JPH08265262A - Optical microphone - Google Patents
Optical microphoneInfo
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- JPH08265262A JPH08265262A JP7065861A JP6586195A JPH08265262A JP H08265262 A JPH08265262 A JP H08265262A JP 7065861 A JP7065861 A JP 7065861A JP 6586195 A JP6586195 A JP 6586195A JP H08265262 A JPH08265262 A JP H08265262A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、光マイクロホンに関
し、特に、レーザ光線が音波と接触することにより発生
する回折波ないしは偏向波を利用した光マイクロホンに
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical microphone, and more particularly to an optical microphone that utilizes a diffracted wave or a deflected wave generated when a laser beam comes into contact with a sound wave.
【０００２】[0002]
【従来の技術】音波および超音波の検出もしくは測定に
は、電磁型マイクロホン，静電型マイクロホン，圧電素
子などのように、電気機械的な原理に基づくものが良く
知られている。これらのマイクロホン類は、危険な場所
や高電磁界環境下、あるいは、防爆地域などへ適用する
ことが困難であつた。また、この種のマイクロホンは、
固定された物体を集音場所に設置しなければならないの
で、音場を乱したり、設置条件に制約を受けることも多
い。2. Description of the Related Art For detection or measurement of sound waves and ultrasonic waves, electromagnetic microphones, electrostatic microphones, piezoelectric elements and the like based on electromechanical principles are well known. It was difficult to apply these microphones to dangerous places, high electromagnetic field environments, or explosion-proof areas. Also, this kind of microphone
Since a fixed object has to be installed at the sound collecting place, it often disturbs the sound field and is restricted by the installation conditions.
【０００３】さらに、この種のマイクロホンは、機械的
振動部分を有しているので、多数回の繰り返し使用で、
その特性が変化したり、あるいは、非常に強力な音波が
入力すると、振動部分が破壊する恐れもあった。ところ
で、このような従来の電気機械的なマイクロホンの欠点
を解消するための手段として、例えば、平成６年度の応
用物理学会九州支部講演会の講演予稿集（1993年10月発
行）には、レーザ光線が音波と接触した際に発生する回
折波ないしは偏向波を利用することで、音波を検出しよ
うとする光マイクロホンの可能性が示唆されている。Further, since this type of microphone has a mechanical vibrating part, it can be repeatedly used many times,
If the characteristics change or a very strong sound wave is input, the vibrating part may be destroyed. By the way, as a means for solving such a drawback of the conventional electromechanical microphone, for example, in the proceedings of the 1994 Kyushu Chapter Lecture of the Applied Physics Society (issued in October 1993), laser It has been suggested that an optical microphone may detect a sound wave by utilizing a diffracted wave or a deflected wave generated when a light ray comes into contact with a sound wave.
【０００４】この講演予稿集に開示されている実験内容
は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源部から発射されたレーザ光線
に、スピーカを介して音波を接触させ、発生した回折波
ないしは偏向波の信号をホトダイオードで検出し、検出
された信号の処理には、トラッキングスコープないしは
ロックインアンプが使用されている。この実験は、音波
の最小検出レベルを確認するために行なわれたものであ
って、音波としては、人間の単一音声やコロナ放電音も
実施したことが記載されている。しかしながら、この講
演予稿集に開示されている内容で実用的な光マイクロホ
ンを構成する際には、以下に説明する技術的な課題があ
った。The contents of the experiment disclosed in this lecture proceedings are that a laser beam emitted from a He-Ne laser light source unit is contacted with a sound wave through a speaker, and a signal of a generated diffracted wave or a deflected wave is generated by a photodiode. A tracking scope or a lock-in amplifier is used to process the detected signal. This experiment was conducted to confirm the minimum detection level of the sound wave, and it is described that a single human voice or a corona discharge sound was also performed as the sound wave. However, in constructing a practical optical microphone with the contents disclosed in this lecture proceedings, there were technical problems described below.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】すなわち、前述した予
稿集に開示されている実験装置では、発生する回折波な
いしは偏向波が非常に微弱なものであって、ノイズの中
に隠れて検出が非常に困難であるとの認識に基づいてお
り、そのため、こういう場合の常套手段であるロックイ
ンアンプを使用して信号の検出を行なっている。また、
同様な認識からスペクトラムアナライザを使用して、微
弱信号の確認を行なっていた。That is, in the experimental apparatus disclosed in the above-mentioned proceedings, the generated diffracted wave or deflected wave is very weak, and it is hidden in the noise and the detection is extremely difficult. However, the lock-in amplifier, which is a conventional means in such a case, is used for signal detection. Also,
Based on the same recognition, a weak signal was confirmed using a spectrum analyzer.
