(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対して右円偏光と左円偏光とを交互に出射する円偏光光源と、
前記円偏光光源から出射されて前記試料により透過された透過光による画像を撮像する撮像手段と、
前記試料と前記撮像手段との間の前記透過光の光路上に設けられ、ゲートの開閉を制御する信号を受信し、この信号に基づいて当該ゲートを開閉することによって、前記透過光の通過と遮断との切り替えを行う透過光切替手段と、
前記円偏光光源における右円偏光と左円偏光との切り替えと、前記透過光切替手段に対する前記ゲートの開閉を制御する信号の送信による前記透過光切替手段における前記透過光の通過と遮断との切り替えと、を制御する制御手段と、
前記撮像手段により撮像された画像のうち右円偏光画像を格納する右円偏光画像格納手段と、
前記撮像手段により撮像された画像のうち左円偏光画像を格納する左円偏光画像格納手段と、
前記右円偏光画像格納手段に格納された前記右円偏光画像と、前記左円偏光画像格納手段に格納された前記左円偏光画像との差分を求め、その結果を円二色性イメージとして出力する出力手段と、
を備え、
前記制御手段は、
第１の期間では、前記円偏光光源が右円偏光を出射しているときに前記透過光切替手段により前記透過光を通過させると共に、前記円偏光光源が左円偏光を出射しているときに前記透過光切替手段により前記透過光を遮断させ、この結果前記撮像手段によって撮像された画像を前記右円偏光画像として前記右円偏光画像格納手段に格納させ、
前記第１の期間とは異なる第２の期間では、前記円偏光光源が左円偏光を出射しているときに前記透過光切替手段により前記透過光を通過させると共に、前記円偏光光源が右円偏光を出射しているときに前記透過光切替手段により前記透過光を遮断させ、この結果前記撮像手段によって撮像された画像を前記左円偏光画像として前記左円偏光画像格納手段に格納させる
ことを特徴とする円二色性イメージング装置。
【請求項２】
前記円偏光光源と前記撮像手段との間の光路上に単色フィルタを更に備える
ことを特徴とする請求項１記載の円二色性イメージング装置。
【請求項３】
試料に対して右円偏光と左円偏光とを交互に出射する円偏光光源と、
前記円偏光光源から出射されて前記試料により透過された透過光の光路上に設けられ、前記透過光を２つの光路に分岐する光分岐手段と、
前記光分岐手段によって分岐された光路のうち、一方の光路上に設けられた第１の透過光切替手段と、
前記光分岐手段によって分岐された光路のうち、前記第１の透過光切替手段が設けられた光路とは異なる光路上に設けられた第２の透過光切替手段と、
前記光分岐手段によって分岐された光路上の前記第１の透過光切替手段の後段に設けられて、前記試料により透過された透過光による画像を撮像する第１の撮像手段と、
前記光分岐手段によって分岐された光路上の前記第２の透過光切替手段の後段に設けられて、前記試料により透過された透過光による画像を撮像する第２の撮像手段と、
前記円偏光光源における左円偏光と右円偏光との切り替えと、前記第１の透過光切替手段及び前記第２の透過光切替手段における前記透過光の通過と遮断との切り替えと、を制御する制御手段と、
前記第１の撮像手段により撮像された画像を右円偏光画像として格納する右円偏光画像格納手段と、
前記第２の撮像手段により撮像された画像を左円偏光画像として格納する左円偏光画像格納手段と、
前記右円偏光画像格納手段に格納された前記右円偏光画像と、前記左円偏光画像格納手段に格納された前記左円偏光画像との差分を求め、その結果を円二色性イメージとして出力する出力手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記円偏光光源が右円偏光を出射しているときに前記第１の透過光切替手段により前記透過光を通過させると共に、前記円偏光光源が左円偏光を出射しているときに前記第１の透過光切替手段により前記透過光を遮断させ、この結果前記第１の撮像手段によって撮像された画像を前記右円偏光画像格納手段に格納させ、
前記円偏光光源が左円偏光を出射しているときに前記第２の透過光切替手段により前記透過光を通過させると共に、前記円偏光光源が右円偏光を出射しているときに前記第２の透過光切替手段により前記透過光を遮断させ、この結果前記第２の撮像手段によって撮像された画像を前記左円偏光画像格納手段に格納させる
ことを特徴とする円二色性イメージング装置。
【請求項４】
前記円偏光光源と前記第１の撮像手段との間の光路上及び前記円偏光光源と前記第２の撮像手段との間の光路上の少なくとも一箇所に単色フィルタを更に備える
ことを特徴とする請求項３記載の円二色性イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円二色性イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
円二色性は、分子の光学活性（キラリティ）によって起こる現象であり、左右の円偏光に対する吸光度の違いとして定義される。この円二色性のスペクトル情報は、分子の高次構造を反映していることから、特に生理活性物質の高次構造の解析等によく適用される。
【０００３】
