NL1024069C2 - Method and device for performing speckle interferometry. - Google Patents

Method and device for performing speckle interferometry. Download PDF

Info

Publication number
NL1024069C2
NL1024069C2 NL1024069A NL1024069A NL1024069C2 NL 1024069 C2 NL1024069 C2 NL 1024069C2 NL 1024069 A NL1024069 A NL 1024069A NL 1024069 A NL1024069 A NL 1024069A NL 1024069 C2 NL1024069 C2 NL 1024069C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
pattern
interference
speckle
new
patterns
Prior art date
Application number
NL1024069A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Petrus Arnoldus Andreas Somers
Original Assignee
Univ Delft Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Delft Tech filed Critical Univ Delft Tech
Priority to NL1024069A priority Critical patent/NL1024069C2/en
Priority to PCT/NL2004/000558 priority patent/WO2005029157A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1024069C2 publication Critical patent/NL1024069C2/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/48Laser speckle optics

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Description

Werkwijze en inrichting voor het uitvoeren van spikkelinterferometrie Gebied van de uitvindingMethod and device for performing speckle interferometry Field of the invention

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor 5 het door middel van spikkelinterferometrie verkrijgen van een redes interferentiepatronen, omvattende het verkrijgen van een nieuw interferentiepatroon en het verder uitvoeren van bewerkingen op de reeks interferentiepatronen.The present invention relates to a method and apparatus for obtaining a reason interference patterns by speckle interferometry, comprising obtaining a new interference pattern and further performing operations on the series of interference patterns.

Stand van de techniek 10 Een dergelijke werkwijze en inrichting is bijvoorbeeld békend uit de Britse octrooiaanvrage GB-A-2 188 445. Deze publicatie beschrijft een interferometrische werkwijze voor het meten van bepaalde eigenschappen van een object, waarbij achtereenvolgens een aantal interferentie- of spikkelpatronen worden verkregen met behulp van een interferometer. Bij deze werkwijze vindt, eventueel na filtering of 15 elektronische bewerkingen van de interferentiepatronen (waarbij alle interferentiepatronen op dezelfde wijze bewerkt worden) een sommering en middeling van de spikkelpatronen plaats, met als doel het verminderen van de zogenaamde spikkelruis in de uiteindelijke metingen.State of the art Such a method and device is known, for example, from British patent application GB-A-2 188 445. This publication describes an interferometric method for measuring certain properties of an object, in which a number of interference or speckle patterns are successively used. obtained with the help of an interferometer. In this method, possibly after filtering or electronic processing of the interference patterns (in which all interference patterns are processed in the same manner), summation and averaging of the speckle patterns take place, with the aim of reducing the so-called speckle noise in the final measurements.

Een andere interferometrische techniek is bekend uit het artikel “Temporal Phase 20 Unwrapping In A Real-time Phase Stepped Shearing Speckle Interferometer A Comparison Of Algorithms” van P.A.A.M. Somers en H. van Brug, Proceedings International Conference on Trends in Optical Nondestructive Testing, pag. 131-142. Bij deze techniek worden interferentiepatronen gedetecteerd en verwerkt in een aantal tijdsintervallen.Another interferometric technique is known from the article "Temporal Phase 20 Unwrapping In A Real-time Phase Stepped Shearing Speckle Interferometer A Comparison Of Algorithms" by P.A.A.M. Somers and H. van Brug, Proceedings International Conference on Trends in Optical Nondestructive Testing, p. 131-142. With this technique, interference patterns are detected and processed in a number of time intervals.

25 De in GB-A-2 188 445 beschreven werkwijze heeft het nadeel dat de spikkelruis maar in een beperkte mate verminderd wordt, en dat met deze methode geen kwantitatieve resultaten (fase) kunnen worden geproduceerd. Verder is de bekende werkwijze, evenals de uit het hierboven genoemde artikel bekende spikkelinterferometriewerkwij ze, gevoelig voor tijdelijke of blijvende verstoringen van 30 het meetobject of de meetopstelling, waardoor deze slechts met veel moeite en inspanning inzetbaar zijn buiten een laboratoriumomgeving, bijvoorbeeld in een industriële omgeving.The method described in GB-A-2 188 445 has the disadvantage that the speckle noise is reduced only to a limited extent, and that quantitative results (phase) cannot be produced with this method. Furthermore, the known method, as well as the speckled interferometry method known from the above-mentioned article, is sensitive to temporary or permanent disturbances of the measuring object or the measuring arrangement, as a result of which these can only be used outside a laboratory environment with much effort and effort, for example in an industrial environment. .

10240691024069

2 I2 I

Samenvatting van de uitvinding ISummary of the invention I

De onderhavige uitvinding tracht een werkwijze en inrichting voor het verwerken IThe present invention seeks a method and apparatus for processing I

van interferomctrisch verkregen spikkelpatronen te verschaffen met een verbeterde Ito provide specimens of interferomctrically obtained speckle patterns with an improved I

robuustheid tegen verstoringen en een verbeterde ruisonderdrukking. Bij Irobustness against disturbances and improved noise reduction. At I

5 spikkelinterferometrie interfereert een spikkelpatroon met een referentiegolf^ die ISpeckle interferometry interferes with a specimen pattern with a reference wave I

eveneens een spikkelpatroon kan zijn, of een vlakke of sferische golf. Het resultaat is Ican also be a speckle pattern, or a flat or spherical wave. The result is I

een interferentiepatroon dat tevens een spikkelpatroon is. Ian interference pattern that is also a speckle pattern. I

Volgens de onderhavige uitvinding wordt in een eerste aspect een werkwijze IAccording to the present invention, in a first aspect, a method I

volgens de in de aanhef gedefinieerde soort verschaft, waarbij de reeks Iaccording to the type defined in the preamble, wherein the series I

10 interferentiepatronen ongecorreleerde interferentiepatronen omvat en de werkwijze I10 interference patterns includes uncorrelated interference patterns and the method I

verder omvat het berekenen van een kwaliteitsmaat met betrekking tot het nieuwe Ifurther includes calculating a quality measure with respect to the new I

interferentiepatroon en het uitvoeren van de verdere bewerkingen op de reeks Iinterference pattern and performing further operations on the I sequence

interferentiepatronen op basis van de kwaliteitsmaat. Iinterference patterns based on the quality measure. I

Aan de onderhavige uitvinding ligt het inzicht ten grondslag, dat een IThe present invention is based on the insight that an I

15 spikkelpatroon wordt gezien .als een verzameling van informatiedragers met een IA speckled pattern is seen as a collection of information carriers with an I

variërende betrouwbaarheid. In de stand van de techniek, zoals hierboven beschreven, Ivarying reliability. In the prior art, as described above, I

wordt alleen getracht de ruis in een spikkelpatroon als geheel te verminderen. Ionly an attempt is made to reduce the noise in a speckled pattern as a whole. I

Door niet alle verkregen informatie uit elk nieuw verkregen spikkelpatroon te IBy not extracting all information obtained from every newly obtained speckle pattern I

gebruiken voor verdere bewaking, is het mogelijk om in verschillende types Ifor further monitoring, it is possible to use different types of I

20 interferometriewerkwijzen te komen tot een verbetering van de kwaliteit van het I20 interferometry methods to improve the quality of the I

resultaat, bijvoorbeeld met een verminderd aandeel van spikkelruis in het uiteindelijke Iresult, for example with a reduced share of speckle noise in the final I

resultaat of een betere bestendigheid tegen tijdelijke en/ofblijvende verstoringen in de Iresult or better resistance to temporary and / or permanent disruptions in the I

meetopstelling. Imeasurement setup. I

In een eerste hoofdgroep van de onderhavige uitvinding wordt met name het IIn a first main group of the present invention, in particular the I

25 probleem van tijdelijke en/ofblijvende verstoringen opgelost In de werkwijze kan I25 problem of temporary and / or permanent disruptions solved In the method I

sprake zijn van twee fasen, een detectie van een verstoring en het vaststellen van de Ithere are two phases, a detection of a disturbance and the determination of the I

aard van de verstoring (tijdelijk ofblijvend). Detectie van een verstoring vindt plaats Inature of the disruption (temporary or permanent). Detection of a disturbance takes place I

door vergelijking van een laatst opgenomen (nieuw) interferentiepatroon en het direct Iby comparing a last recorded (new) interference pattern and the direct I

daaraan voorafgaande interferentiepatroon in de reeks. Een blijvende verstoring is een Ipreceding interference pattern in the series. A permanent disruption is an I

30 overgang tussen twee toestanden die ieder op zich stabiel zijn. Hiertussen bevindt zich I30 transition between two states, each of which is stable per se. In between is I

ten minste een meetinterval (tijd tussen opname van twee interferentiepatronen). Het Iat least one measurement interval (time between recording of two interference patterns). The I

meetinterval waarin de overgang zich bevindt is onbruikbaar voor verdere Imeasurement interval in which the transition is located is unusable for further I

berekeningen. Bij een tijdelijke verstoring keert het systeem weer terug naar de Icalculations. In the event of a temporary disruption, the system returns to the I

1024069_ I1024069_I

3 oorspronkelijke stabiele situatie. Detectie van een tijdelijke verstoringen vergt ten . minste twee meetintervallen, een voor het begin van de tijdelijke verstoring en een aan het eind van de tijdelijke verstoring. Bij een juiste afhandeling (zie hierna) kunnen vrijwel alle opgenomen interferentiepatronen gebruikt worden bij verdere bewerkingen.3 original stable situation. Detection of temporary disruptions requires. at least two measurement intervals, one before the start of the temporary disruption and one at the end of the temporary disruption. With proper handling (see below), virtually all recorded interference patterns can be used for further processing.

S In een uitvoeringsvorm, in het bijzonder toegepast voor het detecteren van een verstoring in een interferometrie-opstelling, omvat de werkwijze vader het verkrijgen en opslaan van een referentiepatroon, waarbij het referentiepatroon een van de redes interferentiepatronen is die in de tijd voorafgaat aan het nieuwe interferentiepatroon, en waarbij het berekenen van een kwaliteitsmaat en het uitvoeren van verdere 10 bewerkingen omvat het berekenen van een eerste mate van overeenkomst tussen het nieuwe interferentiepatroon en het referentiepatroon, indien de eerste mate van overeenkomst boven een vooraf bepaalde vergelij kingsdrempel ligt het uitvoeren van verdere berekeningen met het referentiepatroon en het nieuwe interferentiepatroon, en indien de eerste mate van overeenkomst onder een vooraf bepaalde . IS vergelijkingsdrempel ligt het niet uitvoeren van verdere berekeningen met het referentiepatroon en het nieuwe interferentiepatroon.In an embodiment, particularly used for detecting a disturbance in an interferometry arrangement, the method comprises obtaining and storing a reference pattern, the reference pattern being one of the reason interference patterns preceding the new in time interference pattern, and wherein calculating a quality measure and performing further operations comprises calculating a first degree of agreement between the new interference pattern and the reference pattern, if the first degree of agreement is above a predetermined comparison threshold, performing further calculations with the reference pattern and the new interference pattern, and if the first degree of agreement is below a predetermined. IS comparison threshold lies in the non-execution of further calculations with the reference pattern and the new interference pattern.

De vooraf bepaalde vergelijkingsdrempel dient afhankelijk van de meetomstandigheden gekozen té worden.The predetermined comparison threshold must be selected depending on the measurement conditions.

In een uitvoeringsvorm is het referentiepatroon een inde tijd direct aan het 20 nieuwe interferentiepatroon voorafgaand interferentiepatroon. Hierdoor wordt een spikkelpatroon dat verkregen wordt direct na het optreden van een verstoring, niet gebruikt in de verdere verwerking samen met zijn directe voorganger. Eventueel kan dit nieuwe interferentiep atroon wel gebruikt worden met een direct daarop volgend interferentiepatroon, mits de vergelijking van deze beide patronen een resultaat boven 25 de vergelijkingsdrempel oplevertIn one embodiment, the reference pattern is an interference pattern preceding the new interference pattern directly in time. As a result, a speckle pattern obtained immediately after the occurrence of a disturbance is not used in further processing together with its direct predecessor. This new interference pattern can optionally be used with an interference pattern immediately following, provided that the comparison of these two patterns yields a result above the comparison threshold.

Het uitvoeren van verdere berekeningen omvat in een verdere uitvoeringsvorm het opslaan van het nieuwe interferentiepatroon als referentiepatroon indien de eerste mate van overeenkomst boven een vooraf bepaalde vergelijkingsdrempel ligt Hierdoor wordt elk nieuw verkregen interferentiepatroon vergeleken met het laatste 30 interferentiepatroon dat meegenomen is in de verdere bewerkingen, waardoor alle interferentiepatronen die gedurende een tijdelijke verstoring worden verkregen, niet worden meegenomen in de uiteindelijke bewerkingen. Met deze uitvoeringsvorm is het i 1024069 'Performing further calculations in a further embodiment comprises storing the new interference pattern as a reference pattern if the first degree of correspondence is above a predetermined comparison threshold. As a result, each newly obtained interference pattern is compared with the last interference pattern included in the further operations, whereby all interference patterns that are obtained during a temporary disruption are not included in the final operations. With this embodiment, it is 1024069

I 4 II 4 I

I mogelijk om een korte, tijdelijke verstoring te detecteren. Pas na het verdwijnen van de II possible to detect a short, temporary disturbance. Only after the disappearance of the I

I verstoring worden verder bewakingen uitgevoerd. IIn the event of a disturbance, further monitoring is performed. I

I In een verdere variant van deze uitvoeringsvorm, wordt na een vooraf bepaald IIn a further variant of this embodiment, after a predetermined I

I aantal malen uitvoeren van de werkwijzestappen waarbij de eerste mate van II carrying out the process steps a number of times, the first degree of I

I 5 overeenkomst steeds beneden de vooraf bepaalde vergelijkingsdrempel ligt, het nieuwe II5 agreement is always below the predetermined comparison threshold, the new I

I interferentiepatroon opgeslagen als het referentiepatroon. In dit geval is de verstoring II interference pattern saved as the reference pattern. In this case the disturbance is I

I niet als tijdelijk te kwalificeren en worden verdere bewakingen voortgezet in de II cannot be classified as temporary and further surveillance is continued in the I

I nieuwe, stabiele toestand. Op deze wijze wordt bij het optreden van een blijvende II new, stable state. In this way, when a permanent I

I verstoring een gering verlies van meetdata geleden. II disrupted a small loss of measurement data ago. I

I 10 In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze die IIn a particularly advantageous embodiment of the present method that I

I in het bijzonder toegepast kan worden voor het detecteren van een verstoring in een II can be used in particular for detecting a disturbance in an I

I interferometrie-opstelling en het vaststellen van de aard van de verstoring, omvat de II interferometry setup and determining the nature of the disruption, includes the I

I werkwijze: IMethod: I

I - het verkrijgen en opslaan van een referentiepatroon, waarbij het referentiepatroon een IObtaining and storing a reference pattern, wherein the reference pattern is an I

I 15 van de reeks interferentiepatronen is die in de tijd voorafgaat aan het nieuwe II 15 of the series of interference patterns that precedes the new I in time

I interferentiepatroon, II interference pattern, I

I waarbij het berekenen van een kwaliteitsmaat en het uitvoeren van verdere II where the calculation of a quality measure and the execution of further I

I bewakingen omvat: II surveillance includes: I

I - het berekenen van een eerste mate van overeenkomst tussen het nieuwe II - calculating a first degree of agreement between the new I

I 20 interferentiepatroon en het referentiepatroon; IInterference pattern and the reference pattern; I

I - indien de eerste mate van overeenkomst boven een vooraf bepaalde II - if the first degree of agreement exceeds a predetermined I

I vergelijkingsdrempel ligt: II comparison threshold is: I

I · het uitvoeren van een verdere berekening met het nieuwe interferentiepatroon IPerforming a further calculation with the new interference pattern

I en het referentiepatroon, en II and the reference pattern, and I

I 25 · het opslaan van het nieuwe interferentiepatroon als referentiepatroon; ISaving the new interference pattern as a reference pattern; I

I - indien de eerste mate van overeenkomst beneden de vooraf bepaalde II - if the first degree of agreement falls below the predetermined I

vergelijkingsdrempel ligt: Icomparison threshold is: I

I · het verkrijgen van een verder nieuw interferentiepatroon dat direct volgt op IObtaining a further new interference pattern that immediately follows I

I het nieuwe interferentiepatroon, II the new interference pattern, I

30 · het berekenen van een tweede mate van overeenkomst tussen het verder I· Calculating a second degree of similarity between the further I

I nieuwe interferentiepatroon en het nieuwe interferentiepatroon; II new interference pattern and the new interference pattern; I

I · indien de tweede mate van overeenkomst boven een vooraf bepaalde IIf the second degree of agreement exceeds a predetermined I

I vergelijkingsdrempel ligt: II comparison threshold is: I

I 1024069 5 o het uitvoeren van een verdoe berekening met het verder nieuwe interferentiepatroon en het nieuwe interferentiepatroon; o hét opslaan van het verder nieuwe interferentiepatroon als referentiepatroon.O performing a loss calculation with the further new interference pattern and the new interference pattern; o The saving of the otherwise new interference pattern as a reference pattern.

