(57)【要約】【課題】より感度が高くて歪みの少ない、振動源の振動に忠実な検出信号を得ることができる振動検出装置を提供する。【解決手段】振動を検出する振動検出膜１１を備え、振動検出膜に検出光を照射してその反射光に基づき前記振動検出膜の変位を示す信号を取得する振動検出装置において、振動検出膜における検出光の照射側１１ａに対向して振動検出膜の固有共振特性を平坦化させる面１５ａを有する物体１５を設ける。さらに、物体を、光透過性を有するものとし、振動検出膜及び物体を同一の部材１８に取り付けるようにする。振動検出膜及び物体の面との距離ｄを調整する調整手段を設けるようにしてもよい。【選択図】図１
2008202991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を検出する振動検出膜を備え、
前記振動検出膜に検出光を照射してその反射光に基づき前記振動検出膜の変位を示す信号を取得する振動検出装置において、
前記振動検出膜における前記検出光の照射側に対向して前記振動検出膜の固有共振特性を平坦化させる面を有する物体を具備することを特徴とする振動検出装置。
【請求項２】
前記物体は、光透過性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。
【請求項３】
前記振動検出膜及び物体は同一の部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動検出装置。
【請求項４】
前記振動検出膜及び物体の前記面との距離を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動検出装置。
【請求項５】
前記物体は、光透過部分の面精度が、前記検出光及び反射光の波長λに対して１λ以内であり、板厚が０．１〜２［ｍｍ］の板ガラスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体を介して伝達する振動を検出する検出膜に検出光を照射してその反射光に基づき、振動検出膜の変位を示す信号を取得する振動検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動検出膜にレーザ光を照射し、その反射光によって、音圧等による外部からの振動を検出する装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。またこのような装置において、振動検出膜と、これにレーザ光を照射する対物レンズとの間に、レーザ光を透過する音圧遮断板を設けるようにした技術も知られている（たとえば、特許文献２参照）。音圧遮断板は、対物レンズを外部から空間的に遮断することにより、対物レンズへの大気等の外乱による影響を防止することを目的としている。
【０００３】
図６は従来の振動検出装置の構成を示す。同図に示すように、この装置は、振動の検出に用いる検出光の供給を行うとともに、その戻り光を受光する受発光部７０、受発光部７０からの検出光を振動検出膜に照射し、その反射光に基づき、振動検出膜の振動情報を含む戻り光を取得して受発光部７０に送るセンサ部８０、受発光部７０及びセンサ部８０間を接続し、検出光及び戻り光の伝送を行う光ファイバ９０を備える。
【０００４】
受発光部７０は、検出光を生成する光源素子７１、光源素子７１からの検出光を集光させ、光ファイバ９０の一端面（以下、「第１端面」という。）に入射させる集光素子７２、光ファイバ９０の第１端面を受発光部７０に接続するコネクタ７３、集光素子７２及びコネクタ７３間に設けられた方向選択性反射素子７４、方向選択性反射素子７４で反射された戻り光を集光させる集光素子７５、集光素子７５により集光された戻り光を受光する受光素子７６を備える。方向選択性反射素子７４は集光素子７２からの検出光を透過させるとともに、光ファイバ９０の第１端面から射出される戻り光を集光素子７５の方へ反射する。
【０００５】