円二色性を計測するためには、右の円偏光と左の円偏光の吸光度の差を計測する必要があるが、汎用の円二色性分光計においては、円偏光変調器を用いて右と左の円偏光を周期的に発生させ、試料を透過したときに生じる透過光の周期的な強度変化を、透過光のＡＣ成分として計測する方法や、円偏光変調器の変調信号から透過光の強度変化をロックインアンプで計測するといった方法等が一般的に用いられる。
【０００４】
具体的には、例えば特許文献１では、円二色性のイメージを計測する従来技術として、近接場プローブを使って試料をスキャンする方法が開示されている。また、特許文献２では、共焦点蛍光顕微鏡と円二色性のイメージ計測とを組み合わせた方法が知られている。
【０００５】
また、特許文献３では、左右の円偏光を自由に発生できる光源を使って、左右の円偏光をそれぞれ計測し、差を求めることで円二色性イメージを得る技術が開示されている。さらに、特許文献４では、光偏光変調器を使わずに、回転する偏光板を用いて左右の円偏光を生成し、各々の透過画像から円二色性イメージを得る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３２５８４０号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０８８９４７号
【特許文献３】特開平０５−０４５３０４号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０１３４６８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１，２に記載の方法は、いずれも試料を走査して測定を行うことから測定に時間を要するため、例えば経時変化が速い試料の測定を精度よく行うことは困難である。また、特許文献３に記載の方法は、左右の円偏光を自由に発生できる光として放射光を想定していることから、装置を容易に作成することができない。さらに、特許文献４に記載の方法は、偏光板の回転等のメカニカルな機構が必要となるため、装置由来の誤差を考慮すると、より高い精度での測定が困難である。
【０００８】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、高速且つ高精度に円二色性イメージを撮像することが可能な円二色性イメージング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る円二色性イメージング装置は、試料に対して右円偏光と左円偏光とを交互に出射する円偏光光源と、円偏光光源から出射されて試料により透過された透過光による画像を撮像する撮像手段と、試料と撮像手段との間の透過光の光路上に設けられ、透過光の通過と遮断との切り替えを行う透過光切替手段と、円偏光光源における右円偏光と左円偏光との切り替えと、透過光切替手段における透過光の通過と遮断との切り替えと、を制御する制御手段と、撮像手段により撮像された画像のうち右円偏光画像を格納する右円偏光画像格納手段と、撮像手段により撮像された画像のうち左円偏光画像を格納する左円偏光画像格納手段と、右円偏光画像格納手段に格納された右円偏光画像と、左円偏光画像格納手段に格納された左円偏光画像との差分を求め、その結果を円二色性イメージとして出力する出力手段と、を備え、制御手段は、第１の期間では、円偏光光源が右円偏光を出射しているときに透過光切替手段により透過光を通過させると共に、円偏光光源が左円偏光を出射しているときに透過光切替手段により透過光を遮断させ、この結果撮像手段によって撮像された画像を右円偏光画像として右円偏光画像格納手段に格納させ、第１の期間とは異なる第２の期間では、円偏光光源が左円偏光を出射しているときに透過光切替手段により透過光を通過させると共に、円偏光光源が右円偏光を出射しているときに透過光切替手段により透過光を遮断させ、この結果撮像手段によって撮像された画像を左円偏光画像として左円偏光画像格納手段に格納させることを特徴とする。
【００１０】
上記の円二色性イメージング装置によれば、右円偏光画像を撮像する第１の期間では、円偏光光源から右円偏光を出射しているときに透過光切替手段を透過光が通過すると共に、円偏光光源が左円偏光を出射しているときには透過光切替手段により透過光が遮断され、この結果撮像手段によって撮像された画像を右円偏光画像として右円偏光画像格納手段に格納される。また、左円偏光画像を撮像する第２の期間では、円偏光光源から左円偏光を出射しているときに透過光切替手段を透過光が通過すると共に、円偏光光源が右円偏光を出射しているときには透過光切替手段により透過光が遮断され、この結果撮像手段によって撮像された画像を左円偏光画像として左円偏光画像格納部６４に格納される。そして、上記の結果得られた右円偏光画像と左円偏光画像とから円二色性イメージを作成・出力することが可能となる。したがって、上記の円二色性イメージング装置によれば、試料を走査して測定する場合と比較してより高速に、且つ、より簡易な装置を用いて高精度の円二色性イメージを撮像することができる。
【００１１】
ここで、上記の円二色性イメージング装置は、円偏光光源と撮像手段との間の光路上に単色フィルタを更に備える態様とすることができる。
【００１２】
