JP2943040B2 - 振動測定装置 - Google Patents
振動測定装置Info
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Description
【産業上の利用分野】この発明は、極めて微小な領域の
振動状態を測定する振動測定装置に関する。
振動状態を測定する振動測定装置に関する。
【従来の技術】従来の微小領域内での振動測定方法は、
実開平５−１９９２４号公報に示される様な構成であっ
た。図１８は従来の微小領域内における振動測定方法の
原理図である。レーザドップラ効果等を利用した非接触
振動計１００７から照射された振動測定用レーザを、被
測定物１００４に照射する前に、集光レンズ１００３を
透過させて振動測定用レーザを集光させる。被測定物１
００４に照射されるときのレーザスポット径はこれによ
り微小となり、微小領域の振動測定を行う。集光された
振動測定用レーザ光と被測定物１００４との相対位置の
確認方法は、マイクロスコープ１８０１などを使用し、
被測定物の斜め位置にマイクロスコープ１８０１を設置
し、モニタ１８０２で確認する。
実開平５−１９９２４号公報に示される様な構成であっ
た。図１８は従来の微小領域内における振動測定方法の
原理図である。レーザドップラ効果等を利用した非接触
振動計１００７から照射された振動測定用レーザを、被
測定物１００４に照射する前に、集光レンズ１００３を
透過させて振動測定用レーザを集光させる。被測定物１
００４に照射されるときのレーザスポット径はこれによ
り微小となり、微小領域の振動測定を行う。集光された
振動測定用レーザ光と被測定物１００４との相対位置の
確認方法は、マイクロスコープ１８０１などを使用し、
被測定物の斜め位置にマイクロスコープ１８０１を設置
し、モニタ１８０２で確認する。
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の振動測
定方法では以下に示す課題があった。 （１）振動測定用レーザ光と被測定物との相対位置の正
確な把握が困難である。 （２）被測定物の形状が立体構造である時に、レーザ光
照射位置がマイクロスコープなどの使用では、確認でき
ない場合がある。 （３）被測定物の任意の位置における正確な振動状態の
測定が困難である。 （４）被測定物の振動測定領域に適したレーザスポット
径を選択できない。 そこで、この発明の目的は、従来のこのような課題を解
決するため、振動測定用レーザ光のスポット径を任意に
設定できると共に、振動測定用レーザ光と被測定物との
相対位置の設定及び正確な振動測定用レーザ光と被測定
物との相対位置の確認が可能な振動測定装置を得ること
にある。
定方法では以下に示す課題があった。 （１）振動測定用レーザ光と被測定物との相対位置の正
確な把握が困難である。 （２）被測定物の形状が立体構造である時に、レーザ光
照射位置がマイクロスコープなどの使用では、確認でき
ない場合がある。 （３）被測定物の任意の位置における正確な振動状態の
測定が困難である。 （４）被測定物の振動測定領域に適したレーザスポット
径を選択できない。 そこで、この発明の目的は、従来のこのような課題を解
決するため、振動測定用レーザ光のスポット径を任意に
設定できると共に、振動測定用レーザ光と被測定物との
相対位置の設定及び正確な振動測定用レーザ光と被測定
物との相対位置の確認が可能な振動測定装置を得ること
にある。
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、振動測定装置において、被測定物に振
動測定信号を照射すると共に、被測定物からの振動応答
信号を検出し、振動測定するための振動測定手段と、振
動測定信号ならびに振動応答信号を反射すると共に、振
動応答信号を透過させるための半透過手段と、半透過手
段により反射された振動測定信号を集光し、かつ、被測
定物の実像を光学的に拡大するための光学系処理手段
と、光学系処理手段を移動させて、光学系処理手段と被
測定物との焦点調整を行うための焦点調整手段と、被測
定物を光軸付近で支持するための支持手段と、被測定物
の実像または虚像などの表面状態を示す画像を表示し、
かつ、振動測定手段からの振動測定信号と被測定物との
相対位置を確認するための表示手段と、を有する構成と
した。また、振動測定装置において、被測定物に振動測
定信号を照射すると共に、被測定物からの振動応答信号
を検出し、振動測定するための振動測定手段と、振動測
定信号ならびに振動応答信号を反射すると共に、振動応
答信号を透過させるための半透過手段と、半透過手段に
より反射された振動測定信号を集光し、かつ、被測定物
の実像または虚像などの表面状態を示す画像を光学的に
拡大するための光学系処理手段と、被測定物を光軸付近
で支持するための支持手段と、支持手段を移動させて、
光学系処理手段と被測定物との焦点調整を行うための焦
点調整手段と、被測定物の実像を表示し、かつ、振動測
定手段からの振動測定信号と被測定物との相対位置を確
認するための表示手段と、を有する構成とした。
に、この発明は、振動測定装置において、被測定物に振
動測定信号を照射すると共に、被測定物からの振動応答
信号を検出し、振動測定するための振動測定手段と、振
動測定信号ならびに振動応答信号を反射すると共に、振
