• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2023 Fiscal Year Annual Research Report

Visualizing light propagation in the scattering medium and fluctuating field

Planned Research

Project AreaComprehensive understanding of scattering and fluctuated fields and science of clairvoyance
Project/Area Number 20H05887
Research InstitutionKyoto Institute of Technology

Principal Investigator

粟辻 安浩  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (80293984)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 角江 崇  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (40634580)
Project Period (FY) 2020-11-19 – 2025-03-31
Keywords光工学・光量子科学 / 超高速動画 / ホログラフィー / フェムト秒テクノロジー / 高速度イメージング
Outline of Annual Research Achievements

2022年度に検討した,生物の細胞のように,より微小な領域を伝播する光の動画像を記録できるように拡大率を30倍程度に向上させて記録する光学系の設計と構築を行った.拡大率の増大に伴い動画像の記録可能時間が減少するという問題を解決するために必要な,物体照明光パルスの光パルス面の傾き角度を明らかにした.また,この傾き角度を実現するための回折格子を設計,製作し,その有効性を実験により確認した.また,拡大率を30倍にした光パルスの像が伝播する様子のディジタル動画像記録・観察するシステムに,製作した回折格子を導入した.この構築したシステムを用いて,生体試料を伝播する光パルスの拡大動画像記録を行った.生体試料として植物の細胞を設定した.実験により,植物細胞を伝播する光の動画像記録・観察に成功した.
一般に,光の散乱特性は,光の波長に依って異なる.伝播する光パルスの動画像記録技術において,記録に用いる光の波長に対して得られる再生像やその特性については,未だ報告例が無い.そこで,前年度に開発した,伝播する光の動画像記録に用いる光の波長を変えた場合の像再生計算プログラムを用いて,超短光パルスを構成する波長成分の伝播の様子を動画像記録するための実験システムを設計・構築した.構築したシステムでは,光源として中心波長522 nm,パルス時間幅178fsの光を発する超短パルスレーザー,撮像としてハイパースペクトルカメラを用いてホログラムを記録する.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

微小な領域を伝播する光の伝播の動画像を記録できるように拡大率を30倍程度に向上させて,その像を記録するために必要な光パルスを傾けるための回折格子の記録条件を明らかに,作製できた.また,作製した回折格子を用いて光の伝播の動画像を記録する光学系を構築できた.さらに,構築した光学系で,生物の細胞を伝播する光の動画像記録にも成功した.このことより,本研究課題はおおむね順調に進展していると判断できる.

Strategy for Future Research Activity

2023年度に構築した光学系では,生物細胞中を伝播する光の動画像を記録できたが,細胞壁等で光が散乱した後,その光が伝播する様子が記録されていなかった.そこで2024年度は,細胞の内部を伝播する光の動画像と細胞壁で散乱して伝播する光の動画像とを同時に記録・再生できる技術を創出する.まず,その技術を実現するためのシステムの設計ならびに構築を行う.検討を予定している技術では,異なる角度で生物細胞を照明し,それぞれの角度で照明した光の伝播の様子の動画像を同時に記録する.また,それぞれの光で記録された動画像を同時に観察を実現するためのコンピュータプログラムを創生する.細胞内部を伝播する光ならびに細胞壁で散乱した後に伝播する光のそれぞれの伝播の様子を比較し伝播特性を明らかにする.
2022年度に構築した超短光パルスを構成する波長成分の伝播の様子を動画像記録できるシステムを動作させて,その動作を確認する.また,超短光パルスを構成する波長成分がそれぞれどのように伝播するかを実験的に調べることで,伝播する光パルスの動画像記録技術の波長特性を明らかにする.
ホログラフィーの記録について高度な知識を持つ(株)久保田ホログラム工房 久保田敏弘博士,神戸大学 的場修教授,産業技術総合研究所 夏鵬主任研究員,京都工芸繊維大学 Sudheesh Kumar Rajput博士研究員,広島大学 井上智好特別研究員と議論ならびに助言を受けながら研究を進める.

  • Research Products

    (32 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 6 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Optical voice security scheme for anticounterfeiting2024

    • Author(s)
      Rajput Sudheesh K.、Notte Shun、Inoue Tomoyoshi、Yamaguchi Ryuki、Todo Ryuju、Kumon Yuki、Nishio Kenzo、Matoba Osamu、Awatsuji Yasuhiro
    • Journal Title

      Optics and Lasers in Engineering

      Volume: 173 Pages: 107892~107892

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2023.107892

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation of arbitrary vector vortex beams on a higher-order Poincar? sphere using a double-exposure polarization-multiplexed hologram2024

    • Author(s)
      Kumar Singh Sumit、Notte Shun、Yamaguchi Ryuki、Kinashi Kenji、Tsutsumi Naoto、Sakai Wataru、Awatsuji Yasuhiro、Jessie Jackin Boaz
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 49 Pages: 1053~1053

