共焦点光スキャナ検出装置、光スキャナおよびそれに用いられるニポウディスク
【課題】開口率を変更することができて測定対象に応じた適切な画像を取得できるようにした共焦点光スキャナ検出装置、光スキャナおよびそれに用いられるニポウディスクを提供する。
【解決手段】共焦点光スキャナ検出装置はニポウディスクを回転させて試料を走査する光スキャナと、ニポウディスクを介して試料を照射する光源と、光スキャナからの出射光を入力して前記試料の画像を撮影する撮像装置とを有する。ニポウディスクは、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにそれぞれのピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違している。
【解決手段】共焦点光スキャナ検出装置はニポウディスクを回転させて試料を走査する光スキャナと、ニポウディスクを介して試料を照射する光源と、光スキャナからの出射光を入力して前記試料の画像を撮影する撮像装置とを有する。ニポウディスクは、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにそれぞれのピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点顕微鏡などに用いられる共焦点光スキャナ検出装置、光スキャナおよびそれに用いられる改良型のニポウディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光イメージングによる生体の機能測定法において、共焦点光走査法が適用されている。この共焦点光走査法の１つにニポウディスクを用いるニポウディスク法がある。
【０００３】
従来のニポウディスクは多数のピンホールが設けられている（ニポウディスクはピンホールディスクともいう）。ここで、図８は従来のニポウディスク１００の一例を示す平面図である。このニポウディスク１００は均一の直径（５０ミクロン）のピンホールＰが中心から周辺部に向かって螺旋状に並べられたピンホール列ＰＬを１２条（１２本）有している。また、ニポウディスク１００は、ピンホールＰが２万個形成され、ディスク全体でみたときの開口率（ディスクの所定面積あたりのピンホールの占める割合）が３％程度である。なお、この種のニポウディスクを用いた顕微鏡に関しては、特許文献１に示す共焦点顕微鏡が知られている。
【特許文献１】特開２００６−２０１２０７号公報
【特許文献２】特開２００４−９３７２１号公報
【０００４】
前記の構成では、ニポウディスクに照射された光のおよそ３％程度しか利用することができず、効率が悪いという問題があった。この点を改良したものとして、ニポウディスクと共にマイクロレンズディスクを用いた光スキャナを構成したものが知られている。この構成においては照射される光をマイクロレンズディスクで受けてニポウディスク上に集光するため、照射する光の約４０％を利用できるという利点がある。これらのマイクロレンズディスクとニポウディスクは、一体としてモータによって一定の速度で回転するようになっている。
【０００５】
このニポウディスク１００を用いた光スキャナでは、ニポウディスク１００が回転することによって、多数の光スポットが走査されて共焦点像が形成され、最速で毎秒千枚程度の画像が得られるようになっている。なお、この種の光スキャナに関しては、例えば、特許文献２に示す共焦点光スキャナが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のニポウディスク１００を用いた光スキャナはニポウディスク１００に形成されているピンホールの大きさが等しく個数も一定であり、ディスク全体の開口率が一定でこれを変えることができなかった。
【０００７】
また、光スキャナの分解能を上げようとするには、ピンホールの大きさをできるだけ小さくして開口率を低くする方がよいが、そうすると、得られる画像が暗くなりやすい。得られる画像を明るくするにはピンホールの大きさをできるだけ大きくする必要があるが、そうすると、光スキャナの分解能を上げることができなくなってしまう。
【０００８】
このように、従来の光スキャナは分解能と画像の明るさという相反するパラメータを考慮しなければならず、測定対象に応じてそのどちらかを優先させた使い方がなし得るのが望ましいところ、開口率が一定であったためにこれを実現することができなかった。例えば、ニポウディスク１００を用いた光スキャナは、空間解像力は有しているものの、蛍光の取得効率が低く、落射像（非共焦点像）のようにディスク開口率を１００％近くにして画像を取得することが困難であった。また、ある程度空間解像力は犠牲にしても明るさを稼いだ、上記の共焦点画像と落射像の中間画像なども得ることができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、開口率を変更することができて測定対象に応じた適切な画像を取得できるようにした共焦点光スキャナ検出装置、光スキャナおよびそれに用いられるニポウディスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、ニポウディスクを回転させて試料を走査する光スキャナと、ニポウディスクを介して試料を照射する光源と、光スキャナからの出射光を入力して試料の画像を撮影する撮像装置とを有する共焦点光スキャナ検出装置であって、ニポウディスクは、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにそれぞれのピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違している共焦点光スキャナ検出装置を特徴とする。
【００１１】
この共焦点光スキャナ検出装置は、ニポウディスクにおいて１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにそれぞれのピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違しているから、開口率を変更することができ、複数の光学特性に応じた画像を撮影することができる。
【００１２】
また、上記共焦点光スキャナ検出装置はピンホールの大きさが２本または３本のピンホール列ごとに相違し、かつ周回方向に沿って昇順または降順に変更されているようにすることができる。
【００１３】
このようなニポウディスクを用いると、開口率を順次変更した画像を撮影することができる。
【００１４】
また、上記共焦点光スキャナ検出装置は上記ニポウディスクに対向し、ピンホールに光源からの光を集光するマイクロレンズディスクを設けることができる。
【００１５】
このようにしてマイクロレンズディスクを設けることで、より明るい画像を撮影することができる。
【００１６】
そして、本発明は、ニポウディスクを回転させて試料を走査する光スキャナであって、ニポウディスクは、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにそれぞれのピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違している光スキャナを特徴とする。
【００１７】
この光スキャナの場合、ニポウディスクにおける１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにそれぞれのピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違しているから、開口率を変更することができる。
【００１８】
また、上記光スキャナはピンホールの大きさが２本または３本のピンホール列ごとに相違し、かつ周回方向に沿って昇順または降順に変更されているようにすることができる。
【００１９】
このようなニポウディスクを用いると、開口率を順次変更した画像を撮影できるようになる。
【００２０】
さらに、ニポウディスクは、隣接しているピンホール列の間に開口率が１００％になるようにして開口している開口部を更に有することが好ましい。
【００２１】
こうすると、開口率を１００％に適応した画像（落射照明像のような非共焦点画像）を撮影する上で好適である。
【００２２】
また、上記光スキャナは上記ニポウディスクに対向し、ピンホールに光源からの光を集光するマイクロレンズディスクを設けることができる。
【００２３】
