(57)【要約】【課題】試料に入射させる励起レーザ光の偏光方向を所定の方向に維持することによって、試料からのラマン散乱光や蛍光などを、偏光特性を制御して検出することができる共焦点顕微分光装置を提供する。【解決手段】連続発振またはパルス発振する励起用レーザ光源２ａ，２ｂと、この励起用レーザ光源２ａ，２ｂからの励起レーザ光の試料Ｓに対する照射を行う照射手段及びこの試料Ｓからの反射光または散乱光の集光手段となる共焦点光学顕微鏡と、共焦点光学顕微鏡から試料Ｓに照射される励起レーザ光の偏光方向を調整する偏光子３３と、試料Ｓから発生した散乱光を分光して試料Ｓの被測定個所の分光スペクトルを測定する分光手段４とを備え、偏光子３３は、この偏光子３３から試料Ｓに至る光路上に励起レーザ光の光路を偏向させるミラーが存在しないこととなる位置に配置されている。【選択図】図１
2008299146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続発振またはパルス発振する励起用レーザ光源と、
上記励起用レーザ光源からの励起レーザ光の試料に対する照射を行う照射手段及びこの試料からの反射光または散乱光の集光手段となる共焦点光学顕微鏡と、
上記共焦点光学顕微鏡から上記試料に照射される励起レーザ光の偏光方向を調整する偏光子と、
上記試料から発生した散乱光を分光して試料の被測定個所の分光スペクトルを測定する分光手段と
を備え、
上記偏光子は、この偏光子から上記試料に至る光路上に励起レーザ光の光路を偏向させるミラーが存在しないこととなる位置に配置されている
ことを特徴とする共焦点顕微分光装置。
【請求項２】
上記試料から上記分光手段に入射する散乱光の光路を上記励起レーザ光源に戻る光路から分岐させるビームスプリッタと、
上記励起レーザ光源と上記ビームスプリッタとの間の光路上に配置され、励起レーザ光の偏光方向を旋光させずに透過させる第１の状態と、励起レーザ光の偏光方向を９０°旋光させて透過させる第２の状態との切換えが可能となされた旋光手段と
を備え、
上記旋光手段が第１の状態であるときと、上記旋光手段が第２の状態であるときとでは、上記試料上に照射される励起レーザ光の偏光方向は、上記偏光子の光学軸方向を回転させることによって互いに同一方向となされ、上記試料から上記偏光子を透過し上記旋光手段を経ずに上記分光手段に入射する散乱光の偏光方向は、互いに９０°異なる
ことを特徴とする請求項１記載の共焦点顕微分光装置。
【請求項３】
上記試料に入射する励起用レーザ光の光路上の第１の位置において、この励起用レーザ光の通過位置を検出する第１のポジションセンサと、
上記試料に入射する励起用レーザ光の光路上の第２の位置において、この励起用レーザ光の通過位置を検出する第２のポジションセンサと、
上記第１及び第２のポジションセンサによる検出結果に基づいて、上記第１の位置における励起用レーザ光の通過位置と上記第２の位置における励起用レーザ光の通過位置とのそれぞれを所定の通過位置とする光束偏向手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の共焦点顕微分光装置。
【請求項４】
上記試料に入射する励起用レーザ光の光路中に設置された遮蔽体を備え、
上記励起用レーザ光を断面がリング状の光束として上記試料に入射させる
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の共焦点顕微分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点光学顕微鏡により試料に励起レーザ光を照射したときに生ずる反射光及び散乱光を測定する共焦点顕微分光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料に励起レーザ光を照射したときに生ずるラマン散乱光や蛍光などを共焦点光学顕微鏡を介して検出する共焦点顕微分光装置が提案されている。特許文献１及び特許文献２に記載されているこの共焦点顕微分光装置の共焦点光学顕微鏡においては、図１１に示すように、レーザ光源１０１より発せられコリメータレンズ１０２により平行光束となされた励起レーザ光は、ビームスプリッタ１０３を介して集光レンズ１０４に入射される。この集光レンズ１０４は、励起レーザ光を集光させる。励起レーザ光は、集光レンズ１０４により、試料Ｓ上に集光される。
