(57)【要約】【課題】検出対象となる光の検出量の低下を抑制し、且つ、特定波長の光を十分に排除する技術を提供することを課題とする。【解決手段】入射光２０ａを波長分散素子２１により波長毎に分散させる。そして、波長分散素子２２と光検出器２６の間であって、特定波長の成分光２０ｄを含む、分散光２０ｂの一部が入射する領域に、波長に依存する光学特性を有する波長制限素子２５を配置する。これにより、特定波長の成分光２０ｄの光検出器２６へ入射が制限される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を波長毎に分散させ、分散光を射出する波長分散素子と、
前記分散光を検出する光検出器と、
前記波長分散素子と前記光検出器の間に、波長に依存した光学的特性を有し、特定波長の光が前記光検出器へ入射することを制限する波長制限素子と、を含み、
前記分散光の一部であって前記特定波長の光を含む光が、前記波長制限素子に入射することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検出装置において、
前記光検出器は、複数の光検出素子を含み、
前記複数の光検出素子は、前記分散光の波長分散方向に並べて配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の検出装置において、
前記波長制限素子は、波長に依存した透過率を有し、前記特定波長の光を減衰させる光学フィルタであることを特徴とする検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検出装置において、
前記光学フィルタに入射し得る光の波長域の幅は、１００ｎｍ以下であることを特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の検出装置において、
前記光学フィルタの前記特定波長に対する光学濃度は、５以上であることを特徴とする検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の検出装置において、
前記光学フィルタは、急峻な透過率特性を有するノッチフィルタであることを特徴とする検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検出装置において、
前記ノッチフィルタの中心波長は、前記特定波長と一致することを特徴とする検出装置。
【請求項８】
請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の検出装置において、
前記光学フィルタは、前記特定波長の光に対する当該光学フィルタの入射面の角度が変更可能に構成されることを特徴とする検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の検出装置において、
さらに、前記波長分散素子と前記光検出器の間に、前記分散光を透過させる透明な基板を含み、
前記波長制限素子は、前記基板上に配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の検出装置において、
前記波長分散素子と前記光検出器の間に、前記特定波長の異なる複数の前記波長制限素子を含み、
前記複数の波長制限素子は、それぞれ異なる領域に配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の検出装置において、
前記複数の波長制限素子は、前記分散光の波長分散方向に並べて配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の検出装置において、
前記波長制限素子の各々は、前記分散光の光路に対して、挿脱可能に配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の検出装置において、
さらに、前記波長分散素子と前記光検出器の間に、前記分散光の光路に対して挿脱可能に配置される複数の波長制限ユニットを含み、
前記波長制限ユニットの各々は、前記特定波長の異なる複数の前記波長制限素子を含み、
同一の前記波長制限ユニットに含まれる前記複数の波長制限素子は、それぞれ異なる領域に配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の検出装置において、
同一の前記波長制限ユニットに含まれる前記複数の前記波長制限素子は、一定の方向に並べて配置され、
前記分散光の光路に挿入された前記波長制限ユニットに含まれる前記複数の前記波長制限素子は、前記分散光の波長分散方向に並べて配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の検出装置において、
前記波長分散素子と前記光検出器の間に、前記分散光を透過させる透明な基板を含み、
前記複数の波長制限ユニットは、前記基板上に配置されることを特徴とする検出装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の検出装置において、
前記基板が駆動されることによって、前記分散光の光路に対して挿入される前記波長制限ユニットが切り替わることを特徴とする検出装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の検出装置において、
前記基板が回転することによって、前記分散光の光路に対して挿入される前記波長制限ユニットが切り替わることを特徴とする検出装置。
【請求項１８】
標本を照明する光源と、
前記標本から発せられた光を検出する請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の検出装置と、を含み、
前記標本に照射される照明光の波長が、前記特定波長と一致することを特徴とする光学装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光学装置において、
さらに、前記照明光で前記標本を走査する走査手段を含み、
前記光源は、レーザ光源であり、
前記光学装置は、レーザ走査型顕微鏡であることを特徴とする光学装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光学装置において、
前記レーザ走査型顕微鏡は、蛍光顕微鏡であることを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不要な波長の光を排除して検出対象の光を検出する検出装置、及び、それを備えた光学装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
標本を観察する方法の一つとして蛍光観察が広く知られている。蛍光観察は、蛍光物質で染色された標本に励起光を照射し、蛍光物質から生じる蛍光を光検出器で検出することで標本を観察する観察方法である。
【０００３】
一般に、蛍光物質から生じる蛍光は、蛍光物質の励起に必要な励起光に比べて極微弱である。このため、蛍光観察では、以下の２点が非常に重要となる。[a]光検出器でより多くの蛍光を検出すること。[b]標本や光路中の光学素子で反射した励起光が光検出器に入射する前に、励起光を十分に排除すること。
