JP4264667B2 - 振動検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動体の変位を光学的に検出する振動検出装置に関する。

近年、ＳＡＣＤ（Super Audio Compact Disc）や２４ｂｉｔ−９６ｋＨｚのサンプリングを利用した録音方式等が用いられ、高音質化が主流になりつつある。このような流れの中、従来のアナログ方式のマイクロホン装置は、特に２０ｋＨｚ以上の高域の音声の収録に限界があるため、上記録音方式の特徴である高域の再生を生かしてコンテンツを収録しようとする場合に、ボトルネックになっていた。

また、ダイナミックレンジに関しても、上記録音方式の特徴である２４ｂｉｔビット録音により可能な１４４ｄＢまで及ばず、広範なダイナミックレンジを十分に生かしきれていなかった。

さらに、録音現場においては、従来のアナログ方式のマイクロホン装置では、アナログケーブルでの長距離の引き回しに起因してノイズが増加してしまったり、コンデンサマイクに対してミキシングコンソールからファンタム電源を供給しなければならず、録音・制作システムにおける全ディジタル化の障害となっていた。

そこで、近年、ディジタル方式のマイクロホン装置がいくつか提案されている（例えば、特許文献１，２）。

特開平１０−３０８９９８号公報 特開平１１−１７８０９９号公報

上記特許文献１では、レーザ光源とマッハ・ツェンダ干渉計とを用いて振動板の振動を検出することにより、ディジタルの音声信号を出力するようになっている。

一方、上記特許文献２では、レーザ光源および振動板を含むΔΣ（デルタ・シグマ）変調器を構成するようにしている。よって、ΔΣ変調器の作用により、簡易な構成で１ｂｉｔのディジタル音声信号を得ることができると共に、ノイズシェービング効果を利用して可聴帯域内の音声信号の低ノイズ化を図ることができると考えられる。

ところで、これら特許文献１，２に記載されたものを含め、従来のレーザ光を利用したディジタル方式のマイクロホン装置（より一般的には、振動検出装置）は、いずれもモノラル型のものであった。したがって、レーザ光を利用したディジタル方式のマイクロホン装置においても、ステレオ型のものの提案が望まれる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光学的にディジタル振動検出を行う際にステレオ検知することが可能な振動検出装置を提供することにある。

本発明の振動検出装置は、レーザ光を発する光源と、干渉計と、検出手段とを備えたものである。ここで、上記干渉計は、レーザ光を反射可能な第１および第２の振動体を含んで構成され、レーザ光を第１ないし第３の光路に分離して進行させると共に、第１の光路において第１の振動体により反射された第１の反射光と第３の光路を通る参照光とを互いに干渉させて第１の干渉縞を形成する一方、第２の光路において第２の振動体により反射された第２の反射光と上記参照光とを互いに干渉させて第２の干渉縞を形成するものである。また、上記検出手段は、形成された第１および第２の干渉縞に基づき、第１および第２の振動体の振動をそれぞれ量子化して検出するものである。

本発明の振動検出装置では、光源から発せられたレーザ光が、干渉計において３つの光路（第１ないし第３の光路）に分離されて進行する。この際、第１の光路では第１の反射光が第１の振動体により反射され、第２の光路では第２の反射光が第２の振動体により反射され、第３の光路を参照光が進行する。また、第１の反射光と参照光とが互いに干渉して第１の干渉縞が形成されると共に、第２の反射光と参照光とが互いに干渉して第２の干渉縞が形成される。そしてこれら第１および第２の干渉縞に基づき、第１および第２の振動体の振動がそれぞれ量子化されて検出される。すなわち、２つの振動体の振動がそれぞれ独立して光学的にディジタル検出される。

本発明の振動検出装置では、上記干渉計が、ビームスプリッタと第１の偏光ビームスプリッタとを有するように構成可能である。ここで、上記ビームスプリッタは、光源から発せられたレーザ光を第１および第２の光路と第３の光路とに分離して進行させるためのものである。また、上記第１の偏光ビームスプリッタは、ビームスプリッタにより分離されて第１および第２の光路を進行するレーザ光を第１の光路と第２の光路とに分離して進行させるためのものである。このように構成した場合、光源から発せられたレーザ光がビームスプリッタによって、第３の光路を進行する参照光と、第１および第２の光路を進行するレーザ光とに分離される。また、この第１および第２の光路を進行するレーザ光が第１の偏光ビームスプリッタによって、第１の光路を進行するレーザ光（第１の反射光となる偏光成分のもの）と、第２の光路を進行するレーザ光（第２の反射光となる偏光成分のもの）とに分離される。

また、この場合において、上記第１の振動体と第１の偏光ビースプリッタとの間および第２の振動体と第１の偏光ビースプリッタとの間にそれぞれ、第１の光路または第２の光路を進行するレーザ光を反射可能な反射体を有するようにしてもよい。このように構成した場合、反射体によって第１および第２の光路を進行するレーザ光の進行方向をそれぞれ変更することが可能となるため、第１および第２の振動体の位置や向き（角度）が任意に変更可能となる。よって、振動検出装置の指向性や、振動を検知可能な空間位置の微調整が可能となる。

本発明の振動検出装置では、上記干渉計が参照光を第１偏光成分と第２偏光成分とに分離する第２の偏光ビームスプリッタを有すると共に、上記第１の干渉縞が第１の反射光と参照光の第１偏光成分との干渉によって形成されるものとし、上記第２の干渉縞が第２の反射光と参照光の第２偏光成分との干渉によって形成されるものとすることが可能である。このように構成した場合、参照光が第２の偏光ビームスプリッタによって第１偏光成分と第２偏光成分とに分離されたのち、この参照光の第１偏光成分と第１の反射光との干渉によって第１の干渉縞が形成されると共に、参照光の第２偏光成分と第２の反射光との干渉によって第２の干渉縞が形成される。

また、この場合において、上記第１の反射光が参照光の第１偏光成分と直交する偏光成分の光であると共に上記第２の反射光が参照光の第２偏光成分と直交する偏光成分の光である場合には、上記干渉計が第２の偏光ビームスプリッタと検出手段との間に第１および第２の偏光板を有するようにするのが好ましい。ここで、上記第１の偏光板は、第１の反射光の偏光方向および参照光の第１偏光成分の偏光方向からそれぞれ４５度傾いた方向に偏光軸を有するものである。また、第２の偏光板は、第２の反射光の偏光方向および参照光の第２偏光成分の偏光方向からそれぞれ４５度傾いた方向に偏光軸を有するものである。このように構成した場合、第１の反射光の偏光方向と参照光の第１偏光成分の偏光方向とが直交したり、第２の反射光の偏光方向と参照光の第２偏光成分の偏光方向とが直交するような場合であっても、上記第１および第２の偏光板の作用によって互いに直交する偏光方向の光同士の干渉が可能となり、これにより第１および第２の干渉縞がそれぞれ形成される。

