JPS58162199A

JPS58162199A - 振動ピツクアツプマイクロホン

Info

Publication number: JPS58162199A
Application number: JP4529782A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshii; 健吉井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-03-20
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1983-09-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明ｆｆ、生体音を光信号に変換し、さらに光信号
を電気信号に変換するようにした特に高騒音下で有効な
光電変換型の振動ピックアップマイクロホンに関する。

従来の振動ピックアップマイクロホンとしては、電磁型
のもの、あるいは加速度型のものがある。

電磁型の振動ピックアップマイクロホンは、骨導音等の
生体音を機械的振動に変換し、練磯械的振動を通常のマ
イクロホンと同じ原理で電気信号に変換するものである
。また、加速度型の振動ピックアップマイクロホンは保
繰ケース内に、開放端におもりが固定さわたバイモルフ
を片持梁状に支持し、保謹ケースを介して伝達されてき
た生体音を前記バイモルフのたわみの大きさに変えるこ
とにより電気信号に変換するものである。

しかしながら、電磁型の振動ピックアップマイクロホン
は発電部の機械的構造が複雑であり、作製しにくい。こ
のため、コスト高になるという欠点があった。また、十
分な出力レベルを得るためには、可動部を大きくする必
要があり、可動部が大型でかつ重くなる。このため、微
細な音の変化や高い周波数成分を効率良くピックアップ
できない。したがって、十分に明瞭な信号音を取ること
ができず、かつ感度が悪いという欠点があった。

一方、加速度型の振動ピックアップマイクロホンは、可
動部と固定部の間に機械的な音響伝達機構がある。この
ため、振動音の減衰、反射あるいは音響伝達機構の共振
が発生するという欠点がある。また、可動部の質量が大
きいため、微細な音の変化や高い周波数成分を効率良く
ピックアップできない。したがって、十分に明瞭な信号
音が取ねないという欠点がある。また、構造が複雑であ
り、製作しニ＜＜、コスト高になるという欠点があった
。

さらに、前記の電磁型、加速度のものにおいては、、を
着、形状共（ζ大きくなり、使用者ｆこ不快感を与える
恐わがあるという欠点があった。

本発明の目的は、上記した従来装置の欠点を除去し、音
質および明瞭度が良く、かつ＠量の振動ピックアップマ
イクロホンを提供するにある。

本発明の特徴は、本体ケース、該本体ケースの内部に取
付けらね一定の元檜を出力する光源、および生体を経て
伝達さねてくる音に応じて変化する光量を受光し電気信
号に変換する光電変換素子を具備し、前記音を光量の大
小に変換し、さらに電気信号に変換するようにした点に
ある。

以下に本発明を実施例によって説明する。第１図は本発
明の第１実施例の断面図な示す。図において、ｌは本体
ケース、２は本体ケース１に固着さわた固定台、３は該
固定台２に取り付けらねた発光ダイオード等からなる光
源、４（才該固定台２に取り付けらわたホトダイオード
、ホトトランジスタ等からなる光電変換素子、５は光源
３に電力を供給するための第１のリード線、６は光電変
換素子４から電気信号を取り出すための第２のリード線
、７（まシリコンゴム等の適度の弾性を有するパッドで
ある。また、８は生体を示す。なお、前記光源３として
（才前記光電変換索子４に電子正孔対な発生させるため
の限界波長より短い波長を有するものであわばよい。

上記した構成の振動ピックアップマイクロホンは、第１
図に示さねているように、パッド７を介して生体８に取
り付けらねる。心音等の生体音が生体内から生体表向に
伝えられてくると、生体８の表面（１生体音に応じて振
動する。一方、光源３から（ま常に前記限界波長より短
い波長を有する光が一定の光量で出力さねており、光源
３から出た光は生体８の表面で反射して光電変換素子４
に入射する。

今、生体８の表面が生体音に応じて振動しているとする
と、光源３から出た光が生体８の表面に当って反射し、
光電変換素子４に入射するまでの光路長、すなわち第１
図のｌ、＋１２は生体８の表面の振動に応じて変化する
。周知のように、　照度は光源からの距離の２重に反比
例する。したがって、本実施例においては、生体８の表
面が振動によって例えば、光源３側に振わて第１図の距
離ｌ。

