(57)【要約】【課題】小型で簡素な構成により、光源から出射した光のチルトずれ及びシフトずれを検出することができる光検出機構等を提供する。【解決手段】光検出機構１００は、光源から出射したレーザ光を受光する受光面１０３ａを有し、該受光面１０３ａにおいて受光したレーザ光に応じた検出信号を出力する光検出器１０３と、上記レーザ光を通過させることにより集光する凸レンズ１０２と、凸レンズ１０２を通過したレーザ光を受光面１０３ａにフォーカスした状態で該受光面１０３ａに入射させる第１の状態と、凸レンズ１０２を通過したレーザ光を受光面１０３ａからデフォーカスした状態で該受光面１０３ａに入射させる第２の状態とを切り替える焦点位置変更手段としての偏光ビームスプリッタ１０４、シャッタ１０８、１０９と、これらを駆動するシャッタ駆動部１１０とを備える。【選択図】図１Ａ
2016180675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射した光のチルトずれ及びシフトずれを検出する光検出機構において、
前記光を受光する受光面を有し、該受光面において受光した光に応じた検出信号を出力する光検出器と、
前記光源から出射した光を通過させることにより集光する集光光学系と、
前記集光光学系を通過した光を前記受光面にフォーカスした状態で該受光面に入射させる第１の状態と、前記集光光学系を通過した光を前記受光面からデフォーカスした状態で該受光面に入射させる第２の状態とを切り替える焦点位置変更手段と、
を備えることを特徴とする光検出機構。
【請求項２】
前記焦点位置変更手段は、
前記集光光学系を通過した光の少なくとも一部を、前記集光光学系から前記受光面に至る第１の光路に対して光路長が異なる第２の光路に分岐する光路分岐手段と、
前記第１の光路を通過する光と前記第２の光路を通過する光とのいずれかを前記受光面に入射させる光路選択手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光検出機構。
【請求項３】
前記光路選択手段の後段に設けられ、前記第２の光路を前記第１の光路と合成する光路合成手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の光検出機構。
【請求項４】
前記光路分岐手段及び前記光路合成手段の各々は、偏光光学素子である、ことを特徴とする請求項３に記載の光検出機構。
【請求項５】
前記光路分岐手段及び前記光路合成手段の各々は、光路分割素子である、ことを特徴とする請求項３に記載の光検出機構。
【請求項６】
前記光路選択手段は、
前記第１の光路の前記光路分岐手段と前記光路合成手段との間に設けられた第１のシャッタと、
前記第２の光路に設けられた第２のシャッタと、
前記第１及び第２のシャッタを択一的に開放するシャッタ制御部と、
を有する、
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の光検出機構。
【請求項７】
前記光路分岐手段は全反射ミラーであり、
前記光路選択手段は、前記第１の光路に対して前記光路分岐手段を挿抜する挿抜手段である、
ことを特徴とする請求項２に記載の光検出機構。
【請求項８】
前記焦点位置変更手段は、前記集光光学系を該集光光学系の光軸に沿って移動させる集光光学系移動手段である、ことを特徴とする請求項１に記載の光検出機構。
【請求項９】
前記焦点位置変更手段は、
前記集光光学系と前記受光面との間の光路に挿抜可能に設けられる光学部材であって、前記集光光学系を通過した光を通過させることにより、該光の光路長を変更する光学部材と、
前記光路に対して前記光学部材を挿抜する挿抜手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光検出機構。
【請求項１０】
前記光学部材は、凹レンズ、凸レンズ、メニスカスレンズ、又はプリズムである、ことを特徴とする請求項９に記載の光検出機構。
【請求項１１】
前記受光面にフォーカスした状態で入射した光に応じて前記光検出器から出力された第１の検出信号に基づいて、前記光源から出射した光のチルトずれを検出すると共に、前記受光面からデフォーカスした状態で入射した光に応じて前記光検出器から出力された第２の検出信号に基づいて、前記光源から出射した光のシフトずれを検出する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光検出機構。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光検出機構と、
前記制御部により検出された前記チルトずれ及び前記シフトずれに基づいて、前記光源から出射した光の傾き及び位置を調整する調整部と、
を備えることを特徴とするアライメント機構。
【請求項１３】
前記制御部により検出された前記チルトずれ及び前記シフトずれの検出結果を表示する表示装置をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のアライメント機構。
【請求項１４】
前記光源と、
請求項１２又は１３に記載のアライメント機構と、
前記アライメント機構により傾き及び位置が調整された前記光を用いて観測を行う観測部と、
を備えることを特徴とする観測システム。
【請求項１５】
前記観測部はレーザ顕微鏡である、ことを特徴とする請求項１４に記載の観測システム。
【請求項１６】
光源から出射した光をフォーカスした状態で光検出する第１の状態と、前記光をデフォーカスした状態で光検出する第２の状態とを切り替えるステップと、
前記第１の状態における光検出結果と前記第２の状態における光検出結果とを用いて、前記光源から出射した光のチルトずれ及びシフトずれを検出するステップと、
を含むことを特徴とする観測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射した光のずれを検出する光検出機構、アライメント機構、観測システム、及び観測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ走査型顕微鏡やレーザ測定器等の観測システムにおいては、観測に用いる光の周波数を切り替えるとき、或いは温度や湿度等の環境変化が生じたときなどに、光源の光軸ずれが発生することがある。それにより、光源から出射する光が基準光路に対して傾くチルトずれ及び基準光路に対して平行移動するシフトずれが発生する。
【０００３】
