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New Sensing Techniques Using Spatio-temporal Dynamics of Phase Singularities in Scattered Random Optical Fields : A Basic Research

利用散射随机光场中相位奇点时空动力学的新传感技术:基础研究

基本信息

批准号：
15360026
负责人：
TAKEDA Mitsuo
金额：
$ 9.47万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

The purpose of this research project is to establish the basis of a new sensing technique for high-precision displacement measurement based on spatio-temporal dynamics of phase singularities in random optical fields. Because the proposed technique uses phase singularities as position markers imbedded on the surface of an object and traces the movement of the individual phase singularities, it can measure non-uniform displacement fields including rotation and scale changes, which has not been possible by conventional correlation techniques. The main achievements are summarized as in the following :1.The generation of the pseudo-phase singularities from the complex analytic signal of a random pattern has been proposed, which enabled the use of pseudo-phase information without recourse to interferometry.2.Displacement measurement with nanometric spatial resolution has been achieved by use of the phase singularities in the pseudo-phase distribution.3.Measurement of large non-uniform displacements and deformations has been successfully demonstrated by use of the information about the local structure of phase singularities.4.Phase singularities in a coherence function have been observed for the first time by experiment.Integrating all the above results, a new displacement-sensing system was developed that makes use of the phase singularities in the analytic signal of a random texture of the object and applied to the measurement of biological samples.

本研究的目的是建立一个新的传感技术的基础上的高精度位移测量的相位奇点在随机光场的时空动力学。由于所提出的技术使用相位奇点作为嵌入在物体表面上的位置标记，并跟踪单个相位奇点的运动，因此可以测量包括旋转和尺度变化在内的非均匀位移场，这是传统相关技术所无法实现的。主要成果概括如下：1.提出了从随机模式的复解析信号中产生伪相位奇异点的方法，2.利用伪相位分布中的相位奇异性，实现了具有纳米空间分辨率的位移测量; 3.测量了大非线性位移，并对测量结果进行了分析。4.首次在实验上观察到相干函数中的相位奇异性，并将上述结果综合起来，得到了相干函数中的相位奇异性结果，开发了一种新的位移传感系统，该系统利用物体随机纹理的分析信号中的相位奇异性，并应用于生物样品的测量。

项目成果

期刊论文数量（36）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Pseudo-phase information of complex analytic signal of speckle fields and its applications

散斑场复解析信号的伪相位信息及其应用

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Optical Metrology in Production Engineering (Munich, Germany) Proc.SPIE Vol.5457
影响因子：
0
作者：
W.Wang;N.Isii;Y.Miyamoto;M.Takeda
通讯作者：
M.Takeda

Wang Wei, 石井信生, 宮本洋子, 武田光夫: "スッペックル場の複素解析信号の擬似位相情報とその応用(II):信号領域で振幅を同一化した位相相関法による微小変位計測"日本光学会Optics Japan 2003 講演予稿集. 404-405 (2003)

王伟、石井伸夫、宫本洋子、武田光夫：“散斑场复杂解析信号的伪相位信息及其应用（二）：信号域幅度均衡相位相关法的微位移测量”光学学会日本光学 2003 年讲座论文集 404-405 (2003)。