KR20080031477A - Microphone element - Google Patents

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KR20080031477A
KR20080031477A KR1020087004796A KR20087004796A KR20080031477A KR 20080031477 A KR20080031477 A KR 20080031477A KR 1020087004796 A KR1020087004796 A KR 1020087004796A KR 20087004796 A KR20087004796 A KR 20087004796A KR 20080031477 A KR20080031477 A KR 20080031477A
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vibration
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KR1020087004796A
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카즈히로 와타나베
히로유키 사사키
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타마-티엘오, 엘티디.
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Abstract

A microphone element using an optical fiber sensor, having a simple structure achieving lower production costs. An optical fiber (29a, 20b) is provided on a vibration sheet (13) for capturing vibration of a medium. The optical fiber (20a, 20b) has a core and a clad provided around the outer periphery of the core, a sensor (SP) for enabling a part of light being transmitted to interact with the surroundings, and a light source (14) for emitting light to an entry end of the optical fiber (20a, 20b), and a light receiving section (15) for detecting, through the sensor section (SP), light emitted from an exit end of the optical fiber (20a, 20b).

Description

마이크로폰 소자{MICROPHONE ELEMENT}Microphone element {MICROPHONE ELEMENT}

본 발명은 마이크로폰 소자에 관한 것으로, 특히 광화이버 센서를 이용한 마이크로폰 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a microphone element, and more particularly to a microphone element using an optical fiber sensor.

광화이버는 신호를 전달하는 수단으로서 널리 보급되어 왔으며, 광화이버를 이용한 센서는 여러 방식으로 다양한 목적을 위하여 개발되고 있다.Optical fibers have been widely used as a means of transmitting signals, and sensors using optical fibers have been developed for various purposes in various ways.

그 중에서도, 광화이버를 이용한 마이크로폰으로는 하기의 특허 문헌(일본 특허공개 2002-232999호 공보, 일본 특허공개 2000-65633호 공보, 일본 특허공개 평 11-252696호 공보)에 기재가 있다.Especially, the microphone using optical fiber is described in the following patent documents (Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-232999, Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-65633, and Unexamined-Japanese-Patent No. 11-252696).

일본 특허공개 2002-232999호 공보에는 광화이버 루프 간섭계형의 음향 센서 및 음향 검출 방법이 기재되어 있다. 음향 신호로 진동하는 진동판에 통과시킨 루프상 광화이버에 시계 방향 및 반시계 방향으로 광을 전파시켜 얻어지는 간섭광의 강도 변화로부터 진동판에 전달되는 진동을 전기 신호로 변환하는 것이다.Japanese Patent Laid-Open No. 2002-232999 discloses an optical sensor and an acoustic detection method of an optical fiber loop interferometer type. The vibration transmitted to the diaphragm is converted into an electrical signal from the change in the intensity of the interference light obtained by propagating the light in the clockwise and counterclockwise directions to the loop-shaped optical fiber passed through the vibrating plate vibrating with the acoustic signal.

일본 특허공개 2000-65633호 공보에는 원격 검출용의 광도파 진동 센서 시스템에 대하여 기재되어 있다. 지오폰에 의해 발생하는 전기 신호에 의해, 광도파관 내로 안내되는 광신호의 위상을 변조하여 얻어지는 간섭 패턴으로부터 지오폰에 전달되는 기계적 진동을 전기 신호로 변환하는 것이다.Japanese Patent Laid-Open No. 2000-65633 discloses an optical waveguide vibration sensor system for remote detection. The electrical signal generated by the geophone converts the mechanical vibration transmitted to the geophone from the interference pattern obtained by modulating the phase of the optical signal guided into the optical waveguide into an electrical signal.

일본 특허공개 평 11-252696호 공보에는 광변조 방식 마이크로폰의 구조에 대하여 기재되어 있다. 발광 소자와 수광 소자가 격벽으로 분리된 상태로 수납되는 수/발광부와, 수/발광부로부터의 광을 전달하는 광도파로가 별체로 형성되고, 박막 다이어프램과 함께 일체화하여 구성되며, 발광부로부터의 광을 박막 다이어프램에서 반사하여 수광부에서 수광하고, 박막 다이어프램이 음파에 의해 진동하면 수광부에서 수광하는 광의 강도가 변조되어 전기 신호로 변환되는 것이다.Japanese Patent Laid-Open No. 11-252696 describes the structure of a light modulated microphone. The light receiving element and the light receiving element which are housed in a state in which the light emitting element and the light receiving element are separated by a partition wall, and an optical waveguide for transmitting the light from the light receiving element are formed separately, and are integrally formed with the thin film diaphragm, When the light is reflected by the thin film diaphragm and received by the light receiving unit, and the thin film diaphragm vibrates by sound waves, the intensity of light received by the light receiving unit is modulated and converted into an electrical signal.

