JP2015094728A - Spectrometer and confocal scanning type microscope including the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology that enables light of a desired wavelength to be detected with high detection efficiency.SOLUTION: A spectrometer 10 comprises: a reflection type VPH diffraction grating 20 that spectrally separates light IL for each wavelength; a converging optical system 50 that allows primary-order diffraction light generated due to diffraction by the reflection type VPH diffraction grating 20 to be converged; an optical detector 60 that is disposed at a position where the primary-order diffraction light is converged by the converging optical system 50; and a mirror 30 that allows 0-order diffraction light generated by the reflection type VPH diffraction grating 20 to be incident upon the reflection type VPH diffraction grating 20 by reflecting the 0-order diffraction light. The mirror 30 has a reflection surface 31 parallel to a grating surface of the reflection type VPH diffraction grating 20, and the mirror is disposed so that the reflection surface 31 is located at a position upon which the 0-order diffraction light is incident and the primary-order diffraction light is not incident.

Description

本発明は、分光装置、及び、それを備えた共焦点走査型顕微鏡に関する。   The present invention relates to a spectroscopic device and a confocal scanning microscope including the spectroscopic device.

現在、蛍光顕微鏡の分野では、標本からの光を分光して検出することで光の波長情報を取得する分光装置を備えた顕微鏡が主流となってきている。そして、蛍光観察で検出される蛍光は極めて微弱であることから、蛍光顕微鏡に含まれる分光装置には、高い検出効率が求められている。   At present, in the field of fluorescence microscopes, a microscope equipped with a spectroscopic device that acquires wavelength information of light by spectroscopically detecting light from a specimen has become mainstream. And since the fluorescence detected by fluorescence observation is very weak, high detection efficiency is calculated | required by the spectroscopic apparatus contained in a fluorescence microscope.

分光装置では、一般に、1次回折光の回折効率(以降、1次回折効率と記す。)が高くなるように設計された回折格子により分光される。近年では、高い1次回折効率を有する回折格子を採用することで80パーセント程度という高い検出効率を実現する分光装置が開発されている。   In a spectroscopic device, in general, light is split by a diffraction grating designed so that the diffraction efficiency of first-order diffracted light (hereinafter referred to as first-order diffraction efficiency) is high. In recent years, a spectroscopic device has been developed that achieves a detection efficiency as high as about 80 percent by employing a diffraction grating having a high first-order diffraction efficiency.

また、回折格子の単体性能の向上とは別の観点から、検出効率が高い分光装置を実現する技術も検討されている。例えば、特許文献1では、回折格子で生じる0次回折光を再利用する技術が開示されている。特許文献1に開示されるスペクトル解析ユニットは、回折格子で生じた0次回折光束をミラーで再度回折格子に入射させることで0次回折光束を循環させる構成を有している。   In addition, a technique for realizing a spectroscopic device with high detection efficiency has been studied from a viewpoint different from the improvement of the single unit performance of the diffraction grating. For example, Patent Document 1 discloses a technique for reusing zero-order diffracted light generated in a diffraction grating. The spectrum analysis unit disclosed in Patent Document 1 has a configuration in which the 0th-order diffracted light beam is circulated by causing the 0th-order diffracted light beam generated by the diffraction grating to enter the diffraction grating again with a mirror.

特開2007−286043号公報JP 2007-286043 A

ところで、回折格子は入射角に依存して回折効率のピーク波長が変化する特性を有している。従って、蛍光物質などに応じた所望の波長の蛍光を高い効率で検出するためには、分光装置は回折格子を回転させて入射角を変更し得る構成であることが望ましい。   Incidentally, the diffraction grating has a characteristic that the peak wavelength of the diffraction efficiency changes depending on the incident angle. Therefore, in order to detect fluorescence with a desired wavelength corresponding to a fluorescent substance with high efficiency, it is desirable that the spectroscopic device has a configuration that can change the incident angle by rotating the diffraction grating.

しかしながら、特許文献1に開示されるスペクトル解析ユニットは回折格子を回転させて入射角を変更し得る構成とはなっていないため、所望の波長の光を高い効率で検出することは困難である。   However, since the spectrum analysis unit disclosed in Patent Document 1 is not configured to change the incident angle by rotating the diffraction grating, it is difficult to detect light with a desired wavelength with high efficiency.

以上のような実情を踏まえ、本発明は、所望の波長の光を高い検出効率で検出することができる分光装置及びそれを備えた共焦点走査型顕微鏡を提供することを課題とする。   In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a spectroscopic device that can detect light of a desired wavelength with high detection efficiency and a confocal scanning microscope including the spectroscopic device.

本発明の第1の態様は、光を波長毎に分光する反射型の回折素子と、前記回折素子での回折により生じる特定次数の回折光を集光させる集光光学系と、前記特定次数の回折光が前記集光光学系により集光する位置に配置された光検出器と、反射面を有し、光が所定の方向から入射する前記回折素子で生じる0次回折光が入射し且つ前記特定次数の回折光が入射しない位置に前記反射面が前記回折素子の格子面と平行に位置するように配置され、前記0次回折光を反射させて前記回折素子に入射させる反射部材と、を備える分光装置を提供する。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a reflective diffractive element that separates light for each wavelength, a condensing optical system that condenses diffracted light of a specific order generated by diffraction at the diffractive element, and the specific order of A photodetector arranged at a position where diffracted light is collected by the condensing optical system, and a zero-order diffracted light generated by the diffractive element having a reflecting surface and incident from a predetermined direction, and the specific A reflecting member that is arranged so that the reflecting surface is positioned parallel to the grating surface of the diffractive element at a position where the diffracted light of the order is not incident, and that reflects the zero-order diffracted light and enters the diffractive element. Providing the device.

本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の分光装置において、前記回折素子は、前記回折素子に入射する光の入射角が変化するように、回転自在に配置される分光装置を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the spectroscopic device according to the first aspect, wherein the diffractive element is rotatably arranged so that an incident angle of light incident on the diffractive element changes. provide.

本発明の第3の態様は、第2の態様に記載の分光装置において、前記反射部材は、前記回折素子の回転に伴って前記回折素子と同じ方向に同じ角度だけ回転するように回転自在に配置される分光装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, in the spectroscopic device according to the second aspect, the reflection member is rotatable so as to rotate by the same angle in the same direction as the diffraction element as the diffraction element rotates. A spectroscopic device is provided.

本発明の第4の態様は、第3の態様に記載の分光装置において、前記回折素子は、前記格子面と平行な第1の方向に周期的な構造を有し、前記格子面と平行で且つ前記第1の方向に垂直な方向に回転軸を有する分光装置を提供する。   According to a fourth aspect of the present invention, in the spectroscopic device according to the third aspect, the diffraction element has a periodic structure in a first direction parallel to the grating surface, and is parallel to the grating surface. A spectroscopic device having a rotation axis in a direction perpendicular to the first direction is provided.

