JP2017220935A - 光マイクロフォン、そのプログラム、制御方法、および補聴器 - Google Patents
光マイクロフォン、そのプログラム、制御方法、および補聴器 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】
光学系の状態に応じて正確な音声復調が可能な光マイクロフォンを提供する。
【解決手段】
本発明の光マイクロフォンは、光波を放射する光源と、音圧によって変調する前記光波を受光する光検出器と、前記光検出器から、前記光波に関する受光パターンを取得する処理と、前記受光パターンを、予め記憶される特定の音圧に応じた標準の受光パターンと比較する処理と、前記受光パターンに一致或いは近似する前記標準の受光パターンを特定し、当該標準の受光パターンに応じた音圧を出力する処理と、を実行する制御装置と、を有する。
【選択図】 図1
光学系の状態に応じて正確な音声復調が可能な光マイクロフォンを提供する。
【解決手段】
本発明の光マイクロフォンは、光波を放射する光源と、音圧によって変調する前記光波を受光する光検出器と、前記光検出器から、前記光波に関する受光パターンを取得する処理と、前記受光パターンを、予め記憶される特定の音圧に応じた標準の受光パターンと比較する処理と、前記受光パターンに一致或いは近似する前記標準の受光パターンを特定し、当該標準の受光パターンに応じた音圧を出力する処理と、を実行する制御装置と、を有する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、光マイクロフォン、そのプログラム、制御方法、および補聴器に関するものである。
音波により発生する機械的変位を光学的に検出し、音声として復調する光マイクロフォンが知られている。光マイクロフォンは一般的には、音圧によって振動する振動板に光波を照射し、当該振動板の振動変位を反射光の光強度の変化として検出するものである。このような光マイクロフォンは、高い指向特性や耐ノイズ性を有するという特性から、広く応用が期待されている。
しかしながら、振動板の微小な振動変位の差分を検出する為には、振動板への入射光、及びその反射光の光路安定性が確保されていることが不可欠である。光学系に生じたずれによる光信号の変調は、全て振動板の変位として復調音声に影響するからである。従って、各光学系は常に高い光学精度が維持されていなければならない。そのため、光マイクロフォンには、様々な光学部品が導入されてきた。
特許文献1には、振動板への入射光、及びその反射光を伝達するための光ガイドを設けた光マイクロフォンが開示されている。また、特許文献2には、振動板への入射光を伝達するための光導波路と、特定方向に光波を集光する回折格子と、を有する光マイクロフォンが開示されている。
しかし当然ながら、これらの光学部品にも、光路安定性のために精度の高い設置技術や調整機構が求められる。特に小型化した製品においては電子顕微鏡レベルでの調整が必要とされ、その場合には高コスト化や、さらなる歩留まりの悪化が問題となる。また、外部衝撃や保持機構の劣化等により、製造後に位置ずれが生じる場合もあり、光学系に安定した精度を保つことは難しかった。
そこで本発明は、光学系の状態に応じた正確な音声復調が可能な光マイクロフォンを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の光マイクロフォンは、光波を放射する光源と、音圧によって変調する前記光波を受光する光検出器と、前記光検出器の出力信号から、前記光波の受光パターンを生成するパターン生成部と、前記受光パターンを、特定の音圧に応じた標準の受光パターンと比較し、前記受光パターンに対応する前記標準の受光パターンを特定して、当該標準の受光パターンに応じた音圧を出力させるパターン比較部と、を有する制御装置と、を備えることを特徴とする。
また、前記特定の音圧を発生させる音源を、さらに有し、前記パターン生成部は、前記音源の発生する音圧に応じた標準の受光パターンを生成することを特徴とする。
また、前記音圧を受けて振動し、前記光波を変調させる振動板を、さらに有し、前記光波は、前記振動板によって反射し、前記光検出器へと入射することを特徴とする。
また、前記光検出器上に、回折格子を有することを特徴とする。
また、前記振動板は、光透過性を有し、前記光波は、前記振動板を透過して、前記光検出器へと入射することを特徴とする。
また、前記振動板には、前記光波を変調する障害が形成されていることを特徴とする。
また、前記光検出器は、フォトダイオードを含むことを特徴とする。
また、前記光源を、複数含むことを特徴とする。