検出部８０は光ファイバ９０の他端面（以下、「第２端面」という。）をセンサ部８０に接続するコネクタ８１、音波等の振動原の振動に基づいて振動する振動検出膜８２、及び光ファイバ９０の第２端面から射出される検出光を振動検出膜８２上に集光させ、その反射光を光ファイバ９０の第２端面の位置において集光させることにより戻り光を光ファイバ９０に送り込む集光素子８３を備える。振動検出膜８２は集光素子８３によって集光される検出光を反射する反射面を有する。
【０００６】
この構成において、光源素子７１から射出された検出光は、集光素子７２を経て光ファイバ９０の第１端面へ入射し、第２端面から射出する。第２端面から射出した検出光は集光素子８３を経て振動検出膜８２上に集光し、反射する。反射した検出光は集光素子８３により光ファイバ９０の第２端面の位置に集光し、そのうちの第２端面に入射したものが戻り光となって光ファイバ９０内を戻ってゆき、第１端面から射出する。第１端面から射出した戻り光は方向選択性反射素子７４によって方向転換され、集光素子７５を経て集光し、受光素子７６に入射する。入射した戻り光は、受光素子７６によって電気信号に変換される。
【０００７】
その際、光ファイバ９０の第２端面から射出した検出光は、集光素子８３により、振動検出膜８２の反射面上に第２端面の像であるスポットを形成し、その反射光は第２端面の位置において該スポットの像である反射スポットを形成する。このとき、振動源の振動によって振動検出膜８２の反射面が変位すると、反射面上のスポットは拡大又は縮小し、第２端面の位置における反射スポットも拡大又は縮小する。このとき、光ファイバ９０の第２端面へ入射する反射光の光量は、変位前の反射スポットと変位後の反射スポットの面積比に反比例して変化する。つまり、振動検出膜８２の反射面の変位量は光ファイバ９０の第２端面に入射した反射光、すなわち戻り光における光量の変化となる。つまり、振動検出膜８２の振動は、戻り光の光量の振動に変換され、さらに受光素子７６によって電気信号に変換され、検出されることになる。
【０００８】
このように、従来の振動検出装置は、振動の検出手段及び検出信号の伝送手段として、電気的手段を使用することなく、光学素子で構成した検出部８０及び光ファイバ９０によって、振動検出膜８２の１［μm］以下の微少な動的変位を光の強弱信号として検出し、伝送することができる。したがって、ガスや粉塵の存在する環境下における電気配線からの火花による爆発事故や、電界や磁界の影響下で検出信号を伝送する際における電気配線に対するノイズの混入、電気配線の抵抗やインピーダンスによる長距離伝送時の信号劣化といった電気配線の使用に起因する不都合の発生を防止することができ、防爆性、耐ノイズ性、及び伝送特性において優れている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１０９１９３号公報
【特許文献２】特開２００２−１８６０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
振動検出装置の感度を向上させ、より微弱な振動を検出することができるようにするためには、振動検出膜がより大きく変位することができるようにすることが有利である。そのためには、振動検出膜が変位しやすくなるように、振動検出膜をより軽くて薄く、柔らかくするのが好ましい。しかしながら、振動検出膜をより軽くて薄く、柔らかくすると、空中に配置されている振動検出膜において、分割振動と呼ばれる波打ち現象が生じやすくなる。このことは、振動検出膜が不要振動を起こして検出信号に歪みを生じ、振動の忠実な検出を行うことができなくなることを意味する。したがって、振動検出膜をより軽くて薄く、柔らかくして変位しやすくする方法によって感度を向上させるのは、実際には困難である。
【００１１】
本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、より感度が高くて歪みの少ない、振動源の振動に忠実な検出信号を得ることができる振動検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するため、第１の発明に係る振動検出装置は、振動を検出する振動検出膜を備え、前記振動検出膜に検出光を照射してその反射光に基づき前記振動検出膜の変位を示す信号を取得する振動検出装置において、前記振動検出膜における前記検出光の照射側に対向して前記振動膜の固有共振特性を平坦化させる面を有する物体を具備することを特徴とする。