本発明の第5の態様は、第4の態様に記載の分光装置において、前記回折素子は、前記回折素子に入射する光が前記回転軸と平行な速度成分を有するように配置される分光装置を提供する。   According to a fifth aspect of the present invention, in the spectroscopic device according to the fourth aspect, the diffractive element is arranged such that light incident on the diffractive element has a velocity component parallel to the rotation axis. I will provide a.

本発明の第6の態様は、第1の態様乃至第5の態様のいずれか1つに記載の分光装置において、さらに、前記回折素子と前記反射部材の間であって、前記回折素子から出射した前記0次回折光が入射し且つ前記反射部材で反射した前記0次回折光が入射する位置に配置されたλ/4板を備える分光装置を提供する。   According to a sixth aspect of the present invention, in the spectroscopic device according to any one of the first to fifth aspects, the light exits from the diffraction element between the diffraction element and the reflecting member. There is provided a spectroscopic device comprising a λ / 4 plate disposed at a position where the zeroth-order diffracted light is incident and the zeroth-order diffracted light reflected by the reflecting member is incident.

本発明の第7の態様は、第1の態様乃至第6の態様のいずれか1つに記載の分光装置において、前記回折素子は、前記格子面と平行な第1の方向に周期的な屈折率を有し入射光を回折させる体積ホログラム層と、前記体積ホログラム層の一面に配置された第2の反射部材と、前記体積ホログラム層の他面に配置された光を透過する平行平板と、を備える反射型体積ホログラム回折格子である分光装置を提供する。   A seventh aspect of the present invention is the spectroscopic device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the diffraction element is periodically refracted in a first direction parallel to the grating plane. A volume hologram layer that diffracts incident light, a second reflecting member disposed on one surface of the volume hologram layer, a parallel plate that transmits light disposed on the other surface of the volume hologram layer, and A spectroscopic device that is a reflective volume hologram diffraction grating is provided.

本発明の第8の態様は、第1の態様乃至第7の態様のいずれか1つに記載の分光装置において、前記光検出器は、各々が異なる波長帯域の前記特定次数の回折光を検出する、複数の光検出素子を含む分光装置を提供する。   According to an eighth aspect of the present invention, in the spectroscopic device according to any one of the first to seventh aspects, the photodetector detects the diffracted light of the specific order in a different wavelength band. A spectroscopic device including a plurality of light detection elements is provided.

本発明の第9の態様は、第1の態様乃至第8の態様のいずれか1つに記載の分光装置を備える共焦点走査型顕微鏡を提供する。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a confocal scanning microscope comprising the spectroscopic device according to any one of the first to eighth aspects.

本発明によれば、所望の波長の光を高い検出効率で検出することができる分光装置及びそれを備えた共焦点走査型顕微鏡を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the spectroscopic device which can detect the light of a desired wavelength with high detection efficiency, and a confocal scanning microscope provided with the same can be provided.

実施例1に係る共焦点走査型顕微鏡の構成を例示した図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a confocal scanning microscope according to Example 1. FIG. 実施例1に係る分光装置の構成を例示した図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a spectroscopic device according to Example 1. FIG. 実施例1に係る回折ユニットの平面図である。3 is a plan view of a diffraction unit according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る回折素子の作用を説明するための図である。6 is a diagram for explaining the operation of the diffraction element according to Embodiment 1. FIG. 入射角と回折角との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between an incident angle and a diffraction angle. 実施例2に係る回折ユニットの構成を例示した図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a diffraction unit according to Example 2. FIG. 実施例2に係る回折ユニットの平面図である。6 is a plan view of a diffraction unit according to Embodiment 2. FIG. 実施例3に係る回折ユニットの構成を例示した図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a diffraction unit according to Example 3. FIG.

図1は、本実施例に係る共焦点走査型顕微鏡1の構成を例示した図である。図1に例示される共焦点走査型顕微鏡1は、標本Sからの蛍光を分光して検出する分光装置10を備えた蛍光顕微鏡である。   FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a confocal scanning microscope 1 according to the present embodiment. A confocal scanning microscope 1 illustrated in FIG. 1 is a fluorescence microscope provided with a spectroscopic device 10 that spectrally detects fluorescence from a specimen S.

共焦点走査型顕微鏡1は、照明光路上に、励起光であるレーザ光を出射するレーザ2と、レーザ2から出射されたレーザ光を反射させ標本Sからの蛍光を透過させるダイクロイックミラー3と、レーザ光で標本Sを走査するための走査ユニットであるガルバノミラー4と、レーザ光を標本Sに照射する走査光学系5と、を備えている。   The confocal scanning microscope 1 includes a laser 2 that emits laser light that is excitation light on an illumination optical path, a dichroic mirror 3 that reflects the laser light emitted from the laser 2 and transmits fluorescence from the specimen S, and A galvanometer mirror 4 that is a scanning unit for scanning the sample S with laser light, and a scanning optical system 5 that irradiates the sample S with laser light are provided.

また、共焦点走査型顕微鏡1は、検出光路上に、走査光学系5、ガルバノミラー4、及びダイクロイックミラー3に加えて、ダイクロイックミラー3を透過した蛍光を集光させる共焦点レンズ6と、共焦点ピンホール8が形成された共焦点絞り7と、共焦点ピンホール8を通過した蛍光をコリメートするコリメートレンズ9と、コリメートレンズ9からの蛍光が平行光束として入射する分光装置10と、を備えている。ダイクロイックミラー3、ガルバノミラー4、及び、走査光学系5は、照明光路であり且つ検出光路である共通光路上に設けられている。   The confocal scanning microscope 1 includes a confocal lens 6 that condenses the fluorescence transmitted through the dichroic mirror 3 in addition to the scanning optical system 5, the galvanometer mirror 4, and the dichroic mirror 3 on the detection optical path. A confocal stop 7 in which a focal pinhole 8 is formed; a collimating lens 9 for collimating the fluorescence that has passed through the confocal pinhole 8; and a spectroscopic device 10 on which the fluorescence from the collimating lens 9 enters as a parallel light beam. ing. The dichroic mirror 3, the galvanometer mirror 4, and the scanning optical system 5 are provided on a common optical path that is an illumination optical path and a detection optical path.

共焦点走査型顕微鏡1では、レーザ2から出射したレーザ光は、ダイクロイックミラー3及びガルバノミラー4を介して走査光学系5によって標本Sに照射される。ここで、ガルバノミラー4が走査光学系5の瞳位置(または瞳共役位置)に配置されているため、レーザ光は、標本S上において、ガルバノミラー4でレーザ光が偏向した方向に応じた位置に照射される。従って、ガルバノミラー4の動作を制御することで、レーザ光で標本Sを走査することができる。   In the confocal scanning microscope 1, the laser light emitted from the laser 2 is irradiated onto the sample S by the scanning optical system 5 via the dichroic mirror 3 and the galvanometer mirror 4. Here, since the galvanometer mirror 4 is disposed at the pupil position (or pupil conjugate position) of the scanning optical system 5, the laser beam is positioned on the sample S in accordance with the direction in which the galvanometer mirror 4 deflects the laser beam. Is irradiated. Therefore, by controlling the operation of the galvanometer mirror 4, the specimen S can be scanned with the laser light.

