小松 進一 (コマツ シンイチ)

写真a

所属

理工学術院

職名

名誉教授

ホームページ

http://www.phys.waseda.ac.jp/opt/

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1974年

    早稲田大学   理工学研究科   応用物理学専攻  

  •  
    -
    1972年

    早稲田大学   理工学部   応用物理学科  

学位 【 表示 / 非表示

  • Master of Engineering

  • 工学修士

  • Dr.Sci.

  • 早稲田大学   理学博士

経歴 【 表示 / 非表示

  • 1985年
     
     

    早稲田大学 教授

  • 1980年
    -
    1985年

    早稲田大学 助教授

  • 1985年
    -
     

    早稲田大学 教授

  • 1978年
    -
    1980年

    早稲田大学 専任講師

  • 1974年
    -
    1978年

    理化学研究所 研究員補

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    日本光学会

  •  
     
     

    応用物理学会

  •  
     
     

    日本工学会

  •  
     
     

    応用物理学会

  •  
     
     

    応用物理学会

全件表示 >>

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 光工学、光量子科学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • イメージサイエンス

  • 応用光学

  • 情報フォトニクス

  • 光物理工学

論文 【 表示 / 非表示

  • Detector Imperfections of Schrödinger Cat Generation with Ancillary Coherent States

    Takahashi Yuta, Inoue Shuichiro, Komatsu Shinichi

    Journal of the Physical Society of Japan   85 ( 12 )  2016年12月  [査読有り]

     概要を見る

    ©2016 The Physical Society of Japan.Measurement-induced nonlinear operation in linear optics is a promising technique to realize quantum computation and communications. Such an operation has been demonstrated via the generation of photon-subtracted squeezed states, namely, Schrödinger-cat states. Nielsen and Mølmer have proposed an efficient scheme to generate the cat states with larger amplitudes relative to previous experimental results. We present a simple experimental implementation of their scheme and analyze it while considering experimental imperfections. Our study indicates that the current photon detection technology meets the conditions necessary for their operation.

    DOI

  • Detector Imperfections of Schrodinger Cat Generation with Ancillary Coherent States

    Yuta Takahashi, Shuichiro Inoue, Shinichi Komatsu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   85 ( 12 )  2016年12月  [査読有り]

     概要を見る

    Measurement-induced nonlinear operation in linear optics is a promising technique to realize quantum computation and communications. Such an operation has been demonstrated via the generation of photon-subtracted squeezed states, namely, Schrodinger-cat states. Nielsen and Molmer have proposed an efficient scheme to generate the cat states with larger amplitudes relative to previous experimental results. We present a simple experimental implementation of their scheme and analyze it while considering experimental imperfections. Our study indicates that the current photon detection technology meets the conditions necessary for their operation.

    DOI

  • Detector Imperfections of Schrödinger Cat Generation with Ancillary Coherent States

    Takahashi Yuta, Inoue Shuichiro, Komatsu Shinichi

    Journal of the Physical Society of Japan   85 ( 12 )  2016年11月

    CiNii

  • Performance of VUV-sensitive MPPC for liquid argon scintillation light

    T. Igarashi, M. Tanaka, T. Washimi, K. Yorita

    NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT   833   239 - 244  2016年10月  [査読有り]

     概要を見る

    A new multi-pixel photon counter (MPPC) sensitive to vacuum ultra-violet (VUV) light (wavelength lambda < 150 nm) has recently been developed and produced by Hamamatsu Photonics K.K. In this study, the basic properties of the new MPPC are measured at the cryogenic facility of the Waseda University using liquid nitrogen. The temperature dependence of the breakdown voltage, capacitance, and dark count rate of the MPPCs are also evaluated. Using an Am-241 alpha-ray source, the absolute photon detection efficiency (PDE) of the liquid argon (LAr) scintillation light (lambda=128 nm) for the latest MPPC model is estimated to be 13%. Based on these basic measurements a possible application of the new MPPC to LAr detectors in dark matter search is suggested. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI

  • Design and characterization of reading glasses with extended-depth-of-field

    Furukawa, Satoshi, Komatsu, Shinichi

    MOC 2015 - Technical Digest of 20th Microoptics Conference    2016年02月  [査読有り]

     概要を見る

    © 2015 The Japan Society of Applied Physics.It has become a thing that can not be ignored impact on the visual by presbyopia in the aging population, the depth of focus magnifying lens to assist it will be asked. The paper succeeded in designing lens for presbyopia that have extended-depth-of-field than ordinary reading glasses.

