具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。另外，在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号，并省略重复的说明。

图1是作为实施方式所涉及的扫描型显微镜的一种的共聚焦显微镜A的概略构成图。图1所示的共聚焦显微镜A构成取得使观察对象的试样M的光学断层像的构建成为可能的图像的共聚焦显微镜，作为实施方式所涉及的扫描型显微镜单元的共聚焦显微镜单元1连接于显微镜50的外部单元连接用的连接端口P1而构成。该共聚焦显微镜单元1是经由显微镜50内的成像透镜51、物镜52等显微镜光学系统对配置在显微镜50的平台上等的试样M照射激发光，经由显微镜50的显微镜光学系统接收(检测)根据该激发光而从试样M产生的荧光而生成光学断层像并输出的装置：。

详细而言，共聚焦显微镜单元1构成为包含主壳体2、构成主壳体2的一部分并可装卸地连接于显微镜50的连接端口P1的镜筒(壳体)3、固定于主壳体2内的扫描镜4、固定镜5、第1～第4子单元6a～6d、和固定于镜筒3内的扫描透镜7。以下，对共聚焦显微镜单元1的各构成要素进行详细的说明。

镜筒3内的扫描透镜7是用于将扫描镜4的反射面中继于物镜52的光瞳位置，同时使激发光(照射光)聚光到显微镜50的显微镜光学系统的1次成像面的光学元件。扫描透镜7通过将由扫描镜4扫描的激发光(照射光)向显微镜光学系统导光而使其照射到试样M，并将根据其而从试样M产生的荧光(观察光)向扫描镜4导光。详细而言，扫描透镜7构成为将物镜52的光瞳成像于扫描镜4，将利用显微镜50的物镜52和成像透镜51成像的荧光引导至扫描镜4。

主壳体2内的扫描镜4例如是将反射板构成为可二轴地倾动的MEMS(MicroElectro Mechanical System(微机电系统))镜等光扫描元件。扫描镜4具有通过连续地变更反射角度而使从第1～第4子单元6a～6d输出的激发光(照射光)在试样M上扫描，并将根据该激发光而产生的荧光(观察光)向第1～第4子单元6a～6d引导的作用。

固定镜5是固定于主壳体2内的光反射元件，使从第1～第4子单元6a～6d输出的激发光朝向扫描镜4反射，并将由扫描镜4反射的荧光与激发光同轴地向第1～第4子单元6a～6d反射。

第1子单元6a具有基板8a、配置在基板8a上的分色镜(第1分束器)9a、光源10a、分色镜11a、针孔板(第1光圈部件)12a、和光检测器(第1光检测器)13a。分色镜9a固定于固定镜5的荧光的反射方向，是具有反射第1子单元6a照射的波长λ1的第1激发光和根据其而从试样M产生的波长范围Δλ1的第1荧光，并使波长比第1激发光和第1荧光长的光透过的性质的分束器。分色镜11a设置于分色镜9a的第1荧光的反射方向，是具有使波长范围Δλ1的第1荧光透过，并使波长比波长范围Δλ1短的波长λ1的第1激发光反射的性质的分束器。光源10a是输出波长λ1的第1激发光(例如，激光)的发光元件(例如，激光二极管)，配置为第1激发光由分色镜11a与第1荧光同轴地朝向分色镜9a被反射。针孔板12a配置为其针孔位置与试样M的第1激发光的光点的共轭位置一致，是限制第1荧光的光束的光圈部件，与光源10a等一同构成共聚焦光学系统。该针孔板12a可以从外部调整针孔的直径，可以变更由光检测器13a检测出的图像的分辨率和图像的信号强度。光检测器13a配置为其检测面与针孔板12a相对，接收和检测通过了针孔板12a的第1荧光。另外，光检测器13a为光电倍增管、光电二极管、雪崩光电二极管、MPPC(Multi-Pixel Photon Counter(多像素光子计数器))、HPD(Hybrid Photo Detector(混合光电探测器))、或面图像传感器等。

