JP3911433B2

JP3911433B2 - Optical acoustoelectric signal converter

Info

Publication number: JP3911433B2
Application number: JP2002094033A
Authority: JP
Inventors: 崇博今井; 良雄坂本
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003299197A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光学式音響電気信号変換装置に係わり、特に、装置を小型化することが可能な光学式音響電気信号変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学式音響電気信号変換装置の構成を図７に示す。図に示す印刷配線板１には光源および受光素子からなる光信号検出素子１２が固定されている。光信号検出素子１２を覆うように印刷配線板１に固定されたパッケージ筐体１３には振動板３が固定されている。さらに、パッケージ筐体１３を覆うように製品カバー１６が印刷配線板１に締着されている。
【０００３】
パッケージ筐体１３と印刷配線板１で囲まれた空間はパッケージ筐体１３の上面に設けられた穴、製品カバー１６に設けられた穴および印刷配線板１に設けられた穴１ａ、１ａ…により外部に連通している。印刷配線板１の上面のパッケージ筐体１３の外側には光源駆動回路１４および増幅・信号特性調整回路１５が固定されている。
【０００４】
光信号検出素子１２の光源から放射された光は振動板３で反射され光信号検出素子１２の受光素子で受光される。受光素子の出力は増幅・信号特性調整回路１５により増幅され、さらに周波数特性が調整されて電気信号が出力される。このようにして外部からの音響により振動する振動板３の機械的振動が電気信号に変換される。
【０００５】
上記した従来の光学式音響電気信号変換装置では印刷配線板１の上に光信号検出素子１２、光源駆動回路１４、増幅・信号特性調整回路１５を実装し、また印刷配線板１に穴をあけるために実装面積が大きくなる上に、個々の部品の寸法誤差および配置の位置の誤差が集積して安定した性能が得られなかった。また、組み立て工数が増大していた。
【０００６】
また、振動板の後方にコイルや電極板を配置する従来の音響電気信号変換装置では構造上指向特性の制御のためにキャビティを可変としても効果が上がらず、指向特性を改善するために検出装置を複数使用し増幅回路を可変にする等、小型化しにくいという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
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、装置を小型化することが可能であり、製造工程が簡素化され、安定した性能の得られる光学式音響電気信号変換装置を提供することである。
【０００８】
この発明の他の目的は、小型化が可能であり、しかも指向特性を有効に制御することが可能な光学式音響電気信号変換装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の光学式音響電気信号変換装置は、光源から放射された光を振動板で反射させて受光素子に入射させ前記振動板が受けた音響を電気信号に変える光学式音響電気信号変換装置において、光源および受光素子が固定されるリードフレームを実装するパッケージに開口部を設け、さらに、前記開口部の開口面積を連続して増減させるためのルーバと前記ルーバを回動するマイクロモータを設け、前記リードフレームの表面に前記光源および受光素子を固定し裏面に前記受光素子出力の増幅・信号特性調整回路を固定したものである。
【００１０】
また、この発明の光学式音響電気信号変換装置は、光源から放射された光を振動板で反射させて受光素子に入射させ前記振動板が受けた音響を電気信号に変える光学式音響電気信号変換装置において、光源および受光素子が固定されるリードフレームを実装するパッケージに開口部を設け、さらに、前記開口部の開口面積を連続して増減させるためのルーバと前記ルーバを回動する形状記憶合金を設け、前記リードフレームの表面に前記光源および受光素子を固定し裏面に前記受光素子出力の増幅・信号特性調整回路を固定したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施例である光学式音響電気信号変換装置を図面に基づいて説明する。図１はこの発明の参考例である光学式音響電気信号変換装置を示す正断面図、図２は同光学式音響電気信号変換装置を示す側断面図、図３（ａ）同光学式音響電気信号変換装置のリードフレームを示す平面図、図３（ｂ）は同リードフレームを示す底面図である。
【００１２】
図に示す印刷配線基板１に固定されるパッケージ筐体２にはリードフレーム９および振動板３が固定され、振動板３の上部はパッケージ筐体２に取り付けられたカバー７で覆われている。カバー７はさらに製品ケース１６で覆われている。
【００１３】
カバー７および製品ケース１６の振動板３の上面を覆う位置に穴が設けられている。パッケージ筐体２には振動板３の下側の側面にも開口部２ａ、２ａが形成され、振動板３とパッケージ筐体２に囲まれた空間を外部に連通させている。
【００１４】
外部からの音は製品ケース１６およびカバー７の穴から振動板３に伝えられ振動板３を振動させる。このとき振動板３内部の空間は外部に連通されているため、振動板３のコンプライアンスが大きくなる。
【００１５】
振動板３の振動を電気信号に変換させる半導体レーザ素子からなる光源４およびフォトダイオードからなる受光素子５がリードフレーム９の表面に実装され、リードフレーム９の裏面には光源駆動回路および増幅・信号特性調整回路６が実装されている。図３（ａ）にリードフレーム９の表面を示し、図３（ｂ）にリードフレーム９の裏面を示している。図に示すように光源４、受光素子５および光源駆動回路および増幅・信号特性調整回路６はボンディングワイヤ１０により端子に接続されている。
