(57)【要約】【課題】  限られた領域における音波検出感度を効率的に高め、小型で高感度の光マイクロフォンを提供する。【解決手段】  光マイクロフォン１は、筒状で内壁面が鏡面であり、壁面の一部にレーザビーム８が入射・出射するための切り欠き４ｋまたは孔４ａが形成された円筒ミラー４を備え、その内部の音響信号検出フィールド９にレーザ光発生部２から出力したレーザビーム８を複数回反射させて、星形多角形状の光路を形成する。音響信号検出フィールド９内では音波がレーザビーム８に直線光路の場合の概ね反射回数倍の変調を与えるので、光ビームの受けた変調量を光電変換部６で検出して電気信号を出力する。また、円筒ミラー４の開口面に、喉２１ｍａの径がリング状領域１１の外径より若干大きいホーン２１や底面２２ｔの径が光路密度が高く音響信号検出感度の高いリング状領域１１の内径より若干小さいイコライザ２２を設けて、音波をリング状領域１１に集中させる。【選択図】  図３
2006067219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出力する光ビーム出力手段と、
前記光ビーム出力手段から出力された光ビームを複数回反射させて、一方向から見た形状が星形多角形となる光路を形成し、この光路を含む領域である音響信号検出フィールドを前記光路が存在しない中心領域と、該中心領域の外側の光路密度が高く音響信号検出感度が高いリング状領域と、さらに外側の音響検出感度の低い領域と、で形成し、前記音響信号検出フィールドを通過する音波で前記星型多角形の形状の光ビームを変調する光路形成手段と、
前記音響信号検出フィールドを通過する音波を円状または円環状に集中させて略前記リング状の領域以内に導く音波集中手段と、
前記光路形成手段から出射された前記光ビームの変調量を検出し、その変調量に応じた電気信号を出力する光ビーム検出手段と、
を備えた光マイクロフォン。
【請求項２】
前記音波集中手段は、ホーン、またはホーンとイコライザから成る請求項１に記載の光マイクロフォン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを用いて音波を検出する光マイクロフォンに関し、特に音波を集中させる音波集中手段を備えた光マイクロフォンに関する。
【背景技術】
【０００２】
音波を電気信号に変換する装置であるマイクロフォンは、振動板を使用したダイナミック型やコンデンサ型のマイクロフォンが一般的である。一方、振動板を使用せずにレーザ光などの光ビームを使用して音波を検出するマイクロフォンが提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−７８０９３公報
【特許文献２】特開２００３−２３０１９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の光ビームを使用したマイクロフォンの多くは、音波の検出原理に空気の屈折率変化による屈折や回折を用いている。しかしながら、屈折や回折による作用は非常に小さいため、従来の光マイクロフォンは、検出感度が極めて低く十分な検出感度を得ることが困難であった。一般に光マイクロフォンでは、音波を検出するために、そのサイズに応じて光ビームの光路長が設定されており、この光ビームの光路上の位置に応じて各部に音源からの音波がそれぞれ異なった位相で到達すると、この音波による光ビームの変調は光路上の位置によって大きさや極性が異なるため、同一の光ビームに対する変調が各部で異なる大きさや極性で生じ検出感度が低下する、いわゆる抑圧効果を生じてしまう。この効果は、光ビームの光路が直線状の光路の場合には、音波の波長と音波の検出に用いる光ビームの光路長の比が大きいほど顕著となり、光ビームの光路が２次元空間に展開されている場合には、音波の検出領域の面積が大きいほど顕著となる。従来の光マイクロフォンでは、装置が大型で音波の検出領域が広くなりがちであるため、抑圧効果によって感度が低下し始める周波数が可聴帯域内となってしまい、音響用のマイクロフォンとしての十分な周波数特性が得られなかったり、光ビームに対して抑圧効果を生じない特定の軸上の音源のみに極端な検出指向性を生じてしまったりするという問題があり、実用化が困難であった。
