(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単な構成でセクショニング分解能を高めた共焦点顕微鏡を提供する。【解決手段】  共焦点顕微鏡は、光源１からの光を試料１２上に集光する第１の集光レンズ４と、１つのピンホール１５を有するピンホール部材６と、試料１２からの光をピンホール１５に集光する第２の集光レンズ５と、回転軸１４を中心にこの回転軸１４に対してそれぞれ異なる角度をなす複数の鏡面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有するポリゴンミラー３と、光源１からの光をポリゴンミラー３へ導き、ポリゴンミラー３から導かれてくる試料１２からの光を第２の集光レンズ５へ導くビームスプリッタ２と、ピンホール１５に集光した光を検出する光検出ユニット７と、光検出ユニット７により検出された光とポリゴンミラー３の回転に対応した信号に基づき、試料１２の２次元像を生成する制御装置９とを備える。【選択図】        図１
2006091507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの入射光を試料上に集光する第１の集光手段と、
ピンホールを有するピンホール手段と、
前記試料からの戻り光を前記ピンホールに集光する第２の集光手段とを備えた共焦点顕微鏡において、
回転軸に対してそれぞれ異なる角度をなす複数の鏡面をこの回転軸を中心に１周するように形成され、前記第１の集光手段と前記ピンホール手段との間の光路中に配置するポリゴンミラー手段と、
前記光源からの入射光と前記試料からの戻り光を分離し、前記ポリゴンミラー手段から導かれてくる前記試料からの戻り光を前記ピンホール手段へ導く第１の光学手段とをさらに備え、
前記ポリゴンミラー手段は、前記回転軸を中心に一定速度で回転し、この回転に伴い、前記光源からの入射光を前記複数の鏡面で順次反射して前記第１の集光手段へ導き、前記第１の集光手段により前記試料上に集光する光を前記試料上で２次元的にスキャンさせ、
前記第１の集光手段は、前記試料からの戻り光を前記ポリゴンミラー手段に導き、
前記ポリゴンミラー手段は、前記第１の集光手段から導かれた前記試料からの戻り光を、前記光源からの入射光を反射した鏡面と同一の鏡面でデスキャンして前記第２の集光手段へ導くことを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項２】
請求項１記載の共焦点顕微鏡において、
前記ピンホールに集光した光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段により検出された光と前記ポリゴンミラー手段の回転位置に基づき、前記試料の２次元像を生成する試料像生成手段とをさらに備えることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項３】
請求項１記載の共焦点顕微鏡において、
前記ピンホールを通過した前記試料からの戻り光を前記ポリゴンミラー手段へ導く第２の光学手段と、
前記ポリゴンミラー手段から導かれた前記ピンホールを通過した前記試料からの戻り光を所定の面に集光する第３の集光手段とをさらに備え、
前記ポリゴンミラー手段は、前記回転に伴い、前記第２の光学手段から導かれた前記ピンホールを通過した前記試料からの戻り光を前記複数の鏡面で順次反射して前記第３の集光手段へ導き、前記第３の集光手段により前記所定の面上に集光する光を２次元的にスキャンさせ、前記所定の面上に前記試料の２次元像を光学的に生成するように構成されていることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項４】
請求項３に記載の共焦点顕微鏡において、
前記ポリゴンミラー手段は、前記光源からの入射光の反射と前記試料からの戻り光の反射とを、同一の鏡面で行うことを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項５】
請求項３に記載の共焦点顕微鏡において、
前記ポリゴンミラー手段は、前記回転軸を中心に１周するように配置された複数の鏡面を回転軸方向に２組配置し、前記光源からの入射光を第１の組の鏡面で反射し、前記試料からの戻り光を第２の組の鏡面で反射し、それぞれ前記回転軸に対して同じ角度をなす鏡面を使用するように前記第１の組の複数の鏡面と前記第２の組の複数の鏡面とが回転方向にずれて結合されていることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の共焦点顕微鏡において、
前記光源からの入射光は、前記試料上に複数の集光光を形成する光であり、
前記ピンホール手段は、前記複数の集光光に対応した複数のピンホールを有することを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項７】
