(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を励起光として試料に照射し、該試料から発する蛍光を観察するレーザ走査型顕微鏡において、
前記蛍光をスペクトルに分散させる分光素子と、
前記スペクトルを検出する多チャンネル検出器と、
前記スペクトルを前記多チャンネル検出器へ投影するスペクトル投影光学系と、
前記多チャンネル検出器の直前に配置されて前記励起光の波長を反射させ他の波長に対しては透明なマスクと、
前記スペクトルの位置を分散方向に移動させるように前記分光素子を回転させる駆動手段と、
前記多チャンネル検出器をスペクトル分散方向に沿って平行移動させる駆動手段とを備え、
前記マスクは、前記多チャンネル検出器の移動または前記分光素子の回転があった場合でも前記励起光の波長を反射させるように、前記スペクトルの分散方向に移動可能であることを特徴とするレーザ走査型顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を走査して試料に照射し、試料で発生する光（例えば、蛍光、反射光、照射波長と資料の物性に応じて生成される試料由来の放射光など）を分光観測・検出する分光光学装置を有するレーザ走査型顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、顕微鏡の分野では有機化合物である蛍光試薬やＧＦＰに代表される蛍光タンパ質のラインナップの増加、さらには標識状態の変化などに伴ない、さまざまな蛍光をマルチカラーで同時に検出することが望まれている。また、分光データを蛍光色素の分離や解析といった処理に用いるために、複数の蛍光波長の分光スペクトル全体を観測でき、更にそのスペクトル全体から複数の注目領域を選択し、それらを高速かつ同時に高分解能で観測できる高い自由度を持った分光光学装置が期待されている。
【０００３】
従来、このような分光光学装置を有するものとして、特許文献１に開示されるレーザ走査型共焦点顕微鏡が知られている。この特許文献１では、光分散手段と多チャンネル検出器を利用したものが開示され、光分散手段として、プリズムまたは回折格子が使われ、単色レーザから出射されるビームもしくは波長可変ビームで選択される一つの波長成分を持つビームが光分散手段を介して励起光として試料に照明され、試料から発した発生光が再び光分散手段を介して分光検出される。このとき具体的には、プリズムが回転することによって励起波長は入射方向が最小偏角となるように照明光路に導かれ、試料からの発生光がこの回転位置で位置決めされたプリズムを介して分光され検出器へ導かれる。また、この特許文献１では、検出器として多チャンネル検出器を備えることも特徴としている。
【０００４】
一方、他の例としては、特許文献２と特許文献３も知られている。
【０００５】
特許文献２は、回折格子を用いたＣｚｅｒｎｙ−Ｔｕｒｎｅｒ型分光装置と多チャンネル検出器を組み合わせたもので、ここでは、試料で発生する放射光をスペクトルに分散する光分散素子と、分散光を検出する多チャンネル検出器と、多チャンネル検出器から少なくとも一つの合算シグナルを電気的に生成する手段とを備えている。また、分光方向にあわせて多チャンネル検出器を配置してスペクトル光を検出し、異なる分光した成分の合算シグナルを生成することも特徴としている。
【０００６】
また、特許文献３は、特許文献２の変形例に相当するもので、同じくＣｚｅｒｎｙ−Ｔｕｒｎｅｒ型分光装置と多チャンネル検出器を組み合わせている。ここでは、光分散素子、検出器、結像要素がそれそれ移動もしくは回転し、分散されたスペクトルと検出器の位置関係か相対的に変えることができる。これにより、波長スキャナーとしての働きを持たせ、多チャンネル検出器に対してスペクトル光の位置をずらし受光し、受光データを演算処理することによって波長分解能の向上を図る。また、更なる波長分解能の向上のために、グレーティングを切替えることも記載されている。
【特許文献１】特許第３０７６７１５号公報
【特許文献２】米国特許２００２／００２０８１９明細書
【特許文献３】米国特許２００２／００３６７７５明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１において、光分散手段として用いられるプリズムまたは回折格子は、励起光と試料からの発生光がそれそれ試料と検出器へ導かれるように回転して位置決めされている。このため２つ以上の波長成分を持つレーザからの励起光を同時に試料に照明し、かつ、それら励起光によって励起された複数の蛍光を観察することができない。