および１２がそわぞわΔｌだけ短くなったとすると、前
記光源３．生体８の表面および光電変換素子４を結ぶ光
路長は１１＋ｌ、からｌ、＋１２−２Δｌ　に変化する
。このため、光電変換素子４上の照度は（１１＋１２）
”／Ｃ１１＋ｌ、−２Δｌ）２倍になる。逆に、生体８
の表面が振動によって、例えば光源３の反対側にへこみ
、前記の距ｍｌ、および７Ｉ２がそわぞれΔｌだけ長く
なったとすると、前記の光路長は１１＋　１２からｌ、
＋１２＋２Δｌに変化する。この時の光電変換素子４上
の照度は（４＋６）　２／（７１！１＋１２＋２Δｌ）
２倍になる。このような照度の変化は光電変換素子４に
入射する光量の変化になる。

一般に、光電変換素子においてはその入射光量に応じて
電気出力が変化する。このため、生体８の表面の振動は
電気信号に変換される。この電気出力は対数増幅器で増
幅すると、自然音に近い電気信号にすることができる。

本実施例によりば、心音等の生体内の微弱な振動音を何
らの機械的手段を介さずに電気信号に変換しているので
精度良く電気信号に変換することができる。また、従来
の電磁式の骨導送話器に比べて、永久磁石や電磁コイル
等の部品を有せず、単に光源と光電変換素子を本体ケー
ス内に内蔵しているのみであるので、小形軽量であると
いうメリットがある。

さらに、空気音が入力してきても、空気音によって振動
させられる膜又は振動板が存在しないため、空気音は全
（受は付けない。また、皮膚を介して伝達さねできた外
音については、パッド７で骨組織側に押された皮下組織
は、局部的にインピーダンスが高くなっているため、反
射等により大きく減衰さね、光源２と面する生体表面に
は伝わらない。こわらの理由により、高騒音下での微弱
振動ピックアップに大きな効果を発揮する。

第２図は本発明の第２実施例の断面図を示す。

この実施例が前記第１実施例と異なる点は、パッド７間
にゴム状の弾性を有するうすい被膜９を張り、該被膜９
が生体表面に密着するようにした点であり、他の構造は
同じである。本実施例によると、上記した第１の実施例
の効及に加えて光の反射面が個体差に関係なく一定にな
るという利点がある。なお、本実施例におけろうすい被
膜９は、生体に密着して使用されるため、生体の一部と
みなされる。このため、空気音に対しても不感である。

第３図は本発明の第３実施例を示す。図において、１０
はサスペンション、１１（才外皮接触チップ、１２は乱
反射面をもつ反射板、１３（才スボンジ等の弾性体でか
つ遮光性を有するダンパ、１４はねじで生体ケース１に
取り付けることによりサスペンション１０を保持する蓋
であり、こわら以外の符号は第２図と同じものを示す。

反射板１２（Ｊサスペンション１０を介して外皮接触チ
ップ１１に例えば螺合することにより、サスペンション
１０に取り付けらねている。本実施例は、このような構
造であるので、骨導音をピックアップするのに適してい
る。

本実施例においては、サスペンション１０は、リン青銅
板等から構成さね、骨導送話器の本体ケース１を生体８
の表面に押し付けた時、サスペンション１０が骨組織と
皮下組織の合成インピーダンスとはゾ同一の機械インピ
ーダンスをもつような厚さに作られている。なお、一般
に（才、骨導送話器カヘッドバンド、ヘッドセット等に
より生体８に押し付けらねる力は数百グラム以内である
。

また、スポンジ１３（才生体に圧接しない状態での外音
、例えば、空気量、ケースをたたいた時のサスペンショ
ン自体の自己共振による不要な音等を減衰させるための
ダンパの役目をする。ただし、生体８に圧接している時
は骨組織の質量およびインピータンスが共に犬きく、サ
スペンション１０のインピーダンスも大きいため、スポ
ンジ１３の制動にかかわらずサスペンション１０は強制
的に振動する。このため、ピックアップ音は充分にとる
ことができる。

