液晶表示装置を用いた実時間スペックル相関法

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粗面をレ-ザ光で照明したときに回折界または像界で観察されるスペックルパタ-ンは粗面の変形及びひずみによって形を変えながら移動する。物体の変位前後のスペックルパタ-ンの相互相関関数は変位にともなってそのピ-ク位置が移動すると共に値が減少する。これがスペックル相関法による変位測定の原理である。本研究は液晶パネルをシャドウフィルタとして用いる実時間スペックル相関法,およびスペックルパタ-ンをCCDカメラで撮り,変形の2次元分布を計算機で解析する方法の提案に関するものである。はじめに基準となるスペックルパタ-ンを透過型液晶TVパネル上に表示し,相関関数を光学的に並列演算する方法を提案している。静止した物体表面上の一点をレ-ザ光で照明したときの回折界のスペックルパタ-ンを透過型液晶パネル上に表示し,その像と物体が振動したときの動的スペックルパタ-ンとを重ね合わせることによって相関信号を光強度変化として出力することができた。この方法は軽量構造物のモ-ダル解析に有効に適用することができる。特に多自由度系を取り扱うために複数点を同時に照射したときの多重スペックルパタ-ンによる各点の相関信号を同時に分離して検出する際に可能な多重度の限界やSN比について,計算機シミュレ-ションと実験によって詳細に検討した。上述の方法は物体の変位にともなう相関関数の変化を利用しているので,ダイナミックレンジはスペックルの平均径程度で測定精度もその数%に制限される。それに対して,実時間性を犧牲にすれば,CCDカメラで撮った変形前後の像界のスペックルパタ-ンを面内でブロックに分割し,ブロックごとに相関関数を計算することによって,2次元の変形分布を広いダイナミックレンジで精度良く測定することができる。ブロック分割のサイズ,スペックルサイズ等の最適条件について検討した。