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2023 年度 実績報告書

ホログラフィ専用IoTデバイスの開発による次世代3次元映像システムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H01097
研究機関千葉大学

研究代表者

伊藤 智義  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20241862)

研究分担者 下馬場 朋禄  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20360563)
角江 崇  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (40634580)
西辻 崇  東邦大学, 理学部, 講師 (70826833)
市橋 保之  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波先進研究センター, 主任研究員 (80593532)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワードホログラフィ / FPGA / 計算機 / 3次元映像 / IoT
研究実績の概要

コンピュータと融合したホログラフィは究極の3次元映像計測技術と期待されている.しかし,ホログラフィ技術が発明されてから70年を経た現在においても実用化さていないグランドチャレンジなテーマとして残されている.課題はホログラフィ計算の高速化とホログラムを表示するディスプレイの高精細化・大型化である.本研究では,計算の高速化については内部の回路を書き換え可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いてホログラフィ計算専用チップを開発し,ホログラムの表示については世界最大規模の高精細液晶ディスプレイ(LCD)を活用する.
本年度は,昨年度に引き続き,大規模FPGAによる新たなホログラフィ専用計算システムの研究開発を進めた。一つは自然光でホログラムを生成する技術であるインコヒーレントホログラフィの専用ハードウェアに関する研究である.3編目の成果論文を発表した.もう一つは,質感や隠面処理に対して有効な光線幾何学を取り入れた光線-波面変換法をハードウェア化する研究開発であり,初めての成果論文を発表した.
ハードウェア開発と並行して,高速計算アルゴリズムの研究も精力的に行った.深層学習を用いたホログラフィ手法によって2次元面から3次元像を生成する手法が2023年の光学を代表する論文の一つとして選出された.本研究課題においては昨年に続いての選出であり,5年間の研究期間で4度目の選出となった.これらを含めて研究成果を13編の論文として発表した.関連研究発表で7件の受賞を得るなどの評価を得た.

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 2件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 9件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Wide-viewing-angle holographic 3D display using lens array for point cloud data2024

    • 著者名/発表者名
      Fujimori Soma、Wang Fan、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Displays

      巻: 83 ページ: 102718~102718

    • DOI

      10.1016/j.displa.2024.102718

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improving image quality of a phase-added stereogram using deep learning [Invited]2024

    • 著者名/発表者名
      Baba Mahiro、Blinder David、Wang Fan、Birnbaum Tobias、Schelkens Peter、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 63 ページ: G1~G1

    • DOI

      10.1364/AO.521087

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Color Diffraction Computer for Incoherent Digital Holography2024

    • 著者名/発表者名
      Hara Takayuki、Kakue Takashi、Shimobaba Tomoyoshi、Ito Tomoyoshi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 12 ページ: 21464~21471

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2024.3362338

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diffractive Deep-Neural-Network-Based Classifier for Holographic Memory2024

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Toshihiro、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Photonics

      巻: 11 ページ: 145~145

    • DOI

      10.3390/photonics11020145

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rationalized diffraction calculations for high accuracy and high speed with few bits2024

    • 著者名/発表者名
      Fujimori Soma、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America A

      巻: 41 ページ: 303~303

    • DOI

      10.1364/JOSAA.510884

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-fidelity approximations for large holograms2024

    • 著者名/発表者名
      Udjaja Yogi、Gupta Anuj、Wang Fan、Takada Naoki、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Optics Communications

      巻: 556 ページ: 130265~130265

    • DOI

      10.1016/j.optcom.2024.130265

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Further aliasing-reduced shifted and scaled Fresnel diffraction2024

    • 著者名/発表者名
      Fujimori Soma、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Optics and Lasers in Engineering

      巻: 173 ページ: 107918~107918

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2023.107918

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a second‐screen system for sharing virtual reality information2023

    • 著者名/発表者名
      Nakano Bunta、Matsumoto Takaki、Hoshikawa Naoto、Ito Tomoyoshi、Shiraki Atsushi
    • 雑誌名

      Software: Practice and Experience

      巻: 54 ページ: 796~812

    • DOI

      10.1002/spe.3299

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Approximated Wavefront Composition for Computer-Generated Holograms Based on Tiny Logic Operations2023

    • 著者名/発表者名
      Nishitsuji Takashi、Shimobaba Tomoyoshi、Shiraki Atsushi、Ito Tomoyoshi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 117231~117239

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2023.3326723

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of double-phase hologram and binary amplitude encoding: holographic projection and?vortex beam generation2023

    • 著者名/発表者名
      Shimobaba Tomoyoshi、Wang Fan、Starobrat Joanna、Kowalczyk Adam、Suszek Jaros?aw、Ito Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 62 ページ: 7471~7471

    • DOI

      10.1364/AO.497066

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-performance computer system dedicated to ray-wavefront conversion technique aimed to display holograms in real-time2023

    • 著者名/発表者名
      Maruyama Tatsuya、Ichihashi Yasuyuki、Hoshi Ikuo、Kakue Takashi、Shimobaba Tomoyoshi、Ito Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Optical Engineering

      巻: 62 ページ: 085102~085102

    • DOI

      10.1117/1.OE.62.8.085102

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multi-depth hologram generation from two-dimensional images by deep learning2023

    • 著者名/発表者名
      Ishii Yoshiyuki、Wang Fan、Shiomi Harutaka、Kakue Takashi、Ito Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Optics and Lasers in Engineering

      巻: 170 ページ: 107758~107758

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2023.107758

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reducing the computational complexity of high-resolution hologram calculations using polynomial approximation2023

    • 著者名/発表者名
      Shiomi Harutaka、Shimobaba Tomoyoshi、Kakue Takashi、Ito Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 31 ページ: 18576~18576

    • DOI

      10.1364/OE.488726

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [図書] Hardware acceleration of computational holography2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Shimobaba and Tomoyoshi Ito(編)
    • 総ページ数
      368
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789819919376
  • [産業財産権] 特許権2023

    • 発明者名
      下馬場朋禄、藤森颯真、伊藤智義
    • 権利者名
      下馬場朋禄、藤森颯真、伊藤智義
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2023-061255

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公開日: 2024-12-25  

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