WO2012070314A1

WO2012070314A1 - 顕微鏡用分光分析装置、光軸ズレ補正装置、分光装置とそれを用いた顕微鏡

Info

Publication number: WO2012070314A1
Application number: PCT/JP2011/072771
Authority: WO
Inventors: 光博伊賀
Original assignee: 横河電機株式会社
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-10-03
Publication date: 2012-05-31
Also published as: US9442013B2; US20130258332A1

Abstract

　光源から試料に励起光が照射されると、顕微鏡に入射される前記試料が発する散乱光を分析する顕微鏡用分光分析装置において、前記散乱光を平行光束にする第１の光学手段と、入射した光を透過させる透過波長帯域が可変であって、入射した平行光束の前記散乱光のうち予め定められた前記透過波長帯域の光を透過する第１の可変バンドパスフィルタ手段と、前記透過波長帯域の前記散乱光を撮像する２次元アレイ光検出手段と、前記２次元アレイ光検出手段の撮像のタイミングを制御し、このタイミングに合わせて前記第１の可変バンドパスフィルタ手段の前記透過波長帯域を変更する制御手段と、を、備える顕微鏡用分光分析装置。

Description

顕微鏡用分光分析装置、光軸ズレ補正装置、分光装置とそれを用いた顕微鏡

　本発明は、光源から試料に励起光が照射されると、顕微鏡に入射される試料が発する広い波長範囲に亘る多数の散乱光を分析する顕微鏡用分光分析装置に関する。
　特に高速で予め定められた間隔の波長分解能で分光可能な顕微鏡用分光分析装置に関する。具体的には、ラマン散乱やＳＥＲＳ（Surface Enhanced Raman Scattering、表面増強ラマン散乱と訳される）による散乱光を計測する際に使用される顕微鏡用分光分析装置に関する。

　また、本発明は、光軸ズレ補正装置に関し、詳しくは、光学系における光軸のズレを補正する機構に関する。

　また、本発明は、分光装置に関する。詳しくは、ラマン散乱光の測定に有効な分光装置に関する。

　また、本発明は、分光装置とそれを用いた顕微鏡に関する。詳しくは、ラマンシフトを計測するための平面分光装置とそれを用いた顕微鏡に関する。

　本願は、２０１０年１１月２２日に出願された日本国特許出願第２０１０－２５９９２１号、２０１０年１２月１５日に出願された日本国特許出願第２０１０－２７９１００号、２０１０年１２月１６日に出願された日本国特許出願第２０１０－２８０５７６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　特許、特許出願、特許公報、科学文献等を以下で引用し明らかにするが、本発明の従来技術をより十分に説明するため、それらの内容をここに援用する。

　従来、試料（測定対象）に励起用レーザ光束を照射したときに生ずる励起光、蛍光やラマン散乱光などを、顕微鏡を介して分光分析する顕微鏡用分光分析装置が提案されている。

　ここで、ラマン散乱とはレーザなどの単一波長を物質に照射することによって生じる非弾性な光学現象である。照射する単一波長光源の波長よりも、長波長にも短波長にも若干波長シフトした散乱光が発生する現象である。ラマン散乱では、照射光の強度を１とすると、１０^－１４程度の微弱な光強度しか得られない。

　この波長シフト（ラマンシフト）したラマン散乱光スペクトルは物質固有のものである。よって、ラマン散乱光に基づき試料がどのような物質であるかを特定できる。

　このため、従来の顕微鏡用分光分析装置は、試料から発せられるラマン散乱光等を検出することにより、試料中に含まれる物質の化学構造及び物理的状態を特定することができる。従来の顕微鏡用分光分析装置によれば、試料は固体、液体、気体を問わず、非破壊での検出を行うことができる。

　ＳＥＲＳは、測定対象である試料においてナノサイズの金属構造の周囲に物質が存在するときに、レーザなどの単一波長光を照射することによって散乱光が生じる現象である。詳しくは、ＳＥＲＳは、ラマン散乱光が増強する現象である。

　具体的には、励起光を、金属ナノ構造を有する試料に照射すると、金属表面において自由電子の粗密波である表面プラズモンが励起されてその領域における光電場が増強される。このため従来の顕微鏡用分光分析装置は、ＳＥＲＳに関し、金属ナノ構造周囲で発生し表面プラズモンにより増強されたラマン散乱光を計測する。

　図１１は、従来の顕微鏡用分光分析装置の構成例を示した図である。
　図１１において、顕微鏡用分光分析装置は、照射光の一例である試料９を分析する。顕微鏡用分光分析装置は、励起光を出射する光源１と、光源１から入射された励起光を光軸に対して垂直な平面におけるＸＹ方向のうちＹ方向に走査するＹ走査装置２と、Ｙ走査装置２から試料までの光路中に配置され、試料に入射された光ビーム（入射光）のうち、異なる波長となって試料から対物レンズ５側に出射される出射光と光源から試料に入射される励起光（入射光）とを分離するビームスプリッタ３と、入射光をＸＹ方向（水平方向）のうちＸ方向に走査するＸ走査装置４と、対物レンズ５と、Ｙ方向に対応する方向に沿って配置された入射スリット６と、入射スリットを通過した出射光を波長に応じて空間的に分散させる分光器７と、分光器７で分散させた出射光を検出する２次元アレイ光検出手段８とを備える。

　Ｙ走査装置２は、入射光の出射角を変化させて、入射光を偏向させる。これにより、試料上で入射光の入射位置がＹ方向に沿って変化する。すなわち、Ｙ走査装置２は、入射光をＹ方向に走査する。

　Ｙ走査装置２は、２次元アレイ光検出手段が１フレーム撮像する間に（言い換えれば、１フレームの露光時間よりも短い走査周期で）、励起光を少なくとも一回はＹ方向に走査する。
　このとき光源からの励起光の入射位置は、露光時間内に入射スリット６上で、Ｙ走査領域の一端から他端まで移動することになる。

　分光器７は入射スリット６を通過した出射光を波長に応じて空間的に分散（分光）させて２次元アレイ光検出手段８に出射する。
　この出射光は分光器７によって入射スリットの方向と垂直な方向に分散される。すなわち、分光器７は、入射スリット６のライン状の開口部と垂直な方向に出射光を波長分散する。
　なお分光器７は、回折格子（グレーティング）やプリズムなどの分光素子を備えており、入射スリット６から入射した光をその波長に応じて空間的に分散させる。

　２次元アレイ光検出手段８は、１回の露光でＹ走査装置２が光ビームを走査することで得られる試料のライン状の領域（試料上の入射スリット６の開口部に対応する領域）におけるラマン散乱光を検出する。
　具体的には、２次元アレイ光検出手段８は、画素がｎ行×ｍ列の画素で構成されるときは試料のｍ個の点でのスペクトルを１回の露光で測定する。

　この１フレームの撮像が終了すると、Ｘ走査装置４は、試料上での入射光の入射位置をＸ方向に１照明領域分だけずらす、いいかえれば、入射光をＸ方向に走査する。
　具体的には、Ｘ走査装置４は、反射面の角度を変化させ、入射光を偏向させて試料上での入射位置をＸ方向に１照明領域分だけずらす。

　再びＹ走査装置２が２次元アレイ光検出手段８により１フレーム撮像される間に励起光をＹ方向に走査し、２次元アレイ光検出手段８がラマン散乱光を検出し、Ｘ走査装置４は入射光をＸ方向に走査する。
　これらの動作を２次元アレイ光検出手段８の画素がｎ行×ｍ列の画素で構成される場合はｎ回行う。

　また、図示しない分析装置は、２次元アレイ光検出手段８が１回の露光で撮像した１フレームの画像データに基づき、走査範囲に応じたライン状の領域におけるラマン散乱光のスペクトル、いいかえれば複数の点（位置）で生じているラマン散乱光のスペクトルを測定することができる。

　これらのことにより、従来の顕微鏡用分光分析装置では、２次元アレイ光検出手段８が試料上の複数の点（位置）からのスペクトルを１度の露光で検出できるので、各点毎に撮像した画像データの転送が不要となり、２次元アレイ光検出手段８のＣＣＤにおける電荷の転送回数及びＣＣＤからのデータの転送回数を減少し、測定時間を短縮することができる。

　従来の顕微鏡用分光分析装置を記載した文献としては特許文献１、２、３などがある。

　従来から、無限遠観察光学系を有する光学顕微鏡を用いて標本を観察するのにあたり、観察対象となる標本に応じて、光学系に所定の光学部品を挿入したり抜き出すことが行われている。

　特許文献４には、無限遠観察光路中での光学部品の切換挿脱に伴う光軸のブレを防止することにより、高精度に標本の多重観察が行える光学顕微鏡が開示されている。

　図１９は、特許文献４に記載されている無限遠観察光学系を有する光学顕微鏡の構成説明図である。図１９において、蛍光色素観察を行うのにあたり、無限遠観察光学系に、ダイクロイックミラー３６０および吸収フィルタ３６２が組み込まれた蛍光キューブ３５６が挿入される。この結果、無限遠観察光学系に光軸ズレ（芯ズレ）が発生し、高精度の観察が行えなくなることがある。

　図２０Ａおよび図２０Ｂは、図１９で用いられる芯補正ユニットの構成説明図である。特許文献４では、図２０Ａおよび図２０Ｂに示すように、平凹レンズ３６８と平凸レンズ３７０の凹凸面が所定の間隙を保って対向配置されるとともにこれらレンズがそれらの凹凸面の曲率に沿って相対的に移動可能な状態で保持されるように構成された光軸ズレ補正用の芯補正ユニットを用い、図１９の蛍光キューブ３５６に設けている。

　このような構成において、ミラーやフィルターの挿入によって生じる光軸ズレの量に応じて蛍光キューブ３５６の平凹レンズ３６８と平凸レンズ３７０との相対的な位置関係を調整することにより、光軸ズレを補正できる。

　従来から、試料（測定対象）の分析にあたり、試料に励起用レーザ光束を照射したときに生じる励起光、蛍光、ラマン散乱光などを、顕微鏡を介して分光分析することが提案されている。

　ラマン散乱とは、レーザーなどの単一波長を物質に照射することによって生じる非弾性な光学現象であり、照射する単一波長光源の波長に対して長波長側にも短波長側にも若干波長シフト（ラマンシフト）した散乱光が発生する現象である。このラマン散乱光は、照射光の強度を１とすると、１０^－１４程度の微弱な光強度しか得られない。

　このラマンシフトしたラマン散乱光スペクトルは物質固有のものであることから、試料が発生するラマン散乱光を検出することにより、試料中に含まれる物質の化学構造や物理的状態などを特定できる。なお、試料は固体、液体、気体を問わず、非破壊でラマン散乱光を検出できる。

　ところで、このようなラマン散乱光の測定にあたり、レーリー散乱光は試料の特性測定を阻害する不要な光である。

　ところが、レーリー散乱光とラマン散乱光の散乱断面積の比に着目すると、ほぼ１００００対１であって、不要なレーリー散乱光が圧倒的に大きい。

　そこで、試料の測定に必要なラマン散乱光成分を失うことなく、レーリー散乱光などの不要な光成分を効率よく除去できる分光器が提案されている。

　特許文献５には、反射光やレーリー散乱光を、それらに比べて著しく微弱なラマン散乱光（信号光）から高効率で分離除去し、信号光のみを検出するための分光器が開示されている。

　図３０は、特許文献５に記載されているフィルタ分光器の構成説明図である。図３０において、分光器６０１は、狭帯域バンドパスフィルタ６１１～６１４と、ミラー６１５とで構成されている。試料６０７からの放射光は、第１光学系６０２で平行光束にされた後、第１のミラー６０３で光軸を約９０°曲げられる。この光束は、第１のミラー６０３により狭帯域バンドパスフィルタ６１１～６１４へ等しい角度で入射され、レーリー光は透過除去され、ラマン光は反射／伝達される。第２のミラー６０５は、分光された光束を第１の光学系６０２、第１のミラー６０３の光軸に戻すために働く。第２光学系６０６は、以上のようにして分光された光束を主分光器６１７の入射スリットに集光する。

　ラマン散乱は、レーザなどの単一波長を物質に照射することによって生じる非弾性な光学現象であって、照射する単一波長光源の波長より長波長側および短波長側にも若干波長シフトした散乱光が発生する現象である。この波長シフト（ラマンシフト）したラマン散乱光スペクトルは物質固有のものであって、ラマン散乱光スペクトルを測定することにより、光を照射した対象の物質が何であるかを特定できる。

　光を金属ナノ構造に照射すると、金属表面に自由電子の粗密波である表面プラズモンが励起されるが、表面プラズモンにはその領域における光電場を増強する効果がある。

　これにより、金属ナノ構造周囲で発生するラマン散乱光を増強して計測することができる。つまり、ナノサイズの金属構造の周囲に物質が存在するとき、レーザなどの単一波長光が照射されると、増強されたラマン散乱光が発生する。詳しくは、ナノサイズの金属構造の周囲に物質が存在するとき、レーザなど単一波長光が照射されると、増強された物質によるラマン散乱光が発生する。この増強されたラマン散乱光は、ＳＥＲＳ（Surface Enhanced Raman Scattering、表面増強ラマン散乱）とよばれている。

　これは、光を金属ナノ構造に照射すると、金属表面に自由電子の粗密波である表面プラズモンが励起されるが、表面プラズモンにはその領域における光電場を増強する効果がある。これにより、金属ナノ構造周囲で発生するラマン散乱光を増強して計測することができる。

　これらラマン散乱およびＳＥＲＳはいずれもラマンシフトを計測することから、その測定装置は基本的には同じであり、本発明もラマン散乱およびＳＥＲＳのいずれの測定にも適用できるものであるが、特にラマンシフトを計測するための装置構成を顕微鏡と併用することにより、その効果が期待できる。

　ところで、このようなラマンシフトを計測するための装置構成を顕微鏡と併用したものとして、たとえば特許文献６に開示されているようなレーザ顕微鏡がある。図３４は、特許文献６に開示されているレーザ顕微鏡の構成説明図であり、光軸に対し垂直方向に光を走査させるように構成されている。

