(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出力された照射光を変調する空間光変調器と、
観察対象物において複数の集光点が形成されるように、前記空間光変調器に呈示される変調パターンを制御する制御部と、
前記観察対象物中に前記複数の集光点を形成するために、変調された前記照射光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系の光軸と交差する走査方向に、前記観察対象物中の前記複数の集光点の位置を走査する走査部と、
前記複数の集光点からそれぞれ生じた複数の観察光を検出する光検出器と、
前記光検出器からの検出信号を用いて前記観察対象物の画像を作成する画像作成部と、
を備え、
前記制御部は、隣り合う前記集光点の中心間隔を、前記光軸の方向における前記複数の集光点の位置に基づいて設定する、画像取得装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記光軸の方向における前記複数の集光点の位置の変化に応じて前記中心間隔を変化させる、請求項１に記載の画像取得装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記光軸の方向における前記複数の集光点の位置が前記観察対象物の表面から離れるほど前記中心間隔を広くする、請求項２に記載の画像取得装置。
【請求項４】
前記走査部は、変調された前記照射光を受ける光スキャナを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項５】
前記走査部は、前記観察対象物を保持しつつ前記走査方向に前記観察対象物を移動させるステージを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項６】
前記光検出器は、前記複数の観察光をそれぞれ検出するための複数の検出領域を有し、
前記複数の検出領域の大きさ及び中心間隔は、前記光軸の方向における前記複数の集光点の位置に基づいて設定される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項７】
前記光検出器は、前記検出信号として、前記複数の検出領域に対応する複数の画像データを出力し、
前記画像作成部は、前記観察対象物の画像を作成するために、前記複数の画像データを結合する、請求項６に記載の画像取得装置。
【請求項８】
前記光検出器は、複数のアノードを有するマルチアノード光電子増倍管を含む、請求項６または７に記載の画像取得装置。
【請求項９】
前記光検出器は、複数の画素を有するエリアイメージセンサを含む、請求項６または７に記載の画像取得装置。
【請求項１０】
前記光軸の方向から見て前記複数の集光点が前記走査方向と交差する方向に並んでいる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１１】
前記制御部は、隣り合う前記集光点の中心間隔を、さらに前記観察対象物の表面及び／又は内部の収差量に基づいて設定する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項１２】
光源から出力された照射光を変調する空間光変調器と、
観察対象物において複数の集光点が形成されるように、前記空間光変調器に呈示される変調パターンを制御する制御部と、
前記観察対象物中に前記複数の集光点を形成するために、変調された前記照射光を集光する集光光学系と、
前記複数の集光点からそれぞれ生じた複数の観察光を検出する光検出器と、
前記光検出器からの検出信号を用いて前記観察対象物の画像を作成する画像作成部と、
を備え、
前記変調パターンは、前記照射光の光軸と交差する走査方向に前記複数の集光点を走査するためのパターンを含み、
前記制御部は、隣り合う前記集光点の中心間隔を、前記光軸の方向における前記複数の集光点の位置に基づいて設定する、画像取得装置。
【請求項１３】
観察対象物において複数の集光点を形成するための変調パターンを空間光変調器に呈示するパターン呈示ステップと、
光源から出力された照射光を前記空間光変調器において変調し、前記観察対象物中に前記複数の集光点を形成するために、変調された前記照射光を集光光学系により集光する集光点形成ステップと、
前記照射光の光軸と交差する走査方向に、前記観察対象物中の前記複数の集光点の位置を走査しつつ、前記複数の集光点からそれぞれ生じた複数の観察光を検出する光検出ステップと、
前記光検出ステップにより得られた検出信号を用いて前記観察対象物の画像を作成する画像作成ステップと、
を含み、
前記パターン呈示ステップでは、隣り合う前記集光点の中心間隔を、前記光軸の方向における前記複数の集光点の位置に基づいて設定する、画像取得方法。
【請求項１４】
前記パターン呈示ステップでは、前記光軸の方向における前記複数の集光点の位置の変化に応じて前記中心間隔を変化させる、請求項１３に記載の画像取得方法。
【請求項１５】
前記パターン呈示ステップでは、前記光軸の方向における前記複数の集光点の位置が前記観察対象物の表面から離れるほど前記中心間隔を広くする、請求項１４に記載の画像取得方法。
【請求項１６】
前記光検出ステップでは、変調された前記照射光を受ける光スキャナを用いて前記複数の集光点の走査を行う、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の画像取得方法。
【請求項１７】
前記光検出ステップでは、前記観察対象物を保持しつつ前記走査方向に前記観察対象物を移動させるステージを用いて前記複数の集光点の走査を行う、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の画像取得方法。
【請求項１８】
前記光検出ステップでは、前記複数の集光点を走査するためのパターンを前記変調パターンに重畳させる、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の画像取得方法。
【請求項１９】
前記光検出ステップでは、前記複数の観察光をそれぞれ検出するための複数の検出領域を有する光検出器を用い、
前記複数の検出領域の大きさ及び中心間隔は、前記光軸の方向における前記複数の集光点の位置に基づいて設定される、請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の画像取得方法。
【請求項２０】
前記光検出器は、前記検出信号として、前記複数の検出領域に対応する複数の画像データを出力し、
前記画像作成ステップでは、前記観察対象物の画像を作成するために、前記複数の画像データを結合する、請求項１９に記載の画像取得方法。
【請求項２１】
前記光検出ステップでは、複数のアノードを有するマルチアノード光電子増倍管を用いて前記複数の観察光を検出する、請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の画像取得方法。
【請求項２２】