그러나, 일본 특허공개 2002-232999호 공보에 기재된 음향 센서는 장치 전체가 복잡하거나, 또한 간섭광을 검출하는 장치는 고가이기 때문에, 음향 센서로서도 고가가 되는 문제가 있다.However, the acoustic sensor described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-232999 has a problem that the entire apparatus is complicated, and the apparatus for detecting the interference light is expensive, so that the acoustic sensor is also expensive.

또한, 일본 특허공개 2000-65633호 공보에 기재된 광도파 진동 센서 시스템은 장치 전체가 복잡하고, 광도파 진동 센서 시스템으로서 고가가 되는 문제가 있었다.Moreover, the optical waveguide vibration sensor system described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-65633 has the problem that the whole apparatus is complicated and expensive as an optical waveguide vibration sensor system.

또한, 일본 특허공개 평 11-252696호 공보에 기재된 마이크로폰에서는 정밀한 설계가 필요하고, 제조 비용이 높아진다는 문제가 있었다.In addition, the microphone described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-252696 has a problem that precise design is required and manufacturing cost is high.

또한, 상기 광화이버 센서에 관하여, 소위 헤테로 코어부를 센서로서 이용하는 구성이 국제 공개 97/48994호 팜플렛 및 일본 특허공개 2003-214906호 공보에 기재되어 있다.Moreover, about the optical fiber sensor, the structure which uses a so-called hetero core part as a sensor is described in the international publication 97/48994 pamphlet and Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-214906.

그러나, 국제 공개 97/48994호 팜플렛 및 일본 특허공개 2003-214906호 공보 에는 헤테로 코어형의 광화이버 센서를 마이크로폰으로서 이용하는 것에 대한 기재는 없다.However, International Publication No. 97/48994 and Japanese Patent Laid-Open No. 2003-214906 do not describe the use of a heterocore optical fiber sensor as a microphone.

해결하고자 하는 문제점은 광화이버 센서를 이용한 마이크로폰에 있어서, 간편한 구조로서 제조 비용을 저가로 하는 것이 곤란하다는 점이다.A problem to be solved is that in a microphone using an optical fiber sensor, it is difficult to reduce the manufacturing cost due to the simple structure.

본 발명의 마이크로 소자는 매체의 진동을 포착하는 진동 시트와, 상기 진동 시트에 설치되며, 코어 및 코어의 외주에 설치된 클래드를 구비하여, 전송되는 광의 일부의 외계와의 상호 작용을 가능하게 하는 센서부를 갖는 광화이버와, 상기 광화이버의 입사단에 대하여 광을 출사하는 광원과, 상기 센서부를 통하여 상기 광화이버의 출사단으로부터 출사되는 상기 광을 검출하는 수광부를 갖는다. The micro device of the present invention comprises a vibration sheet for capturing vibration of a medium, and a sensor provided on the vibration sheet and having a core and a cladding provided on an outer circumference of the core, so as to enable interaction with a part of an external part of the transmitted light. And an optical fiber having a portion, a light source for emitting light to the incidence end of the optical fiber, and a light receiving portion for detecting the light emitted from the output end of the optical fiber through the sensor portion.

상기 본 발명의 마이크로 소자는 매체의 진동을 포착하는 진동 시트에 광화이버가 설치되어 있다. 광화이버는 코어 및 코어의 외주에 설치된 클래드를 구비하여, 전송하는 광의 일부의 외계와의 상호 작용을 가능하게 하는 센서부를 갖는 구성이다.In the micro device of the present invention, an optical fiber is provided on a vibration sheet for capturing vibration of a medium. The optical fiber has a core and a cladding provided on the outer periphery of the core, and has a sensor section that enables interaction with an external system of a part of the transmitted light.

또한, 광화이버의 입사단에 대하여 광을 출사하는 광원과, 센서부를 통하여 광화이버의 출사단으로부터 출사되는 광을 검출하는 수광부가 구비되어 있다.Further, a light source for emitting light to the incident end of the optical fiber, and a light receiving unit for detecting the light emitted from the output end of the optical fiber through the sensor unit.

