JPH1195113A - 共焦点顕微鏡及びこれに適用される回転ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、安価で高速に共焦点像を得ること。 【解決手段】第１の回転ディスク４のランダムピンホー
ル部４ａを光路上に配置したときに第２の回転ディスク
２１の穴部２１ａを光路上に配置し、かつ第１の回転デ
ィスク４の開口部４ｂを光路上に配置したときに第２の
回転ディスク２１の反射板２１ｂを光路上に配置し、ラ
ンダムピンホール部４ａを透過した光束を第１のＣＣＤ
カメラ９により撮像して共焦点成分と非共焦点成分との
和の画像データを得、反射板２１ｂで反射した光束を第
２のＣＣＤカメラ２６により撮像して非共焦点成分の画
像データを得、コンピュータ２７によりこれら画像デー
タの差分演算を行って共焦点像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の微小構造や
３次元構造の形状を観察・測定するのに適した共焦点顕
微鏡及びこれに適用される回転ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような共焦点顕微鏡としては、例え
ば多数のピンホールを等ピッチで螺旋に形成されたディ
スクを用いたNipkowディスク型の共焦点顕微鏡が知られ
ている。このNipkowディスクは、試料からの像劣化の生
じないように各ピンホール間隔をピンホール径の１０倍
程度離すように作製されている。

【０００３】このようなNipkowディスク型の共焦点顕微
鏡において共焦点効果を発揮するためには、ピンホール
径に対して１０倍程度ピンホールを離さないと、隣のピ
ンホールからのクロストーク（光の漏れ）がノイズとな
り、像品質を劣化させることになる。

【０００４】このようにピンホールの間隔を広げると、
ピンホールの密度が低下してしまうため、Nipkowディス
クに入射する光の殆どがディスク自体によりカットされ
てしまい、ピンホールを通過する光は、入射光に対して
１００分の１程度になってしまい暗い像となる。

【０００５】このような欠点を解決するためにピンホー
ル基板の各ピンホールに対応させてマイクロレンズを設
けた技術が例えば実開平４−８９９０６号に記載されて
いるが、この技術は光源の利用効率が上がるものの、多
数のレンズを設けるために高価になる欠点がある。

【０００６】これに対し、以上のようなNipkowディスク
及びピンホール基板を改良した技術がR.Juskaitis,Ｔ.W
ilson らの“Efficient real-time confocal microscop
y with white light sources”，Nature Vol.383 Octob
er 1996 p804-806. に記載されており、この技術による
と、複数のピンホールがランダムに形成されたランダム
ピンホール部と開口部とを持つ回転ディスクを用いた共
焦点顕微鏡によって像劣化の少ない共焦点画像が得られ
る。

【０００７】そして、R.Juskaitis らは、かかる回転デ
ィスクに形成されたランダムピンホール部又は開口部を
通して得られる２つの像のうち、ランダムピンホール部
を通して得られる像が共焦点成分と非共焦点成分との和
であり、一方の開口部を通して得られる像が非共焦点成
分であることを見出している。

【０００８】図７はかかる共焦点顕微鏡の構成図であ
る。光源１から放射される光の光路上には、光学レンズ
２、ハーフミラー３が配置され、このうちのハーフミラ
ー３の反射光路上には、回転ディスク４、対物レンズ５
を介して試料６が配置されている。

【０００９】回転ディスク４は、図８に示すように複数
のピンホールがランダムの位置に形成されたランダムピ
ンホール部４ａと光が自由に通過できる開口部４ｂとが
互いに対向する位置に形成され、かつこれらランダムピ
ンホール部４ａと開口部４ｂとの間に遮蔽部４ｃ、４ｄ
が形成されている。なお、ランダムピンホール部４ａ
は、各ピンホール間の平均間隔をピンホール径とほぼ同
一に形成されている。

【００１０】そして、この回転ディスク４は、回転軸７
を介して図示しないモータの回転軸に連結され、一定の
回転速度で回転するものとなっている。又、ハーフミラ
ー３の透過光路上には、集光レンズ８を介してＣＣＤカ
メラ９が配置されている。

