Spectroscopic high-speed motion picture measurement of sound field with nanometer-order precision
| Project/Area Number |
22K18809
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
粟辻 安浩 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (80293984)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | 計測工学 / 可視化技術 / ホログラフィ / 音波 / 高速度イメージング / スペクトロスコピ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，音波を構成する周波数ごとに，その動的変化をナノメートルオーダで動画像として計測が可能な技術を創生する．そのために，3次元画像表示技術であるホログラフィを応用することで本技術を創生する．本技術では，音波を物体としてそのホログラムを高速度カメラで記録する．記録したホログラム動画像に対してコンピュータで音波を数値再構成する．また，音波を構成する周波数ごと分解し，各周波数成分の音波が伝搬する様子の動画像を再生する．創生技術の実証システムを設計し構築する．また，構築したシステムにより，物体から発する音波にたいして，その音波を構成する周波数ごとに動画像計測を行い，本計測法の能力を評価する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度に構築した音場のナノ分解能高速度スペクトロスコピック動画像計測システムでは，指定した周波数ごとに音波の伝搬の選択的動画像イメージングを実現できた．2023年度は，2022年度に構築したシステムで得られた，選択的動画像としてイメージングされた音波の動画像に対して，音波の周波数成分ごとに異なる色で表示できるような像再生プログラムを作成した．そのプログラムを用いて，1つの動画像中で，異なる周波数の音波の空間分布の時間変化を識別できるようにシステムを改良した．3台の超音波スピーカからそれぞれ39.5kHz，40.0kHzと40.5kHzの周波数の超音波を同時に発してその伝搬の様子を構築システムにより毎秒10万コマの速度で記録した．記録した動画から，それぞれのスピーカから発せられる超音波の伝搬の様子を異なる色で表示することに成功した．
さらに，創生したスペクトロスコピック動画像計測技術の応用として，動的な媒体中を伝搬する音波に対して，音波の伝搬と媒質の動きを同時に動画像として記録し，選択的に動画像再生することを試験した．動く媒体として透明ガス流を設定し，その流れ中を40.0 kHzの周波数の超音波を伝搬させてホログラムを毎秒10万コマで記録した．記録した動画像に対して時間周波数領域でフィルタリング処理を行い，動画を再構成することで超音波の伝搬と透明ガスの動きについて，それぞれ分離した選択的動画像を得ることに成功した．
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Report
(2 results)
Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Optical Voice Security Scheme for Anticounterfeiting2024
Author(s)
Sudheesh K. Rajput, Shun Notte, Tomoyoshi Inoue, Ryuki Yamaguchi, Ryuju Todo, Yuki Kumon, Kenzo Nishio, Osamu Matoba4, and Yasuhiro Awatsuji
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Journal Title
Optics and Lasers in Engineering
Volume: 173
Pages: 107892-107892
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Sound field imaging in gas flow using parallel phase-shifting digital holography and Fourier transform2023
Author(s)
S. Notte, S, Hashimoto, T. Inoue, K. Nishio, P. Xia, S. K. Rajput, O. Matoba, Y. Awatsuji
Organizer
Optica Imaging and Applied Optics Congress 2023 (3D, COSI, DH, FLatOptics, IS, pcAOP)
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Evaluation of images obtained by parallel two-step phase-shifting digital holography without recording of reference wave2023
Author(s)
R. Todo, T. Inoue, S, Hashimoto, R. Yamaguchi, S. Notte, K. Nishio, S. K. Rajput, O. Matoba, Y. Awatsuji
Organizer
Optica Imaging and Applied Optics Congress 2023 (3D, COSI, DH, FLatOptics, IS, pcAOP)
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Comparison of non-contact air temperature imaging technique using parallel phase-shifting digital holography with thermocouples2023
Author(s)
Y. Kumon, T. Inoue, K Nishio, P. Xia, M. Kumar, O. Matoba, S, K. Rajput, Y. Awatsuji
Organizer
Optica Imaging and Applied Optics Congress 2023 (3D, COSI, DH, FLatOptics, IS, pcAOP)
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[Presentation] Numerical verification of parallel two-step phase-shifting digital holography for single-shot imaging2023
Author(s)
R. Todo, T. Inoue, S, Hashimoto, S, Notte, K, Nishio, S, K, Rajput, O. Matoba, Y. Awatsuji
Organizer
The 9th Biomedical Imaging and Sensing Conference (BISC'23)
Related Report
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