(57)【要約】【課題】干渉させる波動に含まれる雑音を最小限に抑え、干渉計の検出性能を向上させること。【解決手段】本発明は、レーザ光源１から出射される光について振動ミラー５を介在させた光路と振動ミラー５を介在させない光路とによって構成される干渉計を２つ構成し、この２つの干渉計で各々位相の異なる干渉光を検出することで振動ミラー５の振動を検出する振動検出装置において、レーザ光源１から出射される光のうち、２つの干渉計について各干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない２つの経路の光を検出するフォトディテクタ１３、１４、１５、１６と、２つの干渉計について、各干渉計で検出した干渉光の検出信号からフォトディテクタ１３、１４、１５、１６で検出した干渉を構成しない２つの経路の光の検出信号を差し引く差分出力光検出ユニット１９、２０とを備えている。【選択図】図１
2008268047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される光について振動ミラーを介在させた光路と前記振動ミラーを介在させない光路とによって構成される干渉計を２つ構成し、この２つの干渉計で各々位相の異なる干渉光を検出することで前記振動ミラーの振動を検出する振動検出装置において、
前記光源から出射される光のうち、前記２つの干渉計について各干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない２つの経路の光を検出する検出手段と、
前記２つの干渉計について、各干渉計で検出した干渉光の検出信号から前記検出手段で検出した前記干渉を構成しない２つの経路の光の検出信号を差し引く演算手段と
を備えることを特徴とする振動検出装置。
【請求項２】
光源から出射される光について振動ミラーを介在させた光路と前記振動ミラーを介在させない光路とによって構成される干渉光を検出する第１の干渉計と、
前記光源から出射される光について前記振動ミラーを介在させた光路と前記振動ミラーを介在させない光路とによって構成され、前記第１の干渉計で検出する干渉光とは位相が異なる干渉光を検出する第２の干渉計と、
前記光源から出射される光のうち、前記第１の干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない２つの経路の光を検出する第１の非干渉計と、
前記光源から出射される光のうち、前記第２の干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない２つの経路の光を検出する第２の非干渉計と、
前記第１の干渉計で検出した信号から前記第１の非干渉計で検出した信号を差し引く第１の演算手段と、
前記第２の干渉計で検出した信号から前記第２の非干渉計で検出した信号を差し引く第２の演算手段と、
前記第１の演算手段による演算結果と前記第２の演算手段による演算結果とを用いて位相変化量を演算することで前記振動ミラーの振動量を検出する第３の演算手段と
を備えることを特徴とする振動検出装置。
【請求項３】
光源から出射される光について振動ミラーを介在させた光路と前記振動ミラーを介在させない光路とによって構成される干渉計を２つ構成し、この２つの干渉計で各々位相の異なる干渉光を検出することで前記振動ミラーの振動を検出する振動検出装置において、
前記光源から出射される光のうち、前記振動ミラーを介在させる経路の光と前記振動ミラーを介在させない経路の光とを各々検出する検出する検出手段と、
前記２つの干渉計について、各干渉計で検出した干渉光の検出信号から前記検出手段で検出した検出信号を差し引く演算手段と
を備えることを特徴とする振動検出装置。
【請求項４】
光源から出射される光について振動ミラーを介在させた光路と前記振動ミラーを介在させない光路とによって構成される干渉計を２つ構成し、この２つの干渉計で各々位相の異なる干渉光を検出することで前記振動ミラーの振動を検出する振動検出方法において、
前記光源から出射される光のうち、前記２つの干渉計について各干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない２つの経路の光を検出する工程と、