前記光検出ステップでは、複数の画素を有するエリアイメージセンサを用いて前記複数の観察光を検出する、請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の画像取得方法。
【請求項２３】
前記光軸の方向から見て前記複数の集光点が前記走査方向と交差する方向に並んでいる、請求項１３〜２２のいずれか１項に記載の画像取得方法。
【請求項２４】
前記パターン呈示ステップでは、隣り合う前記集光点の中心間隔を、さらに前記観察対象物の表面及び／又は内部の収差量に基づいて設定する、請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の画像取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像取得装置および画像取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、空間光変調器（Spatial Light Modulator；ＳＬＭ）を用いた多光子吸収顕微鏡を開示する。この顕微鏡は、ＳＬＭを用いて、複数の励起光スポットを形成して走査することにより、観察対象物内の蛍光画像を高速に且つ鮮明に取得することを企図している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２６２６８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Wan Qin, Yonghong Shao, Honghai Liu, Xiang Peng, Hanben Niu, andBruce Gao, “Addressable discrete-line-scanning multiphoton microscopy based ona spatial light modulator”, OPTICS LETTERS, Vol. 37, No. 5, pp.827-829, March1, 2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、観察対象物に照射される励起光や照明光といった光を、ＳＬＭを用いて変調する技術が研究されている。このような技術によれば、観察対象物に対して様々な照射光、例えば平坦な強度分布を有する光や複数の位置（スポット）に同時に照射される光などを実現することができる。
【０００６】
顕微観察において観察対象物の複数の位置に光を同時に照射することにより、複数の箇所を同時に観察することが可能となるので、観察時間を短縮でき、また複数の箇所の同時刻における状況を取得できる等の利点がある。そのためには、複数の位置に同時に光を照射するとともに、これらの位置から生じた観察光を、例えば複数の検出領域を有する光検出器を用いて同時に検出する必要がある。しかしながら、このようにして観察光を検出する際には、以下のような問題が生じることがある。
【０００７】
照射光を観察対象物に照射する際には、観察対象物の表面形状に起因する収差（例えば球面収差）が生じる。このような収差を補正するためには、例えばＳＬＭを用いて照射光の波面を制御するとよい。しかしながら、観察対象物から生じる観察光に対しては、このような補正を行うことが困難であることが多い。従って、光検出器に到達した観察光の形態は、収差に影響されたものとなる。すなわち、観察対象物の深い位置において生じた観察光では、観察対象物の浅い位置において生じた観察光と較べて、対物レンズ到達時の光径が大きくなる。従って、光検出器においても同様に、深い位置において生じた観察光の光径が、浅い位置において生じた観察光の光径よりも大きくなる。
【０００８】
顕微観察において、厚みのある観察対象物を浅い位置から深い位置まで観察する場合、上記の現象により、観察深さによって観察光の光径が異なる。従って、複数の位置から生じた複数の観察光を同時に検出する場合、観察深さによっては、光検出器にて隣り合う観察光同士が重なり合い、クロストークが発生するおそれがある。クロストークが発生すると、複数の観察光それぞれを精度良く検出することが困難となる。
【０００９】
本発明は、複数の観察光同士が重なり合うことによるクロストークを低減できる画像取得装置および画像取得方法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】
【００１０】
本発明の一実施形態による画像取得装置は、観察対象物の画像を取得する装置であって、光源から出力された照射光を変調する空間光変調器と、観察対象物において複数の集光点が形成されるように、空間光変調器に呈示される変調パターンを制御する制御部と、観察対象物中に複数の集光点を形成するために、変調された照射光を集光する集光光学系と、集光光学系の光軸と交差する走査方向に、観察対象物中の複数の集光点の位置を走査する走査部と、複数の集光点からそれぞれ生じた複数の観察光を検出する光検出器と、光検出器からの検出信号を用いて観察対象物の画像を作成する画像作成部とを備える。制御部は、隣り合う集光点の中心間隔を、光軸の方向における複数の集光点の位置に基づいて設定する。
【００１１】
また、本発明の別の実施形態による画像取得装置は、観察対象物の画像を取得する装置であって、光源から出力された照射光を変調する空間光変調器と、観察対象物において複数の集光点が形成されるように、空間光変調器に呈示される変調パターンを制御する制御部と、観察対象物中に複数の集光点を形成するために、変調された照射光を集光する集光光学系と、複数の集光点からそれぞれ生じた複数の観察光を検出する光検出器と、光検出器からの検出信号を用いて観察対象物の画像を作成する画像作成部とを備える。変調パターンは、照射光の光軸と交差する走査方向に複数の集光点を走査するためのパターンを含む。制御部は、隣り合う集光点の中心間隔を、光軸の方向における複数の集光点の位置に基づいて設定する。
【００１２】
また、本発明の一実施形態による画像取得方法は、観察対象物の画像を取得する方法であって、観察対象物において複数の集光点を形成するための変調パターンを空間光変調器に呈示するステップと、
光源から出力された照射光を空間光変調器において変調し、観察対象物中に複数の集光点を形成するために、変調された照射光を集光光学系により集光するステップと、照射光の光軸と交差する走査方向に、観察対象物中の複数の集光点の位置を走査しつつ、複数の集光点からそれぞれ生じた複数の観察光を検出するステップと、光検出ステップにより得られた検出信号を用いて観察対象物の画像を作成するステップとを含む。パターン呈示ステップでは、隣り合う集光点の中心間隔を、光軸の方向における複数の集光点の位置に基づいて設定する。
【００１３】
これらの画像取得装置および画像取得方法では、変調パターンが空間光変調器に呈示されることにより、複数の集光点を同時に且つ容易に形成することができる。そして、複数の集光点が走査（スキャン）されるとともに、これらの集光点においてそれぞれ生じた複数の観察光が光検出器によって検出される。このように、上記の各画像取得装置および画像取得方法によれば、観察対象物に複数の光を同時に照射することができ、更に、複数の観察光を同時に検出することができる。従って、観察時間を短縮でき、また複数の箇所の同時刻における状況を容易に取得できる。
