Wide field digital holographic microscopy for microscopic organism behavior analysis

• Project/Area Number: 25420400
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: YOSHIKAWA Nobukazu 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (00282335)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2015: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 光計測 / ディジタルホログラフィ / 計測空間拡張 / 計測工学 / ホログラフィ / 顕微鏡 / 位相計測 / 画像処理 / 情報工学

Outline of Final Research Achievements

We develop a wide field digital holographic microscopy for microscopic organism behavior analysis. The proposed system can measure the motion of the object widely in the three-dimensional space by the synthetic aperture method with multiple digital cameras. Fringe synthesis and reconstruction algorithm for the interference fringes captured by the different cameras are presented to evaluate moving objects. We propose a camera position estimation method using a point source and a generalized phase-shifting method with a continuous fringe-scanning scheme for real time measurement. The behavior of the moving object is observed by the proposed system.

Research Products

• [Journal Article] Statistical generalized phase-shifting digital holography with a continuous fringe-scanning scheme (2015)
  • Author(s): Nobukazu Yoshikawa and Kazuki Kajihara
  • Journal Title: Optics Letters Volume: 40 Issue: 13 Pages: 3149-3152
  • DOI: 10.1364/ol.40.003149
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phase correction method for least-squares wavefront calculation in statistical generalized phase-shifting digital holography (2015)
  • Author(s): Nobukazu Yoshikawa and Kazuki Kajihara
  • Journal Title: Proc. SPIE Volume: 9598
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Color digital holography using statistical generalized phase-shifting method (2015)
  • Author(s): Takaaki Shiratori and Nobukazu Yoshikawa
  • Journal Title: IWH 2015 Digest Volume: １
• [Journal Article] Radial carrier digital holography reconstructing self-transform objects (2015)
  • Author(s): Ryo Taguchi and Nobukazu Yoshikawa
  • Journal Title: IWH 2015 Digest Volume: １
• [Journal Article] Robust phase-shift estimation method for statistical generalized phase-shifting digital holography (2014)
  • Author(s): Nobukazu Yoshikawa, Takaaki Shiratori, Kazuki Kajihara
  • Journal Title: Optics Express Volume: 22 Issue: 12 Pages: 14155-14165
  • DOI: 10.1364/oe.22.014155
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Robust phase-shift estimation method for generalized phase-shifting digital holography using statistical approach (2014)
  • Author(s): Nobukazu Yoshikawa, Takaaki Shiratori, Kazuki Kajihara
  • Journal Title: Proceedings Imaging and Applied Optics 2014 Volume: 1 Pages: DM1B.3-DM1B.3
  • DOI: 10.1364/dh.2014.dm1b.3
• [Journal Article] Integrated phase-shifting digital holography using statistical approach (2014)
  • Author(s): Nobukazu Yoshikawa, Kazuki Kajihara, Takaaki Shiratori
  • Journal Title: Proc. SPIE Volume: 9272 Pages: 92720C-92720C
  • DOI: 10.1117/12.2072490
• [Journal Article] Complex Wavefront Reconstruction of Digital In-Line Holography with a Spatial Radial Carrier (2014)
  • Author(s): Nobukazu Yoshikawa and Toshiya Koseki
  • Journal Title: Optical Review Volume: 21
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 統計手法を用いた任意位相シフトデジタルホログラフィ (2013)