上記のように、円偏光光源と撮像手段との間に特定の波長の光のみを通過させる単色フィルタを設ける構成とすることで、ノイズ成分となる光を除去することができるため、撮像手段において右円偏光画像及び左円偏光画像を精度よく撮像することができ、より高精度な円二色性イメージを得ることができる。さらに、単色フィルタにより目的とする波長のみが選別されるため、光源が非単色光源であっても、目的の波長における円二色性イメージを得ることも可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る円二色性イメージング装置は、試料に対して右円偏光と左円偏光とを交互に出射する円偏光光源と、円偏光光源から出射されて試料により透過された透過光の光路上に設けられ、透過光を２つの光路に分岐する光分岐手段と、光分岐手段によって分岐された光路のうち、一方の光路上に設けられた第１の透過光切替手段と、光分岐手段によって分岐された光路のうち、第１の透過光切替手段が設けられた光路とは異なる光路上に設けられた第２の透過光切替手段と、光分岐手段によって分岐された光路上の第１の透過光切替手段の後段に設けられて、試料により透過された透過光による画像を撮像する第１の撮像手段と、光分岐手段によって分岐された光路上の第２の透過光切替手段の後段に設けられて、試料により透過された透過光による画像を撮像する第２の撮像手段と、円偏光光源における左円偏光と右円偏光との切り替えと、第１の透過光切替手段及び第２の透過光切替手段における透過光の通過と遮断との切り替えと、を制御する制御手段と、第１の撮像手段により撮像された画像を右円偏光画像として格納する右円偏光画像格納手段と、第２の撮像手段により撮像された画像を左円偏光画像として格納する左円偏光画像格納手段と、右円偏光画像格納手段に格納された右円偏光画像と、左円偏光画像格納手段に格納された左円偏光画像との差分を求め、その結果を円二色性イメージとして出力する出力手段と、を備え、制御手段は、円偏光光源が右円偏光を出射しているときに第１の透過光切替手段により透過光を通過させると共に、円偏光光源が左円偏光を出射しているときに第１の透過光切替手段により透過光を遮断させ、この結果第１の撮像手段によって撮像された画像を右円偏光画像格納手段に格納させ、円偏光光源が左円偏光を出射しているときに第２の透過光切替手段により透過光を通過させると共に、円偏光光源が右円偏光を出射しているときに第２の透過光切替手段により透過光を遮断させ、この結果第２の撮像手段によって撮像された画像を左円偏光画像格納手段に格納させることを特徴とする。
【００１４】
上記の円二色性イメージング装置によれば、第１の透過光切替手段では、右円偏光の出射時には透過光を通過させ、左円偏光の出射時には透過光を遮断させることで、第１の撮像手段によって右円偏光画像が撮像され、右円偏光画像格納手段に格納される。一方、第２の透過光切替手段では、左円偏光の出射時には透過光を通過させ、右円偏光の出射時には透過光を遮断させることで、第２の撮像手段によって左円偏光画像が撮像され、左円偏光画像格納手段に格納される。そして、上記の結果得られた右円偏光画像と左円偏光画像とから円二色性イメージを作成・出力することが可能となる。したがって、上記の円二色性イメージング装置によれば、試料を走査して測定する場合と比較してより高速に、且つ、より簡易な装置を用いて高精度の円二色性イメージを撮像することができる。また、上記の円二色性イメージング装置では、第１の撮像手段及び第２の撮像手段という２つの撮像手段を同時に用いて撮像を行うため、右円偏光画像の撮像と左円偏光画像の撮像とを並行して行うことができる。したがって、より高速に円二色性イメージの撮像を行うことができる。
【００１５】
ここで、上記の円二色性イメージング装置は、円偏光光源と第１の撮像手段との間の光路上及び円偏光光源と第２の撮像手段との間の光路上の少なくとも一箇所に単色フィルタを更に備える態様とすることができる。
【００１６】
円偏光光源と第１の撮像手段との間の光路上及び円偏光光源と第２の撮像手段との間の光路上の少なくとも一箇所に特定の波長の光のみを通過させる単色フィルタを設ける構成とすることで、ノイズ成分となる光を除去することができるため、第１の撮像手段及び第２の撮像手段において右円偏光画像及び左円偏光画像を精度よく撮像することができ、より高精度な円二色性イメージを得ることができる。さらに、単色フィルタにより目的とする波長のみが選別されるため、光源が非単色光源であっても、目的の波長における円二色性イメージを得ることも可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高速且つ高精度に円二色性イメージを撮像することが可能な円二色性イメージング装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る円二色性イメージング装置の構成を説明する概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る円二色性イメージング装置による処理を説明するフローチャートである。
【図３】第１実施形態の円二色性イメージング装置によって右円偏光画像を撮像する場合の各部の処理を説明する図である。
