光学麦克风制造技术

本发明专利技术提供一种光学麦克风，具备：光源(4)；第1偏振片(5)，透过从光源(4)射出的光当中的直线偏振光；第2偏振片(8)，透过具有与第1偏振片(5)不同的偏振面的直线偏振光；受音部(7)，包括具有小于空气的声速且从开口部入射的声信号进行传播的声介质、以及开口部，并被配置成透过了第1偏振片的直线偏振光横穿声信号进行传播的路径之后透过声介质并入射到第2偏振片；和光检测器(9)，将透过了第2偏振片(8)的光的强度变换成电信号，在第1偏振片与第2偏振片之间对透过了第1偏振片的直线偏振光在与偏振方向分别不同的相正交的两个方向上赋予不同的相位偏移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及使用光来检测声信号的光学麦克风。
技术介绍
一直以来，使用振动膜来检测声信号并变换成电信号的麦克风被广泛利用。这种麦克风具有作为机械式振动的部分的振动膜。因而，在反复使用麦克风的过程中振动膜的特性有可能发生变化。此外，在使用麦克风而检测到高强度的声信号的情况下，由于声信号可能导致麦克风的振动膜发生较大振动，从而振动膜被破坏。进而，麦克风无法期待在振动膜所具有的最低谐振频率以上的频率下检测到良好的声信号。由此，麦克风难以检测宽频带的频率(以下称作“宽频带性”。)。此外，在为了获得宽频带性而使振动膜小型化的情况下，声信号的检测灵敏度会降低。相对于此，例如专利文献I提出了一种使用光来检测声信号并变换成电信号的光学麦克风。以下，对专利文献I所公开的以往的光学麦克风进行说明。图20示出专利文献I所公开的以往的光学麦克风141。光学麦克风141具备接收机构部1410和激光多普勒振动计148。接收机构部1410具备:具有凹部的基底部143 ;和相对于激光147而透明的透明支撑板145。由基底部143的凹部和透明支撑板145形成空间。在该空间内填充有作为传播介质的纳米多孔体142。在纳米多孔体142中使用了例如专利文献2所公开的二氧化硅干凝胶等的声速慢(声阻抗小)且声音的传播损耗少的介质。基底部143具有用于将声信号149导入至纳米多孔体142的开口部144。基底部143的凹部底面为反射面1411。激光多普勒振动计148从接收机构部1410的外部照射激光147。激光147透过透明支撑板145以及纳米多孔体142并在反射面1411进行反射。在反射面1411反射后的激光147再次透过纳米多孔体142以及透明支撑板145并返回到激光多普勒振动计148。外界的声信号149从开口部144向接收机构部1410入射，在空气与纳米多孔体142之间的界面进行折射，高效地入射至纳米多孔体142。所入射的声信号149被变换成在纳米多孔体142中行进的疏密波1412。从激光多普勒振动计148输出的激光147在纳米多孔体142上的光点位置，所生成的疏密波1412被作为密度的时间变动进行观测。由于该密度变化使折射率发生变化，因此在光点位置产生与声信号149相应的折射率的时间变动。如图20所示，如果使激光147从纳米多孔体142与透明支撑板145之间的界面的法线方向入射，则透过后的激光147从折射率的时间变动受到的相位变动量在光学上等效于:假定根据光点位置上的折射率的时间变动而反射面1411在法线方向上进行摆动之时所受到的相位变动量。因此，从反射面1411反射回来的激光147受到相当于反射面1411的摆动的多普勒频移。激光多普勒振动计148对在反射面1411被反射并返回来的激光147中包含的受到多普勒频移的光分量。 通过求出该光分量的、相对于频率位移量的傅里叶系数，来检测每个频率位移量的光强度。折射率变动与声信号149的声压大致成比例，且多普勒频移量(频率变化量)与摆动的速度成比例。因此，激光多普勒振动计148输出与声信号149的时间微分大致成比例的信号。通过对输出信号进行积分处理或适当的滤光器处理，从而能够获得与声信号对应的电信号。由此，能够使光学麦克风141作为具有所期望的声特性的麦克风进行动作。-在先技术文献_-专利文献-专利文献1:日本特开2009-85868号公报专利文献2:专利技术专利第3633926号公报专利文献3:日本特开2009-128103号公报
技术实现思路
