JP4025880B2 - Method for reproducing phase shift digital holography using spherical wave reference light and method and apparatus for measuring displacement distribution - Google Patents
Method for reproducing phase shift digital holography using spherical wave reference light and method and apparatus for measuring displacement distribution Download PDFInfo
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Description
本発明は、球面波参照光を用いた位相シフトデジタルホログラフィの再生方法と、球面波参照光を用いた位相シフトデジタルホログラフィを用いる変位分布計測方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a method for reproducing phase shift digital holography using spherical wave reference light, and a displacement distribution measuring method and apparatus using phase shift digital holography using spherical wave reference light.
光学的手法を用いた画像計測は、非接触で物体の形状や変形、応力、歪み等の計測を全視野で行うことができる手法であり、情報通信、医療等の種々の分野に利用することができる。物体表面の変位分布ないし変形分布を計測する方法として、位相シフトデジタルホログラフィを利用した計測方法が既知である（例えば、非特許文献１参照）。この位相シフトデジタルホログラフィを利用した計測方法では、物体の変位前後の干渉像をＣＣＤカメラにより撮像し、物体表面の各部位の位相分布をデジタルデータとして計測している。従って、分布表面の変形量や変位量を高速で計測することができ、物体表面の微小変位量を高速で計測する必要のある種々の用途に適用することができる。 Image measurement using an optical method is a method that can measure the shape, deformation, stress, distortion, etc. of an object in a non-contact manner, and can be used in various fields such as information communication and medical care. Can do. As a method of measuring the displacement distribution or deformation distribution of the object surface, a measurement method using phase shift digital holography is known (for example, see Non-Patent Document 1). In this measurement method using phase shift digital holography, an interference image before and after displacement of an object is captured by a CCD camera, and the phase distribution of each part of the object surface is measured as digital data. Therefore, the deformation amount and displacement amount of the distribution surface can be measured at high speed, and the present invention can be applied to various applications that need to measure the minute displacement amount of the object surface at high speed.
例えば特許文献１に記載の発明は、物体の像を位相シフトデジタルホログラフィによりデジタルホログラムとして記録し、記録したデジタルホログラムから物体の変位分布ないし変形分布を位相情報として計測する変位分布計測方法であり、位相情報を求めるため高精度に変位計測が可能である。しかしながら、参照光を平行光にする必要があるため、光学系が複雑になるという問題があった。非特許文献２に記載の方法は、光学系が比較的簡単である。しかしながら、計測物体をＣＣＤカメラに結像させる必要があり、計測精度の点でもホログラフィ干渉法より劣っている。
光学的縞画像解析手法において位相解析を行うことは、物体を高精度に解析するために非常に有用である。波長が一定なガスレーザなどを用いて２光波の干渉による物体の変位を計測する場合、参照光の位相をシフトさせ位相解析を行う。しかし位相シフト装置にＰＺＴを用いるため装置は非常に高価となる。また２種類以上のレーザを用いて３次元変位計測などを行う際、物体光と参照光の光路差を同じだけ変化させてもレーザの波長によって位相のシフト量が異なる。そのためレーザの波長に合わせたＰＺＴとＰＺＴコントローラが必要になり、光学系が複雑かつ高価になるという問題があった。 Performing phase analysis in the optical fringe image analysis technique is very useful for analyzing an object with high accuracy. When measuring the displacement of an object due to interference of two light waves using a gas laser having a constant wavelength, the phase analysis is performed by shifting the phase of the reference light. However, since PZT is used for the phase shift device, the device is very expensive. Further, when performing three-dimensional displacement measurement using two or more types of lasers, even if the optical path difference between the object beam and the reference beam is changed by the same amount, the phase shift amount differs depending on the laser wavelength. Therefore, a PZT and a PZT controller that match the wavelength of the laser are required, and there is a problem that the optical system becomes complicated and expensive.
