JP2865535B2 - 振動測定装置および振動測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、振動測定装置および振
動測定方法に関し、特に、ＰＲＯＭ素子（Pockles Read
out Optical Modulator ）等の画像情報記録素子や空間
光変調素子を用いた振動測定装置および振動測定方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】構造
物等の被測定物の振動測定方法は、被測定物の１点のみ
を測定する方法と、被測定物の表面を２次元的に測定す
る方法とに大別される。

【０００３】１点のみを測定する方法としては、圧電体
による加速度センサや、ドップラ振動計を用いる方法が
ある。しかしながら、１点のみの測定では、その測定点
の振動周波数や振動振幅は測定できるが、被測定物全体
の振動モードを解析したり、振動振幅の分布を測定した
りすることはできない。

【０００４】従って、被測定物の詳細な振動の解析を行
なうためには、被測定物を２次元的に測定することが必
要となる。このような振動の２次元測定を行なう方法と
しては、ドップラ振動計を２次元的にスキャンする方法
や、ホログラムを用いる方法がある。

【０００５】ドップラ振動計を２次元的にスキャンする
方法は、被測定物の各測定点の計測を高速に行なって被
測定物の表面の２次元の振動情報を得る方法であり、基
本的には、１点の測定を繰り返し行なっているにすぎな
い方法である。従って、分解能を向上させようとすれば
測定時間が長くなり、また測定時間を短くしようとすれ
ば、分解能が悪くなり、いずれにしても、分解能や測定
時間に大きな制限がある。

【０００６】ホログラムを用いる方法は、振動周波数を
測定するのではなく、振動による変位を干渉縞の形で記
録する方法である。従って、被測定物を既知の周波数で
加振し、単一の固有振動モードで振動させたときの２次
元的な振動解析は可能である。しかしながら、ホログラ
ムによる方法は、振動周波数を測定する方法ではないの
で、共振状態において基本周波数で振動する領域とその
ハーモニックスで振動する領域の区別、未知の周波数で
加振されたときの被測定物の各固有振動モードの解析を
行なうことができない。また、非定在波状の振動は振動
の節と腹が存在しないので、ホログラムによっては非定
在波の振動解析等を行なうことはできない。その結果、
例えば、工作機械の実働状態での振動解析等は困難であ
った。

【０００７】従って、本発明の目的は、被測定物の２次
元的な振動周波数の測定が可能であって、その結果、被
測定物の２次元的な振動解析をその振動周波数の情報を
も含めて行なえ、また、非定在波状の振動解析も可能
な、振動測定装置および振動測定方法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、被測定
物の振動情報を、前記被測定物の振動に対応してその強
度が変化する光からなる第１の画像情報に変換する変換
手段と、書込光の光強度に対応した電荷を発生し、発生
した電荷を分極電荷として保持する画像情報記録素子
と、前記被測定物の前記第１の画像情報の光を前記画像
情報記録素子に入射させる撮像手段と、所望の周波数の
交流バイアス電圧を前記画像情報記録素子に印加する交
流バイアス電圧印加手段とを有し、前記画像情報記録素
子に入射する前記第１の画像情報の光によって前記画像
情報記録素子内に発生した電荷のうち、前記第１の画像
情報のうちの第２の画像情報であって前記交流バイアス
電圧と同一の周波数でその光の強度が変化する前記第２
の画像情報の光によって発生した電荷を選択的に分極電
荷として前記画像情報記録素子内に蓄積して保持するこ
とを特徴とする振動測定装置が得られる。

【０００９】また、本発明によれば、被測定物の振動情
報を、前記被測定物の振動に対応してその強度が変化す
る光からなる第１の画像情報に変換する変換手段と、書
込光の光強度に対応した電荷を発生し、発生した電荷を
分極電荷として保持すると共に、保持している分極電荷
に応じて読出光を変調させる空間光変調素子と、前記被
測定物の前記第１の画像情報の光を前記空間光変調素子
に入射させる撮像手段と、所望の周波数の交流バイアス
電圧を前記空間光変調素子に印加する交流バイアス電圧
印加手段と、前記空間光変調素子に読出光を入射する読
出光入射手段と、前記空間光変調素子から射出する読出
光を検出する読出光検出手段とを有し、前記空間光変調
素子に入射する前記第１の画像情報の光によって前記空
間光変調素子内に発生した電荷のうち、前記第１の画像
情報のうちの第２の画像情報であって前記交流バイアス
電圧と同一の周波数でその光の強度が変化する前記第２
の画像情報の光によって発生した電荷を選択的に分極電
荷として前記空間光変調素子内に蓄積して保持し、前記
分極電荷に応じて変調されて射出される読出光を検出す
ることにより、前記第１の画像情報のうち、前記交流バ
イアス電圧と同一の周波数でその光の強度が変化する前
記第２の画像情報を選択的に検出することを特徴とする
振動測定装置が得られる。

【００１０】前記被測定物の前記振動情報を、前記被測
定物の振動に対応してその強度が変化する光からなる前
記第１の画像情報に変換する前記変換手段として、前記
被測定物によって反射される反射光の強度が前記被測定
物の前記振動によって変化するように前記被測定物に照
明光を照射する手段を用いることができ、その場合に
は、前記第１の画像情報の前記光は、前記反射光であ
る。

【００１１】また、前記被測定物の前記振動情報を、前
記被測定物の振動に対応してその強度が変化する光から
なる前記第１の画像情報に変換する前記変換手段とし
て、前記被測定物にコヒーレント光を照射し、前記被測
定物による前記コヒーレント光の反射光と所定の基準面
による前記コヒーレント光の反射光との干渉縞を形成す
る手段を用いることができ、その場合には、前記第１の
画像情報は前記干渉縞である。

【００１２】さらに、また、前記被測定物の前記振動情
報を、前記被測定物の振動に対応してその強度が変化す
る光からなる前記第１の画像情報に変換する前記変換手
段として、前記被測定物による散乱光と前記被測定物の
静止状態のホログラムからの回折光との干渉縞を形成す
る手段を用いることができ、その場合には、前記第１の
画像情報は前記干渉縞である。

【００１３】また、本発明の振動測定装置は、前記交流
バイアス電圧印加手段によって印加される前記交流バイ
アス電圧の位相を変化させることができる位相調整手段
をさらに有することができる。

【００１４】さらに、また、本発明の振動測定装置は、
直流バイアス電圧を前記画像情報記録素子または前記空
間光変調素子に印加可能な直流バイアス電圧印加手段を
さらに有することができる。

【００１５】また、本発明によれば、被測定物の振動情
報を、前記被測定物の振動に対応してその強度が変化す
る光からなる第１の画像情報に変換し、所望の周波数の
交流バイアス電圧を、書込光の光強度に対応した電荷を
発生し、発生した電荷を分極電荷として保持する画像情
報記録素子に印加し、前記第１の画像情報の光を、前記
所望の周波数の交流バイアス電圧が印加された前記画像
情報記録素子に入射して、前記画像情報記録素子に入射
する前記第１の画像情報の光によって前記画像情報記録
素子内に発生した電荷のうち、前記第１の画像情報のう
ちの第２の画像情報であって前記交流バイアス電圧と同
一の周波数でその光の強度が変化する前記第２の画像情
報の光によって発生した電荷を選択的に分極電荷として
前記画像情報記録素子内に蓄積して保持する工程を有す
ることを特徴とする振動測定方法が得られる。

【００１６】さらに、また、本発明によれば、被測定物
の振動情報を、前記被測定物の振動に対応してその強度
が変化する光からなる第１の画像情報に変換し、所望の
周波数の交流バイアス電圧を、書込光の光強度に対応し
た電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として保持す
ると共に、保持している分極電荷に応じて読出光を変調
させる空間光変調素子に印加し、前記第１の画像情報の
光を、前記所望の周波数の交流バイアス電圧が印加され
た前記空間光変調素子に入射して、前記空間光変調素子
に入射する前記第１の画像情報の光によって前記空間光
変調素子内に発生した電荷のうち、前記第１の画像情報
のうちの第２の画像情報であって前記交流バイアス電圧
と同一の周波数でその光の強度が変化する前記第２の画
像情報の光によって発生した電荷を選択的に分極電荷と
して前記空間光変調素子内に蓄積して保持する工程と、
前記空間光変調素子に読出光を入射し、前記空間光変調
素子から前記分極電荷に応じて変調されて射出される読
出光を検出することにより、前記第１の画像情報のう
ち、前記交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強
度が変化する前記第２の画像情報を選択的に検出する工
程と、を有することを特徴とする振動測定方法が得られ
る。

【００１７】さらに、また、本発明によれば、被測定物
の振動情報を、前記被測定物の振動に対応してその強度
が変化する光からなる第１の画像情報に変換し、所望の
周波数の第１の交流バイアス電圧を、書込光の光強度に
対応した電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として
保持する画像情報記録素子に印加し、前記第１の画像情
報の光を、前記所望の周波数の第１の交流バイアス電圧
が印加された前記画像情報記録素子に入射して、前記画
像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の光によ
って前記画像情報記録素子内に発生した電荷のうち、前
記第１の画像情報のうちの第２の画像情報であって前記
第１の交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度
が変化する前記第２の画像情報の光によって発生した第
１の電荷を選択的に第１の分極電荷として前記画像情報
記録素子内に蓄積して保持する工程と、前記被測定物の
前記振動情報を、前記被測定物の振動に対応してその強
度が変化する光からなる前記第１の画像情報に変換し、
前記所望の周波数を有し、前記第１の交流バイアス電圧
とは所定の位相差を有する第２の交流バイアス電圧を、
前記画像情報記録素子に印加し、前記第１の画像情報の
光を、前記所望の周波数の前記第２の交流バイアス電圧
が印加された前記画像情報記録素子に入射して、前記画
像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の光によ
って前記画像情報記録素子内に発生した電荷のうち、前
記第１の画像情報のうちの前記第２の画像情報であって
前記第２の交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の
強度が変化する前記第２の画像情報の光によって発生し
た第２の電荷を選択的に第２の分極電荷として前記画像
情報記録素子内に蓄積して、前記第２の分極電荷を前記
第１の分極電荷に重ねて保持する工程と、を有すること
を特徴とする振動測定方法が得られる。

【００１８】この場合において、前記第１の交流バイア
ス電圧と電気第２の交流バイアス電圧との前記位相差
が、好ましくは、７０°以上１１０°以下である。

【００１９】さらに、また、本発明によれば、被測定物
の振動情報を、前記被測定物の振動に対応してその強度
が変化する光からなる第１の画像情報に変換し、所望の
第１の周波数の第１の交流バイアス電圧を、書込光の光
強度に対応した電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷
として保持する画像情報記録素子に印加し、前記第１の
画像情報の光を、前記所望の第１の周波数の第１の交流
バイアス電圧が印加された前記画像情報記録素子に入射
して、前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像
情報の光によって前記画像情報記録素子内に発生した電
荷のうち、前記第１の画像情報のうちの第２の画像情報
であって前記第１の周波数と同一の周波数でその光の強
度が変化する前記第２の画像情報の光によって発生した
第１の電荷を選択的に第１の分極電荷として前記画像情
報記録素子内に蓄積して保持する工程と、前記被測定物
の前記振動情報を、前記被測定物の振動に対応してその
強度が変化する光からなる前記第１の画像情報に変換
し、所望の第２の周波数であって前記第１の周波数とは
異なる前記第２の周波数の第２の交流バイアス電圧を、
前記画像情報記録素子に印加し、前記第１の画像情報の
光を、前記所望の第２の周波数の第２の交流バイアス電
圧が印加された前記画像情報記録素子に入射して、前記
画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の光に
よって前記画像情報記録素子内に発生した電荷のうち、
前記第１の画像情報のうちの第３の画像情報であって前
記第２の周波数と同一の周波数でその光の強度が変化す
る前記第３の画像情報の光によって発生した第２の電荷
を選択的に第２の分極電荷として前記画像情報記録素子
内に蓄積して、前記第２の分極電荷を前記第１の分極電
荷に重ねて保持する工程と、を有することを特徴とする
振動測定方法が得られる。

【００２０】さらに、また、本発明によれば、被測定物
の振動情報を、前記被測定物の振動に対応してその強度
が変化する光からなる第１の画像情報に変換し、複数の
異なる周波数成分を含んだ周波数特性を持つ交流バイア
ス電圧を、書込光の光強度に対応した電荷を発生し、発
生した電荷を分極電荷として保持する画像情報記録素子
に印加し、前記第１の画像情報の光を、前記交流バイア
ス電圧が印加された前記画像情報記録素子に入射して、
前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の
光によって前記画像情報記録素子内に発生した電荷のう
ち、前記第１の画像情報のうちの複数の第２の画像情報
であって前記複数の異なる周波数のそれぞれと同一の周
波数でそれぞれの光の強度がそれぞれ変化する前記複数
の第２の画像情報の光によって発生した電荷を選択的に
分極電荷として前記画像情報記録素子内に蓄積して保持
する工程を有することを特徴とする振動測定方法が得ら
れる。

【００２１】さらに、また、本発明によれば、被測定物
の振動情報を、前記被測定物の振動に対応してその強度
が変化する光からなる第１の画像情報に変換し、その周
波数が時間とともに所定の周波数の範囲において変化す
る交流バイアス電圧を、書込光の光強度に対応した電荷
を発生し、発生した電荷を分極電荷として保持する画像
情報記録素子に印加し、前記第１の画像情報の光を、前
記交流バイアス電圧が印加された前記画像情報記録素子
に入射して、前記画像情報記録素子に入射する前記第１
の画像情報の光によって前記画像情報記録素子内に発生
した電荷のうち、前記第１の画像情報のうちの第２の画
像情報であって前記所定の周波数の範囲内の周波数でそ
の光の強度が変化する前記第２の画像情報の光によって
発生した電荷を選択的に分極電荷として前記画像情報記
録素子内に蓄積して保持する工程を有することを特徴と
する振動測定方法が得られる。

