: 士
e i
‑ ‑
‑ (
は k
一 ヤ μ 一
41/一π一υ
一 つ 山
ri
ll
‑L
/
¥ f i l l
¥ p
y l
一計
一 い れ / 二
よ り
れ 一
L
? ﹂
(3.21)
ここで,
2π(L)
乙 ωe 州 三 γ ( x "‑ X ' ) )
=め
/1ーピ) (3.22)の関係を用いる.この結果,式 (3.21)は次式となる.
円 υ ) =か叫ん
z‑j~)
[U(x+ α ) ‑ 内 ‑ α ) ]
叶引 d z z l z
の"B
1( ν ‑ ~', z " ) 1
仰[引九 ' { d 刈
(3.23 )ここで U(x)は単位ステップ関数である.
本解析のモデルでは,往路と復路の乱流媒質は同じものであり,観測点 z= 2hである か ら , 再 生 像 九 は 次 式 と な る .
﹁1111111﹂
¥I ll
‑‑
ノ
アム
HZ
一2
z
nU
/I l' EE l‑︑ ︑
B
I α
fl
J
︒
ーα
州
fj o
qru 一kz一
〆F11︑
﹁ ﹄
EE EE El
‑‑ L
U P
一 郎
α
+
Z U¥1111/〆π
一 つ
ω
.q J
Z 1
κ
ηノ
qJ 白
/I l‑
l e x p ‑¥︑ 一 ザ
TU 一 一
T ‑
(3.24 )
さらにストリップの中心強度 [01に oで規格化を行うと
nuノl 戸 ﹁u
丹︑リ
J 'E E
︑︑
﹃1 11 11 11
﹂1
¥I li
‑‑
ノz f一2
Z ハU
/f il l‑
‑¥
B z
α ︐ ︐
fl
j
︒
Z 2・α
fjJ
︒
qr u
ー に
F111111lL
D A
x e ︑︑1
2'
α ''
Z ︐
︐
E目 ︑ ︑
U
︑︑a s︐rα
+
z ︐︐tt︑U 一 一
ι 一 ん
n u 一 一
﹃U
rl
となる.
上式より,長時間露光による方法では,乱流以質は物体の解像度を単調に減少させる形 で作用することが示された.すなわち伝搬路が自由杢問中の場合に得られる再生像を [Frce
と置くとき,乱流媒質中を伝搬する場合の再生像は, 一般的に次式によって表されること になる.
山
3 . 4 . 2 短時間露光による再生像
(3.26)
次に短時間露光を用いた場合の再生像の定式化を行う.短時間露光による再生像を表す 式(3.10)は,次式のように変形される.
ん= (IL‑1vl)2 = L‑1(S)L本 一
l ( t ) (
υ(s,
z)♂( t ,
z)) (3.27)ここで, *は複素共役を表す.
この式より短時間露光による方法では回折波の 2次モーメントを逆変換することによっ て再生像が得られることになる.長時間露光による問題と同様に各領域は独立であるとす ると,回折波 υの2次モーメントは次式で与えられる.
(υ(
川 ♂ ( t
,z ) )
=4 k
2J d s ' J d t ' ( G ( s ー 。 ‑ h)G*(t‑ わ ‑ h ) )
( f ( s ' ) f
淑( t ' ) ) ( u
s( s
にh ) u ; ( t ' , h ) ) ( 3 . 2 8 )
この回折波の2次モーメントを求めるために,右辺の各々の2次モーメントを次に導出する.
入射波の 2次モーメン卜
入射波をガウスビーム波(付a録 A参照)とする.このとき,入射波の相関関数 f1ilillは, 式(A.2)を式(2.36)に代入し,T + =
( s + t ) j 2
, T一 二s‑t
と変数変換を行うと次式となる.﹃I
ll 1' li l‑
‑J
2 γ
ν 一 一
T + T
p a
士μつ山一心
守td
+
2+
2一d
﹁1ltz'BEFtaEE﹄x e A一d2
一
?
T + T 一 一
︐4
4 (3.29)
この式に対し,T +に関するフーリエ変換を行い,式(2.35.)に代入することでガウスビーム 波の2次モーメントの近似式が得られる.
