JPS60177207A - ひずみ測定装置 - Google Patents

ひずみ測定装置

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JPS60177207A
JPS60177207A JP3261884A JP3261884A JPS60177207A JP S60177207 A JPS60177207 A JP S60177207A JP 3261884 A JP3261884 A JP 3261884A JP 3261884 A JP3261884 A JP 3261884A JP S60177207 A JPS60177207 A JP S60177207A
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JP
Japan
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laser
strain
light
young
sample
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Pending
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JP3261884A
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English (en)
Inventor
Akira Ono
明 小野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS60177207A publication Critical patent/JPS60177207A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/165Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of a grating deformed by the object

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はレーザ光におけるヤングの干渉縞を利用して試
料の形状・ひずみなどを測定するひずみ測定装置に関す
る。
〔発明の技術的背景〕
光として種々のすぐれた特徴を有するレーザ光は近年そ
の利用範囲がきわめて拡大された。なかでもレーザ光に
よって物体の形状、ひずみ、距離などを計測するレーザ
応用計測の分野はすでに広く利用されているものである
。これらはレーザ光が有する干渉性が良い、エネルギ密
度が高いなどの特質を生かし、高精度な測定が可能とな
っている。また、測定試料に対して非接触で計測できる
という点でも大きな特長を持つ。
従来よシレーザ光による計測法は種々考案されており、
光の干渉を利用したレーザホログラフィ。
ドツプラ効果を利用したレーザドツプラ流速計などがあ
る。これらのうち、レーザホログラフィのなかには、複
数のレーザ光が重なることによって生じるヤングの干渉
縞を利用して試料の微小なひずみを高精度に測定する装
置がある。例えば、第1図に示すような材料試験片(1
)の引張り試験を行なった時の材料の変形状態を計測す
る場合、試験片(1)の測定部に格子状の線(2)を抽
く。そこで、第2図に示すように試験片(1)の両端部
から弾性限界を超えたPの荷重で引張ると、試験片(1
)には塑性変形が生じひずみが残留し、格子状の線(2
)は第2図に示すように変形する。ここで、この格子状
の線(2)の形状を測定し変形前の形状と比較すれば試
験片(1)の測定部の各位置におけるひずみがわかる、
しかしながら1通常はこの格子状の線(2)の変形機は
非常に微小であって測定困難である。このため上述のヤ
ングの干渉縞を利用したレーザ応用計測が用いられる。
第3図は従来よシ用いられているヤングの干渉縞を利用
したひずみ測定装置である。なお、測定試料(3)は第
3図に示された変形した試験片(1)の測定部をカメラ
によって撮影することによって得られたフィルムであり
、このフィルムに変形した格子状の線(2)が記録され
ている。
(5)はレーザ発振器で一般的にはHe −Ne 、 
Arなどの気体レーザが用いられる。このレーザ発振器
(5)から発振されたレーザ光(6)は2枚の凸レンズ
+7)、 (8)からなる拡大光学系(9)によシビー
ム径を拡大される。この拡大されたレーザ光(6a)は
分光器OIによって2つに分けられV−ザ光(6b)、
 (6C)となシ。
さらに平面鏡(11す、 (llb)によってそれぞれ
反射され、再び分光器(L邊によって重ねられる。この
とき、分光器(l渇はレーザ光(ha)、 (llb)
 ノそれぞれの光軸が一致することなく微小角で交差す
るように設置される。このため、レーザ光(6b)、 
(6G)が重なシ合った領域α樟ではそれぞれが十N次
回折光。
−N次回折光となって干渉しあい、いわゆるヤングの干
渉縞が形成される。そして、このヤングの干渉縞が形成
された領域(13)にフィルムである測定試料(3)が
配置される。
このように、ヤングの干渉縞の領域(131に測定試料
(3)を置くと、測定試料(3)上にはヤングの干渉縞
と格子状の線(2)によって、いわゆるモアレ縞ができ
る。このモアレ縞は格子状の線(2)の形状に応じて、
変形]7た形状となる。その徒、レーザ光(6b)。
(6C)は結像レンズ(I4Jによって集光され、?c
の集光点において微小孔を有するビンホール(イ)に通
され。
レーザ光(6b)からの十N次回折光とレーザ光(6C
)の−N次回折光のみがスクリーンθeに写されるよう
になる。スクリーン00に写された像は上述のように測
定試料(3)に写された格子状の線(2)の形状に応じ
たモアレ縞を観測することができる。測定試料(3)に
写された格子状の線(2)のひずみが微小であってもス
クリーン(tf9 K写されたモアレ縞の像はびずみが
大きくなった状態で現われるのでひずみの形状。
分布が測定可能となる。
〔背景技術の問題点〕
従来よシ5光学系を用いた計測方法は光学系全体を高精
度に正確に調整する必要があった。これは、光軸などが
微小でもずれているとスクリーンに写される像が全体的
にゆがんでし甘い正確な測定が不可能となってしまうか
らである。このため。
光学系の調整が非常にめんどうかつ困難であった。
