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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Computational CMOS image sensor for wide-field quantitative tissue imaging

Research Project

Project/Area Number 21H04557
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

香川 景一郎  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30335484)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中澤 謙太  静岡大学, 工学部, 助教 (50824520)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2024-03-31
KeywordsCMOSイメージセンサ / マルチアパーチャ / マルチストレージ / 広視野生体計測 / 定量計測
Outline of Annual Research Achievements

(1) 本研究のコアデバイスであるマルチアパーチャ・マルチストレージコンピュテーショナルCMOSイメージセンサ(MaMs-compCIS)について,画素ピッチ11.2μm,アパーチャ当たりの画素数200×250画素,アパーチャ数3×2のイメージセンサを設計し,試作した.このセンサは,アパーチャ毎に個別の露光パターンを設定できるため,光源およびイメージセンサの波長強度と感度に合せた適切な露光が可能である.また,空間周波数領域イメージング(SFDI)と多重露光レーザースペックルコントラストイメージング(MELSCI)をアパーチャごとに割り振る場合,露光パターンそのものが異なるため,その様な露光にも対応できる.このイメージセンサは動作検証を進めている.
(2) 8タップCMOSイメージセンサを用い,ヒルベルト変換を適用することで,波長当たりのパターン投影枚数を2とし,3波長同時にSFDIを適用し室内光があり,被写体が動いている条件でも,酸素飽和度と全ヘモグロビン量が適切に計測できることを実証し,その成果を生体光計測分野のトップジャーナルであるJournal of Biomedical Opticsで発表した.
(3) 波長依存が小さく,小型・高コントラスト・多波長重畳が可能な2値構造照明生成用の光学モジュールを開発した.本年度は,今までに構築したマルチライン生成光学系を用いて計測した反射画像に対してキャリブレーションを行い,吸収係数,等価散乱係数の2次元分布を推定した.
(4) 短パルスの2値構造光を生体に照射して得られる時空間的光信号を用いた簡易的なリアルタイムトモグラフィ技術として,ルックアップテーブル(LUT)を利用した時空間周波数領域イメージング(STFDI)について,シミュレータを用いて3次元的な分布をもつ数値ファントムについて,STFDIを用いると光学パラメータの推定精度が表層,深部の両方について向上することを確認した.

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California, Irvine(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of California, Irvine
  • [Int'l Joint Research] Likoping University(スウェーデン)

    • Country Name
      SWEDEN
    • Counterpart Institution
      Likoping University
  • [Journal Article] Motion-resistant three-wavelength spatial frequency domain imaging system with ambient light suppression using an 8-tap CMOS image sensor,2024

    • Author(s)
      Yu Feng, Chen Cao, Yuto Shimada, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito, Gordon T. Kennedy, Anthony J. Durkin, Keiichiro Kagawa
    • Journal Title

      Journal of Biomedical Optics

      Volume: 29 Pages: 016006

    • DOI

      10.1117/1.JBO.29.1.016006

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simultaneous imaging of shallow and deep tissues based on multi-line scanning2024

    • Author(s)
      Naoshi Yoneyama, Sota Nakazawa, Kanta Iyanagi, Yusuke Tanihata, Ryotaro Mori, Manabu Machida, Gordon T. Kennedy, Anthony J. Durkin, Keiichiro Kagawa
    • Organizer
      SPIE Photonics West
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マルチライン光走査に基づく生体組織の表層と深層の同時イメージング2023

    • Author(s)
      米山直志, 中澤壮太, 井柳幹太, 森涼太郎, 町田学, 香川景一郎
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2023
  • [Presentation] 多波長空間周波数領域イメージングにおけるパラメータ推定手法の比較2023

    • Author(s)
      森涼太朗, 香川景一郎
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2023
  • [Presentation] タップCMOSイメージセンサを用いた動きと環境光に対する耐性をもつ3波長SFDIシステム2023

    • Author(s)
      馮宇, Cao Chen, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • Organizer
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • Invited
  • [Presentation] 空間周波数領域イメージングを用いた多層構造の計測と機能の拡張2023

    • Author(s)
      香川景一郎, 米山直志, 中澤壮太, 井柳幹太, 森涼太朗, 馮宇, 安富啓太, 川人祥二
    • Organizer
      第29回医用近赤外線分光法研究会・第27回酸素ダイナミクス研究会合同研究会,
  • [Presentation] 8タップCMOSイメージセンサを用いた環境光・動きに強い3波長空間周波数領域イメージング2023

    • Author(s)
      馮宇, Cao Chen, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • Organizer
      第29回医用近赤外線分光法研究会・第27回酸素ダイナミクス研究会合同研究会
  • [Presentation] 複数空間周波数を用いた2層モデルに基づくトモグラフィイメージング2023

    • Author(s)
      米山直志, 香川景一郎
    • Organizer
      映像情報メディア学会情報センシング研究会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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