JP2007285898A - Laser vibrometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光を用いて被測定物の振動等を実時間で高い精度で測定することが可能なレーザ振動計に関する。 The present invention relates to a laser vibrometer that can measure vibrations of an object to be measured with high accuracy in real time using laser light.
従来、振動物体の振動速度を測定する方法として、振動物体に対してレーザ光の送受波を行い、振動物体からドップラー効果により周波数シフトを受けた散乱レーザ光を、参照レーザ光と干渉させることでビート周波数を検出して振動速度を測定する方法が、文献や過去に製品化されたレーザ振動計のカタログ等により既に公知となっている。 Conventionally, as a method for measuring the vibration speed of a vibrating object, laser light is transmitted / received to / from the vibrating object, and the scattered laser light that has undergone frequency shift due to the Doppler effect is caused to interfere with the reference laser light. Methods for detecting the beat frequency and measuring the vibration speed are already known from literatures and catalogs of laser vibrometers that have been commercialized in the past.
動く対象物の振動状態を計測する方法としては、対象物の「変位」を計測する方法と、対象物の振動「速度」(m/s)を計測する方法とがあるが、レーザ振動計では動く対象物の振動「速度」(m/s)を計測する。対象物の「変位」を計測する方法によると、対象の微小振動をバックグランドノイズの影響を受けている環境下では、バックグランドノイズの変位が大きく、対象物の変位は埋もれてしまい、波形の観測は困難になる。この影響を除く為には性能の高い除振台が必要となる。
一方、振動「速度」を計測する方法であれば、周波数の低いバックグランドノイズの速度値は対象物の振動速度より小さい為、対象物の振動波形の観察が容易になる。高速で振動する物ほど、速度出力で計測するとバックグランドノイズの影響を受けにくくなる。
As a method of measuring the vibration state of a moving object, there are a method of measuring the “displacement” of the object and a method of measuring the vibration “speed” (m / s) of the object. The vibration “velocity” (m / s) of the moving object is measured. According to the method of measuring the “displacement” of an object, in an environment where the minute vibration of the object is affected by the background noise, the displacement of the background noise is large, the displacement of the object is buried, and the waveform Observation becomes difficult. To eliminate this effect, a high-performance vibration isolation table is required.
On the other hand, in the method of measuring the vibration “speed”, the speed value of the background noise having a low frequency is smaller than the vibration speed of the object, so that the vibration waveform of the object can be easily observed. Objects that vibrate at high speed are less susceptible to background noise when measured with speed output.
光の周波数は、例えばHeNeレーザ波長(633nm)では474THzというように極めて高く信号処理が困難であるため、直接光周波数を扱うのではなく、光ヘテロダイン干渉法を用いる。レーザ光は、自ら出射した光電場と戻り光電場との干渉に基づき、自己混合変調されるという特性を有している。この自己混合変調をミキサとして利用し光ヘテロダインを行う。 The frequency of light is extremely high, for example, 474 THz at the HeNe laser wavelength (633 nm), and signal processing is difficult, so the optical heterodyne interferometry is used instead of directly handling the optical frequency. The laser beam has a characteristic that it is self-mixed and modulated based on interference between the photoelectric field emitted by itself and the return photoelectric field. Optical heterodyne is performed using this self-mixing modulation as a mixer.
光波は電磁波の一種であるから、電磁波を利用した無線機に使用される中間周波数へ変換するダウンコンバートの原理と同様に、周波数の異なる2つの光波を重ね合わせると、その差周波数に等しい光のうなりを生じる。このうなりをここでは「光ビート」と呼び、光ビートの周波数を中間周波数ではなく、「ビート周波数」と呼ぶ。光ビートは、光強度の周期的な変化として検出することが可能である。 Since a light wave is a type of electromagnetic wave, when two light waves with different frequencies are superimposed, similar to the down-conversion principle of converting to an intermediate frequency used in radio equipment using electromagnetic waves, It produces a beat. This beat is called “optical beat” here, and the frequency of the optical beat is called “beat frequency” instead of the intermediate frequency. The light beat can be detected as a periodic change in light intensity.
