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2017 Fiscal Year Annual Research Report

One-shot dual-comb 3D microscopy and spectroscopic imaging to evaluate moisture content of a living plant

Research Project

Project/Area Number 15H02026
Research InstitutionUtsunomiya University

Principal Investigator

山本 裕紹  宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00284315)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 梅田 大樹  日本大学, 生物資源科学部, 講師 (70615377)
安井 武史  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (70314408)
南川 丈夫  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (10637193)
長谷 栄治  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (50805512)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords光周波数コム / 共焦点顕微鏡 / 分光イメージング / 水ストレス
Outline of Annual Research Achievements

植物の水ストレス状態を定量化する3D分光イメージングの目的に対して,光周波数コム光源を用いて共焦点レーザー顕微鏡を同時並列化する顕微鏡技術について, VIPA(Virtually Imaged Phased Array)と回折格子による周波数-2次元空間変換により,ワンショットによる2次元フルフィールド照射を行った.開発した光学系では焦点スポットの広がりが重なることなく2次元空間に焦点スポット列を形成することができたため,デコンボリューション処理が不要とわかった.各スポットの情報を得るため,発振繰り返し周波数の異なる2台の光周波数コム光源を用いてビート周波数により光周波数コムの各モードの振幅と位相を検出するデュアル光コム分光法を共焦点顕微鏡に導入することで,共焦点顕微鏡における焦点スポット内で位相情報を検出する技術を開発した.注目対象の動きや空気の揺らぎによる像の揺れを補正するため,連続取得された画像におけるオプティカルフロー情報を利用して,画像ベースでディフォーマブルミラーの動きを制御する一手法を実現した.切り取り葉ではなく,水耕栽培によって育成したトマトを対象として,葉の奥に注目部分(ROI: region of interest)を設定して,通常の室内照明では,生い茂った葉によって照明がなされないROIに対してフルスペクトル照明光を照射するために,空中結像法を利用して広い範囲から集光する照明法を実現した.実際に分光イメージングを行い,水分状態による分光情報の違いを明らかにした.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Scan-less confocal phase imaging based on dual-comb microscopy2018

    • Author(s)
      Eiji Hase, Takeo Minamikawa, Takahiko Mizuno, Shuji Miyamoto, Ryuji Ichikawa, Yi-Da Hsieh, Kyuki Shibuya, Katsuya Sato, Yoshiaki Nakajima, Akifumi Asahara, Kaoru Minoshima, Yasuhiro Mizutani, Tetsuo Iwata, Hirotsugu Yamamoto, and Takeshi Yasui
    • Journal Title

      Optica

      Volume: 5 Pages: 634-643

    • DOI

      10.1364/OPTICA.5.000634

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Dual-Comb Microscopy for Scanless Confocal Phase Imaging2018

    • Author(s)
      E. Hase, S. Miyamoto, T. Mizuno, T. Minamikawa, H. Yamamoto, and T. Yasui
    • Organizer
      CLEO
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Real-time multi-wavelength digital holography using line-by-line spectral shaping of optical frequency comb2018

    • Author(s)
      M. Yamagiwa, T. Minamikawa, I. Morohashi, N. Sekine, I. Hosako, H. Yamamoto, and T. Yasui
    • Organizer
      CLEO
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 施設園芸における作物水分動態推定のための非侵襲計測技術(3)-分光センサによるトマト葉内水分の定量化指標と現場計測手法の提案-2017

    • Author(s)
      1.村松慧哉,梅田大樹,川越義則,杉原敏昭,山本裕紹,安井武史,小泉明嗣
    • Organizer
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • [Presentation] 3D Lighting for Hyperspectral Imaging of Leaf Group by Use of Aerial Imaging Optics2017

    • Author(s)
      K. Kawai, R. Kujime, T. Okamoto, H. Yamamoto
    • Organizer
      IDW
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-12-17  

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