JPS5857110A - 音響光学的信号処理用液体セル - Google Patents
音響光学的信号処理用液体セルInfo
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- JPS5857110A JPS5857110A JP15545781A JP15545781A JPS5857110A JP S5857110 A JPS5857110 A JP S5857110A JP 15545781 A JP15545781 A JP 15545781A JP 15545781 A JP15545781 A JP 15545781A JP S5857110 A JPS5857110 A JP S5857110A
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- JP
- Japan
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- ultrasonic
- light
- cell
- oscillator
- liquid
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は液状物質中における超音波伝搬を用い、電気
信号を時間的変化信号より空間的、すなわち−、位置あ
るいけ距離に対応して変化する信号に肇換し、空間的信
号処理を行わせるための音響光学的信号処理用液体セル
に関するものである。
信号を時間的変化信号より空間的、すなわち−、位置あ
るいけ距離に対応して変化する信号に肇換し、空間的信
号処理を行わせるための音響光学的信号処理用液体セル
に関するものである。
従来より、光学レンズ系や音響光学的な変調器を使用し
た空間的信号処理装置があり、レーダー信号の圧縮や、
実時間スペクトルアナライザ等、広く利用されている。
た空間的信号処理装置があり、レーダー信号の圧縮や、
実時間スペクトルアナライザ等、広く利用されている。
これら＃智の光ダ調部ｆ＋に用いられている超音波先賢
調器には、光波面の位相変調作用の他に、超音波伝搬に
よる電気信号の時間的遅延動作が有り、この２つの特徴
を効果的に組合せることによって、電気的信号処理では
非常に複雑な装置構成を必要とする積分、アナログ信号
遅延などの処理を簡単かつ高速に実現している。本発明
け、この超音波光変調器の改良であって、従来の質調器
の基本的な構造である、ｆｌａｉｌ器内壁の片面に取付
けた振動子より賛調器内に、単一方向伝搬する超音波信
号を放射する方式を改め、１つの変訓器内に互いに反対
方向に進行し、かつ、振幅波形の等しい２つの超音波信
号を発生させることによって、従来変調器の２台分の動
作を行い、かつ、２つの超音波信号の時間的、空間的同
期が正確に得られ、さらに回折輝点が自動的に点滅する
音饗光学的信号処理用液体セルを枡供することを目的と
している。
調器には、光波面の位相変調作用の他に、超音波伝搬に
よる電気信号の時間的遅延動作が有り、この２つの特徴
を効果的に組合せることによって、電気的信号処理では
非常に複雑な装置構成を必要とする積分、アナログ信号
遅延などの処理を簡単かつ高速に実現している。本発明
け、この超音波光変調器の改良であって、従来の質調器
の基本的な構造である、ｆｌａｉｌ器内壁の片面に取付
けた振動子より賛調器内に、単一方向伝搬する超音波信
号を放射する方式を改め、１つの変訓器内に互いに反対
方向に進行し、かつ、振幅波形の等しい２つの超音波信
号を発生させることによって、従来変調器の２台分の動
作を行い、かつ、２つの超音波信号の時間的、空間的同
期が正確に得られ、さらに回折輝点が自動的に点滅する
音饗光学的信号処理用液体セルを枡供することを目的と
している。
この目的のため、本発明では、電気信号を超音波に変排
して液体セル中に放射する振動子に厚み方向振動子を使
用し、この振動子を液体セルに設けられている光通過窓
のほぼ中央に、通過する光の光軸と振動子面とが平行に
なるように配置した。
して液体セル中に放射する振動子に厚み方向振動子を使
用し、この振動子を液体セルに設けられている光通過窓
のほぼ中央に、通過する光の光軸と振動子面とが平行に
なるように配置した。
さらに、この振動子面と対面するセル両壁の内面に、超
音波吸収部材を設置し、セル内に液状の超音波伝搬媒質
を充てんした。
音波吸収部材を設置し、セル内に液状の超音波伝搬媒質
を充てんした。
つぎに、この発明を図面により具体的に討明する０
第１図は、本発明の青畳光学的信号処理用液体セルの実
施例における構造を示す図である○直方体状のセル１の
対向する１組の壁面に、１対の光透過窓２ａ、２ｂが設
けられ、この窟を党が通過する。前記セル１内には液状
の超音波伝搬媒質３が充てんさねており、この媒質中に
超音波を発射すなるように配置されている。この振動子
は前配光透過窓に張られている透明な板、およびセル内
壁との間に、弾性を持ち液状物質に対して気密性を有す
る保持材５により保持されている。前記振動子の振動面