【００２２】さらに、また、本発明によれば、被測定物
の振動情報を、前記被測定物の振動に対応してその強度
が変化する光からなる第１の画像情報に変換し、所望の
周波数の交流バイアス電圧を、書込光の光強度に対応し
た電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として保持す
る画像情報記録素子に印加し、前記第１の画像情報の光
を、前記所望の周波数の交流バイアス電圧が印加された
前記画像情報記録素子に入射して、前記画像情報記録素
子に入射する前記第１の画像情報の光によって前記画像
情報記録素子内に発生した電荷のうち、前記第１の画像
情報のうちの第２の画像情報であって前記交流バイアス
電圧と同一の周波数でその光の強度が変化する前記第２
の画像情報の光によって発生した第１の電荷を選択的に
第１の分極電荷として前記画像情報記録素子内に蓄積し
て保持する工程と、前記被測定物の前記振動情報を、前
記被測定物の振動に対応してその強度が変化する光から
なる前記第１の画像情報に変換し、直流バイアス電圧
を、前記画像情報記録素子に印加し、前記第１の画像情
報の光を、前記直流バイアス電圧が印加された前記画像
情報記録素子に入射して、前記画像情報記録素子に入射
する前記第１の画像情報の光によって前記画像情報記録
素子内に発生した第２の電荷を第２の分極電荷として前
記画像情報記録素子内に蓄積して保持する工程と、を有
し、前記第１の分極電荷と前記第２の分極電荷とを重ね
て前記画像情報記録素子に保持することを特徴とする振
動測定方法が得られる。

【００２３】前記被測定物の前記振動情報の、前記被測
定物の振動に対応してその強度が変化する光からなる前
記第１の画像情報への変換が、前記被測定物によって反
射される反射光の強度が前記被測定物の前記振動によっ
て変化するように前記被測定物に照明光を照射すること
によって行なわれるようにすることができ、その場合に
は、前記第１の画像情報の前記光は前記反射光である。

【００２４】また、前記被測定物の前記振動情報の、前
記被測定物の振動に対応してその強度が変化する光から
なる前記第１の画像情報への変換が、前記被測定物にコ
ヒーレント光を照射し、前記被測定物による前記コヒー
レント光の反射光と所定の基準面による前記コヒーレン
ト光の反射光との干渉縞を形成することによって行なわ
れるようにすることができ、その場合には、前記第１の
画像情報は前記干渉縞である。

【００２５】さらに、また、前記被測定物の前記振動情
報の、前記被測定物の振動に対応してその強度が変化す
る光からなる前記第１の画像情報への変換が、前記被測
定物による散乱光と前記被測定物の静止状態のホログラ
ムからの回折光との干渉縞を形成することによって行な
われるようにすることができ、その場合には、前記第１
の画像情報は前記干渉縞である。

【００２６】この場合において、好ましくは、前記被測
定物と前記被測定物の静止状態のホログラム再生像とを
前記散乱光および前記回折光の波長の略１／８ずらし
て、前記散乱光と前記回折光との前記干渉縞を形成す
る。

【００２７】

【作用】物体の撮像素子として空間光変調素子の一種で
あるＰＲＯＭ素子が既知である。ここで、ＰＲＯＭ素子
とは、光導電効果により書込光の光強度に対応した電荷
を発生し、発生した電荷を分極電荷として保持すると共
に、ポッケルス効果により保持している分極電荷に応じ
て読出光の偏光状態を変化させる素子をいう。このＰＲ
ＯＭ素子は、例えば、Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀単結晶プレートを
備え、光導電効果を利用して画像情報の書き込みが行な
われ、画像情報の読み出しはポッケルス効果を利用して
行なわれている。

【００２８】すなわち、画像情報を書き込む場合には、
ＰＲＯＭ素子にバイアス電圧を印加した状態で書込光を
照射し、素子の内部に画像情報に対応した分極電荷を形
成して画像記録を行なう。また、記録されている画像情
報を読み出す場合には、直流バイアスまたは無バイアス
状態で、直線偏光した光をＰＲＯＭ素子に投射し、ＰＲ
ＯＭ素子の内部に形成されている分極電荷に基づくポッ
ケルス効果を利用して画像情報の読み出しを行なう。

【００２９】このＰＲＯＭ素子を用いれば、記録された
画像に対し、種々の光画像情報処理を施すことができ、
また、インコヒーレント光画像をコヒーレント光画像に
変換したり、光フーリエ変換を行なうことができるた
め、画像解析上、種々の利点が達成される。

【００３０】強度Ｉ（ｔ）の書込光をＰＲＯＭ素子等の
光導電効果を持つ材料のある結晶面に垂直に入射させた
場合、ＰＲＯＭ素子の結晶表面に蓄積される電荷量Ｑ
は、結晶内を当該結晶面に垂直な方向に流れる電流ｉ
（ｔ）により、次式で表わされる。

【００３１】Ｑ＝∫ｉ（ｔ）ｄｔ …（１） この電流ｉ（ｔ）は、書込光によって励起されるキャリ
ヤの電荷密度ｑ（ｔ）と移動速度との積で表わされ、移
動速度は印加電界Ｅ（ｔ）に比例するから、ＰＲＯＭ素
子に印加するバイアス電圧をＶ（ｔ）とすると、電流ｉ
（ｔ）は次式で表わされる。

【００３２】 ｉ（ｔ）∝ｑ（ｔ）Ｅ（ｔ）∝ｑ（ｔ）Ｖ（ｔ） …（２） また、キャリヤの電荷密度ｑ（ｔ）は、次式のように書
込光の光強度Ｉ（ｔ）に比例する。

【００３３】ｑ（ｔ）∝Ｉ（ｔ） …（３） 従って、ＰＲＯＭ素子の結晶表面に蓄積される電荷量Ｑ
は次式で表わされる。

【００３４】Ｑ∝∫Ｉ（ｔ）Ｖ（ｔ）ｄｔ …（４） まず、ＰＲＯＭ素子に直流バイアス電圧Ｖを印加した場
合を考えると、バイアス電圧Ｖは一定だから、式（４）
は次式のようになり、 Ｑ∝Ｖ∫Ｉ（ｔ）ｄｔ …（５） ＰＲＯＭ素子の結晶表面に蓄積される電荷量Ｑは書込光
の光強度Ｉ（ｔ）の時間積分にのみ比例し、書込光の時
間変化成分には依存しない。

【００３５】従って、ＰＲＯＭ素子に直流バイアス電圧
を印加した状態で書込光をＰＲＯＭ素子に入射すると、
被測定物のすべての画像情報が重畳されてＰＲＯＭ素子
に記録されてしまい、特定の周波数でその強度が変化す
る光による特定の画像情報のみを選択的にＰＲＯＭ素子
に記録することができない。従来は、画像情報の書き込
み時にＰＲＯＭ素子に印加するバイアス電圧は、このよ
うに直流バイアス電圧であったので、従来のＰＲＯＭ素
子の使用方法では、特定の周波数でその強度が変化する
光による画像情報を選択的に記録することができず、従
って、たとえ、被測定物の振動情報をその振動に対応し
てその強度が変化する光からなる画像情報に変換し、そ
れをＰＲＯＭ素子に入射しても、被測定物の特定周波数
の振動情報を選択的に得ることはできなかった。

【００３６】ただし、このように、ＰＲＯＭ素子に直流
バイアス電圧を印加した状態で書込光をＰＲＯＭ素子に
入射すると、被測定物のすべての画像情報が重畳されて
ＰＲＯＭ素子に記録されるから、被測定物の全体として
の画像情報は得られる。

【００３７】次に、ＰＲＯＭ素子に交流バイアス電圧Ｖ
（ｔ）＝Ｖ₀ cos ２πωｔを印加した場合を考える。

【００３８】書込光の光強度Ｉ（ｔ）をＩ（ｔ）＝Ｉ₀
（cos ２πω′ｔ＋１）とすると、ＰＲＯＭ素子の結晶
表面に蓄積される電荷量Ｑは次式で表わされる。

【００３９】 Ｑ∝Ｉ₀ Ｖ₀ ∫（cos ２πωｔ）（cos 2 πω′ｔ＋１）ｄｔ …（６） 今、書込光が、その光強度が時間に対して一定である連
続光である場合、すなわち、ω′＝０の場合を考える
と、（６）式は以下のようになる。

【００４０】 Ｑ∝２Ｉ₀ Ｖ₀ ∫cos ２πωｔｄｔ＝（Ｉ₀ Ｖ₀ ／πω）sin （２πωｔ） …（７） （７）式より明らかなように、ＰＲＯＭ素子に交流バイ
アス電圧を印加した場合においては、連続光を照射して
も、ＰＲＯＭ素子の結晶表面に蓄積される電荷量Ｑはわ
ずかな増減を繰り返すだけである。従って、ＰＲＯＭ素
子に交流バイアス電圧を印加した場合においては、ＰＲ
ＯＭ素子は連続光に対してほとんど感度を持たない。

【００４１】次に、書込光の周波数とＰＲＯＭ素子に印
加される交流バイアス電圧の周波数とが一致する場合、
すなわち、ω′＝ωの場合は、（６）式は以下のように
なる。

【００４２】 Ｑ∝Ｉ₀ Ｖ₀ ∫（cos ２πωｔ）（cos ２πωｔ＋１）ｄｔ ＝Ｉ₀ Ｖ₀ （（ｔ／２）＋（１／２πω）sin ２πωｔ ＋（１／８πω）sin ４πωｔ） …（８） （８）式の第１項は時間ｔおよび書込光の光強度Ｉ
（ｔ）のＩ₀ 成分と交流バイアス電圧Ｖ（ｔ）のＶ₀ 成
分との積に比例する項である。従って、ＰＲＯＭ素子に
交流バイアス電圧を印加した場合であって、書込光の周
波数が交流バイアス電圧の周波数と等しい場合には、書
込光の光強度に対応した電荷がＰＲＯＭ素子の結晶表面
に蓄積されることになり、ＰＲＯＭ素子は、交流バイア
ス電圧に同期してその光強度が変化する光に対して感度
を持つ。このようにＰＲＯＭ素子に交流バイアス電圧を
印加した場合には、ＰＲＯＭ素子は連続光には感度を持
たないが、交流バイアス電圧に同期してその光強度が変
化する光に対しては感度を持つから、被撮像体からＰＲ
ＯＭ素子に入射する光が、連続光と交流バイアス電圧に
同期してその光強度が変化する光とから成る場合には、
交流バイアス電圧に同期してその光強度が変化する光に
よって発生した電荷を選択的にＰＲＯＭ素子の結晶表面
に蓄積することができる。従って、ＰＲＯＭ素子に印加
される交流バイアス電圧と同期している画像情報を選択
的にＰＲＯＭ素子に記録することができる。

【００４３】また、ＰＲＯＭ素子に種々の周期で現れる
複数の画像情報が入射する場合、印加交流バイアス電圧
に同期する画像情報が選択的にＰＲＯＭ素子に記録され
る。従って、特定の周波数の交流バイアス電圧をＰＲＯ
Ｍ素子に印加することによって、種々の周波数において
それらの光の強度がそれぞれ変化する複数の画像情報の
うち交流バイアス電圧と同一周波数でその強度が変化す
る光による特定の画像情報だけを選択的に記録すること
ができる。

【００４４】従って、被測定物の振動情報を、この被測
定物の振動に対応してその強度が変化する光からなる第
１の画像情報に変換し、この第１の画像情報の光を、所
望の周波数の交流バイアス電圧が印加されたＰＲＯＭ素
子に入射すれば、このＰＲＯＭ素子に入射する第１の画
像情報の光によってＰＲＯＭ素子内に発生した電荷のう
ち、第１の画像情報のうちの第２の画像情報であってこ
の所望の交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強
度が変化する第２の画像情報の光によって発生した電荷
を選択的に分極電荷としてＰＲＯＭ素子内に蓄積して保
持することができる。その結果、被測定物の振動情報の
うち、特定の周波数成分をもつ特定の振動情報を選択的
に得ることができる。

【００４５】また、ＰＲＯＭ素子は、もともと画像を走
査せず、２次元のまま２次元の画像情報を処理できる２
次元の撮像素子であるから、被測定物の２次元的な振動
周波数の測定が可能となる。従って、被測定物の２次元
的な振動解析をその振動周波数に関する情報をも含めて
行なえるようになり、例えば、基本周波数で振動する領
域とそのハーモニックスで振動する領域の区別や、未知
の周波数で加振されたときの各固有振動モードの解析が
可能となる。

【００４６】一般に、構造物等の被測定物の振動は、そ
れぞれ固有の振動数とそのハーモニックスで振動した、
複数の固有振動モードの組み合わせで起こっている。い
ま、このような被測定物の振動情報を、この被測定物の
振動に対応してその強度が変化する光からなる画像情報
に変換し、ＰＲＯＭ素子にある特定の周波数の交流バイ
アス電圧を印加した状態で、この変換された画像情報の
記録をＰＲＯＭ素子によって行なうと、交流バイアス電
圧の周波数に応じた固有振動数を持つ固有振動モードの
範囲と、振動の節、腹の位置を検出することができる。
また、腹の位置の明るさから振動の振幅を見積もれるの
で、複数のモード間の振動強度の比較が可能となる。

【００４７】また、ＰＲＯＭ素子に基本波の周波数の交
流バイアス電圧を印加して画像情報を記録することによ
り、ある固有振動モードのうち基本波で振動している部
分を検出でき、ＰＲＯＭ素子に高調波の周波数の交流バ
イアス電圧を印加して画像情報を記録することにより、
この固有振動モードのうち高調波で振動している部分を
検出できる。このように、ある固有振動モードのうち、
基本波で振動している部分と高調波で振動している部分
とを分離して検出することができる。

