共焦点顕微鏡の空間分解能の評価には3次元光学伝達関数(3D Optical Transfer Function:3D OTF)が使われる。
3D OTFは3次元点像強度分布関数(3D IPSF)をフーリエ変換したものである。3D OTFは空間周波数であり、どれだけ細かいものを見れるかということを表す。

通常の顕微鏡(2次元の顕微鏡)

通常の顕微鏡の3D OTFは次の式で書かれる。

通常の顕微鏡の3D OTF

この式をグラフで表したのが下図である。

普通の顕微鏡のOTF強度プロファイル

図1:普通の顕微鏡のOTF強度プロファイル

上図で、s は光軸方向、lはxy 平面の空間周波数である。図を見ると、青の点線で囲った部分が抜けているのが分かる。これは、青の点線で囲った部分の空間周波数でモノが見えないということを示す。

共焦点顕微鏡

一方、共焦点顕微鏡の3D OTFは次式で表される。

共焦点顕微鏡の3D OTF

この式をグラフで表したのが下図である。

共焦点顕微鏡のOTF強度プロファイル

図2:共焦点顕微鏡のOTF強度プロファイル

図2を見ると、図1のように抜けている部分が無く、山もより広がっているのが分かる。これは、より広い空間周波数でモノを観察できることを示す。また、s方向(z方向)でも分解能を持つことができる。