2025/03/07 更新

写真a

ゼン コウギョク
全 香玉
Xiangyu Quan
所属
工学部 基盤工学科 情報電子オプティクスコース 助教
職名
助教

研究キーワード

  • マルチモーダル生体イメージング

  • 光遺伝学

  • 蛍光3次元イメージング

  • デジタルホログラフィ

研究分野

  • ナノテク・材料 / 光工学、光量子科学  / デジタルホログラフィー

  • ライフサイエンス / 生体医工学  / 生体イメージング

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 計測工学  / 光情報光学

学歴

  • 神戸大学   大学院システム情報学研究科   博士課程

    2013年4月 - 2017年9月

経歴

  • Tomocube   その他

    2023年5月 - 2025年1月

  • 神戸大学   システム情報学研究科   助教

    2019年4月 - 2023年4月

  • 神戸大学   システム情報学研究科   特命助教

    2017年10月 - 2019年3月

  • 日本学術振興会   日本学術振興会特別研究員

    2016年4月 - 2017年9月

学協会・団体の委員歴

  • 一般社団法人 日本光学会   情報フォトニックスグループ 男女共同参加委員  

    2019年12月 - 2023年3月   

 

論文

  • Deep learning based image quality improvement of a light-field microscope integrated with an epi-fluorescence microscope 査読

    Noriyuki Nakatani,Ryo Shinke,Xiangyu Quan,Takashi Murata,Osamu Matoba

    Optics Continuum   2023年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1364/OPTCON.481845

  • Single-shot generalized Hanbury Brown–Twiss experiments using a polarization camera for target intensity reconstruction in scattering media 査読

    Naru Yoneda,Xiangyu Quan,Osamu Matoba

    Optics Letters   48 ( 3 )   632 - 635   2023年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1364/OL.479475

  • Evaluation and Manipulation of Neural Activity using Two-Photon Holographic Microscopy.

    Daisuke Kato,Xiangyu Quan,Yuta Tanisumi,Zhongtian Guo,Mitsuhiro Morita,Tetsuya Takiguchi,Osamu Matoba,Hiroaki Wake

    Journal of visualized experiments : JoVE   ( 187 )   2022年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Recent advances in optical bioimaging and optogenetics have enabled the visualization and manipulation of biological phenomena, including cellular activities, in living animals. In the field of neuroscience, detailed neural activity related to brain functions, such as learning and memory, has now been revealed, and it has become feasible to artificially manipulate this activity to express brain functions. However, the conventional evaluation of neural activity by two-photon Ca2+ imaging has the problem of low temporal resolution. In addition, manipulation of neural activity by conventional optogenetics through the optic fiber can only simultaneously regulate the activity of neurons with the same genetic background, making it difficult to control the activity of individual neurons. To solve this issue, we recently developed a microscope with a high spatiotemporal resolution for biological applications by combining optogenetics with digital holographic technology that can modify femtosecond infrared laser beams. Here, we describe protocols for the visualization, evaluation, and manipulation of neural activity, including the preparation of samples and operation of a two-photon holographic microscope (Figure 1). These protocols provide accurate spatiotemporal information on neural activity, which may be useful for elucidating the pathogenesis of neuropsychiatric disorders that lead to abnormalities in neural activity.

    DOI: 10.3791/64205

  • Quantitative dynamic evolution of physiological parameters of RBC by highly stable digital holographic microscopy 査読

    Manoj Kumar,Osamu Matoba,Xiangyu Quan,Sudheesh K Rajput,Mitsuhiro Morita,Yasuhiro Awatsuji

    Optics and Lasers in Engineering   151   106887 - 106887   2022年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.optlaseng.2021.106887

  • Holographic microscope and its biological application. 招待 査読

    Xiangyu Quan,Daisuke Kato,Vincent Daria,Osamu Matoba,Hiroaki Wake

    Neuroscience research   179   57 - 64   2021年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Holographic structured illumination combined with optogenetics enables patterned stimulation of neurons and glial cells in an intact living brain. Moreover, in vivo functional imaging of cellular activity with recent advanced microscope technologies allows for visualization of the cellular responses during learning, emotion and cognition. Integrating these techniques can be used to verify the link between cell function and behavior output. However, there are technical limitations to stimulate multiple cells with high spatial and temporal resolution with available techniques of optogenetic stimulation. Here, we summarized a two-photon microscope combined with holographic system to stimulate multiple cells with high spatial and temporal resolution for living mice and their biological application.

    DOI: 10.1016/j.neures.2021.10.012

  • Multi-Physical Parameter Cross-Sectional Imaging of Quantitative Phase and Fluorescence by Integrated Multimodal Microscopy 査読

    Sudheesh K Rajput,Osamu Matoba,Manoj Kumar,Xiangyu Quan,Yasuhiro Awatsuji,Yosuke Tamada,Enrique Tajahuerce

    IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics   27 ( 4 )   1 - 9   2021年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    DOI: 10.1109/jstqe.2021.3064406

  • Multimodal Microscopy: Fast Acquisition of Quantitative Phase and Fluorescence Imaging in 3D Space 招待 査読

    Xiangyu Quan,Manoj Kumar,Sudheesh K. Rajput,Yosuke Tamada,Yasuhiro Awatsuji,Osamu Matoba

    IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics   27 ( 4 )   1 - 11   2021年7月

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    Multimodal optical microscopy combines different optical and physiological principles working together to obtain rich perspectives from a single biological event. In this paper, the recent advances in multimodal microscopy systems based on off-axis digital holography and transport-of-intensity equation are reviewed. Both methods used the common-path configuration, and realized simultaneous quantitative phase and fluorescence imaging in 3D space. Feasibility checks with fluorescent micro-beads and live plant cells are presented. The results show that both methods are capable of fast acquisition of the quantitative phase and fluorescence information with digital refocusing ability.

    DOI: 10.1109/jstqe.2020.3038403

  • Multimodal sound field imaging using digital holography 招待 査読

    Sudheesh K. Rajput,Osamu Matoba,Yuki Takase,Tomoyoshi Inoue,Kohei Itaya,Manoj Kumar,Xiangyu Quan,Peng Xia,Yasuhiro Awatsuji

    Applied Optics   60 ( 10 )   B49 - B58   2021年4月

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    掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)  

    Sound is an important invisible physical phenomenon that needs to be explained in several physical and biological processes, along with visual phenomena. For this purpose, multiparameter digital holography (DH) has been proposed to visualize both features simultaneously due to the phase and amplitude reconstruction properties of DH. In this paper, we present a brief review on sound field imaging techniques with special focus on the multiparameter imaging capability of DH for visualizing sound and visual features. The basic theory and several experimental results with very high-speed recordings are also presented to demonstrate sound field imaging for the audible range aswell as in the ultrasound range.

    DOI: 10.1364/AO.415162

  • Pain induces stable, active microcircuits in the somatosensory cortex that provide a therapeutic target 査読

    Takuya Okada,Daisuke Kato,Yuki Nomura,Norihiko Obata,Xiangyu Quan,Akihito Morinaga,Hajime

    Science Advances   7 ( 12 )   eabd8261 - eabd8261   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Association for the Advancement of Science (AAAS)  

    Sustained neuropathic pain from injury or inflammation remains a major burden for society. Rodent pain models have informed some cellular mechanisms increasing neuronal excitability within the spinal cord and primary somatosensory cortex (S1), but how activity patterns within these circuits change during pain remains unclear. We have applied multiphoton in vivo imaging and holographic stimulation to examine single S1 neuron activity patterns and connectivity during sustained pain. Following pain induction, there is an increase in synchronized neuronal activity and connectivity within S1, indicating the formation of pain circuits. Artificially increasing neuronal activity and synchrony using DREADDs reduced pain thresholds. The expression of N-type voltage-dependent Ca<sup>2+</sup> channel subunits in S1 was increased after pain induction, and locally blocking these channels reduced both the synchrony and allodynia associated with inflammatory pain. Targeting these S1 pain circuits, via inhibiting N-type Ca<sup>2+</sup> channels or other approaches, may provide ways to reduce inflammatory pain.