動応答信号を透過させるための半透過手段と、半透過手
段により反射された振動測定信号を集光し、かつ、被測
定物の実像を光学的に拡大するための光学系処理手段
と、光学系処理手段を移動させて、光学系処理手段と被
測定物との焦点調整を行うための焦点調整手段と、被測
定物を光軸付近で支持するための支持手段と、被測定物
の実像または虚像などの表面状態を示す画像を表示し、
かつ、振動測定手段からの振動測定信号と被測定物との
相対位置を確認するための表示手段と、を有する構成と
した。また、振動測定装置において、被測定物に振動測
定信号を照射すると共に、被測定物からの振動応答信号
を検出し、振動測定するための振動測定手段と、振動測
定信号ならびに振動応答信号を反射すると共に、振動応
答信号を透過させるための半透過手段と、半透過手段に
より反射された振動測定信号を集光し、かつ、被測定物
の実像または虚像などの表面状態を示す画像を光学的に
拡大するための光学系処理手段と、被測定物を光軸付近
で支持するための支持手段と、支持手段を移動させて、
光学系処理手段と被測定物との焦点調整を行うための焦
点調整手段と、被測定物の実像を表示し、かつ、振動測
定手段からの振動測定信号と被測定物との相対位置を確
認するための表示手段と、を有する構成とした。
【作用】上記のように構成された振動測定装置の代表的
な構成を図１に示す。図１において、振動測定手段１０
７は、被測定物１０４に振動測定信号を照射すると共
に、被測定物１０４からの振動応答信号を検出し、振動
測定する。また、図３に示した様に、振動計測手段１０
７は、レーザドップラ干渉法を応用したレーザドップラ
振動測計手段３０１でもよい。半透過手段１０２は、振
動測定信号ならびに振動応答信号を反射すると共に、振
動応答信号を透過させる。光学系処理手段１０３は、半
透過手段１０２により反射された振動測定信号を集光
し、かつ、被測定物１０４の実像を光学的に拡大する。
また、図６に示した様に、複数の光学系処理手段１０３
を有する場合、光学系処理手段１０３の動作を変更する
光路切替手段６０１を有してもよい。支持手段１０５
は、被測定物１０４を光軸付近で支持する。ここで、図
５に示した様に、支持手段１０５は被測定物固定手段５
０１と被測定物位置決め手段５０２によって構成されて
いてもよい。焦点調整手段１０６は、光学系処理手段１
０３を移動させて、光学系処理手段１０３と被測定物１
０４との焦点調整を行う。また、図２に示した様に、焦
点調整手段１０６は支持手段１０５を移動させてもよ
い。表示手段１０１は、被測定物１０４の実像または虚
像などの表面状態を示す画像を表示し、かつ、振動測定
手段１０７からの振動測定信号と被測定物１０４との相
対位置を確認する。ここで、図４に示す様に、表示手段
１０１は振動応答信号を複数に分割するための光路分割
手段４０１と、光学系表示手段４０３と電気系表示手段
４０２のいずか一方を有する構成としてもよいし、ある
いは両方を有する構成としていてもよい。さらに、図７
に示す様に、被測定物１０４の外部で発生した振動を低
減するための外部振動低減手段７０１を有してもよい。
または、図８に示す様に被測定物１０４に電気信号を印
加して被測定物１０４を振動させるための被測定物振動
手段８０１を有してもよい。または、図９に示すように
振動計測手段１０７によって測定された被測定物１０４
の振動状態を示す電気信号を振動波形として処理するた
めの振動波形処理手段９０１を有していてもよい。した
がって、本発明の振動測定装置は、被測定物の任意の位
置における微小領域内での振動状態を測定することが可
能となると共に、振動測定信号と被測定物との相対位置
を正確に確認することが可能となる。
な構成を図１に示す。図１において、振動測定手段１０
７は、被測定物１０４に振動測定信号を照射すると共
に、被測定物１０４からの振動応答信号を検出し、振動
測定する。また、図３に示した様に、振動計測手段１０
７は、レーザドップラ干渉法を応用したレーザドップラ
振動測計手段３０１でもよい。半透過手段１０２は、振
動測定信号ならびに振動応答信号を反射すると共に、振
動応答信号を透過させる。光学系処理手段１０３は、半
透過手段１０２により反射された振動測定信号を集光
し、かつ、被測定物１０４の実像を光学的に拡大する。
また、図６に示した様に、複数の光学系処理手段１０３
を有する場合、光学系処理手段１０３の動作を変更する
光路切替手段６０１を有してもよい。支持手段１０５
は、被測定物１０４を光軸付近で支持する。ここで、図
５に示した様に、支持手段１０５は被測定物固定手段５
０１と被測定物位置決め手段５０２によって構成されて
いてもよい。焦点調整手段１０６は、光学系処理手段１
０３を移動させて、光学系処理手段１０３と被測定物１
０４との焦点調整を行う。また、図２に示した様に、焦
点調整手段１０６は支持手段１０５を移動させてもよ
い。表示手段１０１は、被測定物１０４の実像または虚
像などの表面状態を示す画像を表示し、かつ、振動測定
手段１０７からの振動測定信号と被測定物１０４との相
対位置を確認する。ここで、図４に示す様に、表示手段
１０１は振動応答信号を複数に分割するための光路分割
手段４０１と、光学系表示手段４０３と電気系表示手段
４０２のいずか一方を有する構成としてもよいし、ある
いは両方を有する構成としていてもよい。さらに、図７