　図３４において、光学顕微鏡８００は、レーザ光源８１０と、ビームエキスパンダ８１１で拡大された光ビームをＹ方向に走査するＹ走査装置８１３と、Ｙ走査装置８１３で偏向された光ビームを屈折させるレンズ８１４と、レンズ８１４で屈折された光ビームが入射される絞り８１５と、絞り８１５を透過した光ビームを屈折させるレンズ８１６と、対物レンズ８２１と、光ビームをＸ方向に走査するＸ走査ミラー８１８と、Ｘ走査ミラー８１８で走査された光ビームを屈折させるレンズ８１９および８２０と、Ｙ走査装置８１３から試料８２２までの光路中に配置され、試料８２２に入射された光ビームのうち異なる波長となって試料８２２から対物レンズ８２１側に出射する出射光とレーザ光源８１０から試料８２２に入射する光ビームとを分離するビームスプリッタ８１７と、試料８２２が配置されるステージ８２３と、ビームスプリッタ８１７を透過した光ビームを屈折させるレンズ８２４と、Ｙ方向に対応する方向に沿って配置された入射スリット８３０を有し、入射スリット８３０を通過した出射光を波長に応じて空間的に分散させる分光器８３１と、分光器８３１で分散させた出射光を検出する検出器８３２と、ステージ８２３を駆動するステージ駆動装置８４０と、各部を制御する処理装置８５０と、を備えるものである。

　Ｙ走査装置８１３は、たとえば音響光学素子やガルバノミラーで構成されていて、入射した光ビームの出射角を変化させて光ビームを偏向させる。これにより、試料８２２上で光ビームの入射位置がＹ方向に沿って変化する。すなわち、Ｙ走査装置８１３は、光ビームをＹ方向に走査する。

　Ｘ走査ミラー８１８は、たとえばガルバノミラーで構成されていて、反射面の角度が変化することで光ビームを偏向させる。すなわち、光軸に対するＸ走査ミラー８１８の反射面の傾斜角度が変化するため、光ビームの出射角を変化させることができる。これにより、試料８２２上で光ビームの入射位置がＸ方向に沿って変化し、光ビームをＸ方向に走査することができる。

　検出器８３２が１フレーム撮像する間に、光ビームをＹ方向に１回以上走査する。すなわち、Ｙ走査装置８１３の走査周期を露光時間よりも短くして、検出器８３２の１フレームの露光時間内で、Ｙ方向に１回以上走査する。これにより、検出器８３２の１フレームで走査範囲に応じたライン状の領域のスペクトルを測定できる。

　露光時間内にＹ走査装置８１３の走査領域の全体を走査することにより、光ビームの入射位置は露光時間内に入射スリット８３０上でＹ走査領域の一端から他端まで移動する。したがって、試料８２２上において開口部８３０ａに対応する領域全体に対してスペクトルのスペクトル測定を行うことができ、１フレームで入射スリット８３０の開口部８３０ａに対応する長さのライン状の領域を撮像でき、試料８２２上の複数の点からのスペクトルを１回の露光で測定できる。

　これにより、検出器８３２のＣＣＤにおける電荷の転送回数およびＣＣＤからのデータの転送回数が減少して測定時間を短縮でき、１フレームのデータ転送で複数の点のスペクトルを測定でき、各点毎にデータ転送などを行う必要がなくなることから測定時間を短縮できる。

　この場合、検出器８３２の画素がａ～ｎ列まであるため、試料８２２のｎ個の点でのスペクトルを１回の露光で測定でき、測定時間を短縮できる。

　このように、２次元アレイ状に画素が配列された検出器８３２のＹ方向と直交する方向にスペクトルの分光情報を展開し、試料８２２における直線状の領域の分光情報を１度に取得することにより、ライン状の領域のスペクトルの測定を高速に行うことができる。
　１フレームの撮像が終了したら、Ｘ走査ミラー８１８によってＸ方向に１照明領域分照明位置をずらす。そして、同様に１フレームの撮像を行い、ライン状領域のスペクトルを測定する。これを繰り返し行うことによって、試料８２２上の２次元領域のスペクトルを測定できる。

　このように構成されるレーザ顕微鏡は、Ｙ方向（Ｚ軸＝光軸の垂直面内）とＸ方向（Ｚ軸＝光軸の垂直面内）に光軸をスキャンするので、ＸＹ面を高速に分光できる。

　特許文献６には高精度の測定が短時間に行えるレーザ顕微鏡の技術が記載されている。特許文献７にはＺ方向の焦点距離のずれを補正するための光学系の技術が記載されている。

特開２００７－１７９００２号公報特開２００４－３１７６７６号公報特開２００２－０１４０４３号公報特開２００４ー１０６９６８５号公報特開平８－２６１８２６号公報特開２００７－１７９００２号公報特開２００４－３１７６７６号公報

　従来の顕微鏡用分光分析装置では、図１１における２次元アレイ光検出器８がフレームデータを転送する転送時間内にＹ走査装置２が試料のライン上でＹ方向にスキャンするので、２次元アレイ光検出器８への露光（撮像）時間が短くなってしまう。
　従来技術を応用して、微弱な光を分光撮像する場合にはスキャンを繰り返して２次元アレイ光検出器８による撮像を行えばよいが、この手法では高速な分光は困難である。また、この手法は、統合的なシステム構築となるため、大型化し、さらに高価になる。

　また、従来の顕微鏡用分光分析装置では、励起光の集光ポイントをＸＹ方向にラインスキャンする際に、Ｘ走査装置４が反射面の角度を変化させて集光ポイントをＸ方向へずらすので、Ｚ方向の焦点距離がずれて、ピンボケな画像となってしまう。

　ピンボケ画像を補正するために特許文献２に記載されているような補正光学系を備えてもよいが、この手法では部品数が増加してしまい、装置が大型化、高価格化してしまう。

　また、従来の顕微鏡用分光分析装置では、Ｙ方向装置２、Ｘ方向装置４は、例えばモータを利用したガルバノミラーによる光偏向を利用しているが、両方向の回転軸を直角に配置すると、装置が大型化してしまう。

　また、従来の顕微鏡用分光分析装置では、分光器７が回折格子などの光分散素子による固定光学系であるポリクロメータを備える。
　この場合、ポリクロメータは入射光を分散して（所定の角度をつけて）所定の波長範囲の光を取り出すので、平行光等の取り扱いが容易な光の状態へ修正するためにミラー、レンズなど、複数の光素子が必要となる。このため部品点数の増加につながり、装置が大型化、高価格化する。

　また、従来の顕微鏡用分光分析装置では、分光器７が回折格子等を備える場合ではその光回折角度に波長依存性があるため（いいかえれば、波長と回折角度との関係がリニア（線形）ではないため）、等間隔の波長分解能を得られない。このため、等間隔の波長分解能を得られないと、試料中に含まれる物質の化学構造及び物理的状態を特定する際に、ある波長帯域では精密な分析ができなくなってしまう。詳しくは、従来の顕微鏡用分光分析装置では、等間隔の波長サンプリング能を得られない。このため、等間隔の波長サンプリング能が得られないと、ある波長帯では精密な分析ができなくなる。

　また、試料中に含まれる物質の化学構造及び物理的状態によっては、細かい波長帯域で得られる透過光の光強度の分析を行うことを要する場合があるが、分光器７が回折格子等を備える場合では透過波長帯域の幅の制御が困難で時間がかかる場合（例えばモノクロメータ等の場合）があり、精密で高速な分析ができない。

　図２０Ａおよび図２０Ｂのような構成の芯補正ユニットは、本来の光軸を「偏向」させて傾けるものであり、光の入射角度を変化させながら顕微観察するような光学系では、その角度を変化させるたびに煩雑な調整が必要となる。

　また、角度変調型の可変バンドパスフィルタを含む光学系で芯補正ユニットを使用するのにあたり、平凹レンズ３６８と平凸レンズ３７０との相対的な位置関係を連続的に可変させることは困難である。

　図３０の構成は、狭帯域バンドパスフィルタを複数個使用することにより、狭い波長領域における透過率を抑制するものであるが、波長は光源と同じ波長に固定されていて、中心波長を連続的に変えることはできない。

　図３４の構成では、２次元アレイ検出器８３２のフレームデータ転送時間内に１回集光ポイントをライン上でスキャンするため２次元アレイ検出器８３２への露光（撮像）時間が少なく、微弱な光を分光撮像する場合には繰り返しスキャンと２次元アレイ検出器８３２による撮像を行う必要があり、結果として高速な分光は困難になる。また。図３４の構成では、装置が大型化し、高価となる。

　また、集光ポイントをＹ方向にラインスキャンするが、これをＸ方向にずらして繰り返すことによりＸＹ平面を撮像することから、Ｚ方向の焦点距離がずれる。Ｚ方向のずれはピントの外れた画像取得につながることになる。これを補正するためにはたとえば特許文献７に開示されているような更なる光学系が必要となるが、このような補正光学系は、部品数の増加、装置の大型化、装置の高価格化などをもたらすことになり、好ましくない。

　また、Ｘ方向およびＹ方向の集光スポット走査手段として、たとえばモータを利用したガルバノミラーによる光偏向を利用しているが、これら両方向の回転軸を直角に配置すると、装置が大型化する。

　また、２次元アレイ検出器８３２のフレームデータ転送時間内に分光する手法としては、回折格子などの分散素子による固定光学系であるポリクロメータが考えられるが、光分散素子はスペクトルを角度に振って分ける機能を持つため、この角度を平行光などの取り扱いが容易な光の状態へ修正するためにミラーやレンズなどの複数の光素子が必要となって部品点数の増加につながり、装置が大型化になるとともに、高価格になってしまう。

　また、回折格子は波長と回折角度がリニアではないことからその光回折角度に波長依存性があり、広い波長領域に対して等間隔の波長分解能が得られない。詳しくは、回折格子は、広い波長領域に対して、等間隔の波長サンプリング能が得られない。

　さらに、各集光スポットの走査を行うため、各集光スポットにおける分光は同じ波長であっても同時刻にはできず、同時刻分光が困難である。

　本発明は、高速で予め定められた間隔の波長分解能で分光可能な顕微鏡用分光分析装置を実現する。

　本発明の顕微鏡用分光分析装置は、光源から試料に励起光が照射されると、顕微鏡に入射される前記試料が発する散乱光を分析する顕微鏡用分光分析装置において、前記散乱光を平行光束にする第１の光学手段と、入射した光を透過させる透過波長帯域が可変であって、入射した平行光束の前記散乱光のうち予め定められた前記透過波長帯域の光を透過する第１の可変バンドパスフィルタ手段と、前記透過波長帯域の前記散乱光を撮像する２次元アレイ光検出手段と、前記２次元アレイ光検出手段の撮像のタイミングを制御し、このタイミングに合わせて前記第１の可変バンドパスフィルタ手段の前記透過波長帯域を変更する制御手段と、を備える。

　　前記制御手段は、前記第１の可変バンドパスフィルタ手段を制御して予め定められた複数の前記透過波長帯域を掃引してもよい。

　前記制御手段は、前記２次元アレイ光検出手段を制御して前記散乱光を予め定められた時間間隔で撮像し、前記第１の可変バンドパスフィルタ手段を制御して前記透過波長帯域を予め定められた間隔の波長帯域で変更してもよい。

　入射した光を透過させる透過波長帯域が可変であって、前記第１の可変バンドパスフィルタ手段からの入射光のうち予め定められた前記透過波長帯域の光を透過する第２の可変バンドパスフィルタ手段を備え、前記制御手段は、前記第２の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域を変更し、前記第１の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域と前記第２の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域とを重複させてもよい。

　前記第１の可変バンドパスフィルタまた前記第２の可変バンドパスフィルタを透過した散乱光を予め定められた偏光方向に偏光する偏光手段を備え、前記制御手段は、前記偏光手段の前記偏光方向を変更してもよい。

　前記散乱光の光軸における２次元平面の位置ずれを是正する光軸調整手段、を備えてもよい。

　前記光源および第１の光学手段、前記第１の可変バンドパスフィルタ、前記第２の可変バンドパスフィルタの光軸は共通の光軸であってもよい。

　本発明は、比較的簡単な構成で、光軸のズレを補正できる光軸ズレ補正装置を提供する。

　本発明の光軸ズレ補正装置は、光学系に設けられた光学フィルタに起因する光軸のズレを補正する光軸ズレ補正装置であって、厚みと屈折率が前記光学フィルタの厚みと屈折率とに等しい補正用光学基板と、これら光学フィルタと補正用光学基板を、光軸に対して互いに異なる方向に等しい傾き角度で回転するように駆動する回転駆動機構とを備える。

　前記回転駆動機構は、前記光学フィルタと補正用光学基板を、共通の回転動力源で回転駆動してもよい。

　前記回転駆動機構は、前記光学フィルタと補正用光学基板を、それぞれ個別の回転動力源で回転駆動してもよい。

　本発明は、比較的簡単な構成で、中心波長を連続的に変えることができる分光装置を提供する。

　本発明の分光装置は、少なくとも２個の可変バンドパスフィルタで構成された第１および第２のフィルタ群からなり、これらフィルタ群は、光軸に対して所望の回転角度で交わるように回転可能に取り付けられている。

　前記フィルタ群は、回転可能に取り付けられたフィルタ支持板上に少なくとも２個の可変バンドパスフィルタが固定されていてもよい。

　前記フィルタ群は、各可変バンドパスフィルタが独立して回転可能に取り付けられていてもよい。

　本発明の分光装置は、試料を照射する光源と、前記試料の反射光から所望の波長領域を選択する可変バンドパスフィルタと、この可変バンドパスフィルタの透過光が入射される２次元アレイ検出器と、前記可変バンドパスフィルタの波長領域をシフトさせてシフト前後における前記２次元アレイ検出器の各素子の検出出力の差分を算出して分光出力とする制御装置と、を備える。