    DOI: 10.1126/sciadv.abd8261

  • Single-shot common-path off-axis digital holography: applications in bioimaging and optical metrology [Invited] 招待 査読

    Manoj Kumar,Osamu Matoba,Xiangyu Quan,Sudheesh K. Rajput,Yasuhiro Awatsuji,Yosuke Tamada

    Applied Optics   60 ( 4 )   A195 - A195   2021年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Optical Society  

    DOI: 10.1364/ao.404208

    その他リンク: https://www.osapublishing.org/viewmedia.cfm?URI=ao-60-4-A195&seq=0

  • Sound wave detection by common-path digital holography 査読

    Sudheesh K. Rajput,Osamu Matoba,Manoj Kumar,Xiangyu Quan,Yasuhiro Awatsuji

    Optics and Lasers in Engineering   137   2021年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    © 2020 Elsevier Ltd The sound wave has been recorded and visualized by optical means such as digital holography (DH), where light wave carries the sound information. However, in DH, an additional reference beam is required, which can create problems in the applications where long-distance propagations are required for sound field studies. In this work, we present a new way of sound wave recording and visualization by a common-path DH in which a single light beam can carry the sound information and near the recording device, this single light beam is divided into the object and reference beams by using a beam splitter. One of the beams is filtered to generate a clean reference beam. Therefore, this configuration of DH eliminates the need of a reference beam from the starting point and makes the system simpler, compact, and stable, in comparison to the optical sound wave recording setup of traditional DH. The presented optical system of sound wave recording is suitable for applications where the single beam is required to observe invisible sound phenomena at far position. We present experimental results of vibration frequency and voice information visualization to demonstrate the proposed system.

    DOI: 10.1016/j.optlaseng.2020.106331

  • Roadmap on holography 招待 査読

    John T Sheridan,Raymond K Kostuk,Antonio Fimia Gil,Y Wang,W Lu,H Zhong,Y Tomita,C Neipp,J Francés,S Gallego,I Pascual,V Marinova, X Quan,

    Journal of Optics   22 ( 12 )   123002 - 123002   2020年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP Publishing  

    DOI: 10.1088/2040-8986/abb3a4

    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2040-8986/abb3a4/pdf

  • Single-shot common-path off-axis dual-wavelength digital holographic microscopy 査読

    Manoj Kumar,Xiangyu Quan,Yasuhiro Awatsuji,Yosuke Tamada,Osamu Matoba

    Applied Optics   59 ( 24 )   7144 - 7152   2020年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A single-shot common-path off-axis self-interference dual-wavelength digital holographic microscopic (DHM) system based on a cube beam splitter is demonstrated to expand the phase range in a stepped microstructure and for simultaneous measurement of the refractive index and physical thickness of a specimen. In the system, two laser beams with wavelengths of 532 nm and 632.8 nm are used. These laser beams are combined to transilluminate the object under study, then the object beam is divided into two beams by using a beam splitter oriented in such a way that both the beams propagate in almost the same direction, with an appropriate lateral separation between them. One of the object beams is spatially filtered at its Fourier plane, using a pinhole to generate a reference spherical beam free from the object information. The reference beam interferes with the object beam to form a digital hologram at the faceplate of the image sensor. The phase information is extracted from a single recorded digital hologram using the phase aberration compensation method that is based on principal component analysis (PCA). Owing to the common-path configuration, the system shows high temporal phase stability and it is less vibration-sensitive compared to counterparts such as a Mach–Zehnder type DHM. The performance of the dual-wavelength DHM system is verified in two different application fields by conducting the experiments using microsphere beads and living plant cells.

    DOI: 10.1364/AO.395001

  • Digital Holographic Multimodal Cross-Sectional Fluorescence and Quantitative Phase Imaging System 査読

    Manoj Kumar,Xiangyu Quan,Yasuhiro Awatsuji,Yosuke Tamada,Osamu Matoba

    Scientific Reports   10   7580   2020年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media {LLC}  

    DOI: 10.1038/s41598-020-64028-x

  • Common-path multimodal three-dimensional fluorescence and phase imaging system 査読

    Manoj Kumar,Xiangyu Quan,Yasuhiro Awatsuji,Chaoyang Cheng,Mitsuyasu Hasebe,Yosuke Tamada,Osamu Matoba

    Journal of Biomedical Optics   25 ( 3 )   32010   2020年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:{SPIE}-Intl Soc Optical Eng  

    DOI: 10.1117/1.jbo.25.3.032010

  • Three-dimensional fluorescence imaging using the transport of intensity equation 査読

    Sudheesh K. Rajput,Manoj Kumar,Xiangyu Quan,Mitsuhiro Morita,Tomoyuki Furuyashiki,Yasuhiro Awatsuji,Enrique Tajahuerce,Osamu Matoba

    Journal of Biomedical Optics   25 ( 3 )   1 - 1   2019年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SPIE-Intl Soc Optical Eng  

    We propose a nonscanning three-dimensional (3-D) fluorescence imaging technique using the transport of intensity equation (TIE) and free-space Fresnel propagation. In this imaging technique, a phase distribution corresponding to defocused fluorescence images with a point-light-source-like shape is retrieved by a TIE-based phase retrieval algorithm. From the obtained phase distribution, and its corresponding amplitude distribution, of the defocused fluorescence image, various images at different distances can be reconstructed at the desired plane after Fresnel propagation of the complex wave function. Through the proposed imaging approach, the 3-D fluorescence imaging can be performed in multiple planes. The fluorescence intensity images are captured with the help of an electrically tunable lens; hence, the imaging technique is free from motion artifacts. We present experimental results corresponding to microbeads and a biological sample to demonstrate the proposed 3-D fluorescence imaging technique.

    DOI: 10.1117/1.jbo.25.3.032004

  • 光学処理による勾配降下法の実装 査読

    仁田 功一,辻林 大揮,全 香玉,的場 修

    レーザー研究   47巻   pp. 164 - 168   2019年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:レーザー学会  

  • Three-dimensional stimulation and imaging-based functional optical microscopy of biological cells 査読

    Xiangyu Quan,Manoj Kumar,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji,Yoshio Hayasaki,Satoshi Hasegawa,Hiroaki Wake

    Optics Letters   43 ( 21 )   5447 - 5447   2018年11月

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Optical Society  

    A new type of functional optical microscope system called three-dimensional (3D) stimulation and imaging-based functional optical microscopy (SIFOM) is proposed, to the best of our knowledge. SIFOM can precisely stimulate user-defined targeted biological cells and can simultaneously record the volumetric fluorescence distribution in a single acquisition. Precise and simultaneous stimulation of fluorescent-labeled biological cells is achieved by multiple 3D spots generated by digital holograms displayed on a phase-mode spatial light modulator. Single-shot 3D acquisition of the fluorescence distribution is accomplished by common-path off-axis incoherent digital holographic microscopy in which a diffraction grating with a focusing lens is displayed on another phase-mode spatial light modulator. The effectiveness of the proposed functional microscope system was verified in experiments using fluorescent microbeads and human lung cancer cells located at various defocused positions. The system can be used for manipulating the states of cells in optogenetics.

