JPH0827443B2 - シユリ−レン光学装置 - Google Patents
シユリ−レン光学装置Info
- Publication number
- JPH0827443B2 JPH0827443B2 JP61246189A JP24618986A JPH0827443B2 JP H0827443 B2 JPH0827443 B2 JP H0827443B2 JP 61246189 A JP61246189 A JP 61246189A JP 24618986 A JP24618986 A JP 24618986A JP H0827443 B2 JPH0827443 B2 JP H0827443B2
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- JP
- Japan
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- lens
- schlieren
- optical device
- light source
- light
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/50—Optics for phase object visualisation
- G02B27/54—Schlieren-optical systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シュリーレン光学装置に関する。
透明な気体，液体及び固体中の物理的又は化学的な不
均質状態が屈折率の場の勾配として与えられている場
合、ここを通る光が曲げられ、シュリーレン光学装置を
使用すれば、明暗の影となって観測される。
均質状態が屈折率の場の勾配として与えられている場
合、ここを通る光が曲げられ、シュリーレン光学装置を
使用すれば、明暗の影となって観測される。
従来のシュリーレン光学装置は、例えば第４図に示し
た如く、光源１を発しコンデンサーレンズ２により収束
された光を点光源３にするピンホール４と、点光源３か
らの光を平行光束とする前側シュリーレンレンズ５と、
該平行光束が被検物６を通過した後該平行光束を収斂さ
せる後側シュリーレンレンズ７と、後側シュリーレンレ
ンズ７の後側焦点に置かれたナイフエッジ８と、被検物
の像を作る結像レンズ９と、結像レンズ９の結像位置に
置かれた写真フイルムやスクリーンから成る撮像面10と
から構成されていた。そして、光源１としてはタングス
テンランプやハロゲンランプを用い、ナイフエッジ８と
しては機械的なナイフ状部材を用い、結像レンズ９とし
ては１群構成のものを用いていた。
た如く、光源１を発しコンデンサーレンズ２により収束
された光を点光源３にするピンホール４と、点光源３か
らの光を平行光束とする前側シュリーレンレンズ５と、
該平行光束が被検物６を通過した後該平行光束を収斂さ
せる後側シュリーレンレンズ７と、後側シュリーレンレ
ンズ７の後側焦点に置かれたナイフエッジ８と、被検物
の像を作る結像レンズ９と、結像レンズ９の結像位置に
置かれた写真フイルムやスクリーンから成る撮像面10と
から構成されていた。そして、光源１としてはタングス
テンランプやハロゲンランプを用い、ナイフエッジ８と
しては機械的なナイフ状部材を用い、結像レンズ９とし
ては１群構成のものを用いていた。
ところで、限られた装置空間での実験例えば宇宙実験
では、実験装置の人工衛星への搭載コストの高さから、
実験装置は小型，軽量であることが望まれ、大きな電源
を搭載できないため省エネルギー化が要求され、失敗が
許されないため高信頼性が要求されている。更に、宇宙
では対流がなく冷却効果が悪いため低発熱性も要求され
ている。
では、実験装置の人工衛星への搭載コストの高さから、
実験装置は小型，軽量であることが望まれ、大きな電源
を搭載できないため省エネルギー化が要求され、失敗が
許されないため高信頼性が要求されている。更に、宇宙
では対流がなく冷却効果が悪いため低発熱性も要求され
ている。
しかしながら、上記従来のシュリーレン光学装置で
は、結晶成長のための溶液のような屈折率が大で光路長
に大きな影響を与える部分を含んだ被検物を観察するた
めの装置にすると、小型，軽量にすることは極めて困難
であった。何故なら、小型化にはまず被検物６から撮像
面10までの光路ｌ（第４図）を短くすることが必要であ
るが、上記従来例のシュリーレン光学装置では１群構成
の結像レンズ９により球面収差を補正するようにしてい
