(57)【要約】【課題】空間分解能を連続的に変更できる顕微装置を提供すること。【解決手段】顕微装置１０は、被測定物２０からの光を集光する対物光学系１２と、対物光学系１２によって集光した光のうち被測定物２０の特定部位の光のみを通過するアパーチャ１４と、アパーチャ１４を通過した光を受光する光検出器１６と、対物光学系１２によって集光した被測定物２０像をアパーチャ１４面に結像する結像光学系１８と、を備えており、結像光学系１８が焦点距離可変なズーム光学系で構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物からの光を集光する対物光学系と、
該対物光学系によって集光した光のうち被測定物の特定部位の光のみを通過するアパーチャと、
前記アパーチャを通過した光を受光する光検出器と、
前記対物光学系とアパーチャの間の光路上に設置され、対物光学系によって集光した被測定物像を前記アパーチャ面に結像する結像光学系と、
を備え、
前記結像光学系は焦点距離可変なズーム光学系で構成されたことを特徴とする顕微装置。
【請求項２】
請求項１記載の顕微装置において、
前記アパーチャと前記光検出器の間の光路上に設置される分光器と、
前記アパーチャを通過した光を前記分光器へ導入する入射光学系と、
を備え、
前記入射光学系が焦点位置可変なズーム光学系で構成されたことを特徴とする顕微装置。
【請求項３】
請求項２記載の顕微装置において、
前記アパーチャと前記入射光学系との間の光路上に設置され、前記対物光学系、結像光学系、アパーチャを通過した光以外の別光路からの光を前記分光器に導入する光路切替え手段を備えたことを特徴とする顕微装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外顕微鏡、ラマン顕微鏡等の顕微装置、特にその空間分解能の変更機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固定表面に付着した有機物などの分子構造などを調べるため、赤外顕微鏡、ラマン顕微鏡等の各種顕微装置が用いられる。このような顕微装置では被測定物に光を照射し、対物光学系によって被測定物上の特定微小部位からの光を採取し、スペクトルの測定を行う。さらに、所定の空間分解能を達成するため、光路上にアパーチャを設けて、対物光学系によって採取した光のうち、特定微小部位以外の他の部分からの光をカットしている（例えば、特許文献１参照）。こうすることで、測定したい特定微小部位からの光のみがアパーチャを通過し、その光が光検出器で検出される。
【特許文献１】特開２０００−１２１５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の顕微装置で空間分解能、つまり測定したい微小部位の範囲の大きさ、の変更は、アパーチャの径を変えることで行なっていた。しかし、この方式では、空間分解能の変更は段階的にしか変更することができないという問題があった。また、アパーチャの径を変更する際に、アパーチャの位置がずれてしまうといった位置再現性の問題もあった。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は空間分解能を連続的に変更できる顕微装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明にかかる顕微装置は、被測定物からの光を集光する対物光学系と、該対物光学系によって集光した光のうち被測定物の特定部位の光のみを通過するアパーチャと、前記アパーチャを通過した光を受光する光検出器と、前記対物光学系とアパーチャの間の光路上に設置され、対物光学系によって集光した被測定物像を前記アパーチャ面に結像する結像光学系と、を備え、前記結像光学系は焦点距離可変なズーム光学系で構成されたことを特徴とする。
【０００５】
上記の顕微装置において、前記アパーチャと前記光検出器の間の光路上に設置される分光器と、前記アパーチャを通過した光を前記分光器へ導入する入射光学系と、
を備え、前記入射光学系が焦点位置可変なズーム光学系で構成されることが好適である。
上記の顕微装置において、前記アパーチャと前記入射光学系との間の光路上に設置され、前記対物光学系、結像光学系、アパーチャを通過した光以外の別光路からの光を前記分光器に導入する光路切替え手段を備えることが好適である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にかかる顕微装置によれば、対物光学系によって集光した光をアパーチャへ結像する結像光学系がズーム光学系で構成されているため、空間分解能を連続的に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる顕微装置の概略構成図である。図１の顕微装置１０は、対物レンズ１２（対物光学系）と、アパーチャ１４と、光検出器１６と、対物レンズ１２とアパーチャ１４の間の光路上に設置された結像光学系１８と、を備える。被測定物２０からの光は対物レンズ１２によって集光され、結像光学系１８へと送られる。結像光学系１８は対物レンズ１２によって採取した被測定物像をアパーチャ１４面に結像する。アパーチャ１４では、測定したい特定部位の光のみを通過し、その他の部分からの光を遮断する。そして、アパーチャ１４を通過した光は光検出器１６によって検出される。
【０００８】
ここで、結像光学系１８はズーム光学系として構成されている。ズーム光学系とは、複数のレンズによって構成され、結像位置を同一面に保ったまま光学系全体での焦点距離を連続的に変化させることができる光学系であり、像の横倍率を自在に変更できる。
