光学麦克的制作方法

专利名称：光学麦克的制作方法
技术领域：
本发明涉及将在空气等的气体中传播的声波接收、且通过光的利用将接收到的声波转换成电信号的光学麦克。
背景技术：
作为将声波接收且转换成电信号的装置，历来已知有麦克风。动圈式麦克和电容式麦克所代表的大部分麦克会具备振动板。在这些麦克中，通过声波使振动板振动而得以接收，且将该振动作为电信号而加以提取。就这种麦克而言，因为具有机械的振动部，所以多次、反复使用而使机械的振动部的特性发生变化的可能性存在。另外，若要用麦克检测非常強力的声波，则振动部破坏的可能性存在。 为了将这样现有的具有机械的振动部的麦克的课题消除，例如在专利文献I和专利文献2中公开有ー种光学麦克,其不具有机械的振动部、而通过光波的利用来进行声波检测。例如专利文献I公开有ー种方法，其通过使光经由声波得以调制而检测光的调制成分，来进行声波检测。具体来说，如图15所示，使采用出射系统光学元件101进行了整形的激光作用于在空气中传播的声波5，而使衍射光产生。这时，相位彼此反转的2个衍射光成分产生。衍射光由光接收系统光学元件102调整后，仅2个衍射光成分的任意一方由光ニ极管103接收，并转换成电信号，由此检测声波5。另外，专利文献2公开有ー种方法，其通过使声波在介质中传播、且检测介质的光学的特性的变化，由此检测声波。如图16所示，在空气中传播的声波5从孔径部201被导入，在壁面的至少一部分由光声传播介质203所形成的声波导路202中行进。在声波导路202行进的声波被导入至光声传播介质203、且在其内部传播。在光声传播介质203中，随着声波的传播，折射率发生变化。使用激光多普勒振动计204将该折射率变化作为光调制进行提取，由此检测声波5。并且，专利文献2公开了作为光声传播介质203使用ニ氧化硅干凝胶，由此能够将波导路中的声波高效率地导入到光声传播介质203的内部。先行技术文献专利文献专利文献I :特开平8-265262号公报专利文献2 :特开2009-085868号公报在专利文献I的光学麦克中，需要对因声波产生的衍射光进行检测。但是其存在如下课题由于衍射光产生的角度依存于声波的频率，所以对应检测出的声波的频率，麦克的灵敏度会发生变化。另外，在专利文献2的方法中使用激光多普勒振动计。就激光多普勒振动计而言，由于需要声光元件等的光移频器、和由大量的反射镜、分光镜、透镜等构成的复杂的光学系统，所以大型。因此，专利文献2所公开的测量装置整体上很大的课题就存在。

发明内容
本申请鉴于这样的现有技术的课题而作成的，其目的在干，提供一种灵敏度不依存于声波的频率的光学麦克，该光学麦克不使用激光多普勒振动计等，有小型且简单的结构。本发明的光学麦克，是通过光波的使用将环境流体传播的声波检测出的光学麦克，其中，具有所述声波进行传播的传播介质部；出射透过所述传播介质部中的衍射区域的光波的光源；检测透过所述传播介质部的所述光波、且输出电信号的光电转换部，并且，使作为所述声波的一部分的第一声波和作为另外至少一部分的第二声波，同时刻到达所述衍射区域、且以横穿透过所述衍射区域的所述光波的方式相互平行地且沿相反方向地在所述传播介质部分别传播，在所述衍射区域中，由于随着所述第一声波和所述第二声波的传 播而分别产生的构成所述传播介质部的传播介质的折射率分布，而使所述光波的+1次衍射光波和-I次衍射光波分别生成，所述光电转换部检测如下干渉成分之中的至少一方基于所述第一声波的所述光波的+1次衍射光波和基于所述第二声波的所述光波的-I次衍射光波的干涉成分；基于所述第一声波的所述光波的-I次衍射光波和基于所述第二声波的所述光波的+1次衍射光波的其他干渉成分。在有的优选的实施方式中，光学麦克还具有频率转换部，其将由所述光电转换部得到的电信号的频率变成1/2倍。在有的优选的实施方式中，所述光电转换部按照相对于透过所述衍射区域的光波而沿着所述第一声波和所述第二声波传播的方向偏移的方式配置，仅检测基于所述第一声波的所述光波的+1次衍射光波与基于所述第二声波的所述光波的-I次衍射光波的干涉成分、以及基于所述第一声波的所述光波的-I次衍射光波与基于所述第二声波的所述光波的+1次衍射光波的其他的干涉成分之一方。在有的优选的实施方式中，光学麦克还具有遮蔽部，其位于所述光电转换部和所述传播介质部中的衍射区域之间，以透过所述衍射区域的光波的一部分或全部不会入射所述光电转换部的方式将透过所述衍射区域的光波遮蔽。在有的优选的实施方式中，所述第一声波和所述第二声波透过所述衍射区域的同ー处所。在有的优选的实施方式中，所述第一声波和所述第二声波透过所述衍射区域的互不相同的处所。在有的优选的实施方式中，所述传播介质部包含第一传播介质部分和第二传播介质部分，所述衍射区域包含分别位于所述第一传播介质部分和第二传播介质部分的第一衍射区域部分和第二衍射区域部分，所述第一衍射区域部分和所述第二衍射区域部分在所述光源和所述光电转换部之间被重叠配置。在有的优选的实施方式中，所述传播介质部具有比空气小的音速、且由固体的传播介质构成。在有的优选的实施方式中，所述传播介质由ニ氧化硅干凝胶构成。在有的优选的实施方式中，光学麦克还具有在所述传播介质和所述光电转换部之间，使所述光波的+1次衍射光波和-I次衍射光波的传播方向变化的光学元件。 在有的优选的实施方式中，所述传播介质部具有彼此相対、且所述第一声波和所述第二声波分别入射的第一和第二输入孔径面。在有的优选的实施方式中，在所述传播介质部，所述第一和第二输入孔径面的位置，距所述衍射区域距离相等。在有的优选的实施方式中，光学麦克还具有波导路结构，该波导路结构具有面对同一方向的第一和第二输入孔径；彼此对置的第一和第二输出孔径；在所述第一与第二输入孔径和所述第一与第二输出孔径之间所分别设置的第一和第二波导路，并且所述波导路结构中，将从所述第一输入孔径入射的所述第一声波和从所述第二输入孔径入射的所述第ニ声波分别向所述第一和第二输出孔径引导，所述波导路结构的所述第一和第二输出孔径被配置在所述传播介质部的所述第一和第二输入孔径面。