JP2001255306A - Laser ultrasonic apparatus - Google Patents

Laser ultrasonic apparatus

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JP2001255306A
JP2001255306A JP2000065667A JP2000065667A JP2001255306A JP 2001255306 A JP2001255306 A JP 2001255306A JP 2000065667 A JP2000065667 A JP 2000065667A JP 2000065667 A JP2000065667 A JP 2000065667A JP 2001255306 A JP2001255306 A JP 2001255306A
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Japan
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light
laser
fabry
laser beam
light source
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Application number
JP2000065667A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Ochiai
誠 落合
Shigehiko Mukai
成彦 向井
Yuji Sano
雄二 佐野
Shigeru Kanemoto
茂 兼本
Hidetoshi Nakano
英俊 中野
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Toshiba Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Toshiba Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser ultrasonic apparatus capable of detecting a weak luminous intensity signal with high sensitivity and capable of observing minute frequency shift contained therein in magnitude of a noise level or more. SOLUTION: The laser ultrasonic apparatus is equipped with a resonator length control means 15 for allowing the output signal level of a light detection means 12 or a part of measuring laser beam to be incident on a Fabry-Perot resonator 10 through a light path avoiding a material to be inspected and controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator 10 from the output signal level of a separate light detection means 20 for detecting the intensity of the output light of the resonator, and a sensitivity adjusting means 31 for adjusting the sensitivity of the light detection means 12 on the basis of predetermined time delay and predetermined time width in the modulation timing of a first laser beam source 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば小型,高
温,狭隘部または稼動部などのように接触や近接が困難
な計測対象において、き裂や欠陥の検査あるいは材料評
価を非接触かつ非破壊で高精度に行うレーザ超音波装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noncontact and nondestructive method for inspecting a crack or a defect or evaluating a material on a measurement object which is difficult to contact or approach, such as a small-sized, high-temperature, narrow part or a moving part. The present invention relates to a laser ultrasonic apparatus that performs high-precision laser irradiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、発電プラントの機器や構造材料
のき裂検査を行う一手段として、近年レーザ超音波法が
提案されている。この技術の概要については、例えば
「山脇:“レーザ超音波と非接触材料評価”、溶接学会
誌、第64巻、No.2、P.104−108(199
5年発行)」などに記載されているように、被検査材に
対し、多くの場合パルスレーザ光を照射することで発生
する熱的応力、あるいは気化反力を利用して超音波を送
信する一方、多くの場合連続発振する別のレーザ光を受
信点に照射し、その直進性や可干渉性を用いて超音波に
よって誘起される変位を受信する技術である。超音波を
用いて材料のき裂や内在欠陥の検出、あるいは材料特性
を評価可能であることは周知技術であり、レーザ超音波
法によれば、これらを非接触で行うことが可能であり、
種々の材料評価分野への応用が期待されている。
2. Description of the Related Art For example, a laser ultrasonic method has recently been proposed as a means for inspecting cracks in equipment and structural materials of a power plant. For an overview of this technique, see, for example, “Yamawaki:“ Laser Ultrasonic and Non-Contact Material Evaluation ”, Journal of the Japan Welding Society, Vol. 64, No. 2, P. 104-108 (199)
5 years)), the ultrasonic wave is transmitted to the material to be inspected using thermal stress generated by irradiating a pulse laser beam in many cases, or a vaporization reaction force. On the other hand, in many cases, this technique is to irradiate a receiving point with another laser beam that continuously oscillates, and to receive displacement induced by ultrasonic waves by using the straightness and coherence. It is a well-known technique that it is possible to detect cracks and intrinsic defects in a material using ultrasonic waves, or to evaluate material properties.According to the laser ultrasonic method, these can be performed in a non-contact manner.
Application to various material evaluation fields is expected.

【0003】レーザ超音波法における超音波の送受信手
段としては、いくつか異なる光学系が提案されており、
パルスレーザ光照射による超音波の発生と、ファブリ・
ペロー共振器を用いた超音波の受信については、図34
に示すものある。図34は従来のレーザ超音波装置を示
すブロック構成図である。
Several different optical systems have been proposed as means for transmitting and receiving ultrasonic waves in the laser ultrasonic method.
Generation of ultrasonic waves by pulsed laser beam irradiation,
For the reception of ultrasonic waves using the Perot resonator, see FIG.
There are the following. FIG. 34 is a block diagram showing a conventional laser ultrasonic apparatus.

【0004】図34に示すように、超音波発生用のレー
ザ光源1から発振したレーザ光ELは、ミラー2a,2
bおよびレンズ3を介して被検査材4表面の所定位置に
所定のビーム形状で照射される。このレーザ光源1とし
ては、QスイッチYAGレーザなどが多く用いられる。
したがって、従来のレーザ超音波装置では、被検査材4
と照射レーザ光ELとの相互作用により、被検査材4に
縦波,横波,表面波など種々のモードの超音波が発生
し、その超音波は被検査材4に含まれるき裂,欠陥ある
いは被検査材4の材料特性により反射,散乱,音速変化
などの現象が発生し、ここではそれらについての詳細な
説明を割愛する。いずれにしても、ある伝播過程に基づ
いて伝播した超音波が被検査材4上の任意の計測点に到
達すると、その部位に変位を生じる。
As shown in FIG. 34, a laser beam EL oscillated from a laser light source 1 for generating an ultrasonic wave is reflected by mirrors 2a and 2a.
A predetermined position on the surface of the inspection target material 4 is irradiated with a predetermined beam shape via the lens b and the lens 3. As the laser light source 1, a Q-switched YAG laser or the like is often used.
Therefore, in the conventional laser ultrasonic device, the material to be inspected 4
The ultrasonic wave of various modes such as a longitudinal wave, a transverse wave, and a surface wave is generated in the material 4 to be inspected due to the interaction between the laser beam EL and the irradiation laser light EL. Phenomena such as reflection, scattering, and change in the speed of sound occur due to the material characteristics of the material 4 to be inspected, and a detailed description thereof will be omitted here. In any case, when the ultrasonic wave propagated based on a certain propagation process reaches an arbitrary measurement point on the inspection target material 4, a displacement occurs at the site.

【0005】一方、図34において、超音波検出用のレ
ーザ光源5から発振したレーザ光MLは、1/2波長板
6で偏光面が制御された後、偏光ビームスプリッタ,レ
ンズ8を介して被検査材4上の計測点に照射する。この
レーザ光源5としては、周波数安定化He−Neレー
ザ、アルゴンレーザ、YAGレーザなどの連続発振レー
ザ光源が多く用いられる。
On the other hand, in FIG. 34, a laser beam ML oscillated from a laser light source 5 for detecting an ultrasonic wave is controlled by a half-wave plate 6, and then subjected to a polarization beam splitter and a lens 8. The measurement point on the inspection material 4 is irradiated. As the laser light source 5, a continuous wave laser light source such as a frequency stabilized He—Ne laser, an argon laser, and a YAG laser is often used.

【0006】そして、超音波の到達により計測点が変位
する際、その点に照射され反射されるレーザ光MLの周
波数は、ドプラー効果によって振動速度に比例した量だ
けシフトし、照射と同経路を経由して偏光ビームスプリ
ッタ7に戻される。ここで、被検査材4の表面が光学的
に粗ければ、反射光の偏向はランダムになっているた
め、偏光ビームスプリッタ7によってその半分は反射さ
れ、ミラー9を介してファブリ・ペロー共振器(FP)
10に導かれる。仮に、被検査材4が光学的に良好な表
面であるならば、偏光ビームスプリッタ7よりも被検査
材4側に1/4波長板を挿入しておけば、より効率的に
計測光PLを集光することができる。ファブリ・ペロー
共振器10に導かれた光成分PLの一部は、ファブリ・
ペロー共振器10を透過した後、レンズ11を経てフォ
トダイオードなどの光検出器12に導かれる。この光検
出器12では、ファブリ・ペロー共振器10の透過光強
度が電気信号に変換され、この電気信号が信号処理装置
13で所定の信号に増幅されるとともに、フィルタリン
グされて表示装置14にて表示・記録される。
When the measuring point is displaced by the arrival of the ultrasonic wave, the frequency of the laser beam ML irradiated and reflected at the point shifts by an amount proportional to the vibration speed by the Doppler effect, and follows the same path as the irradiation. The light is returned to the polarization beam splitter 7 via Here, if the surface of the inspection object 4 is optically rough, the deflection of the reflected light is random, so that half of the light is reflected by the polarization beam splitter 7 and the Fabry-Perot resonator (FP)
It is led to 10. If the inspection target material 4 has an optically good surface, if the quarter-wave plate is inserted closer to the inspection target material 4 than the polarizing beam splitter 7, the measurement light PL can be more efficiently transmitted. Light can be collected. A part of the light component PL guided to the Fabry-Perot resonator 10 is
After passing through the Perot resonator 10, the light is guided to a photodetector 12 such as a photodiode via a lens 11. In the photodetector 12, the intensity of light transmitted through the Fabry-Perot resonator 10 is converted into an electric signal, and the electric signal is amplified to a predetermined signal by the signal processing device 13, filtered, and processed by the display device 14. Displayed and recorded.

【0007】次に、ファブリ・ペロー共振器10の動作
について説明する。
Next, the operation of the Fabry-Perot resonator 10 will be described.

【0008】ファブリ・ペロー共振器10は、図34に
示すように反射率が共に100%よりも小さい対向する
2枚のミラー10a、10bから構成される光学共振器
であり、これらミラー10aと10bとの間隔rが入射
される光の波長λの整数n倍である時、ミラー10aと
10bとの間で光が共振して透過光量Iが最大となるも
のである。
The Fabry-Perot resonator 10 is an optical resonator composed of two opposing mirrors 10a and 10b each having a reflectance of less than 100% as shown in FIG. 34, and these mirrors 10a and 10b Is an integer n times the wavelength λ of the incident light, the light resonates between the mirrors 10a and 10b, and the transmitted light amount I becomes the maximum.

【0009】図35は共振器長rを人為的に波長λ以上
の距離走査した場合のファブリ・ペロー共振器10の透
過光量Iの変化を示す。図35に示すように、共振器長
rが波長λの整数n倍にとなる時点で透過光量Iが最大
となり、その後速やかに減衰するという挙動を波長ごと
に繰り返すことが分かる。
FIG. 35 shows a change in the amount of transmitted light I of the Fabry-Perot resonator 10 when the resonator length r is artificially scanned by a distance equal to or longer than the wavelength λ. As shown in FIG. 35, it can be seen that the amount of transmitted light I becomes maximum at the time when the resonator length r becomes an integer n times the wavelength λ, and thereafter, the behavior of rapidly attenuating is repeated for each wavelength.

【0010】一方、図35に示す曲線で単位長さ変化当
たりの透過光量変化率が最大となるA点に共振器長rを
固定し、光周波数ν(=c/λc:光速)を走査した場
合の透過光量Iの変化を図36に示す。これは相対的に
は光周波数ν(あるいは波長λ)を固定して共振器長r
を変化させた場合と同じ挙動となり、(ν+Δν)=
r/nでピークを有する曲線となる。
On the other hand, the cavity length r is fixed at the point A where the rate of change of the amount of transmitted light per unit length change is maximum in the curve shown in FIG. 35, and the optical frequency ν (= c / λc: speed of light) is scanned. FIG. 36 shows a change in the transmitted light amount I in the case. This is relatively fixed at the optical frequency ν (or wavelength λ) and the cavity length r
Is changed, the behavior becomes the same as that of (ν 0 + Δν) =
The curve has a peak at r / n.

【0011】このように調整されたファブリ・ペロー共
振器10に被検査材4から反射された光PLを入射する
場合について説明する。通常の場合、被検査材4の表面
は静止しているので、その被検査材4表面で反射された
光PLの周波数はνのままであり、ファブリ・ペロー
共振器10の透過光量IはIで一定である。
A case where the light PL reflected from the material 4 to be inspected is incident on the Fabry-Perot resonator 10 thus adjusted will be described. In a normal case, since the surface of the inspection object 4 is stationary, the frequency of the light PL reflected on the inspection object 4 surface remains ν 0 , and the transmitted light amount I of the Fabry-Perot resonator 10 is It is constant at I 0.

【0012】しかし、超音波が計測点に到達すると、上
述したように計測光PLの周波数は、ドプラシフトによ
り±νだけ変化するので、図36に模式的に示した通
り、ファブリ・ペロー共振器10の透過光量Iもそれに
応じて±Iだけ変化することになる。
However, when the ultrasonic wave reaches the measurement point, the frequency of the measurement light PL changes by ± ν D due to the Doppler shift as described above, and as shown schematically in FIG. 36, the Fabry-Perot resonator The amount of transmitted light I at 10 also changes by ± ID accordingly.

【0013】すなわち、ファブリ・ペロー共振器10に
よって、超音波の到達を透過光量の強度変化として検出
することが可能となる。この光の強度変化は、アバラン
シェフォトダイオード(以下、APDという)、PIN
フォトダイオード(以下、PIN−PDという)、フォ
トダイオード(以下、PDという)、光電子増倍管(以
下、PMという)などの光検出器12を用いて電気信号
に変換することができるので、オシロスコープなどを用
いて横軸に時間、縦軸に電気信号強度を表示させれば、
超音波信号を表示装置14にて表示・記録して観測する
ことができる。
That is, the Fabry-Perot resonator 10 can detect the arrival of the ultrasonic wave as a change in the intensity of the transmitted light. This change in light intensity is determined by an avalanche photodiode (hereinafter referred to as APD), PIN
Since it can be converted into an electric signal using a photodetector 12 such as a photodiode (hereinafter referred to as PIN-PD), a photodiode (hereinafter referred to as PD), a photomultiplier tube (hereinafter referred to as PM), an oscilloscope. If you display the time on the horizontal axis and the electric signal strength on the vertical axis using
The ultrasonic signal can be displayed and recorded on the display device 14 for observation.

【0014】他方、上述したようにファブリ・ペロー共
振器10における対向するミラー10a,10bの間隔
rは、入射される光の波長(例えば、He−Neレーザ
光の場合約633nm)よりも十分短い空間的長さで調
整しなければならず、周囲温度変化による部品の熱膨張
や、周辺の機械的な振動により、調整が容易にずれるこ
とがある。
On the other hand, as described above, the distance r between the opposing mirrors 10a and 10b in the Fabry-Perot resonator 10 is sufficiently shorter than the wavelength of incident light (for example, about 633 nm in the case of He-Ne laser light). The adjustment must be made by the spatial length, and the adjustment may be easily shifted due to thermal expansion of parts due to a change in ambient temperature or mechanical vibration around the part.

【0015】そこで、従来では図37に示すような共振
長制御系を備えたレーザ超音波装置もある。なお、図3
7において図34に示すレーザ超音波装置と同一の部分
には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。他
の従来例も同様である。
Therefore, there is a conventional laser ultrasonic apparatus provided with a resonance length control system as shown in FIG. Note that FIG.
In FIG. 7, the same portions as those of the laser ultrasonic apparatus shown in FIG. 34 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. The same applies to other conventional examples.

【0016】このレーザ超音波装置では、図37に示す
ようにレーザ光源5から発振したレーザ光MLは、1/
2波長板6で偏光面が制御された後、その一部を偏光ビ
ームスプリッタ17で予め分岐し、被検査材4を介さず
に参照光RLとして偏光ビームスプリッタ18を経てフ
ァブリ・ペロー共振器10に入射させる。このファブリ
・ペロー共振器10を透過した透過光と被検査材4から
の反射光PLとを偏光ビームスプリッタ19で分離し、
光検出器20で検出する。
In this laser ultrasonic apparatus, as shown in FIG. 37, the laser beam ML oscillated from the laser light source 5 is 1 /
After the polarization plane is controlled by the two-wavelength plate 6, a part thereof is branched in advance by the polarization beam splitter 17, and passes through the polarization beam splitter 18 as the reference light RL without passing through the test object 4, and passes through the Fabry-Perot resonator 10. Incident on The transmitted light transmitted through the Fabry-Perot resonator 10 and the reflected light PL from the test object 4 are separated by a polarization beam splitter 19,
The light is detected by the light detector 20.

【0017】ここで、上記参照光RLは、光路上でいか
なる周波数シフトも受けないので、本来ならば光検出器
20の出力信号レベルは常に一定となるべきである。仮
に、光検出器20の信号レベルが変化するのであれば、
それは共振器長rが何らかの理由によって変化している
ことを意味するので、光検出器20の出力信号レベルを
制御器15を経由してミラー10bを駆動するピエゾ素
子などの駆動機構16に入力させ、光検出器20の出力
信号レベルが一定となるようにミラー10bを駆動する
ことにより共振器長rを常に最適値に制御するものであ
る。
Here, since the reference light RL does not undergo any frequency shift on the optical path, the output signal level of the photodetector 20 should normally be always constant. If the signal level of the photodetector 20 changes,
Since this means that the resonator length r has changed for some reason, the output signal level of the photodetector 20 is input to a driving mechanism 16 such as a piezo element for driving the mirror 10b via the controller 15. The resonator length r is always controlled to an optimum value by driving the mirror 10b so that the output signal level of the photodetector 20 becomes constant.

【0018】このように構成したことにより、光検出器
12は超音波計測用のMHz帯域の高速検出器を、光検
出器20には外乱振動や温度変化検知用の高々kHz帯
域の低速検出器をそれぞれ用いることができ、特定の帯
域の信号を高感度に検知することができるようになる。
なお、この場合、計測光PLの光路上には、計測光PL
と参照光RLとを重ねあわせる偏光ビームスプリッタ1
8を透過するように1/2波長板6bを設置しておく必
要がある。
With this configuration, the photodetector 12 is a high-speed detector in the MHz band for ultrasonic measurement, and the photodetector 20 is a low-speed detector in the at most kHz band for detecting disturbance vibration and temperature change. Can be used, and a signal in a specific band can be detected with high sensitivity.
In this case, the measurement light PL is placed on the optical path of the measurement light PL.
Beam splitter 1 for superimposing light and reference light RL
It is necessary to install a half-wave plate 6b so as to allow the transmission of light through the wavelength plate 8.

【0019】一方、図37に示した従来のレーザ超音波
装置の簡易型として、図38に示すような装置も提案さ
れている。この場合、光検出器12では超音波による高
周波信号と外乱による低周波信号のいずれも検出可能な
広帯域性が要求される。光検出器12で検出された信号
のうち超音波信号に起因する高周波成分は、制御装置1
5や駆動機構16の周波数特性が十分低ければ共振器の
動作には影響しないため、実質的には参照光RLなしに
図37に示す装置と同等の効果が得られる。
On the other hand, as a simplified type of the conventional laser ultrasonic apparatus shown in FIG. 37, an apparatus as shown in FIG. 38 has also been proposed. In this case, the photodetector 12 is required to have a wide band capable of detecting both a high-frequency signal due to ultrasonic waves and a low-frequency signal due to disturbance. The high-frequency component of the signal detected by the photodetector 12 due to the ultrasonic signal is transmitted to the control device 1
If the frequency characteristics of the driving mechanism 5 and the driving mechanism 16 are sufficiently low, the operation of the resonator is not affected. Therefore, substantially the same effect as the apparatus shown in FIG. 37 can be obtained without the reference light RL.

【0020】逆に、被検査材4上で計測点を走査させな
がら計測する場合は、計測点ごとに透過光強度が変化し
た際、それが共振器の状態が変化したことに起因するの
か、あるいは被検査材4の表面反射率の違いによるのか
が区別することができない。その上、光検出器12で発
生するショットノイズは計測帯域の平方根に比例するた
め、光検出器12の広帯域化に起因するノイズの増加が
原理的に避けられないという問題もある。
Conversely, when measurement is performed while scanning the measurement points on the material 4 to be inspected, when the transmitted light intensity changes for each measurement point, is it due to the change in the state of the resonator? Alternatively, it cannot be distinguished whether the difference is due to a difference in the surface reflectance of the material 4 to be inspected. In addition, since the shot noise generated in the photodetector 12 is proportional to the square root of the measurement band, there is a problem that an increase in noise due to the broadening of the photodetector 12 cannot be avoided in principle.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術によるレー
ザ超音波装置は、被検査材4の表面が比較的均一かつ良
好な反射特性を有し、しかも超音波により誘起される変
位、すなわち周波数シフト量が十分大きく、共振器長r
の変化に与える周辺環境の影響が比較的穏やかな場合に
は良好な計測が可能である。
In the conventional laser ultrasonic apparatus, the surface of the material to be inspected 4 has a relatively uniform and good reflection characteristic, and the displacement induced by the ultrasonic wave, that is, the frequency shift. The amount is large enough and the resonator length r
Good measurement is possible when the influence of the surrounding environment on the change in is relatively mild.

【0022】しかしながら、例えば運転中プラントの構
造材や機器の検査を行う場合には、被検査材4の表面は
不均一かつ反射特性も異なることから、ファブリ・ペロ
ー共振器10まで導ける光強度が小さいことが予想され
る。そして、被検査材料の表面性状や内部の特性劣化に
よって超音波は伝播中に減衰するため、検出すべき超音
波の変位、つまり光信号の周波数変化量も小さいことが
予想される。
However, for example, when inspecting structural materials and equipment of a plant during operation, the surface of the inspected material 4 is non-uniform and has different reflection characteristics, so that the light intensity that can be guided to the Fabry-Perot resonator 10 is low. Expected to be small. Since ultrasonic waves are attenuated during propagation due to deterioration of the surface properties and internal characteristics of the material to be inspected, it is expected that the displacement of the ultrasonic waves to be detected, that is, the amount of frequency change of the optical signal is also small.

【0023】また、上述のようにファブリ・ペロー共振
器10の制御は、波長よりも十分短いオーダーで駆動制
御する必要があり、高速な圧電素子を用いて比較的重い
ミラーを駆動するには制約があるという課題がある。そ
して、ファブリ・ペロー共振器10の制御は、波長より
も十分短いオーダーで駆動制御する必要があるため、フ
ィールドで使用する場合を想定すると、その初期調整を
自動化あるいは容易にすることと、動作中の健全性を表
示する必要がある。さらに、周辺環境の影響が多大な場
合には、もはや観測される信号レベルからファブリ・ペ
ロー共振器10を安定して制御するのは困難になる。
Further, as described above, the control of the Fabry-Perot resonator 10 needs to be driven and controlled in an order sufficiently shorter than the wavelength, and there is a limitation in driving a relatively heavy mirror using a high-speed piezoelectric element. There is a problem that there is. Further, since the drive of the Fabry-Perot resonator 10 needs to be controlled in an order sufficiently shorter than the wavelength, assuming the use in the field, the initial adjustment can be automated or facilitated, and Need to show the health of Furthermore, when the influence of the surrounding environment is great, it is no longer possible to stably control the Fabry-Perot resonator 10 from the observed signal level.

【0024】ところで、従来例における光検出器12と
しては、上述したように主にAPD、PIN―PD、P
Mが用いられているものの、通常の場合、それらは図3
9に示すような内部構成を有している。すなわち、光検
出素子22に光が入射すると、図40に示すように光電
変換効果によって光量に比例した電流isigが発生
し、その電流isigは電気的な負荷24により電気的
に処理される。ここで、直流電源23によって光検出素
子22に逆バイアス電圧Vを印加しておくと、その印
加した電圧に応じて光電変換効率、すなわち光検出素子
22の感度を向上させることができる。
As described above, the photodetector 12 in the conventional example mainly includes APD, PIN-PD, P
M are used, but in the normal case they are
It has an internal configuration as shown in FIG. That is, when light is incident on the light detection element 22, a current i sig proportional to the light amount is generated by the photoelectric conversion effect as shown in FIG. 40, and the current isig is electrically processed by the electric load 24. . Here, the keep applying a reverse bias voltage V B to the light-detecting element 22 by the DC power source 23, it is possible to improve the photoelectric conversion efficiency, i.e., the sensitivity of the light detecting element 22 in accordance with the voltage that is applied.

【0025】しかしながら、光検出素子22に高バイア
ス電圧を常に印加し続けた状態で比較的高強度の光を検
出しつづけると、発生した電流isigによって光検出
素子22が加熱され熱雑音が著しく増加する上、電流値
が過剰である場合には素子が焼損する場合もある。
However, if light of relatively high intensity is continuously detected while a high bias voltage is constantly applied to the light detecting element 22, the generated current isig heats the light detecting element 22 and the thermal noise is remarkably increased. In addition to the increase, if the current value is excessive, the element may burn out.