本発明の振動検出装置では、上記第３の光路の光路長を、第１および第２の光路の光路長と略同一となるように設定するのが好ましい。このように構成した場合、第３の光路（参照光路）と第１および第２の光路（反射光路）との光路差が０（ゼロ）もしくはほとんどなくなるため、レーザ光のコヒーレンシー（可干渉性）によらずに良好な干渉が得られ、これにより振動体の振動の検出精度がより向上する。

本発明の振動検出装置では、上記検出手段が、４つの第１光電変換素子と、４つの第２の光電変換素子と、演算手段と、図形生成手段と、カウンタとを有するようにするのが好ましい。ここで、上記４つの第１光電変換素子は、第１の干渉縞を互いに位相が９０度ずれた状態で検出するものであり、上記４つの第２光電変換素子は、第２の干渉縞を互いに位相が９０度ずれた状態で検出するものである。また、上記演算手段は、４つの第１光電変換素子からの出力信号のうちの互いに位相が１８０度異なる出力信号同士の差分をとって２つの第１差分信号を生成すると共に、４つの第２光電変換素子からの出力信号のうちの互いに位相が１８０度異なる出力信号同士の差分をとって２つの第２差分信号を生成するものである。また、上記図形形成手段は、２つの第１差分信号に基づいて第１の平面上に円状または円弧状の第１のリサージュ図形を生成すると共に、２つの第２差分信号に基づいて第２の平面上に円状または円弧状の第２のリサージュ図形を生成するものである。また、上記カウンタは、生成された第１および第２のリサージュ図形上において、第１差分信号または第２差分信号により定まる信号点が所定の基準点を通過する回数をそれぞれカウントするものである。このように構成した場合、カウンタによって第１および第２のリサージュ図形上での信号点の通過回数がそれぞれカウントされることで、第１および第２の振動体の振動の変位がそれぞれ量子化されて検出される。また、互いに位相が９０度異なる４つの光電変換素子からの４つの出力信号のうちの互いに位相が１８０度異なる出力信号同士の差分から２つの差分信号が生成されると共にこれら２つの差分信号に基づいてリサージュ図形が生成されるため、光電変換素子からの出力信号にＤＣ（直流）オフセット成分が生じていた場合でもこのＤＣオフセット成分取り除かれ、これにより振動体の振動の変位を安定して検出することが可能となる。

本発明の振動検出装置によれば、光源からのレーザ光を干渉計において３つの光路（第１ないし第３の光路）に分離して進行させると共に、第１の光路（第１の反射光路）において第１の振動体により反射された第１の反射光と第３の光路（参照光路）を通る参照光とを互いに干渉させて第１の干渉縞を形成する一方、第２の光路（第２の反射光路）において第２の振動体により反射された第２の反射光と上記参照光とを互いに干渉させて第２の干渉縞を形成し、これら第１および第２の干渉縞に基づき第１および第２の振動体の振動をそれぞれ量子化して検出するようにしたので、２つの振動体の振動をそれぞれ独立して光学的にディジタル検出することができる。よって、光学的にディジタル振動検出を行う際にステレオ検知することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る振動検出装置（光学式のマイクロホン装置１）の構成を表すものである。このマイクロホン装置１は、音波Ｓｗに応じて振動する振動膜（後述する２つの振動膜１５１，１５２）を利用して２値化された２つの音声信号Ｓout１，Ｓout２を出力するものであり、レーザ光源１０と、偏光板１１０と、後述する２つの振動膜（振動膜１５１，１５２）を含むマイケルソン干渉計に準ずる構成の干渉計と、ディジタル信号である２つの出力信号（２つの音声信号Ｓout１，Ｓout２）をそれぞれ出力する２つの検出部（第１および第２の検出部）とを備えている。

レーザ光源１０はレーザ光Ｌoutを射出するものであり、例えばマルチモード（ファブリペロー型）のレーザ光源（例えば、端面発光型の半導体レーザ光源）や、シングルモードのレーザ光源（例えば、面発光型の半導体レーザ光源やＤＦＢ（Distributed FeedBack）レーザなど）などにより構成される。

偏光板１１０は、レーザ光源１０から射出されたレーザ光Ｌoutの直線偏光の方向を変えるためのものである。具体的には、この偏光板１１０を通過したレーザ光Ｌoutの直線偏光の方向が後述する偏光ビームスプリッタ１３１の有する２つの偏光軸に対してそれぞれ４５度ずつ異なる方向となるように、偏光軸が設定されている。なお、レーザ光源１０自体を回転させることで射出されるレーザ光Ｌoutの直線偏光の方向をそのような方向に設定可能なのであれば、偏光板１１０を必ずしも設けなくともよい。ただし、本実施の形態のように偏光板１１０を設けた場合には、レーザ光源１０自体の回転位置の精度によらず、偏光ビームスプリッタ１３１への入射光の直線偏光の方向を上記のように設定することができる。

＜干渉計の構成＞
干渉計は、ビームスプリッタ１２０と、２つの偏光ビームスプリッタ１３１，１３２と、２つの振動膜１５１，１５２と、４つのλ／４板１６１〜１６４と、反射ミラーＭ０と、３つのビームスプリッタ１２０〜１２２と、４つの偏光板１１１〜１１４とから構成されている。

ビームスプリッタ１２０は、レーザ光源１０から発せられ偏光板１１０を通過したレーザ光Ｌoutを、後述する参照光の光路である参照光路（第３の光路）と、後述する反射光の光路となる反射光路（第１および第２の光路）とに約５０％ずつ分離して進行させるためのものである。具体的には、偏光板１１０を通過したレーザ光Ｌoutを、反射ミラーＭ０側の光路（参照光路）と、偏光ビームスプリッタ１３１側の光路（反射光路）とに分離して進行させるものである。反射ミラーＭ０は、参照光であるレーザ光Ｌoutをほぼ１００％の反射率で反射可能なように構成されたミラーである。なお、図１に示した参照光路では、参照光がビームスプリッタ１２０および反射ミラーＭ０においてそれぞれ略直角に反射されるように構成されている。

偏光ビームスプリッタ１３１は、ビームスプリッタ１２０により分離されて反射光路を進行するレーザ光Ｌoutを、２つの光路、すなわち振動膜１５１側の第１の反射光路（第１の光路）と、振動膜１５２側の第２の反射光路（第２の光路）とに分離して進行させるためのものである。具体的には、詳細は後述するが、この偏光ビームスプリッタ１３１では、第１の反射光路側にレーザ光のＰ偏光成分ｐ０１が、第２の反射光路側にレーザ光のＳ偏光成分ｓ０１がそれぞれ進行するように設定されている。なお、前述のように、この偏光ビームスプリッタ１３１へ入射するレーザ光Ｌoutの直線偏光の方向は、偏光ビームスプリッタ１３１の有する２つの偏光軸（Ｓ偏光軸およびＰ偏光軸）に対してそれぞれ４５度ずつ異なる方向となるように設定されているため、入射するレーザ光Ｌoutは、Ｐ偏光成分ｐ０１とＳ偏光成分ｓ０１とでほぼ５０％ずつに分離されるようになっている。

