JP2013190554A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 試料上における赤外光や紫外光や可視光等の測定光の照射位置を容易に短時間で指定することができる顕微鏡の提供。
【解決手段】 測定光を検出する検出部４０と、可視光が検出面に入射して光学像を取得する第一画像取得部５０と、試料Ｓ上の分析位置からの測定光が検出部４０に導かれる光路上に配置され、光路を切り替えるか若しくは分割することによって可視光を第一画像取得部５０の検出面に導く切替鏡又はビームスプリッタ７０とを備え、試料Ｓを検出部４０及び第一画像取得部５０に対して移動させることが可能な顕微鏡１であって、検出部４０に導かれなる光路上でない位置に配置され、可視光が検出面に導かれることにより、第一画像取得部５０で取得される試料Ｓ表面上の分析位置を含む領域の光学像より大きい試料Ｓ表面上の分析位置を含む大領域の光学像を取得する第二画像取得部８０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、巨視的な試料の表面における微視的な分析位置に赤外光や紫外光や可視光等の測定光を照射する顕微鏡に関する。

赤外顕微鏡は、例えば固体（試料）表面に付着した有機物等の官能基に基づき分子構造等を調べる目的で使用される。具体的には、微小径に集束させた赤外光を試料表面上の特定の微小部位（例えば、１５μｍ×１５μｍの分析位置）に照射する。試料表面上の特定の微小部位からは有機物等の官能基に基づき分子構造等に特有のスペクトルが発生するため、このスペクトルを検出して分析することにより、有機物等の同定や定量を行っている（例えば、特許文献１参照）。

このような赤外顕微鏡は、分析者が試料表面の観察を行うためのＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等の画像取得部を備え、画像取得部を用いて試料表面の光学像が観察されながら試料表面上における分析位置の決定等が行われている。例えば、ハロゲンランプ等の光源から試料表面上の分析位置を含む領域に可視光を照射して、試料表面上の分析位置を含む領域で反射した可視光をＣＣＤカメラで検出することにより、検出された可視光に基づいて光学像が作成され光学像画像が表示されている。これにより、分析者は、光学像画像を観察しながら試料上の赤外光の照射位置を指定したり、試料上の分析範囲の位置を指定したりしている。

図６は、従来の赤外顕微鏡の要部の構成を示す図である。なお、地面に水平な一方向をＸ方向とし、地面に水平でＸ方向と垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ方向とＹ方向とに垂直な方向をＺ方向とする。
赤外顕微鏡１０１は、試料Ｓが載置される試料ステージ（試料設置機構）１０と、赤外光を出射する赤外光源部２０と、可視光を出射する可視光源部３０と、赤外光を検出する検出部４０と、可視光を検出する検出面を有する画像取得装置５０と、カセグレン鏡（光学素子）２６０、２６１と、平板形状の切替鏡７０と、赤外顕微鏡１０１全体の制御を行うコンピュータ１９０とを備える。

試料ステージ１０は、移動体である微動ステージ（試料台）とＸ方向駆動機構（図示せず）とＹ方向駆動機構（図示せず）とＺ方向駆動機構（図示せず）とを備える。
微動ステージの上面には、試料Ｓを載せたり取り除いたりすることが可能となっている。このような微動ステージは、コンピュータ１９０の試料ステージ制御部１９１ａによって駆動機構へ必要な駆動信号が出力されることにより、所望のＸ方向とＹ方向とＺ方向とに移動できるようになっている。

赤外光源部２０は、時間的に強弱の変化をする赤外光（インターフェログラム）を出射するフーリエ変換赤外分光光度計である。そして、赤外光源部２０は、出射した赤外光が、ミラー２１や切替ミラー２２や透過／反射切替ミラー２３や凹面鏡２４、２５や半透鏡２６、２７で反射した後、カセグレン鏡２６０、２６１によって集光されて、試料ステージ１０に載せられた試料Ｓ上の分析位置（例えば、１５μｍ×１５μｍ）に照射されるように配置されている。
検出部２４０は、検出器２４１と、検出器２４１の前方に配置された集光鏡２４２やミラー２４３とを備える。

可視光源部３０は、可視光を出射するものである。そして、可視光源部３０は、出射した可視光が、レンズ３１や切替ミラー２２や透過／反射切替ミラー２３や凹面鏡２４、２５や半透鏡２６、２７で透過したり反射したりした後、カセグレン鏡２６０、２６１によって集光されて、試料ステージ１０に載せられた試料Ｓ表面上の分析位置を含む領域に照射されるように配置されている。
画像取得装置５０は、可視光を検出する検出面を有するＣＣＤカメラ５１と、ＣＣＤカメラ５１の前方に配置されたリレーレンズ５２とを備える。