【図４】第１実施形態の円二色性イメージング装置によって左円偏光画像を撮像する場合の各部の処理を説明する図である。
【図５】第１実施形態の円二色性イメージング装置によって撮像された右円偏光画像の例を示す図である。
【図６】第１実施形態の円二色性イメージング装置によって撮像された左円偏光画像の例を示す図である。
【図７】図５と図６との差分によって作成された円二色性イメージである。
【図８】第２実施形態に係る円二色性イメージング装置の構成を説明する概略構成図である。
【図９】第２実施形態に係る円二色性イメージング装置による処理を説明するフローチャートである。
【図１０】第２実施形態の円二色性イメージング装置によって右円偏光画像を撮像する場合の各部の処理を説明する図である。
【図１１】第２実施形態の円二色性イメージング装置によって左円偏光画像を撮像する場合の各部の処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る円二色性イメージング装置の構成を説明する概略構成図である。図１に示すように、円二色性イメージング装置１は、光源１０、偏光子２０、変調器３０、単色フィルタ４０、ゲート付きカメラ５０、画像処理装置６０及び位相切替装置７０を含んで構成され、変調器３０と単色フィルタ４０との間に試料１００が配置される。
【００２１】
光源１０は、試料１００に対して照射するための光を出射する。この光源１０から出射される光は非偏光であり、例えば、波長２８０ｎｍの光を出射するＬＥＤ光源等が光源１０として用いられる。
【００２２】
光源１０から出射された光は偏光子２０に入射する。偏光子２０では、光源１０から出射された光のうち直線偏光のみが取り出される。偏光子２０としては、例えば、グランテーラープリズムが用いられる。
【００２３】
偏光子２０により取り出された直線偏光は、変調器３０によって右円偏光又は左円偏光に変換して出射される。変調器３０は、円偏光変調器３１と変調信号発振器３２とを含んで構成されている。変調信号発振器３２は、右円偏光への変換を指示する信号と左円偏光への変換を指示する信号とを変調信号とし、これらを周期的に交互に発振する。そして、変調信号発振器３２により発振される変調信号に基づいて、円偏光変調器３１に入射した直線偏光が右円偏光又は左円偏光に交互に変換されて出射される。また、変調信号発振器３２が発振する変調信号は後述の位相切替装置７０を経てゲート付きカメラ５０へも出力される。この変調信号発振器３２により発振される変調信号と円偏光変調器３１による円偏光への変換については後述する。
【００２４】
上記より円偏光変調器３１によって出射された右円偏光及び左円偏光が試料１００に対して交互に出射される。すなわち、光源１０、偏光子２０及び変調器３０が円偏光光源として機能する。
【００２５】
円偏光変調器３１により出射されて、試料１００を透過した透過光は、単色フィルタ４０に入射する。単色フィルタ４０は、円二色性イメージの形成には不要な波長成分やノイズ成分等の除去のために設けられている。本実施形態の円二色性イメージング装置１では、波長２８０ｎｍの光のみを通過させる単色フィルタ４０として用いられる。単色フィルタ４０を通過した透過光はゲート付きカメラ５０へ入射する。
【００２６】
ゲート付きカメラ５０は、ゲート５１とカメラ５２とを含んで構成される。ゲート５１は、開閉することにより透過光の通過と遮断との切り替えを行う透過光切替手段として機能する。また、カメラ５２は、試料により透過された透過光による画像を撮像する撮像手段として機能する。ゲート５１の開閉は、変調信号発振器３２が発振し位相切替装置７０によって位相の制御が施された発振信号に基づいて行われる。この詳細は後述する。また、カメラ５２としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等が用いられる。カメラ５２では、入射した透過光の強度が画像信号に変換され、この信号がカメラ５２からイメージキャプチャボード６１へ送られる。
【００２７】
画像処理装置６０は、カメラ５２により撮像された画像から円二色性イメージを形成・出力するための装置である。具体的には、画像処理装置６０は、カメラ５２と接続されたイメージキャプチャボード６１に対して接続し、画像信号切替部６２、右円偏光画像格納部６３、左円偏光画像格納部６４、画像演算部６５、出力部６６を含んで構成され、ＩＯ（Input/Output）ボード６７を介して位相切替装置７０と接続されている。
【００２８】
イメージキャプチャボード６１は、カメラ５２からの画像信号を取り込むと共に、画像処理装置６０において画像ファイルとして保存・使用するための処理を行う。イメージキャプチャボード６１に送られた画像信号は、イメージキャプチャボード６１を介して画像信号切替部６２へ送られる。画像信号切替部６２は、イメージキャプチャボード６１から画像信号を右円偏光画像格納部６３及び左円偏光画像格納部６４のどちらへ格納するかを切替える機能を有する。右円偏光画像格納部６３（右円偏光画像格納手段）は右円偏光画像を格納する領域であり、左円偏光画像格納部６４（左円偏光画像格納手段）は左円偏光画像を格納する領域である。
【００２９】