在有的优选的实施方式中，所述第一和第二波导路在所述波导路结构中被对称配置。在有的优选的实施方式中，光学麦克还具有与所述波导路结构的第一和第二输出孔径连接的喇叭探头(ホーン)。本发明的声波检测方法，是通过光波的使用将环境流体中传播的声波检测出的声波检测方法，其中，包括如下步骤使作为所述声波的一部分的第一声波和另外至少一部分的第二声波，以同时到达传播介质部的衍射区域方式，相互平行地且沿相反方向地在所述传播介质部中分别传播的步骤；在所述传播介质部的所述衍射区域，以横穿所述传播的第一声波和所述第二声波的方式使光波透过，在所述衍射区域，由于随着所述第一声波和所述第二声波的传播而分别产生的构成所述传播介质部的传播介质的折射率分布，而使所述光波的+1次衍射光波和-I次衍射光波分别生成的步骤；基于所述第一声波的所述光波的+1次衍射光波与基于所述第二声波的所述光波的-I次衍射光波的干渉成分、以及基于所述第一声波的所述光波的-I次衍射光波一基于所述第二声波的所述光波的+1次衍射光波的其他的干涉成分之中的至少一方得以检测的步骤。根据本发明的光学麦克，使作为应该检测的声波的一部分的第一声波和作为另外一部分的第二声波，在同一时刻、以横穿透过传播介质部的光波的方式，相互平行地且沿相反方向地在传播介质部分别传播。因此，基于第一声波的+1次衍射光波和基于第二声波的-I次衍射光波，或者，基于第一声波的-I次衍射光波和基于第二声波的+1次衍射光波，不论声波的频率，都会以相同的衍射角进行衍射。因此，+1次衍射光波和-I次衍射光波的干渉成分不论声波的频率而会保持固定，由此实现不论声波的频率而能够以固定的检测灵敏度检测声波的光学麦克。


图I是表不本发明的光学麦克的ー个实施方式的构成的图。图2(a)和(b)是图I所示的光学麦克的剖面图，(a)表示第一和第二声波入射传播介质部的情況，(b)是表示第一和第二声波在传播介质部传播、且生成±1次衍射光波的情况的图。图3是表示能够用于光学麦克的波导路结构的模式化的立体图。图4是表示内置有传播介质部的波导路结构的一例的模式化的立体图。
图5是表示内置有传播介质部的波导路结构的另一例的模式化的立体图。
图6(a)和(b)是说明衍射区域的位置的调整的图。图7(a)是表示传播介质部的衍射区域中基于第一声波的光波的衍射的图，(b)是表不传播介质部的衍射区域中基于第二声波的光波的衍射的图。图8(a)和(b)是表示沿着从光源出射的光波的光轴看，光波的O次衍射光波和± I次衍射光波的位置的图。图9(a)和(b)是说明第一和第二声波的传播的模式图。图10(a)至(C)是说明在本光学麦克中得到的光信号和电信号的图。图11是表示在图I的光学麦克中，遮蔽O次衍射光波的结构的模式图。图12是表在图I的光学麦克中,在传播介质部和光电转换部之间设置光学兀件 的结构的模式图。图13是表示由2个传播介质部构成的光学麦克的图。图14是表不图13的光学麦克的衍射光波的位置关系的图。图15是概略性地表示现有的光学麦克的构成的图。图16是表不现有的另一光学麦克的构成的图。
具体实施例方式以下,一边參照附图,ー边说明本发明的光学麦克的实施方式。图I表不本实施方式的光学麦克100的主要部分的构成。光学麦克100是将在环境流体中传播的声波5通过光波的使用作为电信号加以检测的麦克。在此，所谓“环境流体”表示在光学麦克100的外部空间所存在的流体。例如，环境流体是空气。光学麦克100具有传播介质部I、光源2、光电转换部4。在光学麦克100中，使声波5传播至传播介质部I中、且在传播介质部I中与由光源2输出的光波3发生作用，由此在透过传播介质部I的光波上重叠声波5的信息，将光波3由光电转换部4转换成电信号，从而将声波5作为电信号加以检测。光学麦克100其特征之ー是,将声波5分成作为其ー部分的第一声波5a和作为另外至少一部分的第二声波5b,使第一声波5a和第二声波5b相互平行且沿相反方向在传播介质部I中分别传播、且与光波3发生作用。以下，具体说明光学麦克100的各构成要素。以下，为了容易领会，如图I所示这样设定坐标。具体来说，就是将声波5传播的方向设为X轴，将光波3传播的方向设为z轴。另外，将与X轴和z轴正交的方向设为y轴。(传播介质部I)图2(a)是图I的x-z平面，是光波3传播的面中的光学麦克100的剖面图，模式化地表示声波5经由环境流体入射传播介质部I的情況。就传播介质部I而言，其具有第一声波5a和第二声波5b入射的第一输入孔径面6a和第二输入孔径面6b。第一输入孔径面6a和第二输入孔径面6b是彼此相对的面。另夕卜，第一输入孔径面6a和第二输入孔径面6b相互平行。如以下详细说明，从光源2出射的光波3透过设于传播介质部I的衍射区域21。从第一和第二输入孔径面6a、6b入射的第一和第二声波5a、5b,在衍射区域21相互平行,并且沿相反方向传播。另外，优选第一和第二声波5a、5b同时到达衍射区域21。另外，优选以横穿光波3的方式使第一和第二声波5a、5b传播。
