(57)【要約】【課題】励起光の波長に合わせて信号光から除去する光の波長を変化させることができる顕微鏡システムを提供する。【解決手段】顕微鏡システム１は、光源系１０から出射された励起光を走査して対物レンズ３２により標本３３上に集光し、この標本３３上からの蛍光を対物レンズ３２で集光する顕微鏡３０と、この顕微鏡３０からの蛍光を分光する分光素子４３及びこの分光素子４３により分光された分光光を受光する受光器４５を含む分光部４０と、を有し、分光部４０は、励起光が受光器４５に向かうことを抑制し、蛍光を受光器４５に導く波長選択部１４８を有し、この波長選択部１４８を制御して励起光の波長に対応させて波長選択部１４８の波長特性を変化させる制御５０部を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された励起光を走査して対物レンズにより標本上に集光し、前記標本上からの蛍光を前記対物レンズで集光する顕微鏡と、
前記顕微鏡からの前記蛍光を分光する分光素子、及び該分光素子により分光された分光光を受光する受光器を含む分光部と、
を有する顕微鏡システムであって、
前記分光部は、前記励起光が前記受光器に向かうことを抑制し、前記蛍光を前記受光器に導く波長選択部を有し、
前記波長選択部を制御して前記励起光の波長に対応させて前記波長選択部の波長特性を変化させる制御部を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記波長選択部は、
波長特性が異なる２以上の光学素子と、
前記光学素子の各々を前記分光部の光路に挿抜するフィルタ挿抜部と、を有し、
前記制御部は、前記フィルタ挿抜部を制御することにより、前記光学素子の少なくとも一つを前記光路上に挿入し、その他の前記光学素子を前記光路上から抜脱することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
前記波長選択部は、所定の波長特性を有する光学素子を含み、該光学素子に対する前記励起光の入射角度を変化させる角度調整部を有し、
前記制御部は、前記角度調整部を制御することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
前記制御部により制御される前記角度調整部の前記入射角度を前記励起光の波長に対応付けて記憶する記憶部を有し、
前記記憶部から読み出された前記入射角度になるように、前記制御部により前記角度調整部を制御することを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
前記光学素子は、前記励起光を反射し、前記蛍光を透過するノッチフィルタであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の顕微鏡システム。
【請求項６】
前記波長選択部は、所定の反射率を有する平面が所定の間隔で対向するように配置された２つの光透過部材と、前記間隔を変化させる間隔調整部及び前記光透過部材に対する前記励起光及び前記蛍光の入射角度を変化させる角度調整部の少なくとも一方とを含むフィルタユニットを有し、
前記制御部により前記間隔調整部及び前記角度調整部の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項７】
前記制御部により制御される前記間隔調整部の前記間隔を前記励起光の波長に対応づけて記憶する記憶部を有し、
前記記憶部から読み出された前記間隔になるように、前記制御部により前記間隔調整部を制御する請求項６に記載の顕微鏡システム。
【請求項８】
前記制御部により制御される前記角度調整部の前記入射角度を前記励起光の波長に対応づけて記憶する記憶部を有し、
前記記憶部から読み出された前記入射角度になるように、前記制御部により前記角度調整部を制御する請求項６に記載の顕微鏡システム。
【請求項９】
前記光透過部材の前記平面の反射率は９０％以上であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の顕微鏡システム。
【請求項１０】
前記光透過部材の前記平面の各々には、前記反射率が異なる少なくとも２以上の領域が形成され、
２つの前記光透過部材は、光軸に直交する面内を移動させて前記励起光が入射する前記領域を変化させる位置調整部を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の顕微鏡システム。
【請求項１１】
前記波長選択部は、入射する光のうち、少なくとも前記蛍光を含む光を反射する第１の光学素子と、
前記第１の光学素子で反射された前記光のうち、少なくとも前記蛍光を含む光を反射する第２の光学素子と、を有し、
前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子のうちの少なくとも一方は、前記フィルタユニットであることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載の顕微鏡システム。
【請求項１２】
前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子の反射面は、略平行に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型顕微鏡と、この走査型顕微鏡で検出された信号光（蛍光）を分光して検出する分光ユニット（分光部）と、を有する顕微鏡システムにおいて、分光ユニットは一般的に信号光を回折格子などの分光素子で分光し、ライン状に並べられたＰＭＴ（Photomultiplier Tube：光電子倍増管）などの受光器で検出するように構成されている。このような信号光を検出する走査型顕微鏡と共に用いる分光ユニットでは、標本を励起して信号光（蛍光）を発生させる励起光も信号光に混ざり込むために、この励起光をカットする必要がある。従来の分光ユニットではこのような励起光をカットするために、分光素子で分光された光（分光光）のうち、励起光の波長に対応する光を遮断するための短冊状スリットが設けられていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７６７５６１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、標本を励起するための励起光の波長を変化させると、励起光の波長の光が受光器に入射する位置も変化するため、短冊状スリットの位置もその波長に対応させて変化させなければならない。そのため、励起光の波長毎に短冊状スリットを用意しなければならず、標本の観察作業が繁雑になるとともに、装置が複雑になるという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、励起光の波長に合わせて信号光から除去する光の波長を変化させることができる顕微鏡システム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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る顕微鏡システムは、光源から出射された励起光を走査して対物レンズにより標本上に集光し、この標本上からの蛍光を対物レンズで集光する顕微鏡と、顕微鏡からの蛍光を分光する分光素子、及びこの分光素子により分光された分光光を受光する受光器を含む分光部と、を有する顕微鏡システムであって、分光部は、励起光が受光器に向かうことを抑制し、蛍光を受光器に導く波長選択部を有し、この波長選択部を制御して励起光の波長に対応させて波長選択部の波長特性を変化させる制御部を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような顕微鏡システムにおいて、波長選択部は、波長特性が異なる２以上の光学素子と、これらの光学素子の各々を分光部の光路に挿抜するフィルタ挿抜部と、を有し、制御部は、フィルタ挿抜部を制御することにより、光学素子の少なくとも一つを光路上に挿入し、その他の光学素子を光路上から抜脱することが好ましい。