請求項６に記載の共焦点顕微鏡において、
前記複数の集光光および前記複数のピンホールは、前記ポリゴンミラー手段の回転軸に実質的に平行に配列していることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項８】
請求項６から７のいずれかに記載の共焦点顕微鏡において、
前記ポリゴンミラー手段は、前記回転に伴い１の鏡面による反射が隣の鏡面に移ることによって前記複数の集光光によるスキャンが一段ずれるとき、前記複数の集光光は隣り合う集光光の間隔よりも小さい距離でずれるように構成されていることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、共焦点顕微鏡において、複数のピンホールが形成されたピンホール基板を用いたディスク回転式の共焦点用光スキャナを使用することが知られている（特許文献１参照）。一方、１個のポリゴンミラーでレーザ光を直接ラスタ走査に変換できるポリゴンミラーが知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第２６６３７８０号公報
【特許文献２】特開平５−４５６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の共焦点用スキャナは、レーザ光が集光ディスクの各レンズで集光されピンホールディスクに形成されたピンホールを通るように構成される。しかし、レンズおよびピンホールがディスク上で２次元的に形成されるため、２つのディスクの位置合わせが非常に困難であるという製造上の欠点があった。このため、ピンホールの大きさを、集光レンズで集光された光スポットの大きさに対して２倍以上になるようにしていた。しかし、ピンホールの大きさを大きくすると、共焦点の効果であるセクショニング分解能が低くなるという問題が発生していた。また、必要に応じてピンホールの大きさを容易に変えることもできないという問題も発生していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、光源からの入射光を試料上に集光する第１の集光手段と、ピンホールを有するピンホール手段と、試料からの戻り光をピンホールに集光する第２の集光手段とを備えた共焦点顕微鏡に適用され、回転軸に対してそれぞれ異なる角度をなす複数の鏡面をこの回転軸を中心に１周するように形成され、第１の集光手段とピンホール手段との間の光路中に配置するポリゴンミラー手段と、光源からの入射光と試料からの戻り光を分離し、ポリゴンミラー手段から導かれてくる試料からの戻り光をピンホール手段へ導く第１の光学手段とをさらに備え、ポリゴンミラー手段は、回転軸を中心に一定速度で回転し、この回転に伴い、光源からの入射光を複数の鏡面で順次反射して第１の集光手段へ導き、第１の集光手段により試料上に集光する光を試料上で２次元的にスキャンさせ、第１の集光手段は、試料からの戻り光をポリゴンミラー手段に導き、ポリゴンミラー手段は、第１の集光手段から導かれた試料からの戻り光を、光源からの入射光を反射した鏡面と同一の鏡面でデスキャンして第２の集光手段へ導くことを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１記載の共焦点顕微鏡において、ピンホールに集光した光を検出する光検出手段と、光検出手段により検出された光とポリゴンミラー手段の回転位置に基づき、試料の２次元像を生成する試料像生成手段とをさらに備えることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１記載の共焦点顕微鏡において、ピンホールを通過した試料からの戻り光をポリゴンミラー手段へ導く第２の光学手段と、ポリゴンミラー手段から導かれたピンホールを通過した試料からの戻り光を所定の面に集光する第３の集光手段とをさらに備え、ポリゴンミラー手段は、回転に伴い、第２の光学手段から導かれたピンホールを通過した試料からの戻り光を複数の鏡面で順次反射して第３の集光手段へ導き、第３の集光手段により所定の面上に集光する光を２次元的にスキャンさせ、所定の面上に試料の２次元像を光学的に生成するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項３に記載の共焦点顕微鏡において、ポリゴンミラー手段は、光源からの入射光の反射と試料からの戻り光の反射とを、同一の鏡面で行うことを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項３に記載の共焦点顕微鏡において、ポリゴンミラー手段は、回転軸を中心に１周するように配置された複数の鏡面を回転軸方向に２組配置し、光源からの入射光を第１の組の鏡面で反射し、試料からの戻り光を第２の組の鏡面で反射し、それぞれ回転軸に対して同じ角度をなす鏡面を使用するように第１の組の複数の鏡面と第２の組の複数の鏡