(57)【要約】【課題】空気振動の圧力に応じた振動板の反射部の変位のリニアリティが向上し特性がよく、量産性に適したした光音響変換装置の振動板を提供する。【解決手段】受圧面を有する振動板の反射部１ａと対向する位置に発光素子と受光素子とを配置し、前記振動板の反射部１ａに発光素子から光を放射し、反射部１ａからの反射光を受光素子で受光して振動板１の位置を検出する光音響変換装置において、振動板の外周部近傍にサスペンション１ｃ、１ｃ…を設け、サスペンション１ｃ、１ｃ…に張力を加えた状態で装着した。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受圧面を有する振動板の反射部と対向する位置に発光素子と受光素子とを配置し、前記振動板の反射部に前記発光素子から光を放射し、前記振動板の反射部からの反射光を前記受光素子で受光して前記振動板の位置を検出する光音響変換装置において、前記振動板の外周部近傍にサスペンションを設け、前記サスペンションに張力を加えた状態で装着してなることを特徴とした光音響変換装置。
【請求項２】
前記振動板を支えるサスペンションがカンチレバーからなり、前記カンチレバーの端部に連なる平坦部を所定量上下方向に移動させた状態で固定することにより前記サスペンションに張力を与えてなることを特徴とした請求項１の光音響変換装置。
【請求項３】
前記カンチレバーで構成されるサスペンションが偶数個配置され、隣り合う前記サスペンションに連なる平坦部が互いに異なった方向に所定量移動させた状態で固定した請求項２に記載した光音響変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光音響変換装置に係り、特に、その振動板の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光を用いた音響電気変換装置（以下、光音響変換装置と記す）は、例えば、平面状の振動板がリングを介してフレームに固定され、該フレームに発光素子および受光素子を装着し、発光素子より放射された光を振動板にて反射せしめ、この反射光を受光素子にて受光することで振動板の位置、すなわち、振動を電気信号に変換する光音響変換装置が知られている。
【０００３】
一般的に平面状の振動板のコンプライアンスは振動板に加える張力に左右される。従って、平面状振動板において、平面状態を保ったまま、より大きなコンプライアンスを得る事は極めて困難である。
【０００４】
そこで、本出願人は特願２００１−３５１３５５に平面状振動板を用いた光音響変換装置の欠点を改善するために振動板の中央部にドーム状からなる反射部を形成し、その外周部にサスペンションを形成し、さらに、このサスペンションに連なる平坦部からなる貼り代部を一体成型してなる振動板を用いた光音響変換装置を提案している。
【０００５】
図８は特願２００１−３５１３５５に提案された光音響変換装置の振動板を示す平面図、図９は同振動板を示す断面図、図１０は同振動板が用いられた光音響変換装置を示す断面図である。振動板８の中央には図９の断面図に示すように、直径１．３ｍｍ、曲率半径１．５ｍｍのドーム形状からなる反射部８ａが設けられている。
【０００６】
このドームの最外周部に図面における下方に向かって０．５ｍｍの長さの立ち下り部８ｂがドーム全外周に設けられ、さらに、立ち下り部８ｂの下端から外側に向かって断面形状水平方向に延出した幅約１．５ｍｍからなる平坦部を全周に設け、この平坦部を直径３ｍｍの円にて切断している。
【０００７】
前記ドーム外周部に設けられた立ち下り部８ｂより外側に、図８の平面図で示すごとく所定の寸法間隔にて、立ち下り部８ｂ外周に沿った状態で、スリット加工を施してある。すなわち、ドーム外周のさらに外側に、概ね３等分した円弧状で巾４Ομ〜５０μからなる内側スリット２ａ、２ａ…を３個設けている。
【０００８】
