JP2587753B2

JP2587753B2 - 光学的変位量測定装置

Info

Publication number: JP2587753B2
Application number: JP16422292A
Authority: JP
Inventors: 祐二小林; 直久向坂
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1997-03-05
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JPH05333031A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体の変位量を光学的
に測定するための光学的変位量測定装置に係わる。ここ
で、物体の変位量とは、物体の移動量や変形量等をい
う。

【０００２】

【従来の技術】物体の変位量を光学的に測定する手段の
一つとして、スペックル法がある。スペックル法では、
物体にレーザ光等の可干渉な光を照射し、該照射光が該
物体の粗面等で拡散反射して形成する斑点状の模様（以
下、「スペックルパターン」という）を利用する。特開
昭５９−２１２７７３号公報に、スペックル法を採用し
た光学的速度検出装置の開示がある。この装置では、移
動する被測定物体に、ある時間間隔をおいて二回、可干
渉な光を照射する。該二回の照射により得られるスペッ
クルパターンを、それぞれ、複数の受光素子に受光さ
せ、光電変換する。各受光素子で採取したサンプル値を
互いにシフトさせて、その相関関係を演算する。かかる
演算から、スペックルパターンの移動量を求め、もっ
て、被測定物体の移動量及び移動速度を求めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように相関演算に
より移動量・移動速度を求める装置においては、サンプ
ル値の採取や相関演算に時間がかかり、実時間測定性の
点において十分でない。本発明は上記問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、被測定対象の変位状態
を短時間で測定でき実時間測定性に優れ、かつ、高精度
で、ダイナミックレンジが広い光学的変位量測定装置を
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光学的変位量測定装置は、被測定対象の像
を適当な時間間隔をおいた二の測定時刻に入力し、各測
定時刻における該像を二重記録するための第一の記録手
段と、該第一の記録手段にコヒーレント光を照射して該
二重記録像を読みだすための第一のコヒーレント光投光
手段と、該読み出した二重記録像をフーリエ変換して第
一のフーリエ変換像を形成するための第一のフーリエ変
換手段と、該第一のフーリエ変換像を記録するための第
二の記録手段と、該第二の記録手段にコヒーレント光を
照射して該第一のフーリエ変換像を読みだすための第二
のコヒーレント光投光手段であって、該コヒーレント光
の形状を変化させるためのコヒーレント光変形手段を具
備したものと、該読み出した第一のフーリエ変換像をフ
ーリエ変換して第二のフーリエ変換像を形成するための
第二のフーリエ変換手段と、該第二のフーリエ変換像の
状態を検出するための光検出手段と、から構成される。
ここで、該光検出手段が、該第二のフーリエ変換像の位
置を検出するための光重心位置検出手段であることが好
ましい。また、該コヒーレント光変形手段は、該形成さ
れた第一または第二のフーリエ変換像の状態に基づい
て、該コヒーレント光の形状を変化させることが好まし
い。より好ましくは、該コヒーレント光変形手段は、該
光重心位置検出手段の検出結果に基づいて、前記コヒー
レント光の形状を変化させる。該光学的変位量測定装置
は、さらに、該光重心位置検出手段の検出結果に基づ
き、該二の測定時刻の間における被測定対象の該光学的
変位量測定装置に対する相対的変位量を演算するための
演算手段を備えていることが好ましい。また、該第一の
記録手段は、コヒーレント光を該被測定対象へ照射する
ための光照射手段を備え、この照射コヒーレント光によ
り該二の測定時刻において形成されるスペックルパター
ンを二重記録することが好ましい。該第一及び第二の記
録手段は、強誘電性液晶空間光変調素子であることが好
ましい。

【０００５】

【作用】上記構成を有する本発明の光学的変位量測定装
置においては、該第一の記録手段が、該光学的変位量測
定装置に対して相対的に変位する被測定対象の像を適当
な時間間隔をおいた二の測定時刻に入力し、各時刻にお
ける該像を二重記録する。該第一のコヒーレント光投光
手段が、該第一の記録手段にコヒーレント光を照射し
て、該第一の記録手段に記録された該二重記録像を読み
出す。該読みだした二重記録像を、該第一のフーリエ変
換手段がフーリエ変換し、第一のフーリエ変換像を形成
する。該第二の記録手段が、該第一のフーリエ変換像を
記録する。該第二のコヒーレント光投光手段は、該コヒ
ーレント光変形手段がコヒーレント光の形状を変化させ
た後、このコヒーレント光を該第二の記録手段に照射し
て、該第二の記録手段に記録された該第一のフーリエ変
換像を読み出す。該読みだした第一のフーリエ変換像
を、該第二のフーリエ変換手段がフーリエ変換し、第二
のフーリエ変換像を形成する。該光検出手段が、該第二
のフーリエ変換像の状態を検出する。ここで、該光検出
手段が光重心位置検出手段である場合には、該光重心位
置検出手段は、該第二のフーリエ変換像の位置を検出す
る。ここで、該第二のフーリエ変換像の位置は、該二の
測定時刻の間における、被測定対象の該第一の記録手段
に対する相対的変位量（すなわち、該光学的変位量測定
装置に対する相対的変位量）と一定の関係を有してい
る。したがって、該光重心位置検出手段は、その検出結
果として、該相対的変位量を示す情報を出力することに
なる。該コヒーレント光変形手段は、該形成された第一
または第二のフーリエ変換像の状態に基づいて、該コヒ
ーレント光の形状を変化させることが好ましい。より好
ましくは、該コヒーレント光変形手段は、該光重心位置
検出手段の検出結果に基づいて、前記コヒーレント光の
形状を変化させる。該光学的変位量測定装置が前記演算
手段を備えている場合には、該演算手段は、該光重心位
置検出手段の検出結果に基づき、該二の測定時刻の間に
おける被測定対象の光学的変位量測定装置に対する相対
的変位量を演算する。なお、該第一の記録手段がコヒー
レント光を照射するための光照射手段を備えている場合
には、該被測定対象の像として、スペックルパターンが
得られる。

【０００６】図１は、本実施例に係る光学的移動速度測
定装置（以下、「測定装置」という）１の概略構成を示
す光学系統平面図である。該測定装置１は、光源として
のＨｅ−Ｎｅレーザ装置２と；該Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置
２からのレーザ光を、所定時間間隔をおいて二度被測定
物体３０に照射して、二のスペックルパターンを形成す
るためのスペックルパターン形成部１Ａと；該形成した
二のスペックルパターンを二重記録するための第一の強
誘電性液晶空間光変調素子（以下、「第一のＦＬＣ−Ｓ
ＬＭ」という）７と；該Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置２からの
レーザ光を、スペックルパターンが二重記録された該第
一のＦＬＣ−ＳＬＭ７で位相変調し、さらに空間的にフ
ーリエ変換することにより、ヤングの干渉縞を含む回折
像を形成するための干渉縞形成部１Ｂと；該形成した回
折像を記録するための第二の強誘電性液晶空間光変調素
子（以下、「第二のＦＬＣ−ＳＬＭ」という）１３と；
該Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置２からのレーザ光を、ヤングの
干渉縞を含む該回折像が記録された該第二のＦＬＣ−Ｓ
ＬＭ１３で位相変調し、さらに空間的にフーリエ変換す
ることにより、複数の回折光光点を形成させるための回
折光光点形成部１Ｃと；該形成した回折光光点のうちの
＋１次回折光の位置を測定し、被測定物体３０の該所定
時間間隔における移動量ひいては移動速度を演算するた
めの測定・演算部１Ｄとを備えている。つまり、測定装
置１では、スペックルパターン形成部１Ａで得た互いに
同一のパターンを有する二のスペックルパターンに対
し、ＦＬＣ−ＳＬＭ７、干渉縞形成部１Ｂ、ＦＬＣ−Ｓ
ＬＭ１３、及び、回折光光点形成部１Ｃにより、ジョイ
ント変換相関処理と同様な処理を行って、該スペックル
パターンの自己相関信号光を形成する。測定・演算部１
Ｄにより、該自己相関信号光の位置を測定し、その測定
結果に基づいて、該二のスペックルパターン間の距離、
ひいては、被測定物体の移動速度を演算するのである。

【０００７】以下、かかる測定装置１の構成について、
詳細に説明する。

【０００８】直方体状の被測定物体３０が、ベルトコン
ベア状の搬送装置３１により、図１の矢印Ｖの方向（図
の紙面に沿う方向）に延びる搬送経路上を搬送移動され
ている。なお、該直方体状の被測定物体３０は、図の紙
面に対し垂直な方向に延びる平面状粗面３０Ａを有して
いる。Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置２は、直線偏光状態で、か
つ、略円形のビーム形状を有する平行光を連続的に照射
している。スペックルパターン形成部１Ａでは、ハーフ
ミラー３が、Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置からのレーザ光の一
部を反射して、音響光学偏向器（以下、「ＡＯＤ」とい
う）４に導く。ＡＯＤ４は、ＡＯＤコントローラ２０の
制御のもとレーザ光を偏向する。より詳しくは、ＡＯＤ
４は、レーザ光を偏向して、これを所定時間間隔をおい
て二度、特定の一の方向に照射させる。この結果、レー
ザスポット光が、搬送装置３１の搬送経路上の一の固定
領域Ｒに、該所定時間間隔をおいて二度パルス状に照射
されることになる。（以下、該二度の照射時刻を、それ
ぞれ、「第一の照射時刻ｔ₁及び第二の照射時刻ｔ₂」と
いい、該所定時間間隔を「照射時刻間隔△ｔ（＝ｔ₂−
ｔ₁）」という。また、該照射時刻間隔△ｔにおける該
被測定物体３０の移動距離を｜Ｓ（△ｔ）｜とする。）
該二度の照射光は、それぞれ、被測定物体３０の粗面３
０Ａのうち、照射時刻ｔ₁及びｔ₂に該固定領域Ｒに達し
た領域３０Ｒ₁及び３０Ｒ₂でそれぞれ散乱反射され、二
の反射光を形成する。（以下、それぞれ、「第一及び第
二の反射光」という。）該第一及び第二の反射光は、該
領域３０Ｒ₁及び３０Ｒ₂の粗面形状に固有なスペックル
パターンを有することになる。つまり、該第一及び第二
の反射光は、互いに同一のスペックル分布が該移動方向
Ｖに全体的に該移動距離｜Ｓ（△ｔ）｜だけずれたよう
なパターン（以下、それぞれ、「第一及び第二のスペッ
クルパターン」という）を有することになる。

