(57)【要約】      （修正有）【課題】測定時間を短縮することができる光学顕微鏡、及びスペクトル測定方法を提供する。【解決手段】光学顕微鏡は、光源１１と、試料２１からの光を検出する検出器２７と、光源１１からの光をライン状に集光して試料２１に導く共焦点光学系３０と、スリット２３を通過した光をスリット２３と垂直方向に分散させる回折格子２５と、を備えている。そして、検出器２７が、受光部と、受光部で発生した信号電荷をスリット２３と垂直方向に転送する垂直転送レジスタと、信号電荷を読み出すため、垂直転送レジスタで転送された信号電荷を複数の受光部分蓄積して、まとめて転送する水平転送レジスタとを有しているとを備えるものである。【選択図】図１
2009230021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
試料からの光を検出する二次元アレイ光検出器と、
前記光源からの光をライン状に集光して前記試料に導くとともに、前記試料からの光を前記試料と共役な位置に配置されたスリットに導くための共焦点光学系と、
前記共焦点光学系の前記スリットと前記二次元アレイ光検出器との間に設けられ、前記スリットを通過した光を波長に応じて前記スリットと垂直方向に分散させる波長分散素子と、を備え、
前記二次元アレイ光検出器が、前記スリットの方向に沿って配列され、前記試料からの光の強度に応じた信号電荷を発生させる受光画素と、
前記受光画素で発生した信号電荷を前記スリットと垂直方向に転送する垂直転送部と、
前記信号電荷を読み出すため、前記垂直転送部で転送された信号電荷を複数の前記受光画素行分蓄積して、まとめて転送する水平転送部とを有している光学顕微鏡。
【請求項２】
前記二次元アレイ光検出器が、前記受光画素で発生した信号電荷を増幅して読み出すＥＭＣＣＤであることを特徴とする請求項１に記載の光学顕微鏡。
【請求項３】
前記水平転送部でまとめて読み出す受光画素の行数が、読み出しラインに応じて可変になっている請求項１、又は２に記載の光学顕微鏡。
【請求項４】
前記光源がランプ光源であり、
前記ランプ光源からの光のうち、一部の波長の光を通過するフィルタが設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学顕微鏡。
【請求項５】
光源と、
試料からの光を検出する二次元アレイ光検出器と、
前記光源からの光をライン状に集光して前記試料に導くとともに、前記試料からの光を前記試料と共役な位置に配置されたスリットに導くための共焦点光学系と、
前記共焦点光学系の前記スリットと前記二次元アレイ光検出器との間に設けられ、前記スリットを通過した光を波長に応じて前記スリットと垂直方向に分散させる波長分散素子と、を備えた光学顕微鏡を用いたスペクトル測定方法であって、
前記二次元アレイ光検出器において、前記スリットの方向に沿って配列された受光画素で、前記試料からの光の強度に応じた信号電荷を発生させるステップと、
前記受光画素で発生した信号電荷を前記スリットと垂直方向に転送するステップと、
前記信号電荷を読み出すため、前記垂直方向で転送された信号電荷を複数の前記受光画素行分蓄積して、まとめて水平方向に転送するステップとを有するスペクトル測定方法。
【請求項６】
前記二次元アレイ光検出器では、前記受光画素で発生した信号電荷が増幅して読み出されていることを特徴とする請求項５に記載のスペクトル測定方法。
【請求項７】
前記水平方向にまとめて読み出す受光画素の行数が、読み出しラインに応じて可変になっている請求項５、又は６に記載のスペクトル測定方法。
【請求項８】
前記光源がランプ光源であり、
前記ランプ光源からの光のうち、一部の波長の光を通過するフィルタが設けられている請求項５乃至７のいずれか１項に記載のスペクトル測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学顕微鏡及びスペクトル測定方法に関し、特に詳しくは試料にライン状の光を照射する共焦点光学系を有する光学顕微鏡、及びそれを用いたスペクトル測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光顕微鏡では、励起光を試料に照射することによって、励起光と異なる波長の蛍光が発生する。試料で発生した蛍光のスペクトルを解析することで、試料に含まれる物質を分析することができる。このような蛍光やラマン散乱光を分光器で分光して、検出する光学顕微鏡が開示されている（特許文献１）。特許文献１の光学顕微鏡では、光源からの光をライン状の光に変換している。そして、ラインコンフォーカル光学系を介して、ラマンスペクトルを測定している。