に示す様に、被測定物１０４の外部で発生した振動を低
減するための外部振動低減手段７０１を有してもよい。
または、図８に示す様に被測定物１０４に電気信号を印
加して被測定物１０４を振動させるための被測定物振動
手段８０１を有してもよい。または、図９に示すように
振動計測手段１０７によって測定された被測定物１０４
の振動状態を示す電気信号を振動波形として処理するた
めの振動波形処理手段９０１を有していてもよい。した
がって、本発明の振動測定装置は、被測定物の任意の位
置における微小領域内での振動状態を測定することが可
能となると共に、振動測定信号と被測定物との相対位置
を正確に確認することが可能となる。
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説
明する。 （１）実施例１ 図１０は、本発明の振動測定装置の実施例１の振動測定
方法を示した原理図である。図１０の構成は、レーザ光
を発振して振動状態を測定するレーザドップラ振動計１
００７と、レーザ光を反射・透過するハーフミラー１０
０２、レーザ光の集光および被測定物１００４の実像を
拡大するための対物レンズ１００３、対物レンズ１００
３と連動して対物レンズと被測定物１００４とのピント
調整を行う焦点調整部材１００６、被測定物の実像また
は虚像などの表面状態を映し出すＣＣＤカメラなどから
構成される顕微鏡と、振動状態にある被測定物１００４
と、被測定物１００４を支持する支持台１００５からな
っている。図１０において、レーザドップラ振動計１０
０７から照射された、振動測定信号となるレーザ光は実
線で示した方向に照射され、ハーフミラー１００２より
反射される。反射されたレーザ光は、対物レンズ１００
３により集光され、焦点調整部材１００６により対物レ
ンズ１００３の位置を移動して、レーザ光のピントを調
整し、支持台１００５に支持された被測定物１００４の
表面に照射される。この時、被測定物１００４に照射さ
れるレーザ光のスポット径は、対物レンズ１００３によ
って集光されているので、微小径とすることができる。
また、被測定物１００４の振動状態によって得られた、
振動応答信号は、図中の破線で示した方向に反射し、ハ
ーフミラー１００２により分光され、再び反射されたレ
ーザ光は、振動応答信号としてレーザドップラ振動計１
００７に戻ることになる。これにより、被測定物１００
４の微小領域内の振動状態を測定することが可能とな
る。また、ハーフミラーを透過したもう一方のレーザ光
は、ＣＣＤカメラ１００１へ照射される。すなわち、こ
の様な構成による振動測定装置により、被測定物の微小
領域内の振動状態を測定することが可能となると共に、
レーザ光の光軸上で、振動測定信号となるレーザ光と被
測定物との相対位置（照射位置）を正確に把握すること
が可能となり、微小構造物などの振動状態の特性の把握
などが可能となる。また、レーザドップラ式振動計１０
０７は、レーザ光を被測定物の表面に照射できれば、遠
隔でも振動状態を測定することができることから、振動
測定機として、レーザドップラ振動計を使用することに
より、図１に示した振動測定装置の各構成要素のセッテ
ィングの自由度を増すことが可能となる。さらには、微
小構造物の振動状態測定を考慮した場合、振動周波数は
高くなることが予想されるが、レーザドップラ振動計の
応答周波数範囲は他の振動測定機と比較して広帯域であ
ることから、微小構造物の振動状態測定により適した振
動測定装置として構成することができる。ただし、振動
測定計測器は、レーザドップラ式振動計以外を使用した
場合でも、振動状態を非接触で測定できれば、他の振動
測定器に変更しても構わない。 （２）実施例２ 図１１は、本発明の振動測定装置の実施例２の振動測定
方法を示した原理図である。図１１において、焦点調整
部材１００６は、支持台１００５と連動しており、被測
定物１００４を移動する。これにより、対物レンズ１０
０３と被測定物１００４との相対位置を調整して、レー
ザ光のピントを合わせる。図１に示した実施例１とは、
焦点調整部材１００６と連動している要素が異なること
になるが、対物レンズ１００３と被測定物１００４との
相対位置を調整ことには代わりないので、実施例１と同
等の機能を果たすことができる。 （３）実施例３ 図１２は、本発明の振動測定装置の実施例３の振動測定
方法を示した原理図である。図１２の構成は、被測定物
１００４の実像を表示すると共に、レーザドップラ振動
計１００７からの振動測定信号と被測定物１００４との
相対位置を確認するため表示部分が、ＣＣＤカメラ１２
０１と接眼レンズ１２０２との２種類の表示部分からな
っている。図１２において、被測定物１００４に照射さ
れ、反射してきた振動応答信号であるレーザ光（破線）
は、第１のハーフミラー１００２を透過した後、第２の
ハーフミラー１２０１により、２方向に分割される。２
分割された信号は、おのおのＣＣＤカメラ１２０１と接
眼レンズ１２０２との２種類の表示部材により、表示す
ることが可能となる。これにより、次に示す様な効果が
得られる。 １）複数人同時によるレーザ照射位置確認および振動状
態把握観察が可能である。 ２）遠隔位置による微小構造物のレーザ照射位置の確認
と振動状態の把握が可能である。 ３）接眼レンズ倍率とＣＣＤカメラの観察倍率を異なる