チルトずれ及びシフトずれを検出する技術として、例えば特許文献１には、光源から出射した光をハーフミラーによって光路長が異なる２つの光路に分岐し、一方の光路から光を光検出器に入射させると共に、他方の光路から光を別の光検出器に入射させ、これらの光検出器における光の受光位置に基づいてチルトずれ及びシフトずれを算出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１においては、２つの光検出器が必要であるため、これらの光検出器の設置スペースや、各光検出器に入射させる光の光路を設けるスペースが必要となり、システム全体が大型化すると共に、構成が複雑になってしまう。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型で簡素な構成により、光源から出射した光のチルトずれ及びシフトずれを検出することができる光検出機構、アライメント機構、観測システム、及び観測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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光検出機構は、光源から出射した光のチルトずれ及びシフトずれを検出する光検出機構において、前記光を受光する受光面を有し、該受光面において受光した光に応じた検出信号を出力する光検出器と、前記光源から出射した光を通過させることにより集光する集光光学系と、前記集光光学系を通過した光を前記受光面にフォーカスした状態で該受光面に入射させる第１の状態と、前記集光光学系を通過した光を前記受光面からデフォーカスした状態で該受光面に入射させる第２の状態とを切り替える焦点位置変更手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記光検出機構において、前記焦点位置変更手段は、前記集光光学系を通過した光の少なくとも一部を、前記集光光学系から前記受光面に至る第１の光路に対して光路長が異なる第２の光路に分岐する光路分岐手段と、前記第１の光路を通過する光と前記第２の光路を通過する光とのいずれかを前記受光面に入射させる光路選択手段と、備えることを特徴とする。
【０００９】
上記光検出機構は、前記光路選択手段の後段に設けられ、前記第２の光路を前記第１の光路と合成する光路合成手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
上記光検出機構において、前記光路分岐手段及び前記光路合成手段の各々は、偏光光学素子である、ことを特徴とする。
【００１１】
上記光検出機構において、前記光路分岐手段及び前記光路合成手段の各々は、光路分割素子である、ことを特徴とする。
【００１２】
上記光検出機構において、前記光路選択手段は、前記第１の光路の前記光路分岐手段と前記光路合成手段との間に設けられた第１のシャッタと、前記第２の光路に設けられた第２のシャッタと、前記第１及び第２のシャッタを択一的に開放するシャッタ制御部と、
を有する、ことを特徴とする。
【００１３】
上記光検出機構において、前記光路分岐手段は全反射ミラーであり、前記光路選択手段は、前記第１の光路に対して前記光路分岐手段を挿抜する挿抜手段である、ことを特徴とする。
【００１４】
上記光検出機構において、前記焦点位置変更手段は、前記集光光学系を該集光光学系の光軸に沿って移動させる集光光学系移動手段である、ことを特徴とする。
【００１５】
上記光検出機構において、前記焦点位置変更手段は、前記集光光学系と前記受光面との間の光路に挿抜可能に設けられる光学部材であって、前記集光光学系を通過した光を通過させることにより、該光の光路長を変更する光学部材と、前記光路に対して前記光学部材を挿抜する挿抜手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
上記光検出機構において、前記光学部材は、凹レンズ、凸レンズ、メニスカスレンズ、又はプリズムである、ことを特徴とする。
【００１７】
上記光検出機構は、前記受光面にフォーカスした状態で入射した光に応じて前記光検出器から出力された第１の検出信号に基づいて、前記光源から出射した光のチルトずれを検出すると共に、前記受光面からデフォーカスした状態で入射した光に応じて前記光検出器から出力された第２の検出信号に基づいて、前記光源から出射した光のシフトずれを検出する制御部をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るアライメント機構は、前記光検出機構と、前記制御部により検出された前記チルトずれ及び前記シフトずれに基づいて、前記光源から出射した光の傾き及び位置を調整する調整部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記アライメント機構は、前記制御部により検出された前記チルトずれ及び前記シフトずれの検出結果を表示する表示装置をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る観測システムは、前記光源と、前記アライメント機構と、前記アライメント機構により傾き及び位置が調整された前記光を用いて観測を行う観測部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
上記観測システムにおいて、前記観測部はレーザ顕微鏡である、ことを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る観測方法は、光源から出射した光をフォーカスした状態で光検出する第１の状態と、前記光をデフォーカスした状態で光検出する第２の状態とを切り替えるステップと、前記第１の状態における光検出結果と前記第２の状態における光検出結果とを用いて、前記光源から出射した光のチルトずれ及びシフトずれを検出するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光源から出射した光の焦点位置を切り替えることにより、チルトずれを検出するために受光面にフォーカスした光と、シフトずれを検出するために受光面からデフォーカスした光との両方を、１つの光検出器によって検出することができる。