상기의 본 발명의 마이크로폰 소자는 바람직하게는, 상기 센서부는 상기 광화이버의 코어 지름과 서로 다른 코어 지름을 갖는 헤테로 코어부로서, 상기 광화이버의 중도부에 접합되어 이루어지는 구성이다.The microphone element of the present invention is preferably a hetero core part having a core diameter different from the core diameter of the optical fiber, and is configured to be joined to the intermediate part of the optical fiber.

또는 바람직하게는, 상기 센서부는 상기 광화이버의 코어의 굴절률 혹은 클래드의 굴절률과 동등한 굴절률을 갖는 광투과 부재가 상기 광화이버의 중도부에 접합되어 이루어지는 구성이다.Alternatively, the sensor unit is configured such that a light transmitting member having a refractive index equal to the refractive index of the core of the optical fiber or the refractive index of the clad is joined to the intermediate part of the optical fiber.

상기의 본 발명의 마이크로폰 소자는 바람직하게는, 상기 광화이버가 상기 센서부를 정상부로 하여 굴곡하도록 하여 상기 진동 시트에 설치되어 있다.The microphone element of the present invention is preferably provided in the vibration sheet such that the optical fiber is bent to the sensor portion.

또는 바람직하게는, 상기 센서부의 부분을 포함하는 상기 광화이버가 직선상으로 상기 진동 시트에 설치되는 있다.Or preferably, the optical fiber comprising a portion of the sensor portion is installed in the vibrating sheet in a straight line.

상기의 본 발명의 마이크로폰 소자는 바람직하게는, 상기 광화이버가 상기 진동 시트에 접합되어 있다.In the microphone element of the present invention, the optical fiber is preferably bonded to the vibration sheet.

또는, 바람직하게는 상기 광화이버가 상기 진동 시트에 내설되어 있다.Or, preferably, the optical fiber is embedded in the vibration sheet.

본 발명의 마이크로폰 소자는 광화이버 센서를 이용한 마이크로폰으로서, 간편한 구조이며, 저가로 제조하는 것이 가능하다.The microphone element of the present invention is a microphone using an optical fiber sensor, which has a simple structure and can be manufactured at low cost.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 마이크로폰 소자의 모식 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the microphone element which concerns on Example 1 of this invention.

도 2A 및 도 2B는 본 발명의 실시예 1에 따른 마이크로폰 소자의 입사광과 출사광의 강도를 나타내는 그래프.2A and 2B are graphs showing the intensity of the incident light and the emitted light of the microphone device according to the first embodiment of the present invention.

도 3A는 센서부의 구성의 일예를 나타내기 위한, 광화이버의 센서부(SP) 근방에서의 사시도, 도 3B는 센서부 근방에서의 길이 방향의 단면도.Fig. 3A is a perspective view of the optical fiber in the vicinity of the sensor part SP, and Fig. 3B is a sectional view in the longitudinal direction in the vicinity of the sensor part, for illustrating an example of the configuration of the sensor part.

도 4A 및 도 4B는 센서부의 구성의 일예를 나타내기 위한, 광화이버의 센서 부 근방에서의 길이 방향의 단면도.4A and 4B are cross-sectional views in the longitudinal direction in the vicinity of the sensor portion of the optical fiber for illustrating an example of the configuration of the sensor portion.

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 마이크로폰 소자의 주요부의 모식 구성도.5 is a schematic configuration diagram of a main part of a microphone element according to Embodiment 2 of the present invention.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

3 헤테로 코어부3 hetero core part

4 계면4 interface

13 진동 시트13 vibration sheet

14 광원14 light source

15 수광부15 light receiver

16 앰프16 amp

17 스피커17 speakers

18 컴퓨터18 computers

20a, 20b 광화이버20a, 20b fiber optic

21, 31 코어21, 31 cores

22, 32 클래드22, 32 Clad

30 광투과 부재30 light transmission member

SP 센서부SP sensor

W 리크 광W leek light

이하에, 본 발명의 마이크로폰 소자의 실시에에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, implementation of the microphone element of this invention is demonstrated with reference to drawings.

실시예 1Example 1

도 1은 본 실시예에 따른 마이크로폰 소자의 모식 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a microphone element according to the present embodiment.