-专利技术要解决的课题-上述以往的光学麦克风具有高的声检测灵敏度。然而，却具有难以实现光学麦克风的小型化、和相对于周围环境的变动(振动或温度变化)的稳定性这一课题。具体而言，激光多普勒振动计148通过光干涉计来检测以照射激光频率作为基准时的、来自被测定运动物体的散射光的多普勒频率。为此，在激光多普勒振动计148中内置有以He-Ne激光器为代表的窄频带光源和光干涉计。此外，在为使多普勒频率提升到容易获得更高频率辨别度的高频带而对照射激光的频率进行频率调制的目的下，在激光多普勒振动计148中内置了声光学调制元件。由于这种窄频带光源和声光学调制元件在物理上占据较大体积，因此产生相对于第I课题、即光学麦克风小型化的困难性。此外，第2课题、即装置的稳定性是由下述原因引起的:激光多普勒振动计148不仅针对被测定物体的运动状况还针对构成光干涉计的光学元件间的相对位置的时间变化而言具有较高的灵敏度。在光干涉计中，将激光分割成2束光线，将其中一束光线照射到被测定物体而将另一束光线用作参照光。然后，使从被测定物体返回来的激光和参照光再次重叠，根据所获得到的干涉光的强度变化的时间变动、变动的周期、相位来测量被测定物体。干涉光的强度变化是由2束光线的光路长差决定的。因此，激光多普勒振动计148相对于将激光分割成2束光线后的两束光线的光路长差的时间变动而言具有相等的灵敏度。即、从周围环境向激光多普勒振动计148施加振动、或者构成光干涉计的光学系统振动而使得光路长差发生了时间变化的情况下，也测量该光路长变动。故，在这种振动的频率处于想要测定的声信号的频带内的情况下成为噪声分量。如以上那样，具有光干涉计为高灵敏度但却易受到周围环境的影响这一课题。本申请提供解决上述的现有技术的课题之中的至少一个的光学麦克风。-用于解决课题的技术方案-本申请所公开的光学麦克风，具备:光源；第I偏振片，透过从所述光源射出的光当中的直线偏振光；开口部；第2偏振片，透过具有与所述第I偏振片不同的偏振面的直线偏振光；受音部，包括具有小于空气的声速且从所述开口部入射的声信号进行传播的声介质，所述受音部被配置成 透过了所述第I偏振片的所述直线偏振光横穿所述声信号进行传播的路径之后透过所述声介质并入射到所述第2偏振片；和光检测器，将透过了所述第2偏振片的光的强度变换成电信号，在所述第I偏振片与所述第2偏振片之间，对透过了所述第I偏振片的所述直线偏振光在与偏振方向分别不同的相正交的两个方向上赋予不同的相位偏移。-专利技术效果-本申请所公开的光学麦克风检测的是通过声信号的施加而在声介质中产生的光的双折射所引起的光的偏振面的旋转，而非光的干涉。因而，不使用窄频带光源、声光学调制元件、以及光干涉计就能构成光学麦克风。因此，能够实现小型且相对于外部环境变动而言具有较高的耐性的光学麦克风。此外，通过还具备椭圆偏振生成部，从而还能够提高检测灵敏度。附图说明图1是概略性表不第I实施方式的光学麦克风的构成的图。图2是概略性表示图1的光学麦克风的受音部的构成的图。图3是概略性表示图1的光学麦克风的受音部的其他构成的图。图4是表示了图1的光学麦克风的受音部中的声介质中的光线的举动的示意图。图5是概略性表不图1的光学麦克风的椭圆偏振生成部的构成的图。图6是概略性表不图1的光学麦克风的椭圆偏振生成部的其他构成的图。图7是概略性表不图1的光学麦克风的声介质的构成的图。图8是概略性表不图1的光学麦克风的声介质的其他构成的图。图9是表示在实验中使用的光学麦克风的构成的概略图。图10是表示使用不具有波长板的光学麦克风检测到声信号的情况下的、来自光电二极管的输出电信号相对于对声介质22施加的压力的大小的图表。图11是表示使用具有波长板的光学麦克风检测到声信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.05 JP 2011-0836821.一种光学麦克风，具备: 光源； 第I偏振片，透过从所述光源射出的光当中的直线偏振光； 第2偏振片，透过具有与所述第I偏振片不同的偏振面的直线偏振光； 受音部，包括开口部、和具有小于空气的声速且对从所述开口部入射的声信号进行传播的声介质，所述受音部被配置成透过了所述第I偏振片的所述直线偏振光横穿所述声信号进行传播的路径之后透过所述声介质并入射到所述第2偏振片；和光检测器，将透过了所述第2偏振片的光的强度变换成电信号， 在所述第I偏振片与所述第2偏振片之间，在与偏振方向分别不同的相正交的两个方向上对透过了所述第I偏振片的所述直线偏振光赋予不同的相位偏移。2.根据权利要求1所述的光学麦克风，其中， 所述光学麦克风还具备椭圆偏振生成部，该椭圆偏振生成部被配置在所述第I偏振片与所述第2偏振片之间，并将所述直线偏振光变换成椭圆偏振光， 由所述椭圆偏振生成部对所述直线偏振光赋予所述相正交的两个方向上的不同的相位偏移。3.根据权利要求2所述的光学麦克风,其中， 所述椭圆偏 振生成部包括波长板、液晶以及具有光学各向异性的光学晶体之中的至少一个。4.根据权利要求2或3所述的光学麦克风,其中， 所述椭圆偏振生成部位于所述第I偏振片与所述受音部之间。5.根据权利要求2或3所述的光学麦克风,其中， 所述椭圆偏振生成部位于所述第2偏振片与所述受音部之间。6.根据权利要求1所述的光学麦克风，其中， 所述声介质具有光学各向异性， 根据所述光学各向异性而对所述直线偏振光赋予所述相正交的两个方向上的不同的相位偏移。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：寒川潮，岩本卓也，金子由利子，桥本雅彦，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：