JP4506436B2 - 分光装置、これを備えた顕微鏡分光システム、及びデータ処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、入力光を分光して、その分光結果を出力する分光装置、これを備えた顕微鏡分光システム、分光されたデータを処理するためのデータ処理プログラムに関する。

従来の分光装置としては、以下の特許文献１に開示されているものがある。

この分光装置は、回転可能な一つの回折格子と、この回折格子で分光された各波長域の光を受光する検出器と、検出器からのデータを処理するデータ処理装置と、を備えている。

この分光装置では、回折格子からの各波長の光を検出器で受光した後、この回折格子を回転させ、この回折格子で分光された各波長の光の向きを変えることで、検出器の受光面に入射する波長領域を移動させて、先に受光した波長領域と異なる波長領域の光を検出器で受光している。その上で、先に受光した波長領域のデータと、後で受光した波長領域のデータとをデータ処理装置に送り、このデータ処理装置で、両波長領域で重複している部分では、先に受光した波長領域のデータが示す各波長毎の光量と、後で受光した波長領域のデータが示す各波長毎の光量が同じ光量になるように、各波長域のデータを校正している。

特開平９−２２９８４９号 公報

特許文献１に記載の技術は、前述したように、広範囲の波長領域のデータを取得できるというメリットがある。ところで、ユーザの中には、広い波長領域のデータと共に、一部の領域に関して分解能の高いデータが欲しいというユーザもいる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、全波長領域にわたって同一の分解能のデータであるため、前述のユーザの要望に応えることができない。

本発明は、このようなユーザからの要望に応え、広い波長領域のデータと共に、一部の領域に関して分解能の高いデータを得ることができる分光装置、これを備えた顕微鏡分光システム、分光されたデータを処理するためのデータ処理プログラムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するための請求項１に係る発明の分光装置は、
入力光を分光して、該入力光の分光結果を出力する分光装置において、
分解能が互いに異なる複数の分光素子と、複数の前記分光素子のそれぞれを、前記入力光を分光できる位置に移動させる移動機構と、複数の前記分光素子のいずれかで分光された各波長域毎の光量を検出する検出器と、前記検出器で検出された各波長域毎の光量データを受け付けて、該光量データに対して所定の処理を施すデータ処理装置と、を備え、
前記データ処理装置は、複数の前記分光素子のいずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データを前記検出器から受け付けるデータ受付手段と、前記いずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データに対して、分光素子の相違による光量の相違を校正する校正手段と、前記校正手段により校正された、前記いずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データを合成する光データ合成手段と、前記光データ合成手段による合成結果を出力する出力手段と、を有することを特徴とする。

前記課題を解決するための請求項7に係る発明の顕微鏡分光システムは、
レーザ光源と、該レーザ光源からの光を観察面上に集光させる光学系と、観察面と共役な位置にピンホールが形成されているピンホール部材と、観察面からの反射光をピンホールで集光させることができる光学系と、を備えている共焦点顕微鏡と、
前記分光装置とを備え、
前記分光装置は、前記共焦点顕微鏡の前記ピンホールを通過した光を前記入力光として分光し、該入力光の分光結果を出力することを特徴とする。

前記課題を解決するための請求項８に係る発明のデータ処理プログラムは、
分解能が互いに異なる複数の分光素子で分光された入力光の各波長域毎の光量データを処理するコンピュータのデータ処理プログラムにおいて、
複数の前記分光素子のいずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データを受け付けるデータ受付ステップと、前記いずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データに対して、分光素子の相違による光量の相違を校正する校正ステップと、前記校正ステップで校正された、前記いずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データを合成する光データ合成ステップと、前記光データ合成ステップでの合成結果を表示データとして出力する出力ステップと、を前記コンピュータに実行させることを特長とする。

本発明によれば、広い波長領域のデータと共に、一部の領域に関して分解能の高いデータを得ることができる。

以下、本発明に係る顕微鏡分光システムの一実施形態について、図面を用いて説明する。

本実施形態の顕微鏡分光システムは、図１に示すように、共焦点顕微鏡１０と、この共焦点顕微鏡１０からの光を分光して、各波長域の光を検出する分光検出器２０と、共焦点顕微鏡１０の動作を制御すると共に分光検出器２０からのデータを処理するコントローラ４０と、コントローラ４０から表示データを表示する表示装置６０と、キーボード等の入力装置６１と、を備えている。なお、本実施形態の場合、分光検出器２０とコントローラ４０とで分光装置を構成している。