【０００６】ところが、このようなロックインアンプを
使用すると、音波発生源からの参照波を入力しなければ
ならないが、自然発生波のように参照波を採ることがで
きない場合もあり、その構成をそのまま光マイクロホン
として採用することはできなかった。本発明者らは、上
述した実験を繰り返すことにより、レーザ光線が音波と
接触することによって発生する回折波ないしは偏向波に
は、相互に位相が反転している２つの成分が存在してお
り、これらをそのまま受光，検出すると検出信号が非常
に微弱になることを知得し、この知得に基づいて本発明
を完成したものであって、その目的とするところは、実
用的な光マイクロホンを提供することにある。However, when such a lock-in amplifier is used, a reference wave from a sound wave source must be input. However, there are cases where the reference wave cannot be taken as in the case of a naturally occurring wave. It could not be directly adopted as an optical microphone. By repeating the above-described experiment, the present inventors found that the diffracted wave or the deflected wave generated by the contact of the laser beam with the sound wave has two components whose phases are mutually inverted, It is known that the detection signal becomes very weak if they are received and detected as they are, and the present invention has been completed based on this knowledge. The purpose is to find a practical optical microphone. To provide.
【０００７】また、別の目的として、多種，多様の指向
性を簡単に持たせることができる光マイクロホンを提供
することにある。Another object of the present invention is to provide an optical microphone which can easily have various directivities.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第一発明は、所定波長のレーザ光線を発射するレー
ザ光源部と、前記レーザ光線を所定の幅にビーム整形す
る出射系光学部品と、前記出射系光学部品から出射さ
れ、空気中を伝播した前記レーザ光線を受光する受光系
光学部品と、前記受光系光学部品から出射されたレーザ
光線から、当該レーザ光線が空気中を伝播する際に、音
波または超音波と接触することで発生する回折波ないし
は偏向波を検出して電気信号に変換する光電変換素子と
を備え、前記光電変換素子は、前記回折波ないしは偏向
波の相互に位相が反転している２つの成分のうち、いず
れか一方のみを受光するように設置したことを特徴とす
る。また、第二発明は、所定波長のレーザ光線を発射す
るレーザ光源部と、前記レーザ光線を所定の幅にビーム
整形する出射系光学部品と、前記出射系光学部品から出
射され、空気中を伝播した前記レーザ光線を受光する受
光系光学部品と、前記受光系光学部品から出射されたレ
ーザ光線から、当該レーザ光線が空気中を伝播する際
に、音波または超音波と接触することで発生する回折波
ないしは偏向波を検出して電気信号に変換する光電変換
素子とを備え、前記光電変換素子は、前記回折波ないし
は偏向波の相互に位相が反転している２つの成分を個別
に受光する一対から構成され、いずれか一方の光電変換
素子の出力信号の位相を逆位相に変換して、他方の光電
変換素子の出力信号に合成することを特徴とする。前記
出射系光学部品と前記受光系光学部品との間の前記レー
ザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡を設置して、一端
が開放された周回する２次元平面状に形成することがで
きる。また、前記出射系光学部品と前記受光系光学部品
との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡
を設置して、閉塞された周回する２次元平面状に形成す
ることができる。さらに、前記出射系光学部品と前記受
光系光学部品との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、
複数の反射鏡を設置して、３次元空間状に形成すること
ができる。In order to achieve the above object, the first invention is a laser light source section for emitting a laser beam of a predetermined wavelength, and an emission system optical component for beam-shaping the laser beam into a predetermined width. A laser beam emitted from the emission system optical component and receiving the laser beam propagated in the air, and a laser beam emitted from the light reception system optical component, when the laser beam propagates in the air. A photoelectric conversion element for detecting a diffracted wave or a deflection wave generated by contact with a sound wave or an ultrasonic wave and converting the diffracted wave or the deflection wave into an electric signal. It is characterized in that it is installed so as to receive only one of the two components of which is inverted. A second invention is a laser light source unit that emits a laser beam having a predetermined wavelength, an emission system optical component that beam-shapes the laser beam into a predetermined width, and a laser beam emitted from the emission system optical component and propagated in the air. Diffraction generated by contact with a sound wave or an ultrasonic wave when the laser beam propagates in the air from a light receiving system optical component that receives the laser beam and a laser beam emitted from the light receiving system optical component. A photoelectric conversion element for detecting a wave or a deflection wave and converting it into an electric signal, wherein the photoelectric conversion element individually receives two components of the diffracted wave or the deflection wave whose phases are mutually inverted. It is characterized in that the phase of the output signal of one of the photoelectric conversion elements is converted into an opposite phase and is combined with the output signal of the other photoelectric conversion element. An in-air propagation path of the laser beam between the emission system optical component and the light reception system optical component may be formed in a two-dimensional plane shape with one end open by surrounding a plurality of reflecting mirrors. it can. Further, the air propagation path of the laser beam between the emission system optical component and the light reception system optical component may be formed in a closed two-dimensional planar shape by installing a plurality of reflecting mirrors. it can. Further, the air propagation path of the laser beam between the emission system optical component and the light receiving system optical component,
A plurality of reflecting mirrors can be installed to form a three-dimensional space.
