Development of rapid three-dimensional laser scanning microscopy based on spatial coordinate transformation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02622
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Kozawa Yuichi 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90509126)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: レーザー顕微鏡 / 波面制御 / 3次元イメージング / ベッセルビーム / エアリービーム

Outline of Final Research Achievements

The present project developed laser scanning microcopy utilizing a light needle spot elongated along the depth direction of sample, enabling rapid visualization of the three-dimensional structure of samples without moving the observation plane. This new method is based on the wavefront manipulation for signals to convert the axial information of samples into the transverse information at the detector plane. By using this method, video-rate acquisition of three-dimensional images, regarded as difficult to realize by conventional laser scanning microscopy, was successfully demonstrated.

Free Research Field

光工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

レーザー走査型顕微鏡法は試料の3次元的な構造を非侵襲かつ簡便に可視化できるツールとして様々な学術・産業分野において必須の観察法である。一方で、3次元像を得るためには、観察面を移動しながら2次元の画像取得を繰り返す必要があるため時間がかかるという制約があった。本研究では、光の波面制御に基づく新しいイメージング法の原理を提案し、観察面を移動することなく試料の3次元像を一挙に取得する高速な可視化技術を実現した点に大きな学術的・社会的意義がある。