2020 Fiscal Year Annual Research Report
Functional biomedical imaging with multi-aperture and multi-tap CMOS image sensors
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18H01497
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
香川 景一郎 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30335484)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津村 徳道 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00272344)
小室 孝 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10345118)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マルチアパーチャカメラ / CMOSイメージセンサ / マルチタップ / 機能的生体イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多波長に対する空間周波数領域イメージング(SFDI)とマルチ露光レーザースペックルコントラスト血流イメージング(MELSCI)を同時実行可能な2×2アパーチャ4タップCMOSイメージセンサを設計・試作した．4アパーチャのうち3アパーチャをSFDIに，残りの1アパーチャをMELSCIに割り当て，これらを別々に制御する．これは，SFDIとMELSCIでは露光時間・タイミングが異なるためである．1アパーチャの画素数は132×132，画素サイズは11.2μm角とした．試作したイメージセンサの時間分解特性を計測し，電荷転送速度が10μsと実用上問題がないことを確認した．このイメージセンサを複眼化するための2×2要素のレンズアレイと，それぞれのレンズに光学フィルタを取り付けられる機構を試作した．基本撮像を確認するために，可視光による縞投影と785nmのレーザー光源による一様照明を同時に適用し，手首に対して縞投影画像とスペックルパターンが波長分割多重により同時に得られることを確認した．さらに研究室で開発した8タップCMOSイメージセンサを用いてSFDIの高機能化を行った．2波長のLED光源を用い，それぞれの波長に対し3位相の縞パターンを割り当てた．縞パターンを撮影するために6タップ，環境光画像を撮影するために1タップ，読み出し中の電荷排出に1タップを割当て，環境光下で2波長SFDIを実行して酸素飽和度と全ヘモグロビンの2次元マップを取得した．また，ヒルベルト変換を利用することで1波長当たりのタップ数を3からに２に削減し，6タップで3波長SFDIが実行可能であることを確認した．これにより肌のメラニン成分を考慮し，より正確なヘモグロビン量推定が可能となる．また，多マルチラインを小型ミラーで1次元方向に走査することで，SFDIの光量効率を改善すると同時に装置を小型化する手法を考案し，実証した．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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