(57)【要約】共焦点顕微鏡（２）は，光源として発光ダイオード２次元アレイ（４）を使用する。ＣＣＤカメラアレイ又はＣＭＯＳカメラアレイの形態で検出セル２次元アレイ（１８）が設けられる。照明パターンシーケンスは，発光ダイオードアレイ（４）によって生成される。対応する検出パターンシーケンスは，検出セル２次元アレイ（１８）から読み取られる。発光ダイオードは，波長２５０ｎｍ〜５００ｎｍの光を生成するＡｌＧａＩｎＮ発光ダイオードであってもよい。共焦点顕微鏡（２）は，内視鏡の先端に取り付けられてもよい。【選択図】  図１
2009532732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を画像化するための共焦点顕微鏡であって，
前記共焦点顕微鏡は，
照明光の照明パターンシーケンスを生成可能な光源と，
光を検出可能な光検出器と， 
光学システムであって，前記物体を前記照明パターンシーケンスで照明するために前記照明光を前記物体に向けることが可能であるとともに，前記物体からの光を前記光検出器に向けることが可能な光学システムとを含み，
前記光源は，
発光ダイオード２次元アレイと，
前記照明パターンシーケンスを生成するために前記発光ダイオード２次元アレイを駆動可能な光源アレイドライバーと，
を含む，共焦点顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の共焦点顕微鏡であって，
前記光検出器は，
検出セル２次元アレイと，
前記検出セル２次元アレイの検出セルの検出パターンシーケンスから検出光のレベルを読み取り可能な検出器アレイリーダーと
を含み，かつ， 
前記検出パターンシーケンスは，
前記照明パターンシーケンスと同期するとともに，前記照明パターンシーケンスに対応する，
共焦点顕微鏡。
【請求項３】
請求項２に記載の共焦点顕微鏡であって，
前記光源アレイドライバー及び前記検出器アレイリーダーは，前記検出セル２次元アレイのうちのどの検出セルが前記発光ダイオード２次元アレイの発光ダイオードからの光を検出するかを決定するために，キャリブレーションモードで，キャリブレーションパターンシーケンスで前記物体を照明するとともに，前記検出セル２次元アレイの前記検出セルを読み取るように動作可能であり，
これにより，
前記既知の照明パターンを用いた画像化の間中，前記既知の照明パターンを生成する発光ダイオードからの光を検出する検出セルは，対応する既知の検出パターンの一部として選択的に読み出される，
共焦点顕微鏡。
【請求項４】
前記光検出器は，
ＣＣＤカメラアレイを含む，
請求項１，２，及び３のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項５】
前記光検出器は，
ＣＭＯＳカメラアレイを含む，
請求項１，２，及び３のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項６】
前記光検出器は，
カメラから１フレームの画像データを読み取る前に，前記照明パターンシーケンスと同期して，前記検出セルの検出パターンシーケンスを独立して電気的に遮蔽可能な電子シャッター回路を有するカメラを含む，
請求項２に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項７】
前記照明パターンシーケンスは，
１又はそれ以上の照明線で形成されるパターンを含む，
前述した請求項のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項８】
前記照明パターンシーケンスは，
前記物体をラインスキャン可能である，
請求項７に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項９】
前記照明光は，
紫外光，可視光，及び近赤外光のうち１つである，
前述した請求項のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項１０】
前記照明光は，
２５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の波長を有する，
請求項９に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項１１】
前記発光ダイオード２次元アレイは，
ＡｌＧａＩｎＮ発光ダイオードを含む，
請求項９又は１０に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項１２】