　本発明は、比較的少ない部品点数で、高速に２次元（ＸＹ）平面を高い波長分解能で分光できる小型で安価な分光装置とそれを用いた顕微鏡を提供する。

　本発明の顕微鏡は、試料を照射する光源と、前記試料の反射光から所望の波長領域を選択する可変バンドパスフィルタと、この可変バンドパスフィルタの透過光が入射される２次元アレイ検出器と、前記可変バンドパスフィルタの透過光を前記２次元アレイ検出器の受光面に結像させる結像光学系と、前記可変バンドパスフィルタの波長領域をシフトさせてシフト前後における前記２次元アレイ検出器の各素子の検出出力の差分を算出して分光出力とする制御装置と、を備える。

　前記結像光学系は、共焦点光学系であってもよい。

　本発明の顕微鏡用分光分析装置によれば、第１の光学手段により平行光束にされた散乱光を透過させる透過波長帯域が可変である第１の可変バンドパスフィルタ手段が、入射した散乱光のうち予め定められた透過波長帯域の光を透過し、２次元アレイ光検出手段が透過波長帯域の散乱光を撮像し、制御手段が２次元アレイ光検出手段の撮像のタイミングを制御し、このタイミングに合わせて第１の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域を変更することにより、試料の２次元平面の領域を高速で予め定められた間隔の波長分解能で分光可能となる点で有効である。また、構成される光学系にＺ軸方向への焦点変化はないため、ボケのない鮮明な分光画像が得られる点で有効である。

　本発明の光軸ズレ補正装置によれば、比較的簡単な構成で、光軸のズレを補正できる。

　本発明の分光装置によれば、分光装置の中心波長を連続的に変えることができる。

　本発明の顕微鏡によれば、比較的少ない部品点数で、高速に２次元（ＸＹ）平面を高い波長分解能で分光できる小型で安価な分光装置とそれを用いた顕微鏡が実現できる。

本発明に係る顕微鏡用分光分析装置の一実施例の構成図である。図１の第１の可変バンドパスフィルタ手段が散乱光を透過する透過波長帯域の説明図である。可変バンドパスフィルタ手段と２次元アレイ光検出手段の動作タイミングチャートに関する説明図である。可変バンドパスフィルタ手段と２次元アレイ光検出手段の動作タイミングチャートに関する他の説明図である。本発明に係る顕微鏡用分光分析装置の他の実施例の構成図である。図１の第１の可変バンドパスフィルタ手段と第２の可変バンドパスフィルタ手段の散乱光を透過する透過波長帯域の説明図である。第１、第２の可変バンドパスフィルタ手段と２次元アレイ光検出手段の動作タイミングチャートに関する説明図である。第１、第２の可変バンドパスフィルタ手段と２次元アレイ光検出手段の動作タイミングチャートに関するその他の説明図である。本発明に係る顕微鏡用分光分析装置のその他の実施例の構成図である。本発明に係る顕微鏡用分光分析装置のその他の実施例の構成図である。従来の顕微鏡用分光分析装置の構成例を示した図である。本発明の一実施例を示す側面構成図である。図１２の上面構成図である。図１３の光学素子である光学フィルタ１１３と補正用光学基板１１４に着目した光路説明図である。本発明の他の実施例を示す構成説明図である。本発明に基づく光軸ズレ補正装置を用いた分光装置の構成説明図である。図１６の構成により分光される波長領域の説明図である。図１６の構成により分光される他の波長領域の説明図である。無限遠観察光学系を有する光学顕微鏡の構成説明図である。図１９で用いられる芯補正ユニットの構成説明図である。図１９で用いられる芯補正ユニットの構成説明図である。本発明の一実施例を示す構成説明図である。図２１の構成の光軸ＯＡ上の各位置Ｂ～Ｅにおける分光スペクトル図である。本発明の他の実施例を示す構成説明図である。本発明に基づく分光装置を用いた分光器の構成説明図である。図２４の光軸調整光学系１１０として用いる光軸ズレ補正装置の側面構成図である。図２５の上面構成図である。図２５の光学素子である光学フィルタ１１０ｎと補正用光学基板１１０ｐに着目した光路説明図である。図２４の構成により分光される波長領域の説明図である。図２４の構成により分光される他の波長領域の説明図である。従来のフィルタ分光器の構成説明図である。本発明の一実施例を示す構成説明図である。図３１の構成により分光される波長領域の説明図である。図３１の構成により分光される他の波長領域の説明図である。従来のレーザ顕微鏡の構成説明図である。

　以下、本発明の選択された実施形態を、図面を参照して説明する。本発明の実施形態の以下の説明は、添付のクレームで規定される発明及びその均等物を単に具体的に説明するものであって、それらを限定することを目的としていないことは、本開示内容に基づき当業者にとって明らかである。

　本発明は、光源から試料に励起光が照射されると、顕微鏡に入射される試料が発する広い波長範囲に亘る多数の散乱光を分析する顕微鏡用分光分析装置に関する。第１の光学手段により平行光束にされた散乱光を透過させる透過波長帯域が可変である第１の可変バンドパスフィルタ手段が、入射した散乱光のうち予め定められた透過波長帯域の光を透過し、２次元アレイ光検出手段が透過波長帯域の散乱光を撮像し、制御手段が２次元アレイ光検出手段の撮像のタイミングを制御し、このタイミングに合わせて第１の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域を変更することにより、試料の２次元平面の領域を高速で予め定められた間隔の波長分解能で分光可能とする顕微鏡用分光分析装置に関する。詳しくは、試料の２次元平面の領域を高速で予め定められた間隔の波形サンプリング能で分光可能とする顕微鏡用分光分析装置に関する。
　以下、図面を用いて本発明の顕微鏡用分光分析装置を説明する。

＜第１の実施例＞
　図１は、本発明に係る顕微鏡用分光分析装置の一実施例の構成図である。

（構成の説明）
　図１において、本発明に係る顕微鏡用分光分析装置は、試料２２に励起光を照射する白熱光源、レーザのような単一波長光源、広帯域光源等の光源２０Ａと、光源２０Ａからの励起光を集光する集光レンズ等により構成される光照射レンズ手段２１と、光照射レンズ手段２１により集光された励起光が照射され、ラマン散乱光等を生ずる測定対象である試料２２と、図示しない顕微鏡の一部であって散乱光を平行光束にする対物レンズ等の第１の光学手段２３と、入射した光を透過させる透過波長帯域が可変であって、第１の光学手段２３から入射した平行光束の散乱光のうち予め定められた透過波長帯域の光を透過する光干渉型や光入射角度チューニング型などの第１の可変バンドパスフィルタ手段２４と、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４からの入射光を集光する集光レンズである結像光学手段２５と、結像光学手段２５により集光された第１の可変バンドパスフィルタ手段２４からの散乱光を予め定められたタイミングで撮像するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなどの２次元アレイ光検出手段２６と、２次元アレイ光検出手段２６の撮像のタイミングを制御し、このタイミングに合わせて可変バンドパスフィルタ手段２４の透過波長帯域を変更する制御手段２７と、を備える。

　ここで、可変バンドパスフィルタ手段２４と２次元アレイ光検出手段２６は、制御手段２７と電気的に接続されており、制御手段２７からの制御信号に基づき分光される波長領域（透過波長帯域）と撮像するタイミングとが制御される。

　なお、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、暗視野像を得る場合には光照射レンズ手段２１がコンデンサレンズなどの光学系を有するものでもよい。

　また本発明の顕微鏡用分光分析装置は、試料を励起させるためのレーザ光を照射するレーザ光源などの光源２０Ｂを有するものでもよく、たとえば光源２０Ａの光軸に対して予め定められた角度で試料２２に照射するものでもよい。
　光源２０Ｂは光軸が光照射レンズ手段２１の光軸と一致するように配置されるものでもよく、このときには光照射レンズ手段２１はコンデンサレンズを有する。この場合、対物レンズ等の第１の光学手段２３により構成される図示しない顕微鏡は暗視野顕微鏡として動作する。

　さらに本発明の顕微鏡用分光分析装置は、第１の可変バンドパスフィルタ２４と２次元アレイ光検出手段２６との間に設置され、第１の可変バンドパスフィルタ２４からの透過光のうち特定の波長帯域の光強度を減衰（カット、阻止）するノッチフィルタ２８を有するものでもよい。

　光源２０Ａおよび光照射レンズ手段２１、第１の光学手段２３、第１の可変バンドパスフィルタ２４、ノッチフィルタ２８、結像光学手段２５、２次元アレイ光検出手段２６は、図１のように、これらの光軸が共通の光軸となるように（光軸が一致するように）、いいかえれば無分岐の直線状になるように配置される。このように配置することで顕微鏡用分光分析装置全体を小型化できる。

（主な構成要素の詳細な説明）
　第１の可変バンドパスフィルタ手段２４は、入射した光を透過させる透過波長帯域が可変であって、第１の光学手段２３から入射した平行光束の散乱光のうち予め定められた透過波長帯域の光を透過する。
　具体的には、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４は、膜面への入射角度の変化に応じて透過光に対しフィルタ特性が変わるフィルタ部とフィルタの角度を変化させる回転台などから構成される。

　図２は図１の第１の可変バンドパスフィルタ手段が散乱光を透過する透過波長帯域の説明図である。
　図２において、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４は、たとえば所定の透過可能な波長帯域の幅（間隔）Ｌを有する。第１の可変バンドパスフィルタ手段２４は、光のフィルタ部への入射角度を変更して、透過波長帯域を制御する。

　たとえば、図２のように第１の可変バンドパスフィルタ手段２４は、透過波長帯域がＬ１０からＬ１９までの帯域（以下、Ｌ１０という）、Ｌ２０からＬ２９までの帯域（以下、Ｌ２０という）、Ｌ３０からＬ３９までの帯域（以下、Ｌ３０という）の３種類に可変であり、第１の光学手段２３からの散乱光Ｃ１（試料からの光に含まれるスペクトルの例）を、Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０のいずれかの帯域における散乱光を透過する。

　制御手段２７は、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４と２次元アレイ光検出手段２６を制御して所定の透過波長帯域の光を所定のタイミングで撮像させる。
　換言すれば、制御手段２７は２次元アレイ光検出手段２６と可変バンドパスフィルタ２４を協調動作するように制御する。
　制御手段２７は、２次元アレイ光検出手段２６を制御して散乱光を予め定められた時間間隔（たとえば等時間間隔）で撮像し、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４を制御して透過波長帯域を予め定められた間隔（たとえば等間隔、ユーザ所望の間隔）の波長帯域で変更するものでもよい。

　図３は、図１の制御装置が可変バンドパスフィルタ手段と２次元アレイ光検出手段を制御して所定の透過波長帯域の光を撮像する際の、可変バンドパスフィルタ手段と２次元アレイ光検出手段の動作タイミングチャートに関する説明図である。

　図３において、上段のＶＢＰＦ（可変バンドパスフィルタ）は可変バンドパスフィルタ２４が透過する透過波長帯域Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０への状態変化を示している。下段のＣＡＭ（２次元アレイ光検出手段）は、２次元アレイ光検出手段２６により散乱光が撮像されるタイミングを示しており、ＯＮの状態のときに露光され、撮像される。

　図３において、制御手段２７は、図示しない記憶手段に格納される予め定められた２次元アレイ光検出手段２６の撮像タイミング（ＯＮになるタイミング）または撮像間隔にあわせて可変バンドパスフィルタ手段２４を制御して透過波長帯域Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０を変更する。
　具体的には、２次元アレイ光検出手段２６が撮像するタイミングｔ１、ｔ２、ｔ３にあわせて、可変バンドパスフィルタ手段２４の透過波長帯域をＬ１０、Ｌ２０、Ｌ３０とする。
　制御手段２７は、２次元アレイ光検出手段２６の撮像動作が終了してから、可変バンドパスフィルタ２４の透過波長帯域Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０間を推移する。

　制御手段２７は、各手段の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）などからなるものでもよい。具体的には制御手段２７は、図示しない記憶手段に格納されているＯＳなどを起動して、このＯＳ上で記憶手段に格納されたプログラムを読み出して実行することにより分光分析装置全体を制御し、予め定められたタイミングまたは撮像間隔で可変バンドパスフィルタ手段２４を制御して透過波長帯域を変更させ、２次元アレイ光検出手段２６に透過光を撮像させる。

（動作・作用の説明）
　本発明の顕微鏡用分光分析装置は上述のような構成で、次の動作を行なう。
（１－１）制御手段２７は、予め定められたタイミングで第１の可変バンドパスフィルタ手段２４の透過波長帯域をＬ１０に制御する。
（１－２）光源２０Ａは、試料２２に向けて励起光を照射する。
（１－３）励起光は、光照射レンズ手段２１により集光され、試料２２に照射される。
（１－４）試料２２では、照射された励起光によりラマン散乱光を生ずる。
（１－５）第１の光学手段２３は、試料２２により生じた散乱光を平行光束に変換する。
（１－６）第１の可変バンドパスフィルタ手段２４は、第１の光学手段２３から入射した平行光束の散乱光のうち透過波長帯域Ｌ１０の光を透過する。
（１－７）結像光学手段２５は、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４からの入射光を集光する。
（１－８）２次元アレイ光検出手段２６は、結像光学手段２５により集光された第１の可変バンドパスフィルタ手段２４からの散乱光を撮像する。
（１－９）２次元アレイ光検出手段２６は、予め定められた撮像時間を経過すると撮像を終了する。
（１－１０）制御手段２７は、予め定められたタイミングで、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４の透過波長帯域をＬ２０に制御するとともに、２次元アレイ光検出手段２６を制御してＬ２０の透過光を撮像させる。
（１－１１）２次元アレイ光検出手段２６は、予め定められた撮像時間を経過すると撮像を終了する。
（１－１２）制御手段２７は、予め定められたタイミングで、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４の透過波長帯域をＬ３０に制御するとともに、２次元アレイ光検出手段２６を制御してＬ３０の透過光を撮像させる。