︑1
ハu Jl︐ q l u 今︑ リ
︐︐SE
︐ ︑
﹃I
ll i‑
‑J
2 γ
一 一 川
︑︑B
︐ E
︐ ︐
︐
T + T 〆'zt︑︑
¥I ll i‑
‑/
c 一 吋
+
P一dff il
‑‑
¥
内ノ
uq
tJ
+
2+
2
一 吋
Fi ll
‑' Il i‑
‑
﹄
M
一切
︑︑EE
︐ ︐
JC γ︐
︐︐ ︐
z︐
︑D
ι
X
ρU
︑ ︑ ︑ ︐ ︐ 一 一
︐︑︑ ︐
s ' '
'
︑ ︐
Lν
︐ ︐ ︐ ︐ ︐ ιL fiI︑︑
m G a
u ︑︑ ︐
a︐J︑︐b︐z︐t s ︐︐SE
︐ ︑ ︑
ほJM
' ' b . ︐
L ︐︐︐︑ ︑ ︑
‑30 ‑
ここで,
ω?=ω2
+
(3(3 ‑
( i
ω2内γc=(1+A q L,,̲̲rk Lω&ω;
I T 1 I 1 ') I I I一 一 一
l J 2 卜 Z f d j 川か‑
z')日 長
lγ31 1斗 円
L IJJ I
古 ( z ‑ z f ) 2 4 ‑ 7
1);‑ 1" 01,、
,
1+
p2 ̲ PP'r ‑ r
p'= ‑ 2(z‑z') kω3
D(7fj‑4zff)
これらの式を導出する際,乱流は T方向には等方的であると仮定した.すなわち次式の成 立を仮定した.
D(r
, Z + , Z ̲ )
= D(1、グ, + Z ̲ )
っ ︑ 円ぺリ ー ー ム ︑ノ1l'υ〆
' t' ﹃︑ ︑
さらに以下の関係も仮定した.
4
( Z ‑ Z ' )
2ωoPf/z// / H
二庁一τすく什 Z 一~ ) ~ f(z')
ω J τ 予 ¥
~ 2 ) (3.32)(3.33)
実際,ほとんどの場合において,式(3.32)の仮定は成立し,さらに平面波及び球面波の場 合,式(3.33)に関係なく式(3.30)は有効となる.その結果,式(3.30)は,式(3.32),(3.33) のいずれかの仮定が満足されれば有効となる.
さらに,ガウスピーム波を平面波,球面波として取扱うための極限移行を式(3.30)のガ ウスビーム波の
2
次モーメントに施した場合,それぞれ次式となる.平面波:
11 11 11 11
﹂¥1111/ z f一2
Z T
/f
il
l‑
‑¥
D z
td
flJ
︒
. ︐ ア 吋
α flJ
︒ μ
一4﹁l
SI BI
‑‑ EL
︑Jx e
︑ ︑ ︑ ︐ ︐ ︐ 一 一
︑︑t﹄ ︐
J
e z ' '
av b
︐︐aE︑︑μ
︑ ︑
B︐ ︐
r︐
s ' '
s ︐︐
E E︑
ミdu
︐ ︐ ︐ ︑ ︑ ︑
(3.34 )
球面波:
(us( s
,
h)く( t ,
h)) = iVlin ( T + , Tー,z)叶引 l d z f j f h f f D ( ? f j T 上
(3.35)この極限移行の結果は,平面波及び球面波の式を 2次モーメントの式である式(2.36)に 直接代入して導出した場合と同じ結果となる.よって,式 (3.30)は平面波と球面波に対し
ても正確な表現となる.さらに,式 (3.30)は一般のピーム波に対しでも,十分精度のよい 近似表現となる.このガウスピーム波の2次モーメントの詳しい導出過程については,文 献[7]を参照されたい.
グリーン関数の2次モーメント
次にグリーン関数の
2
次モーメント( G ( s‑s ' , z ‑h)G
添付 ‑t ' , z ‑h ) )
を求める.自由空間中のグリーン関数を式 (2.11)とする.このとき,自由空間中のグリーン関数の 相関関数は次式で与えられる.
l¥1in =
G o ( s ‑ s ' , z ‑h ) G ; ( t ‑t ' , z ‑h )
= 4 (
4π7r(( z
Zl̲ 一h h ) ) r ) 叶 ‑ ‑ ' i ¥ J
j六 z̲h"T (T+-T~)'(ト
'+J, Tにし一…,二一寸一一一 . ̲ _-T 一→イTてつLリ))
'̲J)ρ
但し
‑jt
i 午
f ? ‑ tである.式(3.36)をT+に関してフーリエ変換を行うと次式となる.
M
,,, =( 2 (
2( z
Z‑ ~ h h ) ) ) )
2 (‑
j(κ‑L(T‑‑T ¥ . ‑ z ‑h , . ̲ . リ ̲
Jl
)e
~Hx
lJ ¥p (
J‑
Z ‑j i h T . L
+ ¥(T一一7'~)
. ̲ , ̲) ) ) (3.37)この式を式(2.:35)に代入し,整理すると次式となる.