そして、どちらの格納部に対して画像信号を格納するかについて、画像処理装置６０内のソフトウェアが作動することによって画像信号切替部６２において制御が行われる。具体的には、画像処理装置６０において試料１００の右円偏光画像を撮像する場合には、制御信号はＬ（Low Level）とされ、左円偏光画像を撮像する場合には制御信号はＨ（HighLevel）とされる。なお画像信号切替部６２による右円偏光画像の撮像と左円偏光画像の撮像との切替えは、円二色性イメージング装置１の使用者からの指示に基づいて行ってもよいし、一方の（例えば右円偏光画像）の撮像開始後所定の時間経過した後に切替えられる構成としてもよい。また、画像信号切替部６２によって左円偏光画像の取得と右円偏光画像の取得が切替えられるのに応じて、画像信号切替部６２による制御信号が画像信号切替部６２からＩＯボード６７を介して位相切替装置７０に対して送られる。
【００３０】
画像演算部６５は、右円偏光画像格納部６３に格納された右円偏光画像と、左円偏光画像格納部６４に格納された左円偏光画像との差分を求める機能を有する。画像演算部６５による演算結果は、出力部６６から円二色性イメージとして出力される。円二色性イメージは出力部６６から例えばモニタに表示する方法や、プリンタに出力する方法等によって、画像処理装置６０から外部へ出力される。このように画像演算部６５及び出力部６６は、出力手段として機能する。
【００３１】
ＩＯボード６７は、画像処理装置６０と外部機器との間を接続し、信号の入出力を取り持つ機能を有する。本実施形態の円二色性イメージング装置１では、画像信号切替部６２による制御信号がＩＯボード６７を介して位相切替装置７０へ出力される。
【００３２】
位相切替装置７０は、変調器３０の変調信号発振器３２から送られる変調信号と、ＩＯボード６７を介して画像信号切替部６２から送られる制御信号と、を受信し、これに基づいてゲート５１の開閉を制御する信号をゲート５１に対して送信する。このように、変調信号発振器３２、画像信号切替部６２及び位相切替装置７０は、円偏光光源における左円偏光と右円偏光との切り替えと、ゲート５１における前記透過光の通過と遮断との切り替えと、を行う制御手段として機能する。具体的には、位相切替装置７０は制御信号として「Ｌ」が入力されると、変調信号発振器３２からの変調信号をそのままゲート５１に対して出力し、制御信号として「Ｈ」が入力されると、変調信号を反転してゲート５１に対して出力するという動作を行う。
【００３３】
ここで、上記の構成を有する円二色性イメージング装置１として好適に用いられる装置を例示する。例えば、光源１０としてＵＶ−ＬＥＤ（型番T9B28B：Seoul Optodevice社製）、変調器３０として、光弾性変調器（型番PEM100：Hinds Instruments社製）、ゲート付きカメラ５０として、ゲート付きＩＣＣＤカメラ（型番V4183ICCD：浜松ホトニクス社製）が好適に用いられる。
【００３４】
次に、円二色性イメージング装置１による円二色性イメージングの方法について図２〜４を用いて説明する。図２は、円二色性イメージング装置１による処理を説明するフローチャートである。また、図３は、円二色性イメージング装置１によって右円偏光画像を撮像する場合の各部の処理を説明する図であり、図４は、円二色性イメージング装置１によって左円偏光画像を撮像する場合の各部の処理を説明する図である。
【００３５】
まず図２に示すように、試料１００に対して右円偏光を照射し、右円偏光画像を撮像する（Ｓ０１）。このとき、円二色性イメージング装置１を構成する各部の信号は以下の処理を行う。すなわち、変調信号発振器３２が所定の間隔で右円偏光と左円偏光とを交互に出射するように動作する。具体的には、変調信号の形状が図３に示すように矩形波となるように、高いレベルの信号と低いレベルの信号とを周期的に交互に発振する。これによって、円偏光変調器３１は、変調信号が高いレベルの信号である場合には右円偏光を出射させ、変調信号が低いレベルの信号である場合には左円偏光を出射させる。この結果、円偏光変調器３１からは図３に示すように右円偏光と左円偏光とが交互に出射される。この交互に出射される右円偏光と左円偏光とが試料１００を照射し、試料１００を透過した後にさらに単色フィルタ４０を通過した透過光がゲート５１に到達する。一方、画像処理装置６０の画像信号切替部６２では、制御信号として右円偏光画像を撮像することを示す「Ｌ」の制御信号を出力する。
【００３６】
この結果、位相切替装置７０は変調信号発振器３２からの変調信号を反転することなくゲート５１に対して送信するため、ゲート５１は、高いレベルの変調信号を受信している間は透過光が通過するように開状態となり、低いレベルの変調信号を受信している間は透過光を遮断するために閉状態となる。すなわち、ゲート５１は、図３に示すように高いレベルの変調信号の発振により右円偏光が出射している間はＯＮ状態（開状態）となり、低いレベルの変調信号の発振により左円偏光が出射している間はＯＦＦ状態（閉状態）となり、試料１００を透過した透過光はカメラ５２まで到達しなくなる。
【００３７】
そして、変調器３０から右円偏光が出射された時間のみ透過光がカメラ５２まで到達するので、カメラ５２で撮像された画像は右円偏光の照射時の画像となる。したがって、画像信号切替部６２では、この期間に撮像された画像は全て右円偏光画像格納部６３に格納する。以上の処理を所定の期間行うことによって、右円偏光画像の撮像が行われる。