【０００９】結像レンズ５が、該第一及び第二のスペッ
クルパターンを、第一のＦＬＣ−ＳＬＭ７の書き込み側
光入射面７Ｓ_w上に結像する。したがって、該光入射面
７Ｓ_wに結像された第一及び第二のスペックルパターン
は、図２Ａに示すように、互いに同一のスペックル分布
が、全体的に、一のシフト方向ｘ’に、一のシフト距離
（以下、「シフト距離｜Ｍ（△ｔ）｜」という）だけず
れたようなパターンとなる。より詳しくは、第一及び第
二のスペックルパターンのうちの相対応する各明斑点部
（図のスペックル１及び２）が、該シフト方向ｘ’に、
該シフト距離｜Ｍ（△ｔ）｜だけ間隔をおいて、形成さ
れるのである。ここで、該シフト方向ｘ’は、被測定物
体の移動方向（図１の矢印Ｖ）と一定の関係にある。本
実施例の場合、結像レンズ５の光軸５Ａは図１の紙面に
そって延びているため、該シフト方向ｘ’も図１の紙面
に沿う方向に延びている。（なお、図１及び２Ａのｙ’
方向は、図１の紙面に垂直に延びる方向である。）ま
た、該シフト距離｜Ｍ（△ｔ）｜は、被測定物体移動距
離｜Ｓ（△ｔ）｜との間に、該結像レンズ５の結像倍率
ｍで決まる以下の数式１の関係を有する。

【数１】｜Ｍ（△ｔ）｜＝ｍ・｜Ｓ（△ｔ）｜

【００１０】該第一のＦＬＣ−ＳＬＭ７は、該書き込み
側光入射面７Ｓ_wに結像された該第一及び第二のスペッ
クルパターンを二重記録するべく、ＦＬＣ−ＳＬＭコン
トローラ１９により駆動される。

【００１１】一方、ハーフミラー３を透過した平行レー
ザビームは、干渉縞形成部１Ｂにおいて、第一のコリメ
ータレンズ８Ａとスペイシャルフィルター８Ｂ及び第二
のコリメータレンズ８Ｃからなるビーム径変換光学系８
により、所望のビーム径の平行レーザビームに変換され
る。該平行レーザビームの一部は、ハーフミラー９で反
射され、可変アパーチャ１０Ａとハーフミラー１０Ｂか
らなる第一の読みだし光学系１０により、該第一のＦＬ
Ｃ−ＳＬＭ７の読みだし側光入射面７Ｓ_rに導かれる。
なお、該可変アパーチャ１０Ａは、該レーザビームをさ
らに所望のビーム径に変換するためのものである。該光
入射面７Ｓ_rに照射されたレーザビームは、ＦＬＣ−Ｓ
ＬＭ７内で、ここに記録されている該第一及び第二のス
ペックルパターンによる位相変調を受けた後、該光入射
面７Ｓ_rより出射する。こうして、該二重記録されたス
ペックルパターンの読みだしが行われる。該ＦＬＣ−Ｓ
ＬＭ７から出射したレーザビームは、前記ハーフミラー
１０Ｂを透過した後、第一のフーリエ変換レンズ１２に
より空間的にフーリエ変換され、レンズ１２の像側焦点
面上に回折像Ｐを結像する。この回折像Ｐは、前記二重
記録されたスペックルパターンの強度分布のフーリエ変
換像である。ここで、該第一及び第二のスペックルパタ
ーンの強度分布を、それぞれ、ｇ₀（ｘ’，ｙ’）、及
び、ｇ₀（ｘ’−｜Ｍ（△ｔ）｜，ｙ’）とする。この
場合には、これら二のスペックルパターンからなるスペ
ックルパターンの強度分布ｇ（ｘ’，ｙ’）は、以下の
数式２で表されることになる。

【数２】ｇ（ｘ’，ｙ’）＝ｇ₀（ｘ’，ｙ’）＋ｇ₀（ｘ’−｜
Ｍ（△ｔ）｜，ｙ’）＝ｇ₀（ｘ’，ｙ’）＊｛δ
（ｘ’，ｙ’）＋δ（ｘ’−｜Ｍ（△ｔ）｜，ｙ’）なお、＊は、重畳積分を示す。したがって、該ＦＬＣ−
ＳＬＭ７に二重記録されたスペックルパターンの強度分
布のフーリエ変換像Ｐの強度分布は、以下の数式３で表
されることになる。

【数３】｜Ｆ｛ｇ（ｘ’，ｙ’）｝｜²＝２Ｇ₀（ｘ’，ｙ’）²
｛１＋cos（２π・｜Ｍ（△ｔ）｜・ｘ”／λｆ₁₂）｝ここで、λは、ＦＬＣ−ＳＬＭ７への読みだし光である
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光の波長であり、ｆ₁₂は、フーリエ変
換レンズ１２の焦点距離である。この数式３より明かな
ように、該回折像Ｐには、間隔（以下、｜Ｋ（△ｔ）｜
という）が以下の数式４であるような明暗の縞が形成さ
れる。

【数４】｜Ｋ（△ｔ）｜＝λｆ₁₂／｜Ｍ（△ｔ）｜かかる明暗の縞は、前記相対応する各スペックル１及び
２からの回折光が干渉することによって生じるヤングの
干渉縞である。なお、このヤングの干渉縞の縞の並ぶ方
向（各縞の延びる方向に対し垂直な方向）は、前記スペ
ックル分布のシフト方向ｘ’に平行となり、図１の紙面
に沿う方向ｘ”に平行となる。一方、該数式３のＧ
₀（ｘ’，ｙ’）は、前記第一のスペックルパターンの
強度分布ｇ₀（ｘ’，ｙ’）をフーリエ変換したもので
ある。したがって、数式３より明かなように、該回折像
Ｐは、ヤングの干渉縞とスペックルパターンのフーリエ
変換像との重ね合わせの像となっている。この回折像Ｐ
の形状を示したものが、図２Ｂである。この図より明か
なように、回折像Ｐは、スペックルパターン、ひいては
各スペックルの形状のフーリエ変換像にヤングの干渉縞
が重なりあったものである。なお、この図で、ｙ”方向
は、図１の紙面に垂直に延びる方向である。

【００１２】該第二のＦＬＣ−ＳＬＭ１３は、その書き
込み側光入射面１３Ｓ_wが該レンズ１２の像側焦点面上
に位置するように配置されている。したがって、該回折
像Ｐが該光入射面１３Ｓ_wに結像されることになる。該
第二のＦＬＣ−ＳＬＭ１３は、該回折像Ｐを記録するよ
うに、該ＦＬＣ−ＳＬＭコントローラ１９により駆動さ
れる。

【００１３】回折光光点形成部１Ｃには、ミラー１１Ａ
とビーム整形部１１Ｂ、及び、ハーフミラー１１Ｃから
なる第二の読みだし光学系１１が設けられている。該第
二の読みだし光学系１１は、ハーフミラー９を透過した
Ｈｅ−Ｎｅレーザビームを、ビーム整形部１１Ｂで所望
の形状に変形させた後、これを、第二のＦＬＣ−ＳＬＭ
１３の読みだし側光入射面１３Ｓ_rのうち前記回折像Ｐ
が記録されている位置に対応する位置に導く。該光入射
面１３Ｓ_rに照射されたレーザビームは、該ＦＬＣ−Ｓ
ＬＭ１３内で、ここに記録されている該回折像Ｐのヤン
グの干渉縞による位相変調を受けた後、該光入射面１３
Ｓ_rより出射する。こうして、該記録されたヤングの干
渉縞の読みだしが行われる。該第二のＦＬＣ−ＳＬＭ１
３から出射したレーザビームは、該ハーフミラー１１Ｃ
を透過し、第二のフーリエ変換レンズ１５により空間的
にフーリエ変換される。この結果、該レンズ１５の像側
焦点面１５Ｆ上には、図２Ｃに示すように、０次回折光
光点と、該第一及び第二のスペックルパターンの相関に
応じた複数の回折光光点（ｎ次回折光；ｎ＝±１，±
２，・・・）が結像される。該複数の回折光光点は、該
ヤングの干渉縞の縞の並ぶ方向に対して平行に並ぶた
め、図１の紙面に沿う方向（ｘ方向）に並ぶことにな
る。ここで、該±１次回折光は、同一のパターンを有す
る該第一及び第二のスペックルパターンに対してジョイ
ント変換相関処理と同一の処理を施した結果得られた、
該スペックルパターンの自己相関信号光である。これら
回折光光点の互いに隣あう光点間の距離（以下、「｜Ｎ
（△ｔ）｜」という）は互いに等しく、その値は、該ヤ
ングの干渉縞の縞間隔｜Ｋ（△ｔ）｜の値の逆数と比例
関係にある。比例定数は、ＦＬＣ−ＳＬＭ１３の読みだ
し側面１３Ｓ_rに照射した読みだし光（Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ光）の波長λと該フーリエ変換レンズ１５の焦点距離
ｆ₁₅で決まる。したがって、前記数式４より、該光点間
距離｜Ｎ（△ｔ）｜は、スペックルパターンのシフト距
離｜Ｍ（△ｔ）｜と以下の数式５の関係にある。