るため、その補正のために上記光路ｌを長くとらざるを
得なかった。又、光源１にタングステンランプやハロゲ
ンランプのような白色光源を用いているため色収差が大
きく、このことが小型で収差のない装置を作ることを一
層困難にしていた。更に、ナイフエッジ８に機械的なナ
イフ状部材を用いているため、このことも又装置の小
型，軽量化を一層困難にしていた。
は、結晶成長のための溶液のような屈折率が大で光路長
に大きな影響を与える部分を含んだ被検物を観察するた
めの装置にすると、小型，軽量にすることは極めて困難
であった。何故なら、小型化にはまず被検物６から撮像
面10までの光路ｌ（第４図）を短くすることが必要であ
るが、上記従来例のシュリーレン光学装置では１群構成
の結像レンズ９により球面収差を補正するようにしてい
るため、その補正のために上記光路ｌを長くとらざるを
得なかった。又、光源１にタングステンランプやハロゲ
ンランプのような白色光源を用いているため色収差が大
きく、このことが小型で収差のない装置を作ることを一
層困難にしていた。更に、ナイフエッジ８に機械的なナ
イフ状部材を用いているため、このことも又装置の小
型，軽量化を一層困難にしていた。
又、上述の如く光源１にタングステンランプやハロゲ
ンランプを用いているので発熱量が大きく、その結果密
閉された空間や対流のない宇宙空間のような真空状態で
は使用できなかった。
ンランプを用いているので発熱量が大きく、その結果密
閉された空間や対流のない宇宙空間のような真空状態で
は使用できなかった。
又、タングステンランプやハロゲンランプは、消費電
力が大きく、信頼性の低いものであった。又、上述の如
くナイフエッジ８には機械的なナイフ状部材を用いてい
るのでそれを保持するのに機械的な保持構造が必要とな
り、そのため特に宇宙実験では宇宙船の打上げの際の振
動，加速による高Ｇ等により予め設定したナイフエッジ
８の位置が狂ってしまう恐れがあり、信頼性が低かっ
た。
力が大きく、信頼性の低いものであった。又、上述の如
くナイフエッジ８には機械的なナイフ状部材を用いてい
るのでそれを保持するのに機械的な保持構造が必要とな
り、そのため特に宇宙実験では宇宙船の打上げの際の振
動，加速による高Ｇ等により予め設定したナイフエッジ
８の位置が狂ってしまう恐れがあり、信頼性が低かっ
た。
本発明は、上記問題点に鑑み、収差が小さく小型，軽
量で低発熱性，省エネルギー性，高信頼性を有するシュ
リーレン光学装置を提供することを目的とする。
量で低発熱性，省エネルギー性，高信頼性を有するシュ
リーレン光学装置を提供することを目的とする。
本発明によるシュリーレン光学装置は、点光源と、該
光源からの光を平行光束とする前側シュリーレンレンズ
と、該平行光束が被検物を通過した後該平行光束を収斂
させる後側シュリーレンレンズと、後側シュリーレンレ
ンズの後に置かれたナイフエッジと、被検物像を作る結
像レンズとから成るシュリーレン光学装置において、点
光源を単色性を有する固体発光素子としたことにより、
光学系が発生する色収差が小さく、その結果被検物から
撮像面までの光路を短くでき、従って小型，軽量化でき
るようにしたものである。又、固体発光素子自身が低発
熱性，省エネルギー性，高信頼性を有することを利用し
たものである。
光源からの光を平行光束とする前側シュリーレンレンズ
と、該平行光束が被検物を通過した後該平行光束を収斂
させる後側シュリーレンレンズと、後側シュリーレンレ
ンズの後に置かれたナイフエッジと、被検物像を作る結
像レンズとから成るシュリーレン光学装置において、点
光源を単色性を有する固体発光素子としたことにより、
光学系が発生する色収差が小さく、その結果被検物から
撮像面までの光路を短くでき、従って小型，軽量化でき
るようにしたものである。又、固体発光素子自身が低発
熱性，省エネルギー性，高信頼性を有することを利用し
たものである。
又、本発明によるシュリーレン光学装置は、結像レン
ズを２群構成にしたことにより、球面収差を補正しつつ
も、被検物から撮像面までの光路を短くでき、従って小
型，軽量化できるようにしたものである。
ズを２群構成にしたことにより、球面収差を補正しつつ
も、被検物から撮像面までの光路を短くでき、従って小
型，軽量化できるようにしたものである。
又、本発明によるシュリーレン光学装置は、２群レン
ズのうち被検物側の群レンズのレンズ面に遮光コーティ
ングを施して非機械的なナイフエッジとしたことによ
り、装置の小型，軽量化を容易にすると共に、耐振動
