(57)【要約】【課題】サイドローブや散乱成分の入り込みを避けることによって更なる高Ｓ／Ｎ比を達成できる分光器の提供と、この分光器を備えた共焦点顕微鏡の提供とを課題とする。【解決手段】各スペクトル光の光路を、スペクトル方向で制限する可変マスク２４ａ，２４ｂと、垂直方向で制限する複合マスク２４ｃ，２４ｄとを備える分光器を採用した。また、この分光器をそなえた共焦点顕微鏡を採用した。【選択図】  図２
2004239627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を各波長のスペクトル光に分解するとともに、これらスペクトル光の中から任意の波長を有するスペクトル光を選択して取り出す分光器において、
分解された前記各スペクトル光を対向視して、これらスペクトル光の並び方向をスペクトル方向とした場合に、
前記各スペクトル光の透過域を、前記スペクトル方向で制限するマスクと、前記スペクトル方向に垂直方向で制限するマスクとを備える
ことを特徴とする分光器。
【請求項２】
請求項１に記載の分光器において、
分解する前の前記光束が焦点を結ぶ四角形の微小開口を備え、該微小開口の一の対角線がなす方向と前記スペクトル方向とが、互いに平行である
ことを特徴とする分光器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の分光器において、
前記各マスクと、これらマスクに向かう前記各スペクトル光との相対位置を調整する調整手段を備える
ことを特徴とする分光器。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の分光器において、
前記各マスクの何れか一方もしくは両方の、前記各スペクトル光が当たる遮光面に、反射防止手段が設けられている
ことを特徴とする分光器。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の分光器において、
前記各マスクの何れか一方もしくは両方の、前記各スペクトル光が当たる遮光面が、該遮光面に隣接する光学機器に対向するのを避けるように傾斜している
ことを特徴とする分光器。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の分光器において、
前記各マスクに隣接してレンズが対向配置され、
該レンズの前記各マスクに対向する面が、これらマスクに向かって凸となる凸面をなしている
ことを特徴とする分光器。
【請求項７】
観察対象からの光束を各波長のスペクトル光に分解するとともに、これらスペクトル光の中から任意の波長を有するスペクトル光を選択して受光器で受光する共焦点顕微鏡において、
前記観察対象から前記受光器に向かう光路の間に、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の分光器を備える
ことを特徴とする共焦点顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光束をスペクトル分解して任意の波長のスペクトル光を取り出す分光器と、この分光器を備えた共焦点顕微鏡とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レ−ザ光を観察対象に照射して観察対象を励起させるとともに、この観察対象からの蛍光を画像表示して蛍光観察を可能にする共焦点顕微鏡が知られている（例えば下記特許文献１参照）。
この共焦点顕微鏡には、前記蛍光から特定波長のスペクトル光を取り出して観察するための分光器が備えられているが、取り出そうとするスペクトル光に、他の波長のスペクトル光のサイドローブ等が入り込むのを避けることが、分光精度向上の観点より望まれている。
【０００３】
同様の課題を解決するために、例えば下記特許文献２では、スペクトル分解する前の光束（蛍光）に焦点を結ばせる微小開口の形状を、矩形とする構成を採用している。これについて、図１２を用いて説明する。
同図に示すように、図示されない観察対象からの光束１は、まず、多角形通過孔２ａが形成された微小開口２を通過した後、フォ−カシング光学系３を経てプリズム４に入射することで、各波長のスペクトル光５に分解される。これら分解されたスペクトル光５は、他のフォ−カシング光学系６を通って分散平面７上に像を結ぶ。このようにして分散平面７上に形成される像は、最も光強度の高いスポット８ａを中心としてＸ状にサイドローブが点在する像が、スペクトル方向に複数並ぶ（同図では、説明のために２つだけ図示している。）ものとなっている。したがって、各像のうち、必要な波長を有するスペクトル光以外の像を、スペクトル方向において遮断することで、所望のスペクトル光を取り出すことが可能となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−４３７３９号公報
