JP3381777B2 - 赤外顕微鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、微小試料の赤外線
吸収を測定する赤外顕微鏡に関する。 【０００２】 【従来の技術】赤外顕微鏡は、微小試料の赤外線吸収を
測定する装置であり、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光
光度計）等の干渉計と組み合わせて微小試料の赤外線吸
収スペクトルを測定することができる。 【０００３】図６は赤外顕微鏡の構成を説明する概略図
である。図６において、図示しない干渉計から導かれた
赤外光は集光されてステージ２２上の試料（図示してい
ない）にあたる。試料を透過した光は、対物系２７で拡
大された後にアパーチャ２３を通過し、切替手段２４’
によって検出器２６に導かれ、赤外吸収測定を行う。ア
パーチャ２３は、測定領域を制限することによって空間
分解能を高める。また、試料の観察を行う場合には、赤
外光に代えて可視光を用い、切替手段２４’で切り替え
た接眼系２５’で試料の光学像を観察する。 【０００４】図７は従来の赤外顕微鏡による測定の手順
を説明するためのフローチャートである。赤外顕微鏡に
よる測定では、試料の光学像を観察する観察モードと赤
外光による赤外吸収を測定する測定モードとの２つのモ
ードを切り替えて行う。 【０００５】はじめに、観察モードとし、可視光を試料
に照射して試料の光学像を観察し、試料の測定領域を定
め（ステップＳ１０１）、さらに、可変アパーチャを用
いて測定領域を制限する（ステップＳ１０２）。比較対
照のためのリファレンス測定を行うため、リファレンス
ポイントを設定し、ステージやアパーチャ等の移動によ
って該リファレンスポイントに測定領域を移動する（ス
テップＳ１０３）。この後、測定モードに切り替えて、
赤外光を試料に照射して、リファレンスポイントのスペ
クトルを測定する（ステップＳ１０４）。 【０００６】次に、測定ポイントでの測定を行うため
に、観察モードに切り替え、測定ポイントを設定し、ス
テージやアパーチャ等の移動によって該測定ポイントに
測定領域を移動する（ステップＳ１０５）。この後、測
定モードに切り替えて、赤外光を試料に照射して、測定
ポイントのスペクトルを測定する（ステップＳ１０
６）。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】従来に赤外顕微鏡で
は、測定モードと観察モードとはいずれか一方のみしか
行うことができず、観察モードと測定モードの切り替え
を繰り返して行う必要があるという問題がある。 【０００８】図８は従来の赤外顕微鏡の観察モードと測
定モードとの関係を模式的に表した図である。観察モー
ドでは、図８（ａ）に示すように観察系のみを動作状態
とする。ステージやアパーチャ等によって測定領域を移
動させると、切替手段によって観察系の測定領域のみが
移動する。一方、測定モードでは、図８（ｂ）に示すよ
うに測定系のみを動作状態とする。ステージやアパーチ
ャ等によって測定領域を移動させると、切替手段によっ
て測定系の測定領域のみが移動する。したがって、従来
の赤外顕微鏡では、観察モードと測定モードは同時に行
うことができない。 【０００９】そのため、複数の測定ポイントを測定する
場合には測定操作が煩雑となり、また、観察モードで測
定ポイントを設定しながら測定モードによる測定を行う
という操作ができず、測定が複雑となる。そこで、本発
明は、観察モードと測定モードとを同時に行うことがで
きる赤外顕微鏡を提供することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明の赤外顕微鏡は、
試料に赤外線を照射し、試料上の測定領域における赤外
吸収を測定する測定手段と、試料の可視画像を記憶し、
記憶した可視画像を表示する表示手段と、可視画像の表
示領域と測定領域との連動を行う制御手段とを備え、制
御手段によって、表示領域と測定領域とが一致するよう
測定手段及び又は表示手段を制御する構成とする。これ
によって、表示手段によって試料の可視画像を観察を行