前記光検出器によって検出される光は， 
前記照明光と異なる波長を有する，
前述した請求項のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項１３】
前記光源及び前記光検出器は，
蛍光イメージングを行うために構成されている，
請求項１２に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項１４】
前記発光ダイオード２次元アレイ，前記光学システム，及び前記物体からの光が入射する前記光検出器の少なくとも一部は，内視鏡の先端に一緒に設置される，
前述した請求項のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項１５】
前記光源及び前記光検出器は，
表面イメージングを行うために構成されている，
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項１６】
前記光源及び前記光検出器は，
指紋スキャンを行うために配置されている，
請求項１５のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項１７】
前記光源及び前記光検出器は，
セルベースアッセイを行うために配置されている，
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
【請求項１８】
物体を画像化するための共焦点顕微鏡であって，
前記共焦点顕微鏡は，
照明光の照明パターンシーケンスを生成するための光源手段と，
光を検出するための光検出器手段と，
光学手段であって，前記物体を前記照明パターンシーケンスで照明するために前記照明光を前記物体に向けるとともに，前記物体からの光を前記光検出器に向けるための光学手段と，
を含み，
前記光源手段は，
発光ダイオード２次元アレイ手段と，
前記照明パターンシーケンスを生成するために前記２次元アレイ手段を駆動するための光源アレイドライバー手段と，
を含む，
共焦点顕微鏡。
【請求項１９】
共焦点顕微鏡検査を行うことによって物体を画像化する方法であって，
前記方法は，
光源を用いて，照明パターンシーケンスとして照明光を生成する工程と，
光検出器を用いて光を検出する工程と，
光学システムを用いる工程であって，前記照明パターンシーケンスを用いて前記物体を照明するために，前記照明光を前記物体に向けるとともに，
前記物体からの光を前記光検出器に向ける工程と，
を含み，
前記生成するする工程は，
発光ダイオード２次元アレイを駆動して，前記照明パターンシーケンスを生成する工程を含む，
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，共焦点顕微鏡の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
共焦点顕微鏡は，光学切片法など様々な目的に用いられることが知られている。共焦点顕微鏡は，多くの場合，従来の広視野顕微鏡に比べて，画質，コントラスト，及び解像度の点で優れている。広視野顕微鏡では，サンプル（試料）の目的となる焦点面での画像は，焦点面の外側から集光された背景に重ね合わされる。これにより，ぼけ（Ｂｌｕｒｒｉｎｇ）が生じる可能性があり，ぼけが生じると，定量的な画像化及び３次元に積み重ねた画像を記録する能力を低下させる。光学切片顕微鏡は，焦点面の上又は下から集められた光によって悪影響を受けない焦点面にサンプルの画像を形成する傾向にある。これにより３Ｄ画像化，及び定量化の改善が可能になる。また，これにより，生物組織のようなサンプルの表面の下からの，電位画像化をも可能になる。この特性は内視鏡検査といった用途に特に有用である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
共焦点顕微鏡において，切片法は，目的となる焦点面でサンプルの上に照明／励起の点光源を画像化（結像）して，結果として点検出器（例えば，光電子倍増管の前にあるピンホール）上に生じる再生光を画像化することによって達成される。原則的には，焦点面の外側では，サンプルからのどの光も点検出器の上に向けて効率よく焦点を合わせられないものである。当然のことながら，この技術は完全な画像を作り上げるためにポイントごとにスキャンすることを必要し，そしてそのために広視野画像化よりも速度が遅い。また，このことはサンプル上で照明ポイントを動かすためにスキャナーも必要とし，装置の複雑さを増大させる。さらには，明るい光源（大抵はレーザー）もまた通常必要とされ，これにより，費用を増大させる。