このようにしてマイクロレンズディスクを設けることで、より明るい画像を撮影することができる。
【００２４】
また、ニポウディスクは、同じ大きさのピンホールを備えたピンホール列の本数がピンホールの大きさの昇順に少なくなっているようにすることもできる。
【００２５】
さらに、ニポウディスクは、各ピンホールが螺旋状に並べられているようにすることが好ましい。
【００２６】
こうすると、ニポウディスクの内周と外周での光走査時の明暗むらが生じなくすることができる。
【００２７】
そして、本発明は、光スキャナに用いられるニポウディスクであって、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違しているニポウディスクを提供する。
【発明の効果】
【００２８】
以上詳述したように、本発明によれば、開口率を変更することができて測定対象に応じた適切な画像を取得することができる共焦点光スキャナ検出装置、光スキャナおよびそれに用いられるニポウディスクを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００３０】
（共焦点光スキャナ検出装置および光スキャナの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る共焦点光スキャナ検出装置３０の概略構成を示す図である。共焦点光スキャナ検出装置３０は、光スキャナ１と、光源２０、２１と、リレーレンズ２２と、対物レンズ２３とを有し、さらに撮像装置２４およびコントローラ２５を有している。
【００３１】
光スキャナ１は、マイクロレンズディスク２と、改良型ニポウディスク３と、モータ４と、固定部材５およびビームスプリッタ６を有している。この光スキャナ１は、固定部材５によってマイクロレンズディスク２と改良型ニポウディスク３とが一体とされ、その一体となったマイクロレンズディスク２と改良型ニポウディスク３がモータ４の駆動力を受けて回転軸７の周りに一定の速度で回転するようになっている。
【００３２】
マイクロレンズディスク２は、マイクロレンズ２ａを有し、そのマイクロレンズ２ａによって光源２０からの照射光Ｌ１を集光して改良型ニポウディスク３に備えられた後述するピンホール（微小開口部）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８に照射する。
【００３３】
改良型ニポウディスク３は、複数のピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３が中心から周辺に向かって並べられた後述する複数のピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３を有している。この改良型ニポウディスク３は従来のニポウディスクの改良型となるもので、その構成については後に詳述する。
【００３４】
ビームスプリッタ６はマイクロレンズディスク２と改良型ニポウディスク３との間に設置されている。このビームスプリッタ６は、マイクロレンズディスク２を通った後述する照射光Ｌ１を改良型ニポウディスク３に入射させる。また、ビームスプリッタ６は、試料３１からの後述する戻り光Ｌ３または後述する透過照明光Ｌ２を反射させてリレーレンズ２２に入射させる。
【００３５】
光源２０はレーザ光（または白色光）を照射光Ｌ１として出力し、その照射光Ｌ１を光スキャナ１のマイクロレンズディスク２に入射させる。また、光源２１はレーザ光（または白色光）透過照明光Ｌ２として出力し、試料３１を照射する。
【００３６】
リレーレンズ２２はビームスプリッタ６で反射される戻り光Ｌ３または透過照明光Ｌ２を撮像装置２４に結像させる。対物レンズ２３は、光スキャナ１から出力される照射光Ｌ１を入力して試料３１上に微小スポットを形成する。
【００３７】
撮像装置２４はビームスプリッタ６から出力される戻り光Ｌ３または透過照明光Ｌ２を入射して試料３１の画像を撮影する。
【００３８】
コントローラ２５は少なくともＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭを有し、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御プログラムにしたがい作動する。そして、コントローラ２５は撮像装置２４の撮影タイミングや撮像装置２４内部の図示しないシャッタと、回転している改良型ニポウディスク３のピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８の位置との同期をとるなどして撮影タイミングを制御する。
【００３９】
（改良型ニポウディスク３の構成）
改良型ニポウディスク３は、ガラス等からなる円形状の透明基板の表面に遮光膜をコーティングなどした基板であって、図２に示すように、周回方向に沿って所定の割合で区画された大きさを有し、互いに開口率の異なる４つのゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４に分けられている。そして、ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３は、それぞれピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３が形成され、ゾーンＺ４には開口部８が形成されている（ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３のピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３および開口部８の部分はエッチングによって遮光膜が除去され、光が透過するようになっている）。
【００４０】
この改良型ニポウディスク３はゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３にそれぞれピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３が３条（３本）ずつ形成されているので、全体で９条のピンホール列を有している。ピンホール列ＰＬ１は複数のピンホールＰ１が中心から周辺に向かって螺旋状に並べられている。同様にピンホール列ＰＬ２は複数のピンホールＰ２、ピンホール列ＰＬ３は複数のピンホールＰ３がそれぞれ中心から周辺に向かって螺旋状に並べられている。
【００４１】
また、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３は、それぞれを構成するピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の大きさが互いに相違しており、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３は、ディスクの周回方向ｆに沿ってピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の大きさの降順に並ぶようにして配置されている。
【００４２】
すなわち、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３を構成するピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の順にそれぞれの直径が小さくなっている（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３）。そのため、ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３ごとの開口率（α１、α２、α３）もα１＞α２＞α３であり、ゾーンごとの開口率が３段階で変化するようになっている。
【００４３】
開口部８は、ピンホール列ＰＬ１と、ピンホール列ＰＬ３の間の部分に配置され、その部分のコーティングを除去して形成されている。開口部８は、ゾーンＺ４の部分の遮光膜がすべて除去されているので開口率が１００％になっている。
【００４４】
