WO2020179068A1 - 顕微鏡 - Google Patents

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WO2020179068A1
WO2020179068A1 PCT/JP2019/009178 JP2019009178W WO2020179068A1 WO 2020179068 A1 WO2020179068 A1 WO 2020179068A1 JP 2019009178 W JP2019009178 W JP 2019009178W WO 2020179068 A1 WO2020179068 A1 WO 2020179068A1
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WO
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wavelength
light
detector
microscope
sample
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PCT/JP2019/009178
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English (en)
French (fr)
Inventor
陽輔 藤掛
Original Assignee
株式会社ニコン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a microscope.
  • a scanning microscope has been proposed in which a sample is focused and irradiated with illumination light to detect fluorescence from the sample (see, for example, Patent Document 1 below).
  • the microscope according to the first aspect of the present invention includes an illumination optical system that forms one or a plurality of condensed illumination regions on a sample, a scanning unit that relatively scans the illumination region and the sample, and the illumination region.
  • the light of the first wavelength from the sample included in the detection optical system or the illumination optical system and in which one illumination region of the illumination region is formed to the first portion of the detector.
  • the wavelength division that divides the light of different wavelengths so that the light of the second wavelength from the sample in which one of the illumination regions is formed is incident on the second part of the detector.
  • Image data of the sample at the first wavelength is generated based on the signal, and the light amount signal of the sample generated by each of the plurality of detection units of the second portion by the relative scanning is used as the plurality of light amount signals of the plurality of detection units.
  • An image processing unit that generates image data of the sample at the second wavelength based on a corrected light amount signal that is corrected according to each position in the second portion of the detection unit.
  • the microscope according to the second aspect of the present invention is an illumination that forms an illumination region on a sample, the illumination region including light of a first wavelength intensity-modulated at a first frequency and light of a second wavelength intensity-modulated at a second frequency.
  • An optical system a scanning unit that relatively scans the illumination region and the sample, a detection optical system in which light from a sample in which the illumination region is formed is incident, and the illumination of the sample with respect to the detection optical system.
  • a frequency selection unit that separates a first component that is intensity-modulated and a second component that is intensity-modulated at the second frequency, and the sample generated by each of the plurality of detection units by the relative scanning.
  • Image data at the first wavelength of the sample is generated based on the corrected light amount signal obtained by correcting the first component of the light amount signal according to the position of each of the plurality of detection units, and the light amount signal of the sample is generated.
  • an image processing unit that generates image data at the second wavelength of the sample based on a corrected light amount signal obtained by correcting the second component of the sample according to the respective positions of the plurality of detection units.
  • FIG. 3A is a diagram showing a wavelength dividing portion of the second example and a detector of the second example.
  • FIG.3(b) is a figure which shows the detector of a 2nd example, and the image of the illumination area
  • FIG.3(c) is a figure which shows the detector of a 3rd example and the image of the illumination area
  • FIG. 6A is a diagram showing the configuration from the wavelength dividing portion of the fourth example to the detector of the fourth example.
  • FIG.6(b) is a figure which shows the detector of a 2nd example and the image of the illumination area
  • FIG. 7A is a diagram showing a configuration from the wavelength dividing section of the fourth example to the wavelength selection filter array and the detector of the fourth example.
  • FIG.7(b) is a figure which shows the example of a wavelength selection filter array.
  • FIG. 8A is a diagram showing the configuration from the wavelength division unit of the fourth example to the detector of the second example.
  • FIG. 8B is a diagram showing an image of the detector of the second example and an illumination region formed on the detector.
  • FIG. 9A is a diagram showing a configuration from the light-shielding plate to the detector of the second example.
  • FIG. 9B is a diagram showing a light-shielding plate provided with a transmissive portion
  • FIG. 9C is a diagram showing an image of the detector of the second example and an illumination region formed on the detector.
  • FIG. 10A is a diagram showing the configuration from the wavelength division unit of the fifth example to the detector of the second example.
  • FIG.10(b) is a figure which shows the detector of a 2nd example and the image of the illumination area
  • the figure which shows the structure of the microscope of 11th Embodiment typically.
  • FIG. 17A is a diagram showing an entire detector of a modified example
  • FIG. 17B is a diagram showing an incident end face of the detector of a modified example.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the microscope 100 of the first embodiment.
  • the microscope 100 will be described as a scanning fluorescence microscope, but the microscope according to the embodiment is not limited to the scanning microscope or the fluorescence microscope.
  • the microscope 100 includes an objective lens 16, a relay lens 14, a relay lens 15, a deflection unit 13, a branch mirror 12, a wavelength division unit 20, a detector 30 and the like.
  • the detector 30 in the present embodiment includes a plurality of sub-detectors (first sub-detector 30a, second sub-detector 30b, and third sub-detector 30c).
  • the XYZ coordinate system in which the downward direction parallel to the optical axis of the objective lens 16 is the +Z direction will be appropriately referred to.
  • Illumination light Li emitted from a light source 10 such as a laser is converted into substantially parallel light by a collimator lens 11, passes through a branching mirror 12 such as a dichroic mirror, and enters a deflecting unit 13.
  • the deflection unit 13 is provided with an X-direction deflection mirror 13a and a Y-direction deflection mirror 13b as an example.
  • the illumination light Li reflected by the X-direction deflection mirror 13a and the Y-direction deflection mirror 13b is incident on the objective lens 16 through the relay lenses 14 and 15, and the objective lens 16 causes the sample 18 held on the stage 2 to be reflected.
  • the light source 10 may be either a laser that emits continuously oscillating light or a laser that emits pulsed light. Further, the light source 10 need not be a laser, and may be an LED or a lamp.
  • the illumination light Li emitted from the light source 10 via the optical fiber may be converted into substantially parallel light by the collimator lens 11.
  • the X-direction deflection mirror 13a and the Y-direction deflection mirror 13b are, with respect to the sample 18, via the objective lens 16 and the relay lenses 14 and 15, approximately the conjugate plane of the pupil plane of the objective lens 16 (or the pupil plane of the objective lens 16). ) Is located in the position. Therefore, the X-direction deflection mirror 13a of the deflection unit 13 swings in a predetermined direction, so that the illumination region 19 moves (vibrates) in the X direction on the sample 18. Further, the illumination region 19 moves (vibrates) in the Y direction on the sample 18 due to the Y-direction deflection mirror 13b swinging in a predetermined direction.
  • the light source 10 may be a monochromatic (single wavelength) light source or a multicolor (plural wavelength) light source. If the light source 10 has a single wavelength, the illumination region 19 on the sample 18 becomes an illumination region with light of a single wavelength, and if the light source 10 includes a plurality of wavelengths, the illumination region 19 on the sample 18 has a plurality of illumination regions. It becomes the illumination area including the wavelength. In the case of a multicolor light source, a plurality of different monochromatic light sources may be used.
  • the control unit 40 controls the deflecting unit 13, that is, by controlling the swing positions of the X-direction deflecting mirror 13a and the Y-direction deflecting mirror 13b, so that the illumination region 19 becomes two-dimensional in the XY direction on the sample 18. It can be scanned.
  • the X-direction deflection mirror 13a and the Y-direction deflection mirror 13b can be composed of a galvano mirror, a MEMS mirror, a resonant mirror (resonant mirror), and the like.
  • the control unit 40 may control the stage 17 holding the sample 18 and move it in the X and Y directions so that the illumination region 19 and the sample 18 on the stage 17 are relatively scanned.
  • both the scanning by the deflection unit 13 and the scanning by the stage 17 may be performed.
  • At least one of the deflection unit 13 and the stage 17 can be interpreted as a scanning unit that relatively scans the illumination region 19 and the sample 18 on the stage 17.
  • the control unit 40 including the image processing unit 41 controls the relative positional relationship between the illumination region 19 and the sample 18 by controlling the deflection unit 13 or the stage 17 which is a scanning unit.
  • the sample 18 for example, cells that have been fluorescently stained in advance are used, but they are not necessarily limited to substances that emit fluorescence. Further, when a substance that emits fluorescence is used as the sample 18, it is preferable to select, as the wavelength of the light source 10, a wavelength that excites the fluorescent substance contained in the sample 18. When a substance that emits fluorescence is used as the sample 18, a wavelength that excites the fluorescent substance contained in the sample 18 by multiple photons may be selected as the wavelength of the light source 10.
  • the light source 10 may be replaceably (attachable or detachable) provided to the microscope 100, or may be externally attached to the microscope 100 at the time of observation with the microscope 100. In this case, for example, the illumination light Li may enter the microscope 100 from the light source 10 outside the microscope 100 via an existing optical member such as an optical fiber.
  • the detection light Ld is returned (descanned) to almost the same optical path as the illumination light Li by reflection on the Y-direction deflection mirror 13b and the X-direction deflection mirror 13a, and reaches the branching mirror 12. Then, the detection light Ld is reflected by the branch mirror 12 and enters the wavelength division unit 20.
  • the branching mirror 12 transmits the illumination light Li and reflects the detection light Ld to branch the light
  • the branching mirror 12 reflects the illumination light Li and transmits the detection light Ls to branch the light. Such a mirror may be used.
  • the microscope of the first embodiment shown in FIG. 1 includes the wavelength division unit 20 of the first example.
  • the wavelength division unit 20 of the first example includes dichroic mirrors 21a and 21b that transmit or reflect the incident light according to the wavelength of the incident light.
  • the detection light Ld that has entered the wavelength division unit 20 of the first example first enters the dichroic mirror 21a.
  • the long-wavelength light (first-wavelength light) of the detection light Ld is reflected by the dichroic mirror 21a to become a light beam L1, passes through the wavelength-selective filter 25a that transmits the first-wavelength light, and the condenser lens 26a, It is incident on the first sub-detector 30a.
  • medium-wavelength light (second-wavelength light) and short-wavelength light (third-wavelength light) pass through the dichroic mirror 21a and become a light flux L23. Then, it is incident on the dichroic mirror 21b.
  • the light of the second wavelength of the medium wavelength of the light flux L23 is reflected by the dichroic mirror 21b to become the light flux L2, passes through the wavelength selection filter 25b which transmits the light of the second wavelength, and the condenser lens 26b, and then the second sub-detection. It enters the container 30b.
  • the short wavelength light (third wavelength light) passes through the dichroic mirror 21b to become the luminous flux L3, passes through the wavelength selection filter 25c and the condenser lens 26c that transmit the third wavelength light, and passes through the third sub-detector. It is incident on 30c. Therefore, the microscope of the present embodiment can simultaneously detect light having different wavelengths (long-wavelength light, medium-wavelength light, and short-wavelength light). It should be noted that it is not necessary to detect lights of different wavelengths at the same time, and they may be detected at different timings.
  • the dichroic mirror 21a and the dichroic mirror 21b transmit long-wavelength light (first-wavelength light), and long-wavelength light (first-wavelength light) passes through a wavelength filter 25c and a condenser lens 26c, and is a third. It may be configured to enter the sub-detector 30c.
  • the dichroic mirror 21b reflects the light of the middle wavelength (light of the second wavelength), and the light of the middle wavelength (light of the second wavelength) passes through the wavelength filter 25b and the condenser lens 26b, and the second It may be configured to enter the sub-detector 30b.
  • the dichroic mirror 21a reflects the short wavelength light (third wavelength light), and the short wavelength light (third wavelength light) passes through the wavelength filter 25a and the condenser lens 26a, and is passed through the first sub-detector. It may be configured to be incident on 30a.
  • the dichroic mirror 21a transmits long-wavelength light (first-wavelength light) (short-wavelength light (third-wavelength light) is reflected and medium-wavelength light (second-wavelength light) is transmitted).
  • the dichroic mirror 21b reflects long wavelength light (first wavelength light) (medium wavelength light (second wavelength light) is transmitted), and long wavelength light (first wavelength light) is combined with the wavelength filter 25b.
  • the light may be incident on the second sub-detector 30b via the condenser lens 26b.
  • the wavelength transmission characteristics (wavelength reflection characteristics) of the wavelength filters 25a, 25b, 25c may be determined according to the wavelength to be transmitted (reflected).
  • the first sub-detector 30a, the second sub-detector 30b, and the third sub-detector 30c are also collectively or individually referred to as the detector 30.
  • the optical system that guides the light Li emitted from the light source 10 to the sample 18 can be interpreted as an illumination optical system. That is, each optical member (branch mirror 12, deflector 13, relay lenses 14 and 15, objective lens 16 and the like) arranged on the optical path from the branch mirror 12 to the sample 18 constitutes an illumination optical system.
  • the optical system that guides the light emitted from the sample 18 to the detector 30 can be interpreted as a detection optical system. That is, each optical member (objective lens 16, relay lenses 14 and 15, deflection unit 13, branch mirror 12, wavelength division unit 20, condensing lenses 26a to 26c, etc.) arranged on the optical path from sample 18 to detector 30. ) Consists of the detection optical system.
  • the first to third sub-detectors 30a to 30c are at positions conjugate with the illumination area 19 on the sample 18 via the detection optical system, that is, the illumination areas on the sample 18 via the detection optical system. It is arranged at a position where it has an image forming relationship with 19. Therefore, on the light receiving surfaces of the first to third sub-detectors 30a to 30c, the images 29a to 29c of the illumination region 19 by the first to third wavelengths (for example, the detector 30 from the sample 18 In the case of detecting the fluorescence of the sample 18, a fluorescence image of the sample 18 excited in the illumination area 19 is formed.
  • the deflecting unit 13 is used as a scanning unit that relatively scans the illumination region 19 and the sample 18, the images 29a to 29c of the illumination region 19 on the light receiving surface of the detector 30 are not deflected by the deflection unit 13. It is stationary regardless of the state of. This is because the image of the illumination area 19 is deflected (descanned) in the direction opposite to the illumination light Li when the detection light Ld passes through the deflection unit 13.
  • FIG. 2 is a view of the first sub-detector 30a as viewed from the incident side of the detection light Ld (from the ⁇ Z direction in FIG. 1).
  • the first sub-detector 30a has photoelectric conversion units 31 made of semiconductors or the like arranged two-dimensionally in the detection plane of the detector 30a.
  • nine photoelectric conversion units 31 are arranged in two orthogonal directions (U direction and V direction), respectively.
  • U direction can be interpreted as the first direction.
  • the V direction can be interpreted as the second direction.
  • the U direction may be interpreted as the second direction.
  • the V direction can be interpreted as the first direction.
  • the direction intersecting the U direction can be interpreted as the third direction, including the V direction orthogonal to the U direction.
  • the direction intersecting the V direction may be interpreted as the third direction.
  • On the first sub-detector 30a an image 29a due to the light of the first wavelength of the illumination region 19 on the sample 18 is formed.
  • the first sub-detector 30a is arranged so that its center CC is adjusted so as to substantially coincide with the center of the image 29a due to the light of the first wavelength in the illumination region 19.
  • each of the second sub-detector 30b and the third sub-detector 30c in FIG. 1 is similar to the first sub-detector 30a shown in FIG.
  • the second sub-detector 30b and the third sub-detector 30c detect the image of the second wavelength light of the illumination region 19 on the sample 18 and the image of the third wavelength light as detection optics. They are arranged at the positions formed through the system.
  • the first portion, the second portion, and the third portion of the detector 30 are respectively the first sub-detection. It can be construed as the section 30a, the second sub-detector 30b, and the third sub-detector 30c.
  • the first portion of the detector 30 may be at least a part of the light receiving surface of the first sub-detector 30a, and the second portion of the detector 30 may be the second sub-detector 30b.
  • the wavelength division unit at least has the light of the first wavelength (for example, of the detection light, which is incident on the first portion (first sub-detector) of the detector from the sample in which the illumination region is formed. Long wavelength light) and the second wavelength light (for example, the medium wavelength of the detection light) that is incident on the second portion (second sub-detector) of the detector from the sample in which the illumination region is formed. Light) and split.
  • each photoelectric conversion unit 31 included in the detector 30 is converted into an electric signal (hereinafter, also referred to as a “light amount signal”) according to the light amount, and is converted into an image processing unit 41 in the control unit 40. Transmitted.
  • the image processing unit 41 uses the two-dimensional image (two-dimensional image) of the sample 18 based on the light amount signal from each photoelectric conversion unit 31 and the relative positional relationship between the illumination region 19 and the sample 18 when the light amount signal is detected. Image data) is generated.
  • the relationship between each coordinate position in the X direction and Y direction that represents the relative positional relationship between the illumination region 19 and the sample 18, and the light amount signal detected from one of the photoelectric conversion units 31 at each coordinate position is It is one two-dimensional image (image data corresponding to one two-dimensional image) generated by one photoelectric conversion unit 31.
  • the image processing unit 41 generates one two-dimensional image (image data corresponding to one two-dimensional image) for each photoelectric conversion unit 31.
  • the photoelectric conversion unit 31 included in the detector 30 can be interpreted as a detection unit. Since this two-dimensional image is generated for each photoelectric conversion unit 31 based on the light amount signal of each photoelectric conversion unit 31, it is hereinafter also referred to as a two-dimensional image generated by the photoelectric conversion unit.
  • the length of one side of each photoelectric conversion unit 31, that is, the width of each photoelectric conversion unit 31 is W1
  • the first wavelength is ⁇ 1
  • the illumination region 19 on the sample 18 and the first portion of the detector 30 (the present embodiment).
  • the aperture of the first partial side (in other words, the detector 30 side at the first wavelength ⁇ 1) of the detector 30 at the first wavelength ⁇ 1 of the detection optical system in which the first sub-detector 30a) is imaged.
  • the width W1 of each photoelectric conversion unit 31 is preferably 0.2 times or less the so-called resolution limit, which is determined by the first wavelength ⁇ 1 and the numerical aperture NAd1, from the viewpoint of resolution.
  • the width W1 of the portion 31 satisfies the expression (1), the above-described two-dimensional image (light amount signal with respect to the relative positional relationship between the illumination region 19 and the sample 18) detected by each photoelectric conversion portion 31 is a so-called super solution. It becomes a picture image.
  • the super-resolution image is, for example, an image having a resolution exceeding the resolution limit of Abbe.
  • the width W1 of each photoelectric conversion unit 31 may be a value larger than 0.2 times the resolution limit, which is determined by the first wavelength ⁇ 1 and the numerical aperture NAd.
  • the width W1 of each photoelectric conversion unit 31 cannot obtain a super-resolution image unless it is a value smaller than one time the resolution limit, which is determined by the first wavelength ⁇ 1 and the numerical aperture NAd.
  • a super-resolution image is generated based on the light detected from the sample through an incoherent optical process (for example, spontaneous Raman light). can do. Further, even with light detected through a coherent optical process (for example, light reflected from a sample or light transmitted through it), an image with high contrast can be generated.
  • an incoherent optical process for example, spontaneous Raman light
  • each photoelectric conversion unit 31 in the second portion of the detector 30 (the second sub-detector 30b in the microscope of this embodiment) is W2, the second wavelength is ⁇ 2, and the illumination area 19 on the sample 18 is used.
  • the numerical aperture of the second part side of the detector 30 (in other words, the detector 30 side at the second wavelength ⁇ 2) with respect to the second wavelength ⁇ 2 of the detection optical system in which the second part of the detector 30 is imaged is defined as NAd2.
  • the width W2 of each photoelectric conversion unit 31 of the second portion of the detector 30, the second wavelength ⁇ 2, and the numerical aperture NAd2 of the second portion side of the detector 30 satisfy the following equation (2). Is desirable. W2 ⁇ 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ 2/NAd2 (2)
  • the width of each photoelectric conversion unit 31 in the third portion of the detector 30 is W3, the third wavelength is ⁇ 3, the illumination region 19 on the sample 18 and the detector.
  • the numerical aperture of the third part side of the detector 30 in other words, the detector 30 side at the first wavelength ⁇ 1 with respect to the third wavelength ⁇ 3 of the detection optical system having the third part of 30 as an imaging relationship is NAd3. It is desirable that the width W3 of each photoelectric conversion unit 31 of the third portion of the detector 30, the third wavelength ⁇ 3, and the numerical aperture NAd3 on the third portion side of the detector 30 satisfy the following equation (3). W3 ⁇ 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ 3/NAd3 (3)
  • each photoelectric conversion unit 31 included in the detector 30 the first sub-detector 30a to the third sub-detector 30c
  • the width (that is, the area for receiving light) of each photoelectric conversion unit 31 given by Expressions (1) to (3) is small, the S/N ratio of the two-dimensional image by each photoelectric conversion unit 31 is , May not be good.
  • the image processing unit 41 performs existing arithmetic processing such as addition on the respective two-dimensional images obtained by the photoelectric conversion units 31 arranged in one detector (30a, 30b, or 30c). Thereby improving the S/N ratio of the two-dimensional image.
  • each photoelectric conversion unit 31 has an imaging relationship with respect to different positions on the sample 18, it is not possible to simply add the two-dimensional images obtained by each photoelectric conversion unit 31. , The resolution of the added image is reduced.
  • the positions of the two-dimensional images of the sample generated by the photoelectric conversion unit are displaced. Therefore, when the two-dimensional images of the sample 18 that are displaced from each other are added to each other, the resolution of the added two-dimensional images is rather lower than the resolution of the two-dimensional images generated by one photoelectric conversion unit. To do.
  • the positions of the two-dimensional images are shifted to align the positions of the two-dimensional images with each other.
  • the image processing unit 41 converts the light amount signals generated by the photoelectric conversion units 31 in the first portion so that the two-dimensional images of the sample 18 generated by the photoelectric conversion units 31 are aligned with each other.
  • a two-dimensional image (super-resolution image with a high S/N ratio) at the first wavelength ⁇ 1 of the sample 18 is generated based on the corrected light amount signal corrected according to the position of each photoelectric conversion unit 31.
  • the image processing unit 41 determines the two-dimensional image of the sample 18 at the second wavelength ⁇ 2 (super-resolution image of high S/N ratio) and the two-dimensional image of the sample 18 at the third wavelength (high S/N ratio). Super-resolution image) is generated.
  • the image processing unit 41 uses the point spread function of the detection optical system and the illumination intensity distribution function of the illumination area 19 (in other words, XY of the illumination area 19) for the light amount signals generated by the photoelectric conversion units 31. (A function that represents the intensity distribution in the plane) and a correction amount that is determined according to the position of each photoelectric conversion unit 31, and then perform mutual addition, that is, through so-called re-assignment processing, and a high S/N ratio is exceeded. Generate a resolution image.
  • the image processing unit 41 does not have to add the corrected corrected light amount signals to each other, and may use existing arithmetic processing to generate a super-resolution image with a high S/N ratio. In this case, for example, the respective correction light amount signals may be processed by a calculation using multiplication or a combination of four arithmetic operations.
  • the image processing unit 41 first generates a correction light amount signal in step S101. This is each wavelength ( ⁇ 1 to 1) of the sample 18 generated for each of the plurality of photoelectric conversion units 31 in the first to third parts of the detector 30 by the relative scanning of the illumination region 19 and the sample 18 by the scanning unit.
  • the light intensity signal of ⁇ 3) is corrected according to the position of each photoelectric conversion unit 31 in the first to third portions.
  • the light amount signal of the first wavelength ⁇ 1 generated by each photoelectric conversion unit 31 in the first part of the detector 30 (the first sub-detector 30a in the microscope of the present embodiment) is used.
  • a method of generating the corrected corrected light amount signal will be described.
  • the image processing unit 41 includes the sample 18 generated for each photoelectric conversion unit 31 based on the correction amount of the light amount signal of each photoelectric conversion unit 31 according to each position in the first portion of the plurality of photoelectric conversion units 31.
  • the light amount signal of is corrected and a corrected light amount signal is generated.
  • the image processing unit 41 generates the corrected light amount signal with the correction amount of each photoelectric conversion unit 31 determined by the numerical simulation as shown in (a) to (e) below, for example.
  • the correction amount (two-dimensional) of the light amount signal obtained by each photoelectric conversion unit 31 in the first portion of the detector 30 (the first sub-detector 30a in the microscope of the present embodiment) is used. A method of determining the image shift amount) will be described.
  • (A) The light intensity distribution (illumination intensity distribution function) of the illumination region 19 enlarged by the image magnification of the sample 18 and the first portion of the detector 30 is centered on the center CC of the first portion of the detector 30. Assume that they match.
  • (B) The point spread function (PSF) of the detection optical system determined by the numerical aperture NAd1 and the wavelength ⁇ 1 on the first portion side of the detector 30 of the detection optical system is the target for generating a two-dimensional image at the center thereof. It is assumed that it coincides with the center of one photoelectric conversion unit 31.
  • (C) The distribution of the product of the illumination intensity distribution function of (a) and the point spread function of (b) is obtained, and the peak position or the barycentric position of the distribution is obtained.
  • the correction amount of the light amount signal of the one photoelectric conversion unit 31 is determined so that the peak position or the center of gravity obtained in (c) and the center CC of the first portion of the detector 30 match (peak position). Alternatively, the amount of two-dimensional misalignment between the center of gravity and the center CC of the first portion of the detector 30 is adopted as the amount of shift to shift the two-dimensional image obtained by the photoelectric conversion unit 31).
  • E) The above (a) to (d) are carried out for the other photoelectric conversion units 31 excluding the photoelectric conversion unit 31 of the center CC of the first part of the detector 30, and the light intensity signal of each photoelectric conversion unit 31 is measured. Determine the correction amount.
  • the second part of the detector 30 (second sub-detector 30b in the microscope of this embodiment) and the third detector 30 that perform detection using light of the second wavelength ⁇ 2 and light of the third wavelength ⁇ 3, respectively.
  • the correction amount of the light amount signal of each photoelectric conversion unit 31 can be determined in the same manner as described above.
  • the above numerical simulation can be performed by, for example, a computer provided in the control unit 40, such as the image processing unit 41, executing the above-mentioned program for numerical simulation.
  • the correction amount calculated in advance by the numerical simulation (specifically, the correction amount of the light amount signal of each photoelectric conversion unit 31 corresponding to each position of the plurality of photoelectric conversion units 31) is stored in the control unit 40.
  • the image processing unit 41 reads the correction amount from the storage unit (not shown), corrects the light amount signals obtained by the respective photoelectric conversion units 31, and generates the corrected light amount signal. May be.
  • the illumination intensity distribution function is based on the incident angle characteristic of the illumination light Li forming the illumination region 19 on the sample 18, that is, the pupil surface of the objective lens 16 of the illumination light Li in the illumination optical system. Alternatively, it can be calculated by calculating the square of the absolute value of the result obtained by Fourier-transforming the electric field distribution in the pupil plane and the conjugate plane.
  • the above-mentioned shift amount is half of the coordinates of each photoelectric conversion unit 31 with reference to the center CC of the detector 30a.
  • the illumination intensity distribution function is used instead of the illumination intensity distribution function in the above steps (a) to (e) for calculating the shift amount. May be used.
  • step S102 the image processing unit 41 outputs the corrected light amount signal of each wavelength ( ⁇ 1 to ⁇ 3) of each photoelectric conversion unit 31 in the first to third portions of each detector 30 generated in step S101, Addition is performed for each of the first to third parts (for each wavelength).
  • a final image super-resolution image with a high S / N ratio
  • each of the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength is detected in a short time by at least one scan by the scanning unit (deflecting unit 13 or stage 17).
  • three super-resolution images (image data) having an excellent S / N ratio can be generated.
  • the above recitation processing can be performed, for example, in the literature, CJ Sheppard, SB Mehta, R. Heintzmann, “Superresolution by image scanning microscopy using pixel reassignment”, Optics Letter (USA), Volume 38, No.15, 2889, 2013. , Are detailed.
  • the image processing unit 41 may perform reciprocal processing without using the point image distribution function of the detection optical system and the illumination intensity distribution function of the illumination region 19 to generate a super-resolution image having a high S / N ratio. .. In this case, the image processing unit 41 may correct the displacement of the position of each two-dimensional image generated by the plurality of photoelectric change units 31 by using the correlation of each two-dimensional image.
  • the cross-correlation between the two-dimensional image generated by the reference photoelectric conversion unit 31 (for example, the central photoelectric conversion unit) and each two-dimensional image generated by the photoelectric conversion unit 31 other than the reference By calculating, the relative displacement amount of each image is obtained. Then, in order to eliminate this positional deviation amount (so that the two-dimensional image generated by the photoelectric conversion unit 31 serving as the reference and the two-dimensional image generated by each photoelectric conversion unit 31 other than the reference match each other)
  • the correction amount of each photoelectric conversion unit 31 may be determined and a correction light amount signal may be generated.