就传播介质部I而言，优选由固体的传播介质构成，且具有比空气小的音速。具体来说，优选传播介质部I的音速比作为空气的音速的340m/sec小。通过使用固体材料作为传播介质，能够在传播介质部I中得到大的衍射效果。另外，一般来说音速小的材料密度也比较小，因此空气等的环境流体和传播介质部I的境界的反射小，能够以比较高的效率将声波导入到传播介质部I中。特别是作为传播介质部I的传播介质，优选使用ニ氧化硅干凝胶，ニ氧化硅干凝胶具有与空气的声阻抗之差小这样的性质，能够将在空气中传播的第一和第二声波5a、5b高效率地导入到由ニ氧化硅干凝胶构成的传播介质部I的内部。具体来说，ニ氧化硅干凝胶的音速为50 150m/sec，比空气中的音速340m/sec小，另外密度也小，大约70 280kg/m3。因此，与空气的声阻抗之差小，在界面的反射小，所以能够将空气中的声波高效率地导入到内部。例如，若使用音速50m/sec,密度100kg/m3的ニ氧化娃干凝胶,则与空气的界面的反射为70%，声波的能量的30%左右不会被界面反射，而是导入到内部。另外，该ニ氧化硅干凝胶具有光波的折射率变化量Δη也大这一特长。空气的折射率变化量Δη相对于IPa的声压变化为2. OX 10_9，相对于此，ニ氧化硅干凝胶相对于IPa的声压变化的折射率变化 量Λη高达1.0Χ10_7左右。因此，即使不准备超过IOcm这样大的传播介质，也能够得到充分的灵敏度。(声波5)声波5如上述,使之作为第一声波5a和第二声波5b入射传播介质部I。如图2(a)所不，优选第一声波5a和第二声波5b相互平行、并且沿着相反方向在传播介质部I传播。因此，传播介质部I具有第一输入孔径面6a和第二输入孔径面6b，第一声波5a和第二声波5b从第一输入孔径面6a和第二输入孔径面6b分别入射传播介质部I。另外，优选第一声波5a和第二声波5b为相同频率的声波。在此，所谓“相同频率”，指的是第一声波5a和第二声波5b为一定的频率的连续或猝发波时，其频率相等。另外还指的是，第一声波5a和第二声波5b是频率随着时间一起而发生变化的声波时，在任何时刻下，第一声波5a和第二声波5b的频率都一致。但是，第一声波5a和第二声波5b的振幅不一定需要相等，也可以不同。—般来说,从环境流体中传播的声波5、分波为第一声波5a和第二声波5b时，除非实施特别的处理，否则第一声波5a和第二声波5b的频率相同。另外，第一声波5a和第二声波5b的相位也一致。但是，第一声波5a和第二声波5b的相位也可以不一致，例如也可以彼此相反。为了从声波5将第一声波5a和第二声波5b生成、并输入到传播介质部I中，例如图3所示，光学麦克100也可以具有波导路结构9和喇叭探头11。喇叭探头11具有声波5入射的输入孔径Ilc和声波5出射的输出孔径lid。输入孔径Ilc比输出孔径Ild大，使输入孔径Ilc和输出孔径Ild连接的侧面具有喇叭形状。因此，从输入孔径Ilc入射的声波5的声压被提高，高声压的声波5从输出孔径Ild出射。波导路结构9具有如下第一和第二输入孔径10a、10b ;第一和第二输出孔径12a、12b ;在第一和第二输入孔径10a、IOb与第一和第二输出孔径12a、12b之间所分别设置的第一和第二波导路9a、9b。第一和第二波导路9a、9b在波导路结构9中被对称地配置。波导路结构9的第一和第二输入孔径10a、10b面向同一方向，与喇叭探头11的输出孔径Ild连接。另外，第一和第二输出孔径12a、12b相互平行、并对置。第一和第二输出孔径12a、12b分别与传播介质部I的第一输入孔径面6a和第二输入孔径面6b连结。从喇机探头11的输出孔径Ild向波导路结构9入射的声波5,在第一和第二输入孔径10a、10b中被一分为ニ，作为第一声波5a和第二声波5b,分别在第一波导路9a和第二波导路9b中传播，从第一和第二输出孔径12a、12b向传播介质部I以相互平行且沿着相反方向的方式入射。由此,能够将环境流体中传播的声波5分成第一声波5a和第二声波5b,分别将其沿相反方向输入到传播介质部I中。另外，通过在波导路结构9的前段配置喇叭探头11，能够更高效率地导入声波5，能够提高麦克的灵敏度。另外，也可以在波导路结构的内部配置传播介质部I。图4所示的波导路结构9’，具有在两端有着第一和第二输入孔径10a、10b的空洞。空洞从第一和第二输入孔径10a、 IOb分别缓和地弯曲后以直线状伸长而彼此相连。在空洞内设有传播介质部I。传播介质部I的第一输入孔径面6a和第二输入孔径面6b，可以与波导路结构9’的第一输入孔径面6a和第二输入孔径面6b—致，也可以位于波导路结构9’的空洞内而进行配置。在空洞的直线部分配置传播介质部I。在环境流体中传播的声波5，从第一和第二输入孔径面6a、6b分别入射空洞内，作为第一声波5a和第二声波5b沿着波导路结构9’传播,其后,在直线部分，彼此沿相反方向传播。因此，根据波导路结构9’，能够从声波5生成第一声波5a和第二声波5b,在传播介质部I中使第一声波5a和第二声波5b沿相互平行的方向且相反方向传播。作为在波导路结构的内部配置传播介质部I的其他方式，光学麦克100也可以具备图5所示的波导路结构9”。波导路结构9”在整体上由传播介质部I构成。波导路结构9”具有第一和第二输入孔径面6a、6b,及第一和第二反射面14a、14b。第一和第二输入孔径面6a、6b可以是独立的2个孔径，也可以是在由传播介质部I构成的立体的一个面的中央部分配置隔音板13从而在隔音板13的两端所形成的第一和第二输入孔径面6a、6b。第一和第二输入孔径面6a、6b相对于声波5传播的方向分别垂直设置,面向同一方向。优选第一和第二反射面14a、14b，相对于第一和第二输入孔径面6a、6b分别以45°的角度配置。从相对于第一和第二输入孔径面6a、6b垂直的方向所输入的声波5，分别作为第一声波5a、第二声波5b在传播介质部I中传播，由第一和第二反射面14a、14b反射。由此，由第一反射面14a反射的第一声波5a和由第二反射面14b反射的第二声波5b相互平行，并且，逆向在传播介质部I中传播。使用隔音板13而使在第一声波5a和第二声波5b交叉的附近没有声波5直接输入，由此能够防止对第一声波5a和第二声波5b的检测构成防碍的声波的混入，能够高精度地对声波5进行检测。还有,第一声波5a和第二声波5b未必一定是将环境流体中传播的声波5分波成两个的。也可以把从输出同一波形的2个不同声源所输出的2个声波5分别作为第一声波5a、第二声波5b。(光源2)光源2如图2(a)所不，朝向传播介质部I输出光波3。