JPH04221721A - Real time vibration and deformation analyzing method and apparatus - Google Patents

Real time vibration and deformation analyzing method and apparatus

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Publication number
JPH04221721A
JPH04221721A JP40607190A JP40607190A JPH04221721A JP H04221721 A JPH04221721 A JP H04221721A JP 40607190 A JP40607190 A JP 40607190A JP 40607190 A JP40607190 A JP 40607190A JP H04221721 A JPH04221721 A JP H04221721A
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JP
Japan
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light
slm
hologram
vibration
time
Prior art date
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Application number
JP40607190A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiji Fukushima
誠治 福島
Takashi Kurokawa
隆志 黒川
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH04221721A publication Critical patent/JPH04221721A/en
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Abstract

PURPOSE:To observe the vibration and distorsion of a vibrating object and analyze the same by applying laser light to a vibrating object to be sequentially holographic-recorded on a high resolution space light modulator(SLM). CONSTITUTION:The left side of a SLM 7a is a holographic recording system and the right side is a reproduction system. A laser light source 1a is expanded in the beam system by a collimator 2a, and light transmitted through a half mirror 4a is further divided into two beams by a half mirror 4b. The transmitted one beam is reference light, and the reflected one beam is object light which is applied to an object 9a and converged by a lens 6a to reach the writing surface of the SLM (7a). The interference fringe of the reference light and the object light is recorded on the SLM 7a. The read-out light which has passed through prisms 3a-3c is applied from the PBS 5a to the read-out surface of the SLM 7a. The diffracted light reflected by the SLM is reflected on PBS and formed into an image on a CCD array 8a by a lens 6b. If the object makes a simple harmonic motion, the image becomes a holographic read-out image reproduced in such a manner that the anti-node of the vibration is dark and the node is light.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、楽器などの振動物体を
逐次ホログラムに記録し、振動状態または振動時の物体
の歪を可視化できるようにした実時間振動・変形解析方
法および装置である。
FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention is a real-time vibration/deformation analysis method and apparatus that sequentially records a vibrating object such as a musical instrument on a hologram and visualizes the vibration state or the distortion of the object during vibration.

【0002】0002

【従来の技術】従来、振動物体の歪等の計測では写真乾
板のホログラムを用いてなされていた。図8(a)と図
8(b)にそれぞれ従来の記録のための構成と再生のた
めの構成を示す。すなわち、記録においては物体にレー
ザ光を照射しその反射光を乾板に記録したのち現像処理
を行い、再生においては乾板に再度レーザ光を照射して
記録された画像を読みだしていた。さらに必要に応じて
この像は写真撮影により記録されていた。この方法では
、記録と再生の間で必ず現像作業が必要となり、実時間
の解析は不可能であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, the measurement of distortion, etc. of a vibrating object has been carried out using a hologram on a photographic plate. FIGS. 8(a) and 8(b) respectively show a conventional recording configuration and a conventional reproduction configuration. That is, in recording, an object is irradiated with a laser beam, the reflected light is recorded on a dry plate, and then developed, and in reproduction, the dry plate is irradiated with a laser beam again to read out the recorded image. Furthermore, the images were recorded by taking photographs as necessary. This method always requires development work between recording and playback, making real-time analysis impossible.

【0003】現像処理を必要としないBi12SiO2
0やLiNbO3などのフォトリフラクティブ結晶が現
像処理が要らないホログラフィック材料として開発され
ているが、これらの材料も感度や応答時間の点からまだ
応用へは至っていない。
[0003] Bi12SiO2 that does not require development processing
Photorefractive crystals such as 0 and LiNbO3 have been developed as holographic materials that do not require development processing, but these materials have not yet been put to practical use in terms of sensitivity and response time.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】本発明は、楽器などの
振動、変形物体を逐次ホログラムに記録し、振動の状態
または変形の状態を可視化し実時間解析を可能にする実
時間振動・変形解析方法および装置を提供することを目
的とするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention provides real-time vibration/deformation analysis that sequentially records vibrations and deformed objects such as musical instruments on holograms, visualizes the vibration state or deformation state, and enables real-time analysis. It is an object of the present invention to provide methods and apparatus.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
実時間振動・変形解析方法は、ホログラム記録のために
解析される物体を照射し、かつ参照光を空間光変調器に
照射する過程と、ホログラム書き込みおよび読み出しの
ために集光または結像する過程と、実時間ホログラム記
録、再生用の空間光変調器に記録のタイミングに合わせ
て記録信号として電気パルスを印加する過程とを有する
ことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A real-time vibration/deformation analysis method according to claim 1 of the present invention irradiates an object to be analyzed for hologram recording and irradiates a spatial light modulator with a reference beam. A process of focusing or imaging for hologram writing and reading, and a process of applying an electric pulse as a recording signal to a spatial light modulator for real-time hologram recording and reproduction in accordance with the recording timing. It is characterized by