性，耐加速性に優れ、従って高信頼性を有するようにし
たものである。
ズのうち被検物側の群レンズのレンズ面に遮光コーティ
ングを施して非機械的なナイフエッジとしたことによ
り、装置の小型，軽量化を容易にすると共に、耐振動
性，耐加速性に優れ、従って高信頼性を有するようにし
たものである。
以下、図示した各実施例に基づき本発明を詳細に説明
する。
する。
第１図は、密閉された容器の中に組み込まれた、溶液
中の結晶成長過程を観察する装置を示しており、結晶表
面を観察する透過顕微鏡光学系（図中Ａ−Ａの光学系）
と本発明の第１実施例として結晶周辺の溶液の濃度分布
（光学的には屈折率変化）を観察するシュリーレン光学
系（図中のＢ−Ｂの光学系）とから構成されている。以
下、シュリーレン光学系について詳細に説明する。
中の結晶成長過程を観察する装置を示しており、結晶表
面を観察する透過顕微鏡光学系（図中Ａ−Ａの光学系）
と本発明の第１実施例として結晶周辺の溶液の濃度分布
（光学的には屈折率変化）を観察するシュリーレン光学
系（図中のＢ−Ｂの光学系）とから構成されている。以
下、シュリーレン光学系について詳細に説明する。
点光源11には単色性を有する発光ダイオードが使用さ
れ、点光源11を発した光をコンデンサーレンズ12で前側
シュリーレンレンズ16の前側焦点位置に投影される。投
影面には光源像のムラをなくすための拡散板13と光源像
の余分な光線をカットするためのピンホール14が置かれ
る。光源像から射出された光線は、ミラー15で反射され
た後、前側シュリーレンレンズ16で平行光線にされ、結
晶成長容器17に入れられた溶液18及び結晶19を照明す
る。20は後側シュリーレンレンズで、溶液18の濃度分布
を屈折角の変化として与え、２群のレンズにより構成さ
れた結像レンズ21,22にリレーする。そして結像レンズ2
1,22はその像をミラー23を介してCCDカメラ24の撮像面2
5に投影する。また、被検物側の結像レンズ21のレンズ
面（図中Ｃ面）には、第２図に示すように、光源11が発
する光の片側半分を遮蔽するような半月状の遮光コーテ
ィングが施されており、これがナイフエッジとして作用
する。尚、結像レンズ21の遮光コーティング部は該レン
ズ21のレンズ枠26を回転することによって光軸を中心と
して回転可能であって、任意の回転位置でビス27を用い
て固定し得るようになっている。従って、レンズ枠26を
回転することによって所望のシュリーレン効果が得られ
るべく設定することができる。
れ、点光源11を発した光をコンデンサーレンズ12で前側
シュリーレンレンズ16の前側焦点位置に投影される。投
影面には光源像のムラをなくすための拡散板13と光源像
の余分な光線をカットするためのピンホール14が置かれ
る。光源像から射出された光線は、ミラー15で反射され
た後、前側シュリーレンレンズ16で平行光線にされ、結
晶成長容器17に入れられた溶液18及び結晶19を照明す
る。20は後側シュリーレンレンズで、溶液18の濃度分布
を屈折角の変化として与え、２群のレンズにより構成さ
れた結像レンズ21,22にリレーする。そして結像レンズ2
1,22はその像をミラー23を介してCCDカメラ24の撮像面2
5に投影する。また、被検物側の結像レンズ21のレンズ
面（図中Ｃ面）には、第２図に示すように、光源11が発
する光の片側半分を遮蔽するような半月状の遮光コーテ
ィングが施されており、これがナイフエッジとして作用
する。尚、結像レンズ21の遮光コーティング部は該レン
ズ21のレンズ枠26を回転することによって光軸を中心と
して回転可能であって、任意の回転位置でビス27を用い
て固定し得るようになっている。従って、レンズ枠26を
回転することによって所望のシュリーレン効果が得られ
るべく設定することができる。
以上、本発明によるシュリーレン光学装置の構成につ
いて説明したが、本発明シュリーレン光学装置は、点光
源11には単色性を有する発光ダイオードを用いているの
で、光学系が発生する色収差が小さく、その結果溶液18
からCCDカメラ24の撮像面25までの光路を短くでき、従
って小型，軽量化できる。又、発光ダイオード自身がタ
ングステンランプやハロゲンランプに較べて低発熱性，
省エネルギー性，高信頼性を有するので、装置全体とし
ても低発熱性，省エネルギー性，高信頼性を有する。
又、結像レンズを２群構成にしているので、溶液18とい
う屈折率が大で光路長に大きな影響を与える部分を含ん
だ被検物でも、被検物からCCDカメラ24の撮像面25まで
の光路を短くしつつ収差を補正でき、従って小型，軽量