【０００３】
この共焦点光学顕微鏡においては、試料Ｓ上に集光された励起レーザ光が照射されることにより、この試料Ｓより励起レーザ光の反射光及び散乱光が生じる。この反射光及び散乱光は、集光レンズ１０４を経て、ビームスプリッタ１０３に戻る。ビームスプリッタ１０３に戻った反射光及び散乱光は、このビームスプリッタ１０３において、レーザ光源１０１側に戻る光路より分岐される。この反射光及び散乱光は、集光レンズ１０５及びピンホール１０６を経て、検出手段である光電子増倍管（ＰＭＴ：photomultiplier tube）１０７に導かれる。この光電子増倍管１０７においては、試料Ｓから反射または散乱された光束のうち、試料Ｓにおいて生じたラマン散乱光や蛍光など、レーザ光源１０１より発せられた励起レーザ光とは異なる波長の光が検出される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２１２００公報
【特許文献２】特開２００５−１２１４７９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、試料に入射される励起レーザ光は、偏光子を経ることによって直線偏光となっている。この励起レーザ光は、直線偏光を保持したままで、かつ、任意の偏光方向で試料に入射されることが好ましい。
【０００６】
ところが、励起レーザ光の偏光方向を任意に変更し、試料に入射されるまでの間にビームスプリッタおよびミラーなどの光学素子を経由すると、直線偏光が崩れてしまうことがある。励起レーザ光の直線偏光が試料に入射されるまでの間に崩れてしまうと、偏光特性を制御したラマン散乱光や蛍光などの測定を正確にできなくなる。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、試料に入射される励起レーザ光の直線偏光が所定の方向に維持されることによって、試料からのラマン散乱光や蛍光などを、偏光特性を制御して検出することができるようになされた共焦点顕微分光装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、本発明に係る共焦点顕微分光装置は、以下の構成を有するものである。
【０００９】
〔構成１〕
連続発振またはパルス発振する励起用レーザ光源と、この励起用レーザ光源からの励起レーザ光の試料に対する照射を行う照射手段及びこの試料からの反射光または散乱光の集光手段となる共焦点光学顕微鏡と、共焦点光学顕微鏡から試料に照射される励起レーザ光の偏光方向を調整する偏光子（例えば、二分の一波長板など）と、試料から発生した散乱光を分光して試料の被測定個所の分光スペクトルを測定する分光手段とを備え、偏光子は、この偏光子から試料に至る光路上に励起レーザ光の光路を偏向させるミラーが存在しないこととなる位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
〔構成２〕
構成１を有する共焦点顕微分光装置において、試料から分光手段に入射する散乱光の光路を励起レーザ光源に戻る光路から分岐させるビームスプリッタと、励起レーザ光源とビームスプリッタとの間の光路上に配置され励起レーザ光の偏光方向を旋光させずに透過させる第１の状態と励起レーザ光の偏光方向を９０°旋光させて透過させる第２の状態との切換えが可能となされた旋光手段とを備え、旋光手段が第１の状態であるときと旋光手段が第２の状態であるときとでは、試料上に照射される励起レーザ光の偏光方向は、偏光子の光学軸方向を回転させることによって互いに同一方向となされ、試料から偏光子を透過し旋光手段を経ずに分光手段に入射する散乱光の偏光方向は、互いに９０°異なることを特徴とするものである。
【００１１】
〔構成３〕
