JP2016011844A - 分光画像撮像システム、及び分光画像撮像システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の波長について分光画像を容易に取得でき、かつ小型化可能な分光画像撮像システム、及び分光画像撮像システムの制御方法を提供する。【解決手段】分光画像撮像装置１（分光画像撮像システム）は、光源部１１と、光源部１１から出射された光から所定の波長の励起光Ｌ１（第１出射光）を出射させる第１波長可変干渉フィルター５（第１分光フィルター）と、励起光Ｌ１で照明された対象Ａの反射光Ｌ２から励起光Ｌ１に対応する波長の蛍光Ｌ３（第２出射光）を出射させる第２波長可変干渉フィルター６（第２分光フィルター）と、蛍光Ｌ３の分光画像を取得する撮像部１４と、励起光Ｌ１の波長を所定波長で順次変更し、当該変更に同期して蛍光Ｌ３の波長を変更するフィルター制御部２２と、蛍光Ｌ３の切り替え対象の各波長に対応する最新の分光画像を用いて合成画像（処理画像）を生成する画像生成部２４と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、分光画像撮像システム、及び分光画像撮像システムの制御方法に関する。

従来、検査対象（試料）から出射された蛍光を観察する蛍光観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の装置は、光源部から出射された光を励起光フィルターに入射させ、励起光フィルターを透過した励起光をダイクロイックミラーで試料側に反射させる。また、試料から発せられた蛍光は、ダイクロイックミラー及び励起光カットフィルターを透過して、接眼レンズや撮像ユニット等の観察手段に入射される。

特開２０１３−２０２０４号公報

ところで、蛍光を撮像素子で撮像して分光画像を取得することにより、当該分光画像の変化から対象の経時変化を観察する分光画像撮像システムを構成することも可能である。
しかしながら、特許文献１に記載されるような従来の装置構成を採用した場合、複数の波長の蛍光を観察するためには、励起光フィルターや励起光カットフィルターを交換する必要があり、交換作業の手間がかかるうえ、交換に時間を要する。このため、複数の波長の蛍光についての分光画像を取得して、対象の経時変化を確認することは困難であった。

これに対して、複数の励起光フィルターを配置して、複数の波長の蛍光、すなわち複数チャンネルについて同時に分光画像を取得する構成が考えられる。このような構成では、上記フィルターを交換しなくとも、複数波長について同時に分光画像を取得できる。さらに、これら分光画像を重ね合わせたリアルタイム画像を取得することができる。
しかしながら、通常、試料に応じて励起光の波長が異なるので、試料を変更する度に上記フィルターを交換する必要があり、やはり交換作業の手間がかかるという課題がある。この交換作業の手間を省くには、チャンネル数を増大させることが考えられるが、チャンネル数を増大させると装置が大型化するという課題がある。

本発明は、複数の波長について分光画像を容易に取得でき、かつ小型化可能な分光画像撮像システム、及び分光画像撮像システムの制御方法を提供することを目的とする。

本発明の分光画像撮像システムは、光源部と、前記光源部から出射された光から、所定の波長の第１出射光を出射させ、かつ前記第１出射光の波長を変更可能な第１分光フィルターと、前記第１出射光で照明された対象からの光から、前記第１出射光の波長に対応する波長の第２出射光を出射させ、かつ前記第２出射光の波長を変更可能な第２分光フィルターと、前記第２出射光を受光して分光画像を取得する撮像部と、前記第１出射光の波長を所定の複数波長について順次変更し、かつ、前記第１出射光の波長を変更するのに同期して、前記第２出射光の波長を所定の複数波長について順次変更するフィルター制御部と、前記第２出射光の波長の変更に応じて順次取得された前記分光画像のうち、前記第２出射光の波長として切り替えられる前記複数波長のそれぞれに対応する最新の前記分光画像を用いて処理画像を生成する画像生成部と、を備えたことを特徴とする。

ここで、本発明において、第１出射光の波長に応じた第２出射光の波長とは、例えば、対象に照射される第１出射光を励起光とした際の、対象から発せられる蛍光の波長である。
本発明では、第１出射光の波長を順次変更し、かつ、第１出射光の波長に応じて第２出射光の波長を順次変更しながら、第２出射光の分光画像を順次取得する。この際、第１出射光の波長の変更に同期して、第２出射光の波長を変更する。そして、取得された分光画像を用いて処理画像を生成する。
このような構成では、第１分光フィルターの第１出射光の波長、及び第２分光フィルターの第２出射光の波長をそれぞれ変更することができる。これにより、波長を変更する際に各分光フィルター（例えば、従来の装置における励起光フィルター及び励起光カットフィルター）を交換しなくともよく、複数の波長について分光画像を容易に取得することができる。また、これにより、複数の波長について分光画像を取得するため、波長数に応じた分光フィルターを設ける必要がなく、装置の小型化を図ることができる。
また、第１出射光及び第２出射光のそれぞれの波長を同期して変更することができるため、照明光である第１出射光の波長に応じて、第２出射光の波長を確実に変更することができる。したがって、第１出射光及び第２出射光の変更に応じて順次取得された分光画像を用いて生成された処理画像（例えば、複数波長のそれぞれに対応する分光画像を合成した合成画像）を連続して表示させることで、リアルタイム画像を表示させることができ、これにより対象の経時変化をリアルタイムに観察することができる。
以上から、本発明によれば、リアルタイム画像の表示に必要な処理画像を容易に取得可能な分光画像撮像システムを提供することができ、かつ、この分光画像撮像システムの小型化を図ることができる。

本発明の分光画像撮像システムにおいて、前記第２出射光の波長として切り替えられる前記複数波長は、順次変更される順番に沿って複数のグループに区分され、前記画像生成部は、前記第２出射光の波長が順次変更されて前記分光画像が取得された際に、各グループに属する最後の前記分光画像が取得される度に前記処理画像を生成することが好ましい。
本発明では、変更順に沿って複数のグループに区分された第２出射光の各波長の分光画像を順次取得する。そして、各グループで、変更順における最後の波長の分光画像を取得する度に処理画像を生成する。
このような構成では、複数波長について、分光画像を順次取得する際に、全波長の分光画像が更新された後にのみ処理画像を生成する場合と比べて、処理画像の生成間隔を短縮することができる。これにより、処理画像を連続して表示させた際のリアルタイム画像のフレームレートを増大させることができる。したがって、リアルタイム画像で対象を観察する際に、対象の経時変化をより詳細に、かつ滑らかな変化として観察することができる。

本発明の分光画像撮像システムにおいて、前記画像生成部は、所定数の前記分光画像が取得される度に前記処理画像を生成することが好ましい。
このような構成では、所定数の分光画像が取得される度に処理画像が生成される。このため、複数波長について、分光画像を順次取得する際に、全波長の分光画像が更新された後にのみ処理画像を生成する場合と比べて、処理画像の生成間隔を短縮することができる。これにより、処理画像を連続して表示させた際のリアルタイム画像のフレームレートを増大させることができる。したがって、リアルタイム画像で対象を観察する際に、対象の経時変化をより詳細に、かつ滑らかな変化として観察することができる。

