DE10014331A1 - Konfokales Mikroskop - Google Patents

Abstract

Bei einem erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskop wird der Lichtstrahl von der Lichtquelle (30) über eine optische Linse (32) und einem halbdurchlässigen Spiegel (34) zu einer Drehscheibe (36) geleitet und über eine Objektivlinse (38) auf eine Probe geworfen (40). Die Drehscheibe (36) beinhaltet Musterabschnitte mit regellos angeordneten Pinholes, in denen Pinholes in regelloser Anordnung durch eine lichtblockierende Maske gebohrt sind und einen Blendenabschnitt, dessen Flächde k2-mal größer als die Fläche der Musterabschnitte mit regellos angeordneten Pinholes ist und Licht hindurchtreten läßt. Der von der Probe (40) reflektierte Lichtstrahl wird über die Objektivlinse (48), die Drehscheibe (36), den halbdurchlässigen Spiegel (34) und die Kondensorlinse (44) in die CCD-Kamera (46) eingeleitet. Die CCD-Kamera (46) ist dazu ausgelegt, eine konfokale Bildkomponente und eine nicht-konfokale Bildkomponente enthaltende, zusammengesetzte Abbildung der Probe (40), welche durch die Musterabschnitte mit regellos angeordneten Pinholes erhalten wurde, sowie eine durch den Blendenabschnitt erhaltene herkömmliche Abbildung der Probe (40) selektiv aufzunehmen. Daraufhin führt die CPU (52) eine arithmetische Operation des Subtrahierens der Information der herkömmlichen Abbildung von der Information der zusammengesetzten Abbildung mittels eines Differenzprogramms (56a) zum Erzeugen einer konfokalen Abbildung der Probe (40) durch.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN

Die vorliegende Anmeldung basiert auf, und beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldungen Nr. 11-078281, eingereicht am 23.03.1999; Nr. 11-080026, einge­ reicht am 24.03.1999; Nr. 11-080028, eingereicht am 24.03.1999; und Nr. 11-080202, eingereicht am 24.03.1999, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein konfokales Mikroskop für die Untersuchung und Messung der Mikrostruktur und des dreidimensionalen Profils einer Probe unter Ver­ wendung von Licht.

Bekannte, typische konfokale Mikroskope für den Betrieb bei hoher Geschwindigkeit umfassen solche, die eine Nipkow-Scheibe mit einer großen Anzahl von wendelförmig in Intervallen angeordneten Pinholes aufweisen, wobei die Intervalle etwa das Zehnfa­ che ihres Durchmessers betragen. Bei einem konfokalen Mikroskop mit Nipkow- Scheibe ist es erforderlich, daß Übersprechen aufgrund von benachbart zueinander an­ geordneten Pinholes eliminiert wird, weshalb vergleichsweise große Intervalle verwen­ det werden müssen, um die Pinholes voneinander zu trennen. Die großen Intervalle ver­ ringern die Wirksamkeit der Anwendung des aus der Lichtquelle stammenden Licht­ strahls, und in der Tat wird nur 1% des aus der Lichtquelle stammenden Lichtstrahls für den Betrieb des Mikroskops genutzt. Dies bedeutet, daß die erzielte Abbildung der Probe sehr dunkel ist.

R. Juskaitis, T. Wilson et al. haben in "Efficient real-time confocal microscopy with white light sources", Nature, Vol. 1, 383, Oct., 1996, S. 804-806 und in der Internatio­ nalen Offenlegungsschrift Nr. WO97/31282 eine Verbesserung an konfokalen Mikro­ skopen vorgeschlagen, welche eine Scheibe aufweisen. Fig. 1 der beigefügten Zeich­ nung veranschaulicht schematisch ein konfokales Mikroskop gemäß dem Vorschlag von T. Wilson et al.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 sind eine optische Linse 4 und ein halbdurchlässiger Spiegel 6 im Strahlengang des von der Lichtquelle 2 ausgegebenen Lichtstrahls ange­ ordnet, bei welcher es sich um eine Halogen- oder Quecksilber-Lichtquelle handeln kann. Eine Drehscheibe 8, eine Objektivlinse 10 und eine Probe 12 sind im Strahlen­ gang des von dem halbdurchlässigen Spiegel 6 reflektierten Lichtstrahls angeordnet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 weist die Drehscheibe 8 einen Abschnitt 8a mit Pinhole- Zufallsmuster auf, in dem Pinholes regellos angeordnet sind, sowie einen Blendenab­ schnitt 8b, durch den Licht ungehindert hindurchtreten kann. Der Abschnitt 8a mit Pin­ hole-Zufallsmuster und der Blendenabschnitt 8b sind voneinander durch ein Paar von lichtblockierenden Abschnitten 8c, 8d getrennt, die jegliches Licht blockieren, das durch sie hindurchzutreten versucht. Die Drehscheibe 8 ist mittels einer Drehwelle 14 mit der Welle eines Motors (nicht gezeigt) gekoppelt, so daß sie mit einer vorgegebenen kon­ stanten Geschwindigkeit drehend angetrieben werden kann.

Der von der Probe 12 reflektierte Lichtstrahl wird über die Objektivlinse 10, die Dreh­ scheibe 8, den halbdurchlässigen Spiegel 6 und die Kondensorlinse 16 in eine CCD- Kamera 18 eingeleitet. Die CCD-Kamera 18 wird hinsichtlich der Zeitgabe ihres Bild­ aufnahmebetriebs synchron mit der Drehbewegung der Drehscheibe 8 derart gesteuert, daß sie zwei Abbildungen aufnimmt, welche sie über den Abschnitt 8a mit Pinhole-Zu­ fallsmuster bzw. den Blendenabschnitt 8b erreichen.

Die von der CCD-Kamera 18 ausgegebenen Abbildungen werden im Rechner 20 ge­ speichert. Von diesen ist diejenige Abbildung, welche von der Kamera über den Ab­ schnitt 8a mit Pinhole-Zufallsmuster eingefangen wird, eine konfokale Abbildung, der eine nicht-konfokale Abbildung (im nachfolgenden als zusammengesetzte Abbildung bezeichnet) aufgrund der Tatsache überlagert ist, daß die Dichte von Pinholes etwa zehnmal so hoch wie diejenige der Pinholes einer gewöhnlichen Nipkow-Scheibe ist.

Nur eine konfokale Abbildung wird durch Subtraktion einer eine konfokale Kompo­ nente enthaltenden, zusammengesetzten Abbildung und einer durch den Blendenab­ schnitt 8b erhaltenen herkömmlichen Abbildung erhalten. Die errechnete konfokale Abbildung wird auf dem Monitor 22 dargestellt.

Während in einem konfokalen Mikroskop vom Typ mit Nipkow-Scheibe nur 0,5 bis 1% des von der Lichtquelle stammenden Lichtstrahls genutzt wird, werden in einem von T. Wilson et al. vorgeschlagenen konfokalen Mikroskop 25 bis 50% des von der Licht­ quelle stammenden Lichtstrahls genutzt, weshalb diese berichten, daß mit ihrer Kamera eine Abbildung erhalten werden kann, die viel klarer und heller als eine durch ein her­ kömmliches konfokales Mikroskop mit Nipkow-Scheibe erhaltene Abbildung ist.

N. A. A. Neil, T. Wilson und R. Juskaitis, "A Light Efficient Optically Sectioning Microscope'", Journal of Microscopy, Vol. 189, Teil 2 (1998), S. 114-117 beschreibt nunmehr eine Anordnung gemäß der Darstellung von Fig. 3, die dadurch erzielt wird, daß die Scheibe mit regellos angeordneten Pinholes eines bekannten konfokalen Mi­ kroskops durch eine Scheibe 24 mit einem Linienmusterabschnitt 24a ersetzt wird, in dem eine große Anzahl von lichtblockierenden Bereichen und lichtdurchlässigen Be­ reichen (Schlitzen) abwechselnd linienförmig angeordnet sind, sowie ein Blendenab­ schnitt 24b, an dem Licht ungehindert hindurchtreten kann, wobei der Linienmusterab­ schnitt 24a und der Blendenabschnitt 24b durch ein Paar von lichtblockierenden Ab­ schnitten 24c, 24d voneinander getrennt sind, die dazu ausgelegt sind, jegliches Licht zu blockieren, das durch sie hindurchzutreten versucht. Die Autoren bekunden, daß die vorgeschlagene Anordnung unter Verwendung einer derartigen Scheibe ebenfalls eine konfokale Abbildung zur Verfügung stellen kann.

Die obenstehend aufgeführten, bekannten konfokalen Mikroskope vom Scheibenabta­ stungstyp sind jedoch von den folgenden Nachteilen begleitet.

Während das von T. Wilson et al. (Internationale Offenlegungsschrift Nr. WO 97/31282) vorgeschlagene konfokale Mikroskop vom Scheibenabtastungstyp eine Ab­ bildung zur Verfügung stellt, die zigfach klarer und heller als eine durch ein bekanntes konfokale Mikroskop mit Nipkow-Scheibe herstellbare Abbildung ist, erfordert das er­ stere eine Subtraktion der mittels der lichtdurchlässigen Bereiche erhaltenen herkömm­ lichen Abbildung von der durch Überlagerung einer konfokalen Abbildung mit einer nicht-konfokalen Abbildung erhaltenen Abbildung (zusammengesetzten Abildung), welche auf dem Weg über den Pinhole-Abschnitt dorthin gelangt.

Das Verhältnis der Helligkeit der konfokalen Abbildungskomponente zu derjenigen der nicht-konfokalen Abbildungskomponente einer zusammengesetzten Abbildung variiert jedoch in Abhängigkeit von der Dichte der Pinholes und der numerischen Apertur (NA) der Objektivlinse. Andererseits ist der Zusammenhang zwischen der Helligkeit der nicht-konfokalen Abbildungskomponente einer mittels des Abschnitts mit Pinhole-Zu­ fallsmuster erhaltenen zusammengesetzten Abbildung und derjenigen der an der Blende erhaltenen herkömmlichen Abbildung unbekannt. Daher ist es schwierig, eine optimale konfokale Abbildung zu erhalten.

Darüber hinaus stellt eine Scheibe mit linienförmigen Schlitzen als lichtdurchlässigen Bereichen konfokale Abbildungskomponenten zwar nicht in der Richtung parallel zu den Schlitzen des Musters, jedoch sehr wohl in der Richtung senkrecht zu den Schlitzen des Musters zur Verfügung. Anders ausgedrückt, der konfokale Effekt eines derartigen konfokalen Mikroskops kann je nach der Richtung der Abbildung relativ zu den linienförmigen Schlitzen variieren.

Des weiteren kann es Fälle geben, in denen es erstrebenswert ist, es der nicht-konfoka­ len Abbildung zu gestatten, in geringem Maße zusätzlich zu der erhaltenen konfokalen Abbildung zu verbleiben, um die Probe vertikal zu betrachten. Bei jeglichen bekannten konfokalen Mikroskopen, die dazu ausgelegt sind, die konfokale Abbildung über einen Subtraktionsvorgang zu erhalten, ist der Effekt des letzteren jedoch automatisch durch das Verhältnis der Fläche des Pinhole-Abschnitts und derjenigen des lichtdurchlässigen Abschnitts (Blendenabschnitt) definiert, so daß die Scheibe ausgetauscht werden muß, um den Effekt der Subtraktion der herkömmlichen Abbildung von der zusammenge­ setzten Abbildung zu variieren.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der obenstehend beschriebenen Probleme von bekannten konfokalen Mikro­ skopen ist es daher die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein konfokales Mi­ kroskop zur Verfügung zu stellen, das die Helligkeit der nicht-konfokalen Abbildungs­ komponente der zusammengesetzten Abbildung und diejenige der herkömmlichen Ab­ bildung einander im wesentlichen angleichen kann, um eine optimale konfokale Abbil­ dung zu erhalten.

Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein konfokales Mikroskop mit einer Drehscheibe zur Verfügung zu stellen, welches einen durch abwechselnde Anord­ nung von linienförmigen lichtblockierenden Bereichen und lichtdurchlässigen Berei­ chen (Schlitzen) ausgebildeten lichtdurchlässigen Abschnitt (Blendenabschnitt) auf­ weist, wobei die Drehscheibe für den Erhalt einer verhältnismäßig gleichförmigen kon­ fokalen Abbildung ausgelegt ist.

Die dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein konfokales Mikroskop mit einer Drehscheibe zur Verfügung zu stellen, das zum Variieren des Verhältnisses der konfokalen Abbildungskomponente zur nicht-konfokalen Abbildungskomponente aus­ gelegt ist.

Erfindungsgemäß wird die obenstehende erste Aufgabe dadurch gelöst, daß ein konfo­ kales Mikroskop zur Verfügung gestellt wird, welches aufweist:
eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten einer Probe mit einem Lichtstrahl;
einer Extrahiereinrichtung, welche Stellen für die Übertragung des von der Beleuch­ tungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahls und Stellen zum Blockieren von Licht auf­ weist und dazu ausgelegt ist, eine durch Überlagerung einer nicht-konfokalen Abbil­ dung über eine konfokale Abbildung erhaltene, zusammengesetzte Abbildung und eine herkömmliche Abbildung aus dem von der Probe kommenden Lichtstrahl zu extrahie­ ren;
eine Bildaufnahmeeinrichtung zum selektiven Aufnehmen der durch die Extrahierein­ richtung extrahierten zusammengesetzten Abbildung und herkömmlichen Abbildung; und
eine Steuereinrichtung zum Erhalten einer konfokalen Abbildung der Probe aus der von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen zusammengesetzten Abbildung und herkömmlichen Abbildung, wobei
die Extrahiereinrichtung halbdurchlässige Regionen mit einer Lichtdurchlässigkeit k sowie eine von der Beleuchtungseinrichtung eingestrahltes Licht ungehindert hindurch­ lassende Region aufweist, die halbdurchlässigen Regionen und die Blendenregion für selektive Verwendung ausgelegt sind, und die Fläche der Blendenregion gleich derjeni­ gen einer jeglichen der halbdurchlässigen Regionen multipliziert mit k² ist.

Erfindungsgemäß wird die obenstehende zweite Aufgabe dadurch gelöst, daß ein kon­ fokales Mikroskop zur Verfügung gestellt wird, welches aufweist:
eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten einer Probe mit einem Lichtstrahl;
eine Extrahiereinrichtung, welche Stellen für die Übertragung des von der Beleuch­ tungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahls und Stellen zum Blockieren von Licht auf­ weist und dazu ausgelegt ist, eine durch Überlagerung einer nicht-konfokalen Abbil­ dung über eine konfokale Abbildung erhaltene zusammengesetzte Abbildung und eine herkömmliche Abbildung aus dem von der Probe kommenden Lichtstrahl zu extrahie­ ren;
eine Bildaufnahmeeinrichtung zum selektiven Aufnehmen der durch die Extrahierein­ richtung extrahierten zusammengesetzten Abbildung und der herkömmlichen Abbil­ dung; und
eine Steuereinrichtung zum Erhalten einer konfokalen Abbildung der Probe aus der von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen zusammengesetzten Abbildung und herkömmlichen Abbildung, wobei
die Extrahiereinrichtung durch eine Scheibe gebildet ist, die um eine in ihrer Mitte an­ geordnete Drehwelle drehbar ist, und die halbdurchlässigen Regionen eine Mehrzahl von linienförmigen Schlitzen enthalten, die das Hindurchtreten von Licht durch sie gestatten, wobei die halbdurchlässigen Regionen der Scheibe eine Kontur eines Sektors mit einem Mittenwinkel von nicht weniger als 90° aufweisen, und die Oberseite des Sektors an der Drehwelle liegt.

Erfindungsgemäß wird die obenstehende dritte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein konfo­ kales Mikroskop zur Verfügung gestellt wird, welches aufweist:
eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten einer Probe mit einem Lichtstrahl;
eine Extrahiereinrichtung, welche Stellen für die Übertragung des von der Beleuch­ tungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahls und Stellen zum Blockieren von Licht auf­ weist und dazu ausgelegt ist, eine durch Überlagerung einer nicht-konfokalen Abbil­ dung über eine konfokale Abbildung erhaltene zusammengesetzte Abbildung und eine herkömmliche Abbildung aus dem von der Probe kommenden Lichtstrahl zu extrahie­ ren;
eine Bildaufnahmeeinrichtung zum selektiven Aufnehmen der durch die Extrahierein­ richtung extrahierten zusammengesetzten Abbildung und herkömmlichen Abbildung; und
eine Steuereinrichtung zum Erhalten einer konfokalen Abbildung der Probe aus der von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen zusammengesetzten Abbildung und herkömmlichen Abbildung, wobei
die Arithmetikoperationen-Einrichtung eine Subtraktion an den durch die Bildaufnah­ meeinrichtung erhaltenen Daten der zusammengesetzten Abbildung und Daten der her­ kömmlichen Abbildung unter Verwendung eines Koeffizienten zur Verwirklichung ei­ nes angestrebten Verhältnisses durchführt.

Erfindungsgemäß wird die obenstehende vierte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein konfo­ kales Mikroskop zur Verfügung gestellt wird, welches dazu ausgelegt ist, einen Licht­ strahl mittels eines Maskenmusterelements zu fokussieren, welches auf variable Weise mit einem vorgegebenen Muster und einer Objektivlinse arbeitet, und den von der Probe reflektierten Lichtstrahl dazu veranlaßt, über die Objektivlinse und das Masken­ musterelement in eine Bildaufnahmeeinrichtung einzutreten, um eine Abbildung der Probe zum Untersuchen zu erstellen, wobei das Mikroskop aufweist:
eine Antriebseinrichtung zum Antreiben der Bildaufnahmeeinrichtung für einen Bild­ aufnahmevorgang synchron mit dem variablen Betrieb des Maskenmusterelements und Modifizieren des relativen Abstands zwischen der Objektivlinse und der Probe entlang der optischen Achse der Objektivlinse.