ように設定することにより、観察範囲を変えて振動測定
信号と被測定物との相対位置を確認することが可能であ
る。 図１２においては、ＣＣＤカメラ１２０１と接眼レンズ
１２０２との２種類の表示部分から構成されているが、
両者のうち、ＣＣＤカメラ１２０１あるいは接眼レンズ
１２０２のどちらか一方だけで表示してもかまわない
が、両者を同時に備えることによって振動測定装置が構
成されている方が、より好ましい。 （４）実施例４ 図１３は、本発明の振動測定装置の実施例４の振動測定
方法を示した原理図である。図１３の構成は、被測定物
１００４の支持が支持台１００５と支持台１００５光軸
と垂直方向あるいは所定の角度の方向の平面内に自由に
を移動するための移動ステージ１３０１からなってい
る。図１３において、移動ステージ１３０１は任意の移
動量を設定できるので、被測定物１００４を光軸付近に
移動でき、かつ、被測定物１００４の任意の位置の振動
状態を観察する事が可能となる。すなわち、移動ステー
ジ１３０１の最小送り量をなるべく少なくすることによ
り、被測定物１００４の表面での振動状態を、より細か
い間隔で把握することが可能となる。また、被測定物の
モーダル解析を実施する場合においても、微小送りが可
能な移動ステージを使用することにより、より高精度な
解析を行うことが可能となる。 （５）実施例５ 図１４は、本発明の振動測定装置の実施例５の振動測定
方法を示した原理図である。図１４において、２種類の
対物レンズ１４０２と１４０３を持ち、各対物レンズ１
４０２、１４０３を切り替えるためのリボルバ１４０１
から構成されている。これにより、被測定物１００４の
実像または虚像などの拡大倍率を変更するとができ、そ
れと同時に、集光率も変わるので、レーザスポット径も
また変更することが可能となる。これにより、被測定物
１００４が微小構造物である場合、あるいは、振動状態
を測定する領域が微小となる場合においても、適切な倍
率において振動状態を測定することが可能となる。ま
た、図１４では対物レンズが２種類の場合を示したが、
対物レンズを２種類以上使用することにより、振動状態
を測定する領域に適した、被測定物１００４の実像また
は虚像の拡大倍率および集光率を選択することが可能と
なる。 （６）実施例６ 図１５は、本発明の振動測定装置の実施例６の振動測定
方法を示した原理図ある。図１５において、ＣＣＤカメ
ラ１００１、ハーフミラー１００２、対物レンズ１００
３、被測定物１００４、支持台１００５、焦点調整部材
１００６、レーザドップラ振動計１００７は、除振台１
５０１上で構成されている。被測定物１００４は、振動
体であるために、振動測定装置の外部で発生した振動
が、被測定物１００４に影響を及ぼすと、被測定物１０
０４の正確な振動状態を測定する事ができなくなってし
まう。したがって、除振台１５０１上で振動測定装置１
５０２を設置する事により、振動測定装置外部からの振
動を低減でき、被測定物１００４の微小振動等も測定が
可能となる。 （７）実施例７ 図１６は、本発明の振動測定装置の実施例７の振動測定
方法を示した原理図である。図１６において、振動測定
装置は、シンセサイザ１６０２を含めた構成となってい
る。被測定物１６０１は圧電振動子で駆動する圧電アク
チュエータであり、シンセサイザ１６０２から発生する
高周波信号を印加されることによって圧電アクチュエー
タ１６０１は駆動（振動）して、圧電アクチュエータ１
６０１の任意の位置における振動状態を測定する。ま
た、圧電アクチュエータ１６０１が微小要素によって構
成されている場合、圧電アクチュエータ１６０１の駆動
周波数は高周波数となり、それに伴い、振動振幅も微小
振幅となるため、図１６に示した振動測定装置構成は、
圧電アクチュエータ等の振動状態の測定に適した装置で
あるといえる。 （８）実施例８ 図１７は、本発明の振動測定装置の実施例８の振動測定
方法を示した原理図である。図１７において、振動測定
装置は、ＦＦＴアナライザ１７０１を含めた構成となっ
ている。レーザドップラ振動計１００７によって測定さ
れた振動状態をＦＦＴアナライザ１７０１によって信号
波形処理して振動解析を行う。この場合、ＦＦＴアナラ
イザの代わりに、スペクトラムアナライザ、あるいは、
オシロスコープ等による振動波形処理装置を使用しても
構わない。
明する。 （１）実施例１ 図１０は、本発明の振動測定装置の実施例１の振動測定
方法を示した原理図である。図１０の構成は、レーザ光
を発振して振動状態を測定するレーザドップラ振動計１
００７と、レーザ光を反射・透過するハーフミラー１０
０２、レーザ光の集光および被測定物１００４の実像を
拡大するための対物レンズ１００３、対物レンズ１００
３と連動して対物レンズと被測定物１００４とのピント
調整を行う焦点調整部材１００６、被測定物の実像また
は虚像などの表面状態を映し出すＣＣＤカメラなどから
構成される顕微鏡と、振動状態にある被測定物１００４
と、被測定物１００４を支持する支持台１００５からな
っている。図１０において、レーザドップラ振動計１０
０７から照射された、振動測定信号となるレーザ光は実
線で示した方向に照射され、ハーフミラー１００２より
反射される。反射されたレーザ光は、対物レンズ１００
３により集光され、焦点調整部材１００６により対物レ
ンズ１００３の位置を移動して、レーザ光のピントを調
