(57)【要約】【課題】レーザドップラ振動計自身の計測に影響を与える振動をより正確に測定する。【解決手段】センサユニット１は、干渉計１１１を収容した本体ケース１１と、本体ケース１１に装着された対物レンズ１２とを備えている。干渉計１１１は、レーザ光を対物レンズ１２に出射し、対物レンズ１２はレーザ光を測定対象物７上に集光する。干渉計１１１は、対物レンズ１２を介して入射する測定対象物７で反射したレーザ光の反射光と、出射したレーザ光と反射光との干渉を計測する。接触型振動計５を、対物レンズ１２の光軸上に位置するように本体ケース１１の対物レンズ１２が装着される面と反対側の面上に固定し、接触型振動計５によって、対物レンズ１２の光軸上の位置における、当該光軸方向の振動を測定する。【選択図】図３
2019113490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物にレーザ光を照射し、当該レーザ光の前記測定対象物による反射光を用いて、前記測定対象物の振動を計測するレーザドップラ振動計であって、
対物レンズと、
前記対物レンズが固定されたユニットと、
前記ユニットに対して固定された接触型振動計とを有し、
前記ユニットは、前記対物レンズにレーザ光を出射すると共に、前記対物レンズを介して前記反射光を受光する送受光手段を収容しており、
前記対物レンズは、前記送受光手段から当該対物レンズに入射した前記レーザ光を前記測定対象物に照射すると共に、前記レーザ光の前記測定対象物による前記反射光を前記送受光手段に集光し、
前記接触型振動計は、前記対物レンズの光軸上の位置に配置され、当該光軸上の位置における、当該光軸方向の振動を測定することを特徴とするレーザドップラ振動計。
【請求項２】
請求項１記載のレーザドップラ振動計であって、
前記ユニットの外面は前記対物レンズが固定される第１面と当該第１面の反対側の面である第２面とを有し、前記接触型振動計は、前記第２面の面上に脱着可能に装着されることを特徴とするレーザドップラ振動計。
【請求項３】
レーザ光を前記測定対象物に照射する対物レンズが固定されたユニットであって、前記対物レンズにレーザ光を出射すると共に前記対物レンズによって集光された前記レーザ光の前記測定対象物による反射光を受光する送受光手段を収容したユニットを用いて、前記測定対象物の振動を計測するレーザドップラ振動計において、
前記ユニットの前記対物レンズが固定される面の反対側の面に設けられたレセプタクルと連結可能なプラグを備えた、前記ユニットと所定の外部装置との接続を行うためのケーブルの前記プラグと、前記レセプタクルとに各々連結し、前記プラグと前記レセプタクルとの間の接続を中継するアダプタであって、
前記アダプタは、当該アダプタが前記レセプタクルに連結した状態において前記対物レンズの光軸上となる位置に配置され、当該アダプタが前記レセプタクルに連結した状態において、当該光軸上の位置における、当該光軸方向の振動を測定する接触型振動計を有することを特徴とするアダプタ。
【請求項４】
測定対象物にレーザ光を照射し、当該レーザ光の前記測定対象物による反射光を用いて、前記測定対象物の振動を計測するレーザドップラ振動計であって、
対物レンズと、
前記対物レンズが固定されたユニットと、
前記ユニットに対して固定された接触型振動計とを有し、
前記ユニットは、前記対物レンズにレーザ光を出射すると共に、前記対物レンズを介して前記反射光を受光する送受光手段を収容しており、
前記対物レンズは、前記送受光手段から当該対物レンズに入射した前記レーザ光を前記測定対象物に照射すると共に、前記レーザ光の前記測定対象物による前記反射光を前記送受光手段に集光し、
前記接触型振動計は、前記対物レンズの光軸方向の振動を検出する、前記対物レンズの光軸と同軸状に配置された円環状の振動検出素子を有することを特徴とするレーザドップラ振動計。
【請求項５】
請求項４記載のレーザドップラ振動計であって、
前記接触型振動計は、前記対物レンズの光軸方向に見て前記円環状の振動検出素子の内周の内側に当該対物レンズが位置するように、当該対物レンズの周囲に配置されていることを特徴とするレーザドップラ振動計。
【請求項６】
レーザ光を前記測定対象物に照射する対物レンズが固定されたユニットであって、前記対物レンズにレーザ光を出射すると共に前記対物レンズによって集光された前記レーザ光の前記測定対象物による反射光を受光する送受光手段を収容したユニットを用いて、前記測定対象物の振動を計測するレーザドップラ振動計において、前記ユニットと所定の外部装置との接続に用いられる、