  • the image processing unit 41 can be interpreted as generating a corrected light amount signal in which the light amount signal generated by each photoelectric conversion unit 31 is corrected according to the position of each photoelectric conversion unit 31.
  • the correction amount is added to the light amount signal obtained by each photoelectric conversion unit 31 to generate and add the correction light amount signal, weighting is performed for each correction light amount signal (or correction amount) of each photoelectric conversion unit 31. May be added.
  • the above-mentioned first wavelength, second wavelength, and third wavelength may be wavelengths included in the illumination light Li from the light source 10.
  • the branching mirror 12 is not a dichroic mirror but a mirror such as a half mirror that partially reflects and transmits light of the same wavelength.
  • the branching mirror 12 is, for example, the wavelength of the illumination light Li. May be configured by a dichroic mirror that transmits light and reflects the wavelength of the detection light Ld that is fluorescence.
  • the first to third parts (first to third sub-detectors 30a to 30c) of the detector 30 are provided, and the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength are provided.
  • the number of detection wavelengths used to generate the super-resolution image is not limited to three wavelengths.
  • the number of detection wavelengths to be used may be 2 wavelengths or 4 wavelengths or more.
  • the number of detection wavelengths can be changed to 2 wavelengths or 4 wavelengths. The above can be done.
  • the illumination light Li emitted from the light source 10 is preferably multi-wavelength light including the plurality of excitation wavelengths.
  • the branching mirror 12 be a dichroic mirror that transmits the wavelength of each excitation light in the illumination light Li and reflects each fluorescence in the detection light Ld.
  • the image processing unit 41 calculates the light amount center of gravity of the images 29a to 29c received by the photoelectric conversion unit 31 of each detector 30, and the center of gravity of the light amount is calculated.
  • each sub-detector 30a to 30c in the microscope of the present embodiment When calculating the light amount center of gravity of the images 29a to 29c received by the photoelectric conversion unit 31 of the first to third parts of the detector 30 (each sub-detector 30a to 30c in the microscope of the present embodiment), it is actually detected.
  • the center of gravity of the amount of light may be calculated using the light from the sample 18 to be used.
  • the light amount centroid may be calculated by using fluorescent beads having high fluorescence emission efficiency as the sample 18. Calibration can also be performed using multicolor fluorescent beads such as TetraSpec (registered trademark) as the fluorescent beads.
  • each of the two-dimensional images detected at each wavelength is performed by performing a correlation calculation between the two-dimensional images of the sample 18 or fluorescent beads to be actually detected detected at each of the first to third wavelengths. It is also possible to calculate the amount of misregistration and to correct the misregistration between images due to each wavelength.
  • FIG. 3A is a diagram showing the configuration from the wavelength division unit 20a to the detector 30 of the microscope of the second embodiment.
  • the configuration from the wavelength division unit 20 to the sub-detectors 30a to 30c of the microscope 100 of the first embodiment described above is the same as that of the wavelength division unit 20a shown in FIG.
  • the microscope 100 is the same as the microscope 100 of the first embodiment except that the detector 30 is replaced. Therefore, the description of the same part will be omitted.
  • the wavelength dividing unit 20a and the single detector 30 shown in FIG. 3A are also referred to as the wavelength dividing unit 20a of the second example and the detector 30 of the second example, respectively.
  • the wavelength division unit 20a of the second example shown in FIG. 3A includes dichroic mirrors 21d and 21e and a mirror 22.
  • the detection light Ld incident on the wavelength dividing unit 20a first incidents on the dichroic mirror 21d.
  • the long-wavelength light (first-wavelength light) of the detection light Ld passes through the dichroic mirror 21d to become a light flux L1, and enters the detector 30 via the condenser lens 26a.
  • medium-wavelength light (second-wavelength light) and short-wavelength light (third-wavelength light) are reflected by the dichroic mirror 21d to become a light flux L23. Then, it is reflected by the mirror 22 and enters the dichroic mirror 21e.
  • the light of the second wavelength of the medium wavelength of the luminous flux L23 passes through the dichroic mirror 21e to become the luminous flux L2, and is incident on the detector 30 via the condenser lens 26b.
  • the light of the third wavelength having a short wavelength is reflected by the dichroic mirror 21e to become a luminous flux L3, which is reflected by the mirror 22 and incident on the detector 30 via the condenser lens 26c.
  • the light of different wavelengths (light of long wavelength, light of medium wavelength, and light of short wavelength) can be simultaneously detected by the microscope of this embodiment. It should be noted that it is not necessary to detect lights of different wavelengths at the same time, and they may be detected at different timings.
  • the wavelength division unit 20a of the second example allows the lights of different wavelengths in the detection light Ld to travel in the directions orthogonal to the respective traveling directions (U direction shown in FIG. 3A). Wavelength division is performed by mutually shifting the positions.
  • the dichroic mirrors 21d and 21e and the mirror 22 are set such that their reflection surfaces are parallel to each other.
  • the mirror 22 may be a mirror coated with a metal film having a high reflectance, or may be a multilayer mirror that reflects light of the second wavelength and the third wavelength. Further, wavelength selection in which light of the first to third wavelengths is selected and transmitted between the wavelength dividing unit 20a of the second example and the condensing lenses 26a to 26c as in the first embodiment described above. Filters 25a to 25c may be arranged.
  • FIG. 3B is a diagram of the detector 30 of the second example as seen from the direction in which the detection light Ld enters.
  • the detector 30 of the second example also includes, as an example, a photoelectric conversion unit 31 formed of a semiconductor or the like within the detection plane of the detector 30.
  • a photoelectric conversion unit 31 formed of a semiconductor or the like within the detection plane of the detector 30.
  • the photoelectric conversion units 31 in the detector 30 are arranged in a large number in the U direction and arranged in a smaller number in the V direction orthogonal to the U direction than in the U direction.
  • the widths of the photoelectric conversion units 31 in the single detector 30 in the U direction are equal.
  • the first part, the second part, and the third part of the detector 30 can be interpreted as different parts of the light receiving surface of the single detector 30.
  • the wavelength dividing portion of the second example is at least the light of the first wavelength incident on the first part of the detector from the sample in which the illumination region is formed (for example, the long wavelength of the detected light).
  • Light) and light of the second wavelength (for example, light of the middle wavelength of the detected light) incident on the second part of the detector from the sample in which the illumination region is formed are separated.
  • Images 29a to 29a are arranged on the detector 30 so as not to overlap each other.
  • each image 29a to 29a is inversely proportional to the numerical aperture on the detector 30 side of the detection optical system and proportional to the wavelength of the detection light according to the so-called resolution formula. Therefore, for example, when the numerical aperture on the side of the detector 30 is the same for each wavelength (first to third wavelengths), the image 29a formed by the first wavelength having a longer wavelength among the images 29a to 29c. Is the maximum, and the size of the image 29c formed by the third wavelength having the short wavelength is the minimum. Therefore, when determining the above-mentioned first portion 30a, second portion 30b, and third portion 30c within the detector 30, it is necessary to consider the difference in size of the images 29a to 29c due to the difference in wavelength. desirable. In the example illustrated in FIG. 3B, the nine rows of photoelectric conversion units 31 in the U direction are the first portions 30a, and the seven rows of photoelectric conversion units 31 in the U direction are the second portion 30b and the third portion, respectively. 30c.
  • the difference in size of the images 29a to 29c due to the difference in wavelength may be taken into consideration.
  • the pitch of the arrangement of the photoelectric conversion units 31 in the U direction is set to 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ 3/NAd or less.
  • the numerical aperture NAd on the detector 30 side in ⁇ 3 may be determined.
  • the pitch of the array in the U direction is set to about 0.21 times 1.21 ⁇ 3/NAd.
  • Determining the numerical aperture NAd is equivalent to determining the imaging magnification from the illumination region 19 to the detector 30. In this way, by determining the numerical aperture on the detector 30 side at the wavelength ⁇ 3 that forms the smallest image 29c among the images (images 29a to 29c), the above equations (1) to (3) All can be met.
  • the number of photoelectric conversion units 31 arranged in the U direction in the first portion 30a such that the range in the U direction in the first portion 30a in the detector 30 is 1.21 ⁇ 1/NAd or more.
  • the number of photoelectric conversion units 31 arranged in the U direction in the second portion 30b is set so that the range in the U direction in the second portion 30b in the detector 30 is 1.21 ⁇ 2/NAd or more.
  • the number of photoelectric conversion units 31 arranged in the U direction in the third portion 30c is set so that the range in the U direction in the third portion 30c in the detector 30 is 1.21 ⁇ 3/NAd or more. decide.
  • the number of the photoelectric conversion units 31 in the U direction as described above, in all wavelengths, in the range of 1.21 ⁇ /NAd or more ( ⁇ is any wavelength from ⁇ 1 to ⁇ 3) in the U direction.
  • the distributed light can be detected. This makes it possible to improve the light detection efficiency of the detector 30 (that is, the ratio of the light detected by the detector 30 to the light from the sample 18).
  • the width of the detector 30 from the first portion 30a to the third portion 30c in the U direction is not necessarily 1.21 ⁇ /NAd or more. Good. Further, if the width of the first portion 30a to the third portion 30c in the U direction in the detector 30 is too large compared to 1.21 ⁇ /NAd, noise light other than the light to be detected is detected.
  • the width of each portion (30a to 30c) in the U direction is preferably about 1.21 ⁇ ⁇ / NAd because there is a risk of this occurring. As a result, the limited number of photoelectric conversion units 31 on the detector 30 can be effectively utilized without waste.
  • the number (row) of the photoelectric conversion units 30 in the U direction included in the first portion 30a, the second portion 30b, and the third portion 30c is not limited to this.
  • the numerical aperture NA on the detector 30 side with respect to the detection light of each wavelength is set to a value inversely proportional to the wavelength.
  • the sizes (diameter) of the images 29d to 29f on the detector 30 can be made equal.
  • the focal lengths and arrangements of the condenser lenses 26a to 26c are set so as to correct the difference in size of the images 29a to 29c on the detector 30 caused by the difference in wavelength. In this case, the limited number of photoelectric conversion units 31 on the detector 30 can be effectively utilized without waste.
  • control unit 40 acquires the light amount signal from each photoelectric conversion unit 31 while relatively scanning the illumination region 19 and the sample 18, so that each photoelectric conversion unit 31 can be obtained. , A two-dimensional image of the sample 18 can be acquired. Then, the image processing unit 41 included in the control unit 40 is disposed in the first portion 30a of the detector 30, and outputs the two-dimensional image by each photoelectric conversion unit 31 that detects the image 29a formed by the light of the first wavelength. After shifting each of the above shift amounts, they are added to each other.
  • the image processing unit 41 performs the same shift and addition for the two-dimensional image by each photoelectric conversion unit 31 arranged in the second portion 30b and the two-dimensional image by each photoelectric conversion unit 31 arranged in the third portion 30c. Process. Thereby, three image data of the sample 18 detected at three wavelengths are generated. Also in the second embodiment, when calculating the shift amount, the center of gravity of the light amount of the images 29a to 29c detected by the photoelectric conversion units 31 in the first to third portions is used as described above to determine the shift amount. Calculation may be performed.
  • the detected light of the first wavelength, the light of the second wavelength, and the light of the third wavelength are fluorescence emitted from the sample 18, if so-called super-resolution Two-dimensional image can be obtained.
  • FIG. 3C is a diagram showing a modified example of the detector 30 applicable to the microscope of the second embodiment, for example.
  • the detector 30 shown in FIG. 3C is also referred to as the detector 30 of the third example.
  • the detector 30 of the third example is a so-called one-dimensional line sensor, and the photoelectric conversion units 32 made of a semiconductor or the like are arranged only in the U direction.
  • the images 29a to 29c of the illumination region 19 due to the light of the first to third wavelengths are the first portion 30a, the second portion 30b, and the third portion 30c in the detector 30 of the third example, respectively. Is formed.
  • the width of each photoelectric conversion unit 32 of the detector 30 of the third example in the U direction is from the above equations (1) to (3). It is desirable to satisfy the condition of (). Further, it is desirable that the width of each photoelectric conversion unit 32 in the V direction orthogonal to the U direction also satisfies the above-mentioned equations (1) to (3). However, regarding the width in the V direction, it is not necessary to actually narrow the width of each photoelectric conversion unit 32 itself, and as shown in FIG. 3C, immediately before the light receiving surface of the detector 30 of the third example.
  • the width of each photoelectric conversion portion 32 in the V direction can be effectively narrowed.
  • the width of the transmissive portion formed between the shielding portions 28a and 28b is the effective width of each photoelectric conversion portion 32 in the V direction.
  • the shielding portions 28a and 28b may not be provided immediately before the light receiving surface of the detector 30 of the third example.
  • the shields 28a and 28b may be arranged at positions conjugate with the light receiving surface of the detector 30. In this case, it may be arranged on the optical path of the detection optical system which is conjugate with the light receiving surface of the detector 30 and is not shared with the optical path of the illumination optical system.
  • the shielding portions 28a and 28b existing members that shield light may be used. Therefore, even with the detector of the third example, light of different wavelengths (light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength) can be detected at the same time. It is not necessary to detect light having different wavelengths at the same time, and it may be detected at different timings.
  • the shielding portions 28a and 28b are movable in the V direction so that the effective width of each photoelectric conversion unit 32 in the V direction is variable.
  • the shielding portions 28a and 28b are each divided into three regions corresponding to the first to third portions 30a to 30c of the detector 30 in the U direction, and each of the three divided shielding portions 28a and 28b is V. It may be movable in the direction.
  • the effective width of each photoelectric conversion unit 32 in the V direction is made variable for each of the first to third portions 30a to 30c so as to satisfy the conditions of the above equations (1) to (3). be able to.
  • the shielding portions 28a and 28b may not be provided, and the width of each photoelectric conversion portion 32 of the detector 30 of the third example in the V direction may be set according to the above-described conditions (1) to (3). It may be the width to fill.
  • a cylindrical lens or an optical system including the cylindrical lens
  • the width of each photoelectric conversion unit 32 in the V direction or the effective width in the V direction (for the detection light of the wavelength ⁇ or the second wavelength ⁇ 2, which is in the middle of the three wavelengths ( ⁇ 1 to ⁇ 3)). It is also possible to determine the numerical aperture NAdv of the detection light collected by the cylindrical lens in the V direction so that the width between the shielding portions 28a and 28b) is 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ ⁇ / NAdv. ..
  • the numerical aperture NAd on the detector 30 side of the detection optical system is a value that is different between the numerical aperture in the U direction and the numerical aperture in the V direction depending on the cylindrical lens. Therefore, since the width in the U direction and the width in the V direction required for each photoelectric conversion unit 32 are different, the photoelectric conversion unit 32 longer in the V direction than in the U direction as shown in FIG. A suitable detection optical system can be realized.
  • each photoelectric conversion unit 32 included in each of the first portion 30 a to the third portion 30 c is a two-dimensional image of the sample 18.
  • the image processing unit 41 shifts and adds the two-dimensional image acquired by each photoelectric conversion unit 32 in each of the first portion 30a to the third portion 30c, and is detected at three wavelengths, A two-dimensional image (image data) with a high S/N ratio of the sample 18 can be generated.
  • the detector 30 of the third example uses a one-dimensional line sensor, there is an advantage that a sensor that is inexpensive, high-speed, and highly responsive can be used as compared with the case of using a two-dimensional sensor.
  • the detector 30 of the third example can be used not only in combination with the microscope of the second embodiment, but also in combination with the microscope of the first embodiment described above and the microscope of each embodiment described later. ..
  • a plurality of the detectors 30 of the first to third sub-detectors (30a to 30c) of the detector 30 are used instead of the detectors 30 of the third example.
  • Three example detectors 30 (interpreted as a first sub-detector, a second sub-detector, and a third sub-detector) may be used.
  • the image 29 in the illumination region 19 can be received more efficiently, so that an effect that a two-dimensional image having a higher S / N ratio can be generated can be obtained. is there.
  • FIG. 4A is a diagram showing the configuration from the wavelength division unit 20a to the detector 30 of the microscope of the third embodiment.
  • the configuration of the microscope of the second embodiment is almost the same as the configuration of the microscope of the second embodiment described above. Therefore, only the differences from the microscope of the second embodiment will be described below.
  • re-imaging lenses 27a to 27c are provided between the condenser lenses 26a to 26c and the detector 30 of the microscope of the second embodiment, respectively.
  • the reimaging lenses 27a to 27c are lenses for correcting the difference in size (diameter) of the images 29a to 29c on the detector 30 caused by the difference in wavelength.
  • FIG. 4B is a view of the detector 30 of the microscope of the third embodiment as viewed from the direction in which the detection light Ld is incident.
  • the action of the reimaging lenses 27a to 27c for example, changing the focal length of each reimaging lens 27a to 27c for each wavelength.
  • the sizes (diameter) of the images 29d to 29f on the detector 30 in the illumination region 19 can be made equal.
  • the width in the U direction of the photoelectric conversion unit 31 of the detector 30 is W
  • the numerical aperture NAd1 on the detector 30 side at the first wavelength ⁇ 1 is 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ 1/W.
  • the numerical aperture NAd2 on the detector 30 side at the second wavelength ⁇ 2 is set to 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ 2/W
  • the numerical aperture NAd3 on the detector 30 side at the third wavelength ⁇ 3 is 0.2 ⁇ .
  • the number of photoelectric conversion units 31 arranged in the U direction is determined by setting the range in the U direction in the first portion 30a in the detector 30 to 1.21 ⁇ 1/NAd1, and the second portion 30b in the detector 30 is determined.
  • the number of photoelectric conversion units 31 arranged in the U direction is determined by setting the range in the U direction at 1.21 ⁇ 2/NAd2, and the range in the U direction at the third portion 30c in the detector 30 is 1.21 ⁇ 3.
  • the number of photoelectric conversion units 31 arranged in the U direction is determined as /NAd3. Therefore, even the microscope of this embodiment can simultaneously detect light of different wavelengths (light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength). In addition, it is not necessary to detect lights of different wavelengths at the same time, and they may be detected at different timings.
  • the light detection efficiency the ratio of the light detected by the detector 30 to the light from the sample 18
  • the limited number of photoelectric conversion units 31 on the detector 30 can be effectively utilized without waste.
  • the widths of the photoelectric conversion units 31 in the single detector 30 in the U direction are the same.
  • the method of setting the numerical apertures NAd1 to NAd3 on the detector 30 side and the method of determining the respective portions 30a to 30c in the detector 30 are the images on the detector 30 of the microscope of the first embodiment as described above. It can also be applied to the microscope of the embodiment described later in which the sizes (diameters) of 29d to 29f are equalized and the image size of the illumination region 19 formed on the detector 30 is the same for each wavelength.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration from the wavelength division unit 20b to the detector 30 of the microscope of the fourth embodiment.
  • the configuration of the microscope of the second embodiment is almost the same as the configuration of the microscope of the second embodiment described above. Therefore, only the differences from the microscope of the second embodiment will be described below.
  • the wavelength division unit 20b shown in FIG. 5 is also referred to as the wavelength division unit 20b of the third example.
  • the wavelength dividing section 20b of the third example included in the microscope of the fourth embodiment is generally common to the wavelength dividing section 20a of the second example shown in FIG. 3A. However, the difference is that the reflecting surfaces of the dichroic mirror 21f, the dichroic mirror 21g, and the mirror 22 are not parallel to each other.
  • the reflection surface of the dichroic mirror 21f rotates in the clockwise rotation direction with respect to the reflection surface of the mirror 22 within the plane of FIG.
  • the reflecting surface of the dichroic mirror 21g is rotating in the clockwise rotation direction within the plane of FIG. 5 with the reflecting surface of the dichroic mirror 21g as a reference.
  • the reflecting surface of the dichroic mirror 21f and the reflecting surface of the dichroic mirror 21g may rotate counterclockwise in the plane of the drawing or may rotate in a plane orthogonal to the plane of the drawing.
  • the dichroic mirrors 21f and 21g whose reflecting surfaces are not parallel to each other, and the light rays L1 to L3 transmitted or reflected through the mirror 22, are light rays whose distance in the U direction changes between the main rays of each light beam as they travel. Then, it enters one (integral) condenser lens 26. Then, the light beams L1 to L3 are condensed by the condenser lens 26 on the detector 30 from the first portion 30a to the third portion 30c which are separated in the U direction.
  • at least the wavelength division unit of the third example has the light of the first wavelength (for example, the long wavelength of the detection light that is incident on the first portion of the detector from the sample in which the illumination region is formed).
  • the microscope of this embodiment can simultaneously detect light of different wavelengths (light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength). In addition, it is not necessary to detect lights of different wavelengths at the same time, and they may be detected at different timings.
  • each image due to the difference in wavelength is used. It is desirable to consider the difference in size of 29a to 29c. In this case, a method may be used in which the difference in size of each image 29a to 29c due to the difference in wavelength described above is taken into consideration.
  • FIG. 6A is a diagram showing the configuration from the wavelength division unit 20c to the detector 30 of the microscope of the fifth embodiment.
  • the configuration of the microscope of the fifth embodiment is almost the same as the configuration of the microscope of the fourth embodiment described above. Therefore, only differences from the microscope of the fourth embodiment will be described below.
  • the wavelength division unit 20c shown in FIG. 6A is also referred to as the wavelength division unit 20c of the fourth example.
  • the detector 30 shown in FIG. 6A is also referred to as the detector 30 of the fourth example.
  • the wavelength division unit 20c of the fourth example included in the microscope of the fifth embodiment divides the detection light Ld into each wavelength by the prism 23 formed of a wedge-shaped glass member.
  • the detection light Ld incident on the prism 23 is refracted by the prism 23 and then condensed by the condenser lens 26 to form an image of the illumination region 19 on the detector 30.
  • the long wavelength light (light of the first wavelength) has a small refraction action by the prism 23, so that it becomes a luminous flux L1 without being refracted so much, and an image 29a is displayed on the first portion 30a on the detector 30.
  • the wavelength dividing portion of the fourth example is at least the light of the first wavelength incident on the first portion of the detector from the sample in which the illumination region is formed (for example, the long wavelength of the detected light).
  • Light and light of the second wavelength (for example, light of the middle wavelength of the detected light) incident on the second part of the detector from the sample in which the illumination region is formed are separated. Therefore, even the microscope of this embodiment can simultaneously detect light of different wavelengths (light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength). It should be noted that it is not necessary to detect lights of different wavelengths at the same time, and they may be detected at different timings.
  • FIG. 6B is a diagram of the detector 30 of the fourth example as viewed from the direction in which the detection light Ld is incident.
  • the detector 30 of the fourth example is the same as the detector 30 of the fourth example shown in FIG.
  • the size (diameter) of each image 29a to 29a is proportional to the wavelength of the detection light forming each image. Therefore, as in the second embodiment described above, nine rows of photoelectric conversion units 30 are assigned in the U direction to the first portion 30a in which the image 29a formed by the light of the first wavelength having a long wavelength is formed.
  • each image due to the difference in wavelength is used. It is desirable to consider the difference in size between 29a and 29c. In this case, a method of considering the difference in size of the images 29a to 29c due to the difference in wavelength may be used.
  • each wavelength in the prism 23 is changed by rotating the prism 23, which constitutes the wavelength division unit 20c of the fourth example, about the rotation axis in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
  • the refraction angle with respect to can be varied.
  • the above-described rotation of the prism 23 is performed by rotating the prism 23 by the prism holding mechanisms 24a and 24b.
  • the light of the predetermined wavelength in the detection light Ld can be condensed at the predetermined position in the U direction on the detection surface of the detector 30.
  • the detector 30 of the fourth example may be movable in the U direction by having the detector movable mechanisms 33a and 33b hold the detector 30 of the fourth example.
  • the light of the predetermined wavelength in the detection light Ld can be condensed at the predetermined position in the U direction on the detection surface of the detector 30.
  • the microscope of the present embodiment may include both prism holding mechanisms 24a and 24b and detector movable mechanisms 33a and 33b.
  • the shape of the prism 23 is not limited to the wedge shape.
  • the prism 23 may have another shape such as a triangle as long as the detection light Ld is divided into each wavelength by refraction.
  • the wavelength division unit 20c may not divide the detection light Ld into each wavelength by refraction, and may divide the detection light Ld into each wavelength by diffraction, for example.
  • the wavelength dividing unit 20c may include an existing element such as a diffraction grating. It should be noted that by rotating the diffraction grating about a rotation axis in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 6 by a holding mechanism (not shown), light of a predetermined wavelength in the detection light Ld is detected within the detection surface of the detector 30. The light may be condensed at a predetermined position in the U direction. Further, the detector moving mechanism 33a, 33b may be configured to move the detector 30 of the fourth example in the U direction. Further, both a holding mechanism (not shown) and detector movable mechanisms 33a and 33b may be provided.
  • FIG. 7A is a diagram showing the configuration from the wavelength division unit 20c to the detector 30 of the microscope of the sixth embodiment.
  • the configuration of the microscope of the sixth embodiment is almost the same as the configuration of the microscope of the fifth embodiment described above. Therefore, only differences from the microscope of the fifth embodiment will be described below.
  • the microscope of the sixth embodiment has a wavelength selection filter array 34 in which a large number of wavelength selection filters 25d to 25k are two-dimensionally arranged immediately before the detector 30.
  • each image formed on each portion 30a to 30c on the detector 30 is formed at a substantially single wavelength. It can be a clear image formed.
  • FIG. 7B is a diagram showing an example of the setting state of the wavelength selection filter array 34.
  • the wavelength selection filter 25e, the wavelength selection filter 25f, and the wavelength selection filter 25g in the wavelength selection filter array 34 are provided. are set to overlap.
  • the wavelength selection filter array 34 is held by the movable mechanisms 35a and 35b so that its position can be moved in the U direction and the V direction. Thereby, each of the image 29a, the image 29b, and the image 29c of the illumination region 19 can be superposed on the plurality of wavelength selection filters 25d to 25k.
  • the wavelength selection filter array 34 in which the wavelength selection filters 25d to 25k are two-dimensionally arranged may not be used.
  • a wavelength selection filter array in which a plurality of wavelength selection filters are one-dimensionally arranged is used. Good.
  • the effect of blurring of the images 29a to 29c due to the continuous spectrum light from the illumination region 19 due to the color dispersion of the prism 23 can also be improved by numerical correction.
  • the two-dimensional image of the sample 18 generated by the image processing unit 41 based on the light amount signal from one photoelectric conversion unit 31 constituting the detector 30 is the position of the relative positional relationship between the sample 18 and the illumination region 19 (XY plane).
  • Position vector) rs(xs, ys) as a variable.
  • the detection image I of the sample 18 detected by the image processing unit 41 is I (r). , Rs).
  • the detected image I of the sample is the above ideal image I when the prism 23 has no color dispersion.
  • the ideal image I′(r, when the prism 23 has no chromatic dispersion is obtained by deconvoluting the blur shape Em(r) with the detected image I(r, rs). rs) can be calculated.
  • the deconvolution process can be performed, for example, by Fourier transforming both the detected image I and the blurred shape Em at the UV coordinate r and processing it with a Wiener filter, as shown on the right side of the following equation (5). .. I' ⁇ (k, rs) ⁇ Em ⁇ * (k)/(
  • I' ⁇ , I ⁇ , and Em ⁇ are the ideal image I', the detected image I, and the blurred shape Em obtained by Fourier transform with the UV coordinate r, respectively, and k is the frequency with respect to the UV coordinate r. It is the coordinates in space.
  • Em ⁇ * is the complex conjugate of Em ⁇ .
  • w is a Wiener parameter, which is set to an arbitrary value according to the amount of noise included in the detected image I and the like.
  • the right side of the equation (5) is approximately equal to the left side (I′ ⁇ ). Therefore, by performing an inverse Fourier transform on the calculation result on the right side of the equation (5) with the UV coordinates r, an image substantially equal to the ideal image I'(r, rs) can be calculated.
  • the deconvolution process does not have to be a process by a Wiener filter, and may be a process by a Richardson-Lucy algorithm or the like.
  • the blurred shape Em (r) of those images 29a to 29c is estimated from the spectral distribution of fluorescence emitted from the fluorescent substance in the sample 18 and the color dispersion characteristics of the prism 23. it can.
  • the fluorescent substance contained in the sample 18 is usually known, and the fluorescence spectral distribution of the fluorescent substance is also known.