2つの光のうち一方の光に何らかの情報を与えると、それに対応して光ビートにも情報が現れる。ここで情報とは、光の振幅、位相、周波数のいずれかに与えられた変化量をいう。すなわち、2つの光のうち一方の光に前記情報が重畳されるとき、その情報が重畳された光に対して、「基準となる」他方の光(これを参照光という)を重ね合わせると、光ビート信号から前記情報を取り出すことが可能となる。この様な信号検出方法を光ヘテロダイン干渉法という。 When some information is given to one of the two lights, information also appears in the light beat correspondingly. Here, information refers to the amount of change given to any of the amplitude, phase, and frequency of light. That is, when the information is superimposed on one of the two lights, when the other light (which is referred to as a reference light) is superimposed on the light on which the information is superimposed, The information can be extracted from the optical beat signal. Such a signal detection method is called optical heterodyne interferometry.
光ビートを生成する周波数の異なる2つの光を作り出す方法は、出射光を一定の周波数シフトさせる方法による。この光波の周波数シフトには、従来、音響光学変調器(Acousto−Optic Modulator:AOM)が用いられていた。シフトさせる周波数はAOMに供給される超音波周波数で決まる。AOMは、圧電媒質と超音波を伝播させる音響光学効果を有する光学媒質からなるもので、超音波が光学媒質中を伝播すると、音響光学効果により超音波の波長λsの周期を持つ屈折率の粗密格子が音速で進行することとなり、レーザ入射波の波長をλとすると、
フラッグの条件:2λsSinθ=λ
の条件が満たされるとき、角度θ方向にレーザ光が回折される。回折に伴い、
光波と音波の間でエネルギーの授受が起こり、光波のエネルギーすなわち周波数シフトが生ずる。
A method of creating two lights having different frequencies for generating an optical beat is based on a method of shifting outgoing light by a certain frequency. Conventionally, an acousto-optic modulator (AOM) has been used for the frequency shift of the light wave. The frequency to be shifted is determined by the ultrasonic frequency supplied to the AOM. The AOM is composed of a piezoelectric medium and an optical medium having an acoustooptic effect for propagating ultrasonic waves. When the ultrasonic wave propagates in the optical medium, the refractive index is dense with a period of the wavelength λs of the ultrasonic wave due to the acoustooptic effect. The grating will travel at the speed of sound, and if the wavelength of the laser incident wave is λ,
Flag condition: 2λsSinθ = λ
When the above condition is satisfied, the laser beam is diffracted in the direction of the angle θ. With diffraction,
Energy transfer occurs between light waves and sound waves, and light wave energy, that is, frequency shift occurs.
AOMによるシフト周波数範囲は、AOMに使われる媒質によって概ね50〜300MHzの範囲である。従って、AOMを透過した光と透過してない光とでは、この周波数差の2つの光波が生じることとなる。この2つの光を干渉させると、この周波数(50〜300MHz)の光ビート信号が得られる。 The shift frequency range by AOM is generally in the range of 50 to 300 MHz depending on the medium used for AOM. Therefore, two light waves having this frequency difference are generated between the light transmitted through the AOM and the light not transmitted through the AOM. When these two lights interfere with each other, an optical beat signal having this frequency (50 to 300 MHz) is obtained.
従来の光干渉計において周波数シフタとして使用されていた前記AOMは、製造しているメーカーが限られ価格も比較的高い。また、前記AOMは前記角度θ方向にレーザ光が回折されるため、レーザ光と微弱な散乱光との波面を整合させるために調整作業が必要であった。さらに、振動計として大きすぎるという問題点があった。これらの問題点は、特に複数の被測定物の振動を計測しようとする場合に顕著となる。 The AOM used as a frequency shifter in a conventional optical interferometer is limited in the number of manufacturers and is relatively expensive. Further, since the laser beam is diffracted in the angle θ direction, the AOM requires adjustment work to align the wavefronts of the laser beam and the weak scattered light. Furthermore, there was a problem that it was too large as a vibrometer. These problems are particularly noticeable when attempting to measure vibrations of a plurality of objects to be measured.