また、マイクロレンズディスク２の例を図６および７に示す。マイクロレンズディスク２には、上記の各ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３に対応する位置にマイクロレンズ２ａがレイアウトされている。各マイクロレンズ２ａは各ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３と同様のレンズ列２Ｌを形成している。なお、図６に示すマイクロレンズディスク２は開口部８に対応する部分にマイクロレンズ２ａが最密になるように多数配置され、図７に示すマイクロレンズディスク３２は開口部８に対応する部分にマイクロレンズ２ａが配置されていない。
【００４５】
（共焦点光スキャナ検出装置および光スキャナの動作の説明）
共焦点光スキャナ検出装置３０は次のようにして作動する。まず、光源２０からの照射光Ｌ１が光スキャナ１に入射される。光スキャナ１に入射された照射光Ｌ１はマイクロレンズディスク２のマイクロレンズ２ａにより集光され、ビ−ムスプリッタ６を透過して、改良型ニポウディスク３に形成されたピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８に集光する。ピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８を通った照射光Ｌ１は、対物レンズ２３により試料３１上に照射される。
【００４６】
一方、試料３１からの戻り光Ｌ３は、再び対物レンズ２３および改良型ニポウディスク３を通って、ビ−ムスプリッタ６で反射され（照射光Ｌ１の光軸方向と直角方向に曲げられ）、リレーレンズ２２を介して撮像装置２４に入射する。こうして、試料３１の画像が撮像装置２４に結像される。また、ここでコントローラ２５はピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８からの画像がそれぞれ別の画像になるように、撮像装置２４の撮影タイミングや撮像装置２４内部の図示しないシャッタの同期を取る。
【００４７】
この共焦点光スキャナ検出装置３０では、光スキャナ１のマイクロレンズディスク２および改良型ニポウディスク３がモータ４により一定速度で回転しており、改良型ニポウディスク３の回転により、ピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８からの光スポットが試料３１上を走査している。
【００４８】
また、改良型ニポウディスク３上のピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３と試料３１上の光スポットとが共焦点関係にあり、光源２０からの照射光Ｌ１と、試料３１からの戻り光Ｌ３とが共にピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３を通過するため、それぞれのピンホール径に応じた共焦点効果による分解能が得られる。
【００４９】
さらに、光源２１からの透過照明光Ｌ２が試料３１を透過した上で光スキャナ１に入射すると、透過照明光Ｌ２は対物レンズ２３を透過したのち、改良型ニポウディスク３上のピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８を透過する。さらに、透過照明光Ｌ２はビ−ムスプリッタ６で反射され、リレーレンズ２２を介して撮像装置２４に入射する。この場合も、試料３１の画像が撮像装置２４に結像される。
【００５０】
以上の場合において、改良型ニポウディスク３は大きさ（直径）の異なる３タイプのピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３を有しており、開口率を３段階で変更することができる。また、改良型ニポウディスク３は開口部８を有しているから、全体でみると開口率を４段階で変更することができる。したがって、共焦点光スキャナ検出装置３０は分解能と画像の明るさを４通りのパターンで変更でき、１台で光学特性の異なる４種類の画像を撮影することができる。
【００５１】
この場合、仮に改良型ニポウディスク３にピンホール列がＸ条形成され、ｎ条で１枚の画像を取得可能に構成されていた場合において、ディスク１回転あたりに取得できる画像の光学特性をＹ段階で変化させようとすると（ｎ、Ｘ、Ｙは整数）、
Ｘ／（ｎＹ）で求まる条数のピンホール列を各ゾーンに形成すればよいことになる。
【００５２】
この改良型ニポウディスク３は、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３が９条形成されているが、ゾーンＺ４に開口部８の代わりにピンホ−ルＰ３よりも大きいピンホ−ルが並んだピンホール列を設けたとすると（図示せず）、全体で１２条のピンホール列を有していることになる。また、３条で１枚の画像が取得可能に構成されていたとする。
【００５３】
この場合、共焦点光スキャナ検出装置３０にこのような改良型ニポウディスクを用いてピンホール３条で１枚の画像を取得可能に構成すると、１回転で４枚の画像を得ることができる。
【００５４】
光スキャナ１の標準的なディスク回転スピードが毎秒８０回転であるから、この１２条のピンホール列を備えた改良型ニポウディスクを用いるときは毎秒３２０枚の画像を撮影することができる。また、開口率（ゾーン）ごとの画像形成速度は毎秒８０枚になる。
【００５５】
さらに、仮に改良型ニポウディスク３の全体でピンホールの大きさを８段階で変更するようにしたとすると、各開口率について毎秒４０枚の画像がとれる。これでも、リアルタイムイメージングにおいて標準的速度とされている毎秒３０枚よりも撮影できる枚数が多い。したがって、このような共焦点光スキャナ検出装置３０の撮影速度（単位時間当たりの撮影枚数）は標準的速度と比べても遜色のないものである。
【００５６】
その上、共焦点光スキャナ検出装置３０は、開口部８を用いて撮影するときは開口率を１００％にすることができるため、共焦点画像だけでなく、落射照明像のような非共焦点画像の撮影にも好適である。
【００５７】
改良型ニポウディスク３は、ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の大きさが周回方向ｆに沿って降順に（小さくなるようにして）変更されているから、共焦点光スキャナ検出装置３０は、開口率を順次変更した画像（この場合は開口率を大中小と順次変更した画像）を撮影することができる。
【００５８】
そして、このような共焦点光スキャナ検出装置３０によって、改良型ニポウディスク３を回転させながら撮像装置２４の撮影を継続した場合、ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４ごとに光学特性の異なる画像が順次得られる。
【００５９】
そのため、ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４を用いて撮影される画像をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし、ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３では１枚ずつ撮影されるとすると、撮影される画像はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ・・・となって、光学特性の異なる４種類の画像が混在してしまうおそれがある。
【００６０】
そこで、コントローラ２５により、撮像装置２４の撮影タイミングをゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４のうちの撮影に用いるゾーンの位置に合わせるように制御する（各ゾーンの画像がそれぞれ別の画像になるように、撮像装置２４の撮影タイミングや像装置２４内部のシャッタと、改良型ニポウディスク３の回転の同期を取る）ことによって、必要とする開口率で撮影された画像が得られるようにでき、光学特性の異なる画像の混在を回避することができる。
【００６１】
例えば、撮像装置２４の撮影タイミングとゾーンＺ１の位置との同期をとることによって、撮影される画像は、Ａ，Ａ，Ａ，Ａ，Ａ・・・となるようにすることができる。
【００６２】
この場合、所定のセンサで改良型ニポウディスク３におけるゾーンＺ１の位置を検出しつつ（センサが位置検出手段としての動作を行い）、その検出されたゾーンＺ１の位置に基づき、コントローラ２５が撮像装置２４の撮影タイミングを制御する同期制御手段としての動作を実行するようにすればよい。
【００６３】