共焦点顕微鏡１０は、レーザ光源１１と、このレーザ光源１１からの光を所定の位置まで導く光ファイバ１２と、光ファイバ１２から出射されたレーザ光をコリメートするコリメートレンズ１３と、コリメートレンズ１３でコリメートされたレーザ光を受けるダイクロイックミラー１４と、ダイクロイックミラー１４で反射されたレーザ光を試料Ｓ上で２次元的に走査するガルバノミラー１５と、このガルバノミラー１５からの光を試料Ｓの観察面上に集光させる対物レンズ１６と、試料Ｓの観察面と共役な位置に配置されているピンホール板１９と、試料Ｓの観察面で反射されたレーザ光をピンホール板１９のピンホールの位置に集光させる集光レンズ１８と、を備えている。

この共焦点顕微鏡１０の照明光学系は、レーザ光源１１、光ファイバ１２、コリメートレンズ１３、ダイクロイックミラー１４、ガルバノミラー１５、対物レンズ１６を有して構成され、この共焦点顕微鏡１０の観察光学系は、対物レンズ１６、ガルバノミラー１５、ダイクロイックミラー１４、集光レンズ１８を有して構成されている。したがって、照明光学系と観察光学系とは、対物レンズ１６、ガルバノミラー１５、ダイクロイックミラー１４を共有している。

分光検出器２０は、分光器入力ファイバ２９と、この入力ファイバ２９からの光をコリメートするコリメートレンズ２１と、コリメートされた光を分光する回折格子２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、これらの回折格子２２ａ，２２ｂ，２２ｃを一体的に回転させる回折格子回転機構２３と、回折格子６で分光された各波長域の光の強度を検出する光検出器３０と、を備えている。

回折格子２２ａ，２２ｂ，２２ｃとしては、回折分解能（例えば、10.0nm）が最も低い低分解能・回折格子２２ａと、次に回折分解能（5.0nm）が低い中分解能・回折格子２２ｂと、最も回折分解能（2.5nm）が高い高分解能・回折格子２２ｃとがある。これら３つの回折格子２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、いずれも回折格子回転機構２３の回折格子台の上に設けられ、一体的に回転する。

光検出器３０は、３２チャンネルの光検出アレイ（ＰＭＴ（Photomultiplier Tube））３１と、この光検出アレイ３１からの出力をサンプリングするサンプリング回路３２と、を有している。

コントローラ４０は、コンピュータ４１と、このコンピュータ４１からの制御信号を受け付けるスキャナ駆動回路５２、レーザ駆動回路５１及び高圧電源回路５４と、を備えている。コンピュータ４１は、各種プログラム等を実行するＣＰＵ４２と、各種データやプログラム等が予め記憶されているＲＯＭ４３と、各種データやプログラム等が一時的に記憶されるＲＡＭ４４と、分光検出器２０からのデータ等が一時的に記憶されるフレームメモリ４５と、ＣＤ駆動装置４６と、表示装置６０や入力装置６１のインタフェース回路４８と、各回路５１，５２，５３，５４のインタフェース回路４７と、を有している。

ＲＡＭ４４には、後述のデータ処理プログラムと、このプログラムの実行で必要な各種係数等が一時的に記憶される。このデータ処理プログラムは、例えば、このデータ処理プログラムが記憶されているＣＤをＣＤ駆動装置４６で再生し、ＲＡＭ４４にダウンロードされる。また、各種係数は、例えば、入力装置６１を操作することで、ＲＡＭ４４に記憶される。

次に、本実施形態の顕微鏡分光システムの動作について、図２に示すフローチャートに従って説明する。なお、図２に示すフローチャートは、コンピュータ４１の動作内容を示すものである。

先ず、利用者は、入力装置６１を操作して、コンピュータ４１に、波長分解能、検出波長範囲、光検出アレイの使用チャンネル等の検出条件を入力する（Ｓ１）。コンピュータ４１は、この入力受付の際、図３に示すような画面を表示装置６０に表示させる。この画面の右半分が検出条件設定画面６１で、そこには、検出条件入力欄として、シーケンスセットナンバー欄６２と、波長分解能欄６３と、使用チャンネルナンバー欄６４と、検出波長範囲欄６５とがある。シーケンスセットナンバーとは、ある回折格子を用いての波長検出処理のナンバーで、例えば、ある回折格子を用いて波長検出を行い、その後、他の回折格子を用いて波長検出を行った場合、最初の波長検出処理に対してシーケンスセットナンバー「１」が設定され、後の波長検出処理に対してシーケンスセットナンバー「２」が設定されることになる。波長分解能欄６３には、分光検出器２０にセットされている複数の回折格子２２ａ〜２２ｃのうちのいずれか一つの回折格子の波長分解能を入力する。なお、同図では、シーケンスセットナンバー欄６２にはシーケンスセットナンバー「２」が設定され、波長分解能欄６３には最も回折分解能が高い高分解能・回折格子２２ｃの分解能「2.5nm」が入力され、使用チャンネルナンバー欄６４には「１０ch」が入力された例を示している。