ところで、画像取得装置５０が試料Ｓ表面上の分析位置を含む領域の光学像を、検出部４０に赤外光を導く光学系と同じ光軸（光路）で取得するために、試料ステージ１０の上方（−Ｚ方向）で検出部４０に赤外光を導く光路上に、光路上と光路上でない位置とに移動可能な切替鏡７０が配置されている。
これにより、試料Ｓ上の分析位置からの赤外光がカセグレン鏡２６０によって集光されて、所定方向（−Ｚ方向）に進行する赤外光となって、光路上に配置された切替鏡７０によって赤外光が−Ｘ方向に反射された後、検出部２４０で検出されるようになっている。また、試料Ｓ表面上の分析位置を含む領域からの可視光がカセグレン鏡２６０によって集光されて、所定方向（−Ｚ方向）に進行する可視光となった後、ＣＣＤカメラ５１の検出面で検出されるようになっている。

コンピュータ１９０は、ＣＰＵ（制御部）１９１を備え、さらにモニタ（表示装置）９３と操作部（入力装置）９２とが連結されている。また、ＣＰＵ１９１が処理する機能をブロック化して説明すると、試料ステージ１０を制御する試料ステージ制御部１９１ａと、画像取得装置５０から光学像を取得してモニタ９３に光学像画像（測定画像）を表示する画像取得制御部１９１ｂと、検出部２４０から試料Ｓ上の分析位置の赤外光情報を取得することによりフーリエ変換して赤外スペクトルを算出する分析制御部１９１ｃとを有する。

ここで、図７は、赤外顕微鏡１０１により表示されたモニタ画面の一例を示す図である。
モニタ９３には、画像取得装置５０から取得された測定画像（例えば、５００μｍ×４００μｍ）が表示されている。測定画像上には、現在の微動ステージの位置関係での分析位置（例えば、５０μｍ×５０μｍ）を示す点線の四角形の分析位置画像が表示されている。

試料ステージ制御部１９１ａは、操作部９２からの信号に基づいて、微動ステージをＸ方向とＹ方向とＺ方向とに移動させる制御を行う。例えば、分析者は、モニタ９３に表示された測定画像を観察しながら、操作部９２を用いて測定画像上でマウスドラッグやスクロールバーの操作等を実行することにより、試料Ｓ上の赤外光の照射位置（分析位置）を指定する。これにより、試料ステージ制御部１９１ａは、指定された位置が赤外光の照射位置となるように、微動ステージをＸ方向とＹ方向とＺ方向とに移動させる。そして、分析者は、所望の位置でない場合は再度位置を修正するといった操作を繰り返し、測定画像上の分析位置画像の位置を確認して、測定を開始させることになる。つまり、分析者は、試料Ｓ表面上の分析位置を含む領域をＣＣＤカメラ５１に結像させ、測定画像を頼りとして所望の分析位置を決定している。或いは、測定光学系の光軸が試料Ｓのどの辺りに位置するかを目視にて確認して大まかな位置合わせを行う。そして、分析者は、所望の位置でない場合は再度目視にて位置を修正するといった操作を繰り返し、測定画像上の分析位置画像の位置を確認して、測定を開始させることになる。

特開２０００−１２１５５４号公報

しかしながら、上述したような赤外顕微鏡１０１では、画像取得装置５０で取得される光学像の倍率が、カセグレン鏡２６０を介するため高い（例えば、１５〜３０倍）ので、分析者は、試料Ｓ表面の全体を把握することができず、赤外光の照射位置を指定する際に、操作部９２を用いて測定画像に表示される試料Ｓ表面の範囲を変更するために、微動ステージを少しずつ移動させる必要があり、時間がかかっていた。なお、測定画像として試料Ｓ表面の全体を観測できるような光学素子を別途用意し、必要に応じて切り替えるようにすることが考えられるが、低倍率が５倍程度に制限されること、切り替えにそれなりの時間を要すること、光学素子切替に伴う位置ズレ等の問題が発生することになる。
そこで、本発明は、試料上における赤外光や紫外光や可視光等の測定光の照射位置を容易に短時間で指定することができる顕微鏡を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の顕微鏡は、試料上の分析位置に測定光を出射する測定光源部と、前記試料上の分析位置を含む領域に可視光を出射する可視光源部と、前記試料上の分析位置からの測定光を検出する検出部と、前記試料上の分析位置を含む領域からの可視光が検出面に入射して光学像を取得する第一画像取得部と、前記試料上の分析位置からの測定光が検出部に導かれる光路上に配置され、当該光路を切り替えるか若しくは分割することによって前記試料上の分析位置を含む領域からの可視光を前記第一画像取得部の検出面に導く光束分離手段とを備え、前記試料を前記検出部及び前記第一画像取得部に対して移動させることが可能な顕微鏡であって、前記検出部に導かれる光路上でない位置に配置され、前記可視光が検出面に導かれることにより、前記第一画像取得部で取得される前記試料表面上の分析位置を含む領域の光学像より大きい前記試料表面上の分析位置を含む大領域の光学像を取得する第二画像取得部を備えるようにしている。