他方において、位相シフト量が未知であっても等間隔であれば位相を求めることができる手法としてCarreアルゴリズムが提案されている（非特許文献３参照）。また、この手法を発展させ、背景輝度を加味した新しい位相シフト手法が近年提案されている（非特許文献４参照）。この手法は位相をｐ／２ずつシフトさせる必要はなく、等間隔にシフトした５枚の画像から強度分布と位相分布を検出することができる。またこの手法は、５枚の画像において位相が等間隔にシフトすればよいので、位相を１周期変化させる必要がない。 On the other hand, the Carre algorithm has been proposed as a method for obtaining the phase if the phase shift amount is unknown even if the phase shift amount is unknown (see Non-Patent Document 3). In recent years, a new phase shift method has been proposed by developing this method and taking the background luminance into account (see Non-Patent Document 4). In this method, it is not necessary to shift the phase by p / 2, and the intensity distribution and the phase distribution can be detected from five images shifted at equal intervals. In this method, the phase only needs to be shifted at equal intervals in five images, so that it is not necessary to change the phase by one period.
上述したことを鑑み、本発明は、球面波参照光を用いた位相シフトデジタルホログラフィの再生方法と、球面波参照光を用いた位相シフトデジタルホログラフィを用いる変位分布計測方法及び装置を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides a method for reproducing phase shift digital holography using spherical wave reference light, and a displacement distribution measuring method and apparatus using phase shift digital holography using spherical wave reference light. Objective.
本発明による球面波参照光を用いた位相シフトデジタルホログラフィの再生方法は、
球面波参照光の位相を所定量だけ順次シフトさせながら物体の像を２次元撮像装置により５回撮像し、５つの干渉縞をデジタルデータとして記録してデジタルホログラムを作成する工程と、
このようにして得られた５つの前記干渉縞に等速位相シフト法を用いて前記２次元撮像装置の撮像素子面上での複素振幅分布を得る工程と、
前記撮像素子面上での複素振幅分布からフレネル変換によって物体面の複素振幅分布を得る工程とを具えることを特徴とする。
A reproduction method of phase shift digital holography using spherical wave reference light according to the present invention is as follows:
Creating a digital hologram by capturing an image of an object five times by a two-dimensional imaging device while sequentially shifting the phase of the spherical wave reference light by a predetermined amount, and recording five interference fringes as digital data;
Obtaining a complex amplitude distribution on the imaging element surface of the two-dimensional imaging device using a constant velocity phase shift method for the five interference fringes thus obtained;
Obtaining a complex amplitude distribution on the object plane by Fresnel transformation from the complex amplitude distribution on the imaging device surface.
本発明による、物体の像を位相シフトデジタルホログラフィによりデジタルホログラムとして記録し、記録したデジタルホログラムから物体の変位分布ないし変形分布を位相情報として計測する変位分布計測方法は、
物体の像を位相シフトデジタルホログラフィによりデジタルホログラムとして記録し、記録したデジタルホログラムから物体の変位分布ないし変形分布を位相情報として計測する変位分布計測方法において、
第１の状態において、球面波参照光の位相を所定量だけ順次シフトさせながら物体の像を２次元撮像装置により５回撮像し、５つの干渉縞をデジタルデータとして記録して第１の状態におけるデジタルホログラムを作成する工程と、
第１の状態から前記物体が変形又は変位した第２の状態において、球面波参照光の位相を所定量だけシフトさせながら前記物体の像を２次元撮像装置により５回撮像し、５つの干渉縞をデジタルデータとして記録して第２の状態におけるデジタルホログラムを作成する工程と、
前記第１の状態について得られた５つの前記干渉縞に等速位相シフト法を用いて前記２次元撮像装置の撮像素子面上での前記第１の状態についての複素振幅分布を得る工程と、
前記撮像素子面上での前記第１の状態についての複素振幅分布からフレネル変換によって前記第１の状態についての物体面の複素振幅分布を得る工程と、
前記第２の状態について得られた５つの前記干渉縞に等速位相シフト法を用いて前記２次元撮像装置の撮像素子面上での前記第２の状態についての複素振幅分布を得る工程と、
前記撮像素子面上での前記第２の状態についての複素振幅分布からフレネル変換によって前記第２の状態についての物体面の複素振幅分布を得る工程と、
前記第１の状態についての物体面の複素振幅分布と前記第２の状態についての物体面の複素振幅分布から位相差分布を得る工程とを具えることを特徴とする。
According to the present invention, a displacement distribution measuring method for recording an object image as a digital hologram by phase shift digital holography, and measuring the displacement distribution or deformation distribution of the object as phase information from the recorded digital hologram,
In a displacement distribution measuring method of recording an object image as a digital hologram by phase shift digital holography, and measuring the displacement distribution or deformation distribution of the object as phase information from the recorded digital hologram,
In the first state, the object image is captured five times by the two-dimensional imaging device while sequentially shifting the phase of the spherical wave reference light by a predetermined amount, and five interference fringes are recorded as digital data. Creating a digital hologram;