そこで、本願発明は、上述の問題点を鑑みてなされたものであり、AOMを用いない、安価で高精度であり、調整作業が容易なレーザ振動計を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a laser vibrometer that does not use an AOM, is inexpensive, highly accurate, and can be easily adjusted.
本発明の一実施形態に係るレーザ振動計は、
所定波長のレーザ光を出力するレーザ光源部と、
偏光ビームスプリッタと、
λ/4板と、
反射鏡と、
所定の周波数を発生させる振動素子と、
入射した光の一部を透過させ残りを反射させるハーフミラーと、
光を電気信号に変換する光検出器と、
周波数変調波復調器と、
信号処理装置と
を備え、
前記レーザ光源部から出力される所定波長のレーザ光の光軸上に、前記ハーフミラーと前記偏光ビームスプリッタと前記λ/4板と前記反射鏡と前記振動素子とが順次配置され、前記偏光ビームスプリッタで反射される光軸方向に前記被測定物が配置され、前記ハーフミラーで反射される光軸方向に前記光検出器が配置されたこと
を特徴としている。
A laser vibrometer according to an embodiment of the present invention is:
A laser light source unit that outputs laser light of a predetermined wavelength;
A polarizing beam splitter;
a λ / 4 plate;
A reflector,
A vibrating element for generating a predetermined frequency;
A half mirror that transmits part of the incident light and reflects the rest,
A photodetector for converting light into an electrical signal;
A frequency modulation wave demodulator;
A signal processing device,
The half mirror, the polarization beam splitter, the λ / 4 plate, the reflection mirror, and the vibration element are sequentially arranged on the optical axis of laser light having a predetermined wavelength output from the laser light source unit, and the polarization beam The measured object is arranged in the optical axis direction reflected by the splitter, and the photodetector is arranged in the optical axis direction reflected by the half mirror.
前記ハーフミラーで反射される光軸方向の一方に前記光検出器を配置し、他方に反射鏡を配置してもよい。 The photodetector may be arranged on one side in the optical axis direction reflected by the half mirror, and the reflecting mirror may be arranged on the other side.
前記振動素子はピエゾ素子であってもよい。 The vibration element may be a piezo element.
前記振動素子は水晶振動子であってもよい。 The vibration element may be a crystal resonator.
前記振動子が発振する波形は、三角波形であってもよい。 The waveform oscillated by the vibrator may be a triangular waveform.
前記振動子が発振する波形は、のこぎり波形であってもよい。 The waveform oscillated by the vibrator may be a sawtooth waveform.
前記レーザ光源部は、半導体レーザからなるようにしてもよい。 The laser light source unit may be composed of a semiconductor laser.
前記レーザ光源部は、半導体レーザにより励起される固体レーザからなるようにしてもよい。 The laser light source unit may be a solid laser excited by a semiconductor laser.
また、本発明の一実施形態に係るレーザ振動計は、
前記ハーフミラーを透過した前記所定波長のレーザ光を複数の光に分岐する複数の無偏光ビームスプリッタを備え、
前期無偏光ビームスプリッタにより生成された複数の光の光軸上それぞれに、前記偏光ビームスプリッタと前記λ/4板と前記反射鏡と前記振動素子とが順次配置され、前記偏光ビームスプリッタで反射される光軸方向に前記被測定物が配置され、前記ハーフミラーで反射される光軸方向に前記光検出器が配置されたこと
を特徴としている。
The laser vibrometer according to one embodiment of the present invention is
A plurality of non-polarizing beam splitters for branching the laser light of the predetermined wavelength transmitted through the half mirror into a plurality of lights;
The polarizing beam splitter, the λ / 4 plate, the reflecting mirror, and the vibrating element are sequentially arranged on the optical axes of a plurality of lights generated by the previous non-polarizing beam splitter, and reflected by the polarizing beam splitter. The object to be measured is arranged in the direction of the optical axis, and the photodetector is arranged in the direction of the optical axis reflected by the half mirror.