ここで、「測定光」としては、例えば、赤外光、紫外光、可視光等が挙げられる。また、干渉計やその他の変調手段によって時間的な強度変化を伴うこともできる。
また、「光束分離手段」としては、空間的・波長的に分割されて両方の検出器（検出部及び第一画像取得部）に導入されるものであれば何でも良く、例えば、切替鏡やビームスプリッタ等が挙げられ、さらに「ビームスプリッタ」としては、波長で透過と反射とを切り分けるダイクロックミラーのようなものや、空間で透過と反射とを切り分けるエッジミラーやポルカドットミラーのようなもの等が挙げられる。

以上のように、本発明の顕微鏡によれば、従来からの第一画像取得部に加えて、第一画像取得部から独立した光路となる第二画像取得部を１つ以上設けている。この第二画像取得部は、主に試料の全体像を受け持つ。これにより、第一画像取得部で取得される光学像より大きい試料表面上の分析位置を含む大領域の光学像を取得するので、大領域の光学像を俯瞰することができるため、操作を繰り返すことがなくなり、測定光の照射位置を容易に短時間で指定することができる。

（他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の顕微鏡において、前記第二画像取得部は、取得する大領域の光学像を縮小又は拡大することが可能な縮小拡大機構を有するようにしてもよい。
本発明の顕微鏡によれば、試料表面を把握しやすい範囲となるように大領域の光学像を拡大したり縮小したりすることができ、その結果、概略的な位置合わせがより容易となる。

また、本発明の顕微鏡において、前記第二画像取得部は、前記検出部に測定光を導く光学系とは異なる光軸で可視光を取得し、前記第二画像取得部で取得された大領域の光学像の歪みを、前記検出部に測定光を導く光学系と同じ光軸で取得されたように補正して、大領域光学像画像を表示する制御部を備えるようにしてもよい。
本発明の顕微鏡によれば、第二画像取得部の光学系の光軸が、第一画像取得部の光学系の光軸に対してある角度を有している場合、大領域の光学像は試料を斜めから観測したものとなり歪みが存在することとなる。また、第二画像取得部と第一画像取得部とが有する歪みは一般的に異なる。よって、第二画像取得部で取得された大領域の光学像の歪みを、検出部に測定光を導く光学系と同じ光軸で取得されたように補正するので、測定光の照射位置を正確に指定することができる。また、第二画像取得部と第一画像取得部とが有する歪みを補正することで、第二画像取得部と第一画像取得部とから得られた画像を直接対応させて扱うことができ、位置決めが容易となる。

また、本発明の顕微鏡において、前記試料が載置された試料台を移動させることが可能な試料設置機構を備えるようにしてもよい。
また、本発明の顕微鏡において、前記制御部は、前記第一画像取得部で取得された光学像画像と、前記大領域光学像画像とを同時に表示するか、或いは、切り替えて表示するようにしてもよい。
また、本発明の顕微鏡において、前記制御部は、前記大領域光学像画像上に、前記第一画像取得部で取得された光学像画像の位置を示す光学像位置画像を表示するか、或いは、前記分析位置を示す分析位置画像を表示するかの少なくともいずれかの画像を表示するようにしてもよい。

また、本発明の顕微鏡において、前記制御部は、前記大領域光学像画像上における光学像位置画像又は分析位置画像の位置が入力装置によって操作されることにより、前記試料ステージを移動させるようにしてもよい。
本発明の顕微鏡によれば、例えば、試料台の移動方法に関して、別途設けられたジョイスティックやキーボード等の専用操作部を用いるものでも問題ないが、大領域光学像画像上における光学像位置画像又は分析位置画像をドラッグしたり、大領域光学像画像上において目的とする位置をダブルクリックしたりして通知すること等の操作と連動する試料ステージを設けることで、より直感的で直接的な位置の指定が可能となり、位置決め操作を容易にするととともに、位置決めに要する時間を短縮することができる。

また、本発明の顕微鏡において、前記試料ステージが前記検出部に導かれる光路方向に移動すると、前記試料表面上における前記第一画像取得部の視野中心と前記第二画像取得部の視野中心とが一致するように、前記第二画像取得部は視野中心方向を変化させることが可能となっているようにしてもよい。
本発明の顕微鏡によれば、第二画像取得部の光学系の光軸が、第一画像取得部の光学系の光軸に対してある角度を有している場合、試料ステージが検出部に導かれる光路方向に移動することで、試料上における各々の光軸中心位置（視野中心）が一致しなくなるが、試料ステージが検出部に導かれる光路方向に移動する移動量に連動して、第二画像取得部は、視野中心方向を変化させる。これにより、観測位置のズレや合焦状態のズレを修正するため、試料ステージが光路方向に移動する移動量を気にすることなく、分析位置を正確に決定することが可能となる。なお、厚みのある試料や、補助的な試料保持機構を試料ステージに設置する場合にも有効となる。