Erfindungsgemäß wird die obenstehende fünfte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein konfo­ kales Mikroskop zur Verfügung gestellt wird, welches aufweist:
eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten einer Probe mit einem Lichtstrahl;
eine Mehrzahl von Objektivlinsen mit jeweils unterschiedlichen Abbildungsfaktoren zum Fokussieren des von der Beleuchtungseinrichtung und von der Probe kommenden Lichtstrahls;
ein Drehelement mit einer jeweils der Mehrzahl von Objektivlinsen entsprechend an­ geordneten Mehrzahl von Musterabschnitten zum Erhalten von Konfokalabbbildungs­ daten einer Abbildung einschließlich derer ihrer nicht-konfokalen Komponente, und einen Blendenabschnitt zum Erhalten von Nicht-Konfokalabbildungsdaten, welche nur diejenigen der nicht-konfokalen Komponente enthalten;
eine Drehantriebseinrichtung zum Antreiben des Drehelements derart, daß es in einer vorgegebenen Richtung dreht;
eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen einer Abbildung mittels des jeweils durch die Musterabschnitte und den Blendenabschnitt des durch die Drehantriebsein­ richtung drehend angetriebenen Drehelements hindurchtretenden Lichtstrahls;
eine Bildverarbeitungseinrichtung zum Speichern der Daten einer jeden mittels der Bildaufnahmeeinrichtung erhaltenen Abbildung und Erhalten einer konfokalen Abbil­ dung;
eine Synchronisiersignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Synchronisier­ signals synchron mit dem Betrieb der Bildaufnahmeeinrichtung;
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Drehungszustands des Drehelements;
eine Steuereinrichtung zum Synchronisieren der Phase des Erfassungssignals von der Erfassungseinrichtung und des Signals von der Synchronisiersignal-Erzeugungsein­ richtung;
eine Triggersignal-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Signals zur Verwendung für die Steuerung der Bildaufnahmeeinrichtung auf der Grundlage der Zeitgabe des Signals von der Synchronisiersignal-Erzeugungseinrichtung und des Erfassungssignals.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschrei­ bung erläutert und sind zum Teil aus der Beschreibung offensichtlich bzw. sind durch Ausführen der Erfindung erfahrbar. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können vermittels der im nachfolgenden insbesondere bezeichneten Instrumentalitäten und Kombinationen verwirklicht und erhalten werden.

KURZBESCHREIBUNG DER MEHRFACHEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG

Die beigefügte Zeichnung, die in die Beschreibung einbezogen ist und einen Teil davon darstellt, veranschaulicht gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und dient in Verbindung mit der obenstehend gegebenen allgemeinen Beschreibung und der nachfolgend gegebenen detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausfüh­ rungsformen zur Erklärung der Grundgedanken der Erfindung.

Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines bekannten konfokalen Mi­ kroskops.

Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf eine für das konfokale Mikroskop von Fig. 1 verwendbare Drehscheibe mit einem Pinhole-Zufallsmuster.

Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht auf eine für das konfokale Mikroskop von Fig. 1 verwendbare Drehscheibe mit dem Linienmusterabschnitt.

Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops, das dessen Konfiguration veran­ schaulicht.

Fig. 5A ist eine schematische Draufsicht auf eine für das konfokale Mikroskop von Fig. 4 verwendbare Drehscheibe.

Fig. 5B ist eine vergrößerte schematische teilweise Draufsicht auf die Dreh­ scheibe von Fig. 5A, welche das Muster in größerem Detail veranschaulicht.

Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht auf eine für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops verwendbare Drehscheibe.

Fig. 7A und Fig. 7B sind schematische Ansichten von zwei verschiedenen, durch die CCD-Kamera aufnehmbaren Abbildungen des Linienmusterabschnitts.

Fig. 8 ist ein schematisches Blockdiagramm der dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops.

Fig. 9 ist eine schematische Draufsicht auf eine für das konfokale Mikroskop von Fig. 8 verwendbare Drehscheibe.

Fig. 10 ist ein Flußdiagramm des Meßvorgangs des konfokalen Mikroskops von Fig. 8.

Fig. 11A ist eine schematische Draufsicht auf eine für die vierte Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops verwendbare Drehscheibe.

Fig. 11B ist eine schematische Draufsicht auf den lichtblockierenden Abschnitt der Drehscheibe von Fig. 11A.

Fig. 12A ist eine schematische teilweise Draufsicht auf eine für die vierte Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops verwendbare Drehscheibe.

Fig. 12B ist eine schematische Seitenansicht der Drehscheibe von Fig. 12A im Querschnitt.

Fig. 13 ist ein schematisches Blockdiagramm der fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops vom Scheibenabtastungstyp.

Fig. 14 ist eine schematische Draufsicht auf eine für das konfokale Mikroskop von Fig. 13 verwendbare Drehscheibe.

Fig. 15A bis 15E veranschaulichen Ablaufdiagramme für den Belichtungsvor­ gang der CCD-Kamera und solche für das Starten und Anhalten des Betriebs des Z-Trägers des konfokalen Mikroskops von Fig. 13.

Fig. 16 ist ein schematisches Blockdiagramm der sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops vom Scheibenabtastungstyp.

Fig. 17 ist eine schematische teilweise Ansicht eines durch Modifizieren der sechsten Ausführungsforms des konfokalen Mikroskops von Fig. 16 erhaltenen konfokalen Mikroskops.

Fig. 18 ist ein schematisches Blockdiagramm der siebten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops vom Scheibenabtastungstyp.

Fig. 19 ist ein schematisches Blockdiagramm der achten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops.

Fig. 20 ist eine schematische Draufsicht auf eine für das konfokale Mikroskop von Fig. 19 verwendbare Drehscheibe.

Fig. 21 ist eine schematische Draufsicht auf eine weitere, ebenfalls für das kon­ fokale Mikroskop von Fig. 19 verwendbare Drehscheibe.

Fig. 22 ist eine schematische Draufsicht auf eine noch weitere, ebenfalls für das konfokale Mikroskop von Fig. 19 verwendbare Drehscheibe.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es erfolgt nun eine detailliertere Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter Be­ zugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung veranschaulicht.

Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm der ersten Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen konfokalen Mikroskops, und Fig. 5A ist eine schematische Draufsicht auf eine für die erste Ausführungsform des konfokalen Mikroskops gemäß der Dar­ stellung in Fig. 4 verwendbare Drehscheibe.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 sind eine optische Linse 32 und ein halbdurchlässiger Spiegel 34 im Strahlengang bzw. Lichtweg des von der Lichtquelle 30 ausgegebenen Lichtstrahls angeordnet, bei welcher es sich um eine Halogen- oder Quecksilberlicht­ quelle handeln kann. Sodann sind eine Drehscheibe 36, eine Objektivlinse 38 und eine zu beobachtende Probe 40 im Strahlengang des von dem halbdurchlässigen Spiegel 34 reflektierten Lichtstrahls angeordnet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5A weist die Drehscheibe 36 einen Abschnitt 36b mit ei­ nem regellosen Pinhole-Muster auf, in dem eine Mehrzahl von Pinholes 36 regellos angeordnet sind, so daß sie etwa 25 bis 50% der Gesamtfläche des Abschnitts 36b ein­ nehmen, sowie einen Blendenabschnitt 36c, wo Licht ungehindert hindurchtreten kann. Der Abschnitt 36b mit einem regellosen Pinhole-Muster und der Blendenabschnitt 36c sind durch ein Paar von lichtblockierenden Abschnitten 36d, 36e voneinander getrennt.

Die Drehscheibe 36 ist über eine Drehwelle 42a mit einem Motor 42 gekoppelt, so daß sie mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit drehend angetrieben werden kann.

Eine CCD-Kamera 46 ist im Strahlengang des halbdurchlässigen Spiegels 34 angeord­ net, an dem von einer Probe 40 reflektiertes Licht durchtritt. Die CCD-Kamera 46 weist eine Kondensorlinse 44 und eine Bildaufnahmevorrichtung auf, wo eine Mehrzahl von Bildpunkten angeordnet sind.

Der Bildausgabeanschluß der CCD-Kamera 46 ist mit einer A/D-Platine 48 verbunden, welche A/D-Platine 48 wiederum mit einer CPU 52, einem Bildspeicher 54 zum Spei­ chern von Abbildungen, einem Speicher 56 zum Speichern eines für die Subtraktion von Abbildungen ausgelegten Differenzprogramms 56a und einem Monitor 58 verbunden ist, der als Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben der Ergebnisse des Bildverarbeitungsbe­ triebs des Differenzprogramms dient. Die CPU 52 ist mit dem Photounterbrecher 60 verbunden, der nahe der Kante der Drehscheibe 36 angeordnet ist und als Drehungser­ fassungseinrichtung zum Erfassen der Drehungen der Drehscheibe 36 dient.

Es folgt nun eine Erörterung des Betriebs der Ausführungsform mit der obenstehend beschriebenen Konfiguration.

Der von der Lichtquelle 30 ausgegebene Lichtstrahl wird nach dem Durchgang durch die Strahlenganglinse 32 von dem halbdurchlässigen Spiegel 34 reflektiert und trifft dann auf die mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit drehende Drehscheibe 36. Der auf die Drehscheibe 36 fallende Lichtstrahl wird veranlaßt, durch die Pinholes 36a des Abschnitts 36b mit einem regellosen Pinhole-Muster und den Blendenabschnitt 36c der Drehscheibe 36 hindurchzutreten und daraufhin durch die Objektivlinse 38 fokussiert, um auf die Probe 40 aufzutreffen.

Der von der Probe 40 reflektierte Lichtstrahl wird ein weiteres Mal veranlaßt, durch die Objektivlinse 38 und daraufhin die Pinholes 36a des Abschnitts 36b mit einem regello­ sen Pinhole-Muster und den Blendenabschnitt 36c der Drehscheibe 36 hindurchzutreten, bevor er in den halbdurchlässigen Spiegel 34 eintritt. Der in den halbdurchlässigen Spiegel 34 eintretende Lichtstrahl wird daraufhin veranlaßt, durch diesen hindurchzu­ treten und über die Kondensorlinse 44 in die CCD-Kamera 46 einzutreten, um dort eine optische Abbildung der Probe 40 zu erstellen. Genauer gesagt wird die CCD-Kamera 46 für die Zeitgabe ihres Bildaufnahmevorgangs synchron mit der Drehgeschwindigkeit der Drehscheibe 36 gesteuert, so daß von ihr zwei Abbildungen für die Probe 40 aufge­ nommen werden, nämlich eine, die durch den durch den Abschnitt 36b mit einem re­ gellosen Pinhole-Muster kommenden Lichtstrahl gebildet wird, und die andere, die durch den durch den Blendenabschnitt 36c der Drehscheibe 36 kommenden Lichtstrahl gebildet wird.

Die Ausgabeabbildungen der CCD-Kamera 46 werden durch die A/D-Platine 48 in Di­ gitaldaten umgewandelt, welche daraufhin über den Bus 50 im Bildspeicher 54 gespei­ chert werden. Die durch den durch den Abschnitt 36b mit einem regellosen Pinhole- Muster hindurchtretenden Lichtstrahl gebildete Abbildung ist eine zusammengesetzte Abbildung, die eine konfokale Abbildung und eine nicht-konfokale Abbildung beinhal­ tet. Die durch den durch den Blendenabschnitt 36c hindurchtretenden Lichtstrahl gebil­ dete Abbildung wiederum ist eine herkömmliche Abbildung, bei der es sich um eine nicht-konfokale Abbildung handelt.

Fig. 5B ist eine vergrößerte schematische teilweise Draufsicht auf die Drehscheibe von Fig. 5A, welche den Abschnitt 36b mit einem regellosen Pinhole-Muster der Scheibe in größerem Detail veranschaulicht. Wie in Fig. 5B gezeigt ist, weist der Abschnitt 36b eine Mehrzahl von Pinholes 36a auf, die Licht hindurchtreten lassen, sowie eine Ab­ schirmmaske 36f, die die Fläche mit Ausnahme der Pinholes 36a einnimmt und typi­ scherweise durch Aufdampfen von Cr ausgebildet wird, so daß kein LIcht hindurchtre­ ten kann. Der Halbdurchmesser r der Pinholes 36a ist für gewöhnlich derart gewählt, daß er durch die untenstehende Formel (1) ausgedrückt ist:

r = bMλ/NA (1),

wobei M der Abbildungsfaktor der Linse, NA das Öffnungsverhältnis, λ die Wellen­ länge des Lichts, und b eine Konstante von etwa 0,35 ist. Daher beträgt bei einer Wel­ lenlänge λ gleich 550 nm, einem Abbildungsfaktor M gleich 100 und NA = 0,9 der Halbdurchmesser r der Pinholes 21,4 µm.

Falls die Fläche des Abschnitts 36b mit einem regellosen Pinhole-Muster mit einem Sektorprofil 50 ist und die Gesamtfläche der Mehrzahl von lichtdurchlässigen Pinholes S₁ ist, ist der Transmissionsgrad k des sektorförmigen Abschnitts 36b mit einem regel­ losen Pinhole-Muster durch die untenstehende Formel (2) ausgedrückt.

k = S₁/S₀ (2)

Angenommen, die Helligkeitsinformation eines Punktes (x, y) einer herkömmlichen Abbildung eines gewöhnlichen Mikroskops sei m_(x,y). Da eine solche Abbildung Hel­ ligkeitsinformation m_fo(x,y) einer fokussierten herkömmlichen Abbildung und Hellig­ keitsinformation m_defo(x,y) einer defokussierten herkömmlichen Abbildung enthält, ist die Helligkeitsinformation der herkömmlichen Abbildung durch die untenstehende Formel (3) ausgedrückt.

m_(x,y) = m_fo(x,y) + m_defo(x,y) (3)

Die mittels einer Drehscheibe erhaltene Abbildung, bei der Pinholes viel dichter als bei einer herkömmlichen Nipkow-Scheibe angeordnet sind, ist eine zusammengesetzte Ab­ bildung, die nicht nur eine fokussierte Abbildung, sondern auch eine defokussierte Ab­ bildung enthält. Angenommen, die Helligkeitsinformation eines Punktes (x, y) einer eine defokussierte Abbildung enthaltenden zusammengesetzten Abbildung sei cm_co(x,y). Dann ist die Helligkeitsinformation cm_co(x,y) der zusammengesetzten Abbildung die Summe der Information der fokussierten konfokalen Komponente c_co(x,y) und der Information der defokussierten konfokalen Komponente cm_defo(x,y), oder

cm_co(x,y) = c_fo(x,y) + cm_defo(x,y) (4).

Es ist zu beachten, daß die fokussierte konfokale Komponente c_fo(x,y) diejenige ist, die durch den Lichtstrahl gebildet wird, der durch ein Pinhole tritt, von der Probe reflektiert wird und daraufhin in der entgegengesetzten Richtung durch das Pinhole tritt.

Hingegen wird die defokussierte herkömmliche Abbildung m_defo(x,y) eines Punktes durch den Lichtstrahl gebildet, der von der Probe in anderen Bereichen als der entspre­ chende Punkt reflektiert wird. Somit ist sie, abgesehen von der Helligkeit, mit der defo­ kussierten Komponente m_defo(x,y) identisch. Wenn die Lichtdurchlässigkeit der Pinho­ les k ist, stellt die Helligkeitsinformation cm_defo(x,y) der defokussierten Komponente der Pinholes eine Helligkeit dar, die das k-fache der durch die Helligkeitsinformation m_defo(x,y) der defokussierten Abbildung des lesbaren Teils dargestellten Helligkeit ist, so daß sich die Beziehung der untenstehenden Formel (5) bewahrheitet.

cm_defo(x,y) ∝ k . m_defo(x,y) (5)

Da die Helligkeit der durch die Pinholes erhaltenen zusammengesetzten Abbildung das k-fache derjenigen der Abbildung beträgt, die aus einem lichtdurchlässigen Bereich mit der Größe det Gesamtfläche der Pinholes erhalten wird, wird die Helligkeitsinformation cm_(x,y) der erhaltenen zusammengesetzten Abbildung aus den obenstehenden Formeln (4) und (5) erhalten und durch die untenstehende Formel (6) ausgedrückt.

cm_(x,y) = k . cm_co(x,y) = k . c_fo(x,y) + k² . m_defo(x,y) (6)

Durch einen Vergleich der Formeln (3) und (6) zeigt sich, daß eine fokussierte Abbil­ dung durch Eliminieren der Helligkeitsinformation m_defo(x,y) der defokussierten Bild­ komponente erhalten werden kann. Somit wird die untenstehende Formel (7) durch Multiplizieren der obenstehenden Formel (3) mit k² und Subtrahieren des Produkts von der Formel (6) erhalten.

cm_(x,y) - k² . m_(x,y) = k . c_fo(x,y) - k² . m_fo(x,y) (7)

Mittels der Durchführung der arithmetischen Operation der obenstehenden Formel (7) für alle Bildpunkte kann eine konfokale Abbildung erhalten werden.

Um genau zu sein, unterscheidet sich die mittels der Formel (7) erhaltene Abbildung von den Daten der konfokalen Abbildung. Die erhaltene Abbildung enthält jedoch nur fokussierte Bildkomponenten und ist frei von jeglichen defokussierten Bildkomponen­ ten, so daß sie eine sektionierende Abbildung im Hinblick auf die Z-Richtung wie eine konfokale Abbildung ist. Zusätzlich erweist es sich aus der obenstehenden Erläuterung, daß die Fläche der herkömmlichen Abbildung gleich dem k²-fachen der Fläche der Pin­ holes gemacht werden sollte.

Falls somit beispielsweise der Transmissionsgrad des sektorförmigen Abschnitts 36b mit einem regellosen Pinhole-Muster 1/2 und der Mittenwinkel 120° beträgt, wird der Mittenwinkel des Sektors des Blendenabschnitts 36c zu 30° gemacht. Die CPU 52 führt die obenstehenden arithmetischen Operationen auf der Grundlage der im Bildspeicher 54 gespeicherten zusammengesetzten Abbildung und herkömmlichen Abbildung mittels des Differenzprogramms 56a durch, und das Ergebnis der Operationen wird auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 dargestellt. Da die Helligkeit der herkömmlichen Ab­ bildung die gleiche wie diejenige der nicht-konfokalen Bildkomponente der zusammen­ gesetzten Abbildung ist, zeigt es sich, daß die konfokale Abbildung durch die Anwen­ dung einer einfachen Subtraktion erhalten werden kann.