前記２つの干渉計について、各干渉計で検出した干渉光の検出信号から前記干渉を構成しない２つの経路の光の検出信号を差し引く工程と
を備えることを特徴とする振動検出方法。
【請求項５】
光源から出射される光について振動ミラーを介在させた光路と前記振動ミラーを介在させない光路とによって構成される干渉計を２つ構成し、この２つの干渉計で各々位相の異なる干渉光を検出することで前記振動ミラーの振動を検出する振動検出方法において、
前記光源から出射される光のうち、前記振動ミラーを介在させる経路の光と前記振動ミラーを介在させない経路の光とを各々検出手段で検出する工程と、
前記２つの干渉計について、各干渉計で検出した干渉光の検出信号から前記検出手段で検出した検出信号を差し引く工程と
を備えることを特徴とする振動検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の干渉計を利用して振動ミラーの振動を検出する振動検出装置および振動検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコンデンサマイクロフォンに替わる新しいマイクロフォンとして、レーザ光による干渉を原理とした振動検出装置（光マイクロフォン）が注目されている。光マイクロフォンは、原理的に遠隔検出が可能であるなど、構成上高い自由度を持つ（例えば、特許文献１参照）。また、更なる性能向上として、雑音の低減化が望まれている。
【０００３】
図４は、従来の光マイクロフォンを説明する構成図である。すなわち、レーザ光源１から出射された光は、ビームスプリッタ２で２分割され、それぞれミラー３、振動ミラー５で反射された後に、再びビームスプリッタ４で光路が重ねあわされる、１０ａと１０ｃ、１０ｂと１０ｄのビームにより、それぞれ、干渉縞１１ａ、１１ｂが形成される。
【０００４】
そして、スリット６を、干渉縞１１ａの強めあいの干渉縞の部分のみが透過するように設置し、透過光をフォトディテクタ８で検出する。干渉縞１１ｂの強めあいの干渉縞部分と弱めあいの干渉縞部分の中間部のみを透過させ、スリット７の透過光の位相がスリット6の透過光に対して９０度ずれるようにスリット７を設置し透過光をフォトディテクタ９で検出する。
【０００５】
このフォトディテクタ８、９を、特許文献１の図１に示される光検出器に読み替えることで、音声による振動ミラー５の振動を検出することができ、マイクロフォンとして機能する。
【０００６】
この系における光波は次のように計算できる。すなわち、理想的なレーザ光電場をf(t)、空気散乱や振動、量子雑音等のノイズ成分をg(t)とすると、レーザ光１０は数１のE(t)と表すことができる。
【０００７】
干渉縞６のある位置における光電場は数２のように書くことができる。ここで、τは振動ミラー５によって生じた光路長変化に対応する時間遅延に対応する。
【０００８】
数２へ数３を代入することにより、干渉縞６のある位置における光強度は数４のように書くことができる。ここで、右辺第１項は、同第２項は理想的なレーザ光成分の平均パワーである。また、α、β、Δ、Γは数５で表される。
【０００９】
数５において、αはノイズ成分の平均パワー、βは理想的なレーザ光電場とノイズ成分の同一時間成分同士の干渉、Δは理想的なレーザ光電場とノイズ成分の時間遅延成分同士での干渉、Γはノイズ成分の干渉にそれぞれ対応する。
【００１０】
理想的には、数４の右辺第１項のみがフォトディテクタ８の出力として得られることが望ましい。
【００１１】
【数１】
2008268047.tif 000003
【００１２】
【数２】
2008268047.tif 000004
【００１３】
【数３】
2008268047.tif 000005
【００１４】
【数４】
2008268047.tif 000006
【００１５】
【数５】
2008268047.tif 000007
【００１６】