さらに、前記内側スリット２ａ、２ａ…の外側の箇所に、概ね３等分した円弧を前記同様の巾（４Ομ〜５０μ）からなるスリット加工を施し、３個の円弧状の外側スリット２ｂ、２ｂ…を設け、さらに、図に示すように外側スリット２ｂと内側スリット２ａを放射状スリット２ｃで繋ぐようにスリット加工が施されている。図９の断面図における平坦部に記載されている１点鎖線がスリットの位置および巾を示している。
【０００９】
前記のスリット内側スリット２ａ、外側スリット２ｂおよび放射状スリット２ｃで囲まれてカンチレバー８ｃが形成され、このカンチレバー８ｃが反射部８ａを支持部８ｄに支持させるサスペンションとなっている。
【００１０】
このようにして、反射部８ａの外周に沿った形状で３個のカンチレバー８ｃからなるサスペンションを構成し、外側スリット２ｂ、２ｂ…の外側に設けられた平坦部の支持部８ｄは、振動板８をリング３に固定する目的の貼り代部等の機能を有し、図９の断面図に示すような状態となり巾約０．２ｍｍのカンチレバー８ｃ、８ｃ…にて反射部８ａを支持する構造となる。
【００１１】
図１０に示すように振動板８の支持部８ｄをリング３を介してフレーム４に固定し、フレーム４にさらに発光素子５および受光素子６が固定されて光音響変換装置が完成する。この光音響変換装置では反射部がドーム形状となっているので、光音響変換特性がさらに改善される。
【００１２】
上記した、特願２００１−３５１３５５の振動板の基本的特徴は、振動板に幅４Ομ〜５０μからなるスリット加工を施し、このスリット加工にて、カンチレバー状サスペンションを形成している点である。この構造の効果は著しく、振動板に対して所望のコンブライアンスを得ることが容易になり、振動板の振幅性能を画期的に改善せしめ、極めて顕著な性能向上が得られた。
【００１３】
上記光音響変換装置における振動板の構造により、著しい効果を確認しているが、この光音響変換装置もさらなる性能向上が求められており、特に再生周波数帯域における振動板の挙動をより一層改善し、更なる歪み低減を行い、音質を向上せしめる要求が強まって来ている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記要求、つまり、音圧を受けた際の振動板の挙動、特に振動板が音圧により振幅動作するときのリニアリティに対して、更なる性能向上を図るものであり、本願出願人が特願２００１−３５１３５５で提案した光音響変換装置における振動板の構造、あるいは形状をさらに改良発展させ、高性能、かつ量産性に適したした光音響変換装置の振動板を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
問題点を解決するにあたり、振動板の外周部近傍にサスペンションを設け、尚且つ該サスペンションに張力を加えた状態で装着することとした。そして、そのサスペンションに張力を得る方法として、振動板１を支えるサスペンションの形態をカンチレバー状のサスペンション（以下、カンチレバーと記す。）とし、該カンチレバーの端部を所望量移動せしめた状態で固定し、結果的に該カンチレバーに張力を与えるようにした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１〜図７に基づいて説明する。本実施例では振動板に厚さが約９μ〜約２５μ前後の樹脂フィルムを用いた。本実施例の場合、上記フィルムを熱圧成形加工した後、反射面に金属蒸着を施し、その後、さらにレーザー光によるスリット加工を施し、さらに、外周部をレーザー光にて切断加工し、振動板１を得た。
【００１７】
図２の断面図に示すように、振動板１の中央には直径１．３ｍｍ、曲率半径１．５ｍｍのドーム形状からなる反射部１ａが設けられこのドームの最外周部に図で示すところの下方に向かって０．５ｍｍの長さの立ち下り部１ｂがドーム全外周に設けられ、さらに、立ち下り部１ｂの下部より外側に向かって断面形状水平方向に延出した幅約１．５ｍｍからなる平坦部を全周に設け、この平坦部を直径３ｍｍの円にて切断した。
【００１８】
