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超高速動画並列イメージング顕微鏡法の創成とその応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20J23542
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分30020:光工学および光量子科学関連
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

井上 智好  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードホログラフィ / 超高速イメージング / 超短パルスレーザ / 光伝播
研究開始時の研究の概要

百兆分の一から十兆分の一という極短時間だけ光を照射できる超短パルスレーザは,材料加工や細胞治療・検査をさらに発展させる可能性を有している.本研究では,上記超短パルスレーザ利用技術の高精度化・高性能化を実現するため,顕微鏡領域での偏光の伝播に着目し,その超高速変化を観察する技術の開発を目指す.

研究実績の概要

これまで提案していた偏光成分を空間分割多重する記録法と異なる、特殊な記録デバイスを必要としない角度多重記録方式を導入した多重記録方式の考案と実験的実証を行った。基盤技術light-in-flightホログラフィは、記録媒体のホログラムのある方向に光伝播の動画像を構成する画像を多重記録する。そのため、角度多重記録方式を導入した際には、多重記録する角度に応じて再構成像の形状が通常とは異なることが予想された。そこで、計算機シミュレーションモデルを開発し、像特性を検証した。その結果、角度多重記録時の角度の大きさとその方向に応じて、像が歪むことを明らかにし、日本光学会年次総大会で発表した。さらに、複数動画像を多重記録できる実験光学系を設計し、実験的検証を行い。学術論文で発表を行った(T. Inoue, et al., J. Opt. Soc. Am. A. 40, 370-377 (2023).)。
また、超高速動画並列イメージング技術を、異なる時間で発生する複数の光伝播の多重記録に適用できるシステムを創成した。光伝播の動画像の多重記録には、提案・実証していた偏光を用いた多重記録方式を利用した。記録媒体に応じて多重記録する方法を検討し、ホログラフィック記録材料を用いた場合にはホログラムを鉛直方向に分割する方式を採用した(T. Inoue, et al., Opt. Lett. 47, 3407-3410 (2022).)。また、イメージセンサを用いた場合には、ホログラムを画素単位に分割して記録できる偏光カメラを採用した(T. Inoue, et al., IEEE Photon. Technol. Lett. 34, 931-934 (2022).)。以上の実験的検証を行い、light-in-flightホログラフィで異なる時間で発生する複数の光伝播の多重動画像記録が可能だと示した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 3件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Multiple motion picture recording in light-in-flight recording by holography with an angular multiplexing technique2023

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomoyoshi、Kakue Takashi、Nishio Kenzo、Kubota Toshihiro、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America A

      巻: 40 号: 2 ページ: 370-370

    • DOI

      10.1364/josaa.480910

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Motion-Picture Recording of Light Pulses With Ultrashort Time Difference by Polarization Camera2022

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomoyoshi、Nagao Koki、Matsunaka Atsushi、Kokubu Takuma、Nishio Kenzo、Kubota Toshihiro、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Technology Letters

      巻: 34 号: 17 ページ: 931-934

    • DOI

      10.1109/lpt.2022.3195247

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrafast double motion-picture recording technique for propagating light pulses with an ultrashort time difference2022

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomoyoshi、Nagao Koki、Nishio Kenzo、Kubota Toshihiro、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 47 号: 14 ページ: 3407-3407

    • DOI

      10.1364/ol.458194

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 散乱媒質中を伝播する超短光パルスの スローモーション記録2022

    • 著者名/発表者名
      井上智好,角江崇,的場修,西尾謙三,粟辻安浩
    • 雑誌名

      フォトニクスニュース

      巻: 8 ページ: 42-46

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 超短パルスレーザー光の伝播とその偏光成分の同時動画像記録2022

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 佐々木みか, 松中敦志, 角江 崇, 的場 修, 西尾謙三, 粟辻安浩
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 50 ページ: 622-626

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical analysis of reconstructed image of light-in-flight recording by holography with a magnifying optical system2022

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomoyoshi、Sasaki Mika、Nishio Kenzo、Kubota Toshihiro、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Applied Physics B