本発明により、安価で被測定物の振動を実時間で高い精度で測定することが可能となる。特に複数の被測定物の振動を測定するために光学系を構成するに際して、より安価でありながら高い精度を保ち複数の被測定物の振動を測定することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to measure vibrations of an object to be measured with high accuracy in real time at a low cost. In particular, when an optical system is configured to measure the vibrations of a plurality of objects to be measured, it is possible to measure the vibrations of the objects to be measured while maintaining high accuracy while being cheaper.
以下、本発明の実施例に係るレーザ振動計について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施例に限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。 Hereinafter, a laser vibrometer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following examples, and those skilled in the art to which the present invention belongs can modify or change the present invention without departing from the spirit and spirit of the present invention. .
(第1実施形態)
図1は、本発明のレーザ振動計の第1の実施例を示すブロック図である。本発明のレーザ振動計は、レーザ101と、ハーフミラー102と、偏光ビームスプリッタ103と、λ/4板104と、反射鏡105と、振動素子106と、被測定物107と、フォトダイオード108とから構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the laser vibrometer of the present invention. The laser vibrometer of the present invention includes a
レーザ101は、半導体レーザ(LD)でもよいが、マイクロチップ固体レーザを使用しLDで端面励起し発振させる方法が望ましい。分解能および光感度の高い振動計を実現するためには、高いキャリア対雑音比(CNR)特性が要求される。CNRは、蛍光寿命比K=τ/τp(τ:蛍光寿命、τp:光子寿命)に依存する。マイクロチップ固体レーザでは、共振器長に比例する光子寿命を蛍光寿命(100μs程度)に比べて5〜7桁短くできるため、高い光感度を容易に実現することができるからである。また、自ら出射した光電場と戻り光電場を干渉させ、ビート周波数でレーザを強度変調する自己混合変調にLDを用いる場合、LDは戻り光を受けると端子電圧が変化し、特性が劣化するため、自己混合変調にLDを用いることは望ましくないからである。なお、マイクロチップ固体レーザは、LD駆動部(図示せず)からの注入電流でLDを発振させ、その発振光で固体レーザを励起し発光するものであり、注入電流は、一定の直流電流である。
The
ハーフミラー102は、入射した光の一部を透過させると共に、残りを一定角度の方向に反射させる。
The
偏光ビームスプリッタ103は、任意の方位の直線偏光の光が入射したときに、その直線偏光をP偏光(p polarization)とS偏光(s polarization)に分離し、P偏光は透過させ、S偏光を90°反射させる。
The
λ/4板104は、直線偏光の光が入射したときに、その直線偏光の方位が1/4波長板における結晶の光軸に対して成す角度が45°のとき、1/4波長板を通過した光は元の直線偏光から円偏光の光になる現象を利用して直線偏光から円偏光を作り出したり、円偏光から直線偏光を作り出したりする。
The λ / 4
振動素子は、例えば電圧、磁気等を与えると変形する性質を持ち、電圧を変えることで振動周波数が可変となるピエゾ素子を使用することが望ましい。また、振動周波数は、波形の立ち上がりが直線性を示す三角波やのこぎり波でなければならない。のこぎり波印加電圧の立ち上がり時、あるいは、三角波印加電圧立ち上がり及び立下り時にレーザ光が入射されることによる光ドップラシフトを利用する。 For example, it is desirable to use a piezo element that has a property of deforming when a voltage, magnetism, or the like is applied, and whose vibration frequency is variable by changing the voltage. The vibration frequency must be a triangular wave or a sawtooth wave whose waveform rises linearly. An optical Doppler shift is used when the laser beam is incident when the sawtooth wave applied voltage rises or when the triangular wave applied voltage rises and falls.
