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Dokumentenidentifikation DE102006019952A1 11.01.2007
Titel Konfokales Mikroskop
Anmelder NIKON CORPORATION, Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ujike, Tomoko, Tokyo, JP;
Noda, Tomoya, Tokyo, JP
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 80538 München
DE-Anmeldedatum 28.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006019952
Offenlegungstag 11.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.01.2007
IPC-Hauptklasse G02B 21/00(2006.01)A, F, I, 20060428, B, H, DE
Zusammenfassung Diese Erfindung stellt ein konfokales Mikroskop (10) mit verbesserter Licht-Verwendungs-Effizienz bereit. Das konfokale Mikroskop (10) weist hierzu auf: einen Abschnitt (11 bis 16), der Beleuchtungs-Licht sowohl auf einen mit "5" bezeichneten Zielpunkt (2A) einer Probe als auch auf dazu benachbarte, mit "1" bis "4" und "6" bis "9" bezeichnete Nicht-Zielpunkte (2A) zu einer gleichzeitigen Beleuchtung konzentriert; einen Abschnitt (13 bis 18), der Licht empfängt, welches in einen mit dem Zielpunkt (2A) konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereich (8A) eintritt, ohne von dem Zielpunkt (2A) emittiertes Licht und von den Nicht-Zielpunkten (2A) emittiertes Licht zu unterscheiden, und der ein Licht-Empfangs-Signal (S1 bis S4) in Übereinstimmung mit einer Intensität des empfangenen Lichts ausgibt; einen Abschnitt (19), der die Anzahl der Nicht-Zielpunkte (2A) ändert und vor und nach dem Ändern der Anzahl der Nicht-Zielpunkte (2A) sukzessiv Licht-Empfangs-Signale (S1 bis S4) erfasst; und einen Abschnitt, der ein konfokales Signal (a) in Übereinstimmung mit einer Intensität des von dem Zielpunkt (2A) emittierten Lichts auf Basis einer Beziehung zwischen den erfassten Licht-Empfangs-Signalen (S1 bis S4) und der Anzahl der Nicht-Zielpunkte (2A) erzeugt.

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft ein konfokales Mikroskop für konfokale Beobachtung einer Probe.

In einem konfokalen Mikroskop wird Beleuchtungs-Licht in einem Punkt einer Probe konzentriert. Die Intensität des von dem Punkt emittierten Lichts wird mittels eines Sensors gemessen. Der gleiche Vorgang wird wiederholt, während der gemessene Punkt die Probe zwei-dimensional abtastet. Daher kann eine Bild-Intensitäts-Verteilung der Probe mit hoher Auflösung erhalten werden, was konfokale Beobachtung ermöglicht. Um die konfokale Beobachtung effektiv durchzuführen, wurde beispielsweise ein Mehr-Punkt-Abtast-System unter Verwendung einer Nipkow-Scheibe vorgeschlagen (vergleiche hierzu, z.B., die ungeprüfte Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 9-325279). In diesem Fall werden benachbarte gemessene Punkte mit einem Intervall in Übereinstimmung mit einem Intervall von benachbarten Pinholes (Durchtrittsöffnungen) der Nipkow-Scheibe festgelegt, wodurch verhindert wird, dass von den gemessenen Punkten emittiertes Licht miteinander auf dem Sensor vermischt wird (es wird nämlich ein konfokaler Effekt aufrechterhalten).

Das Mehr-Punkt-Abtast-System weist jedoch das Problem einer geringen Licht-Verwendungs-Effizienz auf, da das Öffnungsverhältnis der Pinholes der Nipkow-Scheibe klein ist, so dass von dem von einer Lichtquelle emittierten Licht lediglich ein geringer Anteil an Licht, der durch die Pinholes hindurch tritt, eine Probe beleuchtet.

Es ist daher die Aufgabe dieser Erfindung, ein konfokales Mikroskop mit verbesserter Licht-Verwendungs-Effizienz bereitzustellen.

Ein konfokales Mikroskop gemäß dieser Erfindung weist auf: einen Beleuchtungsabschnitt, der Beleuchtungs-Licht sowohl auf einen Zielpunkt als auch auf Nicht-Zielpunkte einer Probe zu einer gleichzeitigen Beleuchtung konzentriert, wobei die Nicht-Zielpunkte benachbart zu dem Zielpunkt sind; einen Licht-Empfangsabschnitt, der Licht empfängt, welches in einen mit dem Zielpunkt konjugierten (d.h. eineindeutig zugeordneten) Licht-Empfangs-Teilbereich eintritt, ohne von dem Zielpunkt emittiertes Licht und von den Nicht-Zielpunkten emittiertes Licht zu unterscheiden, wenn der Beleuchtungsabschnitt den Zielpunkt und die Nicht-Zielpunkte beleuchtet, und der ein Licht-Empfangs-Signal in Übereinstimmung mit einer Intensität des empfangenen Lichts ausgibt; einen Steuerabschnitt, der den Beleuchtungsabschnitt zum Ändern einer Anzahl der Nicht-Zielpunkte steuert und sukzessiv Licht-Empfangs-Signale erfasst, die von dem Licht-Empfangsabschnitt vor und nach dem Ändern der Anzahl der Nicht-Zielpunkte ausgegeben werden; und einen Erzeugungsabschnitt, der ein konfokales Signal in Übereinstimmung mit einer Intensität des von dem Zielpunkt emittierten Lichts auf Basis einer Beziehung zwischen den von dem Steuerabschnitt erfassten Licht-Empfangs-Signalen und der Anzahl der Nicht-Zielpunkte erzeugt.

Es ist bevorzugt, dass der Erzeugungsabschnitt das konfokale Signal und ein nicht-konfokales Signal, das der Intensität des von den Nicht-Zielpunkten emittierten Lichts entspricht, erzeugt und ein Differenzsignal zwischen dem konfokalen Signal und dem nicht-konfokalen Signal erzeugt.

Der Gegenstand, das Prinzip und die Verwendbarkeit der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung besser verständlich, wenn diese im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit identischen Bezugszeichen versehen sind, gelesen wird.