整し、支持台１００５に支持された被測定物１００４の
表面に照射される。この時、被測定物１００４に照射さ
れるレーザ光のスポット径は、対物レンズ１００３によ
って集光されているので、微小径とすることができる。
また、被測定物１００４の振動状態によって得られた、
振動応答信号は、図中の破線で示した方向に反射し、ハ
ーフミラー１００２により分光され、再び反射されたレ
ーザ光は、振動応答信号としてレーザドップラ振動計１
００７に戻ることになる。これにより、被測定物１００
４の微小領域内の振動状態を測定することが可能とな
る。また、ハーフミラーを透過したもう一方のレーザ光
は、ＣＣＤカメラ１００１へ照射される。すなわち、こ
の様な構成による振動測定装置により、被測定物の微小
領域内の振動状態を測定することが可能となると共に、
レーザ光の光軸上で、振動測定信号となるレーザ光と被
測定物との相対位置（照射位置）を正確に把握すること
が可能となり、微小構造物などの振動状態の特性の把握
などが可能となる。また、レーザドップラ式振動計１０
０７は、レーザ光を被測定物の表面に照射できれば、遠
隔でも振動状態を測定することができることから、振動
測定機として、レーザドップラ振動計を使用することに
より、図１に示した振動測定装置の各構成要素のセッテ
ィングの自由度を増すことが可能となる。さらには、微
小構造物の振動状態測定を考慮した場合、振動周波数は
高くなることが予想されるが、レーザドップラ振動計の
応答周波数範囲は他の振動測定機と比較して広帯域であ
ることから、微小構造物の振動状態測定により適した振
動測定装置として構成することができる。ただし、振動
測定計測器は、レーザドップラ式振動計以外を使用した
場合でも、振動状態を非接触で測定できれば、他の振動
測定器に変更しても構わない。 （２）実施例２ 図１１は、本発明の振動測定装置の実施例２の振動測定
方法を示した原理図である。図１１において、焦点調整
部材１００６は、支持台１００５と連動しており、被測
定物１００４を移動する。これにより、対物レンズ１０
０３と被測定物１００４との相対位置を調整して、レー
ザ光のピントを合わせる。図１に示した実施例１とは、
焦点調整部材１００６と連動している要素が異なること
になるが、対物レンズ１００３と被測定物１００４との
相対位置を調整ことには代わりないので、実施例１と同
等の機能を果たすことができる。 （３）実施例３ 図１２は、本発明の振動測定装置の実施例３の振動測定
方法を示した原理図である。図１２の構成は、被測定物
１００４の実像を表示すると共に、レーザドップラ振動
計１００７からの振動測定信号と被測定物１００４との
相対位置を確認するため表示部分が、ＣＣＤカメラ１２
０１と接眼レンズ１２０２との２種類の表示部分からな
っている。図１２において、被測定物１００４に照射さ
れ、反射してきた振動応答信号であるレーザ光（破線）
は、第１のハーフミラー１００２を透過した後、第２の
ハーフミラー１２０１により、２方向に分割される。２
分割された信号は、おのおのＣＣＤカメラ１２０１と接
眼レンズ１２０２との２種類の表示部材により、表示す
ることが可能となる。これにより、次に示す様な効果が
得られる。 １）複数人同時によるレーザ照射位置確認および振動状
態把握観察が可能である。 ２）遠隔位置による微小構造物のレーザ照射位置の確認
と振動状態の把握が可能である。 ３）接眼レンズ倍率とＣＣＤカメラの観察倍率を異なる
ように設定することにより、観察範囲を変えて振動測定
信号と被測定物との相対位置を確認することが可能であ
る。 図１２においては、ＣＣＤカメラ１２０１と接眼レンズ
１２０２との２種類の表示部分から構成されているが、
両者のうち、ＣＣＤカメラ１２０１あるいは接眼レンズ
１２０２のどちらか一方だけで表示してもかまわない
が、両者を同時に備えることによって振動測定装置が構
成されている方が、より好ましい。 （４）実施例４ 図１３は、本発明の振動測定装置の実施例４の振動測定
方法を示した原理図である。図１３の構成は、被測定物
１００４の支持が支持台１００５と支持台１００５光軸
と垂直方向あるいは所定の角度の方向の平面内に自由に
を移動するための移動ステージ１３０１からなってい
る。図１３において、移動ステージ１３０１は任意の移
動量を設定できるので、被測定物１００４を光軸付近に
移動でき、かつ、被測定物１００４の任意の位置の振動
状態を観察する事が可能となる。すなわち、移動ステー
ジ１３０１の最小送り量をなるべく少なくすることによ
り、被測定物１００４の表面での振動状態を、より細か
い間隔で把握することが可能となる。また、被測定物の
モーダル解析を実施する場合においても、微小送りが可
能な移動ステージを使用することにより、より高精度な
解析を行うことが可能となる。 （５）実施例５ 図１４は、本発明の振動測定装置の実施例５の振動測定
方法を示した原理図である。図１４において、２種類の
対物レンズ１４０２と１４０３を持ち、各対物レンズ１
４０２、１４０３を切り替えるためのリボルバ１４０１
から構成されている。これにより、被測定物１００４の
実像または虚像などの拡大倍率を変更するとができ、そ
れと同時に、集光率も変わるので、レーザスポット径も
また変更することが可能となる。これにより、被測定物
１００４が微小構造物である場合、あるいは、振動状態