    DOI: 10.1364/ol.43.005447

    その他リンク: https://www.osapublishing.org/viewmedia.cfm?URI=ol-43-21-5447&seq=0

  • Digital holography and its multidimensional imaging applications: a review 査読

    Tatsuki Tahara,Xiangyu Quan,Reo Otani,Yasuhiro Takaki,Osamu Matoba

    Microscopy   67 ( 2 )   55 - 67   2018年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    In this review, we introduce digital holographic techniques and recent progress in multidimensional sensing by using digital holography. Digital holography is an interferometric imaging technique that does not require an imaging lens and can be used to perform simultaneous imaging of multidimensional information, such as three-dimensional structure, dynamics, quantitative phase, multiple wavelengths and polarization state of light. The technique can also obtain a holographic image of nonlinear light and a three-dimensional image of incoherent light with a single-shot exposure. The holographic recording ability of this technique has enabled a variety of applications.

    DOI: 10.1093/jmicro/dfy007

  • Image recovery from defocused 2D fluorescent images in multimodal digital holographic microscopy 査読

    Xiangyu Quan,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji

    Optics Letters   42 ( 9 )   1796 - 1799   2017年5月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OPTICAL SOC AMER  

    A technique of three-dimensional (3D) intensity retrieval from defocused, two-dimensional (2D) fluorescent images in the multimodal digital holographic microscopy (DHM) is proposed. In the multimodal DHM, 3D phase and 2D fluorescence distributions are obtained simultaneously by an integrated system of an off-axis DHM and a conventional epifluorescence microscopy, respectively. This gives us more information of the target; however, defocused fluorescent images are observed due to the short depth of field. In this Letter, we propose a method to recover the defocused images based on the phase compensation and backpropagation from the defocused plane to the focused plane using the distance information that is obtained from a 3D phase distribution. By applying Zernike polynomial phase correction, we brought back the fluorescence intensity to the focused imaging planes. The experimental demonstration using fluorescent beads is presented, and the expected applications are suggested. (C) 2017 Optical Society of America

    DOI: 10.1364/OL.42.001796

  • Single-shot incoherent digital holography using a dual-focusing lens with diffraction gratings 査読

    Xiangyu Quan,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji

    Optics Letters   42 ( 3 )   383 - 383   2017年2月

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Optical Society  

    DOI: 10.1364/ol.42.000383

  • マルチモーダルデジタルホログラフィック顕微鏡による細胞ライブイメージング (特集 バイオイメージング最前線)

    的場 修,全 香玉,粟辻 安浩

    O plus E : Optics + electronics   38 ( 10 )   927 - 930   2016年10月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)   出版者・発行元:アドコム・メディア  

  • Phase and fluorescence imaging by combination of digital holographic microscopy and fluorescence microscopy 査読

    Xiangyu Quan,Kouichi Nitta,Osamu Matoba,Peng Xia,Yasuhiro Awatsuji

    OPTICAL REVIEW   22 ( 2 )   349 - 353   2015年4月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:OPTICAL SOC JAPAN  

    Hybrid digital holographic microscopy that combines fluorescence microscopy and digital holographic microscopy into a single system for biological applications is proposed. In the proposed system, a phase image and a fluorescence image can be obtained simultaneously by selecting the different wavelengths of the fluorescent light and the phase measurement. Especially for biological applications, the cell structure can be obtained by the phase imaging based on digital holography and nucleus of the cell can be obtained by the fluorescence imaging. The measurement of fluorescence beads and egera densa presented the feasibility of simultaneous detection of both a phase image and a fluorescence image.

    DOI: 10.1007/s10043-015-0042-4

  • Multidimensional measurement by hybrid digital holographic microscopy for biological applications 招待

    Matoba Osamu,Xiangyu Quan,XIA Peng,AWATSUJI Yasuhiro

    Asian Journal of Physics   24 ( 10 )   1467 - 1471   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Indian Spectroscopy Society  

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MISC

  • Image recovery of fluorescent beads by TIE-based computational imaging and phase retrieval

    Shiori Matsuda,Naru Yoneda,Manoj Kumar,Xiangyu Quan,Wataru Watanabe,Osamu Matoba

    Biomedical Imaging and Sensing Conference 2023   2023年9月

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:SPIE  

    DOI: 10.1117/12.3007915

  • Two-photon imaging through scattering media 招待 査読

    Xiangyu Quan,Takashi Monno,Naru Yoneda,Fernando Soldevila,Gigan Sylvain

    Digital Holography and Information Photonics (DHIP 2022)   2022年12月

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • Improvement of Visualization of Sound Wave Propagation by Optical Microphone based on Digital Holography 査読

    Kohei Itaya,Xiangyu Quan,Yasuhiro Awatsuji,Osamu Matoba

    Proceedings of the 2022 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim   CWP13A_05   2022年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    In the optical microphone based on digital holography, the noise reduction method of phase images of sound fields is applied and then it is verified that the propagation of sound waves is more clearly observed than conventional method.

    DOI: 10.1364/CLEOPR.2022.CWP13A_05

  • Measurement of Scattered Fluorescence Light by TIE-based 3D Fluorescence Imaging Technique 査読

    Marin Shoda,Xiangyu Quan,Takashi Murata,Yasuhiro Awatsuji,Osamu Matoba

    Proceedings of the 2022 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim   P_CM15_04   2022年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    Complex amplitude distribution of scattered fluorescence light is measured by TIE-based 3D fluorescence imaging technique. We present a preliminary experiment in tobacco cultured cells expressing GFP with tubulin covered by a diffused medium.

    DOI: 10.1364/CLEOPR.2022.P_CM15_04

  • An alternative method to control and monitor neural activity in 2 photon imaging 招待 査読

    Xiangyu Quan,Daisuke Kato,Hiroaki Wake,Yasuhiro Awatsuji,Osamu Matoba

    JSAP-OSA Joint Symposia, JSAP 2021   N404-9   2021年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • Simultaneous light-field fluorescence and TIE-based phase imaging 査読

    Sudheesh K. Rajput,Ryo Shinke,Xiangyu Quan,Yasuhiro Awatsuji,Osamu Matoba

    Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering   11925   2021年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    In this paper, we integrate the fluorescence and phase imaging simultaneously that uses the light field and the transport of intensity equation (TIE). Here, the fluorescence information is obtained by the light field imaging with an electrically tunable lens while phase imaging is done by TIE. For fluorescence, different intensity stacks are captured with image sensor to be used for reconstructing the fluorescence images using the concept of light field. To get the phase information of the same sample along with fluorescence, the three intensity images are captured by another image sensor for solving TIE for phase data. Experimental results of micro beads are presented in support of simultaneous imaging technique.

    DOI: 10.1117/12.2615674

  • Decoupling the refractive index and thickness by dual-wavelength digital holographic microscopy 査読

    Manoj Kumar,Osamu Matoba,Xiangyu Quan,Yasuhiro Awatsuji,Yosuke Tamada

    Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering   11774   2021年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    We have proposed a new configuration of the single-shot, dual-wavelength, common-path, off-axis DHM system. The proposed system is used for decoupling the refractive index and thickness of a biological specimen.

    DOI: 10.1117/12.2586317

  • Experimental verification of a method for single pixel imaging with one dimensional hadamard transform and time division multiplexing 査読

    Kouichi Nitta,Atsushi Takigawa,Xiangyu Quan,Osamu Matoba

    Imaging and Applied Optics Congress 2020   JTh2A.39   2020年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:The Optical Society  

    A method for single pixel imaging suitable for high definition imaging is demonstrated. The experimental system consists of a laser with two dimensional scanning, a digital micro-mirror device, a condenser lens, and a photo detector. It is shown that the system can output an image with 1024×1024 pixels.

  • Multimodal two-photon microscopy with electrical tunable lens 査読

    Noda Takumi,Xiangyu Quan,Sudheesh Rajput,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji

    Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering   11521   2020年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © COPYRIGHT SPIE. Downloading of the abstract is permitted for personal use only. In this research, we have proposed a multimodal fast fluorescent imaging by an electrical tunable lens, and quantitative phase imaging by digital holography. In conventional confocal microscopy, sectioning in z direction is realized either by moving objective lens or sample stage. In order to speed up the imaging, and utilize in the specific applications such as light stimulation system in optogenetics, the sectioning is realized by changing the focal power of an electrical tunable lens. The preliminary experiment using fluorescence beads and its relation between focal power and depth change is shown.