In the second state in which the object is deformed or displaced from the first state, an image of the object is captured five times by the two-dimensional imaging device while shifting the phase of the spherical wave reference light by a predetermined amount, and five interference fringes are obtained. Recording digital data as digital data to create a digital hologram in the second state;
Obtaining a complex amplitude distribution for the first state on the imaging element surface of the two-dimensional imaging device using a constant velocity phase shift method for the five interference fringes obtained for the first state;
Obtaining a complex amplitude distribution of the object plane for the first state by Fresnel transformation from the complex amplitude distribution for the first state on the imaging device surface;
Obtaining a complex amplitude distribution for the second state on the imaging element surface of the two-dimensional imaging device using a constant velocity phase shift method for the five interference fringes obtained for the second state;
Obtaining a complex amplitude distribution on the object plane for the second state by Fresnel transformation from the complex amplitude distribution for the second state on the imaging element surface;
Obtaining a phase difference distribution from the complex amplitude distribution on the object plane for the first state and the complex amplitude distribution on the object plane for the second state.
本発明によれば、位相シフトデジタルホログラフィを用いた変位計測光学系が簡略化し、装置への組み込みが容易になる。さらに、物体と２次元撮像装置の距離を離すことができるのでレーザの照射範囲が大きくなり、より大きな物体を計測することが可能になる。 According to the present invention, a displacement measurement optical system using phase shift digital holography is simplified and can be easily incorporated into an apparatus. Furthermore, since the distance between the object and the two-dimensional imaging device can be increased, the laser irradiation range is increased, and a larger object can be measured.
初めに、位相シフトデジタルホログラフィの原理について説明する。図１は本発明による位相シフトデジタルホログラフィを利用した物体表面の変位分布計測方法を実施するための記録光学系の一例を示す線図である。コヒーレント光を発生するレーザ光源１から光ビームを放出する。光ビームは、空間フィルタ２を通過した後、球面波光のままハーフミラー３により分割され、反射光ビームは計測されるべき物体４に入射する。物体４の表面で反射した散乱光は、物体光としてハーフミラー３を透過し、ＣＣＤカメラ５に向けて伝搬する。一方、ハーフミラー３を透過した光ビームは、しぼり６と減光フィルタ７を通過した後、ＰＺＴステージ８に装着された全反射ミラー９に入射する。全反射ミラー９で反射した光ビームは参照光となり、ハーフミラー３で反射し、ＣＣＤカメラ５に向けて伝搬する。物体光と参照光は互いに干渉しあい、ＣＣＤカメラ５には干渉縞が撮像される。そして、ＣＣＤカメラにより撮像された干渉縞はデジタルデジタルとして記録され、その出力データは、コンピュータ（図示せず）に転送され、信号処理が行われる。 First, the principle of phase shift digital holography will be described. FIG. 1 is a diagram showing an example of a recording optical system for carrying out an object surface displacement distribution measuring method using phase shift digital holography according to the present invention. A light beam is emitted from a laser light source 1 that generates coherent light. After passing through the spatial filter 2, the light beam is split by the half mirror 3 as spherical light, and the reflected light beam enters the object 4 to be measured. The scattered light reflected by the surface of the object 4 passes through the half mirror 3 as object light and propagates toward the CCD camera 5. On the other hand, the light beam transmitted through the half mirror 3 passes through the aperture 6 and the neutral density filter 7 and then enters the total reflection mirror 9 mounted on the PZT stage 8. The light beam reflected by the total reflection mirror 9 becomes reference light, is reflected by the half mirror 3, and propagates toward the CCD camera 5. The object light and the reference light interfere with each other, and an interference fringe is imaged on the CCD camera 5. The interference fringes imaged by the CCD camera are recorded as digital digital, and the output data is transferred to a computer (not shown) for signal processing.