【特許文献２】
特表２００２−５０２０５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の分光器は、以下に説明する問題を有していた。
すなわち、上記分光器では、微小開口２に形成する孔（多角形通過孔２ａ）の形状を矩形にしてサイドローブの分布をＸ状にすることで、サイドローブがスペクトル方向に沿って延在するのを避けているが、Ｘ状の延在方向に延びるサイドローブが受光範囲に入り込んでしまうのを回避することが不可能となっている。このような他の波長のサイドローブや、前記フォ−カシング光学系６などによって生じる散乱成分が受光範囲に入り込むのを極力避けることが望ましいことは、前述した通りである。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、サイドローブや散乱成分の入り込みを抑えることによって更なる高Ｓ／Ｎ比を達成できる分光器の提供と、この分光器を備えた共焦点顕微鏡の提供とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１に記載の分光器は、光束を各波長のスペクトル光に分解するとともに、これらスペクトル光の中から任意の波長を有するスペクトル光を選択して取り出す分光器において、分解された前記各スペクトル光を対向視して、これらスペクトル光の並び方向をスペクトル方向とした場合に、前記各スペクトル光の透過域を、前記スペクトル方向で制限するマスクと、前記スペクトル方向に垂直方向で制限するマスクとを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記請求項１に記載の分光器によれば、分解されたスペクトル光のうち、測定対象外のスペクトル光のメインスポットとそのサイドローブの双方、さらには散乱成分を、スペクトル方向においては、この方向に透過域を制限するマスクで遮ることができる。さらに、このマスクを避けて通過しようとする、垂直方向のサイドローブや散乱成分に対しても、透過域を垂直方向で制限するマスクで遮ることができる。このようにして、スペクトル方向及び垂直方向の双方向より、光が通過できる領域を小さく絞ることができるので、サイドローブや散乱成分が測定対象の波長を有するスペクトル光に混ざり込むのを抑えることが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の分光器は、請求項１に記載の分光器において、分解する前の前記光束が焦点を結ぶ四角形の微小開口を備え、該微小開口の一の対角線がなす方向と前記スペクトル方向とが、互いに平行であることを特徴とする。
【００１０】
上記請求項２に記載の分光器によれば、微小開口の形状を四角形にするので、各スペクトル光におけるサイドローブの分布を、このスペクトル光に垂直をなす断面で見た場合に、スペクトル方向に対して傾斜するとともに互いに交差する２本の直線方向に点在するように分布させることができる。さらに、この四角形が有する１本の対角線の方向とスペクトル方向とを平行にするので、各スペクトル光の光路に対向する視線で見た場合に、各スペクトル光の並び方向と、スペクトル方向で透過域を制限するマスクとの相対的な向きを一致させることができる。したがって、取り出そうとするスペクトル光に隣接するスペクトル光のサイドローブが、取り出そうとするスペクトル光のメインスポット（サイドローブがなす２本の直線の交差点位置に位置する）の位置に重なるのを回避させることができる。これにより、メインスポットに、隣接する他のスペクトル光のサイドローブが入り込むのをより確実に低減させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の分光器は、請求項１または請求項２に記載の分光器において、前記各マスクと、これらマスクに向かう前記各スペクトル光との相対位置を調整する調整手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記請求項３に記載の分光器及によれば、光学系交換などの何らかの理由により、各マスクと、取り出したい波長のスペクトル光との間に相対的な位置ずれが生じたとしても、調整手段を用いて、各マスク側の位置、または、スペクトル光の照射位置側の何れか一方もしくは両方を動かすことで、所望の波長を有するスペクトル光以外を適切に遮断するように、これらの間の相対位置を補正する。
【００１３】
請求項４に記載の分光器は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の分光器において、前記各マスクの何れか一方もしくは両方の、前記各スペクトル光が当たる遮光面に、反射防止手段が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
