2021 Fiscal Year Annual Research Report
Principles for the development of an ultra-thin imaging system by the spectral encoding
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21H01385
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
片桐 崇史 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (90415125)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大嶋 佑介 富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (10586639)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | コンピュテーショナルイメージング / 光ファイバ / スペクトル符号化法 / 被写界深度 / マルチコアファイバ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スペクトル符号化法に基づく単一ファイバイメージング法において，符号波形の空間周波数特性に着目して，解像度の符号器構造依存性，復号，再構成アルゴリズムに関する学理を究明し，超細径撮像デバイスの開発に資する普遍的な指導原理を確立することを目的として，次の事項について検討を行った．
1.作動距離に依存した被写界深度の調査
単一モードファイバに長さ40 mmのマルチモードファイバを融着接続したイメージングプローブについて，被写界深度の作動距離依存性を調査した．ビーム伝搬法による数値シミュレーションより，作動距離4 mm以上ではおおよそパンフォーカスとして振る舞うことが判明した．一方，短作動距離では，被写界深度は次第に浅くなり，プローブ近傍において深さ分解能10ミクロン程度の3次元像が得られることがわかった．5ミクロン径の蛍光スポットを201点直線上に配列した評価サンプルによって，実験的にも同様の結果が得られることを確認した．
2.マルチコアファイバを用いた推定精度向上
単一モードファイバを7コアとしたイメージングプローブを製作し，空間多重化による画像再構成の推定精度向上についての実証実験を行った．使用したサンプルは，5ミクロン径の蛍光スポットを201点直線上に配列した評価サンプルである．評価の結果，単一コアに比べて3コアとすることにより推定精度が約1.4倍向上することがわかった．コア数は多いほど良いことが予想されるため，今後，推定精度のコア数依存性を調査することにより，空間多重化の効果を実証することとした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画にある，(1)符号波形と分解能の調査，(2)符号化性能の向上，の2項目について実施し，現段階ですでに良好な結果が得られている．また，2年目以降に予定していた(4)超細径高解像イメージングの実証での評価項目（被写界深度と光セクショニング効果の有無についての調査）を前倒しで実施し，生体を対象とした実証実験に向けた準備が整いつつある．
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| Strategy for Future Research Activity |
現状でほぼ計画通りに研究が進んでおり，良好な結果も得られはじめている．今後はさらに加速させ，生体サンプルを対象とした実証実験までを行う予定である．
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[Presentation] Mid-infrared hollow fiber couplers2022
Author(s)
Masanori Kato, Yuji Matsuura, Yusuke Oshima, Takashi Katagiri
Organizer
Proc. SPIE PC11953, Optical Fiber and Sensors for Medical Diagnostics, Treatment and Environmental Applications XXII
Int'l Joint Research
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