JPH10308998A - マイクロホン装置 - Google Patents
マイクロホン装置Info
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- JPH10308998A JPH10308998A JP11707397A JP11707397A JPH10308998A JP H10308998 A JPH10308998 A JP H10308998A JP 11707397 A JP11707397 A JP 11707397A JP 11707397 A JP11707397 A JP 11707397A JP H10308998 A JPH10308998 A JP H10308998A
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- Japan
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- diaphragm
- light
- laser
- microphone
- microphone device
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- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 オーディオ信号のセンシング領域を拡大する
ことができるマイクロホン装置を提供することを目的と
するものである。 【解決手段】 このマイクロホン装置は、レーザ光源か
ら発せされたレーザ光から戻り光の生じない2つの光路
4、5を形成し、2つの光路4、5からのレーザ光の干
渉縞の検出を行う干渉計を構成したマイクロホン装置に
おいて、2つの光路のうちの一方の光路、または両方の
光路に振動板8からの反射路を設けたことにより、振動
板8の配置を自由に選ぶことができ、ダイナミックレン
ジおよび周波数特性を、従来のダイナミック方式やコン
デンサ方式、等のアナログ方式に対して、無限に近く拡
大するものである。
ことができるマイクロホン装置を提供することを目的と
するものである。 【解決手段】 このマイクロホン装置は、レーザ光源か
ら発せされたレーザ光から戻り光の生じない2つの光路
4、5を形成し、2つの光路4、5からのレーザ光の干
渉縞の検出を行う干渉計を構成したマイクロホン装置に
おいて、2つの光路のうちの一方の光路、または両方の
光路に振動板8からの反射路を設けたことにより、振動
板8の配置を自由に選ぶことができ、ダイナミックレン
ジおよび周波数特性を、従来のダイナミック方式やコン
デンサ方式、等のアナログ方式に対して、無限に近く拡
大するものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばオーディオ
信号の検出に適用して好適なマイクロホン装置に関す
る。
信号の検出に適用して好適なマイクロホン装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、オーディオ信号の記録または再生
処理領域においては、CD(コンパクトディスク)、M
D(ミニディスク)、DAT(ディジタルオーディオテ
ープレコーダー)、デジタルMTR(マルチトラックレ
コーダー)、DVD(ディジタルビデオディスク)等の
各種メディアのディジタル化がすでに完了し、次は、こ
のメディアに記録する際、または再生する際にオーディ
オ信号を増幅するアンプのディジタル化が行われようと
している。
処理領域においては、CD(コンパクトディスク)、M
D(ミニディスク)、DAT(ディジタルオーディオテ
ープレコーダー)、デジタルMTR(マルチトラックレ
コーダー)、DVD(ディジタルビデオディスク)等の
各種メディアのディジタル化がすでに完了し、次は、こ
のメディアに記録する際、または再生する際にオーディ
オ信号を増幅するアンプのディジタル化が行われようと
している。
【0003】ところが、音声等をオーディオ信号に変換
する音の入り口であるマイクロホンに関しては、いまだ
にアナログ方式しか用いられていないのが現状である。
オーディオ信号を記録するメディアのダイナミックレン
ジとf(周波数)特性等の記録容量が拡大したにも関わ
らず、音を検出するセンシング技術が遅れているといわ
ざるを得ない状況である。そこで、オーディオ信号を直
接ディジタル信号に変換してセンシングするディジタル
マイクロホンの開発が望まれている。
する音の入り口であるマイクロホンに関しては、いまだ
にアナログ方式しか用いられていないのが現状である。
オーディオ信号を記録するメディアのダイナミックレン
ジとf(周波数)特性等の記録容量が拡大したにも関わ
らず、音を検出するセンシング技術が遅れているといわ
ざるを得ない状況である。そこで、オーディオ信号を直
接ディジタル信号に変換してセンシングするディジタル
マイクロホンの開発が望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のアナログマイク
ロホンは、第1にダイナミックレンジが大きくとれず、
CD等の容量の100dBに達することは難しいという
不都合があった。第2に出力信号はアナログ信号であ
り、これを信号ラインで長く引き回すため、S/Nの劣
化、周波数特性の劣化が大きくなるという不都合があっ
た。第3に振動板は非接触センシングとはいえないた
め、インピーダンス、S/N、周波数特性の平坦な特性
からのずれが生じる特有のクセを生じやすいという不都
合があった。第4にダイナミック型、コンデンサ型を問
わず、低域限界が早いため、振動板の大きさはあまり大
きくすることはできないという不都合があった。第5に
設計上振動板と信号ラインは短く作るため音源のそばま
でラインを引き回す必要があるので、ノイズに弱く、マ
イクセッティングに制限が生じるという不都合があっ
た。
ロホンは、第1にダイナミックレンジが大きくとれず、
CD等の容量の100dBに達することは難しいという
不都合があった。第2に出力信号はアナログ信号であ
り、これを信号ラインで長く引き回すため、S/Nの劣
化、周波数特性の劣化が大きくなるという不都合があっ
た。第3に振動板は非接触センシングとはいえないた
め、インピーダンス、S/N、周波数特性の平坦な特性
からのずれが生じる特有のクセを生じやすいという不都
合があった。第4にダイナミック型、コンデンサ型を問