【0026】そこで、光検出素子22と直列に制限抵抗
25を接続し、過剰に信号電流が流れるような状況下で
は、その制限抵抗25で電圧降下を生じさせ、光検出素
子22に印加される電圧を減ずる構成になっている。
Therefore, the limiting resistor 25 is connected in series with the light detecting element 22, and in a situation where an excessive signal current flows, a voltage drop is caused by the limiting resistor 25 and applied to the light detecting element 22. The voltage is reduced.

【0027】一方、従来のレーザ超音波装置において光
検出器12は、図36を用いて説明したように、常に一
定光量Iを入射し続け、ある時刻に到達する超音波信
号U sig、すなわち入射光の周波数の変化を検出光量
がIを基準に±Iだけ変化するという現象をもって
検出する、という使用方法が前提である。この際、超音
波の検出感度、すなわち単位周波数変化当たりの透過光
量変化を最大にするためには、動作点Iとしては図3
6に示す曲線の変曲点近傍を選択する必要があり、さら
には曲線のピークは高ければ高いほど高感度になること
が分かる。
On the other hand, in a conventional laser ultrasonic device,
The detector 12 always operates as described with reference to FIG.
Constant light intensity I0The ultrasonic signal that arrives at a certain time
No. U sigThat is, the change in the frequency of the incident light is detected.
Is I0± IDWith the phenomenon that only changes
It is premised on the usage of detecting. At this time, super sound
Wave detection sensitivity, i.e. transmitted light per unit frequency change
In order to maximize the quantity change, the operating point I0Figure 3
It is necessary to select the vicinity of the inflection point of the curve shown in FIG.
The higher the peak of the curve, the higher the sensitivity
I understand.

【0028】しかしながらこのことは、光量Iの絶対
値も大きくなることを意味し、上述の通り、図39に示
すような従来の光検出器12では、常時入射し続ける光
量I によって流れる一定電流にて制限抵抗25で電圧
が降下し、光検出素子22としては光電変換効率が低く
安定した状態で計測に供しなければならない(図40参
照)。なお、図40において、Iはピークパワー、τ
は超音波の到達を観察すべき時間、τはパルス幅、
τは繰り返し周期である。一方、制限抵抗25を除去
すれば、常時入射し続ける光量Iによって流れる一定
電流にて熱雑音が増加するか、あるいは素子が焼損する
のは避けられない。
However, this means that the light intensity I0Absolute
Value also increases, as shown in FIG.
In such a conventional photodetector 12, light that is always incident
Quantity I 0The voltage at the limiting resistor 25 at a constant current flowing by
And the photoelectric conversion efficiency of the photodetector 22 is low.
The measurement must be performed in a stable state (see FIG. 40).
See). In FIG. 40, IPIs the peak power, τ
MIs the time to observe the arrival of the ultrasonic wave, τPIs the pulse width,
τRIs the repetition period. On the other hand, the limiting resistor 25 is removed
Then, the amount of light I that is always incident0Constant flowing by
Thermal noise increases or current burns due to current
It is inevitable.

【0029】そこで本発明は上記事情を考慮してなされ
たもので、第1の目的とするところは、微弱な光強度信
号を感度良く検出することができ、かつその中に含まれ
る微小な周波数シフトをノイズレベル以上の大きさで観
測できるレーザ超音波装置を提供することにある。
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object is to detect a weak light intensity signal with high sensitivity and to detect a minute frequency signal contained therein. It is an object of the present invention to provide a laser ultrasonic apparatus capable of observing a shift with a magnitude equal to or larger than a noise level.

【0030】また、本発明の第2の目的とするところ
は、例えば高速な周辺外乱にも追従制御可能なレーザ超
音波装置を提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a laser ultrasonic apparatus capable of following and controlling high-speed peripheral disturbances, for example.

【0031】さらに、本発明の第3の目的とするところ
は、例えば連続的な振動環境や温度変化がある環境にお
いて使用可能な、ファブリ・ペロー共振器の制御を必要
としないレーザ超音波装置を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide a laser ultrasonic apparatus which can be used in, for example, a continuous vibration environment or an environment having a temperature change and does not require control of a Fabry-Perot resonator. To provide.

【0032】そして、本発明の第4の目的とするところ
は、例えば検査・計測現場に装置を設置した場合に、即
座にファブリ・ペロー共振器を調整可能で、しかも動作
中にその状態の健全性を確認可能なレーザ超音波装置を
提供することにある。
A fourth object of the present invention is to make it possible to immediately adjust the Fabry-Perot resonator when an apparatus is installed at an inspection / measurement site, and to maintain the state of the state during operation. An object of the present invention is to provide a laser ultrasonic device capable of confirming the performance.

【0033】[0033]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1記載の発明では、被検査材に超音波を発
生させるために変調された励起用レーザビームを発する
第1のレーザ光源と、前記被検査材を伝播した超音波を
観測するための計測用レーザビームを発する第2のレー
ザ光源と、前記励起用レーザビームを前記被検査材の所
定の位置に所定の条件で照射するための第1の光学手段
と、前記計測用レーザビームを前記被検査材の所定の位
置に所定の条件で照射するとともに、前記被検査材から
の反射光を導くための第2の光学手段と、この第2の光
学手段によって導かれた反射光を入射するファブリ・ペ
ロー共振器と、このファブリ・ペロー共振器の出力光の
強度を検出する少なくとも1個の光検出手段と、この光
検出手段の出力信号レベルあるいは前記計測用レーザビ
ームの一部を前記被検査材を回避した光路で前記ファブ
リ・ペロー共振器に入射し、その出力光の強度を検出し
た別の光検出手段の出力信号レベルから前記ファブリ・
ペロー共振器の共振長を制御するための共振器長制御手
段と、前記第1のレーザ光源の変調タイミングを基準と
し、所定の時間遅れと所定の時間幅で前記光検出手段の
感度を調整する感度調整手段とを備えたことを特徴とす
る。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a first laser for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected. A light source, a second laser light source that emits a measurement laser beam for observing an ultrasonic wave that has propagated through the inspection target material, and irradiates the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions. First optical means for irradiating the measurement laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions and guiding reflected light from the inspection target material. A Fabry-Perot resonator for receiving the reflected light guided by the second optical means, at least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, Means output signal A level or a part of the measuring laser beam is incident on the Fabry-Perot resonator through an optical path avoiding the material to be inspected, and the Fabry-Perot resonator is detected from the output signal level of another light detecting means for detecting the intensity of the output light.・
Resonator length control means for controlling the resonance length of the Perot resonator, and adjusting the sensitivity of the light detection means with a predetermined time delay and a predetermined time width based on the modulation timing of the first laser light source. And a sensitivity adjusting means.

【0034】請求項1記載の発明によれば、第1のレー
ザ光源の変調タイミングを基準とし、所定の時間遅れと
所定の時間幅で光検出手段の感度を調整させるための感
度調整手段を備えたことにより、微弱な光強度信号を高
感度に検出することができ、かつその中に含まれる微小
な周波数シフトをノイズレベル以上の大きさで観測する
ことができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a sensitivity adjusting means for adjusting the sensitivity of the light detecting means with a predetermined time delay and a predetermined time width based on the modulation timing of the first laser light source. As a result, a weak light intensity signal can be detected with high sensitivity, and a minute frequency shift contained therein can be observed with a magnitude greater than the noise level.

【0035】請求項2記載の発明では、被検査材に超音
波を発生させるために変調された励起用レーザビームを
発する第1のレーザ光源と、前記被検査材を伝播した超
音波を観測するための計測用レーザビームを発する第2
のレーザ光源と、前記励起用レーザビームを前記被検査
材の所定の位置に所定の条件で照射するための第1の光
学手段と、前記計測用レーザビームを前記被検査材の所
定の位置に所定の条件で照射するとともに、前記被検査
材からの反射光を導くための第2の光学手段と、この第
2の光学手段によって導かれた反射光を入射するファブ
リ・ペロー共振器と、このファブリ・ペロー共振器の出
力光の強度を検出する少なくとも1個の光検出手段と、
この光検出手段のうち1つの出力信号レベルあるいは前
記計測用レーザビームの一部を前記被検査材を回避した
光路で前記ファブリ・ペロー共振器に入射し、その出力
光の強度を検出した別の光検出手段の出力信号レベルか
ら前記ファブリ・ペロー共振器の共振長を制御するため
の共振器長制御手段と、前記光検出手段の出力信号レベ
ルから前記ファブリ・ペロー共振器への入射光量を調整
するとともに、前記第2のレーザ光源の発振光の光路上
に配置した光量調整手段とを備えたことを特徴とする。
According to the second aspect of the present invention, the first laser light source that emits an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on the material to be inspected, and the ultrasonic wave that has propagated through the material to be inspected are observed. Emitting a measurement laser beam for the second
A laser light source, a first optical unit for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam to a predetermined position of the inspection target material. A second optical means for irradiating under predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; a Fabry-Perot resonator for receiving reflected light guided by the second optical means; At least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator;
One of the output signal levels of the light detecting means or a part of the measuring laser beam is incident on the Fabry-Perot resonator through an optical path avoiding the material to be inspected, and the intensity of the output light is detected. Resonator length control means for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator from the output signal level of the light detection means, and adjusting the amount of light incident on the Fabry-Perot resonator from the output signal level of the light detection means And a light amount adjusting means disposed on an optical path of oscillation light of the second laser light source.

【0036】請求項2記載の発明によれば、光検出手段
のうち1つの出力信号レベルからファブリ・ペロー共振
器への入射光量を調整するための光量調整手段を第2の
レーザ光源からの発振光の光路上に配置したことによ
り、請求項1と同様の作用および効果が得られる。
According to the second aspect of the present invention, the light amount adjusting means for adjusting the amount of light incident on the Fabry-Perot resonator based on the output signal level of one of the light detecting means is oscillated from the second laser light source. By arranging them on the optical path of light, the same operations and effects as those of the first aspect can be obtained.

【0037】請求項3記載の発明では、被検査材に超音
波を発生させるために変調された励起用レーザビームを
発する第1のレーザ光源と、前記被検査材を伝播した超
音波を観測するための計測用レーザビームを発する第2
のレーザ光源と、前記励起用レーザビームを前記被検査
材の所定の位置に所定の条件で照射するための第1の光
学手段と、前記計測用レーザビームを少なくとも2つの
レーザビームに分岐するための第1の光分岐手段と、こ
の第1の分岐手段によって分岐された少なくとも1つの
レーザビームの光周波数を所定量だけシフトするための
光変調手段と、前記第1の分岐手段で分岐された他方の
レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の条件
で照射するとともに、前記被検査材からの反射光を導
き、さらに前記光変調手段によって変調されたレーザビ
ームと同一光路に合成するための第2の光学手段と、こ
の第2の光学手段によって合成された光線を入射するフ
ァブリ・ペロー共振器と、このファブリ・ペロー共振器
の出力光を前記被検査材からの反射光と前記光変調手段
によって変調されたレーザビームに分離する第2の光分
岐手段と、この第2の光分岐手段で分離された各々の光
信号強度を検出する少なくとも2個の光検出手段と、こ
れらの光検出手段のうち前記光変調手段によって変調さ
れたレーザビームを受光した前記光検出手段の出力信号
レベルから前記ファブリ・ペロー共振器の共振長を制御
するための共振器長制御手段とを備えたことを特徴とす
る。
According to the third aspect of the present invention, a first laser light source for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and the ultrasonic wave transmitted through the material to be inspected are observed. Emitting a measurement laser beam for the second
A laser light source, first optical means for irradiating a predetermined position of the material to be inspected with the excitation laser beam under predetermined conditions, and for splitting the measurement laser beam into at least two laser beams. A first light splitting means, an optical modulation means for shifting an optical frequency of at least one laser beam split by the first splitting means by a predetermined amount, and a first light splitting means split by the first splitting means. While irradiating the other laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, guiding the reflected light from the inspection target material, and further combining the laser beam modulated by the light modulation means on the same optical path. Optical means, a Fabry-Perot resonator for receiving the light beam synthesized by the second optical means, and the output light of the Fabry-Perot resonator A second light splitting means for splitting the reflected light from the material into a laser beam modulated by the light modulation means, and at least two light detecting means for detecting the intensity of each optical signal split by the second light splitting means; A light detecting means, and a resonator for controlling a resonance length of the Fabry-Perot resonator from an output signal level of the light detecting means which receives the laser beam modulated by the light modulating means among the light detecting means. Length control means.

【0038】請求項3記載の発明によれば、第1の分岐
手段によって分岐された少なくとも1つのレーザビーム
の光周波数を所定量だけシフトするための光変調手段を
備えたことにより、請求項1と同様の作用および効果が
得られる。
According to the third aspect of the present invention, there is provided an optical modulation means for shifting the optical frequency of at least one laser beam split by the first splitting means by a predetermined amount. The same operation and effect as those described above can be obtained.

【0039】請求項4記載の発明では、被検査材に超音
波を発生させるために変調された励起用レーザビームを
発する第1のレーザ光源と、前記被検査材を伝播した超
音波を観測するための計測用レーザビームを発する第2
のレーザ光源と、前記励起用レーザビームを前記被検査
材の所定の位置に所定の条件で照射するための第1の光
学手段と、前記計測用レーザビームを前記被検査材の所
定の位置に所定の条件で照射するとともに、前記被検査
材からの反射光を導くための第2の光学手段と、この第
2の光学手段によって導かれた反射光を入射するファブ
リ・ペロー共振器と、このファブリ・ペロー共振器の出
力光の強度を検出する少なくとも1個の光検出手段と、
この光検出手段のうち1つの出力信号レベルあるいは前
記計測用レーザビームの一部を前記ファブリ・ペロー共
振器に入射し、その出力光の強度を検出した別の光検出
手段の出力信号レベルから前記ファブリ・ペロー共振器
の共振長を制御するための共振器長制御手段とを備え、
この共振器長制御手段は、前記ファブリ・ペロー共振器
の2枚のミラーの間に挿入され、かつ透過長さを調整可
能なレーザビーム透過部材であることを特徴とする。
According to the fourth aspect of the present invention, the first laser light source that emits a laser beam for excitation modulated to generate ultrasonic waves on the material to be inspected, and the ultrasonic waves that have propagated through the material to be inspected are observed. Emitting a measurement laser beam for the second
A laser light source, a first optical unit for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam to a predetermined position of the inspection target material. A second optical means for irradiating under predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; a Fabry-Perot resonator for receiving reflected light guided by the second optical means; At least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator;
The output signal level of one of the light detecting means or a part of the laser beam for measurement is incident on the Fabry-Perot resonator, and the output signal level of another light detecting means detecting the intensity of the output light is used as the output signal level. Resonator length control means for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator,
This resonator length control means is a laser beam transmitting member which is inserted between two mirrors of the Fabry-Perot resonator and whose transmission length can be adjusted.

【0040】請求項4記載の発明によれば、共振器長制
御手段が、ファブリ・ペロー共振器の2枚のミラーの間
に挿入され、かつ透過長さを調整可能なレーザビーム透
過部材であることにより、高速な周辺外乱にも追従可能
となる。
According to the fourth aspect of the present invention, the resonator length control means is a laser beam transmitting member which is inserted between the two mirrors of the Fabry-Perot resonator and whose transmission length can be adjusted. This makes it possible to follow a high-speed peripheral disturbance.

【0041】請求項5記載のでは、被検査材に超音波を
発生させるために変調された励起用レーザビームを発す
る第1のレーザ光源と、前記被検査材を伝播した超音波
を観測するための計測用レーザビームを発する第2のレ
ーザ光源と、前記励起用レーザビームを前記被検査材の
所定の位置に所定の条件で照射するための第1の光学手
段と、前記計測用レーザビームを前記被検査材の所定の
位置に所定の条件で照射するとともに、前記被検査材か
らの反射光を導くための第2の光学手段と、この第2の
光学手段によって導かれた反射光を入射するファブリ・
ペロー共振器と、このファブリ・ペロー共振器の出力光
の強度を検出する少なくとも1個の光検出手段と、この
光検出手段のうち1つの出力信号レベルあるいは前記計
測用レーザビームの一部を前記被検査材を回避した光路
で前記ファブリ・ペロー共振器に入射し、その出力光の
強度を検出した別の光検出手段の出力信号レベルから前
記ファブリ・ペロー共振器の共振長を制御するための共
振器長制御手段とを備え、この共振器制御手段は、前記
ファブリ・ペロー共振器を空間的に密閉する密閉手段
と、この密閉手段の内部圧力を調整するための圧力調整
手段であることを特徴とする。
According to the fifth aspect of the present invention, a first laser light source that emits an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and an ultrasonic wave transmitted through the material to be inspected are observed. A second laser light source that emits a laser beam for measurement, a first optical unit for irradiating the laser beam for excitation on a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam. A second optical unit for irradiating a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions and guiding reflected light from the inspection target material, and receives reflected light guided by the second optical unit. Fabry
A Perot resonator, at least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, and an output signal level of one of the light detecting means or a part of the measuring laser beam. The Fabry-Perot resonator for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator from the output signal level of another light detecting means which is incident on the Fabry-Perot resonator on the optical path avoiding the inspected material and detects the intensity of the output light. Resonator control means, the resonator control means being sealing means for spatially sealing the Fabry-Perot resonator, and pressure adjusting means for adjusting the internal pressure of the sealing means. Features.

【0042】請求項5記載の発明によれば、共振器制御
手段が、ファブリ・ペロー共振器を空間的に密閉する密
閉手段と、この密閉手段の内部圧力を調整するための圧
力調整手段であることにより、請求項4と同様の作用お
よび効果が得られる。
According to the fifth aspect of the present invention, the resonator control means is a sealing means for spatially sealing the Fabry-Perot resonator, and a pressure adjusting means for adjusting the internal pressure of the sealing means. Thereby, the same operation and effect as those of the fourth aspect can be obtained.

【0043】請求項6記載の発明では、被検査材に超音
波を発生させるために変調された励起用レーザビームを
発する第1のレーザ光源と、前記被検査材を伝播した超
音波を観測するための計測用レーザビームを発する第2
のレーザ光源と、前記励起用レーザビームを前記被検査
材の所定の位置に所定の条件で照射するための第1の光
学手段と、前記計測用レーザビームを前記被検査材の所
定の位置に所定の条件で照射するとともに、前記被検査
材からの反射光を導くための第2の光学手段と、この第
2の光学手段によって導かれた反射光を入射するファブ
リ・ペロー共振器と、このファブリ・ペロー共振器の出
力光の強度を検出する少なくとも1個の光検出手段と、
この光検出手段のうち1つの出力信号レベルあるいは前
記計測用レーザビームの一部を前記被検査材を回避した
光路で前記ファブリ・ペロー共振器に入射し、その出力
光の強度を検出した別の光検出手段の出力信号レベルか
ら前記ファブリ・ペロー共振器の共振長を制御するため
の共振器長制御手段とを備え、前記ファブリ・ペロー共
振器は、光軸方向に対向する面を焦点とする曲面形状に
形成され、かつ光路に所定の反射率の反射面を有するレ
ーザビーム透過部材である一方、前記共振器長制御手段
が、前記レーザビーム透過部材の光軸に対する傾きを調
整するための駆動機構を制御することを特徴とする。
According to the sixth aspect of the present invention, the first laser light source for emitting a laser beam for excitation modulated to generate ultrasonic waves on the material to be inspected, and the ultrasonic waves propagated through the material to be inspected are observed. Emitting a measurement laser beam for the second
A laser light source, a first optical unit for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam to a predetermined position of the inspection target material. A second optical means for irradiating under predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; a Fabry-Perot resonator for receiving reflected light guided by the second optical means; At least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator;
One of the output signal levels of the light detecting means or a part of the measuring laser beam is incident on the Fabry-Perot resonator through an optical path avoiding the material to be inspected, and the intensity of the output light is detected. Resonator length control means for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator from the output signal level of the light detection means, wherein the Fabry-Perot resonator has a surface facing in the optical axis direction as a focal point A laser beam transmitting member having a curved surface and a reflecting surface having a predetermined reflectance in an optical path, wherein the resonator length control means adjusts a tilt of the laser beam transmitting member with respect to an optical axis; It is characterized by controlling the mechanism.

【0044】請求項6記載の発明によれば、ファブリ・
ペロー共振器が光軸方向に対向する面を焦点とする曲面
形状を有し、かつ光路に適切な反射率の反射面を有する
レーザビーム透過部材であり、共振器長制御手段が、レ
ーザビーム透過部材の光軸に対する傾きを調整するため
の駆動機構を制御することにより、請求項4と同様の作
用および効果が得られる。
According to the sixth aspect of the present invention, Fabry
A laser beam transmitting member having a curved surface shape whose focal point is a surface opposed in the optical axis direction and having a reflection surface having an appropriate reflectance in an optical path; By controlling the drive mechanism for adjusting the inclination of the member with respect to the optical axis, the same operation and effect as in the fourth aspect can be obtained.

【0045】請求項7記載の発明では、被検査材に超音
波を発生させるために変調された励起用レーザビームを
発する第1のレーザ光源と、前記被検査材を伝播した超
音波を観測するための計測用レーザビームを発する第2
のレーザ光源と、前記励起用レーザビームを前記被検査
材の所定の位置に所定の条件で照射するための第1の光
学手段と、前記計測用レーザビームを前記被検査材の所
定の位置に所定の条件で照射するとともに、前記被検査
材からの反射光を導くための第2の光学手段と、この第
2の光学手段によって導かれた反射光を入射するファブ
リ・ペロー共振器と、このファブリ・ペロー共振器の出
力光の強度を検出する少なくとも1個の光検出手段と、
この光検出手段の出力信号レベルあるいは前記計測用レ
ーザビームの一部を前記被検査材を回避した光路で前記
ファブリ・ペロー共振器に入射し、その出力光の強度を
検出した別の光検出手段の出力信号レベルから前記ファ
ブリ・ペロー共振器の共振長を制御するための共振器長
制御手段とを備え、前記第2のレーザ光源が波長可変レ
ーザ光源であり、前記光検出手段のうち1つの出力信号
レベルから前記波長可変レーザ光源の発振波長を制御す
ることを特徴とする。
According to the seventh aspect of the present invention, a first laser light source for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and the ultrasonic wave propagating through the material to be inspected are observed. Emitting a measurement laser beam for the second
A laser light source, a first optical unit for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam to a predetermined position of the inspection target material. A second optical means for irradiating under predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; a Fabry-Perot resonator for receiving reflected light guided by the second optical means; At least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator;
Another light detecting means for inputting the output signal level of this light detecting means or a part of the measuring laser beam to the Fabry-Perot resonator through an optical path avoiding the material to be inspected, and detecting the intensity of the output light. Resonator length control means for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator from the output signal level of the second laser light source, the second laser light source is a tunable laser light source, and one of the light detection means The oscillation wavelength of the tunable laser light source is controlled from an output signal level.

【0046】請求項7記載の発明によれば、第2のレー
ザ光源が波長可変レーザ光源であり、光検出手段のうち
第1の光分岐手段によって分岐された他方のレーザビー
ムを受信した光検出手段の出力信号レベルから前記波長
可変レーザ光源の発振波長を制御することにより、請求
項4と同様の作用および効果が得られる。
According to the seventh aspect of the present invention, the second laser light source is a wavelength variable laser light source, and the light detecting means receives the other laser beam split by the first light splitting means among the light detecting means. By controlling the oscillation wavelength of the wavelength tunable laser light source from the output signal level of the means, the same operation and effect as in claim 4 can be obtained.