振動膜１５１，１５２は、それぞれ音波Ｓｗに応じて変位するものであり、例えばコンデンサマイクに使用されるものと同様に、表面が金蒸着された振動膜などにより構成される。これら振動膜１５１，１５２は、いずれもレーザ光Ｌoutをほぼ１００％の反射率で反射可能となっている。また、λ／４板１６１は、偏光ビームスプリッタ１３１と振動膜１５１との間の光路上に配設され、λ／４板１６２は、偏光ビームスプリッタ１３１と振動膜１５２との間の光路上に配設されている。

偏光ビームスプリッタ１３２は、振動膜１５１，１５２によりそれぞれ反射され偏光ビームスプリッタ１３１を介して入射する２つの反射光（後述するＳ偏光成分ｓ１（第１の反射光）およびＰ偏光成分ｐ１（第２の反射光））を、２つの光路、すなわちビームスプリッタ１２１側の第１の反射光路（第１の光路）と、ビームスプリッタ１２２側の第２の反射光路（第２の光路）とに分離して進行させるためのものである。具体的には、詳細は後述するが、第１の反射光路側に反射光のＳ偏光成分ｓ１（第１の反射光）が、第２の反射光路側に反射光のＰ偏光成分ｐ１がそれぞれ進行するように設定されている。この偏光ビームスプリッタ１３２はまた、反射ミラーＭ０により反射されて入射する参照光を２つの偏光成分、すなわち、第１の反射光路側に進行するＰ偏光成分ｐ０２（第１偏光成分）と、第２の反射光路側に進行するＳ偏光成分ｓ０２（第２偏光成分）とに分離するものである。なお、この偏光ビームスプリッタ１３２へ入射する参照光の直線偏光の方向も、偏光ビームスプリッタ１３１へ入射するレーザ光Ｌoutのものと同様に、偏光ビームスプリッタ１３２の有する２つの偏光軸（Ｓ偏光軸およびＰ偏光軸）に対してそれぞれ４５度ずつ異なる方向となっているため、入射する参照光は、Ｐ偏光成分ｐ０２とＳ偏光成分ｓ０２とでほぼ５０％ずつに分離されるようになっている。

ビームスプリッタ１２１は、偏光ビームスプリッタ１３２を介して入射するＳ偏光成分ｓ１（第１の反射光）および参照光のＰ偏光成分ｐ０２（第１偏光成分）をそれぞれ、偏光板１１１側の光路と偏光板１１２側の光路とに約５０％ずつに分離して進行させるものである。

偏光板１１１，１１２はそれぞれ、入射するＳ偏光成分ｓ１（第１の反射光）の偏光方向および参照光のＰ偏光成分ｐ０２（第１偏光成分）の偏光方向からそれぞれ４５度傾いた方向に偏光軸を有する偏光板である。このような構成により詳細は後述するが、これら偏光板１１１，１１２において、Ｓ偏光成分ｓ１と参照光のＰ偏光成分ｐ０２とが互いに干渉して干渉縞（第１の干渉縞）が形成されるようになっている。なお、λ／４板１６３は、ビームスプリッタ１２１と偏光板１１２との間の光路上に配設されている。

ビームスプリッタ１２２は、ビームスプリッタ１３２を介して入射するＰ偏光成分ｐ１（第２の反射光）および参照光のＳ偏光成分ｓ０２（第２偏光成分）をそれぞれ、偏光板１１３側の光路と偏光板１１４側の光路とに約５０％ずつに分離して進行させるものである。

偏光板１１３，１１４はそれぞれ、入射するＰ偏光成分ｐ１（第２の反射光）の偏光方向および参照光のＳ偏光成分ｓ０２（第２偏光成分）の偏光方向からそれぞれ４５度傾いた方向に偏光軸を有する偏光板である。このような構成により詳細は後述するが、これら偏光板１１３，１１４において、Ｐ偏光成分ｐ１と参照光のＳ偏光成分ｓ０２とが互いに干渉して干渉縞（第２の干渉縞）が形成されるようになっている。なお、λ／４板１６４は、ビームスプリッタ１２２と偏光板１１３との間の光路上に配設されている。

このような構成により本実施の形態の干渉計では、レーザ光源１０から発せられたレーザ光Ｌoutが３つの光路（第１ないし第３の光路）に分離されて進行する。具体的には、ビームスプリッタ１２０、偏光ビームスプリッタ１３１、λ／４板１６１、振動膜１５１、λ／４板１６１、偏光ビームスプリッタ１３１、偏光ビームスプリッタ１３２、ビームスプリッタ１２１、偏光板１１１，１１２およびλ／４板１６３を通る第１の光路（第１の反射光路）と、ビームスプリッタ１２０、偏光ビームスプリッタ１３１、λ／４板１６２、振動膜１５２、λ／４板１６２、偏光ビームスプリッタ１３１、偏光ビームスプリッタ１３２、ビームスプリッタ１２２、偏光板１１３，１１４およびλ／４板１６４を通る第２の光路（第２の反射光路）と、ビームスプリッタ１２０、反射ミラーＭ０、偏光ビームスプリッタ１３２、ビームスプリッタ１２１，１２２、偏光板１１１〜１１４およびλ／４板１６３，１６４を通る第３の光路（参照光路）とに分離されて進行する。この際、第１の反射光路において振動膜１５１（第１の振動体）により反射された光（Ｓ偏光成分ｓ１、第１の反射光）と参照光路を通る参照光（具体的には、参照光のＰ偏光成分ｐ０２）とが偏光板１１１，１１２において互いに干渉し、第１の干渉縞が形成されるようになっている。一方、第２の反射光路において振動膜１５２（第２の振動体）により反射された光（Ｐ偏光成分ｐ１、第２の反射光）と参照光路を通る参照光（具体的には、参照光のＳ偏光成分ｓ０２）とが偏光板１１３，１１４において互いに干渉し、第２の干渉縞が形成されるようになっている。

＜第１の検出部の構成＞
第１の検出部は、２つの光電変換素子１７１，１７２と、ディジタルカウント部１８１とから構成されている。

光電変換素子１７１，１７２は、偏光板１１１，１１２上に形成された第１の干渉縞を検出して光電変換し、それぞれ出力信号Ｓｘ１，Ｓｙ１を出力するものである。これら光電変換素子１７１，１７２は、例えばＰＤ（Photo Diode）などにより構成される。

ディジタルカウント部１８１は、光電変換素子１７１，１７２からそれぞれ出力される出力信号Ｓｘ１，Ｓｙ１を、例えば図２に示したようなリサージュ図形を用いて後述する所定のカウントタイミングでカウントすることで量子化し、ディジタル信号である出力信号（音声信号Ｓout１）を出力するものである。なお、このようなリサージュ図形を用いたディジタルカウント方法については、後ほど詳述する。

＜第２の検出部の構成＞
第２の検出部は、２つの光電変換素子１７３，１７４と、ディジタルカウント部１８２とから構成されている。

光電変換素子１７３，１７４は、偏光板１１３，１１４上に形成された第２の干渉縞を検出して光電変換し、それぞれ出力信号Ｓｘ２，Ｓｙ２を出力するものである。これら光電変換素子１７３，１７４も、例えばＰＤなどにより構成される。