  • the color dispersion characteristics of the prism 23 can also be obtained from the design data of the optical system of the microscope. Therefore, the blur shape Em(r) of each of the images 29a to 29c on the detector 30 due to the chromatic dispersion of the prism 23 can be estimated from these data.
  • the blur shape Em(r) is a product of the spectral distribution of the illumination light Li and the reflection spectral distribution of the sample 18. Can be estimated from the color dispersion characteristics of the prism 23.
  • the correction can be performed in the numerical simulation for determining the shift amount (resignation) of each two-dimensional image obtained by each of the photoelectric conversion units 31 described above. That is, in (b) of the above-mentioned numerical simulation, instead of the point image distribution function (PSF) of the detection optical system, if a function obtained by convolving the blur shape Em (r) with the point image distribution function is used. Good. By shifting and adding the two-dimensional images obtained by each photoelectric conversion unit 31 based on the shift amount obtained thereby, the color dispersion by the prism 23 can be numerically corrected.
  • PSF point image distribution function
  • each image due to the difference in wavelength is used. It is desirable to consider the difference in size of 29a to 29c. In this case, a method of considering the difference in size of the images 29a to 29c due to the difference in wavelength may be used.
  • the light of different wavelengths (light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength) may be detected at the same time in the microscope of the present embodiment, or light of different wavelengths may be detected at different timings. May be.
  • FIG. 8A is a diagram showing the configuration from the wavelength division unit 20c to the detector 30 of the microscope of the seventh embodiment.
  • the configuration of the microscope of the seventh embodiment is almost the same as the configuration of the microscope of the fifth embodiment described above. Therefore, only differences from the microscope of the fifth embodiment will be described below.
  • FIG. 8B is a view of the images 29a to 29c on the detector 30 of the microscope of the seventh embodiment as seen from the incident direction of the detection light Ld.
  • the microscope of the seventh embodiment includes condenser lens arrays 26d to 26f between the condenser lens 26 and the detector 30. Then, by optimizing the focal lengths of the lenses 26d to 26f forming the condenser lens array and the arrangement positions in the traveling direction of the detection light LD, the sizes of the images 29a to 29c of the illumination region 19 on the detector 30 are increased.
  • the lenses (diameters) can be approximately equal.
  • the effect of improving the S/N ratio can be made substantially constant regardless of the detection wavelength.
  • the microscope of the present embodiment may also detect light of different wavelengths (light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength) at the same time, or detect light of different wavelengths at different timings. You may.
  • the prism 23 of the present embodiment may be provided with prism holding mechanisms 24a and 24b as in the configuration of the microscope of the fifth embodiment described above (FIG. 6A), or the detector 30 of the present embodiment.
  • the detector moving mechanisms 33a and 33b may be provided in the.
  • a mechanism (not shown) for moving the condensing lens array to the UV plane and each 26d constituting the condensing lens array in accordance with the operation of the prism holding mechanisms 24a and 24b and/or the detector moving mechanisms 33a and 33b, a mechanism (not shown) for moving the condensing lens array to the UV plane and each 26d constituting the condensing lens array.
  • a mechanism (not shown) for adjusting the space in the UV plane of .about.26f may be provided.
  • FIG. 9A is a diagram showing a part including the wavelength division unit 20c to the detector 30 of the microscope of the eighth embodiment.
  • the configuration of the microscope of the eighth embodiment is almost the same as the configuration of the microscope of the fifth embodiment described above. Therefore, only differences from the microscope of the fifth embodiment will be described below.
  • the detection light Ld before entering the wavelength division unit 20c is condensed on the conjugate plane CP with respect to the illumination region 19 by the lens 36.
  • a light blocking plate 38 is arranged on the conjugate plane CP.
  • FIG. 9B is a view of the shading plate 38 viewed from the incident direction of the detection light Ld.
  • a square transmissive portion 39 that limits the size of the image of the illumination area 19 is provided. It is provided.
  • the detection light Ld transmitted through the transmission part 39 is converted into a substantially parallel light beam by the lens 37 and is incident on the wavelength division part 20c of the fourth example.
  • FIG. 9C is a diagram showing images 29g to 29i of the illumination region 19 on the detector 30. Since the size of the image of the illumination area 19 is limited by the transmissive portion 39 on the light shielding plate 38 arranged on the conjugate plane CP, the images 29g to 29i of the illumination area 19 on the detector 30 are not reflected by the transmissive portion 39. The shape reflects the shape.
  • the numerical aperture (NA) of the detection light Ld incident on the light blocking plate 38 is NAs
  • the number of photoelectric conversion units 31 of the detector 30 is N
  • the number of wavelengths to be detected (at the same time) is n
  • the wavelength to be detected ⁇ 1.
  • the widths of the transmissive portion 39 in the U direction and the V direction are both N.times.0.2.times.1.21.times..lamda./ It is desirable to set (n ⁇ NAs).
  • the transmissive portion 39 does not have to be square.
  • the transmission portion 39 may be circular with a diameter of N ⁇ 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ ⁇ / (n ⁇ NAS).
  • the width of the transmissive portion 39 in the U direction is N ⁇ 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ /(n ⁇ NAs), and the transmissive portion 39 has the V direction.
  • the width of is preferably 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ /NAs.
  • ⁇ may be any wavelength of ⁇ 1 to ⁇ 3 other than the average value, and may be a statistical value other than the average value of ⁇ 1 to ⁇ 3.
  • 0.2 is multiplied in each mathematical expression that defines the width of the transmissive portion 39 described above, this value is preferably 0.2 or less. Note that this value may be larger than 0.2 and smaller than 1.
  • the transmission portion 39 on the shading plate 38 prevents the images 29g to 29i from overlapping on a single detector 30, and clearly separates the images 29g to 29i of each wavelength. Can be detected. Therefore, since crosstalk noise does not occur, a two-dimensional image (super-resolution image) having a high S / N can be generated for each different wavelength. Further, when detecting the images 29g to 29i of each wavelength, the photoelectric conversion unit of the detector 30 can be efficiently used.
  • the configurations of the lens 36, the light-shielding plate 38, the transmission portion 39, and the lens 37, which are characteristic of the microscope of the eighth embodiment, are described in the microscopes of the first to seventh embodiments described above, and each of the embodiments described later.
  • the transmissive portion 39 on the light shield plate 38 can prevent the images 29a to 29f from overlapping on the detector 30 and can clearly separate and detect the images 29a to 29f of the respective wavelengths. it can.
  • the shape of the transmission portion 39 is not limited to a square, and may be a rectangle, a hexagon, or a circle.
  • the transmission part 39 may be composed of a wavelength selection filter.
  • the transmission unit 39 may be configured by filters having different wavelength selection characteristics concentrically.
  • the transmission unit 39 includes a first filter that allows all light of long wavelength (first wavelength) to short wavelength (third wavelength) to pass from the center of the transmission unit 39 to a predetermined diameter, and is provided on the outer periphery of the first filter.
  • the outer periphery of the two filters has an annular region having a predetermined width in the radial direction from the center of the transmission portion 39, and is configured to include a third filter that allows only long wavelength (first wavelength) light to pass through. You may.
  • the above-mentioned predetermined diameter of the first filter is 1.21 ⁇ 3/NAs
  • the above-mentioned predetermined width of the second filter is 1.21 ⁇ 2/NAs-1.21 ⁇ 3/NAs.
  • the above-mentioned predetermined width of the third filter may be 1.21 ⁇ ⁇ 1 / NAs-1.21 ⁇ ⁇ 2 / NAs.
  • the wavelength selection characteristic of the transmission part 39 in FIG. 9 may be changed stepwise according to the radial direction from the center of the transmission part 39, or may be continuously changed.
  • the shape of the first filter to the third filter described above is not limited to a circular shape (annular shape), but may be a rectangular shape (rectangular frame shape).
  • the prism 23 of the present embodiment may be provided with prism holding mechanisms 24a and 24b as in the configuration of the microscope of the fifth embodiment described above (FIG. 6A), or the detector 30 of the present embodiment.
  • the detector moving mechanisms 33a and 33b may be provided in the.
  • the light of different wavelengths (light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength) may be detected at the same time in the microscope of the present embodiment, or light of different wavelengths may be detected at different timings. May be.
  • FIG. 10A is a diagram showing the configuration from the wavelength division unit 20d to the detector 30 of the microscope of the ninth embodiment.
  • the configuration of the microscope of the ninth embodiment is almost the same as the configuration of the microscope of the first embodiment described above. Therefore, only the differences from the microscope of the first embodiment will be described below.
  • the wavelength division unit 20d shown in FIG. 10A is also referred to as the wavelength division unit 20d of the fifth example.
  • the wavelength division unit 20d of the fifth example shown in FIG. 10(a) includes four dichroic mirrors 21h, 21i, 21j, 21k and two mirrors 22a, 22b.
  • the detection light Ld incident on the wavelength dividing portion 20d of the fifth example first incidents on the dichroic mirror 21h.
  • the short-wavelength light (third-wavelength light) of the detection light Ld is reflected by the dichroic mirror 21h to become a light flux L3, which is reflected by the mirror 22b.
  • the light flux L3 passes through the dichroic mirror 21j and the dichroic mirror 21k, respectively, and is condensed by the condenser lens 26 to form an image 29a of the illumination region 19 on the detector 30.
  • the medium wavelength light (second wavelength light) and the long wavelength light (first wavelength light) pass through the dichroic mirror 21h to become a luminous flux L12, and are incident on the dichroic mirror 21i.
  • the light of the medium wavelength (the light of the second wavelength) in the light beam L12 is reflected by the dichroic mirror 21i to become the light beam L2 and is incident on the dichroic mirror 21j.
  • the light is reflected by the dichroic mirror 21 j, transmitted through the dichroic mirror 21 k, condensed by the condenser lens 26, and forms an image 29 b of the illumination region 19 on the detector 30.
  • the long-wavelength light (first-wavelength light) of the light flux L12 passes through the dichroic mirror 21i, becomes a light flux L1, and is reflected by the mirror 22a. Then, it is reflected by the dichroic mirror 21k and condensed by the condenser lens 26 to form an image 29c of the illumination region 19 on the detector 30.
  • the dichroic mirror 21j and the reflective surface of the mirror 22a are different from the other dichroic mirror and the reflective surface of the mirror. Set non-parallel.
  • the reflective surface of the dichroic mirror 21j rotates in the clockwise rotation direction within the paper surface of FIG. 10 with respect to the reflective surface of the dichroic mirror 21h. Further, the reflecting surface of the mirror 22a also rotates in the clockwise rotation direction within the plane of FIG. 10 with respect to the reflecting surface of the dichroic mirror 21h.
  • the traveling direction of the luminous flux L3 is the rotation of the dichroic mirror 21j and the mirror 22a. Not affected.
  • the traveling direction is changed by the rotation of the mirror 22a.
  • the luminous flux L3 composed of the light of the third wavelength is reflected by the dichroic mirror 21j
  • the traveling direction changes due to the rotation of the dichroic mirror 21j.
  • the three light fluxes L1 to L3 are condensed by the condenser lens 26, and are separated from each other in the U direction on the detector 30 (first portion 30a, second portion 30b, third portion of the detector 30).
  • the wavelength division unit of the fifth example has the light of the first wavelength (for example, the long wavelength of the detection light that is incident on the first portion of the detector from the sample in which the illumination region is formed).
  • Light) and light of the second wavelength for example, light of the middle wavelength of the detected light incident on the second part of the detector from the sample in which the illumination region is formed are separated. Therefore, even the microscope of this embodiment can simultaneously detect light of different wavelengths (light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength). It should be noted that it is not necessary to detect lights of different wavelengths at the same time, and they may be detected at different times.
  • FIG. 10B is a diagram of the detector 30 shown in FIG. 10A viewed from the direction in which the detection light Ld is incident.
  • the detector 30 of the microscope of the ninth embodiment is similar to the detector 30 of the second example described above.
  • the size (diameter) of each image 29a to 29a is proportional to the wavelength of the detection light forming each image. Therefore, nine columns of photoelectric conversion units 30 in the U direction are allocated to the first portion 30a where the image 29a formed by the light of the first wavelength of the long wavelength is formed. Further, eight rows of photoelectric conversion units 30 in the U direction are assigned to the second portion 30b where the image 29b is formed by the light of the medium wavelength. Then, seven columns of photoelectric conversion units 30 in the U direction are assigned to the third portion 30c where the image 29c is formed by the light of the short wavelength.
  • each image due to the difference in wavelength is used. It is desirable to consider the difference in size of 29a to 29c. In this case, a method may be used in which the difference in size of each image 29a to 29c due to the difference in wavelength described above is taken into consideration.
  • the dichroic mirror 21j indicates that the traveling direction of the second wavelength light reflected by the dichroic mirror 21j is the traveling direction of the third wavelength light passing through the dichroic mirror 21j or the traveling direction of the first wavelength light passing through the dichroic mirror 21i. It is different from the traveling direction of light passing through other optical paths such as traveling direction.
  • the traveling direction of the light of the first wavelength reflected by the mirror 22a is different from the traveling direction of the light of the third wavelength reflected by the dichroic mirror 21h and the traveling direction of the light of the first wavelength reflected by the dichroic mirror 21i. It is different from the traveling direction of the light passing through the light path of. Therefore, the dichroic mirror 21j and the mirror 22a are provided in the branched optical path, and can be interpreted as a traveling direction changing member that makes the traveling direction of the light passing through the optical path different from the traveling direction of the light passing through the other optical paths. ..
  • the traveling direction changing member does not have to be the dichroic mirror 21j and the mirror 22a.
  • the traveling direction changing member may be the dichroic mirror 21i and the mirror 22b by setting the reflecting surfaces of the dichroic mirror 21i and the mirror 22b to be non-parallel to the reflecting surfaces of the other dichroic mirror and the mirror.
  • the dichroic mirror 21j and the mirror 22a (in addition to the dichroic mirror 21i and the mirror) so that the main rays of the light fluxes L1 to L3 emitted from the wavelength dividing portion 20d of the fifth example intersect at one point.
  • the position and angle of (which may be 22b or the like) may be set.
  • the focal length of the condenser lens 26 may be equal to the distance between the object-side principal point of the condenser lens 26 and the position where the principal rays of the light beams L1 to L3 intersect.
  • the principal rays of the light beams L1 to L3 respectively enter the portions 30a to 30c on the detector 30 substantially vertically. Therefore, even when the position of the sample 18 is displaced in the optical axis direction of the objective lens 16, the images 29a to 29c on the detector 30 are not laterally displaced in the detection plane of the detector 30, Accurate detection is possible.
  • FIG. 11 is a figure which shows the structure from the wavelength division part 20e of the microscope of 10th Embodiment to the detector 30. As shown in FIG. Most of the configuration of the microscope of the tenth embodiment is the same as the configuration of the microscope of the ninth embodiment described above. Therefore, only the differences from the microscope of the ninth embodiment will be described below.
  • the wavelength division unit 20e shown in FIG. 11 is also referred to as the wavelength division unit 20e of the sixth example.
  • the wavelength division unit 20e of the sixth example shown in FIG. 11 is almost the same as the wavelength division unit 20d of the sixth example shown in FIG. However, in the wavelength dividing section 20e of the sixth example shown in FIG. 11, the reflecting surfaces of the four dichroic mirrors 21h, 21i, 21j, 21k and the two mirrors 22a, 22b are all parallel. Deflection elements 23a and 23b formed of prisms or diffraction gratings are provided on the optical path between the dichroic mirror 21i and the mirror 22a and on the optical path between the mirror 22b and the dichroic mirror 21j, respectively. The deflection elements 23a and 23b can be interpreted as traveling direction changing members.
  • the traveling directions of the light flux L1 and the light flux L3 are deflected in the U direction of FIG. 11 as compared with the traveling direction of the light flux L2, and enter the condenser lens 26.
  • the image 29a and the image 29c of the illumination region 19 by the luminous flux L1 and the luminous flux L3 are formed at positions shifted in the ⁇ U direction with respect to the image 29b of the illumination region 19 by the luminous flux L2.
  • the position on the detector 30 where the image 29a formed by the first wavelength of the illumination region 19 corresponds to the first portion 30a, and the position where the image 29b formed by the second wavelength is formed is located.
  • the wavelength division unit of the sixth example has the light of the first wavelength (for example, the long wavelength of the detection light that is incident on the first portion of the detector from the sample in which the illumination region is formed).
  • Light and light of the second wavelength (for example, light of the middle wavelength of the detected light) incident on the second part of the detector from the sample in which the illumination region is formed are separated.
  • the focal length of the condenser lens 26 may be equal to the distance between the object-side principal point of the condenser lens 26 and the position where the principal rays of the light beams L1 to L3 intersect.
  • the light of different wavelengths may be detected at the same time in the microscope of the present embodiment, or light of different wavelengths may be detected at different timings. May be.
  • FIG. 12 is a figure which shows the structure of the microscope 100a of 11th Embodiment typically. Since the structure of the microscope of the eleventh embodiment has many parts in common with the structure of the microscope of each of the above-described embodiments, the common parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • the microscope 100a according to the eleventh embodiment includes a plurality of (three) light sources 10a to 10c that emit light of different wavelengths. The illumination light emitted from each of the light sources 10a to 10c is converted into substantially parallel illumination lights L4, L5, and L6 by the lenses 11a to 11c, and incident on the wavelength synthesis unit 50.
  • the wavelength synthesizing unit 50 includes a mirror 22c and dichroic mirrors 21m and 21n, and reflects or transmits the incident illumination lights L4 to L6 of each wavelength by these dichroic mirrors 21m and 21n, whereby a plurality of illumination lights L4 to L6 is combined into one illumination light Li.
  • the illumination light Li emitted from the wavelength combining unit 50 enters the deflecting unit 13 via the branch mirror 12.
  • the illumination light Li then enters the objective lens 16 via the relay lenses 14 and 15, and forms an illumination region 19 composed of light having a plurality of (three) wavelengths on the sample 18.
  • the wavelength division unit 20c of the fourth example including the prism 23 is used as the wavelength division unit of the fifth embodiment described above. I have it.
  • the wavelength dividing portion in the detection optical system of the microscope 100a of the eleventh embodiment is not limited to the wavelength dividing portion 20c of the fourth example, and any wavelength dividing portion included in each of the above-described embodiments can be used. May be adopted. This also applies to the detector 30.
  • the microscope 100a of this embodiment does not have to include the plurality of light sources 10a to 10c that emit light of different wavelengths. For example, an existing configuration that converts light from one light source into a plurality of wavelengths may be used.
  • the light from the white LED may be converted (extracted) into light of different wavelengths by using a plurality of wavelength selection filters.
  • the microscope of the present embodiment may also detect light of different wavelengths (light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength) at the same time, or light of different wavelengths may be detected at different timings. It may be detected.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration in the vicinity of the wavelength combining unit 50 of the microscope of the twelfth embodiment.
  • the microscope of the twelfth embodiment includes an illumination wavelength division section 51 downstream of the wavelength combining section 50 on the optical path of the illumination light Li.
  • the illumination wavelength division unit 51 deflects the incident illumination light Li by a minute angle in accordance with the length of the wavelength contained therein and emits it.
  • the illumination wavelength division unit 51 may have the same configuration as the wavelength division units 20b to 20e described above.
  • a plurality of illumination regions 19 are formed on the sample 18 in accordance with the illumination lights of different wavelengths that are split (deflected) by the illumination wavelength splitter 51.
  • a plurality of images corresponding to the plurality of illumination regions 19 are formed on the detector 30 without providing the wavelength dividing units 20, 20a to 20e in the detection optical system.
  • the illumination wavelength division unit 51 is provided in the illumination optical system instead of the wavelength division units 20 and 20a to 20e in the detection optical system in the microscopes of each of the above-described embodiments.
  • the same functions as those of the microscopes of the above-described embodiments are realized.
  • the amount of deflection of the illumination light of each wavelength by the illumination wavelength division unit 51 is such that the image 29a, the image 29b, and the image 29c of each illumination region 19 formed on the detector 30 are the first portion on the detector 30. 30a, the second portion 30b, and the third portion 30c.
  • the illumination wavelength division unit includes at least the light of the first wavelength (for example, the long wavelength light of the detection light) that is incident on the first portion of the detector from the sample in which the illumination region is formed.
  • the second wavelength for example, the light of the medium wavelength of the detection light
  • the microscope of this embodiment can simultaneously detect light of different wavelengths (light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength). It should be noted that it is not necessary to detect lights of different wavelengths at the same time, and they may be detected at different times.
  • the images 29a to 29c of the illumination region 19 formed on the detector 30 may be light having the same wavelength as the illumination light forming the illumination region 19, and the sample 18 irradiated with the illumination region 19 emits the light. It may be fluorescent.
  • the branch mirror 12 is preferably a dichroic mirror.
  • a half mirror is used as the branch mirror 12, and the wavelength of the illumination light Li is absorbed or reflected somewhere on the optical path from the branch mirror 12 to the detector.
  • a bandpass filter may be provided.
  • the branching mirror 12, which is a dichroic mirror, or the above bandpass filter can be interpreted as an irradiation light blocking member that blocks the illumination light Li that forms the illumination region 19 from entering the detector 30.
  • the control unit 40 acquires the light amount signal from each photoelectric conversion unit 31 included in the detector 30 while relatively scanning the illumination region 19 and the sample 18, and thus the photoelectric conversion unit.
  • a two-dimensional image of the sample 18 can be acquired for each 31.
  • a two-dimensional image of the sample 18 having an excellent S/N ratio can be simultaneously acquired for three wavelengths.
  • the light of the first wavelength, the light of the second wavelength, and the light of the third wavelength to be detected are fluorescence emitted from the sample 18, for example, so-called super-resolution two-dimensional Images can be obtained.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration in the vicinity of the wavelength combining unit 50a of the microscope according to the thirteenth embodiment.
  • Most of the configuration of the microscope of the thirteenth embodiment is common to the configuration of the microscope of the twelfth embodiment described above. Therefore, only differences from the microscope of the twelfth embodiment will be described below.
  • the mirrors 22c and the dichroic mirrors 21m and 21n that form the wavelength synthesis unit 50a instead of the illumination wavelength division unit 51 provided in the microscope of the twelfth embodiment are not parallel to each other.
  • the wavelength combining unit 50a functions as an illumination wavelength division unit.
  • the illumination light Li emitted from the wavelength synthesizing unit 50a is the illumination lights L4 to L6 having different wavelengths, which are deflected by a minute angle and emitted.
  • a plurality of illumination lights of different wavelengths split (deflected) by the illumination wavelength splitting unit 51 are provided on the sample 18.
  • the illumination area 19 is formed.
  • the light of different wavelengths (light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength) may be detected at the same time in the microscope of the present embodiment, or light of different wavelengths may be detected at different timings. May be.
  • FIG. 15 is a figure which shows the structure of the microscope 100b of 14th Embodiment typically. Since the structure of the microscope of the 14th embodiment has many parts in common with the structure of the microscope of the 11th embodiment described above, the same reference numerals are given to the common parts, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • the light sources 10a to 10c that emit light of different wavelengths are controlled by the control unit 40, and the illumination lights L4 to L6 output from the light sources L4 to L6 are temporally intensity-modulated at different modulation frequencies.
  • the intensity of the illumination region 19 formed on the sample 18 is also modulated at a different modulation frequency for each wavelength forming the same.
  • the difference in the frequency of the intensity modulation is utilized, and the image 29 of the illumination region 19 formed on the detector 30 is caused by the illumination lights L4 to L6 having a plurality of different wavelengths. Separates and detects light. Therefore, in the microscope of the 14th embodiment, the images 29a to 29c of the light having a plurality of wavelengths are locally separated into different parts (first part 30a to third part 30c) on the detector 30. No need to form.
  • the wavelength division units 20, 20a to 20e in the detection optical system in the microscopes of the first to eleventh embodiments and the illumination wavelength division in the microscope of the twelfth embodiment It is not necessary to include the part 51.
  • the illumination light L4 is intensity-modulated at the first intensity modulation frequency f1, and the wavelength of the illumination light L4 or the fluorescence generated when the illumination light L4 is applied to the sample 18 is the first wavelength.
  • the image formed on the detector 30 by the above is referred to as a first image 29a.
  • the illumination light L5 is intensity-modulated at the second intensity modulation frequency f2, and the wavelength of fluorescence generated when the illumination light L5 or the illumination light L5 irradiates the sample 18 is the second wavelength, and the second wavelength.
  • the image formed on the detector 30 depending on the wavelength is referred to as a second image 29b.
  • the illumination light L6 is intensity-modulated at the third intensity modulation frequency f3, and the illumination light L6 or the wavelength of the fluorescence generated when the illumination light L6 is applied to the sample 18 is the third wavelength, and the third wavelength
  • the image formed on the detector 30 by the wavelength is the third image 29c.
  • the first intensity modulation frequency f1, the second intensity modulation frequency f2, and the third intensity modulation frequency f3 are mutually different frequencies. Further, for example, the first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength are wavelengths different from each other. Further, the first image 29a, the second image 29b, and the third image 29c overlap each other to form the image 29.
  • the image 29 formed on the detector 30 may be formed with light having the same wavelength as the illumination lights L4 to L6, respectively, and the illumination lights L4 to L6 are irradiated. It may be formed by fluorescence emitted from the sample 18. In either case, the intensities of the first to third images 29a to 29c formed on the detector 30 are modulated with different modulation frequencies.
  • the control section 40 includes a frequency selection section 42.
  • the frequency selection unit 42 uses an AC component (first component, second component) corresponding to the modulation frequencies of the first to third intensity modulation frequencies f1 to f3 from the light amount signal detected by the photoelectric conversion unit 31 included in the detector 30.
  • the component and the third component) are separated and output to the image processing unit 41.
  • the frequency selection unit 42 Fourier-converts the light amount signal detected by the photoelectric conversion unit 31 with respect to time, and extracts an AC component corresponding to the modulation frequencies of the first to third intensity modulation frequencies f1 to f3.
  • the AC component corresponding to each modulation frequency can be separated.
  • the image processing unit 41 like the microscopes of the above-described first to thirteenth embodiments, receives the light amount signals (first component, second component, and A three-dimensional image of the sample 18 is generated based on the third component) and the relative positional relationship between the illumination region 19 and the sample 18 when the light amount signal is detected. Then, the image processing unit 41 shifts and adds the two-dimensional images acquired by the respective photoelectric conversion units 32 for each of the light amount signals corresponding to the intensity modulation frequencies f1 to f3, thereby detecting at three wavelengths. , A two-dimensional image (image data) having a high S / N ratio of the sample 18 can be generated.
  • FIG. 16 is a diagram showing the configuration from the light sources 10a to 10c to the wavelength combining unit 50 of the microscope of the fifteenth embodiment.
  • the configuration of the microscope of the fifteenth embodiment is almost the same as the configuration of the microscope of the fourteenth embodiment described above. Therefore, only differences from the microscope of the fourteenth embodiment will be described below.
  • the microscope of the fifteenth embodiment includes acoustic elements 70a to 70c on the illumination optical path between the collimator-lenses 11a to 11c and the wavelength synthesizer 50, respectively.
  • the control unit 40 does not control the light sources 10a to 10c, but controls the acoustic elements 70a to 70c, so that the intensities of the illumination lights L4 to L6 passing therethrough are modulated at different modulation frequencies.
  • the microscope of the fifteenth embodiment is the same as the microscope of the fourteenth embodiment except for the above configuration. However, in the microscope of the fifteenth embodiment, the light sources 10a to 10c may be replaceably (attachable or detachable) provided to the microscope, or may be externally attached to the microscope during observation with the microscope.
  • the shape of the light incident surface of each photoelectric conversion unit 31 is limited to the above-described square. Instead, it may be rectangular or hexagonal. Further, the two-dimensional arrangement directions of the photoelectric conversion units 31 are not limited to the two directions orthogonal to each other, but may be directions that intersect each other. For example, the regular hexagonal photoelectric conversion units 31 may be arranged in a honeycomb shape.
  • the positions of the images 29a to 29c of the illumination region 19 according to the first to third wavelengths are determined by the detector 30. It is not limited to being displaced in only one direction as described above. That is, the positions of the images 29a to 29c may be two-dimensionally arranged in the detection plane of the detector 30. In order to arrange the images 29a to 29c in this manner, for example, they are configured in the wavelength division unit 20b of the third example shown in FIG. 5 or the wavelength division unit 20d of the fifth example shown in FIG.