上記請求項４に記載の分光器によれば、遮光面に設けられた反射防止手段に当たった光は、反射することなく吸収される。これにより、遮光面から入射側に向かって反射して戻ってくる散乱成分を抑えることができる。
【００１５】
請求項５に記載の分光器は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の分光器において、前記各マスクの何れか一方もしくは両方の、前記各スペクトル光が当たる遮光面が、該遮光面に隣接する光学機器に対向するのを避けるように傾斜していることを特徴とする。
【００１６】
上記請求項５に記載の分光器によれば、傾斜した遮光面に当たった光は、この遮光面に隣接する光学機器を避けた方向に向けて反射される。これにより、遮光面から反射して再び戻ってくる散乱成分を抑えることができる。
【００１７】
請求項６に記載の分光器は、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の分光器において、前記各マスクに隣接してレンズが対向配置され、該レンズの前記各マスクに対向する面が、これらマスクに向かって凸となる凸面をなしていることを特徴とする。
【００１８】
上記請求項６に記載の分光器によれば、各マスクによって遮られた光がレンズの最終面（各マスクに対向する面）に向かったとしても、この最終面が凸面をなしているので、各マスクに戻るのを避けるように反射させることができる。
【００１９】
請求項７に記載の共焦点顕微鏡は、観察対象からの光束を各波長のスペクトル光に分解するとともに、これらスペクトル光の中から任意の波長を有するスペクトル光を選択して受光器で受光する共焦点顕微鏡において、前記観察対象から前記受光器に向かう光路の間に、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の分光器を備えることを特徴とする。
【００２０】
上記請求項７に記載の共焦点顕微鏡によれば、用いる分光器が従来に比較して高Ｓ／Ｎ比を得られるものであるため、高い測定精度を達成することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の分光器及びこれを備えた共焦点顕微鏡の各実施形態についての説明を、図面を参照しながら以下に行うが、本発明がこれらに限定解釈されるものでないことは勿論である。まず、図１〜図５を用いて、本発明の第１実施形態についての説明を行う。なお、図１は、本実施形態の分光器を備えた共焦点顕微鏡の光路に沿った機器配置を示す説明図である。また、図２は、同分光器のマスキング装置を、光路に沿って対向視した場合の正面図である。また、図３は、同マスキング装置を図２のＡ−Ａ矢視から見た平面図である。また、図４は、微小開口形状として四角形を採用した場合の入射光強度分布を、図２のＢ−Ｂ断面で見た場合の図である。また、図５は、同入射光強度分布を図２のＣ−Ｃ断面で見た場合の図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の共焦点顕微鏡は、レ−ザ光Ｌ１を標本Ｈ（観察対象）に対して照射するレ−ザ光照射装置１０と、このレ−ザ光射出装置１０からのレ−ザ光Ｌ１を受けた標本Ｈより発せられる蛍光Ｌ２（光束）を、各波長のスペクトル光Ｓ１〜Ｓ３に分解するとともに、これらスペクトル光Ｓ１〜Ｓ３の中から任意の波長を有するスペクトル光Ｓ２を選択する分光器２０と、この分光器２０によって選ばれた波長のスペクトル光Ｓ２を受光する光検出器３０とを備えて概略構成されている。
【００２３】
レ−ザ光照射装置１０は、レ−ザ光源１１と、ビ−ムエクスパンダ１２と、ダイクロイックミラ−１３と、Ｘ−Ｙ走査光学系（スキャナ−）１４と、瞳投影レンズ１５と、顕微鏡１６とを備えて構成されている。そして、このレ−ザ光射出装置１０では、レ−ザ光源１１より射出された単一波長のレ−ザ光Ｌ１が、まずビ−ムエクスパンダ１２を通ってからダイクロイックミラ−１３で反射され、Ｘ−Ｙ走査光学系１４に射出される。さらにこのレ−ザ光Ｌ１は、瞳投影レンズ１５、顕微鏡１６を通ってから、標本Ｈに向けて照射される。このようにしてレ−ザ光Ｌの照射を受けた標本Ｈは、顕微鏡１６に向かって蛍光Ｌ２を発する。この蛍光Ｌ２は、顕微鏡１６、瞳投影レンズ１５、Ｘ−Ｙ走査光学系１４を経て、ダイクロイックミラ−１３に照射される。ダイクロイックミラ−１３は、この蛍光Ｌ２のみが前記分光器２０に向かうように通過させる。
【００２４】
