JP2002054987A - Three-dimensional laser doppler vibrograph - Google Patents
Three-dimensional laser doppler vibrographInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を測定対
象に照射し、その反射レーザ光にドップラ効果により付
加される振動成分を取り出すことにより、測定対象の振
動状態を測定するレーザドップラ振動計に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser Doppler vibrometer for measuring a vibration state of an object to be measured by irradiating the object to be measured with laser light and extracting a vibration component added to the reflected laser light by the Doppler effect. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3は、この種の多次元レーザドップラ
振動計を示す図であり、図において1は振動計のセンサ
部および光源を含む光学ユニット、2は復調ユニット、
3は処理部、4はテーブル、5は被測定物である。ま
た、図4はこのレーザ光を用いたドップラ振動計の光学
ユニットを示す図であり、光源であるレーザ発生手段1
1より発生されたレーザ光は、第一のビームスプリッタ
BS1によりその光路が2つに分割され、一方のレーザ
光は変調器12に入力されて所定の周波数f1に設定さ
れ、これが基準光として出力され、また他方のレーザ光
は波長板(λ/4)15および集光レンズ14を介して
被測定物8の振動面に照射される。この被測定物5から
の反射光が、第2のビームスプリッタBS2、ミラーM
を介して、上述の変調器12から出力される基準光とと
もに第3のビームスプリッタを介して干渉手段13に入
力される。この干渉手段13により、入力された基準光
と被測定物5からの反射光が重ねられ、干渉する。被測
定物5に照射され反射されたレーザ光は、測定対象物5
が振動、即ち所定の速度で運動しているときは、ドップ
ラ効果によりその周波数が所定量シフトする。従って、
両レーザ光が入力される干渉手段13においては、上記
反射光の基準光に対する周波数シフト量に応じたビート
周波数が生じる。そして、この干渉手段13において、
生じたビート周波数を電気信号に変換し、被測定物の振
動に応じた周波数シフト信号を得る。この周波数シフト
信号が復調ユニット2、即ち周波数−速度変換器に入力
され、被測定物の振動速度信号を得るよう構成されてい
る。図3の3次元レーザドップラ振動計においては、上
記光学ユニット1を複数組み合わせ、各々所定の角度で
被測定物にレーザ光を照射し、それぞれの測定信号より
各方向の速度成分を算出することにより、被測定物の振
動状態を多次元で測定するよう構成されている。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a diagram showing a multi-dimensional laser Doppler vibrometer of this type, in which 1 is an optical unit including a sensor unit and a light source of the vibrometer, 2 is a demodulation unit,
Reference numeral 3 denotes a processing unit, 4 denotes a table, and 5 denotes an object to be measured. FIG. 4 is a diagram showing an optical unit of a Doppler vibrometer using the laser light, and a laser generating means 1 as a light source.
The laser beam generated from 1 is split into two optical paths by a first beam splitter BS1, and one of the laser beams is input to a modulator 12 and set to a predetermined frequency f1, which is output as reference light. The other laser beam is applied to the vibration surface of the DUT 8 via the wave plate (λ / 4) 15 and the condenser lens 14. The reflected light from the device under test 5 is transmitted to the second beam splitter BS2 and the mirror M
Through the third beam splitter together with the reference light output from the modulator 12 described above. The interference light 13 overlaps the input reference light and the reflected light from the DUT 5 and interferes with each other. The laser beam irradiated and reflected on the object 5 is
Is moving at a predetermined speed, its frequency shifts by a predetermined amount due to the Doppler effect. Therefore,
In the interference means 13 to which both laser beams are input, a beat frequency is generated according to the frequency shift amount of the reflected light with respect to the reference light. And in this interference means 13,
The generated beat frequency is converted into an electric signal to obtain a frequency shift signal according to the vibration of the device under test. The frequency shift signal is input to the demodulation unit 2, that is, the frequency-speed converter, and is configured to obtain a vibration speed signal of the device under test. In the three-dimensional laser Doppler vibrometer shown in FIG. 3, a plurality of the optical units 1 are combined, the object to be measured is irradiated with laser light at a predetermined angle, and velocity components in each direction are calculated from respective measurement signals. , And is configured to measure a vibration state of an object to be measured in a multi-dimensional manner.
