2018 Fiscal Year Research-status Report
Single-shot in-line digital holography without twin-image by a random phase modulation
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18K04978
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| Research Institution | Wakayama University |
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Principal Investigator |
野村 孝徳 和歌山大学, システム工学部, 教授 (80222206)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
最田 裕介 和歌山大学, システム工学部, 助教 (30708756)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 位相計測 / ディジタルホログラフィ / ランダム位相変調 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の計画通り，フーリエ変換ホログラフィ光学系に基づき提案手法の原理検証実験を行なった．なお，光学系はフーリエ変換ホログラフィであるが，資料面とレンズの焦点面は一致させずに，再生時の数値回折積分によって資料位置を決定する光学系を採用した．これにより資料の位置に自由度が生まれ，実用的な光学系となる．
ランダム位相変調を施す拡散板の代わりに位相型空間光変調素子を，計測試料にも位相型空間光変調素子を用いた．これは既知の位相を用いて実験をおこなうことにより，位相の誤差を排除して原理検証実験をおこなうためである．試料の複素振幅情報を取得することが本研究の目的であるが，本年度は簡単のため試料は吸収がなく振幅は1とし位相のみ空間的な分布をもつものとして実験をおこなった．
光源にはディジタルホログラフィを始めとする干渉計測分野で一般的に使用される高コヒーレンス光源であるHe-Neレーザーと，今後LED光源を用いることを見据えて低コヒーレンス光源であるスーパールミネッセントダイオードを使用し，それぞれの場合において試料の位相情報を取得可能であることを明らかにした．
高コヒーレンス光源および低コヒーレンス光源，いずれの場合もコンピュータシミュレーション，光学実験を問わず，資料の位相とは異なる位相値が得られることが明らかになった．大小関係は保たれることから定性的な計測は可能であるが，定量的な計測ができるように改善が必要である．
低コヒーレンス光源使用の際は，そのコヒーレンス長が計測結果に及ぼす影響にについてもコンピュータシミュレーションにより明らかにした．
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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
概要で述べたようにコンピュータシミュレーションおよび光学実験の両面から提案手法の基本原理を確認した．拡散板に要求される条件（位相型空間光変調素子で実現する際の空間分解能，位相レベル数）をコンピュータシミュレーションにより明らかにした．空間分解能は高いことが望ましいが，位相レベル数は2値でじゅうぶんであることが明らかになり，拡散板を製作する際に要求される条件が緩和されることになり，実用的な結果である．
コンピュータシミュレーションおよび光学実験によらず，光源のコヒーレンスにもよらず，定性的な位相計測が可能であることも示した．なお，補償光学の適用による再生像の画質改善にまでは至らなかったが，概ね予定通りに計画を遂行し，良好な成果が得られた．
以上のようなことから「おおむね順調に進展している」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
定量的な位相計測をおこなうことと再生像の画質改善のために補償光学を適用すること，低コヒーレンス光源としてスーパールミネッセントダイオードではなく，LEDを使用することを並行して推し進めていく．
定量位相計測については，与えた位相と得られた位相の関係を明確にし，提案手法で測定可能な位相の範囲や分解能について言及する．弱回折近似が成り立つ必要があるという感触を得ているが，その辺りを明確にする．
補償光学の導入は，参照光が理想的な平面波とは異なる点を解決するために導入するものである．
LEDを使用することにより，波長幅がスーパールミネッセントダイオードに対して広くなり，再生像の画質の低下が懸念される．実用に耐えうる波長幅を実験により明らかにする．
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