JP2013096914A - 観察装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】観察装置1は、信号発生部SG、回折波発生部10、検出部20、および演算部30を備える。回折波発生部10は、移動している対象物2に電波を照射して回折波を発生させる。検出部20は、検波面上の各位置に到達した電波のドップラーシフト量に応じた周波数で時間的に変化するデータのv方向についての総和を表すデータを、u方向の各位置について各時刻に出力する。演算部30は、検出部20の出力に基づいて対象物2の像を得る。
【選択図】図2
Description
本実施形態の観察装置1は、以上に説明した原理に基づいて、対象物2の像を取得するものである。図2は、第1実施形態の観察装置1の構成を示す図である。本実施形態の観察装置1は、図2に示すように、信号発生部SG、回折波発生部10、検出部20、および演算部30を備える。
第2実施形態の観察装置1Aは、第1実施形態の観察装置1と比較しての検出部および演算部の構成が異なる。それ以外の点は第1実施形態と同じ構成を備える。
第3実施形態では、参照電波発生部40で生成された参照電波を第2の波として検出部20Bに入力した。本実施形態は、電波とは異なる波を検出部に入力するものである。
第3、4実施形態では、信号発生部SGが生成する正弦波を参照信号源として、参照電波発生部40、参照信号発生部40Cがそれぞれ参照電波、参照信号を生成し、出力する構成を示した。第5実施形態の観察装置1Dは、回折波を参照信号の信号発生源とする点で、第3、4実施形態と異なる。それ以外の点は、第3、4実施形態と同じである。
上記第1〜第5実施形態では、検出部の検波面が、対象物2のフレネル回折像面に配置されている場合について説明した。本実施形態では、検出部の検波面が、対象物2のフレネル回折像面とは異なる面に配置されている場合の演算器構成を、検出部の検波面が、対象物2のフレネル回折像面に配置されている第1実施形態の演算器30と比較して説明する。なお、誘電体レンズ等を用いることにより、検出部の検波面に形成される対象物2の像を、フレネル回折像、フランフォーファー回折像、物体像に相互に変換することが可能である。
以上説明した、第1〜第6実施形態の観察装置では、検出部の検波面が、第1方向と第2方向とで同じ種類の回折像面に配置される実施形態について説明した。しかし、検出部の検波面は、第1方向と第2方向に結像作用の異なる誘電体レンズ等により、第1方向と第2方向とで異なる種類の回折像面が形成された面に配置されてもよい。この場合、観察装置では、第1方向に形成される回折像面に対応した演算器が用いられる。
このとき、変調周波数に対応した画像が直接得られるため、画像を実時間表示することも可能となる。さらに、チップ内演算機能カメラを用いれば、速度の再構成画像を検出器から直接出力することも可能である。
Claims (12)
- 所定の周波数の信号を生成する信号発生部と、
前記所定の周波数の信号を入力して電波を生成する電波源を有し、移動している対象物へ前記電波を照射する回折波発生部と、
前記電波源による電波照射により前記対象物で生じた回折波のうち所定平面に到達した電波において前記対象物の移動に因るドップラーシフト効果が一定となる前記所定平面上の方向であって、前記対象物の移動方向に垂直な方向を第1方向とし、この第1方向に直交する前記所定平面上の方向であって、前記対象物の移動方向に平行な方向を第2方向としたときに、前記所定平面上の各位置に到達した電波のドップラーシフト量に応じた周波数で時間的に変化するデータの、前記第2方向についての総和を表すデータを、前記第1方向の各位置について各時刻に出力する検出部と、
前記検出部から出力された前記所定平面上の前記第1方向の位置および時刻を変数とするデータについて、時刻変数に関する1次元フーリエ変換、周波数に関する1次元フーリエ変換、および前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行って、これらの1次元フーリエ変換により得られたデータを前記対象物の像として得る演算部と、
を備えることを特徴とする観察装置。 - 前記検出部が、前記所定平面に検波面を有し、該検波面において前記電波を受波して電気信号に変換する複数のアンテナを備え、
前記複数のアンテナが、前記第1方向および前記第2方向に並設され、前記第2方向のアンテナは、その出力側で電気的に接続されている
請求項1に記載の観察装置。 - 前記検出部が、前記所定平面に検波面を有し、該検波面において前記電波を受波して電気信号に変換する複数のアンテナを備え、
前記複数のアンテナが、前記第1方向および前記第2方向に並設され、
前記演算部が、前記第2方向のアンテナの出力の総和を得る各出力総和器を備える
請求項1に記載の観察装置。 - 前記信号発生部から前記所定の周波数の信号を入力して、その入力した信号から第1参照電波を生成する第1参照電波発生部を更に備え、
前記検出部が、前記検波面において、前記対象物で生じた回折波と前記第1参照電波とをヘテロダイン干渉させる
請求項2又は3に記載の観察装置。 - 前記信号発生部から前記所定の周波数の信号を入力して、その入力した信号から第1参照信号を生成する第1参照信号発生部を更に備え、
前記検出部が、前記第2方向のアンテナの出力の総和と前記第1参照信号とをヘテロダイン干渉させる
請求項2又は3に記載の観察装置。 - 前記対象物で生じた回折波のうち、前記対象物のフランフォーファー回折像の中心に現れる電波を入力して、その入力した電波を電気信号に変換したのちに、該電気信号から第2参照信号を生成する第2参照信号発生部を更に備え、
前記検出部が、第2方向のアンテナの出力の総和と前記第2参照信号とをヘテロダイン干渉させる
請求項2又は3に記載の観察装置。 - 前記対象物で生じた回折波のうち、前記対象物のフランフォーファー回折像の中心に現れる電波を入力して、その入力した電波を電気信号に変換したのちに、該電気信号から第2参照電波を生成する第2参照電波発生部を更に備え、
前記検出部が、前記検波面において、前記対象物で生じた回折波と前記第2参照電波とをヘテロダイン干渉させる
請求項2又は3に記載の観察装置。 - 前記演算部が、前記時刻変数に関する1次元フーリエ変換により得られたデータのうち、前記所定の周波数を中心として最大ドップラーシフト周波数を前後に含む領域のデータについて、前記周波数に関する1次元フーリエ変換、および前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う、
請求項1〜3の何れか1項に記載の観察装置。 - 前記演算部が、前記時刻変数に関する1次元フーリエ変換により得られたデータのうち、前記所定の周波数の信号を変調器で変調した信号の周波数を中心として最大ドップラーシフト周波数を前後に含む領域のデータについて、前記周波数に関する1次元フーリエ変換、および前記第1方向に関する1次元フーリエ変換を行う、
請求項5〜8の何れか1項に記載の観察装置。 - 前記対象物の移動速度を検出する速度検出部を更に備え、
前記演算部が、前記速度検出部により検出された前記対象物の速度に基づいて、前記フーリエ変換の際に前記対象物の速度変化に関する補正を行う、
請求項1〜9の何れか1項に記載の観察装置。 - 前記回折波発生部が、広帯域の電波を生成する電波源を有することを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の観察装置。
- 前記回折波発生部が、前記電波としてパルス波を生成することを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の観察装置。
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