(57)【要約】【課題】音響機器や電子機器周辺での音場の方向性、密度の粗密状態を可視化し、精度良く計測する装置の提供を目的とする。【解決手段】レーザー光発生装置１０１と、レーザー点光源を平行光にする第１のレンズ１０２と、レーザー光を測定光と参照光に分割する第１のビームスプリッター１０３と、分割された光を重ね合わせて干渉光とする第２のビームスプリッター１０９と、干渉光を撮像する光検出部１１２と、半波長板１０４を備え、第１のビームスプリッター１０３で分割された参照光、測定光の２つのレーザー光のどちらかを半波長板１０４によって逆位相にし、この逆位相の光に基づく干渉光を光増倍器１１０で増幅することにより、音場の密度変化に応じた干渉光の明暗差が大きくなるので、音場の密度を可視化計測できる装置となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光発生装置と、
前記レーザー光発生装置から発せられるレーザー点を平行光にするレンズと、
前記レンズを通過したレーザー光を測定光と参照光に分割する第１のビームスプリッターと、前記分割された測定光が音源にて発生した音場を通過するように成し、かつ当該音場を測定する音場測定部と、
前記分割された測定光と参照光とを重ね合わせて干渉光とする第２のビームスプリッターと、
前記干渉光を撮像する撮像手段とを有する音場可視化装置において、
前記分割されたレーザー光の測定光もしくは参照光のいずれか一方の光路上に光を逆位相に変換する半波長板を設けた
ことを特徴とする音場可視化計測装置。
【請求項２】
前記第２のビームスプリッターから前記撮像手段に至る干渉光路上に、光増倍手段を有することを特徴とする請求項１に記載の音場可視化計測装置。
【請求項３】
前記撮像手段としてカメラを用いることを特徴とする請求項１に記載の音場可視化計測装置。
【請求項４】
前記撮像手段は、スクリーンに投影した像をカメラで撮像することを特徴とする請求項１に記載の音場可視化計測装置。
【請求項５】
前記レーザー光発生装置は紫外光を発し、
干渉光を増倍する直前に蛍光ガラスを設け、当該蛍光ガラスにより可視光に波長変換する
ことを特徴とする請求項１に記載の音場可視化計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響機器や電子機器周辺での音場を可視化する計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、音場可視化計測装置は、音響機器や電子機器周辺での音場の方向性、密度の粗密状態を可視化計測するのに用いられ、音場の解析、設計等のツールとして大変有用である。しかしながら、音場における密度変化は大変小さく、従来の干渉計などによる方法では、密度変化による光の位相の変調量が微小で、干渉光の明暗の度合いが小さく密度分布の可視化や計測が困難であった。
【０００３】
図３は、従来の音場可視化計測装置の一例を示したものである（例えば、特許文献１参照）。この従来例は、レーザー光のスペックル像の干渉を利用して音場の可視化を行うものである。
【０００４】
図３において、３０１はレーザー光発生装置、レーザー光発生装置３０１から出た光はビームスプリッター３０２で分割され、一方のレーザー光３０３はミラー３０５で反射され、レンズ３０６で拡大される。分割されたもう一方のレーザー光３０４はミラー３０８で反射され、ミラー３０９で拡大される。その後拡散物体３１０で反射され、音場測定部３１１を通り、参照光スペックルと一緒になり乾板に写し出される。音場測定部３１１を通過した光は、音場の密度変化により曲げられ、スペックル像が参照光スッペックル像の位置より移動する。参照光と測定光のスペックルの移動ベクトルをもとにして、密度の変化を観測できる。ここで、スペックル光とは、すりガラス等の物体によって光がランダムに位相変調を受けて波面が複雑に干渉して、特定の干渉模様を作り出す光のことである。
【特許文献１】特開昭６１−１４８３２７号公報（第３〜４ページ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の装置構成では、スペックルを利用した空気中の音場を計測する方法は音場による光の角度変化が微小であり、この角度変化を十分な測定精度で得るためには、測定部から像が映し出される乾板まで大きな距離をとる必要がある。この際、大きな距離を確保すると、像がぼやけて、密度の増減を検出する精度が不十分となり、精度の良い音場密度の計測が不可能であるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、音響機器や電子機器周辺での音場の方向性、密度の粗密状態を可視化し、音場を精度良く計測する音場可視化計測装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の音場可視化計測装置は、レーザー光発生装置と、前記レーザー光発生装置から発せられるレーザー点を平行光にするレンズと、前記レンズを通過したレーザー光を測定光と参照光に分割する第１のビームスプリッターと、前記分割された測定光が音源にて発生した音場を通過するように成し、かつ当該音場を測定する音場測定部と、前記分割された測定光と参照光とを重ね合わせて干渉光とする第２のビームスプリッターと、前記干渉光を撮像する撮像手段とを有する音場可視化装置において、前記分割されたレーザー光の測定光もしくは参照光のいずれか一方の光路上に光を逆位相に変換する半波長板を設けたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の音場可視化計測装置によれば、上記構成により、音場の密度の粗密を可視化し、精度の良い音場密度計測が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における音場可視化計測装置の構成図である。本実施形態における音場可視化計測装置は、光源であるレーザー発生装置１０１，第１のレンズ１０２、光分割手段である第１のビームスプリッター１０３、半波長板１０４、第１のミラー１０５、第２のミラー１０６、音源１０７、音場測定部１０８、第２のビームスプリッター１０９、光増倍器１１０、第２のレンズ１１１、光検出器（撮像部）１１２、とを備えており、レーザーによる光路を、測定光路１１４と参照光路１１５に区分している。