S Deze uitvoeringsvorm combineert de eerder genoemde uitvoeringsvormen, door de verstoring te detecteren met een vergelijking van het nieuwe interferentiepatroon en eerder opgenomen interferentiepatronen, gevolgd door het opnemen van een verder nieuw patroon, het vaststellen van de aard van de verstoring en het verder afhandelen van de bewerkingen van de interferentiepatronen.S This embodiment combines the aforementioned embodiments by detecting the disturbance with a comparison of the new interference pattern and previously recorded interference patterns, followed by recording a further new pattern, determining the nature of the disturbance and further handling of the disturbance. operations of the interference patterns.

10 Indien het resultaat van een vergelijking van het nieuwe patroon met een laatste patroon waarmee een verdere bewerking is uitgevoerd, boven de vergelijkingsdrempel ligt, was de verstoring tijdelijk en kan een verdere bewerking worden uitgevoerd met het nieuwe interferentiepatroon en het referentiepatroon. Indien onder de drempel wordt een verder nieuw interferentiepatroon opgenomen, waardoor het mogelijk is twee 15 direct opeenvolgende interferentiepatronen te vergelijken. Zijn deze nagenoeg gelijk (vergelijking boven drempel), dan was de verstoring blijvend en kan een verdere bewerking worden Uitgevoerd met het nieuwe patroon en het verdere nieuwe patroon. Indien de vergelijking wederom onder de drempel ligt, is blijkbaar nog niet een stabiele toestand bereikt en wordt de werkwijze herhaald.If the result of a comparison of the new pattern with a last pattern with which a further processing is performed is above the comparison threshold, the disturbance was temporary and a further processing can be carried out with the new interference pattern and the reference pattern. If below the threshold, a further new interference pattern is included, making it possible to compare two immediately consecutive interference patterns. If these are almost the same (comparison above threshold), then the disturbance was permanent and a further processing can be carried out with the new pattern and the further new pattern. If the comparison is again below the threshold, apparently a stable state has not yet been reached and the process is repeated.

20 De mate van overeenkomst wordt in een uitvoeringsvorm berekend door pixelwaarden van de interferentiepatronen van elkaar af te trekken en een gemiddelde van het verschil over het hele beeld te bepalen. Als alternatief wordt de mate van overeenkomst berekend door pixelwaarden van de interferentiepatronen van elkaar af te trekken, een histogram van verschilwaarden over het hele beeld te berekenen, en een 25 statistische parameter van het histogram te bepalen. In een nog verdere alternatieve uitvoeringsvorm wordt de mate van overeenkomst bepaald door een correlatiecoëfficiënt te berekenen van ten minste een deelbeeld van de interferentiepatronen. Door de beslissing een verkregen interferentiepatroon wel of niet te gebruiken af te laten hangen van slechts een deel van het verkregen 30 interferentiepatroon (bijvoorbeeld het middengedeelte) wordt een nog robuustere werkwijze verkregen. Het deel kan bijvoorbeeld ook een deel van het beeld zijn waar veranderingen gering blijken te zijn, dat wil zeggen buiten het gebied waar zich bijvoorbeeld een defect bevindt.The degree of similarity is calculated in one embodiment by subtracting pixel values of the interference patterns from each other and determining an average of the difference over the entire image. Alternatively, the degree of similarity is calculated by subtracting pixel values of the interference patterns from each other, calculating a histogram of difference values across the entire image, and determining a statistical parameter of the histogram. In a still further alternative embodiment, the degree of similarity is determined by calculating a correlation coefficient of at least a sub-picture of the interference patterns. By making the decision whether or not to use a obtained interference pattern depend on only a part of the obtained interference pattern (for example the middle part) an even more robust method is obtained. The part may, for example, also be a part of the image where changes appear to be small, i.e. outside the area where, for example, there is a defect.

1024069 __________1024069 __________

I 6 II 6 I

I Bij spikkelinterferometrie waaibij gedecorreleerde interferentiepatronen worden IIn speckle interferometry, where correlated interference patterns are used, I

I verkregen, zoals in de hierboven besproken werkwijze in GB-A-2 188 445, worden II, as in the method discussed above in GB-A-2 188 445, I

I intensiteiten van meerdere interferentiepatronen gesommeerd om een vermindering te II intensities of multiple interference patterns summed to reduce

I verkrijgen van de spikkelruis. Bij verschillende soorten interferometrie wordt gebruikt II obtain the speckle noise. Different types of interferometry are used I

I 5 gemaakt van spikkels in een interferentiepatroon als informatiedragers voor het meten II made of speckles in an interference pattern as information carriers for measuring

I van bijvoorbeeld vervorming van een object. De kwaliteit van de spikkels is afhankelijk II of, for example, distortion of an object. The quality of the speckles depends on I

I van de intensiteit en de modulatie, cLw.z. de mate waarin de intensiteit van een spikkel II of the intensity and the modulation, i.e. the extent to which the intensity of a speckle I

I wordt beïnvloed door de aanwezigheid van een andere spikkel waarmee deze II is influenced by the presence of another speckle with which this I

I interfereert. Bij spikkelpatronen die normaliter verkregen worden, overheersen de lage II interferes. With speckle patterns that are normally obtained, the low I dominate

I 10 intensiteiten. Als twee verkregen spikkelpatronen met elkaar interfereren, zoals het II 10 intensities. If two speckle patterns obtained interfere with each other, such as the I

I geval is in era shearing spikkelinterferometer (shearografie), zijn er dus weinig posities II case is in era shearing speckle interferometer (shearography), so there are few positions I

I in het interferentiepatroon waar beide spikkels een gelijke hoge intensiteit hebben en er II in the interference pattern where both speckles have an equal high intensity and there I

I dus sprake is van een hoge modulatie. Bij era lage intensiteit van era van beide of II therefore speak of a high modulation. At era low intensity of era of both or I

I beide interfererende spikkels is de informatie onbetrouwbaar, en aangezien de lage II both interfering speckles the information is unreliable, and since the low I

I 15 intensiteiten overheersen resulteert dit in een hoge mate van ruis in het uiteindelijke II dominate intensities, this results in a high degree of noise in the final I

I resultaat. II result. I

I In een tweede hoofdgroep van de onderhavige uitvinding, waarbij de reeks IIn a second main group of the present invention, wherein the series I

I interferentiepatronen een aantal onderling niet gecorreleerde deelreeksen omvat (terwijl II interference patterns includes a number of mutually non - correlated subsets (while I

I de interferentiepatronen binnen elke deelreeks wel correleren), omvat het berekenen II do correlate the interference patterns within each subset), the calculation includes I

I 20 van era kwaliteitsmaat en het uitvoeren van verdere bewerkingra het berekenen van de II 20 of the quality measure and the execution of further processing after the calculation of the I

I modulatiediepte van vooraf bepaalde delen (tot aan pixelniveau) van het nieuwe II modulation depth of predetermined parts (up to pixel level) of the new I

I interferentiepatroon, en het verder verwerken van de vooraf bepaalde delen waarvoor IInterference pattern, and further processing of the predetermined portions for which I

I de modulatiediepte boven een vooraf bepaalde drempelwaarde ligt. Hierdoor is het II the modulation depth is above a predetermined threshold value. This makes it I

I mogelijk alleen delen te gebruiken die daadwerkelijk voldoende betrouwbare II may only use parts that are actually sufficiently reliable

I 25 informatie bevatten, waardoor het ruisniveau in het uiteindelijke resultaat beduidend II 25 contain information, so that the noise level in the final result is significantly I

I lager wordt. II becomes lower. I

I De vooraf bepaalde delen zijn delen waarvoor berekening zin heeft, bijvoorbeeld IThe predetermined parts are parts for which calculation makes sense, for example I

I niet voor deelgebieden waarvandaan geen of onvoldoende licht wordt teruggestrooid II not for sub-areas from which no or insufficient light is scattered back I

I (buiten het object of ter plaatse van gaten in het object). De reeks interferentiepatronen II (outside the object or at the location of holes in the object). The series of interference patterns I

I 30 bestaat in deze uitvoeringsvorm uit era aantal reeksra interferentiepatronen, waaibij IIn this embodiment, I consists of the number of series of interference patterns, with I

I elke reeks met betrekking tot veranderingen van het object onder dezelfde condities II each series with regard to changes of the object under the same conditions I

I opgenomen is, en waaibij de spikkdinteiferenticpatroncn tussen de reeksen onderling II is included, and with the speckle patterns between the series themselves I

I niet gecorreleerd zijn. Dit kan bereikt worden door een aantal malen het object II are not correlated. This can be achieved by the object I a number of times

I 1024069 II 1024069 I

7 reproduceerbaar te vervormen, en bij iedere redes het spikkelpatroon te veranderen, of door gedurende een veranderingscyclus snel een aantal ongecorreleerde spikkelpatronen te registreren en dit reproduceerbaar te herhalen voor ieder volgend stadium in de veranderingscyclus.7 reproducibly distorted, and change the speckle pattern at every speech, or by quickly registering a number of uncorrelated speckle patterns during a change cycle and repeatable repeatably for each subsequent stage in the change cycle.

5 Hoewel in GB-A-2 188 445 wordt geopenbaard dat bij interferentie tussentwee spikkelpatronen de kwaliteit van de interferentielijnen achterblijft bij die welke verkregen wordt bij interferentie tussen een spikkelpatroon en een vlakke of sferische bundel, wordt in deze publicatie niet ingegaan op de oorzaak daarvan. In de onderhavige uitvinding is gevonden dat (delen van) spikkelpatronen een lage modulatie 10 hebben (een kwaliteitsmaat) waardoor de genoemde problemen ontstaan, en dat dit opgelost kan worden door slechts delen mee te nemen die een voldoende modulatiediepte hebben. Weliswaar is gewogen middeling op basis van modulatie bekend uit US-B-6,246,447, maar in dat geval betreft het filtering binnen één beeld over meerdere pixels (spatiele filtering). De onderhavige uitvinding strekt zich uit over 15 meerdere (onderling niet gecorreleerde) beelden, en filtering vindt plaats op een enkele pixel.Although it is disclosed in GB-A-2 188 445 that in the event of interference between two speckle patterns the quality of the interference lines lags behind that obtained in interference between a speckle pattern and a flat or spherical beam, this publication does not address the cause thereof. . In the present invention it has been found that (parts of) speckle patterns have a low modulation (a quality measure), as a result of which the aforementioned problems arise, and that this can be solved by including only parts that have a sufficient modulation depth. Although weighted averaging based on modulation is known from US-B-6,246,447, in that case it concerns filtering within one image over several pixels (spatial filtering). The present invention extends over a plurality of (mutually non-correlated) images, and filtering takes place on a single pixel.

In de onderhavige uitvinding wordt de te behalen verbetering in het eindresultaat beperkt door het aantal te genereren onafhankelijke spikkelpatronen. Ook in de in GB-A-2 188 445 geopenbaarde werkwijze is de vermindering van spikkekuis afhankelijk 20 van het aantal ongecorreleerde spikkelpatronen dat wordt gesommeerd. De onderhavige uitvoeringsvorm is doeltreffender doordat in de onderhavige uitvoeringsvorm de betrouwbaarheid van de spikkels in een spikkelpatroon wordt meegenomen in de verdere bewerking, met als resultaat een hogere signaal/ruisverhouding van de resulterende (berekende) faseverdelingen. De onderhavige uitvinding is toepasbaar 25 voor zowel statische als dynamische toepassingen.In the present invention, the improvement to be achieved in the end result is limited by the number of independent speckle patterns to be generated. Also in the method disclosed in GB-A-2 188 445, the reduction of speckle cleaning is dependent on the number of uncorrelated speckle patterns that are summed. The present embodiment is more effective in that the reliability of the speckles in a speckle pattern is included in the further processing, resulting in a higher signal-to-noise ratio of the resulting (calculated) phase distributions. The present invention is applicable for both static and dynamic applications.

In een voordelige uitvoeringsvorm omvat de werkwijze verder het vervangen van een van de vooraf bepaalde delen waarvoor de modulatiediepte beneden de vooraf bepaalde drempel ligt, door een overeenkomstig deel van een andere reeks interferentiepatronen waarvoor de modulatiediepte boven de voorafbep aaide drempel 30 ligt. Hierdoor wordt meer betrouwbare informatie toegevoegd aan een (deel van) een spikkelpatroon, waardoor het eindresultaat minder spikkelruis bevat. Dit onder de voorwaarde dat de bijdrage vanuit de andere reeks gelijkwaardig is, m.a.w. betrekking heeft op eenzelfde verandering van het object.In an advantageous embodiment, the method further comprises replacing one of the predetermined portions for which the modulation depth is below the predetermined threshold, by a corresponding portion of another set of interference patterns for which the modulation depth is above the predetermined threshold. As a result, more reliable information is added to a (part of) a speckle pattern, so that the end result contains less speckle noise. This is on the condition that the contribution from the other series is equivalent, i.e. relates to the same change of the object.

