2017 Fiscal Year Research-status Report
超小型化を志向したリアルタイムホログラフィックプロジェクションに関する研究
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16K00151
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
下馬場 朋禄 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20360563)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ホログラフィ / 計算機合成ホログラム / ホログラム / プロジェクタ / ホログラフィックプロジェクタ / 回折計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題は超小型化を志向したレンズレス・ホログラフィックプロジェクタを実現するための要素技術と、その試作機の開発を目的とする。ホログラフィックプロジェクタでは、ズームや投影像のノイズ、ホログラムの計算時間が問題となっている。
ホログラフィックプロジェクタに使用する空間光変調器にはLCD(Liquid Crystal Display)やDMD(Digital Micromirror Device)などがあるが、本年度は、DMDの高速性を使用したホログラムの生成方法および再生方法について検討を行った。DMDにホログラムを高速に表示し切り替えることで、再生像上のノイズが時間平均され、画質が向上する。また、申請者らが提案したスケール回折計算を使用することで、DMDでもレンズを使用せずにズームが可能であることを確認した。しかし、DMDはバイナリのホログラムのみしか表示できないため、再生像には直接光と共役光が重畳され、像の観察の妨げになる。この対策に、バイナリホログラムに対して直接光・共役光と物体光を分離できるハーフゾーンプレート処理を適用した。
また、シミュレーション上で、上記の手法でDMDの画素数を1024×1024、画素ピッチを1μmまで縮小した時を想定し投影像の検討を行った。ホログラムから当映像までの距離を0.5mとしたとき、ズームレンズなしでズーム可能な65cm×65cmの投影像を得られることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
DMDを用いた方法は画質改善に有効ではあるが、大量のホログラムを生成する必要があるため、その高速計算手法が重要になってくる。昨年度に提案したウェーブレット変換によるホログラムの高速計算手法はバイナリホログラムでも有効であることを示した[1]。また、ホログラフィックプロジェクタは、投影位置を指定してホログラム計算を行う必要があるが、これは裏を返せば、投影位置が未知の場合、ホログラム計算が困難になることを意味する。今年度は、派生的な研究として、映像を投影するスクリーン位置をRGB-Dカメラで検出することで、ホログラム計算を行う手法の検討も行った[2]。
[1] Tomoyoshi Shimobaba, Kyoji Matsushima, Takayuki Takahashi, Yuki Nagahama, Satoki Hasegawa, Marie Sano, Ryuji Hirayama, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito, "Fast, large-scale hologram calculation in wavelet domain", Optics Communications, 412, 80-84 (2018)
[2] Y. Nagahama, T. Shimobaba, T. Kakue, and T. Ito, “Development of Auto-focus System of Holographic Projector Using RGB-D Camera,” IWH2017 Technical Digest, 22p4 (2017).
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| Strategy for Future Research Activity |
H28,29年度の検討を行った要素技術を用いて、小型化を目指したホログラフィックプロジェクションの試作機を開発する。このホログラフィックプロジェクションではDMDを使用する予定である。この試作を通して、画質評価や計算時間の評価を行うと共に、将来的に必要になるホログラム表示素子の要求仕様も見積もりたいと考えている。また、ディープラーニングを光情報処理へ応用した研究を行っているが、この研究を通して、ホログラフィックプロジェクションへの着想を得たので、H30年度に基礎的な実験を併せて行うことを予定している。
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| Causes of Carryover |
（理由）費目「その他」の使用額が想定よりも少なかったため残額が生じた。
（使用計画）
前年度の残額は、次年度の物品費もしくは旅費で使用する予定である。
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[Journal Article] Convolutional neural network-based data page classification for holographic memory2017
Author(s)
Tomoyoshi Shimobaba, Naoki Kuwata, Mizuha Honma, Takayuki Takahashi, Yuki Nagahama, Marie Sano, Satoki Hasegawa, Ryuji Hirayama, Takashi Kakue, Atsushi Shiraki, Naoki Takada, Tomoyoshi Ito
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Journal Title
Applied Optics
Volume: 56
Pages: 7327-7330
Peer Reviewed
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