前記ユニットの前記対物レンズが固定される面の反対側の面に、前記対物レンズと同軸状に設けられたレセプタクルと連結可能なプラグを備えると共に、前記ユニットと所定の外部装置との間で信号もしくは電力を中継するための中継線を内蔵したケーブルであって、
前記プラグに対して固定設置された接触型振動計を有し、
前記接触型振動計は、中央孔を有する円環状で、前記中央孔に前記中継線を通した形態で配置された振動検出素子を有し、前記プラグが前記レセプタクルと連結した状態において、前記円環状の振動検出素子は、前記対物レンズの光軸と同軸状に配置され、前記対物レンズの光軸方向の振動を検出することを特徴とするケーブル。
【請求項７】
レーザ光を前記測定対象物に照射する対物レンズが固定されたユニットであって、前記対物レンズにレーザ光を出射すると共に前記対物レンズによって集光された前記レーザ光の前記測定対象物による反射光を受光する送受光手段を収容したユニットを用いて、前記測定対象物の振動を計測するレーザドップラ振動計において、
前記ユニットの前記対物レンズが固定される面の反対側の面に前記対物レンズと同軸状に設けられたレセプタクルと連結可能なプラグを備えた、前記ユニットと所定の外部装置との接続を行うためのケーブルの前記プラグと、前記レセプタクルとに各々連結するアダプタであって、
前記プラグと前記レセプタクルとに連結した状態において、前記プラグと前記レセプタクルとの間の接続を中継する中継体と、
接触型振動計を有し、
前記接触型振動計は、中央孔を有する円環状で、前記中央孔に前記中継体を通した形態で配置された振動検出素子を有し、前記アダプタがレセプタクルと連結した状態において、前記円環状の振動検出素子は、前記対物レンズの光軸と同軸状に配置され、前記対物レンズの光軸方向の振動を検出することを特徴とするアダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザドップラ振動計の計測精度を向上する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を測定対象物に向けて出射し、測定対象物で反射したレーザ光の反射光に、測定対象物のレーザ光の光軸方向の振動成分によるドップラ効果によって生じた周波数のシフト量を光ヘテロダイン干渉法により検出し、検出したシフト量から測定対象物のレーザ光の光軸方向の振動を計測するレーザドップラ振動計が知られている。
【０００３】
また、このようなレーザドップラ振動計の計測精度を向上する技術としては、接触型振動計をレーザドップラ振動計の外側に固定し、レーザドップラ振動計で測定した測定対象物の振動から、接触型振動計で測定したレーザドップラ振動計自身の振動を減算して、測定対象物の真の振動を計測する技術が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４-１８４３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のようにレーザドップラ振動計は、測定対象物のレーザ光の光軸方向の振動を計測するものであるため、レーザドップラ振動計で測定した測定対象物の振動からレーザドップラ振動計自身の振動による影響を正確にキャンセルするためには、レーザドップラ振動計自身の振動の光軸方向の成分のみを、レーザドップラ振動計で測定した測定対象物の振動から減算する必要がある。
【０００６】
しかし、上述した接触型振動計を用いる技術によれば、接触型振動計がレーザドップラ振動計の外側に固定されているため、レーザドップラ振動計自身の振動に種々の方向の成分が含まれている場合等には、接触型振動計によって、レーザドップラ振動計自身の振動のレーザ光の光軸方向の成分の振幅や位相を正確に測定することができない。そして、このために、レーザドップラ振動計で測定した測定対象物の振動から、上述した接触型振動計で測定したレーザドップラ振動計自身の振動を減算するだけでは、レーザドップラ振動計自身の振動による影響を正確にキャンセルした、精度の良い測定対象物の振動の計測を行うことができない。
【０００７】