【数５】｜Ｍ（△ｔ）｜＝β｜Ｎ（△ｔ）｜ここでβは正の定数であり、その値は、読みだし光の波
長λと、該レンズ１２及び１５の焦点距離ｆ₁₂、ｆ₁₅で
定まる。したがって、該光点間距離｜Ｎ（△ｔ）｜を測
定すれば、上述の数式１及び５より、該被測定物体の移
動距離｜Ｓ（△ｔ）｜を求めることができる。

【００１４】前記フーリエ変換レンズ１５の後段には、
一次元位置検出用半導体位置検出素子（以下、「ＰＳ
Ｄ」という）１６が、その光入射面（検出可能領域）１
６Ｓが該像側焦点面１５Ｆ上に位置するように配置され
ている。ここで、該ＰＳＤ１６は、図１、３Ａ及び３Ｂ
に示すように、その検出しうる一次元方向（ｘ方向）が
図１の紙面に沿う方向に平行になるように、配置されて
いる。該光入射面１６Ｓの原点１６Ｓ_x0は、該レンズ１
５の光軸１５Ａが該像側焦点面１５Ｆと交差する中心点
１５Ｏから所定距離ｄだけｘ方向に離間するように、配
置されている。ここで、０次回折光は、該中心点１５Ｏ
に結像される。一方、＋１次回折光は、該光入射面１６
Ｓ上に図３Ａ及びＢに示すように結像される。ＰＳＤ１
６は、該１次回折光の重心位置（ピーク位置）１６Ｓ_x1
の、該原点１６Ｓ_x0からの距離Ｘを検出する。したがっ
て、以下の数式６により、前記光点間距離｜Ｎ（△ｔ）
｜を求めることができる。

【数６】｜Ｎ（△ｔ）｜＝Ｘ＋ｄつまり、該ＰＳＤの検出値Ｘに基づき、前記数式１、５
及び６を演算することにより、該被測定物体の移動距離
｜Ｓ（△ｔ）｜を求めることができる。なお、かかる数
式１、５及び６の演算は、該ＰＳＤ１６に接続された演
算・制御装置１７が行う。すなわち、演算・制御装置１
７は、ＰＳＤ１６の検出値Ｘを示す信号を受取り、その
信号に基づき、該数式１、５及び６を演算して、該被該
測定物体の移動距離｜Ｓ（△ｔ）｜を求めるのである。

【００１５】該演算・制御装置１７にはまた、該ＡＯＤ
コントローラ２０が接続されており、該照射時刻間隔値
△ｔの情報が入力される。したがって、該演算・制御装
置１７は、以下の数式７を演算することで、被測定物体
の移動速度ｖを求めることができる。

【数７】ｖ＝｜Ｓ（△ｔ）｜／（△ｔ）該演算・制御装置１７に接続された速度表示装置１８
は、求められた被測定物体の移動速度ｖの値をその表示
面に表示する。

【００１６】なお、該演算・制御装置１７は、ＡＯＤコ
ントローラ２０を介してＡＯＤ４による被測定物体への
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光の照射タイミングを調整し、かつ、
ＦＬＣ−ＳＬＭコントローラ１９を介して第一及び第二
のＦＬＣ−ＳＬＭ７、１３を駆動することにより、測定
装置１全体の動作を制御する機能をも有する。

【００１７】上記構成の測定装置１に採用されている第
一のＦＬＣ−ＳＬＭ７について、以下、詳細に説明す
る。該第一のＦＬＣ−ＳＬＭ７では、図４に示すよう
に、強誘電性液晶層（以下、「液晶層」という）７Ｆ
が、一対の配向層７Ｅと７Ｇとの間に設けられている。
該配向層７Ｅの該液晶層７Ｆと反対の側には、誘電体ミ
ラー７Ｄと、アモルファスシリコン層（以下、「α−Ｓ
ｉ層」という）７Ｃと、書き込み側透明電極（以下、
「電極」という）７Ｂと、ガラス層７Ａが設けられてい
る。また、該配向層７Ｇの該液晶層７Ｆと反対の側に
は、読み出し側透明電極（以下、「電極」という）７Ｈ
と、ガラス層７Ｉと、反射防止膜７Ｊとが設けられてい
る。該液晶層７ＦはカイラルスメクチックＣ（Ｓ_c ^*）液
晶であり、像を記録するための記録層として機能する。
該α−Ｓｉ層７Ｃは光伝導体層であり、アドレス材料と
して機能する。該ガラス層７Ａが、前記書き込み側光入
射面７Ｓ_wを、また該反射防止膜７Ｊが、読み出し側光
入射面７Ｓ_rを規定する。該一対の電極７Ｂと７Ｈとの
間には、後述するように、ＦＬＣ−ＳＬＭコントローラ
１９が、書き込み用及び消去用の駆動電圧Ｖ_w，Ｖ_eとそ
の補償電圧Ｖ_wc，Ｖ_ecをパルス状に印加する。なお、該
補償電圧Ｖ_wc，Ｖ_ecは、液晶層７Ｆの劣化を防止するた
めに印加されるものである。また、図１に示すように、
発光ダイオード（ＬＥＤ）６が書き込み側光入射面７Ｓ
_wの全面を照射するように設けられており、液晶層７Ｆ
に既に記録されている像を消去するのに用いられる。

【００１８】以上、第一のＦＬＣ−ＳＬＭ７の構成につ
いて説明したが、第二のＦＬＣ−ＳＬＭ１３も該第一の
ＦＬＣ−ＳＬＭ７と同様の構成をしており、該ＦＬＣ−
ＳＬＭコントローラ１９が、その電極１３Ｂ・１３Ｈ間
の印加電圧を制御する。また、図１に示すように、第二
のＦＬＣ−ＳＬＭ１３には、記録消去用の発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）１４が備えられている。上記ＦＬＣ−ＳＬ
Ｍ７及び１３は、書き込み速度が極めて早く実時間測定
性において極めて優れている。また、二値記録デバイス
であるため、スペックルパターンやヤングの干渉縞を記
録するのに適している。なお、ＦＬＣ−ＳＬＭの構造及
び動作の詳細は、特開平２−２８９８２７号公報に説明
されている。また、本実施例で用いているＰＳＤ１６
は、光束の重心（強度中心）の位置を直接検出できるも
のである。つまり、＋１次回折光光点のピーク位置を測
定するのに、その強度分布の走査や比較演算等を行うこ
となく、直接ピーク位置を測定することができる。した
がって、該書き込み速度の早いＦＬＣ−ＳＬＭの動作に
追随した動作を行うことができる。

【００１９】上記構成の測定装置１は、演算・制御装置
１７の制御のもと、図５Ａに示すタイミングで動作し
て、＋１次回折光光点をＰＳＤ１６の光入射面１６Ｓ上
に結像し、さらに、ＰＳＤ１６の検出結果に基づいて被
測定物体の速度ｖを演算する。かかる動作（以下、「回
折光光点形成動作Ｆ」という）について、以下説明す
る。まず、発光ダイオード６が第一のＦＬＣ−ＳＬＭ７
の該光入射面７Ｓ_wに一様な光を照射している間、ＦＬ
Ｃ−ＳＬＭコントローラ１９は、該第一のＦＬＣ−ＳＬ
Ｍ７の電極７Ｂ・７Ｈ間に、消去用補償電圧Ｖ_ecと消去
用駆動電圧Ｖ_eを、互いに等しい時間だけこの順に印加
し、前回の測定の際ＦＬＣ−ＳＬＭ７に記録された像を
消去する。なお、該補償電圧Ｖ_ecと該駆動電圧Ｖ_eは、
互いに極性が逆で、その絶対値が等しい。ＦＬＣ−ＳＬ
Ｍコントローラ１９は、次に、該電極７Ｂ・７Ｈ間に、
書き込み用補償電圧Ｖ_wcと書き込み用駆動電圧Ｖ_wを、
やはり互いに等しい時間だけこの順で加える。（なお、
該書き込み用駆動電圧Ｖ_wの極性は、該消去用駆動電圧
Ｖ_eのそれと逆である。また、該補償電圧Ｖ_wcと該駆動
電圧Ｖ_wとは、互いに極性が逆で、その絶対値が等し
い。）ＡＯＤコントローラ２０は、この書き込み駆動電
圧Ｖ_wの印加中、ＡＯＤ４を制御して、照射時刻間隔△
ｔをおいて２回レーザ光を被測定物体３０に照射させ
る。（なお、該２回のレーザ光の照射時間を、互いに等
しい時間Ｔ_wとする。）この結果、該ＦＬＣ−ＳＬＭ７
に該第一及び第二のスペックルパターンが二重記録され
る。該スペックルパターンの記録と同時に、第一の読み
だし光学系１０からのＨｅ−Ｎｅレーザ光が、ＦＬＣ−
ＳＬＭ７に照射されて、該二重記録されたスペックルパ
ターンが読み出され、ヤングの干渉縞を含む前記回折像
Ｐが形成される。ＦＬＣ−ＳＬＭコントローラ１９は、
該第一のＦＬＣ−ＳＬＭ７に該電圧Ｖ_wc・Ｖ_wを印加す
るのと同時に、該第二のＦＬＣ−ＳＬＭ１３に消去用の
補償電圧Ｖ_ecと駆動電圧Ｖ_eを加える。これと同時に、
発光ダイオード１４が該ＦＬＣ−ＳＬＭ１３に一様な光
を照射することにより、前回の測定の際記録された像を
消去する。ＦＬＣ−ＳＬＭコントローラ１９は、ＦＬＣ
−ＳＬＭ７へのスペックルパターンの書き込みの終了と
同時に、該ＦＬＣ−ＳＬＭ１３の電圧１３Ｂ・１３Ｈ間
に、書き込み補償電圧Ｖ_wcと書き込み駆動電圧Ｖ_wを順
に印加して、該ヤングの干渉縞を含む回折像ＰをＦＬＣ
−ＳＬＭ１３に記録する。この回折像Ｐの記録と同時
に、Ｈｅ−Ｎｅレーザビームが、第二の読みだし光学系
１１を経て、該ＦＬＣ−ＳＬＭ１３に照射され、該ヤン
グの干渉縞の読み出しが行われる。この結果、該第一及
び第二のスペックルパターンの相関を示す回折光光点が
形成される。該演算・制御装置１７は、ＰＳＤ１６の出
力値Ｘから、被測定物体３０の移動距離｜Ｓ（△ｔ）｜
ひいては移動速度ｖを演算し、該速度表示装置１８が、
移動速度を表示する。以上の一連の動作により、一の回
折光光点形成動作Ｆが終了する。