【００３８】
次に、試料１００に対して左円偏光を照射し、左円偏光画像を撮像する（Ｓ０２）。ここでは、画像信号切替部６２からの制御信号が「Ｌ」ではなく「Ｈ」となる点、及び、位相切替装置７０からゲート５１に対して送信される変調信号が変調信号発振器３２からの信号に対して反転されている点、以外は右円偏光画像の撮像（Ｓ０１）と同様の処理が行われる。
【００３９】
具体的には、図４に示すように、変調信号発振器３２が発振する変調信号と、この変調信号に基づいて動作する円偏光変調器から出射される円偏光は図３と同じであるが、画像信号切替部６２からの制御信号が「Ｈ」となっていることで、位相切替装置７０において変調信号が反転されるため、この反転後の変調信号に応じて開閉するゲート５１の動作が逆転する。この結果、ゲート５１は、図４に示すように左円偏光が出射している間はＯＮ状態（開状態）となり、試料１００を透過した透過光がカメラ５２に到達する一方で、右円偏光が出射している間はＯＦＦ状態（閉状態）となり、試料１００を透過した透過光はカメラ５２まで到達しなくなる。そして、変調器３０から左円偏光が出射された時間のみ透過光がカメラ５２まで到達するので、カメラ５２で撮像された画像は左円偏光の照射時の画像となる。したがって、画像信号切替部６２では、この期間に撮像された画像は全て左円偏光画像格納部６４に格納する。以上の処理を所定の期間行うことによって、左円偏光画像の撮像が行われる。
【００４０】
なお、右円偏光画像の撮像と左円偏光画像の撮像とは、それぞれ変調１サイクル分に限られず、複数サイクル分の画像を撮像する構成であってもよい。
【００４１】
次に、画像演算部６５において、右円偏光画像格納部６３に格納された右円偏光画像と、左円偏光画像格納部６４に格納された左円偏光画像との差分を演算する（Ｓ０３）。具体的には、画像演算部６５によって、右円偏光画像と左円偏光画像との間で減算処理が行われる。そして、この結果が画像演算部６５から出力部６６へ送られ、出力部６６から円二色性イメージとして出力される（Ｓ０４）。以上の処理により円二色性イメージの撮像及び出力が行われる。
【００４２】
ここで、実施例として、図１に示した円二色性イメージング装置１を用いて試料を撮像し、円二色性イメージを作成した結果を示す。試料としては、円二色性活性を持つしょうのうスルホン酸アンモニウムを、ポリビニルアルコール水溶液に溶解し、石英基板上に滴下乾燥させて、成膜したものを用いた。また、撮像及び円二色性イメージングに際しては、上記の円二色性イメージング装置１を使用した。この結果、右円偏光画像格納部６３に格納された右偏光画像を図５に、左円偏光画像格納部６４に格納された左偏光画像を図６に示す。さらに、これらの画像を使用して画像演算部６５において減算処理した結果得られた円二色性イメージを図７に示す。
【００４３】
図５の右偏光画像及び図６の左偏光画像において、５つの成膜領域のうち左上と右下の丸い成膜領域は、他の成膜領域とは異なり、円二色性活性物質であるしょうのうスルホン酸アンモニウムが含まれていない領域である。そして、図７の円二色性イメージでは、しょうのうスルホン酸アンモニウムを含んでいる成膜領域のみが画像として得られた。このように、本実施形態に係る円二色性イメージング装置１を用いて、円二色性イメージを取得できることが実証された。
【００４４】
このように、本実施形態に係る円二色性イメージング装置１によれば、右円偏光画像を撮像するための第１の期間では、円偏光変調器３１から右円偏光を出射しているときにゲート５１が開けられることでゲート５１を透過光が通過すると共に、円偏光変調器３１が左円偏光を出射しているときにはゲート５１により透過光が遮断され、この結果カメラ５２によって撮像された画像を右円偏光画像として右円偏光画像格納部６３に格納される。また、第１の期間とは異なって左円偏光画像を撮像するための第２の期間では、円偏光変調器３１から左円偏光を出射しているときにゲート５１が開けられることでゲート５１を透過光が通過すると共に、円偏光変調器３１が右円偏光を出射しているときにはゲート５１により透過光が遮断され、この結果カメラ５２によって撮像された画像を左円偏光画像として左円偏光画像格納部６４に格納される。そして、上記の結果得られた右円偏光画像と左円偏光画像とから円二色性イメージを作成・出力することが可能となる。したがって、上記の円二色性イメージング装置１によれば、試料を走査して測定する場合と比較してより高速に、且つ、より簡易な装置を用いて高精度の円二色性イメージを撮像することができる。
【００４５】
また、上記の円二色性イメージング装置１では、試料１００とゲート５１との間に、特定の波長の光のみを通過させる単色フィルタ４０を設ける構成とされていることから、迷光等のノイズ成分となる光を単色フィルタ４０で排除することができ、ゲート５１を経てカメラ５２において撮像される画像をより高精度とすることができる。さらに、光源１０がキセノンランプのような非単色光源であっても、単色フィルタにより目的とする波長のみが選別されるため、目的の波長における円二色性イメージを得ることも可能である。