本発明の分光画像撮像システムにおいて、前記フィルター制御部は、前記画像生成部によって所定期間内で生成される前記処理画像の数が閾値以上となる間隔で、前記第１出射光及び前記第２出射光の波長を順次変更することが好ましい。
本発明において、所定期間で生成される処理画像の数が閾値以上となるとは、例えば、処理画像の生成数、すなわち処理画像を連続して表示させた際のリアルタイム画像のフレームレートが、対象の経時変化を適性に観察可能な所定の閾値以上となることを意味する。このフレームレートは、分光画像の取得に要する時間や、処理画像の生成頻度等に応じて設定される。
ここで、所定期間における処理画像の生成数が閾値未満の場合、生成された処理画像を順に表示させても、フレーム間での対象の変化が大きすぎて、対象の経時変化を詳細に観察することができない場合がある。
これに対して、本発明では、生成される処理画像の数が所定期間で閾値以上となる間隔で、第１出射光及び第２出射光の波長が順次変更される。
このような構成では、例えば、１秒間に５フレーム以上といった閾値以上の数の処理画像を生成し、これをリアルタイム画像として表示することができる。これにより、対象の経時変化を観察する際に、所定期間における処理画像の生成数が閾値未満の場合と比べて、より確実に対象の経時変化を観察することができる。

本発明の分光画像撮像システムにおいて、前記第２出射光の光量が所定範囲内となるように、前記第１出射光の波長に応じて前記光源部の発光強度を調整する光源制御部を備えたことが好ましい。
本発明において、第２出射光の光量が所定範囲内となるとは、例えば、第２出射光を受光して分光画像を取得する撮像部において、第２出射光が適性露光となる範囲である。すなわち、第２出射光の光量が、撮像部において露光不足となる光量よりも大きく、露光過多となる光量よりも小さくなる。
本発明では、第２出射光の光量が所定範囲内となるように、第１出射光の波長に応じて光源部の発光強度を調整する。これにより、光源部が、波長に応じて光量が異なる場合でも、適性露光となる範囲で分光画像を取得することができる。

本発明の分光画像撮像システムは、光源部と、前記光源部から出射された光から、所定の波長の第１出射光を出射させ、かつ前記第１出射光の波長を変更可能な第１分光フィルターと、前記第１出射光で照明された対象からの光から、前記第１出射光の波長に対応する波長の第２出射光を出射させ、かつ前記第２出射光の波長を変更可能な第２分光フィルターと、前記第２出射光を受光して分光画像を取得する撮像部と、前記第１出射光の波長を第１波長から第２波長に変更するのに同期して、前記第２出射光の波長を第３波長から第４波長に変更するフィルター制御部と、前記撮像部によって取得された前記第３波長の分光画像及び前記第４波長の分光画像を含む処理画像を生成する画像生成部と、を備えたことを特徴とする。
本発明では、第１出射光の波長を順次変更し、第２出射光の波長を第１出射光の波長に応じた波長に順次変更しながら、撮像部によって、第２出射光の分光画像を順次取得し、処理画像を生成する。この際、第１出射光の波長を第１波長から第２波長に変更するのに同期して、第２出射光の波長を第３波長から第４波長に変更する。
このような構成では、上記分光画像撮像システムに係る発明と同様に、リアルタイム画像の表示に必要な処理画像を容易に取得可能な分光画像撮像システムを提供することができ、かつ、この分光画像撮像システムの小型化を図ることができる。

本発明の分光画像撮像システムの制御方法は、光源部と、前記光源部から出射された光から、所定の波長の第１出射光を出射させ、かつ前記第１出射光の波長を変更可能な第１分光フィルターと、前記第１出射光で照明された対象からの光から、前記第１出射光の波長に対応する波長の第２出射光を出射させ、かつ前記第２出射光の波長を変更可能な第２分光フィルターと、前記第２出射光を受光して分光画像を取得する撮像部と、を備えた分光画像撮像システムの制御方法であって、前記第１出射光の波長を所定の複数波長について順次変更し、かつ、前記第１出射光の波長を変更するのに同期して、前記第２出射光の波長を所定の複数波長について順次変更し、前記第２出射光の波長の変更に応じて順次取得された前記分光画像のうち、前記第２出射光の波長として切り替えられる前記複数波長のそれぞれに対応する最新の前記分光画像を用いて処理画像を生成することを特徴とする。
本発明では、上記分光画像撮像システムに係る発明と同様に、リアルタイム画像の表示に必要な処理画像を容易に取得可能とすることができ、かつ、分光画像撮像システムの小型化を図ることができる。

第一実施形態の分光画像撮像装置の概略構成を示す図。 波長可変干渉フィルターの平面図。 図２におけるＡ−Ａ線を切断した際の断面図。 第一実施形態の分光画像撮像装置の動作を示すフローチャート。 第二実施形態の分光画像撮像装置の動作を示すフローチャート。 第三実施形態の分光画像撮像装置の動作を示すフローチャート。 第四実施形態の分光画像撮像装置の動作を示すフローチャート。 第五実施形態の分光画像撮像装置の概略構成を示す図。 第五実施形態の分光画像撮像装置の動作を示すフローチャート。

［第一実施形態］
以下、本発明の分光画像撮像システムに係る第一実施形態の分光画像撮像装置について、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の分光画像撮像装置１における概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の分光画像撮像装置１は、光源部１１と、第１波長可変干渉フィルター５と、ダイクロイックミラー１２と、対物レンズ１３と、第２波長可変干渉フィルター６と、撮像部１４と、制御部２０とを備えている。
この分光画像撮像装置１は、光源部１１からの光を分光して得た所定波長の励起光Ｌ１を、観察対象である試料Ａに照射し、当該励起光Ｌ１で照明された試料Ａから発せられた、上記励起光Ｌ１に対応する波長の蛍光Ｌ３を撮像部１４で撮像して分光画像を取得する。

［光源部の構成］
光源部１１は、第１波長可変干渉フィルター５に向かう方向に光を照射する。光源部１１から出射される光は、試料Ａにおいて蛍光を発するための励起光を含む。本発明では、試料Ａを他の種別の試料に交換した際でも蛍光観察を実施するため、観察対象となる複数の試料に対応した励起光を含む光を出射させることが好ましい。具体的には、光源部１１は、例えば、３８０ｎｍ〜７００ｎｍの可視光から近赤外光を含む白色光を出力する白色光源を備える構成とすることが好ましい。

［波長可変干渉フィルターの構成］
図２は、本実施形態における波長可変干渉フィルターの平面図、図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。
第１波長可変干渉フィルター５は、本発明の第１分光フィルターに相当し、光源部１１からの出射される光の光路上に配置され、光源部１１から出射される光のうち励起光（本発明の第１出射光に相当）Ｌ１を出射する（図１参照）。この第１波長可変干渉フィルター５は、ファブリーペローエタロンであり、一対の基板（固定基板５１、可動基板５２）を備えている。これらの基板５１，５２は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。なお、本実施形態では、測定対象の赤外域における分光画像を取得するものであるため、基板５１，５２として、赤外域の光を透過可能なシリコン等により構成されていてもよい。
そして、これらの固定基板５１及び可動基板５２は、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜５３により接合されることで、一体的に構成されている。