以上のように、共焦点光スキャナ検出装置３０および光スキャナ１では、改良型ニポウディスク３に大きさの異なるピンホールを設けているため、開口率を段階的に変更することが可能になっている。したがって、共焦点光スキャナ検出装置３０では、共焦点法において取得できる光学的断層像を光学特性の異なる複数のタイプで撮影することができる。また、透過像や発光像の撮影もほぼ同じタイミングで行えるので、測定対象に合わせて光学条件を柔軟に変更することもできる。
【００６４】
また、共焦点光スキャナ検出装置３０は、撮像装置２４の撮影タイミングや撮像装置２４内部のシャッタとゾーンの位置との同期を取ることによって、所望のピンホールを用いた共焦点画像を取得することもできる。
【００６５】
さらに、ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３が螺旋状に並べられているので、ピンホールのピッチを適宜コントロールすることによって、改良型ニポウディスク３の内周と外周での光走査時の明暗むらが生じなくなっている。
【００６６】
（変形例）
上述した共焦点光スキャナ検出装置３０は、改良型ニポウディスク３の代わりに図３に示す改良型ニポウディスク１３を用いてもよい。改良型ニポウディスク１３は改良型ニポウディスク３と比較して、以下の点が相違し、そのほかの点は同じである。すなわち、改良型ニポウディスク１３はゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３がいずれもピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３を１本ずつ有している。
【００６７】
したがって、改良型ニポウディスク１３はピンホール列１本ごとにピンホールの大きさが相違している。この改良型ニポウディスク１３を用いても、分解能と画像の明るさを段階的に変更することができる。この改良型ニポウディスク１３を用いる場合は、撮像装置２４の撮影タイミングとピンホール列の位置との同期を取ることによって、所望の開口率で共焦点画像を撮影することができる。
【００６８】
また、共焦点光スキャナ検出装置３０は、改良型ニポウディスク３の代わりに図４に示す改良型ニポウディスク１４を用いてもよい。改良型ニポウディスク１４は改良型ニポウディスク３と比較して、以下の点が相違し、そのほかの点は同じである。すなわち、改良型ニポウディスク１４は、各ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３について、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３の本数がそれぞれ２本、３本、４本となり、ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の大きさの降順にピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３の本数が多くなっている。
【００６９】
なお、マイクロレンズディスク２におけるレンズ２ａの位置は、図６のほか、図７のようにしても効果は変わらない。
【００７０】
さらに、共焦点光スキャナ検出装置３０は、改良型ニポウディスク３の代わりに図５に示す改良型ニポウディスク１５を用いてもよい。改良型ニポウディスク１５は改良型ニポウディスク３と比較して、以下の点が相違し、そのほかの点は同じである。すなわち、改良型ニポウディスク１５は、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３のピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３が直線状に並べられ、各ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４が周方向に沿って４等分された均等な大きさの４分円になっている。
【００７１】
以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
【００７２】
例えば、上記の実施の形態の改良型ニポウディスクでは、４つのゾーンを設けているが、ゾーンの個数を２つにして開口率を大小２段階で変更できるようにしてもよいし、ゾーンの個数を５以上にして、開口率を５段階以上で変更できるようにしてもよい。ゾーンの大きさは等しくしてもよいが、異ならせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態に係る共焦点光スキャナ検出装置３０の概略構成を示す図である。
【図２】改良型ニポウディスクの一例を示す平面図である。
【図３】変形例に係る改良型ニポウディスクの一例を示す平面図である。
【図４】別の変形例に係る改良型ニポウディスクの一例を示す平面図である。
【図５】さらに別の変形例に係る改良型ニポウディスクの一例を示す平面図である。
【図６】マイクロレンズディスクの一例を示す平面図である。
【図７】マイクロレンズディスクの他例を示す平面図である。
【図８】従来のニポウディスクの一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…光スキャナ、２…マイクロレンズディスク、３…改良型ニポウディスク
８…開口部、２４…光撮影装置、２５…コントローラ、２０，２１…光源
ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３…ピンホール列
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…ピンホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点顕微鏡などに用いられる共焦点光スキャナ検出装置、光スキャナおよびそれに用いられる改良型のニポウディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光イメージングによる生体の機能測定法において、共焦点光走査法が適用されている。この共焦点光走査法の１つにニポウディスクを用いるニポウディスク法がある。
【０００３】
従来のニポウディスクは多数のピンホールが設けられている（ニポウディスクはピンホールディスクともいう）。ここで、図８は従来のニポウディスク１００の一例を示す平面図である。このニポウディスク１００は均一の直径（５０ミクロン）のピンホールＰが中心から周辺部に向かって螺旋状に並べられたピンホール列ＰＬを１２条（１２本）有している。また、ニポウディスク１００は、ピンホールＰが２万個形成され、ディスク全体でみたときの開口率（ディスクの所定面積あたりのピンホールの占める割合）が３％程度である。なお、この種のニポウディスクを用いた顕微鏡に関しては、特許文献１に示す共焦点顕微鏡が知られている。
【特許文献１】特開２００６−２０１２０７号公報
【特許文献２】特開２００４−９３７２１号公報
【０００４】
前記の構成では、ニポウディスクに照射された光のおよそ３％程度しか利用することができず、効率が悪いという問題があった。この点を改良したものとして、ニポウディスクと共にマイクロレンズディスクを用いた光スキャナを構成したものが知られている。この構成においては照射される光をマイクロレンズディスクで受けてニポウディスク上に集光するため、照射する光の約４０％を利用できるという利点がある。これらのマイクロレンズディスクとニポウディスクは、一体としてモータによって一定の速度で回転するようになっている。
【０００５】
このニポウディスク１００を用いた光スキャナでは、ニポウディスク１００が回転することによって、多数の光スポットが走査されて共焦点像が形成され、最速で毎秒千枚程度の画像が得られるようになっている。なお、この種の光スキャナに関しては、例えば、特許文献２に示す共焦点光スキャナが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のニポウディスク１００を用いた光スキャナはニポウディスク１００に形成されているピンホールの大きさが等しく個数も一定であり、ディスク全体の開口率が一定でこれを変えることができなかった。
【０００７】
また、光スキャナの分解能を上げようとするには、ピンホールの大きさをできるだけ小さくして開口率を低くする方がよいが、そうすると、得られる画像が暗くなりやすい。得られる画像を明るくするにはピンホールの大きさをできるだけ大きくする必要があるが、そうすると、光スキャナの分解能を上げることができなくなってしまう。