【００１１】このＣＣＤカメラ９の画像出力端子には、
ＣＰＵ等から成るコンピュータ１０が接続され、このコ
ンピュータ１０での演算により得られた共焦点像がモニ
ター１１に映し出されるものとなっている。

【００１２】このような構成であれば、光源１から放射
された光は、光学レンズ２を通ってハーフミラー３で反
射し、一定の回転速度で回転する回転ディスク４上に入
射する。

【００１３】この回転ディスク４のランダムピンホール
部４ａ又は開口部４ｂを通過した光は、対物レンズ５に
より結像されて試料６上に入射する。そして、ランダム
ピンホール部４ａ又は開口部４ｂを通過した光を試料６
上に照射したときに試料６から反射された光束は、再度
ランダムピンホール部４ａ又は開口部４ｂを通過し、さ
らにハーフミラー３を透過して集光レンズ８でＣＣＤカ
メラ９の撮像面上に結像される。

【００１４】このＣＣＤカメラ９は、回転ディスク４の
回転速度に同期して撮像タイミングが制御され、ランダ
ムピンホール部４ａ又は開口部４ｂを通過した２つの像
を別々に撮像する。

【００１５】すなわち、光源１からの光がランダムピン
ホール部４ａを通過し、対物レンズ５により結像されて
試料６上に入射すると、このときの試料６から反射され
た光束は、再度ランダムピンホール部４ａを通過し、ハ
ーフミラー３を透過して集光レンズ８でＣＣＤカメラ９
の撮像面上に共焦点成分を含む像が結像される。

【００１６】このＣＣＤカメラ９により撮像された共焦
点成文と非共焦点成分を含む像は、画像信号として、コ
ンピュータ１０に取り込まれ、画像データとして蓄積さ
れる。

【００１７】又、光源１からの光が開口部４ｂを通過
し、対物レンズ５により結像されて試料６上に入射する
と、このときの試料６から反射された光束は、再度開口
部４ｂを通過し、ハーフミラー３を透過して集光レンズ
８でＣＣＤカメラ９の撮像面上に非共焦点成分の像が結
像される。

【００１８】このＣＣＤカメラ９により撮像された非共
焦点成分の像は、画像信号として、コンピュータ１０に
取り込まれ、画像データとして蓄積される。このように
ランダムピンホール部４ａ又は開口部４ｂを通して得ら
れる２つの像のうち、ランダムピンホール部４ａを通し
て得られる像が共焦点成分と非共焦点成分との和であ
り、一方、開口部４ｂを通して得られる像が非共焦点成
分であることから、コンピュータ１０は、ランダムピン
ホール部４ａを通して得られる像と開口部４ｂを通して
得られる像とを差分演算することにより共焦点像を得
て、この共焦点像をモニター１１に映し出す。

【００１９】なお、試料６の表面近傍の立体画像は、試
料６を例えばピエゾ素子や移動テーブルなどによって上
下方向（イ）に移動させることにより得られる。従来の
Nipkowディスク型の共焦点顕微鏡において、光源１から
の入射光に対して利用できる反射光は０．５〜１％であ
ったが、Ｔ.Wilson らの共焦点顕微鏡では、光源１から
の入射光に対して利用できる反射光は２５〜５０％とな
り、より明るい画像が得られると報告している。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、R.Jusk
aitis,Ｔ.Wilson らによる共焦点顕微鏡では、ＣＣＤカ
メラ９の１台によって、ランダムピンホール部４ａを通
して得られる画像を取り込んでコンピュータ１０で蓄積
し、次に開口部４ｂを通して得られる画像を取り込んで
コンピュータ１０で蓄積してから、これら２つの画像の
差分演算をするために、共焦点像を得るまでに時間のロ
スが生じ、高速に共焦点像を得ることが困難である。