      巻: 128 号: 3 ページ: 53-53

    • DOI

      10.1007/s00340-022-07773-3

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous imaging of sound propagations and spatial distribution of acoustic frequencies2022

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto Sota、Takase Yuki、Inoue Tomoyoshi、Nishio Kenzo、Xia Peng、Rajput Sudheesh K.、Matoba Osamu、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 61 号: 5 ページ: B246-B246

    • DOI

      10.1364/ao.444760

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion picture of magnified light pulse propagation with extending recordable time of digital light-in-flight holography2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomoyoshi、Aoyama Takamasa、Sawashima Yu、Nishio Kenzo、Kubota Toshihiro、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 61 号: 5 ページ: B206-B206

    • DOI

      10.1364/ao.443952

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] FFT-based simulation of the hologram-recording process for light-in-flight recording by holography2021

    • 著者名/発表者名
      Kakue Takashi、Inoue Tomoyoshi、Shimobaba Tomoyoshi、Ito Tomoyoshi、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America A

      巻: 39 号: 2 ページ: A7-A7

    • DOI

      10.1364/josaa.441585

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatiotemporal observation of light propagation in a three-dimensional scattering medium2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomoyoshi、Junpei Yuasa、Itoh Seiya、Okuda Tatsuya、Funahashi Akinori、Takimoto Tetsuya、Kakue Takashi、Nishio Kenzo、Matoba Osamu、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 21890-21890

    • DOI

      10.1038/s41598-021-01124-6

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of Pollens From Polymer Particles Levitating in an RF Plasma by the Polarization Imaging Method2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomoyoshi、Sanpei Akio、Kawade Yasutaka、Suzuki Masashi、Ochiai Ryotaro、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Plasma Science

      巻: 49 号: 9 ページ: 2967-2971

    • DOI

      10.1109/tps.2021.3105559

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of the lateral size of a hologram on the reconstructed image in digital light-in-flight recording by holography2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Tomoyoshi、Sasaki Mika、Nishio Kenzo、Kubota Toshihiro、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 60 号: 10 ページ: B59-B59

    • DOI

      10.1364/ao.414990

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multimodal sound field imaging using digital holography[Invited]2021

    • 著者名/発表者名
      Sudheesh K. Rajput , Osamu Matoba, Yuki Takase, Tomoyoshi Inoue, Kohei Itaya, Manoj Kumar, Xiangyu Quan, Peng Xia, Yasuhiro Awatsuji
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 60 号: 10 ページ: B49-B49

    • DOI

      10.1364/ao.415162

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic phase measurement of a transparent object by parallel phase-shifting digital holography with dual polarization imaging cameras2021

    • 著者名/発表者名
      Xia Peng、Ri Shien、Inoue Tomoyoshi、Awatsuji Yasuhiro、Matoba Osamu
    • 雑誌名

      Optics and Lasers in Engineering

      巻: 141 ページ: 106583-106583

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2021.106583

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion-picture recording of ultrafast behavior of polarized light incident at Brewster’s angle2020

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Mika、Matsunaka Atsushi、Inoue Tomoyoshi、Nishio Kenzo、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 7638-7638

    • DOI

      10.1038/s41598-020-64714-w

    • 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] High-speed imaging of the sound field by parallel phase-shifting digital holography2020

    • 著者名/発表者名
      Takase Yuki、Shimizu Kazuki、Mochida Shogo、Inoue Tomoyoshi、Nishio Kenzo、Rajput Sudheesh K.、Matoba Osamu、Xia Peng、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 60 号: 4 ページ: A179-A179

    • DOI

      10.1364/ao.404140

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modularized microscope based on parallel phase-shifting digital holography for imaging of living biospecimens2020

    • 著者名/発表者名
      Inamoto Junya、Fukuda Takahito、Inoue Tomoyoshi、Shimizu Kazuki、Nishio Kenzo、Xia Peng、Matoba Osamu、Awatsuji Yasuhiro
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Optics