    DOI: 10.1117/12.2573299

  • Non-interferometric 3D fluorescence imaging for bio-applications 査読

    Osamu Matoba,Sudheesh K. Rajput,Manoj Kumar,Xiangyu Quan,Yosuke Tamada,Yasuhiro Awatsuji,Enrique Tajahuerce

    Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering   11402   2020年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © 2020 SPIE. Downloading of the abstract is permitted for personal use only. Non-interferometric three-dimensional (3D) fluorescence imaging techniques for bio-applications are presented. For bioapplications, the efficient illumination is very important to avoid the damage of living cells. We have proposed a method to obtain the complex amplitude of the fluorescence light wave with partially coherence by using the transport of intensity equation (TIE). We will show some experimental results of the reconstructed fluorescence distributions of fluorescence beads and living plant cells by TIE.

    DOI: 10.1117/12.2559794

  • Plant cell observation by TIE-based fluorescence imaging 査読

    Sudheesh K. Rajput,Osamu Matoba,Manoj Kumar,Xiangyu Quan,Yasuhiro Awatsuji,Yosuke Tamada

    Imaging and Applied Optics Congress 2020   DTh4A.3   2020年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:The Optical Society  

    We present fluorescence imaging of plant cells based on transport of intensity equation and Fresnel propagation. At first, the phase distribution is obtained from the recorded three-defocus fluorescence intensity images and then from phase and corresponding intensity defocus image, the focus images of plant cell sample can be retrieved at various planes after free space propagation.

  • Stable multimodal three-dimensional imaging 査読

    Manoj Kumar,Osamu Matoba,Xiangyu Quan,Yosuke Tamada,Yasuhiro Awatsuji

    Imaging and Applied Optics Congres 2020   JTh4D.2   2020年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:The Optical Society  

    A highly stable multimodal 3D imaging system is developed, for simultaneous recording and retrieval of 3D fluorescence imaging and quantitative phase distribution of a biological sample, by incorporating the single-shot common-path off-axis configurations of the incoherent and coherent digital holographic microscopes, respectively.

  • Comparison of reconstructed image quality in 3D display using optimized binary phase modulation 査読

    Osamu Matoba,Shigehiko Washizu,Kento Kurosawa,Xiangyu Quan,Kouichi Nitta

    Proceedings Digital Holography and Three-Dimensional Imaging 2019   2019年5月

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:SPIE  

    DOI: 10.1117/12.2522557

  • Observation of plant cell by holographic 3D illumination and imaging functional optical microscopy 査読

    Manoj Kumar,Xiangyu Quan,Yasuhiro Awatsuji,Yosuke Tamada,Osamu Matoba

    Proceedings Digital Holography and Three-Dimensional Imaging 2019   2019年5月

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © OSA 2019 © 2019 The Author(s) We demonstrate a common-path off-axis incoherent digital holographic and active multi-beam illumination microscopic system for 3D fluorescence imaging. The proposed system is employed for the 3D imaging of the fluorescent beads and plant Physcomitrella patens.

    DOI: 10.1364/DH.2019.Th1A.7

  • Holographic display using binary phase modulation by image segmentation method 査読

    Kento Kurosawa,Xiangyu Quan,Kouichi Nitta,Osamu Matoba

    Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering   11145   2019年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:SPIE  

    Binary-phase-only reconstruction for holographic 3D display has a problem that degrades the image quality by enhancing the speckle. Image segmentation method is applied to reduce the speckle effect. Numerical and experimental results are presented to verify the proposed method.

    DOI: 10.1117/12.2540345

  • Simple intensity equalization methods in SLM generated multispots 査読

    Xiangyu Quan,Manoj Kumar,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji,Hiroaki Wake

    Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering   11140   2019年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © 2019 SPIE. Multispots in three-dimensions generated by phase mode spatial light modulators (SLMs) are very useful in laser processing or light induced biological treatments, such as optogenetics. So far, the intensity of the focus spots varies depending to the distance from optical axis. In order to equalize intensities in all generated spots, simple feedback method was applied. Further, look up table was created by dividing imaging area in sectors. Experiment results show improvement in the random spots at some degree, however, further analyzation is required.

  • 強度輸送方程式を用いた蛍光・位相同時計測

    的場修,RAJPUT Sudheesh K,KUMAR Manoj,QUAN Xiangyu,粟辻安浩

    応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)   80th   2019年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • Multimodal Digital Holographic Microscopy 招待

    全 香玉,Manoj Kumar,的場 修,Yasuhiro Awatsuji,Yoshio Hayasaki,Satoshi Hasegawa,和氣 弘明,Mitsuhiro Morita

    Digital Holography and Information Photonics (DHIP 2018)   2018年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:DHIP2018  

  • Multi-physical parameter imaging based on digital holography 招待

    的場 修,M. Kumar,全 香玉,Y. Awatsuji

    17th Workshop on Information Optics (WIO2018)   2018年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:WIO2018  

  • Three-dimensional fluorescence imaging of beads and cancer cells by off-axis incoherent digital holography

    Manoj Kumar,全 香玉,Y. Awatsuji,的場 修

    Imaging and Applied Optics Congress 2018   2018年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:OSA2018  

  • Three-dimensional imaging based on common-path off-axis incoherent digital holography (Conference Presentation)

    Osamu Matoba,Xiangyu Quan,Yasuhiro Awatsuji

    Three-Dimensional Imaging, Visualization, and Display 2018   2018年5月

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:SPIE  

    DOI: 10.1117/12.2302683

  • High Temporal and Spatial Pattern Stimulation to Manipulate Brain Function

    Hiroaki Wake,Koichiro Haruwaka,Xiangyu Quan,Osamu Matoba

    Biomedical Imaging and Sensing Conference 2018   2018年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • Multi-dimensional digital holographic microscopy 査読

    Osamu Matoba,Xiangyu Quan,Manoj Kumar,Yasuhiro Awatsuji

    Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering   10815   2018年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © 2018 SPIE. In this paper, we present a multi-dimensional digital holographic microscopy for biological applications. First, we present our concept of an optical microscopy that can produce both phase and fluorescence images. Then, a technique is demonstrated to obtain the three-dimensional distribution of fluorescence beads by a common-path off-axis incoherent digital holographic microscopy. Experimental verification of the proposed system on microscopic samples and the reconstructed image quality is discussed.

    DOI: 10.1117/12.2501202

  • Multimodal digital holographic microscopy for simultaneous phase and fluorescence imaging 査読

    Xiangyu Quan,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji

    Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering   10711   2018年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © 2018 SPIE. This paper introduces a new type of multimodal digital holographic microscopy for biological applications. Off-axis digital holography is applied both in 3D phase imaging and 3D fluorescence imaging. In addition, image recovery by iterative method to obtain focused fluorescence images are introduced.

    DOI: 10.1117/12.2321988

  • Digital phase conjugation for improving the focused spot in weakly scattering medium for OCT

    Keisuke Harukaze,Noriyuki Nakatani,Xiangyu Quan,Kouichi Nitta,Osamu Matoba

    Imaging and Applied Optics 2018   2018   3W5G.3   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:OSA - The Optical Society  

    Digital phase conjugation is applied to improve the focusing property in a weakly scattering medium for achieving high-resolution OCT. The distorted phase distribution is measured by the guided laser light and then the phase modulation of a low-coherence light for OCT is generated to compensate the distorted phase as well as wavelength conversion. Experimental results for improving the focusing property are presented.