【００２１】又、高速に共焦点像を得ようとすると、高
速撮影するカメラが必要になり、高価な顕微鏡システム
となってしまう。そこで本発明は、高速に共焦点像を得
ることができる安価な共焦点顕微鏡を提供することを目
的とする。又、本発明は、高速に共焦点像を得ることが
できる安価な共焦点顕微鏡に適用される回転ディスクを
提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、多数
のピンホールをランダムに形成したピンホール部及び開
口部を有する回転自在な回転ディスクと、この回転ディ
スクのピンホール部を通して試料からの反射光を撮像す
る第１の撮像手段と、回転ディスクの開口部を通して、
試料からの反射光を撮像する第２の撮像手段と、第１の
撮像手段又は第２の撮像手段に試料からの反射光を導く
ための光分岐手段と、第１の撮像手段により得られる画
像データと第２の撮像手段により得られる画像データに
ついて差分演算して共焦点像を得る差分演算手段と、を
備えた共焦点顕微鏡である。

【００２３】請求項２によれば、複数のピンホールをラ
ンダムに形成したピンホール部及び光を遮蔽する遮蔽部
を持つ回転自在な第１の回転ディスクと、遮蔽部と開口
部を持つ回転自在な第２の回転ディスクを備え、試料か
らの反射光を第１の回転ディスクにおける複数のピンホ
ールを通して共焦点成分及び非共焦点成分を含む像を得
ると共に、第２の回転ディスクにおける開口部を通して
非共焦点成分の像を得るために両方の回転ディスクを同
期させて回転する共焦点顕微鏡に適用される回転ディス
クである。

【００２４】請求項３によれば、多数のピンホールをラ
ンダムに形成したピンホール部のみを有する回転自在な
回転ディスクと、この回転ディスクのピンホール部を通
した試料からの共焦点成分及び非共焦点成分を含む像を
撮像する第１の撮像手段と、回転ディスクのピンホール
部を通さない試料からの非共焦点像を撮像する第２の撮
像手段と、第１の撮像手段と第２の撮像手段に光を導く
光分岐手段と、第１の撮像手段により得られる画像デー
タと第２の撮像手段により得られる画像データについて
差分演算して共焦点画像を得る差分演算手段と、を備え
た共焦点顕微鏡である。

【００２５】

【発明の実施の形態】

(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図７と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。図１は共焦点顕微鏡
の構成図である。

【００２６】回転ディスク４は、図２(a) に示すように
ランダムピンホール部４ａと開口部４ｂとが互いに対向
する位置に形成されている。さらに回転ディスク４に
は、ランダムピンホール部４ａと開口部４ｂとの間に遮
蔽部４ｃ、４ｄが形成されている。ここでランダムピン
ホール部４ａは、複数のピンホールがランダムに配置さ
れ、各々のピンホール間の平均間隔がピンホール径と同
一に形成されている。

【００２７】この回転ディスク４は、例えばＡＣサーボ
モータの如くモータ２０の回転軸７に連結され、毎秒６
０回転の一定の回転速度で回転するものとなっている。
ハーフミラー３の透過光路上には、ランダムピンホール
部４ａを通して得られた共焦点成分と非共焦点成分を含
む試料６からの反射光と、開口部４ｂを通して得られた
非共焦点成分の試料６からの反射光とを、別々の光路に
分岐させる光分岐手段２１が傾斜して配置されている。

【００２８】この光分岐手段２１は、例えば図２(b) に
示すように光を通過させる穴部２１ａと、光をほぼ１０
０％反射して偏向させるための高反射の反射板２１ｂと
を回転するディスクの回転軸２３を中心にして対向に形
成されている。

【００２９】さらにこの光分岐手段２１は、ＡＣサーボ
モータの如くモータ２２の回転軸２３に連結され、毎秒
６０回転の一定速度で回転ディスク４と同一方向又は逆
方向に回転するものとなっている。

【００３０】制御装置２４は、各々のモータ２０、２２
の駆動を同期制御し、回転ディスク４と光分岐手段２１
との回転を同期させる機能を有している。回転ディスク
４のランダムピンホール部４ａが光路上に配置された
時、光分岐手段２１の穴部２１ａが光路上にはいり、か
つ、回転ディスク４の開口部４ｂが光路上に配置された
時、光分岐手段２１の反射板２１ｂが光路上に入るよう
に、回転ディスク４と光分岐手段２１は、制御装置２４
によって制御される。

