JPS60227102A - 三次元動的変位計測装置 - Google Patents
三次元動的変位計測装置Info
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- JPS60227102A JPS60227102A JP8173784A JP8173784A JPS60227102A JP S60227102 A JPS60227102 A JP S60227102A JP 8173784 A JP8173784 A JP 8173784A JP 8173784 A JP8173784 A JP 8173784A JP S60227102 A JPS60227102 A JP S60227102A
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- Japan
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- light
- optical system
- optical
- observation
- hologram
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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)
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は磁気ディスク装置および光デイスク装置に用い
られる動的変位計測装置、特にパルスレーザホログラフ
ィによる三次元動的変位計測装置に関するものである。
られる動的変位計測装置、特にパルスレーザホログラフ
ィによる三次元動的変位計測装置に関するものである。
従来のホログラフィ干渉による三次元変位計測装置にお
ける光学系の配置は第1図に示すとおりである。同図に
おいて、1は被測定物体、2はレーザ光源、3a〜3C
18は第1ないし第4ハーフミラ−,4a、4bはミラ
ー、5A1,5A2゜5B、、5B2t 5C,−5G
3.7a、7bはレンズ、6A〜6Cは結像レンズ、9
〜11はホログラムである。
ける光学系の配置は第1図に示すとおりである。同図に
おいて、1は被測定物体、2はレーザ光源、3a〜3C
18は第1ないし第4ハーフミラ−,4a、4bはミラ
ー、5A1,5A2゜5B、、5B2t 5C,−5G
3.7a、7bはレンズ、6A〜6Cは結像レンズ、9
〜11はホログラムである。
一般にホログラフィ干渉法により三゛次元変位を決定す
るためには、独立な三つの照明、観測光学系に関する干
渉縞情報が必要である。x、y、zは互に直交する座標
軸で、被測定物体1の表面はX、Y軸の形成する平面上
にある。
るためには、独立な三つの照明、観測光学系に関する干
渉縞情報が必要である。x、y、zは互に直交する座標
軸で、被測定物体1の表面はX、Y軸の形成する平面上
にある。
上記のような光学系では、レーザ光源2から発光される
ビーム12は、第1ハーフミラ−3aにより分光される
。この分光された一方の分光ビーム12aはミラー4a
で反射され、さらにレンズ7aにより適当に拡大されて
、X2面内に配置されたホログラム10の参照光となる
。他方の分光ビーム12bは第2ハーフミラ3bにより
分光され、この分光された反射ビーム12b2はレンズ
7bにより拡大されて、77面内に配置されたホログラ
ム11の参照光となる。一方の透過光1.2b、は第3
ハーフミラ3cにより分光され、この分光された反射ビ
ーム12b4はレンズ5c。
ビーム12は、第1ハーフミラ−3aにより分光される
。この分光された一方の分光ビーム12aはミラー4a
で反射され、さらにレンズ7aにより適当に拡大されて
、X2面内に配置されたホログラム10の参照光となる
。他方の分光ビーム12bは第2ハーフミラ3bにより
分光され、この分光された反射ビーム12b2はレンズ
7bにより拡大されて、77面内に配置されたホログラ
ム11の参照光となる。一方の透過光1.2b、は第3
ハーフミラ3cにより分光され、この分光された反射ビ
ーム12b4はレンズ5c。
により拡大されて平行光波となり、この平行光波はZ軸
上に配置されたハーフミラ8により反射されて被測定物
体1を照射する。一方、第3ハーフミラ3cを透過した
ビーム12b3はミラ4bで反射され、さらにレンズ7
cで拡大されてZ軸上に配置されたホログラム9の参照
光となる。
上に配置されたハーフミラ8により反射されて被測定物
体1を照射する。一方、第3ハーフミラ3cを透過した
ビーム12b3はミラ4bで反射され、さらにレンズ7
cで拡大されてZ軸上に配置されたホログラム9の参照
光となる。
一般に三次元変位の定量解析を行う場合には、テレセン
トリック観測光学系を構成するために、各観測方向にレ
ンズ5A、、5A、; 5B、。
トリック観測光学系を構成するために、各観測方向にレ
ンズ5A、、5A、; 5B、。
5B2 ; 5C1,5G2をそれぞれ配置し、さらに
イメージホログラムとするために結像レンズ6A〜6C
を配置しなければならない。また、独立した三方向に関
する三つのホログラムを作製するには、被測定物体1の
表面と物体光を導く三つのレンズ群5A、、5A、2,
6A; 5B、、5B、。
イメージホログラムとするために結像レンズ6A〜6C