【００１１】
測定光路１１４は、第１のビームスプリッター１０３で反射され、第２のミラー１０６で角度を変えて音場測定部１０８を通過し、第２のビームスプリッター１０９を透過するに至るまでの光路を構成しており、参照光路１１５は、第１のビームスプリッター１０３を透過し、半波長板１０４を通過して、第１のミラー１０５で角度を変えて、第２のビームスプリッター１０９で反射するに至るまでの光路を構成している。
【００１２】
レーザー発生装置１０１から出射されたレーザー光は第１のレンズ１０２で拡大され、第１のビームスプリッター１０３で半々に分けられ、反射された一方は方向を変えて測定光路１１４を構成し、もう一方は透過して参照光路１１５を構成している。
【００１３】
まず、参照光路１１５では、第１のビームスプリッター１０３で透過した光が半波長板１０４で位相を１８０度変換されて逆位相となり、この逆位相となった光が第１のミラー１０５で反射されて角度を変えて、第２のビームスプリッター１０９に到達する。そして、第２のビームスプリッター１０９によって、この参照光は反射されて、第２のレンズへに向かう方向へと変えられる。
【００１４】
一方、測定光路１１４では、第１のビームスプリッター１０３で反射された光は第２のミラー１０６で反射されて方向を変え、音場測定部１０８を通過し、第２のビームスプリッター１０９を透過して、上述した参照光と干渉する。この際、通常では光の位相の山と山、谷と谷とが干渉し、光を強め合うのであるが、参照光路上の半波長板１０４の作用によって、位相の山と谷とが重なり、弱め合う。通常、参照光路と測定光路の光路長が等しくなる部分で位相が干渉し、強め合うので、半波長板を設置すると、参照光の光路長と測定光路上の光路長が等しくなる部分が暗くなるように構成される。
【００１５】
前記測定光は、音源１０７からの音場による空気密度変化部を通過する際に密度変化量に応じて位相が変調される。従来、この測定光と参照光が干渉すると、密度変化により位相変調された部分が同位相部分に比べて僅かに光強度が低いが、この差が僅かであるために可視化や計測が困難であった。本実施形態においては、上記参照光を半波長板１０４によって逆位相にすることにより、密度変化の影響を受けない部分、言い換えれば参照光路と測定光路の長さが同一、もしくは光の１波長分だけ違う部分を暗くしておき、音源１０７からの音場による密度変化で位相変調された部分が、位相変調されなかった部分に比べて明るくなるよう輝度差を生じさせる。この位相変調された部分の光強度は僅かなので、干渉光を光増倍器１１０で増幅することで明部の光強度を大幅に上げ、暗部との差を増幅させてカメラで撮像する。
【００１６】
この結果、検出光は逆位相干渉と、増幅により、より高感度な音場可視化が可能となり、高精度の音場密度の計測が可能となる。
【００１７】
なお、本実施の形態においては、参照光路中に半波長板を設けた例で説明したが、参考光路に代えて測定光路中に半波長板を設けても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００１８】
また、干渉光撮像手段としてはカメラを用いた例で説明したが、スクリーンに投影し、それをカメラで撮像しても良い。
【００１９】
（実施の形態２）
図２に本発明の実施の形態２に係る音場可視化計測装置を示す。当該計測装置は、上述した実施の形態１に係る音場可視化計測装置と基本構成は同じであり、実施の形態１の図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２０】
本実施の形態２において、実施の形態１と異なる点は、第２のビームスプリッター１０９と光増倍器１１０の間に、紫外線を可視光に変換する紫外線蛍光ガラス１１３を配置した点である。係る構成により、紫外線レーザー光を用い、音場測定部を通過させて干渉光を作り、紫外線蛍光ガラス１１３によって可視光に変換する。音場の空気密度変化の有る部分を光が通過する距離が同じ場合、より波長が短い光のほうが変調される位相が大きくなる。例えば、光路差１００ｎｍの距離を波長５００ｎｍのものと、波長７００ｎｍものが通過した場合、波長５００ｎｍならば、１／５の位相差となり、波長７００ｎｍならば、１／７の位相差となる。この位相差が大きいほど、干渉縞の明暗が明確になり、音場の密度変化をより高精度に計測することが可能となる。また、本実施形態によれば、光源に紫外光を用いた場合でも、音場の密度の粗密を可視化して計測できるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明に係る音場可視化計測装置は、音響機器や電子機器周辺での音場の方向性、密度の粗密状態を可視化計測する機能を有し、音場の解析、設計等のツールとして大変有用である。また熱による密度変化も可視化計測でき、電子機器の放熱解析等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における音場可視化計測装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態２における音場可視化計測装置の構成図
【図３】従来の音場可視化計測装置の構成図
【符号の説明】
【００２３】
１０１    レーザー発生装置
１０２    第１のレンズ
１０３    第１のビームスプリッター
１０４    半波長板
１０５    第１のミラー
１０６    第２のミラー
１０７    音源
１０８    音場測定部
１０９    第２のビームスプリッター
１１０    光増倍器
１１１    第２のレンズ
１１２    光検出器
１１３    紫外線蛍光ガラス
【図１】
2005241348.tif 000003
【図２】
2005241348.tif 000004
【図３】
2005241348.tif 000005