【０００８】
また、このような顕微鏡システムにおいて、波長選択部は、所定の波長特性を有する光学素子を含み、この光学素子に対する励起光の入射角度を変化させる角度調整部を有し、制御部は、角度調整部を制御することが好ましい。
【０００９】
また、このような顕微鏡システムは、制御部により制御される角度調整部の入射角度を励起光の波長に対応付けて記憶する記憶部を有し、この記憶部から読み出された入射角度になるように、制御部により角度調整部を制御することが好ましい。
【００１０】
また、このような顕微鏡システムにおいて、光学素子は、励起光を反射し、蛍光を透過するノッチフィルタであることが好ましい。
【００１１】
また、このような顕微鏡システムにおいて、波長選択部は、所定の反射率を有する平面が所定の間隔で対向するように配置された２つの光透過部材と、間隔を変化させる間隔調整部及び光透過部材に対する励起光及び蛍光の入射角度を変化させる角度調整部の少なくとも一方とを含むフィルタユニットを有し、制御部により間隔調整部及び角度調整部の少なくとも一方を制御することが好ましい。
【００１２】
また、このような顕微鏡システムは、制御部により制御される間隔調整部の間隔を励起光の波長に対応づけて記憶する記憶部を有し、この記憶部から読み出された間隔になるように、制御部により間隔調整部を制御することが好ましい。
【００１３】
また、このような顕微鏡システムは、制御部により制御される角度調整部の入射角度を励起光の波長に対応づけて記憶する記憶部を有し、この記憶部から読み出された入射角度になるように、制御部により角度調整部を制御することが好ましい。
【００１４】
また、このような顕微鏡システムにおいて、光透過部材の平面の反射率は９０％以上であることが好ましい。
【００１５】
また、このような顕微鏡システムにおいて、光透過部材の平面の各々には、反射率が異なる少なくとも２以上の領域が形成され、２つの光透過部材は、光軸に直交する面内を移動させて励起光が入射する領域を変化させる位置調整部を有することが好ましい。
【００１６】
また、このような顕微鏡システムにおいて、波長選択部は、入射する光のうち、少なくとも蛍光を含む光を反射する第１の光学素子と、第１の光学素子で反射された光のうち、少なくとも蛍光を含む光を反射する第２の光学素子と、を有し、第１の光学素子及び第２の光学素子のうちの少なくとも一方は、フィルタユニットであることが好ましい。
【００１７】
また、このような顕微鏡システムにおいて、第１の光学素子及び第２の光学素子の反射面は、略平行に配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明を以上のように構成すると、励起光の波長に合わせて信号光から除去する光の波長を変化させることができる顕微鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】顕微鏡システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る分光ユニットの構成を示す説明図である。
【図３】ノッチフィルタの波長特性を示すグラフである。
【図４】第２の実施形態に係る分光ユニットの構成を示す説明図である。
【図５】第２の実施形態における波長選択部を構成するフィルタユニットの２つの平面の間の光束の状態を示す説明図である。
【図６】上記フィルタユニットの波長特性を示す説明図であって、（ａ）は反射率を９０％としたときを示し、（ｂ）は反射率を５０％としたときを示す。
【図７】上記フィルタユニットの構成を示す正面図である。
【図８】図７のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図９】検出部の構成を示す説明図であって、（ａ）は透過光及び反射光の強度比率から波長選択部の波長特性を検出する検出部の構成を示し、（ｂ）アライメント顕微鏡により波長選択部の波長特性を検出する検出部の構成を示す。
【図１０】波長選択部の波長特性を示すグラフである。
【図１１】測長干渉計により波長選択部の波長特性を検出する検出部の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて分光機能付き走査型顕微鏡の一例である顕微鏡システムの構成を説明する。この顕微鏡システム１は、光源系１０、共焦点ユニット２０及び顕微鏡３０を有する共焦点顕微鏡と、共焦点顕微鏡で集光された信号光（蛍光）を分光して検出する分光部である分光ユニット４０と、情報処理装置５０と、を有する。この顕微鏡システム１において、共焦点ユニット２０と分光ユニット４０とは、ファイバカプラ２９ａ，２９ｂを介して光ファイバ２８により光学的に接続されている。
【００２１】
光源系１０は、レーザ装置１１と、光ファイバ１３と、ファイバカプラ１２，１４と、を有する。レーザ装置１１は、例えば、レーザーダイオードを備え、目的の波長特性を有する励起光（照明光）を射出する。この励起光は、光ファイバ１３を介して共焦点ユニット２０に導かれる。なお、図１の例では、励起光として、標本３３を励起して蛍光を発光させるための光を射出する。また、レーザ装置１１は、異なる波長の励起光を選択して放射することができるように構成されている。そのため、観察者は、観察する標本に応じてこの標本を励起するための光の波長を選択することができる。
【００２２】
共焦点ユニット２０は、光源系１０からの励起光を略平行光束とするコリメートレンズ２１と、ダイクロイックミラー２２と、走査ユニット２３と、スキャナレンズ２４と、集光レンズ２５と、ピンホール２６ａを有するピンホール板２６と、リレーレンズ２７と、を有する。また、顕微鏡３０は、対物レンズ３２及び第２対物レンズ３１と、標本３３が載置されるステージ３４と、を有する。これらの共焦点ユニット２０と顕微鏡３０とを組み合わせて走査型共焦点顕微鏡が構成される。なお、ダイクロイックミラー２２は、光源系１０から射出されたレーザ光を顕微鏡３０側に反射し、このレーザ光により励起した標本３３から放射される蛍光を透過するように構成されている。また、集光レンズ２５の像側焦点は、ピンホール板２６のピンホール２６ａと略一致するように配置されている。
【００２３】
