2016 Fiscal Year Annual Research Report
Generation of subdiffraction limit optical patterns using a diffractive optical element and its application to microscale secret sharing scheme
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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, 工学部, 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（サブ回折限界スポット）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。主に以下の成果が得られた。
１．サブ回折限界スポット生成素子の開発 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、局所的に回折限界よりも細かい光パターンを生成する回折光学素子の設計アルゴリズムを構築した。三次元波長多重のサブ回折光パターン生成も可能であることを示した。
２．光パターン生成の実証 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。単一波長・単一出力面の場合において、回折限界サイズの約70%のスポットのアレイを生成できることを確認した。また、２波長２出力面の素子を用いた実験も行い、目的の光パターンが得られることを確認した。さらに、線パターンの縮小化についても検討し、対物レンズを用いた顕微スケール（1μmスケール）のパターン生成にも成功した。
３．画像情報暗号化への適用 本手法を視覚復号型暗号化に応用した。光学実験により、通常の一様照明では原画像が得られないのに対して、鍵となるサブ回折限界パターンを照射した場合には原画像が正しく復号されることを確認した。復号画像はシミュレーション結果ともよく一致した。また、アライメント許容誤差などの特性を明らかにした。さらに潜像手法についても検討した。これらの結果より、サブ回折限界スケールの光物理に基づく新しいセキュリティ手法の能力を示すことができた。
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