日本國立資訊與通訊技術研究所(NICT)、東北大學、橫濱Toin大學和日本科學技術廳(JST)成功開發了一種用於三維空間的亞微米解析度的無掃描高速全息熒光顯微鏡系統。該系統基於數字全息技術。

所開發的顯微鏡系統具有一種演算法，可以在不到1毫秒的時間內獲取熒光物體的三維資訊，實現無掃描三維測量。利用該演算法實現了亞微米解析度的無掃描三維感測和彩色多路全息熒光成像。該顯微系統將進一步發展，以實現非相干光樣品的全息三維電影感測。

這一成果於2021年1月29日以開放獲取的形式發表在《光學快報》上。

圖1所示的無掃描高速全息熒光顯微系統是基於數字全息技術構建的，適用於熒光、自然光等非相干光的感測。所開發的演算法可採用相位調製器來產生兩個相位值，預計可提高測量速度。利用直徑為0.2微米的熒光物體，成功地演示了三維空間的亞微米解析度。

如圖2所示的實驗結果表明，所研製的顯微系統實現了納米粒子的三維感知，並對三維空間具有亞微米的定量解析度。該演算法可以在矽上鐵電液晶(FLCOS)或電光(EO)器件上實現1毫秒內的無掃描三維測量。將該演算法與計算相干疊加(CCS)相結合，證明了該演算法在僅四次曝光的情況下可實現彩色多路全息熒光成像。該演算法減少了曝光次數，即使是在最終的微弱光線下，每個全息圖的光子數量也會增加。

左上角:直徑為0.2微米的熒光顆粒的三維感測實驗結果