また、光マイクロフォンを制御するための制御装置のプログラムであって、前記プログラムは、光検出器の出力信号から、光波の受光パターンを生成するパターン生成ステップと、前記受光パターンを、特定の音圧に応じた標準の受光パターンと比較し、前記受光パターンに対応する前記標準の受光パターンを特定して、当該標準の受光パターンに応じた音圧を出力させるパターン比較ステップと、を前記制御装置に実行させることを特徴とする。
また、光マイクロフォンを制御するための制御方法であって、光検出器の出力信号から、光波の受光パターンを生成するパターン生成ステップと、前記受光パターンを、特定の音圧に応じた標準の受光パターンと比較し、前記受光パターンに対応する前記標準の受光パターンを特定して、当該標準の受光パターンに応じた音圧を出力させるパターン比較ステップと、を含むことを特徴とする。
また、上記に記載の光マイクロフォンを含む補聴器であることを特徴とする。
また、前記補聴器は、前記光マイクロフォンを、複数含んでいることを特徴とする。
本発明によれば、光学系の状態に応じた正確な音声復調が可能な光マイクロフォンを提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながらより具体的に説明する。
<第一の実施形態>
まず、本発明の第一の実施形態について説明する。図1は、本発明の第一の実施形態に係る光マイクロフォン10の断面図である。また図2は、光マイクロフォン10の機能構成図である。
まず、本発明の第一の実施形態について説明する。図1は、本発明の第一の実施形態に係る光マイクロフォン10の断面図である。また図2は、光マイクロフォン10の機能構成図である。
図1に示すように、光マイクロフォン10は、標準音波を発生させるための音源11と、振動板12と、振動板12に光を照射する光源13と、振動板12からの反射光を受光する光検出器14と、制御装置15と、スピーカ16と、筐体17と、を有している。なお、音源11、振動板12、光源13、光検出器14、制御装置15、及びスピーカ16の一部は、筐体17内に収められている。
音源11は、振動板12に向けて音波を発生する機構である。この音源11の発生する音波によって得られる光信号は、後述の制御装置15において実行される処理に用いられる。以下、音源11の発する音波を標準音波と称する。標準音波については、後述する。なお、音源11は筐体17の外部に設けられていてもよく、一定の距離を隔てて設置される出力端子を有していてもよい。
振動板12は、機械振動により音波を光信号に変換する音光変換系の機構である。具体的に、振動板12は、例えばダイアフラム状の膜であり、図示しない保持機構によって筐体17に懸架されている。このような機構によって振動板12は、外部からの音圧によって振動する。また、振動板12には後述の光源13からの放射光が照射されており、振動板12の振動によって放射光の光路は変化する。即ち、振動板12の変位に応じて放射光が変調されることとなり、当該放射光の反射光には、振動している振動板12の変位が表れる。この反射光は、光信号として後述の光電変換系(光検出器14)へと入射する。
光源13は、振動板12に向けて光を放射する機構である。具体的に、光源13は、例えば発光素子としての発光ダイオード(LED)等を備えている。LEDの放射光は振動板12へと入射し、振動板12に反射されて光検出器14へと至る。
光検出器14は、光を電気信号に変換する光電変換系の機構である。具体的に、光検出器14は、例えば受光素子として二次元方向に配列された複数のフォトダイオードを有している。ここではフォトダイオード群は、モノシリックに集積されたフォトダイオードアレイであるものとする。当該フォトダイオードアレイの各フォトダイオードは、その受光面に入射した光を、受光量に応じた電流に変換する。このようにして生じる電気信号により、反射光がフォトダイオードアレイ上に結像してもたらされる2次元像(以下、受光パターンと称する)を得ることができる。この受光パターンは、振動板12の変位に応じて変化するため、これを解析することにより振動板12を振動させている音波に関する情報を得ることができる。なお、フォトダイオードアレイの各フォトダイオードは、図示しない電流電圧変換回路によって上記得られた電流信号を電圧に変換し、増幅することが可能であるものとする。もちろん、電流電圧変換回路とは別に、増幅回路を設ける構成としてもよい。このように各受光セルにおいて得られた電気信号は、後述の制御装置15へと伝達される。
制御装置15は、音源11から出力される標準音波に基づき、入力音声に対する補正を行う。具体的に、制御装置15は、制御部151と、記憶部152と、出力部153と、を備えている。
制御部151は、音源制御部1511と、パターン生成部1512と、パターン比較部1513と、を有する。
音源制御部1511は、音源11を駆動する所定の電気信号を当該音源11に出力し、音源11に標準音波を発生させる。