  • the dichroic mirror or some of the mirrors to be rotated may be finely rotated about an axis that is not perpendicular to the paper surface of each drawing as a rotation axis.
  • a detector 30 in which a plurality of photoelectric conversion units 31 are arranged two-dimensionally and a one-dimensional arrangement in which a plurality of photoelectric conversion units 31 are arranged one-dimensionally are arranged.
  • Both of the detected detectors 30 can also be used in parallel. That is, the detection light Ld reflected by the branch mirror 12 is branched into two by, for example, a half mirror or a dichroic mirror, and one optical path is provided with wavelength dividing units 20, 20a to 20d and a two-dimensional detector, and the other optical path is provided.
  • the detection light Ld reflected by the branch mirror 12 can be branched into a plurality of parts by, for example, a half mirror or a dichroic mirror, and a two-dimensional detector (or one-dimensional detector) can be arranged in each optical path.
  • a wavelength dispersive element such as a prism or a diffraction grating may be used as a means for branching the detection light Ld into a plurality of light beams.
  • the detection light Ld can be made incident on the wavelength dispersion element, and a two-dimensional detector (or one-dimensional detector) can be arranged in each optical path of a plurality of light beams of different wavelengths dispersed by the wavelength dispersion element.
  • the microscope 100, 100a, 100b of each embodiment includes an illumination optical system (12, 13, 14, 15, 16, etc.) that forms one or a plurality of condensed illumination regions 19 on the sample 18.
  • the scanning units 13 and 17 that relatively scan the illumination region 19 and the sample 18, and the detection optical system (16, 14, 15, 13, 12, 12, 20, 26a) on which the light from the sample 18 on which the illumination region 19 is formed is incident. 26c) and the like, and a first portion and a second portion each having a plurality of detection portions arranged at a position conjugate with the illumination region of the sample with respect to the detection optical system and arranged at least in the first direction.
  • Image data at the first wavelength of the sample is generated, and the light amount signal of the sample generated by each of the plurality of detection units of the second portion 30b by relative scanning is transmitted to the second portion 30b of the plurality of detection units. It is provided with an image processing unit that generates image data at a second wavelength of the sample 18 based on a corrected light amount signal corrected according to each position in the above. With this configuration, two super solutions with excellent S / N ratios detected by the light of the first wavelength and the light of the second wavelength in a short time by one scanning by the scanning units 13 and 17 are performed. An image image (image data) can be generated.
  • each photoelectric conversion unit 31 of the first portion 30a of the detector 30 is set to NAd1 for the numerical aperture on the detector 30 side in the first wavelength of the detection optical system and ⁇ 1 for the first wavelength.
  • W1 ⁇ 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ 1/NAd1 is set, and the width W2 of each photoelectric conversion portion 31 of the second portion 30b of the detector 30 in the first direction is detected at the second wavelength of the detection optical system.
  • the numerical aperture on the vessel 30 side is NAd2 and the second wavelength is ⁇ 2
  • W2 ⁇ 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ ⁇ 2 / NAd2 a super-resolution image in the first direction of the sample 18 is generated. can do.
  • the effective width W3 of each photoelectric conversion portion 31 of the first portion 30a of the detector 30 in the second direction orthogonal to the first direction is defined as the numerical aperture on the detector 30 side at the first wavelength of the detection optical system. Is NAd1 and the first wavelength is ⁇ 1, W3 ⁇ 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ ⁇ 1 / NAd1, and the effective width of each photoelectric conversion unit 31 of the second portion 30b of the detector 30 in the second direction.
  • the numerical aperture of W4 on the detector 30 side at the second wavelength of the detection optical system is NAd2 and the second wavelength is ⁇ 2
  • the sample 18 is set to W4 ⁇ 0.2 ⁇ 1.21 ⁇ ⁇ 2 / NAd2. It is possible to generate a super-resolution image in the second direction of.
  • the detector 30 includes a plurality of sub-detectors, and the first portion 30a and the second portion 30b are included in different sub-detectors of the plurality of sub-detectors. Even if the detector 30 having a small total area of the photoelectric conversion unit 31 is used, the plurality of images 29a to 29c formed by a plurality of wavelengths can be detected.
  • the first portion 30a and the second portion 30b of the detector 30 are simply portions of the plurality of photoelectric conversion units 31 of the same detector 30 that are separated from each other in the first direction.
  • the one detector 30 can detect the images 29a to 29c formed by light of a plurality of wavelengths. Thereby, the cost of the detector 30 can be reduced.
  • (6) By providing the wavelength division units 20, 20a, 20d, and 20e that perform wavelength division by reflecting or transmitting the incident light by the dichroic mirror, the influence of chromatic dispersion (chromatic aberration) on the detector 30 is exerted. Fewer images 29a-29b can be formed. Thereby, a super-resolution image with high resolution can be obtained.
  • the wavelength dividing unit 20c including the wavelength dispersion element 23 that makes the traveling direction of the incident light different according to the wavelength of the light, a plurality of images 29a to 29c having different wavelengths in the illumination region 19 can be obtained. It can be separated in one direction (U direction) with a simple configuration. Accordingly, it is possible to generate a two-dimensional image of the sample 18 with different wavelengths with a simple configuration.
  • the wavelength dividing units 20, 20a to 20e By configuring the wavelength dividing units 20, 20a to 20e to be included in the detection optical system, it is possible to prevent the wavelength dividing units 20, 20a to 20e from being irradiated with intense light from the light source 10.
  • the durability of the optical components (dichroic mirror, prism, etc.) that compose the wavelength division units 20, 20a to 20e can be improved. Further, as compared with the configuration in which the wavelength dividing portions 20, 20a to 20e are included in the illumination optical system, the illumination regions of each wavelength overlap on the sample 18, so that the fluorescence from the sample 18 due to the illumination of the illumination regions of each wavelength almost simultaneously. Can be detected by the detector 30.
  • the wavelength dispersion element 23 that may be generated when the wavelength division unit 20c having the wavelength dispersion element 23 is used by correcting the image signal of the sample 18 based on the wavelength dispersion characteristic of the dispersion element 23. It is possible to correct (reduce) the blurring of the image due to the color dispersion of.
  • the fluorescence emitted by the sample 18 due to the irradiation of the illumination region 19 can be detected by the configuration having the irradiation light blocking member for blocking the incident of the illumination light forming the illumination region 19 into the detector 30. become. This makes it possible to acquire a super-resolution image of the sample 18.
  • the photoelectric conversion unit 31 is directly arranged at the position of the image 29 of the illumination area 19.
  • a light distribution element such as an optical fiber bundle
  • the other end (exit end) of the light distribution element is arranged.
  • FIG. 17A is a diagram showing the entire detector 200 of the modified example.
  • the detector 200 of the modified example includes a photoelectric detector array 206 arranged one-dimensionally and an optical fiber bundle 201 that supplies light to the photoelectric detector array 206.
  • the optical fiber bundle 201 is formed from a single optical fiber 204.
  • One end (incident end) 202 of the optical fiber bundle 201 is arranged on the surface of the illumination region 19 on which the images 29a to 29c are formed, and at the one end 202, the single optical fibers 204 are densely arranged. ..
  • the other end (injection end) of each optical fiber 204 in the optical fiber bundle 201 is arranged along a plug 205 extending in one dimension.
  • the other end (injection end) 205 of each optical fiber 204 faces each photoelectric conversion surface 208 of the photoelectric detector array 206 arranged one-dimensionally.
  • the optical fiber bundle 201 corresponds to a light distribution element that distributes light.
  • the optical distribution element is not limited to the optical fiber bundle, and other existing waveguides can be used.
  • each optical fiber 204 (correctly, the diameter of the core of the fiber) is set to a value that satisfies the conditions of W1 to W3 in the above formulas (1) to (3).
  • a condensing element array such as a microlens array may be arranged in front of the incident end of each optical fiber 204.
  • the incident end of each optical fiber 204 may be arranged at the position of the image formed via the condensing element array.
  • FIG. 17B is a diagram showing the entrance end of the optical fiber bundle 201.
  • the optical fiber bundle 201 includes an optical fiber 207 indicated by a white circle and an optical fiber 203 indicated by a black circle.
  • An optical fiber 207 indicated by a white circle is an optical fiber whose emission end 205 faces the photoelectric conversion surface 208
  • an optical fiber 203 indicated by a black circle is an optical fiber whose emission end 205 does not face the photoelectric conversion surface 208. is there.
  • the first portion, the second portion, and the third portion of the detector 200 are different from each other on the light receiving surface (the incident end of the optical fiber bundle 201) of the single detector 200. Can be interpreted as a part.
  • images 29a to 29c of the first to third wavelengths of the illumination region 19 are arranged so that their centers form a triangle at the incident end 202 of the optical fiber bundle 201.
  • the images 29a to 29c can be spatially separated.
  • the arrangement of the images 29a to 29c is not limited to this.
  • an image 29a of the first wavelength is formed on the first portion of the optical fiber bundle 201 at the incident end
  • an image 29b of the second wavelength is formed on the second portion of the optical fiber bundle 201 at the incident end.
  • An image 29c with a third wavelength is formed in the third portion at the incident end of the above.
  • the single detector 200 does not have to detect images of a plurality of wavelengths, and each of the first to third sub-detectors (30a to 30c) of the detector 30 can be detected as in the case of FIG. Instead, a plurality of the detectors 200 of the modified example (which can be interpreted as a first sub-detector, a second sub-detector, and a third sub-detector) may be used.
  • the image 29a with the first wavelength is formed on the first portion of the incident end of the optical fiber bundle 201 of the detector 200 of the modified example used instead of the first sub-detector 30a of FIG.
  • Image 29b with the second wavelength is formed on the second portion of the incident end of the optical fiber bundle 201 of the detector 200 of the modified example used instead of the sub-detector 30b of FIG.
  • An image 29c with the third wavelength is formed on the third portion of the incident end of the optical fiber bundle 201 of the detector 200 of the modified example used.
  • the degree of freedom in arranging the photoelectric conversion unit 31 is increased, and a larger photoelectric conversion unit 31 can be used.
  • a highly sensitive and highly responsive photoelectric conversion unit 31 such as a PIN photodiode or a photomultiplier tube can be used, and the S/N ratio of the two-dimensional image of the sample 18 can be improved.
  • the incident end of the optical fiber bundle 201 is two-dimensional because the incident ends of the optical fibers that detect (photoelectrically convert) light by the photoelectric conversion unit 31 arranged downstream thereof are two-dimensionally arranged. It can be interpreted as a plurality of detectors arranged.

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Abstract

顕微鏡は、照明領域を試料に形成する照明光学系と、照明領域と試料とを相対走査させる走査部と、試料からの光が入射する検出光学系と、検出光学系に対して照明領域と共役な位置に配置され、少なくとも第１方向に配列されている複数の検出部を有する検出器と、検出光学系または照明光学系に含まれ、１つの照明領域から検出器の第１部分へと入射する第１波長の光と、１つの照明領域から検出器の第２部分へと入射する第２波長の光とを分割する波長分割部と、相対走査により複数の検出部のそれぞれで生成される試料の光量信号を検出部のそれぞれの位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて画像データを生成する画像処理部と、を備える。

Description

顕微鏡
　本発明は、顕微鏡に関する。
　試料に照明光を集光して照射し試料からの蛍光を検出する走査型顕微鏡が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
米国特許第９６３２２９６号明細書
　本発明の第１の態様の顕微鏡は、１つまたは複数の集光された照明領域を試料に形成する照明光学系と、前記照明領域と前記試料とを相対走査させる走査部と、前記照明領域が形成された試料からの光が入射する検出光学系と、前記検出光学系に対して前記試料の前記照明領域と共役な位置に配置され、少なくとも第１方向に配列されている複数の検出部を有する検出器と、前記検出光学系または前記照明光学系に含まれ、前記照明領域のうち１つの照明領域が形成された前記試料からの第１波長の光が前記検出器の第１部分へと入射し、前記照明領域のうち１つの照明領域が形成された前記試料からの第２波長の光が前記検出器の第２部分へと入射するように、異なる波長の光を分割する波長分割部と、前記相対走査により前記第１部分の複数の検出部のそれぞれで生成される前記試料の光量信号を前記複数の検出部の前記第１部分内におけるそれぞれの位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて前記試料の前記第１波長での画像データを生成し、前記相対走査により前記第２部分の複数の検出部のぞれぞれで生成される前記試料の光量信号を前記複数の検出部の前記第２部分内におけるそれぞれの位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて前記試料の前記第２波長での画像データを生成する画像処理部と、を備える。