【０００９】[0009]
【作用】上記構成の光マイクロホンによれば、光電変換
素子は、レーザ光源部から発射されて、出射系光学部品
でビーム整形されたレーザ光線が空気中を伝播する際
に、音波（超音波）と接触することで発生する回折波な
いしは偏向波の相互に位相が反転している２つの成分の
うち、いずれか一方のみを受光するように設置されるの
で、検出信号の微弱化が回避される。また、請求項２の
発明によれば、光電変換素子は、レーザ光源部から発射
されて、出射系光学部品でビーム整形されたレーザ光線
が空気中を伝播する際に、音波（超音波）と接触するこ
とで発生する回折波ないしは偏向波の相互に位相が反転
している２つの成分を個別に受光する一対から構成さ
れ、いずれか一方の光電変換素子の出力信号の位相を逆
位相に変換して、他方の光電変換素子の出力信号に合成
するので、検出信号の出力が大きくなる。さらに、請求
項３の構成によれば、出射系光学部品と受光系光学部品
との間のレーザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡を設
置して、一端が開放された周回する２次元平面状に形成
されているので、開放された方向の音波（超音波）のみ
を集音したりすることができる。また、請求項４の構成
によれば、出射系光学部品と受光系光学部品との間のレ
ーザ光線の気中伝播路は、複数の反射鏡を設置して、閉
塞された周回する２次元平面状に形成されているので、
内部の音波（超音波）のみを集音したりすることかでき
る。またさらに、請求項５の構成によれば、出射系光学
部品と受光系光学部品との間の前記レーザ光線の気中伝
播路は、複数の反射鏡を設置して、３次元空間状に形成
されているので、３次元空間全体を集音領域としたりす
ることが可能になる。According to the optical microphone having the above-described structure, the photoelectric conversion element emits a sound wave (ultrasonic wave) when the laser beam emitted from the laser light source section and beam-shaped by the emission system optical component propagates in the air. Since it is installed so as to receive only one of the two components of the diffracted wave or the deflected wave which are generated by coming into contact with each other and whose phases are mutually inverted, weakening of the detection signal is avoided. . According to the second aspect of the invention, the photoelectric conversion element emits a sound wave (ultrasonic wave) when the laser beam emitted from the laser light source section and beam-shaped by the emission system optical component propagates in the air. It is composed of a pair that individually receives two components of a diffracted wave or a deflected wave that are generated when they come into contact with each other, and converts the phase of the output signal of either one of the photoelectric conversion elements to the opposite phase. Then, since it is combined with the output signal of the other photoelectric conversion element, the output of the detection signal becomes large. Further, according to the configuration of claim 3, a plurality of reflecting mirrors are installed in the air propagation path of the laser beam between the emission system optical component and the light receiving system optical component, and one end is opened to rotate 2. Since it is formed in a three-dimensional plane, it is possible to collect only sound waves (ultrasonic waves) in the open direction. Further, according to the structure of claim 4, in the air propagation path of the laser beam between the emission system optical component and the light reception system optical component, a plurality of reflecting mirrors are installed and a closed two-dimensional plane. Since it is formed in a shape,
It is possible to collect only internal sound waves (ultrasonic waves). Further, according to the structure of claim 5, the air propagation path of the laser beam between the emission system optical component and the light reception system optical component is formed in a three-dimensional space by installing a plurality of reflecting mirrors. As a result, the entire three-dimensional space can be used as the sound collection area.
