JP2017151373A - 赤外顕微鏡及び赤外顕微鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＴＩＲからの赤外光束の光軸と赤外顕微鏡の光学系の光軸とを適切かつ容易に合わせ込むことが可能な赤外顕微鏡の提供。
【解決手段】赤外光を試料上の分析位置に導く照明光学系６１と、赤外分光光度計２０から供給される赤外光を照明光学系６１に導くための位置調整が可能な接続光学系８０と、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３０と、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可視光画像を取得する画像取得部４０と、試料上の分析位置からの赤外光を検出する検出部５０とを備え、画像取得部４０は、赤外光が検出面に入射して赤外光画像を取得する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外分光光度計と組み合わせて用いられる赤外顕微鏡及び赤外顕微鏡システムに関する。

フーリエ変換赤外分光光度計（以下、「ＦＴＩＲ」と略す）には、赤外線波長領域における顕微分光を行う赤外顕微鏡が組み合わされることがある。このとき、ＦＴＩＲと赤外顕微鏡本体との間に接続光学系が配置され、接続光学系の平面鏡の角度が調整されることで、ＦＴＩＲからの赤外光束の光軸と赤外顕微鏡本体の赤外光導入部（光学系）の光軸とが適切に合わせられるようになっている。

そして、ＦＴＩＲから接続光学系を介して赤外光束が供給された赤外顕微鏡は、その赤外光束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いて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）。

また、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、この画像取得部を用いて試料表面の可視光画像が観察されつつ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ＣＭＯＳ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可視光画像が表示されている。これにより、分析者は、可視光画像を観察しながら試料上の赤外光束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４は、従来の赤外顕微鏡システムの要部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。
赤外顕微鏡システムは、赤外顕微鏡本体２００と接続光学系８０とを有する赤外顕微鏡２と、ＦＴＩＲ２０と、赤外顕微鏡システム全体の制御を行うコンピュータ１９０とを備える。

赤外顕微鏡本体２００は、試料Ｓが載置される試料ステージ１０と、可視光を出射する可視光源部１３０と、可視光を検出する検出面を有する画像取得装置１４０と、赤外光を検出する検出部５０と、カセグレン鏡６０、６１と、透過反射切替鏡６２と、放物面鏡６３、６４と、ビームスプリッタ７０とを備える。

試料ステージ１０の詳細については図示を省略するが、移動体である試料台とＸ方向駆動機構とＹ方向駆動機構とＺ方向駆動機構とを備える。
試料台の上面には、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。このような試料台は、コンピュータ１９０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。

可視光源部１３０は、４００ｎｍ〜１０００ｎｍの可視・近赤外光を含む照明光を出射するハロゲンランプである。そして、可視光源部１３０は、出射した照明光が、透過反射切替鏡６２で透過測定と反射測定との光路が選択切替された後、カセグレン鏡６０（反射測定時）またはカセグレン鏡６１（透過測定時）と、放物面鏡６３（透過測定時）または放物面鏡６４（反射測定時）とによって集光されて、試料ステージ１０に載置された試料Ｓ表面上の分析位置を含む領域に照射されるようになっている。

画像取得装置１４０は、検出面を有するＣＭＯＳカメラ１４１と、ＣＭＯＳカメラ１４１の前方に配置された赤外線カットフィルタ１４２及び結像レンズ４３とを備える。これにより、試料Ｓ表面上の分析位置を含む領域からの４００ｎｍ〜１０００ｎｍの可視・近赤外光を含む照明光がカセグレン鏡６０によって集光されて所定方向（−Ｚ方向）に進行後、４００ｎｍ〜６８０ｎｍの可視光がＣＭＯＳカメラ１４１の検出面で検出される。

検出部５０は、赤外検出器（ＭＣＴ）５１を備える。これにより、試料Ｓ上の分析位置からの赤外光束がカセグレン鏡６０、６１によって集光されて、所定方向（−Ｚ方向）に進行し、ビームスプリッタ７０によって赤外光束がＸ方向に反射された後、赤外検出器５１で検出される。

接続光学系８０は、ＦＴＩＲ２０からの赤外光束を略９０°折り曲げるための第一平面鏡８１と、第一平面鏡８１からの赤外光束を略９０°折り曲げるための第二平面鏡８２と、第一平面鏡８１のピッチ角度を調整するネジ調整機構（図示せず）と、第一平面鏡８１のヨー角度を調整するネジ調整機構（図示せず）とを備える。