【０００８】
このように、従来の光スキャナは分解能と画像の明るさという相反するパラメータを考慮しなければならず、測定対象に応じてそのどちらかを優先させた使い方がなし得るのが望ましいところ、開口率が一定であったためにこれを実現することができなかった。例えば、ニポウディスク１００を用いた光スキャナは、空間解像力は有しているものの、蛍光の取得効率が低く、落射像（非共焦点像）のようにディスク開口率を１００％近くにして画像を取得することが困難であった。また、ある程度空間解像力は犠牲にしても明るさを稼いだ、上記の共焦点画像と落射像の中間画像なども得ることができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、開口率を変更することができて測定対象に応じた適切な画像を取得できるようにした共焦点光スキャナ検出装置、光スキャナおよびそれに用いられるニポウディスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、ニポウディスクを回転させて試料を走査する光スキャナと、ニポウディスクを介して試料を照射する光源と、光スキャナからの出射光を入力して試料の画像を撮影する撮像装置とを有する共焦点光スキャナ検出装置であって、ニポウディスクは、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにそれぞれのピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違している共焦点光スキャナ検出装置を特徴とする。
【００１１】
この共焦点光スキャナ検出装置は、ニポウディスクにおいて１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにそれぞれのピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違しているから、開口率を変更することができ、複数の光学特性に応じた画像を撮影することができる。
【００１２】
また、上記共焦点光スキャナ検出装置はピンホールの大きさが２本または３本のピンホール列ごとに相違し、かつ周回方向に沿って昇順または降順に変更されているようにすることができる。
【００１３】
このようなニポウディスクを用いると、開口率を順次変更した画像を撮影することができる。
【００１４】
また、上記共焦点光スキャナ検出装置は上記ニポウディスクに対向し、ピンホールに光源からの光を集光するマイクロレンズディスクを設けることができる。
【００１５】
このようにしてマイクロレンズディスクを設けることで、より明るい画像を撮影することができる。
【００１６】
そして、本発明は、ニポウディスクを回転させて試料を走査する光スキャナであって、ニポウディスクは、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにそれぞれのピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違している光スキャナを特徴とする。
【００１７】
この光スキャナの場合、ニポウディスクにおける１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにそれぞれのピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違しているから、開口率を変更することができる。
【００１８】
また、上記光スキャナはピンホールの大きさが２本または３本のピンホール列ごとに相違し、かつ周回方向に沿って昇順または降順に変更されているようにすることができる。
【００１９】
このようなニポウディスクを用いると、開口率を順次変更した画像を撮影できるようになる。
【００２０】
さらに、ニポウディスクは、隣接しているピンホール列の間に開口率が１００％になるようにして開口している開口部を更に有することが好ましい。
【００２１】
こうすると、開口率を１００％に適応した画像（落射照明像のような非共焦点画像）を撮影する上で好適である。
【００２２】
また、上記光スキャナは上記ニポウディスクに対向し、ピンホールに光源からの光を集光するマイクロレンズディスクを設けることができる。
【００２３】
このようにしてマイクロレンズディスクを設けることで、より明るい画像を撮影することができる。
【００２４】
また、ニポウディスクは、同じ大きさのピンホールを備えたピンホール列の本数がピンホールの大きさの昇順に少なくなっているようにすることもできる。
【００２５】
さらに、ニポウディスクは、各ピンホールが螺旋状に並べられているようにすることが好ましい。
【００２６】
こうすると、ニポウディスクの内周と外周での光走査時の明暗むらが生じなくすることができる。
【００２７】
そして、本発明は、光スキャナに用いられるニポウディスクであって、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本のピンホール列または２本以上のピンホール列ごとにピンホール列を構成するピンホールの大きさが相違しているニポウディスクを提供する。
【発明の効果】
【００２８】
以上詳述したように、本発明によれば、開口率を変更することができて測定対象に応じた適切な画像を取得することができる共焦点光スキャナ検出装置、光スキャナおよびそれに用いられるニポウディスクを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００３０】
（共焦点光スキャナ検出装置および光スキャナの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る共焦点光スキャナ検出装置３０の概略構成を示す図である。共焦点光スキャナ検出装置３０は、光スキャナ１と、光源２０、２１と、リレーレンズ２２と、対物レンズ２３とを有し、さらに撮像装置２４およびコントローラ２５を有している。
【００３１】
光スキャナ１は、マイクロレンズディスク２と、改良型ニポウディスク３と、モータ４と、固定部材５およびビームスプリッタ６を有している。この光スキャナ１は、固定部材５によってマイクロレンズディスク２と改良型ニポウディスク３とが一体とされ、その一体となったマイクロレンズディスク２と改良型ニポウディスク３がモータ４の駆動力を受けて回転軸７の周りに一定の速度で回転するようになっている。
【００３２】
マイクロレンズディスク２は、マイクロレンズ２ａを有し、そのマイクロレンズ２ａによって光源２０からの照射光Ｌ１を集光して改良型ニポウディスク３に備えられた後述するピンホール（微小開口部）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８に照射する。
【００３３】
改良型ニポウディスク３は、複数のピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３が中心から周辺に向かって並べられた後述する複数のピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３を有している。この改良型ニポウディスク３は従来のニポウディスクの改良型となるもので、その構成については後に詳述する。
【００３４】
ビームスプリッタ６はマイクロレンズディスク２と改良型ニポウディスク３との間に設置されている。このビームスプリッタ６は、マイクロレンズディスク２を通った後述する照射光Ｌ１を改良型ニポウディスク３に入射させる。また、ビームスプリッタ６は、試料３１からの後述する戻り光Ｌ３または後述する透過照明光Ｌ２を反射させてリレーレンズ２２に入射させる。
【００３５】
光源２０はレーザ光（または白色光）を照射光Ｌ１として出力し、その照射光Ｌ１を光スキャナ１のマイクロレンズディスク２に入射させる。また、光源２１はレーザ光（または白色光）透過照明光Ｌ２として出力し、試料３１を照射する。
【００３６】
リレーレンズ２２はビームスプリッタ６で反射される戻り光Ｌ３または透過照明光Ｌ２を撮像装置２４に結像させる。対物レンズ２３は、光スキャナ１から出力される照射光Ｌ１を入力して試料３１上に微小スポットを形成する。
【００３７】
撮像装置２４はビームスプリッタ６から出力される戻り光Ｌ３または透過照明光Ｌ２を入射して試料３１の画像を撮影する。
【００３８】