光波3的波长和强度没有特别制限，而是选择光电转换部4以良好的灵敏度能够对光波3进行检测的波长和强度。但是，优选选择不怎么被传播介质部I吸收的波长。由光源2出射的光波3被入射至传播介质部I的衍射区域21，如图2 (b)所示，在传播介质部I中与第一声波5a和第二声波5b发生作用。具体来说，就是通过第一声波5a和第二声波5b的传播,在传播介质部I的衍射区域21使传播介质的密度分布产生,而使传播介质的折射率分布产生。传播介质的折射率分布对于光波3而言作为衍射光栅发挥功能，使光波3发生衍射。因此,基于第一声波5a的光波3的+1次衍射光波3a和-I次衍射光波3b,与基于第二声波5b的光波3的+1次衍射光波3c和-I次衍射光波3d发生。以下，如说明的，因为折射率分布随着第一声波5a和第二声波5b的传播而偏移,所以衍射光波的频率在多普勒效应下发生频移。作为光波3可以使用相干光，也可以使用非相干光。但是，使用激光这样的相干光的方法，衍射光波容易发生干渉，容易检出信号。为了得到光波3的衍射光波，优选光波3的传播方向与第一声波5a和第二声波 5b的传播方向是非平行的，即，优选第一声波5a和第二声波5b以横穿光波3的方式进行传播。特别是，第一声波5a和第二声波5b的传播方向与光波3的传播方向在Xz平面垂直吋，能够得到最高的衍射效率，作为麦克的灵敏度会提高。光波3在传播介质部I的透过位置，即衍射区域21的位置，优选以使第一声波5a和第二声波5b同时到达衍射区域21的方式決定。声波5为单ー频率的正弦波构成的连续波等的情况下，因为相同频率的声波连续，所以无论衍射区域21位于传播介质部I的哪个位置，都可以说第一声波5a和第二声波5b的相同声波同时到达衍射区域21。但是，如果声波5不是连续波，例如像图6这样，是单ー脉冲的猝发信号这样的在时间上不连续的波和伴随时间而频率发生变化的声波，则为了使第一声波5a和第二声波5b同时作用于光波3，优选将衍射区域21设定于第一声波5a和第二声波5b在传播介质部I中交错重叠的位置。传播介质部I由均勻的传播介质构成，第一声波5a和第二声波5b同时入射第一和第二输入孔径面6a、6b吋，衍射区域21的位置距第一和第二输入孔径面6a、6b距离相
坐寸ο第一声波5a和第二声波5b在不同的时刻从传播介质部I的第一输入孔径面6a和第二输入孔径面6b入射传播介质部I时，例如，能够通过以下的方法决定衍射区域21的位置。作为一例，考虑如图6(a)声波5a先从第一输入孔径面6a入射、在其At秒后声波5b从第二输入孔径面6b入射的情况。图6 (a)和(b)分别表不单ー脉冲的第一和第二声波5a、5b的传播的时系变化。时间差At的信息，可以根据从声源至输入孔径面6a和6b的距离与环境流体中的声波5的速度而计算取得，也可以通过在输入孔径面6a和6b的跟前配置用于调整的麦克，以计测第一和第二声波5a、5b的到达时间而取得。在图6(a)和(b)中，将第一输入孔径面6a和第二输入孔径面6b的距离设为W。Δ t为O吋，即声波5a和5b同时入射传播介质部I的情况，如上述，在距第一和第二输入孔径面6a、6b等距离的位置设置衍射区域21即可。S卩，在距第一和第二输入孔径面6a、6b离开W/2的位置设置衍射区域21即可。At不为O时，需要使衍射区域21设置位置，从传播介质部I的正中的位置向输入孔径面6a、6b之中声波5延迟到达的一方偏移。所偏移的距离d，在传播介质部I中的第一和第二声波5a、5b的音速设为Vn时，为VnX Λ t/2。无论第一和第二声波5a、5b是什么样的信号，都能够在传播介质部I中使第一声波5a和第二声波5b与光波3同时发生作用。(光电转换部4)就光电转换部4而言，如图2(a)和(b)所示，位于夹隔传播介质部I而与光源2相反的位置，使光源2与光电转换部4相对地配置。光电转换部4检测从光源2出射、且透过传播介质部I的衍射区域21的光波3。具体来说，光电转换部4接收基于第一声波5a的光波3的+1次衍射光波3a及基于第二声波5b的光波3的-I次衍射光波3d与基于第一声波的光波3的-I次衍射光波3b及基于第二声波5b的光波3的+1次衍射光波3c之中至少一方，并转换成电信号。由光电转换部4接收的光波3，优选不包含O次衍射光波3e的一方。这是由于在O次衍射光波3e中不包含有关声波的信息。但是，只要包含上述的+1次 衍射光波3a及-I次衍射光波3d与-I次衍射光波3b及+1次衍射光波3c之中至少一方，即使包含O次衍射光波3e,因为包含声波5的信息,所以仍可以检测声波5。为了使光电转换部4不接收O次衍射光波3e，按照使O次衍射光波3e不入射光电转换部4的方式，使光电转换部4沿X轴方向偏移、或在光电转换部4与传播介质部I之间设置遮蔽板以遮蔽O次衍射光波3e的一部分或全部即可。还有，如以下详细说明的，光电转换部4输出包含具有声波5的2倍的频率的成分的电信号。因此，如图I所示，通过将光电转换部4与频率转换器22连接，在频率转换器22中，将输入的信号的频率转换成1/2，能够得到包含声波5的成分的电信号。(光学麦克100的工作)接下来，说明光学麦克100的工作。如上述配置有构成要素的光学麦克100中，第一声波5a和第二声波5b相互平行、并且沿逆向在传播介质部I的衍射区域21中传播时，光波3受到由第一声波5a和第二声波5b的传播带来的作用。如图2 (a)所示，从传播介质部I的第一和第二输入孔径面6a、6b入射的第一声波5a和第二声波5b，在传播介质部I中传播，且如图2(b)所示同时到达衍射区域21。将衍射区域21中光波3与第一声波5a和第二声波5b发生作用的情況，分成各自的声波加以说明。图7(a)表示在传播介质部I的内部第一声波5a和光波3发生作用的情況。图7 (b)表不在传播介质部I的内部第二声波5b和光波3发生作用的情况。在图7(a)和(b)中，A表不在传播介质部I中传播的声波5的波长表不声波5的频率，λ表不光波6的波长，f0表不光波3的频率。另外,光波3沿z轴方向传播，第一声波5a沿X轴方向传播。第一声波5a传播的方向为X轴的正指向。因为声波为纵波,所以图7(a)和(b)所不的传播介质部I中，黑的部分表示由于第一声波5a和第二声波5b造成的传播介质的位移所导致的传播介质变得细密的部分，白的部分表示传播介质变得粗糙的部分。如图7 (a)所示，由于第一声波5a在传播介质部I的内部传播，构成传播介质部I的传播介质的密度发生变化。其结果是，根据传播介质的密度的高低，而使光波3所对应的传播介质的折射率发生变化。例如，由于作为波长Λ的平面波的第一声波5a传播，会形成周期Λ的折射率变化图案。即，传播介质部I成为具有周期Λ的折射率变化图案的衍射光栅。
