JPH07113533B2 - 光学的変形量測定装置 - Google Patents
光学的変形量測定装置Info
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- JPH07113533B2 JPH07113533B2 JP2339854A JP33985490A JPH07113533B2 JP H07113533 B2 JPH07113533 B2 JP H07113533B2 JP 2339854 A JP2339854 A JP 2339854A JP 33985490 A JP33985490 A JP 33985490A JP H07113533 B2 JPH07113533 B2 JP H07113533B2
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- G01B9/02—Interferometers
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- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/161—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by interferometric means
- G01B11/162—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by interferometric means by speckle- or shearing interferometry
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- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02041—Interferometers characterised by particular imaging or detection techniques
- G01B9/02047—Interferometers characterised by particular imaging or detection techniques using digital holographic imaging, e.g. lensless phase imaging without hologram in the reference path
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- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/021—Interferometers using holographic techniques
- G01B9/025—Double exposure technique
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
この発明は、光学的変形量測定装置に関する。
物体の移動量を含む変形量を光学的に測定する手段の１
つとして、スペックル法がある。 このスペックル法を利用した光学的移動量測定装置とし
て、例えば特開昭57−187605号公報に開示されるよう
な、BSO等の空間光変調器を用いて、測定の実時間処理
を可能にしたものがある。 又、他の空間光変調器として、液晶テレビ、TN−LCLV、
サーモプラスチックを用いたものがある。
つとして、スペックル法がある。 このスペックル法を利用した光学的移動量測定装置とし
て、例えば特開昭57−187605号公報に開示されるよう
な、BSO等の空間光変調器を用いて、測定の実時間処理
を可能にしたものがある。 又、他の空間光変調器として、液晶テレビ、TN−LCLV、
サーモプラスチックを用いたものがある。
前記BSOの空間光変調器を用いた場合は、書き込み光源
と読み出し光源とを別個のものとしなければならず、装
置が大型となってしまうという問題点がある。 又、液晶テレビの場合は、メモリ機能がないためフレー
ムメモリを利用して二重記録の効果を持たせているの
で、記録時間間隔が制限されるという問題点がある。 同様に、TN−LCLVもメモリ機能がないため、液晶の実効
値電圧効果を使っていて、単振動のような変形（運動）
の測定にしか使えないという問題点がある。 更に、サーモプラスチックの場合は、記録時間が数秒必
要となるためにリアルタイム性がなく、被測定物体の移
動速度又は変形速度が遅い場合にのみ利用できるという
問題点がある。 更に又、上記各デバイスにおいては、被測定物体の反射
率や、この被測定物体と記録デバイス間の距離によっ
て、デバイスの感度を変える必要があるが、上記各デバ
イスはいずれも感度を任意に変えることができないとい
う問題点がある。 なお、時間を変えて感度を変えるに相当させることもで
きるが、これは時間を変えることにより被測定物体の変
形（移動）動作の制限、変形（移動）測定時間間隔の制
限をもたらしてしまう。 このようにデバイス側で感度を任意に変えることができ
ないので、従来は、被測定物体に照射する光ビームの光
路中にNDフィルター等を入れて、光強度を変化させると
いう繁雑な操作をしなければならなかった。 又、スペックルフォトグラフィにおいて、レーザ光源を
用いる場合、レーザスペックルパターンをフーリエ変換
した後のヤング縞を、画像解析装置によって解析するこ
とになるが、この画像解析装置は高価であると共に、複
雑な計算ソフトが必要となるという問題点がある。 更に、スペックルフォトグラフィにおいては、スペック
ル移動がその平均径より大きいときにのみヤング縞が現
われるので、測定の下限はスペックル径で決定してしま
い、スペックル移動が小さい場合には、測定することが
できないという問題点があった。 更に、従来の、空間光変調器を用いたスペックルフォト
グラフィの場合、スペックルパターンを同一の空間光変
調器に二重露光して記録し、１変形現像毎に観測してい
るので、変形測定組間の変形量を測定することができな
いという問題点がある。 この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので
あって、装置が大型化されることなく、且つ感度を任意
に変更することができる光学的変形量測定装置を提供す
ることを目的とする。 又、高価な画像解析装置や、複雑な計算ソフトを用いる
ことなく、簡単に実時間で物体の変形量（移動量）を測
定できる光学的変形量測定装置を提供することを目的と
する。 更に又、スペックル移動量がスペックル径よりも小さい
場合であっても、測定をすることができる光学的変形量
測定装置を提供することを目的とする。 又、簡単な構成で、実時間で物体の移動量（変形量）を
連続的に測定でき、変形測定組間の変形量を測定するこ
とができる光学的変形量測定装置を提供することを目的
とする。
と読み出し光源とを別個のものとしなければならず、装
置が大型となってしまうという問題点がある。 又、液晶テレビの場合は、メモリ機能がないためフレー
ムメモリを利用して二重記録の効果を持たせているの
で、記録時間間隔が制限されるという問題点がある。 同様に、TN−LCLVもメモリ機能がないため、液晶の実効
値電圧効果を使っていて、単振動のような変形（運動）
の測定にしか使えないという問題点がある。 更に、サーモプラスチックの場合は、記録時間が数秒必
要となるためにリアルタイム性がなく、被測定物体の移
動速度又は変形速度が遅い場合にのみ利用できるという
問題点がある。 更に又、上記各デバイスにおいては、被測定物体の反射
率や、この被測定物体と記録デバイス間の距離によっ
て、デバイスの感度を変える必要があるが、上記各デバ
イスはいずれも感度を任意に変えることができないとい
う問題点がある。 なお、時間を変えて感度を変えるに相当させることもで
きるが、これは時間を変えることにより被測定物体の変
形（移動）動作の制限、変形（移動）測定時間間隔の制
限をもたらしてしまう。 このようにデバイス側で感度を任意に変えることができ
ないので、従来は、被測定物体に照射する光ビームの光
路中にNDフィルター等を入れて、光強度を変化させると
いう繁雑な操作をしなければならなかった。 又、スペックルフォトグラフィにおいて、レーザ光源を
用いる場合、レーザスペックルパターンをフーリエ変換
した後のヤング縞を、画像解析装置によって解析するこ
とになるが、この画像解析装置は高価であると共に、複
雑な計算ソフトが必要となるという問題点がある。 更に、スペックルフォトグラフィにおいては、スペック
ル移動がその平均径より大きいときにのみヤング縞が現
われるので、測定の下限はスペックル径で決定してしま
い、スペックル移動が小さい場合には、測定することが
できないという問題点があった。 更に、従来の、空間光変調器を用いたスペックルフォト
グラフィの場合、スペックルパターンを同一の空間光変
調器に二重露光して記録し、１変形現像毎に観測してい
るので、変形測定組間の変形量を測定することができな
いという問題点がある。 この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので
あって、装置が大型化されることなく、且つ感度を任意
に変更することができる光学的変形量測定装置を提供す
ることを目的とする。 又、高価な画像解析装置や、複雑な計算ソフトを用いる
ことなく、簡単に実時間で物体の変形量（移動量）を測
定できる光学的変形量測定装置を提供することを目的と
する。 更に又、スペックル移動量がスペックル径よりも小さい
