(57)【要約】本発明は、それに取り付けられた薄膜によって閉じられる開放された壁部を有するハウジングを備え、前記薄膜は、前記ハウジングの内側に面する内面と外面とを有し、前記ハウジング内に収容され且つ前記薄膜の内面に向けて光を伝える出力端部を有する第１の光路と、前記内面から反射される光を受ける入力端部を有する第２の光路とを備え、前記出力端部および入力端部は、互いに近接して位置されるとともに、互いから光学的に隔離され、前記ハウジングの壁に形成された少なくとも１つの開口を備え、前記開口は、ハウジング内に音波を導入して前記薄膜の内面に衝突させることができるように、１ｍｍ２以上の断面積を有している指向性光マイクを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜によって閉じられる開放された壁部を有するハウジングを備え、前記薄膜は、前記ハウジングの内側に面する内面と外面とを有し、
前記ハウジング内に収容され且つ前記薄膜の内面に向けて光を伝える出力端部を有する第１の光路と、前記内面から反射される光を受ける入力端部を有する第２の光路とを備え、前記出力端部および入力端部は、互いに近接して位置されるとともに、互いから光学的に隔離され、
前記ハウジングの壁に形成された少なくとも１つの開口を備え、前記開口は、ハウジング内に音波を導入して前記薄膜の内面に衝突させることができるように、１ｍｍ２以上の断面積を有している指向性光マイク。
【請求項２】
前記薄膜の外面をカバーする音響フィルタを更に備えている請求項１に記載のマイク。
【請求項３】
前記ハウジングの壁の前記開口をカバーする音響フィルタを更に備えている請求項１に記載のマイク。
【請求項４】
前記第１のおよび第２の光路の少なくとも出力端部および入力端部は、上面および側面を有する円錐状の中実体である請求項１に記載のマイク。
【請求項５】
前記光路の上面が約１５０から２００μ２の表面積を有している請求項４に記載のマイク。
【請求項６】
前記上面の表面積の合計が前記薄膜の内面の表面積の５から１５％である請求項４に記載のマイク。
【請求項７】
前記光路は、互いに近接して位置される際に、ピラミッドを形成する請求項４に記載のマイク。
【請求項８】
前記第１のおよび第２の光路の少なくとも出力端部および入力端部は、肩部を有する形状を成し、互いに近接して位置される際に段付きの円筒体を形成する請求項１に記載のマイク。
【請求項９】
前記ピラミッドは、少なくとも側面の一方が、不透明材料によってカバーされている請求項７に記載のマイク。
【請求項１０】
前記光路の入力端部および出力端部は、不透明隔壁によって分離された中実体である請求項１に記載のマイク。
【請求項１１】
前記出力端部に光源が埋設され、前記入力端部に光検出器が埋設されている請求項１０に記載のマイク。
【請求項１２】
前記光源は、光源の中心と前記隔壁の上縁とが成す角度が光路を形成する特定の材料における全反射角以下となるように、前記隔壁に対して位置されている請求項１１に記載のマイク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、光マイクに関するものであり、特に、指向性光マイクに関する。
【０００２】
（発明の背景）
光マイクは、ハウジングと、少なくとも一対の光路と、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの光検出器と、光がそこに方向付けられる薄膜とを備えている。
【０００３】
マイク使用にあまり適さない既知のセンサ構成と比較して、指向性光マイクは、良好な方向特性を有するとともに、感度が非常に良好で、１から５ｃｍという短い距離において近距離マイクとして使用することができ、あるいは、最大５０から７０ｃｍの距離において遠距離指向性マイクとして使用することができる。
【０００４】
既知の指向性マイクの主な欠点は、長い距離での比較的低い感度、および、マイクと音源との間の距離に応じてその周波数特性を変化させる近接効果である。指向性光マイクは、これらの欠点を解消する。すなわち、その構造は、最大７０ｃｍの距離において近接効果を補償することができる。
【０００５】
（発明の開示）
したがって、本発明の広義の目的は、８字形の指向特性および高い感度を有する光マイクを提供することである。
【０００６】
本発明の他の広義の目的は、近接効果を良好に補償する光マイクを提供することである。
【０００７】
したがって、本発明においては、それに取り付けられた薄膜によって閉じられる開放された壁部を有するハウジングを備え、前記薄膜は、前記ハウジングの内側に面する内面と外面とを有し、前記ハウジング内に収容され且つ前記薄膜の内面に向けて光を伝える出力端部を有する第１の光路と、前記内面から反射される光を受ける入力端部を有する第２の光路とを備え、前記出力端部および入力端部は、互いに近接して位置されるとともに、互いから光学的に隔離され、
前記ハウジングの壁に形成された少なくとも１つの開口を備え、前記開口は、ハウジング内に音波を導入して前記薄膜の内面に衝突させることができるように、１ｍｍ２以上の断面積を有している指向性光マイクが提供される。
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明を十分理解できるように、本発明の特定の好ましい実施形態に関して説明する。
【０００９】
ここで特に図面を詳細に参照するに際し、図示された詳細な内容は、一例として示すものであって、本発明の好ましい実施形態を単に例示的に説明するためのものであり、最も有用であると信じられるもの及び本発明の原理と概念的な特徴とに関する容易に理解される説明を与えるために示されているものであることを強調しておく。この点で、本発明の基本的な理解に必要となる以外の構造的な内容について示すことはしない。本発明の幾つかの形態を実際にどのようにして具体化するかについては、図面の参照を伴う説明により、当業者にとって明らかである。