【００４６】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る円二色性イメージング装置の構成を説明する概略構成図である。図８を用いて、第２実施形態に係る円二色性イメージング装置について説明する。
【００４７】
第２実施形態に係る円二色性イメージング装置２が第１実施形態に係る円二色性イメージング装置１と異なる点は以下の点である。すなわち、ゲート及びカメラを備えるゲート付きカメラが２組設けられている点、この２組のゲート付きカメラのそれぞれに透過光を入射させるために単色フィルタとゲート付きカメラとの間にビームスプリッタが設けられている点、２組のゲート付きカメラに対応したイメージキャプチャモードが設けられている点、及び、位相切替装置７０に代えて位相反転装置７１が設けられていて、この位相反転装置７が、画像処理装置からの制御信号に基づいて位相の切替を行うのではなく位相の反転のみを行う点である。
【００４８】
図６に示すように、円二色性イメージング装置２では、単色フィルタ４０の後段にビームスプリッタ４５（光分岐手段）が設けられていて、円偏光変調器３１から出射されて試料１００を透過した後、単色フィルタ４０を通過した透過光は、ビームスプリッタ４５によって分岐され、２組のゲート付きカメラ５０Ａ，５０Ｂに対して出射される。２組のゲート付きカメラ５０Ａ，５０Ｂは、それぞれ第１実施形態のゲート付きカメラ５０と同様の構成を有する。すなわち、ゲート付きカメラ５０Ａは、ゲート５１Ａとカメラ５２Ａとを含んで構成され、ゲート付きカメラ５０Ｂは、ゲート５１Ｂとカメラ５２Ｂとを含んで構成される。
【００４９】
ゲート５１Ａの開閉は、変調信号発振器３２が発振した発振信号に基づいて行われる。また、ゲート５１Ｂの開閉は、変調信号発振器３２が発振し、位相反転装置７１によって位相が反転された発振信号に基づいて行われる。したがって、ゲート５１Ａが開状態の期間には、ゲート５１Ｂは閉状態となるように、ゲートの５１Ａ，５１Ｂの開閉が互いに異なる状態とされる。そして、カメラ５２Ａ，５２Ｂでそれぞれ個別に撮像が行われることから、右円偏光画像の撮像と左円偏光画像の撮像とを並行して行うことが可能となる。すなわち、変調信号発振器３２及び位相反転装置７１は、円偏光光源における左円偏光と右円偏光との切り替えと、ゲート５１における前記透過光の通過と遮断との切り替えと、を行う制御手段として機能する。
【００５０】
ゲート５１Ａの後段に設けられたカメラ５２Ａによって撮像された画像は、イメージキャプチャボード６１Ａを経て画像処理装置６０の右円偏光画像格納部６３に格納される。そして、ゲート５１Ｂの後段に設けられたカメラ５２Ｂによって撮像された画像は、イメージキャプチャボード６１Ｂを経て画像処理装置６０の左円偏光画像格納部６４に格納される。すなわち、カメラ５２Ａは、右円偏光画像を撮像するための撮像手段（第１の撮像手段）として機能し、カメラ５２Ｂは、左円偏光画像を撮像するための撮像手段（第２の撮像手段）として機能する。
【００５１】
そして、右円偏光画像格納部６３に格納された右円偏光画像と、左円偏光画像格納部６４に格納された左円偏光画像との差分が画像演算部６５において求められ、その結果得られた円二色性イメージが出力部６６から出力される。
【００５２】
次に円二色性イメージング装置２による円二色性イメージングの方法について図９〜１１を用いて説明する。図９は、円二色性イメージング装置２による処理を説明するフローチャートである。また、図１０は、円二色性イメージング装置２によって右円偏光画像を撮像する場合の各部の処理を説明する図であり、図１１は、円二色性イメージング装置２によって左円偏光画像を撮像する場合の各部の処理を説明する図である。
【００５３】
本実施形態に係る円二色性イメージング装置２では、右円偏光画像の撮像と左円偏光画像の撮像とを並行して行うことができるため、図９に示すように、試料１００に対して右円偏光を照射することによる右円偏光画像の撮像（Ｓ１１）と、試料１００に対して左円偏光を照射することによる左円偏光画像の撮像（Ｓ１２）とが並行して行われる。このとき、円二色性イメージング装置２を構成する各部の信号は以下の処理を行う。すなわち、変調信号発振器３２が所定の間隔で右円偏光と左円偏光とを交互に出射するように動作し、具体的には、変調信号発振器３２が高いレベルの変調信号を発振することで円偏光変調器３１から右円偏光を出射する期間と、変調信号発振器３２が低いレベルの変調信号を発振することで円偏光変調器３１から左円偏光を出射する期間と、が周期的に繰り返されるため、円偏光変調器３１は、図１０，１１に示すように、右円偏光と左円偏光とを交互に出射する。この交互に出射される右円偏光と左円偏光とが試料１００を照射し、試料１００を透過しさらに単色フィルタ４０を通過した透過光がビームスプリッタ４５により分岐され、ゲート５１Ａとゲート５１Ｂとに到達する。
【００５４】
ここで、変調信号発振器３２からの変調信号は、ゲート５１Ａに対して送られる。このため、図１０に示すように、ゲート５１Ａは変調信号と同様に右円偏光が出射している間はＯＮ状態（開状態）となり、左円偏光が出射している間はＯＦＦ状態（閉状態）となる。したがって変調器３０から右円偏光が出射された時間のみ透過光がカメラ５２Ａまで到達するので、カメラ５２Ａで撮像された画像は右円偏光の照射時の画像となる。そして、カメラ５２Ａで撮像された画像はイメージキャプチャボード６１Ａを介して右円偏光画像格納部６３へ格納される。
