2022 Fiscal Year Research-status Report
レーザー励起空中散乱ボクセルを用いた自由空間ボリュメトリックディスプレイの研究
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21K17777
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
熊谷 幸汰 宇都宮大学, オプティクス教育研究センター, 助教 (90879628)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ボリュメトリックディスプレイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，体積映像表示におけるボクセルのカラー化に注目し，空気中で色を任意に変えることができるフェムト秒レーザー励起散乱ボクセルの実証と，体積映像描画への適用を行う．本年度は，波長515 nmの緑色フェムト秒レーザーの空気中への集光照射で得られるボクセルについて，レーザー照射条件と色変化の関係を調査した．ボクセルを同一のレーザー照射条件で詳細に観察するための光学系を構築した．この観察光学系は，レーザーの光軸と垂直方向からカメラと分光器をボクセルを挟むように配置することで構築され，ひとつのレーザー照射条件に対して形状や色，スペクトルの同時取得を可能にした．取得されたボクセルの拡大像から，ボクセルの色は，照射されるレーザーの直線偏光方向に依存して，白色から緑色に変化することが観察された．さらに緑色ボクセルは，励起光と同じスペクトルを有し，直線偏光方向と垂直の方向から観察する場合に，もっとも強い光強度を有することが明らかとなった．これは，緑色フェムト秒レーザーが形成したボクセルに，励起光が光散乱することで生じる色変化と考察された．つぎに，励起パルスと照明パルスを分離し，任意の時間差を与えることができるダブルパルス励起光学系を構築した．これにより，励起パルスで形成したボクセルへ照明パルスを与えるタイミングと散乱光強度の関係の観察が可能になる．以上の成果は，国内外の研究会や学会で報告された．
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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
励起パルスと照明パルスの時間差を可変にできるダブルパルス励起の実験には至っていないものの，その光学系とボクセルを観察するシステムの構築を完了し，着実に研究を進めることができた．現段階で得られた成果は，国内外の学会で報告されている．以上の状況を鑑みるに，研究課題はおおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
ボクセルの色（散乱光）が視認できる範囲を明らかにすることに加え，光散乱のメカニズムを考察するために，異なる角度からボクセルの形状や色，スペクトルを取得できるように観察光学系を拡張する．ダブルパルス励起光学系を用いて，励起パルスと照明パルスの時間差とボクセルの色変化の関係を観察し，もっとも強い光強度で光散乱が生じるレーザー照射条件を探索する．さらに，照明パルスを多色化することで任意の色表示が可能なシステムへの拡張を目指す．以上の取り組みの中で得られた色表示可能なボクセルを用いて，カラー化された体積映像描画を試みる．
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