ここで、ＦＴＩＲ２０の要部構成について図５を用いて説明する。ＦＴＩＲ２０は、光束取出窓（導出口）２１ａを有する筐体２１と、マイケルソン干渉計２２と、赤外光束を出射する赤外光源部２３と、移動鏡速度情報検出部２４と、検出器２５と、検出器２５か光束取出窓２１ａのいずれかに光路を切り替えるための切替鏡２６とを備える。

マイケルソン干渉計２２は、移動鏡２２ａを有する移動鏡ユニットと、固定鏡２２ｂを有する固定鏡ユニットと、移動鏡２２ａと固定鏡２２ｂとの間に配置されたビームスプリッタ２２ｃとを備える。
このようなマイケルソン干渉計２２によれば、赤外光源部２３から出射された赤外光束は、ビームスプリッタ２２ｃに照射され、ビームスプリッタ２２ｃで移動鏡２２ａと固定鏡２２ｂとの二方向に分割される。そして、移動鏡２２ａで反射した赤外光束と固定鏡２２ｂで反射した赤外光束とはビームスプリッタ２２ｃに戻って合成され、光束取出窓２１ａや検出器２５へ送られる。このとき、移動鏡２２ａは入射光軸方向Ｍで前後に往復動しているため、分割された二光束の光路長の差は周期的に変化し、ビームスプリッタ２２ｃから光束取出窓２１ａや検出器２５へ向かう光は、時間的に振幅が変動するインターフェログラムとなる。

赤外光源部２３は、赤外光束を出射する赤外光源２３ａと、異なる直径の円形開口を選択切替できるジャキノー絞り２３ｂと、放物面鏡２３ｃと、集光鏡２３ｄとを備える。これにより、赤外光源２３ａから出射された赤外光束は、集光鏡２３ｄやジャキノー絞り２３ｂや放物面鏡２３ｃを介してマイケルソン干渉計２２のビームスプリッタ２２ｃに照射される。なお、ジャキノー絞り２３ｂは、ＦＴＩＲ２０のスペクトル分解を決める機能を持ち、円形開口を小さくしていくことで分解能が上がり、高スペクトル分解が必要な気体試料等の分析が可能になっている。

その後、光束取出窓２１ａから出射された赤外光束は、接続光学系８０を介して赤外顕微鏡本体２００の透過反射切替鏡６２で透過測定と反射測定との光路が選択切替された後、カセグレン鏡６０またはカセグレン鏡６１と、放物面鏡６３または放物面鏡６４とによって集光されて、試料ステージ１０に載置された試料Ｓ上の分析位置（例えば１５μｍ×１５μｍ）に照射されるようになっている。

また、ＦＴＩＲ２０には、移動鏡速度情報を検出するための移動鏡速度情報検出部２４が設けられている。移動鏡速度情報検出部２４は、赤色レーザ光（６３２．８ｎｍ）を用いた速度情報検出を行っており、赤色レーザ光を出射するＨｅ−Ｎｅレーザ光源部２４ａと、赤色レーザ光を反射するハーフミラー２４ｂ及びハーフミラー２４ｃと、レーザ光検出器２４ｄとを備える（例えば特許文献２参照）。

このような移動鏡速度情報検出部２４によれば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源部２４ａから出射された赤色レーザ光は、ハーフミラー２４ｂを経てビームスプリッタ２２ｃに照射され、ビームスプリッタ２２ｃで移動鏡２２ａと固定鏡２２ｂとの二方向に分割される。そして、移動鏡２２ａで反射した赤色レーザ光と固定鏡２２ｂで反射した赤色レーザ光とはビームスプリッタ２２ｃに戻って合成される。このときも同様に移動鏡２２ａは入射光軸方向Ｍで前後に往復動しているため、分割された二光束の光路長の差は周期的に変化し、ビームスプリッタ２２ｃからレーザ光検出器２４ｄへ向かう光は、時間的に振幅が変動するレーザ干渉光となる。そして、レーザ光検出器２４ｄによる検出信号、つまりレーザ光干渉縞信号により、移動鏡２２ａの位置や移動鏡速度等が算出されるようになっている。このときのレーザ干渉光は、ビームスプリッタ２２ｃからの戻り光として光束取出窓２１ａや検出器２５へも送られる。

