特許 6677238 共焦点スキャナ、及び共焦点顕微鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6677238

(24)【登録日】2020年3月17日

(45)【発行日】2020年4月8日

(54)【発明の名称】共焦点スキャナ、及び共焦点顕微鏡

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/06 20060101AFI20200330BHJP

   G02B 21/36 20060101ALI20200330BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20200330BHJP

【ＦＩ】

   G02B21/06

   G02B21/36

   G02B26/10 G

【請求項の数】12

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-249617(P2017-249617)

(22)【出願日】2017年12月26日

(65)【公開番号】特開2018-180516(P2018-180516A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2019年4月16日

(31)【優先権主張番号】特願2017-79986(P2017-79986)

(32)【優先日】2017年4月13日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100181124

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 壮男

(72)【発明者】

【氏名】山宮 広之

【審査官】 岡田 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２７５０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９２８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０５５０８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平３−１７２８１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ １９／００−２１／００

Ｇ０２Ｂ ２１／０６−２１／３６

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

顕微鏡に装着される共焦点スキャナであって、
ライン状の光を出射するライン状光源と、
入射される光をライン毎に検出するライン状の検出部を有するライン状検出器と、
前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを前記顕微鏡に対して並進移動可能な移動機構と、を備え、
前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、前記顕微鏡の焦点面に対して共役な位置にある結像面の互いに対応する位置関係にそれぞれ配置されている、
共焦点スキャナ。

【請求項2】

前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、前記顕微鏡に備えられている結像レンズと前記結像レンズの像面の間に配置された分岐光学系によって分岐され、それぞれ前記結像レンズの結像面に直接配置される、
請求項１に記載の共焦点スキャナ。

【請求項3】

前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、互いに対応する位置関係を維持したまま、前記顕微鏡の結像面上を並進移動可能である、
請求項２に記載の共焦点スキャナ。

【請求項4】

前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、
前記ライン状光源の長手方向と前記ライン状光源から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、前記ライン状検出器の長手方向と前記ライン状検出器へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、同一平面または互いに平行な平面となる位置関係に配置され、
前記移動機構は、
前記ライン状光源及び前記ライン状検出器を、前記同一平面または前記互いに平行な平面に対して直交する方向へ並進移動可能である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の共焦点スキャナ。

【請求項5】

前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、
前記ライン状光源の長手方向と前記ライン状光源から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、前記ライン状検出器の長手方向と前記ライン状検出器へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、同一平面となる位置関係、且つ前記ライン状光源の光軸と前記ライン状検出器の光軸とが分岐光学系によって交わる位置関係となるように配置される、
請求項４に記載の共焦点スキャナ。

【請求項6】

前記移動機構は、
前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを一体的に並進移動可能である、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の共焦点スキャナ。

【請求項7】

複数のそれぞれ同じ数の前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを備え、
それぞれ対となる前記ライン状光源と前記ライン状検出器とが対応する位置関係となるように配置されている、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の共焦点スキャナ。

【請求項8】

前記対となる前記ライン状光源と前記ライン状検出器とのそれぞれは、
それぞれの前記ライン状光源の長手方向と前記ライン状光源から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、それぞれの前記ライン状検出器の長手方向と前記ライン状検出器へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、同一平面または互いに平行な平面となる位置関係に配置され、
前記移動機構は、
前記対となる前記ライン状光源と前記ライン状検出器とのそれぞれを、前記同一平面または前記互いに平行な平面に対して直交する方向へ並進移動可能である、
請求項７に記載の共焦点スキャナ。

【請求項9】

前記ライン状光源と前記ライン状検出器とのいずれかを複数備え、
前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを相対移動させることによって選択的に前記ライン状光源と前記ライン状検出器とが対応可能なように配置されている、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の共焦点スキャナ。

【請求項10】

複数の前記ライン状光源と一つの前記ライン状検出器とを備え、
前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを相対移動させることによって複数の前記ライン状光源の中から選択的に一つの前記ライン状光源と一つの前記ライン状検出器とが対応可能なように配置されている、
請求項９に記載の共焦点スキャナ。

【請求項11】

前記ライン状光源は、複数の光源とスリットとを備え、
前記複数の光源と前記スリットとは、前記スリットに対して前記複数の光源を相対移動させることによって、前記複数の光源の中から選択的に一つの光源の波長が前記ライン状光源として出射する光の波長となるように配置されている、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の共焦点スキャナ。

【請求項12】

観察対象が設置されるステージと、
対物レンズと、
前記対物レンズを介して入射される前記観察対象の像を結像する結像レンズと、
前記結像レンズと前記対物レンズとを介して前記観察対象を照明するライン状の光を出射するライン状光源と、
前記観察対象によって発せられて前記対物レンズと前記結像レンズとを介して入射される光をライン毎に検出するライン状の検出部を有するライン状検出器と、
前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを前記結像レンズに対して並進移動可能な移動機構と、を備え、
前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、自顕微鏡の焦点面に対して共役な位置にある結像面の互いに対応する位置関係にそれぞれ配置されている、
共焦点顕微鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、共焦点スキャナ、及び共焦点顕微鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

ライン走査型の共焦点顕微鏡がある。例えば、特許文献１には、ライン状の照明光を観察対象に投影し、観察対象からの戻り光をライン状の検出器で検出し、ライン状の照明光を観察対象に対してスキャンミラーで走査する例が開示されている。

【0003】

また、特許文献２には、別のライン走査型の共焦点顕微鏡の例が開示されている。この例は、特許文献１に開示されている例と同様に、ライン状の照明光を観察対象に投影し、観察対象からの戻り光をライン状の検出器で検出するものであるが、観察対象に対して光学系全体を一方向に並進移動させて走査する例である。

【0004】

また、特許文献３及び特許文献４には、対物レンズと光分岐手段及び結像レンズとの間にスリットアレイを設け、このスリットアレイを往復運動させることで走査する例が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４９０５３５６号公報

【特許文献2】特許第２６６０６１３号公報

【特許文献3】特開２００１−１３４４５号公報

【特許文献4】特開２００３−２４７８１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１で用いられているスキャンミラーは、高速走査が可能であるが、一般に高額であることが多くシステムが高額になるという欠点があった。また、スキャンミラーを配置する場合、一般的には対物レンズの瞳位置に配置することが好ましいが、対物レンズの瞳位置は対物レンズの内部か取り付け位置近傍にあり、スキャンミラーの配置には適していない。このため、一般的にはスキャンミラーは対物レンズの瞳位置をリレーレンズで転送する必要があり、光学系全体が大きくなるという欠点があった。

【0007】

また、特許文献２に開示されている技術によれば、走査方式として光学系全体を並進移動する必要があるため、すでに保有している手動の顕微鏡等に取り付けることは困難であり、特殊な顕微鏡が必要となる欠点があった。

【0008】

また、特許文献３及び特許文献４に開示されている技術では、顕微鏡によって拡大された結像面にスリットを配置し、このスリットを通過させた光を顕微鏡の焦点面に投影し、戻ってきた光のうちスリットを通過した光をリレーレンズ系を用いて撮像素子で撮像している。本顕微鏡においては顕微鏡の結像面の像を転送するリレーレンズ系が必要となり、光学系が大きくなるという欠点があった。

