特許 5667980 変換器システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5667980

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】変換器システム

(51)【国際特許分類】

   H04R 23/00 20060101AFI20150122BHJP

【ＦＩ】

   H04R23/00 320

【請求項の数】20

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2011-526612(P2011-526612)

(86)(22)【出願日】2009年9月10日

(65)【公表番号】特表2012-502576(P2012-502576A)

(43)【公表日】2012年1月26日

(86)【国際出願番号】IB2009053962

(87)【国際公開番号】WO2010029509

(87)【国際公開日】20100318

【審査請求日】2011年5月11日

(31)【優先権主張番号】08105330.8

(32)【優先日】2008年9月12日

(33)【優先権主張国】EP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】512106584

【氏名又は名称】ノールズ エレクトロニクス アジア ピーティーイー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100176418

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 嘉晃

(72)【発明者】

【氏名】バルタザール フィッシャー

【審査官】 菊池 充

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−０１８１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０７５４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０１８３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６７４７７４１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開平０１−２３１５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０２９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０００００７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６５９０６６１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０５７９８８５９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４８５３９３５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５４２１２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｒ ２１／００−３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

音響信号を電気信号に変換する変換装置において、この変換装置は、
２つの平行に整列された固定ミラーを有する干渉計であって、これらの２つのミラーはこれらのミラー間のスペース内に結合された電磁放射を少なくとも部分的に反射させるようになっており、前記音響信号は、この音響信号に応じて前記電磁放射に影響を及ぼすように前記スペース内に結合されるようになっている当該干渉計と、
影響を受けた前記電磁放射を検出するとともにこの検出した、影響を受けた前記電磁放射を、前記音響信号を表す電気信号に変換する電磁放射検出器と、
前記電気信号の直流電流成分又は交流電流成分を帰還することによって、変換装置の動作点を安定化させるようになっている動作点安定化ユニットと
を具え、
前記電磁放射検出器は、差分増幅器の第１の入力端に結合され、当該差分増幅器は、前記電磁放射検出器に結合された前記第１の入力端を有し、他の電磁放射検出器に結合された第２の入力端を有し、固体のエタロンとして設計される基準エタロンに接続され、音響信号を表す電気信号を生じる出力端とを有することを特徴とする変換装置。

【請求項2】

請求項１に記載の変換装置において、前記動作点安定化ユニットは、少なくとも１つのパラメータをモニタリングし、特に変換装置の現在の動作点を表す電気信号もモニタリングし、予め決定した目標動作点からの現在の動作点の偏差を決定することにより、動作点が目標動作点となるように変換装置を制御するようになっている変換装置。

【請求項3】

請求項１に記載の変換装置において、前記干渉計がファブリペロー型干渉計又はエタロン又はＧ．Ｔ．（Gires-Tournois）構成の干渉計とした変換装置。

【請求項4】

請求項１に記載の変換装置において、前記２つのミラーは、これらのミラー間のスペース内に結合された光を反射するようになっている変換装置。

【請求項5】

請求項１に記載の変換装置において、前記電磁放射検出器がホトダイオードを有している変換装置。

【請求項6】

請求項１に記載の変換装置において、前記電磁放射検出器が前記２つのミラーのうちの一方のミラーに機械的に直接取り付けられている変換装置。

【請求項7】

請求項１に記載の変換装置において、この変換装置が、前記２つのミラー間のスペース内に結合さすべき電磁放射を発生させるようになっている電磁放射源を有している変換装置。

【請求項8】

請求項７に記載の変換装置において、前記電磁放射源は、高周波領域内で搬送波を変調させる電磁放射を発生させるようになっている変換装置。

【請求項9】

請求項７に記載の変換装置において、前記電磁放射源が前記２つのミラーのうちの一方のミラーに機械的に直接取り付けられている変換装置。

【請求項10】

請求項７に記載の変換装置において、前記電磁放射源がレーザを有しており、特に垂直キャビティ面発光レーザ又は分布帰還型レーザを有している変換装置。

【請求項11】

請求項７に記載の変換装置において、前記電磁放射源は、前記２つのミラー間でこれらのミラーの一方に向かう発散電磁放射を発生させるようになっている変換装置。

【請求項12】

請求項７に記載の変換装置において、前記電磁放射源が、前記電磁放射源内に集積化された又は前記電磁放射源に取り付けられた他の電磁放射源を有している変換装置。

【請求項13】

請求項１に記載の変換装置において、この変換装置は、前記２つのミラーを互いに強固に連結するとともにこれらのミラー間にスペースを画成する剛性連結素子を具えている変換装置。

【請求項14】

請求項１に記載の変換装置において、前記動作点安定化ユニットが、前記電磁放射検出器から得られる電気信号を直流電流成分と交流電流成分とに分離させるようにした電気信号分離器を具えており、前記交流電流成分が前記音響信号を表すものとした変換装置。

【請求項15】

請求項１に記載の変換装置において、前記動作点安定化ユニットは、前記電磁放射源を附勢する駆動電流を調整して電磁放射の波長を調整し、これにより動作点を調整するようになっている変換装置。

【請求項16】

請求項１に記載の変換装置において、前記動作点安定化ユニットが、前記電磁放射検出器から得られる電気信号を直流電流成分と交流電流成分とに分離させるようにした電気信号分離器を具えており、前記交流電流成分が前記音響信号を表すものとし、前記動作点安定化ユニットが、直流電流成分が供給される帰還回路を具えており、この帰還回路は、直流電流成分に基づいて変換装置の実際の動作点を決定するようになっているとともに、前記電磁放射源を制御して、変換装置を予め決定した基準動作点に向けて駆動するようになっている変換装置。

【請求項17】

請求項１に記載の変換装置において、この変換装置が基板内にモノリシックに集積化されている変換装置。

【請求項18】

請求項１に記載の変換装置において、前記２つのミラーの各々が、これら２つのミラーのうちの他方のミラーの反射面に対向する反射面と、対応する反射面とは反対側の非反射面であって反射防止被膜が設けられている当該非反射面とを有している変換装置。

【請求項19】

請求項１に記載の変換装置において、この変換装置は、マイクロホン、オーディオサラウンドシステム、携帯電話、ヘッドセット、ヘッドホン型再生装置、拡声器型再生装置、補聴器、テレビジョン装置、ビデオレコーダ、モニタ、ゲーム機、ラップトップ型コンピュータ、オーディオプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ハードディスクベースのメディアプレーヤ、無線装置、インターネット無線装置、一般的な娯楽端末、ＭＰ３プレーヤ、ハイファイシステム、ビークル娯楽端末、カー娯楽端末、医療通信システム、医療機器、血液プローブ、装着式装置、音声通信装置、ホームシネマシステム、ホームシアタシステム、薄型テレビジョン装置、環境創造装置、サブウーファーシステム、音響測定システム、サウンドレベルメータ、スタジオ録音システム、圧力センサ、超音波センサ及びミュージックホールシステムより成る群のうちの少なくとも１つとして実現されている変換装置。

