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光と光の記録 --- レーザ編 (1999.07.20)(2010.08.13追記)(2019.01.21追記) レーザ(LASER) アインシュタインの予言した、「光の誘導放出」理論(1916年ベルリン大学在職時代)を基本原理として、人類があみ出した新しい光が『レーザ』です。 レーザは、1950年代から急速の進歩を遂げます。 1960年に、最初の光(LASER)がこの世に現れ、70年代、80年代、90年代と次々に新しいレーザが開発されました。 レーザというものは、一体どのようなものでしょう? 「科学史上最も大きな発明は、レーザ」と言われるくらいにまでになった、人工の『光』について考えてみたいと思います。 レーザ光は、光の「共振」と「増幅」による発振原理を利用しています。 光の共振も、そして増幅も、光が位相を整えて放射される原理 = 「誘導放出」によって可能になりました。 「共振」、
高速度カメラの歴史背景とトピック (1998.01開始) (2009.12.05)(2019.08.15)(2023.07.27追記) 【目次】 高速度カメラの事始め 原始高速度写真時代(1827 - 1930) 高速度カメラ開発の歴史 間欠掻き落し式フィルムカメラ ロ−タリ−プリズム式フィルムカメラ ロ−タリミラ−式フィルムカメラ ハイスピ−ドビデオ 日本でのハイスピードビデオの開発 米国でのハイスピードビデオシステム開発 ハイスピードビデオの発展 記録周波数とのたたかい 撮像素子の開発 撮像素子に求められる性能 カラー高速度ビデオカメラの開発 記録媒体及び記録時間の折り合い 毎秒2000万コマを達成するカメラ 〜イメ−ジコンバ−タ式カメラ 高速度カメラを使った流れの可視化撮影応用例 《その1 エンジン燃焼》 高速度カメラを使った流れの可視化撮影応用例 《その2 アジ化銀による水中衝撃
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映像を使ってものを測る!? 初めて聞かれる方も多いかも知れません。しかし、航空測量を使った地図作製を思い浮かべていただければ画像からものが測れることが理解できると思います。 このコーナでは高速度カメラに限らず、ビデオとかフィルムカメラといった一般の画像装置からどのような計測が可能かをご紹介します。 高速度カメラを用いた画像計測は、高速度カメラ入門Q&Aを参照して下さい。 高速度カメラと歴史的なでき事は、歴史背景とトピックを参照していただきます。 専門的に光と光を使った計測の概要については光と光の記録を参照して下さい。 ●ものを測る ものを測る機器にはいろいろあります。これらは専門書を見れば詳しく書いてありますので詳細はそちらに譲ります。計測工学のラベルのある本を探せば詳しく書かれてあります。しかし、残念なことにこれらの一般的な計測工学関連の書物には画像計測について詳しく書かれたものがありま
シュリーレン撮影法は、気体や液体(もしくは透明体)の密度差を目に見える形で表す可視化手法です。 エンジン燃焼時の混合気の混ざり具合や燃料の流れ、翼の気流の可視化、放電の熱流動、熱伝達、対流、衝撃波、ビル風の可視化、など、流れの可視化研究に非常によく使われています。 これらの研究を行っているところは、まず間違いなく凹面鏡や水銀ランプ、レーザ光源、ナイフエッジ、カメラを持っています。 上の動画(QuickTime 動画)は、アジ化銀の水中爆破の様子をシュリーレン(シャドウグラフ)法により100,000コマ/秒で撮影したものです。 水中での衝撃波伝播の様子がよくわかります。 この映像は、東北大学衝撃波工学センター(高山和喜教授)(1994年)の協力を得て撮影しました。 シュリーレン撮影とともによく行われているのが『シャドウグラフ(Shadowgraph)』法です。 シャドウグラフは、読んで字の如
画像処理について紹介する。 コンピュータとCCDカメラの発達により、デジタル画像が身近なものになり、計測分野に果たす役割も大きくなった。 計測分野での画像処理の役割について触れたいと思う。 画像処理とは、カメラやスキャナーなどから得た画像を加工して、欲しい画像情報を抽出する手法を言う。 画像に含まれる興味ある情報を抽出するために、興味のない画像を排除することが画像処理の基本的な手法である。 画像処理の簡単な方法は、得られた画像を手で書き写す方法がある。 欲しい画像だけを書き留めるだけでよい。 銀塩フィルムの場合は、現像や焼き込みを通して欲しい画像を得ることがある。これらの手法はアナログ手法である。 デジタル画像処理は、画像を「画素」(Pixel = Picture Element)と呼ぶ単位に区分けすることから始まる。 この言葉は、1965年に公になった言葉で、米国NASAが火星に探査衛星
