1998 Fiscal Year Annual Research Report
空間周波数多重化ヘテロダイン検出による瞬時位相分布の絶対計測法とその応用
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09650043
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
武田 光夫 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (00114926)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 洋子 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (50281655)
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| Keywords | ヘテロダイン法 / 空間周波数多重化 / 3次元形状計測 / 光応用計測 / 位相アンラッピング |
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| Research Abstract |
本研究は,不連続段差や孤立物体間の物理的距離に対応した動的な位相分布を瞬時に凍結させて高分解能で絶対計測することができる新しいヘテロダイン技術と不連続位相のアンラップ法の開発を行い,その3次元形状計測への応用を目指すものである.昨年度に引続き,空間周波数多重化された縞パターンから得られる異なる感度の位相計測値を統合することによる絶対位相検出法と,位相アンラップ技術の開発を行うとともに,現実の運動物体を対象とした計測の実証実験を行った.その内容は以下の通りである.
1. 空間周波数多重化し空間周波数同時走査する絶対位相検出法の提案
半導体レーザーなどの光源の時間周波数を走査する既存の絶対位相計測法に代わるものとして,物体上に生じる縞パターンの空間周波数を走査する絶対位相計測法を提案した.既存の方法における光源の時間周波数の操作は逐次的に行われるのに対して,今回した提案方法は2次元空間周波数平面上に多重化した多数の空間周波数を同時に利用することにより1枚の瞬時画像の取り込みで実効的な周波数走査が実現できることを示した.
2. 時間と空間のパラメータを利用した絶対位相計測法の相互関係の明確化と技術の体系化
時間信号と時間周波数スペクトルを利用した絶対位相計測法と空間信号と空間周波数スペクトルを利用した絶対位相計測法の間に存在する類似性や双対性の関係を明らかにし,光応用3次元形状計測技術の体系化をはかるとともに,本研究で提案した計測法の位置づけを明確化した.
3. 逆渦重量法による位相アンラップアルゴリズムの提案
周辺に回転性の位相場をもつ位相特異点のある位相アンラップするための新しいアルゴリズムを提案し,不連続段差のある位相分布の絶対位相決定への適用の可能性と限界を明らかにした.
4. 空間周波数多重化による瞬時計測法の有効性の実証実験
パターン投影による空間周波数多重化空間周波数走査法の実験システムを構築し,互いに孤立した2つの運動物体に対して瞬時絶対位相の検出実験を行ない,各物体の立体形状とともに3次元空間内における相互の位置関係と計測する実証実験を行ない,提案した方法の有効性を確認した.
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[Publications] Mitsuo Takeda: "Frequency-multiplex Fourier transform profilometry:a single-shot three-dimensional shape measurement of objects with height discontinuities" Appl.Opt.36・22. 5347-5354 (1997)
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[Publications] Mitsuo Takeda: "The philosophy of fringes:Analogies and dualities in fringe generation and analysis" Proc.Fringe′97,Bremen,Oermany. 17-26 (1997)
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[Publications] Mitsuo Takeda: "Recent progross in fringe analysis for optical metrology" Congresso Brasileiro de Metrologia,Petropolis Brazil. 126-126 (1997)
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[Publications] 顧 全: "空間周波数多重化格子を用いた不連続段差物体の3次元形状計測" Optics Japan′97. 65-66 (1997)
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[Publications] Takahiro Aoki: "Two-dimensimal phase unwrapping by direct elimination of ratational vector fields from phase gradients obtained by heterodyne techriques" Optical Review. 5・6. 374-379 (1998)
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[Publications] 青木隆浩: "同軸の投影系と観測系の軸方向瞳距離差を利用した3次元形状計測法" Optics Japan′98. 141-142 (1998)