第2～第4子单元6b～6d也具有与第1子单元6a同样的结构。

即，第2子单元6b具有基板8b、分色镜(第2分束器)9b、光源10b、分色镜11b、针孔板(第2光圈部件)12b、和光检测器(第2光检测器)13b。分色镜9b具有反射第2子单元6b照射的波长λ2(＞λ1)的第2激发光和根据其而从试样M产生的波长范围Δλ2的第2荧光，并使波长比第2激发光和第2荧光长的光透过的性质。分色镜11b具有使波长范围Δλ2的第2荧光透过，并使比波长范围Δλ2短的波长λ2的第2激发光反射的性质。光源10b为输出波长λ2的第2激发光的发光元件。针孔板12b配置为其针孔位置与试样M的第2激发光的光点的共轭位置一致，是限制第2荧光的光束的光圈部件。光检测器13b配置为其检测面与针孔板12b相对，接收和检测通过了针孔板12b的第2荧光。另外，光检测器13b为光电倍增管、光电二极管、雪崩光电二极管、MPPC(Multi-Pixel Photon Counter(多像素光子计数器))、HPD(HybridPhoto Detector(混合光电探测器))、或面图像传感器等。

第3子单元6c具有基板8c、分色镜(第3分束器)9c、光源10c、分色镜11c、针孔板(第3光圈部件)12c、和光检测器(第3光检测器)13c。分色镜9c具有反射第3子单元6c照射的波长λ3(＞λ2)的第3激发光和根据其而从试样M产生的波长范围Δλ3的第3荧光，并使波长比第3激发光和第3荧光长的光透过的性质。分色镜11c具有使波长范围Δλ3的第3荧光透过，并使比波长范围Δλ3短的波长λ3的第3激发光反射的性质。光源10c为输出波长λ3的第3激发光的发光元件。针孔板12c配置为其针孔位置与试样M的第3激发光的光点的共轭位置一致，是限制第3荧光的光束的光圈部件。光检测器13c配置为其检测面与针孔板12c相对，接收和检测通过了针孔板12c的第3荧光。另外，光检测器13c为光电倍增管、光电二极管、雪崩光电二极管、MPPC(Multi-Pixel Photon Counter(多像素光子计数器))、HPD(HybridPhoto Detector(混合光电探测器))、或面图像传感器等。

第4子单元6d具有基板8d、全反射镜9d、光源10d、分色镜11d、针孔板(第4光圈部件)12d、和光检测器(第4光检测器)13d。全反射镜9c反射第4子单元6d照射的波长λ4(＞λ3)的第4激发光和根据其而从试样M产生的波长范围Δλ4的第4荧光。分色镜11d具有使波长范围Δλ4的第4荧光透过，使比波长范围Δλ4短的波长λ4的第4激发光反射的性质。光源10d是输出波长λ4的第4激发光的发光元件。针孔板12d配置为其针孔位置与试样M的第4激发光的光点的共轭位置一致，是限制第4荧光的光束的光圈部件。光检测器13d配置为其检测面与针孔板12d相对，接收和检测通过了针孔板12d的第4荧光。另外，光检测器13d为光电倍增管、光电二极管、雪崩光电二极管、MPPC(Multi-Pixel Photon Counter(多像素光子计数器))、HPD(Hybrid Photo Detector(混合光电探测器))、或面图像传感器等。

对上述结构的第1～第4子单元6a～6d的位置关系进行说明。

第1～第4子单元6a～6d以沿着基于扫描镜4和固定镜5的第1～第4荧光的导光方向，按该顺序沿着从固定镜5远离的方向排列的方式且以分色镜9a～9c和全反射镜9d位于第1～第4荧光的光路上的方式固定于主壳体2内。详细而言，第2～第4子单元6b～6d配置为分别相对于第1～第3子单元6a～6c，以分色镜9a～9c和全反射镜9d的中心位置为基准，沿着与第2～第4荧光的导光方向垂直的方向移动(shift)规定距离d。

该规定距离d设定为在由分色镜9a～9c透过的荧光的光路上与移动量δ大致相等，该移动量δ是在各个分色镜9a～9c中因荧光的折射而产生的、与该光路垂直的方向的移动量。在本实施方式中，因为构成分色镜9a～9c的镜部件的厚度被设定为相同，所以在分色镜9a～9c产生的移动量大致相同，与之相应地，第1～第4子单元6a～6d中的相邻的2个子单元间的移动距离d也被设定为相同。该移动距离d根据构成分色镜9a～9c的镜部件的厚度和折射率而适当设定。详细而言，在镜部件的厚度为t、折射率为n，并且将入射至镜部件的荧光的入射角作为θ、向镜部件内部的折射角作为φ的情况下，基于镜部件的荧光的移动量δ如图2所示。此时，移动量δ能够如下述式(1)那样求出，因此，配合该移动量δ设定移动距离(规定距离)d即可。另外，在入射角θ与折射角φ之间存在下述式(2)的关系。