また、この検出条件設定画面６１には、参照用スペクトルグラフ６６、スキャン開始ボタン６７、共焦点顕微鏡１０でのスキャン状況欄６８もある。参照用スペクトルグラフ６６は、観察対象の試料Ｓの予想されるスペクトルグラフで、利用者が例えば過去の又は市販のデータ等から、コンピュータ４１に予め入力しておいたものである。利用者は、この参照用スペクトルグラフ６６を参考にして、どの波長範囲を検出すればよいかを決めて、その結果を検出波長範囲欄６５に設定する。スキャン状況欄６８には、いずれのシーケンスセットナンバーでの検出処理が実行中であるかと、このシーケンスセットナンバーでの検出処理での処理経過とが示される。

コンピュータ４１は、以上のように、各種検出条件を受け付けると（Ｓ１）、別の波長分解能の回折格子による検出を希望するか否か、言い換えると、さらなるシーケンスセットを実行するかを利用者に確認し（Ｓ２）、希望する旨を受け付けた場合には、ステップ１に戻って、さらなるシーケンスセットの波長分解能等を受け付ける。この際、利用者は、図３に示すシーケンスセットナンバー欄６２に、次のシーケンスセットナンバー、例えば、「２」を入力すると、コンピュータ４１は、利用者が別の波長分解能の回折格子による検出を希望していることを把握する。利用者は、さらに別の波長分解能の回折格子による検出を希望しない場合には、図３に示すスキャン開始ボタン６７をクリックすることで、共焦点顕微鏡１０によるスキャン及び分光検出器２０による分光検出が開始される（Ｓ３）。この際、コンピュータ４１は、レーザ駆動回路５１に対してレーザ光の出力指示信号、レーザ光シャッターの開口指示信号を出力すると共に、スキャナ駆動回路５２に対して、ガルバノミラー１５の動作制御信号を出力する。さらに、回折格子駆動回路５３、光検出アレイ３１の高圧電源回路５４に対しても、制御信号を出力する。

レーザ駆動回路５１にレーザ光の出力指示信号が入力し、レーザ光シャッターの開口指示信号が入力すると、レーザ光源１１からレーザ光が出力されると共に、レーザ光シャッターが開口し、レーザ光源１１からのレーザ光が、光ファイバ１２、コリメートレンズ１３、ダイクロイックミラー１４、ガルバノミラー１５、対物レンズ１６を経て、試料Ｓに照射される。このレーザ光の照射中、ガルバノミラー１５が動作して、試料Ｓに対するレーザ光の照射位置を二次元面上で変える。試料Ｓからの反射光は、対物レンズ１６、ガルバノミラー１５、ダイクロイックミラー１４、集光レンズ１８を経て、ピンホール板１９のピンホールを通過して、分光器入力ファイバ２９に入射する。

また、回折格子駆動機構２３は、回折格子駆動回路５３からの駆動指示で、ステップ１の検出条件入力で受け付けた波長分解能に対応する回折格子を、入力光の光路中に配置し、且つ、回折格子からの各波長域の光のうちでステップ１の検出条件入力で受け付けた検出波長領域の光が、ステップ１の検出条件入力で受け付けた光検出アレイ３１の使用チャネルの領域に入射する位置に配置する。光検出アレイ３１は、高圧電源回路５４からの駆動電力で、ステップ１の検出条件入力で受け付けた光検出アレイ３１の使用チャネルでの検出が可能になり、回折格子からの各波長域の光の光量を検出し、これをサンプリング回路３２に渡す。このサンプリング回路３２は、各波長域毎、言い換えると、光検出アレイ３１の各チャンネル毎の光量データをコンピュータ４１に送信する（Ｓ４）。