うと共に、測定手段によって試料の測定領域の赤外吸収
を測定することができ、制御手段によって試料上におい
て観察ポイントと測定ポイントの位置を合わせることが
でき、観察モードと測定モードとを切り替えることなく
同時に行うことを可能とする。 【００１１】測定手段は、通常の赤外顕微鏡と同様な構
成とすることができ、干渉計と組み合わせることによっ
て赤外スペクトルの測定を行うことができる。赤外スペ
クトル等の測定結果は、表示装置に表示することができ
る。 【００１２】表示手段は、試料の可視画像をあらかじめ
求めて記憶しておき、記憶した可視画像を表示装置に表
示するものであり、赤外顕微鏡の測定モードとは切り離
して表示することができる。記憶される可視画像は表示
装置に表示される表示領域より広い領域とすることがで
き、任意に選択した部分を表示することができる。 【００１３】制御手段は、可視画像の表示領域と測定領
域との連動させ、可視画像の表示領域内で観察する観察
ポイントの位置と測定手段で測定する測定ポイントの位
置とが一致するよう位置合わせを行う。この位置合わせ
によって、表示手段側において観察ポイントを移動する
と、この移動に合わせて測定手段側の測定ポイントが移
動し、また、測定手段側において測定を移動すると、こ
の移動に合わせて表示手段側の観察ポイントが移動す
る。したがって、表示手段と測定手段は常に同一ポイン
トの表示及び測定を行うことができ、観察モードと測定
モードとを切り替えることなく同時に行うことができ
る。 【００１４】表示領域と測定領域の連動において、表示
手段は可視画像に対して表示領域を移動させたり、ある
いは表示領域中に表示するアパーチャ像を移動させる。
また、測定手段は、ステージ、アパーチャ、あるいは光
学系の駆動機構を駆動する。この連動に伴う表示手段及
び測定手段の移動において、制御手段は、表示手段の表
示領域やアパーチャ像の画像位置データや、測定手段の
各駆動機構の位置データに基づいて観察ポイントと測定
ポイントとの位置合わせを行い、連動して移動するよう
位置制御を行う。 【００１５】図１は、本発明の赤外顕微鏡の概略構成を
示し、観察モードと測定モードとの関係を模式的に表し
た図である。図１において、赤外顕微鏡は測定手段Ａと
表示手段Ｂと制御手段Ｃとを備える。測定手段Ａは通常
の赤外顕微鏡により構成することができ、測定系で測定
した測定結果をスペクトル表示することができる。ま
た、表示手段Ｂは試料の可視画像の画像データをあらか
じめ求めて記憶しておき、この画像データを表示装置に
画像表示する。また、制御手段Ｃは、表示手段Ａ側の表
示画像、あるいは測定手段Ｂ側のステージ、アパーチャ
等の一方の移動を他方側の移動に連動させる制御を行
う。これによって、観察モードと測定モードは同時に行
うことができ、観察モードで測定ポイントを設定しなが
ら測定モードによる測定を行うことができる。 【００１６】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図２は本発明の赤外顕微
鏡の一構成例を示すブロック図である。図２において、
赤外顕微鏡１は、赤外顕微鏡本体２と干渉計３と制御部
４と表示部６と入力装置７を備える。なお、前記した測
定手段Ａは赤外顕微鏡本体２及び干渉計３を含み、表示
手段Ｂは表示部６及び制御部４の一部を含み、制御手段
Ｃは制御部４及び入力装置７を含む。 【００１７】赤外顕微鏡本体２は、干渉計３から導かれ
た赤外光を用いた光源２１と、試料を支持すると共に移
動を行うステージ２２と、測定領域を制限して空間分解
能を高めるアパーチャ２３と、試料の可視画像を撮像す
る撮像部２５と、赤外吸収測定を行う検出器２６と、撮
像部２５及び検出器２６の切替を行う切替器２４とを備
える。 【００１８】試料の可視画像を得る場合には、光源２１
から可視光をステージ２２に支持して試料に当て、可視
画像を切替器２４を介して撮像部２５で撮像する。ま
た、試料の赤外吸収を測定する場合には、光源２１から
赤外光をステージ２２に支持した試料に当て、切替器２
４を介して検出器２６で検出する。なお、ステージ２２
及びアパーチャ２３は電導駆動とし、制御部４からの指