従って、光検出機構全体を小型化し、且つ構成を簡素化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１の変形例１−１に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１の変形例１−２に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１の変形例１−３に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態２に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態２に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施の形態３に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施の形態３に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３の変形例３に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の実施の形態４に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の実施の形態４に係る光検出機構の構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態５に係るアライメント機構の構成を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態６に係る観測システムの構成を示す模式図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の実施の形態６の変形例に係る観測システムの構成を示す模式図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の実施の形態６の変形例に係る観測システムの構成を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態７に係る観測システムの構成を示す模式図である。
【図１４】図１４は、図１３に示すアライメント機構の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態に係る光検出機構、アライメント機構、観測システム、及び観測方法について、図面を参照しながら説明する。なお、これら実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。図面は模式的なものであり、各部の寸法の関係や比率は、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。
【００２６】
（実施の形態１）
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る光検出機構の構成を示す模式図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、実施の形態１に係る光検出機構１００は、レーザ光の主光路Ｌに設けられたハーフミラー１０１と、ハーフミラー１０１によって反射されたレーザ光を集光する集光光学系としての凸レンズ１０２と、光検出器１０３と、凸レンズ１０２から光検出器１０３に至る光路Ｌ１に配置された偏光光学素子である偏光ビームスプリッタ１０４、１０５と、偏光ビームスプリッタ１０４により光路Ｌ１から分岐された光路Ｌ２に配置された全反射ミラー１０６、１０７と、光路Ｌ１の偏光ビームスプリッタ１０４、１０５の間に配置されたシャッタ１０８と、光路Ｌ２の全反射ミラー１０６、１０７の間に配置されたシャッタ１０９と、シャッタ１０８、１０９を連動して開閉するシャッタ駆動部１１０と、シャッタ駆動部１１０の動作を制御すると共に、光検出器１０３から出力された信号を処理する制御部１１１とを備える。なお、実施の形態１においては、ハーフミラー１０１によって反射されたレーザ光を集光する集光光学系を１つの凸レンズ１０２によって構成しているが、複数の光学部材によって当該集光光学系を構成しても良い。図１Ａは、シャッタ１０８が開き、シャッタ１０９が閉じた状態を示し、図１Ｂは、シャッタ１０８が閉じ、シャッタ１０９が開いた状態を示す。
【００２７】
光検出器１０３は、入射する光を受光する受光面１０３ａを有し、この受光面１０３ａが凸レンズ１０２の光軸と直交するように配置されている。光検出器１０３は、受光面１０３ａにおいて受光した光の像を表す検出信号を出力する。凸レンズ１０２は、その焦点が受光面１０３ａに合う位置に配置されている。
【００２８】
偏光ビームスプリッタ１０４は、凸レンズ１０２の方向から入射するレーザ光に含まれるＰ偏光を通過させると共に、該レーザ光に含まれるＳ偏光を反射することにより、レーザ光を光路Ｌ１、Ｌ２に分岐する光路分岐手段である。
【００２９】
全反射ミラー１０６、１０７は、偏光ビームスプリッタ１０４により反射されたＳ偏光を、光路Ｌ１に対して迂回する光路Ｌ２を形成する。
【００３０】
偏光ビームスプリッタ１０５は、偏光ビームスプリッタ１０４及びシャッタ１０８を通過したＰ偏光を直進させて受光面１０３ａに入射させると共に、偏光ビームスプリッタ１０４及び全反射ミラー１０６により反射され、シャッタ１０９を通過して全反射ミラー１０７を経て入射するＳ偏光をさらに反射して受光面１０３ａに入射させる。つまり、偏光ビームスプリッタ１０５は、シャッタ１０８、１０９よりも後段においてＰ偏光の光路Ｌ１とＳ偏光の光路Ｌ２とを合成する光路合成手段である。
【００３１】
なお、偏光ビームスプリッタ１０４、１０５の代わりに、偏光板や偏光プリズム等の偏光光学素子を適用しても良い。
【００３２】
シャッタ駆動部１１０は、シャッタ１０８、１０９を交互に開閉させる。即ち、シャッタ駆動部１１０は、シャッタ１０８を開いて偏光ビームスプリッタ１０４を通過したＰ偏光を通過させている間、シャッタ１０９を閉じ、偏光ビームスプリッタ１０４及び全反射ミラー１０６によって反射されたＳ偏光を遮蔽する。また、シャッタ駆動部１１０は、シャッタ１０９を開いて偏光ビームスプリッタ１０４及び全反射ミラー１０６によって反射されたＳ偏光を通過させている間、シャッタ１０８を閉じ、偏光ビームスプリッタ１０４を通過したＰ偏光を遮蔽する。つまり、シャッタ１０８、１０９及びこれらを駆動するシャッタ駆動部１１０が、光路Ｌ１、Ｌ２のいずれかを通過した光を光検出器１０３に入射させる光路選択手段を構成する。
【００３３】
凸レンズ１０２を通過し、偏光ビームスプリッタ１０４、１０５を直進して光検出器１０３に入射するＰ偏光の光路Ｌ１の光路長に対し、凸レンズ１０２を通過して偏光ビームスプリッタ１０４、全反射ミラー１０６、１０７、及び偏光ビームスプリッタ１０５に反射されて光検出器１０３に入射するＳ偏光の光路Ｌ２の光路長は長い。このため、光路Ｌ１を通るＰ偏光が受光面１０３ａにフォーカスした状態で受光面１０３ａに入射するのに対し（第１の状態）、光路Ｌ２を通るＳ偏光は、受光面１０３ａからデフォーカスした状態で受光面１０３ａに入射する（第２の状態）。つまり、光路分岐手段としての偏光ビームスプリッタ１０４と、光路選択手段としてのシャッタ１０８、１０９及びシャッタ駆動部１１０とが、凸レンズ１０２を通過した光の焦点位置を受光面１０３ａに合わせた状態と、該焦点を受光面１０３から光軸に沿ってずらした状態とで切り替える焦点位置変更手段を構成する。
【００３４】