光検出器108は、例えばInGaAs(インジウム・ガリウム・砒素)などの半導体からなるフォトダイオード(PD)を使用する。フォトダイオードは、光を吸収すると電流が発生する性質を有する、光を電流に変換する光センサで、入射光に対する直線性に優れている。感度波長範囲が広く、小型・軽量・長寿命であるなどの特長を備えており、光の有無の検出、光の強弱の測定、位置検知などに使用される。
The
レーザ101より出力されたレーザ光は、ハーフミラー102に入射する。ハーフミラー102に入射したレーザ光の一部は、ハーフミラー102を透過し、偏光ビームスプリッタ103に入射する。偏光ビームスプリッタ103に入射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ103によって、P偏光とS偏光とに分離され、S偏光のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ103を透過する。
The laser beam output from the
次に、偏光ビームスプリッタを透過した直線偏光(S偏光)の112は、λ/4板104により円偏光113に変換される。円偏光113は、振動素子106に入射し、振動素子106の振動周波数に基づいて、周波数シフトされる。
Next, the linearly polarized light (S-polarized light) 112 transmitted through the polarizing beam splitter is converted into circularly
そして、周波数シフトされた円偏光113は、反射鏡105により反射されてλ/4板104により直線偏光(P偏光)114に変換される。この直線偏光114はP偏光であるので、偏光ビームスプリッタ103により、90°反射して直線偏光115となり、その光軸上に設けられた被測定物107に入射する。被測定物に入射した直線偏光115は、被測定物の振動状態に応じて、周波数変動を受け、反射されて偏光ビームスプリッタ103へ戻る。
The frequency-shifted circularly polarized
この被測定物からの戻り光115はP偏光であるから、偏光ビームスプリッタ103により90°反射されて直線偏光114となり再びλ/4板104で円偏光113に変換される。円偏光113は、振動素子106に入射し、振動素子106の振動周波数に基づいて、再び周波数シフトされる。そして、周波数シフトした円偏光113は、反射鏡105により反射されてλ/4板104により直線偏光(S偏光)112に変換される。直線偏光112は、S偏光であるので、偏光ビームスプリッタ103を透過して、ハーフミラー102に入射する。
Since the return light 115 from the object to be measured is P-polarized light, it is reflected by 90 ° by the
ハーフミラー102に入射した直線偏光112の一部は、ハーフミラー102を透過してレーザ101に入射し帰還する。帰還したレーザ光は、レーザ101から出射した光電場と自己混合変調される。
A part of the linearly
自己混合変調されたレーザ光は、その後、その一部がハーフミラー102により反射されて、光検出器108に入射される。その後は、周波数変調波復調器と信号処理装置とにより、被測定物の振動をキャリア周波数の変位として検出して演算処理を行い数値化し、映像処理などを行う。
A part of the self-mixed modulated laser light is then reflected by the
ここで、振動素子の振動振幅長をSa(m)とし、振動周波数をfm(Hz)とすると、図1に示す光学系をとおして振動素子106によりドップラシフトされた振動素子106の振動速度Vは、以下の式(1)及び(2)で表される。
Here, when the vibration amplitude length of the vibration element is Sa (m) and the vibration frequency is fm (Hz), the vibration velocity V of the
V=Safm (のこぎり波) ・・・(1)
V=2Safm (三角波) ・・・(2)
V = Safm (sawtooth wave) (1)
V = 2Safm (triangular wave) (2)
そして、キャリア周波数fcはこの振動素子の振動振幅長Sa、振動周波数fm及びレーザ光の波長λにより定まり、以下のキャリア周波数fcが式(3)及び(4)のとおり導かれる。 The carrier frequency fc is determined by the vibration amplitude length Sa, the vibration frequency fm, and the wavelength λ of the laser light of the vibration element, and the following carrier frequency fc is derived as shown in equations (3) and (4).
