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【発明の名称】 共焦点顕微鏡
【発明者】 【氏名】貞森 克也
【要約】 【課題】明暗の縞が発生せず、画質の鮮明な共焦点画像を得る。

【解決手段】複数のピンホール102 を周面に形成した回転自在な回転円筒101 を備え、光源1 からの光を上記回転円筒101 に形成したピンホール102 上に導き、このピンホール102 を通過した光を試料6 に照射し、該試料6 からの光を再度上記回転円筒101 に形成したピンホール102 を通過させて共焦点画像を得る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数のピンホールを周面に形成した回転自在な円筒部材を備え、光源からの光を上記円筒部材に形成したピンホール上に導き、このピンホールを通過した光を試料に照射し、該試料からの光を再度上記円筒部材に形成したピンホールを通過させて共焦点画像を得ることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項２】 上記円筒部材のピンホールは、ランダムに形成したピンホール部であると共に、上記撮像手段により得られる共焦点成分及び非共焦点成分を含む画像と上記ピンホール部を通さない上記試料からの非共焦点成分のみの画像とを撮像する撮像する撮像手段と、上記撮像手段に光を導く光分岐手段と、上記撮像手段により得られる共焦点成分及び非共焦点成分を含む画像と非共焦点成分のみの画像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ことを特徴とする請求項１記載の共焦点顕微鏡。
【請求項３】 一対の回転部材と、これら回転部材に装架され、複数のピンホールを周面に形成した移動自在な帯状部材を備え、光源からの光を上記帯状部材に形成したピンホール上に導き、このピンホールを通過した光を試料に照射し、該試料からの光を再度上記帯状部材に形成したピンホールを通過させて共焦点画像を得ることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項４】 上記帯状部材のピンホールは、ランダムに形成したピンホール部であると共に、上記ピンホール部を通過した試料からの共焦点成分及び非共焦点成分を含む画像と上記ピンホール部を通さない上記試料からの非共焦点成分のみの画像とを撮像する撮像する撮像手段と、上記撮像手段に光を導く光分岐手段と、上記撮像手段により得られる共焦点成分及び非共焦点成分を含む画像と非共焦点成分のみの画像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ことを特徴とする請求項３記載の共焦点顕微鏡。
【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に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の代表的な共焦点顕微鏡として、多数のピンホールをそのホール径の１０倍程度の等間隔で螺旋に形成した回転ディスクを用いたＮｉｐｋｏｗ型ディスクの共焦点顕微鏡が知られている。この共焦点顕微鏡は、各ピンホール間隔をピンホール径の１０倍程度離すことによって、試料からの像劣化が生じないようにしている。
【０００３】図６はこのＮｉｐｋｏｗ型ディスクの共焦点顕微鏡の構成を示すもので、ハロゲンランプまたは水銀ランプ等の光源１から放射される光の光路上に光学レンズ２、ハーフミラー３を配置している。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。
【０００４】回転ディスク４は、この図では示さないが、他のピンホールとの間隔をホール径の１０倍程度離し、螺旋状に配置したピンホールを多数形成しており、回転軸７を介して図示しないモータの回転軸７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。
【０００５】また、ハーフミラー３の透過光路上には、結像レンズ８を介してＣＣＤカメラ９が配置されている。このＣＣＤカメラ９の画像出力端子には、ＣＰＵ等からなるコンピュータ１０が接続され、このコンピュータ１０での画像処理により得られた画像がモニタ１１より表示出力されるものとなっている。
【０００６】上記のような構成にあって、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。そして、この回転ディスク４のピンホールを通過した光が対物レンズ５により結像されて試料６上に入射する。
【０００７】試料６から反射された光は、対物レンズ５を介し、再度、回転ディスク４のピンホールを通過し、さらにハーフミラー３を透過して結像レンズ８でＣＣＤカメラ９の撮像面上に結像され、このＣＣＤカメラ９の出力画像が共焦点画像としてモニタ１１より表示出力される。