【００１３】
この構成において、伝達してくる振動によって振動検出膜が振動する場合、前記物体の面が存在しない従来技術によれば、振動検出膜に固有の共振のため、その振動は、周波数特性において乱れを生じたものとなる。このため、振動検出膜の変位を示す信号を取得したとしても、その信号は、伝達してきた振動を忠実に検出したものとはならない。これに対して、本発明では、振動検出膜における検出光の照射側に対向して振動膜の固有共振特性を平坦化させる面を有する物体を設けるようにしたため、振動検出膜の振動における周波数特性は乱れることなく平坦化され、良好な特性となる。したがって、取得される信号は、伝達してきた振動を忠実に表わしたものとなる。
【００１４】
第２の発明に係る振動検出装置は、第１発明において、前記物体は、光透過性を有することを特徴とする。
【００１５】
第３の発明に係る振動検出装置は、第１又は第２発明において、前記振動検出膜及び物体は同一の部材に取り付けられていることを特徴とする。
【００１６】
第４の発明に係る振動検出装置は、第１又は第２発明において、前記振動検出膜及び物体の前記面との距離を調整する調整手段を有することを特徴とする。
【００１７】
第５の発明に係る振動検出装置は、第１〜第４のいずれかの発明において、前記物体は、光透過部分の面精度が、前記検出光及び反射光の波長λに対して１λ以内であり、板厚が０．１〜２［ｍｍ］の板ガラスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、振動検出膜における検出光の照射側に対向して振動検出膜の固有共振特性を平坦化させる面を有する物体を設けるようにしたため、振動検出膜の振動における周波数特性を改善し、振動検出膜に伝達してくる振動をより忠実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係る振動検出装置のセンサ部の構成を示す断面図である。同図に示すようにこのセンサ部は、空気を介して伝達してくる音波等によって振動する振動検出膜１１、振動検出膜１１の振動を検出するために振動検出膜１１に照射する光（以下、「検出光」という。）を導入するための光ファイバ１２、光ファイバ１２の一端面１３から射出される検出光を集光させ、振動検出膜１１上に検出光によるスポットを形成する集光素子１４、集光素子１４及び振動検出膜１１間に配置された平板状の光透過素子１５、集光素子１４を支持するレンズホルダ１６、レンズホルダ１６に固定され、光ファイバ１２の端面１３側を支持する部材１７、並びに、レンズホルダ１６に結合され、振動検出膜１１及び光透過素子１５を支持する振動膜ホルダ１８を備える。
【００２０】
光透過素子１５は、それを透過する検出光やその反射光の波長をλとすれば、両面の面精度が１λ以内で、板厚が０．１〜２［ｍｍ］の板ガラスである。振動検出膜１１における光透過素子１５側の面に設けられた所定の反射面１１ａと、光透過素子１５における振動検出膜１１側の面１５ａとは、相互に平行となるように対向している。反射面１１ａ及び面１５ａ間の距離ｄは約５０［μｍ］である。面１５ａは振動検出膜１１の振動における周波数特性を平坦化させる作用を有する。振動検出膜１１及び光透過素子１５は、振動膜ホルダ１８に対し、接着等の方法により固定される。集光素子１４は、レンズホルダ１６に対し、接着等の方法により固定される。レンズホルダ１６に対する振動膜ホルダ１８の結合は、図示していないネジ等によって行われる。振動膜ホルダ１８は成型や切削等により、一体のものとして形成される。
【００２１】
図２は光透過素子１５の別の支持方法を示す断面図である。図中の２０はレンズホルダ１６に結合され、振動検出膜１１及び光透過素子１５を支持する振動膜ホルダ、２１は光透過素子１５を振動膜ホルダ２０上で支持するガラスホルダ、２２はガラスホルダを振動膜ホルダ２０に対して調整可能に固定する調整ネジ、そして、２３は調整ネジ２２に装着され、振動膜ホルダ２０及びガラスホルダ２１間に介在するバネである。振動検出膜１１は、振動膜ホルダ１８に対し、接着等の方法により固定されている。光透過素子１５は、ガラスホルダ２１に対し、接着等の方法により固定されている。