【0003】図のレーザドップラ振動計においては、3
つの光学ユニットS1〜S3を用い、被測定物5に対し
て光学ユニットS1からのレーザ光がZ軸方向から照射
されるように、また、光学ユニットS3は光学ユニット
S1に対してY軸方向にψ、光学ユニットS2は光学ユ
ニットS1に対してX軸方向にθの角度をそれぞれなし
てレーザ光を照射するよう構成する。各々の光学ユニッ
トより検出される信号(Vyz,Vzz,Vxz)は、被測定
物5の測定面の振動ベクトルをVとし、その3次元方向
の各成分をVx,Vy,Vzとすると、各々次式で表す
ことができる。 Vyz = VzCOSψ + VySINψ Vzz = Vz Vxz = VzCOSθ + VxSINθ これらの式より、被測定物5の3次元での振動状態は、
次式により算出される。 Vz = Vzz Vx = (Vxz − VzCOSθ)/SINθ Vy = (Vyz − VzCOSψ)/SINψ これにより、被測定物5の振動を3次元で計測するよう
構成されている。In the laser Doppler vibrometer shown in FIG.
The three optical units S1 to S3 are used to irradiate the object 5 with laser light from the optical unit S1 in the Z-axis direction, and the optical unit S3 is moved in the Y-axis direction with respect to the optical unit S1. ψ, the optical unit S2 is configured to irradiate the optical unit S1 with laser light at an angle of θ in the X-axis direction. Signals (Vyz, Vzz, Vxz) detected from the respective optical units are as follows, where V is the vibration vector of the measurement surface of the DUT 5 and Vx, Vy, Vz are the three-dimensional components. It can be represented by an equation. Vyz = VzCOSψ + VySINψVzz = Vz Vxz = VzCOSθ + VxSINθ From these expressions, the three-dimensional vibration state of the DUT 5 is
It is calculated by the following equation. Vz = Vzz Vx = (Vxz−VzCOSθ) / SINθ Vy = (Vyz−VzCOSψ) / SINψ Thereby, the vibration of the object 5 is measured in three dimensions.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この種のレーザドップ
ラ振動計の光源から照射されるレーザ光のビームスポッ
ト径は、一般的に数十μm〜数十mmのものが用いられ
るが、測定対象物5がたとえばマイクロマシンといった
物のように極小な物体である場合は、光学レンズ等を用
いて照射されるレーザ光のビームスポット径を数μm程
度まで集束させるが、上述の従来の3次元レーザドップ
ラ振動計の場合、集束させたビームスポットを各々所定
の角度をもって測定対象物5上の一点で正確にさせなけ
ればならず、そのために光学ユニットS2,S3にそれ
ぞれ独立にその取付け位置(角度)を調整する回転機構
からなる調整部材が必要となり、その構造が複雑になる
とともに装置が大型化し、またその調整作業が煩雑なも
のとなるという不具合を生じていた。The beam spot diameter of the laser beam emitted from the light source of this type of laser Doppler vibrometer is generally several tens μm to several tens mm, but the object to be measured is When the object 5 is a very small object such as a micromachine, the beam spot diameter of the laser beam irradiated using an optical lens or the like is focused to about several μm, but the above-mentioned conventional three-dimensional laser Doppler vibration is used. In the case of the meter, the focused beam spots must be accurately made at one point on the measuring object 5 with a predetermined angle, and therefore, the mounting positions (angles) of the optical units S2 and S3 are independently adjusted. This requires an adjustment member consisting of a rotating mechanism, which complicates the structure, increases the size of the device, and complicates the adjustment work. A match was occurring.
