(57)【要約】【課題】  検出すべき光が遮光されてしまうのを極力抑えることができ、検出精度の低下を防止することができる分光装置の提供。【解決手段】  入射スリットから入射した光を入射光学系の反射ミラーで平行光にして回折格子に入射させ、回折格子からの回折光を出射光学系の反射ミラーで集光して光り検出器４５の受光面に入射させる。受光面の前方には光検出セル４００の配列方向に沿って移動可能な遮光板４０４が設けられている。遮光板４０４はスライダ４０３上に立設されており、送りネジ４０１に螺合しているスライダ４０３は、ステッピングモータ４０２により送りネジ４０１を回転駆動することにより、受光面前方においてスライド移動する。受光面に入射する励起レーザ光は遮光板４０４によって遮光され、光検出セル４００への入射が防止される。【選択図】        図３
2006125970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物からの光を光波長毎に分散させる波長分散素子と、前記波長分散素子により分散した光を検出する光検出器とを備える分光装置において、
前記光検出器を複数の光検出セルで構成し、
前記被検物からの光に含まれる不要光が前記光検出セルで検出されないようにする遮光手段と、
前記不要光の波長特性により前記遮光手段を変更する変更手段とを備えたことを特徴とする分光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光装置において、
前記被検物からの光は、蛍光色素を含む被検物に励起光が照射されて発生する検出対象光としての蛍光と、前記励起光である不要光とを含むことを特徴とする分光装置。
【請求項３】
請求項１に記載の分光装置において、
分散特性の異なる複数の前記波長分散素子のいずれか一つを、前記被検物からの光の光路中に選択的に配設する素子切換手段とを備え、
前記変更手段は、前記不要光の波長、前記波長分散素子の分散特性に基づいて前記遮光手段を変更することを特徴とする分光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の分光装置において、
前記遮光手段は、前記不要光が前記光検出器に設けられた光検出セルに入射するのを阻止する遮光板であり、
前記遮光位置変更手段は、前記遮光板をアクチュエータにより移動駆動して遮光位置を変更することを特徴とする分光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の分光装置において、
前記アクチュエータによる前記遮光板の非駆動時に、前記分光測定を行うことを特徴とする分光装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の分光装置において、
前記遮光手段は、前記光検出器に設けられた各光検出セルの感度低下または動作停止を各光検出セル毎に行うセル制御手段であり、
前記遮光位置変更手段は、前記不要光が入射する前記光検出セルの感度低下または動作停止を行わせるように前記セル制御手段を制御することを特徴とする分光装置。
【請求項７】
対物レンズにより前記被検物上に集光された励起光を走査照射し、前記被検物からの蛍光を検出する共焦点顕微鏡と、前記共焦点顕微鏡に用いられる請求項１に記載の分光装置とからなる分光システムにおいて、
前記複数の光検出セルは、アレイ状に配置され、
前記遮光手段は、前記不要光である前記励起光の光束の幅より幅広い板状部材から成り、
前記変更手段は、前記励起光の波長特性に応じて、前記励起光が前記光検出セルに入射しないような位置へ前記板状部材を移動させることを特徴とする分光システム。
【請求項８】
対物レンズにより前記被検物上に集光された励起光を走査照射し、前記被検物からの蛍光を検出する共焦点顕微鏡と、前記共焦点顕微鏡に用いられる請求項１に記載の分光装置とからなる分光システムにおいて、
前記複数の光検出セルは、アレイ状に配置され、
前記遮光手段は、前記不要光である前記励起光の光束の幅より幅広い板状部材を前記光束の幅の種類に応じて複数備えて成り、
前記変更手段は、前記励起光の波長特性に応じて、前記励起光が前記光検出セルに入射しないような位置へ前記光束の幅の種類に応じた前記板状部材を移動させることを特徴とする分光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光装置、および分光装置と共焦点顕微鏡とから成る分光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
