• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

High-speed lensless multispectral three-dimensional motion-picture imaging method with natural light

Research Project

Project/Area Number 18H01456
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 21030:Measurement engineering-related
Research InstitutionNational Institute of Information and Communications Technology (2019-2021)
National Institute of Informatics (2018)

Principal Investigator

Tahara Tatsuki  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波先進研究センター, 主任研究員 (50709095)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石井 あゆみ  帝京科学大学, 生命環境学部, 准教授 (70406833)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000)
Keywordsデジタルホログラフィ / 自然光ホログラフィ / カラーホログラフィック蛍光顕微鏡 / 太陽光フルカラーホログラフィ / ホロセンサ / デジタル動画ホログラフィ / 時空間インコヒーレントホログラフィ / MPH / 自然光デジタルホログラフィ / インコヒーレントデジタルホログラフィ / LEDホログラフィック定量位相動画顕微鏡 / ホログラフィック蛍光顕微鏡 / インコヒーレントカラーホログラフィ / 時空間インコヒーレント光 / インコヒーレントデジタルホログラフィック顕微鏡法 / 分光ホログラフィ / 計算機内コヒーレント多重 / インコヒーレントディジタルホログラフィック顕微鏡 / カラーデジタルホログラフィ / 計算コヒーレント多重 / デジタルホログラフィック顕微鏡 / インコヒーレントディジタル動画ホログラフィ / インコヒーレントホログラフィ / 波長選択抽出位相シフト法 / 波長多重ホログラフィ / ディジタルホログラフィ / ディジタルホログラフィック顕微鏡法 / 自己干渉ホログラフィ / ホログラフィック動画顕微鏡 / 多波長自然光ホログラフィック顕微鏡システム / 白色光FINCH顕微鏡 / 多波長ディジタルホログラフィ / ホログラフィック波長多重 / レンズレスイメージング / マルチカラーホログラフィ / 単一露光インコヒーレントカラーホログラフィ / 結像レンズレスカラー3次元顕微鏡 / ディジタルホログラフィック顕微鏡
Outline of Final Research Achievements

Incoherent digital holography techniques for acquiring a full-color hologram of natural light with a single-shot exposure and their optical systems have been developed. The techniques have been applied to fluorescence microscopy. Then, a color fluorescence three-dimensional motion-picture microscopy system with which color holographic imaging with a single-shot exposure is achievable has been successfully developed. Single-shot full-color holographic imaging of sunlight has also been demonstrated and a digital hologram of a house has been recorded successfully. During telework, compact hologram recorders have been developed, and a palm-sized hologram recorder "holosensor" has been successfully worked out. Then, theory for obtaining a hologram of spatially and temporally incoherent light has been confirmed through the experiments using a wavelength-multiplexed holosensor with a phase encoder.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

レーザ光に限らず、自然光等どのような光に対しても、フルカラーホログラムを1回の露光で取得できることを明らかにした。また、蛍光顕微鏡へ適用しビデオレートを超えてカラー3次元動画イメージング可能である事を実験的に明らかにした。太陽光のホログラムを1回の露光で得られることを実証し、家屋など建造物のホログラム記録が可能である事を実証した。デジタルホログラフィの光学システムを手のひらサイズにまでコンパクト化可能である事を示した。そして、空間的、時間的にインコヒーレントな光のホログラム記録に関する理論を構築し、方法論としてまとめた。以上、あらゆる光のホログラムを記録する基礎理論及び方法論を社会に提供した。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (40 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (17 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 14 results,  Open Access: 12 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 16 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Single-path single-shot phase-shifting digital holographic microscopy without a laser light source2022

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara, Yuichi Kozawa, and Ryutaro Oi
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 30 Issue: 2 Pages: 1182-1194

    • DOI

      10.1364/oe.442661

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Review of Incoherent Digital Holography: Applications to Multidimensional Incoherent Digital Holographic Microscopy and Palm-Sized Digital Holographic Recorder-Holosensor2022

