ライトフィールド光学は、これまでの結像光学系とは異なって、光の“像”ではなく空間上の光線を直接的に記録、再生する技術である。空間の光線情報は2次元面に記録される。そして2次元面上に記録された光線情報は、同じ系を逆にたどることによって、再び、3次元空間の光線群が再現される。光線群は3次元空間像を表しているから、3次元空間がそのまま2次元面上に符号化され記録されていると考えていい。したがって、2次元データとして3次元空間像がそのまま記録されていることから、このデータを処理することによって、従来光学装置でなされていた焦点合わせや絞りの変更などの撮影操作がコンピュータ上で可能になる。これがライトフィールドカメラである。
本講演では、ライトフィールド光学の原理と3次元空間の再現にかかるアプリケーションについて述べていく。符号化された2次元データから、光線状態が再現されるということは、実際の3次元空間が再現しうるということにほかならない。昨今、視覚分解能を超える高精細の平面ディスプレイが供されるようになってきたが、これを符号化2次元データ出力装置として使用すれば、ライトフィールド光学系を通して品質の高い3次元像を得ることができる。また、再帰性反射材やAIPなどの光学素子を組み合わせることで、3次元像を空中に浮遊させるような表示装置が実現できる。
こうしたライトフィールド光学の原理にに基づく、新たな光学表示装置とその可能性について述べる。

補償光学は天文学の分野だけでなく、様々なイメージングの分野で広く応用ができる。特に、観察対象（物体）とイメージングデバイスとの間にある光学系や伝搬媒質による結像性能の劣化が問題となる場合は、大きな効果をあげる。
本講演では、まず、観察対象が天体、イメージングデバイスは望遠鏡及び観測装置、伝搬媒質が大気という天文学用補償光学の基礎を概説する。続いて、天文補償光学の現状・成果、及び開発中のシステム、将来計画について紹介をする。さらに、補償光学の応用例として、自由空間光通信、顕微鏡などをはじめ、様々なイメージングシステムの特徴を示し、システム検討や設計をする場合の留意点について説明する。

屈折率ゆらぎ媒質を通したイメージング技術は天文学、生物学、医学など広い分野の共通基盤技術として重要性を増しつつある。本講演では、補償光学による波面補正が困難な強い散乱性を持つ媒質（例えば、すりガラスや光拡散板など）の背後に隠された物体の３次元像を散乱光の空間コヒーレンスや光強度相関情報から透視再現する相関イメージング技術について紹介する。補償光学がマクロな空間構造を持つ波面乱れを可変鏡で「補正」するのに対して、相関イメージングはミクロな空間構造をもつ位相乱れに対して「不感」なイメージングを波動場の相関演算により実現する。

近年、位相変調型空間光変調素子などを用いて波面を変調し、散乱体内部において回折限界以下の集光スポットを形成する技術や散乱体によって乱された波面を補正し、高分解能なイメージングを行なう技術が提案されている。また、たたみ込みニューラルネットワークなどの学習を用いて散乱体によって変調された画像識別や画像復元なども行われている。
本講演では、これらの散乱体における様々な取り組みを概観するとともに、波面計測と位相変調型空間光変調素子を組み合わせたディジタル位相共役鏡について紹介し、その応用例として散乱体による波面歪みをダイナミックに補正し、高分解能光コヒーレンストモグラフィーに応用した研究を紹介する。

【講演内容】
-波面変調を用いた散乱体応用
-位相共役鏡の原理
-ディジタル位相共役鏡
-高分解能光コヒーレンストモグラフィー