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2014 年度 実績報告書

重複型複眼光学系を用いた全方位・全焦点ギガピクセルカメラの開発

研究課題

研究課題/領域番号 13J05993
研究機関大阪大学

研究代表者

中村 友哉  大阪大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードコンピュテーショナルイメージング / 被写界深度拡大 / 複眼イメージング / ライトフィールド / レンズレスイメージング
研究実績の概要

本研究では,重複像眼複眼光学系と画像再構成処理の融合に基づく全方位・全焦点カメラの開発を行った.イメージングシステムの視野及び被写界深度は収差により制限されるため,一般的に一台のカメラの一度の露光では三次元空間の限られた領域しか鮮明に撮像できない.視野及び被写界深度を全方位・全焦点に拡大できれば,広い三次元空間の高速かつ鮮明な撮像が可能となり,セキュリティや科学計測等に役立つ.
重複像眼複眼光学系を球面構成することで,収差特性が物体の三次元位置に対して近似的に不変となる.このような状況下で得られる画像は,単一のフィルタを用いたデコンボリューションによる収差除去が可能である.この原理に基づく全方位・全焦点イメージングを,シミュレーション及び光学実験で原理実証した.また,撮像系だけでなく投影系においても同様の原理を適用できることを確認した.
重複像眼複眼光学系は収差特性制御のために有用であるが,特殊な光学素子の正確な配置が必要となるため,実装コストが大きくなる.より簡便な実装を実現するために,重複像眼複眼光学系による位相変調作用を一般的なレンズアレイと信号処理の組み合わせに置き換える手法を提案した.提案手法に関して,光学実験による原理実証を行った.提案手法は,実装が簡便で,かつ機能/性能を計算機上で柔軟に切り替えられる変調イメージングシステムの実現に役立つ.
また,提案するカメラを散乱体を用いてより小型に実装する手法を提案した.この提案手法について,FDTD法に基づくシミュレーションにより原理確認を行った.光学実験による実証が今後の課題である.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Compact wide-field-of-view imager with a designed disordered medium2015

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura, R. Horisaki, and J. Tanida
    • 雑誌名

      Optical Review

      巻: 22 ページ: 19-24

    • DOI

      10.1007/s10043-015-0060-2

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Single-shot acquisition of optical direct and global components using single coded pattern projection2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ando, R. Horisaki, T. Nakamura, and J. Tanida
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54 ページ: 042501

    • DOI

      10.7567/JJAP.54.042501

    • 査読あり
  • [学会発表] Computational imaging for extended depth-of-field and field-of-view2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura, R. Horisaki, and J. Tanida
    • 学会等名
      CIS-Japan Collaboration Symposium
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Computational image projection with extended depth-of-field and field-of-view: concept and implementations2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura, R. Horisaki, and J. Tanida
    • 学会等名
      JSAP-OSA Joint Symposia 2014
    • 発表場所
      Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [学会発表] ライトフィールドイメージングに基づく位相変調の仮想化2014

    • 著者名/発表者名
      中村友哉,堀崎遼一,谷田純
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Extended depth-of-field in superresolved image reconstruction on a compound-eye camera2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura, R. Horisaki, and J. Tanida
    • 学会等名
      Computational Optical Sensing and Imaging
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2014-06-22 – 2014-06-26
  • [備考]

    • URL

      https://sites.google.com/site/tnakamura1104jp/

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公開日: 2016-06-01  

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