光学演算を利用した高速非接触変位計の研究

基于光学计算的高速非接触位移计的研究

基本信息

批准号：
08750151
负责人：
神谷和秀
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Toyama Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750151/
关键词：
変位計ホログラム液晶光学演算非接触

项目摘要

近年の工業技術の急激な発達とそれに勝る要求の多様化から,微小変位を広範囲に渡って高精度に,かつ,高速に測定する技術が必要となってきている.これまでに,ホログラフィック素子であるゾーンプレート原器が距離の測定に応用できることに着目して,「ゾーンプレート原器を用いた距離測定法」を提案し,精度の良い測定が行えることを確認している.しかし,ここで開発を行った方法では,直接得られる出力が干渉縞画像となり,距離のデータを得るために計算機を用いて干渉縞の解析を行うことが必要であった.そのため,測定時間が長く,問題となっていた.本研究では,複雑で時間のかかる演算処理を光学的な演算で置き換えて測定を高速化することを目的として研究を行った.ゾーンプレート原器を用いた距離測定用干渉計によって得られる、距離の変化を示す干渉縞を高速に解析する方法として、レンズによる光学的フーリエ変換を利用することを提案し、実験を行った。キャリア成分を付加した距離変化を表わす干渉縞は、距離に比例してそのピッチが変化する。ここで得られる干渉縞をCCDカメラで撮影して、これを液晶パネルに表示し、そのフーリエ画像を観察したところ、スペクトルが距離に比例して移動することを確認した。また、この方法で移動方向も検出することができた。さらに、このスペクトルの移動をPSDによって検出することを検討したが、実験に用いた液晶の分解能が低いため、スペクトルの分離が完全には行えず、距離信号を直接得ることはできなかった。しかし、レンズによる光学的フーリエ変換を利用することで干渉縞の変化をビデオレートで取り出すことができたため、今後、スペクトルの分離に関して研究を行い、実験を継続して、変位計としての性能を評価していく予定である。

由于近年来工业技术的快速发展以及需求的多元化，因此必须进行衡量较大范围和高速流动量的技术。迄今为止，我们提出了一种“使用区板肋骨的距离测量方法”，目的是使用区域板肋骨，重点是应用区板肋骨（是全息元素）来距离测量，并确认可以执行高精度。但是，在此处开发的方法中，直接获得的输出成为干涉条纹图像，并且为了获得数据，距离必须使用计算机对干扰条纹进行分析。因此，测量时间很长，并且引起了问题。在这项研究中，我们进行了一项研究，目的是用光学计算来代替复合物和耗时的算术过程，以加快测量。我们提出使用光学傅立叶变换使用镜头作为快速分析距离变化的干扰条纹的方法，该方法通过使用区域板启动装置的距离测量干涉仪获得，并进行了实验。用添加的载体组件代表距离变化的干扰条纹与距离成比例地变化。用CCD摄像头拍摄了此处获得的干扰条纹，该摄像头显示在液晶面板上，当观察到傅立叶图像时，确认频谱与距离成比例移动。此外，可以使用此方法检测运动方向。此外，我们研究了通过PSD检测到这种光谱运动的，但是由于实验中使用的液体晶体的分辨率低，因此无法直接获得光谱分离，并且无法直接获得距离信号。但是，由于可以通过使用镜头的光学傅立叶变换来以视频速率提取干扰条纹的变化，因此我们计划继续我们的实验并评估位移仪的性能。