パターン生成部1512は、フォトダイオードアレイの受光パターンを生成するパターン生成処理を実行する。具体的に、パターン生成部1512は、光検出器14から出力される電気信号を所定のサンプリング周期毎に取得し、当該光検出器14の各セルにおける受光量に応じた受光パターン生成する。なお、標準音波から得られた受光パターンは標準サンプルとして利用されるため、以下、特に標準パターンと称する。
また、パターン生成部1512は、得られた標準パターンの音圧に対応する電圧値を特定し、標準パターンと対応付けたパターンテーブル1521を、記憶部152に記憶させる。図6に、パターンテーブル1521の一例を示す。
パターン比較部1513は、受光パターンを標準パターンと比較するパターン比較処理を実行する。具体的には、パターン比較部1513は、得られた受光パターンをパターンテーブル1521に記憶される標準パターンと比較し、一致或いは近似する標準パターンを特定する。
また、パターン比較部1513は、特定された標準パターンに応じた電圧値をパターンテーブル1521から取得して、当該電圧値を出力部153へと出力する。
記憶部152には、パターンテーブル1521が含まれる。
出力部153は、例えばD/A変換器を含み、パターン比較部1513から取得した電圧値をアナログ信号へと変換し、スピーカ16へと出力する。
スピーカ16は、電気信号を音波に変換する電音変換系の機構である。具体的に、スピーカ16は、パターン比較部1513から出力された電気信号を音声に変換し、出力する。なお、音声信号や、後述するパターン変換信号値を外部に出力する出力端子を有していてもよい。
上述した制御装置15は、例えば、図9(コンピューター900のハードウェア構成の一例を示す構成図)に示すような、CPU(Central Processing Unit)910と、メモリー920と、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の外部記憶装置930と、を備えるコンピューター900で実現できる。
例えば、制御部151は、外部記憶装置930に記憶されている所定のプログラムをメモリー920にロードしてCPU910で実行することで実現可能である。記憶部152は、CPU910がメモリー920又は外部記憶装置930を利用することにより実現可能である。
また、コンピューター900は別途通信装置を備えていてもよい。その場合、上記の所定のプログラムは、通信装置を介してネットワークから、外部記憶装置930にダウンロードされ、それから、メモリー920上にロードされてCPU910により実行されるようにしてもよい。また、通信装置を介してネットワークから、メモリー920上に直接ロードされ、CPU910により実行されるようにしてもよい。また、コンピューター900が、記憶媒体から上記の所定のプログラムを、外部記憶装置930あるいはメモリー920にロードするようにしてもよい。
上記の図2の制御装置15の構成は、理解を容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。制御装置15の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、1つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、1つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。また、各構成要素の処理は、1つのプログラムで実現されてもよいし、複数のプログラムで実現されてもよい。
また、後述する各情報のテーブルは一例であり、図示する例に限られない。また、各情報は、テーブル構造に限られず、他のデータ構造であってもよい。
次に、上記の制御装置15で実現される動作について説明する。
図3は、音源制御部1511、及びパターン生成部1512の実行する処理の一例を示すフロー図である。なお、音源制御部1511は、電源がオンに切り替わり制御装置15が起動した場合、図示しない操作部を介して処理の開始指示が入力された場合等に、本フローを開始する。
本フローが開始されると、音源制御部1511は、音源11を駆動させる(ステップS11)。具体的に、音源制御部1511は、音源11を駆動するための所定の電気信号を出力し、音源11に標準音波を発生させる。そして、音源制御部1511は、パターン生成部1512に標準パターン生成要求を出力する。
