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光周波数コムとイメージローテーターを用いた瞬時3次元イメージング法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K17727
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 光工学・光量子科学
計測工学
研究機関電気通信大学

研究代表者

加藤 峰士  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 特任助教 (20795926)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード光周波数コム / 光計測 / 光演算 / 形状計測 / 2次元分光 / 高速計測 / 光コム / 瞬時3次元形状計測 / 断層計測 / スペクトル干渉 / 3次元計測
研究成果の概要

光周波数コムを用いた3次元計測手法の原理を開発することに成功し、様々なターゲットを用いてその有用性を実証した。1次元分光器とイメージローテーターを用いた3次元形状計測では、簡便な方法による回転対称性を持つ物体の形状計測を実現した。しかし瞬時かつ高解像度3次元像取得のためには、新しい2次元分光手法が必要であった。そこで、瞬時2次元分光法の発明とそれを用いた高解像度瞬時3次元形状計測手法を開発し、最終的な目標である瞬時3次元形状計測に到達可能な技術の発明に成功した。さらに3次元断層像計測への応用の基礎実験を行い、ガラスの層構造やLEDの表面構造の可視化に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、原理的にfsオーダーの時間幅で3次元形状を瞬時に取得できる3次元計測技術である。そのため本手法はsub-psで変化する超高速非定常現象であっても、その瞬間の3次元形状を計測することができ、測定困難な超高速の物理過程を直接計測することで、物理現象の解明に貢献できると考える。
また、物体表面からの反射光だけでなく、物体内部からの反射光を計測することで3次元断層像の計測にも適応できる。これにより呼吸や拍動で変動している生体組織の内部構造をとらえることが出来、臨床現場における診断装置として医学に大きく貢献できると期待される。

報告書

(2件)
  • 2018 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] One-shot three-dimensional imaging with a paired filter and chirped-frequency combs2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, M. Uchida, Y. Tanaka, and K. Minoshima
    • 雑誌名

      Conference on Lasers and Electro-Optics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] No-scanning 3D measurement method using ultrafast dimensional conversion with a chirped optical frequency comb2017

    • 著者名/発表者名
      Kato Takashi、Uchida Megumi、Minoshima Kaoru
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 3670-3670

    • DOI

      10.1038/s41598-017-03953-w

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-scanning three-dimensional tomographic imaging using chirped-frequency comb2017

    • 著者名/発表者名
      Kato Takashi、Uchida Megumi、Tanaka Yurina、Minoshima Kaoru
    • 雑誌名

      Conference on Lasers and Electro-Optics

      巻: - ページ: SF2C.5-SF2C.5

    • DOI

      10.1364/cleo_si.2017.sf2c.5

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-scanning three-dimensional imaging using two-dimensional spectroscopy and spectral interferometry with a chirped frequency comb2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, M. Uchida, Y. Tanaka, and K. Minoshima
    • 雑誌名

      Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR)

      巻: - ページ: 1-2

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-scanning tomographic measurements using spectral interferometry with chirped-frequency comb2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, M. Uchida, Y. Tanaka, and K. Minoshima
    • 雑誌名

      The 24th Congress of the International Commission for Optics(ICO)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 疑似ヒルベルト変換とペアフィルタを用いたチャープした光コムによる瞬時高解像度3次元形状計測2018

    • 著者名/発表者名
      加藤峰士, 内田めぐみ, 田中優里奈, 美濃島薫
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] One-shot three-dimensional imaging with a paired filter and an optical pseudo-Hilbert transform using chirped-frequency combs2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, M. Uchida, Y. Tanaka, and K. Minoshima
    • 学会等名
      The 7th Advanced Lasers and Photon Sources 2018(ALPS2018)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] One-shot three-dimensional imaging with a paired filter and chirped-frequency combs2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, M. Uchida, Y. Tanaka and K. Minoshima
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] チャープした光コムのスペクトル干渉による瞬時形状計測における対象の拡大2017

    • 著者名/発表者名
      加藤峰士, 内田めぐみ, 田中優里奈, 美濃島薫
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Non-scanning three-dimensional tomographic imaging using chirped-frequency comb2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, M. Uchida, Y. Tanaka and K. Minoshima
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-scanning three-dimensional imaging using two-dimensional spectroscopy and spectral interferometry with a chirped frequency comb2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, M. Uchida, Y. Tanaka, and K. Minoshima
    • 学会等名
      2017 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-scanning tomographic measurements using spectral interferometry with chirped-frequency comb2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, M. Uchida, Y. Tanaka, and K. Minoshima
    • 学会等名
      The 24th Congress of the International Commission for Optics(ICO)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] チャープした光コムと和周波発生を用いた無走査3次元計測法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      田中優里奈, 加藤峰士, 内田めぐみ, 美濃島薫
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 多点ファイババンドルによる画像変換を用いたチャープコムのスペクトル干渉によるワンショット3次元形状計測2017

    • 著者名/発表者名
      内田めぐみ, 田中優里奈, 加藤峰士, 美濃島薫
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 電気通信大学美濃島研究室

    • URL

      http://www.femto-comb.es.uec.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 2次元分光法および2次元分光装置2018

    • 発明者名
      加藤峰士、美濃島薫
    • 権利者名
      加藤峰士、美濃島薫
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 干渉信号強度取得方法及び干渉信号強度取得装置2018

    • 発明者名
      加藤峰士、美濃島薫
    • 権利者名
      加藤峰士、美濃島薫
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 2次元分光計測方法及び2次元分光計測装置2018

    • 発明者名
      加藤峰士、美濃島薫
    • 権利者名
      加藤峰士、美濃島薫
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2025-01-30  

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