わず、低域限界が早いため、振動板の大きさはあまり大
きくすることはできないという不都合があった。第5に
設計上振動板と信号ラインは短く作るため音源のそばま
でラインを引き回す必要があるので、ノイズに弱く、マ
イクセッティングに制限が生じるという不都合があっ
た。
【0005】本発明はこのような点を考慮し、オーディ
オ信号のセンシング領域を拡大することができるマイク
ロホン装置を提供することを目的とするものである。
オ信号のセンシング領域を拡大することができるマイク
ロホン装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明のマイクロホン
装置は、レーザ光源から発せられたレーザ光から戻り光
の生じない2つの光路を形成し、上記2つの光路からの
レーザ光の干渉縞の検出を行う干渉計を構成したマイク
ロホン装置において、上記2つの光路のうちの一方の光
路、または両方の光路に振動板からの反射路を設けたも
のである。
装置は、レーザ光源から発せられたレーザ光から戻り光
の生じない2つの光路を形成し、上記2つの光路からの
レーザ光の干渉縞の検出を行う干渉計を構成したマイク
ロホン装置において、上記2つの光路のうちの一方の光
路、または両方の光路に振動板からの反射路を設けたも
のである。
【0007】このようなマイクロホン装置によれば以下
の作用をする。レーザ光源から発光されたレーザ光は、
光学系により透過光による光路1と反射光による光路2
とに分けられる。反射光の光路2のレーザ光は、振動板
に入射される。入射されたレーザ光は振動板において反
射されて反射光は光路1のレーザ光と干渉し、この2つ
の光路1及び光路2の干渉光は、それぞれ光検出され
る。光検出されたレーザ光は電気信号に変換され、2つ
の光路からのレーザ光の干渉縞を検出したディジタル信
号として出力される。
の作用をする。レーザ光源から発光されたレーザ光は、
光学系により透過光による光路1と反射光による光路2
とに分けられる。反射光の光路2のレーザ光は、振動板
に入射される。入射されたレーザ光は振動板において反
射されて反射光は光路1のレーザ光と干渉し、この2つ
の光路1及び光路2の干渉光は、それぞれ光検出され
る。光検出されたレーザ光は電気信号に変換され、2つ
の光路からのレーザ光の干渉縞を検出したディジタル信
号として出力される。
【0008】ここで、振動板の配置を2つの光路のうち
の一方の光路、または両方の光路に自由に選ぶことがで
き、検出感度の向上により、ダイナミックレンジおよび
周波数特性を、アナログ方式に対して、拡大することが
できる。
の一方の光路、または両方の光路に自由に選ぶことがで
き、検出感度の向上により、ダイナミックレンジおよび
周波数特性を、アナログ方式に対して、拡大することが
できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の一実施の形態について説明する。図1に本実施の形態
のレーザ・ディジタルマイクロホンの基本的構成を示
す。図1において、このレーザ・ディジタルマイクロホ
ンは、レーザ光を発光する半導体レーザ1と、半導体レ
ーザ1から発光されたレーザ光を平行光に集光するコリ
メータレンズ2と、コリメータレンズ2からの平行光を
透過光による光路(1)4および反射光による光路
(2)5の2つの光路に分けるビームスプリッター3
と、を有する。
の一実施の形態について説明する。図1に本実施の形態
のレーザ・ディジタルマイクロホンの基本的構成を示
す。図1において、このレーザ・ディジタルマイクロホ
ンは、レーザ光を発光する半導体レーザ1と、半導体レ
ーザ1から発光されたレーザ光を平行光に集光するコリ
メータレンズ2と、コリメータレンズ2からの平行光を
透過光による光路(1)4および反射光による光路
(2)5の2つの光路に分けるビームスプリッター3
と、を有する。
【0010】また、このレーザ・ディジタルマイクロホ
ンは、ビームスプリッター3で分けられた光路(2)5
のレーザ光を反射するミラー6と、ミラー6で反射され
た光路(2)5のレーザ光を反射するプリズム7と、プ
リズム7で反射した反射光を入射光として反射光をプリ
ズム7に戻す振動板8と、プリズム7で反射された振動
板8の戻り光を反射するミラー9と、を有する。
ンは、ビームスプリッター3で分けられた光路(2)5
のレーザ光を反射するミラー6と、ミラー6で反射され
た光路(2)5のレーザ光を反射するプリズム7と、プ
リズム7で反射した反射光を入射光として反射光をプリ
ズム7に戻す振動板8と、プリズム7で反射された振動
板8の戻り光を反射するミラー9と、を有する。
【0011】また、このレーザ・ディジタルマイクロホ
ンは、ビームスプリッター3で分けられた光路1のレー
ザ光をさらに透過による一方の光路及び反射による他方
の光路に分けると共に、ミラー9で反射した光路2のレ
ーザ光をさらに透過による一方の光路及び反射による他
方の光路に分けることにより干渉縞を発生させるビーム
スプリッター10と、を有する。
ンは、ビームスプリッター3で分けられた光路1のレー
ザ光をさらに透過による一方の光路及び反射による他方
の光路に分けると共に、ミラー9で反射した光路2のレ
ーザ光をさらに透過による一方の光路及び反射による他
方の光路に分けることにより干渉縞を発生させるビーム
スプリッター10と、を有する。
【0012】また、このレーザ・ディジタルマイクロホ
ンは、ビームスプリッター10で分けられた光路1の透
過による一方の光路のレーザ光及び光路2の反射による
他方のレーザ光の干渉縞を検出して電気信号に変換する
光検出器11と、ビームスプリッター10で分けられた
光路1の反射による他方の光路のレーザ光及び光路2の
透過による一方のレーザ光の干渉縞を検出して電気信号
に変換する光検出器12と、光検出器11と光検出器1
2との電気信号を後述する所定のカウントタイミングで
それぞれカウントしてディジタル信号を出力するディジ
タルカウント器13とを有する。
ンは、ビームスプリッター10で分けられた光路1の透
過による一方の光路のレーザ光及び光路2の反射による
他方のレーザ光の干渉縞を検出して電気信号に変換する
光検出器11と、ビームスプリッター10で分けられた
光路1の反射による他方の光路のレーザ光及び光路2の
透過による一方のレーザ光の干渉縞を検出して電気信号
に変換する光検出器12と、光検出器11と光検出器1
2との電気信号を後述する所定のカウントタイミングで
それぞれカウントしてディジタル信号を出力するディジ