【０００３】
特許文献１では、スリットを通過した光を分光器でスリット方向と垂直方向に分光している。分光器が光を波長に応じて分散させている。そして、試料とスリットとが共役な位置に配置されている。これにより、ライン状の領域におけるスペクトルを取得することができる。すなわち、ＣＣＤカメラの受光面には、波長に応じて光が分散されている。よって、ＣＣＤカメラの１フレームでライン状の領域におけるスペクトルを測定することができる。このようにすることで測定時間を短縮することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７３９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の光学顕微鏡では、ＣＣＤカメラの受光面に光が分散されている。従って、ＣＣＤカメラの受光画素には、ある波長（バンド幅）の光が入射する。すなわち、波長が異なる光は、異なる受光画素に入射する。
【０００６】
ここで、１受光画素あたりのバンド幅は、分光器の性能や受光画素の大きさに応じて決まる。より細かなスペクトル測定を行うためには、チャンネル数を増やす必要がある。スペクトルを測定するためのチャンネル数を増やす場合、受光画素数を増やす必要がある。受光画素数を増やすと、ＣＣＤカメラにおいて信号電荷を読み出す時間が長くなってしまう。よって、スペクトルの測定時間が長くなってしまう。
【０００７】
このように従来の測定では、スペクトルデータの測定時間が長時間となってしまうという問題点があった。
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、スペクトルデータの測定時間を短縮することができる光学顕微鏡、及びスペクトル測定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】
【０００８】
本発明の第１の態様にかかる光学顕微鏡は、光源と、試料からの光を検出する二次元アレイ光検出器と、前記光源からの光をライン状に集光して前記試料に導くとともに、前記試料からの光を前記試料と共役な位置に配置されたスリットに導くための共焦点光学系と、前記共焦点光学系の前記スリットと前記二次元アレイ光検出器との間に設けられ、前記スリットを通過した光を波長に応じて前記スリットと垂直方向に分散させる波長分散素子と、を備え、前記二次元アレイ光検出器が、前記スリットの方向に沿って配列され、前記試料からの光の強度に応じた信号電荷を発生させる受光画素と、前記受光画素で発生した信号電荷を前記スリットと垂直方向に転送する垂直転送部と、前記信号電荷を読み出すため、前記垂直転送部で転送された信号電荷を複数の前記受光画素分蓄積して、まとめて転送する水平転送部とを有しているものである。これにより、画像の取り込み時間を短縮することができ、測定時間を短縮することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様にかかる光学顕微鏡は、上記の光学顕微鏡であって、前記二次元アレイ光検出器では、前記受光画素で発生した信号電荷が増幅して読み出されていることを特徴とするものである。これにより、試料へのダメージを防ぐことができる。
【００１０】
本発明の第３の態様にかかる光学顕微鏡は、上記の光学顕微鏡であって、前記水平転送部でまとめて読み出す垂直方向の受光画素の数が、読み出しラインに応じて可変になっているものである。これにより、必要なバンド幅を自由に設定できる。また、注目する必要のない波長帯の信号電荷をまとめて読み出すことができるため、より測定時間を短縮することができる。
【００１１】
本発明の第４の態様にかかる光学顕微鏡は、上記の光学顕微鏡であって、前記光源がランプ光源であり、前記ランプ光源からの光のうち、一部の波長の光を通過するフィルタが設けられているものである。これにより、所定の波長の光を試料に照射することができる。
【００１２】