キャリア周波数fc=4V/λ=(4Sa/λ)fm (のこぎり波) ・・・(3)
キャリア周波数fc=4V/λ=(8Sa/λ)fm (三角波) ・・・(4)
Carrier frequency fc = 4V / λ = (4Sa / λ) fm (sawtooth wave) (3)
Carrier frequency fc = 4V / λ = (8Sa / λ) fm (triangular wave) (4)
図1に示す光学系により、このキャリア周波数fcに被測定物の振動周波数成分fd(t)が重畳され、光検出器108、fcをキャリア周波数とする周波数変調波復調器(図示せず)によって被測定物の振動周波数成分fd(t)から振動振幅を検出することができる。のこぎり波の場合は、この検出された被測定物の振動周波数成分fd(t)を信号処理装置(図示せず)によって信号処理することにより、被測定物の振動状態を実時間でモニターすることができる。三角波で振動させる場合には、立ち上がりと立下り時における周波数シフトの極性が逆転し、被測定物の振動に対応した複調電圧の極性が反転するため、三角波に同期して半周期ごとに複調電圧の極性を電気的に反転することにより、被測定物の振動を連続的に実時間で計測できる。
By the optical system shown in FIG. 1, a vibration frequency component fd (t) of the device under test is superimposed on the carrier frequency fc, and a frequency modulation wave demodulator (not shown) having the
(第2実施形態)
図1は、本発明のレーザ振動計の第2の実施例を示すブロック図である。本発明のレーザ振動計の第2の実施例が本発明のレーザ振動計の第1の実施例と異なる点は、以下のとおりである。
(Second Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a second embodiment of the laser vibrometer of the present invention. The second embodiment of the laser vibrometer of the present invention is different from the first embodiment of the laser vibrometer of the present invention as follows.
ハーフミラー122が第1の実施例のハーフミラー102と90°角度が異なっており、また、このハーフミラー122で反射される光軸方向の一方にフォトダイオード108が配置され、他方に反射鏡125が配置されている。
The
レーザ101から出射した光の一部は、ハーフミラー122で反射し、反射鏡125へ入射し、反射する。これを参照光として利用する。
A part of the light emitted from the
他方で、振動素子106及びターゲット107で周波数シフトを受けた戻り光の一部は、ハーフミラー122で反射する。この戻り光と上記参照光とが合波されて、光検出器108に入射され、戻り光と参照光のフォトミキシングによりビート信号が電気的に取り出される。すなわち、前記第1実施形態のような、レーザの「出射光」と「戻り光」を干渉させて、ビート周波数でレーザを強度変調する「自己混合変調」ではなく、「戻り光」と「参照光」とを重ね合わせて、光検出器でフォトミキシングを行い、ビート周波数を電気信号として取り出す。その後は、周波数変調波復調器と信号処理装置とにより、被測定物の振動をキャリア周波数の変位として検出して演算処理を行い数値化し、映像処理などを行う。
On the other hand, part of the return light subjected to the frequency shift by the
上記した本発明のレーザ振動計の第2の実施例では、参照光と戻り光との合波を行いビート波を電気信号に変換するため、光源を問わず光学系を構成することができる。 In the above-described second embodiment of the laser vibrometer of the present invention, since the reference light and the return light are combined and the beat wave is converted into an electric signal, the optical system can be configured regardless of the light source.
(第3実施形態)
図3は、本発明のレーザ振動計の第3の実施例を示すブロック図である。本発明のレーザ振動計は、複数の被測定物の振動を同時に測定するものである。レーザ101から出射されたレーザ光は、ハーフミラー102を透過し、複数の無偏光109、209、n9により複数に分岐される。その後は、それぞれの分岐された光は、前記第1の実施形態と同様に、偏光ビームスプリッタ103と、λ/4板104と、反射鏡105と、振動素子106と、被測定物107とを経由する。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the laser vibrometer of the present invention. The laser vibrometer of the present invention measures vibrations of a plurality of objects to be measured simultaneously. The laser light emitted from the
このとき、分岐された光からそれぞれ異なるキャリア周波数を生成するために、振動素子106、206、n6は、異なる発振周波数とする。振動素子がピエゾ素子である場合には各ピエゾ素子の電圧を変えるようにすればよい。
At this time, in order to generate different carrier frequencies from the branched light, the
そして、各被測定物107、207、n7の振動状態は、異なるキャリア周波数fcに重畳されることになるので、各キャリア周波数に含まれる周波数変位あるいは振幅変位を検出することで、各被測定物の振動周波数を検出する。
Since the vibration states of the devices under
このように、複数の被測定物の振動測定を行う光学系を構成する場合、従来のAOMを使用したときは、1つのAOMで同一のキャリア周波数をビームスプリッタで分岐して複数の被測定物に入射させていた。しかし、高価なAOMを用いずに、安価なピエゾ素子などの振動素子を用いることにより、被測定物の数に応じた複数のキャリア周波数を使用することが可能となり、安価でかつ、精度の高い振動測定が可能となる。 As described above, when an optical system for measuring vibrations of a plurality of objects to be measured is used, when a conventional AOM is used, the same carrier frequency is branched by a beam splitter in one AOM, and a plurality of objects to be measured are used. It was made to enter. However, by using an inexpensive vibration element such as a piezo element without using an expensive AOM, it is possible to use a plurality of carrier frequencies according to the number of objects to be measured, which is inexpensive and highly accurate vibration measurement. Is possible.