Das schematische Diagramm in:

1 stellt eine Gesamtstruktur eines konfokalen Mikroskops 10 dar;

2 stellt die Beziehung zwischen Mikrospiegeln 4A, Licht-Empfangsabschnitten 8A und Mikrobereichen 2A dar;

3 stellt ein Beleuchtungsmuster dar, mit dem lediglich ein Zielpunkt 2A beleuchtet wird;

4 stellt ein Beleuchtungsmuster, mit dem ein Zielpunkt 2A und zwei Nicht-Zielpunkte 2A gleichzeitig beleuchtet werden (a), und ein Beleuchtungsmuster, mit dem ein Zielpunkt 2A und vier Nicht-Zielpunkte 2A gleichzeitig beleuchtet werden (b), dar;

5 stellt ein Beleuchtungsmuster dar, mit dem acht Nicht-Zielpunkte 2A beleuchtet werden;

6 stellt zwei-dimensionales Abtasten von Zielpunkten 2A dar;

7 stellt ein anderes Beleuchtungsmuster dar, mit dem ein Zielpunkt 2A und zwei Nicht-Zielpunkte 2A gleichzeitig beleuchtet werden;

8 stellt ein anderes Beleuchtungsmuster dar, mit dem ein Zielpunkt 2A und vier Nicht-Zielpunkte 2A gleichzeitig beleuchtet werden;

9 stellt eine Mehrzahl von Beleuchtungsmustern dar, bei denen die Anzahl von Nicht-Zielpunkten gleich ist (zwei) und deren jeweilige Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unterschiedlich ist;

10 stellt eine Mehrzahl von Beleuchtungsmustern dar, bei denen die Anzahl von Nicht-Zielpunkten gleich ist (vier) und deren jeweilige Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung unterschiedlich ist;

11 stellt ein anderes Beleuchtungsmuster dar, mit dem ein Zielpunkt 2A und zwei Nicht-Zielpunkte 2A gleichzeitig beleuchtet werden;

12 stellt ein anderes Beleuchtungsmuster dar, mit dem ein Zielpunkt 2A und vier Nicht-Zielpunkte 2A gleichzeitig beleuchtet werden;

13 stellt ein Beleuchtungsmuster eines Vergleichs-Beispiels dar;

14 stellt eine Differenz-Ermittlungs-Verarbeitung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung dar; und

15 stellt einen Effekt der Differenz-Ermittlungs-Verarbeitung dar.

Zunächst werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Wie in 1 dargestellt, weist ein konfokales Mikroskop 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung einen Beleuchtungsabschnitt 11 bis 16, einen Bildformungsabschnitt 13 bis 17, einen optischen Detektor 18 und einen Steuerabschnitt 19 auf. Der Beleuchtungsabschnitt 11 bis 16 weist eine Lichtquelle 11, eine Kondensorlinse 12, einen dichroischen Spiegel 13, eine Spiegelvorrichtung 14 und Linsen 15 und 16 auf. Der Bildformungsabschnitt 13 bis 17 weist die Linsen 15 und 16, die Spiegelvorrichtung 14, den dichroischen Spiegel 13 und eine Linse 17 auf.

Die Spiegelvorrichtung 14 weist mehrere Mikrospiegel 4A auf, die zwei-dimensional angeordnet sind (in 2 ist eine Vielzahl von Mikrospiegeln 4A dargestellt). Die Neigungswinkel der Mikrospiegel 4A kann mit hoher Geschwindigkeit eingestellt werden (beispielsweise ist die Spiegelvorrichtung 14 eine digitale Mikrospiegel-Vorrichtung). Der optische Detektor 18 ist eine Bildaufnahme-Vorrichtung, beispielsweise ein CCD. Der optische Detektor 18 weist mehrere Licht-Empfangs-Teilbereiche 8A auf, die zweidimensional angeordnet sind (in 2 ist eine Vielzahl von Licht-Empfangs-Teilbereichen 8A dargestellt). Jeder der Licht-Empfangs-Teilbereiche 8A weist mindestens ein Pixel der Bildaufnahme-Vorrichtung auf. Die Spiegelvorrichtung 14 und der optische Detektor 18 sind in Ebenen angeordnet, die miteinander konjugiert sind. Zusätzlich ist der optische Detektor 18 in einer Ebene angeordnet, die mit einer Proben-Ebene 20 konjugiert ist.

2 zeigt die Licht-Empfangs-Teilbereiche 8A der optischen Sensors 18, wobei die Licht-Empfangs-Teilbereiche 8A den Mikrospiegeln 4A der Spiegelvorrichtung 14 entsprechen. 2 zeigt auch die Proben-Ebene 20, die in mehrere Mikrobereiche 2A entsprechend der zwei-dimensionalen Anordnung der Mikrospiegel 4A (der zwei-dimensionalen Anordnung der Licht-Empfangs-Teilbereiche 8A) aufgeteilt ist. Die Mikrobereiche 2A sind jeweils mit den Mikrospiegeln 4A konjugiert. Zusätzlich sind die Mikrobereiche 2A jeweils mit den Licht-Empfangs-Teilbereichen 8A konjugiert. 2 zeigt, dass jeder der Mikrobereiche 2A, der Mikrospiegel 4A und der Licht-Empfangs-Teilbereiche 8A die gleiche Größe hat. Jedoch muss auf Grund von, beispielsweise, der Brennweite der Linsen 15 bis 17 die Größe eines jeden der Mikrobereiche 2A, die Größe eines jeden der Mikrospiegel 4A und die Größe eines jeden der Licht-Empfangs-Teilbereiche 8A nicht immer gleich sein.

Von der Lichtquelle 11 emittiertes Licht breitet sich durch die Kondensorlinse 12 und den dichroischen Spiegel 13 hindurch aus und beleuchtet dann die mehreren Mikrospiegel 4A gleichmäßig. Einige Mikrospiegel 4A sind unter einem Beleuchtungswinkel geneigt (nachfolgend werden diese Mikrospiegel als „eingeschaltete Mikrospiegel 4A" bezeichnet). Die anderen Mikrospiegel 4A sind unter einem Nicht-Beleuchtungswinkel geneigt, der zu dem Beleuchtungswinkel verschieden ist (nachfolgend werden diese Mikrospiegel als „ausgeschaltete Mikrospiegel 4A" bezeichnet). Die Mikrospiegel 4A können mit einem von dem Steuerabschnitt 19 gelieferten Steuersignal mit hoher Geschwindigkeit ein- und ausgeschaltet werden.

Ein eingeschalteter Mikrospiegel 4A der mehreren Mikrospiegel 4A reflektiert Licht, das von dem dichroischen Spiegel 13 kommt, und richtet es auf die Linse 15. Dieses Licht läuft durch die Linsen 15 und 16 hindurch und erreicht die Proben-Ebene 20 als Beleuchtungs-Licht. Die Einfalls-Position der Beleuchtungs-Lichts auf der Proben-Ebene 20 ist ein Mikrobereich 2A, der mit einem eingeschalteten Mikrospiegel 4A der mehreren Mikrospiegel 4A der Spiegelvorrichtung 14 konjugiert ist. Das Beleuchtungs-Licht, das den Mikrobereich 2A erreicht, wird auf einen Punkt des Mikrobereichs 2A konzentriert. An ausgeschalteten Mikrospiegeln 4A reflektiertes Licht erreicht die Proben-Ebene 20 nicht.