【請求項20】

請求項１に記載の変換装置において、この変換装置は、ソフトウェアベースの装置と、１つ以上の電子ハードウェア回路を用いている装置と、ソフトウェア素子及びハードウェア素子を有するハイブリッド装置と、集積化ハードウェアチップと、ＡＳＩＣとより成る群の１つとして実現されている変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、音響信号を電気信号に変換する装置（デバイス）に関するものである。

【0002】

本発明は更に、音響信号を電気信号に変換する方法に関するものである。

【0003】

本発明は更に、プログラム要素に関するものである。

【0004】

本発明は更に、コンピュータ可読媒体に関するものである。

【背景技術】

【0005】

音声記録装置は益々重要となってきている。特に、通信装置や、ヘッドホンを利用した録音装置や、移動計算システムを購入するユーザが増えている。

【0006】

マイクロホンは、音声を電気信号に変換する音響電気変換器又はセンサと称しうる。マイクロホンは、電話、テープレコーダ、補聴器、映画制作、生の及び録音オーディオ技術のような多くの分野や、ラジオ及びテレビジョン放送や、音声を記録するための及び超音波検査のような非音響目的のためのコンピュータに用いられている。

【0007】

一般的な設計では、音圧に応答して振動する薄膜が用いられている。この振動運動はその後に電気信号に変換される。オーディオ用の従来のマイクロホンは、機械的な振動から電気信号を生ぜしめるのに、電磁発生（ダイナミックマイクロホン）、容量変化（コンデンサマイクロホン）又は圧電発電を用いている。

【0008】

特開昭６０−１８１００号公報には、音波の伝播媒質中にレーザ光を照射するための手段と、レーザ光を検出するための手段とを用いてマイクロホンを構成することにより、前記伝播媒質の密度変化を直接検出することが開示されている。レーザ発光手段から出たレーザビームはレーザスプリッタによって２経路に分割され、第１のビームは固体媒質内を伝播し、一方、第２のビームは音波の伝播媒質内を伝播する。これらの両ビームは反射鏡及びビームスプリッタにより合成され、この合成ビームの強度が光検出手段によって検出される。音圧の変化に応答して、音波の伝播媒質の密度変化が生ぜしめられる。これにより、ビームの伝播速度を変化させ、従って、位相変動を生ぜしめる。従って、ビーム間のシステム化及び干渉を行うことにより、音圧が合成ビームの強度の変化の形態で検出される。

【0009】

米国特許第６，５９０，６６１号明細書には、例えば、音源から離れた位置で音を検出しうるマイクロホンを構成するために、光学的に透明な又は半透明な媒質中の音波を、この音波により生ぜしめられるこの媒質の光学特性の変化を検出することにより遠隔検出する方法が開示されている。この場合、音波を通過した後に受ける光ビームの減衰量又は位相の変化を検出して電気信号又はその他の信号に変換している。減衰方法の場合、検出される光ビームの波長が、媒質の成分により著しく減衰される波長となるように選択され、音圧波による媒質の瞬時的な圧力変化が、光路に沿う空気の密度変化による光の減衰量の変化により検出しうるようになっている。移相方法の場合、光の速度、従って、その位相を音波による空気の密度変化により変化させ、この位相の変化を干渉手段により検出しうるようになっている。

【0010】

特開平５−２２７５９７号公報には、低歪みで、広帯域、広ダイナミックレンジのマイクロホンを得るために、音波を受ける振動板を排斥することが開示されている。この場合、開放され、空気の存在する音波入力部に音波が入力される。又、ファブリペロー型レーザ光干渉計の一構成要素となる一対の反射鏡間で、音波を横切るように、レーザ光が往復される。音波のそのときどきの音圧に応じた空気の粗密変化により、レーザ光の光路長に光学的、等価的な変化が与えられ、これが受光装置で捕捉される。

【0011】

しかしながら、従来の光マイクロホンには依然として、特に環境状態が変化した場合の音響信号の検出における精度に欠けるおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開昭６０−１８１００号公報

【特許文献2】米国特許第６，５９０，６６１号明細書

【特許文献3】特開平５−２２７５９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明の目的は、音波を検出するのに充分に精度のある変換器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上述した目的を達成するために、特許請求の範囲の独立請求項に記載した、音響信号を電気信号に変換する装置と、音響信号を電気信号に変換する方法と、プログラム要素と、コンピュータ可読媒体とを提供する。本発明の代表的な例によれば、音響信号を電気信号に変換する装置（例えば、マイクロホンのような音響電気変換器）を提供するものであり、この装置が、２つの（特に正確に２つの）例えば平行に整列させた（特に反射面を互いに対向するように配置するとともに互いに平行に配置した）、例えば固定の（例えば非可撓性で移動不可能な）ミラーであって、これらミラー間のスペース内に結合された（光のような）電磁放射の少なくとも一部分を反射するようにした（特に電磁放射をミラー間で複数回反射させるようにした）これらミラーを有する（特にこれらミラーから成る）干渉計を具えており、音響信号はスペース内に結合（又は導入）されて、この音響信号に応じて電磁放射に影響を及ぼす（又は電磁放射を操作する）（特に音響信号の内容を表すこの音響信号の物理的な特性の結果として電磁放射の少なくとも１つの特性を特性的に変化させる）ようになっており、前記装置は、更に、影響を受けた（又は操作された）電磁放射を検出するとともに、この検出した、影響を受けた電磁放射を、音響信号を表す（例えば音響信号に含まれる情報を有する）電気信号に変換するようにした電磁放射検出器と、（例えば空気圧のような環境状態の変化のような装置以外の状態の変化時に、又は装置の部材、例えば電磁放射検出器と電磁放射源との双方又は何れか一方の連続変化のような装置固有の状態の変化時に）前記装置の動作点を安定化させるようにした動作点安定化ユニットとを具えるようにする。

【0015】

本発明の他の代表的な例によれば、音響信号を電気信号に変換する方法を提供するものであり、この方法は、干渉計の２つのミラー間のスペース内に結合された電磁放射を反射させるステップと、前記音響信号を前記スペース内に結合させて（特に前記音響信号を前記電磁放射と同時に前記スペース内に結合させて、音波と電磁放射とが２つの平行なミラーにより画成された容積を同時に通過させて）前記電磁放射が前記音響信号に応じて影響を受けるようにするステップと、この影響を受けた電磁放射を検出するとともにこの検出した、影響を受けた前記電磁放射を、前記音響信号を表す電気信号に変換するステップと、前記方法を現在の動作点で安定化させるステップとを具える。