【００１０】[0010]
【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照して詳細に説明する。図１は、本発明にかかる光
マイクロホンの原理構成を示すブロック図である。同図
に示す光マイクロホンは、レーザ光源部１と、出射系光
学部品２と、受光系光学部品３と、光電変換素子４とを
有しており、出射系光学部品２と受光系光学部品３との
間がレーザ光線Ｌの気中伝播路５となっていて、この伝
播路５中で、レーザ光線Ｌに音波または超音波が接触さ
せられる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the principle configuration of an optical microphone according to the present invention. The optical microphone shown in the figure includes a laser light source unit 1, an emission system optical component 2, a light receiving system optical component 3, and a photoelectric conversion element 4, and the emission system optical component 2 and the light receiving system optical component 3 are included. The laser beam L is propagated in the air between the point and the point where the laser beam L is contacted with a sound wave or an ultrasonic wave.
【００１１】また、光電変換素子４で電気信号に変換さ
れた出力信号は、信号処理部６に入力されて、必要な信
号処理が施され、その後、解析機器やスピーカなどに送
出される。本発明の光マイクロホンで使用できるレーザ
光線Ｌは、可視領域から赤外領域まで広範囲のものが使
用でき、任意波長のレーザ光線Ｌを用途に合わせて選択
する。Further, the output signal converted into an electric signal by the photoelectric conversion element 4 is input to the signal processing unit 6 and subjected to necessary signal processing, and then sent to an analyzing device, a speaker or the like. The laser beam L that can be used in the optical microphone of the present invention can be in a wide range from the visible region to the infrared region, and the laser beam L having an arbitrary wavelength is selected according to the application.
【００１２】レーザ光源部１から発射されたレーザ光線
Ｌは、出射系光学部品２にビーム整形されて、気中伝播
路５に放出される。このときのレーザ光線Ｌのビーム径
は、空間を伝播させる条件を考慮すると、伝播路５の長
さによっても異なるが、例えば、直径が数ｍｍから数十
ｍｍ程度の範囲が望ましい。出射系光学部品２から出射
されたレーザ光線Ｌが、伝播路５中で音波または超音波
と接触すると、その場所で回折波が発生する。この場
合、レーザ光線Ｌのビーム径に対して、音波（超音波）
の波長が非常に長い場合には、この回折波は、偏向波と
呼ばれる状態に変化する。この回折波ないしは偏向波の
周波数は、レーザ光線Ｌに比べて被測定波動の周波数分
だけドップラーシフトしている。The laser beam L emitted from the laser light source unit 1 is beam-shaped by the emission system optical component 2 and emitted to the air propagation path 5. Although the beam diameter of the laser beam L at this time varies depending on the length of the propagation path 5 in consideration of the conditions for propagating in the space, for example, a diameter of several millimeters to several tens of millimeters is desirable. When the laser beam L emitted from the emission system optical component 2 comes into contact with a sound wave or an ultrasonic wave in the propagation path 5, a diffracted wave is generated at that location. In this case, a sound wave (ultrasonic wave) is generated for the beam diameter of the laser beam L.
When the wavelength of is very long, this diffracted wave changes into a state called a polarized wave. The frequency of the diffracted wave or the deflected wave is Doppler-shifted by the frequency of the measured wave as compared with the laser beam L.
【００１３】本発明では、この回折波ないしは偏向波を
検出することにより音波（超音波）の情報を得るもので
ある。発生した回折波ないしは偏向波は、レーザ光線Ｌ
とともに伝播し、受光系光学部品３に受光されて、その
後光電変換素子４により電気信号に変換される。図２
は、本発明のより具体的な構成例であって、同図に示す
光マイクロホンの具体例では、出射系光学部品２は、２
つのレンズ２１，２２から構成されている。また、受光
系光学部品３は、３のレンズ３１，３２，３３から構成
されている。さらに、光電変換素子４は、光ダイオード
４１で構成されている。これらの各構成部品は、レーザ
光源部１から発射されるレーザ光線Ｌと光軸がほぼ一致
するように直線上に配置されている。In the present invention, the information of the sound wave (ultrasonic wave) is obtained by detecting the diffracted wave or the deflected wave. The generated diffracted wave or polarized wave is the laser beam L
It is propagated together with the light, is received by the light receiving system optical component 3, and is then converted into an electric signal by the photoelectric conversion element 4. Figure 2
Is a more specific configuration example of the present invention. In the specific example of the optical microphone shown in FIG.
It is composed of two lenses 21 and 22. The light receiving system optical component 3 is composed of three lenses 31, 32, and 33. Further, the photoelectric conversion element 4 is composed of a photodiode 41. Each of these components is arranged on a straight line so that the optical axis of the laser beam L emitted from the laser light source unit 1 substantially coincides with the optical axis.
