JPH0519224A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
- Publication number
- JPH0519224A JPH0519224A JP17111991A JP17111991A JPH0519224A JP H0519224 A JPH0519224 A JP H0519224A JP 17111991 A JP17111991 A JP 17111991A JP 17111991 A JP17111991 A JP 17111991A JP H0519224 A JPH0519224 A JP H0519224A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal element
- interference fringes
- optical device
- interference
- Prior art date
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- Pending
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 物体形状の変化を実時間で計測するための光
学装置を提供する。 【構成】 コヒーレント光源と、干渉光学系と、前記干
渉光学系で得られた干渉縞を入力する撮像素子と、前記
干渉光学系において参照波と物体波が交叉する場所に配
置された連続的な位相変調が可能な液晶素子と、前記撮
像素子と前記液晶素子を接続する回路を備えて成ること
を特徴とする。
学装置を提供する。 【構成】 コヒーレント光源と、干渉光学系と、前記干
渉光学系で得られた干渉縞を入力する撮像素子と、前記
干渉光学系において参照波と物体波が交叉する場所に配
置された連続的な位相変調が可能な液晶素子と、前記撮
像素子と前記液晶素子を接続する回路を備えて成ること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶素子を応用した光
学装置に関する。
学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】物体形状の変化を実時間で計測する手段
として、ホログラフィ干渉がよく知られている（たとえ
ば、本田：『ホログラフィ技術の計測への応用』，オプ
トロニクスＮｏ７（１９８７）ｐ８７参照）。この手法
では、まず初期状態での物体の形状をホログラムへ記録
する。現像後ホログラムをふたたびもとの場所へ戻し
て、参照波と物体波を同時にあてる。こうすると、物体
形状の変化をあらわす干渉縞が得られる。
として、ホログラフィ干渉がよく知られている（たとえ
ば、本田：『ホログラフィ技術の計測への応用』，オプ
トロニクスＮｏ７（１９８７）ｐ８７参照）。この手法
では、まず初期状態での物体の形状をホログラムへ記録
する。現像後ホログラムをふたたびもとの場所へ戻し
て、参照波と物体波を同時にあてる。こうすると、物体
形状の変化をあらわす干渉縞が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法に
は以下の問題点があった。
は以下の問題点があった。
【０００４】（１）ホログラムの記録に写真乳剤を用い
るために、現像、定着等の複雑な後工程が必要になる。
るために、現像、定着等の複雑な後工程が必要になる。
【０００５】（２）計測対象が変わるたびにホログラム
を作り直し、このホログラムを記録した時の場所へ正確
に戻さなければならず、このために多くの時間を費やさ
なければならない。
を作り直し、このホログラムを記録した時の場所へ正確
に戻さなければならず、このために多くの時間を費やさ
なければならない。
【０００６】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、その目的は、簡便な手段により物体形状の変
化を高精度かつ高速に計測できる光学装置を提供すると
ころにある。
であって、その目的は、簡便な手段により物体形状の変
化を高精度かつ高速に計測できる光学装置を提供すると
ころにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の光学装置
は、コヒーレント光源と、干渉光学系と、前記干渉光学
系で得られた干渉縞を入力する撮像素子と、前記干渉光
学系において参照波と物体波が交叉する場所に配置され