【００２２】
この例の場合、ガラスホルダ２１はバネ２３を介し、調整ネジ２２によって振動膜ホルダ２０に取り付けられているので、調整ネジ２２によって、振動検出膜１１の反射面１１ａ及び光透過素子１５の面１５ａ間の距離ｄを調整することができる。
【００２３】
図３は振動検出膜１１の構成を示す。同図（ａ）は集光素子１４側から見た正面図、同図（ｂ）はその側面図、同図（ｃ）は裏面図である。図中の３１は振動検出膜１１において切抜き等により細い切除部分として設けられた、幅が数マイクロメートルのスリット、３２及び３３は周囲の振動検出膜１１部分からスリット３１によって形成された中央部及び支持部である。上述の反射面１１ａは中央部３２上において金属蒸着により設けられている。スリット３１は反射面１１ａ以外の部分に設けられている。
【００２４】
中央部３２はスリット３１によって支持部３３以外の部分が周囲から分離された正方形の形を有しており、その四隅は支持部３３を介して周囲の振動検出膜１１部分に接続している。つまり、中央部３２は支持部３３によって、周囲の振動検出膜１１部分に対し、支持されている。振動検出膜１１は１辺がほぼ１．４［ｍｍ］の正方形の形をしており、外周部分の厚さが１０［μｍ］であり、内側部分の厚さが１［μｍ］未満となっている。なお、中央部３２は正方形以外の多角形の形状を有していてもよい。その場合、多角形の各角部のみが同様にして周囲の振動検出膜１１部分に接続し、この接続部分を介してその中央部が支持されることになる。
【００２５】
この構成において、光ファイバ１２を介して検出光が送られてくると、検出光は端面１３から射出し、集光素子１４により集光される。集光光は光透過素子１５を透過して振動検出膜１１の反射面１１ａ上に光のスポットを形成しつつ、反射する。反射光は光透過素子１５を透過し、集光素子１４を経て、端面１３の位置に光のスポットを形成する。この反射光によるスポットは、中心が端面１３の中心と一致し、半径は端面１３の半径以上となる。したがって、反射光の一部が端面１３へ入射して戻り光となり、光ファイバ１２を経て、図７の受発光部と同様の受発光部へ戻る。
【００２６】
このとき、音波等による空気の振動が振動検出膜１１に伝わると、振動検出膜１１が振動する。特に中央部３２は、周囲の振動検出膜１１部分から分離され、支持部３３のみを介して支持されているので、振動による振幅が大きくなるに従って、ねじれや傾きの少ない、ピストン等が示す併進運動に近い運動を行うようになる。この振動における中央部３２の変位は、端面１３位置におけるスポットの半径の変化となる。この半径の変化は、戻り光の光量の変化となる。したがって、センサ部により光ファイバ１２を介して得られる光信号を、図７と同様の受発光部において光電変換することにより、中央部３２の振動を表わす電気信号を得ることができる。
【００２７】
図４はこのようにして得られる振動検出装置の周波数特性を示すグラフである。横軸は１０［Ｈｚ］〜１００［ｋＨｚ］の範囲の周波数［Ｈｚ］、縦軸は光信号を光電変換して得られる出力［ｄＢ］である。曲線４１から４４は図１又は図２のセンサ部により戻り光として得られる光信号を光電変換して得られる出力の周波数特性を示す。曲線４１は、図１又は図２の振動検出装置において光透過素子１５を有さないもの、曲線４２、４３及び４４はそれぞれ、振動検出膜１１の反射面１１ａ及び光透過素子１５の面１５ａ間の距離ｄを７００［μｍ］、５０［μｍ］、２［μｍ］としたものにより得られる光信号を光電変換して得られる出力の周波数特性を示す。曲線４１〜４４の結果は振動検出膜１１に対して同一の振動が付与されている場合に得られたものである。曲線４５は振動検出膜１１に対して振動が付与されていない無信号時に得られる光信号を光電変換して得られるノイズの特性を示す。
【００２８】