예를 들면, 매체의 진동을 포착하는 진동 시트(13)에 접합, 또는 내설되어 광화이버(20a, 20b)가 설치되어 있다. 진동 시트(13)는, 예를 들면 수지 시트나 종이 등, 공기나 물 등의 수지 시트(13)가 놓여 있는 매체에 전달되는 진동을 포착하여 광화이버(20a, 20b)에 전달할 수 있는 재료이면 된다.For example, optical fibers 20a and 20b are attached to or mounted on the vibration sheet 13 for capturing the vibration of the medium. The vibrating sheet 13 is, for example, a material capable of capturing the vibration transmitted to the medium on which the resin sheet 13, such as air or water, is placed, such as a resin sheet or paper, and transmitting the vibration to the optical fibers 20a and 20b. do.

광화이버(20a, 20b)는 코어 및 코어의 외주에 설치된 클래드를 구비한 구성으로서, 광화이버(20a)와 광화이버(20b)는 광화이버(20a, 20b) 중을 전송하는 광의 일부의 외계와의 상호 작용을 가능하게 하는 센서부(SP)에 의해 접속되어 있다. 본 실시예에서는, 예를 들면 광화이버(20a, 20b)가 센서부(SP)를 정상부로 하여 굴곡하도록 설치되어 있다.The optical fibers 20a and 20b have a core and a clad installed on the outer periphery of the core, and the optical fibers 20a and the optical fibers 20b include an outer space of a part of the light transmitted in the optical fibers 20a and 20b. It is connected by the sensor part SP which enables the interaction of the. In this embodiment, for example, the optical fibers 20a and 20b are provided so as to bend the sensor portion SP as the top portion.

또한, 광화이버(20a, 20b)의 입사단에 대하여 광을 출사하는 레이저 다이오드나 발광 다이오드 등의 광원(14)과, 센서부(SP)를 통하여 광화이버(20a, 20b)의 출사단으로부터 출사되는 광을 검출하는 포토 다이오드 등의 수광부(15)를 구비하고 있다.Further, light is emitted from the light-emitting source 14 such as a laser diode or a light emitting diode that emits light to the incidence ends of the optical fibers 20a and 20b, and the light is emitted from the light-emitting ends of the optical fibers 20a and 20b through the sensor unit SP. The light-receiving part 15, such as a photodiode, which detects the light to be provided is provided.

상기의 구성에서는 공기나 물 등의 수지 시트(13)가 놓여 있는 매체에 진동이 전달되어 광화이버(20a, 20b)에 전달되면, 진동은 진동 시트(13)로부터 광화이버(20a, 20b)에 전달된다.In the above configuration, when vibration is transmitted to the medium on which the resin sheet 13 such as air or water is placed and transmitted to the optical fibers 20a and 20b, the vibration is transmitted from the vibration sheet 13 to the optical fibers 20a and 20b. Delivered.

광화이버(20a, 20b) 중에는 광원(14)으로부터의 센서광이 전송되고 있으며, 수광부(15)에서 수광되고 있다.The sensor light from the light source 14 is transmitted among the optical fibers 20a and 20b and is received by the light receiving unit 15.

이 때, 광화이버(20a, 20b) 중도부에 설치된 센서부(SP)에서는 전달되는 진동에 대응해 외계와의 상호 작용의 정도가 변화하여, 전송하는 광의 강도가 변화하기 때문에, 수광부(15)에서 광화이버(20a, 20b)의 출력광을 수광하여 얻어지는 전기 신호는 매체의 진동에 대응하여 강도가 변조되고 있으며, 이와 같이 하여 진동이 전기 신호로 변환되어 마이크로폰으로서 기능한다.At this time, in the sensor part SP provided in the intermediate portion of the optical fibers 20a and 20b, the degree of interaction with the external field changes in response to the transmitted vibration, and the intensity of the transmitted light changes, so that the light receiving portion 15 In the electric signal obtained by receiving the output light of the optical fibers 20a and 20b, the intensity is modulated in response to the vibration of the medium. Thus, the vibration is converted into an electric signal and functions as a microphone.

수광부(15)의 출력은 앰프(16)에서 증폭하여 스피커(17)로부터 음성으로서 출력할 수 있다.The output of the light receiving unit 15 can be amplified by the amplifier 16 and output as audio from the speaker 17.

또는, 컴퓨터(18) 혹은 스펙트럼 애널라이저 등에 음성 데이터로서 받아들여, 진동 주파수 해석 등, 원하는 데이터 처리를 실시할 수 있다.Alternatively, the computer 18 or the spectrum analyzer can be accepted as audio data, and desired data processing such as vibration frequency analysis can be performed.