【０００４】
そこで、本発明は、音波の検出領域が拡大することなく音波の検出感度を効率的に高め、周波数特性や指向性を改善した小型で高感度の光マイクロフォンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００６】
（１）光ビームを出力する光ビーム出力手段と、
前記光ビーム出力手段から出力された光ビームを複数回反射させて、一方向から見た形状が星形多角形となる光路を形成し、この光路を含む領域である音響信号検出フィールドを前記光路が存在しない中心領域と、該中心領域の外側の光路密度が高く音響信号検出感度が高いリング状領域と、さらに外側の音響検出感度の低い領域と、で形成し、前記音響信号検出フィールドを通過する音波で前記星型多角形の形状の光ビームを変調する光路形成手段と、
前記音響信号検出フィールドを通過する音波を円状または円環状に集中させて略前記リング状の領域以内に導く音波集中手段と、
前記光路形成手段から出射された前記光ビームの変調量を検出し、その変調量に応じた電気信号を出力する光ビーム検出手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
周知のように、音波は空気の密度の振動成分であり、音波が伝搬している空間ではその疎密の程度に応じて空気の光学屈折率に大小の分布が生じ、この分布が音波の伝搬とともに移動する。そのため、音波が伝搬している空間に光ビームを通過させると、その通過点における空気の屈折率の傾きに応じて光ビームが変調され、上記屈折率の分布の移動に伴って変調量が変化するため、この光ビームは、音波に相関した変調を受ける。この構成においては、光マイクロフォンは、光ビーム出力手段から光ビームを出力し、光路形成手段によって、前記光ビーム出力手段から出力された光ビームを、音波を検出する領域である音響信号検出フィールド内に星形多角形状の光路を形成するように複数回反射させることで、音響信号検出フィールド内において前記光ビームに対して音波による変調を直線光路の場合の概ね反射回数倍与える。そして、変調された光ビームを、光電変換機能を有する光ビーム検出手段に導き、音波の屈折率の傾きに応じた光ビームの変調量を検出し、この変調量に応じた電気信号を出力する。したがって、限られた空間における音波の検出感度を効果的に高めることが可能となる。
【０００８】
また、光路形成手段は、前記光ビーム出力手段から出力された光ビームを複数回反射させて一方向から見た形状が星形多角形となる光路を音響信号検出フィールド内に形成する。音響信号検出フィールドの中心領域は光ビームが通過しないため、音響信号検出感度を持たない領域となる。そのすぐ外周には、音響信号検出感度を持たない中心領域を取り囲むように、光路が集中して、単位領域あたりの光路数である光路密度が高く音響信号検出感度の高い領域がリング状に形成される。さらにその外側は光路密度の低い、音響信号検出感度の低い領域となる。音波集中手段によって音波は円状または円環状に集中されて音響信号検出フィールドのこの光路密度が高く音響信号検出感度の高いリング状の領域以内に導かれる。したがって、音波による光ビームの変調はこの光路密度が高く音響信号検出感度の高いリング状の領域を中心に行われるので、限られた空間における音波の検出感度をさらに高めることができる。
【０００９】
（２）前記音波集中手段は、ホーン、またはホーンとイコライザから成ることを特徴とする。
【００１０】
この構成においては、音源から伝搬してきた音波を集中させるのに、ホーンやイコライザを使用するので、音波を効率良く円状または円環状に集中させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光マイクロフォンは、光ビーム出力手段から光ビームを出力して、光路形成手段によって、光ビーム出力手段から出力された光ビームを複数回反射して星形多角形状の光路を音響信号検出フィールド内に形成する。これにより、音波を検出する領域を拡大することなく音波が光ビームを変調させる回数を効率的に増加することができ、音響信号検出感度を向上させることができる。また、音響信号検出フィールドを小さく構成できるので、抑圧効果を生じ始める周波数を可聴帯域より高く設定することを可能としたり、極端な指向性を可聴帯域内で持つことを防止でき、音響用として良好な周波数特性と指向性をもった光マイクロフォンの製作が可能となる。