【００４８】被測定物の振動情報の、被測定物の振動に
対応してその強度が変化する光からなる第１の画像情報
への変換は、被測定物によって反射される反射光の強度
が被測定物の振動によって変化するように被測定物に照
明光を照射することによって行なうことができる。例え
ば、被測定物の表面が振動で波打っているような場合に
おいて、その表面が凸になったときに照明光がＰＲＯＭ
素子の方向に反射されてその表面が明るく光り、その表
面が凹になったときに照明光がＰＲＯＭ素子の方向には
反射されずその表面が暗くなるように、照明光を被測定
物に照射すればよい。

【００４９】また、被測定物の振動情報の、被測定物の
振動に対応してその強度が変化する光からなる第１の画
像情報への変換は、被測定物にコヒーレント光を照射
し、被測定物によるこのコヒーレント光の反射光と所定
の基準面によるこのコヒーレント光の反射光との干渉縞
を形成することによっても行なうことができる。この方
法は、被測定物の表面が鏡面の場合に特に有効である。

【００５０】被測定物の各点と所定の基準面とによって
形成される干渉縞の明るさは、被測定物のその各点と基
準面との距離Ｌによって決まる。コヒーレント光の波長
をλとすると、距離Ｌが ２Ｌ＝ｎλ＋ｄ （ｎ＝０、１、２・・・) …（９） のときに、干渉縞の明るさＩは、 Ｉ＝ cos ²（２πｄ／λ） …（１０） となる。

【００５１】従って、被測定物が振動すると、距離Ｌが
周期的に変化し、従って、ｄの値も周期的に変化し、そ
の結果、被測定物の各点の干渉縞の明るさがその点の振
動周波数に応じて変動することになる。

【００５２】さらに、また、被測定物の振動情報の、被
測定物の振動に対応してその強度が変化する光からなる
第１の画像情報への変換は、被測定物による散乱光と被
測定物の静止状態のホログラムからの回折光との干渉縞
を形成することによっても行なうことができる。この方
法は、被測定物が散乱体である場合に有効に適用され
る。

【００５３】まず、被測定物が静止した状態で、その被
測定物の物体像をホログラムに撮影する。このホログラ
ムを、その場で再生すると、被測定物とホログラム再生
像とが一致して重なる。次に、静止状態の被測定物を撮
影したホログラムを再生させながら、被測定物を振動さ
せ、その振動している被測定物をホログラムを通して観
察すると、静止状態のホログラムの再生像と振動してい
る被測定物との振動による変位ｄに応じて干渉縞が観察
される。この干渉縞は、振動状態の被測定物による散乱
光と被測定物の静止状態のホログラムからの回折光とに
よって形成される。このホログラムを用いた干渉計測
は、実時間干渉法と呼ばれている。

【００５４】干渉縞の明るさＩは、 Ｉ＝ cos ²（４πｄ／λ） …（１１） となる。振動によって、静止状態のホログラムの再生像
と振動している被測定物との変位ｄは周期的に変化する
ので、干渉縞の明るさが、被測定物の振動に応じて周期
的に変動する。

【００５５】なお、この式（１１）をみると、干渉縞の
明るさＩは、変位ｄに対してｃｏｓの２乗で変化する。
変位ｄ＝０でのｃｏｓの２乗の関数の傾きは０だから、
変位ｄの微少変化に対する干渉縞の明るさＩの変化は小
さい。ここで、被測定物の静止状態のホログラム再生像
と、振動状態の被測定物との位置を、散乱光および回折
光の波長λの略１／８ずらすと、干渉縞の明るさＩは、 Ｉ＝ cos ²（４πｄ／λ＋π／４） …（１２） となり、変位ｄの微少変化に対して、ｃｏｓの２乗の関
数の傾きが最も大きいところを使用でき、測定感度が向
上する。

【００５６】また、式（１１）をみると、変位ｄはｃｏ
ｓの関数で周期的に変化するのに対して、干渉縞の明る
さＩは、ｃｏｓの２乗の関数で変化する。従って、変位
ｄが周波数ωで変化する場合には、干渉縞の明るさは、
２ωの周波数で変化することになり、一般には、変位ｄ
の周波数、すなわち、被測定物の振動の周波数と、干渉
縞の明るさＩの振動周波数とは一致しない。しかしなが
ら、変位ｄが小さく、−λ／４＜ｄ＜λ／４の範囲にお
いては、ｃｏｓの関数の変化状態とｃｏｓの２乗の関数
の変化状態とは同じだから、被測定物の振動の周波数
と、干渉縞の明るさＩの周波数とは一致する。

【００５７】さらに、また、被測定物の振動が非定在波
状であっても、上記のような変換方法等によれば、被測
定物の振動情報を、この被測定物の振動に対応してその
強度が変化する光からなる画像情報に変換できることに
は変わりはないから、ある特定周波数の交流バイアス電
圧をＰＲＯＭ素子に印加して画像情報を記録することに
より、交流バイアス電圧の周波数に応じた振動周波数の
振動の画像をその振動振幅に応じた強度で記録できる。
このようにして、振動が非定在波状であっても、ある振
動周波数を有する振動の被測定物の各点における振動振
幅の大きさが測定できる。

【００５８】また、交流バイアス電圧印加手段に加え
て、直流バイアス電圧をＰＲＯＭ素子に印加可能な直流
バイアス電圧印加手段をさらに設けることにより、ある
特定の周波数で振動する領域の画像情報に加えて、その
被測定物の全体の画像情報も重畳して記録することがで
きる。従って、ある特定の周波数で振動する領域の被測
定物における位置を正確に知ることができる。

【００５９】この際、まず、交流バイアス電圧をＰＲＯ
Ｍ素子に印加して、ある特定の周波数で振動する領域の
画像情報を選択的にＰＲＯＭ素子に記録した後に、直流
バイアス電圧をＰＲＯＭ素子に印加して被測定物の全体
の画像情報を重畳してＰＲＯＭ素子に記録してもよい
し、交流バイアス電圧と直流バイアス電圧とを同時にＰ
ＲＯＭ素子に印加してある特定の周波数で振動する領域
の画像情報の選択的なＰＲＯＭ素子への記録および被測
定物の全体の画像情報のＰＲＯＭ素子への記録を同時に
行なってもよい。

【００６０】また、交流バイアス電圧印加手段によって
印加される交流バイアス電圧の位相を変化させることが
できる位相調整手段をさらに設けることにより、ある特
定の周波数で振動する領域の画像情報と交流バイアス電
圧との間に位相差φがある場合であっても、ある特定の
周波数で振動する領域の画像情報の選択的な記録を有効
に行なうことができる。

【００６１】書込光：Ｉ（ｔ）＝Ｉ₀ （cos ２πωｔ＋
１）と交流バイアス電圧：Ｖ（ｔ）＝Ｖ₀ cos ２πωｔ
との間に位相差φがある場合、（６）式は以下のように
表わすことができる。

【００６２】 Ｑ∝Ｉ₀ Ｖ₀ ∫（cos ２πωｔ）（cos （２πωｔ＋φ）＋１）ｄｔ ＝Ｉ₀ Ｖ₀ （（１／２）cos φ・ｔ＋（１／２πω）sin ２πωｔ ＋（１／８πω）sin （４πωｔ＋φ）） …（１３） 式（１３）の第１項は時間ｔ、書込光の光強度Ｉ（ｔ）
のＩ₀ 成分、交流バイアス電圧Ｖ（ｔ）のＶ₀ 成分、お
よびｃｏｓφとの積に比例する項である。従って、書込
光の周波数が交流バイアス電圧の周波数と等しい場合で
あっても、ＰＲＯＭ素子の感度は書込光と交流バイアス
電圧との間の位相差φに依存し、位相差φが、φ＝π／
２または（３／２）πのような値となると、ＰＲＯＭ素
子は、交流バイアス電圧と同一の周波数でその光強度が
変化する光に対しても感度を持たなくなる。また、位相
差φがφ＝π／２または（３／２）πのような値となら
ない場合には、ＰＲＯＭ素子は、交流バイアス電圧と同
一の周波数でその光強度が変化する光に対して感度を持
つが、位相差φが、ｃｏｓφの値を｜ｃｏｓφ｜＝１と
する場合にＰＲＯＭ素子の感度は最大となる。

【００６３】従って、交流バイアス電圧印加手段によっ
て印加される交流バイアス電圧の位相を変化させること
ができる位相調整手段をさらに設けて、位相差φを調整
することにより、ある特定の周波数で振動する領域の画
像情報の選択的な記録を有効に行なうことができる。

【００６４】また、ＰＲＯＭ素子に所望の周波数の第１
の交流バイアス電圧を印加して、ある特定の周波数で振
動する領域の画像情報を記録し、この第１の交流バイア
ス電圧と同じ周波数を有するが第１の交流バイアス電圧
とは所定の位相差θを有する第２の交流バイアス電圧を
ＰＲＯＭ素子に印加して、この特定の周波数で振動する
領域の画像情報を重畳して記録することによって、この
特定の周波数で振動する領域の画像情報とＰＲＯＭ素子
に印加される交流バイアス電圧との間に位相差φがある
場合であっても、この特定の周波数で振動する領域の画
像情報の選択的な記録を有効に行なうことができる。

【００６５】すなわち、式（１３）によれば、書込光と
交流バイアス電圧との間の位相差φがある場合に、ＰＲ
ＯＭ素子の感度はｃｏｓ² φに比例する。上記のよう
に、φの値が９０°または２７０°の場合には、たとえ
書込光の周波数と交流バイアス電圧の周波数とが等しい
場合であっても、ＰＲＯＭ素子の感度は０となり、ＰＲ
ＯＭ素子への記録が行なえない。そこで、一度、ＰＲＯ
Ｍ素子に所望の周波数の第１の交流バイアス電圧を印加
して、ある特定の周波数で振動する領域の画像情報の光
によってＰＲＯＭ素子を露光し、その後、この第１の交
流バイアス電圧と同じ周波数を有するが第１の交流バイ
アス電圧とは所定の位相差θを有する第２の交流バイア
ス電圧をＰＲＯＭ素子に印加して、この特定の周波数で
振動する領域の画像情報の光によってＰＲＯＭ素子を再
び露光することによって、これらの２回の露光は、ＰＲ
ＯＭ素子内に重ねて記録されて、１つの画像情報として
記録、再生される。

【００６６】このように、第１の交流バイアス電圧を印
加して露光した後、第１の交流バイアスとは位相がθず
れた第２の交流バイアスを印加して再び露光すれば、た
とえ、書込光と第１の交流バイアスとの間の位相差φが
９０°や２７０°であって、第１の交流バイアス印加時
にはＰＲＯＭ素子に記録が行なえない場合であっても、
第２の交流バイアス印加による露光によってＰＲＯＭ素
子に記録が行なわれる。従って、このような露光方法を
採れば、任意の初期位相でその強度が変化する画像の記
録が行なえる。

【００６７】いま、書込光と第１の交流バイアス電圧と
の位相差をφとし、第１の交流バイアス電圧の位相と、
第２の交流バイアス電圧の位相とのずれをθとすると、
第１の交流バイアスを印加しての露光と、第２の交流バ
イアスを印加しての露光と、の２回の露光によってＰＲ
ＯＭ素子に記録される信号の強度Ｉは、 Ｉ＝ cos ²φ＋cos ² （φ＋θ） …（１４） となる。

【００６８】θ＝０°、４５°および９０°の場合の信
号強度Ｉを位相差φに対してプロットした結果を、図１
０、図１１および図１２にそれぞれ示す。

【００６９】図１０に示すように、第１の交流バイアス
電圧と、第２の交流バイアス電圧との間に位相のずれが
ない場合（θ＝０°）には、書込光と第１の交流バイア
ス電圧との位相差φが９０°の場合には、信号強度は０
となり、画像はＰＲＯＭ素子には記録されない。

【００７０】図１１に示すように、第１の交流バイアス
電圧と、第２の交流バイアス電圧との間に位相のずれが
４５°の場合（θ＝４５°）には、書込光と第１の交流
バイアス電圧との位相差φの値によってばらつきはある
が、一応すべての位相差φの値について画像の記録を行
なうことができる。

【００７１】図１２に示すように、第１の交流バイアス
電圧と、第２の交流バイアス電圧との間に位相のずれが
９０°の場合（θ＝９０°）には、書込光と第１の交流
バイアス電圧との位相差φの値にかかわらずに、すべて
のφの値について、一様に画像の記録を行なうことがで
きる。

【００７２】図１１を再び参照すれば、この図に示す信
号強度の最小の値（Ｍｉｎ）と最大の値（Ｍａｘ）との
比Ｍｉｎ／Ｍａｘが１に近付く程、書込光と第１の交流
バイアス電圧との位相差φの値には依存せずに一様な画
像記録が行なわれるようになる。いま、Ｍｉｎ／Ｍａｘ
の値を、第１の交流バイアス電圧と第２の交流バイアス
電圧との間の位相のずれθに対してプロットすると、図
１３に示すようになる。

【００７３】θ＝９０°において鋭いピークを持ち、こ
の時が画像記録に最も適する。また、Ｍｉｎ／Ｍａｘの
値が、０．５以上であれば、実用上充分な画像記録が行
なえる。Ｍｉｎ／Ｍａｘの値を０．５以上とするには、
第１の交流バイアス電圧と第２の交流バイアス電圧との
間の位相のずれθの値を７０〜１１０°の範囲とすれば
よい。なお、第２の交流バイアス電圧の位相は、第１の
交流バイアス電圧に対して進ませても、遅らせても同様
の効果が得られる。