In den Mikrobereichen 2A in der Proben-Ebene 20, auf die das Beleuchtungs-Licht eingefallen ist, wird von dem Beleuchtungs-Licht eine Leuchtstoff-Substanz angeregt, was ein Emittieren von Fluoreszenzlicht von der Leuchtstoff-Substanz verursacht. Dieses Fluoreszenzlicht breitet sich durch die Linsen 16 und 15 hindurch aus und erreicht einen eingeschalteten Mikrospiegel 4A der Spiegelvorrichtung 14. Das Fluoreszenzlicht wird von dem eingeschalteten Mikrospiegel 4A reflektiert und auf den dichroischen Spiegel 13 hin gerichtet. Das Fluoreszenzlicht fällt durch den dichroischen Spiegel 13 und die Linse 17 hindurch auf den optischen Detektor 18 ein. In dem optischen Detektor 18 fällt das Fluoreszenzlicht auf einen mit einem eingeschalteten Mikrospiegel 4A der Spiegelvorrichtung 14 konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereich 8A aus den mehreren Licht-Empfangs-Teilbereichen 8A ein.

Somit wird in dem konfokalen Mikroskop 10 des ersten Ausführungsbeispiels aus den mehreren Mikrobereichen 2A in der Proben-Ebene 20 eine mit einem eingeschalteten Mikrospiegel 4A der Spiegelvorrichtung 14 konjugierter Mikrobereich 2A beleuchtet. Von diesem Mikrobereich 2A emittiertes Fluoreszenzlicht wird von einem eingeschalteten Mikrospiegel 4A reflektiert und auf den optischen Detektor 18 hin gerichtet. Das Fluoreszenzlicht wird von einem mit dem eingeschalteten Mikrospiegel 4A konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereich 8A detektiert. Somit kann Fluoreszenzlicht in jedem beliebigen Beleuchtungsmuster detektiert werden, indem die Ein-/Aus-Zustände der Mikrospiegel 4A geändert werden.

Wenn ein in 3(a) dargestelltes Beleuchtungsmuster in der Proben-Ebene 20 gebildet wird, werden darin eine Mehrzahl von Mikrobereichen 2A mit einem vorgegebenen Intervall D1 zueinander beleuchtet. In 3(a) repräsentieren weiße Bereiche beleuchtete Mikrobereiche 2A, wohingegen schraffierte Bereiche nicht-beleuchtete Mikrobereiche 2A repräsentieren. Von den beleuchteten Mikrobereichen 2A (nachfolgend als „Zielpunkte 2A" bezeichnet) emittiertes Fluoreszenzlicht wird von den jeweils mit den Zielpunkten 2A konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereichen 8A detektiert. An diesem Punkt wird das Intervall D1 von benachbarten Mikrobereichen 2A festgelegt, um einen konfokalen Effekt aufrecht zu erhalten. Wenn die Zielpunkte 2A in der Proben-Ebene 20 zwei-dimensional abgetastet werden, kann eine Bild-Intensitäts-Verteilung in der Proben-Ebene 20 mit hoher Auflösung erhalten werden. Daraus ergibt sich, dass konfokale Beobachtung durchgeführt werden kann.

In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, dass das Intervall D1 zum Beibehalten des konfokalen Effekts beispielsweise das Zweifache eines Intervalls D2 von benachbarten Mikrobereichen 2A ist. Jeder der Zielpunkte 2A mit dem Intervall D1 (= D2 × 3) und acht dazu benachbarte Mikrobereiche 2A werden im Allgemeinen als eine Einheit 21 bezeichnet (siehe in 3(b)). Jede dieser Einheiten 21 weist insgesamt neun Mikrobereiche 2A (in einer 3 × 3-Matrix) auf. Das Zentrum der neun Mikrobereiche 2A einer einzelnen Einheit 21 ist ein Zielpunkt 2A. Zur Verdeutlichung sind in 3(b) die neun Mikrobereiche 2A für jede Einheit 21 jeweils mit den Ziffern „1" bis „9" gekennzeichnet.

Bei dem in 3(b) dargestellten Beleuchtungsmuster, bei dem lediglich die mit „5" in den Einheiten 21 bezeichneten Zielpunkte 2A beleuchtet werden, fällt das von benachbarten Zielpunkten 2A emittierte Fluoreszenzlicht auf zueinander benachbarte und mit den jeweiligen Zielpunkten 2A konjugierte Licht-Empfangs-Teilbereiche 8A ein, so dass das Fluoreszenzlicht benachbarter Zielpunkte 2A nicht miteinander vermischt wird. Somit ist ein von einem einzelnen Licht-Empfangs-Teilbereich 8A ausgegebenes Signal ein konfokales Signal, das der Intensität des von einem einzelnen Zielpunkt 2A emittierten Fluoreszenzlichts entspricht. Vergleichbar hierzu ist ein von einem anderen Licht-Empfangs-Teilbereich 8A ausgegebenes Signal ein der Intensität des von einem anderen Zielpunkt 2A emittierten Fluoreszenzlichts entsprechendes konfokales Signal.

Im Gegensatz dazu erzeugt das in 4(a) dargestellte Beleuchtungsmuster, bei dem nicht nur die mit „5" in den Einheiten 21 bezeichneten Zielpunkte 2A, sondern auch mit „1" und „9" bezeichnete benachbarte Mikrobereiche 2A (nachfolgend als „Nicht-Zielpunkte 2A" bezeichnet) gleichzeitig beleuchtet werden, verschiedene Ergebnisse. Da das Intervall zwischen den Zielpunkten 2A und den Nicht-Zielpunkten 2A in einer Einheit 21 zu klein ist, um den konfokalen Effekt aufrecht zu erhalten, fällt nicht nur von den Zielpunkten 2A emittiertes Fluoreszenzlicht, sondern auch ein Teil des von jedem der Nicht-Zielpunkte 2A emittierten Fluoreszenzlichts (Lecklichts) auf mit den Zielpunkten 2A konjugierte Licht-Empfangs-Teilbereiche 8A ein.

Der mit dem Zielpunkt 2A konjugierte Licht-Empfangs-Teilbereich 8A empfängt ununterscheidbar Fluoreszenzlicht von dem Zielpunkt 2A sowie Lecklicht von den Nicht-Zielpunkten 2A und gibt ein der Intensität des empfangenen Lichts entsprechendes Licht-Empfangs-Signal aus. In diesem Fall ist das Licht-Empfangs-Signal die Summe aus einem der Intensität des von dem Zielpunkt 2A emittierten Fluoreszenzlichts entsprechenden konfokalen Signal und einem der Intensität des von den Nicht-Zielpunkten 2A emittierten Lecklichts entsprechenden nicht-konfokalen Signal. Somit kann mit dem Licht-Empfangs-Signal eine Bild-Intensitäts-Verteilung in der Proben-Ebene 20 nicht mit hoher Auflösung erreicht werden.