レーザ光が照射された標本Sでは、蛍光が発生する。標本Sから生じた蛍光は、走査光学系5及びガルバノミラー4を介して入射するダイクロイックミラー3を透過して、共焦点レンズ6により共焦点絞り7上に集光する。共焦点絞り7には、走査光学系5の前側焦点位置と光学的に共役な位置に共焦点ピンホール8が形成されているため、標本S上または標本S内にある走査光学系5の前側焦点位置から生じた蛍光のみが共焦点ピンホール8を通って共焦点絞り7を通過する。共焦点絞り7を通過した蛍光は、その後コリメートレンズ9によって平行光束に変換されて、分光装置10に入射する。   In the sample S irradiated with the laser light, fluorescence is generated. The fluorescence generated from the specimen S is transmitted through the dichroic mirror 3 incident through the scanning optical system 5 and the galvanometer mirror 4, and is condensed on the confocal stop 7 by the confocal lens 6. Since the confocal pinhole 8 is formed in the confocal stop 7 at a position optically conjugate with the front focal position of the scanning optical system 5, the front side of the scanning optical system 5 on or in the specimen S is formed. Only the fluorescence generated from the focal position passes through the confocal pinhole 8 and the confocal stop 7. The fluorescence that has passed through the confocal stop 7 is then converted into a parallel light beam by the collimator lens 9 and enters the spectroscopic device 10.

図2は、本実施例に係る分光装置10の構成を例示した図である。図3は、本実施例に係る分光装置10に含まれる回折ユニット40の平面図である。図2及び図3に示すXYZ座標系は、方向参照の便宜のために設けた直交座標系である。
まず、図2を参照しながら、分光装置10の構成と作用について概説する。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the spectroscopic device 10 according to the present embodiment. FIG. 3 is a plan view of the diffraction unit 40 included in the spectroscopic device 10 according to the present embodiment. The XYZ coordinate system shown in FIGS. 2 and 3 is an orthogonal coordinate system provided for convenience of direction reference.
First, the configuration and operation of the spectroscopic device 10 will be outlined with reference to FIG.

分光装置10は、コリメートレンズ9によって平行光束に変換された光IL(蛍光)を分光して検出する装置である。分光装置10は、図2に例示されるように、入射光を波長毎に分光する反射型の回折素子である反射型体積ホログラム(volume phase holographic、以降、VPHと記す)回折格子20と反射部材であるミラー30とからなる回折ユニット40と、反射型VPH回折格子20での回折により生じる1次回折光を集光させる集光光学系50と、1次回折光が集光光学系50により集光する位置に配置された各々が異なる波長帯域の1次回折光を検出する複数の光検出素子61を含む光検出器60と、を備えている。   The spectroscopic device 10 is a device that spectrally detects and detects light IL (fluorescence) converted into a parallel light beam by the collimating lens 9. As illustrated in FIG. 2, the spectroscopic device 10 includes a reflective volume hologram (volume phase holographic, hereinafter referred to as VPH) diffraction grating 20 and a reflective member, which are reflective diffractive elements that split incident light for each wavelength. The diffraction unit 40 including the mirror 30, the condensing optical system 50 that condenses the first-order diffracted light generated by the diffraction at the reflective VPH diffraction grating 20, and the first-order diffracted light is condensed by the condensing optical system 50. And a light detector 60 including a plurality of light detecting elements 61 that detect the first-order diffracted light in different wavelength bands, each disposed at a position.

以上のように構成された分光装置10では、平行光束として分光装置10に入射した光ILは、まず、回折ユニット40に入射する。回折ユニット40に入射した光ILは、回折ユニット40で回折し、0次回折光L0と各次数の回折光とに分離され、回折ユニット40から出射する。このとき、各次数の回折光は、波長毎に異なる角度で反射型VPH回折格子20から出射される。なお、図2では、0次回折光L0、赤の1次回折光L1r、青の1次回折光L1bのみが図示されている。回折ユニット40から出射した1次回折光(1次回折光L1r、1次回折光L1b)は、その光路上に配置された集光光学系50に波長毎に異なる角度で入射し、集光光学系50の焦点面に配置された光検出器60に波長毎に集光する。これにより、1次回折光が波長帯域毎に異なる光検出素子61で検出され、光ILの波長情報が得られる。   In the spectroscopic device 10 configured as described above, the light IL incident on the spectroscopic device 10 as a parallel light beam first enters the diffraction unit 40. The light IL incident on the diffraction unit 40 is diffracted by the diffraction unit 40, separated into 0th-order diffracted light L0 and diffracted light of each order, and is emitted from the diffraction unit 40. At this time, the diffracted light of each order is emitted from the reflective VPH diffraction grating 20 at a different angle for each wavelength. In FIG. 2, only the 0th-order diffracted light L0, the red first-order diffracted light L1r, and the blue first-order diffracted light L1b are shown. The first-order diffracted light (first-order diffracted light L1r, first-order diffracted light L1b) emitted from the diffraction unit 40 is incident on the condensing optical system 50 disposed on the optical path at different angles for each wavelength. The light is condensed for each wavelength on the photodetector 60 arranged on the focal plane. As a result, the first-order diffracted light is detected by the light detecting element 61 that is different for each wavelength band, and the wavelength information of the light IL is obtained.

次に、図2及び図3を参照しながら、分光装置10に含まれる回折ユニット40の構成と作用について更に詳細に説明する。
回折ユニット40は、反射型VPH回折格子20とミラー30から構成されている。
Next, the configuration and operation of the diffraction unit 40 included in the spectroscopic device 10 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.
The diffraction unit 40 includes a reflective VPH diffraction grating 20 and a mirror 30.

反射型VPH回折格子20は、3層構造を有していて、所定の方向から反射型VPH回折格子20に平行光束として入射する光ILを回折させる透過型のVPH層21と、VPH層21と接触してVPH層21の一面に配置される反射部材であるミラー22と、VPH層21と接触してVPH層21の他面に配置される保護ガラス23と、を含んでいる。反射型VPH回折格子20は、ミラー22と保護ガラス23でVPH層21を挟み込むように構成されていて、光ILの入射側から、保護ガラス23、VPH層21、ミラー22が、順に配置されている。   The reflection type VPH diffraction grating 20 has a three-layer structure, and a transmission type VPH layer 21 that diffracts light IL incident on the reflection type VPH diffraction grating 20 as a parallel light beam from a predetermined direction; The mirror 22 which is a reflecting member which contacts and is arrange | positioned on one surface of the VPH layer 21 and the protective glass 23 which contacts the VPH layer 21 and is arrange | positioned on the other surface of the VPH layer 21 are included. The reflective VPH diffraction grating 20 is configured to sandwich the VPH layer 21 between the mirror 22 and the protective glass 23, and the protective glass 23, the VPH layer 21, and the mirror 22 are arranged in this order from the light IL incident side. Yes.