【００７４】また、所望の第１の周波数の第１の交流バ
イアス電圧をＰＲＯＭ素子に印加して、この第１の周波
数と同一の周波数でその光の強度が変化する第１の画像
情報をＰＲＯＭ素子に記録し、次に、所望の第２の周波
数であってこの第１の周波数とは異なる周波数の第２の
交流バイアス電圧をＰＲＯＭ素子に印加して、この第２
の周波数と同一の周波数でその光の強度が変化する第２
の画像情報をＰＲＯＭ素子に重ねて記録することによっ
て、ＰＲＯＭ素子には第１および第２の画像情報が重ね
て記録される。すなわち、このような方法によって被測
定物の振動を測定することによって、異なる周波数成分
を持つ振動情報を重ねて記録することができる。

【００７５】従って、例えば、まず基本周波数と同一の
周波数を有する第１の交流バイアス電圧をＰＲＯＭ素子
に印加して測定を行ない、次に、その高調波と同一の周
波数を有する第２の交流バイアス電圧をＰＲＯＭ素子に
印加して測定を行なうことによって、基本周波数とその
ハーモニックスの振動モード全体の位置を検出すること
ができる。

【００７６】また、被測定物の振動振幅が大きい場合に
は、例えば、上述したホログラム干渉法を考えると、式
（１１）において、ｄ＞λ／４となると、被測定物の変
位にともない暗くなっていた干渉縞の明るさが再び明る
くなる。そのために、１回の振動による１往復におい
て、２回以上干渉縞が明暗を繰り返して、干渉縞の明暗
の周波数が、振動の周波数の２倍、３倍、・・・となる
場合がある。このような場合には、振動の基本周波数ω
を有する交流バイアス電圧をまず印加して画像の記録を
行ない、次に、その倍の周波数２ωを有する交流バイア
ス電圧を印加して画像の記録を重畳して行ない、さらに
は、３ω、・・・の周波数を有する交流バイアス電圧を
印加して、次々と画像を重畳して記録することによっ
て、たとえ、振幅が大きくても、その大きい振幅部分も
漏らさず記録することができる。

【００７７】このように、ＰＲＯＭ素子に印加する交流
バイアス電圧の周波数を次々とシーケンシャルに変化さ
せて、その都度画像の書き込みを行なうことによって、
複数の周波数成分を有する画像情報を重ねて記録でき
る。しかしながら、ＰＲＯＭ素子に印加する交流バイア
ス電圧を単一の周波数成分を持った、例えば正弦波のよ
うなものではなく、複数の異なる周波数成分を含んだ周
波数特性を持つ交流バイアス電圧とすれば、複数の異な
る周波数とそれぞれ同一の周波数を持った複数の画像情
報を同時に記録することができる。従って、複数の周波
数成分を持った振動情報の測定を１回の書み込みで行な
うことができる。

【００７８】さらに、また、ＰＲＯＭ素子に印加する交
流バイアス電圧の周波数を時間とともに所定の周波数の
範囲内において変化させて、画像を記録することによ
り、この周波数の範囲内の周波数成分を持つ画像情報を
すべて記録することができる。従って、この周波数範囲
に対応する周波数成分を持つ振動情報を１回の書き込み
ですべて記録することができる。このような測定方法を
使用することによって、未知の振動体の大まかな振動周
波数の測定ができる。

【００７９】また、上記のように、被測定物の振動情報
を、この被測定物の振動に対応してその強度が変化する
光からなる第１の画像情報に変換し、この第１の画像情
報の光を、所望の周波数の交流バイアス電圧が印加され
たＰＲＯＭ素子に入射して、被測定物の振動情報のう
ち、印加された交流バイアス電圧の周波数に対応する周
波数成分を有する特定の振動情報を選択的に画像情報に
書き込んだ後、ＰＲＯＭ素子に読出光を入射し、ＰＲＯ
Ｍ素子によって書き込まれた画像情報に応じて変調され
た読出光を検出することにより、被測定物の振動情報の
うち、印加された交流バイアス電圧の周波数に対応する
周波数成分を有する特定の振動情報を読み出すことがで
きる。

【００８０】以上においては、書込光の光強度に対応し
た電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として保持す
る画像情報記録素子、および書込光の光強度に対応した
電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として保持する
と共に、保持している分極電荷に応じて読出光を変調さ
せる空間光変調素子として、光導電効果およびポッケル
ス効果の両方を持つＰＲＯＭ素子を例にとって本発明の
作用を説明したが、光導電効果は持つがポッケルス効果
は持たない材料である、ＧａＡｓ単結晶、ＧａＡｓ膜、
水素化アモルファスシリコン膜、アモルファスシリコン
カーバイド膜やアモルファスセレン膜等を本発明におけ
る画像情報記録素子および空間光変調素子用の記録材料
として用いた場合においても、上述した画像情報の記録
という点ではＰＲＯＭ素子と同様の作用を有する。

【００８１】画像情報の記録・再生に用いられる空間光
変調素子としては、書込光の光強度に対応した電荷を発
生し、発生した電荷を分極電荷として保持すると共に、
保持している分極電荷に応じて読出光の偏光状態を変化
させる空間光変調素子を用いることができる。

【００８２】このような空間光変調素子としては、例え
ば、上述したＰＲＯＭ素子が挙げられる。ＰＲＯＭ素子
とは、上述したように、光導電効果により書込光の光強
度に対応した電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷と
して保持すると共に、ポッケルス効果により保持してい
る分極電荷に応じて読出光の偏光状態を変化させる素子
をいうから、画像情報の記録材料としてＰＲＯＭ素子を
用いた場合には、そのＰＲＯＭ素子自体によって読出光
の偏光状態を変化させることができ、他の読出用の材料
を記録材料に加えてさらに設ける必要がなくなる。

【００８３】また、分極電荷に応じて読出光の偏光状態
を変化させる読出用の材料としては、液晶がある。

【００８４】ツイスト・ネマチック液晶（ＴＮＬＣ）等
の印加電圧に応じて読出光の偏光状態が変化する液晶を
ＰＲＯＭ素子に加えてさらに設けた場合には、書き込み
時にＰＲＯＭ素子に印加される交流バイアス電圧の電圧
値を小さくすることができ、従って、交流バイアス電圧
印加手段の構成を簡単なものとすることができる。同じ
偏光の変化状態を得るのに必要な印加電圧は液晶のほう
がＰＲＯＭ素子に比較して、約２桁以上低いから、書き
込み時にＰＲＯＭ素子に印加される交流バイアス電圧の
電圧値を小さくして、ＰＲＯＭ素子の結晶表面に蓄積さ
れて保持される電荷の量を少なくしても、その電荷に基
づく電界が液晶に印加されることにより、液晶によって
読出光の偏光状態を必要なだけ変化させることができる
からである。

【００８５】さらに、光導電効果は持つがポッケルス効
果は持たない材料である、ＧａＡｓ単結晶、ＧａＡｓ
膜、水素化アモルファスシリコン膜、アモルファスシリ
コンカーバイド膜やアモルファスセレン膜等を本発明に
用いる画像情報記録素子および空間光変調素子用の記録
材料として用いた場合には、読出用の材料として、ツイ
スト・ネマチック液晶（ＴＮＬＣ）等の印加電圧に応じ
て読出光の偏光状態が変化する液晶を用いることができ
る。この場合においても、小さい印加電圧で読出光の必
要な偏光の変化状態が得られるから、記録材料に印加さ
れる高圧バイアス電圧値を小さくすることができ、従っ
て、交流バイアス電圧印加手段の構成を簡単なものとす
ることができる。

【００８６】このように、空間光変調素子として、書込
光の光強度に対応した電荷を発生し、発生した電荷を分
極電荷として保持すると共に、保持している分極電荷に
応じて読出光の偏光状態を変化させる空間光変調素子を
用いた場合には、画像情報再生に用いられる、空間光変
調素子に読出光を入射する読出光入射手段としては、好
ましくは、偏光子等を使用して直線偏光光を入射する装
置を用い、空間光変調素子から射出する読出光を検出す
る読出光検出手段としては、好ましくは、検光子等の光
の偏光状態を検出できる素子を備えた装置を用いる。

【００８７】また、画像情報の記録・再生に用いられる
空間光変調素子として、書込光の光強度に対応した電荷
を発生し、発生した電荷を分極電荷として保持すると共
に、保持している分極電荷に応じて読出光の透過率を変
化させる空間光変調素子を用いることができる。

【００８８】分極電荷に応じて読出光の透過率を変化さ
せる読出用の材料としては、液晶がある。ポリマー分散
型液晶（ＰＤＬＣ）等の印加電圧に応じて読出光の透過
率が変化する液晶を用いた場合には、読出光に偏光した
光を用いる必要がなくなるから、偏光子や検光子が不要
となり、画像情報再生系の構成が簡単なものとなる。

【００８９】このポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）等の
印加電圧に応じて読出光の透過率が変化する液晶は、Ｐ
ＲＯＭ素子に加えて設けてもよく、光導電効果は持つが
ポッケルス効果は持たない材料である、ＧａＡｓ単結
晶、ＧａＡｓ膜、水素化アモルファスシリコン膜、アモ
ルファスシリコンカーバイド膜やアモルファスセレン膜
等を本発明における画像情報記録素子および空間光変調
素子用の記録材料として用いた場合の、読出用の材料と
して用いてもよい。

【００９０】次に、画像情報の書込時間Ｔ_W について検
討する。画像情報の周波数と交流バイアス電圧の周波数
が一致する場合、書込時間Ｔ_W はどのようにも設定でき
る。

【００９１】一方、画像情報の周波数ω′と交流バイア
ス電圧の周波数ωとの間にずれがある場合、書込時間Ｔ
_W をどのように設定すべきかが問題になる。

【００９２】（６）式において、ω≠ω′の場合につい
て検討する。

【００９３】 Ｑ∝Ｉ₀ Ｖ₀ ∫（cos ２πωｔ＋cos ２πωｔ・cos ２πω′ｔ）ｄｔ ＝Ｉ₀ Ｖ₀ （（１／２πω）sin ２πωｔ ＋（１／２π（ω＋ω′））sin ２π（ω＋ω′）ｔ ＋（１／２π（ω−ω′））sin ２π（ω−ω′）ｔ） …（１５） （１５）式において、第３項はω〜ω′の場合、他の項
よりもゆっくり変化し、振幅は大きい。従って、第３項
の周期よりも速く画像情報の書き込みが終了すれば、画
像情報の記録が可能になる。この場合、書込時間Ｔ_W を
以下の式を満足するように設定すればＰＲＯＭ素子が感
度を持つ。

【００９４】（ω−ω′）＜１／Ｔ_W …（１６）

【００９５】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付の図面を参照し
て説明する。

【００９６】まず、本発明の振動測定装置や振動測定方
法に画像情報記録素子や空間光変調素子として用いられ
るＰＲＯＭ素子を説明する。

【００９７】図７は、本発明の実施例に使用されるＰＲ
ＯＭ素子を説明するための断面図である。

【００９８】Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀の単結晶からなる電荷発生
保持層４の両側にそれぞれ石英ガラスからなる絶縁層３
および５を設け、絶縁層３および５の外側にＩＴＯ（In
diumTin Oxide）からなる透明電極２および６を設け、
透明電極２および６の外側に石英ガラスからなる基板ガ
ラス１および７をそれぞれ設けて、ＰＲＯＭ素子１６を
形成する。

【００９９】このＰＲＯＭ素子１６に、矢印ａ方向から
画像情報書込光を入射する。Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀は青色光よ
りも短波長の電磁波に対して感度（光伝導性）を有して
いるから、書込光としては青色領域の光やＸ線等を用い
る。書込光が入射すると、電荷発生保持層４内には光導
電効果により書込光強度に対応した電荷キャリヤ（電子
およびホール）が発生する。書込光の入射に対応して端
子８と９を介して透明電極２および６間にバイアス電圧
を印加すると、光導電効果によって発生した電荷キャリ
ヤは、電荷発生保持層４内に形成される電界によって電
荷発生保持層４内をドリフトし、電荷発生保持層４の表
面に分極する。分極した電荷は、電荷発生保持層４の両
表面にはそれぞれ絶縁層３および５が設けられているか
ら、電荷発生保持層４の両表面において分極電荷として
保持されることになる。

【０１００】本発明では、透明電極２および６の間に、
記録したい振動の周波数に対応した周波数の交流バイア
ス電圧を印加する。この交流バイアス電圧は、正弦波、
三角波または矩形波等の種々の波形のものであってよ
い。前述したように、振動の周波数に対応した周波数の
交流バイアス電圧を印加すると、この振動に対応してそ
の強度が変化するように変換された画像情報の光強度、
すなわち書込光強度に比例した電荷が分極電荷として電
荷発生保持層４の表面に保持されるから、この分極電荷
の量およびその空間分布を画像情報としてＰＲＯＭ素子
１６に記録する。

【０１０１】このように、ＰＲＯＭ素子１６には、分極
電荷の量およびその空間分布が記録されるから、このＰ
ＲＯＭ素子１６には階調性を有する画像情報が記録され
ることになる。

【０１０２】なお、一旦記録した情報は、透明電極２お
よび６を短絡した状態で、ＰＲＯＭ素子１６に青色光ま
たはそれよりも短波長の電磁波を投射するだけで消去す
ることができる。

【０１０３】Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀単結晶は、その結晶表面に
分極電荷が形成されると分極電荷の量に対応した強度の
電界が形成され、複屈折性が生ずる。従って、記録した
画像情報を再生する場合、ＰＲＯＭ素子１６に直線偏光
した読出光を入射するとＰＲＯＭ素子１６から分極電荷
の量に応じた楕円偏光が出射するので、後段に検光子を
配置すれば、検光子から射出する読出光の光強度を測定
することにより分極電荷の量を測定できる。従って、検
光子の後段に結像光学系を介して投影することによりＰ
ＲＯＭ素子１６に記録した画像情報を光学像として再生
することができる。この時、読出光として、Ｂｉ₁₂Ｓｉ
Ｏ₂₀単結晶に光導電効果が生じない光、例えば赤色光を
用いれば、分極電荷の分布状態を変化させることなく、
画像情報の再生が行なえる。