構成１、または、構成２を有する共焦点顕微分光装置において、試料に入射する励起用レーザ光の光路上の第１の位置においてこの励起用レーザ光の通過位置を検出する第１のポジションセンサと、試料に入射する励起用レーザ光の光路上の第２の位置においてこの励起用レーザ光の通過位置を検出する第２のポジションセンサと、第１及び第２のポジションセンサによる検出結果に基づいて、第１の位置における励起用レーザ光の通過位置と第２の位置における励起用レーザ光の通過位置とのそれぞれを所定の通過位置とする光束偏向手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
〔構成４〕
構成１、または、構成２を有する共焦点顕微分光装置において、試料に入射する励起用レーザ光の光路中に設置された遮蔽体を備え、励起用レーザ光を断面がリング状の光束として試料に入射させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
構成１を有する本発明に係る共焦点顕微分光装置においては、共焦点光学顕微鏡から試料に照射される励起レーザ光の偏光方向を調整する偏光子は、この偏光子から試料に至る光路上に励起レーザ光の光路を偏向させるミラーが存在しないこととなる位置に配置されているので、試料に入射される励起レーザ光の偏光方向を所定の方向に調整し、直線偏光を維持することができる。
【００１４】
また、構成２を有する本発明に係る共焦点顕微分光装置においては、試料から分光手段に入射する散乱光の光路を励起レーザ光源に戻る光路から分岐させるビームスプリッタと、励起レーザ光源とビームスプリッタとの間の光路上に配置され励起レーザ光の偏光方向を旋光させずに透過させる第１の状態と励起レーザ光の偏光方向を９０°旋光させて透過させる第２の状態との切換えが可能となされた旋光手段とを備えているので、構成１を有する共焦点顕微分光装置により得られる効果に加えて、試料上に照射される励起レーザ光の偏光方向を変えることなく、試料から分光手段に入射する散乱光の偏光方向を２つの方向に切替えることができる。
【００１５】
すなわち、旋光手段が励起レーザ光の偏光方向を旋光させずに透過させる第１の状態であるときと、旋光手段が励起レーザ光の偏光方向を９０°旋光させて透過させる第２の状態であるときとでは、試料上に照射される励起レーザ光の偏光方向は、偏光子を調整することによって互いに同一の所望の方向とすることができ、このとき、試料から偏光子を透過し旋光手段を経ずに分光手段に入射する散乱光の偏光方向は、第１の状態と第２の状態とでは、互いに９０°異なる方向となされる。
【００１６】
構成３を有する本発明に係る共焦点顕微分光装置においては、試料に入射する励起用レーザ光の光路上の第１の位置においてこの励起用レーザ光の通過位置を検出する第１のポジションセンサ及び試料に入射する励起用レーザ光の光路上の第２の位置においてこの励起用レーザ光の通過位置を検出する第２のポジションセンサによる検出結果に基づいて、光束偏向手段により、第１の位置における励起用レーザ光の通過位置と第２の位置における励起用レーザ光の通過位置とのそれぞれを所定の通過位置とするので、構成１、または、構成２を有する共焦点顕微分光装置の効果に加えて、試料に入射する励起レーザ光の光路を所定の位置に維持することができる。
【００１７】
構成４を有する本発明に係る共焦点顕微分光装置においては、試料に入射する励起用レーザ光の光路中に設置された遮蔽体により、励起用レーザ光を断面がリング状の光束として試料に入射させるので、  構成１、または、構成２を有する共焦点顕微分光装置の効果に加えて、試料上における励起レーザ光の焦点のスポット径を遮蔽体がない場合よりも小さくすることができ、解像力を向上させることができる。
【００１８】
すなわち、本発明は、試料に入射させる励起レーザ光の偏光方向を所定の方向に維持することによって、試料からのラマン散乱光や蛍光などを、偏光特性を制御して検出することができる共焦点顕微分光装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
〔共焦点顕微分光装置の全体構成〕
本発明に係る共焦点顕微分光装置は、図１に示すように、対物レンズブロック部１内に設置される試料Ｓに対し、励起用レーザ光源２ａ，２ｂのいずれかより発せられた励起用レーザ光を照射し、この照射により試料Ｓから生ずるラマン散乱や蛍光などの成分を共焦点光学顕微鏡及び分光装置４を介して撮像素子（ＣＣＤ）５により検出する装置である。
【００２１】