【００１４】レーザ光源部１から発射されたレーザ光線
Ｌは、レンズ２１，２２により集光，拡散されて所定径
のビームに整形され、受光系光学部品３のレンズ３１に
入射する。この実施例の受光系光学部品３は、フーリエ
光学系を構成していて、この光学部品３を通過したレー
ザ光線Ｌは、フーリエ変換されて光ダイオード４１に入
射する。The laser beam L emitted from the laser light source section 1 is condensed and diffused by the lenses 21 and 22 to be shaped into a beam having a predetermined diameter, and is incident on the lens 31 of the light receiving system optical component 3. The light receiving system optical component 3 of this embodiment constitutes a Fourier optical system, and the laser beam L that has passed through this optical component 3 is Fourier transformed and enters the photodiode 41.
【００１５】すなわち、受光系光学部品３の第１番目の
レンズ３１によりレーザ光線Ｌがフーリエ変換され、そ
れ以後のレンズ３２，３３によりビームサイズが光ダイ
オード４１の受光面積よりも十分大きくなるように調整
される。回折波ないしは偏向波は、レーザ光線Ｌの透過
ビームの中心軸を対称軸としてレッドシフト波とブルー
シフト波とが左右に１個ずつ存在し、両者がお互いに位
相が反転しており、両者を光ダイオード４１で取り込む
と、相殺されて非常に微弱な出力しか得られない。That is, the laser beam L is Fourier transformed by the first lens 31 of the light receiving system optical component 3, and the beam size is made sufficiently larger than the light receiving area of the photodiode 41 by the subsequent lenses 32 and 33. Adjusted. In the diffracted wave or the deflected wave, one red-shift wave and one blue-shift wave exist on the left and right with the central axis of the transmitted beam of the laser beam L as the axis of symmetry, and the phases of the two are inverted with each other. When captured by the photo diode 41, they are offset and only a very weak output is obtained.
【００１６】そこで、本実施例では、いずれか一方の成
分のみを取り込むように、透過ビームの中心軸からオフ
セットした位置に光ダイオード４１を設置している。回
折波ないしは偏向波の成分を抽出するには、例えば、光
ダイオード４１で透過レーザ光線を局部成分として、ホ
モダイン検波すると、被測定波動の周波数で振動する電
気信号が得られる。Therefore, in this embodiment, the photodiode 41 is installed at a position offset from the central axis of the transmitted beam so as to take in only one of the components. In order to extract the component of the diffracted wave or the polarized wave, for example, homodyne detection is performed by the photodiode 41 with the transmitted laser beam as the local component, and an electric signal oscillating at the frequency of the measured wave is obtained.
【００１７】さて、以上のように構成された光マイクロ
ホンによれば、出射系光学部品３でビーム整形されたレ
ーザ光線ｌが空気中を伝播する際に、音波（超音波）と
接触することで発生する回折波ないしは偏向波の相互に
位相が反転している２つの成分のうち、いずれか一方の
みを受光するように光ダイオード４１が設置されるの
で、検出信号の微弱化が回避され、実用的な光マイクロ
ホンとすることが可能になる。According to the optical microphone configured as described above, the laser beam 1 beam-shaped by the emission system optical component 3 comes into contact with a sound wave (ultrasonic wave) when propagating in the air. Since the photodiode 41 is installed so as to receive only one of the two components of the generated diffracted wave or deflected wave whose phases are mutually inverted, weakening of the detection signal is avoided, and it is practically used. Optical microphone.
【００１８】図３は、本発明にかかる光マイクロホンの
第２実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相
当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省略
し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に示
した光マイクロホンでは、光電変換素子４として光ダイ
オード４１，４２を２個使用している。一方の光ダイオ
ード４１は、上記実施例と同じ位置に設置され、回折波
ないしは偏向波の相互に位相が反転している２つの成分
のうちの一方を検出する。FIG. 3 shows a second embodiment of the optical microphone according to the present invention. The same or corresponding parts as those of the above-mentioned embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only the characteristic points will be explained. In the optical microphone shown in the figure, two photodiodes 41 and 42 are used as the photoelectric conversion element 4. One photodiode 41 is installed at the same position as in the above embodiment, and detects one of the two components of the diffracted wave or the deflected wave whose phases are mutually inverted.