ところで、このような赤外顕微鏡システムでは、ＦＴＩＲ２０からの赤外光束の光軸と赤外顕微鏡本体２００の光学系の光軸とを適切に合わせ込む調整作業を実行する必要がある。
ここで、その調整作業について説明する。まず、作業者（分析者等）は、ＦＴＩＲ２０と赤外顕微鏡本体２００との間に接続光学系８０を設置する。次に、作業者は、ＦＴＩＲ２０のＨｅ−Ｎｅレーザ光源部２４ａから赤色レーザ光を出射させる。次に、作業者は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源部２４ａからマイケルソン干渉計２２に入り、ビームスプリッタ２２ｃからの戻り赤色レーザ光を目安にして、第一平面鏡８１の角度を粗調整する。このとき、第一平面鏡８１からの赤色レーザ光が導かれる第二平面鏡８２に例えば方眼紙のようなレーザの標的となるものを被せて、標的中の赤色レーザ光の位置を目視で確認しながらネジ調整機構を用いて粗調整する。次に、作業者は、ＦＴＩＲ２０の赤外光源部２３から赤外光束を出射させる。次に、作業者は、赤外検出器５１からの出力信号による赤外スペクトルを見ながら、赤外パワーが最大となるように、ネジ調整機構を用いて第一平面鏡８１の角度を微調整する（図３参照）。

特開２０００−１２１５５４号公報 特開２００９−１３９３５２号公報

しかしながら、上述したような調整作業で、作業者が標的中の赤色レーザ光の位置を目視で確認しながら、赤外スペクトルを確認できるまでネジ調整機構を用いて粗調整するには、非常に時間がかかっていた。
また、ネジ調整機構を用いて粗調整した場合でも、赤外スペクトルを確認するための適切位置となっていないことがあった。この場合、赤外スペクトルの強度を上げるべく調整代の広い範囲を探索しながら再調整するため、十数分から数十分を要することがあった。さらに、赤外パワーが上がらず適切な位置が見つからない場合には、何度もやり直さなければならなかった。

なお、ＦＴＩＲ２０からの赤外光束の光軸と赤外顕微鏡本体２００の光学系の光軸とにズレが生じると、赤外顕微鏡２の透過モードに対する反射モードの赤外パワー検出の配分が設計値から大きく外れ、反射モードで使用するＡＴＲやＧＡＯのように、赤外光束に対して入射瞳が小さく低光量で使用するようなオプションの性能を充分に発揮することができない。

本発明者は、ＦＴＩＲ２０からの赤外光束の光軸と赤外顕微鏡本体２００の光学系の光軸とを適切に容易に合わせ込むことが可能な調整作業について検討した。
Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源部２４ａは、マイケルソン干渉計２２からの戻り赤色レーザ光がレーザチューブ（Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源部２４ａ）の射出窓内に入らないように、マイケルソン干渉計２２の光学系の光軸から僅かな角度（例えば０．５℃）だけずれるように設置されている。これは、レーザチューブ内に赤色レーザ光が戻るとレーザ発振が不安定になり、マイケルソン干渉計２２の制御に影響が出てしまうことを防ぐためである。よって、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源部２４ａから出射された赤色レーザ光が、マイケルソン干渉計２２に入り、移動鏡２２ａと固定鏡２２ｂとで反射して戻り、ビームスプリッタ２２ｃから第二平面鏡８２に至るまでの距離が長いために、赤色レーザ光の光軸と赤外光束の光軸とのズレ量が過度に大きくなっていることがわかった。

また、ズレ量の大きい赤色レーザ光を目安にして第一平面鏡８１の角度を調整後、赤外スペクトルを見ながら第一平面鏡８１の角度を微調整する際に、赤外光束の断面強度分布に偏りや周囲より局所的に強い部分（ローカルな副極大）が存在していると、第一平面鏡８１の角度を赤外光束の光軸から外れた局所的な極大となるように微調整してしまうことがあった（図３の符号Ａ、Ｂのスペクトル参照）。つまり、一旦局所的に高い位置を見つけてしまうと、そこから第一平面鏡８１をどの向きに動かしても赤外パワーが下がることから、その位置が赤外パワーの最大位置であると誤認することがわかった。

