JP2011090145A - 共焦点スキャナ - Google Patents

Abstract

【課題】使用する対物レンズの特性や、試料の種類、要求する光学特性（像の分解能や明るさ等）に合わせて、適したピンホール径を選択可能な共焦点スキャナを提供する。
【解決手段】ピンホールディスク方式の共焦点スキャナにおいて、
ピンホールディスクに径の異なる複数の種類のピンホールを配設すると共に、前記ピンホールの何れかの径のピンホールのみに光を通過させる光透過開口を有すピンホール選択手段を備え、光スキャンを行うピンホールの径を選択するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、共焦点顕微鏡などに用いる共焦点スキャナに関し、特に共焦点スキャナを構成するピンホ−ルディスク上のピンホ−ル径を任意に選択可能とした共焦点スキャナに関するものである。

従来よりピンホールディスクを回転走査する共焦点スキャナはよく知られている。図１０（ａ）はこの種の共焦点スキャナを用いた共焦点顕微鏡の一例を示す構成図、図１０（ｂ）は共焦点スキャナに用いるピンホ−ルディスクの一例を示す模式図の従来例である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、光源２からの出射光は、コリメートレンズ１２、ビ−ムスプリッタ１３を通って、複数のピンホ−ルが形成されているピンホ−ルディスク１に照射される。

この照射光の内、ピンホ−ルを通過した光は、対物レンズ１５を経て試料４に照射される。試料４からの戻り光は、同一の光路を通って、ピンホ−ルディスク１のピンホ−ルを通過し、ビ−ムスプリッタ１３で反射し、結像レンズ１４を介して、撮像装置３の撮像素子上に結像する。

このとき、対物レンズ１５の焦点位置近傍からの戻り光のみが、ピンホールディスク１のピンホールを通過することが可能なため、試料４の焦点位置近傍のみの像、即ち共焦点像を撮像することが可能となる。

この装置では、ピンホ−ルディスク１をモ−タ１１で一定速度で回転させており、ピンホ−ルディスク１の回転に伴う試料４への集束光点の走査により、試料４の観察領域全体の共焦点像を、撮像装置３により撮像できる。

図１０（ｂ）において、ピンホールディスク１は、一般にＮｉｐｋｏｗディスクと呼ばれる構成となっており、遮光膜の一部に光を透過するピンホール（黒丸で示す部分）が複数形成されている。図１０（ｂ）に模式的に示すピンホールディスクは、１条以上の螺旋（ＰＬ−１〜ＰＬ−４）上に等間隔にピンホール列を配置している。ただし、ピンホールディスクの構成としてはこれに限る物ではなく、例えば、後述の特許文献３及び４記載のピンホール配置法等がある。

ピンホールを用いた共焦点光学系による観察においては、使用する対物レンズの特性や、試料の種類、要求する光学特性（像の分解能や明るさ等）によって最適ピンホール径が異なるので、ピンホール径を任意に選択できることが望まれる。例えば、像の明るさより分解能を優先したい場合には、より小さい径のピンホールを用い、逆に分解能より明るさを優先したい場合は、より大きな径のピンホールに変更するということが望まれる。図１０（ｃ）、及び図１０（ｄ）は、これを実現する手段の例である。

図１０（ｃ）は、領域別に複数のピンホールパターン（ｐｔ１〜ｐｔ３）を持つピンホールディスクの構成図である。この構成では、領域別に径の異なるピンホールを配置することが可能であり、ピンホールディスクをスライドして、何れかの領域を光軸上に配置することで、目的とする光学特性を得られる。

図１０（ｄ）は、ピンホールディスクに形成されたピンホール列ごとにピンホール径が異なるピンホールパターン（ＰＬ１〜ＰＬ３）を持つピンホールディスクの構成図である。この構成では、ピンホールディスクの回転と同期して、撮像を行うことで、目的とする光学特性が得られる。