Jedoch wird ein für das in 4(b) dargestellte Beleuchtungsmuster aufgenommenes Licht-Empfangs-Signal mit einem für das in 4(a) dargestellte Beleuchtungsmuster aufgenommenen Licht-Empfangs-Signal kombiniert, um das nicht-konfokale Signal von dem Licht-Empfangs-Signal mittels einer vorgegebenen Verarbeitung zu subtrahieren und lediglich das konfokale Signal zu extrahieren. Somit kann mittels des bei der Signal-Verarbeitung extrahierten konfokalen Signals eine Bild-Intensitäts-Verteilung in der Proben-Ebene 20 mit hoher Auflösung erreicht werden.

Für die Signal-Verarbeitung für zusätzlich das in dem Licht-Empfangs-Signal enthaltene nicht-konfokale Signal wie folgt abgeschätzt. Dazu wird für das in 5 dargestellten Beleuchtungsmuster angenommen, dass, wenn in einer Einheit 21 außer einem mit „5" bezeichneten Zielpunkt 2A alle anderen Mikrobereiche 2A (mit „1" bis „4" und „6" bis „9" bezeichnete Nicht-Zielpunkte 2A) gleichzeitig beleuchtet werden, das Licht-Empfangs-Signal, das von einem mit dem Zielpunkt 2A konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereich 8A ausgegeben wird, den Wert „b" hat. Das Licht-Empfangs-Signal (b) ist ein nicht-konfokales Signal, das in jeder Einheit 21 der Gesamtintensität des von den mit „1" bis „4" und „6" bis „9" bezeichneten Nicht-Zielpunkten 2A emittierten Lecklichts entspricht. Es wird darauf hingewiesen, dass dabei angenommen wird, dass kein Lecklicht von außerhalb der Einheit 21 einfällt.

Zur Vereinfachung wird angenommen, dass die Nicht-Zielpunkte 2A gleichmäßig zu dem Licht-Empfangs-Signal beitragen. In diesem Fall sind für die mit „1" bis „4" und „6" bis „9" bezeichneten Nicht-Zielpunkte 2A die nicht-konfokalen Signale zueinander gleich, nämlich (1/8)b. Wenn in dem in 3(b) dargestellten Beleuchtungsmuster lediglich der mit „5" in Einheit 21 bezeichnete Zielpunkt 2A beleuchtet wird, wird außerdem das Licht-Empfangs-Signal mit einem Wert „a" angenommen. Dieses Licht-Empfangs-Signal (a) ist gleich dem konfokalen Signal, das der Intensität des von dem Zielpunkt 2A emittierten Fluoreszenzlichts entspricht.

Unter Verwendung des konfokalen Signals (a) für einen Zielpunkt 2A in der Einheit 21 und des nicht-konfokalen Signals (1/8)b für jeden der Nicht-Zielpunkte 2A in der Einheit 21 kann ein Licht-Empfangs-Signal S1 mittels der nachfolgenden Gleichung (1) ausgedrückt werden, in der ein mit „5" bezeichneter Zielpunkt 2A und zwei mit „1" und „9" bezeichnete Nicht-Zielpunkte 2A in dem in 4(a) dargestellten Beleuchtungsmuster gleichzeitig beleuchtet werden. S1 = a + (1/8)b × 2(1)

Als nächstes wird das in 4(b) dargestellte Beleuchtungsmuster beschrieben. Bei dem in 4(b) dargestellten Beleuchtungsmuster werden in einer Einheit 21 ein mit „5" bezeichneter Zielpunkt 2A und hierzu benachbart vier mit „2", „4", „6" und „8" bezeichnete Nicht-Zielpunkte 2A gleichzeitig beleuchtet. In diesem Fall kann ein Licht-Empfangs-Signal S2, das von einem mit dem Zielpunkt 2A konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereich 8A ausgegeben wird, mittels der nachfolgenden Gleichung (2) ausgedrückt werden. S2 = a + (1/8)b × 4(2)

Gemäß dem konfokalen Mikroskop 10 dieses Ausführungsbeispiels erfasst beispielsweise der Steuerabschnitt 19 ein Licht-Empfangs-Signal (S1), das von einem Licht-Empfangs-Teilbereich 8A, der mit dem mit „5" in der Einheit 21 bezeichneten Zielpunkt 2A konjugiert ist, ausgegeben wird, wenn die Spiegelvorrichtung 14 derart gesteuert wird, dass das in 4(a) dargestellte Beleuchtungsmuster in der Proben-Ebene 20 gebildet wird. Danach ändert er die Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A (von zwei auf vier). Wenn das in 4(b) dargestellte Beleuchtungsmuster in der Proben-Ebene 20 gebildet wird, erfasst er ein Licht-Empfangs-Signal (S2), das von einem Licht-Empfangs-Teilbereich 8A, der mit dem mit „5" bezeichneten Zielpunkt 2A in der Einheit 21 konjugiert ist, ausgegeben wird.

Auf diese Weise wendet der Steuerabschnitt 19 nach dem aufeinander folgenden Erfassen der Licht-Empfangs-Signale (S1 und S2) in verschiedenen Beleuchtungs-Zuständen, bei denen die Bereiche, die nicht der Zielpunkt 2A in der Einheit 21 sind, auf verschieden Arten beleuchtet werden (die Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A wird verändert), gleichzeitig die vorangegangene Gleichung (1) mit Bezug auf die Beziehung zwischen dem einen Licht-Empfangs-Signal (S1) und der Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A (zwei) sowie die vorangegangene Gleichung (2) mit Bezug auf die Beziehung zwischen dem anderen Licht-Empfangs-Signal (S2) und der Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A (vier) an und erzeugt ein konfokales Signal (a) entsprechend der Intensität des von dem Zielpunkt 2A emittierten Fluoreszenzlichts.

Das mit den zwei in 4(a) und 4(b) dargestellten Typen an Beleuchtungsmustern erzeugte konfokale Signal (a) ist ein Signal, das dem mit „5" in der Einheit 21 bezeichneten Zielpunkt 2A zugeordnet ist. Das konfokale Signal entspricht dem Licht-Empfangs-Signal des in 3(b) dargestellten Beleuchtungsmusters.

In gleicher Weise kann unter der Annahme, dass ein mit „9" bezeichneter Mikrobereich 2A ein Zielpunkt 2A ist und dass dieser das Zentrum einer Einheit 22 ist, mittels zweier in 6(a) und 6(b) dargestellter Typen von Beleuchtungsmustern ein konfokales Signal (a), das dem mit „9" bezeichneten Zielpunkt 2A zugeordnet ist, erzeugt werden.

Auf gleiche Weise wird jeder der mit „1" bis „4" und „6" bis „8" bezeichneten Mikrobereiche 2A als ein Zielpunkt 2A bezeichnet. Mit zwei Typen von Beleuchtungsmustern, die in der Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A verschieden sind, wird ein konfokales Signal (a), das jedem der Zielpunkte 2A zugeordnet ist, erzeugt. Wenn Zielpunkte 2A in der Proben-Ebene 20 zweidimensional abgetastet werden, kann eine Bild-Intensitäts-Verteilung in der Proben-Ebene 20 mit hoher Auflösung erreicht werden. Im Ergebnis kann eine konfokale Beobachtung durchgeführt werden.