場合であっても、測定をすることができる光学的変形量
測定装置を提供することを目的とする。 又、簡単な構成で、実時間で物体の移動量（変形量）を
連続的に測定でき、変形測定組間の変形量を測定するこ
とができる光学的変形量測定装置を提供することを目的
とする。
第１発明は、請求項１のように、被測定物体に光を照射
する光源と、この光源からの照射光に基づく前記被測定
物体の反射光から、該被測定物体の像を変形前後で二重
露光する結像光学系及び空間光変調器と、この空間光変
調器に記録された信号を読み出すための読み出し光学系
と、この読み出し光学系による読み出しビームの径を可
変とする可変アパーチャと、前記読み出し光学系により
前記空間光変調器から読み出された信号をフーリエ変換
するフーリエ変換光学系と、このフーリエ変換光学系に
よりフーリエ変換面に形成されたフーリエ像を測定する
観測手段とを有してなる光学的変形量測定装置により、
上記目的を達成するものである。 又、請求項２のように、前記光源をレーザ光源とし前記
空間光変調器をスペックルパターンを二重露光記録する
ものとし、前記観測手段をヤング縞を観測するものとし
てもよい。 更に、請求項３のように、前記読み出しビームの読み出
し位置を可変とする光学的ズーミング装置を設けてもよ
い。 第２発明は、請求項４のように被測定物体に光を照射す
る光源と、この光源からの照射光に基づく前記被測定物
体の反射光から、該被測定物体の像を変形前後で二重露
光する結像光学系及び空間光変調器と、この空間光変調
器に記録された信号を読み出すための読み出し光学系
と、前記読み出し光学系により前記空間光変調器から読
み出された信号をフーリエ変換するフーリエ変換光学系
と、このフーリエ変換光学系によりフーリエ変換された
信号を記録する第２の空間光変調器と、この第２の空間
光変調器に記録された信号を読み出す第２の読み出し光
学系と、この第２の読み出し光学系により読み出された
信号を光学的にフーリエ変換する第２のフーリエ変換光
学系と、この第２のフーリエ変換光学系により変換され
た信号を受光する光電変換装置とを有してなる光学的変
形量測定装置により、上記目的を達成するものである。 第３発明は、請求項５のように、被測定物体に光を照射
する光源と、この光源からの照射光に基づく前記被測定
物体の反射光により、該被測定物体の変形前後の像を記
録する結像光学系及び空間光変調器と、この空間光変調
器に記録された信号を読み出すための読み出し光学系
と、前記被測定物体からの反射光により変形後の被測定
物体の像を記録する第２の結像光学系及び第２の空間光
変調器と、前記読み出し光学系により読み出された信号
により、前記第２の空間光変調器に記録された像を読み
出すことにより排他論理和の重ね書き得る第２の読み出
し光学系と、この第２の読み出し光学系により読み出さ
れた信号を光学的にフーリエ変換する第１のフーリエ変
換光学系と、この第１のフーリエ変換光学系により変換
された信号を測定する測定手段とを有してなる光学的変
形量測定装置により、上記目的を達成するものである。 更に、請求項７のように、前記空間光変調器の光書き込
み部を、少なくとも２分割し、前記結像光学系は、分割
された光書き込み部の一部に変形前の被測定物体からの
反射光を、他の部分に変形後の被測定物体からの反射光
を、それぞれ結像するようにして、前記第２の結像光学
系を兼ね、前記空間光変調器は第２の空間光変調器を兼
ねるものとしてよい。 又、請求項８のように、前記光源をレーザ光源とし、前
記第１及び第２の空間光変調器を、スペックスルパター
ンを記録するものとし、、前記測定手段はヤング縞を測
定するものとしてもよい。 第４発明は、請求項９のように、被測定物体に光を照射
する光源と、この光源からの照射光に基づく前記被測定
物体の反射光により、該被測定物体の変形前の像を記録
する結像光学系及び空間光変調器と、この空間光変調器
に記録された信号を読み出すための読み出し光学系と、
前記被測定物体からの反射光により変形後の被測定物体
の像を記録する第２の結像光学系及び第２の空間光変調
器と、前記読み出し光学系により読み出された信号によ
り、前記第２の空間光変調器に記録された像を読み出す
ことにより排他論理和の重ね書きを得る第２の読み出し
光学系と、この第２の読み出し光学系により読み出され
た信号を光学的にフーリエ変換する第１のフーリエ変換
光学系と、この第１のフーリエ変換光学系により変換さ
れた信号を記録する第３の空間光変調器と、この第３の
空間光変調器に記録された信号を読み出す第３の読み出
し光学系と、この第３の読み出し光学系により読み出さ
れた信号を光学的にフーリエ変換する第２のフーリエ変
換光学系と、この第２のフーリエ変換光学系により変換
された信号を受光する光電変換装置と、を有してなる光
学的変形量測定装置により上記目的を達成するものであ
る。 又、請求項10のように、前記空間光変調器の光書き込み
部を、各々独立して被測定物体の像を書き込むことので
きる２以上に分割された分割光書き込み部とし、前記結
像光学系を、これらの分割光書き込み部に、被測定物体
からの反射光を順次結像させるものとしてもよい。 更に又、請求項11のように、結像光学系に光イメージ増
強手段を設けてもよい。 又、請求項12のように、第２の空間光変調器を含む空間
光変調器を強誘電性液晶空間光変調器としてもよい。
する光源と、この光源からの照射光に基づく前記被測定
物体の反射光から、該被測定物体の像を変形前後で二重
露光する結像光学系及び空間光変調器と、この空間光変
調器に記録された信号を読み出すための読み出し光学系
と、この読み出し光学系による読み出しビームの径を可
変とする可変アパーチャと、前記読み出し光学系により
前記空間光変調器から読み出された信号をフーリエ変換
するフーリエ変換光学系と、このフーリエ変換光学系に
よりフーリエ変換面に形成されたフーリエ像を測定する
観測手段とを有してなる光学的変形量測定装置により、
上記目的を達成するものである。 又、請求項２のように、前記光源をレーザ光源とし前記
空間光変調器をスペックルパターンを二重露光記録する
ものとし、前記観測手段をヤング縞を観測するものとし
てもよい。 更に、請求項３のように、前記読み出しビームの読み出
し位置を可変とする光学的ズーミング装置を設けてもよ
い。 第２発明は、請求項４のように被測定物体に光を照射す
る光源と、この光源からの照射光に基づく前記被測定物
体の反射光から、該被測定物体の像を変形前後で二重露
光する結像光学系及び空間光変調器と、この空間光変調
器に記録された信号を読み出すための読み出し光学系
と、前記読み出し光学系により前記空間光変調器から読
み出された信号をフーリエ変換するフーリエ変換光学系
と、このフーリエ変換光学系によりフーリエ変換された
信号を記録する第２の空間光変調器と、この第２の空間
光変調器に記録された信号を読み出す第２の読み出し光
学系と、この第２の読み出し光学系により読み出された
信号を光学的にフーリエ変換する第２のフーリエ変換光
学系と、この第２のフーリエ変換光学系により変換され
た信号を受光する光電変換装置とを有してなる光学的変
形量測定装置により、上記目的を達成するものである。 第３発明は、請求項５のように、被測定物体に光を照射
する光源と、この光源からの照射光に基づく前記被測定
物体の反射光により、該被測定物体の変形前後の像を記
録する結像光学系及び空間光変調器と、この空間光変調
器に記録された信号を読み出すための読み出し光学系
と、前記被測定物体からの反射光により変形後の被測定
物体の像を記録する第２の結像光学系及び第２の空間光
変調器と、前記読み出し光学系により読み出された信号
により、前記第２の空間光変調器に記録された像を読み
出すことにより排他論理和の重ね書き得る第２の読み出
し光学系と、この第２の読み出し光学系により読み出さ
れた信号を光学的にフーリエ変換する第１のフーリエ変
換光学系と、この第１のフーリエ変換光学系により変換
された信号を測定する測定手段とを有してなる光学的変
形量測定装置により、上記目的を達成するものである。 更に、請求項７のように、前記空間光変調器の光書き込
み部を、少なくとも２分割し、前記結像光学系は、分割
された光書き込み部の一部に変形前の被測定物体からの
反射光を、他の部分に変形後の被測定物体からの反射光
を、それぞれ結像するようにして、前記第２の結像光学
系を兼ね、前記空間光変調器は第２の空間光変調器を兼
ねるものとしてよい。 又、請求項８のように、前記光源をレーザ光源とし、前
記第１及び第２の空間光変調器を、スペックスルパター
ンを記録するものとし、、前記測定手段はヤング縞を測
定するものとしてもよい。 第４発明は、請求項９のように、被測定物体に光を照射
する光源と、この光源からの照射光に基づく前記被測定
物体の反射光により、該被測定物体の変形前の像を記録
する結像光学系及び空間光変調器と、この空間光変調器
に記録された信号を読み出すための読み出し光学系と、
前記被測定物体からの反射光により変形後の被測定物体
の像を記録する第２の結像光学系及び第２の空間光変調
器と、前記読み出し光学系により読み出された信号によ
り、前記第２の空間光変調器に記録された像を読み出す
ことにより排他論理和の重ね書きを得る第２の読み出し
光学系と、この第２の読み出し光学系により読み出され
た信号を光学的にフーリエ変換する第１のフーリエ変換
光学系と、この第１のフーリエ変換光学系により変換さ
れた信号を記録する第３の空間光変調器と、この第３の
空間光変調器に記録された信号を読み出す第３の読み出
し光学系と、この第３の読み出し光学系により読み出さ
れた信号を光学的にフーリエ変換する第２のフーリエ変
換光学系と、この第２のフーリエ変換光学系により変換