【００１９】他方の光ダイオード４２は、透過ビームの
中心軸から逆の方向にオフセットした位置にあって、他
方の成分のみを検出するようになっており、この光ダイ
オード４２には、検出した信号を１８０°位相転換する
位相変換器４３が接続されていて、位相変換された出力
信号が光ダイオード４１の出力信号と合成されるように
なっている。The other photodiode 42 is located at a position offset from the central axis of the transmitted beam in the opposite direction, and is designed to detect only the other component. Is connected to a phase converter 43 for phase-shifting the output signal by 180 ° so that the output signal whose phase has been converted is combined with the output signal of the photodiode 41.
【００２０】このように構成された光マイクロホンによ
れば、光電変換素子４は、回折波ないしは偏向波の相互
に位相が反転している２つの成分を個別に受光する一対
の光ダイオード４１，４２から構成され、一方の光ダイ
オード４２の出力信号の位相を逆位相に位相変換器４２
で変換して、他方の光ダイオード４１の出力信号と合成
するので、検出信号の出力が大きくなる。According to the optical microphone configured as described above, the photoelectric conversion element 4 has a pair of photodiodes 41 and 42 for individually receiving two components of the diffracted wave or the deflected wave whose phases are mutually inverted. And a phase converter 42 for converting the phase of the output signal of the one photodiode 42 into an opposite phase.
Is converted and combined with the output signal of the other photodiode 41, the output of the detection signal becomes large.
【００２１】図４は、本発明にかかる光マイクロホンの
第３実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相
当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省略
し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に示
した光マイクロホンでは、レーザ光線Ｌの空気中伝播路
５に、一対の反射鏡７，７を、レーザ光線Ｌに対して４
５°の角度で設置し、レーザ光源部１および出射系光学
部品２と、受光系光学部品３および光電変換素子４と
が、平行に設置できるように構成されている。FIG. 4 shows a third embodiment of an optical microphone according to the present invention. The same or corresponding parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only the characteristic points will be explained. In the optical microphone shown in the figure, a pair of reflecting mirrors 7, 7 are provided in the air propagation path 5 of the laser beam L for the laser beam L.
The laser light source unit 1 and the emission system optical component 2, and the light receiving system optical component 3 and the photoelectric conversion element 4 can be installed in parallel at an angle of 5 °.
【００２２】このように構成すると、上記実施例の作用
効果に加えて、全長が短くなるので、マイクロホンヘッ
ド８の外形形状を大きくすることなく、コンパクトに収
納することができる。図５は、本発明にかかる光マイク
ロホンの第４実施例を示しており、上記実施例と同一も
しくは相当する部分には、同符号を付してその詳細な説
明を省略し、以下にその特徴点についてのみ説明する。
同図に示した光マイクロホンでは、出射系光学部品２と
受光系光学部品３との間のレーザ光線Ｌの気中伝播路５
ａは、複数の反射鏡７a1〜７a8をレーザ光線Ｌに対して
所要の角度で設置して、一端が開放された周回する多角
形の２次元平面状に形成されている。With this structure, in addition to the effects of the above-described embodiment, the overall length is shortened, so that the microphone head 8 can be compactly housed without enlarging its outer shape. FIG. 5 shows a fourth embodiment of the optical microphone according to the present invention. The same or corresponding parts as those of the above-mentioned embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only the points will be described.
In the optical microphone shown in the figure, the air propagation path 5 of the laser beam L between the emission system optical component 2 and the light receiving system optical component 3
a is a plurality of reflectors 7 a1 to 7-a8 placed at a required angle with respect to the laser beam L, and is formed in a two-dimensional planar polygons orbiting having one open end.
【００２３】このような形状に気中伝播路５ａを形成す
ると、この伝播路５ａの外部から加えられる音波（超音
波）により発生する回折波（偏向波）は、相互に相殺さ
れるが、開放された方向の音波（超音波）は、相殺され
ないので、この方向の音波（超音波）のみを集音したり
することができ、集音方向に指向性を持たせることが可
能になる。When the air propagation path 5a is formed in such a shape, diffracted waves (deflection waves) generated by sound waves (ultrasonic waves) applied from the outside of the propagation path 5a cancel each other out, but they are opened. Since the sound waves (ultrasonic waves) in the generated direction are not canceled, it is possible to collect only the sound waves (ultrasonic waves) in this direction, and it becomes possible to give directivity to the sound collecting direction.