【０００８】なお、試料６の表面近傍の立体像は、試料６を移動ステージやピエゾ素子によって図中に矢印イで示す上下方向に移動させて各高さ位置の画像を得ることで、コンピュータ１０により合焦部を合成して得ることができる。
【０００９】実際の回転ディスク４のピンホール配置としては、１．特開平０５−１２７０９０号公報２．特開平０１−３０２２１５号公報３．ＵＳＰ ５，０８３，２２０４．特開平０５−１１９２６２号公報５．特開平０５−５０８２３５号公報６．ＷＯ ９７／３１２８２に示すような種々の従来技術がある。
【００１０】一方、上記Ｎｉｐｋｏｗ型ディスクを改良した技術がＲ．Ｊｕｓｋａｉｔｉｓ，Ｔ．Ｗｉｌｓｏｎらの“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｃｏｎｆｏｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ｗｉｔｈ ｗｈｉｔｅ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅｓ“，Ｎａｔｕｒｅ誌 Ｖｏｌ．３８３ Ｏｃｔ．１９９６ ｐ８０４−８０６．に記載されている。また、このＮｉｐｋｏｗ型ディスクの改良型の技術として、ＷＯ ９７／３１２８２に述べられている。この技術によると、多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、光が自由に通過できる開口部を持つ回転ディスクを用いた共焦点画像によって明るくコントラストの良い共焦点画像が得られるものとなっており、具体的にはランダムピンホール部から得られる共焦点成分と非共焦点成分を含む像と、開口部から得られる非共焦点画像の差分演算を行なうことによって、共焦点画像を得るようにしていた。
【００１１】しかるに従来のＮｉｐｋｏｗ型ディスクの共焦点顕微鏡においては、光源１からの入射光の光量に対して利用できる試料６からの反射光の光量は、０．５乃至１％程度であった。しかし、上述したＴ．Ｗｉｌｓｏｎらの共焦点顕微鏡では、入射光の光量に対して利用できる試料６からの反射光の光量を２５乃至５０％としており、Ｔ．Ｗｉｌｓｏｎらの共焦点顕微鏡の方がより明るい共焦点画像を得ることができると報告している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】Ｎｉｐｋｏｗ型の回転ディスクにおいてピンホールを等間隔配置に形成した場合、観察視野内においては内外周の円弧上のピンホール間隔はほぼ同じであるが、観察視野内を通過するピンホールの間隔は、回転ディスクの回転中心から半径方向に対して増減する。そのピンホール間隔の増減のため、画像に明暗の縞が出てしまう。
【００１３】また、ピンホールを等角配置にした場合、観察視野内で回転中心から半径方向に対してピンホール間隔は同じである。しかし、内周側から外周側の円弧上に対してピンホール間隔が大きくなるため、内周側の方が視野内を通過するピンホールの数が多くなる。そのため視野内では、内周側が明るくなり、外周側が暗くなって画像に明暗の縞が出てしまう。
【００１４】したがって、ピンホールの間隔を等間隔配置にし、観察試料面に対して平行移動走査が可能なものであればよいが、回転中心を軸にして回転するディスクは、ピンホール間隔は変化してしまう。
【００１５】上述したＴ．Ｗｉｌｓｏｎらのランダムピンホール型ディスクの共焦点顕微鏡についても回転ディスクを用いるため、半径方向と外内周の円弧方向で同時にピンホールの間隔を同じくすることはディスク作製上困難となるので、上記明暗の縞が出現して鮮明な共焦点画像を得ることができない。
【００１６】本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、明暗の縞が発生せず、画質の鮮明な共焦点画像を得ることが可能な共焦点顕微鏡を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、複数のピンホールを周面に形成した回転自在な円筒部材を備え、光源からの光を上記円筒部材に形成したピンホール上に導き、このピンホールを通過した光を試料に照射し、該試料からの光を再度上記円筒部材に形成したピンホールを通過させて共焦点画像を得ることを特徴とする。
【００１８】このような構成とした結果、円筒部材の周面に複数のピンホールを配置したので、明暗の縞が発生せず、画質の鮮明な共焦点画像を得ることが可能となる。請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記円筒部材のピンホールは、ランダムに形成したピンホール部であると共に、上記撮像手段により得られる共焦点成分及び非共焦点成分を含む画像と上記ピンホール部を通さない上記試料からの非共焦点成分のみの画像とを撮像する撮像する撮像手段と、上記撮像手段に光を導く光分岐手段と、上記撮像手段により得られる共焦点成分及び非共焦点成分を含む画像と非共焦点成分のみの画像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ことを特徴とする。