を測定する領域が微小となる場合においても、適切な倍
率において振動状態を測定することが可能となる。ま
た、図１４では対物レンズが２種類の場合を示したが、
対物レンズを２種類以上使用することにより、振動状態
を測定する領域に適した、被測定物１００４の実像また
は虚像の拡大倍率および集光率を選択することが可能と
なる。 （６）実施例６ 図１５は、本発明の振動測定装置の実施例６の振動測定
方法を示した原理図ある。図１５において、ＣＣＤカメ
ラ１００１、ハーフミラー１００２、対物レンズ１００
３、被測定物１００４、支持台１００５、焦点調整部材
１００６、レーザドップラ振動計１００７は、除振台１
５０１上で構成されている。被測定物１００４は、振動
体であるために、振動測定装置の外部で発生した振動
が、被測定物１００４に影響を及ぼすと、被測定物１０
０４の正確な振動状態を測定する事ができなくなってし
まう。したがって、除振台１５０１上で振動測定装置１
５０２を設置する事により、振動測定装置外部からの振
動を低減でき、被測定物１００４の微小振動等も測定が
可能となる。 （７）実施例７ 図１６は、本発明の振動測定装置の実施例７の振動測定
方法を示した原理図である。図１６において、振動測定
装置は、シンセサイザ１６０２を含めた構成となってい
る。被測定物１６０１は圧電振動子で駆動する圧電アク
チュエータであり、シンセサイザ１６０２から発生する
高周波信号を印加されることによって圧電アクチュエー
タ１６０１は駆動（振動）して、圧電アクチュエータ１
６０１の任意の位置における振動状態を測定する。ま
た、圧電アクチュエータ１６０１が微小要素によって構
成されている場合、圧電アクチュエータ１６０１の駆動
周波数は高周波数となり、それに伴い、振動振幅も微小
振幅となるため、図１６に示した振動測定装置構成は、
圧電アクチュエータ等の振動状態の測定に適した装置で
あるといえる。 （８）実施例８ 図１７は、本発明の振動測定装置の実施例８の振動測定
方法を示した原理図である。図１７において、振動測定
装置は、ＦＦＴアナライザ１７０１を含めた構成となっ
ている。レーザドップラ振動計１００７によって測定さ
れた振動状態をＦＦＴアナライザ１７０１によって信号
波形処理して振動解析を行う。この場合、ＦＦＴアナラ
イザの代わりに、スペクトラムアナライザ、あるいは、
オシロスコープ等による振動波形処理装置を使用しても
構わない。
【発明の効果】この発明は、以上説明した様に、被測定
物の任意の位置における振動状態を非接触で測定するた
めの振動測定装置において、被測定物に振動測定信号を
照射すると共に、被測定物からの振動応答信号を検出
し、振動測定するための振動測定手段と、振動測定信号
ならびに振動応答信号を反射すると共に、振動応答信号
を透過させるための半透過手段と、半透過手段により反
射された振動測定信号を集光し、かつ、被測定物の実像
を光学的に拡大するための光学系処理手段と、光学系処
理手段を移動させて、光学系処理手段と被測定物との焦
点調整を行うための焦点調整手段と、被測定物を光軸付
近で支持するための支持手段と、被測定物の実像を表示
し、かつ、振動測定手段からの振動測定信号と被測定物
との相対位置を確認するための表示手段と、を有する構
成とした。また、被測定物の任意の位置における振動状
態を非接触で測定するための振動測定装置において、被
測定物に振動測定信号を照射すると共に、被測定物から
の振動応答信号を検出し、振動測定するための振動測定
手段と、振動測定信号ならびに振動応答信号を反射する
と共に、振動応答信号を透過させるための半透過手段
と、半透過手段により反射された振動測定信号を集光
し、かつ、被測定物の実像を光学的に拡大するための光
学系処理手段と、被測定物を光軸付近で支持するための
支持手段と、支持手段を移動させて、光学系処理手段と
被測定物との焦点調整を行うための焦点調整手段と、被
測定物の実像を表示し、かつ、振動測定手段からの振動
測定信号と被測定物との相対位置を確認するための表示
手段と、を有する構成としたので、以下に記載する効果
を有する。 （１）振動測定用レーザ光と被測定物との相対位置の正
確な把握が可能である。 （２）被測定物の形状が立体構造である場合でも、レー
ザ光照射位置が確認できる。 （３）被測定物の任意の位置における振動状態の測定が
可能となる。 （４）被測定物の振動測定領域に合ったレーザスポット
径を選択できる。
物の任意の位置における振動状態を非接触で測定するた
めの振動測定装置において、被測定物に振動測定信号を
照射すると共に、被測定物からの振動応答信号を検出
し、振動測定するための振動測定手段と、振動測定信号
ならびに振動応答信号を反射すると共に、振動応答信号
を透過させるための半透過手段と、半透過手段により反
射された振動測定信号を集光し、かつ、被測定物の実像
を光学的に拡大するための光学系処理手段と、光学系処
理手段を移動させて、光学系処理手段と被測定物との焦
点調整を行うための焦点調整手段と、被測定物を光軸付
近で支持するための支持手段と、被測定物の実像を表示
し、かつ、振動測定手段からの振動測定信号と被測定物
との相対位置を確認するための表示手段と、を有する構
成とした。また、被測定物の任意の位置における振動状
態を非接触で測定するための振動測定装置において、被