に対向する一対のセル内壁には、振動子より発生した超
音波を吸収する、超音波吸収部材６ａ、６ｂが取付けら
れており、超音波のセル内不安反射波を防止している。
施例における構造を示す図である○直方体状のセル１の
対向する１組の壁面に、１対の光透過窓２ａ、２ｂが設
けられ、この窟を党が通過する。前記セル１内には液状
の超音波伝搬媒質３が充てんさねており、この媒質中に
超音波を発射すなるように配置されている。この振動子
は前配光透過窓に張られている透明な板、およびセル内
壁との間に、弾性を持ち液状物質に対して気密性を有す
る保持材５により保持されている。前記振動子の振動面
に対向する一対のセル内壁には、振動子より発生した超
音波を吸収する、超音波吸収部材６ａ、６ｂが取付けら
れており、超音波のセル内不安反射波を防止している。
前記振動子には電気信号を加える信号入力端子７が取付
けである。
けである。
ｔＪＬｚ図は、セル内の超音波信号８ａ、８ｂの動きと
、この超音波による光の回折の状態を示している。セル
１の光透過窓２ ａ ＋ ２ ｂの超音波進行方向長さ
をＬとする。超音波の形は、伝搬状態を明白にするため
、正弦波信号を矩形ノ（ルスで１００係振幅変調したも
のとし、正弦波信号の時間周波数をｆｒＨｚ）、矩形パ
ルスの周期およびノ々ルス幅をＴ。
、この超音波による光の回折の状態を示している。セル
１の光透過窓２ ａ ＋ ２ ｂの超音波進行方向長さ
をＬとする。超音波の形は、伝搬状態を明白にするため
、正弦波信号を矩形ノ（ルスで１００係振幅変調したも
のとし、正弦波信号の時間周波数をｆｒＨｚ）、矩形パ
ルスの周期およびノ々ルス幅をＴ。
Ｗｒｍ〕とする。前記セル内の超音波伝搬速度をｖｒ■
′３］とすわば、前記正弦波信号の空間的周期ＴＣ３ｔ
ｉＴｃｓ ＝ ｖ 、／ ｆ Ｃｒｎ）
・＝・（ｔ）捷た、前記パルス周期、ノ（ルス幅の空間
的長さ、Ｔｓ・Ｗｓ Ｉｄ ＴＢ ＝ Ｔ ｘ ｖ Ｃｍ） −−（２）
ＷＢ ＝ Ｗ Ｘ ｖ ｒｍ〕・・・・・（３１と寿
る。
′３］とすわば、前記正弦波信号の空間的周期ＴＣ３ｔ
ｉＴｃｓ ＝ ｖ 、／ ｆ Ｃｒｎ）
・＝・（ｔ）捷た、前記パルス周期、ノ（ルス幅の空間
的長さ、Ｔｓ・Ｗｓ Ｉｄ ＴＢ ＝ Ｔ ｘ ｖ Ｃｍ） −−（２）
ＷＢ ＝ Ｗ Ｘ ｖ ｒｍ〕・・・・・（３１と寿
る。
ここで、Ｌ ）Ｗｓ ＋ Ｌ＞ ＴＢ ＋ Ｔｃｓ ＜
Ｔｓ ＋ ’ｒｃｓ＜ＷＢ の条件を仮定し、前記
光透過−より前１１ｆ振動子面と平行に平面波光をセル
内を通過させねば、セル内で超音波信号により位相費訓
を受けた平面波光はレンズ９０作用で収束し、前記レン
ズの焦点面１０上に回折輝点を生ずる。前記レンズの焦
や距離をＦとすれば、前記仮定条件より、前記回折輝点
の最も強いもの、すなわち、１次回折輝点の位置は前記
正弦波信号の空間周期Ｔ’ｃｓを用いてｄ＝λＦ／Ｔｃ
ｓ ［ｒｎ） −−−（４）なる式で与えられ
る。ｄけ光軸点と回折輝点との間隔、λけ光源波長であ
る。ゆえに、（４）式で与えられる前記焦点面上の位置
に開口を有する光学的フィルタ１０を前記焦点面に配置
し、このフィルタを通過した光を光雷肇換器１１で検出
すれば、電気信号で制御した光信号が得られる。なお、
（４）式で明らかなように回折輝点位ｆけＴｃｓの値に
より窒化するが、超音波信号ｓ ａ ＋ ８ ｂの位置
および、動きに対しては不変である０ 次に輝点の輝度について考える。従来の超音波光変調器
では超音波の伝搬方向が単一方向であるため一次元の移
動格子と見外せ、超音波の空間的周期が光透過窓の開口
長に比べ十分小さな場合、輝点の輝度は超音波信号振幅
値の自乗に比例し、超音波強度が一定の場合には輝点の
輝度も一定になることが知られている。本発明では、同
一′液体セル内に振幅９周波数が共に等しい２つの超音
波が存在し、かつ、反対方向に移動しているため、この
２つの超音波を通過した平面光が一点に収束すれば、各
々の超音波を通過した平面波光の位相変化が時間的に異
なり、回折輝点は点滅する□第３図は輝点の点滅を示す
図である。ｉ１図（ａ）は振動子４より発射さｈた２つ
の超音波が１つの連続１〜た正弦波形を形成する場合を
示し、この瞬間においては、セル全体が一次元格子と見
なせるため回折輝点は最大輝度を示す。同図（ｂ）Ｆｉ
同図（ａ）の時刻より時間が経過し、前記２つの超音波
が反対方向に各々１／４空間周期移動した場合を示して
いる。
Ｔｓ ＋ ’ｒｃｓ＜ＷＢ の条件を仮定し、前記
光透過−より前１１ｆ振動子面と平行に平面波光をセル
内を通過させねば、セル内で超音波信号により位相費訓
を受けた平面波光はレンズ９０作用で収束し、前記レン
ズの焦点面１０上に回折輝点を生ずる。前記レンズの焦
や距離をＦとすれば、前記仮定条件より、前記回折輝点
の最も強いもの、すなわち、１次回折輝点の位置は前記
正弦波信号の空間周期Ｔ’ｃｓを用いてｄ＝λＦ／Ｔｃ
ｓ ［ｒｎ） −−−（４）なる式で与えられ
る。ｄけ光軸点と回折輝点との間隔、λけ光源波長であ
る。ゆえに、（４）式で与えられる前記焦点面上の位置
