JP6661307B2 - 顕微分光装置 - Google Patents

Description

本発明は、顕微分光装置に関し、特に、試料における複数の位置からの光を分光する顕微分光装置に関する。

近年、光学系の走査を不要または低減することが可能な多焦点の顕微鏡が開発されている。たとえば、特開２０１４−１０２１６号公報（特許文献１）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、多焦点共焦点顕微鏡は、二次元配列されたスポットアレイ状光源を有し、前記光源からの光が試料上の前記光源と略共役な位置に照射される照明光学系と、前記試料からの観察光を前記試料上の集光位置及び前記スポットアレイ状光源と略共役な位置に二次元配列されたピンホールアレイに結像する結像光学系と、前記結像した光を検出する検出手段とを備える。

また、特開２０１２−２３７６４７号公報（特許文献２）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、多焦点共焦点ラマン分光顕微鏡は、励起光を発するレーザ光源と、前記レーザ光源からの励起光を複数の細い光束にマトリクス状に分割してそれぞれを集光させるマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイを経て、リレーレンズを経た複数の光束を反射するエッジフィルタと、前記エッジフィルタを経た複数の光束のそれぞれを集光点において通過させる複数のピンホールを有するピンホールアレイと、前記ピンホールアレイを経た複数の光束がリレーレンズを経て入射され、これら複数の光束のそれぞれを試料に集光させる対物レンズと、前記試料からの励起光の反射光およびラマン散乱光が、前記対物レンズ、前記リレーレンズおよび前記ピンホールアレイを経て前記エッジフィルタに戻り、このエッジフィルタを透過したラマン散乱光のそれぞれを集光させる共焦点光学系と、前記共焦点光学系により集光された複数のラマン散乱光の光束のそれぞれが入射端より入射され、出射端が一列に配列された複数の光ファイバからなるファイババンドルと、前記ファイババンドルをなす複数の光ファイバの出射端からの光束が入射される分光手段と、前記分光手段を経た光束を受光する受光手段とを備える。

特開２０１４−１０２１６号公報 特開２０１２−２３７６４７号公報 特開２００６−２５８９９０号公報 特開２０１４−１６５３１号公報

このような各特許文献に記載の技術を超えて、分光を行うためのより優れた装置を提供する技術が求められている。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、より優れた顕微分光装置を提供することである。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる顕微分光装置は、光源と、前記光源からの光を受ける複数の投光ファイバと、分光器と、受けた光を前記分光器へ導くための複数の受光ファイバと、前記複数の投光ファイバからの複数の光束をそれぞれ集光して試料に照射し、前記試料における複数の集光点からの複数の光束を前記複数の受光ファイバにそれぞれ結像するための共焦点光学系とを備える。

このように、複数の投光ファイバおよび複数の受光ファイバを用いることに着目して多焦点かつ共焦点を実現し、光学系においてたとえばピンホールアレイを設けない簡易かつ調整容易な構成で、試料における複数の位置からの光の分光を行うことができる。したがって、より優れた顕微分光装置を提供することができる。

（２）好ましくは、前記複数の投光ファイバおよび前記複数の受光ファイバは、それぞれ二次元配列されており、前記複数の投光ファイバおよび前記複数の受光ファイバの少なくともいずれか一方は、各光ファイバの延伸方向と直交する平面に沿って切断された断面において、前記各光ファイバが、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列されている。

このような構成により、上記断面における単位面積当たりの光ファイバの本数を増加させることができるので、光源による各投光ファイバへの光の照射面積をより小さくすることができる。これにより、１つの投光ファイバが光源から受ける光量を増加させることができるので、光の利用効率を向上させることができる。また、各光ファイバによる装置の占有率を小さくすることができる。

（３）好ましくは、前記顕微分光装置は、さらに、前記複数の投光ファイバに沿うように固定され、光源からの光を前記投光ファイバの入力端側において受ける投光マーカ用光ファイバと、前記複数の受光ファイバに沿うように固定され、光源からの光を前記受光ファイバの出力端側において受ける受光マーカ用光ファイバとを備え、前記共焦点光学系は、前記投光マーカ用光ファイバからのマーカ光束および前記受光マーカ用光ファイバからのマーカ光束を集光して試料に照射する。