された信号を受光する光電変換装置と、を有してなる光
学的変形量測定装置により上記目的を達成するものであ
る。 又、請求項10のように、前記空間光変調器の光書き込み
部を、各々独立して被測定物体の像を書き込むことので
きる２以上に分割された分割光書き込み部とし、前記結
像光学系を、これらの分割光書き込み部に、被測定物体
からの反射光を順次結像させるものとしてもよい。 更に又、請求項11のように、結像光学系に光イメージ増
強手段を設けてもよい。 又、請求項12のように、第２の空間光変調器を含む空間
光変調器を強誘電性液晶空間光変調器としてもよい。
第１発明によれば、簡単な構成で、実時間で物体の変形
量（移動量）を測定することができ、空間光変調器に記
録された信号の読み出し光のビーム径を変えたり、光ズ
ーミング装置により、読み出し位置を変えることによっ
て、物体の２次元的変形（移動）平均量を測定すること
ができる。 第２発明によれば、空間光変調器に二重露光記録され
た、物体の変形前後の信号を読み出し、これをフーリエ
変換した後、更に第２の空間光変調器に２重スペックル
パターン（ヤング縞）として記録し、これを読み出した
後、更に光学的にフーリエ変換しているので、ヤング縞
の解析に高価且つ複雑な計算ソフトが必要となる画像解
析装置を用いることなく、解析することができる。 第３発明によれば、空間光変調器に記録された被測定物
体の変形前の像を読み出し、この読み出された信号に基
づいて、変形後の被測定物体の像を記録する第２の空間
光変調器に記録された像を読み出し、これによって排他
論理和の重ね書き像を得て、更にこれをフーリエ変換し
ているので、被測定物体の変形（移動）量がスペックル
径よりも小さい場合であっても、移動前後のスペックル
を分離して、変形量を測定することができる。 この第３発明においては、請求項７のように、空間光変
調器の光書き込み部を少なくとも２分割して、ここに変
形前後の像を書き込み、変形前の像の読み出し光によっ
て、変形後の像を読み出すようにして、第２の空間光変
調器を省略することもできる。 第４発明によれば、スペックル径の平均値よりもスペッ
クル移動量が小さい場合でもヤング縞を得て測定するこ
とができ、従って高精度な測定を行うことができる。 又、空間光変調器の光書き込み側に、イメージインテン
シファイヤ等の光増強部を設けることによって、該イメ
ージインテンシファイヤのマイクロチャンネルプレート
にかける電圧を変えることにより、より広いダイナミッ
クレンジで感度を調整することができる。従って、被測
定物体の反射率、被測定物体と空間光変調器間の距離に
応じて、感度を調整することができる。 更に、空間光変調器に、強誘電性液晶を用いた場合は、
該強誘電性液晶がメモリ機能を有し、且つ応答速度が数
十μｓであるので、物体の速い変形又は移動に十分対応
でき、又記録が２値であるため、白黒パターンであるス
ペックルパターンの記録に好適であるという効果があ
る。
量（移動量）を測定することができ、空間光変調器に記
録された信号の読み出し光のビーム径を変えたり、光ズ
ーミング装置により、読み出し位置を変えることによっ
て、物体の２次元的変形（移動）平均量を測定すること
ができる。 第２発明によれば、空間光変調器に二重露光記録され
た、物体の変形前後の信号を読み出し、これをフーリエ
変換した後、更に第２の空間光変調器に２重スペックル
パターン（ヤング縞）として記録し、これを読み出した
後、更に光学的にフーリエ変換しているので、ヤング縞
の解析に高価且つ複雑な計算ソフトが必要となる画像解
析装置を用いることなく、解析することができる。 第３発明によれば、空間光変調器に記録された被測定物
体の変形前の像を読み出し、この読み出された信号に基
づいて、変形後の被測定物体の像を記録する第２の空間
光変調器に記録された像を読み出し、これによって排他
論理和の重ね書き像を得て、更にこれをフーリエ変換し
ているので、被測定物体の変形（移動）量がスペックル
径よりも小さい場合であっても、移動前後のスペックル
を分離して、変形量を測定することができる。 この第３発明においては、請求項７のように、空間光変
調器の光書き込み部を少なくとも２分割して、ここに変
形前後の像を書き込み、変形前の像の読み出し光によっ
て、変形後の像を読み出すようにして、第２の空間光変
調器を省略することもできる。 第４発明によれば、スペックル径の平均値よりもスペッ
クル移動量が小さい場合でもヤング縞を得て測定するこ
とができ、従って高精度な測定を行うことができる。 又、空間光変調器の光書き込み側に、イメージインテン
シファイヤ等の光増強部を設けることによって、該イメ
ージインテンシファイヤのマイクロチャンネルプレート
にかける電圧を変えることにより、より広いダイナミッ
クレンジで感度を調整することができる。従って、被測
定物体の反射率、被測定物体と空間光変調器間の距離に
応じて、感度を調整することができる。 更に、空間光変調器に、強誘電性液晶を用いた場合は、
該強誘電性液晶がメモリ機能を有し、且つ応答速度が数
十μｓであるので、物体の速い変形又は移動に十分対応
でき、又記録が２値であるため、白黒パターンであるス
ペックルパターンの記録に好適であるという効果があ
る。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１発明の実施例に係る光学的変形量測定装置10は、第
１図に示されるように、被測定物体12にレーザ光を照射
するレーザ光源14と、この光源からの照射光に基づく被
測定物体12の反射光から、該被測定物体12の像を変形前
後で二重露光する結像光学系16及び強誘電性液晶空間光
変調器（以下FLC−SLM）18と、このFLC−SLM18に記録さ
れた信号を読み出すための読み出し光学系20と、この読
み出し光学系20による読み出しビームの径を可変とする
可変アパーチャ22と、前記読み出し光学系20により前記
FLC−SLMから読み出された信号をフーリエ変換するフー
リエ変換光学系24と、このフーリエ変換光学系によりフ
ーリエ変換面に形成されたフーリエ像を観測する観測手
段26と、から構成されている。 前記レーザ光源14は、He−Neレーザ14Aと、このHe−Ne
レーザ14Aから出射されたレーザビームを一部透過且つ
一部を反射すると共に、その反射角度が可変とされたハ
ーフミラー14Bとから構成されている。 前記結像光学系16は、被測定物体12側から、この順で配
置された結像レンズ16A、イメージインテンシファイヤ
（以下I.I）16B及びこのI.I16Bの出力面と前記FLC−SLM
8の光入力面とを接続するファイバプレート16Cと、を含
んで構成されている。 図の符号16DはI.I16Bの入力面を照射することによって
像を消去するための消去用LEDを示す。 前記I.I16Bは、結像レンズ16A側から、ホトカソード16E
と、電子レンズ系16Fと、マイクロチャンネルプレート
（以下MCP）16Gと、出力蛍光面16Hと、をこの順で備え
て構成されている。 前記FLC−SLM18は、第２図に示されるように、一対の配
向層18A、18B間に配置された強誘電性液晶層18Cと、書
き込み光入射側から強誘電性液晶層18Cに向かってこの
順で配置された書き込み側透明電極18D、アドレス材料
としてのアモルファスシリコン（以下ａ−Si）層18E、
誘電体ミラー18F、強誘電性液晶層18Cから読み出し側
に、この順で配置された読み出し側透明電極18G、ガラ
ス層18H、及び反射防止膜18Iとを積層して構成したもの
である。 前記読み出し光学系20は、前記ハーフミラー14Bで分割
されたレーザビームを、前記FLC−SLM18の読み出し側に
読み出し光として導くスペイシャルフィルター20Aと、
コリメータレンズ20Bと、可動ミラー20Cと、ハーフミラ
ー20Dとを、この順で、ハーフミラー14B側から配列して
構成されている。 前記フーリエ変換光学系24は、ハーフミラー20Dを透過
した読み出し光をフーリエ変換するためのフーリエ変換
レンズ24Aと、このフーリエ変換レンズ24Aでフーリエ変
換された光を通す偏光子24Bとから構成されている。 前記観測手段26は、偏光子24Bを通ったフーリエ変換光
の強度に応じて信号を出力する光電変換装置26Aと、光
電変換装置26Aの出力に基づいて画像処理するための画
像処理装置26Bとから構成されている。 前記可動ミラー20Cは、He−Neレーザ14Aからのレーザビ
ームが、FLC−SLM18の被照射面を走査できるように可動
となっている。 前記可変アパーチャ22は、読み出し光学系20におけるコ
リメータレンズ20Bと、可動ミラー20Cとの間に配置され
ている。符号22Aは、He−Neレーザ14Aから出射され、ハ
ーフミラー14Bで反射されたレーザビームのビーム径を
可変とする照射側可変アパーチャである。 次に上記実施例に係る光学的変形量測定装置の作用につ
いて説明する。 まず、He−Neレーザ14Aからレーザビームを出射して、
ハーフミラー14Bにより反射し、その反射光によって、
被測定物体12を照射する。 このとき、第３図に示されるように、予め、消去用LED1
6DによりI.I16Bの光入射面を照射して、記録されていた
像を消去しておく。 被測定物体12の照射による反射光は、結像レンズ16Aを
通って、I.I16Bのホトカソード16Eに結像し、I.I16Bで
は、反射光（スペックルパターン）を光電子像に変換し
てそれをMCP16Gにて増倍し、出力蛍光面16Hで再び光学
パターンとして表示する。 この光学パターンは、ファイバープレート16Cを介し
て、FLC−SLM18に入力される。 このFLC−SLM18は、強誘電性液晶層18Cを備え、この強
