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高分解能かつ高速な3次元測定の実現に向けた新規光断層撮影法の開発と応用

Research Project

Project/Area Number 17J01545
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionHokkaido University
Research Fellow 後藤 優太  北海道大学, 大学院情報科学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords位相共役光学 / デジタルホログラフィ / 仮想光学系 / 光複素振幅制御 / 光断層撮影 / 光メモリ
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,「高い深さ分解能」及び,「3次元像の一括取得による超高速計測」を実現する仮想位相共役を用いた光断層撮影法(VPC-OT: Virtual Phase Conjugation based Optical Tomography)において「生体への応用に向けた性能向上」と,「実際に生体に応用する場合の動作実証・実用的なシステムの構築」を行い,皮膚・血管等の表層計測への応用の可能性を示すことにある.本目的の達成に向けて,本年度は以下の課題に取り組んだ.
まず,伝達関数による高速計算手法を用いることによって仮想レンズのシフトにおける計算時間が高速化できること示した.また,NVIDIA社提供のGPU計算用ライブラリであるCompute Unified Device Architecture (CUDA)を用いた超並列計算を導入した.これらを組み合わせて,これまでの光波伝搬計算をそのまま用いる手法と比べ,実験において約14倍の高速化が可能であることを示した.
次に,位相分布(屈折率分布)の断層計測及び再生像の高画質化に向けて,窓関数を用いた計測面の強度分布の制御手法について検討した.カエル血球が封入されたプレパラート試料,及び分解能テストパターンを計測し,従来OCTに対して,VPC-OTが約2倍の深さ分解能で3次元強度・位相イメージングが可能であることを実験的に示した.
加えて,当初の研究目的を超えた内容として,仮想位相共役を用いたホロフラフィックメモリの多重記録方式を新たに提案し,従来の多重記録方式と比べて記録密度が約1.9倍向上することを解析的に示した.

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report

Research Products

(9 results)

All 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Virtual phase conjugation based optical tomography for single-shot three-dimensional imaging2018

    • Author(s)
      Goto Yuta、Okamoto Atsushi、Shibukawa Atsushi、Ogawa Kazuhisa、Tomita Akihisa
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 26 Issue: 4 Pages: 3779-3779

    • DOI

      10.1364/oe.26.003779

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Digital image multiplexing/demultiplexing method using spatial spectral diffusion and virtual phase conjugation technique for reduction of dynamic range consumption in holographic medium2017

    • Author(s)
      Goto Yuta、Okamoto Atsushi、Takabayashi Masanori、Ogawa Kazuhisa、Tomita Akihisa
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 56 Issue: 9S Pages: 09NA07-09NA07

    • DOI

      10.7567/jjap.56.09na07

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Depth-resolution characterization of optical tomography using virtual phase conjugation2017

    • Author(s)
      Yuta Goto
    • Organizer
      7th EOS Topical Meeting on Optical Microsystems (OμS’17)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improvement of measurement accuracy by hologram-encoded window function in virtual-phase-conjugation based optical tomography2017

    • Author(s)
      Yuta Goto
    • Organizer
      International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory 2017 (ISOM’17)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Compensation of optical aberration for improvement of image quality in virtual-phase-conjugation based optical tomography2017

    • Author(s)
      Yuta Goto
    • Organizer
      22th Microoptics Conference (MOC’17)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multiplexing and Demultiplexing of Digital Images using Virtual Phase Conjugation for High-Density Holographic Data Storage2017

    • Author(s)
      Yuta Goto
    • Organizer
      International Workshop on Holography and related technologies 2017 (IWH’17)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 仮想位相共役を用いたシングルショット光断層撮影によるカエル血球の3次元反射率の測定2017

    • Author(s)
      後藤 優太
    • Organizer
      平成29年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 仮想位相共役を用いたシングルョット光断層撮影法によるプレパラート試料の3次元計測2017

    • Author(s)
      後藤 優太
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 高密度ホログラフィックメモリに向けた仮想位相共役技術を用いたデジタル画像多重分離の基礎実験2017

    • Author(s)
      後藤 優太
    • Organizer
      電子情報通信学会マルチメディアストレージ研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2019-06-27  

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