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是实施方式所涉及的共聚焦显微镜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，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是具有将扫描镜4的反射面中继于物镜52的光瞳位置，同时在显微镜50的显微镜光学系统的1次成像面形成光点的功能的光学元件。扫描透镜7通过将由扫描镜4扫描的激发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产生的荧光向扫描镜4导光。

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输出的激发光在试样M上扫描，并将根据该激发光而产生的荧光向第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(Hybrid PhotoDetector(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(Hybrid PhotoDetector(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，向与第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，配合于该移动量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，则d＝δ＝0.33t，若镜部件的折射率n为1.4，则d＝δ＝0.29t。

图3示出了第1～第4子单元6a～6d的定位结构的例子。在图3中，省略了第1～第3子单元6a～6d的构成部件的图示。这样，在构成主壳体2的基板14上分别与第1～第4子单元6a～6d对应地设置有2个突起部(第1～第4定位部)15a～15d，并对于2个突起部15a～15d分别嵌入形成于第1～第4子单元6a～6d的基板8a～8d的孔部16，从而定位为第1～第4子单元6a～6d相互移动规定距离d。此处，形成为基板14上的2个突起部15a～15d的各个的间隔与基板8a～8d的2个孔部16的各个的间隔全部相同。通过这样做，能够从第1～第4子单元6a～6d中选择任意的子单元而配置在主壳体2内的基板14上。但是，在从第1～第4子单元6a～6d中选择一部分子单元的情况下，将选择的子单元紧凑地配置在固定镜5侧，并以从照射的激发光的波长短的波长依次从固定镜5侧排列的方式配置。

根据以上说明的共聚焦显微镜单元1，从第1子单元6a输出的第1激发光在分色镜9a反射后经由扫描镜4和扫描透镜7而在试样M上被扫描，根据其而从试样M上产生的第1荧光经由扫描透镜7和扫描镜4后在分色镜9a反射，从而入射到第1子单元6a内，并在第1子单元6a内的针孔板12a形成它的像且由光检测器13a检测。除此之外，从第2子单元6b输出的第2激发光在第2子单元6b内的分色镜9b反射后，透过第1子单元6a内的分色镜9a后经由扫描镜4和扫描透镜7而在试样M上被扫描，根据其而从试样M上产生的第2荧光经由扫描透镜7和扫描镜4透过分色镜9a后在分色镜9b反射并入射至第2子单元6b内，在第2子单元6b内的针孔板12b形成它的像并由光检测器13b检测。同样地，关于其他的第2和第3子单元6c、6d，也构成为从自身单元照射的激发光和根据其产生的荧光在自身单元的分色镜反射并透过其他单元的分色镜，从而能够独立地进行根据2个波长的激发光而产生的荧光的检测。此外，第1～第4子单元6a～6d分别能够在共聚焦显微镜单元1的外部将光源或针孔的位置调整为共轭的关系，在搭载于共聚焦显微镜单元1后，无需繁琐的光学调整，能够容易地进行子单元的追加或更换。

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，这些扫描镜4、扫描透镜7、第1～第4子单元6a～6d固定于主壳体2，第1～第4子单元6a～6d能够设置为将任意的子单元选择性地配置在主壳体2的基板14上。通过这样的结构，能够进行以第1～第4子单元6a～6d的单位的光源10a～10d的光学系统与针孔板12a～12d和光检测器13a～13d的位置关系的设定。其结果，能够易于进行设定作业并且能够提高多个波长区域中的图像化的精度。即，在使用共聚焦显微镜A的观察中，将检测器侧的针孔和光源设定于共轭位置为了维持测定精度是重要的。根据本实施方式，能够以子单元单位来实施这样的设定，在将第1～第4子单元6a～6d收纳于主壳体2后，仅通过调整扫描镜4和扫描透镜7就能够实现高精度的图像检测。

此外，各第1～第4子单元6a～6d的针孔板12a～12d能够根据观察的荧光的波长来调整它们的针孔直径，因此，能够根据观察的荧光的波长来调整图像的分辨率和图像的信号强度。

此外，在本实施方式中，将构成第1～第3分色镜9a～9c的镜部件的厚度设为大致相同。通过这样的结构，能够使通过透过第1～第3分色镜9a～9c的各个而产生的激发光或荧光的光轴的偏移同等，将第1～第4子单元6a～6d间的配置的偏移设定为相同的距离d即可，能够使定位结构简单化。其结果，能够易于进行第1～第4子单元6a～6b的设定作业并实现多个波长区域中的图像化。

详细而言，构成为在主壳体2设有对第1～第4子单元6a～6d进行定位的突起部15a～15d，利用这些突起部15a～15d使第2～第4子单元6b～6d的各个相对于第1～第3子单元6a～6c的各个向与荧光的导光方向垂直的方向移动规定距离d而进行定位。通过采用该结构，能够配合于通过透过前段的其他子单元内的分色镜而产生的激发光或荧光的光轴的偏移，相对于前段的其他子单元对子单元进行定位。其结果，能够提高4个波长区域中的图像化的精度。

另外，各个第2～第4子单元6b～6d的相对于前段的第1～第3子单元6a～6c的移动距离d也可以根据由分色镜9a～9c产生的荧光的光路的移动量δ来设定。此外，该移动量根据荧光的波长而不同，因此，相对于前段的子单元的移动距离d也可以按每个子单元而设定为不同的值。但是，在由分色镜9a～9c产生的荧光的光路的移动量δ基本上不变的情况下，也可以将相对于前段的子单元的各子单元的移动距离d设为相同的值。

