符号化光学素子の学習ベース最適設計によるタスク特化レンズレスイメージングの実現
| Project/Area Number |
22KJ0424
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| Project/Area Number (Other) |
22J20288 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
蛭子 綾花 筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 奥行き計測 / 偏光 / Time-of-Flight |
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| Outline of Research at the Start |
カメラの小型化，薄型化を可能とする技術として，光学素子の符号化と計算機による復号により従来のレンズなしに撮像を可能とするレンズレスイメージング技術が注目を集めている．特にカメラの小型化が求められる生体内部計測では，体内の形状計測や病変の検知などの特定のタスクを行うことが多いが，そのような特定のタスクに特化した光学素子の符号化方法は明らかではない．そこで，本研究ではタスク特化型光学素子の設計と推定モデルの全体最適化によって，奥行き計測や材質分布の可視化などのタスクに特化したレンズレスイメージング技術の実現を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，奥行き計測や材質分布の可視化などの特定のタスクに特化したレンズレスイメージング技術の実現である．具体的には，タスク特化型光学素子の設計と推定モデルの全体最適化を行い，微細加工技術によってそのタスク特化型光学素子を作成することにより目的を達成する．当該年度は，前年度に引き続き,奥行き計測タスクを達成する撮像システムの構築に注力した．
本研究では，間接Time-of-Flight(ToF)法により奥行きを計測するためのタスク特化型光学素子として，電気的に高速偏光変調可能な光学素子(偏光変調器)の作製および，奥行き計測のための撮像システムの構築を行っている．前年度に行った1画素の高時間分解能かつ高感度なAPDを用いた評価により，光源の変調信号と偏光変調器の駆動信号の位相差の検出が可能であることが確認できた．しかし，本研究の目標は輝度計測用途の一般的な撮像素子を用いて奥行き計測を可能にすることであるため，APDより低時間分解能・低感度のフォトダイオードが使われている多画素の撮像素子でも位相差検出が可能であることを確認する必要がある．そこで，当該年度は，約500万画素のモノクロカメラを用いて位相差の検出が可能かどうかの実験を行った．面で位相差計測を行う場合，変調器の平面内において推定される位相差が不均一となることが懸念されていたが，推定された位相差分布のピークは設定した位相差と一致していたため，多画素のカメラにおいても概ね正しい値が推定されることを確認した．
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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
当該年度は，前年度に作製した偏光変調器とCMOSセンサによる間接Time-of-Flight法に基づく奥行き計測システムの構築を目標としており，実際に多画素のCMOSセンサを用いたプロトタイプシステムを構築し，そのシステムによって奥行きに紐づく情報である位相差の検出が可能であることを確認できた．よって，目標をおおむね達成していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在は，提案手法により奥行きの計測が可能であることを示すために，従来の間接ToF法と同様な反射型の光学系を構築し，評価実験を行っている．次年度は評価実験を続けて，論文誌への投稿や国際会議での発表を行う予定である．また，今後の研究では，奥行き計測以外のタスクとして，肌の水分量や皮脂量などの材質の可視化に取り組む予定である．
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