【０００４】
光学切片を維持する間に画像化の速度を上げるために，焦点面中のラインでサンプルを照明するとともに，ライン検出器（例えば，マルチチャンネル光電子倍増管の前にあるスリット，又は点検出器のアレイ)の上でサンプルから返ってきた結果として生じる光を画像化することは，有用な妥協である。この種のスリットスキャン型顕微鏡は米国アリゾナ州トゥーソンにあるオプティカルインサイツ社（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｓｉｇｈｔｓ  ＬＬＣ）によって提供されている。この種のスリットスキャン型顕微鏡の問題点は，複雑で繊細で費用がかかり，そしてそのために不利であるスキャニングメカニズムが今もなお必要であるという点である。
【０００５】
米国特許第５，５８７，８３２号には，光源がシャッターシステムを通して光を照射することで照明スポットの光パターンを作り出す共焦点画像化システムが開示されている。試料から検出された光は，パターンに合わない光を受け入れない検出器によって，上記照明スポットのパターンに対応するパターンに限定される。画像信号は受け入れた光から作られる。照明パターンを形成するための多重パターンの開口アレイは，デジタルミラーデバイスである強誘電性液晶デバイスから形成されうるか，もしくは静電マイクロシャッターによって形成されうる。
【０００６】
米国特許第５，５８７，８３２号に記載のシステムが有する問題点は，所望のパターンを作り出すために別々の光変調器を通して光を照射するために高強度の光源が必要であることである。このことはサイズ，発熱，コストなどの多くの理由から不利である。
【０００７】
米国特許第６，１２８，０７７号には，共焦点スペクトル画像化システムが開示されている。この共焦点スペクトル画像化システムは，光源と，照明開口を形成するとともに，照明パターンを向けて物体の位置を共役させる光変調器と，検出開口，分散素子及び検出器を有する分析手段とを含む。ここで，照明開口及び検出開口は，共役した光軸面内にある。光変調は，光変調器素子のアレイからなり，このアレイでは，グループをなす光変調器素子が照明パターンに応じて配列されているとともに，照明開口を形成している。そして，光変調は，照明パターンが，時間に依存して変化する物体の共役位置に向けられるように制御される。プログラム可能な光源は，白色光源と，分散手段と，空間光変調器とを含む。この空間光変調器は，所定の波長分布を有する光が光変調器を通過できるようにするために，個々に時間に依存して制御可能な変調器素子のアレイを有する。それらの変調器素子は，分散光で照明され，そして位置選択的な透過性又は反射性を提供するものである。
【０００８】
米国特許第６，３９９，９３５号には，共焦点光学画像化システムが開示されている。この共焦点光学画像化システムは，光源手段と，少なくとも１つの２次元検出カメラを有する検出器手段と，第１及び第２グループの変調器素子を有する空間光変調器手段とを含む。ここで，第１グループの変調器素子は，検出光が第１画像Ｉｃを形成するための検出手段に向けられている，物体の共役位置に焦点を合わせられた照明スポットの所定のパターンシーケンスにしたがって調査対象の物体を照明するように構成される。第２グループの変調器素子は，非共役位置で物体を照明するように構成され，かつ／または，物体の非共役位置からの検出光を，第２画像Ｉｎｃを形成するための検出手段に向けるように構成される。このシステムを用いる光学画像化方法では，第１画像及び第２画像は，同時に又は続いて集められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの側面では，物体を画像化するための共焦点顕微鏡が提供される。前記共焦点顕微鏡は，照明光の照明パターンシーケンスを生成可能な光源と，光を検出可能な光検出器と，前記照明パターンシーケンスで前記物体を照射するように前記物体に前記照明光を向けることが可能であるとともに，前記物体からの光を前記光検出器に向けることが可能な光学システムとを含む。ここで，前記光源は，発光ダイオード２次元アレイと，前記照明パターンシーケンスを生成するために前記発光ダイオード２次元アレイを駆動可能な光源アレイドライバーとを含む。
【００１０】