【００１２】
また、本発明の光マイクロフォンは、音波集中手段によって音波を円状または円環状に集中させて、光ビームによって形成された光路密度が高く音響信号検出感度の高いリング状の領域に導くので、光ビームの光路密度が高いリング状の領域に、強力な音場を生成させることができ、音波の検出感度をさらに高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る光マイクロフォンの概略を示す構成図であり、（Ａ）は音源側から見た上面図であり、（Ｂ）は側面図であり、（Ｃ）は円筒ミラーに代えて多角柱ミラーを使用した場合の上面図である。光マイクロフォン１は、光ビーム出力手段であるレーザ光発生部２及び光源系レンズ部３、光路形成手段である円筒ミラー４、並びに光ビーム検出手段である検出系レンズ部５及び光電変換部６を備えている。
【００１４】
レーザ光発生部２は、図外の半導体レーザ素子やレーザ駆動回路を備え、レーザ光７を出射する。なお、レーザ光７の発生源は半導体レーザ素子に限るものではなく、固体レーザ、液体レーザ、気体レーザなどの発生装置を用いても良い。
【００１５】
光源系レンズ部３は、レーザ光発生部２から出射されたレーザ光７を集光して所定のスポット径でほぼ平行光であるレーザビーム８に変換する。光源系レンズ部３は単体レンズであっても、組み合わせレンズであっても良く、発散光から平行光を作るコリメータと平行光のビーム径を絞り込むビームエキスパンダとの組み合わせのような複合光学系であっても良い。
【００１６】
円筒ミラー４は、円筒形状で内壁面全体が鏡面４ｍであり、壁面の一部に切り欠き４ｋまたは孔４ａが形成され、入射したレーザビーム８を複数回反射させて、光ビームに対する音波の変調が複数回行われるようにしたものである。ここで、以下の説明では円筒ミラー４には切り欠き４ｋが形成されたものとする。円筒ミラー４は、その内側の音響信号検出フィールド９に入射したレーザビーム８が鏡面４ｍで複数回反射して星形多角形の光路を形成するように配置されている。すなわち、レーザ光発生部２から出力されたレーザビーム８と、鏡面４ｍに内接する円（図１（Ａ），（Ｃ）に点線で図示）とレーザビーム８の交点における法線と、のなす入射角∠Ａが所定の角度になるように配置されている。これにより、鏡面４ｍ上におけるレーザビーム８の各反射点では、レーザビーム８が鏡面４ｍ上の反射点における法線に対して入射角∠Ａで入射して、反射角∠Ａで反射する。
【００１７】
図１には、円筒ミラー４への入射角∠Ａが６度の場合を示している。また、本実施形態においては、図１（Ｂ）に示すように、レーザビーム８の光路はほぼ同一平面上に形成される。以下の説明では、このレーザビーム８の光路が形成された平面をＸＹ平面と称し、このＸＹ平面に垂直な軸をＺ軸と称する。
【００１８】
円筒ミラー４に切り欠き４ｋや孔４ａを設ける場合、レーザビーム８が確実に通過するのであれば、円筒ミラー４に対するレーザ光発生部２と光電変換部６との配置位置に応じて、入射用のものと出射用の孔や切り欠きを独立して設けても良いし、共用のものを１つ設けるようにしても良い。例えば、円筒ミラー４に入出射共用の切り欠き４ｋや孔４ａを設ける場合には、レーザビーム８の最大の入射角をａとしたときに、２ａとなる挟角（中心角）を有する扇形環型の形状であって、レーザ光発生部２から出力されたレーザビーム８と、鏡面４ｍに内接する円との交点よりも円筒ミラー４の内側に、扇形環の中心が位置するように形成すると良い。
【００１９】
また、図１（Ｃ）に示すように、円筒ミラー４に代えて、開口面が多角形で内壁面が鏡面であり、一部に切り欠き１４ｋまたは孔１４ａが形成された多角柱ミラー１４を使用することも可能である。多角柱ミラー１４は、入射角∠Ａ（入射角の定義は円筒ミラー４の場合と同じ）に応じて、開口面の多角形の各辺に相当する内壁の各面でレーザビーム８が反射するように開口面の角数を設定する。例えば、レーザビーム８の入射角∠Ａが６度の場合には開口面が正１５角形の多角柱ミラーを使用する。
【００２０】