そこで、本発明は、レーザ光の光軸方向のレーザドップラ振動計自身の振動をより正確に測定可能として、レーザドップラ振動計で測定した測定対象物の振動からレーザドップラ振動計自身の振動の影響を、より正確にキャンセルできるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題達成のために、本発明は、測定対象物にレーザ光を照射し、当該レーザ光の前記測定対象物による反射光を用いて、前記測定対象物の振動を計測するレーザドップラ振動計に、対物レンズと、前記対物レンズが固定されたユニットと、前記ユニットに対して固定された接触型振動計とを備えたものである。ここで、前記ユニットは、前記対物レンズにレーザ光を出射すると共に、前記対物レンズを介して前記反射光を受光する送受光手段を収容しており、前記対物レンズは、前記送受光手段から当該対物レンズに入射した前記レーザ光を前記測定対象物に照射すると共に、前記レーザ光の前記測定対象物による前記反射光を前記送受光手段に集光し、前記接触型振動計は、前記対物レンズの光軸上の位置に配置され、当該光軸上の位置における、当該光軸方向の振動を測定する。
【０００９】
ここで、このようなレーザドップラ振動計は、前記ユニットの外面は前記対物レンズが固定される第１面と当該第１面の反対側の面である第２面とを有し、前記接触型振動計は、前記第２面の面上に脱着可能に装着されるものとしてもよい。
【００１０】
また、前記課題達成のために、本発明は、レーザ光を前記測定対象物に照射する対物レンズが固定されたユニットであって、前記対物レンズにレーザ光を出射すると共に前記対物レンズによって集光された前記レーザ光の前記測定対象物による反射光を受光する送受光手段を収容したユニットを用いて、前記測定対象物の振動を計測するレーザドップラ振動計において、前記ユニットの前記対物レンズが固定される面の反対側の面に設けられたレセプタクルと連結可能なプラグを備えた、前記ユニットと所定の外部装置との接続を行うためのケーブルの前記プラグと、前記レセプタクルとに各々連結し、前記プラグと前記レセプタクルとの間の接続を中継するアダプタを提供する。ここで、アダプタは、当該アダプタが前記レセプタクルに連結した状態において前記対物レンズの光軸上となる位置に配置され、当該アダプタが前記レセプタクルに連結した状態において、当該光軸上の位置における、当該光軸方向の振動を測定する接触型振動計を備えている。
【００１１】
以上のようなレーザドップラ振動計やアダプタによれば、接触型振動計を対物レンズの光軸上に配置して、当該光軸上の位置における、当該光軸方向の振動を直接的に測定するようにしたので、接触型振動計を用いて、測定対象物に出射するレーザ光の光軸方向のユニットの振動を精度良く算定することができる。よって、レーザドップラ振動計で前記反射光を用いて測定した測定対象物の振動から、ユニット自身の振動による影響を、より正確にキャンセルすることができるようになる。
【００１２】
また、上述したアダプタによれば、既存のユニットに当該アダプタを付加するだけで、レーザドップラ振動計で前記反射光を用いて測定した測定対象物の振動から、ユニット自身の振動の影響を、より正確にキャンセルすることができるようになる。
【００１３】
また、前記課題達成のために、本発明は、測定対象物にレーザ光を照射し、当該レーザ光の前記測定対象物による反射光を用いて、前記測定対象物の振動を計測するレーザドップラ振動計に、対物レンズと、前記対物レンズが固定されたユニットと、前記ユニットに対して固定された接触型振動計とを備えたものである。ここで、前記ユニットは、前記対物レンズにレーザ光を出射すると共に、前記対物レンズを介して前記反射光を受光する送受光手段を収容しており、前記対物レンズは、前記送受光手段から当該対物レンズに入射した前記レーザ光を前記測定対象物に照射すると共に、前記レーザ光の前記測定対象物による前記反射光を前記送受光手段に集光し、前記接触型振動計は、前記対物レンズの光軸方向の振動を検出する、前記対物レンズの光軸と同軸状に配置された円環状の振動検出素子を有する。
【００１４】
ここで、このようなレーザドップラ振動において、前記接触型振動計は、前記対物レンズの光軸方向に見て前記円環状の振動検出素子の内周の内側に当該対物レンズが位置するように、当該対物レンズの周囲に配置されるものであってもよい。
【００１５】
また、前記課題達成のために、本発明は、レーザ光を前記測定対象物に照射する対物レンズが固定されたユニットであって、前記対物レンズにレーザ光を出射すると共に前記対物レンズによって集光された前記レーザ光の前記測定対象物による反射光を受光する送受光手段を収容したユニットを用いて、前記測定対象物の振動を計測するレーザドップラ振動計において、前記ユニットと所定の外部装置との接続に用いられる、前記ユニットの前記対物レンズが固定される面の反対側の面に、前記対物レンズと同軸状に設けられたレセプタクルと連結可能なプラグを備えると共に、前記ユニットと所定の外部装置との間で信号もしくは電力を中継するための中継線を内蔵したケーブルに、前記プラグに対して固定設置された接触型振動計を設けたものである。ここで、前記接触型振動計は、中央孔を有する円環状で、前記中央孔に前記中継線を通した形態で配置された振動検出素子を有し、前記プラグが前記レセプタクルと連結した状態において、前記円環状の振動検出素子は、前記対物レンズの光軸と同軸状に配置され、前記対物レンズの光軸方向の振動を検出する。
