2018 Fiscal Year Research-status Report
光の干渉を用いて散乱体の向こう側の物体を可視化する技術
| Project/Area Number |
17K05083
|
|---|
| Research Institution | Ritsumeikan University |
|---|
Principal Investigator |
渡邉 歴 立命館大学, 理工学部, 教授 (90314377)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | ディジタルホログラフィー / すりガラス / 散乱イメージング / 拡散 / 干渉 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
生体組織，霧，不透明なガラスのような散乱または拡散媒体を通して画像化する技術が注目を集めている．散乱媒体，拡散媒体は，透過画像の品質を著しく低下させるため，光を用いて散乱媒質や拡散体の奥の物体の可視化は難しく技術が限られている．本研究では，光の干渉により散乱体内部の物体を高速にかつ広視野で可視化することを目的としている．
レンズレス―ディジタルホログラフィック光学系を構築し，すりガラスの向こう側の強度と位相を再構築できるアルゴリズムを提案し，すりガラスの奥に置かれた物体の振幅と位相の算出に成功している．
今年度は，すりガラスの奥に置かれた物体の任意の位置での複素振幅分布を計算するコードを改良した．すりガラスの向こう側のテストチャートの情報を得るために，光逆伝搬計算では角スペクトル法を用い，すりガラス面でのすりガラスの位相を補正する部分を改良した．
物体の位置を求めるため，事前に物体のみのディジタルホログラフィーにより物体の複素振幅を計測し，光逆伝搬法で物体の位置を推定した．その物体の位置を利用することにより，すりガラスを入れた後のすりガラスの奥にある物体の位置推定の計算時間を短縮することができた．
すりガラスとしてホログラフィックディフーザーを用い，拡散角と再構成した像の画質を検討した．ホログラフィックディフーザーの拡散角を1度，10度，20度と変化させ，すりガラスの奥に置かれた物体の振幅と位相を算出した．また，ホログラフィックディフーザーと物体との距離を変化させ，距離の違いによる再構成画像品質を検討した．拡散角が大きくなると再構成画像の画質は劣化し，距離が長くなると再構成画像の画質は劣化した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
レンズレス―ディジタルホログラフィにより，すりガラスの向こう側に配置された物体の複素振幅の再構成方法を提案し，その有効性を検証した． He-Neレーザーを光源としたレンズレス―ディジタルホログラフィック光学系により，テストチャートの強度情報と位相情報を記録し，物体面の再生を試みた．
すりガラスの奥に配置された物体の複素振幅を再構成するアルゴリズムを改良し，異なる拡散角のすりガラスの奥に配置された物体の強度分布，位相分布の算出を試みた．
|
| Strategy for Future Research Activity |
物体として振幅型のテストターゲットを用いた実験を行ってきたため，今後は位相変化を有する物体を計測対象として用い，すりガラスの奥に配置された物体の複素振幅が再構成できるかを検討する．
すりガラスと撮像素子との距離が固定であるため，すりガラスと撮像素子との距離を変化させた実験を行う．また，すりガラスの設置位置を変更した実験を行う．さらに，異なる波長の光源を用いた光学系を作製し，すりガラスの向こう側の物体の強度情報と位相情報を抽出する．
ディジタルホログラフィック光学系で複素振幅を計算するためには，位相シフト法を用いている．高速検出のためにシングルショットで計測可能な，位相シフトディジタルホログラフィック光学系により，物体の高速取得を検討する．
|
| Causes of Carryover |
（理由）光学系を変更するには，残額で必要かつ購入できる物品がなく次年度に有効活用するため．
（使用計画）
今年度の使用額と合算し，光学部品，試料などの消耗品に使用し，有効活用する．
|