VPH層21は、Y方向に一定の厚さを有し、X方向に対して周期的に異なる屈折率を有している。この構造により、VPH層21は、X方向に特定の波長分散特性を有し、入射する光ILをX方向に分光して波長毎に異なる方向に出射させることができる。より詳細には、VPH層21は、光ILを回折し、X方向を法線とする平面に対して波長毎に異なる角度で回折光を出射する。以降では、X方向のことを必要に応じて格子方向と記し、VPH層21の面であって格子方向と平行な面(本実施例ではXZ平面)を格子面と記す。   The VPH layer 21 has a constant thickness in the Y direction and has a refractive index that periodically differs in the X direction. With this structure, the VPH layer 21 has specific wavelength dispersion characteristics in the X direction, and can split the incident light IL in the X direction and emit it in different directions for each wavelength. More specifically, the VPH layer 21 diffracts the light IL and emits diffracted light at different angles for each wavelength with respect to a plane whose normal is the X direction. Hereinafter, the X direction is referred to as the lattice direction as necessary, and the plane of the VPH layer 21 that is parallel to the lattice direction (XZ plane in this embodiment) is referred to as the lattice plane.

なお、VPH層21は、従来の透過型VPH回折格子のVPH層と基本的には同様のものである。ただし、VPH層21の厚さ(つまり、Y方向の幅)は、従来の透過型VPH回折格子のVPH層の厚さの半分程度でよい。これは、VPH層21へ入射した光は、後述するようにミラー22で反射してVPH層21を往復することになるからである。   The VPH layer 21 is basically the same as the VPH layer of the conventional transmission type VPH diffraction grating. However, the thickness of the VPH layer 21 (that is, the width in the Y direction) may be about half of the thickness of the VPH layer of the conventional transmission type VPH diffraction grating. This is because light incident on the VPH layer 21 is reflected by the mirror 22 and reciprocates through the VPH layer 21 as will be described later.

ミラー22は、VPH層21と接触している平面を反射面とする反射部材である。以降では、同じく反射部材であるミラー30と区別するために、必要に応じてミラー22を第2の反射部材とも記す。   The mirror 22 is a reflecting member whose reflecting surface is a plane in contact with the VPH layer 21. Hereinafter, in order to distinguish from the mirror 30 which is also a reflecting member, the mirror 22 is also referred to as a second reflecting member as necessary.

保護ガラス23は、VPH層21を保護する保護部材であり、光(少なくとも検出対象とする波長の光)を透過する平行平板である。保護ガラス23の表面には、反射防止膜が形成されてもよい。   The protective glass 23 is a protective member that protects the VPH layer 21 and is a parallel plate that transmits light (at least light having a wavelength to be detected). An antireflection film may be formed on the surface of the protective glass 23.

ミラー30は、反射型VPH回折格子20で生じた反射型VPH回折格子20から出射する0次回折光L0を反射させて、反射型VPH回折格子20に再度入射させるための反射部材である。ミラー30は、反射面31が保護ガラス23の表面に接触するように配置されていて、保護ガラス23に固定されている。このため、反射面31は、反射型VPH回折格子20の格子面と平行である。   The mirror 30 is a reflecting member for reflecting the 0th-order diffracted light L0 emitted from the reflection type VPH diffraction grating 20 generated by the reflection type VPH diffraction grating 20 and making it enter the reflection type VPH diffraction grating 20 again. The mirror 30 is disposed such that the reflection surface 31 is in contact with the surface of the protective glass 23, and is fixed to the protective glass 23. For this reason, the reflecting surface 31 is parallel to the grating surface of the reflective VPH diffraction grating 20.

なお、図3に示すように、反射面31が、反射型VPH回折格子20(VPH層21)で生じる0次回折光L0が入射し且つ1次回折光が入射しない位置に、反射型VPH回折格子20(VPH層21)の格子面(XZ平面)と平行に位置するように、ミラー30は、保護ガラス23の表面の一部分に配置される。   As shown in FIG. 3, the reflective VPH diffraction grating 20 has a reflective surface 31 at a position where the 0th-order diffracted light L0 generated by the reflective VPH diffraction grating 20 (VPH layer 21) is incident and the first-order diffracted light is not incident. The mirror 30 is disposed on a part of the surface of the protective glass 23 so as to be parallel to the lattice plane (XZ plane) of the (VPH layer 21).

さらに、反射型VPH回折格子20は、所定の方向から反射型VPH回折格子20に入射する光ILの入射角が変化するように、回転自在に配置されている。より詳細には、反射型VPH回折格子20は、格子面(XZ平面)と平行で且つ格子方向(X方向)に垂直な方向であるZ方向に回転軸ARを有し、Z方向と平行な回転軸ARに対して回転自在に配置されている。   Further, the reflection type VPH diffraction grating 20 is rotatably arranged so that the incident angle of the light IL incident on the reflection type VPH diffraction grating 20 from a predetermined direction changes. More specifically, the reflective VPH diffraction grating 20 has a rotation axis AR in the Z direction that is parallel to the grating surface (XZ plane) and perpendicular to the grating direction (X direction), and is parallel to the Z direction. It is arranged so as to be rotatable with respect to the rotation axis AR.

また、ミラー30は、反射型VPH回折格子20(保護ガラス23)に固定されているため、分光装置10内において、反射型VPH回折格子20の回転に伴って反射型VPH回折格子20と同じ方向に同じ角度だけ回転するように回転自在に配置されている。つまり、回折ユニット40では、反射型VPH回折格子20の回転(向き)によらず、反射面31と格子面の平行な位置関係は維持される。また、反射型VPH回折格子20は、分光装置10内において、反射型VPH回折格子20に入射する光ILが回転軸ARと平行な速度成分(Z方向成分)を有するよう配置されている。つまり、光ILが回転軸ARを法線とする平面と平行にならないように配置されている。   Further, since the mirror 30 is fixed to the reflection type VPH diffraction grating 20 (protective glass 23), the same direction as the reflection type VPH diffraction grating 20 in the spectroscopic device 10 as the reflection type VPH diffraction grating 20 rotates. Are rotatably arranged so as to rotate by the same angle. That is, in the diffraction unit 40, the parallel positional relationship between the reflection surface 31 and the grating surface is maintained regardless of the rotation (direction) of the reflection type VPH diffraction grating 20. Further, the reflection type VPH diffraction grating 20 is arranged in the spectroscopic device 10 so that the light IL incident on the reflection type VPH diffraction grating 20 has a velocity component (Z direction component) parallel to the rotation axis AR. That is, the light IL is arranged so as not to be parallel to a plane having the rotation axis AR as a normal line.

以上のように構成された回折ユニット40では、平行光束として回折ユニット40に入射した光ILは、保護ガラス23に入射し、保護ガラス23を透過して入射するVPH層21で回折する。   In the diffraction unit 40 configured as described above, the light IL incident on the diffraction unit 40 as a parallel light beam is incident on the protective glass 23 and is diffracted by the VPH layer 21 incident through the protective glass 23.

