2019 Fiscal Year Research-status Report
Investigation of a practical sparse array terahertz imaging sysytem for real-time 3-dimensional imaging applications
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19K14995
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
易 利 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (90803908)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波センシング / センサーアレー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画では今年度の目標は主に三次元テラヘルツ波イメージングシステム（主にセンサ）の検証および今後のイメージングシステム向けたシミュレーション方法の開発となります、以下で今年度で明らかにした問題について説明する、具体的な結果は【現在までの進捗状況】で説明します。
１．申請者は一年間通して新しいテラヘルツ波センシング分野での知識、装置などを勉強下上に、従来の三次元イメージングシステムを幾つかの面（データ獲得速度、分解能、感度など）で改善した、また今後のアレー化研究のため、使われるセンサについて評価した。これらの研究は今後研究（アレー化ための送受信センサの選択）のベースになるかと思います。
２．テラヘルツ波センシングシステムは、申請者従来で研究したミリ波、マイクロ波と光学イメージングの間にいるため、従来研究との違いについて色々明らかにした。特にシミュレーションの方で光学のレンズ、ミラーなどを使用する必要があるため、従来のシミュレーションで実現するには難しいため、新たな高速シミュレーションソフトを開発した。
３．申請書を作る時に主に述べたRTDセンサについて色々検証実験を行った。まだ他に今まで通信実験用のセンサと同時にイメージング応用への評価を行った。今後のアレー応用の可能性について検討した。また、RTDをセンシング応用での送受信一体化する可能性を明らかにした、これは今後のアレー化に大きく貢献できると思います。
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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
今年度での研究はおおむね順調にできたと思います。以下は今年度で達成下成果について説明いたします。
１．テラヘルツ波によるセンシング応用は、研究者今までのミリ波シミュレーションでは若干違って、送信パワーが低いため光学レンズやミラーと共用する場が多い。従来のシミュレーションに適用すると計算が異常に重いため、ホイヘンス原理による波面上のあらゆる点は二次球面波の発散点源と考えて，ホイヘンス原理をもとについた光系のシミュレーションソフトを実装した。一般的に使われる波動シミュレーションと比べると，三次元の計算は簡単になる，GPUでの計算も簡単に実現する事ができる。
２．本研究室従来研究のもとに、三次元イメージングシステムに新しい部品（本研究室元々通信実験用）を導入するよって、掃引速度、分解能、感度などの面でシステムを改善した。具体的には、元々SBD受信器による300GHz帯域の三次元イメージングシステムに、FMBD受信器を導入にて600GHz帯の三次元イメージングを達成し、高感度を得る同時に分解能をもとの半分に得ることできた。
３．新しい成果として、申請書で主に述べたRTDセンサを用いて、RTDセンサ単体のみでの送受信センサを実現し、単体でのイメージングを達成した。学術的に新規性がある同時（今論文投稿を行っている最中）に、今後有限な経費で実際にアレーシステムを作れる可能性を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下は今年度研究で検証した問題および今後問題解決為の推進方策について述べる
１．RTDセンサは申請書で述べたようにアレー化に一番期待ができるセンサですが、問題もたくさん残っている。今回RTDセンサによる送受信一体化が達成下が、その原理についはまだはっきり解明していいない状態である。一方、RTDセンサは他のセンサより便利ですが、その帯域はわずか数十GHｚで他のセンサと比べて少ないです。すなわち他のセンサのようなサブミリの分解能は得ることが難しいである。現在、RTDセンサをアレーに適用する場合は、インパクトがあるが実用性はあんまりない状態ため、今後はRTDの研究をもっと深める予定である。
２．テラヘルツ波センシングで一つ重要な問題は、出力がたりない場合が多いである。テラヘルツ波ビームを光学系で絞る必要があるため、マイクロ波で適用するSAR処理はそのままの応用が難しい。現状では、光学なしでSAR処理するのは難しい、光系で直接ビームを絞るとシステムが申請書で述べたように複雑となる。今年度で一番重要なテーマは、有限な光学系と受信アレーを同時に適用するによって、実用性があるシステムを設計する事である。
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| Causes of Carryover |
主な原因としては、今年度で高速計算およびシミュレーションで使うパソコンは研究室で余った部品をそのまま使用するようになったため（一部部品が不完全のため、予算で購入した）、その分の予算をそのまま残った。
まだ、経費の使用法について調べたら、今回の経費は基金となって、残った経費は来年続けると聞いて、来年度で百万円くらいの装置を購入する予定があるため、共に残った分を使用したいと思っています。
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