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ドキュメント内 九州大学学術情報リポジトリ (ページ 34-41)

: 士

e i

‑ ‑

‑ (

は k

一 ヤ μ 一

4

1/πυ

一 つ 山

ri

ll

L

/

¥ f i l l

¥ p  

y l

/

よ り

れ 一

L

? ﹂

(3.21) 

ここで,

2π(L)

ωe 州 三 γ ( x "‑ X ' ) )  

=

/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

"B

1

( ν ‑ ~', z " )   1 

仰[引九 ' { d

(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 z2hである か ら , 再 生 像 九 は 次 式 と な る .

1111111﹂

¥I ll

HZ

一2

nU

 

/I l' EE l

I α

 

fl

J

α

fj o

qrkz

F11

EE EE El

L

U P  

α 

¥1111/π

一 つ

ω

.q J 

1

κ  

η

qJ 

/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 oで規格化を行うと

nul 戸 ﹁u

J 'E E

1 11 11 11

1

¥I li

z f一2

U

/f il l

¥  

B z 

α ︐ ︐

fl

j

2α

fjJ

qr u 

ー に

F111111lL 

D A  

x e 1

2'

α  ''

E

a srα 

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.

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.

(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

d s '  d t ' ( G ( s ー 。 ‑ h)G*(t‑ わ ‑ h ) )  

( f ( s ' ) f

( t ' ) ) ( u

( s

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 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

p a

μつ山一心

守td

2+  

2一d

1ltz'BEFtaEEx e A一d2

?

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

u Jl q l u 

SE

I

ll i

J

2 γ

一 一 川

B

E

'zt

¥I ll i

/  

c 一 吋

P一d

ff il

¥ 

uq

tJ  

2

2

一 吋

Fi ll

' Il i

M

EE

︐ ︐

Jγ︐ 

︐ ︐

z

D

ι  

ρU  

︑ ︑ ︑ ︐ ︐ 一 一

s ' '

'

︑ ︐

︐ ︐ ︐ ︐ ︐   ιL   fiI

m G a  

aJbzSE

︐ ︑

JM

' ' b   . ︐

‑30  ‑

ここで,

ω?=ω2 

(3 

(3 ‑

( i

ω2

γc=(1+A q L̲̲r Lω&ω; 

1 ')  I 一 一

l J 2 卜 Z f d j 川か‑

z')

日 長

lγ31  1

IJJ  I

古 ( z ‑ z f ) 2 4 ‑ 7

1); 1" 01

, 

1

p2 ̲ PP' 

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 ̲ )

ー ー ム 1l'

υ

' t' ﹃︑ ︑

さらに以下の関係も仮定した.

4

( Z ‑ Z ' )  

2ωoP

f/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

/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 

aEμ 

︑ ︑

B︐ ︐

r

s ' '  

E E

d

︐ ︐ ︐ ︑ ︑ ︑

(3.34 ) 

球面波:

(us( s

, 

h)

く( t , 

h)) iVlin ( + , Tー,z) 

叶引 l d z f j f h f f D ( ? f j T

(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 

h h ) ) r )   叶 ' i ¥ J

j

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 (

  ( z

 ‑ ~ h h ) ) )   )  

(

j 

(κ‑L(T‑‑T ¥ .  ‑ ‑h  ̲ .  ̲ 

l

e

~H

x

lJ  ¥ 

p (

Z ‑

j i 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.

1=

( 4

4π(z‑7r(Zl̲ l

h))

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'

, 

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.

一 冗

ηの面平z 

上 し

{

ッ 固 リ 他 と ト の

0

ス そ

=

1iU

f l i ‑

‑ ¥

二 軸

N M Y  

4L 

f

り 同

打 ハ と

/

¥

+

K4

E 

解る

l

一 露

同 ﹁J

口 戸 ﹁

l

宇 且 ふ

(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 .