【００１９】このような構成とした結果、上記請求項１記載の発明の作用に加えて、ピンホールの密度を均一にすることができることから、画像に明暗の縞を発生させず、明るく鮮明な共焦点画像を得ることが可能となる。
【００２０】請求項３記載の発明は、一対の回転部材と、これら回転部材に装架され、複数のピンホールを周面に形成した移動自在な帯状部材を備え、光源からの光を上記帯状部材に形成したピンホール上に導き、このピンホールを通過した光を試料に照射し、該試料からの光を再度上記帯状部材に形成したピンホールを通過させて共焦点画像を得ることを特徴とする。
【００２１】このような構成とした結果、帯状部材の周面に複数のピンホールを配置したので、明暗の縞が発生せず、画質の鮮明な共焦点画像を得ることが可能となる。請求項４記載の発明は、上記請求項３記載の発明において、上記帯状部材のピンホールは、ランダムに形成したピンホール部であると共に、上記ピンホール部を通過した試料からの共焦点成分及び非共焦点成分を含む画像と上記ピンホール部を通さない上記試料からの非共焦点成分のみの画像とを撮像する撮像する撮像手段と、上記撮像手段に光を導く光分岐手段と、上記撮像手段により得られる共焦点成分及び非共焦点成分を含む画像と非共焦点成分のみの画像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ことを特徴とする。
【００２２】このような構成とした結果、上記請求項３記載の発明の作用に加えて、ピンホールの密度を均一にすることができることから、画像に明暗の縞を発生させず、明るく鮮明な共焦点画像を得ることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下図面を参照して本発明の第１の実施の形態に係る共焦点顕微鏡について説明する。
【００２４】図１（ａ），（ｂ）はその基本構成を示すもので、上記図６と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。同図に示す周面にランダムピンホール型ディスクの如き多数のピンホール１０２を等間隔に形成した円筒部材（以下「回転円筒」と略称する）１０１内には、回動自在に設けられた補助回転軸１０４，１０５と、図示しないモータに連結された駆動軸１０３とを備えており、それらにより同位置で回転駆動されるものである。
【００２５】この回転円筒１０１は、例えばガラスなどの薄肉の透明体で構成され、その周面に図１（ｂ）に示すようにホール径と同様の等間隔に配置したピンホール１０２を形成している。これらピンホール１０２は、フィルムなどに転写して作製するもので、作製したフィルムを上記回転円筒１０１の外側の周面に貼着してなるものとする。
【００２６】しかるに、回転円筒１０１が駆動軸１０３の回転駆動によって一定の回転速度で回転するもので、この回転によりピンホール１０２が一定速度で移動することで試料６に対する走査が実行され、試料６の画像が得られることとなる。さらに、回転円筒１０１はその回転軸の方向に図中に矢印Ａで示す如く移動するもので、この移動により上記ピンホール１０２の光路への挿脱が実施される。
【００２７】回転円筒１０１内の空間には、光源１より放射され、光学レンズ２で集光された光を全反射するための反射ミラー１０７と、上記ハーフミラー３とが固定配置される。
【００２８】上記のような構成にあって、光源１からの光は、光学レンズ２により均一光とされ、反射ミラー１０７で反射された後にハーフミラー３を透過し、一定の速度で回転する回転円筒１０１のピンホール１０２が存在する周面に入射される。
【００２９】この光源１からの入射光は、ピンホール１０２を通過し、対物レンズ５によって結像されて試料６上に照射される。そして、この照射に対する試料６からの反射光が対物レンズ５で結像され、再度、上記回転円筒１０１のピンホール１０２を通過してハーフミラー３で反射された後、結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９の撮像面に結像する。
【００３０】入射光がピンホール径と同じ等間隔配置のピンホール１０２を通って試料６に照射された場合、試料６からの反射光は共焦点成分と非共焦点成分を含む画像をＣＣＤカメラ９で撮像してコンピュータ１０に蓄積される。
【００３１】次に非共焦点成分のみの画像を得るために、入射光と反射光を次のような光路に通過させる。すなわち、図中に矢印Ａで示すように回転円筒１０１をその回転軸方向に移動させてピンホール１０２を光路から外すと、光源１からの光は反射ミラー１０７、ハーフミラー３を介して対物レンズ５から試料６に照射される。
【００３２】この入射光に対する試料６からの反射光が、再び対物レンズ５で結像され、ハーフミラー３で反射して結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９に撮像される。よって、この試料６からの反射光によりピンホール１０２を通らない非共焦点画像を得ることができる。