【００２４】なお、図５に示した実施例で、一端開放部
を閉塞した周回状に伝播路を形成すると、この伝播路の
外部から加えられる音波（超音波）を相殺し、その内部
側から加えられる音波（超音波）のみを集音したりする
こともできる。図６は、本発明にかかる光マイクロホン
の第５実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは
相当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省
略し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に
示した光マイクロホンでは、出射系光学部品２と受光系
光学部品３との間のレーザ光線Ｌの気中伝播路５ｂは、
複数の反射鏡７b1〜７b4をレーザ光線Ｌに対して所要の
角度で設置して、３次元空間状に形成されている。In the embodiment shown in FIG. 5, when the propagation path is formed in a circular shape with the open end closed, the sound wave (ultrasonic wave) applied from the outside of the propagation path is canceled out and the sound wave is applied from the inside. It is also possible to collect only the applied sound wave (ultrasonic wave). FIG. 6 shows an optical microphone according to a fifth embodiment of the present invention. The same or corresponding portions as those in the above-mentioned embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only the points will be described. In the optical microphone shown in the figure, the air propagation path 5b of the laser beam L between the emission system optical component 2 and the light receiving system optical component 3 is
A plurality of reflecting mirrors 7 b1 to 7 b4 are installed at a required angle with respect to the laser beam L to form a three-dimensional space.
【００２５】なお、この場合、立方体の各角部に反射鏡
やハーフミラーを設置すると、立方体の各辺上を気中伝
播路とすることも可能である。この実施例では、３個の
反射鏡７b1〜７b4が、立方体状の空間の上部側の２の各
角部に設置されている。このような形状に気中伝播路５
ａを形成すると、３次元空間全体を集音領域としたりす
ることが可能になる。In this case, if a reflecting mirror or a half mirror is installed at each corner of the cube, each side of the cube can be used as an air propagation path. In this embodiment, three reflecting mirrors 7 b1 to 7 b4 are installed at each of the two corners on the upper side of the cubic space. The air propagation path 5 having such a shape
When a is formed, the entire three-dimensional space can be used as the sound collection area.
【００２６】図７は、本発明にかかる光マイクロホンの
第６実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相
当する部分には、同符号を付してその詳細な説明を省略
し、以下にその特徴点についてのみ説明する。同図に示
した光マイクロホンでは、出射系光学部品２と受光系光
学部品３とを、矩形状の円筒レンズで構成し、気中伝播
路５ｔがシート状になるようにしている。FIG. 7 shows an optical microphone according to a sixth embodiment of the present invention. Parts which are the same as or correspond to those in the above-mentioned embodiment are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Only the characteristic points will be explained. In the optical microphone shown in the figure, the emission system optical component 2 and the light reception system optical component 3 are constituted by rectangular cylindrical lenses, and the air propagation path 5t is formed into a sheet shape.
【００２７】このような形状に気中伝播路５ｃを形成す
ると、細いビーム状の伝播路に比べて、検出感度を改善
したりすることができる。なお、上記実施例では、光電
変換素子４として光ダイオード４１を採用した例を示し
たが、本発明の実施はこれに限定されることはなく、例
えば、ホトトランジスタを使用することも可能である。When the air propagation path 5c is formed in such a shape, the detection sensitivity can be improved as compared with the thin beam propagation path. In the above embodiment, the photodiode 41 is adopted as the photoelectric conversion element 4, but the embodiment of the present invention is not limited to this. For example, a phototransistor can be used. .
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明によれば実用的な光マイクロホンが得られる。As described above in detail in the embodiments,
According to the present invention, a practical optical microphone can be obtained.
【図１】本発明にかかる光マイクロホンの原理構成を示
すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a principle configuration of an optical microphone according to the present invention.
【図２】図１の光マイクロホンの具体例を示す構成説明
図である。2 is a configuration explanatory view showing a specific example of the optical microphone of FIG.
【図３】本発明にかかる光マイクロホンの第２実施例を
示す構成説明図である。FIG. 3 is a structural explanatory view showing a second embodiment of the optical microphone according to the present invention.
【図４】本発明にかかる光マイクロホンの第３実施例を
示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a third embodiment of the optical microphone according to the present invention.
【図５】本発明にかかる光マイクロホンの第４実施例を
示す構成説明図である。FIG. 5 is a structural explanatory view showing a fourth embodiment of the optical microphone according to the present invention.
【図６】本発明にかかる光マイクロホンの第５実施例を
示す構成説明図である。FIG. 6 is a structural explanatory view showing a fifth embodiment of the optical microphone according to the present invention.
【図７】本発明にかかる光マイクロホンの第６実施例を
示す構成説明図である。FIG. 7 is a structural explanatory view showing a sixth embodiment of the optical microphone according to the present invention.