さて、生体８を通って骨導音が伝達されてきたとすると
、骨導音に応じて生体８表面が振動する。

この生体８表面の振動は外皮接触チップ１１に伝わり、
反射板１２が振動する。この結果、第１実施例で説明し
たように、光源３−反射板１２−光電変換素子４を結ぶ
光路長が前記振動に応じて変化し、光電変換素子４から
骨導音に対応した電気信号が取り出される。

本実施例によりば、サスペンションの機械インピーダン
スが骨組織と皮下組織との合成インピーダンスとはゾ同
一なため、骨導音のみを有効にピックアップできるとい
う利点がある。また、サスペンションは空気との機械的
インピーダンスの差が著しく大きいため、空気量の遮音
（ば前記第１゜第２実施例のものに比べてさらに良くな
る。したがって、１００ホーン以上の高騒音下でも、通
話に大きな効果を発揮する。

第４図（１本発明の第４実施例を示す。この実施例が紬
記第３実施例と異なる点１才反射板１２に、うすいリン
青銅板からなるダイヤフラム１５を介して光源３および
光電変換素子４が取り付けらねた内部遮光ケース１６を
取り付けた点である。

本実施例による骨導送話器は上記のような構成であるの
で、第３実施例が有する効果に加えて、次のような効果
がある。

本実施例による骨導送話器においては、内部遮光ケース
１６、光源３および光電変換素子４の質量、ならびにダ
イヤフラム１５の剛性によって決まる自己共振周波数と
、サスペンション１０と外皮接触チップ１１によって決
まる自己共振周波数とがはり同一になるように形成され
ている。このため、本体ケース１への衝撃音を吸収する
効果がある。また、光ｙＡ３と光電変換素子４を保持す
る内部遮光ケース１６１才ダイヤフラム１５によっての
み支持さねているため、生体８への圧接力にかかわらず
一定の動作点を保持できる。このため、サスペンション
１０の剛性な圧接力によって決定される骨組織と皮下組
織の合成インピーダンスに合致させる事のみに注目して
設計することができる。したがって、骨導送話器の設計
が容易になる。

次に１本発明の第５実施例を第５図で説明する。

図において、１７は本体ケース１とダイヤフラム１５の
結合金具、１８は結合金具１７の押え兼用蓋、１９は反
射板１２を結合金具１７に取り付けるための取付はビス
であり、これら以外の符号は第４図と同じ物を示す。

本実施例においては、生体８を通って骨導音が伝達され
てくると、骨導音に応じて本体ケース１が振動する。本
体ケース１が振動すると、ダイヤフラム１５を介して光
源３と光電変換素子４が取り付けらねている内部遮光ケ
ース１６が加速度的に振動する。

この実施例は前記第４実施例がもつ効果に加えて、骨導
送話器を生体８に強く押し付けて取り付けて動作点は全
く変化しないという利点がある。

以上の第１〜第５実施例は光源の反射光を利用して生体
音を電気信号に変換しているので、反射型の振動ピック
アップマイクロホンということができる。反射型のマイ
クロホンは、構成が簡単で製造が容易という特徴がある
。

次に、本発明の第６実施例の断面図を第６図に示す。こ
の実施例が前記第３実施例と異なる点は、光源３がサス
ペンションＩＯに取り付けられた光電変換素子４に対向
して設置さねている点である。

今、骨導音に応じて、サスペンション１０が振動し、光
源３と光電変換素子４との間の距離、すなわち光路長ｌ
が±Δｌだけ変化したとすると、光電変換素子４に入射
する照度はｌ　”／（１±Δｌ）２倍になる。光電変換
素子４の電気出力は照度の変化に対応するから、本実施
例によりば骨導音を電気信号に変換することができる。

本発明の第７．第８実施例をそわそれ第７図。

第８図に示す。こわらの実施例は、前記第４．第５実施
例において、光源３と光電変換素子４を対向して設置し
、光電変換素子４をダイヤフラム１５に取り付けたもの
である。なお、第７，８図における符号は第４，５図の
ものと同じ物または同等物を示す。