た連続的な位相変調が可能な液晶素子と、前記撮像素子
と前記液晶素子を接続する回路を備えて成ることを特徴
とする。
は、コヒーレント光源と、干渉光学系と、前記干渉光学
系で得られた干渉縞を入力する撮像素子と、前記干渉光
学系において参照波と物体波が交叉する場所に配置され
た連続的な位相変調が可能な液晶素子と、前記撮像素子
と前記液晶素子を接続する回路を備えて成ることを特徴
とする。
【０００８】本発明の第２の光学装置は、前記第１の光
学装置において、撮像素子と液晶素子が、物体からほぼ
等しい距離に配置されて成ることを特徴とする本発明の
第３の光学装置は、前記第１ないし第２の光学装置にお
いて、液晶素子がＥＣＢ（電界制御複屈折）モードで配
向された、マトリクス駆動型液晶素子であることを特徴
とする。
学装置において、撮像素子と液晶素子が、物体からほぼ
等しい距離に配置されて成ることを特徴とする本発明の
第３の光学装置は、前記第１ないし第２の光学装置にお
いて、液晶素子がＥＣＢ（電界制御複屈折）モードで配
向された、マトリクス駆動型液晶素子であることを特徴
とする。
【０００９】本発明の第４の光学装置は、前記第１ない
し第２の光学装置において、液晶素子がＥＣＢ（電界制
御複屈折）モードで配向された、光アドレス型液晶素子
であることを特徴とする。
し第２の光学装置において、液晶素子がＥＣＢ（電界制
御複屈折）モードで配向された、光アドレス型液晶素子
であることを特徴とする。
【００１０】
【実施例】以下では実施例にもとづき、本発明の内容に
ついて詳しく説明する。
ついて詳しく説明する。
【００１１】（実施例１）図１に本実施例の光学装置の
構成を示す。レーザ光源１００とマイケルソン型干渉系
（図中ａは参照波、ｂは物体波）により、物体形状の特
徴を有する干渉縞をカメラ（１）１０６の撮像面上に形
成する。この時にミラー１０４のチルトを調整して、干
渉縞のキャリアの空間周波数が液晶素子１０８の空間分
解能の半分の値をこえないようにする。カメラ（１）１
０６の出力は、回路１０７でＡ／Ｄ変換されて液晶変調
素子１０８へ入力される。この構成によって、光の強度
分布として得られた干渉縞を位相分布から成る干渉縞に
変換することができる。なお図１で、カメラ１０６の撮
像面と液晶素子１０８の表示面は、どちらも物体表面１
１３から等しい距離にある。
構成を示す。レーザ光源１００とマイケルソン型干渉系
（図中ａは参照波、ｂは物体波）により、物体形状の特
徴を有する干渉縞をカメラ（１）１０６の撮像面上に形
成する。この時にミラー１０４のチルトを調整して、干
渉縞のキャリアの空間周波数が液晶素子１０８の空間分
解能の半分の値をこえないようにする。カメラ（１）１
０６の出力は、回路１０７でＡ／Ｄ変換されて液晶変調
素子１０８へ入力される。この構成によって、光の強度
分布として得られた干渉縞を位相分布から成る干渉縞に
変換することができる。なお図１で、カメラ１０６の撮
像面と液晶素子１０８の表示面は、どちらも物体表面１
１３から等しい距離にある。
【００１２】液晶素子１０８に表示された位相分布型の
干渉縞に参照波と物体波が入射すると、参照波によって
再生された物体波（変形前の物体表面形状）と、その後
の状態における物体波（変形後の物体表面形状）の間で
干渉縞が形成される。この干渉縞をカメラ（２）１１１
へ入力して、モニタ１１２へ表示する。ここで、物体表
面１１３とカメラ（２）１１１の撮像面は、レンズ１０
９を介して互いに共役な関係にある。また、液晶素子１
０８からの不要な出射波を除くために、空間フィルタ１
１０を用いる。１０３、１０５は、波面を振幅分割する
ために用いたハーフミラーである。
干渉縞に参照波と物体波が入射すると、参照波によって
再生された物体波（変形前の物体表面形状）と、その後
の状態における物体波（変形後の物体表面形状）の間で
干渉縞が形成される。この干渉縞をカメラ（２）１１１
へ入力して、モニタ１１２へ表示する。ここで、物体表
面１１３とカメラ（２）１１１の撮像面は、レンズ１０
９を介して互いに共役な関係にある。また、液晶素子１
０８からの不要な出射波を除くために、空間フィルタ１
１０を用いる。１０３、１０５は、波面を振幅分割する
ために用いたハーフミラーである。
【００１３】本発明に用いた液晶素子１０８は、各画素
にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を備えたマトリクス駆動
型の液晶素子であって、５ボルト以下の電圧で使用でき
る。有効画素数は３２０×２２０、画素間隔は水平方向
