2022 Fiscal Year Annual Research Report
Next-generation 3D imaging system by IoT device dedicated for holography
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19H01097
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
伊藤 智義 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20241862)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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 東京都立大学, システムデザイン研究科, 助教 (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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ホログラフィ / FPGA / 計算機 / 3次元映像 / IoT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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，従来よりも高速化することに成功した成果を論文として発表した．
また，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の計算を高速化する専用ハードウェアの研究開発も進め，成果論文が日本光学会から2022年度の光学を代表する論文の一つとして選出されるなどの評価を得た．
ホログラム計算は，通常，波面光学に基づいているため，質感や隠面処理に対して課題を有している．そこで，質感や隠面処理に対して有効は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を行った．
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進展している．これらの研究成果を11編の論文として発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
開発したホログラフィ専用計算機は良い性能を示しており，インコヒーレントホログラフィ専用計算機の論文は日本光学会から2022年度を代表する研究の一つに選出されるなど，高い評価を得ている．高速アルゴリズムの研究も論文成果として認められている．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで開発を続けてきているホログラフィ専用計算機システムを高性能化するとともに，大規模液晶ディスプレイと組み合わせてスマートグラスなどのIoTデバイス化の可能性を検討する．
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[Journal Article] Accelerating hologram generation using oriented-separable convolution and wavefront recording planes2022
Author(s)
Tomoyoshi Shimobaba, Michal Makowski, Harutaka Shiomi, Fan Wang, Takayuki Hara, Maciej Sypek, Jaroslaw Suszek, Takashi Nishitsuji, Atsushi Shiraki, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
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Journal Title
Optics Express
Volume: 30
Pages: 36564-36575
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Dynamic complex opto-magnetic holography2022
Author(s)
Michal Makowski, Jaroslaw Bomba, Antoni Frej, Mateusz Kolodziejczyk, Maciej Sypek, Tomoyoshi Shimobaba, Tomoyoshi Ito, Andrei Kirilyuk, Andrzej Stupakiewicz
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 13
Pages: 7286
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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