コンピュータ４１は、使用チャンネルに関する光量データを順次受信して、これらをフレームメモリ４５に一時的に記憶する。使用チャンネルに関する全ての光量データを受信すると（Ｓ４）、試料Ｓに対する二次元スキャンで得られた二次元スペクトルイメージの表示データを表示装置６０に出力し、図３に示すように、二次元スペクトルイメージ７２を検出結果画面７１に表示させる（Ｓ５）。続いて、コンピュータ４１は、全てのシーケンスを終了したか否かを判断し（Ｓ６）、終了していなければ、再度、Ｓ３によるスキャン及び分光検出を実行させ、終了していれば、ステップ７に進む。例えば、シーケンス実行回数が「１」の場合には、ステップ３〜５の処理を終了した後、直ちに、ステップ７に進み、シーケンス実行回数が「２」の場合には、もう一回、ステップ３〜５の処理を実行した後、ステップ７に進む。

利用者は、ステップ５で表示された二次元スペクトルイメージ７２を見て、この二次元スペクトルイメージ７２中のどの領域７３に対して、スペクトルデータをグラフ化したいか、を指定する。ステップ７では、コンピュータ４１は、この利用者からのグラフ化領域７３の指定を受け付ける（Ｓ７）。なお、シーケンス実行回数が複数回の場合、この回数に対応した数の二次元スペクトルイメージ７２が表示されることになるが、グラフ化領域７３の指定は、複数の二次元スペクトルイメージ７２のうちのいずれか一つのスペクトルイメージ７２に対して行う。

コンピュータ４１は、グラフ化領域７３の指定を受け付けると（Ｓ７）、この領域内のスペクトルデータをグラフ化すると共に、スペクトルデータに対して一次校正処理を施す（Ｓ８）。

一次校正処理では、以下の４種類の校正（１）〜（４）が実行される。
（１）光検出アレイ３１の各チャンネルのオフセット校正
光検出アレイ３１の各チャンネルの中には、入力光が０のときでも、電気ノイズ等により受光量が０にならない出力信号を出力するものもある。そこで、利用者は、以上の分光検出に先立って、予め、光検出アレイ３１の各チャンネル毎のオフセット値を求めておき、これをコンピュータ４１に入力しておくことで、コンピュータ４１は、各チャンネル毎のオフセット値を、各チャンネルからの光量データから加減算して、オフセット校正を実行する。
（２）光検出アレイ３１の各チャンネルの感度校正
光検出アレイ３１の各チャンネルは、同じ光量の光を受光した場合でも、同じ光量を示す出力信号を出力するとは限らない。そこで、利用者は、以上の分光検出に先立って、予め、光検出アレイ３１の各チャンネル毎の光量感度の校正係数を求めておき、これをコンピュータ４１に入力しておくことで、コンピュータ４１は、各チャンネル毎の校正係数を、各チャンネルからの光量データに対してから積算して、感度校正を実行する。
（３）回折格子の回折分解能の相違による光量の相違の校正
図４に示すように、低分解能・回折格子２２ａが白色光を400〜750nmの範囲で分光した場合よりも、高分解能・回折格子２２ｃが白色光を同じ400〜750nmの範囲で分光した場合の方が、各波長の拡散幅が大きくなる。このため、低分解能・回折格子２２ａで分光された各波長域の光を光検出アレイ３１の全チャンネルで、受光すると、例えば、400〜720nmの波長領域の光を受光できるのに対して、高分解能・回折格子２２ｃで分光された各波長域の光を光検出アレイ３１の全チャンネルで、受光すると、例えば、520〜600nmの波長領域の光しかを受光できない。このように、回折格子は、分解能が高くなればなる程、各波長の拡散幅が大きくなり、結果として、受光面での単位面積当たりの光量が小さくなる。そこで、利用者は、以上の分光検出に先立って、予め、各回折格子２２ａ〜２２ｃに対する光量の校正係数を求めておき、これをコンピュータ４１に入力しておくことで、コンピュータ４１は、各チャンネルからの光量データに対して校正係数を積算して、回折分解能の相違による光量の校正を実行する。
（４）回折格子の分解能毎に異なる回折効率（利用効率）の校正
図５に示すように、回折格子は、各波長毎の回折効率が一定ではなく、しかも、回折格子が異なれば、同一波長に対する回折効率も異なることが多い。例えば、同図中の実線で示す低分解能・回折格子２２ａ、同図中の破線で示す中分解能・回折格子２２ｂ、同図中の点線で示す高分解能・回折格子２２ｃは、いずれも各波長毎の回折効率が一定ではなく、波長が変われば、回折効率も変わる。さらに、例えば、500nmの波長について着目した場合、各回折格子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ毎に異なる回折効率になっている。そこで、利用者は、以上の分光検出に先立って、予め、各回折格子２２ａ〜２２ｃ毎の各波長毎の回折効率を調べ、または回折格子のメーカーからの各波長毎の回折効率のデータを得て、各回折格子２２ａ〜２２ｃ毎に、各波長の光量に対する校正係数を求めておく。なお、この校正係数は、あたかも、各回折格子２２ａ〜２２ｃの各波長毎の回折効率が一定値で、しかも、この一定値が各回折格子２２ａ〜２２ｃ相互で同じになっているようにする係数である。その上で、各回折格子２２ａ〜２２ｃ毎の各波長の光量に対する校正係数をコンピュータ４１に入力しておくことで、コンピュータ４１は、各波長の光量データに対して各波長毎の校正係数を積算して、回折効率の相違による光量の校正を実行する。なお、分光素子としては、回折格子２２ａ〜２２ｃに代えて、分光プリズムを用いることも可能である。この場合、波長の透過率の相違による光量の校正が実行される。また、分光素子の利用効率とは、回折格子の回折効率や分光プリズムの透過率が含まれる。