　この結果、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、第１の光学手段により平行光束にされた散乱光を透過させる透過波長帯域が可変である第１の可変バンドパスフィルタ手段が、入射した散乱光のうち予め定められた透過波長帯域の光を透過し、２次元アレイ光検出手段が透過波長帯域の散乱光を撮像し、制御手段が２次元アレイ光検出手段の撮像のタイミングを制御し、このタイミングに合わせて第１の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域を変更することにより、試料の２次元平面の領域を高速で予め定められた間隔の波長分解能（たとえば等間隔、ユーザ所望の任意の間隔等）で分光可能となる点で有効である。
　また、構成される光学系にＺ軸方向への焦点変化はないため、ボケのない鮮明な分光画像が得られる点で有効である。

　また、制御手段２７が２次元アレイ光検出手段２６と可変バンドパスフィルタ２４を協調動作するように制御することにより、２次元平面の領域を一度に分光撮像をすることが出来る点で有効である。

　また、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、上述の構成とすることにより、少ない部品点数で、小型で、安価に、微弱な光であっても高速に予め定められた間隔の波長分解能でピンボケの無い鮮明な画像を取得することができる顕微鏡用分光分析装置を実現できる。本発明の顕微鏡用分光分析装置は、微弱な光であっても高速に予め定められた間隔の波長サンプリングでピンボケの無い鮮明な画像を取得することができる。

　なお、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、本実施例では、説明の便宜上、可変バンドパスフィルタ２４の透過波長帯域はＬ１０、Ｌ２０、Ｌ３０としたが、可変バンドパスフィルタ２４がより多くの透過波長帯域で散乱光を透過するものでもよい。
　この場合は、制御手段が可変バンドパスフィルタ手段を制御して透過波長帯域を掃引すれば連続したスペクトル帯域を分光することが出来る点で有効である。

　また、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、可変バンドパスフィルタ２４の有する透過波長帯域の間隔が波長分解能となるため、帯域間隔が狭くかつ多数の透過波長帯域を有することにより高い時間分割波長分解能を得ることが出来る。詳しくは、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、可変バンドパスフィルタ２４の有する透過波長帯域の間隔が波長サンプリング能となるため、帯域間隔が狭くかつ多数の透過波長帯域を有することにより高い時間分割波長サンプリング能を得ることが出来る。

　また、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、本実施例では、説明の便宜上、図２において、可変バンドパスフィルタ２４の透過波長帯域はＬ１０→Ｌ２０→Ｌ３０と階段状（離散的）に変化させるものとしたが、Ｌ１０からＬ３０までの透過波長帯域の変更を連続的または曲線的に変化させるものでもよい。この動作を、図４を用いて説明する。

　図４は、可変バンドパスフィルタ手段と２次元アレイ光検出手段の動作タイミングチャートに関する他の説明図である。
　図４において、制御手段２７は、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４のフィルタ部を所定の角度ずつ変化させ、透過波長帯域を連続的にＬ１０からＬ３０までの間で変化させる。
　この結果、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、制御手段が、第１の可変バンドパスフィルタ手段のフィルタ部を所定の角度ずつ変化させて透過波長帯域を連続的に変化させることにより、連続したスペクトル帯域を分光することが出来る点で有効である（高い時間分割波長分解能を得ることが出来る点で有効である）。詳しくは、高い時間分割波長サンプリング能を得ることが出来る点で有効である。

　また、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、制御手段２７が重複透過帯域の幅を変更させつつ、透過波長帯域を連続的にＬ１０からＬ３０までの間で変化させるものでもよい。
　たとえば、制御手段２７は、第１の可変バンドパスフィルタ手段を制御して、細かい波長帯域で得られる透過光の光強度の分析を行う必要がある範囲では透過波長帯域の幅（Ｌ）を極狭いものとし、特に細かい帯域における透過光の光強度分析は不要である範囲では重複透過帯域の幅を広いものとする。
　このため、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、所望の範囲については連続した波長帯域の分光を行うことができ、従来よりも高い時間分割波長分解能を得られ、かつ、全体として高速に分光分析ができる点で有効である。また、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、従来よりも高い時間分割波長サンプリング能を得られる点で有効である。

＜第２の実施例＞
　本発明に係る顕微鏡用分光分析装置は、１または２以上の可変バンドパスフィルタをさらに第１の可変バンドパスフィルタと結像光学手段（またはノッチフィルタ）との間に設置して、複数の可変バンドパスフィルタを協調動作させることによって、一部重複した透過波長帯域に対し、高い光学波長分解能の分光を行うものであってもよい。

　図５は、本発明に係る顕微鏡用分光分析装置の他の実施例の構成図である。図１と共通する部分には同一の符号を付けて適宜説明を省略する。
　図１との相違点は、主に、入射した光を透過させる透過波長帯域が可変であって、第１の可変バンドパスフィルタ手段からの入射光のうち予め定められた透過波長帯域の光を透過する第２の可変バンドパスフィルタ手段を備える点で相違する。また、制御手段が、第２の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域を変更し、第１の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域と第２の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域とを重複させる点で相違する。

　図５において、本発明に係る顕微鏡用分光分析装置は、第１の可変バンドパスフィルタ２４と結像光学手段２５（またはノッチフィルタ２８）との間に設置され、入射した光を透過させる透過波長帯域が可変であって、入射した散乱光のうち予め定められた透過波長帯域の光を透過する光干渉型や光入射角度チューニング型などの第２の可変バンドパスフィルタ手段２９を備える。

　第２の可変バンドパスフィルタ手段２９は、光のフィルタ部への入射角度を変更して、透過可能な波長の幅（たとえばＬ）を維持しつつ、透過波長帯域を制御とする。
　ここで、第２の可変バンドパスフィルタ２９は、第１の可変バンドパスフィルタ２４と異なる透過可能な波長の幅Ｌ´、または、略同一の透過可能な波長の幅Ｌを有する。

　また、第２の可変バンドパスフィルタ手段２９は、制御手段２７と電気的に接続されており、制御手段２７からの制御信号に基づき分光される波長領域（透過波長帯域）が制御される。
　第２の可変バンドパスフィルタ２９は、第１の可変バンドパスフィルタ２４と略同一の透過可能な波長の幅Ｌを持つ場合には、制御手段２７により透過波長帯域が異なるように制御される。

　図６は図５の第１の可変バンドパスフィルタ手段と第２の可変バンドパスフィルタ手段の散乱光を透過する透過波長帯域の説明図である。
　図６において、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４および第２の可変バンドパスフィルタ手段２９は、略同一の透過可能な波長帯域の幅Ｌを有する。
　第１の可変バンドパスフィルタ手段２４と第２の可変バンドパスフィルタ手段２９は、光のフィルタ部への入射角度を変更して、透過可能な波長の幅Ｌを維持しつつ、透過波長帯域を制御する。

　図６において、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４は、透過波長帯域がＬ１０、Ｌ２０、Ｌ３０の３種類に可変である。
　第２の可変バンドパスフィルタ手段２９は、透過波長帯域がＬ１０´からＬ１９´までの帯域（以下、Ｌ１１という）、Ｌ２０´からＬ２９´までの帯域（以下、Ｌ２１という）、Ｌ３０´からＬ３９´までの帯域（以下、Ｌ３１という）の３種類に可変であり、Ｌ１０とＬ１１、Ｌ２０とＬ２１、Ｌ３０とＬ３１の透過波長帯域は、重複する。

　図６では、Ｌ１０とＬ１１の重複部分をＬ１２、Ｌ２０とＬ２１の重複部分をＬ２２、Ｌ３０とＬ３１の重複部分をＬ３２として表している。
　また、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４の透過波長帯域と第２の可変バンドパスフィルタ手段２９の透過波長帯域とが一部（または全部）重複した帯域を、以下「重複透過帯域」という。

　制御手段２７は、図示しない記憶手段に格納される予め定められた２次元アレイ光検出手段２６の撮像タイミング（ＯＮになるタイミング）または撮像間隔にあわせて第１の可変バンドパスフィルタ手段２４を制御して透過波長帯域をＬ１０、Ｌ２０、Ｌ３０に変更するとともに、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４を制御して透過波長帯域Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１に変更する。

　図７は、図１の制御装置が第１、第２の可変バンドパスフィルタ手段と２次元アレイ光検出手段を制御して所定の透過波長帯域の光を撮像する際の、第１、第２の可変バンドパスフィルタ手段と２次元アレイ光検出手段の動作タイミングチャートに関する説明図である。

　図７において、ＶＢＰＦ１（第１の可変バンドパスフィルタ）は可変バンドパスフィルタ２４が透過する透過波長帯域Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０への状態変化を示している。ＶＢＰＦ２（第２の可変バンドパスフィルタ）は可変バンドパスフィルタ２９が透過する透過波長帯域Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１への状態変化を示している。
　ＥＦＴ（重複透過帯域）は、重複透過帯域のＬ１２、Ｌ２２、Ｌ３２への状態変化を示している。
　ＣＡＭ（２次元アレイ光検出手段）は、２次元アレイ光検出手段２６により撮像されるタイミングを示しており、ＯＮの状態のときに露光され、撮像される。

　図７において、制御手段２７は、記憶手段に格納される予め定められた２次元アレイ光検出手段２６が撮像するタイミング（ＯＮになるタイミング）ｔ１、ｔ２、ｔ３、または撮像間隔にあわせて第１の可変バンドパスフィルタ手段２４の透過波長帯域をＬ１０、Ｌ２０、Ｌ３０とし、第２の可変バンドパスフィルタ手段２９の透過波長帯域をＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１とする。
　換言すれば、重複透過帯域は、２次元アレイ光検出手段２６が撮像するタイミングｔ１、ｔ２、ｔ３にあわせて、Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２となる。
　ここで波長帯域Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２の波長の幅は一定の幅であってもよいし、異なるものでもよい。

（動作・作用の説明）
　本発明の顕微鏡用分光分析装置は上述のような構成で、次の動作を行なう。
（２－１）制御手段２７は、予め定められたタイミングで第１の可変バンドパスフィルタ手段２４の透過波長帯域をＬ１０に制御するとともに、第２の可変バンドパスフィルタ手段２９の透過波長帯域をＬ１１に制御する。
（２－２）光源２０Ａは、試料２２に向けて励起光を照射する。
（２－３）励起光は、光照射レンズ手段２１によりされ、試料２２に照射される。
（２－４）試料２２では、照射された励起光によりラマン散乱光を生ずる。
（２－５）第１の光学手段２３は、試料２２により生じた散乱光を平行光束に変換する。
（２－６）第１の可変バンドパスフィルタ手段２４は、第１の光学手段２３から入射した平行光束の散乱光のうち透過波長帯域Ｌ１０の光を透過する。
（２－７）第２の可変バンドパスフィルタ手段２９は、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４から入射した平行光束の散乱光のうち透過波長帯域Ｌ１１の光を透過する。すなわち、Ｌ１０とＬ１１との重複範囲であるＬ１２における散乱光が透過される。
（２－８）結像光学手段２５は、第２の可変バンドパスフィルタ手段２９からの入射光を集光する。
（２－９）２次元アレイ光検出手段２６は、結像光学手段２５により集光された第１の可変バンドパスフィルタ手段２４からの波長帯域Ｌ１２における散乱光を撮像する。これにより本発明の顕微鏡用分光分析装置は、波長帯域Ｌ１２の散乱光の光強度を測定できる。
（２－１０）２次元アレイ光検出手段２６は、予め定められた撮像時間を経過すると撮像を終了する。
（２－１１）制御手段２７は、予め定められたタイミングで、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４の透過波長帯域をＬ２０に制御するとともに、第２の可変バンドパスフィルタ手段２９の透過波長帯域をＬ２１に制御し、２次元アレイ光検出手段２６を制御してＬ２２の透過光を撮像させる。
（２－１２）２次元アレイ光検出手段２６は、予め定められた撮像時間を経過すると撮像を終了する。
（２－１３）制御手段２７は、予め定められたタイミングで、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４の透過波長帯域をＬ３０に制御するとともに、第２の可変バンドパスフィルタ手段２９の透過波長帯域をＬ３１に制御し、２次元アレイ光検出手段２６を制御してＬ３２の透過光を撮像させる。

　このため、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、２つの可変バンドパスフィルタを協調動作させることにより、散乱光を所定の波長帯域の全て（または一部）において「重複透過帯域」ごとに透過でき、より高い時間分割波長分解能を得ることが出来る。本発明の顕微鏡用分光分析装置は、より高い時間分割波長サンプリング能を得ることが出来る。
　また重複透過帯域の範囲が狭い程（第１、第２の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域の重複が極小である程）、より高い時間分割波長分解能を得ることが出来る。重複透過帯域の範囲が狭い程、より高い光学的波長分解能を得ることが出来る。

　この結果、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、入射した光を透過させる透過波長帯域が可変であって、第１の可変バンドパスフィルタ手段からの入射光のうち予め定められた透過波長帯域の光を透過する第２の可変バンドパスフィルタ手段を備え、制御手段は、第２の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域を変更し、第１の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域と第２の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域とを重複させることにより、複数の可変バンドパスフィルタを協調動作させることによって、連続した波長帯域に対し、高い光学波長分解能の分光分析が高速に行える点で有効である。
　また、構成される光学系にＺ軸方向への焦点変化はないため，ボケのない鮮明な分光画像が得られる点で有効である。

　また、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、上述の構成とすることにより、少ない部品点数で、小型で、安価に、微弱な光であっても高速に予め定められた間隔の波長分解能でピンボケの無い鮮明な画像を取得することができる顕微鏡用分光分析装置を実現できる。

