共焦点顕微鏡の目的は何ですか?

共焦点顕微鏡の目的は何ですか?

1. 偉大な先人たちの努力と改良を経て、光学顕微鏡は完成の域に達しました。 実際、通常の顕微鏡は、簡単かつ迅速に美しい顕微鏡画像を提供します。 しかし、このほぼ完璧に近い顕微鏡の世界に革命をもたらす出来事、それが「レーザー走査型共焦点顕微鏡」の発明です。 この新型顕微鏡の特徴は、焦点が集中している面の画像情報のみを抽出し、焦点を変えながら画像メモリに復元する光学系を採用し、完全な3次元情報を取得できることです。得られた。 知的なイメージ。 この方法により、通常の顕微鏡では確認できない表面形状の情報を簡単に得ることができます。 また、通常の光学顕微鏡では「分解能の向上」と「焦点深度の深化」は相反する条件であり、特に高倍率ではその矛盾がより顕著になりますが、共焦点顕微鏡であればこの問題は容易に解決されます。

2. 共焦点光学系のメリット

レーザー共焦点顕微鏡の概略図
共焦点光学系は試料上に点照明を行い、その反射光も点受光器で受光されます。 試料が焦点位置にある場合、反射光はほとんどすべて受光素子に到達しますが、試料の焦点が外れている場合、反射光は受光素子に到達できません。 つまり、共焦点光学系では焦点に一致した像のみが出力され、光点や無駄な散乱光は遮断される。

3. なぜレーザーを使用するのですか?
共焦点光学系では、試料を点で照明し、その反射光も点受光器で受光します。 したがって、点光源が必要となる。 レーザーは非常に点光源です。 共焦点顕微鏡の光源としてはレーザー光源が使用されることが多いです。 さらに、レーザーの単色性、指向性、優れたビーム形状などの特性も、レーザーが広く採用されている重要な理由です。

4. 高速スキャンによるリアルタイム観察が可能
レーザースキャンには、水平方向に音響活性化光偏向ユニット（Acoustic Optical Deflector、AO素子）が使用され、垂直方向にサーボガルバノミラーが使用されます。 音響光学偏向器には機械的な振動部分がないため、高速走査が可能であり、モニター画面上でのリアルタイム観察が可能です。 この高速撮像はピント合わせや位置検索の速度に直結する非常に重要な項目です。

5. ピント位置と明るさの関係
共焦点光学系では、試料が焦点位置に正しく配置されているときに試料の明るさが最大となり、その前後では明るさが急激に低下します（図4の実線）。 焦点面の高感度の選択性は、共焦点顕微鏡の高さ方向の決定と焦点深度の拡大の原理でもあります。 これに対し、通常の光学顕微鏡では焦点位置の前後で大きな明るさの変化はありません。

6. 高コントラスト、高解像度
通常の光学顕微鏡では、焦点部からの反射光が干渉することにより焦点結像部と重なり、画像のコントラストが低下します。 一方、共焦点光学系では焦点外の散乱光と対物レンズ内での散乱光がほぼ完全に除去されるため、非常にコントラストの高い画像が得られる。 また、光が対物レンズを2回通過するため、先に点像が鮮明になり、顕微鏡の分解能も向上します。

7. 光学定位機能
共焦点光学系では、焦点と一致する点以外の反射光は微細孔によって遮られる。 したがって、立体的な試料を観察すると、焦点面で試料をスライスしたような像が形成されます（図5）。 この効果は光学的局在化として知られており、共焦点光学システムの特徴の 1 つです。

8. フォーカスモバイルメモリー機能
焦点の外側のいわゆる反射光は、微細孔によって遮蔽されます。 一方、共焦点光学系により結像される像上の全ての点が焦点と一致すると考えることができる。 したがって、三次元試料をZ軸（光軸）に沿って移動させると、画像がメモリに蓄積・保存され、最終的に試料全体と焦点が結んだ画像が得られます。 このように焦点深度を無限に深くする機能をモバイルメモリーの機能と呼びます。

9. 表面形状測定機能
焦点移動機能としては、表面高さ記録回路を付加することにより、非接触で試料の表面形状を測定することが可能となる。 この機能により、各画素の最大輝度値からなるZ軸座標を記録することができ、この情報に基づいて試料表面の形状に関する情報を得ることができる。

10. 高精度微小サイズ測定機能
受光部には｛1｝次元CCDイメージセンサーを採用しているため、走査装置の走査傾きの影響を受けず、高精度な測定が可能です。 また、焦点深度（深くする）を調整できるフォーカスシフトメモリー機能の採用により、フォーカスシフトによる測定誤差を解消します。

11. 三次元画像解析
表面形状測定機能を使用すると、サンプル表面の3次元画像を簡単に作成できます。 それだけではなく、表面粗さ測定、面積、体積、表面積、真円度、半径、最大長さ、周長、重心、断層画像、FFT変換、線幅測定など多彩な解析が可能です。 。
レーザー共焦点走査型顕微鏡は、細胞の形態観察だけでなく、細胞内の生化学成分の定量分析、光学密度統計、細胞形態の測定にも使用できます。