なお標準音波はここでは、所定の正弦波で表される純音であるものとする。この標準音波はどのような周波数を有していても良く、例えば一般的な人間の可聴周波数(20Hz〜20kHz程度)の最少可聴周波数未満、即ち超低周波音を利用してもよい。超低周波音であれば、出力時に人の聴覚により認識されることが無い上、標準パターンを生成する際のサンプリング精度を向上させることができる。また標準音波の最大音圧値Vmは、光マイクロフォン10の使用時における入力音声の音圧の最大値にあわせることが望ましい。これはその用途にもよるため一概に決定されるものでは無いが、例えば日常生活においては音圧レベルで70〜120dB程度(実効値)における最大音圧値(瞬時値)である。しかしながら、超低周波音であっても音圧によっては共鳴等の現象が発生する可能性があるため、標準音波による障害が起こらない程度の音圧に抑えることが望ましい。
パターン生成部1512は、光検出器14による受光パターンを取得する(ステップS12)。具体的に、パターン生成部1512は、音源制御部1511からの標準パターン生成要求を受け付けると、標準音波の周波数に同期して光検出器14からの出力のサンプリングを開始する。なお、サンプリング周波数は、標準音波の有する周波数成分の帯域幅に対し、少なくとも2倍より高い周波数で行う。
図4に、標準音波の波形図の一例を示す。本例においては、標準音波はT0−T1までを1周期とし、サンプリングは標準音波の帯域幅に対し16倍の周波数で、t0−t15の各時点で行われる。具体的には、1周期が16秒の0.0625Hzの標準音波を利用する場合、サンプリング周波数は1Hzとなり、サンプリング周期は1秒となる。なお、サンプリング周波数が大きいほど、後述の補正精度は高まる。
なお、サンプリング間隔は、均等でなくてもよい。これは本来、光マイクロフォンは、小さな音(例えば、遠くの音や、小さな虫の音)を雑音がなく鮮明に再生するのに優れているが、小さな音を鮮明に再生するためには、小さな音の領域のパターンテーブルを綿密に作る必要がある。しかし、小さな音を再現するためにサンプリング間隔を小さくした場合に、そのサンプリング間隔のまま、大きな音の領域までのテーブルを作るとすると、膨大なデータを含むテーブルとなってしまうからである。また、後述のパターン比較処理にも時間が掛かり、変換処理に時間が掛かってしまう。
さらに、小さな音を対象にしていることにより、繊細な振動板の構造となり大きな音の場合は歪みが出やすくなる。これを改善する為に、コンデンサーマイクロフォンを備えていても良い。これにより、所定の音圧(例えば60db)より大きな音については、光マイクロフォンからの信号を遮断し、コンデンサーマイクロフォンにより取得した音声(音圧)を、再生に用いることができる。一方、所定の音圧以下の小さな音については、コンデンサーマイクロフォンからの信号を遮断して、光マイクロフォンで取得した音声(音圧)を、再生に用いる。
サンプリングについて具体的に説明する。パターン生成部1512は、t0−t15の各時点において、光検出器14のフォトダイオードアレイの各セルにおける受光量に応じた電圧値(受光パターン)を取得する。図5に、フォトダイオードアレイの受光パターンを概念的に説明する説明図を示す。図5は、t0−t15の各時点における各セルの受光量を模式的に表している。なお、図5では便宜上、フォトダイオードアレイは7×7のセルで表し、その色が濃いほど大きな受光量を感知しているものとする。
図4に示すように、t=t0の場合、音圧は0の状態である。ここからt=t4に向けて音圧が大きくなると、振動板12は光検出器14側に沈み込む。その後、t=t12に向けて音圧が小さくなると、振動板12は反発して光検出器14とは逆側に撓む。このような音圧に応じた振動板12の変位によって反射光が変調すると、図5に示すように、フォトダイオードアレイ上の2次元像もシフトする。パターン生成部1512は、このような各時点における二次元像をパターン化(例えば、図5におけるパターンA〜E)した、受光パターンを取得する。
そしてパターン生成部1512は、パターンテーブル1521を生成する(ステップS13)。具体的に、パターン生成部1512は、得られた受光パターンを標準パターンとしてパターンテーブル1521に格納する。また、パターン生成部1512は、標準パターンに対応付けて各時点における電圧の瞬時値v(t)をパターンテーブル1521に格納する。電圧v(t)は、標準音波のv(t)=Vmsin(ωt)=Vmsin(2πft)として求められる(標準音波の減衰については、本例では無視する)。なお、既にパターンテーブル1521が存在する場合には、これを更新する。
なお、パターンテーブル1521の形式は必ずしもこの限りではない。例えば、パターンの特徴ごとに各パターンをグループ化しても良い。その場合、後述するマッチング処理では、グループの中の予め定められた代表パターンに対するマッチングを行い、マッチングした場合に、そのグループ内での各パターンとマッチングを行うことになる。
次に、パターン比較部1513の実行する処理について説明する。図7は、パターン生成部1512、及びパターン比較部1513の実行する処理の一例を示すフロー図である。