ディジタルカウント部１８２は、ディジタルカウント部１８１と同様に、光電変換素子１７３，１７４からそれぞれ出力される出力信号Ｓｘ２，Ｓｙ２を、前述のリサージュ図形を用いて後述する所定のカウントタイミングでカウントすることで量子化し、ディジタル信号である出力信号（音声信号Ｓout２）を出力するものである。

次に、図３を参照して、本実施の形態のマイクロホン装置１を単一の基体上で形成した場合の構成例について説明する。ここで図３は、図１に示したマイクロホン装置１を単一の基体１００上で形成した場合の平面構成を表したものである。

図３に示したマイクロホン装置１では、アルミダイキャスト等のベース（基体１００）上に、レーザ光源１０、このレーザ光Ｌoutを集光するためのコリメータレンズ１０Ａ、ビームスプリッタ１２０、反射ミラーＭ０、振動膜１５１，１５２、これら振動膜１５１，１５２を両端から支持する支持部１５１Ａ，１５２Ａ、偏光板１１１〜１１４、ビームスプリッタ１２１，１２２、偏光ビームスプリッタ１３１，１３２、λ／４板１６１〜１６４および光電変換素子１７１〜１７４がそれぞれ配設されている。このうち、偏光板１１１〜１１４、ビームスプリッタ１２１，１２２、偏光ビームスプリッタ１３１，１３２、λ／４板１６１〜１６４および光電変換素子１７１〜１７４は、互いに張り合わせられ一体化して配置されている。なお、図３のマイクロホン装置１には偏光板１１０が設けられていないが、この偏光板１１０を設けるようにしてもよい。また、２つの振動膜１５１，１５２は適度に離して配置したほうが後述するステレオ感がより強まるため、これらはあまり近づけて配置しないようにするのが好ましい。このようにディスクリート光学部材を用いて構成されることで、図３に示したマイクロホン装置１では、小型（コンパクト）かつ堅固な構成となっている。なお、この場合の装置の幅Ｌ，Ｗ（図３参照）としては、例えば、Ｌ＝Ｗ＝２０ｍｍ程度以下にすることが可能である。

ここで、光電変換素子１７１，１７２が本発明における「２つの第１光電変換素子」の一具体例に対応し、光電変換素子１７３，１７４が本発明における「２つの第２光電変換素子」の一具体例に対応する。また、これら光電変換素子１７１〜１７４およびディジタルカウント部１８１，１８２が、本発明における「検出手段」の一具体例に対応し、これらディジタルカウント部１８１，１８２が、本発明における「図形生成手段」および「カウンタ」の一具体例に対応する。また、ビームスプリッタ１２０が本発明における「ビームスプリッタ」の一具体例に対応し、偏光ビームスプリッタ１３１が本発明における「第１の偏光ビームスプリッタ」の一具体例に対応し、偏光ビームスプリッタ１３２が本発明における「第２の偏光ビームスプリッタ」の一具体例に対応する。また、偏光板１１１，１１２が本発明における「第１の偏光板」の一具体例に対応し、偏光板１１３，１１４が本発明における「第２の偏光板」の一具体例に対応する。また、図２に示したｘ１−ｙ１平面が本発明における「第１の平面」の一具体例に対応し、このｘ１−ｙ１平面上のリサージュ図形が本発明における「第１のリサージュ図形」の一具体例に対応し、図２に示したｘ２−ｙ２平面が本発明における「第２の平面」の一具体例に対応し、このｘ２−ｙ２平面上のリサージュ図形が本発明における「第２のリサージュ図形」の一具体例に対応する。

次に、図１および図２を参照して、本実施の形態のマイクロホン装置１の動作について詳細に説明する。

このマイクロホン装置１では、図１に示したように、レーザ光源１０からレーザ光Ｌoutが射出されて偏光板１１０を通過すると、このレーザ光Ｌoutの直線偏光の方向が変更され、偏光ビームスプリッタ１３１の有する２つの偏光軸（Ｓ偏光軸およびＰ偏光軸）に対してそれぞれ４５度ずつ異なる方向となる。

次に、偏光板１１０を通過したレーザ光Ｌoutは、ビームスプリッタ１２０により、反射ミラーＭ０側の光路（参照光路）と、偏光ビームスプリッタ１３１側の光路（反射光路）とに約５０％ずつ分離され進行する。これにより、レーザ光Ｌoutは、参照光路（第３の光路）を進行する参照光と、反射光路（第１および第２の光路）を進行する光（反射光となる光）とに分離される。参照光はその後、参照光路上の反射ミラーＭ０により反射され、偏光ビームスプリッタ１３２へ到達する。

一方、反射光路を進行する光は、偏光ビームスプリッタ１３１により、振動膜１５１側の第１の反射光路（第１の光路）と、振動膜１５２側の第２の反射光路（第２の光路）とに約５０％ずつ分離され進行する。これにより、反射光路を進行するレーザ光Ｌoutは、第１の反射光路を進行するＰ偏光成分ｐ０１と、第２の反射光路を進行するＳ偏光成分ｓ０１とに分離される。すなわち、偏光ビームスプリッタ１３１では、Ｓ偏光成分の光が反射されると共に、Ｐ偏光成分の光が透過するようになっている。

ここで、Ｐ偏光成分ｐ０１は、λ／４板１６１を通過すると直線偏光から円偏光となり、その後振動膜１５１で反射されると逆向きの円偏光となり、再びλ／４板１６１を通過することで、Ｓ偏光成分ｓ１（第１の反射光）に変換される。そしてこのＳ偏光成分ｓ１は上記のように偏光ビームスプリッタ１３１において反射されるため、反射光路（第１の反射光路）上を偏光ビームスプリッタ１３２の方向へ進行する。一方、Ｓ偏光成分ｓ０１は、λ／４板１６２を通過すると直線偏光から円偏光となり、その後振動膜１５２で反射されると逆向きの円偏光となり、再びλ／４板１６２を通過することで、Ｐ偏光成分ｐ１（第２の反射光）に変換される。そしてこのＰ偏光成分ｐ１は上記のように偏光ビームスプリッタ１３１を透過するため、反射光路（第２の反射光路）上を偏光ビームスプリッタ１３２の方向へ進行する。なお、この際、同じ反射光路（第１および第２の反射光路）を進行するＳ偏光成分ｓ１およびＰ偏光成分ｐ１は、互いに偏光方向が９０度異なるため、干渉し合うことはない。

次に、これらＳ偏光成分ｓ１およびＰ偏光成分ｐ１が偏光ビームスプリッタ１３２へ到達すると、２つの光路に分離されて進行する。具体的には、Ｓ偏光成分ｓ１（第１の反射光）が反射されてビームスプリッタ１２１側の光路（第１の反射光路）へ進行する一方、Ｐ偏光成分ｐ１（第２の反射光）が透過してビームスプリッタ１２２側の光路（第２の反射光路）へ進行する。すなわち、この偏光ビームスプリッタ１３２においても、Ｓ偏光成分の光が反射されると共に、Ｐ偏光成分の光が透過するようになっている。