【００２０】なお、以上の説明においては、ＡＯＤ４
が、所定の時刻間隔△ｔをおいて２回レーザ光を被測定
物体３０に照射するようにしている。しかしながら、か
かるＡＯＤ４は設けなくても良い。この場合には、図５
Ｂに示すように、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光を、被測定物体３
０に常に照射させ続ける。ＦＬＣ−ＳＬＭコントローラ
１９が、第一のＦＬＣ−ＳＬＭ７に対し、該第一及び第
二の時刻ｔ₁及びｔ₂に（すなわち、時刻間隔△ｔをおい
て２回）、書き込み駆動電圧Ｖ_wをパルス状に印加す
る。こうして、該時刻ｔ₁及びｔ₂において得られる第一
及び第二のスペックルパターンを、ＦＬＣ−ＳＬＭ７に
二重記録するのである。なお、該照射時刻ｔ₁及びｔ₂に
おける書き込み駆動電圧Ｖ_wの印加時間Ｔ_wは、互いに等
しく、その和は、その直前に印加する書き込み補償電圧
Ｖ_wcの印加時間と等しくなるように制御すれば良い。ま
た、上記説明では、図５Ａ及び５Ｂに示すように、第一
及び第二のＦＬＣ−ＳＬＭ７、１３の読みだし側光入射
面７Ｓ_r、１３Ｓ_rには、第一及び第二の読みだし光学系
１０、１１により、常に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光を照射さ
せている。しかしながら、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光は、図５
Ａ及び５Ｂ中に点線で示すようなタイミングで照射して
も良い。すなわち、第一のＦＬＣ−ＳＬＭ７の読みだし
側光入射面７Ｓ_rには、ＦＬＣ−ＳＬＭ７への書き込み
駆動電圧Ｖ_wの印加の終了後、一定の時間だけ、Ｈｅ−
Ｎｅレーザ光を照射して、ヤングの干渉縞を形成させ
る。これと同時に、第二のＦＬＣ−ＳＬＭ１３に前記電
圧Ｖ_wc、Ｖ_wを印加して、該形成されたヤングの干渉縞
を記録する。そして、該ヤングの干渉縞の記録と同時
に、第二のＦＬＣ−ＳＬＭ１３の読みだし側光入射面１
３Ｓ_rに、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光を照射して、回折光光点
を形成させる。なお、このようにＨｅ−Ｎｅレーザ光を
選択的に光入射面７Ｓ_r、１３Ｓ_rに照射させるために
は、例えば、図１に点線で示すように、前記ビーム径変
換光学径８の前段に、例えばＡＯＤからなる光シャッタ
２１を設ければ良い。該ＡＯＤ２１は、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザビームを偏向し、図５Ａ及び５Ｂに点線で示した時間
だけ、これを、前記第一及び第二の読みだし光学系１
０、１１に入射させることができる。

【００２１】次に、第二の読みだし光学系１１に設けら
れているビーム整形部１１Ｂについて、詳細に説明す
る。

【００２２】まず、本発明において該ビーム整形部１１
Ｂを設けた理由について、以下、説明する。ＦＬＣ−Ｓ
ＬＭ７に第一及び第二の各スペックルパターンを記録す
るためには、既述のように、第一及び第二の時刻ｔ₁，
ｔ₂のそれぞれにおいて、照射時間Ｔ_wの間被測定物体に
レーザ光を照射するか（図５Ａ）、または、印加時間Ｔ
_wの間ＦＬＣ−ＳＬＭ７に駆動電圧Ｖ_wを印加する（図５
Ｂ）。（なお、以下、該照射時間Ｔ_w及び印加時間Ｔ
_wを、「記録時間Ｔ_w」という。）しかして、該記録時間
Ｔ_w中も、被測定物体３０は、移動速度ｖで移動し続け
ている。したがって、ＦＬＣ−ＳＬＭ７に記録されるの
は、実際には、図２Ａに示したような略円形状のスペッ
クルからなるスペックルパターンではなく、図６に示す
ようなスペックルパターンとなる。すなわち、実際に
は、略円形状のスペックルが、前記シフト方向ｘ’に、
ι＝ｍ・ｖ・Ｔ_wで示される長さだけ移動した軌跡が、
スペックルとして記録されるのである。（ここで、ｍ
は、結像レンズ５の結像倍率である。）したがって、Ｆ
ＬＣ−ＳＬＭ７に記録される各スペックルの長さιは、
被測定物体３０の移動速度ｖに応じた長さになる。

【００２３】以下、図７を参照して、ＦＬＣ−ＳＬＭ７
に記録されるスペックルの形状と、ＦＬＣ−ＳＬＭ１３
に記録される回折像Ｐの形状との関係について、さらに
具体的に説明する。まず、図７に示すように、被測定物
体３０の移動速度ｖ_a、ｖ_bが、例えば、ｖ_a＜ｖ_bの関係
にある場合には、各速度ｖ_a、ｖ_bに対して得られるスペ
ックルの長さι_a、ι_bは、ι_a＜ι_bの関係になる。とこ
ろで、スペックルパターンが、このようにｘ’方向に長
さιだけ延びるような形状のスペックルからなる場合に
は、このスペックルパターンの強度分布ｇ₀（ｘ’，
ｙ’）のフーリエ変換像の強度分布Ｇ₀（ｘ’、ｙ’）
は、（λ・ｆ₁₂）／（２ｒ・ι）に比例する幅Ｄをもっ
てｘ’方向に分布することになる。（ここで、２ｒは、
略円形状のスペックルの直径である。）したがって、ス
ペックルの長さιが長い程、（すなわち、被測定物体３
０の移動速度ｖが大きいほど）、該フーリエ変換像Ｇ₀
（ｘ’，ｙ’）のｘ’方向の幅Ｄは、小さくなるのであ
る。具体的には、図７に示すように、長さι_a、ι_b（ι
_a＜ι_b）を有するスペックルからなるスペックルパター
ンの強度分布ｇ_0a（ｘ’，ｙ’）及びｇ_0b（ｘ’，
ｙ’）に対するフーリエ変換像の強度分布Ｇ_0a（ｘ’，
ｙ’）及びＧ_0b（ｘ’，ｙ’）は、そのｘ’方向の幅Ｄ
_aとＤ_bが、Ｄ_a＞Ｄ_bの関係になる。つまり、該フーリエ
変換像Ｇ_0a、Ｇ_0bの形状は、ｖ_bの場合の方がｖ_aの場合
より、ｘ’方向の幅Ｄが短い細長い略楕円形状となるの
である。

