JPH01206205A - スペックルパターン干渉計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産１上互■凪分■ 本発明はスペックル干渉法を利用して粗面物体の微少な
変形や振動振幅の分布等を測定するスペックルパターン
干渉計に関する。

皿米坐肢歪 スペックル干渉法は、レーザ光を粗面に照射したときに
生ずるスペックルパターンと呼ばれる不規則な明暗の粒
状の干渉パターンの明暗の変化を計測する方法で、変形
、変位等の測定が容易にできる特長がある。この干渉法
を用いたスペックルパターン干渉計は従来より各種存在
する。

第２図′は従来のスペックルパターン干渉計のうち本発
明に最も近いものを示している。この従来の干渉計は一
つの箱体２１内にレーザ光源２２゜レンズ２３．ビーム
スプリッタ２４．参照粗面２５及びＴＶカメラ２６を図
示のような光学的配置関係で設けている。そして、外部
に置かれた測定対象物２７と向き合った箱体２１の壁面
には透明カバー２８を設けて、ビームスプリッタ２４で
反射されたレーザ光をこの透明カバー２８を通じて測定
対象物に照射し、また測定対象物からの反射光をＴＶカ
メラ２６に入射するようにしている。

ＴＶカメラ２６には、測定対象物２７からの反射光と参
照粗面２５からの反射光との光学的合成によって生じる
スペックルパターンが撮影される。

ＴＶカメラ２６からのスペックルパターン逼像信号は信
号処理回路２９に入力され、所定の処理を受けて測定対
象物２７の変形に対応した干渉縞をモニタＴＶ３０に表
示する。

■　く”°　しよ゛と　る１ 上記従来の干渉計において、透明カバー２８はレーザ光
の入出射窓としての機能の他に、箱体２１内にゴミやホ
コリが浸入するのを防止するという機能を果たしており
、従って、レーザ光源２２゜ビームスプリッタ２４．参
照粗面２５及びＴＶカメラ２６を箱体内に一体的に組込
んだタイプの干渉計においては欠かせない構成である。

ところで、この透明カバー２８はそれ自体僅かではある
が、無視できない量のレーザ光を反射するため、次のよ
うな問題がある。即ち、反射されたレーザ光は第２図中
矢印ａで示すように入射方向と平行に進行しビームスプ
リッタを通じてＴＶカメラ２６に入射するため、モニタ
ＴＶで観測すると丁度光軸に相当する画面中央が明るく
飽和してしまい、この部分の測定対象物の変形等を測定
できなくなるという問題がある。

上記問題を解決するため、現在、透明カバーに減反対コ
ーティングを施すといった工夫がなされているが、反射
を完全に零にすることはできず、上記した問題を満足の
いく程度まで解決するには至っていない。

本発明はこのような点にあって、透明カバーの反射を完
全に零にしなくても上記課題を解決できる極めて有用な
手段を提供することを目的としている。

゛　るための 上記目的を達成するため本発明はビームスプリッタで２
分されたレーザ光の一方を測定対象物に、残りを参照粗
面に照射すると共に、測定対象物及び参照粗面からの反
射光を合成し、その時に生じるスペックルパターンをＴ
Ｖカメラで撮影し表示するようにしたスペックルパター
ン干渉計において、少なくともレーザ光源、ビームスプ
リッタ、参照粗面及びＴＶカメラが箱体内に一体的に組
込まれると共に、この箱体の一部であって外部の測定対
象物と向き合った壁面部分にレーザ光を透過する透明カ
バーが設けられ、かつ前記透明カバーがレーザ光の光軸
に対して傾けてあることを特徴としている。

昨ニーー町 上記構成によれば、透明カバーがレーザ光の光軸に対し
て傾けであるので、透明カバー面でレーザ光の反射があ
っても反射方向は入射方向とは角度をもっている。従っ
て、反射光がＴＶカメラに入射することは防止でき、測
定時における従来の問題は解消できる。

実−一見一一■ 第１図は本発明の一実施例としてのスペックルパターン
干渉計を示す。この干渉計は光学系Ａと、光学系Ａから
の出力を処理する信号処理系Ｂとから成る。光学系Ａは
、レーザ光源１、該光源１から発するレーザ光を拡大す
るビーム拡大レンズ２、レーザ光を透過光と反射光に２
分するビームスプリッタ３、ビームスプリッタ３で分割
された一方のレーザ光が照射される参照粗面４、残りの
レーザ光が照射される測定対象物５、この測定対象物５
及び参照粗面４からの夫々の反射光を合成し、そのとき
生じるスペックルパターンを撮影するＴＶカメラ６とか
ら成る。そのうち、測定対象物５を除く各構成部材が１
つの箱体７内に図示のような光学的配置関係で組込まれ
ている。そして、測定対象物５と向き合った箱体壁面に
は透明カバー８が設けられている。この透明カバー８は
機能的には従来と同様、レーザ光の入出射用窓としての
機能と箱体７内にゴミやホコリの浸入を防止する機能を
果たす。但し、従来と異なり、レーザ光の光軸ｌに対し
て図示のように斜めに傾けて設けである。光軸に対して
透明カバー８の面に垂直な方向（法線方向）のなす角度
をθとした場合、この角度θは次のような条件で定めら
れる。