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara
    • Journal Title

      Frontiers in Photonics

      Volume: 2 Pages: 829139-829139

    • DOI

      10.3389/fphot.2021.829139

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 多次元多重インコヒーレントデジタル動画ホログラフィの検討と展望2021

    • Author(s)
      田原樹
    • Journal Title

      レーザー研究

      Volume: 49 Pages: 321-324

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Palm-sized single-shot phase-shifting incoherent digital holography system2021

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara and Ryutaro Oi
    • Journal Title

      OSA Continuum

      Volume: 4 Issue: 8 Pages: 2372-2380

    • DOI

      10.1364/osac.431930

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Quantitative phase imaging with single-path phase-shifting digital holography using a light-emitting diode2021

    • Author(s)
      Tahara Tatsuki、Kozawa Yuichi、Matsuda Atsushi、Oi Ryutaro
    • Journal Title

      OSA Continuum

      Volume: 4 Issue: 11 Pages: 2918-2918

    • DOI

      10.1364/osac.435949

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Roadmap on Recent Progress in FINCH Technology2021

    • Author(s)
      Rosen Joseph、Alford Simon、Anand Vijayakumar、Art Jonathan、Bouchal Petr、Bouchal Zden?k、Erdenebat Munkh-Uchral、Huang Lingling、Ishii Ayumi、Juodkazis Saulius、Kim Nam、Kner Peter、Koujin Takako、Kozawa Yuichi、Liang Dong、Liu Jun、Mann Christopher、Marar Abhijit、Matsuda Atsushi、他七名
    • Journal Title

      Journal of Imaging

      Volume: 7 Issue: 10 Pages: 197-197

    • DOI

      10.3390/jimaging7100197

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Two-step phase-shifting interferometry for self-interference digital holography2021

    • Author(s)
      Tahara Tatsuki、Kozawa Yuichi、Ishii Ayumi、Wakunami Koki、Ichihashi Yasuyuki、Oi Ryutaro
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 46 Issue: 3 Pages: 669-672

    • DOI

      10.1364/ol.414083

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Single-shot wavelength-multiplexed digital holography for 3D fluorescent microscopy and other imaging modalities2020

    • Author(s)
      Tahara Tatsuki、Ishii Ayumi、Ito Tomoyoshi、Ichihashi Yasuyuki、Oi Ryutaro
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 117 Issue: 3 Pages: 031102-031102

    • DOI

      10.1063/5.0011075

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Single-shot incoherent color digital holographic microscopy system with static polarization-sensitive optical elements2020

    • Author(s)
      Tahara Tatsuki、Ito Tomoyoshi、Ichihashi Yasuyuki、Oi Ryutaro
    • Journal Title

      Journal of Optics

      Volume: 22 Issue: 10 Pages: 105702-105702

    • DOI

      10.1088/2040-8986/abb007

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Incoherent color digital holography with computational coherent superposition for fluorescence imaging [Invited]2020

    • Author(s)
      Tahara Tatsuki、Koujin Takako、Matsuda Atsushi、Ishii Ayumi、Ito Tomoyoshi、Ichihashi Yasuyuki、Oi Ryutaro
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 60 Issue: 4 Pages: A260-A260

    • DOI

      10.1364/ao.406068

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Multiwavelength three-dimensional microscopy with white light based on computational coherent superposition2020

    • Author(s)
      Tahara Tatsuki、Ito Tomoyoshi、Ichihashi Yasuyuki、Oi Ryutaro
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 45 Issue: 9 Pages: 2482-2485

    • DOI

      10.1364/ol.386264

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Multiwavelength-multiplexed phase-shifting incoherent color digital holography2020

    • Author(s)
      Takayuki Hara, Tatsuki Tahara, Yasuyuki Ichihashi, Ryutaro Oi, and Tomoyoshi Ito
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 28 Issue: 7 Pages: 10078-10089

    • DOI

      10.1364/oe.383692

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Multiwavelength-selective phase-shifting digital holography without mechanical scanning2019

    • Author(s)
      Tahara Tatsuki, Endo Yutaka
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 58 Issue: 34 Pages: G218-G218