【００１４】
また、前述したように、複数の位置から生じた複数の観察光を同時に検出する場合、観察深さによっては、光検出器にて隣り合う観察光同士が重なり合い、クロストークが発生するおそれがある。これに対し、上記の画像取得装置および画像取得方法では、隣り合う集光点の中心間隔が、光軸の方向における複数の集光点の位置（すなわち観察深さ）に基づいて設定される。これにより、例えば光検出器において観察光の光径が大きくなる場合には集光点の中心間隔を広げることができるので、複数の観察光同士が重なり合うことを抑制し、クロストークを低減できる。従って、複数の観察光それぞれを精度良く検出することが可能となり、明瞭な観察対象物中の画像を提供することができる。
【００１５】
また、上記の画像取得装置において、制御部は、光軸の方向における複数の集光点の位置の変化に応じて中心間隔を変化させてもよい。同様に、上記の画像取得方法のパターン呈示ステップでは、光軸の方向における複数の集光点の位置の変化に応じて中心間隔を変化させてもよい。これにより、複数の観察深さでの観察を、クロストークを抑えながら連続して行うことができる。この場合、制御部は（若しくはパターン呈示ステップにおいて）、光軸の方向における複数の集光点の位置が観察対象物の表面から離れるほど中心間隔を広くしてもよい。これにより、観察対象物の表面の収差に起因する観察光のクロストークを好適に低減できる。
【００１６】
また、上記の画像取得装置において、走査部は、変調された照射光を受ける光スキャナを含んでもよく、或いは、観察対象物を保持しつつ走査方向に観察対象物を移動させるステージを含んでもよい。また、上記の画像取得方法の光検出ステップでは、変調された照射光を受ける光スキャナを用いて複数の集光点の走査を行ってもよく、観察対象物を保持しつつ走査方向に観察対象物を移動させるステージを用いて複数の集光点の走査を行ってもよく、或いは、複数の集光点を走査するためのパターンを変調パターンに重畳させてもよい。これらの何れかによって、複数の集光点の位置を好適に走査することができる。
【００１７】
また、上記の画像取得装置において、光検出器は、複数の観察光をそれぞれ検出するための複数の検出領域を有し、複数の検出領域の大きさ及び中心間隔は、光軸の方向における複数の集光点の位置に基づいて設定されてもよい。同様に、上記の画像取得方法の光検出ステップでは、複数の観察光をそれぞれ検出するための複数の検出領域を有する光検出器を用い、複数の検出領域は、光軸の方向における複数の集光点の位置に基づいて設定されてもよい。これにより、光検出器での観察光同士の中心間隔や光径に応じて複数の検出領域のピッチ及び大きさが設定されるので、複数の観察光を好適に検出することができる。
【００１８】
また、上記の画像取得装置において、光検出器は、検出信号として、複数の検出領域に対応する複数の画像データを出力し、画像作成部は、観察対象物の画像を作成するために、複数の画像データを結合してもよい。同様に、上記の画像取得方法において、光検出器は、検出信号として、複数の検出領域に対応する複数の画像データを出力し、画像作成ステップでは、観察対象物の画像を作成するために、複数の画像データを結合してもよい。これにより、観察対象物において観察対象となる領域を複数の領域に分割し、各領域の画像を並行して作成することができるので、観察時間を効果的に短縮できる。
【００１９】
また、上記の画像取得装置において、光検出器は、複数のアノードを有するマルチアノード光電子増倍管を含んでもよく、複数の画素を有するエリアイメージセンサを含んでもよい。同様に、上記の画像取得方法の光検出ステップでは、複数のアノードを有するマルチアノード光電子増倍管を用いて複数の観察光を検出してもよく、複数の画素を有するエリアイメージセンサを用いて複数の観察光を検出してもよい。これらの何れかによって、複数の観察光を精度良く検出することができる。
【００２０】
また、上記の画像取得装置及び画像取得方法では、光軸の方向から見て複数の集光点が走査方向と交差する方向に並んでいてもよい。これにより、観察対象物において観察対象となる領域を複数の領域に分割し、各領域の画像を並行して作成することができるので、観察時間を効果的に短縮できる。
【００２１】
また、制御部は、隣り合う集光点の中心間隔を、さらに光軸の方向における複数の集光点の収差量に基づいて設定してもよい。同様に、上記の画像取得方法のパターン呈示ステップでは、隣り合う集光点の中心間隔を、さらに光軸の方向における複数の集光点の収差量に基づいて設定してもよい。これにより、観察対象物中の収差に起因する観察光のクロストークを好適に低減できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による画像取得装置および画像取得方法によれば、観察対象物の深さ方向において集光位置が互いに異なる複数の光を同時に照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る画像取得装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、観察対象物及びその近傍における照射光の様子を概念的に示す図である。
【図３】図３は、観察対象物及びその近傍における照射光の様子を概念的に示す図である。
【図４】図４は、対物レンズの光軸方向から見た集光点の並び方向の一例を概略的に示す図である。
【図５】図５は、光検出器の光検出面を示す正面図である。
【図６】図６は、検出信号に含まれる複数の画像データを概念的に示す図である。
【図７】図７は、画像取得方法のフローチャートである。
【図８】図８は、基準高さを設定する様子を概念的に示す図である。
【図９】図９は、集光点の観察深さを設定する様子を示す図である。
【図１０】図１０は、光検出器にて隣り合う点像同士が重なり合い、クロストークが発生する様子を示す図である。
【図１１】図１１は、第１変形例に係る画像取得方法のフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施例において得られた画像を示す。
【図１３】図１３は、実施例において得られた画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら本発明による画像取得装置および画像取得方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像取得装置１Ａの構成を示す図である。画像取得装置１Ａは、観察対象物Ｂに照射光Ｌ１を照射し、これにより観察対象物Ｂにおいて生じる観察光（被検出光）Ｌ２を観察するための装置である。画像取得装置１Ａは、例えば顕微鏡装置である。観察光Ｌ２は、例えば蛍光、りん光、高周波発生光（ＳＨＧ）、反射光、透過光、散乱光などである。図１に示されるように、画像取得装置１Ａは、照射光生成ユニット１０、走査ユニット２０、照射光学ユニット３０、観察ユニット４０、及び制御ユニット５０を備えている。
【００２６】