10240691024069

8 I8 I

De andere reeks interferentiepatronen is in een uitvoeringsvorm het in tijd meest IThe other set of interference patterns is, in one embodiment, the most temporal

naburige interferentiepatroon, bijvoorbeeld het direct voorafgaande of direct volgende Ineighboring interference pattern, for example the immediately preceding or immediately following I

interferentiepatroon. Tussen het verkrijgen van deze twee interferentiepatronen ligt Iinterference pattern. Between obtaining these two interference patterns lies I

weinig tijd, waardoor ook de verschillen in de in de interferentiepatronen opgeslagen Ilittle time, so that also the differences in the I stored in the interference patterns

5 informatie dicht op elkaar zullen liggen (de toestandsverandering van het object, I5 information will be close to each other (the change of state of the object, I

gemeten over een bepaald interval, zal niet veel verschillen van de Imeasured over a certain interval, will not differ much from the I

toestandsverandering in een iets verschoven interval). Hierdoor wordt informatie Ichange in state in a slightly shifted interval). This makes information I

toegevoegd aan een bepaald interferentiepatroon die tot het meest betrouwbare Iadded to a certain interference pattern that is the most reliable I

eindresultaat zal leiden. Iresult. I

10 In een alternatieve uitvoeringsvorm wordt het ene vooraf bepaalde deel waarvoor IIn an alternative embodiment, the one predetermined part for which I

de modulatiediepte beneden de vooraf bepaalde drempel ligt, vervangen door een Ithe modulation depth is below the predetermined threshold, replaced by an I

overeenkomstig deel, dat afgeleid wordt uit een veelvoud van overeenkomstige delen Icorresponding part, which is derived from a plurality of corresponding parts I

van andere interferentiepatronen uit reeksen waarvoor de modulatiediepte boven de Iof other interference patterns from sequences for which the modulation depth is above I

vooraf bepaalde drempel ligt Hiervoor kan bijvoorbeeld een (gewogen) filtering Ipredetermined threshold For this, a (weighted) filtering I can be used

15 gebruikt worden van (een deel van) de overige interferentiepatronen. De weging bij de I15 of (a part of) the other interference patterns are used. The weighting at the I

filtering kan bijvoorbeeld evenredig zijn aan de berekende modulatiediepte. Ifiltering can for example be proportional to the calculated modulation depth. I

In een bijzondere uitvoeringsvorm, die zowel in de eerste els de tweede IIn a special embodiment, the second I

hoofdgroep kan worden toegepast, wordt de werkwijze gebruikt voor het analyseren Imain group can be applied, the method is used for analyzing I

van een object onder belasting, en bestaat de reeks interferentiepatronen uit ten minste Iof an object under load, and the set of interference patterns consists of at least I

20 een eerste reeks van interferentiepatronen die verkregen wordt tijdens het aanbrengen I20 a first series of interference patterns obtained during application I

van een reproduceerbare belasting van het object en ten minste een tweede redes van Iof a reproducible load on the object and at least a second speech of I

interferentiepatronen die verkregen wordt tijdens het weghalen van de reproduceerbare Iinterference patterns obtained during the removal of the reproducible I

belasting van het object. De resultaten van verdere bewerking van de tweede reeks Iload of the object. The results of further processing of the second series I

interferentiepatronen worden meegenomen met een tegengesteld teken aan de Iinterference patterns are included with an opposite sign on the I

25 resultaten van verdere bewaking van de eerste redes. Hierdoor is het mogelijk om I25 results of further monitoring of the first speeches. This makes it possible to I

informatie over de belasting van een object op een reproduceerbare wijze te verkrijgen. Iobtain information about the load on an object in a reproducible manner. I

Door het toepassen van de eerdere uitvoeringsvormen van de onderhavige werkwijze IBy applying the earlier embodiments of the present method I

wordt bereikt dat het resultaat ongevoelig is voor tijdelijke en/of blijvende Iit is achieved that the result is insensitive to temporary and / or permanent I

verstoringen, en dat het resultaat minder ruis bevat. Idisturbances, and that the result contains less noise. I

30 In een verder aspect heelt de onderhavige uitvinding betrekking op een inrichting IIn a further aspect, the present invention relates to a device I

voor het verwerken van een van een interferometrie-inrichting verkregen reeks Ifor processing a series I obtained from an interferometry device

interferentiepatronen, omvattende verwerkingsmiddelen die verbonden zijn met Iinterference patterns, comprising processing means connected to I

detectiemiddelen van de interferometrie-inrichting. De verwerkingsmiddelen omvatten Idetection means of the interferometry device. The processing means comprise I

1024069 | 91024069 | 9

Tekenmiddelen en met de rekenmiddelen verbonden geheugenmiddelen. De rekenmiddelen zijn ingericht voor het uitvoeren van een van de uitvoeringsvormen van de onderhavige werkwijze.Drawing means and memory means connected to the calculating means. The computing means are adapted to perform one of the embodiments of the present method.

In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm is de interferometrie-inrichting 5 verder voorzien van middelen voor het beïnvloeden van een spikkelpatroon op de detectiemiddelen, waarbij dè middelen voor het beïnvloeden gekozen zijn uit de groep van een piëzo-elektrisch aangestuurde difïusor voor het beïnvloeden van de verlichting van het object, een vloeibaar-kristalmodulator of een ruimtelijke lichtmodulator (spatial light modulator, SLM) voor het beïnvloeden van de richting van observatie van de 10 interferometrie-inrichting. In GB-A-2 188 445 zijn ook reeds een aantal middelen geopenbaard die hetzij de richting van observatie, hetzij de richting van verlichting beïnvloeden. De geopenbaarde middelen voor beïnvloeding van de richting van observatie zijn echter alle mechanische middelen. De middelen volgens de onderhavige uitvinding die invloed hebben op de richting van observatie (vloeibaar kristal, SLM) 15 verschaffen een grotere snelheid en een groter aantal mogelijke posities zonder dat de inrichting veel complexer wordt. De middelen die invloed hebben op de verlichting maken het, doordat het golffront van de lichtbundel na de difiEusor sterk gemoduleerd is, mogelijk om met een kleine verandering van de oriëntatie van de diffiisor sterk gedecorreleerde spikkelpatronen te verkrijgen.In a particularly advantageous embodiment, the interferometry device 5 is further provided with means for influencing a speckle pattern on the detection means, the means for influencing being selected from the group of a piezoelectrically controlled diffuser for influencing the illumination of the object, a liquid crystal modulator or a spatial light modulator (spatial light modulator, SLM) for influencing the direction of observation of the interferometry device. GB-A-2 188 445 also already discloses a number of means which influence either the direction of observation or the direction of illumination. However, the means disclosed for influencing the direction of observation are all mechanical means. The means according to the present invention which influence the direction of observation (liquid crystal, SLM) provide a higher speed and a larger number of possible positions without the device becoming much more complex. The means that influence the illumination make it possible, because the wavefront of the light beam is strongly modulated after the diffuser, to obtain highly correlated speckle patterns with a small change in the orientation of the diffiisor.

2020

Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

De onderhavige uitvinding zal nu in meer detail worden besproken aan de hand van een aantal voorbeelduitvoeringsvormen, met verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin 25 Fig. 1 een schematische weergave toont van een voorbeeld van een interferometer waarbij de onderhavige uitvinding toepasbaar is;The present invention will now be discussed in more detail with reference to a number of exemplary embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows a schematic representation of an example of an interferometer to which the present invention is applicable;

Fig.. 2 een blokschema toont van een uitvoeringsvorm van de verweridngsinrichting volgens de onderhavige uitvinding;Fig. 2 shows a block diagram of an embodiment of the weathering device according to the present invention;

Fig. 3 een stroomschema toont van een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige 30 werkwijze;FIG. 3 shows a flow chart of an embodiment according to the present method;

Fig. 4 een stroomschema toont van een verdere uitvoeringsvorm volgens de onderhavige werkwijze.FIG. 4 shows a flow chart of a further embodiment according to the present method.

10240691024069

10 I10 I

Gedetailleerde beschrijving van voorbeeiduitvoeringsvormen IDetailed description of exemplary embodiments I

Spikkelinterferometers 1 worden toegepast bij niet-destructieve inspectie van ISpeckle interferometers 1 are used for non-destructive inspection of I

componenten, installaties en vervoermiddelen, en met name voor de optische inspectie Icomponents, installations and means of transport, and in particular for optical inspection I

van grote oppervlakken. Spikkelinterferometrie heeft hierbij het voordeel dat op een Iof large surfaces. Speckle interferometry hereby has the advantage that on an I

5 snelle wijze grote oppervlakken kunnen worden getest. In een spikkelinterferometer 1 ILarge surfaces can be tested quickly. In a speckle interferometer 1 I

worden spikkelpatronen verkregen en verwerkt om informatie te verkrijgen over de Ispeckle patterns are obtained and processed to obtain information about the I

verandering van de toestand van een te testen object, zoals een structuur die belast Ichange in the condition of an object under test, such as a structure that loads I

wordt teneinde deformatie, spanningsconcentraties, stij fheidverdeling, zwakke plekken, Ito deformation, stress concentrations, stiffness distribution, weak spots, I

schade, of defecten te observeren. Andere toepassingen kunnen gelegen zijn in de Iobserve damage or defects. Other applications may be in the I

10 detectie van delaminatie in gelamineerde of gelijmde structuren, en losse gebieden in I10 detection of delamination in laminated or glued structures, and loose areas in I

schilderijen of fresco’s. Ipaintings or frescoes. I

Bij spikkelinterferometrie wordt een object met een diffuus reflecterend IIn speckle interferometry, an object with a diffuse reflective I becomes

oppervlak verlicht met een coherente lichtbron. Op enige afstand van het object wordt Isurface illuminated with a coherent light source. At some distance from the object, I

een camera geplaatst Ter plaatse van de sensor van de camera zal een spikkelverdeling Ia camera placed At the location of the sensor of the camera a speckle distribution I

15 worden opgebouwd. Deze ontstaat door interferentie van lichtbundels, die door het I15 are built up. This is caused by interference from light beams, which are transmitted by the I

oppervlak in de richting van de camera worden verstrooid. Isurface in the direction of the camera. I

Naast de objectverlichting wordt bij interferometrie een tweede bundel IIn addition to object lighting, a second bundle I is used for interferometry

geïntroduceerd, de referentiebundel. Deze wordt uit dezelfde coherente bron betrokken, Iintroduced, the reference bundle. This is obtained from the same coherent source, I

en kan direct op de sensor worden gericht, dan wel vanaf het object, vanuit een andere Iand can be aimed directly at the sensor, or from the object, from another I

20 positie dan de objectbundel, de camera bereiken. Daar interfereren beide bundels. I20 position than the object beam, reach the camera. Both bundles interfere there. I

In een spikkelinterferometer worden spikkelpatronen opgenomen die een reeks IIn a speckle interferometer speckle patterns are included which are a series I

toestanden representeren van een object tussen een begin- en eindtoestand. Met behulp Irepresent states of an object between a start and end state. Using I

van die spikkelpatronen wordt de fase van begin- en eindtoestand van het te bestuderen Iof these speckle patterns, the phase of the initial and final state of the I to be studied becomes

object bepaald, of het faseverschil tussen de twee toestanden. Iobject determined, or the phase difference between the two states. I

25 Bekende typen interferometrie zijn bijvoorbeeld elektronische IKnown types of interferometry are, for example, electronic I

spikke^atrooninterferometrie (ESPI), waarbij een vlakke of sferische referentiebundel Ispot pattern interferometry (ESPI), where a flat or spherical reference beam I

via een afzonderlijk optisch pad op de sensor samenvalt met de objectbundel, ar het Icoincides with the object beam via a separate optical path on the sensor, ar the I

resulterende interferentiepatroon verder geanalyseerd wordt, of ‘shearo grafie’, waarbij Iresulting interference pattern is further analyzed, or "shearo graph", where I

de object- en referentiebundel van het object komen ai nagenoeg hetzelfde optische Ithe object and reference bundle of the object come from substantially the same optical I

30 pad doorlopen. IWalk 30 paths. I

In Fig. 1 is een schematische weergave getoond van een voorbeeldimplementatie IIn FIG. 1 is a schematic representation of an exemplary implementation I

van een spikkelinterferometer 1. Dit betreft een fasegestapte spikkelinterferometer 1 Iof a speckle interferometer 1. This is a phase-step speckle interferometer 1 I

met twee optische paden, die een interferentiepatroon opwekt voor elk van beide Iwith two optical paths, which generates an interference pattern for each of both I

1024069 I1024069 I

11 optische paden. In een van de optische paden is een voorziening aangebracht waarmee een vooraf bepaald extra faseverschil wordt aangebracht tussen de object- en referentiebundel in dat pad, ten opzichte van het andere pad. De interferentiepatronen worden gedetecteerd door een enkele camera 2 (bv. een CCD camera). Deze 5 interferometer 1 wordt ook aangeduid als ‘2-bucket, 1-camera, real time phase stepping shearing speckle interferometer’.11 optical paths. In one of the optical paths a provision is provided with which a predetermined additional phase difference is made between the object and reference bundle in that path, relative to the other path. The interference patterns are detected by a single camera 2 (e.g., a CCD camera). This interferometer 1 is also referred to as "2-bucket, 1-camera, real-time phase stepping shearing speckle interferometer."

Iedere referentiebundel doorloopt samen met een objectbundel, afkomstig van een te onderzoeken object 3, een ander optisch pad, waardoor per optisch pad met behulp van bijvoorbeeld polarisatiegevoelige optiek een vooraf békende fasestap kan 10 worden aangebracht. De interferometer 1 is uitgerust met een detector (camera 2) voor het detecteren van twee deelbeelden. Met de in Fig. 1 weergegeven interferometer 1 kunnen alle fasegestapte spikkelpatronen die worden opgewekt, en die behoren bij een bepaalde toestand van het te bestuderen object 3, op hetzelfde moment vastgelegd worden. In Fig. 1 zijn dat twee fasegestapte spikkelpatronen, maar gegeneraliseerd zijn 15 dat er n voor een systeem met n paden.Each reference bundle, together with an object bundle from an object 3 to be examined, traverses a different optical path, whereby a predetermined phase step can be applied per optical path with the aid of, for example, polarization-sensitive optics. The interferometer 1 is equipped with a detector (camera 2) for detecting two sub-images. With the in FIG. 1, all of the phase-step speckled patterns generated and associated with a particular state of the object 3 being studied can be recorded at the same time. In FIG. 1 are two phase-stepped speckle patterns, but generalized are that n for a system with n paths.

De interferometer 1 omvat drie gedeelten, te weten een objectbundelgedeelte 4 dat twee bundels levert met verschillende polarisatietoestanden waarvan er een een schuinstand heeft (‘shearing’), een bundelsplitsgedeelte 5 dat twee identieke paden vormt, en een combineergedeelte 6 dat is ingericht om de fasestap in één van de paden 20 aan te brengen.The interferometer 1 comprises three sections, namely an object beam section 4 that supplies two beams with different polarization states, one of which has an inclination (shearing), a beam split section 5 that forms two identical paths, and a combining section 6 arranged around the phase step to be arranged in one of the paths 20.