      巻: 25 号: 12 ページ: 123706-123706

    • DOI

      10.1117/1.jbo.25.12.123706

    • 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] 超短光パルス伝播の様子と偏光情報を同時に動画像で記録する技術2020

    • 著者名/発表者名
      井上智好、粟辻安浩
    • 雑誌名

      レーザ加工学会誌

      巻: 27 ページ: 26-28

    • NAID

      40022289883

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 偏光伝播のスローモーション観察2020

    • 著者名/発表者名
      井上智好、松中敦志、舟橋旦矩、奥田達也、西尾謙三、粟辻安浩
    • 雑誌名

      光学

      巻: 49 ページ: 224-224

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] ホログラフィを用いた光伝播の超高速イメージング2020

    • 著者名/発表者名
      井上智好、久保田敏弘、粟辻安浩
    • 雑誌名

      日本色彩学会誌

      巻: 44 ページ: 230-230

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 博士課程で行っている研究~光伝播イメージング技術について~2022

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 粟辻安浩
    • 学会等名
      第22回情報フォトニクス研究グループ研究会(秋合宿)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ワンショットで光パルスの伝播を動画像で記録できる超高速動画イメージング技術2022

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 粟辻安浩
    • 学会等名
      2022年度レーザー学会 関西支部 第1回講演会(第34回研究会)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 角度多重記録方式を導入したlight-in-flight ホログラフィーの像特性の解析と比較評価2022

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 角江 崇, 山口隆貴, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 角度多重記録方式を導入したlight-in-flight ホログラフィー2022

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 角江 崇, 山口隆貴, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] AI Optics 研究会に参加して分かった光学イメージングへの機械学習および深層学習の応用展開と課題2022

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ディジタルlight-in-flight ホログラフィーを用いた極短時間差を有する2つの光パルス伝播の動画像記録・観察技術の実証2022

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第42回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Multiple motion picture recording of propagating light pulses with an ultrashort time difference by using digital light-in-flight recording by holography2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Inoue, Kenzo Nishio, Toshihiro Kubota, and Yasuhiro Awatsuji
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ホログラフィを用いた偏光伝播の超高速動画像イメージング技術2021

    • 著者名/発表者名
      井上智好, 西尾謙三, 久保田敏弘, 粟辻安浩
    • 学会等名
      2021年度 第3回ホログラフィック・ディスプレイ研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the Reconstructed Images of Light-in-flight Recording by Holographic Microscopy when Recording Condition is Changed2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Inoue, Mika Sasaki, Kenzo Nishio, and Yasuhiro Awatsuji
    • 学会等名
      The Frontiers in Optics + Laser Science Conference 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extending recordable time of motion picture of magnified image of a propagating light pulse by digital light-in-flight holography2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Inoue, Kenzo Nishio, and Yasuhiro Awatsuji
    • 学会等名
      Digital Holography and Three-Dimensional Imaging (DH), OSA Imaging and Applied Optics Congress 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ディジタルlight-in-flightホログラフィーによる拡大された光パルス伝播の動画記録可能時間の延長2020

    • 著者名/発表者名
      井上智好、青山尚正、澤島雄祐、西尾謙三、久保田敏弘、粟辻安浩
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ホログラフィーを用いた超高速イメージング技術による偏光伝播の動画像記録と観察2020

    • 著者名/発表者名
      井上智好、西尾謙三、久保田敏弘、粟辻安浩
    • 学会等名
      2020年度レーザー学会関西支部・中国四国支部連合若手学術交流研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] imultaneous recording of multiple motion picture of 3D image of polarized light propagation2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Inoue, Kenzo Nishio, and Yasuhiro Awatsuji
    • 学会等名
      OSA Imaging and Applied Optics Congress: Digital holography and 3-D imaging 2020 (DH2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of influence of rectangular size of hologram on the reconstructed images in digital light-in-flight recording by holography2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Inoue, Kenzo Nishio, Toshihiro Kubota, and Yasuhiro Awatsuji
    • 学会等名
      Information Photonics 2020 (IP2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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