検出系レンズ部５は、円筒ミラー４で反射を繰り返して出射されたレーザビーム８を集光して、光電変換部６を構成する非図示の検出素子上に収束させる。このとき検出系レンズ部５は単体レンズであっても、組み合わせレンズであっても良い。
【００２１】
光電変換部６は、検出系レンズ部５によって非図示の検出素子上に収束されたレーザビーム８の変調量を検出し、その変調量に応じた電気信号を出力する。
【００２２】
音波によるレーザビーム（光ビーム）８の変調は、幾つかの方法で検出できるが、変調を音波による空気の疎密に応じた屈折率の傾きの変化等による受光レーザスポットの位置変化として検出する場合、光位置検出素子（PSD：Position Sensitive Detector）を用いて、ＰＳＤ上の受光レーザスポットの絶対位置を検出して電気信号に変換する方法や、多分割光電変換素子上の受光レーザスポットの位置変化をアナログまたはディジタル演算処理して電気信号に変換する方法によって、音波を検出することができる。
【００２３】
光電変換部６に２分割光電変換素子を用いる場合、レーザビーム８が音波の影響を受けていないときには、この２つの光電変換素子の中央部に受光レーザスポットが位置するように構成し、音波によるレーザビーム８の受光レーザスポットの位置変化を、２つの光電変換素子の出力の差動演算により電気信号を検出するものとする。また、光電変換素子にはフォトダイオード（ＰＤ）などを用い、レーザスポットの直径は、想定される最大の音波での変調時にレーザスポットが完全にどちらかの検出素子上に移動してしまわない大きさに設定され、各検出素子の面積はレーザスポットの面積より大きく設定される。
【００２４】
また、本発明の円筒ミラー４（光路形成手段）を用いれば、変調を音波による空気の疎密による音速の変化としてレーザドップラ効果により検出する場合や、変調を音波による空気の疎密による光路長の変化として参照光との位相差によって検出する場合、等においても、限られた空間における音波の検出感度を効果的に高めることが可能である。
【００２５】
次に、光マイクロフォン１の動作について説明する。周知のように、音波は空気の密度の振動成分であり、音波が伝搬している空間ではその疎密の程度に応じて空気の光学屈折率に大小の分布が生じ、この分布が音波の伝搬とともに移動する。そのため、音波が伝搬している空間において、その伝搬方向に垂直にレーザビームを通過させると、その通過点における屈折率の傾きに応じてレーザビームが変調され、上記屈折率の分布の移動に伴って変調量が変化するため、このレーザビームは、音波に相関した変調を受ける。
【００２６】
本発明の実施形態に係る光マイクロフォン１は、レーザ光発生部２からレーザ光７を出射して、光源系レンズ部３でこのレーザ光７をレーザビーム（平行光）８に変換し、円筒ミラー４によって音響信号検出フィールド９内に星形多角形状の光路を形成するように複数回反射させる。これにより、音響信号検出フィールド内においてレーザビーム８に対して音波２０による変調を、直線光路の場合の概ね反射回数倍与える。そして、変調されたレーザビーム８を検出系レンズ部５を介して光電変換部６に導き、空気の屈折率の傾きに応じたレーザビーム８の変調量を検出し、この変調量に応じた電気信号を出力する。
【００２７】
また、円筒ミラー４内の音響信号検出フィールド９において、その中心の領域はレーザビーム８が通過しないため、音響信号検出感度を持たない領域（以下、中心領域１０と称する。）となり、そのすぐ外周にはこの音響信号検出感度を持たない中心領域１０を取り囲むように、複数の光路が集中した（交差した）光路密度が高く音響信号検出感度の高い領域がリング状に形成される（以下、リング状領域１１と称する。）。さらに、その外側は光路密度が低く音響信号検出感度の低い領域となる（以下、外周領域１２と称する。）。このように、音響信号検出フィールド９内における音響信号検出感度は、一様でない感度分布となり、音源１９から出力された音波２０によるレーザビーム８の変調はリング状領域１１を中心に行われる。
【００２８】
したがって、音波２０の検出領域を限られた空間にすることができ、また、音波２０を検出する領域である音響信号検出フィールド９を拡大させることなく、レーザビーム８に対する音波２０の作用回数を効率的に増加することが可能となり、限られた空間における音波２０の検出感度を効果的に高めることができる。