　なお、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、本実施例では、説明の便宜上、図７において、可変バンドパスフィルタ２４、２９の透過波長帯域はＬ１０→Ｌ２０→Ｌ３０、Ｌ１１→Ｌ２１→Ｌ３１と階段状（離散的）に変化させるものとしたが、Ｌ１０からＬ３０まで、Ｌ１１からＬ３１までの透過波長帯域の変更を連続的または曲線的に変化させ、散乱光を所定の波長帯域の全て（または一部）において、重複透過帯域ごとに透過させるものでもよい。
　具体的には、制御手段２７は、重複透過帯域の帯域幅を一定に保つように、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４のフィルタ部を所定の角度ずつ変化させて透過波長帯域を連続的にＬ１０からＬ３０までの間で変化させる。これにあわせて、制御手段２７は、重複透過帯域の帯域幅を一定に保つように、第２の可変バンドパスフィルタ手段２９のフィルタ部を所定の角度ずつ変化させて透過波長帯域を連続的にＬ１１からＬ３１までの間で変化させる。以下図８を用いて説明する。

　図８は、第１、第２の可変バンドパスフィルタ手段と２次元アレイ光検出手段の動作タイミングチャートに関するその他の説明図である。
　図８において、制御手段２７は、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４および第２の可変バンドパスフィルタ手段２９のフィルタ部を所定の角度ずつ変化させ、透過波長帯域を連続的にＬ１０からＬ３０まで、Ｌ１１からＬ３１の間で変化させる。このため重複透過帯域は、Ｌ１２からＬ３２までの間で連続的に変化する。
　なお第１の可変バンドパスフィルタ手段２４および第２の可変バンドパスフィルタ手段２９における、重複透過帯域の範囲が狭い程（第１、第２の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域の重複が極小である程）、より高い時間分割波長分解能を得ることが出来る。また、より高い光学波長分解能を得ることが出来る。

　この結果、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、制御手段２７は、第１の可変バンドパスフィルタ手段２４のフィルタ部を所定の角度ずつ変化させ、透過波長帯域を連続的にＬ１０からＬ３０までの間で変化させることにより、連続した波長帯域の分光が行うことができ、従来よりも高い時間分割波長分解能を得ることが出来る点で有効である。本発明の顕微鏡用分光分析装置は、従来よりも高い時間分割波長サンプリング能を得ることが出来る点で有効である。

　また、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、制御手段２７が重複透過帯域の幅を変更させつつ、透過波長帯域を連続的にＬ１０からＬ３０までの間で変化させるものでもよい。
　たとえば、制御手段２７は、第１、第２の可変バンドパスフィルタ手段を制御して、細かい波長帯域で得られる透過光の光強度の分析を行う必要がある範囲では重複透過帯域の幅を極狭いものとし、特に細かい帯域における透過光の光強度分析は不要である範囲では重複透過帯域の幅を広いものとする。
　このため、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、所望の範囲については連続した波長帯域の分光が行うことができ、従来よりも高い時間分割波長分解能を得られ、かつ、全体として高速に分光分析ができる点で有効である。本発明の顕微鏡用分光分析装置は、従来よりも高い時間分割波長サンプリング能を得られる点で有効である。

＜第３の実施例＞
　本発明に係る顕微鏡用分光分析装置は、偏光フィルタを可変バンドパスフィルタと結像光学手段（またはノッチフィルタ２８）との間に設置して、可変バンドパスフィルタを透過した散乱光を予め定められた偏光方向に偏光するものでもよい。

　図９は、本発明に係る顕微鏡用分光分析装置のその他の実施例の構成図である。図３と共通する部分には同一の符号を付けて適宜説明を省略する。
　図３との相違点は、主に、第２の可変バンドパスフィルタ２９を透過した散乱光を予め定められた偏光方向に偏光する偏光手段を備えた点、制御手段２７がこの偏光手段の偏光方向を変更制御する点である。

　図９において、本発明に係る顕微鏡用分光分析装置は、第２の可変バンドパスフィルタ２９と結像光学手段２５（またはノッチフィルタ２８）との間に設置され、第２の可変バンドパスフィルタを透過した散乱光を予め定められた偏光方向に偏光する、１／２波長板、１／４波長板などの偏光手段３０を備える。

　偏光手段３０は、入射した散乱光を直線偏光、円偏光、楕円偏光などに変換して出射する。また、偏光手段３０は、制御手段２７と電気的に接続されており、制御手段２７からの制御信号に基づき偏光方向が制御される。

　この結果、本発明に係る顕微鏡用分光分析装置は、第２の可変バンドパスフィルタを透過した散乱光を予め定められた偏光方向に偏光する偏光手段を備えたことにより、偏光依存性を持ったスペクトルの分光ができる点で有効である。

＜第４の実施例＞
　本発明に係る顕微鏡用分光分析装置は、光軸を調整するための光軸調整手段を第１の光学手段２３と第１の可変バンドパスフィルタ２４との間に備え、第１の光学手段から入射された散乱光を光軸に対して垂直な平面におけるＸＹ方向で生じた位置ずれを是正するものでもよい。

　図１０は、本発明に係る顕微鏡用分光分析装置のその他の実施例の構成図である。図９と共通する部分には同一の符号を付けて適宜説明を省略する。
　図９との相違点は、主に、光軸を調整するための光軸調整手段を備えた点、制御手段がこの光軸調整手段を制御してＸＹ方向で生じた位置ずれを是正するために散乱光の入射角度を制御する点である。

　図９までの構成では、第１の可変バンドパスフィルタ２４、第２の可変バンドパスフィルタ２９が光入射角度チューニング型である場合には、角度の調整如何によっては光軸のＸＹ面における位置ずれが生じる問題点があった。本実施例は上述までの目的に加えて光軸調整手段を制御してＸＹ方向で生じた位置ずれを是正できる点も目的とする。

　図１０において、本発明に係る顕微鏡用分光分析装置は、第１の光学手段２３と可変バンドパスフィルタ２４との間に設置され、散乱光の入射角度を変更制御して光軸を調整する光透過の光学板などの光軸調整手段３１を備える。

　光軸調整手段３１は、制御手段２７と電気的に接続されており、制御手段２７からの制御信号に基づき散乱光の入射角度が制御される。

　この結果、本発明に係る顕微鏡用分光分析装置は、光軸調整手段３１が第１の可変バンドパスフィルタ２４、第２の可変バンドパスフィルタ２９における散乱光の入射角度に基づいて、第１の可変バンドパスフィルタ２４からの散乱光の光軸に対して角度を変えて光軸のＸ、Ｙ方向の位置を制御することにより、ＸＹ方向で生じた位置ずれを是正できる点で有効である。
　また、本発明に係る顕微鏡用分光分析装置は光軸調整手段３１を備えることにより、顕微観察される平面領域を走査しながら分光を行うことで使用者の所望の位置で分光できる点で有効である。詳しくは、本発明の顕微鏡用分光分析装置は、光軸調整手段３１を備えることにより、顕微観察される平面領域を波長掃引しながら分光を行うことで。使用者の所望の位置で分光できる点で有効である。

　図１２は本発明の一実施例を示す側面構成図である。図１３は図１２の上面構成図である。図１２および図１３において、支持板１０１には、たとえば図示しないベアリングを介して、円滑に回転するように４本のシャフト１０２～１０５が取り付けられている。これらシャフト１０２～１０５には、それぞれプーリー１０６～１０９が固定されている。

　シャフト１０４には回転動力源１１０（たとえばモータ）が連結され、プーリー１０６とプーリー１０７はベルト１１１を介して連結され、プーリー１０８とプーリー１０９はベルト１１２を介して連結され、プーリー１０７とプーリー１０８は互いの外周が直接接触するように連結されている。

　シャフト１０２には光学フィルタ１１３が取り付けられ、シャフト１０５には補正用光学基板１１４が取り付けられている。

　このような構成において、回転動力源１１０の回転は、シャフト１０４→プーリー１０８→ベルト１１２→プーリー１０９→シャフト１０５の伝達系を介して補正用光学基板１１４に伝達されて補正用光学基板１１４を回転させるとともに、シャフト１０４→プーリー１０８→プーリー１０７→ベルト１１１→プーリー１０６→シャフト１０２の伝達系を介して光学フィルタ１１３に伝達されて光学フィルタ１１３を回転させる。ここで、プーリー１０７とプーリー１０８は、図１３に示すように、互いの外周が直接接触するように連結されているので、互いに逆方向に回転する。

　図１４は、図１３の光学素子である光学フィルタ１１３と補正用光学基板１１４に着目した光路説明図である。図１４において、光学フィルタ１１３は、直進方向の光軸ＯＡａに対する直交位置から反時計方向に角度θ回転した傾き角度で配置されている。これに対し、補正用光学基板１１４は、直進方向の光軸ＯＡａの延長線に対する直交位置から時計方向に角度θ回転した傾き角度で配置されている。

　光は、光軸ＯＡａに沿って光学フィルタ１１３の表面１１３ａに到達し、光学フィルタ１１３に入射される。光学フィルタ１１３に入射された光は、スネルの法則にしたがって光学フィルタ１１３の内部で屈折率ｎに応じて屈折して透過し、光学フィルタ１１３の裏面１１３ｂに到達する。

　光学フィルタ１１３の裏面１１３ｂに到達した光は、スネルの法則にしたがって再び屈折して光軸ＯＡａと平行な光軸ＯＡｂに沿って進行し、補正用光学基板１１４の表面１１４ａへ到達して補正用光学基板１１４に入射される。このとき、光軸ＯＡｂは、光軸ＯＡａの延長線上にあるべき本来の光軸ＯＡｃに対して距離Ｓだけの光軸のズレを生じる。この距離Ｓの光軸のズレは、光学フィルタ１１３の傾き角度θと厚みｄと屈折率ｎの関数で表すことができる。

　補正用光学基板１１４の表面１１４ａに入射された光は、スネルの法則にしたがって補正用光学基板１１４の内部で屈折率ｎに応じて光学フィルタ１１３の透過に起因する距離Ｓの光軸のズレを打ち消す方向に屈折して透過し、補正用光学基板１１４の裏面１１４ｂに到達する。

　補正用光学基板１１４の裏面１１４ｂに到達した光は、スネルの法則にしたがって再び屈折して光軸ＯＡａの延長線上の本来の光軸ＯＡｄに沿って進行する。

　すなわち、補正用光学基板１１４の屈折率ｎと厚みｄを光学フィルタ１１３の屈折率ｎと厚みｄと同一にし、光軸ＯＡａに対する光学フィルタ１１３の反時計方向の傾き角度θとその延長線上の本来の光軸ＯＡｄに対する補正用光学基板１１４の時計方向の傾き角度θが常に等しくなるように光学フィルタ１１３と補正用光学基板１１４を連動して回転駆動することにより、光学フィルタ１１３の透過に起因する距離Ｓの光軸のズレを打ち消して、補正用光学基板１１４の裏面１１４ｂから出射される光を光学フィルタ１１３の表面１１３ａから入射される光軸ＯＡａの延長線上の本来の光軸ＯＡｄと一致させることができる。

　これにより、従来のような煩雑な校正作業を行うことなく、光軸ズレのない光学フィルタが実現できる。

　たとえば、角度変調型の可変波長光学フィルタであったとしても、連続測定が可能になる。光入射角度を変えながらリアルタイムに測定を行いたい場合、光入射角度を変えることに伴い光軸ズレが発生するが、本発明を適用することにより光軸ズレを自動的に補正することができるため、間断なく連続測定が行える。

　なお、図１２の実施例では、回転動力源１１０をシャフト１０４に連結する例を示しているが、回転動力源１１０を連結するシャフトは１０４に限るものではなく、他のシャフト１０２、１０３、または１０５であってもよい。

　図１５は、本発明の他の実施例を示す構成説明図である。図１５において、光学フィルタ１１３が取り付けられたシャフト１０２には回転動力源１１５が連結され、補正用光学基板１１４が取り付けられたシャフト１０５には回転動力源１１６が連結されている。

　これら回転動力源１１５および回転動力源１１６は、光学フィルタ１１３と補正用光学基板１１４が、図１４と同様にそれぞれ所定の方向に等しい角度で連動して回転することにより光軸ズレを補正するように、適切に回転駆動制御される。

　以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構成で、光軸のズレを補正できる光軸ズレ補正装置が実現でき、分光装置や顕微鏡など、各種光学装置における光軸ズレの補正に好適である。

＜第５の実施例＞
　図１６は、本発明に基づく光軸ズレ補正装置を用いた分光装置の構成説明図である。図１６において、光源２０１の出力光は、光照射レンズ光学系２０２を介して、試料である測定対象２０３に照射される。測定対象２０３の照射にあたっては、光源２０４のように光軸から外れた位置から照射してもよい。

　なお、これら光源２０１と２０４は少なくともいずれか一つがあればよく、これら光源２０１と２０４はレーザのような単一波長光源でもよいし、広領域波長光源でもよい。

　測定対象２０３からの光は対物レンズ光学系２０５により拡大され、エッジフィルタ２０６によりある波長を境に、その短波長領域あるいは長波長領域に限定された光が透過する。

　エッジフィルタ２０６の出力光は、可変バンドパスフィルタ２０７を通過することによって分光される。可変バンドパスフィルタ２０７で分光された出力光は、ノッチフィルタ２０８→偏光フィルタ２０９→光軸調整光学系２１０→結像光学系２１１よりなる光学経路を経て、２次元アレイ光検出器２１２に入射される。

　可変バンドパスフィルタ２０７としては、光干渉型や光入射角度チューニング型などを用いることができる。

　ノッチフィルタ２０８は必須ではないが、光源２０１または２０４が単一波長光源である場合にはあったほうがよい。

　光軸調整光学系２１０としては、前述のような本発明に基づく光軸ズレ補正装置を用いる。

　２次元アレイ光検出器２１２は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどを用いることができる。

　これらエッジフィルタ２０６、可変バンドパスフィルタ２０７、ノッチフィルタ２０８、偏光フィルタ２０９、光軸調整光学系２１０および２次元アレイ光検出器２１２は制御装置２１３と接続されている。