【００３３】しかしてコンピュータ１０では、ピンホール１０２を通過した場合の共焦点成分と非共焦点成分を含む画像データと、ピンホール１０２を通過しない場合の非共焦点画像成分のみの画像データとの差を求める差分演算を行なうことで共焦点成分の画像を得るもので、得た共焦点画像をモニタ１１にて表示出力させる。
【００３４】また、Ｎｉｐｋｏｗ型ディスクの如く相互の間隔をピンホール径の１０倍程度離したピンホール１０２を回転円筒１０１に等間隔に形成し、そのピンホール１０２が光路上にある場合には、上記ピンホール１０２を通過する入射光に対して試料６からの反射光もこのピンホール１０２を通るので、共焦点成分のみを含む画像を得ることができ、この共焦点画像を直接モニタ１１にて表示出力することができる。
【００３５】なお、試料６の表面近傍の立体画像を得るためには、例えば移動ステージやピエゾ素子などによって試料６を図中に矢印イで示す方向に移動させ、試料６の高さ方向の異なる画像を複数得て、合焦部分のみを合成するようにすればよい。
【００３６】上記のような構成及び動作とした結果、回転円筒１０１の周面全域にわたってピンホール１０２を等間隔に配置することができ、観察視野内で移動するピンホール１０２の密度を均一にすることができるので、得られる共焦点画像にむらがなく、明暗の縞もない、高い画質の画像を得ることができる。
【００３７】（第２の実施の形態）以下図面を参照して本発明の第２の実施の形態に係る共焦点顕微鏡について説明する。
【００３８】図２（ａ），（ｂ）はその基本構成を示すもので、上記図１と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。同図に示す周面に多数のランダムピンホール型ディスクの如きピンホール１０２を等間隔に形成した回転円筒２０１は、一端に形成された有底状のリム２０３及び回転軸２０２と一体に構成され、回転軸２０２に連結された図示しないモータの駆動により一定の速度で回転するものである。
【００３９】この回転円筒２０１は、例えばガラスなどの薄肉の透明体で構成され、その周面に図２（ｂ）に示すようにホール径と同様の等間隔に配置したピンホール１０２を形成している。これらピンホール１０２は、フィルムなどに転写して作製するもので、作製したフィルムを上記回転円筒２０１の外側の周面に貼着してなるものとする。
【００４０】しかるに、回転円筒２０１が回転軸２０２の回転駆動によって一定の回転速度で回転するもので、この回転によりピンホール１０２が一定速度で移動することで試料６に対する走査が実行され、試料６の画像が得られることとなる。さらに、回転円筒２０１はその回転軸の方向に図中に矢印Ａで示す如く移動するもので、この移動により上記ピンホール１０２の光路への挿脱が実施される。
【００４１】回転円筒２０１内の空間には、ハロゲンランプや水銀ランプなどで構成される光源１より放射され、光学レンズ２で集光された後にハーフミラー３を透過してきた光を全反射するための反射ミラー１０７が固定配置される。
【００４２】上記のような構成にあって、光源１からの光は、光学レンズ２により均一光とされた後にハーフミラー３を透過して反射ミラー１０７で反射し、一定の速度で回転する回転円筒２０１のピンホール１０２が存在する周面に入射される。
【００４３】この光源１からの入射光は、ピンホール１０２を通過し、対物レンズ５によって結像されて試料６上に照射される。そして、この照射に対する試料６からの反射光が対物レンズ５で結像され、再度、上記回転円筒２０１のピンホール１０２を通過して反射ミラー１０７で反射された後、ハーフミラー３で反射され、結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９の撮像面に結像する。
【００４４】入射光がピンホール径と同じ等間隔配置のピンホール１０２を通って試料６に照射された場合、試料６からの反射光は共焦点成分と非共焦点成分を含む画像をＣＣＤカメラ９で撮像してコンピュータ１０に蓄積される。
【００４５】次に非共焦点成分のみの画像を得るために、入射光と反射光を次のような光路に通過させる。すなわち、図中に矢印Ａで示すように回転円筒２０１をその回転軸方向に移動させてピンホール１０２を光路から外すと、光源１からの光はハーフミラー３、反射ミラー１０７を介して対物レンズ５から試料６に照射される。
【００４６】この入射光に対する試料６からの反射光が、再び対物レンズ５で結像され、反射ミラー１０７で反射された後にハーフミラー３で反射して結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９に撮像される。よって、この試料６からの反射光によりピンホール１０２を通らない非共焦点画像を得ることができる。
【００４７】しかしてコンピュータ１０では、ピンホール１０２を通過した場合の共焦点成分と非共焦点成分を含む画像データと、ピンホール１０２を通過しない場合の非共焦点画像成分のみの画像データとの差を求める差分演算を行なうことで共焦点成分の画像を得るもので、得た共焦点画像をモニタ１１にて表示出力させる。