Het objectbundelgedeelte 4 heeft een zogenaamde Michelson configuratie. Via een veldlens 7 en overdrachtlens 8 wordt een bundel licht afkomstig van het object 3 ontvangen op een ingangsvlak van een polariserend bundelsplitselement 9. Het bundelsplitselement 9 is aan drie zijden voorzien van λ/4-plaatjes 10 die georiënteerd 25 zijn op π/4, zodat aan deze zijden licht kan uittreden met een circulaire polarisatie. Een normale spiegel 12 creëert een normale bundel, en een schuinstandspiegel 11 (‘shearing minor’) creëert een bundel met schuinstand, die beide gereflecteerd worden naar het polariserende bundelsplitselement 9. Onder 45° lineair gepolariseerd licht, of ongepolariseerd licht, dat het objectbundelgedeelte 4 binnengaat, treedt naar buiten als 30 twee circulair gepolariseerde bundels, met tegengestelde draairichting.The object beam portion 4 has a so-called Michelson configuration. Via a field lens 7 and transfer lens 8, a beam of light from the object 3 is received on an entrance surface of a polarizing beam splitter element 9. The beam splitter element 9 is provided on three sides with λ / 4 plates 10 oriented on π / 4, so that light can exit on these sides with a circular polarization. A normal mirror 12 creates a normal beam, and a tilt mirror 11 ("shearing minor") creates a beam with tilt, both of which are reflected to the polarizing beam splitting element 9. Under 45 ° linearly polarized light, or unpolarized light, that the object beam portion 4 enters, emerges as two circularly polarized beams with opposite directions of rotation.

Het bundelsplitsgedeelte 5 splitst deze twee bundels over twee paden met behulp van een normaal bundelsplitselement, en richt ze naar het bundelcombineergedeelte 6.The bundle split portion 5 splits these two bundles over two paths using a normal bundle split element, and directs them to the bundle combining portion 6.

10240691024069

12 I12 I

Het bundelcombineergedeelte 6 omvat een 45°-spiegel 16 en een normaal IThe beam combining portion 6 comprises a 45 ° mirror 16 and a normal I

georiënteerde spiegel 17. In een pad wordt de referentiebundel onderworpen aaneenoriented mirror 17. In a path, the reference beam is subjected to one another

fasestap met behulp van een polarisatievlakrotatie-element 13, in het andere pad kan de Iphase step by means of a polarization plane rotation element 13, in the other path the I

referentiebundel normaal doorlopen. Ireference bundle normally. I

5 Twee circulair gepolariseerde bundels met tegengestelde draairichting zullen metTwo circularly polarized bundles with opposite direction of rotation will be met

elkaar interfereren wanneer ze invallen op een detector, zoals via overdrachtlens 18 op Iinterfere with each other when they are incident on a detector, such as via transfer lens 18 on I

camera 2 in Fig. 1, nadat ze een polarisator gepasseerd zijn. Rotatie van de Icamera 2 in FIG. 1, after they have passed a polarizer. Rotation of the I

polarisatierichting door polarisatievlakrotatie-element 13 over een hoek φ zal een Ipolarization direction through polarization plane rotation element 13 through an angle φ will be an I

fasestap van 2φ veroorzaken, zodat een fasestap tussen de twee paden kan worden Icause a phase step of 2φ, so that a phase step between the two paths can be I

10 geïntroduceerd door het plaatsen van een polarisatievlakrotatie-element 13 in één pad. I10 introduced by placing a polarization plane rotation element 13 in one path. I

Het bundelcombineergedeelte 6 omvat een polariserende bundelsplitser 14, met IThe beam combining portion 6 comprises a polarizing beam splitter 14, with I

aan één zijde een λ/4 plaatje 15. Het bundelcombineergedeelte 6 ontvangt circulaira λ / 4 plate 15 on one side. The bundle combining section 6 receives circularly

gepolariseerd licht vanuit de beide paden op een verschillend ingangsvlak. Aan een Ipolarized light from both paths on a different entrance surface. To an I

ingangsvlak is het polarisatievlakrotatie-element 13 bevestigd. Na het doorlopen van Ithe polarization plane rotation element 13 is attached to the input face. After going through I

15 het polariserende bundelsplitselement 14 zullen do circulair gepolariseerde bundels IThe polarizing beam splitting element 14 will be the circularly polarized beams I

omgevormd zijn tot horizontaal gepolariseerde bundels. Ibe transformed into horizontally polarized bundles. I

De bundels in één pad worden, na het doorlopen van het bundelsplitsgedeelte 5 IThe bundles in one path become 5 l after traversing the bundle split portion

«ï de 45°-spiegel 16, direct doorgelaten naar een helft (beeldgedeelte) van de camera 2, IThe 45 ° mirror 16, directly transmitted to a half (image portion) of the camera 2, I

waar interferentie optreedt Iwhere interference occurs I

20 Circulair gepolariseerd licht van het andere pad wordt tevens doorgelaten als ICircularly polarized light from the other path is also transmitted as I

horizontaal gepolariseerd licht, maar valt op een spiegel 17 na het doorlopen van het Ihorizontally polarized light, but falls on a mirror 17 after traversing the I

λ/4-plaatje 15 dat georiënteerd is op n/4, waardoor de polarisatietoestand wederom Iλ / 4 plate 15 that is oriented to n / 4, so that the polarization state is again I

wijzigt naar een circulaire polarisatie. Vervolgens wordt het terug gereflecteerd door Ichanges to a circular polarization. It is then reflected back by I

spiegel 17 en doorloopt opnieuw het λ/4-plaatje 15 en polariserend bundelsplitselement Imirror 17 and again traverses the λ / 4 plate 15 and polarizing beam splitting element I

25 14. Door deze tweede weg door het λ/4-plaatje 15 wordt de polarisatietoestand I14. By this second path through the λ / 4-plate 15 the polarization state becomes I

verticaal, waardoor het polariserende bundelsplitselement 14 de bundel reflecteert naar Ivertically, so that the polarizing beam splitter element 14 reflects the beam to I

de andere helft van de camera 2, waar wederom interferentie optreedt.the other half of the camera 2, where again interference occurs.

De beide fasegestapte spikkelpatronen zijn dus gelijktijdig beschikbaar, waardoor IThe two step-by-step speckle patterns are therefore available simultaneously, so that I

een goede basis ontstaat voor het berekenen van faseverschillen voor een bepaalde Ia good basis is created for calculating phase differences for a certain I

30 toestand van het object 3. I30 condition of the object 3. I

Het is evenwel mogelijk om de onderhavige uitvinding ook toe te passen bij IHowever, it is also possible to apply the present invention to I

andere typen spikkelinterferometers dan de in Fig. 1 getoonde spikkelinterferometer 1. Itypes of speckle interferometers than those in FIG. 1 speckle interferometer 1 shown. 1

1024069 ' | 131024069 '| 13

Het verwerken van de met de camera 2 opgenomen spikkelpatronen tot het gewenste eindresultaat gebeurt in een met de camera 2 verbonden verwerkingsinrichting 21 (zie Fig. 2). De hierna te bespreken werkwijzen kunnen op een dagelijke verwerkingsinrichting 21 worden geïmplementeerd. Hiertoe is de 5 verwerkingsinrichting 21 op voor de deskundige bekende wijze voorzien van een of meer processors 22, met de processors verbonden geheugens 23 (voor het opslaan van uit te voeren programma-instructies en het opslaan van (tussen-)resultaten van berekeningen, en met de processor 22 verbonden in- en uitvoerinrichtingen 24, zoals een toetsenbord, muis, beeldscherm e.d.Processing of the speckle patterns recorded with the camera 2 into the desired end result takes place in a processing device 21 connected to the camera 2 (see Fig. 2). The methods to be discussed below can be implemented on a daily processing device 21. For this purpose, the processing device 21 is provided with one or more processors 22, memories 23 connected to the processors in a manner known to those skilled in the art (for storing program instructions to be executed and for storing (intermediate) results of calculations, and input and output devices 24 connected to the processor 22, such as a keyboard, mouse, screen, etc.

10 In het navolgende wordt ervan uitgegaan dat berekeningen aan met de camera 2 verkregen spikkelpatronen direct na verkrijging daarvan worden uitgevoerd. Het is evenwel ook mogelijk om een reeks spikkelpatronen met behulp van de camera 2 op te nemen en op te slaan in het geheugen 23, en vervolgens de verkregen spikkelpatronen uit het geheugen 23 terug te halen en te verwerken volgens de aangegeven werkwijzen 15 (off-line).In the following, it is assumed that calculations on speckle patterns obtained with the camera 2 are performed immediately after obtaining them. However, it is also possible to record a series of speckle patterns with the aid of the camera 2 and to store them in the memory 23, and then to retrieve the speckle patterns obtained from the memory 23 and process them according to the indicated methods 15 (off-line). line).

Een nadeel van spikkelinterferometrie is dat een installatie die een dergelijke techniek gebruikt, slecht of niet bestand is tegen (tijdelijke) verstoringen die leiden tot een ongewenste verandering van de optische weglengte tussen object en interferometer, of in de referentiebundel. Dit treedt op bij ESPI, maar ook (hoewel in mindere mate) bij 20 shearografie. De kans dat een verstoring een verschillend effect heeft op een object- en referentiebundel is groot bij ESPI, waar deze bundels over verschillende paden lopen. Bij shearo grafie is de gevoeligheid voor weglengteveranderingen veel kleiner, omdat de beide bundels een vrijwel gemeenschappelijk pad doorlopen. Tijdelijke verstoringen kunnen betrouwbaar meten tijdelijk onmogelijk maken of niet-herstelbare fouten 25 introduceren. Ook blijvende verstoringen (bijvoorbeeld een onbedoelde verplaatsing van het object) kunnen betrouwbaar meten onmogelijk maken. Zelfs bij de op zich bekende techniek van 'temporal phase unwrapping’, kunnen tijdelijke of blijvende verstoringen leiden tot een onbetrouwbaar tussenresultaat en derhalve tot een eindresultaat van een lagere kwaliteit (toename van ruis).A disadvantage of speckle interferometry is that an installation that uses such a technique is poor or resistant to (temporary) disturbances that lead to an undesirable change in the optical path length between object and interferometer, or in the reference bundle. This occurs with ESPI, but also (although to a lesser extent) with shearography. The probability that a disturbance has a different effect on an object and reference bundle is high at ESPI, where these bundles run on different paths. With shearo graphs, the sensitivity to path length changes is much smaller, because the two bundles follow an almost common path. Temporary disruptions can make reliable measurement temporarily impossible or introduce non-recoverable errors. Permanent disruptions (for example, an unintended movement of the object) can also make reliable measurement impossible. Even with the per se known technique of 'temporal phase unwrapping', temporary or permanent disruptions can lead to an unreliable intermediate result and therefore to a lower quality end result (increase in noise).

30 Faseges tapte interferometrie of shearo grafie vereist twee of meer instanties van de referentiebundel die ten opzichte van elkaar in fase zijn verschoven, waarmee twee interferentiepatronen kunnen worden verkregen voor dezelfde toestand van het object. De verschillende typen interferometrie zijn (op verschillende wijze) gevoelig voor 1024069 ___Phaseges taped interferometry or shearo graph requires two or more instances of the reference beam that are phase-shifted relative to each other, with which two interference patterns can be obtained for the same state of the object. The different types of interferometry are (in different ways) sensitive to 1024069 ___

14 I14 I

verstoringen. Bij normale fasegestapte interferometrie, waarbij een door een object Idisruptions. In normal phase-step interferometry, where an object I

vastrooide bundel licht wordt afgebeeld op een detector en interfereert met een Iscattered beam of light is imaged on a detector and interferes with an I

referentiebundel mét een bepaalde fase, is de meetopstelling, afhankelijk van de Ireference bundle with a certain phase, the measurement setup is dependent on the I

precieze configuratie van het belichtingssysteem en kijkhoek, gevoelig voor Iprecise configuration of the exposure system and viewing angle, sensitive to I

5 verstoringen in het vlak of uit het vlak van het meetobject. Bij shearografie, waarbij de I5 disturbances in the plane or out of the plane of the measurement object. In shearography, where the I

objectbundel en referentiebundel nagenoeg hetzelfde optische pad doorlopen, is de Iobject beam and reference beam traversing substantially the same optical path, the I

gevoeligheid voor verstoringen die beide paden in gelijke mate beïnvloeden - dat zijn Isusceptibility to disturbances that affect both paths equally - that is I

bijvoorbeeld verplaatsingen uit het vlak van het object, of veranderingen van de Ifor example, displacements from the plane of the object, or changes in the I

brekingsindex van het medium tussen object en camera (door bijvoorbeeld beweging Irefractive index of the medium between object and camera (for example, by motion I

10 van lucht) - relatief gering. Shearografie is evenals ESPI wel gevoelig voor I10 from air) - relatively small. Like ESPI, shearography is sensitive to I

verplaatsingen loodrecht op de gevoeligheidsvector, dat is in het algemeen een Idisplacements perpendicular to the sensitivity vector, which is generally an I

verplaatsing in het vlak van het object, omdat dat al snel leidt tot decorrelatie tussen het Idisplacement in the plane of the object, because that quickly leads to a decor relation between the I

spikkelpatroon voor en na de verplaatsing. De gevoeligheid voor verstoringen uit het Ispeckle pattern before and after the move. The sensitivity to disturbances from the I

vlak (common mode) is weliswaar minder, maar kan nog steeds zorgen voor Iflat (common mode) is less, but can still cause I

15 onbetrouwbare (tussenresultaten of resultaten van mindere kwaliteit I15 unreliable (intermediate results or results of lesser quality I

In Fig. 3 is een stroomdiagram weergegeven van een uitvoeringsvorm van de IIn FIG. 3 is a flow chart of an embodiment of the I

onderhavige uitvinding. Een spikkelpatroon (uit een reeks van spikkelpatronen die in Ipresent invention. A speckled pattern (from a series of speckled patterns that in I

ruimte of tijd na elkaar worden gedetecteerd door de camera 2) wordt verkregen in blok Ispace or time successively detected by the camera 2) is obtained in block I

51. Een reeks kan per meetmoment twee spikkelpatronen omvatten, terwijl ook een I51. A series can comprise two speckle patterns per measuring moment, while also an I

20 reeks met drie of via* spikkelpatronen per meetinterval mogelijk is. De twee of meer I20 series with three or via * speckle patterns per measurement interval is possible. The two or more I

spikkelpatronen per meetinterval kunnen ruimtelijk gescheiden zijn, maar kunnen ook Ispeckle patterns per measurement interval may be spatially separated, but may also be I

sequentieel opgenomen worden. Vervolgens wordt de correlatie tussen het Ibe recorded sequentially. Next, the correlation between the I

spikkelpatroon en een eerder spikkelpatroon berekend (blok 52), en worden de Ispeckled pattern and a previous speckled pattern (block 52), and the I

resultaten vergeleken met een vooraf bepaald criterium dat de kwaliteit van resultaten Iresults compared to a predetermined criterion that the quality of results I

25 die bereikt kunnen worden met deze spikkelpatronen representeert (beslissingsblok 53). I25 that can be achieved with these speckle patterns (decision block 53). I

Aan de hand van de vergelijking wordt dat spikkelpatroon geaccepteerd (blok 54) of IBased on the comparison, that speckle pattern is accepted (block 54) or I

verworpen (blok 55) voor verdere verwerking. Indien nog meer spikkelpatronen Irejected (block 55) for further processing. If even more speckle patterns I

gedetecteerd moeten worden (beslissingsblok 56), gaat het stroomdiagram terug naar Imust be detected (decision block 56), the flowchart returns to I

blok 51. De keuze van het criterium kan afhankelijk zijn van bijvoorbeeld Iblock 51. The choice of the criterion may depend on, for example, I

30 omgevingsomstandigheden (laboratoriumomgeving of industriële omgeving) en de I30 environmental conditions (laboratory environment or industrial environment) and the I

vereiste kwaliteit van de resultaten. Irequired quality of the results. I

hi een eerste uitvoeringsvorm worden de opeenvolgende geregistreerde IIn a first embodiment, the consecutive registered I

spikkelpatronen op pixelbasis van elkaar afgetrokken, en wordt het gemiddelde van alle Ispeckle patterns on a pixel basis are subtracted from each other, and the average of all I

1024069 _ _ | 15 verschilwaarden berekend over twee opeenvolgende patronen en vergeleken met een drempelwaarde. Is het gemiddelde verschil te groot dan wordt een van de twee met elkaar vergeleken spikkelpatronen niet gebruikt voor de berekeningen.1024069 _ _ | 15 difference values calculated over two consecutive patterns and compared with a threshold value. If the average difference is too large, then one of the two speckled patterns compared with each other is not used for the calculations.