【0047】請求項8記載の発明では、被検査材に超音
波を発生させるために変調された励起用レーザビームを
発する第1のレーザ光源と、前記被検査材を伝播した超
音波を観測するための計測用レーザビームを発する第2
のレーザ光源と、前記励起用レーザビームを前記被検査
材の所定の位置に所定の条件で照射するための第1の光
学手段と、前記計測用レーザビームを前記被検査材の所
定の位置に所定の条件で照射するとともに、前記被検査
材からの反射光を導くための第2の光学手段と、この第
2の光学手段によって導かれた反射光を入射するファブ
リ・ペロー共振器と、このファブリ・ペロー共振器の出
力光の強度を検出する少なくとも1個の光検出手段と、
この光検出手段の出力信号レベルあるいは前記計測用レ
ーザビームの一部を前記被検査材を回避した光路で前記
ファブリ・ペロー共振器に入射し、その出力光の強度を
検出した別の光検出手段の出力信号レベルから前記ファ
ブリ・ペロー共振器の共振長を制御するための共振器長
制御手段とを備え、前記光検出手段のうち1つの出力信
号レベルが一定となるように前記第2のレーザ光源の発
振光の周波数をシフトするための可変周波数シフタを設
けたことを特徴とする。
According to the eighth aspect of the present invention, the first laser light source that emits an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on the material to be inspected, and the ultrasonic wave that has propagated through the material to be inspected are observed. Emitting a measurement laser beam for the second
A laser light source, a first optical unit for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam to a predetermined position of the inspection target material. A second optical means for irradiating under predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; a Fabry-Perot resonator for receiving reflected light guided by the second optical means; At least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator;
Another light detecting means for inputting the output signal level of this light detecting means or a part of the measuring laser beam to the Fabry-Perot resonator through an optical path avoiding the material to be inspected, and detecting the intensity of the output light. Resonator length control means for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator from the output signal level of the second laser, wherein the second laser is controlled so that the output signal level of one of the light detection means is constant. A variable frequency shifter for shifting the frequency of the oscillation light of the light source is provided.

【0048】請求項8記載の発明によれば、光検出手段
のうち第1の光分岐手段によって分岐された他方のレー
ザビームを受信した前記光検出手段の出力信号レベルが
一定となるように第2のレーザ光源の発振光の光路上
に、その周波数をシフトするための可変周波数シフタを
設けたことにより、請求項4と同様の作用および効果が
得られる。
According to the eighth aspect of the present invention, the output signal level of the light detecting means, which receives the other laser beam split by the first light splitting means among the light detecting means, becomes constant. By providing a variable frequency shifter for shifting the frequency on the optical path of the oscillation light of the second laser light source, the same operation and effect as in claim 4 can be obtained.

【0049】請求項9記載の発明では、被検査材に超音
波を発生させるために変調された励起用レーザビームを
発する第1のレーザ光源と、前記被検査材を伝播した超
音波を観測するための計測用レーザビームを発する第2
のレーザ光源と、前記励起用レーザビームを前記被検査
材の所定の位置に所定の条件で照射するための第1の光
学手段と、前記計測用レーザビームを前記被検査材の所
定の位置に所定の条件で照射するとともに、前記被検査
材からの反射光を導くための第2の光学手段と、この第
2の光学手段によって導かれた反射光を入射するファブ
リ・ペロー共振器と、このファブリ・ペロー共振器の出
力光の強度を検出する少なくとも1個の光検出手段と、
周期的な信号を発振するための信号発振手段と、この信
号発振手段の出力信号に応じて前記第2のレーザ光源の
1波長以上の長さだけ前記ファブリ・ペロー共振器の少
なくとも1枚のミラーを光軸に平行に直線的に動作させ
るための駆動手段とを備え、前記信号発振手段の出力信
号に同期して前記第1のレーザ光源を発振させることを
特徴とする。
According to the ninth aspect of the present invention, the first laser light source that emits an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on the material to be inspected, and the ultrasonic wave that has propagated through the material to be inspected are observed. Emitting a measurement laser beam for the second
A laser light source, a first optical unit for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam to a predetermined position of the inspection target material. A second optical means for irradiating under predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; a Fabry-Perot resonator for receiving reflected light guided by the second optical means; At least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator;
Signal oscillating means for oscillating a periodic signal, and at least one mirror of the Fabry-Perot resonator for at least one wavelength of the second laser light source in accordance with an output signal of the signal oscillating means And a driving unit for operating the first laser light source linearly in parallel with the optical axis, wherein the first laser light source oscillates in synchronization with an output signal of the signal oscillation unit.

【0050】請求項9記載の発明によれば、第1のレー
ザ光源1がパルス発振光源であって、周期的な信号を発
振するための信号発振手段と、この信号発振手段の出力
信号に応じて第2のレーザ光源の1波長以上の長さだけ
ファブリ・ペロー共振器の少なくとも1枚のミラーを光
軸に平行に直線的に動作させるための駆動手段とを備
え、前記信号発振手段の出力信号に同期して第1のレー
ザ光源を発振させることにより、連続的な振動環境や温
度変化がある環境において使用可能で、共振器の制御が
不要となる。
According to the ninth aspect of the present invention, the first laser light source 1 is a pulse oscillation light source, and a signal oscillation means for oscillating a periodic signal, and the first laser light source 1 responds to an output signal of the signal oscillation means. Drive means for operating at least one mirror of the Fabry-Perot resonator linearly in parallel with the optical axis for at least one wavelength of the second laser light source, and an output of the signal oscillating means. By oscillating the first laser light source in synchronization with a signal, the first laser light source can be used in a continuous vibration environment or an environment having a temperature change, and the control of the resonator becomes unnecessary.

【0051】請求項10記載の発明では、請求項9記載
のレーザ超音波装置において、前記光検出手段の出力信
号レベルあるいは前記計測用レーザビームの一部を前記
被検査材を回避した光路で前記ファブリ・ペロー共振器
に入射し、その出力光の強度を検出した別の光検出手段
の一つの信号レベルが所定の状態にある場合、前記第1
のレーザ光源を発振させるための発振制御手段を備えた
ことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the laser ultrasonic apparatus according to the ninth aspect, the output signal level of the light detecting means or a part of the measuring laser beam is transmitted along the optical path avoiding the inspection object. When the signal level of one of the other light detection means that has entered the Fabry-Perot resonator and detected the intensity of the output light is in a predetermined state, the first
Oscillation control means for causing the laser light source to oscillate.

【0052】請求項10記載の発明によれば、光検出手
段の出力信号レベルあるいは前記計測用レーザビームの
一部を前記被検査材を回避した光路でファブリ・ペロー
共振器に入射し、その出力光の強度を検出した別の光検
出手段の一つの信号レベルが所定の状態にある場合、第
1のレーザ光源を発振させるための発振制御手段を備え
たことにより、請求項9と同様の作用および効果が得ら
れる。
According to the tenth aspect of the present invention, the output signal level of the light detecting means or a part of the measuring laser beam is incident on the Fabry-Perot resonator through the optical path avoiding the material to be inspected, and the output thereof is output. 10. The same operation as in claim 9, further comprising an oscillation control unit for oscillating the first laser light source when one signal level of another light detection unit that has detected the light intensity is in a predetermined state. And effects are obtained.

【0053】請求項11記載の発明では、請求項9また
は10記載のレーザ超音波装置において、前記第1のレ
ーザ光源がパルス発振光源であり、前記第2のレーザ光
源の光路上に配置され間欠的に動作する光増幅手段と、
前記光検出手段の出力信号レベルあるいは前記計測用レ
ーザビームの一部を前記被検査材を回避した光路で前記
ファブリ・ペロー共振器に入射し、その出力光の強度を
検出した別の光検出手段の一つの信号レベルが所定の状
態にある場合、前記第1のレーザ光源を発振させ、かつ
前記第1のレーザ光源が発振した時刻から所定の時刻遅
れをもって前記光増幅手段を動作させるための発振制御
手段とを備えたことを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the laser ultrasonic apparatus according to the ninth or tenth aspect, the first laser light source is a pulse oscillation light source, and is disposed on an optical path of the second laser light source and is intermittent. Optical amplification means that operates
Another light detecting means for inputting the output signal level of the light detecting means or a part of the measuring laser beam to the Fabry-Perot resonator through an optical path avoiding the material to be inspected, and detecting the intensity of the output light. When one of the signal levels is in a predetermined state, the first laser light source is oscillated, and the oscillation for operating the optical amplifying means is delayed by a predetermined time from the time when the first laser light source oscillates. Control means.

【0054】請求項11記載の発明によれば、第1のレ
ーザ光源がパルス発振光源であり、第2のレーザ光源の
光路上に配置され間欠的に動作する光増幅手段と、光検
出手段の出力信号レベルあるいは計測用レーザビームの
一部を被検査材を回避した光路でファブリ・ペロー共振
器に入射し、その出力光の強度を検出した別の光検出手
段の一つの信号レベルが所定の状態にある場合、前記第
1のレーザ光源を発振させ、かつ前記第1のレーザ光源
が発振した時刻から所定の時刻遅れをもって前記光増幅
手段を動作させるための発振制御手段とを備えたことに
より、請求項9と同様の作用および効果が得られる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the first laser light source is a pulse oscillation light source, and is disposed on the optical path of the second laser light source and operates intermittently. The output signal level or a part of the measuring laser beam is incident on the Fabry-Perot resonator through the optical path avoiding the material to be inspected, and the signal level of one of the other light detecting means for detecting the intensity of the output light is a predetermined level. When in the state, the first laser light source oscillates, and oscillation control means for operating the optical amplification means with a predetermined time delay from the time when the first laser light source oscillates is provided. The same operation and effect as the ninth aspect are obtained.

【0055】請求項12記載の発明では、請求項9また
は10記載のレーザ超音波装置において、前記第1のレ
ーザ光源の発振時刻を基準とし、所定の時間遅れと所定
の時間幅で前記光検出手段の感度を調整する感度調整手
段を備えたことを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the laser ultrasonic apparatus according to the ninth or tenth aspect, the light detection is performed with a predetermined time delay and a predetermined time width based on the oscillation time of the first laser light source. A sensitivity adjusting means for adjusting the sensitivity of the means.

【0056】請求項12記載の発明によれば、第1のレ
ーザ光源の発振時刻を基準とし、所定の時間遅れと所定
の時間幅で前記光検出手段の感度を調整する感度調整手
段を備えたことにより、請求項9と同様の作用および効
果が得られる。
According to the twelfth aspect of the invention, there is provided a sensitivity adjusting means for adjusting the sensitivity of the light detecting means with a predetermined time delay and a predetermined time width based on the oscillation time of the first laser light source. Thereby, the same operation and effect as the ninth aspect are obtained.

【0057】請求項13記載の発明では、被検査材に超
音波を発生させるために変調された励起用レーザビーム
を発する第1のレーザ光源と、前記被検査材を伝播した
超音波を観測するための計測用レーザビームを発する第
2のレーザ光源と、前記励起用レーザビームを前記被検
査材の所定の位置に所定の条件で照射するための第1の
光学手段と、前記計測用レーザビームを前記被検査材の
所定の位置に所定の条件で照射するとともに、前記被検
査材からの反射光を導くための第2の光学手段と、この
第2の光学手段によって導かれた反射光を入射するファ
ブリ・ペロー共振器と、このファブリ・ペロー共振器の
出力光の強度を検出する少なくとも1個の光検出手段と
を備え、前記第2のレーザ光源が周期的にある範囲で波
長が走査される波長可変レーザ光源であり、前記光検出
手段の出力信号レベルあるいは前記計測用レーザビーム
の一部を前記被検査材を回避した光路で前記ファブリ・
ペロー共振器に入射し、その出力光の強度を検出した別
の光検出手段の1つの信号レベルが所定の状態にある場
合、前記第1のレーザ光源を発振させるための発振制御
手段を設けたことを特徴とする。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the first laser light source that emits an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on the material to be inspected, and the ultrasonic wave transmitted through the material to be inspected are observed. A second laser light source for emitting a laser beam for measurement, a first optical means for irradiating a predetermined position of the material to be inspected with a predetermined condition on the material to be inspected, and the laser beam for measurement Is irradiated on a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and second optical means for guiding reflected light from the inspection target material, and reflected light guided by the second optical means An incident Fabry-Perot resonator; and at least one photodetector for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, wherein the second laser light source periodically scans the wavelength within a certain range. Wave A tunable laser light source, the Fabry-part of the output signal level or the measurement laser beam of said light detecting means in the optical path that avoids the inspection member
Oscillation control means for oscillating the first laser light source is provided when one signal level of another light detection means that is incident on the Perot resonator and detects the intensity of the output light is in a predetermined state. It is characterized by the following.

【0058】請求項13記載の発明によれば、第2のレ
ーザ光源が周期的にある範囲で波長が走査される波長可
変レーザ光源であり、光検出手段の出力信号レベルある
いは前記計測用レーザビームの一部を前記被検査材を回
避した光路でファブリ・ペロー共振器に入射し、その出
力光の強度を検出した別の光検出手段の1つの信号レベ
ルが所定の状態にある場合、第1のレーザ光源を発振さ
せるための発振制御手段を設けたことにより、請求項9
と同様の作用および効果が得られる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the second laser light source is a wavelength-variable laser light source whose wavelength is periodically scanned in a certain range, and the output signal level of the light detecting means or the measuring laser beam Is incident on the Fabry-Perot resonator through an optical path avoiding the material to be inspected, and when one signal level of another light detecting means that detects the intensity of the output light is in a predetermined state, the first 10. An oscillation control means for oscillating the laser light source according to claim 9 is provided.
The same operation and effect as those described above can be obtained.

【0059】請求項14記載の発明では、請求項9ない
し12のいずれかに記載のレーザ超音波装置において、
周期的な信号を発振するための信号発振手段によって動
作する駆動機構は、前記ファブリ・ペロー共振器の2枚
のミラーの間に挿入され、かつ透過長さを前記第2のレ
ーザ光源の発振波長の長さ以上の距離だけ調整可能な正
2n角形形状(但し、nは2以上の整数)を有するレー
ザビーム透過部材であることを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the laser ultrasonic apparatus according to any one of the ninth to twelfth aspects,
A driving mechanism operated by a signal oscillating means for oscillating a periodic signal is inserted between two mirrors of the Fabry-Perot resonator, and a transmission length of the oscillation wavelength of the second laser light source. A laser beam transmitting member having a regular 2n polygonal shape (where n is an integer of 2 or more) that can be adjusted by a distance equal to or longer than the length.

【0060】請求項14記載の発明によれば、周期的な
信号を発振するための信号発振手段によって動作する駆
動機構が、ファブリ・ペロー共振器の2枚のミラーの間
に挿入され、かつ透過長さを第2のレーザ光源の発振波
長の長さ以上の距離だけ調整可能な正2n角形形状(但
し、nは2以上の整数)を有するレーザビーム透過部材
であることにより、請求項9と同様の作用および効果が
得られる。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the driving mechanism operated by the signal oscillating means for oscillating a periodic signal is inserted between the two mirrors of the Fabry-Perot resonator and transmitted. 10. A laser beam transmitting member having a regular 2n polygonal shape (where n is an integer of 2 or more) whose length can be adjusted by a distance equal to or longer than the oscillation wavelength of the second laser light source. Similar functions and effects can be obtained.

【0061】請求項15記載の発明では、請求項9ない
し14のいずれかに記載のレーザ超音波装置において、
前記光検出手段の1つの出力信号の特徴量を抽出する信
号監視手段と、この信号監視手段で抽出された特徴量と
予め設定しておいた基準値とを比較する比較手段と、こ
の比較手段の結果を表示する表示手段とを備えたことを
特徴とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the laser ultrasonic device according to any one of the ninth to fourteenth aspects,
Signal monitoring means for extracting a characteristic amount of one output signal of the light detection means; comparing means for comparing the characteristic amount extracted by the signal monitoring means with a preset reference value; And display means for displaying the result.

【0062】請求項15記載の発明によれば、光検出手
段の1つの出力信号の特徴量を抽出する信号監視手段
と、この信号監視手段で抽出された特徴量と予め設定し
ておいた基準値とを比較する比較手段と、この比較手段
の結果を表示する表示手段とを備えたことにより、検査
・計測現場に装置を設置した場合に、即座に共振器を調
整可能で、しかも動作中にその状態の健全性を確認する
ことができる。
According to the fifteenth aspect of the present invention, the signal monitoring means for extracting the characteristic amount of one output signal of the light detecting means, and the characteristic amount extracted by the signal monitoring means and a preset reference value By providing a comparison means for comparing the value with the display and a display means for displaying the result of the comparison means, the resonator can be adjusted immediately when the device is installed at the inspection / measurement site, and furthermore, during operation. Can confirm the soundness of the state.

【0063】請求項16記載の発明は、請求項9ないし
14のいずれかに記載のレーザ超音波装置において、前
記光検出手段の1つの出力信号の特徴量を抽出する信号
監視手段と、前記ファブリ・ペロー共振器の長さおよび
そのミラーの2次元的な傾きを調整するため調整機構
と、前記信号監視手段で抽出された特徴量が予め設定し
ておいた基準値となるように前記調整機構を駆動するた
めの調整制御手段とを備えたことを特徴とする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the laser ultrasonic apparatus according to any one of the ninth to fourteenth aspects, signal monitoring means for extracting a characteristic amount of one output signal of the light detection means, and the fabric An adjusting mechanism for adjusting the length of the Perot resonator and the two-dimensional inclination of the mirror thereof, and the adjusting mechanism such that the characteristic amount extracted by the signal monitoring means becomes a preset reference value. And an adjustment control means for driving the motor.

【0064】請求項16記載の発明によれば、光検出手
段の1つの出力信号の特徴量を抽出する信号監視手段
と、ファブリ・ペロー共振器の長さおよびそのミラーの
2次元的な傾きを調整するため調整機構と、信号監視手
段で抽出された特徴量が予め設定しておいた基準値とな
るように前記調整機構を駆動するための調整制御手段と
を備えたことにより、請求項15と同様の作用および効
果が得られる。
According to the sixteenth aspect of the present invention, the signal monitoring means for extracting the characteristic amount of one output signal of the light detecting means, and the length of the Fabry-Perot resonator and the two-dimensional inclination of the mirror are determined. 16. An image forming apparatus comprising: an adjusting mechanism for adjusting; and an adjusting control means for driving the adjusting mechanism such that the characteristic amount extracted by the signal monitoring means has a preset reference value. The same operation and effect as those described above can be obtained.

【0065】[0065]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るレーザ超音波
装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a laser ultrasonic apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0066】[第1実施形態]図1は本発明に係るレー
ザ超音波装置の第1実施形態を示すブロック構成図であ
る。なお、従来の構成と同一または対応する部分には、
図34〜図40と同一の符号を用いて説明する。
[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention. In addition, the same or corresponding parts as the conventional configuration include:
Description will be made using the same reference numerals as those in FIGS.

【0067】図1に示すように、第1のレーザ光源とし
ての超音波発生用のレーザ光源1は、被検査材4に超音
波を発生させるために変調されており、このレーザ光源
1から発振したレーザ光ELは、第1の光学手段を構成
するミラー2a,2bおよびレンズ3を介して被検査材
4表面の所定位置に所定のビーム形状(所定条件)で照
射される。
As shown in FIG. 1, a laser light source 1 for generating an ultrasonic wave as a first laser light source is modulated so as to generate an ultrasonic wave on a material 4 to be inspected. The laser beam EL is applied to a predetermined position on the surface of the inspection target material 4 in a predetermined beam shape (predetermined conditions) via mirrors 2a and 2b and a lens 3 constituting the first optical unit.

【0068】また、第2のレーザ光源としての超音波検
出用のレーザ光源5は、被検査材4を伝播した超音波を
観測するための計測用レーザビームを発し、この発振し
たレーザ光MLは、1/2波長板6aで偏光面が制御さ
れた後、偏光ビームスプリッタ17および偏光ビームス
プリッタ(第1の光分岐手段)7、レンズ8を介して被
検査材4上の計測点に照射される。すなわち、レーザ光
源5から発振したレーザ光MLは、1/2波長板6aで
偏光面が制御された後、その一部を偏光ビームスプリッ
タ17で予め分岐し、被検査材4を介さずに参照光RL
として偏光ビームスプリッタ18を経てファブリ・ペロ
ー共振器10に入射させる。一方、被検査材4からの反
射光(以下、計測光ともいう)PLは、レンズ8,偏光
ビームスプリッタ7,ミラー9,1/2波長板6bおよ
び偏光ビームスプリッタ18を介してファブリ・ペロー
共振器10に入射する。ここで、1/2波長板6a,偏
光ビームスプリッタ17および7,レンズ8,ミラー
9,1/2波長板6bおよび偏光ビームスプリッタ18
により第2の光学手段が構成される。
A laser light source 5 for detecting an ultrasonic wave as a second laser light source emits a measuring laser beam for observing the ultrasonic wave transmitted through the material 4 to be inspected. After the polarization plane is controlled by the 1 / wavelength plate 6 a, the light is radiated to a measurement point on the inspection target material 4 via the polarization beam splitter 17, the polarization beam splitter (first light splitting means) 7, and the lens 8. You. That is, the laser light ML oscillated from the laser light source 5 is controlled in its polarization plane by the half-wave plate 6 a, and a part thereof is branched in advance by the polarization beam splitter 17, and is referred to without passing through the inspection target material 4. Light RL
And then enter the Fabry-Perot resonator 10 via the polarizing beam splitter 18. On the other hand, the reflected light (hereinafter, also referred to as measurement light) PL from the inspection target material 4 passes through the lens 8, the polarizing beam splitter 7, the mirror 9, the half-wave plate 6b, and the polarizing beam splitter 18 to generate Fabry-Perot resonance. Incident on the vessel 10. Here, the half-wave plate 6a, the polarization beam splitters 17 and 7, the lens 8, the mirror 9, the half-wave plate 6b, and the polarization beam splitter 18
Constitutes a second optical unit.

【0069】上記ファブリ・ペロー共振器10を透過し
た参照光RLは、被検査材4からの反射光PLとをレン
ズ11を経て第2の光分岐手段としての偏光ビームスプ
リッタ19で分離された後、別の光検出手段としての光
検出器20で検出される。
The reference light RL transmitted through the Fabry-Perot resonator 10 is separated from the reflected light PL from the test object 4 via a lens 11 by a polarization beam splitter 19 as a second light splitting means. , Are detected by a photodetector 20 as another light detecting means.

【0070】ここで、上記参照光RLは、光路上でいか
なる周波数シフトも受けないので、本来ならば光検出器
20の出力信号レベルは常に一定となるべきである。仮
に、光検出器20の信号レベルが変化するのであれば、
それは共振器長rが何らかの理由によって変化している
ことを意味するので、光検出器20の出力信号レベルを
共振器長制御手段としての制御器15を経由してミラー
10bを駆動するピエゾ素子などの駆動機構16に入力
させ、光検出器20の出力信号レベルが一定となるよう
に駆動機構16によりミラー10bを駆動させることに
より、共振器長rを常に最適値になるように制御してい
る。
Here, since the reference light RL does not undergo any frequency shift on the optical path, the output signal level of the photodetector 20 should normally be always constant. If the signal level of the photodetector 20 changes,
Since it means that the resonator length r is changed for some reason, the output signal level of the photodetector 20 is controlled by a mirror 15b via a controller 15 as a resonator length control means. And the mirror 10b is driven by the drive mechanism 16 so that the output signal level of the photodetector 20 becomes constant, so that the resonator length r is always controlled to an optimum value. .

【0071】一方、被検査材4からファブリ・ペロー共
振器10を透過した反射光PLは、レンズ11を経て偏
光ビームスプリッタ19で分離され、光検出手段として
の光検出器12に導かれ、この光検出器12でファブリ
・ペロー共振器10の透過強度が電気信号に変換され、
この電気信号が信号処理装置13で増幅、フィルタリン
グされた後、表示装置14にて表示・記録される。
On the other hand, the reflected light PL transmitted from the material to be inspected 4 through the Fabry-Perot resonator 10 is split by the polarization beam splitter 19 through the lens 11 and guided to the light detector 12 as light detecting means. The photodetector 12 converts the transmission intensity of the Fabry-Perot resonator 10 into an electric signal,
After the electric signal is amplified and filtered by the signal processing device 13, it is displayed and recorded on the display device 14.

【0072】ところで、本実施形態では、光検出器12
の内部構成を変えるとともに、光検出器12に印加する
逆バイアス電圧を調整する感度調整手段31によって光
検出器12の動作を制御するようにしている。この光検
出器12としては、上述したように主にAPD、PIN
―PD、PMが用いられている。
In this embodiment, the photodetector 12
Is changed, and the operation of the photodetector 12 is controlled by the sensitivity adjusting means 31 for adjusting the reverse bias voltage applied to the photodetector 12. As described above, the photodetector 12 mainly includes an APD and a PIN.
-PD and PM are used.