【０１０４】画像情報を再生する際、ＰＲＯＭ素子１６
の透明電極２および６の間に直流バイアスを印加しても
よく、あるいは透明電極２および６間を短絡してもよ
い。透明電極２および６の間に直流バイアスを印加すれ
ば、分極電荷が作る電界が直流バイアスによって形成さ
れる外部電界を打ち消す。従って、電荷発生保持層４内
は、書込光が照射された部分では電界が弱く、照射され
なかった部分では電界が強くなり、読み出される画像は
書き込まれた画像情報のネガ像となる。透明電極２およ
び６間を短絡すると、電荷発生保持層４内の電界は分極
電界が作る電界のみとなり、従って、書込光が照射され
た部分では電界が強くなり、照射されなかった部分では
電界が弱くなる。従って、読み出される画像は書き込ま
れた画像情報のポジ像となる。

【０１０５】なお、再生された画像情報の表示装置とし
て、例えばＰＲＯＭ素子１６からの再生像をＴＶカメラ
で撮像しＣＲＴを用いて表示することができ、あるいは
投影レンズ系を介してスクリーン上に投影して表示する
こともできる。また、必要に応じて光フーリエ変換等の
光画像処理のための光学系を設け、ＰＲＯＭ素子１６か
らの再生像をその光学系に入力し、適当な画像処理を施
すこともできる。

【０１０６】図８は、本発明の振動測定装置や振動測定
方法の実施例に使用される液晶付ＰＲＯＭ素子５６を説
明するための断面図である。

【０１０７】液晶層５０が絶縁層５と透明電極６との間
に設けられている。液晶層５０として、ツイスト・ネマ
チック液晶（ＴＮＬＣ）等の印加電圧に応じて読出光の
偏光状態が変化する材料を用いた場合には、書き込み時
に液晶付ＰＲＯＭ素子５６の透明電極２および６の間に
印加される交流バイアス電圧の電圧値を小さくすること
ができ、従って、この交流バイアス電圧を印加する交流
バイアス印加装置の構成を簡単で安価なものとすること
ができる。同じ偏光の変化状態を得るのに必要な印加電
圧は液晶のほうが図７に示したＰＲＯＭ素子１６に比較
して、約２桁以上低いから、書き込み時に液晶付ＰＲＯ
Ｍ素子５６の透明電極２および６間に印加される交流バ
イアス電圧の電圧値を小さくして、電荷発生保持層４の
結晶表面に蓄積されて保持される電荷の量を少なくして
も、その電荷に基づく電界が液晶層５０に印加されるこ
とにより、液晶層５０によって読出光の偏光状態を必要
なだけ変化させることができるからである。

【０１０８】また、この構成の素子では、読出光に変調
を与えるのは液晶層５０であるため電荷発生保持層４に
は光導電効果を持ち、ポッケルス効果を持たない材料の
使用も可能である。従って、Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀単結晶の他
に、ＧａＡｓ単結晶、ＧａＡｓ膜、水素化アモルファス
シリコン膜、アモルファスシリコンカーバイド膜、アモ
ルファスセレン膜等が適用できる。

【０１０９】液晶として、ポリマー分散型液晶（ＰＤＬ
Ｃ）等の印加電圧に応じて読出光の透過率が変化する材
料を用いた場合には、読出光に偏光した光を用いる必要
がなくなるから、偏光子や検光子が不要となり、振動測
定装置の構成が簡単なものとなる。

【０１１０】また、図９に示すように、液晶層５０と電
荷発生保持層４との間に反射層５１を設けた液晶付ＰＲ
ＯＭ素子５６′を用いることもできる。反射層５１とし
ては、例えば、ＴｉＯ₂ とＳｉＯ₂ との積層膜を用い
る。矢印Ａ方向から画像情報書込光を入射させ、記録を
行なう。読出光は矢印Ｂ方向から入射され、反射層５１
で反射され、入射方向に光は出射され、画像情報の再生
が行なわれる。この素子構成をとれば、読出光は電荷発
生保持層４を通過しないので、読出光の波長を任意に選
んでも、分極電荷分布を変化させないことが利点であ
る。

【０１１１】なお、液晶層５０の絶縁性が十分高く、こ
の液晶層５０によって分極電荷を電荷発生保持層４の表
面に保持できるなら絶縁層３と５の一方または両方を設
けなくともよい。

【０１１２】次に、図７、図８、図９にそれぞれ示した
ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５
６′を用いた振動測定装置および振動測定方法について
説明する。

【０１１３】（第１の実施例）図１は、本発明の第１の
実施例の振動測定装置および振動測定方法を説明するた
めの模式図であり、図２は、本実施例における振動測定
状態を説明するための図である。

【０１１４】発振器１３によって、測定したい振動周波
数と同じ周波数の信号を発生させ、この信号に同期した
高圧交流バイアス電圧を高圧交流電圧発生器１５によっ
て発生させ、この高圧交流バイアス電圧をＰＲＯＭ素子
１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に印加す
る。

【０１１５】被測定物３０が振動によって波打っている
ような場合に、被測定物３０の表面が凸になったときに
照明光がＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５
６、５６′の方向に反射されてその表面が明るく光り、
被測定物３０の表面が凹になったときに照明光がＰＲＯ
Ｍ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′の方
向には反射されずその表面が暗くなるように、照明光を
被測定物３０に照射する。照明４０は、このように照明
光が被測定物３０に照射されるように配設される。

【０１１６】被測定物３０によって反射された照明光
は、シャッター１７、結像レンズ系１８およびハーフミ
ラー１９を経てＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ
素子５６、５６′に入射する。

【０１１７】ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′には、測定したい振動周波数と同じ周波
数の高圧交流バイアス電圧が印加されているから、測定
したい周波数で振動している振動箇所だけが、ＰＲＯＭ
素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に記録
される。

【０１１８】次に、発振器１３によって、測定したい振
動周波数と同じ周波数の信号を発生させ、発生した信号
の位相を位相調整器１４によって９０°ずらし、この９
０°ずれた信号に同期した高圧交流バイアス電圧を高圧
交流電圧発生器１５によって発生させ、この高圧交流バ
イアス電圧をＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′に印加する。

【０１１９】この状態で、被測定物３０によって反射さ
れた照明光を、シャッター１７、結像レンズ系１８およ
びハーフミラー１９を経てＰＲＯＭ素子１６または液晶
付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に入射する。

【０１２０】ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′には、測定したい振動周波数と同じ周波
数の高圧交流バイアス電圧が印加されているから、測定
したい周波数で振動している振動箇所だけが、ＰＲＯＭ
素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に重ね
て記録される。

【０１２１】このように、９０°位相がずれた２つの高
圧交流バアイス電圧を順次印加して測定することによ
り、任意の初期位相の振動情報を有効に記録することが
できる。

【０１２２】また、ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲ
ＯＭ素子５６、５６′に高圧交流バイアス電圧を印加し
て振動情報を測定した後に、直流電圧発生器２６により
直流バイアス電圧をＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲ
ＯＭ素子５６、５６′に印加し、この状態で、被測定物
３０によって反射された照明光を、シャッター１７、結
像レンズ系１８およびハーフミラー１９を経てＰＲＯＭ
素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に入射
することによって、被測定物３０の全体の画像情報も重
畳して記録される。従って、ある特定の周波数で振動す
る振動箇所の被測定物３０における位置を正確に知るこ
とができる。

【０１２３】このように、まず、高圧交流バイアス電圧
をＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５
６′に印加して、測定したい周波数で振動している振動
箇所だけを記録し、その後、直流バイアス電圧をＰＲＯ
Ｍ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に印
加して、被測定物３０の全体の画像情報も重畳して記録
してもよいし、また、高圧交流バイアス電圧と直流バイ
アス電圧とを同時に印加して、測定したい周波数で振動
している振動箇所および被測定物３０の全体の画像情報
を同時に記録してもよい。

【０１２４】次に、ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲ
ＯＭ素子５６、５６′に記録された画像を再生する再生
光学系について説明する。

【０１２５】記録された画像を再生する際、シャッター
１７を閉じるとともに高圧交流電圧発生器１５をオフす
る。

【０１２６】レーザ光源２０から読出光を発生させる。
この読出光としては、ＰＲＯＭ素子１６または液晶付Ｐ
ＲＯＭ素子５６、５６′に用いられているＢｉ₁₂ＳｉＯ
₂₀結晶に光導電効果が生じない波長の光、例えば波長６
３３ｎｍの光を用いる。その後、レーザ光源２０から発
生した読出光は偏光子２７により直線偏光した光とされ
る。その後、読出光は再生光光シャッター２１を通り、
さらにエクスパンダーレンズおよびコリメータレンズか
らなるビームエクスパンダー２５を介して拡大平行光束
となり、ハーフミラー１９を経てＰＲＯＭ素子１６また
は液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に入射する。

【０１２７】ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′に入射した読出光は、ＰＲＯＭ素子１６
または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に記録されてい
る画像情報に応じた楕円率を有する楕円偏光となってＰ
ＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′
から射出する。従って、この射出した読出光をＰＲＯＭ
素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′の後方
に配置した検光子２２を通過させることにより、ＰＲＯ
Ｍ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に記
録されていた画像情報は、その画像情報に対応する光強
度分布を持つ光学像として再生される。この光学像をＴ
Ｖカメラ２３によって撮像しモニタ２４上に表示する。
このように構成すれば、一旦記録した画像情報を直ちに
再生することができ、ポータブル型の振動測定装置を実
現することができる。

【０１２８】また、この時、液晶付ＰＲＯＭ素子５６、
５６′としてＰＤＬＣ等の光透過率を変化させる液晶を
用いた素子を用いた場合、偏光子２７および検光子２２
は不要である。

【０１２９】以上のようにして被測定物３０の振動を測
定することによって、図２に示すように、例えば、１０
０Ｈｚで振動している振動箇所３２が選択的に明るくな
った画像が得られる。

【０１３０】（第２の実施例）図３は、本発明の第２の
実施例の振動測定装置および振動測定方法を説明するた
めの模式図である。

【０１３１】第１の実施例の場合と同様にして、発振器
１３および高圧交流電圧発生器１５によって、測定した
い振動周波数に応じた周波数の高圧交流バイアス電圧を
ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５
６′に印加する。

【０１３２】アルゴンイオンレーザ６０から波長４８８
ｎｍのレーザ光を発生する。このレーザ光は、シャッタ
ー６２を通り、さらにエクスパンダーレンズおよびコリ
メータレンズからなるビームエクスパンダー６４を介し
て拡大平行光束となり、ハーフミラー６６を経て基準平
面板６８および被測定物７０に入射する。基準平面板６
８および被測定物７０に入射したレーザ光は、基準平面
板６８の基準面および被測定物７０の表面によってそれ
ぞれ反射され、これらの反射光が干渉縞を形成する。被
測定物７０が振動すると、基準平面板６８と被測定物７
０との距離がその振動に応じて周期的に変化し、その結
果、基準平面板６８による反射光と被測定物７０による
反射光とが形成する干渉縞の明るさも、被測定物７０の
振動に応じて周期的に変化する。

【０１３３】基準平面板６８による反射光と被測定物７
０による反射光とによって形成された干渉縞は、シャッ
ター１７、結像レンズ系１８およびハーフミラー１９を
経てＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、
５６′に入射する。

【０１３４】ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′には、測定したい振動周波数に応じた周
波数の高圧交流バイアス電圧が印加されているから、測
定したい周波数で振動している振動箇所だけが、ＰＲＯ
Ｍ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に記
録される。

【０１３５】次に、第１の実施例の場合と同様にして、
発振器１３、位相調整器１４、および高圧交流電圧発生
器１５によって、周波数は測定したい振動周波数と同じ
であるが、位相が９０°ずれた高圧交流バイアス電圧を
ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５
６′に印加する。

【０１３６】この状態で、基準平面板６８による反射光
と被測定物７０による反射光とによって形成された干渉
縞を、シャッター１７、結像レンズ系１８およびハーフ
ミラー１９を経てＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯ
Ｍ素子５６、５６′に入射する。

【０１３７】ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′には、測定したい振動周波数に応じた周
波数の高圧交流バイアス電圧が印加されているから、測
定したい周波数で振動している振動箇所だけが、ＰＲＯ
Ｍ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に重
ねて記録される。

【０１３８】このように、９０°位相がずれた２つの高
圧交流バアイス電圧を順次印加して測定することによ
り、任意の初期位相の振動情報を有効に記録することが
できる。

【０１３９】また、ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲ
ＯＭ素子５６、５６′に高圧交流バイアス電圧を印加し
て振動情報を測定した後、または測定と同時に、直流電
圧発生器２６により直流バイアス電圧をＰＲＯＭ素子１
６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に印加し、こ
の状態で、基準平面板６８による反射光と被測定物７０
による反射光とによって形成された干渉縞を、シャッタ
ー１７、結像レンズ系１８およびハーフミラー１９を経
てＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５
６′に入射することによって、被測定物７０の全体の画
像情報も重畳して記録される。従って、ある特定の周波
数で振動する振動箇所の被測定物７０における位置を正
確に知ることができる。

【０１４０】ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′に記録された画像を再生する再生光学系
については第１の実施例と同じである。

【０１４１】（第３の実施例）図４は、本発明の第３の
実施例の振動測定装置および振動測定方法を説明するた
めの模式図である。

【０１４２】第１の実施例の場合と同様にして、発振器
１３および高圧交流電圧発生器１５によって、測定した
い振動周波数に応じた周波数の高圧交流バイアス電圧を
ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５
６′に印加する。