照射光生成ユニット１０は、観察対象物Ｂに照射される照射光Ｌ１を生成する。本実施形態の照射光生成ユニット１０は、光源１１、ビームエキスパンダ１２、及び空間光変調器（Spatial Light Modulator：ＳＬＭ）１３を有する。
【００２７】
光源１１は、照射光Ｌ０を出力する。照射光Ｌ０は、例えば観察対象物Ｂに照射すべき波長の光を含む。光源１１は、例えばパルス光発振や連続波発振のレーザ光源、ＳＬＤ光源、或いはＬＥＤ光源を含んで構成される。ビームエキスパンダ１２は、例えば照射光Ｌ０の光軸上に並んで配置された複数のレンズ１２ａ，１２ｂを含んで構成され、照射光Ｌ０の光軸に対して垂直な断面の大きさを調整する。なお、レンズ１２ａ，１２ｂは、凸レンズでも凹レンズでもよく、それらを組み合わせてもよい。
【００２８】
空間光変調器１３は、光源１１と光学的に結合されており、光源１１からの照射光Ｌ０を変調することにより、観察対象物Ｂへ照射される照射光Ｌ１を生成する。空間光変調器１３に呈示される変調パターン（ホログラム）は、後述する制御ユニット５０によって制御される。空間光変調器１３は、位相変調型でも良いし、振幅（強度）変調型でも良い。また、空間光変調器１３は、反射型及び透過型の何れであってもよい。また、空間光変調器１３は複数枚設けられてもよく、その場合、照射光Ｌ０は複数回にわたって変調される。
【００２９】
走査ユニット２０は、本実施形態における走査部の例である。走査ユニット２０は、走査光学系としての光スキャナ２１を有する。光スキャナ２１は、空間光変調器１３と光学的に結合されており、空間光変調器１３によって変調された照射光Ｌ１を受ける。また、光スキャナ２１は、観察対象物Ｂにおける照射光Ｌ１の照射位置を走査する。さらに、光スキャナ２１は、観察対象物Ｂの集光点において発生する観察光Ｌ２を受ける。これにより、観察光Ｌ２はデスキャンされる。光スキャナ２１は、後述する制御ユニット５０によって制御される。光スキャナ２１は、例えばガルバノミラー、共振ミラー、ＭＥＭＳミラー、２次元音響光学素子（ＡＯＭ）若しくはポリゴンミラー等によって構成される。なお、光スキャナ２１が二軸スキャナである場合、光スキャナ２１はテレセントリック光学系などの像転送光学系を含むことが好ましい。
【００３０】
なお、走査ユニット２０は、光スキャナ２１に加えて、ミラー２２を更に有してもよい。ミラー２２は、光スキャナ２１と照射光学ユニット３０とを光学的に結合させるために、照射光Ｌ１の光軸を屈曲させる。
【００３１】
照射光学ユニット３０は、走査ユニット２０から提供される照射光Ｌ１を観察対象物Ｂに照射するとともに、観察対象物Ｂからの観察光Ｌ２を観察ユニット４０へ出力する。照射光学ユニット３０は、ステージ３１、対物レンズ３２、対物レンズ移動機構３３、及び反射ミラー３４を有する。
【００３２】
ステージ３１は、観察対象物Ｂ（若しくは観察対象物Ｂを収容するスライドガラスやシャーレ、マイクロプレートなどの容器）を支持するための部材である。ステージ３１は、例えばガラスからなる。図１に示された例では照射光Ｌ１はステージ３１の表面側から照射されるが、照射光Ｌ１はステージ３１の裏面側からステージ３１を透過して観察対象物Ｂに照射されてもよい。ステージ３１は、観察対象物Ｂを保持しつつ、後述する対物レンズ３２の光軸に対して交差（たとえば直交）する面方向に移動可能である。また、対物レンズ３２の光軸方向に移動可能であってもよい。
【００３３】
対物レンズ３２は、観察対象物Ｂと対向して配置され、観察対象物Ｂの内部に照射光Ｌ１の集光点を形成する集光光学系である。また、対物レンズ３２は、観察対象物Ｂの該集光点において発生した観察光Ｌ２を受け、観察光Ｌ２を平行化する。照射光Ｌ１のための対物レンズと観察光Ｌ２のための対物レンズとは別個に設けられてもよい。例えば、照射光Ｌ１のために開口数（ＮＡ）が高い対物レンズを用い、空間光変調器１３による収差補正により局所的に集光させてもよい。また、観察光Ｌ２のために瞳の大きな対物レンズを用い、より多くの光を取り出せるようにしてもよい。照射光Ｌ１のための対物レンズと観察光Ｌ２のための対物レンズとを観察対象物Ｂを挟むように配置して、照射光Ｌ１の観察対象物Ｂにおける透過光を観察光Ｌ２として取得してもよい。
【００３４】
対物レンズ移動機構３３は、対物レンズ３２を照射光Ｌ１の光軸方向に移動させるための機構である。対物レンズ移動機構３３は、例えばステッピングモータ若しくはピエゾアクチュエータ等によって構成される。
【００３５】
反射ミラー３４は、照射光生成ユニット１０から照射光学ユニット３０に到達した照射光Ｌ１を、対物レンズ３２へ向けて反射する。また、反射ミラー３４は、観察対象物Ｂからの観察光Ｌ２を走査ユニット２０に向けて反射する。
【００３６】
対物レンズ３２と空間光変調器１３との距離が長い場合には、照射光Ｌ１及び観察光Ｌ２の光軸上に少なくとも一つのテレセントリック光学系が設けられてもよい。一例として、図１には２つのテレセントリック光学系６１及び６２が示されている。テレセントリック光学系６１及び６２は、空間光変調器１３において生成された照射光Ｌ１の波面を対物レンズ３２の後側焦点へ転送する役割を有する。テレセントリック光学系６１及び６２は、両側テレセントリック光学系であることが好ましい。この場合、空間光変調器１３と光スキャナ２１との間に配置されるテレセントリック光学系６１は、空間光変調器１３の変調面と光スキャナ２１の走査面とに結像するように調整される。また、光スキャナ２１と対物レンズ３２との間に配置されるテレセントリック光学系６２は、光スキャナ２１の走査面と対物レンズ３２の瞳面とに結像するように調整される。なお、テレセントリック光学系６１，６２は、空間光変調器１３にて生成された照射光Ｌ１の波面を対物レンズ３２の後側焦点へ転送可能であれば、像側テレセントリック光学系や物体側テレセントリック光学系であってもよい。また、対物レンズ３２と空間光変調器１３との距離が極めて近い場合には、テレセントリック光学系を省くことも可能である。
【００３７】
観察ユニット４０は、光検出器４１、フィルタ４２、及び集光レンズ４３を有する。光検出器４１は、対物レンズ３２及び光スキャナ２１に光学的に結合されており、観察光Ｌ２を受けて、観察光Ｌ２の光強度を検出する。光検出器４１は、照射光生成ユニット１０に設けられたダイクロイックミラー１４を介して光スキャナ２１と光学的に結合される。ダイクロイックミラー１４は、空間光変調器１３によって変調された照射光Ｌ１及び光スキャナ２１によってデスキャンされた観察光Ｌ２を受ける位置に配置され、照射光Ｌ１の少なくとも一部を透過し、観察光Ｌ２の少なくとも一部を反射する。光検出器４１は、観察光Ｌ２の光強度を検出し、検出信号Ｓｄを出力する。光検出器４１は、複数のアノードを有するマルチアノード型の光電子増倍管（Photomultiplier Tube；ＰＭＴ）によって構成されてもよく、または、フォトダイオード若しくはアバランシェフォトダイオードといったポイントセンサが複数個並んでアレイ状に構成されてもよい。或いは、光検出器４１は、ＣＣＤイメージセンサ、ＥＭ−ＣＣＤイメージセンサ、若しくはＣＭＯＳイメージセンサといった、複数の画素を有するエリアイメージセンサであってもよく、また、ラインセンサであってもよい。特に、マルチアノード型のＰＭＴは、増倍率が高く且つ受光面が他よりも大きいので好ましい。