そこで、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源部２４ａからの赤色レーザ光を目安にするのではなく、赤外光源部２３からの赤外光束そのものを利用することにした。また、赤外光束は肉眼では見えないため、赤外光束を検出することが可能な画像取得部を用いることにした。例えば、上述したような赤外顕微鏡本体２００では、ＣＭＯＳカメラ１４１の前方に配置された赤外線カットフィルタ１４２を外すと同時に、４００ｎｍ〜１０００ｎｍの光が検出可能な高感度ＣＭＯＳカメラを採用した。

ここで、図６は、ＦＴＩＲ２０の赤外光源部２３からＣＭＯＳカメラ１４１までの光路図（比例尺ではない）である。なお、図面簡略化のため、説明に不要な折り曲げ平面鏡類と赤外測定系との表記は省いた概略図のみを示している。
（１）赤外光源２３ａ、（２）ジャキノー絞り２３ｂ、（３）顕微鏡ピンホール６５（光学鏡筒長さにより決まる）、（４）試料面、（５）遠隔可変アパーチャ６６（試料Ｓ面上の赤外測定領域を決める）、（６）ＣＭＯＳカメラ１４１の６か所の共役な位置が、光軸上に理想的に配置され、芯出しとピント調整とが適切な状態であれば、（１）〜（６）の像がＣＭＯＳカメラ１４１の検出面に重なって結像し、同時に、（１）〜（６）の像の中心がＣＭＯＳカメラ１４１の画像の視野中心に合致している状態となる。なお、ＦＴＩＲ２０側の（１）と（２）とは、ＦＴＩＲ２０の製造時に光軸調整が完了しており、（３）〜（６）の４か所は、赤外顕微鏡２の製造時に光軸調整が完了している。
よって、肉眼では見えない赤外光を赤外顕微鏡本体２００に内蔵されたＣＭＯＳカメラ１４１で可視化しながら、赤外光の光軸と赤外顕微鏡本体２００の光学系の光軸との調整を実施することを見出した（図２（ａ）〜（ｃ）参照）。

すなわち、本発明の赤外顕微鏡は、赤外光を試料上の分析位置に導く照明光学系と、赤外分光光度計から供給される赤外光を前記照明光学系に導く接続光学系と、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を含む領域からの可視光が検出面に入射して可視光画像を取得する画像取得部と、前記試料上の分析位置からの赤外光を検出する検出部とを備える赤外顕微鏡であって、前記接続光学系は、位置調整が可能となっており、前記画像取得部は、赤外光が検出面に入射して赤外光画像を取得することが可能となっているようにしている。

本発明の赤外顕微鏡によれば、赤外光画像を見ながら接続光学系の位置を調整することができるため、明らかに作業性が向上し、赤外分光光度計からの赤外光の光軸と赤外顕微鏡の光学系の光軸とを適切に合わせ込むまでの作業をごく短時間（２〜３分）で行うことができる。また、赤外光と赤外光画像の視野中心とに対するズレ量が計測可能となるため、調整作業時の合否判定基準を定量的に設定することで、調整作業後の機差を小さく抑えることができる。さらに、調整結果を赤外光画像として残すことができるため、例えば、経時変化による赤外パワーの低下があった場合に、記憶させた赤外光画像と現在の赤外光画像とを比較することで、赤外パワーの低下の原因が光軸のズレに起因するかどうかを調べるというような、不具合診断の手法として活用することができる。

（他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の赤外顕微鏡において、前記接続光学系は、第一平面鏡と、第二平面鏡と、前記第一平面鏡を回転移動させる調整機構とを備えるようにしてもよい。

また、本発明の赤外顕微鏡システムにおいて、前記可視光源部は、白色ＬＥＤであるようにしてもよい。
本発明の赤外顕微鏡によれば、白色ＬＥＤを用いることで、赤外線カットフィルタを外した場合でも、近赤外光の放射がなく、通常分析時の可視光画像が赤く被る不具合を防止することができる。

また、本発明の赤外顕微鏡システムにおいて、上述したような赤外顕微鏡と、赤外分光光度計と、前記赤外顕微鏡及び前記赤外分光光度計を制御する制御部とを備えるようにしてもよい。