【特許文献１】特開平１０−３０８９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、従来の振動検出装置には次のような問題がある。すなわち、光源であるレーザに発生するノイズ成分や、光路中に発生するゴミ等の異物によって干渉縞に影響が発生し、検出精度に悪影響を与えている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、光源から出射される光について振動ミラーを介在させた光路と振動ミラーを介在させない光路とによって構成される干渉計を２つ構成し、この２つの干渉計で各々位相の異なる干渉光を検出することで振動ミラーの振動を検出する振動検出装置において、光源から出射される光のうち、２つの干渉計について各干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない２つの経路の光を検出する検出手段と、２つの干渉計について、各干渉計で検出した干渉光の検出信号から検出手段で検出した干渉を構成しない２つの経路の光の検出信号を差し引く演算手段とを備える振動検出装置である。
【００１９】
このような本発明では、２つの干渉計について各干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり干渉を構成しない光を基準信号として検出し、これを干渉計で検出した干渉光の検出信号から差し引くことで、基準信号との差分によってノイズ成分の除去を行うことができるようになる。
【００２０】
また、本発明は、光源から出射される光について振動ミラーを介在させた光路と振動ミラーを介在させない光路とによって構成される干渉光を検出する第１の干渉計と、光源から出射される光について振動ミラーを介在させた光路と振動ミラーを介在させない光路とによって構成され、第１の干渉計で検出する干渉光とは位相が異なる干渉光を検出する第２の干渉計と、光源から出射される光のうち、第１の干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない２つの経路の光を検出する第１の非干渉計と、光源から出射される光のうち、第２の干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない２つの経路の光を検出する第２の非干渉計と、第１の干渉計で検出した信号から第１の非干渉計で検出した信号を差し引く第１の演算手段と、第２の干渉計で検出した信号から第２の非干渉計で検出した信号を差し引く第２の演算手段と、第１の演算手段による演算結果と第２の演算手段による演算結果とを用いて位相変化量を演算することで振動ミラーの振動量を検出する第３の演算手段とを備える振動検出装置である。
【００２１】
このような本発明では、第１および第２の干渉計について各干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり干渉を構成しない第１および第２の非干渉計を構成して基準となる信号を検出し、これを第１おおよび第２の干渉計で検出した信号から差し引くことで、基準となる信号との差分によってノイズ成分の除去を行うことができるようになる。
【００２２】
また、本発明は、光源から出射される光について振動ミラーを介在させた光路と振動ミラーを介在させない光路とによって構成される干渉計を２つ構成し、この２つの干渉計で各々位相の異なる干渉光を検出することで振動ミラーの振動を検出する振動検出装置において、光源から出射される光のうち、振動ミラーを介在させる経路の光と振動ミラーを介在させない経路の光とを各々検出する検出する検出手段と、２つの干渉計について、各干渉計で検出した干渉光の検出信号から検出手段で検出した検出信号を差し引く演算手段とを備える振動検出装置である。
【００２３】
このような本発明では、光源から出射される光のうち、振動ミラーを介在させる経路の光と振動ミラーを介在させない経路の光とを各々検出して基準信号とし、これを干渉計で検出した干渉光の検出信号から差し引くことで、基準信号との差分によってノイズ成分の除去を行うことができるようになる。
【００２４】