【００１６】
このように実装された光源４、受光素子５、光源駆動回路および増幅・信号特性調整回路６はカバー７に取り付けられたガラス８により密封されている。光源４からの光は振動板３で反射されて受光素子５で受光される。このようにして音響が受光素子５の電気信号に変換され、さらに、増幅・信号特性調整回路６により増幅および周波数調整されて出力される。
【００１７】
このように、光源４、受光素子５および光源駆動回路および増幅・信号特性調整回路６はパッケージ筐体２に固定されるリードフレームに実装され、パッケージ筐体２に振動板内部のキャビティを外部に連通させる開口部が設けられているので、装置が小型化されると共に寸法誤差が小さくなり、さらに、製造工程が簡素化される。結果として外来ノイズを受けにくくなり、動作が安定する。なお、増幅・信号特性調整回路６にＤＳＰ等の信号処理回路を追加すれば、検出器自体で多機能な処理が可能となる。
【００１８】
図４はこの発明の実施例である光学式音響電気信号変換装置を示す断面図、図５は図４におけるＡ−Ａ断面図である。図４および図５において、この発明の参考例と同様の部材には同一の符号が付されており、その詳細な説明を省略する。この例ではこの発明の参考例におけるパッケージ筐体２の開口部２ａ、２ａにルーバー１１が設けられており、他の構成はこの発明の参考例と同様である。
【００１９】
ルーバー１１の軸１１ａは図示していないマイクロモータまたはソレノイドにより回動され、ルーバー１１、１１により開口部２ａ、２ａの開口面積が可変できる。ルーバー１１の軸１１ａを電流により温度が変化する形状記憶合金により回動させてもよい。
【００２０】
ルーバー１１、１１を全開とすると、図６（ａ）に示すようにこの光学式音響電気信号変換装置は８の字指向特性となる。開口部を閉じていくに従い図６（ｂ）に示すように前方の指向特性が広がり初め、側面にあった無感部分が後方に移動する。さらに、開口部を閉じると図６（ｃ）に示すように後方の感度が減少する。開口部を完全に閉じてしまうと、図６（ｄ）に示すように指向性が殆どなくなる。
【００２１】
このようにこの実施例では、光学式音響電気信号変換装置を小型化して、しかも簡単な構成により指向特性の制御が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明の光学式音響電気信号変換装置によれば、光源、受光素子および増幅・信号特性調整回路がパッケージ筐体に固定されるリードフレームに実装され、パッケージ筐体に振動板内部のキャビティを外部に連通させる開口部が設けられているので、装置が小型化されると共に寸法誤差が小さくなり、動作が安定し、さらに、製造工程が簡素化される。
【００２３】
また、パッケージに開口部を設け、前記開口部の開口面積を増減させたので、光学式音響電気信号変換装置を小型化して、しかも簡単な構成により指向特性の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の参考例である光学式音響電気信号変換装置を示す正断面図である。
【図２】同光学式音響電気信号変換装置を示す側断面図である。
【図３】図３（ａ）同光学式音響電気信号変換装置のリードフレームを示す平面図、図３（ｂ）は同リードフレームを示す底面図である。
【図４】この発明の実施例である光学式音響電気信号変換装置を示す断面図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】同光学式音響電気信号変換装置の指向特性を示す図である。
【図７】従来の光学式音響電気信号変換装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１印刷配線板、１ａ開口部
２パッケージ筐体、２ａ開口部
３振動板
４光源
５受光素子
６光源駆動回路および増幅・信号特性調整回路
７カバー
８ガラス
９リードフレーム
１０ボンディングワイヤ
１１ルーバー、１１ａ軸
１２光信号検出素子
１３パッケージ筐体
１４光源駆動回路
１５増幅・信号特性調整回路
１６製品ケース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical acoustoelectric signal converter, and more particularly to an optical acoustoelectric signal converter capable of downsizing the apparatus.
[0002]
[Prior art]
The configuration of a conventional optical acoustoelectric signal converter is shown in FIG. An optical signal detection element 12 including a light source and a light receiving element is fixed to the printed wiring board 1 shown in the figure. The vibration plate 3 is fixed to the package housing 13 fixed to the printed wiring board 1 so as to cover the optical signal detection element 12. Further, a product cover 16 is fastened to the printed wiring board 1 so as to cover the package housing 13.