【０００８】
また、特許文献２では、分散されたスペクトル光が多チャンネル検出に対して固定されるため、一度全体の波長帯域を設定すると、容易に帯域を可変することができない。また、検出されるスペクトルの波長分解能は、光学的な分解能によらず多チャンネル検出器の分割数によって決定されるため、より高波長分解能を得ることはできない。さらにはスペクトル光から所望の波長領域を抽出・選択する場合、この分割数で決定される波長分解能に従い所望のチャンネル数を選択することになり、注目領域で高い分解能をもってスペクトル光を観測するができない。更には、一つの多チャンネル検出器で分散された全てのスペクトル光を受光するため、複数の蛍光光量に数倍程度の強度差がある場合でも、それぞれの蛍光光量に対して適当な感度調整を行うことができない。このため、明るい蛍光に対して強度の弱い蛍光は観測しにくくなる。
【０００９】
さらに、特許文献３で得られる高波長分解能は、波長スキャナーによる画素ズラシ演算処理を用いるため、波長スキャナーによる時間が発生する。また、グレーティングを切り替えることも記載されているが、高分解能を得るためには格子本数の多いグレーティングになるため、回折効率が低くなり光量ロスが避けられない。感度調整については前述と同様の欠点があり、かつ高分散グレーティングで発生する光量ロスが強度の弱い蛍光観測に悪影響をもたらすことはいうまでもない。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、観測光の広帯域のスペクトル領域に対して注目するスペクトル領域を精度よく抽出できる自由度の高い分光検出装置を有するレーザ走査型顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、レーザ光を励起光として試料に照射し、該試料から発する蛍光を観察するレーザ走査型顕微鏡において、前記蛍光をスペクトルに分散させる分光素子と、前記スペクトルを検出する多チャンネル検出器と、前記スペクトルを前記多チャンネル検出器へ投影するスペクトル投影光学系と、前記多チャンネル検出器の直前に配置されて前記励起光の波長を反射させ他の波長に対しては透明なマスクと、前記スペクトルの位置を分散方向に移動させるように前記分光素子を回転させる駆動手段と、前記多チャンネル検出器をスペクトル分散方向に沿って平行移動させる駆動手段とを備え、前記マスクは、前記多チャンネル検出器の移動または前記分光素子の回転があった場合でも前記励起光の波長を反射させるように、前記スペクトルの分散方向に移動可能であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、広帯域の第１のスペクトル領域を検出する第１の多チャンネル分光検出系と第１のスペクトル領域に含まれる注目波長範囲の第２のスペクトル領域を検出する第２の多チャンネル分光検出系を併せ持つことによって、広いスペクトル範囲の中から注目する波長範囲のスペクトル領域を精度よく抽出することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、目的とする蛍光波長にあわせて波長分離手段を用意することで、比較的自由度高く所望するスペクトルを取得することができる。また、それぞれ注目範囲のスペクトルに対して、波長分解能や個別の感度調整の最適化を適正に行うことができる。
【００２２】
さらに、広帯域の第１のスペクトル領域をスペクトル領域分割手段で分割し、それぞれの分割領域のスペクトルを検出できるので、広いスペクトル領域や注目する波長範囲のスペクトル領域を任意に選択、切換えることができる。また、これらのスペクトル領域は、スペクトル領域分割手段で決定することができるので、より自由度の高いセッティングを行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態が適用される分光光学装置の概略構成を示している。
【００２５】
図において、１は、顕微鏡、ここでは試料で発生する蛍光を観察するレーザ走査型顕微鏡の共焦点効果を得るためのピンホールを含む観測光学系を示している。なお、レーザ走査型顕微鏡の別な主要部である光源部、ビーム走査部、顕微鏡部、励起光と蛍光を分けるダイクロイックミラーなどは図面から省略されている。
