JPS61112946A - ホログラム作製装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えば微粉炭１石炭水温合燃料および石炭１石
油混合燃料等の燃焼研究における粒子分散状況および粒
径分布等を、計測する為のパルス状レーザ光を利用した
ホログラム（物体光の振幅と位相とが記録されたもの）
作製装置に関する。

［従来の技術］ 第３図および第４図を参照して従来例を説明する。第３
図は従来のホログラム作製装置の概略構成を示す図であ
り、図中符号１は、ホログラフィの光源としてのルビー
レーザ装置を示す。このル閃 ビーレーザ装置１は、Ｖ光時間約３０Ｘ１０−６秒のパ
ルスレーザ光を発生する。上記ルビーレーザ装置１の前
面側には凹レンズ２が設置されており、この凹レンズ２
により上記ルビーレーザ装置１からのレーザビームの直
径を拡大する。上記凹レンズ２の前面側にはコリメータ
レンズ３が配置されており、このコリメータレンズ３に
より入射したレーザ光を平行光とする。上記コリメータ
３により平行となったレーザビームは平面鏡４にて反射
し、ビームスプリッタ５に入射する。このビームスプリ
ッタ５により上記レーザビームは参照光（図中符号Ａで
示す）と照明光（図中符号Ｂで示す）とに分離される。

そのうち参照光は光減衰器６および平面鏡７．８を介し
てホログラフィ用写真乾板９に入射する。一方上記照明
光の方は平面鏡１０を介して拡散板１１に入射する。こ
の拡散板１１により上記照明光は拡散光となり、集光レ
ンズ１２および１３を介して集光され、前記ホログラフ
ィ用写真乾板９上に投光される。図中符号１４は測定対
象としての粒子１５を収容した容器を示し、この容器１
４には第１の観測窓１６および第２の観測窓１７が装着
されている。また前記ホログラフィ用写真乾板９はホル
ダ１８により支持されている。

次に第４図を参照してホログラフィ再生装置の構成につ
いて説明する。図中符号２１は連続波レーザ光を発生す
るヘリウムネオンレーザ装置を示し、このヘリウムネオ
ンレーザ装置２１より発せられたレーザ光は凸レンズ２
２によりその直径を拡大される。その直径を拡大された
レーザ光はコリメータレンズ２３により平行光となり、
平面鏡２４にて反射されホログラム９に入射する。そし
て図中符号２６はカメラを示すとともに符号２７は写真
乾板（またはフィルム）を示し、また符号２８は上記カ
メラ６の焦点面でピントが合う面であり、符号２９はホ
ログラム再生像を示す。

以上の構成を基にその作用を説明する。まず測定対象と
しての粒子群１５は容器１４内を任意の速度で任意の方
向に移動しており、また測定対象および測定装置は暗室
内に設置されいる。そしてルビーレーザ装置１から発つ
せられたパルスレーザ光は、凸レンズ２およびコリメー
タ３を介してその直径を拡大されるとともに、平行光束
とされる。平行光束となったレーザビームは平面鏡４を
介してビームスプリッタ５に導入され、参照光と照明光
とに分離される。その内弁照光は光減衰器６および平面
＠７．８を介してホルダ１８に保持されているホログラ
フィ用写真乾板９上に投光される。一方前記照明光の方
は平面鏡１０、拡散板１１、集光レンズ１２および１３
を介して容器１４の第２の観測窓１７に入射し、測定対
象としての粒子群１５に投光される。この照明光は粒子
群１５を通過し、あるいは粒子群１５に拡散されて容器
１４の第１の観測窓１６を介して物体光として前記ホロ
グラフィ用写真乾板９上に投光される。

このようにして上記ホログラフィ用写真乾板９は参照光
と物体光とにより同時に露光される。その際の露光時間
は前記ルビーレーザ装Ｎ１の仕様に起因し、一般的には
約３０Ｘ１０−９秒である。

その後上記ホログラフィ用写真乾板９を現像定着処理し
て水洗、乾燥させてホログラムを作製する。

次にホログラムの再生作用について説明する。

すなわち第４図に示すように、ヘリウムネオンレーザ装
置２１より発せられたレーザ光を凸レンズ２２および］
リメータ２３を介して平行光束とする。そして前記作製
されたホログラム９を作製時と同じ入射角となるように
設置すると、粒子群１５のホログラム再生像（虚像）２
９が出現する。

このホログラム再生像２９は、測定対象としての粒子群
１５がパルスレーザ光ホログラフィによって凍結記録さ
れた結果であり、例えばカメラ２６を使用してその焦点
面上にある粒子群１５の再生像を写真撮影することによ
り、その面２８における粒子群の分散状況および粒径分
布等に関する情報が写真乾板（またはフィルム）２７上
に像として記録される。また上記粒子群１５の断層写真
は、上記カメラ２６の焦点面２８を順次変化させ写真撮
影することにより得ることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記構成によると測定対象の粒子群１５が常温雰囲気に
あれば、粒子群の濃度がかなり高くてもホログラムとし
て記録、再生することが可能である。しかしながら微少
粒径の噴霧を計測する場合には以下のような問題がある
。一般的にホログラムで再生できる粒径ｄは、レーザ光
の波長をλ、ホログラムの有効大きさをＤ１ホログラム
と再生粒子の距離をλとすれば次の式で表わされる。

