2014 Fiscal Year Research-status Report
回折光学素子を用いたサブ回折限界光パターン生成と顕微秘密分散法への応用
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26390084
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小倉 裕介 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (20346191)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
生源寺 類 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90432195)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 回折光学素子 / 回折限界 / 暗号化 / 情報光学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、回折光学素子を用いて単一の回折限界光スポットよりも細かい複数のスポットを持つ光パターン生成手法を開発し、顕微鏡下での画像情報暗号化システムに応用してその能力を実証することを目的とする。今年度は回折光学素子設計と特性評価実験などを行い、主に以下の成果が得られた。
１．回折光学素子の設計手法の確立 さまざまな拘束条件を組み込むことが可能な反復フーリエ変換アルゴリズムに位相を考慮した新しい拘束条件を導入し、意図した光パターンを生成する回折光学素子が設計できることを示した。また、パラメータに対するスポットサイズや光利用効率などの性能をシミュレーションにより評価した。三次元スポットアレイや波長多重スポットアレイ生成の設計にも成功した。これらは、要求される性能に対する設計指針を与える上で重要である。
２．実験による光パターンの評価 空間光変調器を用いた光パターン検証実験系を構築し、設計した回折光学素子による生成パターンを観察した。集光用に開口数（NA）の異なる２つのレンズを用いて光パターンを生成し、双方で設計結果に近いパターンが得られることを確認した。現時点で回折限界の70%以下のスポットアレイを生成可能である。これにより、本手法の基本概念が実証できた。
３．画像情報暗号化手法の概念形成 回折限界付近での光の振る舞いを利用したセキュリティ技術への展開をはかるため、生成した光パターンを鍵とする暗号化手法の概念形成を試みている。これまでに、光伝搬方向の距離や波長など多次元の鍵空間を構成する光パターンと物理的な微細構造を組み合わせた方式を想定し、その特徴などを検討した。
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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
回折光学素子の設計においては、基本仕様だけでなく、三次元スポットアレイや波長多重スポットアレイを生成できることも予定を前倒しして示すことができた。また、光学実験においても光パターンがシミュレーションとほぼ一致することを確認している。これらの結果はアルゴリズムの改善にもつながった。画像暗号化については、まだ結論はでていなが、符号化方式等の検討は進んでいる。以上のことから、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 |
これまでのところ研究推進に関わる問題は生じておらず、当初の計画どおり研究を進めていく予定である。まず、回折光学素子の拡張とシミュレーションによる性能評価を進め、本手法の特性をより明確にしていく。また、顕微鏡をベースに画像情報暗号化システムを構築する。設計する空間符号化法を用いて、顕微スケール情報の読み出し実験を行い、画像暗号化への応用能力を検証する。これらの成果を国内外の学会で発表し、学術論文発表としてまとめる。
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| Causes of Carryover |
今年度作製した光パターン検証実験系では、光学素子として手持ちのものを利用するなどして経費を抑制したため、少額の繰越金が生じた。これらは次年度のシステム構築費に回す予定である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
画像情報暗号化システムを構築するための光学部品および電子部品、読み出し対象となる画像の作製費、研究成果発表および打ち合わせ旅費、論文投稿などに使用する予定である。
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