本発明は，照明パターンシーケンスを生成するための光源として発光ダイオード２次元アレイを利用するか，又は共焦点顕微鏡で使用する。そのような発光ダイオード２次元アレイは，共焦点顕微鏡検査の用途に特によく適した多くの特徴をもつ。発光ダイオード２次元アレイは，通常，小さくて，頑丈であり，過剰な発熱をなしに動作可能であり，低コストで，そして機械的可動部品がない。発光ダイオード２次元アレイは，適切な電気信号で駆動されさえすれば，所望の照明パターンを作り出すことができる。発光ダイオードは，輝度が高く，また，それ相応に，画像化時間を短縮することができる。発光ダイオードは輝度が高いにもかかわらず，過剰量の熱を発生させないか，又は多量の電力を消費しない。それゆえ，適用可能な用途（例えば，共焦点顕微鏡）の範囲を広げることができる。２次元アレイは個々にアドレス指定可能な発光ダイオードを提供してもよい。または２次元アレイは，一組の平行なラインをなす発光ダイオードを形成する，一組の互いに隣接する発光ダイオード１次元アレイの形態であってもよいし，もしくは単に，単一ライン状の発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成された直線アレイの形態であってもよい。そのような１次元アレイは，簡単にアドレス指定できる可能性があり，アドレス指定することによって，ラインをなすすべての発光ダイオードラインを一緒に切り替えることができる。
【００１１】
なお，光検出器は，様々な異なった形態をとることができる。本発明の好ましい実施態様では，前記光検出器は，検出セル２次元アレイと，前記検出セル２次元アレイの前記検出セルの検出パターンシーケンスから検出光レベルを読み取り可能な検出器アレイリーダーとを含む。前記照明パターンシーケンスと同期するとともに，前記検出パターンシーケンスに対応する。
【００１２】
このような方法で検出セル２次元アレイを用いると，光源として使用する発光ダイオード２次元アレイと相補的となり有利である。検出器アレイリーダーは，光源によって生成された照明パターンシーケンスと同期するとともにそれに対応して，セルの読み取りを電気的にコントロールすることができる。それゆえ，検出セル２次元アレイは，所望の検出器パターンシーケンスからのみ読み取るために“電気的にマスクされ”たかのようにみえる。
【００１３】
共焦点顕微鏡のアライメントは重要な問題である。本発明の好ましい実施態様において，前記光源アレイドライバー及び前記検出器アレイリーダーは，キャリブレーションモードで動作可能である。キャリブレーションモードは，キャリブレーションパターンシーケンスで前記物体を照明するとともに，前記検出セル２次元アレイの前記検出セルを読み取って，前記検出セル２次元アレイのうちのどの検出セルが前記発光ダイオード２次元アレイの発光ダイオードからの光を検出するかを決定するためのものである。それによって，既知の照明パターンを用いた画像化の間中，前記既知の照明パターンを作成する発光ダイオードからの光を検出する検出セルは，対応する既知の検出パターンの一部として，選択的に読み出される。
【００１４】
発光ダイオード２次元アレイ及び検出セル２次元アレイの性質は，共焦点顕微鏡をキャリブレーションする／調整するための特に便利な方法を提供する。この方法では，既知の照明パターンは，キャリブレーションサンプル，又は実在のサンプルに対して生成される。そして，この方法では，結果として生じる光が最も強く検出される点を，検出セル２次元アレイのから読み取ることができる。その結果，照明アレイと検出アレイの間でレジスタが確立される。
【００１５】
検出器アレイの好ましい実施態様は，ＣＣＤカメラアレイ又はＣＭＯＳカメラアレイである。このようなカメラアレイは，共焦点顕微鏡以外の目的のために，非常に高い解像度及び有利にも速い読み取り速度をもつように製造されている。そしてさらに，このようなカメラアレイは，この分野で再利用することができるという，強い利点がある。ＣＭＯＳカメラアレイは，通常，検出セルに，ランダムにアクセスすることができ，検出セルのうち，特定の照明パターンに対して関与することが分かっているもののみが読み出されるようになっている（これにより高速操作ができる）。ＣＣＤカメラアレイは，通常，読み取りにフルフレームを必要とする。例えば，２５６ラインのパターンが照明された場合，２５６フルフレームが読み取られる必要がある。しかし，関与する検出セルからの値のみが最終的な画像に寄与する。代わりに，画素の単一ラインを読み出され得るアレイＣＣＤカメラを，個々に採用してもよい。さらに他の代替物は，カメラ構造物であって，カメラの画素の個々のラインが，単一フレームとしてその後読み出される画像を構築するように照明ラインと同期して，独立して電気的に遮蔽可能なカメラ構造物である。