制御部１１１は、シャッタ駆動部１１０の動作を制御すると共に、光検出器１０３から出力された検出信号に基づいて受光面１０３ａに入射した光の受光位置を検出し、この受光位置に基づいてレーザ光のチルトずれ及びシフトずれを検出する。制御部１１１は、シャッタ駆動部１１０に対する制御情報に基づいて、受光面１０３ａに入射した光が光路Ｌ１、Ｌ２のいずれから入射した光であるかを特定することができる。
【００３５】
次に、光検出機構１００におけるレーザ光のチルトずれ及びシフトずれの検出方法を説明する。以下においては、レーザ光が円偏光である場合を説明する。光検出機構１００に入射したレーザ光の一部は、主光路Ｌに配置されたハーフミラー１０１によって反射され、凸レンズ１０２を通過する。偏光ビームスプリッタ１０４を通過したＰ偏光は、光路Ｌ１上を直進する。一方、偏光ビームスプリッタ１０４により反射されたＳ偏光は、光路Ｌ２上を進行する。
【００３６】
レーザ光のチルトずれを検出する場合、図１Ａに示すように、シャッタ駆動部１１０は、制御部１１１の制御の下でシャッタ１０８を開き、シャッタ１０９を閉じる。それにより、光路Ｌ１を直進したＰ偏光はシャッタ１０８を通過し、さらに、偏光ビームスプリッタ１０５を通過して、光検出器１０３の受光面１０３ａにフォーカスした状態で入射する。このとき、主光路Ｌを通過するレーザ光に、基準光路に対するチルトずれが発生していない場合、Ｐ偏光は、受光面１０３ａに対して予め設定されている基準位置に入射する。一方、レーザ光にチルトずれが発生している場合、Ｐ偏光は、チルトずれの量及び方向に応じて、受光面１０３ａの基準位置からずれた位置に入射する。
【００３７】
制御部１１１は、光検出器１０３から出力された検出信号から、受光面１０３ａにおけるＰ偏光の受光位置を検出し、基準位置に対する受光位置の変位量（以下、チルト変位量）ΔＰ１及び変位方向（以下、チルト変位方向）を算出する。そして、チルト変位量ΔＰ１を用いて、次式（１）により、基準光路に対するレーザ光のチルト量θを算出すると共に、チルト変位方向に基づいて、基準光路に対するレーザ光のチルト方向を検出する。
θ＝ｔａｎ-1（ΔＰ１／ΔＬ１）  …（１）
【００３８】
式（１）において、光路長ΔＬ１は、凸レンズ１０２から受光面１０３ａまでの距離である。なお、一般的なレーザ光の場合、凸レンズ１０２には平行光が入射するので、光路長ΔＬ１は、凸レンズ１０２の焦点距離と等しくなる。この場合、シフトずれに依存せずにチルトずれのみを独立して検出可能となる。
【００３９】
また、レーザ光のシフトずれを検出する場合、図１Ｂに示すように、シャッタ駆動部１１０は、制御部１１１の制御の下でシャッタ１０８を閉じ、シャッタ１０９を開く。それにより、光路Ｌ２に迂回したＳ偏光は全反射ミラー１０６により反射され、シャッタ１０９を通過し、全反射ミラー１０７及び偏光ビームスプリッタ１０５により反射されて、光検出器１０３の受光面１０３ａからデフォーカスした状態で入射する。このとき、主光路Ｌを通過するレーザ光に、基準光路に対するチルトずれ及びシフトずれのいずれもが発生していない場合、Ｓ偏光は、受光面１０３ａに対して予め設定されている基準位置に入射する。一方、レーザ光にチルトずれ及びシフトずれのいずれか又は両方が発生している場合、Ｓ偏光は、チルトずれ及びシフトずれの各量及び方向に応じて、受光面１０３ａの基準位置からずれた位置に入射する。
【００４０】
制御部１１１は、光検出器１０３から出力された検出信号から、受光面１０３ａにおけるＳ偏光の受光位置を検出し、基準位置に対する受光位置の変位量（以下、シフト変位量）ΔＰ２及び変位方向（以下、シフト変位方向）を算出する。そして、チルトずれを検出する際に取得したチルト変位量ΔＰ１と、チルト変位方向と、光路Ｌ１と光路Ｌ２との光路長差とに基づいて、シフト変位量ΔＰ２のうち、チルトずれに起因する変位量を差し引く。この差引後のシフト変位量ΔＰ２’及びシフト変位方向が、基準光路に対するレーザ光のシフトずれに起因するずれを表す。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施の形態１においては、レーザ光を光路長の異なる２つの光路に分岐し、これらの光路から１つの光検出器１０３に光を順次入射させることによりレーザ光のチルトずれ及びシフトずれを検出する。そのため、光検出器１０３を複数設ける必要がなくなるので、光検出機構１００を小型化し、構成を簡素化することができる。また、光検出器１０３を１つにすることにより、光検出機構１００を安価に構成することが可能となる。
【００４２】
また、本発明の実施の形態１によれば、光路長の異なる２つの光路のいずれかを通過したレーザ光を光検出器１０３に順次入射させることにより、レーザ光のチルトずれ及びシフトずれを順次検出するので、これらのずれの各々を精度良く検出することができる。
【００４３】
さらに、本発明の実施の形態１によれば、光路分岐手段及び光路合成手段として偏光ビームスプリッタ１０４、１０５をそれぞれ用いるので、光路を分岐する際の光量ロスを抑制することができる。
【００４４】
（変形例１−１）
図２は、本発明の実施の形態１の変形例１−１に係る光検出機構の構成を示す模式図である。図２に示すように、本変形例１−１に係る光検出機構１２０は、図１Ａ及び図１Ｂに示す光検出機構１００に対し、ハーフミラー１０１により主光路Ｌから分岐されたレーザ光の光路にλ／４波長板１２１が配置されている。λ／４波長板１２１以外の光検出機構１２０の各部の構成は、実施の形態１と同様である。なお、図２は、シャッタ１０８が開き、シャッタ１０９が閉じた状態を示している。
【００４５】
光源から出射するレーザ光の偏光特性が直線偏光である場合、偏光ビームスプリッタ１０４の上流側にλ／４波長板１２１を挿入すれば良い。それにより、λ／４波長板１２１の下流側においては、実施の形態１と同様の構成で、レーザ光のチルトずれ及びシフトずれを検出することができる。
【００４６】
（変形例１−２）
図３は、本発明の実施の形態１の変形例１−２に係る光検出機構の構成を示す模式図である。図３に示すように、本変形例１−２に係る光検出機構１３０は、図１Ａ及び図１Ｂに示す偏光ビームスプリッタ１０４、１０５の代わりに、光路分割素子であるハーフミラー１３１、１３２を備える。ハーフミラー１３１、１３２以外の光検出機構１３０の各部の構成は、実施の形態１と同様である。なお、図３は、シャッタ１０８が開き、シャッタ１０９が閉じた状態を示している。
【００４７】
ハーフミラー１３１は、凸レンズ１０２の方向から入射するレーザ光の一部を通過させると共に、該レーザ光の他の一部を反射することにより、レーザ光を光路Ｌ１、Ｌ２に分岐する光路分岐手段である。また、ハーフミラー１３２は、ハーフミラー１３１を通過したレーザ光の一部を直進させて光検出器１０３に入射させると共に、ハーフミラー１３１により反射され、全反射ミラー１０６、１０７を経て入射するレーザ光の一部を反射して光検出器１０３に入射させる光路合成手段である。
