共聚焦顯微成像技術（英語：Confocal microscopy）是一種利用逐點掃描照明並伴隨空間針孔濾波去除樣品焦點平面外散射光的光學成像技術。儘管該技術空間分辨能力理論上未突破衍射極限，但相比傳統成像，這一技術物像對比度顯著提高，從而最佳化了成像像質。
基本介紹
- 中文名：共聚焦顯微鏡
- 外文名：Confocal Laser Scanning Microscope
- 涉及領域：醫學、動植物科研、細菌等
- 簡稱：CLSM或LSCM
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簡介
共聚焦顯微成像技術（英語：Confocal microscopy）是一種利用逐點照明和空間針孔調製來去除樣品非焦點平面的散射光的光學成像手段，相比於傳統成像方法可以提高光學解析度和視覺對比度。
商業化的共聚焦顯微鏡（Confocal microscope）分三類：
- 共聚焦雷射掃描顯微鏡（Confocal Laser Scanning Microscope，CLSM，LSCM）
- 轉盤共聚焦顯微鏡（Spinning-disk (Nipkow disk) confocal microscopes）
- 可程式序陣列顯微鏡（Programmable Array Microscopes (PAM)）
基本原理
從一個點光源發射的探測光通過透鏡聚焦到被觀測物體上，如果物體恰在焦點上，那么反射光通過原透鏡應當匯聚回到光源，這就是所謂的共聚焦，簡稱共焦。共焦顯微鏡在反射光的光路上加上了一塊半反半透鏡（dichroic mirror），將已經通過透鏡的反射光折向其它方向，在其焦點上有一個帶有“針孔”（Pinhole）的擋板，小孔就位於焦點處，擋板後面是一個光電倍增管（photomultiplier tube，PMT）。可以想像，探測光焦點前後的反射光通過這一套共焦系統，必不能聚焦到小孔上，會被擋板擋住。於是光度計測量的就是焦點處的反射光強度。其意義是：通過移動透鏡系統可以對一個半透明的物體進行三維掃描。這樣的構想，是在1953年，美國學者馬文·明斯基提出，經過了30年的發展，才利用雷射為光源，發展出符合馬文·明斯基理想的共聚焦顯微鏡。
相關套用
- 全內反射螢光顯微鏡（Total internal reflection fluorescence microscope; TIRF Microscope）
共聚焦雷射掃描顯微
共聚焦雷射掃描顯微（英語：Confocal laser scanning microscopy，CLSM，LCSM）是一項高解析度三維光學成像技術。主要特點在於其光學分層能力，即獲得特定深度下焦點內的圖像。圖像通過逐點採集，以及之後的計算機重構而成。因此它可以重建拓撲結構複雜的物體。對於不透明樣品，可以進行表面作圖，而對於透明樣品，則可以進行內部結構成像。內部結構成像上，圖像質量在單台顯微鏡中就可以得到極大的提升，因為來自樣品不同深度的信息未被重疊。傳統顯微鏡能“看”到所有能被光投身到地方，而對於共聚焦顯微鏡，只有焦點處的信息被採集。實際上共聚焦雷射掃描顯微是通過對焦點深度的控制和高度限制來實現的。
共聚焦的原理早在1957年就由美國科學家馬文·明斯基註冊為專利，但實際上經過三十年的時間及相應專用雷射器的發展，直至1980年代末這項技術才成為標準技術。1978年，托馬斯和克里斯托弗·克萊默設計出一套雷射掃描程式。該程式採用雷射聚焦的方式逐點掃描物體三維表面，並通過類似於掃描電鏡的計算機化手段生成圖像。這一共聚焦雷射掃描顯微設計首次結合了雷射掃描方法和螢光標記的生物樣品三維探測。接下來的數十年內，共聚焦螢光顯微發展成一項成熟的技術，尤其受益於阿姆斯特丹大學（University of Amsterdam），來自海德堡的歐洲分子生物實驗室（European Molecular Biology Laboratory）及其業界夥伴的共同努力。