タルカウント器13とを有する。
【0013】このようなレーザ・ディジタルマイクロホ
ンにおいて、半導体レーザ1は、コヒーレンスが高く干
渉性の良いレーザ光を発生する構成を有する。ここで
は、通常のCD等の光ディスクやレーザープリンタに使
用されているものでよい。また、半導体レーザ以外のガ
ス、固体等のレーザを用いても良い。
ンにおいて、半導体レーザ1は、コヒーレンスが高く干
渉性の良いレーザ光を発生する構成を有する。ここで
は、通常のCD等の光ディスクやレーザープリンタに使
用されているものでよい。また、半導体レーザ以外のガ
ス、固体等のレーザを用いても良い。
【0014】上述のレーザ・ディジタルマイクロホンに
おいて、レーザ光源の半導体レーザ1から発せされたレ
ーザ光から戻り光の生じない光路1及び光路2の2つの
光路を形成し、光検出器11及び光検出器12とでこの
2つの光路からのレーザ光の干渉縞の検出を行う干渉計
を構成している。この干渉計は、戻り光の生じない、マ
ッハ・ツェンダー型のものを用いている。
おいて、レーザ光源の半導体レーザ1から発せされたレ
ーザ光から戻り光の生じない光路1及び光路2の2つの
光路を形成し、光検出器11及び光検出器12とでこの
2つの光路からのレーザ光の干渉縞の検出を行う干渉計
を構成している。この干渉計は、戻り光の生じない、マ
ッハ・ツェンダー型のものを用いている。
【0015】このように構成されたこのレーザ・ディジ
タルマイクロホンの動作を以下に説明する。半導体レー
ザ1から発光されたレーザ光は、コリメータレンズ2で
平行光に変換され、その後ビームスプリッター3で透過
光による光路1と反射光による光路2とに分けられる。
このとき、光路1及び光路2のレーザ光の強度比は、光
検出器11及び光検出器12とでこの2つの光路からの
レーザ光の干渉縞の検出を行う際の干渉縞の明瞭度を考
慮すると、1対1の方が好ましい。反射光の光路2のレ
ーザ光は、ミラー6で反射され、プリズム7で反射され
て振動板8に入射される。
タルマイクロホンの動作を以下に説明する。半導体レー
ザ1から発光されたレーザ光は、コリメータレンズ2で
平行光に変換され、その後ビームスプリッター3で透過
光による光路1と反射光による光路2とに分けられる。
このとき、光路1及び光路2のレーザ光の強度比は、光
検出器11及び光検出器12とでこの2つの光路からの
レーザ光の干渉縞の検出を行う際の干渉縞の明瞭度を考
慮すると、1対1の方が好ましい。反射光の光路2のレ
ーザ光は、ミラー6で反射され、プリズム7で反射され
て振動板8に入射される。
【0016】入射されたレーザ光は振動板8において反
射されて反射光は再度プリズム7で反射された後に、ミ
ラー9で反射されて、ビームスプリッター10において
光路1のレーザ光と干渉し、この2つの光路1及び光路
2の干渉光は、光検出器11及び光検出器12で検出さ
れる。このとき、ピンホールの大きさの調整等で干渉縞
の位相を調整し、90度ずらせるようにする。光検出器
11及び光検出器12で検出されたレーザ光は電気信号
に変換され、ディジタルカウント器13に供給されて、
ディジタル信号として出力される。
射されて反射光は再度プリズム7で反射された後に、ミ
ラー9で反射されて、ビームスプリッター10において
光路1のレーザ光と干渉し、この2つの光路1及び光路
2の干渉光は、光検出器11及び光検出器12で検出さ
れる。このとき、ピンホールの大きさの調整等で干渉縞
の位相を調整し、90度ずらせるようにする。光検出器
11及び光検出器12で検出されたレーザ光は電気信号
に変換され、ディジタルカウント器13に供給されて、
ディジタル信号として出力される。
【0017】図2に、振動板での戻り光をレーザ光に戻
さないための光路を詳細に示す。図2に示すように、振
動板8の変位を検知するために、光の反射特性を用いて
いる。このために、図2A,Bに示すように、振動板8
には、薄くて軽い光反射膜20が設けられている。図2
Aにおいて示す構成は、振動板8表面の反射膜20上に
プリズム21を設け、入射光22と反射光23とが異な
る光路となるように振り分けて、反射光23が入射光2
2に戻らないようにする。図2Bにおいて示す構成は、
振動板8表面に対して所定の入射角により入射光24が
斜めに入射するようにして反射光25が入射角に対応す
る反射角で斜めに反射するように構成する。図2Bに示
す構成において、振動板8が振動により表面の反射膜2
0の位置が実線で示すaから点線で示すbに変化したと
き、反射光25の光軸は実線で示すaから点線で示すb
に変化するため、振動が大きいと光軸ずれが発生するこ
とを考慮する必要がある。
さないための光路を詳細に示す。図2に示すように、振
動板8の変位を検知するために、光の反射特性を用いて
いる。このために、図2A,Bに示すように、振動板8
には、薄くて軽い光反射膜20が設けられている。図2
Aにおいて示す構成は、振動板8表面の反射膜20上に
プリズム21を設け、入射光22と反射光23とが異な
る光路となるように振り分けて、反射光23が入射光2
2に戻らないようにする。図2Bにおいて示す構成は、
振動板8表面に対して所定の入射角により入射光24が
斜めに入射するようにして反射光25が入射角に対応す
る反射角で斜めに反射するように構成する。図2Bに示
す構成において、振動板8が振動により表面の反射膜2
0の位置が実線で示すaから点線で示すbに変化したと
き、反射光25の光軸は実線で示すaから点線で示すb
に変化するため、振動が大きいと光軸ずれが発生するこ
とを考慮する必要がある。
【0018】図3に、ディジタルカウント器13におけ
るリサージュによるディジタルカウント法を示す。光検
出器11及び光検出器12からの電気信号をそれぞれ、
X信号、Y信号とみなして、例えば、オシロスコープの
Xin,Yin入力端子にX信号、Y信号を入力した場
合の動作を説明する。ここで、干渉縞の強度の中央値を
CX,CYとして、次の数1式の演算を行う。
るリサージュによるディジタルカウント法を示す。光検
出器11及び光検出器12からの電気信号をそれぞれ、
X信号、Y信号とみなして、例えば、オシロスコープの
Xin,Yin入力端子にX信号、Y信号を入力した場
合の動作を説明する。ここで、干渉縞の強度の中央値を
CX,CYとして、次の数1式の演算を行う。
【0019】
【数1】x=X−CX,y=Y−CY
【0020】数1式の演算により、x、yの動きは、円