令によって駆動することができる。 【００１９】干渉計３は、赤外顕微鏡本体２の光源２１
に赤外光及び可視光を供給する装置であり、種々の波数
の赤外光を供給することによって赤外スペクトルを求め
ることができる。干渉計３として、たとえばＦＴＩＲ
（フーリエ変換赤外分光光度計）を用いることができ
る。 【００２０】制御部４は、制御回路４１、ステージ制御
部４２、アパーチャ制御部４３、切替制御部４４等の制
御部分と、画像データや位置データを記憶する記憶部５
を含む。制御回路４１は、赤外顕微鏡本体２及び干渉計
３による赤外吸収測定を制御したり、ステージ制御部４
２，アパーチャ制御部４３，及び切替制御部４４の各制
御部を制御したり、また、記憶部５に記憶する各種デー
タの入出力制御を行う。また、制御回路４１に対する指
令は入力装置７から行うことができる。 【００２１】ステージ制御部４２は、ステージ２２の移
動制御を行う部分であり、制御回路４１からの指令や、
記憶部５に記憶される表示画像や測定ポイント，リファ
レンスポイントの位置に応じて、ステージ２２の移動位
置を制御する。アパーチャ制御部４３は、アパーチャ２
３の移動制御を行う部分であり、制御回路４１からの指
令や、記憶部５に記憶される表示画像や測定ポイント，
リファレンスポイントの位置，仮想アパーチャの位置に
応じて、アパーチャ２３の移動位置を制御する。 【００２２】記憶部５は、５１〜５７の格納部分を備え
る。赤外顕微鏡本体２の検出器２６で測定した赤外吸収
の測定データの内、格納部分５１に測定ポイントにおけ
る測定スペクトルデータを格納し、格納部分５２にリフ
ァレンスポイントにおけるリファレンススペクトルデー
タを格納する。また、格納部分５３には赤外顕微鏡本体
２の撮像部２５で撮像した可視画像の画像データを格納
し、格納部分５４には格納部分５３に記憶する画像デー
タの内で表示部６に表示中の表示画像を特定するデータ
が格納されている。 【００２３】また、格納部分５５には、表示部６に表示
される表示画像に重ねて表示される仮想アパーチャの大
きさや形状や位置の各データを格納し、格納部分５６に
は、表示部６に表示される表示画像に重ねて表示される
測定ポイントの位置データを格納し、格納部分５７に
は、表示部６に表示される表示画像に重ねて表示される
リファレンスポイントの位置データを格納する。格納部
分５１，５２，５３，５５〜５７の各データに読み出し
は、制御回路４１からの制御信号によって制御され、表
示内容や表示位置の変更を行うことができる。 【００２４】表示部６は表示装置６１，６２を備える。
表示装置６１は格納部分５１，５２からスペクトルデー
タを読み出してスペクトル表示を行い、表示装置６２は
格納部分５３から画像データを読み出して、測定領域に
対応する表示画像を表示すると共に、格納部分５５〜５
７からデータを受け取り、表示画像に重ねて仮想アパー
チャ，測定ポイント，リファレンスポイントを表示す
る。 【００２５】表示装置６１は測定モードに対応するスペ
クトル表示を行い、表示装置６２は観察モードに対応す
る画像表示をあらかじめ格納した画像データ等のデータ
に基づいて行うことによって、表示部６は画像表示と測
定結果の表示を同時に行うことができる。 【００２６】次に、本発明の赤外顕微鏡の動作を図３の
フローチャート及び図４，５の画像表示図を用いて説明
する。 【００２７】なお、図３に示すフローチャートにおい
て、ステップＳ１〜ステップＳ６は観察モードであり、
この工程で画像表示する画像データ等をあらかじめ格納
しておく。ステップＳ７〜ステップＳ２１において、格
納した画像データを用いて観察モードと測定モードとを
同時に行う。 【００２８】制御回路４１の指令を赤外顕微鏡本体２及
び干渉計３に送り、切替器２４を撮像部２５側に切り替
える等の制御を行って観察モードとする（ステップＳ
１）。撮像部２５で撮像した試料の可視画像１１の画像
データを表示装置６２に表示すると共に（ステップＳ
２）、格納部５３に格納する。格納部５３に格納した画
像データは、入力装置７によって表示を行う表示領域１
２を選択して読み出し表示装置６２に表示することがで
