JPH0635929B2 - キノフォームによる物体の変形測定方法 - Google Patents
キノフォームによる物体の変形測定方法Info
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- JPH0635929B2 JPH0635929B2 JP2204728A JP20472890A JPH0635929B2 JP H0635929 B2 JPH0635929 B2 JP H0635929B2 JP 2204728 A JP2204728 A JP 2204728A JP 20472890 A JP20472890 A JP 20472890A JP H0635929 B2 JPH0635929 B2 JP H0635929B2
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- crystal panel
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- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
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- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高精度の三次元形状物体の製作、測定等のた
めに、液晶パネルで実現したキノフォームにより物体の
変形を測定する方法に関するものである。
めに、液晶パネルで実現したキノフォームにより物体の
変形を測定する方法に関するものである。
［従来の技術］ 従来から、写真乾板を用いたホログラフィ干渉計は、微
小変位の高精度な検出技術として種々利用されている。
小変位の高精度な検出技術として種々利用されている。
このホログラフィ干渉を利用する場合の最大の問題点
は、ホログラム記録のために写真乾板を必要とすること
であり、さらに具体的には、写真乾板を用いて位相分布
を再現するために、露光、現像を行ってホログラムを作
製し、そのホログラムを光学システムにおける所要の位
置に再配置することである。
は、ホログラム記録のために写真乾板を必要とすること
であり、さらに具体的には、写真乾板を用いて位相分布
を再現するために、露光、現像を行ってホログラムを作
製し、そのホログラムを光学システムにおける所要の位
置に再配置することである。
このような作業は、非常に面倒であるばかりでなく、写
真乾板の現像、定着などに時間を要し、そのため一層簡
易で短時間に計測できるような手段が望まれていた。
真乾板の現像、定着などに時間を要し、そのため一層簡
易で短時間に計測できるような手段が望まれていた。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、上述したホログラムを用いるこ
となく、それに代えてキノフォームを用いることによ
り、極めて簡易且つ短時間に任意の比較パターンを準備
でき、また比較測定も実時間で実行できるようにした物
体の変形測定方法を得ることにある。
となく、それに代えてキノフォームを用いることによ
り、極めて簡易且つ短時間に任意の比較パターンを準備
でき、また比較測定も実時間で実行できるようにした物
体の変形測定方法を得ることにある。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明の測定方法は、計測対
象の三次元曲面にレーザ光を照射し、表面からの反射光
の位相分布を計測して、これと逆の位相分布を液晶パネ
ルにおいて再現することによりキノフォームを作製し、
このキノフォームに、変形が生じた上記三次元曲面ある
いは他の三次元曲面からの反射光を入射し、両者の面形
状の差異を、発生する干渉縞パターンによって測定する
ことを特徴とするものである。
象の三次元曲面にレーザ光を照射し、表面からの反射光
の位相分布を計測して、これと逆の位相分布を液晶パネ
ルにおいて再現することによりキノフォームを作製し、
このキノフォームに、変形が生じた上記三次元曲面ある
いは他の三次元曲面からの反射光を入射し、両者の面形
状の差異を、発生する干渉縞パターンによって測定する
ことを特徴とするものである。
［作 用］ 物体の変形測定に際し、計測対象物体の三次元曲面の表
面からの反射光の位相分布を計測して、位相変位装置と
して機能する液晶パネルにそれと逆の位相分布を設定し
て、変形が生じた上記三次元曲面あるいは他の三次元曲
面からの反射光をそれに入射させると、発生する干渉縞
パターンによって、両者の面形状の差異を測定すること
ができる。
面からの反射光の位相分布を計測して、位相変位装置と
して機能する液晶パネルにそれと逆の位相分布を設定し
て、変形が生じた上記三次元曲面あるいは他の三次元曲
面からの反射光をそれに入射させると、発生する干渉縞
パターンによって、両者の面形状の差異を測定すること
ができる。
［実施例］ 以下に、図面を参照して本発明の方法をさらに具体的に
説明する。
説明する。
従来から知られている通常の干渉計では、レーザ光をビ
ームスプリッタにおいて二分し、それぞれを鏡面で反射