[0003]
A space surrounded by the package housing 13 and the printed wiring board 1 is formed by a hole provided in the upper surface of the package housing 13, a hole provided in the product cover 16, and holes 1 a, 1 a... Provided in the printed wiring board 1. It communicates with the outside. A light source drive circuit 14 and an amplification / signal characteristic adjustment circuit 15 are fixed to the outside of the package housing 13 on the upper surface of the printed wiring board 1.
[0004]
Light emitted from the light source of the optical signal detection element 12 is reflected by the diaphragm 3 and received by the light receiving element of the optical signal detection element 12. The output of the light receiving element is amplified by the amplification / signal characteristic adjustment circuit 15, and the frequency characteristic is further adjusted to output an electric signal. Thus, the mechanical vibration of the diaphragm 3 that vibrates due to external sound is converted into an electrical signal.
[0005]
In the conventional optical acoustoelectric signal converter described above, the optical signal detection element 12, the light source drive circuit 14, and the amplification / signal characteristic adjustment circuit 15 are mounted on the printed wiring board 1, and a hole is formed in the printed wiring board 1. For this reason, the mounting area is increased, and the dimensional errors and the position errors of the individual components are integrated, so that stable performance cannot be obtained. In addition, the assembly man-hour has increased.
[0006]
In addition, the conventional acoustoelectric signal converter in which a coil or an electrode plate is disposed behind the diaphragm does not work even if the cavity is made variable for the purpose of controlling the directivity, and the detection device is used to improve the directivity. There is a problem that it is difficult to reduce the size, for example, by using a plurality of amplifiers and making the amplifier circuit variable.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an optical sound that can reduce the size of the apparatus, simplifies the manufacturing process, and provides stable performance. An electrical signal converter is provided.
[0008]
Another object of the present invention is to provide an optical acoustoelectric signal converter capable of being miniaturized and capable of effectively controlling directivity.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The optical acoustoelectric signal converter of the present invention is an optical acoustoelectric signal converter that reflects light emitted from a light source by a diaphragm and enters a light receiving element to convert the sound received by the diaphragm into an electric signal. An opening is provided in a package for mounting a lead frame to which a light source and a light receiving element are fixed; a louver for continuously increasing or decreasing the opening area of the opening; and a micromotor for rotating the louver. The light source and the light receiving element are fixed to the front surface of the lead frame, and the amplification / signal characteristic adjustment circuit for the light receiving element output is fixed to the back surface.
[0010]
The optical acoustoelectric signal converter according to the present invention is an optical acoustoelectric signal converter that reflects light emitted from a light source by a diaphragm and enters a light receiving element to convert sound received by the diaphragm into an electric signal. In the apparatus, an opening is provided in a package for mounting a lead frame to which a light source and a light receiving element are fixed , and a louver for continuously increasing or decreasing the opening area of the opening and a shape memory alloy for rotating the louver The light source and the light receiving element are fixed to the front surface of the lead frame, and the amplification / signal characteristic adjusting circuit for the output of the light receiving element is fixed to the back surface .
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An optical acoustoelectric signal converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front sectional view showing an optical acoustoelectric signal converter as a reference example of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view showing the optical acoustoelectric signal converter, and FIG. FIG. 3B is a plan view showing the lead frame of the signal conversion device, and FIG. 3B is a bottom view showing the lead frame.
[0012]
A lead frame 9 and a diaphragm 3 are fixed to a package housing 2 fixed to the printed wiring board 1 shown in the figure, and an upper portion of the diaphragm 3 is covered with a cover 7 attached to the package housing 2. The cover 7 is further covered with a product case 16.
[0013]
A hole is provided at a position covering the upper surface of the diaphragm 3 of the cover 7 and the product case 16. Openings 2a and 2a are also formed in the package housing 2 on the lower side surface of the diaphragm 3, and the space surrounded by the diaphragm 3 and the package housing 2 is communicated with the outside.
[0014]
Sound from the outside is transmitted to the diaphragm 3 from the hole of the product case 16 and the cover 7 to vibrate the diaphragm 3. At this time, since the space inside the diaphragm 3 communicates with the outside, the compliance of the diaphragm 3 increases.
[0015]
A light source 4 composed of a semiconductor laser element that converts vibrations of the diaphragm 3 into an electrical signal and a light receiving element 5 composed of a photodiode are mounted on the surface of the lead frame 9. A characteristic adjustment circuit 6 is mounted. FIG. 3A shows the front surface of the lead frame 9, and FIG. 3B shows the back surface of the lead frame 9. As shown in the figure, the light source 4, the light receiving element 5, the light source driving circuit, and the amplification / signal characteristic adjusting circuit 6 are connected to terminals by bonding wires 10.