２θ　〉　□　α　・・・・・・　（１）但し、αは透
明カバー８と光軸の交点からＴＶカメラ６を視た場合の
立体角である。

透明カバー８を上記条件を満たすよう設ければ、透明カ
バー８で反射されたレーザ光はＴＶカメラ６に到達せず
、従ってこの反射光によってモニタＴＶの画面上いずれ
の箇所も明るく飽和するといったことは起こらない。尚
、透明カバー８を上記（１）式を満足するように設けて
も、透明カバー８で反射されたレーザ光が参照粗面に照
射されたような場合には測定精度に影響するとも考えら
れるので、その方向へ反射しないように傾き方向を選ん
で透明カバー８を設けるべきである。又、透明カバー８
で反射されたレーザ光が箱体内壁で何度か反射された後
ＴＶカメラに入射するといったことのないよう箱体内壁
はレーザ光の吸収の良い材料を塗布しておくのがよい。

次に、信号処理系Ｂは、Ａ／Ｄコンバータ９゜画像メモ
リ１０．減算回路１１．２東回路１２゜Ｄ／Ａコンバー
タ１３及びモニタＴＶ１４とから成っている。この処理
系Ｂの動作は次の通りである。先ず、ＴＶカメラ６から
のスペックルパターン撮像信号はＡ／Ｄコンバータ９に
てディジタル化され、スイッチＳＷを通じて画像メモリ
ｌＯに一時的に記憶される。スイッチＳＷはＴＶカメラ
で撮影している生の画像（スルー画像という。）とこの
スルー画像を処理した後の画像（処理画像という。）と
の切り換えを行う。接点ａが処理画像側、ｂがスルー画
像側である。

スイッチＳＷを切り換えて処理画像モードにすると、画
像メモリ１０に記憶されていた変形前の画像と変形後の
現在の画像とが減算回路１１に入力されて減算処理され
る。そして、２東回路１２によって非線形処理を受け、
Ｄ／Ａコンバータ１３にてアナログ化されてモニタＴＶ
１４に変形量に応じた干渉縞が表示される。尚、この信
号処理系Ｂの回路を高速化することにより、干渉縞の変
化を実時間で連続的に表示することができる。

一方、スイッチＳＷをスルー画像側すに倒しておくと、
画像メモリ１０が自動的に書き換えられてスルー画像が
そのままモニタＴＶで表示される。

加えて、透明カバーとして必ずしも減反対コーティング
した高価なものを使う必要がないので、コスト的にも有
利である。

主尻夏苅来 以上説明したように本発明に係るスペックルパターン干
渉計によれば、測定対象物と向き合った箱体壁面に設け
る透明カバーをレーザ光の光軸に対して傾斜させたので
、透明カバーで反射されるレーザ光がＴＶカメラに入射
することがなく、従って、画面上に明るく飽和する箇所
が生じたりすることがなく、安定して測定対象物の変位
等を測定することができる。

加えて、本発明によれば透明カバーとして必ずしも減反
対コーティングの施されたものを用いる必要がないので
コスト的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すスペックルパターン干
渉計の構成図、第２図は従来例を示す図である。 １・・・レーザ光源、３・・・ビームスプリッタ、４・
・・参照粗面、５・・・測定対象物、６・・・ＴＶカメ
ラ、７・・・箱体、８・・・透明カバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ビームスプリッタで２分されたレーザ光の一方を
   測定対象物に、残りを参照粗面に照射すると共に、測定
   対象物及び参照粗面からの反射光を合成し、その時に生
   じるスペックルパターンをＴＶカメラで撮影し表示する
   ようにしたスペックルパターン干渉計において、 少なくともレーザ光源、ビームスプリッタ、参照粗面及
   びＴＶカメラが箱体内に一体的に組込まれると共に、こ
   の箱体の一部であって外部の測定対象物と向き合った壁
   面部分にレーザ光を透過する透明カバーが設けられ、か
   つ前記透明カバーがレーザ光の光軸に対して傾けてある
   ことを特徴とするスペックルパターン干渉計。