JP5712342B2 - 光学顕微鏡、及びスペクトル測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、スペクトルを測定するための分光器を用いた構成であっても、短時間でスペクトルを測定することができる光学顕微鏡、及びスペクトル測定方法を提供することを目的とする。
本発明の第6の態様にかかるスペクトル測定方法は、上記のスペクトル測定方法であって、前記第1の走査手段と前記第2の走査手段とが合わせて3つのスキャナーを備え、前記3つのスキャナーのうち、2つでデスキャンされ、1つでデスキャンされないことを特徴とするものである。これにより、簡便な構成で反射像の撮像とスペクトルの測定を行うことができる。
本発明の第12の態様にかかる光学顕微鏡は、上記の光学顕微鏡であって、前記第1の走査手段と前記第2の走査手段とが合わせて3つのスキャナーを備え、前記3つのスキャナーのうち、2つでデスキャンされ、1つでデスキャンされないことと特徴とするものである。これにより、簡便な構成で反射像の撮像とスペクトルの測定を行うことができる。
本発明の実施の形態にかかる光学顕微鏡について図1を用いて説明する。図1は本実施の形態にかかる光学顕微鏡100の光学系の構成を模式的に示す図である。光学顕微鏡100は、試料24を観察するための構成として、レーザ光源10と、ビームエキスパンダ11と、レーザラインフィルタ12、Y走査装置40、リレーレンズ17、リレーレンズ18、エッジフィルタ19、X走査装置20、リレーレンズ21、チューブレンズ22、対物レンズ23、ハーフミラー25、結像レンズ26、切換えミラー27、分光器31、ラインCCDカメラ50、ステージ60と、を有している。
ここで、エッジフィルタ19は、低速スキャナ16と高速スキャナ13との間に配置されている。ラマンスペクトルを測定する場合、高速スキャナ13を固定して、低速スキャナ16のみでスキャンする。すなわち、高速スキャナ13を動作させない状態として、低速スキャナ16のみを動作させる。従って、エッジフィルタ19は、低速スキャナ16によってデスキャンされた後の出射光と、レーザ光源10からのレーザ光とを分離する。
ラマンモードの場合、光は、X走査装置20、及び低速スキャナ16でデスキャンされて、分光器31に入射する。従って、XY方向に走査しても、分光器31の入射スリット30の同じ位置上に光が入射する。すなわち、試料上における測定位置によらず、光は入射スリット30の同じ点を通過する。これにより、スペクトルの測定精度を向上することができる。
本実施の形態にかかる光学顕微鏡100について、図8を用いて説明する。図8は、本実施形態にかかる光学顕微鏡の光学系を示す図である。本実施の形態では、高速スキャナ13とレーザラインフィルタ12との間に、ビームスプリッタ56が設けられている。そして、ビームスプリッタ56で分岐された光はAF(オートフォーカス)機構53に入射する。これ以外の構成については、実施の形態1と同様であるため、重複する部分については説明を省略する。このような構成によって、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
本実施の形態では、反射像の撮像と、ラマンスペクトルの測定を同時に行うことが可能な光学系を採用している。そのため、本実施の形態では、実施の形態1に比べて、ラインCCDカメラ50の配置が異なっている。さらに、エッジフィルタ19とリレーレンズ18の間にビームスプリッタ55が設けられている。そして、ビームスプリッタ55で分岐された反射光が結像レンズ54を介してラインCCDカメラ50に入射する。なお、これら以外の構成については、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
11 ビームエキスパンダ
12 レーザラインフィルタ
13 高速スキャナ
14 リレーレンズ
15 リレーレンズ
16 低速スキャナ
17 リレーレンズ
18 リレーレンズ
19 エッジフィルタ
20 X走査装置
21 リレーレンズ
22 チューブレンズ
23 対物レンズ
24 試料
25 ハーフミラー
26 結像レンズ
27 切換えミラー
30 入射スリット
31 分光器
32 ミラー
33 凹面鏡
34 グレーティング
35 凹面鏡
36 アレイ光検出器
37 受光画素
40 Y走査装置
50 ラインCCDカメラ
53 AF機構
54 レンズ
55 ビームスプリッタ
56 ビームスプリッタ
60 ステージ
71 処理装置
72 ステージ制御部
73 X走査制御部
74 Y走査制御部
75 焦点位置抽出部
76 反射光データ記憶部
77 表面形状記憶部
78 スペクトルデータ記憶部
Claims (10)
- 対物レンズを介してレーザ光を試料に照射するステップと、
前記試料で反射した反射光を、前記対物レンズを介してラインセンサで検出するステップと、
前記レーザ光の焦点位置を光軸方向に変化させるステップと、
前記レーザ光の焦点位置を変化させたときの前記反射光の検出結果に基づいて、スペクトル測定を行わない焦点位置を決定することで、スペクトル測定を行う焦点位置を抽出するステップと、
前記抽出された焦点位置になるように調整するステップと、
前記焦点位置を調整した状態で、前記レーザ光の照射により前記試料から出射される出射光を前記レーザ光から分岐するステップと、