特開２００５−５５５４０号公報 特開２００８−２３３５４３号公報 特開２００６−２０１２０７号公報 特許第２６６３７６６号公報

しかしながら、図１０（ｃ）の構成では、ピンホール径の異なる領域を同心円状に複数備える必要があるため、ピンホール径の種類が多くなるに伴い、ピンホールディスクが大型かつ高価になり、また、大型化により、ピンホールディスクを高速に回転させることが難しくなり、走査速度が低下するという課題があった。

また、図１０（ｄ）の構成では、選択したピンホール径の螺旋が、ピンホールディスクの回転に伴って光軸上に現れる一部の期間にしか、撮像を行うことができず、時間当たりの撮像効率が低下し、また、ピンホールディスクの回転と撮像との同期制御が必要になり、装置が複雑・高価になるという課題があった。

本発明は上記従来技術の課題を解決するために成されたものであり、使用する対物レンズの特性や、試料の種類、要求する光学特性（像の分解能や明るさ等）に合わせて、適したピンホール径を選択可能な共焦点スキャナを提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１記載の共焦点スキャナは、複数のピンホ−ルが配設されたピンホ−ルディスクを回転して光スキャンを行う共焦点スキャナにおいて、前記ピンホールディスクに径の異なる複数の種類のピンホールを配設すると共に、前記ピンホールの何れかの径のピンホールのみに光を通過させる光透過開口を有すピンホール選択手段を備え、光スキャンを行うピンホールの径を選択可能としたことを特徴とする。

請求項２においては、請求項１記載の共焦点スキャナにおいて、前記ピンホールディスクに設けられた径ごとのピンホール配設パターン同士は略合同な配設パターンであり、前記ピンホール選択手段は、前記ピンホールディスクと同軸上に備えられ、前記配設パターンと略合同なパターンで配設された前記光透過開口を有することを特徴とする。

請求項３においては、請求項１又は２記載の共焦点スキャナにおいて、前記ピンホールディスクと同軸上の入射側にマイクロレンズアレイを備え、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズで集光された光が、前記光透過開口と前記ピンホールを通過するように構成されたことを特徴とする。

請求項４においては、請求項１乃至３記載の共焦点スキャナにおいて、前記ピンホールと前記光透過開口を通過する光量を測定する光量測定手段を備え、前記光量測定手段から出力される光量信号によって、前記ピンホールディスクと前記ピンホール選択手段の相対位置を最適にアライメントすることを特徴とする。

本発明の請求項１乃至３によれば以下のような効果がある。
容易な構成で、要求される光学特性に合わせて、何れかのピンール径を選択することができ、撮像に際しては同一径のピンホールのみからの信号を受信するので同期制御が不要になり、簡単かつ安価に光学特性を変更可能な共焦点スキャナを実現することができる。また、ピンホール径の種類が増加しても、撮像効率（像形成速度・明るさ等）が低下しない共焦点スキャナを実現することができる。

請求項４においては、マイクロレンズディスク、多径ピンホールディスク及びピンホール選択ディスクにアライメント手段を備えたので、要求される光学特性に合わせて、適したピンホール径を選択する際、多径ピンホールディスクと、マイクロレンズディスク、ピンホール選択ディスクとの相対位置を、容易な方法で精度良くアライメントすることができる。

本発明の一実施例を示した構成図である。 図１で使用するピンホール選択ディスクと多径ピンホールディスクの関連を示す構成図である。 他の実施例を示す構成図である。 他の実施例を示す構成図である。 他の実施例を示す構成図である。 他の実施例を示す構成図である。 他の実施例を示す構成図である。 他の実施例を示す構成図である。 他の実施例を示す構成図である。 従来例を示す構成図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１（ａ〜ｃ）は本発明の実施形態の一例を示した構成図である。
図１（ａ）において、図１０と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。図１０との差異は、図１０におけるピンホールディスク１に対応する部品として、図１（ｂ）に示す多径ピンホールディスク２１を備えている点、多径ピンホールディスク２１の上に、後述するピンホール選択ディスク２２を備える点である。