共焦点光学顕微鏡は、励起用レーザ光源２ａ，２ｂからの励起用レーザ光の試料Ｓに対する照射を行う照射手段となり、また、試料Ｓからの反射光または散乱光の集光手段となる。また、分光装置４は、試料Ｓから発生した散乱光を分光して試料Ｓの被測定個所の分光スペクトルを測定する分光手段となる。
【００２２】
なお、対物レンズブロック部１内において、試料Ｓは、図示しない３次元ステージ（Ｘ−Ｙ−Ｚステージ）、あるいは、２次元ステージ（Ｘ−Ｙステージ）により支持されており、任意の３次元、あるいは、２次元方向に移動操作可能となされている。
【００２３】
励起用レーザ光源２ａ，２ｂは、連続発振またはパルス発振するレーザ光源であって、これら各励起用レーザ光源２ａ，２ｂから発せられた各励起用レーザ光は、励起用レーザ光選択手段によって一の励起用レーザ光のみが選択されて、励起用レーザ光として試料Ｓに導かれることとなる。励起用レーザ光選択手段は、各励起用レーザ光源２ａ，２ｂに対応して設置され光路を開閉する複数のシャッタと、第１の励起用レーザ光源２ａからの励起用レーザ光を偏向させるミラー１１と、各励起用レーザ光の光路を合成するビームコンバイナ（合成器）１５を有して構成されている。この励起用レーザ光選択手段において、各シャッタは、選択される励起用レーザ光源２ａ，２ｂに対応したいずれか一方のみが開放され、他方は閉塞されるようになされている。
【００２４】
すなわち、この励起用レーザ光選択手段においては、第１の励起用レーザ光源２ａから発せられた励起用レーザ光は、開放された第１のシャッタを介して、ミラー１１及びビームコンバイナ１５を経て、光束偏向手段となる第１のアクチュエータ１６に入射される。
【００２５】
第１のアクチュエータ１６は、ミラーと、このミラーを移動操作するピエゾ駆動素子とによって構成されている。
【００２６】
また、第２の励起用レーザ光源２ｂから発せられた励起用レーザ光は、開放された第２のシャッタを介して、ビームコンバイナ１５を経て、第１のアクチュエータ１６に入射される。
【００２７】
第１のアクチュエータ１６に入射された励起用レーザ光は、この第１のアクチュエータ１６のミラーにより反射されて偏向され、第１のアクチュエータ１６とともに光束偏向手段を構成する第２のアクチュエータ１７に入射される。第２のアクチュエータ１７も、第１のアクチュエータ１６と同様に、ミラーと、このミラーを移動操作するピエゾ駆動素子とによって構成されている。第２のアクチュエータ１７に入射された励起用レーザ光は、この第２のアクチュエータ１７のミラーにより反射されて偏向され、平面板２２に入射する。平面板２２に入射した励起用レーザ光は、一部がこの平面板２２によって反射されて、第１のポジションセンサ２４に入射する。この第１のポジションセンサ２４は、放射状に配列された４つの受光素子からなり、平面板２２（第１の位置）における励起用レーザ光の通過位置を検出することができる。
【００２８】
平面板２２を透過した励起用レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１９を経て、ビームエキスパンダ２０に入射される。このビームエキスパンダ２０は、モータによるズーミング（変倍）操作が可能となっている。
【００２９】
ビームエキスパンダ２０を経た励起用レーザ光は、遮蔽体となるリング状マスク２１に入射する。このリング状マスク２１は、リング状の透光部を有するマスクであり、このリング状マスク２１を経た励起用レーザ光は、光束断面がリング状となる。
【００３０】
リング状マスク２１を経た励起用レーザ光は、半透過鏡２６に入射する。この半透過鏡２６は、入射光の一部、例えば、１％を透過させ、残部を反射する。半透過鏡２６を透過した励起用レーザ光は、第２のポジションセンサ２８に入射する。この第２のポジションセンサ２８は、第１のポジションセンサ２４と同様に、放射状に配列された４つの受光素子からなり、半透過鏡２６（第２の位置）における励起用レーザ光の通過位置を検出することができる。
【００３１】
半透過鏡２６により反射された励起用レーザ光は、旋光手段となるローテイタ３５及びビームスプリッタ２５を経て、対物レンズブロック部１内に導入され、共焦点光学顕微鏡を構成する対物レンズユニット３に入射する。
【００３２】