【００３１】光分岐手段２１の穴部２１ａが光路上に配
置された際、試料６からの反射光は、集光レンズ８を介
して第１のＣＣＤカメラ９に撮像される。また、光分岐
手段２１の反射板２１ｂが光路上に配置された時、試料
６からの反射光は、集光レンズ２５を介して第２のＣＣ
Ｄカメラ２６に撮像される。

【００３２】第１及び第２のＣＣＤカメラ９、２６の各
画像出力端子は、ＣＰＵ等から成るコンピュータ２７に
接続されている。このコンピュータ２７は、第１のＣＣ
Ｄカメラ９から出力される共焦点成分と非共焦点成分を
含む画像信号を取り込むと共に、第２のＣＣＤカメラ２
６から出力される非共焦点成分の画像信号を取り込み、
両方の画像信号を差分演算して、共焦点像を得る機能を
有している。この共焦点像を映し出すのがモニター２８
である。

【００３３】上記の如く構成された共焦点顕微鏡の作用
について説明する。ハロゲンランプ等の光源１から放射
された光は、均一光にする光学レンズ２を通ってハーフ
ミラー３で反射し、一定の回転速度で回転する回転ディ
スク４上に入射する。この光は、回転ディスク４のラン
ダムピンホール部４ａ又は開口部４ｂを通過して対物レ
ンズ５によって結像され、試料６上に入射する。

【００３４】ランダムピンホール部４ａを通過した光
は、対物レンズ５によって結像され、試料６に入射する
が、反射された光束は、再びランダムピンホール部４ａ
を通過する。

【００３５】開口部４ｂを通過した光は、試料６に入射
し、反射した光束は、再び開口部４ｂを通過する。光分
岐手段２１は、回転ディスク４と同期して回転している
ことから、回転ディスク４のランダムピンホール部４ａ
が光路上に配置された時、光分岐手段２１の穴部２１ａ
が光路上に配置される。

【００３６】これにより、試料６からの反射された共焦
点成分と非共焦点成分を含む光束は、穴部２１ａを通過
し、集光レンズ８を介して、第１のＣＣＤカメラ９に結
像される。

【００３７】次に光分岐手段２１と回転ディスク４と同
期し、回転ディスク４の開口部４ｂが光路上に配置され
た時、試料６から反射された非共焦点成分を含む光束
は、光分岐手段２１の反射板２１ｂに反射し、集光レン
ズ２５を介して、第２のＣＣＤカメラ２６に撮像され
る。

【００３８】第１及び第２のＣＣＤカメラ９、２６に撮
像された各々の画像信号は、コンピュータ２７に取り込
まれ、蓄積される。このように第１のＣＣＤカメラから
得られた共焦点成分と非共焦点成分の和の像と、第２の
ＣＣＤカメラ２６で得られた非共焦点成分のみの像は、
コンピュータ２７内で差分演算され、共焦点画像のみが
得られる。この共焦点像はモニター２８により、映像化
される。

【００３９】なお、試料６の表面近傍の立体画像を得る
ためには、例えばピエゾ素子や移動ステージなどによっ
て上下方向（イ）に移動させると良い。光源１として
は、レーザ光源など高輝度の光源を使った照明装置も利
用できるが、安価なハロゲンランプで十分に画像化でき
る。特にハロゲンランプを用いれば、試料６面を一度に
広い範囲で照明することができるので、広い視野で観察
できる。

【００４０】さらに従来の共焦点顕微鏡であれば、共焦
点成分と非共焦点成分の和の像と非共焦点成分の像を得
られなければならないので高速度で撮像するＣＣＤカメ
ラが必要であったが、２つのＣＣＤカメラで各々の像を
得ることができるので安価なＣＣＤカメラで十分であ
る。

【００４１】なお、光分岐手段２１は、回転特性の異な
ったモータは、種々あるので、回転ディスク４と光分岐
手段２１の同期がとれる構成であれば、光分岐手段２１
の直径を自由に変えて、穴部２１ａと反射板２１ｂを光
分岐手段２１に複数形成しても良い。 (2) 次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。