　本発明の第２の態様の顕微鏡は、第１周波数で強度変調された第１波長の光と、第２周波数で強度変調された第２波長の光とを含む照明領域を試料に形成する照明光学系と、前記照明領域と前記試料とを相対走査させる走査部と、前記照明領域が形成された試料からの光が入射する検出光学系と、前記検出光学系に対して前記試料の前記照明領域と共役な位置に配置され、少なくとも第１方向に配列されている複数の検出部を有する検出器と、前記複数の検出部のそれぞれが出力する前記試料の光量信号から、前記第１周波数で強度変調されている第１成分および前記第２周波数で強度変調されている第２成分とを、それぞれ分離する周波数選別部と、前記相対走査により前記複数の検出部のそれぞれで生成される前記試料の光量信号の前記第１成分を、前記複数の検出部のそれぞれの位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて前記試料の前記第１波長での画像データを生成し、前記試料の光量信号の前記第２成分を、前記複数の検出部のそれぞれの位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて前記試料の前記第２波長での画像データを生成する画像処理部と、を備える。
第１実施形態の顕微鏡の構成を模式的に示す図。 検出器と検出器上に形成された照明領域の像の一例を示す図。 第２実施形態の顕微鏡の一部の構成を示す図。図３（ａ）は、第２の例の波長分割部および第２の例の検出器を示す図。図３（ｂ）は、第２の例の検出器と検出器上に形成された照明領域の像を示す図。図３（ｃ）は、第３の例の検出器と検出器上に形成された照明領域の像を示す図。 第３実施形態の顕微鏡の波長分割部および検出器を含む部分の構成を示す図。 第４実施形態の顕微鏡の波長分割部および検出器を含む部分の構成を示す図。 第５実施形態の顕微鏡の一部の構成を示す図。図６（ａ）は、第４の例の波長分割部から第４の例の検出器までの構成示す図。図６（ｂ）は、第２の例の検出器と検出器上に形成された照明領域の像を示す図。 第６実施形態の顕微鏡の一部の構成を示す図。図７（ａ）は、第４の例の波長分割部から、波長選択フィルタアレイおよび第４の例の検出器までの構成を示す図。図７（ｂ）は、波長選択フィルタアレイの例を示す図。 第７実施形態の顕微鏡の一部の構成を示す図。図８（ａ）は、第４の例の波長分割部から第２の例の検出器までの構成を示す図。図８（ｂ）は、第２の例の検出器と検出器上に形成された照明領域の像を示す図。 第８実施形態の顕微鏡の一部の構成を示す図。図９（ａ）は、遮光板から第２の例の検出器までの構成を示す図。図９（ｂ）は、透過部が設けられている遮光板を示す図、図９（ｃ）は、第２の例の検出器と検出器上に形成された照明領域の像を示す図。 第９実施形態の顕微鏡の一部の構成を示す図。図１０（ａ）は、第５の例の波長分割部から第２の例の検出器までの構成示す図。図１０（ｂ）は、第２の例の検出器と検出器上に形成された照明領域の像を示す図。 第１０実施形態の顕微鏡の波長分割部および検出器を含む部分の構成を示す図。 第１１実施形態の顕微鏡の構成を模式的に示す図。 第１２実施形態の顕微鏡の波長合成部５０近傍の構成を示す図。 第１３実施形態の顕微鏡の波長合成部５０ａ近傍の構成を示す図である。 第１４実施形態の顕微鏡の構成を模式的に示す図。 第１５実施形態の顕微鏡の波長合成部５０近傍の構成を示す図。 変形例の検出器の構成を示す図。図１７（ａ）は、変形例の検出器の全体を示す図、図１７（ｂ）は、変形例の検出器の入射端面を示す図。 画像処理部による処理のフローチャートを示す図。
（第１実施形態の顕微鏡）
　図１は、第１実施形態の顕微鏡１００の構成を模式的に示す図である。以下の実施形態において、顕微鏡１００は走査型の蛍光顕微鏡であるものとして説明するが、実施形態に係る顕微鏡は、走査型の顕微鏡あるいは蛍光顕微鏡に限定されない。顕微鏡１００は、対物レンズ１６、リレーレンズ１４、リレーレンズ１５、偏向部１３、分岐ミラー１２、波長分割部２０、検出器３０等を備えている。ここで、本実施形態において検出器３０は、複数の副検出器（第１の副検出器３０ａ、第２の副検出器３０ｂ、および第３の副検出器３０ｃ）を含む。
以下、説明において、対物レンズ１６の光軸に平行な下向き方向を＋Ｚ方向とするＸＹＺ座標系を適宜参照する。
　レーザー等の光源１０から発せられた照明光Ｌｉは、コリメーターレンズ１１により略平行光に変換され、ダイクロイックミラー等からなる分岐ミラー１２を透過して、偏向部１３に入射する。偏向部１３には、一例としてＸ方向偏向ミラー１３ａおよびＹ方向偏向ミラー１３ｂが設けられている。Ｘ方向偏向ミラー１３ａおよびＹ方向偏向ミラー１３ｂにより反射された照明光Ｌｉは、リレーレンズ１４、１５を経て対物レンズ１６に入射し、対物レンズ１６により、ステージ２上に保持されている試料１８上に投影され、試料１８上に照明光が対物レンズ１６の解像限界程度の大きさに集光された照明領域を形成する。なお、光源１０は、連続発振光を射出するレーザー、もしくはパルス光を射出するレーザーのどちらであってもよい。また、光源１０は、レーザーでなくてもよく、ＬＥＤやランプであってもよい。なお、光源１０から光ファイバーを介して出射した照明光Ｌｉをコリメーターレンズ１１で略平行光に変換してもよい。
　Ｘ方向偏向ミラー１３ａおよびＹ方向偏向ミラー１３ｂは、試料１８に対して、対物レンズ１６およびリレーレンズ１４、１５を介して、ほぼ対物レンズ１６の瞳面の共役面（又は対物レンズ１６の瞳面）となる位置に配置されている。
　従って、偏向部１３のＸ方向偏向ミラー１３ａが所定方向に揺動することにより、照明領域１９は、試料１８上をＸ方向に移動（振動）する。また、Ｙ方向偏向ミラー１３ｂが所定方向に揺動することにより、照明領域１９は、試料１８上をＹ方向に移動（振動）する。
　光源１０は、単色（単一波長）の光源であっても良く、多色（複数波長）の光源であっても良い。光源１０が単一波長であれば、試料１８上の照明領域１９は単一波長の光による照明領域となり、光源１０が複数波長を含むものであれば、試料１８上の照明領域１９は複数の波長を含む照明領域になる。なお、多色の光源の場合、異なる複数の単色の光源を使用してもよい。
　従って、制御部４０が偏向部１３を制御する、すなわち、Ｘ方向偏向ミラー１３ａおよびＹ方向偏向ミラー１３ｂの揺動位置を制御することにより、照明領域１９を試料１８上でＸＹ方向の２次元に走査させることができる。
　Ｘ方向偏向ミラー１３ａおよびＹ方向偏向ミラー１３ｂは、ガルバノミラー、ＭＥＭＳミラー、レゾナントミラー（共振型ミラー）等で構成することができる。
　なお、制御部４０が、試料１８を保持するステージ１７を制御してＸ方向およびＹ方向に移動させることにより、照明領域１９とステージ１７上の試料１８とを相対走査させる構成としてもよい。また、偏向部１３による走査と、ステージ１７による走査を、両方行う構成としてもよい。
　偏向部１３およびステージ１７の少なくとも一方を、照明領域１９とステージ１７上の試料１８とを相対走査させる、走査部と解釈することもできる。画像処理部４１を含む制御部４０は、走査部である偏向部１３またはステージ１７を制御することにより、照明領域１９と試料１８との相対位置関係を制御する。
　試料１８としては、例えば予め蛍光染色された細胞などを使用するが、必ずしも蛍光を発する物質には限られない。また、試料１８としては、蛍光を発する物質を使用する場合には、光源１０の波長として、試料１８に含まれる蛍光物質を励起する波長を選択することが好ましい。なお、試料１８としては、蛍光を発する物質を使用する場合には、光源１０の波長として、試料１８に含まれる蛍光物質を多光子励起する波長を選択してもよい。
　なお、光源１０は、顕微鏡１００に交換可能（取り付け可能、取り外し可能）に設けられてもよく、顕微鏡１００による観察時などに、顕微鏡１００に外付けされてもよい。この場合、例えば、顕微鏡１００の外部の光源１０から光ファイバーなどの既存の光学部材を介して照明光Ｌｉを顕微鏡１００内に入射させてもよい。
　照明領域１９の照射により試料１８から発せられた光（検出光）Ｌｄは、対物レンズ１６に入射し、対物レンズ１６により屈折され、リレーレンズ１５，１４を経て、偏向部１３に至る。そして、偏向部１３のＹ方向偏向ミラー１３ｂおよびＸ方向偏向ミラー１３ａでそれぞれ反射される。Ｙ方向偏向ミラー１３ｂおよびＸ方向偏向ミラー１３ａでの反射により、検出光Ｌｄは、照明光Ｌｉとほぼ同じ光路に戻されて（デスキャンされて）、分岐ミラー１２に至る。そして、検出光Ｌｄは、分岐ミラー１２で反射されて、波長分割部２０に入射する。なお、分岐ミラー１２で照明光Ｌｉを透過し、検出光Ｌｄを反射して光を分岐しているが、分岐ミラー１２は照明光Ｌｉを反射し、検出光Ｌｓを透過して光を分岐するようなミラーであってもよい。
　図１に示した第１実施形態の顕微鏡は、第１の例の波長分割部２０を備えている。この第１の例の波長分割部２０は、入射光の波長に応じて、その光を透過または反射するダイクロイックミラー２１ａ，２１ｂを備えている。
　第１の例の波長分割部２０に入射した検出光Ｌｄは、始めにダイクロイックミラー２１ａに入射する。検出光Ｌｄのうちの長波長の光（第１波長の光）は、ダイクロイックミラー２１ａにより反射され光束Ｌ１となり、第１波長の光を透過する波長選択フィルタ２５ａおよび集光レンズ２６ａを経て、第１の副検出器３０ａに入射する。
　一方、中波長の光（第２波長の光）および短波長の光（第３波長の光）は、ダイクロイックミラー２１ａを透過して光束Ｌ２３となる。そして、ダイクロイックミラー２１ｂに入射する。光束Ｌ２３のうちの中波長の第２波長の光は、ダイクロイックミラー２１ｂにより反射され光束Ｌ２となり、第２波長の光を透過する波長選択フィルタ２５ｂおよび集光レンズ２６ｂを経て、第２の副検出器３０ｂに入射する。
　短波長の光（第３波長の光）は、ダイクロイックミラー２１ｂを透過して光束Ｌ３となり、第３波長の光を透過する波長選択フィルタ２５ｃおよび集光レンズ２６ｃを経て、第３の副検出器３０ｃに入射する。したがって、本実施形態の顕微鏡では、異なる波長の光（長波長の光と中波長の光と短波長の光）を同時に検出することができる。なお、異なる波長の光を同時に検出しなくてもよく、異なるタイミングで検出してもよい。なお、ダイクロイックミラー２１ａ及びダイクロイックミラー２１ｂで長波長の光（第１波長の光）を透過し、長波長の光（第１波長の光）が波長フィルタ２５ｃと集光レンズ２６ｃを経て、第３の副検出器３０ｃに入射するように構成してもよい。この場合、例えば、ダイクロイックミラー２１ｂで中波長の光（第２波長の光）を反射し、中波長の光（第２波長の光）が波長フィルタ２５ｂと集光レンズ２６ｂを経て、第２の副検出器３０ｂに入射するように構成してもよい。
　また、ダイクロイックミラー２１ａで短波長の光（第３波長の光）を反射し、短波長の光（第３波長の光）が波長フィルタ２５ａと集光レンズ２６ａを経て、第１の副検出器３０ａに入射するように構成してもよい。なお、ダイクロイックミラー２１ａで長波長の光（第１波長の光）を透過（短波長の光（第３波長の光）は反射、中波長の光（第２波長の光）は透過）し、ダイクロイックミラー２１ｂで長波長の光（第１波長の光）を反射（中波長の光（第２波長の光）は透過）し、長波長の光（第１波長の光）が波長フィルタ２５ｂと集光レンズ２６ｂを経て、第２の副検出器３０ｂに入射するように構成してもよい。なお、波長フィルタ２５ａ、２５ｂ、２５ｃの波長透過特性（波長反射特性）は、透過（反射）させる波長に応じて決定すればよい。
　以下では、第１の副検出器３０ａ、第２の副検出器３０ｂ、第３の副検出器３０ｃを、総称してまたは個々に、検出器３０とも呼ぶ。
　光源１０から発せられる光Ｌｉを試料１８に導く光学系は、照明光学系と解釈できる。
すなわち、分岐ミラー１２から試料１８に至る光路上に配置された各光学部材（分岐ミラー１２、偏向部１３、リレーレンズ１４，１５、対物レンズ１６等）は、照明光学系を構成している。
　また、試料１８から発せられる光を検出器３０に導く光学系は、検出光学系と解釈できる。すなわち、試料１８から検出器３０に至る光路上に配置された各光学部材（対物レンズ１６、リレーレンズ１４，１５、偏向部１３、分岐ミラー１２、波長分割部２０、集光レンズ２６ａ～２６ｃ等）は、検出光学系を構成している。
　第１から第３の副検出器３０ａ～検出器３０ｃは、それぞれ、検出光学系を介して試料１８上の照明領域１９と共役な位置、すなわち、検出光学系を介して試料１８上の照明領域１９と結像関係になる位置に配置されている。従って、第１から第３の副検出器３０ａ～検出器３０ｃの受光面上には、それぞれ第１波長から第３波長による照明領域１９の像２９ａ～２９ｃ（例えば、検出器３０で試料１８からの蛍光を検出する場合には、照明領域１９で励起された試料１８の蛍光の像）が形成されている。
　なお、照明領域１９と試料１８とを相対走査させる走査部として偏向部１３を使用する場合であっても、検出器３０の受光面上での照明領域１９の像２９ａ～２９ｃは、偏向部１３の状態にかかわらず、静止している。照明領域１９の像は、検出光Ｌｄが偏向部１３を通る際に、照明光Ｌｉとは逆方向に偏向（デスキャン）されるためである。
　図２は、第１の副検出器３０ａを、検出光Ｌｄの入射する側から（図１の－Ｚ方向から）見た図である。第１の副検出器３０ａは、一例として、半導体等で構成される光電変換部３１が、検出器３０ａの検出面内に２次元的に配列されているものである。図２に示す例では、光電変換部３１は直交する２方向（Ｕ方向、Ｖ方向）にそれぞれ９個配置されている。第１の副検出器３０ａについては、このＵ方向およびＶ方向は、図１でのＸ方向、およびＹ方向とそれぞれ一致している。ここで、Ｕ方向は第１方向と解釈できる。この場合、Ｖ方向を第２方向と解釈できる。なお、Ｕ方向は第２方向と解釈してもよい。この場合、Ｖ方向を第１方向と解釈できる。また、Ｕ方向に直交するＶ方向も含み、Ｕ方向と交差する方向を第３方向と解釈できる。なお、Ｖ方向と交差する方向を第３方向と解釈してもよい。
　第１の副検出器３０ａ上には、試料１８上の照明領域１９の第１波長の光による像２９ａが形成される。第１の副検出器３０ａは、その中心ＣＣが、照明領域１９の第１波長の光による像２９ａの中心と略一致するように調整して配置されている。
　図示は省略するが、図１の第２の副検出器３０ｂおよび第３の副検出器３０ｃも、それぞれ図２に示した第１の副検出器３０ａと同様である。そして、第２の副検出器３０ｂおよび第３の副検出器３０ｃは、上述のとおり、試料１８上の照明領域１９の第２波長の光による像、および第３波長の光による像が検出光学系を介してそれぞれ形成される位置に、配置されている。
　ここで、本実施形態の第１から第３の副検出器３０ａ～３０ｃを含む検出器３０において、検出器３０の第１部分、第２部分、および第３部分は、それぞれ第１の副検出部３０ａ、第２の副検出器３０ｂ、および第３の副検出器３０ｃと解釈できる。なお、この場合、検出器３０の第１部分は、第１の副検出器３０ａの受光面の少なくとも一部であってもよく、検出器３０の第２部分は、第２の副検出器３０ｂの受光面の少なくとも一部であってもよく、検出器３０の第３部分は、第３の副検出器３０ｃの受光面の少なくとも一部であってもよい。
　以上のように、波長分割部は、少なくとも、照明領域が形成された試料から検出器の第１部分（第１の副検出器）へと入射する第１波長の光（例えば、検出光のうちの長波長の光）と、照明領域が形成された試料から検出器の第２部分（第２の副検出器）へと入射する第２波長の光（例えば、検出光のうちの中波長の光）とを分割する。
　検出器３０に含まれるそれぞれの光電変換部３１が受光した光は、その光量に応じた電気信号（以下、「光量信号」とも呼ぶ）に変換され、制御部４０の中の画像処理部４１に伝達される。画像処理部４１は、各光電変換部３１からの光量信号と、その光量信号を検出した際の照明領域１９と試料１８との相対位置関係とに基づいて、試料１８の２次元画像（２次元画像データ）を生成する。
　すなわち、照明領域１９と試料１８との相対的な位置関係を表すＸ方向Ｙ方向の各座標位置と、その各座標位置において各光電変換部３１の１つから検出された光量信号との関係が、１つの光電変換部３１が生成した１つの２次元画像（１つの２次元画像に対応する画像データ）である。このように、画像処理部４１は、光電変換部３１毎に１つの２次元画像（１つの２次元画像に対応する画像データ）を生成する。ここで、検出器３０に含まれる光電変換部３１は、検出部と解釈することができる。なお、この２次元画像は、各光電変換部３１の光量信号に基づいて、光電変換部３１それぞれに対して生成されるため、以降、光電変換部で生成された２次元画像とも称する。
　一例として、図２に示した第１の副検出器３０ａに含まれる光電変換部３１のそれぞれの受光面内の断面形状は正方形である。そして、各光電変換部３１の１辺の長さ、すなわち各光電変換部３１の幅をＷ１、第１波長をλ１、試料１８上の照明領域１９と検出器３０の第１部分（本実施形態の顕微鏡では第１の副検出器３０ａ）を結像関係とする検出光学系の第１波長λ１における検出器３０の第１部分側（言い換えると、第１波長λ１における検出器３０側）の開口数をＮＡｄ１とするとき、検出器３０の第１部分の各光電変換部３１の幅Ｗ１と、第１波長λ１と、検出器３０の第１部分側の開口数ＮＡｄ１とは以下の式（１）を満たすことが望ましい。
　　　Ｗ１≦０．２×１．２１×λ１／ＮＡｄ１　・・・（１）
　すなわち、各光電変換部３１の幅Ｗ１は、第１波長λ１と開口数ＮＡｄ１で決まる、いわゆる解像限界の０．２倍以下であることが分解能の観点から望ましい。検出器３０の第１部分（本実施形態の顕微鏡では第１の副検出器３０ａ）が検出する第１波長の光が、試料１８上の照明領域１９から発せられる蛍光であるとき、各光電変換部３１の幅Ｗ１が式（１）を満たしていると、各光電変換部３１が検出した上述の２次元画像（照明領域１９と試料１８との相対位置関係に対する光量信号）は、いわゆる超解像画像となる。ここで、超解像画像とは、一例として、アッベの解像限界を超える解像度を有する画像である。なお、各光電変換部３１の幅Ｗ１は、第１波長λ１と開口数ＮＡｄで決まる、解像限界の０．２倍よりも大きな値であってもよい。但し、各光電変換部３１の幅Ｗ１は、第１波長λ１と開口数ＮＡｄで決まる、解像限界の１倍よりも小さい値でなければ超解像画像は得られない。
　なお、試料１８として予め蛍光染色された細胞を用い、検出器３０で検出した試料１８からの蛍光の像に基づいて超解像画像を生成しなくてもよい。例えば、試料からの蛍光以外にも（試料を蛍光染色せず）、インコヒーレントな光学過程を経て試料から検出された光（一例として、自発ラマン光など）に基づいて、超解像画像を生成することができる。また、コヒーレントな光学過程を経て検出された光（一例として、試料から反射した光や透過した光など）であっても、コントラストの高い画像を生成することができる。
　同様に、検出器３０の第２部分（本実施形態の顕微鏡では第２の副検出器３０ｂ）における各光電変換部３１の幅をＷ２、第２波長をλ２、試料１８上の照明領域１９と検出器３０の第２部分を結像関係とする検出光学系の第２波長λ２に対する検出器３０の第２部分側（言い換えると、第２波長λ２における検出器３０側）の開口数をＮＡｄ２とするとき、検出器３０の第２部分の各光電変換部３１の幅Ｗ２と、第２波長λ２と、検出器３０の第２部分側の開口数ＮＡｄ２とは以下の式（２）を満たすことが望ましい。
　　　Ｗ２≦０．２×１．２１×λ２／ＮＡｄ２　・・・（２）
　同様に、検出器３０の第３部分（本実施形態では第３の副検出器３０ｃ）における各光電変換部３１の幅をＷ３、第３波長をλ３、試料１８上の照明領域１９と検出器３０の第３部分を結像関係とする検出光学系の第３波長λ３に対する検出器３０の第３部分側（言い換えると、第１波長λ１における検出器３０側）の開口数をＮＡｄ３とするとき、検出器３０の第３部分の各光電変換部３１の幅Ｗ３と、第３波長λ３と、検出器３０の第３部分側の開口数ＮＡｄ３は以下の式（３）を満たすことが望ましい。
　　　Ｗ３≦０．２×１．２１×λ３／ＮＡｄ３　・・・（３）
　式（１）から式（３）の条件を満たすとき、検出器３０（第１の副検出器３０ａから第３の副検出器３０ｃ）に含まれるそれぞれの光電変換部３１が検出した光量信号に基づくそれぞれの２次元画像は、いずれも、いわゆる超解像画像となる。
　ただし、式（１）から式（３）で与えられる個々の光電変換部３１の幅（すなわち、光を受光する面積）は小さいため、各光電変換部３１による２次元画像のＳ／Ｎ比は、良好ではない恐れがある。
　そこで、画像処理部４１は、１つの検出器（３０ａ、３０ｂ、または３０ｃ）内に配置される各光電変換部３１により得られたそれぞれの２次元画像を加算などの既存の演算処理を行うことにより、２次元画像のＳ／Ｎ比を改善する。ただし、各光電変換部３１は、試料１８上のそれぞれ異なる位置に対して結像関係を有しているため、各光電変換部３１により得られたそれぞれの２次元画像を単純に加算したのでは、加算された像の解像度は低下する。
　具体例として、検出器３０の第１部分で２次元画像を生成する場合、試料１８のそれぞれ異なる部分の像は、検出器３０の第１部分内におけるそれぞれ異なる位置に結像される。すなわち、検出器３０の第１部分内においてそれぞれ位置の異なる光電変換部３１で検出される。このため、照明領域１と試料１８の相対走査を経て各光電変換部３１で生成された試料１８の２次元画像の互いの位置は、第１部分内における各光電変換部３１の位置に応じてずれる。例えば、第１部分内の直交２軸上に３×３の９つの光電変換部が配列されている場合、中心の光電変換部で生成された試料の２次元画像に対し、その周囲の８つの光電変換部でそれぞれ生成された試料の２次元画像の位置は、ずれる。このため、試料１８の互いに位置ずれしている２次元画像を相互に加算すると、加算された２次元画像の解像度は、１つの光電変換部で生成される２次元画像の解像度に比べてかえって低下する。
　従って、画像処理部４１は、複数の光電変換部３１の第１部分内におけるそれぞれの位置に応じて、照明領域１９と試料１８との相対走査により各光電変換部３１で生成された試料１８の２次元画像の位置をシフトさせて互いの２次元画像の位置を合わせる。言い換えると、各光電変換部３１で生成される試料１８の２次元画像の互いの位置が合うように、画像処理部４１は、第１部分内における各光電変換部３１で生成される光量信号をそれぞれの光電変換部３１の位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて、試料１８の第１波長λ１における２次元画像（高Ｓ／Ｎ比の超解像画像）を生成する。同様に、画像処理部４１は、試料１８の第２波長λ２における２次元画像（高Ｓ／Ｎ比の超解像画像）、および試料１８の第３波長における２次元画像（高Ｓ／Ｎ比の超解像画像）を生成する。
　例えば、画像処理部４１は、それぞれの光電変換部３１で生成された光量信号に対して、検出光学系の点像分布関数、照明領域１９の照明強度分布関数（言い換えれば、照明領域１９のＸＹ面内における強度分布を表す関数）、およびそれぞれの光電変換部３１の位置に応じて決まる補正量で補正させてから、相互に加算を行う、いわゆるリアサイメント処理を経て、高Ｓ／Ｎ比の超解像画像を生成する。なお、画像処理部４１は、それぞれ補正した補正光量信号を相互に加算しなくてもよく、既存の演算処理を用いて高Ｓ／Ｎ比の超解像画像を生成してもよい。この場合、例えば、乗算を使用した演算や四則演算を組み合わせた演算でそれぞれの補正光量信号を処理してもよい。
　図１８に示す画像処理部４１の処理のフローチャートに基づいて、画像処理部４１のリアサイメント処理を説明する。
　リアサイメント処理では、画像処理部４１は、始めにステップＳ１０１において、補正光量信号を生成する。これは、走査部による照明領域１９と試料１８との相対的な走査によって検出器３０の第１～第３部分内の複数の光電変換部３１毎に生成された試料１８の各波長（λ１～λ３）の光量信号を、第１～第３部分内における各光電変換部３１の位置に応じて補正したものである。なお、説明の便宜上、一例として、検出器３０の第１部分（本実施形態の顕微鏡では第１の副検出器３０ａ）内の各光電変換部３１で生成された第１波長λ１の光量信号を補正した補正光量信号を生成する方法について説明する。
　画像処理部４１は、複数の光電変換部３１の第１部分内におけるそれぞれの位置に応じた各光電変換部３１の光量信号の補正量に基づいて、光電変換部３１毎に生成された試料１８の光量信号を補正し、補正光量信号を生成する。ここで、画像処理部４１は、例えば、以下の（ａ）から（ｅ）に示すような数値シミュレーションにより決定された各光電変換部３１の補正量で補正光量信号を生成する。なお、同様に、ここでは一例として検出器３０の第１部分（本実施形態の顕微鏡では第１の副検出器３０ａ）内の各光電変換部３１で得られた光量信号の補正量（２次元画像のシフト量）を決定する方法について説明する。
（ａ）試料１８と検出器３０の第１部分との結像倍率だけ拡大した照明領域１９の光強度分布（照明強度分布関数）を、その中心が検出器３０の第１部分の中心ＣＣと一致するように想定する。
（ｂ）検出光学系の検出器３０の第１部分側の開口数ＮＡｄ１および波長λ１で決まる検出光学系の点像分布関数（ＰＳＦ）を、その中心が、２次元画像を生成する対象となる１つの光電変換部３１の中心と一致するように想定する。
（ｃ）（ａ）の照明強度分布関数と（ｂ）の点像分布関数との積の分布を求め、その分布のピーク位置または重心位置を求める。
（ｄ）（ｃ）で求めたピーク位置または重心と検出器３０の第１部分の中心ＣＣとが合うように当該対象となる１つの光電変換部３１の光量信号の補正量を決定（ピーク位置または重心と検出器３０の第１部分の中心ＣＣとの２次元における位置ずれ量を、上記の光電変換部３１で得られた２次元画像をシフトすべきシフト量として採用）する。
（ｅ）上記の（ａ）から（ｄ）を検出器３０の第１部分の中心ＣＣの光電変換部３１を除く、他の光電変換部３１について実施し、各光電変換部３１の光量信号の補正量を決定する。
　それぞれ第２波長λ２の光、第３波長λ３の光を用いて検出を行う検出器３０の第２部分（本実施形態の顕微鏡では第２の副検出器３０ｂ）、および検出器３０の第３部分（本実施形態の顕微鏡では第３の副検出器３０ｃ）についても、上記と同様に各光電変換部３１の光量信号の補正量を決定できる。
　上記の数値シミュレーションは、例えば、画像処理部４１など、制御部４０に設けられているコンピュータが上述の数値シミュレーション用のプログラムを実行することにより、行うことができる。なお、予め、上述の数値シミュレーションで算出した補正量（具体的には、複数の光電変換部３１のそれぞれの位置に応じた各光電変換部３１の光量信号の補正量）を制御部４０の記憶部（不図示）に記憶させておき、画像処理部４１は、その記憶部から補正量を読み出し、それぞれの光電変換部３１により得られた光量信号を補正して補正光量信号を生成するようにしてもよい。
　また、照明強度分布関数は、良く知られている通り、照明領域１９を形成する照明光Ｌｉの試料１８への入射角度特性から、すなわち照明光学系における照明光Ｌｉの対物レンズ１６の瞳面（又は瞳面と共役な面）における電場分布をフーリエ変換して得られた結果の絶対値の二乗を計算することにより、算出することができる。
　なお、検出光学系の点像分布関数と照明強度分布関数とが等しい場合には、上述のシフト量は、検出器３０ａの中心ＣＣを基準とする各光電変換部３１の座標の半分となる。なお、試料１８に含まれる蛍光物質をＭ個の光子で多光子励起する場合、上述のシフト量を算出する手順（ａ）～（ｅ）において、照明強度分布関数の代わりに、照明強度分布関数のＭ乗を用いてもよい。
　次に、画像処理部４１は、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で生成された各検出器３０の第１～第３部分における各光電変換部３１の各波長（λ１～λ３）の補正光量信号を、第１～第３部分毎（波長毎）に加算する。これにより、各波長（λ１～λ３）における試料１８の最終的な画像（高Ｓ／Ｎ比の超解像画像）が得られる。この結果、第１実施形態の顕微鏡においては、走査部（偏向部１３またはステージ１７）による最低１回の走査で、短時間に、第１波長、第２波長および第３波長のそれぞれで検出された、Ｓ／Ｎ比の優れた３つの超解像画像（画像データ）を生成することができる。
　なお、以上のリアサイメント処理は、例えば、文献、C. J. Sheppard, S. B. Mehta, R. Heintzmann, “Superresolution by image scanning microscopy using pixel reassignment”, Optics Letter（米国）, Volume 38, No.15, 2889, 2013年、に詳述されている。
　なお、画像処理部４１は、検出光学系の点像分布関数、照明領域１９の照明強度分布関数を使わずにリアサイメント処理を行い、高Ｓ／Ｎ比の超解像画像を生成してもよい。この場合、画像処理部４１は、複数の光電変化部３１で生成された各２次元画像の位置のずれを、各２次元画像の相関関係を用いて補正してもよい。
　具体的には、例えば基準となる光電変換部３１（例えば、中心の光電変換部）で生成された２次元画像と、基準以外の光電変換部３１で生成された各２次元画像との相互相関を計算することで、それぞれの画像の相対的な位置ずれ量を求める。そして、この位置ずれ量をなくすように（基準となる光電変換部３１で生成された２次元画像と、基準以外の光電変換部３１毎で生成された各２次元画像の位置が合うように）各光電変換部３１の補正量を決定し、補正光量信号を生成してもよい。この場合にも、画像処理部４１は、各光電変換部３１で生成される光量信号をそれぞれの光電変換部３１の位置に応じて補正した補正光量信号を生成していると解釈できる。なお、各光電変換部３１で得られた光量信号に補正量を加えて補正光量信号を生成して加算する際に、各光電変換部３１の補正光量信号（又は補正量）ごとに重みづけをして加算してもよい。
　上述の第１波長、第２波長、第３波長は、光源１０からの照明光Ｌｉに含まれている波長であっても良い。この場合には、分岐ミラー１２はダイクロイックミラーではなく、ハーフミラー等の同一の波長の光を部分的に反射および透過するミラーで構成することが望ましい。
　一方、第１から第３波長の光として、試料１８が光源１０からの照明光Ｌｉに照射されることにより発せられる蛍光を使用する場合には、分岐ミラー１２は、例えば、照明光Ｌｉの波長は透過し、蛍光である検出光Ｌｄの波長は反射するダイクロイックミラーで構成してもよい。
　なお、以上の第１実施形態の顕微鏡では、検出器３０の第１～第３部分（第１から第３の副検出器３０ａ～３０ｃ）を備え、第１波長、第２波長、第３波長の３つの異なる波長で、それぞれ超解像画像を生成するものとしたが、超解像画像の生成に使用する検出波長の数は３波長に限られるわけではない。例えば、使用する検出波長の数は２波長であってもよく、４波長以上であってもよい。波長分割部２０を構成するダイクロイックミラー２１ａ，２１ｂや、波長選択フィルタ２５ａ～２５ｃ、集光レンズ２６ａ～２６ｃおよび検出器３０の数を変更することで、検出波長の数を２波長や、４波長以上とすることができる。なお、以降の各実施形態においても同様に、３つの異なる波長で、それぞれ超解像画像を生成しなくてもよく、他の複数の異なる波長で、それぞれ超解像画像で生成してもよい。