そして、固定基板５１には、本発明における第一波長可変干渉フィルターの一対の反射膜の一方である固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２には、一対の反射膜の他方である可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４及び可動反射膜５５は、反射膜間ギャップＧ１を介して対向配置されている。そして、第１波長可変干渉フィルター５には、この反射膜間ギャップＧ１のギャップ量を調整（変更）するのに用いられる、本発明のギャップ変更部である静電アクチュエーター５６が設けられている。この静電アクチュエーター５６は、固定基板５１に設けられた固定電極５６１と、可動基板５２に設けられた可動電極５６２とにより構成されている。これらの固定電極５６１，可動電極５６２は、電極間ギャップを介して対向する。ここで、これらの固定電極５６１，可動電極５６２は、それぞれ固定基板５１及び可動基板５２の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。
また、本実施形態における第１波長可変干渉フィルター５では、固定基板５１（可動基板５２）の基板厚み方向から見た図２に示すような平面視（以降、フィルター平面視と称する）において、固定基板５１及び可動基板５２の平面中心点Ｏは、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の中心点と一致し、かつ後述する可動部５２１の中心点と一致する。

（固定基板の構成）
固定基板５１には、例えばエッチング等により電極配置溝５１１および反射膜設置部５１２が形成されている。また、固定基板５１の頂点Ｃ１には、切欠部５１４が形成されており、第１波長可変干渉フィルター５を固定基板５１側から見た際に、後述する可動電極パッド５６４Ｐが露出する。

電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１の平面中心点Ｏを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部５１２は、前記平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成されている。この電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５６１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。また、反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。
また、固定基板５１には、電極配置溝５１１から、固定基板５１の外周縁の頂点Ｃ１，頂点Ｃ２に向かって延出する電極引出溝５１１Ｂが設けられている。

電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、固定電極５６１が設けられている。より具体的には、固定電極５６１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１の可動電極５６２に対向する領域に設けられている。また、固定電極５６１上に、固定電極５６１及び可動電極５６２の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
そして、固定基板５１には、固定電極５６１の外周縁から、頂点Ｃ２方向に延出する固定引出電極５６３が設けられている。この固定引出電極５６３の延出先端部（固定基板５１の頂点Ｃ２に位置する部分）は、図示略のドライバ回路を介して制御部２０に接続される固定電極パッド５６３Ｐを構成する。
なお、本実施形態では、電極設置面５１１Ａに１つの固定電極５６１が設けられる構成を示すが、例えば、平面中心点Ｏを中心とした同心円となる２つの電極が設けられる構成（二重電極構成）などとしてもよい。

反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部５１２の可動基板５２に対向する反射膜設置面５１２Ａを備えている。
この反射膜設置部５１２には、図２及び図３に示すように、固定反射膜５４が設置されている。この固定反射膜５４としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等の合金膜を用いることができる。また、例えば高屈折層をＴｉＯ_２、低屈折層をＳｉＯ_２とした誘電体多層膜を用いてもよい。さらに、誘電体多層膜上に金属膜（又は合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（又は合金膜）上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層（ＴｉＯ_２やＳｉＯ_２等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。

そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び電極引出溝５１１Ｂが形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３は、接合膜５３により可動基板５２に接合される。

（可動基板の構成）
可動基板５２は、図２に示すようなフィルター平面視において、平面中心点Ｏを中心とした円形状の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する保持部５２２と、保持部５２２の外側に設けられた基板外周部５２５と、を備えている。
また、可動基板５２には、図２に示すように、頂点Ｃ２に対応して、切欠部５２４が形成されており、第１波長可変干渉フィルター５を可動基板５２側から見た際に、固定電極パッド５６３Ｐが露出する。

可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板５２の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部５２１は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面５１２Ａの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部５２１には、可動電極５６２及び可動反射膜５５が設けられている。

可動電極５６２は、電極間ギャップを介して固定電極５６１に対向し、固定電極５６１と同一形状となる環状に形成されている。また、可動基板５２には、可動電極５６２の外周縁から可動基板５２の頂点Ｃ１に向かって延出する可動引出電極５６４を備えている。この可動引出電極５６４の延出先端部（可動基板５２の頂点Ｃ１に位置する部分）は、図示略のドライバ回路を介して制御部２０に接続される可動電極パッド５６４Ｐを構成する。
可動反射膜５５は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４と反射膜間ギャップＧ１を介して対向して設けられる。この可動反射膜５５としては、上述した固定反射膜５４と同一の構成の反射膜が用いられる。
なお、本実施形態では、上述したように、電極間ギャップのギャップ量が反射膜間ギャップＧ１のギャップ量よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、反射膜間ギャップＧ１のギャップ量が、電極間ギャップのギャップ量よりも大きくなる構成としてもよい。

保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部５２１よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部５２２は、可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部５２１を固定基板５１側に変位させることが可能となる。この際、可動部５２１が保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部５２２が静電引力により固定基板５１側に引っ張られた場合でも、可動部５２１の形状変化が起こらない。したがって、可動部５２１に設けられた可動反射膜５５の撓みも生じず、固定反射膜５４及び可動反射膜５５を常に平行状態に維持することが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部５２２を例示するが、これに限定されず、例えば、平面中心点Ｏを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。

基板外周部５２５は、上述したように、フィルター平面視において保持部５２２の外側に設けられている。この基板外周部５２５の固定基板５１に対向する面は、第一接合部５１３に対向し、接合膜５３により固定基板５１に接合される。

［ダイクロイックミラー及び対物レンズの構成］
ダイクロイックミラー１２は、図１に示すように、第１波長可変干渉フィルター５の透過光である励起光Ｌ１を反射し、それ以外の光を透過する。このダイクロイックミラー１２は、第１波長可変干渉フィルター５の透過光である励起光Ｌ１の進行方向に対して４５度で傾斜して配置されている。
対物レンズ１３は、ダイクロイックミラー１２によって反射された励起光Ｌ１の光路上に配置され、試料Ａが載置される載置部（図示略）に対向する。この対物レンズ１３は、複数のレンズにより構成され、励起光Ｌ１を試料Ａに集光させ、試料Ａの像を撮像部１４で結像させる。なお、励起光Ｌ１が入射された試料Ａからの反射光Ｌ２には励起光Ｌ１に応じた波長の蛍光が含まれている。

［第２波長可変干渉フィルターの構成］
第２波長可変干渉フィルター６は、ファブリーペローエタロンであり、本発明の第２分光フィルターに相当する。この第２波長可変干渉フィルター６は、第１波長可変干渉フィルター５と同様の構成を有する。第２波長可変干渉フィルター６は、試料Ａで反射され、対物レンズ１３及びダイクロイックミラー１２を透過した反射光Ｌ２から、励起光Ｌ１に応じた波長の蛍光（本発明の第２出射光に相当）Ｌ３を出射する。

［撮像部の構成］
撮像部１４は、第１波長可変干渉フィルター５を透過した蛍光Ｌ３を受光し、蛍光Ｌ３の波長の分光画像を取得する。この撮像部１４としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子等の撮像素子により蛍光を撮像するである。なお、撮像部１４は、入射された光を、ビームスプリッター等により分岐させ、一方を撮像素子に導き、他方を接眼レンズに導く構成を採用し、肉眼での観察を可能としてもよい。

