JP2024077451A - 光学装置、変位量測定装置、入力装置、および振動モニタリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変位量測定装置の小型化、および、変位量測定装置による被測定物の微小変位量の高精度な検出を実現すること。【解決手段】光学装置は、光源から発せられたコヒーレント光の被測定物による反射光を反射する第１の凹曲面を有する第１の軸外し反射手段と、第１の軸外し反射手段と対向配置され、第１の凹曲面によって反射された反射光を反射する第２の凹曲面を有する第２の軸外し反射手段と、第１の軸外し反射手段と第２の軸外し反射手段との間において、互いに対向配置された一対の集光手段と、一対の集光手段の間における反射光の焦点に設けられ、反射光における空間領域の一部を抽出する微小開口部とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、光学装置、変位量測定装置、入力装置、および振動モニタリング装置に関する。

下記非特許文献１には、被測定物の微小変位量を計測する目的で、スペックルパターンをイベントベースビジョンセンサにより取得し、スペックルパターン画像を生成した上で画像処理を施すことで、被測定物の微小変位量を測定する技術が開示されている。

しかしながら、従来のイベントベースビジョンセンサを用いた変位量測定装置は、被測定物の微小変位量を計測する方法として、被測定物による反射光の干渉により形成されるスペックルパターンのシフト量を検出する方式を採用しているため、生体組織のように光が内部に浸透する物体を被測定物とした場合、被測定物による反射光に含まれる内部散乱光の影響により、スペックルパターンのシフト量の検出精度が低下するという問題があった。

また、従来のイベントベースビジョンセンサを用いた変位量測定装置は、比較的大型な据え置き型であるため、可搬性を有する装置形態（小型軽量、ウェアラブル、手持ち利用可能等）での実施が困難であった。

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するため、変位量測定装置の小型化、および、変位量測定装置による被測定物の微小変位量の高精度な検出を実現することを目的とする。

上述した課題を解決するために、一実施形態に係る光学装置は、光源から発せられたコヒーレント光の被測定物による反射光を反射する第１の凹曲面を有する第１の軸外し反射手段と、第１の軸外し反射手段と対向配置され、第１の凹曲面によって反射された反射光を反射する第２の凹曲面を有する第２の軸外し反射手段と、第１の軸外し反射手段と第２の軸外し反射手段との間において、互いに対向配置された一対の集光手段と、一対の集光手段の間における反射光の焦点に設けられ、反射光における空間領域の一部を抽出する微小開口部とを備える。

一実施形態に係る光学装置によれば、変位量測定装置の小型化、および、変位量測定装置による被測定物の微小変位量の高精度な検出を実現することができる。

一実施形態に係る変位量測定装置の全体構成を示す図 一実施形態に係る変位量測定装置が備える光位置検出手段によるイベントデータの出力例を示す図 一実施形態に係る変位量測定装置が備える光位置検出手段によって取得される画像と、従来のイメージセンサによって取得される画像との比較例を示す図 一実施形態に係る変位量測定装置が備える干渉像変位量計量手段による変位量の推定方法を説明するための図 一実施形態に係る変位量測定装置が備える光学装置の構成の一例（第１例）を示す図 被測定物に照明光を照射したときに生じる照射領域および内部散乱領域を説明するための図 スペックル像のシフトの一例を説明するための図 微小開口部による内部散乱光の遮断機能を説明するための図 一実施形態に係る光学装置が備える光分岐素子における光量比を説明するための図 一実施形態に係る変位量測定装置が備える光学装置の構成の一例（第２例）を示す図 一実施形態に係る変位量測定装置が備える光学装置の構成の一例（第３例）を示す図 一実施形態に係る変位量測定装置が備える光学装置の構成の一例（第４例）を示す図 一実施形態に係る光学装置におけるコヒーレント光の伝搬経路を説明するための図 一実施形態に係る変位量測定装置の第１実施例である入力装置の概略図 一実施形態に係る変位量測定装置の第２実施例である振戦測定装置の概略図 一実施形態に係る変位量測定装置の第３実施例である入力装置の概略図 一実施形態に係る変位量測定装置の機能配置例を示す図

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。

（変位量測定装置１００の全体構成）
図１は、一実施形態に係る変位量測定装置１００の全体構成を示す図である。図１に示す変位量測定装置１００は、被測定物１０（例えば、人間の手）に対してコヒーレント光を照射し、被測定物１０からの反射光に基づいて干渉像を形成し、形成された干渉像の瞬時強度変化を示すイベントデータ群に基づいて、被測定物１０の微小な変位量を測定することができる装置である。変位量測定装置１００によって測定された被測定物１０の微小な変位量は、利用者への表示、外部被制御装置２０の制御等に用いられる。

図１に示すように、変位量測定装置１００は、光源１１０（「投光手段」と呼ぶ場合もある）、光学装置１２０、光位置検出手段１３０、および情報処理部１５０を備える。

光源１１０は、被測定物１０に照射されるコヒーレント光を発する。光源１１０は、被測定物１０による反射光による干渉像を、光位置検出手段１３０の受光面上に形成できるようにするために、コヒーレンスの高いレーザ光源が用いられることが好ましい。光源１１０としては、例えば、レーザダイオード(LD)、垂直共振器型面発光レーザ（VCSEL）、小型のガスレーザ等を用いることができる。

光学装置１２０は、光源１１０から発せられたコヒーレント光を、被測定物１０に導く。そして、光学装置１２０は、被測定物１０による反射光（すなわち、被測定物１０によって反射されたコヒーレント光）から干渉像を形成する。さらに、光学装置１２０は、形成された干渉像を光位置検出手段１３０に導く。特に、光学装置１２０は、変位量測定装置１００の小型化、および、変位量測定装置１００による被測定物１０の微小変位量の高精度な検出を実現できるように構成されている。なお、光学装置１２０の詳細な構成については、図５を用いて詳述する。

光位置検出手段１３０は、光学装置１２０によって形成された干渉像の瞬時強度変化を検知する。本実施形態では、光位置検出手段１３０として、干渉像の瞬時強度変化を検知することが可能な、イベントベースビジョンセンサまたはイベントベースビジョンセンサを搭載したイベントベースカメラを用いている。そして、光位置検出手段１３０は、検知された干渉像の瞬時強度変化を示すイベントデータ群を出力する。イベントデータ群とは、デジタル化された数値データ列であり、一定以上の輝度変化が生じた画素に関し、時刻（Ｔ）、イベント発生画素位置（Ｘ，Ｙ）、および輝度変化の極性（Ｐ）を含む信号の時系列データ群である。なお、イベントベースビジョンセンサの詳細については、図２を用いて後述する。なお、「干渉像の瞬時強度変化を検知する」とは、極めて短時間且つ極めて高速に干渉像の輝度の強度変化を検知することである。