また、本発明の顕微鏡において、前記測定光源部からの測定光を集光して、前記試料上の分析位置に照射するとともに、前記試料上の分析位置を含む領域からの光を集光して光を出射する光学素子を備え、前記光学素子は、カセグレン鏡主鏡とカセグレン鏡副鏡とを有するカセグレン鏡であり、前記第二画像取得部又は第二画像取得部の検出面に導くための光学系は、前記カセグレン鏡副鏡の背面に配置されているようにしてもよい。
本発明の顕微鏡によれば、カセグレン鏡副鏡の背面では中心部の光は使用していないため、カセグレン鏡副鏡の背面に第二画像取得部や光学系を設置しても、測定光学系の光をさえぎることがない。

そして、本発明の顕微鏡において、前記第二画像取得部は、前記検出部に測定光を導く光学系とは同じ光軸で可視光を取得し、前記制御部は、前記第二画像取得部で取得された大領域の光学像を大領域光学像画像として表示する制御部を備えるようにしてもよい。
本発明の顕微鏡によれば、第二画像取得部は検出部に測定光を導く光学系と同じ光軸で可視光を取得しているので、測定光の照射位置を正確に指定することができる。

さらに、本発明の顕微鏡において、前記第一画像取得部と前記第二画像取得部との合焦範囲が重なるようにしてもよい。
本発明の顕微鏡によれば、第二画像取得部が第一画像取得部よりも低倍率であるので、第二画像取得部の焦点深度が第一画像取得部よりも深くなるため、第一画像取得部では凹凸がある試料を水平平面内で移動させたときにピントがずれて分析位置を見失うことがあったが、第二画像取得部では、ピントズレが少なくなり、位置決め時間を短縮する効果が高くなる。

第一実施形態の顕微鏡の要部の構成を示す図。 ＣＣＤカメラの移動を説明する図。 第一実施形態の顕微鏡により表示されたモニタ画面の一例を示す図。 第二実施形態の赤外顕微鏡の要部の構成を示す図。 第三実施形態の赤外顕微鏡の要部の構成を示す図。 従来の赤外顕微鏡の要部の構成を示す図。 従来の赤外顕微鏡により表示されたモニタ画面の一例を示す図。 第四実施形態の赤外顕微鏡の要部の構成を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。

＜第一実施形態＞
図１は、第一実施形態に係る顕微鏡の要部の構成を示す図である。なお、図１では、試料から検出器ないし観測画像を得るためのカメラ部分までが示されており、可視光の導入光学系や、測定光の導入光学系は省略している。
顕微鏡１は、試料Ｓが載置される試料ステージ１０と、測定光を出射する測定光源部（図示せず）と、可視光を出射する可視光源部（図示せず）と、測定光を検出する検出部４０と、可視光を検出する検出面を有する第一画像取得装置５０と、可視光を検出する検出面を有する第二画像取得装置８０と、光学素子６０と、平板形状のビームスプリッタ７０と、顕微鏡１全体の制御を行うコンピュータ９０とを備える。

第二画像取得装置８０は、可視光を検出する検出面を有するＣＣＤカメラ８１と、可視光を検出する検出面を有するＣＣＤカメラ８２と、各ＣＣＤカメラ８１、８２を移動させる移動機構（図示せず）とを備える。ＣＣＤカメラ８１は、試料ステージ１０の左上方（検出部４０に測定光を導く光学系（光学素子６０等）の光軸と所定の角度（４５°）を有する位置）に配置されており、検出面が右下方を向くように配置されている。ＣＣＤカメラ８２は、試料ステージ１０の右上方（検出部４０に測定光を導く光学系（光学素子６０等）の光軸と所定の角度（−４５°）を有する位置）に配置されており、検出面が左下方を向くように配置されている。

このような第二画像取得装置８０によれば、試料Ｓ表面上の分析位置を含む大領域（試料Ｓ表面の全体）からの可視光がＣＣＤカメラ８１の検出面とＣＣＤカメラ８２の検出面とで検出されるようになっている。すなわち、光学素子６０を介さずに可視光がＣＣＤカメラ８１の検出面とＣＣＤカメラ８２の検出面とで検出されるようになっている。また、ＣＣＤカメラ８１、８２は第一画像取得装置５０よりも低倍率となるので、ＣＣＤカメラ８１とＣＣＤカメラ８２との焦点深度が第一画像取得装置５０の焦点深度よりも深くなる。よって、第一画像取得装置５０では凹凸がある試料Ｓを水平平面（ＸＹ平面）内で移動させたときにピントがずれて測定対象部分を見失うことがあったが、ピントズレが少なくなり、位置決め時間を短縮する効果を得ることもできる。さらに、２台（複数）のＣＣＤカメラ８１、８２の合焦位置を試料Ｓの深度方向で異なる位置に設定することで、本来合焦位置が複数存在するため焦点深度を深くする必要のある試料Ｓに対して、ＣＣＤカメラ８１とＣＣＤカメラ８２とによる観測画像において、それぞれ合焦状態の部分のみを取り出し合成して表示する等、視野の明るさを損なうことなく試料Ｓ全体の合焦画像を得ることが可能となり、余計な合焦動作を省略することによる位置決めの時間短縮に寄与することができる。