【0009】

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、簡便な構成で共焦点顕微鏡画像が得られる共焦点スキャナ、及び共焦点顕微鏡を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、顕微鏡に装着される共焦点スキャナであって、ライン状の光を出射するライン状光源と、入射される光をライン毎に検出するライン状の検出部を有するライン状検出器と、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを前記顕微鏡に対して並進移動可能な移動機構と、を備え、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、前記顕微鏡の焦点面に対して共役な位置にある結像面の互いに対応する位置関係にそれぞれ配置されている、共焦点スキャナである。

【0011】

また、本発明の一態様は、上記共焦点スキャナにおいて、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、前記顕微鏡に備えられている結像レンズと前記結像レンズの像面の間に配置された分岐光学系によって分岐され、それぞれ前記結像レンズの結像面に直接配置される。

【0012】

また、本発明の一態様は、上記共焦点スキャナにおいて、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、互いに対応する位置関係を維持したまま、前記顕微鏡の結像面上を並進移動可能である。

【0013】

また、本発明の一態様は、上記共焦点スキャナにおいて、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、前記ライン状光源の長手方向と前記ライン状光源から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、前記ライン状検出器の長手方向と前記ライン状検出器へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、同一平面または互いに平行な平面となる位置関係に配置され、前記移動機構は、前記ライン状光源及び前記ライン状検出器を、前記同一平面または前記互いに平行な平面に対して直交する方向へ並進移動可能である。

【0014】

また、本発明の一態様は、上記共焦点スキャナにおいて、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、前記ライン状光源の長手方向と前記ライン状光源から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、前記ライン状検出器の長手方向と前記ライン状検出器へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、同一平面となる位置関係、且つ前記ライン状光源の光軸と前記ライン状検出器の光軸とが分岐光学系によって交わる位置関係となるように配置される。

【0015】

また、本発明の一態様は、上記共焦点スキャナにおいて、前記移動機構は、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを一体的に並進移動可能である。

【0016】

また、本発明の一態様は、上記共焦点スキャナが、複数のそれぞれ同じ数の前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを備え、それぞれ対となる前記ライン状光源と前記ライン状検出器とが対応する位置関係となるように配置されている。

【0017】

また、本発明の一態様は、上記共焦点スキャナにおいて、前記対となる前記ライン状光源と前記ライン状検出器とのそれぞれが、それぞれの前記ライン状光源の長手方向と前記ライン状光源から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、それぞれの前記ライン状検出器の長手方向と前記ライン状検出器へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、同一平面または互いに平行な平面となる位置関係に配置され、前記移動機構が、前記対となる前記ライン状光源と前記ライン状検出器とのそれぞれを、前記同一平面または前記互いに平行な平面に対して直交する方向へ並進移動可能である。

【0018】

また、本発明の一態様は、上記共焦点スキャナにおいて、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とのいずれかを複数備え、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを相対移動させることによって選択的に前記ライン状光源と前記ライン状検出器とが対応可能なように配置されている。

【0019】

また、本発明の一態様は、上記共焦点スキャナにおいて、複数の前記ライン状光源と一つの前記ライン状検出器とを備え、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを相対移動させることによって複数の前記ライン状光源の中から選択的に一つの前記ライン状光源と一つの前記ライン状検出器とが対応可能なように配置されている。

【0020】

また、本発明の一態様は、上記共焦点スキャナにおいて、前記ライン状光源は、複数の光源とスリットとを備え、前記複数の光源と前記スリットとは、前記スリットに対して前記複数の光源を相対移動させることによって、前記複数の光源の中から選択的に一つの光源の波長が前記ライン状光源として出射する光の波長となるように配置されている。

【0021】

また、本発明の一態様は、観察対象が設置されるステージと、対物レンズと、前記対物レンズを介して入射される前記観察対象の像を結像する結像レンズと、前記結像レンズと前記対物レンズとを介して前記観察対象を照明するライン状の光を出射するライン状光源と、前記観察対象によって発せられて前記対物レンズと前記結像レンズとを介して入射される光をライン毎に検出するライン状の検出部を有するライン状検出器と、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とを前記結像レンズに対して並進移動可能な移動機構と、を備え、前記ライン状光源と前記ライン状検出器とは、自顕微鏡の焦点面に対して共役な位置にある結像面の互いに対応する位置関係にそれぞれ配置されている共焦点顕微鏡である。
なお、光線は逆行するから，物体（観察対象）と像の関係は入れ替えることができる。すなわち，像の位置に物体を置くと，同じ光学系で元の物体の位置に像ができる。このようにどちらに物体を置いても構わないので，二点が結像関係にあることを，共役(ｃｏｎｊｕｇａｔｅ) であるという。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、簡便な構成で共焦点顕微鏡画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１の実施形態に係る顕微鏡システムの構成の一例を示す図。

【図2】第１の実施形態に係る共焦点スキャナの詳細図。

【図3】第１の実施形態に係る駆動機構の詳細例を示す図。

【図4】第１の実施形態に係るライン状光源の詳細例を示す側面図。

【図5】第１の実施形態に係るライン状検出器の詳細例を示す図。

【図6】第１の実施形態に係るライン走査処理の一例を示すフローチャート。

【図7】第２の実施形態に係るライン状光源の詳細例を示す図。

【図8】第３の実施形態に係るライン状検出器の詳細例を示す側面図。

【図9】第４の実施形態に係る駆動機構の詳細例を示す図。

【図10】第５の実施形態に係る共焦点スキャナの構成例を示す図。

【図11】第６の実施形態に係る駆動機構の一例を示す図。

【図12】第７の実施形態に係る駆動機構の一例を示す図。

【図13】第８の実施形態に係る二つの駆動機構の一例を示す図。

【図14】第９の実施形態に係る駆動機構の一例を示す図。

【図15】第１０の実施形態に係る駆動機構の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
なお、以下の各実施形態の説明で用いる図面は、説明を分かりやすくするため、要部となる部分を主に記載し、他の記載を適宜省略している。また、便器上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などについては実際と同じであるとは限らない。また、各図において、共通する構成には同じ符号を付しており、その説明を省略する。

【0025】

［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
（顕微鏡システムの構成）
図１は、第１の実施形態に係る顕微鏡システム１の構成の一例を示す図である。図示する顕微鏡システム１は、顕微鏡本体である顕微鏡１０と、顕微鏡１０に装着される共焦点スキャナ２０と、共焦点スキャナ２０を制御する処理装置３０と、処理装置３０に付属するモニタ４０とを備えている。

【0026】

顕微鏡１０は、透過照明１１、試料ステージ１２、対物レンズ１３、折り曲げミラー１４、及び結像レンズ１５を備えている。透過照明１１は、試料ステージ１２に対して観察のための光を照射するものであるが、共焦点スキャナ２０と組み合わせて使用する際には共焦点スキャナ２０が有するライン状光源２２から照射されるライン状の光を利用するため、無くてもよい。ここでは、顕微鏡１０は汎用的な顕微鏡の一例として透過照明１１も図示している。試料ステージ１２には、この顕微鏡１０で観察する観察対象となる試料が設置される。対物レンズ１３は、試料ステージ１２に設置された観察対象の像を拡大する。折り曲げミラー１４は、対物レンズ１３により拡大された観察対象の像の平行光を結像レンズ１５へ導く。対物レンズ１３から折り曲げミラー１４を介して導かれる平行光は、結像レンズ１５により結像される。以下の説明において、結像レンズ１５により結像される観察対象の像を観察像ともいう。なお、本図では、人が顕微鏡１０を観察するのではなく、共焦点スキャナ２０が装着されるため、結像レンズ１５の後段に接眼レンズは装着されていない。