８０μｍ、垂直方向９０μｍである。液晶分子の初期配
向がホモジニアスなＥＣＢモードを採用することによ
り、光の位相を連続的に変調することができる（第５１
回応用物理学会学術講演会予稿集２６ａ−Ｈ−１０）。
液晶素子１０８の位相変調特性を図３に示す。２ボルト
から４.５ボルトの範囲で、２π以上の位相変化が線形
性良く得られている。この他にも、ホメオトロピック、
ハイブリッドの諸配向が利用できる。
にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を備えたマトリクス駆動
型の液晶素子であって、５ボルト以下の電圧で使用でき
る。有効画素数は３２０×２２０、画素間隔は水平方向
８０μｍ、垂直方向９０μｍである。液晶分子の初期配
向がホモジニアスなＥＣＢモードを採用することによ
り、光の位相を連続的に変調することができる（第５１
回応用物理学会学術講演会予稿集２６ａ−Ｈ−１０）。
液晶素子１０８の位相変調特性を図３に示す。２ボルト
から４.５ボルトの範囲で、２π以上の位相変化が線形
性良く得られている。この他にも、ホメオトロピック、
ハイブリッドの諸配向が利用できる。
【００１４】本実施例によれば、液晶素子を干渉縞の記
録媒体として用いることにより、参照データ（位相分
布型の干渉縞）を自由に更新できる、不特定の物体の
変形の様子を計測できるという新たな効果が生まれ、汎
用性のある装置を実現できる。
録媒体として用いることにより、参照データ（位相分
布型の干渉縞）を自由に更新できる、不特定の物体の
変形の様子を計測できるという新たな効果が生まれ、汎
用性のある装置を実現できる。
【００１５】（実施例２）図２に本実施例の光学装置の
構成を示す。本発明の特徴は、光アドレス型液晶素子を
用いた点にある。光アドレス型液晶素子は、マトリクス
駆動型液晶素子にくらべて光利用効率ならびに空間分解
能が高いという長所をもっている。物体形状の特徴を有
する干渉縞をカメラ（１）１０６の撮像面上に形成する
ところまでは、実施例１の内容と同様である。図２の構
成によっても、光の強度分布として得られた干渉縞を位
相分布から成る干渉縞に変換することができる。図２
で、カメラ１０６の撮像面と液晶素子２０１の表示面
は、どちらも物体表面１１３から等しい距離にある。
構成を示す。本発明の特徴は、光アドレス型液晶素子を
用いた点にある。光アドレス型液晶素子は、マトリクス
駆動型液晶素子にくらべて光利用効率ならびに空間分解
能が高いという長所をもっている。物体形状の特徴を有
する干渉縞をカメラ（１）１０６の撮像面上に形成する
ところまでは、実施例１の内容と同様である。図２の構
成によっても、光の強度分布として得られた干渉縞を位
相分布から成る干渉縞に変換することができる。図２
で、カメラ１０６の撮像面と液晶素子２０１の表示面
は、どちらも物体表面１１３から等しい距離にある。
【００１６】液晶素子２０１に表示された位相分布型の
干渉縞に参照波と物体波が入射すると、参照波によって
再生された物体波（変形前の物体表面形状）と、その後
の状態における物体波（変形後の物体表面形状）の間で
干渉縞が形成される。この干渉縞をカメラ（２）１１１
へ入力して、モニタ１１２へ表示する。ここで、物体表
面１１３とカメラ（２）１１１の撮像面は、レンズ１０
９を介して互いに共役な関係にある。また、液晶素子２
０１からの不要な出射波を除くために、空間フィルタ１
１０を用いる。
干渉縞に参照波と物体波が入射すると、参照波によって
再生された物体波（変形前の物体表面形状）と、その後
の状態における物体波（変形後の物体表面形状）の間で
干渉縞が形成される。この干渉縞をカメラ（２）１１１
へ入力して、モニタ１１２へ表示する。ここで、物体表
面１１３とカメラ（２）１１１の撮像面は、レンズ１０
９を介して互いに共役な関係にある。また、液晶素子２
０１からの不要な出射波を除くために、空間フィルタ１
１０を用いる。
【００１７】本実施例で用いた光アドレス型液晶素子２
０１は、液晶分子の初期配向はホモジニアスであり、実
施例１で用いたマトリクス駆動型液晶素子と同様に、連
続的な位相変調を行う。この液晶素子への信号のアドレ
スは、信号発生器２０２で行う。信号発生器２０２はレ
ーザスキャニング機構を備え、カメラ（１）１０６の出
力からＡ／Ｄ変換、画像処理して得られた２次元データ
を液晶素子２０１へ書き込む。なお、２次元データを液
晶素子２０１へ書き込む手段として、ＣＲＴ表示体や液
晶表示体を用いることもできる。