【0073】光検出器12は、図2に示すように光検出
素子22に光が入射すると、光電変換効果によって光量
に比例した電流isigが発生し、この電流isig
電気的な負荷24により電気的に処理される。ここで、
直流電源23によって光検出素子22に逆バイアス電圧
を印加しておくと、印加した電圧に応じて光電変換
効率、すなわち光検出素子22の感度を向上させること
ができる。しかしながら、常に高バイアス電圧を印加し
続けた状態で比較的高強度の光を検出し続けると、発生
した電流isigによって光検出素子22が加熱され熱
雑音が著しく増加する上、電流値が過剰である場合には
素子が焼損する場合もある。
[0073] Light detector 12, when light enters the light detection element 22, as shown in FIG. 2, the current i sig proportional to the quantity by photoelectric conversion effect is generated, the current i sig is electrical load 24 Is processed electrically. here,
If you leave applying a reverse bias voltage V B to the light-detecting element 22 by the DC power source 23, it is possible to improve the photoelectric conversion efficiency, i.e., the sensitivity of the light detecting element 22 in response to the applied voltage. However, if light of relatively high intensity is continuously detected while a high bias voltage is continuously applied, the generated current isig heats the photodetector element 22, significantly increases thermal noise, and causes an excessive current value. In this case, the element may be burned out.

【0074】そこで、本実施形態では、光検出素子22
と直列にスイッチ26を接続した内部構成であり、この
スイッチ26の動作を感度調整手段31で制御するよう
にしている。すなわち、本実施形態では、レーザ光源1
の変調タイミングを基準として感度調整手段31により
所定の時間遅れと所定の時間幅で光検出器12の感度を
調整するようにしたものである。
Therefore, in the present embodiment, the light detecting element 22
The operation of the switch 26 is controlled by the sensitivity adjusting means 31. That is, in the present embodiment, the laser light source 1
The sensitivity adjusting means 31 adjusts the sensitivity of the photodetector 12 with a predetermined time delay and a predetermined time width based on the modulation timing.

【0075】この感度調整手段31の動作を図3を参照
しながら説明する。
The operation of the sensitivity adjusting means 31 will be described with reference to FIG.

【0076】今、使用するレーザ光源1の仕様をピーク
パワーI、パルス幅τ=10nsec、繰り返し周
波数50Hz(繰り返し周期τ=20msec)とす
る。ここで、観察すべき超音波の伝播現象の継続時間と
しては次のように概算することができる。例えば、被検
査材4が炭素鋼の場合、縦波,横波,表面波のうちで最
も音速の低い表面波であっても音速約2,900m/s
ecである。
The specifications of the laser light source 1 to be used are as follows: peak power I P , pulse width τ P = 10 nsec, and repetition frequency 50 Hz (repetition period τ R = 20 msec). Here, the duration of the ultrasonic wave propagation phenomenon to be observed can be roughly estimated as follows. For example, when the material to be inspected 4 is carbon steel, the sound velocity is about 2,900 m / s even if the surface wave has the lowest sound velocity among longitudinal waves, transverse waves, and surface waves.
ec.

【0077】そして、観察すべき範囲を距離1mとして
も、その伝播時間、つまり超音波の到達を観察すべき時
間τは約330μsecでしかない。すなわち、超音
波を検出するために計測系が高感度な状態に保たれてい
なければならないのは、20msecごとに1波送信さ
れる超音波に対し、高々約330μsecでよいことが
分かる。
Even if the range to be observed is a distance of 1 m, the propagation time, that is, the time τ M to observe the arrival of the ultrasonic wave, is only about 330 μsec. That is, it is understood that the measurement system needs to be kept in a highly sensitive state in order to detect the ultrasonic wave at most about 330 μsec for the ultrasonic wave transmitted every 20 msec.

【0078】したがって、レーザ光源1の発振タイミン
グを感度調整手段31にて検知し、その後適当な時間遅
れτをもってスイッチ26をONして光検出素子22
に最大感度が得られる逆バイアス電圧Vを印加し、観
察時間終了後には感度調整手段21が速やかにスイッチ
26をOFFするように動作させれば、超音波信号U
sigを観察すべきタイミングでは光検出器12の感度
が最大であり、しかも20msecのうち観察時間τ
以外の約19.7msecは電流isigがほとんど流
れていない状態に保持することができるので、光検出素
子22の温度上昇による熱雑音や焼損を免れることが可
能となる。
Therefore, the oscillation timing of the laser light source 1
Is detected by the sensitivity adjusting means 31, and then an appropriate time
ΤDTo turn on the switch 26 and turn on the light detecting element 22
Reverse bias voltage V at which maximum sensitivity is obtainedBAnd apply
After the observation time is over, the sensitivity adjustment means 21 switches quickly.
26 is turned off, the ultrasonic signal U
sigAt the timing to observe the sensitivity of the photodetector 12
Is the maximum, and the observation time τ within 20 msecM
About 19.7 msec other than the current isigAlmost flow
Can be kept in the undetected state.
Thermal noise and burnout caused by temperature rise of element 22 can be avoided
It works.

【0079】なお、時間遅れτは、レーザ光源1から
発振される非常に高強度なパルス光が計測系に混入する
のを防ぐために設けるものであり、パルス幅τ=10
nsecに比べて十分長く、しかも観察時間τ=33
0μsecと比べて十分短い時間、例えば1μsec程
度であればよい。あるいは計測系における波長フィルタ
リングが十分であれば0であっても構わない。
The time delay τ D is provided in order to prevent extremely high-intensity pulsed light oscillated from the laser light source 1 from entering the measurement system, and has a pulse width τ P = 10
nsec, and the observation time τ M = 33
It is sufficient if the time is sufficiently shorter than 0 μsec, for example, about 1 μsec. Alternatively, it may be 0 if the wavelength filtering in the measurement system is sufficient.

【0080】また、逆バイアス電圧Vの立上がりが回
路の時定数などで遅くなる場合には、図4(B)に示す
オン信号を(A)に示す光パルス信号に対して先行時間
τだけ先行して発生させるようにすればよい。
[0080] Further, when the rise of the reverse bias voltage V B is delayed like the time constant of the circuit, the anticipation time tau F with respect to the optical pulse signal shown in an ON signal shown in FIG. 4 (B) (A) It may be generated only in advance.

【0081】このように本実施形態によれば、レーザ光
源1の変調タイミングを基準として感度調整手段31に
より所定の時間遅れと所定の時間幅で光検出器12の感
度を調整するようにしたので、微弱な光強度信号を高感
度で検出することができ、かつその中に含まれる微小な
周波数シフトをノイズレベル以上の大きさで観測するこ
とができる。
As described above, according to the present embodiment, the sensitivity of the photodetector 12 is adjusted by the sensitivity adjusting means 31 with a predetermined time delay and a predetermined time width based on the modulation timing of the laser light source 1. , A weak light intensity signal can be detected with high sensitivity, and a minute frequency shift contained therein can be observed with a magnitude equal to or higher than the noise level.

【0082】[第1実施形態の変形例]図5は本発明に
係るレーザ超音波装置の第1実施形態の変形例を示すブ
ロック構成図である。なお、前記第1実施形態と同一ま
たは対応する部分には同一の符号を付して説明する。以
下の各実施形態および変形例も同様である。
[Modification of First Embodiment] FIG. 5 is a block diagram showing a modification of the first embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention. The same or corresponding parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. The same applies to the following embodiments and modified examples.

【0083】この変形例は、前記第1実施形態を図38
に示す簡易型のレーザ超音波装置に適用したものであ
り、感度調整手段31および光検出器12の構成および
動作は前記第1実施形態と同様であるが、光検出器12
の出力信号はファブリ・ペロー共振器10の制御にも用
いられるため、前記第1実施形態において330μse
cだけ感度が変化する効果が制御に影響しないように、
制御器15あるいは駆動機構16の時定数をそれよりも
十分遅く設定する必要がある。したがって、この変形例
でも前記第1実施形態と同様の効果が得られる。
This modification is different from the first embodiment in FIG.
The configuration and operation of the sensitivity adjusting means 31 and the photodetector 12 are the same as those of the first embodiment, but the photodetector 12
Is also used for controlling the Fabry-Perot resonator 10, so that the output signal of
so that the effect of changing the sensitivity by c does not affect the control,
It is necessary to set the time constant of the controller 15 or the drive mechanism 16 sufficiently later. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained in this modified example.

【0084】なお、この変形例の装置構成とほぼ同等の
効果を有するより簡単な構成としては、感度調整手段と
して光検出器12の直前の光路上に光路を開閉するため
のシャッターを設ける構成も考えられる。このシャッタ
ーとしては、不透明な物質を動作させて機械的に光路を
遮断するものの他、液晶シャッターなども考えられる。
但し、これらの要素は動作時間が比較的遅いため、感度
調整手段の動作時間が比較的遅い場合には実現可能であ
るが、上記のようにμsecオーダーで光検出器12の
検出感度を制御する時には不向きである。
As a simpler configuration having substantially the same effect as the device configuration of this modification, a configuration in which a shutter for opening and closing the optical path is provided on the optical path immediately before the photodetector 12 as sensitivity adjusting means is also available. Conceivable. As this shutter, a liquid crystal shutter or the like can be considered in addition to a shutter that operates an opaque substance to mechanically block an optical path.
However, these elements can be realized when the operation time of the sensitivity adjusting means is relatively slow because the operation time is relatively slow. However, the detection sensitivity of the photodetector 12 is controlled on the order of μsec as described above. Sometimes unsuitable.

【0085】[第2実施形態]図6は本発明に係るレー
ザ超音波装置の第2実施形態を示すブロック構成図であ
る。
[Second Embodiment] FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0086】図6に示すように、本実施形態では、レー
ザ光ELによって励起された超音波を、レーザ光RLを
用いて安定に制御したファブリ・ペロー共振器10に、
被検査材4上の計測点からの反射光である計測光PLを
入射することによって計測する動作は、前記第1実施形
態と同様である。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the ultrasonic wave excited by the laser beam EL is applied to the Fabry-Perot resonator 10 which is stably controlled by using the laser beam RL.
The operation of measuring by inputting the measurement light PL that is the reflected light from the measurement point on the inspection target material 4 is the same as in the first embodiment.

【0087】本実施形態では、光検出器12の出力信号
の特徴量から光量調整手段37を用いて、例えば計測光
PLの光路上に1/2波長板6bを設置し、この1/2
波長板6bを回転させてファブリ・ペロー共振器10に
入射する光量を最適値になるように制御している。
In this embodiment, for example, the half-wave plate 6b is installed on the optical path of the measurement light PL by using the light amount adjusting means 37 based on the characteristic amount of the output signal of the photodetector 12, and
The wavelength plate 6b is rotated so that the amount of light incident on the Fabry-Perot resonator 10 is controlled to an optimum value.

【0088】図1および図2に基づいて上記で説明した
ように、通常のレーザ超音波装置の光検出器12におい
ては、原理的には入射光量が大きいほど高感度に超音波
信号が検出可能であるが、検出装置の制約から、ある一
定値以上の光量が入射すると光検出素子22の感度が低
下して、全体の検出感度は低下すると推定される。
As described above with reference to FIGS. 1 and 2, in the photodetector 12 of the ordinary laser ultrasonic device, in principle, the larger the amount of incident light, the more sensitive the ultrasonic signal can be detected. However, due to the limitations of the detection device, it is estimated that the sensitivity of the light detection element 22 decreases when the amount of light equal to or more than a certain value enters, and the overall detection sensitivity decreases.

【0089】したがって、図7に模式的に示すように中
間領域に最適な入射光量Iが存在すると考えられる。
したがって、光検出器12を用いる場合においては、予
めファブリ・ペロー共振器10に入射する光量を光検出
器12にてIの光量が得られるように調整しておくの
が感度上得策である。
[0089] Therefore, it is believed that optimal incident light intensity I C is present in the intermediate region as schematically shown in FIG.
Therefore, in the case of using the optical detector 12 is a sensitivity on expedient to leave adjusted to the light amount of the I C is obtained an amount of light incident on the advance Fabry-Perot resonator 10 by the optical detector 12 .

【0090】しかしながら、運転中プラントの構造材料
などの表面は、様々な反射率、反射指向性を有するため
常に一定の反射光量を保持するのは不可能である。そこ
で、レーザ光源5からは、予め想定される反射特性下に
おいてやや過剰な反射光量が得られる程度のレーザ光M
Lを発振しておき、光検出器12の出力信号レベルか
ら、I=Iとなるように光量調整手段37を用いて
1/2波長板6bを回転させて偏光ビームスプリッタ1
8を透過する計測光PL、すなわちファブリ・ペロー共
振器10に入射する光量を調整すれば、通常の光検出器
12を用いた場合でも、常に最適な検出感度で超音波信
号を検出することが可能となる。
However, since the surface of the structural material of the plant during operation has various reflectances and reflection directivities, it is impossible to always maintain a constant amount of reflected light. Therefore, the laser light M from the laser light source 5 is such that a slightly excessive amount of reflected light can be obtained under the reflection characteristics assumed in advance.
L is oscillated, and from the output signal level of the photodetector 12, the 光 量 wavelength plate 6b is rotated using the light amount adjusting means 37 so that I 0 = I C, and the polarization beam splitter 1
By adjusting the amount of measurement light PL that passes through the light source 8, that is, the amount of light incident on the Fabry-Perot resonator 10, the ultrasonic signal can always be detected with the optimum detection sensitivity even when the ordinary photodetector 12 is used. It becomes possible.

【0091】但し、この場合、共振器長の変化による光
量変化に光量調整手段37が追従しないよう、この光量
調整手段37は制御器15および駆動機構16よりも十
分遅く、かつ被検査材4上における計測点の変化よりも
早い時定数に設定しておく必要がある。
However, in this case, the light quantity adjusting means 37 is sufficiently slower than the controller 15 and the driving mechanism 16 and is placed on the material 4 to be inspected so that the light quantity adjusting means 37 does not follow the light quantity change due to the change in the resonator length. It is necessary to set a time constant earlier than the change of the measurement point in.

【0092】また、光検出器12の出力信号の特徴量と
しては、信号のDCレベルでもよいし、あるいは超音波
信号(AC成分)の最大振幅値でもよい。さらに、波長
板でなく、計測光PLの光路上に光減衰器を設置して、
この光減衰器を調整しても同様の効果が得られる。
The characteristic amount of the output signal of the photodetector 12 may be the DC level of the signal or the maximum amplitude value of the ultrasonic signal (AC component). Furthermore, an optical attenuator is installed on the optical path of the measurement light PL instead of the wave plate,
The same effect can be obtained by adjusting the optical attenuator.

【0093】このように本実施形態によれば、光検出器
12の出力信号レベルからファブリ・ペロー共振器10
への入射光量を調整するため、光量調整手段37を用い
て回転させる1/2波長板6bをレーザ光源5からの計
測光PLの光路上に配置したことにより、前記第1実施
形態と同様に、微弱な光強度信号を高感度で検出するこ
とができ、かつその中に含まれる微小な周波数シフトを
ノイズレベル以上の大きさで観測することができる。
As described above, according to the present embodiment, the Fabry-Perot resonator 10 is determined based on the output signal level of the photodetector 12.
The half-wave plate 6b rotated by using the light-amount adjusting means 37 is arranged on the optical path of the measurement light PL from the laser light source 5 in order to adjust the amount of light incident on the laser light source. , A weak light intensity signal can be detected with high sensitivity, and a minute frequency shift contained therein can be observed with a magnitude equal to or higher than the noise level.

【0094】[第2実施形態の変形例]図8は本発明に
係るレーザ超音波装置の第2実施形態の変形例を示すブ
ロック構成図である。
[Modification of Second Embodiment] FIG. 8 is a block diagram showing a modification of the second embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0095】この変形例は、前記第2実施形態を図38
に示す簡易型のレーザ超音波装置に適用したものであ
り、図8に示すように光量調整手段37によって計測光
PL上に設置された光減衰器38を駆動するように構成
されており、その他の作用および効果は前記第2実施形
態と同様である。
This modification is different from the second embodiment in that FIG.
And is configured to drive an optical attenuator 38 installed on the measurement light PL by a light amount adjusting means 37 as shown in FIG. Are the same as those of the second embodiment.

【0096】また、レーザ光源5の発振出力が制御可能
である場合には、光検出器12の出力信号レベルに基づ
いてレーザ光源5の発振出力を制御しても同じ効果が得
られ、波長板の駆動機構や光減衰器などが不要となり、
構造の簡素化が図れる。但し、この場合、参照光RLの
光量もそれに応じて変化するため、ファブリ・ペロー共
振器10の制御には注意を要する。
When the oscillation output of the laser light source 5 can be controlled, the same effect can be obtained even if the oscillation output of the laser light source 5 is controlled based on the output signal level of the photodetector 12. No drive mechanism or optical attenuator is required,
The structure can be simplified. However, in this case, since the light amount of the reference light RL changes accordingly, care must be taken in controlling the Fabry-Perot resonator 10.

【0097】[第3実施形態]図9は本発明に係るレー
ザ超音波装置の第3実施形態を示すブロック構成図であ
る。
[Third Embodiment] FIG. 9 is a block diagram showing a third embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0098】図9に示すように、本実施形態でも、レー
ザ光ELによって励起された超音波を、被検査材4上の
計測点からの反射光である計測光PLをファブリ・ペロ
ー共振器10に入射することによって計測する基本的な
動作は、前記第1実施形態と同様である。
As shown in FIG. 9, also in the present embodiment, the ultrasonic wave excited by the laser beam EL is used to convert the measurement light PL, which is the reflected light from the measurement point on the test object 4, to the Fabry-Perot resonator 10. The basic operation of measuring by entering the light beam is the same as in the first embodiment.

【0099】本実施形態は、第1の光分岐手段としての
偏光ビームスプリッタ17にて分岐した参照光RLの周
波数を発振器39で駆動する光変調手段としての光変調
器40を用いてシフトさせ、計測光PLと周波数(すな
わち波長)が若干異なるレーザ光を用いてファブリ・ペ
ロー共振器10の制御を行うものである。
In the present embodiment, the frequency of the reference light RL branched by the polarization beam splitter 17 as the first light branching means is shifted by using the light modulator 40 as the light modulation means driven by the oscillator 39, The Fabry-Perot resonator 10 is controlled using laser light having a frequency (that is, a wavelength) slightly different from the measurement light PL.

【0100】ファブリ・ペロー共振器10を用いて対象
の振動、すなわち光のドップラーシフト成分を最大感度
で検出するためには、図35および図36で説明した通
り共振器は透過光量曲線の変曲点、すなわち図中A点に
制御する必要がある。
In order to detect the vibration of an object, that is, the Doppler shift component of light, with the maximum sensitivity using the Fabry-Perot resonator 10, the resonator must have an inflection of the transmitted light amount curve as described with reference to FIGS. It is necessary to control the point, that is, the point A in the figure.

【0101】しかし、運転中プラントの構造材料などを
被検査材とする場合、対象表面からの反射光PLの光量
はその表面状態に依存し、透過光量曲線のピークは変化
する。したがって、単調増加する信号変化の中でA点を
探すのは困難であり、多くの場合に想定される一定レベ
ルで制御せざるを得ない。
However, when the inspection material is a structural material of the plant during operation, the amount of the reflected light PL from the target surface depends on the surface state, and the peak of the transmitted light curve changes. Therefore, it is difficult to find the point A in the monotonically increasing signal change, and the control must be performed at a constant level assumed in many cases.

【0102】そこで、本実施形態では、光変調器30を
用いて図10に示すようにバンド幅fの半分だけ参照
光RLの周波数を予めシフトさせておき、そのピーク
(図中B点)で制御を行えば、より簡単に最大感度点で
ファブリ・ペロー共振器10を制御することが可能とな
る。
[0102] Therefore, in the present embodiment, by using the optical modulator 30 leave half the frequency of only the reference beam RL bandwidth f B are previously shifted as shown in FIG. 10, the peak (in the drawing point B) , The Fabry-Perot resonator 10 can be more easily controlled at the point of maximum sensitivity.

【0103】このように本実施形態によれば、偏光ビー
ムスプリッタ17にて分岐した参照光RLの周波数を発
振器39で駆動する光変調器40を用いてシフトさせる
ことにより、前記第1実施形態と同様の効果が得られ
る。
As described above, according to the present embodiment, the frequency of the reference light RL branched by the polarization beam splitter 17 is shifted by using the optical modulator 40 driven by the oscillator 39, whereby the first embodiment differs from the first embodiment. Similar effects can be obtained.

【0104】[第4実施形態]図11は本発明に係るレ
ーザ超音波装置の第4実施形態を示すブロック構成図で
ある。
[Fourth Embodiment] FIG. 11 is a block diagram showing a fourth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0105】図11に示すように、本実施形態でも、レ
ーザ光ELによって励起された超音波を、被検査材4上
の計測点からの反射光である計測光PLをファブリ・ペ
ロー共振器10に入射することによって計測する基本的
な動作は、前記第1実施形態と同様である。
As shown in FIG. 11, also in this embodiment, the ultrasonic wave excited by the laser beam EL is used to convert the measurement light PL, which is the reflected light from the measurement point on the material 4 to be inspected, into the Fabry-Perot resonator 10. The basic operation of measuring by entering the light beam is the same as in the first embodiment.

【0106】本実施形態は、ファブリ・ペロー共振器1
0を構成するミラー10a,10b間に回転ステージ4
1上に設置されたレーザビーム透過部材である透過板4
2を配置し、回転ステージ41を参照光RLの信号レベ
ルを検出した光検出器20の出力信号に基づいて共振器
制御手段としての制御器15によって駆動するようにし
たものである。
In the present embodiment, the Fabry-Perot resonator 1 is used.
Rotation stage 4 between mirrors 10a, 10b
Transmission plate 4 which is a laser beam transmission member installed on 1
2 is arranged, and the rotary stage 41 is driven by the controller 15 as resonator control means based on the output signal of the photodetector 20 that has detected the signal level of the reference light RL.

【0107】ところで、図37に示すように通常のレー
ザ超音波装置では、共振器長rの調整は、ファブリ・ペ
ロー共振器10を構成するミラー10a,10bの片方
(図37ではミラー10b)にピエゾ素子などの駆動機
構16を設置し、この駆動機構16によりミラー10b
を光軸と平行に微動することで、共振器長rが適当なn
λのピークにおけるA点になるよう調整するものであ
る。しかし、上記ピエゾ素子では、比較的重量物である
光学ミラーを高速に動作することは不可能であるという
問題がある。
As shown in FIG. 37, in the ordinary laser ultrasonic device, the adjustment of the resonator length r is performed by using one of the mirrors 10a and 10b (the mirror 10b in FIG. 37) constituting the Fabry-Perot resonator 10. A driving mechanism 16 such as a piezo element is installed, and the driving mechanism 16
Is finely moved in parallel with the optical axis so that the resonator length r is n
It is adjusted so as to be point A at the peak of λ. However, the piezo element has a problem that it is impossible to operate a relatively heavy optical mirror at high speed.

【0108】そこで、本実施形態のレーザ超音波装置で
は、共振器長rの制御をピエゾ素子等による直線駆動で
はなく、回転ステージ41による回転駆動に置き換えた
ものである。この回転ステージ41による共振器長の制
御手段を図12を参照して説明する。
Therefore, in the laser ultrasonic apparatus of the present embodiment, the control of the resonator length r is replaced by a rotary drive by the rotary stage 41 instead of a linear drive by a piezo element or the like. The means for controlling the resonator length by the rotary stage 41 will be described with reference to FIG.