面とが回転方向にずれて結合されていることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の共焦点顕微鏡において、光源からの入射光は、試料上に複数の集光光を形成する光であり、ピンホール手段は、複数の集光光に対応した複数のピンホールを有することを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項６に記載の共焦点顕微鏡において、複数の集光光および複数のピンホールは、ポリゴンミラー手段の回転軸に実質的に平行に配列していることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、請求項６から７のいずれかに記載の共焦点顕微鏡において、ポリゴンミラー手段は、回転に伴い１の鏡面による反射が隣の鏡面に移ることによって複数の集光光によるスキャンが一段ずれるとき、複数の集光光は隣り合う集光光の間隔よりも小さい距離でずれるように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、以上説明したように構成しているので、次のような効果を奏する。
本発明の共焦点顕微鏡は、１つのポリゴンミラー手段によって試料上をスキャンすることができるので、構成が簡単で低コストである。また、ピンホールの大きさや形状の変更が容易で、多種多様の試料観察に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の共焦点顕微鏡の第１の実施の形態の構成を示す図である。第１の実施の形態の共焦点顕微鏡１００は、光源１、ビームスプリッタ２、ポリゴンミラー３、第１集光レンズ４、第２集光レンズ５、ピンホール部材６、光検出ユニット７、ポリゴンミラー回転装置８、制御装置９などからなる。制御装置９は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路からなり、所定のプログラムを実行することにより共焦点顕微鏡１００の各種の制御を行う。
【０００８】
光源１は、レーザ光源である。光源１から出射したレーザ光の平行光束１１は、ビームスプリッタ２を透過し、ポリゴンミラー３のミラー面３ａで反射し、第１集光レンズ４に導かれる。第１集光レンズ４に導かれた平行光束のレーザ光は、第１集光レンズ４によって試料１２上に集光され光スポット１３を形成する。
【０００９】
ポリゴンミラー３は、複数のミラー面（鏡面）を有する多面鏡部材である。第１の実施の形態のポリゴンミラー３は、回転軸１４を中心に１周するように配置された４つのミラー面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有する。ポリゴンミラー３は、ポリゴンミラー回転装置８により駆動され、回転軸１４を中心に一定の速度で回転する。ポリゴンミラー回転装置８は、不図示のモータやモータ駆動回路や駆動機構などからなり、制御装置９からの制御により、ポリゴンミラー３を一定の速度で回転させる。
【００１０】
図２は、ポリゴンミラー３の図１のａｂ線による断面図である。ミラー面３ｄは回転軸１４に対して略平行に設けられ、ミラー面３ｂは回転軸１４に対して傾いた角度で設けられている。ミラー面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、回転軸１４に対する角度が順次お互いに異なるように設けられ、回転により光スポット１３を試料１２上でラスター走査させる。
【００１１】
図３は、光スポット１３が試料１２上でラスター走査する様子を示す図である。例えば、レーザ光がミラー面３ａを反射することにより、光スポット１３は試料１２上の一番上の位置２１を右から左に走査する。次に、ポリゴンミラー３の回転に伴い、レーザ光は隣のミラー面３ｂによって反射するようになる。ミラー面３ｂは、光スポット１３が試料１２上の位置２２を右から左に走査するように回転軸１４に対して傾けられている。次に、ミラー面３ｃにより、光スポット１３は試料１２上の位置２３を右から左に走査し、さらに、ミラー面３ｄにより、試料１２上の位置２４を右から左に走査する。
【００１２】
このように、ミラー面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、回転軸１４に対してそれぞれお互いに少しずつ異なる角度になるように設けら、光源からの光を順次反射して光スポット１３の２次元的スキャンすなわちラスター走査を可能としている。ミラー面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの少なくとも３つのミラー面は、回転軸１４に対して傾いた角度で設けられている。なお、位置２１での走査と位置２２での走査の走査線の間隔は、ミラー面３ａとミラー面３ｂの回転軸１４に対する角度の差によって決まる。他の走査線の間隔も同様である。
【００１３】