分光ユニット４０は、ファイバカプラ２９ｂを介して光ファイバ２８から入射する信号光（図１の例では蛍光）を略平行光束とするコリメート光学系４１と、異なる分光特性を有する３種の分光素子である回折格子４３１，４３２，４３３（まとめて「回折格子４３」とする）と、それらを保持して回転する回転テーブル４２と、複数の受光素子４５ａがアレー状に並べられてラインディテクタを構成する受光器４５と、回折格子４３（回折格子４３１〜４３３のいずれか）から射出された回折光（分光光）を受光器４５の受光面に結像させる集光光学系４４と、受光器４５を駆動するための電源を供給する高圧電源４６と、受光器４５の各受光素子４５ａの出力を増幅するとともにディジタル化して検出データとして出力する検出回路４７と、を有する。なお、受光素子４５ａに入射する信号光（分光光）のＮＡが、この受光素子４５ａの有効ＮＡ又は最適ＮＡの範囲内になるように、前段の光学系（コリメート光学系４１や集光光学系４４）が形成されている。
【００２４】
情報処理装置５０は、検出回路４７から出力される検出データを記憶するフレームメモリ５１と、記憶されている検出データに基づいて目的の分光特性を演算する中央処理ユニット（以下、「ＣＰＵ」と呼ぶ）５２と、表示装置５３と、外部記憶装置５４と、入力装置５５と、スキャナ駆動装置５６と、を有する。ここで、ＣＰＵ５２は、図示していないが演算部と主記憶部とを有する。また、表示装置５３には、例えば、液晶表示装置が用いられる。また、外部記憶装置５４には、例えば、ハードディスク装置、光記録媒体記憶装置、半導体記憶装置等が用いられる。また、入力装置５５には、例えば、キーボード、マウス等の機器を含む。
【００２５】
外部記憶装置５４には、ＣＰＵ５２の動作プログラム及び各種データが記憶される。具体的には、複数個の光学要素のそれぞれについての分光特性（分光データ）を、それぞれの光学要素に対応させて記憶する記憶手段としての機能を有する。このようなプログラム及び予め与えられたデータは、例えば、図示しない読み取り装置を用いてＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体から読み出してインストールすることにより、外部記憶装置５４に記憶される。
【００２６】
ＣＰＵ５２は、外部記憶装置５４に記憶されるプログラムをロードして、各種制御、演算処理等を行う。この外部記憶装置５４に記憶されるプログラムには、スキャナ駆動装置５６を介して走査ユニット２３の作動を制御する手段と、測定対象から得られたデータに基づいて分光特性を求める演算を行う手段と、受け付けた光学要素を特定する情報に基づいて記憶手段により記憶される、使用する光学要素についての分光特性情報を読み出して、当該使用する光学系が有する分光特性情報を求め、この分光特性情報と、上述の分光ユニット４０から出力される分光データとを用いて対象の分光特性を求める手段と、によりＣＰＵ５２を動作させるプログラムが含まれる。また、記憶装置と共に、複数個の光学要素のそれぞれについての分光特性を、それぞれの要素対応に記憶する記憶手段として、ＣＰＵ５２を動作させるプログラムも含まれる。さらに、レーザ装置１１から放射される励起光の波長を選択して作動させるプログラムや、後述する分光ユニット１４０，２４０における波長選択部１４８，２４８の作動を制御するプログラムも含まれる。
【００２７】
分光ユニット４０について、さらに詳細に説明する。この分光ユニット４０は、光ファイバ２８を介して信号光を取り込み、回折格子４３１〜４３３のいずれかにより分光させて、受光器４５の各受光素子４５ａにおいて分光光の受光を行う。
【００２８】
図１に示すように、光ファイバ２８は、ファイバカプラ２９ｂで分光ユニット４０に取り付けられている。光ファイバ２８からの信号光は、全ての光束が、コリメート光学系４１により略平行光にされ、回折格子４３１〜４３３のうち選択された回折格子４３に入射される。この回折格子４３に入射した信号光は、その波長によって決まる回折角方向に回折されて分光される。そして、分光された信号光は、集光光学系４４で集光されて、受光器４５の受光面に結像されてこの受光器４５に入射される。受光器４５からは、各受光素子４５ａに入射した信号光の光量に対応した電気信号が出力され、情報処理装置５０により処理することにより、波長対強度の分光信号を得ることができる。
【００２９】
なお、回折格子４３１〜４３３は、刻線本数（１ｍｍ当たりの回折格子溝の本数）が異なる。また、これらの回折格子４３１〜４３３は、回転テーブル４２上に角度位置を変えて設置されている。そのため、回転テーブル４２を回して回折格子４３１〜４３３に入射する角度を変えることで、受光器４５で検出される波長帯域を変更することができる。また、回折格子４３１〜４３３のうち、ある回折格子から他の回折格子に切替えることで、波長分解能を変えることもできる。
【００３０】
光ファイバ２８は、石英のコアからなるステップインデックス型であり、コア径は５０μｍ、ＮＡは０．２２である。この光ファイバ２８からファイバカプラ２９ｂを介して射出された光は、分光ユニット４０内に導かれる。本実施形態では、コリメート光学系４１を介して分光光学系に導かれる。このとき、本実施形態に係る顕微鏡システム１では、微弱な光信号（蛍光）を扱う。このため、高いＳＮ比を得るには、光ファイバ２８により導入された信号光束を高い効率で利用する必要がある。そこで、コリメート光学系４１の役割は、光ファイバ２８により導入された信号光束（発散光）をロスすることなく取り込んで、後ろに続く分光素子である回折格子４３に導くことである。
【００３１】
受光器４５は、例えば、３２チャンネルのマルチアノード型のラインＰＭＴ（光電子増倍管）で構成される。このＰＭＴは、１チャンネルの素子の大きさが約０．８ｍｍ×７ｍｍで、波長分散方向（信号光が分光される方向）に３２チャンネル分がピッチＰ（＝１ｍｍ）で並んだ構造を有している。
【００３２】
集光光学系４４としては、集光レンズを用いることもできるし、集光ミラーを用いることもできる。図１では集光光学系４４として、集光レンズを用いた場合を示している。また、後述する図２以降では集光光学系４４として、凹面ミラーを用いた場合を示している。受光器４５の受光面での光ファイバ２８からの信号光の像（光ファイバのコアの像）の大きさは、受光器４５の受光素子４５ａの波長分散方向の大きさやピッチよりも小さければ、受光器４５の素子数に対応する高い波長分解能を得ることができる。さらに、光学系の収差を考慮すると、信号光の像の大きさはこれよりも小さい方が望ましい。この集光光学系４４は、回折格子４３からの出射光の、その受光器４５上における像が、前述したピッチより小さい径で結像されるように構成されている。
【００３３】
次に、顕微鏡システム１の動作について説明する。この例では、レーザ光を観察対象の標本３３に照射して、この標本３３において励起された蛍光を顕微鏡３０において取り込んで分光ユニット４０に導き、分光データを取得する。測定ないし観察の手順はおおよそ次の通りである。
【００３４】
