JPS6398627A - シユリ−レン光学装置 - Google Patents
シユリ−レン光学装置Info
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- JPS6398627A JPS6398627A JP61246189A JP24618986A JPS6398627A JP S6398627 A JPS6398627 A JP S6398627A JP 61246189 A JP61246189 A JP 61246189A JP 24618986 A JP24618986 A JP 24618986A JP S6398627 A JPS6398627 A JP S6398627A
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/50—Optics for phase object visualisation
- G02B27/54—Schlieren-optical systems
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、シュリーレン光学装置に関する。
〔従来シ４１右〕
透明な気体、液体及び固体中の物理的又は化学的な不均
質状態が屈折率の場の勾配として与えられている場合、
ここを通る光が曲げられ、シュリーレン光学装置を使用
すれば、明暗の影となって観測される。
質状態が屈折率の場の勾配として与えられている場合、
ここを通る光が曲げられ、シュリーレン光学装置を使用
すれば、明暗の影となって観測される。
従来のシュリーレン光学装置は、例えば第４図に示した
如く、光源１を発しコンデンサーレンズ２により収束さ
れた光を点光源３にするピンホール４と、点光源３から
の光を平行光束とする前側シュリーレンレンズ５と、該
平行光束が被検物６を通過した後該平行光束を収斂させ
る後側シュリーレンレンズ７と、後側シュリーレンレン
ズ７の後側焦点に置かれたナイフェツジ８と、被検物の
像を作る結像レンズ９と、結像レンズ９の結像位置に置
かれた写真フィルムやスクリーンから成る描像面１０と
から構成されていた。そして、光源１としてはタングス
テンランプやハロゲンランプを用い、ナイフェツジ８と
しては機械的なナイフ状部材を用い、結像レンズ９とし
ては１群構成のものを用いていた。
如く、光源１を発しコンデンサーレンズ２により収束さ
れた光を点光源３にするピンホール４と、点光源３から
の光を平行光束とする前側シュリーレンレンズ５と、該
平行光束が被検物６を通過した後該平行光束を収斂させ
る後側シュリーレンレンズ７と、後側シュリーレンレン
ズ７の後側焦点に置かれたナイフェツジ８と、被検物の
像を作る結像レンズ９と、結像レンズ９の結像位置に置
かれた写真フィルムやスクリーンから成る描像面１０と
から構成されていた。そして、光源１としてはタングス
テンランプやハロゲンランプを用い、ナイフェツジ８と
しては機械的なナイフ状部材を用い、結像レンズ９とし
ては１群構成のものを用いていた。
ところで、限られた装置空間での実験例えば宇宙実験で
は、実験装置の人工衛星への搭載コストの高さから、実
験装置は小型、軽量であることが望まれ、大きな電源を
搭載できないため省エネルギー化が要求され、失敗が許
されないため高信鎖性が要求されている。更に、宇宙で
は対流がなく冷却効果が悪いため低発熱性も要求されて
いる。
は、実験装置の人工衛星への搭載コストの高さから、実
験装置は小型、軽量であることが望まれ、大きな電源を
搭載できないため省エネルギー化が要求され、失敗が許
されないため高信鎖性が要求されている。更に、宇宙で
は対流がなく冷却効果が悪いため低発熱性も要求されて
いる。
しかしながら、上記従来のシュリーレン光学装置では、
結晶成長のための溶液のような屈折率が大で光路長に大
きな影響を与える部分を含んだ被検物を観察するための
装置にすると、小型、軽量にすることは極めて困難であ
った。何故なら、小型化にはまず被検物６から撮像面ｌ
Ｏまでの光路ｅ（第４図）を短くすることが必要である
が、上記従来例のシュリーレン光学装置では１群構成の
結像レンズ９により球面収差を補正するようにしている
ため、その補正のために上記光路ｌを長（とらざるを得
なかった。又、光源１にタングステンランプやハロゲン
ランプのような白色光源を用いているため色収差が大き
く、このことが小型で収差のない装置を作ることを一層
困難にしていた。
結晶成長のための溶液のような屈折率が大で光路長に大