【0005】また、予め定められる焦点距離を有した対
物レンズを用い、この対物レンズに上記複数のレーザ光
を平行に入射することにより、これらを一点で集束させ
る顕微鏡型レーザドップラ振動計が存在するが、この場
合、対物レンズの焦点距離は固有の値であるので、それ
ぞれのレーザ光が測定対象物5上で集光する際の角度
(上式におけるψおよびθ)は、対物レンズに入射する
際の各々のレーザ光の位置、即ち各レーザ光の距離に依
存して決定されることとなる。従って、異なる倍率の対
物レンズを複数種類用いる顕微鏡型レーザドップラ振動
計において被測定物5の振動状態を3次元で計測する場
合には、使用する対物レンズに応じて上記計算式におけ
るψ,θといったパラメータを適宜変更して計算しなけ
ればならないといった問題を生じていた。Further, there is a microscope-type laser Doppler vibrometer that uses an objective lens having a predetermined focal length, and irradiates the plurality of laser beams in parallel to the objective lens to converge them at one point. However, in this case, since the focal length of the objective lens is a unique value, the angles (ψ and θ in the above formula) at which the respective laser beams converge on the measurement target 5 are incident on the objective lens. This is determined depending on the position of each laser beam at the time, that is, the distance between each laser beam. Therefore, when three-dimensionally measuring the vibration state of the DUT 5 in a microscope-type laser Doppler vibrometer using a plurality of types of objective lenses having different magnifications, ψ and θ in the above formulas are used according to the objective lens used. There has been a problem that the parameters have to be changed as needed for calculation.
【0006】本発明はこれらの不具合を解決するために
なされたもので、簡単な操作によりレーザ光集束手段に
応じてレーザ光の照射角度を所定の値に決定することが
できる3次元レーザドップラ振動計を提供することを目
的とする。The present invention has been made to solve these problems, and a three-dimensional laser Doppler oscillation which can determine an irradiation angle of a laser beam to a predetermined value according to a laser beam focusing means by a simple operation. The purpose is to provide a total.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の3次元レーザドップラ振動計においては、
3次元の振動成分をそれぞれ測定するための3条のレー
ザ光を、各々集束させるとともに互いに異なる角度で被
測定物上の一点に集光させるレーザ光集束手段に平行に
入射させるとともに、このレーザ光集束手段に応じて、
3条のレーザ光の距離を光学素子を支持する部材を単一
方向に移動させることにより可変するよう設けて構成し
た。In order to solve the above problems, a three-dimensional laser Doppler vibrometer according to the present invention comprises:
The three laser beams for measuring the three-dimensional vibration components are respectively made to converge and are made incident on the laser beam converging means for converging at one point on the object to be measured at mutually different angles in parallel. Depending on the focusing means,
The three laser beams are provided so as to be variable in distance by moving a member supporting the optical element in a single direction.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の3
次元レーザドップラ振動計を詳細に説明する。図1は本
発明の顕微鏡型3次元レーザドップラ振動形の構成を示
す図で、上述の従来の装置と同等な部分については同一
の符号をもって示されている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
The three-dimensional laser Doppler vibrometer will be described in detail. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a microscope type three-dimensional laser Doppler vibration type according to the present invention, and portions equivalent to those of the above-described conventional device are denoted by the same reference numerals.
【0009】図において、S1は被測定物5に対してレ
ーザ光を照射する第1の光学ユニットで、この第1の光
学ユニットS1から照射されるレーザ光の光路(光軸)
をZ軸とし、波長板81を介してレーザ光集束手段であ
る顕微鏡対物レンズ82の中心にレーザ光を入射し、所
定のビームスポット径に集束して被測定対象物に照射す
る。この光学ユニットS1により検出される速度信号V
zzは、測定面の振動ベクトル速度VのZ軸方向成分Vz
として供される。S2は被測定物5の振動ベクトル速度
VのX軸方向成分Vxを算出するための第2の光学ユニ
ットで、この第2の光学ユニットS2から照射されるレ
ーザ光は、後述する第1の反射素子であるミラーM1で
反射され、上記第1の光学ユニットS1から照射される
レーザ光の光軸に設けられた第1の光学系であるハーフ
ミラーHM1に入射する。この第1の光学素子であるハ
ーフミラーHM1は、第1の光学ユニットS1からのレ
ーザ光を透過するとともに、第2の光学ユニットS2か
らのレーザ光を、上記Z軸に対して直交するX軸方向に
所定の距離を有して第1の光学ユニットS1からのレー
ザ光と平行となるように反射させ、波長板81を介して
対物レンズ82に入射する。この第2の光学ユニットS
2からのレーザ光は、対物レンズ82により集束される
とともに、第1の光学ユニットS1からのレーザ光の光
軸、即ちZ軸に対してθだけ傾いてX−Z平面上に射出
される。S3は被測定物5の振動ベクトル速度VのY方
向成分Vyを算出するための第3の光学ユニットで、こ
の第3の光学ユニットS3から照射されるレーザ光は、