【００４８】また、Ｎｉｐｋｏｗ型ディスクの如く相互の間隔をピンホール径の１０倍程度離したピンホール１０２を回転円筒２０１に等間隔に形成し、そのピンホール１０２が光路上にある場合には、上記ピンホール１０２を通過する入射光に対して試料６からの反射光もこのピンホール１０２を通るので、共焦点成分のみを含む画像を得ることができ、この共焦点画像を直接モニタ１１にて表示出力することができる。
【００４９】なお、試料６の表面近傍の立体画像を得るためには、例えば移動ステージやピエゾ素子などによって試料６を図中に矢印イで示す方向に移動させ、試料６の高さ方向の異なる画像を複数得て、合焦部分のみを合成するようにすればよい。
【００５０】上記のような構成及び動作とした結果、回転円筒２０１の周面全域にわたってピンホール１０２を等間隔に配置することができ、観察視野内で移動するピンホール１０２の密度を均一にすることができるので、得られる共焦点画像にむらがなく、明暗の縞もない、高い画質の画像を得ることができる。
【００５１】（第３の実施の形態）以下図面を参照して本発明の第３の実施の形態に係る共焦点顕微鏡について説明する。
【００５２】図３（ａ），（ｂ）はその基本構成を示すもので、上記図１と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。同図で３０１は一対の回転部材（以下「回転ローラ」と略称する）３０２，３０３に装架された可撓性の帯状部材（以下「フィルムベルト」と略称する）であり、その周面にはランダムピンホール型ディスクの如き多数のピンホール１０２をそのピンホール径で等間隔に形成している。
【００５３】回転ローラ３０３の中心軸部は図示しないモータと連結された駆動軸３０４となっており、一方、回転ローラ３０２は中心軸部の回転軸３０５により回動自在に取付けられるもので、結果として駆動軸３０４が回転駆動されることでフィルムベルト３０１が図中に矢印Ｂで示す方向に一定の速度で回転することとなる。
【００５４】しかるに、回転ローラ３０２と回転ローラ３０３とに装架されたフィルムベルト３０１は、駆動軸３０４が回転駆動されることでフィルムベルト３０１が一定の速度で回転され、この回転によりピンホール１０２が光路上を一定速度で移動することで試料６に対する走査が実行され、試料６の画像が得られることとなる。さらに、回転ローラ３０２と回転ローラ３０３及びこれらに装架されたフィルムベルト３０１はその回転軸の方向に図中に矢印Ａで示す如く移動するもので、この移動により上記ピンホール１０２の光路への挿脱が実施される。
【００５５】回転ローラ３０２と回転ローラ３０３との間の空間には、ハロゲンランプや水銀ランプなどで構成される光源１より放射され、光学レンズ２で集光された光を全反射するための反射ミラー１０７と、この反射ミラー１０７で反射した光を透過する一方、試料６からの反射光を反射して結像レンズ８に走光するハーフミラー３とが固定配置される。
【００５６】上記のような構成にあって、光源１からの光は、光学レンズ２により均一光とされた後に、反射ミラー１０７で反射され、次いでハーフミラー３を透過して、一定の速度で回転するフィルムベルト３０１の周面のピンホール１０２に入射される。
【００５７】この光源１からの入射光は、ピンホール１０２を通過し、対物レンズ５によって結像されて試料６上に照射される。そして、この照射に対する試料６からの反射光が対物レンズ５で結像され、再度、上記フィルムベルト３０１のピンホール１０２を通過してハーフミラー３で反射された後、結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９の撮像面に結像する。
【００５８】入射光がピンホール径と同じ等間隔配置のピンホール１０２を通って試料６に照射された場合、試料６からの反射光は共焦点成分と非共焦点成分を含む画像をＣＣＤカメラ９で撮像してコンピュータ１０に蓄積される。
【００５９】次に非共焦点成分のみの画像を得るために、入射光と反射光を次のような光路に通過させる。すなわち、図中に矢印Ａで示すように回転ローラ３０２と回転ローラ３０３及びこれらに装架されているフィルムベルト３０１をその回転軸方向に移動させてピンホール１０２を光路から外すと、光源１からの光は反射ミラー１０７、ハーフミラー３を介して対物レンズ５から試料６に照射される。
【００６０】この入射光に対する試料６からの反射光が、再び対物レンズ５で結像され、ハーフミラー３で反射して結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９に撮像される。よって、この試料６からの反射光によりピンホール１０２を通らない非共焦点画像を得ることができる。
【００６１】しかしてコンピュータ１０では、ピンホール１０２を通過した場合の共焦点成分と非共焦点成分を含む画像データと、ピンホール１０２を通過しない場合の非共焦点画像成分のみの画像データとの差を求める差分演算を行なうことで共焦点成分の画像を得るもので、得た共焦点画像をモニタ１１にて表示出力させる。