Somit kann, wie obenstehend beschrieben ist, eine optimale konfokale Abbildung durch die Verwendung eines Blendenabschnitts mit einer Fläche erhalten werden, die das k²- fache derjenigen des Pinholemuster-Abschnitts ist.

Es folgt nun eine Beschreibung der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht auf eine für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops verwendbare Drehscheibe. In Fig. 6 sind Bestandteile, die die gleichen wie in Fig. 4 oder dazu ähnliche sind, jeweils mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht weiter beschrieben. Da die zweite Ausführungsform abgesehen von der Konfiguration der Drehscheibe mit der er­ sten Ausführungsform identisch ist, wird sie hier nur im Hinblick auf die Drehscheibe beschrieben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 weist die für die zweite Ausführungsform verwendbare Drehscheibe 62 einen Linienmusterabschnitt 62a auf, in dem lichtblockierende Bereiche und lichtdurchlässige Bereiche (Schlitze) linienförmig und abwechselnd angeordnet sind, sowie einen Blendenabschnitt 62b, durch den Licht ungehindert hindurchtreten kann, wobei der Linienmusterabschnitt 62a und der Blendenabschnitt 62b durch ein Paar von lichtblockierenden Abschnitten 62c, 62d voneinander getrennt sind, die dazu ausgelegt sind, jegliches Licht zu blockieren, das durch sie hindurchzutreten versucht.

Die Breite eines jeden der lichtdurchlässigen Bereiche des Linienmusterabschnitts 62a ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser eines jeden der Pinholes der ersten Aus­ führungsform und durch die obenstehende Formel (1) definiert. Während die Breite eines jeden der lichtabschirmenden Bereiche ein- bis dreimal größer als diejenige eines jeden der lichtdurchlässigen Bereiche sein kann, ist sie bei dieser Ausführungsform an die Breite eines jeden der lichtdurchlässigen Bereiche angeglichen. Der sektorförmige Linienmusterabschnitt 62a und der Blendenabschnitt 62b weisen einen Mittenwinkel von 90° bzw. 22,5° auf.

Der Mittenwinkel des sektorförmigen Linienmusterabschnitts 62a ist aus den folgenden Gründen gleich 90° gemacht.

Es sei angenommen, daß die CCD-Kamera 46 eine Abbildung des Linienmusterab­ schnitts 62a aufnimmt. Wenn der Verschluß der CCD-Kamera 46 offen ist, kann sich die von der CCD-Kamera 46 aufgenommene Abbildung von der in Fig. 7A gezeigten zu der in Fig. 7B gezeigten verändern, weil sich die Drehscheibe 62b dreht.

Bei der in Fig. 7A gezeigten Abbildung sind die linienförmigen lichtdurchlässigen Bereiche in der zu Pfeil A parallelen Richtung angeordnet. Die Abbildung, die in einer durch den Pfeil A angedeuteten Richtung erhalten wird, enthält nur die lesbare Kompo­ nente in der Richtung A, weshalb die konfokale Komponente gleich "0" ist. Anderer­ seits ist Pfeil B in Fig. 7A senkrecht zu den linienförmigen lichtdurchlässigen Berei­ chen. Daher ist die konfokale Komponente maximal, und die lesbare Komponente ist in der erhaltenen Abbildung minimal.

Bei der in Fig. 7B gezeigten Abbildung wiederum sind die linienförmigen lichtdurchläs­ sigen Bereiche in der zu Pfeil B parallelen Richtung angeordnet. Unter diesen Umstän­ den enthält die erhaltene Abbildung nur die lesbare Komponente in der Richtung B, weshalb die konfokale Komponente gleich "0" ist. Andererseits ist Pfeil A in Fig. 7B senkrecht zu den linienförmigen lichtdurchlässigen Bereichen. Daher ist die konfokale Komponente maximal, und die lesbare Komponente ist in der erhaltenen Abbildung minimal.

Bei Verwendung einer Drehscheibe mit linienförmigen lichtdurchlässigen Bereichen (Schlitzen) variiert das Verhältnis der konfokalen Komponente zu der lesbaren Kompo­ nente somit in Abhängigkeit von der Richtung der lichtblockierenden Bereiche relativ zu der aufgenommenen Abbildung.

Daher werden die konfokale Komponente und die nicht-konfokale Komponente bei Drehung der Längsrichtung der lichtblockierenden Bereiche um 90° in unterschied­ lichen Richtungen angeglichen, weshalb die mittels eines sektorförmigen Linienmuster­ abschnitts 62a erhaltene Abbildung mit einem Mittenwinkel von 90° eine zusammen­ gesetzte Abbildung ist, die durch Hinzufügen einer nicht-konfokalen Abbildung zu einer konfokalen Abbildung wie im Fall der ersten Ausführungsform erhalten wird. Somit kann die konfokale Abbildung durch Substrahieren unter Verwendung der CPU 52 der herkömmlichen Abbildung, bei der es sich um die mittels des Blendenabschnitts 62b erhaltene nicht-konfokale Abbildung handelt, von der zusammengesetzten Abbildung erhalten werden.

Darüber hinaus kann die konfokale Abbildung, da der Transmissionsgrad des Linienmu­ sterabschnitts 62a 1/2 beträgt und die Fläche des Blendenabschnitts 62b 1/4 derjenigen des Linienmusterabschnitts 62a beträgt, unter Anwendung einer einfachen Subtraktion erhalten werden, ohne eine Multiplikation unter Verwendung einer Konstante zu bein­ halten.

Wie obenstehend beschrieben wurde, wird bei dieser Ausführungsform eine Dreh­ scheibe mit alternierend angeordneten linienförmigen lichtdurchlässigen Bereichen (Schlitzen) und linienförmigen lichtblockierenden Bereichen verwendet, um eine zu­ sammengesetzte Abbildung zu erhalten. Eine Drehscheibe mit einem solchen Schei­ benmuster kann auf einfache Weise hergestellt werden. Darüber hinaus variiert die kon­ fokale Komponente nicht in Abhängigkeit von der Richtung der Drehscheibe, da der sektorförmige Linienmusterabschnitt einen Mittenwinkel von 90° aufweist.

Es folgt nun eine Beschreibung der dritten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 8 ist ein schematisches Blockdiagramm der dritten Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen konfokalen Mikroskops, und Fig. 9 ist eine schematische Draufsicht auf eine für das konfokale Mikroskop von Fig. 8 verwendbare Drehscheibe.

Gemäß der Darstellung von Fig. 8 ist die Drehscheibe 64 im Strahlengang bzw. Licht­ weg des von dem halbdurchlässigen Spiegel 34 reflektierten Lichtstrahls zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel 34 und der Objektivlinse 38 angeordnet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 weist die Drehscheibe 64 einen Linienmusterabschnitt 64a auf, wo eine Mehrzahl von lichtblockierenden Bereichen 64e linienförmig und parallel zueinander in regelmäßigen Intervallen angeordnet sind, sowie einen Blendenabschnitt 64b, wo Licht ungehindert hindurchtreten kann, wobei der Linienmusterabschnitt 64a und der Blendenabschnitt 64b durch ein Paar von lichtblockierenden Abschnitten 64c, 64d voneinander getrennt sind, die dazu ausgelegt sind, jegliches Licht zu blockieren, das durch sie hindurchzutreten versucht.

Die lichtblockierenden Bereiche 64e und die lichtblockierenden Abschnitte 64c, 64d sind aus einem typischerweise durch Aufdampfen ausgebildeten Abschirmfilm gebildet. Jeder der lichtblockierenden Bereiche 64e des Linienmusterabschnitts 64a ist vorzugs­ weise 1- bis 3-mal größer als derjenige der seitlich davon angeordneten Lücken.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 ist die mit dem Bildausgabeanschluß der CCD-Kamera 46 verbundene A/D-Platine 48 des weiteren mit der CPU 52, dem Bildspeicher 54, dem Monitor 58 und dem Speicher 66 zum Speichern eines Subtraktionsprogramms zum Subtrahieren einer Bildkomponente von einer Abbildung und eines Koeffizientenpro­ gramms 66b zum Modifizieren des Kontrasts der erhaltenen digitalen Abbildung ver­ bunden.

Es folgt nun eine Erörterung des Betriebs der dritten Ausführungsform mit der obenste­ hend beschriebenen Konfiguration.

Der von der Lichtquelle 30 ausgegebene Lichtstrahl wird nach dem Durchgang durch die Strahlenganglinse 32 von dem halbdurchlässigen Spiegel 34 reflektiert und fällt dann auf die mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit drehende Drehscheibe 64. Der auf die Drehscheibe 64 fallende Lichtstrahl wird veranlaßt, durch den Linienmusterab­ schnitt 64a und den Blendenabschnitt 64b der Drehscheibe 64 hindurchzutreten und daraufhin durch die Objektivlinse 38 fokussiert, um auf die Probe 40 aufzutreffen.

Der von der Probe 40 reflektierte Lichtstrahl wird ein weiteres Mal veranlaßt, durch die Objektivlinse 38 und daraufhin durch den Linienmusterabschnitt 64a und den Blenden­ abschnitt 64b der Drehscheibe 64 hindurchzutreten, bevor er über die Kondensorlinse 44 in den halbdurchlässigen Spiegel 34 eintritt. Der in den halbdurchlässigen Spiegel 34 eintretende Lichtstrahl wird daraufhin veranlaßt, durch diesen hindurch- und über die Kondensorlinse 44 in die CCD-Kamera 46 einzutreten, um dort eine optische Abbildung der Probe 40 zu erstellen. Genauer gesagt wird die CCD-Kamera 46 für die Zeitgabe ihres Bildaufnahmevorgangs synchron mit der Drehgeschwindigkeit der Drehscheibe 64 gesteuert, so daß von ihr zwei Abbildungen für die Probe 40 aufgenommen werden, nämlich eine, die durch den durch den Linienmusterabschnitt 64a kommenden Licht­ strahl gebildet wird, und die andere, die durch den durch den Blendenabschnitt 64b der Drehscheibe 64 kommenden Lichtstrahl gebildet wird.

Die Ausgabeabbildungen der CCD-Kamera 46 werden durch die A/D-Platine 48 in Di­ gitaldaten umgewandelt, welche daraufhin über den Bus 50 im Bildspeicher 54 gespei­ chert werden. Die durch den durch den Linienmusterabschnitt 64a hindurchtretenden Lichtstrahl gebildete Abbildung ist eine zusammengesetzte Abbildung, die eine konfo­ kale Abbildung und eine nicht-konfokale Abbildung beinhaltet. Die durch den durch den Blendenabschnitt 64b hindurchtretenden Lichtstrahl gebildete Abbildung wiederum ist eine herkömmliche Abbildung, bei der es sich um eine nicht-konfokale Abbildung handelt.

Ist die Bildinformation der der Bildpunktposition (x, y) der Bildaufnahmevorrichtung der CCD-Kamera 46 entsprechenden zusammengesetzten Abbildung cm_(x,y), und die der herkömmlichen Abbildung entsprechende Bildinformation m_(x,y), so kann die Bildinformation c_(x,y) der konfokalen Abbildung für die Position (x, y) durch die unten­ stehende Formel (8) erhalten werden.

c_(x,y) = cm_(x,y) - m_(x,y) (8)

Eine konfokale Abbildung kann mittels der Durchführung der arithmetischen Operation der obenstehenden Formel (8) für alle Bildpunkte erhalten werden.

Nun ist jedoch das Verhältnis der Helligkeit der zusammengesetzten Abbildung zu der­ jenigen der herkömmlichen Abbildung durch das Verhältnis der Fläche des Linien­ musterabschnitts 64a und derjenigen des Blendenabschnitts 64b bestimmt. Die nicht- konfokale Komponente einer zusammengesetzten Abbildung kann eliminiert werden, indem nur die Helligkeit der herkömmlichen Abbildung und diejenige der nicht-konfo­ kalen Komponente der zusammengesetzten Abbildung einander angeglichen werden. Weisen sie unterschiedliche Helligkeitspegel auf, so kann die nicht-konfokale Bildkom­ ponente im Ergebnis der Subtraktion belassen werden, oder die konfokale Abbildung kann subtrahiert und weggelassen werden.

Angesichts der obenstehenden Umstände wird die Information der herkömmlichen Ab­ bildung mittels des Konstantenprogramms 66b mit einer Konstante multipliziert und daraufhin die Information der zusammengesetzten Abbildung einer Operation unterzo­ gen, bei der die Daten der entsprechenden Position der herkömmlichen Abbildung, die durch die oben erwähnte Multiplikation unter Verwendung einer Konstanten erhalten wurden, mittels des Subtraktionsprogramms 66a von ihr abgezogen werden, um auf dem Rechenwege die konfokale Abbildung zu erhalten, um die Helligkeit der nicht-kon­ fokalen Bildkomponente der zusammengesetzten Abbildung an diejenige der herkömm­ lichen Abbildung in der dritten Ausführungsform anzugleichen.

Das Ergebnis der Subtraktion wird auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 dargestellt. Somit kann der Anwender die erhaltene Abbildung regulieren und modifizieren, indem er die in dem Konstantenprogramm 66b gespeicherte Konstante mittels visueller Bestä­ tigung des Ergebnisses der Subtraktion auf dem Monitor 58 modifiziert, und des­ gleichen den Konfokaleffekt (den Zustand, in dem die defokussierte Komponente der Abbildung aus der dargestellten Abbildung eliminiert ist), im Regelfall durch Verschie­ ben des Fokus.

Diese Operation wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 10 erläutert.

Zuerst wird in Schritt S1 der Koeffizient α eingegeben, der für die Subtraktion der In­ formation der herkömmlichen Abbildung (nicht-konfokalen Abbildung), die mittels des Blendenabschnitts 64b erhalten wurde, von der Information der zusammengesetzten Abbildung, die mittels des Linienmusterabschnitts 64a erhalten wurde, verwendet wer­ den soll. Auch wenn der Koeffizient α in Abhängigkeit vom Transmissionsgrad des Linienmusterabschnitts 64a, dem Verhältnis der Fläche des Linienmusterabschnitts 64a und des Blendenabschnitts 64b, dem Abbildungsfaktor der Objektivlinse und dem Wert von NA variieren kann, liegt er typischerweise zwischen 0,5 und 1,5.

Daraufhin wird in Schritt S2 die Information der zusammengesetzten Abbildung einge­ geben und in Schritt S3 die Information der herkömmlichen Abbildung eingegeben. Diese Daten werden daraufhin im Bildspeicher 54 abgespeichert. Daraufhin wird in Schritt S4 die Information m_(x,y) der herkömmlichen Abbildung mittels des Koeffizientenprogramms 66b mit dem in Schritt S1 eingegebenen Koeffizienten α multipliziert, woraufhin die CPU 52 die Operation

c_(x,y) = cm_(x,y) - αm_(x,y) (9)

mittels des Subtraktionsoperationsprogramms 66a ausführt, um die Konfokalbildinfor­ mation c_(x,y) für die Bildpunktposition von (x, y) z erhalten. Auf diese Weise wird die obenstehende Operation an jeder Bildinformation durchgeführt, die jeder einzelnen Bildpunktposition entspricht.

Daraufhin wird in Schritt S5 die als Ergebnis der obenstehenden Operationen erhaltene Abbildung auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 dargestellt. Anschließend wird in Schritt S6 die dargestellte Abbildung vom Anwender untersucht und bewertet, und der Anwender bestimmt, ob der Koeffizient α geeignet ist. Falls sich in Schritt S6 heraus­ stellt, daß der Koeffizient α nicht geeignet ist, geht die Verarbeitungsoperation zu Schritt S7 über, in dem ein weiterer Koeffizient α eingegeben wird, woraufhin die Schritte S2 bis S6 erneut durchlaufen werden. Bei Eingabe eines anderen Koeffizienten α wird der ursprüngliche Koeffizient α durch einen geringeren Wert ersetzt, falls die Auflösung in der Z-Richtung zu hoch ist, wohingegen der ursprüngliche Koeffizient α durch einen höheren Wert ersetzt wird, falls die Auflösung zu gering ist.

Falls sich hingegen in Schritt S6 herausstellt, daß der Koeffizient α geeignet ist, geht die Verarbeitungsoperation zu den Schritten S8 und S9 über, in denen die zusammenge­ setzte Abbildung und die herkömmliche Abbildung erneut eingegeben und im Bildspei­ cher 54 abgespeichert werden.

Daraufhin wird in Schritt S10 der ersetzte Koeffizient α verwendet, und die Information cm_(x,y) der zusammengesetzten Abbildung sowie die Information m_(x,y) der her­ kömmlichen Abbildung, die der Bildpunktposition (x, y) entsprechen, dazu verwendet, diejenigen der Formel (9) zu ersetzen, um die Information c_(x,y) der konfokalen Abbil­ dung zu erhalten. Auf diese Weise wird die obenstehende Operation an jeder Bildinfor­ mation wiederholt, die einer jeglichen Bildpunktposition entspricht.

Daraufhin wird in Schritt S11 die als Ergebnis der obenstehenden Operationen erhaltene Abbildung auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 dargestellt. Anschließend wird in Schritt S12 die dargestellte Abbildung vom Anwender untersucht und bewertet, und der Anwender bestimmt, ob die Operation beendet werden soll. Falls bestimmt wird, daß die Operation nicht beendet werden soll, werden die Schritte S5 bis S12 erneut durchlaufen. Falls hingegen bestimmt wird, daß die Operation beendet werden soll, wird die Verarbeitungsoperation beendet.

