光波イメージングにおける変調素子設計

• 研究課題/領域番号: 20K05361
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分30020:光工学および光量子科学関連
• 研究機関: 東京大学 (2023); 大阪大学 (2020)
• 研究代表者: 堀崎 遼一 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (20598958)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 光波イメージング / 波面制御

研究開始時の研究の概要

光波の計測と制御のための光学設計法を構築する．光波の計測や制御はライフサイエンス，医療，材料学，天文学，エンターテインメントなどの幅広い分野の基盤技術として様々な手法が開発されている．しかし，光学系のコストとイメージング性能のトレードオフが問題となっている．そこで本研究では，光学素子の最適化設計を行うことで，光波の計測と制御システムの小型化，低コスト化，高機能化を図る．

研究成果の概要

光波の計測や制御は，ライフサイエンス，材料科学，エンターテインメント等，幅広い分野の基盤技術として長く研究され，様々な手法が開発されている．しかし，光学系のコストとイメージング性能のトレードオフが課題である．本研究では，深層学習に代表される近年発展が目覚ましい情報科学技術を積極的に利用し，光波イメージングの高機能化・低コスト化のための変調素子を開発した．具体的には，新規機能を持つホログラフィックディスプレイ，光波顕微鏡，広視野イメージング用回折光学素子，散乱イメージングに関して取り組んだ．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，情報科学技術を積極導入することで，光波の計測や制御の高機能化や低コスト化を図った．具体的には，汎用スクリーンデバイスを用いたホログラフィック三次元ディスプレイ，市販顕微鏡を用いた光波顕微鏡，広視野イメージング用の回折光学素子設設計，簡易かつ非侵襲なセットアップによる散乱イメージングが挙げられる．これらは幅広い分野に寄与する成果であり，いずれも国際学術誌および国際学会にて報告済みである．