前記、ドーム外周部に設けられた立ち下り部１ｂより外側に、図１の平面図で示すごとく所定の寸法間隔にて、立ち下り部１ｂ外周に沿った状態で、スリット加工を施してある。詳細に説明すると、本実施例の場合、ドーム外周のさらに外側、平面図で示すところの半径０．７７５ｍｍの箇所に、概ね４等分した円弧状（Ｒ０．７７５）で幅４０μ〜５０μらなるスリット加工を施し、４個の円弧状の内側スリット２ａ、２ａ、２ａ、２ａを設けた。
【００１９】
さらに、前記内側スリット２ａ、２ａ、２ａ、２ａの外側で、半径１．０２５ｍｍの箇所に、概ね４等分した円弧状（Ｒ１．０２５）で幅（４０μ〜５０μ）からなるスリット加工を施し、４個の円弧状の外側スリット２ｂ、２ｂ、２ｂ、２ｂを設け、さらに図に示すように各内側スリット２ａ、２ａ、２ａ、２ａの時計回り終端から各外側スリット２ｂ、２ｂ、２ｂ、２ｂの時計回り始端を直線状の放射状スリット２ｃ、２ｃ、２ｃ、２ｃで繋いだ。図２の断面図における平坦部に記載されている２点鎖線が内側スリット２ａと外側スリット２ｂの位置および幅を示すものである。
【００２０】
前記のスリット加工により円弧スリットおよび直線スリットに囲まれた部分がカンチレバー状のサスペンションすなわち、カンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃとなる。つまり、夫々内側スリット２ａ、外側スリット２ｂおよび放射状スリット２ｃに囲まれた夫々の部分がカンチレバー１ｃである。
【００２１】
従って、本実施例の場合、反射部１ａの外周に沿った形状で４個のカンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃを構成し、図２の断面図に示すような状態となり幅約０．２５ｍｍのカンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃにて反射部１ａを支持する構造となり、外側スリット２ｂ、２ｂ、２ｂ、２ｂの外側に設けられた平坦部が配置される形体となる。
【００２２】
この平坦部は、本来、振動板１をリング等に固定する目的の貼り代部等の機能を有する。本実施例の場合、従来例と大きく異なり本発明の特徴となるスリット加工をこの平坦部にさらに施した。以下、説明すると、先ず、図１に示す振動板１の外側スリット２ｂ、２ｂ、２ｂ、２ｂの夫々の外側に平坦部を横切る支持部放射状スリット２ｃ、２ｃ、２ｃ、２ｃを等間隔に施し、平坦部を４分割し、支持部１ｄ、１ｄ、１ｄ、１ｄを形成した。
【００２３】
振動板１をリングに装着するが、本実施例の場合図５に示す下リング７Ａと上リング７Ｂとで振動板１の支持部１ｄ、１ｄ、１ｄ、１ｄを挟むようにした。下リング７Ａの構造が図３および図４に示されている。
【００２４】
図に示すごとく外径３ｍｍ、内径２．５ｍｍ厚さ０．６ｍｍのリングを図のように、中心から９０度振り分けた４区画における対向している１対の部分を深さ方向に所定の寸法分だけ切除した。つまり、図３において斜線部の区画が隣の区画より薄くなっており、下リング７Ａにおいて凸部７Ａａ、７Ａａおよび凹部７Ａｂ、７Ａｂが対向した配置となっている。
【００２５】
従って、図４に示すように、凸部７Ａａと凹部７Ａｂとにより段差が生じ、凸凹状態が隣接した状態となっている。本実施例の場合、ゴム系熱再活性接着剤を溶剤で希釈し、上記リングの凸部７Ａａ、７Ａａおよび凹部７Ａｂ、７Ａｂの平坦部に均一に塗布し、塗布後暫時放置して溶剤を揮発させ、タック性がない状態にし、さらに、同じ行程を３度繰り返し接着剤層を確保した。
【００２６】
また、図５に示すように下リング７Ａと同じ形状の上リング７Ｂをさらにもう一枚作製し、図に示すように下リング７Ａの凸部７Ａａ、７Ａａが上リング７Ｂの凹部７Ｂｂ、７Ｂｂに緩やかに嵌まり、上リング７Ｂの凸部７Ｂａ、７Ｂａが下リング７Ａの凹部７Ａｂ、７Ａｂに緩やかに嵌まるようにし、下リング７Ａと上リング７Ｂを合わせて重ねると、あたかもー枚のリングになるような形状とした。
【００２７】