【００１６】
また、前記課題達成のために、本発明は、レーザ光を前記測定対象物に照射する対物レンズが固定されたユニットであって、前記対物レンズにレーザ光を出射すると共に前記対物レンズによって集光された前記レーザ光の前記測定対象物による反射光を受光する送受光手段を収容したユニットを用いて、前記測定対象物の振動を計測するレーザドップラ振動計において、前記ユニットの前記対物レンズが固定される面の反対側の面に前記対物レンズと同軸状に設けられたレセプタクルと連結可能なプラグを備えた、前記ユニットと所定の外部装置との接続を行うためのケーブルの前記プラグと、前記レセプタクルとに各々連結するアダプタに、前記プラグと前記レセプタクルとに連結した状態において、前記プラグと前記レセプタクルとの間の接続を中継する中継体と、接触型振動計を備えたものである。ここで、前記接触型振動計は、中央孔を有する円環状で、前記中央孔に前記中継体を通した形態で配置された振動検出素子を有し、前記アダプタがレセプタクルと連結した状態において、前記円環状の振動検出素子は、前記対物レンズの光軸と同軸状に配置され、前記対物レンズの光軸方向の振動を検出する。
【００１７】
以上のようなレーザドップラ振動計やケーブルやアダプタによれば、前記対物レンズの光軸と同軸状に配置される円環状の振動検出素子によって、前記対物レンズの光軸方向の振動を検出する。ここで、このような対物レンズの光軸と同軸状に配置される円環状の振動検出素子によれば、ユニットの測定対象物に出射するレーザ光の光軸方向の振動を比較的精度良く算定することができるので、レーザドップラ振動計において、前記反射光を用いて測定した測定対象物の振動から、ユニット自身の振動の影響を、より正確にキャンセルすることができるようになる。
【００１８】
また、上述したケーブルやアダプタによれば、既存のユニットのケーブルを交換したりアダプタを付加するだけで、レーザドップラ振動計で前記反射光を用いて測定した測定対象物の振動から、ユニット自身の振動の影響を、より正確にキャンセルすることができるようになる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、レーザ光の光軸方向のレーザドップラ振動計自身の振動をより正確に測定可能となり、レーザドップラ振動計で測定した測定対象物の振動からレーザドップラ振動計自身の振動の影響を、より正確にキャンセルできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザドップラ振動計の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るセンサユニットの構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る干渉計の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るセンサユニットの構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るセンサユニットの構成を示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るセンサユニットの構成を示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係るセンサユニットの構成を示す図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係るセンサユニットの他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、第１の実施形態について説明する。
図１ａに、本第１実施形態に係るレーザドップラ振動計の構成を示す。
図示するように、レーザドップラ振動計は、センサユニット１と、センサユニット１を支持するスタンド２と、データ処理装置３とを備えている。