【0027】

共焦点スキャナ２０は、ライン状の光を出射するライン状光源２２と、その光を顕微鏡１０の結像レンズ１５に導くダイクロイックミラー２１と、顕微鏡１０からの光をダイクロイックミラー２１を介してライン毎に検出（撮像）するライン状検出器２３とを備えている。ダイクロイックミラー２１は、結像レンズ１５と結像レンズ１５の像面との間に配置される。共焦点スキャナ２０は、観察対象に対してライン方向（ライン状の光の長手方向）に対して直交する方向へ走査することで、ライン毎に観察像の光を順に検出（撮像）していき、観察像全体の撮像画像を構築する。なお、本図において符号Ｋが示す一点鎖線は、光路（光軸）を示しており、他の図でも同様である。

【0028】

図２は、共焦点スキャナ２０を図１の矢印１００の方向から見た詳細図である。共焦点スキャナ２０は、ダイクロイックミラー２１と、励起フィルタ２４と、蛍光フィルタ２５とを備え、それらが光路上に配置されている。励起フィルタ２４は特定の波長の光のみを透過させる。ダイクロイックミラー２１は、分岐光学系として配置されており、励起フィルタ２４を透過してくる光（励起光）の波長を反射し、この励起光よりも波長の長い蛍光を透過する特性のものが選択されている。ダイクロイックミラー２１は、顕微鏡１０の結像レンズ１５の方向へ励起光を反射する。蛍光フィルタ２５は、ダイクロイックミラー２１を透過してきた光のうち蛍光のみを透過させる。この蛍光フィルタ２５を透過した蛍光がライン状検出器２３に到達する。ここで、ライン状光源２２とライン状検出器２３とは、結像レンズ１５の結像面の互いに対応する位置に配置されている。例えば、ライン状光源２２とライン状検出器２３とは、ダイクロイックミラー２１によって分岐され、それぞれ結像レンズ１５の結像面に直接配置される。また、共焦点スキャナ２０は、ライン状光源２２及びライン状検出器２３を一体的に結像面内を並進移動させることが可能な駆動機構２６（移動機構）を備えている。つまり、ライン状光源２２とライン状検出器２３とは、互いに対応する位置関係を維持したまま、顕微鏡１０（結像レンズ１５）の結像面上を並進移動可能である。

【0029】

図３は、駆動機構２６の詳細例を示す図である。図３（Ａ）は、図２の矢印１０１の方向から見た駆動機構２６の一例を示す図である。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の矢印１０２の方向から見た駆動機構２６の一部を示す図である。図２及び図３に示すように、駆動機構２６は、リニアガイド２６１、ステージ部２６２、連結部材２６３、固定ブロック２６４、ステッピングモータ２６５、ボールねじ２６６を備えている。ライン状光源２２とライン状検出器２３とは、ライン状光源２２のライン方向（長手方向）とライン状光源２２から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、ライン状検出器２３のライン方向（長手方向）とライン状検出器２３へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが同一平面となる位置関係、且つそれぞれの光軸が直交する位置関係となるように連結部材２６３に固定されている。なお、ライン状光源２２とライン状検出器２３とは、ライン状光源２２のライン方向（長手方向）とライン状光源２２から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、ライン状検出器２３のライン方向（長手方向）とライン状検出器２３へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、互いに平行な平面となる位置関係となるように連結部材２６３に固定されてもよい。また、連結部材２６３はリニアガイド２６１のステージ部２６２に固定されており、図３（Ａ）の矢印１０３の方向（走査方向）に並進可能に拘束されている。

【0030】

リニアガイド２６１には固定ブロック２６４が連結されており、固定ブロック２６４にはステッピングモータ２６５が固定されている。さらに固定ブロック２６４には不図示のベアリングにより、ボールねじ２６６が回転自在に支持されている。ボールねじ２６６はステッピングモータ２６５と不図示のカップリングにより連結されている。また、ステージ部２６２の内部には、不図示のボールナットが配置されており、ボールねじ２６６と螺合されている。これらの構成より、ステッピングモータ２６５を駆動させることによって、ライン状光源２２及びライン状検出器２３を、それぞれのライン方向（長手方向）に対して直交する方向（即ち、走査方向）へ一体的に並進可能な構成となっている。なお、ライン状光源２２及びライン状検出器２３それぞれのライン方向（長手方向）に対して直交する方向とは、上述したライン状光源２２とライン状検出器２３とから定まる平面に対して直交する方向に相当する。なお、ライン状光源２２、ライン状検出器２３、及びステッピングモータ２６５等は、処理装置３０によって制御可能なように処理装置３０に接続されている。

【0031】

図４は、ライン状光源２２の詳細例を示す図である。図４（Ａ）はライン状光源２２の側面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の矢印１０４の方向から見たライン状光源２２の正面図である。ライン状光源２２は、ライン状に並べられたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子２２１と、ＬＥＤ素子２２１の前方に配置された導光板２２２と、導光板２２２の前方に配置されたスリット２２３とを含んで構成されている。ＬＥＤ素子２２１から出射された光は、導光板２２２によってスリット２２３に導かれ、スリット２２３に開口されているスリット形状の出射領域２２Ｍからライン状の光となって出射される。

【0032】

図５は、ライン状検出器２３の詳細例を示す図である。図５（Ａ）はライン状検出器２３の側面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の矢印１０５の方向から見たライン状検出器２３の正面図である。例えば、ライン状検出器２３の検出領域２３Ｍには、１列のＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）素子が縦方向に配置され、このライン状の領域に対する光を検出（撮像）可能に構成されている。

【0033】

このように構成された顕微鏡システム１において、共焦点スキャナ２０のライン状光源２２から出射された光は励起フィルタ２４によって必要な波長のみが透過され、この透過光はダイクロイックミラー２１によって反射され顕微鏡１０へと向かう。この光は顕微鏡１０の内部にある結像レンズ１５によって平行光に変換され、折り曲げミラー１４によって向きを直角に（対物レンズ１３の方向に）変換され、対物レンズ１３によって試料ステージ１２上の図示しない観察対象の試料に焦点を結び投影される。ここで、共焦点スキャナ２０からの照明光がライン状であるため、観察対象の試料に投影される光もライン状となる。試料から発せられる蛍光は、同じ光路を逆方向に戻り、対物レンズ１３で回収され、折り曲げミラー１４で向きを変換され、結像レンズ１５によって結像される。この試料からの蛍光はダイクロイックミラー２１を透過し、蛍光フィルタ２５によって必要な波長のみが選択されてライン状検出器２３の検出領域２３Ｍに結像投影される。ライン状光源２２とライン状検出器２３とは、顕微鏡の焦点面に対して共役な位置関係にある結像面内の互いに対応する位置関係にそれぞれ配置されているため、試料に投影されたライン状の照明光の近傍以外の蛍光は、このライン状検出器２３ではほとんど検出されない。

