高時空間分解能・高効率・省スペースの分光BRDF計測システムの開発

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本研究の目的は，前年度までの課題（基盤研究（B）（一般）19H04143）で提案した分光BRDF計測システムを，高時空間分解能・高効率・省スペースで実現することである．本システムは時間相関カメラ，DLPモジュール，高速波長可変光源，および楕円鏡から構成され，このうち楕円鏡は光学系に適した形状のものを作製する必要がある．今年度の実績は以下の通りである．１）楕円鏡の改良：前課題では，金属光造形先端加工機を用いてステンレス粉末から楕円鏡を作製してきたが，表面に微小な欠陥が多数生じ，そのパターンが計測光学系において計測対象のBRDFの分布に重畳することが問題となっていた．今年度は，5軸マシニングセンタを用いて金型用金属ブロックを切削するという方法に変更して楕円鏡を作製した．この変更により，表面に微小な欠陥が多数生じる問題を解消することができた．２）高時空間分解能・高効率・省スペース化に向けた検討：本システムでは，高速波長可変光源において波長に線形な位相シフトを与えた正弦波変調照明を発生させ，それをDLPモジュール上で方位角に線形な位相シフトを与えた球面調和関数としてさらに空間変調し，計測対象に投射する．DLPモジュールは高速変調特性を最大限に発揮させるため単体で利用しなければならず，DLPモジュールまでの入射光学系は自前で設計する必要がある．さらに，照明光を効率的に利用するため，入射光学系は小さく密閉されたモジュール構造とする必要がある．この設計のため，今年度は光学設計ソフトウェア（Zemax OpticStudio/OpticsBuilder）を購入した．また，計測対象はピアノ線により楕円鏡の焦点上に位置するように設置しているが，焦点からのわずかな位置ずれがBRDF計測に大きく影響することも判明した．そこで，この位置ずれを軽減するための計測対象の位置調整機構も提案した．