分光器２０は、共焦点光学系２１と、平面グレ−ティング２２と、レンズ（系）２３と、マスキング装置２４とを備えて構成されている。そして、この分光器２０では、まず、前記ダイクロイックミラ−１３を通過した蛍光Ｌ２を共焦点光学系２１に導入する。共焦点光学系２１では、取り込まれた蛍光Ｌ２が、共焦点開口２１ａに形成された微小開口２１ａ１において焦点を結んだ後、単レンズ２１ｂによって平行光となる。なお、微小開口２１ａ１は、例えば菱形などの四角形をなしている。平行光となった蛍光Ｌ２は、そのまま平面グレ−ティング２２に照射され、各波長毎の平行光として複数のスペクトル光Ｓ１〜Ｓ３に分光される（図１では、説明を容易とするために、スペクトル光の本数を３本としている。）。そして、レンズ（系）２３に向かうこれらスペクトル光Ｓ１〜Ｓ３は、互いに所定間隔を置いた状態で、同一の仮想平面上に焦点Ｆ１〜Ｆ３を結ぶ。
【００２５】
そして、マスキング装置２４は、光の通過可能領域の位置並びに幅寸法を調整することで、所望の波長帯域及び波長幅のスペクトル光Ｓ２を取り出し、前記光検出器３０に受光させることが可能となっている。以下、このマスキング装置２４の詳細について説明する。なお、この説明においては、各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３を対向視した場合に、これらスペクトル光Ｓ１〜Ｓ３の並び方向を「スペクトル方向」、このスペクトル方向に垂直な方向を「垂直方向」として説明を行うものとする。
【００２６】
図２及び図３に示すように、マスキング装置２４は、各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３の光路をスペクトル方向において制限する一対の可変マスク２４ａ，２４ｂ（マスク）と、垂直方向で制限する一対の複合マスク２４ｃ，２４ｄ（マスク）と、これら可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄの位置を独立駆動することで、可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄと、これらに向かう各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３との相対位置を調整する駆動機構（調整手段。図示略。）とを備えて構成されている。
【００２７】
可変マスク２４ａ，２４ｂは、それぞれが独立してスペクトル方向（紙面左右方向）に移動できるようになっている。したがって、これら可変マスク２４ａ，２４ｂの絶対位置をスペクトル方向に移動させることで、光検出器３０に受光させる蛍光の波長帯を調整し、また、これら可変マスク２４ａ，２４ｂ間の間隔ｗ１を制御することで、光検出器３０に受光させる蛍光の波長幅を調整することが可能となっている。
【００２８】
複合マスク２４ｃ，２４ｄは、それぞれが独立して垂直方向（図２の紙面上下方向）に移動できるようになっている（これら複合マスク２４ｃ，２４ｄ間の開口部分の間隔を一定幅に保ったまま、共に垂直方向に移動させることも可能である。）。したがって、これら可変マスク２４ｃ，２４ｄの絶対位置を垂直方向に移動させることで、垂直方向における蛍光の透過位置を調整し、また、これら可変マスク２４ｃ，２４ｄ間の間隔ｗ２を制御することで、垂直方向において蛍光が透過できる高さ寸法を調整することが可能となっている。
【００２９】
したがって、これら可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄを前記駆動機構で制御することにより、四角形状の開口部の位置並びにその大きさ（幅寸法及び高さ寸法の両方）を自在に調節することができ、所望の波長帯及び波長幅の蛍光を選んで光検出器３０に受光させ、その他の蛍光を確実に遮断することが可能となっている。
【００３０】
この遮光機能の効果と、前記微小開口２１ａ１の形状との関係について以下に説明する。前述したように、微小開口２１ａ１は、例えば菱形などの四角形をなしている。そして、図２下図に示すように、この四角形が有する対角線のうちの１本（対角線ａ１）の方向と、スペクトル方向とが互いに平行をなし、かつ、他の対角線（対角線ａ２）の方向と、垂直方向とが互いに平行をなすようになっている。
【００３１】
まず、微小開口２１ａ１の形状として四角形を採用することにより、分光後の各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３に生じるサイドローブのパタ−ンを、図２上図に示すように、Ｘ状に点在させることができる。言い換えると、スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３に垂直をなす断面で見た場合に、スペクトル方向に対して傾斜するとともに互いに交差する２本の直線方向に点在するように分布させることができるものとなっている。これにより、各焦点Ｆ１〜Ｆ３の並び方向であるスペクトル方向にサイドローブが点在するのを避けることが可能となっている。これにより、各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３のメインスポット（各焦点Ｆ１〜Ｆ３位置に形成される最も光強度の高い部分）に、隣接する他のスペクトル光のサイドローブが入り込むのをより確実に低減できるものとなっている。