光源である光源系１０のレーザ装置１１から射出されたレーザ光（励起光，照明光）はファイバカプラ１２を介して光ファイバ１３に導入される。さらにこの光ファイバ１３を通ったレーザ光はファイバカプラ１４から共焦点ユニット２０のコリメートレンズ２１に入射する。そして、このレーザ光はコリメートレンズ２１で略平行光に変換された後、ダイクロイックミラー２２で顕微鏡３０側の光路に反射され、直交配置された２つのガルバノメータからなる走査ユニット２３及びスキャナレンズ２４に導入されて、二次元的に走査される。走査されたレーザ光は、第２対物レンズ３１を通り、対物レンズ３２で集光され、標本３３上の１点に集光される。なお、走査ユニット２３により二次元的に走査される標本３３上の位置は、情報処理装置５０のスキャナ駆動装置５６を介してＣＰＵ５２により走査ユニット２３におけるガルバノメータの動作を制御することにより制御される。そして、このレーザ光により励起された標本３３から放射された蛍光（信号光）は、対物レンズ３２で略平行光に変換され、レーザ光（励起光）と逆の経路を辿ってダイクロイックミラー２２に入射する。ダイクロイックミラー２２に入射した蛍光はこのダイクロイックミラー２２を透過し、集光レンズ２５によりピンホール板２６のピンホール２６ａ上に集光される。
【００３５】
ピンホール２６ａを通過した光は、リレーレンズ２７を経て、ファイバカプラ２９ａから光ファイバ２８に導かれる。リレーレンズ２７を介すると、図１に示すように、ピンホール２６ａを通過した光が、そのままであると発散光束となるところを、再び、集光されるので、光ファイバ２８の開口端において、見かけ上、小さな開口径でも、有効に（ロスが少なく）入射できるようになる。
【００３６】
ここで、ピンホール２６ａに形成される集光点は標本３３上での光スポットの像となっているため、標本３３上の他の点から発した光がたとえあったとしても、ピンホール２６ａでは像を結ばずピンホール板２６により遮られ、ファイバカプラ２９ａにほとんど到達できない。そのため、このピンホール２６ａを通過できた光のみが、リレーレンズ２７を介してファイバカプラ２９ａに到達できる。この結果、走査型共焦点顕微鏡では高い横分解能だけでなく、高い縦分解能を持って標本を観察できる顕微鏡となっている。
【００３７】
ファイバカプラ２９ａに入射した信号光（蛍光）は、光ファイバ２８を通り、ファイバカプラ２９ｂを介して分光ユニット４０に導入される。分光ユニット４０に導入された信号光は、コリメート光学系４１で略平行光束となり回折格子４３１〜４３３のいずれかに導入される。本実施形態に係る顕微鏡システム１において、これらの回折格子４３１〜４３３は、上述したように、波長分解能を可変とするために３種類用意され、回転テーブル４２を図示しないパルスモータで制御して回転させることにより、いずれかの回折格子４３が選択されて使用される。
【００３８】
回折格子４３で回折した信号光は、集光光学系４４で集光され、回折格子４３の波長分解能に応じた拡がり角で受光器４５に入射する。入射した信号光は、受光素子４５ａの光電効果により電気信号に変換される。変換された電気信号は、検出回路４７の増幅器４７ａにより増幅され、Ａ／Ｄ変換器４７ｂでディジタル信号に変換されてフレームメモリ５１に送られ、ＣＰＵ５２で演算、処理されて画像として表示装置５３に表示される。
【００３９】
なお、以上の説明の分光ユニット４０においては、信号光に含まれる蛍光を分光するための分光素子として回折格子４３を用いた場合について説明したが、本実施形態に係る顕微鏡システム１は、この分光方法に限定されることはない。例えば、信号光の光路に対して、所定の波長帯域の光を透過し、残りの波長の光を反射するフィルタ（ロングパスフィルタ等）を少なくとも一枚配置することにより信号光を分光し、このフィルタで反射した光若しくは透過した光の少なくとも一方の強度を検出するように構成することも可能である。このとき、波長特性の異なる複数のフィルタを信号光の光路上に直列に配置して分光し、それぞれのフィルタで反射した光及び全てのフィルタを透過した光の少なくとも一つの強度を検出するように構成することも可能である。また、入射する光の入射角度により波長特性が変化するフィルタを用いる場合には、信号光に対するフィルタの角度を変化させて透過及び反射する光の波長をシフトさせることが可能である。
【００４０】
上述したように、本実施形態に係る顕微鏡システム１では、標本３３を励起するための励起光の波長を選択することができるため、分光ユニット４０に対して信号光とともに入射する励起光の波長も変化し、それ故、この分光ユニット４０で信号光から除去すべき光の波長も変化する。そのため、本実施形態に係る顕微鏡システム１は、光源系１０のレーザ装置１１から放射される励起光の波長に応じて信号光から除去する光の波長を変化させるように構成された波長選択部が設けられている。以下、この波長選択部の構成について説明する。
【００４１】
［第１の実施形態］
まず、図２を用いて第１の実施形態に係る分光ユニット１４０の構成について説明する。なお、この第１の実施形態に係る分光ユニット１４０は、図１に示す顕微鏡システム１において、分光ユニット４０をこの分光ユニット１４０に置き換えた構成で使用される。そのため、光源系１０、共焦点ユニット２０及び顕微鏡３０を有する共焦点顕微鏡、並びに情報処理装置５０の構成は、同一の符号を用いることにより詳細な説明は省略する。
【００４２】
第１の実施形態に係る分光ユニット１４０は、光ファイバ２８を通りファイバカプラ２９ｂから射出される信号光（蛍光）を略平行光束に変換するコリメート光学系４１と、この略平行の信号光に含まれる励起光の波長の光を除去する波長選択部１４８と、回転テーブル４２に取り付けられ、それぞれが異なる分光特性を有する３つの分光素子である回折格子４３１，４３２，４３３（回折格子４３）と、回折格子４３１〜４３３のいずれかで回折された光（分光光）を集光する凹面ミラーからなる集光光学系４４と、この集光光学系４４で集光された回折光（分光光）を検出する受光器４５と、から構成される。
【００４３】
この第１の実施形態に係る分光ユニット１４０において、波長選択部１４８は、光軸に沿って並んだ、少なくとも２以上のフィルタユニット１４９を有して構成される。そして、このフィルタユニット１４９の各々は、互いに異なる波長特性を有する光学素子である平板状のノッチフィルタ１４９ａと、コリメート光学系４１と回折格子４３との間の光路上にこのノッチフィルタ１４９ａを挿抜するフィルタ挿抜部１４９ｂと、ノッチフィルタ１４９ａを回転させることにより、このノッチフィルタ１４９ａに対する信号光（コリメート光学系１４１で略平行にされた信号光）の入射角度を変化させる回転ステージ１４９ｃと、を有して構成されている。
【００４４】
ここで、ノッチフィルタ１４９ａは、予め決められた波長の光を反射し、その他の波長の光を透過するフィルタである。本実施形態においては、例えば、レーザ装置１１に用いられる代表的な波長である４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５６１ｎｍ及び６４０ｎｍに対応した４個のフィルタユニット１４９が設けられており、それぞれのノッチフィルタ１４９ａがいずれかの波長の光を反射するように構成されている。そのため、図１では図示していないが、情報処理装置５０によりレーザ装置１１から放射される励起光の波長を制御するとともに、この情報処理装置５０を波長選択部１４８の作動を制御する制御部として用いて、各々のフィルタユニット１４９のフィルタ挿抜部１４９ｂの作動を制御して、レーザ装置１１から放射される励起光の波長に対応したノッチフィルタ１４９ａを光路上に挿入し、レーザ装置１１から放射されない励起光の波長に対応したノッチフィルタ１４９ａを光路上から抜脱することにより、信号光から不要な励起光を除去するように構成されている。