周上を運動するリサージュ図形が得られる。図3におい
て、検知ポイント30は、この円周上の1点であり、振
動板の変位に従って、円周上をくるくる回ることになる
ので、この回転数をカウントすれば、振動板の変位をデ
ィジタルで検知したことになる。例えば、X軸とY軸を
横切る度にカウントをする。具体的には、x,yの値が
正から負に変わったところを検知すればよい。また、こ
れは干渉縞が90度(1/4波長)変動する度にカウン
トすることを意味する。
周上を運動するリサージュ図形が得られる。図3におい
て、検知ポイント30は、この円周上の1点であり、振
動板の変位に従って、円周上をくるくる回ることになる
ので、この回転数をカウントすれば、振動板の変位をデ
ィジタルで検知したことになる。例えば、X軸とY軸を
横切る度にカウントをする。具体的には、x,yの値が
正から負に変わったところを検知すればよい。また、こ
れは干渉縞が90度(1/4波長)変動する度にカウン
トすることを意味する。
【0021】図4に、ディジタルカウント器13におけ
るディジタルカウントの精度を上げる方法を示す。図4
Aに示す構成は、カウントを検知する検知軸の数をX、
Yの2軸からX,E,F,Y,G,Hの6軸に増やすよ
うにして、検知ポイント40の検知を行うものである。
図4Bに示す構成は、検知軸の細かい分割はせずに、半
導体レーザ1に電流変調をかけることにより、発振波長
を変調するようにして、検知ポイント41をリサージュ
上で振動させることにより検知を行うものである。
るディジタルカウントの精度を上げる方法を示す。図4
Aに示す構成は、カウントを検知する検知軸の数をX、
Yの2軸からX,E,F,Y,G,Hの6軸に増やすよ
うにして、検知ポイント40の検知を行うものである。
図4Bに示す構成は、検知軸の細かい分割はせずに、半
導体レーザ1に電流変調をかけることにより、発振波長
を変調するようにして、検知ポイント41をリサージュ
上で振動させることにより検知を行うものである。
【0022】このように、図4Bに示すように、半導体
レーザ1に電流変調をかけると、干渉縞の検知ポイント
41は、1点から円周上をある振幅で変調のスピードに
より振動する円弧になる。ある時間間隔で、カウントを
した場合に、例えば、Y軸を横切った回数が20回、X
軸を横切った回数が10回だった場合は、その時間内で
の検知ポイントはX軸から60度のところにあるとみな
すことができる。このように、半導体レーザを用いるこ
とにより、直接レーザ光に変調をかけることが可能なた
め、検知精度を向上させることができる。
レーザ1に電流変調をかけると、干渉縞の検知ポイント
41は、1点から円周上をある振幅で変調のスピードに
より振動する円弧になる。ある時間間隔で、カウントを
した場合に、例えば、Y軸を横切った回数が20回、X
軸を横切った回数が10回だった場合は、その時間内で
の検知ポイントはX軸から60度のところにあるとみな
すことができる。このように、半導体レーザを用いるこ
とにより、直接レーザ光に変調をかけることが可能なた
め、検知精度を向上させることができる。
【0023】また、さらに、上述した半導体レーザ1に
電流変調をかけることにより、光検出器11及び光検出
器12からの検出信号に相関のないノイズや、レーザ光
源の光強度の変化をほとんど排除することができる。こ
の場合、検出信号に相関のない独立的なノイズは、リサ
ージュ図形の幅を太くするだけであり、また、レーザ光
源の光強度の変化は(変調の場合も含めて)、リサージ
ュ図形の半径を変化させるだけである。これに対して、
上述したディジタルカウントは、あくまで、角度情報を
用いて行うため、角度情報には何ら影響がないからであ
る。
電流変調をかけることにより、光検出器11及び光検出
器12からの検出信号に相関のないノイズや、レーザ光
源の光強度の変化をほとんど排除することができる。こ
の場合、検出信号に相関のない独立的なノイズは、リサ
ージュ図形の幅を太くするだけであり、また、レーザ光
源の光強度の変化は(変調の場合も含めて)、リサージ
ュ図形の半径を変化させるだけである。これに対して、
上述したディジタルカウントは、あくまで、角度情報を
用いて行うため、角度情報には何ら影響がないからであ
る。
【0024】図5に、振動板8に微小振動を与える方法
を示す。質量のある振動板8は摩擦の全くない場合以外
は静止状態から動き始めるよりも、動きのある状態か
ら、変化する方が容易である。そこで、微小音波を検出
する場合も微小バイアス振動を常に加えている方が、検
出が容易になる。図5Aに示す構成は、振動板8の周囲
に動電型(ダイナミック型)スピーカの構成と同様にム
ービングコイル50を設けて、振動板8に微小振動を与
えるものである。この場合、光検出という非接触検出を
用いているため微小振動子としてのムービングコイル5
0を小さく構成して用いるように構成する必要がある。
図5Bに示す構成は、予め軽い振動板8に微小な振動子
51を設けて、微小な振動を外部から与えるようにした
ものである。図5Aに示した構成は低音域用に、図5B
に示した構成は高音域用にするようにして、検出周波数
域によって使い分けるようにしても良い。
を示す。質量のある振動板8は摩擦の全くない場合以外
は静止状態から動き始めるよりも、動きのある状態か
ら、変化する方が容易である。そこで、微小音波を検出
する場合も微小バイアス振動を常に加えている方が、検
出が容易になる。図5Aに示す構成は、振動板8の周囲
に動電型(ダイナミック型)スピーカの構成と同様にム
ービングコイル50を設けて、振動板8に微小振動を与
えるものである。この場合、光検出という非接触検出を
用いているため微小振動子としてのムービングコイル5
0を小さく構成して用いるように構成する必要がある。
図5Bに示す構成は、予め軽い振動板8に微小な振動子
51を設けて、微小な振動を外部から与えるようにした
ものである。図5Aに示した構成は低音域用に、図5B
に示した構成は高音域用にするようにして、検出周波数
域によって使い分けるようにしても良い。
【0025】以下、図6〜図10に本実施の形態のレー
ザ・ディジタルマイクロホンの変形例の構成を示す。な
お、図6〜図10において、図1に示したものに対応す
るものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略す
る。なお、図1に示した構成及び動作と異なる点のみを
説明し、その他の構成及び動作の説明は省略する。