Für den Erhalt einer dreidimensionalen Abbildung eines in der Nähe ihrer Oberfläche gelegenen Teils wird die Probe 40 mittels eines vertikal verfahrbaren Trägers oder einer piezoelektrischen Vorrichtung derart vertikal bewegt, daß eine konfokale Abbildung erstellt wird, während die erhaltene vertikale Abbildung dementsprechend modifiziert wird. Daraufhin wird eine dreidimensionale Abbildung durch synthetische Kombination der erhaltenen Mehrzahl von Abbildungen erhalten.

Somit wird erfindungsgemäß eine konfokale Abbildung mittels eines Programms er­ halten, das dazu ausgelegt ist, das Verhältnis der Helligkeit der zusammengesetzten Ab­ bildung zu derjenigen der herkömmlichen Abbildung einstellbar zu machen. Daher kann eine optimale konfokale Abbildung auf verläßliche und einfache Weise erhalten werden, ohne die Drehscheibe auszuwechseln, wenn die Untersuchungsbedingungen als Ergebnis des Austauschs der Objektivlinse oder der Probe verändert sind.

Es kann Fälle geben, in denen es erstrebenswert ist, die Beziehung eines oberen Ab­ schnitts und eines unteren Abschnitts einer Probe zu beobachten, indem man den Kon­ fokaleffekt reduziert und eine geringfügige Effektivität der nicht-konfokalen Abbildung zusätzlich zu der konfokalen Abbildung zuläßt. Wenn dies der Fall ist, kann das Mi­ kroskop leicht und einfach durch Modifizieren des Koeffizienten α reguliert werden, ohne die Drehscheibe auszuwechseln.

Es folgt nun eine Beschreibung der vierten Ausführungsform der Erfindung.

Die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops besitzt eine Konfiguration ähnlich der dritten Ausführungsform gemäß der Darstellung von Fig. 8. Fig. 11A ist eine schematische Draufsicht auf eine für die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops verwendbare Drehscheibe.

Diese vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der obenstehend beschriebenen dritten Ausführungsform nur dadurch, daß das Verhältnis der Lichtmenge der zusam­ mengesetzten zu derjenigen der herkömmlichen Abbildung nicht mittels Programmen, sondern durch Modifizieren der Fläche der lichtblockierenden Abschnitte variiert wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11A weist die Drehscheibe 70 einen Abschnitt 70b mit ei­ nem regellosen Pinhole-Muster auf, in dem eine Mehrzahl von Pinholes 70a regellos angeordnet sind, wobei ihre Anzahl so gewählt ist, daß die Fläche der Pinholes 70a etwa 25 bis 50% der Gesamtfläche des Abschnitts 70b einnimmt, sowie einen Blendenab­ schnitt 70c, wo Licht ungehindert hindurchtreten kann, zusammen mit lichtblockieren­ den Abschnitten 70d, 70e, die zwischen dem Abschnitt 70b mit einem regellosen Pin­ hole-Muster und dem Blendenabschnitt 70c angeordnet sind.

Gemäß der Darstellung von Fig. 11B weist jeder der lichtblockierenden Abschnitte 70d, 70e ein Paar von sektorförmigen Abschirmplatten 70 ₁ und 70 ₂ auf. Die Abschirmplat­ ten 70 ₁ und 70 ₂ sind um eine gemeinsame, in Fig. 11B nicht gezeigte Drehwelle so­ wohl in der durch Pfeil C angedeuteten Richtung als auch in der durch Pfeil D ange­ deuteten Richtung drehbar. Jede der Abschirmplatten 70 ₁ und 70 ₂ weist ein Profil gemäß der Darstellung von Fig. 12A auf und ist mit einer Durchgangsöffnung oben am Sektor versehen, um die Durchführung der Drehwelle zu ermöglichen.

Fig. 12B ist eine schematische Seitenansicht der Drehscheibe 70 mit den daran ange­ brachten Abschirmplatten 70 ₁ und 70 ₂ im Querschnitt. Wie aus Fig. 12B ersichtlich ist, ist jeder der lichtblockierenden Abschnitte 70d, 70e mit einem Paar von Abschirmplat­ ten 70 ₁ und 70 ₂ versehen, wobei nur eines der beiden Paare von Abschirmplatten ge­ zeigt ist, da sie identisch und symmetrisch angeordnet sind.

Die Abschirmplatten 70 ₁ und 70 ₂ sind an der Drehscheibe 70 mittels der auf deren Oberseite vorgesehenen Löcher und mittels der Abschirmplattenhalteelemente 72a, 72b angebracht. Die Abschirmplatte 70b ist in ihrer Mitte mit einer Durchgangsöffnung ver­ sehen, um die Durchführung der Drehwelle zu ermöglichen. Zusätzlich ist die Ab­ schirmplatte 70b an ihrem Außenumfang mit einem Schraubgewinde versehen, während die Abschirmplatte 70b an ihrem Innenumfang mit einem Schraubgewinde versehen ist. Somit können die Abschirmplatten 70 ₁ und 70 ₂ durch Festziehen einer Schraube (nicht gezeigt) starr festgelegt werden.

Die Fläche der lichtblockierenden Abschnitte 70d, 70e kann durch Lösen der Schraube modifiziert werden, welche die Abschirmplattenhalteelemente 72a, 72b festlegt, und durch Bewegen der Abschirmplattenhalteelemente 72a, 72b um die Drehwelle, um die Fläche des Blendenquerschnitts 70c und diejenige des Abschnitts 70b mit einem regel­ losen Pinhole-Muster zu modifizieren. Daraufhin werden die Abschirmplattenhalteele­ mente 72a, 72b durch Festziehen der Schraube festgelegt, so daß die Abschirmplatten­ halteelemente 72a, 72b wieder arretiert sind.

Die Drehscheibe 70 ist über die Drehwelle 42a mit der Welle des Motors 42 gekoppelt, so daß sie mit einer vorgegebenen konstanten Geschwindigkeit drehend angetrieben werden kann.

Der Mittenwinkel der Abschirmplatten 70 ₁ und 70 ₂ liegt vorzugsweise zwishen 60° und 90°. Während beide Abschirmplatten 70 ₁ und 70 ₂ in der obenstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 11B bewegbar sind, kann eine von ihnen festgelegt werden, so daß nur die andere bewegbar ist.

Diese vierte Ausführungsform arbeitet auf die nachstehend beschriebene Weise.

Ebenso wie bei der dritten Ausführungsform wird die CCD-Kamera 46 für die Zeitgabe ihres Betriebs zur Aufnahme von zwei Abbildungen, von denen eine durch den durch die Pinholes 70a des Abschnitts 70b mit einem regellosen Pinhole-Muster hindurchtre­ tenden Lichtstrahl und eine durch den durch den Blendenabschnitt 70c hindurchtreten­ den Lichtstrahl gebildet wird, synchron mit der Drehgeschwindigkeit der Drehscheibe 70 gesteuert.

Die von der CCD-Kamera 46 ausgegebenen Abbildungen werden durch die A/D-Platine 48 in Digitaldaten umgewandelt und über den Bus 50 im Bildspeicher 54 gespeichert. Gemäß der vorherigen Beschreibung ist die mittels des Abschnitts 70b mit einem re­ gellosen Pinhole-Muster erhaltene Abbildung eine zusammengesetzte Abbildung, die durch Hinzufügen einer nicht-konfokalen Abbildung zu einer konfokalen Abbildung gebildet wird. Ist die Bildinformation der der Bildpunktposition (x, y) der Bildaufnah­ mevorrichtung der CCD-Kamera 46 entsprechenden zusammengesetzten Abbildung cm_(x,y), und die der herkömmlichen Abbildung entsprechende Bildinformation m_(x,y), so kann die Bildinformation c_(x,y) der konfokalen Abbildung für die Position (x, y) durch die untenstehende Formel (10) erhalten werden.

c_(x,y) = cm_(x,y) - m_(x,y) (10)

Eine konfokale Abbildung kann mittels der Durchführung der arithmetischen Operation der obenstehenden Formel (10) für alle Bildpunkte erhalten werden.

Die obenstehende Operation wird auf der Grundlage der im Bildspeicher 54 gespei­ cherten Daten der zusammengesetzten Abbildung und der herkömmlichen Abbildung durchgeführt, indem die CPU 54 das im Speicher 56 gespeicherte Subtraktionspro­ gramm 66a durchführt.

Das Verhältnis der Helligkeit der zusammengesetzten Abbildung zu derjenigen der her­ kömmlichen Abbildung ist jedoch durch das Verhältnis der Fläche des Pinholemuster- Abschnitts 70b und derjenigen des Blendenabschnitts 70c bestimmt. Die nicht-konfo­ kale Komponente einer zusammengesetzten Abbildung kann eliminiert werden, indem nur die Helligkeit der herkömmlichen Abbildung und diejenige der nicht-konfokalen Komponente der zusammengesetzten Abbildung einander angeglichen werden. Weisen sie unterschiedliche Helligkeitspegel auf, so kann die nicht-konfokale Bildkomponente im Ergebnis der Subtraktion belassen werden, oder die konfokale Abbildung kann sub­ trahiert und weggelassen werden.

Angesichts der obenstehenden Umstände ist es nötig, daß der Anwender die Abschirm­ platten 70 ₁ und 70 ₂ der Drehscheibe 70 gemäß der Darstellung der Fig. 11B in der Richtung C oder D verschiebt, während er das Ergebnis der Subtraktion auf der auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 dargestellten Abbildung bestätigt und den Konfokalef­ fekt (einen Zustand, in dem die Komponenten mit Ausnahme der fokussierten Bildkom­ ponente aus der Abbildung eliminiert sind) unter Verschieben des Fokus beobachtet. Als Ergebnis wird mindestens die Fläche des Pinholemuster-Abschnitts 70b oder dieje­ nige des Blendenabschnitts 70c modifiziert, um das Verhältnis aus den beiden Flächen einzustellen.

Auf diese Weise kann der Anwender die konfokale Abbildung leicht ohne Austauschen der Drehscheibe erhalten, weil das Verhältnis der Helligkeit der zusammengesetzten Abbildung zu der Helligkeit der herkömmlichen Abbildung durch Modifizieren des Verhältnisses der Fläche des Pinholemuster-Abschnitts zum Blendenabschnitt reguliert werden kann.

Es kann Fälle geben, in denen es erstrebenswert ist, die Beziehung eines oberen Ab­ schnitts und eines unteren Abschnitts einer Probe zu beobachten, indem man den Kon­ fokaleffekt reduziert und eine geringfügige Effektivität der nicht-konfokalen Abbildung zusätzlich zu der konfokalen Abbildung zuläßt. Wenn dies der Fall ist, kann das Mi­ kroskop zu diesem Zweck ohne Austauschen der Drehscheibe einfach dadurch reguliert werden, daß man das Verhältnis der Fläche des Pinholemuster-Abschnitts zu derjenigen des Blendenabschnitts modifiziert.

Bekanntlich gibt es konfokale Mikroskope vom Scheibenabtastungs- bzw. Raste­ rungstyp und solche vom Laserabtastungstyp. Das konfokale Mikroskop vom Scheiben­ abtastungstyp weist im Vergliche mit herkömmlichen MIkroskopen nicht nur eine hohe horizontale Auflösung, sondern auch einen bemerkenswerten Sektionierungseffekt in der Z-Richtung (Höhenrichtung) der Probe auf. Somit kann eine ausgezeichnete dreidi­ mensionale Abbildung einer Probe erhalten werden, indem man ein konfokales Mi­ kroskop und die weiterentwickelte Bildverarbeitungstechnologie miteinander kombi­ niert.

Das konfokale Mikroskop vom Scheibenabtastungstyp gestattet zwei Untersuchungsar­ ten: visuelle Untersuchung und Untersuchung unter Verwendung einer Bildaufnahme­ vorrichtung (CCD-Kamera). Konfokale Mikroskope vom Scheibenabtastungstyp sind u. a. in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 9-80315 und 9-297267 beschrieben. Die in diesen Patentschriften beschriebenen konfokalen Mikroskope vom Scheibenab­ tastungstyp beinhalten die Verwendung einer Nipkow-Scheibe und einer Bildaufnah­ mevorrichtung. Genauer gesagt werden die Anzahl von Umdrehungen der Scheibe pro Zeiteinheit und der Betrieb der Bildaufnahmevorrichtung auf synchrone Weise gesteu­ ert, um zu verhindern, daß eine ungleichmäßige Helligkeit in der Abbildung auftritt. Darüber hinaus ist es auch bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Erhalt einer kon­ fokalen Abbildung - unter Verwendung einer Scheibe mit einem gemusterten hellen Abschnitt, in dem ein Muster von Pinholes mit regelloser Anordnung ausgebildet ist, einem nicht gemusterten hellen Abschnitt, in dem kein Muster gebildet ist, und einem lichtblockierenden Abschnitt, und Durchführung einer Bildverarbeitungsoperation auf der Grundlage der mittels der zwei hellen Abschnitte erhaltenen Abbildungen - offen­ sichtlich von wesentlicher Wichtigkeit, daß der Betrieb der Bildaufnahmevorrichtung und die Anzahl von Umdrehungen der Scheibe pro Zeiteinheit bei Verwendung eines solchen Mikroskops auf synchrone Weise gesteuert sein sollten.

Das konfokale Mikroskop vom Scheibenabtastungstyp kann eine Abbildung ohne un­ gleichmäßige Helligkeit zur Verfügung stellen, wenn der relative Abstand zwischen der Objektivlinse und der Probe konstant gehalten wird. Offensichtlich ist es erstrebenswert, eine Abbildung ohne ungleichmäßige Helligkeit zu erhalten, wenn die Abbildung eine unter Anwendung des Sektionierungseffekts eines konfokalen Mikroskops gebildete dreidimensionale Abbildung einer Probe ist.

Wird eine dreidimensionale Abbildung einer Probe unter Anwendung des Sektionie­ rungseffekts gebildet, so ist es nötig, den relativen Abstand zwischen der Objektivlinse und der Probe schrittweise zu modifizieren, sehr kleine Schritte zu verwenden, und in jedem Schritt eine konfokale Abbildung ohne ungleichmäßige Helligkeit zu erhalten. Darüber hinaus sollte eine solche dreidimensionale Abbildung innerhalb einer kürzest­ möglichen Zeitspanne gebildet werden.

Bekannte konfokale Mikroskope vom Scheibenabtastungstyp sind jedoch technologisch nicht mit Einrichtungen zum Erhalten einer dreidimensionalen Abbildung ohne un­ gleichmäßige Helligkeit innerhalb einer kürzestmöglichen Zeitspanne versehen. Es be­ steht daher eine starker Bedarf nach konfokalen Mikroskopen vom Scheibenabta­ stungstyp, die den Sektionierungseffekt des Mikroskops optimal nutzen können.

Die fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops ist dazu ausgelegt, eine dreidimensionale Abbildung ohne ungleichmäßige Helligkeit durch op­ timale Nutzung des Sektionierungseffekts des konfokalen Mikroskops zu bilden.

Fig. 13 ist ein schematisches Blockdiagramm der fünften Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen konfokalen Mikroskops vom Scheibenabtastungstyp.

Das konfokale Mikroskop vom Scheibenabtastungstyp gemäß Fig. 13 ist so entworfen, daß es seine CCD-Kamera 46 zum Aufnehmen einer Abbildung synchron mit der Dreh­ bewegung seines Maskenmusterelements betreibt, bei dem es sich um eine Drehscheibe 76 handelt, und ist mit Antriebseinrichtungen zum Modifizieren des relativen Abstands zwischen der Objektivlinse 38 und der Probe 40 entlang der optischen Achse des Mi­ kroskops versehen.

Die Drehscheibe 76 kann eine Nipkow-Scheibe sein. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, weist sie einen Musterabschnitt (Pinhole-Bereich) 76b auf, in dem eine Mehrzahl von Pinholes 76a angeordnet sind, sowie einen lichtblockierenden Abschnitt 76d, der typischerweise entlang des Außenumfangs des Musterabschnitts mittels Aufdampfen von Chrom aus­ gebildet wird, wobei insgesamt vier Durchgangsöffnungen 76c in regelmäßigen Inter­ vallen von 90° ausgebildet sind.

Die Drehscheibe 76 ist des weiteren entlang ihrer Kante mit einem Photounterbrecher 60 als Drehungserfassungseinrichtung zum Erfassen der Umdrehungen der Drehscheibe 76 versehen. Der Photounterbrecher 60 ist dazu ausgelegt, ein Drehungserfassungs­ signal Q mit vier Impulsen pro Drehung der Scheibe auszugeben, wie in Fig. 15A ge­ zeigt ist. Das Signal Q zeigt an, daß die Drehscheibe 76 drehend angetreiben wird, und die entlang der Kante der Drehscheibe 76 ausgebildeten vier Durchgangsöffnungen 76c laufen durch den Photounterbrecher 60.

Unter Bezugnahme auf Fig. 13 empfängt der Kontroller 78 das vom Photounterbrecher 60 ausgegebene Drehungserfassungssignal und betreibt die CCD-Kamera 46 zum Be­ lichten synchron mit der Drehbewegung der Drehscheibe 76, während er den relativen Abstand zwischen der Objektivlinse 38 und der Probe 40 entlang der optischen Achse des Mikroskops modifiziert. Genauer gesagt ist er mit einem Bildaufnahme-Triggerab­ schnitt 80 und einem Distanztriggerabschnitt 82 versehen. Der Bildaufnahme-Trigger­ abschnitt 80 gibt ein Triggersignal T1 (s. Fig. 15B) an die CCD-Kamera aus, um die CCD-Kamera für eine Belichtung synchron mit der Drehbewegung der Drehscheibe 76 bzw. bei jedem zweiten Impuls des Drehungserfassungssignals Q gemäß der Darstel­ lung in Fig. 15A zu betreiben.