도 2A 및 도 2B는 각각 상기의 마이크로폰 소자의 광원(14)으로부터의 입사광과 수광부(15)에서 수광되는 출사광의 강도를 나타내는 그래프이다.2A and 2B are graphs showing the intensity of incident light from the light source 14 and the light emitted from the light receiving unit 15 of the microphone element, respectively.

입사광은 일정한 강도를 가지고 있는 것에 대하여, 진동 시트에 전달되는 진동에 대응하여 출사광의 강도가 변조되고 있다.While the incident light has a constant intensity, the intensity of the emitted light is modulated in response to the vibration transmitted to the vibration sheet.

상기의 마이크로폰 소자를 구성하는 광화이버와 센서부에 대하여 설명한다.The optical fiber and sensor part which comprise the said microphone element are demonstrated.

도 3A는 센서부(SP)의 구성의 일예를 나타내기 위한, 광화이버(20a, 20b)의 센서부(SP) 근방에서의 사시도이고, 도 3B는 센서부(SP) 근방에서의 길이 방향의 단면도이다.3A is a perspective view in the vicinity of the sensor unit SP of the optical fibers 20a and 20b for illustrating an example of the configuration of the sensor unit SP, and FIG. 3B is a longitudinal direction in the vicinity of the sensor unit SP. It is a cross section.

예를 들어, 마이크로폰 소자를 구성하는 광화이버(20a, 20b)는, 예를 들면 코어 지름 9㎛의 싱글 모드 화이버이고, 광화이버(20a)와 광화이버(20b)는 광화이버(20a, 20b) 중을 전송하는 광의 일부의 외계와의 상호 작용을 가능하게 하는 센서부(SP)에 의해 접속되어 있다.For example, the optical fibers 20a and 20b constituting the microphone element are single-mode fibers having a core diameter of 9 µm, for example, and the optical fibers 20a and 20b are optical fibers 20a and 20b. It is connected by the sensor part SP which enables interaction with the outer space of a part of the light which transmits heavy.

광화이버(20a, 20b)는 코어(21)와, 그 외주부에 설치된 클래드(22)를 갖는다. 광원(14)으로부터의 광은 광 입사단측으로부터 코어(21)에 입사되고, 센서부(SP)를 통하여 광 출사단측의 코어(21)로부터 수광부로 출사된다.The optical fibers 20a and 20b have a core 21 and a clad 22 provided at an outer circumferential portion thereof. Light from the light source 14 is incident on the core 21 from the light incident end side, and is emitted from the core 21 on the light exit end side to the light receiving unit via the sensor unit SP.

도 3A 및 도 3B에 나타내는 센서부(SP)는 광화이버(20a, 20b)의 코어 지름과 서로 다른 코어 지름을 갖는 헤테로 코어부(3)로서, 코어(31)와, 그 외주부에 설치된 클래드(32)를 갖는다.The sensor portion SP shown in FIGS. 3A and 3B is a hetero core portion 3 having a core diameter different from the core diameters of the optical fibers 20a and 20b, and includes a core 31 and a clad provided in the outer peripheral portion thereof. 32).

헤테로 코어부(3)에서의 코어(31)의 지름(b1)은 광화이버(20a, 20b)의 코어(21)의 지름(al)보다 작으며, 예를 들면 al=9㎛, b1=5㎛이다. 또한, 헤테로 코어부(3)의 길이(c1)는 수 ㎜~수 ㎝로서, 예를 들면 1㎜ 정도이다.The diameter b1 of the core 31 in the hetero core portion 3 is smaller than the diameter al of the core 21 of the optical fibers 20a and 20b. For example, al = 9 μm, b1 = 5 [Mu] m. In addition, the length c1 of the hetero core part 3 is several mm-several cm, for example, about 1 mm.

광화이버(20a, 20b)와 센서부(SP)를 구성하는 헤테로 코어부(3)는 길이 방향으로 직교하는 계면(4)에서 코어끼리가 접합하도록 거의 동축에, 예를 들면 범용화되어 있는 방전에 의한 융착 등에 의해 접합되어 있다.The hetero core portions 3 constituting the optical fibers 20a and 20b and the sensor portion SP are substantially coaxial, for example, to a discharge which is generalized so that the cores are joined at the interface 4 orthogonal to the longitudinal direction. It joins by fusion | melting, etc. by this.