【００２９】
なお、レーザビーム８の光路は、例えば音波２０が伝搬してくる方向であるＺ軸方向のように、一方向から見た光路が概ね星形多角形となるのであれば、光路の交差の有無は問わない。また、レーザビーム８の光路は、全く同一平面上で交差していなくとも、検出すべき音波２０の波長に対して十分に小さな距離ですれ違っていれば同様の効果が得られる。
【００３０】
次に、円筒ミラーのレーザビームの入射角について説明する。図２は、円筒ミラー内に形成した星形多角形の光路を示す上面図であり、（Ａ）は入射角∠Ａが１２度の場合、（Ｂ）は入射角∠Ａが２４度の場合、（Ｃ）入射角∠Ａが４８度の場合である。
【００３１】
前記のように、円筒ミラー４への入射角∠Ａは、円筒ミラー４の鏡面４ｍに内接する円とレーザビーム８の交点における法線と、レーザビーム８と、のなす角と定義する。図２に示すように、レーザビーム８の入射角に応じて、音響信号検出フィールド９内に形成されるレーザビーム８の星形多角形状の光路パターンの形状が変化し、光路密度の高い領域であるリング状領域１１の径が変化する。また、このリング状領域１１の径が変化することで、音波（音響信号）２０の検出指向性を変化させることが可能となる。
【００３２】
例えば、図２（Ａ）に示すように、音響信号検出フィールド９の中央付近に光路が集中するように入射角を設定した場合には、中央付近に音響信号検出感度が高いリング状領域１１が形成されて周辺領域の検出感度は低くなる。したがって、光マイクロフォン１では、音響信号検出フィールド９の中央付近と周辺部とに異なった位相の音波２０が印加された場合にも抑圧効果が顕著とならず、８の字状の音響信号検出感度を持つ双指向性に近い光マイクロフォンとなる。
【００３３】
また、図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、音響信号検出フィールド９の周辺部に光路が集中するように入射角を設定した場合には、周辺部に音響信号検出感度が高いリング状領域１１が形成される。この場合、星形多角形の中心において星形多角形を成すレーザビーム８の光路面と垂直な軸上に音源１９があるときには、音波２０は検出感度の高いリング状領域１１のどの部分でも位相が同一となるので、抑圧効果が発生しない。一方、前記の垂直な軸から離れた位置に音源１９がある場合には、検出感度の高いリング状領域１１では位置によって位相が異なる音波２０によって変調されるため、抑圧効果により音響信号検出感度が低下し、前記の軸の双方向に狭指向性を持つ光マイクロフォンとなる。このように、光マイクロフォン１では、レーザビーム８の円筒ミラー４への入射角を変更することで、音波の検出指向性を変えることができる。
【００３４】
ここで、図２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示した例ではレーザビーム８の反射回数はいずれも２９回である。円筒ミラー４を多角柱ミラー１４に置き換える場合には、開口部が正３０角形のミラーを用いると良い。これらの例においては、レーザビーム８に対する音波２０の変調回数は入射角を変更しても同じであり、検出指向性を変更しても音響信号検出感度はほぼ同一に保たれる。
【００３５】
また、反射回数が同一となる入射角としては、円筒ミラー４の内壁でレーザビーム８が１９回反射する９度，２７度，６３度や、２３回反射する７．５度，３７．５度，５２．５度や、３５回反射する５度，２５度，３５度，５５度など多くの組み合わせが存在する。
【００３６】
このように本発明の光マイクロフォンにおいては、同じ反射回数となる複数の入射角を切り替えることで、音波の検出感度を変えることなく指向性の変更が可能である。
【００３７】
また、円筒ミラー４の直径を変えることによっても、音響信号検出フィールド９の大きさや星形多角形の光路の径を変えることができ、大型の円筒ミラーを用いれば、可聴帯域で超指向性（極めて鋭い指向性）を得ることも可能である。
【００３８】
