Leibniz Ipht､光ファイバで高解像度3Dイメージング

December, 27, 2021, Jena--1本のMMFでほぼビデオレートの3Dイメージングを可能にする内視鏡が開発された｡将来､その技術は､産業検査から環境モニタリングまで､あらゆるものに使用でき､医療イメージングを変革する可能性がある｡
　同システムを開発したのは､グラスゴー大学のオプティクスグループをリーダーとする国際チーム｡そのホログラフィック内視鏡技術は､10年かけてTomáš Čižmár教授が開発した｡それは､ライプニッツフォトニック研究所､ファイバ研究･技術の最も優れた活動の一つである｡研究成果は､Scienceに発表された｡

｢われわれのマイクロ内視鏡と､グラスゴーの研究者が研究しているToF法とを統合することで､われわれはこれを実現した｣とTomáš Čižmárは､国際研究チームの成果を紹介している｡
　
｢光が光ファイバを伝搬するとき､それは同じ形状で他端に出てこない｡完全にスクランブルしているので､ファイバそのものを通して画像を伝送できない｡われわれは､ファイバ端に光のシングルポイントが現れるように入射レーザ光を構造化する方法を開発した｡これを使ってシーンをスキャンし､ピクセル毎に記録して､各点が光強度を計測する｡この情報は､次にコンピュータにアセンブリされ､2D画像を作る｣(Tomáš Čižmár)｡

グラスゴー研究者が､2D反射画像に加えて､深度情報を得るためにToF技術でマイクロ内視鏡を完成させた｡その技術は､シーンから反射されるレーザパルスの往復時間を計測することで深さを決める｡｢パルスレーザを使うことで､伝搬する光が計測され､それが画像の各ピクセルの距離を表す｡この精密ToF計測技術によりシステムは､完全な3D点群を作る､LiDARと同じである｣とLeibniz IPHTのHolographic Endoscopyグループ､Dr. Sergey Turtaevは説明している｡

3D画像は､ミリメートルスケールの解像度で取得され､ほぼビデオ品質で動きを感知できる高いフレームレートが可能である｡研究チームは､約40㎝長､コア径50µmのファイバ端の前､数メートルの位置の動く物体をフレームレート約5Hzでイメージングすることができる｡

現在､そのMMFはキャリブレーション後､位置固定としなければならない｡次のステップでは､チームは､キャリブレーション時間を短縮して､そのファイバ内視鏡を動かし､曲げ､捻ることができる方法に注目している｡
　｢現在､われわれは､ファイバの柔軟性を維持し､利用する方法を研究している｡その技術が十分に開発されると､様々なアプリケーションで利用可能になる｡自動運転車､安全応用､最終的には医療で使える｣とTomáš Čižmárは､展望を語っている｡
(詳細は､https://www.leibniz-ipht.de)