きな影響を与える部分を含んだ被検物を観察するための
装置にすると、小型、軽量にすることは極めて困難であ
った。何故なら、小型化にはまず被検物６から撮像面ｌ
Ｏまでの光路ｅ（第４図）を短くすることが必要である
が、上記従来例のシュリーレン光学装置では１群構成の
結像レンズ９により球面収差を補正するようにしている
ため、その補正のために上記光路ｌを長（とらざるを得
なかった。又、光源１にタングステンランプやハロゲン
ランプのような白色光源を用いているため色収差が大き
く、このことが小型で収差のない装置を作ることを一層
困難にしていた。
更に、ナイフェツジ８に機械的なナイフ状部材を用いて
いるため、このことも又装置の小型、軽量化を一層困難
にしていた。
いるため、このことも又装置の小型、軽量化を一層困難
にしていた。
又、上述の如く光源１にタングステンランプやハロゲン
ランプを用いているので発熱量が大きく、その結果密閉
された空間や対流のない宇宙空間のような真空状態では
使用できなかった。
ランプを用いているので発熱量が大きく、その結果密閉
された空間や対流のない宇宙空間のような真空状態では
使用できなかった。
又、タングステンランプやハロゲンランプは、消費電力
が大きく、信頼性の低いものであった。
が大きく、信頼性の低いものであった。
又、上述の如くナイフェツジ８には機械的なナイフ状部
材を用いているのでそれを保持するのに機械的な保持構
造が必要となり、そのため特に宇宙実験では宇宙船の打
上げの際の振動、加速による高Ｇ等により予め設定した
ナイフェツジ８の泣面が狂ってしまう恐れがあり、信頼
性が低かった。
材を用いているのでそれを保持するのに機械的な保持構
造が必要となり、そのため特に宇宙実験では宇宙船の打
上げの際の振動、加速による高Ｇ等により予め設定した
ナイフェツジ８の泣面が狂ってしまう恐れがあり、信頼
性が低かった。
本発明は、上記問題点に鑑み、収差が小さく小型、軽量
で低発熱性、省エネルギー性、高信頼性を存するシュリ
ーレン光学装置を提供することを目的とする。
で低発熱性、省エネルギー性、高信頼性を存するシュリ
ーレン光学装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明による
シュリーレン光学装置は、上記シュリーレン光学装置に
おいて、点光源を単色性を有する固体発光素子としたこ
とにより、光・学系が発生する色収差が小さく、その結
果被検物から撮像面までの光路を短くでき、従って小型
、軽量化できるようにしたものである。又、固体発光素
子自身が低発熱性、省エネルギー性、高僧転性を有する
ことを利用したものである。
シュリーレン光学装置は、上記シュリーレン光学装置に
おいて、点光源を単色性を有する固体発光素子としたこ
とにより、光・学系が発生する色収差が小さく、その結
果被検物から撮像面までの光路を短くでき、従って小型
、軽量化できるようにしたものである。又、固体発光素
子自身が低発熱性、省エネルギー性、高僧転性を有する
ことを利用したものである。
又、本発明によるシュリーレン光学装置は、結像レンズ
を２群構成にしたことにより、球面収差を補正しつつも
、被検物から撮像面までの光路を短くでき、従って小型
、軽量化できるようにしたものである。
を２群構成にしたことにより、球面収差を補正しつつも
、被検物から撮像面までの光路を短くでき、従って小型
、軽量化できるようにしたものである。
又、本発明によるシュリーレン光学装置は、結像レンズ
面に遮光コーティングを施して非機械的なナイフェツジ
としたことにより、装置の小型。
面に遮光コーティングを施して非機械的なナイフェツジ
としたことにより、装置の小型。
軽量化を容易にすると共に、耐振動性、耐加速性に優れ
、従って高僧転性を有するようにしたものである。
、従って高僧転性を有するようにしたものである。
以下、図示した各実施例に基づき本発明の詳細な説明す
る。
る。
第１図は、密閉された容器の中に組み込まれた、溶液中
の結晶成長過程を観察する装置を示しており、結晶表面
を観察する透過顕微鏡光学系（図中Ａ−Ａの光学系）と
本発明の第１実施例として結晶周辺の溶液の濃度分布（
光学的には屈折率変化）を観察するシュリーレン光学系
（図中のＢ−Ｂの光学系）とから構成されている。以下
、シュリーレン光学系について詳細に説明する。
の結晶成長過程を観察する装置を示しており、結晶表面
を観察する透過顕微鏡光学系（図中Ａ−Ａの光学系）と
本発明の第１実施例として結晶周辺の溶液の濃度分布（
光学的には屈折率変化）を観察するシュリーレン光学系