ザ・ディジタルマイクロホンの変形例の構成を示す。な
お、図6〜図10において、図1に示したものに対応す
るものには同一の符号を付してその詳細な説明を省略す
る。なお、図1に示した構成及び動作と異なる点のみを
説明し、その他の構成及び動作の説明は省略する。
【0026】図6において示すレーザ・ディジタルマイ
クロホンは、光路1のレーザ光を反射させるプリズム6
1と、プリズム61で反射した反射光を入射光として反
射光をプリズム61に戻す高音用振動板62と、光路2
のレーザ光を反射させるプリズム7と、プリズム7で反
射した反射光を入射光として反射光をプリズム7に戻す
低音用振動板60と、を有する。ここで、低音用振動板
60は、図5Aに示したように、振動板8の周囲にムー
ビングコイル50を設けて、振動板8に微小振動を与え
るものである。高音用振動板62は、図5Bに示したよ
うに、予め軽い振動板8に微小な振動子51を設けて、
微小な振動を外部から与えるようにしたものである。
クロホンは、光路1のレーザ光を反射させるプリズム6
1と、プリズム61で反射した反射光を入射光として反
射光をプリズム61に戻す高音用振動板62と、光路2
のレーザ光を反射させるプリズム7と、プリズム7で反
射した反射光を入射光として反射光をプリズム7に戻す
低音用振動板60と、を有する。ここで、低音用振動板
60は、図5Aに示したように、振動板8の周囲にムー
ビングコイル50を設けて、振動板8に微小振動を与え
るものである。高音用振動板62は、図5Bに示したよ
うに、予め軽い振動板8に微小な振動子51を設けて、
微小な振動を外部から与えるようにしたものである。
【0027】このようにして、図6において、図5Aに
示した振動板の構成を低音域用に、図5Bに示した振動
板の構成を高音域用に用いて、高音用と低音用の振動板
をそれぞれ独立させて2ウエイで構成するようにして、
それぞれの領域で各振動板の検出しやすい変動を検知す
る。このようにすることにより、マイクロホンの周波数
特性を拡大することができる。また、上述したように、
高音用と低音用の振動板とで2ウエイに構成する場合に
限らず、各光路中に任意の音域の複数の振動板を挿入配
置することによっても、マイクロホンの周波数特性を拡
大することができる。
示した振動板の構成を低音域用に、図5Bに示した振動
板の構成を高音域用に用いて、高音用と低音用の振動板
をそれぞれ独立させて2ウエイで構成するようにして、
それぞれの領域で各振動板の検出しやすい変動を検知す
る。このようにすることにより、マイクロホンの周波数
特性を拡大することができる。また、上述したように、
高音用と低音用の振動板とで2ウエイに構成する場合に
限らず、各光路中に任意の音域の複数の振動板を挿入配
置することによっても、マイクロホンの周波数特性を拡
大することができる。
【0028】図7において示すレーザ・ディジタルマイ
クロホンは、光路1のレーザ光を反射させるプリズム7
1と、プリズム71で反射した反射光を入射光として反
射光をプリズム71に戻す振動板72と、光路2のレー
ザ光を反射させて、反射光を入射光として振動板72に
入射させて反射光を戻すプリズム70とを有する。ここ
で、振動板72は、光路1及び光路2とで共通に用いる
ように構成している。このようにすることにより、1つ
の振動板72で2つの光路において同時に表面及び裏面
側から検出することができ、振動板の検出感度を倍増さ
せることができる。また、上述した構成に更に加えて、
振動板72に対して多重反射をさせることにより、さら
に振動板の検出感度を向上させることができる。
クロホンは、光路1のレーザ光を反射させるプリズム7
1と、プリズム71で反射した反射光を入射光として反
射光をプリズム71に戻す振動板72と、光路2のレー
ザ光を反射させて、反射光を入射光として振動板72に
入射させて反射光を戻すプリズム70とを有する。ここ
で、振動板72は、光路1及び光路2とで共通に用いる
ように構成している。このようにすることにより、1つ
の振動板72で2つの光路において同時に表面及び裏面
側から検出することができ、振動板の検出感度を倍増さ
せることができる。また、上述した構成に更に加えて、
振動板72に対して多重反射をさせることにより、さら
に振動板の検出感度を向上させることができる。
【0029】図8において示すレーザ・ディジタルマイ
クロホンは、光路2のプリズム71で反射した反射光を
入射光として反射光をプリズム7に戻す遠方に配置され
た振動板80を有する。ここで、振動板80は、干渉計
の光路2から遠方に離した構成にする。このようにする
ことにより、光検出のメリットとしての非接触を生かし
て振動板を遠方に配置することができる。この場合、振
動板は、楽器のそばに配置したり、楽器自体に配置して
楽器を検知することも可能となる。ただし、この場合、
光源の半導体レーザのコヒーレンス長は振動板までの距
離以上あることが必要となる。例えば、単一モードで波
長安定化された,DFBレーザ等が好ましい。
クロホンは、光路2のプリズム71で反射した反射光を
入射光として反射光をプリズム7に戻す遠方に配置され
た振動板80を有する。ここで、振動板80は、干渉計
の光路2から遠方に離した構成にする。このようにする
ことにより、光検出のメリットとしての非接触を生かし
て振動板を遠方に配置することができる。この場合、振
動板は、楽器のそばに配置したり、楽器自体に配置して
楽器を検知することも可能となる。ただし、この場合、
光源の半導体レーザのコヒーレンス長は振動板までの距
離以上あることが必要となる。例えば、単一モードで波
長安定化された,DFBレーザ等が好ましい。
【0030】図9において示すレーザ・ディジタルマイ
クロホンは、図1に示した光学系を簡素化したものであ
り、コリメータレンズ2からの平行光を透過光による光
路(1)91および反射光による光路(2)92の2つ
の光路に分けると共に、反射した反射光を振動板8の入
射光として振動板8の反射光を戻して、この振動板8の
反射光をさらに透過光による光路および反射光による光
路の2つの光路に分けるBS(ビームスプリッター)プ
リズム90を有する。ここで、BSプリズム90での光
路(1)91の透過光及び光路(2)92の反射光の干
渉縞を光検出器11で検出し、BSプリズム90での光
路(1)91の反射光及び光路(2)92の透過光の干
渉縞を光検出器12で検出するように構成した。この場
合、図1におけるビームスプリッタ3、ミラー6、プリ