【００４８】
このように、主光路Ｌを通過するレーザ光の光量が多い場合には、光路分岐手段及び光路合成手段としてハーフミラー１３１、１３２をそれぞれ用いることができる。この場合、偏光ビームスプリッタ１０４、１０５を使用する実施の形態１と比べて、光検出機構１２０の部品コストを低減することが可能となる。
【００４９】
なお、ハーフミラー１３１、１３２の代わりに、ビームスプリッタやプリズム等の光路分割素子を適用しても良い。
【００５０】
（変形例１−３）
図４は、本発明の実施の形態１の変形例１−３に係る光検出機構の構成を示す模式図である。図４に示すように、本変形例１−３に係る光検出機構１４０においては、図１Ａ及び図１Ｂに示す光検出機構１００に対し、偏光ビームスプリッタ１０４を通過したＰ偏光の光路Ｌ１にシャッタ１０８のみが設けられている。また、偏光ビームスプリッタ１０４により反射されたＳ偏光の光路Ｌ２’を１つの全反射ミラー１０６により形成し、この光路Ｌ２’にシャッタ１０９が設けられている。光路Ｌ１、Ｌ２’以外の光検出機構１４０の各部の構成は、実施の形態１と同様である。なお、図４は、シャッタ１０８が開き、シャッタ１０９が閉じた状態を示している。
【００５１】
偏光ビームスプリッタ１０４を通過して光路Ｌ１に導かれたＰ偏光は、シャッタ１０８を通過してそのまま受光面１０３ａに入射する。一方、偏光ビームスプリッタ１０４によって反射されたＳ偏光は、全反射ミラー１０６により反射され、シャッタ１０９を通過してそのまま受光面１０３ａに入射する。なお、光路Ｌ２’に設けられるシャッタ１０９の位置及び向きは、光路Ｌ２’に合わせて調整されている。
【００５２】
このように、全反射ミラー１０６の向きを調節することにより、Ｓ偏光を直接光検出器１０３に入射させることで、光路Ｌ１及び光路Ｌ２’を構成する部品点数及び部品コストを低減することが可能となる。
【００５３】
（実施の形態２）
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施の形態２に係る光検出機構の構成を示す模式図である。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、実施の形態２に係る光検出機構２００は、レーザ光の主光路Ｌに設けられたハーフミラー１０１と、ハーフミラー１０１によって反射されたレーザ光を集光する集光光学系としての凸レンズ１０２と、凸レンズ１０２から光検出器１０３に至る光路Ｌ１に挿抜可能に設けられた全反射ミラー２０１、２０２と、全反射ミラー２０１により反射されたレーザ光の光路Ｌ２に配置された全反射ミラー２０３、２０４と、光路Ｌ１に対して全反射ミラー２０３、２０４を挿抜するミラー挿抜部２０５と、ミラー挿抜部２０５の動作を制御すると共に、光検出器１０３から出力された信号を処理する制御部２０６とを備える。このうち、ハーフミラー１０１、凸レンズ１０２、及び光検出器１０３の構成、位置関係、及び作用は実施の形態１と同様である。なお、図５Ａは、全反射ミラー２０１、２０２が光路Ｌ１に挿入されている状態を示し、図５Ｂは、全反射ミラー２０１、２０２が光路Ｌ２から抜去されている状態を示す。
【００５４】
ミラー挿抜部２０５は、例えば、全反射ミラー２０３、２０４を保持する保持具と、該保持具を光路Ｌ１と直交する方向に移動させるモータとによって構成される。
【００５５】
凸レンズ１０２は、その焦点が光検出器１０３の受光面１０３ａに合う位置に配置されている。そのため、全反射ミラー２０１、２０２を光路Ｌ１から抜去すると、凸レンズ１０２を通過したレーザ光はそのまま直進し、受光面１０３ａにフォーカスした状態で該受光面１０３ａに入射する（第１の状態）。一方、全反射ミラー２０１により反射されるレーザ光の光路Ｌ２は、光路Ｌ１よりも長い。そのため、全反射ミラー２０１、２０２を光路Ｌ１に挿入すると、全反射ミラー２０１、２０３、２０４、２０２を経由したレーザ光が、受光面１０３ａからデフォーカスした状態で該受光面１０３ａに入射する（第２の状態）。つまり、全反射ミラー２０１、２０２及びこれらを挿抜するミラー挿抜部２０５が、凸レンズ１０２を通過した光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段を構成する。制御部２０６は、ミラー挿抜部２０５に対する制御情報に基づいて、受光面１０３ａに入射したレーザ光が光路Ｌ１、Ｌ２のいずれを通過した光であるかを特定することができる。
【００５６】
レーザ光のチルトずれを検出する場合、図５Ｂに示すように、ミラー挿抜部２０５は、制御部２０６の制御の下で全反射ミラー２０１、２０２を光路Ｌ１から抜去する。それにより、凸レンズ１０２を通過したレーザ光はそのまま光路Ｌ１を直進して光検出器１０３に入射する。光検出器１０３は、受光面１０３ａに入射したレーザ光の検出信号を出力し、制御部２０６は、この検出信号に基づいてレーザ光のチルトずれを検出する。チルトずれの検出方法は、実施の形態１と同様である。
【００５７】
また、レーザ光のシフトずれを検出する場合、図５Ａに示すように、ミラー挿抜部２０５は、制御部２０６の制御の下で全反射ミラー２０１、２０２を光路Ｌ１に挿入する。それにより、凸レンズ１０２を通過したレーザ光は、全反射ミラー２０１、２０３、２０４、２０２により反射されて光検出器１０３に入射する。光検出器１０３は、受光面１０３ａに入射したレーザ光の検出信号を出力し、制御部２０６は、この検出信号に基づいてレーザ光のシフトずれを検出する。シフトずれの検出方法は、実施の形態１と同様である。
【００５８】
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、全反射ミラー２０１、２０２を用いて光路を分岐及び合成するので、偏光ビームスプリッタ１０４、１０５を使用する実施の形態１と比べて部品コストを低減することができると共に、光検出器１０３に入射するレーザ光の光量ロスを最小限に留めることができる。
【００５９】
（変形例２）
図６は、本発明の実施の形態２の変形例２に係る光検出機構の構成を示す模式図である。図６に示すように、本変形例２に係る光検出機構２１０は、図５Ａ、図５Ｂに示す光検出機構２００に対し、全反射ミラー２０１のみが光路Ｌ１に対して挿抜される。また、全反射ミラー２０１により光路Ｌ１から分岐される光路Ｌ２’を１つの全反射ミラー２０３によって形成する。光路Ｌ１、Ｌ２’以外の光検出機構２１０の各部の構成は、実施の形態２と同様である。なお、図６においては、光路Ｌ１に挿入されている状態の全反射ミラー２０１を実線で示し、光路Ｌ２から抜去されている状態の全反射ミラー２０１を破線で示している。
【００６０】