光学装置１２０によって形成される干渉像の一例として、被測定物１０の表面の粗さに起因したランダムな干渉像である、スペックル像が用いられる。スペックル像は、光の波動としての特性を反映したものであり、被測定物１０の動きに対して極めて鋭敏にその像の輝度分布を変化させる。すなわち、スペックル像は、被測定物１０の微小な変位を光位置検出手段１３０における撮像面で捉えられるレベルに感度をスケール変換したものとなっている。本実施形態では、光位置検出手段１３０に高速なフレームレートを有するイベントベースビジョンセンサを用いたことにより、鋭敏に変化するスペックル像を高速に取得し、被測定物１０の微小な変位を確実に捉えることができる。

情報処理部１５０は、イベントデータ群取得手段１５１、データ記憶手段１５２、干渉像変位量計量手段１５３、被測定物変位量推定手段１５４、表示手段１５５、および伝送手段１５６を有する。

イベントデータ群取得手段１５１は、光位置検出手段１３０から出力されるイベントデータ群を取得する。

データ記憶手段１５２は、イベントデータ群取得手段１５１によって取得されたイベントデータ群を一時的に格納するバッファとして機能する。

干渉像変位量計量手段１５３は、データ記憶手段１５２に記憶されたイベントデータ群（第１のイベントデータ群）と、イベントデータ群取得手段１５１によって新たに取得されたイベントデータ群（第２のイベントデータ群）とに基づいて、干渉像における変位量を計量する。具体的には、干渉像変位量計量手段１５３は、第１のイベントデータ群および第２のイベントデータ群の各々をフレーム行列化することにより、２つのフレーム行列を生成する。各フレーム行列は、フレーム画像と同等である。そして、干渉像変位量計量手段１５３は、２つのフレーム行列の間の相互相関関数を算出し、相関ピーク値が最大値を示す相関ピーク座標（イベントベースビジョンセンサの画素単位の座標）を、干渉像における変位量として取得する。

被測定物変位量推定手段１５４は、干渉像変位量計量手段１５３によって取得された相関ピーク座標を、被測定物１０の実空間における長さである実変位量に変換する。

表示手段１５５は、被測定物変位量推定手段１５４によって得られた実変位量を表示する。

伝送手段１５６は、被測定物変位量推定手段１５４によって推定された実変位量を、任意の通信手段（有線通信手段または無線通信手段）によって、外部被制御装置２０に伝送する。これにより、外部被制御装置２０は、被測定物変位量推定手段１５４によって推定された実変位量に応じた処理を実行することができる。

なお、情報処理部１５０の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC（Application Specific Integrated Circuit）、DSP（digital signal processor）、FPGA（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。

（光位置検出手段１３０によるイベントデータの出力例）
図２は、一実施形態に係る変位量測定装置１００が備える光位置検出手段１３０によるイベントデータの出力例を示す図である。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、イベントベースビジョンセンサの受光面上に形成されるスペックル像の一例を示す図である。但し、図２（ａ）は、時刻ｔにおけるスペックル像２００Ａを示す。また、図２（ｂ）は、時刻ｔ＋Δｔにおけるスペックル像２００Ｂを示す。図２（ｃ）は、光位置検出手段１３０によって出力されるイベントデータの一例であり、図２（ａ）に示すスペックル像と、図２（ｂ）に示すスペックル像とに基づいて生成されるイベントデータ２１０である。

光位置検出手段１３０が有するイベントベースビジョンセンサは、２次元配列された画素集合において、輝度変化が所定の閾値を超えた画素が検出されたとき（すなわち、イベント発生時）、その時刻（Ｔ）と、画素位置（Ｘ，Ｙ）と、輝度変化の極性（Ｐ）とを含む信号を出力する光検出素子である。極性（Ｐ）は、「１：増加」または「０：減少」の２値を採り得る。

例えば、図２（ａ）に示す時刻ｔにおけるスペックル像２００Ａが、Δｔ後に、図２（ｂ）に示す時刻ｔ＋Δｔにおけるスペックル像２００Ｂへと、水平方向に並進した場合、時刻ｔ＋Δｔにおけるイベントベースビジョンセンサの輝度変化の極性は、図２（ｃ）のイベントデータ２１０に示すように、輝度値が一定値以上の増加した増加成分２１０Ａ（図中薄い網掛けがなされた領域）と、輝度値が一定値以上の減少した減少成分２１０Ｂ（図中濃い網掛けがなされた領域）とを有して、空間的に分布する。

この場合、イベントベースビジョンセンサは、増加成分２１０Ａ内の全ての画素に関し、信号検出の時刻（Ｔ）、画素位置（Ｘ，Ｙ）、および極性（１：増加）を含む信号の時系列データ群を出力する。また、イベントベースビジョンセンサは、減少成分２１０Ｂ内の全ての画素について、信号検出の時刻（Ｔ）、画素位置（Ｘ，Ｙ）、および極性（０：減少）を含む信号の時系列データ群を出力する。この際、イベントベースビジョンセンサは、増加成分２１０Ａおよび減少成分２１０Ｂの領域のいずれにも該当しない他の領域（図中網掛けが成されていない領域）の全ての画素について、データ出力を行わない。このため、イベントベースビジョンセンサから出力されるイベントデータ２１０は、フレーム画像データと比較して極めてデータ量が少ない。

このように、イベントベースビジョンセンサは、フレームレートによる制約がなく、フレーム画像データを出力するイメージセンサと比較して、高速にスペックル像のシフト情報を、イベントデータとして出力することができる。

例えば、イベントベースビジョンセンサは、センサ面内の全イベントデータのサンプリング時間は１～２００ｕｓ程度であり、通常のビデオカメラなどのフレームレートに対して極めて高速である。したがって、光位置検出手段１３０が有するイベントベースビジョンセンサは、被測定物１０の変位に対して鋭敏に変化するスペックル像のシフト量を、高速且つ確実に検知することができる。

（光位置検出手段１３０による取得画像の比較例）
図３は、一実施形態に係る変位量測定装置１００が備える光位置検出手段１３０（イベントベースビジョンセンサ）によって取得される画像と、従来のイメージセンサによって取得される画像との比較例を示す図である。