【００４２】図３は本発明の共焦点顕微鏡の構成図であ
る。ハロゲンランプ等の光源１から光が放射されてハー
フミラー３を透過した光路上には、第１の回転ディスク
３０が配置されている。

【００４３】この第１の回転ディスク３０は、図４(a)
に示すようにランダムピンホール部３０ａと遮蔽部３０
ｂから成り立っており、回転ディスク３０面において遮
蔽部３０ｂの面積の方がランダムピンホール部３０ａの
面積よりも大きい。なお、ランダムピンホール部３０ａ
は、各ピンホール間の平均間隔がピンホール径と同一に
形成されている。

【００４４】この第１の回転ディスク３０は、ＡＣサー
ボモータの如くモータ３１の回転軸３２に連結され、例
えば毎秒６０回転の一定の回転速度で回転するものとな
っている。

【００４５】一方、ハロゲンランプ等の光源３３から光
が放射される光路上には、光学レンズ３４、ハーフミラ
ー３５が配置され、ハーフミラー３５の反射光路上に
は、第２の回転ディスク３６が配置されている。

【００４６】この第２の回転ディスク３６は、図４(b)
に示すように遮蔽部３６ａと開口部３６ｂから成り立っ
ており、第２の回転ディスク３６の面において、遮蔽部
３６ａの面積の方が開口部３６ｂの面積より大きく形成
されている。

【００４７】第２の回転ディスク３６は、ＡＣサーボモ
ータの如くモータ３７の回転軸３８に連結され、例えば
毎秒６０回転の一定の回転速度で回転する。制御装置３
９は、各モータ３１、３７の駆動を同期制御し、第１の
回転ディスク３０と第２の回転ディスク３６の回転を同
期させる機能を有している。即ち、上記制御装置３９
は、第１の回転ディスク３０のランダムピンホール部３
０ａが光路上に配置されたときは、第２の回転ディスク
３６の遮蔽部３６ａが光路上に配置され、かつ第１の回
転ディスク３０の遮蔽部３０ｂが光路上に配置されたと
きには、第２の回転ディスク３６の開口部３６ｂが光路
上に配置されるように制御する。

【００４８】また、ハーフミラー３５の反射光路とハー
フミラー３の透過光路と交わるところには、光を分岐す
る手段として、ビームスプリッタ３９が配置されてい
る。このビームスプリッタ３９は、光源１からの入射光
及び光源３３からの入射光によって、試料６から反射し
てきた光束を各ハーフミラー３及び３５に分岐するため
に用いられる。

【００４９】そして、ハーフミラー３の反射光路上に
は、集光レンズ８を介して第１のＣＣＤカメラ９が配置
され、ハーフミラー３５の透過光路上には集光レンズ２
５を介して第２のＣＣＤカメラ２６が配置されている。

【００５０】コンピュータ２７は、第１のＣＣＤカメラ
９から出力される共焦点成分と非共焦点成分を含む画像
信号を取り込むと同時に、第２のＣＣＤカメラ２６から
出力される非共焦点成分の画像信号を取り込み、これら
の画像データの差分演算して共焦点像を得、この共焦点
像をモニター２８に映し出す差分演算手段のために用い
られる。

【００５１】次に上記の如く構成された共焦点顕微鏡の
作用について説明する。第１の回転ディスク３０のラン
ダムピンホール部３０ａが光路上に配置されたとき、光
源１からの光は、ランダムピンホール部３０ａを通過
し、対物レンズ５により結像されて試料６に入射する。
上記試料６から反射された光束は、再度、ランダムピン
ホール部３０ａを通過し、ハーフミラー３で反射して集
光レンズ８で第１のＣＣＤカメラ９の撮像面上に結像さ
れる。

【００５２】このとき、第２の回転ディスク３６は、第
１の回転ディスク３０と同期して回転しており、第２の
回転ディスク３６の遮蔽部３６ａが光路上に配置されて
いるため、試料６から反射された光束は、遮蔽部３６ａ
で遮蔽されて第２のＣＣＤカメラ２６には撮像されな
い。