    DOI: 10.1364/3D.2018.3W5G.3

  • Simultaneous imaging of 3D phase and 3D fluorescence for biological application 査読

    Xiangyu Quan,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji

    16th Workshop on Information Optics, WIO 2017   2017年9月

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © 2017 IEEE. Multimodal imaging in biology plays an important role. So far the 3D visualization of fluorescence is realized by scanning systems. For faster imaging, the sectioning process intrinsically exhibits limitations in recording speed. We presented common-path off-axis incoherent digital holography using dual gratings on dual Fresnel lenses. Using the proposed method, single-shot, 3D fluorescence imaging is realized. We also suggested an integrated system of 3D fluorescence and quantitative phase imaging. Preliminary results on off-axis incoherent digital holography and multimodal imaging are demonstrated.

    DOI: 10.1109/WIO.2017.8038183

  • Multimodal Imaging Based on Digital Holography 査読

    Osamu Matoba,Xiangyu Quan,Peng Xia,Yasuhiro Awatsuji,Takanori Nomura

    PROCEEDINGS OF THE IEEE   105 ( 5 )   906 - 923   2017年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC  

    Digital holography provides a method of the 3-D recording and numerical reconstruction by a simple optical system and a computer. Quantitative measurement and numerical refocusing are major characteristics. So far, many physical parameters such as amplitude, phase, polarization, fluorescence, and spectra can be obtained independently. Recently, multimodal imaging that can obtain simultaneously two or more physical parameters by combining digital holographic microscope and other optical microscopes such as a fluorescence optical microscope and a Raman scattering microscope has emerged. In this review, physical parametric imaging techniques based on digital holography are presented and then these techniques are enhanced to develop multimodal imaging based on digital holography.

    DOI: 10.1109/JPROC.2017.2656148

  • Optical sound wave recording by digital holography with heterodyne technique 査読

    Xiangyu Quan,Sudheesh Rajput,Kouichi Nitta,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji

    DIGITAL OPTICAL TECHNOLOGIES 2017   10335   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:SPIE-INT SOC OPTICAL ENGINEERING  

    A visualization technique of sound wave propagation using digital holography with heterodyne technique is presented. In the proposed method, the frequency of the interference pattern in an off-axis digital holography is down converted into the detectable frequency in an image sensor operated at the video frame rate by using the heterodyne interferometer. We present the principle of the recording technique and experimental results are described.

    DOI: 10.1117/12.2270101

  • Analysis of off-axis incoherent digital holographic microscopy 査読

    Xiangyu Quan,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji

    Three-Dimensional Imaging, Visualization, and Display 2017   10219   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    DOI: 10.1117/12.2264217

  • Analysis of common-path incoherent digital holography using dual-focusing lens with diffraction gratings 査読

    Xiangyu Quan,Asuka Moriyama,Nitta Kouichi,Osamu Matobaa,Yasuhiro Awatsujib

    Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering   10251   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:SPIE  

    This paper provides overall analytical insights on the common-path incoherent digital holography using dual-focusing lens with diffraction gratings. Especially when one tries to seek an off-Axis solution using the suggested configuration, the low temporal and spatial coherence require specific conditions on parameters of the set-up. AA mathematical explanation on the off-Axis digital holography is described.

    DOI: 10.1117/12.2275019

  • Recovery of fluorescent bead image by phase compensation method based on the defocusing distance 査読

    Xiangyu Quan,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji

    Digital Holography and Three-Dimensional Imaging 2017   Tu2A.6   2017年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © OSA 2017. Fluorescent images that are blurred by large focus displacements are corrected by phase compensation. This is possible when the defocusing distance is obtained from an external measurement. A multi-modal digital holography that enables both quantitative phase imaging and 2D fluorescent imaging provides complimentary information from the same measuring object, such as living cells with fluorescent labels. In this paper, we adapted Zernike polynomials to correct the defocused fluorescent images, and used coefficients that are linear to the defocusing distances. Experimental results from bead images are presented.

    DOI: 10.1364/DH.2017.Tu2A.6

  • Common-path incoherent digital holography 査読

    Osamu Matoba,Xiangyu Quan,Asuka Moriyama,Yasuhiro Awatsuji

    Three-Dimensional Imaging, Visualization, and Display 2017   10219   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    DOI: 10.1117/12.2264427

  • Multi-modal digital holography for live cell imaging 招待

    Osamu Matoba,Xiangyu Quan,Yosuke Tamada,Yasuhiro Awatsuji

    15th Workshop on Information Optics, WIO 2016   2016年11月

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:IEEE  

    © 2016 IEEE. Multi-modal 3D imaging based on digital holography is reviewed. In the developed system, 3D phase and 2D fluorescence distributions can be measured simultaneously. This characteristic can be used for measurement of live cell activity. We present the preliminary experimental results. One is the observation of microbeads embedded by fluorescence molecules. Second is the observation of plant cell.

    DOI: 10.1109/WIO.2016.7745587

  • Improvement of reconstructed phase distribution of fast moving phase object in digital holographic microscope 査読

    Peng Xia,Naoya Nagahama,Xiangyu Quan,Kouichi Nitta,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji

    Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE   9718   2016年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © 2016 SPIE. For defect detection or undesired object in commercial products, it is required to develop a fast measurement system that can obtain three-dimensional distribution of surface of the opaque medium such as metal or inside of the transparent medium. For this purpose, we fabricated a digital holographic microscope using a fast image sensor when the phase object is put on a fast movable stage. In the fabricated system, an image sensor operated at maximum frame rate of 2000 fps and a movable stage operated at maximum speed of 300 mm/s are introduced. Under the continuous wave illumination, motion-blurred phase object is reconstructed. By using numerical processing such as deconvolution filter, the reconstructed phase distribution is much improved. Numerical results are presented.

    DOI: 10.1117/12.2216745

  • Evaluations on reconstruction distance in incoherent digital holography with a diffraction grating 査読

    QUAN Xiangyu,MATOBA Osamu,AWATSUJI Yasuhiro

    Digital Holography and Information Photonics 2016   175 - 176   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • Live cell imaging of Physcomitrella patens using a multi-modal digital holographic microscope 査読

    Xiangyu Quan,Osamu Matoba,Kouichi Nitta,Tamada Yousuke,Yasuhiro Awatsuji

    15th Workshop on Information Optics (WIO 2016)   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:IEEE  

    Fluorescent imaging and phase contrast imaging are two major techniques for live cell studies. One can obtain those two types of images by switching illumination and filter sets, and this process usually consumes unnecessary time. In order to image dynamical cell behaviors, we have presented a multi- modal digital holographic microscopic method to obtain both quantitative phase images and fluorescent images at the same time. We used Physcomitrella patens the moss to test the proposed system. Two-dimensional images of chloroplasts and quantitative phase information were obtained simultaneously under continuous exposure of laser light. We observed shrinkage in cell size and concentration in the chloroplasts distribution.

  • Multi-modal digital holographic microscope with dual-wavelength excitation and dual-wavelength phase imaging 査読

    QUAN Xiangyu,MATOBA Osamu,NITTA Kouichi,AWATSUJI Yasuhiro,TAKIZAWA Y

    JSAP-OSA Joint Symposia in The 77th JSAP Autumn Meeting   14a - C301-3   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • Multi-modal digital holographic microscopy and demonstration on dual-excitation fluorescence 査読

    QUAN Xiangyu,XIA Peng,MATOBA Osamu,NITTA Kouichi,AWATSUJI Yasuhiro

    OSA Technical Digest of Digital Holography and Three-Dimensional Imaging   DT4G.5   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • New configuration of Incoherent digital holography by dual focal lenses with grating 査読

    QUAN Xiangyu,MATOBA Osamu,AWATSUJI Yasuhiro

    OSA-OSJ Joint Symposia in Optics & Photonics Japan   30pOD3   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • Experimental verification of phase retrieval of microbeads in highspeed phase imaging using digital holography 査読

    Osamu Matoba,Peng Xia,Xiangyu Quan,Naoya Nagahama,Shunsuke Tanimoto,Kouchi Nitta,Yasuhiro Awatsuji

    Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering   9867   2016年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © 2016 SPIE. One of fast measurement systems of μm-size phase objects based on digital holographic microscope with transmission geometry is presented. For building a 3D inspection system of the phase objects, the improvement of recovered phase image is discussed. Under the CW laser illumination, the movement afterimage of phase object was observed. The phase object is recovered by deconvolution filter. Experimental and numerical evaluation are presented.