【００３２】
さらに、スペクトル方向に対する微小開口２１ａ１の四角形の向きを上述のようにすることで、各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３のメインスポット（各焦点Ｆ１〜Ｆ３位置に形成される最も光強度の高い部分）の並び方向と、複合マスク２４ｃ，２４ｄ間に形成されるスリット方向とを一致させることができるものとなっている。これにより、可変マスク２４ａ，２４ｂ間に形成されるスリットを通過しようとするサイドローブを、同じく垂直方向に位置調整可能な複合マスク２４ｃ，２４ｄによって遮断することが可能となっている。
【００３３】
以上説明のように、本実施形態の分光器２０は、マスキング装置２４を備えたことにより、各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３のうち、測定対象外のスペクトル光Ｓ１，Ｓ３のメインスポットとそのサイドローブの双方、さらには散乱成分を、スペクトル方向においては可変マスク２４ａ，２４ｂで遮ることができる。これについてさらに詳しく説明すると、スペクトル方向における各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３の光強度分布は図４に示すようになり、この方向におけるサイドローブは極めて小さいとして無視することができる。さらに、可変マスク２４ａ，２４ｂの絶対位置及び相対位置を調整することにより、測定対象であるスペクトル光Ｓ２のみを透過させてスペクトル光Ｓ１，Ｓ３を遮断することが可能となる。
【００３４】
さらに、この可変マスク２４ａ，２４ｂ間の隙間を通過しようとする、垂直方向のサイドローブや散乱成分に対しても、複合マスク２４ｃ，２４ｄで遮ることができる。これについてさらに詳しく説明すると、垂直方向における各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３の光強度分布は図５に示すようになる。この方向においては、スペクトル光Ｓ１，Ｓ３のサイドローブが存在しているが、複合マスク２４ａ，２４ｂの絶対位置及び相対位置を調整することにより、測定対象であるスペクトル光Ｓ２のみを透過させてスペクトル光Ｓ１，Ｓ３のサイドローブを遮断することが可能となる。
【００３５】
以上説明のように、本実施形態の分光器２０を備えた共焦点顕微鏡によれば、スペクトル方向及び垂直方向の双方向より、光が通過できる領域を小さく絞ることができるので、サイドローブや散乱成分が測定対象の波長を有するスペクトル光に混ざり込むのを抑えることが可能となっている。これにより、スペクトル方向及び垂直方向の双方において、サイドローブや散乱成分の入り込みを低減させることができるため、従来に比較して更なる高Ｓ／Ｎ比の達成が可能となる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、微小開口２１ａ１の形状を四角形とした上に、その向きを上述のようにしたことで、サイドローブの分布を２本の直線方向に制限するとともにその延在方向の本数を最も少なくすることができ、さらには、このサイドローブの分布パタ−ンを知った上で、可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄにより遮光することができる。したがって、サイドローブの入り込みをより確実に低減させることができるため、さらなる高Ｓ／Ｎ比の達成が可能となる。
【００３７】
また、本実施形態では、可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄそれぞれの絶対位置を調整できる前記駆動機構を備えるものであるため、分光器２０内の光学系交換などの何らかの理由により、可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄと、取り出したい波長のスペクトル光Ｓ２との間に相対的な位置ずれが生じたとしても、前記駆動機構を用いて可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄの絶対位置を動かすことで、所望の波長を有するスペクトル光Ｓ２以外を適切に遮断するように、これらの間の相対位置を容易に補正することも可能となっている。なお、相対位置を合わせることが重要であるので、可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄ側の位置のみを動かすことに限らず、各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３の照射位置の方を動かして合わせたり、または、両方を調整して位置合わせを行っても良い。
