共焦点顕微鏡は、従来の光学顕微鏡よりもはるかに高い解像度を持ち、主に計測用途に使用されています。 共焦点顕微鏡は、撮影に使用する照明の種類によって、反射型と透過型に分類される。 産業用の共焦点顕微鏡の多くは反射型です。 表面に凹みや突起のあるサンプルでも、視野内のすべての領域にピントが合った高精細な画像を得ることができます。
レーザーを光源とした顕微鏡をレーザー顕微鏡*1といい、共焦点顕微鏡とも呼ばれますが、この顕微鏡は3次元形状を非接触で非破壊測定することができます。 共焦点顕微鏡とも呼ばれています。
一般的に光学顕微鏡の性能は、使用する光の波長と対物レンズの開口数（NA）に大きく依存します。 どんなに波長を小さくしても、NAを大きくしなければ高解像度は得られません。 微細なパターンを観察するには、NAの高い高倍率の対物レンズが必要となる。 しかし、傾斜面や粗い面を観察するために高NA高倍率のレンズを使うと、視野内のすべての点にピントを合わせることができないのだ。 これは、NAが高くなると焦点深度が浅くなるためである。 解像度と焦点深度はトレードオフの関係にあります。
しかし、このジレンマは、共焦点顕微鏡を使えば解決します。 なぜそんなことが可能なのか？
高精細な画像
共焦点顕微鏡には、従来の顕微鏡にはない特徴があります。 共焦点光学系で撮影された画像は、ピントの合った部分が強調されて表示されます。 これをオプティカルセクショニングと呼びます。 強調された部分には、ピントの合っていない部分からの望ましくない散乱光の干渉がありません。 そのため、コントラストの高い高解像度の画像を得ることができます。 さらに、Zスキャン※2を行い、ハイライト部分の高精細画像を貼り付ければ、すべてのエリアにピントが合った画像を作ることができます。 つまり、ピント位置を変えながら最も輝度の高い部分の画像を連続して撮影し、1枚の画像に統合すれば、全視野のすべてのエリアにピントの合った画像が得られるのです。
3D画像
光学分割の効果により、共焦点光学系はZ方向の解像力を持っています。 共焦点光学系は、Zスキャンで得られた各ポイントのZ位置データを用いて、3次元構造を再現することができます。
- *1レーザー顕微鏡は、レーザー走査型顕微鏡（LSM）や走査型レーザー顕微鏡（SLM）とも呼ばれています。
- *2Zスキャンとは、試料と対物レンズの距離を変えながら、光軸に沿って行うスキャンのことです。
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