【００３８】
フィルタ４２は、ダイクロイックミラー１４と光検出器４１との間の光軸上に配置される。フィルタ４２は、光検出器４１に入射する光から、照射光Ｌ１の波長、及び観察に不要な蛍光等の波長をカットする。集光レンズ４３は、光検出器４１との直前に配置され、観察光Ｌ２を光検出器４１に向けて集光する。なお、フィルタ４２は、集光レンズ４３の前段、後段のどちらに配置されてもよい。また、フィルタ４２が不要な場合は設けなくてもよい。
【００３９】
制御ユニット５０は、照射光生成ユニット１０、走査ユニット２０、及び照射光学ユニット３０を制御する。例えば、制御ユニット５０は、光源１１、空間光変調器１３、及び光スキャナ２１を制御する。また、例えば、制御ユニット５０は、対物レンズ移動機構３３を用いて対物レンズ３２の光軸方向の位置（高さ）を制御する。また、例えば、制御ユニット５０は、観察対象物Ｂを支持するステージ３１を光軸方向と交差する方向に移動させる。制御ユニット５０は、マウスやキーボードといった入力装置５１、ディスプレイといった表示装置５２、及びコンピュータ５３を含んで構成される。
【００４０】
また、コンピュータ５３は、本実施形態における画像作成部の例である。コンピュータ５３は、光検出器４１からの検出信号Ｓｄ、及び光スキャナ２１における光照射位置情報を用いて、観察対象物Ｂの画像を作成する。作成された画像は、表示装置５２に表示される。また、コンピュータ５３は、本実施形態における制御部の例である。コンピュータ５３は、観察対象物Ｂにおいて所望の集光点が形成されるように、空間光変調器１３に呈示される変調パターン（ホログラム）を制御する。作成された画像は、コンピュータ５３のメモリや外部記憶装置に記憶されてもよい。
【００４１】
ここで、観察対象物Ｂにおける集光点の態様について詳細に説明する。図２及び図３は、観察対象物Ｂ及びその近傍における照射光Ｌ１の様子を概念的に示す図である。図２及び図３に示されるように、本実施形態では、対物レンズ３２によって、照射光Ｌ１が、複数の集光点Ｐ１に集光される。なお、集光点の数が３つ以上である場合、図２及び図３は、複数の集光点Ｐ１のうち互いに隣り合う２つの集光点Ｐ１を拡大して示している。図中の仮想線Ａ１は、対物レンズ３２の基準高さを表す基準線である。
【００４２】
対物レンズ３２の光軸方向（言い換えれば、観察対象物Ｂの深さ方向）における集光点Ｐ１の位置は、図２と図３とで異なっている。すなわち、図２には、観察対象物Ｂの表面からの集光点Ｐ１の深さｄが浅い場合が示されており、図３には、観察対象物Ｂの表面からの集光点Ｐ１の深さｄが深い場合が示されている。言い換えれば、図３に示される集光点Ｐ１は、図２に示される集光点Ｐ１よりも、観察対象物Ｂの表面から離れている。
【００４３】
対物レンズ３２の光軸方向と直交する方向における集光点Ｐ１の中心間隔は、対物レンズ３２の光軸方向における集光点Ｐ１の位置に基づいて設定される。例えば図２に示されるように集光点Ｐ１の深さがｄが浅い場合、コンピュータ５３は、隣り合う集光点Ｐ１の中心間隔Ｗを狭く設定する。また、図３に示されるように集光点Ｐ１の深さｄが深い場合、コンピュータ５３は、隣り合う集光点Ｐ１の中心間隔Ｗを広く設定する。このように、コンピュータ５３は、対物レンズ３２の光軸方向における集光点Ｐ１の位置が観察対象物Ｂの表面から離れるほど、隣り合う集光点Ｐ１の中心間隔を広く設定する。このような設定は、空間光変調器１３に呈示される変調パターンの制御を通じて行われる。また、コンピュータ５３は、観察深さｄの変化、すなわち対物レンズ３２の光軸方向における集光点Ｐ１の位置の変化に対応して、隣り合う集光点Ｐ１の中心間隔Ｗをその都度変化させるとよい。
【００４４】
また、対物レンズ３２の光軸方向と直交する方向における集光点Ｐ１の中心間隔は、さらに観察対象物Ｂの表面及び／又は内部の収差量に基づいて設定される。例えば、収差量が大きい場合は、集光点Ｐ１の中心間隔を広く設定し、収差量が小さい場合は、集光点Ｐ２の中心間隔を狭く設定する。このような設定は、空間光変調器１３に呈示される変調パターンの制御を通じて行われる。なお、観察対象物Ｂの表面及び／又は内部の収差量は、実際に測定して求めてもよいし、シミュレーション等により推定して求めてもよい。
【００４５】
図４は、対物レンズ３２の光軸方向から見た集光点Ｐ１の並び方向の一例を概略的に示す図である。図４（ａ）は、集光点Ｐ１の走査方向Ａ２を示し、図４（ｂ）は、照射光Ｌ１の光軸方向から見た集光点Ｐ１の、光スキャナ２１による走査の様子を示す。図４（ａ）に示されるように、この例では、照射光Ｌ１の光軸方向から見て集光点Ｐ１が走査方向Ａ２と交差する方向Ａ３に沿って並んでいる。また、図４（ｂ）に示されるように、光スキャナ２１による走査には高速軸と低速軸とが存在し、集光点Ｐ１は、高速軸に沿って移動したのち、低速軸の方向にシフトされて再び高速軸に沿って移動するという動作を繰り返す。この例では、照射光Ｌ１の光軸方向から見た集光点Ｐ１の並び方向は、低速軸（すなわち走査方向Ａ２と交差する軸）に沿っている。方向Ａ３は、例えば走査方向Ａ２と直交しているか、或いは、走査方向Ａ２に対して傾斜している。なお、光スキャナ２１は、集光点Ｐ１が高速軸に沿って移動しながら、低速軸方向にも移動するように、集光点Ｐ１を走査してもよい。
【００４６】
上記のような位置関係でもって形成される複数の集光点Ｐ１は、空間光変調器１３に呈示される変調パターンを制御するコンピュータ５３と、対物レンズ３２とによって実現される。コンピュータ５３は、観察対象物Ｂにおいて複数の集光点Ｐ１が形成されるように変調パターンを制御する。そして、変調後の照射光Ｌ１が対物レンズ３２によって集光され、複数の集光点Ｐ１が観察対象物Ｂに形成される。
【００４７】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、本実施形態の光検出器４１の光検出面４４を示す正面図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されるように、光検出面４４は、複数の光検出部４４ａを含む。例えば光検出器４１がマルチアノードＰＭＴである場合、光検出部４４ａは、マルチアノードＰＭＴの各アノードに相当する。また、例えば光検出器４１がエリアイメージセンサである場合、光検出部４４ａは、一つの画素または画素群に相当する。また、例えば光検出器４１がフォトダイオードアレイ（ラインセンサ）である場合、光検出部４４ａは、各フォトダイオードに相当する。
【００４８】
また、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されるように、光検出面４４には、複数の集光点Ｐ１からそれぞれ発生した複数の観察光の点像Ｐ２が形成される。光検出器４１は、複数の点像Ｐ２それぞれの光強度を検出することにより、複数の観察光を検出する。図５（ａ）は集光点Ｐ１の観察深さが浅い場合を示し、図５（ｃ）は集光点Ｐ１の観察深さが深い場合を示し、図５（ｂ）は集光点Ｐ１の観察深さがそれらの中間である場合を示している。観察対象物Ｂにおける集光点Ｐ１の観察深さが深いほど、収差を与える観察対象物Ｂの表面と集光点Ｐ１との距離（つまり、観察対象物Ｂの内部の距離）が長くなるので、光検出器４１に達する観察光の点像Ｐ２の光径が大きくなる。例えば図５（ａ）では、集光点Ｐ１の観察深さが浅いので、点像Ｐ２の光径が小さくなる。逆に、図５（ｃ）では、集光点Ｐ１の観察深さが深いので、点像Ｐ２の光径が大きくなる。なお、光検出器４１に達する観察光の点像Ｐ２の光径の大きさは、対物レンズ３２の焦点と集光点Ｐ１の距離の大きさによっても変化する。
