ファイバーオプティクスを用いた非破壊検査用ESPIカメラ実用機の開発

ホログラフィー干渉やスペックル干渉は非接触の変形・歪・振動測定ができ非破壊検査や材料試験の有力な手段であるが、取り扱い操作が面倒であるためあまり普及するに至っていない。そこで光ファイバー、光カップラーや、CCDカメラ等を構成要素とするインテグレイト化され、外部からの振動・ノイズに影響されないRigidな構造の電子的スペックル干渉計カメラと、多種多様のデーター処理用のソフトウェアを備えたシステムを試作した。このシステムはすべて計算機によって制御され結果が自動的にリアルタイムで得られるようにした。試作した装置の基本的性能を検討した。まずイメージセンサーのセルの大きさとスペックルのサイズが結果として生成されるスペックル干渉縞の可視度にいかに影響するかを情報量の観点により理論、実験の両面から検討した。その結果、観察可能なスペックル干渉縞を得るために必要なA/Dコンバータの分解能と空間的解像力およびメモリー容量を求めることができ一般的な設計指針が得られた。次にスペックル干渉縞に特有の粒状性(ノイズ)を消すための方法として位相スキャン法を試みた。これは参照光の位相スキャンを行って複数の位相の異なるスペックル干渉パターン・データをメモリーに記録して、それを計算処理してノイズの少ないスペックル干渉縞を得る方法である。実験を行って鮮明な縞を得ることに成功し、その周波数スペクトラムを計算して数値的にS/N比の改善が確認された。本システムを試作し性能評価を行い、ホログラフィー干渉やスペックル干渉において今まで考えられてきた種々の方法を実用的レベルで一挙に利用できるようにする見通しが得られた。

ホログラフィー干渉やスペックル干渉は非接触の変形・歪・振動測定ができ非破壊検査や材料試験の有力な手段であるが、取り扱い操作が面倒であるためあまり普及するに至っていない。そこで光ファイバー、光カップラーや、CCDカメラ等を構成要素とするインテグレイト化され、外部からの振動・ノイズに影響されないRigidな構造の電子的スペックル干渉計カメラと、多種多様のデーター処理用のソフトウェアを備えたシステムを試作した。このシステムはすべて計算機によって制御され結果が自動的にリアルタイムで得られるようにした。試作した装置の基本的性能を検討した。まずイメージセンサーのセルの大きさとスペックルのサイズが結果として生成されるスペックル干渉縞の可視度にいかに影響するかを情報量の観点により理論、実験の両面から検討した。その結果、観察可能なスペックル干渉縞を得るために必要なA/Dコンバータの分解能と空間的解像力およびメモリー容量を求めることができ一般的な設計指針が得られた。次にスペックル干渉縞に特有の粒状性(ノイズ)を消すための方法として位相スキャン法を試みた。これは参照光の位相スキャンを行って複数の位相の異なるスペックル干渉パターン・データをメモリーに記録して、それを計算処理してノイズの少ないスペックル干渉縞を得る方法である。実験を行って鮮明な縞を得ることに成功し、その周波数スペクトラムを計算して数値的にS/N比の改善が確認された。本システムを試作し性能評価を行い、ホログラフィー干渉やスペックル干渉において今まで考えられてきた種々の方法を実用的レベルで一挙に利用できるようにする見通しが得られた。