(57)【要約】【課題】  所定の領域内における音波の分布の違いを検出可能とする。【解決手段】  切換スイッチ１２のスライダ位置を「１」の位置にすると、光源３０−１〜光源３０−９からレーザ光が出力される。これにより、環状部材２０−１の内側にある領域１〜領域５と、環状部材２０−２〜２０−５の内側にある領域６〜領域９を通過する音波をレーザ受光部４０−１〜４０−９により検出することができる。ユーザがマイクロホン１を自身の正面に置き、梁７０−１〜７０−４により形成される領域５に口を近づけると共に、環状部材２０−２〜２０−５で口の周辺を覆うようにしてマイクロホン１を使用した場合、ユーザの正面における領域１〜領域５の音波の違いを検出することができる。また、領域６〜９で検出された音波を比較することにより、口を中心に上下左右、即ち、顔の側面や顎周辺、鼻周辺に広がる音波の違いを検出することができる。【選択図】            図１
2006191502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する環状部材であって、該開口部を形成する内周面に光を反射する反射面を有する第１環状部材と、
開口部を有する環状部材であって、前記第１環状部材の外周部に配置され、且つ、該開口部を形成する内周面に光を反射する反射面を有し、該開口部が前記第１環状部材の開口部方向へ回動可能な複数の第２環状部材と、
前記第１環状部材と前記複数の第２環状部材毎に配置され、配置された部材の内周面より内側の空間へ向けて所定のビーム径のコヒーレント光を出力する複数の光源と、
前記第１環状部材と前記複数の第２環状部材毎に配置され、前記光源から出力されてから媒質中を通過して前記反射面で反射したコヒーレント光を受光し、音による前記媒質の密度変化に伴って屈折した前記コヒーレント光の受光位置を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された受光位置に対応した信号を出力する信号出力手段と
を有するマイクロホン。
【請求項２】
前記第１環状部材および第２環状部材は、多角形をした環状の部材であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホン。
【請求項３】
前記第１環状部材は、光を反射する反射面を有する梁であって、内周面により形成される空間を分割する梁を備え、
前記梁により形成された空間毎に、該空間に所定のビーム径のコヒーレント光を出力する光源と、該光源から出力され前記第１環状部材の内周面または前記梁の反射面で反射したコヒーレント光を受光し、受光したコヒーレント光の受光位置を検出する検出手段とが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロホン。
【請求項４】
入力される指示信号に応じて、前記第１環状部材に設けられた光源、または前記第２環状部材に設けられた光源のいずれかからのみコヒーレント光を出力させる制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を利用して音声を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のダイナミック型やコンデンサー型に替わるマイクロホンとして、特許文献１に開示されているマイクロホンがある。このマイクロホンは、空気中にレーザ光を出射し、レーザ光が音波に接触したことにより生じるレーザ光の屈折量の変化を電気信号に変換する。このマイクロホンによれば、ダイナミック型やコンデンサー型のように機械的な振動部を必要としないため、長期の使用による振動部の劣化や過大な入力による振動部の破損を防ぐことが可能となっている。
【特許文献１】特開平５−２２７５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
さて、特許文献１に開示されたマイクロホンにおいては、空気中においてレーザ光が通過する領域を広げることにより、所定の領域内を通過した音波を検知することができる。しかしながら、特許文献１においては、レーザ光が通過した領域内における音波の分布を測定することについては開示がなく、ある領域内における音波の分布の違いを検出することができない。
【０００４】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、所定の領域内における音波の分布の違いを検出可能とする技術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】