Bei dem konfokalen Mikroskop 10 dieses Ausführungsbeispiels werden eine Mehrzahl von mit dem Intervall D1 (= D2 × 3) angeordneten Zielpunkten 2A in der Proben-Ebene 20 zum Beibehalten des konfokalen Effekts beleuchtet. Da Nicht-Zielpunkte 2A, die mit einem Intervall, das zu klein zum Beibehalten des konfokalen Effekts bei den Zielpunkten 2A ist, angeordnet sind, gleichzeitig beleuchtet werden, wird zusätzlich die Licht-Verwendungs-Effizienz der Lichtquelle 11im Vergleich mit der eines konfokalen Mikroskops, das eine konventionelle Nipkow-Scheibe verwendet, verbessert. Im Ergebnis wird bei diesem Ausführungsbeispiel das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert.

Bei dem konfokalen Mikroskop 10 dieses Ausführungsbeispiels wird zusätzlich die Spiegelvorrichtung 14 (siehe in 2), die eine Mehrzahl an Mikrospiegeln 4A aufweist, auf einem gemeinsamen optischen Pfad, entlang dem Beleuchtungs-Licht von der Lichtquelle 11 auf die Proben-Ebene 20 hin gerichtet wird, und einem gemeinsamen optischen Pfad, entlang dem in der Proben-Ebene 20 emittiertes Fluoreszenzlicht auf den optischen Detektor hin gerichtet wird, verwendet. Im Ergebnis kann die gesamte Vorrichtung gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht werden.

Die Verarbeitung zum Ändern der Ein-/Aus-Zustände der Mikrospiegel 4A der Spiegelvorrichtung 14 und zum zweidimensionalen Abtasten der Zielpunkte 2A in der Proben-Ebene 20 kann wie folgt vereinfacht werden. Wenn eine in 6(a) dargestellte Einheit 22, in welcher in einer Proben-Ebene 20 ein mit „9" bezeichneter Mikrobereich 2A ein Zielpunkt ist und mit „5" und „1" bezeichnete Mikrobereiche 2A Nicht-Zielpunkte sind, eine Einheit 21, deren Zentrum ein mit „5" bezeichneter Mikrobereich 2A ist, ersetzt, wird ein in 6(c) dargestelltes Beleuchtungsmuster erzielt. Somit ist klar, dass das Beleuchtungsmuster der Einheit 22 das gleiche ist wie das in 4(a) gezeigte der Einheit 21.

Wenn folglich das in 4(a) dargestellte Beleuchtungsmuster der Einheit 21 in der Proben-Ebene 20 gebildet wird, kann auf das in 6(a) dargestellte Beleuchtungsmuster der Einheit 22 verzichtet werden, falls in der Einheit 21 von mit Mikrobereichen, die mit „5" und „9" bezeichnet sind, konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereichen 8A Licht-Empfangs-Signale (S1) erfasst werden. Wenn das in 4(a) dargestellte Beleuchtungsmuster gebildet wird, ist es zusätzlich bevorzugt, dass ein Licht-Empfangs-Signal (S1) von einem Licht-Empfangs-Teilbereich 8A, der in Einheit 21 mit einem mit „1" bezeichneten Mikrobereich konjugiert ist, erfasst wird.

Wenn das in 4(a) dargestellte Beleuchtungsmuster gebildet wird und Licht-Empfangs-Signale (S1) von Licht-Empfangs-Teilbereichen 8A, die mit den in der Einheit 21 mit „1", „5" und „9" bezeichneten beleuchteten Mikrobereichen 2A konjugiert sind, erfasst werden, werden konfokale Signale (a) mit Bezug auf diese Mikrobereiche 2A als Zielpunkte 2A unter Verwendung der Licht-Empfangs-Signale (S1) erzeugt. Beispielsweise wird ein Licht-Empfangs-Signal (S1) von einem mit einem mit „1" bezeichneten Mikrobereich 2A konjugierter Licht-Empfangs-Teilbereich 8A verwendet, um ein konfokales Signal (a) mit Bezug auf den mit „1" bezeichneten Mikrobereich 2A als einen Zielpunkt 2A zu erzeugen.

In gleicher Weise werden für in der Einheit 21 mit „2", „6" und „8" bezeichnete beleuchtete Mikrobereiche 2A in einem in 7(a) dargestellten Beleuchtungsmuster von mit diesen Mikrobereichen 2A konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereichen 8A Licht-Empfangs-Signale (S1) erfasst, um konfokale Signale (a) mit Bezug auf die Mikrobereiche 2A als Zielpunkte 2A unter Verwendung der Licht-Empfangs-Signale (S1) zu erzeugen. Bei einem in 7(b) dargestellten Beleuchtungsmuster werden konfokale Signale (a) mit Bezug auf mit „3", „4" und „8" bezeichnete Mikrobereiche 2A unter Verwendung der Licht-Empfangs-Signale (S1) erzeugt.

Wenn zwei Mikrobereiche 2A an einer oberen linken Position und eine unteren rechten Position eines Zielpunkts 2A als Nicht-Zielpunkte bezeichnet werden, wird es nur durch aufeinander folgendes Bilden von drei Beleuchtungsmustern in der Proben-Ebene 20, wie sie in 4(a), 7(a) und 7(b) dargestellt sind, möglich gemacht, effektiv Licht-Empfangs-Signale (S1), die in der Einheit 21 mit „1" bis „9" bezeichneten Mikrobereichen 2A zugeordnet sind, zu ermitteln.

Jedoch ist ein in 6(b) dargestelltes Beleuchtungsmuster derart beschaffen, dass in der Einheit 22 der mit „9" bezeichnete Mikrobereich 2A in der dargestellten Proben-Ebene 20 als ein Zielpunkt 2A festgelegt wird und die mit „3", „6", „7" und „8" bezeichneten Mikrobereiche 2A als Nicht-Zielpunkte 2A festgelegt werden. Wenn die Einheit 22 die Einheit 21, deren Zentrum der mit „5" bezeichnete Mikrobereich 2A ist, ersetzt, wird sich das Beleuchtungsmuster in ein in 6(d) dargestelltes Beleuchtungsmuster ändern, welches zu dem in 4(b) dargestellten Beleuchtungsmuster der Einheit 21 verschieden ist. Um vier Mikrobereiche 2A an oberen, unteren, linken und rechten Positionen des Zielpunkts 2A als Nicht-Zielpunkte 2A zu bezeichnen, ist es folglich notwendig, aufeinander folgend neun in 4(b), 6(b) und 8 dargestellte Beleuchtungsmuster in der Proben-Ebene 20 zu bilden.