させた後、再びそれらの波面を重ね合わせ、その際、一
方の波面にひずみを与えると、それが干渉縞となって現
われ、その干渉縞の形から上記ひずみを知ることができ
る。
ームスプリッタにおいて二分し、それぞれを鏡面で反射
させた後、再びそれらの波面を重ね合わせ、その際、一
方の波面にひずみを与えると、それが干渉縞となって現
われ、その干渉縞の形から上記ひずみを知ることができ
る。
一方、二分した光の一方を鏡面で、他方を測定対象物体
等の凹凸面で反射させると、その凹凸面では光が複雑に
散乱するので、両光の干渉の結果としてはランダムなス
ペック・パターンが生じることになる。しかし、凹凸面
での反射光の光路に何らかの手段を介在させて、その反
射光の波面を平面波面に戻すことができれば、平面波面
相互の干渉になり、上記凹凸面に若干の変形を与えれ
ば、両光の干渉の結果、干渉縞が生じることになり、そ
の干渉縞の形から凹凸面の変形を知ることが可能にな
る。
等の凹凸面で反射させると、その凹凸面では光が複雑に
散乱するので、両光の干渉の結果としてはランダムなス
ペック・パターンが生じることになる。しかし、凹凸面
での反射光の光路に何らかの手段を介在させて、その反
射光の波面を平面波面に戻すことができれば、平面波面
相互の干渉になり、上記凹凸面に若干の変形を与えれ
ば、両光の干渉の結果、干渉縞が生じることになり、そ
の干渉縞の形から凹凸面の変形を知ることが可能にな
る。
本発明は、上記凹凸面での反射光の波面を平面波面に戻
すための手段として、液晶パネルで実現したキノフォー
ム用いることを特徴とするものである。
すための手段として、液晶パネルで実現したキノフォー
ム用いることを特徴とするものである。
第１図は、本発明の実施に用いる装置の構成を示すもの
で、レーザ光1 をビームスプリッタ2 において二分し
て、その一方の光ビーム1aを計測対象物体の三次元曲面
3 に照射し、その表面からの反射光をレンズ形4,5 及び
その焦光点の絞り6 を通し、さらに、以下に詳述する液
晶パネル7 を通して、ビーム結合器8 に投射し、一方、
前記ビームスプリッタ2 において二分した他方の光ビー
ム1bは、レンズ系9,10及び平面鏡11を介してビーム結合
器8 に投射し、そこで再び前記光ビーム1aの波面と重ね
合わせ、レンズ系12,13 を経て、ＣＣＤカメラ14に投射
するようにしている。
で、レーザ光1 をビームスプリッタ2 において二分し
て、その一方の光ビーム1aを計測対象物体の三次元曲面
3 に照射し、その表面からの反射光をレンズ形4,5 及び
その焦光点の絞り6 を通し、さらに、以下に詳述する液
晶パネル7 を通して、ビーム結合器8 に投射し、一方、
前記ビームスプリッタ2 において二分した他方の光ビー
ム1bは、レンズ系9,10及び平面鏡11を介してビーム結合
器8 に投射し、そこで再び前記光ビーム1aの波面と重ね
合わせ、レンズ系12,13 を経て、ＣＣＤカメラ14に投射
するようにしている。
上記液晶パネル7 は、通常の濃淡表示を行う液晶パネル
ではなく、位相変調装置として機能し、即ち、液晶分子
の状態による屈曲率変化により光の位相が変調されるも
ので、一般にキノフォームと呼ばれるものである。
ではなく、位相変調装置として機能し、即ち、液晶分子
の状態による屈曲率変化により光の位相が変調されるも
ので、一般にキノフォームと呼ばれるものである。
変形測定に際しては、先ず、計測対象の三次元曲面3 に
光ビーム1aを照射し、ＣＣＤカメラ14において反射光の
位相分布を計測して、コンピュータの処理により、それ
と逆の位相分布を液晶パネル7 によって再現させ、キノ
フォームを作製する。次いで、この液晶パネル7 によっ
て実現したキノフォームに適宜の変形を生じせた上記三
次元曲面3 、あるいは他の三次元曲面に対して同様に光
ビーム1aを照射した場合の反射光を入射し、それをビー
ム結合器8 において光ビーム1bの波面と重ね合わせ、レ
ンズ系12,13 を経て、ＣＣＤカメラ14に投射させる。そ
の結果、ＣＣＤカメラ14においては干渉縞パターンを計
測することができ、その干渉縞の形から３次元曲面3 の
変形を測定することができる。
光ビーム1aを照射し、ＣＣＤカメラ14において反射光の
位相分布を計測して、コンピュータの処理により、それ
と逆の位相分布を液晶パネル7 によって再現させ、キノ
フォームを作製する。次いで、この液晶パネル7 によっ
て実現したキノフォームに適宜の変形を生じせた上記三
次元曲面3 、あるいは他の三次元曲面に対して同様に光
ビーム1aを照射した場合の反射光を入射し、それをビー
ム結合器8 において光ビーム1bの波面と重ね合わせ、レ
ンズ系12,13 を経て、ＣＣＤカメラ14に投射させる。そ
の結果、ＣＣＤカメラ14においては干渉縞パターンを計
測することができ、その干渉縞の形から３次元曲面3 の
変形を測定することができる。
このように、液晶パネル7 で実現したキノフォームを用
いると、従来のホログラフィ干渉技術のように写真乾板
を用いる必要がなくなり、コンピュータ技術によってホ
ログラムに相当するものを容易に作製することが可能に
なる。即ち、コンピュータから液晶パネル7 に任意の波
面を出力すると、それが液晶パネル7 に位相パターンと
して設定され、コンピュータ制御で適当な波面を任意に