（図中のＢ−Ｂの光学系）とから構成されている。以下
、シュリーレン光学系について詳細に説明する。
点光源１１には単色性を有する発光ダイオードが使用さ
れ、点光源１１を発した光はコンデンサーレンズ１２で
前側シュリーレンレンズ１６の前側焦点位置に投影され
る。投影面には光源像のムラをなくすための拡散板１３
と光源像の余分な光線をカットするためのピンホール１
４が置かれる。
れ、点光源１１を発した光はコンデンサーレンズ１２で
前側シュリーレンレンズ１６の前側焦点位置に投影され
る。投影面には光源像のムラをなくすための拡散板１３
と光源像の余分な光線をカットするためのピンホール１
４が置かれる。
光源像から射出された光線は、ミラー１５で反射された
後、前側シュリーレンレンズ１６で平行光線にされ、結
晶成長容器１７に入れられた溶液１８及び結晶１９を照
明する。２０は後側シュリーレンレンズで、溶液１８の
濃度分布を屈折角の変化として与え、結像レンズ２１．
２２にリレーする。そして結像レンズ２１．２２はその
像をミラー２３を介してＣＣＤカメラ２４の撮像面２５
に投影する。また、結像レンズ２１のレンズ面（図中Ｃ
面）には、第２図に示すように、光′ｔＪ、１１が発す
る光の片側半分を遮蔽するような半月状の遮光コーティ
ングが施されており、これがナイフェツジとして作用す
る。尚、結像レンズ２１の遮光コーティング部は該レン
ズ２１のレンズ枠２６を回転することによって光軸を中
心として回転可能であって、任意の回転位置でビス２７
を用いて固定し得るようになっている。従って、レンズ
枠２６を回転することによって所望のシュリーレン効果
が得られるべく設定することができる。
後、前側シュリーレンレンズ１６で平行光線にされ、結
晶成長容器１７に入れられた溶液１８及び結晶１９を照
明する。２０は後側シュリーレンレンズで、溶液１８の
濃度分布を屈折角の変化として与え、結像レンズ２１．
２２にリレーする。そして結像レンズ２１．２２はその
像をミラー２３を介してＣＣＤカメラ２４の撮像面２５
に投影する。また、結像レンズ２１のレンズ面（図中Ｃ
面）には、第２図に示すように、光′ｔＪ、１１が発す
る光の片側半分を遮蔽するような半月状の遮光コーティ
ングが施されており、これがナイフェツジとして作用す
る。尚、結像レンズ２１の遮光コーティング部は該レン
ズ２１のレンズ枠２６を回転することによって光軸を中
心として回転可能であって、任意の回転位置でビス２７
を用いて固定し得るようになっている。従って、レンズ
枠２６を回転することによって所望のシュリーレン効果
が得られるべく設定することができる。
以上、本発明によるシュリーレン光学装置の構成につい
て説明したが、本発明シュリーレン光学装置は、点光源
１１には単色性を有する発光ダイオードを用いているの
で、光学系が発生する色収差が小さく、その結果溶液１
８からＣＣＤカメラ２４の撮像面２５までの光路を短く
でき、従って小型、軽量化できる。又、発光ダイオード
自身がタングステンランプやハロゲンランプに較べて低
発熱性、省エネルギー性、高信頼性を有するので、装置
全体としても低発熱性、省エネルギー性、高信頼性を有
する。又、結像レンズを２群構成にしているので、溶液
１８という屈折率が大で光路長に大きな影響を与える部
分を含んだ被検物でも、被検物からＣＣＤカメラ２４の
撮像面２５までの光路を短くしつつ収差を補正でき、従
って小型。
て説明したが、本発明シュリーレン光学装置は、点光源
１１には単色性を有する発光ダイオードを用いているの
で、光学系が発生する色収差が小さく、その結果溶液１
８からＣＣＤカメラ２４の撮像面２５までの光路を短く
でき、従って小型、軽量化できる。又、発光ダイオード
自身がタングステンランプやハロゲンランプに較べて低
発熱性、省エネルギー性、高信頼性を有するので、装置
全体としても低発熱性、省エネルギー性、高信頼性を有
する。又、結像レンズを２群構成にしているので、溶液
１８という屈折率が大で光路長に大きな影響を与える部
分を含んだ被検物でも、被検物からＣＣＤカメラ２４の
撮像面２５までの光路を短くしつつ収差を補正でき、従
って小型。
軽量化できる。又、結像レンズ２１の表面に遮光コーテ
ィングを施すことによりナイフェツジとしているので、
機械的保持構造が不要となり、その結果小型、軽量化が
容易であると共に、耐振動性。
ィングを施すことによりナイフェツジとしているので、
機械的保持構造が不要となり、その結果小型、軽量化が
容易であると共に、耐振動性。
耐加速性に優れ、従つて高信頼性を有している。
