(57)【要約】【課題】  反射対物鏡を用いた顕微鏡装置において、検出器に入射する光の光軸を最適的位置に設定すること。【解決手段】  試料から検出器に向う光路上に反射対物鏡を備える顕微鏡装置において、検出器とその検出器に入射する光の光軸との相対位置を補正する光軸補正手段（光軸補正装置１８）を備えることによって、検出器に入射する光の光軸を最適的位置に設定する。光軸補正手段（光軸補正装置１８）は、反射対物鏡と検出器との間の光路上の光軸を移動して、検出器に対する入射位置を補正して光軸を最適的位置に設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料から検出器に向う光路上に反射対物鏡を備える顕微鏡装置において、
前記検出器と当該検出器に入射する光の光軸との相対位置を補正する光軸補正手段を備えることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記光軸補正手段は、前記反射対物鏡と前記検出器との間の光路上の光軸を移動して、前記検出器に対する入射位置を補正する第１の補正装置、及び／又は、前記光路に対して前記検出器を移動して、光軸に対する検出器の位置を補正する第２の補正装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記第１の補正装置は、前記検出器の光を導入する反射鏡の位置及び／又は角度を調整することを特徴とする、請求項２に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記第１の補正装置は、前記位置及び／又は角度の調整値を複数記録し、当該調整値を選択することにより前記検出器に対する光の入射位置を自動補正することを特徴とする、請求項２に記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記第１の補正装置は、前記反射鏡の仰角及び／又は水平角を調整する角度変更装置を備えることを特徴とする、請求項２乃至４の何れかに記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記第２の補正装置は、前記検出器を移動する位置変更装置を備えることを特徴とする、請求項２に記載の顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡装置に関し、特に反射対物鏡を用いた顕微鏡装置の光軸補正に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外顕微鏡は、赤外線波長領域での顕微分光を行う装置であって、常温、常圧で非破壊分析が可能であり、微粒子、材料中の異物や欠陥、組成分析等に用いられる。赤外顕微鏡による測定は、赤外光を反射鏡等を介して赤外顕微鏡に導き、凹面鏡対物鏡で絞って試料に当て、試料を経た光を検出器で検出するものであり、透過法、及び反射法のいずれでも使用することができる。
【０００３】
図６は、赤外顕微鏡の一構成例を説明するための図である。図６（ａ）は正面図であり、図６（ｂ），（ｃ）は側面図を示している。
【０００４】
赤外顕微鏡を透過法で使用する場合には、赤外光を透過反射切り替えミラー１０で反射させ、図中の下方に設けた反射鏡１１，１２を介して透過集光鏡３に導入して集光して試料ステージ４上に載置された試料（図示していない）に当てる。試料を透過した光を、反射対物鏡３により平行光に戻した後、反射鏡１４、アパーチャ１５，観察・測定切り替えミラー１６、反射鏡１７を介して検出器前ミラー１８に集光させて検出器５で検出する。
【０００５】
また、赤外顕微鏡を反射法で使用する場合には、赤外光を透過反射切り替えミラー１０で反射させ、図中の上方に設けた反射鏡１３で反射させ、さらに反射鏡１４で反射させて反射対物鏡２に導入し、反射対物鏡２の一部（例えば、反射対物鏡の半分）で集光させ、試料ステージ４上に載置された試料（図示していない）に当てる。試料で反射した光を、反射対物鏡２の前記した残りの部分（反射対物鏡の残りの半分）で平行光に戻した後、反射鏡１４及びアパーチャ１５を通過させ、観察・測定切り替えミラー１６、反射鏡１７を介して検出器前ミラー１８で集光して検出器５で検出する。検出器５で検出された信号は、例えばフーリエ変換により赤外スペクトルを得ることができる。