誘電性液晶層18Cは、２値動作であるため、入力光強度
に対して閾値をもっている。従って、駆動電圧を変える
ことにより、同じ入力光強度でも強誘電性液晶層18Cに
かかる電圧が異なるため、入力光強度に対する感度を調
整できるが、そのダイナミックレンジが小さい。 一方、I.I16Bでは、MCP16Gにかける電圧を変えることに
よって、より広いダイナミックレンジで感度を調整する
ことができる。 前記ファイバープレート16Cによって伝送された光学像
は、強誘電性液晶層18Cに書き込まれる。強誘電性液晶
層18Cはメモリ機能をもっているので、第３図に示され
るように、被測定物体12の変形前の像（スペックルパタ
ーン１）が記録される。 次に、強誘電性液晶層18Cにスペックルパターン１を記
録したまま、前記と同様の操作で、Δｔ秒後の、ΔＳだ
け移動した被測定物体12のスペックルパターン２を、強
誘電性液晶層18Cに記録する。 即ち、Δｔ秒後のΔＳだけ移動した被測定物体12のスペ
ックルパターンが二重露光記録されることになる。 ここで、強誘電性液晶の応答速度は数＋μｓであるの
で、速度計のような速い変形のものにも十分対応でき、
又記録が２値であるため、白黒パターンであるスペック
ルパターンの記録に適している。 強誘電性液晶層18Cに記録された前記二重スペックルパ
ターンは、レーザ光源14のハーフミラー14Bから分割さ
れたレーザビームを、読み出し光学系20により導くこと
によって、読み出され、読み出された二重スペックルパ
ターンは、フーリエ変換レンズ24Aによって光電変換装
置26Aの入力面に光学的にフーリエ変換されることにな
る。 前記偏光子24Bは、前記He−Neレーザ14Aとクロスニコル
に置かれている。 従って、光電変換装置26Aの入力面には、ヤング縞が記
録され、これを該光電変換装置26Aで光電変換して、画
像処理装置26Bでヤング縞の間隔、方向を読み取ること
によって、被測定物体12の変形の大きさ及び変形の方向
を知ることができる。 ここで、前記照射側の可変アパーチャ22A及び読み出し
側可変アパーチャ22の少なくとも後者の開口径を変える
ことによって、照射されたビーム内の２次元的変形平均
量を見ることができる。 なお、上記実施例においては、空間光変調器は強誘電性
液晶層を備えたものとされているが、本発明はこれに限
定されるものでなく、他の空間光変調器であってもよ
い。 ここで、二重書込みをするために、第４図に示されるよ
うに、補正電圧パルスを強誘電性液晶における前記透明
電極18B、18Gに加える。 更に、前記実施例は、可変アパーチャ22、22Aによって
ビーム径を可変とするものであるが、本発明はこれに限
定されるものでなく、可変アパーチャには、例えば第１
図において二点鎖線で示されるように、ビーム径及び照
射・読み出し位置を変えるズーミング管28等の光学的ズ
ーミング装置であってもよい。 更に、上記実施例は、結像光学系16にI.I16Bを備えたも
のであるが、光イメージを増倍する必要がない場合は、
I.I16Bは必ずしも設ける必要がない。 次に第５図に示される第２発明の実施例について説明す
る。 この実施例に係る光学的変形量測定装置30は、前記第１
図の実施例と比較して、第１図における、偏光子24B
と、光電変換装置26Aとの間に、第２のFLC−SLM32と、
この第２のFLC−SLM32に読み出し光を照射するための第
２の読み出し光学系34と、第２の読み出し光学系34によ
って読み出された信号を光学的にフーリエ変換する第２
のフーリエ変換レンズ36とを、この順で配置した点にお
いて相違する。 又、第１図の実施例と比較して、第１図における可動ミ
ラー20Cの代わりに、ハーフミラー34Aを設け、又、読み
出し側可変アパーチャ22Bを、ハーフミラー34Aとハーフ
ミラー20Bとの間に可変アパーチャ22を設けた点におい
て相違する。 他の構成は、前記第１図の実施例と同一であるので、同
一部品には同一符号を付することにより説明を省略する
ものとする。 前記第２のFLC−SLMは、前記FLC−SLM18と同一の構成で
あるので、詳細な説明は省略する。 前記第２の読み出し光学系34は、第２のFLC−SLM32と第
２のフーリエ変換レンズ36との間に配置されたハーフミ
ラー34Bと、前記読み出し光学系20からレーザビームを
分割する前記ハーフミラー34Aと、このハーフミラー34A
を透過したレーザビームを、ハーフミラー34Bに向けて
反射するミラー34Cとを含んで構成されている。 次に前記実施例の作用について説明する。 第１のFLC−SLM18に、被測定物体12の変形（移動）前後
の像がスペックルパターンとして二重露光記録され、且
つこれが、読み出し光学系20により読み出され、フーリ
エ変換光学系24によってフーリエ変換されるまでは、前
記第１図の実施例と同一である。 この実施例においては、第２のFLC−SLM32が、第１図の
実施例における光電変換装置26Aの位置にあるので、こ
の第２のFLC−SLM32には、スペックルパターンの光学的
フーリエ変換像であるヤング縞が記録されることにな
る。 このヤング縞の例としては、第６図に示されるようなも
のがある。 第６図においては、ヤング縞の方向（縞に垂直方向）
が、被測定物体12の移動方向であり、縞間隔の逆数が被
測定物体12の移動量に比例している。 第６図は、被測定物体12をゴム膜12Aとした場合の例で
ある。 従って、第２のFLC−SLM32に記録されたヤング縞の信号
を読み出して、第２のフーリエ変換レンズ36によって光
学的にフーリエ変換すると、縞間隔の逆数に比例した径
で０次光から離れた位置に、且つ、縞方向にスポット光
を得ることができる。従って、該スポット光の位置を光
電変換装置26A及び画像処理装置26Bで読み取ることによ
って、被測定物体12の変形量（移動量）及び変形方向
（移動方向）を観測することができる。 この実施例においては、ヤング縞の解析に高価な画像解
析装置や、それに伴う複雑な計算ソフトを用いることな
く、光電変換装置と画像処理装置によってヤング縞を分
析し、非接触で、且つ実時間で物体の変形量（移動量）
を測定できる。 次に第７図に示される第３発明の実施例について説明す
る。 この実施例に係る光学的変形量測定装置40は、前記第１
図の光学的変形量測定装置10に対して、光書き込み部が
２つに分割されたFLC−SLM42を用い、且つI.I16Bの代わ
りに前処理管44が設けられ、更に、FLC−SLM42の分割さ
れた光書き込み部に対応する読み出し光学系46が設けら
れている点において相違する。 又、レーザ光源50も、後述の如く、第１図の実施例と僅
かに相違している。 前記FLC−SLM42は、光書き込み側透明電極が各々独立し
て動作される分割透明電極48A、48Bとされ、この点にお
いてのみ前記第１図のFLC−SLM18と相違し、他の構成は
同一であるので説明を省略する。 又、前処理管44は、結像レンズ16A側から、光電面44A、
電子レンズ系44B、偏向電極44C、MCP44D及び出力蛍光面
44Eを、この順で備え、光電面44Aから発生される電子像
を、偏向電極44Cによって、分割透明電極48A又は48Bに
任意に振ることができるようにされている。 前記レーザ光源50は、He−Neレーザ14Aと、スペイシャ
ルフィルター20Aと、コリメータレンズ20Bと、ハーフミ
ラー50Cとを、この順で備え、He−Neレーザ14Aから出射
されたレーザビームがスペイシャルフィルター20A、コ
リメータレンズ20Bを通ってハーフミラー50Cで反射さ
れ、更にアパーチャ50Dにおいてビームの周辺部をカッ
トされた後に、被測定物体12を照射するようにされてい
る。 前記読み出し光学系46は、レーザ光源50におけるハーフ
ミラー50Cを透過したレーザビームを反射するミラー46A
と、このミラー46Aで反射されたレーザビームを読み出
し光としてFLC−SLM42における、前記分割透明電極48A
に対応する読み出し側の部分に照射するミラー46Bと、F
LC−SLM42の読み出し側端面に配置され、分割透明電極4
8Aに対応する部分から読み出された光信号を、分割透明
電極48Bに対応する読み出し側の部分に照射するための
直角プリズム46Cと、を備えて構成されている。 フーリエ変換レンズ24は、分割透明電極48Bに対応する
部分から読み出された光信号の光路上に配置されてい
る。 次に上記実施例の作用について説明する。 レーザ光源50からの照射光が、被測定物体12で反射さ
れ、この反射光による電子像は、前処理管44の偏向電極
44Cによって、分割透明電極44A側に偏光され、該分割透
明電極48Aに対応する部分に、スペックルパターン１が
記録される。 次に、被測定物体12の変形後の電子像が、偏向電極44C
によって分割透明電極48B側に振られ、MCP44Dで増倍さ
れ、且つ出力蛍光面44Eで光像となったスペックルパタ
ーン２は、分割透明電極48Bに対応する光書き込み部に
記録される。 分割透明電極48Aに対応した部分に記録されたスペック
ルパターンは、読み出し光学系46からのレーザビームに
よって読み出される。 その読み出し光は、直角プリズム46C内で反射され、FLC
−SLM42における、分割透明電極48Bに対応する部分の読
み出し光となって、該FLC−SLM42を照射する。 この過程において、スペックルパターン１とスペックル
パターン２は、排他論理和の重ね書きがなされ、その像
即ちEXORの重ね書き像が読み出されることになる。 これを詳細に説明すると、第８図に示されるように、分
割透明電極48A側の光書き込み部に記録されたスペック
ルパターン１が、読み出され、且つ直角プリズム46Cの
反射面（ハーフミラーに相当する）で反射されることに
より、明の部分がπ位相が変わり、その状態で直角プリ