    DOI

全件表示 >>

書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • 空間周波数フィルター,スペックル,フーリエ光学

    小松進一

    光技術総合事典/オプトロニクス社  2004年12月

  • 第5章「見えないものを見る」

    小松進一

    「応用物理の最前線」(ブルーバックス B-1450)/講談社  2004年07月

  • Optical wavefront sensing using a 2-dimensional diffraction grating: Application to biological microscopy

    Optics and Lasers in Biomedicine and Culture (Proc. Optics Within Life Sciences V) / Springer-Verlag  2000年07月

  • The endoscopic application of the deconvolution filter set method

    Optics and Lasers in Biomedicine and Culture (Proc. Optics Within Life Sciences V) / Springer-Verlag  2000年07月

  • The Endoscopic Application of the Deconvolution Filter Set Method

    Optics and Lasers in Biomedicine and Culture(Springer-Verlag)  2000年

全件表示 >>

Works(作品等) 【 表示 / 非表示

  • (翻訳)色知覚の不思議(パリティブックス「色とにおいの科学」,PP47-68(丸善)

    2001年
    -
     

  • (翻訳)光学で専門職をねらえ(「パリティ」16巻7号, PP29-35(丸善)

    2001年
    -
     

  • (共編)JJAP微小光学特集号39巻3B号

    2000年
    -
     

  • (共編)JJAP光メモリー特等号 39巻2B号

    2000年
    -
     

  • (翻訳)新しい光通信デバイス:ファイバー回折格子(「パリティ」9巻6号,PP4-11(丸善))

    1994年
    -
     

全件表示 >>

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • フォトニクスと先端光子材料開発

    研究期間:

    2001年
    -
     
     

  • 液晶表示素子の省エネルギー向上用偏光導光板の成形による生産

    研究期間:

    1999年
    -
    2000年
     

  • フォトニクスと先端光子材料開発

    研究期間:

    1996年
    -
    2000年
     

  • フォトニクスと先端光子材料開発

    ハイテク・リサーチ・センター整備事業

    研究期間:

    1996年
    -
    2000年
     

  • 補償光学系による光波位相分布の定量的可視化

    研究期間:

    1995年
    -
    1996年
     

全件表示 >>

講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • WFC顕微鏡光学系の深度拡大特性の検討

    第73回応用物理学会学術講演会  

    発表年月: 2012年09月

特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 波面符号化による超深度イメージングシステムの高度化

    2013年  

     概要を見る

    波面符号化(WFC:Wavefront Coding)による超深度イメージングシステムの高度化を目標として,3次位相板(CPM: Cubic Phase Mask)と自由曲面位相板(FPM:Free-form Phase Mask)を用いたシステムの深度拡大効果を以下に示す多角的なアプローチから検討を加え,種々の知見を得た。まず,CPM-WFC顕微鏡について,比較的NAの高いシステムを組んで実験を行い,深度拡大特性を検討した。システムの主な構成要素のうち,ニコン倒立顕微鏡(ECLIPSE TE300)は,ハロゲンランプ(6W,30V)を光源とし,対物レンズ(CFI S Plan Fluor ELWD ADM )は倍率20倍,NA=0.45である。挿入した円形CPMの規格化3次係数の値はα=69,直径は12.5mmであるが,絞り径(12mm)の制限を受け,実効値はα=61であった。撮影系は,Canon EOS 5D(CMOS) のイメージセンサー部を用い,有効画素数は 4368×2912pixel,1画素の大きさ8.2×8.2μmであった。撮影条件は,ピンホール(1μmφ)を用いた点像分布関数(PSF)については,ISO 1600 で露光時間 1/5s,USAFテストチャートおよび羊毛の糸を物体とした中間画像については,ISO 100で露光時間 1/20sであった。実測PSFに含まれるノイズ成分の影響を除去するため,平均化とバイアス成分の引き算を行った結果,細部の復元が可能になった。デジタル復元にはウィーナーフィルターを用い,デフォーカス量50μm(デフォーカスパラメータΨ=50)においても,グループ番号7,ライン番号6が明瞭に識別でき,CPMを挿入しない通常光学系に比べて数十倍の深度が得られることを確認した。実測PSFの代わりに,光学設計ソフトによるシミュレーションPSFのを用いることにより,復元画像の画質が向上した。今後の課題は,ブラインドデコンボリューションによるPSF推定を利用してさらなる改善を図ることである。このほか,波面コード化における円形開口用位相板の最適化,波面コード化のビーム走査型結像光学系への応用においても,それぞれ有用な知見が得られた。