【０００４】
蛍光観察に用いられる従来の蛍光顕微鏡は、ダイクロイックミラーに加え、吸収フィルタなどの光学フィルタを用いることで蛍光と励起光を分離している。通常、蛍光波長と励起波長は比較的近いため、蛍光を効率良く透過させながら励起光を十分に減衰させるためには、光学フィルタに、波長に対する透過率の立ち上がりが急峻な、または、立ち下りが急峻な透過率特性（以降、単に、急峻な透過率特性と記す。）が要求される。しかしながら、このような急峻な特性を有する光学フィルタの設計は難しく、現状では、蛍光の透過と励起光の排除のうち、一方を重視すると他方が犠牲となってしまう。この傾向は、光学フィルタが励起波長の異なる複数の励起光を減衰させるように設計される場合に、さらに顕著になる。
このような実情を踏まえ、光学フィルタの代わりに、回折格子と遮光板を用いて励起光を排除する技術が、特許文献１で開示されている。
【０００５】
特許文献１では、回折格子を用いて、入射光を波長毎に異なる方向に屈折させる。これにより、回折格子からの射出光は、波長の異なる成分光が波長の順に並べられた分散光となる。そして、励起波長の成分光が通過する領域に遮光板を配置することにより、励起光を遮蔽することができる。さらに、遮光板は移動可能に構成されているため、回折格子の変更や励起波長の変更にも対応可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１２５９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１で開示される技術を用いて、蛍光を遮ることなく、励起光を排除するためには、遮光板は、励起波長の成分光が通過する領域にのみ配置されることが望ましい。また、遮光板の大きさは、励起波長の成分光を遮蔽するために必要な最小の大きさとすることが望ましい。これは、遮光板によって励起波長とは異なる波長の成分光（蛍光）が遮蔽されることを抑制するためである。
【０００８】
しかしながら、一般に、励起光の波長域は極狭いのに対して、蛍光の波長域は比較的広く、励起波長に近い波長まで含んでいる。また、光は回折の影響により一点に集光し得ないため、各成分光は必ず空間的にある程度の幅を持って分布している。このような、蛍光の波長域の広がりと回折による光の空間的な広がりとを踏まえると、図９に例示されるように、回折格子１０１で分散された後も、蛍光波長の成分光の一部と励起波長の成分光の一部は、空間的に重なっている。
このため、励起光を十分に排除するために大きな遮光板１０２を用いると、励起波長の成分光とともに蛍光波長の成分光の一部（部分１０３を参照）を遮光することになる。従って、遮光板により励起波長のような特定の波長の成分光のみを排除することは困難である。
【０００９】
また、特許文献１で開示される技術は、遮光板の配置精度が性能に大きく影響するため、遮光板の配置についても非常に高い精度が要求される。従って、許容される配置の誤差は非常に小さく、その結果、安定した性能を発揮することが困難である。
【００１０】
このように、従来においては、さまざまな波長を含む光から検出対象となる光（例えば、蛍光）を遮ることなく、特定波長の光（例えば、励起光）を十分に排除することは困難であった。また、そのような性能が実現された場合であっても、その性能を安定して発揮することは困難であった。
以上のような実情を踏まえ、本発明では、検出対象となる光の検出量の低下を抑制し、且つ、特定波長の光を十分に排除する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、光を波長毎に分散させ、分散光を射出する波長分散素子と、分散光を検出する光検出器と、波長分散素子と光検出器の間に、波長に依存した光学的特性を有し、特定波長の光が光検出器へ入射することを制限する波長制限素子と、を含み、分散光の一部であって特定波長の光を含む光が、波長制限素子に入射する検出装置を提供する。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の検出装置において、光検出器は、複数の光検出素子を含み、複数の光検出素子は、分散光の波長分散方向に並べて配置される検出装置を提供する。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様に記載の検出装置において、波長制限素子は、波長に依存した透過率を有し、特定波長の光を減衰させる光学フィルタである検出装置を提供する。
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の検出装置において、光学フィルタに入射し得る光の波長域の幅は、１００ｎｍ以下である検出装置を提供する。
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載の検出装置において、光学フィルタの特定波長に対する光学濃度は、５以上である検出装置を提供する。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載の検出装置において、光学フィルタは、急峻な透過率特性を有するノッチフィルタである検出装置を提供する。
本発明の第７の態様は、第６の態様に記載の検出装置において、ノッチフィルタの中心波長は、特定波長と一致する検出装置を提供する。
【００１５】
本発明の第８の態様は、第３の態様乃至第７の態様のいずれか１つに記載の検出装置において、光学フィルタは、特定波長の光に対する光学フィルタの入射面の角度が変更可能に構成される検出装置を提供する。
【００１６】
本発明の第９の態様は、第１の態様１乃至第８の態様のいずれか１つに記載の検出装置において、さらに、波長分散素子と光検出器の間に、分散光を透過させる透明な基板を含み、波長制限素子は、基板上に配置される検出装置を提供する。
【００１７】
本発明の第１０の態様は、第１の態様乃至第９の態様のいずれか１つに記載の検出装置において、波長分散素子と光検出器の間に、特定波長の異なる複数の波長制限素子を含み、複数の波長制限素子は、それぞれ異なる領域に配置される検出装置を提供する。
本発明の第１１の態様は、第１０の態様に記載の検出装置において、複数の波長制限素子は、分散光の波長分散方向に並べて配置される検出装置を提供する。
【００１８】
本発明の第１２の態様は、第１０の態様または第１１の態様に記載の検出装置において、波長制限素子の各々は、分散光の光路に対して、挿脱可能に配置される検出装置を提供する。
【００１９】
本発明の第１３の態様は、第１の態様乃至第９の態様のいずれか１つに記載の検出装置において、さらに、波長分散素子と光検出器の間に、分散光の光路に対して挿脱可能に配置される複数の波長制限ユニットを含み、波長制限ユニットの各々は、特定波長の異なる複数の波長制限素子を含み、同一の波長制限ユニットに含まれる複数の波長制限素子は、それぞれ異なる領域に配置される検出装置を提供する。
【００２０】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様に記載の検出装置において、同一の波長制限ユニットに含まれる複数の波長制限素子は、一定の方向に並べて配置され、分散光の光路に挿入された波長制限ユニットに含まれる複数の波長制限素子は、分散光の波長分散方向に並べて配置される検出装置を提供する。