このような構成により、投光マーカ用光ファイバからのマーカ光束の集光位置と受光マーカ用光ファイバからのマーカ光束の集光位置との関係に基づいて、試料における各集光点からの光束の集光位置と各受光ファイバの位置との関係を認識し、光学系の状態の良否を容易に判断することができる。これにより、たとえば、光学系の状態が悪い場合、光学系における各光学素子の配置の修正を行うことができるので、光学系を良好な状態に維持することができる。

（４）より好ましくは、前記顕微分光装置は、さらに、投光マーカ光源と、受光マーカ光源とを備え、前記投光マーカ用光ファイバは、前記投光マーカ光源からの光を前記投光ファイバの入力端側において受け、前記受光マーカ用光ファイバは、前記受光マーカ光源からの光を前記受光ファイバの出力端側において受け、前記投光マーカ光源および前記受光マーカ光源は、互いに異なる色を有する光を出力する。

このような構成により、投光マーカ用光ファイバおよび受光マーカ用光ファイバからの異なる色のマーカ光束を試料に照射することができるので、光学系の状態の良否をさらに容易に判断することができる。

（５）好ましくは、前記顕微分光装置は、複数の前記光源を備え、前記複数の投光ファイバは、前記複数の光源からの光を受け、前記光源は、前記複数の投光ファイバのうちの一部である対応の１または複数の前記投光ファイバに光を照射し、前記光源からの光の光路は、前記投光ファイバの受ける光が対応の１つの前記光源からの光となるように制限されている。

このような構成により、１つの光源が照射対象とする投光ファイバの本数を少なくすることができるので、投光ファイバが光源から受ける光の強度をより大きくすることができる。これにより、試料における各集光点からの光の分光をより良好に行うことができる。また、１本の投光ファイバが複数の光源からの光を受けてしまうことを防止することができるので、試料における集光点ごとに単一の光源からの光を照射することができる。これにより、試料における各集光点からの光の分光結果において、光源が照射する光の分光特性の光源ごとのばらつきが反映されてしまうことを防止することができる。

（６）好ましくは、前記受光ファイバのコアの外径は、前記投光ファイバのコアの外径よりも大きい。

このような構成により、試料における各集光点からの光束の集光位置と各受光ファイバのコアの中心位置とのずれに対するマージンをより確実に確保することができる。

（７）上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わる顕微分光装置は、顕微分光装置であって、１または複数の光源と、分光器と、二次元配列され、受けた光を前記分光器へ導くための複数の受光ファイバと、前記光源からの光による複数の光束をそれぞれ集光して試料に照射し、前記試料における複数の集光点からの複数の光束を前記複数の受光ファイバにそれぞれ結像するための共焦点光学系とを備え、前記複数の受光ファイバは、二次元配列されており、各光ファイバの延伸方向と直交する平面に沿って切断された断面において、前記各光ファイバが、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列されており、前記顕微分光装置は、さらに、前記複数の受光ファイバに沿うように固定され、前記光源からの光を前記受光ファイバの出力端側において受ける複数の受光マーカ用光ファイバを備え、前記共焦点光学系は、前記複数の受光マーカ用光ファイバからの複数のマーカ光束をそれぞれ集光して試料に照射する。

このような構成により、たとえば、光源からの光による複数のマーカ光束の集光位置と複数の受光マーカ用光ファイバからのマーカ光束の集光位置との関係に基づいて、簡易かつ調整容易な構成で、試料における各集光点からの光束の集光位置と各受光ファイバの位置との関係を認識し、光学系の状態の良否を容易に判断することができる。これにより、たとえば、光学系の状態が悪い場合、光学系における各光学素子の配置の修正を行うことができるので、光学系を良好な状態に維持することができる。また、各受光ファイバによる装置の占有率を小さくすることができる。したがって、より優れた顕微分光装置を提供することができる。