【0006】また、本発明の請求項2記載の実時間振動
・変形解析装置は、ホログラム記録の物体光となる振動
物体を照射し、かつ参照光としても用いられるコヒーレ
ント光源と、ホログラム書き込みおよび読み出しの光学
系と、実時間ホログラム記録、再生を行い、かつ電気パ
ルスによるシャッター効果を有する光書き込み型空間光
変調器と、前記空間光変調器および前記コヒーレント光
源に消去信号、物体の変形に応じた時間幅の記録信号、
再生信号としての電気パルスを印加する制御部とから構
成されることを特徴とする。
Further, the real-time vibration/deformation analysis apparatus according to claim 2 of the present invention includes a coherent light source that irradiates a vibrating object as an object light for hologram recording and is also used as a reference light, and a coherent light source for hologram writing and reading. an optical writing type spatial light modulator that performs real-time hologram recording and playback and has a shutter effect using electric pulses, and an erase signal sent to the spatial light modulator and the coherent light source according to the deformation of the object. time width recording signal,
It is characterized by comprising a control section that applies an electric pulse as a reproduction signal.

【0007】さらに、本発明の請求項3記載の実時間振
動・変形解析装置は、請求項2記載のものに加えて、前
記光書き込み型空間光変調器は光電変換層として光伝導
膜を有し、光変調材料として強誘電性液晶を用い、強誘
電性液晶の厚さはΔn・d=iλ/4(Δn:液晶の複
屈折、d:厚さ、i=1、3、5、…、λ:再生光の波
長)を満足する空間光変調器であり、前記ホログラムの
読み出し光学系は偏光ビームスプリッタを配置し、該偏
光ビームスプリッタのひとつの偏光軸と液晶の配向方向
が一致するホログラム読み出し系であることを特徴とす
る。
Furthermore, in the real-time vibration/deformation analysis apparatus according to claim 3 of the present invention, in addition to the apparatus according to claim 2, the optical writing type spatial light modulator has a photoconductive film as a photoelectric conversion layer. A ferroelectric liquid crystal is used as the light modulating material, and the thickness of the ferroelectric liquid crystal is Δn・d=iλ/4 (Δn: birefringence of liquid crystal, d: thickness, i=1, 3, 5,... , λ: wavelength of reproduction light), the readout optical system for the hologram includes a polarizing beam splitter, and the polarization axis of one of the polarizing beam splitters matches the alignment direction of the liquid crystal. It is characterized by being a read-out system.

【0008】[0008]

【作用】本発明は、振動物体にレーザ光を照射しその反
射光または透過光を参照光とともに高分解能空間光変調
器(SLMと略す)上に逐次ホログラム記録し、これと
同時にSLM上のホログラムを実時間で再生し、直接観
測したり、画像データを電子回路処理系へ導入するので
、振動物体の振動や歪を実時間で観測し、また解析する
ことができる。
[Operation] The present invention irradiates a vibrating object with a laser beam, sequentially records the reflected or transmitted light as a hologram on a high-resolution spatial light modulator (abbreviated as SLM) together with a reference beam, and simultaneously records a hologram on the SLM. Since the image data is reproduced in real time and directly observed, and the image data is introduced into an electronic circuit processing system, it is possible to observe and analyze the vibrations and distortions of vibrating objects in real time.

【0009】[0009]