【００６２】また、Ｎｉｐｋｏｗ型ディスクの如く相互の間隔をピンホール径の１０倍程度離したピンホール１０２を回転円筒１０１に等間隔に形成し、そのピンホール１０２が光路上にある場合には、上記ピンホール１０２を通過する入射光に対して試料６からの反射光もこのピンホール１０２を通るので、共焦点成分のみを含む画像を得ることができ、この共焦点画像を直接モニタ１１にて表示出力することができる。
【００６３】なお、試料６の表面近傍の立体画像を得るためには、例えば移動ステージやピエゾ素子などによって試料６を図中に矢印イで示す方向に移動させ、試料６の高さ方向の異なる画像を複数得て、合焦部分のみを合成するようにすればよい。
【００６４】上記のような構成及び動作とした結果、フィルムベルト３０１の周面全域にわたってピンホール１０２を等間隔に配置することができ、観察視野内で移動するピンホール１０２の密度を均一にすることができるので、得られる共焦点画像にむらがなく、明暗の縞もない、高い画質の画像を得ることができる。
【００６５】回転ローラ３０２，３０３は、フィルムベルト３０１と密着性が良い材質のものが適している。しかし、フィルムベルト３０１と回転ローラ３０２，３０３の間ですべりが生じる場合には、フィルムベルト３０１の幅方向の両端に一定間隔でスリットを設け、一方回転ローラ３０２，３０３の上記スリットに対応する周面の両端部に上記スリットと同間隔幅の歯車状の歯を設けて、スリットと歯車状の歯を歯合させることでフィルムベルト３０１を回転させても良い。
【００６６】（第４の実施の形態）以下図面を参照して本発明の第４の実施の形態に係る共焦点顕微鏡について説明する。
【００６７】ここでは、光の透過率が高い、内部構造を観察するような試料、例えば生物試料などに適用するものとする。図４（ａ），（ｂ）はその基本構成を示すもので、上記図１と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００６８】しかして、回転円筒１０１内の空間に、対物レンズ５、試料４０２、及び光学レンズ４０３を直線状に固定配置するものとする。光源１で放射された光が光学レンズ２で均一光とされた後、反射ミラー１０７で反射されて回転円筒１０１に形成されているピンホール１０２を通過し、対物レンズ５により試料４０２に照射される。
【００６９】そして、試料４０２を透過した光が、この試料４０２を挟んで対物レンズ５の反対側に位置する光学レンズ４０３で集光され、回転円筒１０１のピンホール１０２を通過した後に反射ミラー４０１で反射され、結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９に結像される。
【００７０】上記回転円筒１０１に形成されたピンホール１０２の配置については、反射ミラー１０７から対物レンズ５に至る際に入射光が通過するピンホール１０２の位置と、光学レンズ４０３で集光された透過光が反射ミラー４０１に至る際に通過するピンホール１０２の位置とが、その観察光軸に対する垂直面で一致するように作製するものとする。
【００７１】上記のような構成にあって、光源１からの光は、光学レンズ２により均一光とされ、反射ミラー１０７で反射された後に、一定の速度で回転する回転円筒１０１のピンホール１０２が存在する周面に入射される。
【００７２】この光源１からの入射光は、ピンホール１０２を通過し、対物レンズ５によって結像されて試料４０２に照射される。そして、この照射に対する試料４０２からの透過光が対物レンズ５と反対に位置する光学レンズ４０３で集光され、上記入射時に通過したピンホール１０２とは反対側に位置するピンホール１０２を通過して反射ミラー４０１で反射された後、結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９の撮像面に結像する。
【００７３】入射光がピンホール径と同じ等間隔配置のピンホール１０２を通って試料４０２に照射された場合、試料４０２からの透過光は共焦点成分と非共焦点成分を含む画像データとなってコンピュータ１０に蓄積される。
【００７４】次に非共焦点成分のみの画像を得るために、入射光と反射光を次のような光路に通過させる。すなわち、図中に矢印Ａで示すように回転円筒１０１をその回転軸方向に移動させてピンホール１０２を光路から外すと、光源１からの光は反射ミラー１０７を介して対物レンズ５から試料４０２に照射される。
【００７５】この入射光に対する試料４０２からの透過光が、光学レンズ４０３で集光され、反射ミラー４０１で反射して結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９に撮像される。よって、この試料４０２からの透過光によりピンホール１０２を通らない非共焦点画像を得ることができる。
【００７６】しかしてコンピュータ１０では、ピンホール１０２を通過した場合の共焦点成分と非共焦点成分を含む画像データと、ピンホール１０２を通過しない場合の非共焦点画像成分のみの画像データとの差を求める差分演算を行なうことで共焦点成分の画像を得るもので、得た共焦点画像をモニタ１１にて表示出力させる。