【００２１】
本発明の第１５の態様は、第１４の態様に記載の検出装置において、波長分散素子と光検出器の間に、分散光を透過させる透明な基板を含み、複数の波長制限ユニットは、基板上に配置される検出装置を提供する。
【００２２】
本発明の第１６の態様は、第１５の態様に記載の検出装置において、基板が駆動されることによって、分散光の光路に対して挿入される波長制限ユニットが切り替わる検出装置を提供する。
【００２３】
本発明の第１７の態様は、第１６の態様に記載の検出装置において、基板が回転することによって、分散光の光路に対して挿入される波長制限ユニットが切り替わる検出装置を提供する。
【００２４】
本発明の第１８の態様は、標本を照明する光源と、標本から発せられた光を検出する第１の態様乃至第１７の態様のいずれか１項に記載の検出装置と、を含み、標本に照射される照明光の波長が、特定波長と一致する光学装置を提供する。
【００２５】
本発明の第１９の態様は、第１８の態様に記載の光学装置において、さらに、照明光で標本を走査する走査手段を含み、光源は、レーザ光源であり、光学装置は、レーザ走査型顕微鏡である光学装置を提供する。
本発明の第２０の態様は、第１９の態様に記載の光学装置において、レーザ走査型顕微鏡は、蛍光顕微鏡である光学装置を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、検出対象となる光の検出量の低下を抑制し、且つ、特定波長の光を十分に排除する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１に係る光学装置の構成を例示する概略図である。
【図２】実施例１に係る検出装置の構成を例示する概略図である。
【図３】実施例１に係る波長制限素子の透過率特性を例示する概略図である。
【図４】実施例１に係る検出装置の構成の変形例を示す概略図である。
【図５】実施例２に係る検出装置の構成を例示する概略図である。
【図６】実施例２に係る波長制限素子の透過率特性を例示する概略図である。
【図７】実施例２に係る波長制限手段の構成の変形例を示す図である。
【図８】実施例２に係る波長制限手段の構成の他の変形例を示す図である。
【図９】励起光の成分光と蛍光の成分光の空間的な広がりを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本実施例について説明する。
【００２９】
図１は、本実施例に係る光学装置の構成を例示する概略図である。図１に例示される光学装置１は、蛍光物質で染色された被検物１７（標本）を観察する共焦点レーザ走査顕微鏡である。具体的には、光学装置１は、被検物１７を照明する複数のレーザ光源からなる光源２と、各レーザ光源から射出されたレーザ光をカップリングレンズ９に導く複数のミラーと、カップリングレンズ９と、光ファイバ１０と、コリメートレンズ１１と、励起ダイクロイックミラー１２と、走査手段１３と、瞳リレーレンズ１４と、結像レンズ１５と、対物レンズ１６と、集光レンズ１８と、共焦点絞り１９と、被検物１７から発せられた光を検出する検出装置２０と、を含んで構成されている。
【００３０】
光源２は、それぞれ異なる波長のレーザ光を射出するレーザ光源３、レーザ光源４及びレーザ光源５から構成されている。各レーザ光源から射出されるレーザ光は、蛍光物質を励起する励起光であり、それぞれ異なる励起波長を有する。
【００３１】
光源２では、いずれかのレーザ光源のみが使用されてもよく、複数のレーザ光源が使用されてもよい。また、複数のレーザ光源が使用される場合、各レーザ光源から同時に励起光が射出されてもよく、各レーザ光源から順番に励起光が射出されてもよい。さらに、励起光を順番に射出する場合、励起光を射出するレーザ光源の切り替え方式は、走査手段１３によるライン走査毎にレーザ光源を切替えるラインシーケンシャル方式でもよく、走査手段１３による１フレーム分の走査終了後にレーザ光源を切替えるフレームシーケンシャル方式でもよい。
【００３２】
なお、レーザ光源としては、例えば、半導体レーザ光源や気体レーザ光源を用いることができる。また、光源２は、レーザ光源に限られない。光源２としては、例えば、水銀ランプやキセノンランプなどのランプ光源を用いても良い。ただし、この場合、ランプ光源から射出される光には、さまざまな波長の光が含まれているため、励起光として使用可能な波長の光のみを抽出して使用する。
【００３３】
各レーザ光源から射出された励起光は、カップリングレンズ９に入射する。より具体的には、レーザ光源３から射出された励起光は、ダイクロイックミラー６を透過してカップリングレンズ９に入射する。また、レーザ光源４から射出された励起光は、ダイクロイックミラー７、ダイクロイックミラー６を反射してカップリングレンズ９に入射する。また、レーザ光源５から射出された励起光は、ミラー８を反射し、ダイクロイックミラー７を透過し、さらにダイクロイックミラー６を反射してカップリングレンズ９に入射する。
【００３４】
カップリングレンズ９は、光源２から射出された励起光を集光し、光ファイバ１０の入射端１０ａに入射させる。光ファイバ１０に入射した励起光は、光ファイバ１０の内部を進行し、光ファイバ１０の射出端１０ｂから射出される。その後、光ファイバ１０から射出された励起光は、コリメートレンズ１１により平行光に変換されて、励起ダイクロイックミラー１２へ入射する。
【００３５】
励起ダイクロイックミラー１２は、励起光を反射し、蛍光を透過する特性を有する光学素子である。このため、励起光は、励起ダイクロイックミラー１２で、走査手段１３の方向へ反射される。なお、励起ダイクロイックミラー１２は、例えば、励起フィルタとダイクロイックミラーから構成されてもよい。
【００３６】
励起ダイクロイックミラー１２を反射した励起光は、走査手段１３、瞳リレーレンズ１４及び結像レンズ１５を経由して、対物レンズ１６に入射する。そして、対物レンズ１６が励起光を被検物１７上に集光することにより、励起光が被検物１７に照射される。
【００３７】
励起光が照射された被検物１７では、蛍光物質が励起され、蛍光が発生する。その蛍光は、対物レンズ１６に入射し、結像レンズ１５、瞳リレーレンズ１４、走査手段１３を経由して励起ダイクロイックミラー１２に入射する。
【００３８】
その後、蛍光は励起ダイクロイックミラー１２を透過し、集光レンズ１８により共焦点絞り１９上に集光する。共焦点絞り１９には光を通過させるためのピンホールが設けられており、そのピンホールの位置は、対物レンズ１６の焦点位置と光学的共役関係にある。これにより、対物レンズ１６の焦点位置以外、つまり、被検物１７上の集光位置以外からの蛍光は共焦点絞り１９で遮蔽され、集光位置からの蛍光のみが検出装置２０へ入射することになる。
【００３９】
このように、光学装置１では、集光位置から生じた蛍光のみが検出装置２０へ入射するように構成されている。このため、光学装置１では、走査手段１３を用いて被検物１７上の集光位置を移動させることで、検出装置２０が被検物１７上の各点からの蛍光を検出し、被検物１７の画像を生成する。走査手段１３としては、例えば、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、及び音響光学（Acousto-optic：ＡＯ）素子などを用いることできる。