【実施例】以下に実施例を3例示す。第1の実施例は物
体光と参照光を反射型SLMに照射し、SLMの書き込
み時間を振動周期より長くとり、振動の腹と節がそれぞ
れ暗と明で表現されるようにした実時間振動解析装置で
ある。第2の実施例は物体光と参照光を透過型SLMに
照射し、SLMに一旦ホログラム記録しある時間後に再
度物体光と参照光をSLMに照射し、その透過回折光を
観察すると変形部では明暗の縞間隔変化が観測される実
時間変形解析装置である。また、第3の実施例はマッハ
ツェンダー干渉系により物体光と参照光を反射型SLM
に照射し、電気パルスで決定される書き込み時間を変形
の前後を含むように十分長くとって変形部が暗く再生さ
れる実時間変形解析装置である。
[Example] Three examples are shown below. In the first embodiment, a reflective SLM is irradiated with an object beam and a reference beam, and the writing time of the SLM is set longer than the vibration period, so that the antinodes and nodes of vibration are expressed as dark and bright, respectively.Real-time vibration It is an analysis device. In the second embodiment, a transmission type SLM is irradiated with an object beam and a reference beam, a hologram is recorded on the SLM, and after a certain period of time, the object beam and a reference beam are irradiated onto the SLM again, and the transmitted diffracted beam is observed. This is a real-time deformation analysis device that observes changes in the bright and dark fringe spacing. In addition, the third embodiment uses a Mach-Zehnder interference system to convert the object beam and reference beam into a reflective SLM.
This is a real-time deformation analysis device in which the deformed part is reproduced darkly by irradiating the deformed part with electric pulses and setting the writing time determined by the electric pulse sufficiently long to include before and after the deformation.

【0010】「実施例1」図1は本発明の第1の実施例
の構成を示す図である。図中、1はレーザ光源、2aは
コリメータ、3a−3cはプリズム、4a−4bはハー
フミラー、5aは偏光ビームスプリッタ(PBS)、6
a−6bはレンズ、7aは反射型SLM、8aはCCD
アレイ、9aは観測される物体である。SLM7aは斜
線で示した部分が書き込み面、白部が読み出し面である
。以下、この図に基づき実施例1を説明する。おおむね
SLM7aの左側がホログラムの記録系で、右側が再生
系である。レーザ光源1aは記録光源としても再生光源
としても用いられる。レーザ光線はコリメータ2aでビ
ーム系が広げられ、ハーフミラー4aを透過した光はさ
らに4bで2本に分けられ、このうち透過した1本は参
照光であり、反射したもう1本は物体9aを照射しその
反射光はレンズ6aで集光されSLM(7a)の書き込
み面へ到達する物体光である。そこで参照光と物体光と
の干渉縞がSLM7aに記録される。再生系の構成と動
作は次の通りである。3個のプリズム3a−3cを経た
読み出し光は直交ニコル読み出しのために配置されたP
BS5aからSLM7aの読み出し面へ照射される。 SLMで反射された回折光はPBSで反射されレンズ6
bによりCCDアレイ8a上に結像される。物体が単振
動していれば、像は丁度振動の腹が暗く、節が明るく再
生されたホログラム読み出し像となる。さらに電子系に
よる解析または記録を行うため画像信号へ変換するが、
必要がない場合はCCDアレイ8aのかわりにスクリー
ンを配置し直接目視することもできる。
``Embodiment 1'' FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a laser light source, 2a is a collimator, 3a-3c are prisms, 4a-4b are half mirrors, 5a is a polarizing beam splitter (PBS), 6
a-6b is a lens, 7a is a reflective SLM, 8a is a CCD
Array 9a is the observed object. In the SLM 7a, the shaded area is the writing surface, and the white area is the reading surface. Embodiment 1 will be described below based on this figure. Generally, the left side of the SLM 7a is a hologram recording system, and the right side is a reproduction system. The laser light source 1a is used both as a recording light source and as a reproduction light source. The beam system of the laser beam is expanded by a collimator 2a, and the light transmitted through a half mirror 4a is further divided into two beams by a mirror 4b.One of the transmitted beams is a reference beam, and the other beam that is reflected is a beam that reflects an object 9a. The reflected light from the irradiation is object light that is focused by the lens 6a and reaches the writing surface of the SLM (7a). Therefore, interference fringes between the reference light and the object light are recorded on the SLM 7a. The configuration and operation of the reproduction system are as follows. The readout light that has passed through the three prisms 3a to 3c is arranged at a P
The reading surface of the SLM 7a is irradiated from the BS 5a. The diffracted light reflected by the SLM is reflected by the PBS and passes through the lens 6.
b is imaged onto the CCD array 8a. If the object is in simple harmonic motion, the image will be a reproduced hologram readout image in which the antinode of the vibration is dark and the node is bright. Furthermore, it is converted into an image signal for analysis or recording using an electronic system.
If it is not necessary, a screen may be placed in place of the CCD array 8a for direct viewing.