In een variant hierop wordt een histogram berekend van het verschilbeeld. Uit het 5 histogram kunnen bepaalde statistische eigenschappen berekend worden (gemiddelde waarde, spreiding, maximale waarde,...) en een of meer van deze statistische eigenschappen kunnen gebruikt worden om te bepalen of een van de twee opeenvolgende spikkelpatronen niet gebruikt wordt bij verdere berekeningen.In a variant, a histogram of the difference image is calculated. Certain statistical properties can be calculated from the histogram (average value, spread, maximum value, ...) and one or more of these statistical properties can be used to determine whether one of the two consecutive speckle patterns is not used in further calculations. .

In een verdere uitvoeringsvorm wordt een correlatiecoëfficiënt berekend voor de 10 twee opeenvolgende beelden. De correlatiecoëfficiënt is een meetwaarde voor de mate van overeenkomst tussen de twee patronen. Als criterium kan in dit geval een drempelwaarde voor de correlatiecoëfficiënt worden genomen. Als de correlatiecoëfficiënt hoger is dan de drempelwaarde, kan het spikkelpatroon worden meegenomen in verdere berekeningen, zoals het berekenen van fase of faseverschil, het 15 oplossen van het modulo 2n-verschil (phase unwrapping), of optelling van tussenresultaten in een accumulator (registreren van gesommeerde resultaten in opeenvolgende meetintervallen).In a further embodiment, a correlation coefficient is calculated for the two consecutive images. The correlation coefficient is a measure of the degree of similarity between the two patterns. In this case, a threshold value for the correlation coefficient can be taken as the criterion. If the correlation coefficient is higher than the threshold value, the speckle pattern can be included in further calculations, such as the calculation of phase or phase difference, solving the modulo 2n difference (phase unwrapping), or addition of intermediate results in an accumulator (recording of summed results in consecutive measurement intervals).

De drempelwaarde dient afhankelijk gekozen te worden van de testcondities, de snelheid waarmee de toestand van het object verandert, en het bemonsteringsinterval.The threshold value should be selected depending on the test conditions, the speed at which the state of the object changes, and the sampling interval.

20 Voor stabiele omgevingen, een gemiddelde veranderende toestand van het object en bemonsteringsintervallen in de orde grootte van één seconde, is een typische waarde voor de drempelwaarde tussen 0,9 en 0,95. Bij testomgevingen waar meer ruis optreedt, de toestand van het object sneller verandert, en langere bemonsteringsintervallen, worden vaak lagere correlatiecoëfficiënten gevonden, en zal de drempelwaarde 25 overeenkomstig lager ingesteld moeten worden om toch voldoende bruikbare meetresultaten te verkrijgen. De keuze van de drempelwaarde is derhalve een afweging van het gewenste niveau van verwerping van onbetrouwbare of verslechterde meetresultaten en de heersende omgevingscondities tijdens de meting.For stable environments, an average changing state of the object and sampling intervals of the order of one second, a typical value for the threshold is between 0.9 and 0.95. In test environments where more noise occurs, the state of the object changes faster, and longer sampling intervals, lower correlation coefficients are often found, and the threshold value will have to be set correspondingly lower in order to still obtain sufficiently usable measurement results. The choice of the threshold value is therefore a consideration of the desired level of rejection of unreliable or deteriorated measurement results and the prevailing environmental conditions during the measurement.

De vergelijking van het nieuw gedetecteerde spikkelpatroon met een eerder 30 opgeslagen spikkelpatroon (blok 52) kan op verschillende manieren geïmplementeerd worden. In een eerste uitvoeringsvorm wordt het nieuwe spikkelpatroon vergeleken met het direct voorgaande spikkelpatroon. Dit is een goede strategie indien de verstoring een blijvende verstoring is: alleen de overgang van de twee toestanden van het object 1024069 I 16 I (voor en na de verstoring) wordt niet meegenomen in de verdere berekeningen. Omdat I een verder nieuw patroon kan worden verkregen zonder berekeningen uit te voeren met I het spikkelpatroon dat niet aan het vergelijkingscriterium voldoet, ontstaat er slechts I een korte tijdsduur waarin geen informatie over (de verandering van) het object wordt I 5 verkregen. Indien de verstoring tijdelijk en van korte duur is, zou een dergelijke I strategie eveneens leiden tot verwerping van het op de verstoring volgende I spikkelpatroon.The comparison of the newly detected speckle pattern with a previously stored speckle pattern (block 52) can be implemented in various ways. In a first embodiment, the new speckle pattern is compared with the immediately preceding speckle pattern. This is a good strategy if the disruption is a permanent disruption: only the transition of the two states of the object 1024069 I 16 I (before and after the disruption) is not included in the further calculations. Because a further new pattern can be obtained without performing calculations with the speckle pattern that does not satisfy the comparison criterion, only a short period of time is created in which no information about (the change of) the object is obtained. If the disturbance is temporary and of short duration, such a strategy would also lead to the rejection of the speckle pattern following the disturbance.

In een alternatief wordt het nieuw verkregen spikkelpatroon in blok 52 I vergeleken met een eerder spikkelpatroon dat gebruikt is bij de verdere verwerking 10 (blok 54), dat wil zeggen, een spikkelpatroon dat een betrouwbaar tussenresultaat kan opleveren. Nieuwe spikkelpatronen worden verkregen (blok 51) en vergeleken met dit I betrouwbare spikkelpatroon als referentie. Indien een in blok 52 berekende vergelijking niet boven de acceptatiedrempel ligt, wordt het nieuw verkregen spikkelpatroon verworpen (55). Verder wordt indien het eerste nieuw verkregen patroon wordt 15 verworpen een teller gestart Bij ieder volgend verworpen nieuw patroon wordt de teller I verhoogd. Indien het aantal spikkelpatronen dat verworpen is, boven een vooraf I bepaalde waarde ligt, wordt aangenomen dat een blijvende verstoring is opgetreden. In I dit geval wordt verder gegaan met een andere strategie, waarbij het laatste (verworpen) I spikkelpatroon toch opgeslagen wordt, en verdere spikkelpatronen vergeleken worden I 20 met dat opgeslagen spikkelpatroon.In an alternative, the newly obtained speckle pattern in block 52 is compared with an earlier speckle pattern used in the further processing (block 54), i.e., a speckle pattern that can yield a reliable intermediate result. New speckle patterns are obtained (block 51) and compared with this reliable speckle pattern as a reference. If a comparison calculated in block 52 is not above the acceptance threshold, the newly obtained speckle pattern is rejected (55). Furthermore, if the first newly obtained pattern is rejected, a counter is started. For each subsequent rejected new pattern, the counter I is increased. If the number of speckled patterns that has been rejected is above a predetermined value, it is assumed that a permanent disturbance has occurred. In this case, another strategy is continued, in which the last (rejected) speckle pattern is nevertheless stored, and further speckle patterns are compared with that stored speckle pattern.

I In een nog verder alternatief worden in blok 52 voor elk nieuw verkregen I spikkelpatroon twee vergelijkingen uitgevoerd, één vergelijking met het direct I voorgaande spikkelpatroon, en één vergelijking met het laatste betrouwbare I spikkelpatroon (het spikkelpatroon dat als laatste gebruikt is bij de verdere verwerking I 25 in blok 56). Als de vergelijkingswaarde van een van de twee vergelijkingen boven de I vooraf bepaalde drempel ligt, wordt dit nieuwe spikkelpatroon opgeslagen en gebruikt bij de verdere verwerking. Hierdoor is het mogelijk om zowel tijdelijke als blijvende verstoringen op een juiste wijze te detecteren, en spikkelpatronen die als gevolg van de verstoring tot een minder goed eindresultaat zouden leiden, te verwerpen. Indien de I 30 verstoring tijdelijk was, leidt een vergelijking van het laatste betrouwbare I spikkelpatroon met het nieuwe spikkelpatroon tot een acceptabel vergelijkingsresultaat.In a still further alternative, in block 52, for each newly obtained speckle pattern, two comparisons are made, one comparison with the immediately preceding speckle pattern, and one comparison with the last reliable speckle pattern (the speckle pattern used last for further processing). In block 56). If the comparison value of one of the two comparisons is above the predetermined threshold, this new speckle pattern is stored and used for further processing. This makes it possible to correctly detect both temporary and permanent disruptions, and to reject speckle patterns that would result in a less good end result as a result of the disruption. If the disturbance was temporary, a comparison of the last reliable speckle pattern with the new speckle pattern leads to an acceptable comparison result.

Indien de verstoring blijvend was, dan wordt een acceptabel vergelijkingsresultaat I 1024069 _ 17 verkregen voor het nieuwe spikkelpatroon en het direct voorgaande spikkelpatroon zodra het object weer stabiel is geworden na de verstoring.If the disturbance was permanent, then an acceptable comparison result is obtained for the new speckle pattern and the immediately preceding speckle pattern once the object has become stable again after the disturbance.

Met deze laatste uitvoeringsvorm is het mogelijk om zowel tijdelijke als blij voide verstoringen van het object 3, het medium of de belichtingsbron op een juiste 5 manier te elimineren uit de berekeningen. Een blijvende verstoring zal leiden tot een minimaal verlies aan gegevens. Indien een voldoende vergelijkingsresultaat bereikt kan worden tussen een nieuw spikkelpatroon en een laatste betrouwbaar spikkelpatroon, is het mogelijk om bij een tijdelijke verstoring het verlies aan gegevens ook zo klein mogelijk te houden, of het kan zelfs nul zijn. In dit geval moet wel worden voldaan aan 10 het vereiste dat de toestandverandering van het object 3 in het nu langere meetinterval tussen het opnemen van twee spikkelpatronen, binnen het maximale meetbereik ligt dat toegestaan is voor een meetinterval. Zolang een voldoende aantal spikkelpatronen gevonden kan worden die een voldoende hoge overeenkomst vertonen, zal de werkwijze resultaten genereren. De werkwijzen volgens de stand van de techniek 15 zullen in dit geval foutieve resultaten leveren. Bij werkwijzen die gebaseerd zijn op temporal phase unwrapping zal een foutief resultaat geleverd worden als een blijvende of tijdelijke verstoring optreedt. Bij werkwijzen die gebaseerd zijn op het berekenen van een faseverschil tussen een uiteindelijke toestand en een eerste toestand, zal een foutief resultaat geleverd worden in het geval van een blijvende verstoring, of als een 20 tijdelijke verstoring optreedt aan het begin of eind van een meetinterval.With this latter embodiment, it is possible to correctly eliminate both temporary and permanent disturbances of the object 3, the medium or the exposure source from the calculations. A permanent disruption will lead to a minimal loss of data. If a sufficient comparison result can be achieved between a new speckle pattern and a last reliable speckle pattern, it is possible to keep the loss of data as small as possible in the event of a temporary disruption, or it can even be zero. In this case, the requirement must be met that the change in state of the object 3 in the now longer measuring interval between the inclusion of two speckle patterns is within the maximum measuring range permitted for a measuring interval. As long as a sufficient number of speckle patterns can be found that exhibit a sufficiently high correspondence, the method will generate results. The methods according to the prior art in this case will yield erroneous results. In methods based on temporal phase unwrapping, an erroneous result will be delivered if a permanent or temporary disruption occurs. In methods based on calculating a phase difference between a final state and a first state, an erroneous result will be delivered in the case of a permanent disruption, or if a temporary disruption occurs at the beginning or end of a measurement interval.

De onderhavige werkwijze maakt het mogelijk om spikkelinterferometrie toe te passen in situaties waarbij bekende werkwijzen niet gebruikt konden worden. Zolang het object stabiel is gedurende een meetinterval, kunnen betrouwbare, geldige resultaten verkregen worden voor dat meetinterval. Het object 3 hoeft niet stabiel te 25 blijven gedurende een reeks meetintervallen of gedurende de hele test Het object 3 hoeft alleen stabiel te zijn in het aantal meetintervallen dat nodig is om een voldoende grote geaccumuleerde toestandsverandering te meten. Ook hoeven de meetintervallen niet opeenvolgend te zijn. Er is geen vereiste dat er spikkelcorrelatie is tussen meetintervallen aangezien ieder meetinterval of aantal meetintervallen onafhankelijk 30 verwerkt kunnen worden.The present method makes it possible to use speckle interferometry in situations where known methods could not be used. As long as the object is stable during a measurement interval, reliable, valid results can be obtained for that measurement interval. The object 3 does not have to remain stable during a series of measuring intervals or during the entire test. The object 3 only has to be stable in the number of measuring intervals required to measure a sufficiently large accumulated state change. Also, the measurement intervals do not have to be consecutive. There is no requirement for speckle correlation between measurement intervals since each measurement interval or number of measurement intervals can be processed independently.