【００２６】
そして、このようなレーザ走査型顕微鏡のダイクロイックミラーを通過した試料からの蛍光は、観測光学系１により所望の共焦点効果を得た後、図示しないコリメータレンズを介して略平行光に変換され射出される。
【００２７】
観測光学系１からの観測光、ここでは、蛍光の光路には、光路切換手段としての光路切換部２が配置されている。光路切換部２は、光路切換えるためのもので、ここでは、光を通過させる空穴部（または光軸を一致させるためのダミーガラス）と反射ミラーを選択的に光路上に位置されるようになっている。この場合、これらの光路切換には、ターレットやスライダなどが用いられる。
【００２８】
光路切換部２の空穴が光路上に位置する状態で、空穴を通過した光路上には、反射ミラー３が配置されている。また、この反射ミラー３の反射光路には、第１の多チャンネル分光検出系１００が配置されている。第１の多チャンネル分光検出系１００は、分光素子としての回折格子４、スペクトル投影光学系５および多チャンネル検出器６から構成されている。そして、反射ミラー３で反射された蛍光が、回折格子４に入射され、回折格子４で分散された蛍光スペクトルが、スペクトル投影光学系５によって多チャンネル検出器６に集光して投影されるようになっている。
【００２９】
この場合、多チャンネル検出器６と、この多チャンネル検出器６へ投影される蛍光スペクトルの相対位置、言い換えれば回折格子４で分散された中心波長の多チャンネル検出器６への投影位置は、移動可能になっていて、適切な波長帯域を受光できるようにしている。これには、回折格子４を回転（図示矢印ａ）させるための駆動手段（図示せず）と、多チャンネル検出器６を分光方向に沿って平行（図示矢印ｂ）に移動させるための駆動手段（図示せず）が備えられている。また、図示していないが多チャンネル検出器６には、感度調整手段が設けられている。
【００３０】
このように第１の多チャンネル分光検出系１００を構成する回折格子４と多チャンネル検出器６は広帯域の波長範囲をカバーするように配置されており、試料内のどの蛍光波長帯域が検出されているかが一目瞭然にわかるようになっている。また、観測波長の範囲に従って、回折格子４の回転させたり、多チャンネル検出器６を平行移動させることで、観測するスペクトル領域を調整できるようになっている。
【００３１】
次に、光路切換部２の反射ミラーが光路上に位置する状態で、反射ミラーの反射光路状には、第２の多チャンネル分光検出系２００が配置されている。第２の多チャンネル分光検出系２００は、他の分光素子としてのプリズム７、スペクトル投影光学系８および多チャンネル検出器９から構成されている。そして、光路切換部２の反射ミラーで反射された蛍光が、プリズム７に入射され、プリズム７で分散された蛍光スペクトルが、スペクトル投影光学系８によって多チャンネル検出器９に集光して投影されるようになっている。
【００３２】
この場合も、プリズム７と多チャンネル検出器９は、観測される蛍光スペクトルの相対位置を可変できるように、プリズム７を回転（図示矢印ｃ）させるための駆動手段（図示せず）と、多チャンネル検出器９を分光方向に対して平行（図示矢印ｄ）に移動させるための駆動手段（図示せず）が備えられている。
【００３３】
また、スペクトル投影光学系８は、焦点距離、投影倍率もしくはズーム比を可変可能になっている。ここでは、多チャンネル検出器９へのスペクトルの投影倍率を可変できるズーム光学系となっている。また、ここでも図示していないが、多チャンネル検出器９には、感度調整手段が設けられている。
【００３４】
このような第２の多チャンネル分光検出系２００を構成するプリズム７と多チャンネル検出器９は、第１の多チャンネル分光検出系１００で検出された広帯域の分光スペクトルの中から、試料に導入された蛍光試薬もしくは蛍光タンパクの発光波長にしたがって注目する波長のスペクトル領域を観察できるようにしている。注目する波長のスペクトル領域はもちろん複数でもかまわない。ここでは簡略化のために一つの注目スペクトル領域を設定する場合を示している。
【００３５】
