2022 Fiscal Year Annual Research Report
High-resolution scattering imaging using backscattering matrix
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21K18724
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
的場 修 神戸大学, 次世代光散乱イメージング科学研究センター, 教授 (20282593)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
全 香玉 神戸大学, システム情報学研究科, 助教 (40814778)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 散乱イメージング / 後方散乱行列 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
散乱体における後方散乱行列を求め，散乱体中の光波操作と散乱透視イメージングを実現するために，３つの研究を実施した。はじめに，散乱体越しの蛍光イメージングの実現に向けて２光子励起を用いた非負値行列因子分解と相互相関を用いた散乱透視イメージング法の研究を進めた。従来の１光子照明と比較して長波長を利用できるため，散乱係数や吸収係数が小さい領域を利用できるため，深部拡張が期待できる。数百枚の散乱画像から独立した蛍光物体からの散乱光分布を分解するのに非負値行列因子分解を用いた。その後の処理は，同一平面内はメモリ効果を仮定し，散乱光の点像分布関数の相互相関を計算することで蛍光物体の位置を特定する。２光子励起を行うためにフェムト秒レーザー光を用い，さらにスペックル照明を実現するために位相変調型空間光変調素子と散乱板を用いた。対象として蛍光ビーズからの２光子励起による散乱蛍光パターンを得た。スペックル径と蛍光ビーズ径を合わせることで良好な再生結果が得られた。今後の課題は２光子励起を生じさせる範囲を拡大することである。次に散乱行列の安定した取得を実現するために，参照光と物体光を共通光路型にした方法を提案した。これにより位相変調型空間光変調素子の空間・周波数帯域幅積を最大限に利用できる。実験及びシミュレーションを実施し，提案手法により散乱行列が求まり，１から３個の集光スポットを同時作成することに成功した。３つ目の研究として散乱蛍光信号の更なる増強を目的として，蛍光散乱光の位相情報を計測し，それをもとに周辺部分へ集光スポットを形成する方法について検討した。特に同一平面上及び奥行き方向への集光スポットシフトを行い，走査可能な範囲を調査した。これらの結果をまとめ，学会発表及び学術論文として出版する準備を進めている。
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