まず、パターン生成部1512は、外部音声から受光パターンを生成する(ステップS21)。具体的に、パターン生成部1512は、標準パターンの生成処理の実行中以外の状態(標準音波が発生していない状態)においては、所定の間隔で外部音声から受光パターンを生成するマイクロフォンとしての処理を、常に実行している。なお、受光パターンの生成については、上記した標準音波が外部音声に代わるだけでほぼ同様の処理であるため省略する。生成された外部音声の受光パターンは、パターン比較部1513へと送られる。
パターン比較部1513は、受光パターンを標準パターンと比較するパターン比較処理を実行する(ステップS22)。具体的に、パターン比較部1513は、パターン生成部1512の生成した外部音声の受光パターンを取得すると、当該受光パターンをパターンテーブル1521に格納される標準パターンと比較する。なお、パターンマッチングはどのような方法を用いてもよい。また、全てのセルの画像を一括して比較してもよいし、特定のセルどうし(例えば、最も受光量の多いセル等)を比較してもよい。そして、パターン比較部1513は、一致、或いは最も類似する標準パターンを特定する。
なお、上記のマッチング手法は一例であり、どのような方法によって標準パターンを特定してもよい。例えば、前後のデータから近似値や平均値、あるいは、変化のパターンを算出しておき、パターン予測によって標準パターンを予測してもよい。
次に、パターン比較部1513は、パターンテーブル1521から、特定した標準パターンに応じた電圧v(t)を取得する(ステップS23)。
そして、パターン比較部1513は、取得した電圧v(t)を、出力部153へと出力して(ステップS24)、処理を終了する。なお、出力部153は、この電圧v(t)を印加するための電気信号を生成し、スピーカ16へと出力する。なおここでは、電圧v(t)はデジタル値であるため、D/A変換して出力されるものとする。
図8に、スピーカ16に印加される電気信号による復調音声の一例を示す波形図を示す。図8に示すように、上記の処理を所定の周期で連続して行うことで、復調音波が形成される。もちろん、受光パターンの取得を短い周期で実行するほど、より再現性の良い外部音声を復調することができる。
また、受光パターンからの音圧の特定は更新された標準パターンに基づいて行われるため、常に光学系のずれが補正された精度の高い復調音声の出力が可能となる。従って、光学系を原因とする復調不良が発生することがない。これにより、外部衝撃や経年劣化に強く、調整等を必要としない光マイクロフォンが実現できる。
<第二の実施形態>
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図10は、本発明の第二の実施形態に係る光マイクロフォン20の斜視図である。以下、上述の実施形態と同様の構成を有するものについては同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図10は、本発明の第二の実施形態に係る光マイクロフォン20の斜視図である。以下、上述の実施形態と同様の構成を有するものについては同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図10に示すように、光マイクロフォン20は、スリットマスク21を有している点で、第一の実施形態とは異なる。具体的に、光マイクロフォン20は、光検出器14上にスリットマスク21を有している。スリットマスク21は、矩形のスリットが等間隔に並ぶ透過型の回折格子であり、このようなスリットマスク21は振動板12による反射光を回折して自己結像させ、光検出器14の受光面に回折像を形成させる。
スリットマスク21により形成される回折像は、振動板12の僅かな変位によって大きく変動する。従ってパターンテーブル1521には、僅かな電圧(音圧)の差も受光パターンに大きく表れ、これが標準パターンとして記憶されることとなる。従って、制御装置15が受光パターンから標準パターンを特定する際、振動板12の微小な振動変位の差分を受光パターンから明確、かつ容易に識別でき、その結果高感度な音声復元が可能となる。
なお、このようなスリットマスク21は、必ずしもスリットマスク形状でなくともよく、どのような形状の回折格子であってもよい。また、光検出器14とスリットマスク21は、周知の半導体製造プロセスにより、一体的に製造することができる。
<第三の実施形態>
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図11は、本発明の第三の実施形態に係る光マイクロフォン30の斜視図である。
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図11は、本発明の第三の実施形態に係る光マイクロフォン30の斜視図である。