　エッジフィルタ２０６、ノッチフィルタ２０８および偏光フィルタ２０９は、制御装置２１３により、必要に応じて光軸上への出し入れが制御される。そして、可変バンドパスフィルタ２０７、光軸調整光学系２１０および２次元アレイ光検出器２１２は、制御装置２１３により、分光される波長領域と撮像するタイミングが所望の条件になるように制御される。また、エッジフィルタ２０６、ノッチフィルタ２０８および偏光フィルタ２０９は、制御装置２１３により、必要に応じて偏光方向が制御される。

　図１６の動作を、図１７および図１８を用いて説明する。図１７はエッジフィルタ２０６と可変バンドパスフィルタ２０７により分光される波長領域の説明図である。横軸は波長λを表し、縦軸は透過率Ｔを表している。

　図１７において、Ｃ１に示すようなスペクトルの波長領域ｔ０からｔ１を分光するものとする。実線ａはエッジフィルタ２０６の光透過領域を示し、波長領域Ｌｅ以下の短波長領域の光を透過させることを意味している。

　破線ｂと一点鎖線ｃは、可変バンドパスフィルタ２０７の透過領域を示している。透過領域を変調することにより、波長範囲Ｖｔ０＝Ｖｔ０Ｙ－Ｖｔ０Ｘの領域を透過させる破線ｂの状態と、波長範囲Ｖｔ１＝Ｖｔ１Ｙ－Ｖｔ１Ｘの領域を透過させる一点鎖線ｃの状態を生成する。なお、図１７では、実線ａと破線ｂと一点鎖線ｃはそれぞれの透過率が異なるように描画されているが、説明の便宜上であって、特段の意味はない。

　今、破線ｂの状態をとった場合、透過する波長領域は、長波長側がエッジフィルタ２０６の透過領域と可変バンドパスフィルタ２０７の透過領域からなるため、Ｒｔ０＝Ｖｔ０Ｘ－Ｌｅになる。まず、このときの光量を測定し、この光量をＥ＿Ｒｔ０とする。

　次に、一点鎖線ｃの状態をとった場合の光量を測定する。この場合、透過する波長領域はＲｔ１＝Ｖｔ１Ｘ－Ｌｅであり、この光量をＥ＿Ｒｔ１とする。

　実線ａと一点鎖線ｃの状態における光量、Ｅ＿Ｒｔ０とＥ＿Ｒｔ１は、制御装置２１３が有する記憶機能により保持されている。

　制御装置２１３は、光量Ｅ＿Ｒｔ０からＥ＿Ｒｔ１を減ずる計算処理を行い、差分光量Ｅ＿Ｒｔ(０－１)＝Ｅ＿Ｒｔ０－Ｅ＿Ｒｔ１を算出する。

　ここで、Ｅ＿Ｒｔ(０－１)は、波長領域Ｒｔ０ｔ１＝Ｖｔ０Ｘ－Ｖｔ１Ｘでの光量を意味している。つまり、スペクトルＣ１に対し、この波長領域での分光出力が得られたことになる。なお、上記の「光量を測定する」とは、２次元アレイ光検出器２１２による平面撮像を意味している。これにより、制御装置２１３は、２次元アレイ光検出器２１２における各素子（ピクセル）それぞれの測定光量を記憶して減算処理を行い、各素子それぞれから分光結果を出力をする。

　続いて、Ｃ１スペクトルの異なる領域の分光を行う。

　図１８は、可変バンドパスフィルタ２０７の光透過領域を変調し、さらに長波長側の領域を透過させるように制御した状態を示す波長領域の説明図である。横軸は波長λを表し、縦軸は透過率Ｔを表している。

　図１８において、スペクトルＣ１の波長領域ｔ１からｔ２を分光するものとする。実線ａはエッジフィルタ２０６の光透過領域を示している。破線ｃは可変バンドパスフィルタ２０７の透過領域を示していて、このときの光量Ｅ＿Ｒｔ１は制御装置２１３により記憶されている。二点鎖線ｄは、可変バンドパスフィルタ２０７を制御し、さらに長波長領域Ｖｔ２＝Ｖｔ２Ｙ－Ｖｔ２Ｘの光を透過するように変調された新たな状態である。

　このような状態において、図１７と同様な計算処理を行う。この場合、正味の光透過領域は、Ｒｔ１ｔ２＝Ｒｔ１－Ｒｔ２＝(Ｌｅ－Ｖｔ１Ｘ) －(Ｌｅ－Ｖｔ２Ｘ)となる。

　そして、このときの透過光量は、Ｅ＿Ｒｔ(１－２)＝Ｅ＿Ｒｔ１－Ｅ＿Ｒｔ２として算出される。

　以上により、スペクトルＣ１に対し、長波長側での分光出力が得られたことになる。

　これら図１７および図１８で説明した処理動作を連続的に繰り返して実行することにより、スペクトルＣ１の全波長領域に対する分光処理が行える。

　図１６の構成によれば、エッジフィルタ２０６と可変バンドパスフィルタ２０７とが各１点の少ない光学部品点数で、小型で安価な分光装置を構成できる。

　また、このように構成される分光装置と２次元アレイ光検出器２１２を用いることで２次元（ＸＹ）平面の分光を時間遅れなく行うことができ、ある測定時刻に対して同じ波長領域を分光できる。

　そして、２次元アレイ光検出器２１２の撮像速度に基づき、高速の分光が行える。

　さらに、可変バンドパスフィルタ２０７の透過領域の制御精度がそのまま波長分解能となることから、高い波長分解能が得られる。

　なお、図１７および図１８の説明では、エッジパスフィルタ２０６として短波長領域を光透過するように構成されたショートパスフィルタを使用すると仮定して説明したが、長波長領域を光透過するロングパスフィルタを使用するものであってもよい。

　また、図１６に示すように偏光フィルタ２０９を用いることにより、偏光依存性を持ったスペクトルの分光も行える。

　また、図１６に示すような偏光フィルタ２０９を用いることにより、偏光の方向を制御しながら分光を行うこともできる。

　また、図１６に示す結像光学系２１１を共焦点光学系として構成することにより、測定対象２０３の深さ方向をも測定できる。

　さらに、このように構成される分光装置を顕微鏡に用いることにより、上記の優れた分光特性を有する顕微鏡が実現できる。そして、図１６に示す結像光学系２１１を共焦点光学系として構成することにより、測定対象２０３の深さ方向をも測定できる共焦点顕微鏡が実現できる。

＜第６の実施例＞
　図２１は本発明の一実施例を示す構成説明図である。図２１において、矩形状のフィルタ支持板４２０には可変バンドパスフィルタ４２１と４２２が垂直方向に平行に固定されて第１のフィルタ群を構成し、矩形状のフィルタ支持板４３０には可変バンドパスフィルタ４３１と４３２が垂直方向に平行に固定されて第２のフィルタ群を構成している。

　そして、フィルタ支持板４２０の中心部分にはフィルタ支持板４２０を任意の角度θ１で回転させるための回転軸４２３が設けられ、フィルタ支持板４３０の中心部分にはフィルタ支持板４３０を任意の角度θ２で回転させるための回転軸４２３が設けられている。これらフィルタ支持板４２０と４３０は、それぞれ図示しない回転機構により、光軸に対して所望の角度θ１およびθ２になるように回転駆動される。

　これら可変バンドパスフィルタ４２１と４２２および４３１と４３２は、光の入射角度に応じて透過する波長領域を変化させる。

　図２２は、図２１の構成の光軸ＯＡ上の各位置Ｂ～Ｅにおける分光スペクトル図である。なお、光は、位置Ａから光軸ＯＡに沿って入射するものとして説明する。

　実線Ｂは可変バンドパスフィルタ４２１の透過波長領域を示していて、Ｌ１を底辺とする台形領域である。これは図２１の位置Ｂでの透過スペクトルに相当する。

　破線Ｃは可変バンドパスフィルタ４２２の透過波長領域を示していて、Ｌ１ｍを底辺とする台形領域である。これは図２１の位置Ｃでの透過スペクトルに相当する。

　このように、光を、光軸ＯＡ上の位置Ａから、フィルタ支持板４２０に支持固定されている２枚の可変バンドパスフィルタ４２１と４２２を透過させることにより、エッジ急峻度のよいバンドパスフィルタリングが行える。

　一点鎖線Ｄは可変バンドパスフィルタ４３１の透過波長領域を示していて、Ｌ２を底辺とする台形領域である。これは図２１の位置Ｄでの透過スペクトルに相当する。

　二点鎖線Ｅは可変バンドパスフィルタ４３２の透過波長領域を示していて、Ｌ２ｍを底辺とする台形領域である。これは図２１の位置Ｅでの透過スペクトルに相当する。

　同様に、フィルタ支持板４３０に支持固定されている２枚の可変バンドパスフィルタ４３１と４３２を透過させることによっても、エッジ急峻度のよいバンドパスフィルタリングが行える。

　最終的に、４枚の可変バンドパスフィルタ４２１、４２２、４３１、４３２を透過することによって得られる図２１の位置Ｅにおける透過波長領域は、図２２のＬｏを底辺とするハッチングを付けた三角形の領域になる。

　仮に、図２１の構成において、可変バンドパスフィルタ４２２、４３２を使用しないものとすると、可変バンドバスフィルタ４２１、４３２による透過波長領域は、図２２のＬｐを底辺とする三角形の領域になり、良好なエッジ急峻度は得られないことになる。

　このように、光を複数の可変バンドパスフィルタを透過させることによって、より狭い透過波長領域を分光することができる。

　そして、フィルタ支持板４２０の角度θ１とフィルタ支持板４３０の角度θ２を適切に変化させることにより、図２２のＬｏを底辺とした三角形の中心波長ＬｃＸをＬｃＹへ推移させることができる。この中心波長Ｌｃの推移は、中心波長ＬｃＸからＬｃＹまでの間で、連続分光が行えることを意味する。

　すなわち、光を複数の可変バンドパスフィルタを透過させるとともに、これら可変バンドパスフィルタの光軸に対する取付角度が任意に調整できるようにすることにより、狭い波長領域の分光スペクトルが得られ、かつ波長可変の分光が行える。

　図２３は本発明の他の実施例を示す構成説明図であり、図２１と共通する部分には同一の符号を付けている。図２３の実施例では、４枚の可変バンドパスフィルタ４２１、４２２、４３１、４３２は、フィルタ支持板４２０、４３０を介在させることなく、所定の取付部にそれぞれ個別の独立した回転軸４２１、４２２、４３１、４３２を介して取り付けられている。

　図２３において、可変バンドパスフィルタ４２１、４２２は第１のフィルタ群を構成し、可変バンドパスフィルタ４３１、４３２は第２のフィルタ群を構成している。

　図２３の構成によれば、フィルタ支持板４２０、４３０を介在させる図２１の構成に比べて、可変バンドパスフィルタ４２１、４２２、４３１、４３２を回転させるのに必要なスペース幅を短縮でき、装置に組み込む場合の小型化が図れる。

　なお、図２１の実施例では、可変バンドパスフィルタ４２１と４２２は互いに平行になるようにフィルタ支持板４２０に取り付けられて可変バンドパスフィルタ４３１と４３２は互いに平行になるようにフィルタ支持板４３０に取り付けられ、図２３の実施例では、可変バンドパスフィルタ４２１と４２２は互いに平行になるように光軸に対して等しい角度θ１で取り付けられて可変バンドパスフィルタ４３１と４３２は互いに平行になるように光軸に対して等しい角度θ２で取り付けられている。しかし、可変バンドパスフィルタ４２１と４２２の組み合わせおよび可変バンドパスフィルタ４３１と４３２の組み合わせは必ずしも平行でなくてもよく、これら可変バンドパスフィルタ４２１、４２２、４３１、４３２の透過特性のバラツキを加味して全体として所望の透過特性が得られるように個別の角度に設定してもよい。

　図２４は、本発明に基づく分光装置を用いた分光器の構成説明図である。
　図２４において、光源５０１の出力光は、光照射レンズ光学系５０２を介して、試料である測定対象５０３に照射される。測定対象５０３の照射にあたっては、光源５０４のように光軸から外れた位置から照射してもよい。

　なお、これら光源５０１と５０４は少なくともいずれか一つがあればよく、これら光源５０１と５０４はレーザのような単一波長光源でもよいし、広領域波長光源でもよい。

　測定対象５０３からの光は対物レンズ光学系５０５により拡大され、エッジフィルタ５０６によりある波長を境に、その短波長領域あるいは長波長領域に限定された光が透過する。

　エッジフィルタ５０６の出力光は、可変バンドパスフィルタ５０７を通過することによって分光される。可変バンドパスフィルタ５０７で分光された出力光は、ノッチフィルタ５０８→偏光フィルタ５０９→光軸調整光学系５１０→結像光学系５１１よりなる光学経路を経て、２次元アレイ光検出器５１２に入射される。

　可変バンドパスフィルタ５０７としては、たとえば図２１や図２３に示したように可変バンドパスフィルタ４２１と４２２および４３１と４３２で構成される本発明に基づく分光器を用いることができる。

　ノッチフィルタ５０８は必須ではないが、光源５０１または５０４が単一波長光源である場合にはあったほうがよい。

　光軸調整光学系５１０としては、たとえば図２５および図２６に示すように構成される光軸ズレ補正装置を用いる。図２５は側面構成図、図２６は図２５の上面構成図である。図２５および図２６において、支持板５１０ａには、たとえば図示しないベアリングを介して、円滑に回転するように４本のシャフト５１０ｂ～５１０ｅが取り付けられている。これらシャフト５１０ｂ～５１０ｅには、それぞれプーリー５１０ｆ～５１０ｉが固定されている。

　シャフト５１０ｄには回転動力源５１０ｊ（たとえばモータ）が連結され、プーリー５１０ｆとプーリー５１０ｇはベルト５１０ｋを介して連結され、プーリー５１０ｈとプーリー５１０ｉはベルト５１０ｍを介して連結され、プーリー５１０ｇとプーリー５１０ｈは互いの外周が直接接触するように連結されている。