本発明によれば、より優れた顕微分光装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置の投光側２次元アレイ固定部における各ファイバの端面の一例を示す図である。 図３は、比較例の各ファイバの端面の一例を示す図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置における試料に結像された実像の一例を示す図である。 図５は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置の受光側２次元アレイ固定部における各ファイバの端面の一例を示す図である。 図６は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置における投光部の変形例の構成を示す図である。 図７は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置を用いた測定方法の手順の一例を定めたフローチャートである。 図８は、本発明の第２の実施の形態に係る顕微分光装置の構成を示す図である。 図９は、本発明の第２の実施の形態に係る顕微分光装置におけるピンホール板の主表面の平面図である。 図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る顕微分光装置における試料に結像された実像の一例を示す図である。 図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る顕微分光装置の構成を示す図である。 図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る顕微分光装置における投光部の構成を示す図である。 図１３は、図１２に示すピンホール板の主表面の平面図である。 図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る顕微分光装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置の構成を示す図である。

図１を参照して、顕微分光装置１０１は、観察光学系４と、共焦点光学系５と、投光部６と、受光部７と、観察カメラ５１と、反射照明５３と、コリメートレンズ５４と、ＸＹＺステージ６２と、透過照明６３とを備える。

観察光学系４は、可動ハーフミラー３５と、対物レンズ３６と、結像レンズ５２と、ハーフミラー５５とを含む。

投光部６は、測定光源１１と、複数の投光ファイバ１２と、投光側２次元アレイ固定部１３と、投光マーカ光源１４と、投光マーカ用光ファイバ１５とを含む。

受光部７は、分光器１と、２次元検出器２と、受光側１次元アレイ固定部２１と、複数の受光ファイバ２２と、受光側２次元アレイ固定部２３と、受光マーカ光源２４と、受光マーカ用光ファイバ２５とを含む。

この例では、投光部６は、たとえば、３６本の投光ファイバ１２と、４本の投光マーカ用光ファイバ１５とを含む。受光部７は、たとえば、３６本の受光ファイバ２２と、４本の受光マーカ用光ファイバ２５とを含む。

共焦点光学系５は、集光レンズ３１と、バンドストップフィルタ３２と、ダイクロイックミラー３３と、走査ミラー３４と、対物レンズ３６と、コリメートレンズ３７と、バンドパスフィルタ３８とを含む。

投光ファイバ１２は、測定光源１１と対向する入力端と、コリメートレンズ３７と対向する出力端とを有する。受光ファイバ２２は、集光レンズ３１と対向する入力端と、分光器１と対向する出力端とを有する。

投光マーカ用光ファイバ１５は、投光マーカ光源１４と対向する入力端と、コリメートレンズ３７と対向する出力端とを有する。受光マーカ用光ファイバ２５は、受光マーカ光源２４と対向する入力端と、集光レンズ３１と対向する出力端とを有する。

測定光源１１は、たとえば、自ら光を発する光源であり、具体的には単色光を出力するレーザである。なお、測定光源１１は、バンド幅の広い光を出力するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ‐Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）または白熱電球等であってもよい。

投光ファイバ１２は、測定光源１１からの光を自己の入力端側において受け、受けた光を伝送してコリメートレンズ３７へ照射する。

投光マーカ光源１４は、たとえばＬＥＤまたは白熱電球等である。なお、投光マーカ光源１４は、レーザであってもよい。

投光マーカ用光ファイバ１５は、各投光ファイバ１２に沿うように固定され、投光マーカ光源１４からの光を投光ファイバ１２の入力端側において受け、受けた光を伝送してコリメートレンズ３７へ照射する。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置の投光側２次元アレイ固定部における各ファイバの端面の一例を示す図である。

図２では、３６本の投光ファイバ１２の出力端の端面Ｅｐｂを見る方向の平面視における、各端面Ｅｐｂ、４本の投光マーカ用光ファイバ１５の出力端の各端面Ｅｐｍおよび４０本のダミーファイバ１６の各端面Ｅｐｄが描かれている。

ここで、判別を容易にするために、投光ファイバ１２の端面Ｅｐｂおよび投光マーカ用光ファイバ１５の端面Ｅｐｍはそれぞれ実線および破線で描かれており、また、ダミーファイバ１６の端面Ｅｐｄにはハッチングが施されている。