また、上述の従来例のように分光器θ0)、(121,
平面鏡(Ila)、 (llb)を用いた場合、これら
の反射面にわずかの凹凸があってもレーザ光(,6b)
、 (6りによるヤングの干渉縞はそれらの影響でゆが
んでしまい、正確な測定は不可能となってしまう。
〔発明の目的〕
本発明の目的は上述の点に着目してなされたもので、比
較的光学系の調整が容易で、像のゆがみがなく正確な測
定ができるひずみ測定装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明はレーザ光を分光器によって複数に分割し、それ
ぞれを集光し点光源にした後に例えば単−モード光ファ
イバで伝達することによってそれぞれの点光源を互いに
近接した位置に配置し、ヤングの干渉縞を作り、この領
域に測定試料を置いてひずみを測定するひずみ測定装置
である。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第4図は本
実施例を示す平面図である。CI’0はレーザ発振器で
、とのレーザ発振器(21)から発振するレーザ光(2
2a)は前方に設けられた分光器(ハ)で2方向に分割
される。この2方向に分割された1/−ザ光(22b)
、 (22c)はそれぞれ集光レンズ(24a)、 (
24b)で集光さ115点光源となった集光点において
、入射端(25a)、 (25b)が位置するように単
一モード光ファイバ(26a)、 (26b)が備えら
れている。この単一モード光ファイバ(26a)、 (
26b)の内部における芯径は約5)imとなっている
。このため、出口端(27a)、 (27b)では入射
端(25a)、 (25b) (7)それぞれから伝達
しだレーザ光(22b)、 (22C)は可干渉性を保
つため、あたかも理想的な点光源として考えられる。出
口端(27a)、 (27b)は互いに近接して設けら
れており、出口端(27a)、 (27b)から放出す
るレーザ光(22b)、 (22C)は互いに重なり合
い、それぞれが十N次回折光、−N次回折光となって、
いわゆるヤングの干渉縞を形成する。このとき、出口端
(27a)、 (27b)からノL/−ザ光(22b)
、 (22C)の光軸は本実施例では平行となっている
が、途中で交差してもよい。このヤングの干渉縞が形成
される領域(2)に第2図で示されるような試験片(1
)の格子状の線(2)を撮影したフィルムである測定試
料(3)が設置される。このとき、測定試料(3)の格
子状の線(2)が写された部分が領域(2)内に入るよ
うにすることは言うまでもない。測定試料(3)の後方
にはひずみを検出するひずみ検出手段が設けられ、以下
の構成と々っている。測定試料(3)の背後は出口端(
27a)。
(27b)からの拡がったレーザ光(:22b)、 (
22C)を集光する視野レンズ(2→が設けられ、後方
には、さらにレーザ光(22b)、 (22C)を集光
し、像を結像レンズ(7)が設けられている。この結像
レンズ(至)によって集光されたレーザ光(22b)、
 (22C)はこの集光点において設けられたピンホー
ル0υの微小孔04に通される。このピンホール01)
はレーザ光(22b )、 (22C)すなわち、+N
次回折光、 −N次回折光のみを微小(1内に通すよう
に位置調整されるもので、ピンホールGυ後方に設けら
れたスクリーン(ハ)に写される像を鮮明にするだめの
ものである。なお、スクリーン(至)Kは測定試料(3
)にFJj、われるモアレ縞が像として写される。
このような構成による装置によって、測定試峯5(3)
に写された格子状の線(2)のひずみが測定され2すな
わち、測定試料(3)の面上には格子状の線(2)Jヤ
ングの干渉縞によってモアレ縞が生じ、この4アレ縞の
形状が格子状の線(2)の形状に応じだ像Jなってスク
リーンOQに写し出される。このときσモアレ縞は格子
状の線(2)のひずみが微小であっ1°も大きくひずん
でスクリーン(ハ)に写し出されるぐで、その形状を測
定し、ひずみのない場合のモラレ縞と比較することによ
ってひずみが測定でき2のである。なお、スクリーン(
至)の代わりに力、メラを設置し、モアレ縞を撮影しそ
の写真を用いて(。
ずみを測定してもよい。
上述の装置では、集光光学系としてレーザ光(22b)
、 (22C)を集光レンズ(24a)、 (24b)
で集光したのち単一モード光ファイバ(26a)、 (
26b)を用いたため、出口端(z7a)、 (27b
)では理想的な点光源となり、出口端(27a)、 (
27b) カら1jllJ定試料(3)ifの距離を十
分に長くとればヤングの干渉縞は理想的に真直な縞とな
る。よってひずみの測定はこの真直な縞を基準として比
較することができ、基準の縞が曲線である場合と比較し
て容易かつ高精度な測定が可能となる。また、単一モー
ド光ファイバ(26a)、 (26b)は柔軟性に富む
ノテ、出口端(27a)。
(27b)のそれぞれの間隔、相対角度を自由に変える
ことができ、全体の光学系の調整が容易となる利点があ
る。このため、光学系の調整不十分による像全体のゆが
みを解消することができた。さらに、上述の装置では平
面鏡などの高精度な反射鏡を用いることがないので安価
な装置として提供することができる。
なお、ヤングの干渉縞を形成するには他にパイプリズム
、分割レンズといったものがあ如、これらを用いてもよ
いが、それぞれの光の収差により。
比較基準とする場合の線形状が真直でなくなる場合があ
り、あま)好ましくない。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明のひずみ測定装置では光学系
全体の調整が容易で、糧々の物体のひずみ状態を高精度
に測定することが可能となった。
また、高精度な反射鏡を使用しないで光学系を形成する
ことができるので、安価な装置を提供することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は測定する試験片を示す正面図、第2図は試験片
にひずみが生じた場合を示す正面図、第3図は従来例を
示す平面図、第4図は本発明の一実施例を示す平面図で
ある。 2工・・・レーザ発振器、23・・・分光器。 24a、 24b・・・集光レンズ。 26a、 26b・・・単一モード光ファイバ。 29・・・視野レンズ、30・・・結像レンズ。 31・・・ピンホール、33・・・スクリーン。 第1図 第2図 ↑P 邑−\