    DOI: 10.1117/12.2229727

  • Multi-modal digital holographic microscopy for wide-field fluorescence and 3D phase imaging 査読

    Xiangyu Quan,Peng Xia,Osamu Matoba,Koichi Nitta,Yasuhiro Awatsuji

    Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE   9718   2016年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © 2016 SPIE. Multi-modal digital holographic microscopy is a combination of epifluorescence microscopy and digital holographic microscopy, the main function of which is to obtain images from fluorescence intensity and quantified phase contrasts, simultaneously. The proposed system is mostly beneficial to biological studies, with the reason that often the studies are depending on fluorescent labeling techniques to detect certain intracellular molecules, while phase information reflecting properties of unstained transparent elements. This paper is presenting our latest researches on applications such as randomly moving micro-fluorescent beads and living cells of Physcomitrella patens. The experiments are succeeded on obtaining a succession of wide-field fluorescent images and holograms from micro-beads, and different depths focusing is realized via numerical reconstruction. Living cells of Physcomitrella patens are recorded in the static manner, the reconstruction distance indicates thickness of cellular structure. These results are implementing practical applications toward many biomedical science researches.

    DOI: 10.1117/12.2212086

  • Position accuracy in absorber reconstruction in homogeneous scattering medium by using intensity ratio distribution 査読

    Toshihiko Yamaoki,Xiangyu Quan,Osamu Matoba

    54th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan, SICE 2015   1232 - 1235   2015年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.  

    Reconstructed position of the optical absorber embedded in a homogeneous scattering medium is evaluated. In the numerical reconstruction, the ratio of the intensity distribution in the scattering medium with an absorber to that in the scattering medium without the absorber is used.

    DOI: 10.1109/SICE.2015.7285398

  • Phase measurement using high-speed movable stage by digital holography under CW laser illumination 査読

    Peng Xia,Xiangyu Quan,Kouich Nitta,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji

    14th Workshop on Information Optics, WIO 2015   2015年8月

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    © 2015 IEEE. Fast measurement system of a moving three-dimensional phase object using digital holographic microscopy is presented. In the fabricated system, a three-dimensional phase object is put on a fast movable stage. Under the CW laser illumination, the holograms of the phase object are superimposed. We experimentally investigated the effect of the speed of the movable stage on the reconstructed data.

    DOI: 10.1109/WIO.2015.7206914

    その他リンク: http://orcid.org/0000-0002-6366-9196

  • A Hybrid Digital Holographic Microscopy for Biological Applications 査読

    O. Matoba,X. Quan,P. Xia,Y. Awatsuji

    International Conference on Photonics Solutions 2015   9659   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:SPIE-INT SOC OPTICAL ENGINEERING  

    It will be useful in biological applications if two or more physical parameters are simultaneously measured in a digital holographic microscope. In this paper, we present a hybrid digital holographic microscope that can measure simultaneously three-dimensional (3D) phase and 3D fluorescence distributions. This property has big advantage compared with conventional optical microscopes such as phase contrast microscope and fluorescence microscope. We present an optical setup for measuring both phase and fluorescence images. In the experiments, two objects that are fluorescence beads and egera densa are used. The separation method of phase and fluorescence images is presented.

    DOI: 10.1117/12.2185665

    その他リンク: http://orcid.org/0000-0001-9767-0059

  • Demonstration of phase and fluorescence imaging with dynamics using a multi-modal digital holographic microscope 査読

    QUAN Xiangyu,XIA Peng,NITTA Kouichi,MATOBA Osamu,AWATSUJI Yasuhiro

    Digest of International Workshop on Holography and Related Technologies   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • Hybrid digital holographic microscope for simultaneous measurement of 3D phase and 3D fluorescence distributions and its signal processing 査読

    Xiangyu Quan,Peng Xia,Kouich Nitta,Osamu Matoba,Yasuhiro Awatsuji

    14th Workshop on Information Optics, WIO 2015   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:IEEE  

    A hybrid digital holographic microscopic system that enables simultaneous detection of 3D phase and fluorescence images is proposed. The proposed microscopic system is designed by combination of a transmission type off-axis digital holographic configuration and a reflection type Fresnel incoherent holographic configuration, aimed for biological application. Owing to the single acquisition, signal processing which separates a superposed hologram is proposed.

  • A Hybrid Digital Holographic Microscope 査読

    Matoba Osamu,Quan Xiangyu,Xia Peng,Nitta Kouich,Awatsuji Yasuhiro,IEEE

    14th Workshop on Information Optics, WIO 2015   2015年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    その他リンク: http://orcid.org/0000-0002-6366-9196

  • Signal processing for extracting 3D phase and fluorescence images by hybrid digital holography 査読

    全 香玉,的場 修,粟辻 安浩

    Digital Holography and Information Photonics 2014 (DHIP2014)   pp.108 - 109   2014年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:DHIP実行委員会  

  • 蛍光と位相イメージングが可能なハイブリッドディジタルホログラフィック顕微鏡の試作 査読

    全 香玉,仁田 功一,的場 修,粟辻 安浩

    Optics & Photonics Japan 2014   6pP15   2014年11月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:日本光学会(応用物理学会)  

  • Analyzing influence of degree of temporal coherence on incoherent digital holography 査読

    Biomedical Imaging and Sensing Conference 2014   BSCp3 - 5   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  • Experimental demonstration on combination of digital holography and fluorescence microscopic system 査読

    QUAN Xiangyu,MATOBA Osamu,AWATSUJI Yasuhiro

    Technical digest of International Symposium on Optical Memory 2014(ISOM'14),   74 - 75   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

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講演・口頭発表等

  • An alternative method to control and monitor neural activity in 2 photon imaging 招待

    Xiangyu Quan,Daisuke Kato,Hiroaki Wake,Yasuhiro Awatsuji,Osamu Matoba

    JSAP-OSA Joint Symposia, JSAP 2021  2021年 

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    開催年月日: 2021年

    会議種別:口頭発表(一般)  

  • 2光子顕微鏡を使ったホログラフィック光照明システムに関する研究 招待

    全香玉,加藤大輔,和氣弘明,粟辻 安浩,的場 修

    一般社団法人レーザー学会学術講演会第42回年次大会  2022年1月 

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    会議種別:口頭発表(一般)  

  • 光刺激と3次元イメージングが可能な顕微鏡システムの高性能化に関する研究 招待

    全香玉

    一般社団法人レーザー学会学術講演会第40回年次大会  2020年1月 

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    会議種別:口頭発表(一般)  

  • Recent Advance in Stimulation and Imaging-Based Functional Optical Microscopy (Sifom) 招待

    International conference on Optical Instrument (OIT2019)  2019年11月 

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    会議種別:口頭発表(一般)  

  • 3D fluorescence imaging of plant cells by using off-axis incoherent digital holographic microscope

    Manoj Kumar,全 香玉,Yasuhiro Awatsuji,Yosuke Tamada,的場 修

    第66回応用物理学会春季学術講演会  2019年3月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京工業大学、東京  