コントローラ２５は少なくともＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭを有し、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御プログラムにしたがい作動する。そして、コントローラ２５は撮像装置２４の撮影タイミングや撮像装置２４内部の図示しないシャッタと、回転している改良型ニポウディスク３のピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８の位置との同期をとるなどして撮影タイミングを制御する。
【００３９】
（改良型ニポウディスク３の構成）
改良型ニポウディスク３は、ガラス等からなる円形状の透明基板の表面に遮光膜をコーティングなどした基板であって、図２に示すように、周回方向に沿って所定の割合で区画された大きさを有し、互いに開口率の異なる４つのゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４に分けられている。そして、ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３は、それぞれピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３が形成され、ゾーンＺ４には開口部８が形成されている（ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３のピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３および開口部８の部分はエッチングによって遮光膜が除去され、光が透過するようになっている）。
【００４０】
この改良型ニポウディスク３はゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３にそれぞれピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３が３条（３本）ずつ形成されているので、全体で９条のピンホール列を有している。ピンホール列ＰＬ１は複数のピンホールＰ１が中心から周辺に向かって螺旋状に並べられている。同様にピンホール列ＰＬ２は複数のピンホールＰ２、ピンホール列ＰＬ３は複数のピンホールＰ３がそれぞれ中心から周辺に向かって螺旋状に並べられている。
【００４１】
また、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３は、それぞれを構成するピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の大きさが互いに相違しており、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３は、ディスクの周回方向ｆに沿ってピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の大きさの降順に並ぶようにして配置されている。
【００４２】
すなわち、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３を構成するピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の順にそれぞれの直径が小さくなっている（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３）。そのため、ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３ごとの開口率（α１、α２、α３）もα１＞α２＞α３であり、ゾーンごとの開口率が３段階で変化するようになっている。
【００４３】
開口部８は、ピンホール列ＰＬ１と、ピンホール列ＰＬ３の間の部分に配置され、その部分のコーティングを除去して形成されている。開口部８は、ゾーンＺ４の部分の遮光膜がすべて除去されているので開口率が１００％になっている。
【００４４】
また、マイクロレンズディスク２の例を図６および７に示す。マイクロレンズディスク２には、上記の各ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３に対応する位置にマイクロレンズ２ａがレイアウトされている。各マイクロレンズ２ａは各ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３と同様のレンズ列２Ｌを形成している。なお、図６に示すマイクロレンズディスク２は開口部８に対応する部分にマイクロレンズ２ａが最密になるように多数配置され、図７に示すマイクロレンズディスク３２は開口部８に対応する部分にマイクロレンズ２ａが配置されていない。
【００４５】
（共焦点光スキャナ検出装置および光スキャナの動作の説明）
共焦点光スキャナ検出装置３０は次のようにして作動する。まず、光源２０からの照射光Ｌ１が光スキャナ１に入射される。光スキャナ１に入射された照射光Ｌ１はマイクロレンズディスク２のマイクロレンズ２ａにより集光され、ビ−ムスプリッタ６を透過して、改良型ニポウディスク３に形成されたピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８に集光する。ピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８を通った照射光Ｌ１は、対物レンズ２３により試料３１上に照射される。
【００４６】
一方、試料３１からの戻り光Ｌ３は、再び対物レンズ２３および改良型ニポウディスク３を通って、ビ−ムスプリッタ６で反射され（照射光Ｌ１の光軸方向と直角方向に曲げられ）、リレーレンズ２２を介して撮像装置２４に入射する。こうして、試料３１の画像が撮像装置２４に結像される。また、ここでコントローラ２５はピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８からの画像がそれぞれ別の画像になるように、撮像装置２４の撮影タイミングや撮像装置２４内部の図示しないシャッタの同期を取る。
【００４７】
この共焦点光スキャナ検出装置３０では、光スキャナ１のマイクロレンズディスク２および改良型ニポウディスク３がモータ４により一定速度で回転しており、改良型ニポウディスク３の回転により、ピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８からの光スポットが試料３１上を走査している。
【００４８】
また、改良型ニポウディスク３上のピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３と試料３１上の光スポットとが共焦点関係にあり、光源２０からの照射光Ｌ１と、試料３１からの戻り光Ｌ３とが共にピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３を通過するため、それぞれのピンホール径に応じた共焦点効果による分解能が得られる。
【００４９】
さらに、光源２１からの透過照明光Ｌ２が試料３１を透過した上で光スキャナ１に入射すると、透過照明光Ｌ２は対物レンズ２３を透過したのち、改良型ニポウディスク３上のピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３または開口部８を透過する。さらに、透過照明光Ｌ２はビ−ムスプリッタ６で反射され、リレーレンズ２２を介して撮像装置２４に入射する。この場合も、試料３１の画像が撮像装置２４に結像される。
【００５０】
以上の場合において、改良型ニポウディスク３は大きさ（直径）の異なる３タイプのピンホ−ルＰ１、Ｐ２、Ｐ３を有しており、開口率を３段階で変更することができる。また、改良型ニポウディスク３は開口部８を有しているから、全体でみると開口率を４段階で変更することができる。したがって、共焦点光スキャナ検出装置３０は分解能と画像の明るさを４通りのパターンで変更でき、１台で光学特性の異なる４種類の画像を撮影することができる。
【００５１】
この場合、仮に改良型ニポウディスク３にピンホール列がＸ条形成され、ｎ条で１枚の画像を取得可能に構成されていた場合において、ディスク１回転あたりに取得できる画像の光学特性をＹ段階で変化させようとすると（ｎ、Ｘ、Ｙは整数）、
