高分解能かつ高速な３次元測定の実現に向けた新規光断層撮影法の開発と応用

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本研究の目的は，「高い深さ分解能」及び，「3次元像の一括取得による超高速計測」を実現する仮想位相共役を用いた光断層撮影法(VPC-OT: Virtual Phase Conjugation based Optical Tomography)において「生体への応用に向けた性能向上」と，「実際に生体に応用する場合の動作実証・実用的なシステムの構築」を行い，皮膚・血管等の表層計測への応用の可能性を示すことにある．本目的の達成に向けて，本年度は以下の課題に取り組んだ．まず，伝達関数による高速計算手法を用いることによって仮想レンズのシフトにおける計算時間が高速化できること示した．また，NVIDIA社提供のGPU計算用ライブラリであるCompute Unified Device Architecture (CUDA)を用いた超並列計算を導入した．これらを組み合わせて，これまでの光波伝搬計算をそのまま用いる手法と比べ，実験において約14倍の高速化が可能であることを示した．次に，位相分布（屈折率分布）の断層計測及び再生像の高画質化に向けて，窓関数を用いた計測面の強度分布の制御手法について検討した．カエル血球が封入されたプレパラート試料，及び分解能テストパターンを計測し，従来OCTに対して，VPC-OTが約2倍の深さ分解能で3次元強度・位相イメージングが可能であることを実験的に示した．加えて，当初の研究目的を超えた内容として，仮想位相共役を用いたホロフラフィックメモリの多重記録方式を新たに提案し，従来の多重記録方式と比べて記録密度が約1.9倍向上することを解析的に示した．