  • Simultaneous Phase and Fluorescent Imaging by Integrated Two Off-axis Digital Holographic Microscopes

    Manoj Kumar,全 香玉,Yasuhiro Awatsuji,的場 修

    PHOTONICS-2018: International Conference on Fiber Optics and Photonics  2018年12月  PHOTONICS-2018

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Delhi, New Delhi  

  • Applications of Digital Holography to Biology and Sound Field Imaging," PHOTONICS-2018: International Conference on Fiber Optics and Photonics 招待

    的場 修,全 香玉,Sudheesh K. Rajput,Manoj Kumar,Yasuhiro Awatsuji

    PHOTONICS-2018: International Conference on Fiber Optics and Photonics  2018年12月  PHOTONICS-2018

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Delhi, New Delhi  

  • 生体細胞の計測に向けたマルチモーダルデ ジタルホログラフィック顕微鏡 招待

    全 香玉,的場 修,粟辻安浩

    日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2018)  2018年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:筑波大学東京キャンパス文京校舎,東京  

  • 光学フーリエ変換を用いた微分計算に関する研究

    仁田 功一,辻林 大揮,全 香玉,的場 修

    日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2018)  2018年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:筑波大学東京キャンパス文京校舎,東京  

  • 共通光路型オフアクシス蛍光ディジタルホ ログラフィック顕微鏡における光源の大きさの再構成像への影響

    柿田 康孝,全 香玉,的場 修,粟辻安浩

    日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2018)  2018年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:筑波大学東京キャンパス文京校舎,東京  

  • ホログラフィック光照射による蛍光励起の強度均一化"

    小管啓仁,全 香玉,的場 修,早崎芳夫,粟辻安浩,和氣 弘明

    日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2018)  2018年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:筑波大学東京キャンパス文京校舎,東京  

  • A New Type of Microscopy for Light Stimulation and 3D Imaging; 招待

    全 香玉,Manoj Kumar,的場 修,Yasuhiro Awatsuji,Yoshio Hayasaki,Satoshi Hasegawa,和氣 弘明,Mitsuhiro Morita

    International Workshop on Holography and Related Technologies 2018 (IWH2018)  2018年11月  IWH2018

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Suzhou; China;  

  • 高精細シングルピクセルイメージングにおける信号回復

    瀧川 厚志,仁田 功一,全 香玉,的場 修

    第79回応用物理学会秋季学術講演会  2018年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:名古屋国際会議場,愛知県  

  • Multi-dimensional digital holographic microscopy 招待

    的場 修,全 香玉,Manoj Kumar,Yasuhiro Awatsuji

    Photonics Asia 2018  2018年10月  Photonics Asia 2018

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Beijing; China  

  • Review of 3D display using binary phase modulation 招待

    的場 修,全 香玉

    The International Conference on 3D Systems & Applications 2018 (3DSA2018)  2018年8月  3DSA2018

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Taipei;Taiwan  

  • Multimodal digital holographic microscopy and applications on live cell imaging 招待

    全 香玉,的場 修,Yasuhiro Awatsuji

    The International Conference on 3D Systems & Applications 2018 (3DSA2018)  2018年8月  3DSA2018

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Taipei;Taiwan  

  • Full-color reconstruction of holographic 3D display using high-speed binary-phase-mode spatial light modulator;

    The International Conference on 3D Systems & Applications 2018 (3DSA2018)  2018年8月  3DSA2018

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Taipei;Taiwan  

  • オフアクシス型インコヒーレンデジタルホログラィック顕微鏡の設計

    全 香玉,的場 修,粟辻安浩

    第43回光学シンポジウム  2018年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京都  

  • Digital phase conjugation for improving the focused spot in weakly scattering medium for OCT

    春風 圭介,中谷 徳幸,全 香玉,仁田 功一,的場 修

    Imaging and Applied Optics Congress 2018  2018年6月  OSA2018

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オーランド  

  • Fluorescence Image Recovery by an Iterative Method

    全 香玉,的場 修,Yasuhiro Awatsuji

    The 10th International Conference on Digital Image Processing (ICDIP2018)  2018年5月  ICDIP 2018

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:中国、上海  

  • Spatial-division Multiplexing in Holographic 3D Display using High-speed Binary Phase-mode Spatial Light Modulator

    LDC4-3  2018年4月  OPIC2018

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:神奈川、横浜  

  • Multimodal digital holographic microscopy for simultaneous phase and fluorescence imaging 招待

    全 香玉,的場 修,Yasuhiro Awatsuji

    BISC  2018年4月  OPIC2018

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:神奈川、横浜  

  • 非変調光と回折格子付きレンズによるオフアクシス・インコヒーレントディジタルホログラフィー

    全 香玉,粟辻安浩,的場 修,和氣弘明

    第65回応用物理学会春季学術講演会  2018年3月  応用物理学会

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京、日本  

  • Fluorescence imaging by common-path off-axis digital holography; 招待

    的場 修,全 香玉,Y. Awatsuji

    International Workshop on Holography and Related Technologies 2017 (IWH2017)  2017年12月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:静岡、日本  

  • Multimodality of phase and fluorescence in digital holography; 招待

    的場 修,全 香玉,Y. Awatsuji

    The 3rd International Conference on Photonics Solutions (ICPS2017)  2017年11月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Pattaya city; Thailand  

  • 蛍光画像のフーリエ変換面での位相補正方法

    全 香玉,仁田 功一,的場 修,粟辻 安浩

    日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2017)  2017年10月  日本光協会

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京、日本  

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産業財産権

  • ホログラフィック3次元マルチスポット光刺激装置及び方法

    的場修,全香玉,和氣弘明

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    出願番号:特願PCT/JP2019/027232  出願日:2019年7月

    特許番号/登録番号:特許US11,921,045  登録日:2024年3月 

    権利者:国立大学法人神戸大学

研究活動に関する受賞

  • 最優秀若手奨励賞

    2021年11月   第15回物性科学領域横断研究会  

  • コニカミノルタ光みらい若手奨励金

    2018年11月   一般社団法人 日本光学会  

  • 学生表彰賞

    2017年3月   神戸大学  

  • 光学奨励賞

    2016年11月   一般社団法人 日本光学会  

  • Student award

    2016年10月   OSA-OSJ Joint Symposia  

  • Best student award

    2015年12月   2015 International Workshop on Holography and Related Technologies  

  • Best student poster award

    2015年6月   14th Workshop on Information Optics  

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 後方散乱行列による高解像散乱イメージング

    研究課題/領域番号:21K18724  2021年7月 - 2023年3月

    科学研究費補助金 

    的場 修,全 香玉

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    配分額:6370000円 ( 直接経費:4900000円 、 間接経費:1470000円 )

    本年度は散乱体における後方散乱行列を求めるために,2つの研究を実施した。はじめに,2光子励起を用いた非負値行列因子分解と相関を用いた散乱イメージングである。従来の1光子照明の場合には,ランダム強度パターンを対象物体に複数枚照射し,散乱画像を得る。散乱画像は独立した蛍光物体とそれに付属する点像分布関数のたたみ込みを全ての独立した蛍光物体からの散乱光強度を足し合わせたものになる。複数枚の散乱画像から独立した蛍光物体からの散乱光分布を分解するのに非負値行列因子分解を用いる。その後の処理は,メモリ効果を仮定し,散乱光の点像分布関数の相互相関を計算することで蛍光物体の位置を特定できる。また,位相回復を用いると元の画像を回復できる。フェムト秒レーザー光を用いて2次元のランダムパターンを形成し,蛍光ビーズに照射し,散乱パターンを得た。再構成結果は得られたものの,元の蛍光ビーズ画像と比較して結果は不十分であることから,照射パターンの改良等が必要である。次に散乱蛍光信号の位相情報を抽出する方法をシミュレーションで検証した。強度輸送方程式を用いることで散乱体からの蛍光画像を奥行き方向に3枚観察し,それを元に位相情報を抽出した。散乱光は伝搬方向に大きく強度パターンが変化するため,位相情報取得のための画像取得間隔などをパラメータとして検証した。散乱光の位相が正しく計測されたことを確認するために,逆位相を持たせた位相共役波により微小光源への集光特性が向上し,蛍光強度が大きくなることを確認した。