設定できるばかりでなく、他の波面との変換も極めて簡
単に、しかも短時間に行うことができる。
いると、従来のホログラフィ干渉技術のように写真乾板
を用いる必要がなくなり、コンピュータ技術によってホ
ログラムに相当するものを容易に作製することが可能に
なる。即ち、コンピュータから液晶パネル7 に任意の波
面を出力すると、それが液晶パネル7 に位相パターンと
して設定され、コンピュータ制御で適当な波面を任意に
設定できるばかりでなく、他の波面との変換も極めて簡
単に、しかも短時間に行うことができる。
また、ビームスプリッタ2 において二分した光ビームの
一方を鏡面で、他方を測定対象物体等の凹凸面で反射さ
せると、両光の干渉の結果としてはランダムなスペック
・パターンが生じることは、さきに説明している。この
スペック・パターンにおけるスペック・サイズは、絞り
6 によって適当に調整することができる。即ち、絞り6
を十分に絞るとスペック・サイズが大きくなるし、絞り
を大きく開くスペック・サイズ小さくなる。
一方を鏡面で、他方を測定対象物体等の凹凸面で反射さ
せると、両光の干渉の結果としてはランダムなスペック
・パターンが生じることは、さきに説明している。この
スペック・パターンにおけるスペック・サイズは、絞り
6 によって適当に調整することができる。即ち、絞り6
を十分に絞るとスペック・サイズが大きくなるし、絞り
を大きく開くスペック・サイズ小さくなる。
一方、液晶パネル7 上には多数のピクセルが配列してい
るが、このピクセルの一つよりも上記スペック・サイズ
を大きくする必要がある。即ち、一つのスペックの中に
も位相分布があるので、その位相分布にも対応するよう
な位相分布を液晶パネル上に再現するには、例えば、少
なくとも二つのピックセルを一つのスペックに入れるな
どの配慮が必要になる。上記絞り6 は、このような観点
からスペック・サイズを調整するために用いられるもの
である。
るが、このピクセルの一つよりも上記スペック・サイズ
を大きくする必要がある。即ち、一つのスペックの中に
も位相分布があるので、その位相分布にも対応するよう
な位相分布を液晶パネル上に再現するには、例えば、少
なくとも二つのピックセルを一つのスペックに入れるな
どの配慮が必要になる。上記絞り6 は、このような観点
からスペック・サイズを調整するために用いられるもの
である。
次に、フリンジスキャニング法を導入しコンピュータに
よる高精度位相測定を行なう方法について説明する。
よる高精度位相測定を行なう方法について説明する。
さきに説明した従来の干渉計のように、レーザ光をヒー
ムスプリッタにおいて二分し、それぞれを鏡面で反射さ
せた後、再びそれらの波面を重ね合わせ、その際、例え
ば一方の鏡面を傾斜させると、平行な干渉縞を生じさせ
ることができる。この場合において、一方の光路に全面
に均一に位相変調を行う位相変調装置を配置し、位相変
調が全面的に０の場合の干渉縞の特定位置の強度を
Ｉ1、位相変調装置によりλ／３の均一な位相変調を行
うことにより干渉縞が 1/3ピッチだけシフトした場合の
同位置の強度をＩ2、２λ／３の均一な位相変調により
干渉縞がさらに 1/3ピッチだけシフトした場合の同位置
の強度をＩ3として、コンピュータに記憶させる。この
ような強度Ｉ1〜Ｉ3の三つのデータコンピュータに記憶
させておくと、任意の干渉縞の空間的な位相をコンピュ
ータにおいて測定することが可能になり、それに伴っ
て、計測対象物体からの反射光の波面の位相分布を測定
することが可能になる。
ムスプリッタにおいて二分し、それぞれを鏡面で反射さ
せた後、再びそれらの波面を重ね合わせ、その際、例え
ば一方の鏡面を傾斜させると、平行な干渉縞を生じさせ
ることができる。この場合において、一方の光路に全面
に均一に位相変調を行う位相変調装置を配置し、位相変
調が全面的に０の場合の干渉縞の特定位置の強度を
Ｉ1、位相変調装置によりλ／３の均一な位相変調を行
うことにより干渉縞が 1/3ピッチだけシフトした場合の
同位置の強度をＩ2、２λ／３の均一な位相変調により
干渉縞がさらに 1/3ピッチだけシフトした場合の同位置
の強度をＩ3として、コンピュータに記憶させる。この
ような強度Ｉ1〜Ｉ3の三つのデータコンピュータに記憶
させておくと、任意の干渉縞の空間的な位相をコンピュ
ータにおいて測定することが可能になり、それに伴っ
て、計測対象物体からの反射光の波面の位相分布を測定
することが可能になる。
従って、計測対象の三次元曲面からの反射光とは逆の位
相分布を液晶パネルに再現してキノフォームを作製する
場合には、上記コンピュータにおける測定結果に基づい
て液晶パネル7 に所要の位相分布を与えればよい。
相分布を液晶パネルに再現してキノフォームを作製する
場合には、上記コンピュータにおける測定結果に基づい
て液晶パネル7 に所要の位相分布を与えればよい。
また、ビームスプリッタ2 において二分した光ビームの
一方を平面鏡11で、他方を測定対象物体等の三次元曲面
3 で反射させたうえで干渉させると、ランダムなスペッ
クパターンが生じ、前述したように、その反射光に対応
する位相分布を液晶パネル7 において再現するが、その
場合に、液晶パネル7 において、上記スペック・パター