【００２４】一方、前記回折像Ｐは、既述のように、該
スペックルパターンのフーリエ変換像Ｇ₀（ｘ’、
ｙ’）に、ヤングの干渉縞が重なりあったものである。
したがって、被測定物体の速度ｖ_a、ｖ_bに対しては、図
に示すような回折像Ｐ_a、Ｐ_bが得られ、ＦＬＣ−ＳＬＭ
１３に記録されることになる。しかして、Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザ装置２から出射されるレーザビームのスポット形状
は、略円形状である。したがって、被測定物体３０の移
動速度ｖが小さく（ｖ_aの場合）、ＦＬＣ−ＳＬＭ１３
に記録された回折像Ｐの形状が略円形状である場合に
は、ＦＬＣ−ＳＬＭ１３に入射したレーザビームは、そ
のほとんどの部分が、該回折像Ｐ中のヤングの干渉縞に
よる変調を受けて、フーリエ変換レンズ１５の作用によ
り、±１、２・・次回折光を形成する。しかしながら、
被測定物体３０の移動速度ｖが大きく（ｖ_bの場合）、
回折像Ｐの形状が細長い略楕円形状になった場合には、
ＦＬＣ−ＳＬＭ１３に入射したレーザビームのうちその
左右の縁部分は、ヤングの干渉縞による変調を受けるこ
とができない。このため該レーザビームの左右の縁部分
は、フーリエ変換レンズ１５を経て、０次回折光を形成
することになる。しかして、該０次回折光は、ＰＳＤ１
６の入射面１６Ｓに迷光として入射し、ＰＳＤ１６の検
出ノイズとなる可能性が高い。したがって、移動速度ｖ
が大きく、回折像Ｐの形状が細長く延びた形状となる場
合には、ＰＳＤ１６のＳ／Ｎ比が低下し、測定装置１
は、高精度の測定を実行することができなくなってしま
うおそれがある。また、このように回折像Ｐの形状が細
長い略楕円形状である場合、ヤングの干渉縞により変調
を受けられるのは、レーザビームのうちの中心に位置す
る一部分にすぎない。したがって、この場合には、ヤン
グの干渉縞による変調を受ける光量が減少してしまう。
このため、＋１次回折光の光強度が低くなり、この点か
らも、ＰＳＤ１６のＳ／Ｎ比が低下してしまう。

【００２５】以上の点に鑑み、本発明では、ビーム整形
部１１Ｂを設け、ＦＬＣ−ＳＬＭ１３に照射するＨｅ−
Ｎｅレーザビームのビーム形状を、被測定物体の移動速
度ｖにあわせて変形することとしたのである。具体的に
は、該ビーム整形部１１Ｂは、被測定物体３０の移動速
度ｖが大きくなる程、Ｈｅ−Ｎｅレーザビームのｘ”方
向（図１の紙面に沿う方向）の幅ｄが小さい楕円状にな
るように、該ビーム形状を変形させる。かかるビーム整
形を行うことにより、レーザビームのうち、ヤングの干
渉縞による変調を受けることができない光量を小さくし
て、０次回折光の光強度を低減化すると共に、レーザビ
ームのうち、ヤングの干渉縞による変調を受ける光量を
大きくして、＋１次回折光の光強度を向上させることが
できる。したがって、ＰＳＤ１６のＳ／Ｎ比を向上さ
せ、高精度の検出を行わせることができる。

【００２６】該ビーム整形部１１Ｂの構成の詳細につい
て、以下、図１及び８Ａ乃至８Ｃを参照して、説明す
る。該ビーム整形部１１Ｂは、第二の読みだし光学系１
１のミラー１１Ａより、入射光軸１１Ｒ₀に沿って入射
した略円形状のＨｅ−Ｎｅレーザビームを整形し、出射
光軸１１Ｒ₁に沿って出射させるものである。なお、ミ
ラー１１Ｃは、ここに該出射光軸１１Ｒ₁に沿って入射
したＨｅ−Ｎｅレーザビームを、ＦＬＣーＳＬＭ１３内
の、前記回折像Ｐが記録されている位置に適切に照射す
るような位置に配置されている。ビーム整形部１１Ｂに
入射するＨｅ−Ｎｅレーザビームの形状は、図８Ｂに示
すような略円形状である。ここで、該略円形状のレーザ
ビームの、図１及び８Ａの紙面に垂直な方向（以下、
「ｙ”方向」という）における径と、図の紙面に沿う方
向（以下、「ｘ”方向」という）における径とを、共に
ｄ₀とおく。該ビーム整形部１１Ｂは、該Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザビームのｙ”方向における径をｄ₀に維持したま
ま、そのｘ”方向における径ｄ₀を所望の倍率で縮小さ
せ、ＦＬＣ−ＳＬＭ１３に記録されている回折像Ｐの幅
Ｄとほぼ等しい径ｄ₁にする。すなわち、図８Ｃに示す
ように、該ビーム整形部１１Ｂから出射するビームは、
ｙ”方向における径がｄ₀で、ｘ”方向における径が、
図７に示した回折像Ｐの幅Ｄ（Ｄ_aやＤ_b）とほぼ等しい
値ｄ₁であるような略楕円形状となるのである。

【００２７】ビーム整形部１１Ｂは、図８Ａに示すよう
に、第一の回転ステージ１１４上に設けられた第一のプ
リズム１１０と、第一の並進ステージ１１６上に設けら
れた第二の回転ステージ１１５と、該回転ステージ１１
５上に設けられた第二のプリズム１１１と、第二の並進
ステージ１１７と、該第二の並進ステージ１１７上に設
けられたミラー１１２と、固定ミラー１１３とからな
る。該第一及び第二のプリズム１１０、１１１は、互い
に同一の直角三角柱形状のプリズムである。入射光軸１
１Ｒ₀に沿って進んできたレーザビームは、該第一のプ
リズム１１０の第一の側面１１０Ｓ₁の中心軸１１０Ｉ
上の一点に入射して、その第二の側面１１０Ｓ₂から出
射する。該第一のプリズム１１０から出射したレーザビ
ームは、第二のプリズム１１１の第一の側面１１１Ｓ₁
の中心軸１１１Ｉ上の一点に入射して、第二の側面１１
１Ｓ₂から出射する。該第二のプリズム１１１から出射
したレーザビームは、ミラー１１２及び１１３で反射さ
れて、該出射軸１１Ｒ₁に沿ってミラー１１Ｃに向かう
ことになる。ここで、第一の回転ステージ１１４は、入
射光軸１１Ｒ₀に対する第一のプリズムの角度位置（す
なわち、入射光軸１１Ｒ₀と第一の側面１１０Ｓ₁とのな
す角度）を所望の値に調整すべく、該プリズム１１０を
該中心軸１１０Ｉのまわりに回転させる。第一のプリズ
ム１１０は、入射したレーザビームのｘ”方向の径ｄ₀
を、その角度位置に応じた倍率で縮小する。該第二の回
転ステージ１１５は、第一のプリズムから出射したレー
ザビームの光軸に対する第二のプリズムの角度位置（す
なわち、第一のプリズムからの出射光軸と第一の側面１
１１Ｓ₁とのなす角度）を調整すべく、プリズム１１１
を該中心軸１１１Ｉのまわりに回転して、該第二のプリ
ズムから出射するレーザビームの光軸１１Ｒ₂が、該入
射光軸１１Ｒ₀と平行になるようにする。該第二のプリ
ズム１１１は、レーザビームを、該入射光軸１１Ｒ₀に
対して平行な光軸１１Ｒ₂に沿って出射させる。該第二
のプリズムはまた、第一のプリズム１１０から出射した
レーザビームのｘ”方向の径を、その角度位置に応じた
倍率で更に縮小することにより、回折像Ｐの幅Ｄとほぼ
等しい値ｄ₁にする。該第一の並進ステージ１１６は、
第二のプリズム１１１を、第一のプリズム１１０の角度
位置に応じた位置に並進移動させる。すなわち、該第一
の並進ステージ１１６は、第一のプリズム１１０から出
射したレーザビームを、第一のプリズムの角度位置によ
らず、常に、第一の側面１１１Ｓ₁上の該中心軸１１１
Ｉ上に入射させるためのものである。第二の並進ステー
ジ１１７は、第一及び第二のプリズムの角度位置に応じ
てミラー１１２を並進移動させることにより、第二のプ
リズムからの出射光軸１１Ｒ₂が、常に、該ミラー１１
２に達するようにする。なお、ミラー１１２及び１１３
は、共に、レーザビームが４５度の入射角度で入射する
ような角度位置に配置されており、ビーム径ｄ₁を何等
変化させることはない。

【００２８】以下、第一及び第二のプリズム１１０、１
１１、及び、ミラー１１２の位置関係について、図９を
参照して、更に詳しく説明する。

【００２９】まず、入射光軸１１Ｒ₀に対して垂直に延
びる平面ｐ₁を考える。また、第一のプリズム１１０の
角度位置として、該平面ｐ₁に対する第一の側面１１０
Ｓ₁の角度θ₁を考える。なお、該角度θ₁は、時計回り
の方向を正とする。いま、第一のプリズム１１０の基準
状態位置として、図９に実線で示すように、θ₁＝θ₁ ⁰
＝０を考える。すなわち、レーザビームが側面１１０Ｓ
₁に垂直に入射するような場合を、基準状態位置とす
る。かかる基準状態位置においては、第一のプリズム１
１０は、入射したビームのｘ”方向における径ｄ₀を、
所定の倍率Ｍ⁰で変化させる。ここで、該倍率Ｍ⁰の値
は、スネルの法則に基づき、一義的に定まる。なお、レ
ーザビームは、該側面１１０Ｓ₁上の中心軸１１０Ｉ上
に入射しているとする。