試料１２の光スポット１３で照射された部位から反射や蛍光によって放射（出射）された光は、同一光路すなわち第１集光レンズ４、ポリゴンミラー３を通って、ビームスプリッタ２に戻る。ポリゴンミラー３では、試料１２からの光は、光源からの光が反射されたときのミラー面と同一のミラー面で反射される。ビームスプリッタ２は、試料１２からの光を反射して第２集光レンズ５へ導く。第２集光レンズ５は、試料１２からの光をピンホール部材６に開けられたピンホール１５に集光する。試料１２からの光は、試料１２上ではスポット光であるが、第１集光レンズ４で平行光束になり、第２集光レンズ５へは平行光束で導かれる。
【００１４】
第１の実施の形態のピンホール部材６は、１つのピンホール１５が開けられている。ピンホール１５のすぐ後ろには光検出ユニット７が設けられている。光検出ユニット７は、光電子増倍管（ＰＭＴ）などから構成され、ピンホール１５に集光された光の光量を検出する。検出された光量はＡ／Ｄ変換され、制御装置９へ送信される。制御装置９は、光検出ユニット７からの光量信号（データ）とポリゴンミラー３の回転位置情報に基づき、試料１２の２次元的な画像を生成する。
【００１５】
制御装置９は、ポリゴンミラー回転装置８に対する制御状況に基づきポリゴンミラー３の回転位置を演算する。あるいは、ポリゴンミラー３に回転位置センサー（不図示）を設け、回転位置センサーからの信号を受信して、ポリゴンミラー３の回転位置を求める。制御装置９は、このようにして求めたポリゴンミラー３の回転位置に基づき、光スポット１３の試料１２上の２次元座標位置を求め、その座標位置と光量データを対応づけた試料１２の２次元的な画像データを生成する。そして、生成された画像データをモニター（不図示）に表示することにより、試料１２の顕微鏡観察を行うことができる。
【００１６】
このように構成された第１の実施の形態の共焦点顕微鏡１００は、次のような効果を奏する。
（１）１つのポリゴンミラー３によって試料上をスキャンすることができるので、構成が簡単で低コストである。また、ピンホールの大きさや形状の変更が容易で、多種多様の試料観察に使用することができる。
（２）回転軸１４に対してそれぞれ異なる角度をなす複数のミラー面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有するポリゴンミラー３のみを使用して、光スポット１３をラスター走査するようにした。これにより、複数のピンホールを設けたピンホール基板を使用する必要がなく、簡単な構成でセクショニング分解能を高めた共焦点顕微鏡を実現することができる。
（３）ピンホール部材６は１つのピンホール１５を設けるのみでよいので、ピンホール部材６の製造が簡単である。また、複数の集光レンズと複数のピンホールの位置を合わせる必要もないので、ピンホールの位置調整が容易である。
（４）位置あわせ誤差を考慮してピンホールの大きさを大きくする必要がないので、セクショニング分解能が低下することがない。すなわち、ピンホール１５を光スポット１３の回折限界まで絞ることが可能となる。
（５）必要に応じてピンホールの大きさを変える場合も、簡単な構成のピンホール部材６を交換するだけでよい。すなわち、セクショニング分解能を向上させたり変更したりすることが、容易に低コストで行うことができる。
【００１７】
本実施の形態では、４つのミラー面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有するポリゴンミラー３の例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。例えば、１０面や２０面程度のミラー面を有するポリゴンミラーであってもよい。ポリゴンミラーが１回転する間にミラー面の数だけラスター走査することになる。
【００１８】
本実施の形態では、光検出ユニット７として光電子増倍管（ＰＭＴ）を使用する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。他の光センサであってもよい。
【００１９】
本実施の形態では、１つのピンホール１５が開けられたピンホール部材６を使用する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。ピンホール部材６に大きさが異なる複数のピンホールを開けたピンホール部材を使用してもよい。これにより、ピンホール部材を左右上下に移動して所望のピンホールを選択するだけで、ピンホールの大きさを簡単に変えることができる。
【００２０】
−第２の実施形態−
図４は、本発明の共焦点顕微鏡の第２の実施の形態の構成を示す図である。第１の実施の形態の共焦点顕微鏡１００と同様な構成要素には同じ符号をつける。第２の実施の形態の共焦点顕微鏡２００は、第１の実施の形態の共焦点顕微鏡１００におけるピンホール部材６以降の構成が異なる。以下、この異なる点を中心に説明をする。
【００２１】
第２の実施の形態の共焦点顕微鏡２００は、ピンホール部材６の後ろに、第１の実施の形態の光検出ユニット７に代えて、コリメートレンズ３１、ミラー３２、結像レンズ３３を有する。
【００２２】
ピンホール１５を通過した試料１２からの光は、コリメートレンズ３１で平行光束になり、ミラー３２で反射してポリゴンミラー３のミラー面３ｂへ導かれる。ポリゴンミラー３へ導かれた試料１２からの光は、ポリゴンミラー３のミラー面３ｂで反射し、結像レンズ３３へ導かれる。結像レンズ３３は、結像レンズ３３へ導かれた試料１２からの光である平行光束を焦点面３４付近に結像して光スポット３５を形成する。
【００２３】
光スポット３５は、光スポット１３が試料１２上でラスター走査したのと同様に、焦点面３４上でラスター走査され、焦点面３４に試料１２の２次元的光学像が形成される。図５は、光スポット３５が焦点面３４でラスター走査して試料１２の像を結像する様子を示す図である。ミラー面３ａでラスター走査した図３の位置２１の試料１２の像は、ミラー面３ｂでラスター走査されるので図５の焦点面３４の位置４２に結像される。同様に、図３の位置２２の試料１２の像は、図５の焦点面３４の位置４３に結像され、図３の位置２３の試料１２の像は、図５の焦点面３４の位置４４に結像され、図３の位置２４の試料１２の像は、図５の焦点面３４の位置４１に結像される。
【００２４】
このように、焦点面３４には走査線が１本下にずれた状態で試料１２の像が形成され、一番上の位置４１の像のみが連続性がない像として形成される。従って、位置４１の像を無視すれば、残りの試料１２の２次元的光学像を肉眼で観察することができる。本実施の形態のポリゴンミラー３は４面のポリゴンミラーであるが、これが２０面程度のポリゴンミラーであれば、一番上の走査線の像を無視しても試料１２の全体像の観察にそれほど影響をおよばさない。
【００２５】
また、本実施の形態では、焦点面３４に形成された２次元の光学像を撮像する撮像装置３６を備えることができる。撮像装置３６は、ＣＣＤなどからなる２次元撮像センサである。撮像装置３６で撮像された画像データにおいて、図５の位置４１に対応する画像データを位置４４の下に位置するように画像処理を行えば、試料１２の２次元画像を容易に得ることができる。
【００２６】
このように構成された第２の実施の形態の共焦点顕微鏡２００は、第１の実施の形態の共焦点顕微鏡１００の効果に加えて、次のような効果を奏する。
（１）ピンホール１５を通過した試料１２からの光を、再度、ポリゴンミラー３を使用して焦点面３４にラスター走査させることにより、焦点面３４上に試料１２の光学像を形成するようにした。これにより、光検出ユニット７や光検出ユニット７の出力を処理して試料１２の像を合成する制御装置９がなくても試料１２の像を観察することができる。また、デジタルカメラなどの一般的な２次元画像センサよって試料１２の画像を取得することができる。すなわち、特別な画像ボードや制御装置が不要となる。
【００２７】
本実施の形態では、隣り合うミラー面を使用して試料１２上および焦点面３４上をラスター走査する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。離れたミラー面を使用する場合であってもよい。隣り合うミラー面を使用する場合は、走査線１本分ずれる程度の画像が形成されるが、離れるミラー面を使用する場合は、形成される画像の連続性が大幅に壊れるかも知れない。しかし、このような場合には、撮像装置３６などで取得される画像データを処理すれば、容易に試料１２の全体画像を得ることができる。
【００２８】
本実施の形態では、１つのポリゴンミラー３の隣り合うミラー面を使用して試料１２上および焦点面３４上をラスター走査する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。同じ形状のポリゴンミラーを回転軸に沿って２枚張り合わせ、試料１２上にラスター走査するポリゴンミラーと焦点面３４上にラスター走査するポリゴンミラーを異ならせるようにしてもよい。このとき、試料１２上をラスター走査するミラー面と焦点面３４をラスター走査するミラー面の回転軸に対する傾きが同じになるように、２枚のポリゴンミラーを回転方向にずらして張り合わせるようにする。これにより、焦点面３４には試料１２の正常な全体光学像が形成される。
【００２９】
本実施の形態では、ポリゴンミラー３の隣り合うミラー面を使用して試料１２上および焦点面３４上をラスター走査する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。同じミラー面を使用するようにしてもよい。この場合には、ビームスプリッタ２、ピンホール部材６、コリメートレンズ３１、ミラー３２の配置を、同一ミラー面を使用することができるように変更する。例えば、ビームスプリッタ２を、試料１２からの光が図４の紙面垂直方向に導かれるように配置し、その他の構成要素もそれに準じて配置する。このようにすることにより、上記２枚のポリゴンミラーを張り合わせて使用するのと同様に、焦点面３４には試料１２の正常な全体光学像が形成される。
【００３０】
−第３の実施形態−
図６は、本発明の共焦点顕微鏡の第３の実施の形態の構成を示す図である。第２の実施の形態の共焦点顕微鏡２００と同様な構成要素には同じ符号をつける。第３の実施の形態の共焦点顕微鏡３００は、マイクロレンズ群５１、レンズ５２、ピンホール部材５３、コリメートレンズ５８などが設けられている点が第２の実施の形態の共焦点顕微鏡２００と異なる。以下、この異なる点を中心に説明をする。
【００３１】
図７は、光源１から、マイクロレンズ群５１、レンズ５２、ポリゴンミラー３、第１集光レンズ４を経て、試料１２上に複数の光スポット５４が形成される様子の斜視図を示す図である。マイクロレンズ群５１は、ポリゴンミラー３の回転軸１４に平行に配列した３つのマイクロレンズ５１ａ、５１ｂ、５１ｃを有する。光源１から出射した光束５４は、マイクロレンズ群５１の複数マイクロレンズ５１ａ、５１ｂ、５１ｃによって位置５５に集光され、位置５５に集光された光をレンズ５２により平行光束にし、ポリゴンミラー３で反射して、第１集光レンズ４に導かれる。第１集光レンズ４に導かれた３本の平行光束のレーザ光は、第１集光レンズ４によって試料１２上に集光され３つの光スポット５６（５６ａ、５６ｂ、５６ｃ）を形成する。
【００３２】
ポリゴンミラー３は、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様に、複数のミラー面を有する多面鏡部材である。３つの光スポット５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、ポリゴンミラー３の回転によりラスター走査する。図８は、３つの光スポット５６ａ、５６ｂ、５６ｃがラスター走査する様子を示す図である。
【００３３】
各光スポット５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、それぞれの光スポット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ間の間隔を埋めるようにラスター走査する。例えば、図８において、ポリゴンミラー３のミラー面３ａでの走査が実線で示され、次のミラー面３ｂでの走査が一段下にずれた破線で示されている。さらに、次のミラー面３ｃ、３ｄによる走査で、図８の光スポット５６ａ、５６ｂの間、光スポット５６ｂ、５６ｃの間、光スポット５６ｃと下端の間を補間するように走査が行われる。
【００３４】
言い換えると、ミラー面３ａの走査からミラー面３ｂの走査に移行すると、図８において、走査線が一段下にずれ、そのずれる距離は各光スポット５６ａ、５６ｂ、５６ｃの間隔より短い距離である。具体的には、各光スポット５６ａ、５６ｂ、５６ｃの間隔をポリゴンミラー３のミラー面の数で割った距離がずれるようにすればよい。ポリゴンミラー３のミラー面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、このようなラスター走査が実現できるように、回転軸１４に対してそれぞれ異なる角度を有して構成される。
【００３５】
試料１２の各光スポット５６ａ、５６ｂ、５６ｃで照射された部位から反射や蛍光によって放射（出射）された光は、同一光路すなわち第１集光レンズ４、ポリゴンミラー３、レンズ５２を通って、ビームスプリッタ２に戻る。ビームスプリッタ２は、試料１２からの光を反射してピンホール部材５３のピンホール５７へ導く。ピンホール部材５３には、３つの光スポット５６ａ、５６ｂ、５６ｃと共役な位置に、ポリゴンミラー３の回転軸１４に平行に３つのピンホール５７が開けられている。レンズ５２は、試料１２からの３つの平行光束をピンホール部材５３の３つのピンホール５７にそれぞれ集光させる。
【００３６】
３つのピンホール５７を通過した試料１２からの光は、ミラー３２で反射してコリメートレンズ５８に導かれる。コリメートレンズ５８は、３つのピンホール５７を通過した試料１２からの光を平行光束にし、ポリゴンミラー３のミラー面３ｂへ導く。ポリゴンミラー３へ導かれた試料１２からの光は、ポリゴンミラー３のミラー面３ｂで反射し、結像レンズ３３へ導かれる。結像レンズ３３は、結像レンズ３３へ導かれた試料１２からの光である３本の平行光束を焦点面３４付近に結像して３つの光スポット５９を形成する。
【００３７】
３つの光スポット５９は、第２の実施の形態で説明したように、光スポット５６が試料１２上でラスター走査したのと同様に、焦点面３４上でラスター走査され、焦点面３４に試料１２の２次元的光学像が形成される。また、撮像装置３６によって、焦点面３４に形成された２次元の光学像を撮像することができる。
【００３８】