イ1=
( 4
4π(z‑7r(Zl̲ lh))
l)j k ‑ /・2exi〉 (jL(に -T~)' ( T+ ーペ ))
‑32 ‑
(3.3:8)
ここで,式 (3.36)を 用 い る と 式(3.3'8)は 次 式 と な り , グ リ ー ン 関 数 の 一 般 的 な2次モーメ ントが得られる.
(G(s ‑s'
,
z ‑h)G*(t ‑t',
z ‑h)) = Go(s ‑s',
z ‑h)G~(t ‑t',
z ‑h)叶一日刊
(3.39)短 時 間 露 光 に よ る 再 生 像
先 に 示 し た 入 射 波 及 び グ リ ー ン 関 数 の 2次 モ ー メ ン ト を 用 い て , 回 折 波 の 2次 モ ー メ ン ト 及 び そ の 再 生 像 を 求 め る . な お , 反 射 係 数
f ( r )
の2次 モ ー メ ン ト は 次 式 で 与 え ら れ る とする.シ
題 ﹂
旧同
次 一 冗
η︐L の面平z
中山
上 し
フ { 疋
ッ 固 リ 他 と ト の
0
ス そ
=
行グ1iハU
f l i ‑
‑ ¥
を
二 軸
N M Y
4L
f
様り 同
打 ハ と
/
¥ 斤
︐+
K4
E
解る
レlふ
光一 露
一‑同 ﹁J
口 戸 ﹁
l土
長 寸
た宇 且 ふ
晶
(3.40)
して取扱う.この回折波の 2次 モ ー メ ン ト は 次 式 と な る .
z ‑ 九
' ' q︐︐u
Z 一
日ハ ハ川
内J‑
︐ ︐
中山/Z
川 町
JL一2h一
一zz︐
z f
il
l‑
¥
﹁D
小 山Hi
r h︑Z
O 1 α
σ J M
f勺
f l J o
︐d f z α ο
︐d J
リ ↑
f九
んj
命 以 九 一
4
a G
一
f l
ム﹁1rL
qL﹁
J
‑
︐K X
白
A斗e
︑ ︑ ︑ ︐ ︐ ︐ 一 一
z
q︐︐
B Z
〆F'lt︑
本υ z z 〆tlkυ rf
︑ ー
叫[引川 z u f f D 2 ( 云 J ; コ z f 7 L z f ‑ L f / ) l
(3.41)ここで,
: ; : z
l izi
で あ る . 式(ρ3.4引1)に式(ρ3.18幻)を代入し
ι
,上記の変数変;換失を千行子うと次式を得る.(
U川い
巾州
巾(い仇1μ 1工,,川
引川Z zけかが判川川)V*) 川
川μ
川υ♂y
川$可(叶 一 子 子 f ρ υ
九〉
L/
)心 吋 ご}d(:3.42)
これより,短時間露光を用いた場合の平均再生像は,式(:3.20)で与えられた波面再生のた めの作用素を用いると次式となる.
¥‑
ll
ノ
¥ l l /
7‑
j ソ
μZ叩
NZ
一2
f
一2
一 九 一
た 二
f z
一
2 7 N
一Z
?
︑ ・7J I T‑ ‑ / i l l l
¥ Z
一Z一
市 川 市
A二
1 n
二h d m h
二
¥i/九一
一
¥lJリノ¥ーーーノ
11
11
1﹂
一 一
Z
1 2 J
一1111J
一 一
z
Z J
¥
什/Z一K V
入 j z
一2 f .一
h 1 J + α t 7 h J +
土 一 同
! J H f
一2にJ
リ と 一
f
一2にぃJ Z
¥
‑ Gノ / 一 一
f
一h 1 ω r
z
一 一
h
/l
l¥
幻
T I
Z Z
三αα一fz fz
一 ‑
D P
石 川 + い 一
z f 人
/1 1¥
バ 一
z
似 た 了 中
jT /l¥一
2 ν P J
一
/l¥
2一 つ 九 /
! ー
¥ 2 Z X /
?