【００３０】第二のプリズム１１１が、かかる基準状態
位置にある該第一のプリズム１１０から出射したレーザ
ビームを、入射光軸１１Ｒ₀と平行な光軸１１Ｒ₂に沿っ
て出射させるためには、第二のプリズム１１１は、図９
のやはり実線で示すような角度位置になければならな
い。換言すれば、第一のプリズムから出射したレーザビ
ームが、第二のプリズム１１１の第一の側面１１１Ｓ₁
に対し、やはり垂直に入射するようにしなければならな
い。したがって、図に示すように、入射光軸１１Ｒ₀の
延長線に対し垂直に延びる平面ｐ₂を考えた場合、側面
１１１Ｓ₁は、該平面ｐ₂から特定の角度θ₂ ⁰だけ時計回
りの方向に傾いた位置にある必要がある。ここで、該角
度θ₂ ⁰の値も、スネルの法則に基づき、一義的に定ま
る。そこで、側面１１１Ｓ₁が、平面ｐ₂から該特定の角
度θ₂ ⁰だけ時計回りの方向に傾いた位置にあるような状
態を、第二のプリズムの基準状態位置とする。この場
合、第二のプリズムには、レーザビームが、第一のプリ
ズムに対するのと同一の入射角度で入射することになる
ため、該第二のプリズムは、レーザビームのｘ”方向に
おける径を、第一のプリズムと同一の倍率Ｍ⁰で変化さ
せることになる。したがって、第二のプリズムから出射
したレーザビームのｘ”方向における径ｄ₁（この場
合、ｄ₁ ⁰）は、数式ｄ₁ ⁰＝（Ｍ⁰）²・ｄ₀で与えられる
ことになる。なお、ここで、レーザビームは、側面１１
１Ｓ₁の中心軸上１１１Ｉに入射している。また、第二
のプリズム１１１からの出射光軸１１Ｒ₂（この場合、
１１Ｒ₂ ⁰）は、図９の実線で示される位置になるため、
ミラー１１２は、図に実線で示す位置にある必要があ
る。そこで、かかる位置を、ミラー１１２の基準状態位
置とする。

【００３１】次に、第一のプリズム１１０を、該基準状
態位置から、図中一点鎖線で示すように、該中心軸１１
０Ｉを中心として、時計回り方向にθ₁だけ回転させた
場合を考える。この場合、第一のプリズム１１０は、ビ
ーム径ｄ₀を、該角度θ₁に対応した倍率Ｍだけ変化させ
る。該倍率Ｍは、該角度値θ₁から、スネルの法則に基
づき、一義的に定まる。この場合、第一のプリズム１１
０から出射した光軸は、図中一点鎖線で示すように、第
二のプリズム１１１の側面１１１Ｓ₁上の、該中心軸１
１１Ｉとは異なる軸１１１Ｉ’上に入射してしまう。し
たがって、該光軸を前記中心軸１１１Ｉ上に入射させる
ためには、第二のプリズム１１１を、図９の矢印Ｅの方
向に、△ｅだけ移動させなければならない。なお、値△
ｅも、角度値θ₁から、スネルの法則に基づき、一義的
に定まる。また、この場合、第二のプリズムからの出射
光軸１１Ｒ₂を入射光軸１１Ｒ₀に平行にさせるために
は、第二のプリズム１１１を、その基準状態位置から、
図中一点鎖線で示すように、該角度θ₁と等しい角度で
ある△ｒだけ反時計回りの方向に回転させる必要があ
る。この場合、第二のプリズムには、レーザビームが、
第一のプリズムに対するのと同一の入射角度で入射する
ことになる。したがって、該第二のプリズムは、レーザ
ビームのｘ”方向における径を、第一のプリズムと同一
の倍率Ｍだけ変化させることになる。したがって、第二
のプリズムからの出射ビームのｘ”方向における径ｄ₁
は、ｄ₁＝（Ｍ）²・ｄ₀で与えられることになる。ま
た、図中一点鎖線で示すように、第二のプリズム１１１
からの出射光軸１１Ｒ₂は、前記基準状態位置における
出射光軸１１Ｒ₂ ⁰から△ｈだけずれている。したがっ
て、ミラー１１２も、図９中一点鎖線で示すように、矢
印Ｈの方向に△ｈだけ移動させなければならない。な
お、値△ｈも、前記角度値θ₁から、スネルの法則に基
づき、一義的に定まる。

【００３２】以上より明かなように、第一のプリズムの
角度θ₁に基づき、第二のプリズムを並進移動させなけ
らばならない量△ｅ、第二のプリズムを回転させなけれ
ばならない角度量△ｒ（＝θ₁）、ミラー１１２を並進
移動させなけらばならない量△ｈ、及び、ビームの変形
倍率（ｄ₁／ｄ₀）が一義的に定まるのである。したがっ
て、所望のビーム変形倍率（ｄ₁／ｄ₀）を得たい場合に
は、第一のプリズムを、対応する角度位置θ₁に設定し
た後、第二のプリズムを、その基準状態位置から対応す
る△ｅだけ並進移動し、かつ、対応する回転角度量△ｒ
（＝θ₁）で回転し、さらに、ミラー１１２をその基準
状態位置から△ｈだけ並進移動させれば、該所望のビー
ム変形倍率を得ることができる。

【００３３】ここで、第一及び第二のプリズム１１０、
１１１の具体例として、図１０Ａのような形状と配置の
ものを考える。すなわち、プリズム材質をＳｉＯ₂（屈
折率ｎ＝１．５４７）とし、プリズム底面の直角三角形
の一の頂角をθ_t＝３４．４６３度、斜辺の長さを４０
［ｍｍ］とする。第一及び第二のプリズムの、入射光軸
１１Ｒ₀に平行な方向における距離を３０［ｍｍ］とす
る。この場合には、基準状態位置における第二のプリズ
ムの角度位置は、θ₂ ⁰＝２１．０７３度となる。また、
この場合のビーム径変換倍率は、（ｄ₁／ｄ₀）＝０．４
７である。かかる場合において、該第一のプリズムの回
転角度量θ₁と、第二のプリズムの必要な並進移動量△
ｅとの関係を示したものが、図１０Ｃである。ここで、
θ₁は、図９の時計回りの回転方向を正とした値であ
る。また、△ｅの値は図９の矢印Ｅの方向を負としてい
る。さらに、該第一のプリズムの角度値θ₁と、第二の
プリズムの必要な回転角度量△ｒ（＝θ₁）の関係を示
したものが、図１０Ｄである。ここで、△ｒの値は、図
９の反時計回りの方向に正をとっている。また、該第一
のプリズムの角度値θ₁と、ミラー１１２の必要な並進
移動量△ｈとの関係を示したものが、図１０Ｅである。
ここで、△ｈの値は、図９の矢印Ｈの方向に負をとって
いる。そして、第一のプリズムの角度値θ₁と、得られ
るビームの変形倍率（ｄ₁／ｄ₀）の関係を示したもの
が、図１０Ｂである。

【００３４】図１に示すように、ビーム整形部１１Ｂ
は、演算・制御装置１７に接続されている。該演算・制
御装置１７は、該第一及び第二の回転ステージ１１４、
１１５と、該第一及び第二の並進ステージ１１６、１１
７とを制御して、該角度θ₁、該移動量△ｅ、該角度△
ｒ、及び、該移動量△ｈを調整する。演算・制御装置１
７はまた、その格納領域に、第一のプリズムの角度位置
θ₁と、ビームの変形倍率（ｄ₁／ｄ₀）、第二のプリズ
ムの並進移動量△ｅと回転角度量△ｒ（＝θ₁）、及
び、ミラー１１２の並進移動量△ｈの関係を、図１０Ｂ
乃至Ｅのようなグラフか、または、計算式として、格納
している。演算・制御装置１７はまた、その格納領域
に、被測定物体３０の速度ｖと、ビーム整形部１１Ｂで
実行すべきビーム径変換倍率（ｄ₁／ｄ₀）の値との関係
を格納している。より詳しくは、ＦＬＣ−ＳＬＭに記録
される回折像Ｐのｘ”方向における幅Ｄは、図７を参照
して説明したように、被測定物体３０の速度ｖと一定の
関係がある。したがって、ビーム径ｄ₁をほぼ回折像幅
Ｄと等しくするのに適した変形倍率（ｄ₁／ｄ₀）も、被
測定物体の速度ｖと、一定の関係がある。そこで、該演
算・制御装置１７は、かかる速度ｖと変換倍率（ｄ₁／
ｄ₀）との関係を、グラフまたは計算式として、格納し
ておく。

【００３５】以上説明したビーム整形部１１Ｂによれ
ば、被測定物体３０の速度ｖの値がどのように変化して
も、回折像Ｐの形状にあうように、Ｈｅ−Ｎｅレーザビ
ームを整形することができる。したがって、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザビームのうちヤングの干渉縞による変調を受けな
い部分（光量）を最小限にでき、０次回折光の強度を最
小限に抑えることができる。また、回折像Ｐの形状にあ
うように該レーザビームを集光することができるため、
レーザビームの光量を最大限ヤングの干渉縞で変調で
き、＋１次回折光の光強度を最大限にできる。このた
め、被測定物体の速度によらず、ＰＳＤ１６のＳ／Ｎ比
すなわち検出精度を、常に、高い状態に維持することが
できる。したがって、本発明の測定装置１によれば、高
精度で測定を行うことができる。また、このように広い
範囲の移動速度ｖに対して高精度の測定が可能となるた
め、測定装置１のダイナミックレンジを大きくすること
ができる。