本変形例２において、全反射ミラー２０１により反射されたレーザ光は、全反射ミラー２０３によりさらに反射されて光検出器１０３に入射する。この変形例２によれば、光路Ｌ１、光路Ｌ２’を構成する部品点数及び部品コストを低減することが可能となる。
【００６１】
（実施の形態３）
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の実施の形態３に係る光検出機構の構成を示す模式図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、実施の形態３に係る光検出機構３００は、レーザ光の主光路Ｌに設けられたハーフミラー１０１と、ハーフミラー１０１により反射されたレーザ光の光路Ｌ３に配置され、自身の光軸に沿って移動可能に設けられた集光光学系としての凸レンズ３０１と、凸レンズ３０１を通過した光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段としてのレンズ移動部３０２と、光検出器１０３と、レンズ移動部３０２の動作を制御すると共に、光検出器１０３から出力された検出信号に基づいてレーザ光のずれを検出する制御部３０３とを備える。
【００６２】
レンズ移動部３０２は、例えば、凸レンズ３０１を保持する保持具と、該保持具を光路Ｌ３に沿って移動させるモータとによって構成される。
【００６３】
図７Ａに示すように、凸レンズ３０１が位置ＰAに配置されているとき、該凸レンズ３０１の焦点ＦAが光検出器１０３の受光面１０３ａに合っているものとする。それに対し、図７Ｂに示すように、凸レンズ３０１を光軸に沿って位置ＰBに移動させると、凸レンズ３０１の焦点ＦAも光軸に沿って受光面１０３ａから移動する。
【００６４】
レーザ光のチルトずれを検出する場合、図７Ａに示すように、レンズ移動部３０２は、制御部３０３の制御の下で凸レンズ３０１を位置ＰAに移動させる。それにより、凸レンズ３０１を通過したレーザ光が、受光面１０３ａにフォーカスした状態で該受光面１０３ａに入射する（第１の状態）。
【００６５】
また、レーザ光のシフトずれを検出する場合、図７Ｂに示すように、レンズ移動部３０２は、制御部３０３の制御の下で凸レンズ３０１を位置ＰBに移動させる。それにより、凸レンズ３０１を通過したレーザ光が、受光面１０３ａからデフォーカスした状態で該受光面１０３ａに入射する。なお、光検出器１０３から出力された検出信号に基づくチルトずれ及びシフトずれの検出方法は、実施の形態１と同様である。
【００６６】
以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、凸レンズ３０１を光路Ｌ３に沿って移動させることにより凸レンズ３０１の焦点位置を変化させるので、レーザ光を２つの光路に分岐する実施の形態１、２と比較して、光検出機構３００をさらに小型化することができる。また、実施の形態１、２と比較して、使用する光学部品の点数を低減することができる。
【００６７】
（変形例３）
図８は、本発明の実施の形態３の変形例３に係る光検出機構の構成を示す模式図である。図８に示すように、本変形例３に係る光検出機構３１０は、図７Ａ及び図７Ｂに示すレンズ移動部３０２の代わりに、センサ移動部３１１を備える。センサ移動部３１１は、光検出器１０３を光路Ｌ３に沿って移動させることにより、受光面１０３ａと凸レンズ３０１との間の距離を変化させる。それにより、レーザ光が受光面１０３ａにフォーカスした状態と、受光面１０３ａからデフォーカスした状態とを切り替えることができる。センサ移動部３１１以外の光検出機構３１０の各部の構成は、実施の形態３と同様である。
【００６８】
（実施の形態４）
図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の実施の形態４に係る光検出機構の構成を示す模式図である。図９Ａ及び図９Ｂに示すように、実施の形態４に係る光検出機構４００は、レーザ光の主光路Ｌに設けられたハーフミラー１０１と、ハーフミラー１０１により反射されたレーザ光の光路Ｌ４に設けられた集光光学系としての凸レンズ４０１と、該光路Ｌ４に対して挿抜可能に設けられた凹レンズ４０２と、光路Ｌ４に対して凹レンズ４０２を挿抜するレンズ挿抜部４０３と、光検出器１０３と、レンズ挿抜部４０３の動作を制御すると共に、光検出器１０３から出力された検出信号に基づいてレーザ光のずれを検出する制御部４０４とを備える。
【００６９】
レンズ挿抜部４０３は、例えば、凹レンズ４０２を保持する保持具と、該保持具を光路Ｌ４と直交する方向に移動させるモータとによって構成される。
【００７０】
図９Ｂに示すように、凸レンズ４０１は、該凸レンズ４０２が光路Ｌ４に単独で配置されているときには、焦点ＦCが光検出器１０３の受光面１０３ａから光軸に沿ってずれるように配置されている。また、図９Ａに示すように、凹レンズ４０２は、凸レンズ４０１及び凹レンズ４０２からなる光学系の焦点ＦBが受光面１０３ａに合う位置に挿入される。つまり、凹レンズ４０２及びレンズ挿抜部４０３は、レーザ光の光路長を変化させることにより凸レンズ４０１を通過した光の焦点位置を変化させる焦点位置変更手段を構成する。
【００７１】
レーザ光のチルトずれを検出する場合、図９Ａに示すように、レンズ挿抜部４０３は、制御部４０４の制御の下で凹レンズ４０２を光路Ｌ４に挿入する。それにより、凸レンズ４０１及び凹レンズ４０２を通過したレーザ光が、受光面１０３ａにフォーカスした状態で該受光面１０３ａに入射する（第１の状態）。
【００７２】
また、レーザ光のシフトずれを検出する場合、図９Ｂに示すように、レンズ挿抜部４０３は、制御部４０４の制御の下で凹レンズ４０２を光路Ｌ４から抜去する。それにより、凸レンズ４０１を通過したレーザ光が、受光面１０３ａからデフォーカスした状態で該受光面１０３ａに入射する（第２の状態）。なお、光検出器１０３から出力された検出信号に基づくチルトずれ及びシフトずれの検出方法は、実施の形態１と同様である。
【００７３】
以上説明したように、本発明の実施の形態４によれば、光路Ｌ４に対して凹レンズ４０２を挿抜することにより、凸レンズ４０１を通過したレーザ光の焦点位置を変化させるので、レーザ光を２つの光路に分岐する実施の形態１、２と比較して、光検出機構４００をさらに小型化することが可能となる。また、実施の形態１、２と比較して、使用する光学部品の点数を低減することができる。
【００７４】
なお、上記実施の形態４においては、焦点位置変更手段を構成する光学部材として凹レンズ４０２を用いたが、レーザ光を透過させることにより該レーザ光の光路長を変化させることにより焦点位置を変更することができれば、凹レンズ４０２以外にも種々の光学部材を用いることができる。具体的には、凸レンズ、メニスカスレンズ、プリズム等が挙げられる。