¥ 2
Z
一∞
∞ 円
z k
一 一
l川
D d
e
i J
川
ぺ
f λ
イ い
¥ 一
z D H Z
∞
∞
¥ 川 ノ ム
HZ
T
一 一
O
p j J d f l
ム
f + H d
J
一 一
1 f
ぽ
/一
‑¥1 似
J Z
1
イ1
似
︐
z
一c
二
/ l l
¥ ' f l I o z
‑ ' f f o
h
一k一;∞∞p f o f
¥ d z z
ff
oo
f
川 一 死
f f
↑
x J
の
∞
∞
fペ
f j y μ
一 一
ー π
‑ e
fz)一一あ一一
) f 2 d
孔
f
人 ナ ム
μ h
︿
勺
rl Jl
一 ア 九
fZ
L
{
‑
27九C一2 1 L Y
‑
‑ I L h
z
;
一 九
Z
代
l t一
π了 一
一 α J f J o
︒
f入 ν
土一
fjofo
r
一 れ 一
i
一 昨
flム
μ
一4 μ
一
4 1 r z μ
一
4
μ
一
4
) 一
J
一一 計 f h
一 一 仁
‑ 一 一 一
一 一
flト
64
JArl‑‑L﹁1l‑‑LK一Z
/I
ll
t¥
ri
ll
‑‑
﹁L
││
│L
2 1 一‑
u v v (
一
勺 一 昨
lpfj
↓ 仰 仰 一 一
﹃ 叫 仰 仰
r u
一2//lト
l
¥
一 一 一 一 一 一
r KM
(3.43)
次にこの積分に対し,変数変換を行う.まず,
X~ 十 Z1 I '''2
=
2 ? ? 二 二 Z1‑z;に関して
。 ユ
・f θュ・/
ゐ;θ41θ1''‑ θ7・f+ 2 J一 一。1・'‑一 +87・~ I I 8x~ V''"'2 8x~ 2 一
一一
。7・f θ1・f+ つ
/+
今
︐
d ︐︐
F α
一 一
fヲaZ 2G
d ︐ Z
(3.44 )
‑ 34 ‑
q
︐ ‑
x r ...
α
‑a α
‑ α
. . . .
αX1
‑2α 2α r.
‑ α
図 3.5:積分領域の変換 とし,積分領域を図 3.5のように変換する.
同様に '+1にに関する変数変換が成立する.この結果,式 (3.43)は次式となる.
ーー ー﹀
Il
J f +
︐
α
寸11111﹂¥ ︑ . 11 11 1J J J
‑ r r
‑ H
ァN
マ 什
I・ 7α
fl
J Z
一 一
2J T f︐dz
α¥11111/寸
2 1
一
1 1 1 1 1 1 4 f
‑
f l J o y
川¥l/j寸
+ T Z J
一
7 h b p
‑
?
一 一
' h
叫
k一﹁ fz 一2 h
一 一
‑ c
一
) Z
一 一 一z
‑
"
riJ︐r句〆4目 ーγlE
一
; J
一
+ 戸
/i ll t¥
バ 斗
1
L日
f
‑
P I
‑
‑ D A r 7
︑ 一
j J X / l l l
¥
ア
'
‑ e 1 7
九
J U リ¥ ソ ゆ / 一 一
α f + Z
一Z
0 2 T
︐d /
ー¥
fl it ↑ 一
︐
z i
引
f J l z f l J o D
内+ベ fzr
︐ 山
T d d
F l v
︐ ∞
f 一 切 と
Jh
げ
jofj ︒
ソ 一
z μ
一4リZT
• フ• 一
d
‑ L H r L
‑ r l a
l1 11 11 1L / f h
¥
一
∞ 切
/川
1 1
中z
f !
o o
f ‑ L
刈 の
J J
2 e μ
一4
¥
︑ ︑
1lit‑‑/
7 A r i l
‑
‑ L 一 一
DA
一
XK一
z e
‑q L A一斗A 一汁
/III‑1¥
I九 一 一
(3.45)
この式の に関する積分について式(3.22)の関係を用いることにより,次式が得られる.
ι = (去r2π(f-h) 乙め _J(7'~) { t ι f : : : d T L + f 4 : ; : : 叫
叶
j己 ; 7 ‑ (
ユ;‑T~)) 叶 一 日
dz'a l
Zの山川
"勺川Dム
/刀刈l( 7 ン
LZ/L ン
/一 ζ L 刊 千 千 け ノ
,zzサ"う'",)以 仰 叶
pイ寸[叶
‑一引訂 ~2 [ ̲
川一1
J川 / 九VL)d (3.46) ここで, 7・L
に関する積分領域に注意し,次の関係を用いる.¥I
ll
i‑
‑/
一
十 一
〆 一 一
2
一
/I ll l¥
一 一 札一 川一 わ
η乙
一 一 一
¥1
11
11
1/
ー+
ん 一 4
1J
/f
il
i‑
‑¥
x
ρU
叶
t f ↑
人
(3.47)z‑h
この結果,次式となる.