［表示部の構成］
表示部１５は、撮像部１４によって撮像された分光画像に基づいた画像（後述するリアルタイム画像）等を表示する。この表示部１５は、画像を表示可能な構成であればいかなるものであってもよく、例えば液晶パネルや有機ＥＬパネルなどを例示できる。

［制御部の構成］
次に、分光画像撮像装置１の制御部２０について説明する。
制御部２０は、例えばＣＰＵやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光画像撮像装置１の全体動作を制御する。この制御部２０は、図１に示すように、光源制御部２１と、フィルター制御部２２と、光量取得部２３と、画像生成部２４と、表示制御部２５と、記憶部２６と、を備えている。
なお、記憶部２６は、分光画像撮像装置１を制御するための各種プログラムや、各種データが記憶されている。当該データは、例えば、第１波長可変干渉フィルター５を透過する励起光Ｌ１の波長と、当該波長に対応して静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧との関係を示すＶ−λデータが記憶されている。また、第２波長可変干渉フィルター６を透過する蛍光Ｌ３の波長についても同様に、当該波長と静電アクチュエーター（不図示）に印加する駆動電圧との関係を示すＶ−λデータが記憶されている。
また、記憶部２６は、第１波長可変干渉フィルター５を透過させる励起光Ｌ１の波長と、第２波長可変干渉フィルター６を透過させる蛍光Ｌ３の波長とを対応づけたデータを記憶している。

光源制御部２１は、光源部１１の点灯及び消灯を制御する。また、光源部１１の光量を適宜調整する。
フィルター制御部２２は、第１波長可変干渉フィルター５により取り出す励起光Ｌ１の目的波長をＶ−λデータに基づいて設定し、設定した目的波長に対応する駆動電圧を、第１波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加させる。また、フィルター制御部２２は、第２波長可変干渉フィルター６についても同様に、蛍光Ｌ３の目的波長をＶ−λデータに基づいて設定し、設定した目的波長に対応する駆動電圧を、第２波長可変干渉フィルター６の静電アクチュエーターに印加させる。

光量取得部２３は、第２波長可変干渉フィルター６の透過光、すなわち蛍光Ｌ３の光量を撮像部１４の画素毎に取得し、分光画像を取得する。取得された分光画像は、必要に応じて、検出時の蛍光Ｌ３の波長に関連付けられ、記憶部２６に記憶される。なお、記憶部２６には、分光画像の画像データそのものではなく、各画素に対応する受光量に関する情報（検出信号の電圧値等）と、蛍光Ｌ３の波長とを対応づけて記憶させるようにしてもよい。

画像生成部２４は、光量取得部２３により取得された蛍光Ｌ３の分光画像を用いて本発明の処理画像に相当する合成画像を生成する。具体的には、画像生成部２４は、蛍光Ｌ３の波長が順次変更される毎に取得される分光画像のうち、設定された各目的波長に対応する最新の分光画像を用いて合成画像を生成する。なお、画像生成部２４は、最新の分光画像を用いて合成画像を生成する際に、シャープネス補正、歪み補正、各種フィルター処理等の各種画像処理に伴う演算（行列演算）を施した合成画像（処理画像）を生成してもよい。
表示制御部２５は、画像生成部２４によって生成された合成画像をリアルタイム画像として表示部１５に表示させる。なお、それ以外にも分光測定結果等の各種の画像を表示部１５に表示させる。

［分光画像撮像装置の動作］
上述の分光画像撮像装置１の動作の具体例について、図面に基づいて以下に説明する。
図４は、分光画像撮像装置１による動作の一例を示すフローチャートである。
図４に示すように、分光画像撮像装置１では、フィルター制御部２２は、各波長可変干渉フィルター５，６の設定対象波長である、励起光Ｌ１の波長λ_ai及び蛍光Ｌ３の波長λ_biをそれぞれ取得する（ステップＳ１）。すなわち、励起光Ｌ１の波長λ_ai及び蛍光Ｌ３の波長λ_biの組の複数が、それぞれ変数ｉに対応づけられている。ここで、設定波長の選択は、例えば、図示しない操作部等に対するユーザーの操作に基づいて行われる。なお、励起光Ｌ１の波長λ_ai及び蛍光Ｌ３の波長λ_biの複数組を含む測定パターンを予め設定しておき、当該設定された測定パターンからユーザーが選択するように構成してもよい。
以下の説明では、一例として、変数ｉの最大値が５（ｉは１以上かつ５以下の整数）の場合、すなわち５つの励起光Ｌ１の波長のそれぞれに対応した、５つの蛍光Ｌ３の波長の分光画像を順次取得するものとする。

次に、分光画像撮像装置１は、分光画像の取得に先立ち、変数ｉを初期化し１に設定する（ステップＳ２）。
そして、フィルター制御部２２は、第１波長可変干渉フィルター５の反射膜間ギャップＧ１の寸法を励起光Ｌ１の波長λ_aiに対応する値に設定すると同時に、第２波長可変干渉フィルター６の反射膜間ギャップの寸法を蛍光Ｌ３の波長λ_biに対応する値に設定する（ステップＳ３）。すなわち、フィルター制御部２２は、現在の変数ｉの設定値に基づいて、各波長可変干渉フィルター５，６を同期させて駆動する。

具体的には、フィルター制御部２２は、変数ｉに基づいて励起光Ｌ１の波長λ_aiを取得し、記憶部２６に記憶されたＶ−λデータに基づいて波長λ_aiに対する第１波長可変干渉フィルター５の駆動電圧を読み出す。そして、読み出した駆動電圧を第１波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する。また、フィルター制御部２２は、第２波長可変干渉フィルター６についても同様に、駆動電圧が印加される。

次に、光量取得部２３は、撮像部１４から入力される検出信号に基づいて蛍光Ｌ３の波長λ_biに対応する分光画像を取得する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、取得された画像生成部分光画像を記憶部２６に記憶する。なお、本実施形態では、上述のように５つの蛍光Ｌ３の波長について分光画像を取得するが、この際、蛍光Ｌ３の５つの波長に対応する最新の分光画像を記憶部２６に記憶する。つまり、新たな分光画像が取得される度に、記憶部２６に記憶された分光画像が更新される。

ステップＳ４の後、画像生成部２４は、変数ｉが最大値（本実施形態ではｉｍａｘ＝５）か否かを判定することで、蛍光Ｌ３の波長λ_biの全てについて新たな分光画像が取得されたかを判定する（ステップＳ５）。
このステップＳ５において、ＮＯと判定された場合は、制御部２０は、変数ｉに１を加算し（ステップＳ６）、ステップＳ３に戻る。

一方、ステップＳ５において、ＹＥＳと判定された場合は、画像生成部２４は、蛍光Ｌ３の全波長λ_biに対応する全分光画像（本実施形態では５つの分光画像）を用いて、合成画像を生成する（ステップＳ７）。すなわち、画像生成部２４は、５つの波長λ_biのそれぞれについて新たに取得された５つの分光画像を重畳させて、合成画像を生成する。