【０１４３】アルゴンイオンレーザ６０から波長４８８
ｎｍのレーザ光を発生する。このレーザ光は、シャッタ
ー６２を通り、さらにエクスパンダーレンズおよびコリ
メータレンズからなるビームエクスパンダー６４を介し
て拡大平行光束となり、ハーフミラー６６を経て基準平
面板６８および被測定物７０にそれぞれ入射する。基準
平面板６８および被測定物７０に入射したレーザ光は、
基準平面板６８の基準面および被測定物７０の表面によ
ってそれぞれ反射され、これらの反射光が干渉縞を形成
する。被測定物７０が振動すると、基準平面板６８と被
測定物７０との光路差がその振動に応じて周期的に変化
し、その結果、基準平面板６８による反射光と被測定物
７０による反射光とが形成する干渉縞の明るさも、被測
定物７０の振動に応じて周期的に変化する。

【０１４４】基準平面板６８による反射光と被測定物７
０による反射光とによって形成された干渉縞は、シャッ
ター１７、結像レンズ系１８およびハーフミラー１９を
経てＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、
５６′に入射する。

【０１４５】ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′には、測定したい振動周波数に応じた周
波数の高圧交流バイアス電圧が印加されているから、測
定したい周波数で振動している振動箇所だけが、ＰＲＯ
Ｍ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に記
録される。

【０１４６】次に、第１の実施例の場合と同様にして、
発振器１３、位相調整器１４、および高圧交流電圧発生
器１５によって、周波数は測定したい振動周波数と同じ
であるが、位相が９０°ずれた高圧交流バイアス電圧を
ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５
６′に印加する。

【０１４７】この状態で、基準平面板６８による反射光
と被測定物７０による反射光とによって形成された干渉
縞を、シャッター１７、結像レンズ系１８およびハーフ
ミラー１９を経てＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯ
Ｍ素子５６、５６′に入射する。

【０１４８】ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′には、測定したい振動周波数に応じた周
波数の高圧交流バイアス電圧が印加されているから、測
定したい周波数で振動している振動箇所だけが、ＰＲＯ
Ｍ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に重
ねて記録される。

【０１４９】このように、９０°位相がずれた２つの高
圧交流バアイス電圧を順次印加して測定することによ
り、任意の初期位相の振動情報を有効に記録することが
できる。

【０１５０】また、ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲ
ＯＭ素子５６、５６′に高圧交流バイアス電圧を印加し
て振動情報を測定した後、または測定と同時に、直流電
圧発生器２６により直流バイアス電圧をＰＲＯＭ素子１
６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に印加し、こ
の状態で、基準平面板６８による反射光と被測定物７０
による反射光とによって形成された干渉縞を、シャッタ
ー１７、結像レンズ系１８およびハーフミラー１９を経
てＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５
６′に入射することによって、被測定物７０の全体の画
像情報も重畳して記録される。従って、ある特定の周波
数で振動する振動箇所の被測定物７０における位置を正
確に知ることができる。

【０１５１】ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′に記録された画像を再生する再生光学系
については第１の実施例と同じである。

【０１５２】（第４の実施例）図５および図６は、本発
明の第４の実施例の振動測定装置および振動測定方法を
説明するための模式図である。

【０１５３】まず、図５に示すように、参照用ホログラ
ムを撮影する。

【０１５４】参照用ホログラムの作成は次のようにして
行なう。アルゴンイオンレーザ８０から射出された波長
４８８ｎｍのレーザ光を、ビームスプリッター８２、物
体光光学系８６を介して物体光８７として、静止状態に
ある被測定物９２に入射する。被測定物９２に入射され
たレーザ光は、被測定物９２によって散乱され、その散
乱光がホログラム乾板９０に入射する。一方、アルゴン
イオンレーザ８０から射出されたレーザ光は、ビームス
プリッター８２、ミラー８４および参照光光学系８８を
介して参照光８９としてホログラム乾板９０に入射す
る。静止状態にある被測定物９２によって散乱された散
乱光と、参照光８９とによって形成される干渉縞をホロ
グラム乾板９０に参照用ホログラムとして記録し、現像
する。

【０１５５】つぎに、図６に示すように、参照用ホログ
ラムが記録されたホログラム乾板９０を再び振動測定装
置の元の場所にセットする。アルゴンイオンレーザ８０
から射出されたレーザ光が、ビームスプリッター８２、
ミラー８４および参照光光学系８８を介して参照光８９
としてホログラム乾板９０に入射され、ホログラム乾板
９０によって回折されて回折光９１として射出されると
ともに、静止状態の被測定物９２の虚像９４を形成す
る。

【０１５６】一方、アルゴンイオンレーザ８０から射出
されたレーザ光を、ビームスプリッター８２、物体光光
学系８６を介して物体光８７として、振動状態にある被
測定物９６に入射する。被測定物９６に入射されたレー
ザ光は、被測定物９６によって散乱され、散乱光９３と
なる。

【０１５７】回折光９１と散乱光９３とによって干渉縞
が形成される。被測定物９６が振動すると、静止状態の
被測定物９２の虚像９４と、振動状態の被測定物９６と
の距離がその振動に応じて周期的に変化し、静止状態を
記録したホログラム乾板９０によって回折された回折光
９１と振動状態にある被測定物９６によって散乱された
散乱光９３とによって形成される干渉縞の明るさも、被
測定物の振動によって周期的に変化する。

【０１５８】回折光９１と散乱光９３とによって形成さ
れた干渉縞は、シャッター１７、結像レンズ系１８およ
びハーフミラー１９を経てＰＲＯＭ素子１６または液晶
付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に入射される。

【０１５９】このＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯ
Ｍ素子５６、５６′には、第１の実施例の場合と同様に
して、発振器１３および高圧交流電圧発生器１５によっ
て、測定したい振動周波数に応じた周波数の高圧交流バ
イアス電圧が印加されている。

【０１６０】このように、ＰＲＯＭ素子１６または液晶
付ＰＲＯＭ素子５６、５６′には、測定したい振動周波
数に応じた周波数の高圧交流バイアス電圧が印加されて
いるから、測定したい周波数で振動している振動箇所だ
けが、ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５
６、５６′に記録される。

【０１６１】次に、第１の実施例の場合と同様にして、
発振器１３、位相調整器１４、および高圧交流電圧発生
器１５によって、周波数は測定したい振動周波数と同じ
であるが、位相が９０°ずれた高圧交流バイアス電圧を
ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５
６′に印加する。

【０１６２】この状態で、回折光９１と散乱光９３とに
よって形成された干渉縞を、シャッター１７、結像レン
ズ系１８およびハーフミラー１９を経てＰＲＯＭ素子１
６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に入射する。

【０１６３】ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′には、測定したい振動周波数に応じた周
波数の高圧交流バイアス電圧が印加されているから、測
定したい周波数で振動している振動箇所だけが、ＰＲＯ
Ｍ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に重
ねて記録される。

【０１６４】このように、９０°位相がずれた２つの高
圧交流バアイス電圧を順次印加して測定することによ
り、任意の初期位相の振動情報を有効に記録することが
できる。

【０１６５】また、ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲ
ＯＭ素子５６、５６′に高圧交流バイアス電圧を印加し
て振動情報を測定した後、または測定と同時に、直流電
圧発生器２６により直流バイアス電圧をＰＲＯＭ素子１
６または液晶付ＰＲＯＭ素子５６、５６′に印加し、こ
の状態で、回折光９１と散乱光９３とによって形成され
た干渉縞を、シャッター１７、結像レンズ系１８および
ハーフミラー１９を経てＰＲＯＭ素子１６または液晶付
ＰＲＯＭ素子５６、５６′に入射することによって、被
測定物９６の全体の画像情報も重畳して記録される。従
って、ある特定の周波数で振動する振動箇所の被測定物
９６における位置を正確に知ることができる。

【０１６６】ＰＲＯＭ素子１６または液晶付ＰＲＯＭ素
子５６、５６′に記録された画像を再生する再生光学系
については第１の実施例と同じである。

【０１６７】本発明は上述した実施例だけに限定されず
種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施
例では透過型のＰＲＯＭ素子を用いたが、アルミニウム
の反射膜を形成した反射型のＰＲＯＭ素子を用いること
も可能である。

【０１６８】また、必要に応じて、記録した画像につい
て光フーリエ変換等の光画像処理を行なうこともでき
る。

【０１６９】

【発明の効果】本発明の振動測定装置は、被測定物の振
動情報を、被測定物の振動に対応してその強度が変化す
る光からなる第１の画像情報に変換する変換手段と、書
込光の光強度に対応した電荷を発生し、発生した電荷を
分極電荷として保持する画像情報記録素子と、被測定物
の第１の画像情報の光を画像情報記録素子に入射させる
撮像手段と、所望の周波数の交流バイアス電圧を画像情
報記録素子に印加する交流バイアス電圧印加手段とを有
し、画像情報記録素子に入射する第１の画像情報の光に
よって画像情報記録素子内に発生した電荷のうち、第１
の画像情報のうちの第２の画像情報であって交流バイア
ス電圧と同一の周波数でその光の強度が変化する第２の
画像情報の光によって発生した電荷を選択的に分極電荷
として画像情報記録素子内に蓄積して保持するから、被
測定物の振動情報のうち、画像情報記録素子に印加され
る交流バイアス電圧の周波数と対応する周波数成分を持
つ特定の振動情報を画像情報記録素子に選択的に記録す
ることができる。

【０１７０】また、本発明の振動測定装置は、被測定物
の振動情報を、被測定物の振動に対応してその強度が変
化する光からなる第１の画像情報に変換する変換手段
と、書込光の光強度に対応した電荷を発生し、発生した
電荷を分極電荷として保持すると共に、保持している分
極電荷に応じて読出光を変調させる空間光変調素子と、
被測定物の第１の画像情報の光を空間光変調素子に入射
させる撮像手段と、所望の周波数の交流バイアス電圧を
空間光変調素子に印加する交流バイアス電圧印加手段
と、空間光変調素子に読出光を入射する読出光入射手段
と、空間光変調素子から射出する読出光を検出する読出
光検出手段とを有し、空間光変調素子に入射する第１の
画像情報の光によって空間光変調素子内に発生した電荷
のうち、第１の画像情報のうちの第２の画像情報であっ
て交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度が変
化する第２の画像情報の光によって発生した電荷を選択
的に分極電荷として空間光変調素子内に蓄積して保持
し、分極電荷に応じて変調されて射出される読出光を検
出することにより、第１の画像情報のうち、交流バイア
ス電圧と同一の周波数でその光の強度が変化する第２の
画像情報を選択的に検出するから、被測定物の振動情報
のうち、空間光変調素子に印加される交流バイアス電圧
の周波数と対応する周波数成分を持つ特定の振動情報を
選択的に記録・再生することができる。

【０１７１】従って、これらの本発明の振動測定装置に
よれば、基本周波数で振動する領域とそのハーモニック
スで振動する領域の区別、未知の周波数で加振されたと
きの各固有振動モードの解析ができる。また、腹の位置
の明るさから、複数のモード間の振動強度の比較もでき
る。さらに、被測定物の振動が非定在波状であっても、
画像情報記録素子や空間光変調素子に印加される交流バ
イアス電圧の周波数に応じた振動周波数の振動の画像を
その振動振幅に応じた強度で記録・再生できる。

【０１７２】本発明の振動測定装置において、被測定物
によって反射される反射光の強度が被測定物の振動によ
って変化するように被測定物に照明光を照射する手段を
設けることにより、被測定物の振動情報を、被測定物の
振動に対応してその強度が変化する光からなる第１の画
像情報に容易に変換することができる。

【０１７３】また、本発明の振動測定装置において、被
測定物にコヒーレント光を照射し、被測定物によるコヒ
ーレント光の反射光と所定の基準面によるコヒーレント
光の反射光との干渉縞を形成する手段を設けることによ
り、被測定物の振動情報を、被測定物の振動に対応して
その強度が変化する光からなる第１の画像情報に変換す
ることができる。特に、被測定物の表面が鏡面の場合に
容易に第１の画像情報に変換できる。

【０１７４】さらに、また、本発明の振動測定装置にお
いて、被測定物による散乱光と被測定物の静止状態のホ
ログラムからの回折光との干渉縞を形成する手段を設け
ることにより、被測定物の振動情報を、被測定物の振動
に対応してその強度が変化する光からなる第１の画像情
報に変換することができる。特に、被測定物が散乱体の
場合に有効に第１の画像情報に変換できる。

【０１７５】また、交流バイアス電圧印加手段によって
印加される交流バイアス電圧の位相を変化させることが
できる位相調整手段をさらに設けることにより、ある特
定の周波数で振動する領域の振動情報の位相と、画像情
報記録素子または空間光変調素子に印加される交流バイ
アス電圧の位相との間に位相差がある場合であっても、
この特定の周波数で振動する領域の画像情報の選択的な
記録・再生を有効に行なうことができる。

【０１７６】また、直流バイアス電圧を画像情報記録素
子または空間光変調素子に印加可能な直流バイアス電圧
印加手段をさらに備えることによって、ある特定の周波
数で振動する領域の画像情報に加えて、その被測定物の
全体の画像情報も重畳して記録・再生することができ
る。従って、ある特定の周波数で振動する領域の被測定
物における位置を正確に知ることができる。

【０１７７】本発明の振動測定方法は、被測定物の振動
情報を、被測定物の振動に対応してその強度が変化する
光からなる第１の画像情報に変換し、所望の周波数の交
流バイアス電圧を、書込光の光強度に対応した電荷を発
生し、発生した電荷を分極電荷として保持する画像情報
記録素子に印加し、第１の画像情報の光を、所望の周波
数の交流バイアス電圧が印加された画像情報記録素子に
入射して、画像情報記録素子に入射する第１の画像情報
の光によって画像情報記録素子内に発生した電荷のう
ち、第１の画像情報のうちの第２の画像情報であって交
流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度が変化す
る第２の画像情報の光によって発生した電荷を選択的に
分極電荷として画像情報記録素子内に蓄積して保持する
工程を有しているから、被測定物の振動情報のうち、画
像情報記録素子に印加される交流バイアス電圧の周波数
と対応する周波数成分を持つ特定の振動情報を画像情報
記録素子に選択的に記録することができる。