【００３８】
続いて、本発明の分光器を備えた共焦点顕微鏡の第２実施形態を、図６〜図８を参照しながら以下に説明する。なお、図６は、微小開口形状として円形を採用した場合の入射光強度分布を示す図であって、光路に沿ってマスキング装置を対向視した場合の分布パタ−ンを示す図である。また、図７は、同分光器の同分布パタ−ンを示す図であって、図６のＤ−Ｄ断面で見た場合の図である。また、図８は、同分光器の同分布パタ−ンを示す図であって、図６のＥ−Ｅ断面で見た場合の図である。
【００３９】
本実施形態は、上記第１実施形態に比較して、前記微小開口２１ａ１の形状として四角形の代わりに円形を用いた点が特に異なったものとなっている。したがって、以下の説明においては、上記第１実施形態との相違点を中心に説明し、その他については上記第１実施形態と同様であるとして説明を省略する。
【００４０】
図６に示すように、前記微小開口２１ａ１の形状を円形にした場合には、前記マスキング装置２４に入射する各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３のサイドローブのパタ−ンが、それぞれの焦点位置Ｆ１〜Ｆ３（メインスポット位置）を中心とする同心円状をなす。そして、これらスペクトル光Ｓ１〜Ｓ３の入射強度分布は、それぞれの焦点位置Ｆ１〜Ｆ３で最も高い光強度をなし、なおかつ、外周に向かうにしたがって急激に光強度の低下するサイドローブが同心円状に存在するようになっている。
【００４１】
そして、本実施形態の場合においても、マスキング装置２４を備えたことにより、各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３のうち、測定対象外のスペクトル光Ｓ１，Ｓ３のメインスポットとそのサイドローブの双方、さらには散乱成分を、スペクトル方向においては可変マスク２４ａ，２４ｂで遮って減らすことができるようになっている。これについてさらに詳しく説明すると、スペクトル方向における各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３の光強度分布は、図７に示すようになり、測定対象であるスペクトル光Ｓ２に隣接して、スペクトル光Ｓ１，Ｓ３のメインスポット及びサイドローブが並んでいる。そこで、可変マスク２４ａ，２４ｂの絶対位置及び相対位置を調整することにより、測定対象であるスペクトル光Ｓ２のみを透過させてスペクトル光Ｓ１，Ｓ３を大幅に遮断することが可能となる。
【００４２】
従来では、可変マスク２４ａ，２４ｂ間の隙間を通過しようとする垂直方向のサイドローブや散乱成分を遮光することができなかった。これに対し、本実施形態では、複合マスク２４ｃ，２４ｄで遮ることができるため、従来に比較して高いＳ／Ｎ比を得ることが可能となっている。
これについてさらに詳しく説明すると、垂直方向における各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３の光強度分布は図８に示すようになる。この方向においても、スペクトル光Ｓ１，Ｓ３のサイドローブが存在しているが、複合マスク２４ａ，２４ｂの絶対位置及び相対位置を調整することにより、測定対象であるスペクトル光Ｓ２のみを透過させてスペクトル光Ｓ１，Ｓ３の大部分を遮光することが可能となる。従来は、この複合マスク２４ｃ，２４ｄによる遮光を行っていなかったため、可変マスク２４ａ，２４ｂ間の隙間を通り抜ける光がＳ／Ｎ比を下げていた。
【００４３】
本実施形態でも、実際には、図７及び図８に示すように、スペクトル光Ｓ１，Ｓ３のサイドローブがわずかながらもスペクトル光Ｓ２のメインスポットに混在する。このサイドローブは、上述のように、そのメインスポットの位置から径方向に離れるにしたがって急激に光強度が低くなるので、Ｓ／Ｎ比を著しく悪化させるものではない。しかしながら、さらなる高Ｓ／Ｎ比を求める場合には、やはり上記第１実施形態のように、微小開口２１ａ１の形状を四角形にするのがより好ましいと言える。
【００４４】
続いて、本発明の分光器を備えた共焦点顕微鏡の第３実施形態を、図９を参照しながら以下に説明する。なお、図９は、光路に沿った機器配置の要部を示す説明図であり、図１の、共焦点光学系２１以降の光路を示している。
本実施形態は、上記第１実施形態に比較して、共焦点光学系２１の下流側における光束を、ダイクロイックミラ−４２を用いて複数の波長域の光束に分岐（図では光束を２本に分ける場合を例示しているが、勿論、３本以上に分岐させるものとしても良い。）し、これらを複数台の光検出器４３，４４で受光するように構成した点が特に異なったものとなっている。
