研究課題
基盤研究(C)
ノマルスキー型微分干渉顕微鏡は表面形状の定性的で高感度非破壊な観測法として、半導体工業や生物医学分野で広く用いられている。一方レーザー共焦点走査型顕微鏡は、縦方向の分解能にすぐれている。まず、微分干渉顕微鏡像から定量的な形状データを抽出法について研究した。これは微分干渉顕微鏡の位相遅れの異なる複数の画像から試料の定量的な形状データを求める方法である。この手法を用い被測定物体の近傍に散乱体がある場合、その影響を低減することができた。生体計測への応用として、ヒトの皮膚の表面付近の細胞の構造を観測することができた。また、これまでの干渉顕微鏡では波長以上の光路差がある場合そのデータに不確定性が残るという問題があったが、複数波長の光源を用い測定範囲を拡大することができた。また、共焦点顕微鏡の問題点を解析し、位相変調型微分干渉顕微鏡の手法の適用について研究をおこなった。共焦点顕微鏡像によって弱位相物体を観測すると、そのエッジにおいて明線もしくは暗線が観測され、形状の誤検出となる。この効果はエッジからの回折光の干渉効果が原因と思われる。共焦点顕微鏡の結像特性は光学的セクショニング効果(I-z特性)と結像系の伝達関数の積で決定される。弱位相近似を用いた部分的コヒーレント結像理論を用いて解析を行った結果、スッテプ状の弱位相物体がデフォーカスした場合、強度像が観測される新しい結像式を導いた。このためデフォーカスした場合所定の空間周波数で像強度のピークが生じ、その結果エッジ強調が起こることがわかった。このことから、レーザー走査型共焦点顕微鏡に位相測定法である微分干渉法を適用することで、これまで共焦点顕微鏡では誤検出となっていた、弱位相物体のエッジ付近のデータを補正することが可能であることがわかった。これにより、両方の顕微鏡の調書を生かした、新しい生体計測用の顕微鏡の開発の新しい指針を与えることができた。
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