図３（ａ）に示す画像３１０は、従来のイメージセンサによって撮像された画像の一例である。図３（ｂ）に示す画像３２０は、光位置検出手段１３０（イベントベースビジョンセンサ）によって再構成された画像の一例である。いずれも、被測定物１０として人の手の甲にＨｅＮｅレーザを照射し、その反射光による画像を取得したものである。

図３（ａ）に示すように、従来のイメージセンサによって撮像された画像３１０は、一定のフレームレートで撮影したスペックル像であるが、手の震えによりスペックルが高速に移動し、さらには急峻にその空間分布が変化するために、フレームレート内の露光時間によりスペックル粒子がなまり、すなわちモーションブラーのために、十分なコントラストが得られていない。

一方、図３（ｂ）に示すように、光位置検出手段１３０（イベントベースビジョンセンサ）によって再構成された画像３２０は、イベントベースビジョンセンサにより取得したイベントデータを、従来のイメージセンサの露光時間よりも十分に短い時間で積算し、フレーム画像化したものである。このように、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、光位置検出手段１３０にイベントベースビジョンセンサを用いたことにより、被測定物１０の変位や揺らぎがある環境下であっても、高いコントラストを有するスペックル粒子を取得できる。

（干渉像変位量計量手段１５３による変位量の推定方法）
図４は、一実施形態に係る変位量測定装置１００が備える干渉像変位量計量手段１５３による変位量の推定方法を説明するための図である。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、イベントベースビジョンセンサから出力されたイベントデータに基づいて生成されたフレーム画像である。但し、図４（ａ）は、時刻ｔにおけるフレーム画像４００Ａを示す。また、図４（ｂ）は、時刻ｔ＋Δｔｓにおけるフレーム画像４００Ｂを示す。なお、フレーム画像４００Ａ，４００Ｂでは、輝度値が一定値以上増加した増加成分４１０のみを示している。また、図４（ｃ）は、フレーム画像４００Ａ，４００Ｂに基づいて算出された相互相関関数の一例を示す。

まず、干渉像変位量計量手段１５３は、イベントベースビジョンセンサの時系列データから図４（ａ）のようなフレーム画像４００Ａを得るために、単位フレームを算出する積算時間を設定し、画像を表す２次元行列を用意し、積算時間内に画素位置に対応する行列番号が出現する回数をカウントする。

次に、干渉像変位量計量手段１５３は、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）のフレーム画像４００Ａの時刻、例えば、積算開始時刻（ｔ）よりΔｔｓだけ離れた時間を積算の開始点として、同様に積分時間内に出現する行列番号の出現回数をカウントする。

図４（ｂ）のフレーム画像４００Ｂにおける点線は、図４（ａ）のフレーム画像４００Ａのパターンを示しており、これらのパターンは、図４（ｂ）のフレーム画像４００Ｂにおいては、薄い網掛けで示す位置に並進している。

次に、干渉像変位量計量手段１５３は、フレーム画像４００Ａとフレーム画像４００Ｂとの間の相互相関関数（図４（ｃ）参照）を算出する。

図４（ｃ）に示すように、相関関数の変数、すなわち変位量をΔＸ軸、ΔＹ軸とした場合に、スペックルパターンの並進量に対応した距離および位置（画像上のピクセル変位量）に相互相関関数のピーク値が得られる。例えば、干渉像変位量計量手段１５３は、フレーム画像４００Ａ，４００ＢのいずれかをＸ軸方向およびＹ軸方向にずらして画像の重なり領域について積算することで、図４（ｃ）に示す相互相関関数を算出できる。

また、干渉像変位量計量手段１５３における相互相関関数の算出に、フレーム画像４００Ａ，４００Ｂをフーリエ変換して、一方の複素共役を他方に乗じた後に、逆フーリエ変換を施すことにより算出する方法（ウィーナー＝ヒンチンの定理）を用いることもできる。

また、干渉像変位量計量手段１５３は、上述のウィーナー＝ヒンチンの定理にもとづく方法をさらに発展させた方法として、位相限定相関法を用いてもよい。位相限定相関法とは、２つのフレーム画像をフーリエ変換した複素データについて、各画素の振幅値を算出し、その値で規格化した値を改めて画素値とし（すなわち、輝度情報を平滑化することで相関を取得する対象をフーリエ空間上の位相情報のみに限定し）、フーリエ空間における２つの規格化したデータに対して、一方の複素共役を他方に乗じたのちに、逆フーリエ変換を施し、上述の相互相関関数と同等のピーク値を取得する方法である。位相限定相関法を用いると、輝度情報を平滑化することで相互相関関数の関数形状を、よりシャープな（デルタ関数に近い）形状のものに変換することができ、変位量の位置推定精度が向上する。また、所定の関数でフィッティングをかけることにより、１ピクセル以下の分解能で変位量のピーク位置を推定することも可能になる。

（光学装置１２０の構成の一例（第１例））
図５は、一実施形態に係る変位量測定装置１００が備える光学装置１２０の構成の一例（第１例）を示す図である。図５に示す光学装置１２０－１は、光学装置１２０の構成の第１例を有するものである。

なお、以降の説明においては、リレー光学系の間の光軸と一致する方向を第１の方向（図中Ｘ軸方向）とし、リレー光学系の間の光軸と直交する方向を第２の方向（図中Ｙ軸方向）とする。

図５に示すように、光学装置１２０－１は、第１の軸外し反射手段１２１、第２の軸外し反射手段１２２、第１の集光手段１２３、第２の集光手段１２４、微小開口部１２５、および光分岐素子１２６を備える。

第１の軸外し反射手段１２１、第２の軸外し反射手段１２２、第１の集光手段１２３、第２の集光手段１２４、および微小開口部１２５は、第１の方向（図中、Ｘ軸方向）に並べて配置されており、「リレー光学系」を構成する。また、第１の集光手段１２３、第２の集光手段１２４、および微小開口部１２５は、いわゆる「空間フィルタ」を構成する。

第１の軸外し反射手段１２１および第２の軸外し反射手段１２２は、互いに対向配置された「一対の軸外し反射手段」の一例である。なお、「軸外し反射手段」とは、光線を入射方向とは異なる方向に反射することによって、光線の光軸方向を異ならせるものを意味する。