‑ 九

' ' q︐︐

日ハ ハ川

内J‑

︐ ︐

/Z

川 町

JL一2h一

zz︐ 

z f

il

l

¥ 

D

小 山Hi

r hZ

O 1 α  

σ J M  

f

f l J o

d f z   α ο

︐d J

リ ↑

f

j

4

a G

f l

ム﹁1rL

qL

J

︐K X

Ae

︑ ︑ ︑ ︐ ︐ ︐ 一 一

q︐︐

F'lt

υ z z tlkυ rf

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

iz

 

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

巾(い仇1μ 1工,,

引川zけかが判川川)V*

) 川

μ

υ

y

$(

叶 一 子 子 f ρ υ

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

¥ l l /

7

j ソ

μZ

NZ

一2

f

一2

一 九 一

た 二

f z

2 7 N

Z

?

7J I T‑ ‑ / i l l l

¥ Z

Z

A

1 n

二h d m h

¥i/

九一

¥lJリノ¥ーーーノ

11

11

1

一 一

Z

1 2 J

1111J

一 一

z

Z J

¥

什/Z一

K V

入 j z

2 f .  

h 1 J + α t 7 h J +

土 一 同

! J H f

一2J

リ と 一

f

一2

ぃJ Z

¥

Gノ / 一 一

f

一h 1 ω r

z

一 一

h

/l

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

/l¥

2

/

!

¥ 2 Z X /

?

¥ 2

Z

∞ 円

z k

一 一

l川

D d

e

i J

f λ

イ い

¥ 一

z D H Z

¥ 川 ノ ム

HZ

T

一 一

O

p j J d f l

f + H d

J

一 一

1 f

/

‑¥1

J Z

1

1

z

c

/ 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

f

f j y μ

π

‑ e

fz)一一あ一一

) f 2 d

f

人 ナ ム

μ h

︿

rl Jl

fZ

L

{

27C2 1 L Y

I L h

z

;

Z

l t

π

了 一

一 α J f J o

f

入 ν

土一

fjofo

r

一 れ 一

i

一 昨

fl

μ

4 μ

4 1 r z μ

4

μ

4

) 一

J

一一 計 f h

一 一 仁

‑ 一 一 一

一 一

fl

64

JArl‑‑L﹁1l‑‑LKZ

/I

ll

t¥

ri

ll

L

L

2 1

u v v (

lpfj

r u

2//l

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 

=  

? 二 二 Z1‑z;

に関して

。 ユ

f θュ・/

ゐ;θ41θ1''‑ θ7・f J一 一。1・'‑一 +87・~8x~ V''"'2  8x~

一一

。7・f θ1・f+  つ

/+  

F α

一 一

 

fa 2G

 

(3.44 ) 

‑ 34  ‑

q

︐ ‑

... 

α 

a  α 

α  

. . . .  

α 

X

‑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.

Il

J f +  

α

11111

¥ ︑ . 11 11 1J J J

r r

H  

N

マ 什

I 7α

fl

J Z

一 一

2J T f  

d

α¥11111/

2 1

1 1 1 1 1 1 4 f

f l J o y

¥l/j

+ T Z J

7 h b p

?

一 一

' h

k

一﹁ fz 一2 h

一 一

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) Z

z

"

riJr4 γlE

; J

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/i ll t¥

1

L

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j J X / l l l

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e 1 7

J U リ¥ ソ ゆ / 一 一

α f + Z

Z

0 2 T

d /

¥

fl it ↑

z i

f J l z f l J o D  

内+ベ fzr

︐ 山

T d d

F l v

︐ 

f 一 切 と

Jh

jofj ︒

ソ 一

z μ

一4Z

• フ• 一

d

L H   r L

r l a

l1 11 11 1L   / f h

¥

/

1 1

z

f !

o o

f ‑ L

J J

2 e μ

一4

¥

1lit/

7 A r i l

‑ L  

DA

XK一

z e

q L  AA 一汁

/III1¥ 

I 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 : ; : :

j

; 7 (

;‑

T~)) 叶 一 日

dz'

a l

の山川

"D

/l

( 7

LZ/

L

/

ζ L 刊

zz"'")

以 仰 叶

p[

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

/

〆 一 一

2

/I ll l¥

一 一

η

一 一

¥1

11

11

1/

 

ー+

ん 一 4

1J 

/f

il

i

¥

 

ρU

 

t f

(3.47) 

z‑h 

この結果,次式となる.

ドキュメント内 九州大学学術情報リポジトリ (ページ 34-41)

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