【0016】

本発明の更に他の代表的な例によれば、プロセッサにより実行された際に、上述した特徴を有する動作点安定化方法を制御又は実行するようになっているプログラム要素を提供する。

【0017】

本発明の更に他の代表的な例によれば、プロセッサにより実行された際に、上述した特徴を有するデータ処理方法を制御又は実行するようになっているコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読媒体（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢスティック、フロッピー（登録商標）ディスク又はハードディスク）を提供する。

【0018】

本発明の例により実行しうる変換目的に対するデータ処理は、コンピュータプログラムにより、すなわちソフトウェアにより、又は１つ以上の特別な電子最適化回路を用いることにより、すなわちハードウェアにより、又はハイブリッド形態で、すなわちソフトウェアコンポーネント及びハードウェアコンポーネントにより実行しうる。例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ）、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）を用いて本発明の例を実現させることもできる。

【0019】

用語“音響信号”は特に、音声、音楽又はその他の音のような音響情報を有する力学的な波を表すことができる。音波は、物理的には、音速で移動する小さい圧力変化とみなすことができる。このような音響信号の周波数範囲は、人間の耳に聞こえる周波数をカバーするようにしうるが、可聴下音信号及び超可聴音信号をカバーするようにもできる。

【0020】

用語“電磁放射”は、所望の如何なる波長の光子をも表すことができる。従って、電磁放射は光速で伝播することができ、正確な伝播速度は、電磁放射が伝播する媒質に依存する。このような電磁放射ビームは特に、（例えば、４００nm〜８００nmの範囲の波長を有する）光ビームとするか、又は赤外線放射とするか、又は紫外線放射とするか、又はＸ線のような他の波長範囲のものにすることができる。

【0021】

用語“電気信号”は特に、ワイヤ結合伝播経路に沿って流れる電流又はその他の電荷キャリアに符号化された信号を表すことができる。例えば、電子は電気信号のキャリアとなりうる。

【0022】

用語“干渉計”は特に、電磁波、特に光波の干渉を用いて、電磁放射が伝播する媒質の特性を測定する機器を表すことができる。従って、この機器は電磁放射の干渉（及び関連の現象）を測定する装置を表すことができる。特に、この目的のために波形の干渉を用いることができる。従って、干渉法は、２つ以上の波を重畳（干渉）させてこれらの差を検出する技術である。

【0023】

用語“平行に整列された固定ミラー”は特に、互いに予め決定した距離で離間され空間的に固定された２つの、特に正確に２つのミラーを表すことができる。これらのミラーは、互いに平行平面に配置させ、一方のミラー表面で反射された電磁放射が２つのミラー間で複数回伝播して、得られた電磁放射が２つのミラー間のスペース内の音波（従って、圧力）特性に含まれる情報を反映するようにしうる。このようなミラーは、反射面上に入射された光の大部分、例えば９５％を反射しうる反射面を有するようにしうる。これらのミラーは平面（すなわち平坦面）の反射面又は湾曲した（例えば凹面の）反射面を有するようにしうる。これら２つのミラーの可能な例は、｜…｜、（…）、｜…）、（…｜等としうる。

【0024】

用語“動作点”は特に、デバイスが如何に入力信号に応答しうるかを表しうるこのデバイスの動作特性を表すことができる。動作モードの変更は、光及び音響入力信号が同じ状態であっても、出力が変化し、これにより電気信号が変化する場合に存在するおそれがある。

【0025】

用語“安定化”は特に、システムにより、変化した実際の動作モードを識別できるとともに、システムが所望通りに又は調整した通りに応答する目標とする動作モード又は基準動作モードにシステムを戻すための必要なステップをこのシステムが取りうるということを表わすことができる。

【0026】

本発明の代表的な例によれば、２つの反射ミラーより成る干渉計を、これらのミラー間で複数回伝播する電磁放射ビームにより動作させる。音響内容又は音響情報をミラー間に画成されたスペース内に導入させると、（同時に電磁放射が伝播する媒質である）サンプリングスペース内の実際の圧力特性が、音響信号の内容に応じて時間的に変化し、従って、特性的に変更される。サンプリングにより、干渉計内の電磁放射が、音響信号との相互作用の結果としてこの音響信号の内容を表す検出器出力信号を生じるようにしうる。従って、２つの平行に整列された固定ミラーより成る干渉計を実現することにより、極めて高い精度を有する、特に光学的なマイクロホンを提供しうる。このような構成では機械的に移動する部品が必要とならない為、ビームスプリッタや、分割されたビームが通る基準経路のような複雑で重い光学素子を省略しうる。従って、製造努力が少なくて足り、機械的な安定性を高めることができる。更に、調整機能及び信号対雑音比が優れており、マイクロホンはコンパクトに製造しうる。又、このマイクロホンは他の装置に容易に組み込むことができる。その理由は、通常のマイクロホンでは生じるおそれのある磁界等により、装置の性能が悪影響を受けないである。

【0027】

変換機に干渉計を設けることは、複数の部分的なビームの干渉が促進されて、検出精度が極めて高くなるという趣旨に基づくものである。これらの技術的な手段によれば、マイクロホンを（２０ｋHzまでやそれ以上の）高い音響周波数をも検出する際に極めて正確なものとしうるとともに、高い機械的な安定性をもってコンパクトに製造（例えば、半導体技術でモノリシックに集積化）しうる。安定化機能によれば、大気圧等のような環境状態の変化により生じるおそれのある、所望の動作点からのずれを、マイクロホンが受けないようにしうる。従って、本発明の代表的な例によるデバイスは、劣悪な状態の下でも用いることができる。次に、本発明の更なる代表的な例のデバイスを説明する。しかし、これらの例も本発明の方法、プログラム要素及びコンピュータ可読媒体に適用する。

【0028】

動作点安定化ユニットは、少なくとも１つのパラメータをモニタリングし、特に、デバイスの現在の動作点を表す電気信号（又はその一部分、例えばその直流電流部分）をモニタリングし且つ、予め決定した目標とする動作点からの現在の動作点のずれを決定する場合には、動作点が目標とする動作点に戻るようにデバイスを制御することにより動作点を安定化するように適合させることができる。このデバイスの好適な例は、変換システムの動作点の安定化に関連するようにする。この例には、幾つかの手段を講じることにより、特に変換器の電気出力を、所望に応じ又は必要に応じシステムの動作モード又は動作パラメータ（例えば、光源を附勢する駆動電流）を変更しうる回路に帰還させることにより外部の影響の変化を補償し、これによりデバイスの動作点を安定化させる手段を含めることができる。