ズム7、ミラー9、ビームスプリッタ10、を一部省略
して、BSプリズム90にまとめるように構成した。
クロホンは、図1に示した光学系を簡素化したものであ
り、コリメータレンズ2からの平行光を透過光による光
路(1)91および反射光による光路(2)92の2つ
の光路に分けると共に、反射した反射光を振動板8の入
射光として振動板8の反射光を戻して、この振動板8の
反射光をさらに透過光による光路および反射光による光
路の2つの光路に分けるBS(ビームスプリッター)プ
リズム90を有する。ここで、BSプリズム90での光
路(1)91の透過光及び光路(2)92の反射光の干
渉縞を光検出器11で検出し、BSプリズム90での光
路(1)91の反射光及び光路(2)92の透過光の干
渉縞を光検出器12で検出するように構成した。この場
合、図1におけるビームスプリッタ3、ミラー6、プリ
ズム7、ミラー9、ビームスプリッタ10、を一部省略
して、BSプリズム90にまとめるように構成した。
【0031】図10において示すレーザ・ディジタルマ
イクロホンは、図9に示した検知系を簡素化したもので
あり、コリメータレンズ2からの平行光を透過光による
光路(1)91および反射光による光路(2)92の2
つの光路に分けると共に、反射した反射光を振動板8の
入射光として振動板8の反射光を戻して、この振動板8
の反射光をBSプリズム90でさらに透過光による光路
および反射光による光路の2つの光路に分けて、BSプ
リズム90での光路(1)91の透過光及び光路(2)
92の反射光の干渉縞を光検出器11のみで検出するよ
うに構成した。この場合、図1におけるビームスプリッ
タ3、ミラー6、プリズム7、ミラー9、ビームスプリ
ッタ10、を一部省略して、BSプリズム90にまとめ
ると共に、さらに、光検出器11,12を1個に省略し
てディジタルカウントをX軸のみにして、多少精度を落
としても簡易に検出するように構成した。
イクロホンは、図9に示した検知系を簡素化したもので
あり、コリメータレンズ2からの平行光を透過光による
光路(1)91および反射光による光路(2)92の2
つの光路に分けると共に、反射した反射光を振動板8の
入射光として振動板8の反射光を戻して、この振動板8
の反射光をBSプリズム90でさらに透過光による光路
および反射光による光路の2つの光路に分けて、BSプ
リズム90での光路(1)91の透過光及び光路(2)
92の反射光の干渉縞を光検出器11のみで検出するよ
うに構成した。この場合、図1におけるビームスプリッ
タ3、ミラー6、プリズム7、ミラー9、ビームスプリ
ッタ10、を一部省略して、BSプリズム90にまとめ
ると共に、さらに、光検出器11,12を1個に省略し
てディジタルカウントをX軸のみにして、多少精度を落
としても簡易に検出するように構成した。
【0032】上述のようにすることにより、光による非
接触センシングを行うことができ、振動板の大きさ、軽
さを自由に選ぶことができ、ダイナミックレンジおよび
周波数特性を、従来のダイナミック方式やコンデンサ方
式、等のアナログ方式に対して、無限に近く拡大するこ
とができる。さらに、周波数特性に合わせたマルチ振動
板を構成することにより、その周波数特性領域を非可聴
領域にまで拡大することができる。
接触センシングを行うことができ、振動板の大きさ、軽
さを自由に選ぶことができ、ダイナミックレンジおよび
周波数特性を、従来のダイナミック方式やコンデンサ方
式、等のアナログ方式に対して、無限に近く拡大するこ
とができる。さらに、周波数特性に合わせたマルチ振動
板を構成することにより、その周波数特性領域を非可聴
領域にまで拡大することができる。
【0033】また、干渉縞のカウントにより、直接ディ
ジタル信号を取り出すことができるため、S/Nが優
れ、極小ノイズ化を実現することができ、微小振動を取
り出すことができるようになる。これにより、マイクロ
ホンからの長いラインの引き回しをしてもノイズ等の影
響をなくすことができる。
ジタル信号を取り出すことができるため、S/Nが優
れ、極小ノイズ化を実現することができ、微小振動を取
り出すことができるようになる。これにより、マイクロ
ホンからの長いラインの引き回しをしてもノイズ等の影
響をなくすことができる。
【0034】また、光による検出を行うため、振動板は
離れた場所に設置することができる。例えば遠くに離れ
た楽器の音も、その共鳴板から直接拾うことができる。
また、微小振動を付加するバイアス振動板を設けること
により、さらに検出感度を向上させることができる。
離れた場所に設置することができる。例えば遠くに離れ
た楽器の音も、その共鳴板から直接拾うことができる。
また、微小振動を付加するバイアス振動板を設けること
により、さらに検出感度を向上させることができる。
【0035】このように、本実施の形態のマイクロホン
によりれば、振動検出をディジタル化して、ダイナミッ
クレンジおよび周波数特性を拡げることができるマイク
ロホンを得ることができる。
によりれば、振動検出をディジタル化して、ダイナミッ
クレンジおよび周波数特性を拡げることができるマイク
ロホンを得ることができる。
【0036】
【発明の効果】この発明のマイクロホン装置は、レーザ
光源から発せられたレーザ光から戻り光の生じない2つ
の光路を形成し、上記2つの光路からのレーザ光の干渉
縞の検出を行う干渉計を構成したマイクロホン装置にお
いて、上記2つの光路のうちの一方の光路、または両方
の光路に振動板からの反射路を設けたことにより、振動
板の配置を自由に選ぶことができ、ダイナミックレンジ
および周波数特性を、従来のダイナミック方式やコンデ
ンサ方式、等のアナログ方式に対して、無限に近く拡大
することができるという効果を奏する。
光源から発せられたレーザ光から戻り光の生じない2つ
の光路を形成し、上記2つの光路からのレーザ光の干渉
縞の検出を行う干渉計を構成したマイクロホン装置にお
いて、上記2つの光路のうちの一方の光路、または両方
の光路に振動板からの反射路を設けたことにより、振動
板の配置を自由に選ぶことができ、ダイナミックレンジ
および周波数特性を、従来のダイナミック方式やコンデ
ンサ方式、等のアナログ方式に対して、無限に近く拡大
することができるという効果を奏する。
【0037】また、この発明のマイクロホン装置は、上
述において、上記干渉縞の検出を2つの光検出器を用い
て行い、上記2つの光検出器の電気信号の位相差がほぼ
90度になるように設定したので、干渉縞が90度(1