化できる。又、被検物側の結像レンズ21の表面に遮光コ
ーティングを施すことによりナイフエッジとしているの
で、機械的保持構造が不要となり、その結果小型，軽量
化が容易であると共に、耐振動性，耐加速性に優れ、従
って高信頼性を有している。
いて説明したが、本発明シュリーレン光学装置は、点光
源11には単色性を有する発光ダイオードを用いているの
で、光学系が発生する色収差が小さく、その結果溶液18
からCCDカメラ24の撮像面25までの光路を短くでき、従
って小型，軽量化できる。又、発光ダイオード自身がタ
ングステンランプやハロゲンランプに較べて低発熱性，
省エネルギー性，高信頼性を有するので、装置全体とし
ても低発熱性，省エネルギー性，高信頼性を有する。
又、結像レンズを２群構成にしているので、溶液18とい
う屈折率が大で光路長に大きな影響を与える部分を含ん
だ被検物でも、被検物からCCDカメラ24の撮像面25まで
の光路を短くしつつ収差を補正でき、従って小型，軽量
化できる。又、被検物側の結像レンズ21の表面に遮光コ
ーティングを施すことによりナイフエッジとしているの
で、機械的保持構造が不要となり、その結果小型，軽量
化が容易であると共に、耐振動性，耐加速性に優れ、従
って高信頼性を有している。
第２実施例は図示されていないが、これは第１図にお
いて結晶表面を観察する透過顕微鏡光学系（図中Ａ−Ａ
の光学系）と結晶周辺の溶液の濃度分布を観察するシュ
リーレン光学系（図中のＢ−Ｂ）の夫々の光源に異る波
長の発光ダイオードを用いるようにしたものであって、
これは互いの光学系に悪影響を及ぼさずに異種の観察が
できるという効果がある。
いて結晶表面を観察する透過顕微鏡光学系（図中Ａ−Ａ
の光学系）と結晶周辺の溶液の濃度分布を観察するシュ
リーレン光学系（図中のＢ−Ｂ）の夫々の光源に異る波
長の発光ダイオードを用いるようにしたものであって、
これは互いの光学系に悪影響を及ぼさずに異種の観察が
できるという効果がある。
第３実施例は図示されていないが、これは第１図にお
いて紙面に直交する方向にもシュリーレン光学系を配置
するようにしたものであって、二方向からの溶液の濃度
分布が観察されるので、３次元的な濃度分布を推定する
ことができるという効果がある。この例でも、同時観察
の場合発光ダイオードの波長を異ならせることが好まし
い。
いて紙面に直交する方向にもシュリーレン光学系を配置
するようにしたものであって、二方向からの溶液の濃度
分布が観察されるので、３次元的な濃度分布を推定する
ことができるという効果がある。この例でも、同時観察
の場合発光ダイオードの波長を異ならせることが好まし
い。
第３図は第４実施例を示しており、これは結晶周辺の
溶液の濃度分布を観察するシュリーレン光学系において
２群構成の結像レンズのうちの１群の結像レンズ22を光
軸方向に移動可能で且つ任意位置に固定できるように構
成したものであって、溶液18の屈折率或いは溶液18の厚
さＬを変更しても、結像レンズ22を光軸方向に移動する
ことにより収差を補正できるという効果がある。
溶液の濃度分布を観察するシュリーレン光学系において
２群構成の結像レンズのうちの１群の結像レンズ22を光
軸方向に移動可能で且つ任意位置に固定できるように構
成したものであって、溶液18の屈折率或いは溶液18の厚
さＬを変更しても、結像レンズ22を光軸方向に移動する
ことにより収差を補正できるという効果がある。
上述の如く、本発明によるシュリーレン光学装置は、
収差が小さく小型，軽量で低発熱性，省エネルギー性，
高信頼性を有しており、宇宙実験における実験装置とし
て好適である。
収差が小さく小型，軽量で低発熱性，省エネルギー性，
高信頼性を有しており、宇宙実験における実験装置とし
て好適である。
第１図は本発明によるシュリーレン光学装置の第１実施
例の概略図、第２図は上記第１実施例のナイフエッジを
示す図、第３図は第４実施例の概略図、第４図は従来例
の概略図である。 11……点光源、12……コンデンサーレンズ、13……拡散
板、14……ピンホール、15,23……ミラー、16……前側
シュリーレンレンズ、17……結晶成長容器、18……溶
液、19……結晶、20……後側シュリーレンレンズ、21,2
2……結像レンズ、24……CCDカメラ、25……撮像面、26
……レンズ枠、27……ビス。
例の概略図、第２図は上記第１実施例のナイフエッジを
示す図、第３図は第４実施例の概略図、第４図は従来例
の概略図である。 11……点光源、12……コンデンサーレンズ、13……拡散