  • 非発散光学の物理に基づく革新的波面コード化技術の創成

    2011年  

     概要を見る

     波面コード化 (WFC) 法による被写界深度拡大(EDOF)を非発散光学現象の枠組みの中で捉え直すとともに光学設計ソフトを活用し,3次位相板(CPM),最適化位相板(FPM),円対称位相板(QPM,CSPM)およびランダム位相板がもたらすEDOF特性の検討を通して,波面コード化の物理のさらなる解明と革新的波面コード化技術の創成に向けて,以下の課題に取り組んだ。 1.波面コード化の物理の解明 2.デジタル復元フィルター最適化によるEDOF性能の向上 3.ゼルニケ多項式による円対称位相板の最適化 4.WFC顕微鏡光学系の最適設計 その結果, 1.CPMで瞳変調した光学系で得られるアナログ中間像の点像分布関数(PSF)と光学伝達関数(OTF)が,デフォーカスパラメータΨの正負に関してほぼ対称な特性を示すことをフーリエ光学の解析によって導いた。 2.CPM‐WFCシステムにおいて,焦点はずれ位置のPSFを用いて作成したデコンボリューションフィルターがもたらすW型のEDOF特性とそれによるEDOF効果拡大の理由が,前項1の結果によって説明できることを示した。すなわち,上記PSFの焦点はずれ量φを大きくすると,正負の±φにおいてフィルター後の復元像の誤差が零となりEDOF特性の幅は拡大する。その一方,合焦位置での復元像はφとともに増加する誤差を含むようになり,その大きさが許容量に達するところが,EDOF効果拡大の限界となる。 3.ゼルニケ多項式で表される円対称位相板を,OTF高周波成分を減少させない条件下で最適化した。従来から知られていた半径の2次と4次の項で表される位相板(QPM)とは異なり,回折限界までOTFに零点がない位相板形状(CSPM)が得られた。被写界深度は通常光学系の2.7倍にとどまったが,最終画像の画質は良好でrms誤差も小さかった。 4.CPM‐WFC顕微鏡光学系において,CPM挿入位置によるEDOF効果の変化を,光学設計ソフトを用いて評価した。射出瞳近傍挿入時のEDOF効果は,入射瞳挿入時の2.2倍に拡大され,挿入位置依存性も小さいことが分かった。

  • 次世代波面コード化技術の物理の探究とそれに基づく新たな展開

    2010年  

     概要を見る

     波面コード化(WFC)技術は,携帯電話搭載カメラの被写界深度拡大(EDOF)をはじめとして実用化が進みつつある,本研究では,最適化位相板(FPM)と赤外用デジタルCCDカメラを用いる虹彩認証実験と円対称位相板の最適化を中心に波面コード化の物理のさらなる解明を行い,その結果に基づいて次世代波面コード化技術の方向性を指し示すべく,以下の課題に取り組んだ。1.波面コード化の物理の解明2.デコンボリューションフィルターの改善によるEDOF性能の向上3.円対称位相板の最適化4.赤外領域でのFPM‐WFCの虹彩認証実験 その結果,1.レンズの波面曲率変換作用の半幾何光学的考察により,半径の2次と4次の項からなる円対称位相がEDOF効果をもたらすことを説明し,それらの項の係数を導出した。フーリエ光学の範囲外では,円対称位相が6次以上の高次項を含むべき級数で表されることを示し,その具体形を導いた。2.焦点はずれ位置での点像分布関数(PSF)を用いて作成したデコンボリューションフィルターにより,3次位相板(CPM)のEDOF効果を拡大できることを見いだした。これは自由曲面位相板(FPM)によるEDOF効果拡大と等価であることを示した。3.半径のべき級数で表される円対称位相版の最適化を図り,半径の2次と4次の項で表される位相分布とは異なるタイプの位相板形状が見いだされた。4.近赤外光源(760nm)で照明した人眼の虹彩を赤外用デジタルCCDで撮影するFPM‐WFCシステムを用いて虹彩認証実験を行った。認証のHamming Distanceの評価から十分なEDOF効果を確認することができた。