VPH層21で回折された1次回折光は、VPH層21を透過してミラー22に向けて出射されるが直ぐにミラー22で正反射される。このため、図4に示すように、反射型VPH回折格子20により得られる1次回折光(1次回折光L1r、1次回折光L1b)は、VPH層21の波長分散特性によって定まる出射方向とは、ミラー22の反射面に対して対称な方向に進行する。その後、ミラー22で反射した1次回折光は、VPH層21及び保護ガラス23を透過して波長毎に異なる角度で集光光学系50へ向けて出射する。   The first-order diffracted light diffracted by the VPH layer 21 passes through the VPH layer 21 and is emitted toward the mirror 22, but immediately is regularly reflected by the mirror 22. For this reason, as shown in FIG. 4, the first-order diffracted light (first-order diffracted light L1r, first-order diffracted light L1b) obtained by the reflection type VPH diffraction grating 20 is defined as the emission direction determined by the wavelength dispersion characteristics of the VPH layer 21. It proceeds in a direction symmetric with respect to the 22 reflecting surfaces. Thereafter, the first-order diffracted light reflected by the mirror 22 passes through the VPH layer 21 and the protective glass 23 and is emitted toward the condensing optical system 50 at different angles for each wavelength.

VPH層21で回折しなかった光、つまり、VPH層21での回折により生じた0次回折光L0は、VPH層21を直進する。その後、ミラー22の反射面とミラー30の反射面でそれぞれ正反射し、再びVPH層21に入射する。このとき、格子面、ミラー22の反射面、ミラー30の反射面31は平行であるので、VPH層21に再入射する0次回折光L0は、光ILと同じ角度でVPH層21に入射する。このため、再入射した0次回折光L0がVPH層21で回折することにより生じた1次回折光は、光ILがVPH層21で回折することによって生じた1次回折光と、波長毎に同じ角度で回折ユニット40から集光光学系50へ向けて出射する。なお、再入射によっても回折しなかった0次回折光L0は、ミラー22の反射面で正反射し、集光光学系50から逸れた方向に回折ユニット40から出射する。   The light that has not been diffracted by the VPH layer 21, that is, the 0th-order diffracted light L 0 generated by the diffraction by the VPH layer 21 travels straight through the VPH layer 21. Thereafter, the light is regularly reflected by the reflecting surface of the mirror 22 and the reflecting surface of the mirror 30, and enters the VPH layer 21 again. At this time, since the grating surface, the reflecting surface of the mirror 22, and the reflecting surface 31 of the mirror 30 are parallel, the 0th-order diffracted light L0 that reenters the VPH layer 21 enters the VPH layer 21 at the same angle as the light IL. For this reason, the first-order diffracted light generated by the re-incident zero-order diffracted light L0 being diffracted by the VPH layer 21 is the same angle for each wavelength as the first-order diffracted light generated by the light IL being diffracted by the VPH layer 21. The light is emitted from the diffraction unit 40 toward the condensing optical system 50. The 0th-order diffracted light L0 that has not been diffracted by re-incidence is regularly reflected by the reflecting surface of the mirror 22 and is emitted from the diffraction unit 40 in a direction deviating from the condensing optical system 50.

従って、本実施例に係る分光装置10及び共焦点走査型顕微鏡1では、光ILがVPH層21で回折することによって生じた1次回折光と再入射した0次回折光L0がVPH層21で回折することにより生じた1次回折光は、集光光学系50により波長毎に同じ光検出素子61に集光し、検出される。このため、分光装置10及び共焦点走査型顕微鏡1によれば、回折ユニット40がVPH層21が有する回折効率以上の効率で1次回折光を集光光学系50へ導くことができるため、1次回折光を高い検出効率で検出することができる。   Therefore, in the spectroscopic device 10 and the confocal scanning microscope 1 according to the present embodiment, the first-order diffracted light generated when the light IL is diffracted by the VPH layer 21 and the re-entered zero-order diffracted light L0 are diffracted by the VPH layer 21. The first-order diffracted light generated by this is condensed on the same light detecting element 61 for each wavelength by the condensing optical system 50 and detected. For this reason, according to the spectroscopic device 10 and the confocal scanning microscope 1, the diffraction unit 40 can guide the first-order diffracted light to the condensing optical system 50 with an efficiency equal to or higher than the diffraction efficiency of the VPH layer 21. Folding light can be detected with high detection efficiency.

また、反射型VPH回折格子20には保護ガラス23が設けられているため、保護ガラス23とVPH層21の界面で正反射が生じることがある。ただし、この界面で正反射した反射光は、0次回折光L0と同様にミラー30の反射面31で反射され、VPH層21に入射する。このため、界面で正反射した反射光の一部を1次回折光として検出することができる。このことは、1次回折光の検出効率の向上に寄与する。   In addition, since the protective glass 23 is provided on the reflective VPH diffraction grating 20, regular reflection may occur at the interface between the protective glass 23 and the VPH layer 21. However, the reflected light regularly reflected at this interface is reflected by the reflecting surface 31 of the mirror 30 and is incident on the VPH layer 21 in the same manner as the 0th-order diffracted light L0. For this reason, a part of the reflected light regularly reflected at the interface can be detected as the first-order diffracted light. This contributes to improvement in the detection efficiency of the first-order diffracted light.

なお、図5に示すように、θをVPH層21の格子面の法線NLと光ILのなす角である入射角、βを1次回折光L1の回折角とし、さらに、λを1次回折光L1の波長、NをVPH層21の格子定数とするとき、VPH層21の波長分散特性によって定まる波長毎の1次回折光の出射方向は、式(1)によって算出することができる。また、波長λpの1次回折光の効率が最大となる入射角θ1は、式(2)によって算出することができる。
sinθ+sinβ=Nλ ・・・(1)
sinθ1=Nλp/2 ・・・(2)
As shown in FIG. 5, θ is an incident angle that is an angle formed by the normal NL of the lattice plane of the VPH layer 21 and the light IL, β is a diffraction angle of the first-order diffracted light L1, and λ is the first-order diffracted light. When the wavelength of L1 and N are the lattice constant of the VPH layer 21, the emission direction of the first-order diffracted light for each wavelength determined by the wavelength dispersion characteristic of the VPH layer 21 can be calculated by the equation (1). Further, the incident angle θ1 at which the efficiency of the first-order diffracted light with the wavelength λp is maximized can be calculated by the equation (2).
sin θ + sin β = Nλ (1)
sin θ1 = Nλp / 2 (2)

回折ユニット40から出射する1次回折光L1の方向は、ミラー22での正反射の影響により、図5の回折角βで示す1次回折光L1の出射方向とはVPH層21(格子面)に対して対称な方向となる。このため、図5に示す第1領域から光ILが入射した場合であれば、1次回折光L1は第1領域へ出射する。これに対して、0次回折光L0はミラー22での正反射によって図5に示す第4領域へ出射する。従って、本実施例に係る分光装置10及び共焦点走査型顕微鏡1では、1次回折光L1と0次回折光L0が大きく異なる方向に出射するため、0次回折光L0が1次回折光L1とともに検出されないような構成を容易に実現することができる。   The direction of the first-order diffracted light L1 emitted from the diffractive unit 40 is different from the emission direction of the first-order diffracted light L1 indicated by the diffraction angle β in FIG. Symmetric direction. Therefore, if the light IL is incident from the first region shown in FIG. 5, the first-order diffracted light L1 is emitted to the first region. In contrast, the 0th-order diffracted light L0 is emitted to the fourth region shown in FIG. Accordingly, in the spectroscopic device 10 and the confocal scanning microscope 1 according to the present embodiment, the first-order diffracted light L1 and the 0th-order diffracted light L0 are emitted in different directions, so that the 0th-order diffracted light L0 is not detected together with the first-order diffracted light L1. Can be easily realized.