以上の４種類の校正（１）〜（４）のうち、校正（２）〜（４）は、いずれも光量データに校正係数を積算することで実行される。そこで、本実施形態では、各チャンネル毎に、校正（２）〜（４）の各校正係数をまとめた総合校正係数を、コンピュータ４１に予め入力しておき、図６及び図７に示すように、まず、校正前の低分解能データｉ（ｘ）（各図中の（ａ））及び校正前の高分解能データｈ（ｘ）（各図中の（ｂ））に対して校正（１）のオフセット校正を行った後、各チャネル毎のオフセット校正後の光量データに、校正（２）〜（４）の各チャンネル毎の総合校正係数を掛けて、校正（１）〜（４）の処理を効率よく行うようにしている。なお、図６は、低分解能データの検出波長領域が広く、高分解能データの検出波長領域が低分解能データの検出波長領域に含まれている例で、図７は、低分解能データと高分解能データとで、検出波長領域がズレており、検出波長領域が一部でのみ重なり合っている例である。

コンピュータ４１は、以上の一次校正処理（Ｓ８）が終了すると、各回折格子２２ａ〜２２ｃで得られた校正後のデータを、図８及び図９に示すように、一つのスペクトルグラフ上に表せるように、合成する（Ｓ９）。なお、図８は、図６に示す高分解能データの検出波長領域が低分解能データの検出波長領域に含まれている場合の合成例で、図９は、低分解能データと高分解能データとで検出波長領域がズレている場合の合成例である。

続いて、この合成後のデータから表示データを作成し、この表示データを表示装置６０に送信して、図３の検出結果画面７１にスペクトルグラフ７４を表示させる（Ｓ１０）。なお、この表示では、複数の回折格子によるデータを表示する場合、いずれの回折格子に基づくデータであるかを識別できるように、各回折格子毎にデータの表示形態を変えることが好ましい。具体的には、図８及び図９に示すように、各回折格子毎にデータのプロットの形状を変える、各回折格子毎にデータの色を変える等が考えられる。

利用者は、このスペクトルグラフ７４を見て、さらに二次校正を行うか否かを定め、二次校正を行うことを希望する場合には、その旨をコンピュータ４１に入力する（Ｓ１１）。本実施形態では、先に述べたように、一次校正処理を行うことで、光検出アレイ３１の各チャネル毎の特性や、複数の回折格子２２ａ〜２２ｃ毎の特性を校正している。しかしながら、その他の原因により、実際には、各回折格子よる光量データが同一波長で相違していることがある。そこで、本実施形態では、同一波長で各回折格子による光量データの相違を校正すべく、二次校正も行えるようにしている。但し、一次校正処理が行われた段階で、同一波長での各回折格子による光量データが同じである場合もあるし、一つの回折格子のみで分光検出を行う場合には問題にならないので、このステップ１１で、利用者に二次校正を行うか否かを判断させている。