【0034】

図１に戻り、処理装置３０は、ユーザが利用するコンピュータ装置であり、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレットＰＣ、スマートフォンやフィーチャーフォン等の携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等を適用できる。

【0035】

例えば、処理装置３０は、共焦点スキャナ２０のライン状光源２２、ライン状検出器２３、及びステッピングモータ２６５を制御することにより、ライン状光源２２及びライン状検出器２３を、走査方向へ一体的に並進移動させながら、観察対象の像をライン毎に検出（撮像）させる制御を行う。また、処理装置３０は、ライン毎に検出（撮像）させた画像に基づいて観察像の撮像画像を構築する。

【0036】

（ライン走査処理の動作）
次に、処理装置３０が、共焦点スキャナ２０のライン状光源２２及びライン状検出器２３を走査方向へ並進移動させることにより、顕微鏡１０による観察像の画像を撮像するライン走査処理の動作について説明する。
図６は、第１の実施形態に係るライン走査処理の一例を示すフローチャートである。

【0037】

ステップＳ１００：まず、処理装置３０は、共焦点スキャナ２０のライン状光源２２及びライン状検出器２３の位置を初期状態に設定し、ステップＳ１０２の処理に進む。初期状態とは、例えば、観察対象の試料をライン走査する際の開始位置（走査領域の一方の端）を検出対象としている状態である。このとき、上述したように、共焦点スキャナ２０のライン状光源２２から出射された光は励起フィルタ２４を介してダイクロイックミラー２１によって反射され顕微鏡１０へと向かい、顕微鏡１０の内部にある結像レンズ１５、折り曲げミラー１４、対物レンズ１３を介して試料ステージ１２上の図示しない観察対象の試料に焦点を結び投影される。また、試料から発せられる蛍光は、同じ光路を逆方向に戻り、対物レンズ１３、折り曲げミラー１４、及び結像レンズ１５を介して共焦点スキャナ２０へ向かい、ダイクロイックミラー２１、及び蛍光フィルタ２５を介してライン状検出器２３の検出領域２３Ｍに結像投影される。

【0038】

ステップＳ１０２：処理装置３０は、共焦点スキャナ２０のライン状検出器２３に、ダイクロイックミラー２１、及び蛍光フィルタ２５を透過してきた透過画像（ライン状の観察像の画像。「ライン画像」ともいう）を撮像させる。そして、ステップＳ１０４の処理に進む。

【0039】

ステップＳ１０４：処理装置３０は、ステッピングモータ２６５を駆動し、ライン状光源２２及びライン状検出器２３を、それぞれのライン方向（長手方向）に対して直交する方向（走査方向）へ１ライン分並進移動させる。１ライン分とは、ライン状光源２２の出射領域２２Ｍ及びライン状検出器２３の検出領域２３Ｍのライン幅（短手方向の幅）に基づいて予め設定された移動量である。これにより、観察対象の試料に投影されるライン状の光が走査方向に１ライン分移動し、ライン状検出器２３によって検出されるライン画像も走査方向に１ライン分移動する。そして、ステップＳ１０６の処理に進む。

【0040】

ステップＳ１０６：処理装置３０は、走査ラインが最終ラインであるか否かを判定する。処理装置３０は、最終ラインでないと判定した場合（ＮＯ）、ステップＳ１０２の処理に戻り、共焦点スキャナ２０のライン状検出器２３にライン画像を撮像させ、さらにステップＳ１０４の処理により、ライン状光源２２及びライン状検出器２３を走査方向へさらに１ライン分移動させる。一方、処理装置３０は、このステップＳ１０６において最終ラインであると判定した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１０８の処理に進む。

【0041】

ステップＳ１０８：処理装置３０は、共焦点スキャナ２０のライン状検出器２３に、ダイクロイックミラー２１、及び蛍光フィルタ２５を透過してきたライン画像（最終ラインのライン画像）を撮像させる。そして、ステップＳ１１０の処理に進む。

【0042】

ステップＳ１１０：最終ラインまで走査が行われたライン状の光の軌跡は、光軸に直交する面となる。処理装置３０は、駆動制御したステッピングモータ２６５のライン毎の位置情報と、ライン状検出器２３が撮像したライン毎のライン画像とから、走査が行われた面に対応する観察像の画像を構築する。この画像は、焦点面の近傍以外からの蛍光をほとんど含まない共焦点顕微鏡画像となる。また、処理装置３０は、構築した観察像の画像を、モニタ４０に表示させるとともに、不図示の記憶装置に保存する。なお、記憶装置は、処理装置３０に内蔵されていてもよいし、外部に接続されているものでもよい。

【0043】

なお、上記処理中には、適宜試料ステージ１２を駆動して、観察対象の試料における所望する場所を選択したり、該試料へのフォーカシングや観察面の深さ方向の位置決めを行ってもよい。また、必要に応じて透過照明１１を照明させて、ライン状検出器２３を並進移動させてライン画像の撮像が行われてもよい。

【0044】

また、処理装置３０は、各ラインのライン画像を、各ラインの走査を行う度に共焦点スキャナ２０から取得してもよいし、最終ラインまで走査が終了した後にまとめて共焦点スキャナ２０から取得してもよい。

【0045】

また、処理装置３０は、ライン走査処理中に、ライン状光源２２及びライン状検出器２３をライン毎に停止させてから各ライン画像を撮像させてもよいし、ライン状光源２２及びライン状検出器２３をライン毎に停止させずに、移動させながら各ラインのライン画像を撮像させてもよい。

【0046】

また、ライン状光源２２の光源としては、一色のＬＥＤ素子２２１をライン状に並べてもよいし、複数色のＬＥＤ素子２２１を規則的に並べてもよい。複数色のＬＥＤ素子２２１を規則的に並べる場合、ダイクロイックミラー２１、励起フィルタ２４、蛍光フィルタ２５が複数色に対応しているものが選択されてもよい。この場合、ＬＥＤ素子２２１の一色を点灯させてライン画像を順次撮像することが好ましい。

【0047】

また、本実施形態では、ライン状光源２２が、ＬＥＤ素子２２１と、ＬＥＤ素子２２１の前方に配置された導光板２２２と、導光板２２２の前方に配置されたスリット２２３を含んで構成されている例を示したが、これに限るものではない。例えば、導光板２２２の代わりに他の光学系を用いてもよく、また導光板のような光学系を用いずに少なくともＬＥＤ素子とスリットで構成されてもよい。

【0048】

また、本実施形態では、ライン状検出器２３として、検出領域２３Ｍに１列のＣＭＯＳ素子が配置されている例を示したが、これに限るものではない。例えば、検出領域２３Ｍには、複数列のＣＭＯＳ素子が配置されてもよいし、ライン状のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）が配置されてもよい。また、ライン状検出器２３に２次元画像を撮像可能なＣＭＯＳ素子やＣＣＤが配置され、ライン状の照明光の走査位置に対応する列のＣＭＯＳ素子やＣＣＤの検出結果（撮像結果）を読み取るようにしてもよい。