    • DOI

      10.1364/OL.510177

  • [Journal Article] 光の偏光が超高速で伝播する様子のスローモーション観察可能な超高速イメージング2024

    • Author(s)
      井上智好, 佐々木みか, 松中敦志, 角江 崇, 的場 修, 西尾謙三, 粟辻安浩
    • Journal Title

      光技術コンタクト

      Volume: 62 Pages: 23~30

  • [Journal Article] Three-dimensional video imaging of dynamic temperature field of transparent objects recorded by a single-view parallel phase-shifting digital holography2023

    • Author(s)
      Kumon Yuki、Hashimoto Sota、Inoue Tomoyoshi、Nishio Kenzo、Kumar Manoj、Matoba Osamu、Xia Peng、Rajput Sudheesh K.、Awatsuji Yasuhiro
    • Journal Title

      Optics & Laser Technology

      Volume: 167 Pages: 109808~109808

    • DOI

      10.1016/j.optlastec.2023.109808

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Imaging techniques for comprehensive understanding of scattering and fluctuation fields2023

    • Author(s)
      Osamu Matoba, Yasuhiro Awatsuji
    • Journal Title

      JSAP Review

      Volume: 2023 Pages: 230303~230303

    • Open Access
  • [Journal Article] 散乱場中を伝播する超短光パルスの超高速イメージング2023

    • Author(s)
      井上智好, 角江 崇, 的場 修, 粟辻安浩
    • Journal Title

      オプトニューズ

      Volume: 18 Pages: 9~12

  • [Journal Article] Recent Advances in Imaging of Light Propagation with Light-in-Flight Recording by Holography2023

    • Author(s)
      Inoue Tomoyoshi、Kakue Takashi、Nishio Kenzo、Kubota Toshihiro、Matoba Osamu、Awatsuji Yasuhiro
    • Journal Title

      Ultrafast Science

      Volume: 3 Pages: 0043

    • DOI

      10.34133/ultrafastscience.0043

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Light-in-flight ホログラフィにおける回折格子の導入による物体照明光パルスの記録面での掃引速度の調整2024

    • Author(s)
      山田涼聖, 粟辻安浩
    • Organizer
      日本光学会 情報フォトニクス研究グループ 第22回関西学生研究論文講演会
  • [Presentation] 並列位相シフトディジタルホログラフィーと角度多重記録を用いたシングルショットトモグラフィーによる温度場イメージング2024

    • Author(s)
      小西那奈, 野津手駿, 山口隆貴, 井上智好, 西尾謙三, 夏 鵬, Sudheesh K. Rajput, Manoj Kumar, 的場 修, 粟辻安浩
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 1台のモノクロカメラを用いた空間分割多重記録技術によるシングルショット反復位相回復法2024

    • Author(s)
      藤堂龍樹, 公文雄基, Sudheesh K. Rajput, 西尾謙三, 的場 修, 粟辻安浩
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] High-speed 3-D / Ultrafast imaging by holography2023

    • Author(s)
      Y. Awatsuji, T. Inoue, T. Kakue, O. Matoba
    • Organizer
      EMBO | The Company of Biologists Workshop 'Trans-Scale Biology' using exotic non-model organisms, Satellite Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Sound field imaging in gas flow using parallel phase-shifting digital holography and Fourier transform2023

    • Author(s)
      S. Notte, S, Hashimoto, T. Inoue, K. Nishio, P. Xia, S. K. Rajput, O. Matoba, Y. Awatsuji
    • Organizer
      Optica Imaging and Applied Optics Congress 2023 (3D, COSI, DH, FLatOptics, IS, pcAOP)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relation between frame rate and incident angle of light pulse to image sensor in digital light-in-flight recording by holography2023

    • Author(s)
      R. Yamaguchi, T. Inoue, A, Tsuji, K, Nishio, T. Kubota, S. K. Rajput, Y. Awatsuji
    • Organizer
      Optica Imaging and Applied Optics Congress 2023 (3D, COSI, DH, FLatOptics, IS, pcAOP)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation of images obtained by parallel two-step phase-shifting digital holography without recording of reference wave2023

    • Author(s)
      R. Todo, T. Inoue, S, Hashimoto, R. Yamaguchi, S. Notte, K. Nishio, S. K. Rajput, O. Matoba, Y. Awatsuji
    • Organizer
      Optica Imaging and Applied Optics Congress 2023 (3D, COSI, DH, FLatOptics, IS, pcAOP)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparison of non-contact air temperature imaging technique using parallel phase-shifting digital holography with thermocouples2023

    • Author(s)
      Y. Kumon, T. Inoue, K Nishio, P. Xia, M. Kumar, O. Matoba, S, K. Rajput, Y. Awatsuji
    • Organizer
      Optica Imaging and Applied Optics Congress 2023 (3D, COSI, DH, FLatOptics, IS, pcAOP)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improved parallel two-step phase-shifting digital holography by averaging of complex amplitudes in the spatial domain2023