多径ピンホールディスク２１は図示しないナットでモータ１１の回転軸に取り付けられており、任意の角度で回転方向にずらして固定することができる。ピンホール選択ディスク２２はモータ１１の回転軸に固定されている。多径ピンホールディスク２１とピンホール選択ディスク２２は、モータ１１により回転する。２つのディスクの間隔は０．５ｍｍであるが、この値に限るものではない。

図１（ｂ，ｃ）は多径ピンホールディスク２１の構成を示す模式図である。多径ピンホールディスク２１は、表面に形成された遮光膜の一部に光透過性のピンホールが形成されている。図１（ｂ）において、多径ピンホールディスク２１には、仮想螺旋状の線である大ピンホール列ＰＬ１１，ＰＬ２１，ＰＬ３１，ＰＬ４１上に直径５０ミクロンの大径ピンホールＰＨが略等間隔で配置され、同じく仮想螺旋状の線である小ピンホール列ＰＬ１２，ＰＬ２２，ＰＬ３２，ＰＬ４２上に直径１０ミクロンの小径ピンホールＰｈが略等間隔で配置されている。

大ピンホール列ＰＬ１１〜ＰＬ４１上の大ピンホールＰＨ（ｉ，ｊ）（各ピンホール列上のピンホール番号をｉ、ピンホール列番号をｊとする）の中心の極座標値は、下記数１で表される。尚、座標系の原点は多径ピンホールディスク２１の中心Ｏである。

ただし、ｉ＝０，１，２，・・・，ｎ（各ピンホール列上のピンホール番号）
ｊ＝０，１，２，・・・，ｍ−１（ピンホール列番号）
θ（ｉ，ｊ） ： 大ピンホールＰＨ（ｉ，ｊ）の中心座標の偏角成分
ｒ（ｉ，ｊ） ： 大ピンホールＰＨ（ｉ，ｊ）の中心座標の半径成分
ｒ０ ： ピンホール列の最内周半径
ａ ： ピンホールの間隔
ｍ ： ピンホール列の条数
ｎ ： ピンホール列上のピンホール数
ここで、本実施例における大ピンホール座標ＰＨ（ｉ，ｊ）は上記数１に以下の値を代入して得られるものである。
ｒ０＝２０ｍｍ，ａ＝０．５ｍｍ，ｍ＝４，ｎ＝２０００
ピンホール列番号ｊは、ＰＬ１１を０とし、順にＰＬ４１を３とする。

小ピンホール列ＰＬ１２〜ＰＬ４２上の各小ピンホールＰｈ（ｉ，ｊ）は、上記大ピンホールのそれぞれを原点Ｏを中心として０．０１ｒａｄ回転移動した位置に配置されている。つまり、小ピンホールＰｈ（ｉ，ｊ）の中心座標の半径成分は大ピンホールＰＨ（ｉ，ｊ）と同じで、偏角成分は大ピンホールＰＨ（ｉ，ｊ）の偏角成分θ（ｉ，ｊ）に０．０１ｒａｄを加えた値である。従って、図１（ｃ）に示すように、対応する大小のピンホール同士（ＰＨ（ｉ，ｊ）とＰｈ（ｉ，ｊ））は、同一半径上に一定のシフト角φ＝０．０１ｒａｄ離れて配置されている。

ただし、ピンホール径の組み合わせや、径の種類数、シフト角φの値はこれに限るものではない。また、ピンホール配置法は上記数１で示される方法に限るものではなく、例えば特許文献３記載の配置法でも、同様の回転移動により複数の径のピンホールを配置できる。

図２（ａ）はピンホール選択ディスク２２の構成を示す模式図である。ピンホール選択ディスク２２は、表面に形成された遮光膜の一部に光透過性のピンホール選択用開口が形成されている。ピンホール選択ディスク２２のピンホール選択用開口は、仮想螺旋状の線であるピンホール選択用開口列ＰＬＭ１〜ＰＬＭ４上に上記数１に従って配置されている。尚、座標系の原点はピンホール選択ディスク２２の中心である。ピンホール選択用開口は直径５５ミクロンの円形であるが、この形状に限るものではなく、多径ピンホールディスク２１上で一番大きいピンホールと略同じか大きければ良い。図２（ａ）では、ピンホール選択用開口をピンホール選択用開口列ＰＬＭ１〜ＰＬＭ４上の小円ｈで示している。