ローテイタ３５は、旋光現象を利用した偏光回転素子であり、特定波長の直線偏光が入射されると、この入射光の偏光方向を９０°回転させる。このローテイタ３５は、光学軸と入射光の偏光方向との角度に応じて入射光の偏光方向を回転させる二分の一波長板と異なり、入射光の偏光方向がどのような方向であっても、この偏光方向を９０°回転させる。このローテイタ３５には、二分の一波長板に比較して、偏光方向の回転角度が温度による影響を受けず、また、偏光方向の回転角度の再現性が高い（常に９０°）という利点がある。
【００３３】
このローテイタ３５は、励起レーザ光の光路に対する進退操作が可能となされており、光路から退出し励起レーザ光の偏光方向を旋光させずに透過させる第１の状態と、光路上に進入され励起レーザ光の偏光方向を９０°旋光させて透過させる第２の状態との切換えが可能となされている。
【００３４】
対物レンズユニット３において、励起用レーザ光は、ミラー３２に反射されて光路を変えられ、偏光子となる二分の一波長板３３を透過して、対物レンズ３４により、試料Ｓ上の被測定箇所に集光して照射される。この対物レンズユニット３において、二分の一波長板３３は、試料Ｓに照射される励起レーザ光の偏光方向を調整するものである。この二分の一波長板３３は、この二分の一波長板３３から試料Ｓに至る光路上に励起レーザ光の光路を偏向させるミラーが存在しないこととなる位置に配置されている。
【００３５】
試料Ｓ上に集光された励起レーザ光は、この試料Ｓにより散乱光などを含んで反射され、ミラー３２を経て、ビームスプリッタ２５に戻る。ビームスプリッタ２５に戻った反射光及び散乱光の一部は、このビームスプリッタ２５を透過し、励起用レーザ光源２ａ，２ｂに戻る光路から分岐される。この反射光及び散乱光は、エッジフィルタ３９を透過して、偏光ビームスプリッタ３６に入射される。エッジフィルタ３９は、励起レーザ光の波長を反射し、それよりも長い波長域を透過する特性を持ったフィルタである。すなわち、エッジフィルタ３９は、励起レーザ光を反射させ、他の波長光を透過させることにより、波長弁別を行う。
【００３６】
偏光ビームスプリッタ３６を経た散乱光は、ミラー３７を経て、散乱光を分光して試料の被測定個所の分光スペクトルを測定する分光装置４に入射される。
【００３７】
分光装置４に入射された試料Ｓからの散乱光は、ミラー４２に反射され、分光装置となる反射型回折格子４３を経て、さらに、ミラー４４に反射されて、撮像素子（ＣＣＤ：charge coupled device：電荷結合素子）５により検出される。
【００３８】
〔光束偏向手段の構成〕
この共焦点顕微分光装置において、光束偏向手段は、図２に示すように、試料Ｓに入射する励起用レーザ光の光路上の第１の位置である平面板２２において、この励起用レーザ光の通過位置を検出する第１のポジションセンサ２４と、試料Ｓに入射する励起用レーザ光の光路上の第２の位置である半透過鏡２６において、この励起用レーザ光の通過位置を検出する第２のポジションセンサ２８と、第１及び第２のアクチュエータ１６，１７とにより構成されている。
【００３９】
第１及び第２のアクチュエータ１６，１７は、上述したように、ミラーと、このミラーを移動操作するピエゾ駆動素子とによって構成されており、ピエゾ駆動素子によって、ミラーの傾きを２軸方向に調整することができる。そして、第１及び第２のアクチュエータ１６，１７は、第１及び第２のポジションセンサ２４，２８による検出結果に基づいて、第１の位置における励起用レーザ光の通過位置と、第２の位置における励起用レーザ光の通過位置とのそれぞれを、所定の通過位置とすることができる。
【００４０】
このように、第１の位置及び第２の位置における励起用レーザ光の通過位置が所定の通過位置となされることにより、励起用レーザ光の光路は、所定の位置に維持されることとなる。なお、第１及び第２のアクチュエータ１６，１７による光路の調整が完了したときには、これらアクチュエータ１６，１７は、固定される。
【００４１】
このような励起用レーザ光の光路の調整は、第１及び第２のポジションセンサ２４，２８による検出結果に基づき、フィードバック回路によって第１及び第２のアクチュエータ１６，１７の駆動を制御することにより、自動調整とすることができる。