に開口を有する光学的フィルタ１０を前記焦点面に配置
し、このフィルタを通過した光を光雷肇換器１１で検出
すれば、電気信号で制御した光信号が得られる。なお、
（４）式で明らかなように回折輝点位ｆけＴｃｓの値に
より窒化するが、超音波信号ｓ ａ ＋ ８ ｂの位置
および、動きに対しては不変である０ 次に輝点の輝度について考える。従来の超音波光変調器
では超音波の伝搬方向が単一方向であるため一次元の移
動格子と見外せ、超音波の空間的周期が光透過窓の開口
長に比べ十分小さな場合、輝点の輝度は超音波信号振幅
値の自乗に比例し、超音波強度が一定の場合には輝点の
輝度も一定になることが知られている。本発明では、同
一′液体セル内に振幅９周波数が共に等しい２つの超音
波が存在し、かつ、反対方向に移動しているため、この
２つの超音波を通過した平面光が一点に収束すれば、各
々の超音波を通過した平面波光の位相変化が時間的に異
なり、回折輝点は点滅する□第３図は輝点の点滅を示す
図である。ｉ１図（ａ）は振動子４より発射さｈた２つ
の超音波が１つの連続１〜た正弦波形を形成する場合を
示し、この瞬間においては、セル全体が一次元格子と見
なせるため回折輝点は最大輝度を示す。同図（ｂ）Ｆｉ
同図（ａ）の時刻より時間が経過し、前記２つの超音波
が反対方向に各々１／４空間周期移動した場合を示して
いる。
この時刻においては、２つの超音波の位相けＣｎ＋ ’
／２１空間周期（ｎ；整数）のずわを生じており、各々
の超音波を通過した平面波光の位相ずれも焦点面上の輝
点位置において〔ｎ＋１／２〕周期のずわを生じ、理論
上は輝点輝度が零となる。ゆえに、本発明による液体セ
ルで得られた回折輝点は超音波伝搬により自動的に点滅
し、その点滅周期Ｔ、１ｔＴｆ＝ Ｔｃｓ ／ （４
ｖ） ［８） ”” （”で４身られる。
／２１空間周期（ｎ；整数）のずわを生じており、各々
の超音波を通過した平面波光の位相ずれも焦点面上の輝
点位置において〔ｎ＋１／２〕周期のずわを生じ、理論
上は輝点輝度が零となる。ゆえに、本発明による液体セ
ルで得られた回折輝点は超音波伝搬により自動的に点滅
し、その点滅周期Ｔ、１ｔＴｆ＝ Ｔｃｓ ／ （４
ｖ） ［８） ”” （”で４身られる。
本発明は以上のような構成であり、１枚の振動子４より
セル１内の液状超音波伝搬媒質３中に放射された２つの
超音波信号が、互いに反対方向に等しい空間周波数およ
び振幅で伝搬する特徴を有する。このため、この２つの
超音波を通過して位相費調された平面波光をレンズ９で
収束すわば、各々の超音波を通過した平面波光の周期的
な位相ずれによりて、回折光押点が自動的に点滅し、こ
の周期はセル１内の超音波速度Ｖと、超音波周波数ｆで
決定される性質を有する。ゆえに、本発明による液体セ
ルを使用して音響光学的信号処理装置を構成すわば、出
力光の点滅周波数信号を電気的フィルタで容易に分離す
ることが可能であり、装置に対する外来光雑音や、機械
的振動等により発生する光学系の低周波鍵音が簡単に排
除でき、さらＫ、光電変換後の出力信号を交流信号とし
て取扱うことが可能である。また、２つの超音波が反対
方向に等速で移動する特徴を、従来の音曽光学的相関器
に応用して、パターンの対称性の検出や中心位置決定な
どに利用することもできる。
セル１内の液状超音波伝搬媒質３中に放射された２つの
超音波信号が、互いに反対方向に等しい空間周波数およ
び振幅で伝搬する特徴を有する。このため、この２つの
超音波を通過して位相費調された平面波光をレンズ９で
収束すわば、各々の超音波を通過した平面波光の周期的
な位相ずれによりて、回折光押点が自動的に点滅し、こ
の周期はセル１内の超音波速度Ｖと、超音波周波数ｆで
決定される性質を有する。ゆえに、本発明による液体セ
ルを使用して音響光学的信号処理装置を構成すわば、出
力光の点滅周波数信号を電気的フィルタで容易に分離す
ることが可能であり、装置に対する外来光雑音や、機械
的振動等により発生する光学系の低周波鍵音が簡単に排
除でき、さらＫ、光電変換後の出力信号を交流信号とし
て取扱うことが可能である。また、２つの超音波が反対
方向に等速で移動する特徴を、従来の音曽光学的相関器
に応用して、パターンの対称性の検出や中心位置決定な
どに利用することもできる。
第１図は本発明の実施例を示す図、１２図は液体セル内
の超音波の動きと、回折輝点位置を示す図、第３図は回
折輝点の点滅を示す図である。 １はセル、２ａ 、 ２ｂ Ｆｉ光透過窓、３け液状の
超音波伝搬媒質、ｌｊ厚み方向振動子、５は保持材、６
ａ、６ｂけ超音波吸収部材、７け信号入力端子を示す。 代理人 小 池 詐太部 第１図 （ｃＬ） １図 （ｂ）
の超音波の動きと、回折輝点位置を示す図、第３図は回
折輝点の点滅を示す図である。 １はセル、２ａ 、 ２ｂ Ｆｉ光透過窓、３け液状の
超音波伝搬媒質、ｌｊ厚み方向振動子、５は保持材、６
ａ、６ｂけ超音波吸収部材、７け信号入力端子を示す。 代理人 小 池 詐太部 第１図 （ｃＬ） １図 （ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 液状の超音波伝搬媒質をその内部に包含し、前記媒質中