を配置しなければならない。また、独立した三方向に関
する三つのホログラムを作製するには、被測定物体1の
表面と物体光を導く三つのレンズ群5A、、5A、2,
6A; 5B、、5B、。
6B i 5Cj 、 5C,,6Cの各延長線上にホ
ログラム用乾板(図示せず)を配置しなければならない
ので、光学系配置は立体的となるから相当に複雑となる
恐れがある。
ログラム用乾板(図示せず)を配置しなければならない
ので、光学系配置は立体的となるから相当に複雑となる
恐れがある。
本発明は上記にかんがみ光学系を簡単に、かつコンパク
ト化すると共に、三次元変位解析を高精度に行うことが
できる三次元動的変位計測装置を提供することを目的と
するものである。
ト化すると共に、三次元変位解析を高精度に行うことが
できる三次元動的変位計測装置を提供することを目的と
するものである。
本発明は上記目的を達成するために、三次元変位を計測
するホログラフィ干渉装置において、ライトガイドある
いはイメージガイドとして光ファイバ束を導入した光学
系を構成すると共に、パルスレーザを光源として高速運
動物体の動的モードを測定するように構成したことを特
徴とするものである。
するホログラフィ干渉装置において、ライトガイドある
いはイメージガイドとして光ファイバ束を導入した光学
系を構成すると共に、パルスレーザを光源として高速運
動物体の動的モードを測定するように構成したことを特
徴とするものである。
以下、本発明の一実施例を図面について説明する。
第2図において、xyzは互に直交するように設けられ
、三次元を形成する座LM 111m1t で、そのX
。
、三次元を形成する座LM 111m1t で、そのX
。
y座標軸で形成される面内に、被alll定物体1の任
意表面が設けられている。
意表面が設けられている。
パルスレーザ光源2から発光されるビーム12は、第1
ハーフミラ3Aにより透過ビー1z 12 aと反射ビ
ーム12bに分光される。その透過ビーム12aはコリ
メートレンズ筒4により平行光波12a、 となり、こ
の平行光波12a1はハーフミラ5で反射されて、被測
定物体1の表面を照明する。
ハーフミラ3Aにより透過ビー1z 12 aと反射ビ
ーム12bに分光される。その透過ビーム12aはコリ
メートレンズ筒4により平行光波12a、 となり、こ
の平行光波12a1はハーフミラ5で反射されて、被測
定物体1の表面を照明する。
前記反射ビーt% 1.2 bは第2ハーフミラ3Bに
より透過ビーム12b、と反射ビーム12b2に分光さ
れる。この反射ビーム12b2は参照光ガイドファイバ
光学系6Aで導かれ、適当に拡大さ\7 れてyz面内の観測ボログラム11の参照光となる。前
記透過ビーム12b、は次の第3ハーフミラ3cにより
、さらに透過ビーt、 12 b3と反射ビーム13b
4に分光される。この反射ビーム13b4は参照光ガイ
ドファイバ光学系6Bを経てx、 y面内の観測ホログ
ラム10の参照光となる。
より透過ビーム12b、と反射ビーム12b2に分光さ
れる。この反射ビーム12b2は参照光ガイドファイバ
光学系6Aで導かれ、適当に拡大さ\7 れてyz面内の観測ボログラム11の参照光となる。前
記透過ビーム12b、は次の第3ハーフミラ3cにより
、さらに透過ビーt、 12 b3と反射ビーム13b
4に分光される。この反射ビーム13b4は参照光ガイ
ドファイバ光学系6Bを経てx、 y面内の観測ホログ
ラム10の参照光となる。
一方の透過ビーム12b3は参照光ガイドファイバ光学
系6cを経てZ軸上の観測ホログラム9の参照光となる
。
系6cを経てZ軸上の観測ホログラム9の参照光となる
。
上記のようにホログラフィ干渉により三次元変位を解析
するためには、独立な三方向に関する観測ホログラム9
〜11が必要である。これらの各ホログラム9〜11に
導かれる物体光は、テレセントリック光学筒7C〜7A
にそれぞれ入光される。これらの光学筒7C〜7Aに設
けられた結像レンズにより、物体光用イメージガイドフ
ァイバ光学系8C〜8Aの入光端面」二に、被測定物体
1の表面像がそれぞれ結像されて出光端面に伝送される
。
するためには、独立な三方向に関する観測ホログラム9
〜11が必要である。これらの各ホログラム9〜11に
導かれる物体光は、テレセントリック光学筒7C〜7A
にそれぞれ入光される。これらの光学筒7C〜7Aに設
けられた結像レンズにより、物体光用イメージガイドフ
ァイバ光学系8C〜8Aの入光端面」二に、被測定物体
1の表面像がそれぞれ結像されて出光端面に伝送される
。
上記ファイバ光学系8C〜8Aの出光端面像をそれぞれ
別途に設けた結像レンズ(図示せず)により、ホログラ
ム9〜11上にそれぞれ結像させる。前記ホログラム9
〜11の面に、前記各ファイバ光学系80−・8Δを介
し・て物体光を入光させると同時に、前記各ファイバ光
学系60〜6Aを介して参照光を入光させることにより
、イメージプレーンホログラ11が作製される。パルス
レーザ光源2から発光されるパルス光12による二重露
光ホログラムにより、動的な二つの瞬時像が記録される
。
別途に設けた結像レンズ(図示せず)により、ホログラ
ム9〜11上にそれぞれ結像させる。前記ホログラム9
〜11の面に、前記各ファイバ光学系80−・8Δを介
し・て物体光を入光させると同時に、前記各ファイバ光
学系60〜6Aを介して参照光を入光させることにより
、イメージプレーンホログラ11が作製される。パルス