ＣＣＤ面における複素振幅分布の算出原理について説明する。ＣＣＤ面での物体光と参照光の複素振幅分布をＡｏ（Ｘ，Ｙ）、Ａｒ（Ｘ，Ｙ）とするとそれぞれ式（１）、（２）で示される。
ここで、ａｏ（Ｘ，Ｙ）、ａｒ（Ｘ，Ｙ）はそれぞれ物体光と参照光の複素振幅であり、Φｏ（Ｘ，Ｙ）、Φｒ（Ｘ，Ｙ）はそれぞれ物体光と参照光に平行光を用いた場合の参照光の位相分布である。αはシフトされる参照光の位相である。ここでΔＬは、
である。図２は、球面波参照光がＣＣＤ面に伝播する様子を示す線図である。ＣＣＤ面における複素振幅分布を、
とすると、振幅分布と位相分布は式（５）、（６）で示される。
このとき、参照光は平行光なのでａｒ（Ｘ，Ｙ）は一定で，またΦｒ（Ｘ，Ｙ）＝０とすることができるのでＣＣＤ面における振幅分布と位相分布は式（７）、（８）で表すことができる。
ここでｃは定数である。これらａ（Ｘ，Ｙ）、Φ（Ｘ，Ｙ）を求めるのだが、参照光が球面波であるため位相のシフト量が場所によって変化する。そのため以下に示す等速位相シフト法を用いる。
The calculation principle of the complex amplitude distribution on the CCD surface will be described. When the complex amplitude distributions of the object light and the reference light on the CCD surface are A o (X, Y) and A r (X, Y), they are expressed by equations (1) and (2), respectively.
Here, a o (X, Y) and a r (X, Y) are the complex amplitudes of the object light and the reference light, respectively, and Φ o (X, Y) and Φ r (X, Y) are the object light, respectively. And phase distribution of reference light when parallel light is used as reference light. α is the phase of the reference light to be shifted. Where ΔL is
It is. FIG. 2 is a diagram showing how the spherical wave reference light propagates to the CCD surface. The complex amplitude distribution on the CCD surface
Then, the amplitude distribution and the phase distribution are expressed by equations (5) and (6).
At this time, since the reference light is parallel light, a r (X, Y) can be constant and Φ r (X, Y) = 0, so that the amplitude distribution and the phase distribution on the CCD surface can be expressed by Equation (7), (8).
Here, c is a constant. These a (X, Y) and Φ (X, Y) are obtained. Since the reference light is a spherical wave, the amount of phase shift varies depending on the location. Therefore, the constant velocity phase shift method shown below is used.
等速位相シフト法の原理について説明する。従来の位相シフト法が位相をπ／２ずつシフトさせ初期位相を検出するのに対し、等速位相シフト法は位相を等間隔に５ステップシフトさせ位相分布を検出する。図３は、等速位相シフト法の位相のシフト量を示す線図である。等速位相シフト法はＩ２での位相を求める位相Φとし、１ステップごとにπ／２＋Ψシフトする。Ψはπ／２からの位相のずれを示している。このときＩ０〜Ｉ４は式（９）〜（１３）で示される。
ここで、ａは輝度振幅、ｂは背景輝度を表している。これらの式からａとΦは式（１４）、（１５）となる。
またΨは式（１６）となる。
これらの式から位相分布と振幅分布を検出することができる。
The principle of the constant velocity phase shift method will be described. While the conventional phase shift method shifts the phase by π / 2 and detects the initial phase, the constant velocity phase shift method shifts the phase by five steps at equal intervals to detect the phase distribution. FIG. 3 is a diagram showing the amount of phase shift in the constant velocity phase shift method. The constant velocity phase shift method uses a phase Φ for obtaining a phase at I 2 and shifts by π / 2 + ψ every step. Ψ indicates a phase shift from π / 2. In this case I 0 ~I 4 is represented by Formula (9) to (13).