次に、図２（ｂ，ｃ）を用いて、本実施例の作用を説明する。本実施例では、大径ピンホールＰＨのみが共焦点ピンホールとして機能する大径ピンホール選択状態と、小径ピンホールＰｈのみが共焦点ピンホールとして機能する小径ピンホール選択状態とを切り替えることができる。

図２（ｂ）は、大径ピンホール選択状態における、多径ピンホールディスク２１とピンホール選択ディスク２２の位置関係を、重ねて表示した図である。大径ピンホール選択状態では、多径ピンホールディスク２１上のそれぞれの大径ピンホールの中心と、ピンホール選択ディスク２２上のそれぞれのピンホール選択用開口の中心とを、多径ピンホールディスク２１の取り付け角を調整することで、略一致する位置関係としている。この状態では、多径ピンホールディスク２１上の全ての小径ピンホールは、ピンホール選択ディスク２２の遮光膜部に覆われるため、大径ピンホールのみが共焦点ピンホールとして機能する。

同様に図２（ｃ）では、小径ピンホール選択状態を示す。この状態では、多径ピンホールディスク２１上の全ての大径ピンホールは、ピンホール選択ディスク２２の遮光膜部に覆われるため、小径ピンホールのみが共焦点ピンホールとして機能する。

このように、本実施例では多径ピンホールディスク２１の取り付け角を調整することで、多径ピンホールディスク２１の大径ピンホール又は、小径ピンホールのどちらか一方のみを、共焦点ピンホールとして機能させることができ、このことにより、使用する対物レンズの特性や、試料の種類、要求する光学特性（像の分解能や明るさ等）に合わせて、適したピンホール径を選択可能な共焦点スキャナを提供できる。

本実施例では、大小どちらのピンホール選択状態においても、従来の単径ピンホールディスクと同じピンホール密度（面積あたりのピンホール数）とすることができる。この理由は、従来の単径ピンホールディスクでは遮光膜であった部分に、多径ピンホールディスクでは異なる径のピンホールを配置しているからである。このことにより、大小どちらのピンホール選択状態においても、従来の単径ピンホールディスクと同じ像の形成速度や明るさを実現することができ、従来例で問題点として挙げた、ピンホール径の種類の増加に伴う撮像効率の低下が無いという優れた特徴を有している。

また、本実施例では、ピンホール選択状態の切り替えに当たっては、多径ピンホールディスク２１の取り付け角を調整するのみでよいので、従来例で問題点として挙げた、ピンホール径の種類の増加に伴うディスクの大型化が起こらないという特徴を有している。また、大小のピンホール径の有効化・無効化が機械的に行われるので、撮像に当たっては別段の撮像同期手段を必要とせず、装置を容易に構成できるという特徴を有している。

図３は他の実施例の構成を示すものである。図１（ａ）と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。図１（ａ）との差異は、多径ピンホールディスク２１とピンホール選択ディスク２２が同軸上に配置された別々のモータで回転する点、モータ制御装置２４によって、多径ピンホールディスクモータ１１とピンホール選択ディスクモータ２３の回転を同期制御する点である。

多径ピンホールディスク２１とピンホール選択ディスク２２が図２（ｂ，ｃ）と同様の相対位置関係となるよう、それぞれのモータ１１，２３の回転をモータ制御装置２４によって同期制御することで、多径ピンホールディスク２１の大径ピンホール又は小径ピンホールのどちらか一方のみを、共焦点ピンホールとして機能させることができる。

図４は他の実施例の構成を示すものである。図１（ａ）と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。図１（ａ）との差異は、図４（ｂ）に示す多径ピンホールディスク３１を用いている点である。