ズム46Cの他の反射面（ハーフミラーに相当する）も反
射され、スペックルパターン２が記録された分割透明電
極48Bに対応する書き込み部を、読み出し光として照射
する。 その読み出し光は、第８図右下側に示されるようにな
る。 即ち、スペックルパターン１及び２の明部が重なった部
分は、２π位相が変わり、結果として周囲の暗部と同方
向の直線偏向となる。又、その他の明部はπ位相が変わ
った状態である。 従って、この状態で偏光子24Bを通すことによって、第
８図右端のような、排他論理和の２重スペックルパター
ンが得られることになる。 このような排他論理和の２重スペックルパターンは、第
９図に示されるように、スペックル移動がその平均径よ
りも小さく、２つのスペックルパターンが重なってしま
っている場合でも、これらを分離して、分解能及びコン
トラストを向上させることができる。 なお、上記実施例において、FLC−SLM42は、その書き込
み側透明電極が２つの分割透明電極48A、48Bとされるこ
とによって、実質的に２つのFLC−SLMと同一の機能を果
たしている。 従って、この発明は実質的に２つの空間光変調器を構成
するものであればよく、実施例の構成に限定されない。
例えば、２つの独立した空間光変調器を用いて、一方か
ら読み出された信号光で、他方の読み出し光となるよう
に配置すればよい。 上記実施例によれば、スペックル径の平均値よりもスペ
ックル移動量が小さい場合であっても、ヤング縞を得
て、測定をすることができ、従って、高精度な測定を行
うことができる。 次に、前記第１〜第３発明の他の実施例となり得る実施
例について説明する。 この実施例に係る光学的変形量測定装置60は、前記各実
施例が、スペックルパターンを１つのFLC−SLMに二重露
光して記録し、１変形現象毎に観測し、変形測定組間の
変形量を測定することができないという問題点を解消す
るものである。 第10図に示されるように、この実施例の光学的変形量測
定装置60は、前記第７図の実施例と比較すると、第７図
の実施例における２つの分割透明電極48A、48Bに対応す
る光書き込み部を、別個に読み出し光によって照射し、
且つ読み出した光信号を別個のフーリエ変換レンズ54
A、54Bにより変換した後、偏光子24Bを通して、光電変
換装置26Aに結像されるようにしたものである。 この実施例における読み出し光学系56には、ハーフミラ
ー14Bとミラー46Bとの間に、ミラー46Bで反射されたレ
ーザビームを、分割透明電極48A、48Bに対応したものと
すべく分割するアパーチャ56Aを備えている。 他の構成は、前記第７図の実施例と同一であるので同一
の部分には同一の符号を付することにより、説明を省略
するものとする。 次に第11図を参照して、前記光学的変形量測定装置52の
作用について説明する。 まず消去用LED16Dによって、分割透明電極48A、48Bに対
応する部分に書き込まれている像を消去する。 次に、時間ｔ＝t0での、被測定物体12の像に基づく電子
像を、前処理管44における偏向電極44Cによって、分割
透明電極48A側に振り、スペックルパターン１を分割透
明電極48Aに対応する光書き込み部（以下第11図におい
てはITO1とする）に書き込む。 次に、時間ｔ＝t0＋Δｔの時点での、スペックルパター
ン２をITO1及び分割透明電極48Bに対応する光書き込み
部（以下ITO2とする）にそれぞれ書き込む。 ITO1にはスペックルパターン１とスペックルパターン２
の二重露光パターンが記録されているので、これを読み
出し、フーリエ変換レンズ54Aでフーリエ変換すること
により、光電変換装置26A上にスペックルパターン１と
スペックルパターン２によるヤング縞が得られることに
なる。 次に、消去用LED16Dによる照射及び偏向電極44Cの走査
により、ITO1側の記録のみを消去する。 次に、時間ｔ＝t0＋２Δｔの時点でのスペックルパター
ン３を、偏向電極44Cの走査により、ITO1及びITO2に書
き込む。 ITO2は、スペックルパターン２及び３の二重露光パター
ンが記録されることになるので、ITO2側の記録を読み出
すことによって、光電変換装置26Aには、スペックルパ
ターン３と４によるヤング縞が得られることになる。 このようにして、時間Δｔ毎に、記録を消去した側のIT
Oにスペックルパターンを交互に書き込むことによっ
て、被測定物体12の変形量（移動量）を連続的に測定す
ることができる。 従って、前述の実施例では不可能であった変形測定組間
の変形量（移動量）を測定することができる。 前記第10図の実施例においては、前処理管44内の偏向電
極44Cによって、スペックルパターンをITO1及びITO2側
に振ることができるようにしたものであるが、本発明は
これに限定されるものでなく、例えばI.Iと音響光学素
子を組合せることにより、前処理管44と同様の機能を果
たすようにしてもよい。
１図に示されるように、被測定物体12にレーザ光を照射
するレーザ光源14と、この光源からの照射光に基づく被
測定物体12の反射光から、該被測定物体12の像を変形前
後で二重露光する結像光学系16及び強誘電性液晶空間光
変調器（以下FLC−SLM）18と、このFLC−SLM18に記録さ
れた信号を読み出すための読み出し光学系20と、この読
み出し光学系20による読み出しビームの径を可変とする
可変アパーチャ22と、前記読み出し光学系20により前記
FLC−SLMから読み出された信号をフーリエ変換するフー
リエ変換光学系24と、このフーリエ変換光学系によりフ
ーリエ変換面に形成されたフーリエ像を観測する観測手
段26と、から構成されている。 前記レーザ光源14は、He−Neレーザ14Aと、このHe−Ne
レーザ14Aから出射されたレーザビームを一部透過且つ
一部を反射すると共に、その反射角度が可変とされたハ
ーフミラー14Bとから構成されている。 前記結像光学系16は、被測定物体12側から、この順で配
置された結像レンズ16A、イメージインテンシファイヤ
（以下I.I）16B及びこのI.I16Bの出力面と前記FLC−SLM
8の光入力面とを接続するファイバプレート16Cと、を含
んで構成されている。 図の符号16DはI.I16Bの入力面を照射することによって
像を消去するための消去用LEDを示す。 前記I.I16Bは、結像レンズ16A側から、ホトカソード16E
と、電子レンズ系16Fと、マイクロチャンネルプレート
（以下MCP）16Gと、出力蛍光面16Hと、をこの順で備え
て構成されている。 前記FLC−SLM18は、第２図に示されるように、一対の配
向層18A、18B間に配置された強誘電性液晶層18Cと、書
き込み光入射側から強誘電性液晶層18Cに向かってこの
順で配置された書き込み側透明電極18D、アドレス材料
としてのアモルファスシリコン（以下ａ−Si）層18E、
誘電体ミラー18F、強誘電性液晶層18Cから読み出し側
に、この順で配置された読み出し側透明電極18G、ガラ
ス層18H、及び反射防止膜18Iとを積層して構成したもの
である。 前記読み出し光学系20は、前記ハーフミラー14Bで分割
されたレーザビームを、前記FLC−SLM18の読み出し側に
読み出し光として導くスペイシャルフィルター20Aと、
コリメータレンズ20Bと、可動ミラー20Cと、ハーフミラ
ー20Dとを、この順で、ハーフミラー14B側から配列して
構成されている。 前記フーリエ変換光学系24は、ハーフミラー20Dを透過
した読み出し光をフーリエ変換するためのフーリエ変換
レンズ24Aと、このフーリエ変換レンズ24Aでフーリエ変
換された光を通す偏光子24Bとから構成されている。 前記観測手段26は、偏光子24Bを通ったフーリエ変換光
の強度に応じて信号を出力する光電変換装置26Aと、光
電変換装置26Aの出力に基づいて画像処理するための画
像処理装置26Bとから構成されている。 前記可動ミラー20Cは、He−Neレーザ14Aからのレーザビ
ームが、FLC−SLM18の被照射面を走査できるように可動
となっている。 前記可変アパーチャ22は、読み出し光学系20におけるコ
リメータレンズ20Bと、可動ミラー20Cとの間に配置され
ている。符号22Aは、He−Neレーザ14Aから出射され、ハ
ーフミラー14Bで反射されたレーザビームのビーム径を
可変とする照射側可変アパーチャである。 次に上記実施例に係る光学的変形量測定装置の作用につ
いて説明する。 まず、He−Neレーザ14Aからレーザビームを出射して、
ハーフミラー14Bにより反射し、その反射光によって、
被測定物体12を照射する。 このとき、第３図に示されるように、予め、消去用LED1
6DによりI.I16Bの光入射面を照射して、記録されていた
像を消去しておく。 被測定物体12の照射による反射光は、結像レンズ16Aを
通って、I.I16Bのホトカソード16Eに結像し、I.I16Bで
は、反射光（スペックルパターン）を光電子像に変換し
てそれをMCP16Gにて増倍し、出力蛍光面16Hで再び光学
パターンとして表示する。 この光学パターンは、ファイバープレート16Cを介し
て、FLC−SLM18に入力される。 このFLC−SLM18は、強誘電性液晶層18Cを備え、この強
誘電性液晶層18Cは、２値動作であるため、入力光強度
に対して閾値をもっている。従って、駆動電圧を変える
ことにより、同じ入力光強度でも強誘電性液晶層18Cに
かかる電圧が異なるため、入力光強度に対する感度を調
整できるが、そのダイナミックレンジが小さい。 一方、I.I16Bでは、MCP16Gにかける電圧を変えることに
よって、より広いダイナミックレンジで感度を調整する
ことができる。 前記ファイバープレート16Cによって伝送された光学像