【0011】さて、実施例1に用いられるSLMの構成
を図2((a)は断面図、(b)は上面図)に示す。図
2に示されるようにSLM7aの構成は2枚のガラス基
板111a−111b間に順に透明電極112a,11
2c、光伝導層113、誘電体ミラー114、配向膜1
15a、強誘電性液晶(FLC)116、配向膜115
b、透明電極112bをサンドイッチ状に挟み込んだも
のである。スペーサ117はFLC116の厚さ制御の
ために、導電性接着剤119は透明電極112b、11
2c間を接続するために、封止材118はガラス基板間
を密封するために用いた。光伝導膜には水素化アモルフ
ァスシリコン(a−Si:H)を用いたが、その厚さは
2〜7μmが望ましい。誘電体ミラーとしてはTiO2
/SiO2のそれぞれ4分の1波長の光学長をもつ合計
16層の多層膜を用いて製作し、その反射率は99%以
上であった。光伝導膜の代わりに光感受層としてフォト
ダイオードを用いることができ、またFLCの代わりに
ネマティック液晶を用いることができる。SLMの動作
は、通電状態で光伝導膜に書き込み光が照射されるとそ
の書き込みパターンに応じて、光伝導膜の抵抗が変化し
その結果液晶への印加電圧が変化する。液晶は複屈折性
であるためSLMの読み出し系に偏光子などを組み合わ
せることにより、書き込みパターンやその2値化画像、
反転画像などを読み出すことができる。液晶として表面
安定化FLCを用いた場合、画像はメモリーされる。F
LCを用いたSLMにおいては液晶分子の光学軸のうち
down状態またはup状態のいずれか一方をPBSの
偏光軸に一致するように配置すると吸収型ホログラムと
して動作し、down状態とup状態のちょうど中間を
PBSの偏光軸に一致するように配置すると位相ホログ
ラムとして動作し、この場合高い回折効率を得ることが
できる。
Now, the structure of the SLM used in Example 1 is shown in FIG. 2 ((a) is a sectional view, and (b) is a top view). As shown in FIG. 2, the structure of the SLM 7a is such that transparent electrodes 112a and 11 are arranged between two glass substrates 111a and 111b.
2c, photoconductive layer 113, dielectric mirror 114, alignment film 1
15a, ferroelectric liquid crystal (FLC) 116, alignment film 115
b, a transparent electrode 112b is sandwiched between the transparent electrodes 112b. The spacer 117 is used to control the thickness of the FLC 116, and the conductive adhesive 119 is used to control the thickness of the transparent electrodes 112b and 11.
In order to connect between the glass substrates 2c, the sealing material 118 was used to seal between the glass substrates. Hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) was used for the photoconductive film, and its thickness is preferably 2 to 7 μm. TiO2 as a dielectric mirror
/SiO2, with a total of 16 multilayer films each having an optical length of 1/4 wavelength, and its reflectance was over 99%. A photodiode can be used as a photosensitive layer instead of a photoconductive film, and a nematic liquid crystal can be used instead of an FLC. In the operation of the SLM, when a photoconductive film is irradiated with writing light in an energized state, the resistance of the photoconductive film changes depending on the writing pattern, and as a result, the voltage applied to the liquid crystal changes. Since liquid crystal is birefringent, by combining a polarizer with the readout system of the SLM, it is possible to read the written pattern and its binary image.
You can read out reversed images, etc. When a surface-stabilized FLC is used as the liquid crystal, the image is memorized. F
In SLM using LC, if either the down state or the up state of the optical axis of the liquid crystal molecules is arranged to match the polarization axis of the PBS, it operates as an absorption hologram, and the optical axis of the liquid crystal molecule is located exactly between the down state and the up state. When arranged so as to coincide with the polarization axis of the PBS, it operates as a phase hologram, and in this case, high diffraction efficiency can be obtained.