若对于这种状态的传播介质部I使光波3入射，则发生衍射光波。这时，如果是具有能够测量范围的声压的声波5，则因为2次以上的衍射光成分小，所以可以无视。如图7(a)所示，通过向传播介质部I的衍射区域21入射光波3，有如下3个光波出射不发生衍射而向z轴方向直接传播的O次衍射光波3e ;相对于O次衍射光波3e，朝向作为声波5a的传播方向的X轴的正方向发生衍射的+1次衍射光波3a ;相对于O次衍射光波3e，朝向作为与声波5a的传播成反方向的x轴的负方向发生衍射的_1次衍射光波3b。+1次衍射光波3a和_1次衍射光波3b的频率，由于第一声波5a而受到多普勒频移。受到了多普勒频移的+1次衍射光波3a的频率为fQ+f，_l次衍射光波3b的频率为fQ-f·。O次衍射光波3e的频率就是fO。+1次衍射光波3a和-1次衍射光波3b的衍射角Θ、和衍射光波的強度II，由以下的式⑴和(2)表示。
算式I
.Ω λ λ' fsin 6 = — = ^(I)
A Vn算式2
i ΙττΑηΙ/丨 OC J1 (-)(2)
λ在此，λ表不光波3的波长，A表不第一声波5a的波长，f表不第一声波5a的频率，Vn表示传播介质部I中的第一声波5a的音速(传播速度)，Δη表示由第一声波5a的传播所造成的传播介质部I的折射率变化量，I表示光波3在传播介质部I中传播的距离，J1表示I次的贝塞尔函数。由式(I)可知，如果声波5的频率越高，则衍射角Θ越大。就第一声波5a和第二声波5b而言，由于是从声波5分波的，因此波长Λ、频率f、音速Vn、折射率变化量Λ η这些在声波5和第二声波5b中也相等。图7(b)表示在传播介质部I的内部第二声波5b和光波3发生作用的情况。与图7 (a)同样，A表不在传播介质部I中传播的声波5的波长表不声波5的频率，λ表不光波3的波长，f0表不光波3的频率。光波3在与图7 (a)同样下沿z轴方向传播。声波5b与声波5a不同，沿X轴的负指向传播。与第一声波5a的情况ー样，如图7(b)所示，由于第二声波5b在传播介质部I的内部传播，构成传播介质部I的传播介质的密度发生变化，传播介质部I成为具有周期Λ的折射率变化图案的衍射光柵。如图7(b)所示，通过向传播介质部I的衍射区域21入射光波3，会生成如下光波不发生衍射而朝向ζ轴方向直接传播的O次衍射光波3e ;相对于O次衍射光波3e，朝向作为声波5b的传播方向的X轴的负方向发生衍射的+1次衍射光波3c ;相对于O次衍射光波3e，朝向作为与声波5b的传播成反方向的X轴的正方向发生衍射的-I次衍射光波3d。+1次衍射光波3c和-I次衍射光波3d的频率，由于第二声波5b而受到多普勒频移。受到多普勒频移的+1次衍射光波3c的频率为4+デ，-1次衍射光波3d的频率为fQ-f。O次衍射光波3e的频率就是fQ。+1次衍射光波3c和-I次衍射光波3d的衍射角Θ和衍射光波的強度I1,由上式(I)和⑵表示。在图7(a)和(b)中，分别说明了光波3与第一声波5a及第ニ声波5b的作用，但在光学麦克100中，在传播介质部I的衍射区域21,第一声波5a和第二声波5b同时到达，因此，如图2(b)所示，逆向传播的第一声波5a和第二声波5b同时作用于光波3，第一声波形成的+1次衍射光波3a和-I次衍射光波3b、与第二声波5b形成的+1次衍射光波3c和-I次衍射光波3d同时生成。在图8 (a)和(b)中示出透过传播介质部I之后的衍射光波的情况。图9是从光波3传播的方向观看的衍射光波。与光波3发生作用的声波5a、5b的传播方向互为反方向且频率相等时，上式(I)右边的參数全部相等，因此衍射角Θ相等。因此，因第一声波5a而发生衍射的+1次衍射光波3a及因第二声波5b而发生衍射的-I次衍射光波3d，与因声波5a而发生衍射的-I次衍射光波3b及因声波5b而发生衍射的+1次衍射光波3c,沿同方向以同角度进行衍射，各自的光程一致。因此，基于第一声波5a的+1次衍射光波3a与基于第二声波5b的-I次衍射光波3d，以及基于第一声波5a的-I次衍射光波3b与基于第二声波5b的+1次衍射光波3c，如 图8(a)和(b)所示，分别重合干渉。即，+1次衍射光波3a的频率为れ+f，_1次衍射光波3d的频率为も-f，因此能够得到在频率2f下强度变化的干渉成分。同样，-I次衍射光波3b的频率为fff，+1次衍射光波3c的频率为ち+f，因此能够得到在频率2f下强度变化的干渉成分。因此，若以光电转换部4检测+1次衍射光波3a和-I次衍射光波3d、或-1次衍射光波3b和+1次衍射光波3c，则包含频率为2f的差频光成分。即使声波5的频率发生变化时，只要第一声波5a和第二声波5b的频率相同，因为衍射角Θ对应第一声波5a和第二声波5b也同样发生变化,所以+1次衍射光波3a与-1次衍射光波3d重叠的面积、以及-I次衍射光波3b与+1次衍射光波3c重叠的面积不会变化。因此，检测灵敏度不会随着声波5的频率而变化。