なお、ここで、分光素子としてプリズム７を使用しているのは、回折格子４と比較して、硝材の特性として分散を持つため波長にしたがって分散量が異なるものの、透過率に優れるという特徴を有するからである。つまり、選択された１００ｍｍ程度の注目する波長領域のみを観察する場合、分散量の違いは無視できるほど小さいことから、透過率に優れる分明るい観測を行うことができるからである。また、スペクトル投影光学系８のズーム比を可変することによって、注目する波長範囲の多チャンネル検出器９への投影倍率が変わるため、各検出チャンネルにおける受光する波長範囲を可変できる。これにより、注目領域で観測する波長分解能を自在に変えることができ、その領域で所望の波長分解能を設定することが可能となる。この波長分解能の変更は、異なる分散量をもつ硝材のプリズムを切り替えることによっても段階的に可変とすることができる。もちろん、透過率が問題でなければ、複数の回折格子を切り替えるようにしてもかまわない。
【００３６】
また、多チャンネル検出器６，９にそれぞれ感度調整手段を備えることによって、例えば、明るい蛍光と暗い蛍光の同時観測を行うような場合、多チャンネル検出器６のみでは暗い蛍光に対して適正な設定をするのが難しいことがあるが、暗い蛍光を注目する領域として多チャンネル検出器９で適正な感度調整を行うこともでき、そのスペクトルを十分な明るさとして詳細に調べることができる。
【００３７】
次に、図２により、多チャンネル検出器６上で励起光をカットする方法を説明する。この場合、例えば、アルゴンレーザからの励起光４８８ｎｍと緑色Ｈｅ−Ｎｅレーザ５４３ｎｍが同時に試料を励起した場合、レーザ走査型顕微鏡に備えられているダイクロイックミラーの特性に従って、多チャンネル検出器６にそれらのビームが導かれる。これらレーザ光は蛍光に比べて強度が強いため、適切な蛍光観察を妨げる要因となることがある。
【００３８】
これを解決する方法として、例えば、図２（ａ）に示す多チャンネル検出器６の直前に、同図（ｂ）に示すように分光されたスペクトルの４８８ｎｍ、５４３ｎｍの位置を反射するコーティングを施し、他の波長に対しては透明である硝材を用いたマスクＭを配置する。このマスクＭは、必要に応じて、固定位置にマウントされるか、もしくは、多チャンネル検出器６と同じ方向に駆動できるようにしている。このようにすれば、同図（ｃ）に示すように、多チャンネル検出器６の駆動や回折格子４の回転によって観測される波長範囲がシフトしても常に４８８ｎｍや５４３ｎｍの励起光をカットすることができる。
【００３９】
従って、このような構成によれば、例えば、図３（ａ）に示すように第１の多チャンネル分光検出系１００によって第１のスペクトル領域Ａが検出した状態で、第１のスペクトル領域Ａを複数に分割（図示例では２分割）し、これらの分割領域を、同図（ｂ）に示すように第２の多チャンネル分光検出系２００により第２のスペクトル領域Ｂとして検出することができる。
【００４０】
また、図４（ａ）に示すように第１の多チャンネル分光検出系１００によって第１のスペクトル領域Ａが検出した状態で、第１のスペクトル領域Ａ内の選択された任意の領域Ａ’を、同図（ｂ）に示すように第２の多チャンネル分光検出系２００により第２のスペクトル領域Ｃとして検出することができる。
【００４１】
これにより、全体のスペクトル領域Ａの観察と詳細な領域の第２のスペクトル領域Ｂ（Ｃ）の観察を切換えて行なうことができ、波長選択性と装置としての自由度が高まる。また、第１の多チャンネル分光検出系１００および第２の多チャンネル分光検出系２００は、各スペクトル領域Ａ、Ｂ（Ｃ）に応じて個々に用意されているので、試料からの光強度にあわせてそれぞれ感度調整することができ、常に適切なセッティングで試料を観測することもできる。
【００４２】
このように、本発明では、広帯域を検出する第１の多チャンネル分光検出系１００と注目する波長範囲を検出する第２の多チャンネル分光検出系２００を併せ持つことによって、広いスペクトル範囲の中から発生する蛍光スペクトルに応じて注目する波長範囲を任意に選択することができ、、その注目する範囲の蛍光スペクトルに応じて、波長分解能や個別の感度調整の最適化を適正に行うことができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００４４】
図５は、本発明の第２の実施の形態が適用される分光光学装置の概略構成を示している。
【００４５】
この場合も、第１の実施の形態で述べたと同様にレーザ走査型共焦点顕微鏡の例であり、ピンホールを含む観測光学系１１を通過した試料からの観測光の光路上には、第１、第２および第３の多チャンネル分光検出系１２，１３，１４が配置されている。