【００３６】上記構成の測定装置１の測定動作につい
て、図１１のフローチャートを参照して、以下、説明す
る。まず、ステップＳ１において、演算・制御装置１７
は、ビーム整形部１１Ｂを制御し、第一及び第二のプリ
ズム１１０、１１１、及び、ミラー１１２を、図９中実
線で示した基準位置状態に設定する。すなわち、入射光
軸１１Ｒ₀が、プリズム１１０に垂直に入射するように
する。演算・制御装置１７は、この状態で、測定装置１
全体を制御して、前記回折光光点形成動作Ｆ（図５Ａま
たは５Ｂ）を一回実行する（ステップＳ２）。この回折
光光点形成動作Ｆにより、被測定物体ｖの値がおおまか
に測定される。演算・制御装置１７は、次に、この回折
光光点形成動作Ｆで求められた被測定物体３０の速度値
ｖから、ビーム整形部１１Ｂで実行すべきビーム径変換
倍率（ｄ₁／ｄ₀）を求める（ステップＳ３）。演算・制
御装置１７は、さらに、求められたビーム径変換倍率
（ｄ₁／ｄ₀）に対応する第一のプリズムの角度θ₁の値
を求める。演算・制御装置はさらに、ビーム整形部１１
Ｂの第一の回転ステージ１１４を駆動して、第一のプリ
ズムを該角度位置θ₁に設定する（ステップＳ４）。演
算・制御装置は、ステップＳ５において、該角度値θ₁
に対応した第二のプリズムの並進移動量△ｅを求め、第
一の並進ステージ１１６を駆動して、第二のプリズム１
１１を△ｅだけ移動させる。さらに、ステップＳ６で、
演算・制御装置は、該角度値θ₁に対応した第二のプリ
ズムの回転角度量△ｒ（＝θ₁）を求め、第二の回転ス
テージ１１５を駆動して、第二のプリズムを△ｒだけ回
転させる。ステップＳ７で、演算・制御装置は、該角度
値θ₁に対応したミラー１１２の並進移動量△ｈを求
め、第二の並進ステージ１１７を駆動して、ミラー１１
２を△ｈだけ移動させる。ビーム整形部１１Ｂをこの状
態に設定したまま、演算・制御装置１７は、再び、測定
装置１全体を制御して、回折光光点形成動作Ｆを一回行
う（ステップＳ８）。この場合には、ＰＳＤ１６は高精
度の検出を実行することができる。したがって、この回
の回折光光点形成動作Ｆにより、被測定物体の速度ｖを
高精度に測定することができる。

【００３７】本発明は、上述した実施例の光学的移動速
度測定装置に限定されることなく、本発明の主旨から逸
脱することなく、種々の変更が可能となる。

【００３８】ビーム整形部１１Ｂは、上述のものには限
られない。たとえば、図１２Ａ及び１２Ｂに示すような
可変アパーチャ装置２００からなるものでも良い。該可
変アパーチャ２００は、アパーチャ駆動部２０１と可変
アパーチャ部２０２とからなる。該可変アパーチャ部２
０２は、左遮蔽板２０２Ａと右遮蔽板２０２Ｂとからな
り、該左及び右遮蔽板２０２Ａ、Ｂにより、アパーチャ
２０２Ｃが形成されている。一方、アパーチャ駆動部２
０１は、該左及び右遮蔽板２０２Ａ、Ｂのそれぞれに、
一端が回動可能に連結された一対のリンク２０１Ａ、２
０１Ｂと、該リンク２０１Ａ、Ｂの他端が回動可能に連
結された移動部２０１Ｃと、該移動部２０１Ｃに螺合さ
れ、装置２００に対し上下方向に固定された固定片２０
１Ｄとからなる。なお、かかる可変アパーチャ装置２０
０をビーム整形部１１Ｂに設ける場合には、前記入射光
軸１１Ｒ₀及び出射光軸１１Ｒ₂が、同一直線状になるよ
うに、すなわち、これらが同一の光軸１１Ｒになるよう
に、ミラー１１Ａ及び１１Ｃの位置を選択する。また、
図１２Ａ及び１２Ｂの紙面における上下方向は、図１の
紙面に垂直なｙ”方向と平行であり、その左右方向は、
図１の紙面に沿うｘ”方向に平行である。

【００３９】該可変アパーチャ装置２００では、アパー
チャ駆動部２０１の固定片２０１Ｄを回転させると、そ
の回転に伴い、移動部２０１Ｃが上下方向に移動して、
該リンク２０１Ａ、Ｂを介して、該右及び左遮蔽板２０
２Ａ、Ｂを左右方向に移動させる。この結果、アパーチ
ャ２０２Ｃのｘ”方向における幅ｄ’が変化する。かか
る幅ｄ’は、該固定片２０１Ｄの回転量に対応して定ま
る。したがって、該可変アパーチャ装置２００は、固定
片２０１Ｄの回転量を調整することにより、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザビームのｘ”方向の幅ｄ’を、ＦＬＣ−ＳＬＭ１
３に記録された回折像Ｐのｘ”方向の幅Ｄにほぼ等しく
なるように、調整することができる。この場合、可変ア
パーチャ装置２００は、演算・制御装置１７に接続され
ており、該演算・制御装置１７が、該可変アパーチャ装
置２００の固定片２０１Ｄの回転を制御する。該演算・
制御装置１７はまた、その格納領域に、固定片２０１Ｄ
の回転量とアパーチャ２０２Ｃの幅ｄ’との関係を示す
グラフまたは計算式を、格納している。演算・制御装置
１７の格納領域はまた、被測定物体の移動速度ｖと回折
像Ｐのｘ”方向の幅Ｄとの関係を示す計算式またはグラ
フも格納している。かかる可変アパーチャ装置２００を
採用した測定装置１で測定を行う際には、図１３に示す
ように、まず、固定片２０１Ｄを、図１２Ａに示す位置
（すなわち、ｄ’が最大になる位置）に設定して（ステ
ップＳ１１）、回折光光点形成動作Ｆを実行する（ステ
ップＳ１２）。演算・制御装置１７は、該回折光光点形
成動作Ｆで求められた被測定物体の移動速度ｖを基に、
回折像Ｐの幅Ｄを求める（ステップＳ１３）。演算・制
御装置１７は、アパーチャ２０２Ｃの幅ｄ’を回折像Ｐ
の幅Ｄとほぼ等しくするのに必要な固定片２０１Ｄの回
転量を求め、該回転量だけ該固定片２０１Ｄを回転させ
る（ステップＳ１４）。この状態で、再び、回折光光点
形成動作Ｆを実行して、被測定物体の速度ｖを高精度に
測定する。

【００４０】かかる可変アパーチャ装置２００によれ
ば、回折像Ｐの形状に応じて、Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム
の形状を整形することができる。したがって、被測定物
体の速度ｖが大きくなっても、Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム
のうちヤングの干渉縞で回折されない部分が増大するの
を防止することができる。したがって、０次回折光の強
度が増大するのを防止でき、ＰＳＤ１６のＳ／Ｎ比の減
少を防止することができる。ただし、該可変アパーチャ
装置２００は、Ｈｅ−Ｎｅレーザビームの一部を遮蔽す
ることによって、これを所望の形状に整形するものであ
る。つまり、既述の実施例のビーム整形部１１Ｂと異な
り、Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム光を所望の形状に集光する
ものではない。このため、該可変アパーチャ装置２００
によれば、アパーチャ２０２Ｃの幅ｄ’を小さくした場
合には、回折像Ｐに照射される光量も減少し、＋１次回
折光の光強度は低下してしまう。しかしながら、上述の
ように、０次回折光の光強度が増大するのを防止するこ
とができるため、ＰＳＤ１６に高精度の検出を行わせる
ことができる。

【００４１】本発明によれば、ビーム整形部１１Ｂとし
て、上述の例の他、ズームレンズやズーミング管、ビー
ムエキスパンダ等の種々のビーム整形装置を採用するこ
とができる。

【００４２】上述の実施例では、演算・制御装置１７に
よる演算結果速度ｖの値に基づき、ビーム径の変換倍率
を求めた。しかしながら、ＦＬＣ−ＳＬＭ１３に記録さ
れたヤングの干渉縞を含む回折像Ｐを直接観測し、その
観測結果に基づいて、ビーム径の変換倍率を求め、ビー
ム整形を行ってもよい。

【００４３】上述の実施例では、ＰＳＤ１６により＋１
次回折光光点の重心位置を検出し、その結果に基づい
て、被測定物体の速度を演算した。しかし、回折光光点
の位置を検出する手段としては、ＰＳＤのような半導体
位置検出素子に限らず、種々の光重心位置検出手段を利
用できる。さらに、光重心位置検出手段以外の光検出手
段により、＋１次回折光光点の状態を検出し、その検出
結果に基づいて、被測定物体の速度を演算するようにし
ても良い。例えば、＋１次回折光光点の状態（例えば、
光強度）は、ＦＬＣ−ＳＬＭ１３に記録されているヤン
グの干渉縞の縞間隔（ひいては、被測定物体の移動距
離）と一定の関係がある。したがって、レンズ１５の像
側焦点面１５Ｆ上に、光電子増倍管等の０次元の光（強
度）検出手段を設け、その検出結果に基づいて、被測定
物体の速度を演算しても良い。かかる０次元の光検出手
段によれば、＋１次回折光光点の状態（強度）を高速に
検出できるため、ＦＬＣ−ＳＬＭの高速動作に追随した
動作を行うことができ、測定装置１の実時間測定性を優
れたものにすることができる。

【００４４】上述の実施例は、光学的移動速度測定装置
に関するものであったが、本発明はこれに限られない。
被測定物体の歪み状態を測定し応力分布を調べるような
ものでも良い。物体の移動量や歪み量等、物体の変位状
態を測定できれば良い。さらに、移動方向等の変位方向
を求めるようにすることもできる。すなわち、被測定物
体３０の移動方向Ｖと該回折光光点の並ぶ方向とは一定
の関係にあるので、該ＰＳＤ１６として２次元の半導体
位置検出素子を採用することで、該被測定物体の移動方
向をも求めることができる。