Das erste Ausführungsbeispiel beschrieb den Fall, in welchem acht Nicht-Zielpunkte benachbart zu einem Zielpunkt 2A gleichmäßig zu einem Licht-Empfangs-Signal beitragen (die nicht-konfokalen Signale sind nämlich zueinander gleich). Diese Erfindung ist jedoch nicht auf solch einen Fall beschränkt. Diese Erfindung ist auch auf den Fall anwendbar, bei dem nicht-konfokale Signale in Abhängigkeit von dem Positions-Verhältnis zwischen einem Zielpunkt 2A und Nicht-Zielpunkten 2A gewichtet werden, so dass die nicht-konfokalen Signale zueinander verschieden sind.

Beispielsweise hat unter der Annahme, dass ein mit „5" bezeichneter Mikrobereich 2A ein Zielpunkt 2A ist und mit „1" bis „4" und „6" bis „9" bezeichnete Mikrobereiche 2A Nicht-Zielpunkte 2A sind, das nicht-konfokale Signale eines mit „N" bezeichneten Nicht-Zielpunkts 2A den Wert „KN × b" und die Summe der (Gewichtungs-)Koeffizienten KN (= &Sgr;KN) soll den Wert „1" haben.

Zweites Ausführungsbeispiel

Zunächst wird eine Mehrzahl an Beleuchtungsmustern mit der gleichen Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A und verschiedenen Anordnungen beschrieben (9 und 10).

In den in 9 dargestellten vier Beleuchtungsmustern ist ein in einer Einheit 21 mit „5" bezeichneter Mikrobereich 2A ein Zielpunkt 2A und zwei dazu benachbarte Mikrobereiche 2A sind Nicht-Zielpunkte 2A, wobei die Nicht-Zielpunkte 2A bezüglich des Zielpunktes 2A gegenüberliegend angeordnet sind. Obwohl die Positionen der Nicht-Zielpunkte 2A in Abhängigkeit vom jeweiligen Beleuchtungsmuster verschieden sind, ist es möglich, acht zu dem Zielpunkt 2A benachbarte und mit „1" bis „4" und „6" bis „9" bezeichnete Mikrobereiche 2A nacheinander jeweils einzeln zu beleuchten, indem diese vier Beleuchtungsmuster aufeinander folgend in der Proben-Ebene 20 gebildet werden.

In diesem Fall werden für die in 9 dargestellten Beleuchtungsmuster aufeinander folgend vier Licht-Empfangs-Signale (S1 (1) bis S1(4)), die von einem mit einem mit „5" bezeichneten Zielpunkt 2A konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereich 8A ausgegeben werden, erfasst. Die Summe S3 dieser erfassten Licht-Empfangs-Signale (S1(1) bis S1(4)) wird als ein endgültiges Licht-Empfangs-Signal ermittelt und mittels der nachfolgenden Gleichung (3) ausgedrückt. S3 = S1(1) + S1(2) + S1(3) + S1(4) = a × 4 + (1/8)b × 8 = 4a + b(3)

Auf der anderen Seite wird bei den in 10 dargestellten sechs Beleuchtungsmustern ein in einer Einheit 21 mit „5" bezeichneter Mirkobereich 2A als ein Zielpunkt 2A bezeichnet und vier dazu benachbarte Mikrobereiche 2A werden als Nicht-Zielpunkte 2A bezeichnet. Obwohl die Positionen der Nicht-Zielpunkte in Abhängigkeit vom jeweiligen Beleuchtungsmuster verschieden sind, ist es möglich, acht zu dem Zielpunkt 2A benachbarte und mit „1" bis „4" und „6" bis „9" bezeichnete Mikrobereiche 2A nacheinander jeweils dreimal zu beleuchten, indem diese sechs Beleuchtungsmuster aufeinander folgend in der Proben-Ebene 20 gebildet werden.

In diesem Fall werden für die in 10 dargestellten Beleuchtungsmuster aufeinander folgend sechs Licht-Empfangs-Signale (S1(1) bis S1(6)), die von einem mit einem mit „5" bezeichneten Zielpunkt 2A konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereich 8A ausgegeben werden, erfasst. Die Summe S4 dieser erfassten Licht-Empfangs-Signale (S1(1) bis S1(6)) wird als ein endgültiges Licht-Empfangs-Signal ermittelt und mittels der nachfolgenden Gleichung (4) ausgedrückt. S4 = S1(1) + S1(2) + S1(3) + S1(4) + S1(5) + S1(6) = a × 6 + (1/8)b × 24 = 6a + 3b(4)

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Licht-Empfangs-Signale (S3 und S4) aufeinander folgend in verschiedenen Beleuchtungszuständen erhalten, wobei all diese Teilbereiche außer dem Zielpunkt 2A in der Einheit 21 auf verschieden Weisen beleuchtet werden (die Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A ist in jedem Beleuchtungsmuster verschieden), um ein konfokales Signal (a) entsprechend der Intensität des von dem Zielpunkt 2A emittierten Fluoreszenzlichts zu erzeugen, indem gleichzeitig die vorangegangene Gleichung (3) für die Beziehung zwischen dem einen Licht-Empfangs-Signal (S3) und der Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A (zwei) und die vorangegangene Gleichung (4) für die Beziehung zwischen dem anderen Licht-Empfangs-Signal (S4) und der Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A (vier) angewendet werden.

Wie aus den vorangegangenen Gleichungen (3) und (4) klar ist, ist der Term mit Bezug auf die nicht-konfokalen Signale ein ganzzahliges Vielfaches eine nicht-konfokalen Signals (b) entsprechend der Gesamtintensität an Lecklicht von allen Mikrobereichen 2A (die in 5 dargestellten sowie mit „1" bis „4" und „6" bis „9" bezeichneten Nicht-Zielpunkte 2A), die kein mit „5" bezeichneter Zielpunkt 2A sind. Auch wenn sich die Menge des Beitrags zu den Licht-Empfangs-Signalen in Abhängigkeit von der Positions-Beziehung zwischen dem Zielpunkt 2A und den Nicht-Zielpunkten 2A ändert, kann somit das konfokale Signal (a) mit Bezug auf den Zielpunkt 2A mit hoher Reproduzierbarkeit ohne Beeinflussung durch die Änderung erzeugt werden.

Die in den zehn Typen von in 9 und 10 dargestellten Beleuchtungsmustern erzeugten konfokalen Signale (a) sind Signale, die in der Einheit 21 dem mit „5" bezeichneten Zielpunkt 2A zugeordnet sind. Die restlichen mit „1" bis „4" und „6" bis „9" bezeichneten Mikrobereiche 2A werden aufeinander folgend als ein Zielpunkt 2A bezeichnet, wodurch konfokale Signale (a) erzeugt werden, die diesen Zielpunkten 2A in den zehn Typen an Beleuchtungsmustern (bei denen die Anzahl an Zielpunkten 2A unterschiedlich ist) zugeordnet sind.