【００４６】
第１の多チャンネル分光検出系１２は、第１の実施の形態で述べた第１の多チャンネル分光検出系１００に相当するもので、観測光の光路上に波長分離手段としてのダイクロイックミラー１２１が配置されている。ダイクロイックミラー１２１の反射光路には、回折格子１２２が配置され、回折格子１２２で分散された蛍光スペクトルが、スペクトル投影光学系１２３によって多チャンネル検出器１２４に集光して投影されるようになっている。
【００４７】
第２および第３の多チャンネル分光検出系１３，１４は、第１の実施の形態で述べた第２の多チャンネル分光検出系２００に相当するもので、第２の多チャンネル分光検出系１３は、ダイクロイックミラー１２１の透過光路上にダイクロイックミラー１３１が配置されている。ダイクロイックミラー１３１の反射光路には、回折格子１３２が配置され、回折格子１３２で分散された蛍光スペクトルが、スペクトル投影光学系１３３によって多チャンネル検出器１３４に集光して投影されるようになっている。また、第３の多チャンネル分光検出系１４は、ダイクロイックミラー１３１の透過光路上に反射ミラー１４１が配置されている。反射ミラー１４１の反射光路には、回折格子１４２が配置され、回折格子１４２で分散された蛍光スペクトルが、スペクトル投影光学系１４３によって多チャンネル検出器１４４に集光して投影されるようになっている。
【００４８】
この場合も、各多チャンネル分光検出系１２，１３，１４の回折格子１２２、１３２、１４２および多チャンネル検出器１２４、１３４、１４４は、観測される蛍光スペクトルの相対位置を可変できるように、回折格子１２２、１３２、１４２については各別に回転（図示矢印ｅ）させるための駆動手段（図示せず）、多チャンネル検出器１２４、１３４、１４４については各別に分光方向に沿って平行（図示矢印ｆ）に移動させるための駆動手段（図示せず）が備えられている。また、スペクトル投影光学系１２３、１３３、１４３は、多チャンネル検出器へのスペクトルの投影倍率を可変できるズーム光学系となっている。さらに、ここでも図示していないが、多チャンネル検出器１２４、１３４、１４４には、感度調整手段が設けられている。
【００４９】
このような構成によれば、第１の多チャンネル分光検出系１２で広帯域のスペクトル領域を検出し、残りの多チャンネル分光検出系１３，１４で注目する波長範囲のスペクトル領域を検出することができる。
【００５０】
また、多チャンネル分光検出系１２，１３，１４は、試料からの蛍光を波長分離するダイクロイックミラー１２１、１３１によって、それそれ異なる波長を検出できるようになっているので、これらダイクロイックミラー１２１、１３１の波長分離特性を観測する蛍光波長域に従って用いれば、異なる波長領域の光を分光して検出することができる。この場合、ダイクロイックミラー１２１、１３１は、分割される波長領域によって、例えば青色検出（４００〜５００ｎｍ）、緑色検出（５００〜６００ｎｍ）、赤色検出（６００〜７００ｎｍ）のように設定してもよいし、励起する励起波長もしくは観測する蛍光波長にあわせて設定するようにしてもよい。
【００５１】
このようにすれば、ダイクロイックミラー１２１、１３１の配置にしたがって、多チャンネル分光検出系１２，１３、１４で、異なる波長領域の光が分光され検出することができる。この場合、多チャンネル検出器１２４、１３４、１４４は、それぞれ個別の感度調整手段を持つため、各多チャンネル分光検出系１２，１３、１４での個体差をなくすために感度を補正した上で、感度および投影倍率を同一条件に合わせることにより、検出されるスペクトルデータは広帯域の波長範囲を観測するものとして扱うことができる。また、個々のスペクトルデータで蛍光強度にあわせて多チャンネル検出器１２４、１３４、１４４を感度調整すれば、暗いサンプルでも適切な観測を行うことができる。
【００５２】
さらに、多チャンネル分光検出系１２，１３，１４では、観測波長の範囲に従って回折格子１２２、１３２、１４２を各別の回転もしくは多チャンネル検出器１２４、１３４、１４４を各別に平行移動させることで、観測する波長帯域を調整することができ、さらに、スペクトル投影光学系１２３、１３３、１４３の変倍ズーム機能により、各々の波長帯域で検出する波長分解能を変えることもできる。
【００５３】