上述した課題を解決するために本発明は、開口部を有する環状部材であって、該開口部を形成する内周面に光を反射する反射面を有する第１環状部材と、開口部を有する環状部材であって、前記第１環状部材の外周部に配置され、且つ、該開口部を形成する内周面に光を反射する反射面を有し、該開口部が前記第１環状部材の開口部方向へ回動可能な複数の第２環状部材と、前記第１環状部材と前記複数の第２環状部材毎に配置され、配置された部材の内周面より内側の空間へ向けて所定のビーム径のコヒーレント光を出力する複数の光源と、前記第１環状部材と前記複数の第２環状部材毎に配置され、前記光源から出力されてから媒質中を通過して前記反射面で反射したコヒーレント光を受光し、音による前記媒質の密度変化に伴って屈折した前記コヒーレント光の受光位置を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された受光位置に対応した信号を出力する信号出力手段とを有するマイクロホンを提供する。
【０００６】
好ましい態様において、前記第１環状部材および第２環状部材は、多角形をした環状の部材であってもよい。また、前記第１環状部材は、光を反射する反射面を有する梁であって、内周面により形成される空間を分割する梁を備え、前記梁により形成された空間毎に、該空間に所定のビーム径のコヒーレント光を出力する光源と、該光源から出力され前記第１環状部材の内周面または前記梁の反射面で反射したコヒーレント光を受光し、受光したコヒーレント光の受光位置を検出する検出手段とを設けるようにしてもよい。また、入力される指示信号に応じて、前記第１環状部材に設けられた光源、または前記第２環状部材に設けられた光源のいずれかからのみコヒーレント光を出力させる制御手段を設けるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、所定の領域内における音波の分布の違いを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るマイクロホン１の外観図であり、図２は、マイクロホン１のハードウェア構成を示したブロック図である。図１に示したように、このマイクロホン１は、筐体１０と、筐体１０を支持するスタンド５０と、環状部材２０−１〜２０−５とを有している。
【０００９】
環状部材２０−１（第１環状部材）は正方形をした環状の部材であり、筐体１０の支持部６０に取り付けられている。また、図１に示したように環状部材２０−１においては各辺の中央部から直交する辺の中央部にかけて、外周部と同じ部材の梁７０−１〜７０−４が設けられている。環状部材２０−１の内周面および梁７０−１〜７０−４の表面は、例えばアルミ蒸着処理などによって鏡面となっている。正方形をした環状部材２０−１の各頂点の部分には、環状部材２０−１の内側に向けて所定の波長および所定のビーム径のレーザ光（コヒーレント光）を出力する光源３０−１〜３０−４が設けられている。また、梁７０−１〜７０−４によって形成される正方形の頂点の一つにも光源３０−５が設けられており、この光源３０−５は、梁７０−１〜７０−４によって形成される正方形の内側に向けてレーザ光を出力する。なお、各光源が出力するレーザ光の波長は、可視領域や赤外領域の中から任意に選択することができる。各光源に隣接する部分には、光源から出力されて環状部材や梁の鏡面部分で反射したレーザ光が入射するレーザ受光部４０−１〜４０−５が、各光源に対応して設けられている。
【００１０】
また、環状部材２０−１の各辺にはヒンジ８０−１〜８０−４が取り付けられており、各ヒンジには、三角形をした環状部材２０−２〜２０−５（第２環状部材）が取り付けられている。環状部材２０−２〜２０−５は、ユーザの操作によってヒンジを中心に、図１に示したように開いたり、図３に示したように閉じたりすることが可能となっている。また、環状部材２０−２〜２０−５において、ヒンジに取り付けられている辺に対向する頂点の部分には、光源３０−６〜３０−９とレーザ受光部４０−６〜４０−９とが設けられている。環状部材２０−２〜２０−５の内周面は、アルミ蒸着処理などによって鏡面となっており、各光源から出力されたレーザ光は、環状部材の内周面で反射し、レーザ受光部に入光する。
【００１１】
各環状部材の内側の領域においては、空気中に音波が生じていない場合、光源から出力されたレーザ光は空気中を直進し、環状部材の内周面で反射してレーザ受光部の中心に入光する。一方、人間が音声を発すると空気中に粗密波が生じ、空気の密な部分と粗な部分とが空気中を伝播して環状部材の内側を通過する。そして、環状部材で反射しているレーザ光は、この空気の粗密の中を通過することとなる。図４は、粗密波の分布と、この粗密波によって屈折するレーザ光の様子とを模式化して示した図である。光は媒質中を進むと媒質の密度が高い方へ屈折するため、図４においては、レーザ光は空気が密な部分の方向へ屈折する。ここで、レーザ光の屈折量は、空気密度の変化量の大きなところ（即ち、粗密波の密な部分または粗な部分）をレーザ光が通過すると大きくなり、音声が生じていない時の空気密度と同じ密度のところを通過する際には小さくなる。レーザ光が屈折すると、レーザ受光部においてはレーザ光の入射位置が中心から変位することとなり、粗密波の周期（即ち、音声の周波数）に応じて変位量が変化し、粗密波の振幅（即ち、音声の音圧レベル）に応じて変位量が大きくなる。即ち、レーザ光の入射位置の変位は音声を表すこととなる。