/4波長)変動する度にカウントすることができ、検出
を容易にすることができるという効果を奏する。
述において、上記干渉縞の検出を2つの光検出器を用い
て行い、上記2つの光検出器の電気信号の位相差がほぼ
90度になるように設定したので、干渉縞が90度(1
/4波長)変動する度にカウントすることができ、検出
を容易にすることができるという効果を奏する。
【0038】また、この発明のマイクロホン装置は、上
述において、上記2つの光検出器の電気信号をそれぞれ
X、Y信号とし、上記X、Y信号の相関ある信号のみを
検出し、これらの相関ある信号に対し、干渉縞強度の中
央値をCX、CYとして、x=X−CX、y=Y−CY
の演算を行い、これらのx、yの値が正から負に変わっ
たところでカウントを行う干渉計を有するようにしたの
で、x、yの動きを、円周上を運動するリサージュ図形
で検出することができ、検知ポイントは、振動板の変位
に従って、円周上をくるくる回るので、この回転数をカ
ウントすれば、振動板の変位をディジタルで検知するこ
とができるという効果を奏する。
述において、上記2つの光検出器の電気信号をそれぞれ
X、Y信号とし、上記X、Y信号の相関ある信号のみを
検出し、これらの相関ある信号に対し、干渉縞強度の中
央値をCX、CYとして、x=X−CX、y=Y−CY
の演算を行い、これらのx、yの値が正から負に変わっ
たところでカウントを行う干渉計を有するようにしたの
で、x、yの動きを、円周上を運動するリサージュ図形
で検出することができ、検知ポイントは、振動板の変位
に従って、円周上をくるくる回るので、この回転数をカ
ウントすれば、振動板の変位をディジタルで検知するこ
とができるという効果を奏する。
【0039】また、この発明のマイクロホン装置は、上
述において、上記振動板への入射光路と上記振動板から
の反射光路とをずらすことによりレーザ光への戻り光を
なくすようにした干渉計を有するので、振動板の振動に
よりレーザ光の入射光と反射光との干渉が生じることが
無く、ノイズのない検出を行うことができるという効果
を奏する。
述において、上記振動板への入射光路と上記振動板から
の反射光路とをずらすことによりレーザ光への戻り光を
なくすようにした干渉計を有するので、振動板の振動に
よりレーザ光の入射光と反射光との干渉が生じることが
無く、ノイズのない検出を行うことができるという効果
を奏する。
【0040】また、この発明のマイクロホン装置は、上
述において、上記レーザ光源は半導体レーザであり、上
記半導体レーザの駆動電流を振動板による反射光の検知
の限界周波数より充分に高い周波数で変調をかけるよう
にしたので、直接レーザ光に変調をかけることが可能な
ため、検知精度を向上させることができるという効果を
奏する。
述において、上記レーザ光源は半導体レーザであり、上
記半導体レーザの駆動電流を振動板による反射光の検知
の限界周波数より充分に高い周波数で変調をかけるよう
にしたので、直接レーザ光に変調をかけることが可能な
ため、検知精度を向上させることができるという効果を
奏する。
【0041】また、この発明のマイクロホン装置は、上
述において、上記振動板に微小な低周波強制振動を付与
するようにしたので、微小バイアス振動を常に加えるこ
とにより、振動検出を容易にすることができるという効
果を奏する。
述において、上記振動板に微小な低周波強制振動を付与
するようにしたので、微小バイアス振動を常に加えるこ
とにより、振動検出を容易にすることができるという効
果を奏する。
【図1】この発明の一実施の形態のレーザディジタルマ
イクの基本構成を示す図である。
イクの基本構成を示す図である。
【図2】この発明の一実施の形態の戻り光を戻さないた
めの振動板(光反射板)での光路を示す図であり、図2
Aは振動板表面にプリズムを設け、図2Bは振動板に対
して入射光に角度を持たせたものである。
めの振動板(光反射板)での光路を示す図であり、図2
Aは振動板表面にプリズムを設け、図2Bは振動板に対
して入射光に角度を持たせたものである。
【図3】この発明の一実施の形態のリサージュによるデ
ィジタルカウント法を示す図である。
ィジタルカウント法を示す図である。
【図4】この発明の一実施の形態のビット精度を上げる
方法を示す図であり、図4Aは検知軸を増やす方法、図
4Bはレーザに変調をかけて検知ポイントをリサージュ
上で振動させてカウント平均で演算する方法である。
方法を示す図であり、図4Aは検知軸を増やす方法、図
4Bはレーザに変調をかけて検知ポイントをリサージュ
上で振動させてカウント平均で演算する方法である。
【図5】この発明の一実施の形態の振動板に微小バイア
ス振動を与える方法を示す図であり、図5Aはムービン
グコイルを用いる方法、図5Bは微小振動子を用いる方
法である。
ス振動を与える方法を示す図であり、図5Aはムービン
グコイルを用いる方法、図5Bは微小振動子を用いる方
法である。
【図6】この発明の一実施の形態の他のレーザディジタ
ルマイクの構成を示す図である。
ルマイクの構成を示す図である。
【図7】この発明の一実施の形態の他のレーザディジタ
ルマイクの構成を示す図である。
ルマイクの構成を示す図である。
【図8】この発明の一実施の形態の他のレーザディジタ
ルマイクの構成を示す図である。
ルマイクの構成を示す図である。
【図9】この発明の一実施の形態の他のレーザディジタ
ルマイクの構成を示す図である。
ルマイクの構成を示す図である。
【図10】この発明の一実施の形態の他のレーザディジ
タルマイクの構成を示す図である。
タルマイクの構成を示す図である。
1…半導体レーザ、2…コリメータレンズ、3…ビーム
スプリッタ、4…光路1、5…光路2、6…ミラー、7
…プリズム、8…振動板、9…ミラー、10…ビームス
プリッタ、11…光検出器、12…光検出器、13…デ
ィジタルカウント器、20…反射膜、21…プリズム、
22…入射光、23…反射光、24…入射光、25…反
射光、30…検知ポイント、40…検知ポイント、41
…検知ポイント、50…ムービングコイル、51…振動
子、60…低音用振動板、61…プリズム、62…高音
用振動板、70…プリズム、71…プリズム、72…振
動板、80…振動板、90…BSプリズム、91…光路
1、92…光路2
スプリッタ、4…光路1、5…光路2、6…ミラー、7
…プリズム、8…振動板、9…ミラー、10…ビームス
プリッタ、11…光検出器、12…光検出器、13…デ
ィジタルカウント器、20…反射膜、21…プリズム、