従って、このようにすれば、多チャンネル分光検出系１２，１３，１４をダイクロイックミラー１２１、１３１で区分することにより、発生する蛍光スペクトルに応じて広いスペクトル領域と注目する波長範囲のスペクトル領域を任意に選択、切換えることができる。このことは、目的とする蛍光波長にあわせてダイクロイックミラー１２１、１３１を用意すれば、比較的自由度高く所望の蛍光スペクトルを取得することができる。また、それぞれの多チャンネル分光検出系１２，１３，１４において、注目する範囲の蛍光スペクトルに対して、波長分解能や個別の感度調整の最適化を適正に行うこともできる。
【００５４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００５５】
図６は、本発明の第３の実施の形態が適用される分光光学装置の概略構成を示している。
【００５６】
この場合も、第１の実施の形態で述べたと同様にレーザ走査型共焦点顕微鏡の例であり、ピンホールを含む観測光学系２１を通過した試料からの観測光の光路上には、光分散素子として回折格子２２が配置されている。そして、回折格子２２で分散された蛍光スペクトルは、リレーレンズ系２３に入射され、再び略平行光に戻される。
【００５７】
リレーレンズ系２３からの平行光の光路上には、スペクトル領域分割手段としての反射ミラー２４，２５が並べて配置されている。これら反射ミラー２４，２５は、回折格子２２で分散された蛍光スペクトルから所望のスペクトル領域を分割するためのものである。
【００５８】
反射ミラー２４の反射光路には、第１の多チャンネル分光検出系３００が配置され、反射ミラー２５の反射光路には、第２の多チャンネル分光検出系４００が配置されている。
【００５９】
そして、反射ミラー２４で分割されたスペクトル領域は、第１の多チャンネル分光検出系３００を構成するスペクトル投影光学系２６によって多チャンネル検出器２７に集光して投影され、また、反射ミラー２５で分割されたスペクトル領域は、第２の多チャンネル分光検出系４００を構成するスペクトル投影光学系２８によって多チャンネル検出器２９に集光して投影される。
【００６０】
この場合、多チャンネル検出器２７，２９と、これら多チャンネル検出器２７，２９へ投影される蛍光スペクトルの相対位置を移動させて適切な波長帯域を受光できるように、回折格子２２を回転（図示矢印ｇ）させる駆動手段（図示せず）が備えられ、また、多チャンネル検出器２７，２９についても、分光方向に沿って平行（図示矢印ｈ）に移動させる駆動手段（図示せず）が備えられている。さらに、反射ミラー２４、２５についても、所望の範囲で波長分割できるように、分散された蛍光スペクトルに対しての挿入方向（図示矢印ｉ）に移動させる駆動手段（図示せず）が備えられている。このときの移動方向は、蛍光スペクトルに対して本来垂直方向に移動すればよいが、多チャンネル検出器２７，２９と反射ミラー２４、２５の配置にしたがって決定されればよいので、必ずしも拝入方向に限定されるものではない。また。ここでも図示していないが、多チャンネル検出器２７，２９はそれそれ個別に感度調整手段を備えている。さらには、上述した実施の形態と同様に、多チャンネル検出器２７，２９上での波長分解能を可変にするために、スペクトル投影光学系２６，２８は投影倍率が可変なズーム光学系になっている。この場合、波長分解能を可変にするために変倍できるターレット機構をもった変倍光学系にしてもよく、その場合には、スペクトルの集光位置に応じて多チャンネル検出器２７，２９が前後（図示矢印ｊ）に駆動できるように駆動手段（図示せず）を備えてもよい。
【００６１】
このようにすると、反射ミラー２４、２５で分割された蛍光スペクトルは、それそれ多チャンネル検出器２７，２９で受光される。このとき、反射ミラー２４、２５の挿入位置により蛍光スペクトルの分割領域を決定することができるので、自由度の高い選択もしくは分割を行なうことができる。また、個々の多チャンネル検出器２７，２９は、それぞれ個別に感度調整手段を持つため、各多チャンネル検出器２７，２９の個体差をなくすために感度を補正した上で、感度および投影倍率を同一条件に合わせることにより、検出されるスペクトルデータは広帯域の波長範囲を観測するものとして扱うことができる。さらに、個々のスペクトルデータで蛍光強度にあわせて多チャンネル検出器２７，２９を感度調整すれぱ、暗いサンプルでも適切な観測を行うことができる。