【００７７】また、Ｎｉｐｋｏｗ型ディスクの如く相互の間隔をピンホール径の１０倍程度離したピンホール１０２を回転円筒１０１に等間隔に形成し、そのピンホール１０２が光路上にある場合には、上記ピンホール１０２を通過する入射光に対して試料４０２からの反射光もこのピンホール１０２を通るので、共焦点成分のみを含む画像を得ることができ、この共焦点画像を直接モニタ１１にて表示出力することができる。
【００７８】なお、試料４０２の表面近傍の立体画像を得るためには、例えば移動ステージやピエゾ素子などによって試料４０２を図中に矢印ロで示す方向に移動させ、試料４０２の観察光軸の位置の異なる画像を複数得て、合焦部分のみを合成するようにすればよい。
【００７９】上記のような構成及び動作とした結果、回転円筒１０１の周面全域にわたってピンホール１０２を等間隔に配置することができ、観察視野内で移動するピンホール１０２の密度を均一にすることができるので、生物試料のように光の透過率が高い試料の内部構造を観察する場合でも、透過光から得られる共焦点画像にむらがなく、明暗の縞もない、高い画質の画像を得ることができる。
【００８０】（第５の実施の形態）以下図面を参照して本発明の第５の実施の形態に係る共焦点顕微鏡について説明する。
【００８１】ここでは、光の透過率が高い、内部構造を観察するような試料、例えば生物試料などに適用するものとする。図５（ａ），（ｂ）はその基本構成を示すもので、上記図３と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００８２】しかして、回転ローラ３０２，３０３と上下のフィルムベルト３０１で挟まれた空間内に、対物レンズ５、試料４０２、及び光学レンズ４０３を直線状に固定配置するものとする。光源１で放射された光が光学レンズ２で均一光とされた後、反射ミラー１０７で反射されて、フィルムベルト３０１に形成されたピンホール１０２を通過し、対物レンズ５により試料４０２に照射される。
【００８３】そして、試料４０２を透過した光が、この試料４０２を挟んで対物レンズ５の反対側に位置する光学レンズ４０３で集光され、フィルムベルト３０１に形成されたピンホール１０２を通過した後に反射ミラー４０１で反射され、結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９に結像される。
【００８４】上記フィルムベルト３０１に形成されたピンホール１０２の配置については、反射ミラー１０７から対物レンズ５に至る際に入射光が通過するピンホール１０２の位置と、光学レンズ４０３で集光された透過光が反射ミラー４０１に至る際に通過するピンホール１０２の位置とが、その観察光軸に対する垂直面で一致するように作製するものとする。
【００８５】上記のような構成にあって、光源１からの光は、光学レンズ２により均一光とされ、反射ミラー１０７で反射された後に、一定の速度で回転するフィルムベルト３０１のピンホール１０２が存在する周面に入射される。
【００８６】この光源１からの入射光は、ピンホール１０２を通過し、対物レンズ５によって結像されて試料４０２に照射される。そして、この照射に対する試料４０２からの透過光が対物レンズ５と反対に位置する光学レンズ４０３で集光され、フィルムベルト３０１の上記入射時に通過したピンホール１０２とは反対側に位置するピンホール１０２を通過して反射ミラー４０１で反射された後、結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９の撮像面に結像する。
【００８７】ピンホール径と同じ等間隔で配置されたピンホール１０２を通って入射光が試料４０２に照射された場合、試料４０２からの透過光は共焦点成分と非共焦点成分を含む画像をＣＣＤカメラ９で撮像してコンピュータ１０に蓄積される。
【００８８】次に非共焦点成分のみの画像を得るために、入射光と反射光を次のような光路に通過させる。すなわち、図中に矢印Ａで示すように回転ローラ３０２，３０３及びこれに装架されたフィルムベルト３０１を一体にその回転軸方向に移動させてピンホール１０２を光路から外すと、光源１からの光は反射ミラー１０７を介して対物レンズ５から試料４０２に照射される。
【００８９】この入射光に対する試料４０２からの透過光が、光学レンズ４０３で集光され、反射ミラー４０１で反射して結像レンズ８によりＣＣＤカメラ９に撮像される。よって、この試料４０２からの透過光によりピンホール１０２を通らない非共焦点画像を得ることができる。
【００９０】しかしてコンピュータ１０では、ピンホール１０２を通過した場合の共焦点成分と非共焦点成分を含む画像データと、ピンホール１０２を通過しない場合の非共焦点画像成分のみの画像データとの差を求める差分演算を行なうことで共焦点成分の画像を得るもので、得た共焦点画像をモニタ１１にて表示出力させる。
