(57)【要約】【課題】本発明は、可動ミラーを使用せず、かつ、可視光による観察と赤外光による測定を同時に実行することが可能な赤外顕微鏡を提供することを目的とする。【解決手段】本発明では、可視光源１１からの可視光１２とＦＴＩＲ２１からの赤外光２２は、互いに直角な光路をとり、コールドフィルター１に入射する。このとき可視光１２はコールドフィルター１を透過するのでそのまま直進する。一方赤外光２２は全反射されるので光路は直角に折れ曲がり、可視光１２と同じ光路を通って反射対物鏡３１で集光されて試料３２に入射する。コールドフィルター１、２の代わりに、赤外光をほぼ完全に透過させ、可視光を反射させるコールドミラーを使用してもよい。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視及び赤外光源と、該光源及び／又は試料照射後の可視光及び赤外光を集光する対物反射鏡と、試料照射後の可視光及び赤外光を検出する可視及び赤外検出器を備えた赤外顕微鏡において、可視及び赤外光源の光軸上にコールドフィルター又はコールドミラーを配置したことを特徴とする赤外顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視光による観察と同時に赤外線による微小領域の分光分析をも行なうことのできる赤外顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤外顕微鏡は、移動可能なステージに載せた試料を可視光で観察して測定領域の位置と大きさを決め、その領域にフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）で干渉させた赤外光を照射し、得られる反射または透過光を赤外検出器に導入することにより、微小な領域の赤外スペクトルを測定する装置である（特許文献１参照）。
したがって、赤外顕微鏡は、使用する光の種類により、（１）可視光により観察を行なう可視光モードと、（２）赤外線により分光分析を行なう赤外線モード、の２種のモードがあり、これらの各モードについて更に、（イ）試料を透過してきた光又は赤外線を観察・測定する透過モードと、（ロ）試料表面で反射してきた光又は赤外線を観察・測定する反射モードの２種のモードを切り替えて使用する。従って、全体として赤外顕微鏡は、（Ａ）可視光による透過光観察（Ｂ）可視光による反射光観察（Ｃ）赤外線による透過光測定（Ｄ）赤外線による反射光測定の４種のモードで動作することができるようになっている。
これらのモードを切り替えるために、従来の赤外顕微鏡では、可動ミラーを光路内に設置し、赤外光と可視光を場合に応じて切り換えていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−８０２５６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の赤外顕微鏡は、複数の可動ミラーを独立に手動で切り替えていたため、モードを切り替えるための操作が複雑であり、１つでも可動ミラーの操作を誤ると、いずれのモードにも当てはまらない中途半端な状態となって正しい観測、測定ができないばかりか、場合によっては、赤外線が接眼レンズの方に導かれてしまうという状態が生じ得る。通常、干渉器を含む赤外線光源から送られてくる赤外線には、干渉状態を制御するためのレーザ光が含まれているため、これが観察者の目に入ることは避けなければならない。
【０００５】
また、それぞれの光源から発せられる赤外光・可視光は、ミラーによって、試料−検出器間の光路に導かれるため、可視光による観察と赤外光による測定は同時に実行することはできない。したがって、ステージを移動させて可視光像を観察しながら測定を実行して、連続的なスペクトル吸収を探すようなことは難しい。
そこで、本発明は、可動ミラーを使用せず、かつ、可視光による観察と赤外光による測定は同時に実行することが可能な赤外顕微鏡を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、赤外光はほぼ全反射するが、可視光は逆に透過するコールドフィルター、あるいは逆の分光特性を有するコールドミラーを光路内に挿入し、赤外および可視光の両方が、同時にそれぞれの検出器に入射するようにする。
すなわち、本発明は、可視及び赤外光源と、該光源及び／又は試料照射後の可視光及び赤外光を集光する対物反射鏡と、試料照射後の可視光及び赤外光を検出する可視及び赤外検出器を備えた赤外顕微鏡において、可視及び赤外光源の光軸上にコールドフィルター又はコールドミラーを配置したことを特徴とする赤外顕微鏡である。