【００４５】
すなわち、共焦点光学系２１を経た光束（蛍光）は、まずダイクロイックミラ−４２に入射し、所定波長よりも短い波長の光が反射されて平面グレ−ティング４５に照射される。また、所定波長よりも長い波長の光は、ダイクロイックミラ−４２を通過してミラ−４６に向かい、さらに反射されて平面グレ−ティング４７に照射される。そして、平面グレ−ティング４５で分光されたスペクトル光は、前記レンズ（系）２３を通ってから前記マスキング装置２４で所望のスペクトル光のみが透過され、光検出器４３で受光される。同様に、平面グレ−ティング４７で分光されたスペクトル光は、他のレンズ（系）２３を通ってから他のマスキング装置２４で所望のスペクトル光のみが透過され、さらには光検出器４４で受光される。
【００４６】
本実施形態においても、マスキング装置２４をそれぞれの光検出器４３，４４の前に備えたことにより、スペクトル方向及び垂直方向の双方において、サイドローブや散乱成分の入り込みを低減させることができるため、従来に比較して更なる高Ｓ／Ｎ比を達成可能としている。
また、このマスキング装置２４が、前記駆動機構を備えるものであるため、例えばダイクロイックミラ−４２の交換などにより、各スペクトル光の焦点位置に狂いが生じたとしても、容易に補正することが可能となっている。
【００４７】
なお、上記第１実施形態〜第３実施形態の分光器２０は、マスキング装置２４で遮光された光が反射して散乱成分となるのを防ぐための対策として、可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄの双方の、各スペクトル光Ｓ１〜Ｓ３が当たる遮光面に、遮光布（反射防止手段）が貼り付けられている。この遮光布により、前記遮光面からレンズ（系）２３に向かって反射する光を抑えることができるため、このレンズ（系）２３に当たって戻ってくる散乱成分を効果的に防ぐことが可能となっている。なお、この遮光布の代わりに、前記遮光面を艶消し黒の塗装を施すようにしても良い。
【００４８】
また、上記第１実施形態〜第３実施形態の分光器２０では、可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄに隣接するレンズ（系）２３の最終面（前記遮光面に対向する面）の形状を、これら可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄに向かって凸となる凸面を採用している点からも、散乱成分の入り込みによるＳ／Ｎ比の低下を抑制可能としている。
これについて、図１０を用いて説明すると、マスキング装置２４によって遮られた光がレンズ（系）２３の前記最終面に向かって反射したとしても、この最終面が凸面をなしているので、マスキング装置２４に戻るのを避けるように反射させることができる。これにより、レンズ（系）２３で反射された光（他の波長のスペクトル光、サイドローブ、散乱成分）が、測定対象のスペクトル光のメインスポットに入り込むのを防ぐことが可能となっている。
【００４９】
さらに確実に、散乱成分の入り込みによるＳ／Ｎ比低下を防止する手段としては、例えば図１１に示す手段も採用することができる。すなわち、同図の場合では、マスキング装置２４の遮光面（可変マスク２４ａ，２４ｂ及び複合マスク２４ｃ，２４ｄの、各スペクトル光が当たる遮光面）を、該遮光面に隣接する光学機器であるレンズ（系）２３に対向するのを避けるように傾斜させている。この構成によれば、傾斜した遮光面に当たった光は、この遮光面に隣接するレンズ（系）２３を避けた方向に向けて反射される。この構成によれば、遮光面で遮られた光（他の波長のスペクトル光、サイドローブ、散乱成分）が、各スペクトル光の射出側に向かって反射し、さらに反射して戻り、測定対象のスペクトル光のメインスポットに入り込むのを防ぐことが可能となる。
【００５０】
なお、上記第１実施形態〜第３実施形態では、本発明の分光器を共焦点顕微鏡に適用した場合を例に説明したが、これに限らず、その他の分光用途に本発明の分光器を適用しても良いことは勿論である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の分光器は、各スペクトル光の光路を、スペクトル方向で制限するマスクと、垂直方向で制限するマスクとを備える構成を採用した。この構成によれば、スペクトル方向及び垂直方向の双方において、サイドローブや散乱成分の入り込みを低減させることができるため、従来に比較して更なる高Ｓ／Ｎ比の達成が可能となる。
【００５２】
