超音波伝搬の高速度ナノ分解能3次元動画像計測法の創生

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K21001
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 粟辻 安浩 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (80293984)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2022-03-31
• キーワード: 計測工学 / 超精密計測 / 画像計測 / 応用光学・量子光工学 / 3次元画像 / ホログラフィー / 位相計測

研究成果の概要

超音波伝搬の様子の3次元動的変化をナノメートルオーダで計測が可能な技術を創生することを目的として，3次元画像表示技術であるホログラフィを応用した計測法を創成し，その実証システムを設計し構築した．また，構築したシステムを用いて，超音波伝搬の様子と音源の3次元分布の同時動画像計測能力を実証した．
また，複数の超音波源から発せられる異なる周波数のそれぞれの超音波伝搬の様子の動画像記録とそれぞれの周波数の計測能力を実証した．さらに，複数の超音波源から発した超音波の伝搬の様子を1つの動画像内で記録し，それぞれの超音波が伝搬する様子を識別して可視化することに成功した．

自由記述の分野

光応用計測

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでの超音波イメージングでは，超音波センサアレイを用いたり，光干渉計を用いるものであった．前者は，空間分解能が低い，またセンサアレイの存在自体が被検超音波に影響を与えるという問題があった．後者は，超音波の伝搬に対して空間分解能がナノメートルオーダのイメージングはできるが，音源の3次元分布を特定できなかた．本研究で創生した計測方法では，超音波の伝搬をナノメートルオーダかつ音源の3次元分布も特定できる新しい方法であり学術的意義が大きい．本法は，稼働中の種々の機械から発せられる超音波の計測や超音波を用いた検査装置の評価に応用できるために，安全なものづくりに貢献でき，社会的意義も大きい．