このような構成において、センサユニット１は、本体ケース１１と、本体ケース１１に装着して固定した、１または複数のレンズ群よりなる対物レンズ１２とを備えている。また、本体ケース１１には、干渉計１１１が収容されており、干渉計１１１は、レーザ光を対物レンズ１２に出射し、対物レンズ１２はレーザ光を測定対象物７上に集光する。また、対物レンズ１２は、測定対象物７で反射したレーザ光の反射光を集光して干渉計１１１に入射し、干渉計１１１は、出射したレーザ光と反射光とを干渉させて干渉光を生成すると共に、干渉光を検出し、第１ケーブル４を用いて干渉信号としてデータ処理装置３に送る。なお、第１ケーブル４のセンサユニット１側の端には、本体ケース１１に脱着可能に連結するプラグ（接栓）４１が設けられており、プラグ４１を本体ケース１１の対物レンズ１２が装着される面と反対側の面に設けられたレセプタクル１１２（接栓座）に脱着可能に連結することにより、第１ケーブル４は本体ケース１１に連結され、第１ケーブル４を介してデータ処理装置３との干渉計１１１とが接続される。なお、第１ケーブル４は、データ処理装置３に対しても脱着可能に連結される。
【００２２】
ここで、第１ケーブル４は、干渉信号を伝送する信号線の他に、センサユニット１に電力を供給する電力線や、その他の信号線を内蔵したものであってよい。
また、センサユニット１の本体ケース１１の、対物レンズ１２が装着される面と反対側の面には、接触型振動計５が固定されており、接触型振動計５はセンサユニット１の振動を表す暗振動信号を第２ケーブル６を用いてデータ処理装置３に送る。
【００２３】
そして、データ処理装置３は、干渉信号が表す測定対象物７の振動から暗振動信号が表す振動をキャンセルした振動を、測定対象物７の振動として計測する。
なお、図１ａ、ｂに示すように、センサユニット１は、下方を向けて使用したり上方を向けて使用することが可能である。
次に、図２に、センサユニット１の干渉計１１１の構成例を示す。
図示するように、干渉計１１１は、信号処理部１１１０、レーザ光源１１１１、第１ビームスプリッタ１１１２、第２ビームスプリッタ１１１３、第３ビームスプリッタ１１１４、第１ミラー１１１５、第２ミラー１１１６、音響光学素子１１１７（AOM１１１７）、第１光検出器１１１８、第２光検出器１１１９を備えている。
【００２４】
このような干渉計１１１の構成において、レーザ光源１１１１から出射された周波数f0のレーザビームは、第１ビームスプリッタ１１１２で二分され、二分された一方のビームは、音響光学素子１１１７に送られる。音響光学素子１１１７は、信号処理部１１１０から入力する周波数fMの信号を用いて、第１ビームスプリッタ１１１２から入射するレーザ光の周波数を周波数fMシフトし、第１ミラー１１１５を介して、第３ビームスプリッタ１１１４に周波数f0+fMの参照光として送る。
【００２５】
一方、第１ビームスプリッタ１１１２で二分された他方のビームは第２ビームスプリッタ１１１３を通過して対物レンズ１２に出射する。
対物レンズ１２から入射する測定対象物７で反射したレーザ光の反射光は、第２ビームスプリッタ１１１３で反射し、第３ビームスプリッタ１１１４に送られる。ここで、測定対象物７による反射光の周波数には、測定対象物７の表面の速度に応じたドップラシフトfDが生じており、反射光の周波数はf0＋fDとなる。
【００２６】
第３ビームスプリッタ１１１４は、入射する周波数f0+fMの参照光と周波数f0＋fDの反射光を結合して第１の結合光と第２の結合光を生成し、第１の結合光を第１光検出器１１１８に送り、第２の結合光を第２ミラー１１１６を介して第２光検出器１１１９に送る。
【００２７】
ここで、第１光検出器１１１８、第２光検出器１１１９において、第１の結合光、第２の結合光を検出した信号中には、周波数f0＋fMの参照光と周波数f0＋fDの反射光との干渉によるfM±fDのビート信号が観測される。
【００２８】
また、第１の結合光と第２の結合光には、参照光と反射光との干渉によるビート信号が位相が反転して現れる。
そこで、信号処理部１１１０は、第１光検出器１１１８、第２光検出器１１１９において、第１の結合光、第２の結合光を検出した２つの信号の差分の信号を生成し、この信号を参照信号の周波数fMでFM復調した信号を干渉信号としてデータ処理装置３に送る。
【００２９】
干渉信号は、測定対象物７の速度に応じたドップラシフトfDすなわち測定対象物７の速度の大きさを表すものとなり、上述のように、データ処理装置３は、この干渉信号から測定対象物７の振動を算定すると共に、算定した測定対象物７の振動から暗振動信号が表す振動をキャンセルした振動を、測定対象物７の振動として計測する