Der Distanztriggerabschnitt 82 wiederum gibt ein Z-Triggersignal T2 (s. Fig. 15D) an den Z-Träger 84, welcher die Probe 40 trägt, in einem Takt aus, der nicht mit dem Takt der Ausgabe des Triggersignals T1 oder mit dem Belichtungsbetrieb der CCD-Kamera 48 überlappt, um den relativen Abstand zwischen der Objektivlinse 38 und der Probe 40 entlang der optischen Achse des Mikroskops zu modifizieren. Genauer gesagt ist er in dem vorliegenden Fall dazu ausgelegt, den relativen Abstand zwischen der Ob­ jektivlinse 38 und der Probe 40 entlang der optischen Achse des Mikroskops zu modifi­ zieren, indem er den Z-Träger 84 schrittweise um einen vorhergehend definierten Ab­ stand pro Schritt antreibt und ihn dann anhält.

Die Ausführungsform des konfokalen Mikroskops mit der obenstehend beschriebenen Konfiguration arbeitet gemäß der folgenden Beschreibung.

Der von der Lichtquelle 30 ausgegebene Lichtstrahl wird über die Kollimationslinse 32 auf den halbdurchlässigen Spiegel 34 geworfen und von dem halbdurchlässigen Spiegel 34 reflektiert, damit er die Drehscheibe 76 beleuchtet. Die Drehscheibe 76 wird mittels des Motors 42 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit drehend angetrieben. Der auf die Drehscheibe 76 geworfene Lichtstrahl tritt dann durch die Mehrzahl von in der Drehscheibe 76 gebildeten Pinholes 76a hindurch und wird durch die Objektivlinse 38 auf die Probe 40 fokussiert (Fokusposition).

Der von der Probe 40 reflektierte Lichtstrahl wird über die Objektivlinse 38 und die Pinholes 76a der Drehscheibe 76 durch den halbdurchlässigen Spiegel 34 übertragen und veranlaßt, über die Kondensorlinse 44 in die CCD-Kamera 46 einzutreten. Somit nimmt die CCD-Kamera 46 den von der Probe 40 reflektierten Lichtstrahl auf, und das von der CCD-Kamera erzeugte Bildsignal wird an den Kontroller 78 ausgegeben.

Der Photounterbrecher 60 wiederum erfaßt die entlang der Kante der drehenden Dreh­ scheibe 76 angeordneten Durchgangsöffnungen 76c und gibt ein Drehungserfassungs­ signal Q mit vier Impulsen pro Drehung gemäß der Darstellung in Fig. 15A aus. Der Bildaufnahme-Triggerabschnitt 80 des Kontrollers 78 empfängt das von dem Pho­ tounterbrecher 60 ausgegebene Drehungserfassungssignal Q und überträgt ein Trigger­ signal T1 (s. Fig. 15B) an die CCD-Kamera, um die CCD-Kamera 46 für eine Belich­ tung mit einem Takt zu betreiben, der mit einem der Impulse des Drehungserfassungs­ signals Q synchronisiert ist.

Die durch das Triggersignal T1 ausgelöste Belichtungszeit der CCD-Kamera 46 wird so gewählt, daß sie gleich der kürzesten von der Drehscheibe 76 zum gleichförmigen Abra­ stern der gesamten Abbildung benötigten Zeit, multipliziert mit einer ganzen Zahl ist. Als Ergebnis ist die Belichtungszeit der CCD-Kamera 46 optimiert, so daß diese eine Abbildung ohne ungleichmäßige Helligkeit aufnimmt, und das von der Kamera 46 aus­ gegebene Bildsignal wird über den Kontroller 78 in den Rechner 86 eingegeben. Der Rechner 86 empfängt das von der CCD-Kamera 46 ausgegebene Bildsignal und führt an dem Signal eine vorgegebene Verarbeitungsoperation durch, um ein angestrebtes Bildsignal zu erzeugen und zu speichern. Gleichzeitig stellt er die erhaltene Abbildung auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 dar.

Es folgt nun eine Erörterung des Vorgangs des konfokalen Mikroskops zur Herstellung einer dreidimensionalen Abbildung unter Anwendung des Sektionierungseffekts in der Höhenrichtung der Probe.

Während auf die oben beschriebene Weise eine Abbildung mit einer optimalen Belich­ tungszeit der CCD-Kamera 46 ohne ungleichmäßige Helligkeit erhalten wird, überträgt der Bildaufnahme-Triggerabschnitt 80 des Kontrollers 78 ein Triggersignal T1 gemäß der Darstellung in Fig. 15B mit einem Takt, der mit jedem zweiten Impuls des von dem Photounterbrecher 60 ausgegebenen Drehungserfassungssignals Q synchronisiert ist. Gleichzeitig gibt der Distanztriggerabschnitt 82 ein Triggersignal T2 zum Auslösen eines Betriebs des Z-Trägers gemäß der Darstellung von Fig. 15D an den Z-Träger 84 mit einem Takt aus, der mit einem Impuls des Drehungserfassungssignals Q synchroni­ siert ist, der den Takt der Ausgabe des Triggersignals T1 oder den Belichtungsbetrieb der CCD-Kamera 46 nicht überlappt.

Somit wird der Z-Träger 84 während des Belichtungsbetriebs der CCD-Kamera 46 sta­ tionär gehalten und seine Position nur dann um einen vorgegebenen Betrag verschoben, wenn die CCD-Kamera 46 nicht für die Belichtung betrieben wird. Als Ergebnis der Positionsverschiebung des Z-Trägers 84 wird der relative Abstand zwischen der Ob­ jektivlinse 38 und der Probe 40 entlang der optischen Achse des Mikroskops modifi­ ziert.

Auf diese Weise werden der Belichtungsbetrieb der CCD-Kamera 46 und die Positions­ verschiebung des Z-Trägers 84 alternierend und effektiv durchgeführt, so daß das kon­ fokale Mikroskop eine dreidimensionale Abbildung der Probe 40 erzeugt.

Gemäß der obenstehenden Beschreibung wird bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Drehbewegung der Drehscheibe 76 durch den Photounter­ brecher 60 erfaßt und die CCD-Kamera 46 für die Belichtung synchron mit der Dreh­ bewegung der Drehscheibe 76 betrieben, während der relative Abstand zwischen der Objektivlinse 38 und der Probe 40 mit einem Takt modifiziert wird, der nicht mit dem Takt des Belichtungsbetriebs der CCD-Kamera 46 überlappt. Somit kann eine dreidi­ mensionale Abbildung effektiv ohne ungleichmäßige Helligkeit durch Nutzung des Sektionierungseffekts des konfokalen Mikroskops innerhalb einer geringstmöglichen Zeitspanne erzeugt werden.

Es folgt nun eine Beschreibung der sechsten Ausführungsform eines erfindungsge­ mäßen konfokalen Mikroskops.

Fig. 16 ist ein schematisches Blockdiagramm der sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops, die vom Scheibenabtastungstyp ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 16 ist die Objektivlinse 38 verschiebbar und dazu ausgelegt, für eine Verschiebung ihrer Position entlang der optischen Achse des Mikroskops mit­ tels des Objektivlinsen-Antriebsabschnitts 90 angetrieben zu werden. Die Kondensor­ linse 92 ist auf der optischen Achse zwischen der Drehscheibe 76 und der Objektivlinse 38 angeordnet, so daß die Objektivlinse 38 entlang der optischen Achse bewegbar ist.

Zusätzlich zu einem Bildaufnahme-Triggerabschnitt 80, der der gleiche wie in der fünf­ ten Ausführungsform ist, weist der Kontroller 78 auch einen Distanztriggerabschnitt 82 zum Übertragen eines Objektivlinsen-Triggersignals T3 mit einem Takt auf, der mit einem Impuls des von dem Photounterbrecher 60 ausgegebenen Drehungserfassungs­ signals Q (s. Fig. 15D) synchronisiert ist, jedoch nicht mit dem Takt der Übertragung des Triggersignals T1 (s. Fig. 15B) oder dem Takt des Belichtungsbetriebs der CCD- Kamera 46 überlappt, um die Objektivlinse 38 um einen vorgegebenen Betrag zu ver­ schieben und dann anzuhalten, so daß der relative Abstand zwischen der Objektivlinse 38 und der Probe 40 auf geeignete Weise modifiziert werden kann.

Es folgt nun eine Erörterung des Betriebs der sechsten Ausführungsform zum Erzeugen einer dreidimensionalen Abbildung unter Anwendung des Sektionierungseffekts entlang der Höhe der Probe 40.

Wie im Fall der obenstehend beschriebenen fünften Ausführungsform wird eine Abbil­ dung von der CCD-Kamera 46 mit einer optischen Belichtungszeit ohne ungleich­ mäßige Helligkeit erhalten. Daraufhin überträgt der Bildaufnahme-Triggerabschnitt 80 des Kontrollers 78 ein Triggersignal T1 (s. Fig. 15B) mit einem Takt, der mit jedem zweiten Impuls des von dem Photounterbrecher 60 ausgegebenen Drehungserfassungs­ signals Q (s. Fig. 15A) synchronisiert ist. Gleichzeitig überträgt der Distanztriggerab­ schnitt 82 des Kontrollers 78 ein Objektivlinsen-Triggersignal T3 mit einem Takt, der mit einem Impuls des Drehungserfassungssignals Q synchronisiert ist, jedoch nicht mit dem Takt der Übertragung des Triggersignals T1 oder dem Takt des Belichtungsbetriebs der CCD-Kamera 46 überlappt.

Somit wird der Z-Träger 84 während des Belichtungsbetriebs der CCD-Kamera 46 sta­ tionär gehalten und seine Position nur dann um einen vorgegebenen Betrag verschoben, wenn die CCD-Kamera 46 nicht für eine Belichtung betrieben wird. Als Ergebnis der Positionsverschiebung des Z-Trägers 84 wird der relative Abstand zwischen der Ob­ jektivlinse 38 und der Probe 40 entlang der optischen Achse des Mikroskops modifi­ ziert.

Auf diese Weise werden der Belichtungsbetrieb der CCD-Kamera 46 und die Positions­ verschiebung des Z-Trägers 84 alternierend und effektiv durchgeführt, so daß das kon­ fokale Mikroskop eine dreidimensionale Abbildung der Probe 40 erzeugt.

Somit kann die sechste Ausführungsform der Erfindung wie im Fall der fünften Ausfüh­ rungsform eine dreidimensionale Abbildung effektiv ohne ungleichmäßige Helligkeit durch Nutzung des Sektionierungseffekts des konfokalen Mikroskops innerhalb einer geringstmöglichen Zeitspanne erzeugen.

Die fünfte und sechste Ausführungsform können auf die im folgenden beschriebene Weise modifiziert werden.

Während bei diesen Ausführungsformen ein Photounterbrecher 60 als Mittel zum Erfas­ sen der Drehbewegung der Drehscheibe 76 eingesetzt wird, kann alternativ der Licht­ strahl von der Lichtquelle 30 zum Erfassen der Drehbewegung der Drehscheibe 76 verwendet werden, wie in Fig. 17 gezeigt ist, die Teil eines solchen modifizierten kon­ fokalen Mikroskops veranschaulicht.

Genauer gesagt ist eine Photodiode (PD) 94 unter der Drehscheibe 76 in einer Position angeordnet, die derart angepaßt ist, daß sie den Lichtstrahl aufnimmt, der durch eine der entlang der Kante der Drehscheibe 76 angeordneten Durchgangsöffnungen 76c hin­ durchtritt. Bei Erfassung des durch die entlang der Kante der Drehscheibe 76 angeord­ neten Durchgangsöffnungen 76c hindurchtretenden Lichtstrahls gibt die Photodiode ein Drehungserfassungssignal mit vier Impulsen pro Umdrehung an den Kontroller 78 aus.

Die Drehung der Drehscheibe kann alternativ durch jegliche andere geeignete Einrich­ tungen als die obenstehend beschriebenen erfaßt werden. Beispielsweise kann eine sepa­ rate Drehungserfassungsscheibe vorgesehen sein, um die Drehbewegung des Motors zu erfassen. In diesem Fall sind die entlang der Kante der Drehscheibe angeordneten Durchgangsöffnungen nicht nötig.

Zusätzlich können der Photounterbrecher 60 und die Photodiode 94, die obenstehend als Einrichtungen zum Erfassen der Drehbewegung der Drehscheibe 76 beschrieben sind, auf verschiedene Weisen modifiziert werden. Des weiteren, da das Muster auf der Dreh­ scheibe 76 aus einem mittels Aufdampfung hergestellten Film besteht, kann ein Muster zum Erfassen der Drehbewegung der Drehscheibe 76 auf wirtschaftliche Weise unter Verwendung eines Films ausgebildet werden, der ebenfalls mittels Aufdampfung gebil­ det wird. Somit stellen die beiden obenstehend beschriebenen Ausführungsformen reali­ stische Lösungen dar.

Die Anzahl der auf der Drehscheibe 76 angeordneten Durchgangsöffnungen 76c ist nicht auf vier beschränkt, und eine optimale Anzahl von Durchgangsöffnungen kann in Abhängigkeit von dem auf der Drehscheibe 76 ausgebildeten Muster angeordnet wer­ den.

Es folgt nun eine Beschreibung der siebten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 18 ist ein schematisches Blockdiagramm der siebten Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen konfokalen Mikroskops, das vom Scheibenabtastungstyp ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 18 wird der Motor 42 für seine Drehbewegung von einem Motortreiber 96 angesteuert.

Der Kontroller 78 erhält ein NTSC- oder PAL-Signal von der CCD-Kamera 46 und steuert die Drehbewegung der Drehscheibe 76 auf der Grundlage des NTSC- oder PAL- Signals. Gleichzeitig wird der relative Abstand zwischen Objektivlinse 38 und Probe 40 entlang der optischen Achse des Mikroskops modifiziert. Verkürzt ausgedrückt weist der Kontroller 78 einen Drehbewegungs-Steuerabschnitt 98, einen Bildaufnahme-Trig­ gerabschnitt 80 und einen Distanztriggerabschnitt 82 auf, von denen der Drehbewe­ gungs-Steuerabschnitt 98 das Vertikalsynchronsignal aus dem NTSC- oder PAL-Signal der CCD-Kamera 46 extrahiert, ein Synchronisiersignal S durch geeignete Multiplika­ tion der vertikalen Synchronisationskomponente erzeugt, und das Synchronisiersignal S an den Motortreiber 96 sendet, um die Drehbewegung der Drehscheibe 76 zu steuern.

Der Bildaufnahme-Triggerabschnitt 80 überträgt ein Triggersignal T1 an die CCD-Ka­ mera 46 auf der Grundlage des Synchronisiersignals S. das durch geeignete Multiplika­ tion der aus dem NTSC- oder PAL-Signal der CCD-Kamera 46 extrahierten vertikalen Synchronisationskomponente erhalten wurde.

Der Distanztriggerabschnitt 82 überträgt ein Z-Triggersignal an den Z-Träger 84 mit einem Takt, der nicht mit dem Takt des Belichtungsbetriebs der CCD-Kamera 46 über­ lappt, auf der Grundlage des aus dem NTSC- oder PAL-Signal der CCD-Kamera 46 gebildeten Synchronisiersignals S, und modifiziert den relativen Abstand zwischen der Probe 40 und der Objektivlinse 38 entlang der optischen Achse des Mikroskops, indem er den Z-Träger 84 schrittweise pro Schritt um einen vorgegebenen Abstand antreibt und dann anhält.

Die Ausführungsform des konfokalen Mikroskops mit der obenstehend beschriebenen Konfiguration arbeitet folgendermaßen.

Der von der Lichtquelle 30 ausgegebene Lichtstrahl wird über die Kollimationslinse 32 auf den halbdurchlässigen Spiegel 34 geworfen und von dem halbdurchlässigen Spiegel 34 reflektiert, damit er die Drehscheibe 76 beleuchtet. Die Drehscheibe 76 wird mittels des Motors 42 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit drehend angetrieben. Der auf die Drehscheibe 76 geworfene Lichtstrahl tritt dann durch die Mehrzahl von in der Drehscheibe 76 gebildeten Pinholes 76a hindurch und wird durch die Objektivlinse 38 auf die Probe 40 fokussiert (Fokusposition).

Der von der Probe 40 reflektierte Lichtstrahl wird über die Objektivlinse 38 und die Pinholes 76a der Drehscheibe 76 durch den halbdurchlässigen Spiegel 34 übertragen und über die Kondensorlinse 44 in die CCD-Kamera 46 eingegeben. Somit nimmt die CCD-Kamera 46 den von der Probe 40 reflektierten Lichtstrahl auf, und das von der CCD-Kamera erzeugte Bildsignal wird an den Kontroller 78 ausgegeben.

Bei Empfang des NTSC- oder PAL-Signals von der CCD-Kamera 46 extrahiert der Drehbewegungs-Steuerabschnitt 98 des Kontrollers 78 die Vertikalsynchronisiations- Signalkomponente aus dem NTSC- oder PAL-Signal, erzeugt ein Synchronisiersignal S durch geeignete Multiplikation der extrahierten vertikalen Synchronisiersignalkompo­ nente, und überträgt dann das Synchronisiersignal S zum Steuern der Anzahl von Um­ drehungen der Drehscheibe 76 pro Zeiteinheit an den Motortreiber 96. Als Ergebnis dreht die Drehscheibe 76 mit einer Geschwindigkeit, die gleich der mit einer ganzen Zahl multiplizierten Bildrate ist. Anders ausgedrückt, die Zeit, in der die Drehscheibe 76 die Probe 40 gleichförmig abtastet, ist gleich der Belichtungszeit der CCD-Kamera 46 mal eine ganze Zahl.

Wenn das Mikroskop eine dreidimensionale Abbildung unter Anwendung des Sektio­ nierungseffekts entlang der Höhenrichtung der Probe 40 erstellt, überträgt der Bildauf­ nahme-Triggerabschnitt 80 ein Triggersignal T1 an die CCD-Kamera 46 auf der Grundlage des Synchronisiersignals S, das durch geeignete Multiplikation der aus dem NTSC- oder PAL-Signal der CCD-Kamera 46 extrahierten vertikalen Synchronisations­ komponente erhalten wurde.