また、図3に示すように、光ILが回転軸ARと平行な速度成分を有するように、回折ユニット40が配置されている。このため、本実施例に係る分光装置10及び共焦点走査型顕微鏡1によれば、光ILと1次回折光を回転軸ARと平行な方向に分離することができるため、集光光学系50が光ILに作用しないような構成を容易に実現することができる。   As shown in FIG. 3, the diffraction unit 40 is arranged so that the light IL has a velocity component parallel to the rotation axis AR. For this reason, according to the spectroscopic device 10 and the confocal scanning microscope 1 according to the present embodiment, the light IL and the first-order diffracted light can be separated in a direction parallel to the rotation axis AR. A configuration that does not act on the light IL can be easily realized.

さらに、本実施例に係る分光装置10及び共焦点走査型顕微鏡1では、回折ユニット40を回転軸ARに対して回転させることで、最大の回折効率を有する1次回折光の波長を調整することができる。また、反射面31と格子面の平行関係が常に維持されるため、回折ユニット40の回転(向き)によらず0次回折光L0を光ILと同じ入射角でVPH層21に再入射させることができる。従って、本実施例に係る分光装置10及び共焦点走査型顕微鏡1によれば、所望の波長の光を高い検出効率で検出することができる。   Furthermore, in the spectroscopic device 10 and the confocal scanning microscope 1 according to the present embodiment, the wavelength of the first-order diffracted light having the maximum diffraction efficiency can be adjusted by rotating the diffraction unit 40 with respect to the rotation axis AR. it can. In addition, since the parallel relationship between the reflecting surface 31 and the grating surface is always maintained, the 0th-order diffracted light L0 can be reincident on the VPH layer 21 at the same incident angle as that of the light IL regardless of the rotation (direction) of the diffraction unit 40. it can. Therefore, according to the spectroscopic device 10 and the confocal scanning microscope 1 according to the present embodiment, light having a desired wavelength can be detected with high detection efficiency.

図6は、本実施例に係る回折ユニット80の構成を例示した図である。図7は、本実施例に係る回折ユニット80の平面図である。図6及び図7に示すXYZ座標系は、方向参照の便宜のために設けた直交座標系である。なお、本実施例に係る共焦点走査型顕微鏡及び分光装置は、回折ユニット40の代わりに回折ユニット80を含む点を除き、実施例1に係る共焦点走査型顕微鏡1及び分光装置10と同様である。   FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the diffraction unit 80 according to the present embodiment. FIG. 7 is a plan view of the diffraction unit 80 according to the present embodiment. The XYZ coordinate system shown in FIGS. 6 and 7 is an orthogonal coordinate system provided for convenience of direction reference. The confocal scanning microscope and the spectroscopic device according to the present embodiment are the same as the confocal scanning microscope 1 and the spectroscopic device 10 according to the first embodiment, except that the diffraction unit 80 is included instead of the diffraction unit 40. is there.

本実施例に係る回折ユニット80の構成は、ミラー30の代わりにミラー70を備える点が、実施例1に係る回折ユニット40の構成と異なっている。その他の構成は、実施例に係る回折ユニット40と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。   The configuration of the diffraction unit 80 according to the present embodiment is different from the configuration of the diffraction unit 40 according to the first embodiment in that a mirror 70 is provided instead of the mirror 30. Since other configurations are the same as those of the diffraction unit 40 according to the embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

ミラー70は、ミラー30と同様に、反射型VPH回折格子20で生じた反射型VPH回折格子20から出射する0次回折光を反射させて、反射型VPH回折格子20に再度入射させるための反射部材である。また、ミラー70は、反射面31が保護ガラス23の表面に接触するように配置されていて保護ガラス23に固定されている点、保護ガラス23の表面の一部分に配置される点、反射面71がVPH層21で生じる0次回折光が入射し且つ1次回折光が入射しない位置にVPH層21の格子面(XZ平面)と平行に位置するように配置される点についても、ミラー30と同様である。   Similar to the mirror 30, the mirror 70 reflects the 0th-order diffracted light emitted from the reflective VPH diffraction grating 20 generated by the reflective VPH diffraction grating 20 and re-enters the reflective VPH diffraction grating 20. It is. Further, the mirror 70 is disposed such that the reflecting surface 31 is in contact with the surface of the protective glass 23 and is fixed to the protective glass 23, a point disposed on a part of the surface of the protective glass 23, and the reflecting surface 71. Is the same as the mirror 30 in that the 0th-order diffracted light generated by the VPH layer 21 is incident and the first-order diffracted light is not incident on the lattice plane (XZ plane) of the VPH layer 21. is there.

ミラー70は、図6及び図7に示されるように、VPH層21で生じた0次回折光L0がミラー70の反射面71に複数回(ここでは、2回)入射するように構成されている点が、ミラー30と異なっている。より具体的には、0次回折光L0がミラー70に複数回入射し且つ1次回折光がミラー70で遮られないように、ミラー70は、XZ平面に投影された光ILと平行な辺を有している。   6 and 7, the mirror 70 is configured such that the 0th-order diffracted light L0 generated in the VPH layer 21 is incident on the reflecting surface 71 of the mirror 70 a plurality of times (here, twice). The point is different from the mirror 30. More specifically, the mirror 70 has a side parallel to the light IL projected on the XZ plane so that the zero-order diffracted light L0 is incident on the mirror 70 a plurality of times and the first-order diffracted light is not blocked by the mirror 70. doing.

以上のように構成された回折ユニット80を備えた分光装置及び共焦点走査型顕微鏡によれば、実施例1に係る分光装置10及び共焦点走査型顕微鏡1よりも、更に高い検出効率で1次回折光を検出することができる。なお、この他の効果については、実施例1に係る分光装置10及び共焦点走査型顕微鏡1と同様である。   According to the spectroscopic device and the confocal scanning microscope provided with the diffraction unit 80 configured as described above, the first time with higher detection efficiency than the spectroscopic device 10 and the confocal scanning microscope 1 according to the first embodiment. Folding light can be detected. Other effects are the same as those of the spectroscopic device 10 and the confocal scanning microscope 1 according to the first embodiment.

図8は、本実施例に係る回折ユニット100の構成を例示した図である。図8に示すXYZ座標系は、方向参照の便宜のために設けた直交座標系である。なお、本実施例に係る共焦点走査型顕微鏡及び分光装置は、回折ユニット40の代わりに回折ユニット100を含む点を除き、実施例1に係る共焦点走査型顕微鏡1及び分光装置10と同様である。   FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the diffraction unit 100 according to the present embodiment. The XYZ coordinate system shown in FIG. 8 is an orthogonal coordinate system provided for convenience of direction reference. The confocal scanning microscope and the spectroscopic device according to the present embodiment are the same as the confocal scanning microscope 1 and the spectroscopic device 10 according to the first embodiment, except that the diffraction unit 100 is included instead of the diffraction unit 40. is there.

