2018 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 | 構造化照明 / 非蛍光観察 / 表面微細パターン / 超解像 / フーリエタイコグラフィー / ライトフィールド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに，提案システムによる表面微細パターンの非蛍光観察を検証するにあたって，ラインアンドスペースおよびシリコンドットパターンを用いて実験を行い，表面微細パターンの非蛍光観察においても構造化照明顕微法が機能することを確認した．回折限界を超えて高分解能化が達成された一方で，アーチファクトの発生，パターンピッチの不均一性，明るさ（強度）の不均一性，が解像結果に現れた．これは，提案手法の実用化において，計測の観点から重大な問題である．原因として，ノイズや振動の影響の他に，光学パラメータの誤差や空間周波数スティッチングの誤差が考えられる．従来の空間周波数スティッチングでは画像コントラストに基づいた重み付き加算が用いられるが，計算コストが低い一方で重複部分に誤差が生じやすい．そこで，フーリエタイコグラフィーに基づいた空間周波数の逐次的更新アルゴリズムの導入を行った．これにより，パターンピッチの不均一性，明るさ（強度）の不均一性を大幅に低減することができたが，アーチファクト発生の問題は未解決であった．アーチファクト発生の原因は結像方式の違いにあり，部分コヒーレント結像でありながら従来の空間周波数再構成にはインコヒーレント結像モデルを使用しているという問題があった．そこで，従来の空間周波数再構成を一新し，結像方式によらず観察対象のライトフィールド（振幅と位相）の取得計算を行う「構造化照明によるライトフィールドデコンボリューション」を提案した．構造化照明によるライトフィールドデコンボリューションでは，正方向と逆方向のライトフィールドの伝搬計算を先験情報（構造化照明，レンズ瞳関数，取得画像）を用いて行い，それらの差分により推定した観察対象ライトフィールドを更新するという手法で，周波数外挿による高分解能化と位相回復を実現する手法である．これまでに，シミュレーションによる有効性を確認した．
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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
引き続き実用化にむけた検討を産学連携のもとで進めることができた．
企業との共同開発には至っていないが，実用化への鍵となる応用として表面微細パターンの高分解能計測について大幅に研究を進めることができた．
実用化にあたって，産業界からのもう一つの要求である100nmの空間分解能については未解決ではあるが，新たに提案した，構造化照明によるライトフィールドデコンボリューションにおける周波数外挿による高分解能化，が問題解決につながると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
構造化照明によるライトフィールドデコンボリューションについてシミュレーションおよび実験により有効性の検討を行う．
計測技術としての実用化を考慮し，周波数外挿による高分解能化と位相回復の実現の他，画質向上（アーチファクトの低減）を行う．
実用化に向けて，新イメージング技術の開発を産学連携のもとで進める．
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