| Project Area | Comprehensive understanding of scattering and fluctuated fields and science of clairvoyance |
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| Project/Area Number |
20H05886
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
MATOBA OSAMU 神戸大学, 次世代光散乱イメージング科学研究センター, 教授 (20282593)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野原 努 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (10868920)
小倉 裕介 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (20346191)
亀井 保博 基礎生物学研究所, 超階層生物学センター, RMC教授 (70372563)
全 香玉 神戸大学, システム情報学研究科, 助教 (40814778)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥206,050,000 (Direct Cost: ¥158,500,000、Indirect Cost: ¥47,550,000)
Fiscal Year 2024: ¥81,640,000 (Direct Cost: ¥62,800,000、Indirect Cost: ¥18,840,000)
Fiscal Year 2023: ¥23,010,000 (Direct Cost: ¥17,700,000、Indirect Cost: ¥5,310,000)
Fiscal Year 2022: ¥22,490,000 (Direct Cost: ¥17,300,000、Indirect Cost: ¥5,190,000)
Fiscal Year 2021: ¥20,930,000 (Direct Cost: ¥16,100,000、Indirect Cost: ¥4,830,000)
Fiscal Year 2020: ¥57,980,000 (Direct Cost: ¥44,600,000、Indirect Cost: ¥13,380,000)
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| Keywords | 散乱透視イメージング / マルチモーダルイメージング / 強度輸送方程式 / ディジタルホログラフィー / シングルピクセルイメージング / 蛍光ディジタルホログラフィー / 散乱光イメージング / 蛍光ディジタルホログラフィ |
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| Outline of Research at the Start |
マルチスケールの散乱・揺らぎ媒質の散乱現象を解明し、内部にある情報またはその向こう側にある情報を透視する技術を構築するための光計測及び情報復元技術を構築する。光計測技術として、散乱光波の強度、位相、蛍光、偏光の多次元物理情報を同時かつ３次元情報として取得するマルチモーダルイメージング技術を体系的に構築する。散乱光波の多次元計測結果から、高解像度画像を復元するためのディジタル光学補正技術を構築する。
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| Outline of Final Research Achievements |
We have developed multi-modal three-dimensional imaging systems that enables simultaneous measurement of fluorescence and phase by using the transport of intensity equations and single-pixel imaging techniques. We also developed 3D fluorescence imaging through scattering medium and recovered degraded images of animal and plant cells due to scattering. For multi-scale measurements, we established methods for fluorescence imaging of organelles of sub-μm size and measurement of fluctuations to 10 cm size for underwater communication using the transport of intensity equation. Using single-pixel imaging, we have also successfully measured stars in atmospheric fluctuations 10 km thick, in addition to um-sized defects. From these results, we were able to establish a measurement method with a scale of 10 orders of magnitude.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
生きた細胞や組織では，細胞内小器官による屈折率差や不規則な細胞形状，細胞の並びも不均一であるため，細胞内及び組織内を通過する光は様々な方向に屈折，反射，回折が生じ，散乱と呼ばれる現象が支配的になる。このため，光の直進性が失われ，像が著しく劣化する。この散乱により，２光子励起を用いた最先端の蛍光イメージングを用いても，マウス脳における観察可能な奥行き深さは表面下1 mm程度に限定されている。また，大気揺らぎのある天文分野においても画像劣化が大きな問題として残っている。本研究では，マルチスケールな散乱体及び揺らぎ場において，適用可能なセンシング・イメージング手法を開発したことに意義がある。
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