【００４２】
〔対物レンズユニットの構成〕
この共焦点顕微分光装置において、対物レンズユニット３は、図３に示すように、励起用レーザ光は、ミラー３２に反射されて光路を変えられ、二分の一波長板３３を透過して、対物レンズ３４に入射する。対物レンズ３４に入射した励起用レーザ光は、この対物レンズ３４により、試料Ｓ上の被測定箇所に集光して照射される。
【００４３】
すなわち、この対物レンズユニット３においては、二分の一波長板３３から試料Ｓに至る光路上には、励起レーザ光の光路を偏向させるミラーが存在していない。したがって、二分の一波長板３３により偏光方向を調整された励起レーザ光は、直線偏光が維持されたままで、試料Ｓに照射される。
【００４４】
この対物レンズユニット３において、図４に示すように、二分の一波長板３３を経た励起用レーザ光が、ビームスプリッタ２５及びミラー３２を経た後に対物レンズ３４に入射されるようにすると、二分の一波長板３３により励起レーザ光の偏光方向を調整した場合、ビームスプリッタ２５及びミラー３２において直線偏光が崩されてしまう虞があるため、試料Ｓに照射される励起用レーザ光の直線偏光が維持されない虞がある。
【００４５】
なお、二分の一波長板３３の作用は、この二分の一波長板３３が有する光学軸（結晶軸）を、偏光方向図５中の（ａ）に示すように、Ｙ軸上に置いた場合、入射光の偏光方向をＥとすると、この偏光方向Ｅの光学軸に直交する方向の成分（Ｅｘ）を１８０°回転させる（反転させる）作用である。
【００４６】
二分の一波長板３３を透過した光は、図５中の（ｂ）に示すように、偏光方向Ｅの光学軸に平行な成分（Ｅｙ）が維持されたままで、光学軸に直交する方向の成分（Ｅｘ）の符号が逆転した状態となり、すなわち、入射光に対して光学軸を挟んで反転した方向（光学軸について線対象な方向）となる。
【００４７】
図６中の（ａ）に示すように、入射光の偏光方向ＥがＹ軸上にあり、図６中の（ｂ）に示すように、二分の一波長板３３が、光学軸を偏光方向Ｅに対してθの角度として設置された場合には、二分の一波長板３３を透過した光は、図６中の（ｃ）に示すように、偏光方向Ｅの光学軸に平行な成分（Ｅｙ）が維持されたままで、光学軸に直交する方向の成分（Ｅｘ）が光学軸に対して逆転した状態となる。したがって、二分の一波長板３３を透過した光は、入射光に対して光学軸を挟んで反転した方向となり、つまり、２θ回転された方向となる。
【００４８】
また、図７中の（ａ）に示すように、資料Ｓからのラマン散乱光ＥＲＰａｒ，ＥＲPerpが二分の一波長板３３に入射された場合には、図７中の（ｂ）に示すように、ラマン散乱光ＥＲＰａｒ，ＥＲPerpの偏光方向の光学軸に平行な成分（Ｅｙ）が維持されたままで、光学軸に直交する方向の成分（Ｅｘ）が光学軸に対して逆転した状態となる。
【００４９】
この共焦点顕微分光装置においては、図８に示すように、励起レーザ光がビームスプリッタ２５で反射される前の光路上にローテイタ３５が設置されており、このローテイタ３５によって、励起レーザ光の偏光方向を旋光させずに透過させる第１の状態と、励起レーザ光の偏光方向を９０°旋光させて透過させる第２の状態との切換えが可能となっている。
【００５０】
そして、ローテイタ３５が第１の状態であるときと、ローテイタ３５が第２の状態であるときとでは、試料Ｓ上に照射される励起レーザ光の偏光方向は、二分の一波長板３３の光学軸方向を回転させることによって互いに同一方向となされる。また、ローテイタ３５が第１の状態であるときと、ローテイタ３５が第２の状態であるときとでは、試料Ｓから二分の一波長板３３を透過しローテイタ３５を経ずに分光装置４に入射する散乱光の偏光方向は、互いに９０°異なる方向となされる。
【００５１】
すなわち、この共焦点顕微分光装置においては、試料Ｓからビームスプリッタ２５を透過して偏光ビームスプリッタ３６を透過する反射光及び散乱光の偏光方向を２つの方向に切替えることができ、特定の偏光方向のラマン散乱光のみを検出することができる。
【００５２】
