資料4

開発課題名「瞳関数制御による高度多機能光学顕微鏡の開発」

(平成21年度採択:機器開発プログラム【一般領域】【応用領域】物質・材料の3次元構造解析及び可視化計測)

チームリーダー : 寺川 進【浜松医科大学光量子医学研究センター 細胞イメージング分野 教授】
中核機関 : 浜松医科大学
参画機関 :  浜松ホトニクス(株)
静岡大学
北海道大学
T.開発の概要
 液晶空間変調器(SLM)を顕微鏡光学系に組込み、瞳面での波面(位相)制御をすることで光学系全体の収差を補正して、広視野高深部に亘って精度の高い3D計測ができる顕微鏡を開発する。これを基本に、変調器による照射輝点の走査と多点化を開発する。その応用として2光子法、共焦点法、蛍光相関法、TIRF法などの高度な機能を持つ顕微鏡を試作検証する。これにより、照明条件などが切り替えられ、多様な機能が実現可能となる。
U.中間評価における評価項目
(1)瞳関数制御技術の開発
 市販の倒立型顕微鏡およびSLMを用いた可視光励起型の瞳関数制御顕微鏡の構築と、これを用いた収差補正や焦点移動の効果の検証を行った。また、2光子励起顕微鏡評価用光学系の構築を行った。また、SLM制御および画像取得のための基本プログラムも開発した。さらに、波長500-600nmにおいて量子効率が40%以上のGaAsP光電面を有した冷却型光電子増倍管を用いることにより、微弱光検出を可能とした。
(2)瞳関数制御SLMの開発
 SLMの開発においては、LCOSチップの設計と試作を完了した。また、当該チップを用いてアルミミラータイプのSLMを試作し、設計通りの諸元が実現されていることと正常に動作することを確認した。当該チップは、12.5μmの画素ピッチと、約97%の画素電極開口率を有するように設計したが、検証の結果、それらの数値目標を達成していることを確認した。また、均一なマルチビームの生成に関しては、検証実験による不均一度の計測とマルチビームを生成する計算機ホログラムパターンの再計算を反復する手法を試み、所望の均一度を有するマルチビームの生成に成功した。
(3)多点同時読み出しCMOSセンサの開発
 多点同時読み出しCMOSイメージセンサを、本年度後半に試作を行うこととし、そのための基本構想の作成、全体のアーキテクチャの設計(ブロック構成、多点読み出し制御方式の確定等)を完了した。
V.評 価
 液晶空間変調器(SLM)を組み込むことで、2光子法、共焦点法、蛍光相関法、TIRF法などの高度な機能を持ち、厚みのある生体試料を観察可能とする多機能な光学顕微鏡の開発を目的としている。開発は概ね予定通りに進行しており、中間評価時点でのマイルストーンである位相変調型空間光変調器を用いた瞳関数制御顕微鏡の構築と、これを用いた収差補正や焦点移動の効果の検証などに成功している。当初目標に掲げた成果は達成できると期待される。今後とも各種の応用検証を継続し、着実に開発を推進すべきである [A]。


前のページに戻る