【００４５】
より好ましくは、情報処理装置５０によるレーザ装置１１から放射される励起光の波長の切り替え制御に同期して、この情報処理装置５０により各々のフィルタユニット１４９のフィルタ挿抜部１４９ｂの作動を制御して、レーザ装置１１から放射される励起光の波長に対応したノッチフィルタ１４９ａを光路上に挿入し、レーザ装置１１から放射されない励起光の波長に対応したノッチフィルタ１４９ａを光路上から抜脱する。
【００４６】
なお、ノッチフィルタ１４９ａは、複数の波長帯域の光を反射するマルチバンドフィルタを用いることもできる。また、図１においては、４つの波長に対応する４つのフィルタユニット１４９を設けた構成について説明したが、本発明がこの構成に限定されることはなく、いずれかのノッチフィルタ１４９ａによりレーザ装置１１から放射される励起光の波長の光を反射することができれば良い。
【００４７】
また、このような第１の実施形態に係る分光ユニット１４０において、ノッチフィルタ１４９ａのレーザ阻止帯域（反射する光の波長帯域）は狭い方が、観察に用いられる蛍光を除去することがないので好ましいが、このレーザ阻止帯域を狭くしすぎると、レーザ装置１１の個体差により、放射される励起光の波長がずれた場合に、励起光が波長選択部１４８を通過して受光器４５に入射してしまう。一般的にノッチフィルタ１４９ａは、このノッチフィルタ１４９ａに光が入射する角度により、レーザ阻止帯域（波長特性）が変化する。具体的には、コリメート光学系４１から出射した略平行の信号光がノッチフィルタ１４９ａに垂直に入射する状態（入射角度＝０度）からこのノッチフィルタ１４９ａを傾けると、レーザ阻止帯域が短波長側にシフトする。そのため、この分光ユニット１４０は、レーザ装置１１から放射される励起光の波長に合わせて、回転ステージ１４９ｃを回転させてノッチフィルタ１４９ａに対する信号光の入射角度を変化させるように構成されている。より好ましくは、情報処理装置５０によるレーザ装置１１から放射される励起光の波長の切り替え制御に同期して、この情報処理装置５０により回転ステージ１４９ｃを回転させてノッチフィルタ１４９ａに対する信号光の入射角度を変化させる。この場合、ノッチフィルタ１４９ａに対する信号光の入射角度が０度のときに、励起光のばらつきの長波長側の上限にレーザ阻止帯域が一致するように設計しておくと良い。このように、回転ステージ１４９ｃは、ノッチフィルタ１４９ａに入射する光の角度を変化させる角度調整部として機能する。
【００４８】
なお、回転ステージ１４９ｃは、ノッチフィルタ１４９ａに対する信号光の入射角度を変化させることが目的であるため、このノッチフィルタ１４９ａを光軸に対して一方向に傾けるように構成されていれば良い。また、ノッチフィルタ１４９ａを１５度傾けることができれば、レーザ阻止帯域を３％以上ずらすことが可能であり、十分である。
【００４９】
第１の実施形態に係る分光ユニット１４０を以上のように構成すると、この分光ユニット１４０に入射する信号光に含まれる励起光の波長の光だけを除去することができ、ノイズの少ない画像を取得することができる。
【００５０】
ところで、図３に示すように、上述したノッチフィルタ１４９ａは、透過帯域の分光透過率が一定ではない。全波長帯域に亘って透過率が高いフィルタを設計ししても、図３に示すようにリップル（透過率の細かい凹凸）が存在する。ノッチフィルタ１４９ａのこのような分光透過率特性により、その透過光量が一定でなくなるため、本実施形態に係る分光ユニット４０のように、信号光をスペクトル分光する際には、定量的な評価が困難になってしまう。
【００５１】
そのため、本実施形態に係る顕微鏡システム１においては、予め、波長選択部１４８を構成するフィルタユニット１４９毎に、ノッチフィルタ１４９ａの波長特性（図３に示すようにな、入射光の波長に対する透過率）を測定して情報処理装置５０の外部記憶装置（記憶部）５４に記憶しておく。なお、ノッチフィルタ１４９ａの波長特性は、実際に測定する代わりに設計値を用いても良い。そして、情報処理装置５０は、上述のように光路上に挿入されたノッチフィルタ１４９ａの波長特性（入射角度に応じた波長特性）を外部記憶装置５４から読み出し、受光器４５で検出された波長対強度の分光信号に対して、上述のノッチフィルタ１４９ａの波長特性で補正をかけることにより精度の高い分光信号を得ることができる。この分光信号に対する補正方法としては、波長毎に補正係数を外部記憶装置５４に記憶しておき、この補正係数を受光器４５で得られた信号強度に乗算しても良いし、あるいは、受光器４５を構成する受光素子４５ａ毎に補正係数に応じてゲインを変えるように構成していも良い。また、複数のノッチフィルタ１４９ａが光路上に配置されている場合には、各々の補正係数を乗算したものを補正係数とすれば良い。
【００５２】
また、回転ステージ１４９ｃを回転させてノッチフィルタ１４９ａに対する信号光の入射角度を変化させてレーザ阻止帯域を変化させた（シフトさせた）場合は、上述したリップルも波長シフトを起こす。この波長の位相は、後述する式（１）の関係を有しており、波長により異なる。そのため、ノッチフィルタ１４９ａの回転によるリップルのシフト量も波長に依存するため、この変化を考慮して上述の補正を行うことが必要である。
【００５３】
なお、このような、フィルタの波長特性による分光信号の補正は、分光素子としてフィルタを用いた場合も同様に行うことが必要である。
【００５４】
［第２の実施形態］
次に、図４〜図８を用いて第２の実施形態に係る分光ユニット２４０の構成について説明する。なお、この第２の実施形態に係る分光ユニット２４０も、図１に示す顕微鏡システム１において、分光ユニット４０をこの分光ユニット２４０に置き換えた構成で使用される。そのため、光源系１０、共焦点ユニット２０及び顕微鏡３０を有する共焦点顕微鏡、並びに情報処理装置５０の構成は、同一の符号を用いることにより詳細な説明は省略する。また、この第２の実施形態においていも情報処理装置５０を波長選択部２４８の作動を制御する制御部として用いている。
【００５５】
第２の実施形態に係る分光ユニット２４０は、図４に示すように、光ファイバ２８を通りファイバカプラ２９ｂから射出される信号光（蛍光）を略平行光束に変換するコリメート光学系４１と、この略平行の信号光に含まれる励起光の波長の光を除去する波長選択部２４８と、回転テーブル４２に取り付けられ、それぞれが異なる分光特性を有する３つの分光素子である回折格子４３１，４３２，４３３（回折格子４３）と、回折格子４３１〜４３３のいずれかで回折された光を集光する凹面ミラーからなる集光光学系４４と、この集光光学系４４で集光された回折光を検出する受光器４５とから構成される。
【００５６】