以上の第６〜８実施例は、光源と光電変換素子とを対向
させているので、対向型の骨導送話器ということができ
る。対向型の骨導送話器でｉｔ、光源からの光を直接光
電変換素子に導くことができるので、光電変換素子から
得られる電気信号の出力レベルが大きいという利点があ
る。なお、こわらの実施例において、光源と光電変換素
子の位置を逆にしても良いことは勿論である。

本発明の第９実施例を第９図に示す。この実施例では、
光源３と光電変換素子４を結ぶ線がサスペンション１０
に平行になるように、光源３と光電変換素子４が本体ケ
ース１に取り付けられている。また、サスペンション１
−０に固着された外皮接触チップ１１には遮光板２０が
取り付けらねており、無信号時に（才、遮光板２０が光
源３から出る光量のはゾ半分を遮るように配置さねてい
る。

なお、サスペンション１０は前記第３実施例の所で述べ
たような剛性を有している。

今、生体８を経て骨導音が伝達されてきたとすると、外
皮接触チップ１１が該骨導音に応じて振動する。そうす
ると、前述のように、遮光板２０は外皮接触チップ１１
に固着されているので、遮光板２０は骨導音に応じて外
皮接触チップ１１と共に振動する。この振動は、光源３
と光電変換素子４を結ぶ線に対してはゾ垂１！方向に行
なわわる。

このため、光源３から出た光１ｔが、該遮光板２０によ
って遮光される量が変化し、光電変換素子４に入射する
光量が変化する。したがって、光電変換素子４からは骨
導音に応じた電気信号を取り出すことができる。

次に、本発明の第１０．第１１実施例をそれぞわ第１０
図、第１１図に示す。これらの各実施例は、前記第９実
施例と同様の考えを、例えば前記第４．第５実施例に示
される骨導送話器の光源、光電変換素子および反射板に
代えて適用したものである。なお、第１０．１１図の符
号（才２０を除いて、そわぞわ第４，５図の符号と同じ
物又は同等物を示す。

上記の第９〜１１実施例は、λ憔光板で光を遮ることに
より骨導音を電気信号に変換しているので、遮光型の骨
導送話器と呼ぶことができる。この型の骨導送話器は、
骨導音に対応して光を直接遮光するので、光電変換素子
から出力される電気信号のＰ−Ｐ値（Ｐｅａｋ　ｔｏ　
Ｐｅａｋ値）が大きくなる。

第１２図は本発明の第１２実施例を示す。図から明らか
なように、外皮接触チップ１１には反射板２２の取付金
具２１が一体に固着されている。

光源３と光電変換素子４は反射板２２と而する側に並ん
で設置さねている。したがって、光源３から出た光は反
射板２２で反射し、光電変換素子４に入射する。また、
無信号時には、反射板２２は光源３から出た光量の約半
分だけを反射するように調節さねている。

したがって、生体８を通って骨導音が伝達さね、外被接
触チップ１１が振動すると、前記取付金具２１に支持さ
れた反射板２２は前記無信号時の位置を中心にして、図
上では左右に振動する。この１９− ため、反射板２２によって反射されて光電変換素子４に
入射する光量が変化し、光電変換素子４から骨導音に応
じた電気信号が得られる。

第１３図および第１４図は、そわぞわ本発明の第１３．
１４実施例を示す。こわらの各実施例ｆａｌｌ前記第１
２実施例と同様の考えを、例えば前記第４、第５実施例
に示される骨導送話器の光源、光電変換素子および反射
板に代えて適用したものである。なお、第１３．１４図
中の第４，５図と一致する符号は第４，５図と同一の物
又は同等物を示す。

以上の第６〜第１４実施例の説明においては、個々の実
施例の効果の記載を省略したが、前記第６、第９．第１
２実施例は第３実施例とまた、第７、第１０．第１３実
施例は第４実施例と、さらに第８．第１１．第１４実施
例は第５実施例と、そわぞわ同等の効果があることは明
らかである。