[0016]
The light source 4, the light receiving element 5, the light source driving circuit, and the amplification / signal characteristic adjusting circuit 6 mounted in this manner are sealed with glass 8 attached to the cover 7. Light from the light source 4 is reflected by the diaphragm 3 and received by the light receiving element 5. In this way, the sound is converted into an electric signal of the light receiving element 5 and further amplified and frequency-adjusted by the amplification / signal characteristic adjustment circuit 6 and output.
[0017]
As described above, the light source 4, the light receiving element 5, the light source driving circuit, and the amplification / signal characteristic adjustment circuit 6 are mounted on the lead frame fixed to the package housing 2, and the cavity inside the diaphragm is externally attached to the package housing 2. Since the opening to be communicated is provided, the apparatus is miniaturized, the dimensional error is reduced, and the manufacturing process is simplified. As a result, it becomes difficult to receive external noise and the operation is stabilized. If a signal processing circuit such as a DSP is added to the amplification / signal characteristic adjustment circuit 6, the detector itself can perform multi-functional processing.
[0018]
4 is a cross-sectional view showing an optical acoustoelectric signal converter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4 and 5, members similar to those in the reference example of the present invention are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In this example, the louvers 11 are provided in the openings 2a, 2a of the package housing 2 in the reference example of the present invention, and other configurations are the same as those of the reference example of the present invention .
[0019]
The shaft 11a of the louver 11 is rotated by a micromotor or a solenoid (not shown), and the opening areas of the openings 2a and 2a can be varied by the louvers 11 and 11. You may rotate the axis | shaft 11a of the louver 11 with the shape memory alloy from which temperature changes with an electric current.
[0020]
When the louvers 11 are fully opened, the optical acoustoelectric signal converter has an 8-shaped directivity as shown in FIG. As the opening is closed, as shown in FIG. 6B, the front directivity starts to spread, and the insensitive part on the side moves rearward. Furthermore, when the opening is closed, the rear sensitivity decreases as shown in FIG. When the opening is completely closed, the directivity is almost lost as shown in FIG.
[0021]
Thus, in this embodiment, the optical acoustoelectric signal converter can be downsized and the directivity can be controlled with a simple configuration.
[0022]
【The invention's effect】
According to the optical acoustoelectric signal converter of the present invention, the light source, the light receiving element, and the amplification / signal characteristic adjustment circuit are mounted on the lead frame fixed to the package casing, and the cavity inside the diaphragm is externally attached to the package casing. Since the opening for communicating with is provided, the apparatus is miniaturized, the dimensional error is reduced, the operation is stabilized, and the manufacturing process is simplified.
[0023]
In addition, since the opening is provided in the package and the opening area of the opening is increased or decreased , the optical acoustoelectric signal converter can be downsized and the directivity can be controlled with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view showing an optical acoustoelectric signal converter as a reference example of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view showing the same optical acoustoelectric signal converter.
FIG. 3A is a plan view showing a lead frame of the optical acoustoelectric signal converter, and FIG. 3B is a bottom view showing the lead frame.
4 is a sectional view showing an optical acoustoelectric signal converter is a real施例of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing directivity characteristics of the optical acoustoelectric signal converter.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional optical acoustoelectric signal converter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printed wiring board, 1a Opening part 2 Package housing, 2a Opening part 3 Diaphragm 4 Light source 5 Light receiving element 6 Light source drive circuit and amplification / signal characteristic adjustment circuit 7 Cover 8 Glass 9 Lead frame 10 Bonding wire 11 Louver, 11a Axis 12 Optical Signal Detection Element 13 Package Case 14 Light Source Drive Circuit 15 Amplification / Signal Characteristic Adjustment Circuit 16 Product Case

Claims

In an optical acoustoelectric signal conversion device that reflects light emitted from a light source by a diaphragm and enters the light receiving element to convert sound received by the diaphragm into an electric signal, a lead frame to which the light source and the light receiving element are fixed is provided. An opening is provided in the package to be mounted, and further, a louver for continuously increasing and decreasing the opening area of the opening and a micromotor for rotating the louver are provided, and the light source and the light receiving element are provided on the surface of the lead frame. An optical acoustoelectric signal converter characterized in that the light receiving element output amplification / signal characteristic adjusting circuit is fixed on the rear surface.

In an optical acoustoelectric signal conversion device that reflects light emitted from a light source by a diaphragm and enters the light receiving element to convert sound received by the diaphragm into an electric signal, a lead frame to which the light source and the light receiving element are fixed is provided. An opening is provided in a package to be mounted, a louver for continuously increasing or decreasing the opening area of the opening and a shape memory alloy for rotating the louver are provided, and the light source and the light receiving element are provided on the surface of the lead frame. And an amplifying / signal characteristic adjusting circuit for output of the light receiving element is fixed on the rear surface .