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NISTEP注目科学技術 - 2023_E271

光ビームを特定の方向に集光させたり、光の強度を操作したりできる光制御デバイスの研究開発。

従来から、機械的に光を制御するデバイスは開発済みで、投射型ディスプレイ用DMD（Digital Mirror Device）や自動車の自動運転用LiDARなどが実用化されている。また、DMDや液晶をはじめとする高精細な空間光変調器（SLM：Spatial Light Modulator）が開発され、部分的ではあるが動的なホログラフィーも試作されはじめている。
　メガネ無し立体で、しかも同時に多人数で見ることのできるホログラフィーは光の位相情報も忠実に再現できる。このため、従来のメガネ式（2眼立体）をはじめとする立体テレビで課題となっていた立体映像の奥行位置と映像表示面が異なる「調節と輻輳矛盾」が原理的に発生せず、めまいや眼精疲労が起こらない。しかも、人間の目と同じようにカメラを使って３D映像を撮影すると自動焦点機能が動作させることができる。
　しかし臨場感のある高画質で広い視野角をもつ動的なホログラフィーを実現するためには、高速で光を位相制御できる1μｍ以下の光変調素子を2次元状に高密度に並べた高性能なＳＬＭを作成する必要がある。しかも、それらの素子を高速に並列駆動しなければならない。
　このように動的なホログラフィーのキーデバイスは高性能なＳＬＭの開発である。また、光ビームを高速に曲げたり収束したり高精度に光ビームを操作できるビームステアリング素子でもホログラフィーと類似の３Ｄ表示（像再生型立体表示）を行うことが可能となる。これらＳＬＭやビームステアリング素子の開発では、液晶や電気光学材料、さらにはフォトニック結晶と発光素子を組み合わせた光制御デバイスなどが提案されている。
　自然な３Ｄ映像を実現するためには３Ｄをリアルタイムで取得できる撮影技術の開発も不可欠となる。さらに取得した３Ｄデータからホログラムを高速に作成する技術、また、それらのホログラムデータを伝送するための映像符号化技術の開発も重要となる。最近になってスマホで撮影した２Ｄ映像と深度測定から簡易的に３Ｄデータを取得し、その３ＤデータからホログラムのＣＧ動画を作成する技術が報告されている。今後は光制御デバイスの開発に加えて、より高画質で高性能な３Ｄ映像撮影技術と映像符号化技術や伝送技術の開発も重要になる。

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スマホなどの通信分野、テレビなどの放送分野、遠隔医療や脳スキャナーなどの医療分野、さらには大規模大容量のデータを扱う光通信システムへの応用などが期待される。

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