Jedoch gibt es auch in diesem Fall Beleuchtungsmuster, die gemeinsam verwendet werden können, wie es in dem Beispiel beschrieben wurde, wo die Beleuchtungsmuster von 4(a) und 5(a) verglichen wurden. Es werden somit 13 Typen an in 12 und 13 dargestellten Beleuchtungsmustern zusätzlich zu den zehn Typen an in 9 und 10 dargestellten Beleuchtungsmustern gebildet, die alle notwendigen Beleuchtungsmuster abdecken.

Die den mit „1" bis „9" in einer Einheit 21 bezeichneten Mikrobereichen 2A zugeordneten Licht-Empfangs-Signale (S3) können in den zwölf Typen an in 9 und 11 dargestellten Beleuchtungsmustern effektiv erhalten werden. Die den mit „1" bis „9" bezeichneten Mikrobereichen 2A zugeordneten Licht-Empfangs-Signale (S4) können in den elf Typen an in 10 und 12 dargestellten Beleuchtungsmustern effektiv erhalten werden.

Da die Zielpunkte 2A in der Proben-Ebene 20 mit einer Mehrzahl von Beleuchtungsmustern (9, 10 und so weiter) mit der gleichen Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A und verschiedenen Anordnungen zwei-dimensional abgetastet werden, kann somit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Bild-Intensitäts-Verteilung in der Proben-Ebene 20 mit hoher Auflösung und hoher Reproduzierbarkeit erhalten werden.

Zusätzlich macht gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel das gleichzeitige Beleuchten einer Mehrzahl von Zielpunkten 2A, die mit dem Intervall D1 (= D2 × 3) zum Beibehalten des konfokalen Effekts in der Proben-Ebene 20 angeordnet sind, und von Nicht-Zielpunkten 2A, die mit einem Intervall, das zu klein zum Beibehalten des konfokalen Effekts bei jedem Zielpunkt 2A ist, angeordnet sind, es möglich, die Licht-Verwendungs-Effizienz der Lichtquelle 11 zu verbessern.

In diesem Fall wird der Durchschnittswert E der Licht-Verwendungs-Effizienz durch die nachfolgende Gleichung (5) ausgedrückt, wobei die zum aufeinander folgenden Bilden aller Beleuchtungsmuster (23 Typen) notwendige Zeit berücksichtigt wurde. E = {(12/23)·[3/9] + (1/23)·[4/9] + + (10/23)·[5/9]}·[10/23] = 0.189(5) wobei:

  • • die Dividenden (3, 4 und 5) in den inneren []-Brüchen jeweils die Anzahl an beleuchteten Mikrobereichen 2A repräsentieren;
  • • die Dividenden (12, 1 und 10) in den ()-Brüchen jeweils die Anzahl an Beleuchtungsmustern je beleuchtetem Mikrobereich 2A repräsentieren; und
  • • der Dividend (10) in dem äußeren []-Bruch die Anzahl an Beleuchtungsmustern, die zum Erzeugen eines konfokalen Signals berechnet wurden, repräsentiert.

Um die in Gleichung (5) ausgedrückte Licht-Verwendungs-Effizienz mit derjenigen aus dem Stand der Technik zu vergleichen, wird die Licht-Verwendungs-Effizienz E' mittels der nachfolgenden Gleichung (6) berechnet, in welcher lediglich eine Mehrzahl von Zielpunkten 2A mit dem Intervall D1 (= D2 × 3) zum Beibehalten des konfokalen Effekts beleuchtet wird (unter Verwendung der neun Typen an Beleuchtungsmustern, die in 13 dargestellt sind). E' = {(9/9)·[1/9]}·[1/9] = 0.0123(6)

Wie aus der vorangegangenen numerischen Berechnung klar ist, ist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Licht-Verwendungs-Effizienz der Lichtquelle 11 beachtlich verbessert, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert ist. Somit kann die konfokale Beobachtung genau durchgeführt werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Der Steuerabschnitt 19 erzeugt während des Erzeugens eines konfokalen Signals (a) auch ein nicht-konfokales Signal (b), indem die vorangegangenen Gleichungen (1) und (2) (oder die vorangegangenen Gleichungen (3) und (4)) angewendet werden. Das nicht-konfokale Signal (b) ist ein Signal, das der Gesamtintensität des Lecklichts aller Mikrobereiche 2A (beispielsweise acht mit „1" bis „4" und „6" bis „9" bezeichnete Nicht-Zielpunkte 2A, wie in 5 dargestellt), die nicht der Zielpunkt 2A sind, entspricht.

Zusätzlich wird ein Differenzsignal (a – b) zwischen dem konfokalen Signal (a) und dem nicht-konfokalen Signal (b) als eine Bild-Intensitäts-Verteilung in der Proben-Ebene 20 erzeugt. Es ist zu berücksichtigen, dass das Differenzsignal (a – b) Information in einem Bereich repräsentiert, der kleiner als das konfokale Signal (a) in der Proben-Ebene 20 ist. Die dem Differenzsignal (a – b) entsprechende Bild-Intensitäts-Verteilung in der Proben-Ebene 20 hat somit eine höhere Auflösung als diejenige, die dem konfokalen Signal (a) entspricht. Als nächstes wird diese Theorie qualitativ beschrieben.

Wenn lediglich ein mit „5" bezeichneter Zielpunkt 2A in einem in 14(a) dargestellten Beleuchtungsmuster beleuchtet wird und sich dieser Zielpunkt 2A auf der optischen Achse befindet (siehe 14(b) und 14(c)), ist das von dem mit dem Zielpunkt 2A konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereich 8A emittierte Licht-Empfangs-Signal ein konfokales Signal (a). Zusätzlich hat der Beleuchtungs-Bereich in der Proben-Ebene 20 eine in 14(b) dargestellte Form.

Wenn auf der anderen Seite mit „2" und „8" bezeichnete Nicht-Zielpunkte 2A benachbart zu einem mit „5" bezeichneten Zielpunkt 2A in einem in 14(d) dargestellten Beleuchtungsmuster gleichzeitig beleuchtet werden und sich der Zielpunkt 2A auf der optischen Achse befindet (siehe 14(e) und 14(f)), ist das von dem mit dem Zielpunkt 2A konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereich 8A emittierte Licht-Empfangs-Signal ein nicht-konfokales Signal (b). Der Beleuchtungs-Bereich in der Proben-Ebene 20 hat dann eine in 14(e) dargestellte Form.

Information in der Proben-Ebene 20, die in dem Differenzsignal (a – b) des konfokalen Signals (a) und des nicht-konfokalen Signals (b) enthalten ist, entspricht den in 14(g) und 14(h) dargestellten schraffierten Bereichen. Somit ist klar, dass diese kleiner sind als die in 14(b) und 14(c) gezeigten. Mittels Durchführens der Verarbeitung zum Erhalten der Differenz werden somit die Auflösungen in Richtung der optischen Achse und in der Ebene verbessert.

