2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26700013
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
舩冨 卓哉 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 准教授 (20452310)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | センシングデバイス・システム / 散乱 / トモグラフィ / 反射特性解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，物体を取り巻く媒体中における光の空間分布を観測できるようになるチンダル現象を利用することで，どのような表面特性を持つ物体に対してもその幾何形状と反射特性（ＢＲＤＦ：双方向反射率分布関数）を同時に計測することを目的とする．
観測対象の幾何形状とＢＲＤＦを獲得するため，チンダル現象下で物体にレーザ光を照射した様子を観測し，物体を取り巻く媒体中における光線場を再構成する．ＢＲＤＦを得るためには三次元空間中での反射光の光線場が必要であるが，観測される画像は媒体中で散乱された光を二次元平面に射影し，積算したものとなる．このような画像を様々な方向から大量に観測し，トモグラフィ法を適用することで獲得できると考えられる．
本研究課題ではまず，(A)散乱特性が時間的に安定している液体を用い，物体周辺の媒体を走査して大量に観測を行い，トモグラフィ法によって光線場を精度よく再構成する技術の確立を目指す．液体を用いるため，屈折の影響を考慮したトモグラフィ法を実現することが課題となる．
平成27年度は，散乱媒体として用いた液体の屈折率が既知である場合を想定し，屈折により観測画像が受ける影響を補正し，Ｘ線ＣＴスキャンと同様に媒体の周辺から連続して観測を行った画像列を用い，屈折の影響を打ち消した画像を生成できることを，実験を通して確認した．ただし，物体に照射する光源として今回はレーザ光源を用いたが，その偏光と散乱媒体が持つ物理的な性質（散乱光の位相関数）によって散乱光の強度が観測方向によって変化することが判明し，通常のトモグラフィ法を適用しても媒体中の光線場を正確に推定することができないことが判明した．偏光の影響は光学素子や異なる光源の導入によって解決することを模索しており，また，散乱光の位相関数については媒質ごとに決まるものと考えられそうであることから，その計測を進めているところである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予定していた屈折への対処は予定通り実現が確認できたが，レーザ光源が持つ偏光の特性と散乱媒体が持つ位相関数など，当初想定されていなかった光学現象により，媒質中の三次元光線場の推定がまだ実現できていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初は今年度で，大量の観測を用いたとしても三次元光線場が推定できている予定であったが，そこまでは至っていない．光源の偏光特性や散乱媒体が持つ位相関数などによる観測画像への影響の分析をさらに進め，波動光学における知見などを参考にしながら光線場のモデル化を試みる．また，気体や固体など，異なる媒体を用いた光線場の推定も同時に検証することを考えており，それに向けた装置の開発にも着手する．
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| Causes of Carryover |
研究代表者が異動したため，実験設備の構成に大幅な予定変更が生じた．実験装置を１から設計しなおす必要が出てきたため，想定以上に部品などの購入が必要となり，当初購入予定だった高額なカメラなどの購入を見送った．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現時点ではまだ計画できていないが，今年度購入を見送った高額なカメラや実験装置の制御用計算機などを，予算が許すようであれば購入したい．しかし，最新の情報収集や研究成果発表なども重要となるため，国内・国際学会の参加旅費についても確保しておきたいと考えている．
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