ンに対応する位相分布と全面的な０位相の変調とを加え
たもの、同じく全面的λ／３だけ位相の変調を加えたも
の、さらに全面的に２λ／３だけ位相の変調を加えたも
のを再現し、それらによって対象物体の変形時に生じる
変形干渉縞を計測して、コンピュータにおいて必要な計
算を行うことにより、非常に高精度の測定を行うことが
可能になる。
一方を平面鏡11で、他方を測定対象物体等の三次元曲面
3 で反射させたうえで干渉させると、ランダムなスペッ
クパターンが生じ、前述したように、その反射光に対応
する位相分布を液晶パネル7 において再現するが、その
場合に、液晶パネル7 において、上記スペック・パター
ンに対応する位相分布と全面的な０位相の変調とを加え
たもの、同じく全面的λ／３だけ位相の変調を加えたも
の、さらに全面的に２λ／３だけ位相の変調を加えたも
のを再現し、それらによって対象物体の変形時に生じる
変形干渉縞を計測して、コンピュータにおいて必要な計
算を行うことにより、非常に高精度の測定を行うことが
可能になる。
［発明の効果］ 以上に詳述したように、従来のホログラフィ干渉による
方法では、写真乾板を用いて位相分布を再現していたた
め、現象・定着などに多くの時間を要していたが、本発
明の方法によれば、上記写真乾板に代えて液晶パネルに
より実現したキノフォームを用いているため、次のよう
な効果を期待することができる。
方法では、写真乾板を用いて位相分布を再現していたた
め、現象・定着などに多くの時間を要していたが、本発
明の方法によれば、上記写真乾板に代えて液晶パネルに
より実現したキノフォームを用いているため、次のよう
な効果を期待することができる。
設定の高速化：電気信号によってすべての設定が実
現できるため、従来例に比して設定が著しく高速化され
る。
現できるため、従来例に比して設定が著しく高速化され
る。
測定の高速化：光学的方法ですべての処理ができる
ため、計算機処理などが不要になり、測定の高速化を実
現できる。
ため、計算機処理などが不要になり、測定の高速化を実
現できる。
高精度化：光波長の 1/30の精度が実現できる。
第１図は本発明の変形測定方法を実施する装置の構成図
である。 １……レーザ光、３……三次元曲面、 ７……液晶パネル。
である。 １……レーザ光、３……三次元曲面、 ７……液晶パネル。
フロントページの続き (72)発明者 平石 久人 埼玉県所沢市下富840番地 シチズン時計 株式会社技術研究所内 審査官 田部 元史
Claims (1)
- 【請求項１】計測対象の三次元曲面にレーザ光を照射
し、表面からの反射光の位相分布を計測して、これと逆
の位相分布を液晶パネルにおいて再現することによりキ
ノフォームを作製し、このキノフォームに、変形が生じ
た上記三次元曲面あるいは他の三次元曲面からの反射光
を入射し、両者の面形状の差異を、発生する干渉縞パタ
ーンによって測定することを特徴とするキノフォームに
よる物体の変形測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204728A JPH0635929B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | キノフォームによる物体の変形測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204728A JPH0635929B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | キノフォームによる物体の変形測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0489511A JPH0489511A (ja) | 1992-03-23 |
| JPH0635929B2 true JPH0635929B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=16495332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2204728A Expired - Lifetime JPH0635929B2 (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | キノフォームによる物体の変形測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0635929B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113465545B (zh) * | 2021-06-30 | 2022-09-20 | 北京航空航天大学 | 一种基于高速led阵列的三维测量系统及其测量方法 |
-
1990
- 1990-08-01 JP JP2204728A patent/JPH0635929B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0489511A (ja) | 1992-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |