2018 Fiscal Year Research-status Report
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18K04971
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
渡邉 恵理子 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (20424765)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ホログラフィ / 相関イメージング / 位相シフトデジタルホログラフィ / 平面導波路 / 計算機ゴーストイメージング / 光相関 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
散乱媒体の背後に隠された物体をイメージングする手法は、多くの応用が期待されていることから、様々な検討が行われてきた。本研究では、申請者の保持しているレンズレス位相シフトデジタルホログラフィック顕微鏡技術、平面導波路型デジタルホログラフィック顕微鏡システムの技術、および相関演算技術を元に、散乱媒体の背後や内部への3次元イメージング手法を開発する。
2018年度は、強く薄い散乱層の背後にある3次元物体のイメージングとして、インラインデジタルホログラフィによる散乱媒体（拡散板）の背後の顕微3Dイメージングシステムを提案し、実証した。通常、拡散板の背後にある物体は、拡散板により散乱され、直接観察することができない。そこで被写体側に参照点光源をインラインで付加し、物体光と干渉させて、その干渉縞を取得することで、拡散板背後のイメージングを行う手法を提案し、実験により実証した。拡散板上に形成されるが散乱されてしまう参照光と物体光波の干渉縞は、拡散板上の光強度をレンズにより撮像素子に結像させることで取得した。ここで、参照光を位相シフトすることによって1次光のみの再生像を抽出した。基礎的な原理実験光学系により、伝搬距離が異なる位置でそれぞれの物体にフォーカスが合う３次元イメージングや、ビースを用いた定量位相イメージングを実現した。
また、既知の投影パターンと単一のディテクターにより取得した光強度を用いて画像の再構成を行う計算機ゴーストイメージング(Computational ghost imaging: CGI)に光相関技術を適用する検討を行った。今年度は、CGIの高速化やCGIによる3次元イメージングへ向けた基礎検討として、光相関CGIを提案し、実証した。
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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
当初の計画通り、2018年度は薄く強い散乱層の背後にある3次元物体のイメージングにおいて、視野の拡大や高精度複素振幅分布の取得を目指し、下記の項目を実施した。さらに、CGIの高速化やCGIによる3次元イメージングへ向けた基礎検討として、光相関を利用した計算機ゴーストイメージングを提案し、実証した。
１．位相シフトデジタルホログラフィーの光学系を元に、追加光学系を加えて強い散乱層の背後にある3次元物体イメージングシステムを開発した。ここで、薄く強い散乱層をすりガラスと仮定し、光学系を構成する要素デバイス（撮像素子など）の仕様を制約条件として、光学系設計法と分解能に関して定量的に考察し、実証した。
２．インラインデジタルホログラフィによる散乱媒体の背後の顕微3Dイメージングにおいて、複数点光源用デバイスの基礎設計を実施した。
３．光相関を利用した計算機ゴーストイメージングを提案し、実証した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度では下記の項目を実施する予定である。
１．インラインデジタルホログラフィによる散乱媒体の背後の顕微3Dイメージングにおいて、平面導波路型位相シフトデジタルホログラフィーの光学系を拡張し、複数点光源の導入効果に関する光学系設計とデバイスの試作を実施する。
２．散乱媒体の背後の3次元内部イメージングに向けたデバイスを設計・試作する。
３．光相関計算機ゴーストイメージングを利用した３次元イメージングや散乱媒体背後のイメ―イングを実施する。
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| Causes of Carryover |
2018年度に購入を予定していた光学部品において、より詳細な設計を実施した後に購入するほうが、本研究の目的に適したシステムを構築できることが分かった。そのため、2019年度にその助成金を繰越し、詳細設計を実施したうえで、光学部品を購入することとした。
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