また、この偏光ビームスプリッタ１３２において、反射ミラーＭ０により反射されて到達した参照光が、２つの偏光成分、すなわち、第１の反射光路側に進行するＰ偏光成分ｐ０２（第１偏光成分）と、第２の反射光路側に進行するＳ偏光成分ｓ０２（第２偏光成分）とに約５０％ずつ分離される。

なお、この際、同じ反射光路（第１の反射光路）を進行するＳ偏光成分ｓ１およびＰ偏光成分ｐ０２は、互いに偏光方向が９０度異なるため、干渉し合うことはない。また、同じ反射光路（第２の反射光路）を進行するＰ偏光成分ｐ１およびＳ偏光成分ｓ０２も、互いに偏光方向が９０度異なるため、干渉し合うことはない。

次に、第１の反射光路を進行するＳ偏光成分ｓ１（第１の反射光）および参照光のＰ偏光成分ｐ０２（第１偏光成分）はそれぞれ、ビームスプリッタ１２１により偏光板１１１側の光路と偏光板１１２側の光路とに約５０％ずつに分離されて進行し、偏光板１１１，１１２へそれぞれ到達する。その際、偏光板１１２側の光路では途中にλ／４板が挿入配置されているため、振動板１１１へ到達したＳ偏光成分ｓ１およびＰ偏光成分ｐ０２と、振動板１１２へ到達したＳ偏光成分ｓ１およびＰ偏光成分ｐ０２とでは、位相が互いに９０度異なることになる。そして偏光板１１１，１１２はそれぞれ、Ｓ偏光成分ｓ１の偏光方向およびＰ偏光成分ｐ０２の偏光方向からそれぞれ４５度傾いた方向に偏光軸を有するため、これらＳ偏光成分ｓ１およびＰ偏光成分ｐ０２の位相が互いに９０度異なっている本実施の形態の場合でも、偏光板１１１，１１２においてＳ偏光成分ｓ１と参照光のＰ偏光成分ｐ０２とが互いに干渉し合い、干渉縞（第１の干渉縞）が形成される。

また、同様に第２の反射光路を進行するＰ偏光成分ｐ１（第２の反射光）および参照光のＳ偏光成分ｓ０２（第２偏光成分）はそれぞれ、ビームスプリッタ１２２により偏光板１１３側の光路と偏光板１１４側の光路とに約５０％ずつに分離されて進行し、偏光板１１３，１１４へそれぞれ到達する。その際、偏光板１１３側の光路では途中にλ／４板が挿入配置されているため、偏光板１１３へ到達したＰ偏光成分ｐ１およびＳ偏光成分ｓ０２と、偏光板１１４へ到達したＰ偏光成分ｐ１およびＳ偏光成分ｓ０２とでは、位相が互いに９０度異なることになる。そして偏光板１１３，１１４もそれぞれ、Ｐ偏光成分ｐ１の偏光方向およびＳ偏光成分ｓ０２の偏光方向からそれぞれ４５度傾いた方向に偏光軸を有するため、これらＰ偏光成分ｐ１およびＳ偏光成分ｓ０２の位相が互いに９０度異なっている本実施の形態の場合でも、偏光板１１３，１１４においてＰ偏光成分ｐ１と参照光のＳ偏光成分ｓ０２とが互いに干渉し合い、干渉縞（第２の干渉縞）が形成される。

次に、偏光板１１１，１１２上に形成された干渉縞は、それぞれ光電変換素子１７１，１７２により検出される一方、偏光板１１３，１１４上に形成された干渉縞は、それぞれ光電変換素子１７３，１７４により検出される。ここで、上記のように偏光板１１１へ到達したＳ偏光成分ｓ１およびＰ偏光成分ｐ０２と偏光板１１２へ到達したＳ偏光成分ｓ１およびＰ偏光成分ｐ０２とでは位相が互いに９０度異なると共に、偏光板１１３へ到達したＰ偏光成分ｐ１およびＳ偏光成分ｓ０２と偏光板１１４へ到達したＰ偏光成分ｐ１およびＳ偏光成分ｓ０２とでは位相が互いに９０度異なるため、光電変換素子１７１，１７２では互いに位相が９０度ずれた状態で第１の干渉縞が検出されると共に、光電変換素子１７３，１７４では互いに位相が９０度ずれた状態で第２の干渉縞が検出されることになる。そして光電変換素子１７１，１７３で検出された干渉縞は電気信号に変換され、それぞれ出力信号Ｓｘ１，Ｓｘ２として出力される一方、光電変換素子１７２，１７４で検出された干渉縞も電気信号に変換され、それぞれ出力信号Ｓｙ１，Ｓｙ２として出力される。

次に、ディジタルカウント部１８１では、光電変換素子１７１，１７２からの出力信号Ｓｘ１，Ｓｙ１がそれぞれ、Ｘ１信号およびＹ１信号とみなされ、例えば図２に示したような円状または円弧状のリサージュ図形（第１のリサージュ図形）が生成される。具体的には、まず、（Ｘ１，Ｙ１）信号による干渉縞の強度の中央値を中心点Ｃ１（ＣＸ１，ＣＹ１）として、以下の（１），（２）式の演算を行うことにより、（Ｘ１，Ｙ１）信号が（ｘ１，ｙ１）信号に変換される。
ｘ１＝Ｘ１−ＣＸ１ …（１）
ｙ１＝Ｙ１−ＣＹ１ …（２）

すると、上記（１），（２）式の演算により、信号点（ｘ１，ｙ１）の動きから、図２に示したように中心点Ｃ１を中心とする円周上を運動するリサージュ図形が得られる。このとき、光電変換素子１７１，１７２で検出された検知ポイント（例えば、図中の信号点Ｐ０）はこの円周上の１点であり、振動膜１５１の変位に従って円周上を変位することになる。したがって、このような信号点Ｐ０が所定の基準点（例えば、ｘ１軸およびｙ１軸上の４つの基準点Ｐａ〜Ｐｄ）を通過する回数をカウントすれば、干渉縞の強度が一義的に決まるため、振動膜１５１の変位をディジタルで検知したこととなり、そのカウントされた回数が角度αの情報であるディジタル信号の音声信号Ｓout１として出力される。なお、このように４つの基準点Ｐａ〜Ｐｄを基準点としてカウントした場合、干渉縞が９０度（１／４波長）変動する度にカウントすることを意味することになる。

一方、ディジタルカウント部１８２においても同様に、光電変換素子１７３，１７４からの出力信号Ｓｘ２，Ｓｙ２がそれぞれ、Ｘ２信号およびＹ２信号とみなされ、例えば図２に示したような円状または円弧状のリサージュ図形（第２のリサージュ図形）が生成される。具体的には、まず、（Ｘ２，Ｙ２）信号による干渉縞の強度の中央値を中心点Ｃ２（ＣＸ２，ＣＹ２）として、以下の（３），（４）式の演算を行うことにより、（Ｘ２，Ｙ２）信号が（ｘ２，ｙ２）信号に変換される。
ｘ２＝Ｘ２−ＣＸ２ …（３）
ｙ２＝Ｙ２−ＣＹ２ …（４）