　試料１８から複数の異なる波長の蛍光を発生されるためには、例えば、試料１８に予め異なる波長の蛍光を発する複数の蛍光物質を注入、もしくは染色しておくことが好ましい。また、これらの複数の蛍光物質ごとに最適な励起波長が異なる場合には、光源１０から発する照明光Ｌｉは、それらの複数の励起波長を含む多波長の光とすることが好ましい。この場合、分岐ミラー１２は、照明光Ｌｉ中の各励起光の波長は透過し、検出光Ｌｄ中の各蛍光は反射するダイクロイックミラーで構成することが望ましい。
　ところで、検出器３０ａ～３０ｃの取り付け位置がずれている場合等により、検出光学系の光軸と検出器３０の中心とに相対的な位置ずれが生じて場合には、照明領域１９の像２９ａ～２９ｃの中心と検出器３０ａの中心とは一致しない。その場合には、その位置ずれ量を考慮して上記の補正量の算出を行う必要がある。各検出器３０の中心に対する像２９ａ～２９ｃの中心の位置ずれは、例えば、画像処理部４１が、各検出器３０の光電変換部３１が受光した像２９ａ～２９ｃの光量重心を算出し、その光量重心と各検出器３０の中心とのずれを算出することで求めることができる。そして、上記の数値シミュレーションの（ｂ）において、照明強度分布の中心位置を、検出器３０ａの中心ではなく、上述の光量重心の位置に設定することで、位置ずれによる影響を数値的に補正することができる。
　検出器３０の第１～第３部分（本実施形態の顕微鏡では各副検出器３０ａ～３０ｃ）の光電変換部３１が受光した像２９ａ～２９ｃの光量重心を算出する際には、実際に検出すべき試料１８からの光を用いて光量重心を算出してもよい。あるいは、試料１８として蛍光の発光効率の良い蛍光ビーズを使用して、光量重心を算出してもよい。蛍光ビーズとして、ＴｅｔｒａＳｐｅｃｋ（登録商標）のような多色蛍光ビーズを利用してキャリブレーションを行うこともできる。
　また、実際に検出すべき試料１８または蛍光ビーズ等を第１から第３の各波長で検出したそれぞれの２次元画像の間で相関演算を行う等により、各波長で検出したそれぞれの２次元画像の位置ずれの量を算出し、各波長による像の間の位置ずれを補正することもできる。
（第２実施形態の顕微鏡）
　図３（ａ）は、第２実施形態の顕微鏡の波長分割部２０ａから検出器３０までの構成を示す図である。第２実施形態の顕微鏡は、前述の第１実施形態の顕微鏡１００の波長分割部２０から各副検出器３０ａ～３０ｃまでの構成を、図３（ａ）に示す波長分割部２０ａから単一の検出器３０までに置き換えた以外は、第１実施形態の顕微鏡１００と同一である。よって、同一部分についての説明は省略する。以下では、図３（ａ）に示した波長分割部２０ａおよび単一の検出器３０を、それぞれ第２の例の波長分割部２０ａおよび第２の例の検出器３０とも呼ぶ。
　図３（ａ）に示した第２の例の波長分割部２０ａは、ダイクロイックミラー２１ｄ、２１ｅと、ミラー２２とを含んでいる。波長分割部２０ａに入射した検出光Ｌｄは、始めにダイクロイックミラー２１ｄに入射する。検出光Ｌｄのうちの長波長の光（第１波長の光）は、ダイクロイックミラー２１ｄを透過して光束Ｌ１となり、集光レンズ２６ａを経て検出器３０に入射する。
　一方、中波長の光（第２波長の光）および短波長の光（第３波長の光）は、ダイクロイックミラー２１ｄで反射され光束Ｌ２３となる。そして、ミラー２２で反射され、ダイクロイックミラー２１ｅに入射する。光束Ｌ２３のうちの中波長の第２波長の光は、ダイクロイックミラー２１ｅを透過して光束Ｌ２となり、集光レンズ２６ｂを経て検出器３０に入射する。
　短波長の第３波長の光は、ダイクロイックミラー２１ｅで反射して光束Ｌ３となり、ミラー２２で反射され集光レンズ２６ｃを経て検出器３０に入射する。したがって、本実施形態の顕微鏡でも、異なる波長の光（長波長の光と中波長の光と短波長の光）を同時に検出することができる。なお、異なる波長の光を同時に検出しなくてもよく、異なるタイミングで検出してもよい。
　第２の例の波長分割部２０ａは、上述のように、検出光Ｌｄのうちの異なる波長の光を、それぞれの進行方向に対して直交する方向（図３（ａ）に示すＵ方向）に相互に位置シフトさせて波長分割を行う。
　ダイクロイックミラー２１ｄ、２１ｅと、ミラー２２は、一例として、それらの反射面がいずれも平行となるように設定されている。
　なお、ミラー２２は、高反射率の金属膜がコーティングされたミラーであっても良く、あるいは、第２波長および第３波長の光を反射する多層膜ミラーであってもよい。
　また、第２の例の波長分割部２０ａと各集光レンズ２６ａ～２６ｃとの間に、上述の第１実施形態と同様に第１から第３波長の光をそれぞれ選択して透過する波長選択フィルタ２５ａ～２５ｃを配置しても良い。
　図３（ｂ）は、第２の例の検出器３０を検出光Ｌｄが入射する方向から見た図である。
第２の例の検出器３０も、上述の第１実施例の各副検出器３０ａ～３０ｃと同様に、一例として、半導体等で構成される光電変換部３１が、検出器３０の検出面内に２次元的に配列されているものである。ただし、一例として、検出器３０内の光電変換部３１は、Ｕ方向には多く配列され、Ｕ方向と直交するＶ方向にはＵ方向よりも少なく配列されている。また、単一の検出器３０内における各光電変換部３１のＵ方向の幅は等しい。ここで、本実施形態の単一の検出器３０において、検出器３０の第１部分、第２部分、および第３部分は、単一の検出器３０の受光面の互いに異なる部分と解釈できる。
　照明領域１９の第１波長の光による像２９ａは、検出器３０内の第１部分３０ａに形成される。そして、照明領域１９の第２波長の光による像２９ｂは、検出器３０内の第２部分３０ｂに形成され、照明領域１９の第３波長の光による像２９ｃは、検出器３０内の第３部分３０ｃに形成される。以上のように、第２の例の波長分割部は、少なくとも、照明領域が形成された試料から検出器の第１部分へと入射する第１波長の光（例えば、検出光のうちの長波長の光）と、照明領域が形成された試料から検出器の第２部分へと入射する第２波長の光（例えば、検出光のうちの中波長の光）とを分割する。
　対物レンズ１６から集光レンズ２６ａ～２６ｃまでの検出光学系の結像倍率、検出器３０の大きさ、および波長分割部２０ａによる各波長の光束Ｌ１～Ｌ３の位置シフト量を最適化することにより、像２９ａ～２９ａは、検出器３０上で相互に重ならないように配置されている。
　なお、各像２９ａ～２９ａの大きさ（直径）は、いわゆる解像度の式に従って、検出光学系の検出器３０側の開口数に反比例し、検出光の波長に比例する。従って、例えば検出器３０側の開口数が各波長（第１～第３波長）に対して同様である場合、各像２９ａ～２９ｃの中で、波長の長い第１波長により形成される像２９ａの大きさは最大となり、波長の短い第３波長により形成される像２９ｃの大きさは最小となる。
　従って、検出器３０内で、上述の第１部分３０ａ、第２部分３０ｂ、第３部分３０ｃを決定する際には、波長の違いによる各像２９ａ～２９ｃの大きさの違いも考慮することが望ましい。なお、図３（ｂ）に示した例では、Ｕ方向に９列の光電変換部３１を第１部分３０ａとし、Ｕ方向に７列の光電変換部３１をそれぞれ第２部分３０ｂおよび第３部分３０ｃとしている。
　検出器３０内で、第１部分３０ａ、第２部分３０ｂ、第３部分３０ｃを決定する際に波長の違いによる各像２９ａ～２９ｃの大きさの違いを考慮してもよい。例えば、第１～第３波長における検出器３０側のそれぞれの開口数が同じ値の開口数ＮＡｄ（ＮＡｄ＝ＮＡｄ１＝ＮＡｄ２＝ＮＡｄ３）であるときを例として説明する。そして、波長λ３が最も短波長で、波長λ１が最も長波長であるとき、光電変換部３１のＵ方向の配列のピッチが、０．２×１．２１×λ３／ＮＡｄ以下となるように波長λ３における検出器３０側の開口数ＮＡｄを決めてもよい。これは、生成される画像の解像度の観点から、Ｕ方向の配列のピッチを、１．２１×λ３／ＮＡｄの０．２倍程度とすることが好ましいからである。
　なお、開口数ＮＡｄを決めることは、照明領域１９から検出器３０までの結像倍率を決めることと等価である。このように、各像（像２９ａ～２９ｃ）の内で、最も小さい像２９ｃを形成する波長λ３における検出器３０側の開口数を決定することで、上述の式（１）～（３）の全てを満たすことができる。
　次に、検出器３０内の第１部分３０ａにおけるＵ方向の範囲が、１．２１×λ１／ＮＡｄ以上となるように、第１部分３０ａ内にＵ方向に配置される光電変換部３１の数を決定する。同じく、検出器３０内の第２部分３０ｂにおけるＵ方向の範囲が、１．２１×λ２／ＮＡｄ以上となるように、第２部分３０ｂ内にＵ方向に配置される光電変換部３１の数を決定する。同じく、検出器３０内の第３部分３０ｃにおけるＵ方向の範囲が、１．２１×λ３／ＮＡｄ以上となるように、第３部分３０ｃ内にＵ方向に配置される光電変換部３１の数を決定する。
　上記のように光電変換部３１のＵ方向の数を割り当てることにより、すべての波長において、Ｕ方向に１．２１×λ／ＮＡｄ以上（λは波長λ１～λ３のいずれかの波長）の範囲で分布する光を検出することができる。これにより、検出器３０における光の検出効率（つまり、試料１８からの光に対して検出器３０で検出される光の割合）を向上させることができる。
　なお、各像２９ａ～２９ａの光量が十分に大きい場合には、検出器３０における第１部分３０ａから第３部分３０ｃのＵ方向の幅は、必ずしも１．２１×λ／ＮＡｄ以上でなくてもよい。また、検出器３０における第１部分３０ａから第３部分３０ｃのＵ方向の幅が、１．２１×λ／ＮＡｄに比べてあまりにも大きいと、本来検出すべき光以外のノイズ光を検出してしまう恐れもあるため、各部分（３０ａ～３０ｃ）のＵ方向の幅は、１．２１×λ／ＮＡｄ程度であることが好ましい。これにより、検出器３０上の限られた数の光電変換部３１を無駄なく有効に活用することができる。
なお、第１部分３０ａ、第２部分３０ｂ、および第３部分３０ｃに含まれるＵ方向の光電変換部３０の数（列）は、これに限られるものではない。
　例えば、集光レンズ２６ａ～２６ｃの焦点距離および配置（光軸方向における位置）を最適化することにより、各波長の検出光に対する検出器３０側の開口数ＮＡを、その波長に反比例する値に設定することで、検出器３０上の像２９ｄ～２９ｆの大きさ（直径）を等しくすることもできる。言い換えると、波長の違いにより生じる検出器３０上での像２９ａ～２９ｃの大きさの違いを補正するように集光レンズ２６ａ～２６ｃの焦点距離及び配置を設定する。この場合には、検出器３０上の限られた数の光電変換部３１を無駄なく有効に活用することができる。
　第２実施形態の顕微鏡においても、制御部４０が、照明領域１９と試料１８とを相対走査させながら各光電変換部３１からの光量信号を取得することにより、各光電変換部３１のそれぞれごとの、試料１８の２次元画像を取得することができる。
　そして、制御部４０に含まれる画像処理部４１は、検出器３０の中の第１部分３０ａに配置され、第１波長の光による像２９ａを検出した各光電変換部３１による２次元画像を、上述のシフト量だけそれぞれシフトさせてから、相互に加算する。
　画像処理部４１は、第２部分３０ｂに配置された各光電変換部３１による２次元画像、および第３部分３０ｃに配置された各光電変換部３１による２次元画像についても、同様のシフトおよび加算の処理を行う。これにより、３つの波長で検出した試料１８の３つの画像データを生成する。
　なお、第２実施形態においても、シフト量の算出に際しては、上述のとおり第１から第３部分内のそれぞれの光電変換部３１が検出した像２９ａ～２９ｃの光量重心を用いて、シフト量の算出を行っても良い。
　これにより、第２実施形態の顕微鏡においても、試料１８のＳ／Ｎ比の優れた２次元画像（超解像画像）を、３つの波長について同時に取得することができる。また、単一の検出器３０だけで試料１８の２次元画像（超解像画像）を、３つの波長について取得することができるため、安価な構成で複数波長の２次元画像（超解像画像）を取得することができる。また、単一の検出器で異なる波長の光の像２９ｄ～２９ｆを検出する場合であっても、像２９ｄ～２９ｆは、検出器上で相互に重ならないため、クロストークノイズが発生しない。従って、異なる波長毎にＳ／Ｎの高い２次元画像（超解像画像）を生成することができる。
　さらに、第２実施形態の顕微鏡においても、検出する第１波長の光、第２波長の光、および第３波長の光が、試料１８から発せられる蛍光の場合、であれば、いわゆる超解像の２次元画像を得ることができる。この場合、各光電変換部３１の１辺の長さ（幅）は、上述の第１実施形態と同様に、上述の式（１）～式（３）の条件を満たしていることが望ましい。
　なお、本例のように、単一の検出器３０上の異なる部分３０ａ～３０ｃに、照明領域１９の異なる波長による像を形成する場合であっても、上述と同様の手法でリアサインメントを行うことができる。ただし、本例の場合には、前述の各検出器（３０ａ～３０ｃ）の中心ＣＣを基準とする処理に代えて、検出器３０上の第１部分３０ａ、第２部分３０ｂ、および第３部分３０ｃのそれぞれの中心を基準として処理を行なう。
（第３の例の検出器）
　図３（ｃ）は、例えば、第２実施形態の顕微鏡に適用可能な、検出器３０の変形例を示す図である。以下、図３（ｃ）に示す検出器３０を、第３の例の検出器３０とも呼ぶ。第３の例の検出器３０は、いわゆる１次元ラインセンサーであり、半導体等からなる光電変換部３２がＵ方向にのみ配列されたものである。
　この場合にも、照明領域１９の第１から第３波長の光による像２９ａ～２９ｃは、それぞれ第３の例の検出器３０内の第１部分３０ａ、第２部分３０ｂ、および第３部分３０ｃに形成される。
　試料１８からの蛍光を検出していわゆる超解像を行うためには、第３の例の検出器３０の各光電変換部３２のＵ方向の幅は、上述の式（１）から式（３）の条件を満たすことが望ましい。
　また、Ｕ方向と直交するＶ方向の各光電変換部３２の幅も、同様に上述の式（１）から式（３）の条件を満たすことが望ましい。ただし、Ｖ方向の幅については、実際に各光電変換部３２の幅自体を狭くする必要はなく、図３（ｃ）に示すように、第３の例の検出器３０の受光面の直前に光を遮蔽する遮蔽部２８ａ、２８ｂを設けることで、各光電変換部３２のＶ方向の幅を実効的に狭くすることもできる。図３（ｃ）に示した例では、遮蔽部２８ａ、２８ｂの間に形成される透過部分の幅が、各光電変換部３２のＶ方向の実効的な幅となる。なお、遮蔽部２８ａ、２８ｂは、第３の例の検出器３０の受光面の直前に設けなくてもよい。例えば、遮蔽部２８ａ、２８ｂは、検出器３０の受光面と共役な位置に配置してもよい。この場合、検出器３０の受光面と共役な位置であって、照明光学系の光路と共有しない検出光学系の光路上に配置してもよい。なお、遮蔽部２８ａ、２８ｂには、光を遮蔽する既存の部材を使用すればよい。したがって、第３の例の検出器でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出することができる。なお、異なる波長の光を同時に検出しなくてもよく、異なるタイミングで検出してもよい。
　遮蔽部２８ａ、２８ｂをＶ方向に可動として、各光電変換部３２のＶ方向の実効的な幅を可変とすることもできる。
　また、遮蔽部２８ａ、２８ｂは、それぞれＵ方向で検出器３０の第１～第３部分３０ａ～３０ｃに対応する領域に３分割されており、３分割された各遮蔽部２８ａ、２８ｂがそれぞれＶ方向に可動であっても良い。これにより、上述の式（１）から式（３）の条件を満たすように、各光電変換部３２のＶ方向の実効的な幅を、第１～第３部分３０ａ～３０ｃごとに可変とすることができる。
　なお、遮蔽部２８ａ、２８ｂを設けなくてもよく、第３の例の検出器３０の各光電変換部３２のＶ方向の幅自体を、上述の式（１）から式（３）の条件を満たす幅としても良い。
　また、分岐ミラー１２から検出器３０までの検出光Ｌｄの光路上に、シリンドリカルレンズ（又はシリンドリカルレンズを含む光学系）を配置して、像２９ａ～２９ｃのＵ方向の幅とＶ方向の幅を異ならせてもよい。
　この場合、３つの波長（λ１～λ３）のうちの中間にあたる波長λや第２波長λ２の検出光に対して、各光電変換部３２のＶ方向の幅、またはＶ方向の実効的な幅（遮蔽部２８ａと２８ｂの間の幅）が、０．２×１．２１×λ／ＮＡｄｖとなるように、シリンドリカルレンズにより集光される検出光のＶ方向の開口数ＮＡｄｖを決定することもできる。
　シリンドリカルレンズを配置する場合、検出光学系の検出器３０側の開口数ＮＡｄは、シリンドリカルレンズによりＵ方向の開口数とＶ方向の開口数とが異なる値となる。よって、各光電変換部３２に要求されるＵ方向の幅とＶ方向の幅も異なってくるため、図３（ｃ）に示したような、Ｕ方向よりもＶ方向に長い光電変換部３２に適した検出光学系を実現できる。
　図３（ｃ）に示した第３の例の検出器３０を使用する場合にも、第１部分３０ａから第３部分３０ｃのそれぞれに含まれる各光電変換部３２は、試料１８の２次元画像を取得する。そして、画像処理部４１が、第１部分３０ａから第３部分３０ｃの各部分内で、各光電変換部３２が取得した２次元画像をシフトおよび加算することで、３つの波長で検出された、試料１８の高Ｓ／Ｎ比の２次元画像（画像データ）を生成することができる。
　第３の例の検出器３０は、１次元ラインセンサーを使用するため、２次元センサーを使用する場合に比べて、安価、かつ高速および高応答なセンサーを使用できるという利点がある。
　第３の例の検出器３０は、第２実施形態の顕微鏡と組み合わせて使用するのみでなく、上述の第１実施形態の顕微鏡や、後述する各実施形態の顕微鏡と組み合わせて使用することもできる。例えば、上述の第１実施形態の顕微鏡に第３の例の検出器３０を使用する場合、検出器３０の第１～第３の副検出器（３０ａ～３０ｃ）それぞれの代わりに複数の当該第３の例の検出器３０（第１の副検出器、第２の副検出器、および第３の副検出器と解釈できる）を用いてもよい。
　一方、検出器３０として２次元センサーを使用すると、照明領域１９の像２９を、より効率良く受光することができるため、より高Ｓ／Ｎ比の２次元画像を生成することができるという効果がある。
（第３実施形態の顕微鏡）
　図４（ａ）は、第３実施形態の顕微鏡の波長分割部２０ａから検出器３０までの構成を示す図である。第２実施形態の顕微鏡の構成は、前述の第２実施形態の顕微鏡の構成と、ほぼ同一である。従って、以下では、第２実施形態の顕微鏡との相違点についてのみ説明する。
　第３実施形態の顕微鏡では、第２実施形態の顕微鏡の集光レンズ２６ａ～２６ｃと検出器３０との間に、それぞれ再結像レンズ２７ａ～２７ｃが設けられている。再結像レンズ２７ａ～２７ｃは、波長の違いにより生じる検出器３０上での像２９ａ～２９ｃの大きさ（直径）の違いを補正するためのレンズである。
　図４（ｂ）は、第３実施形態の顕微鏡の検出器３０を検出光Ｌｄが入射する方向から見た図である。図４（ｂ）に示した通り、第３実施形態の顕微鏡では、再結像レンズ２７ａ～２７ｃの作用（例えば、各再結像レンズ２７ａ～２７ｃの焦点距離を各波長に対して変えること）により、照明領域１９の検出器３０上の像２９ｄ～２９ｆの大きさ（直径）を等しくすることができる。
　この場合、例えば、まず、検出器３０の光電変換部３１のＵ方向の幅をＷとして、第１波長λ１における検出器３０側の開口数ＮＡｄ１を０．２×１．２１×λ１／Ｗに設定し、第２波長λ２における検出器３０側の開口数ＮＡｄ２を０．２×１．２１×λ２／Ｗに設定し、第３波長λ３における検出器３０側の開口数ＮＡｄ３を０．２×１．２１×λ３／Ｗに設定することで上述の式（１）～（３）を満たす。そして、検出器３０内の第１部分３０ａにおけるＵ方向の範囲を１．２１×λ１／ＮＡｄ１としてＵ方向に配置される光電変換部３１の数を決定し、検出器３０内の第２部分３０ｂにおけるＵ方向の範囲を１．２１×λ２／ＮＡｄ２としてＵ方向に配置される光電変換部３１の数を決定し、検出器３０内の第３部分３０ｃにおけるＵ方向の範囲を１．２１×λ３／ＮＡｄ３としてＵ方向に配置される光電変換部３１の数を決定する。したがって、本実施形態の顕微鏡でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出することができる。また、異なる波長の光を同時に検出しなくてもよく、異なるタイミングで検出してもよい。
　これにより、本来検出すべき光以外のノイズ光の検出を抑制しつつ、光の検出効率（試料１８からの光に対して検出器３０で検出される光の割合）を十分に確保することが可能になる。また、検出器３０上の限られた数の光電変換部３１を無駄なく有効に活用することができる。なお、単一の検出器３０内における各光電変換部３１のＵ方向の幅は等しい。
　なお、この検出器３０側の開口数ＮＡｄ１～ＮＡｄ３の設定方法、及び検出器３０内の各部分３０ａ～３０ｃの決定方法は、上述のように第１実施形態の顕微鏡の検出器３０上の像２９ｄ～２９ｆの大きさ（直径）を等しくした場合や検出器３０上に形成される各波長による照明領域１９の像の大きさが等しい後述の実施形態の顕微鏡についても適用できる。
（第４実施形態の顕微鏡）
　図５は、第４実施形態の顕微鏡の波長分割部２０ｂから検出器３０までの構成を示す図である。第２実施形態の顕微鏡の構成は、前述の第２実施形態の顕微鏡の構成と、ほぼ同一である。従って、以下では、第２実施形態の顕微鏡との相違点についてのみ説明する。また、図５に示した波長分割部２０ｂを、第３の例の波長分割部２０ｂとも呼ぶ。
　第４実施形態の顕微鏡が備える第３の例の波長分割部２０ｂは、図３（ａ）に示した第２の例の波長分割部２０ａと概ね共通している。ただし、ダイクロイックミラー２１ｆ、ダイクロイックミラー２１ｇ、およびミラー２２の反射面が、それぞれ平行ではない点が、異なっている。
　具体的には、ダイクロイックミラー２１ｆの反射面は、ミラー２２の反射面に対して図５の紙面内で右回りの回転方向に回転している。ダイクロイックミラー２１ｇの反射面は、ダイクロイックミラー２１ｇの反射面を基準として図５の紙面内で右回りの回転方向に回転している。なお、ダイクロイックミラー２１ｆの反射面およびダイクロイックミラー２１ｇの反射面は、紙面内で左周りに回転していても良く、紙面と直交する面内で回転していても良い。
　これらの反射面が互いに平行でないダイクロイックミラー２１ｆ、２１ｇ、およびミラー２２を透過または反射した光束Ｌ１～Ｌ３は、進行するに連れて各光束の主光線の相互間のＵ方向の距離が変化する光束として、１つの（一体的な）集光レンズ２６に入射する。そして、光束Ｌ１～Ｌ３は集光レンズ２６により、それぞれ検出器３０上でＵ方向に離れた第１部分３０ａから第３部分３０ｃに集光される。以上のように、第３の例の波長分割部は、少なくとも、照明領域が形成された試料から検出器の第１部分へと入射する第１波長の光（例えば、検出光のうちの長波長の光）と、照明領域が形成された試料から検出器の第２部分へと入射する第２波長の光（例えば、検出光のうちの中波長の光）とを分割する。したがって、本実施形態の顕微鏡でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出することができる。また、異なる波長の光を同時に検出しなくてもよく、異なるタイミングで検出してもよい。
　なお、図３（ｂ）に示した例と同様に、検出器３０内で、上述の第１部分３０ａ、第２部分３０ｂ、第３部分３０ｃを決定する際には、波長の違いによる各像２９ａ～２９ｃの大きさの違いも考慮することが望ましい。この場合、上述の波長の違いによる各像２９ａ～２９ｃの大きさの違いを考慮する方法を用いてもよい。
（第５実施形態の顕微鏡）
　図６（ａ）は、第５実施形態の顕微鏡の波長分割部２０ｃから検出器３０までの構成を示す図である。第５実施形態の顕微鏡の構成は、前述の第４実施形態の顕微鏡の構成と、ほぼ同一である。従って、以下では、第４実施形態の顕微鏡との相違点についてのみ説明する。
　また、図６（ａ）に示した波長分割部２０ｃを、第４の例の波長分割部２０ｃとも呼ぶ。図６（ａ）に示した検出器３０を、第４の例の検出器３０とも呼ぶ。
　第５実施形態の顕微鏡が備える第４の例の波長分割部２０ｃは、くさび型のガラス部材からなるプリズム２３により、検出光Ｌｄを各波長に分割する。プリズム２３に入射した検出光Ｌｄは、プリズム２３で屈折された後に、集光レンズ２６で集光されて検出器３０上に照明領域１９の像を形成する。
　検出光Ｌｄのうち、長波長の光（第１波長の光）は、プリズム２３による屈折作用が小さいため、あまり屈折せずに光束Ｌ１となり、検出器３０上の第１部分３０ａに像２９ａを形成する。
　中波長の光（第２波長の光）は、プリズム２３による屈折作用が中程度のため、中程度に屈折して光束Ｌ２となり、検出器３０上の第２部分３０ｂに像２９ｂを形成する。
　一方、短波長の光（第３波長の光）は、プリズム２３による屈折作用が大きいため、大きく屈折して光束Ｌ３となり、検出器３０上の第３部分３０ｃに像２９ｃを形成する。以上のように、第４の例の波長分割部は、少なくとも、照明領域が形成された試料から検出器の第１部分へと入射する第１波長の光（例えば、検出光のうちの長波長の光）と、照明領域が形成された試料から検出器の第２部分へと入射する第２波長の光（例えば、検出光のうちの中波長の光）とを分割する。したがって、本実施形態の顕微鏡でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出することができる。なお、異なる波長の光を同時に検出しなくてもよく、異なるタイミングで検出してもよい。
　図６（ｂ）は、第４の例の検出器３０を検出光Ｌｄが入射する方向から見た図である。
第４の例の検出器３０は、図３（ｂ）に示した第４の例の検出器３０と同様である。
　第５実施形態の顕微鏡においても、各像２９ａ～２９ａの大きさ（直径）は、各像を形成する検出光の波長に比例する。そこで、上述の第２実施形態と同様に、長波長の第１波長の光による像２９ａが形成される第１部分３０ａには、Ｕ方向に９列の光電変換部３０を割り当てている。一方で、中波長および短波長の光により像２９ｂ、２９ｃが形成される第２部分３０ｂおよび第３部分３０ｃには、それぞれＵ方向に７列の光電変換部３０を割り当てている。なお、図３（ｂ）に示した例と同様に、検出器３０内で、上述の第１部分３０ａ、第２部分３０ｂ、第３部分３０ｃを決定する際には、波長の違いによる各像２９ａ～２９ｃの大きさの違いも考慮することが望ましい。この場合、上述の波長の違いによる各像２９ａ～２９ｃの大きさの違いを考慮する方法を用いてもよい。
　なお、第５実施形態の顕微鏡においては、第４の例の波長分割部２０ｃを構成するプリズム２３を、図６の紙面に垂直な方向を回転軸として回動することにより、プリズム２３における各波長に対する屈折角を変化させることができる。プリズム２３の上記の回動は、プリズム保持機構２４ａ、２４ｂが、プリズム２３を回転させることにより行う。これにより、検出光Ｌｄの中の所定の波長の光を、検出器３０の検出面内のＵ方向の所定の位置に集光させることができる。
　あるいは、第４の例の検出器３０が、検出器可動機構３３ａ、３３ｂに保持される構成とすることで、第４の例の検出器３０をＵ方向に可動とすることもできる。この構成によっても、検出光Ｌｄの中の所定の波長の光を、検出器３０の検出面内のＵ方向の所定の位置に集光させることができる。なお、本実施形態の顕微鏡は、プリズム保持機構２４ａ、２４ｂと検出器可動機構３３ａ、３３ｂの両方を備えてもよい。なお、プリズム２３の形状はくさび型に限られない。屈折により検出光Ｌｄを各波長に分割するものであれば、プリズム２３は三角形など他の形状であってもよい。
　また、波長分割部２０ｃは、屈折により検出光Ｌｄを各波長に分割しなくてもよく、例えば、回折により検出光Ｌｄを各波長に分割してもよい。この場合、波長分割部２０ｃは、回折格子などの既存の素子を備えていてもよい。なお、回折格子を、不図示の保持機構により図６の紙面に垂直な方向を回転軸として回動することにより、検出光Ｌｄの中の所定の波長の光を、検出器３０の検出面内のＵ方向の所定の位置に集光させる構成としてもよい。また、検出器可動機構３３ａ、３３ｂにより、第４の例の検出器３０をＵ方向に可動にさせる構成としてもよい。また、不図示の保持機構と検出器可動機構３３ａ、３３ｂの両方を備えていてもよい。
（第６実施形態の顕微鏡）
　図７（ａ）は、第６実施形態の顕微鏡の波長分割部２０ｃから検出器３０までの構成を示す図である。第６実施形態の顕微鏡の構成は、前述の第５実施形態の顕微鏡の構成と、ほぼ同一である。従って、以下では、第５実施形態の顕微鏡との相違点についてのみ説明する。
　第６実施形態の顕微鏡は、検出器３０の直前に、多数の波長選択フィルタ２５ｄ～２５ｋが２次元的に配列された波長選択フィルタアレイ３４を有している。
　波長分割部２０ｃとしてプリズム２３を有する部材を使用すると、試料１８から発せられる連続スペクトルの光は、プリズム２３の色分散により連続的に分散される。従って、検出器３０上に形成される像は、波長ごとに離散的に分離された像ではなく、異なる波長の光による多数の像が、連続的にＵ方向にずれながら重畳され、ボケた像となってしまう恐れがある。
　第６実施形態の顕微鏡では、検出器３０の直前に波長選択フィルタ２５ｄ～２５ｋを挿入することで、検出器３０上の各部分３０ａ～３０ｃに形成されるそれぞれの像を、概ね単一波長で形成された明瞭な像にすることができる。
　図７（ｂ）は、波長選択フィルタアレイ３４の設定状態の一例を示す図である。図７（ｂ）に示した状態では、照明領域１９の像２９ａ、像２９ｂ、像２９ｃのそれぞれに対して、波長選択フィルタアレイ３４中の波長選択フィルタ２５ｅ、波長選択フィルタ２５ｆ、波長選択フィルタ２５ｇが重なるように、設定されている。波長選択フィルタアレイ３４は、可動機構３５ａ，３５ｂにより、その位置がＵ方向およびＶ方向に移動可能となるように保持されている。これにより、照明領域１９の像２９ａ、像２９ｂ、像２９ｃのそれぞれは、複数通りの波長選択フィルタ２５ｄ～２５ｋと相互に重ね合わされることができる。なお、波長選択フィルタ２５ｄ～２５ｋが２次元的に配列された波長選択フィルタアレイ３４を用いなくてもよく、例えば、複数の波長選択フィルタが１次元的に配列された波長選択フィルタアレイを用いてもよい。
（プリズムの色分散の数値的な補正例１）
　照明領域１９からの連続スペクトル光による像２９ａ～２９ｃの、プリズム２３の色分散によるボケの影響は、数値的な補正によっても改善できる。
　検出器３０を構成する１つの光電変換部３１からの光量信号に基づいて画像処理部４１が生成する試料１８の２次元画像は、試料１８と照明領域１９との相対位置関係の位置（ＸＹ平面内の位置ベクトル）ｒｓ（ｘｓ，ｙｓ）を変数とする２次元画像である。ただし、検出器３０内の各光電変換部３１の位置（ＵＶ平面内の位置ベクトル）ｒ（Ｕ，Ｖ）も考慮すると、画像処理部４１が検出する試料１８の検出像Ｉは、Ｉ（ｒ，ｒｓ）として表せる。
　プリズム２３の色分散によるボケを表す光の強度分布をＥｍ（ｒ）（以下、ボケ形状と称する）とすると、試料の検出像Ｉは、プリズム２３に色分散がない場合の上記の理想像Ｉ’（ｒ，ｒｓ）とボケ形状Ｅｍ（ｒ）とを用いて、
Ｉ（ｒ，ｒｓ）　＝　Ｉ’（ｒ，ｒｓ）＊Ｅｍ（ｒ）　・・・（４）
と表せる。
　ここで、「＊」は、検出器３０内のＵＶ座標（ｒ（Ｕ，Ｖ））に関するコンボリューションである。
　よって、ボケ形状Ｅｍ（ｒ）が判れば、検出像Ｉ（ｒ，ｒｓ）にボケ形状Ｅｍ（ｒ）をデコンボリューションすることにより、プリズム２３に色分散がない場合の理想像Ｉ’（ｒ，ｒｓ）を算出することができる。
　デコンボリューション処理は、例えば、以下の式（５）の右辺のように、検出像Ｉおよびボケ形状Ｅｍを、ともにＵＶ座標ｒでフーリエ変換し、それをウィーナーフィルターで処理することにより行うことができる。