第2の反射素子であるミラーM2で反射され、更にミラ
ーM3を介して上記第1の光学ユニットS1から照射さ
れるレーザ光の光軸上に設けられ、第2の光学系である
ハーフミラーHM2に入射する。この第2の光学系であ
るハーフミラーHM2は、上述の第1のハーフミラーH
M1からのレーザ光、即ち第1,第2の光学ユニットS
1,S2からのレーザ光を透過するとともに、第3の光
学ユニットS3からのレーザ光を上記Z軸およびX軸に
直交するY軸方向に所定の距離を有して、第1,第2の
光学ユニットS1,S2からのレーザ光と平行となるよ
うに反射させ、波長板81を介して対物レンズ82に入
射する。この第3の光学ユニットS3からのレーザ光
は、対物レンズ82により集光されるとともに、第1の
光学ユニットS1からのレーザー光の光軸、即ちZ軸か
らψだけ傾いてX−Z平面状に射出される。In FIG. 1, reference numeral S1 denotes a first optical unit for irradiating the device under test 5 with laser light, and an optical path (optical axis) of the laser light emitted from the first optical unit S1.
Is the Z axis, a laser beam is incident on the center of a microscope objective lens 82 as a laser beam focusing means via a wavelength plate 81, is focused to a predetermined beam spot diameter, and irradiates an object to be measured. The speed signal V detected by the optical unit S1
zz is a Z-axis direction component Vz of the vibration vector velocity V of the measurement surface.
Served as S2 is a second optical unit for calculating an X-axis direction component Vx of the vibration vector velocity V of the device under test 5. The laser light emitted from the second optical unit S2 is reflected by a first reflection The light is reflected by a mirror M1 as an element, and is incident on a half mirror HM1 as a first optical system provided on the optical axis of the laser light emitted from the first optical unit S1. The half mirror HM1, which is the first optical element, transmits the laser light from the first optical unit S1 and transmits the laser light from the second optical unit S2 to the X axis orthogonal to the Z axis. The light is reflected so as to be parallel to the laser light from the first optical unit S1 with a predetermined distance in the direction, and is incident on the objective lens 82 via the wave plate 81. This second optical unit S
The laser light from 2 is focused by the objective lens 82, and is emitted onto the XZ plane at an angle θ with respect to the optical axis of the laser light from the first optical unit S1, that is, the Z axis. S3 is a third optical unit for calculating the Y-direction component Vy of the vibration vector velocity V of the device under test 5, and the laser light emitted from the third optical unit S3 is
The half mirror HM2, which is provided on the optical axis of the laser light emitted from the first optical unit S1 via the mirror M2, is reflected by the mirror M2 as the second reflecting element, and is further irradiated via the mirror M3. Incident on. The half mirror HM2 as the second optical system is the same as the first half mirror H described above.
The laser light from M1, that is, the first and second optical units S
The laser light from the first and second optical units S3 is transmitted at a predetermined distance in the Y-axis direction orthogonal to the Z-axis and the X-axis while transmitting the laser light from the first and second optical units S3. The light is reflected so as to be parallel to the laser light from the optical units S1 and S2, and is incident on the objective lens 82 via the wave plate 81. The laser light from the third optical unit S3 is condensed by the objective lens 82, and is tilted by ψ from the optical axis of the laser light from the first optical unit S1, that is, an X-Z plane. Injected into.
【0010】第1の反射素子M1および第2の反射素子
M2は、支持板71上に固定され、またこの支持板71
は、図のZ軸方向に移動可能に設けられている。即ち、
このテーブル70(支持部材71)を図の+Z方向に移
動させると、第1および第2の反射素子M1,M2は+
Z方向に移動する。これにより、第1および第2の光学
系であるハーフミラーHM1,HM2に入射するレーザ
光も、それぞれ+Z方向に移動する。この時、ハーフミ
ラーHM1においては、第2の光学ユニットS2からの
レーザ光が入射する位置が+Z方向に移動すると、その
反射光は+X方向に移動する。また、ハーフミラーHM
2においては、第2の光学ユニットS3からのレーザ光
が入射する位置が+Z方向に移動することにより、その
反射光は+Y方向に移動するよう設けられている。The first reflection element M1 and the second reflection element M2 are fixed on a support plate 71.