【0049】

また、本実施形態では、ダイクロイックミラー２１によって励起光を反射させ、蛍光を透過させる構成としたが、これに限られるものではない。例えば、励起光を透過させ、蛍光を反射させるダイクロイックミラーを用いて、ライン状光源２２及び励起フィルタ２４とライン状検出器２３及び蛍光フィルタ２５との配置を入れ替えた構成としてもよい。

【0050】

以上説明してきたように、本実施形態に係る顕微鏡１０に装着される共焦点スキャナ２０は、ライン状の光を出射するライン状光源２２と、入射される光をライン毎に検出するライン状に配置されたＣＭＯＳ素子（検出部）を有するライン状検出器２３と、ライン状光源２２とライン状検出器２３とを顕微鏡１０に対して並進移動可能な駆動機構２６（移動機構）とを備えている。ライン状光源２２とライン状検出器２３とは、顕微鏡１０の焦点面に対して共役な位置にある結像面の互いに対応する位置関係にそれぞれ配置されている。

【0051】

このように、共焦点スキャナ２０は、ライン状光源２２とライン状検出器２３とを顕微鏡１０の結像面内を、互いに対応する位置関係を保ったまま並進移動させる構成としたので、特殊な顕微鏡を用いる必要がなく、顕微鏡１０のような汎用的な顕微鏡で共焦点顕微鏡画像を撮像できる。よって、本実施形態によれば、簡便な構成で共焦点顕微鏡画像が得られ、導入コストも抑えることができる。また、特許文献１に記載されているようなスキャンミラーを用いるよりも光学系を小型にすることが可能である。

【0052】

例えば、ライン状光源２２とライン状検出器２３とは、ライン状光源２２のライン方向（長手方向）とライン状光源２２から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、ライン状検出器２３のライン方向（長手方向）とライン状検出器２３へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、同一平面または互いに平行な平面となる位置関係に配置されている。そして、駆動機構２６（移動機構）は、ライン状光源２２及びライン状検出器２３を、上記の同一平面または互いに平行な平面に対して直交する方向（走査方向）へ並進移動可能である。

【0053】

これにより、共焦点スキャナ２０は、ライン状光源２２とライン状検出器２３とを一つの駆動機構２６で連動させることができ、簡便な構成とすることができる。例えば、図３に示す構成において、ライン状光源２２及びライン状検出器２３のライン方向を走査方向と平行な方向にする構成も可能であるが、その場合には、走査する際にライン状光源２２の移動方向とライン状検出器２３の移動方向とが異なるため、同一の駆動機構を用いることができない。

【0054】

また、駆動機構２６（移動機構）は、ライン状光源２２とライン状検出器２３とを一体的に並進移動可能である。
これにより、共焦点スキャナ２０は、同一の駆動機構でライン状光源２２及びライン状検出器２３を連動させることができるので、複数の駆動機構を用いた場合に必要となる同期を取ることが不要となり簡便である。また、一体化によってライン状光源２２及びライン状検出器２３の位置関係が固定されるため、別々に駆動するよりも容易に精度を確保できる。

【0055】

なお、本実施形態では、ライン状光源２２とライン状検出器２３とを一体的に並進移動可能な構成の例を説明したが、ライン状光源２２とライン状検出器２３とを別々に並進移動可能な構成とし、各々を同期させて移動させてもよい。

【0056】

また、例えば、ライン状光源２２とライン状検出器２３とは、ライン状光源２２のライン方向（長手方向）とライン状光源２２から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、ライン状検出器２３のライン方向（長手方向）とライン状検出器２３へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが同一平面となる位置関係、且つライン状光源２２の中心光軸とライン状検出器２３の中心光軸とがダイクロイックミラー２１（分岐光学系）によって交わる位置関係となるように配置される。

【0057】

このようにライン状光源２２とライン状検出器２３とを配置することで、光軸方向の変更が最小限となるため、光学系を小型にすることが可能であり、小さいスペースで構成できる。

【0058】

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、第１の実施形態で説明したライン状光源２２（図４参照）の変形例である。第１の実施形態では、ＬＥＤ素子２２１がライン状に並べられているライン状光源２２の例を示したが、面発光型の光源を用いてライン状光源を構成してもよい。図７は、第２の実施形態に係るライン状光源２２Ａの詳細例を示す図である。図７（Ａ）はライン状光源２２Ａの側面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の矢印１０６の方向から見たライン状光源２２Ａの正面図である。図示するライン状光源２２Ａは、光源として面発光ＬＥＤ２２１Ａと、面発光ＬＥＤ２２１Ａの発光面を覆うように配置されたスリット２２３Ａとを含んで構成されている。面発光ＬＥＤ２２１Ａから出射された光がスリット２２３Ａに開口されているスリット（出射領域２２Ｍ）からライン状に出射される。例えば、本実施形態では、ライン状光源２２Ａを矢印１０７の方向（走査方向）に並進移動させる場合、ライン状光源２２Ａの全体を移動させるのではなく、スリット２２３Ａのみを矢印１０７の方向（走査方向）に並進移動させてもよい。

【0059】

このように、面発光型の光源を用いてライン状光源を構成した場合でも、第１の実施形態と同様に簡便な構成で共焦点顕微鏡画像が得られ、光学系の小型化や導入コストを抑えることができる。

【0060】

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、第１の実施形態で説明したライン状検出器２３（図５参照）の変形例である。
図８は、第３の実施形態に係るライン状検出器２３Ｂの詳細例を示す図である。図８（Ａ）は、ライン状検出器２３Ｂの側面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の矢印１０８の方向から見たライン状検出器２３Ｂの正面図である。本実施形態では、ライン状検出器２３Ｂで検出される光はスリット２３１Ｂを通り、リレーレンズ２３２Ｂを介してライン状検出器２３Ｂに結像される。例えば、ライン状検出器２３Ｂは、ライン状のＣＭＯＳ素子、ライン状のＣＣＤ、または２次元画像を撮像可能なＣＭＯＳ素子やＣＣＤが配置されており、２次元画像を撮像可能なＣＭＯＳ素子が配置され、スリット２３１Ｂとリレーレンズ２３２Ｂとを介して結像されるライン画像を検出（撮像）する。

【0061】

上記のようにライン状検出器２３Ｂを構成した場合でも、第１の実施形態と同様に簡便な構成で共焦点顕微鏡画像が得られ、光学系の小型化や導入コストを抑えることができる。また、本実施形態では、さらにスリット２３１Ｂの幅を容易に変更することもできる。

【0062】

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
本実施形態は、第１の実施形態で説明したライン状光源２２及びライン状検出器２３が複数設けられている構成例であり、図３に示す駆動機構２６の変形例に相当する。図９は、第４の実施形態に係る駆動機構２６Ｃの詳細例を示す図である。図９（Ａ）は、図３（Ａ）と同様の方向から見たときの駆動機構２６Ｃの一例を示す図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の矢印１０９の方向から見た駆動機構２６Ｃの一部を示す図である。駆動機構２６Ｃは、連結部材２６３Ｃに二つのライン状光源２２ａ、２２ｂと、二つのライン状検出器２３ａ、２３ｂとが設けられている点が第１の実施形態と相違する。ライン状光源２２ａとライン状検出器２３ａとが対となり、それぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係になるように配置されている。また、ライン状光源２２ｂとライン状検出器２３ｂとが対となり、それぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係になるように配置されている。