Here, a represents the luminance amplitude and b represents the background luminance. From these equations, a and Φ become equations (14) and (15).
Also, Ψ is given by equation (16).
The phase distribution and amplitude distribution can be detected from these equations.
物体面における複素振幅分布の算出について説明する。参照光に球面波を用いた場合、ＣＣＤ面における複素振幅分布は式（１７）で示される。
そのためフレネル変換は、
と変形できる。このとき、Ｒ’は式（１９）で示される。
図４は、このときの参照面と物体面と点光源の関係を示す線図である。
Calculation of the complex amplitude distribution on the object plane will be described. When a spherical wave is used as the reference light, the complex amplitude distribution on the CCD surface is expressed by Expression (17).
So the Fresnel transformation is
And can be transformed. At this time, R ′ is represented by Expression (19).
FIG. 4 is a diagram showing the relationship among the reference plane, the object plane, and the point light source at this time.
本発明の変位計測方法による変位計測の手順を説明する。
（１）球面波参照光を用いた位相シフトデジタルホログラフィの再生
（i）図１に示す光学系で物体の位相シフトした５枚の干渉縞を記録する。
（ii）得られた５枚の干渉縞に等速位相シフト法を用いてＣＣＤ面上での複素振幅分布を得る。
（iii）式（１８）のフレネル変換で物体面の複素振幅分布を得る。
（２）球面波参照光を用いた位相シフトデジタルホログラフィの変位計測
（i）図１に示す光学系で変位前の位相シフトした５枚の干渉縞を記録する。物体を変位させ、同様に変位後の位相シフトした５枚の干渉縞を記録する。
（iii）変位前、変位後の像を上記の方法で再生し、位相の差をとる。図５ａは、このようにして得られた変位前の再生像を示す画像であり、図５ｂは変位後の再生像を示す画像である。図６は、位相差分布を示す画像である。図６から本発明により変位計測が可能なことがわかる。
The procedure of displacement measurement by the displacement measurement method of the present invention will be described.
(1) Reproduction of phase shift digital holography using spherical wave reference light (i) Five interference fringes of the object phase shifted are recorded by the optical system shown in FIG.
(Ii) A complex amplitude distribution on the CCD surface is obtained by using the constant velocity phase shift method for the obtained five interference fringes.
(Iii) A complex amplitude distribution on the object plane is obtained by the Fresnel transformation of equation (18).
(2) Displacement measurement of phase shift digital holography using spherical wave reference light (i) Five interference fringes with phase shift before displacement are recorded by the optical system shown in FIG. The object is displaced, and similarly, five interference fringes with phase shift after the displacement are recorded.
(Iii) The image before and after displacement is reproduced by the above method, and the phase difference is obtained. FIG. 5a is an image showing the reproduced image before displacement obtained in this manner, and FIG. 5b is an image showing the reproduced image after displacement. FIG. 6 is an image showing the phase difference distribution. It can be seen from FIG. 6 that displacement measurement is possible according to the present invention.
本明細書中のCarre、photoelectrique、interferentialは、それぞれ
、
、
に置き換えられたい。
Carre, photoelectrique, and interferential in this specification are respectively
,
,
Want to be replaced.