板、14……ピンホール、15,23……ミラー、16……前側
シュリーレンレンズ、17……結晶成長容器、18……溶
液、19……結晶、20……後側シュリーレンレンズ、21,2
2……結像レンズ、24……CCDカメラ、25……撮像面、26
……レンズ枠、27……ビス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚本 勝男 宮城県仙台市台原５丁目３―14 マーブル ハウスＡ203 (56)参考文献 特開 昭52−74550（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】点光源と、該光源からの光を平行光束とす
る前側シュリーレンレンズと、該平行光束が被検物を通
過した後該平行光束を収斂させる後側シュリーレンレン
ズと、後側シュリーレンレンズの後に置かれたナイフエ
ッジと、被検物像を作る結像レンズとから成るシュリー
レン光学装置において、前記光源を単色性を有する固体
発光素子とし、かつ前記結像レンズを２群レンズに構成
し、該２群レンズのうち被検物側の群レンズのレンズ面
に前記ナイフエッジを遮光性のコーティングにより形成
したことを特徴とするシュリーレン光学装置。 - 【請求項２】前記結像レンズの少なくとも被検物側の群
レンズを回転可能に保持し、前記ナイフエッジを光軸を
中心にして任意の回転位置に設定可能にしたことを特徴
とする特許請求の範囲（１）に記載のシュリーレン光学
装置。 - 【請求項３】前記２群レンズのうち一方の群レンズを光
軸方向に移動可能にしたことを特徴とする特許請求の範
囲（１）に記載のシュリーレン光学装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246189A JPH0827443B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | シユリ−レン光学装置 |
| DE19873734821 DE3734821A1 (de) | 1986-10-16 | 1987-10-14 | Schlierenoptikgeraet |
| US07/108,934 US4812039A (en) | 1986-10-16 | 1987-10-16 | Schlieren optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246189A JPH0827443B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | シユリ−レン光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6398627A JPS6398627A (ja) | 1988-04-30 |
| JPH0827443B2 true JPH0827443B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=17144837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61246189A Expired - Lifetime JPH0827443B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | シユリ−レン光学装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4812039A (ja) |
| JP (1) | JPH0827443B2 (ja) |
| DE (1) | DE3734821A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3907221A1 (de) * | 1989-03-07 | 1990-09-20 | Horst Herbrich | Tragbare schlierenoptische einrichtung |
| US5155544A (en) * | 1990-01-12 | 1992-10-13 | Eastman Kodak Company | Foucault method for testing an optical surface |
| JP3355583B2 (ja) * | 1993-01-12 | 2002-12-09 | 三洋機工株式会社 | 光学測定用測定点部材 |