In de bovengenoemde uitvoeringsvormen is er van uitgegaan dat het hele spikkelpatroon (alle pixelgegevens die gedetecteerd worden door de camera 2) gebruikt worden in de berekeningen. In een verder uitvoeringsvorm wordt echter gebruik 1024069 _ I 18In the above embodiments, it is assumed that the entire speckle pattern (all pixel data detected by the camera 2) is used in the calculations. However, in a further embodiment use 1024069 is used

I gemaakt van berekeningen van correlatiecoëfficiënten voor een reeks subbeelden die II made calculations of correlation coefficients for a series of sub-images that I

I verdeeld zijn over het volledige spikkelpatroon. Het acceptatiecriterium is in dit geval II are distributed over the entire speckle pattern. The acceptance criterion in this case is I

I gebaseerd op de correlatiecoëfficiënten voor een vooraf bepaald aantal subbeelden, II based on the correlation coefficients for a predetermined number of sub-images, I

I bijvoorbeeld een meerderheid van het aantal subbeelden (of zelfs een minderheid). IFor example, a majority of the number of sub-images (or even a minority). I

I 5 Indien er dan correlatiecoëfficiënten voor bepaalde subbeelden zijn die beneden de IIf there are then correlation coefficients for certain sub-images that are below I

I vooraf bepaalde drempel liggen, worden deze eenvoudigweg genegeerd. Hierdoor is II have a predetermined threshold, they are simply ignored. This is why I

I het mogelijk om enige mate van lokale decorrelatie in een spikkelpatroon toe te laten, II allow some degree of local decor relationship in a speckled pattern, I

I en kan het acceptatiecriterium nauwkeuriger bepaald worden. II and the acceptance criterion can be determined more precisely. I

I In een voordelige uitvoeringsvorm van deze werkwijze wordt allereerst een IIn an advantageous embodiment of this method, first of all an I

I 10 correlatiecoëfficiënt berekend voor een eerste (bijvoorbeeld centraal gelegen) subbeeld. ICorrelation coefficient calculated for a first (e.g. centrally located) sub-image. I

I Pas indien deze correlatiecoëfficiënt beneden de drempelwaarde ligt, worden een of II Only if this correlation coefficient is below the threshold value, will one or I be used

I meer verdere subbeelden gecontroleerd om te verifiëren dat andere gebieden in het II checked more further sub-images to verify that other areas in the I

I spikkelpatroon ook gedecorreleerd zijn. Pas wanneer een minimaal aantal subbeelden II speckle pattern are also correlated. Only when a minimum number of sub-images I

I een te lage correlatie vertonen, wordt het betreffende spikkelpatroon afgewezen. IIf the correlation is too low, the speckle pattern in question is rejected. I

I 15 Een verder aspect van de onderhavige uitvinding heeft betrekking op een andere IA further aspect of the present invention relates to another I

I kwaliteitsparameter die gebruikt wordt bij het beoordelen van de bruikbaarheid van een II quality parameter that is used to assess the usability of an I

I gedetecteerd interferentiepatroon, nl. de modulatiediepte. In de Spikkelpatronen zijn de II detected interference pattern, namely the modulation depth. In the Speckle patterns the I

I spikkels de informatiedragers, en de kwaliteit van de resultaten is afhankelijk van de II speckles the information carriers, and the quality of the results depends on the I

betrouwbaarheid van de spikkels. Volgens de spikkelstatistiek ligt het maximum van de Ireliability of the speckles. According to speckle statistics, the maximum of the I is

I 20 intensiteitsverdeling van spikkels bij lage intensiteiten: de meeste spikkels zijn donker. II intensity distribution of speckles at low intensities: most speckles are dark. I

I Als twee spikkelpatronen met elkaar interfereren zal daardoor voor een groot aantal II If two speckle patterns interfere with each other, a large number of I

spikkels de modulatie gering zijn, waardoor er pp die plaatsen geen betrouwbare Ithe modulation is low, so that those places do not have reliable I

I informatie beschikbaar is. Huidige aan de deskundige bekende systemen passen daarom II information is available. Current systems known to those skilled in the art therefore fit I

I veelal ruimtelijke filtering toe, al dan niet selectief op onbetrouwbare pixels, en soms II often apply spatial filtering, whether or not selectively on unreliable pixels, and sometimes I

I 25 met inachtneming van de modulatie als weegfactor. Voor een pixel dat een te lage II taking into account the modulation as a weighting factor. For a pixel that is too low an I

I modulatie heeft wordt een vervangingswaarde berekend uit de naburige (betrouwbare) II has modulation, a replacement value is calculated from the neighboring (reliable) I

I pixels in de omgeving. II pixels in the environment. I

I In de literatuur wordt het probleem vaak als spikkelruis ("speckle noise") II In the literature, the problem is often referred to as speckle noise

I beschreven, waartegen maatregelen kunnen worden genomen. Het reduceren van II, against which measures can be taken. Reducing I

I 30 spikkelruis in een afbeelding die is gemaakt met coherent licht, is bekend. Bekende ISpeckle noise in an image made with coherent light is known. Famous I

I maatregelen zijn variatie van de golflengte, variatie van de richting van de verlichting, II measures are variation of the wavelength, variation of the direction of the lighting, I

I aanbrengen van een bewegende difïusor in de verlichting, aanbrengen van een IFitting a moving diffuser in the lighting, fitting an I

I bewegende subapertuur in het afbeeldende systeem. Al deze methoden berusten op II moving subaperture in the imaging system. All these methods are based on I

I 1024069 II 1024069 I

19 niet-coherente combinatie van een aantal ongecorreleerde spikkelverdelingen. Dit ie een vorm van middeling.19 non-coherent combination of a number of uncorrelated speckle distributions. This is a form of averaging.

Een bijzondere uitvoering voor reductie van spikkelruis in met coherent licht gemaakte afbeeldingen is beschreven door o.a. Tiziani en Lowenthal. Hieibij worden 5 twee difiusors op korte afstand van elkaar in de verlichting geplaatst, en wordt een van beide difiusors verplaatst. Hierbij neemt de decorrelatie tussen de spikkelverdelingen als functie van de verplaatsing van de difïusor sneller toe dan met een enkele bewegende difiusor, met als resultaat minder spikkelruis in de afbeelding bij gelijke verplaatsing.A special embodiment for reducing speckle noise in images made with coherent light has been described by Tiziani and Lowenthal, among others. Here, two difiusors are placed a short distance apart in the lighting, and one of the two difiusors is moved. The decor relation between the speckle distributions as a function of the displacement of the diffuser increases thereby faster than with a single moving diffuser, with the result that less speckle noise in the image with equal displacement.

10 Bij de reductie van spikkelruis bij spikkelinterferometrie worden twee toepassingsgebieden onderscheiden: interferometrie aan quasi-statische objecten, en interferometrie aan trillende objecten.10 In the reduction of speckle noise in speckle interferometry, two areas of application are distinguished: interferometry on quasi-static objects, and interferometry on vibrating objects.

Een van de technieken voor het meten van trillingspatronen is de zogenaamde tijdsmiddelingmethode ("time averaging"). Bij deze methode worden 15 interferentiepatronen tijdens de trilling opgenomen. De meettijd is lang t.o.v. de trillingsperiode, waardoor gemiddelde waardes van de intensiteit worden gemeten in plaats van momentane. De door de trilling veroorzaakte variaties in optische weglengte leiden tot periodieke intensiteitsvariaties in het interferentiepatroon. Deze zijn een functie van de verplaatsing, met als belangrijkste term een nulde-orde Besselfunctie: er 20 ontstaat een fringepatroon waarin het trillingspatroon zichtbaar is, en waarvan de modulatiediepte afheemt met de amplitude van de trilling. Resultaten bij deze methode kunnen worden verbeterd door over een aantal opnames te middelen, waarbij tussen de opnames het spikkelpatroon wordt veranderd door een van de bovengenoemde methodes. Het resultaat hiervan is een reductie van spikkelruis met de wortel van het 25 aantal bij de middeling betrokken spikkelpatronen. Ook wordt een verbetering van het fringecontrast bereikt. De techniek is o.a. beschreven door Slettemoen als "speckle-reduction" of "speckle-averagmg". De in het artikel Gudmunn Slettemoen, "Electronic speckle pattem interferometrie system based on a speckle reference beam", Applied Opties volume 19, No 4, pp. 616-623 (1980) genoemde middelen voor manipulatie van 30 de richting van de verlichting, dan wel de observatierichting, zijn mechanisch. Tevens wordt een akoestische optische modulator (AOM) genoemd. Deze vorm van spikkelmiddeling is mogelijk omdat het fringepatroon bij observatie van trillingen m.b.v. de tijdsmiddelingtechniek in het algemeen niet afhankelijk is van de verlichting.One of the techniques for measuring vibration patterns is the so-called time averaging method. With this method, 15 interference patterns are recorded during the vibration. The measuring time is long relative to the vibration period, whereby average values of the intensity are measured instead of instantaneous. The variations in optical path length caused by the vibration lead to periodic intensity variations in the interference pattern. These are a function of the displacement, with a zero-order Bessel function as the most important term: a fringe pattern is created in which the vibration pattern is visible, and whose modulation depth decreases with the amplitude of the vibration. Results with this method can be improved by averaging over a number of recordings, the speckle pattern being changed between recordings by one of the above-mentioned methods. The result of this is a reduction of speckle noise at the root of the number of speckle patterns involved in averaging. An improvement in fringe contrast is also achieved. The technique is described inter alia by Slettemoen as "speckle reduction" or "speckle averagmg". The in Gudmunn Slettemoen article, "Electronic speckle pattem interferometry system based on a speckle reference beam", Applied Options volume 19, No 4, pp. 616-623 (1980) means for manipulating the direction of the illumination, or the direction of observation, are mechanical. An acoustic optical modulator (AOM) is also mentioned. This form of speckle averaging is possible because the fringing pattern on observation of vibrations by means of the time averaging technique generally does not depend on the lighting.

10240691024069

I 20 II 20 I

I Tevens heeft de werkwijze volgens Slettemoen betrekking op middeling van II The method according to Slettemoen also relates to averaging I

I intensiteiten, terwijl in de onderhavige aanvrage de bepaling van de fase wordt II intensities, while in the present application the determination of the phase becomes I

I verbeterd door selectie van de meest betrouwbare pixels, dan wel door een (eventueel II improved by selecting the most reliable pixels, or by one (possibly I

I gewogen) middeling. II weighted) averaging. I

I 5 Spikkelmiddeling voor quasi-stadsche objecten is beschreven in EiolfVikhagen II 5 Spot mediation for quasi-urban objects is described in EiolfVikhagen I

I en Ole J. Lokberg, "Speckle Averaging in Deformation Analysis using Video Speckle II and Ole J. Lokberg, "Speckle Averaging in Deformation Analysis using Video Speckle I

I lnterferometry", Opties and Lasers in Engineering, Volume 27, Issue 2, pp 179-190 IInterferometry ", Options and Lasers in Engineering, Volume 27, Issue 2, pp 179-190 I

I (1997). Voor een aantal ongecorreleerde spikkelpatronen wordt per pixel een II (1997). For a number of uncorrelated speckle patterns, an I is given per pixel

I faseverschil berekend voor een object voor en na vervorming. De vervorming moet II phase difference calculated for an object before and after distortion. The distortion must be I

I 10 enigermate reproduceerbaar zijn. Van de modulo 2π faseverschilbeelden die de IBe reproducible to some extent. Of the modulo 2π phase difference images that the I

I vormverandering van het object representeren, wordt na enige spatiële filtering de II represent a change in shape of the object, the I becomes after some spatial filtering

I fasegradiënt berekend. Deze kan worden gesommeerd waardoor spikkelruis wordt II phase gradient calculated. This can be summed, making speckled noise I

I gereduceerd. Ook kunnen de faseverdelingen worden teruggerekend (‘unwrapped’), en II reduced. The phase distributions can also be recalculated ("unwrapped"), and I

I vervolgens gesommeerd voor reductie van spikkelruis. Volgens de methode van II then summed for reduction of speckle noise. According to the method of I

I 15 Vikhagen wordt alleen het verschil bepaald tussen begin- en eindtoestand, er worden II 15 Vikhagen only determines the difference between the start and end states, there are I

I geen reeksen gemeten. De bepaling van defasegradiënt is essentieel omdat gewrapte II have not measured any series. Determining the phase gradient is essential because I

I resultaten niet kunnen worden gesommeerd tenzij de vervorming uiterst nauwkeurig II results cannot be summed unless the distortion is extremely accurate

I wordt gereproduceerd voor iedere te sommeren faseverdeling. Unwrapping van te II is reproduced for each phase distribution to be summed. Unwrapping of te I

I sommeren eindresultaten heeft als nadeel dat het achteraf dient te gebeuren, langzaam II summing end results has the disadvantage that it has to be done afterwards, slowly I

I 20 is, en moeilijk stabiel te krijgen voor patronen met veel ruis. In de onderhavige II is 20, and difficult to get stable for high noise patterns. In the present I

I uitvinding bestaat dit probleem niet, zolang voldaan wordt aan de voorwaarde dat de IThis invention does not exist, as long as the condition that the I

I vervorming per meetinterval een faseverandering oplevert die kleiner is dan +/- π. Een II distortion per measurement interval results in a phase change that is less than +/- π. An I

I meting beslaat een vrij te kiezen aantal meetintervallen, waarover wordt gesommeerd, II measurement covers a freely selectable number of measurement intervals, over which is summed, I

I zodat zowel een groot meetbereik als real time unwrapping wordt gerealiseerd. Voor II so that both a large measuring range and real-time unwrapping are achieved. For I

I 25 het creëren van ongecorreleerde spikkelpatronen zijn elektrische, hydraulische of IThe creation of uncorrelated speckle patterns are electric, hydraulic or I

I pneumatische aandrijvingen van een mechaniek genoemd (bijvoorbeeld door ICalled pneumatic drives of a mechanism (for example, by I

I Slettemoen, zie bovengenoemd artikel of GB-A-2 188 445, of het bovengenoemde II Slettemoen, see the above-mentioned article or GB-A-2 188 445, or the above-mentioned I

I artikel van Vikhagen), waarmee de richting van de verlichting kan worden beïnvloed. II Vikhagen article), with which the direction of the lighting can be influenced. I

I Als alternatief wordt beïnvloeding van de verlichting d.m.v. een acousto-optische IAs an alternative, influencing the lighting by means of an acousto-optic I

I 30 modulator genoemd (Slettemoen). Voor de beïnvloeding van de richting van observatie II called modulator (Slettemoen). For influencing the direction of observation I

I wordt een door elektrische, hydraulische of pneumatische middelen aangedreven II is driven by electric, hydraulic or pneumatic means

I bewegende apertuur genoemd. II called moving aperture. I

| 1024069 | 21| 1024069 | 21

Bij een andere vorm van spikkelmiddeling wordt een complexe apertuur toegepast, bestaande uit twee of meer spleten of gaten. In feite is dit het toepassen van meerdere observatierichtingerL Door de configuratie van de deelaperturen zorgvuldig te kiezen kan worden bereikt dat de informatie die met elk van de aperturen wordt 5 opgenomen na Fourier transformatie ruimtelijk kan worden gescheiden. Ieder van de deelaperturen genereert een onafhankelijke spikkelverdeling, waaruit de te meten grootheid, bijvoorbeeld verplaatsing, kan worden berekend. De resultaten kunnen worden gemiddeld.Another form of speckle averaging uses a complex aperture consisting of two or more slits or holes. In fact, this is the use of several observation directions. By carefully selecting the configuration of the partial apertures, it can be achieved that the information recorded with each of the apertures can be spatially separated after Fourier transformation. Each of the partial apertures generates an independent speckle distribution, from which the quantity to be measured, for example displacement, can be calculated. The results can be average.

Bij ‘shearing' (verschoven) spikkelinterferometrie wordt gebruik gemaakt van 10 spikkels als informatiedragers voor het meten van bijvoorbeeld vervorming van een object Ook hier is de kwaliteit van spikkels als informatiedrager afhankelijk van hun intensiteit en hun modulatie. Het gevolg hiervan is dat resultaten veel ruis bevatten, vooral bij ‘shearing’ spikkelinterferometrie (shearografie), waar twee spikkelverdelingen met elkaar interfereren.With "shearing" (shifted) speckle interferometry, 10 speckles are used as information carriers for measuring, for example, distortion of an object. The quality of speckles as an information carrier is also dependent on their intensity and their modulation. As a result, results contain a lot of noise, especially in "shearing" speckle interferometry (shearography), where two speckle distributions interfere with each other.

15 De meest gangbare oplossing is ruimtelijke filtering, eventueel selectief toegepast op pixels met lage modulatie. Deze oplossing vermindert de ruimtelijke resolutie van het resultaat.The most common solution is spatial filtering, possibly selectively applied to pixels with low modulation. This solution reduces the spatial resolution of the result.