【００５５】
一方、ゲート５１Ｂに対しては、変調信号発振器３２からの変調信号が位相反転装置７１を介して送られる。この位相反転装置７１では変調信号が反転されるため、図１１に示す反転された変調信号がゲート５１Ｂに対して送信される。したがって、図１１に示すように、ゲート５１Ｂは反転された変調信号と同様に左円偏光が出射している間はＯＮ状態（開状態）となり、右円偏光が出射している間はＯＦＦ状態（閉状態）となる。したがって変調器３０から左円偏光が出射された時間のみ透過光がカメラ５２Ｂまで到達するので、カメラ５２Ｂで撮像された画像は左円偏光の照射時の画像となる。そして、カメラ５２Ｂで撮像された画像はイメージキャプチャボード６１Ｂを介して左円偏光画像格納部６４へ格納される。
【００５６】
次に、画像演算部６５において、右円偏光画像格納部６３に格納された右円偏光画像と、左円偏光画像格納部６４に格納された左円偏光画像との差分を演算する（Ｓ１３）。具体的には、画像演算部６５によって、右円偏光画像と左円偏光画像との間で減算処理が行われる。そして、この結果が画像演算部６５から出力部６６へ送られ、出力部６６から円二色性イメージとして出力される（Ｓ１４）。以上の処理により円二色性イメージの撮像及び出力が行われる。
【００５７】
なお、第１実施形態と同様に、右円偏光画像の撮像と左円偏光画像の撮像とは、それぞれ変調１サイクル分に限られず、複数サイクル分の画像を撮像する構成であってもよい。
【００５８】
このように、本実施形態に係る円二色性イメージング装置２によれば、ゲート５１Ａでは、右円偏光の出射時には透過光を通過させ、左円偏光の出射時には透過光を遮断させることで、カメラ５２Ａによって右円偏光画像を撮像し、右円偏光画像格納部６３に格納する。一方、ゲート５１Ｂでは、左円偏光の出射時には透過光を通過させ、右円偏光の出射時には透過光を遮断させることで、カメラ５２Ｂによって左円偏光画像を撮像し、左円偏光画像格納部６３に格納する。そして、上記の結果得られた右円偏光画像と左円偏光画像とから円二色性イメージを作成・出力することが可能となる。したがって、上記の円二色性イメージング装置２によれば、試料を走査して測定する場合と比較してより高速に、且つ、より簡易な装置を用いて高精度の円二色性イメージを撮像することができる。また、円二色性イメージング装置２では、２つのカメラ５２Ａ，５２Ｂを用いて撮像を行うため、画像処理装置６０において画像の格納先を切り替える必要がなく、右円偏光画像の撮像と左円偏光画像の撮像とを並行して行うことができるため、より高速に円二色性イメージの撮像を行うことができ、例えば、リアルタイム計測が実現可能となる。
【００５９】
また、上記の円二色性イメージング装置２では、試料１００とビームスプリッタ４５との間に、特定の波長の光のみを通過させる単色フィルタ４０を設ける構成とされていることから、迷光等のノイズ成分となる光を単色フィルタ４０で排除することができ、カメラ５２Ａ，５２Ｂにおいて撮像される画像をより高精度とすることができる。さらに、光源１０がキセノンランプのような非単色光源であっても、単色フィルタにより目的とする波長のみが選別されるため、目的の波長における円二色性イメージを得ることも可能である。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。
【００６１】
例えば、上記実施形態では、単色フィルタ４０を試料１００の後段に設けた構成としたが、単色フィルタ４０は光源１０とカメラ５２との間の光路上であればどの場所に設けてもよい。ただし、迷光の防止という目的を考慮すると試料１００の後段に設けることが好ましい。
【符号の説明】
【００６２】
１，２…円二色性イメージング装置、１０…光源、２０…偏光子、３０…変調器、３１…円偏光変調器、３２…変調信号発振器、４０…単色フィルタ、５０，５０Ａ，５０Ｂ…ゲート付きカメラ、５１，５１Ａ，５１Ｂ…ゲート、５２，５２Ａ，５２Ｂ…カメラ、６０…画像処理装置、６１，６１Ａ，６１Ｂ…イメージキャプチャボード、６２…画像信号切替部、６３…右円偏光画像格納部、６４…左円偏光画像格納部、６５…画像演算部、６６…出力部、６７…ＩＯボード、７０…位相切替装置、７１…位相反転装置。
【図１】
0005537310.tif 000002
【図２】
0005537310.tif 000003
【図３】
0005537310.tif 000004
【図４】
0005537310.tif 000005
【図８】
0005537310.tif 000006
【図９】
0005537310.tif 000007
【図１０】
0005537310.tif 000008
【図１１】
0005537310.tif 000009
【図５】
0005537310.tif 000010
【図６】
0005537310.tif 000011
【図７】
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