【００４５】上述の実施例では、レーザ光を被測定物体
に照射し、反射光にスペックルパターンを形成して、該
被測定物体の変位量を測定している。しかし、被測定物
体の種類等によっては、その透過光にスペックルパター
ンを形成し、測定を行ってもよい。

【００４６】上述の実施例では、測定装置は固定されて
おり、被測定物体が移動していたが、この逆に、測定装
置が移動しており、被測定物体が固定されていてもよ
い。この場合には、固定されている被測定物体の、測定
装置に対する相対的な移動量及び速度を測定することに
よって、速度測定装置の、絶対的移動量及び速度が求め
られる。たとえば、測定装置を自動車等移動する物体に
載置することにより、この移動物体の移動量及び速度を
求めることができる。

【００４７】さらに、被測定物体には、レーザ光のよう
なコヒーレント光でなく、インコヒーレント光を照射し
ても良い。この場合には、スペックルパターンでなく、
被測定物体の像を第一のＦＬＣ−ＳＬＭに記録する。第
一及び第二の照射時刻における被測定物体の像を第一の
ＦＬＣ−ＳＬＭに二重記録し、該二重記録像を読み出し
フーリエ変換すれば、ヤングの干渉縞を含む回折像が得
られる。これを第二のＦＬＣ−ＳＬＭに記録し、さら
に、該記録されたヤングの干渉縞を読みだしフーリエ変
換すれば、該回折光光点が得られるからである。

【００４８】スペックルパターンを二重記録する手段と
しては、強誘電性液晶空間光変調素子に限られず、第一
の測定時刻における被測定物体の受光パターンを、少な
くとも第二の測定時刻まで蓄積でき、被測定物体の像を
二重記録することが可能な空間光変調素子であればよ
い。また、被測定物体からの透過光または反射光に形成
されたパターンの光強度が小さい場合には、結像レンズ
５と第一のＦＬＣ−ＳＬＭ７との間に、公知のイメージ
インテンシファイアを設け、パターンの光強度を高めた
後、第一のＦＬＣ−ＳＬＭ７の書き込み入射面７Ｓ_wに
入射させるようにしてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したことから明らかなように、
本発明の光学的変位測定装置によれば、第一の記録手段
が、光学的変位量測定装置に対して相対的に変位する被
測定対象の像を適当な時間間隔をおいて入力し、各時刻
における該像を二重記録する。第一のコヒーレント光投
光手段が、該第一の記録手段にコヒーレント光を照射し
て、該第一の記録手段に記録された該二重記録像を読み
出す。該読みだした二重記録像を、第一のフーリエ変換
手段がフーリエ変換し、第一のフーリエ変換像を形成す
る。第二の記録手段が、該第一のフーリエ変換像を記録
する。第二のコヒーレント光投光手段は、コヒーレント
光変形手段がコヒーレント光の形状を変化させた後、こ
のコヒーレント光を該第二の記録手段に照射して、該第
二の記録手段に記録された該第一のフーリエ変換像を読
み出す。該読みだした第一のフーリエ変換像を、第二の
フーリエ変換手段がフーリエ変換し、第二のフーリエ変
換像を形成する。光検出手段が、該第二のフーリエ変換
像の状態を検出する。ここで、該光検出手段が光重心位
置検出手段である場合には、該光重心位置検出手段は、
該第二のフーリエ変換像の重心位置を検出する。このよ
うに本発明の光学的変位量測定装置は、該第二のフーリ
エ変換像の状態（重心位置）を検出するのに走査や複雑
な相関演算が不要であり、測定を短時間で行うことがで
きる。このため、実時間測定性に優れている。また、該
第二のコヒーレント投光手段は、該コヒーレント光変形
手段がコヒーレント光の形状を変化させた後、これを該
第二の記録手段へ照射する。したがって、被測定物体の
相対的変位量がいかなる値であっても、これを常に高精
度で測定することができる。したがって、本発明の光学
的変位量測定装置は、高精度でダイナミックレンジが広
いという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる光学的移動速度測定装
置を示す光学系統平面図である。

【図２Ａ】ＦＬＣ−ＳＬＭ７に二重記録されるスペック
ルパターンの状態を示す模式説明図である。

【図２Ｂ】ＦＬＣ−ＳＬＭ１３に記録される回折像Ｐの
状態を示す模式説明図である。

【図２Ｃ】レンズ１５の像側焦点面１５Ｆ上に結像され
る回折光光点の状態を示す模式説明図である。

【図３Ａ】図１のＰＳＤ１６をレンズ１５の側から見た
場合の配置状態を説明する正面説明図である。

【図３Ｂ】図１のＰＳＤ１６とレンズ１５の位置関係を
説明する平面説明図である。

【図４】図１の強誘電性液晶空間光変調素子を拡大して
示す断面図である。

【図５Ａ】図１の光学的移動速度測定装置が実行する回
折光光点形成動作の動作タイミングチャートである。

【図５Ｂ】図１の光学的移動速度測定装置が実行する他
の回折光光点形成動作の動作タイミングチャートであ
る。

【図６】ＦＬＣ−ＳＬＭ７に二重記録されるスペックル
パターンの実際の状態を示す模式説明図である。

【図７】スペックルパターンの形状と回折像Ｐとの関係
を示す模式説明図である。

【図８Ａ】ビーム整形部１１Ｂを示す光学系統平面図で
ある。

【図８Ｂ】図８ＡのVIIIB−VIIIB断面上におけるＨｅ−
Ｎｅレーザビームのビーム形状を示す説明図である。

【図８Ｃ】図８ＡのVIIIC−VIIIC断面上におけるＨｅ−
Ｎｅレーザビームのビーム形状を示す説明図である。

【図９】ビーム整形部１１Ｂ中の光学系を説明する平面
説明図である。

【図１０Ａ】ビーム整形部１１Ｂ中のプリズムの配置状
態を説明する平面説明図である。

【図１０Ｂ】ビーム整形部１１Ｂにおける第一のプリズ
ム１１０の角度位置θ₁とビーム変形倍率（ｄ₁／ｄ₀）
との関係を示すグラフである。

【図１０Ｃ】ビーム整形部１１Ｂにおける第一のプリズ
ム１１０の角度位置θ₁と第二のプリズム１１１の並進
移動量△ｅとの関係を示すグラフである。

【図１０Ｄ】ビーム整形部１１Ｂにおける第一のプリズ
ム１１０の角度位置θ₁と第二のプリズム１１１の回転
角度量△ｒとの関係を示すグラフである。

【図１０Ｅ】ビーム整形部１１Ｂにおける第一のプリズ
ム１１０の角度位置θ₁とミラー１１２の並進移動量△
ｈとの関係を示すグラフである。

【図１１】測定装置１の実行する被測定物体の速度の測
定動作を説明するフローチャートである。

【図１２Ａ】ビーム整形部１１Ｂの他の例である可変ア
パーチャ装置２００のアパーチャ部の幅ｄ’が最大であ
る状態を示す正面説明図である。

【図１２Ａ】ビーム整形部１１Ｂの他の例である可変ア
パーチャ装置２００のアパーチャ部の幅ｄ’が最小であ
る状態を示す正面説明図である。

【図１３】ビーム整形部１１Ｂに可変アパーチャ装置２
００を採用した場合の、測定装置１の実行する被測定物
体の速度の測定動作を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１光学的移動速度測定装置２Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置７強誘電性液晶空間光変調素子１１Ｂビーム整形部１２フーリエ変換レンズ１３強誘電性液晶空間光変調素子１５フーリエ変換レンズ１６ＰＳＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−332722（ＪＰ，Ａ) 特開平５−296720（ＪＰ，Ａ) 特開平５−256861（ＪＰ，Ａ) 特開平５−118816（ＪＰ，Ａ) 特開平４−204312（ＪＰ，Ａ) 特開平３−175303（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−187605（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定対象の像を適当な時間間隔をおい
た二の測定時刻に入力し、各測定時刻における該像を二
重記録するための第一の記録手段と、該第一の記録手段
にコヒーレント光を照射して該二重記録像を読みだすた
めの第一のコヒーレント光投光手段と、該読み出した二
重記録像をフーリエ変換して第一のフーリエ変換像を形
成するための第一のフーリエ変換手段と、該第一のフー
リエ変換像を記録するための第二の記録手段と、該第二
の記録手段にコヒーレント光を照射して該第一のフーリ
エ変換像を読みだすための第二のコヒーレント光投光手
段であって、該コヒーレント光の形状を変化させるため
のコヒーレント光変形手段を具備したものと、該読み出
した第一のフーリエ変換像をフーリエ変換して第二のフ
ーリエ変換像を形成するための第二のフーリエ変換手段
と、該第二のフーリエ変換像の状態を検出するための光
検出手段とを備えたことを特徴とする光学的変位量測定
装置。
【請求項２】前記光検出手段が、前記第二のフーリエ
変換像の位置を検出するための光重心位置検出手段であ
ることを特徴とする請求項１記載の光学的変位量測定装
置。
【請求項３】前記コヒーレント光変形手段が、前記光
重心位置検出手段の検出結果に基づいて、前記コヒーレ
ント光の形状を変化させることを特徴とする請求項２記
載の光学的変位量測定装置。
【請求項４】前記第一の記録手段は、コヒーレント光
を前記被測定対象へ照射するための光照射手段を備え、
この照射コヒーレント光により前記二の測定時刻におい
て形成されるスペックルパターンを二重記録することを
特徴とする請求項１記載の光学的変位量測定装置。