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非干渉光ホログラフィックナノオーダー精度高速度3次元動画像計測法の創成

研究課題

研究課題/領域番号 18K18858
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

粟辻 安浩  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (80293984)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード計測工学 / 超精密計測 / 画像計測 / 応用光学・量子光工学 / 3次元画像 / ホログラフィー / 位相計測 / 3次元計測 / ホログラフィ / インコヒーレント光 / ディジタルホログラフィ
研究成果の概要

本研究では,非干渉光を用いて照明された高速に動く物体や,非干渉光を発する高速に動く物体に対して,ナノメートルオーダーで3次元動画像計測する技術の実現を目指して,ホログラフィーを応用した技術とその技術に基づくシステムを創成した.
本技術を実現するシステムとして,記録光学系ならびに記録したホログラムから物体の3次元像を再生するアルゴリズムを考案した.記録光学系では,共通光路を用いて物体からの光を1台の撮像素子でホログラフィック記録する.また,考案した像再生アルゴリズムに基づくソフトウェアを作成した.次に,本技術を実現するための光学系を設計・構築した.実証実験により構築したシステムの有効性を確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでのホログラフィーでは,記録には主に可干渉性の高い光が必要であった.本研究成果では,非可干渉性の光を用いてもホログラフィーが実現できることを示した.また,非可干渉性光の3次元分布を1ショットで記録できることを示した.この技術は,高速に動く物体から発する非可干渉性の光の3次元動画像計測を可能にする技術であり学術的意義が大きい.また,これまでは自然光で照明された高速で動く物体や光を発する物体の3次元動画像計測が可能となる.例えば,自然光や一般の光で照明された環境下で,高精度部品の高速高精度3次元検査や生命科学において生体試料から発せられる蛍光の3次元計測が可能になり社会的意義も大きい.

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 9件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 強度輸送方程式による位相イメージングとそのシングルショット記録2019

    • 著者名/発表者名
      夏 鵬, 粟辻安浩, 的場 修
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 47 ページ: 258-261

    • NAID

      130008074008

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高速透明気体の3次元動画像計測技術2019

    • 著者名/発表者名
      粟辻安浩, 福田喬人, 西尾謙三, 夏 鵬, 角江 崇, 的場 修
    • 雑誌名

      検査技術

      巻: 24 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Single-shot recording of both front and rear surfaces of object by digital holography using a polarization-imaging camera2019

    • 著者名/発表者名
      K. Arao, T. Hirakawa, T. Fukuda, S. Mochida, Y. Awatsuji, K. Nishio, O. Matoba
    • 雑誌名

      Proceedings of the SPIE

      巻: 11140

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Imaging of sound by a digital holographic microscope2019

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu, Y. Takase, P. Xia, Y. Awatsuji, K. Nishio, S. K. Rajput, O. Matoba
    • 雑誌名

      Proceedings of the SPIE

      巻: 11140

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高速透明物体の3次元動画像計測技術2019

    • 著者名/発表者名
      粟辻安浩, 福田喬人, 夏 鵬, 角江 崇, 的場 修
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニヤリング

      巻: 64 ページ: 173-179

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Three-dimensional tracking of moving Volvox by parallel phase-shifting digital holographic microscope2020

    • 著者名/発表者名
      J. Inamoto, Y. Takase, K. Arao, T. Inoue, K. Shimizu, K. Nishio, O. Matoba, T. Kubota, and Y. Awatsuji
    • 学会等名
      The 6th Biomedical Imaging and Sensing Conference (BISC'20)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase imaging of radiated sound field by parallel phase-shifting digital holography2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Takase, K, Shimizu, S. Mochida, T. Inoue, K. Nishio, S. K. Rajput, O. Matoba, T. Kubota, and Y. Awatsuji
    • 学会等名
      The 6th Biomedical Imaging and Sensing Conference (BISC'20)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 並列位相シフトディジタルホログラフィック顕微鏡を用いた ボルボックスの三次元記録2020

    • 著者名/発表者名
      稲本純也, 粟辻安浩
    • 学会等名
      日本光学会 情報フォトニクス研究グループ 第18回関西学生研究論文講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ディジタルホログラフィーを用いた空間光変調器の位相変調パターンの計測および検証2020

    • 著者名/発表者名
      堀内 尚, 粟辻安浩
    • 学会等名
      日本光学会 情報フォトニクス研究グループ 第18回関西学生研究論文講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] High-speed imaging of dynamic and transparent object by parallel phase-shifting digital holographic microscope2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Awatsuji, K. Shimizu, Y. Takase, T. Fukuda, T. Inoue, K. Nishio, P. Xia, S. K. Rajput, and O. Matoba
    • 学会等名
      18th Workshop on Information Optics (WIO2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高速度ならびに超高速度3次元動画ホログラフィー2019