この第２の実施形態に係る分光ユニット２４０において、波長選択部２４８は、２つのフィルタユニット２４９Ｆ，２４９Ｒ（これらをまとめて「フィルタユニット２４９」と呼ぶ）を有して構成される。このフィルタユニット２４９の各々は、所定の間隔を有して平行に配置された２つの平面Ｓ１，Ｓ２を有する平板状の光透過部材２４９ａ，２４９ｂと、平面Ｓ１，Ｓ２が延びる方向にこれらの光透過部材２４９ａ，２４９ｂを平行移動させる平行ステージ２５０ａと、この平行ステージ２５０ａを回転させる回転ステージ２５０ｂと、から構成される。このフィルタユニット２４９は、上述の２つの平面Ｓ１，Ｓ２により、所定の波長の光を透過し、残りの波長の光を反射するように構成されている。なお、光透過部材２４９ａ，２４９ｂの対向する平面Ｓ１，Ｓ２には反射膜が形成されており、平行ステージ２５０ａにより移動される方向に沿って、少なくとも２以上の異なる反射率を有する領域を有して構成されている。
【００５７】
ここで、図５に示すように、上述した光透過部材２４９ａ，２４９ｂの対向する平面Ｓ１，Ｓ２に挟まれた空間（以下、「干渉空間２４９ｃ」と呼ぶ）に入射した光束は、２つの平面Ｓ１，Ｓ２で一部が透過し残りが反射しながら、この干渉空間２４９ｃ内で反射を繰り返し、これらの平面Ｓ１，Ｓ２の間で多重干渉を起こす。このとき、図５に示すように、一方の平面（例えば、図５においては平面Ｓ１）から入射した光束に関し、この入射光束の干渉空間２４９ｃでの入射角度をφ′とし、光束の入射位置での平面Ｓ１，Ｓ２の間隔（以下、「面間隔」と呼ぶ）をｄとし、干渉空間２４９ｃの媒質の屈折率をｎ′として、δを次式（１）のように定義する。なお、図５に示す構成では干渉空間２４９ｃには空気が満たされており、屈折率ｎ′はおよそ１である。また、光透過部材２４９ａ，２４９ｂの媒質の屈折率をｎとし、この光透過部材２４９ａ，２４９ｂにおける上記光束の入射角度をφとすると、スネルの法則により、ｎｓｉｎφ＝ｎ′ｓｉｎφ′が成立する。
【００５８】
【数１】
2013200329.tif 000003
【００５９】
そして、各平面Ｓ１，Ｓ２のエネルギー反射率をＲ0とすると、上述のように近接して配置された２つの平面Ｓ１，Ｓ２の多重干渉によるエネルギー透過率Ｔｆｐは、式（１）に示すδを用いて次式（２）のように表される。
【００６０】
【数２】
2013200329.tif 000004
【００６１】
これらの式（１）及び式（２）から明らかなように、上述した構成のフィルタユニット２４９を透過する光の波長及びこのフィルタユニット２４９で反射する光の波長の波長特性は、平面Ｓ１及び平面Ｓ２の反射率Ｒ0、これらの平面Ｓ１，Ｓ２に挟まれた干渉空間３２ｃにおける光束の入射角度φ′及び平面Ｓ１及び平面Ｓ２の面間隔ｄにより決定される。
【００６２】
まず、平面Ｓ１，Ｓ２の反射率Ｒ0について説明する。例えば、干渉空間２４９ｃが空気で満たされており（ｎ′＝１）、面間隔ｄが２８６．４ｎｍ、平面Ｓ１，Ｓ２のエネルギー反射率Ｒ0が９９％、干渉空間２４９ｃにおける光束の入射角度φ′が４５°のときのフィルタユニット２４９の波長特性を図６（ａ）に示す。なお、この図６は、透過する光の波長特性を示している。このような構成のフィルタユニット２４９では、４０５ｎｍ付近の波長の光が透過し、それ以外の波長の光が反射する。このとき、透過する光の波長帯域は非常に狭いため、例えば、４０５ｎｍの光を励起光にし、その他の波長の光を信号光とすることで、信号光から励起光の波長の光だけを確実に除去することができる。
【００６３】
一方、平面Ｓ１，Ｓ２の反射率Ｒ0を５０％とし、その他の条件を上述の構成と同一にしたときのフィルタユニット２４９の波長特性を図６（ｂ）に示す。このような構成のフィルタユニット２４９は、上述の図６（ａ）の場合と透過する光のピーク波長は変わらないが、帯域が広くなるため、このピーク波長の近傍の波長の光も透過してしまい、励起光の波長と信号光の波長とが近接している場合には、信号光までカットされてしまう。そのため、平面Ｓ１，Ｓ２の反射率Ｒ0は９０％以上であることが望ましい。
【００６４】
なお、上述したように、この第２の実施形態に係る分光ユニット２４０において、波長選択部２４８は、フィルタユニット２４９の光透過部材２４９ａ，２４９ｂを、平行ステージ２５０ａにより平面Ｓ１，Ｓ２の反射率が変化する方向に移動させることができるようになっている。そのため、この平行ステージ２５０ａにより光透過部材２４９ａ，２４９ｂを移動させ、信号光が入射する位置の反射率を変化させることにより、所望の波長特性を得ることができる。例えば、励起光と信号光の波長が近い場合には、反射率を高くすることにより透過する光の波長帯域を狭くして信号光の損失を防ぎ、励起光と信号光の波長が離れている場合には、反射率を低くして透過する光の波長帯域を広くすることにより励起光を確実にカットすることができる。ここで、平面Ｓ１，Ｓ２の反射率は平行ステージ２５０ａによる移動方向に連続して変化するようにしても良いし、段階的に変化するようにしても良い。さらに、円状に反射率の異なる膜を成膜しておけば、この光透過部材２４９ａ，２４９ｂを回転させることにより、信号光が入射する位置の反射率を変化させることができる。このように、平行ステージ２５０ａは、光透過部材２４９ａ，２４９ｂにおける信号光が入射する位置（反射率の異なる領域）を変化させる位置調整部の機能を有する。
【００６５】
また、上述の式（１）及び式（２）から明らかなように、平面Ｓ１，Ｓ２の干渉空間２４９ｃにおける光束の入射角度φ′を変化させてもこのフィルタユニット２４９の波長特性を変化させることができる。光束の入射角度φ′を変化させる場合は、フィルタユニット２４９の回転ステージ２５０ｂにより光透過部材２４９ａ，２４９ｂを回転させる。すなわち、この回転ステージ２５０ｂは、光透過部材２４９ａ，２４９ｂの平面Ｓ１，Ｓ２に対する信号光の入射角度を変化させる角度調整部としての機能を有する。なお、これらの平行ステージ２５０ａ及び回転ステージ２５０ｂの作動は、情報処理装置５０によりレーザ装置１１から放射される励起光の波長の制御と同期して制御をすることにより、平面Ｓ１，Ｓ２の反射率や入射角度を変化させて、波長特性を調整することにより、レーザ装置１１から放射された励起光の波長の光を信号光から分離することができる。
【００６６】