次に、表示制御部２５は、生成された合成画像をリアルタイム画像として表示部１５に表示させる（ステップＳ８）。なお、本実施形態では、５つの分光画像が取得される毎に１フレームのリアルタイム画像が生成され、更新される。このリアルタイム画像は、１秒間あたり５フレーム以上生成され更新されることが好ましい。これにより、分光画像撮像装置１の観察対象である試料Ａの経時変化をより確実に観察できる。

リアルタイム表示が行われた後、制御部２０は、ユーザーからの終了指示を受けたか否かを判定する（ステップＳ９）。制御部２０は、終了指示を受けたと判定した場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、処理を終了させる。一方、制御部２０は、終了指示を受けていないと判定した場合（ステップＳ９；ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。なお、制御部２０は、ユーザーからの終了指示を受けた場合に、直ちに処理を終了させてもよい。

［第一実施形態の作用効果］
本実施形態では、第１波長可変干渉フィルター５の透過光である励起光Ｌ１（第１出射光）の波長を順次変更し、第２波長可変干渉フィルター６の透過光である蛍光Ｌ３（第２出射光）の波長を、励起光Ｌ１の波長に応じた波長に順次変更しながら、蛍光Ｌ３の分光画像を順次取得する。この際、励起光Ｌ１の波長の変更に同期して蛍光Ｌ３の波長を変更する。そして、取得された分光画像を用いて合成画像を生成する。
このような構成では、波長可変干渉フィルター５，６を透過する光の波長（励起光Ｌ１の波長、蛍光Ｌ３の波長）をそれぞれ同期して変更する。例えば第１波長可変干渉フィルター５の代りに励起光フィルターを用い、第２波長可変干渉フィルター６の代りに励起光カットフィルターを用いるような従来の装置では、励起光や蛍光の波長を変更する際に、これらのフィルターを交換する必要があった。また、このようなフィルター交換を行わないためには、複数のフィルターを並置し、複数チャンネルの分光画像を取得可能に構成しておく必要がある。
これに対して、上記構成では、励起光フィルター及び励起光カットフィルターの交換が不要であり、複数波長についての分光画像を容易に取得できる。また、複数の上記フィルターを並置しておく必要がなく、装置の小型化を図ることができる。
また、励起光Ｌ１及び蛍光Ｌ３のそれぞれの波長を同期して変更することができるため、取得対象の分光画像の波長を、励起光Ｌ１に応じた蛍光Ｌ３の波長に、確実に変更することできる。したがって、合成画像を生成する際に、蛍光Ｌ３の波長成分のみを含む精度の高い分光画像を順次得ることができ、高精度の合成画像をリアルタイム表示させることができる。このように、蛍光Ｌ３の成分のみを用いた合成画像をリアルタイム表示することで、対象に含まれる観察対象成分（蛍光が発する成分）の経時変化を、リアルタイムに観察することができる。

ここで、リアルタイム画像のフレームレートが所定値未満である場合、フレーム間での対象の変化が大きすぎて、対象の経時変化を詳細に観察することができない場合がある。
これに対して、本実施形態では、１秒間に５フレーム以上といったように、所定期間において閾値以上の数の合成画像を生成するように、励起光Ｌ１及び前記蛍光Ｌ３の波長を順次変更する。すなわち、リアルタイム画像のフレームレートを所定値以上としている。
これにより、合成画像をリアルタイム画像として順次表示させて対象の経時変化を観察する際に、所定期間における合成画像の生成数が閾値未満の場合と比べて、対象の経時変化を詳細に観察することができる。
なお、リアルタイム画像は、１秒間あたり５フレーム以上生成され、更新されることが好ましい。これにより、分光画像撮像装置１の観察対象である試料Ａの経時変化をより確実に観察することができる。また、リアルタイム画像は、１秒間あたり１０フレーム以上生成され更新されることがより好ましい。これにより、１０フレーム未満の場合と比べて、試料Ａの経時変化をより詳細、かつより滑らかな変化として観察することができる。

［第二実施形態］
以下、本発明に係る第二実施形態について説明する。
第一実施形態では、蛍光Ｌ３の全波長についての分光画像が取得されたタイミングで、リアルタイム画像が更新される構成について説明した。
これに対して、第二実施形態では、蛍光Ｌ３の全波長が複数のグループに区分されている。そして、蛍光Ｌ３の波長を順次変更した際に、各グループに属する波長の全てについて分光画像が取得されたタイミング（すなわち、各グループの最後の分光画像の取得タイミング）で、合成画像を生成し、リアルタイム画像を更新する点で第一実施形態と相違している。

図５は、第二実施形態における分光画像撮像装置１による動作の一例を示すフローチャートである。
図５に示すように、ステップＳ４において、撮像部１４によって、蛍光Ｌ３の波長λ_biに対応する分光画像が取得された後、画像生成部２４は、リアルタイム画像の更新タイミングであるかを判定する（ステップＳ１０）。
具体的には、本実施形態では、例えば、蛍光Ｌ３の５つの波長λ_bi（ｉ＝１，２，３，４，５）を、変更順に、３つの波長λ_b1、λ_b2、λ_b3（ｉ＝１，２，３）が属する第１のグループ、２つの波長λ_b4、λ_b5（ｉ＝４，５）が属する第２のグループに区分する。そして、変更順において、各グループの最後の波長に対応する分光画像（すなわちｉ＝３，５に対応する分光画像）を取得したタイミングで、リアルタイム画像を更新する。ステップＳ１０では、画像生成部２４は、変数ｉ＝ｉｕ（本実施形態ではｉｕ＝３，５）か否かを判定する。

ステップＳ１０において、変数ｉ＝ｉｕと判定された場合は、既に取得されている蛍光Ｌ３の各波長λ_biに対応する最新の５つの分光画像を用いて合成画像を生成し（ステップＳ７）、リアルタイム画像を表示する（ステップＳ８）。
一方、ステップＳ１０において、変数ｉ≠ｉｕであり、リアルタイム画像の更新タイミングではないと判定された場合と、ステップＳ８においてリアルタイム画像を表示した後とでは、ステップＳ５に進み、画像生成部２４は、変数ｉがｉｍａｘか否かを判定する。ステップＳ５において、ＹＥＳと判定された場合は、ステップＳ９を実行し、ＮＯと判定された場合は、ステップＳ６を実行する。

［第二実施形態の作用効果］
本実施形態では、蛍光Ｌ３の波長は、順次変更される順番に沿って２つのグループに区分されている。そして、順次、蛍光Ｌ３の波長を変更しながら、分光画像を取得する。そして、各グループの最後の波長の分光画像が取得される度に合成画像を生成する。
このような構成では、全波長の分光画像が取得された後にのみ合成画像を生成する場合と比べて、合成画像の生成間隔を短縮できる、すなわちリアルタイム画像のフレームレートを増大させることができる。したがって、リアルタイム画像で対象を観察する際に、対象の経時変化をより詳細に、かつ滑らかな変化として観察することができる。

なお、複数の波長を２つのグループに区分する場合について例示したが、これに限定されず、３以上の複数のグループに区分してもよい。
ここで、複数のグループに区分する方法としては、蛍光を発する対象の種類（例えば、蛋白質、脂質、糖質等）で区分する方法が例示できる。この場合、同一グループに属する分光画像を連続して取得することで、これら分光画像間の取得タイミングの差を小さくすることができる。したがって、同種の対象に対応する分光画像を比較するような場合、同種の分光画像間での時差による誤差を低減でき、より高精度な比較結果を得ることができる。