そして、本発明の赤外顕微鏡システムにおいて、前記赤外分光光度計は、赤外光を出射する赤外光源と、前記赤外光源の前方に配置されたジャキノー絞りとを備えるようにしてもよい。
本発明の赤外顕微鏡システムによれば、調整作業時には使用しないジャキノー絞りの円形開口を光路に挿入し、接続光学系の角度の変化に追従して動く円形開口像の中心を目視で確認しながら赤外光画像の視野中心に合わせることで、赤外分光光度計からの赤外光の光軸と赤外顕微鏡の光学系の光軸とを短時間で正確に調整することができる。

さらに、本発明の赤外顕微鏡システムにおいて、前記制御部は、前記赤外光画像に基づいて、前記接続光学系を制御するようにしてもよい。

本発明に係る赤外顕微鏡システムの要部構成を示す図。 画像取得装置から取得された赤外光画像の一例を示す図。 検出部から取得された赤外スペクトルの一例を示す図。 従来の赤外顕微鏡システムの要部構成を示す図。 ＦＴＩＲの要部構成を示す図。 ＦＴＩＲの赤外光源部からＣＭＯＳカメラまでの光路図。

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。

図１は、実施形態に係る赤外顕微鏡システムの要部の構成を示す図である。なお、上述した従来の赤外顕微鏡システムと同様のものについては、同じ符号を付すことにより説明を省略する。
赤外顕微鏡システムは、赤外顕微鏡本体１００と接続光学系８０とを有する赤外顕微鏡１と、ＦＴＩＲ２０と、赤外顕微鏡システム全体の制御を行うコンピュータ９０とを備える。

赤外顕微鏡本体１００は、試料Ｓが載置される試料ステージ１０と、可視光を出射する可視光源部３０と、可視光を検出する検出面を有する画像取得装置４０と、赤外光を検出する検出部５０と、カセグレン鏡６０、６１と、透過反射切替鏡６２と、放物面鏡６３、６４と、ビームスプリッタ７０とを備える。

可視光源部３０は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を出射する白色ＬＥＤである。そして、可視光源部３０は、出射した可視光が、透過反射切替鏡６２で透過測定と反射測定との光路が選択切替された後、カセグレン鏡６０またはカセグレン鏡６１と、放物面鏡６３または放物面鏡６４とによって集光されて、試料ステージ１０に載置された試料Ｓ表面上の分析位置を含む領域に照射されるようになっている。

画像取得装置４０は、検出面を有するＣＭＯＳカメラ４１と、ＣＭＯＳカメラ４１の前方に配置された結像レンズ４３とを備える。これにより、試料Ｓ表面上の分析位置を含む領域からの４００ｎｍ〜１０００ｎｍの光がカセグレン鏡６０によって集光されて所定方向（−Ｚ方向）に進行後、４００ｎｍ〜１０００ｎｍの光がＣＭＯＳカメラ４１の検出面で検出される。

コンピュータ９０は、ＣＰＵ（制御部）９１とメモリ（図示せず）とを備え、さらに操作部９２とモニタ９３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、画像取得装置４０から画像を取得してモニタ９３に表示する画像取得制御部９１ａと、検出部５０から赤外光情報を取得してフーリエ変換することにより赤外スペクトルを算出してモニタ９３に表示する分析制御部９１ｂとを有する。

ここで、図２は、画像取得装置４０から取得された赤外光画像の一例を示す図であって、赤外光画像中にはジャキノー絞り２３ｂの円形開口像が表示されている。また、図２（ａ）は、円形開口像が赤外光画像の右側に外れた状態、図２（ｂ）は、円形開口像が赤外光画像の少し中心に近づくように調整された状態、図２（ｃ）は、円形開口像が赤外光画像のほぼ中央に調整された状態をそれぞれ示している。

なお、赤外光画像の倍率は、カセグレン鏡６０の倍率に対応しており、カセグレン鏡６０の倍率変更と連動することになる。さらに、赤外光画像中の円形開口像の直径は、ジャキノー絞り２３ｂの円形開口の直径に対応しており、円形開口の直径の変更と連動することになる。
よって、円形開口像の直径を赤外光画像の縦方向程度あるいはそれよりも小さくすることが好ましく、調整作業時には大きな円形開口から小さな円形開口へ切り替えながら調整すると、赤外光束の光軸の中心を見つけやすくなる。

