時間相関型イメージセンサに基づく実時間分光イメージングの研究

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本研究では時間相関型イメージセンサに基づく実時間分光イメージングシステムの実現を目的とする.時間相関型イメージセンサは入射光強度と全画素共通の外部電気信号との時間相関を画像として出力する撮像素子であり,従来の汎用イメージセンサでは不可能だった,光パターン入力の高周波時間軸情報を利用した画像センシングを可能にするものである.このセンサを用い,時間相関を利用して分光情報処理を行うことにより実時間分光イメージングの実現を目指す.本研究で取り組むべき主な課題は,1)時間相関型、RGBカラーイメージセンサの実現,2)スペクトルマッチングイメージャの実現,3)スペクトルマッチング型イメージセンサに基づく物品識別タグ認識システムの実現であり,これまでに,1)波長可変単色光源を実現し,2)これを用いたスペクトルマッチングイメージャを実現した.これを承けた本年度の成果は以下の通りである.1.AM符号化スペクトルマッチングイメージャの提案:各波長成分を互いに直交するキャリアで振幅変調した照明(AM符号化分光照明)を用いたスペクトルマッチングイメージャを提案した.昨年度用いた波長可変単色光源では各時刻に単一の波長成分しか照射できなかったのに比べ,AM符号化分光照明では各波長成分を同時に照射できるため,照明の利用効率の点で優れる.AM符号化スペクトルマッチングの理論を構築し,白色光回折分光-再集光光学系および空間チャープAM変調器に基づくAM符号化分光照明の実現法を提案した.しかし,この方法では光学系の配置および振幅変調波形に問題が生じることが分かった.2.多波長LED照明を用いたAM符号化スペクトルマッチングイメージャの実現:上記の問題を解決する方法として,複数の波長チャネルにわたる狭帯域分光分布LEDを用いたAM符号化分光照明を提案した.LEDを利用しているため,複雑な分光光学系や振幅変調機構の必要なしに,各波長チャネルを容易に振幅変調できる.12チャネル分光照明を試作し,見かけの色が類似で分光透過率の異なる色ガラス対の識別に成功した.