第１の軸外し反射手段１２１は、被測定物１０よりも第２の方向側（図中Ｙ軸正側）に設けられている。第１の軸外し反射手段１２１は、光源１１０から発せられたコヒーレント光の被測定物１０による反射光を反射する第１の凹曲面１２１Ａを有する。具体的には、第１の凹曲面１２１Ａは、被測定物１０側（図中Ｙ軸負側）から入射された反射光を、第２の軸外し反射手段１２２側（図中Ｘ軸正側）に直角に（すなわち、９０度）反射する。第１の凹曲面１２１Ａによる反射光は、第２の軸外し反射手段１２２側（図中Ｘ軸正側）に進行する平行光となる。なお、第１の凹曲面１２１Ａは、焦点距離となる位置に被測定物１０が位置するように、被測定物１０から第２の方向（図中Ｙ軸方向）に離れた位置に設けられている。

第２の軸外し反射手段１２２は、第１の方向（図中Ｘ軸方向）において、第１の軸外し反射手段１２１と対向配置されている。第２の軸外し反射手段１２２は、第１の凹曲面１２１Ａによって反射された反射光を反射する第２の凹曲面１２２Ａを有する。具体的には、第２の凹曲面１２２Ａは、第１の軸外し反射手段１２１側（図中Ｘ軸負側）から入射された反射光（すなわち、平行光）を、光位置検出手段１３０側（図中Ｙ軸正側）に直角に（すなわち、９０度）反射する。第２の凹曲面１２２Ａによる反射光は、光位置検出手段１３０の受光面において結像する円錐状のものとなる。なお、第２の凹曲面１２２Ａは、焦点距離の近傍となる位置に光位置検出手段１３０が位置するように、光位置検出手段１３０から第２の方向（図中Ｙ軸方向）に離れた位置に設けられている。

なお、本実施形態では、第１の凹曲面１２１Ａおよび第２の軸外し反射手段１２２による反射光の反射角度を９０°としているが、その他の反射角度であってもよい。

第１の集光手段１２３および第２の集光手段１２４は、互いに対向配置された「一対の集光手段」の一例である。

第１の集光手段１２３および第２の集光手段１２４は、第１の軸外し反射手段１２１と第２の軸外し反射手段１２２との間における反射光の光軸上において、互いに対向配置されている。なお、一対の集光レンズの間隔は、第１の集光手段１２３の焦点距離と、第２の集光手段１２４の焦点距離との合計と等しい。

第１の集光手段１２３は、第１の軸外し反射手段１２１側（図中Ｘ軸負側）に設けられている。第１の集光手段１２３は、第１の軸外し反射手段１２１側（図中Ｘ軸負側）の面から入射された光を屈折して、第２の軸外し反射手段１２２側（図中Ｘ軸正側）の面から出射する。第２の軸外し反射手段１２２側（図中Ｘ軸正側）の面から出射する光は、焦点ＦＰにて集光する。第１の集光手段１２３としては、例えば、凸レンズが用いられる。

第２の集光手段１２４は、第２の軸外し反射手段１２２側（図中Ｘ軸正側）に設けられている。第２の集光手段１２４は、第１の軸外し反射手段１２１側（図中Ｘ軸負側）の面から入射された光を屈折して、第２の軸外し反射手段１２２側（図中Ｘ軸正側）の面から出射する。第２の軸外し反射手段１２２側（図中Ｘ軸正側）の面から出射する光は、平行光となる。第２の集光手段１２４としては、例えば、凸レンズが用いられる。

微小開口部１２５は、一対の集光手段（第１の集光手段１２３および第２の集光手段１２４）の間における反射光の焦点ＦＰに設けられ、反射光の一部が通過することにより、反射光における空間領域の一部を抽出する。すなわち、微小開口部１２５は、第１の集光手段１２３の焦点距離となり、且つ、第２の集光手段１２４の焦点距離となる位置に設けられている。なお、第１の集光手段１２３の焦点距離と第２の集光手段１２４の焦点距離とは、互いに等しいものであってもよく、互いに異なるものであってもよい。また、微小開口部１２５の開口径は、内部散乱光の除去効果を鑑み、光線の照射領域の直径以下であることが好ましい。

光分岐素子１２６は、被測定物１０と第１の軸外し反射手段１２１の第１の凹曲面１２１Ａとの間に配置されている。また、光分岐素子１２６は、光源１１０からのコヒーレント光の出射方向（図中Ｘ軸負方向）に配置されている。光分岐素子１２６は、光源１１０から発せられたコヒーレント光の一部を被測定物１０に向けて反射する。これにより、光分岐素子１２６は、光源１１０から発せられたコヒーレント光の一部を、被測定物１０に対して垂直に照射することができる。また、光分岐素子１２６は、被測定物１０によるコヒーレント光の反射光の一部を、第１の軸外し反射手段１２１の第１の凹曲面１２１Ａに向けて透過する。

一実施形態に係る光学装置１２０－１では、光源１１０から発せられたコヒーレント光の一部が、光分岐素子１２６によって被測定物１０に向けて反射される。そして、被測定物１０による反射光の一部が、光分岐素子１２６を透過して、第１の軸外し反射手段１２１の第１の凹曲面１２１Ａで反射されることにより、平行光線として第１の集光手段１２３に入射される。さらに、第１の集光手段１２３に入射された平行光線が、焦点ＦＰで集光し、第２の集光手段１２４から平行光線として出射される。さらに、第２の集光手段１２４から出射された平行光線が、第２の軸外し反射手段１２２の第２の凹曲面１２２Ａで反射されることにより、光位置検出手段１３０の受光面において結像する。

この際、一実施形態に係る光学装置１２０－１は、焦点ＦＰに設けられた微小開口部１２５によって、被測定物１０による反射光に含まれる内部散乱光を除去することができ、よって、スペックルパターンのシフト量の検出精度の低下を抑制することができる。

また、一実施形態に係る光学装置１２０－１によれば、一対の軸外し反射手段（第１の軸外し反射手段１２１および第２の軸外し反射手段１２２）を設けたことにより、当該光学装置１２０－１よりも第２の方向（図中Ｙ軸方向）における外側に、被測定物１０、光源１１０、および光位置検出手段１３０の各々を配置することができる。すなわち、一実施形態に係る光学装置１２０－１によれば、当該光学装置１２０－１よりも第１の方向（図中Ｘ軸方向）における外側に、被測定物１０、光源１１０、および光位置検出手段１３０の各々を配置しない構成とすることができる。したがって、一実施形態に係る光学装置１２０－１によれば、当該光学装置１２０－１の第１の方向（図中Ｘ軸方向）のサイズの小型化を実現することができ、よって、当該光学装置１２０－１を備える変位量測定装置１００全体の小型化を実現することができる。このため、一実施形態に係る光学装置１２０－１によれば、例えば、可搬性を有する装置形態（小型軽量、ウェアラブル、手持ち利用可能等）での変位量測定装置１００の実施を容易に実現可能である。