前記レーザ光から分岐された出射光のスペクトルを分光器で測定するステップと、を備え、
前記試料の複数の測定位置のそれぞれにおいて前記レーザ光の焦点位置を変化させたときの前記レーザ光と同じ波長の前記反射光の検出結果に基づいて、前記複数の測定位置のそれぞれにおいて前記焦点位置を抽出し、
前記複数の測定位置のそれぞれにおいて抽出された焦点位置で前記スペクトル測定が行われ、
前記分光器の入射スリットに出射光を集光する結像レンズが設けられ、前記結像レンズで集光された前記反射光を前記ラインセンサで検出することにより、前記焦点位置の抽出が行われるスペクトル測定方法。 - 前記試料に対する前記レーザ光の入射位置を変化させて試料上の複数の測定位置からの反射光を順次検出するステップと、
前記複数の測定位置における前記焦点位置をそれぞれ抽出し、前記試料の表面形状を測定するステップと、
前記試料の表面に沿って前記焦点位置が移動するように前記レーザ光を3次元走査して、前記スペクトルを測定するステップをさらに有する請求項1に記載のスペクトル測定方法。 - 前記出射光を前記レーザ光から分岐するステップでは、波長に応じて光を分岐する第1の光分岐手段によって前記レーザ光の波長と異なる波長の前記出射光を前記レーザ光から分岐して、
前記第1の光分岐手段によって出射光を前記レーザ光と分岐した後、第2の光分岐手段によって前記試料で反射した反射光を分岐して、
共焦点光学系を介して前記反射光を光検出器で検出して、前記試料の反射光による反射像を撮像する請求項1、又は2に記載のスペクトル測定方法。 - 前記レーザ光を第1の方向に走査する第1の走査手段によって、前記試料に対する前記レーザ光の入射位置を変化させるステップと、
前記レーザ光を前記第1の方向と直交する第2の方向に走査する第2の走査手段によって、前記試料に対する前記レーザ光の入射位置を変化させるステップと、をさらに備え、
前記試料からの出射光が前記第1の走査手段、及び前記第2の走査手段によってデスキャンされて分光器に入射することを特徴とする請求項1に記載のスペクトル測定方法。 - 前記第1の走査手段と前記第2の走査手段とが合わせて3つのスキャナーを備え、
前記3つのスキャナーのうち、2つでデスキャンされ、1つでデスキャンされないことと特徴とする請求項4に記載のスペクトル測定方法。 - レーザ光源と、
前記レーザ光源からの光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズを介して試料に入射した光ビームのうち前記試料から前記対物レンズ側に出射する出射光と前記レーザ光源から前記試料に入射する入射光とを分離する第1の光分岐手段と、
前記試料で反射した反射光を、前記対物レンズを介して検出する光検出器と、
前記レーザ光の焦点位置を光軸に沿って変化させる焦点位置変化手段と、
前記焦点位置を変化させたときの前記光検出器の検出結果から、スペクトル測定を行わない焦点位置を決定することで、スペクトル測定を行う焦点位置を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された焦点位置で、前記第1の光分岐手段により分岐された出射光のスペクトルを測定する分光器と、を備え、
前記試料の複数の測定位置のそれぞれにおいて前記レーザ光の焦点位置を変化させたときの前記レーザ光と同じ波長の前記反射光の検出結果に基づいて、前記複数の測定位置のそれぞれにおいて前記焦点位置を抽出し、
前記複数の測定位置のそれぞれにおいて抽出された焦点位置で前記スペクトル測定が行われ、
前記分光器の入射スリットに出射光を集光する結像レンズが設けられ、前記結像レンズで集光された反射光をラインセンサで検出することにより、前記焦点位置の抽出が行われる光学顕微鏡。 - 前記試料に対する前記レーザ光の入射位置を変化させて試料上の複数の測定位置からの反射光を順次検出して、
前記複数の測定位置における前記焦点位置をそれぞれ抽出し、前記試料の表面形状を測定し、
前記試料の表面に沿って前記焦点位置が移動するように前記レーザ光を3次元走査して、前記スペクトルを測定する請求項6に記載の光学顕微鏡。 - 前記第1の光分岐手段によって分岐した後、前記試料で反射した反射光と前記試料に入射するレーザ光とを分岐する第2の光分岐手段をさらに備え、
前記第1の光分岐手段が波長に応じて前記レーザ光と異なる波長の出射光を取り出し、
共焦点光学系を介して前記反射光を光検出器で検出して、前記試料の反射光による反射光画像を撮像する請求項6、又は7に記載の光学顕微鏡。 - 前記レーザ光を第1の方向に走査して、前記試料に対する前記レーザ光の入射位置を変化させる第1の走査手段と、
前記レーザ光を前記第1の方向と直交する第2の方向に走査して、前記試料に対する前記レーザ光の入射位置を変化させる第2の走査手段と、をさらに備え、
前記試料からの出射光が前記第1の走査手段、及び前記第2の走査手段によってデスキャンされて分光器に入射することを特徴とする請求項6に記載の光学顕微鏡。 - 前記第1の走査手段と前記第2の走査手段とが合わせて3つのスキャナーを備え、
前記3つのスキャナーのうち、2つでデスキャンされ、1つでデスキャンされないことを特徴とする請求項9に記載の光学顕微鏡。
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