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2018 年度 実績報告書

超小型化を志向したリアルタイムホログラフィックプロジェクションに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K00151
研究機関千葉大学

研究代表者

下馬場 朋禄  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20360563)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードホログラフィ / 計算機合成ホログラム / ホログラム / プロジェクタ / ホログラフィックプロジェクタ / 回折計算
研究実績の概要

ホログラフィを利用したプロジェクタは,ホログラム自身がレンズとして機能するため基本的にレンズレスで構築できる.そのため,投影像は無収差で,光学系は極めて簡略化できるため超小型化が期待できる.一方,欠点もいくつかあり,レンズを使用せずにいかにしてズームを実現するかや,投影画像に重畳するスペックルノイズ(レーザー光のランダムな干渉によるノイズ)の抑制方法,ホログラム計算の高速化が課題として挙げられるが,これらの問題を同時に解決する手法は知られていない.本申請課題ではレンズを使用しない極めて簡易な光学系により,低スペックルノイズかつズーム可能な投影像をビデオレートで得ることができるホログラフィックプロジェクタの開発を行う.
ホログラフィックプロジェクタに使用する空間光変調器にはDMD(Digital Micromirror Device)を使用した.スケール回折計算と投影像の分割再生法を併用することで,レンズを使用せず大きな再生像(画素数換算で5000×5000画素程度)を得た.DMDに表示するホログラムを高速に切り替えることで、再生像上のノイズが時間平均し、画質の向上を図った.
この方法では,大量のホログラムを生成する必要があるため、その高速計算手法が重要になってくる.この計算に,ウェーブレット変換によるホログラムの高速計算手法を提案した.また将来的に,カラー再生を行うために,色空間変換とウェーブレット変換を組みあせたホログラムの高速計算方法の開発も行った.再生像にリンギングと呼ばれる振動成分が発生するため、このリンギングを軽減する手法も開発した.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Miniature Holographic Projector with Cloud Computing Capability2019

    • 著者名/発表者名
      Michal Makowski, Adam Kowalczyk, Marcin Bieda, Jaroslaw Suszek, Izabela Ducin, Tomoyoshi Shimobaba, Yuki Nagahama, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 58 ページ: A156-A160

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Image quality improvement of random phase-free hologram based on cause of ringing artifact2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nagahama, Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Yasuhiro Takaki, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 58 ページ: 2146-2151

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Full-color computer-generated hologram using wavelet transform and color space conversion2019

    • 著者名/発表者名
      Shota Yamada, Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 ページ: 8153-8167

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Large-Scale Electroholography by HORN-8 from Point-Cloud Model with 400,000 Points2018

    • 著者名/発表者名
      Yota Yamamoto, Hirotaka Nakayama, Naoki Takada, Takashi Nishitsuji, Takashige Sugie, Takashi Kakue, Tomoyoshi Shimobaba, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 26 ページ: 34259-34265

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient diffraction calculations using implicit convolution2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Shimobaba, Takayuki Takahashi, Yota Yamamoto, Takashi Nishitsuji, Atushi Shiraki, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      OSA Continuum

      巻: 1 ページ: 642-650

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] HORN-8: Special-purpose computer for computer-generated hologram2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nishitsuji, Yota Yamamoto, Takashige Sugie, Takanori Akamatsu, Ryuji Hirayama, Hirotaka Nakayama, Takashi Kakue, Tomoyoshi Shimobaba, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 26 ページ: 26722-26733

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-performance parallel computing for next-generation holographic imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Takashige Sugie, Takanori Akamatsu, Takashi Nishitsuji, Ryuji Hirayama, Nobuyuki Masuda, Hirotaka Nakayama, Yasuyuki Ichihashi, Atsushi Shiraki, Minoru Oikawa, Naoki Takada, Yutaka Endo, Takashi Kakue, Tomoyoshi Shimobaba, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Nature Electronics

      巻: 1 ページ: 254?259

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast, large-scale hologram calculation in wavelet domain2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Shimobaba, Kyoji Matsushima, Takayuki Takahashi, Yuki Nagahama, Satoki Hasegawa, Marie Sano, Ryuji Hirayama, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Optics Communications

      巻: 412 ページ: 80-84

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Holographic volume reconstruction of particle fields using deep learning"2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 学会等名
      PHOTONICS-2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fast hologram calculation using wavelet transform2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Shimobaba, Shota Yamada, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 学会等名
      Tenth International Conference on Information Optics and Photonics (CIOP2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] onvolutional neural network-based regression for depth prediction in digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 学会等名
      27th IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ランダム位相フリーホログラムにおけるリンギングアーティファクトの発生原因の解明およびその除去手法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      長浜佑樹, 下馬場朋禄, 角江崇, 高木康博, 伊藤智義
    • 学会等名
      OPJ2018
  • [学会発表] ウェーブレット変換を用いたフルカラーホログラム生成計算の高速化2018

    • 著者名/発表者名
      山田翔大, 下馬場朋禄, 角江崇, 伊藤智義
    • 学会等名
      第17回情報科学技術フォーラム(FIT2018)
  • [学会発表] ウェーブレット変換を用いた計算機合成ホログラム計算のGPU実装2018

    • 著者名/発表者名
      山田翔大, 下馬場朋禄, 角江崇, 伊藤智義
    • 学会等名
      3次元画像コンファレンス2018
  • [図書] Computer Holography: Acceleration Algorithms and Hardware Implementations2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Shimobaba, Tomoyoshi Ito
    • 総ページ数
      216
    • 出版者
      CRC Press
    • ISBN
      9.78148E+12

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公開日: 2019-12-27  

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