【0063】

また、連結部材２６３Ｃはリニアガイド２６１のステージ部２６２に固定されており、９（Ａ）の矢印１１０の方向（走査方向）に並進可能に拘束されている。つまり、二つのライン状光源２２ａ、２２ｂと、二つのライン状検出器２３ａ、２３ｂとは、その並進方向にそれぞれ並ぶように配置されている。具体的には、二つのライン状光源２２ａ、２２ｂと二つのライン状検出器２３ａ、２３ｂとのうち、対となるライン状光源とライン状検出器とのそれぞれは、それぞれのライン状光源のライン方向（長手方向）とライン状光源から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、それぞれのライン状検出器のライン方向（長手方向）とライン状検出器へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、同一平面となる位置関係に配置されている。

【0064】

また、ここで二つのライン状光源２２ａ、２２ｂはそれぞれ異なる波長のＬＥＤ素子が搭載されており、その全面にはそれぞれの波長に対応した不図示の励起フィルタが設けられている。また、対応するライン状検出器２３ａ、２３ｂにはそれぞれの蛍光波長に対応した不図示の蛍光フィルタが設けられている。

【0065】

上記構成において、処理装置３０がステッピングモータ２６５を駆動することにより、二つのライン状光源２２ａ、２２ｂと二つのライン状検出器２３ａ、２３ｂとを走査方向に並進移動させ、二つの波長のライン画像を並行して順次撮像することが可能となる。これにより、本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果に加えて、２色のライン画像をより高速に撮像することが可能となる。

【0066】

なお、二つのライン状光源２２ａ、２２ｂと二つのライン状検出器２３ａ、２３ｂとのうち対となるライン状光源とライン状検出器とのそれぞれは、それぞれのライン状光源のライン方向（長手方向）とライン状光源から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、それぞれのライン状検出器のライン方向（長手方向）とライン状検出器へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、互いに平行な平面となる位置関係に配置されてもよい。

【0067】

［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
本実施形態は、第４の実施形態と同様にライン状光源２２及びライン状検出器２３が複数設けられているが、その配置が異なる。図１０は、第５の実施形態に係る共焦点スキャナ２０Ｄの構成例を示す図である。この図１０は、図２に示す共焦点スキャナ２０の変形例であり、対応する部分には同一の符号を付しておりその説明を省略する。

【0068】

二つのライン状光源２２ａ、２２ｂにはそれぞれ異なる波長のＬＥＤ素子が搭載され、その前方にはそれぞれの波長に合わせた励起フィルタ２４ａ、２４ｂが配置されている。さらに二つの光は励起用ダイクロイックミラー２１ｂで一方は透過し一方は反射することによって、互いに重なるように構成されている。また二つのライン状検出器２３ａ、２３ｂの前方にはそれぞれの検出器が担当する波長に合わせた蛍光フィルタ２５ａ、２５ｂが配置されている。さらに二つの光は蛍光用ダイクロイックミラー２１ｃで一方は透過し一方は反射することによって、互いに重なるように構成されている。ダイクロイックミラー２１ａは、励起用ダイクロイックミラー２１ｂを透過してくる励起光及び反射してくる励起光の波長を反射し、顕微鏡１０の結像レンズ１５からの蛍光を透過する。

【0069】

ライン状光源２２ａとライン状検出器２３ａとはそれぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係になるように配置されている。また、ライン状光源２２ｂとライン状検出器２３ｂとはそれぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係になるように配置されている。ここで二つのライン状光源と二つの状検出器とのそれぞれは、それぞれのライン状光源のライン方向（長手方向）とライン状光源から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、それぞれのライン状検出器のライン方向（長手方向）とライン状検出器へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、同一平面となる位置関係になるように連結部材２６３Ｄに固定されている。

【0070】

なお、これに限らずライン状光源２２ａとライン状検出器２３ａと、ライン状光源２２ｂとライン状検出器２３ｂとは、上記同一平面に対して垂直方向（走査方向）にずれて配置されてもよい。この場合、互いの波長の光が混ざることが無いため、より感度の良い計測が可能である。要するにライン状光源２２ａとライン状検出器２３ａがそれぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係にあり、またライン状光源２２ｂとライン状検出器２３ｂがそれぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係であればどのような配置であってもよい。

【0071】

上記構成において、処理装置３０がステッピングモータ２６５を駆動することにより、二つのライン状光源２２ａ、２２ｂと二つのライン状検出器２３ａ、２３ｂとを走査方向に並進移動させ、二つの波長のライン画像を並行して順次撮像することが可能となる。これにより、本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果に加えて、２色のライン画像をより高速に撮像することが可能となる。

【0072】

なお、ライン状光源２２ａ、２２ｂと二つのライン状検出器２３ａ、２３ｂとのうち、対となるライン状光源とライン状検出器とのそれぞれは、それぞれのライン状光源のライン方向（長手方向）とライン状光源から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、それぞれのライン状検出器のライン方向（長手方向）とライン状検出器へ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、互いに平行な平面となる位置関係に配置されてもよい。

【0073】

［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
本実施形態は、第４実施例の変形例である。第４の実施形態では、ライン状光源２２及びライン状検出器２３がそれぞれ複数設けられていたが、本実施形態では、ライン状光源２２及びライン状検出器２３のいずれか一方が複数設けられた構成について説明する。

【0074】

一般的にライン状検出器２３は高価であるために複数設けることが困難な場合がある。また、ライン状光源２２を複数の色で構成する場合、それら複数の光源を切り替える方が好適な場合がある。そこで、図１１を参照して、一つのライン状検出器２３と複数のライン状光源２２とが対応する構成例について説明する。

【0075】

図１１は、第６の実施形態に係る駆動機構２６Ｅの一例を示す図である。図１１（Ａ）は、図９（Ａ）と同様の方向から見たときの駆動機構２６Ｅの一例を示す図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の矢印１０９の方向から見た駆動機構２６Ｅの一部を示す図である。図示する例では、駆動機構２６Ｅの連結部材２６３Ｅには一つのライン状検出器２３ａが配置されている。さらに連結部材２６３Ｅには、リニアガイド３００を介してステージ部３０１が設けられており、そのステージ部３０１には４つのライン状光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが配置されている。ここで、ステージ部３０１は図示しないアクチュエータによって矢印３０２の方向（ライン状検出器２３ａ及びライン状光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの長手方向と直交する方向）に移動可能に構成されている。ステージ部３０１を矢印３０２の方向に移動させることによって、４つのライン状光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが一つのライン状検出器２３ａに対して移動する。即ち、４つのライン状光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄとライン状検出器２３ａとが相対的に移動することとなり、選択的に４つのライン状光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄのうちの一つとライン状検出器２３ａとが、それぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係となる。

【0076】

図示する例ではライン状光源２２ｃが選択されており、ライン状光源２２ｃとライン状検出器２３ａとが対応する位置関係にある。この状態で、処理装置３０がステッピングモータ２６５を駆動することにより、連結部材２６３Ｅに取り付けられている光学系全体を走査方向に一体的に並進移動させながら、観察対象の像をライン毎に検出（撮像）可能となる。なお、他のライン状光源２２ａ，２２ｂ，２２ｄのいずれかによる励起が必要な場合には、随時ステージ部３０１を移動させることによって、所望のライン状光源を対応する位置に移動させる。