【0109】図12(A)に示すのように、ファブリ・
ペロー共振器10中の光路Lorgに対して、厚さd、
屈折率nの透過板42が垂直に挿入されている場合に
は、光路長の変化はなく、共振器長はミラー10aと1
0bとの間隔で決まる距離となる。ここで、図12
(B)に示すように回転ステージ31を用いて透過板4
2を角度θだけ回転させると、周辺媒質(例えば空気
など)の屈折率nと透過板42の屈折率nとの差異
により光は屈折し、光路はlorgのようになる。この
時、光路lvarと光路lorgでは、長さ
As shown in FIG.
For the optical path L org in the Perot resonator 10, the thickness d,
When the transmitting plate 42 of refractive index n 2 is inserted vertically, the change in optical path length is not, cavity length and the mirror 10a 1
0b. Here, FIG.
As shown in (B), the transmission plate 4 is
Rotation 2 by the angle theta 1, the light is refracted by the difference between the refractive index n 1 of the peripheral medium (e.g., air, etc.) and the refractive index n 2 of the transparent plate 42, the optical path is as l org. At this time, in the optical path l var and the optical path lorg, the length is

【数1】 但し、(Equation 1) However,

【数2】 だけの光路長差が生じる。このようにすれば、回転ステ
ージ41の回転動作によって比較的容易に光路長を制御
することが可能である上、透過板42の厚さdを適切に
選択すれば、高速な光路長調整が可能となる。
(Equation 2) Only the optical path length difference occurs. In this way, the optical path length can be controlled relatively easily by the rotating operation of the rotary stage 41, and the optical path length can be adjusted at high speed by appropriately selecting the thickness d of the transmission plate 42. Becomes

【0110】このように本実施形態によれば、ファブリ
・ペロー共振器10を構成するミラー10a,10b間
に共振長調整手段である透過板42を配置し、この透過
板42を回転させる回転ステージ41を共振器制御手段
である制御器15によって駆動制御することにより、フ
ァブリ・ペロー共振器10の制御を波長より十分短いオ
ーダーで駆動制御することが可能となり、高速な周辺外
乱にも追従制御することができる。
As described above, according to the present embodiment, the transmission plate 42 as the resonance length adjusting means is disposed between the mirrors 10a and 10b constituting the Fabry-Perot resonator 10, and the rotary stage for rotating the transmission plate 42 is provided. The drive control of the Fabry-Perot resonator 10 can be performed in an order sufficiently shorter than the wavelength by controlling the drive of the controller 41 as the resonator control means. be able to.

【0111】[第4実施形態の変形例]図13は本発明
に係るレーザ超音波装置の第4実施形態の変形例を示す
ブロック構成図である。
[Modification of Fourth Embodiment] FIG. 13 is a block diagram showing a modification of the fourth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0112】この変形例は、前記第4実施形態を図38
に示す簡易型のレーザ超音波装置に適用したものであ
り、光検出器12の出力信号をファブリ・ペロー共振器
10の制御にも用いられる以外の作用および効果は前記
第4実施形態と同様である。
This modification is different from the fourth embodiment in FIG.
The operation and effect of the fourth embodiment are the same as those of the fourth embodiment except that the output signal of the photodetector 12 is also used to control the Fabry-Perot resonator 10. is there.

【0113】[第5実施形態]図14は本発明に係るレ
ーザ超音波装置の第5実施形態を示すブロック構成図で
ある。
[Fifth Embodiment] FIG. 14 is a block diagram showing a fifth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0114】図14に示すように、本実施形態でも、レ
ーザ光ELによって励起された超音波を、被検査材4上
の計測点からの反射光である計測光PLをファブリ・ペ
ロー共振器10に入射することによって計測する基本的
な動作は、前記第1実施形態と同様である。
As shown in FIG. 14, also in the present embodiment, the ultrasonic wave excited by the laser light EL is used to convert the measurement light PL, which is the reflected light from the measurement point on the test object 4, to the Fabry-Perot resonator 10. The basic operation of measuring by entering the light beam is the same as in the first embodiment.

【0115】本実施形態では、ファブリ・ペロー共振器
10が圧力制御可能な密閉容器44で覆われていること
にある。
In this embodiment, the Fabry-Perot resonator 10 is covered with a pressure-controlled hermetic container 44.

【0116】ところで、図37に示すように通常のレー
ザ超音波装置では、周辺温度変化などによる共振器長r
の変化をファブリ・ペロー共振器10を構成するミラー
10a,10bの片方(図では10b)にピエゾ素子な
どの駆動手段16を設置し、この駆動手段16によりミ
ラー10bを光軸と平行に、変化を相殺する距離だけ微
動することで補償していた。しかしながら、補償すべき
偏差量はもともと小さいことが望まれる。
By the way, as shown in FIG. 37, in the ordinary laser ultrasonic device, the resonator length r
The driving means 16 such as a piezo element is installed on one of the mirrors 10a and 10b (10b in the figure) constituting the Fabry-Perot resonator 10, and the driving means 16 moves the mirror 10b in parallel with the optical axis. Was compensated for by fine movement by the distance to cancel out. However, it is originally desired that the deviation to be compensated is small.

【0117】そこで、本実施形態のレーザ超音波装置で
は、ファブリ・ペロー共振器10を密閉手段としての密
閉容器44で完全に密閉し、しかも密閉容器44内を図
示しない圧力調整手段にてほぼ真空状態に圧力制御する
ことにより、熱的・圧力的に変化の少ない雰囲気を作り
出すことで、もともとの偏差量を小さく抑制するように
している。
Therefore, in the laser ultrasonic apparatus according to the present embodiment, the Fabry-Perot resonator 10 is completely sealed by a sealed container 44 as sealing means, and the inside of the sealed container 44 is substantially evacuated by pressure adjusting means (not shown). By controlling the pressure to the state, an atmosphere with little change in thermal and pressure is created, so that the original deviation amount is suppressed to a small value.

【0118】また、ファブリ・ペロー共振器10を構成
する2枚のミラー10a,10bの反射率もファブリ・
ペロー共振器10の透過性能に大きく影響するため、密
閉容器44で外界と遮断することで、ダストの付着や異
物による反射面の損傷を防ぎ、反射率の設計値からの変
化を小さくすることが可能となる。
The reflectance of the two mirrors 10a and 10b constituting the Fabry-Perot resonator 10 is
Since the transmission performance of the Perot resonator 10 is greatly affected, it is possible to prevent the reflection surface from being damaged due to dust adhesion or foreign matter by blocking the air from the outside with the closed container 44, and to reduce the change of the reflectance from the design value. It becomes possible.

【0119】このように本実施形態によれば、ファブリ
・ペロー共振器10を密閉容器44で完全に密閉し、し
かも密閉容器44内を図示しない圧力調整手段にてほぼ
真空状態に圧力制御することにより、ファブリ・ペロー
共振器10の制御を波長より十分短いオーダーで駆動制
御することが可能となり、高速な周辺外乱にも追従制御
することができる。
As described above, according to the present embodiment, the Fabry-Perot resonator 10 is completely sealed by the closed container 44, and the pressure inside the closed container 44 is controlled to a substantially vacuum state by pressure adjusting means (not shown). Accordingly, the drive of the Fabry-Perot resonator 10 can be controlled in an order sufficiently shorter than the wavelength, and the control can be performed to follow a high-speed peripheral disturbance.

【0120】[第6実施形態]図15は本発明に係るレ
ーザ超音波装置の第6実施形態を示すブロック構成図で
ある。
[Sixth Embodiment] FIG. 15 is a block diagram showing a sixth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0121】図15に示すように、本実施形態でも、レ
ーザ光ELによって励起された超音波を、被検査材4上
の計測点からの反射光である計測光PLをファブリ・ペ
ロー共振器10に入射することによって計測する基本的
な動作は、前記第1実施形態と同様である。
As shown in FIG. 15, also in this embodiment, the ultrasonic wave excited by the laser beam EL is used to convert the measurement light PL, which is the reflected light from the measurement point on the test object 4, to the Fabry-Perot resonator 10. The basic operation of measuring by entering the light beam is the same as in the first embodiment.

【0122】本実施形態では、ファブリ・ペロー共振器
が2枚の対向するミラーから構成されるのではなく、光
軸方向に対向する面を焦点とする共焦点形状でかつ対向
する面に所定の反射率を有する反射面を有し、熱的に安
定であり、しかも計測光PLに対して透明と考え得るレ
ーザビーム透過部材で構成されるファブリ・ペロー共振
器10Aを設けたものである。
In the present embodiment, the Fabry-Perot resonator is not composed of two opposing mirrors, but has a confocal shape with the opposing surface as the focal point in the optical axis direction and a predetermined surface. It is provided with a Fabry-Perot resonator 10A having a reflecting surface having a reflectance, being thermally stable, and including a laser beam transmitting member that can be considered transparent to the measurement light PL.

【0123】ところで、図37に示すように通常のレー
ザ超音波装置では、周辺温度変化などによる共振器長r
の変化をファブリ・ペロー共振器10を構成するミラー
10a,10bの片方(図では10b)にピエゾ素子な
どの駆動手段16を設置し、この駆動手段16によりミ
ラー10bを光軸と平行に、変化を相殺する距離だけ微
動することで補償していた。しかしながら、補償すべき
偏差量はもともと小さいことが望まれる。
By the way, as shown in FIG. 37, in the ordinary laser ultrasonic device, the resonator length r
The driving means 16 such as a piezo element is installed on one of the mirrors 10a and 10b (10b in the figure) constituting the Fabry-Perot resonator 10, and the driving means 16 moves the mirror 10b in parallel with the optical axis. Was compensated for by fine movement by the distance to cancel out. However, it is originally desired that the deviation to be compensated is small.

【0124】そこで、本実施形態のレーザ超音波装置で
は、ファブリ・ペロー共振器10Aにバルク材、例えば
石英ガラスの周辺に反射膜を成膜したものなどを用いる
ことにより、熱的・圧力的な変化の少ないファブリ・ペ
ロー共振器を作り出すことで、もともとの偏差量を小さ
く抑制するものである。
Therefore, in the laser ultrasonic apparatus according to the present embodiment, by using a bulk material, for example, a reflection film formed on the periphery of quartz glass, etc., in the Fabry-Perot resonator 10A, thermal and pressure By creating a Fabry-Perot resonator with little change, the original deviation amount is suppressed to a small value.

【0125】また、ファブリ・ペロー共振器10を構成
する2枚のミラーの反射率もファブリ・ペロー共振器1
0の透過性能に大きく影響するが、本実施形態のファブ
リ・ペロー共振器10Aでは共振面は外界と遮断されて
いるので、ダストの付着や異物による反射面の損傷を防
ぎ、反射率の設計値からの変化を小さくすることが可能
となる。
The reflectances of the two mirrors constituting the Fabry-Perot resonator 10 are also different from those of the Fabry-Perot resonator 1.
0 greatly affects the transmission performance, but in the Fabry-Perot resonator 10A of the present embodiment, since the resonance surface is cut off from the outside, damage to the reflection surface due to dust adhesion or foreign matter is prevented, and the design value of the reflectance is reduced. Can be reduced.

【0126】この場合、機械振動などの外乱も受け難い
構成であるが、その他の要因による若干の影響による共
振長変化を補正するためには、ファブリ・ペロー共振器
10Aを駆動機構である回転ステージ45上に設置し、
この回転ステージ45を光検出器20の出力信号レベル
を一定に保持するように制御器15で制御して駆動させ
ればよい。つまり、制御器15は、ファブリ・ペロー共
振器10Aの光軸に対する傾きを調整するために回転ス
テージ45を制御する。
In this case, the structure is hardly affected by disturbance such as mechanical vibration. However, in order to correct a change in resonance length due to a slight influence of other factors, the Fabry-Perot resonator 10A is driven by a rotary stage as a driving mechanism. 45 on,
The rotary stage 45 may be controlled and driven by the controller 15 so as to keep the output signal level of the photodetector 20 constant. That is, the controller 15 controls the rotary stage 45 to adjust the inclination of the Fabry-Perot resonator 10A with respect to the optical axis.

【0127】このように本実施形態によれば、ファブリ
・ペロー共振器10Aを、共焦点形状でかつ対向する面
に所定の反射率を有する反射面を有し、熱的に安定であ
り、しかも計測光PLに対して透明と考え得る媒質で構
成したことにより、前記第4実施形態と同様の効果が得
られる。
As described above, according to the present embodiment, the Fabry-Perot resonator 10A has a confocal shape and a reflecting surface having a predetermined reflectance on the opposing surface, is thermally stable, and The same effect as in the fourth embodiment can be obtained by using a medium that can be considered transparent to the measurement light PL.

【0128】[第7実施形態]図16は本発明に係るレ
ーザ超音波装置の第7実施形態を示すブロック構成図で
ある。
[Seventh Embodiment] FIG. 16 is a block diagram showing a seventh embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0129】図16に示すように、本実施形態では、レ
ーザ光ELによって励起された超音波を、レーザ光RL
を用いて安定に制御したファブリ・ペロー共振器10
に、被検査材4上の計測点からの反射光である計測光P
Lを入射することによって計測する基本的な動作は、前
記第1実施形態と同様である。
As shown in FIG. 16, in the present embodiment, the ultrasonic wave excited by the laser beam EL is applied to the laser beam RL.
Fabry-Perot resonator 10 controlled stably by using
The measurement light P, which is the reflected light from the measurement point on the material 4 to be inspected,
The basic operation of measuring by making L incident is the same as in the first embodiment.

【0130】本実施形態では、レーザ光MLを発振する
第2のレーザ光源としてのレーザ光源45が波長可変レ
ーザ光源であり、参照光RLの信号レベルを検出した光
検出器20の出力信号に基づいて制御手段46によって
レーザ光源45の発振波長を制御するものである。
In the present embodiment, the laser light source 45 as the second laser light source that oscillates the laser light ML is a tunable laser light source, and is based on the output signal of the photodetector 20 that has detected the signal level of the reference light RL. The control unit 46 controls the oscillation wavelength of the laser light source 45.

【0131】ところで、図37に示すように通常のレー
ザ超音波装置では、機械的な振動や周辺温度変化による
共振器長rの変化を、ファブリ・ペロー共振器10を構
成するミラー10a,10bの片方(図では10b)に
ピエゾ素子などの駆動手段16を設置し、この駆動手段
16によりミラー10bを光軸と平行に、変化を相殺す
る距離だけ微動することで、共振器長rが一定値となる
ように調整するようにしている。しかし、ピエゾ素子な
どによる機械的な調整手段は、機器の耐久性や周辺環境
から混入するダストなどの噛み込みによって駆動が妨げ
られる恐れがあるという問題があった。
By the way, as shown in FIG. 37, in the ordinary laser ultrasonic device, a change in the resonator length r due to mechanical vibration or a change in the surrounding temperature is measured by the mirrors 10a and 10b constituting the Fabry-Perot resonator 10. Driving means 16 such as a piezo element is installed on one side (10b in the figure), and the mirror length of the mirror 10b is finely moved by the driving means 16 in parallel with the optical axis by a distance to cancel the change, so that the resonator length r is constant. It is adjusted so that it becomes. However, there is a problem that the mechanical adjustment means such as a piezo element may be prevented from being driven by the durability of the device or the bite of dust mixed from the surrounding environment.

【0132】そこで、本実施形態のレーザ超音波装置で
は、共振器長rの変化に計測用レーザ光MLの発振波長
を直接合わせ込むことにより、共振器の揺らぎを光学的
に補償するようにしている。
Therefore, in the laser ultrasonic apparatus of the present embodiment, the fluctuation of the resonator is optically compensated by directly adjusting the oscillation wavelength of the measuring laser beam ML to the change of the resonator length r. I have.

【0133】ファブリ・ペロー共振器10の共振器長を
走査した場合の透過光量特性を表した図35と、ファブ
リ・ペロー共振器10に入射する計測光の波長を走査し
た場合の透過光量特性を表した図36の曲線を比較すれ
ば明らかなように、共振器長rを機械的に調整するのと
入射光の波長(周波数)を調整するのとは等価な意味を
もつ。
FIG. 35 shows the amount of transmitted light when the resonator length of the Fabry-Perot resonator 10 is scanned, and FIG. 35 shows the amount of transmitted light when the wavelength of the measurement light incident on the Fabry-Perot resonator 10 is scanned. As is clear from the comparison of the curves shown in FIG. 36, mechanical adjustment of the resonator length r and adjustment of the wavelength (frequency) of the incident light have an equivalent meaning.

【0134】そこで、本実施形態では、参照光RLの透
過光量レベルを光検出器20でモニタし、そのレベル変
化を相殺するように制御手段46を用いて波長可変のレ
ーザ光源45の発振波長を変化させれば、ファブリ・ペ
ロー共振器10の共振器長を機械的に制御することな
く、超音波信号を計測することが可能となる。なお、波
長可変のレーザ光源45としては、波長可変レーザダイ
オードなどを使用することができる。
Therefore, in the present embodiment, the transmitted light level of the reference light RL is monitored by the photodetector 20, and the oscillation wavelength of the tunable laser light source 45 is controlled by the control means 46 so as to cancel the level change. If it is changed, it becomes possible to measure an ultrasonic signal without mechanically controlling the resonator length of the Fabry-Perot resonator 10. In addition, as the wavelength variable laser light source 45, a wavelength variable laser diode or the like can be used.

【0135】このように本実施形態によれば、レーザ光
源が波長可変のレーザ光源45であって、光検出器20
の出力信号レベルからレーザ光源45の発振波長を制御
手段46により制御することにより、前記第4実施形態
と同様の効果が得られる。
As described above, according to the present embodiment, the laser light source is the tunable laser light source 45 and the photodetector 20 is used.
By controlling the oscillation wavelength of the laser light source 45 from the output signal level of the laser light source 45 by the control means 46, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.

【0136】[第7実施形態の変形例]図17は本発明
に係るレーザ超音波装置の第7実施形態の変形例を示す
ブロック構成図である。
[Modification of Seventh Embodiment] FIG. 17 is a block diagram showing a modification of the seventh embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0137】この変形例は、前記第7実施形態を図38
に示す簡易型のレーザ超音波装置に適用したものであ
り、この変形例では、超音波信号の受信による高速な信
号レベル変化に波長制御が追従しないように制御手段4
6の時定数は、超音波信号の周波数および持続時間より
も十分遅く設定しておく必要がある。
This modification differs from the seventh embodiment in FIG.
In this modification, the control means 4 controls the wavelength control so that the wavelength control does not follow a high-speed signal level change due to the reception of the ultrasonic signal.
The time constant of 6 needs to be set sufficiently slower than the frequency and duration of the ultrasonic signal.

【0138】[第8実施形態]図18は本発明に係るレ
ーザ超音波装置の第8実施形態を示すブロック構成図で
ある。
[Eighth Embodiment] FIG. 18 is a block diagram showing an eighth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0139】図18に示すように、本実施形態では、上
記レーザ超音波装置の動作を制御手段46によって発振
波長が制御される波長可変のレーザ光源45ではなく、
レーザ光源5の発振光MLを発振器47で駆動される光
周波数シフタ(可変周波数シフタ)48で波長制御する
構成とすることも可能である。ここで、発振器47の発
振周波数は、参照光RLの透過光量レベルをモニタする
光検出器20の出力信号のレベル変化を相殺するように
制御手段49によって制御される。
As shown in FIG. 18, in the present embodiment, the operation of the laser ultrasonic apparatus is not controlled by the wavelength-variable laser light source 45 whose oscillation wavelength is controlled by the control means 46 but by the control means 46.
The wavelength of the oscillation light ML of the laser light source 5 may be controlled by an optical frequency shifter (variable frequency shifter) 48 driven by an oscillator 47. Here, the oscillation frequency of the oscillator 47 is controlled by the control unit 49 so as to cancel the level change of the output signal of the photodetector 20 that monitors the transmitted light level of the reference light RL.

【0140】このように本実施形態によれば、光検出器
20の出力信号レベルが一定となるようにレーザ光源5
の発振光の光路上に、その周波数をシフトするための光
周波数シフタ48を配置したことにより、前記第4実施
形態と同様の効果が得られる。
As described above, according to the present embodiment, the laser light source 5 is controlled so that the output signal level of the photodetector 20 becomes constant.
By arranging the optical frequency shifter 48 for shifting the frequency on the optical path of the oscillating light, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.

【0141】[第8実施形態の変形例]図19は本発明
に係るレーザ超音波装置の第8実施形態の変形例を示す
ブロック構成図である。
[Modification of Eighth Embodiment] FIG. 19 is a block diagram showing a modification of the eighth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0142】この変形例は、前記第8実施形態を図38
に示す簡易型のレーザ超音波装置に適用したものであ
り、この変形例では、超音波信号の受信による高速な信
号レベル変化に波長制御が追従しないように制御手段4
6の時定数は、超音波信号の周波数および持続時間より
も十分遅く設定しておく必要がある。
This modification is different from the eighth embodiment in FIG.
In this modification, the control means 4 controls the wavelength control so that the wavelength control does not follow a high-speed signal level change due to the reception of the ultrasonic signal.
The time constant of 6 needs to be set sufficiently slower than the frequency and duration of the ultrasonic signal.

【0143】[第9実施形態]図20は本発明に係るレ
ーザ超音波装置の第9実施形態を示すブロック構成図で
ある。
[Ninth Embodiment] FIG. 20 is a block diagram showing a ninth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0144】図20に示すように、本実施形態では、レ
ーザ光ELによって励起された超音波を、レーザ光RL
を用いて安定に制御したファブリ・ペロー共振器10
に、被検査材4上の計測点からの反射光である計測光P
Lを入射することによって計測する動作は、前記第1実
施形態と同様である。
As shown in FIG. 20, in this embodiment, the ultrasonic wave excited by the laser beam EL is applied to the laser beam RL.
Fabry-Perot resonator 10 controlled stably by using
The measurement light P, which is the reflected light from the measurement point on the material 4 to be inspected,
The operation of measuring by making L incident is the same as in the first embodiment.

【0145】本実施形態では、ファブリ・ペロー共振器
10の共振器長を、信号発振器50を用いてその片方の
ミラー10bに取り付けた駆動手段16によって強制的
にレーザ光MLの1波長以上の距離に亘って加振し、そ
の際に必ず通過する最大感度のタイミングに超音波信号
の計測を行うことにある。
In the present embodiment, the resonator length of the Fabry-Perot resonator 10 is forcibly set to a distance of at least one wavelength of the laser beam ML by the driving means 16 attached to one of the mirrors 10b using the signal oscillator 50. In this case, the ultrasonic signal is measured at the timing of the maximum sensitivity at which the vibration is always passed.

【0146】ところで、図37に示すように通常のレー
ザ超音波装置では、機械的な振動や周辺温度変化による
共振器長rの変化を、ファブリ・ペロー共振器10を構
成するミラー10a,10bの片方(図では10b)に
ピエゾ素子などの駆動手段16を設置し、この駆動手段
16によりミラー10bを光軸と平行に、変化を相殺す
る距離だけ微動させることにより、共振器長rが一定値
となるように調整するものである。しかし、この制御は
計測光PLの波長に比べても十分に短い長さの制御であ
り、外乱の状況によっては制御が安定せず、また一度動
作点から外れると、自動的に復帰することが難しいこと
などの問題がある。
By the way, as shown in FIG. 37, in the ordinary laser ultrasonic device, a change in the resonator length r due to a mechanical vibration or a change in ambient temperature is measured by the mirrors 10a and 10b constituting the Fabry-Perot resonator 10. A driving unit 16 such as a piezo element is installed on one side (10b in the figure), and the mirror 10b is finely moved by this driving unit 16 in parallel with the optical axis by a distance to offset the change, so that the resonator length r is constant. It is adjusted so that However, this control is a control having a length sufficiently shorter than the wavelength of the measurement light PL, and the control is not stabilized depending on a disturbance situation, and once it deviates from the operating point, it may automatically return. There are problems such as difficulties.

【0147】そこで、本実施形態のレーザ超音波装置で
は、共振器長rをピエゾ素子を用いて強制的に走査し、
この走査に伴って必ず通過する最大感度領域において超
音波送信用のパルスレーザ光の発振と超音波信号の検出
を行うことで、共振器長の微妙な制御をすることなく、
計測を行うことを可能にしたものである。
Therefore, in the laser ultrasonic apparatus of the present embodiment, the cavity length r is forcibly scanned by using a piezo element.
By performing oscillation of the pulse laser light for ultrasonic transmission and detection of the ultrasonic signal in the maximum sensitivity region that always passes along with this scanning, without fine control of the resonator length,
This makes it possible to perform measurement.

【0148】次に、本実施形態のレーザ超音波装置の動
作を図21を参照して説明する。
Next, the operation of the laser ultrasonic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0149】まず、信号発振器50からは、図21
(A)に示すような正弦波状等の信号V oscを発振さ
せ、これによってピエゾ素子などの駆動機構16を駆動
させる。この際、信号の周期はパルスレーザ光源1の最
大繰り返し周期および観察すべき超音波現象の持続時間
よりも十分長く設定することが必要である。
First, from the signal oscillator 50, FIG.
A signal V having a sinusoidal shape as shown in FIG. oscOscillated
To drive the driving mechanism 16 such as a piezo element.
Let it. At this time, the period of the signal is the maximum of the pulse laser light source 1.
Large repetition period and duration of ultrasonic phenomenon to be observed
It is necessary to set it sufficiently longer than this.