多径ピンホールディスク３１上の大径ピンホールＰＨ（ｉ，ｊ）は、上記数１で得られる極座標値（θ（ｉ，ｊ），ｒ（ｉ，ｊ））に対し、下記数２で示す変換を行った直交座標（ｘ（ｉ，ｊ），ｙ（ｉ，ｊ））上に配置される。尚、座標系の原点は多径ピンホールディスク３１の中心Ｏ’である。ここで水平シフト距離ｄ＝０．２５ｍｍであるが、この値に限るものではない。

同様に、多径ピンホールディスク３１上の小径ピンホールＰｈ（ｉ，ｊ）は、上記数１で得られる極座標値（θ（ｉ，ｊ），ｒ（ｉ，ｊ））に対し、下記数３で示す変換を行った直交座標（ｘ（ｉ，ｊ），ｙ（ｉ，ｊ））上に配置される。

従って、図４（ｂ）においては、大径ピンホールを水平右方向に距離ｄ移動させることで、小径ピンホールと完全に重なる配置となっている。また、多径ピンホールディスク３１に設けられた中心穴Ｓは小判型をしており、その長軸方向はピンホールのシフト方向と一致している。これにより、モータ１１の回転軸に対する多径ピンホールディスク３１の取り付け位置を、水平方向に調整することが可能となる。

次に、図４（ｂ，ｃ，ｄ）を用いて、本実施例の作用について説明する。本実施例では、多径ピンホールディスク３１を、図４（ｂ）における水平方向に距離ｄだけスライドさせ、モータ１１軸に対する多径ピンホールディスク３１の取り付け位置を調整することでピンホール径選択を行う。図４（ｃ）は小径ピンホールを選択した状態、図４（ｄ）は大径ピンホールを選択した状態での多径ピンホールディスク３１とピンホール選択ディスク２２の位置関係を示している。

このように、本実施例では、多径ピンホールディスク３１上の、大径又は小径ピンホールのいずれか一方のみを、共焦点ピンホールとして機能させることができる。

図５は他の実施例を示すもので、図１との差異はモータ１１回転軸に固定されたマイクロレンズディスク５を備えていることである。マイクロレンズディスク５上には、上記数１に示す座標にマイクロレンズが形成されている。図１の実施例と同様に、多径ピンホールディスク２１の取り付け角を調整することで、多径ピンホールディスク２１上の大径ピンホール又は小径ピンホールのどちらか一方のみを、共焦点ピンホールとして機能させることができる。

本実施例では、マイクロレンズで照明光を集光した上で、対応するピンホール選択ディスク２２上のピンホール選択用開口と、多径ピンホールディスク２１上のピンホールを通過させるので、照明光の利用効率を高めることができるという特徴を有している。

なお、図１，図３，図４，図５の実施例においては、多径ピンホールディスク２１，３１とピンホール選択ディスク２２の配置は、ピンホール選択ディスク２２が多径ピンホールディスク２１，３１の下側になる構成でも良い。また、多径ピンホールディスク２１・３１の取り付け角・位置を調整する構成に限るものではなく、ピンホール選択ディスク２２の取り付け角・位置を調整する構成、或いは、多径ピンホールディスク２１・３１とピンホール選択ディスク２２の両方の取り付け角・位置を調整する構成でも良い。

また、図１の実施例では多径ピンホールディスク２１の取り付け角を回転方向に調整する構成、図４の実施例においては、多径ピンホールディスク３１の取り付け位置を水平方向に調整する構成を示したが、多径ピンホールディスクの複数の径のピンホール配置は、回転方向と水平方向を組み合わせた位置調整方法となるピンホール配置でも良い。

ところで、図１，図３，図４，図５に示す実施例においてはピンホール径を切り替えるとき、多径ピンホールディスク２１，３１の取り付け角又は位置を、精度良くアライメントすることが難しいという問題がある。

図６（ａ〜ｅ）に示す実施例は、ピンホール径を選択するとき、ピンホールと、マイクロレンズ，ピンホール選択用開口との相対位置を、容易な方法で精度良くアライメントすることを可能としたものである。尚、図５と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。