【０００６】
透過測定と反射測定とでは、透過法では透過集光鏡で集光した赤外光を試料に当て、その透過光を反射対物鏡で平行光に戻した後、検出器前ミラー１８により検出器５に集光させるのに対して、反射法では反射対物鏡の一部で集光して試料に赤外光を当て、試料で反射した光を再び反射対物鏡の残りの部分で平行光に戻した後、検出器前ミラー１８により検出器５に集光させるため、試料から検出器５に至る光路が異なる。この光路の相違により、赤外光が検出器前ミラー１８ないし検出器５に対する照射位置が異なるため、検出器５が赤外光を検出するのに最適な位置は、透過測定と反射測定とでは異なることになる。
【０００７】
図７は、赤外光の検出器前ミラーないし検出器５に対する照射位置を説明するための概略図である。
【０００８】
検出器で赤外光を検出する際、できるだけ多くの検出光量を得るには、検出器のほぼ中央に赤外光が入射させることが望ましい。
【０００９】
図７（ａ）は透過測定において最適な位置Ｐ１を、図７（ｂ）は反射測定において最適な位置Ｐ２をそれぞれ模式的に示している。透過測定では、反射対物鏡の全部を用いて試料からの赤外光を通すことができるため、図７（ａ）に示すような、反射対物鏡のほぼ中央位置が最適位置Ｐ１となる。これに対して、反射測定では、反射対物鏡の一部を用いて赤外光を検出器側の光路に向けて反射させているため、図７（ｂ）に示すような、反射対物鏡の一部の中央位置が最適位置Ｐ２となる。なお、図７（ｂ）では斜線を施していない部分が検出器側の光路に向かう反射部分を示している。
【００１０】
したがって、透過測定では検出器の中心は最適位置Ｐ１に合わせること望ましく、また、反射測定では検出器の中心は最適位置Ｐ２に合わせること望ましいが、透過測定の最適位置Ｐ１と反射測定の最適位置Ｐ２とでは距離ｄの差異が生じることになる。
【００１１】
上記した事情により、透過測定と反射測定の両最適位置を同時に満足することができないため、従来の赤外顕微鏡では、何れかの測定を犠牲として一方の最適位置に設定するか、あるいは、両測定のバランスを考慮して両方の最適位置からもずれた位置に設定している。
【００１２】
したがって、従来の赤外顕微鏡では、透過測定と反射測定の何れか一方、あるいは両方において、赤外顕微鏡が備える測定感度よりも低い状態で測定することになるという問題を有している。
【００１３】
なお、赤外顕微鏡により試料の微小部分の分析を行うためには、目的とする微小部分に赤外光を集光させる必要があることから、可視光を用いて焦点合わせを自動で行わせる技術が開示されている（特許文献１、２参照）が、この技術は所定光路上における焦点距離を合わせるものに過ぎず、透過測定と反射測定との測定態様に相違による光路や光束の違いを解決するものではない。
【特許文献１】特開平５−１８０６５４号
【特許文献２】特開平６−１１８２９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記したように、反射対物鏡を用いた顕微鏡装置では、検出器に入射する光の光軸が最適的位置に設定されていないという問題がある。
【００１５】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、反射対物鏡を用いた顕微鏡装置において、検出器に入射する光の光軸を最適的位置に設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、試料から検出器に向う光路上に反射対物鏡を備える顕微鏡装置において、検出器とその検出器に入射する光の光軸との相対位置を補正する光軸補正手段を備えることによって、検出器に入射する光の光軸を最適的位置に設定する。
【００１７】
本発明の光軸補正手段は二つの態様とすることができる。
【００１８】