Ｘ／（ｎＹ）で求まる条数のピンホール列を各ゾーンに形成すればよいことになる。
【００５２】
この改良型ニポウディスク３は、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３が９条形成されているが、ゾーンＺ４に開口部８の代わりにピンホ−ルＰ３よりも大きいピンホ−ルが並んだピンホール列を設けたとすると（図示せず）、全体で１２条のピンホール列を有していることになる。また、３条で１枚の画像が取得可能に構成されていたとする。
【００５３】
この場合、共焦点光スキャナ検出装置３０にこのような改良型ニポウディスクを用いてピンホール３条で１枚の画像を取得可能に構成すると、１回転で４枚の画像を得ることができる。
【００５４】
光スキャナ１の標準的なディスク回転スピードが毎秒８０回転であるから、この１２条のピンホール列を備えた改良型ニポウディスクを用いるときは毎秒３２０枚の画像を撮影することができる。また、開口率（ゾーン）ごとの画像形成速度は毎秒８０枚になる。
【００５５】
さらに、仮に改良型ニポウディスク３の全体でピンホールの大きさを８段階で変更するようにしたとすると、各開口率について毎秒４０枚の画像がとれる。これでも、リアルタイムイメージングにおいて標準的速度とされている毎秒３０枚よりも撮影できる枚数が多い。したがって、このような共焦点光スキャナ検出装置３０の撮影速度（単位時間当たりの撮影枚数）は標準的速度と比べても遜色のないものである。
【００５６】
その上、共焦点光スキャナ検出装置３０は、開口部８を用いて撮影するときは開口率を１００％にすることができるため、共焦点画像だけでなく、落射照明像のような非共焦点画像の撮影にも好適である。
【００５７】
改良型ニポウディスク３は、ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の大きさが周回方向ｆに沿って降順に（小さくなるようにして）変更されているから、共焦点光スキャナ検出装置３０は、開口率を順次変更した画像（この場合は開口率を大中小と順次変更した画像）を撮影することができる。
【００５８】
そして、このような共焦点光スキャナ検出装置３０によって、改良型ニポウディスク３を回転させながら撮像装置２４の撮影を継続した場合、ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４ごとに光学特性の異なる画像が順次得られる。
【００５９】
そのため、ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４を用いて撮影される画像をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし、ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３では１枚ずつ撮影されるとすると、撮影される画像はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ・・・となって、光学特性の異なる４種類の画像が混在してしまうおそれがある。
【００６０】
そこで、コントローラ２５により、撮像装置２４の撮影タイミングをゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４のうちの撮影に用いるゾーンの位置に合わせるように制御する（各ゾーンの画像がそれぞれ別の画像になるように、撮像装置２４の撮影タイミングや像装置２４内部のシャッタと、改良型ニポウディスク３の回転の同期を取る）ことによって、必要とする開口率で撮影された画像が得られるようにでき、光学特性の異なる画像の混在を回避することができる。
【００６１】
例えば、撮像装置２４の撮影タイミングとゾーンＺ１の位置との同期をとることによって、撮影される画像は、Ａ，Ａ，Ａ，Ａ，Ａ・・・となるようにすることができる。
【００６２】
この場合、所定のセンサで改良型ニポウディスク３におけるゾーンＺ１の位置を検出しつつ（センサが位置検出手段としての動作を行い）、その検出されたゾーンＺ１の位置に基づき、コントローラ２５が撮像装置２４の撮影タイミングを制御する同期制御手段としての動作を実行するようにすればよい。
【００６３】
以上のように、共焦点光スキャナ検出装置３０および光スキャナ１では、改良型ニポウディスク３に大きさの異なるピンホールを設けているため、開口率を段階的に変更することが可能になっている。したがって、共焦点光スキャナ検出装置３０では、共焦点法において取得できる光学的断層像を光学特性の異なる複数のタイプで撮影することができる。また、透過像や発光像の撮影もほぼ同じタイミングで行えるので、測定対象に合わせて光学条件を柔軟に変更することもできる。
【００６４】
また、共焦点光スキャナ検出装置３０は、撮像装置２４の撮影タイミングや撮像装置２４内部のシャッタとゾーンの位置との同期を取ることによって、所望のピンホールを用いた共焦点画像を取得することもできる。
【００６５】
さらに、ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３が螺旋状に並べられているので、ピンホールのピッチを適宜コントロールすることによって、改良型ニポウディスク３の内周と外周での光走査時の明暗むらが生じなくなっている。
【００６６】
（変形例）
上述した共焦点光スキャナ検出装置３０は、改良型ニポウディスク３の代わりに図３に示す改良型ニポウディスク１３を用いてもよい。改良型ニポウディスク１３は改良型ニポウディスク３と比較して、以下の点が相違し、そのほかの点は同じである。すなわち、改良型ニポウディスク１３はゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３がいずれもピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３を１本ずつ有している。
【００６７】
したがって、改良型ニポウディスク１３はピンホール列１本ごとにピンホールの大きさが相違している。この改良型ニポウディスク１３を用いても、分解能と画像の明るさを段階的に変更することができる。この改良型ニポウディスク１３を用いる場合は、撮像装置２４の撮影タイミングとピンホール列の位置との同期を取ることによって、所望の開口率で共焦点画像を撮影することができる。
【００６８】
また、共焦点光スキャナ検出装置３０は、改良型ニポウディスク３の代わりに図４に示す改良型ニポウディスク１４を用いてもよい。改良型ニポウディスク１４は改良型ニポウディスク３と比較して、以下の点が相違し、そのほかの点は同じである。すなわち、改良型ニポウディスク１４は、各ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３について、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３の本数がそれぞれ２本、３本、４本となり、ピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３の大きさの降順にピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３の本数が多くなっている。
【００６９】
なお、マイクロレンズディスク２におけるレンズ２ａの位置は、図６のほか、図７のようにしても効果は変わらない。
【００７０】
さらに、共焦点光スキャナ検出装置３０は、改良型ニポウディスク３の代わりに図５に示す改良型ニポウディスク１５を用いてもよい。改良型ニポウディスク１５は改良型ニポウディスク３と比較して、以下の点が相違し、そのほかの点は同じである。すなわち、改良型ニポウディスク１５は、ピンホール列ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３のピンホールＰ１、Ｐ２、Ｐ３が直線状に並べられ、各ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４が周方向に沿って４等分された均等な大きさの４分円になっている。
【００７１】
以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
【００７２】