すると、上記（３），（４）式の演算により、信号点（ｘ２，ｙ２）の動きから、図２に示したように中心点Ｃ２を中心とする円周上を運動するリサージュ図形が得られる。このとき、光電変換素子１７３，１７４で検出された検知ポイント（例えば、図中の信号点Ｐ０）はこの円周上の１点であり、振動膜１５２の変位に従って円周上を変位することになる。したがって、このような信号点Ｐ０が所定の基準点（例えば、ｘ２軸およびｙ２軸上の４つの基準点Ｐａ〜Ｐｄ）を通過する回数をカウントすれば、干渉縞の強度が一義的に決まるため、振動膜１５２の変位をディジタルで検知したこととなり、そのカウントされた回数が角度αの情報であるディジタル信号の音声信号Ｓout２として出力される。

以上のように本実施の形態では、レーザ光源１０からのレーザ光Ｌoutを干渉計において３つの光路（第１ないし第３の光路）に分離して進行させると共に、第１の光路（第１の反射光路）において振動膜１５１により反射されたＳ偏光成分ｓ１（第１の反射光）と第３の光路（参照光路）を通る参照光（具体的には、参照光のＰ偏光成分ｐ０２）とを互いに干渉させて第１の干渉縞を形成する一方、第２の光路（第２の反射光路）において振動膜１５２により反射されたＰ偏光成分ｐ１（第２の反射光）と参照光（具体的には、参照光のＳ偏光成分ｓ０２）とを互いに干渉させて第２の干渉縞を形成し、これら第１および第２の干渉縞に基づき振動膜１５１，１５２の振動をそれぞれ量子化して検出するようにしたので、２つの振動膜１５１，１５２の振動をそれぞれ独立して光学的にディジタル検出することができる。よって、光学的にディジタル振動検出を行う際にステレオ検知することが可能となる。

また、干渉計としてマイケルソン干渉計に準ずる構成の干渉計を用いるようにしたので、小型かつ簡易な構成で実現することができる。

また、偏光ビームスプリッタ１３１およびλ／４板１６１，１６２を用いて干渉計を構成するようにしたので、純粋なマイケルソン干渉計の場合に生ずる、レーザ光源１０に対するレーザ光Ｌoutの戻り光を回避することができ、レーザ光源１０でのノイズ発生を回避することが可能となる。よって、純粋なマイケルソン干渉計を用いて構成した場合と比べて良好なＳ／Ｎ比を得ることができ、振動膜１５１，１５２の振動の検出精度を向上させることが可能となる。

また、第１および第２の干渉縞の検出を、それぞれ２つの光電変換素子１７１，１７２または光電変換素子１７３，１７４を用いて行うと共に、２つの光電変換素子で検出する干渉縞の位相差がそれぞれ互いにほぼ９０度になるように設定したので、それぞれ円形状のリサージュ図形を以下のように形成させることができ、検出を容易に行うことができる。

さらに、２つの光電変換素子１７１，１７２または光電変換素子１７３，１７４からの出力信号Ｓｘ１，Ｓｙ１または出力信号Ｓｘ２，Ｘｙ２をそれぞれＸ１信号およびＹ１信号またはＸ２信号およびＹ２信号とし、これらＸ１，Ｙ１信号またはＸ２，Ｙ２信号に基づく円状または円弧状のリサージュ図形をそれぞれ生成するようにしたので、第１および第２の干渉縞の検知ポイントがそれぞれ振動膜１５１，１５２の変位に従って円周上を変位するようになり、所定の基準点を通過する回数をカウントすることにより、振動膜１５１，１５２の変位をそれぞれ独立してディジタルで検知することが可能となる。

なお、本実施の形態では、図１に示したように、第１および第２の光路（反射光路）の光路長と第３の光路（参照光路）の光路長とが互いに異なっている（この場合、反射光路のほうが長くなるように設定されている）場合について説明したが、例えば図４および図５に示したマイクロホン装置１Ａのように、例えばビームスプリッタ１２０および反射ミラーＭ０の位置や角度などを調整することにより、第３の光路の光路長を、第１および第２の光路の光路長と略同一となるように設定するのが好ましい。このように構成した場合、第３の光路と第１および第２の光路との光路差が０（ゼロ）もしくはほとんどなくなるため、レーザ光のコヒーレンシー（可干渉性）によらずに良好な干渉を得ることができる。よって、本実施の形態と比べ、振動膜１５１，１５２の振動の検出精度をより向上させることが可能となる。

また、例えば図６および図７に示したマイクロホン装置１Ｂ，１Ｃのように、振動膜１５１とλ／４板１６１（または偏光ビースプリッタ１３１）との間、および振動膜１５２とλ／４板１６２（または偏光ビースプリッタ１３１）との間にそれぞれ、第１の光路または第２の光路を進行するレーザ光を反射可能な反射ミラーＭ１，Ｍ２（反射体）を設けるようにしてもよい。このように構成した場合、反射ミラーＭ１，Ｍ２によって第１および第２の光路を進行するレーザ光の進行方向をそれぞれ変更することができ、振動膜１５１，１５２の位置や向き（角度）を任意に設定可能となる。よって、マイクロホン装置の指向性や、振動を検知可能な空間位置の微調整を行うことが可能となる。なお、この場合も図３や図５に示した場合と同様に、マイクロホン装置１Ｂ，１Ｃを基体１００上で形成することが可能である。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図８は、本実施の形態に係る振動検出装置（マイクロホン装置１Ｄ）の構成を表したものである。このマイクロホン装置１Ｄは、図１に示した第１の実施の形態のマイクロホン装置１において、偏光板１１１〜１１４の代わりに偏光ビームスプリッタ１３３〜１３６をそれぞれ設けると共に、光電変換素子１７１〜１７４の代わりにそれぞれ２つずつの光電変換素子（光電変換素子１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂ，１７３Ａ，１７３Ｂ，１７４Ａ，１７４Ｂ）を設け、さらにディジタルカウント部１８１，１８２の代わりにディジタルカウント部１８３，１８４を設けるようにしたものである。