【０００９】
以下に図２Ａ、図２Ｂを参照して、本実施形態の顕微装置における空間分解能の変更機構について説明する。図２Ａ、２Ｂは、それぞれ異なる空間分解能で被測定物の特定部位を観察している状態を示している。図に示されたように、被測定物の特定部位（図で矢印で示した範囲）の像は、結像光学系１８によって所定の倍率でアパーチャ１４面に結像される。アパーチャ１４面に結像された像（図で矢印で示した部分）のうち、アパーチャ１４の径に対応した部分のみがアパーチャ１４を通過する。このため、大きな倍率でアパーチャ１４面に像を結像した場合（図２Ａ）と、小さな倍率で像を結像した場合（図２Ｂ）とを比べると、図２Ａの方が図２Ｂよりもアパーチャ１４によって制限される範囲が大きく、より微小な範囲を測定していることになる。
【００１０】
このように、本実施形態の顕微装置１０によれば、アパーチャ１４を通過し得る被測定物２０の特定部位の範囲の大きさを連続的に変更でき、連続的な空間分解能の変更が達成できる。また、アパーチャ１４を可動式にする必要がないため、位置再現性の問題もない。
さらに、アパーチャ１４の径自体を変更する機構と組み合わせれば、空間分解能のよりきめ細やかな設定もできる。
【００１１】
また、顕微装置において分光測定を行う際、分光器のスループットを上げるため、分光器の開口角に合わせて、分光器へ光を導入する入射光学系を設定（Ｆマッチング）する必要がある。
【００１２】
本実施形態の顕微装置には好適にＦマッチングを行なう機構も設けられており、図１を再び参照して、本実施形態にかかる顕微装置における、分光器のＦマッチング機構を説明する。図１の偏光分光器１０はさらに、アパーチャ１４と光検出器１６の間に設置される分光器２２と、集光光学系２４と、入射光学系２６と、を備える。アパーチャ１４を通過した光は集光光学系２４によって集光され、入射光学系２６へ送られる。入射光学系２６は集光レンズ２６からの光を分光器２２へ導入する。ここで、集光光学系２４、入射光学系２６は、それぞれズーム光学系で構成されている。
【００１３】
図３Ａ、３Ｂに示すように、集光光学系２４はズーム光学系で構成されており、測定時の対物光学系１２および結像光学系１８の倍率に応じて焦点距離を変更する。つまり、アパーチャ１４から出射する光の広がり角は対物光学系１２および結像光学系１８の倍率によって異なるため、集光光学系２４は焦点距離を変更することで効率的にアパーチャ１４からの出射光を集光する。さらに、入射光学系２６もズーム光学系で構成されており、集光光学系２４から出射した光束の大きさに応じて焦点距離を変更し、集光光学系２４のＦ値を分光器２２のＦ値に合うように調整することができる。このように、本実施形態の顕微装置によれば、分光器のＦマッチングを容易に行なうことができる。
【００１４】
また、顕微装置１０は、アパーチャ１４と入射光学系２６との間の光路上に設置された光路切替え手段２８を備えることも好適である。光路切換え手段２８は、光路上へ挿入および光路上から退避できる移動可能なミラー３０によって構成されている。通常、ミラー３０は図１に示すように集光光学系２４と入射光学系２６との間の光路上から退避しており、対物レンズ１２、結像光学系１８、アパーチャ１４、を通った光が分光器２２へと導入される。一方、対物レンズ１２、結像光学系１８、アパーチャ１４、を通った光以外の外部光（例えば、        ）を分光器２２へ導入したい場合、図４に示すように、ミラー３０が光路上へ挿入され、外部光が分光器２２へ導入される。なお、図４に示すような外部光を分光器に取り込む場合においても、入射光学系２６は外部光の瞳径に応じて焦点距離を変更し、分光器のＦマッチングを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態にかかる顕微装置の概略構成図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態にかかる顕微装置の空間分解能の変更機構の説明図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態にかかる顕微装置の空間分解能の変更機構の説明図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態にかかる顕微装置における、分光器のＦマッチング機構の説明図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態にかかる顕微装置における、分光器のＦマッチング機構の説明図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる顕微装置の光路切換え手段の動作の説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０        顕微装置
１２        対物光学系
１４        アパーチャ
１６        光検出器
１８        結像光学系
２０        被測定物
２２        分光器
２４        集光光学系
２６        入射光学系
２８        光路切換え手段
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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