【0012】次に図3を参照してホログラムの記録・再
生方法の詳細について述べる。図3中、(a)は物体の
振動変位、(b)はSLMへの印加電圧、(c)は消去
光強度を示す。物体の振動は図3(a)に示されるよう
に周期Toで単振動しているものとする。FLC−SL
Mは、FLC材料によるメモリー性を有するため、その
動作にあたっては消去、書き込み、読み出しの3ステッ
プが必要となる。SLMには消去用にパルス幅Te1、
Te2のパルスと書き込み用にパルス幅Tw1、Tw2
のパルスが順に印加される。図3(b)に示されるTe
2が消去の負電圧に、Tw2が書き込みの正電圧に相当
する。消去および書き込みの前半のTe1とTw1はそ
れぞれTe2とTw2を補償するパルスであり、直流成
分の印加を嫌うFLCの動作を安定させ、かつ長寿命化
することが目的である。動作原理の上からはTe1、T
w1のパルスはなくても動作する。図3(c)に描かれ
た消去光強度は、図1には記載されていない発光ダイオ
ードなどからSLMの書き込み面に照射される消去光パ
ルス形状を示している。 消去光は必ずしも必要なものではないが、ある場合より
小さい消去電圧またはより短い消去パルスで消去が可能
になる。さて、本実施例は振動の腹と節を可視化するホ
ログラム記録が必要であるから、露光(SLMへの書き
込み)時間は振動の周期より長くとらなければならない
。すなわち、書き込みパルス幅Tw2は振動周期Toよ
り長く設定する。
Next, the details of the hologram recording/reproducing method will be described with reference to FIG. In FIG. 3, (a) shows the vibration displacement of the object, (b) shows the voltage applied to the SLM, and (c) shows the erasing light intensity. It is assumed that the vibration of the object is a simple harmonic motion with a period To as shown in FIG. 3(a). FLC-SL
Since M has memory properties due to the FLC material, its operation requires three steps: erasing, writing, and reading. The SLM has a pulse width Te1 for erasing.
Pulse width Tw1, Tw2 for Te2 pulse and writing
pulses are applied in sequence. Te shown in Figure 3(b)
2 corresponds to a negative voltage for erasing, and Tw2 corresponds to a positive voltage for writing. Te1 and Tw1 in the first half of erasing and writing are pulses that compensate for Te2 and Tw2, respectively, and their purpose is to stabilize the operation of the FLC, which dislikes the application of DC components, and to extend its life. From the operating principle, Te1, T
It operates even without the w1 pulse. The erasing light intensity depicted in FIG. 3(c) shows the shape of an erasing light pulse irradiated onto the writing surface of the SLM from a light emitting diode or the like not shown in FIG. Erasing light is not necessarily required, but in some cases erasing may be possible with a lower erase voltage or shorter erase pulse. Now, since this embodiment requires hologram recording to visualize the antinodes and nodes of vibration, the exposure time (writing to the SLM) must be longer than the period of vibration. That is, the write pulse width Tw2 is set longer than the vibration period To.

【0013】第1の実施例の装置により、スピーカの振
動を測定した。動作条件は消去時間Te1=Te2=2
00μs、消去電圧±30V、書き込み時間Tw1=T
w2=200μs書き込み電圧±30V、読み出し時間
Tr=1msとした。このとき、およそ周波数10kH
z以上の振動状態が実時間で観測された。再生された像
は明瞭で、節に相当する部分は明るく再生された。
[0013] Vibration of a speaker was measured using the apparatus of the first embodiment. The operating conditions are erase time Te1=Te2=2
00μs, erase voltage ±30V, write time Tw1=T
w2=200 μs Write voltage ±30 V, read time Tr=1 ms. At this time, the frequency is approximately 10kHz
Vibration states above z were observed in real time. The reproduced image was clear and the parts corresponding to the nodes were reproduced brightly.

【0014】「実施例2」実施例2は単振動ではなく、
加熱等にともなう物体の変形を干渉ホログラム法で可視
化するものである。図4は第2の実施例の構成を示す図
である。図中、1bはレーザ光源、2bはコリメータ、
4cはハーフミラー、6c−6dはレンズ、7bは透過
型SLM、8bはCCDアレイ、9bは物体、10は偏
光子である。
"Example 2" Example 2 is not a simple harmonic motion,
This is a method to visualize the deformation of an object due to heating etc. using the interference hologram method. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the second embodiment. In the figure, 1b is a laser light source, 2b is a collimator,
4c is a half mirror, 6c to 6d are lenses, 7b is a transmission type SLM, 8b is a CCD array, 9b is an object, and 10 is a polarizer.

【0015】実施例1では反射型SLMを用いたが、実
施例2においては物体像が観察側から見えなければなら
ないので透過型SLMを用いる。両者の相違点について
図2を参考にして述べる。書き込み光が読み出し側へ透
過するように、光伝導膜113を薄くし、かつ誘電体ミ
ラー114を取り除いた。光伝導膜の厚さは光侵入の深
さ(吸収係数の逆数で、たとえばヘリウムネオンレーザ
の波長633nmでは約1μm)以下とした。また、光
伝導膜の厚さを薄くするかわりに、用いるレーザ光の波
長をやや長波長にしても良い。
In the first embodiment, a reflection type SLM was used, but in the second embodiment, a transmission type SLM is used because the object image must be visible from the observation side. The differences between the two will be described with reference to FIG. The photoconductive film 113 was made thinner, and the dielectric mirror 114 was removed so that the writing light was transmitted to the reading side. The thickness of the photoconductive film was set to be equal to or less than the light penetration depth (reciprocal of the absorption coefficient, for example, approximately 1 μm at a wavelength of 633 nm of a helium-neon laser). Furthermore, instead of reducing the thickness of the photoconductive film, the wavelength of the laser light used may be made slightly longer.