また、ＣＣＤカメラ８１は、微動ステージがＺ方向へ移動する移動量に対応して、移動機構によって視野中心方向を変更するようにＹ方向を回転軸として回転移動可能となっている。ＣＣＤカメラ８２は、微動ステージがＺ方向へ移動する移動量に対応して、移動機構によって視野中心方向を変更するようにＹ方向を回転軸として回転移動可能となっている。なお、図２は、ＣＣＤカメラ８１、８２の移動を説明するための図である。
このような第二画像取得装置８０によれば、微動ステージの上面が第一画像取得装置５０の光学系にて合焦となるような位置において、第一画像取得装置５０の光学系の光軸中心がＣＣＤカメラ８１、８２の光軸中心と一致するように、ＣＣＤカメラ８１、８２の回転角度を調整し、その角度を予め記録しておく。この角度は製造時の調整に当たる。この状態で微動ステージをＺ方向に位置を変更すれば、移動量に対応した回転を施すことにより、第一画像取得装置５０の光学系の光軸中心をＣＣＤカメラ８１、８２の視野中央に位置させることが可能となる。また、極めて厚みのある試料Ｓや、補助的な試料設置保持機構の厚みが問題となる場合は、ＣＣＤカメラ５１ないしはＣＣＤカメラ８１、８２でほぼ合焦となる位置に微動ステージをＺ方向に移動させ、その位置を検出することで、厚みを考慮しない本来の合焦Ｚ軸位置との差を決定でき、その量より今回の合焦位置でＣＣＤカメラ５１の光学系の光軸中心をＣＣＤカメラ８１、８２の視野中央とするための追加回転量を決定すればよい。
よって、ＣＣＤカメラ８１とＣＣＤカメラ８２とは、微動ステージが位置１０’に移動しても、試料Ｓ表面上の分析位置を含む大領域（試料Ｓ表面の全体）からの可視光が検出面で検出されるようになっている。また、検出部４０に測定光を導く光学系（光学素子６０）の合焦する位置で、ＣＣＤカメラ８１とＣＣＤカメラ８２との光学系が合焦するようにすることができる。すなわち、観測位置のズレや合焦状態のズレを修正することができる。

コンピュータ９０は、ＣＰＵ（制御部）９１を備え、さらにモニタ（表示装置）９３と操作部（入力装置）９２とが連結されている。また、ＣＰＵ９１が処理する機能をブロック化して説明すると、試料ステージ１０を制御する試料ステージ制御部９１ａと、第一画像取得装置５０から光学像（測定画像）を取得してモニタ９３に表示する第一画像取得制御部９１ｂと、第二画像取得装置８０から光学像を取得してモニタ９３に表示する第二画像取得制御部９１ｄと、検出部４０から試料Ｓ上の分析位置の測定光情報を取得することによりフーリエ変換してスペクトルを算出する分析制御部９１ｃとを有する。

第二画像取得制御部９１ｄは、第二画像取得装置８０から光学像を取得してモニタ９３に表示する制御を行う。このとき、第二取得制御部９１ｄは、第二画像取得部８０で取得された大領域（試料Ｓ表面の全体）の光学像の歪みを、検出部４０に測定光を導く光学系（光学素子６０等）と同じ光軸で取得されたように補正することにより、大領域光学像画像（俯瞰画像）を表示する。ここで、補正する方法としては、例えば、ＣＣＤカメラ８１とＣＣＤカメラ８２とで、予め格子状サンプルを撮影し、ＣＣＤカメラ８１とＣＣＤカメラ８２とにおける格子点位置を記録することで、ＣＣＤカメラ８１とＣＣＤカメラ８２との光学系の歪みを把握し、その情報に従い撮像された画像を変形することで画像補整を行うこと等が挙げられる。

ここで、図３は、顕微鏡１により表示されたモニタ画面の一例を示す図である。
モニタ９３の左側領域には、現在の微動ステージの位置関係で第一画像取得装置５０から取得された測定画像（例えば、５００μｍ×４００μｍ）が表示されるとともに、モニタ９３の右側領域には、第二画像取得装置８０から取得された大領域光学像画像（例えば、１０，０００μｍ×１０，０００μｍ）が表示されている。測定画像上には、現在の微動ステージの位置関係での分析位置（例えば、５０μｍ×５０μｍ）を示す点線の四角形の分析位置画像が表示されている。大領域光学像画像上には、測定画像の位置を示す実線の四角形の測定画像領域画像が表示されている。

