光の時空間方向のボケに基づく生体の内部構造の可視化

生きた動植物の断層像を非破壊・非侵襲・非接触で得ることは、生体の構造を解析する上で重要な技術の一つである。本研究では、光学系と計算機を併用することによって、従来の光学技術のみでは達成しえない断層像撮影技術の実現を目的としている。本年度は、正対する放物面鏡を用いた光学系を作成した。また、作成した光学系が持つ独特の光学的なボケ方を利用し、特定の層の情報のみを抽出するアルゴリズムを開発した。また、シミュレーション環境において、光学系の設計に要求される精度を検証する実験を行った。放物面鏡を用いた光学系は、中心の一点のみボケが発生せずに被写界深度が浅くなるという特徴を持つ。そのため、光学系単体では中心の一点以外はボケて観測されるという欠点を持つが、事前に光のボケ方がどうなるかを獲得しておくことで、光のボケ方を利用した画像再構成手法を用いることにより、従来の光学系のみでは達成が困難な断層画像撮影を達成している。ただし、本年度開発した手法は、事前にボケ方を獲得するために、時間的・技術的な困難が存在する。そのため、次年度以降の課題として、事前に光のボケ方が獲得できない場合においても断層画像を撮影可能な技術を目指す必要がある。また、本年度は光の空間方向のボケに着目して研究を行ったが、次年度以降は時間方向のボケ方にも着目して画像再構成アルゴリズムを構築することにより、より高精度な断層画像撮影システムを目指す。

生きた動植物の断層像を非破壊・非侵襲・非接触で得ることは、生体の構造を解析する上で重要な技術の一つである。本研究では、光学系と計算機を併用することによって、従来の光学技術のみでは達成しえない断層像撮影技術の実現を目的としている。本年度は、正対する放物面鏡を用いた光学系を作成した。また、作成した光学系が持つ独特の光学的なボケ方を利用し、特定の層の情報のみを抽出するアルゴリズムを開発した。また、シミュレーション環境において、光学系の設計に要求される精度を検証する実験を行った。放物面鏡を用いた光学系は、中心の一点のみボケが発生せずに被写界深度が浅くなるという特徴を持つ。そのため、光学系単体では中心の一点以外はボケて観測されるという欠点を持つが、事前に光のボケ方がどうなるかを獲得しておくことで、光のボケ方を利用した画像再構成手法を用いることにより、従来の光学系のみでは達成が困難な断層画像撮影を達成している。ただし、本年度開発した手法は、事前にボケ方を獲得するために、時間的・技術的な困難が存在する。そのため、次年度以降の課題として、事前に光のボケ方が獲得できない場合においても断層画像を撮影可能な技術を目指す必要がある。また、本年度は光の空間方向のボケに着目して研究を行ったが、次年度以降は時間方向のボケ方にも着目して画像再構成アルゴリズムを構築することにより、より高精度な断層画像撮影システムを目指す。