【００１６】
なお，照明パターンシーケンスは多種多様に異なった形態をとることができる。とはいっても，照明パターンシーケンスが１つ又はそれ以上の照明ラインから形成されるパターンを含む場合，スキャン速度と画質との間で好適な折り合いがつく。発光ダイオードアレイは，通常，規則正しい２次元形状で配置されるので，発光ダイオードアレイは，この種の照明パターンを生成するのによく適している。
【００１７】
照明パターンラインを１又はそれ以上含む照明パターンを用いると，使用されうる方法での目的物体のラインスキャンが，関連する画像処理アルゴニズムを簡略化することができるようになる。
【００１８】
なお，照明光は多種多様な異なった波長を有することができる。照明光及び反射光は同じ波長であってもよい。これに代えて，もし蛍光顕微鏡又は蛍光画像化などの技術が使われるならば，照明光及び反射光は異なった波長であってもよい。生物学的なサンプルの画像化に関していうと，他の用途で有用でもあるが，発光ダイオードのアレイは，２５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の照明波長を生成するのに有利である。ＡｌＧａＩｎＮから形成される発光ダイオード，又は他の半導体材料システムは，この目的に適している。これらの波長の光は，自己蛍光による組織の画像化（組織，タンパク質の未標識画像化，たとえば臨床的な診察又はプロテオミクス）によく適合している。
【００１９】
発光ダイオードアレイを使用することによって照明パターンを生成可能な小型化の程度により，多くの異なった種類の新しい共焦点顕微鏡装置を提供することができる。特に好ましい用途は，内視鏡の先端で共焦点顕微鏡を使用することである。そのような内視鏡を画像化対象の組織に直面するように置いて共焦点顕微鏡を用いると，関連する組織の画像，おそらくはその組織の表面の下からの画像を生成することができる。このとき，必要に応じて，蛍光技術が用いられる。
【００２０】
発光ダイオードアレイを用いて達成可能なすることができる丈夫で低コストの性質の共焦点顕微鏡は，様々な他の重要な利用が可能となる。たとえば，指紋スキャンなどの表面の画像化を達成することができるようになる。また，共焦点顕微鏡は，セルベースアッセイを行うために用いられてもよい。
【００２１】
本発明の他の側面では，物体を画像化するための共焦点顕微鏡が提供される。前記共焦点顕微鏡は，照明光の照明パターンシーケンスを生成するための光源手段と，光を検出するための光検出器手段と，光学手段とを含む。ここで，光学手段は，前記照明パターンシーケンスで前記物体を照明するように前記物体に前記照明光を向けるとともに，前記物体から前記光検出器に光を向ける手段とを含む。光源手段は，発光ダイオード２次元アレイ手段と，前記照明パターンシーケンスを生成するために前記２次元アレイ手段を駆動するための光源アレイドライバー手段とを含む。
【００２２】
本発明のさらに別の側面では，共焦点顕微鏡検査を行うことによって物体を画像化するする方法が提供される。前記方法は，光源を用いて，照明パターンシーケンスとして照明光を生成する工程と，光検出器を用いて光を検出する工程と，光学システムを用いる工程であって，前記照明パターンシーケンスで前記物体を照明するために，前記照明光を前記物体に向けるとともに，前記物体からの前記光検出器へ光に向ける工程を含む。ここで，前記照明光を生成する工程は，発光ダイオード２次元アレイを駆動して，照明パターンシーケンスを生成する工程を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施態様を，例示のみによって，以下図面を参照して説明する。
図１は，個別に照明光学経路及び検出光学経路を有する共焦点顕微鏡を模式的に示す図である。
図２は，照明経路及び検出経路が部分的に一体化されている共焦点顕微鏡を模式的に示す図である。
図３は，光源アレイと検出器アレイとの間にレジスタを確立するために利用可能なキャリブレーション技術を模式的に示す図である。
図４は，実施例としていくつかの照明パターンを模式的に示す図である。
図５は，内視鏡の先端で，本発明による技術に関連した共焦点顕微鏡の使用法を模式的に示す図である。
図６は，指紋スキャンを模式的に示す図である。
図７は，セルベースアッセイを模式的に示す図である。
【００２４】