【００４０】
なお、以上では、被検物１７から生じる蛍光のみに着目したが、実際には、検出装置２０には蛍光以外の光も入射する。具体的には、被検物１７を反射した励起光や、対物レンズ１６などの光学素子を反射した励起光などであり、これらは被検物１７の観察には不要である。
【００４１】
このような不要な励起光は、励起ダイクロイックミラー１２で完全に排除されることが望ましい。蛍光は励起光に比べて極微弱であるので、蛍光にわずかでも励起光が混ざると、蛍光を検出することで得られる被検物１７の情報が大きく劣化してしまうからである。しかし、励起光をまったく透過させない特性を有する励起ダイクロイックミラー１２の設計は非常に困難である。
【００４２】
そこで、本実施例の光学装置１では、検出対象となる光（蛍光）の検出量の低下を抑制し、且つ、特定波長の光（励起光）を十分に排除するように、検出装置２０を構成する。
【００４３】
以下、図２を参照しながら、本実施例に係る検出装置について説明する。図２は、本実施例に係る検出装置の構成を例示する概略図である。なお、説明を簡単にするため、検出装置への入射光に含まれる波長が、１種類の励起波長と、１種類の蛍光物質からの蛍光に含まれる蛍光波長と、である場合を例に説明する。１種類の蛍光物質からの蛍光は、比較的広い波長領域を有し、励起波長に近い波長まで含んでいる。このため、蛍光波長の成分光２０ｃは、実際には、励起波長の成分光２０ｄの近くまで分布している。ただし、図２では、蛍光が有する広い波長領域を代表する１波長の成分光のみが蛍光波長の成分光２０ｃとして記載されている。
まず、図２に例示される検出装置２０の構成について説明する。
【００４４】
検出装置２０は、入射光を平行光に変換するコリメートレンズ２１と、入射光２０ａを波長毎に分散させ、波長の異なる光（以降、成分光と記す。）が波長の順に並べられた分散光２０ｂを射出する波長分散素子２２と、各成分光を集光する集光レンズ２３と、分散光２０ｂを透過させる透明な基板２４と、基板２４上に配置された波長制限素子２５と、分散光２０ｂを検出する光検出器２６とを含んで構成されている。
【００４５】
波長分散素子２２としては、例えば、回折格子やプリズムを用いることができる。また、コリメートレンズ２１及び集光レンズ２３の代わりに、それぞれ反射ミラーを用いることもできる。
【００４６】
波長制限素子２５は、波長に依存した光学的特性を有し、特定波長の光が光検出器２６へ入射することを制限する光学素子であり、波長分散素子２２と光検出器２６の間に位置している。波長制限素子２５としては、例えば、波長に依存した透過率を有し、特定波長の光を十分に減衰させる光学フィルタを用いることができる。また、光学フィルタとしては、急峻な透過率特性を有するノッチフィルタやロングパスフィルタなどを用いることができる。また、波長制限素子２５として、音響光学（Acousto-optic：ＡＯ）素子や、電気光学（Electro-optic：ＥＯ）素子を用いてもよい。
【００４７】
なお、以降では、波長制限素子２５が、特定波長が励起波長と一致するように設計された光学フィルタである場合を例に説明する。この場合、基板２４及び波長制限素子２５は、分散光２０ｂのうち、励起波長の光が光検出器２６へ入射することを十分に制限する波長制限手段として機能する。
【００４８】
光検出器２６は、複数の光検出素子２６ａを含んで構成されている。複数の光検出素子２６ａは、光検出器２６に入射する分散光２０ｂの波長分散方向に、並べて配置されている。光検出素子２６ａとしては、例えば、光電子増倍管（Photomultiplier：ＰＭＴ）や、電荷結合素子（Charge Coupled Device：ＣＣＤ）を用いることができる。
【００４９】
なお、複数の光検出素子２６ａが含まれるいわゆるマルチチャネルタイプの光検出器を例示されているが、特にこれに限られない。シングルチャネルタイプの光検出器を用いても良い。
次に、検出装置２０の作用について概説する。
【００５０】
検出装置２０に入射する蛍光及び励起光を含む入射光２０ａは、コリメートレンズ２１で平行光に変換されて、波長分散素子２２に入射する。波長分散素子２２は、入射光２０ａを波長毎に分散させ、蛍光波長の成分光２０ｃと励起波長の成分光２０ｄが波長の順に並べられた分散光２０ｂを射出し、集光レンズ２３に入射させる。なお、波長分散素子２２から射出される各成分光は、それぞれ平行光である。
【００５１】
蛍光波長の成分光２０ｃは、集光レンズ２３で収束光に変換される。その後、成分光２０ｃは、波長分散素子２２と光検出器２６の間の面Ｓ１上に配置された基板２４を透過して、光検出器２６の光検出素子２６ａ上に集光する。基板２４は、分散光２０ｂに対して透明であるので、成分光２０ｃに対しても透明である。このため、成分光２０ｃは、ほとんど光量が低下することなく、光検出器２６へ入射する。
【００５２】
なお、図２では、蛍光が有する広い波長領域を代表する１波長の成分光のみが蛍光波長の成分光２０ｃとして記載されている。しかし、実際には、蛍光は、図９に例示されるように、励起波長に近い波長を含む波長域を有している。このため、蛍光波長の成分光２０ｃは、励起波長の成分光２０ｄの近くまで分布している。また、成分光２０ｃ及び成分光２０ｄの回折による広がりを考慮すると、蛍光波長の成分光２０ｃの一部は励起波長の成分光２０ｄと重なって分布している。
【００５３】
一方、励起波長の成分光２０ｄは、集光レンズ２３で収束光に変換される。その後、成分光２０ｄは、集光レンズ２３と光検出器２６の間に配置された波長制限素子２５へ入射する。波長制限素子２５では、特定波長の光の光検出器２６への入射が制限されるため、特定波長と一致する励起波長の成分光２０ｄは、光検出器２６にほとんど入射することなく、排除される。
【００５４】
また、励起波長の成分光２０ｄと重なって分布している蛍光波長の成分光２０ｃの一部も波長制限素子２５へ入射する。しかし、蛍光波長は励起波長とは異なるため、蛍光波長の成分光２０ｃの一部は、波長制限素子２５へ入射しても透過が制限されることはなく、ほとんど光量が低下することなく光検出器２６へ入射する。
【００５５】
以降では、検出装置２０が、波長制限素子２５により励起光（励起波長の成分光２０ｄ）を十分に排除することができる理由について、波長制限素子２５の配置及び光学特性に着目して、さらに詳細に説明する。
【００５６】
励起光を十分に排除するためには、以下の２点が重要である。[１]波長制限素子２５が、励起光全体に作用するように配置されること。[２]波長制限素子２５が励起光を十分に減衰させる透過率特性を有すること。
まず、[１]について検討する。
【００５７】
検出装置２０では、入射光２０ａは波長分散素子２２によって分散光２０ｂに変換される。分散光は波長の順に並んだ成分光の集合であり、入射光２０ａに含まれるすべての励起光は、励起波長の成分光２０ｄとして面Ｓ１上の一定の領域を通過する。また、波長分散素子２２や他の光学素子の仕様が決まれば、面Ｓ１上の領域とその領域に入射し得る光の波長との関係は既知である。このため、励起波長の成分光２０ｄが入射する面Ｓ１上の領域も明らかである。