【００１０】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１は本発明に係る指向性光マイク２を示している。指向性光マイク２は複数の音響開口６を有するハウジング４を備えており、各音響開口は、１ｍｍ２以上の断面積、好ましくは１．５から２．５ｍｍ２の断面積を有している。また、光マイクは、ＬＥＤ等の光源８と、光検出器１０と、一対の光路１２，１４とを有している。一対の光路１２，１４は、互いに近接して位置されるとともに、薄い不透明な隔壁１６によって機械的に接続されている。また、一対の光路１２，１４は、ピラミッド形状を成しており、その側面が不透明材料１８によってカバーされるとともに、その上面２０，２０’がカバーされていない。また、ハウジング４には、音響薄膜２２が貼り付けて設けられている。マイクにおける風の影響を低減するために、薄膜２２および音響開口６は、例えばスポンジやフェルト材料から成る音響フィルタ２４，２６によって有利にカバーされている。音響開口６によって、音は、ハウジング４内に入ることができるとともに、薄膜２２の前方から即ちハウジング４の外側からＡ方向で薄膜２２に衝突できるだけでなく、薄膜２２の後方から即ちハウジング４の内側からＢ方向で薄膜２２に衝突することもできる。これによってマイクを双指向性、又はマイクに方向感度を持たせることができ、薄膜の面と略垂直な方向からの音に対して感度があり、薄膜の面と略平行な方向からの音に対して感度がないようにすることができる。
【００１１】
指向性光マイクの感度を既知の光マイクよりも高めるため、提案された構成は、両方の光路１２，１４の上面２０，２０’同士を距離Ｓだけ選択的に離間させることができる。ピラミッドの上面の表面積は、できる限り小さく形成され、約１５０から２００μ２に形成される。また、光源８の表面の中心と隔壁１６の上縁とが成す角度αが光路１２の特定の材料における全反射角以下となるように、また、不透明な隔壁１６が非常に薄く、例えば数ミクロンを超えない厚さとなるように、光源８が隔壁１６に対して有利に配置される。光検出器１０の位置は、不透明な隔壁１６に対して光源８の位置と対称である。表面２０，２０’の表面積の合計は、薄膜２２の内面の表面積の５から１５％とした方がよい。これらの特徴の全ては、光マイクを従来のマイクよりも非常に感度の良いものにする。
【００１２】
光が薄膜２２によって反射することなく光路８から光路１０へと直接に透過することを防止するために、光路１２，１４のピラミッド状の側面は、不透明材料１８によってカバーされている。そのためには、ピラミッドの一方の側面をカバーするだけで十分かもしれない。
【００１３】
光源８から発せられた光は、光路１２を通過して、その上面２０から出ていき、薄膜２２の内面に衝突してこれにより反射されるとともに、上面２０’および光路１４を通じて光検出器１０に戻る。光検出器１０は、薄膜２２によって反射された光の強度を記録する。この場合の光の強度は、面２０，２０’に対する薄膜の絶対位置の関数である。存在する音圧の影響により、薄膜の位置が変化し、反射光の強度も変化する。これにより、光検出器１０での光強度が変化し、光検出器からの出力される電気信号が変化する。
【００１４】
図２は、光路の形状が僅かに異なる本発明に係るマイクを示している。図示のように、光路３０，３２は、その上部に肩部３４，３６が形成されている結果として、段付きの円筒形状を成している。それ以外のマイクの構造および機能は、図１の実施形態のマイクと実質的に同一である。あるいは、光路は、段付きのピラミッド状に形成されていても良い。
【００１５】
図３は、８字形指向性マイクの典型的な近接特性を示している。指向性マイクは、薄膜の両側における音圧差を検出する。ここで、長い音波すなわち低い周波数において、空間内の２点間の圧力差は、高い周波数を持つ短い音波におけるそれよりも小さくなる。指向性マイクの周波数特性が例えば１ｋＨｚ以下の低い周波数に逃げ部を有している理由がこれである。このようなマイクは、遠方からの波を受けるためには使用されないが、例えば最大でたった１から４ｃｍという短い距離の波を受けるリップ・マイクロフォンとして一般に使用される。
【００１６】
図４は、光マイクの減衰特性を示している。減衰は、薄膜の動きと光路の上面の動きとの間の空気力学的な関係に関与している。薄膜と光路の面との間の空間が非常に狭いため、薄膜の動作中において、空間内の空気は、出ていくための十分な時間を持っておらず、したがって、薄膜の自由な動きを妨げる所謂「減衰」効果を生じる。減衰効果は、高い周波数で高く、低い周波数で低い。マイクの感度が低い周波数で高く高い周波数で低い理由がこれである。
【００１７】
減衰効果は、光路の上面のサイズを変更することによって変えられても良い。異なる周波数での光マイクの感度がこのようにして変えられても良い。減衰効果を利用して、指向性光マイクの特性によってその近接特性を補正し、これによって、マイクの周波数特性を要求通りにリニアにしても良い（図５）。
【００１８】
当業者にとって明らかなように、本発明は、前述した実施形態の内容に限定されず、その思想や本質的な属性から逸脱することなく他の特定の形態で具現化されても良い。したがって、この実施形態は、全ての点で単なる一例として見なされるべきであり、本発明の範囲は、先の説明によってではなく、添付の請求の範囲によって示されている。したがって、請求の範囲と等価な領域や意味の範囲内で成される変化は、本発明に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
通常のピラミッド状の光路を有する本発明に係る光マイクの断面図である。
【図２】
段付きの光路を有する本発明に係る光マイクの断面図である。
【図３】
近接効果を有する８字マイクの周波数特性を示している。
【図４】
減衰効果を有する光マイクの周波数特性を示している。
【図５】
減衰効果によって近接効果を補正した後における本発明に係る光マイクの周波数特性を示している。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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