ｄ＝２．４４λｕ／Ｄ ここにλとＤは測定装置固有の値で、例えばレーザにル
ビーレーザを使用した場合にはλ＝０．６９４３μｍで
、ホログラム乾板として与 ４１ｎｃｈＸ　５１ｎｃｈのものを使用するとＤ＝１０
ｃｍなる。よってホログラムと再生粒子の距１１２をい
かに小さくとるかによって計測可能な粒径ｄは決定され
る。しかしながら前述した従来の構成によると、参照光
をホログラフィ用写真乾板９に投光させるべく容器１４
の第１の観測窓１６から離れた位置にホログラフィ用写
真乾板９を設置しているために、ホログラフィ用写真乾
板９を測定対象としての粒子群１５に接近させることが
できないという構成となっている。すなわち第１の観測
窓１６からホログラフィ用写真乾板９までの距離をり。

とじ、第１の観測窓１６から測定対象としての粒子群１
１５までの距離をａｍとすれば、前記２は以下のように
表わされる。

！＝Ｊ２ｍ十ａ。

よって最大限近ずけられる距ｓｔｇ−に対して℃〉ａｍ
となる。通常の装置ではβ０は約５０　ｃｍであり、第
１の観測窓１６に最つども近接した粒子１５を測定対象
としても、計測可能な粒径ｄは、ｄ＝８．５μ７ｉ１’
Ｌとなる。但しλ＝０．６９４３μｍ、Ｄ＝１０ｃｍ、
ｆｆ＝ρ　−５０ｃｍとする。このように従来の場合に
は、第１の観測窓１６とホログラフィ用写真乾板９との
距離λ。が測定分解能を低下させる要因となっており、
その結果数μｍの粒子１５の計測が不可能となってしま
うという問題があった。

本発明は以上の点に基づいてなされたものでの目的とす
るところは、数μＹの粒子についても確実に計測するこ
とが可能なホログラム製作装置を提供することにある。

Ｌ問題点を解決するための手段］ なすわち本発明によるホログラム製作装置は、ホログラ
ム乾板と、パルス状のレーザ光を照射するパルスレーザ
光源と、上記レーザ光を物体光および参照光とに分割す
るスプリッタと、上記物体光を流動微粒子群中に透過さ
せて上記ホログラム乾板に導く第１光学系と、上記ホロ
グラム乾板の前面へ略平行に配置される半透鏡と、上記
参照光を上記ホログラム乾板の裏面から透過させて上記
半透鏡に導き反射させる第２光学系とを具備したことを
特徴とするものである。

［作用］ つまり観測窓を半透鏡とすることにより、従来参照光を
投光させるべく観測窓より離間した位置に設置されてい
たホログラム乾板を、観測窓としての半透鏡の前面に密
着した状態で設置することでき、これによってホログラ
ム乾板と測定対象としての粒子との距離を短縮させ、微
細粒子についても計測可能にぜんとするものである。

［発明の効果］ したがって微細粒子に関しても確実に計測し、ホログラ
ムを得ることができ、例えば微粉炭９石炭水湿合燃料お
よび油等各種燃料をノズルより噴出させた場合でも確実
にホログラムを作製することができ、噴霧特性あるいは
霧化特性等を計測する上で極めて効果的である。

［実施例］ 以下第１図および第２図を参照して本発明の一実施例を
説明する。なお従来と同一部分には同一符号を付して示
しその説明は省略する。本実施例によるホログラフィ用
写真乾板１０９は、容器１４に装着された第１の観測窓
１１６の外側に密着した状態で設置されている。また上
記ホログラフィ用写真乾板１０９は透明なガラス板に透
明な感光膜を施した構成となっている。上記第１の観測
窓１１６は半透鏡である。ここに半透鏡とは、入射する
光を約５０％反射し、残りの５０％を透過させるもので
ある。これに対して第２の観測窓１１７は透明体である
。また従来は参照光を平面鏡７および８を介してホログ
ラフィ用写真乾板９に照射させていたのに対して、本実
施例の場合には上記平面鏡８を削除し、よって参照光は
平面鏡７にて反射した後、上記ホログラフィ用写真乾板
１０９の裏側よりホログラフィ用写真乾板１０９を照射
してこれを透過し、前記第１の観測窓１１６を介してホ
ログラフィ用写真乾板１０９の表側よりホログラフィ用
写真乾板１０９に照射するようにしている。