δ＝t·sin(θ-φ)/cosφ…(1)

φ＝arcsin(sinθ/n)…(2)

另外，在将入射角θ设为45度的情况下，若镜部件的折射率n为1.5，d＝δ＝0.33t，若镜部件的折射率n为1.4，则d＝δ＝0.29t。

接下来，对共聚焦显微镜单元1中的向显微镜50的安装结构的详情进行说明。图3是表示共聚焦显微镜单元1的向显微镜50的安装结构的剖面图。

如图3所示，在镜筒3的内部固定有由多个透镜构成的扫描透镜7，在该镜筒3的前端的内侧设置有配件部21和可动部22一体化而成的摆动调整机构23。配件部21具有从镜筒3的前端突出的环状的形状，在其前端侧具有能够安装于显微镜50的相机连接用的连接端口P1的结构(例如，与C安装架(mount)对应的结构)。可动部22与配件部21的基端侧连续地形成，具有大致环状的形状，其外表面构成形成为球面状的滑动面。此外，镜筒3的前端的内表面形成有与可动部22的外表面形状对应的球面状的滑动面24。此处，可动部22的外表面和镜筒3的内表面设为如下所述的形状：在可动部22嵌入镜筒3内且配件部21与显微镜50的连接端口P1连接的状态下，包含这些形状的球面的中心C1位于显微镜50的显微镜光学系统的成像面S1上。

根据上述结构的摆动调整机构23嵌入至镜筒3的前端侧那样的安装结构，能够在安装于显微镜50的状态下，通过使可动部22相对于镜筒3的滑动面24滑动而以可变更镜筒3相对于配件部21的角度的方式支撑镜筒3。此时，可动部22的外表面和镜筒3的内表面形成为球面状，因此，镜筒3可相对于配件部21旋转，可以二维地调整镜筒3的中心轴相对于配件部21的中心轴的角度。即，摆动调整机构23构成为能够以显微镜50的显微镜光学系统的光轴与扫描透镜7的光轴平行的方式，变更镜筒3相对于配件部21的角度。

根据以上说明的共聚焦显微镜单元1，从各子单元6a～6d的光源10a～10d照射的激发光(照射光)经由扫描镜4、扫描透镜7、和外部的显微镜50而在试样M上被扫描，根据其而从试样M上产生的荧光(观察光)经由外部的显微镜50、扫描透镜7、和扫描镜4由各子单元6a～6d的光检测器13a～13d检测。该共聚焦显微镜单元1的固定有扫描透镜7的镜筒3由配件部21安装于显微镜50的连接端口P1，从而能够变更镜筒3相对于该配件部21的角度。通过这样的结构，能够与安装对象的显微镜50对应地使扫描透镜7的光轴对准显微镜50的显微镜光学系统的光轴的方向。其结果，能够实现信号强度和分辨率得到维持的图像化。

图4是表示由第1～第4子单元6a～6d处理的激发光和荧光的波长分布特性的曲线图。根据从第1子单元6a照射的波长λ₁的激发光而产生的荧光的波长范围Δλ₁通常成为位于波长λ₁的附近且波长比波长λ₁长的范围。与此相对，从第2子单元6b照射的激发光的波长λ₂和由其产生的荧光的波长范围Δλ₂成为波长比波长λ₁和波长范围Δλ₁长的范围。此处，将第1子单元6a的分色镜9a的光分割的边界波长λ_d1设定为波长比波长λ₁和波长范围Δλ₁长、且波长比波长λ₂和波长范围Δλ₂短的值。由此，能够进行使用第1子单元6a的波长λ₁和波长范围Δλ₁的范围的共聚焦测量，能够使用同一装置的第2子单元6b进行波长λ₂和波长范围Δλ₂的范围的共聚焦测量。同样地，将第2子单元6b的分色镜9b的光分割的边界波长λ_d2设定为波长比波长λ₂和波长范围Δλ₂长，且波长比波长λ₃和波长范围Δλ₃短的值，将第3子单元6c的分色镜9c的光分割的边界波长λ_d3设定为波长比波长λ₃和波长范围Δλ₃长，且波长比波长λ₄和波长范围Δλ₄短的值。由此，能够进行使用同一装置的第3子单元6c的波长λ₃和波长范围Δλ₃的范围的共聚焦测量，能够使用同一装置的第4子单元6d进行波长λ₄和波长范围Δλ₄的范围的共聚焦测量。