図１は，光源アレイドライバー回路６によって駆動された発光ダイオード２次元アレイ４の形態にある光源を有する共焦点顕微鏡２を示している。発光ダイオード２次元アレイ４内の発光ダイオードは，２５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の波長を有する照明光を照射できるＡｌＧａＩｎＮ発光ダイオードである。紫外領域，可視領域，及び近赤外領域で動作する発光ダイオードも使用してもよい。他の半導体材料システムは，発光ダイオードを用いてもよい。
【００２５】
発光ダイオード２次元アレイ４は，照明光の照明パターンの配列を生成する。照明光はレンズ８，１０を経由して通過し，サンプル物体１２に焦点が合わせられる。サンプル物体１２は，レンズ１０の焦点面にある。物体１２へ入射する光のパターンは，発光ダイオード２次元アレイ４の照明パターンに正確に一致してもよい。又は，物体１２へ入射する光のパターンは，必要に応じて，レンズ８，１０によって変えられてよい。
【００２６】
物体１２から検出される光は，レンズ１４及び１６によって集められ，その後，ＣＣＤカメラアレイ又はＣＭＯＳカメラアレイなどの，検出セル２次元アレイ１８に焦点が合わせられる。物体１２はレンズ１４の焦点面内にある。レンズ８，１０，１４及び１６は共に光学システムを提供する。この光学システムは，物体１２に照明光を向けるとともに，物体１２から検出すべき光を光検出器１８に向ける。
【００２７】
光検出器１８は，検出器アレイリーダー回路２０によって読み取られる。この検出器アレイリーダー回路２０は，共に検出パターンを形成する検出セル２次元アレイ１８内の特定の検出セル（画素ごと又は列ごと）を選択的に読み取ることができる。これらの検出パターンは，公知の共焦点顕微鏡における機械的なピンホール又は機械的なスリットに相当するマスキング機能を提供する。図１から分かるように，示されている照明パターンは単一のラインであり，また，検出パターンも，対応する単一のラインである。この単一のラインは，発光ダイオード２次元アレイ４を横切って進み，物体１２をラインスキャンする。検出セル２次元アレイ１８から読み取られつつある検出パターンは，検出アレイリーダー回路２０による照明パターンと同期して動く。コントローラー／画像化プロセッサ２２は，最終的な画像を生成するために検出セルから受信した信号を処理するとともに，光源アレイドライバー回路６及び検出器アレイリーダー回路２０の動作を同期化する。この画像処理は従来の技術に従うものであり，詳細な説明については省略する。
【００２８】
検出光及び照明光は同じ波長であってもよい。代わりに，蛍光技術を，物体１２に蛍光標識（染色）付けて利用してもよいし，又はそのような標識なしの自己蛍光で利用してもよい。図１に示した検出パターンは，用いられている最中の照明パターンと密接に対応している。当然のことながら，光学システム８，１０，１４，及び１６を組み合わせた動作は，照明パターンに異なった形状を有する検出パターンを生じうる。しかしながら，照明パターンと，対応する検出パターンとの間には，光学システム８，１０，１４及び１６によって定まる直接関係がある。この定められた関係は，光源アレイドライバー回路６及び検出器アレイリーダー回路２０に従ってコントローラ／画像化プロセッサ２２によって用いられ，共焦点顕微鏡の原理に従って，かつ，通常の広視野画像化とは対照的に，照明及び検出が適切に選択される。
【００２９】
図２は，光学経路が，物体１２に向けて光の焦点を合わせるために，かつ物体１２からの光を回復させるために用いられている共通の対物レンズ２４で，部分的に共有することを除いては，図１の配置と同様の配置を示す。ビームスプリッター２６及びミラー２８は，照明経路から検出経路を分離するために用いられる。なお，図２のデバイスとの関連で，二色性ミラーがビームスプリッター２６として用いられるように，検出光は照明光と異なる波長を有してもよい。このような波長の相違は，蛍光画像化システムでは普通であり，光分離に役立つものである。また，他の分離技術を用いてもよい。使用する対物レンズ２４を組み合わせるとデバイスはもっとコンパクトになる。
【００３０】
図３は，利用可能なキャリブレーション技術を模式的に示す。発光ダイオードアレイ４は，既知の照明パターンシーケンスを排除するために用いられる。これらのパターンは，キャリブレーション物体又は通常の物体のどちらかから返ってきて，そして検出セル二次元アレイ１８に向かっていく光を生じさせる。マスキング効果を提供するために検出セルの選択された検出パターンのみが読み取られる通常の画像化の用途とは対照的に，このキャリブレーションモードでは，全検出セル，又は少なくとも多くの検出セルのどちらかが読み取られ，照明パターンと対応する検出パターンを決定することができるように最高強度の光を受取る検出セルが決定されうる。一度検出パターンが決定されると，その後画像化動作の間，その検出パターンラインにあることが知られているそれらの検出セルのみが読み取られる。この過程を，それぞれの照明パターンに繰り返し用いることも可能である。