１ レーザ光源
２ 空間フィルタ
３ ハーフミラー
４ 計測物体
５ ＣＣＤカメラ
６ しぼり
７ 減光フィルタ
８ ＰＺＴステージ
９ ミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Spatial filter 3 Half mirror 4 Measurement object 5 CCD camera 6 Focus 7 Neutral density filter 8 PZT stage 9 Mirror
Claims (3)
球面波参照光の位相を所定量だけ順次シフトさせながら物体の像を２次元撮像装置により５回撮像し、５つの干渉縞をデジタルデータとして記録してデジタルホログラムを作成する工程と、
このようにして得られた５つの前記干渉縞に等速位相シフト法を用いて前記２次元撮像装置の撮像素子面上での複素振幅分布を得る工程と、
前記撮像素子面上での複素振幅分布からフレネル変換によって物体面の複素振幅分布を得る工程とを具えることを特徴とする、球面波参照光を用いた位相シフトデジタルホログラフィの再生方法。 In the reproduction method of phase shift digital holography using spherical wave reference light,
Creating a digital hologram by capturing an image of an object five times by a two-dimensional imaging device while sequentially shifting the phase of the spherical wave reference light by a predetermined amount, and recording five interference fringes as digital data;
Obtaining a complex amplitude distribution on the imaging element surface of the two-dimensional imaging device using a constant velocity phase shift method for the five interference fringes thus obtained;
And a step of obtaining a complex amplitude distribution on the object plane by Fresnel transformation from the complex amplitude distribution on the imaging device surface, and a method for reproducing phase shift digital holography using spherical wave reference light.
第１の状態において、球面波参照光の位相を所定量だけ順次シフトさせながら物体の像を２次元撮像装置により５回撮像し、５つの干渉縞をデジタルデータとして記録して第１の状態におけるデジタルホログラムを作成する工程と、
第１の状態から前記物体が変形又は変位した第２の状態において、球面波参照光の位相を所定量だけシフトさせながら前記物体の像を２次元撮像装置により５回撮像し、５つの干渉縞をデジタルデータとして記録して第２の状態におけるデジタルホログラムを作成する工程と、
前記第１の状態について得られた５つの前記干渉縞に等速位相シフト法を用いて前記２次元撮像装置の撮像素子面上での前記第１の状態についての複素振幅分布を得る工程と、
前記撮像素子面上での前記第１の状態についての複素振幅分布からフレネル変換によって前記第１の状態についての物体面の複素振幅分布を得る工程と、
前記第２の状態について得られた５つの前記干渉縞に等速位相シフト法を用いて前記２次元撮像装置の撮像素子面上での前記第２の状態についての複素振幅分布を得る工程と、
前記撮像素子面上での前記第２の状態についての複素振幅分布からフレネル変換によって前記第２の状態についての物体面の複素振幅分布を得る工程と、
前記第１の状態についての物体面の複素振幅分布と前記第２の状態についての物体面の複素振幅分布から位相差分布を得る工程とを具えることを特徴とする変位分布計測方法。 In a displacement distribution measuring method of recording an object image as a digital hologram by phase shift digital holography, and measuring the displacement distribution or deformation distribution of the object as phase information from the recorded digital hologram,
In the first state, the object image is captured five times by the two-dimensional imaging device while sequentially shifting the phase of the spherical wave reference light by a predetermined amount, and five interference fringes are recorded as digital data. Creating a digital hologram;
In the second state in which the object is deformed or displaced from the first state, an image of the object is captured five times by the two-dimensional imaging device while shifting the phase of the spherical wave reference light by a predetermined amount, and five interference fringes are obtained. Recording digital data as digital data to create a digital hologram in the second state;
Obtaining a complex amplitude distribution for the first state on the imaging element surface of the two-dimensional imaging device using a constant velocity phase shift method for the five interference fringes obtained for the first state;
Obtaining a complex amplitude distribution of the object plane for the first state by Fresnel transformation from the complex amplitude distribution for the first state on the imaging device surface;
Obtaining a complex amplitude distribution for the second state on the imaging element surface of the two-dimensional imaging device using a constant velocity phase shift method for the five interference fringes obtained for the second state;
Obtaining a complex amplitude distribution on the object plane for the second state by Fresnel transformation from the complex amplitude distribution for the second state on the imaging element surface;
A displacement distribution measuring method comprising: obtaining a phase difference distribution from the complex amplitude distribution on the object plane for the first state and the complex amplitude distribution on the object plane for the second state.