【００５８】
従って、検出装置２０では、分散光２０ｂが入射する領域全体に波長制限素子２５を配置する必要はない。図２に例示されるように、励起波長の成分光２０ｄを含む、分散光２０ｂの一部が入射する領域に波長制限素子２５を配置することで、波長制限素子２５をすべての励起光に作用させることができる。
【００５９】
なお、励起波長と異なる波長の成分光への作用を抑制する観点からは、波長制限素子２５は、波長分散方向にできる限り小さいことが望ましい。しかしながら、成分光２０ｄの回折による広がりを考慮すると、波長制限素子２５を小さくしすぎると、成分光２０ｄの一部が波長制限素子２５の外側を通過してしまう。また、波長制限素子２５が小さいほど、波長制限素子２５の配置に高い精度が必要となり、検出装置２０が安定した性能を発揮することが難しくなる。このため、励起波長の成分光２０ｄが通過する領域に対してある程度大きい波長制限素子２５を用いることが望ましい。
【００６０】
また、励起波長の成分光２０ｄが通過する領域に比べて十分に大きな基板２４上に波長制限素子２５が配置される場合、回折の影響は限定的である。このため、図２に例示されるように、波長制限素子２５を基板２４上に配置する構成は望ましい。
次に、[２]について検討する。
【００６１】
上述したように、検出装置２０では、波長制限素子２５を、励起波長の成分光２０ｄを含む、分散光２０ｂの一部が入射する領域に配置すればよい。また、面Ｓ１上の領域と入射し得る光の波長との関係は既知であるので、波長制限素子２５の配置及び大きさが決まれば、波長制限素子２５に入射し得る光の波長域（以降、入射波長域と記す。）も定まる。
【００６２】
従って、検出装置２０では、波長制限素子２５の透過率特性の設計対象とする波長域（以降、設計波長域と記す。）を入射波長域程度に限定することができる。つまり、従来の波長制限素子は３００ｎｍ程度の幅を持つ可視光域（４００ｎｍから７００ｎｍ）全域を対象として設計されるのに対して、検出装置２０の波長制限素子２５は、励起波長（特定波長）を含むより狭い波長域である入射波長域を対象として設計されればよい。
【００６３】
このように、検出装置２０では、波長制限素子２５の設計条件が従来に比べて緩和されるため、所望の透過率特性を有する波長制限素子の設計の難易度が低下することになる。このため、特定波長の透過率が極めて低く、他の波長域の透過率が極めて高い、急峻な透過率特性を有する波長制限素子２５の設計が可能となる。
【００６４】
なお、検出装置２０では、波長制限素子２５は、入射波長域に対してある程度広い波長域を対象として設計されることが望ましい。その場合、波長制限素子２５の大きさが励起波長の成分光２０ｄが通過する領域に対してある程度大きいことを考慮すると、検出装置２０は、入射波長域の変動が生じる波長制限素子２５の配置誤差をある程度許容することが可能となる。このため、検出装置２０は、励起光を安定した性能で排除することができる。
以上、[１]及び[２]の検討を踏まえると、検出装置２０は、波長制限素子２５によって励起光（励起波長の成分光２０ｄ）を十分に排除することができる。
以下、波長制限素子２５の好ましい透過率特性について具体的に説明する。
【００６５】
図３は、本実施例に係る検出装置に含まれる波長制限素子の透過率特性を例示する概略図である。図３では、使用される励起光の励起波長ＥＷが４８８ｎｍである場合に好ましい波長制限素子２５の透過率特性が例示されている。波長制限素子２５は、４５０ｎｍから５００ｎｍの波長域（入射波長域ＷＢ１）の光が入射する領域に配置され、特定波長が励起波長ＥＷと一致するように設計されている。なお、縦軸は透過率Ｔ[％]を示し、横軸は波長[ｎｍ]を示している。
【００６６】
図３（ａ）に例示される特性を有する波長制限素子２５は、いわゆるノッチフィルタである。ノッチフィルタは、特定波長に強い減衰を与える急峻な透過率特性を有する光学フィルタである。ここでは、励起波長ＥＷの透過率が０％で、励起波長ＥＷ（厳密には励起波長ＥＷを含む狭い波長域ＷＢ２、以降、ノッチ波長域と記す。）を除いて入射波長域ＷＢ１の透過率が１００％であるノッチフィルタが例示されている。また、ノッチフィルタの中心波長と励起波長ＥＷが一致している。このような透過率特性を有する波長制限素子２５を用いることで、蛍光を遮ることなく、励起光を十分に排除することができる。
【００６７】
なお、励起波長ＥＷの透過率は０％に限られない。励起波長ＥＷの透過率はできる限り低いことが望ましく、より具体的には、波長制限素子２５の励起波長ＥＷ（特定波長）に対する光学濃度は、５以上であることが望ましい。
【００６８】
また、励起波長ＥＷを除く入射波長域ＷＢ１の透過率は１００％に限られないが、できる限り高いことが望ましい。また、ノッチ波長域ＷＢ２は、励起波長ＥＷの成分光の回折による広がりに影響されず、狭いほど望ましい。蛍光など励起光とは異なる波長の光へ及ぼす影響が小さくなるからである。
【００６９】
また、入射波長域ＷＢ１より広い波長域で高い透過率を有することが望ましい。波長制限素子２５の配置精度に依存した性能の劣化を抑制し、検出装置２０の安定した性能を実現することができるからである。
【００７０】
また、波長制限素子２５に入射し得る波長域の幅（入射波長域ＷＢ１の幅）は、１００ｎｍ以下であることが望ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに望ましい。入射波長域ＷＢ１が狭いため、設計波長域も狭くなり、より望ましい波長特性が実現されやすいからである。
【００７１】
図３（ｂ）に例示される特性を有する波長制限素子２５は、いわゆるロングパスフィルタである。ロングパスフィルタは、短波長側を減衰させ、長波長側を透過させる光学フィルタである。ここでは、励起波長ＥＷの透過率が０％で、入射波長域ＷＢ１のうち、励起波長ＥＷ（厳密には励起波長ＥＷよりわずかに長いカットオフ波長ＣＷ）より長波長側の透過率は１００％であるロングパスフィルタが例示されている。蛍光波長が励起波長ＥＷより長いことを考慮すると、このような透過率特性を有する波長制限素子２５を用いることで、蛍光を遮ることなく、励起光を十分に排除することができる。
【００７２】
なお、励起波長ＥＷの透過率は０％に限られない。励起波長ＥＷの透過率はできる限り低いことが望ましく、より具体的には、波長制限素子２５の励起波長ＥＷ（特定波長）に対する光学濃度は、５以上であることが望ましい。
【００７３】
また、入射波長域ＷＢ１のうち励起波長ＥＷより長波長側の透過率は１００％に限られないが、できる限り高いことが望ましい。また、カットオフ波長ＣＷは、励起波長ＥＷの成分光の回折による広がりとは関係なく、励起波長ＥＷに近いほど望ましい。蛍光など励起光とは異なる波長の光へ及ぼす影響が小さくなるからである。
【００７４】
また、励起波長ＥＷより長波長側では、入射波長域ＷＢ１の外まで高い透過率を有することが望ましい。波長制限素子２５の配置精度に依存した性能の劣化を抑制し、検出装置２０の安定した性能を実現することができるからである。
【００７５】