此处，摆动调整机构23的可动部22构成为能够以扫描透镜7的光轴与显微镜50的显微镜光学系统的光轴平行的方式变更镜筒3的角度。该情况下，能够通过使扫描透镜7的光轴的方向与显微镜光学系统的光轴对准，将扫描镜4和物镜52的光瞳位置配置于共轭位置，能够最大限度地使用物镜52的NA，能够可靠地提高由光检测器13a～13d检测出的信号的信号强度和分辨率。

特别是可动部22构成为可相对于配件部21旋转。通过这样的结构，能够使扫描透镜7的方向与显微镜光学系统的光轴二维地对准，能够可靠地提高由光检测器13a～13d检测出的信号的信号强度和分辨率。再有，可动部22的旋转中心C1构成为包含于显微镜光学系统的成像面S1。这样的话，则能够不对视野造成影响地进行调整，无需交替地重复视野调整和角度调整。

图5示出了共聚焦显微镜单元1中扫描透镜7的光轴的方向与显微镜光学系统的光轴的方向不一致的情况下的激发光或荧光的导光的图像，图6示出了共聚焦显微镜单元1中扫描透镜7的光轴的方向与显微镜光学系统的光轴的方向一致的情况下的激发光或荧光的导光的图像。

在共聚焦显微镜单元1中，以显微镜50的物镜光瞳在扫描镜4上成像的方式预先调整显微镜光学系统和扫描透镜7。由此，基于扫描镜4的驱动的角度的变更等价于在物镜52的光瞳使激发光或荧光的光线的角度摆动，能够降低光线的损失并充分地发挥物镜52的性能。此处，物镜光瞳的大小根据物镜52而不同，激发光或荧光的光线直径需要为与该光瞳大小同等以上，但一般而言，由MEMS镜等构成的扫描镜4由于直径小且摆角大，因此，存在在使用光瞳较大的低倍率·低NA的物镜52时物镜光瞳未收敛于扫描镜4上的情况。

此外，在显微镜50中，存在因组装误差而使显微镜的光轴相对于连接端口P1(图1)倾斜的情况。该倾斜在对观察光进行摄像·检测时成为问题，尤其在作为扫描型显微镜使用的情况下成为问题。其结果，如图4所示，在对显微镜50安装共聚焦显微镜单元1时，存在扫描透镜7的光轴A2相对于显微镜光学系统的光轴A1倾斜角度θ(＞0)左右的情况。这样的情况可能引起在驱动扫描镜4变更激发光的成像位置并作为光线B1、B2向试样M照射时，光线B1、B2的位置会从物镜的光圈偏离，激发光会被一部分反射的情况。其结果，导致使用子单元6a～6d生成的图像的信号量·分辨率下降。

与此相对，如图6所示，在对显微镜50安装共聚焦显微镜单元1时，通过使用摆动调整机构23调整为将扫描透镜7的光轴A2的方向相对于显微镜光学系统的光轴A1对准，能够在变更激发光的成像位置并作为光线B1、B2向试样M照射时使光线B1、B2的位置与物镜的光圈位置一致。其结果，能够防止激发光被反射，能够提高使用子单元6a～6d生成的图像的信号量·分辨率。

使用了本实施方式的摆动调整机构23的摆动调整能够使用图7所示那样的夹具来实现。图7是表示以共聚焦显微镜单元1为对象的摆动调整时所使用的夹具的结构的图。作为夹具，能够采用包含圆盘状的靶部件31和安装架部32的夹具，该安装架部32用于将该靶部件31安装于显微镜50而不是物镜52。对靶部件31的表面的中心赋予圆形的标记33，构成为在利用安装架部32安装于显微镜50时，标记33的位置与物镜52的光瞳位置一致。