    • Author(s)
      R. Todo, T. Inoue, R. Yamaguchi, S. Notte, K. Nishio, S. K. Rajput, O. Matoba, Y. Awatsuji
    • Organizer
      The 12th Asia-Pacific Laser Symposium (APLS2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Imaging of dynamic and transparent object by parallel phase-shifting digital holography2023

    • Author(s)
      Y. Awatsuji, T. Inoue, S. Notte, Y. Kumon, S. K. Rajput, P. Xia, T. Kakue, M. Kumar, O. Matoba
    • Organizer
      Information Photonics 2023 (IP'23)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High-speed imaging of dynamic object by parallel phase-shifting digital holography2023

    • Author(s)
      Y. Awatsuji, P. Xia, T. Inoue, S. K. Rajput, T. Kakue, O. Matoba
    • Organizer
      The Advanced Technology in Experimental Mechanics and International DIC Society Joint Conference 2023 (ATEM-iDICs'23)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ホログラフィを用いた 超高速イメージング技術とその展開2023

    • Author(s)
      井上智好, 粟辻安浩
    • Organizer
      令和5年電気関係学会関西連合大会
    • Invited
  • [Presentation] 並列位相シフトディジタルホログラフィにおける角度多重記録による複数画像のシングルショット記録2023

    • Author(s)
      野津手駿, 山口隆貴, 井上智好, 西尾謙三, 夏 鵬, Sudheesh K Rajput, 的場 修, 粟辻安浩
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2023
  • [Presentation] 参照光強度分布の記録が不要な並列2段階位相シフトディジタルホログラフィにおける空間周波数面での複素振幅分布の合成による再生像の画質向上アルゴリズム2023

    • Author(s)
      藤堂龍樹, 井上智好, 山口隆貴, 野津手駿, スディーシュラジプット, 西尾謙三, 的場 修, 粟辻安浩
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2023
  • [Presentation] Light-in-flight ホログラフィーにおける物体光パルスと参照光パルスのそれぞれが記録材料上を異なる速度で掃引する場合の再生像の計算機シミュレーション2023

    • Author(s)
      山口隆貴, 井上智好, 角江 崇, Sudheesh K Rajput, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2023
  • [Presentation] 並列強度輸送方程式に基づく高速位相イメージングシステム2023

    • Author(s)
      公文雄基, 山口隆貴, 野津手駿, 藤堂龍樹, Sudheesh K Rajput, 西尾謙三, 的場 修, 粟辻安浩
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2023
  • [Presentation] ディジタルlight-in-flight ホログラフィック顕微鏡法を用いた玉ねぎの単一細胞内部を伝播する超短光パルスの動画像記録2023

    • Author(s)
      山口隆貴, Sudheesh K Rajput, 辻明日香, 井上智好, 的場 修, 玉田洋介, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2023
  • [Presentation] ホログラフィック乾板を用いた微小時間差の有する2 つのそれぞれの光パルス伝播の4つの異なる直線偏光成分のシングルショット動画像記録2023

    • Author(s)
      山口隆貴, 井上智好, Sudheesh K Rajput, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2023
  • [Presentation] 超短パルスレーザーを用いたディジタルホログラフィーによる光伝播の動画像記録2023

    • Author(s)
      粟辻安浩, 井上智好, 山口隆貴, Sudheesh K. Rajput, 西尾謙三, 角江 崇, 久保田敏弘, 玉田洋介, 的場 修
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2023
    • Invited
  • [Presentation] ホログラフィック高速度イメージング2023

    • Author(s)
      粟辻安浩
    • Organizer
      高速度イメージングとフォトニクスに関する総合シンポジウム2023
    • Invited
  • [Presentation] 植物単一細胞内部を伝播する超短光パルスの動画像記録2023

    • Author(s)
      山口隆貴, Sudheesh K Rajput, 辻明日香, 井上智好, 的場 修, 玉田洋介, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • Organizer
      高速度イメージングとフォトニクスに関する総合シンポジウム2023
  • [Presentation] 並列強度輸送方程式に基づく動的物体の高速位相イメージング2023

    • Author(s)
      公文雄基, 山口隆貴, 野津手駿, 藤堂龍樹, Sudheesh K Rajput, 西尾謙三, 的場 修, 粟辻安浩
    • Organizer
      高速度イメージングとフォトニクスに関する総合シンポジウム2023
  • [Presentation] 並列位相シフトディジタルホログラフィにおける角度多重記録による複数視点画像のシングルショット記録2023

    • Author(s)
      野津手駿, 山口隆貴, 井上智好, 西尾謙三, 夏 鵬, Sudheesh K Rajput, Manoj Kumar, 的場 修, 粟辻安浩
    • Organizer
      高速度イメージングとフォトニクスに関する総合シンポジウム2023
  • [Remarks] 粟辻安浩のホームページ

    • URL

      http://www.cis.kit.ac.jp/~awatsuji/index-j.html

  • [Remarks] 角江崇のホームページ

    • URL

      https://katla.nd.chiba-u.jp/~t-kakue/

URL: 

Published: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi