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5次元動画像ホログラフィック顕微鏡の開発とその応用に関する研究

五维视频全息显微镜的研制及其应用研究

基本信息

批准号：
11J09834
负责人：
田原樹
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

瞬時5次元イメージング方法の理論的性能検証を計算機シミュレーションにより行った。結果,光学系と撮影範囲を適切に設計することで,回折限界程度までの分解能をもって単一露光でマルチパラメータ同時可視化を達成可能であることを定量的に明らかにした。次に,精密偏光光学素子なしで3次元構造と複数波長情報を同時記録する新たな計測方式を考案し,最高時速26kmで振動する3次元物体に対し毎秒2万コマでのカラー3次元動画像記録を達成した。これはカラー3次元動画像記録において世界最高速であった。また,3次元構造と偏光分布の単一露光同時記録を実証し,市販の偏光イメージングカメラと同程度の偏光分布可視化能力で3次元空間の動画像記録も達成可能であると実験的に示した。以上より,要素技術全てを実証した。5次元動画像記録法のさらなる性能向上をめざし,まず深さ方向の計測範囲拡大,計測精度向上を達成するための計測方式を考案した。実験した結果,約100倍の深さ方向計測精度向上,測定範囲約9000倍を実証した。次に,市販の撮像素子で記録可能な3次元空間範囲を広げ空間分解能も向上させる縞超解像法の研究に着手した。一方,従来,計測範囲,分解能を上げるためには専用の撮像素子を必要とし,市販の撮像素子では縞分解能に劣るため技術の性能を最大限に発揮できないという問題を抱えていた。そこで,光学系の配置を工夫し線形の空間キャリアを並列位相シフト法に導入することで,技術に必要とされるホログラムを記録可能にする方法を考案した。また,市販の撮像素子で記録したホログラムに空間,空間周波数領域それぞれに画像処理を施し技術で記録可能な空間情報量を最大限まで取れるアルゴリズムを考案した。結果,面内方向の撮影範囲を従来の5倍程度まで広域化可能にし,空間分解能を2倍強まで向上可能にした。以上,研究課題の技術を実現可能にした。

The performance of the instantaneous 5-dimensional イメージング method theory is verified by the computer シミュレーションにより行った. As a result, the optical system and the imaging range were designed to be suitable and the degree of deflection was limited and the resolution was able to be determined. It is possible to achieve quantitative results by visualizing the single exposure light at the same time. Second, precision polarizing optical element, 3-dimensional structure and complex wavelength information, simultaneous recording, new measurement method, examination plan, The maximum speed is 26km/h, the vibration of the 3-dimensional object is achieved, and the 3-dimensional animation record of 20,000 コマでのカラー per second is achieved. The 3D animation record of the world's fastest これはカラーにおいてであった.また, 3-dimensional structure and polarized light distribution, simultaneous recording of single exposed light, を実证し, commercially available polarized light イメージングカメラとThe ability to visualize polarized light distribution to the same degree has made it possible to record animated images in a 3-dimensional space. The above is a proof of concept that all elemental technologies are proven. The performance of the 5-dimensional animation recording method has been improved, the measurement range in the deep direction has been greatly expanded, and the measurement accuracy has been improved, and the measurement method has been tested. As a result, the measurement accuracy in the direction of about 100 times the depth is upward, and the measurement range is about 9000 times the depth. Now, it is possible to record the commercially available pixels in the 3-dimensional space, and the space decomposition capability has been improved, and the research on the super-resolution method has been started. On the one hand, the measurement range is limited, the decomposition can be done, and the pixels can be used to capture the pixels, which is necessary for commercial use. Motoko's decomposition ability is the best and the performance of the technology is the maximum limit. The problem is the problem.そこで, the configuration of the optical system and the linear space キャリアを parallel phase シフト method に introductionすることで, the technology is necessary and the record is possible and the method is the test case.また, the commercial pixel で record したホログラムに space, the space frequency field それぞれに portrait The maximum amount of space information that can be recorded using the processing technology is determined by the maximum amount of space information that can be recorded. As a result, it is possible to localize the imaging range in the in-plane direction to 5 times, and the spatial decomposition ability is 2 times stronger, and it is possible to upward. The above makes it possible for the technology of the research topic to be realized.