［第三実施形態］
以下、本発明に係る第三実施形態について説明する。
第二実施形態では、各グループの最後の波長に対応する分光画像が取得されたタイミングにおいて、リアルタイム画像が更新される構成について説明した。
これに対して、第三実施形態では、所定数の分光画像が取得されたタイミングにおいて、リアルタイム画像を更新する点で第二実施形態と相違している。

図６は、第三実施形態における分光画像撮像装置１による動作の一例を示すフローチャートである。
図６に示すように、ステップＳ４において、撮像部１４によって、蛍光Ｌ３の波長λ_biに対応する分光画像が取得された後、画像生成部２４は、分光画像を所定数取得したか否かを判定することにより、リアルタイム画像の更新タイミングであるかを判定する（ステップＳ１１）。
本実施形態では、分光画像の取得数が所定数か否かの判定は、例えば、分光画像の取得数を計数し、所定数に到達する度にリセットされるカウンターの値を参照することで、実施される。なお、上記所定数は、例えば、リアルタイム画像のフレームレートが所定値以上となるように設定すればよい。

ステップＳ１１において、所定数の分光画像が取得されたと判定された場合は、合成画像を生成し（ステップＳ７）、リアルタイム画像を表示する（ステップＳ８）。
一方、ステップＳ１１において、所定数の分光画像が取得されていないと判定された場合と、ステップＳ８においてリアルタイム画像を表示した後とでは、ステップＳ５に進む。

［第三実施形態の作用効果］
本実施形態では、所定数の分光画像を取得される度に合成画像を生成する。
このような構成では、全波長の分光画像が取得された後にのみ合成画像を生成する場合と比べて、合成画像の生成間隔を短縮できる、すなわちリアルタイム画像のフレームレートを増大させることができる。したがって、リアルタイム画像で対象を観察する際に、対象の経時変化をより詳細に、かつ滑らかな変化として観察することができる。
また、合成画像の生成タイミングを、例えば、分光画像の取得数を計数するカウンターを設け、当該カウンターの計数値を参照する等の簡単な構成で実現可能である。

［第四実施形態］
以下、本発明に係る第四実施形態について説明する。
第四実施形態では、励起光Ｌ１や蛍光Ｌ３の波長に応じて光源部１１の光量を調整する点で第一実施形態と相違している。
図７は、第四実施形態における分光画像撮像装置１による動作の一例を示すフローチャートである。
図７に示すように、ステップＳ４で分光画像を取得する前に、例えば、ステップＳ３において、フィルター制御部２２が、第１波長可変干渉フィルター５及び第２波長可変干渉フィルター６の各反射膜間ギャップの寸法を設定する前に、光源部１１の発光強度を、現在の励起光Ｌ１の設定波長λ_aiに応じた値に調整する（ステップＳ１１）。発光強度の調整は、例えば、光源部１１の印加電圧を調整することで行う。

［第四実施形態の作用効果］
光源部１１は、波長に応じて光量が異なるスペクトル特性を有する。このため、光源部１１の発光強度を一定とした状態で、励起光Ｌ１の波長λ_aiを変更すると、当該波長λ_aiに応じて励起光Ｌ１の光量値が変動する。そして、励起光Ｌ１の光量値が大きくなると蛍光Ｌ３の光量値も大きくなり、励起光Ｌ１の光量値が小さくなると蛍光Ｌ３の光量値も小さくなる。したがって、取得した分光画像間で光量値の差が生じ、合成画像を生成した際に、光量値が小さい波長に対応する部分が、光量値が大きい波長に対応する部分に対して不鮮明となる場合がある。また、撮像部１４は、受光量の適正範囲があり、蛍光Ｌ３の光量値が小さいため露光不足となったり、蛍光Ｌ３の光量値が大きいため露光過多となったりする場合がある。
これに対して、本実施形態では、蛍光Ｌ３の光量が所定範囲内となるように、励起光Ｌ１の波長に応じて、光源部１１の発光強度を調整する。このような構成では、上記のように、光源部の発行強度を制御することで、撮像部１４の適性露光となる範囲となる鮮明な分光画像を取得することができる。したがって、表示部１５に表示させる合成画像も鮮明となり、蛍光観察をより実施しやすくなる。

なお、本実施形態では、光源部１１の発光強度のスペクトル特性に応じて、光源部１１の発光強度を調整するとしたが、これに限定されず、さらに、励起光Ｌ１の光量値に対する蛍光Ｌ３の発光強度の関係に基づいて、光源部１１の発光強度を調整してもよい。すなわち、励起光に対する蛍光の発光強度は、蛍光物質（自発蛍光の場合は励起光の照射対象物）の特性に応じて変化する。したがって、通常、励起光Ｌ１の光量値と波長に応じて、蛍光Ｌ３の波長と発光強度とが変化する。したがって、励起光Ｌ１の波長及び光量値と、蛍光Ｌ３の波長と発光強度との関係に基づいて、光源部１１の発光強度を調整することにより、分光画像の光量値をより確実に適性露光の範囲とすることができる。

［第五実施形態］
以下、本発明に係る第五実施形態について説明する。
上記各実施形態では、第１波長可変干渉フィルター５の設定波長（励起光の波長）に対して、第２波長可変干渉フィルター６の設定波長（蛍光の波長）が一対一で対応づけられている構成について説明した。
これに対して、第五実施形態の分光画像撮像装置は、第１波長可変干渉フィルター５の１つの設定波長に対して、第２波長可変干渉フィルター６の複数の設定波長が対応づけられている。このような分光画像撮像装置は、例えば、半導体基板等に付着している可能性がある不純物を検出するような場合に好適に利用できる。すなわち、不純物の種類に応じて自発蛍光の値が異なり、かつ、不純物の種類が多いような場合に、１つの励起光に対して複数の波長の蛍光が発生する場合がある。このような場合でも、１つの波長の励起光に対して複数の波長の蛍光を対応づけておくことで不純物を検出することができる。

図８は、本実施形態の分光画像撮像装置３０における概略構成を示す図である。
図８に示すように、本実施形態の分光画像撮像装置３０は、撮像モジュール３１と、制御部３４と、これら各部材を収納する外装筐体３５と、を備えている。
分光画像撮像装置３０は、対向配置された載置部４０の載置面４０１に載置された対象Ａに所定波長の励起光（照明光）Ｌ４を照射し、対象からの光を分光して得た分光画像を複数波長について取得する。この分光画像撮像装置３０を用いて、例えば、半導体基板上に付着した不純物等が発する蛍光Ｌ５の分光画像を取得する。そして、この分光画像を用いて、不純物の存在を検出したり、種類を特定することができる。なお、載置部４０は、対象Ａを所定の速度で移動可能に構成されてもよい。

