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

实现高分辨率、高速3D测量的新型光学层析成像方法的开发与应用

• 批准号: 17J01545
• 负责人: 後藤 優太
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01545/
• 关键词: 位相共役光学; デジタルホログラフィ; 仮想光学系; 光複素振幅制御; 光断層撮影; 光メモリ

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．

The purpose of this study is to realize the high resolution and high resolution of 3D images and ultra-high speed measurement of 3D images.(VPC-OT: Virtual Phase Conjugation based Optical Tomography),"Biological application performance upward,""Practical biological application operation, practical application of system construction," skin, blood vessels and other surface measurement of the possibility of use. In order to achieve this goal, this year we will focus on the following topics: High speed calculation method for high speed data acquisition and processing. NVIDIA provides GPU computing with the help of Compute Unified Device Architecture (CUDA). The speed of light wave transmission calculation is about 14 times faster than that of light wave transmission calculation, which is about 14 times faster than that of light wave transmission. Second, the phase distribution (refractive ratio distribution) of the fault measurement and reproduction of high quality image in the direction of the number of related applications in the measurement of intensity distribution of the control method in the middle of the examination. The VPC-OT is about 2 times as deep as the decomposition energy, and the three-dimensional intensity and phase ratio are possible. In addition, the purpose of this study is to increase the content of the original study and to propose a new method of multiple recording in order to achieve a phase sharing function. The multiple recording density is about 1.9 times higher than that of the original study.

项目成果

高密度ホログラフィックメモリに向けた仮想位相共役技術を用いたデジタル画像多重分離の基礎実験

高密度全息存储器虚拟相位共轭数字图像解复用基础实验

• 发表时间: 2017
• 作者: 太田祐介;近藤梓;寺田眞浩;後藤 優太;後藤 優太
• 通讯作者: 後藤 優太

仮想位相共役を用いたシングルショット光断層撮影によるカエル血球の3次元反射率の測定

利用虚拟相位共轭单次光学断层扫描测量青蛙血细胞的三维反射率

• 发表时间: 2017
• 作者: Goto Yuta;Okamoto Atsushi;Takabayashi Masanori;Ogawa Kazuhisa;Tomita Akihisa;Yuta Goto;Yuta Goto;Yuta Goto;Yuta Goto;後藤 優太
• 通讯作者: 後藤 優太

仮想位相共役を用いたシングルョット光断層撮影法によるプレパラート試料の3次元計測

使用虚拟相位共轭的单次光学断层扫描对制备的样品进行三维测量

• 发表时间: 2017
• 作者: 太田祐介;近藤梓;寺田眞浩;後藤 優太
• 通讯作者: 後藤 優太

Compensation of optical aberration for improvement of image quality in virtual-phase-conjugation based optical tomography

基于虚拟相位共轭的光学层析成像中光学像差补偿以提高图像质量

• 发表时间: 2017
• 作者: Goto Yuta;Okamoto Atsushi;Takabayashi Masanori;Ogawa Kazuhisa;Tomita Akihisa;Yuta Goto;Yuta Goto;Yuta Goto
• 通讯作者: Yuta Goto

Digital image multiplexing/demultiplexing method using spatial spectral diffusion and virtual phase conjugation technique for reduction of dynamic range consumption in holographic medium

• DOI: 10.7567/jjap.56.09na07
• 发表时间: 2017-09
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Y. Goto;A. Okamoto;M. Takabayashi;Kazuhisa Ogawa;A. Tomita