熱放射の空間コヒーレンス制御による透過物体の温度計測法の開発

利用热辐射空间相干控制的透明物体温度测量方法的发展

基本信息

批准号：
21K04086
负责人：
井邊真俊
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に引き続いて受動的な光学素子を用いた空間コヒーレンス計測法の研究を進めた．計測系はMichelson干渉計を基にしている．干渉計のミラーのティルトにより，その角度に対応した空間周波成分を抽出できる．各空間周波数成分の干渉縞強度を逐次計測し，計算機上で空間周波数画像として合成する．これにフーリエ変換の計算をおこなえば，元の光源画像を再構成できる．従来までの空間コヒーレンス計測法であるYoungの干渉計やシアリング干渉計とは異なり，干渉強度は縞の構造をもたない所謂ワンカラーの干渉縞である．そのため，縞のコントラストの算出のためにイメージセンサーを用いる必要もなく，フォトダイオードのようなスポット検出のセンサーで計測が実現できる．昨年度までは不明確であった，ミラーの角度分解能・範囲と再構成画像の空間分解能・範囲の関係を明らかにし，解像度チャートを用いて実証した．成果を論文として発表した．さらにこの計測法における計測対象のコヒーレンスの関係を調べた．元来この計測法では，その計測原理のために光源は空間的にインコヒーレントであることが必須であったが，特定の計測系を組むことより，部分コヒーレントな光源にも適用できることを見出した．LEDおよびレーザーによる光波をコリメートおよび積分球により拡散した場合でそれぞれ実験的に検証した．さらにこの計測法特有の，測定対象自身が放出する熱放射と背景放射の分離法についても検討した．

去年之后，我们一直在研究使用被动光学元素研究空间相干性测量方法。测量系统基于米歇尔森干涉仪。干涉仪镜的倾斜允许与要提取的角度相对应的空间频率分量。每个空间频率分量的干扰条纹强度连续测量并合成为计算机上的空间频率图像。通过执行傅立叶变换计算，可以重建原始的光源图像。与扬的干涉仪和剪切干涉仪（传统的空间连贯测量方法）不同，干扰强度是一种所谓的单色干扰条纹，没有边缘结构。因此，无需使用图像传感器来计算条纹的对比度，并且可以使用诸如光电二极管之类的点检测传感器来实现测量值。镜子的角度分辨率和范围与空间分辨率以及重建图像的范围之间的关系，直到去年还不清楚，并使用分辨率图进行了证明。结果作为论文发表。此外，我们研究了在这种测量方法中测量目标相干性之间的关系。最初，这种测量方法要求对测量原理的光源在空间上是不一致的，但是我们发现它可以应用于部分连贯的光源，而不是构建特定的测量系统。当通过直接和集成球体扩散时，我们通过LED和激光器通过LED和激光验证了光波。此外，我们还研究了将物体本身发出的热辐射与背景辐射分离的方法，这是这种测量方法所独有的。