| US7023542B2 (en) * | 2002-04-03 | 2006-04-04 | 3M Innovative Properties Company | Imaging method and apparatus |
| JP2013138180A (ja) | 2011-12-01 | 2013-07-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体ウェハの熱処理方法、太陽電池の製造方法及び熱処理装置 |
| US9232117B2 (en) | 2013-03-12 | 2016-01-05 | Metrolaser, Inc. | Digital Schlieren imaging |
| JP6241897B2 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-12-06 | 株式会社アヤハエンジニアリング | フィルム検査装置及びフィルム検査方法 |
| CN112748626B (zh) * | 2021-02-02 | 2021-11-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于冲击波高速数字阴影成像的可视化装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE1766295U (de) * | 1958-01-04 | 1958-05-08 | Otto Kramer O H G | Bildwerfer fuer fotos, insbesondere diapositive. |
| DE1796544U (de) * | 1959-06-09 | 1959-09-24 | Isco Optische Werke G M B H Go | Vereinfachte entfernungseinstellung an photographischen objektiven. |
| DE1145470B (de) * | 1960-07-07 | 1963-03-14 | Leitz Ernst Gmbh | Zylinderfuehrung fuer Fassungsteile fotografischer Objektive |
| DE1165988B (de) * | 1960-01-07 | 1964-03-19 | Leitz Ernst Gmbh | Pankratisches Objektiv |
| DE2151645A1 (de) * | 1971-10-16 | 1973-04-19 | Isco Optische Werke Gmbh | Gleitlager mit toleranzausgleich |
| DE2350556C3 (de) * | 1973-10-09 | 1978-03-30 | Alfred 8000 Muenchen Chrosziel | Objektiv mit einer Vorrichtung zum ruckfreien Zoomen |
| JPS5941836B2 (ja) * | 1975-12-18 | 1984-10-09 | オオサカヘンアツキ カブシキガイシヤ | ア−クヨウセツシ−ルドガスリユウカンサツホウホウ オヨビ ソウチ |
| JPS6027964B2 (ja) * | 1979-08-28 | 1985-07-02 | 工業技術院長 | 方向性ハイカツト空間周波数フイルタ |
-
1986
- 1986-10-16 JP JP61246189A patent/JPH0827443B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-10-14 DE DE19873734821 patent/DE3734821A1/de active Granted
- 1987-10-16 US US07/108,934 patent/US4812039A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6398627A (ja) | 1988-04-30 |
| DE3734821A1 (de) | 1988-04-28 |
| US4812039A (en) | 1989-03-14 |
| DE3734821C2 (ja) | 1989-11-30 |
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