また、本発明は、光源から出射される光について振動ミラーを介在させた光路と振動ミラーを介在させない光路とによって構成される干渉計を２つ構成し、この２つの干渉計で各々位相の異なる干渉光を検出することで振動ミラーの振動を検出する振動検出方法において、光源から出射される光のうち、２つの干渉計について各干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない２つの経路の光を検出する工程と、２つの干渉計について、各干渉計で検出した干渉光の検出信号から干渉を構成しない２つの経路の光の検出信号を差し引く工程とを備える振動検出方法である。
【００２５】
このような本発明では、２つの干渉計について各干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり干渉を構成しない光を基準信号として検出し、これを干渉計で検出した干渉光の検出信号から差し引くことで、基準信号との差分によってノイズ成分の除去を行うことができるようになる。
【００２６】
また、本発明は、光源から出射される光について振動ミラーを介在させた光路と振動ミラーを介在させない光路とによって構成される干渉計を２つ構成し、この２つの干渉計で各々位相の異なる干渉光を検出することで振動ミラーの振動を検出する振動検出方法において、光源から出射される光のうち、振動ミラーを介在させる経路の光と振動ミラーを介在させない経路の光とを各々検出手段で検出する工程と、２つの干渉計について、各干渉計で検出した干渉光の検出信号から検出手段で検出した検出信号を差し引く工程とを備える振動検出方法である。
【００２７】
このような本発明では、光源から出射される光のうち、振動ミラーを介在させる経路の光と振動ミラーを介在させない経路の光とを各々検出して基準信号とし、これを干渉計で検出した干渉光の検出信号から差し引くことで、基準信号との差分によってノイズ成分の除去を行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、干渉させる波動に含まれる雑音を最小限に抑えることができ、干渉計の検出性能を向上させることが可能となる。また、レーザ光源のモードホップ雑音等を大幅に抑制でき、信頼性の高い振動検出を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る振動検出装置の一例である光マイクロフォンを説明する構成図である。すなわち、この光マイクロフォンは、レーザ光源１から出射される光について振動ミラー５を介在させた光路と振動ミラー５を介在させない光路とによって構成される干渉計を２つ構成し、この２つの干渉計で各々位相の異なる干渉光を検出することで振動ミラー５の振動を検出して音の信号を検出する装置である。
【００３０】
２つの干渉計を構成するため、本実施形態では、ビームスプリッタ２で反射した光をビームスプリッタ４に向けて反射させるミラー３と、ビームスプリッタ２を透過した光をビームスプリッタ４に向けて反射させる振動ミラー５と、ビームスプリッタ２、ミラー３およびビームスプリッタ４で反射した光とビームスプリッタ２を透過し振動ミラー５で反射しビームスプリッタ４を透過した光との干渉光を検出するフォトディテクタ８と、ビームスプリッタ２、ミラー３で反射しビームスプリッタ４を透過した光とビームスプリッタ２を透過し振動ミラー５、ビームスプリッタ４で反射した光との干渉光を検出するフォトディテクタ９とを備えている。ここで、フォトディテクタ８で干渉光を検出するための干渉計を第１の干渉計、フォトディテクタ９で干渉光を検出するための干渉計を第２の干渉計とする。
【００３１】
また、第１の干渉計を構成するフォトディテクタ８では、スリット６によって干渉縞１１ａの強めあいの干渉縞の部分のみを透過させて検出するようになっている。一方、第２の干渉計を構成するフォトディテクタ９では、スリット７によって干渉縞１１ｂの弱めあいの干渉縞の部分の中間部のみを透過させて検出するようになっている。つまり、第１の干渉計と第２の干渉計とでは、検出する干渉縞の位相が９０度異なるようになっている。なお、位相の相違角度は必要に応じて９０度以外であってもよい。
【００３２】