図３は、光マイクロフォンに音響集中器を取り付けた状態を示す構成図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ'断面図、（Ｃ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ'断面図、（Ｄ）は下面図である。図３に示すように、音響集中器（音波集中手段）であるホーン２１は、その外形が円柱形で、一方の平面２１ｍに喉と呼ばれる円形の開口部２１ｍａが形成され、他方の平面２１ｎに喉２１ｍａよりも径が大きな、口と呼ばれる円形の開口部２１ｎａが形成され、両開口部２１ｍａ，２１ｎａをつなぐ放物面２１ｈを有するラッパ型の貫通孔２１ａがこの円柱の軸を中心として形成されている。ホーン２１の平面２１ｍ，２１ｎの径は、円筒ミラー４の開口面４ｆの径とほぼ同じかまたは若干大きな径である。また、ホーン２１は、一方の平面（底面）２１ｍで、光マイクロフォン１の円筒ミラー４の開口面４ｆ全体を覆うように配置されている。さらに、ホーン２１の喉２１ｍａは、円筒ミラー４の音響信号検出フィールド９に形成された光路密度の高い領域であるリング状領域１１の外径とほぼ同じ径かまたは若干大きな径であり、リング状領域１１に対向する位置に形成されている。
【００３９】
図３に示すように、例えば、光マイクロフォン１において、円筒ミラー４の開口面４ｆの正面に設置された音源１９から出力された音波２０は、ホーン２１を通過する際に振幅が増幅され、音響信号検出フィールド９の中心領域１０及びリング状領域１１に到達する。そして、音波２０は、このリング状領域１１を通過して、レーザビーム８を変調する。
【００４０】
このように、光マイクロフォン１の円筒ミラー４にホーン２１を取り付けることで、音響信号検出フィールド９におけるレーザビーム８の光路密度が高いリング状領域１１に音波２０を集中させ強力な音場を生成することができるので、円筒ミラー４にホーン２１を取り付けない場合と比べて、音波を効率良く検出することができる。また、抑圧効果の発生をさらに減少させることができ、音波の検出感度を高めることができる。
【００４１】
また、円筒ミラー４に取り付けるホーン２１は、光マイクロフォン１で検出する音波の特性や音源１９の位置などに応じて、その形状が異なるものを使用することで、光マイクロフォン１の検出感度や指向性を変えることができる。例えば、ホーン２１の貫通孔２１ａにおける放物面２１ｈを、円錐型・楕円錐型・多角錐型などの形状に変更することで、光マイクロフォン１の検出感度や指向性を変えることができる。
【００４２】
なお、ホーン２１の外形は、円柱形に限るものではなく、例えば外形がラッパ型や円錐型などであっても良い。また、図２に示したように、光マイクロフォン１におけるレーザビーム８によって形成されるリング状領域１１は、レーザビーム８の入射角に合わせた径とする。
【００４３】
図４は、光マイクロフォンに２つのホーンを取り付けた構成を示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ'断面図である。光マイクロフォン１の円筒ミラー４は、２つの開口面４ｆ，４ｎを備えており、光マイクロフォン１はこの両面から伝搬した音波を検出することができる。そこで、図４に示すように、円筒ミラー４の開口面４ｆ，４ｎの全体を覆うように、それぞれホーン２１を設けることで、２方向から伝搬してくる音波の検出感度及び指向性を改善することができる。また、円筒ミラー４の２つの開口面４ｆ，４ｎに取り付けるホーン２１として、その検出感度や指向性の特性が異なったものをそれぞれ取り付けることで、２方向に指向性がある光マイクロフォンであって、各方向の検出感度や指向性が異なる光マイクロフォンを提供することができる。
【００４４】
次に、音響集中器の別の実施形態について説明する。図３に基づいて説明したように、上記実施形態の光マイクロフォン１では、レーザビーム８が形成するリング状領域１１のサイズに合わせた貫通孔２１ａを有するホーン２１を使用することで、効率良く音波を検出している。
【００４５】