ここで、試料面上に結像する円形開口像の直径は、下記式（１）で算出できる。
試料Ｓ面上での円形開口像の直径＝円形開口の直径×（放物面鏡６３または６４の焦点距離）／（放物面鏡２３ｃの焦点距離）／（カセグレン鏡６０の倍率） ・・・（１）
したがって、例えば４００μｍ×３００μｍの赤外光画像である場合には、ジャキノー絞り２３ｂの円形開口像の直径が試料面上で３００μｍとなるように、ジャキノー絞り２３ｂの円形開口の直径を１ｍｍ、放物面鏡６３または放物面鏡６４の焦点距離を２７５ｍｍ、放物面鏡２３ｃの焦点距離を６０ｍｍ、カセグレン鏡６０の倍率を１５倍にそれぞれ設定する。

図３は、検出部５０から取得された赤外スペクトルの一例を示す図であって、図２（ａ）〜（ｃ）の状態に対応した赤外スペクトルを示している。図２（ａ）や図２（ｂ）の状態では赤外パワーの最大位置を誤認する可能性があるが、図２（ｃ）の状態では赤外パワーが上がり、赤外パワーの最大位置を誤認する可能性はなくなる。

画像取得制御部９１ａは、操作部９２からの入力信号に基づいて、画像取得装置４０から画像を取得してモニタ９３に表示する制御を行う。
例えば、作業者は、試料Ｓ上の赤外光束の照射位置を指定したり、試料Ｓ上の分析範囲の位置を指定したりするときには、操作部９２を用いて「通常測定モード」を入力する。これにより、画像取得制御部９１ａは、白色ＬＥＤを点灯し、ＣＭＯＳカメラ４１の露光時間を所定時間に、感度（アナログゲイン、デジタルゲイン）を所定値にする「通常測定モード」のパラメータに設定する。そして、画像取得装置４０から可視光画像を取得してモニタ９３に表示する。これにより、作業者は、モニタ９３に表示された可視光画像を観察しながら、可視光画像上で操作部９２を用いて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上の赤外光束の照射位置を指定する。

一方、作業者は、ＦＴＩＲ２０からの赤外光束の光軸と赤外顕微鏡本体１００の光学系の光軸とを合わせ込む調整作業を実行するときには、操作部９２を用いて「メンテナンスモード」を入力する。これにより、画像取得制御部９１ａは、近赤外光は可視光よりもエネルギーが低いため、ＣＭＯＳカメラ４１の露光時間を長く（シャッタースピードを遅く）、感度（アナログゲイン、デジタルゲイン）を上げる「メンテナンスモード」のパラメータに設定する。そして、画像取得装置４０から赤外光画像を取得してモニタ９３に表示する（図２（ａ）〜（ｃ）参照）。

ここで、本発明の赤外顕微鏡システムを用いて、ＦＴＩＲ２０からの赤外光束の光軸と赤外顕微鏡本体１００の光学系の光軸とを合わせ込む調整作業について説明する。
まず、作業者は、ＦＴＩＲ２０と赤外顕微鏡本体１００との間に接続光学系８０を設置する。次に、作業者は、ＦＴＩＲ２０のＨｅ−Ｎｅレーザ光源部２４ａから赤色レーザ光を出射させる。次に、作業者は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源部２４ａからの戻り赤色レーザ光を目安にして、第一平面鏡８１の角度を粗調整する。このとき、第一平面鏡８１からの赤色レーザ光が導かれる第二平面鏡８２に例えば方眼紙のようなレーザの標的となるものを被せて、標的中の赤色レーザ光の位置を目視で確認しながらネジ調整機構を用いて粗調整する。

次に、作業者は、操作部９２を用いて「メンテナンスモード」を入力する。これにより、画像取得制御部９１ａは、ＣＭＯＳカメラ４１の露光時間を長く、感度（アナログゲイン、デジタルゲイン）を上げる「メンテナンスモード」のパラメータに設定する。そして、画像取得装置４０から赤外光画像を取得してモニタ９３に表示する。

次に、作業者は、所定直径（例えば１ｍｍ）の円形開口を有するジャキノー絞り２３ｂを光路に挿入し、ＦＴＩＲ２０の赤外光源部２３から赤外光束を出射させる。次に、作業者は、モニタ９３に表示された赤外光画像を見ながら、円形開口像が赤外光画像のほぼ中央に調整された状態となるように、ネジ調整機構を用いて第一平面鏡８１の角度を調整する。

