【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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an infrared microscope capable of performing spectroscopic analysis of a minute region by infrared light simultaneously with observation by visible light.
[0002]
[Prior art]
An infrared microscope observes a sample placed on a movable stage with visible light, determines the position and size of a measurement area, and makes the area interfere with a Fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR). Is applied to the infrared detector, and the resulting reflected or transmitted light is introduced into an infrared detector to measure an infrared spectrum in a minute area (see Patent Document 1).
Therefore, the infrared microscope has two modes, (1) a visible light mode for observing with visible light, and (2) an infrared mode for performing spectroscopic analysis with infrared rays, depending on the type of light used. Each mode is further divided into two modes: (a) a transmission mode for observing and measuring light or infrared light transmitted through the sample, and (b) a reflection mode for observing and measuring light or infrared light reflected on the sample surface. Switch and use. Therefore, as a whole, the infrared microscope operates in four modes of (A) observation of transmitted light by visible light, (B) observation of reflected light by visible light, (C) measurement of transmitted light by infrared light, and (D) measurement of reflected light by infrared light. You can do it.
In order to switch between these modes, in a conventional infrared microscope, a movable mirror is installed in an optical path, and infrared light and visible light are switched according to circumstances.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-80256
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional infrared microscope, since a plurality of movable mirrors are manually switched independently, the operation for switching the mode is complicated, and if one of the movable mirrors is operated incorrectly, it does not apply to any of the modes. In addition to the incomplete state, correct observation and measurement cannot be performed, and in some cases, a state where infrared rays are guided toward the eyepiece may occur. Normally, since infrared light sent from an infrared light source including an interferometer includes laser light for controlling an interference state, it is necessary to prevent the infrared light from entering an observer's eyes.
[0005]
Further, since the infrared light and the visible light emitted from each light source are guided to the optical path between the sample and the detector by the mirror, the observation using the visible light and the measurement using the infrared light cannot be performed at the same time. Therefore, it is difficult to execute the measurement while observing the visible light image while moving the stage to search for continuous spectral absorption.
Therefore, an object of the present invention is to provide an infrared microscope that does not use a movable mirror and can simultaneously perform observation with visible light and measurement with infrared light.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention inserts a cold filter, which reflects infrared light almost completely, but transmits visible light in the reverse direction, or a cold mirror having reverse spectral characteristics into the optical path, and transmits infrared light and infrared light. Both visible lights are simultaneously incident on the respective detectors.
That is, the present invention provides a visible and infrared light source, an objective reflector for condensing the light source and / or the visible light and the infrared light after irradiation of the sample, and detecting the visible light and the infrared light after irradiation of the sample. An infrared microscope having visible and infrared detectors, wherein a cold filter or a cold mirror is arranged on the optical axis of the visible and infrared light sources.
As a result, in the present invention, infrared light is reflected and visible light is transmitted (or has the opposite spectral characteristic). Therefore, when this filter is inserted at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis, a relationship perpendicular to each other is obtained. The light can be simultaneously incident from the infrared introducing section from the FTIR and the visible light source, and similarly, the light can be incident on each detector at a right angle.
[0007]
Here, the cold filter has a property of transmitting visible light and reflecting infrared light, and is also called heat insulating glass. The cold mirror has a spectral characteristic opposite to that of the cold filter, and reflects visible light and transmits infrared light. Using glass as a substrate of a reflector, vacuum-depositing a film of a material having a small refractive index with a thickness of λ / 4 and a film of a material having a large refractive index with a thickness of λ / 4 on the front surface of the glass. Produced by By varying the number of layers in the membrane and by interspersing with the layers, the transmitted or reflected light can be maximized.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an infrared microscope according to the present invention. In the figure, reference numeral 32 denotes a sample, which is placed on a sample stage (not shown). The sample stage is an electric XY stage, which moves the sample in the XY plane, and the sample stage is mounted on the Z stage. The sample is also moved in the Z-axis direction together with the sample stage to focus the optical system. The in-focus position is set.
An upper Cassegrain mirror as a reflection objective mirror 33 is disposed above the sample 32 and a reflection objective mirror 31 as a condenser is disposed below the sample 32. On the optical axis of the reflection objective mirrors 31 and 32, a visible light source 11 and a CCD 13 of an image sensor are arranged as means for obtaining image information of a sample measurement site.
[0009]
Further, cold filters 1 and 2 are inserted on the optical path between the reflection objective 31 and the visible light source 11 and on the optical path between the reflection objective 33 and the CCD 13, respectively. The cold filters 1 and 2 have the transmittance characteristics shown in FIG. That is, visible light is transmitted and infrared light is reflected. The FTIR 21 and the infrared detector 23 are arranged on the reflection optical paths of the cold filters 1 and 2. The FTIR 21 includes a known configuration, that is, an infrared light source, an interferometer, and the like.
[0010]
With the above configuration, the visible light 12 from the visible light source 11 and the infrared light 22 from the FTIR 21 take an optical path perpendicular to each other and enter the cold filter 1. At this time, since the visible light 12 passes through the cold filter 1, it travels straight. On the other hand, since the infrared light 22 is totally reflected, the optical path is bent at a right angle, passes through the same optical path as the visible light 12, is condensed by the reflection objective mirror 31, and enters the sample 32. The sample 32 can be freely moved in a direction perpendicular to the optical axis by an XY stage (not shown). The transmitted light is returned to parallel light by the reflecting objective mirror 33 and enters the cold filter 2. Also in this case, by the same operation as the cold filter 1, the visible light 12 enters the CCD 13 and the infrared light 22 is totally reflected and enters the infrared detector 23.
[0011]
The present invention is not limited to the above configuration, and a cold mirror that transmits infrared light almost completely and reflects visible light may be used instead of the cold filters 1 and 2. In this case, the infrared light introducing section from the FTIR and the infrared detector are installed in the long axis direction, and the visible light source and the CCD are installed in a direction perpendicular to them. That is, in the configuration of FIG. 1, the FTIR 21 is disposed at the position of the visible light source 11 and the infrared detector 23 is disposed at the position of the CCD 13.
[0012]
In addition, the cold filters 1 and 2 have ideal characteristics, that is, infrared light in a measurement wavelength region is reflected 100%, and visible light is not transmitted 100%. In other words, actually, infrared light to be measured has a loss. This can be a problem when measuring a low transmittance sample that requires even a small amount of light. To cope with this problem, three-mode measurement of visible / IR / visible simultaneous measurement / IR only measurement is possible by combining with a conventional infrared light (IR) / visible switching mechanism.
[0013]
【The invention's effect】
In the present invention, since measurement and observation of a visible image can be performed simultaneously, it is easy to measure infrared locations one after another where features are recognized by visible light, or to find a place showing characteristic infrared absorption by measurement. . Further, a mirror switching mechanism is not required, and improvement in mechanical strength and reduction in cost can be expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an infrared microscope according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing transmittance characteristics of a cold filter.
1, 2: cold filter 11: visible light source 13: CCD
21: FTIR
23: infrared detector 31, 33: reflection objective mirror