【００５３】これにより、第１のＣＣＤカメラ９は、ラ
ンダムピンホール部３０ａを透過した試料６からの共焦
点成分と非共焦点成分を含む像を撮像してその画像信号
をコンピュータ２７へ出力する。コンピュータ２７は、
第１のＣＣＤカメラ９から画像信号を取り込んで画像デ
ータとして蓄積する。

【００５４】一方、光源３３から放射された光は、光学
レンズ３４からハーフミラー３５で反射し、一定の回転
速度で回転する第２の回転ディスク３６に入射し、この
第２の回転ディスク３６の開口部３６ｂを通過、ビーム
スプリッタ３９で反射して、対物レンズ５により結像さ
れて試料６上に入射する。

【００５５】試料６から反射された光束は、ビームスプ
リッタ３９で反射し、再度、第２の回転ディスク３６の
開口部３６ｂを通過し、ハーフミラー３５を透過、集光
レンズ２５を介して第２のＣＣＤカメラ２６の撮像面上
に結像される。

【００５６】このとき第１の回転ディスク３０は、第２
の回転ディスク３６と同期しているため、第１の回転デ
ィスク３０の遮蔽部３０ｂが光路上に配置されており、
試料６から反射された光束は、遮蔽部３０ｂで遮蔽され
て第１のＣＣＤカメラ９に撮像されない。

【００５７】これにより、第２のＣＣＤカメラ２６は、
第２の回転ディスク３６の開口部３６ｂを通過した試料
６からの非共焦点成分の像を撮像して画像信号を出力す
る。コンピュータ２７は、第２のＣＣＤカメラ２６から
の画像信号を取り込んで画像データとして蓄積する。

【００５８】このようにして得られる２つの画像データ
のうち、第１の回転ディスク３０のランダムピンホール
部３０ａを通過した第１のＣＣＤカメラ９の撮像により
得られる画像データは、共焦点成分と非共焦点成分の和
の像であり、第２の回転ディスク３６の開口部３６ｂを
通過した第２のＣＣＤカメラ２６の撮像により得られる
画像データは、非共焦点成分の像である。

【００５９】従って、コンピュータ２７は、第１のＣＣ
Ｄカメラ９から得られる共焦点成分と非共焦点成分の和
の画像信号と、第２のＣＣＤカメラ２６から得られる非
共焦点成分の画像信号を差分演算して、共焦点像を得
る。この共焦点像をモニター２８に映し出す。

【００６０】なお、試料６の表面近傍の立体画像は、試
料６を例えばピエゾ素子や移動テーブルなどによって上
下方向（イ）に移動させることにより得られる。また、
光源１、３５としては、レーザ光源、高輝度の照明装置
も利用できるが、安価なハロゲンランプで十分に利用で
きる。観察者は、このハロゲンランプを用いた照明装置
で試料６を一度に広い範囲で照明することができるの
で、広視野で観察できる。

【００６１】さらに従来の共焦点顕微鏡であれば高速度
で撮像するカメラが必要であったが、安価なＣＣＤカメ
ラでも十分に適用できる。なお、高速度撮像可能なＣＣ
Ｄカメラを用いることによって、コンピュータ２７に対
して、より高速な画像取り込みができる。

【００６２】さらに第１の回転ディスク３０において、
遮蔽部３０ｂの面積をランダムピンホール部３０ａの面
積よりも大きく形成し、かつ第２の回転ディスク３６に
おいて、遮蔽部３６ａの面積を開口部３６ｂより大きく
形成したので、各遮蔽部３０ｂ、３６ａで光を遮蔽した
ときにランダムピンホール部３０ａや開口部３６ｂから
の漏れ光をほぼ減少でき、より鮮明な共焦点像を得るこ
とができる。

【００６３】なお、第１の回転ディスク３０におけるラ
ンダムピンホール部３０ａの占める面積が大きくなれ
ば、広い範囲の視野で試料６を観察できるものであり、
上記の如くランダムピンホール部３０ａや開口部３６ｂ
からの漏れ光が共焦点像に影響を与えなければ、ランダ
ムピンホール部３０ａの占める面積を第１の回転ディス
ク３０全面積の半分に形成してもよい。 (3) 次に本発明の第３の実施の形態について図面を参照
して説明する。なお、図１と同一部分には同符号を付し
てその詳しい説明は省略する。