図６（ａ）に示すように下リング７Ａ、振動板１、上リング７Ｂの順に下から配置される。先ず、図６（ｂ）に示すように下リング７Ａに振動板１を設置するが、設置の際に前記振動板１の支持部１ｄ、１ｄ、１ｄ、１ｄを夫々下リング７Ａの凸部７Ａａ、７Ａａおよび凹部７Ａｂ、７Ａｂに位置するように位置を合わせて設置する。
【００２８】
上記設置状態で、さらに上リング７Ｂを重ねるが、重ね合わせる際、上記したように、下リング７Ａの凸部７Ａａ、７Ａａが上リング７Ｂの凹部７Ｂｂ、７Ｂｂに緩やかに嵌まり、上リング７Ｂの凸部７Ｂａ、７Ｂａが下リング７Ａの凹部７Ａｂ、７Ａｂに緩やかに嵌まるようにして、下リング７Ａと上リング７Ｂを合わせて重ねる。
【００２９】
すると凹部７Ａｂ、７Ａｂ上に配置されていた支持部１ｄ、１ｄは図６（ｃ）に示すように上リング７Ｂの凸部７Ｂａ、７Ｂａに押され、最終的に下リング７の凹部７Ａｂ、７Ａｂに密着する。また、下リング７Ａの凸部７Ａａ、７Ａａに配置されていた支持部１ｄ、１ｄはそのままの状態で下リング７Ａの凸部７Ａａ、７Ａａおよび上リング７Ｂの凹部７Ｂｂ、７Ｂｂに密着する。
【００３０】
最終的に振動板１は、図６（ｃ）に示すように斜めになったカンチレバー１ｃ、１ｃ…に支えられた状態となる。図６（ｃ）では解りやすくするため、振動板１の一部を回転させた状態で同一の図面上で表し、回転させた部分を破線で示している。
【００３１】
本実施例の場合、下リング７Ａの凸部７Ａａ、７Ａａおよび凹部７Ａｂ、７Ａｂに前記のごとく熱再活性接着剤を塗布し振動板１の支持部１ｄ、１ｄ、１ｄ、１ｄを挟み込んだ状態にて上リング７Ｂおよび下リング７Ａに熱プレス加工を加えた。この際に用いた冶具およびプレス等は図が煩雑となり理解し難くなるため、描くのを省いてある。熱プレスを加えると、支持部１ｄ、１ｄ、１ｄ、１ｄが下リング７Ａの凸部７Ａａ、凹部７Ａｂに接着される。
【００３２】
本実施例の場合、接着の手法にて、振動板１を下リング７Ａに装着したが、上リング７Ｂの凸部７Ｂａ或いは凹部７Ｂｂの寸法を考慮することで、上リング７Ｂを下リング７Ａに押し込む際、相互の凹部、および凸部とを圧入状態、いわゆるカシメ状態にせしめ、振動板１の支持部１ｄ、１ｄ、１ｄ、１ｄを上下リング７Ｂ、７Ａにて挟み込み、結果的に接着剤を用いない方法でも装着することが可能である。
【００３３】
本実施例のごとく、支持部１ｄ、１ｄ、１ｄ、１ｄカンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃを上下方向に所定量移動せしめた状態で固定することで、結果的にカンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃに所望の張力を与えた状態で上リング７Ｂを下リング７Ａに装着したこととなる。この振動板１を発光素子５および受光素子６の前面所定位置に装着すると光マイクとして完成する。
【００３４】
カンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃに加える張力の加減は、支持部１ｄ、１ｄ、１ｄ、１ｄの移動量を調整すれば可能である。具体的には下リング７Ａに設けた凸部７Ａａおよび凹部７Ａｂの高さ方向の寸法差、つまり段差の大きさで張力の設定を調整することが可能で、段差を大きくすれば張力はより強い方向へ、段差を小さくすれば張力はより弱い方向へと変化する。
【００３５】
本実施例の場合、ドーム状の反射部１ａを有した振動板１であったが、平面状の振動板でも、外周部にサスペンション部を設けた場合は当然のごとく本発明の応用は可能である。また、本実施例の場合円弧状のサスペンションであったが、他の形状のサスペンション形状でも張力を加えることは可能である。
【００３６】