なお、この共焦点顕微分光装置においては、旋光手段となるローテイタ３５は、励起レーザ光源２ａ，２ｂとビームスプリッタ２５との間の光路上に設置されていることにより、例えば、６４５ｎｍ乃至８６０ｎｍにおける特性変動が１％以内であるような特殊な二分の一波長板である必要はなく、励起レーザ光の波長のみに対応した入手しやすい安価な素子であっても、４０００ｃｍ−１程度の帯域内のラマン散乱光の検出を可能とすることができる。ただし、この共焦点顕微分光装置において、旋光手段は、このようなローテイタ３５に限定されるものではなく、この旋光手段として、二分の一波長板を用いることとしてもよい。
【００５３】
〔遮蔽体の構成〕
この共焦点顕微分光装置においては、図９に示すように、励起用レーザ光は、遮蔽体となるリング状マスク２１に入射し、このリング状マスク２１により、光束断面をリング状となされて、試料Ｓに入射される。励起用レーザ光の光束断面がリング状となされることにより、試料Ｓ上における励起レーザ光の焦点のスポット径を遮蔽体がない場合よりも小さくすることができ、解像力を向上させることができる。
【００５４】
しかしながら、リング状マスク２１においては、リング状の透光部の縁において励起用レーザ光の回折が生じ、この対物レンズ入射時にリング形状がにじんでしまうため、解像力低下の原因となることがある。そこで、図１０に示すように、励起用レーザ光の光路上に設置された一対の凸レンズＬ１，Ｌ２間の集光点付近に円形の遮光体２１ａを設置する手法を考案した。この場合、遮光体２１ａから凸レンズＬ２までの距離をａ、凸レンズＬ２から対物レンズ３４の入射瞳までの距離をｂ、凸レンズＬ２の焦点距離をｆ２とすると、〔１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ２〕という関係が成立しており、対物レンズ３４の入射瞳上に、倍率〔Ｍ＝ｂ／ａ〕の遮光体２１ａの実像が形成される状態となり、回折光によるにじみがないリング状の光束で対物レンズにレーザ光を入射することができるため、より高解像度な測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る共焦点顕微分光装置の構成を示す側面図である。
【図２】上記共焦点顕微分光装置における光束偏向手段の構成を示す側面図である。
【図３】上記共焦点顕微分光装置における対物レンズユニットの構成を示す側面図である。
【図４】対物レンズユニットの構成の他の例を示す側面図である。
【図５】上記共焦点顕微分光装置における二分の一波長板の作用を説明する正面図である。
【図６】上記共焦点顕微分光装置における二分の一波長板の入射光に対する作用を説明する正面図である。
【図７】上記共焦点顕微分光装置における二分の一波長板のラマン散乱光に対する作用を説明する正面図である。
【図８】上記共焦点顕微分光装置における対物レンズユニット及び試料からの光の光路を示す側面図である。
【図９】上記共焦点顕微分光装置における遮蔽体の構成を示す側面図である。
【図１０】上記共焦点顕微分光装置における遮蔽体の構成の他の例を示す側面図である。
【図１１】共焦点光学顕微鏡の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５６】
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  励起用レーザ光源
３    対物レンズユニット
４    分光手段
５    撮像素子（ＣＣＤ）
１６    第１のアクチュエータ
１７    第２のアクチュエータ
２１    リング状マスク
２１ａ  遮蔽体
２４    第１のポジションセンサ
２８    第２のポジションセンサ
３３    偏光子
Ｓ    試料
【図１】
2008299146.tif 000003
【図２】
2008299146.tif 000004
【図３】
2008299146.tif 000005
【図４】
2008299146.tif 000006
【図５】
2008299146.tif 000007
【図６】
2008299146.tif 000008
【図７】
2008299146.tif 000009
【図８】
2008299146.tif 000010
【図９】
2008299146.tif 000011
【図１０】
2008299146.tif 000012
【図１１】
2008299146.tif 000013