これにより、本願発明では、赤外光は反射し、可視光は透過する（あるいは逆の分光特性である）ので、光軸に対して４５度の角度でこのフィルターを挿入すると、互いに直角な関係にあるＦＴＩＲからの赤外導入部と可視光源から同時に光を入射させることができ、また同様に直角な位置にある各検出器に光を入射させることができる。
【０００７】
ここで、コールドフィルターは、可視光を透過して赤外光を反射する性質を有するもので、防熱ガラスとも呼ばれている。また、コールドミラーは、コールドフィルターと逆の分光特性を示すもので、可視光を反射して赤外線を透過するものである。反射鏡の基板としてガラスを使用し、これの前面に屈折率の小さい物質の厚さλ／４の膜と、屈折率の大きい物質の厚さλ／４の膜とを交互に真空蒸着することによって製作される。膜の層数を変えることによって、また層群との間に間坐を入れることによって、透過光を最大にしたり、反射光を最大にしたりできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る赤外顕微鏡の全体概略図である。図中、３２は試料であり、図示しない試料ステージに置かれる。試料ステージは電動ＸＹステージとなっており、試料をＸＹ平面内で移動させるとともに、試料ステージがＺステージに取り付けられ、試料は試料ステージとともにＺ軸方向にも移動させられて光学系の焦点の合った合焦位置に位置決めされる。
試料３２を挟んでその上側には反射対物鏡３３として上部カセグレイン鏡が配置され、下部にはコンデンサとして反射対物鏡３１が配置されている。反射対物鏡３１、３２の光軸上には、試料測定部位の画像情報を得る手段として可視光源１１、及び撮像素子のＣＣＤ１３が配置されている。
【０００９】
また、反射対物鏡３１と可視光源１１との間の光路上、反射対物鏡３３とＣＣＤ１３との間の光路上には各々コールドフィルター１、２が挿入されている。このコールドフィルター１、２は、図２の透過率特性を有する。すなわち、可視光は透過、赤外光は反射するというものである。そして、コールドフィルター１、２の反射光路上にＦＴＩＲ２１、赤外検出器２３が配置されている。ＦＴＩＲ２１は、公知の構成、すなわち、赤外光源、干渉計などを備える。
【００１０】
以上の構成により、可視光源１１からの可視光１２とＦＴＩＲ２１からの赤外光２２は、互いに直角な光路をとり、コールドフィルター１に入射する。このとき可視光１２はコールドフィルター１を透過するのでそのまま直進する。一方赤外光２２は全反射されるので光路は直角に折れ曲がり、可視光１２と同じ光路を通って反射対物鏡３１で集光されて試料３２に入射する。この試料３２は図示していないＸＹステージにより光軸に対して垂直な方向に自由に動かすことができる。透過光は反射対物鏡３３で平行光線に戻され、コールドフィルター２に入射する。ここでもコールドフィルター１と同様の働きにより、可視光１２はＣＣＤ１３に、赤外光２２は全反射して赤外検出器２３に入射する。
【００１１】
本発明は、上記構成に限定されず、コールドフィルター１、２の代わりに、赤外光をほぼ完全に透過させ、可視光を反射させるコールドミラーを使用してもよい。この場合、ＦＴＩＲからの赤外光導入部と赤外検出器を長軸方向に設置し、可視光源とＣＣＤをそれらと直角方向に設置することになる。すなわち、図１の構成において、可視光源１１の位置にＦＴＩＲ２１を配置し、ＣＣＤ１３の位置に赤外検出器２３を配置した構成となる。
【００１２】
また、コールドフィルター１、２が理想的な特性、つまり測定波長領域の赤外光は１００％反射し、可視光は１００％透過する場合以外、つまり実際は、測定する赤外光に損失が生じる。少しでも高い光量を必要とする低透過率試料の測定時などはこれが問題となることも有り得る。この問題に対応するため、従来の赤外光（ＩＲ）／可視切替機構と組み合わせることで、可視／ＩＲ・可視同時測定／ＩＲのみ測定の３モード測定が可能となる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明では、測定と可視画像の観察を同時に行えるため、可視光で特徴が認められるところを次々に赤外測定したり、測定により特徴的な赤外吸収を示す場所を探すことが容易になる。さらに、ミラーの切り替え機構が不要となり、機械的な強度の向上やコストの低減が見込める。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る赤外顕微鏡の全体概略図
【図２】コールドフィルターの透過率特性を示す図
【符号の説明】
１、２：コールドフィルター
１１：可視光源
１３：ＣＣＤ
２１：ＦＴＩＲ
２３：赤外検出器
３１、３３：反射対物鏡
【図１】
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【図２】
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