本発明の振動板１の構造は外周部にカンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃを設けてあり、該カンチレバーはバネ性を有している訳であるが、一般的に、バネに所定の均等な張力を加えた状態でそのバネを振幅させた場合、そのバネの有するヒステリシス性が改善され、特に微小振幅時におけるリニアリティが向上することは周知のところである。当然のことながら、本実施例のごとくカンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃによって支えられている振動板１が空気の粗密波により振動した際、振動板１の外周部と繋がっているカンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃの挙動が振動板１の挙動を左右すること容易に理解できる。
【００３７】
従って、本発明における振動板１の構造のごとく、振動板１の外周部に設けられ振動板１を支えているカンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃに所定でかつつ均等な張力が加えられた状態にすることにより、振動板１の挙動をより一層改善し、特にリニアリティに対して、従来例より更なる性能向上が計れ、歪みを低減し音質を向上させることが可能となった。
【００３８】
また、サスペンション部（本実施例の場合カンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃ）に所定で且つ均等な張力を加える方法として、カンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃの端部、つまり支持部１ｄ、１ｄ、１ｄ、１ｄを所定量移動させた状態で固定する構造にすることで、極めて容易に所定の均一な張力を得ることが可能である。さらに、本発明のごとくカンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃを偶数個数作成し、カンチレバー１ｃ、１ｃ、１ｃ、１ｃに連なる支持部１ｄ、１ｄ、１ｄ、１ｄをを一組づつ異なった方向に所望量移動させることで、振動板１を支持するに均等な張力を得ることが極めて容易となった。
【００３９】
実施例は以上のように構成されているが発明はこれに限られず、例えば、カンチレバーおよび支持部を６個または８個としてもこの発明の効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明の光音響変換装置によれば、空気振動の圧力に応じた振動板の反射部の変位のリニアリティが向上し特性のよい光音響変換装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である光音響変換装置の振動板を示す平面図である。
【図２】同振動板を示す断面図である。
【図３】同光音響変換装置の下リングを示す平面図である。
【図４】同下リングを示す断面図である。
【図５】同光音響変換装置の上リングおよび下リングを示す斜視図である。
【図６】図６（ａ）は同光音響変換装置の組立て状態を示す断面図、図６（ｂ）は同光音響変換装置の他の組立て状態を示す断面図、図６（ｃ）は同光音響変換装置の一部を回転して示す部分断面図である。
【図７】同光音響変換装置の一部を回転して示す断面図である。
【図８】従来の光音響変換装置の振動板の例を示す平面図である。
【図９】同振動板を示す断面図である。
【図１０】同光音響変換装置を断面図である。
【符号の説明】
１　振動板、１ａ　反射部、１ｂ　立ち下がり部、１ｃ　カンチレバー
１ｄ　支持部
２ａ　内側スリット、２ｂ　外側スリット、２ｃ　放射状スリット、
２ｄ　支持部放射状スリット
３　リング
４　フレーム
５　発光素子
６　受光素子
７Ａ　下リング、７Ａａ　凸部、７Ａｂ　凹部
７Ｂ　上リング、７Ｂａ　凸部、７Ｂｂ　凹部
８　振動板、８ａ　反射部、８ｂ　立ち下がり部、８ｃ　カンチレバー
８ｄ　支持部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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