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マルチアパーチャ・マルチタップCMOSイメージセンサによる機能的生体イメージング

研究課題

研究課題/領域番号 18H01497
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関静岡大学

研究代表者

香川 景一郎  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30335484)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワードCMOSイメージセンサ / マルチタップ画素 / 空間周波数領域イメージング / マルチ露光レーザースペックル血流イメージング / マルチアパーチャカメラ / マルチタップ / 機能的生体イメージング
研究成果の概要

本研究では,投影光学系と密接に連携することで実世界の多様な情報を複数の光学的計測手法により一度にリアルタイムに撮影する空間・時間分割多重プログラマブル集積化カメラと,そのコアデバイスであるマルチアパーチャ・マルチタップCMOSイメージセンサのアーキテクチャを確立した.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,同時計測を実証した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

カメラに用いられるイメージセンサは用途に応じて必要とされる多様な情報を,制御された光投影と連携して様々な方法で一度に撮影することが求められる.生体イメージングはその最たる例である.例えば,組織の代謝・3次元構造,体液のかん流などの同時計測による総合判断が求められるため,同一部位を構造光照明やコヒーレント照明を用いて複数の計測法により同時計測するマルチモーダルイメージングが不可欠である.本研究は,投影光学系との密接な連携とマルチモーダル計測に対応した,高いプログラム性をもつ新規の集積化カメラアーキテクチャおよびコアデバイスであるイメージセンサの新規アーキテクチャを提案・実証したことに意義がある.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of California, Irvine(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Linkoping University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Irvine(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Linkoping University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Irvine(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Linkoping University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] [Invite Paper] Functional Imaging with Multi-tap CMOS Pixels2021

    • 著者名/発表者名
      Kagawa Keiichiro
    • 雑誌名

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      巻: 9 号: 2 ページ: 114-121

    • DOI

      10.3169/mta.9.114

    • NAID

      130008020067

    • ISSN
      2186-7364
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Decay behavior and optical parameter identification for spatial-frequency domain imaging by the radiative transport equation2020

    • 著者名/発表者名
      Machida Manabu、Hoshi Yoko、Kagawa Keiichiro、Takada Kazuki
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America A

      巻: 37 号: 12 ページ: 2020-2031

    • DOI

      10.1364/josaa.402124

    • NAID

      120007143499

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-exposure laser speckle contrast imaging using a video-rate multi-tap charge modulation image sensor2019

    • 著者名/発表者名
      Sivakumar Panneer Selvam、Kagawa Keiichiro、Crouzet Christian、Choi Bernard、Yasutomi Keita、Kawahito Shoji
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 18 ページ: 26175-26175

    • DOI

      10.1364/oe.27.026175

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] A multi-aperture multi-tap image sensor for simultaneous multi-band SFDI and multi-exposure laser speckle contrast blood flow imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kagawa, Gordon Kennedy, Adrien Ponticorvo, Iori Shibata, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito, Jun Tanida, Christian Crouzet, Bernard Choi, and Anthony Durkin
    • 学会等名
      Photonics West 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Portable visible and near-infrared spatial frequency domain imaging system to measure skin reactivity in response to noxious heating using a multi-spectral compound eye camera2021

    • 著者名/発表者名
      Nandan Kumar Das, Saad Nagi, Keiichiro Kagawa, Jun Tanida, Rolf Saager
    • 学会等名
      Photonics West 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wide-field quantitative biomedical imaging based on multi-tap CMOS image sensors2020

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kagawa
    • 学会等名
      Optics & Photonics Taiwan International Conference (OPTIC2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Motion-artifact-free multi-spectral spatial frequency domain imaging with ambient light suppression based on multi-tap and multi-aperture cameras2020

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kagawa
    • 学会等名
      CME 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 8タップCMOSイメージセンサを用いた環境光・被写体の動きに強い2波長空間周波数領域イメージング2020

    • 著者名/発表者名
      柴田伊織, 白川雄也, 高田一輝, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2020 (OPJ2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マルチタップコンピュテーショナルCMOSイメージセンサによるTOF・生体計測2020

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎
    • 学会等名
      光とレーザーの科学技術フェア2020 イメージセンシングセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マルチタップCMOSイメージセンサとマルチアパーチャカメラによる空間周波数領域イメージング(SFDI)の高機能化2020

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎
    • 学会等名
      日本学術振興会第185委員会2020年度第1回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 8タップCMOSイメージセンサと6位相ストライプ光投影を用いたFFTに基づく空間周波数領域イメージングの検討2020

