Establishment of the Scientific Foundation of An Innovative 3D Imaging Platform

建立创新3D成像平台的科学基础

• 批准号: 22H00209
• 负责人: セット ジ・イヨン
• 金额: $ 27.04万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00209/
• 关键词: 三次元計測; レーザ形状計測; ビームスキャナ; LIDAR; 3Dイメージング; 光計測; 距離計; 非機械式

まず、チャープ型強度変調位相シフト法について、実際の形状測定に応用するために波長分散による1次元の非機械式スキャニングに加えて自動の機械式スキャニングシステムを追加することで全自動の２次元スキャニングシステムを実装した。これにより物体の表面形状データを高速にスキャンすることが可能となった。そして、測定した様々な物体形状に対して解析を行い、３次元データのノイズを低減するためのディジタル信号処理アルゴリズムの検討と原理検証を行った。本アルゴリズムは一般的な画像処理におけるノイズ低減アルゴリズムとは異なり、本手法の測定原理と光学測定の知見に基づいた新奇なアイデアを応用したものであり、一般的な手法よりも確度の高い３次元表面形状計測が期待できる。この原理検証においては機械部品や鍵など数種類のサンプル物体の表面形状を測定し、本アルゴリズムの適用によって既存の信号処理技術と比較して正確に形状を再現できることが確認された。次に、ピコ秒光サンプリング飛行時間法について、基盤技術である短パルスレーザの研究開発を行った。３次元形状計測の実応用化に向けては高性能で環境安定性の高い短パルスレーザが必須であり、これに資するファイバレーザ技術として光ファイバ中における非線形偏波回転や光ファイバに対する応力付与による可変フィルタリング効果、2波長発振などによる新規発振原理に基づく技術を複数開発し、発表を行った。上記成果に加えて、FMCW方式とToF方式のLiDARの開発にも取り組んだ。FMCW方式に関しては、光周波数コムを導入して、LiDAR受光器帯域による測定距離の制限を克服し、長距離LiDARを実現した。ToF方式に関しては、2コム干渉法を導入して、150μmの奥行空間分解能を有するLiDARを構築した。ここでは一対のCWを参照光として用いることで、2台の自走パルス光源で2コム干渉の安定化に成功した。

In addition to the automatic mechanical mode, the automatic mode can also be used for the actual shape measurement. The shape of the surface of the object can be changed at high speed. For example, if you want to test the shape of the object, you can test the principle of the three-dimensional object. This method is based on the measurement principle of optical measurement, and is expected to be used in high-accuracy three-dimensional surface shape measurement. The principle of this method is to determine the surface shape of the mechanical component and the number of components, to determine the application of the original signal processing technology, to compare the existing signal processing technology, and to determine the correct shape. Time of flight method, substrate technology, and research and development 3-D shape measurement application direction: high performance, high environmental stability, high medium and short duration, high performance, high performance, high environmental stability, high performance, high performance, high performance, The above mentioned achievements include the development of LiDAR in FMCW mode and ToF mode. FMCW mode is related to the introduction of optical frequency, the limitation of measurement distance of LiDAR receiver band, and the realization of long-distance LiDAR. ToF mode is related to the introduction of 2-D interference method, and the construction of LiDAR with 150μm spatial decomposition energy. Two sets of self-propelled light sources were successfully stabilized.

项目成果

Review on optical nonlinearity of group-IV semiconducting materials for all-optical processing

• DOI: 10.1063/5.0102342
• 发表时间: 2022-08-01
• 期刊: APL PHOTONICS
• 影响因子: 5.6
• 作者: Cheng，Chih-Hsien;Fu，Cai-Syuan;Lin，Gong-Ru
• 通讯作者: Lin，Gong-Ru

Bandwidth-Decomposed Analysis of Spatial-Mode Dispersion of Coupled 2-Core Fiber Employing Linear Optical Sampling

采用线性光学采样的耦合 2 芯光纤空间模式色散的带宽分解分析

• DOI: 10.1109/jlt.2023.3238769
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Lightwave Technology
• 影响因子: 4.7
• 作者: Uyama Masafumi;Okamura Shuki;Zhang Chao;Ito Fumihiko;Nakamura Atsushi;Okamoto Tatsuya;Koshikiya Yusuke
• 通讯作者: Koshikiya Yusuke

回折格子型光変調素子を用いた周波数変調連続波型測距

使用衍射光栅型光调制器进行频率调制连续波测距

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口尚紀;ション ウルフ;蘆田雄樹. 白畑卓磨;山下真司;セットジイヨン
• 通讯作者: セットジイヨン

Thermal Drift Characteristics of All-Polarization-Maintaining Fiberized Lyot FIlter and Its Application for Tunable Laser

全保偏光纤化Lyot滤波器的热漂移特性及其在可调谐激光器中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Bowen Liu;Takuma Shirahata;Shinji Yamashita;Sze Yun Set
• 通讯作者: Sze Yun Set

Tapered Fiber Designed by Gene Algorithm for Wavelength Conversion

采用基因算法设计的锥形光纤进行波长转换

• 发表时间: 2022
• 作者: Yifan Ma;Sze Yun Set;Shinji Yamashita
• 通讯作者: Shinji Yamashita