開口マスキング波面計測補償光学による深部生細胞4Dライブイメージングの実現

使用孔径掩蔽波前测量自适应光学器件实现深层活细胞的 4D 实时成像

• 批准号: 22K04961
• 负责人: 三浦 則明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kitami Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04961/
• 关键词: 補償光学; 開口マスク; 隣接相関; 生物顕微鏡; ライブイメージング; 波面計測; 開口マスキング

開口マスキング補償光学(AO)顕微鏡のための光学系の設計を行った。従来開発してきたAO顕微鏡の波面センサー部分の直前でビームを分割し、コリメートした後開口マスクを通し、再結像させる。その際に必要となるレンズ等のパラメータを決定し、必要な物品を購入した。現在北見工大の実験装置に光学系の追加設置を進めているところである。開口マスク製作すれば比較的早期にAO動作を実現できる状況にある。開口マスクに空ける孔のパターンとゼルニケ多項式の項数との関連を調べるため、計算機シミュレーションを行った。当初想定していた孔の数、および配置パターンで実験を始めるのが最適であることが分かった。また、これと並行してセンサレス法の実装も行った。開口マスク法では大きな揺らぎに対応できないため、他の方法と併用する必要がある。センサレス法で低次の大きな揺らぎを除去して、その後開口マスク法を適用することを想定している。上記の研究と並行して、隣接相関を用いた波面推定法の開発も進めた。宇都宮大学で植物の観察実験を行った結果、従来相関に比較して隣接相関を用いた場合の方が安定して波面補償が働くことを確認した。また、興味のある領域のみ用いて波面補償を行うROI選択機能を実装した。この機能を用いれば、サブアパーチャ間の相関がさらに向上することを確認した。全般に、蛍光を用いた実験（テスト物体および植物）は良好な結果が得れれているが、明視野での観察の場合にはさらなる改良が必要となることが分かった。隣接相関による波面補償の原理と植物の観察実験の結果をまとめて、論文として投稿した。

设计用于光圈遮罩自适应光学（AO）显微镜的光学系统。梁在先前已经开发的AO显微镜的波前传感器部分之前分开，并且在简单的情况下，将梁穿过光圈掩模以重新形成图像。在这种情况下，确定所需的镜头之类的参数，并购买了必要的项目。目前，吉塔米技术学院的实验设备正在安装其他光学系统。通过制作打开面具，可以相对较快地实现AO操作。进行了计算机模拟，以研究开放掩码中打开的孔模式与Zernike多项式中的项数之间的关系。发现最好以最初预期的孔和布局模式开始实验。此外，还并行实施了一种无传感器方法。开放掩码方法无法处理大波动，因此必须与其他方法结合使用。可以预见，无传感器方法消除了大型低阶波动，然后应用了光圈掩模方法。与上述研究同时，我们还使用相邻的相关性开发了波前估计方法。由于在UTSUNOMIYA大学对植物进行了观察实验的结果，与常规相关性相比，使用相邻相关性时，波前补偿更加稳定。此外，已经实施了ROI选择函数，该功能仅使用感兴趣的区域来提供波前补偿。已经证实，使用此功能进一步改善了子孔径之间的相关性。总体而言，荧光实验（测试对象和植物）产生了良好的效果，但是已经发现，明亮的田间观测需要进一步改进。使用相邻相关性和植物观察实验的结果总结并作为论文提交了波前补偿原理。