  • Author(s): 吉川宣一
  • Journal Title: HODIC CIRCULAR Volume: 33 Pages: 30-35
• [Presentation] ディジタルホログラフィによる高精度点光源推定法の研究 (2016)
  • Author(s): 志築泰紀，吉川宣一
  • Organizer: 日本光学会情報フォトニクス研究会
  • Place of Presentation: 千葉大学(千葉県千葉市)
  • Year and Date: 2016-03-07
• [Presentation] 中間色パターンを用いた高精度カメラ・プロジェクタキャリブレーションに関する研究 (2016)
  • Author(s): 宮原竜太，吉川宣一
  • Organizer: 日本光学会情報フォトニクス研究会
  • Place of Presentation: 千葉大学(千葉県千葉市)
  • Year and Date: 2016-03-07
• [Presentation] 統計的一般化位相シフト法を用いた三次元計測システムの開発 (2016)
  • Author(s): 河合祐輝，吉川宣一
  • Organizer: 日本光学会情報フォトニクス研究会
  • Place of Presentation: 千葉大学(千葉県千葉市)
  • Year and Date: 2016-03-07
• [Presentation] Color digital holography using statistical generalized phase-shifting method (2015)
  • Author(s): Takaaki Shiratori and Nobukazu Yoshikawa
  • Organizer: International Workshop on Holography and related technologies
  • Place of Presentation: Okinawa Convention Center(沖縄県宜野湾市)
  • Year and Date: 2015-12-02
• [Presentation] Radial carrier digital holography reconstructing self-transform objects (2015)
  • Author(s): Ryo Taguchi and Nobukazu Yoshikawa
  • Organizer: International Workshop on Holography and related technologies
  • Place of Presentation: Okinawa Convention Center(沖縄県宜野湾市)
  • Year and Date: 2015-12-02
• [Presentation] 統計的一般化位相シフト法を用いたカラーデジタルホログラフィ (2015)
  • Author(s): 白鳥貴朗，吉川宣一
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2015
  • Place of Presentation: 筑波大学東京キャンパス(東京都文京区)
  • Year and Date: 2015-10-28
• [Presentation] 自己変換物体を再生するラジアルキャリアディジタルホログラフィ (2015)
  • Author(s): 田口 瞭，吉川宣一
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2015
  • Place of Presentation: 筑波大学東京キャンパス(東京都文京区)
  • Year and Date: 2015-10-28
• [Presentation] Phase correction method for least-squares wavefront calculation in statistical generalized phase-shifting digital holography (2015)
  • Author(s): Nobukazu Yoshikawa and Kazuki Kajihara
  • Organizer: Optics and Photonics for Information Processing IX, Digital Optical Processing I
  • Place of Presentation: SanDiego, USA
  • Year and Date: 2015-08-10
• [Presentation] 連続フリンジスキャンを用いた統計的一般化位相シフトディジタルホログラフィのための位相補正法 (2015)
  • Author(s): 吉川宣一，白鳥貴朗，田口 瞭，葛西敬介
  • Organizer: 三次元画像コンファレンス
  • Place of Presentation: 海洋研究開発機構横浜研究所(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2015-07-10
• [Presentation] 統計手法を用いた高速格子パターン投影三次元計測法 (2015)
  • Author(s): 安井裕紀, 吉川宣一
  • Organizer: 第62回応用物理学会春季学術講演
  • Place of Presentation: 東海大学（神奈川県）
  • Year and Date: 2015-03-14
• [Presentation] ディジタルホログラフィを用いた全方位三次元計測システムの高精度化 (2015)
  • Author(s): 水村匠，吉川宣一
  • Organizer: 情報フォトニクス研究会
  • Place of Presentation: 静岡大学（静岡県）
  • Year and Date: 2015-03-10
• [Presentation] 物体計測のためのディジタルホログラフィにおける再生領域拡張の検討 (2015)
  • Author(s): 葛西敬介，吉川宣一
  • Organizer: 情報フォトニクス研究会
  • Place of Presentation: 静岡大学（静岡県）
  • Year and Date: 2015-03-10
• [Presentation] 統計的位相シフトディジタルホログラフィにおける位相ランダム性の評価法 (2015)
  • Author(s): 吉川宣一，白鳥貴朗，梶原一城
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第35回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-01-12
• [Presentation] 統計的位相シフト法を用いた二波長デジタルホログラフィ (2014)
  • Author(s): 白鳥貴朗，吉川宣一
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2014
  • Place of Presentation: 筑波大学（東京都）
  • Year and Date: 2014-11-06
• [Presentation] 一般化位相シフトデジタルホログラフィによる再生像のノイズ低減 (2014)
  • Author(s): 梶原一城，吉川宣一
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2014