【0029】

干渉計は、ファブリペロー型干渉計とすることができる。このようなファブリペロー型干渉計又はエタロンは、互いに平行な２つの高反射性のミラーから構成しうる。これらのミラー間に空気のような媒質を存在させ、この媒質を、検出すべき音波を発生する音源に音響的に結合させることができる。しかし、空気に代わるものとして、音波を伝播する他の多くの媒質が可能である。空気に代わるこのような媒質の例には、他の気体、水、（例えば医療プローブのような医療分野に対し用いるデバイスの例に対する）血液、その他の液体、ゼラチン又は固体がある。

【0030】

波長の関数としてのファブリペロー型干渉計の透過スペクトルは、エタロンの共振に相当する大きな透過のピークを呈する。本発明の代表的な例によりファブリペロー型干渉計を変換器に設けるのが極めて有利である。その理由は、このようにすることにより、適切な性能を遂行するコンパクトで、丈夫で簡単な構成配置が得られる為である。

【0031】

平行に整列された２つの固定ミラーは、これらのミラー間のスペース内に結合された光を複数回反射させるように適合させることができる。従って、システムは可視光に対し動作するようにでき、従って、その構成を簡単にできる。その理由は、光源と、光検出器と、対応する光学素子とが市販されており、本発明の代表的な例にとって簡単に構成しうる為である。干渉効果を高めるのにコヒレントで基本的に単色の光を用いるのが好ましい。

【0032】

或いはまた、干渉計は、色分散を生ぜしめるように設計した光定在波共振器であるＧ．Ｔ．（Gires-Tournois）干渉計とすることができる。フロントミラーは部分的に反射性であり、バックミラーは高反射率を有する。この場合、放射源及び検出器は同じ側に配置する。

【0033】

デバイスに用いる電磁放射検出器は、例えばホトダイオードを有するようにしうる。ホトダイオードは、照明に応答して電気特性が変化する半導体ダイオードとして表すことができる。特に、ホトダイオードは、光に感応する電気特性を有する半導体２端子素子とすることができる。

【0034】

電磁放射検出器は２つのミラーの一方に（例えば、如何なる層又は素子をも間に設けることなしに）直接取り付けることができる。換言すれば、検出器、例えばホトダイオードを一方のミラーの表面に装着又は組み立てることにより、光学的な不整合を安全に防止しうるという理由で、高精度及び極めてコンパクトな配置を達成しうるようにする。他の例では、ミラーと検出器との間に層又は被膜、例えば反射防止層を設けることができる。

【0035】

デバイスは更に、ミラー間のスペース内に結合さすべき電磁放射を発生させるようにした電磁放射源を有するようにしうる。このような電磁放射源は、例えば電流を用いて対応励起させた際に光のような電磁放射を発生する素子としうる。電磁放射を発生させる電気的な機構は特に優れている。その理由は、（電流のような）電気励起信号を調整することにより、電磁放射源の放出特性を調整しうる為である。

【0036】

電磁放射源は、高周波搬送波を用いて電磁放射を発生させるようになっている。電磁放射により（例えば２０ＭHzの）高周波搬送波を変調した場合、対応する検出システムの信号対雑音比を著しく高めることができる。従って、この手段を講じることにより、光マイクロホンを高精度で動作させることができるようになる。

【0037】

電磁放射検出器は２つのミラーの一方に（例えば、如何なる素子又は層をも間に設けることなしに）直接取り付けることができる。特に、電磁放射検出器と電磁放射源との一方を２つのミラーの一方に取り付け、電磁放射検出器と電磁放射源との他方を２つのミラーの他方に取り付けることができる。このようにすることにより、伝播経路を短くした、極めてコンパクトで精度の良い光マイクロホンを得ることができるようになる。その理由は、光の導入と光の検出とを空間的に互いに接近させて行い得る為である。他の例では、ミラーと光源との間に層又は被膜、例えば反射防止層を設けることができる。

【0038】

或いはまた、光源と、ミラーと、光検出器とを共通ブロックとして実現する、例えばこれらの素子をシリコンブロックのような半導体ブロック内に集積化することができる。

【0039】

電磁放射源はレーザを有するようにでき、特に垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を有するようにできる。このようなＶＣＳＥＬは、レーザビームが頂面に対し垂直に放出される種類の半導体レーザダイオードである。或いはまた、他の例では、ウエハから個々のチップをクリービングすることにより形成した表面から発光するエッジ発光型半導体レーザを用いることもできる。ＶＣＳＥＬは有利な例となりうるものである。その理由は、このＶＣＳＥＬは、廉価に製造でき、大きな波長範囲に亘って制御でき、小型にできる為である。レーザを用いることにより、単色コヒレント光を確実に用いうるようになる。

【0040】

或いはまた、電磁放射源は、レーザ装置の活性領域が回折格子として構成された分布帰還型レーザを有するようにしうる。分布ブラッグ反射器として知られた格子は、その構造体からの分布ブラッグ散乱中にレーザに対し光帰還を達成し、従って、光キャビティを形成するのに個別のミラーが用いられない。

【0041】

電磁放射源は、この電磁放射源に組み込んだ又は取り付けた、すなわち機能的に割り当てられた、他の電磁放射検出器を有するようにしうる。例えば、電磁放射源内に追加のホトダイオードを埋め込み、組合せの“放射源及び補助検出器部材”を形成するようにしうる。この補助検出器の信号は、主検出器により得られる第１の差動増幅器入力に加えて第２の差動増幅器入力として差動増幅器に用いることができ、電磁放射源の位置での放射特性を表すことができる。このような差分信号解析によれば、精度を更に高めることができる。

【0042】

従って、デバイスには、電磁放射検出器に結合された第１の入力端と、前記他の電磁放射検出器に結合された第２の入力端と、音響信号を表す電気信号を生じる出力端とを有する差動増幅器をも設けることできる。得られた差分信号が電磁放射源からの又はこの電磁放射源を動作させる電力源からの妨害雑音に依存しないようにしうる。

【0043】

デバイスには更に、平行に整列された２つの固定ミラーを強固に連結するとともにミラー間にスペースを画成する剛性連結素子を設けることができる。棒等のような剛性連結素子により２つのミラーを、無作為に変化しえない規定の間隔を有するように連結することができる。このような剛性の連結素子を設けることにより、光マイクロホンが機械的な衝撃等を受けるおそれのある携帯電話又はその他の携帯機器におけるような劣悪な状態の下でもこの光マイクロホンを使用しうるようにできる。２つのミラーをこれらの間に空隙があるように強固に連結することにより、機械的な衝撃を受けた際に光学系の不所望な不整合を安全に回避しうる。

