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2018 年度 実績報告書

光の全パラメータ制御による超解像ダークスポットイメージング法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H05985
研究機関東北大学

研究代表者

小澤 祐市  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90509126)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードレーザー顕微鏡 / 超解像 / ベクトルビーム
研究実績の概要

本年度は、実際に独自の共焦点レーザー走査型蛍光顕微鏡装置を構築し、高次横モードのベクトルビームを用いた差引イメージングを実施した。波長488 nmのレーザー光に対して、開口数1.45の油浸対物レンズで集光する条件において、反射型空間光変調器および透過型液晶素子による分割波長板を用いて多重リング状の強度分布を持つ高次径偏光・方位偏光ベクトルビームを発生し、蛍光イメージングにおける励起光として使用した。
これまでの数値計算に基づく検討結果から、ベクトルビームによる差引法では、ブライトスポットとして0次または1次の横モード次数を持つ径偏光および方位偏光を重ね合わせたベクトルビームを用い、ダークスポットに1次または2次の方位偏光ビームを用いる組み合わせが適していることが判明している。これらのビームを用いた場合、差引によって得られる点像分布関数に対して信号強度を維持しながら、負のサイドローブの発生を抑制し、本実験条件においては110 nm前後の空間分解能が期待できる。構築した顕微鏡装置において、孤立蛍光ビーズを測定試料として、これらのベクトルビームの組み合わせでの共焦点レーザー顕微鏡画像をそれぞれ取得し、画像の差引を行った。得られた差引画像からビーズ像サイズの評価を行ったところ、設計通りの強度プロファイルと空間分解能を示すことを実証した。また、固定した細胞試料に対して差引法に基づく画像取得を試み、本手法による空間分解能の向上効果を得ることに成功した。
一方で、これまでのベクトルビームを用いた差引法では、面内方向に対する空間分解能の向上効果のみを有している。深さ方向に対しても空間分解能を向上するためには、差引法に適した3次元的なダークスポットを焦点に形成する必要があり、このような観点でのベクトルビームの集光特性に対するさらなる検討の必要性も明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Subtraction imaging by the combination of higher-order vector beams for enhanced spatial resolution2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Mio、Kozawa Yuichi、Sato Shunichi
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 44 ページ: 883~883

    • DOI

      10.1364/OL.44.000883

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vector beam generation from vertical cavity surface emitting lasers2018

    • 著者名/発表者名
      Kozawa Yuichi、Nara Yuki、Jikutani Naoto、Higashi Yasuhiro、Sato Shunichi
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 43 ページ: 5659~5659

    • DOI

      10.1364/OL.43.005659

    • 査読あり
  • [学会発表] 光波の強度・偏光・位相の空間分布制御と光マニピュレーション応用2019

    • 著者名/発表者名
      小澤 祐市, 佐藤 俊一
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 高次ベクトルビームを用いた差引イメージングの生体試料への適用2019

    • 著者名/発表者名
      吉田 実生, 小澤 祐市, 佐藤 俊一
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] レーザー光の偏光・位相の空間分布制御に基づく光イメージングの高度化2018

    • 著者名/発表者名
      小澤 祐市, 佐藤 俊一
    • 学会等名
      第3期第2回レーザー学会「レーザーバイオ医療」技術専門委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] 光波の強度・位相・偏光の空間分布制御と光イメージング応用2018

    • 著者名/発表者名
      小澤 祐市, 佐藤 俊一
    • 学会等名
      第19 回情報フォトニクス研究会( 秋合宿 )
    • 招待講演
  • [学会発表] 光フィードバック光学系を用いた面発光レーザーからの高次ベクトルビームの発生2018

    • 著者名/発表者名
      奈良 優樹, 小澤 祐市, 佐藤 俊一, 軸谷 直人, 東 康弘
    • 学会等名
      第 79 回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] ベクトルビームを用いた差引イメージングにおける集光ビームの最適化と高分 解能化2018

    • 著者名/発表者名
      吉田 実生, 小澤 祐市, 佐藤 俊一
    • 学会等名
      第 79 回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 高次ベクトルビームを用いた差引イメージングによる共焦点レーザー顕微鏡の空間分解能向上2018

    • 著者名/発表者名
      吉田 実生, 小澤 祐市, 佐藤 俊一
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第 73 回学術講演会
  • [学会発表] Spatial resolution enhancement in laser scanning microscopy using vector beams2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Kozawa, Shunichi Sato
    • 学会等名
      The 4th Biomedical Imaging and Sensing Conference 2018 (BISC2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Acceleration of Micro-Hole Drilling by an Azimuthally Polarized Laser Beam under Tight Focusing Condition2018

    • 著者名/発表者名
      Shugo Matsusaka, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of Cylindrical Vector Beams from Vertical- Cavity Surface-Emitting Laser with Optical Feedback2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nara, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato
    • 学会等名
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) 2018
    • 国際学会
  • [備考] 東北大学多元物質科学研究所 佐藤俊一研究室

    • URL

      http://satolab.tagen.tohoku.ac.jp/

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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