ここで、図３ａ１、ａ２に、接触型振動計５と干渉計１１１と対物レンズ１２の配置関係を示す。
【００３０】
なお、図３ａ１はセンサユニット１の対物レンズ１２が装着される面と反対側の面を表し、図３ａ２はセンサユニット１の側面を表している。
図示するように、干渉計１１１と対物レンズ１２との間で入出射するレーザ光や反射光の光軸、対物レンズ１２の光軸、対物レンズ１２から測定対象物７に出射するレーザ光の光軸は一致している。
【００３１】
そして、接触型振動計５は、対物レンズ１２の光軸上に位置するように本体ケース１１の対物レンズ１２が装着される面と反対側の面上に固定されている。
そして、接触型振動計５は、対物レンズ１２の光軸上の位置における、当該光軸方向の振動ｚを測定し、暗振動信号としてデータ処理装置３に送る。
なお、接触型振動計５としては、圧電型の加速度センサや、静電容量型の加速度センサや、ピエゾ抵抗型の加速度センサや、サーボ型の加速度計等を用いることができる。また、動電型速度センサでも良い。
【００３２】
以上、本発明の第１実施形態について説明した。
なお、本第１実施形態に係る接触型振動計５は、図３ｂに示すように、選択的に脱着できるように本体ケース１１にネジ止め等により固定されるものであってもよい。
また、本第１実施形態に係る接触型振動計５は、図３ｃに示すように、本体ケース１１の内側に収容した形態で、対物レンズ１２の光軸上の位置において、本体ケース１１に固定してもよい。なお、この場合には、暗振動信号の信号線は、第１ケーブル４内に統合する。
【００３３】
以上のように、本発明の第１実施形態によれば、接触型振動計５を、対物レンズ１２の光軸上に配置して、当該光軸上の位置における、当該光軸方向の振動ｚを直接的に測定するようにしたので、データ処理装置３は、接触型振動計５を用いて、センサユニット１の測定対象物７に出射するレーザ光の光軸方向の振動を精度良く算定することができると共に、算定したセンサユニット１の光軸方向の振動を、干渉信号が表す測定対象物７の振動からキャンセルして、精度の良い測定対象物７の振動の計測を行うことができる。
【００３４】
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。
図４ａ１、ａ２に示すように、本第２実施形態は、第１実施形態と、第１実施形態で示した接触型振動計５に代えて環状接触型振動計４００を備えた点と、環状接触型振動計４００を対物レンズ１２の周囲に配置した点が異なる。
【００３５】
なお、図４ａ１はセンサユニット１の対物レンズ１２が装着される側の面を表し、図４ａ２はセンサユニット１の側面を表している。
図示するように、本第２実施形態に係る環状接触型振動計４００は、図４ｂ１に示す様に、円環状の形状を有し、対物レンズ１２の周囲に同軸状に固定配置される。
ここで、図４ｂ２に、図４ａ２の断面線Ａ-Ａによる断面を、図４ｂ３に、図４ｂ２の断面線Ｂ-Ｂによる断面を示す。
図示するように、環状接触型振動計４００は、対物レンズ１２の鏡筒の先端部の外周に対して内周が固定される内周リング４０１と、内周リング４０１の外周に内周が固定された円環状（リング状）の圧電素子４０２と、圧電素子４０２の外周に内周が固定された円環状の錘リング４０３と、内周リング４０１の光軸方向両端に固定された、内周リング４０１との間に圧電素子４０２と錘リング４０３を収容するケース４０４とを備えている。
【００３６】
このような環状接触型振動計４００の構成において、センサユニット１が対物レンズ１２の光軸方向に振動すると、錘リング４０３から圧電素子４０２に振動の加速度に応じたせん断力が加わり、せん断力に応じて圧電素子４０２の出力電圧が変化する。環状接触型振動計４００は図示を省略した検出回路を備えており、当該検出回路において、圧電素子４０２の出力電圧を検出し、暗振動信号として第２ケーブル６を介してデータ処理装置３に出力する。
【００３７】
ところで、環状接触型振動計４００は、次のように構成してもよい。
すなわち、図４ｃ１に、図４ａ２の断面線Ａ-Ａによる断面を、図４ｃ２に、図４ｃ１の断面線Ｂ-Ｂによる断面を示すように、環状接触型振動計４００を、対物レンズ１２の鏡筒の先端部の外周に対して内周が固定される、フランジ付きの内周リング４１１と、内周リング４１１のフランジに固定された円環状（リング状）の圧電素子４１２と、圧電素子４１２に光軸方向に重ねて固定した円環状の錘リング４１３と、内周リング４１１に対して固定された、内周リング４１１との間に圧電素子４１２と錘リング４１３を収容するケース４１４とより構成してもよい。
【００３８】