Is provided so as to be movable in the Z-axis direction in the figure. That is,
When the table 70 (support member 71) is moved in the + Z direction in the figure, the first and second reflecting elements M1 and M2
Move in the Z direction. Accordingly, the laser beams incident on the half mirrors HM1 and HM2 as the first and second optical systems also move in the + Z direction. At this time, in the half mirror HM1, when the position where the laser light from the second optical unit S2 is incident moves in the + Z direction, the reflected light moves in the + X direction. Also, half mirror HM
In No. 2, the position where the laser light from the second optical unit S3 is incident is moved in the + Z direction, so that the reflected light is moved in the + Y direction.
【0011】被測定物の大きさ等に応じて、集束させる
ビームスポット径を変更する、或いは顕微鏡の倍率を変
更するといった場合には、対物レンズ82を適宜交換す
るが、対物レンズ82を変更するとVxおよびVyを検出
するためのレーザ光の照射角度ψ,θが変化して、対物
レンズ82の変更前の集光距離(対物レンズ82の先端
から3条のレーザ光が集光する点までのZ軸方向の距
離)も変化する。本発明の3次元レーザドップラ振動計
においては、倍率の異なる複数種類の対物レンズを用い
ても、上記VxおよびVyを検出するためのレーザ光の照
射角度ψ,θの値を変更することなく振動状態の測定を
行うことができる。When the diameter of the beam spot to be focused or the magnification of the microscope is changed in accordance with the size of the object to be measured, the objective lens 82 is appropriately replaced. The irradiation angles ψ and θ of the laser beam for detecting Vx and Vy change, and the focusing distance before the objective lens 82 is changed (from the tip of the objective lens 82 to the point where three laser beams are focused). (The distance in the Z-axis direction) also changes. In the three-dimensional laser Doppler vibrometer of the present invention, even if a plurality of types of objective lenses having different magnifications are used, the vibration can be obtained without changing the values of the irradiation angles ψ and θ of the laser beam for detecting the above Vx and Vy. State measurements can be made.
【0012】即ち、このレーザ光の照射角度ψおよびθ
を一定にするには、各対物レンズの種類に依存して決定
される集光距離が既知の値として与えられるので、定め
た照射角度で上記3条のレーザ光が集光するよう、第
2,第3の光学ユニットから照射されるレーザ光のZ軸
からの離反距離を予め規定しておき、対物レンズの種類
に応じてテーブル70を適宜移動させて第2および第3
の光学ユニットS2,S3から照射されるレーザ光のX
軸,Y軸方向についての対物レンズ82への入射位置を
決定する。テーブル70は、市販の一軸方向に移動可能
なステージユニットを用いればよく、またそのステージ
の移動をステッピングモータ等で駆動する形式のものを
用いるとともに、倍率の異なる複数種類の対物レンズを
有する電動レボルバを用い、これらを制御装置を利用す
ることにより、選択された対物レンズの種類を検出し
て、これに応じて予め定められた位置にテーブル70を
位置づけるようステッピングモータを駆動制御するよう
構成すれば、照射角度の調整作業を自動化することも可
能である。That is, the irradiation angles ψ and θ of the laser light
In order to make the laser beam constant, a focusing distance determined depending on the type of each objective lens is given as a known value. Therefore, the second laser beam is focused so that the three laser beams are focused at a predetermined irradiation angle. , The separation distance of the laser light emitted from the third optical unit from the Z-axis is defined in advance, and the table 70 is appropriately moved according to the type of the objective lens, thereby setting the second and third distances.
X of the laser light emitted from the optical units S2 and S3
The position of incidence on the objective lens 82 in the axial and Y-axis directions is determined. As the table 70, a commercially available stage unit which can be moved in one axis direction may be used. In addition, an electric revolver having a plurality of types of objective lenses having different magnifications while using a type in which the movement of the stage is driven by a stepping motor or the like is used. By using these, a controller is used to detect the type of the selected objective lens and to drive and control the stepping motor so as to position the table 70 at a predetermined position in accordance with this. It is also possible to automate the operation of adjusting the irradiation angle.