Um den Effekt der Verarbeitung zum Erhalten der Differenz quantitativ zu repräsentieren, wird in 15(b) eine optische Transfer-Funktion einer dem Differenzsignal (a – b) entsprechenden Bild-Intensitäts-Verteilung dargestellt. Zum Vergleich wird in 15(a) zusätzlich eine optische Transfer-Funktion einer dem konfokalen Signal (a) entsprechenden Bild-Intensitäts-Verteilung dargestellt. In 15 repräsentiert die horizontale Achse eine Frequenz Nz [1/&mgr;m] in Richtung der optischen Achse, wohingegen die vertikale Achse die optische Transfer-Funktion (OTF) repräsentiert.

In dieser Simulation wird die Verarbeitung zum Erhalten der Differenz mit den in 14(d) bis 14(f) dargestellten nicht-konfokalen Signalen (b) durchgeführt. In dieser Simulation beträgt die Wellenlänge 0,55 &mgr;m, die numerische Apertur ist 0,75 und die Vergrößerung ist 40. Die Größe eines jeden Mikrobereichs 2A wird auf 25 &mgr;m festgelegt, so dass Lecklicht von außerhalb der Einheit 21 vernachlässigbar ist. Aus dem Vergleich von 15(a) mit 15(b) ist klar, dass im Bereich der Frequenz Nz von 0,0 bis 0,8 die optische Transfer-Funktion (a), wenn die Verarbeitung zum Erhalten der Differenz durchgeführt wird, größere Werte zeigt als die optische Transfer-Funktion (b), wenn die Verarbeitung nicht durchgeführt wird.

Die vorangegangenen Ausführungsbeispiele haben Beispiele eines zwei Nicht-Zielpunkte 2A aufweisenden Beleuchtungsmusters und eines vier Nicht-Zielpunkte 2A aufweisenden Beleuchtungsmusters beschrieben. Jedoch ist diese Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt. In anderen Worten, diese Erfindung kann für den Fall angewendet werden, bei dem die Anzahl an Nicht-Zielpunkten mindestens „eins" ist und mindestens zwei Typen an Beleuchtungsmustern, die in der Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A differieren, verwendet werden. Darüber hinaus kann in einem einzelnen einer Mehrzahl an Beleuchtungsmustern, die in der Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A differieren, die Beleuchtung der Nicht-Zielpunkte 2A abgeschirmt sein. Wenn drei oder mehr Typen an Beleuchtungsmustern, die in der Anzahl an Nicht-Zielpunkten 2A differieren, verwendet werden, ist es außerdem bevorzugt, dass gleichzeitig Gleichungen nach dem Fehler-Quadrat-Verfahren gelöst werden. Da in diesem Fall die Datenmenge groß ist, wird die Genauigkeit verbessert.

Die vorangegangenen Ausführungsbeispiele haben das Beispiel beschrieben, bei dem jede Einheit aus insgesamt neun Mikrobereichen 2A in einer 3 × 3-Matrix zusammengesetzt ist. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Es wird bevorzugt, dass die Größe einer Einheit 21 und eines Mikrobereichs 2A entsprechend der Größe eines Beleuchtungs-Bereichs, der ein Licht-Empfangs-Signal beeinflusst, festgelegt werden. Die Matrix der Einheit 21 kann eine gerade Zahl × eine gerade Zahl sein. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Matrix eine ungerade Zahl × eine ungerade Zahl (beispielsweise 5 × 5) ist, da dann der Einfluss des Lecklichts von einem Nicht-Zielpunkt isotrop berücksichtigt werden kann.

Ferner haben die vorangegangenen Ausführungsbeispiele das Beispiel beschrieben, bei dem eine räumliche optische Modulations-Vorrichtung vom Reflexionstyp (beispielsweise die Spiegelvorrichtung 14) an dem optischen Beleuchtungs-Pfad und an dem optischen Empfangslicht-Pfad beteiligt ist. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt.

Für eine konfokale Beobachtung einer Licht-durchlässigen Proben-Ebene 20 können identische räumliche optische Modulations-Vorrichtungen sowohl in dem optischen Beleuchtungs-Pfad als auch in dem optischen Empfangslicht-Pfad angeordnet sein und synchron gesteuert werden. Zusätzlich kann statt der räumlichen optischen Modulations-Vorrichtung vom Reflexionstyp eine durchlässige (d.h. transparente) räumliche optische Modulations-Vorrichtung (beispielsweise eine durchlässige optische Vorrichtung mit mehreren zwei-dimensional angeordneten Flüssigkristall-Zellen) verwendet werden.


Anspruch[de]
Ein konfokales Mikroskop (10), das aufweist:

einen Beleuchtungsabschnitt (11 bis 16), der Beleuchtungs-Licht sowohl auf einen Zielpunkt (2A) als auch auf einen oder mehr Nicht-Zielpunkte (2A) einer Probe zu einer gleichzeitigen Beleuchtung konzentriert, wobei die Nicht-Zielpunkte (2A) benachbart zu dem Zielpunkt (2A) sind;

einen Licht-Empfangsabschnitt (13 bis 18), der Licht empfängt, welches in einen mit dem Zielpunkt (2A) konjugierten Licht-Empfangs-Teilbereich (8A) eintritt, ohne von dem Zielpunkt (2A) emittiertes Licht und von den Nicht-Zielpunkten (2A) emittiertes Licht zu unterscheiden, wenn der Beleuchtungsabschnitt (11 bis 16) den Zielpunkt (2A) und die Nicht-Zielpunkte (2A) beleuchtet, und der ein Licht-Empfangs-Signal (S1 bis S4) in Übereinstimmung mit einer Intensität des empfangenen Lichts ausgibt;

einen Steuerabschnitt (19), der den Beleuchtungsabschnitt (11 bis 16) zum Ändern einer Anzahl der Nicht-Zielpunkte (2A) steuert und sukzessiv Licht-Empfangs-Signale (S1 bis S4) erfasst, die von dem Licht-Empfangsabschnitt (13 bis 18) vor und nach dem Ändern der Anzahl der Nicht-Zielpunkte (2A) ausgegeben werden; und

einen Erzeugungsabschnitt, der ein konfokales Signal (a) in Übereinstimmung mit einer Intensität des von dem Zielpunkt (2A) emittierten Lichts auf Basis einer Beziehung zwischen den von dem Steuerabschnitt (19) erfassten Licht-Empfangs-Signalen (S1 bis S4) und der Anzahl der Nicht-Zielpunkte (2A) erzeugt.
Das konfokale Mikroskop (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Erzeugungsabschnitt das konfokale Signal (a), ein nicht-konfokales Signal (b) und ein Differenzsignal zwischen dem konfokalen Signal (a) und dem nicht-konfokalen Signal (b) erzeugt, wobei das nicht-konfokales Signal (b) der Intensität des von den Nicht-Zielpunkten (2A) emittierten Lichts entspricht.






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