また、波長制限素子２５に入射し得る波長域の幅（入射波長域ＷＢ１の幅）は、１００ｎｍ以下であることが望ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに望ましい。入射波長域ＷＢ１が狭いため、設計波長域も狭くなり、より望ましい波長特性が実現されやすいからである。
【００７６】
図４は、本実施例に係る検出装置の構成の変形例を示す概略図である。図４に例示される検出装置２７は、波長制限手段として機能する基板２４及び波長制限素子２５の配置を除き、検出装置２０と同様である。より具体的には、図２に例示される検出装置２０では、基板２４及び波長制限素子２５は、集光レンズ２３と光検出器２６の間に配置されている。これに対して、図４に例示される検出装置２７では、基板２４及び波長制限素子２５は、波長分散素子２２と集光レンズ２３の間に配置されている。
【００７７】
図４に例示されるように、波長制限素子２５を波長分散素子２２と集光レンズ２３の間に配置した場合、励起波長の成分光２０ｄは波長制限素子２５に平行光として入射する。通常、波長制限素子２５に用いられる光学フィルタは、入射角に依存して特性が変化するが、成分光２０ｄが平行光であれば、成分光２０ｄはすべて同じ角度で波長制限素子２５へ入射する。このため、その入射角度に最適化して波長制限素子２５を設計することで、検出装置２７は成分光２０ｄ全体を効率よく排除することができる点で好ましい。
【００７８】
一方、図２に例示されるように、波長制限素子２５を集光レンズ２３と光検出器２６の間に配置した場合、励起波長の成分光２０ｄは波長制限素子２５に収束光として入射する。特に、波長制限素子２５を光検出器２６の入射面近傍に配置した場合、成分光２０ｄは、光束径が小さく、且つ、回折による異なる波長の成分光との重なりが少ない状態で波長制限素子２５へ入射する。このため、波長制限素子２５をより小さくすることができる。これは、設計波長域が狭くなり、所望の透過率特性を実現しやすい点で好ましい。
【００７９】
なお、図２及び図４に例示される波長制限素子２５が光学フィルタの場合、波長制限素子２５は、成分光２０ｄの光に対する光学フィルタの入射面の角度が変更可能に構成されてもよい。より具体的には、光学フィルタである波長制限素子２５は、紙面及び面Ｓ１と平行な回転軸を中心に回転できることが望ましい。上述したように光学フィルタは入射角に依存して特性が変化する。より具体的には、光学フィルタの透過率特性は、一般に入射角が大きくなるにつれて短波長側にシフトする。このため、入射面の角度を変更し入射角を調整することで、波長制限素子２５の透過率特性を調整することができる。このような変更は、光源が個体間で励起波長がばらつきやすい半導体レーザ光源の場合に特に有効である。
【００８０】
以上、本実施例の検出装置（検出装置２０及び検出装置２７）は、入射光２０ａを波長毎に分散させ分散光２０ｂを射出する波長分散素子２２と、分散光２０ｂを検出する光検出器２６と、波長分散素子２２と光検出器２６の間に、波長に依存した光学特性を有し、特定波長の光が光検出器２６へ入射することを制限する波長制限素子２５と、を含んで構成されている。そして、検出装置は、特定波長の光を含む、分散光２０ｂの一部が波長制限素子２５へ入射するように構成されている。
【００８１】
このように検出装置を構成することで、所望の特性を有する波長制限素子２５を比較的容易に設計することができる。このため、検出装置及び検出装置を含む光学装置は、検出対象となる光の検出量の低下を抑制し、且つ、波長制限素子２５により特定波長の光を十分に排除することができる。また、及び検出装置を含む光学装置は、波長制限素子２５の配置精度に依存した性能の劣化を抑えることができるため、安定した性能を発揮することができる。
【００８２】
上記の検出装置を含む光学装置としては、例えば、蛍光やコヒーレントアンチストークスラマン散乱(ＣＡＲＳ：Coherent Anti-Stokes Raman Scattering)による散乱光（以降、ＣＡＲＳ光と記す。）など、標本に照射される照明光の波長とは異なる波長を有する光を検出する顕微鏡が好適である。
【００８３】
上記の検出装置を蛍光顕微鏡に用いる場合、レーザ光源から射出され、標本に照射される励起光（照明光）の波長と波長制限素子の特定波長を一致させることで、不要な励起光が光検出器で検出されることを防止することができる。
【００８４】
また、上記の検出装置を、波長の異なる２種類の照明光が標本に照射されるコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡（以降、ＣＡＲＳ顕微鏡）に用いる場合、照明光の波長と特定波長が一致するような波長制限素子を照明光毎に設けることで、照明光が光検出器で検出されることを防止することができる。
【００８５】
なお、いずれの顕微鏡も、一般的には、レーザ走査型顕微鏡として構成され、レーザ光源から射出されるレーザ光（照明光）で標本を走査する走査手段を含んでいる。
【実施例２】
【００８６】
図５は、本実施例に係る検出装置の構成を例示する概略図である。本実施例の検出装置２８は、波長分散素子２２と光検出器２６の間に、特定波長の異なる複数の波長制限素子が分散光２０ｂの波長分散方向に並べて配置されている点が検出装置２０と異なっている。基板２４及び基板２４上に配置された複数の波長制限素子は、分散光２０ｂのうち、複数の特定波長（励起波長）の光が光検出器２６へ入射することを十分に制限する波長制限手段として機能している。なお、本実施例の光学装置は、検出装置２０の代わりに検出装置２８を含んで構成されている点を除き、光学装置１と同様である。
【００８７】
図５では、光源２のうち２種類のレーザ光源が使用され、２種類の励起波長と、２種類の蛍光物質からの蛍光に含まれる蛍光波長と、を含む入射光が検出装置へ入射する場合が例示されているが、特にこれに限られない。３種類以上の励起光が使用され、３種類以上の蛍光物質から射出される蛍光波長を含む入射光が検出装置に入射しても良い。なお、各蛍光物質からの蛍光は、比較的広い波長領域を有し、励起波長に近い波長まで含んでいる。  
【００８８】
検出装置２８に入射する蛍光及び励起光を含む入射光２０ａは、コリメートレンズ２１で平行光に変換されて、波長分散素子２２に入射する。波長分散素子２２は、入射光２０ａを波長毎に分散させ、蛍光波長の成分光２０ｅ、励起波長ＥＷ１の成分光２０ｆ、蛍光波長の成分光２０ｇ、励起波長ＥＷ２の成分光２０ｈが波長の順に並べられた分散光２０ｂを射出し、集光レンズ２３に入射させる。なお、波長分散素子２２から射出される各成分光は、それぞれ平行光である。  
【００８９】
蛍光波長の成分光２０ｅ及び成分光２０ｇの各々は、集光レンズ２３で収束光に変換される。その後、成分光２０ｅ及び成分光２０ｇの各々は、波長分散素子２２と光検出器２６の間の面Ｓ１上に配置された基板２４を透過して、光検出器２６の光検出素子２６ａ上に集光する。基板２４は、分散光２０ｂに対して透明であるため、成分光２０ｅ及び成分光２０ｇに対しても透明である。このため、成分光２０ｅ及び成分光２０ｇの各々は、光量が低下することなく光検出器２６に入射する。
【００９０】