【００４９】
光検出器４１は、複数の点像Ｐ２をそれぞれ検出するための複数の検出領域４５を有する。複数の検出領域４５は、互いに独立した領域であって、それぞれ一又は複数の光検出部４４ａを含んで構成される。そして、本実施形態では、複数の検出領域４５の大きさ及び中心間隔は、対物レンズ３２の光軸方向における複数の集光点Ｐ１の位置（すなわち観察深さ）に基づいて設定される。
【００５０】
具体的には、図５（ａ）に示される例では集光点Ｐ１の観察深さが浅いので、複数の検出領域４５の大きさが小さく設定され、複数の検出領域４５の中心間隔も短く設定される。一例としては、各検出領域４５は、一つの光検出部４４ａからなるように設定され、その中心間隔は、光検出部４４ａの中心間隔と等しく設定される。また、図５（ｃ）に示される例では集光点Ｐ１の観察深さが深いので、複数の検出領域４５の大きさが図５（ａ）よりも大きく設定され、複数の検出領域４５の中心間隔が図５（ａ）よりも長く設定される。一例としては、各検出領域４５は、３つの光検出部４４ａからなるように設定され、その中心間隔は、５つおきの光検出部４４ａの中心間隔と等しく設定される。この場合、３つの光検出部４４ａからの検出信号は、合計されて検出領域４５からの検出信号となる。また、図５（ｂ）に示される例では、集光点Ｐ１の観察深さが図５（ａ）及び図５（ｃ）の中間なので、複数の検出領域４５の大きさが図５（ａ）よりも大きく且つ図５（ｃ）よりも小さく設定され、複数の検出領域４５の中心間隔が図５（ａ）よりも長く且つ図５（ｃ）よりも短く設定される。一例としては、各検出領域４５は、２つの光検出部４４ａからなるように設定され、その中心間隔は、２つおきの光検出部４４ａの中心間隔と等しく設定される。この場合、２つの光検出部４４ａからの検出信号は、合計されて検出領域４５からの検出信号となる。なお、多くの場合、複数の検出領域４５の中心間隔は、集光点Ｐ１の中心間隔Ｗとは異なる値となる。
【００５１】
画像作成部としてのコンピュータ５３は、光検出器４１からの検出信号Ｓｄと、光スキャナ２１における光照射位置情報とに基づいて、観察対象物Ｂの画像を作成する。光検出器４１からの検出信号Ｓｄには、複数の検出領域４５に対応する複数の画像データが含まれる。図６は、検出信号Ｓｄに含まれる複数の画像データＤ１を概念的に示す図である。複数の集光点Ｐ１が上述した態様で観察対象物Ｂにおいて走査されることにより、複数の観察光から細長形状の複数の画像データ（ストリップ画像）Ｄ１が生成される。言い換えれば、各画像データＤ１は、各集光点Ｐ１の走査領域の画像である。なお、図６には、複数の画像データＤ１のうち２つが拡大して示されている。コンピュータ５３は、複数の画像データＤ１を相互に結合することによって、観察対象物Ｂの画像を作成する。これにより、所望の観察深さにおける観察対象物Ｂの内部画像を作成することができる。
【００５２】
なお、隣り合う集光点Ｐ１の走査領域が部分的に重なるように各走査領域が設定されてもよい。この場合、例えば重なり合う部分に重み付けを行いながら複数の画像データＤ１を結合することにより、複数の画像データＤ１同士の境界部分を目立ちにくくすることができる。
【００５３】
ここで、図７は、上述した画像取得装置１Ａの動作を示すフローチャートである。図７を参照しながら、本実施形態による画像取得方法について説明する。
【００５４】
まず、ステージ３１上に観察対象物Ｂを載置したのち、対物レンズ３２の基準高さを設定する（ステップＳ１）。このステップＳ１では、対物レンズ移動機構３３またはステージ３１によって対物レンズ３２と観察対象物Ｂとの距離を調整し、基準高さを設定する。図８は、基準高さＺ０を設定する様子を概念的に示す図である。例えば、対物レンズ３２の焦点位置が観察対象物Ｂの表面に合うように対物レンズ３２の高さを調整し、その高さを基準高さＺ０としてもよい。また、ステージ３１を対物レンズ３２の光軸方向に移動させることにより、対物レンズ３２の焦点位置が観察対象物Ｂの表面に合うようにしてもよい。コンピュータ５３は、この基準高さＺ０を記憶する。
【００５５】
次に、図９に示されるように、集光点Ｐ１の観察深さｄ、すなわち画像化したい観察対象物Ｂ内部の深さを設定する（ステップＳ２）。このステップＳ２では、例えば、観察者が入力装置５１を介して、基準高さＺ０に対する対物レンズ３２の光軸方向位置を入力してもよいし、観察対象物Ｂの表面からの深さを入力してもよい。観察対象物Ｂ内部の深さは、実距離であってもよいし、光学距離であってもよい。なお、対物レンズ３２と観察対象物Ｂとの間の媒体（例えば空気、水、オイル、グルセリン、シリコーンなど）の屈折率及び／又は観察対象物Ｂの屈折率を考慮して、実際に対物レンズ３２（もしくはステージ３１）を移動させる量を算出してもよい。例えば、この場合、集光点Ｐ１の観察深さｄが光学距離であり、媒体の屈折率をｎａ、観察対象物Ｂの屈折率をｎｂとすると、対物レンズ３２（もしくはステージ３１）の移動量をｎｂ・ｄ／ｎａとして算出する。
【００５６】
続いて、複数の集光点Ｐ１の中心間隔Ｗを設定する（ステップＳ３）。このステップＳ３では、図２及び図３に示されたように、集光点Ｐ１の深さｄが深いほど中心間隔Ｗを大きくするとよい。また、例えば、対物レンズ３２の開口数（ＮＡ）、対物レンズ３２と観察対象物Ｂとの間の媒体の屈折率、観察対象物Ｂの屈折率、照射光Ｌ１の波長、観察対象物Ｂの表面形状や内部構造、観察対象物Ｂの表面及び／又は内部の収差量といったパラメータを基に、中心間隔Ｗを設定してもよい。これらのパラメータは、実際に測定して求めてもよいし、シミュレーション等により推定して求めてもよい。また、深さｄに対応する中心間隔Ｗを予め計算してコンピュータ５３の記憶領域にテーブルとして保存しておき、その中から適切な中心間隔Ｗを選択してもよい。
【００５７】
続いて、変調パターン（ホログラム）を作成する（ステップＳ４）。このステップＳ４では、上記ステップＳ２，Ｓ３において設定された複数の集光点Ｐ１の間隔Ｗ及び深さｄに基づいて、空間光変調器１３に呈示される計算機ホログラム（ＣＧＨ）を作成する。なお、このステップＳ４は、例えばコンピュータ５３によって行われる。また、深さｄ及び間隔Ｗに対応するＣＧＨを予め計算し、コンピュータ５３内部の記憶手段にテーブルとして保存しておき、その中から適切なＣＧＨを選択してもよい。
【００５８】