例えば、上記の実施の形態の改良型ニポウディスクでは、４つのゾーンを設けているが、ゾーンの個数を２つにして開口率を大小２段階で変更できるようにしてもよいし、ゾーンの個数を５以上にして、開口率を５段階以上で変更できるようにしてもよい。ゾーンの大きさは等しくしてもよいが、異ならせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態に係る共焦点光スキャナ検出装置３０の概略構成を示す図である。
【図２】改良型ニポウディスクの一例を示す平面図である。
【図３】変形例に係る改良型ニポウディスクの一例を示す平面図である。
【図４】別の変形例に係る改良型ニポウディスクの一例を示す平面図である。
【図５】さらに別の変形例に係る改良型ニポウディスクの一例を示す平面図である。
【図６】マイクロレンズディスクの一例を示す平面図である。
【図７】マイクロレンズディスクの他例を示す平面図である。
【図８】従来のニポウディスクの一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…光スキャナ、２…マイクロレンズディスク、３…改良型ニポウディスク
８…開口部、２４…光撮影装置、２５…コントローラ、２０，２１…光源
ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３…ピンホール列
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…ピンホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニポウディスクを回転させて試料を走査する光スキャナと、前記ニポウディスクを介して前記試料を照射する光源と、前記光スキャナからの出射光を入力して前記試料の画像を撮影する撮像装置とを有する共焦点光スキャナ検出装置であって、
前記ニポウディスクは、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本の前記ピンホール列または２本以上の前記ピンホール列ごとにそれぞれの前記ピンホール列を構成する前記ピンホールの大きさが相違していることを特徴とする共焦点光スキャナ検出装置。
【請求項２】
前記ピンホールの大きさが２本または３本の前記ピンホール列ごとに相違し、かつ周回方向に沿って昇順または降順に変更されていることを特徴とする請求項１記載の共焦点光スキャナ検出装置。
【請求項３】
前記ニポウディスクに対向し、前記ピンホールに前記光源からの光を集光するマイクロレンズディスクを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の共焦点光スキャナ検出装置。
【請求項４】
ニポウディスクを回転させて試料を走査する光スキャナであって、
前記ニポウディスクは、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本の前記ピンホール列または２本以上の前記ピンホール列ごとにそれぞれの前記ピンホール列を構成する前記ピンホールの大きさが相違していることを特徴とする光スキャナ。
【請求項５】
前記ピンホールの大きさが２本または３本の前記ピンホール列ごとに相違し、かつ周回方向に沿って昇順または降順に変更されていることを特徴とする請求項４記載の光スキャナ。
【請求項６】
前記ニポウディスクは、隣接している前記ピンホール列の間に開口率が１００％になるようにして開口している開口部を更に有する請求項４または５記載の光スキャナ。
【請求項７】
前記ニポウディスクに対向し、前記ピンホールに前記光源からの光を集光するマイクロレンズディスクを設けたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項記載の光スキャナ。
【請求項８】
前記ニポウディスクは、同じ大きさの前記ピンホールを備えた前記ピンホール列の本数が前記ピンホールの大きさの昇順に少なくなっていることを特徴とする請求項４記載の光スキャナ。
【請求項９】
前記ニポウディスクは、前記各ピンホールが螺旋状に並べられていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項記載の光スキャナ。
【請求項１０】
光スキャナに用いられるニポウディスクであって、
中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本の前記ピンホール列または２本以上の前記ピンホール列ごとに前記ピンホール列を構成する前記ピンホールの大きさが相違していることを特徴とするニポウディスク。
【請求項１】
ニポウディスクを回転させて試料を走査する光スキャナと、前記ニポウディスクを介して前記試料を照射する光源と、前記光スキャナからの出射光を入力して前記試料の画像を撮影する撮像装置とを有する共焦点光スキャナ検出装置であって、
前記ニポウディスクは、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本の前記ピンホール列または２本以上の前記ピンホール列ごとにそれぞれの前記ピンホール列を構成する前記ピンホールの大きさが相違していることを特徴とする共焦点光スキャナ検出装置。
【請求項２】
前記ピンホールの大きさが２本または３本の前記ピンホール列ごとに相違し、かつ周回方向に沿って昇順または降順に変更されていることを特徴とする請求項１記載の共焦点光スキャナ検出装置。
【請求項３】
前記ニポウディスクに対向し、前記ピンホールに前記光源からの光を集光するマイクロレンズディスクを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の共焦点光スキャナ検出装置。
【請求項４】
ニポウディスクを回転させて試料を走査する光スキャナであって、
前記ニポウディスクは、中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本の前記ピンホール列または２本以上の前記ピンホール列ごとにそれぞれの前記ピンホール列を構成する前記ピンホールの大きさが相違していることを特徴とする光スキャナ。
【請求項５】
前記ピンホールの大きさが２本または３本の前記ピンホール列ごとに相違し、かつ周回方向に沿って昇順または降順に変更されていることを特徴とする請求項４記載の光スキャナ。
【請求項６】
前記ニポウディスクは、隣接している前記ピンホール列の間に開口率が１００％になるようにして開口している開口部を更に有する請求項４または５記載の光スキャナ。
【請求項７】
前記ニポウディスクに対向し、前記ピンホールに前記光源からの光を集光するマイクロレンズディスクを設けたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項記載の光スキャナ。
【請求項８】
前記ニポウディスクは、同じ大きさの前記ピンホールを備えた前記ピンホール列の本数が前記ピンホールの大きさの昇順に少なくなっていることを特徴とする請求項４記載の光スキャナ。
【請求項９】
前記ニポウディスクは、前記各ピンホールが螺旋状に並べられていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項記載の光スキャナ。
【請求項１０】
光スキャナに用いられるニポウディスクであって、
中心から周辺に向かって複数のピンホールが並んだピンホール列を複数有し、１本の前記ピンホール列または２本以上の前記ピンホール列ごとに前記ピンホール列を構成する前記ピンホールの大きさが相違していることを特徴とするニポウディスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２３３５４３（Ｐ２００８−２３３５４３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７３０８５（Ｐ２００７−７３０８５）
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（５０４３００１８１）国立大学法人浜松医科大学 (96)
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（５０４３００１８１）国立大学法人浜松医科大学 (96)
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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