さらに、本実施形態の光マイクロフォンでは、レーザ光源１から出射された光を分割する光分割器１２と、上記２つの干渉計と同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない２つの経路の光を検出するフォトディテクタ１３、１４、１５、１６と、２つの干渉計のうち第１の干渉計に対応するフォトディテクタ８で検出した信号からフォトディテクタ１３、１４で検出した信号を差し引く演算を行う第１の演算部（差分出力光検出ユニット１９）と、２つの干渉計のうち第２の干渉計に対応するフォトディテクタ９で検出した信号からフォトディテクタ１５、１６で検出した信号を差し引く演算を行う第２の演算部（差分出力検出ユニット２０）とを備えている。
【００３３】
光分割器１２は、例えばダブルピンホールを用いて光を２つのビームに分割し、それぞれコリメートレンズで整形することにより構成される。本実施形態では、この光分割器１２を用いて、光を１０ａ〜１０ｄの成分で示されるビームと、１０ｅ〜１０ｈの成分で示されるビームに分割する。そして、振動ミラー５の位置を、分割されたビームのビーム間距離の分だけずらして配置する。
【００３４】
以上の配置により、レーザ光源１についての２つの干渉計と、この２つの干渉計について各干渉計を構成する２つの光路と同じ反射経路をたどり干渉を構成しない光を検出する非干渉計とを構成し、非干渉計で検出した信号を基準信号としてこれを干渉計で検出した干渉光の検出信号から差し引くことで、基準信号との差分によるノイズ成分の除去を行うことができるようになる。
【００３５】
次に、各ビーム成分の光路について説明する。先ず、ビーム成分１０ａは、ビームスプリッタ２、ミラー３およびビームスプリッタ４で反射してフォトダイオード８へ向かう。また、ビーム成分１０ｇは、ビームスプリッタ２を透過し、振動ミラー５で反射し、ビームスプリッタ４を透過してフォトダイオード８へ向かう。これらビーム成分１０ａと１０ｇとによって干渉縞１１ａが形成され、振動ミラー５の振動に応じて干渉縞１１ａの位相が変化することになる。
【００３６】
また、ビーム成分１０ｂは、ビームスプリッタ２、ミラー３で反射し、ビームスプリッタ４を透過してフォトダイオード９へ向かう。また、ビーム成分１０ｈは、ビームスプリッタ２を透過し、振動ミラー５で反射し、ビームスプリッタ４で反射してフォトダイオード９へ向かう。これらビーム成分１０ｂと１０ｈとによって干渉縞１１ｂが形成され、振動ミラー５の振動に応じて干渉縞１１ｂの位相が変化することになる。
【００３７】
上記、ビーム成分１０ａと１０ｇとで構成される干渉縞１１ａの検出構成は第１の干渉計となり、ビーム成分１０ｂと１０ｈとで構成される干渉縞１１ｂの検出構成は第２の干渉計となる。
【００３８】
一方、本実施形態では、第１の干渉計を構成するビーム成分１０ａ、１０ｇと同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない光を検出する。すなわち、同じレーザ光源１から分割されたビーム成分１０ｅは、ビーム成分１０ａと同じ反射経路（ビームスプリッタ２で反射、ミラー３で反射、ビームスプリッタ４で反射）をたどるが、他のビーム成分とは干渉しないで独立してフォトディテクタ１３で検出される。
【００３９】
また、同じレーザ光源１から分割されたビーム成分１０ｃは、ビーム成分１０ｇと同じ反射経路（ビームスプリッタ２を透過、振動ミラー５で反射、ビームスプリッタ４を透過）をたどるが、他のビーム成分とは干渉しないで独立してフォトディテクタ１４で検出される。
【００４０】
したがって、これらビーム成分１０ｅ、１０ｃは、第１の干渉計を構成するビーム成分１０ａ、１０ｇと同じ反射経路をたどるが、干渉を構成しない非干渉計（第１の非干渉計）を構成することになる。このため、ビーム成分１０ｅ、１０ｃは、第１の干渉計を構成するビーム成分１０ａ、１０ｇと同じレーザ光源１から出射された光で、同じ反射経路を通り、干渉以外の条件は同じとなる。つまり、レーザ光源１で発生するノイズや反射経路中で発生するノイズについてはビーム成分１０ａ、１０ｇと同じとなる。
【００４１】
このビーム成分１０ｅ、１０ｃを基準信号として、フォトディテクタ８で検出した干渉縞１１ａの検出信号から差し引くことで、レーザ光源１で発生するノイズや反射経路中で発生するノイズ成分のみを除去し、第１の干渉計で検出した干渉による信号成分だけを抽出できることになる。