続いて、ステップＳ４において作成されたＣＧＨ、すなわち観察対象物Ｂにおいて複数の集光点Ｐ１が形成されるような変調パターンを、空間光変調器１３に呈示する（パターン呈示ステップＳ５）。そして、光源１１から出力された照射光Ｌ０を空間光変調器１３において変調し、変調後の照射光Ｌ１を対物レンズ３２により集光することによって、観察対象物Ｂの深さｄに複数の集光点Ｐ１を形成する（集光点形成ステップＳ６）。このステップＳ５及びＳ６では、観察対象物Ｂ内部の深さｄに集光点Ｐ１が形成されるように、対物レンズ３２と観察対象物Ｂとの距離を調整する。この状態で、ＣＧＨが空間光変調器１３に呈示されることによって、光源１１から出力された照射光Ｌ０が変調され、対物レンズ３２により変調後の照射光Ｌ１が集光され、観察対象物Ｂ内部の深さｄの位置に複数の集光点Ｐ１が中心間隔Ｗでもって形成される。なお、対物レンズ３２と観察対象物Ｂとの距離を調整した後に、ＣＧＨを空間光変調器１３に呈示し、対物レンズ３２により変調後の照射光Ｌ１を集光してもよい。
【００５９】
続いて、複数の集光点Ｐ１の走査及び光検出を行う（光検出ステップＳ７）。この光検出ステップＳ７では、照射光Ｌ１の光軸と交差する走査方向に、観察対象物Ｂ内部の複数の集光点Ｐ１の位置を走査しつつ、複数の集光点Ｐ１それぞれから生じた複数の観察光Ｌ２を検出する。このとき、複数の観察光Ｌ２は光スキャナ２１によってデスキャンされるので、集光点Ｐ１を移動させながらも、光検出器４１における観察光Ｌ２の点像Ｐ２の位置を固定して検出することができる。光検出器４１からは、複数の点像Ｐ２に対応する複数の画像データを含む検出信号Ｓｄがコンピュータ５３に出力される。
【００６０】
続いて、観察対象物Ｂの画像を作成する（画像作成ステップＳ８）。この画像作成ステップＳ８では、光検出ステップＳ７により得られた検出信号Ｓｄ（光強度情報）と、光スキャナ２１による光走査位置情報（集光点Ｐ１の平面位置情報）とを用いて、コンピュータ５３にて観察対象物Ｂの画像を作成する。具体的には、図６に示されたように、検出信号Ｓｄ及び光走査位置情報から複数の画像データＤ１を取得し（ステップＳ８ａ）、その後、複数の画像データＤ１を相互に結合することによって、観察対象物Ｂの画像を作成する（ステップＳ８ｂ）。
【００６１】
以上に説明した本実施形態の画像取得装置１Ａ及び画像取得方法による効果について説明する。本実施形態の画像取得装置１Ａおよび画像取得方法では、変調パターンが空間光変調器１３に呈示されることにより、複数の集光点Ｐ１を同時に且つ容易に形成することができる。そして、複数の集光点Ｐ１が走査（スキャン）されるとともに、これらの集光点Ｐ１においてそれぞれ生じた複数の観察光の点像Ｐ２が光検出器４１によって検出される。このように、本実施形態の各画像取得装置１Ａおよび画像取得方法によれば、観察対象物Ｂに複数の照射光Ｌ１を同時に照射することができ、更に、複数の観察光Ｌ２を同時に検出することができる。従って、観察時間を短縮でき、また複数の箇所の同時刻における状況を容易に取得できる。
【００６２】
観察対象物Ｂが例えば生体試料であるような場合には、観察時間の短縮によって、生体への負荷を小さくし、より良好な状態での観察が可能となる。例えば、３次元イメージングに１００分の時間を要する場合には生体を生かした状態で観察することが難しいが、その時間が１０分になれば、生かした状態での観察が可能になると考えられる。
【００６３】
また、複数の位置から生じた複数の観察光Ｌ２を同時に検出する場合、観察深さｄによっては、光検出器４１にて隣り合う点像Ｐ２同士が重なり合い、クロストークが発生するおそれがある。図１０は、そのような現象を説明するための図である。図１０（ａ）に示されるように、或る観察深さｄにおいて、複数の検出領域４５に複数の観察光の点像Ｐ２が入射する場合を考える。前述したように、観察対象物Ｂの表面における収差に起因して、観察対象物Ｂの深い位置において生じた観察光の光径は、浅い位置において生じた観察光の光径よりも大きくなる（図５を参照）。ここで、観察対象物Ｂの表面における収差とは、例えば観察のために用いられる浸液若しくは空気と観察対象物Ｂとの屈折率差によって生じる球面収差、及び、屈折率境界が光軸に対して垂直でない場合に生じる非点収差、コマ収差、デフォーカス収差などがある。特に球面収差については、観察深さｄが深くなるほど大きくなる傾向がある。また、観察対象物Ｂの内部における収差（球面収差や非点収差、コマ収差、デフォーカス収差など）に起因しても、観察対象物Ｂの深い位置において生じた観察光の光径は、浅い位置において生じた観察光の光径よりも大きくなる（図５を参照）。従って、観察深さｄによっては、図１０（ｂ）に示されるように、光検出器４１にて隣り合う観察光の点像Ｐ２同士が重なり合い、クロストークが発生するおそれがある。クロストークが発生すると、複数の観察光Ｌ２それぞれを精度良く検出することが困難となる。
【００６４】
これに対し、本実施形態の画像取得装置１Ａおよび画像取得方法では、図２及び図３に示されたように、隣り合う集光点Ｐ１の中心間隔Ｗが、対物レンズ３２の光軸方向における複数の集光点Ｐ１の位置（すなわち観察深さｄ）に基づいて設定される。これにより、例えば光検出器４１において観察光の点像Ｐ２の光径が大きくなる場合には集光点Ｐ１の中心間隔Ｗを広げることができるので、複数の点像Ｐ２同士が重なり合うことを抑制し、クロストークを低減できる。また、本実施形態の画像取得装置１Ａおよび画像取得方法では、隣り合う集光点Ｐ１の中心間隔Ｗが、さらに観察対象物Ｂの表面及び／又は内部の収差量も基づいて設定される。これにより、観察対象物Ｂの表面及び／又は内部の収差量も考慮して、隣り合う集光点Ｐ１の中心間隔Ｗが設定されるので、複数の点像Ｐ２同士が重なり合うことをより抑制し、クロストークを低減できる。従って、複数の観察光の点像Ｐ２それぞれを精度良く検出することが可能となり、明瞭な観察対象物中の画像を提供することができる。
【００６５】
なお、本実施形態において、複数の集光点Ｐ１とは、互いに同等の光量の集光点を指す。例えば、他の集光点よりも格段に光量が少なく、画像の作成に資さないような集光点は、ここでいう集光点には含まれない。言い換えれば、本実施形態における集光点Ｐ１とは、画像作成の為に有用な観察光Ｌ２を生じさせる集光点をいう。
【００６６】
また、空間光変調器１３に呈示される変調パターンを用いて複数の集光点Ｐ１を形成することにより、照射光Ｌ１の光軸方向に垂直或いは平行な方向における所望の位置に容易に集光でき、且つ、集光点数、位置、強度等を容易に変えることができる。
【００６７】
また、本実施形態のように、コンピュータ５３は、複数の集光点Ｐ１が観察対象物Ｂの表面から離れるほど中心間隔Ｗを広くしてもよい。これにより、観察対象物Ｂの表面の収差に起因する観察光のクロストークを好適に低減できる。
【００６８】
また、本実施形態のように、光検出器４１は、複数の観察光の点像Ｐ２をそれぞれ検出するための複数の検出領域４５を有し、複数の検出領域４５の大きさ及び中心間隔は、対物レンズ３２の光軸方向における複数の集光点Ｐ１の位置に基づいて設定されてもよい。これにより、光検出器４１での点像Ｐ２同士の中心間隔や光径に応じて複数の検出領域４５のピッチ及び大きさが設定されるので、複数の観察光Ｌ２を好適に検出することができる。
【００６９】