は、強誘電性液晶層18Cに書き込まれる。強誘電性液晶
層18Cはメモリ機能をもっているので、第３図に示され
るように、被測定物体12の変形前の像（スペックルパタ
ーン１）が記録される。 次に、強誘電性液晶層18Cにスペックルパターン１を記
録したまま、前記と同様の操作で、Δｔ秒後の、ΔＳだ
け移動した被測定物体12のスペックルパターン２を、強
誘電性液晶層18Cに記録する。 即ち、Δｔ秒後のΔＳだけ移動した被測定物体12のスペ
ックルパターンが二重露光記録されることになる。 ここで、強誘電性液晶の応答速度は数＋μｓであるの
で、速度計のような速い変形のものにも十分対応でき、
又記録が２値であるため、白黒パターンであるスペック
ルパターンの記録に適している。 強誘電性液晶層18Cに記録された前記二重スペックルパ
ターンは、レーザ光源14のハーフミラー14Bから分割さ
れたレーザビームを、読み出し光学系20により導くこと
によって、読み出され、読み出された二重スペックルパ
ターンは、フーリエ変換レンズ24Aによって光電変換装
置26Aの入力面に光学的にフーリエ変換されることにな
る。 前記偏光子24Bは、前記He−Neレーザ14Aとクロスニコル
に置かれている。 従って、光電変換装置26Aの入力面には、ヤング縞が記
録され、これを該光電変換装置26Aで光電変換して、画
像処理装置26Bでヤング縞の間隔、方向を読み取ること
によって、被測定物体12の変形の大きさ及び変形の方向
を知ることができる。 ここで、前記照射側の可変アパーチャ22A及び読み出し
側可変アパーチャ22の少なくとも後者の開口径を変える
ことによって、照射されたビーム内の２次元的変形平均
量を見ることができる。 なお、上記実施例においては、空間光変調器は強誘電性
液晶層を備えたものとされているが、本発明はこれに限
定されるものでなく、他の空間光変調器であってもよ
い。 ここで、二重書込みをするために、第４図に示されるよ
うに、補正電圧パルスを強誘電性液晶における前記透明
電極18B、18Gに加える。 更に、前記実施例は、可変アパーチャ22、22Aによって
ビーム径を可変とするものであるが、本発明はこれに限
定されるものでなく、可変アパーチャには、例えば第１
図において二点鎖線で示されるように、ビーム径及び照
射・読み出し位置を変えるズーミング管28等の光学的ズ
ーミング装置であってもよい。 更に、上記実施例は、結像光学系16にI.I16Bを備えたも
のであるが、光イメージを増倍する必要がない場合は、
I.I16Bは必ずしも設ける必要がない。 次に第５図に示される第２発明の実施例について説明す
る。 この実施例に係る光学的変形量測定装置30は、前記第１
図の実施例と比較して、第１図における、偏光子24B
と、光電変換装置26Aとの間に、第２のFLC−SLM32と、
この第２のFLC−SLM32に読み出し光を照射するための第
２の読み出し光学系34と、第２の読み出し光学系34によ
って読み出された信号を光学的にフーリエ変換する第２
のフーリエ変換レンズ36とを、この順で配置した点にお
いて相違する。 又、第１図の実施例と比較して、第１図における可動ミ
ラー20Cの代わりに、ハーフミラー34Aを設け、又、読み
出し側可変アパーチャ22Bを、ハーフミラー34Aとハーフ
ミラー20Bとの間に可変アパーチャ22を設けた点におい
て相違する。 他の構成は、前記第１図の実施例と同一であるので、同
一部品には同一符号を付することにより説明を省略する
ものとする。 前記第２のFLC−SLMは、前記FLC−SLM18と同一の構成で
あるので、詳細な説明は省略する。 前記第２の読み出し光学系34は、第２のFLC−SLM32と第
２のフーリエ変換レンズ36との間に配置されたハーフミ
ラー34Bと、前記読み出し光学系20からレーザビームを
分割する前記ハーフミラー34Aと、このハーフミラー34A
を透過したレーザビームを、ハーフミラー34Bに向けて
反射するミラー34Cとを含んで構成されている。 次に前記実施例の作用について説明する。 第１のFLC−SLM18に、被測定物体12の変形（移動）前後
の像がスペックルパターンとして二重露光記録され、且
つこれが、読み出し光学系20により読み出され、フーリ
エ変換光学系24によってフーリエ変換されるまでは、前
記第１図の実施例と同一である。 この実施例においては、第２のFLC−SLM32が、第１図の
実施例における光電変換装置26Aの位置にあるので、こ
の第２のFLC−SLM32には、スペックルパターンの光学的
フーリエ変換像であるヤング縞が記録されることにな
る。 このヤング縞の例としては、第６図に示されるようなも
のがある。 第６図においては、ヤング縞の方向（縞に垂直方向）
が、被測定物体12の移動方向であり、縞間隔の逆数が被
測定物体12の移動量に比例している。 第６図は、被測定物体12をゴム膜12Aとした場合の例で
ある。 従って、第２のFLC−SLM32に記録されたヤング縞の信号
を読み出して、第２のフーリエ変換レンズ36によって光
学的にフーリエ変換すると、縞間隔の逆数に比例した径
で０次光から離れた位置に、且つ、縞方向にスポット光
を得ることができる。従って、該スポット光の位置を光
電変換装置26A及び画像処理装置26Bで読み取ることによ
って、被測定物体12の変形量（移動量）及び変形方向
（移動方向）を観測することができる。 この実施例においては、ヤング縞の解析に高価な画像解
析装置や、それに伴う複雑な計算ソフトを用いることな
く、光電変換装置と画像処理装置によってヤング縞を分
析し、非接触で、且つ実時間で物体の変形量（移動量）
を測定できる。 次に第７図に示される第３発明の実施例について説明す
る。 この実施例に係る光学的変形量測定装置40は、前記第１
図の光学的変形量測定装置10に対して、光書き込み部が
２つに分割されたFLC−SLM42を用い、且つI.I16Bの代わ
りに前処理管44が設けられ、更に、FLC−SLM42の分割さ
れた光書き込み部に対応する読み出し光学系46が設けら
れている点において相違する。 又、レーザ光源50も、後述の如く、第１図の実施例と僅
かに相違している。 前記FLC−SLM42は、光書き込み側透明電極が各々独立し
て動作される分割透明電極48A、48Bとされ、この点にお
いてのみ前記第１図のFLC−SLM18と相違し、他の構成は
同一であるので説明を省略する。 又、前処理管44は、結像レンズ16A側から、光電面44A、
電子レンズ系44B、偏向電極44C、MCP44D及び出力蛍光面
44Eを、この順で備え、光電面44Aから発生される電子像
を、偏向電極44Cによって、分割透明電極48A又は48Bに
任意に振ることができるようにされている。 前記レーザ光源50は、He−Neレーザ14Aと、スペイシャ
ルフィルター20Aと、コリメータレンズ20Bと、ハーフミ
ラー50Cとを、この順で備え、He−Neレーザ14Aから出射
されたレーザビームがスペイシャルフィルター20A、コ
リメータレンズ20Bを通ってハーフミラー50Cで反射さ
れ、更にアパーチャ50Dにおいてビームの周辺部をカッ
トされた後に、被測定物体12を照射するようにされてい
る。 前記読み出し光学系46は、レーザ光源50におけるハーフ
ミラー50Cを透過したレーザビームを反射するミラー46A
と、このミラー46Aで反射されたレーザビームを読み出
し光としてFLC−SLM42における、前記分割透明電極48A
に対応する読み出し側の部分に照射するミラー46Bと、F
LC−SLM42の読み出し側端面に配置され、分割透明電極4
8Aに対応する部分から読み出された光信号を、分割透明
電極48Bに対応する読み出し側の部分に照射するための
直角プリズム46Cと、を備えて構成されている。 フーリエ変換レンズ24は、分割透明電極48Bに対応する
部分から読み出された光信号の光路上に配置されてい
る。 次に上記実施例の作用について説明する。 レーザ光源50からの照射光が、被測定物体12で反射さ
れ、この反射光による電子像は、前処理管44の偏向電極
44Cによって、分割透明電極44A側に偏光され、該分割透
明電極48Aに対応する部分に、スペックルパターン１が
記録される。 次に、被測定物体12の変形後の電子像が、偏向電極44C
によって分割透明電極48B側に振られ、MCP44Dで増倍さ
れ、且つ出力蛍光面44Eで光像となったスペックルパタ
ーン２は、分割透明電極48Bに対応する光書き込み部に
記録される。 分割透明電極48Aに対応した部分に記録されたスペック
ルパターンは、読み出し光学系46からのレーザビームに
よって読み出される。 その読み出し光は、直角プリズム46C内で反射され、FLC
−SLM42における、分割透明電極48Bに対応する部分の読
み出し光となって、該FLC−SLM42を照射する。 この過程において、スペックルパターン１とスペックル
パターン２は、排他論理和の重ね書きがなされ、その像
即ちEXORの重ね書き像が読み出されることになる。 これを詳細に説明すると、第８図に示されるように、分
割透明電極48A側の光書き込み部に記録されたスペック
ルパターン１が、読み出され、且つ直角プリズム46Cの
反射面（ハーフミラーに相当する）で反射されることに
より、明の部分がπ位相が変わり、その状態で直角プリ
ズム46Cの他の反射面（ハーフミラーに相当する）も反
射され、スペックルパターン２が記録された分割透明電
極48Bに対応する書き込み部を、読み出し光として照射
する。 その読み出し光は、第８図右下側に示されるようにな
る。 即ち、スペックルパターン１及び２の明部が重なった部
分は、２π位相が変わり、結果として周囲の暗部と同方
向の直線偏向となる。又、その他の明部はπ位相が変わ
った状態である。 従って、この状態で偏光子24Bを通すことによって、第