図６と図５との違いは、各ディスクの外周部にそれぞれ図６（ｄ）に示すアライメント用のマイクロレンズ（ＡＭＬ１〜ＡＭＬ４）、図６（ｃ）に示すピンホール選択ディスクに形成されるアライメント用開口（ＡＰＭ１〜ＡＰＭ４）、図６（ｂ）に示すアライメント用ピンホール付多径ピンホールディスク３１に形成される大小の径のアライメント用ピンホール（ＡＰＨ１１，ＡＰＨ２１，ＡＰＨ３１，ＡＰＨ４１および，ＡＰＨ１２，ＡＰＨ２２，ＡＰＨ３２，ＡＰＨ４２）を備える点、アライメント用ピンホール付多径ピンホールディスク３１は（スキャンディスク）モータ１１の回転軸に摩擦力によって半固定されている点、アライメント用ピンホール付多径ピンホールディスク３１を回転方向にずらすためのアライメント用モータ４１を備える点、アライメント用ピンホールを通過した光の光量を検出するためのフォトセンサ４２を備える点である。

アライメント用のマイクロレンズ，開口，ピンホールは、図６（ｂ，ｃ，ｄ）に示すように、各マイクロレンズ列（ＭＬＬ１〜ＭＬＬ４），開口列（ＰＭＬ１〜ＰＭＬ４），ピンホール列（ＰＬ１１，ＰＬ２１，ＰＬ３１，ＰＬ４１およびＰＬ１１２，ＰＬ２２，ＰＬ３２，ＰＬ４２）の外側に配置されている。

また、大径ピンホール列と小径ピンホール列に対応するアライメント用ピンホールの径は異なっており、大径ピンホール列に対応するアライメント用ピンホールは大径のピンホール（ＡＰＨ１１，ＡＰＨ２１，ＡＰＨ３１，ＡＰＨ４１）、小径ピンホール列に対応するアライメント用ピンホールは小径のピンホール（ＡＰＨ１２，ＡＰＨ２２，ＡＰＨ３２，ＡＰＨ４２）となっている。ただし、アライメント用のマイクロレンズ，開口，ピンホールとフォトセンサ４２はディスクの内周部に備えても良い。

アライメント用モータ４１は、図示しないスライド機構により、ピンホール径の切り替えを行うアライメント時のみ、図６（ａ，ｂ）に示すように、多径ピンホールディスク３１と接する位置に配置され、通常の撮像時は、接さない位置に配置される。

次に、作用について説明する。アライメント時には、まず、フォトセンサ４２の真上にアライメント用マイクロレンズ付マイクロレンズディスク３３のアライメント用マイクロレンズＡＭＬ１〜ＡＭＬ４の何れかが位置する角度でモータ１１を停止し、モータブレーキ（図示せず）で固定する。

次に、アライメント用モータ４１をアライメント用ピンホール付多径ピンホールディスク３１に接する位置に配置し、アライメント用モータ４１を回転させる。アライメントモータ４１の回転に伴い、摩擦力で半固定されているアライメント用ピンホール付多径ピンホールディスク３１のみが回転し、アライメント用マイクロレンズ付マイクロレンズディスク３３及びアライメント用開口付ピンホール選択ディスク３２に対するアライメント用ピンホール付多径ピンホールディスク３１の相対角度が変化する。

このときのフォトセンサ４２の検出信号強度を図６（ｅ）に示す。光源２から発された光は、マイクロレンズディスク３３のアライメント用マイクロレンズ（ＡＭＬ１〜ＡＭＬ４のうちのいずれか）、及びピンホール選択ディスク３２のアライメント用開口（ＡＰＭ１〜ＡＰＭ４のうちのいずれか）を通過し、多径ピンホールディスク３１の外周部に照射されるが、このとき、アライメント用マイクロレンズとアライメント用開口の真下にアライメント用ピンホール（ＡＰＨ１１，ＡＰＨ２１，ＡＰＨ３１，ＡＰＨ４１および，ＡＰＨ１２，ＡＰＨ２２，ＡＰＨ３２，ＡＰＨ４２のいずれか）が位置したときのみ、フォトセンサ４２で光が検出される。