【００９１】また、Ｎｉｐｋｏｗ型ディスクの如く相互の間隔をピンホール径の１０倍程度離したピンホール１０２を回転円筒１０１に等間隔に形成し、そのピンホール１０２が光路上にある場合には、上記ピンホール１０２を通過する入射光に対して試料４０２からの反射光もこのピンホール１０２を通るので、共焦点成分のみを含む画像を得ることができ、この共焦点画像を直接モニタ１１にて表示出力することができる。
【００９２】なお、試料４０２の表面近傍の立体画像を得るためには、例えば移動ステージやピエゾ素子などによって試料４０２を図中に矢印ロで示す方向に移動させ、試料４０２の観察光軸の位置の異なる画像を複数得て、合焦部分のみを合成するようにすればよい。
【００９３】上記のような構成及び動作とした結果、フィルムベルト３０１の周面全域にわたってピンホール１０２を等間隔に配置することができ、観察視野内で移動するピンホール１０２の密度を均一にすることができるので、生物試料のように光の透過率が高い試料の内部構造を観察する場合でも、透過光から得られる共焦点画像にむらがなく、明暗の縞もない、高い画質の画像を得ることができる。
【００９４】上記第３の実施の形態と同じくこの第５の実施の形態においても、回転ローラ３０２，３０３は、フィルムベルト３０１と密着性が良い材質のものが適している。しかし、フィルムベルト３０１と回転ローラ３０２，３０３の間ですべりが生じる場合には、フィルムベルト３０１の幅方向の両端に一定間隔でスリットを設け、一方回転ローラ３０２，３０３の上記スリットに対応する周面の両端部に上記スリットと同間隔幅の歯車状の歯を設けて、スリットと歯車状の歯を歯合させることでフィルムベルト３０１を回転させても良い。
【００９５】なお、上記第１乃至第５のいずれの実施の形態にあっても、回転円筒１０１，２０１またはフィルムベルト３０１の回転同期とＣＣＤカメラ９で撮像できるシャッタ速度との同期を制御することができれば、本発明は、ピンホール径と同間隔で配置された多数のピンホール部と光をそのまま透過させる透明な部分を作製し、観察光路をこれらのいずれかに選択的に通過させることで、回転円筒１０１，２０１または回転ローラ３０２，３０３に装架されたフィルムベルト３０１を図中にＡで示したその回転軸方向に動かす機構がなくても良い。
【００９６】また、従来使用していた回転ディスクのピンホール作製には、蒸着法やエッチング法などを用いる必要があるが、上記第１乃至第５の実施の形態の場合、ピンホール配置パターンを紙面上に印刷し、写真撮影などでフィルムに転写できるため、従来の回転ディスクに比してより容易に作製することができる。
【００９７】さらに、対物レンズ５として倍率の異なる、開口数の異なるものを使う場合、ピンホール１０２の直径を小さくすることによって、試料の深さ方向の分解能を上げることができる。
【００９８】そこで第１及び第４の実施の形態の回転円筒１０１の周面、第２の実施の形態の回転円筒２０１の周面、第３及び第５の実施の形態のフィルムベルト３０１の周面において、その幅方向をより広く設定し、２種類の直径のピンホール１０２を回転方向のトラック領域を区分して形成することにより、上記図中で矢印Ａで示した回転軸の方向に動かすことによって、種々の倍率の異なる対物レンズに適するようなピンホール１０２の直径を選択することができるようにしてもよい。
【００９９】上述した実施の形態では、共焦点成分及び非共焦点成分を含む画像と非共焦点成分のみの画像とを１つの撮像手段で撮像していたが、これに限るものではなく、共焦点成分及び非共焦点成分を含む画像と非共焦点成分のみの画像とを別々の撮像手段で撮像するようにしてもよい。なお、本発明は上記第１乃至第５の実施の形態に限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【０１００】
【発明の効果】請求項１記載の発明のような構成とした結果、円筒部材の周面に複数のピンホールを配置したので、明暗の縞が発生せず、画質の鮮明な共焦点画像を得ることが可能となる。
【０１０１】請求項２記載の発明のような構成とした結果、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、ピンホールの密度を均一にすることができることから、画像に明暗の縞を発生させず、明るく鮮明な共焦点画像を得ることが可能となる。
【０１０２】請求項３記載の発明のような構成とした結果、帯状部材の周面に複数のピンホールを配置したので、明暗の縞が発生せず、画質の鮮明な共焦点画像を得ることが可能となる。
【０１０３】請求項４記載の発明のような構成とした結果、上記請求項３記載の発明の効果に加えて、ピンホールの密度を均一にすることができることから、画像に明暗の縞を発生させず、明るく鮮明な共焦点画像を得ることが可能となる。
【出願人】 【識別番号】００００００３７６
【氏名又は名称】オリンパス光学工業株式会社
【出願日】 平成１０年（１９９８）３月２３日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外４名）
【公開番号】 特開平１１−２７１６２０
【公開日】 平成１１年（１９９９）１０月８日
【出願番号】 特願平１０−７３９２５