測定物に振動測定信号を照射すると共に、被測定物から
の振動応答信号を検出し、振動測定するための振動測定
手段と、振動測定信号ならびに振動応答信号を反射する
と共に、振動応答信号を透過させるための半透過手段
と、半透過手段により反射された振動測定信号を集光
し、かつ、被測定物の実像を光学的に拡大するための光
学系処理手段と、被測定物を光軸付近で支持するための
支持手段と、支持手段を移動させて、光学系処理手段と
被測定物との焦点調整を行うための焦点調整手段と、被
測定物の実像を表示し、かつ、振動測定手段からの振動
測定信号と被測定物との相対位置を確認するための表示
手段と、を有する構成としたので、以下に記載する効果
を有する。 （１）振動測定用レーザ光と被測定物との相対位置の正
確な把握が可能である。 （２）被測定物の形状が立体構造である場合でも、レー
ザ光照射位置が確認できる。 （３）被測定物の任意の位置における振動状態の測定が
可能となる。 （４）被測定物の振動測定領域に合ったレーザスポット
径を選択できる。
【図１】本発明の振動測定装置の第１の代表的な構成の
一例を示す機能ブロック図である。
一例を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の振動測定装置の第２の代表的な構成の
一例を示す機能ブロック図である。
一例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の振動測定装置の第３の代表的な構成の
一例を示す機能ブロック図である。
一例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の振動測定装置の第４の代表的な構成の
一例を示す機能ブロック図である。
一例を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の振動測定装置の第５の代表的な構成の
一例を示す機能ブロック図である。
一例を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の振動測定装置の第６の代表的な構成の
一例を示す機能ブロック図である。
一例を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明の振動測定装置の第７の代表的な構成の
一例を示す機能ブロック図である。
一例を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の振動測定装置の第８の代表的な構成の
一例を示す機能ブロック図である。
一例を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の振動測定装置の第９の代表的な構成の
一例を示す機能ブロック図である。
一例を示す機能ブロック図である。
【図１０】本発明の振動測定装置の実施例１の振動測定
方法を示した原理図である。
方法を示した原理図である。
【図１１】本発明の振動測定装置の実施例２の振動測定
方法を示した原理図である。
方法を示した原理図である。
【図１２】本発明の振動測定装置の実施例３の振動測定
方法を示した原理図である。
方法を示した原理図である。
【図１３】本発明の振動測定装置の実施例４の振動測定
方法を示した原理図である。
方法を示した原理図である。
【図１４】本発明の振動測定装置の実施例５の振動測定
方法を示した原理図である。
方法を示した原理図である。
【図１５】本発明の振動測定装置の実施例６の振動測定
方法を示した原理図である。
方法を示した原理図である。
【図１６】本発明の振動測定装置の実施例７の振動測定
方法を示した原理図である。
方法を示した原理図である。
【図１７】本発明の振動測定装置の実施例８の振動測定
方法を示した原理図である。
方法を示した原理図である。
【図１８】従来のの振動測定装置の原理図である。
１０１ 表示手段 １０２ 半透過手段 １０３ 光学系処理手段 １０４ 被測定物 １０５ 支持手段 １０６ 焦点調整手段 １０７ 振動測定手段 １００１ ＣＣＤカメラ １００２ ハーフミラー １００３ 対物レンズ １００４ 被測定物 １００５ 支持台 １００６ 焦点調整部材 １００７ レーザドップラ振動計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春日 政雄 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 (72)発明者 井上 竜紀 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−19924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−262622（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−172788（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−30758（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−249719（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01H 9/00 G01B 11/00 G01M 7/02 G01N 29/00 501