在上述实施方式中，扫描镜4由MEMS镜构成。在这样的结构的情况下，能够容易地实现装置的小型化。

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，可以在不改变各权利要求所记载的主旨的范围内变形或者适用于其他方式。

上述实施方式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，光源自身会发挥光圈部件的作用。

在上述实施方式中，按处理的激发光和荧光的波长范围短的顺序，沿着从扫描镜4侧远离的方向配置第1～第4子单元6a～6d，但也可以按波长范围长的顺序配置。但是，该情况下，分色镜9a～9c的特性设定为例如反射由各子单元6a～6c分别处理的波长较长的激发光和荧光，并使由其他的子单元处理的波长较短的激发光和荧光透过的特性。

在上述实施方式中，也可以是主壳体具有对第1子单元进行定位的第1定位部和对第2子单元进行定位的第2定位部，第1定位部和第2定位部以使第2子单元相对于第1子单元向与荧光的导光方向交叉的方向移动规定距离的方式进行定位。由此，能够使来自各子单元的光束的水平位置一致。

此外，该规定距离可以配合于与荧光的导光方向交叉的方向上的荧光的光路的移动量来设定。该情况下，能够配合于通过透过第1分束器而产生的激发光或荧光的光轴的偏移而相对于第1子单元对第2子单元进行定位。其结果，能够提高多个波长区域中的图像化的精度。

在上述实施方式中，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，第1子单元和第2子单元也可以以沿着基于扫描镜的荧光的导光方向，按第1子单元和第2子单元的顺序排列的状态固定于主壳体。根据该结构，能够将分别从第1和第2子单元照射的第1和第2激发光经由第1子单元内的第1分束器向显微镜侧的试样照射，并且能够将根据其而从试样产生的第1和第2荧光分别经由第1子单元内的第1分束器导入第1和第2子单元内。其结果，能够由同一装置实现多个波长区域中的图像化。

再有，也可以是还包括：第3子单元，其具有输出第3激发光的光源、限制根据第3激发光而从试样产生的第3荧光的光束的第3光圈部件、和检测通过了第3光圈部件的第3荧光的第3光检测器，第2子单元具有反射第2激发光和第2荧光，并使第3激发光和第3荧光透过的第2分束器。根据该结构，从第2子单元输出的第2激发光在第2子单元内的第2分束器反射后，透过第1子单元内的第1分束器后经由扫描镜和扫描透镜而在试样上被扫描，根据其而从试样上产生的第2荧光经由扫描透镜和扫描镜透过第1分束器后，在第2分束器反射后入射到第2子单元内，在第2子单元内的第2光圈部件形成它的像并由第2光检测器检测。除此之外，从第3子单元输出的第3激发光透过第2子单元内的第2分束器和第1子单元内的第1分束器后经由扫描镜和扫描透镜而在试样上被扫描，根据其而从试样上产生的第3荧光经由扫描透镜和扫描镜透过第1分束器和第2分束器后入射到第3子单元内，在第3子单元内的第3光圈部件形成它的像并由第3光检测器检测。由此，能够由同一装置实现3个波长区域中的图像化。

再有，也可以是主壳体具有对第2子单元进行定位的第2定位部和对第3子单元进行定位的第3定位部，第2定位部和第3定位部以使第3子单元相对于第2子单元向与荧光的导光方向交叉的方向移动规定距离的方式进行定位。在采用该结构时，能够配合于通过透过第2分束器而产生的激发光或荧光的光轴的偏移而相对于第2子单元对第3子单元进行定位。其结果，能够提高多个波长区域中的图像化的精度。

此外，第1分束器的厚度与第2分束器的厚度也可以相同。在采用该结构时，能够使通过分别透过第1和第2分束器而产生的激发光或荧光的光轴的偏移同等，能够容易地进行第1～第3子单元间的配置的设定。其结果，能够易于进行设定作业并实现多个波长区域中的图像化。

再有，第1子单元、第2子单元和第3子单元也可以以沿着基于扫描镜的荧光的导光方向，按第1子单元、第2子单元、和第3子单元的顺序排列的状态固定于主壳体。该情况下，能够将分别从第1～第3子单元照射的第1～第3激发光经由第1和第2子单元内的第1和第2分束器向显微镜侧的试样照射，并且能够将根据其而从试样产生的第1～第3荧光分别经由第1和第2子单元内的第1和第2分束器而导入第1～第3子单元内。其结果，能够由同一装置实现3个波长区域中的图像化。

产业上的利用可能性

实施方式以构成共聚焦显微镜的共聚焦显微镜单元和共聚焦显微镜为使用用途，通过设置相对于分色镜将输出激发光的光源和限制荧光的光束的光圈部件的位置设置于共轭位置的单元，而能够容易地进行多个波长下的共聚焦图像化。

符号的说明

M…试样，P1…连接端口，d…规定距离，10a～10d…光源，12a～12d…针孔板(光圈部件)，13a～13d…光检测器，15a～15d…突起部(定位部)，6a～6b…第1～第4子单元，9a～9c…分色镜(第1～第3分束器)，1…共聚焦显微镜单元，2…主壳体，3…镜筒，4…扫描镜，7…扫描透镜，50…显微镜，A…共聚焦显微镜。