また、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、光源１１０と、図５に示す光学装置１２０－１と、第２の軸外し反射手段１２２の第２の凹曲面１２２Ａによって反射された反射光から形成される干渉像の瞬時強度変化を検知する光位置検出手段１３０と、光位置検出手段１３０によって検知された瞬時強度変化に基づいて被測定物１０の変位量を推定する被測定物変位量推定手段１５４と、被測定物変位量推定手段１５４によって推定された変位量を表示する表示手段１５５とを備える。

これにより、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、光学装置１２０－１を用いたことにより、光学装置１２０－１に対する被測定物１０、光源１１０、および光位置検出手段１３０の各々の配置の自由度を高めることができ、したがって、変位量測定装置１００全体の小型化を実現することができる。

また、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、光位置検出手段１３０としてイベントベースビジョンセンサを用いている。

これにより、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、スペックル像を高速且つ高精度に捉えることができ、したがって、被測定物１０の変位に対して鋭敏に変化するスペックル像のシフト量を、高速且つ確実に検知することができる。

また、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、被測定物１０と第１の軸外し反射手段１２１の第１の凹曲面１２１Ａとの間に配置され、光源１１０から発せられたコヒーレント光の一部を被測定物１０に向けて反射し、被測定物１０によるコヒーレント光の反射光の一部を第１の軸外し反射手段１２１の第１の凹曲面１２１Ａに向けて透過する光分岐素子１２６を備える。

これにより、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、図５に示すように、投光手段（光源１１０および光分岐素子１２６）と、リレー光学系（第１の軸外し反射手段１２１、第２の軸外し反射手段１２２、第１の集光手段１２３、第２の集光手段１２４、および微小開口部１２５）とを平行配置でき、したがって、変位量測定装置１００全体の小型化を実現することができる。

（被測定物１０に生じる照射領域および内部散乱領域）
図６は、被測定物１０に照明光を照射したときに生じる照射領域および内部散乱領域を説明するための図である。図６（ａ）は、被測定物１０の外観を模式的に表している。図６（ｂ）は、被測定物１０の断面を模式的に表している。なお、図６では、被測定物１０の一例として、人間の皮膚を用いている。

図６に示すように、被測定物１０の内部においては、照明光３０が照射された領域である照射領域１０Ａの周囲に、内部散乱光による内部散乱領域１０Ｂが生じる。これにより、被測定物１０の表面における照明光３０の反射領域は、内部散乱領域１０Ｂの表面から出射される内部散乱光が加わることにより、照射領域１０Ａよりも拡大されたものとなる。

このようにして被測定物１０による反射光に含まれる内部散乱光は、多重散乱の過程で時間的なゆらぎが蓄積されるために、スペックル像の形状に時間的なゆらぎを与え、これによって、スペックル像のシフトの推定に悪影響を及ぼす。

（スペックル像のシフトの一例）
図７は、スペックル像のシフトの一例を説明するための図である。図７（ａ）および図７（ｂ）は、イベントベースビジョンセンサの受光面上に形成されるスペックル像のシフトの一例を示す図である。但し、図７（ａ）は、理想的な反射成分のみを含んだ反射光を用いたときの、スペックル像のシフトの一例を示す。一方、図７（ｂ）は、内部散乱光を含んだ反射光を用いたときの、スペックル像のシフトの一例を示す。また、図７において、実線で示されているスペックル像７００Ａは、シフト前のスペックル像を示し、点線で示されているスペックル像７００Ｂは、シフト後のスペックル像を示す。

図７（ａ）に示すように、反射光が理想的な反射成分のみを含んでいる場合、シフト後もスペックル像の形状が変化しないことによって、高い相関を維持できるため、スペックル像の全体変位量を高精度に推定することができる。

一方、図７（ｂ）に示すように、反射光が内部散乱光を含んでいる場合、シフト後にスペックル像の形状が変化することによって、高い相関を維持できず、スペックル像の全体変位量を高精度に推定することができない。

そこで、一実施形態に係る光学装置１２０は、一対の集光手段の間の焦点ＦＰに設けられた微小開口部１２５によって、被測定物１０による反射光に含まれる内部散乱光を除去することで、スペックル像の全体変位量の高精度な推定を可能にしているのである。

（微小開口部１２５による内部散乱光の遮断機能）
図８は、微小開口部１２５による内部散乱光の遮断機能を説明するための図である。図８では、光学装置１２０－１の内部を、内部散乱光が伝搬する様子を表している。

図８に示すように、光学装置１２０－１の内部を伝搬する内部散乱光は、第１の軸外し反射手段１２１および第１の集光手段１２３によって、微小開口部１２５と異なる位置に集光されることで、微小開口部１２５により遮断される。これにより、撮像面に形成されるスペックル像に対する内部散乱光による影響は抑制される。

ここで、例えば、リレー光学系を透過型レンズを用いて直線的に構成した場合、一実施形態に係る光学装置１２０－１と同様に、内部散乱光を遮蔽することは可能である。しかしながら、この場合、被測定物１０と微小開口部１２５とを結像するレンズの焦点距離ｆ１とし、微小開口部１２５と光位置検出手段１３０とを結像するレンズの焦点距離ｆ２とした場合、リレー光学系における全長が４ｆ１＋４ｆ２＝８ｆとなり、変位量測定装置１００の小型化が困難となる。

そこで、一実施形態に係る光学装置１２０－１は、被測定物１０側および光位置検出手段１３０側の各々に軸外焦点を持つ放物面のミラー（第１の凹曲面１２１Ａおよび第２の凹曲面１２２Ａ）を用いたことにより、リレー光学系における全長を最短２ｆまで抑制できるため、変位量測定装置１００の小型化を容易に実現可能である。

（光分岐素子１２６における光量比）
図９は、一実施形態に係る光学装置１２０－１が備える光分岐素子１２６における光量比を説明するための図である。

図９に示す例では、透過率が５０％であり、反射率が５０％である光分岐素子１２６を用いている。ここで被測定物１０の反射率をＲとする。

この場合、光源１１０から発せられたコヒーレント光の５０％が、光分岐素子１２６によって被測定物１０に照射される。また、被測定物１０による反射光の５０％が、光分岐素子１２６を透過して、リレー光学系に伝搬される。