に超音波進行波と平面波光とを入射して前記平面波（光
を前記超音波進行波で位相変調させる音響光学的信号処
理用液体セルであって、該セルの対向する両壁に備えら
れ平面波光束を計セル内に通過させるための光透過窓（
２ａ 、 ２ｂ ）と；該光透禍窓のほぼ中央に捷たが
って配置さね、かつ前記平面波光束の進行方向と平行な
振動面を有する厚み方向振動子（４）と；該振動子を保
持しかつ該振動子と骸セル内壁との間にあって該超音波
伝搬媒質を二分するための保持材（５）と；核振動子の
一対の厚み振動面に対向する該セルの各々の内壁に設オ
らね前記振動子面より発生し前記超音波伝搬媒質中を伝
搬してきた一対の超音波を吸収消滅させ １− るだめの超音波吸収部材（６ａ、６ｂ）と；該厚み方向
振動子に駆動用電気信号を供給するための信号入力端子
（７）とを備えたことを特徴とする音響光学的信号処理
用液体セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15545781A JPS5857110A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 音響光学的信号処理用液体セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15545781A JPS5857110A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 音響光学的信号処理用液体セル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5857110A true JPS5857110A (ja) | 1983-04-05 |
| JPS6227694B2 JPS6227694B2 (ja) | 1987-06-16 |
Family
ID=15606458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15545781A Granted JPS5857110A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | 音響光学的信号処理用液体セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5857110A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2661992A1 (fr) * | 1990-05-09 | 1991-11-15 | Aa | Deflecteur acousto-optique. |
| EP0504636A2 (de) * | 1991-03-21 | 1992-09-23 | GRUNDIG E.M.V. Elektro-Mechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH & Co. KG | Vorrichtung zur kreisförmigen Ablenkung eines Lichtstrahles |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6272385A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-02 | 株式会社 タカラ | 人形用肩関節構造 |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP15545781A patent/JPS5857110A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2661992A1 (fr) * | 1990-05-09 | 1991-11-15 | Aa | Deflecteur acousto-optique. |
| US5122898A (en) * | 1990-05-09 | 1992-06-16 | A.A.Sa | Acousto-optical deflector |
| EP0504636A2 (de) * | 1991-03-21 | 1992-09-23 | GRUNDIG E.M.V. Elektro-Mechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH & Co. KG | Vorrichtung zur kreisförmigen Ablenkung eines Lichtstrahles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6227694B2 (ja) | 1987-06-16 |
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