また、本実施形態のように、光検出器４１は、検出信号Ｓｄとして、複数の検出領域４５に対応する複数の画像データＤ１を出力し、画像作成ステップＳ８において、コンピュータ５３は、複数の画像データＤ１を結合することにより観察対象物Ｂの画像を作成してもよい。これにより、観察対象物Ｂにおいて観察対象となる領域を複数の領域に分割し、各領域の画像を並行して作成することができるので、観察時間を効果的に短縮できる。
【００７０】
また、本実施形態のように、光検出器４１は、複数のアノードを有するマルチアノード光電子増倍管を含んでもよく、或いは、複数の画素を有するエリアイメージセンサを含んでもよい。これらの何れかによって、複数の点像Ｐ２それぞれにおいて観察光Ｌ２の光強度を精度良く検出することができる。
【００７１】
また、本実施形態のように、対物レンズ３２の光軸方向から見て複数の集光点Ｐ１が走査方向Ａ２と交差する方向に並んでいてもよい。これにより、観察対象物Ｂにおいて観察対象となる領域を複数の領域に分割し、各領域の画像を並行して作成することができるので、観察時間を効果的に短縮できる。
【００７２】
なお、本実施形態では、空間光変調器１３に呈示される変調パターンが、照射光Ｌ１に対する収差補正パターンを含んでもよい。これにより、集光点Ｐ１を小さくして、計測の分解能を高めることができる。そうすると、広い観察領域を小さな間隔で観察することとなるが、本実施形態によれば、複数の集光点Ｐ１を同時に照射し、複数の観察光の点像Ｐ２を同時に検出するので、観察時間を効果的に短縮でき、例えば単一の集光点Ｐ１による観察では更に観察時間を要するような条件であっても、観察時間の増加を防ぎ、或いは、格段に短い時間で観察することが可能となる。
【００７３】
（第１変形例）
図１１は、上記実施形態の第１変形例に係る画像取得方法のフローチャートである。上記実施形態では、観察対象物Ｂの或る観察深さｄでの画像を取得しているが、本変形例では、観察対象物Ｂの表面から順に観察深さｄを変化させながら画像を取得する。なお、図１１に示されるステップＳ１〜Ｓ８については、上記実施形態と同様なので説明を省略する。
【００７４】
本変形例では、対物レンズ３２の基準高さＺ０を設定したのち（ステップＳ１）、コンピュータ５３が、複数の観察深さｄの設定を行う（ステップＳ１１）。なお、複数の観察深さｄは、入力装置５１を介して観察者により設定されてもよいし、観察者により入力された画像取得範囲に基づいて、コンピュータ５３により自動的に設定されてもよい。
【００７５】
続いて、上記実施形態と同様に、ステップＳ２〜Ｓ８を行う。その後、全ての観察深さｄについて画像を作成していない場合は（ステップＳ１２：ＮＯ）、再びステップＳ２へ戻り、コンピュータ５３が集光点Ｐ１の深さｄの再設定を行い、深さｄを変更する。このとき、ステップＳ３においては、観察深さｄの変化に応じて、コンピュータ５３が中心間隔Ｗを変化させる。具体的には、コンピュータ５３は、集光点Ｐ１が観察対象物Ｂの表面から離れるほど中心間隔Ｗを広くする。また、全ての観察深さｄについて画像を作成した場合は（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、処理を終了する。
【００７６】
本変形例のように、コンピュータ５３は、対物レンズ３２の光軸方向における複数の集光点Ｐ１の位置（すなわち観察深さｄ）の変化に応じて、中心間隔Ｗを変化させてもよい。これにより、複数の観察深さｄでの観察を、クロストークを抑えながら連続して行うことができる。この場合、コンピュータ５３は、複数の集光点Ｐ１が観察対象物Ｂの表面から離れるほど中心間隔Ｗを広くしてもよい。これにより、観察対象物Ｂの表面の収差に起因する観察光のクロストークを好適に低減できる。
【００７７】
（第２変形例）
上記実施形態では光スキャナ２１によって集光点Ｐ１を走査しているが、ステージ３１を光軸方向と交差する面方向に移動させることによって集光点Ｐ１を走査してもよい。言い換えれば、上記実施形態の走査部は、光スキャナ２１に代えて若しくは光スキャナ２１とともに、ステージ３１を含んでもよい。このような構成であっても、集光点Ｐ１を好適に走査することができる。
【００７８】
（第３変形例）
上記実施形態では光スキャナ２１によって集光点Ｐ１を走査しているが、空間光変調器１３に呈示される変調パターンに、集光点Ｐ１を走査するためのパターン（光走査ホログラム）を含ませ（重畳させ）てもよい。この場合、上記実施形態における走査部が不要となるので、画像取得装置１Ａの構成部品を削減し、小型化に寄与できる。
【００７９】
（実施例）
ここで、上記実施形態の実施例について説明する。本実施例では、観察対象物Ｂとして、直径３μｍの蛍光ビーズを複数個内包した樹脂を用意した。この樹脂を対物レンズ（水浸４０倍、ＮＡ１．１５）を用いて観察した。深さｄの位置に複数の集光点Ｐ１を形成し、これらの集光点Ｐ１を走査して画像を取得した。このとき、複数の集光点Ｐ１は、走査方向Ａ２に対して直交する方向Ａ３に沿って並ぶものとした。また、観察深さｄを５μｍ及び２５０μｍとした。なお、以下の図において、図中の矢印Ａ４は方向Ａ３における複数の集光点Ｐ１の走査開始位置を表す。
【００８０】
図１２は、観察深さｄを光学距離で５．６８μｍとし、複数の集光点Ｐ１の中心間隔Ｗを１３．７μｍとして得られた画像を示す。このとき、明確な蛍光画像を取得することができた。
【００８１】
また、図１３は、観察深さｄを光学距離で２９２μｍとして得られた画像を示す。図１３（ａ）は、複数の集光点Ｐ１の中心間隔Ｗを２７．４μｍとして得られた画像であり、図１３（ｂ）は、複数の集光点Ｐ１の中心間隔Ｗを１３．７μｍとして得られた画像である。図１３（ｂ）に示されるように、観察深さｄを２９２μｍに変更し、中心間隔Ｗを１３．７μｍのまま変更しなかった場合、観察光のクロストークの影響により、本来１つの蛍光ビーズであるところが、複数の蛍光ビーズが存在するように見えた（図中の範囲Ｂ１を参照）。これに対し、図１３（ａ）に示されるように、、観察深さｄ（２９２μｍ）に基づいて中心間隔Ｗを２７．４μｍに変更した場合には、クロストークの影響が抑制された明確な蛍光画像を取得することができた。
【符号の説明】
【００８２】
１Ａ…画像取得装置、１０…照射光生成ユニット、１１…光源、１２…ビームエキスパンダ、１３…空間光変調器、１４…ダイクロイックミラー、２０…走査ユニット、２１…光スキャナ、２２…ミラー、３０…照射光学ユニット、３１…ステージ、３２…対物レンズ、３３…対物レンズ移動機構、３４…反射ミラー、４０…観察ユニット、４１…光検出器、４２…フィルタ、４３…集光レンズ、４４…光検出面、４４ａ…光検出部、４５…検出領域、５０…制御ユニット、５１…入力装置、５２…表示装置、５３…コンピュータ、６１，６２…テレセントリック光学系、Ｂ…観察対象物、Ｄ１…画像データ、Ｌ１…照射光、Ｌ２…観察光、Ｐ１…集光点、Ｐ２…点像、Ｓｄ…検出信号。
【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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【図１３】
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