さらにまた、この第３の実施の形態に示す検出系そのものを、第１の実施の形態の注目する波長領域の検出系（図１に示す第２の多チャンネル分光検出系２００に該当）として用いることができ、こうすることで、広帯域の検出系（図１に示す第１の多チャンネル分光検出系１００に該当）と切り分けることによって、より高度で詳細な検出系を構築することも可能になる。すなわち、この第３の実施の形態を第１の実施の形態に適用すれば、さらに第１の実施の形態を発展させて注目する波長領域を複数検出することができる。ここでも、所望の観測波長の範囲に従って回折格子２２の回転、多チャンネル検出器２７，２９を分光さ方向に対して平行（図示矢印ｈ）に移動させることで、観測する帯域を調整することができ、かつ、ズーム機構をもったスペクトル投影光学系２６、２８により多チャンネル検出器２７，２９それそれで各々の波長領域で検出する波長分解能を変えることができる。
【００６２】
従って、このようにすれば、回折格子２２で分散された広帯域のスペクトル領域を反射ミラー２４、２５を介して分割し、それぞれを第１の多チャンネル分光検出系３００および第２の多チャンネル分光検出系４００で検出できるようにしたので、観測光から発生する蛍光スペクトルに応じて広いスペクトル領域や注目する波長範囲のスペクトル領域を任意に選択、切換えることができる。また、これらのスペクトル領域は、反射ミラー２４，２５の位置で決定することができるので、より自由度の高いセッティングが行える。さらに、この第３の実施の形態に示す検出系そのものを、上述した第１の実施の形態の注目する波長領域の検出系として用いることにより、検出チャンネルを増やすことができ、より高度で詳細な観測を行なうことができる。さらにまた、それぞれの多チャンネル分光検出系３００，４００において、注目する範囲の蛍光スペクトルに対して、波長分解能や個別の感度調整の最適化を適正に行うこともできる。
【００６３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。上述では、蛍光観測について記載したが、蛍光観測だけではなく、試料からの反射光もしくは光源からの照明光に応じて試料内で発生する放射光についても応用できるこができる。スペクトルを得るための光分散素子は、回折格子やプリズムに限定されるわけではなく、同様な効果を得られるものであれば実施可能である。例えば、音響光学素子やＧＲＩＳＭ（グレーティングとプリズムを組み合わせた光学素子）など広く回折光学素子として使われるものが想定できる。
【００６４】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の多チャンネル検出器上で励起光をカットする方法を説明する図。
【図３】第１の実施の形態の作用を説明するための図。
【図４】第１の実施の形態の他の作用を説明するための図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図６】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００６６】
１００…第１の多チャンネル分光検出系
２００…第２の多チャンネル分光検出系
１…観測光学系、２…光路切換部、３…反射ミラー
４…回折格子、５…スペクトル投影光学系
６．９…多チャンネル検出器、７…プリズム
８…スペクトル投影光学系、１１…観測光学系
１２…第１の多チャンネル分光検出系、１２１…ダイクロイックミラー
１２２…回折格子、１２３…スペクトル投影光学系
１２４…多チャンネル検出器、１３…第２の多チャンネル分光検出系
１３１…ダイクロイックミラー、１３２…回折格子
１３３…スペクトル投影光学系、１３４…多チャンネル検出器
１４…第３の多チャンネル分光検出系、１４１…反射ミラー
１４２…回折格子、１４３…スペクトル投影光学系
１４４…多チャンネル検出器、３００…第１の多チャンネル分光検出系
４００…第２の多チャンネル分光検出系、２１…観測光学系
２２…回折格子、２３…リレーレンズ系、２４．２５…反射ミラー
２６．２８…スペクトル投影光学系、２７．２９…多チャンネル検出器
【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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