偏光ビームスプリッタ１３３は、到達したＳ偏光成分ｓ１およびＰ偏光成分ｐ０２を分離して光電変換素子１７１Ａ，１７１Ｂへそれぞれ供給するものである。また、偏光ビームスプリッタ１３４は、到達したＳ偏光成分ｓ１およびＰ偏光成分ｐ０２を分離して光電変換素子１７２Ａ，１７２Ｂへそれぞれ供給するものである。偏光ビームスプリッタ１３５は、到達したＰ偏光成分ｐ１およびＳ偏光成分ｓ０２を分離して光電変換素子１７３Ａ，１７３Ｂへそれぞれ供給するものである。また、偏光ビームスプリッタ１３６は、到達したＰ偏光成分ｐ１およびＳ偏光成分ｓ０２を分離して光電変換素子１７４Ａ，１７４Ｂへそれぞれ供給するものである。このような構成により光電変換素子１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂでは、第１の干渉縞が互いに位相が９０度ずつずれた状態で検出され、互いに位相が９０ずつ異なる４つの出力信号Ｓ１１〜Ｓ１４が得られる。また、光電変換素子１７３Ａ，１７３Ｂ，１７４Ａ，１７４Ｂでは、第２の干渉縞が互いに位相が９０度ずつずれた状態で検出され、互いに位相が９０ずつ異なる４つの出力信号Ｓ２１〜Ｓ２４が得られる。ここで、４つの出力信号Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４の信号値Ｉ（Ｓ１１）〜Ｉ（Ｓ１４），Ｉ（Ｓ２１）〜Ｉ（Ｓ２４）はそれぞれ、例えば以下の（５）式〜（１２）式のように表される。なお、Ａ，ＢとＣ，Ｄとはそれぞれ、干渉する光線同士の振幅を、λはレーザ光Ｌoutの波長を、ΔＬは参照光路と第１または第２の反射光路との光路差を、それぞれ表している。
Ｉ（Ｓ１１）＝（Ａ^２＋Ｂ^２）＋２ＡＢ×ｓｉｎ（２πΔＬ／λ） …（５）
Ｉ（Ｓ１２）＝（Ａ^２＋Ｂ^２）−２ＡＢ×ｓｉｎ（２πΔＬ／λ） …（６）
Ｉ（Ｓ１３）＝（Ａ^２＋Ｂ^２）＋２ＡＢ×ｃｏｓ（２πΔＬ／λ） …（７）
Ｉ（Ｓ１４）＝（Ａ^２＋Ｂ^２）−２ＡＢ×ｃｏｓ（２πΔＬ／λ） …（８）
Ｉ（Ｓ２１）＝（Ｃ^２＋Ｄ^２）＋２ＣＤ×ｓｉｎ（２πΔＬ／λ） …（９）
Ｉ（Ｓ２２）＝（Ｃ^２＋Ｄ^２）−２ＣＤ×ｓｉｎ（２πΔＬ／λ） …（１０）
Ｉ（Ｓ２３）＝（Ｃ^２＋Ｄ^２）＋２ＣＤ×ｃｏｓ（２πΔＬ／λ） …（１１）
Ｉ（Ｓ２４）＝（Ｃ^２＋Ｄ^２）−２ＣＤ×ｃｏｓ（２πΔＬ／λ） …（１２）

ディジタルカウント部１８３は、第１の実施の形態で説明したディジタルカウント部１８１，１８２における機能に加え、光電変換素子１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂから得られる４つの出力信号Ｓ１１〜Ｓ１４のうちの互いに位相が１８０度異なる出力信号同士（Ｓ１１，Ｓ１２同士およびＳ１３，Ｓ１４同士）の差分をとって２つの第１差分信号Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂ（Ｉ（Ｓ１Ａ）＝Ｉ（Ｓ１１）−Ｉ（Ｓ１２）、Ｉ（Ｓ１Ｂ）＝Ｉ（Ｓ１３）−Ｉ（Ｓ１４））を生成するものである。また、ディジタルカウント部１８４は、光電変換素子１７３Ａ，１７３Ｂ，１７４Ａ，１７４Ｂから得られる４つの出力信号Ｓ２１〜Ｓ２４のうちの互いに位相が１８０度異なる出力信号同士（Ｓ２１，Ｓ２２同士およびＳ２３，Ｓ２４同士）の差分をとって２つの第２差分信号Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｂ（Ｉ（Ｓ２Ａ）＝Ｉ（Ｓ２１）−Ｉ（Ｓ２２）、Ｉ（Ｓ２Ｂ）＝Ｉ（Ｓ２３）−Ｉ（Ｓ２４））を生成するものである。また、ディジタルカウント部１８３は、２つの第１差分信号Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂを一組の信号点とみなして第１のリサージュ図形を生成し、ディジタルカウント部１８４は、２つの第２差分信号Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｂを一組の信号点とみなして第２のリサージュ図形を生成するようになっている。

なお、本実施の形態のマイクロホン装置１Ｄを基体１００上に形成した場合、第１の実施の形態と同様に、例えば図９に示したように構成することができる。

ここで、光電変換素子１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂが本発明における「４つの第１光電変換素子」の一具体例に対応し、光電変換素子１７３Ａ，１７３Ｂ，１７４Ａ，１７４Ｂが本発明における「４つの第２光電変換素子」の一具体例に対応する。また、これら光電変換素子１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂ，１７３Ａ，１７３Ｂ，１７４Ａ，１７４Ｂおよびディジタルカウント部１８３，１８４が、本発明における「検出手段」の一具体例に対応し、これらディジタルカウント部１８３，１８４が、本発明における「演算手段」、「図形生成手段」および「カウンタ」の一具体例に対応する。

このような構成により本実施の形態のマイクロホン装置１Ｄでは、互いに位相が９０度異なる４つの光電変換素子１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂまたは光電変換素子１７３Ａ，１７３Ｂ，１７４Ａ，１７４Ｂからの４つの出力信号Ｓ１１〜Ｓ１４または出力信号Ｓ２１〜Ｓ２４のうちの互いに位相が１８０度異なる出力信号同士の差分から２つの差分信号Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂまたは差分信号Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｂが生成されると共に、これら２つの差分信号Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂまたは差分信号Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｂに基づいてそれぞれリサージュ図形が生成されるため、光電変換素子からの出力信号にレーザ光Ｌoutの強度揺らぎ等に起因するＤＣ（直流）オフセット成分（例えば、上記（５）〜（１２）式における（Ａ^２＋Ｂ^２）および（Ｃ^２＋Ｄ^２）の部分））が生じていた場合でも、このＤＣオフセット成分をキャンセルし、取り除くことができる。よって、第１の実施の形態における効果に加え、振動膜１５１，１５２の振動をより安定して検出することができ、検出精度をより向上させることが可能となる。

なお、本実施の形態においても、例えば図１０および図１１に示したマイクロホン装置１Ｅのように、例えばビームスプリッタ１２０および反射ミラーＭ０の位置や角度などを調整することにより、第３の光路の光路長を第１および第２の光路の光路長と略同一となるように設定するのが好ましい。

また、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、振動膜１５１，１５２とλ／４板１６１，１６２（または偏光ビースプリッタ１３１）との間にそれぞれ、第１の光路または第２の光路を進行するレーザ光を反射可能な反射ミラーＭ１，Ｍ２（反射体）を設けるようにしてもよい。

以上、第１および第２の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、リサージュ図形上に４つの基準点Ｐａ〜Ｐｄを設けてディジタルカウントを行う場合について説明したが、基準点の数はこれに限らず、例えば図１２に示したように、４つの基準点Ｐａ〜Ｐｄに加えて例えば基準線Ｅ〜Ｈを用い、さらに基準点を細かく設定して増やすようにしてもよい。このように構成した場合、カウント数を増やすことができるので、出力信号Ｓout１，Ｓout２の値を大きくし、検出感度をより向上させることが可能となる。