  • 波面コード化の物理に基づく高機能化

    2009年  

     概要を見る

    波面コード化(WFC)による結像光学系の被写界深度拡大(EDOF)は,セキュリティー応用などの新しい分野における小型画像情報機器の研究・開発を活性化させ,社会に大きなインパクトを与えることが期待される。 本研究では,波面コード化の物理のさらなる解明を行い,その結果に基づいてWFCの高機能化を図るために,以下の課題に取り組んだ。 1.波面コード化の物理の解明 2.自由曲面位相板による波面コード化(FPM‐WFC)のEDOF特性の検討 3.カラー物体を対象とするFPM‐WFCによるEDOF効果の実験的検証 4.FPM‐WFCの虹彩認証システムへの応用とEDOF効果の実験的検証 その結果, 1.等しい大きさの球面収差をもつ凹レンズと凸レンズを横ずらしして3次位相板(CPM)が生成できることを,焦点はずれが与える瞳位相分布の変化に基づいて説明した。 2.同じ厚さの自由曲面位相板(FPM)と3次位相板(CPM)のEDOF特性を正負両方の焦点はずれ領域で比較した。FPMはCPMの2倍程度のEDOF効果があり,格段に滑らかなMTFを与えることが示せた。 3.通常の蛍光灯照明下で,ルービックキューブ(物体距離:100cm),カラーケーブル(140cm),電圧計(150cm)を配置し,自由曲面位相板を絞り面に置いたデジタル一眼レフカメラ(Canon EOS1Ds MARKⅢ)で撮像した。物体全域にわたって鮮明なカラー像が再生され,カラー物体を対象とするFPM‐WFCによるEDOF効果が確認された。 4.虹彩画像(物体距離:30~80cm)を用いてFPM‐WFCの実験を行い,復元された最終画像を比較した。大きな焦点はずれ(-10~+10cm)に対しても画像変化が小さく,通常光学系に比べて十分なEDOF効果が認められた。また, -15~+15°の画角範囲において画像変化が小さく,画角依存性も少ないことが確認できた。虹彩部分を極座標変換して得られたアイリスコードも,FPM‐WFCでは,実験した物体領域全域において鮮明であり,虹彩認証システムの被写界を大きく拡大できた。

  • 最適波面符号化とブラインド画像復元の融合による超焦点深度拡張

    2008年  

     概要を見る

     固定焦点式光学撮像モジュールの焦点深度(被写界深度)を,明るさを損なわずに拡張するために,デジタル画像処理を併用するハイブリッド・イメージング技術に世界的な関心が集まっている。本研究の最終目標は,ハイブリッド・イメージング技術の中でもとくに注目を浴びている波面符号化法を最適化し,この方法の原理と本質を物理的見地から解明するとともに,ブラインド画像復元との融合によって,従来の限界を超えた超焦点深度拡張を達成することである。 高感度16 ビットCCD カメラ,空間位相変調器,数値計算用ワークステーションを用いて,最終目標を達成する計画であるが,本年度の特定課題研究の予算内では実行できない。したがって本特定課題においては,上記最終目標の達成に向けた基礎固めを行うことを目的とし,波面符号化法の原理と最適化位相板の特性に関する検討を主な課題とした。 まず初めに,Dowski らが提案した3次位相板(直交瞳座標の3乗に比例する位相分布)が焦点はずれ量に依らない点像分布関数を形成するか,その物理的な仕掛けを明らかにした。Dowski らは,結像光学系の空間周波数伝達特性を表す光学伝達関数(OTF:Optical Transfer Function)をいろいろな焦点はずれに対して包括的に表現する曖昧(両義性)関数(Ambiguity Function)に停留位相法を適用して,3次位相板がよい近似解となることを導いている。これに対して申請者は,3次位相の波面収差は,3次位相の横シフトという形で,焦点はずれを表す2次関数の収差を吸収できることに着目した。この結果,瞳径が大きくF値の小さな結像光学系においては,点像分布関数が焦点はずれ量に依存しないことがわかった。3次位相板が軸上の色収差に強いことも同様に理解できる。また逆に,横シフトによって焦点はずれを吸収できるのは3次位相板に限ることを示すこともできた。さらに,幾何光学的アプローチから3次位相板の必然性を示すことができた。 一方,申請者らの提案した最適化位相板の軸外特性について,詳細なシミュレーションを行い,3次位相板に比べて非常に優れた特性が得られることを確認した。このことは,高分子材料の射出成型で作製した最適化位相板を用いた光学実験でも確認することができた。

全件表示 >>