101 レーザ
102、122 ハーフミラー
103、203、n3 偏光ビームスプリッタ
104、204、n4 λ/4板 直線偏波
105、125、205、n5 反射鏡
106、206、n6 振動素子
107、207、n7 ターゲット
108 フォトダイオード(光検出器)
109、209、n9 無偏光ビームスプリッタ
111、112、114、115 直線偏光円偏光
113 円偏光
109, 209, n9
Claims (9)
偏光ビームスプリッタと、
λ/4板と、
反射鏡と、
所定の周波数を発生させる振動素子と、
入射した光の一部を透過させ残りを反射させるハーフミラーと、
光を電気信号に変換する光検出器と、
周波数変調波復調器と、
信号処理装置と
を備え、
前記レーザ光源部から出力される所定波長のレーザ光の光軸上に、前記ハーフミラーと前記偏光ビームスプリッタと前記λ/4板と前記反射鏡と前記振動素子とが順次配置され、前記偏光ビームスプリッタで反射される光軸方向に前記被測定物が配置され、前記ハーフミラーで反射される光軸方向に前記光検出器が配置されたこと
を特徴とするレーザ振動計。 A laser light source unit that outputs laser light of a predetermined wavelength;
A polarizing beam splitter;
a λ / 4 plate;
A reflector,
A vibrating element for generating a predetermined frequency;
A half mirror that transmits part of the incident light and reflects the rest,
A photodetector for converting light into an electrical signal;
A frequency modulation wave demodulator;
A signal processing device,
The half mirror, the polarization beam splitter, the λ / 4 plate, the reflection mirror, and the vibration element are sequentially arranged on the optical axis of laser light having a predetermined wavelength output from the laser light source unit, and the polarization beam A laser vibrometer, wherein the object to be measured is arranged in an optical axis direction reflected by a splitter, and the photodetector is arranged in an optical axis direction reflected by the half mirror.
を特徴とする請求項1に記載のレーザ振動計。 The laser vibrometer according to claim 1, wherein the photodetector is disposed on one side in the optical axis direction reflected by the half mirror and a reflecting mirror is disposed on the other side.
前期無偏光ビームスプリッタにより生成された複数の光の光軸上それぞれに、前記偏光ビームスプリッタと前記λ/4板と前記反射鏡と前記振動素子とが順次配置され、前記偏光ビームスプリッタで反射される光軸方向に前記被測定物が配置され、前記ハーフミラーで反射される光軸方向に前記光検出器が配置されたこと
を特徴とするレーザ振動計。
A plurality of non-polarizing beam splitters for branching the laser light of the predetermined wavelength transmitted through the half mirror into a plurality of lights;
The polarizing beam splitter, the λ / 4 plate, the reflecting mirror, and the vibrating element are sequentially arranged on the optical axes of a plurality of lights generated by the previous non-polarizing beam splitter, and reflected by the polarizing beam splitter. A laser vibrometer, wherein the object to be measured is arranged in an optical axis direction and the photodetector is arranged in an optical axis direction reflected by the half mirror.
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