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超高速ハイブリッドカスケード光電荷変調による極限時間分解撮像デバイスの研究

Research Project

Project/Area Number 18H03777
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

川人 祥二  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (40204763)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 香川 景一郎  静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (30335484)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2019-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥44,590,000 (Direct Cost: ¥34,300,000、Indirect Cost: ¥10,290,000)
Fiscal Year 2018: ¥19,890,000 (Direct Cost: ¥15,300,000、Indirect Cost: ¥4,590,000)
Keywords光電荷変調素子 / 高時間分解撮像 / バイオメディカルイメージング / 光飛行時間デプスイメージング / 血液動態計測
Outline of Annual Research Achievements

ハイブリッドカスケード光電荷変調素子HyCAMをバイオメディカルイメージングに応用する上で, 光電荷変調素子を用いた時間分解ピクセルの共通原理として, 多窓時間分解の特徴を生かした計測アルゴリズム及び応用実験のための基礎的課題について先行して,研究を進めていくことが重要である. そこで,本年度は, 本課題廃止までの約3か月の期間で, これらの観点で研究を実施し, 以下の成果を得た.
時間分解イメージセンサにより生体光散乱を計測する際,システム関数を補正するために既知の光学パラメータをもつファントムが必要になる.基材としてシリコーンを用い,散乱係数および吸収係数の制御にそれぞれ酸化チタン粉末,インディアインクを用い,均一で気泡を含まないファントムの製造法を確立した.
時間分解イメージセンサを蛍光寿命イメージングに適用して動作検証するために,市販の実体顕微鏡に光ファイババンドルを介して任意波長の励起光短パルスを導入するための機構を開発した.波長375nm, 405nm, 450nmについて,顕微鏡下で試料を均一に照明できることを確認した.
時間分解CMOSイメージセンサをナノ秒以下短パルス光と組み合わせることで,光飛行時間距離計測,光散乱計測,蛍光寿命計測を時間領域で行うことができる.イメージセンサにより得られた時間情報を画素単位で高速フーリエ変換し,ある時間周波数成分を正規化して複素平面上にプロットするフェーザプロットにより,視覚的に解釈しやすい表現が可能となる.システム関数の補正,反復投影法によるデコンボリューションの機能を内蔵した汎用的なフェーザプロットソフトウェアを開発し,その有用性を検証した.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] A Time-Resolved Four-Tap Lock-In Pixel CMOS Image Sensor for Real-Time Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy2018

    • Author(s)
      Seo Min-Woong、Shirakawa Yuya、Kawata Yoshimasa、Kagawa Keiichiro、Yasutomi Keita、Kawahito Shoji
    • Journal Title

      IEEE Journal of Solid-State Circuits

      Volume: 53 Issue: 8 Pages: 2319-2330

    • DOI

      10.1109/jssc.2018.2827918

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] A time-resolved near-infrared spectroscopy based on CMOS image sensor2018

    • Author(s)
      D-X Lioe, Z. Liu, M-W Seo, M. Niwayama, M, Hakamata, K. Yasutomi, K. Kagawa, Y. Fukushi, S. Yamamoto, S. Kawahito
    • Organizer
      Asia-Pacific Optical Sensors Conference
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マルチタップ光電荷変調ピクセルを用いた超高時間分解イメージセンサ2018

    • Author(s)
      川人祥二
    • Organizer
      第9回ディジタルオプティクス研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 小型複眼マルチスペクトルカメラを用いた空間周波数領域生体イメージング2018

    • Author(s)
      大村昂也, 西岡祐記, Mohammad Torabzadeh, Ata Sharif, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, 谷田純
    • Organizer
      映像情報メディア学会 情報センシング研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] マルチタップCMOSイメージセンサを用いた生体光イメージング2018

    • Author(s)
      香川景一郎, 安富啓太, 川人祥二
    • Organizer
      映像情報メディア学会 情報センシング研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2019-12-27  

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