また、アライメント用ピンホールの径が大きいほど、このときの検出信号強度のピークは大きくなる。従って、図６（ｅ）に示すように、アライメント用モータ４１の回転に伴い、大径ピンホールに対応する高い信号ピークと、小径ピンホールに対応する低い信号ピークが周期的に検出される。この信号ピークを利用して、大径ピンホールにアライメントするときは、高い信号ピークが検出される位置でアライメント用モータ４１を停止し、小径ピンホールにアライメントするときは、低い信号ピークが検出される位置でアライメント用モータ４１を停止する。以上でアライメントが完了するので、アライメント用モータ４１をアライメント用ピンホール付多径ピンホールディスク３１から離す。

図６に示す実施例によれば、アライメント用マイクロレンズ付マイクロレンズディスク３３から集光された光を用いることにより、高い位置精度でアライメントを行うことができ、また、アライメント用の別の光源を必要としないことから、装置を容易に構成できる。

図７は他の実施例を示すもので、図１（ａ）及び図６（ａ）と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。
アライメント用ピンホール付多径ピンホールディスク３１は、大径ピンホールと小径ピンホールに対応するアライメント用ピンホールの位置（ＡＰＨ１１，ＡＰＨ２１，ＡＰＨ３１，ＡＰＨ４１および，ＡＰＨ１２，ＡＰＨ２２，ＡＰＨ３２，ＡＰＨ４２）をディスクの径方向に異ならせている。

また、アライメント用開口付ピンホール選択ディスク３２は図７（ｃ）に示すように外周付近にスリット開口（ＡＰＭ１〜ＡＰＭ４）を設け、このスリット開口を通過する光を用いて、大径または小径ピンホールに対応する位置に多径ピンホールディスク３１のアライメントを行う。そして、アライメント用光源４３を備えると共に、大径，小径のピンホールに対応したアライメント用ピンホールに対応する位置（ＡＰＨ１１，ＡＰＨ２１，ＡＰＨ３１，ＡＰＨ４１および，ＡＰＨ１２，ＡＰＨ２２，ＡＰＨ３２，ＡＰＨ４２）にフォトセンサ４２ａ，４２ｂを備えている。

上述の実施例では、大径ピンホール（ＡＰＨ１１，ＡＰＨ２１，ＡＰＨ３１，ＡＰＨ４１のいずれか）にアライメントするときは、フォトセンサ４２ａの検出信号強度が最大となる位置に多径ピンホールディスク３１を固定し、また、小径ピンホール（ＡＰＨ１２，ＡＰＨ２２，ＡＰＨ３２，ＡＰＨ４２のいずれか）にアライメントするときは、フォトセンサ４２ｂの検出信号強度が最大となる位置に多径ピンホールディスク３１を固定する。

図７に示す実施例では、大径ピンホールと小径ピンホールのそれぞれに対応したフォトセンサを備えることから、フォトセンサの検出信号強度の大小を信号処理によって判別する必要が無く、装置を容易に構成できる。

図８は更に他の実施例を示すものである。ここでは図５に示す共焦点スキャナの構成にアライメント用モータ４１とフォトセンサ４２を追加したものである。図５及び図６（ａ）と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。マイクロレンズディスク５，多径ピンホールディスク２１，ピンホール選択ディスク２２は図１（ａ），図２（ａ）に示すものと同じである。なお、フォトセンサ４２の位置は、図８に示すような多径ピンホールディスク２１と試料４の間に限るものではなく、例えば試料４の位置でも良い。

次に図８における作用について説明する。フォトセンサ４２は、図示しないスライド機構により、アライメント時のみ図８に示す多径ピンホールディスク２１と試料４の間の光路上の位置に配置される。アライメント用モータ４１の回転に伴い、マイクロレンズディスク５・ピンホール選択ディスク２２と多径ピンホールディスク２１との相対角度が変化し、マイクロレンズ、ピンホール選択開口、及び大径または小径ピンホールの相対位置が適当な配置をとったときのみ、フォトセンサ４２で光が検出される。