第１の態様は、光軸補正手段を反射対物鏡と検出器との間の光路上の光軸を移動して、検出器に対する入射位置を補正する第１の補正装置とするものであり、検出器に対して入射する光の光軸を調整して、光軸を最適的位置に設定する。
【００１９】
また、第２の態様は、光軸補正手段を光路に対して検出器を移動して、光軸に対する検出器の位置を補正する第２の補正装置とするものであり、光軸に対して検出器側の位置を調整して、光軸を最適的位置に設定する。
【００２０】
第１の態様において、第１の補正装置は、検出器の光を導入する反射鏡の位置及び／又は角度を調整することで光軸を調整する。この光軸調整は、手動あるいは自動で行うことができ、自動で行う場合には、位置及び／又は角度の調整値を予め複数記録しておき、この調整値の中から所望の調整値を選択し、選択した調整値によって検出に対する光の入射位置を自動補正する。
【００２１】
また、第１の補正装置は、反射鏡の仰角及び／又は水平角を調整する角度変更装置で構成することができ、この反射鏡の仰角及び／又は水平角を調整することによって、検出器の光を導入する反射鏡の角度を調整する。
【００２２】
第２の態様において、第２の補正装置は、検出器を移動する位置変更装置を備える構成とすることができる。検出器の位置を移動することで、光軸に対する検出器の相対位置を調整する。
【００２３】
上記した第１の補正装置と第２の補正装置は、単独で用いる他に、両装置を組み合わせて用いてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、反射対物鏡を用いた顕微鏡装置において、検出器に入射する光の光軸を最適的位置に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の顕微鏡装置を説明するための一構成例であり、赤外顕微鏡を例として説明する図である。この構成例は、前記図で示した赤外顕微鏡とほぼ同様に構成であり、本発明の光軸補正手段として、反射対物鏡と検出器との間の光路上の光軸を移動して、検出器に対する入射位置を補正する第１の補正装置の例を示している。
【００２７】
図１に示す赤外顕微鏡は、前記図６で示したと同様に、試料ステージ４を挟んで一方の側（図中の下方位置）に透過集光鏡３、及び赤外光を導入するための反射鏡１１，１２を備え、他方の側（図中の上方位置）に反射対物鏡２、及び赤外光を導入するための反射鏡１３，１４を備える。透過測定と反射測定は、透過・反射切り替えミラー１０の切り替えによって赤外光の光路を切り替えることで行い、透過測定時には反射鏡１１，１２を介して透過集光鏡３に赤外光を導入し、反射測定時には反射鏡１３，１４を介して反射対物鏡２に赤外光を導入する。赤外光は、図示しない干渉計から導入することができる。
【００２８】
試料ステージ４に配置された試料を透過あるいは反射した赤外光は、アパーチャ１５，観察・測定切り替えミラー１６，反射鏡１７，及び検出器前ミラー１８を通る光路を介して検出器５側に導かれる。検出器５は、例えば、ＭＣＴ検出器等の光電変換器を用いることができる。
【００２９】
図１に示す赤外顕微鏡では、検出器前ミラー１８に光軸補正装置１を備える。この光軸補正装置１によって検出器５に対して光軸を移動することで、光軸が検出器５の所定位置（例えば、中央位置）となるように調整する。
【００３０】
この赤外顕微鏡によれば、透過測定時には、赤外光を透過反射切り替えミラー１０を透過集光鏡側に切り替えて反射させ、図中の下方に設けた反射鏡１１，１２を介して透過集光鏡３に導入して集光し、試料ステージ４上に載置された試料（図示していない）に当てる。試料を透過した光を、反射対物鏡３で平行光に戻した後、反射鏡１４、アパーチャ１５，観察・測定切り替えミラー１６、反射鏡１７を介して検出器前ミラー１８に集光させる。
【００３１】
光軸補正装置１は、透過測定時の光路及び光束に応じて検出器前ミラー１８の角度や位置を変更し、検出器５に対する光軸を調整する。光軸補正装置１で光軸が調整された赤外光は、検出器５の最適位置に集光する。検出器５は、入射した赤外光を検出して試料の透過測定を行う。
【００３２】