図11に示すように、光マイクロフォン30は、光導波板31を有している点で、上記実施形態とは異なる。具体的に、光マイクロフォン30は、振動板32と接続される光導波路としての光導波板31を備えている。このような光導波板31は例えば、透明金属やガラス基板、透明度の高い半導体基板などをレーザー加工や腐食するなどにより形成することができる。入光部や出光部の断面においてここでは長方形で各一個を示しているが、楕円形や三角形状でもよく、また複数であってもよい。
光源13は、この光導波板31に接して、或いはその内部に設けられており、光源13からの放射光は、光導波板31を通って振動板32へと至る。なお、振動板32も光導波板31と同様に光透過性を有し、光導波路として機能する。即ち、光導波板31から振動板32へと入射した光は、その振動により光路を変化させながら光検出器14へと出射される。
このようにして、光マイクロフォン30では、光源13からの入射光が振動板32中を透過することによって、その振動変位によって変調された出射光を得ることができる。よって、この出射光が光検出器14の受光面に形成する2次元像を受光パターンとして解析することによって、音声を復調することができる。
このような光マイクロフォン30によれば、光学系の位置を厳密に定めなくとも、光源13、光導波板31、振動板32を、一体に形成することで一定の位置に固定されるため、ずれが生じにくく、組み立て作業が大幅に容易になる。また、小さなスペースに部材を纏めることが可能となるため、装置の小型化が可能となる。
<第四の実施形態>
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図12は、本発明の第四の実施形態に係る光マイクロフォン40の斜視図である。
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図12は、本発明の第四の実施形態に係る光マイクロフォン40の斜視図である。
図12に示すように、光マイクロフォン40は、導波障害43を備えた振動板42を有している点で、上記実施形態とは異なる。具体的に、光マイクロフォン40は、振動板42の出射面側に、凹型の溝である導波障害43を複数備えている。
導波障害43は、光導波路を透過する光波を反射させてその光路を変化させる。このように、透過光に複雑な光路を取らせることにより、僅かな電圧(音圧)の差が受光パターンに大きく表れる。従って振動板42の微小な振動変位の差分を受光パターンから明確、かつ容易に識別でき、その結果高感度な音声復元が可能となる。
<第五の実施形態>
次に、本発明の第五の実施形態について説明する。図13は、本発明の第五の実施形態に係る光マイクロフォン50の斜視図である。
次に、本発明の第五の実施形態について説明する。図13は、本発明の第五の実施形態に係る光マイクロフォン50の斜視図である。
図13に示すように、光マイクロフォン50は、光源13からの放射光を、光透過性を有する振動板52に照射する点において上記実施形態とは異なる。具体的に、光マイクロフォン50は、光透過性の振動板52の一方の面に、光源13からの放射光を照射する。放射光は振動板52を透過する際、当該振動板52の振動変位により変調させられて、光検出器14の受光面に到達する。このような放射光が光検出器14に形成する2次元像を受光パターンとして解析することによって、音声を復調することができる。
<第六の実施形態>
次に、本発明の第六の実施形態について説明する。図14は、本発明の第六の実施形態に係る光マイクロフォン60の斜視図である。
次に、本発明の第六の実施形態について説明する。図14は、本発明の第六の実施形態に係る光マイクロフォン60の斜視図である。
図14に示すように、光マイクロフォン60は、導波障害63を備えた振動板62を有している点で、上記実施形態とは異なる。具体的に、光マイクロフォン60は、振動板62の出射面側に、凸型の導波障害63を複数備えている。
導波障害63は、例えば表面に複数の凸レンズをアレイ状に並べたインテグレーターレンズ状のものであり、光源からの光束を複数に分割してその光路を変化させる。このように、透過光に複雑な光路を取らせることにより、僅かな電圧(音圧)の差が受光パターンに大きく表れる。従って振動板42の微小な振動変位の差分を受光パターンから明確、かつ容易に識別でき、その結果、高感度な音声復元が可能となる。
なお、導波障害63は、光源の光の広がりなどによって適宜より好適な形状としてもよい。例えば、複数の同心円を描く一個のリング状の突起とすることができる。
