| 研究課題/領域番号 |
20K11914
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| 研究機関 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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研究代表者 |
山東 悠介 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (30463293)
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| 研究分担者 |
佐藤 和郎 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主幹研究員 (30315163)
宮島 健 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (10847916)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 計算機ホログラム / 円錐形ホログラム / 円錐形HOE / 視野拡大 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、特殊眼鏡が不要で自然な立体像を表示可能なホログラフィにおいて高い臨場感を実現するため、時分割方式を用いた視野（再生可能な像サイズ）の拡大と、立体像表示に必要な光学部品の秘匿化、そして再生像の空中浮遊化を目指すものである。本年度は、空中浮遊化を意図した時分割方式による再生光学系の構築、および秘匿化と空中浮遊化に必要不可欠なホログラフィック光学素子（HOE）の作製に取り組んだ。具体的な内容を以下に記載する。
時分割方式により視野を拡大するため、機械的走査機構としてガルバノミラーを使用し、高速応答可能な空間光変調器としてDigital Micromirror Device（DMD）を用いた同期システムを設計した。レンズ等による結像光学系と組合わせることで、縦・横両方向に走査可能な（視野拡大可能な）表示システムを構築し、原理的に2方向の視野拡大を行った。その結果、非走査時と比較して縦・横共に数倍以上の視野拡大を達成した。また、ガルバノミラーの振れ角やDMDの表示速度には、まだ余力があるため、光学素子の収差を軽減できれば、さらなる視野拡大も可能であることがわかった。
HOEの作製においては、分割記録を想定した上で、ファイバ出力型の単一周波数レーザーを購入し、HOEの基本性能を確認するための実験を行った。次に、曲面のHOEを作製するための準備段階として、円錐形ホログラムを作製した。その後、発散球面波を生成する円錐形HOEを作製し、視域拡大用のHOEとしての性能を評価した。なお、円錐形ホログラムは、申請者が初めて実現した内容であり、本結果について学会発表を行った。
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| 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
当所の研究計画では、初年度は、大型のホログラフィック光学素子（HOE）の作製と、再生光学系の構築への着手であった。大型HOEの作製には、単一波長レーザーの購入の他、作製ノウハウを取得する必要があり、初年度はHOEの基本特性の把握、および非平面HOEの作製に留まったものの、円錐形ホログラムの実現など、一部計画以上の成果が得られた。再生光学系の構築については、当初計画以上に順調に進展し、機械的な駆動系を一通り完成させた（大型HOEの作製に応じて調整する段階にまで至った）。以上を踏まえて、おおむね順調と評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2年目の主な課題は、大型のホログラフィック光学素子（HOE）の作製になる。初年度の成果から、基本性能の把握や作製ノウハウは取得できたため、ファイバ出力干渉計を構築し、分割記録により大型円筒形HOEを作製する。円筒形にするため、アクリル製の型を切削加工にて作製予定である。大型HOEができれば、初年度に構築した視野拡大再生光学系に組み込み、立体像の空中浮遊化の実証実験を行う。その後、実時間再生に向け、像表示用のホログラム計算の高速化に取り組む。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当所購入予定だったフォトポリマーフィルムについては、別途、弊所が所有しているフィルムにて実現できることが分かったため、購入を見送った。また、コロナ禍の関係で、学会参加のための旅費が不要になった。一方、大型HOE作製においては、当初予定よりも精度の高い干渉計を構築する必要があることがわかり、光学系の機構や円筒形の型の作製方法を一新する必要が出てきた。初年度の余剰金は、これらの光学系等の構築に使用する予定である。
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