また、反射測定時には、赤外光を透過反射切り替えミラー１０を反射対物鏡側に切り替えて反射させ、図中の上方に設けた反射鏡１３で反射させ、さらに反射鏡１４で反射させて反射対物鏡２に導入し、反射対物鏡２の一部（例えば、反射対物鏡の半分）で集光して、試料ステージ４上に載置された試料（図示していない）に当てる。試料で反射した光を、反射対物鏡２の残りの部分（反射対物鏡の残りの半分）で平行光に戻した後、反射鏡１４及びアパーチャ１５を通過させ、観察・測定切り替えミラー１６、反射鏡１７を介して検出器前ミラー１８に集光させる。
【００３３】
光軸補正装置１は、反射測定時の光路及び光束に応じて検出器前ミラー１８の角度や位置を変更し、検出器５に対する光軸を調整する。光軸補正装置１で光軸が調整された赤外光は、検出器５の最適位置に集光する。検出器５は、入射した赤外光を検出して試料の透過測定を行う。
【００３４】
検出器５で検出された信号は、例えばフーリエ変換により赤外スペクトルを得ることができる。
【００３５】
図２〜図４を用いて光軸補正装置の構成例について説明する。図２（ａ），（ｂ）は光軸補正装置及び検出器の平面図であり、図２（ｃ），（ｄ）は光軸補正装置及び検出器の側面図である。
【００３６】
光軸補正装置１は、受光部６に対する光軸の位置を調整する機構であり、検出器前ミラー側を調整する機構、検出器側を調整する機構、あるいはその両機構によって構成することができる。
【００３７】
検出器前ミラー側を調整する機構は、検出前ミラー１８の仰角及び水平角を変更する角度調整機構及び／又は検出器前ミラー１８の設置位置を変更する位置調整機構とすることができる。
【００３８】
角度調整機構は、検出器前ミラー１８の仰角及び水平角を変更することで、試料側からの赤外光を鏡面で反射し検出器側に向かわせる光軸を調整し、赤外光を検出器５の受光部６の最適位置に当てる。検出器前ミラー１８は支持部１ａ上に載置され、当該支持部１ａはベース１ｂに対して調整ピン１ｃ，１ｄにより支持されている。ここで、例えば調整ピン１ｄは検出器前ミラー１８と受光部６とを結ぶ線上に配置し、調整ピン１ｃは検出器前ミラー１８と受光部６とを結ぶ線と直交する線上に配置する。
【００３９】
調整ピン１ｃ，１ｄは図示しない移動機構によって、ベース１ｂに対して図中の上下方向（矢印方向）に移動する。調整ピン１ｃ，１ｄが移動することによって、支持部１ａ上の検出器前ミラー１８の仰角及び／又は水平角を調整し、受光部６に対する光軸位置を調整する。
【００４０】
図３，４は光軸補正装置１の角度調整機構の動作を説明するための図である。図３は仰角を調整する動作について示している。図３では、実線と破線とで角度調整の動作変化を示している。例えば、調整ピン１ｄをベース１ｂに対して図中の上下方向に移動させると、これに伴って支持部１ａ上に載置した検出器前ミラー１８の仰角が変更する。図３は、実線と破線とによって仰角の変更状態を示しており、この仰角の変更によって光軸Ａ（実線で示す）と光軸Ｂ（破線で示す）で光軸調整を行うことができる。水平角の変更についても、調整ピン１ｃを移動することで同様に行うことができる。
【００４１】
図４は仰角及び水平角を調整する動作を示している。図４（ａ）は角度調整前の状態を示し、図４（ｂ）は仰角を調整した状態を示し、図４（ｃ）は水平角を調整した状態を示している。
【００４２】
図４（ｂ）では、前記図３で示した様に調整ピン１ｄを移動させることによって（図中の矢印Ｃ）、検出器前ミラー１８の仰角を調整して（図中の矢印Ｄ）、光軸を受光部６に対して図中の上下方向位置を調整する。
【００４３】
図４（ｃ）では、調整ピン１ｃを移動させることによって（図中の矢印Ｅ）、検出器前ミラー１８の水平角を調整して（図中の矢印Ｆ）、光軸を受光部６に対して図中の横方向位置を調整する。
【００４４】