本実施例に係る回折ユニット100の構成は、反射型VPH回折格子20とミラー30と間にλ/4板90を備える点が、実施例1に係る回折ユニット40の構成と異なっている。その他の構成は、実施例1に係る回折ユニット40と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。   The configuration of the diffraction unit 100 according to the present embodiment is different from the configuration of the diffraction unit 40 according to the first embodiment in that a λ / 4 plate 90 is provided between the reflective VPH diffraction grating 20 and the mirror 30. Since other configurations are the same as those of the diffraction unit 40 according to the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

なお、λ/4板90は、反射型VPH回折格子20(VPH層21)で生じる0次回折光L0が入射し且つ1次回折光が入射しない位置に配置されている点は、ミラー30と同様である。また、図8において、ミラー30と反射型VPH回折格子20は離間して配置されているが、格子面と反射面31の平行関係が維持されるように、ミラー30は反射型VPH回折格子20と同じ方向に同じ回転角度だけ回転するように構成されている。   The λ / 4 plate 90 is the same as the mirror 30 in that the 0th-order diffracted light L0 generated by the reflective VPH diffraction grating 20 (VPH layer 21) is incident and the 1st-order diffracted light is not incident. is there. In FIG. 8, the mirror 30 and the reflection type VPH diffraction grating 20 are spaced apart from each other. However, the mirror 30 is provided with the reflection type VPH diffraction grating 20 so that the parallel relationship between the grating surface and the reflection surface 31 is maintained. Are configured to rotate in the same direction by the same rotation angle.

ところで、回折素子は、一般に偏光方向によって異なる回折効率を有し、S偏光に対してP偏光よりも高い回折効率を有する。一方で、蛍光顕微鏡が検出する蛍光は、ランダム偏光であり、様々な偏光方向の光が含まれる。これらのことを考慮すると、蛍光である光ILが入射する本実施例に係る分光装置では、VPH層21で回折することなく反射型VPH回折格子20から出射する0次回折光L0はP偏光をより多く含むと考えられる。   By the way, the diffractive element generally has different diffraction efficiencies depending on the polarization direction, and has higher diffraction efficiency for S-polarized light than for P-polarized light. On the other hand, the fluorescence detected by the fluorescence microscope is randomly polarized light and includes light of various polarization directions. Considering these things, in the spectroscopic device according to the present embodiment in which the light IL that is fluorescent light is incident, the 0th-order diffracted light L0 emitted from the reflective VPH diffraction grating 20 without being diffracted by the VPH layer 21 is more P-polarized. It is thought that many are included.

回折ユニット100では、VPH層21で生じた0次回折光L0は、反射面31で反射し再度VPH層21に入射するが、VPH層21に再入射するまでにλ/4板90を2回通過し180度位相が変化する。このため、VPH層21に再入射する際には、0次回折光L0はS偏光をより多く含むことになる。従って、再入射時の回折効率が最初に入射したときの回折効率に比べて向上することになる。   In the diffraction unit 100, the 0th-order diffracted light L0 generated by the VPH layer 21 is reflected by the reflecting surface 31 and enters the VPH layer 21 again, but passes through the λ / 4 plate 90 twice before entering the VPH layer 21 again. However, the phase changes by 180 degrees. For this reason, when entering the VPH layer 21 again, the 0th-order diffracted light L0 contains more S-polarized light. Therefore, the diffraction efficiency at the time of re-incidence is improved as compared with the diffraction efficiency at the time of first incidence.

以上のように構成された回折ユニット100を備えた本実施例に係る分光装置及び共焦点走査型顕微鏡によれば、再入射時の回折効率が改善されるため、実施例1に係る分光装置10及び共焦点走査型顕微鏡1よりも、更に高い検出効率で1次回折光を検出することができる。   According to the spectroscopic device and the confocal scanning microscope according to the present embodiment including the diffraction unit 100 configured as described above, the diffraction efficiency at the time of re-incidence is improved. Therefore, the spectroscopic device 10 according to the first embodiment. The first-order diffracted light can be detected with higher detection efficiency than the confocal scanning microscope 1.

また、本実施例に係る分光装置及び共焦点走査型顕微鏡によれば、保護ガラス23の表面と反射面31が離間している。このため、保護ガラス23とVPH層21の界面で正反射した反射光に加えて、保護ガラス23の表面で正反射した反射光もミラー30に入射させることができる。これにより、保護ガラス23の両面で生じた正反射光をVPH層21に入射させてその一部を1次回折光として検出することができる。この点も、実施例1に係る分光装置10及び共焦点走査型顕微鏡1よりも高い検出効率の実現に寄与する。
なお、この他の効果については、実施例1に係る分光装置10及び共焦点走査型顕微鏡1と同様である。
Moreover, according to the spectroscopic device and the confocal scanning microscope according to the present embodiment, the surface of the protective glass 23 and the reflecting surface 31 are separated from each other. For this reason, in addition to the reflected light that is regularly reflected at the interface between the protective glass 23 and the VPH layer 21, the reflected light that is regularly reflected by the surface of the protective glass 23 can also be incident on the mirror 30. Thereby, the specularly reflected light generated on both surfaces of the protective glass 23 can be incident on the VPH layer 21 and a part thereof can be detected as the first-order diffracted light. This point also contributes to higher detection efficiency than the spectroscopic device 10 and the confocal scanning microscope 1 according to the first embodiment.
Other effects are the same as those of the spectroscopic device 10 and the confocal scanning microscope 1 according to the first embodiment.

上述した実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。分光装置及び共焦点走査型顕微鏡は、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。   The embodiments described above are specific examples for facilitating the understanding of the invention, and the present invention is not limited to these embodiments. The spectroscopic device and the confocal scanning microscope can be variously modified and changed without departing from the concept of the present invention defined by the claims.

例えば、共焦点走査型顕微鏡は、蛍光標本を観察対象とする蛍光顕微鏡に限られず、波長情報を取得する任意の顕微鏡であってもよい。また、検出対象とする回折光として1次回折光を例示したが、他の次数の回折光を検出してもよい。また、回折素子として反射型VPH回折格子20を例示したが、回折素子は、格子面と平行な格子方向に周期的な構造を有する回折格子であればよく、例えば、ブレーズド型の回折格子や格子型の回折格子であってもよい。特に、反射型の回折格子であることが望ましいが、これは、反射型の回折格子であれば、回折する前に生じる正反射光(例えば、保護ガラス23の両面で生じる正反射光)が0次回折光と同じ方向に出射されるためである。正反射光と0次回折光が同じ方向に出射されるので、共通の反射部材で回折格子に再入射させることができる。   For example, the confocal scanning microscope is not limited to a fluorescent microscope whose observation target is a fluorescent specimen, and may be any microscope that acquires wavelength information. In addition, although the first-order diffracted light is exemplified as the diffracted light to be detected, other orders of diffracted light may be detected. Further, although the reflection type VPH diffraction grating 20 is exemplified as the diffraction element, the diffraction element may be a diffraction grating having a periodic structure in a grating direction parallel to the grating surface, for example, a blazed diffraction grating or a grating. It may be a type of diffraction grating. In particular, a reflection type diffraction grating is desirable. However, if this is a reflection type diffraction grating, specular reflection light generated before diffraction (for example, specular reflection light generated on both surfaces of the protective glass 23) is 0. This is because the light is emitted in the same direction as the next diffracted light. Since the specularly reflected light and the 0th-order diffracted light are emitted in the same direction, they can be reincident on the diffraction grating by a common reflecting member.