同図によれば、距離ｄが７００［μｍ］の近傍（曲線４２）で、周波数特性を平坦化する効果が現れ始め、距離ｄが２［μｍ］になると（曲線４４）特性は平坦であるが感度が極端に低くなり、距離ｄが５０［μｍ］の場合（曲線４３）に、平均感度はやや下がるが周波数特性は平坦になっており、特性上最善に近いことがわかる。
【００２９】
この周波数特性が平坦化する効果は、主として振動検出膜１１及び光透過素子１５間の空気の質量及び粘性抵抗によるものと考えられる。したがって、振動検出膜１１の上述の可動部面積及び空気の吸排出に関与する面積間の関係が支配的であると考えられる。したがって、振動検出膜１１、光透過素子１５、並びに振動膜ホルダ１８又は振動膜ホルダ２０及びガラスホルダ２１の寸法が異なる場合には、これらの要素による立体形状が相似形の場合に近似の効果を奏すると考えられる。
【００３０】
そこで、距離ｄの好ましい範囲としては、振動検出膜１１の可動部面積の平方根との関係で定義すると、可動部面積の平方根の２分の１（約７００［μｍ］）以下で、かつ振動検出膜１１の最大振幅（約１［μｍ］）を超える値を挙げることができる。
【００３１】
図５は図１又は図２のセンサ部を用いて空気振動を検出する場合に、調整ネジ２２等を含む調整手段を用いて距離ｄの変化に応じて検出感度が変化する様子の一例を示すグラフである。横軸は１［ｋＨｚ］〜１００［ｋＨｚ］の範囲の周波数［Ｈｚ］、縦軸は光信号を光電変換して得られる出力［ｄＢ］である。実線グラフは振動検出膜１１の反射面１１ａ及び光透過素子１５の面１５ａ間の距離ｄが５０［μｍ］の場合、そして破線グラフは距離ｄが４０［μｍ］の場合にそれぞれセンサ部により得られる光信号を光電変換して得られる出力の周波数特性である。
【００３２】
図５によれば、距離ｄが１０［μｍ］すなわち０．０１［ｍｍ］異なるだけで特性がかなり変化し、振動検出装置の性能に多大な影響を及ぼすことがわかる。図１の形態の場合には、振動検出膜１１及び光透過素子１５は、成型や切削等により一体のものとして生成された振動膜ホルダ１８に固定されているので、距離ｄは振動膜ホルダ１８の成型や切削等の精度にのみ依存する。図２の形態の場合には、距離ｄを調整ネジ２２により１０［μｍ］程度の精度で、すなわち振動検出膜１１の可動部面積の平方根の１００分の１程度の精度で変化させることができるようにすることによって、検出感度をたとえば、図５の破線グラフで示されるものから実線グラフで示されるものとなるように調整することができる。
【００３３】
本実施形態によれば振動検出膜１１及び集光素子１４間に光透過素子１５を配置して、振動検出膜１１の反射面１１ａ及び光透過素子１５の面１５ａ間の距離ｄを５０［μｍ］としたため、振動検出膜の反射面側が開放状態に近い従来の場合に比べ、振動検出膜１１の反射面１１ａ側の空気層による制振効果を増大させることができる。したがって、振動検出膜１１の振動に際し、振動検出膜１１に固有の共振に起因して発生する周波数特性における凹凸を減少させ、周波数特性を平坦化することができる。このことは、振動検出膜１１を薄くて変位しやすい高感度のものとしても、振動検出膜１１の振動における周波数特性の凹凸、すなわちいわゆるあばれを減少させることができることを意味する。したがって、高性能で高品質のセンサ部を備えた振動検出装置を提供することができる。
【００３４】
また、振動検出膜１１及び光透過素子１５が固定される振動膜ホルダ１８を、成型や切削等により、一体のものとして構成するようにしたため、振動検出膜１１及び光透過素子１５間の間隔ｄを振動膜ホルダ１８のみによって決定することができる。したがって、センサ部を構成する部品のうち高価な高精度の部品としては振動膜ホルダ１８の１点のみで足りるので、安価で容易に高品質のセンサ部を得ることができる。
【００３５】
また、振動検出膜１１及び光透過素子１５間の距離を調整ネジ２２によって調整することができるようにしたため、センサ部の感度及び周波数特性を任意に調整することができる。
【００３６】
また、振動検出膜１１にスリット３１による中央部３２を設けるようにしたため、振動検出膜１１を薄くすることなく厚さを保ったまま、振動検出膜１１の振動時における振幅を大きくすることができる。
【００３７】