使用这样的结构的夹具，利用共聚焦显微镜单元1输出激发光，并且使用外部的相机等观察向靶部件31照射的激发光的光点SP1。然后，通过以激发光的光点SP1与靶部件31上的标记33一致的方式进行摆动调整，能够进行例如将扫描透镜7的光轴的方向相对于显微镜光学系统的光轴对准的调整。

此外，扫描镜4也可以是MEMS镜。该情况下，能够容易地实现装置的小型化。

再有，在各子单元6a～6d中，包括限制经由扫描镜4返回的观察光的光束的针孔板12a～12d，光检测器13a～13d构成为检测通过了针孔板12a～12d的观察光。该情况下，能够实现在共聚焦观察时信号强度和分辨率得到维持的图像化。

以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，能够在不变更各权利要求所记载的主旨的范围内变形，或者也可以适用于其他方式。

上述实施方式的摆动调整机构23不限于具有球面状的滑动面的可动部22的结构，也可以由橡胶制的部件、或蛇腹形状的部件构成可动部22。

此外，在上述实施方式中，构成为利用各子单元6a～6d照射激发光并能够检测根据该激发光而产生的荧光，但也可以构成为可检测根据照射光的照射而在试样M产生的反射光。

此外，上述实施方式不限于作为共聚焦显微镜使用的情况，只要是使用了扫描镜的扫描型显微镜，则也可以用于一般的荧光显微镜或反射型显微镜等。

此外，上述实施方式不限于使用了扫描镜的扫描型显微镜的应用，对于在将具有透镜的光学单元安装于光学显微镜的连接端口P1时，以显微镜50的显微镜光学系统的光轴与光学单元的透镜的光轴平行的方式将光学单元的壳体倾斜时也是有效的。该情况下，易于调整光学显微镜和光学单元的光轴。

在上述实施方式中，为了构成共聚焦光学系统而使用针孔板作为光圈部件，但光圈部件只要是限制光束的光学元件即可，例如也可以是色彩光圈或光纤芯等。在使用光纤输出型的光源的情况下，将光纤芯端面的位置作为光圈位置(光束被限制的位置)即可。

此外，上述实施方式也能够使用固体激光或二极管激光等激光光源。该情况下，将这些激光光源的光束腰的位置作为光圈位置(光束被限制的位置)即可，光源自身会实现光圈部件的作用。

在上述实施方式中，可动部也可以是能够以扫描透镜的光轴与显微镜光学系统的光轴平行的方式变更壳体的角度的部件。该情况下，通过使扫描透镜的方向与显微镜光学系统的光轴对准，能够可靠地提高由光检测器检测到的信号的信号强度和分辨率。

此外，可动部也可以构成为可相对于配件部旋转。在采用该结构时，能够使扫描透镜的方向和显微镜光学系统的光轴二维地对准，能够可靠地提高由光检测器检测到的信号的信号强度和分辨率。

再有，可动部的旋转中心也可以包含于显微镜光学系统的成像面。这样的话，则可不对视野造成影响地得到提高由光检测器检测到的信号量的增大和分辨率提高的效果。

此外，扫描镜也可以是MEMS镜。该情况下，能够容易地实现装置的小型化。

此外，光检测器既可以将伴随照射光的照射而产生的荧光作为观察光来检测，也可以将伴随照射光的照射而产生的反射光作为观察光来检测。根据该结构，能够在各个种类的观察光的图像化中实现信号强度和分辨率得到维持的图像化。

再有，也可以是还包括：光圈部件，其限制经由扫描镜返回的观察光的光束，光检测器检测通过了光圈部件的观察光。该情况下，能够通过共聚焦观察而取得光学断层图像。此外，该光圈部件也可以是针孔板。

产业上的利用可能性

实施方式以构成扫描型显微镜的扫描型显微镜单元为使用用途，能够实现信号强度和分辨率得到维持的图像化。

符号的说明

A1、A2…光轴，C1…旋转中心，M…试样，P1…连接端口，S1…成像面，d…规定距离，10a～10d…光源，12a～12d…针孔板(光圈部件)，13a～13d…光检测器，6a～6b…第1～第4子单元，9a～9c…分色镜，1…共聚焦显微镜单元，2…主壳体，3…镜筒(壳体)，4…扫描镜，7…扫描透镜，21…配件部，22…可动部，23…摆动调整机构，24…滑动面，50…显微镜，52…物镜。