８図右端のような、排他論理和の２重スペックルパター
ンが得られることになる。 このような排他論理和の２重スペックルパターンは、第
９図に示されるように、スペックル移動がその平均径よ
りも小さく、２つのスペックルパターンが重なってしま
っている場合でも、これらを分離して、分解能及びコン
トラストを向上させることができる。 なお、上記実施例において、FLC−SLM42は、その書き込
み側透明電極が２つの分割透明電極48A、48Bとされるこ
とによって、実質的に２つのFLC−SLMと同一の機能を果
たしている。 従って、この発明は実質的に２つの空間光変調器を構成
するものであればよく、実施例の構成に限定されない。
例えば、２つの独立した空間光変調器を用いて、一方か
ら読み出された信号光で、他方の読み出し光となるよう
に配置すればよい。 上記実施例によれば、スペックル径の平均値よりもスペ
ックル移動量が小さい場合であっても、ヤング縞を得
て、測定をすることができ、従って、高精度な測定を行
うことができる。 次に、前記第１〜第３発明の他の実施例となり得る実施
例について説明する。 この実施例に係る光学的変形量測定装置60は、前記各実
施例が、スペックルパターンを１つのFLC−SLMに二重露
光して記録し、１変形現象毎に観測し、変形測定組間の
変形量を測定することができないという問題点を解消す
るものである。 第10図に示されるように、この実施例の光学的変形量測
定装置60は、前記第７図の実施例と比較すると、第７図
の実施例における２つの分割透明電極48A、48Bに対応す
る光書き込み部を、別個に読み出し光によって照射し、
且つ読み出した光信号を別個のフーリエ変換レンズ54
A、54Bにより変換した後、偏光子24Bを通して、光電変
換装置26Aに結像されるようにしたものである。 この実施例における読み出し光学系56には、ハーフミラ
ー14Bとミラー46Bとの間に、ミラー46Bで反射されたレ
ーザビームを、分割透明電極48A、48Bに対応したものと
すべく分割するアパーチャ56Aを備えている。 他の構成は、前記第７図の実施例と同一であるので同一
の部分には同一の符号を付することにより、説明を省略
するものとする。 次に第11図を参照して、前記光学的変形量測定装置52の
作用について説明する。 まず消去用LED16Dによって、分割透明電極48A、48Bに対
応する部分に書き込まれている像を消去する。 次に、時間ｔ＝t0での、被測定物体12の像に基づく電子
像を、前処理管44における偏向電極44Cによって、分割
透明電極48A側に振り、スペックルパターン１を分割透
明電極48Aに対応する光書き込み部（以下第11図におい
てはITO1とする）に書き込む。 次に、時間ｔ＝t0＋Δｔの時点での、スペックルパター
ン２をITO1及び分割透明電極48Bに対応する光書き込み
部（以下ITO2とする）にそれぞれ書き込む。 ITO1にはスペックルパターン１とスペックルパターン２
の二重露光パターンが記録されているので、これを読み
出し、フーリエ変換レンズ54Aでフーリエ変換すること
により、光電変換装置26A上にスペックルパターン１と
スペックルパターン２によるヤング縞が得られることに
なる。 次に、消去用LED16Dによる照射及び偏向電極44Cの走査
により、ITO1側の記録のみを消去する。 次に、時間ｔ＝t0＋２Δｔの時点でのスペックルパター
ン３を、偏向電極44Cの走査により、ITO1及びITO2に書
き込む。 ITO2は、スペックルパターン２及び３の二重露光パター
ンが記録されることになるので、ITO2側の記録を読み出
すことによって、光電変換装置26Aには、スペックルパ
ターン３と４によるヤング縞が得られることになる。 このようにして、時間Δｔ毎に、記録を消去した側のIT
Oにスペックルパターンを交互に書き込むことによっ
て、被測定物体12の変形量（移動量）を連続的に測定す
ることができる。 従って、前述の実施例では不可能であった変形測定組間
の変形量（移動量）を測定することができる。 前記第10図の実施例においては、前処理管44内の偏向電
極44Cによって、スペックルパターンをITO1及びITO2側
に振ることができるようにしたものであるが、本発明は
これに限定されるものでなく、例えばI.Iと音響光学素
子を組合せることにより、前処理管44と同様の機能を果
たすようにしてもよい。
第１図は第１発明の実施例に係る光学的変形量測定装置
を示す光学系統図、第２図は同実施例におけるFLC−SLM
を拡大して示す断面図、第３図は同実施例装置の動作タ
イミングチャート、第４図は同実施例におけるFLC−SLM
に加えられる補償電圧パルスの状態を示す線図、第５図
は第２発明の実施例に係る光学的変形量測定装置を示す
光学系統図、第６図は同実施例装置でゴム膜の変形量を
測定した場合のヤング縞を示す線図、第７図は第３発明
の実施例に係る光学的変形量測定装置を示す光学系統
図、第８図は同実施例装置で排他論理和の重ね書き像を
得る過程を示す一部光路図を含む模式図、第９図はスペ
ックル移動量がスペックル径よりも小さい場合の排他論
理和の重ね書き像を得る過程を示す模式図、第10図は前
記第１〜第３発明に共通の他の実施例に係る光学的変形
量測定装置を示す光学系統図、第11図は同実施例装置の
動作タイミングチャートである。 10、30、40、60……光学的変形量測定装置、 12……被測定物体、 14、15、50……レーザ光源、 16……結像光学系、 16B……イメージインテンシファイヤ（I,I）、 18、42……強誘電性液晶空間光変調器（FLC−SLM）、 20、46、56……読み出し光学系、 18C……強誘電性液晶層、 18D……書き込み側透明電極、 20C……可動ミラー、22……可変アパーチャ、 22……可変アパーチャ、 24……フーリエ変換光学系、 24A、54A、54B……フーリエ変換レンズ、 26……観測手段、26A……光電変換装置、 26B……画像処理装置、 28……ズーミング管、 32……第２のFLC−SLM、 34……第２の読み出し光学系、 36……第２のフーリエ変換レンズ、 44……前処理管、44C……偏向電極、 48A、48B……分割透明電極、 56A……アパーチャ。
を示す光学系統図、第２図は同実施例におけるFLC−SLM
を拡大して示す断面図、第３図は同実施例装置の動作タ
イミングチャート、第４図は同実施例におけるFLC−SLM
に加えられる補償電圧パルスの状態を示す線図、第５図
は第２発明の実施例に係る光学的変形量測定装置を示す
光学系統図、第６図は同実施例装置でゴム膜の変形量を
測定した場合のヤング縞を示す線図、第７図は第３発明
の実施例に係る光学的変形量測定装置を示す光学系統
図、第８図は同実施例装置で排他論理和の重ね書き像を
得る過程を示す一部光路図を含む模式図、第９図はスペ
ックル移動量がスペックル径よりも小さい場合の排他論
理和の重ね書き像を得る過程を示す模式図、第10図は前
記第１〜第３発明に共通の他の実施例に係る光学的変形
量測定装置を示す光学系統図、第11図は同実施例装置の
動作タイミングチャートである。 10、30、40、60……光学的変形量測定装置、 12……被測定物体、 14、15、50……レーザ光源、 16……結像光学系、 16B……イメージインテンシファイヤ（I,I）、 18、42……強誘電性液晶空間光変調器（FLC−SLM）、 20、46、56……読み出し光学系、 18C……強誘電性液晶層、 18D……書き込み側透明電極、 20C……可動ミラー、22……可変アパーチャ、 22……可変アパーチャ、 24……フーリエ変換光学系、 24A、54A、54B……フーリエ変換レンズ、 26……観測手段、26A……光電変換装置、 26B……画像処理装置、 28……ズーミング管、 32……第２のFLC−SLM、 34……第２の読み出し光学系、 36……第２のフーリエ変換レンズ、 44……前処理管、44C……偏向電極、 48A、48B……分割透明電極、 56A……アパーチャ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向坂 直久 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 吉田 成浩 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−187605（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−40501（ＪＰ，Ａ)
Claims (12)
- 【請求項１】被測定物体に光を照射する光源と、この光
源からの照射光に基づく前記被測定物体の反射光から、
該被測定物体の像を変形前後で二重露光する結像光学系
及び空間光変調器と、この空間光変調器に記録された信
号を読み出すための読み出し光学系と、この読み出し光
学系による読み出しビームの径を可変とする可変アパー
チャと、前記読み出し光学系により前記空間光変調器か
ら読み出された信号をフーリエ変換するフーリエ変換光
学系と、このフーリエ変換光学系によりフーリエ変換面
に形成されたフーリエ像を測定する観測手段と、を有し
てなる光学的変形量測定装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記光源はレーザ光源
であり、前記空間光変調器はスペックルパターンを二重
露光記録するものであり、前記観測手段はヤング縞を観
測するものであることを特徴とする光学的変形量測定装
置。 - 【請求項３】請求項１又は２において、前記読み出しビ
ームの読み出し位置を可変とする光学的ズーミング装置
を設けたことを特徴とする光学的変形量測定装置。 - 【請求項４】被測定物体に光を照射する光源と、この光