【0077】

なお、図示する例では、一つのライン状検出器２３（例えば、２３ａ）と複数のライン状光源２２（例えば、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）とを設けた例を説明したが、複数のライン状検出器２３と一つのライン状光源２２とを設けた構成としてもよい。この場合、図１１に示したように複数のライン状光源２２を移動可能に構成するのに代えて、複数のライン状検出器２３を移動可能に構成することにより、選択的に複数のライン状検出器２３のうちの一つのライン状検出器２３と一つのライン状光源２２とが、それぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係とすることができる。

【0078】

このように、本実施形態では、ライン状光源２２とライン状検出器２３とのいずれかを複数備え、ライン状光源２２とライン状検出器２３とを相対移動させることによって選択的にライン状光源２２とライン状検出器２３とが対応可能なように配置されている。例えば、一つのライン状検出器２３と複数のライン状光源２２とを設けた構成では、一つのライン状検出器２３と複数のライン状光源２２とを相対移動させることによって複数のライン状光源２２の中から選択的に一つのライン状光源２２と一つのライン状検出器２３とが対応可能なように配置されている。これにより、複数のライン状検出器２３を設けるよりもコストを抑えつつ、複数の波長のライン状光源２２を選択的に利用することで複数の波長のライン画像を撮像することが可能である。

【0079】

［第７の実施形態］
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。
本実施形態は、第６の実施形態と同様に、一つのライン状検出器２３が複数のライン状光源２２と対応する構成例であるが、複数のライン状光源２２を移動可能に構成するのではなく、一つのライン状検出器２３を移動可能に構成した点が異なる。

【0080】

図１２は、第７の実施形態に係る駆動機構２６Ｆの一例を示す図である。図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）と同様の方向から見たときの駆動機構２６Ｆの一例を示す図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の矢印１０９の方向から見た駆動機構２６Ｆの一部を示す図である。図示する例では、駆動機構２６Ｆの連結部材２６３Ｆには４つのライン状光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが配置されている。さらに連結部材２６３Ｆにはリニアガイド３０３を介してステージ部３０４が設けられており、そのステージ部３０４には一つのライン状検出器２３ａが配置されている。ここで、ステージ部３０４は図示しないアクチュエータによって矢印３０５の方向（ライン状検出器２３ａ及びライン状光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの長手方向と直交する方向）に移動可能に構成されている。ステージ部３０４を矢印３０５の方向に移動させることによって、一つのライン状検出器２３ａが４つのライン状光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに対して移動する。即ち、４つのライン状光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄとライン状検出器２３ａとが相対的に移動することとなり、選択的に４つのライン状光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄのうちの一つとライン状検出器２３ａとが、それぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係となる。

【0081】

図示する例ではライン状光源２２ｃが選択されており、ライン状光源２２ｃとライン状検出器２３ａとが対応する位置関係にある。この状態で、処理装置３０がステッピングモータ２６５を駆動することにより、連結部材２６３Ｅに設けられている光学系全体を走査方向に一体的に並進移動させながら、観察対象の像をライン毎に検出（撮像）可能となる。なお、他のライン状光源２２ａ，２２ｂ，２２ｄのいずれかによる励起が必要な場合には、随時ステージ部３０１を移動させることによって、所望のライン状光源を対応する位置に移動させる。

【0082】

なお、図示する例では、一つのライン状検出器２３（例えば、２３ａ）と複数のライン状光源２２（例えば、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）とを設けた例を説明したが、複数のライン状検出器２３と一つのライン状光源２２とを設けた構成としてもよい。この場合、一つのライン状検出器２３（例えば、２３ａ）を移動可能に構成するのに代えて、一つのライン状光源２２を移動可能に構成することにより、選択的に複数のライン状検出器２３のうちの一つのライン状検出器２３と一つのライン状光源２２とが、それぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係とすることができる。

【0083】

このように、本実施形態においても、第６の実施形態と同様に、ライン状光源２２とライン状検出器２３とのいずれかを複数備え、ライン状光源２２とライン状検出器２３とを相対移動させることによって選択的にライン状光源２２とライン状検出器２３とが対応可能なように配置されている。これにより、例えば、一つのライン状検出器２３と複数のライン状光源２２とを設けた構成では、複数のライン状検出器２３を設けるよりもコストを抑えつつ、複数の波長のライン状光源２２を選択的に利用することで複数の波長のライン画像を撮像することが可能である。

【0084】

［第８の実施形態］
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。上記実施形態では、一体的に構成されたライン状光源２２とライン状検出器２３とを一つの駆動機構を用いて並進移動させたが、本実施形態では、ライン状光源２２とライン状検出器２３とを分離して構成し、二つの駆動機構を用いてそれぞれ並進移動させる例を説明する。

【0085】

図１３は、第８の実施形態に係る二つの駆動機構の一例を示す図である。この図は、図１１（Ａ）と同様の方向から見たときの二つの駆動機構２６Ｇ，２６Ｈの一例を示す図である。駆動機構２６Ｇは、リニアガイド２６１、ステージ部３１０、固定ブロック２６４、ステッピングモータ２６５、ボールねじ２６６を備えている。図１１に示す連結部材２６３Ｅが無く、ステージ部３１０に４つのライン状光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが配置されている。駆動機構２６Ｈは、基本的には駆動機構２６Ｇと同様に、リニアガイド３０６、ステージ部３１１、固定ブロック３０７、ステッピングモータ３０８、ボールねじ３０８を備えている。また、ステージ部３１１には、取り付けベース３１２を介してライン状検出器２３ａが、図１１に示す例と同様の方向を向くように配置されている。

【0086】

図示する例ではライン状光源２２ｃが選択されており、ライン状光源２２ｃとライン状検出器２３ａとが対応する位置関係にある。他のライン状光源２２ａ，２２ｂ，２２ｄのいずれかによる励起が必要な場合には、処理装置３０がステッピングモータ２６５またはステッピングモータ３０８を駆動することにより、複数のライン状光源２２とライン状検出器２３ａを相対移動させて、所望のライン状光源２２とライン状検出器２３ａとを対応させることができる。また、撮影のための走査を行う際には、処理装置３０が２つのステッピングモータ２６５及びステッピングモータ３０８を同期して駆動することにより、ライン状光源２２とライン状検出器２３ａの位置関係を維持したまま走査方向に並進移動させる。

【0087】

これにより、複数のライン状検出器２３を設けるよりもコストを抑えつつ、複数の波長のライン状光源２２を選択的に利用することで複数の波長のライン画像を撮像することが可能である。また、ライン状光源２２とライン状検出器２３とを同様の駆動方式で移動させるため、複雑な構造を必要としない。

【0088】

なお、図示する例では、一つのライン状検出器２３（例えば、２３ａ）と複数のライン状光源２２（例えば、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）とを設けた例を説明したが、複数のライン状検出器２３と一つのライン状光源２２とを設けた構成としてもよい。