このような環状接触型振動計４００の構成において、センサユニット１が対物レンズ１２の光軸方向に振動すると、錘リング４１３から圧電素子４１２に振動の加速度に応じた圧縮力が加わり、圧縮力に応じて圧電素子４１２の出力電圧が変化する。
【００３９】
以上、本発明の第２実施形態について説明した。
なお、以上では、環状接触型振動計４００を圧電型の加速度センサとして構成する場合について示したが、環状接触型振動計４００は、静電容量型の加速度センサや、ピエゾ抵抗型の加速度センサや、サーボ型の加速度計や、動電型速度センサ等として構成してもよい。
【００４０】
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。
図５ａ１、ａ２に示すように、本第３実施形態は、第１実施形態と、第１実施形態で示した接触型振動計５に代えて環状接触型振動計４００を備えた点と、第１ケーブル４のプラグ４１が連結される本体ケース１１のレセプタクル１１２を、レセプタクル１１２に連結したプラグ４１の中心軸が、対物レンズ１２の光軸と一致するように設けた点と、環状接触型振動計４００を第１ケーブル４のプラグ４１の周囲に第１ケーブル４やプラグ４１と一体化させて設けた点が異なる。
【００４１】
なお、図５ａ１はセンサユニット１の対物レンズ１２が装着される側の面と反対側の面を表し、図５ａ２はセンサユニット１の側面を表している。
本第３実施形態に係る環状接触型振動計４００は、第２実施形態で示した環状接触型振動計４００と同様の構成を備えており、図示するように、本第３実施形態に係る環状接触型振動計４００は、プラグ４１の上部を環状接触型振動計４００の中空部分に挿入した形態で、プラグ４１の周囲に同軸状に固定配置されている。
【００４２】
このような第３実施形態によっても、第２実施形態と同様に、データ処理装置３は、センサユニット１の光軸方向の振動ｚを算定することができると共に、算定したセンサユニット１の光軸方向の振動を、干渉信号が表す測定対象物７の振動からキャンセルして、精度の良い測定対象物７の振動の計測を行うことができる。
【００４３】
また、このような第３実施形態によれば、対物レンズ１２と同軸上に第１ケーブル４を本体ケース１１に連結できるので、センサユニット１を重量バランス良く構成することができる。
【００４４】
また、図５ｂに示すように、プラグ４１によって第１ケーブル４は脱着可能に本体ケース１１に連結されており、また、第１ケーブル４はデータ処理装置３に対しても脱着可能であるので、本体ケース１１のレセプタクル１１２が対物レンズ１２と同軸上にある既存のセンサユニット１についても、第１ケーブル４を、本第３実施形態で示した環状接触型振動計４００を備えた第１ケーブル４に交換するだけで、精度の良い測定対象物７の振動の計測を行うことができるようになる。
【００４５】
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。
図６ａ１、ａ２に示すように、本第４実施形態は、第１実施形態と、第１実施形態で示した接触型振動計５に代えて環状接触型振動計４００を備えた点と、第１ケーブル４のプラグ４１が連結される本体ケース１１のレセプタクル１１２を、レセプタクル１１２に連結したプラグ４１の中心軸が、対物レンズ１２の光軸と一致するように設けた点と、第１ケーブル４のプラグ４１をアダプタ６００を介して本体ケース１１に連結するようにした点と、環状接触型振動計４００をアダプタ６００に設けた点が異なる。
【００４６】
なお、図６ａ１はセンサユニット１の対物レンズ１２が装着される側の面と反対側の面を表し、図６ａ２はセンサユニット１の側面を表している。
本第４実施形態に係るアダプタ６００は、本体ケース１１のレセプタクル１１２と第１ケーブル４のプラグ４１の間で干渉信号等の信号線や電力線等を中継する電線や導電部材を内蔵しており、アダプタ６００の一端を本体ケース１１に連結し、アダプタ６００の他端に第１ケーブル４に連結することにより、第１ケーブル４はアダプタ６００を介して本体ケース１１に連結する。
【００４７】
また、本第４実施形態に係る環状接触型振動計４００は、第２実施形態で示した環状接触型振動計４００と同様の構成を備えており、本第４実施形態に係る環状接触型振動計４００は、アダプタ６００の一部として、アダプタ６００を本体ケース１１に連結した状態において、環状接触型振動計４００の中心軸が対物レンズ１２の光軸と一致し、環状接触型振動計４００が対物レンズ１２と同軸状に配置されるように設けられている。
【００４８】