レーザ光源2から発光されるパルス光12による二重露
光ホログラムにより、動的な二つの瞬時像が記録される
。
次に現像定着処理を施したホログラムをそれぞれ原a測
位置に再配置し、同一光学系を用いてホログラム記録時
と同一の参照光々軸で、かつ逆向きに白色光で各ホログ
ラムを独立に照明し、実物体表面上に各観測ホログラム
の動的変位モードを与える干渉縞画像を再生結像する。
位置に再配置し、同一光学系を用いてホログラム記録時
と同一の参照光々軸で、かつ逆向きに白色光で各ホログ
ラムを独立に照明し、実物体表面上に各観測ホログラム
の動的変位モードを与える干渉縞画像を再生結像する。
このような三つの独立したモ渉縞画像を独自にZ軸上で
観測することができる。したがって、いずれの画像も被
測定物体表面の大きさは同一であり、一般には干渉縞の
形成位置が異なる画像となる。物体表面上の任意点にお
ける三次元変位は、同一座標点における三つの干渉縞次
数を与えることにより、下記のように決定することがで
きる。
観測することができる。したがって、いずれの画像も被
測定物体表面の大きさは同一であり、一般には干渉縞の
形成位置が異なる画像となる。物体表面上の任意点にお
ける三次元変位は、同一座標点における三つの干渉縞次
数を与えることにより、下記のように決定することがで
きる。
第3図は三次元変位解析の原理を示すもので、同図の被
測定物体表面の一点0における三次元変位ベクトルdの
x、y、、zの各座標軸方向の変位成分をそれぞれ、u
、v、、wとする。また、各座標軸の単位ベクトルをそ
れぞれi、jtkとすれば、Z軸上の照明平行光波ベク
トルe、、、独立な三方向のテレセントリック光学観測
ベクトルは下記(1)式で表わされる。
測定物体表面の一点0における三次元変位ベクトルdの
x、y、、zの各座標軸方向の変位成分をそれぞれ、u
、v、、wとする。また、各座標軸の単位ベクトルをそ
れぞれi、jtkとすれば、Z軸上の照明平行光波ベク
トルe、、、独立な三方向のテレセントリック光学観測
ベクトルは下記(1)式で表わされる。
el、−一に、e、を−に
ただし、Oa x : ’ Z軸とxz面内観測軸との
なす角、 θ、、:z軸とy7.面内観測軸とのなす角、 次に、Z軸上の観測ホログラム再生画像の干渉縞次数と
変位との関係は、波長をλとすると、下記(2)式で表
わされる。
なす角、 θ、、:z軸とy7.面内観測軸とのなす角、 次に、Z軸上の観測ホログラム再生画像の干渉縞次数と
変位との関係は、波長をλとすると、下記(2)式で表
わされる。
n、・λ=−(elm−Jl −d=2W−+2)また
、xz而面ll測示ログラム再生画像の干渉縞次数n8
と変位との関係は下記(3)式で表わされる。
、xz而面ll測示ログラム再生画像の干渉縞次数n8
と変位との関係は下記(3)式で表わされる。
n−・λ=(e++ eetx) −ct=sin θ
□ 會 u−1−(cos θ、、 +1)w −(3
1さらにyz面内w!測ホログラム再生画像の干渉縞次
数n、と変位との関係は下記(4)式で表わされる。
□ 會 u−1−(cos θ、、 +1)w −(3
1さらにyz面内w!測ホログラム再生画像の干渉縞次
数n、と変位との関係は下記(4)式で表わされる。
n、、−λ−(elm easy)・d=sinθ−y
・v十(らosθsy+l)w +++ f4)上記(
2)〜(4)式よりめられる三次元変位式u HV H
Wは下記(5)式で表わされる。
・v十(らosθsy+l)w +++ f4)上記(
2)〜(4)式よりめられる三次元変位式u HV H
Wは下記(5)式で表わされる。
本実施例は前述したように、参照光ガイドに光ファイバ
束を用いることにより、空間に配置されるミラー類を簡
素化し、かつ物体光イメージガイドに光ファイバ束を用
いることにより、観測軸線の延長上におけるホログラム
作製条件を緩和することが可能となるため、従来装置に
比べて空間的に簡素化された光学系を構成することがで
きる。
束を用いることにより、空間に配置されるミラー類を簡
素化し、かつ物体光イメージガイドに光ファイバ束を用
いることにより、観測軸線の延長上におけるホログラム
作製条件を緩和することが可能となるため、従来装置に
比べて空間的に簡素化された光学系を構成することがで
きる。
また、光ファイバ束からなる光学系により、イメージプ
レーンホログラムを作製し、同一光学系で白色光再生す
ることができるので、スペックルノイズの少ない独立な
三方向観測ホログラム干渉縞画像を実物体表面上に結像
させ、これらの各画像を同一方向、例えば正面から観測
して干渉縞画像とすることができる。
レーンホログラムを作製し、同一光学系で白色光再生す
ることができるので、スペックルノイズの少ない独立な
三方向観測ホログラム干渉縞画像を実物体表面上に結像
させ、これらの各画像を同一方向、例えば正面から観測
して干渉縞画像とすることができる。
以上説明したように、本発明によれば、物体光を取り込
むテレセントリック光学筒の光軸のみを観測軸と一致さ
せるだけでよく、ホログラム作製位置を観測軸の延長上
とする必要がないので、従来の三次元変位解析ホログラ
フィ干渉装置の複雑な光学系配置を単純化し、かつコン
パクト化することができる。また、実物体表面上に結像
される各ホログラム干渉縞画像を同一方向から観測する
ことにより、各画像の干渉縞形成装置の読取り座標精度