本発明の第５の態様にかかるスペクトル測定方法は、光源と、試料からの光を検出する二次元アレイ光検出器と、前記光源からの光をライン状に集光して前記試料に導くとともに、前記試料からの光を前記試料と共役な位置に配置されたスリットに導くための共焦点光学系と、前記共焦点光学系の前記スリットと前記二次元アレイ光検出器との間に設けられ、前記スリットを通過した光を波長に応じて前記スリットと垂直方向に分散させる波長分散素子と、を備えた光学顕微鏡を用いたスペクトル測定方法であって、前記二次元アレイ光検出器において、前記スリットの方向に沿って配列された受光画素で、前記試料からの光の強度に応じた信号電荷を発生させるステップと、前記受光画素で発生した信号電荷を前記スリットと垂直方向に転送するステップと、前記信号電荷を読み出すため、前記垂直方向で転送された信号電荷を複数の前記受光画素行分蓄積して、まとめて水平方向に転送するステップとを有するものである。これにより、画像の取り込み時間を短縮することができ、測定時間を短縮することができる。
【００１３】
本発明の第６の態様にかかるスペクトル測定方法は、上述のスペクトル測定方法において、前記二次元アレイ光検出器では、前記受光画素で発生した信号電荷が増幅して読み出されていることを特徴とするものである。これにより、試料へのダメージを防ぐことができる。
【００１４】
本発明の第７の態様にかかるスペクトル測定方法は、上述のスペクトル測定方法において、前記水平方向にまとめて読み出す垂直方向の受光画素の行数が、読み出しラインに応じて可変になっているものである。これにより、必要なバンド幅を自由に設定できる。また、注目する必要のない波長帯の信号電荷をまとめて読み出すことができるため、より測定時間を短縮することができる。
【００１５】
本発明の第８の態様にかかるスペクトル測定方法は、上記のスペクトル測定方法であって、前記光源がランプ光源であり、前記ランプ光源からの光のうち、一部の波長の光を通過するフィルタが設けられているものである。これにより、所定の波長の光を試料に照射することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、測定時間を短縮することができる光学顕微鏡、及びスペクトル測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。
【００１８】
本発明の実施の形態にかかる光学顕微鏡について図１を用いて説明する。図１は本実施の形態にかかる光学顕微鏡の光学系の構成を模式的に示す図である。光学顕微鏡は、共焦点光学系３０を用いたコンフォーカル顕微鏡である。光学顕微鏡は、光源１１、干渉フィルタ１２、レンズ１３、スリット１４、レンズ１５、ビームスプリッタ１６、ガルバノミラー１７、レンズ１８、レンズ１９、対物レンズ２０、レンズ２２、スリット２３、レンズ２４、回折格子２５、レンズ２６、及び検出器２７を有している。また、ここでは、光学顕微鏡が、試料２１で発生した蛍光を検出する蛍光顕微鏡であるとして説明する。
【００１９】
光源１１は、例えば、ランプ光源である。従って、光源１１は、励起光を照射する。この励起光が共焦点光学系３０によって、試料２１まで導かれる。これにより、試料２１内の蛍光物質が励起され、蛍光が発生する。さらに、試料２１で発生した蛍光が、共焦点光学系３０によって検出器２７まで導かれる。ここで、共焦点光学系３０は、光の照明領域をライン状にするラインコンフォーカル光学系である。また、以下の説明において、光源１１から試料２１に入射する光を入射光とし、入射光の入射によって試料２１から出射した光を出射光とする。なお、出射光には、蛍光のほか、試料２１で反射した反射光も含まれている。この反射光は、励起光と同じ波長になっている。
【００２０】
以下に、共焦点光学系３０の構成について説明する。光源１１からは、所定のスペクトルを持つ白色光が出射する。すなわち、所定の幅を有する波長帯の光が出射する。そして、光源１１からの入射光は、干渉フィルタ１２に入射する。干渉フィルタ１２は、波長に応じて光の通過を制限する。例えば、干渉フィルタ１２にバンドパスフィルタである。従って、干渉フィルタ１２は、ある波長の光を通過させ、それ以外の波長の光を遮光する。この場合、干渉フィルタ１２を通過した入射光は単色光になる。さらに、干渉フィルタ１２を交換することによって、励起光の波長を変えることができる。すなわち、所定の波長の光を通過させるフィルタを用いることで、所望の波長の光を選択することができる。よって、試料２１をより細かく分析することができる。