【００４２】
また、本実施形態では、第２の干渉計を構成するビーム成分１０ｂ、１０ｈと同じ反射経路をたどり、干渉を構成しない光を検出する。すなわち、同じレーザ光源１から分割されたビーム成分１０ｄは、ビーム成分１０ｈと同じ反射経路（ビームスプリッタ２を透過、振動ミラー５で反射、ビームスプリッタ４で反射）をたどるが、他のビーム成分とは干渉しないで独立してフォトディテクタ１５で検出される。
【００４３】
また、同じレーザ光源１から分割されたビーム成分１０ｆは、ビーム成分１０ｂと同じ反射経路（ビームスプリッタ２で反射、ミラー３で反射、ビームスプリッタ４を透過）をたどるが、他のビーム成分とは干渉しないで独立してフォトディテクタ１６で検出される。
【００４４】
したがって、これらビーム成分１０ｄ、１０ｆは、第２の干渉計を構成するビーム成分１０ｂ、１０ｈと同じ反射経路をたどるが、干渉を構成しない非干渉計（第２の非干渉計）を構成することになる。このため、ビーム成分１０ｄ、１０ｆは、第２の干渉計を構成するビーム成分１０ｂ、１０ｈと同じレーザ光源１から出射された光で、同じ反射経路を通り、干渉以外の条件は同じとなる。つまり、レーザ光源１で発生するノイズや反射経路中で発生するノイズについてはビーム成分１０ｂ、１０ｈと同じとなる。
【００４５】
このビーム成分１０ｄ、１０ｆを基準信号として、フォトディテクタ９で検出した干渉縞１１ｂの検出信号から差し引くことで、レーザ光源１で発生するノイズや反射経路中で発生するノイズ成分のみを除去し、第２の干渉計で検出した干渉による信号成分だけを抽出できることになる。
【００４６】
差分出力検出ユニット１９では、フォトディテクタ１３およびフォトディテクタ１４の出力を電気的に加算し、出力調整器１７で信号強度を調整した後、フォトディテクタ８の出力から強度調整後の信号を差し引いて、この残った信号を出力する。
【００４７】
また、差分出力検出ユニット２０では、フォトディテクタ１５およびフォトディテクタ１６の出力を電気的に加算し、出力調整器１８で信号強度を調整した後、フォトディテクタ９の出力から強度調整後の信号を差し引いて、この残った信号を出力する。
【００４８】
以上の差分出力光検出ユニット１９、２０の信号は、数６で表される。上記数４と比較すると、α、βの成分が消去されており、雑音が低減されていることが分かる。また、直流成分である２Ａ2の項も同時に消去されているため、出力信号の取り扱いが容易となる。
【００４９】
【数６】
2008268047.tif 000008
【００５０】
次に、他の実施形態を説明する。図２は、他の実施形態に係る振動検出装置（光マイクロフォン）を説明する構成図である。この実施形態では、上記説明した振動検出装置をユニット化したものである。
【００５１】
すなわち、この振動検出装置では、半導体レーザ支持基板１３０に実装された光源となる半導体レーザ１０１、フォトディテクタモジュール１２４および演算回路１２２を実装した回路基盤１２６、フォトディテクタモジュール１２５および演算回路１２３を実装した回路基盤１２７、半導体レーザ１０１からフォトディテクタモジュール１２４、１２５に至るまでの光学系として、コリメートレンズ１３１、ダブルスリット１１２、直角プリズム１２１、台形型無偏光ビームスプリッタ１３７、無偏光キューブビームスプリッタ１２９、振動ミラー１０５を実装した振動ミラー支持基板１２８を支持基板１３９へ位置合わせして実装することによりユニット化を図る。
【００５２】
ここで、回路基盤１３６に実装される半導体レーザ１０１の光軸上にはコリメートレンズ１３１とダブルスリット１１２が配置され平行な２本のレーザ光を形成する。また、回路基盤１２６、１２７に実装されるフォトディテクタモジュール１２４、１３４の光軸に合わせて直角プリズム１２１と台形型無偏光ビームスプリッタ１３７、無偏光キューブビームスプリッタ１２９が配置される。
【００５３】