以上、本発明に係る光マイクロフォンについて説明した。上記のように、本発明に係る光マイクロフォンは、標準音波に基づく標準パターンの作成とこれを利用した補正を行う。従って、光学系のずれを音声に反映させることなく、常により正確な音声復元を行うことができる。また、製造工程やその後に発生する光学系の位置ずれをハード面から補正する必要がなくなるため、メンテナンスフリーな製品を提供することができる。
本発明は、上記のような実施形態には制限されない。本発明の要旨を例示することを意図し、本発明を限定するものではない。多くの代替物、修正、変形例は当業者にとって明らかである。なお、上記各実施形態や変形例における各特徴をそれぞれ組み合わせて用いることもできる。
例えば、補正処理の方法は、受光パターンと標準パターンとの比較に限られない。具体的には、初期の標準パターンを予め記憶させておき、これを所定の時点における標準パターンと比較し、光検出器のセルごとに差分をマッピングした差分マップを作成しておく。そして、得られた受光パターンの各セルにおける電圧値に、上記差分をそれぞれ加えることで、補正を行ってもよい。このような方法によれば、受光パターンの取得時点毎に比較処理を行う必要がないため、処理負荷を減らすことができる。
また、光マイクロフォンの基本構成は必ずしも上記に限定されず、例えば、振動板を介さず、光波に直接音圧をぶつけてこれを変調させる構成としてもよい。また、音源は必ずしも内蔵されている必要はなく、外部音源を用いても良い。光源についても、必ずしもLEDである必要はなく、レーザー光を利用してもよい。受光素子についても、CCDやCMOSイメージセンサーを使用しても良い。
さらに、波長の異なる複数の光源を有していてもよく、またそれぞれの光をそれぞれのパターンテーブルとして有していてもよい。
さらに、本発明に係る光マイクロフォンは様々な分野に応用が可能であるが、例えば補聴器においてこれを使用することができる。本発明の光マイクロフォンを補聴器に応用する場合には、音の増幅について増幅器を用いないデジタルな制御が可能となる。例えば、パターンテーブル1521の電圧vの値を所望の増幅分だけ加算しておくことで、元の音声を増幅して復元することが可能となる。従って、従来のコンデンサーマイクで音を拾って増幅する際の、増幅器におけるS/N比の低下や熱雑音などの影響を排除することができる。
また、本発明の光マイクロフォンによれば、最大音量を制限したり、特定の音声を除去したりすることも可能となる。特定の音声の除去は、例えば、除去したい音声に応じた一連の標準パターンを登録しておき、この一連の標準パターンと一致或いは近似する一連の受光パターンが得られた際に、その音声は復元せずに排除するよう制御装置15に処理を実行させればよい。これにより、例えば機械音のような繰り返し音声等を除去することができる。
さらに、光マイクロフォンを複数使用することで、ステレオ効果から音の鳴る方向を検知しやすくなり、指向性も高まる。
なお、本構成は、プログラマブルDSP(digital signal processor)ベース・システムと組み合わせてもよい。また、光検出部を分離してパターン信号をコンピュータ(例えば、タブレット、スマートフォン、携帯電話等)に取り込み、これらの機器を制御装置として利用し、処理を行わせてもよい。その際、各機器のマイクや出力端子を利用する事もできる。
10・20・30・40・50・60:光マイクロフォン、11:音源、12・32・42・52・62:振動板、13:光源、14:光検出器、15:制御装置、151:制御部、1511:音源制御部、1512:パターン生成部、1513:パターン比較部、152:記憶部、1521:パターンテーブル、153:出力部、16:スピーカ、17:筐体、21:スリットマスク、31:光導波板、43:導波障害、63:導波障害、900…コンピューター、910…CPU、920…メモリー、930…外部記憶装置。
Claims (12)
- 光波を放射する光源と、
音圧によって変調する前記光波を受光する光検出器と、
前記光検出器の出力信号から、前記光波の受光パターンを生成するパターン生成部と、
前記受光パターンを、特定の音圧に応じた標準の受光パターンと比較し、前記受光パターンに対応する前記標準の受光パターンを特定して、当該標準の受光パターンに応じた音圧を出力させるパターン比較部と、を有する制御装置と、を備える
ことを特徴とする光マイクロフォン。 - 請求項1に記載の光マイクロフォンであって、
前記特定の音圧を発生させる音源を、さらに有し、
前記パターン生成部は、
前記音源の発生する音圧に応じた標準の受光パターンを生成する
ことを特徴とする光マイクロフォン。 - 請求項1又は2に記載の光マイクロフォンであって、
前記音圧を受けて振動し、前記光波を変調させる振動板を、さらに有し、
前記光波は、前記振動板によって反射し、前記光検出器へと入射する
ことを特徴とする光マイクロフォン。 - 請求項1から3の何れか一項に記載の光マイクロフォンであって、