次に、作業者は、赤外検出器５１からの出力信号（赤外光情報）に基づき分析制御部９１ｂで算出された赤外スペクトル（図３の符号Ｃのスペクトル参照）を見ながら、赤外パワーが最大となるように、ネジ調整機構を用いて第一平面鏡８１の角度を微調整する。最後に、作業者は、不具合診断時の比較データとして活用するために、微調整後の赤外光画像をメモリに記憶させる。

以上のように、本発明の赤外顕微鏡システムによれば、赤外光画像を見ながら第一平面鏡８１の角度を調整することができ、明らかに作業性が向上し、ＦＴＩＲ２０からの赤外光の光軸と赤外顕微鏡本体１００の光学系の光軸とを適切に合わせ込むまでの作業をごく短時間で行うことができる。また、調整結果を赤外光画像として残すことができるため、例えば、経時変化による赤外パワーの低下があった場合に、記憶させた赤外光画像と現在の赤外光画像とを比較することで、赤外パワーの低下の原因が光軸のズレに起因するかどうかを調べるというような、不具合診断の手法として活用することができる。

＜他の実施形態＞
＜１＞上述したような本発明に係る赤外顕微鏡システムでは、作業者は、モニタ９３に表示された赤外光画像を見ながら、円形開口像が赤外光画像のほぼ中央に調整された状態となるように、ネジ調整機構を用いて第一平面鏡８１の角度を調整する構成としたが、円形開口像が赤外光画像のほぼ中央に調整された状態となるように、画像取得制御部９１ａがネジ調整機構を用いて第一平面鏡８１の角度を自動的に調整するような構成としてもよい。

具体的には、ピッチとヨーのネジ調整機構に、それぞれ直動型ステッピングモータ（例えば日本パルスモータ株式会社製）を組み込む。そして、赤外光画像の中心に円形開口像が合致する目標値を予め記憶させておき、調整時に赤外光画像の中心部の横断面と縦断面との輝度情報を読み取り、目標値との誤差をもとに、直動型ステッピングモータのパルス数の送り方向と送り量とを計算して自動制御すればよい。

＜２＞上述したような本発明に係る赤外顕微鏡システムにおいて、赤外光画像を用いて調整作業時の合否判定基準を定量的に設定するような構成としてもよい。

＜３＞上述したような本発明に係る赤外顕微鏡システムでは、平面鏡である透過反射切替鏡６２によって、透過測定と反射測定との光路が選択切替された後、放物面鏡６３または放物面鏡６４で集光される構成としたが、これに代えて、放物面鏡である透過反射切替鏡によって透過測定と反射測定との光路が選択切替され、かつ、集光されるような構成としてもよい。

本発明は、赤外分光光度計と組み合わせて用いられる赤外顕微鏡等に好適に利用することができる。

１ 赤外顕微鏡
１０ 試料ステージ
２０ ＦＴＩＲ（赤外分光光度計）
３０ 可視光源部
４０ 画像取得装置（画像取得部）
５０ 検出部
６１ カセグレン鏡（照明光学系）
８０ 接続光学系
９１ ＣＰＵ（制御部）

Claims (6)

1. 赤外光を試料上の分析位置に導く照明光学系と、
   赤外分光光度計から供給される赤外光を前記照明光学系に導く接続光学系と、
   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を含む領域からの可視光が検出面に入射して可視光画像を取得する画像取得部と、
   前記試料上の分析位置からの赤外光を検出する検出部とを備える赤外顕微鏡であって、
   前記接続光学系は、位置調整が可能となっており、
   前記画像取得部は、赤外光が検出面に入射して赤外光画像を取得することが可能となっていることを特徴とする赤外顕微鏡。
2. 前記接続光学系は、第一平面鏡と、第二平面鏡と、前記第一平面鏡を回転移動させる調整機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載の赤外顕微鏡。
3. 前記可視光源部は、白色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の赤外顕微鏡。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の赤外顕微鏡と、
   赤外分光光度計と、
   前記赤外顕微鏡及び前記赤外分光光度計を制御する制御部とを備えることを特徴とする赤外顕微鏡システム。
5. 前記赤外分光光度計は、赤外光を出射する赤外光源と、前記赤外光源の前方に配置されたジャキノー絞りとを備えることを特徴とする請求項４に記載の赤外顕微鏡システム。
6. 前記制御部は、前記赤外光画像に基づいて、前記接続光学系を制御することを特徴とする請求項５に記載の赤外顕微鏡システム。