計測関連用語集

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空間周波数(くうかんしゅうはすう)

(spatial frequency) 長さ(距離)の逆数の物理量(単位:1/m)。時間の逆数を周波数と呼ぶのに倣い、長さ(空間)の逆数をこのように命名した。空間的な(spatial)周波数(frequency)である。 元来、周波数とは「単位時間当たりの波の数、振動数」や回転体の速さのことで、電気では重要な基本物理量である。計測ではスペクトラムアナライザやFFTアナライザなど周波数ドメインの計測器は、マルチメータ(電圧・電流)、オシロスコープ(時間)と共に、最も使用頻度が高い基本測定器である。数学の手法であるラプラス変換で、時間の関数を変換すると周波数の関数となる(フーリエ変換)。周波数による分析は、時間的な周期がある現象を簡便に解析できて便利である。そのため、時間とともに基本的な概念である空間の逆数(空間周波数)を求めると、「空間的な周期をもつ構造」を解析することができる。空間周波数とは「単位長に含まれる構造の繰り返しの多さ」を表し、メートルあたりの周期といえる。この概念から、各分野で多くの応用がなされている。 画像処理の分野では「ミリメートルあたりの線数」が空間周波数である。画像を扱う光学の用語では、物体が正弦波格子で構成されていると考えたときの強度(振幅)の指標を、単位長あたりの白黒の数(コントラストのペア)、lp/mm(lines pair per millimeter、ラインペア/ミリメータ)で表し、これを空間周波数と呼称する(画像にある「単位長に含まれる明暗の縞模様の波の数」のこと)。画像は位置によって(空間的に見る場所によって)明るさ(信号)が変化する。そのため、「空間周波数:空間的に変化する信号の周波数」という説明もできる。「空間周波数が高い」とは、像にエッジなどの鋭い変化があることを意味する。 半導体の分野では「露光される周期的なパターンの長さの逆数」を空間周波数という。投影光学の解像度に関係する指標である。 時間に対する周波数という概念や分析手法を、空間(長さ)に応用して「空間周波数」なる概念(物理量)を考案することで、画像、光学、半導体などの広い科学技術分野で使われている。

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