【0044】

デバイスには更に、電気信号を直流電流（ＤＣ）成分と交流電流（ＡＣ）成分とに分離させるようにした電気信号分離器を設け、交流電流成分が音響信号を表すものとすることができる。例えば、このような電気信号分離器は、交流電流成分を解析回路に供給し音響情報を電気形態で取り出すバイアスティー（交流結合）とすることができる。これとは相違し、直流電流成分を帰還回路で解析して、電流で光源を附勢する電源を制御するようにしうる。バイアスティーは、３つのポートが“Ｔ”の字状に配置され、充分に高い周波数（例えば、２０Hz〜１００ｋHz）が水平方向でＴを通り、低周波数が９０°曲がる一種のマルチプレクサとして表すことができる。このようなバイアスティーは、１つのキャパシタと１つのコイルとを以て構成することができる。

【0045】

デバイスには、取り出された直流電流成分が供給される（１つ以上の電子部材が帰還ループに接続されている）帰還回路を設けることができる。帰還は、直流成分から取り出しうるデバイスの動作点を決定するとともに、動作点が、予め決定した基準の（又は目標とする）動作点に調整されるように電磁放射源を制御するように適合させることができる。このような帰還回路は、電気信号分離器の出力を電磁放射源の電源に戻すように結合する電気回路とすることができる。このような帰還回路では、直流電流成分を解析して、“実際の”動作点が“所望の”目標とする又は基準の動作点からずれ、これに応じて動作変数を変えるおそれがあるか否かを決定しうる多数の能動電子素子及び受動電子素子の双方又は何れか一方か又は（ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡのような）集積回路を配置することができる。このような回路は、比例微分積分調整回路（ＰＩＤ調整回路）とすることができる。このような状況では、例えば、電磁放射源の電源の電気的附勢信号（特に電流）を変更し、レーザダイオードの放射波長のような放射特性を変えることにより、システムを、所望の動作点に戻されるように駆動されるように調整する。帰還ループの制御応答時間は比較的遅く、例えばミリ秒のレンジ（例えば、２０ｍ秒〜１００ｍ秒）にすることができる。

【0046】

他の例では、制御応答時間が高速となる、すなわちμ秒のレンジ（例えば５μ秒〜５０μ秒）となるように帰還ループを設計することができる。この手段を講じることにより、温度、気圧等が異なることによる環境変化を少なくとも部分的に、好ましくは完全に補償することができる（エタロンを通る透過関数は周期的であることに注意すべきである）。

【0047】

デバイスは基板内にモノリシックに集積化しうる。例えば、デバイスを半導体技術、特にシリコン技術で、又はセラミック技術で製造しうる。従って、デバイスの素子の一部又は全てを、堆積処理、エッチング処理、リソグラフ処理又はその他の処理を用いて上述したような半導体基板内にモノリシックに集積化しうる。このようにすることにより、デバイスを極めてコンパクトな構成配置としうる。

【0048】

デバイスは、特に携帯機器に構成した如何なる音響システムの一部をも構成できるものである。例えば、デバイスの例は、マイクロホン、オーディオサラウンドシステム、携帯電話、ヘッドセット、ヘッドホン型再生装置、拡声器型再生装置、補聴器、テレビジョン装置、ビデオレコーダ、モニタ、ゲーム機、ラップトップ型コンピュータ、オーディオプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ハードディスクベースのメディアプレーヤ、無線装置、インターネット無線装置、一般的な娯楽端末、ＭＰ３プレーヤ、ハイファイシステム、ビークル娯楽端末、カー娯楽端末、医療通信システム、（血液プローブのような）医療機器、装着式装置、音声通信装置、ホームシネマシステム、ホームシアタシステム、薄型テレビジョン装置、環境創造装置、サブウーファーシステム又はミュージックホールシステムとするか或いはその一部とすることができる。従って、小型の光マイクロホンが有利となる各状況において、上述したデバイスを適用しうる。特に、小型で廉価なデバイスは、頑丈で、精密で、廉価なマイクロホンが望まれている携帯電話のような携帯機器分野に適している。

【0049】

本発明の例によれば、膜のない光マイクロホンを提供する。膜を省略することにより、膜に基づく設計上の制限を受けないという利点が得られる。例えば、膜をベースとするシステムは、光マイクロホンの、膜及びバック電極間の距離、バックボリューム、共振、バック電極の孔、必要とする剛性、表面特性及びその他のような材料に特有の又は幾何学的な制限を考慮する必要がある。本発明の例によれば更に、光マイクロホンの膜の不均一な伸びにより生ぜしめられる通常の信号平均化効果を解決する。従って、（音声、音楽又は他の雑音のような）音響信号を電圧に変換する電気‐光‐音響変換器であって、高ダイナミックレンジ、大きな信号対雑音比、広い周波数レンジ及びハイレンジの線形動作を有する変換器が得られる。このようなマイクロホンには、膜のような機械的に移動する如何なる構成素子をも設けないようにしうる。この手段を講じることにより、膜の存在により生じる多数の問題、特にボディサウンドに関する不所望な感度、バックボリューム、設計上の制限及び材料上の制限を解消しうる。本発明の例は、ボディノイズに対し感応しにくくしうる。このような例は、機械的に高い安定性を有するとともに、妨害を及ぼす風雑音等に感応しなくなる。

【0050】

本発明の代表的な例によるマイクロホンは、機能原理が純粋に光学的である結果として、電磁界を乱すおそれがない。ライトガイドを必要としないファブリペロー型共振器を用いる場合には、構成を簡単にでき、基準信号を必要としなくなる。半導体ダイオード、特にＶＣＳＥＬを用いる場合には、レーザを駆動する電流を連続的に変えることにより、マイクロホンの動作点を調整することができる。従って、天候、標高、圧力又は温度に関する外部状態の変化を補償しうる。差分信号評価機構を構成することにより、測定信号が、レーザ雑音のような不所望な雑音源に全く又は殆ど依存しなくなるようにしうる。更に、信号対雑音比を改善するために、供給電流に高周波変調を行うことによりレーザダイオードの波長を変調させることができる。本発明の一例によるマイクロホンは、半導体基部上にモノリシックに集積化して製造しうる為、システムを小型化しうる。

【0051】

一例では、膜を省略するマイクロホンを構成するのに、ファブリペロー型エタロンと、光検出器と、ＶＣＳＥＬレーザダイオードとを組み合わせて、レーザの供給電流を変えることにより、システムの目標動作点を維持するようにしうる。供給電流はレーザの発光波長に影響を及ぼす為、波長を変えることによりエタロンを通る光透過量を変更し、これによりデバイスの動作点を調整することができる。結論付けるに、電磁放射源の供給電流は、動作点を調整するのに用いることができる。これと同時に、（例えば、２０Hz〜２０ｋHzの周波数レンジにおける）使用信号を評価するとともに、動作点を（例えば、＜２０Hzに）安定化させる調整信号を得るのに検出器を用いることができる。調整ループを集積化することにより、最適な動作点を維持させることができる。従って、不所望な環境ファクタによりこのようなデバイスに悪影響を及ぼすことがない。