［撮像モジュールの構成］
撮像モジュール３１は、制御部３４の制御に応じて、対象に励起光Ｌ４を照射する光源ユニット３２と、当該対象からの光を分光して分光画像を取得する撮像ユニット３３とを備える。
光源ユニット３２は、光源部３２１と、第１波長可変干渉フィルター５と、光出射部３２２とを備え、光源部３２１からの光のうち第１波長可変干渉フィルター５を透過した所定波長の励起光Ｌ４が、光出射部３２２によって対象Ａに照射される。
光源部３２１は、上述のように検出対象となる不純物等の物質において蛍光を発するための励起光を含む光（例えば、第一実施形態の光源部１１と同様に、例えば、３８０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の波長を含む白色光）を出射する。
光出射部３２２は、例えば、対象の所定領域を照明可能なように第１波長可変干渉フィルター５の透過光を拡散する負のレンズを備える。

撮像ユニット３３は、光入射部３３１と、第２波長可変干渉フィルター６と、撮像部３３２とを備え、第２波長可変干渉フィルター６で分光された対象からの光（蛍光）Ｌ５を撮像部３３２で撮像して分光画像を取得する。
光入射部３３１は、図８に示すように、複数のレンズを備え、当該複数のレンズにより視野角が所定角度以下に制限されており、視野角内の対象Ａの像を、撮像部３３２に結像する。この光入射部３３１は、テレセントリック光学系を採用することが好ましい。このようなテレセントリック光学系では、入射光の光軸を、主光線に対して平行な方向に揃えることができ、第２波長可変干渉フィルター６の各反射膜に対して垂直に光を入射させることが可能となる。このテレセントリック光学系では、焦点位置に設けられた絞りの径を制御することで、視野角を制御することが可能となる。なお、入射光の入射角度は、レンズ設計等により異なるが、光学軸から２０度以下に制限されることが好ましい。
撮像部３３２は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサー等を用いることができる。

［制御部の構成］
制御部３４は、例えばＣＰＵやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光画像撮像装置３０の全体動作を制御する。この制御部３４は、図示は省略するが、第一実施形態の制御部２０と同様に、光源制御部２１と、フィルター制御部２２と、光量取得部２３と、画像生成部２４と、表示制御部２５と、記憶部２６と、を備えている（図１参照）。記憶部２６には、検出対象の不純物等の蛍光特性に応じて、検出対象と、当該検出対象の励起光Ｌ４の波長及び蛍光Ｌ５の波長とを関連付けたデータが記憶されている。

フィルター制御部２２は、ユーザーによって指定された検出対象に応じて、当該検出対象に関連付けられた励起光の波長を第１波長可変干渉フィルター５の設定波長とする。また、フィルター制御部２２は、当該検出対象に関連付けられた蛍光の波長を、第２波長可変干渉フィルター６の設定波長とする。
ここで、複数種類の検出対象が存在する場合、１つの励起光の波長に対して、複数の蛍光Ｌ５の波長が設定される場合がある。以下の説明では、励起光Ｌ４の波長λ_aiに、複数の蛍光Ｌ５の波長λ_bijが対応づけられているものとするが、１つの蛍光Ｌ５の波長が対応づけられている励起光Ｌ４の波長を含でもよい。

［分光画像撮像装置の動作］
上述の分光画像撮像装置３０の動作の具体例について、図面に基づいて以下に説明する。
図９は、分光画像撮像装置１による動作の一例を示すフローチャートである。
図９に示すように、分光画像撮像装置３０では、各波長可変干渉フィルター５，６の設定対象波長である、励起光Ｌ４の波長λ_ai及び蛍光Ｌ５の波長λ_bijを取得する（ステップＳ２１）。
そして、分光画像撮像装置１は、分光画像の取得に先立ち、変数ｉ及びｊを初期化し１に設定する（ステップＳ２２）。
次に、フィルター制御部２２は、フィルター制御部２２は、第１波長可変干渉フィルター５及び第２波長可変干渉フィルター６を同期させて駆動し、第１波長可変干渉フィルター５及び第２波長可変干渉フィルター６の各反射膜間ギャップの寸法を、それぞれの設定波長に対応する値に設定する（ステップＳ２３）。
第１波長可変干渉フィルター５及び第２波長可変干渉フィルター６のそれぞれの反射膜間のギャップ寸法が設定された後に、撮像部３３２は、蛍光Ｌ５の波長λ_bijに対応する分光画像を取得する（ステップＳ２４）。取得された分光画像が記憶部２６に記憶される。

本実施形態では、画像生成部２４は、励起光Ｌ４の各波長に設定されている蛍光Ｌ５の波長のそれぞれについて、新たな分光画像が取得されたか否かを判定し、取得されたと判定した場合に合成画像を生成する。
具体的には、ステップＳ２４の後、画像生成部２４は、変数ｊが最大値ｊｍａｘか否かを判定する（ステップＳ２５）。これにより、現在設定されている変数ｉの値に対応する励起光Ｌ４の波長λ_aiについて、全ての波長λ_bijについて新たな分光画像が取得されたか否かを判定する。
このステップＳ２５において、ＮＯと判定された場合は、制御部３４は、変数ｊに１を加算し（ステップＳ２６）、ステップＳ２３に戻る。

一方、ステップＳ２５において、ＹＥＳと判定された場合は、画像生成部２４は、変数ｉが最大値ｉｍａｘか否か（すなわち、変数ｉ，ｊの両方が最大値か否か）を判定する（ステップＳ２７）。これにより、設定された蛍光Ｌ５の全ての波長λ_bijについて、すなわち、ｉ×ｊ個の蛍光波長について新たな分光画像が取得されたか否かを判定できる。
このステップＳ２７において、ＮＯと判定された場合は、制御部３４は、変数ｉに１を加算し（ステップＳ２８）、ステップＳ２３に戻る。

以下、第一実施形態と同様に、画像生成部２４は、蛍光Ｌ５の全波長λ_bijに対応する全分光画像）を用いて合成画像を生成する（ステップＳ２９）。
次に、表示制御部２５は、生成された合成画像を、リアルタイム画像として図示しない表示部に表示させる（ステップＳ３０）。
リアルタイム表示が行われた後、制御部３４は、ユーザーからの終了指示を受けたか否かを判定する（ステップＳ３１）。制御部２０は、終了指示を受けたと判定した場合（ステップＳ３１；ＹＥＳ）、処理を終了させる。一方、制御部２０は、終了指示を受けていないと判定した場合（ステップＳ３１；ＮＯ）、ステップＳ２２に戻る。

［第五実施形態の作用効果］
本実施形態では、１つの励起光の波長に対して、複数の蛍光の波長を設定している。そして、励起光の各波長について、当該励起光の波長を固定した状態で蛍光の波長を順次変更して分光画像を取得する。これにより、検査対象となる蛍光の全波長の分光画像を順次取得することができる。また、取得した分光画像を合成した合成画像を観察することで、対象の表面の不純物等を視認することができる。
また、検出対象が変更された場合でも、検出対象の蛍光特性に応じて、各波長可変干渉フィルター５，６の設定波長を変更することで、検査対象の変更に容易に対応することができる。
また、検出対象の数を増加させた場合でも、同様に、検出対象の蛍光特性に応じて、各波長可変干渉フィルター５，６の設定波長を増やすことで、容易に対応することができる。