【００１２】
レーザ受光部４０−１〜４０−９においては、図５に示したように光電変換素子がアレイ状に配設されている。このレーザ受光部にレーザ光が入光すると、アレイ状に配設された光電変換素子のうち、光を検出した光電変換素子が光を電気信号に変換し、生成した電気信号を出力する。図２に示したように音声信号出力部１１０−１〜１１０−９は、各枝番に対応したレーザ受光部４０−１〜４０−９に接続されている。各音声信号出力部は、レーザ受光部の光電変換素子から出力された電気信号を解析し、光を受光した光電変換素子を特定する。そして、光を受光した光電変換素子の位置からレーザ受光部の中心点までの距離を求め、例えば、中心点では電圧値を０とし、中心点からの距離が遠い場合には距離に対応した電圧値となる信号を出力する。上述したように、レーザ受光部におけるレーザ光の位置の変位は音声を表しているため、検出したレーザ光の位置に対応して出力される信号は音声を表すこととなる。
【００１３】
筐体１０の表面には、図示せぬ電源からの電力をマイクロホン１の各部へ供給するための電源スイッチ１１と、切換スイッチ１２とが配設されている。また、筐体１０の内部には、マイクロコンピュータ１００が埋設されている。切換スイッチ１２は、音波を検出する領域を切り替えるためのスイッチであり、スライダの位置を表す信号をマイクロコンピュータ１００へ供給する。マイクロコンピュータ１００は、切換スイッチ１２から供給された信号に応じて光源３０−１〜３０−９を制御し、音波の検出領域を切り替える。
【００１４】
切換スイッチ１２のスライダ位置を「１」の位置にすると、全ての光源３０−１〜光源３０−９からレーザ光が出力される。光源から出力されたレーザ光の軌跡を図６（ａ）に示す。図６（ａ）に示したように、環状部材２０−２〜２０−５においては、光源から出力されたレーザ光は環状部材の内周面で反射し、各光源に隣接するレーザ受光部に入光する。また、図６（ａ）に示したように、環状部材２０−１においては、光源３０−５から出力されたレーザ光は、梁７０−１〜７０−４により形成されている正方形の内周面で反射し、光源３０−５に隣接するレーザ受光部４０−５に入光する。また、環状部材の四隅に設けられている光源３０−１〜３０−４から出力されたレーザ光は、環状部材２０−１の内周面と、環状部材２０−１の内側に設けられている梁とで反射して各光源に隣接するレーザ受光部に入光する。
【００１５】
これにより、環状部材２０−１の内側にある領域１〜領域５と、環状部材２０−２〜２０−５の内側にある領域６〜領域９を通過する音波を検出することができる。例えば、ユーザがマイクロホン１を自身の正面に置き、梁７０−１〜７０−４により形成される領域５に口を近づけると共に、環状部材２０−２〜２０−５をユーザ側へ傾け、環状部材２０−２〜２０−５で口の周辺を覆うようにしてマイクロホン１を使用した場合、音声信号出力部１１０−１〜１１０−５から出力された信号を比較することにより、ユーザの正面における領域１〜領域５の音波の違いを検出することができる。また、音声信号出力部１１０−６〜１１０−９から出力された信号を比較することにより、口を中心に上下左右、即ち、顔の側面や顎周辺、鼻周辺に広がる音波の違いを検出するといったことが可能となる。
【００１６】
一方、切換スイッチ１２のスライダが「２」の位置にある場合には、環状部材２０−２〜２０−５に設けられている光源３０−６〜３０−９からのみレーザ光が出力され、光源３０−６〜３０−９から出力されたレーザ光は、環状部材２０−２〜２０−５の内周面で反射し、各光源に対応したレーザ受光部に入光する。ここで、例えば、環状部材２０−２〜２０−５が図６（ｂ）に示したように閉じた状態にされていると、ユーザの正面において領域６〜領域９を通過する音波を検出することができる。
【００１７】
このように本実施形態によれば、所定の領域内の音波を検出することが可能となり、また、環状部材を開くことにより、音源から出力される音波を、音源の正面だけでなく、音源の上下左右で検出することが可能となる。また、本実施形態によれば、レーザ光は環状部材内の閉じた領域をのみを通過するので、レーザ光が人間の眼球に入射することがなく、安全に音声を検出することができる。
