Realization of light needle microscopy without nonlinear excitation and application to rapid three-dimensional imaging

无非线性激励光针显微镜的实现及其在快速三维成像中的应用

• 批准号: 22H01979
• 负责人: 小澤 祐市
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01979/
• 关键词: レーザー顕微鏡; 空間構造を持つ光; ベッセルビーム; 3次元イメージング; レーザー顕微鏡法

本年度は、可視域レーザー光によるベッセルビームを用いた光ニードルスポット形成において、サイドローブを抑制するための制御波面の設計と実験的な検証を行った。本提案方法では、ベッセルビームを焦点に生成するための円環状振幅マスクに対して、さらに空間的な振幅変調を与えることを基本原理とする。そこで、空間光変調器による振幅変調法において、焦点でのサイドローブ抑制効果を数値計算に基づいて詳細に検討した。その結果、バイナリ上の振幅マスクを用いる場合に比べて、空間的に軸対称な偏光分布を持つベクトルビームを入射ビームとして用いると、良好なサイドローブ抑制効果が得られることがわかった。本設計により得られた光ビームをレーザー走査型蛍光顕微鏡の走査励起ビームとして使用し、高開口数の水浸対物レンズの集光条件下において設計通り20マイクロメートル以上の焦点深度を持つ光ニードルスポットを形成できることを確認した。また、既に構築している3次元イメージング顕微鏡システムに適用したところ、可視光（波長 532 nm）の連続波発振レーザー光を用いた1光子蛍光イメージングにおいて、焦点でのベッセルビームによるサイドローブの影響を受けることなく、良好な3次元像を1回の2次元走査のみから取得できることがわかった。また、高速イメージングシステムとしての改良も行い、従来の16 Chのアレイ型検出器について32 Ch化を完了し、深さ方向に対する検出点数の増大へ向けた準備を完了した。

This year は, horizon レ ー ザ ー light に よ る ベ ッ セ ル ビ ー ム を with い た light ニ ー ド ル ス ポ ッ ト form に お い て, サ イ ド ロ ー ブ を inhibit す る た め の wave の suppression design と be 験 of な 検 line card を っ た. This proposed method で は, ベ ッ セ ル ビ ー ム を focus に generated す る た め の has drifted back towards ¥ cyclic amplitude マ ス ク に し seaborne て, さ ら な amplitude variations of tone を に space and え る こ と を basic principle と す る. そ こ で, spatial variations of light modulator に よ る amplitude variations tuning method に お い て, focus で の サ イ ド ロ ー ブ inhibition of unseen fruit を the numerical computing に base づ い て detailed に beg し 検 た. そ の results, バ イ ナ リ の on amplitude マ ス ク を with い に る occasion than べ て, space に axis said seaborne な polarization distribution を hold つ ベ ク ト ル ビ ー ム を incident ビ ー ム と し て in い る と, good な サ イ ド ロ ー ブ inhibit fruit comes unseen が ら れ る こ と が わ か っ た. This design に よ り have ら れ た light ビ ー ム を レ ー ザ ー walkthrough type 蛍 light 顕 micromirror の walkthrough wound up ビ ー ム と し て の used し, high opening number water content レ seaborne ン ズ の set under the condition of light に お い て design through り 20 マ イ ク ロ メ ー ト ル above の focal depth を hold つ light ニ ー ド ル ス ポ ッ ト を form で き る こ と を confirm し た. ま た, both に build し て い る 3 dimensional イ メ ー ジ ン グ 顕 micromirror シ ス テ ム に applicable し た と こ ろ, visible light (at 532 Nm) の even 続 vibration wave 発 レ ー ザ ー light を with い た 1 light photons 蛍 イ メ ー ジ ン グ に お い て, focus で の ベ ッ セ ル ビ ー ム に よ る サ イ ド ロ ー ブ の を by け る こ と な く, good な three yuan like を 1 の two dollars back walkthrough の み か ら obtain で き る こ と が わ か っ た. ま た, high-speed イ メ ー ジ ン グ シ ス テ ム と し て の improved line も い, 従 の 16 Ch の ア レ イ type 検 extractor に つ い て 32 Ch finished を し, deep さ direction に す seaborne る 検 points の raised big へ to け た finished prepare を し た.

项目成果

Rapid Three-Dimensional Imaging Using Visible Bessel Beams Eliminating Side Lobe Effects

使用可见贝塞尔光束进行快速三维成像，消除旁瓣效应

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Kozawa;Y. Uesugi;S. Sato
• 通讯作者: S. Sato

Wavefront engineered light-needle microscopy utilizing multiplexed computer-generated holograms

利用多重计算机生成全息图的波前工程光针显微镜

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Koawa;T. Nakamura;Y. Uesugi;S. Sato
• 通讯作者: S. Sato

空間構造を持つ光波の伝搬特性を駆使した3次元高速イメージング応用

充分利用具有空间结构的光波传播特性的三维高速成像应用

• 发表时间: 2023
• 作者: 小澤 祐市;上杉 祐貴;佐藤 俊一
• 通讯作者: 佐藤 俊一

サイドローブを抑制したベッセルビームによる高速３次元光イメージング

使用具有抑制旁瓣的贝塞尔光束进行高速 3D 光学成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Honda Asami;Yamane Keisaku;Iwasa Kohei;Oka Kazuhiko;Toda Yasunori;Morita Ryuji;久米 大輔,小澤 祐市,上杉 祐貴,佐藤 俊一
• 通讯作者: 久米 大輔,小澤 祐市,上杉 祐貴,佐藤 俊一