を向上させることができるので、三次元変位解析を高精
度に行うことが可能である。
むテレセントリック光学筒の光軸のみを観測軸と一致さ
せるだけでよく、ホログラム作製位置を観測軸の延長上
とする必要がないので、従来の三次元変位解析ホログラ
フィ干渉装置の複雑な光学系配置を単純化し、かつコン
パクト化することができる。また、実物体表面上に結像
される各ホログラム干渉縞画像を同一方向から観測する
ことにより、各画像の干渉縞形成装置の読取り座標精度
を向上させることができるので、三次元変位解析を高精
度に行うことが可能である。
第1図は従来のホログラフィ干渉による三次元変位計測
用光学系配置の斜視図、第2図は本発明に係わる三次元
動的変位計測装置の光学系配置の一実施例を示す斜視図
、第3図は第2図に示す実施例に適用される三次元変位
解析の原理図である。 1・・・被測定物体、2・・・パルスレーザ光源、3A
〜3C25・・・ハーフミラ、6A〜6C・・・参照光
ガイドファイバ光学系、7A〜7C・・・テレセンドリ
ンク光学筒、8A〜8C・・物体光用イメージガイド第
1 図 乙 第2 図 %
用光学系配置の斜視図、第2図は本発明に係わる三次元
動的変位計測装置の光学系配置の一実施例を示す斜視図
、第3図は第2図に示す実施例に適用される三次元変位
解析の原理図である。 1・・・被測定物体、2・・・パルスレーザ光源、3A
〜3C25・・・ハーフミラ、6A〜6C・・・参照光
ガイドファイバ光学系、7A〜7C・・・テレセンドリ
ンク光学筒、8A〜8C・・物体光用イメージガイド第
1 図 乙 第2 図 %
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、三次元変位を計測するホログラフィ干渉装置におい
て、ライトガイドあるいはイメージガイドとして光ファ
イバ束を導入した光学系を構成すると共に、パルスレー
ザを光源として高速運動物体の動的モードを測定するよ
うに構成したことを特徴とする三次元動的変位計測装置
。 2、特許請求の範囲第1項記載の三次元動的変位計測装
置において、独立な二方向観測によるイメージプレーン
ホログラムを作製し、白色光再生により前記三方向観測
による干渉縞像を実物体表面上にそれぞれ形成させ、こ
れらの干渉縞像を正面観測してえられる干渉縞画像をも
とにして変位解析を行うように構成したことを特徴とす
る三次元動的変位計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8173784A JPS60227102A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 三次元動的変位計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8173784A JPS60227102A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 三次元動的変位計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60227102A true JPS60227102A (ja) | 1985-11-12 |
Family
ID=13754742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8173784A Pending JPS60227102A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 三次元動的変位計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60227102A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007240465A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Wakayama Univ | 3次元変位ひずみ計測方法及び装置 |
RU2557374C1 (ru) * | 2014-04-18 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Способ голографической визуализации быстропротекающих процессов |
-
1984
- 1984-04-25 JP JP8173784A patent/JPS60227102A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007240465A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Wakayama Univ | 3次元変位ひずみ計測方法及び装置 |
RU2557374C1 (ru) * | 2014-04-18 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Способ голографической визуализации быстропротекающих процессов |
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