さらにこの実施形態では、円筒ミラー４の開口面４ｆに、リング状領域１１の外径より若干大きな喉２１ｍａが形成されたホーン２１を設けるとともに、底面２２ｔがリング状領域１１の内径より若干小さな楕円放物面型のイコライザ２２を、このホーン２１の中心部に、喉２１ｍａを貫通するように設けることで、音響信号検出フィールド９内に形成されたリング状領域１１に音波２０を、よりいっそう効率良く集中させることができる。また、円筒ミラー４へのレーザビーム８の入射角に応じて、すなわち音響信号検出フィールド９に形成される星形多角形状の光路パターンの形状に応じて、ホーン２１の喉２１ｍａの径及びイコライザ２２の底面２２ｔの径を変更することで、音波２０が中心領域１０や外周領域１２を通過することなく、リング状領域１１に音波２０を集中させることができる。
【００４６】
音響集中器は、具体的には以下に説明するような形状にすると良い。図５は、レーザビームの光路パターンに応じたホーン及びイコライザの形状を示した図である。なお、図５は、各図をマトリックス状に配置しており、１列目の（Ａ）は入射角１２度の場合、２列目の（Ｂ）は入射角２４度の場合、３列目の（Ｃ）は入射角４８度の場合を示している。また、上段は音響信号検出フィールドに形成されるレーザビームの星形多角形状の光路パターン、中段は音圧集中器の上面図、下段は音響集中器及び円筒ミラーのＡ−Ａ'での断面図である。
【００４７】
音響集中器であるホーン２１及びイコライザ２２を円筒ミラー４の開口面４ｆに対向させ、各々の中心をリング状領域１１の中心に一致させて設置することにより、音響信号検出フィールド内の検出感度の高いリング状領域と、ホーン２１により音圧の高まる領域と、を一致させることができる。
【００４８】
また、イコライザ２２は、円筒ミラー４の音響信号検出フィールド９を貫通するように配置すると良い。これにより、リング状領域１１付近に集中された音波２０が無光路領域に回折して、音波２０の検出感度が低下するのを防止できる。
【００４９】
このように、本発明の実施形態に係る光マイクロフォンによれば、音響信号検出フィールド内にリング状に検出感度の高い領域が存在する場合にも、音響集中器により効率的に音波の検出感度を高めた光マイクロフォンを得ることができる。
【００５０】
ここで、図５に示した３種類の入射角度における音響信号検出フィールド内のレーザビームパターンは、同一構造の光マイクロフォンにおいて、単に音響信号検出フィールドへのレーザビームの入射角度の調整のみで実現可能である。また、図５に示したように、入射角度の変更時に各々の入射角度におけるレーザビーム８の反射回数がほぼ同じ角度を選べば、それぞれの検出感度を同程度とすることができる。したがって、音響集中器の設計は、ホーン２１の喉２１ｍａの直径とイコライザ２２の底面２２ｔの直径以外には、光マイクロフォンの円筒ミラー４側からの制約はなく、ホーン２１の開口率や放物面のカーブの曲率、及びイコライザ２２の形状は、高い自由度で設計が可能である。このため、ホーン２１及びイコライザ２２の交換と、レーザビーム８の入射角の調整と、により、光マイクロフォン１全体の構造や感度をほとんど変えることなく検出指向特性を変更することが可能となる。このように、本発明の光マイクロフォンによれば、指向特性を高い自由度で変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係る光マイクロフォンの概略を示す構成図である。
【図２】円筒ミラー内に形成した星形多角形の光路を示す上面図である。
【図３】光マイクロフォンに音響集中器を取り付けた状態を示す構成図である。
【図４】光マイクロフォンに２つのホーンを取り付けた構成を示す図である。
【図５】レーザビームの光路パターンに応じたホーン及びイコライザの形状を示した図である。
【符号の説明】
【００５２】
１−光マイクロフォン    ２−レーザ光発生部    ３−光源系レンズ部
４−円筒ミラー    ５−検出系レンズ部    ６−光電変換部
７−レーザ光    ８−レーザビーム    ９−音響信号検出フィールド
１０−中心領域    １１−リング状領域    １２−外周領域
１４−多角柱ミラー    １９−音源    ２０−音波
２１−ホーン    ２２−イコライザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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