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高速度カメラ入門 Q&A (2024.01.23見直し) **** 本サイトは、横幅1280画素程度で閲覧下さい。横幅を大きく設定すると画像とテキストの間が空きすぎて見づらくなります。 **** 目次を開く ■ 一般のビデオと高速度カメラ ■ 高速度カメラ ■ 高速度ビデオ ■ 画像処理装置 ■ 3次元計測装置 【以下は別のページに移動しました】 (2000.11.20) (2012.04.16追記) ▲ 私の書いた参考文献 ▲ ウルトラナック(高速度カメラ)を使った文献 Q01. 普段見ているテレビは1秒間に何枚の絵を出してるの? (2001.02.26追記)(2009.05.20追記)(2011.09.24追記) A01. 日本の家庭で見るテレビは、1秒間に30枚の絵を作って電波を使って送受信し、テレビジョン受像器で映し出しています。 テレビは一筆書きのように左上から右に、一段下が
■ 光を電子に換える材質 (2006.11.04)(2007.11.18)(2020.05.19追記) 光と電子との関わりがわかるようになったのは、20世紀の初めでした。 今でも多くの人は、光と電子の間には直積的な関係はなく、全く別のものというイメージを強く持っています。 電気は恐いけど、光に関しては寛容です。 そうした性質の違う両者は、実はかなり深い関係があることがわかって来ました。 性質の全く異なる両者は、実は仲が良いのです。 光と電気、いや電子は、実は密接な関係があって、原子レベルでは電子と光は絶えずエネルギーの授受を行っています。電子が放出するエネルギーが、光を含めた電磁波であり、電磁波からのエネルギーを受けて電子は運動します。 熱も赤外域の電磁波です。 物質は、熱によって分子レベルで運動が活発になり、固体から液体、気体に変わります。 分子が活発に運動する中で、自らも熱を発します。
2024年03月03日更新 - [Since Jan. 1998] 計測カメラと Macintosh をライフワークとする安藤幸司のホームページ このホームページは、2012年まで「FileMaker ホームページPro 3.0」、「Adobe GoLive6.0」で作成してきました。 2013年以降は、「Dreamweaver CS6」で作成しています。コンピュータは、iMac 27inch を使用しています。 このホームページは、Mozilla FireFox 78.15.0(5 Oct.. 2021)で再生の確認をしています。
■ レンズの働き(Lenses) (2004.08.06)(2005.09.20)(2023.11.13追記) 【光学機器の中心 - レンズ】 レンズは光を集めて像を作るものです。光学機器の最も基本的な部品と言えます。 レンズは2次元の空間情報を一挙に取得することができるので、光の入力要素として一番大切な働きを担っています。 人間で言うと「眼」と同じ働きを持っている所です。 光学機器を見てみると、レンズを中心としていろいろなものが集まって器械を構成している感を受けます。例えば、ミラー、プリズム、フィルター、ファイバー、回折格子、撮像素子などの光学素子、そして光を電気に変えて処理を行う電子素子があります。 光学機器にとってレンズは大事です。 レンズの働きを知ることにより、光の記録がどのように行われるかを知ることができます。 【レンズの機能】 レンズの一番の基本は、光を集めることです。 (凸レ
■ X線光源 X線(X-ray)の発見 X線の性質 X線のエネルギー X線を用いた撮影応用 ■ 中性子光源 ■ 爆発光源(アルゴンフラッシュ、アルゴンキャンドル) ■ シャッタ(Shutter) ギロチンシャッタ レンズシャッタ フォーカルプレーンシャッタ ロータリディスクシャッタ ロータリミラーシャッタ ケルセルシャッタ ポッケルスセルシャッタ ファラデーシャッタ 銅線爆破シャッタ 液晶シャッタ イメージコンバータシャッタ 電子シャッタ キセノンフラッシュシャッタ アルゴンフラッシュシャッタ LED(発光ダイオード)シャッタ レーザシャッタ AOM(音響光学素子)シャッタ 光と光の記録について考える 映像を表現の手段としたり、計測手段として扱う人にとって、「光」は重要な要素です。 私たちは、この光についてあまり深く考えず、映像機器を操って画像がまがりなりに得られればそれで良し、としていま
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