【０１７８】また、本発明の振動測定方法は、被測定物
の振動情報を、被測定物の振動に対応してその強度が変
化する光からなる第１の画像情報に変換し、所望の周波
数の交流バイアス電圧を、書込光の光強度に対応した電
荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として保持すると
共に、保持している分極電荷に応じて読出光を変調させ
る空間光変調素子に印加し、第１の画像情報の光を、所
望の周波数の交流バイアス電圧が印加された空間光変調
素子に入射して、空間光変調素子に入射する第１の画像
情報の光によって空間光変調素子内に発生した電荷のう
ち、第１の画像情報のうちの第２の画像情報であって交
流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度が変化す
る第２の画像情報の光によって発生した電荷を選択的に
分極電荷として空間光変調素子内に蓄積して保持する工
程と、空間光変調素子に読出光を入射し、空間光変調素
子から分極電荷に応じて変調されて射出される読出光を
検出することにより、第１の画像情報のうち、交流バイ
アス電圧と同一の周波数でその光の強度が変化する第２
の画像情報を選択的に検出する工程と、を有しているか
ら、被測定物の振動情報のうち、空間光変調素子に印加
される交流バイアス電圧の周波数と対応する周波数成分
を持つ特定の振動情報を選択的に記録・再生することが
できる。

【０１７９】従って、これらの本発明の振動測定方法に
よれば、基本周波数で振動する領域とそのハーモニック
スで振動する領域の区別、未知の周波数で加振されたと
きの各固有振動モードの解析ができる。また、腹の位置
の明るさから、複数のモード間の振動強度の比較もでき
る。さらに、被測定物の振動が非定在波状であっても、
画像情報記録素子や空間光変調素子に印加される交流バ
イアス電圧の周波数に応じた振動周波数の振動の画像を
その振動振幅に応じた強度で記録・再生できる。

【０１８０】また、本発明の振動測定方法は、被測定物
の振動情報を、被測定物の振動に対応してその強度が変
化する光からなる第１の画像情報に変換し、所望の周波
数の第１の交流バイアス電圧を、書込光の光強度に対応
した電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として保持
する画像情報記録素子に印加し、第１の画像情報の光
を、所望の周波数の第１の交流バイアス電圧が印加され
た画像情報記録素子に入射して、画像情報記録素子に入
射する第１の画像情報の光によって画像情報記録素子内
に発生した電荷のうち、第１の画像情報のうちの第２の
画像情報であって第１の交流バイアス電圧と同一の周波
数でその光の強度が変化する第２の画像情報の光によっ
て発生した第１の電荷を選択的に第１の分極電荷として
画像情報記録素子内に蓄積して保持する工程と、被測定
物の振動情報を、被測定物の振動に対応してその強度が
変化する光からなる第１の画像情報に変換し、所望の周
波数を有し、第１の交流バイアス電圧とは所定の位相差
を有する第２の交流バイアス電圧を、画像情報記録素子
に印加し、第１の画像情報の光を、所望の周波数の第２
の交流バイアス電圧が印加された画像情報記録素子に入
射して、画像情報記録素子に入射する第１の画像情報の
光によって画像情報記録素子内に発生した電荷のうち、
第１の画像情報のうちの第２の画像情報であって第２の
交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度が変化
する第２の画像情報の光によって発生した第２の電荷を
選択的に第２の分極電荷として画像情報記録素子内に蓄
積して、第２の分極電荷を前記第１の分極電荷に重ねて
保持する工程と、を有しているから、任意の初期位相で
振動する振動情報を有効に記録できる。

【０１８１】この第１の交流バイアス電圧と第２の交流
バイアス電圧との位相差を、７０°以上１１０°以下と
することによって、より有効に、任意の初期位相で振動
する振動情報を記録できる。

【０１８２】また、本発明の振動測定方法は、被測定物
の振動情報を、被測定物の振動に対応してその強度が変
化する光からなる第１の画像情報に変換し、所望の第１
の周波数の第１の交流バイアス電圧を、書込光の光強度
に対応した電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷とし
て保持する画像情報記録素子に印加し、第１の画像情報
の光を、所望の第１の周波数の第１の交流バイアス電圧
が印加された画像情報記録素子に入射して、画像情報記
録素子に入射する第１の画像情報の光によって画像情報
記録素子内に発生した電荷のうち、第１の画像情報のう
ちの第２の画像情報であって第１の周波数と同一の周波
数でその光の強度が変化する第２の画像情報の光によっ
て発生した第１の電荷を選択的に第１の分極電荷として
画像情報記録素子内に蓄積して保持する工程と、被測定
物の振動情報を、被測定物の振動に対応してその強度が
変化する光からなる第１の画像情報に変換し、所望の第
２の周波数であって第１の周波数とは異なる第２の周波
数の第２の交流バイアス電圧を、画像情報記録素子に印
加し、第１の画像情報の光を、所望の第２の周波数の第
２の交流バイアス電圧が印加された画像情報記録素子に
入射して、画像情報記録素子に入射する第１の画像情報
の光によって画像情報記録素子内に発生した電荷のう
ち、第１の画像情報のうちの第３の画像情報であって第
２の周波数と同一の周波数でその光の強度が変化する第
３の画像情報の光によって発生した第２の電荷を選択的
に第２の分極電荷として画像情報記録素子内に蓄積し
て、第２の分極電荷を前記第１の分極電荷に重ねて保持
する工程と、を有しているから、異なる周波数成分を持
つ振動情報を重ねて記録することができる。

【０１８３】また、本発明の振動測定方法は、被測定物
の振動情報を、被測定物の振動に対応してその強度が変
化する光からなる第１の画像情報に変換し、複数の異な
る周波数成分を含んだ周波数特性を持つ交流バイアス電
圧を、書込光の光強度に対応した電荷を発生し、発生し
た電荷を分極電荷として保持する画像情報記録素子に印
加し、第１の画像情報の光を、交流バイアス電圧が印加
された画像情報記録素子に入射して、画像情報記録素子
に入射する第１の画像情報の光によって画像情報記録素
子内に発生した電荷のうち、第１の画像情報のうちの複
数の第２の画像情報であって複数の異なる周波数のそれ
ぞれと同一の周波数でそれぞれの光の強度がそれぞれ変
化する複数の第２の画像情報の光によって発生した電荷
を選択的に分極電荷として画像情報記録素子内に蓄積し
て保持する工程を有しているから、複数の周波数成分を
持った振動情報の測定を１回の書き込みで行なうことが
できる。

【０１８４】また、本発明の振動測定方法は、被測定物
の振動情報を、被測定物の振動に対応してその強度が変
化する光からなる第１の画像情報に変換し、その周波数
が時間とともに所定の周波数の範囲において変化する交
流バイアス電圧を、書込光の光強度に対応した電荷を発
生し、発生した電荷を分極電荷として保持する画像情報
記録素子に印加し、第１の画像情報の光を、交流バイア
ス電圧が印加された画像情報記録素子に入射して、画像
情報記録素子に入射する第１の画像情報の光によって画
像情報記録素子内に発生した電荷のうち、第１の画像情
報のうちの第２の画像情報であって前記所定の周波数の
範囲内の周波数でその光の強度が変化する第２の画像情
報の光によって発生した電荷を選択的に分極電荷として
画像情報記録素子内に蓄積して保持する工程を有してい
るから、この周波数範囲に対応する周波数成分を持つ振
動情報を１回の書き込みですべて記録することができ
る。この方法は、未知の振動体の大まかな振動周波数の
測定に特に有効に適用できる。

【０１８５】また、本発明の振動測定方法は、被測定物
の振動情報を、被測定物の振動に対応してその強度が変
化する光からなる第１の画像情報に変換し、所望の周波
数の交流バイアス電圧を、書込光の光強度に対応した電
荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として保持する画
像情報記録素子に印加し、第１の画像情報の光を、所望
の周波数の交流バイアス電圧が印加された画像情報記録
素子に入射して、画像情報記録素子に入射する第１の画
像情報の光によって画像情報記録素子内に発生した電荷
のうち、第１の画像情報のうちの第２の画像情報であっ
て交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度が変
化する第２の画像情報の光によって発生した第１の電荷
を選択的に第１の分極電荷として画像情報記録素子内に
蓄積して保持する工程と、被測定物の振動情報を、被測
定物の振動に対応してその強度が変化する光からなる第
１の画像情報に変換し、直流バイアス電圧を、画像情報
記録素子に印加し、第１の画像情報の光を、直流バイア
ス電圧が印加された画像情報記録素子に入射して、画像
情報記録素子に入射する第１の画像情報の光によって画
像情報記録素子内に発生した第２の電荷を第２の分極電
荷として画像情報記録素子内に蓄積して保持する工程
と、を有し、第１の分極電荷と第２の分極電荷とを重ね
て画像情報記録素子に保持するから、ある特定の周波数
で振動する領域の画像情報に加えて、その被測定物の全
体の画像情報も重畳して記録・再生することができる。
従って、ある特定の周波数で振動する領域の被測定物に
おける位置を正確に知ることができる。

【０１８６】本発明の振動測定方法において、被測定物
によって反射される反射光の強度が被測定物の振動によ
って変化するように被測定物に照明光を照射することに
より、被測定物の振動情報を、被測定物の振動に対応し
てその強度が変化する光からなる第１の画像情報に容易
に変換することができる。

【０１８７】また、本発明の振動測定方法において、被
測定物にコヒーレント光を照射し、被測定物によるコヒ
ーレント光の反射光と所定の基準面によるコヒーレント
光の反射光との干渉縞を形成することにより、被測定物
の振動情報を、被測定物の振動に対応してその強度が変
化する光からなる第１の画像情報に変換することができ
る。特に、被測定物の表面が鏡面の場合に容易に第１の
画像情報に変換できる。

【０１８８】さらに、また、本発明の振動測定方法にお
いて、被測定物による散乱光と被測定物の静止状態のホ
ログラムからの回折光との干渉縞を形成することによ
り、被測定物の振動情報を、被測定物の振動に対応して
その強度が変化する光からなる第１の画像情報に変換す
ることができる。特に、被測定物が散乱体の場合に有効
に第１の画像情報に変換できる。

【０１８９】この場合に、被測定物と被測定物の静止状
態のホログラム再生像とを散乱光および回折光の波長の
略１／８ずらして、散乱光と回折光との干渉縞を形成す
ることにより、測定感度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の振動測定装置および振
動測定方法を説明するための模式図である。

【図２】本発明の第１の実施例における振動測定状態を
説明するための図である。

【図３】本発明の第２の実施例の振動測定装置および振
動測定方法を説明するための模式図である。

【図４】本発明の第３の実施例の振動測定装置および振
動測定方法を説明するための模式図である。

【図５】本発明の第４の実施例の振動測定装置および振
動測定方法を説明するための模式図である。

【図６】本発明の第４の実施例の振動測定装置および振
動測定方法を説明するための模式図である。

【図７】本発明の振動測定装置および振動測定方法に使
用されるＰＲＯＭ素子を説明するための断面図である。

【図８】本発明の振動測定装置および振動測定方法に使
用される液晶付ＰＲＯＭ素子を説明するための断面図で
ある。

【図９】本発明の振動測定装置および振動測定方法に使
用される他の液晶付ＰＲＯＭ素子を説明するための断面
図である。

【図１０】本発明における位相調整方法を説明するため
の図である。

【図１１】本発明における位相調整方法を説明するため
の図である。

【図１２】本発明における位相調整方法を説明するため
の図である。

【図１３】本発明における位相調整方法を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１、７…基板ガラス、２、６…透明電極、３、５…絶縁
層、４…電荷発生保持層、８、９…端子、１３…発振
器、１４…位相調整器、１５…高圧交流電圧発生器、１
６…ＰＲＯＭ素子、１７…シャッター、１８…結像レン
ズ系、１９…ハーフミラー、２０…レーザ光源、２１…
再生光光シャッター、２２…検光子、２３…ＴＶカメ
ラ、２４…モニタ、２５…ビームエクスパンダー、２６
…直流電圧発生器、２７…偏光子、３０…被測定物、３
２…振動箇所、４０…照明、５０…液晶層、５１…反射
層、５６、５６′…液晶付ＰＲＯＭ素子、６０…アルゴ
ンイオンレーザ、６２…シャッター、６４…ビームエク
スパンダー、６６…ハーフミラー、６８…基準平面板、
７０…被測定物、８０…アルゴンイオンレーザ、８２…
ビームスプリッター、８４…ミラー、８６…物体光光学
系、８７…物体光、８８…参照光光学系、８９…参照
光、９０…ホログラム乾板、９１…回折光、９２…被測
定物、９３…散乱光、９４…虚像、９６…被測定物