【００１８】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。
【００１９】
上述した実施形態においては、各環状部材の形状は、四角形や三角形に限定されるものではなく、他の多角形や円状であってもよい。また、レーザ受光部の位置は、光源の近傍に限定されるものではなく、環状部材の内周面の任意の位置に配置してもよい。また、環状部材２０−１の内側においては、一辺の中央部から、この辺に対向する辺の中央部にかけて梁を設け、正方形内を４等分するようにしてもよい。また、環状部材２０−１の内側には梁を設けず、環状部材２０−１の内側においては一つの光源とレーザ受光部とを設け、正方形の領域のみで音波を検出するようにしてもよい。
【００２０】
上述した実施形態においては、スイッチ１２のスライダ位置を「２」にした場合には、環状部材２０−２〜２０−５の内側の領域で音波を検出しているが、光源３０−６〜３０−９からレーザ光を出力するのではなく、光源３０−１〜光源３０−５からのみレーザ光を出力するようにして、環状部材２０−１の内側のみで音波を検出するようにしてもよい。また、スイッチ１２のスライダ位置によりレーザ光を出力する光源を切り替えるのではなく、環状部材２０−１にセンサを設け、環状部材２０−２〜２０−５が閉状態にあることをセンサにより検出した場合、光源３０−６〜３０−９からのみレーザ光を出力させるようにしてもよい。
【００２１】
また、上述した実施形態においては、スイッチ１２のスライダ位置を「１」にして光源３０−１〜光源３０−９の全てからレーザ光を出力させた場合、環状部材２０−２〜２０−５を図６（ｂ）に示したように閉じた状態にして音波を検出するようにしてもよい。このように、環状部材２０−２〜２０−５を閉じた状態で全ての光源からレーザ光を出力させると、環状部材２０−１より内側を通過する音波を、環状部材２０−２〜２０−５でも検出することができる。この場合、領域６〜領域９に対応する音声信号出力部１１０−６〜１１０−９から出力された音声信号と、領域１〜領域５に対応する音声信号出力部１１０−１〜１１０−５から出力された音声信号とから、環状部材２０−１の内側の領域において音圧の最も高い領域を領域１〜領域９より狭い領域で細かく特定することもできる。
例えば、音声信号出力部１１０−６〜１１０−９から出力された音声信号のうち最も音声レベルが高い音声信号を特定すると共に、音声信号出力部１１０−１〜１１０−５から出力された音声信号のうち最も音声レベルが高い音声信号を特定する信号処理部を音声信号出力部１１０−１〜１１０−９の後段に設ける。そして、例えば領域６〜領域９に対応する音声信号出力部１１０−６〜１１０−９から出力された音声信号において、領域８に対応する信号の音声レベルが最も高くなり、領域１〜領域５に対応する音声信号出力部１１０−１〜１１０−５から出力された音声信号において、領域１に対応する信号の音声レベルが最も高くなった場合、領域１と領域８とが重なり合う三角形の領域が、最も音圧の高い領域であることが分かり、例えば領域６〜領域９においては、領域８において最も音声レベルが高くなり、領域１〜領域５においては、領域４において最も音声レベルが高くなった場合、領域４と領域８とが重なり合う三角形の領域が、最も音圧の高い領域であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るマイクロホン１の外観図である。
【図２】マイクロホン１のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】環状部材２０−２〜２０−５を閉じた時のマイクロホン１の外観図である。
【図４】レーザ光の屈折の様子と音波の粗密とを模式的に表した図である。
【図５】レーザ受光部の外観図である。
【図６】光源から出力されたレーザ光の軌跡を示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
１・・・マイクロホン、１０・・・筐体、１１・・・電源スイッチ、１２・・・切換スイッチ、２０−１〜２０−５・・・環状部材、３０−１〜３０−９・・・光源、４０−１〜４０−９・・・レーザ受光部、５０・・・スタンド、７０−１〜７０−４・・・梁、８０−１〜８０−４・・・ヒンジ、１００・・・マイクロコンピュータ、１１０−１〜１１０−９・・・音声信号出力部。
【図１】
2006191502.tif 000003
【図２】
2006191502.tif 000004
【図３】
2006191502.tif 000005
【図４】
2006191502.tif 000006
【図５】
2006191502.tif 000007
【図６】
2006191502.tif 000008