時間相関イメージセンサを用いる三次元Particle Image Velocimetry：変調積分撮像による粒子軌跡の位置情報と時刻情報の同時取得

摘要

本研究では，これらの問題を解決するために，時間相関イメージセンサ（CIS）［4］を用いた変調積分型撮像法に基づく3次元PIV（3-PIV）を提案する．CISは全画素に共通に入力される参照信号と光強度入力との時間相関を出力するセンサであり，光源に強度変調を施すことにより抽出したい情報を光強度の振幅や位相に符号化し，それをイメージセンサ上の各画素で復調することができる．CISを用いることにより移動する粒子の1フレームにおける軌跡の時刻情報をCISによって復調された位相情報から推定することができ画像平面内方向の速度場の推定が可能となる．さらに時空間位相変調光源を導入することにより，単眼で奥行き方向の位置情報を位相の形として同時に取得することができる．これにより粒子の速度3成分を単眼単一フレームにより推定することができる．本稿では提案手法を用いて実際の複雑な流れ場を計測した結果を報告する．