なお、本実施形態では、蛍光Ｌ５の全波長に対応する画像を取得した後に合成画像を生成する構成例示したが、第二実施形態や第三実施形態のように、所定のタイミングで合成画像を生成し、リアルタイム画像を更新してもよい。なお、第二実施形態のように、複数のグループに区分する場合、同一の励起光の波長に対応づけられている蛍光の波長を同一のグループとすることが例示できる。

また、本実施形態では、リアルタイム画像を表示することで、ユーザーが不純物等の対象を視認可能な構成を例示したが、これに限定されない。例えば、制御部３４が、リアルタイム画像のフレーム間での光量変化を検出することで、不純物を検出する構成としてもよい。また、例えば、異なるタイミング（例えば前後）で取得された同一の蛍光の波長λ_bijに係る分光画像間での光量変化（例えば、光量変化が所定値以上であること）を検出することにより、不純物の存在及び種類を検出する構成としてもよい。

［その他の実施形態］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態では、励起光及び蛍光の波長数が５つである場合について例示したが、本発明はこれに限定されず複数であればよい。

上記各実施形態では、蛍光の全波長について分光画像を取得した際に合成画像を生成する場合や、所定のタイミングで合成画像を生成する場合について例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、分光画像を取得する度に合成画像を生成してもよい。
上記各実施形態では、複数波長のそれぞれに対応する分光画像を合成することで合成画像を生成する構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、分光画像を合成する際に、シャープネス処理、歪み補正処理、ガンマ補正処理、階調補正処理、及び各種フィルター処理等の各種画像処理を実施してもよい。
上記各実施形態では、光源部及び撮像部が一体的に設けられた分光画像撮像装置を例示したが、本発明はこれに限定されず、光源部及び撮像部が別体として設けられた分光画像撮像システムにも本発明を適用することができる。

上記各実施形態では、第１波長可変干渉フィルター５及び第２波長可変干渉フィルター６を筐体内に収納した構成を採用してもよい。この場合、筐体内を真空密閉することで、各波長可変干渉フィルター５，６の静電アクチュエーターに電圧を印加した際の駆動応答性を向上させることができる。

上記各実施形態において、第１波長可変干渉フィルター５として、静電アクチュエーター５６を備え、反射膜間ギャップＧ１の寸法を変更する構成を例示したがこれに限定されない。例えば、静電アクチュエーターの代りに、圧電アクチュエーターへの印加電圧を制御することで、圧電アクチュエーターを伸縮させ、反射膜間のギャップを変化させる構成などとしてもよい。また、その他、空気圧を用いるアクチュエーターや、誘電コイルと磁石とを用いて磁力により反射膜間のギャップを変化させる構成等を例示できる。第２波長可変干渉フィルター６についても同様である。

上記各実施形態では、分光フィルターとして、第１波長可変干渉フィルター５を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばＡＯＴＦ（Acousto Optic Tunable Filter）やＬＣＴＦ（Liquid Crystal Tunable Filter）が用いられてもよい。ただし、装置の小型化の観点から上記各実施形態のようにファブリーペローフィルターを用いることが好ましい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。

１，３０…分光画像撮像装置、５…第１波長可変干渉フィルター（第１分光フィルター）、６…第２波長可変干渉フィルター（第２分光フィルター）、１１，３２１…光源部、１４，３３２…撮像部、２１…光源制御部、２２…フィルター制御部、２４…画像生成部、Ａ…試料。

Claims (7)

1. 光源部と、
   前記光源部から出射された光から、所定の波長の第１出射光を出射させ、かつ前記第１出射光の波長を変更可能な第１分光フィルターと、
   前記第１出射光で照明された対象からの光から、前記第１出射光の波長に対応する波長の第２出射光を出射させ、かつ前記第２出射光の波長を変更可能な第２分光フィルターと、
   前記第２出射光を受光して分光画像を取得する撮像部と、
   前記第１出射光の波長を所定の複数波長について順次変更し、かつ、前記第１出射光の波長を変更するのに同期して、前記第２出射光の波長を所定の複数波長について順次変更するフィルター制御部と、
   前記第２出射光の波長の変更に応じて順次取得された前記分光画像のうち、前記第２出射光の波長として切り替えられる前記複数波長のそれぞれに対応する最新の前記分光画像を用いて処理画像を生成する画像生成部と、を備えた
   ことを特徴とする分光画像撮像システム。
2. 請求項１に記載の分光画像撮像システムにおいて、
   前記第２出射光の波長として切り替えられる前記複数波長は、順次変更される順番に沿って複数のグループに区分され、
   前記画像生成部は、前記第２出射光の波長が順次変更されて前記分光画像が取得された際に、各グループに属する最後の前記分光画像が取得される度に前記処理画像を生成する
   ことを特徴とする分光画像撮像システム。
3. 請求項１に記載の分光画像撮像システムにおいて、
   前記画像生成部は、所定数の前記分光画像が取得される度に前記処理画像を生成する
   ことを特徴とする分光画像撮像システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の分光画像撮像システムにおいて、
   前記フィルター制御部は、前記画像生成部によって所定期間内で生成される前記処理画像の数が閾値以上となる間隔で、前記第１出射光及び前記第２出射光の波長を順次変更する
   ことを特徴とする分光画像撮像システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の分光画像撮像システムにおいて、
   前記第２出射光の光量が所定範囲内となるように、前記第１出射光の波長に応じて前記光源部の発光強度を調整する光源制御部を備えた
   ことを特徴とする分光画像撮像システム。
6. 光源部と、
   前記光源部から出射された光から、所定の波長の第１出射光を出射させ、かつ前記第１出射光の波長を変更可能な第１分光フィルターと、
   前記第１出射光で照明された対象からの光から、前記第１出射光の波長に対応する波長の第２出射光を出射させ、かつ前記第２出射光の波長を変更可能な第２分光フィルターと、
   前記第２出射光を受光して分光画像を取得する撮像部と、
   前記第１出射光の波長を第１波長から第２波長に変更するのに同期して、前記第２出射光の波長を第３波長から第４波長に変更するフィルター制御部と、
   前記撮像部によって取得された前記第３波長の分光画像及び前記第４波長の分光画像を含む処理画像を生成する画像生成部と、を備えた
   ことを特徴とする分光画像撮像システム。
7. 光源部と、前記光源部から出射された光から、所定の波長の第１出射光を出射させ、かつ前記第１出射光の波長を変更可能な第１分光フィルターと、前記第１出射光で照明された対象からの光から、前記第１出射光の波長に対応する波長の第２出射光を出射させ、かつ前記第２出射光の波長を変更可能な第２分光フィルターと、前記第２出射光を受光して分光画像を取得する撮像部と、を備えた分光画像撮像システムの制御方法であって、
   前記第１出射光の波長を所定の複数波長について順次変更し、かつ、前記第１出射光の波長を変更するのに同期して、前記第２出射光の波長を所定の複数波長について順次変更し、
   前記第２出射光の波長の変更に応じて順次取得された前記分光画像のうち、前記第２出射光の波長として切り替えられる前記複数波長のそれぞれに対応する最新の前記分光画像を用いて処理画像を生成する
   ことを特徴とする分光画像撮像システムの制御方法。

Images