20030209　ベルの光電話

　DMD$${^{*1}}$$でベルを思い出した。グラハム・ベルは電話を発明した。よく知られているのは音声を電線で伝達する有線電話だが、ベルは電線を利用しない「無線電話」も発明した。現在の携帯電話のように電波を使う電話ではない。電波は1888年にヘルツによって発見$${^{*2}}$$された。ベルが電話を発明したのは1876年、ベルが死んだのは1922年$${^{*3}}$$だから、ベルが電波を使った無線電話を発明しても不思議ではないが、音声を伝えるのに使ったのは、電波ではない。

　光を使った電話$${^{*4}}$$である。音声の電送経路に光を使う電話は光ケーブル$${^{*5}}$$として今では完全に実用化されているが、ベルの時代には光を細長いガラスの中に通す$${^{*6}}$$という発想はなかった。自由空間を伝わる光を使う。しかもその光の源は太陽の光である。

　音声による空気の振動を鏡の振動に変換する$${^{*7}}$$。その鏡に太陽の光を反射させ、反射した光を離れた場所で捉える$${^{*8}}$$。鏡が振動すると光の反射する方向が振動に伴って変化する。離れた場所で凹面鏡を使ってその光を集める$${^{*9}}$$。凹面鏡の中心には光が当たると電気抵抗が変化する物質が置いてある。ベルはセレンを使った。セレンは半導体なので光が当たると電気抵抗が変化する$${^{*10}}$$。音声によって強弱が出来た光がセレンに当たるとその電気抵抗が光の強弱に従って変化するので、これに電池をつなげてコイルに電流を流して振動板を振動させれば音声が再生される$${^{*11}}$$。

　ベルのphotophone特許が成立したのは1880年$${^{*12}}$$で、電波の発見は1888年なので、この時点では電波を使った電話の発明はあり得なかった。

　ベルはこれを「photophone$${^{*13}}$$」と呼んだ。字面が面白い。「光」と「音」とをそれぞれ表すギリシャ語が良く似ているというのを改めて気付いた。このページ$${^{*14}}$$では、「フォトフォン」をベルが発明したテレビジョン電話と勘違いしている。字面だけ見てそう思い込んでしまったのだろう。

　このページ$${^{*15}}$$には音声を鏡の振動に変換する送話器の実物らしき写真が掲載されている。この絵$${^{*16}}$$を見ると上記の鏡は単に送話器に太陽光線を反射させるための鏡のようにも見える。上記のページではphotophoneの実験を行ったのはベルとその従兄弟の「Charles Bell」である、と書いてあるが、従兄弟の名前は「Chichester Bell$${^{*17}}$$」らしい。「Charles」はphotophoneの共同発明者「Tainter$${^{*13}}$$」の名である。こういったちょっとした間違いがあると記事全体の信憑性を疑われてしまうので非常に勿体ない。

　後にChichesterとCharlesとはエジソンの蓄音機$${^{*18}}$$を改良した「graphophone$${^{*19}}$$」を開発して売り出した。

　仕組みがDMDに何となく似ているのでベルの光電話に付いて書いたが、もっと似ているのはレーザ盗聴器$${^{*20}}$$である。光電話の原理をそのまま盗聴に応用している。私がベルの光電話を知ったのはレーザ盗聴の記事を書いたのがきっかけであった。

*1　20030203　身近なマイクロマシン
*2　じしゃく忍法帳 / 第65回「電波と磁石」の巻
*3　グラハム・ベル電話機発明
*4　AG Bell Home Page The Photophone: the First Wireless Telephone
*5　NTT西日本／もしも！？の時あなたの電話は？　応急光ケーブル
*6　光ケーブルとは？
*7　Recording Technology History PDRM0430a.jpg
*8　SOUND CHOICE ASSISTIVE LISTENING TECHNOLOGIES
*9　Recording Technology History PDRM0431a.jpg
*10　太陽光発電ミニ辞典
*11　２－２　ベルの光電話実験（自然光を用いた光通信の実験）
*12　Recording Technology History Tainter Patents to 1886
*13　Recording Technology History 1. Photophone patent 235,496 granted 1880/12/14
*14　InterCommunication No.14 (Japanese)　Cybercasting
*15　TelecomWriting.com: Digital Wireless Basics: Mobile Phone History Page Four
*16　Elements Homepage optical%20fig%201.JPG
*17　About Dictaphone - A Brief History
*18　新冠町ホームページ　このページではレ・コード館に収蔵している蓄音機を紹介します。
*19　Charles Sumner Tainter and the Graphophone
*20　20021024　レーザ盗聴