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2018 年度 実績報告書

高速位相シフト自己相関ディジタルホログラフィによる実時間高精細イメージング

研究課題

研究課題/領域番号 16K04970
研究機関埼玉大学

研究代表者

吉川 宣一  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (00282335)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードディジタルホログラフィ / 光計測 / 位相シフト法 / インコヒーレントホログラフィ / 一般化位相シフト法 / 連続フリンジスキャン / 正規化
研究実績の概要

高速位相シフトを導入したインコヒーレント自己相関ディジタルホログラフィ(IDH)による実時間高精細イメージング技術を開発した.IDH光学系として,液晶空間光変調器(SLM)を用いるインライン方式(SLMDH)と凹面ミラーを用いる干渉計方式(ISDH)を構築した.SLMDHでは液晶のアナログ的性質により連続かつ非線形な位相変化が得られることを見出した.この条件では一定位相シフトは行えないため,任意の位相シフト量に対応する一般化位相シフト法(GPS)を導入した.これにより位相シフトの精密制御が不要になり高速計測が可能になる.ISDHでは微動ステージの高速移動で位相シフトを実現した.カメラと非同期で動作させることにより高速化を実現した.実験により不要成分がない明瞭な物体光再生に成功した.分解能は1μm以下であることを確認した.連続位相シフト方式により高負荷状態の携帯端末の変形計測ができることを示した.
GPSとしてフレネル回折場における位相分布の統計的性質を用いる統計手法を用いた.干渉成分の強度が直流成分の約1/100になる条件においても位相ランダム性は成立しIDHでも統計手法が使えることを明らかにした.さらにベクトル化されたホログラムを用いる正規化法を考案した.位相ランダム条件が成立するときノルム近似条件が成立することを明らかにし正規化法による物体光復元の理論式を導出した.また物体光復元に位相シフト量の推定が不要であることを明らかにした.新しい直流成分推定法を開発し正規化法と組み合わせることにより明瞭な物体光が得られることを示した.
IDHシステムを用いてナノオーダー物体の計測を行った.約1μmのマイクロパウダーと約500nmのリポソームの計測を行い明瞭な形状情報を得ることができた.高速カメラと高倍率対物レンズを用いることによりさらに高速化高分解能化が可能である.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Generalized phase-shifting digital holography using normalized phase-shifted holograms2019

    • 著者名/発表者名
      N. Yoshikawa, S. Namiki, and A. Uoya
    • 雑誌名

      Optics Communications

      巻: 430 ページ: 391-399

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.optcom.2018.08.070

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Object wave retrieval using normalized holograms in three-step generalized phase-shifting digital holography2019

    • 著者名/発表者名
      N. Yoshikawa, S. Namiki, and A. Uoya
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 58 ページ: A161-A168

    • DOI

      https://doi.org/10.1364/AO.58.00A161

    • 査読あり
  • [学会発表] 二値正弦波パターンを用いた縞投影三次元計測2019

    • 著者名/発表者名
      吉川宣一,根本陽司,李 連辰
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
  • [学会発表] 誤差拡散法による正弦波パターンを用いた縞投影三次元計測2019

    • 著者名/発表者名
      根本 陽司,吉川宣一
    • 学会等名
      日本光学会第13回情報フォトニクス研究会
  • [学会発表] Normalization method for generalized phase-shifting digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      Nobukazu Yoshikawa, Syouma Namiki, Atsushi Uoya
    • 学会等名
      Imaging and Applied Optics Congress, Digital Holography & 3-D Imaging
    • 国際学会
  • [学会発表] Wavelength estimation using multi-wavelength generalized phase-shifting digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi and N. Yoshikawa
    • 学会等名
      International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Generalized Phase-shifting Digital Holography using Normalized Phase-shifted Holograms2018

    • 著者名/発表者名
      Nobukazu Yoshikawa
    • 学会等名
      The 8th Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ディザ法による正弦波パターンを用いた縞投影三次元計測2018

    • 著者名/発表者名
      李連辰,吉川宣一
    • 学会等名
      日本光学会第12回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会
  • [学会発表] 正規化位相シフト法を用いた縞投影三次元計測2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤孝則,吉川宣一
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2018

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公開日: 2019-12-27  

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