但是，会发生如下情况如图8(a)所示，由于衍射角Θ的大小和光电转换部4的位置，导致+1次衍射光波3a及-I次衍射光波3d、乃至-I次衍射光波3b及+1次衍射光波3c与O次衍射光波3e不重叠的情况；或如图8 (b)所示，由于光电转换部4的位置，导致+1次衍射光波3a及-I次衍射光波3d、乃至-I次衍射光波3b及+1次衍射光波3c与O次衍射光波3e部分重叠的情况发生。对于衍射区域21的光波3的衍射进行补充。图9(a)和(b)是为了说明第一声波5a和第二声波5b引起的传播介质部I的折射率变化、使第一声波5a和第二声波5b由横波表现以示出第一声波5a和第二声波5b的图。如图9(a)所示，t = 0，从分开距离w的第一和第二输入孔径面6a、6b入射的第一和第二声波5a、5b，彼此沿相反方向传播，且在距离w/2根据波的叠加法则而互相重叠，外观上振幅达到2倍的声波在距离w/2出现后，在波的独立性下第一声波5a和第二声波5b彼此远离地传播。图9(a)所示的振幅为2倍的波，表示在实际的纵波的传播中而传播介质的折射率的变化量变成2倍，根据式(2)，由于传播介质的折射率的变化量与衍射光波的強度成比例，由此意味着会有强度强的衍射光生成。这就意味着，在+1次衍射光波3a及-I次衍射光波3d、或-1次衍射光波3b及+1次衍射光波3c重叠的光中，包含有+1次衍射光波3a的2倍的強度的且频率为2f的成分。在第-声波5a和第二声波5b是一定频率的连续波、且振幅相等的情况下，在传播介质部I中产生驻波。就该驻波而言，在外观上虽然在一定频率下其振幅变化，但波出现的位置没有发生变化，因此看起来好象没有传播。但是，驻波的振幅的时间变化，会因第一声波5a和第二声波5b传播的重合而发生。因此认为，即使在这种情况下，在传播介质部I中，由于第一声波5a和第二声波5b的传播，±1次衍射光波3a、3b、3c、3d的频率仍受到来自多普勒效应的移频。另外如图9(a)的下方所示，可知衍射区域21的位置不位于距离w/2时，首先，基于第一声波5a的衍射光产生，其后，基于第二声波5b的衍射光产生。这时，+1次衍射光波3a和-1次衍射光波3d在相同 的位置(相同衍射角Θ)生成，但时间上有所偏离。因此，上述的+1次衍射光波3a和-I次衍射光波3d的干渉不会发生。即，检测不到干渉成分。图9(b)表不第一声波5a和第二声波5b的相位不同的(图中为反转)的情况。当t = t’，相位反转的第一声波5a和第二声波5b到达衍射区域21的X = w/2的位置吋，因为2个声波相位反转,所以在第一声波5a和第二声波5b到达的时刻,2个声波相互抵消,看不到波形。但是，在这ー时刻前后，即当t = t’ + At或t = t’-At，由于波的独立性，第一声波5a和第二声波5各自存在，因此如上述,基于第一声波5a和第二声波5b的衍射发生。这种情况下，对应第一声波5a和第二声波5b的相位差，干渉成分的强度变化的相位发生变化。图10(a)至(C)模式化地表不在光学麦克100中、声波5的信号的检测情况。若+1次衍射光波3a及-1次衍射光波3d、或-1次衍射光波3b及+1次衍射光波3c的干渉光由接收光电转换部4接收并进行光电转换，则如图10(a)这样，能够得到在衍射光波的強度所对应的直流成分中加入了频率2f的信号的电信号。通过从中除去直流成分，能够检测出声波5。这时所得到的电信号，是与输入的声波5相对应的信号，但频率成为输入的声波的2倍。如果想要声波5以所输入的频率直接检测，则将得到的电信号如图I所示那样输入频率转换器22，实施使频率成为1/2倍的处理即可。如上述，根据衍射角Θ和光电转换部4的位置，会存在如下情况±1次衍射光波3a、3b、3c、3d与O次衍射光波3e不重叠而分离的情况(图8(a)) ; ± I次衍射光波3a、3b、3c,3d与O次衍射光波3e的一部分重叠的情况(图8(b))。如图2(a)所示，将传播介质部I和光电转换部4的距离设为L，光波3的束宽设为w，衍射角设为Θ时，如果满足以下的式(3)，则如图8(幻所示，±1次衍射光波3&、313、3(3、3d与O次衍射光波3e不重叠，而分离。另ー方面，如果满足式(4)，则如图8(b)所示，±1次衍射光波3a、3b、3c、3d与O次衍射光波3e的一部分重叠。算式3Θ XL > w(3)算式4Θ XL < w(4)首先，考查如图8(a)所示这样，±1次衍射光波3a、3b、3c、3d从O次衍射光波3e分离的情况。在本实施方式的光学麦克100中，因为O次衍射光波3e对于声波5的检测在原理上并没有帮助，所以不需要用光电转换部4进行接收。在如图8(a)这样分离时，以不接收O次衍射光波3e的方式，将光电转换部4在沿X轴方向偏移的位置配置，从而能够仅接收基于第一声波5a的+1次衍射光波3a和基于第二声波5b的-I次衍射光波3d、或者基于第一声波5a的-I次衍射光波3b和基于第二声波5b的+1次衍射光波3c。
图10(a)表不在不接收O次衍射光波3e时的声波5的信号检测的情况。相对于此，以光电转换部4接收O次衍射光波3e时，如图10(b)，光接收强度的直流成分増加。这时，如果光电转换部4的光接收强度比光电转换部4的最大输入电平小，则没有问题，能够检测声波5。但是，在由光电转换部4接收的光波之中的、有助于声波5的检测的部分相对地变小。因此，不接收O次衍射光波3e的方法因其测量的精度高而优选。另外，光电转换部4的光接收强度比光电转换部4的最大输入电平大时，如图10(c)，光电转换部4的输出饱和，不能检测声波5。从以上内容出发，优选在衍射光波如图8(a)这样分离时不接收O次衍射光波3e的方法。另外，如图11，如果仅将O次衍射光波3e由遮蔽物7进行遮蔽等而将土 I次衍射光波3a、3b、3c、3d全部接收，则与仅接收+1次衍射光波3a及-I次衍射光波3d的干涉光成分、或-1次衍射光波3b及+1次衍射光波3c的干渉光成分的一方时相比较，有助于声波5的信号检测的光波的强度为2倍。由此，在光电转换部4中，对声波5的检测没有帮助的成分不会增加，能够以大的光接收强度进行光电转换，能够以更高灵敏度检测信号。 