また、位置調整機構は、例えば、ベース１ｂを図示しない移動ステージ上に載置することで、検出器前ミラー１８のＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置を調整することができる。この位置調整機構によれば、Ｚ方向位置を調整することによって光軸の図中の上下方向位置を調整するほか、Ｘ，Ｙ方向位置を調整することによって光軸の図中の横方向位置を調整する。なお、この横方向位置の調整を行うために、移動ステージのＸ，Ｙ方向と光軸方向との間に所定の角度を持たせておき、検出器前ミラー１８の移動によって光軸が横方向に移動するように設定する。
【００４５】
検出器側を調整する機構は、受光部６の設置位置を変更する位置調整機構とすることができる。
【００４６】
この位置調整機構は、検出器前ミラー１８に対して検出器５が備える受光部６の位置を変更することで、受光部に当たる光軸の位置を調整し、赤外光を受光部６の最適位置に当てるものである。この位置調整機構は、検出器ステージ１ｅをＸ，ＹＺ方向に移動可能な移動ステージ１ｅによって検出器５を支持する構成とすることができる。この位置調整機構によれば、Ｚ方向位置を調整することによって受光部６の図中の上下方向位置を調整するほか、Ｘ，Ｙ方向位置を調整することによって受光部６の図中の横方向位置を調整する。
【００４７】
図５は検出器側に設けた位置調整機構による動作を示している。図５ａ）は位置調整前の状態を示し、図５（ｂ）は図中の横方向を調整した状態を示し、図５（ｃ）は図中の上下方向を調整した状態を示している。
【００４８】
図５（ｂ）では、検出器ステージ１ｅのＸ方向（あるいはＹ方向）移動を行うことによって（図中の矢印Ｇ）、検出器５と共に受光器６の横方向の位置を調整して、光軸を受光部６に対して図中の横方向位置を調整する。
【００４９】
図５（ｃ）では、検出器ステージ１ｅのＺ方向移動を行うことによって（図中の矢印Ｈ）、検出器５と共に受光器６の上限方向の位置を調整して、光軸を受光部６に対して図中の上限方向位置を調整する。
【００５０】
上記した角度調整機構や位置調整機構を備える光軸補正装置は、角度や位置を手動で補正する他、角度や位置を補正する補正値を記憶しておき、この補正値を用いて自動調整することもできる。自動調整は、例えば、透過測定や反射測定等の測定モードに応じた光軸補正の補正値を予め用意しておき、測定時において測定モードに応じた補正値を読み出し、この補正値を用いて角度調整機構や位置調整機構を駆動することで行うことができる。
【００５１】
なお、上記では赤外顕微鏡を例として説明しているが、赤外顕微鏡に限らず、反射対物鏡を用いた顕微鏡装置の光軸補正に対して同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の光軸補正機能は、赤外顕微鏡の他、光軸補正を要する光学顕微鏡に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の顕微鏡装置を説明するための一構成例である。
【図２】本発明の光軸補正装置の構成例について説明するための図である。
【図３】本発明の光軸補正装置の角度調整機構の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の光軸補正装置の角度調整機構の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の検出器側に設けた位置調整機構による動作を説明するための図である。
【図６】赤外顕微鏡の一構成例を説明するための図である。
【図７】赤外光の検出器前ミラーないし検出器に対する照射位置を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…光軸補正装置、１ａ…支持部、１ｂ…ベース部、１ｃ，１ｄ…調整ピン、１ｅ…検出器ステージ、２…反射対物鏡、３…透過集光鏡、４…試料ステージ、５…検出器、６…受光部、１０…透過・反射切り替えミラー、１１〜１４…反射鏡、１５…アパーチャ、１６…観察・測定切り替えミラー、１７…反射鏡、１８…検出器前ミラー。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２】
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