Gleichzeitig überträgt der Distanztriggerabschnitt 82 ein Z-Triggersignal T2 an den Z- Träger 84 mit einem Takt, der nicht mit dem Takt des Belichtungsbetriebs der CCD- Kamera 46 auf der Grundlage des aus dem NTSC- oder PAL-Signal der CCD-Kamera 46 erhaltenen Synchronisiersignals S überlappt.

Somit wird der Z-Träger 84 während des Belichtungsbetriebs der CCD-Kamera 46 sta­ tionär gehalten und seine Position nur dann um einen vorgegebenen Betrag verschoben, wenn die CCD-Kamera 46 nicht für die Belichtung in Betrieb ist. Als Ergebnis der Po­ sitionsverschiebung des Z-Trägers 84 wird der relative Abstand zwischen der Ob­ jektivlinse 38 und der Probe 40 entlang der optischen Achse des Mikroskops modifi­ ziert.

Auf diese Weise werden der Belichtungsbetrieb der CCD-Kamera 46 und die Positions­ verschiebun 42437 00070 552 001000280000000200012000285914232600040 0002010014331 00004 42318g des Z-Trägers 84 alternierend und effektiv durchgeführt, so daß das kon­ fokale Mikroskop eine dreidimensionale Abbildung der Probe 40 erzeugt.

Gemäß der obenstehenden Erörterung ist die siebte Ausführungsform der Erfindung dazu ausgelegt, ein Synchronisiersignal S durch geeignete Multiplikation der aus dem NTSC- oder PAL-Signal der CCD-Kamera 46 extrahierten vertikalen Synchronisations­ komponente zu erzeugen, die Anzahl von Umdrehungen der Drehscheibe 76 pro Zeiteinheit durch Übertragung des Synchronisiersignals S an den Motortreiber 96 zu steuern, und die CCD-Kamera 46 für die Belichtung durch Übertragung des Trigger­ signals T1 auf der Grundlage des Synchronisiersignals S zu betreiben, während sie den relativen Abstand zwischen der Objektivlinse 38 und der Probe 40 entlang der optischen Achse des Mikroskops in einem Takt modifiziert, der nicht mit dem Takt des Be­ lichtungsbetriebs der CCD-Kamera, ebenfalls auf der Grundlage des Synchronisier­ signals, überlappt. Somit kann wie im Fall der fünften Ausführungsform eine dreidi­ mensionale Abbildung effektiv ohne ungleichmäßige Helligkeit durch Anwendung des Sektionierungseffekts des konfokalen Mikroskops innerhalb einer kürzestmöglichen Zeitspanne erzeugt werden. Da des weiteren ein NTSC- oder PAL-Signal von dieser Ausführungsform verwendet wird, kann ein gegebenenfalls vorhandener widriger Effekt der Herstellung einer Abbildung mit ungleichmäßiger Helligkeit bei einer Störung des NTSC- oder PAL-Signals minimiert werden.

Die oben beschriebene fünfte bis siebte Ausführungsform der Erfindung kann auf ge­ eignete Weise folgendermaßen modifiziert werden.

Während in der fünften bis siebten Ausführungsform jeweils eine Drehscheibe 76 als Maskenmusterelement verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung keinesfalls darauf beschränkt. Beispielsweise können Pinholes ähnlich denen auf der Drehscheibe auf ei­ ner Flüssigkristallanzeige dargestellt und wie diejenigen auf der Drehscheibe 76 gedreht werden, oder in einem vorgegebenen Bereich schwingen. Alternativ kann ein Linien­ muster in einem auf 90° begrenzten Bereich zum Drehen oder Schwingen veranlaßt werden. Als weitere Alternative kann eine zylindrische Scheibe eingesetzt werden. Bei der siebten Ausführungsform können Vorkehrungen getroffen werden, daß die Ob­ jektivlinse 38 alternativ wie in der sechsten Ausführungsform verschoben wird, anstelle den Z-Träger 84 zum Bewegen der Probe 40 anzusteuern. In diesem Fall muß selbst­ verständlich eine Kondensorlinse 92 wie in der Darstellung von Fig. 16 angeordnet werden.

Während in der fünften bis siebten Ausführungsform ein Z-Triggersignal T1 an den Z- Träger 84 übertragen wird, kann des weiteren alternativ vorgesehen sein, daß der Z- Träger 84 ein Triggersignal überträgt, um die CCD-Kamera 46 für die Belichtung zu betreiben.

Während in den obenstehend beschriebenen Ausführungsformen ein halbdurchlässiger Spiegel eingesetzt wird, ist die vorliegende Erfindung keinesfalls darauf beschränkt, und ein polarisierender Strahlteiler oder ein dichroitischer Spiegel können als Alternative je nach dem Typ der Lichtquelle eingesetzt werden.

Bei einem konfokalen Mikroskop gemäß dem Vorschlag von T. Wilson et al. sind der Durchmesser der regellos angeordneten Pinholes und die Linienbreite festgelegt, und der Pinhole-Durchmesser kann nicht entsprechend der Objektivlinse verändert werden. Es besteht somit ein Bedarf nach einem konfokalen Mikroskop, das die selektive Ver­ wendung eines erwünschten Musters auf seinem Drehelement in Abhängigkeit vom Abbildungsfaktor der Objektivlinse gestattet und dazu ausgelegt ist, den Betrieb der Bildaufnahmeeinrichtung wie einer CCD-Kamera und die Drehbewegung des Drehele­ ments zu synchronisieren, um eine qualitativ hochwertige konfokale Abbildung herzu­ stellen.

Die nachfolgend beschriebene achte Ausführungsform des konfokalen Mikroskops ist dazu entworfen, diese Anforderung zu erfüllen, und gestattet die selektive Verwendung eines erwünschten Musters in Abhängigkeit vom Abbildungsfaktor der Objektivlinse für die Herstellung einer qualitativ hochwertigen konfokalen Abbildung.

Fig. 19 ist ein schematisches Blockdiagramm der achten Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen konfokalen Mikroskops.

Unter Bezugnahme auf Fig. 19 sind eine optische Linse 32 und ein Strahlteiler 100 im Strahlengang des von der Lichtquelle 30 ausgegebenen Lichtstrahls angeordnet, bei welcher es sich um eine Halogen- oder Quecksilberlichtquelle handeln kann. Sodann ist eine Probe 40 im Strahlengang des von dem Strahlteiler 100 reflektierten Lichtstrahls angeordnet, wobei eine Drehscheibe 102 und eine Objektivlinse 38a oder 38b dazwi­ schenliegend angeordnet sind, und die Probe 40 entlang des Pfeils E in Fig. 19 beweg­ bar ist.

Die Drehscheibe 102 ist mit dem Motor 42 gekoppelt, so daß sie mit einer vorgegebe­ nen Drehzahl angetrieben werden kann. Eine CCD-Kamera 46 ist im Strahlengang des Strahlteilers 100 angeordnet, in dem von einer Probe reflektiertes Licht bzw. Fluores­ zenzlicht verläuft, mit einer dazwischenliegend angeordneten Kondensorlinse 44. Die durch die CCD-Kamera 46 erhaltene Abbildung wird mittels des Rechners 86 auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 dargestellt.

Die CCD-Kamera 46 ist hinsichtlich des Taktes ihres Bildaufnahmebetriebs synchron mit der Drehgeschwindigkeit der Drehscheibe 102 gesteuert, wenn sie eine Abbildung unter Verwendung des von der Probe 40 reflektierten Lichtstrahls aufnimmt, bei dem es sich um Fluoreszenzlicht handeln kann. Der Bildausgabeanschluß der CCD-Kamera 46 ist mit dem Rechner 86 verbunden, der die aufgenommene Abbildung verarbeitet, um sie auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 darzustellen.

Photodetektoren 60a und 60b sind neben der Drehscheibe 102 angeordnet, um den Lichtstrahl zu erfassen, der durch auf der Drehscheibe 102 angeordnete (nachfolgend detailliert beschriebene) Synchronmarker verläuft.

Der Motor 42 ist direkt mit der Drehscheibe 102 gekoppelt und wird hinsichtlich seiner Drehbewegung durch ein Signal von einer Motoransteuerschaltung 96 gesteuert.

Ein Synchronisiersignal-Generator 104 für eine Videokamera ist zum Erzeugen eines für die Ansteuerung der CCD-Kamera 46 erforderlichen Synchronisiersignals ausgelegt. Das von dem Synchronisiersignal-Generator 104 erzeugte Synchronisiersignal wird an die Steuerschaltung 78 gelegt.

Die Steuerschaltung 78 ist dazu ausgelegt, die Phase des Signals vom Synchronisier­ signal-Generator 104 für eine Videokamera und diejenige des vom Photodetektor 60a (oder 60b) erzeugten Signals zu vergleichen. Das Signal von der Steuerschaltung 78 wird sowohl an die Motoransteuerschaltung 96 als auch an die Triggersignal-Erzeu­ gungsschaltung 106 eingegeben, um die Drehbewegung des Motors 42 und den Betrieb der CCD-Kamera 46 zu synchronisieren.

Bei Empfang des Signals von der Steuerschaltung 78 gibt die Triggersignal-Erzeu­ gungsschaltung 106 ein Triggersignal an die Bildaufnahmeeinrichtung, d. h. an die CCD-Kamera 46 aus. Die CCD-Kamera 46 weist einen externen Triggereingangsan­ schluß auf und ist dazu ausgelegt, bei Empfang eines Triggersignals einen Bildaufnah­ mebetrieb zu beginnen.

Es sind zwei Objektivlinsen vorgesehen, darunter die Objektivlinse 38a mit einem nied­ rigen Abbildungsfaktor und einer kleinen numerischen Apertur (NA), und eine Ob­ jektivlinse 38b mit einem hohen Abbildungsfaktor und einer großen numerischen Apertur (NA), die mit einem Objektivlinsen-Austauschmechanismus wie einem Revol­ ver (hier nicht dargestellt) gekoppelt sind.

Gemäß der Darstellung von Fig. 20 weist das Drehelement bzw. die Drehscheibe 102 einen ersten Pinhole-Musterabschnitt 102a auf, der eine große Anzahl von regellos an­ geordneten Pinholes enthält und Übertragungsbereiche aufweist, die insgesamt 1/2 des Bereichs bzw. der Fläche des sektorförmigen Pinhole-Musterabschnitts 102a aus­ machen, einen zweiten Pinhole-Musterabschnitt 102b, der ebenfalls eine große Anzahl von regellos angeordneten Pinholes enthält und Übertragungsbereiche aufweist, die ins­ gesamt 1/2 des Bereichs bzw. der Fläche des sektorförmigen Pinhole-Musterabschnitts 102b ausmachen, und einen Blendenabschnitt 102c, der Licht ungehindert hindurch­ treten läßt.

Der Durchmesser der Pinholes des Pinhole-Musterabschnitts 102a ist an die Ob­ jektivlinse 38a mit einem niedrigen Abbildungsfaktor und einer kleinen numerischen Apertur (NA) angepaßt. Der Durchmesser der Pinholes des Pinhole-Musterabschnitts 102b wiederum ist an die Objektivlinse 38b mit einem hohen Abbildungsfaktor und einer großen numerischen Apertur (NA) angepaßt. Er ist größer als der Durchmesser der Pinholes des Pinhole-Musterabschnitts 102a.

Sowohl der Pinhole-Musterabschnitt 102a als auch der Pinhole-Musterabschnitt 102b sind sektorförmig, wobei die Mitte mit einem Mittenwinkel von zwischen 90° und 135° im Mittelpunkt der Drehscheibe 102 angeordnet ist. Der Blendenabschnitt 102c wie­ derum ist ebenfalls sektorförmig und hat einen Mittenwinkel von zwischen 22,5° und 35°. Diese Winkel wurden gewählt, um eine klare konfokale Abbildung zur Verfügung zu stellen.

Der Pinhole-Musterabschnitt 102a, der Pinhole-Musterabschnitt 102b und der Blenden­ abschnitt 102c sind voneinander jeweils durch lichtblockierende Abschnitte 102d, 102e, 102f getrennt, die gemäß der Darstellung von Fig. 20 angeordnet sind.

Die Drehscheibe 102 ist des weiteren entlang ihres Außenumfangs mit Synchronmar­ kern 102g, 102h, 102i versehen. In Fig. 20 weist jeder der Synchronmarker 102g, 102h, 102i abgeschattete Bereiche auf, durch die Licht nicht hindurchtreten kann, und einen oder mehrere weißlichtdurchlässige Bereiche, durch die Licht hindurchtreten kann.

Somit erfassen die Photodetektoren 60a, 60b die lichtdurchlässigen Bereiche der Syn­ chronmarker 102g, 102h, 102i.

Während die Drehscheibe 102 im Uhrzeigersinn drehend angetrieben wird, läuft der einzige lichtdurchlässige Bereich des Synchronmarkers 102i am Photodetektor 60a vor­ bei. Daraufhin erzeugt der Photodetektor 60a ein Einimpulssignal und überträgt es an die Steuerschaltung 78, um eine Abbildung durch den Pinhole-Musterabschnitt 102a hindurch zu erhalten. Auf ähnliche Weise erzeugt der Photodetektor 60a beim Vorbei­ lauf der zwei lichtdurchlässigen Bereiche des Synchronmarkers 102g und der drei lichtdurchlässigen Bereiche des Synchronmarkers 102h ein Zwei- und Dreiimpulssignal und überträgt diese an die Steuerschaltung 78, um eine Abbildung durch den Pinhole- Musterabschnitt 102b und den Blendenabschnitt 102c hindurch zu erhalten.

Daraufhin wird von der Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 ein Triggersignal er­ zeugt und über die Steuerschaltung 78 an die CCD-Kamera 46 eingegeben, so daß nur eine Abbildung durch den Pinhole-Musterabschnitt 102a hindurch aus dem vom Photo­ detektor 60a erzeugten 1-Impulssignal unter Bezugnahme auf den Synchronmarker 102i der Drehscheibe 102 erhalten wird.

Desgleichen wird von der Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 ein Triggersignal erzeugt und über die Steuerschaltung 78 an die CCD-Kamera 46 eingegeben, so daß nur Abbildungen durch den Pinhole-Musterabschnitt 102b hindurch aus dem vom Photode­ tektor 60a erzeugten 2-Impulssignal unter Bezugnahme auf den Synchronmarker 102g der Drehscheibe 102 erhalten werden.

Auf die gleiche Weise wird von der Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 ein Trig­ gersignal erzeugt und über die Steuerschaltung 78 an die CCD-Kamera 46 eingegeben, so daß nur Abbildungen durch den Blendenabschnitt 102c hindurch aus dem vom Pho­ todetektor 60a erzeugten 3-Impulssignal unter Bezugnahme auf den Synchronmarker 102h der Drehscheibe 102 erhalten werden.

Daraufhin wird das Videosignal der von der CCD-Kamera 46 aufgenommenen Abbil­ dungen an den Rechner 86 eingegeben, der als Bildverarbeitungseinrichtung dient.

Der Rechner 86 ist mit einem Objektivlinsen-Austauschmechanismus wie einem Revol­ ver (nicht gezeigt) gekoppelt. Der Rechner 86 speichert in der Steuerschaltung 78 Da­ ten, die für den Erhalt von Abbildungen durch den Pinhole-Musterabschnitt 102a und den Blendenabschnitt 102c hindurch unter Verwendung der Objektivlinse 38a mit ei­ nem niedrigen Abbildungsfaktor und einer kleinen numerischen Apertur (NA) erforder­ lich sind.

Werden das von dem Photodetektor 60a jeweils unter Verwendung des Synchron­ markers 102i und des Synchronmarkers 102h erzeugte 1-Impulssignal und 3-Impuls­ signal an die Steuerschaltung 78 eingegeben, so wird das von der Steuerschaltung 78 erzeugte Signal wiederum an die Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 eingegeben und daraufhin das von der Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 erzeugte Trigger­ signal an die CCD-Kamera 46 gesendet. Somit nimmt die CCD-Kamera 46 jeweils nur die Abbildungen durch den Pinhole-Musterabschnitt 102a und den Blendenabschnitt 102c hindurch auf.

Andererseits speichert der Rechner 86 in der Steuerschaltung 78 Daten, die für den Er­ halt von Abbildungen durch den Pinhole-Musterabschnitt 102b und den Blendenab­ schnitt 102c hindurch unter Verwendung der Objektivlinse 38b mit einem hohen Abbil­ dungsfaktor und einer großen numerischen Apertur (NA) erforderlich sind.

Wenn daraufhin das von dem Photodetektor 60a jeweils unter Verwendung des Syn­ chronmarkers 102g und des Synchronmarkers 102h erzeugte 2-Impulssignal und 3-Im­ pulssignal an die Steuerschaltung 78 eingegeben werden, so wird das von der Steuer­ schaltung 78 erzeugte Signal wiederum an die Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 eingegeben und daraufhin das von der Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 erzeugte Triggersignal an die CCD-Kamera 46 gesendet. Somit nimmt die CCD-Kamera 46 je­ weils nur die Abbildungen durch den Pinhole-Musterabschnitt 102b und den Blenden­ abschnitt 102c hindurch auf.

Daraufhin bestimmt der Rechner 86 die Differenz zwischen den Daten der zusammen­ gesetzten Abbildung, die eine nicht-konfokale Bildkomponente enthält, da sie nach dem Durchtritt durch den Pinhole-Musterabschnitt 102a (oder den Pinhole-Musterabschnitt 102b) erhalten wurde, und den Daten der herkömmlichen Abbildung, die nur eine nicht- konfokale Bildkomponente enthält, da sie nach dem Durchtritt durch den Blendenab­ schnitt 102c erhalten wurde. Daraufhin wird die als Resultat der Subtraktion erhaltene Konfokalbildinformation an den Monitor 58 ausgegeben und auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 dargestellt.

Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs der obenstehend beschriebenen Ausfüh­ rungsform eines konfokalen Mikroskops unter Verwendung einer Drehscheibe 102 ge­ mäß der Darstellung von Fig. 20.