【００３１】
図４には，照明パターンシーケンスの実施例を３例示されている。実施例（ａ）では，２本の平行なスキャンラインは発光ダイオードアレイ４に照明され，ラインスキャンを実施するためにそのアレイを横切って進む。２本のラインが十分に離れている場合には，２本のラインの間のクロストークが比較的ほとんどなく，その結果，複数のラインを使用することによってスキャン速度を増すことができる。実施例（ｂ）は，１本のスキャンラインを示す。しかし，この場合は，スキャンラインは，発光ダイオードアレイ４を横切って対角線上に進む。実施例（ｃ）は，４個の個々の画素，又は小グループの画素を示す。４個の個々の画素，又は小グループの画素は，発光ダイオードアレイ４上の異なった位置で照明され，最終的に物体１２の全領域が照明されるようにアレイの周りを動き，適切な検出パターンを用いることで，読み取られる。
【００３２】
図５は，本発明による内視鏡との関連技術に従った共焦点顕微鏡の使用法を模式的に示す。内視鏡３０は，内視鏡の先端に共焦点顕微鏡２を有し，生物学的サンプル３２の内部を見るために及び組織サンプル３４を画像化するために用いられる。そのような画像は，ディスプレイスクリーン３６上にユーザーに向けて表示される。使用中，共焦点顕微鏡２を組織サンプル３４に直面するように置くことで，その組織サンプル３４の表面の画像又はその組織サンプル３４に貫通する画像を生成することができる。
【００３３】
このような内視鏡を画像化対象の組織に直面するように置いて共焦点顕微鏡を用いると，関連する組織の画像，おそらくはその組織の表面の下からの画像を生成することができる。このとき，必要に応じて，蛍光技術が用いられる。
【００３４】
図６は，本発明による，指紋スキャンシステム用の装置の使用法を模式的に示す。この指紋スキャンシステムは，指先３８の表面で行われる表面スキャンである。この装置において共焦点顕微鏡は，光学システムを部分的に組み合わせて用いる。指紋スキャンは，反射光を用いる指紋の輪郭をプロファイルするために，又はスペクトル分析のために用いられる。蛍光技術が採用されてもよく，この蛍光技術では，指紋の異なった部分が様々な方法で蛍光を発することが知られている。自己蛍光が標識を用いない画像化に利用されてもよいし，又は必要であればもしくは所望する場合には蛍光造影剤が用いられてもよい。
【００３５】
図７は，セルベースアッセイを行うことに関連した共焦点顕微鏡の使用法を模式的に示している。この技術では，アッセイ内の細胞が画像化されて，電位的にかつ自動的にカウントされる。共焦点顕微鏡は，アッセイ内を深さ方向で画像化することができ，そのため，より正確に細胞をカウントすることができる。
【００３６】
本発明による技術に係る，コンパクトでかつ低コストの共焦点顕微鏡は，バイオチップ，マイクロ流体素子などを含む多くの技術のための読み出し装置又はモニターであってもよい。また，この共焦点顕微鏡を，光学生検のために，例えば外傷を調べて皮膚ガン及び他の疾患を検出するために利用してもよい。また，この共焦点顕微鏡は，例えば地質的又は法医学的用途のために，表面をプロファイリングする際にも用いてもよい。共焦点顕微鏡は，一般的に，また，スリットスキャン検眼鏡用の基礎として，バイオメトリクスに利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は，個別に照明光学経路及び検出光学経路を有する共焦点顕微鏡を模式的に示す図である。
【図２】図２は，照明経路及び検出経路が部分的に一体化されている共焦点顕微鏡を模式的に示す図である。
【図３】図３は，光源アレイと検出器アレイとの間にレジスタを確立するために利用可能なキャリブレーション技術を模式的に示す図である。
【図４】図４は，実施例としていくつかの照明パターンを模式的に示す図である。
【図５】図５は，内視鏡の先端で，本発明による技術に関連した共焦点顕微鏡の使用法を模式的に示す図である。
【図６】図６は，指紋スキャンを模式的に示す図である。
【図７】図７は，セルベースアッセイを模式的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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