【0052】

差分信号を評価するためにレーザダイオードにすぐ隣接する基準検出器を用いることができる。基準検出器としては、レーザダイオード内にホトダイオードを設けるようにすることもできる。

【0053】

一例では、信号対雑音比を更に高めるために、使用レンジよりも高い周波数によるレーザの高周波変調及び選択評価を行うようにすることができる。

【0054】

一例によるシステムでは、その感応性は高く、ダイナミックレンジは高いとともに固有雑音は小さい。又、高い音圧でさえも直線的に伝達させることができる。いわゆる機械的な熱雑音は減少又は最小化させることができる。集積化の製造可能性によれば、デバイスを高い費用効率で製造しうる。可視光と比べて他の、例えば赤外線又は紫外線の音波サンプリングプローブが可能である。代表的な例では基準セルが存在しない為に、構成が簡単でコンパクトとなる。

【0055】

本発明の上述した態様及びその他の態様は、以下に説明する代表的な実施例から明らかとなるものであり、これらにつき説明する。

【図面の簡単な説明】

【0056】

【図1】図１は、本発明の代表的な実施例による光マイクロホンを示す線図である。

【図2】図２は、本発明の他の代表的な実施例による光マイクロホンを示す線図である。

【図3】図３は、本発明の代表的な実施例による光マイクロホンの動作点を示す線図である。

【図4】図４は、本発明の更に他の代表的な実施例による光マイクロホンを示す線図である。

【発明を実施するための形態】

【0057】

以下に本発明を代表的な実施例につき詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0058】

図面は線図的なものである。各図面間で類似の又は同じ素子に同じ符号を付してある。

【0059】

図１は、音波１０２を電気信号１０４に変換する装置（デバイス）１００を示す。

【0060】

この装置１００は、携帯電話に実装するための小型の光マイクロホンとして作用する。この装置１００は、（例えば、パーム（palm：登録商標）、ラップトップ型コンピュータ、ヘッドホン、時計、小型（ラバリエール；lavalier）マイクロホン、プレイステーション（登録商標）等のような）他の携帯機器にも同様に実装することができる。図１から明らかなように、光マイクロホン１００は、半導体基板１２２にモノリシックに集積化されており、この半導体基板内及び半導体基板上に幾つかのマイクロ技術の論理構成部品が形成されている。

【0061】

この装置１００は、ファブリペロー型干渉計１０６を具えており、この干渉計１０６は、第１の光反射面１２４を有する第１のミラー１０８と、同じく光反射面１２４を有する第２のミラー１０８とを具えている。これらの２つのミラー１０８は互いに距離ｄ＝０．１mmだけ離間されており（他の距離、例えば、１mmにすることも可能であること勿論である）、これらのミラーがこれらの間にスペース１１０を画成し、このスペースが周囲の環境と音響的に結合されて、音源（図示していないが、例えば、装置１００がマイクロホンとして装着されている携帯電話を動作させているユーザの音声としうる）から生じる音波１０２がこのスペース１１０内に伝播しうるようになっている。これらの２つのミラー１０８は互いに平行平面に配置されているとともに、空間的に固定されている、すなわち、音波１０２の存在中に伸長していない。換言すれば、装置１００には如何なる被膜又はその他の可動素子もなく、従って、装置１００は、機械的な妨害影響を受けやすくならないように構成しうる。ミラー１０８は、光ビーム１１２を少なくとも部分的に反射させ、この光ビームが、互いに対向する２つのミラー１０８間で複数回伝播するとともに、ミラー１０８の光反射面１２４で複数回反射するようになっている。図１から明らかなように、音波１０２は（サンプリングボリュームとも称しうる）スペース１１０内に音響的に結合され、音響信号１０２の量に応じて光ビーム１１２に影響を及ぼすようになっている。

【0062】

従って、小型のシステム１００は以下に説明するように、音響信号１０２を最初に、操作される伝播光ビーム１１２の形態の光信号に変換し、次に電気信号１０４に変換する。

【0063】

モノリシックに集積化された装置１００は、電磁放射ビーム１１２を発生するとともにこの電磁放射ビーム１１２をスペース１１０内に結合させる光源としてレーザ１１６を有している。図１から明らかなように、このレーザ１１６は図１の左側でミラー１０８に直接取り付けられている。

【0064】

前述した構成素子に加えて、装置１００は更に、影響を受けている電磁放射ビーム１１２を検出するとともに、この検出された、影響を受けている電磁放射ビーム１１２を、音響信号１０２を表す電気信号１０４に変換するようにしたホトダイオード１１４を具えている。従って、このホトダイオード１１４は光子１１２との相互作用時に電流信号を発生する。音波１０２の存在によりスペース１１０内の圧力状態が影響を受けると、ホトダイオード１１４により電気信号１０４に変換された検出光信号１１２は、音響信号１０２にも含まれる情報、すなわちデータを有している。図１から明らかなように、図１の左側のミラー１０８とホトダイオード１１４との間に機械的な直接結合が存在する。

【0065】

図１から明らかなように、電気回路１１８がシリコン基板１２２内にモノリシックに集積化されている（他の基板材料も可能であること勿論である）。モノリシックに集積化されているこの電気回路１１８は、ホトダイオード１１４から受けた電気信号を解析又は評価することができる。電気信号１０４は、外部インタフェース１２６において、これに接続された装置又は周辺機器に供給することができる。

【0066】

図１は、ホトダイオード１１４と電気回路１１８との間の電気接続ライン１２８を示しているとともに、モノリシックに集積化されているこの電気回路１１８を光源１１６に接続する帰還ループ１３０を示しており、光源１１６の出力を、帰還ループ１３０を介して帰還された信号に依存させ、これにより装置１００が所望の動作点を調整しうるようにすることができる。特に、光源１１６を附勢する駆動電流を制御して光ビーム１１２の波長を変化させ、これによりエタロン１０６の透過特性を調整し、従って、装置１００の動作点を制御するようにしうる。

【0067】

他の実施例では、光源１１６を附勢する駆動電流は帰還ループ１３０のエラー信号として用いることができる。すなわち、帰還ループ１３０はホトダイオード１１４に（電気信号１０４にも）接続されていないが、駆動電流を与えるために光源１１６に接続されている。

【0068】

次に、図２を参照して、本発明の他の代表的な実施例による光マイクロホン２００を説明する。

【0069】

図２は、特に、電磁放射源１１６がこの電磁放射源１１６内に集積化されている他のホトダイオード２０２を有していることを示している。この他のホトダイオード２０２は、光源１１６の放出ビームの特性を表している信号を検出する。この信号は、図４につき詳細に説明するように、精度を更に高めるために差動増幅器解析に用いることができる。