【0013】次に、図2を参照して本発明の第2実施例
を説明する。この第2実施例においては、第2および第
3の光学ユニットから照射されるレーザ光を第1の光学
ユニットから照射されるレーザ光に対して平行となるよ
う反射させる光学系を、一つのハーフミラーで構成した
点で上述の第1実施例と相違している。即ち、光学系H
M3の反射面に、第2および第3の光学ユニットS2,
S3から照射されるレーザ光を入射するように、光学素
子であるミラーM5,M6を支持部材71上に配置し、
この支持部材71の単一方向の移動によりX軸,Y軸方
向のレーザ光の移動を行えるよう構成したものである。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, an optical system that reflects laser light emitted from the second and third optical units so as to be parallel to the laser light emitted from the first optical unit is provided in one half. It differs from the first embodiment in that it is constituted by a mirror. That is, the optical system H
On the reflection surface of M3, the second and third optical units S2,
The mirrors M5 and M6, which are optical elements, are arranged on the support member 71 so that the laser beam emitted from S3 is incident thereon,
The laser beam can be moved in the X-axis and Y-axis directions by moving the support member 71 in a single direction.
【0014】この第2実施例の装置においては、X−Z
平面について45度の角度を有し、図のX軸方向から入
射されるレーザ光をZ軸方向に反射するハーフミラーH
M3に対して、移動手段としての支持部材71(テーブ
ル70)をX軸方向に移動可能となるように配置し、こ
の支持部材71のX軸方向の移動に伴って、第2の光学
ユニットS2から照射されるレーザ光を反射させる位置
をX軸方向に移動するよう所定の角度を有して固定され
る光学素子としてのミラーM5と、第2の光学ユニット
S3から照射されるレーザ光を反射させる位置をY軸方
向に移動するよう上記ミラーM5とは異なる所定の角度
を有して固定される光学素子としてのミラーM6が取り
つけられている。これにより、支持部材71を図の−X
方向に移動させると、第2,第3の光学ユニットから照
射されるレーザ光は、第1の光学ユニットから照射され
るレーザ光に対してそれぞれ+X,+Y方向に離反する
よう移動する。逆に、支持部材71を図の+X方向に移
動させると、第2,第3の光学ユニットから照射される
レーザ光は、第1の光学ユニットから照射されるレーザ
光に対してそれぞれ−X,−Y方向に近接するよう移動
する。また、ハーフミラーHM3から照射される3条の
レーザ光は、既知のコリメート機構によりそれぞれ平行
化された上、対物レンズ82に入射して振動状態の測定
に供される。この第2実施例によれば、第1の実施例と
比べて第1の光学ユニットS1から照射され、被測定物
の測定面から反射されるレーザ光の光路上に設けられる
ハーフミラーの数を削減することができ、レーザ光の光
強度の低下を防ぐことができる。In the apparatus of the second embodiment, XZ
Half mirror H having an angle of 45 degrees with respect to a plane and reflecting laser light incident from the X-axis direction in the figure in the Z-axis direction
With respect to M3, a support member 71 (table 70) as a moving means is arranged so as to be movable in the X-axis direction, and the second optical unit S2 is moved with the movement of the support member 71 in the X-axis direction. A mirror M5 as an optical element fixed at a predetermined angle so as to move the position for reflecting the laser light emitted from the optical axis in the X-axis direction, and reflects the laser light emitted from the second optical unit S3 A mirror M6 is mounted as an optical element fixed at a predetermined angle different from that of the mirror M5 so as to move the position to be moved in the Y-axis direction. As a result, the support member 71 is moved to -X in FIG.