以上のように、本発明によりば、生体音あるい２０− は骨導音を光ｉ：の変化で検知しているので、可動部と
固定部との間に機械的な音響伝達機構が不要である。こ
のため、音の減衰反射、および音響伝達機構の共振が発
生せず、明瞭な信号音を取ることができる。また、可動
部の質量を十分小さくできるので、微細な音の変化や高
い周波数成分も効率良くピックアップでき、明瞭かつ感
度が高いという効果がある。また、本発明による振動ピ
ックアップマイクロホンは、光源と光電変換素子もしく
は光源と反射板の距離が２鱈以上あわば十分な効果を発
揮できるため、従来の骨導送話器に比べて、軽量かつ小
型である。したがって、使用者に不快感を与えないとい
う大きな利点がある。また、構造が簡単であるため製造
しやすい。このため、コスト低減の効果がある。さらに
、発電構造に機械的な伝達機構が不要なために、堅牢で
長寿命であるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

４４１、第２．第３．第４および第５図（Ｊそれぞれ本
発明による反射型の骨導送話器の第１．第２゜第３．第
４および第５実施例の断面図、第６．＠７および第８図
はそわぞわ本発明齋こよる対向型の骨導送話器のｇ６．
第７および第８実施例の断面図、第９．第１０および第
１１図はそわそれ本発明による遮光型の骨導送話器の第
９．ＪＩＯおよび第１１実施例の断面図、第１２．第１
３および第１４図はそわぞわ本発明ζこよる反射・連光
兼用型の骨導送話器の第１２．第１３および第１４実施
例の断面図を示す。１・・・本体ケース、２・・・固定台、３・・・光源、
４・・・光電変換素子、５，６・・リード線、７・・・
パッド、８・・・生体、９・・・弾性被膜、１０・・・
サスペンション、１１・・・外皮接触チップ、１２・・
反射板、１３・・・ダンパ、１５・・・ダイヤフラム、
１６・・内部遮光ケース、１７・・結合金具、１８・・
・結合金具押え兼用盈、２０・・・遮光板、２１・・・
連結金具、２２・・・反射板代理人弁理士　平　木　道　人外１名 −２（−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）生体をへて伝達されてくる音を電気信号に変換す
る振動ピックアップマイクロホンにおいて、本体ケース
、該本体ケースの内部に取付けられ一定の光量を出力す
る光源および前記生体を経て伝達さねてくる音に応じて
光量の変化する光を受光し電気信号に変換する光電変換
素子を具備し、前記音を光量の大小に変換し、さらに電
気信号に変換するようにしたことを特徴とする振動ピッ
クアップマイクロホン。
（２）生体との接触面に設けられた弾性を有する被膜に
前記光源からの光を反射させ、反射光を前記光電変換素
子に導くことにより、該光電変換素子が生体を経て伝達
さねてくる音に応じて光量の変化する光を受光するよう
にしたことを特徴とする特許プマイクロホン。
（３）前記光源と光電変換素子とを前記本体ケースの内
面に固定し、反射板を骨導音によって振動させることに
より、前記光源から反射板をへて前記光電変換素子に至
る光路長を変えて骨導音に応じて前記光電変換素子に入
射する光量を変化するようにしたことを特徴とする前記
特許請求の範囲第１項記載の振動ピックアップマイクロ
ホン。
（４）　　前記光源と光電変換素子とを対向して配置し
、こわらのいずわか一方を骨導音によって撮動させるこ
とにより、前記光源と前記光電変換素子との距離を変化
させて骨導音に応じて前記光電変換素子に入射する光量
を変えるようにしたことを特徴とする前記特許請求の範
囲第１項記載の振動ピックアップマイクロホン。
（５）前記光源と光電変換素子とを対向させて前記本体
ケースの内面に固定し、該光源と光電変換素子とを結ぶ
光路中に遮光板を配置し、該遮光板を骨導音によって前
記光路を横切るように振動させることにより、骨導音に
応じて前記光電変換素子に入射する光量を変化させるよ
うにしたことを特徴とする特許ックアップマイクロホン。
（６）前記光源と光電変換素子とを前記本体ケースの内
面に固定すると共ｌζ、反射板の端部が前記光源と光電
変換素子とを結ぶ線を２等分する線上近くにくるようＩ
Ｃ配置し、反射される光量と反射さねない光１の比率が
骨導音による反射板の振動によって変化するようにする
ことにより、骨導音に応じて前記光電変換素子に入射す
る光量を変化させるよう．にしたことを特徴とする前記
特許請求の範囲第１項記載の振動ピックアップマイクロ
ホン。