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2019 年度 実績報告書

MEMS空間光変調器とパルス光照明を用いたホログラム表示技術の研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H02189
研究機関東京農工大学

研究代表者

高木 康博  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50236189)

研究分担者 長浜 佑樹  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60833598)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードホログラフィー / MEMS / 空間光変調器 / 立体表示 / 光走査
研究実績の概要

(1) MEMS空間光変調器による光走査の確認
最初に、MEMS空間光変調器による光走査の原理確認実験を行った。MEMS空間光変調器としては、Digital Micromirror Device (DMD)を用いた。光源にはパルス変調が容易な半導体レーザーを用いた。DMDに同期したパルス光の発生タイミングの制御にFPGAを用いた。黒画像と白画像を交互に表示し、すべてのMEMSミラーが一斉に回転するようにし、黒画像から白画像に切り替わる際に光パルスを照射するようにした。実験には、解像度が1,024×768、フレームレートが22,727 HzのDMDを用いた。MEMSミラーの間隔は13.12 μm、回転角は±12°、回転時間は3.83 μsであった。波長488 nmの半導体レーザーを用い、FPGAでパルス駆動することで20 nsの光パルスを発生した。その結果、192方向への光走査を59.2 Hzの周波数で実現できた。最大走査角として48°を実現できたが、最外位置でMEMSミラーの振動の影響があり、有効な走査角は41°であることが判明した。
(2) MEMS空間光変調器のパルス光照明によるホログラム表示の確認
つぎに、本研究で提案するホログラム表示の原理確認実験を行った。上記のDMDを用いた光走査システムを用いて、黒画像とホログラムパターンを交互に表示した。黒画像を挿入することで、すべてのMEMSミラーの傾きを揃える。光走査に対応したホログラムパターンの計算法を開発した。最初に、対応する走査角の方向から3次元物体をみた再生像が得られる物体波を計算する。つぎに、これをフーリエ変換して、光走査位置に合わせて必要部分を切り出し複素共役成分を加えて、逆フーリエ変換する。さらに、2値化処理を行いMEMS空間光変調器の表示パターンを得る。以上により、実際に再生像の表示に成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当該年度の研究計画はすべて実施できている。

今後の研究の推進方策

当初の研究計画に従って、研究を推進する予定でいる。なお、令和2年度のホログラム表示モジュールの実現においては、当初計画に加えてホログラム光学素子を利用した性能向上も検討する予定でいる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Arizona(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Arizona
  • [雑誌論文] Holographic display having a wide viewing zone using a MEMS SLM without pixel pitch reduction2020

    • 著者名/発表者名
      Takekawa Yoshitaka、Takashima Yuzuru、Takaki Yasuhiro
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 28 ページ: 7392~7392

    • DOI

      doi.org/10.1364/OE.385645

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Electronic Holographic Display Using MEMS-SLM with 40 Degree Viewing Zone2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Takekawa, Y. Nagahama, Y. Takashima, and Y. Takaki
    • 学会等名
      The 26th International Display Workshops (IDW '19)
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal of holographic display using MEMS-SLM and pulse modulated laser2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Takekawa, Y. Nagahama, Y. Takashima, and Y. Takaki
    • 学会等名
      OSA Digital Holography & 3-D Imaging
    • 国際学会
  • [学会発表] MEMS空間光変調器のパルス光照明による電子的ホログラム表示の提案2019

    • 著者名/発表者名
      竹川喜崇,長浜 佑樹,高木 康博
    • 学会等名
      映像情報メディア学会年次大会
  • [備考] ホログラムディスプレイ

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~e-takaki/research/holographic_display.html

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公開日: 2021-01-27  

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