도 3A 및 도 3B에 나타내는 바와 같이, 광화이버(20a, 20b)의 중도부에 센서부(SP)가 접합되어 이루어지는 구성에 있어서, 헤테로 코어부(3)에서의 코어(31)의 지름(b1)과 광화이버(20a, 20b)의 코어(21)의 지름(a1)이 계면(4)에서 서로 다르며, 이 코어 지름의 차에 기인하여 광의 일부가 헤테로 코어부(3)의 클래드(32)에 리크(W)한다. 리크(W)를 작게 하도록 코어(21)와 코어(31)의 지름의 조합을 하면 대부분의 광은 다시 광화이버(21)에 입사하여 전송된다. 이 때, 센서의 삽입 손실은 작고, 또한, 리크(W)의 정도는 굴곡 등의 외계의 변화에 따라 예민하게 변화한다. 또한, 코어(21)와 코어(31)의 지름의 조합에 따라서는 리크(W)를 극도로 크게 할 수도 있다. 이 경우, 많은 리크(W)의 광이 클래드(32)와 외계와의 경계면에서 에바네센트파를 발생시켜, 외계에 작용시켜 변화를 감수(感受)할 수 있다. As shown to FIG. 3A and FIG. 3B, the diameter b1 of the core 31 in the hetero core part 3 in the structure by which the sensor part SP is joined to the intermediate part of optical fiber 20a, 20b. ) And the diameter a1 of the core 21 of the optical fibers 20a and 20b are different at the interface 4, and due to the difference in the core diameters, part of the light is clad 32 of the hetero core portion 3. Leak (W). When the diameter of the core 21 and the core 31 is combined to reduce the leak W, most of the light is incident on the optical fiber 21 and transmitted. At this time, the insertion loss of the sensor is small, and the degree of the leak W is sensitively changed in accordance with the change of the external field such as bending. In addition, depending on the combination of the diameters of the core 21 and the core 31, the leak W can be made extremely large. In this case, many leaks of light W generate an evanescent wave at the interface between the clad 32 and the outer field, and act on the outer field to accept the change.

상기와 같이 리크하는 광은 센서부(SP)에서의 광화이버의 굴곡의 정도나 광화이버가 놓여져 있는 환경에 따라 변화하기 때문에, 외계와 상호 작용한 결과 생긴 변화를 검지할 수 있다. 본 실시예에서는 외계로부터의 진동에 의해 리크하는 광의 강도가 변조되고, 따라서 하류의 광화이버(20b)로 전송되는 광의 강도도 변조된다.Since the light leaked as described above changes depending on the degree of bending of the optical fiber in the sensor unit SP and the environment in which the optical fiber is placed, it is possible to detect a change resulting from the interaction with the external world. In this embodiment, the intensity of the leaking light is modulated by the vibration from the external field, and thus the intensity of the light transmitted to the downstream optical fiber 20b is also modulated.

이와 같이 하여 수광부(15)에서 광신호를 전기 신호로 변환함으로써, 매체의 진동에 대응하는 전기 신호가 얻어진다.In this way, the light receiving unit 15 converts the optical signal into an electrical signal, thereby obtaining an electrical signal corresponding to the vibration of the medium.

센서부(SP)로는 다른 구성을 채용하는 것도 가능하다.It is also possible to employ | adopt another structure as the sensor part SP.

도 4A 및 도 4B는 센서부(SP)의 구성의 일예를 나타내기 위한, 광화이버(20a, 20b)의 센서부(SP) 근방에서의 길이 방향의 단면도이다.4A and 4B are cross-sectional views in the longitudinal direction in the vicinity of the sensor portion SP of the optical fibers 20a and 20b for illustrating an example of the configuration of the sensor portion SP.

도 4A에서는 센서부(SP)를 구성하는 헤테로 코어부(3)의 코어(31)의 지름(b1)이 광화이버(20a, 20b)의 코어(21)의 지름(a1)보다도 큰 구성으로 되어 있다.In FIG. 4A, the diameter b1 of the core 31 of the hetero core part 3 constituting the sensor part SP is larger than the diameter a1 of the core 21 of the optical fibers 20a and 20b. have.

도 4B에 나타내는 바와 같이 헤테로 코어부 대신에, 센서부(SP)는 광화이버(20a, 20b)의 코어(21)의 굴곡률 혹은 클래드(22)의 굴곡률과 동등한 굴곡률을 갖는 광투과 부재(30)가 광화이버(20a, 20b)의 중도부에 접합되어 이루어지는 구성으로 할 수도 있다.As shown in FIG. 4B, instead of the hetero core portion, the sensor portion SP has a light transmission member having a bending rate equivalent to the bending rate of the core 21 of the optical fibers 20a and 20b or the cladding 22. It is also possible to have a configuration in which 30 is joined to the intermediate portion of the optical fibers 20a and 20b.

