2016 Fiscal Year Annual Research Report
生産・加工現場での高分解能観察を可能にする低コヒーレンス干渉型変調照明顕微鏡
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16H06063
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
臼杵 深 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (60508191)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光学顕微鏡 / 構造化照明 / 低コヒーレンス干渉 / 位相計測 / 超解像 / フーリエタイコグラフィー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度の研究実績を以下に示す．
1. 低コヒーレンス干渉型構造化照明顕微鏡のプロトタイプ試作および検証を行った．振動や温度ドリフトによりサブミクロンオーダの測定環境変動が存在する状況においても，計測した照明位相をフィードバックすることにより，超解像を実現した．これにより，参照ミラーの位置決め機構についても，低速なピエゾステージ（位置決め分解能1nm）から高速なステッピングモータステージ（位置決め分解能1um）への置換が可能となり，低コスト化を実現した．
2. フーリエタイコグラフィーに基づいた空間周波数再構成アルゴリズムの開発と検証を行った．従来の構造化照明顕微法の空間周波数再構成において，分離した空間周波数成分を重ね合わせる際に生じる重複（オーバーラップ）部分によって，イメージング結果に誤差が生じる問題がある．適切な重み付けによる重ね合わせにより誤差を最小化できるが，環境変動や機器のアライメント誤差によって適切な重みを求めることは困難である．そこでコンピューテーショナルイメージングとして知られるフーリエタイコグラフィーに注目し，その再構成アルゴリズムを構造化照明顕微法に実装・導入した．計算時間を増大させることなく，オーバーラップの影響の少ない合成結果ならびに誤差の少ないイメージング結果を得た．
3. 更なるイメージングの高速化を目的として，偏光ピックアップを用いた多光束同時干渉照明光学系の開発を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
提案した低コヒーレンス干渉型構造化照明顕微鏡について基本的な有効性を実験的に検証すると共に，低コスト化の実現可能性を示した．
さらに，画像処理アルゴリズムについても，フーリエタイコグラフィーを導入することでイメージング誤差を低減することができた．
イメージングの高速化に向けて偏光ピックアップを用いた多光束同時干渉照明光学系を構築することができた．定量的な評価の不足分は測定の自動化により補うことができる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，多光束同時干渉照明によるイメージングの高速化について引き続き検討すると共に，照明の生成・制御システムの自動化して繰り返し測定を行い，ロバスト性や安定性について評価を行う．
独自に開発した低コヒーレンス干渉に基づいた照明制御装置と位相検出装置の積極的活用の一環として，位相シフト干渉法による位相計測と新たな超解像イメージングについて可能性を探求する．
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