また、請求項２に記載の分光器は、光束の焦点を結ぶ微小開口が四角形をなし、その１本の対角線の方向とスペクトル方向とが、互いに平行である構成を採用した。この構成によれば、サイドローブの分布を複数の直線方向に制限するとともにその延在方向の本数を最も少なくすることができ、さらには、このサイドローブの分布パタ−ンを知った上で、各マスクにより遮光することができる。したがって、サイドローブの入り込みをより効果的に低減させることができるため、さらなる高Ｓ／Ｎ比の達成が可能となる。
【００５３】
また、請求項３に記載の分光器は、各マスクと、各スペクトル光との相対位置を調整する調整手段を備える構成を採用した。この構成によれば、各マスクと、取り出したい波長のスペクトル光との間に相対的な位置ずれが生じたとしても、調整手段により、その位置ずれを容易に補正することが可能となる。
【００５４】
また、請求項４に記載の分光器は、各マスクの何れか一方もしくは両方の遮光面に、反射防止手段を設ける構成を採用した。この構成によれば、遮光面で遮られた光（他の波長のスペクトル光、サイドローブ、散乱成分）が、各スペクトル光の射出側に向かって反射し、さらに反射して戻り、測定対象のスペクトル光のメインスポットに入り込むのを防ぐことが可能となる。
【００５５】
また、請求項５に記載の分光器は、各マスクの何れか一方もしくは両方の遮光面が、これに隣接する光学機器に対向するのを避けるように傾斜している構成を採用した。この構成によれば、遮光面で遮られた光（他の波長のスペクトル光、サイドローブ、散乱成分）が、各スペクトル光の射出側に向かって反射し、さらに反射して戻り、測定対象のスペクトル光のメインスポットに入り込むのを防ぐことが可能となる。
【００５６】
また、請求項６に記載の分光器は、各マスクに隣接してレンズが対向配置され、その各マスクに対向する面が凸面をなす構成を採用した。この構成によれば、各マスクによって遮られて反射した光がレンズに向かったとしても、レンズの最終面（各マスクに対向する面）が凸面であるため、各マスクに戻るように反射するのを避けることができる。これにより、レンズで反射された光（他の波長のスペクトル光、サイドローブ、散乱成分）が、測定対象のスペクトル光のメインスポットに入り込むのを防ぐことが可能となる。
【００５７】
また、請求項７に記載の共焦点顕微鏡は、観察対象から受光器に向かう光路の間に、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の分光器を備える構成を採用した。この構成によれば、用いる分光器が従来に比較して高Ｓ／Ｎ比を得られるものであるため、高い測定精度を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分光器を備えた共焦点顕微鏡の第１実施形態を示す図であって、光路に沿った機器配置を示す説明図である。
【図２】同分光器のマスキング装置を示す図であって、光路に沿って対向視した場合の正面図である。
【図３】同分光器の同マスキング装置を示す図であって、図２のＡ−Ａ矢視から見た平面図である。
【図４】同分光器において、微小開口形状として四角形を採用した場合の入射光強度分布を、図２のＢ−Ｂ断面で見た場合の図である。
【図５】同入射光強度分布を図２のＣ−Ｃ断面で見た場合の図である。
【図６】本発明の分光器を備えた共焦点顕微鏡の第２実施形態を示す図であって、微小開口形状として円形を採用した場合の入射光強度分布を示す図であって、光路に沿ってマスキング装置を対向視した場合の分布パタ−ンを示す図である。
【図７】同分光器の同分布パタ−ンを示す図であって、図６のＤ−Ｄ断面で見た場合の図である。
【図８】同分光器の同分布パタ−ンを示す図であって、図６のＥ−Ｅ断面で見た場合の図である。
【図９】本発明の分光器を備えた共焦点顕微鏡の第３実施形態を示す図であって、光路に沿った機器配置の要部を示す説明図である。
【図１０】本発明の分光器を備えた共焦点顕微鏡の第１実施形態から第３実施形態に用いて好適な反射防止手段を説明する図であって、スペクトル方向に平行な断面で見た場合の説明図である。
【図１１】本発明の分光器を備えた共焦点顕微鏡の第１実施形態から第３実施形態に用いて好適な他の反射防止手段を説明する図であって、スペクトル方向に平行な断面で見た場合の説明図である。
【図１２】従来の分光器を説明する斜視図である。
【符号の説明】
２０・・・分光器
２１ａ１・・・微小開口
２３・・・レンズ（系）
２４ａ，２４ｂ・・・可変マスク（スペクトル方向で制限するマスク）
２４ｃ，２４ｄ・・・複合マスク（スペクトル方向に垂直方向で制限するマスク）
ａ１・・・対角線
Ｌ２・・・蛍光（光束）
Ｓ１〜Ｓ３・・・スペクトル光
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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