物体を撮像する２次元撮像手段と、
球面波参照光を発生する手段と、
前記球面波参照光を位相シフトさせる手段と、
前記位相シフトされる球面波参照波を前記２次元撮像手段に入射させる手段と、
コンピュータと、
を具え、
前記２次元撮像手段が、
第１の状態において、球面波参照光の位相を所定量だけ、前記位相シフトさせる手段によって、順次シフトさせながら物体の像を５回撮像して、５つの干渉縞を取得し、
前記第１の状態から前記物体が変形又は変位した第２の状態において、球面波参照光の位相を所定量だけ、前記位相シフトさせる手段によって、シフトさせながら前記物体の像を５回撮像して、５つの干渉縞を取得し、
前記コンピュータが、
前記第１の状態において取得された５つの干渉縞をデジタルデータとして記録して第１の状態におけるデジタルホログラムを作成し、
前記第２の状態において取得された５つの干渉縞をデジタルデータとして記録して第２の状態におけるデジタルホログラムを作成し、
前記第１の状態において取得された５つの前記干渉縞に等速位相シフト法を用いて前記２次元撮像手段の撮像素子面上での前記第１の状態についての複素振幅分布を取得し、
前記撮像素子面上での前記第１の状態についての複素振幅分布からフレネル変換によって前記第１の状態についての物体面の複素振幅分布を取得し、
前記第２の状態において取得された５つの前記干渉縞に等速位相シフト法を用いて前記２次元撮像手段の撮像素子面上での前記第２の状態についての複素振幅分布を取得し、
前記撮像素子面上での前記第２の状態についての複素振幅分布からフレネル変換によって前記第２の状態についての物体面の複素振幅分布を取得し、
前記第１の状態についての物体面の複素振幅分布と前記第２の状態についての物体面の複素振幅分布から位相差分布を取得する、
ことを特徴とする変位分布計測装置。 In a displacement distribution measuring apparatus for recording an image of an object as a digital hologram by phase shift digital holography, and measuring the displacement distribution or deformation distribution of the object as phase information from the recorded digital hologram,
Two-dimensional imaging means for imaging an object;
Means for generating a spherical wave reference beam;
Means for phase shifting the spherical wave reference beam;
Means for causing the phase-shifted spherical wave reference wave to enter the two-dimensional imaging means;
A computer,
With
The two-dimensional imaging means is
In the first state, the image of the object is captured five times while sequentially shifting the phase of the spherical wave reference light by a predetermined amount by the phase shifting means , and five interference fringes are obtained.
In the second state in which the object is deformed or displaced from the first state, the image of the object is captured five times while being shifted by the means for shifting the phase of the spherical wave reference light by a predetermined amount. Acquire 5 interference fringes,
The computer is
The five interference fringes acquired in the first state are recorded as digital data to create a digital hologram in the first state,
The five interference fringes acquired in the second state are recorded as digital data to create a digital hologram in the second state,
Get the complex amplitude distribution for the first state of the imaging device on surfaces of the five of the two-dimensional image pickup means using a constant velocity phase shift method in the interference fringes obtained in the first state,
Obtaining a complex amplitude distribution of the object plane for the first state by Fresnel transformation from the complex amplitude distribution for the first state on the imaging device surface;
Get the complex amplitude distribution for the second state on the image sensor plane of the second five of the two-dimensional image pickup means using a constant velocity phase shift method in the interference fringes obtained in the state,
Obtaining a complex amplitude distribution of the object plane for the second state by Fresnel transformation from the complex amplitude distribution for the second state on the imaging device surface;
Obtaining a phase difference distribution from the complex amplitude distribution of the object plane for the first state and the complex amplitude distribution of the object plane for the second state ;
Displacement distribution measuring device characterized by that.
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