【0150】また、その振幅は駆動機構16がミラー1
0bを光軸に沿ってレーザ光MLの1波長に相当する距
離以上動作するのに必要な電圧とすべきである。ここで
は簡単のため、駆動機構16の動作範囲が1波長以上2
波長以下の場合を考える。この際、駆動機構16の応答
時間がVoscの周期よりも十分早ければ、共振器の間
隔rは図21(B)に示すようにVoscに追従して変
化する。この時、図35の説明から明らかなように、超
音波信号が存在しなければ光検出器12の出力信号i
noneは図21(C)に示すように共振器長rがnλ
となる時刻でピークを持ち、共振器の動作に従ってそれ
を繰り返す曲線となる。
The amplitude of the driving mechanism 16 is controlled by the mirror 1.
0b should be a voltage necessary for operating along the optical axis over a distance corresponding to one wavelength of the laser beam ML. Here, for simplicity, the operating range of the drive mechanism 16 is one wavelength or more and two
Consider the case of less than the wavelength. At this time, if the response time of the driving mechanism 16 is sufficiently earlier than the cycle of V osc , the interval r between the resonators changes following V osc as shown in FIG. At this time, as apparent from the description of FIG. 35, if there is no ultrasonic signal, the output signal i
none indicates that the resonator length r is nλ as shown in FIG.
The curve has a peak at the following time, and repeats it according to the operation of the resonator.

【0151】そこで、予め共振器が超音波信号Usig
を計測可能な状態となるタイミング、すなわち図のτ
の範囲となる発振電圧値を求めておき、その電圧値に至
る直前にパルスレーザ光源1を発振させるためのトリガ
ー信号Trgを信号発振器50からレーザ光源1に供給
すれば、必ず共振器が超音波信号Usigを計測可能な
状態となるタイミングで超音波信号を計測することが可
能となる。
Therefore, the ultrasonic signal U sig is previously set in the resonator.
At which measurement can be performed, that is, τ M in the figure.
If a oscillating voltage value within the range of (1) is obtained and a trigger signal Trg for oscillating the pulse laser light source 1 is supplied from the signal oscillator 50 to the laser light source 1 immediately before reaching the voltage value, the resonator always emits ultrasonic waves. An ultrasonic signal can be measured at a timing at which the signal U sig can be measured.

【0152】この場合、光検出器12の出力信号I
sigは図21(E)に示すように共振器長の走査によ
る直流成分に超音波信号Usigが重畳したような波形
となるが、Voscの周期が観察時間に比べて十分遅け
れば、その直流成分はほぼ無視し得るし、仮に直流成分
が無視できない場合には信号処理装置13で適切なハイ
パスフィルタを通すことで通常の信号を得ることが可能
となる。
In this case, the output signal I of the photodetector 12
sig is a waveform as ultrasonic signals U sig to a direct current component due to the scanning of the cavity length is superimposed as shown in FIG. 21 (E), is sufficiently slow as compared with the observation time period of V osc, the The DC component can be almost neglected. If the DC component cannot be neglected, a normal signal can be obtained by passing the DC component through an appropriate high-pass filter.

【0153】このように本実施形態によれば、レーザ光
源1がパルス発振光源であって、周期的な信号を発振す
るための信号発振器50と、この信号発振器50の出力
信号に応じてレーザ光源5の1波長以上の長さだけファ
ブリ・ペロー共振器10のミラー10bを光軸に平行に
直線的に動作させ、信号発振器50の出力信号に同期し
てレーザ光源1を発振させるようにしたことにより、フ
ァブリ・ペロー共振器10の制御を不要とし、連続的な
振動環境や温度変化がある環境において使用可能とな
る。
As described above, according to the present embodiment, the laser light source 1 is a pulse oscillation light source, and the signal oscillator 50 for oscillating a periodic signal, and the laser light source according to the output signal of the signal oscillator 50 5, the mirror 10b of the Fabry-Perot resonator 10 is operated linearly in parallel with the optical axis for at least one wavelength, and the laser light source 1 is oscillated in synchronization with the output signal of the signal oscillator 50. Thereby, the control of the Fabry-Perot resonator 10 is not required, and the device can be used in a continuous vibration environment or an environment having a temperature change.

【0154】[第10実施形態]図22は本発明に係る
レーザ超音波装置の第10実施形態を示すブロック構成
図である。
[Tenth Embodiment] FIG. 22 is a block diagram showing a tenth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0155】前記第9実施形態において、外乱などが著
しく激しい場合には、信号発振器の出力値Voscと共
振器長rの動作が一意に決まらない場合も有り得る。
In the ninth embodiment, when the disturbance is extremely severe, the operation of the output value V osc of the signal oscillator and the operation of the resonator length r may not be uniquely determined.

【0156】そこで、本実施形態のレーザ超音波装置
は、図22に示すようにレーザ超音波装置の基本構成は
図36に示した参照光RLを用いる構成と同じであり、
信号発振器51で駆動させた駆動機構16により共振器
長を強制的に走査するのは、前記第9実施形態の装置と
同様である。このようにすれば、光検出器20において
は常に図23(C)に示すような信号irefを検出す
ることができる。
Therefore, in the laser ultrasonic device of the present embodiment, as shown in FIG. 22, the basic configuration of the laser ultrasonic device is the same as the configuration using the reference light RL shown in FIG.
The forcible scanning of the resonator length by the driving mechanism 16 driven by the signal oscillator 51 is the same as that of the ninth embodiment. In this way, the photodetector 20 can always detect the signal i ref as shown in FIG.

【0157】そこで、信号発振器51の信号Vosc
適当なレベルではなく、信号ire の適当な値にトリ
ガーレベルを設定し、その信号を発振制御手段としての
信号発振器52でレーザ光源1に供給すれば、より確実
に共振器が超音波信号Usi を計測可能な状態となる
タイミングで超音波信号を計測することが可能となる。
[0157] Therefore, instead of the appropriate level of the signal V osc of the signal oscillator 51, and set the trigger level to a suitable value of the signal i re f, the laser light source 1 and the signal at the signal oscillator 52 as an oscillation control means be supplied, it is possible to measure an ultrasonic signal in a more reliable timing resonator is ready measure an ultrasonic signal U si g.

【0158】この場合、前記第9実施形態の構成では、
計測タイミングを設定するのが難しい信号Voscの下
り勾配での最適タイミングにも計測時間τを設定する
ことが可能となり、超音波の検出頻度を増加させること
も可能となる。この場合、光検出器12の出力信号i
sigは図23(E)に示すように共振器長の走査によ
る低周波数成分に超音波信号Usigが重畳したような
波形となるが、信号V scの周期が観察時間に比べて
十分遅ければ、その成分はほぼ無視し得るし、仮に無視
できない場合には信号処理装置13で適切なハイパスフ
ィルタに通すことで通常の信号を得ることが可能とな
る。さらに、信号isigを適切なゲインで増幅・減衰
させた信号irefで電気的に割算をすることで、この
影響だけでなく、例えば光源の出力揺らぎなどの影響も
相殺することができる。
In this case, in the configuration of the ninth embodiment,
Also it is possible to set the measurement time tau M optimal timing of the down slope of hard signal V osc to set measurement timing, it is also possible to increase the frequency of detection of ultrasound. In this case, the output signal i of the photodetector 12
sig is a waveform as ultrasonic signal U sig is superimposed on the low frequency components by scanning the resonator length as shown in FIG. 23 (E), the period of the signal V o sc is sufficiently slow as compared with the observation time For example, the component can be almost ignored, and if it cannot be ignored, a normal signal can be obtained by passing the component through an appropriate high-pass filter in the signal processing device 13. Furthermore, by electrically dividing the signals i sig appropriate gain signal was amplified, attenuated i ref, not only this effect, it is possible to cancel the influence of such as the output fluctuation of the example source.

【0159】このように本実施形態によれば、信号発振
器51により駆動した駆動機構16で共振器長を強制的
に走査し、光検出器20の出力信号irefの適当な値
にトリガーレベルを設定し、その信号を信号発振器52
でレーザ光源1に供給することにより、前記第9実施形
態と同様の効果が得られる。
As described above, according to this embodiment, the driving mechanism 16 driven by the signal oscillator 51 forcibly scans the resonator length, and sets the trigger level to an appropriate value of the output signal i ref of the photodetector 20. And sets the signal to the signal oscillator 52
By supplying the laser light to the laser light source 1, the same effect as in the ninth embodiment can be obtained.

【0160】[第11実施形態]図24は本発明に係る
レーザ超音波装置の第11実施形態を示すブロック構成
図である。
[Eleventh Embodiment] FIG. 24 is a block diagram showing an eleventh embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0161】この第11実施形態のレーザ超音波装置
は、前記第10実施形態の装置構成を基本としてさらに
高感度な計測を行うためのものであり、その基本構成は
図37に示した参照光RLを用いる構成と同様であり、
信号発振器51により駆動した駆動機構16で共振器長
を強制的に走査し、光検出器20の出力信号iref
適当な値にトリガーレベルを設定し、その信号を信号発
振器53でレーザ光源1に供給することで、より確実に
共振器が超音波信号Usigを計測可能な状態となるタ
イミングで超音波信号を計測することが可能となる構成
は、前記第10実施形態の装置と同様である。
The laser ultrasonic device of the eleventh embodiment is for performing a measurement with higher sensitivity based on the device configuration of the tenth embodiment, and the basic configuration is the same as that of the reference light shown in FIG. The configuration is the same as that using the RL,
The driving mechanism 16 driven by the signal oscillator 51 forcibly scans the resonator length, sets a trigger level to an appropriate value of the output signal i ref of the photodetector 20, and outputs the signal to the laser light source 1 by the signal oscillator 53. The configuration that enables the resonator to measure the ultrasonic signal at a timing at which the resonator can measure the ultrasonic signal U sig more reliably is the same as the device of the tenth embodiment. is there.

【0162】本実施形態では、レーザ光源54から発振
されたレーザ光MLを、参照光RLと計測光PLとに分
岐した後に光増幅器55に入射し、計測光PLの光量I
を計測時間τだけ高出力化することにある。ここ
で、図25に示したように光増幅器55の動作タイミン
グを出力信号irefあるいはレーザ光源1の発振タイ
ミングから適切な遅延を持たせて同期させることで、常
に共振器が超音波信号U sigを計測可能な状態となる
タイミングにおいて、大光量をもって超音波信号を計測
することができる。この場合も光検出器12の出力信号
sigは図25(E)に示すように共振器長の走査に
よる低周波数成分に超音波信号Usigが重畳したよう
な波形となるが、信号Voscの周期が観察時間に比べ
て十分遅ければ、その成分はほぼ無視し得るし、仮に無
視できない場合には信号処理装置13で適切なハイパス
フィルタを通すことで通常の信号を得ることが可能とな
る。さらに、出力信号isigを適切なゲインで増幅・
減衰させた出力信号irefで電気的に割算すること
で、この影響だけでなく例えば光源の出力揺らぎなどの
影響も相殺することができる。
In this embodiment, the laser light source 54 oscillates.
The divided laser light ML is divided into a reference light RL and a measurement light PL.
After branching, the light enters the optical amplifier 55, and the light amount I of the measurement light PL
MIs the measurement time τMOnly to increase the output. here
The operation timing of the optical amplifier 55 as shown in FIG.
Output signal irefOr the oscillation tie of the laser light source 1
Synchronization with an appropriate delay from
The ultrasonic signal U sigCan be measured
Ultrasonic signal is measured with a large amount of light at timing
can do. Also in this case, the output signal of the photodetector 12
isigIs used to scan the length of the resonator as shown in FIG.
The ultrasonic signal UsigAs superimposed
Signal VoscPeriod is longer than the observation time
If it is slow enough, its components can be almost ignored,
If it cannot be seen, an appropriate high-pass
Normal signal can be obtained by passing through the filter
You. Further, the output signal isigWith appropriate gain
Attenuated output signal irefElectrically dividing by
In addition to this effect, for example, the output fluctuation of the light source
The effects can also be offset.

【0163】なお、本実施形態において、光増幅器55
の後段に高調波発生用の光学素子56を挿入しておけ
ば、ファブリ・ペロー共振器10の共振器長を制御する
ための参照光RLの波長、例えばYAGレーザの基本波
長1,064nmと、計測光PLの波長、例えばYAG
レーザの第2高調波波長532nmとを別波長としつつ
安定して制御することができ、参照光RLが偏光ビーム
スプリッタ19で反射される際の漏れ透過光が光検出器
12に混入するのを、図示しない波長フィルタで防止す
ることも可能となる。
In the present embodiment, the optical amplifier 55
If the optical element 56 for harmonic generation is inserted in the subsequent stage, the wavelength of the reference light RL for controlling the resonator length of the Fabry-Perot resonator 10, for example, the fundamental wavelength of a YAG laser of 1,064 nm, The wavelength of the measuring light PL, for example, YAG
It is possible to stably control while setting the second harmonic wavelength 532 nm of the laser to another wavelength, and to prevent the leaked transmitted light from being mixed into the photodetector 12 when the reference light RL is reflected by the polarization beam splitter 19. Can be prevented by a wavelength filter (not shown).

【0164】このように本実施形態によれば、出力光の
強度を検出した光検出器12の適切な一つの信号レベル
が所定の状態にある場合にレーザ光源1を発振させ、か
つレーザ光源1が発振した時刻から所定の時刻遅れをも
って光増幅器55を動作させることにより、前記第9実
施形態と同様の効果が得られる。
As described above, according to the present embodiment, when one appropriate signal level of the photodetector 12 that has detected the intensity of the output light is in a predetermined state, the laser light source 1 is oscillated, and By operating the optical amplifier 55 with a predetermined time delay from the time at which the oscillation occurs, the same effect as in the ninth embodiment can be obtained.

【0165】[第12実施形態]図26は本発明に係る
レーザ超音波装置の第12実施形態を示すブロック構成
図である。
[Twelfth Embodiment] FIG. 26 is a block diagram showing a twelfth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0166】この第12実施形態は、前記第10実施形
態の装置構成を基本としてさらに高感度な計測を行うた
めのものであり、レーザ光源1の発振タイミングに合わ
せて、感度調整手段である信号発振器52により前記第
1実施形態に記載した光検出器12に印加する逆バイア
ス電圧Vを図27(F)に示すように制御して感度を
調整するものであり、このようにすれば、常に共振器が
超音波信号Usigを計測可能な状態となるタイミング
において、光検出器12の最大感度状態で超音波信号を
計測することができる。
The twelfth embodiment is for performing higher-sensitivity measurement based on the device configuration of the tenth embodiment, and a signal serving as a sensitivity adjusting means is adjusted in accordance with the oscillation timing of the laser light source 1. are those by the oscillator 52 to adjust the control to the sensitivity to show the reverse bias voltage V B in FIG. 27 (F) to be applied to the photodetector 12, as described in the first embodiment, in this manner, The ultrasonic signal can be measured in the maximum sensitivity state of the photodetector 12 at the timing when the resonator can always measure the ultrasonic signal U sig .

【0167】この場合も、光検出器12の出力信号i
sigは図27(E)に示すように共振器長の走査によ
る低周波数成分に超音波信号Usigが重畳したような
波形となるが、信号Voscの周期が観察時間に比べて
十分遅ければ、その成分はほぼ無視し得るし、仮に無視
できない場合には信号処理装置13で適切なハイパスフ
ィルタを通すことで通常の信号を得ることが可能とな
る。
Also in this case, the output signal i of the photodetector 12
The sig has a waveform as shown in FIG. 27 (E) in which the ultrasonic signal U sig is superimposed on the low frequency component due to the scanning of the resonator length, but if the cycle of the signal V osc is sufficiently slower than the observation time The component can be almost ignored, and if it cannot be ignored, a normal signal can be obtained by passing the component through an appropriate high-pass filter in the signal processing device 13.

【0168】さらに、isigを適切なゲインで増幅・
減衰させたirefで電気的に割算することで、この影
響だけでなく例えば光源の出力揺らぎなどの影響も相殺
することができる。このように本実施形態によれば、前
記第9実施形態と同様の効果が得られる。
Further, isig is amplified with an appropriate gain.
By electrically dividing by the attenuated i ref , it is possible to cancel not only this effect but also the effect such as the output fluctuation of the light source. As described above, according to the present embodiment, the same effects as in the ninth embodiment can be obtained.

【0169】[第13実施形態]図28は本発明に係る
レーザ超音波装置の第13実施形態を示すブロック構成
図である。
[Thirteenth Embodiment] FIG. 28 is a block diagram showing a thirteenth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0170】図28に示すように、本実施形態では、レ
ーザ光ELによって励起された超音波を、レーザ光RL
を用いて安定に制御したファブリ・ペロー共振器10
に、被検査材4上の計測点からの反射光である計測光P
Lを入射することによって計測する動作は、前記第1実
施形態と同様である。
As shown in FIG. 28, in this embodiment, the ultrasonic wave excited by the laser beam EL is applied to the laser beam RL.
Fabry-Perot resonator 10 controlled stably by using
The measurement light P, which is the reflected light from the measurement point on the material 4 to be inspected,
The operation of measuring by making L incident is the same as in the first embodiment.

【0171】本実施形態は、ファブリ・ペロー共振器1
0の共振器長を制御するのではなく、波長可変のレーザ
光源57からの発振波長を掃引し、その際に必ず通過す
る最大感度のタイミングに超音波信号の計測を行うこと
にある。
In the present embodiment, the Fabry-Perot resonator 1 is used.
Instead of controlling the resonator length of 0, the oscillation wavelength from the tunable laser light source 57 is swept, and the ultrasonic signal is measured at the timing of the maximum sensitivity that always passes.

【0172】ところで、図37に示すように通常のレー
ザ超音波装置では、機械的な振動や周辺温度変化による
共振器長rの変化を、ファブリ・ペロー共振器10を構
成するミラー10a,10bの片方(図では10b)に
ピエゾ素子などの駆動手段16を設置し、この駆動手段
16によりミラー10bを光軸と平行に、変化を相殺す
る距離だけ微動させることにより、共振器長rが一定値
となるように調整するものである。しかし、この制御は
計測光PLの波長に比べても十分に短い長さの制御であ
り、外乱の状況によっては制御が安定せず、また一度動
作点から外れると、自動的に復帰することが難しいこと
などの問題がある。
By the way, as shown in FIG. 37, in the ordinary laser ultrasonic device, the change of the resonator length r due to the mechanical vibration and the change of the surrounding temperature is measured by the mirrors 10a and 10b constituting the Fabry-Perot resonator 10. A driving unit 16 such as a piezo element is installed on one side (10b in the figure), and the mirror 10b is finely moved by this driving unit 16 in parallel with the optical axis by a distance to offset the change, so that the resonator length r is constant. It is adjusted so that However, this control is a control having a length sufficiently shorter than the wavelength of the measurement light PL, and the control is not stabilized depending on a disturbance situation, and once it deviates from the operating point, it may automatically return. There are problems such as difficulties.

【0173】そこで、本実施形態のレーザ超音波装置で
は、共振器長rを固定し、波長可変のレーザ光源57の
発振波長を時間的に掃引して、その掃引に伴って必ず通
過する最大感度領域において発振制御手段としての信号
発振器53からの超音波送信用のパルスレーザ光の発振
と超音波信号の検出を行うことで、共振器長の微妙な制
御を行うことなしに、計測を行うことを可能にするもの
である。
Therefore, in the laser ultrasonic apparatus of this embodiment, the resonator length r is fixed, the oscillation wavelength of the wavelength-variable laser light source 57 is swept over time, and the maximum sensitivity that always passes through the sweeping. By performing the oscillation of the pulse laser light for transmitting the ultrasonic wave from the signal oscillator 53 as the oscillation control means and the detection of the ultrasonic signal in the region, the measurement can be performed without performing the delicate control of the resonator length. Is what makes it possible.

【0174】次に、本実施形態のレーザ超音波装置の動
作を図29を参照して説明する。
Next, the operation of the laser ultrasonic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0175】まず、波長可変のレーザ光源57の発振波
長λを図29(H)に示すように正弦波状に掃引する。
この際、掃引周期はパルスレーザ光源1の最大繰り返し
周期および観察すべき超音波現象の持続時間よりも十分
長く設定することが必要である。波長掃引と共振器長の
走査は、相対的に同じ効果であるため、図23で説明し
たのと同じ効果が光検出器20の出力信号irefに現
れる。
First, the oscillation wavelength λ of the tunable laser light source 57 is swept in a sine wave shape as shown in FIG.
At this time, the sweep cycle needs to be set sufficiently longer than the maximum repetition cycle of the pulse laser light source 1 and the duration of the ultrasonic phenomenon to be observed. Since the wavelength sweep and the scanning of the resonator length have relatively the same effect, the same effect as that described with reference to FIG. 23 appears in the output signal i ref of the photodetector 20.

【0176】したがって、出力信号irefの適切なレ
ベルに設定したトリガーレベルでレーザ光源1を発振さ
せ、光検出器12の出力信号isigを観察すれば、常
に共振器と計測光波長のマッチングがとれた状態で超音
波信号Usigを観察することが可能となる。
[0176] Therefore, oscillating the laser light source 1 a trigger level set to the appropriate level of the output signal i ref, by looking at the output signal i sig photodetector 12, it is always matching the measurement wavelength and the resonator In this state, the ultrasonic signal U sig can be observed.

【0177】この場合、光検出器12の出力信号i
sigは図29(E)に示すように発振波長の掃引によ
る低周波数成分に超音波信号Usigが重畳したような
波形となるが、λの掃引周期が観察時間に比べて十分遅
ければ、その成分はほぼ無視し得るし、仮に無視できな
い場合には信号処理装置13で適切なハイパスフィルタ
を通すことで通常の信号を得ることが可能となる。さら
に、信号isigを適切なゲインで増幅・減衰させた信
号irefで電気的に割算することで、この影響だけで
なく、例えば光源の出力揺らぎなどの影響も相殺するこ
とができる。
In this case, the output signal i of the photodetector 12
The sig has a waveform in which the ultrasonic signal U sig is superimposed on a low frequency component due to the sweep of the oscillation wavelength as shown in FIG. 29 (E). If the sweep cycle of λ is sufficiently slower than the observation time, the waveform becomes larger. The components can be almost neglected, and if they cannot be neglected, a normal signal can be obtained by passing the signal through an appropriate high-pass filter in the signal processing device 13. Furthermore, by electrically dividing the signals i sig appropriate gain signal was amplified, attenuated i ref, can this effect as well, for example, the influence of the output fluctuation of the light source is also canceled.

【0178】このように本実施形態によれば、共振器長
rを固定し、波長可変のレーザ光源57の発振波長を時
間的に掃引して、その掃引に伴って必ず通過する最大感
度領域において超音波送信用のパルスレーザ光の発振と
超音波信号の検出を行うことにより、前記第9実施形態
と同様の効果が得られる。
As described above, according to the present embodiment, the resonator length r is fixed, the oscillation wavelength of the wavelength-variable laser light source 57 is swept temporally, and in the maximum sensitivity region that always passes along with the sweep. By oscillating the pulse laser beam for ultrasonic transmission and detecting the ultrasonic signal, the same effect as in the ninth embodiment can be obtained.

【0179】[第14実施形態]図30は本発明に係る
レーザ超音波装置の第14実施形態を示すブロック構成
図である。
[Fourteenth Embodiment] FIG. 30 is a block diagram showing a fourteenth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0180】図30に示すように、本実施形態では、レ
ーザ光ELによって励起された超音波を、被検査材4上
の計測点からの反射光である計測光PLを、共振器長が
走査されたファブリ・ペロー共振器10に入射し、高い
検出感度が得られタイミングで計測する動作は、前記第
9実施形態から前記第12実施形態記載のレーザ超音波
装置と同様である。
As shown in FIG. 30, in the present embodiment, the ultrasonic wave excited by the laser beam EL, the measuring light PL which is the reflected light from the measuring point on the material 4 to be inspected is scanned by the resonator length. The operation of making the light incident on the Fabry-Perot resonator 10 and measuring at a timing at which high detection sensitivity is obtained is the same as that of the laser ultrasonic apparatus according to the ninth to twelfth embodiments.