源からの照射光に基づく前記被測定物体の反射光から、
該被測定物体の像を変形前後で二重露光する結像光学系
及び空間光変調器と、この空間光変調器に記録された信
号を読み出すための読み出し光学系と、前記読み出し光
学系により前記空間光変調器から読み出された信号をフ
ーリエ変換するフーリエ変換光学系と、このフーリエ変
換光学系によりフーリエ変換された信号を記録する第２
の空間光変調器と、この第２の空間光変調器に記録され
た信号を読み出す第２の読み出し光学系と、この第２の
読み出し光学系により読み出された信号を光学的にフー
リエ変換する第２のフーリエ変換光学系と、この第２の
フーリエ変換光学系により変換された信号を受光する光
電変換装置と、を有してなる光学的変形量測定装置。 - 【請求項５】請求項４において、前記光源はレーザ光源
であり、前記空間光変調器は、スペックルパターンを二
重露光記録するものであり、前記第２の空間光変調器
は、フーリエ変換された２重スペックルパターンを記録
するものであることを特徴とする光学的変形量測定装
置。 - 【請求項６】被測定物体に光を照射する光源と、この光
源からの照射光に基づく前記被測定物体の反射光によ
り、該被測定物体の変形前の像を記録する結像光学系及
び空間光変調器と、この空間光変調器に記録された信号
を読み出すための読み出し光学系と、前記被測定物体か
らの反射光により変形後の被測定物体の像を記録する第
２の結像光学系及び第２の空間光変調器と、前記読み出
し光学系により読み出された信号により、前記第２の空
間光変調器に記録された像を読み出すことにより排他論
理和の重ね書きを得る第２の読み出し光学系と、この第
２の読み出し光学系により読み出された信号を光学的に
フーリエ変換する第１のフーリエ変換光学系と、この第
１のフーリエ変換光学系により変換された信号を測定す
る測定手段と、を有してなる光学的変形量測定装置。 - 【請求項７】請求項６において、前記空間光変調器の光
書き込み部が少なくとも２分割され、前記結像光学系は
分割された光書き込み部の一方に変形前の被測定物体か
らの反射光を、他方に変形後の被測定物体からの反射光
を、それぞれ結像するようにされて、前記第２の結像光
学系を兼ね、前記空間光変調器は第２の空間光変調器を
兼ねるものであることを特徴とする光学的変形量測定装
置。 - 【請求項８】請求項６又は７において、前記光源はレー
ザ光源であり、前記第１及び第２の空間光変調器は、ス
ペックルパターンを記録するものであり、前記測定手段
はヤング縞を測定するものであることを特徴とする光学
的変形量測定装置。 - 【請求項９】被測定物体に光を照射する光源と、この光
源からの照射光に基づく前記被測定物体の反射光によ
り、該被測定物体の変形前の像を記録する結像光学系及
び空間光変調器と、この空間光変調器に記録された信号
を読み出すための読み出し光学系と、前記被測定物体か
らの反射光により変形後の被測定物体の像を記録する第
２の結像光学系及び第２の空間光変調器と、前記読み出
し光学系により読み出された信号により、前記第２の空
間光変調器に記録された像を読み出すことにより排他論
理和の重ね書きを得る第２の読み出し光学系と、この第
２の読み出し光学系により読み出された信号を光学的に
フーリエ変換する第１のフーリエ変換光学系と、この第
１のフーリエ変換光学系により変換された信号を記録す
る第３の空間光変調器と、この第３の空間光変調器に記
録された信号を読み出す第３の読み出し光学系と、この
第３の読み出し光学系により読み出された信号を光学的
にフーリエ変換する第２のフーリエ変換光学系と、この
第２のフーリエ変換光学系により変換された信号を受光
する光電変換装置と、を有してなる光学的変形量測定装
置。 - 【請求項１０】請求項１乃至９のいずれかにおいて、空
間光変調器は光書き込み部が、各々独立して被測定物体
の像を書き込むことのできる２以上に分割された分割光
書き込み部とされ、前記結像光学系は、これらの分割光
書き込み部に、被測定物体からの反射光を順次結像させ
るものであることを特徴とする光学的変形量測定装置。 - 【請求項１１】請求項１乃至10のいずれかにおいて、前
記結像光学系に光イメージ増強手段を設けたことを特徴
とする光学的変形量測定装置。 - 【請求項１２】請求項１乃至11いずれかにおいて、前記
第２の空間光変調器を含む空間光変調器は、強誘電性液
晶空間光変調器であることを特徴とする光学的変形量測
定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339854A JPH07113533B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 光学的変形量測定装置 |
| US07/748,884 US5166742A (en) | 1990-11-30 | 1991-08-23 | Optical deformation measuring apparatus by double-writing speckle images into a spatial light modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339854A JPH07113533B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 光学的変形量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04204312A JPH04204312A (ja) | 1992-07-24 |
| JPH07113533B2 true JPH07113533B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=18331453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2339854A Expired - Fee Related JPH07113533B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 光学的変形量測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5166742A (ja) |
| JP (1) | JPH07113533B2 (ja) |
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| US5481922A (en) * | 1994-05-31 | 1996-01-09 | Washabaugh; Peter D. | Elastic transducer designs incorporating finite length measurement paths |
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| IL278987A (en) * | 2019-12-05 | 2021-06-30 | Continuse Biometrics Ltd | System and method for passively monitoring a sample |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4506550A (en) * | 1981-02-06 | 1985-03-26 | Raj Technology Partnership | Non-destructive testing system employing a liquid crystal detector cell |
| JPS57187605A (en) * | 1981-05-14 | 1982-11-18 | Ricoh Co Ltd | Measuring device for optical movement distance |
| US4651567A (en) * | 1985-09-13 | 1987-03-24 | Raj Technology, Inc. | Non-coherent frequency source and sector scanning apparatus for ultrasonic imaging system using a liquid crystal detector cell |
| JPS6271926A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-02 | Hamamatsu Photonics Kk | 画像の排他的論理和演算装置 |
| JPH0786615B2 (ja) * | 1987-10-06 | 1995-09-20 | 日本電気株式会社 | 液晶ライトバルブ |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2339854A patent/JPH07113533B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-23 US US07/748,884 patent/US5166742A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5166742A (en) | 1992-11-24 |
| JPH04204312A (ja) | 1992-07-24 |
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