さらに、上述の式（１）及び式（２）から明らかなように、平面Ｓ１，Ｓ２の面間隔ｄを変化させてもこのフィルタユニット２４９の波長特性を変化させることができ、以下に面間隔ｄを変化させる方法について説明する。図７及び図８に示すように、この第２の実施形態に係る分光ユニット２４０の波長選択部２４８を構成するフィルタユニット２４９は、上述の平面Ｓ１，Ｓ２が形成された平板状の光透過部材２４９ａ，２４９ｂを有し、これらの光透過部材２４９ａ，２４９ｂは、平面Ｓ１，Ｓ２が対向するように配置されている。この光透過部材２４９ａ，２４９ｂは、周縁部の３カ所においてスペーサ２４９ｄを挟むことにより干渉空間２４９ｃを形成するように構成されている。また、このフィルタユニット２４９は、光透過部材２４９ａ，２４９ｂ及びスペーサ２４９ｄを囲むように保持部材２４９ｅが設けられている。この保持部材２４９ｅは、上述の平面Ｓ１，Ｓ２を光が透過及び反射可能なように、この平面Ｓ１，Ｓ２に対して直交する方向から見たときに開口部２４９ｊが形成された円環形状を有している。また、図８に示すようにその断面はコの字形状を有しており、この保持部材２４９ｅにより囲まれた空間に光透過部材２４９ａ，２４９ｂの周縁部及びスペーサ２４９ｄが配置されている。そして、３つのスペーサ２４９ｄの各々の対して位置整合するように保持部材２４９ｅの一方の面側に取り付けられた３つの固定部材２４９ｆを用いて、光透過部材２４９ａ，２４９ｂ及びスペーサ２４９ｄを保持部材２４９ｅの他方の面に押しつけてこれらを挟持することにより固定するように構成されている。よって、このフィルタユニット２４９は、固定部材２４９ｆによる押さえつける力を調整することにより、スペーサ２４９ｄを押し縮める量を調整し、２つの光透過部材２４９ａ，２４９ｂの面間隔ｄを精度良く調整することが可能となる。このように、スペーサ２４９ｄ、保持部材２４９ｅ及び固定部材２４９ｆは、フィルタユニット２４９の面間隔ｄを調整する間隔調整部２４９ｇを構成している。
【００６７】
なお、上述の説明の間隔調整部２４９ｇでは、固定部材２４９ｆによるスペーサ２４９ｄの押し縮め量で間隔ｄを調整する場合について説明したが、これらの代わりにピアゾ素子のような圧電効果を利用した素子により面間隔ｄを調整するように構成しても良いし、ヒーターやペリチェ素子によりスペーサ２４９ｄの温度を変化させることによりこのスペーサ２４９ｄを膨張・収縮させて面間隔ｄを調整するように構成しても良い。
【００６８】
また、波長選択部２４８を構成するフィルタユニット２４９の平面Ｓ１，Ｓ２の面間隔ｄをピアゾ素子のように電気信号により制御する構成の場合、情報処理装置５０によりこの面間隔を制御することができる。例えば、情報処理装置５０は、標本の性質やレーザ装置１１から放射される励起光（照明光）の波長から、標本で発生する蛍光（信号光）の波長を決定し、上述の式（１）及び式（２）を用いて、フィルタユニット２４９が所望の波長特性となる（励起光を透過し、信号光を反射する）面間隔ｄを演算により求め、この面間隔ｄとなるようにフィルタユニット２４９の間隔調整部２４９ｇを制御するように構成することができる。
【００６９】
また、光源系１０のレーザ装置１１から放射する励起光及びこの励起光により発生する蛍光の波長を入力装置５５により入力して情報処理装置５０に対して設定し、情報処理装置５０で上述の式（１）及び式（２）に基づいて、面間隔ｄ、入射角度φ′及びエネルギー反射率Ｒ0の中の少なくとも一つを制御してこのレーザ装置１１の波長に連動して波長選択部２４８（フィルタユニット２４９（２４９Ｆ，２４９Ｒ））の波長特性を制御するように構成することも可能である。あるいは、外部記憶装置５４に、標本３３の蛍光色素の種類や、この種類に対応する励起光及び蛍光の波長の少なくとも一つを記憶しておき、入力装置５５から入力された蛍光色素の種類や励起光及び蛍光の波長に基づいて、式（１）及び式（２）により面間隔ｄ、入射角度φ′及びエネルギー反射率Ｒ0の少なくとも一つを算出して波長選択部２４８（フィルタユニット２４９（２４９Ｆ，２４９Ｒ））を調整するように構成しても良い（すなわち、入力装置５５から入力された蛍光色素に応じて外部記憶装置５４に設定された情報から励起光及び蛍光の波長を決定しても良いし、観察に使用する励起光及び蛍光の波長を直接入力しても良いし、励起光又は蛍光のうちのいずれか一方の波長を入力してそこから他方の波長を決定しても良い）。
【００７０】
なお、上述の面間隔ｄ及び入射角度φ′は、上記式（１）及び式（２）から算出される値により波長選択部２４８のフィルタユニット２４９（２４９Ｆ，２４９Ｒ）を制御しても良いし（例えば、所望の面間隔ｄになるように光透過部材２４９ａ，２４９ｂの面間隔を制御する）、予め決められた基準となる位置や、現在の状態における位置に対する補正値（基準となる位置や現在の位置からの差分）として求めて波長選択部２４８のフィルタユニット２４９（２４９Ｆ，２４９Ｒ）を制御しても良い。
【００７１】
また、上述の式（１）及び式（２）より、面間隔ｄを大きくすることにより、このフィルタユニット２４９は、２以上の波長を透過するマルチピークとすることもできる。
【００７２】
以上のような構成の分光ユニット２４０によると、コリメート光学系４１で略平行光束となった信号光が第１のフィルタユニット２４９Ｆに入射し、この第１のフィルタユニット２４９Ｆで、信号光に含まれる所定の波長の光が透過し、その他の波長の光が反射して第２のフィルタユニット２４９Ｒに入射する。そして、この第２のフィルタユニット２４９Ｒで、信号光に含まれる所定の波長の光が透過し、その他の波長の光が反射して回折格子４３１〜４３３のいずれかで回折されて集光光学系４４で集光され、受光器４５で検出される。そのため、波長選択部２３８の第１及び第２のフィルタユニット２４９Ｆ，２４９Ｒの波長特性を上述した方法により調整することにより、この波長選択部２３８により、信号光に含まれる励起光の波長の光を透過させることで除去することができるので、ノイズの少ない画像を取得することができる。
【００７３】
このとき、上述のように２つのフィルタユニット２４９Ｆ，２４９Ｒを組み合わせることにより、それぞれのフィルタユニットに対する信号光の入射角度が同じになるようにすると、すなわち、第１及び第２のフィルタユニット２４９Ｆ，２４９Ｒの平面Ｓ１，Ｓ２が略平行になるようにすると、信号光の入射角度に拘わらず波長選択部２３８の同じ位置から同じ方向に信号光が射出される。そのため、回折格子４３以降の光学系の位置は固定することができる。なお、２つのフィルタユニット２４９Ｆ，２４９Ｒの一方をミラーで構成することも可能である。その場合、ミラーに対しては、回転ステージは必要であるが、平行ステージを設ける必要は無い。
【００７４】
また、以上の説明では、フィルタユニット２４９（２４９Ｆ，２４９Ｒ）の面間隔ｄ、入射角度φ′及びエネルギー反射率Ｒ0の少なくとも一つを制御して波長選択部２４８を所望の波長特性となるように構成しているが、第１及び第２のフィルタユニット２４９Ｆ，２４９Ｒの各々に、波長特性を検出する検出部２６０を設けても良い。この場合、波長選択部２４８のフィルタユニット２４９（２４９Ｒ，２４９Ｆ）の波長特性を確認するだけでなく、検出部２６０で検出される波長特性をフィードバックして面間隔ｄ、入射角度φ′又はエネルギー反射率Ｒ0の値を調整することにより、この波長選択部２４８全体の波長特性が所望の値になるように制御することも可能である。この検出部２６０によるフィルタユニット２４９（２４９Ｆ，２４９Ｒ）の波長特性の検出方法としては、光透過部材２４９ａ，２４９ｂの平面Ｓ１，Ｓ２の間隔を検知することにより検出する方法があり、以下にその構成を説明する。
【００７５】