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ発振器と、とのレーザ発振器からのレーザ
    光を複数個に分割する分割手段と、この分割したレーザ
    光のそれぞれを集光することによって点光源を形成しこ
    れら点光源をそれぞれ近接して配置する集光光学系と、
    上記点光源からのレーザ光の照射方向に設けられたひず
    み検出手段とを具備し、測定試料を上記点光源とひずみ
    検出手段との間に配置して測定することを特徴とするひ
    ずみ測定装置。
  2. (2)集光光学系は上記分割手段によって分割されたレ
    ーザ光をそれぞれ集光する複数個の集光レンズと、この
    集光レンズによって集光されたレーザ光をそれぞれ近接
    した位置に伝達する複数個の単一モード光ファイバとか
    らなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のひ
    ずみ測定装置。
  3. (3)ひずみ検出手段は上記測定試料の背後に位置する
    視野レンズと、との視野レンズを通過したレーザ光を集
    光する結像レンズと、微小孔を有するとともに上記レー
    ザ光の集光点付近に位置しこのレーザ光が上記微小孔内
    を通るように設けられたピンホールと、上記レーザ光を
    受け測定結果を写し出すスクリーンとからなることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のひずみ測定装置。
JP3261884A 1984-02-24 1984-02-24 ひずみ測定装置 Pending JPS60177207A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4850693A (en) * 1988-05-23 1989-07-25 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Compact portable diffraction moire interferometer
JPH0552540A (ja) * 1991-02-08 1993-03-02 Hughes Aircraft Co 干渉計レーザ表面粗さ計
KR100470933B1 (ko) * 2002-01-15 2005-03-08 (주) 인텍플러스 경사단면 광섬유 광원을 이용한 위상천이 점회절 간섭계
JP2021105696A (ja) * 2019-12-27 2021-07-26 サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック 眼血流を視野内の全領域で画像化する方法および装置

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