【0089】

［第９の実施形態］
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。
本実施形態は、第６の実施形態で説明したように光学系やスリットを含むライン状光源２２を移動させるのではなく、光学系やスリットに対して光源を移動させることにより選択的に光源とライン状検出器２３とを対応させる例である。

【0090】

図１４は、第９の実施形態に係る駆動機構２６Ｉの一例を示す図である。図１４（Ａ）は、図１１（Ａ）と同様の方向から見たときの駆動機構２６Ｉの一例を示す図である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の矢印１０９の方向から見た駆動機構２６Ｉの一部を示す図である。図示する例では、駆動機構２６Ｉの連結部材２６３Ｉには、一つのライン状検出器２３ａが配置されている。さらに連結部材２６３Ｉには、リニアガイド３１５を介してステージ部３１６が設けられており、そのステージ部３１６には４つの光源２２ａ´、２２ｂ´、２２ｃ´、２２ｄ´が配置されている。光源にはＬＥＤなどの光源素子を用いることができるが、図４に示すような各光源毎にスリット等は設けなくてよい。ここでステージ部３１６は図示しないアクチュエータによって矢印３１７方向に移動可能に構成されている。

【0091】

また、４つの光源２２ａ´、２２ｂ´、２２ｃ´、２２ｄ´を挟んでステージ部３１６とは反対側には、照明光学系３１４と、照明光学系３１４の前面（光源側とは反対側の面）に設けられたスリット３１３とが固定されている。照明光学系３１４は、４つの光源２２ａ´、２２ｂ´、２２ｃ´、２２ｄ´のうちの選択された一つの光源から出射する光をスリット３１３へ導光する。図示する例では、光源２２ｃ´が選択されており、光源２２ｃ´から出射する光は、照明光学系３１４を介してスリット３１３のスリット形状の開口部からライン状の光となって出射される。

【0092】

ここで、スリット３１３のスリット方向（長手方向）とスリット３１３から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、ライン状検出器２３ａのライン方向（長手方向）とライン状検出器２３ａへ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが同一平面となる位置関係、且つそれぞれの光軸が直交する位置関係となるように連結部材２６３Ｉにスリット３１３が固定されている。なお、スリット３１３のスリット方向（長手方向）とスリット３１３から出射する光の光軸方向とから定まる平面と、ライン状検出器２３ａのライン方向（長手方向）とライン状検出器２３ａへ入射される光の光軸方向とから定まる平面とが、互いに平行な平面となる位置関係となるように連結部材２６３Ｉにスリット３１３が固定されてもよい。即ち、４つの光源２２ａ´、２２ｂ´、２２ｃ´、２２ｄ´のうちの選択された一つの光源と、ライン状検出器２３ａとが、それぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係となる。

【0093】

図示する例では、光源２２ｃ´が選択されており、光源２２ｃ´とライン状検出器２３ａとが対応する位置関係にあるが、光源２２ａ´、２２ｂ´、２２ｄ´のいずれかによる励起が必要な場合には、随時ステージ部３１６を移動させることによって、所望の光源を対応する位置に移動させることになる。いずれかの光源が選択された状態で、処理装置３０がステッピングモータ２６５を駆動することにより、連結部材２６３Ｉに設けられている光学系全体を走査方向に一体的に並進移動させながら、観察対象の像をライン毎に検出（撮像）可能となる。

【0094】

これにより、本実施形態では、複数の光源を用いる際に、光学系やスリットを移動せずに、光源素子のみを移動させることで選択的に光源を利用できるので、光学素子を共通化することができ、複数のライン状光源を移動させる場合よりも、廉価に構成できる。

【0095】

［第１０の実施形態］
次に、本発明の第１０の実施形態について説明する。
本実施形態は、第９実施形態の変形例であり、図１５を参照して説明する。
図１５は、第１０の実施形態に係る駆動機構２６Ｊの一例を示す図である。この図は、図１４（Ｂ）に対応するものであり、駆動機構２６Ｊの連結部材２６３Ｊの一部を示している。図示する連結部材２６３Ｊは、４枚の励起フィルタが連結された励起フィルタユニット３１９とステージ部３１６とがフィルタ連結部材３１８を介して接続されている点が、図１４（Ｂ）に示す例と異なる。

【0096】

４枚の励起フィルタのそれぞれは、４つの光源２２ａ´、２２ｂ´、２２ｃ´、２２ｄ´のそれぞれの光源に対応する励起フィルタであり、各光源から所望の励起波長のみを通過する励起フィルタである。４枚の励起フィルタのそれぞれと、４つの光源２２ａ´、２２ｂ´、２２ｃ´、２２ｄ´のそれぞれとは、スリット３１３及び照明光学系３１４を挟んで対応（対向）する位置関係に配置されており、ステージ部３１６の移動に伴い、各光源と各励起フィルタとの位置関係を維持しながら一体的にスリット３１３に対して相対移動する。これにより、ステージ部３１６を移動させることによって選択された光源に対応して、所望の励起波長のみを通過する励起フィルタが選択されることになる。

【0097】

［第１１の実施形態］
次に、本発明の第１１の実施形態について説明する。
上述した各実施形態における共焦点スキャナ２０（２０Ｄ）は、顕微鏡１０と一体となった共焦点顕微鏡として構成されてもよい。この共焦点顕微鏡は、例えば、観察対象が設置される試料ステージ１２と、対物レンズ１３と、対物レンズ１３を介して入射される観察対象の像を結像する結像レンズ１５と、結像レンズ１５と対物レンズ１３とを介して観察対象を照明するライン状の光を出射するライン状光源２２と、ライン状光源２２とがそれぞれ顕微鏡１０の結像面内の互いに対応する位置関係に配置され、観察対象によって発せられた蛍光が対物レンズ１３と結像レンズ１５とを介して入射される光をライン毎に検出するライン状のＣＭＯＳ素子（検出部）を有するライン状検出器２３と、ライン状光源２２とライン状検出器２３とを顕微鏡に対して並進移動可能な駆動機構２６とを少なくとも備えている。このように共焦点スキャナ２０（２０Ｄ）と、顕微鏡１０とが一体となった構成でも、上述した各実施形態と同様の効果を奏する。

【0098】

なお、上述した実施形態における処理装置３０が備える各部の一部または全部の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、上述の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって上述の機能を実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、処理装置３０に内蔵されたコンピュータシステムであってＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

【0099】

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

【0100】

また、上述した実施形態における処理装置３０の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。処理装置３０の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

【0101】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、上述の実施形態において説明した各構成は、任意に組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0102】

１ 顕微鏡システム、１０ 顕微鏡、２０，２０Ｄ 共焦点スキャナ、１１ 透過照明、１２ 試料ステージ、１３ 対物レンズ、１４折り曲げミラー、１５ 結像レンズ、
２１ ダイクロイックミラー、２２ ライン状光源、２３ ライン状検出器、２４ 励起フィルタ、２５ 蛍光フィルタ、２６ 駆動機構、３０ 処理装置、４０ モニタ、２２１ ＬＥＤ素子、２２２ 導光板、２２３ スリット、２６１ リニアガイド、２６２ ステージ部、２６３ 連結部材、２６４ 固定ブロック、２６５ ステッピングモータ、２６６ ボールねじ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】