When moved in the direction, the laser light emitted from the second and third optical units moves so as to separate from the laser light emitted from the first optical unit in the + X and + Y directions, respectively. Conversely, when the support member 71 is moved in the + X direction in the figure, the laser light emitted from the second and third optical units becomes -X and -X with respect to the laser light emitted from the first optical unit, respectively. -Move so as to approach in the Y direction. The three laser beams emitted from the half mirror HM3 are collimated by a known collimating mechanism, respectively, and then enter the objective lens 82 to be used for measuring the vibration state. According to the second embodiment, as compared with the first embodiment, the number of half mirrors provided on the optical path of laser light emitted from the first optical unit S1 and reflected from the measurement surface of the device under test is reduced. Thus, the intensity of the laser beam can be prevented from lowering.
【0015】[0015]
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明の3次元レ
ーザドップラ振動計においては、3次元の振動成分をそ
れぞれ測定するための3条のレーザ光を、各々集束させ
るとともに互いに異なる角度で被測定物上の一点に集光
させるレーザ光集束手段に平行に入射させるとともに、
このレーザ光集束手段に応じて、3条のレーザ光の距離
を光学素子を支持する部材を単一方向に移動させること
により可変するよう設けて構成したので、簡単な操作に
よりレーザ光集束手段に応じてレーザ光の照射角度を所
定の値に決定することができるという効果を奏する。As described in detail above, in the three-dimensional laser Doppler vibrometer of the present invention, three laser beams for measuring three-dimensional vibration components are respectively focused and covered at different angles. Along with the laser beam converging means converging at one point on the object to be measured,
In accordance with the laser beam focusing means, the distance between the three laser beams is changed by moving the member supporting the optical element in a single direction, so that the laser beam focusing means can be easily operated. Accordingly, there is an effect that the irradiation angle of the laser beam can be determined to a predetermined value.
【図1】本発明の3次元レーザドップラ振動形の構成を
示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a three-dimensional laser Doppler vibration type of the present invention.
【図2】本発明の第2実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図3】この種の3次元レーザドップラ振動計の構成を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a three-dimensional laser Doppler vibrometer of this type.
【図4】レーザドップラ振動計の光学ユニットの構成を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical unit of the laser Doppler vibrometer.
【図5】3次元レーザドップラ振動計における光学ユニ
ットの配置を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement of optical units in a three-dimensional laser Doppler vibrometer.
【図6】3次元レーザドップラ振動計における振動状態
の測定を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating measurement of a vibration state in a three-dimensional laser Doppler vibrometer.
1 光学ユニット 2 復調ユニット 3 処理部 4 テーブル 5 被測定物 7 移動手段 81 波長板 82 対物レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical unit 2 Demodulation unit 3 Processing part 4 Table 5 DUT 7 Moving means 81 Wave plate 82 Objective lens
Claims (2)
を測定すべき対象物に照射し、その反射光と基準光とを
干渉させる第1の光学ユニットと、この第1の光学ユニ
ットから照射されるレーザ光に対して、各々所定の角度
をもって測定すべき対象物にレーザ光を照射し、その反
射光と基準光を干渉させる第2および第3の光学ユニッ
トを有し、第1乃至第3の光学ユニットの出力より、測
定すべき対象物の振動状態を3次元的に測定する3次元
レーザドップラ振動計において、 上記第1の光学ユニットより照射されるレーザ光の光路
上に設けられてこれを透過するとともに、上記第2の光
学ユニットより照射されるレーザ光を、当該第1の光学
ユニットより照射されるレーザ光に対して第1の方向に
所定の距離を有して平行となるようこれを反射させる第
1の光学系と、 上記第1の光学系より照射される互いに平行な2条のレ
ーザ光の光路上に設けられてこれらを透過するととも
に、上記第3の光学ユニットより照射されるレーザ光を
上記第1の方向並びにこれら光軸に対して直行する第2
の方向に所定の距離をもって第1の光学ユニットより照
射されるレーザ光と平行となるよう反射させる第2の光
学系とを有し、 上記第2の光学系より照射される互いに平行な3条のレ
ーザ光を各々集束させるとともに、互いに所定の角度を
有して被測定物上の一点に集光させるレーザ光集束手段
を設け、 上記第2の光学ユニットから照射されるレーザ光を上記
第1の光学系に反射させる第1の反射素子と、上記第3
の光学ユニットから照射されるレーザ光を上記第2の光
学系に反射させる第2の反射素子を支持する支持部材を
単一方向に移動させることにより、上記レーザ光集束手
段に照射される3条の平行レーザ光の距離を可変するよ
う構成されることを特徴とする3次元レーザドップラ振