【００２１】
干渉フィルタ１２を通過した入射光は、レンズ１３によって屈折される。そして、レンズ１３によって集光された入射光は、スリット１４に入射する。スリット１４には、ライン状の開口が形成されている。この開口を通過した入射光は、レンズ１５に入射する。また、開口の外側に入射した入射光は、遮光される。従って、スリット１４は、入射光をライン状の光に変換する。すなわち、スリット１４を通過した入射光はライン状になっている。例えば、スリット１４の開口の方向をＸ方向とすると、入射光の長手方向がＸ方向となる。
【００２２】
レンズ１５は、スリット１４からの入射光を屈折して、平行光束にする。レンズ１５からの光はビームスプリッタ１６に入射する。ビームスプリッタ１６は例えばハーフミラーであり、入射した光の約半分を反射して、残りの半分を透過させる。従って、光源１１からの入射光の一部がビームスプリッタ１６を通過して、ガルバノミラー１７に入射する。ガルバノミラー１７は入射光を走査するとともに、レンズ１８の方向に反射する。すなわち、ガルバノミラー１７はライン状に変換された光ビームを走査する走査手段である。時間に応じてガルバノミラー１７の角度を変えることにより、入射光をスキャンすることができる。これにより、試料２１上における入射光の入射位置を変化させることができる。ガルバノミラー１７は光源１１からの入射光を入射光の長手方向と垂直な方向に走査する。すなわち、試料２１上では、入射光がＹ方向に走査される。なお、Ｘ方向、及びＹ方向は、光軸に垂直な面において、互いに直交する方向である。
【００２３】
ガルバノミラー１７で反射された入射光はレンズ１８に入射する。そして、入射光はレンズ１８、及びレンズ１９で屈折されて平行光束となる。レンズ１９からの入射光は対物レンズ２０に入射する。対物レンズ２０は光源１１からの入射光を試料２１上に集光する。スリット１４と試料２１とは互いに共役な位置に配置されている。従って、試料２１上では、入射光の照明領域がライン状になっている。すなわち、光源１１からの入射光によって、試料２１のライン状の領域が照明される。
【００２４】
試料２１に入射光（励起光）が入射することによって、試料２１から蛍光が発生する。試料２１は例えば、生体試料であり、励起光に応じて蛍光を発生する。もちろん、試料２１を蛍光物質で染色してもよい。試料２１内の蛍光物質が光エネルギーを吸収し、励起光よりも波長の長い光を放出する。ここで、試料２１から発生する蛍光のスペクトルは、励起光波長や蛍光物質によって変わる。すなわち、蛍光波長は蛍光物質固有の値になるため、同じ波長の励起光を照射した場合でも、蛍光物質の種類に応じて、蛍光のスペクトルが異なっている。よって、蛍光のスペクトルを測定することで、試料２１内における蛍光物質の分布を分析することができる。そして、試料２１は、入射光に応じて、蛍光を含む出射光を出射する。
【００２５】
そして、試料２１で発生した出射光は、元の方向に伝播していく。すなわち、試料２１からの出射光は、対物レンズ２０、レンズ１９、レンズ１８で屈折されて、ガルバノミラー１７に入射する。なお、試料２１からの出射光には、蛍光の他に反射光が含まれている。ガルバノミラー１７は、出射光をビームスプリッタ１６の方向に反射するとともに、デスキャンする。これにより、ガルバノミラー１７からビームスプリッタ１６に向かう出射光がビームスプリッタ１６からガルバノミラー１７に向かう入射光の進行方向と反対方向に伝播する。すなわち、入射光、及び出射光の伝播方向が反対向きになる。
【００２６】
そして、ガルバノミラー１７からの出射光がビームスプリッタ１６に入射する。ガルバノミラー１７でデスキャンされているため、ビームスプリッタ１６上において、入射光の位置と出射光の位置は一致する。ビームスプリッタ１６は例えばハーフミラーであり、光の約半分を反射して、残りの半分を透過させる。従って、出射光の一部がビームスプリッタ１６を通過して、レンズ２２に入射する。なお、ビームスプリッタ１６として、ダイクロイックミラーを用いてもよい。すなわち、励起光を透過し、かつ蛍光を反射するような特性のダイクロイックミラーを用いることができる。このように波長に応じて励起光と蛍光を分離することで、光の利用効率を向上することができる。すなわち、試料２１からの出射光に蛍光とレイリー散乱光が含まれている場合、ダイクロイックミラーを用いることで蛍光のみを反射することができる。
