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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Next-generation 3D imaging system by IoT device dedicated for holography

Research Project

Project/Area Number 19H01097
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

伊藤 智義  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20241862)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 下馬場 朋禄  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20360563)
角江 崇  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (40634580)
西辻 崇  東邦大学, 理学部, 講師 (70826833)
市橋 保之  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波先進研究センター, 主任研究員 (80593532)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Keywordsホログラフィ / FPGA / 計算機 / 3次元映像 / IoT
Outline of Annual Research Achievements

コンピュータと融合したホログラフィは究極の3次元映像計測技術と期待されている.しかし,ホログラフィ技術が発明されてから70年を経た現在においても実用化さていないグランドチャレンジなテーマとして残されている.課題はホログラフィ計算の高速化とホログラムを表示するディスプレイの高精細化・大型化である.本研究では,計算の高速化については内部の回路を書き換え可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いてホログラフィ計算専用チップを開発し,ホログラムの表示については世界最大規模の高精細液晶ディスプレイ(LCD)を活用する.
本年度は,昨年度に引き続き,大規模FPGAによる新たなホログラフィ専用計算システムの研究開発を進めた。一つは自然光でホログラムを生成する技術であるインコヒーレントホログラフィの専用ハードウェアに関する研究である.3編目の成果論文を発表した.もう一つは,質感や隠面処理に対して有効な光線幾何学を取り入れた光線-波面変換法をハードウェア化する研究開発であり,初めての成果論文を発表した.
ハードウェア開発と並行して,高速計算アルゴリズムの研究も精力的に行った.深層学習を用いたホログラフィ手法によって2次元面から3次元像を生成する手法が2023年の光学を代表する論文の一つとして選出された.本研究課題においては昨年に続いての選出であり,5年間の研究期間で4度目の選出となった.これらを含めて研究成果を13編の論文として発表した.関連研究発表で7件の受賞を得るなどの評価を得た.

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (15 results)

All 2024 2023

All Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 9 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Wide-viewing-angle holographic 3D display using lens array for point cloud data2024

    • Author(s)
      Fujimori Soma、Wang Fan、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • Journal Title

      Displays

      Volume: 83 Pages: 102718~102718

    • DOI

      10.1016/j.displa.2024.102718

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improving image quality of a phase-added stereogram using deep learning [Invited]2024

    • Author(s)
      Baba Mahiro、Blinder David、Wang Fan、Birnbaum Tobias、Schelkens Peter、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 63 Pages: G1~G1

    • DOI

      10.1364/AO.521087

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Color Diffraction Computer for Incoherent Digital Holography2024

    • Author(s)
      Hara Takayuki、Kakue Takashi、Shimobaba Tomoyoshi、Ito Tomoyoshi
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 12 Pages: 21464~21471

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2024.3362338

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Diffractive Deep-Neural-Network-Based Classifier for Holographic Memory2024

    • Author(s)
      Sakurai Toshihiro、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • Journal Title

      Photonics

      Volume: 11 Pages: 145~145

    • DOI

      10.3390/photonics11020145

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Rationalized diffraction calculations for high accuracy and high speed with few bits2024

    • Author(s)
      Fujimori Soma、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • Journal Title

      Journal of the Optical Society of America A

      Volume: 41 Pages: 303~303

    • DOI

      10.1364/JOSAA.510884

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-fidelity approximations for large holograms2024

    • Author(s)
      Udjaja Yogi、Gupta Anuj、Wang Fan、Takada Naoki、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • Journal Title

      Optics Communications

      Volume: 556 Pages: 130265~130265

    • DOI

      10.1016/j.optcom.2024.130265

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Further aliasing-reduced shifted and scaled Fresnel diffraction2024

    • Author(s)
      Fujimori Soma、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • Journal Title

      Optics and Lasers in Engineering

      Volume: 173 Pages: 107918~107918

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2023.107918

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of a second‐screen system for sharing virtual reality information2023

    • Author(s)
      Nakano Bunta、Matsumoto Takaki、Hoshikawa Naoto、Ito Tomoyoshi、Shiraki Atsushi
    • Journal Title

      Software: Practice and Experience

      Volume: 54 Pages: 796~812

    • DOI

      10.1002/spe.3299

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Approximated Wavefront Composition for Computer-Generated Holograms Based on Tiny Logic Operations2023

    • Author(s)
      Nishitsuji Takashi、Shimobaba Tomoyoshi、Shiraki Atsushi、Ito Tomoyoshi
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 11 Pages: 117231~117239

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2023.3326723

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Comparison of double-phase hologram and binary amplitude encoding: holographic projection and?vortex beam generation2023

    • Author(s)
      Shimobaba Tomoyoshi、Wang Fan、Starobrat Joanna、Kowalczyk Adam、Suszek Jaros?aw、Ito Tomoyoshi
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 62 Pages: 7471~7471

    • DOI

      10.1364/AO.497066

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] High-performance computer system dedicated to ray-wavefront conversion technique aimed to display holograms in real-time2023

    • Author(s)
      Maruyama Tatsuya、Ichihashi Yasuyuki、Hoshi Ikuo、Kakue Takashi、Shimobaba Tomoyoshi、Ito Tomoyoshi
    • Journal Title

      Optical Engineering

      Volume: 62 Pages: 085102~085102

    • DOI

      10.1117/1.OE.62.8.085102

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Multi-depth hologram generation from two-dimensional images by deep learning2023

    • Author(s)
      Ishii Yoshiyuki、Wang Fan、Shiomi Harutaka、Kakue Takashi、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • Journal Title

      Optics and Lasers in Engineering

      Volume: 170 Pages: 107758~107758

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2023.107758

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Reducing the computational complexity of high-resolution hologram calculations using polynomial approximation2023

    • Author(s)
      Shiomi Harutaka、Shimobaba Tomoyoshi、Kakue Takashi、Ito Tomoyoshi
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 31 Pages: 18576~18576

    • DOI

      10.1364/OE.488726

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Book] Hardware acceleration of computational holography2023

    • Author(s)
      Tomoyoshi Shimobaba and Tomoyoshi Ito(編)
    • Total Pages
      368
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      9789819919376
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 特許権2023

    • Inventor(s)
      下馬場朋禄、藤森颯真、伊藤智義
    • Industrial Property Rights Holder
      下馬場朋禄、藤森颯真、伊藤智義
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2023-061255

URL: 

Published: 2024-12-25  

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