    • DOI

      10.1364/ao.58.00g218

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 波長選択抽出位相シフト法とレンズレスカラー3次元画像センシング応用 : 波長選択抽出位相シフトディジタルホログラフィ2019

    • Author(s)
      田原樹, 大谷礼雄, 高木康博
    • Journal Title

      配管技術

      Volume: 61 Pages: 7-11

    • NAID

      40021817236

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Wavelength-Selective Phase-Shifting Digital Holography: Color Three-Dimensional Imaging Ability in Relation to Bit Depth of Wavelength-Multiplexed Holograms2018

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara, Reo Otani, and Yasuhiro Takaki
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 8 Issue: 12 Pages: 2410-2410

    • DOI

      10.3390/app8122410

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 波長多重画像を用いるレンズレスカラー3次元画像センシング2018

    • Author(s)
      田原樹, 大谷礼雄, 高木康博
    • Journal Title

      画像ラボ

      Volume: 29 Pages: 23-28

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] ホログラフィック波長多重と位相変調の設計を活用するレンズレスカラー3次元画像センシング技術2018

    • Author(s)
      田原樹, 大谷礼雄, 高木康博
    • Journal Title

      Optronics

      Volume: 440 Pages: 126-130

    • NAID

      40021656770

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 自然光デジタルホログラフィーの進展 自然光デジタルホログラフィック顕微鏡と手のひらホログラム検知器「ホロセンサー」2022

    • Author(s)
      田原樹
    • Organizer
      一般社団法人レーザー学会学術講演会第42回年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 位相シフトインコヒーレントデジタルホログラフィシステムにおける位相シフト段数と画質の関係の検討2022

    • Author(s)
      田原樹
    • Organizer
      2022年第69回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 自然な光を用いるホログラフィック顕微鏡と太陽光ホログラフィへの応用2022

    • Author(s)
      田原樹、小澤祐市、石井あゆみ、岡本亮
    • Organizer
      第196回 次世代画像入力ビジョンシステム部会定例会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Multidimensional incoherent digital holography with phase-shifting interferometry2021

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara, Yuichi Kozawa, Takako Koujin, Atsushi Matsuda, and Ryutaro Oi
    • Organizer
      IEEE Summer Topicals Meeting Series 2021 (SUM) Photonics for Information Processing
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 72 fps incoherent two-color digital motion-picture holography system for fluorescence cell imaging2021

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara, Takako Koujin, Atsushi Matsuda, Yuichi Kozawa, Yasuyuki Ichihashi, and Ryutaro Oi
    • Organizer
      OSA Digital holography and 3-D imaging (DH2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 102 fps incoherent digital motion-picture holography system for sensing of moving fluorescence nanoparticles2021

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara, Yuichi Kozawa, Yasuyuki Ichihashi, and Ryutaro Oi
    • Organizer
      OSA Digital holography and 3-D imaging (DH2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phase-shifting interferometry for multidimensional incoherent digital holography and toward ultimately low light sensing2021

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara, Ryo Okamoto, Ayumi Ishii, Yuichi Kozawa, Takako Koujin, Atsushi Matsuda, and Ryutaro Oi
    • Organizer
      Optics Frontier-The 12th International Conference on Information Optics and Photonics (CIOP2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Incoherent digital holographic microscopy for high-speed three-dimensional motion-picture sensing2021

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara, Yuichi Kozawa, Takako Koujin, Atsushi Matsuda, and Ryutaro Oi
    • Organizer
      SPIE/COS Photonics Asia 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 自然な光を用いるデジタルホログラフィとインコヒーレント多次元動画顕微鏡への応用2021

    • Author(s)
      田原樹
    • Organizer
      応用物理学会フォトニクス分科会 第6回フォトニクスワークショップ「光が拓く科学技術の未来!!」
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 流れ場中の蛍光ナノ粒子群を 3 次元測定する103 fpsインコヒーレントデジタル動画ホログラフィと複数波長同時記録2021