【0070】

図２は更に、光源１１６に対し可変の制御電流を与える電源２０４を示している。この電源２０４は、図２の実施例では（図１の集積化による解決法とは相違する）外部の電子部材である制御回路１１８の制御下にある。

【0071】

図２を更に参照するに、ＶＣＳＥＬレーザダイオード１１６からのレーザビーム１１２は、完全に剛性の２つの平行平面ミラー１０８より成るファブリペロー型エタロン１０６に向けられる。これらのミラー１０８の配列により、建設的干渉及び相殺的干渉がホトダイオード１１４で形成される。このホトダイオード１１４は当てられた光の強度を比例電圧に変換する。この比例電圧は、音響信号１０２の音声内容を表すマイクロホン２００の出力信号１０４に対する基準を形成する。

【0072】

ファブリペロー型エタロン１０６の透過特性はスペース（サンプリングボリューム）１１０内の大気圧に依存し、この大気圧が低い場合に、僅かの光が透過し、大気圧が高い場合に、多量の光が透過するようになる。従って、出力電圧は大気圧に適切な近似で比例、特に線形比例する。

【0073】

スペース１１０内の大気圧を局所的で瞬時的に変化させるものとみなしうる音波１０２はファブリペロー型エタロン１０６の透過光の強度をも変化させて、出力電圧１０４が入力音波１０２に比例するようにする。

【0074】

標高や天候のような環境上の影響もファブリペロー型エタロン１０６の透過特性に不所望な影響を及ぼすおそれがある為、このような影響を少なくとも部分的に補償するのが有利である。レーザ光１１２の波長を変調することにより、この補償を達成することができる。従って、レーザダイオード１１６への供給電流を増大させるか、又は減少させることによりこのような変調を達成しうる。このような調節回路に対しては、追加の検出器を設ける必要がない為、使用信号検出器（ホトダイオード）１１４のみに基づいて調節信号を発生させることができる。

【0075】

レーザダイオード１１６の不所望な強度及び位相雑音を補償するために、差分信号評価を実行することができる。このような状況では、透過曲線（図３の符号３０６を参照）の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジ又は肩部を評価することができる。この場合、２つの信号の差分信号には不所望な雑音がない。評価は、２つ以上の検出器を同時に用いるか又は１つの検出器を連続的に用いることにより実行することができる。

【0076】

光の波長を、測定すべき最大音波周波数（例えば、２０ｋHz）と著しく異なる（特にそれよりも著しく高い）周波数で変調させることもできる。適切な信号評価により、光マイクロホン２００の信号対雑音比を更に高めることができる。

【0077】

以下では、物理的な観点からシステムを説明する。

【0078】

ファブリペロー型エタロン１０６の透過関数Ｔは、以下のようにエアリー関数により表すことができる。

【数1】

ここで、Ｔは透過度であり、Ｉは強度（光度）であり、Ｌはレーザ１１６（初期強度）を示し、Ｐはホトダイオード１１４（最終強度）に対する指標であり、Ｒはミラー１０８の反射率（０〜１）である。

【0079】

更に、δは以下のように規定しうる。

【数2】

【0080】

この式（２）において、ｄはミラー１０８間の距離であり、ｎはスペース１１０内の大気圧の関数である大気（又は例えば、何らかのガス、液体等の任意の他の音波伝播媒質）の屈折率であり、λはレーザ光１１２の波長である。

【0081】

屈折率ｎは、一定ではなく、音波伝播媒質の圧力に依存しており、

【数3】

が成り立つ。

【0082】

この式（３）において、Δｎは光の屈折率ｎの変化量であり、Δｐは大気圧の変化量である。

【0083】

レーザダイオード１１６の波長λは供給電流の値に依存する。波長の変化率δλは以下の式で近似させることができる。

【数4】

【0084】

この式（４）で、Ｉ₀ はレーザダイオード１１６のベース電流であり、Ｉ_thはレーザダイオード１１６のしきい値電流であり、ｋは比例定数である。

【0085】

供給電流による波長シフトδλは、代表的に±１００ｐｍの領域内でモードシフト無しにＶＣＳＥＬ１１６により達成しうる。温度に対する波長の依存度は約５０ｐｍ／Ｋである。

【0086】

図３は、横座標に沿ってδがプロットされている線図を示している。縦座標３０４に沿っては、透過関数（エアリー関数）３０６がその正規化導関数３０８とともにプロットされている。図３の場合、反射率Ｒは０．７であると仮定されている。

【0087】

従って、図３は、エアリー関数を示す。マイクロホン２００の２つの動作点はそれぞれ、導関数３０８がそれぞれ最大値及び最小値である位置にあるエアリー関数の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジに存在する。

【0088】

図４は、本発明の他の代表的な実施例による光マイクロホン４００を示す。

【0089】

この光マイクロホン４００は、平行に整列された固定ミラー１０８を強固に連結し且つこれらミラー１０８間のスペース１１０を画成するとともに規定する剛性連結素子４１０を有する。ミラー１０８は、図４でサンプリング部材として作用するファブリペロー型干渉計１０６を形成する。

【0090】

更に、光マイクロホン４００は、ホトダイオード１１４から出力される電気信号成分を直流電流（ＤＣ）成分と交流電流（ＡＣ）成分とに分離させるようにしたバイアスティーのような電気信号分離器４１２を有する。交流電流成分は音響信号１０２の実際の内容を表すものとみなされる。従って、以下に詳細に説明するように、交流信号成分は差動増幅器４０２の入力端４０４に供給される（或いはまた、例えば、基準検出器２０２が設けられていない場合には、通常の増幅器又は前置増幅器、例えば、電流増幅器又は電圧増幅器を用いることができる）。

【0091】

これとは相違し、電気信号分離器４１２から出力された直流電流成分は調整回路４２０に供給される。この調整回路４２０は、直流電流成分が供給される帰還ループ４１４の一部分を構成しており、この帰還ループ４１４は、直流電流成分に基づいて光マイクロホン４００の動作点を決定するとともに、電磁放射源１１６を制御して、この動作点を基準動作点に、特に目的とする所望の動作点に調整するようになっている。調整回路４２０の出力は、電磁放射源（レーザ）１１６に電流を供給する電源２０４を制御する制御信号として用いることができる。この調整回路４２０は、光マイクロホン４００を所望の動作モードで動作させるための比例微分積分調整器（ＰＩＤ調整器）である。

【0092】

他の実施例では、動作点の調整を交流電流信号に基づかせることができる。すなわち、レーザ電流に変調された交流電流を帰還ループ４１４に供給することができる。従って、変調信号の変調周波数を適宜に（サンプリング理論に応じて）選択し、これにより、検出された音響信号１０２に影響を及ぼさないようにすることを考慮する必要がある。

