ゾーンプレートアレイと高精細液晶を用いた実時間光並列演算に関する研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06650058
• 研究機関: 日本女子大学
• 研究代表者: 小館 香椎子 日本女子大学, 理学部, 教授 (20060668)
• 研究分担者: 下村 恭子 日本女子大学, 理学部, 助手 (20257067)
• キーワード: 回折光学素子 / 高効率化 / バイナリーオプティクス / バイナリーゾーンプレートアレイ / 液晶空間光変調器 / 実時間演算システム / 顔画像の相関演算システム

研究概要

1.バイナリー光学素子の高性能・高機能化の検討:回折光学素子の高効率をはかるため、バイナリー化の検討を加えた。各レベルの位相変調振幅の最適化とマルチレベルに伴う結像特性の評価いキルヒホッフの回折理論を用いた波動的取扱いにより、回折理論を用い、シミュレーションを行った。設計い基づき試作したマスクを用い、高精細なリソグラフィ法により65%の効率を持つ8レベルのバイナリーゾーンプレートアレイを作製した。さらにステップ幅の微細化に伴う作製誤差をさけ、現在のプロセス技術で確実に高効率化する方法として、異種レベルのゾーンを組み合わせ、最小ライン幅を2.6μmとして、85%まで効率が向上した。また、本手法を用い3レベルの波面制御用のアレイイルミネータも試作し、液晶ビーム偏向器と組み合わせ、機能性を確認した。
2.高精細液晶の光情報処理デバイスの特性:ピクセルサイズ30μm×45μmのツイストネマティック液晶を用い、空間光変調器として2次元的な光情報処理に適用するための光学特性を測定した。光学特性としては、光源の偏光、光強度と均一性や位相変調振幅との相関、分解能などを実験とシミュレーションにより解析を加えた。
3.実時間光演算システムの実現と基礎実験: 試作した回折光学素子をフーリエ変換素子として用い、電気および光アドレス型の2台の液晶空間光変調器と組み合わせ、大規模データベースを対象としたJTC認識システムを組み、文字情報や顔画像情報の演算を行った。特に入力画像にデジタル的な前処理を行った正面顔画像では100人の入力に対し、96%の認識率を得、本システムの有効性が確認された。
4.以上、平成7年の研究成果は、記載した論文の他に、1995年秋の光学連合シンポジウム(2件)で発表した。また、1996年春の応用物理学会(2件)、電子情報通信学会(1件)、さらにInternational Topical Meeting on Optical Computing(2件)で発表予定である。

研究成果

• [文献書誌] 小館香椎子: "DIFFRACTIVE OPTICSを用いた光並列演算" ホログラフィック・ディスプレイ研究会会報. 2. 5-15 (1995)
• [文献書誌] 小館香椎子: "超精細リソグラフィ法を用いた光情報処理用光学素子の基礎的研究" 伊庭学術奨励賞記念論文集. 101-116 (1995)
• [文献書誌] Kyoko Simomura: "Design, Fabrication of Binary Optical Elements and Its Application for Optical Processing(II)" Japan Optics'95. 41-42 (1995)
• [文献書誌] Werner Klaus: "Theretical Experimental Evaluation of Array Illuminators for Large Apeture Phase-only Spatial Light Modulators" Proc. SPIE. 2577. 165-175 (1995)
• [文献書誌] Yukiko Tomiyama: "Talbot Array Illuminator for Large Aperture Phase-only Spatial Light Modulators" Japan Optics'95. 227-228 (1995)
• [文献書誌] Roshan Thapliya: "An Optical Sanskrit Script Reader" Japan Optics'95. 379-380 (1995)
• [文献書誌] 小館香椎子: "バイナリー光学素子の光情報処理への応用" 光学. 24. 727-728 (1995)