도면 상에는 센서부(SP)를 광화이버(20a, 20b)의 중도부에 1개 접속하고 있지만, 복수개를 직렬로 접속할 수도 있다.Although one sensor part SP is connected to the intermediate part of the optical fibers 20a and 20b on a figure, you may connect several in series.

또한, 각각에 센서부가 설치된 복수의 광화이버를 동일한 진동 시트에 설치할 수도 있다.In addition, a plurality of optical fibers each having a sensor section may be provided in the same vibration sheet.

상기와 같이, 본 실시예에 따른 마이크로폰 소자는 매체의 진동을 포착하는 진동 시트와, 진동 시트에 설치되며, 코어 및 코어의 외주에 설치된 클래드를 구비하여, 전송되는 광의 일부의 외계와의 상호 작용을 가능하게 하는 센서부를 갖는 광화이버와, 광화이버의 입사단에 대하여 광을 출사하는 광원과, 센서부를 통하여 광화이버의 출사단으로부터 출사되는 광을 검출하는 수광부를 갖는 구성이다.As described above, the microphone element according to the present embodiment has a vibration sheet for capturing vibration of a medium, and a vibration sheet provided on the vibration sheet, and having a core and a cladding provided on the outer periphery of the core, so as to interact with an alien part of the transmitted light. And an optical fiber having a sensor unit for enabling the light source, a light source for emitting light to the incidence end of the optical fiber, and a light receiving unit for detecting the light emitted from the output end of the optical fiber through the sensor unit.

본 실시예의 마이크로폰 소자는 광화이버 센서를 이용한 마이크로폰으로서, 간편한 구조이며, 저가로 제조하는 것이 가능하다.The microphone element of this embodiment is a microphone using an optical fiber sensor, which has a simple structure and can be manufactured at low cost.

실시예Example 2 2

본 실시예에 따른 마이크로폰 소자는 실질적으로 실시예 1과 동일하지만, 광화이버의 배치가 다르다.The microphone element according to the present embodiment is substantially the same as the first embodiment, but the arrangement of the optical fibers is different.

도 5는 본 실시예에 따른 마이크로폰 소자의 주요부의 모식 구성도이다.5 is a schematic configuration diagram of a main part of the microphone element according to the present embodiment.

중도부의 센서부(SP)의 부분을 포함하는 광화이버(20a, 20b)가 직선상으로 진동 시트(13)에 설치되어 있다.Optical fibers 20a and 20b including a portion of the sensor portion SP in the middle portion are provided in the vibration sheet 13 in a straight line.

본 실시예의 마이크로폰 소자는 실시예 1과 마찬가지로, 광화이버 센서를 이 용한 마이크로폰으로서, 간편한 구조이며, 저가로 제조하는 것이 가능하다.Like the first embodiment, the microphone element of the present embodiment is a microphone using an optical fiber sensor, which has a simple structure and can be manufactured at low cost.

광화이버이기 때문에, 원격 이용이 용이하고, 센서부에 전자 유도가 일어나지 않으므로 EMI 장애가 염려되는 장소에서의 이용도 가능하다. 또한, 진동을 검지하는 진동 시트와 광화이버의 부분에서는 전기를 사용하지 않기 때문에, 수중에서의 이용이나 발화의 위험이 있는 장소에서의 이용도 가능하다.Since it is an optical fiber, it is easy to use remotely and since electromagnetic induction does not occur in a sensor part, it can also be used in the place where EMI disturbance is concerned. In addition, since no electricity is used in the vibration sheet for detecting vibration and the part of the optical fiber, it is also possible to use in water or in places where there is a risk of ignition.

상기의 본 실시예의 마이크로폰 소자는 마이크로폰 소자가 놓여지는 매체로는 공기 등의 기체뿐만 아니라, 액체 중에 배치하여, 액체 중에 전달되는 진동을 포착하여 전기 신호로 변환하는 것도 가능하다.The microphone element of the present embodiment described above can be placed in a liquid as well as a gas such as air as a medium on which the microphone element is placed, and can capture vibrations transmitted in the liquid and convert them into electrical signals.