【００６４】図５は本発明の共焦点顕微鏡の構成図であ
る。ハロゲンランプ等の光源１から光が放射されてハー
フミラー３を反射した光路上に回転ディスク４０が配置
されている。

【００６５】図６に示されている如く上記回転ディスク
４０の全面にランダムピンホール４０ａが形成されてお
り、各ピンホール間の間隔がピンホール直径と同一に形
成されている。

【００６６】この回転ディスク４０は、ＡＣサーボモー
タ等のモータ２０の回転軸７に連結され、例えば、毎秒
６０回転の一定の回転速度で回転するものとなってい
る。この回転ディスク４０のピンホールを通過する光
は、ハーフミラー４１を透過し、対物レンズ５を介し
て、試料６に入射されるようになっている。

【００６７】試料６から反射した光束は、光分岐手段と
してハーフミラー４１により、透過するものと反射する
ものに分岐可能となっている。ハーフミラー４１を透過
する光束は、回転ディスク４０を通って、ハーフミラー
３を透過し、集光レンズ８を介してＣＣＤカメラ９に撮
像される。

【００６８】一方、ハーフミラー４１を反射した光束
は、集光レンズ２５を介してＣＣＤカメラ２６に撮像さ
れる。ＣＣＤカメラ９とＣＣＤカメラ２６の出力端子は
コンピュータ２７に接続されている。このコンピュータ
２７は、ＣＣＤカメラ９から出力される共焦点成分と非
共焦点成分を含む画像信号を取り込むと共に、ＣＣＤカ
メラ２６から出力される非共焦点成分の画像信号を取り
込んで、この２つの画像信号を差分演算することによっ
て共焦点画像が得られる。その結果の共焦点画像は、モ
ニター２８に映し出されるようにしている。

【００６９】次に上記の如く構成された共焦点顕微鏡の
作用について説明する。光源１から光が放射された光は
ハーフミラー３を反射し、ランダムピンホール部４０ａ
を通過し、ハーフミラー４１を透過して対物レンズ５に
より結像されて試料６上に入射する。

【００７０】試料６から反射された光束は、ハーフミラ
ー４１で反射される光束と透過される光束に分かれる。
透過された光束は、ランダムピンホール部４０ａを通過
し、ハーフミラー３で透過し、集光レンズ８でＣＣＤカ
メラ９の撮像面上に撮像される。

【００７１】一方、前記ハーフミラー４１で反射された
光束は、集光レンズ２５でＣＣＤカメラ２６の撮像面上
に撮像される。これにより、ＣＣＤカメラ９は、ランダ
ムピンホール部４０ａを通過した試料６からの共焦点成
分と非共焦点成分を含む像を撮像し、ＣＣＤカメラ２６
は、ハーフミラー４１で反射した試料６からの非共焦点
成分を含む像を撮像する。各々のＣＣＤカメラ９と２６
の撮像した画像信号をコンピュータ２７に出力し、２つ
の画像データとして蓄積する。この２つの画像データか
ら差分演算し、共焦点像が得られ、モニター２８に映し
出される。

【００７２】なお、試料６の表面近傍の立体画像は、試
料６をピエゾ素子や移動ステージなどによって、上下方
向（イ）に移動させることにより得られる。回転ディス
ク４０は、図２や図４のようにディスク内に遮蔽部が必
要なく、ピンホール間の間隔がピンホール直径と同一に
なっている多数のランダムなピンホールのみで成り立っ
ている。

【００７３】図２の回転ディスク４の開口部４ｂ、遮蔽
部４ｃ、４ｄ及び、図４の第１の回転ディスク３０と第
２の回転ディスク３６における遮蔽部３０ｂ及び開口部
３６ｂの如く、回転ディスクに対する各部の面積割合を
考える必要がなく、回転ディスク４０の作製上、非常に
容易となる。

【００７４】本発明の第１、第２及び第３の実施の形態
共に、コンピュータ２７の代わりに第１のＣＣＤカメラ
９と第２のＣＣＤカメラ２６からの出力信号を即座に差
分する装置を用いると、モニター２８への画像出力がな
お一層、高速化する。