【００７５】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係るアライメント機構の構成を示す模式図である。図１０に示すように、実施の形態５に係るアライメント機構５００は、レーザ光を出射するレーザ光源５１０と、レーザ光のずれを調整するアライメント調整部５２０と、レーザ光のずれを検出する光検出機構１００とを備える。また、アライメント機構５００は、表示装置５３０をさらに備えても良い。
【００７６】
アライメント調整部５２０は、シフト調整部５２１及びチルト調整部５２２を備える。シフト調整部５２１は、光検出機構１００によるシフトずれの検出結果に基づいてレーザ光の主光路Ｌを２軸で平行移動させることにより、シフトずれを補正する。チルト調整部５２２は、光検出機構１００によるチルトずれの検出結果に基づいてレーザ光の主光路Ｌの傾きを２軸で調整することにより、チルトずれを補正する。
【００７７】
光検出機構１００の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。或いは光検出機構１００の代わりに、実施の形態２〜４において説明した光検出機構２００、３００、４００又はこれらの変形例を適用しても良い。
【００７８】
表示装置５３０は、液晶や有機ＥＬ等のディスプレイであり、制御部１１１の制御の下で、光検出機構１００によるシフトずれ及びチルトずれの検出結果を表示する。検出結果の表示方法は特に限定されない。例えば、光検出器１０３の受光面１０３ａに入射した光の像を、基準位置を原点とする座標軸と共に表示しても良いし、基準光路に対する実際の光路のシフト量及びシフト方向やチルト量及びチルト方向を数値や記号で表示しても良い。
【００７９】
次に、実施の形態５におけるアライメント方法を説明する。レーザ光源５１０から出射したレーザ光は、まずアライメント調整部５２０に入射し、シフト調整部５２１及びチルト調整部５２２により位置及び傾きの調整がなされて、連結光学系５２３を介して光検出機構１００に入射する。この光検出機構１００において、レーザ光のシフトずれ及びチルトずれが検出される。
【００８０】
アライメント調整は以下の手順で行う。光検出機構１００の制御部１１１は、チルトずれの検出結果をもとに、主光路Ｌにおけるレーザ光の傾きを変化させる量（チルト調整量）及び方向（チルト調整方向）を算出してチルト調整部５２２に出力する。チルト調整部５２２は、制御部１１１から出力されたチルト調整量及び調整方向に従ってレーザ光の傾きを調整する。チルト調整が完了すると、シフトずれのみが残る。
【００８１】
次に光検出機構１００の制御部１１１は、シフトずれの検出結果をもとに、主光路Ｌにおいてレーザ光を平行移動させる量（シフト調整量）及び方向（シフト調整方向）を算出してシフト調整部５２１に出力する。シフト調整部５２１は制御部１１１から出力されたシフト調整量及び調整方向に従ってレーザ光を平行移動させる。
このようなフィードバック制御を繰り返すことにより、レーザ光のシフトずれ及びチルトずれが補正される。
【００８２】
以上説明したように、本発明の実施の形態５によれば、アライメント機構５００においてレーザ光のシフトずれ及びチルトずれを検出する機構として、光検出器１０３を１つのみ備える光検出機構１００を適用するので、アライメント機構５００を全体として小型化することができる。
【００８３】
また、本発明の実施の形態５によれば、光検出機構１００によるシフトずれ及びチルトずれの検出結果に基づき、アライメント調整部５２０においてレーザ光の位置及び傾きを自動調整するので、レーザ光のアライメントを素早く且つ簡単に、精度良く行うことができる。
【００８４】
なお、上記実施の形態５において、レーザ光の位置及び傾きを手動で調整することとしても良い。即ち、表示装置５３０に表示されたシフトずれ及びチルトずれの検出結果に基づき、ユーザが手動でシフト調整部５２１及びチルト調整部５２２を操作する。この場合においても、ユーザの操作に応じて、レーザ光のシフトずれ及びチルトずれの検出結果が表示装置５３０にリアルタイムで表示されるので、ユーザは簡単にレーザ光の調整を行うことができる。
【００８５】
（実施の形態６）
図１１は、本発明の実施の形態６に係る観測システムの構成を示す模式図である。図１１に示すように、実施の形態６に係る観測システム６００は、レーザ光を出射するレーザ光源５１０と、レーザ光のずれを調整するアライメント調整部５２０と、レーザ光のずれを検出する光検出機構１００と、観測部６１０とを備える。なお、光検出機構１００の代わりに、実施の形態２〜４において説明した光検出機構２００、３００、４００又はこれらの変形例を適用しても良い。また、アライメント調整部５２０の構成及び動作は、実施の形態５と同様である。
【００８６】
観測部６１０には、レーザ光を用いて光学的に観察や測定を行う機器が適用される。具体的には、レーザ顕微鏡、観察測定装置、血液検査装置、レーザ測定器、分光測定器等が挙げられる。図１１は、観測部６１０の一例として、レーザ走査型顕微鏡を模式的に示している。この観測部６１０は、主光路Ｌから入射するレーザ光を走査するスキャナ６１１と、走査光学系６１２と、ダイクロイックミラー６１３と、対物レンズ６１４と、試料Ｓが載置されるステージ６１５と、ＣＣＤ等の撮像素子を有する撮像部６１６とを備える。なお、レーザ光源５１０の種類や波長帯域は、観測部６１０として適用される機器に応じて適宜選択される。
【００８７】
レーザ光源５１０から出射したレーザ光は、アライメント調整部５２０を経て光検出機構１００に入射する。光検出機構１００において、レーザ光の一部は主光路Ｌに設けられたハーフミラー１０１により反射されて光路Ｌ１に導かれ、レーザ光のシフトずれ及びチルトずれの検出に用いられる。一方、ハーフミラー１０１を透過したレーザ光は、観測部６１０に入射し、試料Ｓの観察に用いられる。
【００８８】
アライメント調整部５２０は、光検出機構１００におけるシフトずれ及びチルトずれの検出結果に基づき、随時レーザ光の位置及び傾きを調整する。それにより、観測部６１０においては、精度良く調整されたレーザ光を用いた観測を行うことができる。
【００８９】
（変形例６−１）
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の実施の形態６の変形例に係る観測システムの構成を示す模式図である。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、本変形例に係る観測システム６２０は、図１１に示す光検出機構１００の代わりに光検出機構１５０を備える。光検出機構１５０は、図１に示す光検出機構１００に対し、ハーフミラー１０１の代わりに全反射ミラー１５１を備える。また、観測システム６２０は、レーザ光の主光路Ｌに対して全反射ミラー１５１を挿抜するミラー挿抜部６２１をさらに備える。
【００９０】