接着，考查如图8(b)这样±1次衍射光波3a、3b、3c、3d与O次衍射光波3e的一部分重叠的情況。如图8(b)这样有一部分重叠时，除了 +1次衍射光波3a及-1次衍射光波3d以及-I次衍射光波3b及+1次衍射光波3c之外,在O次衍射光波3e与± I次衍射光波3a、3b、3c、3d重叠的部分也发生干渉。若O次衍射光波3e、±l次衍射光波3a、3b、3c、3d发生干渉，则频率f的差频光成分发生。这时,+1次衍射光波3a、3c和O次衍射光波3e形成的差频光成分与-I次衍射光波3b、3d和O次衍射光波3e形成的差频光成分的相位关系互为反相。因此，即使对于差频光成分进行光电转换也会互相抵消，所以得不到频率f的电信号。因此，O次衍射光波3e与±1次衍射光波3a、3b、3c、3d不能分离时，也能够只取得频率2f的信号。但是，与图8 (a)的情况一祥，由于接收O次衍射光波3e，对于声波5的检测没有帮助的光波的直流成分増加。另外，若光接收强度超过光电转换部4的最大输入光強度，则不能检测声波5。因此，优选按照不接收O次衍射光波3e的方式，使光电转换部4沿X轴方向偏移地配置、或使O次衍射光波3e的一部分遮蔽，由此减小直流光成分。但是，如图9 (b)这样有一部分重叠时，在+1次衍射光波3a和-I次衍射光波3d、或-I次衍射光波3b和+1次衍射光波3c的干渉光与O次衍射光波3e重叠的部分，不能将干涉光与O次衍射光波3e分离。因此，将重叠的部分与O次衍射光波3e —起接收，或者不接收重叠的部分。与O次衍射光波3e —起接收时,在光接收强度中所占的有助于声波5的检测的光強度的比率变小，测量的精度变差。另外，不接收重叠的部分时，光接收强度变弱，灵敏度变差。因此，如图8(a)这样，± I次衍射光波3a、3b、3c、3d从O次衍射光波3e分离的方法，容易进行O次衍射光波3e的分离而优选。还有，作为传播介质部I，若使用ニ氧化娃干凝胶，则在传播介质内部传播的声波5的音速Vn变小，由此如式(I)所表明的，能够得到大的衍射角度。因此，在进行O次衍射光波3e与±1次衍射光3a、3b、3c、3d的分离时，能够缩短从传播介质部I至光电转换部4的距离し另外，如图12所示，如果在传播介质部I和光电转换部4之间配置透镜等光学元件8，至少使+1次衍射光波3a、3c和-I次衍射光波3b、3d的传播方向变化，则在分离O次衍射光波3e和±1次衍射光波3a、3b、3c、3d时,能够进ー步缩短从传播介质部I至光电转换部4的距离。另外在上述实施方式中，传播介质部I由单ー的构件构成，第一声波5a和第二声波5b在衍射区域21的相同处所传播。但是，第一声波5a和第二声波5b也可以透过衍射区域21的互不相同的处所。图13表示具有第一传播介质部分Ia和第二传播介质部分Ib的光学麦克。第一传播介质部分Ia和第二传播介质部分Ib在光源2和光电转换部4之间重复配置，透过第一传播介质部分Ia的衍射区域(第一衍射区域部分)21a的光波3透过第二传播介质部分Ib的衍射区域(第二衍射区域部分)21b。第一传播介质部分Ia和第二传播介质部分Ib由相同的传播介质构成，在内部传播的声波5的音速Vn相同。因此,基于第一声波5a的+1次衍射光波3a与基于第二声波5b的-I次衍射光波3d，以及基于第一声波 5a的-I次衍射光波3b与基于第二声波5b的+1次衍射光波3c沿同方向以同角度进行衍射。因此，+1次衍射光波3a与-I次衍射光波3d相互平行，-1次衍射光波3b与+1次衍射光波3c相互平行。因此，基于第一声波5a的+1次衍射光波3a与基于第二声波5b的-I次衍射光波3d,和基于第一声波5a的-I次衍射光波3b与基于第二声波5b的+1次衍射光波3c,如图14所示，虽然各衍射光波的光轴有ー些错位，但大部分互相重叠，在重叠的部分发生干渉。即使在声波5的频率发生变化时，只要第一传播介质部分Ia和第二传播介质部分Ib的音速与声波5a和5b的频率相同,衍射角相对于声波5a和声波5b也同样发生变化,其位置关系不变。因此，因为干涉部分的面积不变，所以不会因声波5的频率导致检测灵敏度发生变化。如此根据本实施方式的光学麦克，使作为应该检测的声波的一部分的第一声波和作为另一部分的第二声波，在同一时刻，以横穿透过传播介质部的光波的方式，相互平行地且沿相反方向地在传播介质部分别传播。因此，基于第一声波的+1次衍射光波和基于第二声波的-I次衍射光波、或基于第一声波的-I次衍射光波和基于第二声波的+1次衍射光波，不论声波的频率，都以相同的衍射角衍射。因此，+1次衍射光波和-I次衍射光波的干涉成分不论声波的频率如何而保持固定，由此可实现不论声波的频率能够以固定的检测灵敏度检测声波的光学麦克。另外，因为将应该检测的声波，作为+1次衍射光波和-I次衍射光波的干渉成分加以检测，所以干渉成分的光量变化与应该检测的声波对应。因此，即使不使用如激光多普勒振动计这样大規模的光学系统，也能在使用简单的光电转换元件下检测出干渉成分。因此，能够使光学麦克的结构变得小型且简単。产业上的可利用性本发明的光学麦克，作为小型的超声波传感器等或可听声麦克等有用。另外，也能够作为在使用了超声波的周围环境系统中所使用的超声波接收传感器等加以应用。符号说明I传播介质部Ia第一传播介质部分
Ib第二传播介质部分2 光源3 光波3a基于第一声波的+1次衍射光波3b基于第一声波的-I次衍射光波3c基于第二声波的+1次衍射光波
3d基于第二声波的-I次衍射光波3e O次衍射光波4光电转换部5 声波5a第一声波5b第二声波6a第一输入孔径面6b第二输入孔径面7遮蔽板8光学元件9波导路结构IOa第一输入孔径IOb第二输入孔径11 喇叭探头12a第一输出孔径12b第二输出孔径100光学麦克101出射系光学兀件102受光系光学元件103 光二极管201孔径部202声波导路203光声传播介质204激光多普勒振动计