1 ・・・共焦点走査型顕微鏡
2 ・・・レーザ
3 ・・・ダイクロイックミラー
4 ・・・ガルバノミラー
5 ・・・走査光学系
6 ・・・共焦点レンズ
7 ・・・共焦点絞り
8 ・・・共焦点ピンホール
9 ・・・コリメートレンズ
10 ・・・分光装置
20 ・・・反射型VPH回折格子
21 ・・・VPH層
22、30、70 ・・・ミラー
23 ・・・保護ガラス
31、71 ・・・反射面
40、80、100 ・・・回折ユニット
50 ・・・集光光学系
60 ・・・光検出器
61 ・・・光検出素子
90 ・・・λ/4板
S ・・・標本
IL ・・・光
L0 ・・・0次回折光
L1、L1b、L1r・・・1次回折光
AR ・・・回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Confocal scanning microscope 2 ... Laser 3 ... Dichroic mirror 4 ... Galvano mirror 5 ... Scanning optical system 6 ... Confocal lens 7 ... Confocal stop 8 ...・ Confocal pinhole 9 ... collimating lens 10 ... spectroscopic device 20 ... reflection type VPH diffraction grating 21 ... VPH layers 22, 30, 70 ... mirror 23 ... protective glasses 31, 71・ ・ ・ Reflection surfaces 40, 80, 100 ・ ・ ・ Diffraction unit 50 ・ ・ ・ Condensing optical system 60 ・ ・ ・ Photo detector 61 ・ ・ ・ Photo detection element 90 ・ ・ ・ λ / 4 plate S ・ ・ ・ Sample IL: Light L0: 0th order diffracted light L1, L1b, L1r: 1st order diffracted light AR: Rotating axis

Claims (9)

光を波長毎に分光する反射型の回折素子と、
前記回折素子での回折により生じる特定次数の回折光を集光させる集光光学系と、
前記特定次数の回折光が前記集光光学系により集光する位置に配置された光検出器と、
反射面を有し、光が所定の方向から入射する前記回折素子で生じる0次回折光が入射し且つ前記特定次数の回折光が入射しない位置に前記反射面が前記回折素子の格子面と平行に位置するように配置され、前記0次回折光を反射させて前記回折素子に入射させる反射部材と、を備える
ことを特徴とする分光装置。
A reflective diffractive element that splits light into wavelengths,
A condensing optical system that condenses diffracted light of a specific order generated by diffraction by the diffraction element;
A photodetector disposed at a position where the specific-order diffracted light is condensed by the condensing optical system;
The reflection surface is parallel to the grating surface of the diffractive element at a position where a 0th-order diffracted light generated by the diffractive element where light enters from a predetermined direction is incident and no diffracted light of the specific order is incident. A spectroscopic device comprising: a reflecting member that is disposed so as to reflect the 0th-order diffracted light and to enter the diffractive element.
請求項1に記載の分光装置において、
前記回折素子は、前記回折素子に入射する光の入射角が変化するように、回転自在に配置される
ことを特徴とする分光装置。
The spectroscopic device according to claim 1,
The spectroscopic device, wherein the diffraction element is rotatably arranged so that an incident angle of light incident on the diffraction element changes.
請求項2に記載の分光装置において、
前記反射部材は、前記回折素子の回転に伴って前記回折素子と同じ方向に同じ角度だけ回転するように回転自在に配置される
ことを特徴とする分光装置。
The spectroscopic device according to claim 2,
The spectroscopic device, wherein the reflecting member is rotatably arranged so as to rotate by the same angle in the same direction as the diffraction element as the diffraction element rotates.
請求項3に記載の分光装置において、
前記回折素子は、
前記格子面と平行な第1の方向に周期的な構造を有し、
前記格子面と平行で且つ前記第1の方向に垂直な方向に回転軸を有する
ことを特徴とする分光装置。
The spectroscopic device according to claim 3.
The diffraction element is
Having a periodic structure in a first direction parallel to the lattice plane;
A spectroscopic device having a rotation axis in a direction parallel to the lattice plane and perpendicular to the first direction.
請求項4に記載の分光装置において、
前記回折素子は、前記回折素子に入射する光が前記回転軸と平行な速度成分を有するように配置される
ことを特徴とする分光装置。
The spectroscopic device according to claim 4,
The spectroscopic device, wherein the diffractive element is arranged such that light incident on the diffractive element has a velocity component parallel to the rotation axis.
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の分光装置において、さらに、
前記回折素子と前記反射部材の間であって、前記回折素子から出射した前記0次回折光が入射し且つ前記反射部材で反射した前記0次回折光が入射する位置に配置されたλ/4板を備える
ことを特徴とする分光装置。
The spectroscopic device according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
A λ / 4 plate disposed between the diffractive element and the reflecting member and disposed at a position where the 0th-order diffracted light emitted from the diffractive element is incident and the 0th-order diffracted light reflected by the reflecting member is incident. A spectroscopic device comprising:
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の分光装置において、
前記回折素子は、前記格子面と平行な第1の方向に周期的な屈折率を有し入射光を回折させる体積ホログラム層と、前記体積ホログラム層の一面に配置された第2の反射部材と、前記体積ホログラム層の他面に配置された光を透過する平行平板と、を備える反射型体積ホログラム回折格子である
ことを特徴とする分光装置。
The spectroscopic device according to any one of claims 1 to 6,
The diffraction element includes a volume hologram layer having a periodic refractive index in a first direction parallel to the grating surface and diffracting incident light, and a second reflecting member disposed on one surface of the volume hologram layer; A spectroscopic device comprising: a reflective volume hologram diffraction grating comprising: a parallel plate that transmits light disposed on the other surface of the volume hologram layer.
請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の分光装置において、
前記光検出器は、各々が異なる波長帯域の前記特定次数の回折光を検出する、複数の光検出素子を含む
ことを特徴とする分光装置。
The spectroscopic device according to any one of claims 1 to 7,
The spectroscopic device, wherein the photodetector includes a plurality of photodetectors, each detecting the diffracted light of a specific order in a different wavelength band.
請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の分光装置を備える
ことを特徴とする共焦点走査型顕微鏡。
A confocal scanning microscope comprising the spectroscopic device according to claim 1.
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