Der Lichtstrahl von der Lichtquelle 30 wird durch die optische Linse kollimiert und gleichförmig gemacht und vom Strahlteiler 100 reflektiert, bevor er auf die Drehscheibe 102 geworfen wird. Der auf die Drehscheibe 102 einfallende Lichtstrahl tritt dann durch den Pinhole-Musterabschnitt 102a oder den Pinhole-Musterabschnitt 102b der Dreh­ scheibe 102 und den Blendenabschnitt 102c und wird von der Objektivlinse 38a (oder 38b) auf die Probe 40 fokussiert.

Der von der Probe 40 reflektierte Lichtstrahl wird von der Objektivlinse 38a (oder 38b) fokussiert und durch den Pinhole-Musterabschnitt 102a oder den Pinhole-Musterab­ schnitt 102b und den Blendenabschnitt 102c geschickt. Nach dem Durchtritt durch die Drehscheibe 102 werden die Lichtstrahlen von der Probe 40 durch den polarisierenden Strahlteiler 100 geschickt und durch die Kondensorlinse 44 fokussiert. Anschließend werden sie an die CCD-Kamera 46 übertragen.

Andererseits wird das von dem Synchronisiersignal-Generator 104 für eine Videoka­ mera erzeugte Signal an die Steuerschaltung 78 eingegeben. Die Steuerschaltung 78 vergleicht dann die Phase des Signals vom Synchronisiersignal-Generator 104 für eine Videokamera und diejenige des vom Photodetektor 60a oder 60b erzeugten Signals. Daraufhin gibt die Steuerschaltung 78 ein Ausgangssignal an die Motoransteuerschal­ tung 96 wie auch an die Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 aus, um die Phase der Drehbewegung des Motors 42 und diejenige des Bildaufnahmebetriebs der CCD-Ka­ mera 46 zu synchronisieren. Hierdurch wird der Motor 42 für seinen Drehantriebsbe­ trieb gesteuert.

Wenn die Objektivlinse 38a mit einem niedrigen Abbildungsfaktor und einer kleinen numerischen Apertur (NA) im Strahlengang angeordnet ist, gibt der mit dem (nicht ge­ zeigten) Objektivlinsen-Austauschmechanismus verbundene Rechner 86 ein Signal an die Steuerschaltung 78 aus, so daß die Abbildung durch den Pinhole-Musterabschnitt 102a und die Abbildung durch den Blendenabschnitt 102c der Drehscheibe 102 hin­ durch erhalten werden kann.

Die Steuerschaltung 78 leitet daraufhin das von der Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 ausgegebene Triggersignal nur dann an die CCD-Kamera 46 weiter, wenn ein 1- Impulssignal und ein 3-Impulssignal vom Photodetektor 60a unter Bezugnahme auf den Synchronmarker 102i und den Synchronmarker 102h der Drehscheibe 102 erzeugt werden.

Bei Empfang des Triggersignals nimmt die CCD-Kamera 46 eine zusammengesetzte Abbildung auf, die eine nicht-konfokale Bildkomponente enthält, da sie durch den Pin­ hole-Musterabschnitt 102a erhalten wurde, sowie eine herkömmliche Abbildung, die nur eine nicht-konfokale Bildkomponente enthält, da sie durch den Blendenabschnitt 102c erhalten wurde.

Daraufhin empfängt der Rechner 86 die unter Verwendung des Pinhole-Musterab­ schnitts 102a aufgenommene Abbildung und die unter Verwendung des Blendenab­ schnitts 102c aufgenommene Abbildung ein und erzeugt mittels Bestimmung der Diffe­ renz der Bilddaten der beiden Abbildungen bestimmte Konfokalbilddaten. Die erzeugte Konfokalbildinformation wird auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 als die erhaltene konfokale Abbildung dargestellt.

Wenn andererseits die Objektivlinse 38b mit einem hohen Abbildungsfaktor und einer großen numerischen Apertur (NA) im Strahlengang angeordnet ist, gibt der mit dem Objektivlinsen-Austauschmechanismus (nicht gezeigt) verbundene Rechner 86 ein Signal an die Steuerschaltung 78 aus, so daß die Abbildung durch den Pinhole-Muster­ abschnitt 102b und die Abbildung durch den Blendenabschnitt 102c der Drehscheibe 102 hindurch erhalten werden kann.

Die Steuerschaltung 78 leitet daraufhin das von der Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 ausgegebene Triggersignal nur dann an die CCD-Kamera 46 weiter, wenn ein 2- Impulssignal und ein 3-Impulssignal vom Photodetektor 60a unter Bezugnahme auf den Synchronmarker 102g und den Synchronmarker 102h der Drehscheibe 102 erzeugt werden.

Bei Empfang des Triggersignals nimmt die CCD-Kamera 46 eine zusammengesetzte Abbildung auf, die eine nicht-konfokale Bildkomponente enthält, da sie durch den Pin­ hole-Musterabschnitt 102b erhalten wurde, sowie eine herkömmliche Abbildung, die nur eine nicht-konfokale Bildkomponente enthält, da sie durch den Blendenabschnitt 102c erhalten wurde.

Daraufhin empfängt der Rechner 86 die unter Verwendung des Pinhole-Musterab­ schnitts 102b aufgenommene Abbildung und die unter Verwendung des Blendenab­ schnitts 102c aufgenommene Abbildung und erzeugt mittels Bestimmung der Differenz der Bilddaten der beiden Abbildungen bestimmte Konfokalbilddaten. Die erzeugte Kon­ fokalbildinformation wird auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 als die erhaltene konfokale Abbildung dargestellt.

In Fig. 19 sind zwei Photodetektoren 60a, 60b vorgesehen. Wenn jedoch die Dreh­ scheibe 102 wie im Fall von Fig. 20 verwendet wird, wird ein einziger Photodetektor (z. B. 60a) dem Zweck gerecht. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, daß sich der Motor 42 in einer durch den Pfeil angedeuteten Richtung bewegt und kann daher fest­ gelegt sein.

Der Motor 42 kann durch einen automatischen Ansteuermechanismus (nicht gezeigt) so angesteuert werden, daß er sich in Richtung des Pfeils F in Fig. 19 bewegt. Da der Mo­ tor 42 somit in Richtung des Pfeils F in Fig. 19 bewegbar ist, kann auch eine Dreh­ scheibe 110 mit einer Konfiguration wie der in Fig. 21 gezeigten verwendet werden.

Fig. 21 ist eine schematische Draufsicht auf eine weitere, ebenfalls für die achte Ausfüh­ rungsform der Erfindung verwendbare Drehscheibe.

Unter Bezugnahme auf Fig. 21 sind Pinhole-Musterabschnitte 110a, 110b, die eine große Anzahl von regellos angeordneten Pinholes enthalten, entlang des Außenumfangs der Drehscheibe 110 angeordnet. Sodann sind Pinhole-Musterabschnitte 110c, 110d im Inneren der jeweiligen Pinhole-Musterabschnitte 110a, 110b angeordnet. Die Pinhole- Musterabschnitte 110c, 110d enthalten ebenfalls eine große Anzahl von regellos ange­ ordneten Pinholes. Die Pinholes der Pinhole-Musterabschnitte weisen jeweilige Durch­ messer auf, die in Pinhole-Musterabschnitt 110c, Pinhole-Musterabschnitt a, Pinhole- Musterabschnitt b und Pinhole-Musterabschnitt d in dieser Reihenfolge größer werden.

Zusätzlich ist ein Blendenabschnitt 110e, der Licht ungehindert hindurchtreten läßt, zwischen den Pinhole-Musterabschnitten 110a, 110c und den Pinhole-Musterabschnit­ ten 110b, 110d der Drehscheibe 110 angeordnet.

Wie im Fall der Drehscheibe 102 von Fig. 20 weisen die sektorförmigen Pinhole-Mu­ sterabschnitte 110a, 110c und die sektorförmigen Pinhole-Musterabschnitte 110b, 110d einen Mittenwinkel von zwischen 90° und 135° auf. Andererseits weist der sektorför­ mige Blendenabschnitt 110e einen Mittenwinkel von zwischen 22,5° und 35° auf.

Des weiteren sind lichtblockierende Abschnitte 110f, 110g, 110h, die jegliches Licht blockieren, das durch sie hindurchzutreten versucht, so angeordnet, daß sie die Pinhole- Musterabschnitte 110a, 110c, die Pinhole-Musterabschnitte 110b, 110d und den Blen­ denabschnitt 110e voneinander trennen. Zusätzlich sind Synchronmarker 110i, 110j, 110k derart entlang des Außenumfangs der Drehscheibe 110 angeordnet, daß sie von dem Photodetektor 60a oder 60b erfaßt werden können.

Wenn die nahe am Außenumfang der Drehscheibe 110 angeordneten Pinhole-Musterab­ schnitte 110a, 110c und der Blendenabschnitt 110e im Strahlengang des Mikroskops liegen, liegt der Photodetektor 60a dem Außenumfang der Drehscheibe 110 gegenüber. Wenn andererseits die vom Außenumfang entfernt angeordneten Pinhole-Musterab­ schnitte 110b, 110d und der Blendenabschnitt 110e im Strahlengang des Mikroskops liegen, liegt der Photodetektor 60b dem Außenumfang der Drehscheibe 110 gegenüber.

Im Fall der Drehscheibe 110 ist der Betrieb des Rechners 86 mit dem Objektivlinsen- Austauschmechanismus verknüpft, bei dem es sich um einen Revolver (nicht gezeigt) handeln kann, und vier verschiedene Objektivlinsen (nicht gezeigt) sind so mit dem Objektivlinsen-Austauschmechanismus gekoppelt, daß sie jeweils den Pinhole-Muster­ abschnitten 110a, 110b, 110c, 110d entsprechen.

Diese Ausführungsform eines konfokalen Mikroskops enthält zusätzlich einen Mecha­ nismus, der den Rechner 86 veranlaßt, vorausgehend, zu einem Zeitpunkt, an dem eine bestimmte Objektivlinse (nicht gezeigt) im Strahlengang des Mikroskops angeordnet ist, den Umstand zu speichern, daß der für die gewählte Objektivlinse passende Pinhole- Musterabschnitt nahe bei dem Außenumfang der Drehscheibe 110 bzw. von diesem entfernt liegt, und die Drehscheibe 110 selbsttätig in eine Position stellt, in welcher der bestimmte Pinhole-Musterabschnitt im Strahlengang liegt.

Wenn das vom Photodetektor 60a (oder Photodetektor 60b) erzeugte 1-Impulssignal unter Bezugnahme auf den Synchronmarker 110k der Drehscheibe 110 über die Steuer­ schaltung 78 an die Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 eingegeben wird, gibt die Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 ein Triggersignal an die CCD-Kamera 46 mit einem Takt aus, der an den Erhalt der Abbildung durch den Pinhole-Musterabschnitt 110a (oder den Pinhole-Musterabschnitt 110c) hindurch angepaßt ist.

Auf ähnliche Weise gibt die Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106, wenn das vom Photodetektor 60a (oder Photodetektor 60b) erzeugte 2-Impulssignal unter Bezugnahme auf den Synchronmarker 110i der Drehscheibe 110 über die Steuerschaltung 78 an die Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 eingegeben wird, ein Triggersignal an die CCD-Kamera 46 mit einem Takt aus, der an den Erhalt der Abbildung durch den Pinhole-Musterabschnitt 110b (oder den Pinhole-Musterabschnitt 110d) hindurch ange­ paßt ist.

Darüber hinaus wird das vom Photodetektor 60a (oder Photodetektor 60b) unter Bezug­ nahme auf den Synchronmarker 110j der Drehscheibe 110 erzeugte 3-Impulssignal über die Steuerschaltung 78 an die Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 und daraufhin an die CCD-Kamera 46 eingegeben, so daß die Abbildung durch den Blendenabschnitt 110e hindurch stets erhalten werden kann.

Auf diese Weise nimmt die CCD-Kamera 46 die Abbildungen durch den Pinhole-Mu­ sterabschnitt 110a (den Pinhole-Musterabschnitt 110b, den Pinhole-Musterabschnitt 110c oder den Pinhole-Musterabschnitt 110) und die Abbildung durch den Blendenab­ schnitt 110e hindurch auf. Daraufhin wird das Bildsignal der CCD-Kamera 46 an den als Bildverarbeitungseinrichtung dienenden Rechner 86 gesendet.

Genauer gesagt bestimmt der Rechner 86 die Differenz zwischen den Daten der zusam­ mengesetzten Abbildung, die eine nicht-konfokale Bildkomponente enthält, da sie nach dem Durchtritt durch den Pinhole-Musterabschnitt 110a (den Pinhole-Musterabschnitt 110b, den Pinhole-Musterabschnitt 110c oder den Pinhole-Musterabschnitt 110d) er­ halten wurde, und den Daten der herkömmlichen Abbildung, die nur eine nicht-konfo­ kale Bildkomponente enthält, da sie nach dem Durchtritt durch den Blendenabschnitt 110e erhalten wurde. Daraufhin wird die als Resultat der Subtraktion erhaltene Konfo­ kalbildinformation vom Rechner 86 an den Monitor 58 ausgegeben und auf dem An­ zeigeschirm des Monitors 58 dargestellt.

Es folgt nun eine Erörterung des Betriebs der obenstehend beschriebenen Ausführungs­ form eines konfokalen Mikroskops unter Verwendung einer Drehscheibe 110 gemäß der Darstellung von Fig. 21.

Während eine Objektivlinse ausgewählt und im Strahlengang des Mikroskops angeord­ net wird, wählt der Rechner 86 den für die ausgewählte Objektivlinse passenden Pin­ hole-Musterabschnitt (110a, 110b, 110c oder 110d) der Drehscheibe 110 und stellt ihn durch Steuern des Ansteuermechanismus (nicht gezeigt) in den Strahlengang. Wenn die für den Pinhole-Musterabschnitt 110a passende Objektivlinse gewählt wird, wird der Photodetektor 60a für den darauffolgenden Betrieb verwendet.

Während der Synchronmarker 110k und der Synchronmarker 110j der Drehscheibe 110 am Photodetektor 60a vorbeilaufen, überträgt der Photodetektor 60a ein 1-Impulssignal bzw. ein 3-Impulssignal an die Steuerschaltung 78. Daraufhin gibt die Steuerschaltung 78 ein Signal für den Erhalt der Abbildung durch den Pinhole-Musterabschnitt 110a und der Abbildung durch den Blendenabschnitt 110e hindurch an die Triggersignal-Er­ zeugungsschaltung 106 aus.

Zusätzlich wird das Triggersignal der Triggersignal-Erzeugungsschaltung 106 auch an die CCD-Kamera 46 gesendet. Als Resultat nimmt die CCD-Kamera 46 die Abbildung durch den Pinhole-Musterabschnitt 110a und die Abbildung durch den Blendenabschnitt 110e hindurch entsprechend dem Triggersignal von der Triggersignal-Erzeugungs­ schaltung 106 auf.

Daraufhin werden die Daten der zusammengesetzten Abbildung, die eine nicht-konfo­ kale Bildkomponente enthält, da sie über den Pinhole-Musterabschnitt 110a erhalten wurde, und die Daten der herkömmlichen Abbildung, die nur eine nicht-konfokale Bild­ komponente enthält, da sie über den Blendenabschnitt 110e erhalten wurde, an den Rechner 86 gesendet, der die Differenz zwischen den Daten bestimmt. Daraufhin wird die Abbildung, welche die bestimmte Differenz darstellt, an den Monitor 58 gesendet und auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 dargestellt.

Falls andererseits die für den Pinhole-Musterabschnitt 110d passende Objektivlinse aus­ gewählt wird, wird die Drehscheibe 110 in der durch den Pfeil F in Fig. 21 angedeuteten Richtung drehend angetrieben, bis die Innenseite der Drehscheibe 110 in den Strahlen­ gang gestellt ist. Daraufhin wird der Photodetektor 60b für den nachfolgenden Betrieb verwendet.

Auf ähnliche Weise wie bei der Aufnahme der Abbildung durch den Pinhole-Musterab­ schnitt 110a hindurch wird nur die Abbildung durch den Pinhole-Musterabschnitt 110d und die Abbildung durch den Blendenabschnitt 110e von der CCD-Kamera 46 unter Bezugnahme auf den Synchronmarker 110i bzw. den Synchronmarker 110j der Dreh­ scheibe 110 aufgenommen.

Daraufhin werden die Daten der zusammengesetzten Abbildung, die eine nicht-konfo­ kale Bildkomponente enthält, da sie über den Pinhole-Musterabschnitt 110d erhalten wurde, und die Daten der herkömmlichen Abbildung, die nur eine nicht-konfokale Bild­ komponente enthält, da sie über den Blendenabschnitt 110e erhalten wurde, an den Rechner 86 gesendet, der die Differenz zwischen den Daten bestimmt. Daraufhin wird die Abbildung, welche die bestimmte Differenz darstellt, an den Monitor 58 gesendet und auf dem Anzeigeschirm des Monitors 58 dargestellt.

Eine dreidimensionale Abbildung eines in der Nähe der Oberfläche gelegenen Teils der Probe 40 wird vom Rechner 86 erhalten, der eine Mehrzahl von Abbildungen synthe­ tisch miteinander kombiniert, die entlang der Höhenrichtung durch das Verfahren einer an einer Horizontalverschiebungsvorrichtung angebrachten piezoelektrischen Vorrich­ tung erhalten wurden, wobei die Horizontalverschiebungsvorrichtung die Probe 40 in der durch den Pfeil E in Fig. 19 angegebenen Richtung trägt.

Als Alternative kann eine Drehscheibe 110 mit regellos angeordneten Pinholes, und als weitere Alternative eine Drehscheibe 112 wie die in Fig. 22 gezeigte verwendet werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 22 weist die Drehscheibe 112 einen Linienmusterabschnitt 112a auf, in dem Linien (Schlitze) in regelmäßigen Intervallen angeordnet sind, einen Linienmusterabschnitt 112b, der Linien (Schlitze) mit einer von den Linien (Schlitzen) des Linienmusterabschnitts 112a verschiedenen Breite enthält, einen Blendenabschnitt 112c, durch den Licht ungehindert hindurchtreten kann, und lichtblockierende Ab­ schnitte 112d, 112e, 112f, welche die Linienmusterabschnitte 112a, 112b und den Blen­ denabschnitt 112c voneinander trennen. Zusätzlich ist die Drehscheibe 112 mit entlang ihres Außenumfangs angeordneten Synchronmarkern 112g, 112h, 112i versehen.