Claims (3)
- 【請求項１】 被測定物（１０４）の任意の位置におけ
る振動状態を非接触で測定するための振動測定装置にお
いて、 被測定物（１０４）に振動測定信号を照射すると共に、
被測定物（１０４）からの振動応答信号を検出し、振動
測定するための振動測定手段（１０７）と、 振動測定信号ならびに振動応答信号を反射すると共に、
振動応答信号を透過させるための半透過手段（１０２）
と、前記 半透過手段（１０２）により反射された振動測定信
号を集光し、かつ、被測定物（１０４）の表面状態を示
す画像を光学的に拡大するための光学系処理手段（１０
３）と、前記 光学系処理手段（１０３）と、前記被測定物（１０
４）との距離を変えて焦点調整を行うための焦点調整手
段（１０６）と、 被測定物（１０４）を光軸付近で支持するための支持手
段（１０５）と、 被測定物（１０４）の表面状態を示
す画像を表示し、かつ、振動測定手段（１０７）からの
振動測定信号と被測定物との相対位置を確認するための
表示手段（１０１）と、を有し、前記表示手段（１０１）の受光部は、振動測定信号を集
光する前記光学系処理手段（１０３）の光軸上に設けら
れ、前記被測定物（１０４）から反射した振動応答信号
は、前記光学系処理手段（１０３）を通過後、前記表示
手段（１０１）の受光部に入射し、前記表示手段（１０
１）は、前記光軸上から見た前記被測定物（１０４）の
表面状態を示す画像を表示することを特徴とする振動測
定装置。 - 【請求項２】 前記表示手段（１０１）は、光学系によ
り前記被測定物（１０４）の表面状態を示す画像を結
像、表示する光学系表示手段（４０３）、あるいは、受
像素子により受像した前記被測定物（１０４）の表面状
態を示す画像を電気信号に変換し、ディスプレイ上に表
示する電気系表示手段（４０２）のいずれか一方を有す
る請求項１に記載の振動測定装置。 - 【請求項３】 前記表示手段（１０１）は、前記被測定
物（１０４）からの振動応答信号を複数に分割するため
の光路分割手段（４０１）を有すると共に、光学系によ
り前記被測定物（１０４）の表面状態を示す画像を結
像、表示する光 学系表示手段（４０３）と、 受像素子により受像した前記被測定物（１０４）の表面
状態を示す画像を電気信号に変換し、ディスプレイ上に
表示する電気系表示手段（４０２）とを有する請求項１
に記載の振動測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27577493A JP2943040B2 (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 振動測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27577493A JP2943040B2 (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 振動測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128130A JPH07128130A (ja) | 1995-05-19 |
| JP2943040B2 true JP2943040B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=17560215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27577493A Expired - Fee Related JP2943040B2 (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 振動測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943040B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3915978B2 (ja) * | 2002-10-21 | 2007-05-16 | グラフテック株式会社 | レーザドップラ振動計 |
| JP4963587B2 (ja) * | 2006-10-18 | 2012-06-27 | 株式会社小野測器 | レーザドップラ振動計 |
| JP6352854B2 (ja) * | 2015-05-13 | 2018-07-04 | 日本電信電話株式会社 | 振動検出装置 |
| RU2769885C1 (ru) * | 2020-09-14 | 2022-04-07 | Общество с ограниченной ответственностью "КВАНТ Р" | Устройство для измерения деформации |
-
1993
- 1993-11-04 JP JP27577493A patent/JP2943040B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07128130A (ja) | 1995-05-19 |
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