第２実施例は図示されていないが、これは第１ ｍｍ
において結晶表面を観察する透過顕微鏡光学系（図中Ａ
−Ａの光学系）と結晶周辺の溶液の濃度分布を観察する
シュリーレン光学系（図中のＢ−Ｂ）の夫々の光源に異
る波長の発光ダイオードを用いるようにしたものであっ
て、これは互いの光学系に悪影響を及ぼさずに異種の観
察ができるという効果がある。
において結晶表面を観察する透過顕微鏡光学系（図中Ａ
−Ａの光学系）と結晶周辺の溶液の濃度分布を観察する
シュリーレン光学系（図中のＢ−Ｂ）の夫々の光源に異
る波長の発光ダイオードを用いるようにしたものであっ
て、これは互いの光学系に悪影響を及ぼさずに異種の観
察ができるという効果がある。
第３実施例は図示されていないが、これは第１図におい
て紙面に直交する方向にもシュリーレン光学系を配置す
るようにしたものであって、二方向からの溶液の濃度分
布が観察されるので、３次元的な濃度分布を推定するこ
とができるという効果がある。この例でも、同時観察の
場合発光ダイオードの波長を異ならせることが好ましい
。
て紙面に直交する方向にもシュリーレン光学系を配置す
るようにしたものであって、二方向からの溶液の濃度分
布が観察されるので、３次元的な濃度分布を推定するこ
とができるという効果がある。この例でも、同時観察の
場合発光ダイオードの波長を異ならせることが好ましい
。
第３図は第４実施例を示しており、これは結晶周辺の溶
液の濃度分布を観察するシュリーレン光学系において２
群構成の結像レンズのうちの１群の結像レンズ２２を光
軸方向に移動可能で且つ任意位置に固定できるように構
成したものであって、溶液１８の屈折率或いは溶液１８
の厚さＬを変更しても、結像レンズ２２を光軸方向に移
動することにより収差を補正できるという効果がある。
液の濃度分布を観察するシュリーレン光学系において２
群構成の結像レンズのうちの１群の結像レンズ２２を光
軸方向に移動可能で且つ任意位置に固定できるように構
成したものであって、溶液１８の屈折率或いは溶液１８
の厚さＬを変更しても、結像レンズ２２を光軸方向に移
動することにより収差を補正できるという効果がある。
上述の如く、本発明によるシュリーレン光学装置は、収
差が小さく小型、軽量で低発熱性、省エネルギー性、高
信頼性を有しており、宇宙実験における実験装置として
好適である。
差が小さく小型、軽量で低発熱性、省エネルギー性、高
信頼性を有しており、宇宙実験における実験装置として
好適である。
第１図は本発明によるシュリーレン光学装置の第１実施
例の概略図、第２図は上記第１実施例のナイフェツジを
示す図、第３図は第４実施例の概略図、第４図は従来例
の概略図である。 １１・・・・点光源、１２・・・・コンデンサーレンズ
、１３・・・・拡散板、１４・・・・ピンホール、１５
．２３・・・・ミラー、１６・・・・前側シュリーレン
レンズ、ｔ７・・・・結晶成長容器、１８・・・・溶液
、１９・・・・結晶、２０・・・・後側シュリーレンレ
ンズ、２１゜２２・・・・結像レンズ、２４・・・・Ｃ
ＣＤカメラ、２１−３図 １Ｐ４図
例の概略図、第２図は上記第１実施例のナイフェツジを
示す図、第３図は第４実施例の概略図、第４図は従来例
の概略図である。 １１・・・・点光源、１２・・・・コンデンサーレンズ
、１３・・・・拡散板、１４・・・・ピンホール、１５
．２３・・・・ミラー、１６・・・・前側シュリーレン
レンズ、ｔ７・・・・結晶成長容器、１８・・・・溶液
、１９・・・・結晶、２０・・・・後側シュリーレンレ
ンズ、２１゜２２・・・・結像レンズ、２４・・・・Ｃ
ＣＤカメラ、２１−３図 １Ｐ４図
Claims (3)
- （１）点光源と、該光源からの光を平行光束とする前側
シュリーレンレンズと、該平行光束が被検物を通過した
後該平行光束を収斂させる後側シュリーレンレンズと、
後側シュリーレンレンズの後側焦点位置に置かれたナイ
フエッジと、被検物像を作る結像レンズとから成るシュ
リーレン光学装置において、光源を単色性を有する固体
発光素子としたことを特徴とするシュリーレン光学装置
。 - （２）結像レンズを２群から構成したことを特徴とする
特許請求の範囲（１）に記載のシュリーレン光学装置。 - （３）結像レンズの２群のうち１群を光軸方向に移動可
能としたことを特徴とする特許請求の範囲（２）に記載
のシュリーレン光学装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246189A JPH0827443B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | シユリ−レン光学装置 |