図５では、蛍光が有する広い波長領域を代表する１波長の成分光のみが蛍光波長の成分光２０ｅとして記載されているが、蛍光波長の成分光２０ｅは、実際には、励起波長の成分光２０ｆの近くまで分布している。また、成分光２０ｅ及び成分光２０ｆの回折による広がりを考慮すると、蛍光波長の成分光２０ｅの一部は励起波長の成分光２０ｆと重なって分布している。
【００９１】
同様に、蛍光波長の成分光２０ｇも、実際には、励起波長の成分光２０ｆや成分光２０ｈの近くまで分布している。また、成分光２０ｇ、成分光２０ｆ、成分光２０ｈの回折による広がりを考慮すると、蛍光波長の成分光２０ｇの一部は励起波長の成分光２０ｆや成分光２０ｈと重なって分布している。  
【００９２】
一方、励起波長の成分光２０ｆ及び成分光２０ｈの各々は、集光レンズ２３で収束光に変換される。その後、成分光２０ｆは、集光レンズ２３と光検出器２６の間に配置された波長制限素子２９へ、成分光２０ｈは、集光レンズ２３と光検出器２６の間に配置された波長制限素子３０へ入射する。波長制限素子２９は、励起波長ＥＷ１（特定波長）の成分光２０ｆが光検出器２６へ入射することを制限し、波長制限素子３０は、励起波長ＥＷ２（特定波長）の成分光２０ｈが光検出器２６へ入射することを制限する。このため、励起波長ＥＷ１（波長制限素子２９の特定波長）の成分光２０ｆと、励起波長ＥＷ２（波長制限素子３０の特定波長）の成分光２０ｈは、光検出器２６にほとんど入射することなく、排除される。
【００９３】
また、励起波長の成分光２０ｆと重なって分布している蛍光波長の成分光２０ｅの一部も波長制限素子２９へ入射する。同様に、励起波長の成分光２０ｆや成分光２０ｈと重なって分布している蛍光波長の成分光２０ｇの一部も波長制限素子２９や波長制限素子３０へ入射する。しかし、蛍光波長は励起波長とは異なるため、蛍光波長の各成分光（成分光２０ｅ、成分光２０ｇ）の一部は波長制限素子（波長制限素子２９、波長制限素子３０）へ入射しても透過が制限されることはなく、ほとんど光量が低下することなく光検出器２６へ入射する。
【００９４】
なお、波長制限素子２９及び波長制限素子３０は、分散光２０ｂが入射する領域全体に配置される必要はなく、それぞれの特定波長の光を含む、分散光２０ｂの一部が入射する領域に配置されればよい。つまり、波長制限素子２９と波長制限素子３０は異なる領域に配置され、それぞれ励起波長ＥＷ１の成分光２０ｆが入射する領域、励起波長ＥＷ２の成分光２０ｈが入射する領域に配置すればよい。
【００９５】
また、波長制限素子２９及び波長制限素子３０の大きさは、それぞれ励起波長ＥＷ１の成分光２０ｆが入射する領域、励起波長ＥＷ２の成分光２０ｈが入射する領域に対してある程度大きいことが望ましい。
【００９６】
また、波長制限素子２９及び波長制限素子３０の配置及び大きさによって、それぞれに入射する光の波長域（入射波長域）は定まる。このため、波長制限素子２９及び波長制限素子３０は、それぞれ入射波長域を対象として設計されればよい。より好ましくは、波長制限素子２９及び波長制限素子３０は、それぞれ入射波長域に対してある程度広い波長域を対象に設計されればよい。なお、波長制限素子２９と波長制限素子３０は、異なる位置に配置されているため、波長制限素子２９の入射波長域と波長制限素子３０の入射波長域は異なる。
以下、波長制限素子２９及び波長制限素子３０の好ましい透過率特性について具体的に説明する。
【００９７】
図６は、本実施例に係る検出装置に含まれる波長制限素子の特性を例示する概略図である。図６（ａ）では、使用される励起光の励起波長ＥＷ１が４４０ｎｍである場合に好ましい波長制限素子２９の透過率特性が例示され、図６（ｂ）では、使用される励起光の励起波長ＥＷ２が５１５ｎｍである場合に好ましい波長制限素子３０の透過率特性が例示されている。図６（ａ）に例示される波長制限素子２９は、４００ｎｍから４５０ｎｍの波長域（入射波長域ＷＢ１ａ）の光が入射する領域に配置され、波長制限素子２９の特定波長が励起波長ＥＷ１と一致するように設計されている。また、図６（ｂ）に例示される波長制限素子３０は、５００ｎｍから５５０ｎｍの波長域（入射波長域ＷＢ１ｂ）の光が入射する領域に配置され、波長制限素子３０の特定波長が励起波長ＥＷ２と一致するように設計されている。なお、縦軸は透過率Ｔ[％]を示し、横軸は波長[ｎｍ]を示している。
【００９８】
図６（ａ）に例示される特性を有する波長制限素子２９は、いわゆるノッチフィルタである。ここでは、励起波長ＥＷ１の透過率は０％で、励起波長ＥＷ１（厳密には励起波長ＥＷ１を含む狭い波長域ＷＢ２ａ、以降、ノッチ波長域と記す。）を除いて入射波長域ＷＢ１ａの透過率は１００％であるノッチフィルタが例示されている。また、ノッチフィルタの中心波長と励起波長ＥＷ１が一致している。
【００９９】
図６（ｂ）に例示される特性を有する波長制限素子３０も、いわゆるノッチフィルタである。ここでは、励起波長ＥＷ２の透過率は０％であり、励起波長ＥＷ２（厳密には励起波長ＥＷ２を含む狭い波長域ＷＢ２ｂ、以降、ノッチ波長域と記す。）を除いて入射波長域ＷＢ１ｂの透過率は１００％であるノッチフィルタが例示されている。
【０１００】
このような透過率特性を有する波長制限素子２９及び波長制限素子３０を用いることで、蛍光を遮ることなく、励起光を十分に排除することができる。なお、実施例１と同様の理由から、励起波長（励起波長ＥＷ１、励起波長ＥＷ２）の透過率は低いほど望ましく、励起波長に対する光学濃度が５以上であることが望ましい。また、ノッチ波長域（ノッチ波長域ＷＢ２ａ、ノッチ波長域ＷＢ２ｂ）は、励起波長の成分光の回折による広がりに影響されず、狭いほど望ましい。また、入射波長域（入射波長域ＷＢ１ａ、入射波長域ＷＢ１ｂ）より広い波長域で高い透過率を有することが望ましい。また、入射波長域の幅は１００ｎｍ以下、より望ましくは、５０ｎｍ以下であることが望ましい。
【０１０１】
なお、複数の波長制限素子のうち、最も短い励起波長の光と一致した特定波長を有する波長制限素子２９は、図６（ａ）に例示されるノッチフィルタではなく、図６（ｃ）に例示されるロングパスフィルタであってもよい。ここでは、励起波長ＥＷ１の透過率は０％であり、入射波長域ＷＢ１ａのうち、励起波長ＥＷ１（厳密には励起波長ＥＷ１よりわずかに長いカットオフ波長ＣＷ１）より長波長側の透過率は１００％であるロングパスフィルタが例示されている。このため、励起波長ＥＷ１が最も短い励起波長であり、且つ、蛍光波長は励起波長より長いことを考慮すると、このような透過率特性を有する波長制限素子２９を用いることで、蛍光を遮ることなく、励起光を十分に排除することができる。
【０１０２】
なお、実施例１と同様の理由から、励起波長ＥＷ１の透過率は低いほど望ましく、励起波長ＥＷ１に対する光学濃度が５以上であることが望ましい。また、カットオフ波長ＣＷ１は、励起波長ＥＷ１の成分光の回折による広がりとは関係なく、励起波長ＥＷ１に近いほど望ましい。また、励起波長ＥＷ１より長波長側では、入射波長域ＷＢ１ａの外まで高い透過率を有することが望ましい。また、入射波長域ＷＢ１ａの幅は１００ｎｍ以下、より望ましくは、５０ｎｍ以下であることが望ましい。
【０１０３】