De bekende technieken waarbij gebruik wordt gemaakt van spikkelmiddeling hebben als nadeel dat de mechanische uitvoeringsvormen relatief traag en 20 onnauwkeurig zijn. Er wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van een door stappenmotoren bestuurd diafragma, of plan parallelle plaat om de richting van de. verlichting, dan wel die van de observatie te wijzigen.The known techniques which make use of speckle averaging have the drawback that the mechanical embodiments are relatively slow and inaccurate. For example, use is made of a stepper-controlled diaphragm, or plan parallel plate around the direction of the. lighting, or that of the observation.

Indien spikkelmiddeling in combinatie met een tij dsmiddelingtechniek wordt toegepast voor het meten van trillingen vormen bovengenoemde nadelen geen 25 belangrijke beperking. Voor quasi-statische toepassingen echter is reproduceerbaarheid van ongecorreleerde spikkelpatronen een gewenste eigenschap, die moeilijk is te realiseren met de genoemde elektrische, mechanische of hydraulische middelen voor beïnvloeding van de verlichting.If speckle averaging in combination with a temporal averaging technique is used to measure vibrations, the aforementioned disadvantages do not constitute a significant limitation. For quasi-static applications, however, the reproducibility of uncorrelated speckle patterns is a desirable property, which is difficult to achieve with the aforementioned electrical, mechanical, or hydraulic means for influencing lighting.

Andere bekende toepassingen van spikkelmiddeling die gebruik maken van een 30 beperkt aantal vaste aperturen, zijn beperkt in het aantal onafhankelijke patronen dat beschikbaar is voor middeling.Other known applications of speckle averaging that use a limited number of fixed apertures are limited in the number of independent patterns available for averaging.

Met de onderhavige uitvinding wordt beoogd snel en reproduceerbaar een aantal onafhankelijke spikkelverdelingen te realiseren op de sensor, en de resultaten die met 1024069The present invention aims to realize a number of independent speckle distributions on the sensor quickly and reproducibly, and the results obtained with 1024069

22 I22 I

elk daarvan worden bereikt op een meer doeltreffende manier te combineren dan de in Ito combine each of them in a more effective way than in I

bekende technieken gebruikelijke middeling van resultaten. De reproduceerbaarheid Iknown techniques usual averaging of results. The reproducibility I

van de spikkelpatronen is hoog. Voor beïnvloeding van de verlichting zijn een aantal Iof the speckle patterns is high. A number of I is used to influence the lighting

systemen denkbaar, gebruik van een afstembare laser, gebruik van meerdere lasers die Isystems conceivable, use of a tunable laser, use of multiple lasers that I

5 beurtelings worden aangezet, verplaatsing van het object, verplaatsing van de I5 are switched on in turn, displacement of the object, displacement of the I

referentiebundel bij toepassing van een vastrooiende referentiebundel, zoals bij Ireference bundle when applying a scattering reference bundle, as in I

shearografïe, toepassing van een lateraal verplaatsbare diffusor in de verlichting, Ishearography, application of a laterally movable diffuser in the lighting, I

waarbij het object via deze difïusor wordt valicht. Een door een difïusor geleverde Iwherein the object is highlighted via this diffuser. An I supplied by a diffuser

optische bundel heeft een sterk gemoduleerd golffront, waardoor een kleine beweging Ioptical bundle has a strongly modulated wavefront, causing a small movement I

10 van de difïusor al kan leiden tot een aanzienlijke decorrelatie van het spikkelpatroon op I10 of the difiner may already lead to a significant decor relationship of the speckle pattern on I

de sensor 2. Ithe sensor 2. I

De laatste mogelijkheid is aantrekkelijk; de difïusor kan snel in twee richtingen IThe latter option is attractive; the difiuser can quickly go in two directions I

worden verplaatst met behulp van twee piëzo-elektrische actuatoren met voldoende Ibe moved using two piezoelectric actuators with sufficient I

bereik. Hiermee kunnen een groot aantal onafhankelijke spikkelpatronen worden Irange. A large number of independent speckle patterns can hereby be used I

15 gerealiseerd, die ieder voor zich tot een meetresultaat met gangbare kwaliteit zouden I15 have been realized, each of which would lead to a measurement result of current quality

kunnen leiden. Ican lead. I

In een bijzondere uitvoeringsvorm hiervan wordt een vaste met een beweegbare IIn a special embodiment thereof, a fixed with a movable I

difïusor gecombineerd, waardoor de correlatie tussen spikkelbeelden sneller afneemt Idiphiner combined, so that the correlation between speckle images decreases faster I

als functie van de verplaatsing dan bij een enkele difïusor. Ias a function of displacement than with a single difiner. I

20 Het spikkelpatroon op de sensor kan ook worden beïnvloed door binnen de IThe speckle pattern on the sensor can also be influenced by within the I

apertuur die bqpalend is voor spikkelgrootte en spikkelverdeling een lateraal Iaperture that is palpable for speckle size and speckle distribution a lateral I

verplaatsbare subapertuur te zetten. Deze subapertuur wordt met (niet-mechanische Imovable sub-aperture. This subaperture is marked with (non-mechanical I

middelen verplaatst. Volgens een mogelijke implementatie van de vinding wordt de Iresources moved. According to a possible implementation of the invention, the I

apertuur gerealiseerd door een LCD met een matrixopbouw, waarmee de subapertuur Iaperture realized by an LCD with a matrix structure, with which the subaperture I

25 op een willekeurige plaats van de apertuur kan worden gezet, onder controle van een I25 can be placed anywhere in the aperture, under the control of an I

computer. Icomputer. I

Volgens een andere uitvoeringsvorm kan een Spatial Light Modulator worden IAccording to another embodiment, a Spatial Light Modulator can be I

gebruikt om de subapertuur op een willekeurige plaats in de apertuur te plaatsen. Iused to place the sub-aperture anywhere in the aperture. I

De werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is in IThe method according to an embodiment of the present invention is in I

30 een stroomschema in Fig. 4 weergegeven. De werkwijze kan bijvoorbeeld worden I30 is a flow chart in FIG. 4. The method can for example be I

geïmplementeerd in de in Fig. 2 weergegeven (en hierboven besproken) Iimplemented in the embodiment shown in FIG. 2 (and discussed above) I

verwerkingsinrichting21. Iprocessing device21. I

1024069 _I1024069

2323

Met behulp van de vinding worden meerdere, onafhankelijke spikkelpatronen gecreëerd, die elkaar aanvullen, en die worden opgeslagen voor verwelking. Van een bepaald interferentie- of spikkelpatroon worden de gegevens teruggewonnen uit een geheugen 23 in blok 61. Van het aldus verkregen beeld, of van een of meer deelbeelden 5 (groepen van pixels of zelfs pixels) wordt de modulatiediepte berekend op op zich bekende wijze (blok 62). Indien de modulatiediepte voldoende is (beslissingsblok 63) wordt dit (deel van) het beeld gébruikt voor verdere verwerking (blok 64). Onbetrouwbare informatie voor posities met lage modulatie voor een bepaald spikkelpatroon wordt selectief vervangen door meer betrouwbare informatie die is 10 verkregen met een of meer andere spikkelpatronen die bij een vergelijkbare verandering van het object zijn verkregen (blok 65). Deze procedure wordt herhaald (blok 66) totdat alle interferentiepatronen van een reeks patronen van een meetsessie zijn beoordeeld en verwerkt.With the help of the invention, multiple, independent speckle patterns are created, which complement each other, and which are stored for wilting. The data of a certain interference or speckle pattern is recovered from a memory 23 in block 61. The modulation depth of the image thus obtained, or of one or more sub-images 5 (groups of pixels or even pixels) is calculated in a manner known per se ( block 62). If the modulation depth is sufficient (decision block 63), this (part of) the image is used for further processing (block 64). Unreliable information for low modulation positions for a given speckle pattern is selectively replaced with more reliable information obtained with one or more other speckle patterns obtained with a similar change of the object (block 65). This procedure is repeated (block 66) until all interference patterns of a series of patterns from a measurement session have been assessed and processed.

Bij een berekening van het faseverschil over een meetinterval zijn bijvoorbeeld 15 vier spikkelpatronen betrokken, twee voor en twee na een verandering van het te meten object Bijhet bepalen van de (lokale) kwaliteit van de meetreeks zijn alle vier spikkelpatronen betrokken. In alle vier spikkelpatronen kan een'selectieve vervanging (op pixelniveau) plaatsvinden van overeenkomstige pixels in elk van de vier spikkelpatronen. Het is mogelijk dat over een eerder of volgend interval de vervangen 20 pixels wel meedoen, omdat hun modulatie daar wel boven de drempel ligt, maar in het algemeen zullen kwalitatief slechte pixels hun lage modulatie behouden over de gehele meetcyclus. In andere systemen kan een vergelijkbare aanpak worden gevolgd, bijvoorbeeld berekening van de modulatie voor en na verandering op basis van drie of meer spikkelpatronen per toestand, en (selectief) vervangen van pixels in alle 25 spikkelpatronen die bij de berekening van het faseverschil zijn betrokken.For example, a calculation of the phase difference over a measurement interval involves four speckle patterns, two before and two after a change in the object to be measured. All four speckle patterns are involved in determining the (local) quality of the measurement series. In all four speckle patterns, a selective replacement (at pixel level) of corresponding pixels can take place in each of the four speckle patterns. It is possible that the replaced 20 pixels will participate over an earlier or subsequent interval, because their modulation is above the threshold, but in general bad quality pixels will retain their low modulation over the entire measuring cycle. In other systems a similar approach can be followed, for example calculation of the modulation before and after change based on three or more speckle patterns per state, and (selectively) replacement of pixels in all speckle patterns that are involved in the calculation of the phase difference.

Combinatie van de met onafhankelijke spikkelpatronen gerealiseerde resultaten leidt nu tot verhoging van de signaal-ruisverhouding. Bij de onderhavige werkwijze wordt gebruik gemaakt van complexere gegevensverwerking, zoals het selectief vervangen van onbetrouwbare pixels (of deelbeelden) door pixels (of deelbeelden) met 30 hogere kwaliteit (zie voorafgaande alinea). Het criterium voor vervanging van een onbetrouwbaar pixel is modulatie, of een daarvan afgeleid criterium. Daarbij kan per pixel worden gekozen voor een vorm van filtering van de beschikbare meer betrouwbare resultaten, waarbij de modulatie als weegfactor wordt gebruikt bij de 1024069Combination of the results achieved with independent speckle patterns now leads to an increase in the signal-to-noise ratio. The present method uses more complex data processing, such as selectively replacing unreliable pixels (or sub-images) with pixels (or sub-images) of higher quality (see preceding paragraph). The criterion for replacing an unreliable pixel is modulation, or a criterion derived therefrom. A form of filtering of the available more reliable results can be chosen per pixel, whereby the modulation is used as a weighting factor in the 1024069

24 I24 I

bepaling van een gemiddelde voor de nieuwe waarde van het pixel. Deze vorm van Idetermination of an average for the new value of the pixel. This form of I

filteren komt neer op gewogen middeling van alle resultaten voor een pixel, met Ifiltering means weighted averaging of all results for a pixel, with I

inachtneming van een ondergrens voor de betrouwbaarheid van een pixel. Itaking into account a lower limit for the reliability of a pixel. I

in een interessante uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de onderhavige Iin an interesting embodiment of the method according to the present I

5 uitvinding wordt de vervorming van het object 3 reproduceerbaar aangebracht, door IIn accordance with the invention, the deformation of the object 3 is reproducibly applied, by I

thermische of mechanische belasting, bijvoorbeeld d.m.v. luchtdrukverschillen. Tijdens Ithermal or mechanical loading, e.g. air pressure differences. During I

het aanbrengen van de belasting wordt gemeten met een bepaald spikkelpatroon. Ithe application of the load is measured with a certain speckle pattern. I

Tijdens terugkeer van het object 3 naar de oorspronkelijke toestand wordt met een IDuring the return of the object 3 to the original state, an I

nieuwe spikkelverdeling gemeten, waarbij het teken van de resultaten wordt Ia new speckle distribution, with the sign of the results being I

10 omgekeerd. De resultaten worden gemiddeld, of anderszins gecombineerd. Deze I10 vice versa. The results are averaged or otherwise combined. This I

procedure kan een door de gebruiker te kiezen aantal malen worden herhaald. Ia number of times to be chosen by the user can be repeated. I

Deze werkwijze is eenvoudig te implementeren, bijvoorbeeld als een programma IThis method is easy to implement, for example as a program I

voor deinde verwerkingsinrichting 21 aanwezige processor 22. Het is mogelijk om op Iprocessor 22 present in the processing device 21. It is possible to switch on I

snelle wijze (delen van) spikkelpatronen die niet voldoen aan het modulatiecriterium te Iquickly (parts of) speckle patterns that do not meet the modulation criterion I

15 vervangen door andere delen, waardoor het uiteindelijke resultaat van de verwerking I15 replaced by other parts, so that the final result of the processing I

van de spikkelpatronen aanzienlijk beter wordt. Iof the speckle patterns becomes considerably better. I

1024069 I1024069 I

Claims (19)