【0016】実施例2の動作は以下の通りである。レー
ザ光源1bから出射されたレーザ光はコリメータ2bで
十分なビーム径まで広げられた後、ハーフミラー4cに
より2分され一本は直接SLM7bへ参照光として入射
し、もう一本は物体9bで反射されてからレンズ6cを
介して物体光としてSLM7bへ入射する。この状態で
図5に示されるパルスを用いてSLM7b上にホログラ
ムを記録する。図5のうち(a)は物体の変位、(b)
はSLMへの印加電圧、(c)は消去光強度である。 (b),(c)は実施例1の図3の(b),(c)と同
様である。実施例2では図5(a)で示したように物体
の変形前に書き込みパルスによりホログラム記録し、そ
の後も物体光と参照光は照射し続ける。このとき照射さ
れる光をホログラムの読み出し光として偏光子10とレ
ンズ6dを介して観察する。ホログラム記録された変形
前の像と変形後の像との干渉により変形していない部分
と変形した部分では異なるピッチの干渉縞が観測され、
実時間で微小な変形を容易に目視できる。実施例では観
測位置にCCDアレイ8bを配置し、テレビディスプレ
イで観測できるようにした。
The operation of the second embodiment is as follows. The laser beam emitted from the laser light source 1b is expanded to a sufficient beam diameter by a collimator 2b, and then divided into two by a half mirror 4c. One beam directly enters the SLM 7b as a reference beam, and the other beam is reflected by an object 9b. After that, it enters the SLM 7b as object light via the lens 6c. In this state, a hologram is recorded on the SLM 7b using the pulses shown in FIG. In Figure 5, (a) is the displacement of the object, (b)
is the applied voltage to the SLM, and (c) is the erase light intensity. (b) and (c) are the same as (b) and (c) in FIG. 3 of the first embodiment. In Example 2, as shown in FIG. 5A, hologram recording is performed using a writing pulse before the object is deformed, and the object light and reference light continue to be irradiated thereafter. The light irradiated at this time is observed as hologram readout light through the polarizer 10 and the lens 6d. Due to the interference between the hologram-recorded image before deformation and the image after deformation, interference fringes with different pitches are observed in the undeformed and deformed parts.
Minute deformations can be easily observed visually in real time. In the embodiment, a CCD array 8b is placed at the observation position so that it can be observed on a television display.

【0017】「実施例3」実施例3は単振動ではなく、
物体をホログラム記録し書き込み中に生じた変形部が明
暗の差として観測でき、実時間で変形部位を特定できる
装置である。実施例3では書き込み光学系をマッハツェ
ンダー干渉系にした。
"Example 3" Example 3 is not a simple harmonic motion,
This device records an object as a hologram and allows the deformed parts that occur during writing to be observed as differences in brightness and darkness, allowing the deformed parts to be identified in real time. In Example 3, the writing optical system was a Mach-Zehnder interference system.

【0018】図6は本実施例の構成を示す図である。図
中、1cはレーザ光源、2cはコリメータ、3d−3g
はプリズム、4d−4fはハーフミラー、5bはPBS
、6e−6fはレンズ、7cは反射型SLM、9cは物
体、12aはスクリーンである。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of this embodiment. In the figure, 1c is a laser light source, 2c is a collimator, 3d-3g
is a prism, 4d-4f is a half mirror, 5b is a PBS
, 6e-6f are lenses, 7c is a reflective SLM, 9c is an object, and 12a is a screen.