きる（ステップＳ３）。 【００２９】表示領域１２上には、仮想アパーチャ１３
を表示することができる。この仮想アパーチャ１３は、
赤外顕微鏡本体２のアパーチャ２３の位置を表示領域１
２上に仮想的に表示するものであり、入力装置７からの
指令あるいはアパーチャ２３の位置データに基づく位置
データを仮想アパーチャデータの格納部分５５に格納し
ておき、このデータに基づいて表示することができる。
また。仮想アパーチャの大きさや形状についても入力装
置７から設定し、格納部分５５に格納することができる
（ステップＳ４）。 【００３０】通常、測定ポイントでの測定結果との比較
を行うために、リファレンスポイントでの測定を行う。
このリファレンスポイントの設定は、ステップＳ７以降
の測定モードでの工程で行うことも、あるいはこの段階
で行うこともできる。リファレンスポイントの設定を行
う場合には（ステップＳ５）、表示装置６２に表示され
る表示領域１２を参照し、入力装置７からに測定ポイン
ト１５の指定して行う。この測定ポイント１５の位置デ
ータは、格納部分５７に格納される（ステップＳ６）。 【００３１】次に、制御回路４１の指令を赤外顕微鏡本
体２及び干渉計３に送り、切替器２４を検出器２６側に
切り替える等の制御を行って測定モードとする（ステッ
プＳ７）。画像データの格納部分５２から表示を行う表
示領域を入力装置７で選択して読み出し、表示装置６２
に表示する。表示中の表示領域は、表示画像データの格
納部分５４に記憶される（ステップＳ８）。 【００３２】リファレンスポイント１４が既に設定され
ている場合には（ステップＳ９）、ステージ制御部４２
及びアパーチャ制御部４３は、格納部分５４，５７から
表示画像データ，リファレンスポイントデータの各デー
タを読み出し、ステージ２２及びアパーチャ２４を駆動
して、表示装置６２に表示されるリファレンスポイント
と同じ位置に位置決めする。なお、逆に、ステージ制御
部４２及びアパーチャ制御部４３で設定される位置に対
応して、表示装置６２に表示される表示領域やリファレ
ンスポイントを移動させることもできる。このとき、格
納部分５４，５７のデータも変更される（ステップＳ１
０）。 【００３３】リファレンスポイント１４が設定されてい
ない場合には（ステップＳ９）、入力装置７によって仮
想アパーチャ１３を表示領域１２に重ねて表示する。仮
想アパーチャ１３に移動に伴って、アパーチャ制御部４
３はアパーチャ２３を移動させる（ステップＳ１１）。 【００３４】リファレンスポイントの設定は、ステップ
Ｓ１２，１３あるいはステップＳ１４，１５によって行
う。ステップＳ１２，１３によるリファレンスポイント
の設定は、入力装置７によって表示領域１２上でリファ
レンスポイントを指定して格納部分５７に格納し（ステ
ップＳ１２）、ステージ制御部４２，アパーチャ制御部
４３によって指定したポイントにステージ２２，アパー
チャ２３を移動して行う（ステップＳ１３）。また、ス
テップＳ１４，１５によるリファレンスポイントの設定
は、入力装置７からの指定によってステージ制御部４
２，アパーチャ制御部４３を制御してステージ２２，ア
パーチャ２３を移動すると共に、該位置データを格納部
分５３，５５，５６に格納する（ステップＳ１４）。表
示装置６２は、この位置データに基づいてリファレンス
ポイント１４の表示位置を変更する（ステップＳ１
５）。 【００３５】リファレンスポイント１４を設定した後、
制御回路４１は赤外顕微鏡本体２及び干渉計３に指令を
送ってリファレンス測定を行う。測定結果は格納部分５
２に格納される。このリファレンス測定は表示装置６１
に表示することができる。 【００３６】次に、ステップＳ１７〜２１によって、測
定ポイントでのスペクトル測定を行う。測定ポイントの
設定は、ステップＳ１７，１８あるいはステップＳ１
９，２０によって行う。ステップＳ１７，１８による測
定ポイントの設定は、入力装置７によって表示領域１２
上で測定ポイントを指定して格納部分５６に格納し（ス
テップＳ１７）、ステージ制御部４２，アパーチャ制御
部４３によって指定したポイントにステージ２２，アパ
ーチャ２３を移動して行う（ステップＳ１８）。また、
ステップＳ１９，２０による測定ポイントの設定は、入