また第２図はポログラム再生装置の構成を示す図であり
、従来と同様である。

以上の構成を基にその作用を説明する。まずルビーレー
ザ装置１より発せられたパルスレーザ光は凸レンズ２お
よびコリメータ３を介してその直径を拡大されるととも
に平行光束となる。平行光束となったレーザビームは平
面鏡４を介してビームスプリッタ５に入射し、このビー
ムスプリッタ５にて参照光（図中符号Ａで示す）および
照明光（図中符号Ｂで示す）に分離される。この内照明
光の方は従来と同様に平面鏡１０、拡散板１１、集光レ
ンズ１２および１３を介して容器１４の第２の観測窓１
１７に入射し、さらに測定対象としての粒子群１５に投
光される。粒子群１５に投光された照明光は、粒子群１
５を通過する、あるいは粒子群１５に散乱されて前記第
１の観測窓１１６を介して物体光としてポログラフィ用
写真乾板１０９に到達する。

一方参照光の方は、光減衰器６および平面鏡７を介して
ボログラフィ用写真乾板１０９の裏側よりホログラフィ
用写真乾板１０９に照射される。

このホログラフィ用写真乾板１０９に照射された参照光
は、このホログラフィ用写真乾板１０９を透過して第１
の観測窓１１６に到達する。この第１の観測窓１１６は
半透鏡であるので入射した参照光の内５０％を反射する
。よって参照光の内５０％が第１の観測窓１１６にて反
射し、上記ホログラフィ用写真乾板１０９に表側より投
光される。

このようにして上記ホログラフィ用写真乾板１０９は参
照光および物体光との両方により同時に露光される。そ
の後上記ホログラフィ用写真乾板１０９を現像定着処理
して、水洗、乾燥させてホログラムを得る。

次にホログラムの再生作用について説明する。

ヘリウム、ネオンレーザ装＠２１より発生れたレーザビ
ームは凸レンズ２２およびコリメータ２３を介して平行
光束となり、平面鏡２４を介してホログラム１０９を照
射する。その際ホログラム１０９を作製時と同じ入射角
にて設置することにより、粒子群１５のホログラム再生
像が虚像として表われる。またこの時ホログラフィ用写
真乾板１０９と測定対象としての粒子群１５とが従来と
異なり非常に接近した位置にあるので、上記ホログラム
再生像には微少径の粒子の像も表わされれている。そし
てこの再生像をカメラ２６により写真撮影することによ
り、粒子群１５の分散状況および粒径分布等に関する情
報が写真乾板（またはフィルム）２７上に記録される。

なお粒子群１５の断層写真を撮影する場合には、すでに
述べた通り上記カメラ２６の焦点位置を順次変化させた
状態で撮影すればよい。

以上本実施例によると、測定対象としての粒子群１５を
収容する容器１４の第１の観測窓１１６を半透鏡とし、
上記第１の観測窓１１６に密着した状態でホログラフィ
用写真乾板１０９を設置して、上記ホログラフィ用写真
乾板１０９に対してその裏側より参照光を入射させ、さ
らに透過させてその透過した内５０％を反射させて上記
ホログラフィ用写真乾板１０９に表側より物体光と共に
照射させるようにしているので、粒子群１５とホログラ
フィ用写真乾板１０９を近接した状態で設置さることが
可能となり、その結果従来測定することができなかった
数μＶの粒子の計測が可能となった。したがってそのよ
うな微細粒子を多く含んでいる測定対象、例えば、微粉
炭１石炭水湿合燃料および油等各種燃料をノズルより噴
出させた場合の噴霧特性および霧化特性等を高精度で計
測することが可能となり、信頼性を大幅に向上させるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す図で、第
１図はホログラム作製装置の概略構成を示す図、第２図
はホログラム再生装置の概略構成を示す図、第３図およ
び第４図は従来例を示す図で、第３図はホログラム作製
装置の概略構成を示す図、第４図はホログラム再生装置
を示す図である。 １・・・ルビーレーザ装置（パルスレーザ光源）、５・
・・スプリッタ、６・・・光減衰器、７，１０・・・平
面鏡、１１・・・拡散板、１２．１３・・・集光レンズ
、１４・・・容器、１５・・・粒子群、１１６・・・第
１の光学窓、１１７・・・第２の光学窓、１０９・・・
ホログラフィ用写真乾板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ホログラム乾板と、パルス状のレーザ光を照射するパル
   スレーザ光源と、上記レーザ光を物体光および参照光と
   に分割するスプリッタと、上記物体光を流動微粒子群中
   に透過させて上記ホログラム乾板に導く第１光学系と、
   上記ホログラム乾板の前面へ略平行に配置される半透鏡
   と、上記参照光を上記ホログラム乾板の裏面から透過さ
   せて上記半透鏡に導き反射させる第２光学系とを具備し
   たことを特徴とするホログラム作製装置。