明蓋９８を介して鏡面としての振動板８
９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８
９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振動
検出装置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
振動検出装置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大きく、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ＬｉＮ
Ｏ₃）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１
０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１
９は、振動板２７を両側から挟み込み内側に円形開口３
７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ＩＣ
４０，４１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２
０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２
７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４
７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２７
ｄ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２
７ｅ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２７
ｇ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１７
ｈ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２
７ｈ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１
２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

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、前記振動板の振動変
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
ていることを特徴とする振動検出装置。
【請求項２】前記光導波路は、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
れていることを特徴とする請求項１記載の振動検出装
置。
【請求項３】前記光導波路は、その変形に伴い外部へ
の光漏れ量が変化する程度に前記振動板の振動方向への
径を小さくされていることを特徴とする請求項１記載の
振動検出装置。
【請求項４】前記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
れていることを特徴とする請求項記１載の振動検出装
置。
【請求項５】前記光導波路は、その延び方向へ不連続
部分を備え、前記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ことを特徴と
する請求項１記載の振動検出装置。
【請求項６】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、及び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、を有し
ていることを特徴とする振動検出装置。
【請求項７】前記光導波路の前記通過部分は、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ことを特徴とする請求項６記載の
振動検出装置。
【請求項８】前記光導波路の前記通過部分は連続して
おり、前記光導波路は、前記通過部分における外部への
光漏れ量が前記通過部分の撓み量に応じて変化する程度
に、前記振動体の振動方向への前記通過部分の径を小さ
く設定されていることを特徴とする請求項６記載の振動
検出装置。
【請求項９】前記光導波路の前記通過部分は連続して
おり、前記光導波路の前記通過部分の屈折率は、前記通
過部分における外部への光漏れ量が前記通過部分の撓み
量に応じて変化するように、不均一に設定されているこ
とを特徴とする請求項６記載の振動検出装置。
【請求項１０】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６記載の振動検出装置。
【請求項１１】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板であり、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、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６又は１０記載の振動検出装置。
【請求項１２】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板であり、前記光導波路保持体は、
前記振動板の厚さ方向へ異なる個所に複数個、配置さ
れ、前記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ことを特徴とする請求項６〜９
のいずれかに記載の振動検出装置。
【請求項１３】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６〜１２のいずれかに記載の振動
検出装置。
【請求項１４】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１
３記載の振動検出装置。
【請求項１５】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１３
又は１４記載の振動検出装置。
【請求項１６】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１３又は１４２記載の振動
検出装置。