【0019】光学系については書き込み側がマッハツェ
ンダー干渉系になったことを除けば実施例1とほぼ同様
なので詳細は省略する。なお、マッハツェンダー干渉系
は反射型としても構成可能である。ホログラム記録はハ
ーフミラー4eを通過した光は参照光として、反射され
た後に透明の物体9cを透過した光は物体光としてSL
M7cに入射する。本構成で物体光と参照光とから発生
される干渉の空間周波数は、実施例1および実施例2と
比較して低いので、実施例3は空間分解能が低いSLM
でも適用可能である。この場合、読み出し側では0次の
読み出し光とホログラム情報をもつ+1次の回折光が同
一方向に出射されるので、0次光を除去するためにSL
M7cが位相ホログラムを構成するように配置する。
The optical system is almost the same as in Example 1 except that the writing side is a Mach-Zehnder interference system, so the details will be omitted. Note that the Mach-Zehnder interference system can also be configured as a reflection type. In the hologram recording, the light that passed through the half mirror 4e is used as a reference light, and the light that passed through the transparent object 9c after being reflected is used as object light.
Enter M7c. In this configuration, the spatial frequency of interference generated from the object beam and the reference beam is lower than that in Example 1 and Example 2, so Example 3 is an SLM with low spatial resolution.
However, it is applicable. In this case, on the readout side, the 0th-order readout light and +1st-order diffracted light with hologram information are emitted in the same direction, so the SL is used to remove the 0th-order light.
M7c is arranged so as to form a phase hologram.

【0020】図7に示したパルスによりホログラムの消
去、書き込み、読み出しを実行する。図7のうち(a)
は物体の変位、(b)はSLMへの印加電圧、(c)は
消去光強度である。図7(a)は書き込み中に物体の変
位が生じたときの例である。変位した部分は変化に対応
して干渉縞が時間とともに移動するので、ホログラム記
録、再生されないことになる。一方、図中に表示してい
ないが、書き込み時間中に変化しなかった部分はホログ
ラム記録されるため、図7(b)−(c)のパルスを繰
り返し印加すると、実時間で物体が変化する様子が観察
できる。SLMに電圧±20V、パルス幅(Te1、T
e2、Tw1、Tw3)200μsのパルスを印加し、
読み出し時間も200μsとして、繰り返し1kHzの
高フレームレートで変形を観察することができた。
Erasing, writing, and reading of the hologram are performed using the pulses shown in FIG. (a) in Figure 7
is the displacement of the object, (b) is the voltage applied to the SLM, and (c) is the erase light intensity. FIG. 7(a) is an example when the object is displaced during writing. Since the interference fringes of the displaced portion move over time in response to the change, the hologram will not be recorded or reproduced. On the other hand, although not shown in the figure, parts that do not change during the writing time are recorded as holograms, so if the pulses shown in Figures 7(b) to 7(c) are repeatedly applied, the object changes in real time. You can observe the situation. SLM voltage ±20V, pulse width (Te1, T
e2, Tw1, Tw3) Apply a 200 μs pulse,
The readout time was also set to 200 μs, and the deformation could be repeatedly observed at a high frame rate of 1 kHz.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、振動または変形物体を
逐次ホログラムに記録し、振動状態または振動時の物体
の歪を実時間で解析することができる。
According to the present invention, a vibrating or deforming object can be sequentially recorded in a hologram, and the vibration state or the distortion of the object during vibration can be analyzed in real time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の実施例1を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing Example 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施例1のSLMの構造を示す図((
a)断面図、(b)上面図)である。
FIG. 2 is a diagram showing the structure of the SLM of Example 1 of the present invention ((
(a) Cross-sectional view, (b) Top view).

【図3】本発明の実施例1のタイミング・チャートであ
って、(a)は物体の振動変位、 (b)はSLMへの
印加電圧、(c)は消去光強度を示す図である。
FIG. 3 is a timing chart of Example 1 of the present invention, in which (a) shows the vibration displacement of the object, (b) shows the voltage applied to the SLM, and (c) shows the intensity of the erasing light.

【図4】本発明の実施例2を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing Example 2 of the present invention.

【図5】本発明の実施例2のタイミング・チャートであ
って、(a)は物体の変位、(b)はSLMへの印加電
圧、(c)は消去光強度を示す図である。
FIG. 5 is a timing chart of Example 2 of the present invention, in which (a) shows the displacement of an object, (b) shows the voltage applied to the SLM, and (c) shows the erasing light intensity.

【図6】本発明の実施例3を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing Example 3 of the present invention.

【図7】本発明の実施例3のタイミング・チャートであ
って、(a)は物体の変位、(b)はSLMへの印加電
圧、(c)は消去光強度を示す図である。
FIG. 7 is a timing chart of Example 3 of the present invention, in which (a) shows the displacement of an object, (b) shows the voltage applied to the SLM, and (c) shows the erasing light intensity.