【００２７】
ビームスプリッタ１６からの出射光は、レンズ２２で屈折される。レンズ２２は、スリット２３上に出射光を集光する。スリット２３と試料２１とは互いに共役な関係に配置される。従って、スリット２３上では、出射光がライン状になっている。スリット２３はＸ方向を長手方向とするライン状の開口を有している。この開口を通過した出射光は、レンズ２４に入射する。また、開口の外側に入射した入射光は、遮光される。
【００２８】
このように、入射側、及び検出側にスリットを有する共焦点光学系３０を用いている。従って、合焦点位置以外からの光は、スリット２３で遮光される。これにより、Ｚ方向（光軸方向）の空間分解能を向上することができる。また、対物レンズ２０を上下に移動させることによって、合焦位置をＺ方向に変化させることができる。対物レンズ２０の試料２１との相対距離を変化させ、試料２１上の焦点位置をＺ方向に走査することができる。また、Ｘ方向に延びたライン状の光をガルバノミラー１７でＹ方向に走査している。これにより、ＸＹＺ方向の走査が可能となり、蛍光スペクトルの３次元空間分布の測定をすることができる。換言すると、立体的な試料２１の任意にポイントにおいて、蛍光スペクトルを測定することができる。このような、スペクトルの３次元空間分布を測定した場合でも、ライン状に照明することにより、測定時間を短縮することができる。よって、短時間でスペクトル測定を行うことができる。
【００２９】
スリット２３を通過した出射光は、レンズ２４に入射する。レンズ２４は、出射光を屈折する。そして、レンズ２４からの出射光は、回折格子２５に入射する。回折格子２５は波長分散素子であり、波長に応じて光を分散する。ここで、回折格子２５はスリット２３の方向と垂直な方向に光を分散する。従って、回折格子２５からの出射光は、Ｙ方向に分散されている。すなわち、回折格子２５による波長分散方向はＹ方向に平行になっている。出射光は、回折格子２５によって異なる角度となって伝播する。回折格子２５からの光は、レンズ２６を介して検出器２７に入射する。なお、回折格子２５ではなく、プリズムなどを分散させてもよい。
【００３０】
検出器２７は受光素子がマトリクス状に配列されたエリアセンサである。すなわち、検出器２７は画素がアレイ状に配置された２次元ＣＣＤなどの２次元アレイ光検出器である。検出器２７は電子増倍ＣＣＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｕｌｔｙｐｌｙｉｎｇ  ＣＣＤ）である。従って、光電変換によって発生した信号電荷が、増倍されて読み出される。
【００３１】
ここで、検出器２７の原理的構成図を図２に示す。図２に示されるように、検出器２７は、水平方向（Ｘ方向）及び垂直方向（Ｙ方向）に所定ピッチで配列した受光部７１と、各列の受光部７１の一側に設けた垂直方向に延びるＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ７２と、各垂直転送レジスタ７２の一端に設けたＣＣＤ構造の水平転送レジスタ７３とを有している。これらの受光部７１がそれぞれ受光画素となる。そして、各受光部７１では、光電変換によって、受光量に応じた信号電荷が発生する。すなわち、試料２１で発生した蛍光強度に応じた数の信号電荷が発生する。そして、信号電荷を、各々対応する垂直転送レジスタ７２に転送する。これら各垂直転送レジスタ７２の信号電荷を水平転送レジスタ７３へと転送し、信号電荷を読み出していく。そして、各画素で受光した蛍光強度に応じた検出信号が出力される。尚、本発明にかかる撮像装置では、図２に示す構成の検出器２７に限定されないことは言うまでもない。
【００３２】
このように、検出器２７の受光面には、受光画素となる受光部７１がマトリクス状に配列されている。ここでは、受光部７１がＸ方向、及びＹ方向に沿って配列されているとする。受光面において、Ｘ方向、及びＹ方向は互いに垂直になっている。図２では、Ｘ方向に４つの受光部７１が配列され、Ｙ方向に６つの受光部７１が配列されている。よって、６行×４列の受光部７１が配列されている。
【００３３】