つまり、リレー光学系には、Ｒ×０．２５の光量しか伝搬できず、スペックルがバックグラウンドノイズに埋もれてしまう虞がある。このような問題を解決する方法として、光源１１０の出力増加、光学系開口の大口径化、等が考えられるが、これらの場合、安全性の低下、装置全体の大型化、等の問題が生じる虞がある。

（光学装置１２０の構成の一例（第２例））
図１０は、一実施形態に係る変位量測定装置１００が備える光学装置１２０の構成の一例（第２例）を示す図である。図１０に示す光学装置１２０－２は、光学装置１２０の構成の第２例を有するものである。

図１０に示すように、光学装置１２０－２は、光分岐素子１２６を有しない点、反射手段１２７が第１の軸外し反射手段１２１よりもＹ軸正側に設けられている点、および、第１の軸外し反射手段１２１が貫通孔１２１Ｂを有する点で、図５に示す光学装置１２０－１と異なる。貫通孔１２１Ｂは、第１の軸外し反射手段１２１と第２の軸外し反射手段１２２との間の光軸と直交する方向（すなわち、図中Ｙ軸方向）に貫通して設けられている。なお、図１０に示すように、光学装置１２０－２を用いた場合、光源１１０は、光学装置１２０－２よりもＹ軸正側に設けられる。

光学装置１２０－２では、光源１１０から発せられたコヒーレント光が、反射手段１２７によって第１の軸外し反射手段１２１に向けて反射される。そして、反射手段１２７によって反射されたコヒーレント光が、第１の軸外し反射手段１２１の貫通孔１２１Ｂを通過して、被測定物１０に照射される。さらに、被測定物１０による反射光が、第１の軸外し反射手段１２１の第１の凹曲面１２１Ａで反射されることにより、平行光線として第１の集光手段１２３に入射される。以降は、光学装置１２０－１と同様である。

光学装置１２０－２によれば、光分岐素子１２６を有しないため、光位置検出手段１３０に結像する反射光の光量の低下を抑制することができる。したがって、光学装置１２０－２によれば、スペックル像のシフトの高精度な推定を行うことができる。

（光学装置１２０の構成の一例（第３例））
図１１は、一実施形態に係る変位量測定装置１００が備える光学装置１２０の構成の一例（第３例）を示す図である。図１１に示す光学装置１２０－３は、光学装置１２０の構成の第３例を有するものである。

図１１に示すように、光学装置１２０－３は、光分岐素子１２６を有しない点、および、第２の軸外し反射手段１２２が貫通孔１２２Ｂを有する点で、図５に示す光学装置１２０－１と異なる。貫通孔１２２Ｂは、第１の軸外し反射手段１２１と第２の軸外し反射手段１２２との間の光軸と一致する方向（すなわち、図中Ｘ軸方向）に貫通して設けられている。なお、図１１に示すように、光学装置１２０－３を用いた場合、光源１１０は、第２の軸外し反射手段１２２よりもＸ軸正側に設けられる。

光学装置１２０－３では、光源１１０から発せられたコヒーレント光が、第２の軸外し反射手段１２２の貫通孔１２２Ｂを通過して、微小開口部１２５で集光した後、第１の軸外し反射手段１２１の第１の凹曲面１２１Ａに照射される。そして、第１の軸外し反射手段１２１の第１の凹曲面１２１Ａによって反射されたコヒーレント光が、被測定物１０に集光されながら照射される。さらに、被測定物１０による反射光が、第１の軸外し反射手段１２１の第１の凹曲面１２１Ａで反射されることにより、平行光線として第１の集光手段１２３に入射される。以降は、光学装置１２０－１と同様である。

光学装置１２０－３によれば、光分岐素子１２６を有しないため、光位置検出手段１３０に結像する反射光の光量の低下を抑制することができる。したがって、光学装置１２０－３によれば、スペックル像のシフトの高精度な推定を行うことができる。

また、光学装置１２０－３によれば、被測定物１０に照射されるコヒーレント光が、第１の軸外し反射手段１２１と第２の軸外し反射手段１２２との間で、均一な位相波面を有する光線にビーム成型されるため、生体反射時における表面反射成分の可干渉性を増加させることができる。

（光学装置１２０の構成の一例（第４例））
図１２は、一実施形態に係る変位量測定装置１００が備える光学装置１２０の構成の一例（第４例）を示す図である。図１２に示す光学装置１２０－４は、光学装置１２０の構成の第４例を有するものである。

図１２に示すように、光学装置１２０－４は、光分岐素子１２６の代わりに偏光分岐素子１２８（偏光ビームスプリッタ）を備える点、および、偏光分岐素子１２８と被測定物１０との間に波長板１２９が設けられている点で、図５に示す光学装置１２０－１と異なる。

なお、光学装置１２０－４は、波長板１２９として、１／４波長板を用いている。但し、１／４波長板の進相軸は、直線偏光の偏光軸に対して４５度傾いた状態とする。また、光学装置１２０－４は、偏光分岐素子１２８として、ｓ偏光を反射し、ｐ偏光を透過するものを用いている。また、図１２に示すように、光学装置１２０－４を用いた場合、光源１１０は、コヒーレント光としてｓ偏光を発するものが用いられる。

図１３は、一実施形態に係る光学装置１２０－４におけるコヒーレント光の伝搬経路を説明するための図である。

図１３に示すように、光学装置１２０－４では、光源１１０から発せられたコヒーレント光（ｓ偏光）が、偏光分岐素子１２８によって反射された後、波長板１２９を透過することによって直線偏光から回転偏光となり、被測定物１０に照射される。

そして、被測定物１０の表面による反射光（回転偏光）が、波長板１２９を透過することによってｐ偏光となった後、偏光分岐素子１２８を透過し、第１の軸外し反射手段１２１の第１の凹曲面１２１Ａで反射されることにより、平行光線として第１の集光手段１２３に入射される。以降は、光学装置１２０－１と同様である。

ここで、被測定物１０において生じた内部散乱光は、多重散乱の過程で偏光特性が変化する。このため、内部散乱光は、波長板１２９を透過したときにランダムな偏光特性を有するものとなり、内部散乱光の一部は、偏光分岐素子１２８によって遮蔽される。

このように、光学装置１２０－４は、偏光分岐素子１２８および波長板１２９を設けたことにより、光位置検出手段１３０に結像する反射光の光量の低下を抑制することができ、且つ、被測定物１０において生じた内部散乱光の除去効果を高めることができる。したがって、光学装置１２０－４によれば、スペックル像のシフトの高精度な推定を行うことができる。

