Measurement of Micro-displacement of an Object by Laser Speckle using Linear Array CCD Detection System

레이저 스펙클과 1차원 CCD소자를 이용한 물체의 미소변위측정에 관한 연구

A speckle correlation method was applied to measure the in-plane translation of a diffuse object which has rough surface using a linear CCD sensor and personal computer. Displacement of a speckle pattern produced from the object illuminated by a laser beam was measured by the cross-correlation functions between the I-D speckle profiles before and after the object translation, which were measured by linear CCD array sensor to be sent to IBM 386 personal computer. The sensitivity of the measurement was dependent on the radius of the wavefront curvature of incident beam as well as the spatial resolution of linear CCD array. A linear CCD array had 15 Jlffi pitch and 1728 pixels. The ratio of the speckle displacement and object translation varied from 1.03 to 5.20. The object translation of $3\mu\textrm{m}$ can be measured br the linear CCD sensor of which pitch was $15\mu\textrm{m}$, when the ratio of the speckle displacement and object translation was 5.20.s 5.20.

거친 표면을 가진 물체의 미소변위를 1차원 CCD소자와 레이저 스펙클(laser speckle) 방법을 이용하여 측정하였다. 거친 표면에서 산란된 레이저 광이 이루는 스펙클 무늬를 물체의 이동 전후에 얻고, 그것의 상호상관함수(cross-correlation)를 계산하여 스펙클 변위를 계산한다. 1차원 CCD소자를 이용하여 물체이동 전후의 스펙클 무늬를 측정하고, 레이저 스펙클 변위값을 386 PC로 인터페이스하여 PC에서 계산한다. 사용한 CCD 소자의 화소 간격은 $15\mu\textrm{m}$이고, 화소의 개수는 1728개이다. 스펙클 변위와 물체의 이동거리와는 비는 레이저 빔의 파면의 곡률에따라 1.03으로부터 5.20까지 변화한다. CCD 픽셀의 간격이 $15\mu\textrm{m}$이므로 물체의 $3\mu\textrm{m}$ 이동을 감지해 낼 수 있다.