このときのフォトセンサ４２の検出信号強度は図６（ｅ）のようになる。この信号を利用して、ピンホール選択ディスク２１を最適角度にアライメントする。なお、この場合もアライメント用モータ４１は、図示しないスライド機構により、ピンホール径の切り替えを行うアライメント時のみ、図８に示すように、多径ピンホールディスク２１と接する位置に配置され、通常の撮像時は、接さない位置に配置される。

図８に示す実施例によれば、図５に示すものと同様のマイクロレンズディスク５，多径ピンホールディスク２１およびピンホール選択ディスク２２と同様のディスクを用いることができることから、装置を容易に構成できる。

図９は更に他の実施例を示すものである。ここでは図５に示す共焦点スキャナの構成にアライメント用モータ４１と反射板４４を追加したものである。図５及び図６（ａ）と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。多径ピンホールディスク２１，ピンホール選択ディスク２２は図１（ａ），図２（ａ）に示すものと同じである。なお、反射板４４の位置は、図９に示すような多径ピンホールディスク２１と試料４の間に限るものではなく、例えば試料４の位置でも良い。また、反射板４４は蛍光板でも良い。

図９に示す実施例では、撮像装置３を図８の実施例におけるフォトセンサの代替として利用する。反射板４４は、図示しないスライド機構により、アライメント時のみ図９に示す光路上の位置に配置される。マイクロレンズ，ピンホール選択開口，大径または小径ピンホールの相対位置が適当な配置となったときのみ、ピンホールを通過した光が反射板４３で反射し、再びピンホールを通過して撮像装置３で検出される。撮像装置３で検出される信号量の総和は、図６（ｅ）と同様になる。この信号を利用して、ピンホール選択ディスク２１を最適角度にアライメントする。
図９に示す実施例によれば、図５に示すものと同様のマイクロレンズディスク５，多径ピンホールディスク２１およびピンホール選択ディスク２２と同様のディスクを用いることができ、信号検出に撮像装置３を用いることから、装置を容易に構成できる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

１ ピンホールディスク
２ 光源
３ 撮像装置
４ 試料
５ マイクロレンズディスク
１１ モータ（ピンホールディスク用）
１２ コリメート用レンズ
１３ ビームスプリッタ
１４ 結像レンズ
１５ 対物レンズ
２１，３１ 多径ピンホールディスク
２２ ピンホール選択ディスク
２３ ピンホール選択ディスクモータ
２４ モータ制御装置
３２ アライメント用開口付ピンホール選択ディスク
３３ アライメント用マイクロレンズ付マイクロレンズディスク
４１ アライメント用モータ
４２ フォトセンサ
４３ アライメント用光源
４４ 反射板

Claims (4)

1. 複数のピンホ−ルが配設されたピンホ−ルディスクを回転して光スキャンを行う共焦点スキャナにおいて、前記ピンホールディスクに径の異なる複数の種類のピンホールを配設すると共に、前記ピンホールの何れかの径のピンホールのみに選択的に光を通過させる光透過開口を有すピンホール選択手段を備え、光スキャンを行うピンホールの径を選択可能としたことを特徴とする共焦点スキャナ。
2. 前記ピンホールディスクに設けられた径ごとのピンホール配設パターン同士は略合同な配設パターンであり、前記ピンホール選択手段は、前記ピンホールディスクと同軸上に備えられ、前記配設パターンと略合同なパターンで配設された前記光透過開口を有することを特徴とする請求項１記載の共焦点スキャナ。
3. 前記ピンホールディスクと同軸上の入射側にマイクロレンズアレイを備え、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズで集光された光が、前記光透過開口と前記ピンホールを通過するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の共焦点スキャナ。
4. 前記ピンホールと前記光透過開口を通過する光量を測定する光量測定手段を備え、前記光量測定手段から出力される光量信号によって、前記ピンホールディスクと前記ピンホール選択手段の相対位置を最適にアライメントすることを特徴とする請求項１乃至３記載の共焦点スキャナ。

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