また、上記実施の形態では、レーザ光Ｌoutを発する光源として半導体レーザを挙げて説明したが、これ以外にも例えば、ガスレーザや固体レーザなどを用いるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、本発明の振動検出装置の一例として、振動体が音波に応じて振動する振動膜（振動膜１５１，１５２）であり、これら振動膜１５１，１５２の振動をそれぞれ音声信号Ｓout１，Ｓout２として検出する光学式マイクロホン装置について説明したが、本発明の振動検出装置はこれには限られず、他の振動を検出するように構成してもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る振動検出装置の全体構成を表す図である。 図１に示したディジタルカウント部において作成されるリサージュ図形の一例を表す図である。 図１に示した振動検出装置を単一の基体上に配置した場合の構成例を表す平面図である。 第１の実施の形態の変形例に係る振動検出装置の全体構成を表す図である。 図４に示した振動検出装置を単一の基体上に配置した場合の構成例を表す平面図である。 第１の実施の形態の他の変形例に係る振動検出装置の全体構成を表す図である。 第１の実施の形態の他の変形例に係る振動検出装置の全体構成を表す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る振動検出装置の全体構成を表す図である。 図８に示した振動検出装置を単一の基体上に配置した場合の構成例を表す平面図である。 第２の実施の形態の変形例に係る振動検出装置の全体構成を表す図である。 図１０に示した振動検出装置を単一の基体上に配置した場合の構成例を表す平面図である。 本発明の変形例に係るリサージュ図形の一例を表す図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｅ…マイクロホン装置、１０…レーザ光源、１０Ａ…コリメータレンズ、１００…基体、１１０〜１１４…偏光板、１２０〜１２２…ビームスプリッタ、１３１〜１３６…偏光ビームスプリッタ、１５１，１５２…振動膜、１５１Ａ，１５２Ａ…支持部、１６１〜１６４…λ／４板、１７１〜１７４，１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂ，１７３Ａ，１７３Ｂ，１７４Ａ，１７４Ｂ…光電変換素子、１８１〜１８４…ディジタルカウント部、Ｓｗ…音波、ｓ０１，ｓ０２，ｓ１…Ｓ偏光成分、ｐ０１，ｐ０２，ｐ１…Ｐ偏光成分、Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｙ１，Ｓｙ２，Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４…光電変換素子からの出力信号、Ｓout１，Ｓout２…音声信号、Ｌout…レーザ光、Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２…反射ミラー、Ｃ…中心点、Ｐ０…信号点、Ｐａ〜Ｐｄ…基準点、Ｅ〜Ｈ…基準線。

Claims (10)

1. レーザ光を発する光源と、
   前記レーザ光を反射可能な第１および第２の振動体を含んで構成され、前記レーザ光を第１ないし第３の光路に分離して進行させると共に、前記第１の光路において前記第１の振動体により反射された第１の反射光と前記第３の光路を通る参照光とを互いに干渉させて第１の干渉縞を形成する一方、前記第２の光路において前記第２の振動体により反射された第２の反射光と前記参照光とを互いに干渉させて第２の干渉縞を形成する干渉計と、
   形成された第１および第２の干渉縞に基づき、前記第１および第２の振動体の振動をそれぞれ量子化して検出する検出手段と
   を備えたことを特徴とする振動検出装置。
2. 前記干渉計は、
   前記光源から発せられたレーザ光を前記第１および第２の光路と前記第３の光路とに分離して進行させるためのビームスプリッタと、
   前記ビームスプリッタにより分離されて前記第１および第２の光路を進行するレーザ光を第１の光路と第２の光路とに分離して進行させるための第１の偏光ビームスプリッタとを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
3. 前記干渉計は、前記第１の振動体と前記第１の偏光ビースプリッタとの間および前記第２の振動体と前記第１の偏光ビースプリッタとの間にそれぞれ、前記第１の光路または第２の光路を進行するレーザ光を反射可能な反射体を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の振動検出装置。
4. 前記干渉計は、前記参照光を第１偏光成分と第２偏光成分とに分離する第２の偏光ビームスプリッタを有し、
   前記第１の干渉縞は、前記第１の反射光と前記参照光の第１偏光成分との干渉によって形成されるものであり、
   前記第２の干渉縞は、前記第２の反射光と前記参照光の第２偏光成分との干渉によって形成されるものである
   ことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
5. 前記第１の反射光が前記参照光の第１偏光成分と直交する偏光成分の光であると共に前記第２の反射光が前記参照光の第２偏光成分と直交する偏光成分の光であり、
   前記干渉計は、前記第２の偏光ビームスプリッタと前記検出手段との間に、
   前記第１の反射光の偏光方向および前記参照光の第１偏光成分の偏光方向からそれぞれ４５度傾いた方向に偏光軸を有する第１の偏光板と、
   前記第２の反射光の偏光方向および前記参照光の第２偏光成分の偏光方向からそれぞれ４５度傾いた方向に偏光軸を有する第２の偏光板とを有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の振動検出装置。
6. 前記第３の光路の光路長が、前記第１および第２の光路の光路長と略同一となるように設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
7. 前記検出手段は、
   前記第１の干渉縞を互いに位相が９０度ずれた状態で検出する２つの第１光電変換素子と、
   前記第２の干渉縞を互いに位相が９０度ずれた状態で検出する２つの第２光電変換素子と、
   前記２つの第１光電変換素子からの出力信号に基づいて第１の平面上に円状または円弧状の第１のリサージュ図形を生成すると共に、前記２つの第２光電変換素子からの出力信号に基づいて第２の平面上に円状または円弧状の第２のリサージュ図形を生成する図形生成手段と、
   生成された第１および第２のリサージュ図形上において、信号点が所定の基準点を通過する回数をそれぞれカウントするカウンタとを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
8. 前記検出手段は、
   前記第１の干渉縞を互いに位相が９０度ずれた状態で検出する４つの第１光電変換素子と、
   前記第２の干渉縞を互いに位相が９０度ずれた状態で検出する４つの第２光電変換素子と、
   前記４つの第１光電変換素子からの出力信号のうちの互いに位相が１８０度異なる出力信号同士の差分をとって２つの第１差分信号を生成すると共に前記４つの第２光電変換素子からの出力信号のうちの互いに位相が１８０度異なる出力信号同士の差分をとって２つの第２差分信号を生成する演算手段と、
   前記２つの第１差分信号に基づいて第１の平面上に円状または円弧状の第１のリサージュ図形を生成すると共に、前記２つの第２差分信号に基づいて第２の平面上に円状または円弧状の第２のリサージュ図形を生成する図形生成手段と、
   生成された第１および第２のリサージュ図形上において、前記第１差分信号または前記第２差分信号により定まる信号点が所定の基準点を通過する回数をそれぞれカウントするカウンタとを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
9. 前記光源、前記干渉計および前記検出手段が、単一の基体上に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
10. 前記第１および第２の振動体がそれぞれ音波に応じて振動する振動膜であり、これら振動膜の振動をそれぞれ量子化された音声信号として独立して検出する光学式マイクロホン装置として構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。

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