Die obenstehende Beschreibung der Konfiguration und des Betriebs der achten Ausfüh­ rungsform ist auch anwendbar, wenn eine Drehscheibe 112 gemäß der Darstellung in Fig. 22 mit ihr zusammen verwendet wird.

Es ist zu beachten, daß die Positionen der Synchronmarker jeder der in Fig. 20, 21 bzw. 22 dargestellten Drehscheiben 102, 110, 112 nicht auf die gezeigten und obenstehend beschriebenen beschränkt sind und auf geeignete Weise verschiebbar sind, solange sie effektiv zum Synchronisieren der Zeitgabe eines Bildaufnahmebetriebs verwendet wer­ den können, und somit durch ihre Verwendung eine geeignete Abbildung erhalten wer­ den kann.

Als Resultat der Konfiguration und des Betriebs gemäß der obenstehenden Beschrei­ bung ist es möglich, immer ein Pinhole- oder Linienmuster zu verwenden, das an den Abbildungsfaktor der gewählten Objektivlinse optimal angepaßt ist, um den Sektionie­ rungseffekt des Mikroskops optimal zu nutzen und eine qualitativ hochwertige konfo­ kale Abbildung zu erhalten.

Zusätzlich, da der Betrieb der Drehscheibe 102, 110, 112 und derjenige des Erzeugens eines Videosignals der CCD-Kamera 46 in jeder der obenstehenden Ausführungsformen synchronisiert sind, wird die Drehscheibe von Schwankungen in ihrer Drehbewegung befreit, die einer Exzentrizität der Scheibe und/oder Schwankungen der Reibung der Motorwelle zuzuschreiben wären, so daß es möglich ist, eine qualitativ hochwertige konfokale Abbildung zu erhalten.

Die vorliegende Erfindung ist keinesfalls auf die obenstehend beschriebenen Ausfüh­ rungsformen beschränkt. Während beispielsweise die Linienmusterabschnitte der zweiten Ausführungsform einen Mittenwinkel von 90° aufweisen, kann der Mittenwin­ kel von 90° verschieden sein. In einem solchen Fall, wobei die konfokale Komponente in Abhängigkeit von der Richtung variieren kann, zeigt die erhaltene Abbildung keinen merklich in Abhängigkeit von der Richtung variierenden konfokalen Effekt, wenn der gewählte Mittenwinkel größer als 90° ist, da die konfokale Komponente in verschiede­ nen Richtungen in einem Bereich angeglichen wird, in dem der Mittenwinkel 90° be­ trägt.

Des weiteren ist die vorliegende Erfindung ist keinesfalls auf die Verwendung einer Drehscheibe beschränkt. Beispielsweise kann die Drehscheibe eines erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskops durch ein zylindrisches Drehelement mit einem oder mehreren Abschnitten mit regellosem Pinhole-Muster und einem Blendenabschnitt oder durch eine Flüssigkristallanzeige ersetzt werden, die dazu ausgelegt ist, einen oder mehrere Abschnitte mit regellosem Pinhole-Muster und einen Blendenabschnitt anzuzeigen.

Außerdem können, obwohl in der dritten Ausführungsform Pinholes und in der vierten Ausführungsform linienförmige Schlitze verwendet werden, als Alternative in der drit­ ten Ausführungsform linienförmige Schlitze und in der vierten Ausführungsform Pin­ holes verwendet werden.

Des weiteren können die oben aufgeführten Ausführungsformen auf vielfältig unter­ schiedliche Weise modifiziert oder kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Wie weiter oben detailliert beschrieben ist, werden erfindungsgemäß die von der Bild­ aufnahmeeinrichtung aufgenommene zusammengesetzte Abbildung aus einer konfoka­ len Abbildung und einer nicht-konfokalen Abbildung und die über den Blendenab­ schnitt erhaltene nicht-konfokale Abbildung auf einen gleichen Helligkeitspegel ge­ bracht, um eine optimale konfokale Abbildung zu erzeugen, indem die Fläche des Blen­ denabschnitts k²-mal so groß wie der halbdurchlässige Bereich mit einem Transmissionsgrad k gemacht wird.

Zusätzlich kann eine verhältnismäßig gleichförmige konfokale Abbildung durch die Verwendung einer Drehscheibe mit einem oder mehreren sektorförmigen halbdurchläs­ sigen Abschnitten erhalten werden, wobei linienförmige Öffnungen (Schlitze) und licht­ blockierende Bereiche abwechselnd angeordnet sind, wenn der Mittenwinkel der sektor­ förmigen Abschnitte gleich oder größer als 90° gemacht wird.

Des weiteren kann das Verhältnis der Helligkeit der zusammengesetzten Abbildung, welche eine konfokale Bildkomponente und eine nicht-konfokale Bildkomponente ent­ hält, zu derjenigen der herkömmlichen Abbildung einfach so reguliert werden, daß eine geeignete konfokale Abbildung unter Verwendung eines oder mehrerer Koeffizienten und einer oder mehrerer arithmetischer Operationen einschließlich einer Multiplikation erstellt wird, um das Verhältnis variabel zu machen.

Des weiteren kann der Sektionierungseffekt eines konfokalen Mikroskops erfindungs­ gemäß maximal genutzt werden, um eine dreidimensionale Abbildung einer Probe auf wirtschaftliche und effektive Weise in einer kürzestmöglichen Zeitspanne zu erstellen.

Ein erfindungsgemäßes konfokales Mikroskop kann die Auswirkungen von Störungen, die auf dem NTSC- oder PAL-Signal auftreten und die erhaltene Abbildung beeinträch­ tigen können, minimieren.

Bei einem erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskop können die Drehbewegung des Drehelements und die Zeitgabe des Betriebs der Bildaufnahmeeinrichtung miteinander synchronisiert und ein optisches Muster selektiv verwendet werden, so daß eine qualita­ tiv hochwertige konfokale Abbildung unter maximaler Nutzung des Sektionierungsef­ fekts des erfindungsgemäßen Mikroskops entsprechend dem Abbildungsfaktor der Ob­ jektivlinse erhalten werden kann.

Da schließlich eine Mehrzahl von Pinhole-Mustern auf einem einzigen Drehelement angeordnet werden kann, können vielgestaltige Objektivlinsen von einem niederigen bis zu einem hohen Abbildungsfaktor in einem erfindungsgemäßen konfokalen Mikroskop selektiv eingesetzt werden, so daß eine qualitativ hochwertige konfokale Abbildung unter maximaler Nutzung des Sektionierungseffekts des erfindungsgemäßen Mi­ kroskops erhalten werden kann.

Weitere Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann sofort ersichtlich. Die Er­ findung ist daher in ihren weiteren Aspekten nicht auf die hier gezeigten und beschrie­ benen besonderen Details und repräsentativen Ausführungsformen beschränkt. Es kön­ nen daher verschiedentlich Modifikationen vorgenommen werden, ohne von dem durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definierten Grundgedanken oder Rah­ men der Erfindung abzuweichen.

Claims (14)

1. Konfokales Mikroskop, welches aufweist:
eine Beleuchtungseinrichtung (30) zum Beleuchten einer Probe mit einem Licht­ strahl;
einer Extrahiereinrichtung (36, 62), welche Stellen für die Übertragung des von der Beleuchtungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahls und Stellen zum Blockie­ ren von Licht aufweist und dazu ausgelegt ist, eine durch Überlagerung einer nicht-konfokalen Abbildung über eine konfokale Abbildung erhaltene zusammen­ gesetzte Abbildung und eine herkömmliche Abbildung aus dem von der Probe kommenden Lichtstrahl zu extrahieren;
eine Bildaufnahmeeinrichtung (46) zum selektiven Aufnehmen der durch die Ex­ trahiereinrichtung extrahierten zusammengesetzten Abbildung und herkömmli­ chen Abbildung; und
eine Steuereinrichtung (52, 56, 66) zum Erhalten einer konfokalen Abbildung der Probe aus der von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen zusammenge­ setzten Abbildung und herkömmlichen Abbildung, wobei
die Extrahiereinrichtung (36, 62) halbdurchlässige Regionen (36b, 62a) mit einer Lichtdurchlässigkeit k sowie eine von der Beleuchtungseinrichtung eingestrahltes Licht ungehindert hindurchlassende Blendenregion (36c, 62b) aufweist, wobei die halbdurchlässigen Regionen (36a, 62a) und die Blendenregion (36c, 62b) für se­ lektive Verwendung ausgelegt sind, und die Fläche der Blendenregion gleich der­ jenigen einer jeglichen der halbdurchlässigen Regionen multipliziert mit k² ist.

2. Konfokales Mikroskop, welches aufweist:
eine Beleuchtungseinrichtung (30) zum Beleuchten einer Probe mit einem Licht­ strahl;
eine Extrahiereinrichtung (36, 62), welche Stellen für die Übertragung des von der Beleuchtungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahls und Stellen zum Blockieren von Licht aufweist und dazu ausgelegt ist, eine durch Überlagerung einer nicht-konfokalen Abbildung über eine konfokale Abbildung erhaltene zu­ sammengesetzte Abbildung und eine herkömmliche Abbildung aus dem von der Probe kommenden Lichtstrahl zu extrahieren;
eine Bildaufnahmeeinrichtung (46) zum selektiven Aufnehmen der zusammen­ gesetzten Abbildung und der durch die Extrahiereinrichtung extrahierten her­ kömmlichen Abbildung; und
eine Steuereinrichtung (52, 56, 66) zum Erhalten einer konfokalen Abbildung der Probe aus der von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen zusam­ mengesetzten Abbildung und herkömmlichen Abbildung, wobei
die Extrahiereinrichtung (36, 62) durch eine Scheibe gebildet ist, die um eine in ihrer Mitte angeordnete Drehwelle drehbar ist, und die halbdurchlässigen Regio­ nen (36b, 62a) eine Mehrzahl von linienförmigen Schlitzen enthalten, die das Hindurchtreten von Licht durch sie gestatten, wobei die halbdurchlässigen Re­ gionen der Scheibe eine Kontur eines Sektors mit einem Mittenwinkel von nicht weniger als 90° aufweisen, und die Oberseite des Sektors an der Drehwelle liegt.

3. Konfokales Mikroskop, welches aufweist:
eine Beleuchtungseinrichtung (30) zum Beleuchten einer Probe mit einem Licht­ strahl;
einer Extrahiereinrichtung (36, 62), welche Stellen für die Übertragung des von der Beleuchtungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahls und Stellen zum Blockieren von Licht aufweist und dazu ausgelegt ist, eine durch Überlagerung einer nicht-konfokalen Abbildung über eine konfokale Abbildung erhaltene, zu­ sammengesetzte Abbildung und eine herkömmliche Abbildung aus dem von der Probe kommenden Lichtstrahl zu extrahieren;
eine Bildaufnahmeeinrichtung (46) zum selektiven Aufnehmen der durch die Extrahiereinrichtung extrahierten zusammengesetzten Abbildung und her­ kömmlichen Abbildung; und
eine Steuereinrichtung (52, 56, 66) zum Erhalten einer konfokalen Abbildung der Probe aus der von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen zusam­ mengesetzten Abbildung und herkömmlichen Abbildung, wobei
die Arithmetikoperationen-Einrichtung (52, 66) eine Subtraktion an den durch die Bildaufnahmeeinrichtung erhaltenen Daten der zusammengesetzten Abbil­ dung und Daten der herkömmlichen Abbildung unter Verwendung eines Koeffi­ zienten zur Verwirklichung eines angestrebten Verhältnisses durchführt.

4. Konfokales Mikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (52, 66) des weiteren eine Verhältnisvariiereinrichtung zum Modifizieren des Verhältnisses aufweist.

5. Konfokales Mikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren aufweist:
eine Helligkeitsvariiereinrichtung (70c, 70d) zum Modifizieren der Helligkeit zumindest entweder der zusammengesetzten Abbildung oder der herkömmlichen Abbildung.

6. Konfokales Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisvariiereinrichtung (70c, 70d) aus einer Mehrzahl von lichtblockie­ renden Elementen (70 ₁, 70 ₂) zum Blockieren von Licht gebildet ist, das hin­ durchzutreten versucht.

7. Konfokales Mikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisvariiereinrichtung (70c, 70d) für ihren Betrieb zum Variieren des Verhältnisses einen Winkel zwischen 60° und 90° anwenden kann.

8. Konfokales Mikroskop, welches dazu ausgelegt ist, einen Lichtstrahl mittels eines Maskenmusterelements zu fokussieren, welches auf variable Weise mit einem vorgegebenen Muster und einer Objektivlinse arbeitet, und den von der Probe re­ flektierten Lichtstrahl dazu veranlaßt, über die Objektivlinse und das Maskenmu­ sterelement in eine Bildaufnahmeeinrichtung einzutreten, um eine Abbildung der Probe zum Untersuchen zu erstellen, wobei das Mikroskop aufweist:
eine Antriebseinrichtung (60, 84, 78, 80, 82, 90) zum Antreiben der Bildaufnah­ meeinrichtung (46) für einen Bildaufnahmevorgang synchron mit dem variablen Betrieb des Maskenmusterelements (76) und Modifizieren des relativen Abstands zwischen der Objektivlinse (38) und der Probe (40) entlang der optischen Achse der Objektivlinse.

9. Konfokales Mikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Maskenmusterelement (76) durch eine um eine Drehwelle drehbare Scheibe gebildet wird; und
die Antriebseinrichtung aufweist: eine Drehungserfassungseinrichtung (60, 94) zum Erfassen der Drehbewegung der Scheibe, eine Bildaufnahme-Triggerein­ richtung (80) zum Ausgeben eines Triggersignals an die Bildaufnahmeeinrichtung synchron mit der Drehbewegung der Scheibe gemäß der Erfassung durch die Drehungserfassungseinrichtung, und eine Distanz-Triggereinrichtung (82) zum Modifizieren des relativen Abstands zwischen der Objektivlinse und der Probe entlang der optischen Achse synchron mit der Drehbewegung der Scheibe gemäß der Erfassung durch die Drehungserfassungseinrichtung.

10. Konfokales Mikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung einen Z-Träger (84) zum Tragen der Probe und Modifizie­ ren des relativen Abstands zwischen der Objektivlinse und der Probe entlang der optischen Achse aufweist.

11. Konfokales Mikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine Objektivlinsen-Antriebseinrichtung (90) zum Antrei­ ben der Objektivlinse entlang der optischen Achse der Objektivlinse und der Probe aufweist.

12. Konfokales Mikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Maskenmusterelement (76) durch eine um eine Drehwelle drehbare Scheibe gebildet wird; und
die Antriebseinrichtung aufweist: eine Drehbewegungssteuereinrichtung (98) zum Steuern der Drehbewegung der Scheibe entsprechend dem NTSC- oder PAL- Signal von der Bildaufnahmeeinrichtung, und eine Distanz-Triggereinrichtung (82) zum Modifizieren des Abstands zwischen der Objektivlinse und der Probe entlang der optischen Achse gemäß dem NTSC- oder PAL-Signal von der Bild­ aufnahmeeinrichtung.

13. Konfokales Mikroskop, dadurch gekennzeichnet, daß es aufweist:
eine Beleuchtungseinrichtung (30) zum Beleuchten einer Probe mit einem Licht­ strahl;
eine Mehrzahl von Objektivlinsen (38a, 38b) mit jeweils unterschiedlichen Abbil­ dungsfaktoren zum Fokussieren des von der Beleuchtungseinrichtung und der Probe kommenden Lichtstrahls;
ein Drehelement (102, 110, 112) mit einer jeweils der Mehrzahl von Objektivlin­ sen entsprechend angeordneten Mehrzahl von Musterabschnitten zum Erhalten von Konfokalabbbildungsdaten einer Abbildung einschließlich deren nicht-konfo­ kalen Komponente, und einen Blendenabschnitt zum Erhalten von Nicht-Konfo­ kalabbildungsdaten, welche nur diejenigen der nicht-konfokalen Komponente ent­ halten;
eine Drehantriebseinrichtung (42, 96) zum Antreiben des Drehelements derart, daß es in einer vorgegebenen Richtung dreht;
eine Bildaufnahmeeinrichtung (46) zum Aufnehmen einer Abbildung mittels des jeweils durch die Musterabschnitte und den Blendenabschnitt des durch die Drehantriebseinrichtung drehend angetriebenen Drehelements hindurchtretenden Lichtstrahls;
eine Bildverarbeitungseinrichtung (86) zum Speichern der Daten einer jeden mit­ tels der Bildaufnahmeeinrichtung erhaltenen Abbildung und Erhalten einer konfo­ kalen Abbildung;
eine Synchronisiersignal-Erzeugungseinrichtung (104) zum Erzeugen eines Syn­ chronisiersignals synchron mit dem Betrieb der Bildaufnahmeeinrichtung;
eine Erfassungseinrichtung (60a, 60b) zum Erfassen des Drehungszustands des Drehelements;
eine Steuereinrichtung (78) zum Synchronisieren der Phase des Erfassungssignals von der Erfassungseinrichtung und des Signals von der Synchronisiersignal-Er­ zeugungseinrichtung;
eine Triggersignal-Erzeugungseinrichtung (106) zum Erzeugen eines Signals zur Verwendung für die Steuerung der Bildaufnahmeeinrichtung auf der Grundlage der Zeitgabe des Signals von der Synchronisiersignal-Erzeugungseinrichtung und des Erfassungssignals.

14. Konfokales Mikroskop nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehelement (102, 110, 112) die Musterabschnitte (102a, 102b, 110a, 110b, 110c, 110d, 112a, 112b) und den Blendenabschnitt (102c, 110e, 112c) in konzen­ trischer Anordnung aufweist.