共焦点顕微鏡は、従来型の顕微鏡と比較して標本の２次元的な分解能が高いだけでなく光軸に沿った第３次元方向にも高い分解性能を得ることができ、生物観察分野を中心に利用が広がっている。特に、レーザ光源を備え、レーザ光を被検物である標本上で走査することで観察を行う方式の共焦点顕微鏡では、顕微鏡の光検出部がピンホールと光検出器（光電子増倍管：ＰＭＴ）との組み合わせになっており、分光装置への接続が容易である。そのため、被検物の３次元形状観察だけでなく分光情報も得ることができる顕微鏡を、比較的容易に構成できるという特徴を備えている。
【０００３】
分光装置に設けられた波長分散素子は、入射した光を光波長毎に異なる方向に出射するものである。そのため、複数の検出セルを有する光検出器を備えて、異なる波長の光を同時に検出することによって被検物の分光情報を短時間に取得するような装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
共焦点顕微鏡による分光では蛍光を捉えて分光を行うが、被検物により反射されたり、カバーガラスによって反射されたりした励起レーザ光（以下では、この励起レーザ光を迷光と呼ぶことにする。）も分光装置に入ってくる。蛍光の強度は迷光の強度に比べて極めて弱く、例えば、蛍光の強度に対して迷光の強度が数１０倍〜１００倍程度となる場合もある。
【０００５】
そのため、蛍光の強度に光検出器（ＰＭＴ）の検出感度を合わせると、励起レーザ光の強度が極めて大きいため検出器を破損してしまうおそれがある。逆に、励起レーザ光の強度に光検出器の検出感度を合わせてしまうと、検出すべき発光・蛍光の強度が小さすぎて検出がほとんどできなくなる。そこで、上述した従来の装置では、励起レーザ光の輝線位置に合わせてラインフィルタ（短冊状の遮光板）を固設し、固定遮光板により励起レーザ光を遮ることにより励起レーザ光が光検出器に入射しないようにしている。
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開２００２／００２０８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、分光装置に設けられた光分散素子の角度を変えたり、光分分散素子を交換した場合や、励起レーザ光の波長を変えた場合には、光検出器上における励起レーザ光の入射位置が変わる。そのため、上述した従来の分光装置では、異なる条件毎に固定遮光板を用意する必要がある。しかしながら、このように複数の固定遮光板を設けると、検出すべき光を遮ってしまうおそれがあり、検出精度を低下を招くことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、被検物からの光を光波長毎に分散させる波長分散素子と、波長分散素子により分散した光を検出する光検出器とを備える分光装置に適用され、光検出器を複数の光検出セルで構成し、被検物からの光に含まれる不要光が前記光検出セルで検出されないようにする遮光手段と、不要光の波長特性により遮光手段を変更する変更手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の分光装置において、被検物からの光は、蛍光色素を含む被検物に励起光が照射されて発生する検出対象光としての蛍光と、励起光である不要光とを含んでいる。
請求項３の発明は、請求項１に記載の分光装置において、分散特性の異なる複数の波長分散素子のいずれか一つを、被検物からの光の光路中に選択的に配設する素子切換手段とを備え、変更手段は、不要光の波長、波長分散素子の分散特性に基づいて遮光手段を変更するものである。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の分光装置において、遮光手段は、不要光が光検出器に設けられた光検出セルに入射するのを阻止する遮光板であり、遮光位置変更手段は、遮光板をアクチュエータにより移動駆動して遮光位置を変更する。
請求項５の発明は、請求項４に記載の分光装置において、アクチュエータによる遮光板の非駆動時に、分光測定を行うことを特徴とする分光装置。
請求項６の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の分光装置において、遮光手段は、光検出器に設けられた各光検出セルの感度低下または動作停止を各光検出セル毎に行うセル制御手段であり、遮光位置変更手段は、不要光が入射する光検出セルの感度低下または動作停止を行わせるようにセル制御手段を制御する。
請求項７の発明は、対物レンズにより被検物上に集光された励起光を走査照射し、被検物からの蛍光を検出する共焦点顕微鏡と、共焦点顕微鏡に用いられる請求項１に記載の分光装置とからなる分光システムにおいて、複数の光検出セルは、アレイ状に配置され、遮光手段は、不要光である励起光の光束の幅より幅広い板状部材から成り、変更手段は、励起光の波長特性に応じて、励起光が光検出セルに入射しないような位置へ板状部材を移動させることを特徴とする。
請求項８の発明は、対物レンズにより被検物上に集光された励起光を走査照射し、被検物からの蛍光を検出する共焦点顕微鏡と、共焦点顕微鏡に用いられる請求項１に記載の分光装置とからなる分光システムにおいて、複数の光検出セルは、アレイ状に配置され、遮光手段は、不要光である励起光の光束の幅より幅広い板状部材を光束の幅の種類に応じて複数備えて成り、変更手段は、励起光の波長特性に応じて、励起光が光検出セルに入射しないような位置へ光束の幅の種類に応じた板状部材を移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、不要光の波長特性により遮光手段を変更手段により変更するようにしたので、検出すべき光が遮光されてしまうのを極力抑えることができ、検出精度の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は本発明による分光システムの一実施の形態を示す図であり、走査型共焦点顕微鏡を用いた分光システムの概略構成を示すブロック図である。図１の分光システムでは、顕微鏡は落射型顕微鏡で構成されており、光学的な反応のうちの反射光，蛍光，散乱光などを捉えることができる。以下では、蛍光観察を例に説明する。また、透過型顕微鏡で構成した場合には、蛍光，散乱光および透過光量による吸収の程度を捉えることができる。
【００１１】
図１に示す分光システムは、顕微鏡部１、光源部２，走査光学系３および分光部４で構成されている。光源部２と走査光学系３とは光ファイバ５で接続されており、同様に、走査光学系３と分光部４とは光ファイバ６で接続されている。光源部２には出力波長の異なるレーザ光源２１ａ，２１ｂが設けられている。なお、図１に示す例では、レーザ光源を２つ備えているが、３つ以上備えていても良い。レーザ光源２１ａ，２１ｂから出射された各レーザ光は全反射ミラー２２およびダイクロイックミラー２３を用いて同一光軸に合わせられた後に、集光レンズ２４により集光されて光ファイバ５に入射する。
【００１２】
光ファイバ５により走査光学系３に伝送されたレーザ光はファイバ端面から所定のＮＡで出射され、走査光学系３内のコリメータレンズ３１により平行光に変換される。コリメータレンズ３１からの平行光はダイクロイックミラー３２により反射され、ガルバノメータ等で構成される走査ユニット３３に入射する。走査ユニット３３は一対の可動式ミラーを備えていて、それらを連動して傾けることにより入射したレーザ光を対物レンズ１２の光軸と直交する２方向に２次元的に走査することができる。
【００１３】
走査ユニット３３から出射されたレーザ光は、走査レンズ３４により一次像面に結像された後に、第２対物レンズ１１および対物レンズ１２によって被検物である試料７上に結像される。試料７上に結像されたレーザ光の像は点像となっており、対物レンズ１２のＮＡで決まる大きさに集光されている。レーザ光を走査ユニット３３により走査すると、試料７上に結像されたレーザ光Ｌ（点像）が２次元的に走査される。
【００１４】
試料７にレーザ光が照射されると、試料７の光学的な特性によって反射、吸収、蛍光、散乱などが照射領域において生じる。生物組織を蛍光観察する場合には、試料７の組織を複数の蛍光試薬で染色して観察する場合がある。そして、レーザ光源２１ａ，２１ｂを切り換えることによって、蛍光試薬に応じたレーザ光を照射してそれぞれの蛍光を観察する。
【００１５】
試料７の照射領域で発生した反射光，蛍光、散乱光などは、対物レンズ１２および第２対物レンズ１１により一次像面に結像された後に、走査レンズ３４で平行光とされて走査ユニット３３に入射する。試料７からの光は走査ユニット３３で再び走査されることによりデスキャンされ、ダイクロイックミラー３２（反射率２０％のハーフミラーでも良い）から走査ユニット３３に入射したレーザ光と同一の光路を逆行することになる。
【００１６】
走査ユニット３３からダイクロイックミラー３２に入射した試料７からの光はダイクロイックミラー３２を透過し、レンズ３５によりピンホール遮光板３６のピンホール３６ａ上に集光される。このピンホール遮光板３６は試料７上のスポット状レーザ光（点像）と共役な位置関係にあり、ピンホール３６ａ上の集光点は上記スポット光の像となっている。そのため、試料７上の他の領域から光が発生しても、その光はピンホール３６ａ上では像を結ばないため、ほとんどがピンホール遮光板３６で遮られてピンホール３６ａを通過することがない。
【００１７】
ピンホール３６ａを通過した光は、レンズ３７により集光されて光ファイバ６に入射し、光ファイバ６により分光部４に伝達される。光ファイバ６の一方のファイバ端は分光部４の入射スリット４１に対向するように接続されており、試料７からの光は光ファイバ６のＮＡで決まる放射角で出射され、入射スリット４１から分光部４内に入射する。
【００１８】
図２は、分光部４の拡大詳細図である。入射スリット４１から入射した光は、入射光学系を構成する反射ミラー４２に入射する。反射ミラー４２は入射スリット４１を焦点とする凹面ミラーであり、反射ミラー４２に入射した光は反射ミラー４２によって反射されて平行光となり、波長分散素子である回折格子４３Ａに入射する。なお、回折格子４３Ａが固定されている回転ステージ４６には、分散特性の異なる４つの回折格子４３Ａ〜４３Ｄが設けられている。
【００１９】
回折格子４３Ａに入射した光は、光波長に応じた回折角度で回折格子４３Ａから出射される。入射光の波長をλ、入射角をα、出射角をβとすると、これらの間には次式（１）に示す関係が成り立っている。ただし、ｍは回折次数、ｄは回折格子４３Ａの格子間隔である。
sinα＋sinβ＝ｍλ／ｄ      …（１）
【００２０】
図２には、波長の異なる２種類の回折光Ｌ１，Ｌ２を図示した。蛍光観察を行う場合、ピンホール２６ａを通過して分光部４に入射する光Ｌはほとんどが蛍光であるが、試料７で反射されたりカバーガラスで反射されたりした励起レーザ光も若干含まれている。
【００２１】
蛍光は回折格子４３Ａにより回折されて、蛍光に含まれる波長に応じて所定の角度範囲に出射される。図２において、回折光Ｌ１は回折された蛍光の内の所定方向に出射されるものを示したものである。一方、回折光Ｌ２は励起レーザ光の回折光を示したものである。回折光Ｌ１，Ｌ２の出射方向には、出射光学系である反射ミラー４４が設けられている。反射ミラー４４は、分光された光を検出する光検出器４５の光検出面を焦点とした凹面ミラーである。回折格子４３Ａで回折された光の内の所定の波長範囲の光が反射ミラー４４に入射し、反射ミラー４４によって光検出器４５の光検出面上に集光される。
【００２２】
回折角の異なる回折光Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ反射ミラー４４で反射されて、光検出器４５の光検出面上の異なる位置に集光される。後述するように、本実施の形態では移動可能な遮光板４０４が光検出器４５の入射面前方（図示上方）に設けられており、この遮光板４０４が回折光Ｌ２の入射位置に配設される。そのため、励起レーザ光の回折光Ｌ２は遮光板４０４により遮られて、光検出器４５に入射しないような構成となっている。
【００２３】
一方、回転ステージ４６の角度を変更して回折格子４３Ａの傾きを変えると、反射ミラー４４方向に回折される光の波長域が変化する。すなわち、回折格子４３Ａの傾きを変更することにより、光検出器４５で検出される蛍光の波長帯域を変えることができる。また、上述したように回転ステージ４６には分散特性の異なる複数の回折格子４３Ａ〜４３Ｄを固定することができるので、例えば、図２で回転ステージ４６を１８０度回転すると、回折格子４３Ａに代えて回折格子４３Ｃが使用可能状態となる。
【００２４】
このように、回折格子４３Ａ〜４３Ｄを切り換えて分散特性を変更することにより、例えば、光検出器４５の検出波長帯域の幅を変えて分解能を変えることができる。ここでは、回転ステージ４６には回折格子を４つまで装着することができるが、装着可能個数は４に限らない。
【００２５】
図３は光検出器４５の外観を示す斜視図である。光検出器４５は、複数の光検出セル（３２チャンネルのＰＭＴ）４００から成る光検出器アレイ４５ａと、遮蔽機構４５ｂとを備えている。光検出器アレイ４５ａの受光面には各光検出セル４００の受光面が図示左右方向に一次元的に配設されており、各光検出セル４００により回折角の異なる（すなわち波長の異なる）光をそれぞれ検出する。そして、各光検出セル４００から出力される検出信号を計測することで、入射した光の光強度分布を得ることができる。尚、光検出器４５はＰＭＴに限らず、ＣＣＤ等のセンサでも良い。
【００２６】
遮蔽機構４５ｂは、光検出器アレイ４５ａの前方の左右方向に沿って延在する送りネジ４０１と、その送りネジ４０１を回転駆動するステッピングモータ４０２と、送りネジ４０１の回転により光検出器アレイ４５ａの前方を左右方向に移動するスライダ４０３と、スライダに立設された遮光板４０４とを備えている。遮光板４０４には黒つや消し処理が施された金属板が用いられるが、ミラーを用いても良い。ミラーを用いた場合、反射した先で光をトラップするように構成する。遮光板４０４の幅寸法は、出射光学系（反射ミラー４４）によるスポット投影像よりわずかに大きくしておく。
【００２７】
一般的に、ステッピングモータは、（ａ）回転角度誤差が少ない上に誤差が累積されにくい、（ｂ）励磁電流を流すことで位置決め時に高トルクを発生させることができる、（ｃ）フィードバック制御を行わなくても速度制御および位置制御が可能である、という利点を有しており、遮光板４０４の駆動の際にこれらの長所を生かすことができる。特に、オープンループの制御でも、遮光板４０４を高い精度で励起レーザ光入射位置に移動させることができる。もちろん、ステッピングモータ４０２に代えてＤＣサーボモータを利用しても良いが、その場合、ＤＣサーボモータの位置決めのためのセンサとフィードバック回路が必要となり、装置が大型化するとともに高価なものとなってしまう。
【００２８】
図２に示すように、遮光板４０４は、不要光である励起レーザ光の回折光Ｌ２が光検出セル４００に入射するのを防止している。不要光の入射位置である遮光板４０４の配設位置は、レーザ光の波長、回折格子の種類、回折格子の傾きによって決定される。なお、回折格子４３Ａの傾きを変えることにより光検出器アレイ４５ａに入射する波長帯域が変化するので、逆に検出したい波長帯域を決定することにより回折格子４３Ａの傾きが定まる。
【００２９】
図１に戻って、分光システムに設けられた顕微鏡部１，光源部２，走査光学系３および分光部４は、制御部８によってそれぞれコントロールされる。制御部８には、設定条件等を入力する入力部９が接続されている。遮光板４０４の位置決定に必要なユーザ入力情報は上述したようにレーザ波長、回折格子の種類、検出すべき波長帯域であり、これらの情報は入力部９から制御部８のＣＰＵ８１に入力される。
【００３０】
ＣＰＵ８１は入力情報に基づいて、レーザ光源２１ａ，２１ｂのいずれかを光源として選択し、ステージコントローラ８３を介して回転ステージ４６を駆動するとともに、遮光板コントローラ８４を介して遮光板４０４を所定の位置へと移動させる。回転ステージ４６にはロータリエンコーダ等の回転センサが設けられており、そのセンサ信号はステージコントローラ８３へと入力される。また、８５は光検出器４５を制御駆動する検出器コントローラであり、光検出器４５の出力信号は検出器コントローラ８５を介してＣＰＵ８１へと出力される。制御部８のメモリ８２には、制御に必要なデータが予め記憶されている。
【００３１】
《遮光板移動動作の説明》
図４は、分光システムによる検出動作の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１では、遮蔽機構４５ｂの動作に必要なユーザ入力情報が入力部９により入力され、メモリ８２に記憶される。ユーザ入力情報としては、レーザ波長（レーザ光源）の選択情報、回折格子４３Ａ〜４３Ｄの選択情報および波長帯域の選択情報がある。ユーザは、これらの情報を入力部９から入力する。
【００３２】
ステップＳ２では、ステップＳ１のユーザ入力情報に基づいて回転ステージ４６を回転駆動して、指定された回折格子を図２の回折格子３Ａのように使用位置へと移動し、その後、波長帯域に応じた所定の角度に位置決めする。ステップＳ３では、入力されたユーザ入力情報に基づいて遮光板４０４を移動させるべき位置、すなわち遮光板位置を算出する。本実施形態では、レーザ波長，回折格子種類および波長帯域に応じた遮光板位置がデータ化された遮光板位置参照表（ルックアップテーブル）を予めメモリ８２に格納しておき、入力されたユーザ入力情報と遮光板位置参照表とから遮光板位置（すなわち励起レーザ光入射位置）を求める。
【００３３】
ステップＳ４では、ステップＳ３で算出された遮光板位置まで駆動するために必要なパルス数をステッピングモータ４０２へ与えてステッピングモータ４０２を駆動し、ステップＳ３で求められた遮光板位置へと遮光板４０４を移動する。例えば、１回転３６０パルスのステッピングモータ２０４と１ｍｍあたり２山の細目ねじの送りネジ４０１を用いた場合には、移動距離が１０ｍｍであれば、１０×２×３６０＝７２００パルスをステッピングモータ４０２に送出することにより、遮光板４０４を所定位置へ移動させる。
【００３４】
そして、遮光板４０４を所定遮光板位置に移動したならば、ステッピングモータ４０２の励磁電流を停止する。続くステップＳ５では、入力部９から入力されたレーザ波長の選択情報に基づいて対応するレーザ光源を発光させ、試料７からの蛍光を光検出器４５により検出して蛍光分光測定を行う。
【００３５】
なお、ステップＳ４においてステッピングモータ４０２の励磁電流を停止するのは、以下のような理由からである。分光部４においては、出射光学系である反射ミラー４４の主面と光検出器４５との距離が分光測定における分解能および分光範囲を決める重要な要素となっている。回折格子４３Ａにおける光の分散をｄβ／ｄλとすると、光検出器４５の検出面上では（距離）×（ｄβ／ｄλ）に広がる。従って、分光測定の再現性を高めるためには「距離」の再現性を高める必要がある。そのため、分光装置では低熱膨張材料を使って装置のベースを構成するのが一般的であり、さらに分光装置を恒温状態下で使用するのが原則である。
【００３６】
ところで、一般的に行われているステッピングモータの回転を止めておくための励磁電流は、モータ温度上昇により分光部４の温度上昇を招くことになり、分光部４に狂いを生じさせる可能性がある。そこで、本実施の形態では、遮光板４０４を駆動した後の停止中は、励磁電流を停止するようにした。そのため、停止位置が維持されるように粘度の高い硬めのグリスを送りネジ４０１に用いたり、送りネジ４０１の単位長さあたりの山数を多くしたり、クリック機構のような位置決め機構を用いるようにしても良い。
【００３７】
このように、本実施の形態では、遮光板４０４が移動できるので、レーザ光源２１ａ，２１ｂを切り換えるなどして設定条件が変化して不要光である励起レーザ光の入射位置が変化した場合でも、設定条件に応じて遮光板４０４を移動することにより、励起レーザ光が光検出器４５に入射するのを防止することができる。その結果、光検出器４５の感度を上げることにより、より精度良く蛍光測定を行うことが可能なる。
【００３８】
一方、前述した従来の分光装置では遮光板が固定されているため、複数のレーザ光源を用いる場合には、各レーザ光源の波長によって決まる各励起レーザ光入射位置の各々に、遮光板を配置する必要がある。そのように複数の固定遮光板を配置した場合、使用していないレーザ光源用の遮光板が検出すべき蛍光回折光の一部を遮光してしまうことになり、その結果、測定誤差が発生してしまう。
【００３９】
図５の（ａ）〜（ｃ）はそのような蛍光回折光の遮光を説明する図であり、レーザ光源２１ａを用いた場合の、光検出器４５の検出面上における励起レーザ光および蛍光の強度分布を模式的に示したものである。図５の（ａ）〜（ｃ）において横軸は光検出セル４００（図３参照）の配列方向の位置（および波長）を表しており、縦軸は回折光強度を表している。
【００４０】
図５（ａ）に示す分布曲線Ｃ１はレーザ光源２１ａを試料７に照射した場合の励起レーザ光の回折光を表しており、分布曲線Ｃ２はそのときの蛍光回折光を表している。また、分布曲線Ｃ３は、レーザ光２１ｂを用いた場合の励起レーザ光の回折光を比較のために示したものである。実際には、分布曲線Ｃ２に対する分布曲線Ｃ１，Ｃ３の高さは数１０倍〜１００倍程度である。
【００４１】
従来の装置の場合、レーザ光源２１ａ，２１ｂの両方に対応させて、固定式遮光板を分布曲線Ｃ１および分布曲線Ｃ３の両方の位置ｘ１，ｘ２に配置しておく必要がある。この場合、光検出器４５では、図５（ｂ）に示すような分布曲線Ｃ２１で表される蛍光回折光が計測されることになる。すなわち、位置ｘ１，ｘ２に配置された固定式遮光板によって励起レーザ光だけでなく蛍光回折光も遮光されるので、符号Ａ１，Ａ２で示す領域の蛍光回折光が計測されないことになる。そのため、分光測定に影響を与えてしまい、固定式遮光板の数が増えるほどその影響が大きくなる。
【００４２】
一方、本実施の形態では遮光板４０４を設定条件に応じて移動可能としたので、遮光板４０４の数は１つで十分である。レーザ光源２１ａを使用する場合には遮光板４０４を位置ｘ１へ移動し、レーザ光源２１ｂを使用する場合には遮光板４０４を位置ｘ２へと移動する。そのため、レーザ光源２１ａを使用した場合に計測される蛍光回折光の分布曲線はＣ２２のようになる。この場合、遮光板４０４が配置される位置ｘ１の領域Ａ１のみに影響が出るだけで、この影響の出る領域の数は、レーザ光源の数や回折格子の種類や回折格子の傾き角度によって決まる設定条件の数によらず一つである。このように、本実施の形態では、一つの遮光板４０４を移動して励起レーザ光入射位置に配置するようにしたので、遮光板４０４による分光計測への影響を従来より低減することができる。
【００４３】
従来の装置では、走査光学系３のピンホール３６ａと分光部４の入射スリット４１とを兼ねるような構成となっている。そのため、ピンホール３６ａを変更すると光検出器４５上に結像されるスポット光の大きさも変化する。そのため、使用される複数のピンホールの全てに対応するように、遮光板の幅を大きめに設定する必要がある。
【００４４】
一方、本実施の形態の分光システムでは、走査光学系３と分光部４とを光ファイバ６で接続し、ピンホール３６ａを通過した光を分光部４へと伝送するようにしている。そのため、走査光学系３の分解能を変えるためにピンホール３６ａの大きさを変更しても、光は光ファイバ６で決まる径で入射スリット４１から分光部４に入射する。その結果、ピンホール３６ａを変更しても光検出器４５上のスポット光の大きさは変化せず、遮光板４０４の幅を不必要に大きく設定する必要がない。
【００４５】
上述した実施の形態では、遮蔽機構４５ｂを一組だけ設けたが、複数組設けて遮光板４０４を複数としても良い。例えば、遮蔽機構４５ｂを二組設けて、一方の遮光板４０４は図３に示す受光面の図示左側半分の領域の遮光を分担し、他方の遮光板４０４が図示右側半分の領域の遮光を担当するように構成する。
【００４６】
また、ピンホール３６ａを通過した光を分光部４に直接入射させる構成とした場合に、ピンホール３６ａの径の種類に応じた数だけの遮蔽機構４５ｂを設けて、各々の遮光板４０４の幅を各ピンホール径に応じた幅に設定しておくようにしても良い。そして、ピンホール３６ａの径を変更した場合には、その径に対応した遮光板４０４を用いて励起レーザ光の回折光を遮光するようにする。遮光に用いない遮光板４０４については、計測の邪魔にならないように検出面の前方を避けて遮光範囲外へと待避させておく。
【００４７】
さらに、各光検出セル４００の出力停止や感度低下を独立に行える光検出器４５であれば、遮光板４０４で光検出セルに入射する励起レーザ光を遮光する代わりに、励起レーザ光入射位置の光検出セル４００の出力を停止したり感度を低下させるようにしても良い。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００４８】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、回折格子４３Ａ〜４３Ｄは波長分散素子を、試料７は被検物を、遮光板４０４は遮光手段を、送りネジ４０１，ステッピングモータ４０２およびスライダ４０３およびＣＰＵ８１は変更手段を、回転ステージ４６は素子切換手段を、検出器セルコントローラ８５はセル制御手段を、顕微鏡部１，光源部２および走査光学系２は共焦点顕微鏡をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による分光システムの一実施の形態を示す図である。
【図２】分光部４の拡大詳細図である。
【図３】光検出器４５の外観を示す斜視図である。
【図４】分光システムによる検出動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】蛍光回折光の遮光を説明する図であり、（ａ）は分布曲線Ｃ１〜Ｃ３を、（ｂ）は固定式遮光板の場合の分布曲線Ｃ２を、（ｃ）は本発明の場合の分布曲線Ｃ２をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００５０】
１  顕微鏡部
２  光源部
３  走査光学系
４  分光部
５，６  光ファイバ
７  試料
８  制御部
９  入力部
２１ａ，２１ｂ  レーザ光源
３６  ピンホール遮光板
３６ａ  ピンホール
４２，４４  反射ミラー
４３Ａ〜４３Ｃ  回折格子
４５  光検出器
４５ａ  光検出アレイ
４５ｂ  遮蔽機構
８１  ＣＰＵ
８５  検出器セルコントローラ
４００  光検出セル
４０１  送りネジ
４０２  ステッピングモータ
４０３  スライダ
４０４  遮光板
【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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