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2012 年度 実績報告書

生体組織の3次元サブ波長イメージング

研究課題

研究課題/領域番号 22560032
研究機関筑波大学

研究代表者

伊藤 雅英  筑波大学, 数理物質系, 教授 (30150874)

研究期間 (年度) 2010-10-20 – 2013-03-31
キーワード3次元計測 / 光学顕微鏡 / MTF / コヒーレンス / 画像処理 / 生体計測 / 微分干渉
研究概要

位相変調型微分干渉(RM-DIC)顕微鏡を用いた位相再生手法の開発にあたり、生体の3 次元的な屈折率分布の取得を目標にしてきた。このため、3次元再構成の元のデータとして、物体の位相分布の断層画像群が必要とされる。しかしながら、生体のような立体的な構造を持つ標本において、従来の位相再生手法を用いても、前後にある物体のボケ像が寄与し、3 次元像に使える位相分布の断層像を取得できなかった。そこで、この前後層からのボケ像の寄与を補正するために蛍光観察でボケ像補正に使われるNearest Neighbor Deblurring(NND)法 の改良と適応を試みた。NND法 は、最近接ボケ除去とも言われ、光学的断面データのボケ除去法の一つとして研究が進められている。NND は、Z 軸方向に連続する3 枚の画像から演算処理を行ないボケを除去する。連続する3 枚のうち中央の画像を補正するために、その上下に隣接する像を用いる手法である。まず、ボケ像の点応答関数(Point spread function: PSF)を予めシミュレーションにより計算で求めておく。手前に位置する像を一つ分後ろに、後ろに位置する像を一つ分前にずらすように計算されたPSFを作用させ、前後層が作るボケ像を再現したのち、それを引き算することでボケ像を取り除いた。実際の処理としては以下のとおりである。RM-DIC像から位相再生像を取得、前後の位相再生像をピントをずらしてRM-DIC 像に戻す、中央のRM-DIC 像から前後のピントずらしのRM-DIC 像を減算し、それを位相再生する。NND を組み込んだ位相再生手法によって、シミュレーションと実験をおこない、再生位相量が補正され理論的に算出される値に近くなり、ボケ像由来の像コントラスト反転から生じる位相跳びが補正され連続的な分布とすることができた。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Precise and rapid distance measurements by scatterometry2012

    • 著者名/発表者名
      Tesuya Hoshino, Toyohiko Yatagai, and Masahide Itoh
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: Vol. 20, Issue 4 ページ: 3954-3966

    • DOI

      DOI:10.1364/OE.20.003954

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-penetration swept source Doppler optical coherence angiography by fully numerical phase stabilization2012

    • 著者名/発表者名
      Young-Joo Hong, Shuichi Makita, Franck Jaillon, Myeong Jin Ju, Eun Jung Min, Byeong Ha Lee, Masahide Itoh, Masahiro Miura, and Yoshiaki Yasuno
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 20 ページ: 2740-2760

    • DOI

      10.1364/OE.20.003954

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of vertical coupling between a 2D photonic crystal cavity and a hydrogenated-amorphous-silicon-wire waveguide2012

    • 著者名/発表者名
      Makoto Okanoa, Tomoya Yamadab, Youichi Sakakibaraa, Toshihiro Kameia, Jun-ichiro Sugisakab, Noritsugu Yamamotoa, Masahide Itoh, Takeyoshi Sugayab, Kazuhiro Komori, Masahiko Mori
    • 雑誌名

      Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

      巻: 10 ページ: 287-295

    • DOI

      10.1016/j.photonics.2011.06.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Demonstration of the wide control range Q factor of ring cavity with ultrashort directional coupler and curved photonic-crystal ring waveguide2012

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichiro Sugisaka, Noritsugu Yamamoto, Makoto Okano, Kazuhiro Komori and Masahide Itoh
    • 雑誌名

      JOSA B

      巻: 29 ページ: 1521-1527

    • DOI

      10.1364/JOSAB.29.001521

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of the Q value of a microring resonator by introducing curved photonic crystal waveguides2012

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichiro Sugisaka, Noritsugu Yamamoto, Makoto Okano, Kazuhiro Komori and Masahide Itoh
    • 雑誌名

      JOSA B

      巻: 29 ページ: 1599-1605

    • DOI

      10.1364/JOSAB.29.001599

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A columnar model explaining long-term memory2012

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Hoshino, Toyohiko Yatagai and Masahide Itoh
    • 雑誌名

      Optical Memory and Neural Networks

      巻: 21 ページ: 209-218

    • DOI

      10.3103/S1060992X12040042

    • 査読あり
  • [学会発表] 位相変調型微分干渉顕微鏡を用いた位相再生手法へのNearest Neighbor Deblurring の応用提案2013

    • 著者名/発表者名
      笠木隆裕,石渡裕,伊藤雅英
    • 学会等名
      第60回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      2013-03-27
  • [学会発表] 柱状散乱体による脳の記憶の光学的モデル2012

    • 著者名/発表者名
      星野鉄哉,谷田貝豊彦,伊藤雅英
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2012
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      20121023-20121025

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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