コンピュータ４１は、二次校正指示を受け付けると（Ｓ１１）、この二次校正処理を実行する（Ｓ１２）。

この二次校正処理では、図８及び図１０（ａ）、さらに図９及び図１１（ａ）に示すように、低分解能データｉ（ｘ）と高分解能データｈ（ｘ）との重なり合っている領域、つまり各データの検出波長領域での重複領域８０に着目し、まず、この重複領域８０の高分解能データｈ（ｘ）を低分解能データｉ（ｘ）の分解能に併せる。なお、図１０は、図８に示すデータの二次校正例で、高分解能データの検出波長領域が低分解能データの検出波長領域に含まれている場合の二次校正例であり、図１１は、図９に示すデータの二次校正例で、低分解能データと高分解能データとで検出波長領域がズレている場合の二次校正例である。

光検出アレイ３１の１チャンネルからの光量データに関して、低分解能の回折格子を用いたときの光量データの波長域は、高分解能の回折格子を用いたときの光量データの波長域より広い。このため、低分解能の回折格子を用いたときの１チャンネルからの光量データの波長域には、高分解能の回折格子を用いたときの１チャンネルからの光量データの波長域が１以上含まれることになる。言い換えると、例えば、低分解能（10.0nm）・回折格子２２ａを用いたときの１つの低分解能データｉ（ｘ）の波長域では、２倍の分解能を有する中分解能（5.0nm）・回折格子２２ｂを用いたときには２つの高分解能データｈ（ｘ）が得られる。そこで、２つの高分解能データｈ（ｘ）を何らかの手法で１つデータにまとめると、高分解能データｈ（ｘ）を低分解能データｉ（ｘ）の分解能に併せることができる。本実施形態の場合、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、２つの高分解能データｈ（ｘ）の平均値を求め、この平均値を低分解能データｉ（ｘ）の分解能に併せたデータＩｈ（ｘ）としている。

次に、図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）に示すように、低分解能の波長域毎に、低分解能に併せたデータＩｈ（ｘ）に対する実際の低分解能データｉ（ｘ）の比率（＝ｉ（ｘ）／Ｉｈ（ｘ））を求める。続いて、図１０（ｄ）及び図１１（ｄ）に示すように、低分解能の波長域毎に、実際の高分解能データｈ（ｘ）に前述の比率を掛けて（ｈ（ｘ）×比率）、実際の高分解能データｈ（ｘ）を低分解能データのレベルに合わせた新たな高分解能データｈ’（ｘ）を得る。この結果、重複領域８０を境として、重複領域８０内の新たな高分解能データｈ’（ｘ）と、重複領域８０に隣接する低分解能検出波長領域の低分解能データｉ（ｘ）とのデータの連続性が確保できるようになる。

ところで、図１０（ｄ）に示すように、高分解能データの検出波長領域が低分解能検出波長領域に含まれている場合、以上の二次校正で、重複領域８０の重複領域８０内の新たな高分解能データｈ’（ｘ）と、重複領域８０の両側に隣接する低分解能検出波長領域内の低分解能データｉ（ｘ）とのデータの連続性が確保できる。しかし、図１１（ｄ）に示すように、低分解能データと高分解能データとで検出波長領域がズレている場合、重複領域８０の重複領域８０内の新たな高分解能データｈ’（ｘ）と、重複領域８０の一方の境界に隣接する低分解能検出波長領域内の低分解能データｉ（ｘ）とのデータの連続性が確保できるものの、重複領域８０の他方の境界に隣接する高分解能検出領域内の高分解能データｈ（ｘ）とのデータの連続性が確保できなくなる。このため、本実施形態では、この他方の境界に隣接する重複領域８０内の波長域における比率を、この他方の側の全ての高分解能データｈ（ｘ）に掛けて、この他方の側の全ての高分解能データｈ（ｘ）をこの比率分シフトさせた新たな全ての高分解能データｈ’（ｘ）にすることで、データの連続性を確保している。

コンピュータ４１は、以上の二次校正処理（Ｓ１２）が終了すると、低分解能データと高分解能データとの合成処理を行う（Ｓ１３）。この合成処理は、Ｓ９の合成処理のように、一つのスペクトルグラフ中に低分解能データと高分解能データとを含める合成処理ではなく、重複領域８０内における低分解能データと高分解能データの合成処理である。具体的には、重複領域８０内における低分解能データを削除し、重複領域８０内では高分解能データのみにする。なお、二次校正処理（Ｓ１１）を行った場合には、重複領域８０内は新たな高分解能データｈ’（ｘ）となり、二次校正処理（Ｓ１１）を行わなかった場合には、重複領域８０内は一次校正処理（Ｓ８）のみが施された高分解能データｈ（ｘ）となる。