1. Werkwijze voor het door middel van spikkelinterferometrie verkrijgen van een reeks interferentiepatronen, omvattende het verkrijgen van een nieuw interferentiepatroon en 5 het verder uitvoeren van bewerkingen op de reeks interferentiepatronen, gekenmerkt doordat de reeks interferentiepatronen ongecorreleerde interferentiepatronen omvat en de werkwijze verder omvat het berekenen van een kwaliteitsmaat met betrekking tot het nieuwe interferentiepatroon en het uitvoeren van de bewerkingen op de reeks interferentiepatronen op basis van de kwaliteitsmaat 10Method for obtaining a series of interference patterns by means of speckle interferometry, comprising obtaining a new interference pattern and further performing operations on the series of interference patterns, characterized in that the series of interference patterns comprises uncorrelated interference patterns and the method further comprises calculating a quality measure with respect to the new interference pattern and the execution of the operations on the series of interference patterns based on the quality measure 10 2. Werkwijze volgens conclusie 1, in het bijzonder toegepast voor het detecteren van een verstoring in een interferometrie-opstelling (1), verder omvattende: het verkrijgen en opslaan van een referentiepatroon, waarbij het referentiepatroon een van de reeks interferentiepatronen is die in de tijd voorafgaat aan het nieuwe 15 interferentiepatroon, en waarbij het berekenen van een kwaliteitsmaat en het uitvoerenvan verdere bewerkingen omvat: - het berekenen van een eerste mate van overeenkomst tussen het nieuwe interferentiepatroon en het referentiepatroon; 20. indien de eerste mate van overeenkomst boven een vooraf bepaalde vergelijkingsdrempel ligt, het uitvoeren van verdere berekeningen met het referentiepatroon en het nieuwe interferentiepatroon; en - indien de eerste mate van overeenkomst onder een vooraf bepaalde vergelijkingsdrempel ligt, het niet uitvoeren van verdere berekeningen met het 25 referentiepatroon en het nieuwe interferentiepatroon.A method according to claim 1, used in particular for detecting a disturbance in an interferometry arrangement (1), further comprising: obtaining and storing a reference pattern, the reference pattern being one of the series of interference patterns occurring over time precedes the new interference pattern, and wherein calculating a quality measure and performing further operations comprises: - calculating a first degree of correspondence between the new interference pattern and the reference pattern; 20. if the first degree of agreement is above a predetermined comparison threshold, performing further calculations with the reference pattern and the new interference pattern; and - if the first degree of agreement is below a predetermined comparison threshold, the non-execution of further calculations with the reference pattern and the new interference pattern. 3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij het referentiepatroon een in de tijd direct aan het nieuwe interferentiepatroon voorafgaand interferentiepatroon is.The method of claim 2, wherein the reference pattern is an interference pattern immediately ahead of time for the new interference pattern. 4. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het uitvoeren van verdere berekeningen verder omvat het opslaan van het nieuwe interferentiepatroon als referentiepatroon indien de eerste mate van overeenkomst boven een vooraf bepaalde vergelijkingsdrempel ligt. 1024069The method of claim 1 or 2, wherein performing further calculations further comprises storing the new interference pattern as a reference pattern if the first degree of correspondence is above a predetermined comparison threshold. 1024069 26 I26 I 5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij na een vooraf bepaald aantal malen I uitvoeren van de werkwijzestappen waarbij de eerste mate van overeenkomst steeds I beneden de vooraf bepaalde vergelijkingsdrempel ligt, het nieuwe interferentiepatroon I 5 wondt opgeslagen als het referentiepatroon. IA method according to claim 4, wherein after a predetermined number of times I perform the method steps, the first degree of correspondence always being below the predetermined comparison threshold, the new interference pattern is stored as the reference pattern. I 6. Werkwijze volgens conclusie 1, in het bijzonder toegepast voor het detecteren van I een verstoring in een interferometrie-opstelling (1) en het vaststellen van de aard van de I verstoring, vader omvattende: I 10 het verkrijgen en opslaan van een referentiepatroon, waarbij het referentiepatroon een I van de reeks interferentiepatronen is die in de tijd voorafgaat aan het nieuwe I interferentiepatroon, I waarbij het berekenen van een kwaliteitsmaat ar het uitroeren van verdere I bewerkingen omvat: I 15. het berekenen van een eerste mate van overeenkomst tussen het nieuwe I interferentiepatroon en het referentiepatroon; I - indien de eerste mate van overeenkomst boven een vooraf bepaalde I vergelijkingsdrempel ligt: I • het uitvoeren van een verdere berekening met het nieuwe interferentiepatroon I 20 en het referentiepatroon, en I • het opslaan van het nieuwe interferentiqpatroon als referentiepatroon; I - indien de eerste mate van overeenkomst beneden de vooraf bepaalde I vergelijkingsdrempel ligt: I • het verkrijgen van een verder nieuw interferentiepatroon dat direct volgt op I 25 het nieuwe interferentiepatroon, I • het berekenen van een tweede mate van overeenkomst tussen het verder I nieuwe interferentiepatroon en het nieuwe interferentiepatroon; I • indien de tweede mate van overeenkomst boven een vooraf bepaalde I vergelijkingsdrempel ligt: I 30. het uitvoeren van een verdere berekening met het verder nieuwe I interferentiepatroon en het nieuwe interferentiepatroon; I o het opslaan van het verder nieuwe interferentiepatroon als I referentiepatroon. I 1024069 I6. Method according to claim 1, used in particular for detecting a disturbance in an interferometry arrangement (1) and determining the nature of the disturbance, comprising: obtaining and storing a reference pattern, wherein the reference pattern is an I of the series of interference patterns that precedes the new I interference pattern in time, I wherein calculating a quality measure comprises stirring out further I operations: calculating a first degree of correspondence between the new I interference pattern and the reference pattern; If the first degree of similarity is above a predetermined I comparison threshold: I • performing a further calculation with the new interference pattern and the reference pattern, and I • storing the new interference pattern as a reference pattern; I - if the first degree of agreement is below the predetermined I comparison threshold: I • obtaining a further new interference pattern that immediately follows the new interference pattern, I • calculating a second degree of agreement between the further I new interference pattern and the new interference pattern; If the second degree of agreement is above a predetermined I comparison threshold: I 30. performing a further calculation with the further new I interference pattern and the new interference pattern; Storing the further new interference pattern as a reference pattern. I 1024069 I 7. Werkwijze volgens een van de conclusies 2 tot en met 6, waarbij de mate van overeenkomst wordt berekend door pixehvaarden van de interferentiepatronen van elkaar af te trekken en een gemiddelde van het verschil over het hele beeld te bepalen. 5A method according to any of claims 2 to 6, wherein the degree of similarity is calculated by subtracting pixel values of the interference patterns from each other and determining an average of the difference over the entire image. 5 8. Werkwijze volgens een van de conclusies 2 tot en met 6, waarbij de mate van overeenkomst wordt berekend door pixelwaarden van de interferentiepatronen van elkaar af te trekken, een histogram van verschilwaarden over het hele beeld te berekenen, en een statistische parameter van het histogram te bepalen. 10A method according to any of claims 2 to 6, wherein the degree of similarity is calculated by subtracting pixel values of the interference patterns from each other, calculating a histogram of difference values over the entire image, and a statistical parameter of the histogram to decide. 10 9. Werkwijze volgens een van de conclusies 2 tot en met 6, waarbij de mate van overeenkomst bepaald wordt door een correlatiecoëfficiënt te berekenen van ten minste een deelbeeld van de interferentiepatronen.A method according to any of claims 2 to 6, wherein the degree of similarity is determined by calculating a correlation coefficient of at least a sub-picture of the interference patterns. 10. Werkwijze volgens conclusie l, waarbij de reeks interferentiepatronen een aantal onderling niet gecorreleerde deelreeksen omvat, gekenmerkt doordat het berekenen van een kwaliteitsmaat en het uitvoeren van verdere bewerkingen omvat: . - het berekenen van de modulatiediepte van vooraf bepaalde delen van het nieuwe interferentiepatroon; en 20. het verder verwerken van de voorafbep aaide delen waarvoor de modulatiediepte boven een vooraf bepaalde drempelwaarde ligt.The method of claim 1, wherein the series of interference patterns comprises a number of mutually non-correlated subsets, characterized in that calculating a quality measure and performing further operations comprises:. - calculating the modulation depth of predetermined parts of the new interference pattern; and 20. further processing the predetermined parts for which the modulation depth is above a predetermined threshold value. 11. Werkwijze volgens conclusie 10, verder omvattende: - het vervangen van een van de vooraf bepaalde delen waarvoor de modulatiediepte 25 beneden de vooraf bepaalde drempel ligt, door een overeenkomstig deel van een andere reeks interferentiepatronen waarvoor de modulatiediepte boven de vooraf bepaalde drempel ligt.11. Method as claimed in claim 10, further comprising: - replacing one of the predetermined parts for which the modulation depth is below the predetermined threshold, by a corresponding part of another series of interference patterns for which the modulation depth is above the predetermined threshold. 12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de andere reeks interferentiepatronen een 30 in tijd meest naburig interferentiepatroon is.12. The method of claim 11, wherein the other set of interference patterns is a time-neighboring interference pattern. 13. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij het ene vooraf bepaalde deel waarvoor de modulatiediepte beneden de vooraf bepaalde drempel ligt, wordt vervangen door een 1024069 ΗThe method of claim 10, wherein the one predetermined portion for which the modulation depth is below the predetermined threshold is replaced by a 1024069 Η 28 I overeenkomstig deel, dat afgeleid wordt uit een veelvoud van overeenkomstige delen I van andere interferentiepatronen uit reeksen waarvoor de modulatiediepte boven de I vooraf bepaalde drempel ligt I28 I corresponding part, which is derived from a plurality of corresponding parts I of other interference patterns from sequences for which the modulation depth is above the I predetermined threshold I 14. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot en met 13, waarbij de werkwijze I wordt gebruikt voor het analyseren van een object onder belasting, en de reeks I interferentiepatronen bestaat uit ten minste een eerste reeks van interferentiepatronen I die verkregen wordt tijdens het aanbrengen van een reproduceerbare belasting van het I object en ten minste een tweede reeks van interferentiepatronen die verkregen wordt I 10 tijdens het weghalen van de reproduceerbare belasting van het object, waarbij de I resultaten van verdere bewerking van de tweede reeks interferentiepatronen worden I meegenomen met een tegengesteld teken aan de resultaten van verdere bewerking van I de eerste reeks. IA method according to any of claims 1 to 13, wherein the method I is used to analyze an object under load, and the series I interference patterns consists of at least a first series of interference patterns I obtained during application of a reproducible load of the object and at least a second series of interference patterns obtained during the removal of the reproducible load of the object, the results of further processing of the second series of interference patterns being taken into account with an opposite note the results of further processing of the first series. I 15. Inrichting voor het van een interferometrie-inrichting verkrijgen van een reeks I interferentiepatronen, omvattende verwerkingsmiddelen (21) die verbonden zijn met I detectieoriddelen (2) van de interferometrie-inrichting (1), waarbij de I verwerkingsmiddelen (21) tekenmiddelen (22) en met de rekenmiddelen verbonden I geheugenmiddelen (23) omvatten, en waarbij de tekenmiddelen zijn ingericht voor het I 20 uitvoeren van de wekwijze volgens een van de conclusies 1 tot en met 14. IDevice for obtaining a series of I interference patterns from an interferometry device, comprising processing means (21) connected to I detection means (2) of the interferometry device (1), the I processing means (21) drawing means (22) ) and I memory means (23) connected to the calculating means, and wherein the drawing means are adapted to perform the method according to one of claims 1 to 14. I 16. Inrichting volgens conclusie 15, waarbij de interferometrie-inrichting (1) verder is I voorzien van middelen voor het beïnvloeden van een spikkelpatroon op de I detectiemiddelen (2), waarbij de middelen voor het beïnvloeden gekozen zijn uit de I 25 groep van: I een piëzo-elektrisch aangestuurde difiusor voor het beïnvloeden van de verlichting van I het object; I een vloeibaar-kristalmodulator of een ruimtelijke lichtmodulator (SLM) voor het I beïnvloeden van de richting van observatie van de interferometrie-inrichting. I16. Device as claimed in claim 15, wherein the interferometry device (1) is further provided with means for influencing a speckle pattern on the detection means (2), the means for influencing being selected from the group of: I a piezoelectrically controlled diffuser for influencing the illumination of the object; I a liquid crystal modulator or a spatial light modulator (SLM) for influencing the direction of observation of the interferometry device. I 30 I ******** I 1024069_I30 I ******** I 1024069_I
NL1024069A 2003-08-07 2003-08-07 Method and device for performing speckle interferometry. NL1024069C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1024069A NL1024069C2 (en) 2003-08-07 2003-08-07 Method and device for performing speckle interferometry.
PCT/NL2004/000558 WO2005029157A1 (en) 2003-08-07 2004-08-06 Method and device for carrying out speckle interferometry

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1024069 2003-08-07
NL1024069A NL1024069C2 (en) 2003-08-07 2003-08-07 Method and device for performing speckle interferometry.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1024069C2 true NL1024069C2 (en) 2005-02-08

Family

ID=34374373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1024069A NL1024069C2 (en) 2003-08-07 2003-08-07 Method and device for performing speckle interferometry.

Country Status (2)

Country Link
NL (1) NL1024069C2 (en)
WO (1) WO2005029157A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114322808A (en) * 2021-12-02 2022-04-12 上海大学 Multi-dimensional speckle interference system and real-time measurement method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102519783B (en) * 2011-12-06 2014-04-23 西安交通大学 Nondestructive measurement method for M-integral of multi-defective material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2188445A (en) * 1986-03-24 1987-09-30 Gudmunn Slettemoen Optical speckle-averaging system
DE19524036A1 (en) * 1995-01-24 1996-07-25 Fraunhofer Ges Forschung Determining shape or shape changes by interferometry
DE19716785A1 (en) * 1997-04-22 1998-10-29 Wolfgang Prof Dr Ing Steinchen Shearing speckle interferometry measuring deformation gradients at free form surfaces
US6246483B1 (en) * 1998-01-08 2001-06-12 Bae Systems Plc Apparatus and method for shearographic inspection and non-destructive testing of articles in a vacuum chamber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2188445A (en) * 1986-03-24 1987-09-30 Gudmunn Slettemoen Optical speckle-averaging system
DE19524036A1 (en) * 1995-01-24 1996-07-25 Fraunhofer Ges Forschung Determining shape or shape changes by interferometry
DE19716785A1 (en) * 1997-04-22 1998-10-29 Wolfgang Prof Dr Ing Steinchen Shearing speckle interferometry measuring deformation gradients at free form surfaces
US6246483B1 (en) * 1998-01-08 2001-06-12 Bae Systems Plc Apparatus and method for shearographic inspection and non-destructive testing of articles in a vacuum chamber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
P.A.A.M. SOMERS ET AL.: "A two-bucket phase-stepped shearing speckle interferometer: why does it work", PROC. SPIE, vol. 4933, 18 June 2003 (2003-06-18) - 20 June 2003 (2003-06-20), Trondheim Norway, pages 181 - 188, XP002284150 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114322808A (en) * 2021-12-02 2022-04-12 上海大学 Multi-dimensional speckle interference system and real-time measurement method
CN114322808B (en) * 2021-12-02 2024-03-19 上海大学 Multidimensional speckle interference system and real-time measurement method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005029157A1 (en) 2005-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100297262B1 (en) Interferometer and beam filtering method with micro mirror
JP2009535609A (en) Method and apparatus for image recording and surface inspection
US20050046855A1 (en) Interference scatterometer
US7847954B2 (en) Measuring the shape and thickness variation of a wafer with high slopes
NL1032881C2 (en) Optical sample characterization system.
JP2006515925A (en) Common path frequency scanning interferometer
EP1988373A1 (en) A vectorial polarimetry method and apparatus for analysing the three-dimensional electromagnetic field resulting from an interaction between a focused illuminating field and a sample to be observed
JP2020522716A (en) Method and system in the field of holographic interferometry
US6535276B2 (en) Method for measuring the velocity of particles in a fluid medium in motion
NO20220727A1 (en) Shearography and interferometry sensor with multidirectional dynamic phase-shifting and method for inspecting and measuring modes of vibration
JP5354675B2 (en) Displacement distribution measuring method, apparatus and program
US7719691B2 (en) Wavefront measuring apparatus for optical pickup
JP4667965B2 (en) Light beam measuring device
NL1024069C2 (en) Method and device for performing speckle interferometry.
US10598604B1 (en) Normal incidence phase-shifted deflectometry sensor, system, and method for inspecting a surface of a specimen
JP2007298281A (en) Measuring method and device of surface shape of specimen
JPH11194011A (en) Interference apparatus
JP5518187B2 (en) Deformation measurement method
Svanbro Speckle interferometry and correlation applied to large-displacement fields
Tendela et al. Measurement of non-monotonous phase changes in temporal speckle pattern interferometry using a correlation method without a temporal carrier
JP2004150965A (en) Disturbance measuring device in optical interferometer, and high-precision light interference measuring arrangement
Li et al. Measurement of diameter of metal cylinders using a sinusoidally vibrating interference pattern
Chen et al. Innovative simultaneous confocal full-field 3D surface profilometry for in situ automatic optical inspection (AOI)
JP7505961B2 (en) Measuring device and measuring method
JP2009079933A (en) Interferometer device for measuring large-sized sample

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20080301