【0181】本実施形態では、ファブリ・ペロー共振器
10の制御を共振器長の走査で行うのではなく、ファブ
リ・ペロー共振器10を構成する2枚のミラー10a,
10b間に挿入された正2n角形形状(但し、nは2以
上の整数)のレーザビーム透過部材58を回転駆動機構
59により回転させることによって行うものである。レ
ーザビーム透過部材58の正2n角形形状は、必ず平行
な対向面を有するので、図12における説明と同じ原理
で、レーザビーム透過部材58を回転駆動機構59によ
り回転させて光軸と面とのなす角度を変化させれば、共
振器長を走査するのと同様の効果が得られる。
In the present embodiment, the control of the Fabry-Perot resonator 10 is not performed by scanning the length of the resonator, but the two mirrors 10a,
This is performed by rotating a laser beam transmitting member 58 of a regular 2n polygonal shape (where n is an integer of 2 or more) inserted between 10b by a rotation driving mechanism 59. Since the regular 2n polygonal shape of the laser beam transmitting member 58 always has parallel opposing surfaces, the laser beam transmitting member 58 is rotated by the rotation drive mechanism 59 to rotate the laser beam transmitting member 58 between the optical axis and the surface according to the same principle as that described in FIG. If the angle is changed, the same effect as scanning the length of the resonator can be obtained.

【0182】本実施形態では、ピエゾ素子などの駆動機
構16で比較的重いミラーを直線的に振動させるのに比
べ、回転動作で同じ効果が得られるので、例えば高速に
共振器長を走査したい場合などに有効である。
In the present embodiment, the same effect can be obtained by the rotation operation as compared with the case where a relatively heavy mirror is linearly vibrated by the driving mechanism 16 such as a piezo element. It is effective for such as.

【0183】このように本実施形態によれば、レーザビ
ーム透過部材58を回転駆動機構59により回転させて
光軸と面とのなす角度を変化させてファブリ・ペロー共
振器10を制御することにより、高速に共振器長を走査
することができる。
As described above, according to the present embodiment, the Fabry-Perot resonator 10 is controlled by rotating the laser beam transmitting member 58 by the rotation driving mechanism 59 to change the angle between the optical axis and the surface. , The resonator length can be scanned at high speed.

【0184】[第15実施形態]図31は本発明に係る
レーザ超音波装置の第15実施形態を示すブロック構成
図である。
[Fifteenth Embodiment] FIG. 31 is a block diagram showing a fifteenth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0185】図31に示すように、本実施形態では、レ
ーザ光ELによって励起された超音波を、被検査材4上
の計測点からの反射光である計測光PLを、共振器長が
走査されたファブリ・ペロー共振器10に入射し、高い
検出感度が得られタイミングで計測する動作は、前記第
9実施形態から前記第12実施形態記載のレーザ超音波
装置と同様である。
As shown in FIG. 31, in the present embodiment, the resonator excited by the laser beam EL is used to scan the ultrasonic wave excited by the laser beam EL and the measurement light PL which is the reflected light from the measurement point on the test object 4. The operation of making the light incident on the Fabry-Perot resonator 10 and measuring at a timing at which high detection sensitivity is obtained is the same as that of the laser ultrasonic apparatus according to the ninth to twelfth embodiments.

【0186】本実施形態では、共振器長の走査に伴って
観察される光検出器20の出力信号irefの特徴量を
抽出するための信号監視手段60と、この信号監視手段
60で抽出された特徴量と予め設定しておいた基準値と
を比較する比較手段61と、この比較手段61の結果を
表示する表示手段62とを備え、この表示手段62の状
態によってファブリ・ペロー共振器10あるいは装置全
体の健全性を検知するようにしている。
In this embodiment, the signal monitoring means 60 for extracting the characteristic amount of the output signal i ref of the photodetector 20 observed with the scanning of the resonator length, and the signal monitoring means 60 extracts the characteristic quantity. And a display means 62 for displaying the result of the comparison means 61. The Fabry-Perot resonator 10 is provided according to the state of the display means 62. Alternatively, the soundness of the entire device is detected.

【0187】次に、本実施形態のレーザ超音波装置の動
作を図32を参照して説明する。
Next, the operation of the laser ultrasonic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0188】前記第9実施形態から前記第12実施形態
記載のレーザ超音波装置の動作で説明した通り、例えば
ファブリ・ペロー共振器10のミラー10a,10bを
図32(A)に示すように走査すると、光検出器20の
出力信号レベルは図32(C)に示すように変化する。
As described in the operation of the laser ultrasonic apparatus according to the ninth to twelfth embodiments, for example, the mirrors 10a and 10b of the Fabry-Perot resonator 10 are scanned as shown in FIG. Then, the output signal level of the photodetector 20 changes as shown in FIG.

【0189】しかしながら、例えば被検査材4の反射率
が著しく低い場合、あるいはレーザ超音波装置上の一部
の光学素子に位置ずれやダストの付着、あるいは損傷が
発生した場合には、光検出器20の出力信号レベルは図
32(C′)に示すようになる。
However, for example, when the reflectance of the material to be inspected 4 is extremely low, or when some optical elements on the laser ultrasonic device are displaced, adhere with dust, or are damaged, the light detector The output signal level of No. 20 is as shown in FIG.

【0190】そこで、予め健全な状態で、計測に必要な
出力信号の特徴量、この場合はピーク高さipeak
設定しておき、もしピーク高さがそれに届かない場合に
はLEDランプなどの表示手段62が点灯するようにし
ておけば、計測中にレーザ超音波装置あるいは計測条件
が計測に十分であるか否かを知ることが可能となる。
Therefore, in a sound state, the characteristic amount of the output signal required for measurement, in this case, the peak height i peak is set, and if the peak height does not reach it, an LED lamp or the like is used. If the display means 62 is turned on, it becomes possible to know whether or not the laser ultrasonic device or the measurement conditions are sufficient for the measurement during the measurement.

【0191】また、レーザ超音波装置あるいは計測条件
の別の不健全性としては、ファブリ・ペロー共振器10
のミスアライメントがある。これはミラー10aと10
bとが正常に対向していないとか、あるいはミラー10
aと10bとの間隔が、それらの焦点距離と一致してい
ない場合などであり、その際には、光検出器20の出力
信号は、図32(C′)に示すようにピーク高さが減少
する場合の他に、例えば図32(C”)に示すように非
対称な波形形状となる場合がある。
[0191] Another unsoundness of the laser ultrasonic device or the measurement conditions includes the Fabry-Perot resonator 10
Misalignment. This is mirror 10a and 10
b is not facing normally or the mirror 10
This is the case where the interval between a and 10b does not coincide with their focal lengths. In this case, the output signal of the photodetector 20 has a peak height as shown in FIG. In addition to the decrease, the waveform may be asymmetric as shown in FIG.

【0192】このような現象を検知するためには、別の
特徴量として、例えば波形の歪み量,周波数,トリガー
レベルを横切る時間間隔,立ち上がり/立ち下がり時間
の偏差,波形全体の積分値などを適宜選択すればよい。
In order to detect such a phenomenon, as other characteristic amounts, for example, a waveform distortion amount, a frequency, a time interval crossing a trigger level, a rise / fall time deviation, an integral value of the entire waveform, and the like. What is necessary is just to select suitably.

【0193】このように本実施形態によれば、共振器長
の走査に伴って観察される光検出器20の出力信号i
refの特徴量を信号監視手段60で抽出し、この抽出
された特徴量と予め設定しておいた基準値とを比較手段
61で比較し、この比較した結果を表示手段62に表示
することにより、ファブリ・ペロー共振器10あるいは
装置全体の健全性を検知することができる。
As described above, according to the present embodiment, the output signal i of the photodetector 20 observed with the scanning of the resonator length is obtained.
The characteristic amount of ref is extracted by the signal monitoring unit 60, the extracted characteristic amount is compared with a preset reference value by the comparing unit 61, and the comparison result is displayed on the display unit 62. , The integrity of the Fabry-Perot resonator 10 or the entire device.

【0194】[第16実施形態]図33は本発明に係る
レーザ超音波装置の第16実施形態を示すブロック構成
図である。
[Sixteenth Embodiment] FIG. 33 is a block diagram showing a sixteenth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【0195】図33に示すように、本実施形態では、レ
ーザ光ELによって励起された超音波を、被検査材4上
の計測点からの反射光である計測光PLを、共振器長が
走査されたファブリ・ペロー共振器10に入射し、高い
検出感度が得られタイミングで計測する動作は、前記第
9実施形態から前記第12実施形態記載のレーザ超音波
装置と同様である。
As shown in FIG. 33, in the present embodiment, the ultrasonic wave excited by the laser beam EL is used to scan the measuring light PL, which is the reflected light from the measuring point on the material 4 to be inspected, and the resonator length is scanned. The operation of making the light incident on the Fabry-Perot resonator 10 and measuring at a timing at which high detection sensitivity is obtained is the same as that of the laser ultrasonic apparatus according to the ninth to twelfth embodiments.

【0196】本実施形態では、共振器長の走査に伴って
観察される光検出器20の出力信号irefの特徴量を
抽出するための信号監視手段60と、ファブリ・ペロー
共振器10を構成するミラー(この場合10a)の2次
元的な傾きを調整する調整機構63と、信号監視手段6
0で抽出された特徴量と予め設定しておいた基準値とを
比較し、その偏差を補正するように調整機構63に駆動
信号を入力するための調整制御手段64とを備えて構成
され、ファブリ・ペロー共振器10の健全性が劣化して
きた場合にその粗調整を自動的に行うようにしている。
In this embodiment, the signal monitoring means 60 for extracting the characteristic amount of the output signal i ref of the photodetector 20 observed with the scanning of the resonator length, and the Fabry-Perot resonator 10 are constituted. Adjusting mechanism 63 for adjusting the two-dimensional inclination of the mirror (in this case, 10a)
And an adjustment control unit 64 for inputting a drive signal to the adjustment mechanism 63 so as to compare the feature value extracted at 0 with a preset reference value and correct the deviation. When the soundness of the Fabry-Perot resonator 10 deteriorates, the coarse adjustment is automatically performed.

【0197】次に、本実施形態のレーザ超音波装置の動
作を説明する。
Next, the operation of the laser ultrasonic apparatus according to the present embodiment will be described.

【0198】前記第15実施形態のレーザ超音波装置の
動作で説明した通り、ファブリ・ペロー共振器10の状
態が劣化すると光検出器20の出力信号irefにはピ
ーク高さの減少、あるいは波形歪みなどの傾向が見られ
る。例えば、微小な機械振動や熱的な歪みであれば、こ
れは駆動機構16によって自動的に補償されるが、例え
ば駆動手段16の動作範囲を逸脱するような大きな位置
ずれが発生したり、あるいはねじれ方向の位置ずれが発
生した場合には駆動手段16でそれを補償するのは不可
能である。
As described in the operation of the laser ultrasonic apparatus of the fifteenth embodiment, when the state of the Fabry-Perot resonator 10 is deteriorated, the output signal i ref of the photodetector 20 has a reduced peak height or a reduced waveform. There is a tendency such as distortion. For example, in the case of minute mechanical vibration or thermal distortion, this is automatically compensated by the drive mechanism 16, but a large displacement such as deviating from the operation range of the drive means 16 occurs, or When a positional deviation in the torsional direction occurs, it is impossible to compensate for it by the driving means 16.

【0199】そこで、本実施形態では、光検出器20の
出力信号irefの特徴量とその正常値とを調整制御手
段64で比較し、適切な制御アルゴリズムをもってその
偏差を解消するように駆動手段16を設置していないミ
ラー10aに設置された調整機構63を動作させれば、
不意に発生した大きなミスアライメントを補償すること
が可能となる。
Therefore, in the present embodiment, the adjustment control means 64 compares the characteristic amount of the output signal i ref of the photodetector 20 with its normal value, and uses a suitable control algorithm to eliminate the deviation. By operating the adjusting mechanism 63 installed on the mirror 10a where the mirror 16 is not installed,
It is possible to compensate for a large misalignment that has occurred unexpectedly.

【0200】なお、本実施形態では、出力信号iref
の特徴量とその正常値を調整制御手段42で比較した結
果をもってファブリ・ペロー共振器10のミラー位置あ
るいはその他の光学素子を手動により適切に調整するよ
うにしてもよい。
In the present embodiment, the output signal i ref
The mirror position of the Fabry-Perot resonator 10 or other optical elements may be appropriately adjusted manually based on the result of the comparison between the characteristic amount and the normal value thereof by the adjustment control means 42.

【0201】[0201]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るレー
ザ超音波装置によれば、第1のレーザ光源の変調タイミ
ングを基準とし、所定の時間遅れおよび所定の時間幅で
光検出手段の感度を調整させるための感度調整手段を設
けたことにより、微弱な光強度信号を高感度で検出する
ことができ、かつその中に含まれる微小な周波数シフト
をノイズレベル以上の大きさで観測可能なレーザ超音波
装置を提供することができる。
As described above, according to the laser ultrasonic apparatus of the present invention, the sensitivity of the light detecting means is determined with a predetermined time delay and a predetermined time width with reference to the modulation timing of the first laser light source. By providing sensitivity adjustment means for adjusting the sensitivity, a weak light intensity signal can be detected with high sensitivity, and a minute frequency shift contained therein can be observed with a magnitude equal to or higher than the noise level. A laser ultrasonic device can be provided.

【0202】また、例えば高速な周辺外乱にも追従制御
可能なレーザ超音波装置を提供することでができる。さ
らに、例えば連続的な振動環境や温度変化がある環境に
おいて使用可能な、共振器の制御を必要としないレーザ
超音波装置を提供することができる。そして例えば検査
・計測現場に装置を設置した場合に、即座に共振器を調
整可能で、しかも動作中にその状態の健全性を確認可能
なレーザ超音波装置を提供することができる。これらに
より、例えば運転中プラントの構造材や機器の検査に供
することのできるレーザ超音波装置を実現することがで
きる。
Further, for example, it is possible to provide a laser ultrasonic apparatus capable of following and controlling a high-speed peripheral disturbance. Further, it is possible to provide a laser ultrasonic apparatus which can be used in, for example, a continuous vibration environment or an environment having a temperature change and does not require resonator control. Then, for example, when the device is installed at an inspection / measurement site, it is possible to provide a laser ultrasonic device capable of immediately adjusting the resonator and confirming the soundness of the state during operation. Thus, for example, a laser ultrasonic apparatus that can be used for inspection of structural materials and equipment of a plant during operation can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るレーザ超音波装置の第1実施形態
を示すブロック構成図。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図2】図1のレーザ超音波装置に用いられている光検
出器を示す回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a photodetector used in the laser ultrasonic device of FIG.

【図3】第1実施形態のレーザ超音波装置の動作を示す
タイミングチャート。
FIG. 3 is a timing chart showing the operation of the laser ultrasonic device according to the first embodiment.

【図4】第1実施形態のレーザ超音波装置の他の動作を
示すタイミングチャート。
FIG. 4 is a timing chart showing another operation of the laser ultrasonic apparatus according to the first embodiment.

【図5】本発明に係るレーザ超音波装置の第1実施形態
の変形例を示すブロック構成図。
FIG. 5 is a block diagram showing a modified example of the first embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図6】本発明に係るレーザ超音波装置の第2実施形態
を示すブロック構成図。
FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図7】光検出器の特性図。FIG. 7 is a characteristic diagram of a photodetector.

【図8】本発明に係るレーザ超音波装置の第2実施形態
の変形例を示すブロック構成図。
FIG. 8 is a block diagram showing a modified example of the second embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図9】本発明に係るレーザ超音波装置の第3実施形態
を示すブロック構成図。
FIG. 9 is a block diagram showing a third embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図10】第3実施形態のレーザ超音波装置の動作を示
す説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the operation of the laser ultrasonic device according to the third embodiment.

【図11】本発明に係るレーザ超音波装置の第4実施形
態を示すブロック構成図。
FIG. 11 is a block diagram showing a fourth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図12】(A),(B)は第4実施形態の透過板の回
転動作による光路長差を示す説明図。
FIGS. 12A and 12B are explanatory diagrams illustrating an optical path length difference due to a rotation operation of a transmission plate according to a fourth embodiment.

【図13】本発明に係るレーザ超音波装置の第4実施形
態の変形例を示すブロック構成図。
FIG. 13 is a block diagram showing a modified example of the fourth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図14】本発明に係るレーザ超音波装置の第5実施形
態を示すブロック構成図。
FIG. 14 is a block diagram showing a fifth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図15】本発明に係るレーザ超音波装置の第6実施形
態を示すブロック構成図。
FIG. 15 is a block diagram showing a sixth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図16】本発明に係るレーザ超音波装置の第7実施形
態を示すブロック構成図。
FIG. 16 is a block diagram showing a seventh embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図17】本発明に係るレーザ超音波装置の第7実施形
態の変形例を示すブロック構成図。
FIG. 17 is a block diagram showing a modified example of the seventh embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図18】本発明に係るレーザ超音波装置の第8実施形
態を示すブロック構成図。
FIG. 18 is a block diagram showing an eighth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図19】本発明に係るレーザ超音波装置の第8実施形
態の変形例を示すブロック構成図。
FIG. 19 is a block diagram showing a modified example of the eighth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図20】本発明に係るレーザ超音波装置の第9実施形
態を示すブロック構成図。
FIG. 20 is a block diagram showing a ninth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図21】第9実施形態のレーザ超音波装置の動作を示
すタイミングチャート。
FIG. 21 is a timing chart showing the operation of the laser ultrasonic device according to the ninth embodiment.

【図22】本発明に係るレーザ超音波装置の第10実施
形態を示すブロック構成図。
FIG. 22 is a block diagram showing a tenth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図23】第10実施形態のレーザ超音波装置の動作を
示すタイミングチャート。
FIG. 23 is a timing chart showing the operation of the laser ultrasonic device according to the tenth embodiment.

【図24】本発明に係るレーザ超音波装置の第11実施
形態を示すブロック構成図。
FIG. 24 is a block diagram showing an eleventh embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図25】第11実施形態のレーザ超音波装置の動作を
示すタイミングチャート。
FIG. 25 is a timing chart showing the operation of the laser ultrasonic device according to the eleventh embodiment.

【図26】本発明に係るレーザ超音波装置の第12実施
形態を示すブロック構成図。
FIG. 26 is a block diagram showing a twelfth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図27】第12実施形態のレーザ超音波装置の動作を
示すタイミングチャート。
FIG. 27 is a timing chart showing the operation of the laser ultrasonic device according to the twelfth embodiment.

【図28】本発明に係るレーザ超音波装置の第13実施
形態を示すブロック構成図。
FIG. 28 is a block diagram showing a thirteenth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図29】第13実施形態のレーザ超音波装置の動作を
示すタイミングチャート。
FIG. 29 is a timing chart showing the operation of the laser ultrasonic device according to the thirteenth embodiment.

【図30】本発明に係るレーザ超音波装置の第14実施
形態を示すブロック構成図。
FIG. 30 is a block diagram showing a fourteenth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図31】本発明に係るレーザ超音波装置の第15実施
形態を示すブロック構成図。
FIG. 31 is a block diagram showing a fifteenth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図32】第15実施形態のレーザ超音波装置の動作を
示すタイミングチャート。
FIG. 32 is a timing chart showing the operation of the laser ultrasonic apparatus according to the fifteenth embodiment.

【図33】本発明に係るレーザ超音波装置の第16実施
形態を示すブロック構成図。
FIG. 33 is a block diagram showing a sixteenth embodiment of the laser ultrasonic apparatus according to the present invention.

【図34】第1の従来例に係るレーザ超音波装置を示す
ブロック構成図。
FIG. 34 is a block diagram showing a laser ultrasonic apparatus according to a first conventional example.

【図35】ファブリ・ペロー共振器の動作を示す説明
図。
FIG. 35 is an explanatory view showing the operation of the Fabry-Perot resonator.

【図36】ファブリ・ペロー共振器の動作を示す説明
図。
FIG. 36 is an explanatory view showing the operation of the Fabry-Perot resonator.

【図37】第2の従来例に係るレーザ超音波装置を示す
ブロック構成図。
FIG. 37 is a block diagram showing a laser ultrasonic apparatus according to a second conventional example.

【図38】第3の従来例に係るレーザ超音波装置を示す
ブロック構成図。
FIG. 38 is a block diagram showing a laser ultrasonic apparatus according to a third conventional example.

【図39】各従来例のレーザ超音波装置に用いられてい
る光検出器を示す回路図。
FIG. 39 is a circuit diagram showing a photodetector used in each conventional laser ultrasonic device.

【図40】従来のレーザ超音波装置の動作を示すタイミ
ングチャート。
FIG. 40 is a timing chart showing the operation of a conventional laser ultrasonic device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ光源(第1のレーザ光源) 2a,2b ミラー 3 レンズ 4 被検査材 5 レーザ光源(第2のレーザ光源) 6a,6b 1/2波長板 7 偏光ビームスプリッタ(第1の光分岐手段) 8 レンズ 9 ミラー 10 ファブリ・ペロー共振器 10A ファブリ・ペロー共振器 10a,10b ミラー 11 レンズ 12 光検出器(光検出手段) 13 信号処理装置 14 表示装置 15 制御器(共振器長制御手段) 16 駆動機構 17 偏光ビームスプリッタ 18 偏光ビームスプリッタ 19 偏光ビームスプリッタ(第2の光分岐手段) 20 光検出器(別の光検出手段) 22 光検出素子 23 直流電源 24 負荷 26 スイッチ 31 感度調整手段 37 光量調整手段 38 光減衰器 39 発振器 40 光変調器 41 回転ステージ 42 透過板(共振長調整手段) 44 密閉容器 45 レーザ光源(第2のレーザ光源) 46 制御手段 47 発振器 48 光周波数シフタ(可変周波数シフタ) 49 制御手段 50 信号発振器 51 信号発振器 52 信号発振器 53 信号発振器 54 レーザ光源 55 光増幅器 56 光学素子 57 レーザ光源 58 レーザビーム透過部材 59 回転駆動機構 60 信号監視手段 61 比較手段 62 表示手段 63 調整手段 64 調整制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source (1st laser light source) 2a, 2b Mirror 3 Lens 4 Inspection material 5 Laser light source (2nd laser light source) 6a, 6b 1/2 wavelength plate 7 Polarization beam splitter (1st light splitting means) Reference Signs List 8 lens 9 mirror 10 Fabry-Perot resonator 10A Fabry-Perot resonator 10a, 10b mirror 11 lens 12 photodetector (light detection means) 13 signal processing device 14 display device 15 controller (resonator length control means) 16 drive Mechanism 17 Polarization beam splitter 18 Polarization beam splitter 19 Polarization beam splitter (second light branching unit) 20 Photodetector (another photodetection unit) 22 Photodetection element 23 DC power supply 24 Load 26 Switch 31 Sensitivity adjustment unit 37 Light intensity adjustment Means 38 Optical attenuator 39 Oscillator 40 Optical modulator 41 Rotation stage 42 Transmission plate Length adjusting means) 44 Airtight container 45 Laser light source (second laser light source) 46 Control means 47 Oscillator 48 Optical frequency shifter (variable frequency shifter) 49 Control means 50 Signal oscillator 51 Signal oscillator 52 Signal oscillator 53 Signal oscillator 54 Laser light source 55 Optical amplifier 56 optical element 57 laser light source 58 laser beam transmitting member 59 rotation drive mechanism 60 signal monitoring means 61 comparison means 62 display means 63 adjustment means 64 adjustment control means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 成彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 佐野 雄二 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 兼本 茂 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 中野 英俊 茨城県つくば市梅園一丁目1−4 通商産 業省工業技術院計量研究所内 Fターム(参考) 2G047 BC00 BC07 CA04 GD01 5F072 AA01 AB01 KK06 KK15 KK30 YY20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Shigehiko Mukai 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Yuji Sano 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (72) Inventor Shigeru Kanemoto 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture In-house Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Hidetoshi Nakano 1-4-1 Umezono, Tsumeba, Tsukuba-city, Ibaraki Pref. 2G047 BC00 BC07 CA04 GD01 5F072 AA01 AB01 KK06 KK15 KK30 YY20