    • 著者名/発表者名
      粟辻安浩
    • 学会等名
      核融合科学研究所 令和元年度 一般共同研究 画像計測研究会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 並列位相シフトディジタルホログラフィによる音場イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      高瀬裕基, 清水一希, 持田尚吾, 井上智好, 西尾謙三, 粟辻安浩, Sudheesh K. Rajput, 的場 修
    • 学会等名
      高速度イメージングとフォトニクスに関する総合シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 接触沸騰の高速ホログラフィック動画イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      高瀬裕基, 植村映哉, 荒尾耕平, 清水一希, 井上智好, 西尾謙三, 夏 鵬, 的場 修, 粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 並列位相シフトディジタルホログラフィック顕微鏡による音の記録と再生2019

    • 著者名/発表者名
      清水一希, 高瀬裕基, 井上智好, 夏 鵬, 西尾謙三, Sudheesh K. Rajput, 的場 修, 粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ゴム風船破裂時の空気流れの高速ホログラフィック動画イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      植村映哉, 高瀬裕基, 荒尾耕平, 清水一希, 井上智好, 西尾謙三, 的場 修, 粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 角度多重方式を用いたディジタルホログラフィーによる物体の表裏のシングルショット記録2019

    • 著者名/発表者名
      荒尾耕平, 井上智好, 西尾謙三, 角江 崇, 夏 鵬, 的場 修, 粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Single-shot recording of both front and rear surfaces of object by digital holography using a polarization-imaging camera2019

    • 著者名/発表者名
      K. Arao, T. Hirakawa, T. Fukuda, S. Mochida, Y. Awatsuji, K. Nishio, O. Matoba
    • 学会等名
      The 5th Biomedical Imaging and Sensing Conference (BISC'19)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Imaging of sound by a digital holographic microscope2019

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu, Y. Takase, P. Xia, Y. Awatsuji, K. Nishio, S. K. Rajput, O. Matoba
    • 学会等名
      The 5th Biomedical Imaging and Sensing Conference (BISC'19)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 並列位相シフトディジタルホログラフィーを用いた高速透明気体の3次元動画イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      粟辻安浩, 角江 崇, 夏 鵬, 的場 修
    • 学会等名
      (一社)レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 三角型の光学系により構成光学素子数を少なくした並列位相シフトディジタルホログラフィシステム2019

    • 著者名/発表者名
      植村映哉, 粟辻安浩
    • 学会等名
      (一社)日本光学会 情報フォトニクス研究グループ 第17回関西学生研究論文講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 並列位相シフトディジタルホログラフィによるスピーカが発する音の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      高瀬裕基, 粟辻安浩
    • 学会等名
      (一社)日本光学会 情報フォトニクス研究グループ 第17回関西学生研究論文講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Vertical microscope based on parallel phase-shifting digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Awatsuji, T. Fukuda, K. Shimizu, T, Hirakawa, K. Nishio, P. Xia, O. Matoba
    • 学会等名
      17th Workshop on Information Optics (WIO2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3D trajectory of micro object in liquid by parallel phase-shifting digital holographic microscope2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Awatsuji, T. Fukuda, P. Xia, K. Nishio, O. Matoba
    • 学会等名
      The 8th Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-shot recording of both front and rear surfaces of an object using digital holography by introducing two object waves to a single camera2018

    • 著者名/発表者名
      K. Arao, T. Hirakawa, T. Fukuda, S. Mochida, Y. Awatsuji, K. Nishio, O. Matoba
    • 学会等名
      The 8th Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Imaging of sound emitted from a speaker by a digital holographic microscope2018

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu, Y. Takase, P. Xia, Y. Awatsuji, K. Nishio, S. K. Rajput, O. Matoba
    • 学会等名
      The 8th Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1台のカメラを用いたディジタルホログラフィによる物体の表裏のシングルショット記録2018

    • 著者名/発表者名
      荒尾耕平, 平川達也, 福田喬人, 持田尚吾, 粟辻安浩, 西尾謙三, 的場 修
    • 学会等名
      第43回光学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ディジタルホログラフィック顕微鏡による音場のイメージング2018

    • 著者名/発表者名
      清水一希, 夏 鵬, 粟辻安浩, 西尾謙三, S. K. Rajput, 的場 修
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速動画ディジタルホログラフィー2018

    • 著者名/発表者名
      粟辻安浩
    • 学会等名
      神戸大学 イメージング数理研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 並列位相シフトディジタルホログラフィック顕微鏡とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      粟辻安浩, 清水一希, 福田喬人, 西尾謙三, 夏 鵬, 的場 修
    • 学会等名
      (一社)日本光学会 2018年度 第4回ホログラフィック・ディスプレイ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 粟辻安浩のホームページ

    • URL

      http://www.cis.kit.ac.jp/~awatsuji/index-j.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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