【００７５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の請求項１によ
れば、より高速に共焦点画像を得ることができる安価な
照明装置の共焦点顕微鏡を提供できる。また、本発明の
請求項２によれば、高速に共焦点像を得ることができる
共焦点顕微鏡に適用される回転ディスクを提供できる。

【００７６】本発明の請求項２によれば、試料からの入
反射光の漏れ光を減少して、より鮮明な共焦点像を得る
ことができる共焦点顕微鏡に適用される回転ディスクを
提供できる。本発明の請求項３によれば、ランダムピン
ホール部のみで作製容易な回転ディスクを利用して、１
つの光源を効率的に利用した共焦点顕微鏡を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる共焦点顕微鏡の第１の実施の形
態を示す構成図。

【図２】同共焦点顕微鏡に用いられる第１及び第２の回
転ディスクの構成図。

【図３】本発明に係わる共焦点顕微鏡の第２の実施の形
態を示す構成図。

【図４】同共焦点顕微鏡に用いられる第１及び第２の回
転ディスクの構成図。

【図５】本発明に係わる共焦点顕微鏡の第３の実施の形
態を示す構成図。

【図６】同共焦点顕微鏡に用いられる回転ディスクの構
成図。

【図７】従来の共焦点顕微鏡の構成図。

【図８】同顕微鏡に用いられる回転ディスクの構成図。

【符号の説明】

１…光源、 ４…第１の回転ディスク、 ６…試料、 ４ａ…ランダムピンホール部、 ４ｂ…開口部、 ９…第１のＣＣＤカメラ、 ２１…第２の回転ディスク、 ２１ａ…穴部、 ２１ｂ…反射板、 ２４…制御装置、 ２６…第２のＣＣＤカメラ、 ２７…コンピュータ、 ３０…第１の回転ディスク、 ３０ａ…ランダムピンホール部、 ３０ｂ…遮蔽部、 ３３…光源、 ３６…第２の回転ディスク、 ３６ａ…遮蔽部、 ３６ｂ…開口部、 ３９…制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のピンホールをランダムに形成した
   ピンホール部及び開口部を有する回転自在な回転ディス
   クと、 この回転ディスクのピンホール部を通して試料からの反
   射光を撮像する第１の撮像手段と、 前記回転ディスクの開口部を通して、試料からの反射光
   を撮像する第２の撮像手段と、 前記第１の撮像手段又は前記第２の撮像手段に試料から
   の反射光を導くための光分岐手段と、 前記第１の撮像手段により得られる画像データと前記第
   ２の撮像手段により得られる画像データについて差分演
   算して共焦点像を得る差分演算手段と、を具備したこと
   を特徴とする共焦点顕微鏡。
2. 【請求項２】 複数のピンホールをランダムに形成した
   ピンホール部及び光を遮蔽する遮蔽部を持つ回転自在な
   第１の回転ディスクと、 前記遮蔽部と開口部を持つ回転自在な第２の回転ディス
   クを備え、 試料からの反射光を前記第１の回転ディスクにおける複
   数のピンホールを通して共焦点成分及び非共焦点成分を
   含む像を得ると共に、前記第２の回転ディスクにおける
   開口部を通して非共焦点成分の像を得るために両方の回
   転ディスクを同期させて回転することを特徴とする共焦
   点顕微鏡に適用される回転ディスク。
3. 【請求項３】 多数のピンホールをランダムに形成した
   ピンホール部のみを有する回転自在な回転ディスクと、 この回転ディスクのピンホール部を通した試料からの共
   焦点成分及び非共焦点成分を含む像を撮像する第１の撮
   像手段と、 前記回転ディスクのピンホール部を通さない前記試料か
   らの非共焦点像を撮像する第２の撮像手段と、 前記第１の撮像手段と前記第２の撮像手段に光を導く光
   分岐手段と、 前記第１の撮像手段により得られる画像データと第２の
   撮像手段により得られる画像データについて差分演算し
   て共焦点画像を得る差分演算手段と、を具備したことを
   特徴とする共焦点顕微鏡。