このような第４実施形態によっても、第２実施形態と同様に、データ処理装置３は、センサユニット１の光軸方向の振動ｚを算定することができると共に、算定したセンサユニット１の光軸方向の振動を、干渉信号が表す測定対象物７の振動からキャンセルして、精度の良い測定対象物７の振動の計測を行うことができる。
【００４９】
また、このような第４実施形態によれば、対物レンズ１２と同軸上に第１ケーブル４を本体ケース１１に連結できるので、センサユニット１を重量バランス良く構成することができる。
【００５０】
また、図６ｂに示すように、プラグ４１によって第１ケーブル４は脱着可能に本体ケース１１に連結されており、また、第１ケーブル４はデータ処理装置３に対しても脱着可能であるので、本体ケース１１のレセプタクル１１２が対物レンズ１２と同軸上にある既存のセンサユニット１についても、既存の第１ケーブル４を、アダプタ６００を介して本体ケース１１に連結するだけで、センサユニット１の光軸方向の振動を干渉信号が表す測定対象物７の振動からキャンセルして、精度の良い測定対象物７の振動の計測を行うことができるようになる。
【００５１】
以上、本発明の第４の実施形態について説明した。
以下、本発明の第５の実施形態について説明する。
図７ａ１、ａ２に示すように、本第５実施形態は、図６に示した第４の実施形態において、アダプタ６００を、本体ケース１１のレセプタクル１１２と第１ケーブル４のプラグ４１間の干渉信号等の信号線や電力線等をアダプタ６００内で向きを変えて中継する電線や導電部材などの中継体を内蔵したものとし、環状接触型振動計４００に代えて、第１実施形態と同様の接触型振動計５をアダプタ６００に設けたものである。
【００５２】
なお、図７ａ１はセンサユニット１の対物レンズ１２が装着される側の面と反対側の面を表し、図７ａ２はセンサユニット１の側面を表している。
ここで、図示するように、接触型振動計５は、対物レンズ１２の光軸上に配置されており、対物レンズ１２の光軸上の位置の、対物レンズ１２の光軸方向の振動ｚを検出する。
このような第５実施形態によれば、第１実施形態と同様に、データ処理装置３は、センサユニット１の光軸方向の振動を直接的に接触型振動計５を用いて算定することができると共に、算定したセンサユニット１の光軸方向の振動を干渉信号が表す測定対象物７の振動からキャンセルして、精度の良い測定対象物７の振動の計測を行うことができる。
【００５３】
また、このような第５実施形態によれば、図７ｂに示すように、プラグ４１は脱着可能に本体ケース１１に連結されており、また、第１ケーブル４はデータ処理装置３に対しても脱着可能であるので、本体ケース１１のレセプタクル１１２が対物レンズ１２と同軸上にある既存のセンサユニット１についても、既存の第１ケーブル４を、アダプタ６００を介して本体ケース１１に連結するだけで、センサユニット１の光軸方向の振動を干渉信号が表す測定対象物７の振動からキャンセルして、精度の良い測定対象物７の振動の計測を行うことができるようになる。
【００５４】
以上、本発明の第５実施形態について説明した。
ところで、本第５実施形態は、第１ケーブル４のプラグ４１が連結される本体ケース１１のレセプタクル１１２が、対物レンズ１２の光軸と一致するように設けられていない場合にも適用することができ、このような場合でも、図８に示すように、接触型振動計５を、対物レンズ１２の光軸上に配置することができる。よって、接触型振動計５により、対物レンズ１２の光軸上の位置の、対物レンズ１２の光軸方向の振動ｚを検出することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…センサユニット、２…スタンド、３…データ処理装置、４…第１ケーブル、５…接触型振動計、６…第２ケーブル、７…測定対象物、１１…本体ケース、１２…対物レンズ、４１…プラグ、１１１…干渉計、１１２…レセプタクル、４００…環状接触型振動計、４０１…内周リング、４０２…圧電素子、４０３…錘リング、４０４…ケース、４１１…内周リング、４１２…圧電素子、４１３…錘リング、４１４…ケース、６００…アダプタ、１１１０…信号処理部、１１１１…レーザ光源、１１１２…第１ビームスプリッタ、１１１３…第２ビームスプリッタ、１１１４…第３ビームスプリッタ、１１１５…第１ミラー、１１１６…第２ミラー、１１１７…音響光学素子、１１１８…第１光検出器、１１１９…第２光検出器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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