    • 著者名/発表者名
      高田一輝, 柴田伊織, 白川雄也, 安富啓太, 川人祥二, 香川景一郎
    • 学会等名
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 8タップCMOSイメージセンサとストライプ光投影を用いた高機能空間周波数領域イメージングの基礎検討2020

    • 著者名/発表者名
      高田一輝, 西岡佑記, 香川景一郎
    • 学会等名
      第14回関東学生論文講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Biomedical imaging based on multi-tap CMOS image sensors and compact compound-eye cameras2019

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kagawa, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito
    • 学会等名
      4th Int’l Conf. on Photonics Solutions (ICPS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Simulation of multi-exposure laser speckle contrast boold flow imaging based on multi-tap charge modulator CMOS image sensor2019

    • 著者名/発表者名
      Panneer Selvam Sivakumar, Keiichiro Kagawa, Christian Crouzet, Bernard Choi, Keita Yasutomi, and Shoji Kawahito
    • 学会等名
      Optics & Photonics Int’l Congress 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TOMBOを用いたマルチバンドSFDIによる吸収・散乱スペクトル計測 -逆モンテカルロ法との比較2019

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎, 西舘泉, Rolf Saager, 津村徳道, 谷田純
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 時間・空間分割多重生体イメージング用マルチタップCMOSをイメージセンサ画素の開発2019

    • 著者名/発表者名
      柴田伊織, 香川景一郎, 安富啓太, 川人祥二
    • 学会等名
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Multi-tap CMOS image sensors and multi-aperture cameras for biomedical imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kagawa, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito,
    • 学会等名
      Proc. 24th Int’l Symp. On Artificial Life and Robotics (AROB 24th)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Motion-artifact-free near-video-rate spatial-frequency-domain imaging using a 4-tap CMOS image sensor with ambient light suppression2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nishioka, Keiichiro Kagawa, Chen Cao, Norimichi Tsumura, Takashi Komuro, Katsumasa Nakamura, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito
    • 学会等名
      SPIE Photonics West BiOS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-spectral spatial-freqyency-domain imaging with a compact compound-eye camera TOMBO2019

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kagawa, Tomoya Koike, Yuki Nishioka, Takaya Omura, Norimichi Tsumura, Takashi Komuro, Mohammad Torabzadeh, Rolf Sagger, Ata Sharif, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, Jun Tanida
    • 学会等名
      Photonics West BiOS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 時間・空間分割多重生体光イメージングに向けたマルチタップ画素の設計2019

    • 著者名/発表者名
      柴田伊織, 香川景一郎, 安富啓太, 川人祥二
    • 学会等名
      情報フォトニクス研究会第13回関東学生研究論文講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Medical imaging with multi-tap CMOS image sensors2018

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Kagawa, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito
    • 学会等名
      Proc. 4th Int’l Workshop on Image Sensors and Imaging Systems (IWISS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 複眼分光カメラと光源の波長特性を考慮した生体色素濃度画像推定2018

    • 著者名/発表者名
      小池知也, 香川景一郎, 大村昂也
    • 学会等名
      情報フォトニクス研究会第13回関東学生研究論文講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マルチタップCMOSイメージセンサによる生体イメージング:散乱・蛍光・血流2018

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎, 安富啓太, 川人祥二
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 4タップCMOSイメージセンサを用いたリアルタイム静脈イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      西岡佑記, 香川景一郎, Chen Cao, 津村徳道, 小室孝, 中村和正, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, 安富啓太, 川人祥二
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 複眼マルチスペクトルカメラを用いた生体色素濃度の2次元マップ推定2018

    • 著者名/発表者名
      小池知也, 香川景一郎, 西岡佑記, 大村昂也, 津村徳道, 小室孝, Rolf Saager, Mohammed Torabzadeh, Ata Sharif, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, 谷田純,
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 小型複眼マルチスペクトルカメラと用いた空間周波数領域生体光イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎, 西岡佑記, Mohammad Torabzadeh, Rolf Saager, Ata Sharif, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, 谷田純
    • 学会等名
      第12回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 小型複眼マルチスペクトルカメラを用いた空間周波数領域生体イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      大村昂也, 西岡佑記, 香川景一郎, Mohammad Torabzadeh, Rolf Saager, Ata Sharif, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, 谷田純
    • 学会等名
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マルチタップCMOSイメージセンサを用いた生体光イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      香川景一郎, 安富啓太, 川人祥二
    • 学会等名
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 香川研究室HP

    • URL

      https://idl.rie.shizuoka.ac.jp/~kagawa/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Research project (ISL)

    • URL

      http://idl.rie.shizuoka.ac.jp/~kagawa/study/project/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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