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2017 年度 実績報告書

シングルショット全方位ナノオーダー精度3次元画像計測法の創成

研究課題

研究課題/領域番号 16K14274
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

粟辻 安浩  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (80293984)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード計測工学 / 超精密計測 / 画像計測 / 光工学・光量子科学 / 3次元画像 / ホログラフィー / 位相計測
研究実績の概要

平成28年度に,本技術の実証を行う光学系の構築と原理実証実験に成功した.しかしながらその光学系の構成は,Mach-Zehnder干渉計に基づいていた.そのために,外乱に弱く安定した記録ができないという問題が明らかになった.そこでより安定して記録ができる構成を検討した.
新たに考案した構成ではSagnac型干渉計に基づく.また,物体の表面,裏面の3次元形状を同時に記録するために,直交する直線偏光を用いてそれぞれの偏光で各面を同時に記録するディジタルホログラフィとした.考案した構成の光学系を設計,構築し実証実験を行った.この物体の表面と裏面の情報を含む1枚のホログラムを1台のカメラで記録した.記録したホログラムから,それぞれの直線偏光で記録した部分を抽出し,2枚のホログラムを生成した.それぞれのホログラムから像を再生し,物体の表面,裏面それぞれの像の再生に成功した.一方で,再生像の強度が低い,物体の周囲を通過する光による不要像が生じるという問題も明らかになった.そこでこの問題を解決する新たな光学系を考案した.
考案した光学系は参照光と物体光の強度比を調整可能とした.また,先に行った実証実験のために構築した光学系よりも物体とカメラ間の距離を短くした.参照光と物体光の強度比を変化させた実験を行った。シングルショット記録した1枚のホログラムから,表裏の再生像が確認でき,物体の表裏のシングルショット記録に成功した。次に,物体とカメラ間の距離を変化させて実験し,この実験でも物体のシングルショット記録に成功した.
これらの実験結果から次の知見を得た.参照光に対する物体光の強度を高くしても再生像の明るさは変わらない.光学系中に用いている2枚の1/4波長板とカメラとの間の距離が短くなるとノイズの強度が高くなる.この距離が短くならないように,物体とカメラ間の距離をある程度長くする必要がある.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 3D motion picture of transparent gas flow by parallel phase-shifting digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      Awatsuji Yasuhiro、Xia Peng、Fukuda Takahito、Wang Yexin、Kakue Takashi、Nishio Kenzo、Matoba Osamu
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 10714 ページ: 10718X-1~7

    • DOI

      10.1117/12.2299497

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Review of three-dimensional imaging of dynamic objects by parallel phase-shifting digital holography2018

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Takahito、Awatsuji Yasuhiro、Xia Peng、Kakue Takashi、Nishio Kenzo、Matoba Osamu
    • 雑誌名

      Optical Engineering

      巻: 57 ページ: 061613-1~11

    • DOI

      10.1117/1.OE.57.6.061613

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-shot incoherent digital holography using parallel phase-shifting radial shearing interferometry2018

    • 著者名/発表者名
      Shinomura Masato、Hirakawa Tatsuya、Fukuda Takahito、Awatsuji Yasuhiro、Nishio Kenzo、Matoba Osamu、Mochida Syogo
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 10711 ページ: 107110U-1~3

    • DOI

      10.1117/12.2316619

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parallel phase-shifting radial shearing interferometry and its numerical verification2018

    • 著者名/発表者名
      Mochida Syogo、Shinomura Masato、Hirakawa Tatsuya、Fukuda Takahito、Awatsuji Yasuhiro、Nishio Kenzo、Matoba Osamu
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 10711 ページ: 1071114-1~3

    • DOI

      10.1117/12.2305692

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion-picture phase imaging by an integrated optical system of a parallel phase-shifting digital holographic microscope2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Kazuki、Awatsuji Yasuhiro、Nishio Kenzo、Matoba Osamu、Fukuda Takahito、Hirakawa Tatsuya、Xia Peng
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 10711 ページ: 1071115-1~4

    • DOI

      10.1117/12.2316616

    • 査読あり
  • [雑誌論文] One million fps phase measurement by digital holography2017

    • 著者名/発表者名
      Xia Peng、Awatsuji Yasuhiro、Matoba Osamu
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 10328 ページ: 103280K-1~6

    • DOI

      10.1117/12.2268972

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional imaging of distribution of refractive index by parallel phase-shifting digital holography using Abel inversion2017

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Takahito、Wang Yexin、Xia Peng、Awatsuji Yasuhiro、Kakue Takashi、Nishio Kenzo、Matoba Osamu
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 25 ページ: 18066~18066

    • DOI

      10.1364/OE.25.018066

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Off-axisディジタルホログラフィによる物体の表裏のシングルショット記録2018

    • 著者名/発表者名
      荒尾耕平, 粟辻安浩
    • 学会等名
      日本光学会 情報フォトニクス研究グループ 第16回関西学生研究論文講演会
  • [学会発表] 縦型並列位相シフトディジタルホログラフィック顕微鏡の試作2018

    • 著者名/発表者名
      清水一希, 粟辻安浩
    • 学会等名
      日本光学会 情報フォトニクス研究グループ 第16回関西学生研究論文講演会
  • [学会発表] 1台のカメラを用いたディジタルホログラフィによる物体の表裏のシングルショット記録2018

    • 著者名/発表者名
      荒尾耕平,粟辻安浩,平川達也,福田喬人,持田尚吾,西尾謙三,的場修
    • 学会等名
      第43回 光学シンポジウム
  • [学会発表] Parallel phase-shifting digital holography and its applications to high-speed 3D imaging and microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Awatsuji, P. Xia, O. Matoba
    • 学会等名
      2017 OSA Topical Meeting Digital Holography and Three-Dimensional Imaging (DH) 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3D tracking of micro object in liquid by parallel phase-shifting digital holographic microscope2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Awatsuji, T. Fukuda, P. Xia, O. Matoba
    • 学会等名
      16th Workshop on Information Optics (WIO2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3nd International Conference on Photonics Solutions (ICPS2017)2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Awatsuji, T. Fukuda, Y. Wang, P. Xia, T. Kakue, K. Nishio, O. Matoba
    • 学会等名
      3D motion picture of transparent gas flow by parallel phase-shifting digital holography
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://www.cis.kit.ac.jp/~awatsuji/index-j.html

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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