受光部７１は、Ｘ方向、及びＹ方向に沿って配列されている。すなわち、受光部７１がスリット２３の方向（Ｘ方向）と平行に配列されている。さらに、受光部７１は、回折格子２５による波長分散方向（Ｙ方向）に沿って配列されている。よって、回折格子２５で分光された蛍光は、試料２１上での位置と波長とに応じて、異なる受光部７１で検出される。従って、検出器２７の受光面において、Ｘ方向が試料２１上の位置に対応し、Ｙ方向は波長に対応する。よって、Ｘ方向において隣接する受光部７１は試料２１上の異なる位置からの蛍光を受光する。また、Ｙ方向において隣接する受光部７１は、試料２１上の同じ位置で発生した異なる波長の蛍光を受光する。Ｘ方向に延びた１行の受光部７１が、あるバンド幅の蛍光を検出する。水平転送レジスタ７３において、１ラインの読み出しが行われると、所定のバンド幅の蛍光強度に応じた検出信号が出力される。この検出信号は、試料２１上におけるライン状の領域に対応している。
【００３４】
そして、検出器２７は各受光部７１で受光した出射光の光強度に応じた検出信号を処理装置（図示せず）に出力する。処理装置はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの情報処理装置であり、検出器２７からの検出信号をメモリなどに記憶していく。そして、検出結果に所定の処理を行い、モニターに表示する。さらに、処理装置はガルバノミラー１７の走査や、試料２１のステージ（図示せず）の駆動を制御している。ここで、検出器２７のＹ方向は出射光の波長に対応している。例えば、上端にある１行目の受光部７１は長波長の出射光を検出し、下端にある６行目の受光部７１は短波長の出射光を検出する。もちろん、反対であってもよい。このように、検出器２７のＹ方向における光強度の分布はスペクトルの分布を示すことになる。従って、検出器２７の１フレームで、ライン状の領域の各点におけるスペクトルを取得することができる。
【００３５】
また、検出器２７は電子増倍ＣＣＤである。従って、水平転送レジスタ７３において、信号電荷が増倍され、読み出される。すなわち、水平転送時に、電子が増倍される。そして、増倍された信号電荷を読み出す。電子増倍ＣＣＤでは量子効率が９０％程度であり、フォトマルチプライヤに比べて高くなっている。よって、蛍光強度が低い場合でも観察を行うことができる。さらに、積分時間を短くすることができるため、画像の取り込み時間を短縮することができる。励起光強度を低くすることができ、試料２１へのダメージや褪色を防ぐことができる。さらに、１つの検出器２７のみでよいため、コンパクトな光学系を構成することができる。このように量子効率の高いＥＭＣＣＤを用いることで、より短時間の測定が可能になる。なお、電子増倍ＣＣＤの代わりに、イメージインテンシファイア付きＣＣＤカメラ（ＩＣＣＤ）を用いてもよい。
【００３６】
垂直転送レジスタ７２が信号電荷を分散方向に転送し、水平転送レジスタ７３がスリット方向に転送している。さらに本実施の形態では、垂直画素混合読み出し動作（ビニング動作）を行っている。これにより、読み出しライン毎にバンド幅（波長帯）を制御することができる。例えば、２行分の信号電荷が、水平転送レジスタ７３に蓄積され、まとめて読み出される。すなわち、２行分の信号電荷が１ラインとして読み出されていく。２行分の信号電荷を列毎に読み出していくことで、１ラインの水平転送が終了する。従って、１ラインに対応する検出信号では、Ｙ方向に隣接した２画素分の信号電荷が合計されている。この場合、１行の信号電荷を読み出したときに比べて、約２倍のバンド幅の蛍光強度が取得される。なお、受光画素が２４個ある場合、２行分の信号電荷をまとめて読み出すと、受光画素数の半分である１２個の光強度データが１フレームで取得される。
【００３７】
水平転送レジスタ７３において、まとめて読み出す行数を増やすほど、バンド幅が広くなる。また、水平転送レジスタ７３において、まとめて読み出す行数を減らすほど、バンド幅が狭くなる。よって、大まかなスペクトルデータの測定を行う場合は、２画素行や３画素行蓄積して、信号電荷をまとめて読み出す。これにより、転送時間が短縮されるため、測定時間の短縮が可能になる。もちろん、４画素行以上蓄積して、まとめて読み出してもよい。また、スペクトルデータの測定を細かく行う場合は、１画素行毎に信号電荷を読み出す。
【００３８】