【図8】従来の技術((a)記録装置、(b)再生装置
)を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a conventional technique ((a) recording device, (b) reproducing device).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a−1d  レーザ光源 2a−2f  コリメータ 3a−3g  プリズム 4a−4f  ハーフミラー 5a−5b  PBS 6a−6h  レンズ 7a−7c  SLM (7a,7cは反射型SLM、
7bは透過型SLM) 8a−8b  CCDアレイ 9a−9d  物体 10  偏光子 11  ホログラム乾板 12a−12b  スクリーン 111a−111b  ガラス基板 112a−112c  透明電極 113  光伝導層 114  誘電体ミラー 115a−115b  配向膜 116  FLC 117  スペーサ 118  封止材 119  導電性接着剤 120a−120b  リード電極
1a-1d Laser light sources 2a-2f Collimators 3a-3g Prisms 4a-4f Half mirrors 5a-5b PBS 6a-6h Lenses 7a-7c SLM (7a and 7c are reflective SLMs,
7b is a transmission type SLM) 8a-8b CCD array 9a-9d Object 10 Polarizer 11 Hologram dry plate 12a-12b Screen 111a-111b Glass substrate 112a-112c Transparent electrode 113 Photoconductive layer 114 Dielectric mirror 115a-115b Alignment film 116 FLC 117 Spacer 118 Sealing material 119 Conductive adhesive 120a-120b Lead electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  電気的に露光タイミングが制御可能な
ホログラムによる振動・変形解析方法において、ホログ
ラム記録のために解析される物体を照射し、かつ参照光
を空間光変調器に照射する過程と、ホログラム書き込み
および読み出しのために集光または結像する過程と、実
時間ホログラム記録、再生用の空間光変調器に記録のタ
イミングに合わせて記録信号として電気パルスを印加す
る過程と、を有することを特徴とする実時間振動・変形
解析方法。
1. A vibration/deformation analysis method using a hologram whose exposure timing can be electrically controlled, comprising: irradiating an object to be analyzed for hologram recording and irradiating a spatial light modulator with a reference beam; A process of focusing or imaging for hologram writing and reading, and a process of applying an electric pulse as a recording signal to a spatial light modulator for real-time hologram recording and reproduction in accordance with the recording timing. Characteristic real-time vibration/deformation analysis method.
【請求項2】  ホログラム記録の物体光となる振動物
体を照射し、かつ参照光としても用いられるコヒーレン
ト光源と、ホログラム書き込みおよび読み出しの光学系
と、実時間ホログラム記録、再生を行い、かつ電気パル
スによるシャッター効果を有する光書き込み型空間光変
調器と、前記空間光変調器および前記コヒーレント光源
に消去信号、物体の変形に応じた時間幅の記録信号、再
生信号としての電気パルスを印加する制御部と、から構
成されることを特徴とする実時間振動・変形解析装置。
2. A coherent light source that irradiates a vibrating object as an object light for hologram recording and is also used as a reference light, an optical system for hologram writing and reading, and an electric pulse that performs real-time hologram recording and reproduction. an optical writing type spatial light modulator having a shutter effect, and a control unit that applies an erasure signal, a recording signal with a time width corresponding to the deformation of an object, and an electric pulse as a reproduction signal to the spatial light modulator and the coherent light source. A real-time vibration/deformation analysis device comprising:
【請求項3】  前記光書き込み型空間光変調器は光電
変換層として光伝導膜を有し、光変調材料として強誘電
性液晶を用い、強誘電性液晶の厚さはΔn・d=iλ/
4(Δn:液晶の複屈折、d:厚さ、i=1、3、5、
…、λ:再生光の波長)を満足する空間光変調器であり
、前記ホログラムの読み出し光学系は偏光ビームスプリ
ッタを配置し、該偏光ビームスプリッタのひとつの偏光
軸と液晶の配向方向が一致するホログラム読み出し系で
あることを特徴とする請求項2記載の実時間振動・変形
解析装置。
3. The optical writing type spatial light modulator has a photoconductive film as a photoelectric conversion layer, uses ferroelectric liquid crystal as a light modulating material, and has a thickness of Δn·d=iλ/.
4 (Δn: birefringence of liquid crystal, d: thickness, i=1, 3, 5,
. 3. The real-time vibration/deformation analysis device according to claim 2, wherein the device is a hologram readout system.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030075968A (en) * 2002-03-22 2003-09-26 대우전자주식회사 Device to measure transformation or vibration of revolution body in ESPI device

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