また、振動検出膜１１のような厚さが１０［μｍ］以下の薄膜の製作は一般に化学的又は電気的処理により行われるが、振動による変位量の大きな薄膜とするには１［μｍ］以下の均一な膜厚とする必要があるので製作には困難を伴う。これに対し、本実施形態によれば、加工が容易なスリット３１により中央部３２を設けるようにしたため、大きな振幅を得ることができる振動検出膜１１を容易に形成することができる。したがって、所望の感度のセンサ部を容易に得ることができる。
【００３８】
また、中央部３２は並進運動に近い挙動を示すので、光の反射に悪影響を及ぼすような傾きや波打ち現象を反射面１１ａにおいて生ずることが少ない高性能の振動検出膜１１を備えた優れたセンサ部を容易に得ることができる。
【００３９】
また、光透過素子１５を板ガラスによって構成するようにしたため、板ガラス材から所定の寸法で切り出すことにより容易かつ安価に光透過素子１５を作製することができる。また、光透過素子１５の両面の面精度を１λ（λは検出光の波長）以内としたため、集光素子１４の結像特性を損なうことなく、上述の周波数特性の平坦化作用を奏することができる。また、光透過素子１５の板厚を０．１〜２［ｍｍ］としたため、光等価素子１５を入手、加工、及び組立てが容易でかつ十分な剛性を備えたものとすることができる。したがって、高性能で安価なセンサ部を提供することができる。
【００４０】
また、集光素子１４を、検出光による結像が振動検出膜１１の反射部１１ａ上で生ずる合焦位置から１００［μｍ］までの範囲における最適な距離だけ光軸方向に離れた位置に配置するようにしたため、集光素子１４をその合焦位置から光軸方向に当該最適距離ずらすだけの簡単な組立時の調整により、微少振動の検出性能に優れた、高性能なセンサ部を得ることができる。
【００４１】
なお、本発明は上述実施例に限定されることなく適宜変形して実施することができる。たとえば、上述においては言及しなかったが、集光素子１４のＮＡ（開口数）を適切な値とすることにより、感度を向上させるようにしてもよい。すなわち、（１）集光素子１４としては、端面１３から射出される検出光のすべてを集光させるものが好ましい。また、（２）振動検出膜１１が変位したときに生じる、端面１３に戻る反射光の光量変化は、端面１３の位置に形成される振動検出膜１１の像の面積に比例し、つまり端面１２から集光素子１４までの距離と、集光素子１４から振動検出膜１１までの距離との比の２乗に比例する。そして、（３）この比が大きいほど、計算上の感度は向上するが、この比を大きくするために集光素子１４から振動検出膜１１までの距離を小さくしすぎると、光透過素子１５の挿入が困難になる等の問題が生じる。これら（１）〜（３）の事項には集光素子１４のＮＡが支配的に関わっている。そこで、集光素子１４として、振動検出膜１１側のＮＡが０．４〜０．９５のレンズを採用することにより、光ファイバ１２の端面１３から射出される検出光の集光と、検出光による結像が適切に行われるようにして、感度を向上させるようにしてもよい。
【００４２】
また、集光素子１４を、端面１３から射出される検出光を平行光とするための第１の光学素子と、この平行光を振動検出膜１１上に集光させる第２の光学素子とにより構成し、これら第１及び第２の光学素子間の間隔を任意のものとすることができるようにしてもよい。これによれば、集光効率や結像特性において最適な光学素子の設計が可能となり、第１及び第２の光学素子が簡単な面形状のものであっても所望の光学特性を容易に得ることができる。また、必要に応じて、センサ部を長くしたり、屈曲させたりすることができるので、用途に応じた使いやすいセンサ部を容易に得ることができる。また、第１及び第２の光学素子の形状を加工容易なものとすることができるので、安価なセンサ部を提供することができる。
【００４３】
また、この場合、第１の光学素子の端面１３側のＮＡよりも、第２の光学素子の振動検出膜１１側のＮＡを大きな値とするようにしてもよい。これによれば、上述の集光素子１４のＮＡを適切な値とした場合と同様に、検出光の集光及び検出光による結像を適切に行い、感度を向上させることができる。
【００４４】