（第１実施例）
図１４は、一実施形態に係る変位量測定装置１００の第１実施例であるｃ１１００の概略図である。

図１４に示すように、非接触入力装置１１００は、筐体１１０１、結像プレート１１０３、および光学窓１１０４を備える。また、図示を省略するが、非接触入力装置１１００は、筐体１１０１の内部に、一実施形態に係る変位量測定装置１００を備える。

非接触入力装置１１００において、変位量測定装置１００は、筐体１１０１の上方且つ前方（結像プレート１１０３によって形成される虚像の近傍）に向けて、コヒーレント光をシート光として照射する。そして、虚像に対する被測定物１０（操作者の指）の非接触操作に伴って、被測定物１０がシート光を横切ると、被測定物１０によるシート光の反射光が、光学窓１１０４および変位量測定装置１００が備える光学装置１２０を介して、変位量測定装置１００が備える光位置検出手段１３０に干渉像として入射されるようになっている。

これにより、変位量測定装置１００が備える情報処理部１５０は、被測定物１０の微小変位量を検出し、検出された被測定物１０の微小変位量を示す情報を、非接触入力装置１１００が備える非接触入力識別手段（図示省略Ｙ）へ出力することができる。

非接触入力識別手段は、変位量測定装置１００から出力された微小変位量を示す情報に基づいて、被測定物１０による非接触操作（例えば、指の押し込み動作、手書き動作、スワイプ動作等）を高精度に検出し、その検出結果を、被操作装置（図示省略）へ出力したり、操作者へフィードバックしたりすることができる。

なお、非接触入力装置１１００では、操作性向上のため、結像プレート１１０３を用いて、画像や映像情報から虚像を形成し、当該虚像を筐体１１０１の上方且つ前方に表示することができる。結像プレート１１０３とは、光線の透過偏向特性を有する部材であり、積層された反射構造により実現できる。

非接触入力装置１１００は、一実施形態に係る変位量測定装置１００を備えることにより、被測定物１０（操作者の指）による反射光に含まれる内部散乱光を除去できるため、変位量測定装置１００によって被測定物１０の非接触操作の微小な動きを高速且つ確実に捉えることができ、したがって、被測定物１０の非接触操作を高精度に検出することができる。

（第２実施例）
図１５は、一実施形態に係る変位量測定装置１００の第２実施例である振戦測定装置１２００の概略図である。

図１５に示すように、振戦測定装置１２００は、「生体微動測定装置」の一例であり、筐体１２０１、光学窓１２０４、支持台１２０５、および表示デバイス１２０６を備える。また、図示を省略するが、振戦測定装置１２００は、筐体１２０１の内部に、一実施形態に係る変位量測定装置１００を備える。

図１５に示す振戦測定装置１２００は、被測定物１０である生体の小刻みな振動（例えば、振戦）を検知することが可能な装置である。振戦とは、筋肉の収縮、弛緩が繰り返される際に起こる不随意運動であり、手の震えなどが代表的である。振戦は、例えば、ストレス、不安、疲労、甲状腺機能亢進症、アルコールの離脱症状等を原因として生じ得る。また、安静時振戦はパーキンソン病の主症状の一つとされる。

振戦の測定は従来、筋電位計測や加速度センサを用いて行われている。振戦測定装置１２００は、一実施形態に係る変位量測定装置１００を備えることにより、被測定物１０（生体）による反射光に含まれる内部散乱光を除去できるため、変位量測定装置１００によってマイクロメートルレベルの被測定物１０の微振動を高速且つ確実に捉えることができ、したがって、非接触環境で振戦を高精度に測定することができる。

図１５に示すように、振戦測定装置１２００による振戦の測定は、肘から前腕の角度が水平な支持台１２０５に対して４５°となるようにして測定する。そして、振戦測定装置１２００は、変位量測定装置１００から手の甲にコヒーレント光を照射し、手の甲によるコヒーレント光の反射光が、光学窓１２０４と、変位量測定装置１００が備える光学装置１２０とを介して、変位量測定装置１００が備える光位置検出手段１３０に干渉像として入射されるようになっている。

これにより、変位量測定装置１００が備える情報処理部１５０は、被測定物１０の微小変位量を高速且つ確実に検出することができ、すなわち、被測定物１０の振戦を高精度に測定することができる。変位量測定装置１００によって測定された振戦データは周波数解析等を施すことにより、人の状態理解や医療データとして利用可能となる。

なお、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、非接触入力装置１１００および振戦測定装置１２００への適用に限らず、被測定物１０の変位量を測定するその他の装置にも適用可能である。

例えば、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、変位量測定装置１００と、変位量測定装置１００が備える被測定物変位量推定手段１５４によって推定された被測定物１０の変位量を外部被制御装置２０に伝送する伝送手段１５６とを備える、入力装置（例えば、マウス）に適用可能である。

これにより、入力装置の小型化、および、入力装置による被測定物１０の微小変位量の高精度な検出を実現することができ、例えば、小型且つ携帯可能な入力装置を実現することができる。

また例えば、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、表示手段１５５が、被測定物１０の変位量の時間変動を視覚化して表示する、振動モニタリング装置に適用可能である。

これにより、振動モニタリング装置の小型化、および、振動モニタリング装置による被測定物１０の微小変位量の高精度な検出を実現することができ、例えば、小型且つ携帯可能な（またはウェアラブル実装可能な）振動モニタリング装置を実現することができる。

（第３実施例）
図１６は、一実施形態に係る変位量測定装置１００の第３実施例である入力装置１７００の概略図である。

図１６に示すように、入力装置１７００は、筐体１７０１の内部に、光源１１０、光学装置１２０、光位置検出手段１３０、および通信部１７０２を備える。

また、図１６に示すように、入力装置１７００は、筐体１７０１の外部に、処理部１７０３と、表示部１７０４とを備える。

なお、筐体１７０１は、コヒーレント光が外部に漏れださないように、被測定物１０の周囲を覆うカバー１７０１Ａを有する。

通信部１７０２は、無線通信によって、光位置検出手段１３０から出力されるイベントデータ群を、処理部１７０３へ送信する。

処理部１７０３は、図１の情報処理部１５０に相当するものであり、通信部１７０２から送信されたイベントデータ群に基づいて、被測定物１０の変位量を推定する。

表示部１７０４は、処理部１７０３によって推定された被測定物１０の変位量を表示する。

入力装置１７００は、変位量測定装置１００によって、被測定物１０の一例である指先の動作(ジェスチャー)を、高精度に測定することができる。入力装置１７００は、将来的には、指先の微細な震えから個人を推定する指紋認証等の用途に用いることができる。