前記光検出器上に、回折格子を有する
ことを特徴とする光マイクロフォン。 - 請求項3又は4に記載の光マイクロフォンであって、
前記振動板は、光透過性を有し、
前記光波は、前記振動板を透過して、前記光検出器へと入射する
ことを特徴とする光マイクロフォン。 - 請求項5に記載の光マイクロフォンであって、
前記振動板には、前記光波を変調する障害が形成されている
ことを特徴とする光マイクロフォン。 - 請求項1から6の何れか一項に記載の光マイクロフォンであって、
前記光検出器は、フォトダイオードを含む
ことを特徴とする光マイクロフォン。 - 請求項1から7の何れか一項に記載の光マイクロフォンであって、
前記光源を、複数含む
ことを特徴とする光マイクロフォン。 - 光マイクロフォンを制御するための制御装置のプログラムであって、
前記プログラムは、
光検出器の出力信号から、光波の受光パターンを生成するパターン生成ステップと、
前記受光パターンを、特定の音圧に応じた標準の受光パターンと比較し、前記受光パターンに対応する前記標準の受光パターンを特定して、当該標準の受光パターンに応じた音圧を出力させるパターン比較ステップと、を前記制御装置に実行させる
ことを特徴とするプログラム。 - 光マイクロフォンを制御するための制御方法であって、
光検出器の出力信号から、光波の受光パターンを生成するパターン生成ステップと、
前記受光パターンを、特定の音圧に応じた標準の受光パターンと比較し、前記受光パターンに対応する前記標準の受光パターンを特定して、当該標準の受光パターンに応じた音圧を出力させるパターン比較ステップと、を含む
ことを特徴とする制御方法。 - 請求項1から8の何れか一項に記載の光マイクロフォンを含む補聴器。
- 請求項11に記載の補聴器であって、
前記光マイクロフォンを、複数含んでいる
ことを特徴とする補聴器。
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WO2021131311A1 (ja) * | 2019-12-25 | 2021-07-01 | 株式会社デンソー | 圧電素子、圧電装置、および圧電素子の製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005318462A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Toshiba Corp | 音響電気変換素子 |
US20120250909A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | Karl Grosh | Acoustic transducer with gap-controlling geometry and method of manufacturing an acoustic transducer |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005318462A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Toshiba Corp | 音響電気変換素子 |
US20120250909A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | Karl Grosh | Acoustic transducer with gap-controlling geometry and method of manufacturing an acoustic transducer |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021131528A1 (ja) * | 2019-12-25 | 2021-07-01 | 株式会社デンソー | 圧電素子、圧電装置、および圧電素子の製造方法 |
JPWO2021131528A1 (ja) * | 2019-12-25 | 2021-07-01 | ||
WO2021131311A1 (ja) * | 2019-12-25 | 2021-07-01 | 株式会社デンソー | 圧電素子、圧電装置、および圧電素子の製造方法 |
JP7156558B2 (ja) | 2019-12-25 | 2022-10-19 | 株式会社デンソー | 圧電素子、圧電装置、および圧電素子の製造方法 |
TWI795701B (zh) * | 2019-12-25 | 2023-03-11 | 日商電裝股份有限公司 | 壓電元件、壓電裝置及壓電元件之製造方法 |
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