| DE19873734821 DE3734821A1 (de) | 1986-10-16 | 1987-10-14 | Schlierenoptikgeraet |
| US07/108,934 US4812039A (en) | 1986-10-16 | 1987-10-16 | Schlieren optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246189A JPH0827443B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | シユリ−レン光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6398627A true JPS6398627A (ja) | 1988-04-30 |
| JPH0827443B2 JPH0827443B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=17144837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61246189A Expired - Lifetime JPH0827443B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | シユリ−レン光学装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4812039A (ja) |
| JP (1) | JPH0827443B2 (ja) |
| DE (1) | DE3734821A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8835333B2 (en) | 2011-12-01 | 2014-09-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat treatment method of semiconductor wafers, manufacturing method of solar battery, and heat treatment device |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3907221A1 (de) * | 1989-03-07 | 1990-09-20 | Horst Herbrich | Tragbare schlierenoptische einrichtung |
| US5155544A (en) * | 1990-01-12 | 1992-10-13 | Eastman Kodak Company | Foucault method for testing an optical surface |
| JP3355583B2 (ja) * | 1993-01-12 | 2002-12-09 | 三洋機工株式会社 | 光学測定用測定点部材 |
| US7023542B2 (en) * | 2002-04-03 | 2006-04-04 | 3M Innovative Properties Company | Imaging method and apparatus |
| US9232117B2 (en) | 2013-03-12 | 2016-01-05 | Metrolaser, Inc. | Digital Schlieren imaging |
| JP6241897B2 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-12-06 | 株式会社アヤハエンジニアリング | フィルム検査装置及びフィルム検査方法 |
| CN112748626B (zh) * | 2021-02-02 | 2021-11-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于冲击波高速数字阴影成像的可视化装置 |
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Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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