Ｉ’~（ｋ，ｒｓ）
　　　≒｛ Ｅｍ~＊（ｋ）／（｜Ｅｍ~（ｋ）｜２＋ｗ２）｝×Ｉ~（ｋ，ｒｓ）
・・・（５）
　ここで、Ｉ’~ 、Ｉ~ 、およびＥｍ~ は、それぞれ、理想像Ｉ’、検出像Ｉおよび、ボケ形状ＥｍをＵＶ座標ｒでフーリエ変換したものであり、ｋは、ＵＶ座標ｒに対する周波数空間内の座標である。Ｅｍ~＊ は、Ｅｍ~の複素共役量である。また、ｗはウィーナーパラメータであり、検出像Ｉに含まれるノイズの量等に応じて任意の値に設定する。
　式（５）の右辺は、概ね左辺（Ｉ’~）に等しい。従って、式（５）の右辺の計算結果をＵＶ座標ｒで逆フーリエ変換することで、理想像Ｉ’（ｒ，ｒｓ）に概ね等しい像を算出することができる。
　なお、デコンボリューション処理は、ウィーナーフィルターによる処理でなくてもよく、リチャードソン・ルーシーアルゴリズムなどによる処理であっても良い。
　像２９ａ～２９ｃが蛍光による像である場合、それらの像２９ａ～２９ｃのボケ形状Ｅｍ（ｒ）は、試料１８中の蛍光物質から発せられる蛍光のスペクトル分布と、プリズム２３の色分散特性から推定できる。試料１８に含まれる蛍光物質は通常は既知であり、その蛍光物質の蛍光スペクトル分布も既知である。また、プリズム２３の色分散特性も、顕微鏡の光学系の設計データから求めることができる。よって、これらのデータから、検出器３０上での各像２９ａ～２９ｃの、プリズム２３の色分散によるボケ形状Ｅｍ（ｒ）を推定することができる。
　像２９ａ～２９ｃが蛍光による像でない場合、すなわち照明光Ｌｉの反射光による像である場合には、ボケ形状Ｅｍ（ｒ）は、照明光Ｌｉのスペクトル分布と試料１８の反射スペクトル分布との積と、プリズム２３の色分散特性から推定できる。
（プリズムの色分散の数値的な補正例２）
　ボケ形状Ｅｍ（ｒ）が、ｒ座標（検出器３０内のＵＶ座標）において、それほど広範に分散されていない場合には、より簡易な方法で、プリズム２３による色分散を数値的に補正することができる。
　具体的には、上述の各光電変換部３１により得られたそれぞれの２次元画像のシフト量（リアサインメント）の決定のための数値シミュレーションにおいて、補正を行うことができる。すなわち、上述の数値シミュレーションの（ｂ）において、検出光学系の点像分布関数（ＰＳＦ）の代わりに、点像分布関数にボケ形状Ｅｍ（ｒ）をコンボリューションして得られる関数を使用すればよい。
　これにより求まったシフト量に基づいて、各光電変換部３１により得られたそれぞれの２次元画像をシフトし、加算することで、プリズム２３によりの色分散を数値的に補正することができる。
　なお、図３（ｂ）に示した例と同様に、検出器３０内で、上述の第１部分３０ａ、第２部分３０ｂ、第３部分３０ｃを決定する際には、波長の違いによる各像２９ａ～２９ｃの大きさの違いも考慮することが望ましい。この場合、上述の波長の違いによる各像２９ａ～２９ｃの大きさの違いを考慮する方法を用いてもよい。なお、本実施形態の顕微鏡でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出してもよいし、異なる波長の光を異なるタイミングで検出してもよい。
（第７実施形態の顕微鏡）
　図８（ａ）は、第７実施形態の顕微鏡の波長分割部２０ｃから検出器３０までの構成を示す図である。第７実施形態の顕微鏡の構成は、上述の第５実施形態の顕微鏡の構成と、ほぼ同一である。従って、以下では、第５実施形態の顕微鏡との相違点についてのみ説明する。
　図８（ｂ）は、第７実施形態の顕微鏡の検出器３０上の各像２９ａ～２９ｃを、検出光Ｌｄの入射方向から見た図である。
　第７実施形態の顕微鏡は、集光レンズ２６と検出器３０の間に、集光レンズアレイ２６ｄ～２６ｆを備えている。そして、集光レンズアレイを構成する各レンズ２６ｄ～２６ｆの焦点距離や、検出光ＬＤの進行方向に関する配置位置を最適化することにより、検出器３０上の照明領域１９の像２９ａ～２９ｃの大きさ（直径）を、概ね等しくすることができる。
　これにより、上述の第３実施形態の顕微鏡と同様に、Ｓ／Ｎ比の改善の効果を、検出波長に依らずにほぼ一定にすることができる。なお、本実施形態の顕微鏡でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出してもよいし、異なる波長の光を異なるタイミングで検出してもよい。
　なお、上述の第５実施形態の顕微鏡の構成（図６（ａ））のように、本実施形態のプリズム２３にプリズム保持機構２４ａ、２４ｂを設けてもよいし、本実施形態の検出器３０に検出器可動機構３３ａ、３３ｂを設けてもよい。この場合、プリズム保持機構２４ａ、２４ｂ及び／又は検出器可動機構３３ａ、３３ｂの動作に合わせて、集光レンズアレイをＵＶ平面に移動させる機構（不図示）や集光レンズアレイを構成する各２６ｄ～２６ｆのＵＶ平面における間隔を調整する機構（不図示）を設けてもよい。
（第８実施形態の顕微鏡）
　図９（ａ）は、第８実施形態の顕微鏡の波長分割部２０ｃから検出器３０までを含む一部分を示す図である。第８実施形態の顕微鏡の構成は、上述の第５実施形態の顕微鏡の構成と、ほぼ同一である。従って、以下では、第５実施形態の顕微鏡との相違点についてのみ説明する。
　第８実施形態の顕微鏡は、波長分割部２０ｃに入射する前の検出光Ｌｄをレンズ３６により、照明領域１９に対する共役面ＣＰに集光する。共役面ＣＰには、遮光板３８が配置されている。
　図９（ｂ）は、遮光板３８を検出光Ｌｄの入射方向から見た図である。図９（ｂ）に示すとおり、遮光板３８の面内であって照明領域１９と結像関係になる位置には、照明領域１９の像の大きさを制限する、例えば正方形の透過部３９が設けられている。透過部３９を透過した検出光Ｌｄは、レンズ３７で略平行な光線に変換され、第４の例の波長分割部２０ｃに入射する。
　図９（ｃ）は、検出器３０上の照明領域１９の像２９ｇ～２９ｉを示す図である。共役面ＣＰに配置した遮光板３８上の透過部３９により、照明領域１９の像の大きさが制限されているため、検出器３０上の照明領域１９の像２９ｇ～２９ｉは、透過部３９の形状を反映した形状となっている。
　ここで、遮光板３８に入射する検出光Ｌｄの開口数（ＮＡ）をＮＡｓ、検出器３０の光電変換部３１の数をＮ、（同時に）検出する波長の数をｎ、検出する波長（λ１～λ３）の平均値をλとしたとき、検出器３０が２次元センサーの場合には、透過部３９のＵ方向及びＶ方向の幅は、共にＮ×０．２×１．２１×λ／（ｎ×ＮＡｓ）とすることが望ましい。なお、透過部３９は正方形でなくてもよい。透過部３９は、Ｎ×０．２×１．２１×λ／（ｎ×ＮＡｓ）の直径の円形であってもよい。
　また、検出器３０が１次元ラインセンサーの場合には、透過部３９のＵ方向の幅は、Ｎ×０．２×１．２１×λ／（ｎ×ＮＡｓ）とし、透過部３９のＶ方向の幅は、０．２×１．２１×λ／ＮＡｓとすることが望ましい。なお、λは平均値以外のλ１～λ３のいずれかの波長でもよく、λ１～λ３の平均値以外の統計値であってもよい。また、上述の透過部３９の幅を規定している各数式において０．２を乗じているが、この値は０．２以下が望ましい。なお、この値は０．２よりも大きく、１より小さい値であってもよい。
　第８実施形態の顕微鏡では、遮光板３８上の透過部３９により、単一の検出器３０上での各像２９ｇ～２９ｉの重なりを防止し、各波長の像２９ｇ～２９ｉを明確に分離して検出することができる。従って、クロストークノイズが発生しないため異なる波長毎にＳ／Ｎの高い２次元画像（超解像画像）を生成することができる。また、各波長の像２９ｇ～２９ｉの検出する際、検出器３０の光電変換部を効率的に使用することができる。
　なお、第８実施形態の顕微鏡に特徴的な、レンズ３６、遮光板３８、透過部３９、およびレンズ３７の構成を、上述の第１実施形態から第７実施形態の顕微鏡、および後述する各実施形態の顕微鏡に適用することもできる。これらの場合にも、遮光板３８上の透過部３９により、検出器３０上での各像２９ａ～２９ｆの重なりを防止し、各波長の像２９ａ～２９ｆを明確に分離して検出することができる。
　なお、透過部３９の形状は、正方形に限られるわけではなく、長方形や六角形または円形であってもよい。
　さらに、透過部３９は、波長選択フィルタにより構成されていてもよい。この場合、例えば、透過部３９は、波長選択特性が同心円状に異なるフィルタにより構成されていてもよい。例えば、透過部３９は、透過部３９の中心から所定の直径までは長波長（第１波長）から短波長（第３波長）の光を全て通す第１フィルタを備え、第１フィルタの外周には透過部３９の中心からの径方向に所定の幅を有する円環状の領域を有し、長波長（第１波長）から中波長（第２波長）の光を通す第２フィルタを備え、第２フィルタの外周には透過部３９の中心から径方向に所定の幅を有する円環状の領域を有し、長波長（第１波長）の光のみを通す第３フィルタを備えるように構成されていてもよい。
　一例として、第１フィルタの上述の所定の直径は、１．２１×λ３／ＮＡｓとし、第２フィルタの上述の所定の幅は、１．２１×λ２／ＮＡｓ－１．２１×λ３／ＮＡｓとし、第３フィルタの上述の所定の幅は、１．２１×λ１／ＮＡｓ－１．２１×λ２／ＮＡｓとしてもよい。この場合、図９透過部３９の波長選択特性は、透過部３９の中心からの径方向に応じて段階的に変化するものであっても良く、連続的に変化するものであっても良い。なお、上述の第１フィルタ～第３フィルタの形状は、円形（円環形）に限らず、矩形（矩形枠状）であってもよい。
　なお、上述の第５実施形態の顕微鏡の構成（図６（ａ））のように、本実施形態のプリズム２３にプリズム保持機構２４ａ、２４ｂを設けてもよいし、本実施形態の検出器３０に検出器可動機構３３ａ、３３ｂを設けてもよい。なお、本実施形態の顕微鏡でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出してもよいし、異なる波長の光を異なるタイミングで検出してもよい。
（第９実施形態の顕微鏡）
　図１０（ａ）は、第９実施形態の顕微鏡の波長分割部２０ｄから検出器３０までの構成を示す図である。第９実施形態の顕微鏡の構成は、上述の第１実施形態の顕微鏡の構成と、ほぼ同一である。従って、以下では、第１実施形態の顕微鏡との相違点についてのみ説明する。また、図１０（ａ）に示した波長分割部２０ｄを、第５の例の波長分割部２０ｄとも呼ぶ。
　図１０（ａ）に示した第５の例の波長分割部２０ｄは、４つのダイクロイックミラー２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ，２１ｋと、２つのミラー２２ａ，２２ｂとを備えている。第５の例の波長分割部２０ｄに入射した検出光Ｌｄは、始めにダイクロイックミラー２１ｈに入射する。検出光Ｌｄのうちの短波長の光（第３波長の光）は、ダイクロイックミラー２１ｈにより反射され光束Ｌ３となり、ミラー２２ｂで反射される。そして、光束Ｌ３は、ダイクロイックミラー２１ｊおよびダイクロイックミラー２１ｋをそれぞれ透過し、集光レンズ２６で集光され、検出器３０上に照明領域１９の像２９ａを形成する。
　検出光Ｌｄのうちの中波長の光（第２波長の光）および長波長の光（第１波長の光）は、ダイクロイックミラー２１ｈを透過して光束Ｌ１２となり、ダイクロイックミラー２１ｉに入射する。光束Ｌ１２のうちの中波長の光（第２波長の光）はダイクロイックミラー２１ｉで反射して光束Ｌ２となって、ダイクロイックミラー２１ｊに入射する。そしてダイクロイックミラー２１ｊで反射され、ダイクロイックミラー２１ｋを透過して、集光レンズ２６で集光され、検出器３０上に照明領域１９の像２９ｂを形成する。
　一方、光束Ｌ１２のうちの長波長の光（第１波長の光）はダイクロイックミラー２１ｉを透過して光束Ｌ１となって、ミラー２２ａで反射される。そして、ダイクロイックミラー２１ｋで反射され、集光レンズ２６で集光され、検出器３０上に照明領域１９の像２９ｃを形成する。
　これらの４つのダイクロイックミラー２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ，２１ｋと、２つのミラー２２ａ，２２ｂのうち、一例として、ダイクロイックミラー２１ｊと、ミラー２２ａの反射面を、他のダイクロイックミラーおよびミラーの反射面とは非平行に設定する。
　具体的には、ダイクロイックミラー２１ｊの反射面は、ダイクロイックミラー２１ｈの反射面に対して、図１０の紙面内で右回りの回転方向に回転している。また、ミラー２２ａの反射面も、ダイクロイックミラー２１ｈの反射面に対して、図１０の紙面内で右回りの回転方向に回転している。
　このとき、第３波長の光から成る光束Ｌ３は、反射面が回転しているダイクロイックミラー２１ｊおよびミラー２２ａのいずれでも反射されないため、光束Ｌ３の進行方向は、ダイクロイックミラー２１ｊおよびミラー２２ａの回転の影響を受けない。
　一方、第１波長の光から成る光束Ｌ１は、ミラー２２ａで反射するためミラー２２ａの回転により、進行方向が変化する。また、第３波長の光から成る光束Ｌ３は、ダイクロイックミラー２１ｊで反射するためダイクロイックミラー２１ｊの回転により、進行方向が変化する。
　この結果、集光レンズ２６に入射する際の３つの光束Ｌ１～Ｌ３の進行方向は、Ｕ方向に僅かずつ異なったものとなる。そして、３つの光束Ｌ１～Ｌ３は、集光レンズ２６によりそれぞれ集光され、検出器３０上のそれぞれＵ方向に離れた位置（検出器３０の第１部分３０ａ、第２部分３０ｂ、第３部分３０ｃ）に照明領域１９の像２９ａ～像２９ｃを形成する。以上のように、第５の例の波長分割部は、少なくとも、照明領域が形成された試料から検出器の第１部分へと入射する第１波長の光（例えば、検出光のうちの長波長の光）と、照明領域が形成された試料から検出器の第２部分へと入射する第２波長の光（例えば、検出光のうちの中波長の光）とを分割する。したがって、本実施形態の顕微鏡でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出することができる。なお、異なる波長の光を同時に検出しなくてもよく、異なるタイミングで検出してもよい。
　図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示した検出器３０を検出光Ｌｄが入射する方向から見た図である。第９実施形態の顕微鏡の検出器３０は上述の第２の例の検出器３０と同様である。
　第９実施形態の顕微鏡においても、各像２９ａ～２９ａの大きさ（直径）は、各像を形成する検出光の波長に比例する。そこで、長波長の第１波長の光による像２９ａが形成される第１部分３０ａには、Ｕ方向に９列の光電変換部３０を割り振っている。また、中波長の光により像２９ｂが形成される第２部分３０ｂには、Ｕ方向に８列の光電変換部３０を割り当てている。そして、短波長の光により像２９ｃが形成される第３部分３０ｃには、Ｕ方向に７列の光電変換部３０を割り当てている。
　なお、図３（ｂ）に示した例と同様に、検出器３０内で、上述の第１部分３０ａ、第２部分３０ｂ、第３部分３０ｃを決定する際には、波長の違いによる各像２９ａ～２９ｃの大きさの違いも考慮することが望ましい。この場合、上述の波長の違いによる各像２９ａ～２９ｃの大きさの違いを考慮する方法を用いてもよい。
　第９実施形態の顕微鏡においては、４つのダイクロイックミラー２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ，２１ｋのうちの、いくつかが入射する検出光Ｌｄを分岐させ、いくつかが分岐した光を合流させる。また、ダイクロイックミラー２１ｊは、ダイクロイックミラー２１ｊで反射した第２波長の光の進行方向を、ダイクロイックミラー２１ｊを透過する第３波長の光の進行方向やダイクロイックミラー２１ｉを透過した第１波長の光の進行方向などの他の光路を通る光の進行方向と異ならしめている。
　同様に、ミラー２２ａで反射した第１波長の光の進行方向を、ダイクロイックミラー２１ｈで反射した第３波長の光の進行方向やダイクロイックミラー２１ｉで反射した第１波長の光の進行方向などの他の光路を通る光の進行方向と異ならしめている。
　従って、ダイクロイックミラー２１ｊおよびミラー２２ａは、分岐された光路に設けられ、その光路を通る光の進行方向を、他の光路を通る光の進行方向と異ならしめる進行方向変更部材と解釈することができる。
　なお、進行方向変更部材はダイクロイックミラー２１ｊおよびミラー２２ａでなくてもよい。一例として、ダイクロイックミラー２１ｉと、ミラー２２ｂの反射面を、他のダイクロイックミラーおよびミラーの反射面とは非平行に設定することで、進行方向変更部材をダイクロイックミラー２１ｉおよびミラー２２ｂとしてもよい。
　なお、第５の例の波長分割部２０ｄから射出する光束Ｌ１～Ｌ３のそれぞれの主光線が１点で交わるように、一例としてダイクロイックミラー２１ｊ、及びミラー２２ａ（この他にダイクロイックミラー２１ｉ、及びミラー２２ｂなどであってもよい）の位置及び角度を設定してもよい。この場合、集光レンズ２６の焦点距離と、集光レンズ２６の物側主点と光束Ｌ１～Ｌ３の主光線が交わる位置との間の距離とを等しくしてもよい。この結果、各光束Ｌ１～Ｌ３の主光線のそれぞれは、検出器３０上の各部分３０ａ～３０ｃにほぼ垂直に入射する。このため、試料１８の位置が対物レンズ１６の光軸方向にずれた場合であっても、検出器３０上での像２９ａ～２９ｃが検出器３０の検出面内で横にずれることがなく、正確な検出が可能となる。
（第１０実施形態の顕微鏡）
　図１１は、第１０実施形態の顕微鏡の波長分割部２０ｅから検出器３０までの構成を示す図である。第１０実施形態の顕微鏡の構成は、その大部分が前述の第９実施形態の顕微鏡の構成と共通する。従って、以下では、第９実施形態の顕微鏡との相違点についてのみ説明する。また、図１１に示した波長分割部２０ｅを、第６の例の波長分割部２０ｅとも呼ぶ。
　図１１に示した第６の例の波長分割部２０ｅは、図１０（ａ）に示した第６の例の波長分割部２０ｄとほぼ同様である。ただし、図１１に示した第６の例の波長分割部２０ｅでは、４つのダイクロイックミラー２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ，２１ｋと、２つのミラー２２ａ，２２ｂの反射面は、すべて平行である。そして、ダイクロイックミラー２１ｉとミラー２２ａとの間の光路上、およびミラー２２ｂとダイクロイックミラー２１ｊとの間の光路上に、それぞれプリズムまたは回折格子等からなる偏向素子２３ａ，２３ｂが設けられている。
　なお、偏向素子２３ａ、２３ｂは進行方向変更部材と解釈することもできる。
　偏向素子２３ａ，２３ｂの作用により、光束Ｌ１および光束Ｌ３の進行方向は、光束Ｌ２の進行方向に比べて図１１のＵ方向に偏向されて、集光レンズ２６に入射する。この結果、光束Ｌ１および光束Ｌ３による照明領域１９の像２９ａおよび像２９ｃは、光束Ｌ２による照明領域１９の像２９ｂに対して、－Ｕ方向にずれた位置に形成される。
　第１０実施形態の顕微鏡においても、検出器３０上で、照明領域１９の第１波長による像２９ａ形成される位置が第１部分３０ａに相当し、第２波長による像２９ｂが形成される位置が第２部分３０ｂに相当し、第３波長による像２９ｃが形成される位置が第３部分３０ｃに相当する。以上のように、第６の例の波長分割部は、少なくとも、照明領域が形成された試料から検出器の第１部分へと入射する第１波長の光（例えば、検出光のうちの長波長の光）と、照明領域が形成された試料から検出器の第２部分へと入射する第２波長の光（例えば、検出光のうちの中波長の光）とを分割する。
　なお、第６の例の波長分割部２０ｅから射出する光束Ｌ１～Ｌ３のそれぞれの主光線が１点で交わるように偏向素子２３ａ、２３ｂ（進行方向偏向部材）の位置及び角度を設定してもよい。この場合、集光レンズ２６の焦点距離と、集光レンズ２６の物側主点と光束Ｌ１～Ｌ３の主光線が交わる位置との間の距離とを等しくしてもよい。この結果、各光束Ｌ１～Ｌ３の主光線のそれぞれは、検出器３０上の各部分３０ａ～３０ｃにほぼ垂直に入射する。このため、試料１８の位置が対物レンズ１６の光軸方向にずれた場合であっても、検出器３０上での像２９ａ～２９ｃが検出器３０の検出面内で横にずれることがなく、正確な検出が可能となる。なお、本実施形態の顕微鏡でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出してもよいし、異なる波長の光を異なるタイミングで検出してもよい。
（第１１実施形態の顕微鏡）
　図１２は、第１１実施形態の顕微鏡１００ａの構成を模式的に示す図である。第１１実施形態の顕微鏡の構成は、上述の各実施形態の顕微鏡の構成と共通する部分が多いため、共通する部分には同一の符号を付して、適宜説明を省略する。
　第１１実施形態の顕微鏡１００ａは、それぞれ異なる波長の光を発する複数の（３つの）光源１０ａ～１０ｃと備えている。各光源１０ａ～１０ｃから発せられる照明光は、それぞれレンズ１１ａ～１１ｃにより略平行な照明光Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６に変換され、波長合成部５０に入射する。
　波長合成部５０は、ミラー２２ｃおよびダイクロイックミラー２１ｍ、２１ｎを含み、入射した各波長の照明光Ｌ４～Ｌ６を、これらのダイクロイックミラー２１ｍ、２１ｎで反射または透過させることで、複数の照明光Ｌ４～Ｌ６を、１つの照明光Ｌｉに合成する。
　波長合成部５０から射出した照明光Ｌｉは、分岐ミラー１２を経て、偏向部１３に入射する。照明光Ｌｉは、その後、リレーレンズ１４、１５を経て、対物レンズ１６に入射し、試料１８上に、複数の（３つの）波長の光から成る照明領域１９を形成する。
　図１２に示した第１１実施形態の顕微鏡１００ａでは、検出光学系の中の波長分割部として、上述の第５実施形態の顕微鏡と同じく、プリズム２３を備える第４の例の波長分割部２０ｃを有するものとしている。
　ただし、第１１実施形態の顕微鏡１００ａの検出光学系の中の波長分割部は、第４の例の波長分割部２０ｃに限られるものではなく、上述の各実施形態が備えるいずれの波長分割部を採用してもよい。これは、検出器３０についても同様である。なお、本実施形態の顕微鏡１００ａは、それぞれ異なる波長の光を発する複数の光源１０ａ～１０ｃを備えなくてもよい。例えば、一つの光源からの光を複数の波長に変換する既存の構成を用いてもよい。この場合、一例として、白色ＬＥＤからの光を複数の波長選択フィルタを用いて、異なる波長の光を変換（抽出）してもよい。なお、本実施形態の顕微鏡でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出してもよいし、￥異なる波長の光を￥異なるタイミングで検出してもよい。
（第１２実施形態の顕微鏡）
　図１３は、第１２実施形態の顕微鏡の波長合成部５０近傍の構成を示す図である。第１２実施形態の顕微鏡の構成は、その大部分が前述の第１１実施形態の顕微鏡の構成と共通する。従って、以下では、第１１実施形態の顕微鏡との相違点についてのみ説明する。
　第１２実施形態の顕微鏡は、照明光Ｌｉの光路上の波長合成部５０の下流に、照明波長分割部５１を備えている。照明波長分割部５１は、入射した照明光Ｌｉを、その中に含まれる波長の長さに応じて、微小角度だけ偏向させて射出する。照明波長分割部５１は、前述の波長分割部２０ｂ～２０ｅと同様の構成のもの用いることができる。
　これにより、試料１８上には、照明波長分割部５１で分割（偏向）された異なる波長の照明光に応じた複数の照明領域１９が形成される。その結果、検出光学系中に波長分割部２０、２０ａ～２０ｅを設けなくても、検出器３０上には、複数の照明領域１９に対応する複数の像が形成される。
　換言すれば、第１２実施形態の顕微鏡においては、上述の各実施形態の顕微鏡における検出光学系中の波長分割部２０、２０ａ～２０ｅに代えて、照明光学系中に照明波長分割部５１を設けることで、上述の各実施形態の顕微鏡と同様の機能を実現する。
　照明波長分割部５１による各波長の照明光の偏向量は、検出器３０上の結像された各照明領域１９の像２９ａ、像２９ｂ、および像２９ｃが、それぞれ検出器３０上の第１部分３０ａ、第２部分３０ｂ、および第３部分３０ｃに形成されるように定める。以上のように、照明波長分割部は、少なくとも、照明領域が形成された試料から検出器の第１部分へと入射する第１波長の光（例えば、検出光のうちの長波長の光）と、照明領域が形成された試料から検出器の第２部分へと入射する第２波長の光（例えば、検出光のうちの中波長の光）とを分割する。したがって、本実施形態の顕微鏡でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出することができる。なお、異なる波長の光を同時に検出しなくてもよく、異なるタイミングで検出してもよい。
　なお、検出器３０上に形成される照明領域１９の像２９ａ～２９ｃは、照明領域１９を形成する照明光と同じ波長の光であっても良く、照明領域１９が照射された試料１８が発する蛍光であっても良い。
　蛍光による像を形成する場合には、分岐ミラー１２はダイクロイックミラーであることが好ましい。ただし、蛍光による像を形成する場合であっても、分岐ミラー１２としてハーフミラーを使用し、分岐ミラー１２から検出器までの光路上のどこかに、照明光Ｌｉの波長を吸収または反射により遮蔽するバンドパスフィルタを設けてもよい。
　ダイクロイックミラーからなる分岐ミラー１２、または上記のバンドパスフィルタは、照明領域１９を形成する照明光Ｌｉの検出器３０への入射を阻止する照射光遮断部材と解釈することができる。
　第１２実施形態の顕微鏡においても、制御部４０が、照明領域１９と試料１８とを相対走査させながら検出器３０に含まれる各光電変換部３１からの光量信号を取得することにより、光電変換部３１ごとに、試料１８の２次元画像を取得することができる。
　そして、上述の各実施形態の顕微鏡と同様に、試料１８のＳ／Ｎ比の優れた２次元画像を、３つの波長について同時に取得することができる。
　さらに、第１２実施形態の顕微鏡においても、検出する第１波長の光、第２波長の光、および第３波長の光が、例えば試料１８から発せられる蛍光の場合、いわゆる超解像の２次元画像を得ることができる。
（第１３実施形態の顕微鏡）
　図１４は、第１３実施形態の顕微鏡の波長合成部５０ａ近傍の構成を示す図である。第１３実施形態の顕微鏡の構成は、その大部分が前述の第１２実施形態の顕微鏡の構成と共通する。従って、以下では、第１２実施形態の顕微鏡との相違点についてのみ説明する。
　第１３実施形態の顕微鏡には、第１２実施形態の顕微鏡が備えている照明波長分割部５１の代わりに波長合成部５０ａを構成するミラー２２ｃおよびダイクロイックミラー２１ｍ、２１ｎの反射面が相互に平行でないように配置されており、波長合成部５０ａが照明波長分割部として機能している。
　従って、波長合成部５０ａから射出する照明光Ｌｉは、波長の異なる照明光Ｌ４～Ｌ６が、それぞれ微小角度だけ偏向して射出するものとなる。これにより、第１３実施形態の顕微鏡においても、第１２実施形態の顕微鏡と同様に、試料１８上には、照明波長分割部５１で分割（偏向）された異なる波長の照明光に応じた複数の照明領域１９が形成される。なお、本実施形態の顕微鏡でも異なる波長の光（第１波長の光と第２波長の光と第３波長の光）を同時に検出してもよいし、異なる波長の光を異なるタイミングで検出してもよい。
（第１４実施形態の顕微鏡）
　図１５は、第１４実施形態の顕微鏡１００ｂの構成を模式的に示す図である。第１４実施形態の顕微鏡の構成は、上述の第１１実施形態の顕微鏡の構成と共通する部分が多いため、共通する部分には同一の符号を付して、適宜説明を省略する。
　第１４実施形態の顕微鏡１００ｂは、それぞれ異なる波長の光を発する光源１０ａ～１０ｃが制御部４０により制御され、それぞれから出力される照明光Ｌ４～Ｌ６はそれぞれ異なる変調周波数で時間的に強度変調される。
　照明光Ｌ４～Ｌ６の強度変調により、試料１８上に形成される照明領域１９の強度も、それを構成する波長ごとに異なる変調周波数で変調される。第１４実施形態の顕微鏡では、　強度変調の周波数の違いを利用して、検出器３０上に形成される照明領域１９の像２９から、複数の異なる波長の照明光Ｌ４～Ｌ６のそれぞれに起因する光を分離して検出する。
　従って、第１４実施形態の顕微鏡においては、これらの複数の波長の光による像２９ａ～２９ｃを、検出器３０上の異なる部分（第１部分３０ａ～第３部分３０ｃ）に位置的に分離して形成する必要がない。
　すなわち、第１４実施形態の顕微鏡においては、上述の第１実施形態から第１１実施形態の顕微鏡における検出光学系中の波長分割部２０、２０ａ～２０ｅや、第１２実施形態の顕微鏡における照明波長分割部５１を備える必要がない。
　以下、照明光Ｌ４は、第１の強度変調周波数ｆ１で強度変調され、照明光Ｌ４または照明光Ｌ４が試料１８に照射された際に発生する蛍光の波長は第１波長であり、第１波長により検出器３０上に形成される像を第１の像２９ａとする。同様に、照明光Ｌ５は、第２の強度変調周波数ｆ２で強度変調され、照明光Ｌ５または照明光Ｌ５が試料１８に照射された際に発生する蛍光の波長は第２波長であり、第２波長により検出器３０上に形成される像を第２の像２９ｂとする。そして、照明光Ｌ６は、第３の強度変調周波数ｆ３で強度変調され、照明光Ｌ６または照明光Ｌ６が試料１８に照射された際に発生する蛍光の波長は第３波長であるとし、第３波長により検出器３０上に形成される像を第３の像２９ｃとする。
　ここにおいて、第１の強度変調周波数ｆ１、第２の強度変調周波数ｆ２、および第３の強度変調周波数ｆ３は相互に異なる周波数である。また、例えば、第１波長、第２波長、第３波長は、相互に異なる波長である。
　また、第１の像２９ａ、第２の像２９ｂ、および第３の像２９ｃは、相互に重なって像２９を形成している。
　第１４実施形態の顕微鏡においても、検出器３０上に形成される像２９は、それぞれ照明光Ｌ４～Ｌ６と同一の波長の光で形成されるものでも良く、照明光Ｌ４～Ｌ６が照射された試料１８から発せられる蛍光により形成されるものであっても良い。このいずれであっても、検出器３０上に形成される第１から第３の像２９ａ～２９ｃの強度は、それぞれ異なる変調周波数で変調される。
　第１４実施形態の顕微鏡においては、制御部４０は、周波数選別部４２を備えている。周波数選別部４２は、検出器３０に含まれる光電変換部３１が検出した光量信号から、第１から第３の強度変調周波数ｆ１～ｆ３の変調周波数に相当する交流成分（第１成分、第２成分、および第３成分）をそれぞれ分離して、画像処理部４１に出力する。
　たとえば、周波数選別部４２は、光電変換部３１が検出した光量信号を時間についてフーリエ変換し、第１から第３の強度変調周波数ｆ１～ｆ３の変調周波数に相当する交流成分を抽出することで、各変調周波数に相当する交流成分を分離することができる。
　画像処理部４１は、上述の第１実施形態から第１３実施形態の顕微鏡と同様に、各光電変換部３１から周波数選別部４２を経て入力された光量信号（第１成分、第２成分、および第３成分）と、その光量信号を検出した際の照明領域１９と試料１８との相対位置関係とに基づいて、試料１８の２次元画像を生成する。そして、画像処理部４１が、各強度変調周波数ｆ１～ｆ３に対応する光量信号ごとに、それぞれ各光電変換部３２が取得した２次元画像をシフトおよび加算することで、３つの波長で検出された、試料１８の高Ｓ／Ｎ比の２次元画像（画像データ）を生成することができる。
（第１５実施形態の顕微鏡）
　図１６は、第１５実施形態の顕微鏡の光源１０ａ～１０ｃから波長合成部５０までの構成を示す図である。第１５実施形態の顕微鏡の構成は、上述の第１４実施形態の顕微鏡の構成とほぼ同一である。従って、以下では、第１４実施形態の顕微鏡との相違点についてのみ説明する。