動計。1. A first optical unit for irradiating an object to be measured with laser light generated by a laser generating means and causing the reflected light and reference light to interfere with each other, and irradiating the first optical unit with the first optical unit. Laser light is applied to an object to be measured at a predetermined angle with respect to the laser light, and second and third optical units for causing the reflected light to interfere with the reference light are provided. A three-dimensional laser Doppler vibrometer for three-dimensionally measuring the vibration state of an object to be measured from the output of the optical unit, provided on the optical path of the laser light emitted from the first optical unit; So that the laser light emitted from the second optical unit is parallel to the laser light emitted from the first optical unit at a predetermined distance in the first direction. this A first optical system to be reflected and two parallel laser beams emitted from the first optical system are provided on an optical path of the laser beam and transmitted therethrough, and are emitted from the third optical unit. The laser beam is directed to the first direction and the second
A second optical system that reflects the laser light emitted from the first optical unit so as to be parallel with a predetermined distance in the direction of. And a laser beam converging means for converging each of the laser beams at a predetermined angle to one point on the object to be measured, and providing the laser beam emitted from the second optical unit to the first optical unit. A first reflecting element for reflecting light to the optical system of
By moving a supporting member for supporting a second reflection element for reflecting the laser light emitted from the optical unit to the second optical system in a single direction, the three beams irradiated to the laser light focusing means are moved. A three-dimensional laser Doppler vibrometer, characterized in that the distance between the parallel laser beams is varied.
を測定すべき対象物に照射し、その反射光と基準光とを
干渉させる第1の光学ユニットと、この第1の光学ユニ
ットから照射されるレーザ光に対して、各々所定の角度
をもって測定すべき対象物にレーザ光を照射し、その反
射光と基準光を干渉させる第2および第3の光学ユニッ
トを有し、第1乃至第3の光学ユニットの出力より、測
定すべき対象物の振動状態を3次元的に測定する3次元
レーザドップラ振動計において、 上記第1の光学ユニットより照射されるレーザ光の光路
上に設けられてこれを透過するとともに、上記第2およ
び第3の光学ユニットより照射されるレーザ光を、当該
第1の光学ユニットより照射されるレーザ光に対して各
々所定の距離を有して平行となるようこれを反射させる
光学系を有し、 上記光学系より照射される互いに平行な3条のレーザ光
を各々集束させるとともに、互いに所定の角度を有して
被測定物上の一点に集光させるレーザ光集束手段を設
け、 上記第2の光学ユニットから照射されるレーザ光を上記
光学系に反射させる第1の反射素子と、上記第3の光学
ユニットから照射されるレーザ光を上記光学系に反射さ
せる第2の反射素子を支持する支持部材を単一方向に移
動させることにより、上記レーザ光集束手段に照射され
る3条の平行レーザ光の距離を可変するよう構成される
ことを特徴とする3次元レーザドップラ振動計。2. A first optical unit for irradiating an object to be measured with a laser beam generated by a laser generating unit and causing the reflected light to interfere with a reference light, and a first optical unit for irradiating the first optical unit with the first optical unit. Laser light is applied to an object to be measured at a predetermined angle with respect to the laser light, and second and third optical units for causing the reflected light to interfere with the reference light are provided. A three-dimensional laser Doppler vibrometer for three-dimensionally measuring the vibration state of an object to be measured from the output of the optical unit, provided on the optical path of the laser light emitted from the first optical unit; And the laser light emitted from the second and third optical units is parallel to the laser light emitted from the first optical unit at a predetermined distance from each other. And a laser beam for converging three parallel laser beams emitted from the optical system, and condensing the laser beams at a predetermined angle on a point on the object to be measured. A first reflecting element for reflecting laser light emitted from the second optical unit to the optical system, and reflecting laser light emitted from the third optical unit to the optical system; The distance between the three parallel laser beams applied to the laser beam converging means is varied by moving a support member supporting the second reflecting element in a single direction. Dimensional laser Doppler vibrometer.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000245125A JP2002054987A (en) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | Three-dimensional laser doppler vibrograph |
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---|---|
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ID=18735701
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