  • 時空間光波シンセシスによる散乱透視基盤の構築

    研究課題/領域番号:20H05886  2020年11月 - 2025年3月

    科学研究費補助金 

    的場 修,上野原 努,小倉 裕介,全 香玉,亀井 保博

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    配分額:206050000円 ( 直接経費:158500000円 、 間接経費:47550000円 )

    強度輸送方程式による3次元蛍光イメージングとパターン化照明と計算イメージングに基づく広視野イメージングを一体化したシステム構築に取り組んだ。位相変調素子を用いた領域限定のランダム強度パターンを複数生成し,それをシフトさせることで物体との相関に相当する光エネルギーを取得し,視野を広げた観測が可能であることをシミュレーションで検証した。強度輸送方程式による3次元蛍光イメージングでは,散乱板越しにタバコ培養細胞を観察し,蛍光散乱光の強度と位相分布の同時計測に成功した。また,散乱蛍光の振幅と位相分布を用いた光伝搬計算により3次元蛍光像の復元を行った。シングルピクセルイメージングの高解像度化のために,機械学習を適用した。試料に照明するパターンがボケることを利用して,従来では考慮されていないサブピクセルの情報を抽出することができるネットワークを構築した。照明した2次元パターンの解像度の16倍の解像度のイメージングが可能であることを,シミュレーションおよび実験的に明らかにした。計算イメージングで利用する構造化照明の形状にサブ回折限界光スポットを配置する計算機合成ホログラムの設計を進めた。また,反復アルゴリズムに適切な光軸方向の拘束条件を導入することにより,3次元的なマルチスポット生成が可能であることをシミュレーションにより確認した。ガイド星としての利用をめざして,フェルスター共鳴エネルギー移動を利用し,波長信号により発光を制御できる蛍光系を考案し,その特性を解析した。散乱光イメージングの観察用標本のために,動物,植物でトランスジェニック系統の作出のためのコンストラクトを完成させ,メダカにおいては2種類の蛍光タンパク質(mNeonGreenとtdTomato),コケは熱ショック誘導により核局在蛍光タンパク質(mCitrine)をそれぞれ作出し,誘導系も機能することを確認した。

  • 2光子多平面同時記録とホログラフィック刺激システムの開発

    研究課題/領域番号:20K15193  2020年4月 - 2023年3月

    科学研究費補助金 

    全 香玉

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    2光子顕微鏡の高速化に向けて、同時に2平面以上のスキャニング、及び記録が可能な多平面2光子顕微鏡を提案する。本研究では二つの奥行きが異なる集光点を同時に生成し、2平面から生成される蛍光を再びそれぞれの角度で回折させ、デュアルディテクターにより記録する事を目指す。これまでに、①平面間奥行き、波長及び回折角度の簡易モデル確立、②シミュレーションによる数値解析を中心に研究を進めた。
    ①マルチ平面の奥行、波長及び回折角度の簡易モデル確立:全体的光学系を決定して、光学図を完成した。複数の奥行きに当時に集光点を生成する方法として、空間光変調器または偏光ディレクトフラットレンズ等の応用を念頭に進めている。その際に、デュアルレンズまたは回折素子の焦点距離は顕微鏡の倍率とターゲットとする平面から決定する。また、同時に生成された蛍光を奥行き毎に記録するために、体積型ホログラム等を利用する。具体的なパラメータは蛍光波長と集光位置、ディテクターのサイズに基づいた空間的分離制約から最適化を行った。
    ②シミュレーションによる数値解析:①のモデルに実験で想定される変数を代入した数値解析を行い、各奥行きの画像を取得した。ボリュームホログラムを使わない場合と比べて画質の向上を確認した。今後コントラストと分解能、元画像との相関で比較し定量的な評価を行う事と、実験パラメータの調整、3平面以上の同時計測に適用可能性について検討する。

  • 非線形ホログラフィック並列細胞操作技術を備えた4次元マルチモーダル顕微鏡

    研究課題/領域番号:18H03888  2018年4月 - 2021年3月

    科学研究費補助金 

    的場 修,全 香玉,粟辻 安浩

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    資金種別:競争的資金

    配分額:43680000円 ( 直接経費:33600000円 、 間接経費:10080000円 )

    1光子励起を用いた蛍光3次元イメージングと位相3次元イメージングを同時に行なうマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡の実験系を構築し,遺伝子組換えされたヒメツリガネゴケを用いて実験を行なった。特に,蛍光3次元イメージングを実現するために,空間光変調素子を用いて回折光と非回折光の2つを生成し,蛍光の自己干渉を行なう共通光路型のインコヒーレントディジタルホログラフィーを導入した。これにより外乱に強くコンパクトな系を構築することができた。細胞核に蛍光タンパク質が遺伝子導入されたヒメツリガネゴケの切片をスライドガラスに乗せて,構築したマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡により,蛍光及び位相の3次元データ取得と計算機内での再構成を実施し,3次元観察することに成功した。これらの研究成果をまとめ,国際学術論文誌に投稿する準備を進めている。また,溶液中に浮遊する蛍光ビーズを用いて動画計測も実行した。焦点のあった再生距離と位置を調べることで時間とともに移動する蛍光ビーズの様子を再現することに成功している。システム設計では,これまでに導入済みの波長幅に加えて,光源の大きさを導入することで実験条件に近づけた評価用シミュレータを構築した。ホログラフィック光刺激系では,波長1040 nmのフェムト秒レーザー光を用いて2光子吸収による蛍光イメージングを行なった。これにより,将来に向けて複数の細胞の同時光刺激技術の基盤システムを開発することに成功した。

  • 位相・蛍光3次元計測可能なマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡の開発

    研究課題/領域番号:16J05689  2016年4月 - 2018年3月

    科学研究費補助金 

    全 香玉

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    配分額:2300000円 ( 直接経費:2300000円 )

    今年度は,蛍光の3次元計測に向けて共通光路型配置で自己干渉型インコヒーレントディジタルホログラフィーにおいて異軸型ホログラフィーを可能にする方法について、顕微鏡システムの構築に取り組み実証実験と数値解析を行った。
    博士課程の早期終了に伴う課題の終了により、予定していた位相の3次元と蛍光の3次元同時計測システムまでは完成できなかったものの、蛍光ビーズを使った3次元蛍光計測顕微鏡の実証実験を完了した。また様々な実験データと数値解析から光学系のパラメータ設計を行った。今年度新たに国際的学術論文誌に蛍光の3次元イメージングについて一編の第1著者論文と、マルチモーダル顕微鏡の設計と応用について二編の第2著者論文を発表した。また複数の国際会議で研究成果を発表し、関心と共同研究の機会を得ることができた。特に今年の2月に発表した論文は光学分野で世界で最も影響力をもつ米国光学会が刊行する論文誌から、ホログラフィーに関する論文の中でトップ20ダウンロードにランクインも達成し,高く評価されている。以上のことから蛍光3次元イメージングに関して大きな進展があり期待通りに研究が進捗している。
    申請者は現在博士号を取得し、特命助教として引き続き研究に邁進している。引き続き蛍光3次元計測と位相の3次元計測を同時に実現させるマルチモーダル顕微鏡の実現を行うと同時に、マルチモーダル顕微鏡の特徴を生かした生体細胞の光刺激とイメージング技術にも積極的に取組んでいる。