コンピュータ４１は、合成処理（Ｓ１３）が終了すると、この合成結果を表示データに変換し、この表示データを表示装置６０に送信して、図１２及び図１３に示すように表示する（Ｓ１４）。なお、図１２は、図１０に示す二次校正処理を施したデータの表示例で、高分解能データの検出波長領域が低分解能データの検出波長領域に含まれている場合の表示例であり、図１３は、図１１に示す二次校正処理を施したデータの表示例で、低分解能データと高分解能データとで検出波長領域がズレている場合の表示例である。

以上のように、本実施形態では、分解能の異なる複数の回折格子２２ａ〜２２ｃで分光された各波長域の光量データを受け付け、各分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データに対して、一次校正処理（Ｓ８）で分光素子の相違による光量の相違を校正しから、各分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データを合成し、この合成結果を出力しているので、広い波長領域のデータと共に、一部の領域に関して分解能の高いデータを得ることができる。また、本実施形態では、利用者の希望により二次校正処理（Ｓ１１）も実行するので、各分光素子による光量データの連続性をより実現することができる。

なお、最終的にスペクトルグラフを表示する段階では、図１４に示すように、各校正処理後のデータと共に、この各校正処理後のデータに対して校正処理前のデータを識別できるように表示してもよい。

また、以上の実施形態は、二次校正処理（Ｓ１２）を行えるものであるが、この二次校正処理を省いてもよい。この場合、一次校正処理（Ｓ８）、及び合成処理（Ｓ９）を行った後、ステップ１０,１１，１２を省略して、ステップ１３の合成処理、つまり重複領域８０内における低分解能データと高分解能データの合成処理を行ってから、スペクトルグラフ表示（Ｓ１４）を行うことになる。

本発明に係る一実施形態としての顕微鏡分光システムの構成図である。 本発明に係る一実施形態としての顕微鏡分光システムのコンピュータの動作を示すフローチャートである。 本発明に係る一実施形態としての表示例である。 回折格子の分解能の相違による光量の相違を説明するための説明図である。 回折格子の回折効率特性を示すグラフである。 本発明に係る一実施形態としての、高分解能データの検出波長領域が低分解能データの検出波長領域に含まれている場合の一次校正処理の内容を説明するための説明図で、同（ａ）は低分解能データに対する一次校正処理の内容を説明するための図で、同（ｂ）は高分解能データに対する一次校正処理の内容を説明するための図である。 本発明に係る一実施形態としての、低分解能データと高分解能データとで検出波長領域がズレている場合の一次校正処理の内容を説明するための説明図で、同（ａ）は低分解能データに対する一次校正処理の内容を説明するための図で、同（ｂ）は高分解能データに対する一次校正処理の内容を説明するための図である。 本発明に係る一実施形態としての、高分解能データの検出波長領域が低分解能データの検出波長領域に含まれている場合の一次合成処理結果を示す説明図である。 本発明に係る一実施形態としての、低分解能データと高分解能データとで検出波長領域がズレている場合の一次合成処理結果を示す説明図である。 本発明に係る一実施形態としての、高分解能データの検出波長領域が低分解能データの検出波長領域に含まれている場合の二次校正処理を説明するための説明図である。 本発明に係る一実施形態としての、低分解能データと高分解能データとで検出波長領域がズレている場合の二次校正処理を説明するための説明図である。 本発明に係る一実施形態としての、高分解能データの検出波長領域が低分解能データの検出波長領域に含まれている場合の二次合成処理結果を示す説明図である。 本発明に係る一実施形態としての、低分解能データと高分解能データとで検出波長領域がズレている場合の二次合成処理結果を示す説明図である。 本発明に係る一実施形態の変形例としての、高分解能データの検出波長領域が低分解能データの検出波長領域に含まれている場合の二次合成処理後の表示例を示す説明図である。

符号の説明

１０：共焦点顕微鏡 １１：レーザ光源
１９：ピンホール板 ２０：分光検出器
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ：回折格子 ２３：回折格子回転機構
３０：光検出器 ３１：光検出アレイ
３２：サンプリング回路 ４０：コントローラ
４１：コンピュータ ４２：ＣＰＵ
４３：ＲＡＭ ４４：ＲＯＭ
６０：表示装置 ６１：入力装置

Claims (10)