コリメートレンズ１３１、ダブルスリット１１２、直角プリズム１２１、台形型無偏光ビームスプリッタ１３７、無偏光キューブビームスプリッタ１２９は、支持基板１３９を介して固定されている。無偏光キューブビームスプリッタ１２９の２つの端面とフォトディテクタモジュール１２４、１２５の間には、図１に示すスリット６、７に対応したピンホール１０６、１０７が配置されている。
【００５４】
ダブルスリット１１２、直角プリズム１２１、台形型無偏光ビームスプリッタ１３７、無偏光キューブビームスプリッタ１２９は、図１に示す光路分割器１２、ビームスプリッタ２、ミラー３、ビームスプリッタ４を構成している。台形型無偏光ビームスプリッタ１３７と無偏光キューブビームスプリッタ１２９の隅部を跨ぐ状態で空間を介して振動ミラー支持基板１２８に実装された振動ミラー１０５が取り付けられている。これにより、台形型無偏光ビームスプリッタ１３７を透過した光が振動ミラー１０５で反射して無偏光キューブビームスプリッタ１２９へ入射する光路を形成することができる。また、ダブルスリット１１２からの散乱光がフォトディテクタモジュール１２４、１２５へ迷光として入射することを防ぐために、遮光板１４１を実装することが望ましい。
【００５５】
このように、振動検出装置をユニット化することで、このユニットを各種のシステムへ容易に適用することが可能となる。例えば、マイクシステムにおけるマイク筐体内に振動検出装置のユニットを組み込んだり、ユニットの小型化を図ることで各種携帯型端末に組み込んだりすることができる。
【００５６】
次に、ユニット化を図った振動検出装置における各レーザ成分の光路を説明する。先ず、半導体レーザ１０１から出射した光１１０は、コリメートレンズ１０３により平行光となる。
【００５７】
次に、コリメートレンズ１３１を介して平行光となったレーザ光１１０は、ダブルスリット１１２により２つの光束（レーザ光成分１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄからなる第１の光束と、レーザ光成分１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈからなる第２の光束）に分けられ、直角プリズム１２１によって反射され、台形型無偏光ビームスプリッタ１３７へ入射する。
【００５８】
次に、台形型無偏光ビームスプリッタ１３７内の無偏光ハーフミラー１０２によって、第１の光束は、レーザ光成分１１０ａ、１１０ｂからなる第３の光束と、レーザ光成分１１０ｃ、１１０ｄからなる第４の光束とに分割される。同様に、第２の光束は、台形型無偏光ビームスプリッタ１３７内の無偏光ハーフミラー１０２によって、レーザ光成分１１０ｅ、１１０ｆからなる第５の光束とレーザ光成分１１０ｇ、１１０ｈからなる第６の光束とに分割される。
【００５９】
第３の光束と第５の光束は誘電体多層膜全反射ミラーによって反射され、無偏光キューブビームスプリッタ１２９へ入射する。
【００６０】
第４の光束と第６の光束は台形型無偏光ビームスプリッタ１３７から振動ミラー１０５に向かい、振動ミラー１０５によって反射されて無偏光キューブビームスプリッタ１２９へと入射する。
【００６１】
第３の光束は、無偏光キューブビームスプリッタ１２９内の無偏光ハーフミラー１０４によって、レーザ光成分１１０ａとレーザ光成分１１０ｂとに分割される。
【００６２】
第５の光束は、無偏光キューブビームスプリッタ１２９内の無偏光ハーフミラー１０４によって、レーザ光成分１１０ｅとレーザ光成分１１０ｆとに分割される。
【００６３】
第４の光束は、無偏光キューブビームスプリッタ１２９内の無偏光ハーフミラー１０４によって、レーザ光成分１１０ｃとレーザ光成分１１０ｄとに分割される。
【００６４】
第６の光束は、無偏光キューブビームスプリッタ１２９内の無偏光ハーフミラー１０４によって、レーザ光成分１１０ｇとレーザ光成分１１０ｈとに分割される。
【００６５】
レーザ光成分１１０ｃはフォトディテクタモジュール１２４上に集積されたフォトディテクタ１１４で受光される。
【００６６】
レーザ光成分１１０ｅはフォトディテクタモジュール１２４上に集積されたフォトディテクタ１１３で受光される。
【００６７】
レーザ光成分１１０ｄはフォトディテクタモジュール１２５上に集積されたフォトディテクタ１１５で受光される。
【００６８】