力装置７からの指定によってステージ制御部４２，アパ
ーチャ制御部４３を制御してステージ２２，アパーチャ
２３を移動すると共に、該位置データを格納部分５３，
５５，５７に格納する（ステップＳ１９）。表示装置６
２は、この位置データに基づいて測定ポイント１５の表
示位置を変更する（ステップＳ２０）。 【００３７】測定ポイント１５を設定した後、制御回路
４１は赤外顕微鏡本体２及び干渉計３に指令を送ってス
ペクトル測定を行う。測定結果は格納部分５１に格納さ
れる。このスペクトル測定は表示装置６１に表示するこ
とができる。 【００３８】なお、仮想アパーチャを測定ポイント等に
移動する場合、その移動状態の表示は図５（ａ），
（ｂ）に示すような態様で行うことができる。なお、図
５において、移動前の表示１２ａ，１３ａを破線で示
し、移動後の表示１２ｂ，１３ｂを実線で示している。
図５（ａ）は、測定ポイント１５に対して表示領域足１
２ｂ及び仮想アパーチャ１３ｂを移動する表示態様であ
り、図５（ｂ）は、測定ポイント１５に対して仮想アパ
ーチャ１３ｂのみを移動する表示態様である。何れの表
示形態とするかは、入力装置から選択することができ
る。 【００３９】本発明の実施の形態によれば、試料の可視
画像と赤外スペクトルとを、赤外スペクトルの測定と同
時にリアルタイムで表示することができる。この測定に
おいて、赤外顕微鏡本体のステージやアパーチャは、画
像表示上の画像と連動しているため、ステージやアパー
チャの移動に応じて表示領域を変更したり、逆に表示領
域に応じてステージやアパーチャを移動させることがで
きる。 【００４０】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の赤外顕微
鏡によれば、観察モードと測定モードとを同時に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の赤外顕微鏡の概略構成を示し、観察モ
ードと測定モードとの関係を模式的に表した図である。 【図２】本発明の赤外顕微鏡の一構成例を示すブロック
図である。 【図３】本発明の赤外顕微鏡の動作を説明するフローチ
ャートである。 【図４】本発明の赤外顕微鏡の表示画像を説明する図で
ある。 【図５】本発明の赤外顕微鏡の表示画像を説明する図で
ある。 【図６】赤外顕微鏡の構成を説明する概略図である。 【図７】従来の赤外顕微鏡による測定の手順を説明する
ためのフローチャートである。 【図８】従来の赤外顕微鏡の観察モードと測定モードと
の関係を模式的に表した図である。 【符号の説明】 １…赤外顕微鏡、２…赤外顕微鏡本体、３…干渉計、４
…制御部、５…記憶部、６…表示部、７…入力装置、１
１…可視画像、１２…表示画像、１３…仮想アパーチ
ャ、１４…リファレンスポイント、１５…測定ポイン
ト、２１…光源、２２…ステージ、２３…アパーチャ、
２４…切替器、２５…撮像部、２６…検出器、４１…制
御回路、４２…ステージ制御部、４３…アパーチャ制御
部、４４…切替制御部、５１〜５７…格納部分、６１，
６２…表示装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−286114（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35689（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−304270（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G02B 21/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 試料に赤外線を照射し、試料上の測定領
   域における赤外吸収を測定する測定手段と、試料の可視
   画像を記憶し、記憶した可視画像を表示する表示手段
   と、可視画像の表示領域と測定領域との連動を行う制御
   手段とを備え、前記制御手段は、表示領域と測定領域と
   が一致するよう測定手段及び又は表示手段を制御する、
   赤外顕微鏡。