| 研究課題/領域番号 |
21H01385
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 富山大学 |
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研究代表者 |
片桐 崇史 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (90415125)
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| 研究分担者 |
大嶋 佑介 富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (10586639)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
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| キーワード | 光ファイバ / 内視鏡 / コンピュテーショナルイメージング / スペクトル符号化 / ファイバイメージング / マルチモードファイバ / 蛍光イメージング / スペクトル符号化法 / 被写界深度 / マルチコアファイバ / 回折限界 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細径撮像デバイスは、低侵襲な脳神経系の観察や、血管、細気管支内を観察する医用内視鏡として必要とされている。従来のイメージセンサや光ファイババンドルによるアプローチでは、画素サイズが回折限界に迫るが故に、更なる細径化は困難であった。我々は、シングルモードファイバの先端に融着接続したマルチモードファイバが画像情報をスペクトル情報に変換する符号器として働き、観測スペクトルから画像を復元できることを明らかにした。本研究では、符号波形の空間周波数特性に着目して、解像度の符号器構造依存性、復号、再構成アルゴリズムに関する学理を究明し、超細径撮像デバイスの開発に資する普遍的な指導原理を確立する。
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| 研究成果の概要 |
スペクトル符号化法を基礎とした単一ファイバイメージングの光学的性能を評価し，従来法を上回る解像度が達成される必要条件とその機構を明らかにした．符号器は7つのコアを有するマルチコアファイバにコア径105ミクロン長さ4 cmのマルチモードファイバを融着接続することにより製作した．製作した符号器を用いて解像度 223 LW/PH を達成した．作動距離7 mm以上ではパンフォーカスとなり，蛍光像の動画撮像が可能であった．一方，短い作動距離では光セクショニング特性を示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で得られた知見は，現在のイメージセンサで実現されている画素サイズ1ミクロンを下回る細径撮像デバイスの開発において有用な学術基盤を提供するだけでなく, 回折限界以下の画素サイズの実現可能性を示唆しており，高い学術的意義を有している．応用先として，低侵襲な脳神経系の観察や，血管，細気管支内を観察する医用内視鏡をはじめ，ポーラス構造を持つ材料の内部観察，モーター内部や高集積エレクトロニクス内部など狭小空間内の画像センサ等，広範な波及効果を有する．
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