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検査材に超音波を発生させるために変
調された励起用レーザビームを発する第1のレーザ光源
と、前記被検査材を伝播した超音波を観測するための計
測用レーザビームを発する第2のレーザ光源と、前記励
起用レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の
条件で照射するための第1の光学手段と、前記計測用レ
ーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の条件で
照射するとともに、前記被検査材からの反射光を導くた
めの第2の光学手段と、この第2の光学手段によって導
かれた反射光を入射するファブリ・ペロー共振器と、こ
のファブリ・ペロー共振器の出力光の強度を検出する少
なくとも1個の光検出手段と、この光検出手段の出力信
号レベルあるいは前記計測用レーザビームの一部を前記
被検査材を回避した光路で前記ファブリ・ペロー共振器
に入射し、その出力光の強度を検出した別の光検出手段
の出力信号レベルから前記ファブリ・ペロー共振器の共
振長を制御するための共振器長制御手段と、前記第1の
レーザ光源の変調タイミングを基準とし、所定の時間遅
れと所定の時間幅で前記光検出手段の感度を調整する感
度調整手段とを備えたことを特徴とするレーザ超音波装
置。
1. A first laser light source for emitting a laser beam for excitation modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and a laser beam for measurement for observing the ultrasonic wave propagated through the material to be inspected A second laser light source that emits light, first optical means for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam A second optical unit for irradiating a predetermined position with predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; and a Fabry-Perot resonance for entering reflected light guided by the second optical unit. Detector, at least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, and a part of the output signal level of the light detecting means or the measuring laser beam to avoid the material to be inspected. did A resonator length control means for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator from the output signal level of another light detecting means which is incident on the Fabry-Perot resonator by an optical path and detects the intensity of the output light; And a sensitivity adjusting means for adjusting the sensitivity of the light detecting means with a predetermined time delay and a predetermined time width with reference to the modulation timing of the first laser light source.
【請求項2】 被検査材に超音波を発生させるために変
調された励起用レーザビームを発する第1のレーザ光源
と、前記被検査材を伝播した超音波を観測するための計
測用レーザビームを発する第2のレーザ光源と、前記励
起用レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の
条件で照射するための第1の光学手段と、前記計測用レ
ーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の条件で
照射するとともに、前記被検査材からの反射光を導くた
めの第2の光学手段と、この第2の光学手段によって導
かれた反射光を入射するファブリ・ペロー共振器と、こ
のファブリ・ペロー共振器の出力光の強度を検出する少
なくとも1個の光検出手段と、この光検出手段のうち1
つの出力信号レベルあるいは前記計測用レーザビームの
一部を前記被検査材を回避した光路で前記ファブリ・ペ
ロー共振器に入射し、その出力光の強度を検出した別の
光検出手段の出力信号レベルから前記ファブリ・ペロー
共振器の共振長を制御するための共振器長制御手段と、
前記光検出手段の出力信号レベルから前記ファブリ・ペ
ロー共振器への入射光量を調整するとともに、前記第2
のレーザ光源の発振光の光路上に配置した光量調整手段
とを備えたことを特徴とするレーザ超音波装置。
2. A first laser light source for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and a measurement laser beam for observing the ultrasonic wave propagated through the material to be inspected. A second laser light source that emits light, first optical means for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam A second optical unit for irradiating a predetermined position with predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; and a Fabry-Perot resonance for entering reflected light guided by the second optical unit. Detector, at least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, and one of the light detecting means.
One output signal level or a part of the measurement laser beam is incident on the Fabry-Perot resonator in an optical path avoiding the test object, and the output signal level of another light detecting means for detecting the intensity of the output light. Resonator length control means for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator from
The amount of light incident on the Fabry-Perot resonator is adjusted based on the output signal level of the light detection means, and the second
And a light amount adjusting means disposed on an optical path of oscillation light of the laser light source.
【請求項3】 被検査材に超音波を発生させるために変
調された励起用レーザビームを発する第1のレーザ光源
と、前記被検査材を伝播した超音波を観測するための計
測用レーザビームを発する第2のレーザ光源と、前記励
起用レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の
条件で照射するための第1の光学手段と、前記計測用レ
ーザビームを少なくとも2つのレーザビームに分岐する
ための第1の光分岐手段と、この第1の分岐手段によっ
て分岐された少なくとも1つのレーザビームの光周波数
を所定量だけシフトするための光変調手段と、前記第1
の分岐手段で分岐された他方のレーザビームを前記被検
査材の所定の位置に所定の条件で照射するとともに、前
記被検査材からの反射光を導き、さらに前記光変調手段
によって変調されたレーザビームと同一光路に合成する
ための第2の光学手段と、この第2の光学手段によって
合成された光線を入射するファブリ・ペロー共振器と、
このファブリ・ペロー共振器の出力光を前記被検査材か
らの反射光と前記光変調手段によって変調されたレーザ
ビームに分離する第2の光分岐手段と、この第2の光分
岐手段で分離された各々の光信号強度を検出する少なく
とも2個の光検出手段と、これらの光検出手段のうち前
記光変調手段によって変調されたレーザビームを受光し
た前記光検出手段の出力信号レベルから前記ファブリ・
ペロー共振器の共振長を制御するための共振器長制御手
段とを備えたことを特徴とするレーザ超音波装置。
3. A first laser light source for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and a measuring laser beam for observing the ultrasonic wave transmitted through the material to be inspected. A second laser light source that emits light, first optical means for applying the excitation laser beam to a predetermined position of the test object under predetermined conditions, and at least two laser beams for the measurement laser beam. First optical splitting means for splitting the laser beam into a plurality of laser beams, optical modulation means for shifting the optical frequency of at least one laser beam split by the first splitting means by a predetermined amount,
Irradiating the other laser beam branched by the branching means to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, guiding reflected light from the inspection target material, and further modulating the laser beam modulated by the light modulation means. A second optical unit for combining the beam with the same optical path, a Fabry-Perot resonator for receiving the light beam combined by the second optical unit,
Second light splitting means for splitting the output light of the Fabry-Perot resonator into reflected light from the material to be inspected and a laser beam modulated by the light modulation means, and separated by the second light splitting means At least two light detecting means for detecting the respective optical signal intensities, and the Fabry / Frequency detection means based on the output signal level of the light detecting means which receives the laser beam modulated by the light modulating means among the light detecting means.
A laser ultrasonic apparatus, comprising: resonator length control means for controlling the resonance length of a Perot resonator.
【請求項4】 被検査材に超音波を発生させるために変
調された励起用レーザビームを発する第1のレーザ光源
と、前記被検査材を伝播した超音波を観測するための計
測用レーザビームを発する第2のレーザ光源と、前記励
起用レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の
条件で照射するための第1の光学手段と、前記計測用レ
ーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の条件で
照射するとともに、前記被検査材からの反射光を導くた
めの第2の光学手段と、この第2の光学手段によって導
かれた反射光を入射するファブリ・ペロー共振器と、こ
のファブリ・ペロー共振器の出力光の強度を検出する少
なくとも1個の光検出手段と、この光検出手段のうち1
つの出力信号レベルあるいは前記計測用レーザビームの
一部を前記ファブリ・ペロー共振器に入射し、その出力
光の強度を検出した別の光検出手段の出力信号レベルか
ら前記ファブリ・ペロー共振器の共振長を制御するため
の共振器長制御手段とを備え、この共振器長制御手段
は、前記ファブリ・ペロー共振器の2枚のミラーの間に
挿入され、かつ透過長さを調整可能なレーザビーム透過
部材であることを特徴とするレーザ超音波装置。
4. A first laser light source for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and a measurement laser beam for observing the ultrasonic wave propagated through the material to be inspected. A second laser light source that emits light, first optical means for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam A second optical unit for irradiating a predetermined position with predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; and a Fabry-Perot resonance for entering reflected light guided by the second optical unit. Detector, at least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, and one of the light detecting means.
One output signal level or a part of the measurement laser beam is incident on the Fabry-Perot resonator, and the resonance of the Fabry-Perot resonator is determined based on the output signal level of another light detection unit that detects the intensity of the output light. Resonator length control means for controlling the length, wherein the resonator length control means is inserted between two mirrors of the Fabry-Perot resonator and has a transmission length adjustable. A laser ultrasonic device, which is a transmission member.
【請求項5】 被検査材に超音波を発生させるために変
調された励起用レーザビームを発する第1のレーザ光源
と、前記被検査材を伝播した超音波を観測するための計
測用レーザビームを発する第2のレーザ光源と、前記励
起用レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の
条件で照射するための第1の光学手段と、前記計測用レ
ーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の条件で
照射するとともに、前記被検査材からの反射光を導くた
めの第2の光学手段と、この第2の光学手段によって導
かれた反射光を入射するファブリ・ペロー共振器と、こ
のファブリ・ペロー共振器の出力光の強度を検出する少
なくとも1個の光検出手段と、この光検出手段のうち1
つの出力信号レベルあるいは前記計測用レーザビームの
一部を前記被検査材を回避した光路で前記ファブリ・ペ
ロー共振器に入射し、その出力光の強度を検出した別の
光検出手段の出力信号レベルから前記ファブリ・ペロー
共振器の共振長を制御するための共振器長制御手段とを
備え、この共振器制御手段は、前記ファブリ・ペロー共
振器を空間的に密閉する密閉手段と、この密閉手段の内
部圧力を調整するための圧力調整手段であることを特徴
とするレーザ超音波装置。
5. A first laser light source for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and a measuring laser beam for observing the ultrasonic wave propagated through the material to be inspected. A second laser light source that emits light, first optical means for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam A second optical unit for irradiating a predetermined position with predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; and a Fabry-Perot resonance for entering reflected light guided by the second optical unit. Detector, at least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, and one of the light detecting means.
One output signal level or a part of the measurement laser beam is incident on the Fabry-Perot resonator in an optical path avoiding the test object, and the output signal level of another light detecting means for detecting the intensity of the output light. Resonator length control means for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator, the resonator control means comprising: a sealing means for spatially sealing the Fabry-Perot resonator; and a sealing means. A laser adjusting device for adjusting the internal pressure of the laser ultrasonic wave.
【請求項6】 被検査材に超音波を発生させるために変
調された励起用レーザビームを発する第1のレーザ光源
と、前記被検査材を伝播した超音波を観測するための計
測用レーザビームを発する第2のレーザ光源と、前記励
起用レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の
条件で照射するための第1の光学手段と、前記計測用レ
ーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の条件で
照射するとともに、前記被検査材からの反射光を導くた
めの第2の光学手段と、この第2の光学手段によって導
かれた反射光を入射するファブリ・ペロー共振器と、こ
のファブリ・ペロー共振器の出力光の強度を検出する少
なくとも1個の光検出手段と、この光検出手段のうち1
つの出力信号レベルあるいは前記計測用レーザビームの
一部を前記被検査材を回避した光路で前記ファブリ・ペ
ロー共振器に入射し、その出力光の強度を検出した別の
光検出手段の出力信号レベルから前記ファブリ・ペロー
共振器の共振長を制御するための共振器長制御手段とを
備え、前記ファブリ・ペロー共振器は、光軸方向に対向
する面を焦点とする曲面形状に形成され、かつ光路に所
定の反射率の反射面を有するレーザビーム透過部材であ
る一方、前記共振器長制御手段が、前記レーザビーム透
過部材の光軸に対する傾きを調整するための駆動機構を
制御することを特徴とするレーザ超音波装置。
6. A first laser light source for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and a measurement laser beam for observing the ultrasonic wave propagated through the material to be inspected. A second laser light source that emits light, first optical means for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam A second optical unit for irradiating a predetermined position with predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; and a Fabry-Perot resonance for entering reflected light guided by the second optical unit. Detector, at least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, and one of the light detecting means.
One output signal level or a part of the measurement laser beam is incident on the Fabry-Perot resonator in an optical path avoiding the test object, and the output signal level of another light detecting means for detecting the intensity of the output light. And a resonator length control means for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator, wherein the Fabry-Perot resonator is formed into a curved surface having a surface facing the optical axis direction as a focal point, and A laser beam transmitting member having a reflection surface having a predetermined reflectance in an optical path, wherein the resonator length control means controls a driving mechanism for adjusting a tilt of the laser beam transmitting member with respect to an optical axis. Laser ultrasonic device.
【請求項7】 被検査材に超音波を発生させるために変
調された励起用レーザビームを発する第1のレーザ光源
と、前記被検査材を伝播した超音波を観測するための計
測用レーザビームを発する第2のレーザ光源と、前記励
起用レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の
条件で照射するための第1の光学手段と、前記計測用レ
ーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の条件で
照射するとともに、前記被検査材からの反射光を導くた
めの第2の光学手段と、この第2の光学手段によって導
かれた反射光を入射するファブリ・ペロー共振器と、こ
のファブリ・ペロー共振器の出力光の強度を検出する少
なくとも1個の光検出手段と、この光検出手段の出力信
号レベルあるいは前記計測用レーザビームの一部を前記
被検査材を回避した光路で前記ファブリ・ペロー共振器
に入射し、その出力光の強度を検出した別の光検出手段
の出力信号レベルから前記ファブリ・ペロー共振器の共
振長を制御するための共振器長制御手段とを備え、前記
第2のレーザ光源が波長可変レーザ光源であり、前記光
検出手段のうち1つの出力信号レベルから前記波長可変
レーザ光源の発振波長を制御することを特徴とするレー
ザ超音波装置。
7. A first laser light source for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and a measuring laser beam for observing the ultrasonic wave propagated through the material to be inspected. A second laser light source that emits light, first optical means for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam A second optical unit for irradiating a predetermined position with predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; and a Fabry-Perot resonance for entering reflected light guided by the second optical unit. Detector, at least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, and a part of the output signal level of the light detecting means or the measuring laser beam to avoid the material to be inspected. did A resonator length control means for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator from the output signal level of another light detecting means which is incident on the Fabry-Perot resonator by an optical path and detects the intensity of the output light; Wherein the second laser light source is a tunable laser light source, and the oscillation wavelength of the tunable laser light source is controlled from an output signal level of one of the photodetectors.
【請求項8】 被検査材に超音波を発生させるために変
調された励起用レーザビームを発する第1のレーザ光源
と、前記被検査材を伝播した超音波を観測するための計
測用レーザビームを発する第2のレーザ光源と、前記励
起用レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の
条件で照射するための第1の光学手段と、前記計測用レ
ーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の条件で
照射するとともに、前記被検査材からの反射光を導くた
めの第2の光学手段と、この第2の光学手段によって導
かれた反射光を入射するファブリ・ペロー共振器と、こ
のファブリ・ペロー共振器の出力光の強度を検出する少
なくとも1個の光検出手段と、この光検出手段の出力信
号レベルあるいは前記計測用レーザビームの一部を前記
被検査材を回避した光路で前記ファブリ・ペロー共振器
に入射し、その出力光の強度を検出した別の光検出手段
の出力信号レベルから前記ファブリ・ペロー共振器の共
振長を制御するための共振器長制御手段とを備え、前記
光検出手段のうち1つの出力信号レベルが一定となるよ
うに前記第2のレーザ光源の発振光の周波数をシフトす
るための可変周波数シフタを設けたことを特徴とするレ
ーザ超音波装置。
8. A first laser light source for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and a measurement laser beam for observing the ultrasonic wave propagated through the material to be inspected. A second laser light source that emits light, first optical means for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam A second optical unit for irradiating a predetermined position with predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; and a Fabry-Perot resonance for entering reflected light guided by the second optical unit. Detector, at least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, and a part of the output signal level of the light detecting means or the measuring laser beam to avoid the material to be inspected. did A resonator length control means for controlling the resonance length of the Fabry-Perot resonator from the output signal level of another light detecting means which is incident on the Fabry-Perot resonator by an optical path and detects the intensity of the output light; And a variable frequency shifter for shifting the frequency of the oscillation light of the second laser light source so that the output signal level of one of the light detection means is constant. apparatus.
【請求項9】 被検査材に超音波を発生させるために変
調された励起用レーザビームを発する第1のレーザ光源
と、前記被検査材を伝播した超音波を観測するための計
測用レーザビームを発する第2のレーザ光源と、前記励
起用レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の
条件で照射するための第1の光学手段と、前記計測用レ
ーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の条件で
照射するとともに、前記被検査材からの反射光を導くた
めの第2の光学手段と、この第2の光学手段によって導
かれた反射光を入射するファブリ・ペロー共振器と、こ
のファブリ・ペロー共振器の出力光の強度を検出する少
なくとも1個の光検出手段と、周期的な信号を発振する
ための信号発振手段と、この信号発振手段の出力信号に
応じて前記第2のレーザ光源の1波長以上の長さだけ前
記ファブリ・ペロー共振器の少なくとも1枚のミラーを
光軸に平行に直線的に動作させるための駆動手段とを備
え、前記信号発振手段の出力信号に同期して前記第1の
レーザ光源を発振させることを特徴とするレーザ超音波
装置。
9. A first laser light source for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and a measurement laser beam for observing the ultrasonic wave propagated through the material to be inspected. A second laser light source that emits light, first optical means for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam A second optical unit for irradiating a predetermined position with predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; and a Fabry-Perot resonance for entering reflected light guided by the second optical unit. Detector, at least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, a signal oscillating means for oscillating a periodic signal, and an output signal of the signal oscillating means. The second record Driving means for linearly operating at least one mirror of the Fabry-Perot resonator for at least one wavelength of a laser light source in parallel to an optical axis, and providing an output signal of the signal oscillating means. A laser ultrasonic device, wherein the first laser light source oscillates in synchronization.
【請求項10】 請求項9記載のレーザ超音波装置にお
いて、前記光検出手段の出力信号レベルあるいは前記計
測用レーザビームの一部を前記被検査材を回避した光路
で前記ファブリ・ペロー共振器に入射し、その出力光の
強度を検出した別の光検出手段の一つの信号レベルが所
定の状態にある場合、前記第1のレーザ光源を発振させ
るための発振制御手段を備えたことを特徴とするレーザ
超音波装置。
10. The laser ultrasonic apparatus according to claim 9, wherein an output signal level of said light detecting means or a part of said measuring laser beam is transmitted to said Fabry-Perot resonator through an optical path avoiding said material to be inspected. Incident, and when one signal level of another light detecting means that has detected the intensity of the output light thereof is in a predetermined state, oscillation control means for oscillating the first laser light source is provided. Laser ultrasonic device.
【請求項11】 請求項9または10記載のレーザ超音
波装置において、前記第1のレーザ光源がパルス発振光
源であり、前記第2のレーザ光源の光路上に配置され間
欠的に動作する光増幅手段と、前記光検出手段の出力信
号レベルあるいは前記計測用レーザビームの一部を前記
被検査材を回避した光路で前記ファブリ・ペロー共振器
に入射し、その出力光の強度を検出した別の光検出手段
の一つの信号レベルが所定の状態にある場合、前記第1
のレーザ光源を発振させ、かつ前記第1のレーザ光源が
発振した時刻から所定の時刻遅れをもって前記光増幅手
段を動作させるための発振制御手段とを備えたことを特
徴とするレーザ超音波装置。
11. The laser ultrasonic apparatus according to claim 9, wherein said first laser light source is a pulse oscillation light source, and is arranged on an optical path of said second laser light source and operates intermittently. Means, a part of the output signal level of the light detection means or a part of the laser beam for measurement is incident on the Fabry-Perot resonator in an optical path avoiding the material to be inspected, and another intensity of the output light is detected. When one signal level of the light detecting means is in a predetermined state, the first
A laser control unit for oscillating the laser light source and operating the optical amplifying unit with a predetermined time delay from the time when the first laser light source oscillates.
【請求項12】 請求項9または10記載のレーザ超音
波装置において、前記第1のレーザ光源の発振時刻を基
準とし、所定の時間遅れと所定の時間幅で前記光検出手
段の感度を調整する感度調整手段を備えたことを特徴と
するレーザ超音波装置。
12. The laser ultrasonic apparatus according to claim 9, wherein the sensitivity of said light detecting means is adjusted with a predetermined time delay and a predetermined time width with reference to an oscillation time of said first laser light source. A laser ultrasonic device comprising a sensitivity adjusting means.
【請求項13】 被検査材に超音波を発生させるために
変調された励起用レーザビームを発する第1のレーザ光
源と、前記被検査材を伝播した超音波を観測するための
計測用レーザビームを発する第2のレーザ光源と、前記
励起用レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定
の条件で照射するための第1の光学手段と、前記計測用
レーザビームを前記被検査材の所定の位置に所定の条件
で照射するとともに、前記被検査材からの反射光を導く
ための第2の光学手段と、この第2の光学手段によって
導かれた反射光を入射するファブリ・ペロー共振器と、
このファブリ・ペロー共振器の出力光の強度を検出する
少なくとも1個の光検出手段とを備え、前記第2のレー
ザ光源が周期的にある範囲で波長が走査される波長可変
レーザ光源であり、前記光検出手段の出力信号レベルあ
るいは前記計測用レーザビームの一部を前記被検査材を
回避した光路で前記ファブリ・ペロー共振器に入射し、
その出力光の強度を検出した別の光検出手段の1つの信
号レベルが所定の状態にある場合、前記第1のレーザ光
源を発振させるための発振制御手段を設けたことを特徴
とするレーザ超音波装置。
13. A first laser light source for emitting an excitation laser beam modulated to generate an ultrasonic wave on a material to be inspected, and a measuring laser beam for observing the ultrasonic wave propagated through the material to be inspected. A second laser light source that emits light, first optical means for irradiating the excitation laser beam to a predetermined position of the inspection target material under predetermined conditions, and the measurement laser beam A second optical unit for irradiating a predetermined position with predetermined conditions and guiding reflected light from the material to be inspected; and a Fabry-Perot resonance for entering reflected light guided by the second optical unit. Vessels,
A wavelength tunable laser light source comprising at least one light detecting means for detecting the intensity of the output light of the Fabry-Perot resonator, wherein the second laser light source periodically scans a wavelength within a certain range; A part of the output signal level of the light detection means or the measurement laser beam is incident on the Fabry-Perot resonator in an optical path avoiding the inspection object,
An oscillation control means for oscillating the first laser light source when one signal level of another light detection means which has detected the intensity of the output light is in a predetermined state. Sonic device.
【請求項14】 請求項9ないし12のいずれかに記載
のレーザ超音波装置において、周期的な信号を発振する
ための信号発振手段によって動作する駆動機構は、前記
ファブリ・ペロー共振器の2枚のミラーの間に挿入さ
れ、かつ透過長さを前記第2のレーザ光源の発振波長の
長さ以上の距離だけ調整可能な正2n角形形状(但し、
nは2以上の整数)を有するレーザビーム透過部材であ
ることを特徴とするレーザ超音波装置。
14. The laser ultrasonic apparatus according to claim 9, wherein the driving mechanism operated by the signal oscillating means for oscillating a periodic signal comprises two Fabry-Perot resonators. A regular 2n polygonal shape (where the transmission length can be adjusted by a distance equal to or greater than the oscillation wavelength of the second laser light source)
(n is an integer of 2 or more) a laser beam transmitting member.
【請求項15】 請求項9ないし14のいずれかに記載
のレーザ超音波装置において、前記光検出手段の1つの
出力信号の特徴量を抽出する信号監視手段と、この信号
監視手段で抽出された特徴量と予め設定しておいた基準
値とを比較する比較手段と、この比較手段の結果を表示
する表示手段とを備えたことを特徴とするレーザ超音波
装置。
15. The laser ultrasonic apparatus according to claim 9, wherein a signal monitoring unit for extracting a characteristic amount of one output signal of the light detection unit, and the signal monitoring unit extracts the characteristic amount of the output signal. A laser ultrasonic apparatus, comprising: comparison means for comparing a characteristic amount with a preset reference value; and display means for displaying a result of the comparison means.
【請求項16】 請求項9ないし14のいずれかに記載
のレーザ超音波装置において、前記光検出手段の1つの
出力信号の特徴量を抽出する信号監視手段と、前記ファ
ブリ・ペロー共振器の長さおよびそのミラーの2次元的
な傾きを調整するため調整機構と、前記信号監視手段で
抽出された特徴量が予め設定しておいた基準値となるよ
うに前記調整機構を駆動するための調整制御手段とを備
えたことを特徴とするレーザ超音波装置。
16. The laser ultrasonic apparatus according to claim 9, wherein a signal monitoring means for extracting a characteristic amount of one output signal of said light detecting means, and a length of said Fabry-Perot resonator. And an adjustment mechanism for adjusting the two-dimensional inclination of the mirror, and an adjustment mechanism for driving the adjustment mechanism so that the characteristic amount extracted by the signal monitoring means becomes a preset reference value. A laser ultrasonic device comprising a control unit.
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