ここで、点線の四角形は分析位置に対応しており、装置の試料マスク領域や試料アパーチャサイズの変更と連動していることになる。また、光学素子６０を変更して倍率が変更されれば、その倍率に応じた測定画像が表示され、点線の四角は倍率に応じた大きさに変更される。一方、実線の四角形は、測定画像で表示されている範囲を示しており、光学素子６０の倍率と連動している。すなわち、実際の測定画像領域のサイズに対応して変更される。ここでは、図示されていないが、大領域光学像画像上にも、分析位置（例えば、５０μｍ×５０μｍ）を示す分析位置画像が表示されてもよい。
なお、これらの四角形は、各画像の中央部分に配置させる必要はなく、任意の場所に配置させることができる。また、図３では、測定画像と大領域光学像画像との両方が同時に表示されているが、各々を選択切り替えて表示してもよい。また、複数のＣＣＤカメラを設置した場合、大領域光学像画像の表示は一度に行っても、特定の１つ以上の画像を選択切り替えて表示してもよい。また、ポップアップ画面のように必要に応じて動的に各画像を表示してもよい。

さらに、第二画像取得制御部９１ｄが表示した測定画像や大領域光学像画像や点線の四角形や実線の四角形に対して移動操作を行うことができるようになっている。そして、試料ステージ制御部９１ａは、その移動操作に対応して試料ステージ１０を移動させる制御を行う。例えば、実線の四角形をマウスでドラッグ＆ドロップすることで、その移動量の情報（例えば、画像上のピクセル数やマウス移動量、又は、それらの移動量に対応するステージ移動量や対応するステージ位置指定量等）を試料ステージ制御部９１ａに与え、試料ステージ制御部９１ａは速やかに位置の変更を実施する。その結果、画像表示画面には位置変更後の状態と画像とが反映される。必要に応じて、ドラッグ中でも試料ステージ制御部９１ａへ移動量を与え、連続的に試料ステージ１０の位置とその画像とを更新することもできる。

このような顕微鏡１によれば、まず、分析者は、モニタ９３に表示された大領域光学像画像を観察しながら、操作部９２を用いて大領域光学像画像上でマウスドラッグやスクロールバーの操作等を実行することにより、試料Ｓ上の測定光の照射予定位置を含む領域を指定する。これにより、試料ステージ制御部９１ａは、指定された位置が測定画像として表示されるように、試料ステージ１０をＸ方向とＹ方向とＺ方向とに移動させる。次に、分析者は、モニタ９３に表示された測定画像を観察しながら、操作部９２を用いて測定画像上でマウスドラッグやスクロールバーの操作等を実行することにより、試料Ｓ上の測定光の照射位置（分析位置）を指定する。これにより、試料ステージ制御部９１ａは、指定された位置が測定光の照射位置となるように、試料ステージ１０をＸ方向とＹ方向とＺ方向とに移動させる。そして、分析者は、測定画像上の分析位置画像の位置を確認して、測定を開始させることになる。

以上のように、本発明の顕微鏡１によれば、第一画像取得部５０で取得される光学像より大きい試料Ｓ表面上の分析位置を含む大領域の光学像（俯瞰画像）を取得する第二画像取得部８０を備えるので、分析者は、大領域光学像画像上で概略位置の指定と、測定画像での精密位置指定との双方を特に切り替え等を意識せず、直感的直接に指定することが可能となる。また、第二画像取得部８０で取得された大領域の光学像の歪みを、検出部４０に測定光を導く光学系と同じ光軸で取得されたように補正するので、測定光の照射位置を正確に指定することができる。

＜第二実施形態＞
図４は、第二実施形態に係る赤外顕微鏡の要部の構成を示す図である。なお、上述した赤外顕微鏡１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
赤外顕微鏡２０１は、試料Ｓが載置される試料ステージ１０と、赤外光を出射する赤外光源部２０と、可視光を出射する可視光源部３０と、赤外光を検出する検出部２４０と、可視光を検出する検出面を有する第一画像取得装置５０と、可視光を検出する検出面を有する第二画像取得装置２８０と、カセグレン鏡（光学素子）２６０、２６１と、平板形状の切替鏡２７０と、赤外顕微鏡２０１全体の制御を行うコンピュータ（図示せず）とを備える。

カセグレン鏡（シュバルツシルド式反射対物鏡）２６０は、カセグレン鏡主鏡２６０ａと、カセグレン鏡副鏡２６０ｂとを備える。
カセグレン鏡副鏡２６０ｂは、Ｚ方向から視ると円形状であり、Ｙ方向やＸ方向から視ると上面が半球状を有する凸面であるとともに下面が平面である。そして、カセグレン鏡副鏡２６０ｂは、試料ステージ１０の上方に配置されており、上面が上方（−Ｚ方向）を向くように配置されている。また、カセグレン鏡主鏡２６０ａは、Ｚ方向から視るとカセグレン鏡副鏡２６０ｂと同形状の開口を有する円環形状であり、Ｙ方向やＸ方向から視ると下面が半球状を有する凹面であるとともに上面が平面である。そして、カセグレン鏡主鏡２６０ａは、試料ステージ１０の上方に配置され、さらにカセグレン鏡副鏡２６０ｂの上方に配置されており、上面が上方（−Ｚ方向）を向くように配置されている。
これにより、赤外光源部２０からの赤外光は、カセグレン鏡副鏡２６０ｂで反射された後、カセグレン鏡主鏡２６０ａによって集光されて、試料Ｓ上の分析位置に照射されるようになっている。また、試料Ｓ上の分析位置を含む領域からの光は、カセグレン鏡主鏡２６０ａで集光された後、カセグレン鏡副鏡２６０ｂで反射されて、−Ｚ方向に進行するようになっている。
なお、カセグレン鏡（シュバルツシルド式反射対物鏡）２６１も、カセグレン鏡２６０と同様の構造をしており、試料ステージ１０を挟んで上下対称となるように配置されている。

