時間相関型イメージセンサの開発と新しいパターン計測技術への展開
【研究分野】計測工学
【研究キーワード】
時間相関イメージセンサ / 三次元計測 / バイオメトリクス / 画像センシング / エリプソメトリ / スペクトル / 振動計測 / ロックイン / イメージセンサ / CMOS / 相関計測 / 光計測 / OCT / 偏光計測 / 探傷 / イメージセンサー
【研究成果の概要】
[1]時間相関イメージセンサのデバイス試作と評価
1)東京大学VDECの0.35umCMOSプロセスを利用して200x200画素のイメージセンサを試作し,時間相関の動作を確認した
[2]時間相関イメージセンサを用いた応用計測
1)法線ベクトル分布計測:複数の照明をそれぞれ異なる位相で変調することにより,対象表面の法線方向を反射光強度の振幅・位相に変調し,これを時間相関イメージセンサで復調することにより,実時間での法線ベクトル分布計測法を提案した.また,これを鏡面反射成分をもつような一般の対象に対して拡張し,試作システムを用いて,これを検証した.
2)時間位相符号化方式実時間レンジファインダ:時間変調された照明による空間情報の位相符号化と、時間相関型イメージセンサによるその復号化に基づく実時間レンジファインダへの応用を提案し、試作システムを構成してこれを検証した。また、時間軸を用いた位相アンラップを提案した.
3)ヘテロダイン振動振幅・位相同時計測法:時間軸変調された構造化照明により対象表面の機械的振動パターンを明暗分布の振動に変換し,時間相関型イメージセンサで撮像し,これを復調する振動パターン計測法を提案し,基礎実験を行なった。
4)実時間偏光影像法:カメラ直前に置いた偏光子を回転させることにより,入射光の偏光パターンを取得する計測手法を提案した.さらに,回転偏光子を2つ用いて,1つは対象に斜入射する光路に設置し1つは出射光と時間相関イメージセンサとの間に設置することで,対象のエリプソパラメタ分布を取得する手法についても提案を行った.
5)実時間光コヒーレンス断層映像法:白色干渉により,三次元的に分布する半透明の反射体の反射体の空間分布,特に深さ方向の分布を光の波長を超える非常に高い分解能で観察する.時間相関イメージセンサを用いることで,深さ方向の走査なしで干渉の包絡と位相を実時間で求める手法を提案した.
6)固視微動型センサによる特徴抽出法:時間相関イメージセンサに周期的な振動を加え,センサ上で同期検波を行なうことにより,局所対称性をもつ画像特徴を分離抽出する方法を提案した。
7)ロックイン磁気光学映像法:ロックイン磁気光学映像法の目的は,対象表面付近に分布する交流磁界の振幅と位相の分布を実時間で画像として観察することにある。裏面から強く交流励磁された鋼板表面に磁性ガーネット結晶板が近接して置かれる。入射した直線偏光は鋼板から漏洩する上下方向の磁束成分によってファラデー旋回を受け,裏面で反射して再度ファラデー旋回を受ける。これらの偏光面の変化が検光子によって明暗変化に変換され,この振幅と位相の分布が時間相関イメージセンサによってロックイン検出される
[3]画像処理・画像認識
1)顔法線ベクトル・立体情報を用いた個人認証:強度画像を用いた場合に指摘されていた1)光環境の変化,2)顔の向き,による認識率の低下を1)時間相関イメージセンサの相関演算により,外乱光に対しロバストに取得された,2)顔立体情報を用いることで,安定した顔認証を行う手法について提案した.
【研究代表者】