マイクロレンズ５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、ポリゴンミラー３の回転軸１４に実質的に平行に設けられているので、途中の集光光や平行光束もポリゴンミラー３の回転軸１４に実質的に平行に形成される。また、試料１２上の３つの光スポット５６および焦点面３４上の３つの光スポット５９も、ポリゴンミラー３の回転軸１４に実質的に平行に配列するように形成される。
【００３９】
このように構成された第３の実施の形態の共焦点顕微鏡３００は、第１の実施の形態の共焦点顕微鏡１００や第２の実施の形態の共焦点顕微鏡２００の効果に加えて、次のような効果を奏する。
（１）試料１２上に複数の光スポットを形成してラスター走査するようにしたので、多くの走査線で試料１２をラスター走査することができる。これにより、解像度の高い光学像を高速に取得することができる。その結果、試料の速い変化を簡単な構成の共焦点顕微鏡で正確に観察することができる。
（２）ポリゴンミラー３の１回の回転で、走査線が櫛状に一段ずつずれていく。言い換えれば、複数の光スポットによる走査線の間を補間するようにラスター走査が進んでいく。これにより、ポリゴンミラー３の１回転が終了しなくても、試料１２の全体像を把握することができる。
【００４０】
本実施の形態では、３つのマイクロレンズを使用して３つの光スポットを形成する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。４つ以上のマイクロレンズを使用して４つ以上の光スポットを形成するようにしてもよい。
【００４１】
本実施の形態では、マイクロレンズを使用して複数の光スポットを形成する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。マイクロレンズなどを使わずに半導体レーザをアレイ上に並べたものでも良い。
【００４２】
本実施の形態では、マイクロレンズを使用して単に複数の光スポットを形成する例を説明した。しかし、各スポットが赤、青、緑などの異なる色（波長）にしてもよい。また、異なる波長の光が１つのスポットに重なっていても良い。
【００４３】
本実施の形態では、３つのピンホール５７が開けられたピンホール部材５３を使用する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。図６の紙面に垂直な方向に並ぶ３つのピンホールを、紙面の左右方向に順次異なる大きさのピンホールにして、複数のピンホール群を設けるようにしてもよい。これにより、ピンホール部材を左右に移動するだけで、ピンホールの大きさを簡単に変えることができる。
【００４４】
本実施の形態では、第２の実施の形態の構成に近い構成の共焦点顕微鏡の例を説明したが、第１の実施の形態の共焦点顕微鏡にも適用することができる。この場合は、複数のピンホールに対応して複数の光検出ユニットが必要になる。
【００４５】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の共焦点顕微鏡の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】ポリゴンミラーの図１のａｂ線による断面図である。
【図３】光スポットが試料上でラスター走査する様子を示す図である。
【図４】本発明の共焦点顕微鏡の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図５】光スポットが焦点面でラスター走査して試料の像を結像する様子を示す図である。
【図６】本発明の共焦点顕微鏡の第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図７】光源から、マイクロレンズ群、レンズ、ポリゴンミラー、第１集光レンズを経て、試料上に複数の光スポットが形成される様子の斜視図を示す図である。
【図８】３つの光スポットがラスター走査する様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００、２００、３００  共焦点顕微鏡
１  光源
２  ビームスプリッタ
３  ポリゴンミラー
４  第１集光レンズ
５  第２集光レンズ
６、５３  ピンホール部材
７  光検出ユニット
８  ポリゴンミラー回転装置
９  制御装置
１１  平行光束
１２  試料
１３、３５、５６、５９  光スポット
１４  回転軸
１５、５７  ピンホール
３１、５８  コリメートレンズ
３２  ミラー
３３  結像レンズ
３４  焦点面
３６  撮像装置
５１  マイクロレンズ群
５２  レンズ
【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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【図８】
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