| 研究課題/領域番号 |
21K04086
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
井邊 真俊 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (00760191)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 空間コヒーレンス / 干渉計測 / 熱放射 / 波面制御 / 温度計測 / 放射温度計測 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は背景放射との分離のために，放射の光学変調の研究を実施した．変調用の素子に計算機で設計したパターンを表示し，能動的な変調をおこなうものである．当初は常温域の温度計測のために，それに対応した熱赤外域における放射を対象としていた．しかし，その素子で熱赤外域の放射を変調するためには，素子自体の改造が必要であることがわかった．さらに，改造によって素子自体の性能が劣化する恐れもあった．そこで，対象とする波長域を可視・近赤外域へと変更した．この波長域であれば，必要な能動的な変調用の素子が存在するからである．波長域は異なるが，得られた成果は，将来的に元の波長域に対応した素子が実現した際に適用できる．計測系はこれまでに開発した光軸方向の空間コヒーレンス計測のための干渉計を基にして構築した．パターン表示と，物体の変調結果を調べた．
一方で，現状でも熱赤外域の放射を変調するための研究も実施した．計算機のパターン表示による能動的な変調ではなく，レンズやミラーなどの従来の光学素子を用いた受動的な変調である．そのため，熱赤外域でも実現できる．これによる空間コヒーレンスの計測と像の再構成（復号）の原理を考案した．先述の能動的な変調では，変調した放射を撮像素子を用いた二次元一括の計測・復号であるのに対して，この受動的な変調では，フォトダイオードなどによるスポットの逐次計測をおこなう．しかし，これら従来の光学素子であっても，その一部はCOVID-19による供給不全により入手が困難であった．そのため，この研究も干渉計は可視・近赤外域で構築し，計測実験を実施した．Michelson干渉計を基にした干渉計を構築し，空間コヒーレンスの異なる複数種類の光源について計測実験をおこない，その結果の違いを比較した．異なる空間コヒーレンス状態でも，放射源の再構成が可能であることを見出した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の研究計画とは波長域は異なるものの，干渉計は構築でき，パターン表示による制御と計測はできるようになった．また，それとは別の原理に基づく空間コヒーレンスの計測用の干渉計も構築し，計測実験もおこなえている．一部光学素子はCOVID-19による供給不全により入手できていないが，現状入手できる光学素子で可能な計測実験は実施できており，原理検証には問題ない．以上からおおむね順調に進展していると判断できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
研究計画どおりに，背景放射のフィルタリングと，それに伴い変調された放射の空間コヒーレンスから元の熱放射源像へと復号する処理の研究をおこなう．所望の熱放射源と，背景放射を模した光源を用意し，それぞれで振幅変調または位相変調をおこない，空間周波数領域でどのように分布するかを調べる．それが熱放射源に依存するならば，それに対応した最適な変調のパターンを設計する．これによって，分離された熱放射源の信号を元の画像へと復号する．制御方法は既知であるので，それに基づいたデコンボリューションをおこない復号する．または，基準光源を用いてシステム全体の応答を取得し，その情報を用いた復号処理をおこなう．同時に，本年度提案した受動的な変調のみで実現できる空間コヒーレンス計測の研究も進める．背景放射との分離のために，熱放射源と取得した信号の関係を調べる．その後は，温度計測のために必要な放射輝度への変換についてを検証する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
必要とする光学素子等の入手がCOVID-19による物品の供給不全により入手が不可能になったため．業者が対応可能になり次第，調達する予定である．
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