ミラー挿抜部６２１は、例えば、全反射ミラー１５１を保持する保持具と、該保持具を主光路Ｌと直交する方向に移動させるモータとによって構成される。このミラー挿抜部６２１の動作は、ユーザ操作により制御される。
【００９１】
観測システム６２０において、レーザ光のアライメントを行う際には、図１２Ａに示すように、全反射ミラー１５１を主光路Ｌに挿入する。それにより、アライメント調整部５２０を通過したレーザ光は、全反射ミラー１５１により反射されて光路Ｌ１に導かれ、光検出機構１５０においてシフトずれ及びチルトずれの検出に用いられる。一方、観測部６１０において観察を行う際には、図１２Ｂに示すように、全反射ミラー１５１を主光路Ｌから抜去する。それにより、アライメント調整部５２０を通過したレーザ光は観測部６１０に入射し、試料の観察や測定等に用いられる。
【００９２】
このように、主光路Ｌに対して全反射ミラー１５１を挿抜することにより、レーザ光源５１０から出射したレーザ光の全光量を、光検出機構１５０と観測部６１０との間で切り替えて用いることができる。
【００９３】
（実施の形態７）
図１３は、本発明の実施の形態７に係る観測システムの構成を示す模式図である。図１３に示す観測システム７００は、共焦点光学顕微鏡をベースとし、試料から発せられた蛍光を観察及び測定する観察測定装置に、上記実施の形態５に係るアライメント機構を適用したシステムである。試料としては蛍光標識された細胞やタンパク質などの生体関連物質が用いられる。
【００９４】
図１３に示すように、観測システム７００は、互いに波長が異なるレーザ光を出射する２種類のレーザ光源７０１、７０２と、レーザ光源７０１、７０２から出射したレーザ光をそれぞれアライメントする２つのアライメント機構７０３、７０４とを備える。
【００９５】
一方のレーザ光源７０１は、例えば発振波長が６３３ｎｍのヘリウムネオン・レーザであり、他方のレーザ光源７０２は、例えば発振波長が４８８ｎｍのアルゴン・レーザである。これらの光源７０１、７０２から出射したレーザ光はそれぞれ、アライメント機構７０３、７０４においてチルトずれ及びシフトずれの補正をなされて出射する。
【００９６】
図１４は、アライメント機構７０３、７０４の構成を示す模式図である。アライメント機構７０３、７０４の各々が備える光検出機構１００、アライメント調整部５２０、及び連結光学系５２３の構成及び動作は、実施の形態５と同様である。このうち、光検出機構１００の代わりに、実施の形態２〜４において説明した光検出機構２００、３００、４００又はこれらの変形例を適用しても良い。
【００９７】
アライメント機構７０３から出射したレーザ光は、全反射ミラー７０５によって反射され、ダイクロイックミラー７０６により、アライメント機構７０４から出射したレーザ光と合成され、１つの光路上を進行する。合成されたレーザ光は、レンズ群７０７により平行光とされた後、ダイクロイックミラー７０８により反射され、対物レンズ７０９を通過して集光される。対物レンズ７０９により集光されたレーザ光は、ＸＹステージ７１１上に固定されたマイクロプレート７１２に収容された試料７１３にフォーカスされ、試料７１３内の蛍光物質を励起する。レーザ光を集光させる試料７１３内の領域（共焦点領域）は、Ｚ軸調整機構７１０によって調整される。
【００９８】
マイクロプレート７１２には複数のウェル７１４が設けられている。ＸＹステージ７１１をＸＹ平面内において移動させ、これらのウェル７１４に収容された試料７１３に順次レーザ光を照射することにより、試料７１３を順次観察及び測定することができる。
【００９９】
試料７１３から発せられた蛍光を含む光は対物レンズ７０９を通過し、ダイクロイックミラー７０８を直進してバリアフィルタ７１５に入射する。バリアフィルタ７１５は、試料７１３から発せられた蛍光の波長成分を通過させ、それ以外の波長成分をカットするように調整されている。対物レンズ７０９を通過した光にバリアフィルタ７１５を通過させることで、ノイズ成分を遮断することができる。
【０１００】
バリアフィルタ７１５を通過した蛍光の波長成分は、集束レンズ７１６を通過することにより集束され、全反射ミラー７１７によって反射され、ピンホール７１８を通過して光検出器７１９によって受光される。光検出器７１９によって受光された蛍光の波長成分は電気信号に変換され、信号処理装置７２０において増幅、波形整形、Ａ／Ｄ変換等の処理を受け、蛍光の検出データとして演算装置７２１に入力される。演算装置７２１は、汎用のコンピュータやワークステーション等によって構成され、入力された検出データに基づいて蛍光の強度や寿命等の演算を行うことにより試料の分析を実行し、分析結果をモニタ７２２に表示させる。
【０１０１】
以上説明した実施の形態１〜７及びこれらの変形例は、本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、各実施の形態１〜７及び変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。本発明は、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１００、１２０、１３０、１４０、１５０、２００、２１０、３００、３１０、４００
光検出機構
１０１、１３１、１３２  ハーフミラー
１０２、３０１、４０１  凸レンズ
１０３、７１９  光検出器
１０３ａ  受光面
１０４、１０５  偏光ビームスプリッタ
１０６、１０７、１５１、２０１、２０２、２０３、２０４、７０５、７１７
全反射ミラー
１０８、１０９  シャッタ
１１０  シャッタ駆動部
１１１、２０６、３０３、４０４  制御部
１２１  λ／４波長板
２０５、６２１  ミラー挿抜部
３０２  レンズ移動部
３１１  センサ移動部
４０２  凹レンズ
４０３  レンズ挿抜部
５００、７０３、７０４  アライメント機構
５１０、７０１、７０２  レーザ光源
５２０  アライメント調整部
５２１  シフト調整部
５２２  チルト調整部
５２３  連結光学系
５３０  表示装置
６００、６２０、７００  観測システム
６１０  観測部
６１１  スキャナ
６１２  走査光学系
６１３、７０６、７０８  ダイクロイックミラー
６１４、７０９  対物レンズ
６１５  ステージ
６１６  撮像部
７０７  レンズ群
７１０  Ｚ軸調整機構
７１１  ＸＹステージ
７１２  マイクロプレート
７１３  試料
７１４  ウェル
７１５  バリアフィルタ
７１６  集束レンズ
７１８  ピンホール
７２０  信号処理装置
７２１  演算装置
７２２  モニタ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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