또한, 광화이버에 전달되는 진동이면 어떠한 형태라도 전기 신호로 변환 가능하므로, 자동차의 엔진 등의 진동하는 대상물에 진동 시트나 광화이버를 접촉시켜 진동을 전기 신호로 변환하는 진동 센서로도 이용 가능하고, 그 외의 항공 우주 관련의 진동 센서로도 이용할 수 있다.In addition, any type of vibration transmitted to the optical fiber can be converted into an electrical signal, and thus can be used as a vibration sensor for converting vibration into an electrical signal by contacting a vibrating sheet or an optical fiber with a vibrating object such as an engine of a car. It can also be used as vibration sensors related to aerospace.

또한, 감시 영역에서 침입자 등이 발생시키는 진동을 전기 신호로서 포착하여 검지함으로써, 방범용 보안 센서로 이용하는 것도 가능하다.In addition, by detecting and detecting vibration generated by an intruder or the like in the monitoring area as an electric signal, it can be used as a security sensor for crime prevention.

본 발명은 상기의 설명에 한정되지 않는다.The present invention is not limited to the above description.

예를 들면, 진동 시트는 평탄한 시트 형상으로 하고 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 할 수 있다. 진동 시트의 재료로도 수지 시트나 종이 등 외에 각종 재료를 이용할 수 있다.For example, the vibrating sheet is in the form of a flat sheet, but is not limited to this and can be in various shapes. As a material of a vibration sheet, various materials other than a resin sheet, paper, etc. can be used.

광원으로는 레이저 다이오드나 발광 다이오드 등의 반도체 발광 소자 이외의 발광 소자 등을 이용할 수 있다.As a light source, light emitting elements other than semiconductor light emitting elements, such as a laser diode and a light emitting diode, can be used.

수광부로는 포토 다이오드 등 외에, 광을 전기 신호로 변환하는 소자라면 사용 가능하다.As the light receiving unit, any element that converts light into an electrical signal in addition to a photodiode or the like can be used.

그 외에, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.In addition, various changes are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

본 발명의 마이크로폰 소자는 공기나 물 등의 매체에 전달되는 진동을 전기 신호로 변환하는 마이크로폰이나 진동 센서에 적용할 수 있다.The microphone element of the present invention can be applied to a microphone or a vibration sensor that converts vibrations transmitted to a medium such as air or water into an electrical signal.

Claims (7)

매체의 진동을 포착하는 진동 시트;A vibration sheet for capturing vibration of the medium; 상기 진동 시트에 설치되며, 코어 및 코어의 외주에 설치된 클래드를 구비하여, 전송되는 광의 일부의 외계와의 상호 작용을 가능하게 하는 센서부를 갖는 광화이버; An optical fiber installed on the vibrating sheet and having a core and a clad installed on an outer circumference of the core, the optical fiber having a sensor unit configured to enable interaction with a part of the external part of the transmitted light; 상기 광화이버의 입사단에 대하여 광을 출사하는 광원; 및A light source for emitting light to an incident end of the optical fiber; And 상기 센서부를 통하여 상기 광화이버의 출사단으로부터 출사되는 상기 광을 검출하는 수광부; A light receiving unit that detects the light emitted from the output end of the optical fiber through the sensor unit; 를 갖는 마이크로폰 소자.Microphone element having a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센서부는 상기 광화이버의 코어 지름과 서로 다른 코어 지름을 갖는 헤테로 코어부로서, 상기 광화이버의 중도부에 접합되어 이루어지는 구성인 것을 특징으로 하는 마이크로폰 소자.And the sensor part is a hetero core part having a core diameter different from the core diameter of the optical fiber, the microphone element being configured to be joined to the intermediate part of the optical fiber. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센서부는 상기 광화이버의 코어의 굴절률 혹은 클래드의 굴절률과 동등 한 굴절률을 갖는 광투과 부재가 상기 광화이버의 중도부에 접합되어 이루어지는 구성인 것을 특징으로 하는 마이크로폰 소자.And the sensor portion is configured such that a light transmitting member having a refractive index equal to the refractive index of the core of the optical fiber or the refractive index of the clad is joined to the intermediate portion of the optical fiber. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광화이버가 상기 센서부를 정상부로 하여 굴곡하도록 하여 상기 진동 시트에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 소자.And the optical fiber is installed on the vibrating sheet so as to bend the sensor portion as a top portion. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센서부의 부분을 포함하는 상기 광화이버가 직선상으로 상기 진동 시트에 설치되는 있는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 소자.And the optical fiber including a portion of the sensor portion is provided in the vibration sheet in a straight line. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광화이버가 상기 진동 시트에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 소자.And the optical fiber is bonded to the vibration sheet. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광화이버가 상기 진동 시트에 내설되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 소자.And the optical fiber is built in the vibrating sheet.
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