無収差焦点探度拡大暗視野顕微鏡法と非線形結像現象解析に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650057
• Research Institution: Osaka Electro-Communication University
• Principal Investigator: 生田 孝 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (20103343)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岸岡 清 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (50109881)
• Keywords: 能動型画像処理 / 無収差観察 / 収差補正 / 波面収差 / 球面収差 / 線形結像 / 非線形結像 / 透過電子顕微鏡

Research Abstract

本研究の第1の目的は、過去の科研費の交付による「能動型画像処理方式による結像光学系収差除去・補正」に関わる研究をベースにして、光学顕微鏡、電子顕微鏡に適用可能できる実用的な無収差焦点深度拡大暗視野顕微鏡技術を開発する所にある。また第2の目的は非線形結像画像の解釈(試料自体の本質的な情報である複素透過率と観察画像との対応)を目的とした非線形結像現象解析である。
平成13年度(第1年度)に行った非線形結像現象シミュレーションプログラムの結果と無収差焦点深度拡大暗視野顕微鏡の設計・試作をふまえて、平成14年度(第2年度)では主として焦点移動平均法に基づく焦点拡大無収差顕微鏡法の実用性の評価が実施された。主として第1年度に行った非線形結像現象の3次元解析と予備的非線形結像シミュレーションの結果によれば、動的ホローコーン照明を利用して無収差焦点深度拡大処理を適用することで、従来不可能と考えられてきた暗視野像においても、振幅像・位相像の分離検出が可能になると結論されている。今年度の実用性評価の結果によれば、回転不変型波面収差である球面収差については良好な除去結果を得た。しかし、振幅像・位相像の分離検出に関しては、原理的に不可能ではないが、わずかのデフォーカス外れが悪影響を及ぼすなど、実用上極めて薄い試料に限られることが判明した。目下、収集画像に対する処理アルゴリズムの改善によってより良い分離検出が可能かどうか、「シミュレーション、実験の両面から検討を行っている段階である。一方、暗視野顕微鏡にきわめて近い結像特性をもつ蛍光顕微鏡やエミッション(自己発光)顕微鏡に対しても今回の無収差焦点深度拡大顕微鏡手法が適用可能である。今後、これらへの適用に関する実用性検討が重要課題であると考えている。

Research Products

• [Publications] 生田 孝: "無収差位相差顕微鏡法に関する新しい理論"応用物理. 71巻. 389-400 (2002)
• [Publications] Nishikata K, Shimazaki Y, Kimura Y. Takai Y, Ikuta T, Yumen H: "Real-time loch-in energy loss imaging with a novel high-speed image-processing CCD video camera"Surf. Interface Anal.. Vol.35(印刷中). (2003)
• [Publications] Nishikata K, Kimura Y.Takai Y, Ikuta T, Shimizu R: "Real-time lock-in imaging by a newly developed high-speed image-processing CCD video camera"Rev. Sci. Instrum.. Vol.74(印刷中). (2003)