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物の振動情報を、前記被測定物の振
   動に対応してその強度が変化する光からなる第１の画像
   情報に変換する変換手段と、 書込光の光強度に対応した電荷を発生し、発生した電荷
   を分極電荷として保持する画像情報記録素子と、 前記被測定物の前記第１の画像情報の光を前記画像情報
   記録素子に入射させる撮像手段と、 所望の周波数の交流バイアス電圧を前記画像情報記録素
   子に印加する交流バイアス電圧印加手段とを有し、 前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の
   光によって前記画像情報記録素子内に発生した電荷のう
   ち、前記第１の画像情報のうちの第２の画像情報であっ
   て前記交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度
   が変化する前記第２の画像情報の光によって発生した電
   荷を選択的に分極電荷として前記画像情報記録素子内に
   蓄積して保持することを特徴とする振動測定装置。
2. 【請求項２】被測定物の振動情報を、前記被測定物の振
   動に対応してその強度が変化する光からなる第１の画像
   情報に変換する変換手段と、 書込光の光強度に対応した電荷を発生し、発生した電荷
   を分極電荷として保持すると共に、保持している分極電
   荷に応じて読出光を変調させる空間光変調素子と、 前記被測定物の前記第１の画像情報の光を前記空間光変
   調素子に入射させる撮像手段と、 所望の周波数の交流バイアス電圧を前記空間光変調素子
   に印加する交流バイアス電圧印加手段と、 前記空間光変調素子に読出光を入射する読出光入射手段
   と、 前記空間光変調素子から射出する読出光を検出する読出
   光検出手段とを有し、 前記空間光変調素子に入射する前記第１の画像情報の光
   によって前記空間光変調素子内に発生した電荷のうち、
   前記第１の画像情報のうちの第２の画像情報であって前
   記交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度が変
   化する前記第２の画像情報の光によって発生した電荷を
   選択的に分極電荷として前記空間光変調素子内に蓄積し
   て保持し、 前記分極電荷に応じて変調されて射出される読出光を検
   出することにより、前記第１の画像情報のうち、前記交
   流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度が変化す
   る前記第２の画像情報を選択的に検出することを特徴と
   する振動測定装置。
3. 【請求項３】前記被測定物の前記振動情報を、前記被測
   定物の振動に対応してその強度が変化する光からなる前
   記第１の画像情報に変換する前記変換手段が、前記被測
   定物によって反射される反射光の強度が前記被測定物の
   前記振動によって変化するように前記被測定物に照明光
   を照射する手段であり、 前記第１の画像情報の前記光が、前記反射光である、 ことを特徴とする請求項１または２記載の振動測定装
   置。
4. 【請求項４】前記被測定物の前記振動情報を、前記被測
   定物の振動に対応してその強度が変化する光からなる前
   記第１の画像情報に変換する前記変換手段が、前記被測
   定物にコヒーレント光を照射し、前記被測定物による前
   記コヒーレント光の反射光と所定の基準面による前記コ
   ヒーレント光の反射光との干渉縞を形成する手段であ
   り、 前記第１の画像情報が前記干渉縞である、 ことを特徴とする請求項１または２記載の振動測定装
   置。
5. 【請求項５】前記被測定物の前記振動情報を、前記被測
   定物の振動に対応してその強度が変化する光からなる前
   記第１の画像情報に変換する前記変換手段が、前記被測
   定物による散乱光と前記被測定物の静止状態のホログラ
   ムからの回折光との干渉縞を形成する手段であり、 前記第１の画像情報が前記干渉縞である、 ことを特徴とする請求項１または２記載の振動測定装
   置。
6. 【請求項６】前記交流バイアス電圧印加手段によって印
   加される前記交流バイアス電圧の位相を変化させること
   ができる位相調整手段をさらに有することを特徴とする
   請求項１乃至５のいずれかに記載の振動測定装置。
7. 【請求項７】直流バイアス電圧を前記画像情報記録素子
   または前記空間光変調素子に印加可能な直流バイアス電
   圧印加手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃
   至６のいずれかに記載の振動測定装置。
8. 【請求項８】被測定物の振動情報を、前記被測定物の振
   動に対応してその強度が変化する光からなる第１の画像
   情報に変換し、 所望の周波数の交流バイアス電圧を、書込光の光強度に
   対応した電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として
   保持する画像情報記録素子に印加し、 前記第１の画像情報の光を、前記所望の周波数の交流バ
   イアス電圧が印加された前記画像情報記録素子に入射し
   て、 前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の
   光によって前記画像情報記録素子内に発生した電荷のう
   ち、前記第１の画像情報のうちの第２の画像情報であっ
   て前記交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度
   が変化する前記第２の画像情報の光によって発生した電
   荷を選択的に分極電荷として前記画像情報記録素子内に
   蓄積して保持する工程を有することを特徴とする振動測
   定方法。
9. 【請求項９】被測定物の振動情報を、前記被測定物の振
   動に対応してその強度が変化する光からなる第１の画像
   情報に変換し、 所望の周波数の交流バイアス電圧を、書込光の光強度に
   対応した電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として
   保持すると共に、保持している分極電荷に応じて読出光
   を変調させる空間光変調素子に印加し、 前記第１の画像情報の光を、前記所望の周波数の交流バ
   イアス電圧が印加された前記空間光変調素子に入射し
   て、 前記空間光変調素子に入射する前記第１の画像情報の光
   によって前記空間光変調素子内に発生した電荷のうち、
   前記第１の画像情報のうちの第２の画像情報であって前
   記交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度が変
   化する前記第２の画像情報の光によって発生した電荷を
   選択的に分極電荷として前記空間光変調素子内に蓄積し
   て保持する工程と、 前記空間光変調素子に読出光を入射し、前記空間光変調
   素子から前記分極電荷に応じて変調されて射出される読
   出光を検出することにより、前記第１の画像情報のう
   ち、前記交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強
   度が変化する前記第２の画像情報を選択的に検出する工
   程と、 を有することを特徴とする振動測定方法。
10. 【請求項１０】被測定物の振動情報を、前記被測定物の
    振動に対応してその強度が変化する光からなる第１の画
    像情報に変換し、 所望の周波数の第１の交流バイアス電圧を、書込光の光
    強度に対応した電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷
    として保持する画像情報記録素子に印加し、 前記第１の画像情報の光を、前記所望の周波数の第１の
    交流バイアス電圧が印加された前記画像情報記録素子に
    入射して、 前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の
    光によって前記画像情報記録素子内に発生した電荷のう
    ち、前記第１の画像情報のうちの第２の画像情報であっ
    て前記第１の交流バイアス電圧と同一の周波数でその光
    の強度が変化する前記第２の画像情報の光によって発生
    した第１の電荷を選択的に第１の分極電荷として前記画
    像情報記録素子内に蓄積して保持する工程と、 前記被測定物の前記振動情報を、前記被測定物の振動に
    対応してその強度が変化する光からなる前記第１の画像
    情報に変換し、 前記所望の周波数を有し、前記第１の交流バイアス電圧
    とは所定の位相差を有する第２の交流バイアス電圧を、
    前記画像情報記録素子に印加し、 前記第１の画像情報の光を、前記所望の周波数の前記第
    ２の交流バイアス電圧が印加された前記画像情報記録素
    子に入射して、 前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の
    光によって前記画像情報記録素子内に発生した電荷のう
    ち、前記第１の画像情報のうちの前記第２の画像情報で
    あって前記第２の交流バイアス電圧と同一の周波数でそ
    の光の強度が変化する前記第２の画像情報の光によって
    発生した第２の電荷を選択的に第２の分極電荷として前
    記画像情報記録素子内に蓄積して、前記第２の分極電荷
    を前記第１の分極電荷に重ねて保持する工程と、 を有することを特徴とする振動測定方法。
11. 【請求項１１】前記第１の交流バイアス電圧と前記第２
    の交流バイアス電圧との前記位相差が、７０°以上１１
    ０°以下であることを特徴とする請求項１０記載の振動
    測定方法。
12. 【請求項１２】被測定物の振動情報を、前記被測定物の
    振動に対応してその強度が変化する光からなる第１の画
    像情報に変換し、 所望の第１の周波数の第１の交流バイアス電圧を、書込
    光の光強度に対応した電荷を発生し、発生した電荷を分
    極電荷として保持する画像情報記録素子に印加し、 前記第１の画像情報の光を、前記所望の第１の周波数の
    第１の交流バイアス電圧が印加された前記画像情報記録
    素子に入射して、 前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の
    光によって前記画像情報記録素子内に発生した電荷のう
    ち、前記第１の画像情報のうちの第２の画像情報であっ
    て前記第１の周波数と同一の周波数でその光の強度が変
    化する前記第２の画像情報の光によって発生した第１の
    電荷を選択的に第１の分極電荷として前記画像情報記録
    素子内に蓄積して保持する工程と、 前記被測定物の前記振動情報を、前記被測定物の振動に
    対応してその強度が変化する光からなる前記第１の画像
    情報に変換し、 所望の第２の周波数であって前記第１の周波数とは異な
    る前記第２の周波数の第２の交流バイアス電圧を、前記
    画像情報記録素子に印加し、 前記第１の画像情報の光を、前記所望の第２の周波数の
    第２の交流バイアス電圧が印加された前記画像情報記録
    素子に入射して、 前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の
    光によって前記画像情報記録素子内に発生した電荷のう
    ち、前記第１の画像情報のうちの第３の画像情報であっ
    て前記第２の周波数と同一の周波数でその光の強度が変
    化する前記第３の画像情報の光によって発生した第２の
    電荷を選択的に第２の分極電荷として前記画像情報記録
    素子内に蓄積して、前記第２の分極電荷を前記第１の分
    極電荷に重ねて保持する工程と、 を有することを特徴とする振動測定方法。
13. 【請求項１３】被測定物の振動情報を、前記被測定物の
    振動に対応してその強度が変化する光からなる第１の画
    像情報に変換し、 複数の異なる周波数成分を含んだ周波数特性を持つ交流
    バイアス電圧を、書込光の光強度に対応した電荷を発生
    し、発生した電荷を分極電荷として保持する画像情報記
    録素子に印加し、 前記第１の画像情報の光を、前記交流バイアス電圧が印
    加された前記画像情報記録素子に入射して、 前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の
    光によって前記画像情報記録素子内に発生した電荷のう
    ち、前記第１の画像情報のうちの複数の第２の画像情報
    であって前記複数の異なる周波数のそれぞれと同一の周
    波数でそれぞれの光の強度がそれぞれ変化する前記複数
    の第２の画像情報の光によって発生した電荷を選択的に
    分極電荷として前記画像情報記録素子内に蓄積して保持
    する工程を有することを特徴とする振動測定方法。
14. 【請求項１４】被測定物の振動情報を、前記被測定物の
    振動に対応してその強度が変化する光からなる第１の画
    像情報に変換し、 その周波数が時間とともに所定の周波数の範囲において
    変化する交流バイアス電圧を、書込光の光強度に対応し
    た電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として保持す
    る画像情報記録素子に印加し、 前記第１の画像情報の光を、前記交流バイアス電圧が印
    加された前記画像情報記録素子に入射して、 前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の
    光によって前記画像情報記録素子内に発生した電荷のう
    ち、前記第１の画像情報のうちの第２の画像情報であっ
    て前記所定の周波数の範囲内の周波数でその光の強度が
    変化する前記第２の画像情報の光によって発生した電荷
    を選択的に分極電荷として前記画像情報記録素子内に蓄
    積して保持する工程を有することを特徴とする振動測定
    方法。
15. 【請求項１５】被測定物の振動情報を、前記被測定物の
    振動に対応してその強度が変化する光からなる第１の画
    像情報に変換し、 所望の周波数の交流バイアス電圧を、書込光の光強度に
    対応した電荷を発生し、発生した電荷を分極電荷として
    保持する画像情報記録素子に印加し、 前記第１の画像情報の光を、前記所望の周波数の交流バ
    イアス電圧が印加された前記画像情報記録素子に入射し
    て、 前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の
    光によって前記画像情報記録素子内に発生した電荷のう
    ち、前記第１の画像情報のうちの第２の画像情報であっ
    て前記交流バイアス電圧と同一の周波数でその光の強度
    が変化する前記第２の画像情報の光によって発生した第
    １の電荷を選択的に第１の分極電荷として前記画像情報
    記録素子内に蓄積して保持する工程と、 前記被測定物の前記振動情報を、前記被測定物の振動に
    対応してその強度が変化する光からなる前記第１の画像
    情報に変換し、 直流バイアス電圧を、前記画像情報記録素子に印加し、 前記第１の画像情報の光を、前記直流バイアス電圧が印
    加された前記画像情報記録素子に入射して、 前記画像情報記録素子に入射する前記第１の画像情報の
    光によって前記画像情報記録素子内に発生した第２の電
    荷を第２の分極電荷として前記画像情報記録素子内に蓄
    積して保持する工程と、 を有し、前記第１の分極電荷と前記第２の分極電荷とを
    重ねて前記画像情報記録素子に保持することを特徴とす
    る振動測定方法。
16. 【請求項１６】前記被測定物の前記振動情報の、前記被
    測定物の振動に対応してその強度が変化する光からなる
    前記第１の画像情報への変換が、前記被測定物によって
    反射される反射光の強度が前記被測定物の前記振動によ
    って変化するように前記被測定物に照明光を照射するこ
    とによって行なわれ、 前記第１の画像情報の前記光が前記反射光である、 ことを特徴とする請求項８乃至１５のいずれかに記載の
    振動測定方法。
17. 【請求項１７】前記被測定物の前記振動情報の、前記被
    測定物の振動に対応してその強度が変化する光からなる
    前記第１の画像情報への変換が、前記被測定物にコヒー
    レント光を照射し、前記被測定物による前記コヒーレン
    ト光の反射光と所定の基準面による前記コヒーレント光
    の反射光との干渉縞を形成することによって行なわれ、 前記第１の画像情報が前記干渉縞である、 ことを特徴とする請求項８乃至１５のいずれかに記載の
    振動測定方法。
18. 【請求項１８】前記被測定物の前記振動情報の、前記被
    測定物の振動に対応してその強度が変化する光からなる
    前記第１の画像情報への変換が、前記被測定物による散
    乱光と前記被測定物の静止状態のホログラムからの回折
    光との干渉縞を形成することによって行なわれ、 前記第１の画像情報が前記干渉縞である、 ことを特徴とする請求項８乃至１５のいずれかに記載の
    振動測定方法。
19. 【請求項１９】前記被測定物と前記被測定物の静止状態
    のホログラム再生像とを前記散乱光および前記回折光の
    波長の略１／８ずらして、前記散乱光と前記回折光との
    前記干渉縞を形成することを特徴とする請求項１８記載
    の振動測定方法。