22…入射光、23…反射光、24…入射光、25…反
射光、30…検知ポイント、40…検知ポイント、41
…検知ポイント、50…ムービングコイル、51…振動
子、60…低音用振動板、61…プリズム、62…高音
用振動板、70…プリズム、71…プリズム、72…振
動板、80…振動板、90…BSプリズム、91…光路
1、92…光路2
Claims (6)
- 【請求項1】 レーザ光源から発せられたレーザ光から
戻り光の生じない2つの光路を形成し、上記2つの光路
からのレーザ光の干渉縞の検出を行う干渉計を構成した
マイクロホン装置において、 上記2つの光路のうちの一方の光路、または両方の光路
に振動板からの反射路を設けたことを特徴とするマイク
ロホン装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のマイクロホン装置におい
て、 上記干渉縞の検出を2つの光検出器を用いて行い、上記
2つの光検出器の電気信号の位相差がほぼ90度になる
ように設定したことを特徴とするマイクロホン装置。 - 【請求項3】 請求項2記載のマイクロホン装置におい
て、 上記2つの光検出器の電気信号をそれぞれX、Y信号と
し、上記X、Y信号の相関ある信号のみを検出し、これ
らの相関ある信号に対し、干渉縞強度の中央値をCX、
CYとして、x=X−CX、y=Y−CYの演算を行
い、これらのx、yの値が正から負に変わったところで
カウントを行う干渉計を有するようにしたことを特徴と
するマイクロホン装置。 - 【請求項4】 請求項1記載のマイクロホン装置におい
て、 上記振動板への入射光路と上記振動板からの反射光路と
をずらすことによりレーザ光への戻り光をなくすように
した干渉計を有することを特徴とするマイクロホン装
置。 - 【請求項5】 請求項1記載のマイクロホン装置におい
て、 上記レーザ光源は半導体レーザであり、上記半導体レー
ザの駆動電流を振動板による反射光の検知の限界周波数
より充分に高い周波数で変調をかけるようにしたことを
特徴とするマイクロホン装置。 - 【請求項6】 請求項1記載のマイクロホン装置におい
て、 上記振動板に微小な低周波強制振動を付与するようにし
たことを特徴とするマイクロホン装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11707397A JPH10308998A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | マイクロホン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11707397A JPH10308998A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | マイクロホン装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10308998A true JPH10308998A (ja) | 1998-11-17 |
Family
ID=14702748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11707397A Pending JPH10308998A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | マイクロホン装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10308998A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001268696A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-28 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 光マイクロフォン |
JP2008258928A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Sony Corp | マイクロフォン |
JP2008261684A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Sony Corp | 振動検出装置 |
JP2009512232A (ja) * | 2005-06-13 | 2009-03-19 | テクニオン リサーチ アンド デヴェロップメント リミテッド | 遮蔽通信変換器 |
US7880894B2 (en) | 2007-02-16 | 2011-02-01 | Sony Corporation | Vibration detection device and vibration detector |
-
1997
- 1997-05-07 JP JP11707397A patent/JPH10308998A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001268696A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-28 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 光マイクロフォン |
JP2009512232A (ja) * | 2005-06-13 | 2009-03-19 | テクニオン リサーチ アンド デヴェロップメント リミテッド | 遮蔽通信変換器 |
US7880894B2 (en) | 2007-02-16 | 2011-02-01 | Sony Corporation | Vibration detection device and vibration detector |
JP2008258928A (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-23 | Sony Corp | マイクロフォン |
JP2008261684A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Sony Corp | 振動検出装置 |
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