レーザ光成分１１０ｆはフォトディテクタモジュール１２５上に集積されたフォトディテクタ１１６で受光される。
【００６９】
このような各レーザ光成分の光路において、レーザ光成分１１０ａとレーザ光成分１１０ｇとの光軸を一致させ、干渉縞１１１ａをピンホール１０６上に形成する。このとき、強めあいの干渉部分の光のみが透過するようにピンホール１０６を設置する。そして、ピンホール１０６の透過光をフォトディテクタモジュール１２４上に集積されたフォトディテクタ１０８で受光する。
【００７０】
また、レーザ光成分１１０ａとレーザ光成分１１０ｇの光軸が一致している場合、レーザ光成分１１０ｂとレーザ光成分１１０ｈの光軸も一致している。レーザ光成分１１０ｂとレーザ光成分１１０ｈとは、ピンホール１０７上に干渉縞１１１ｂを形成する。つまり、ピンホール１０６の透過光に対して位相が９０度ずれる（干渉縞１１１ｂの強めあいの干渉部分と弱めあいの干渉部分の中間部分の光のみがピンホール１０７を透過する）ようにピンホール１０７を設置する。そして、ピンホール１０７の透過光をフォトディテクタモジュール１２５上に集積されたフォトディテクタ１０９で受光する。
【００７１】
フォトディテクタ１０８、１１３、１１４の出力信号は、演算回路１２２へ入力される。図３は、演算回路での演算を説明するブロック図である。すなわち、フォトディテクタ１０８、１１３、１１４から入力された信号は、それぞれ、増幅器１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃによって信号レベルを調整される。増幅器１１７ｂからの出力信号と増幅器１１７ｃからの出力信号を加算した信号を増幅器１１７ａからの出力信号から減算することにより、図１に示す差分出力光検出ユニット１９の出力信号に相当する出力が得られる。
【００７２】
同様に、フォトディテクタ１０９、１１５、１１６の出力信号は、演算回路１２３へ入力される。フォトディテクタ１０９、１１５、１１６から入力された信号は、それぞれ、増幅器１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃによって信号レベルを調整される。増幅器１１８ｂからの出力信号と増幅器１１８ｃからの出力信号を加算した信号を増幅器１１８ａからの出力信号から減算することにより、図１に示す差分出力光検出ユニット２０の出力信号に相当する出力が得られる。
【００７３】
上記実施形態では、振動検出装置として振動ミラーが音波によって振動して、それによる光の干渉縞から音を検出する光マイクロフォンを例として説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、振動ミラーによって電磁波による振動を検出する装置や、何らかの物質を媒介とした物質の振動を検出する装置であっても適用可能である。
【００７４】
また、本実施形態では、２つの干渉縞の位相変化によって振動ミラーの振動を電気信号に変換したが、干渉縞の周波数変化や、干渉縞の振幅変化によって振動ミラーの振動を電気信号に変換する処理を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施形態に係る振動検出装置の一例である光マイクロフォンを説明する構成図である。
【図２】他の実施形態に係る振動検出装置を説明する構成図である。
【図３】演算回路での演算を説明するブロック図である。
【図４】従来の光マイクロフォンを説明する構成図である。
【符号の説明】
【００７６】
１…レーザ光源、２…ビームスプリッタ、３…ミラー、４…ビームスプリッタ、５…振動ミラー、６…スリット、７…スリット、８…フォトディテクタ、９…フォトディテクタ、１２…光路分割器、１３…フォトディテクタ、１４…フォトディテクタ、１５…フォトディテクタ、１６…フォトディテクタ、１７…出力調整器、１８…出力調整器、１９…差分出力光検出ユニット、２０…差分出力光検出ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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