权利要求
1.ー种光学麦克，是通过光波的使用将环境流体中传播的声波检测出的光学麦克，其中，具有 所述声波进行传播的传播介质部； 光源，其出射透过所述传播介质部中的衍射区域的光波； 光电转换部，其将透过所述传播介质部的所述光波检测出，且输出电信号， 使作为所述声波的一部分的第一声波和作为另外至少一部分的第二声波，同时到达所述衍射区域、并且以横穿透过所述衍射区域的所述光波的方式相互平行地且沿相反方向地在所述传播介质部分别传播， 在所述衍射区域，由于随着所述第一声波和所述第二声波的传播而分别产生的构成所述传播介质部的传播介质的折射率分布，而使所述光波的+1次衍射光波和-I次衍射光波分别生成， 所述光电转换部检测如下干渉成分的至少一方基于所述第一声波的所述光波的+1次衍射光波与基于所述第二声波的所述光波的-I次衍射光波的干渉成分；和基于所述第一声波的所述光波的-I次衍射光波与基于所述第二声波的所述光波的+1次衍射光波的其他干涉成分。
2.根据权利要求I所述的光学麦克，其中， 所述传播介质部具有第一和第二输入孔径面，所述第一和第二输入孔径面彼此対置、且分别入射所述第一声波和所述第二声波。
3.根据权利要求2所述的光学麦克,其中， 在所述传播介质部中，所述第一和第二输入孔径面的位置，距所述衍射区域的距离相
4.根据权利要求3所述的光学麦克，其中，还具有波导路结构， 该波导路结构具有 面对同一方向的第一和第二输入孔径； 彼此对置的第一和第二输出孔径； 在所述第一和第二输入孔径与所述第一和第二输出孔径之间所分别设置的第一和第ニ波导路， 所述波导路结构中，将从所述第一输入孔径入射的所述第一声波和从所述第二输入孔径入射的所述第二声波分别向所述第一和第二输出孔径引导， 所述波导路结构的所述第一和第二输出孔径被配置在所述传播介质部的所述第一和第二输入孔径面。
5.根据权利要求4所述的光学麦克,其中， 所述第一和第二波导路在所述波导路结构中被对称地配置。
6.根据权利要求4所述的光学麦克,其中， 还具有与所述波导路结构的第一和第二输出孔径连接的喇叭探头。
7.根据权利要求I所述的光学麦克，其中， 所述第一声波和所述第二声波透过所述衍射区域的同一处所。
8.根据权利要求I所述的光学麦克，其中， 所述第一声波和所述第二声波透过所述衍射区域的互不相同的处所。
9.根据权利要求8所述的光学麦克,其中， 所述传播介质部包含第一传播介质部分和第二传播介质部分， 所述衍射区域包含分别位于所述第一传播介质部分和第二传播介质部分的第一衍射区域部分和第二衍射区域部分， 所述第一衍射区域部分和所述第二衍射区域部分，在所述光源和所述光电转换部之间重叠配置。
10.根据权利要求I所述的光学麦克，其中， 所述光电转换部按照相对于透过所述衍射区域的光波而沿着所述第一声波和所述第ニ声波传播的方向偏移的方式配置， 并且，仅检测如下干渉成分之中的一方基于所述第一声波的所述光波的+1次衍射光波和基于所述第二声波的所述光波的-I次衍射光波的所述干涉成分；和基于所述第一声波的所述光波的-I次衍射光波和基于所述第二声波的所述光波的+1次衍射光波的所述其他干涉成分。
11.根据权利要求I所述的光学麦克，其中， 还具有遮蔽部，该遮蔽部位于所述光电转换部和所述传播介质部中的衍射区域之间，且按照使透过所述衍射区域的光波的一部分或全部不入射所述光电转换部的方式将透过所述衍射区域的光波遮蔽。
12.根据权利要求I所述的光学麦克,其中， 在所述传播介质和所述光电转换部之间，还具有使所述光波的+1次衍射光波和-I次衍射光波的传播方向变化的光学元件。
13.根据权利要求I至12中任一项所述的光学麦克,其中， 所述传播介质部具有比空气小的音速、且由固体的传播介质构成。
14.根据权利要求13所述的光学麦克,其中， 所述传播介质由ニ氧化娃干凝胶构成。
15.根据权利要求I至14中任一项所述的光学麦克,其中， 还具有频率转换部，该频率转换部将由所述光电转换部得到的电信号的频率变化成1/2 倍。
16.ー种声波检测方法，是通过光波的使用将环境流体中传播的声波检测出的声波检测方法，其中，包括如下步骤， 使作为所述声波的一部分的第一声波和作为另外至少一部分的第二声波，以同时到达传播介质部的衍射区域的方式，相互平行地且沿相反方向地在所述传播介质部中分别传播的步骤； 在所述传播介质部的所述衍射区域中，以横穿所述传播的第一声波和所述第二声波的方式使光波透过，在所述衍射区域中，由于随着所述第一声波和所述第二声波的传播而分别产生的构成所述传播介质部的传播介质的折射率分布，而使所述光波的+1次衍射光波和-I次衍射光波分别生成的步骤； 基于所述第一声波的所述光波的+1次衍射光波与基于所述第二声波的所述光波的-I次衍射光波的干渉成分、以及基于所述第一声波的所述光波的-I次衍射光波与基于所述第二声波的所述光波的+1次衍射光波的其他的干涉成分之中至少一方得以检测的步骤。
全文摘要
本发明的光学麦克，是对环境流体中传播的声波进行检测的光学麦克，具有传播介质部(1)；光源(2)，出射透过传播介质部(1)中的衍射区域(21)的光波；光电转换部(4)，检测透过传播介质部(1)的光波(3)，且输出电信号，并且，使作为声波的一部分的第一声波(5a)和作为另一部分的第二声波(5b)，同时到达衍射区域(21)、并且以横穿透过传播介质部(1)的光波(3)的方式相互平行地且沿相反方向地在传播介质部(1)中分别传播，由于在衍射区域(21)中产生的传播介质的折射率分布所生成的光波(3)的+1次衍射光波和-1次衍射光波的干涉成分得以检测。
文档编号G01H9/00GK102696241SQ20118000467
公开日2012年9月26日 申请日期2011年8月9日 优先权日2010年8月31日
发明者寒川潮, 岩本卓也, 桥本雅彦, 金子由利子 申请人:松下电器产业株式会社