このように、水平転送レジスタ７３は、垂直転送レジスタ７２で転送された信号電荷を複数の受光部７１分蓄積して、まとめて転送する。このようにすることで、読み出すバンド幅を広くすることができる。すなわち、ビニング動作を行っている場合、水平転送レジスタ７３で１ライン読み出すと、複数の受光部７１に対応するバンド幅の蛍光強度が検出される。よって、高速読み出しが可能になり、測定時間を短縮することができる。
【００３９】
さらには、励起光と蛍光物質の関係から、蛍光が発生しない波長帯では、信号電荷を複数の受光部７１分まとめて読み出すことも可能である。すなわち、注目する必要がない波長帯では、信号電荷を多数の行をまとめて読み出す。このようにすることで、測定時間を短縮することができる。一方、蛍光のスペクトルを細かく測定したい波長帯では、信号電荷を１受光画素行毎に読み出す。このように、１ラインで読み出す受光画素行の数を可変とすれば、各読み出しライン毎に、バンド幅を調整することができる。信号電荷の高速読み出しが可能になり、測定時間を短縮することができる。また、注目すべき波長帯では、細かなスペクトルデータを所得することができる。よって、短い測定時間で、細かなスペクトル分析を行うことができる。
【００４０】
このように、スペクトルデータを取得するため、検出器２７において、スリット２３の方向に沿って配列された受光部７１で、試料２１からの光の強度に応じた信号電荷を発生させている。受光部７１で発生した信号電荷を垂直転送レジスタ７２がスリット２３と垂直方向に転送する。さらに、信号電荷を読み出すため、垂直方向で転送された信号電荷を、水平転送レジスタ７３が、複数の受光部７１分蓄積して、まとめて転送する。
【００４１】
このように縦方向のビニング動作を行うことで、画像取り込み時間を短縮することができる。よって、スペクトルが短時間で測定でき、高速現象を観察することが可能になる。さらに、不要な波長帯の信号電荷をまとめて読み出すことで、細かな分光観察を行う場合でも、読み取り時間が長くならない。検出器２７としてＣＣＤカメラを用いているため、フォトマルチプライアよりもチャンネル数を増やすことができる。また、チャンネル数を増やした場合でも転送時間が長くなるのを防ぐことができる。
【００４２】
水平転送レジスタ７３でまとめて読み出す受光部７１の数を、読み出しラインに応じて可変とすれば、検出器２７の１フレーム内において、１ラインで読み出すバンド幅を可変にすることができる。この場合、垂直転送を行う垂直転送トリガ信号（垂直転送パルス）のパルス数を調整すれば、バンド幅を容易に制御することができる。すなわち、垂直転送トリガ信号のパルス数を多くすればよい。よって、必要なバンド幅を自由に設定できる。また、観察の必要ない波長帯のスペクトルデータをまとめて読み出すことができる。これにより、スペクトルデータの取得時間を短縮することができる。
【００４３】
なお、上述の説明では、蛍光顕微鏡について説明しがた、本発明はこれに限られるものでない。入射光の波長と異なる波長で試料から出射する出射光を検出する顕微鏡であればよい。例えば、ラマン散乱光を検出する顕微鏡や、赤外吸収を検出する顕微鏡であってもよい。これらの顕微鏡でも、短時間で、スペクトルの空間分布の測定を行うことができる。また、スリット１４の代わりにシリンドリカルレンズを用いて、レーザ光をライン状に変換してもよい。また、ガルバノミラー１７に限らず、ＸＹステージなどで、試料２１上における入射光の入射位置を走査してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明にかかる光学顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】本発明にかかる光学顕微鏡に用いられている検出器の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  光源
１２  干渉フィルタ
１３  レンズ
１４  スリット
１５  レンズ
１６  ビームスプリッタ
１７  ガルバノミラー
１８  レンズ
１９  レンズ
２０  対物レンズ
２１  試料
２２  レンズ
２３  スリット
２４  レンズ
２５  回折格子
２６  レンズ
２７  検出器
３０  共焦点光学系
７１  受光部
７２  垂直転送レジスタ
７３  水平転送レジスタ
【図１】
2009230021.tif 000003
【図２】
2009230021.tif 000004