  • Place of Presentation: 筑波大学（東京都）
  • Year and Date: 2014-11-05
• [Presentation] Integrated phase-shifting digital holography using statistical approach (2014)
  • Author(s): Nobukazu Yoshikawa, Kazuki Kajihara， Takaaki Shiratori
  • Organizer: Pnotonics Asisa, Optical Design and Testing VI
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2014-10-09
  • Invited
• [Presentation] ガボール型ディジタルホログラフィを用いた全方位三次元計測 のためエッジ検出法 (2014)
  • Author(s): 吉川宣一，齋藤良介
  • Organizer: 第 75 回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道）
  • Year and Date: 2014-09-19
• [Presentation] Robust phase-shift estimation method for generalized phase-shifting digital holography using statistical approach (2014)
  • Author(s): Nobukazu Yoshikawa, Takaaki Shiratori, Kazuki Kajihara
  • Organizer: Digital Holography and Three-Dimensional Imaging
  • Place of Presentation: Seattle, Washington, United States
  • Year and Date: 2014-07-14
• [Presentation] 統計的位相シフトデジタルホログラフィにおける位相ランダム性の検討
  • Author(s): 吉川 宣一，梶原 一城
  • Organizer: 第7回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都）
• [Presentation] 統計手法を用いた任意位相シフトデジタルホログラフィ
  • Author(s): 吉川宣一
  • Organizer: ホログラフィック・ディスプレイ研究会
  • Place of Presentation: 電気通信大学（東京都）
  • Invited
• [Presentation] 近接点光源参照波を用いたデジタルホログフィ
  • Author(s): 小関隼也，吉川宣一
  • Organizer: 第３回計算オプティクス研究会
  • Place of Presentation: 埼玉大学（埼玉県）
• [Presentation] 統計的位相シフトデジタルホログラフィにおける位相ランダム条件の確実な導入法
  • Author(s): 吉川宣一，梶原一城
  • Organizer: 第 74 回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府）
• [Presentation] 積分型位相シフト方式を用いた統計的一般化位相シフトデジタルホログラィ
  • Author(s): 梶原 一城 ，吉川 宣一
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2013
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良県）
• [Presentation] ラジアルキャリを用いたインデタラジアルホログラフィにおける再生像のノイズ除去
  • Author(s): 小関 隼也，吉川 宣一
  • Organizer: 日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2013
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良県）
• [Presentation] Statistical generalized phase-shifting digital holography using integrating bucket method
  • Author(s): Kazuki Kajihara, Nobukazu Yoshikawa
  • Organizer: International Workshop on Holography and related technologies
  • Place of Presentation: Kitami Institute of Technology, Japan
• [Presentation] Low-cost and high accuracy phase-shifting digital holography
  • Author(s): Nobukazu Yoshikawa and Kazuki Kajihara
  • Organizer: The 3rd Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics
  • Place of Presentation: ETRI, Daejeon, Korea
  • Invited
• [Presentation] Digital in-line holography using a spatial radial carrier
  • Author(s): Nobukazu Yoshikawa and Toshiya Koseki
  • Organizer: The Tenth Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering
  • Place of Presentation: Utsunomiya University, Japan
  • Invited
• [Presentation] ラジアルキャリを用いたインデタラジアルホログラフィにおける再生像のノイズ除去
  • Author(s): 小関隼也，吉川宣一
  • Organizer: 日本光学会，第4回計算オプティクス研究会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府）
• [Presentation] Omnidirectional 3D shape measurement using digital holography
  • Author(s): Ryosuke Saito, Nobukazu Yoshikawa
  • Organizer: The 9th International Conference on Optics-photonics Design and Fabrication
  • Place of Presentation: Itabashi Culture Hall, Tokyo, Japan
• [Presentation] 統計手法を用いた反射型位相シフトデジタルホログラフィシステムにおける再生条件の検討
  • Author(s): 白鳥貴朗，吉川宣一
  • Organizer: 日本光学会情報フォトニクス研究会
  • Place of Presentation: 電気通信大学（東京都）