まず、図９（ａ）を用いて透過光及び反射光の強度比率からフィルタユニット２４９の波長特性を検出する検出部２６０の構成について説明する。この検出部２６０は、異なる波長の光であって、これらの光が略平行に進んで光透過部材２４９ａに所定の入射角度で入射する光を放射する第１の光源２６１及び第２の光源２６２と、第１の光源２６１から放射され光透過部材２４９ａ，２４９ｂを透過した光を検出する第１の透過センサ２６３、及び、第１の光源２６１から放射され光透過部材２４９ｂの平面Ｓ１，Ｓ２の多重干渉で反射して光透過部材２４９ａを透過した光を検出する第１の反射センサ２６４と、第２の光源２６２から放射され光透過部材２４９ａ，２４９ｂを透過した光を検出する第２の透過センサ２６５、及び、第２の光源２６２から放射され光透過部材２４９ｂの平面Ｓ１，Ｓ２の多重干渉で反射して光透過部材２４９ａを透過した光を検出する第２の反射センサ２６６と、から構成されている。なお、ここでは、第１の光源２６１から放射される光の波長を４００ｎｍとし、第２の光源２６２から放射される光の波長を５５０ｎｍとし、第１及び第２の光源２６１，２６２から放射された光の光透過部材２４９ａへの入射角度を１５°とし、また、フィルタユニット２４９の平面Ｓ１，Ｓ２のエネルギー反射率を８０％、間隔ｄを３００ｎｍとして、図１０に示す波長特性を有しているものとして説明する。
【００７６】
フィルタユニット２４９の波長特性は、上述したように、平面Ｓ１及び平面Ｓ２に挟まれた干渉空間における光束の入射角度、平面Ｓ１及び平面Ｓ２の間隔並びにエネルギー反射率により決定される。すなわち、これらの値が適切な値であれば、この検出部２６０において、第１の光源２６１に対応した第１の透過センサ２６３及び第１の反射センサ２６４で検出される光の強度は、第１の光源２６１から放射される光の波長が４００ｎｍであることから、図１０に示すようにフィルタユニット２４９の透過率が９５％、反射率が５％となるため、この比率に応じた値となる。同様に、第２の光源２６２に対応した第２の透過センサ２６５及び第２の反射センサ２６６で検出される光の強度は、第２の光源２６２から放射される光の波長が５５０ｎｍであることから、図１０に示すようにフィルタユニット２４９の透過率が５０％、反射率が５０％となるため、この比率に応じた値となる。図９（ａ）に示すように、第１及び第２の光源２６１，２６２から放射された光の入射角度を、分光ユニット２４０における信号光の入射角度に設定し、上記センサ２６３，２６４，２６５，２６６で検出される光の強度が上述した割合になるように光透過部材２４９ａ，２４９ｂの間隔を調整することにより、フィルタユニット２４９の波長特性を所望の値に設定することができる。
【００７７】
次に、図９（ｂ）を用いてアライメント顕微鏡によりフィルタユニット２４９の波長特性を検出する検出部２６０′の構成について説明する。この検出部２６０′は、フィルタユニット２４９を構成する２つの光透過部材２４９ａ，２４９ｂのそれぞれの位置を正確に計測するため、光透過部材２４９ａには第１のアライメント顕微鏡２６１′及び第３のアライメント顕微鏡２６３′を配置し、光透過部材２４９ｂに対しては第２のアライメント顕微鏡２６２′及び第４のアライメント顕微鏡２６４′をそれぞれ配置して構成している。これにより、それぞれの光透過部材２４９ａ，２４９ｂを形成する各平面Ｓ１，Ｓ２の位置、あるいは光透過部材２４９ａ，２４９ｂの側面部に形成されたアライメントマーク（不図示）の位置を精密に計測することで、フィルタユニット２４９の波長特性を検出する、すなわち、これにより光透過部材２４９ａと光透過部材２４９ｂとの間隔を所望の値に設定している。なお、２つの光透過部材２４９ａ，２４９ｂ（平面Ｓ１，Ｓ２）の間隔を、より平行に設定するためにはそれぞれの光透過部材２４９ａ，２４９ｂに対して概ね１２０度の間隔を空けて３組のアライメント顕微鏡を配置するのが良い。またシステムを簡略化するためには光透過部材２４９ａと光透過部材２４９ｂのうちのどちらか片方の最低一箇所にアライメント顕微鏡を配置すればよい。
【００７８】
最後に、図１１を用いて測長干渉計によりフィルタユニット２４９の波長特性を検出する検出部２６０″の構成について説明する。この検出部２６０″は、フィルタユニット２４９を構成する２つの光透過部材２４９ａ，２４９ｂのそれぞれの位置を正確に計測するため、それぞれの同一方向の側面に反射面Ｒ１，Ｒ２を設けて測長干渉計を構成する。具体的には、干渉計ヘッド２６１″から出射した光束を偏光ビームスプリッタ２６２″にてＰ波及びＳ波に分離し、この偏光ビームスプリッタ２６２″を透過したＰ波は光透過部材２４９ｂの反射面Ｒ２に、偏光ビームスプリッタ２６２″で反射したＳ波は第１のミラー２６３″にて光透過部材２４９ａの反射面Ｒ１に入射させる。ここで、この偏光ビームスプリッタ２６２″で分離された２つの光路のいずれにも第１のλ／４板２６４″及び第２のλ／４板２６５″が配置されている。そのため、光透過部材２４９ａ，２４９ｂのそれぞれの反射面Ｒ１，Ｒ２にて反射して再び偏光ビームスプリッタ２６２″に入射する際に偏光方向が９０度変換されることになる。すなわち、光透過部材２４９ａの反射面Ｒ１で反射した光はＰ波になって第１のミラー２６３″で反射され、偏光ビームスプリッタ２６２″を透過し、光透過部材２４９ｂの反射面Ｒ２で反射した光はＳ波になって偏光ビームスプリッタ２６２″で反射されることにより、これらの光が合成されて第２のミラー２６６″に入射し、この第２のミラー２６６″で反射されてレシーバー２６７″に入射する。このレシーバー２６７″より出力される出力信号、すなわちフィルタユニット２４９の波長特性に基づいて光透過部材２４９ａ，２４９ｂの間隔を正確に制御することができる。
【００７９】
なお、図１０に示す検出部２６０″においては、干渉計を一つだけ配置しているが、より理想的には複数の干渉計を配置して制御することで光透過部材２４９ａ，２４９ｂの平行度を良好に保つことが可能となり好ましい。
【００８０】
なお、以上の第１及び第２の実施形態に係る分光ユニット１４０，２４０においては、波長選択部１４８，２４８を回折格子４３に入射する手前に配置したが、本発明がこの構成に限定されることはなく、光ファイバ２８の射出端（ファイバカプラ２９ｂ）から受光器４５までの間の光路上であればどこに配置しても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１  顕微鏡システム    ２９ｂ  ファイバカプラ（射出端）
１０  光源系（光源）    ３０  顕微鏡    ３２  対物レンズ    ３３  標本
４０  分光ユニット（分光部）    ４１  コリメート光学系
４３（４３１〜４３３）  回折格子（分光素子）    ４４  集光光学系
４５  受光器    ５０  情報処理装置（制御部）    ５４  外部記憶装置（記憶部）
１４０  分光ユニット    １４８  波長選択部    １４９  フィルタユニット
１４９ａ  ノッチフィルタ（光学素子）    １４９ｂ  フィルタ挿抜部
１４９ｃ  回転ステージ（角度調整部）    ２４０  分光ユニット
２４８  波長選択部    ２４９（２４９Ｆ，２４９Ｒ）  フィルタユニット
２４９ａ，２４９ｂ  光透過部材（光学素子）    ２４９ｇ  間隔調整部
２５０ａ  平行ステージ（位置調整部）    ２５０ｂ  回転ステージ（角度調整部）
【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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