入力装置１７００は、一実施形態に係る変位量測定装置１００を用いたことにより、筐体１７０１の小型化、および、被測定物１０の微小変位量の高精度な検出を実現することができる。

（変位量測定装置１００の機能配置例）
図１７は、一実施形態に係る変位量測定装置１００の機能配置例を示す図である。

一実施形態に係る変位量測定装置１００は、図１７（ａ）に示すように、本体１０１に、機能Ａおよび機能Ｂに加えて、機能Ｃ（演算器）と機能Ｄ（表示部）とを備えてもよい。

また、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、図１７（ｂ）に示すように、本体１０１に、機能Ａおよび機能Ｂに加えて、機能Ｃ（演算器）と機能Ｅ（通信機）とを備え、本体１０１の外部に、表示装置１０２を備えてもよい。

また、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、図１７（ｃ）に示すように、本体１０１に、機能Ａおよび機能Ｂに加えて、機能Ｅ（通信機）と機能Ｄ（表示部）とを備え、本体１０１の外部に、演算器１０３を備えてもよい。

また、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、図１７（ｄ）に示すように、本体１０１に、機能Ａおよび機能Ｂに加えて、機能Ｅ（通信機）を備え、本体１０１の外部に、演算器１０３および表示装置１０２を備えてもよい。

要するに、一実施形態に係る変位量測定装置１００は、一部の機能が、本体１０１の外部に設けられ、本体１０１との間でデータの送受信を行うように構成されてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

１０ 被測定物
１０Ａ 照射領域
１０Ｂ 内部散乱領域
２０ 外部被制御装置
３０ 照明光
１００ 変位量測定装置
１０１ 本体
１０２ 表示装置
１０３ 演算器
１１０ 光源
１２０，１２０－１，１２０－２，１２０－３，１２０－４ 光学装置
１２１ 第１の軸外し反射手段
１２１Ａ 第１の凹曲面
１２１Ｂ 貫通孔
１２２ 第２の軸外し反射手段
１２２Ａ 第２の凹曲面
１２２Ｂ 貫通孔
１２３ 第１の集光手段
１２４ 第２の集光手段
１２５ 微小開口部
１２６ 光分岐素子
１２７ 反射手段
１２８ 偏光分岐素子
１２９ 波長板
１３０ 光位置検出手段
１５０ 情報処理部
１５１ イベントデータ群取得手段
１５２ データ記憶手段
１５３ 干渉像変位量計量手段
１５４ 被測定物変位量推定手段
１５５ 表示手段
１５６ 伝送手段
２００Ａ，２００Ｂ スペックル像
２１０ イベントデータ
２１０Ａ 増加成分
２１０Ｂ 減少成分
３１０，３２０ 画像
４００Ａ，４００Ｂ フレーム画像
４１０ 増加成分
７００Ａ，７００Ｂ スペックル像
１１００ 非接触入力装置
１１０１ 筐体
１１０３ 結像プレート
１１０４ 光学窓
１２００ 振戦測定装置（生体微動測定装置）
１２０１ 筐体
１２０４ 光学窓
１２０５ 支持台
１２０６ 表示デバイス
１７００ 入力装置
１７０１ 筐体
１７０２ 通信部
１７０３ 処理部
１７０４ 表示部
１７０１Ａ カバー
ＦＰ 焦点

Zhou Ge,Yizhao Gao,Hayden K.-h. So,Edmund Y. Lam,"Event-based laser speckle correlation for micro motion estimation",Optics Letters 46 （2021） 3885-3888

Claims (9)

1. 光源から発せられたコヒーレント光の被測定物による反射光を反射する第１の凹曲面を有する第１の軸外し反射手段と、
   前記第１の軸外し反射手段と対向配置され、前記第１の凹曲面によって反射された前記反射光を反射する第２の凹曲面を有する第２の軸外し反射手段と、
   前記第１の軸外し反射手段と前記第２の軸外し反射手段との間において、互いに対向配置された一対の集光手段と、
   前記一対の集光手段の間における前記反射光の焦点に設けられ、前記反射光における空間領域の一部を抽出する微小開口部と
   を備えることを特徴とする光学装置。
2. 前記光源と、
   請求項１に記載の光学装置と、
   前記第２の凹曲面によって反射された前記反射光から形成される干渉像の瞬時強度変化を検知する光位置検出手段と、
   前記光位置検出手段によって検知された前記瞬時強度変化に基づいて前記被測定物の変位量を推定する変位量推定手段と、
   前記変位量推定手段によって推定された前記変位量を表示する表示手段と
   を備えることを特徴とする変位量測定装置。
3. 前記光位置検出手段としてイベントベースビジョンセンサを用いた
   ことを特徴とする請求項２に記載の変位量測定装置。
4. 前記被測定物と前記第１の凹曲面との間に配置され、前記光源から発せられた前記コヒーレント光の一部を前記被測定物に向けて反射し、前記被測定物による前記コヒーレント光の前記反射光の一部を前記第１の凹曲面に向けて透過する光分岐素子を備える
   ことを特徴とする請求項２に記載の変位量測定装置。
5. 前記光分岐素子と前記被測定物との間に配置された波長板を備え、
   前記光源は、前記コヒーレント光として偏光を発し、
   前記光分岐素子として偏光ビームスプリッタを用いた
   ことを特徴とする請求項４に記載の変位量測定装置。
6. 前記第１の軸外し反射手段は、
   前記第１の軸外し反射手段と前記第２の軸外し反射手段との間の光軸と直交する方向に貫通して設けられ、前記光源から発せられた前記コヒーレント光を通過させて、当該コヒーレント光を前記被測定物に照射させる貫通孔を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の変位量測定装置。
7. 前記第２の軸外し反射手段は、
   前記第１の軸外し反射手段と前記第２の軸外し反射手段との間の光軸と一致する方向に貫通して設けられ、前記光源から発せられた前記コヒーレント光を通過させて、当該コヒーレント光を前記第１の軸外し反射手段の前記第１の凹曲面に反射させることにより、当該コヒーレント光を前記被測定物に照射させる貫通孔を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の変位量測定装置。
8. 請求項２から７のいずれか一項に記載の変位量測定装置と、
   前記変位量推定手段によって推定された前記変位量を外部被制御装置に伝送する伝送手段と
   を備えることを特徴とする入力装置。
9. 請求項２から７のいずれか一項に記載の変位量測定装置を備え、
   前記表示手段は、前記被測定物の変位量の時間変動を視覚化して表示する
   ことを特徴とする振動モニタリング装置。

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