第二画像取得装置２８０は、可視光を検出する検出面を有するＣＣＤカメラ２８１を備える。ＣＣＤカメラ２８１は、試料ステージ１０の左上方（検出部４０に赤外光を導く光学系（カセグレン鏡６０等）の光軸と所定の角度（４５°）を有する位置）に配置されており、検出面が右下方を向くように配置されている。
このような第二画像取得装置２８０によれば、試料Ｓ上の分析位置を含む大領域（試料Ｓ表面の全体）からの可視光がＣＣＤカメラ２８１の検出面で検出されるようになっている。すなわち、カセグレン鏡２６０を介さずに可視光がＣＣＤカメラ２８１の検出面で検出されるようになっている。

以上のように、本発明の赤外顕微鏡２０１によれば、第一画像取得部５０で取得される光学像より大きい試料Ｓ表面上の分析位置を含む大領域の光学像（俯瞰画像）を取得することができるので、分析者は、大領域光学像画像と測定画像とを観察しながら、赤外光の照射位置を容易に指定することができる。

＜第三実施形態＞
図５は、第三実施形態に係る赤外顕微鏡の要部の構成を示す図である。なお、上述した赤外顕微鏡１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
赤外顕微鏡３０１は、試料Ｓが載置される試料ステージ１０と、赤外光を出射する赤外光源部２０と、可視光を出射する可視光源部３０と、赤外光を検出する検出部２４０と、可視光を検出する検出面を有する第一画像取得装置５０と、可視光を検出する検出面を有する第二画像取得装置３８０と、カセグレン鏡（光学素子）２６０、２６１と、平板形状の切替鏡２７０と、赤外顕微鏡３０１全体の制御を行うコンピュータ（図示せず）とを備える。

第二画像取得装置３８０は、可視光を検出する検出面を有するＣＣＤカメラ３８１と、ＣＣＤカメラ３８１の前方に配置された撮影レンズ３８２とを備える。ＣＣＤカメラ３８１は、試料ステージ１０の上方（検出部４０に赤外光を導く光学系（カセグレン鏡６０等）と同じ光軸となる位置）でカセグレン鏡副鏡２６０ｂの下方（裏側）に配置されており、検出面が下方を向くように配置されている。
このような第二画像取得装置３８０によれば、試料Ｓ上の分析位置を含む大領域（試料Ｓ表面の全体）からの可視光が撮影レンズ３８２を介してＣＣＤカメラ３８１の検出面で検出されるようになっている。すなわち、カセグレン鏡２６０を介さずに可視光がＣＣＤカメラ３８１の検出面で検出されるようになっている。

以上のように、本発明の赤外顕微鏡３０１によれば、第一画像取得部５０で取得される光学像より大きい試料Ｓ上の分析位置を含む大領域の光学像（俯瞰画像）を取得することができるので、分析者は、大領域光学像画像と測定画像とを観察しながら、赤外光の照射位置を容易に指定することができる。さらに、赤外顕微鏡２０１では、第一画像取得部５０の光学系の光軸と第二画像取得部２８０の光学系の光軸とを同一にできないため、第二画像取得部２８０の光学系の光軸が斜めからになり、歪んだ画像になってしまうという問題があるが（特にシュバルツシルド式反射対物鏡を有する赤外顕微鏡では、カセグレン鏡２６０の半径が大きいため、第二画像取得部２４０の光学系の光軸の角度が第一画像取得部５０の光学系の光軸に対して大きくなってしまい、画像の歪みも大きくなってしまうが）、第二画像取得部３８０は、検出部２４０に赤外光を導く光学系（カセグレン鏡２６０等）と同じ光軸で可視光を取得し、制御部は、第二画像取得部３８０で取得された大領域の光学像を大領域光学像画像（俯瞰画像）として表示するので、赤外光の照射位置を正確に指定することができる。

＜他の実施形態＞
（１）上述したような顕微鏡１では、第一画像取得装置５０がビームスプリッタ７０の上方に配置されるとともに、検出部４０がビームスプリッタ７０の右方に配置される構成としたが、第一画像取得装置５０がビームスプリッタ７０の右方に配置されるとともに、検出部４０がビームスプリッタ７０の上方に配置されるような構成としてもよい。