　シャフト５１０ｂには光学フィルタ５１０ｎが取り付けられ、シャフト５１０ｅには補正用光学基板５１０ｐが取り付けられている。

　このような構成において、回転動力源５１０の回転は、シャフト５１０ｄ→プーリー５１０ｈ→ベルト５１０ｍ→プーリー５１０ｉ→シャフト５１０ｅの伝達系を介して補正用光学基板５１０ｐに伝達されて補正用光学基板５１０ｐを回転させるとともに、シャフト５１０ｄ→プーリー５１０ｈ→プーリー５１０ｇ→ベルト５１０ｋ→プーリー５１０ｆ→シャフト５１０ｂの伝達系を介して光学フィルタ５１０ｎに伝達されて光学フィルタ５１０ｎを回転させる。ここで、プーリー５１０ｇとプーリー５１０ｈは、図２２に示すように、互いの外周が直接接触するように連結されているので、互いに逆方向に回転する。

　図２７は、図２５の光学素子である光学フィルタ５１０ｎと補正用光学基板５１０ｐに着目した光路説明図である。図２７において、光学フィルタ５１０ｎは、直進方向の光軸ＯＡａに対する直交位置から反時計方向に角度θ回転した傾き角度で配置されている。これに対し、補正用光学基板５１０ｐは、直進方向の光軸ＯＡａの延長線に対する直交位置から時計方向に角度θ回転した傾き角度で配置されている。

　光は、光軸ＯＡａに沿って光学フィルタ５１０ｎの表面５１３ａに到達し、光学フィルタ５１０ｎに入射される。光学フィルタ５１０ｎに入射された光は、スネルの法則にしたがって光学フィルタ５１０ｎの内部で屈折率ｎに応じて屈折して透過し、光学フィルタ５１０ｎの裏面５１３ｂに到達する。

　光学フィルタ５１０ｎの裏面５１３ｂに到達した光は、スネルの法則にしたがって再び屈折して光軸ＯＡａと平行な光軸ＯＡｂに沿って進行し、補正用光学基板５１０ｐの表面５１４ａへ到達して補正用光学基板５１０ｐに入射される。このとき、光軸ＯＡｂは、光軸ＯＡａの延長線上にあるべき本来の光軸ＯＡｃに対して距離Ｓだけの光軸のズレを生じる。この距離Ｓの光軸のズレは、光学フィルタ５１０ｎの傾き角度θと厚みｄと屈折率ｎの関数で表すことができる。

　補正用光学基板５１０ｐの表面５１４ａに入射された光は、スネルの法則にしたがって補正用光学基板５１０ｐの内部で屈折率ｎに応じて光学フィルタ５１０ｎの透過に起因する距離Ｓの光軸のズレを打ち消す方向に屈折して透過し、補正用光学基板５１０ｐの裏面５１４ｂに到達する。

　補正用光学基板５１０ｐの裏面５１４ｂに到達した光は、スネルの法則にしたがって再び屈折して光軸ＯＡａの延長線上の本来の光軸ＯＡｄに沿って進行する。

　すなわち、補正用光学基板５１０ｐの屈折率ｎと厚みｄを光学フィルタ５１０ｎの屈折率ｎと厚みｄと同一にし、光軸ＯＡａに対する光学フィルタ５１０ｎの反時計方向の傾き角度θとその延長線上の本来の光軸ＯＡｄに対する補正用光学基板５１０ｐの時計方向の傾き角度θが常に等しくなるように光学フィルタ５１０ｎと補正用光学基板５１０ｐを連動して回転駆動することにより、光学フィルタ５１０ｎの透過に起因する距離Ｓの光軸のズレを打ち消して、補正用光学基板５１０ｐの裏面５１４ｂから出射される光を光学フィルタ５１０ｎの表面５１３ａから入射される光軸ＯＡａの延長線上の本来の光軸ＯＡｄと一致させることができ、光軸ズレのない光学フィルタが実現できる。

　これにより、本発明のような角度変調型の可変波長光学フィルタを用いながら、連続測定が行える。光入射角度を変えながらリアルタイムに測定を行いたい場合、光入射角度を変えることに伴い光軸ズレが発生するが、図２５および図２６に示すように構成される光軸ズレ補正装置を用いることにより光軸ズレを自動的に補正することができるため、間断なく連続測定が行える。

　再び図２４にもどり、２次元アレイ光検出器５１２は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどを用いることができる。

　これらエッジフィルタ５０６、可変バンドパスフィルタ５０７、ノッチフィルタ５０８、偏光フィルタ５０９、光軸調整光学系５１０および２次元アレイ光検出器５１２は制御装置５１３と接続されている。

　エッジフィルタ５０６、ノッチフィルタ５０８および偏光フィルタ５０９は、制御装置５１３により、必要に応じて光軸上への出し入れが制御される。そして、可変バンドパスフィルタ５０７、光軸調整光学系５１０、結像光学系５１１および２次元アレイ光検出器５１２は、制御装置５１３により、分光される波長領域と撮像するタイミングが所望の条件になるように制御される。

　図２４の動作を、図２８および図２９を用いて説明する。図２８はエッジフィルタ５０６と可変バンドパスフィルタ５０７により分光される波長領域の説明図であり、横軸は波長λを表し、縦軸は透過率Ｔを表している。

　図２８において、Ｃ１に示すようなスペクトルの波長領域ｔ０からｔ１を分光するものとする。実線ａはエッジフィルタ５０６の光透過領域を示し、波長領域Ｌｅ以下の短波長領域の光を透過させることを意味している。

　破線ｂと一点鎖線ｃは、可変バンドパスフィルタ５０７の透過領域を示している。透過領域を変調することにより、波長範囲Ｖｔ０＝Ｖｔ０Ｙ－Ｖｔ０Ｘの領域を透過させる破線ｂの状態と、波長範囲Ｖｔ１＝Ｖｔ１Ｙ－Ｖｔ１Ｘの領域を透過させる一点鎖線ｃの状態を生成する。なお、図２８では、実線ａと破線ｂと一点鎖線ｃはそれぞれの透過率が異なるように描画されているが、説明の便宜上であって、特段の意味はない。

　今、破線ｂの状態をとった場合、透過する波長領域は、長波長側がエッジフィルタ５０６の透過領域と可変バンドパスフィルタ５０７の透過領域からなるため、Ｒｔ０＝Ｖｔ０Ｘ－Ｌｅになる。まず、このときの光量を測定し、この光量をＥ＿Ｒｔ０とする。

　実線ａと一点鎖線ｃの状態における光量、Ｅ＿Ｒｔ０とＥ＿Ｒｔ１は、制御装置５１３が有する記憶機能により保持されている。

　制御装置５１３は、光量Ｅ＿Ｒｔ０からＥ＿Ｒｔ１を減ずる計算処理を行い、差分光量Ｅ＿Ｒｔ(０－１)＝Ｅ＿Ｒｔ０－Ｅ＿Ｒｔ１を算出する。

　ここで、Ｅ＿Ｒｔ(０－１)は、波長領域Ｒｔ０ｔ１＝Ｖｔ０Ｘ－Ｖｔ１Ｘでの光量を意味している。つまり、スペクトルＣ１に対し、この波長領域での分光出力が得られたことになる。なお、上記の「光量を測定する」とは、２次元アレイ光検出器５１２による平面撮像を意味している。これにより、制御装置５１３は、２次元アレイ光検出器５１２における各素子（ピクセル）それぞれの測定光量を記憶して減算処理を行い、各素子それぞれから分光結果を出力する。

　続いて、Ｃ１スペクトルの異なる領域の分光を行う。

　図２９は、可変バンドパスフィルタ５０７の光透過領域を変調し、さらに長波長側の領域を透過させるように制御した状態を示す波長領域の説明図であり、横軸は波長λを表し、縦軸は透過率Ｔを表している。

　図２９において、スペクトルＣ１の波長領域ｔ１からｔ２を分光するものとする。実線ａはエッジフィルタ５０６の光透過領域を示している。破線ｃは可変バンドパスフィルタ５０７の透過領域を示していて、このときの光量Ｅ＿Ｒｔ１は制御装置５１３により記憶されている。二点鎖線ｄは、可変バンドパスフィルタ５０７を制御し、さらに長波長領域Ｖｔ２＝Ｖｔ２Ｙ－Ｖｔ２Ｘの光を透過するように変調された新たな状態である。

　このような状態において、図２８と同様な計算処理を行う。この場合、正味の光透過領域は、Ｒｔ１ｔ２＝Ｒｔ１－Ｒｔ２＝(Ｌｅ－Ｖｔ１Ｘ) －(Ｌｅ－Ｖｔ２Ｘ)となる。

　これら図２８および図２９で説明した処理動作を連続的に繰り返して実行することにより、スペクトルＣ１の全波長領域に対する分光処理が行える。

　図２４の構成によれば、比較的少ない光学部品点数で、小型で安価な分光装置を構成できる。

　また、このように構成される分光装置と２次元アレイ光検出器５１２を用いることで２次元（ＸＹ）平面の分光を時間遅れなく行うことができ、ある測定時刻に対して同じ波長領域を分光できる。

　そして、２次元アレイ光検出器５１２の撮像速度に基づき、高速の分光が行える。

　さらに、可変バンドパスフィルタ５０７の透過領域の制御精度がそのまま波長分解能となることから、高い波長分解能が得られる。また、可変バンドパスフィルタ５０７の透過領域の制御精度がそのまま波長サンプリング能と光学波長分解能となることから、高い波長サンプリング能と光学波長分解能が得られる。

　なお、図２８および図２９の説明では、エッジフィルタ５０６として短波長領域を光透過するように構成されたショートパスフィルタを使用すると仮定して説明したが、長波長領域を光透過するロングパスフィルタを使用するものであってもよい。

　また、図２４に示すように偏光フィルタ５０９を用いることにより、偏光依存性を持ったスペクトルの分光も行える。

　また、図２４に示すような偏光フィルタ５０９を用いることにより、偏光の方向を制御しながら分光を行うこともできる。

　また、図２４に示す結像光学系５１１を共焦点光学系として構成することにより、測定対象５０３の深さ方向をも測定できる。

　以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構成で、光軸のズレを補正できる分光装置が実現でき、分光装置や顕微鏡など、各種光学装置における光軸ズレの補正に好適である。

＜第７の実施例＞
　図３１は本発明の一実施例を示す構成説明図である。図３１において、光源７６１の出力光は、光照射レンズ光学系７６２を介して、試料である測定対象７６３に照射される。測定対象７６３の照射にあたっては、光源７６４のように光軸から外れた位置から照射してもよい。

　なお、これら光源７６１と７６４は少なくともいずれか一つがあればよく、これら光源７６１と７６４はレーザのような単一波長光源でもよいし、広領域波長光源でもよい。

　測定対象７６３からの光は対物レンズ光学系７６５により拡大され、エッジフィルタ７６６によりある波長を境に、その短波長領域あるいは長波長領域に限定された光が透過する。

　エッジフィルタ７６６の出力光は、可変バンドパスフィルタ７６７を通過することによって分光される。可変バンドパスフィルタ７６７で分光された出力光は、ノッチフィルタ７６８→偏光フィルタ７６９→光軸調整光学系７７０→結像光学系７７１よりなる光学経路を経て、２次元アレイ光検出器７７２に入射される。

　ノッチフィルタ７６８は必須ではないが、光源７６１または７６４が単一波長光源である場合にはあったほうがよい。

　可変バンドパスフィルタ７６７としては、光干渉型や光入射角度チューニング型などを用いることができる。

　２次元アレイ光検出器７７２は、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどを用いることができる。

　これらエッジフィルタ７６６、可変バンドパスフィルタ７６７、ノッチフィルタ７６８、偏光フィルタ７６９、光軸調整光学系７７０、結像光学系７７１および２次元アレイ光検出器７７２は制御装置７７３と接続されている。

　エッジフィルタ７６６、ノッチフィルタ７６８および偏光フィルタ７６９は、制御装置７７３により、必要に応じて光軸上への出し入れが制御される。そして、可変バンドパスフィルタ７６７、光軸調整光学系７７０、結像光学系７７１および２次元アレイ光検出器７７２は、制御装置７７３により、分光される波長領域と撮像するタイミングが所望の条件になるように制御される。

　図３１の動作を、図３２および図３３を用いて説明する。図３２はエッジフィルタ７６６と可変バンドパスフィルタ７６７により分光される波長領域の説明図であり、横軸は波長λを表し、縦軸は透過率Ｔを表している。

　図３２において、Ｃ１に示すようなスペクトルの波長領域ｔ０からｔ１を分光するものとする。実線ａはエッジフィルタ７６６の光透過領域を示し、波長領域Ｌｅ以下の短波長領域の光を透過させることを意味している。

　破線ｂと一点鎖線ｃは、可変バンドパスフィルタ７６７の透過領域を示している。透過領域を変調することにより、波長範囲Ｖｔ０＝Ｖｔ０Ｙ－Ｖｔ０Ｘの領域を透過させる破線ｂの状態と、波長範囲Ｖｔ１＝Ｖｔ１Ｙ－Ｖｔ１Ｘの領域を透過させる一点鎖線ｃの状態を生成する。なお、図３２では、実線ａと破線ｂと一点鎖線ｃはそれぞれの透過率が異なるように描画されているが、説明の便宜上であって、特段の意味はない。

　今、破線ｂの状態をとった場合、透過する波長領域は、長波長側がエッジフィルタ７６６の透過領域と可変バンドパスフィルタ７６７の透過領域からなるため、Ｒｔ０＝Ｖｔ０Ｘ－Ｌｅになる。まず、このときの光量を測定し、この光量をＥ＿Ｒｔ０とする。