０１は、液晶分子の初期配向はホモジニアスであり、実
施例１で用いたマトリクス駆動型液晶素子と同様に、連
続的な位相変調を行う。この液晶素子への信号のアドレ
スは、信号発生器２０２で行う。信号発生器２０２はレ
ーザスキャニング機構を備え、カメラ（１）１０６の出
力からＡ／Ｄ変換、画像処理して得られた２次元データ
を液晶素子２０１へ書き込む。なお、２次元データを液
晶素子２０１へ書き込む手段として、ＣＲＴ表示体や液
晶表示体を用いることもできる。
【００１８】本実施例によれば、光アドレス型液晶素子
を用いることによって、参照波のチルトを大きくとれ
る、画素配置による高次回折波が発生しないという理
由により、信号光とノイズ光の分離が容易になり計測精
度が向上するという効果が生まれる。
を用いることによって、参照波のチルトを大きくとれ
る、画素配置による高次回折波が発生しないという理
由により、信号光とノイズ光の分離が容易になり計測精
度が向上するという効果が生まれる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、液晶素子のプログラム
自在性を活用して、いろいろな物体の変形の様子をほぼ
実時間で計測することができる。本発明の光学装置は、
たとえば加工現場におけるオンマシン計測へ応用でき
る。
自在性を活用して、いろいろな物体の変形の様子をほぼ
実時間で計測することができる。本発明の光学装置は、
たとえば加工現場におけるオンマシン計測へ応用でき
る。
【図１】 本発明の実施例１の構成を示す平面図。
【図２】 本発明の実施例２の構成を示す平面図。
【図３】 本発明の実施例で用いる液晶素子の位相変調
特性を説明する図。
特性を説明する図。
１００・・・・・・レーザ光源
１０１・・・・・・ビームエクスパンダ
１０２・・・・・・コリメートレンズ
１０３・・・・・・ハーフミラー
１０４・・・・・・ミラー
１０５・・・・・・ハーフミラー
１０６・・・・・・カメラ（１）
１０７・・・・・・データ処理回路
１０８・・・・・・マトリクス駆動型ＥＣＢモード液晶素子
１０９・・・・・・レンズ
１１０・・・・・・空間フィルタ
１１１・・・・・・カメラ（２）
１１２・・・・・・ＴＶモニタ
１１３・・・・・・物体表面
２０１・・・・・・光アドレス型ＥＣＢモード液晶素子
２０２・・・・・・信号発生器
Claims (4)
- 【請求項１】物体形状の変化を計測する技術に関し、コ
ヒーレント光源と、干渉光学系と、前記干渉光学系で得
られた干渉縞を入力する撮像素子と、前記干渉光学系に
おいて参照波と物体波が交叉する場所に配置された連続
的な位相変調が可能な液晶素子と、前記撮像素子と前記
液晶素子を接続する回路を備えて成ることを特徴とする
光学装置。 - 【請求項２】前記撮像素子と前記液晶素子が、物体から
ほぼ等しい距離に配置されて成ることを特徴とする請求
項１に記載の光学装置。 - 【請求項３】前記液晶素子がＥＣＢ（電界制御複屈折）
モードで配向された、マトリクス駆動型液晶素子である
ことを特徴とする請求項１ないし２に記載の光学装置。 - 【請求項４】前記液晶素子がＥＣＢ（電界制御複屈折）
モードで配向された、光アドレス型液晶素子であること
を特徴とする請求項１ないし２に記載の光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17111991A JPH0519224A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17111991A JPH0519224A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0519224A true JPH0519224A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15917337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17111991A Pending JPH0519224A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0519224A (ja) |
-
1991
- 1991-07-11 JP JP17111991A patent/JPH0519224A/ja active Pending
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