また、上述のように第１及び第２の光学素子で集光素子１４を構成する場合、第２の光学素子として、少なくとも１面を非球面としたレンズを用いることにより、平面や球面構成のレンズを用いる場合に比べ、振動検出膜１１上において収差の少ない結像を行い、感度を向上させるようにしてもよい。
【００４５】
また、上述のように第１及び第２の光学素子で集光素子１４を構成する場合、第２の光学素子として、少なくとも１面を非球面としたガラスレンズを用いることにより、振動検出膜１１上において収差の少ない結像を行うとともに、温度による結像性能の変化を減少させ、温度変化の大きいところで使用しても感度の変動が少なくなるようにしてもよい。
【００４６】
また、上述のように第１及び第２の光学素子で集光素子１４を構成する場合、第２の光学素子として、少なくとも１面を非球面とした透明樹脂レンズを用いることにより、振動検出膜１１上において収差の少ない結像を行うとともに、集光素子１４を、軽量かつ安価なものとするようにしてもよい。
【００４７】
また、検出光の光源として、外形寸法が小さく、低電圧定電流でほぼ単一波長の光を発し、長寿命で安価な発光ダイオードを用いることにより、波長の違いにより生じる集光素子の色収差等の弊害を極力防止して色収差対策の必要性を減少させ、小型で低消費電力、長寿命、高性能、かつ安価なセンサ部を提供することができるようにしてもよい。
【００４８】
また、この場合、発光ダイオードに狭帯域光学フィルタを組み合わせて実効利用波長域を発光ダイオードの発光波長域の１／２以下とすることにより、検出光をより単一波長に近づけて、色収差等の弊害及び色収差対策の必要性をより減少させ、より高性能なセンサ部を提供することができるようにしてもよい。
【００４９】
また、検出光の光源として、光源面積が小さな半導体レーザダイオードを用いることにより、上述の発光ダイオードを用いる場合と同様の効果に加え、受発光部での集光を簡単な集光素子でも有効に行うことができ、また、受発光部において光源から効率よく容易に光を取り込むことができ、さらに小型で低消費電力、長寿命、高性能、かつ安価な振動検出装置を得ることができるようにしてもよい。
【００５０】
また、光ファイバの端面を鏡面研磨して端面１３を構成することにより、検出光の射出口を別途設けて光ファイバと射出口とを光学的・機械的に接続する必要なく、端面１３をそのまま射出口として使用し、光ファイバとの接続に光学部品を使用することによる光の損失をなくし、部品も少なくして、より小型で高性能かつ安価なセンサ部を得ることができるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動検出装置のセンサ部の構成を示す断面図である。
【図２】本発明のセンサ部における光透過素子の別の支持方法を示す断面図である。
【図３】図１又は図２のセンサ部における振動検出膜の構成を示す正面図、側面図及び裏面図である。
【図４】図１又は図２のセンサ部を用いて得られる電気信号の周波数特性を示すグラフである。
【図５】図１又は図２のセンサ部を用いて空気振動を検出する場合に、振動検出膜及び集光素子間の距離の変化に応じて検出感度が変化する様子の一例を示すグラフである。
【図６】従来の振動検出装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１：振動検出膜、１１ａ：反射面、１２：光ファイバ、１３：端面、１４：集光素子、１５：光透過素子、１６：レンズホルダ、１７：部材、１８：振動膜ホルダ、２０：振動膜ホルダ、２１：ガラスホルダ、２２：調整ネジ、２３：バネ、３１：スリット、３２：中央部、３３：支持部、７０：受発光部、７１：光源素子、７２：集光素子、７３：コネクタ、７４：方向選択性反射素子、７５：集光素子、７６：受光素子、８０：センサ部、８１：コネクタ、８２：振動検出膜、８３：集光素子、９０：光ファイバ。
【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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