Advances in Speckle Metrology

Abstract

The field of speckle metrology has seen a surge in development in the past 10 years owing to advancements in digital cameras and computing power. For instance, a variety of digital speckle correlation (DSC) processes can now be performed in almost real time and therefore speckle techniques has found applications in nondestructive testing (NDT), biology, and medicine. New techniques in terms of optical arrangements and in extracting phase data have been introduced for measuring out‐of‐plane and in‐plane motions in digital speckle interferometry (DSPI) and digital speckle shear interferometry (DSSPI). DSC, DSPI, and DSSPI have also been combined to extend the range of measurements. In addition, quantitative analysis in speckle interferometry has seen a plethora of new software developments for conducting real‐time, accurate, complicated, fast, and repeatable measurements with ease. In addition, different methods to process speckle fringes have made analysis equivalent to that of classical interferometry, yet can be applied to all types of real‐world specimen.

Дифракционная Математическая Модель Лазерного Спекл-Интерферометра Поперечных Смещений Рассеивающего Объекта

“…6, c. Затем для равномерного смещения рассеивающей поверхности g(t) и для дальней области дифракции рассчитывались временн ые цифровые интерферограммы (осциллограммы) -кривые изменения интенсивности I(t). Определив из графика I(t) число полуосцилляций, по формуле (10) мы определяли смещение рассеивающей поверхности для каждого момента времени t N и получали величину При моделировании по m = 900 реализациям рассеивателей среднее арифметическое значение определенного из осциллограмм максимального смещения составляет g ≈ 79.56 µm. Отклонение среднего значения максимального смещения от заданного при моделировании составляет g ≈ 0.44 µm.…”

“…На интерференции света, отраженного от неоднородных поверхностей, основаны методы измерения и контроля, позволяющие исследовать микросмещения и микродеформации рассеивающих объектов технического и биологического происхождения [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14], определять степень шероховатости рассеивающей поверхности [12,15]. В ряде практических задач в науке, технике, биомедицинских исследованиях возникает практическая необходимость измерять параметры движения рассеивающих объектов -микросмещения, скорость, ускорение.…”

Diffraction mathematical model of a laser speckle interferometer of transverse displacements of a scattering object

“…Methods of measurement and control based on the interference of light scattered by inhomogeneous surfaces allow investigating microdisplacements and microdeformations of technical and biological scattering objects [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14] and assessing the roughness degree of the scattering surface [12,15]. In a number of practical problems of science, technology, and biomedical research, there is a practical need to measure the motion parameters of scattering objects, i. e., microdisplacements, velocity, and acceleration.…”

Surface Topography Measurement of Mirror-Finished Surfaces Using Fringe-Patterned Illumination

“…Fuh et al [19] developed a system for in-process measurement of surface roughness by combining an optical probe and adaptive optics. Speckle metrology [20] has been verified and deployed to measure the surface roughness of bulk metallic glasses through a laser-scattering method with adaptive optics, and can be integrated into a manufacturing process for in-situ measurement [21]. Recently, Sugino et al [22] proposed a patterned area illumination method to measure the specular reflection of the polished metal surfaces and study the correlation between the surface topography and glossiness values.…”