　実線ａと一点鎖線ｃの状態における光量、Ｅ＿Ｒｔ０とＥ＿Ｒｔ１は、制御装置７７３が有する記憶機能により保持されている。

　制御装置７７３は、光量Ｅ＿Ｒｔ０からＥ＿Ｒｔ１を減ずる計算処理を行い、差分光量Ｅ＿Ｒｔ(０－１)＝Ｅ＿Ｒｔ０－Ｅ＿Ｒｔ１を算出する。

　ここで、Ｅ＿Ｒｔ(０－１)は、波長領域Ｒｔ０ｔ１＝Ｖｔ０Ｘ－Ｖｔ１Ｘでの光量を意味している。つまり、スペクトルＣ１に対し、この波長領域での分光出力が得られたことになる。なお、上記の「光量を測定する」とは、２次元アレイ光検出器７７２による平面撮像を意味している。これにより、制御装置７７３は、２次元アレイ光検出器７７２における各素子（ピクセル）それぞれの測定光量を記憶して減算処理を行い、各素子それぞれから分光結果を出力をする。

　続いて、Ｃ１スペクトルの異なる領域の分光を行う。

　図３３は、可変バンドパスフィルタ７６７の光透過領域を変調し、さらに長波長側の領域を透過させるように制御した状態を示す波長領域の説明図であり、横軸は波長λを表し、縦軸は透過率Ｔを表している。

　図３３において、スペクトルＣ１の波長領域ｔ１からｔ２を分光するものとする。実線ａはエッジフィルタ７６６の光透過領域を示している。破線ｃは可変バンドパスフィルタ７６７の透過領域を示していて、このときの光量Ｅ＿Ｒｔ１は制御装置７７３により記憶されている。二点鎖線ｄは、可変バンドパスフィルタ７６７を制御し、さらに長波長領域Ｖｔ２＝Ｖｔ２Ｙ－Ｖｔ２Ｘの光を透過するように変調された新たな状態である。

　このような状態において、図３２と同様な計算処理を行う。この場合、正味の光透過領域は、Ｒｔ１ｔ２＝Ｒｔ１－Ｒｔ２＝(Ｌｅ－Ｖｔ１Ｘ) －(Ｌｅ－Ｖｔ２Ｘ)となる。

　これら図３２および図３３で説明した処理動作を連続的に繰り返して実行することにより、スペクトルＣ１の全波長領域に対する分光処理が行える。

　図３１の構成によれば、エッジフィルタ７６６と可変バンドパスフィルタ７６７とが各１点の少ない光学部品点数で、小型で安価な分光装置を構成できる。

　また、このように構成される分光装置と２次元アレイ光検出器７７２を用いることで２次元（ＸＹ）平面の分光を時間遅れなく行うことができ、ある測定時刻に対して同じ波長領域を分光できる。

　そして、２次元アレイ光検出器７７２の撮像速度に基づき、高速の分光が行える。

　さらに、可変バンドパスフィルタ７６７の透過領域の制御精度がそのまま波長分解能となることから、高い波長分解能が得られる。また、可変バンドパスフィルタ７６７の透過領域の制御精度がそのまま波長サンプリング能と光学波長分解能となることから、高い波長サンプリング能と光学波長分解能が得られる。

　なお、図３２および図３３の説明では、エッジパスフィルタ７６６として短波長領域を光透過するように構成されたショートパスフィルタを使用すると仮定して説明したが、長波長領域を光透過するロングパスフィルタを使用するものであってもよい。

　また、図３１に示すように偏光フィルタ７６９を用いることにより、偏光依存性を持ったスペクトルの分光も行える。

　また、図３１に示すような偏光フィルタ７６９を用いることにより、偏光の方向を制御しながら分光を行うこともできる。

　また、図３１に示す結像光学系７７１を共焦点光学系として構成することにより、測定対象７６３の深さ方向をも測定できる。

　さらに、このように構成される分光装置を顕微鏡に用いることにより、上記の優れた分光特性を有する顕微鏡が実現できる。そして、図３１に示す結像光学系７７１を共焦点光学系として構成することにより、測定対象７６３の深さ方向をも測定できる共焦点顕微鏡が実現できる。

　以上説明したように、本発明によれば、比較的少ない部品点数で、高速に２次元（ＸＹ）平面を高い波長分解能で分光できる小型で安価な分光装置とそれを用いた顕微鏡が実現でき、ラマン散乱やＳＥＲＳなどのラマンシフトの計測に好適である。また本発明によれば、高速に２次元（ＸＹ）平面を高い波長サンプリング能と光学波長分解能とで分光できる。

　以上、本発明の好適な実施形態について説明し例証したが、これらはあくまで発明の例示であって限定的に考慮されるべきものではなく、追加、削除、置換及び他の変更は本発明の範囲を逸脱しない範囲で可能である。即ち、本発明は前述した実施形態により限定されるものではなく、以下のクレームの範囲により限定されるものである。

　本発明は、高速で予め定められた間隔の波長分解能で分光可能な顕微鏡用分光分析装置を実現する。また、比較的簡単な構成で、光軸のズレを補正できる光軸ズレ補正装置を提供する。また、比較的簡単な構成で、中心波長を連続的に変えることができる分光装置を提供する。また、比較的少ない部品点数で、高速に２次元（ＸＹ）平面を高い波長分解能で分光できる小型で安価な分光装置とそれを用いた顕微鏡を提供する。本発明は、高速で予め定められた間隔の波長サンプリング能と光学波長分解能とで分光可能な顕微鏡用分光分析装置を実現する。

　１　光源
　２　Ｙ走査装置
　３　ビームスプリッタ
　４　Ｘ走査装置
　５　対物レンズ
　６　入射スリット
　７　分光器
　８　２次元アレイ光検出器
　９　試料
　２０Ａ　光源
　２０Ｂ　光源
　２１　光照射レンズ手段
　２２　試料
　２３　第１の光学手段（対物レンズ）
　２４　第１の可変バンドパスフィルタ手段
　２５　結像光学手段
　２６　２次元アレイ光検出手段
　２７　制御手段
　２８　ノッチフィルタ
　２９　第２の可変バンドパスフィルタ手段
　３０　偏光手段
　３１　光軸調整手段
　１０１　支持板
　１０２～１０５　シャフト
　１０６～１０９　プーリー
　１１０　回転動力源（モーター）
　１１１～１１２　ベルト
　１１３　光学フィルタ
　１１３ａ　光学フィルタの表面
　１１３ｂ　光学フィルタの裏面
　１１４　補正用光学基板
　１１４ａ　補正用光学基板の表面
　１１４ｂ　補正用光学基板の裏面
　１１５～１１６　回転動力源（モーター）
　２０１　光源
　２０２　光照射レンズ光学系
　２０３　試料（測定対象）
　２０４　光源
　２０５　光学系
　２０６　エッジフィルタ
　２０７　可変バンドパスフィルタ
　２０８　ノッチフィルタ
　２０９　偏光フィルタ
　２１０　光軸調整光学系
　２１１　結像光学系
　２１２　２次元アレイ光検出器
　２１３　制御装置
　３５６　蛍光キューブ
　３６０　ダイクロイックミラー
　３６２　吸収フィルタ
　３６８　平凹レンズ
　３７０　平凸レンズ
　４２０　フィルタ支持板
　４２１～４２２　可変バンドパスフィルタ
　４２３　回転軸
　４３０　フィルタ支持板
　４３１～４３２　可変バンドパスフィルタ
　４３３　回転軸
　４２１ａ、４２２ａ、４３１ａ、４３２ａ　回転軸
　５０１　光源
　５０２　光照射レンズ光学系
　５０３　試料（測定対象）
　５０４　光源
　５０５　光学系
　５０６　エッジフィルタ
　５０７　可変バンドパスフィルタ
　５０８　ノッチフィルタ
　５０９　偏光フィルタ
　５１０　光軸調整光学系
　５１０ａ　支持板
　５１０ｂ～５１０ｅ　シャフト
　５１０ｆ～５１０ｉ　プーリー
　５１０ｊ　回転動力源（モーター）
　５１０ｋ、５１０ｍ　ベルト
　５１０ｎ　光学フィルタ
　５１０ｎａ　光学フィルタの表面
　５１０ｎｂ　光学フィルタの裏面
　５１０ｐ　補正用光学基板
　５１０ｐａ　補正用光学基板の表面
　５１０ｐｂ　補正用光学基板の裏面
　５１１　結像光学系
　５１２　２次元アレイ光検出器
　５１３　制御装置
　６０１　分光器
　６０２　第１光学系
　６０３　第１のミラー
　６０５　第２のミラー
　６０６　第２光学系
　６０７　試料
　６１１～６１４　狭帯域バンドパスフィルタ
　６１５　ミラー
　６１７　主分光器
　７６１　光源
　７６２　光照射レンズ光学系
　７６３　試料（測定対象）
　７６４　光源
　７６５　光学系
　７６６　エッジフィルタ
　７６７　可変バンドパスフィルタ
　７６８　ノッチフィルタ
　７６９　偏光フィルタ
　７７０　光軸調整光学系
　７７１　結像光学系
　７７２　２次元アレイ光検出器
　７７３　制御装置
　８００　光学顕微鏡
　８１０　レーザ光源
　８１１　ビームエキスパンダ
　８１３　Ｙ走査装置
　８１４　レンズ
　８１５　絞り
　８１６　レンズ
　８１７　ビームスプリッタ
　８１８　Ｘ走査ミラー
　８１９～８２０　レンズ
　８２１　対物レンズ
　８２２　試料
　８２３　ステージ
　８２４　レンズ
　８３０　入射スリット
　８３１　分光器
　８３２　検出器
　８４０　ステージ駆動装置
　８５０　処理装置

Claims

　光源から試料に励起光が照射されると、顕微鏡に入射される前記試料が発する散乱光を分析する顕微鏡用分光分析装置において、
　前記散乱光を平行光束にする第１の光学手段と、
　入射した光を透過させる透過波長帯域が可変であって、入射した平行光束の前記散乱光のうち予め定められた前記透過波長帯域の光を透過する第１の可変バンドパスフィルタ手段と、
　前記透過波長帯域の前記散乱光を撮像する２次元アレイ光検出手段と、
　前記２次元アレイ光検出手段の撮像のタイミングを制御し、このタイミングに合わせて前記第１の可変バンドパスフィルタ手段の前記透過波長帯域を変更する制御手段と、
　を備える、顕微鏡用分光分析装置。
　前記制御手段は、
　前記第１の可変バンドパスフィルタ手段を制御して予め定められた複数の前記透過波長帯域を掃引する、請求項１記載の顕微鏡用分光分析装置。
　前記制御手段は、
　前記２次元アレイ光検出手段を制御して前記散乱光を予め定められた時間間隔で撮像し、
　前記第１の可変バンドパスフィルタ手段を制御して前記透過波長帯域を予め定められた間隔の波長帯域で変更する、請求項１に記載の顕微鏡用分光分析装置。
　入射した光を透過させる透過波長帯域が可変であって、前記第１の可変バンドパスフィルタ手段からの入射光のうち予め定められた前記透過波長帯域の光を透過する第２の可変バンドパスフィルタ手段を備え、
　前記制御手段は、前記第２の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域を変更し、前記第１の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域と前記第２の可変バンドパスフィルタ手段の透過波長帯域とを重複させる、請求項１に記載の顕微鏡用分光分析装置。
　前記第１の可変バンドパスフィルタまた前記第２の可変バンドパスフィルタを透過した散乱光を予め定められた偏光方向に偏光する偏光手段を備え、
　前記制御手段は、前記偏光手段の前記偏光方向を変更する、請求項１に記載の顕微鏡用分光分析装置。
　前記散乱光の光軸における２次元平面の位置ずれを是正する光軸調整手段、を備える、請求項１に記載の顕微鏡用分光分析装置。
　前記光源および第１の光学手段、前記第１の可変バンドパスフィルタ、前記第２の可変バンドパスフィルタの光軸は共通の光軸である、請求項１に記載の顕微鏡用分光分析装置。
　光学系に設けられた光学フィルタに起因する光軸のズレを補正する光軸ズレ補正装置であって、
　厚みと屈折率が前記光学フィルタの厚みと屈折率とに等しい補正用光学基板と、
　これら光学フィルタと補正用光学基板を、光軸に対して互いに異なる方向に等しい傾き角度で回転するように駆動する回転駆動機構と
　を備える、光軸ズレ補正装置。
　前記回転駆動機構は、前記光学フィルタと補正用光学基板を、共通の回転動力源で回転駆動する、請求項８記載の光軸ズレ補正装置。
　前記回転駆動機構は、前記光学フィルタと補正用光学基板を、それぞれ個別の回転動力源で回転駆動する、請求項８記載の光軸ズレ補正装置。
　少なくとも２個の可変バンドパスフィルタで構成された第１および第２のフィルタ群からなり、
　これらフィルタ群は、光軸に対して互いに異なる方向に所望の回転角度で交わるように回転可能に取り付けられている、分光装置。
　前記フィルタ群は、回転可能に取り付けられたフィルタ支持板上に少なくとも２個の可変バンドパスフィルタが固定されている、請求項１１記載の分光装置。
　前記フィルタ群は、各可変バンドパスフィルタが独立して回転可能に取り付けられている、請求項１１記載の分光装置。
　試料を照射する光源と、
　前記試料の反射光から所望の波長領域を選択する可変バンドパスフィルタと、
　この可変バンドパスフィルタの透過光が入射される２次元アレイ検出器と、
　前記可変バンドパスフィルタの波長領域をシフトさせてシフト前後における前記２次元アレイ検出器の各素子の検出出力の差分を算出して分光出力とする制御装置と、
　を備える分光装置。
　試料を照射する光源と、
　前記試料の反射光から所望の波長領域を選択する可変バンドパスフィルタと、
　この可変バンドパスフィルタの透過光が入射される２次元アレイ検出器と、
　前記可変バンドパスフィルタの透過光を前記２次元アレイ検出器の受光面に結像させる結像光学系と、
　前記可変バンドパスフィルタの波長領域をシフトさせてシフト前後における前記２次元アレイ検出器の各素子の検出出力の差分を算出して分光出力とする制御装置と、
　を備える顕微鏡。
　前記結像光学系は、共焦点光学系である、請求項１５記載の顕微鏡。