（２）上述したような顕微鏡１では、ＣＣＤカメラ８１とＣＣＤカメラ８２とは、取得する大領域の光学像を縮小や拡大することが可能な縮小拡大機構を有するような構成としてもよい。この縮小拡大機構としては、例えば、ズームレンズ等のような光学的手段や、高画素数撮像素子の一部領域を取り出したデジタルズームのような手段等が挙げられる。
（３）上述したような顕微鏡１では、第二画像取得装置８０は、ＣＣＤカメラ８１と、ＣＣＤカメラ８２との２台のカメラを備える構成としたが、３台以上のカメラを備える構成としてもよい。
（４）上述したような赤外顕微鏡３０１では、ＣＣＤカメラ３８１と撮影レンズ３８２とは、カセグレン鏡副鏡２６０ｂの下方（裏側）に配置されている構成としたが、カセグレン鏡副鏡２６０ｂの下方（裏側）に、ＣＣＤカメラ４８１と撮影レンズ４８２（例えば、右方）に導くためのミラー４８３が配置され、ＣＣＤカメラ４８１と撮影レンズ４８２とは、カセグレン鏡副鏡２６０ｂの下方（裏側）でなく異なる位置（例えば、右方）に配置される構成としてもよい。図８は、第四実施形態に係る赤外顕微鏡４０１の要部の構成を示す図である。なお、上述した赤外顕微鏡３０１と同様のものについては、同じ符号を付している。

本発明は、試料に測定光を照射し、それによって試料から放出されたスペクトルを検出する顕微鏡等に好適に利用できる。

１ 顕微鏡
１０ 試料ステージ
２０ 測定光源部
３０ 可視光源部
４０ 検出部
５０ 第一画像取得部
６０ 光学素子
７０ ビームスプリッタ
８０ 第二画像取得部
９１ ＣＰＵ（制御部）

Claims (11)

1. 試料上の分析位置に測定光を出射する測定光源部と、
   前記試料上の分析位置を含む領域に可視光を出射する可視光源部と、
   前記試料上の分析位置からの測定光を検出する検出部と、
   前記試料上の分析位置を含む領域からの可視光が検出面に入射して光学像を取得する第一画像取得部と、
   前記試料上の分析位置からの測定光が検出部に導かれる光路上に配置され、当該光路を切り替えるか若しくは分割することによって前記試料上の分析位置を含む領域からの可視光を前記第一画像取得部の検出面に導く光束分離手段とを備え、
   前記試料を前記検出部及び前記第一画像取得部に対して移動させることが可能な顕微鏡であって、
   前記検出部に導かれる光路上でない位置に配置され、前記可視光が検出面に導かれることにより、前記第一画像取得部で取得される前記試料表面上の分析位置を含む領域の光学像より大きい前記試料表面上の分析位置を含む大領域の光学像を取得する第二画像取得部を備えることを特徴とする顕微鏡。
2. 前記第二画像取得部は、取得する大領域の光学像を縮小又は拡大することが可能な縮小拡大機構を有することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記第二画像取得部は、前記検出部に測定光を導く光学系とは異なる光軸で可視光を取得し、
   前記第二画像取得部で取得された大領域の光学像の歪みを、前記検出部に測定光を導く光学系と同じ光軸で取得されたように補正して、大領域光学像画像を表示する制御部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡。
4. 前記試料が載置された試料台を移動させることが可能な試料設置機構を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡。
5. 前記制御部は、前記第一画像取得部で取得された光学像画像と、前記大領域光学像画像とを同時に表示するか、或いは、切り替えて表示することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の顕微鏡。
6. 前記制御部は、前記大領域光学像画像上に、前記第一画像取得部で取得された光学像画像の位置を示す光学像位置画像を表示するか、或いは、前記分析位置を示す分析位置画像を表示するかの少なくともいずれかの画像を表示することを特徴とする請求項５に記載の顕微鏡。
7. 前記制御部は、前記大領域光学像画像上における光学像位置画像又は分析位置画像の位置が入力装置によって操作されることにより、前記試料ステージを移動させることを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡。
8. 前記試料ステージが前記検出部に導かれる光路方向に移動すると、前記試料表面上における前記第一画像取得部の視野中心と前記第二画像取得部の視野中心とが一致するように、前記第二画像取得部は視野中心方向を変化させることが可能となっていることを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡。
9. 前記測定光源部からの測定光を集光して、前記試料上の分析位置に照射するとともに、前記試料上の分析位置を含む領域からの光を集光して光を出射する光学素子を備え、
   前記光学素子は、カセグレン鏡主鏡とカセグレン鏡副鏡とを有するカセグレン鏡であり、
   前記第二画像取得部又は第二画像取得部の検出面に導くための光学系は、前記カセグレン鏡副鏡の背面に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡。
10. 前記第二画像取得部は、前記検出部に測定光を導く光学系とは同じ光軸で可視光を取得し、
    前記制御部は、前記第二画像取得部で取得された大領域の光学像を大領域光学像画像として表示する制御部を備えることを特徴とする請求項９に記載の顕微鏡。
11. 前記第一画像取得部と前記第二画像取得部との合焦範囲が重なることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の顕微鏡。

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