【0093】

光マイクロホン４００は更に差動増幅器４０２を有し、この差動増幅器の第１の入力端４０４は光検出器１１４の出力端に結合されている（より正確には光検出器１１４よりも下流のバイアスティー４１２の出力端に結合され、光検出器１１４の出力信号のＡＣ成分が第１の入力端４０４に供給されるようになっている）。差動増幅器４０２は、光源１１６内に集積化した他のホトダイオード２０２の出力端に結合された第２の入力端４０６と、音響信号１０２を表す電気信号１０４を生ぜしめる出力端４０８とを有する。この差動増幅器４０２は前置増幅器として作用するが、ロックイン増幅器とすることもできる。マイクロホンの出力端は図４に符号４３０で示してある。

【0094】

ＶＣＳＥＬ１１６から生じるレーザ光は、図４の左側にあるミラー１０８に当たり、このミラー１０８を部分的に透過する。透過した光ビームは、その後、スペース１１０内で往復運動するように２つのミラー１０８間で反射される。これらの２つのミラー１０８は剛性連結素子４１０により互いに共平面的に結合されている。音場１０２と光マイクロホン４００の調整された動作点（この動作点は調整回路４２０及び電流源（電源）２０４により調整しうる）とに応じて、レーザ光１１２の一部がホトダイオード１１４に当たる。光度に比例する電気信号が接続ライン１２８を介してバイアスティー４１２に供給され、このバイアスティー４１２において信号がそのＡＣ成分とＤＣ成分とに分離される。ＡＣ成分は接続ライン４５０を介して増幅器４０２の入力端４０４に供給され、マイクロホン４３０の出力を規定する。

【0095】

ＤＣ成分は接続ライン４１４を介して調整回路４２０に供給される。制御信号は接続ライン４１４を介して電流源２０４に供給され、これに応じて光源１１６を制御する。

【0096】

光源１１６にはホトダイオード２０２が集積化されており、このホトダイオード２０２はＶＣＳＥＬ１１６の発光強度に比例する電気信号を発生する。この電気信号は、接続ライン４７０を経て増幅器４０２の第２の入力端４０６に供給される。差動増幅器４０２により発生される差分信号１０４は、ＶＣＳＥＬ１１６又は電流源２０４の雑音に依存しない。

【0097】

電流源２０４は、高周波変調用に構成しうる。このような場合には、増幅器４０２がロックイン増幅器となるようにしうる。ロックイン手段は信号対雑音比を高めるように作用しうる。

【0098】

調整回路４２０は、動作点を連続的に持続させる作用をするものであり、この動作点は温度、天候、圧力、標高等の変化のような外部の影響により不所望に変動するおそれがある。調整回路４２０は、電流源２０４からのダイオード電流を僅かに増大又は減少させる制御信号を、バイアスティー４１２により発生されるＤＣ信号から発生させることができる。これにより光源１１６の波長を変化させて、システムを連続的に最適な動作点で駆動させるようにすることができる。

【0099】

図４から明らかなように、光源１１６は図４の左側のミラー１０８上に直接取り付けられており、検出器１１４は図４の右側のミラー１０８上に直接取り付けられている。

【0100】

ミラー１０８は誘電体被覆することができる。光源１１６の波長に関連する反射率は低く（例えば、１０％）又は高く（例えば、９９．９％）とすることができる。代表的には、反射率を９０％とすることができる。

【0101】

随意ではあるが、ミラー１０８は（砒化ガリウムのような）高屈折率の材料から製造して、クリービングによりフレネル反射が生じうるようにしうる。

【0102】

随意ではあるが、検出器１１４を光源１１６と同じハウジング内に収容しうる。

【0103】

ＶＣＳＥＬ１１６は波長に関し、エッジ発光型レーザダイオードに比べて大きな範囲に亘り調節可能としうる（しかし、他の実施例によっては、エッジ発光型レーザダイオードを設けることもできる）。しかし、ＶＣＳＥＬの電流消費量は低く、これを廉価に製造しうる。ダイオード１１６の波長は、可視光（ＶＩＳ）レンジにあるか（例えば、６７０nm）、或いは赤外線（ＩＲ）又は紫外線（ＵＶ）レンジにあるようにしうる。

【0104】

用いた全ての構成素子は、マイクロホン４００を極めて小さい寸法（ミリメートル又はサブミリメートルの寸法）で製造しうる程度に小型である。マイクロホン４００は、例えばシリコン基板上にモノリシックに集積化することもできる。

【0105】

ダイオード電流を制御することにより、動作点を安定化させることができる。レーザダイオード１１６の電流が上昇すると、レーザダイオード１１６の波長が増大し、レーザダイオード１１６の電流が降下すると、レーザダイオード１１６の波長が減少する。帰還ループ４１４を介して動作しうる調整回路４２０によれば動作点を安定化させることができる。調整は使用周波数レンジよりも低い（例えば、２０Hzよりも低い又は５０Hzよりも低い）周波数で実行することができ、この調整が環境上の影響を補償する作用をするようにしうる。レーザ光をレーザダイオード１１６の直後で電圧に変換する随意の検出器２０２を基準検出器２０２として用いることができるか、又はこれを省略することができる。更に、基準検出器２０２が存在する場合には、使用信号（ファブリペロー型エタロン１０６の後の検出器１１４）と基準信号との間の差を形成し、電流雑音又はレーザダイオード１１６の雑音（すなわち、相対強度雑音又は周波数雑音）を補償するようにする。

【0106】

他の実施例では、放射源を高周波で周波数変調させて、不所望な光学的な帰還、すなわち、寄生レーザ光がレーザダイオード１１６に反射されて不所望なレーザ動作を生ぜしめる光学的な帰還を補償するようにすることができる。周波数変調の周波数レンジはメガヘルツ、例えば、５００ＭHzのレンジにすることができる。このような実施例では、電磁放射源１１６を附勢する駆動電流を帰還ループのエラー信号として用いることができる。

【0107】

他の実施例では、基準エタロンを基準検出器２０２の直前（又は前方）に設け、この基準エタロンを固体のエタロンとして設計するようにしうる。このような実施例によれば、レーザをその放射周波数において安定化させることができる。

【0108】

ファブリペロー型エタロン１０６は、約９０％の反射率を有する２つの平行平面の剛性で移動不可能なミラー１０８を配置したものである。距離ｄは５mmとすることができるが、０．５mmとすることもできる。又、それよりも長い又は短い距離も可能である。反射特性は、基板に誘電体を被覆することにより、或いは銀又はアルミニウムの層を堆積することにより決定することができる。或いはまた、例えば、デバイスをシリコンの基板上に製造する場合には、表面にクリービングを行うことができる。

【0109】

用語“具える”や“有する”は他の素子を設けることを排除するものではない。又、異なる実施例で説明した素子を組み合わせることもできる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】