    • Author(s)
      田原樹、小澤祐市、荒神尚子、松田厚志、岡本亮、石井あゆみ、伊藤智義、市橋保之、大井隆太朗
    • Organizer
      2020年度第4回ホログラフィックディスプレイ研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Approaches for Simultaneous Holographic Multicolor Motion-picture-microscopy Sensing of Multiple Natural Light Sources2020

    • Author(s)
      T. Tahara, T. Ito, R. Okamoto, K. Wakunami, Y. Ichihashi, and R. Oi
    • Organizer
      OSA Digital holography and 3-D imaging (DH2020)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Multidimensional digital holographic microscopy based on computational coherent superposition for coherent and incoherent light sensing2020

    • Author(s)
      T. Tahara, R. Okamoto, A. Ishii, T. Ito, K. Wakunami, Y. Ichihashi, and R. Oi
    • Organizer
      SPIE Photonics Asia
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 多次元多重インコヒーレントディジタルホログラフィック顕微鏡法2020

    • Author(s)
      田原 樹,石井あゆみ,岡本亮,小澤祐市,伊藤智義,涌波光喜,市橋保之,大井隆太朗
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 多次元ホログラフィック顕微鏡法とカラー蛍光3次元イメージング2020

    • Author(s)
      田原 樹,石井あゆみ,荒神尚子,松田厚志,小澤祐市,岡本亮,伊藤智義,涌波光喜,市橋保之,大井隆太朗
    • Organizer
      光塾2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Approaches for simultaneous holographic multicolor motion-picture-microscopy sensing of multiple natural light sources2020

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara, Tomoyoshi Ito, Ryo Okamoto, Koki Wakunami, Yasuyuki Ichihashi, and Ryutaro Oi
    • Organizer
      OSA Imaging and Applied Optics Congress: Digital holography and 3-D imaging 2020 (DH2020), Online conference, 2020年6月22-26日(予定)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 波長選択抽出位相シフト法に基づく複数波長定量位相イメージング2019

    • Author(s)
      田原 樹,遠藤 優,涌波 光喜,Boaz Jessie Jackin,市橋 保之,大井 隆太朗
    • Organizer
      ホログラフィック・ディスプレイ研究会(HODIC) 2019年第3回研究会,首都大学東京秋葉原サテライトキャンパス,2019年9月13日
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Multiwavelength holographic image sensing of various light2019

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara, Yutaka Endo, Koki Wakunami, Boaz Jessie Jackin, Yasuyuki Ichihashi, and Ryutaro Oi
    • Organizer
      The 9th Korea-Japan Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2019),Korea Photonics Technology Institute, 大韓民国 光州,2019年12月17-20日
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 計算コヒーレント多重に基づく多種光源のホログラフィックマルチカラーセンシング2019

    • Author(s)
      田原 樹
    • Organizer
      2019年度千葉大学シンポジウム,千葉大学西千葉キャンパス,2019年12月26-27日.
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 計算コヒーレント多重に基づく複数自然光源の同時ホログラフィックマルチカラーセンシング2019

    • Author(s)
      田原 樹,原 貴之,市橋 保之, 伊藤 智義, 大井 隆太朗
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2019,大阪大学,2019年12月5日
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Multicolor lensless three-dimensional imaging with full space-bandwidth product and no mechanical scanning by wavelength-selective phase-shifting digital holography2019

    • Author(s)
      Y. Endo, T. Tahara, Y. Takaki
    • Organizer
      OSA Digital Holography and Three-Dimensional Imaging 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ディジタルホログラフィによる多次元光画像センシング2018

    • Author(s)
      田原樹
    • Organizer
      第20回光科学若手研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 多数光源の同時ホログラフィックセンシングとマルチカラー 3次元イメージング応用2018

    • Author(s)
      田原樹
    • Organizer
      平成30年度 千葉大学シンポジウム ホログラフィによる3次元映像技術の現状と今後の展望
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] 生きてるものは全部観る! イメージングの選び方・使い方100+2018

    • Author(s)
      田原樹/分担,原田慶恵,永井健治/編
    • Total Pages
      236
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758103756
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi