なぜ共焦点顕微鏡が必要なのでしょうか?
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」の発明でした。 この新型顕微鏡の特徴は、焦点が集まった面の画像情報のみを取り出す光学系を採用していることです。 取得した情報を画像メモリに復元しながら焦点を変更することで、完全な三次元情報知能を備えた鮮明な画像を取得できます。 この方法により、従来の顕微鏡では確認できなかった表面形状の情報を容易に得ることができます。 また、一般的な光学顕微鏡では、特に高倍率において「分解能の向上」と「焦点深度の深化」は相反する条件となります。 しかし、共焦点顕微鏡では、この問題は簡単に解決されます。
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
共焦点光学システムはサンプルを点で照明するために使用され、反射光も点センサーで受信されます。 サンプルが焦点に置かれると、ほとんどすべての反射光が感光デバイスに到達します。 試料が焦点から外れると、反射光は受光素子に到達できなくなります。 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ます。
なぜレーザーを使用するのですか?
共焦点光学システムでは、サンプルが照明され、その反射光もポイントセンサーで受信されます。 そのため、点光源が必要になります。 レーザーは非常に点光源です。 ほとんどの場合、共焦点顕微鏡の光源はレーザー光源です。 さらに、レーザーの単色性、指向性、優れたビーム形状も、レーザーが広く採用される重要な理由です。
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、水平方向に音響光学偏向器（AOプライム）、垂直方向にサーボガルバノミラーを使用します。 音声光学バイアス部に機械的振動がないため、高速スキャンが可能で、モニタリング画面上でリアルタイムに観察することができます。 このタイプのカメラの高速性は、ピント合わせや位置検索の速度に直接影響する非常に重要な要素です。
5. 焦点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は輝度が高く、その前後では輝度が急激に低下します（図4の実線）。 この焦点面の高感度の選択性は、まさに共焦点顕微鏡における高さ方向の決定と焦点深度の拡大の背後にある原理です。 これに比べ、一般的な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見られません（図4の点線）。
6. 高コントラストと高解像度
通常、光学顕微鏡では焦点から外れた反射光が発生します。
