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ホログラフィック励起構造化光源を用いた散乱光波イメージング

Publicly Offered Research

Project AreaComprehensive understanding of scattering and fluctuated fields and science of clairvoyance
Project/Area Number 21H05584
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (II)
Research InstitutionUtsunomiya University

Principal Investigator

熊谷 幸汰  宇都宮大学, オプティクス教育研究センター, 助教 (90879628)

Project Period (FY) 2021-09-10 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Keywords計算イメージング / フェムト秒レーザー励起光源 / シングルピクセルイメージング / 構造化照明 / 計算機ホログラム / レーザー励起光源 / 広帯域イメージング / 構造化光源
Outline of Research at the Start

本研究は,位相制御されたフェムト秒レーザーの物質励起が生成する発光点の空間配置に基づくホログラフィック励起構造化光源を確立し,それを用いた照明法による超広帯域イメージングシステムの構築を目的とする.これは,広帯域光源の生成とその構造化方法を接続して考えたイメージング手法の創出であり,ひとつのシステムで多様な計測対象に対して任意の波長で撮像できるような,超広帯域光情報の一括像取得を目指す.

Outline of Annual Research Achievements

本年度は,昨年構築された薄い水膜上のフェムト秒レーザー励起光源を照明光とするイメージングシステムを用いて,X線領域の撮像を試みた.撮像は,光源のラスタ走査により照明された物体の透過光を,ガイガーカウンタにより取得することで実施された.結果よりシステムは,可視領域で撮像できない紙背後に隠された物体形状の透視を可能にし,X線撮像に対する有効性が実証された.つぎに,照明された物体の透過光を可視およびX線領域で分離し,それぞれの光強度を取得する光学系へと再構築した.システムは,両波長領域を用いた撮像を可能にする形へ発展し,本研究は可視および非可視光をひとつのシステムで取得できる広帯域イメージング手法としての有効性を示した.さいごに,撮像時間の削減を試みた.撮像時間の削減は,光源を空間選択的に生成できることを活かした光源のランダムパターン生成と,圧縮センシングのアルゴリズムと組み合わせることで実施された.本システムは,ラスタ走査を用いた場合,取得したい画素数と同じ光源生成回数を撮像に必要としていたが,本手法の適用により,およそ20%の光源生成回数でも撮像可能となることが示された.これは,本システムにおいて32×32ピクセルの画像を取得する時間を1024秒から204秒に短縮できることを意味する.以上の成果は,国内外の学会で発表され,OPTICAの学術論文誌Optics Expressで公開された.

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Academia Sinica(台湾)

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    • Author(s)
      Kota Kumagai, Hsin-hui Huang, Koji Hatanaka, Yoshio Hayasaki
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 31 Issue: 6 Pages: 9554-9554

    • DOI

      10.1364/oe.483563

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Automatic generation of a holographically shaped beam in an actual optical system for use in material laser processing2023

    • Author(s)
      Yoshio Hayasaki, Ryo Onodeara, Kota Kumagai and Satoshi Hasegawa,
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 31 Issue: 2 Pages: 1982-1991

    • DOI

      10.1364/oe.477886

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] X-ray and visible imaging system based on spatially selective generation of femtosecond-laser-driven light source2023

    • Author(s)
      Kota Kumagai, Hsin-hui Huang, Koji Hatanaka and Yoshio Hayasaki
    • Organizer
      International Conference on X-ray optics and Applications 2023 (XOPT2023) in OPTICS & PHOTONICS International Congress 2023 (OPIC2023)
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      三浦拓真,熊谷幸汰,早崎芳夫
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    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第43回年次大会
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    • Invited
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      Kota Kumagai, Koji Hatanaka and Yoshio Hayasaki
    • Organizer
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      第16回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会
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      三浦拓真,熊谷幸汰,早崎芳夫
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  • [Presentation] 水膜上のフェムト秒レーザー励起2次元光源を用いたイメージング2022

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      熊谷幸汰,黄心慧,畑中耕治,早崎芳夫
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
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    • Author(s)
      熊谷幸汰,黄心慧,畑中耕治,早崎芳夫
    • Organizer
      Optics & Photonics Japan 2022 (OPJ2022)
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    • Author(s)
      三浦拓真,熊谷幸汰,早崎芳夫
    • Organizer
      Optics & Photonics Japan 2022 (OPJ2022)
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  • [Remarks] Kota Kumagai web

    • URL

      https://kotakumagai.uu-core.com/

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Published: 2021-10-22   Modified: 2023-12-25  

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