以上、本実施例の検出装置２８は、入射光２０ａを波長毎に分散させ分散光２０ｂを射出する波長分散素子２２と、分散光２０ｂを検出する光検出器２６と、波長分散素子２２と光検出器２６の間に、波長に依存した光学特性を有し、特定波長の光が光検出器２６へ入射することを制限する複数の波長制限素子（波長制限素子２９、波長制限素子３０）と、を含んで構成されている。検出装置２８は、特定波長の光を含む、分散光２０ｂの一部が波長制限素子へ入射するように構成されている。なお、ここで、複数の波長制限素子はそれぞれ異なる領域に配置される。また、複数の波長制限素子はそれぞれ異なる特定波長を有している。
【０１０４】
このように検出装置２８を構成することで、それぞれ所望の特性を有する複数の波長制限素子を比較的容易に設計することができる。このため、検出装置２８及び検出装置２８を含む光学装置は、検出対象となる光の検出量の低下を抑制し、且つ、波長制限素子により特定波長の光を十分に排除することができる。また、各波長制限素子の配置精度に依存した性能の劣化を抑えることができるため、検出装置２８は安定した性能を発揮することができる。
【０１０５】
なお、本実施例においても、図４に例示されるように、基板２４及び複数の波長制限素子は、波長分散素子２２と集光レンズ２３の間に配置してもよい。また、波長制限素子が光学フィルタの場合、各波長制限素子は、入射光に対する光学フィルタの入射面の角度が変更可能に構成されてもよい。具体的には、図５の紙面及び面Ｓ１と平行な回転軸を中心に光学フィルタである各波長制限素子が回転できることが望ましく、各波長制限素子が独立して回転できることがさらに望ましい。
【０１０６】
また、基板２４上の波長制限素子の各々は、分散光２０ｂの光路に対して、挿脱可能に配置されてもよい。これにより、使用される励起光の波長に応じて必要な波長制限素子のみを基板２４に配置することができる。
【０１０７】
図７は、本実施例に係る波長制限手段の構成の変形例を示す図であり、波長分散素子２２と光検出器２６の間の面Ｓ１における波長制限手段の断面図である。図７に例示される波長制限手段３４は、分散光２０ｂの光路に対して挿脱可能に配置された複数の波長制限ユニット（波長制限ユニット３１、波長制限ユニット３２、波長制限ユニット３３）と、分散光２０ｂを透過させる透明な基板２４とを含んで構成されている。なお、直線Ｌは分散光２０ｂが通過する位置を示している。
【０１０８】
各波長制限ユニットは、特定波長が異なる複数の波長制限素子を含んで構成されている。つまり、同一の波長制限ユニットに含まれる複数の波長制限素子は、それぞれ異なる特定波長の光が光検出器２６へ入射することを制限する。また、同一の波長制限ユニットに含まれる複数の波長制限素子は、それぞれ異なる波長域（入射波長域）の光が入射する領域に配置されている。また、同一の波長制限ユニットに含まれる複数の波長制限素子は、一定の方向に並べて配置されていて、波長制限ユニットが分散光２０ｂの光路に挿入された状態では、その方向が分散光２０ｂの波長分散方向と一致するように配置されている。なお、波長制限ユニットは、いずれも基板２４上に配置されている。
【０１０９】
波長制限手段３４は、基板２４が面Ｓ１内で直線Ｌに対して垂直な方向に駆動されることによって、分散光の光路に挿入される波長制限ユニットを切り替えることができる。
【０１１０】
従って、予め想定される利用環境毎に波長制限ユニットを用意し、利用環境に応じて波長制限ユニットを切り替えることで、波長制限手段３４は、利用環境に応じた任意の励起波長の光を排除することができる。また、波長制限手段３４を含む検出装置は、波長制限ユニット単位で波長制限素子を交換することできるため、波長制限素子を個々に交換する検出装置２８に比べて高速な利用環境の変更に対応可能である。例えば、励起光を射出する光源や波長分散素子の切り替えに同期して波長制限ユニットを切り替えることもできる。
【０１１１】
なお、ここで利用環境とは、標本に照射される励起光の波長や数、また、光検出器２６の分解能などによって定まる環境のことである。光検出器２６の分解能は、光検出素子２６ａの個数と光検出器２６に入射する光の波長域に依存し、各光検出素子２６ａに入射する光の波長域の幅が小さいほど高くなる。
以下、利用環境の異なる複数の波長制限ユニットの一例を示す。
【０１１２】
波長制限ユニット３１は、特定波長が４４０ｎｍである波長制限素子３１ａと特定波長が５１５ｎｍである波長制限素子３１ｂを含む。また、波長制限ユニット３２は、特定波長が４４０ｎｍである波長制限素子３２ａと特定波長が４８８ｎｍである波長制限素子３２ｂと特定波長が５１５ｎｍである波長制限素子３２ｃを含む。また、波長制限ユニット３３は、特定波長が４４０ｎｍである波長制限素子３３ａと特定波長が５１５ｎｍである波長制限素子３３ｂを含む。波長制限ユニット３１と波長制限ユニット３３は、波長制限素子間の距離が異なる。
【０１１３】
この場合、波長制限ユニット３２は、波長制限ユニット３１の利用環境とは、標本に照射される励起光の波長や数が異なる利用環境で使用される。また、波長制限ユニット３３は、波長制限ユニット３１の利用環境とは、光検出器２６の分解能が異なる利用環境で使用される。
【０１１４】
図８は、本実施例に係る波長制限手段の構成の他の変形例を示す図であり、面Ｓ１における波長制限手段の断面図である。図８に例示される波長制限手段３５は、基板２４が回転軸Ａを中心に面Ｓ１内で回転することによって、分散光２０ｂの光路に挿入される波長制限ユニットが切り替わる点のみが、波長制限手段３４と異なる。
【０１１５】
従って、波長制限手段３５でも、予め想定される利用環境毎に波長制限ユニットを用意し、利用環境に応じて波長制限ユニットを切り替えることで、波長制限手段３４と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１・・・光学装置、２・・・光源、３、４、５・・・レーザ光源、６、７・・・ダイクロイックミラー、８・・・ミラー、９・・・カップリングレンズ、１０・・・光ファイバ、１０ａ・・・入射端、１０ｂ・・・射出端、１１、２１・・・コリメートレンズ、１２・・・励起ダイクロイックミラー、１３・・・走査手段、１４・・・瞳リレーレンズ、１５・・・結像レンズ、１６・・・対物レンズ、１７・・・被検物、１８、２３・・・集光レンズ、１９・・・共焦点絞り、２０、２７、２８・・・検出装置、２０ａ・・・入射光、２０ｂ・・・分散光、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ・・・成分光、２２・・・波長分散素子、２４・・・基板、２５、２９、３０、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３３ａ、３３ｂ・・・波長制限素子、２６・・・光検出器、２６ａ・・・光検出素子、３１、３２、３３・・・波長制限ユニット、３４、３５・・・波長制限手段、Ｌ・・・直線、Ａ・・・回転軸、ＥＷ１、ＥＷ２・・・励起波長、ＣＷ・・・カットオフ波長、ＷＢ１、ＷＢ１ａ、ＷＢ１ｂ・・・入射波長域、ＷＢ２、ＷＢ２ａ、ＷＢ２ｂ・・・ノッチ波長域
【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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【図９】
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