　第１５実施形態の顕微鏡は、コリメータ－レンズ１１ａ～１１ｃと波長合成部５０の間の照明光路上に、それぞれ音響学素子７０ａ～７０ｃを備えている。制御部４０は、光源１０ａ～１０ｃを制御するのではなく、音響学素子７０ａ～７０ｃを制御することにより、それを透過する照明光Ｌ４～Ｌ６の強度を、それぞれ異なる変調周波数で強度変調する。
　第１５実施形態の顕微鏡は、上記以外の構成については、第１４実施形態の顕微鏡と同一である。ただし、第１５実施形態の顕微鏡では、光源１０ａ～１０ｃは、顕微鏡に交換可能（取り付け可能、取り外し可能）に設けられてもよく、顕微鏡による観察時などに、顕微鏡に外付けされてもよい。
　上述の各実施形態で使用される、複数の光電変換部３１が２次元的に配列された検出器３０においては、各光電変換部３１の光入射面の形状は、上述の正方形に限られるものではなく、長方形や六角形であってもよい。また、各光電変換部３１の２次元の配列方向も、相互に直交する２方向に限られるわけではなく、相互に交差する方向であれば良い。例えば、正六角形の光電変換部３１がハニカム状に配列されていてもよい。
　検出器３０として、複数の光電変換部３１が２次元的に配列された検出器３０を用いる場合には、照明領域１９の第１から第３波長による像２９ａ～２９ｃの位置は、検出器３０上で上述のように１方向にのみずれていることに限定されない。すなわち、各像２９ａ～２９ｃの位置は、検出器３０の検出面内で２次元的に配列されていても良い。各像２９ａ～２９ｃをこのように配置するには、例えば図５に示した第３の例の波長分割部２０ｂ、または図１０に示した第５の例の波長分割部２０ｄにおいて、それらを構成するダイクロイックミラーやミラーのいくつかを、各図の紙面に垂直でない軸を回転軸として微小回転させればよい。
　また、検出器３０として、複数の光電変換部３１が２次元的に配列された検出器３０（２次元検出器）と、複数の光電変換部３１が１次元的に配列された１次元に配列された検出器３０（１次元検出器）の両方を、並列して使用することもできる。すなわち、分岐ミラー１２で反射した検出光Ｌｄを、例えばハーフミラーまたはダイクロイックミラーで２つに分岐し、一方の光路には波長分割部２０、２０ａ～２０ｄと２次元検出器を備え、他方の光路には、波長分割部２０、２０ａ～２０ｄと１次元検出器を備える構成とすることもできる。
　２次元検出器を複数並列して配置することもできる。この場合にも、分岐ミラー１２で反射した検出光Ｌｄを、例えばハーフミラーまたはダイクロイックミラーで複数に分岐し、それぞれの光路に２次元検出器（または１次元検出器）を配置することができる。
　この場合に、検出光Ｌｄを複数の光束に分岐する手段として、プリズムや回折格子等の波長分散素子を用いることもできる。すなわち、検出光Ｌｄを波長分散素子に入射させ、波長分散素子により分散された異なる波長の複数の光束の各光路に、２次元検出器（または１次元検出器）を配置することができる。
　上述した各実施形態の中の１つ以上の実施形態の顕微鏡によれば、次の作用効果が得られる。
（１）各実施形態の顕微鏡１００，１００ａ，１００ｂは、１つまたは複数の集光された照明領域１９を試料１８に形成する照明光学系（１２、１３、１４、１５、１６等）と、照明領域１９と試料１８とを相対走査させる走査部１３、１７と、照明領域１９が形成された試料１８からの光が入射する検出光学系（１６、１４、１５、１３、１２、２０、２６ａ～２６ｃ等）と、検出光学系に対して試料の照明領域と共役な位置に配置され、少なくとも第１方向に配列されている複数の検出部をそれぞれ有する第１部分と第２部分とを有する検出器３０と、検出光学系または照明光学系に含まれ、照明領域１９のうち１つの照明領域１９が形成された試料１８から検出器３０の第１部分へと入射する第１波長の光と、照明領域のうち１つの照明領域１９が形成された前記試料から前記検出器３０の第２部分へと入射する第２波長の光とを分割する波長分割部２０、２０ａ～２０ｅと、を備えている。
　そして、相対走査により第１部分３０ａの複数の検出部のそれぞれで生成される試料１８の光量信号を複数の検出部の第１部分３０ａ内におけるそれぞれの位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて試料の第１波長での画像データを生成し、相対走査により第２部分３０ｂの複数の検出部のぞれぞれで生成される試料の光量信号を複数の検出部の第２部分３０ｂ内におけるそれぞれの位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて試料１８の第２波長での画像データを生成する画像処理部と、を備えている。
　この構成により、走査部１３，１７による１回の走査で、短時間に、第１波長の光、および第２波長の光のそれぞれで検出された、Ｓ／Ｎ比の優れた２つの超解像画像（画像データ）を生成することができる。
（２）検出器３０の第１部分３０ａの各光電変換部３１の第１方向の幅Ｗ１を、検出光学系の第１波長における検出器３０側の開口数をＮＡｄ１、第１波長をλ１とするとき、Ｗ１≦０．２×１．２１×λ１／ＮＡｄ１とし、検出器３０の第２部分３０ｂの各光電変換部３１の第１方向の幅Ｗ２を、検出光学系の第２波長における検出器３０側の開口数をＮＡｄ２、第２波長をλ２とするとき、Ｗ２≦０．２×１．２１×λ２／ＮＡｄ２とすることで、試料１８の第１方向についての超解像画像を生成することができる。
（３）検出器３０の第１部分３０ａの各光電変換部３１の第１方向と直交する第２方向の実効的な幅Ｗ３を、検出光学系の第１波長における検出器３０側の開口数をＮＡｄ１、第１波長をλ１とするとき、Ｗ３≦０．２×１．２１×λ１／ＮＡｄ１とし、検出器３０の第２部分３０ｂの各光電変換部３１の第２方向の実効的な幅Ｗ４を、検出光学系の第２波長における検出器３０側の開口数をＮＡｄ２、第２波長をλ２とするとき、Ｗ４≦０．２×１．２１×λ２／ＮＡｄ２とすることで、試料１８の第２方向についての超解像画像を生成することができる。
（４）検出器３０は、複数の副検出器を含むとともに、第１部分３０ａと第２部分３０ｂとは、複数の副検出器のうちのそれぞれ異なる副検出器に含まれる構成とすることで、光電変換部３１の総面積が小さな検出器３０を用いても、複数の波長により形成される複数の像２９ａ～２９ｃを検出することができる。
（５）検出器３０の第１部分３０ａと第２部分３０ｂとは、同一の検出器３０の複数の光電変換部３１の中で、少なくとも第１方向に離れている部分とすることで、単一の検出器３０によって複数の波長の光による像２９ａ～２９ｃを検出することができる。これにより、検出器３０のコストを削減することができる。
（６）入射する光を、ダイクロイックミラーにより反射または透過させることにより波長分割を行う波長分割部２０，２０ａ，２０ｄ，２０ｅを備えることにより、検出器３０上に、色分散（色収差）の影響が少ない像２９ａ～２９ｂを形成できる。これにより、解像度の高い超解像画像を得ることができる。
（７）入射する光の進行方向を、光の波長に応じて異ならせる波長分散素子２３を含む波長分割部２０ｃを備えることにより、照明領域１９のそれぞれ異なる波長による複数の像２９ａ～２９ｃを、簡易な構成で１方向（Ｕ方向）に分離することができる。これにより、異なる波長による試料１８の２次元画像を簡易な構成で生成することができる。
（８）波長分割部２０，２０ａ～２０ｅが検出光学系に含まれている構成とすることで、光源１０からの強烈な光が、波長分割部２０，２０ａ～２０ｅに照射されることを防ぐことができ、波長分割部２０，２０ａ～２０ｅを構成する光学部品（ダイクロイックミラー、プリズム等）の耐久性を高めることができる。また、波長分割部２０，２０ａ～２０ｅが照明光学系に含まれる構成に比べると、各波長の照明領域が試料１８上で重なるため、ほぼ同時に各波長の照明領域の照明による試料１８からの蛍光を検出器３０で検出することができる。
（９）画像処理部４１が、検出器３０の第１部分３０ａに入射する光の第１スペクトル分布および検出器３０の第２部分３０ｂに入射する光の第２スペクトル分布の少なくとも一方と、波長分散素子２３の波長分散特性とにも基づいて、試料１８の画像信号の補正を行う構成とすることで、波長分散素子２３を有する波長分割部２０ｃを使用する際に発生し得る波長分散素子２３の色分散による像のボケを補正（低減）することができる。
（１０）照明領域１９を形成する照明光の検出器３０への入射を阻止する照射光遮断部材を有する構成とすることで、照明領域１９の照射により試料１８が発する蛍光を検出することが可能になる。これにより、試料１８の超解像画像を取得することが可能になる。
（変形例）
　以上の各実施形態では、光電変換部３１は照明領域１９の像２９の位置に直接配置するものとしている。しかし、例えば特許文献１に開示されるように、照明領域１９の像２９の位置には、光ファイバー束等の光分配素子の一端（入射端）を配置し、光分配素子の他端（射出端）に光電変換部３１を配置する構成とすることもできる。
　図１７（ａ）は、変形例の検出器２００の全体を示す図である。変形例の検出器２００は、１次元に配置される光電検出器アレイ２０６と、光電検出器アレイ２０６に光を供給する光ファイバー束２０１とを含んでいる。光ファイバー束２０１は単一の光ファイバー２０４から形成されている。
　光ファイバー束２０１の一端（入射端）２０２は、照明領域１９の像２９ａ～２９ｃが形成される面に配置されるとともに、一端２０２においては、それぞれの単一光ファイバー２０４は密集して配列されている。光ファイバー束２０１内の個々の光ファイバー２０４の他端（射出端）は、１次元方向に延在するプラグ２０５に沿って配置されている。そして、各光ファイバー２０４の他端（射出端）２０５は、１次元に配列されている光電検出器アレイ２０６の各光電変換面２０８と対向している。光ファイバー束２０１は、光を分配する光分配素子に相当する。なお、光分配素子は、光ファイバー束に限られず、他の既存の導波路を用いることができる。
　各光ファイバー２０４の入射端の直径（正確にはそのファイバーのコアの直径）は、上述の式（１）から式（３）のＷ１からＷ３の条件を満たす値に設定されていることが望ましい。なお、各光ファイバー２０４への集光効率を高めるため、各光ファイバー２０４の入射端の前面にマイクロレンズアレイなどの集光素子アレイを配置してもよい。この場合、例えば、集光素子アレイを介して形成される像の位置に各光ファイバー２０４の入射端が配置されるように構成してもよい。
　図１７（ｂ）は、光ファイバー束２０１の入射端を示す図である。図１７（ｂ）において、光ファイバー束２０１は、白丸で示した光ファイバー２０７と黒丸で示した光ファイバー２０３とからなる。白丸で示してある光ファイバー２０７はその射出端２０５が光電変換面２０８と対向している光ファイバーであり、黒丸で示してある光ファイバー２０３はその射出端２０５が光電変換面２０８と対向していない光ファイバーである。
　ここで、本変形例の検出器２００において、検出器２００の第１部分、第２部分、および第３部分は、単一の検出器２００の受光面（光ファイバー束２０１の入射端）の互いに異なる部分と解釈できる。
　一例として、図１７（ｂ）に示したように、照明領域１９の第１から第３波長による像２９ａ～２９ｃを、各中心が光ファイバー束２０１の入射端２０２において三角形を形成するように配置して、各像２９ａ～２９ｃを空間的に分離することができる。各像２９ａ～２９ｃの配置はこれに限られるものではない。具体的には、光ファイバー束２０１の入射端における第１部分に第１波長による像２９ａが形成され、光ファイバー束２０１の入射端における第２部分に第２波長による像２９ｂが形成され、光ファイバー束２０１の入射端における第３部分に第３波長による像２９ｃが形成されている。
　なお、単一の検出器２００で複数の波長による像を検出しなくてもよく、上述の図１と同様に、検出器３０の第１～第３の副検出器（３０ａ～３０ｃ）それぞれの代わりに複数の当該変形例の検出器２００（第１の副検出器、第２の副検出器、および第３の副検出器と解釈できる）を用いてもよい。この場合、図１の第１の副検出器３０ａの代わりに用いられた当該変形例の検出器２００の光ファイバー束２０１の入射端の第１部分に第１波長による像２９ａが形成され、第２の副検出器３０ｂの代わりに用いられた当該変形例の検出器２００の光ファイバー束２０１の入射端の第２部分に第２波長による像２９ｂが形成され、第３の副検出器３０ｃの代わりに用いられた当該変形例の検出器２００の光ファイバー束２０１の入射端の第３部分に第３波長による像２９ｃが形成される。
　光ファイバー束等の光分配素子を使用することにより、光電変換部３１の配置の自由度が増し、より大きな光電変換部３１を使用することが可能となる。これにより、ＰＩＮフォトダイオードや光電子倍増管等の、高感度かつ高応答の光電変換部３１が使用可能となり、試料１８の２次元画像のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
　光ファイバー束２０１の入射端は、その下流に配置された光電変換部３１により光を検出（光電変換）する光ファイバーの入射端が２次元的に配列されている部分であることから、２次元的に配列されている複数の検出部と解釈することができる。
　上述では、種々の実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、各実施形態および変形例は、それぞれ単独で適用しても良いし、組み合わせて用いても良い。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態および変形例で引用した全ての文献（米国特許や論文）の開示を援用して本文の記載の一部とする。
　１００，１００ａ，１００ｂ：顕微鏡、１０，１０ａ～１０ｃ：光源、１２：分岐ミラー、１３：偏向部、１４，１５：リレーレンズ、１６：対物レンズ、１７：ステージ、１８：試料、１９：照明領域、２０，２０ａ～２０ｅ：波長分割部、２１ａ～２１ｎ：ダイクロイックミラー、２６，２６ａ～２６ｆ：集光レンズ、３０：検出器、３１：光電変換部、４０：制御部、４１：画像処理部、５１：照明波長分割部

Claims (32)

  1. 　１つまたは複数の集光された照明領域を試料に形成する照明光学系と、
    　前記照明領域と前記試料とを相対走査させる走査部と、
    　前記照明領域が形成された試料からの光が入射する検出光学系と、
    　前記検出光学系に対して前記試料の前記照明領域と共役な位置に配置され、少なくとも第１方向に配列されている複数の検出部をそれぞれ有する第１部分と第２部分とを有する検出器と、
    　前記検出光学系または前記照明光学系に含まれ、前記照明領域のうち１つの照明領域が形成された前記試料から前記検出器の第１部分へと入射する第１波長の光と、前記照明領域のうち１つの照明領域が形成された前記試料から前記検出器の第２部分へと入射する第２波長の光とを分割する波長分割部と、
    　前記相対走査により前記第１部分の複数の検出部のそれぞれで生成される前記試料の光量信号を前記複数の検出部の前記第１部分内におけるそれぞれの位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて前記試料の前記第１波長での画像データを生成し、前記相対走査により前記第２部分の複数の検出部のぞれぞれで生成される前記試料の光量信号を前記複数の検出部の前記第２部分内におけるそれぞれの位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて前記試料の前記第２波長での画像データを生成する画像処理部と、
    を備える顕微鏡。
  2. 　請求項１に記載の顕微鏡において、
    　前記検出器の前記第１部分の各検出部の前記第１方向の幅Ｗ１と、前記検出光学系の前記第１波長における前記検出器側の開口数ＮＡｄ１と、前記第１波長λ１とは以下の式を満たし、
    　　　Ｗ１≦０．２×１．２１×λ１／ＮＡｄ１
    　前記検出器の前記第２部分の各検出部の前記第１方向の幅Ｗ２と、前記検出光学系の前記第２波長における前記検出器側の開口数ＮＡｄ２と、前記第２波長λ２とは以下の式を満たす、
    　　　Ｗ２≦０．２×１．２１×λ２／ＮＡｄ２
    顕微鏡。
  3. 　請求項２に記載の顕微鏡において、
    　前記検出光学系の前記第１波長における前記検出器側の開口数ＮＡｄ１と、前記検出光学系の前記第２波長における前記検出器側の開口数ＮＡｄ２とは、ともに開口数ＮＡｄに等しく、
    　前記第１波長が前記第２波長より短いときは、以下の式を満たし、
    　　　Ｗ１＝Ｗ２≦０．２×１．２１×λ１／ＮＡｄ
    　前記第２波長が前記第１波長より短いときは、以下の式を満たす、
    　　　Ｗ１＝Ｗ２≦０．２×１．２１×λ２／ＮＡｄ
    顕微鏡。
  4. 　請求項２に記載の顕微鏡において、
    　前記検出器の前記第１部分の各検出部の前記第１方向の幅Ｗ１と、前記検出器の前記第２部分の各検出部の前記第１方向の幅Ｗ２とは、ともに幅Ｗに等しく、
    　前記検出光学系の前記第１波長における前記検出器側の開口数ＮＡｄ１と、前記検出光学系の前記第２波長における前記検出器側の開口数ＮＡｄ２とは、以下の式を満たす、
    　　　ＮＡｄ１＝０．２×１．２１×λ１／Ｗ
    　　　ＮＡｄ２＝０．２×１．２１×λ２／Ｗ
    顕微鏡。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記検出器の前記第１部分の各検出部の前記第１方向と直交する第２方向の実効的な幅Ｗ３と、前記検出光学系の前記第１波長における前記検出器側の開口数をＮＡｄ１と、前記第１波長をλ１とは以下の式を満たし、
    　　　Ｗ３≦０．２×１．２１×λ１／ＮＡｄ１
    　前記検出器の前記第２部分の各検出部の前記第２方向の実効的な幅Ｗ４と、前記検出光学系の前記第２波長における前記検出器側の開口数をＮＡｄ２と、前記第２波長をλ２とは以下の式を満たす、
    　　　Ｗ４≦０．２×１．２１×λ２／ＮＡｄ２
    顕微鏡。
  6. 　請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記複数の検出部は、前記検出器において、前記第１方向と交差する第３方向にも配列されている、顕微鏡。
  7. 　請求項５に記載の顕微鏡において、
    　前記検出器の入射面、または前記検出器の入射面と共役な面に、前記検出器に入射する前記照明領域の像の前記第２方向の幅を、前記実効的な幅Ｗ３および前記実効的な幅Ｗ４に制限する遮蔽部を有する、顕微鏡。
  8. 　請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記検出器は、複数の副検出器を含むとともに、
    　前記第１部分と前記第２部分とは、複数の前記副検出器のうちのそれぞれ異なる副検出器に含まれている、顕微鏡。
  9. 　請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記第１部分と前記第２部分とは、前記検出器において、少なくとも前記第１方向に離れている、顕微鏡。
  10. 　請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記照明光学系は、相互に異なる波長の複数の光を混合する波長合成部を有し、
    　前記照明領域を、前記相互に異なる波長を含む光で形成する、顕微鏡。
  11. 　請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記波長分割部は、ダイクロイックミラーを含み、
    　前記波長分割部に入射する光を、前記ダイクロイックミラーにより反射または透過させることにより波長分割を行う、顕微鏡。
  12. 　請求項１１に記載の顕微鏡において、
    　前記波長分割部は、さらにミラーを含み、
    　前記波長分割部に入射する光のうち、前記ダイクロイックミラーで反射した光を前記ミラーで反射させることにより、前記ダイクロイックミラーで反射した光と前記ダイクロイックミラーを透過した光とを、それぞれの進行方向に対して直交する方向に相互に位置シフトさせて波長分割を行う、顕微鏡。
  13. 　請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記波長分割部は、前記光の波長に応じて前記光の進行方向を異ならせる波長分散素子を含む、顕微鏡。
  14. 　請求項１３に記載の顕微鏡において、
    　前記波長分散素子はプリズムであるとともに、
    　前記プリズムを回動自在に保持するプリズム保持部とを、備える、顕微鏡。
  15. 　請求項１３に記載の顕微鏡において、
    　前記波長分散素子は回折格子であるとともに、
    　前記回折格子を回動自在に保持する回折格子保持部とを、備える、顕微鏡。
  16. 　請求項１１に記載の顕微鏡において、
    　前記波長分割部は、前記ダイクロイックミラーを複数含み、
    　複数の前記ダイクロイックミラーのうちの少なくとも１つは、前記波長分割部に入射する光を複数の光路に分岐させ、
    　複数の前記ダイクロイックミラーのうちの他の少なくとも１つは、前記分岐した複数の光路を合流させるとともに、
    　前記分岐した複数の光路のうちの少なくとも１つに進行方向変更部材が設けられ、前記進行方向変更部材が設けられた光路を通る前記光の進行方向を、他の光路を通る前記光の進行方向と異ならしめることで波長分割を行う、顕微鏡。
  17. 　請求項１６に記載の顕微鏡において、
    　前記進行方向変更部材は、前記光路に設けられている偏向素子である、顕微鏡。
  18. 　請求項１６に記載の顕微鏡において、
    　前記進行方向変更部材は、複数の前記ダイクロイックミラーのうちの少なくとも１つであって、前記１つのダイクロイックミラーの反射面が前記複数の前記ダイクロイックミラーのうちの他のダイクロイックミラーの反射面と平行ではない、顕微鏡。
  19. 　請求項１から請求項１８までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記波長分割部は前記検出光学系に含まれている、顕微鏡。
  20. 　請求項１２に記載の顕微鏡において、
    　前記波長分割部は前記検出光学系に含まれているとともに、
    　前記ダイクロイックミラーおよび前記ミラーと前記検出器との間の光路上に、集光部材アレイが配置されている、顕微鏡。
  21. 　請求項１２に記載の顕微鏡において、
    　前記ダイクロイックミラーとして第１ダイクロイックミラーと第２ダイクロイックミラーを有し、
    　前記試料からの前記光のうち、
    　前記第１ダイクロイックミラーを透過した第１の光は前記検出器に至り、
    　前記第１ダイクロイックミラーを反射した第２の光は前記ミラーで反射されて前記第２ダイクロイックミラーに至り、
    　前記第２ダイクロイックミラーを透過した第３の光は前記検出器に至り、
    　前記第２ダイクロイックミラーを反射した第４の光は前記ミラーで反射されて前記検出器に至るとともに、
    　前記第１ダイクロイックミラーの反射面と前記第２ダイクロイックミラーの反射面とは平行ではなく、
    　前記第１ダイクロイックミラー、前記第２ダイクロイックミラーおよび前記ミラーと、前記検出器との間の光路上に、一体型の集光部材が配置されている、顕微鏡。
  22. 　請求項１３または請求項１５に記載の顕微鏡において、
    　前記波長分割部は前記検出光学系に含まれているとともに、
    　前記波長分散素子と前記検出器との間の光路上に一体型の集光部材が配置されている、顕微鏡。
  23. 　請求項１３または請求項１５に記載の顕微鏡において、
    　前記波長分割部は前記検出光学系に含まれているとともに、
    　前記波長分散素子と前記検出器との間の光路上に集光部材アレイが配置されている、顕微鏡。
  24. 　請求項２２または請求項２３に記載の顕微鏡において、
    　前記画像処理部は、さらに、前記検出器の前記第１部分に入射する光の第１スペクトル分布および前記検出器の前記第２部分に入射する光の第２スペクトル分布の少なくとも一方と、前記波長分散素子の波長分散特性とにも基づいて、前記試料の画像信号の前記補正を行う、顕微鏡。
  25. 　請求項１３、請求項１４、または請求項２２から請求項２４までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記検出器の直前、または前記検出器と共役な位置に、前記第１方向または前記第１方向と交差する方向の位置に応じて波長選択特性が異なる波長選択フィルタと、
    　前記波長選択フィルタを保持し、前記第１方向または前記第１方向と交差する方向に移動させるフィルタ保持部材とを有する、顕微鏡。
  26. 　請求項１から請求項２５までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記検出光学系は、前記検出光学系の内部に前記照明領域および前記検出器に対する共役面に、前記照明領域と結像関係となる位置に前記照明領域の像の大きさを制限する透過部が設けられている遮光板を有する、顕微鏡。
  27. 　請求項１から請求項２５までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記照明領域を形成する照明光の前記検出器への入射を阻止する照射光遮断部材を有する、顕微鏡。
  28. 　請求項１から請求項２７までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記集光された照明領域の径は、前記検出光学系の開口数ＮＡおよび前記検出光学系が検出する光の波長λを用いて、λ／ＮＡと表される前記検出光学系の解像限界程度の径である、顕微鏡。
  29. 　請求項１から請求項２８までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記第１部分の複数の検出部のそれぞれで生成される前記光量信号の前記補正、および前記第２部分の複数の検出部のぞれぞれで生成される前記光量信号の前記補正の少なくとも一方を、前記検出光学系の点像分布関数、または前記照明領域の照明分布関数の少なくとも一方を用いて行う、顕微鏡。
  30. 　請求項１から請求項２９までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記検出器の前記第１部分および前記第２部分の前記複数の検出部は、入射した光を電気信号に変換する光電変換部である、顕微鏡。
  31. 　請求項１から請求項３０までのいずれか一項に記載の顕微鏡において、
    　前記検出器の前記第１部分および前記第２部分の前記複数の検出部は、入射した光を光電変換部に導く光分配素子の入射端である、顕微鏡。
  32. 　第１周波数で強度変調された第１波長の光と、第２周波数で強度変調された第２波長の光とを含む照明領域を試料に形成する照明光学系と、
    　前記照明領域と前記試料とを相対走査させる走査部と、
    　前記照明領域が形成された試料からの光が入射する検出光学系と、
    　前記検出光学系に対して前記試料の前記照明領域と共役な位置に配置され、少なくとも第１方向に配列されている複数の検出部を有する検出器と、
    　前記複数の検出部のそれぞれが出力する前記試料の光量信号から、前記第１周波数で強度変調されている第１成分および前記第２周波数で強度変調されている第２成分とを、それぞれ分離する周波数選別部と、
    　前記相対走査により前記複数の検出部のそれぞれで生成される前記試料の光量信号の前記第１成分を、前記複数の検出部のそれぞれの位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて前記試料の前記第１波長での画像データを生成し、前記試料の光量信号の前記第２成分を、前記複数の検出部のそれぞれの位置に応じて補正した補正光量信号に基づいて前記試料の前記第２波長での画像データを生成する画像処理部と、
    を備える顕微鏡。
     
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04335315A (ja) * 1991-05-10 1992-11-24 Nikon Corp レーザ走査型微分干渉顕微鏡
JPH0783609A (ja) * 1993-07-23 1995-03-28 Fuji Photo Optical Co Ltd 干渉計の被検体アライメント装置
JP2008065144A (ja) * 2006-09-08 2008-03-21 Yokogawa Electric Corp 分光光学ユニット
JP2008152011A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Lasertec Corp コンフォーカル顕微鏡、及びコンフォーカル画像の撮像方法
JP2011099986A (ja) * 2009-11-06 2011-05-19 Olympus Corp 位相変調型空間光変調器を用いたレーザ顕微鏡
US20150008309A1 (en) * 2012-03-15 2015-01-08 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-resolution scanning microscopy
JP2017102265A (ja) * 2015-12-01 2017-06-08 キヤノン株式会社 走査型顕微鏡

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04335315A (ja) * 1991-05-10 1992-11-24 Nikon Corp レーザ走査型微分干渉顕微鏡
JPH0783609A (ja) * 1993-07-23 1995-03-28 Fuji Photo Optical Co Ltd 干渉計の被検体アライメント装置
JP2008065144A (ja) * 2006-09-08 2008-03-21 Yokogawa Electric Corp 分光光学ユニット
JP2008152011A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Lasertec Corp コンフォーカル顕微鏡、及びコンフォーカル画像の撮像方法
JP2011099986A (ja) * 2009-11-06 2011-05-19 Olympus Corp 位相変調型空間光変調器を用いたレーザ顕微鏡
US20150008309A1 (en) * 2012-03-15 2015-01-08 Carl Zeiss Microscopy Gmbh High-resolution scanning microscopy
JP2015515018A (ja) * 2012-03-15 2015-05-21 カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーＣａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ Ｇｍｂｈ 高分解能走査顕微鏡
JP2017102265A (ja) * 2015-12-01 2017-06-08 キヤノン株式会社 走査型顕微鏡

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