3次元情報を高速に取得するレーザー走査型顕微鏡技術

摘要

光を使った顕微鏡観察法の中でも，集光したレーザー光の走査によって試料からの反射光あるいは蛍光を取得するレーザー走査型顕微鏡法は，生命科学や材料科学に加えて，産業現場においても広く用いられている光学観察法である.レーザー顕微鏡法の大きな特徴は，対物レンズの焦点と共役な位置にピンホール（共焦点ピンホール）を設置することで，焦点から外れた位置からの信号検出を抑制し，深さ方向に空間分解能を持つ光学断層画像が得られることである.また，蛍光染色された試料を観察する蛍光イメージング分野では，近赤外波長域の超短パルスレーザー光を用いた多光子励起顕微鏡法によって，ピンホールを用いることなく深さ方向に空間分解能が得られる.これらのイメージング法は，観察試料の構造や興味ある対象の局在を3次元的に可視化できるため，本質的に複雑かつ立体的な形態を示す生体試料を研究対象とする生命科学分野においては必須の観察法となっている.しかしながら，レーザー顕微鏡法において3次元像を得るためには，観察面を移動しながらレーザー光の2次元走査を繰り返す必要がある.このため，3次元観察における深さ範囲(観察深度）の増大に伴って観察に長い 時間を要するという原理的な制約があり，従来のレーザー顕微鏡装置では，3次元像をビデオレートで高速に記録することは困難とされてきた.