１ レーザ光源部 ２ 出射系光学部品 ２１，２２ レンズ ３ 受光系光学部品 ３１，３２，３３ レンズ ４ 光電変換素子 ４１ 光ダイオード ５ 気中伝播路 ７ 反射鏡 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source part 2 Emission system optical components 21, 22 Lens 3 Light receiving system optical components 31, 32, 33 Lens 4 Photoelectric conversion element 41 Photodiode 5 Air propagation path 7 Reflector
Claims (5)
光源部と、 前記レーザ光線を所定の幅にビーム整形する出射系光学
部品と、 前記出射系光学部品から出射され、空気中を伝播した前
記レーザ光線を受光する受光系光学部品と、 前記受光系光学部品から出射されたレーザ光線から、当
該レーザ光線が空気中を伝播する際に、音波または超音
波と接触することで発生する回折波ないしは偏向波を検
出して電気信号に変換する光電変換素子とを備え、 前記光電変換素子は、前記回折波ないしは偏向波の相互
に位相が反転している２つの成分のうち、いずれか一方
のみを受光するように設置したことを特徴とする光マイ
クロホン。1. A laser light source unit for emitting a laser beam of a predetermined wavelength, an emission system optical component for beam-shaping the laser beam into a predetermined width, and the emission system optical component emitted from the emission system optical component and propagated in the air. A light receiving system optical component for receiving a laser beam, and a laser beam emitted from the light receiving system optical component, when the laser beam propagates in the air, a diffracted wave or generated by contact with a sound wave or an ultrasonic wave. A photoelectric conversion element that detects a deflection wave and converts the deflection wave into an electric signal is provided. The photoelectric conversion element is configured so that only one of the two components of the diffracted wave or the deflection wave whose phases are mutually inverted is provided. An optical microphone that is installed to receive light.
光源部と、 前記レーザ光線を所定の幅にビーム整形する出射系光学
部品と、 前記出射系光学部品から出射され、空気中を伝播した前
記レーザ光線を受光する受光系光学部品と、 前記受光系光学部品から出射されたレーザ光線から、当
該レーザ光線が空気中を伝播する際に、音波または超音
波と接触することで発生する回折波ないしは偏向波を検
出して電気信号に変換する光電変換素子とを備え、 前記光電変換素子は、前記回折波ないしは偏向波の相互
に位相が反転している２つの成分を個別に受光する一対
から構成され、いずれか一方の光電変換素子の出力信号
の位相を逆位相に変換して、他方の光電変換素子の出力
信号に合成することを特徴とする光マイクロホン。2. A laser light source section for emitting a laser beam of a predetermined wavelength, an emission system optical component for beam-shaping the laser beam into a predetermined width, and the emission system optical component which is emitted from the emission system optical component and propagated in the air. A light receiving system optical component for receiving a laser beam, and a laser beam emitted from the light receiving system optical component, when the laser beam propagates in the air, a diffracted wave or generated by contact with a sound wave or an ultrasonic wave. A photoelectric conversion element that detects a deflection wave and converts it into an electric signal is provided, and the photoelectric conversion element includes a pair that individually receives two components of the diffracted wave or the deflection wave whose phases are mutually inverted. The optical microphone is characterized in that the phase of the output signal of one of the photoelectric conversion elements is converted into an opposite phase and is combined with the output signal of the other photoelectric conversion element.
品との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、複数の反射
鏡を設置して、一端が開放された周回する２次元平面状
に形成することを特徴とする請求項１または２記載の光
マイクロホン。3. An in-air propagation path of the laser beam between the emission system optical component and the light receiving system optical component is provided with a plurality of reflecting mirrors and has a circular two-dimensional planar shape with one end open. The optical microphone according to claim 1 or 2, wherein the optical microphone is formed on the optical microphone.
品との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、複数の反射
鏡を設置して、閉塞された周回する２次元平面状に形成
することを特徴とする請求項１または２記載の光マイク
ロホン。4. An air propagation path of the laser beam between the emission system optical component and the light receiving system optical component is formed in a closed two-dimensional planar shape by installing a plurality of reflecting mirrors. The optical microphone according to claim 1, wherein:
品との間の前記レーザ光線の気中伝播路は、複数の反射
鏡を設置して、３次元空間状に形成することを特徴とす
る請求項１または２記載の光マイクロホン。5. An air propagation path of the laser beam between the emission system optical component and the light receiving system optical component is formed in a three-dimensional space by installing a plurality of reflecting mirrors. The optical microphone according to claim 1 or 2.
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| JPH08265262A true JPH08265262A (en) | 1996-10-11 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3543101B2 (en) |
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|---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-03-24 JP JP06586195A patent/JP3543101B2/en not_active Expired - Fee Related
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