1. 入力光を分光して、該入力光の分光結果を出力する分光装置において、
   分解能が互いに異なる複数の分光素子と、
   複数の前記分光素子のそれぞれを、前記入力光を分光できる位置に移動させる移動機構と、
   複数の前記分光素子のいずれかで分光された各波長域毎の光量を検出する検出器と、
   前記検出器で検出された各波長域毎の光量データを受け付けて、該光量データに対して所定の処理を施すデータ処理装置と、
   を備え、
   前記データ処理装置は、
   複数の前記分光素子のいずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データを前記検出器から受け付けるデータ受付手段と、
   前記いずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データに対して、分光素子の相違による光量の相違を校正する校正手段と、
   前記校正手段により校正された、前記いずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データを合成する光データ合成手段と、
   前記光データ合成手段による合成結果を出力する出力手段と、
   を有することを特徴とする分光装置。
2. 請求項１に記載の分光装置において、
   前記校正手段は、分光素子の分解能の相違による分光光量の相違及び/又は各分光素子毎の各波長での利用効率の相違による各波長の光量の相違を校正する、
   ことを特徴とする分光装置。
3. 請求項１及び２のいずれか一項に記載の分光装置において、
   前記いずれか２以上の分光素子のそれぞれによる検出波長領域を受け付ける領域受付手段を備え、
   前記データ受付手段は、前記領域受付手段で受け付けた各分光素子による前記検出領域での光量データを受け付け、
   前記合成手段は、各分光素子のうち低分解能の分光素子による前記検出領域（以下、低分解能領域とする）の校正後の光量データと、各分光素子のうち高分解能の分光素子による前記検出領域（以下、高分解能領域とする）の校正後の光量データとを用いて、該低分解能領域と該高分解能領域とを併せた全領域での光量データを生成する、
   ことを特長とする分光装置。
4. 請求項３に記載の分光装置において、
   前記校正手段は、各分光素子の分解能の相違による分光光量の相違及び/又は各分光素子毎の利用効率の相違による各波長域の光量の相違を校正した後、前記低分解能領域と前記高分解能領域とが少なくとも一部の領域で重なり合っている場合、該一部の領域での、前記高分解能の分光素子による前記校正後の光量データと前記低分解能の分光素子による前記校正後の光量データとの相違に基づいて、前記低分解能領域の校正後の光量データと前記高分解能領域の校正後の光量データとうち、一方の光量データが他方の光量データに対して連続してつながるよう、該一方の光量データを変位させる、
   ことを特長とする分光装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の分光装置において、
   前記出力手段は、前記合成結果のデータ中で、いずれの分光素子に基づくデータであるか識別できるように、各分光素子毎のデータ表示形態を変えた表示データを出力する、
   ことを特長とする分光装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の分光装置において、
   前記出力手段は、前記合成結果の表示データに対して、前記校正手段による校正がなされていない各分光素子による各波長域毎の光量データの表示データが識別できるように、各表示データを出力する、
   ことを特長とする分光装置。
7. レーザ光源と、該レーザ光源からの光を観察面上に集光させる光学系と、観察面と共役な位置にピンホールが形成されているピンホール部材と、観察面からの反射光をピンホールで集光させることができる光学系と、を備えている共焦点顕微鏡と、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の分光装置と、
   を備え、
   前記分光装置は、前記共焦点顕微鏡の前記ピンホールを通過した光を前記入力光として分光し、該入力光の分光結果を出力する、
   ことを特徴とする顕微鏡分光システム。
8. 分解能が互いに異なる複数の分光素子で分光された入力光の各波長域毎の光量データを処理するコンピュータのデータ処理プログラムにおいて、
   複数の前記分光素子のいずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データを受け付けるデータ受付ステップと、
   前記いずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データに対して、分光素子の相違による光量の相違を校正する校正ステップと、
   前記校正ステップで校正された、前記いずれか２以上の分光素子のそれぞれによる各波長域毎の光量データを合成する光データ合成ステップと、
   前記光データ合成ステップでの合成結果を表示データとして出力する出力ステップと、
   を前記コンピュータに実行させることを特長とするデータ処理プログラム。
9. 請求項８に記載のデータ処理プログラムにおいて、
   前記出力ステップでは、前記合成結果のデータ中で、いずれの分光素子に基づくデータであるか識別できるように、各分光素子毎のデータ表示形態を変えた表示データを出力する、
   ことを特長とするデータ処理プログラム。
10. 請求項８及び９のいずれか一項に記載のデータ処理プログラムにおいて、
    前記出力ステップでは、前記合成結果の表示データに対して、前記校正ステップでの校正がなされていない各分光素子による各波長域毎の光量データの表示データが識別できるように、各表示データを出力する、
    ことを特長とするデータ処理プログラム。

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