投光部６における各ファイバは、たとえば、各端面Ｅｐｂが、当該各端面Ｅｐｂを含む平面であって、各投光ファイバ１２の延伸方向と直交する平面（以下、投光端面Ｅｐとも称する。）に沿うように揃えられており、また、各端面ＥｐｍおよびＥｐｄが、投光端面Ｅｐに沿うように揃えられている。

また、投光ファイバ１２、投光マーカ用光ファイバ１５およびダミーファイバ１６の断面の形状は、たとえば円形である。なお、これらのファイバの断面の形状は円形に限らず、多角形であってもよい。

図２を参照して、投光ファイバ１２は、コア１２ａと、クラッド１２ｂとを含む。投光ファイバ１２の外径Ｒｏｄは、たとえば２５０μｍである。コア１２ａの外径Ｒｐは、たとえば１５０μｍである。

投光マーカ用光ファイバ１５は、コア１５ａと、クラッド１５ｂとを含む。投光マーカ用光ファイバ１５の外径は、たとえば投光ファイバ１２の外径と同じＲｏｄすなわち２５０μｍである。コア１５ａの外径は、たとえば投光ファイバ１２のコア１２ａの外径と同じＲｐすなわち１５０μｍである。

ダミーファイバ１６の外径は、たとえば投光ファイバ１２の外径と同じＲｏｄすなわち２５０μｍである。

各投光ファイバ１２、各投光マーカ用光ファイバ１５および各ダミーファイバ１６は、たとえば二次元配列されている。

各投光ファイバ１２は、たとえば、当該各投光ファイバ１２の延伸方向と直交する平面に沿って切断された断面Ｓｐにおいて、当該各投光ファイバ１２が、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列されている。ここで、各投光ファイバ１２は、たとえば同じ方向に沿って延伸するように設けられている。

言い換えると、各投光ファイバ１２は、たとえば、当該各投光ファイバ１２の端面Ｅｐｂを見る方向の平面視において、当該各投光ファイバ１２が、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列されている。

ここで、たとえば、図１に示すように断面Ｓｐが投光端面Ｅｐの近傍に位置する場合、断面Ｓｐは、図２に示す投光端面Ｅｐと同様となる。

図３は、比較例の各ファイバの端面の一例を示す図である。図３では、３６本の光ファイバ９１２の端面Ｅｒｅｆを見る方向の平面視における当該端面Ｅｒｅｆが描かれている。

各光ファイバ９１２は、正方格子状に互いに接して配列されている。ここで、「正方格子状の配列」とは、図３に示すように、たとえば、ある光ファイバ９１２が、当該光ファイバ９１２の中心を通る直線Ｌｒｅｆ１に沿う直近の他の光ファイバ９１２、および当該中心において直線Ｌｒｅｆ１と直交する直線Ｌｒｅｆ２に沿う直近の他の光ファイバ９１２とそれぞれ互いに接するような配列である。

再び図２を参照して、具体的には、各投光ファイバ１２は、たとえば、断面Ｓｐまたは端面Ｅｐｂを見る方向の平面視において、正三角格子状に互いに接して配列されている、すなわち最密に配列されている。言い換えると、各投光ファイバ１２は、たとえば、断面Ｓｐまたは端面Ｅｐｂを見る方向の平面視において、投光ファイバ１２等の６本の他のファイバと互いに接するように配列されている。

ここで、「正三角格子状の配列」とは、図２に示すように、たとえば、ある投光ファイバ１２が、当該投光ファイバ１２の中心を通る直線Ｌｐ１に沿う直近の他の投光ファイバ１２、当該中心において直線Ｌｐ１と６０度で交差する直線Ｌｐ２に沿う直近の他の投光ファイバ１２、および当該中心において直線Ｌｐ１，Ｌｐ２と６０度で交差する直線Ｌｐ３に沿う直近の他の投光ファイバ１２とそれぞれ互いに接するような配列である。

図３に示す配置では、たとえば、光ファイバ９１２の外径が投光ファイバ１２の外径と同じＲｏｄとすると、単位面積当たりの光ファイバ９１２の本数は、１／（Ｒｏｄ×Ｒｏｄ）である。

一方、図２に示す配置では、たとえば、単位面積当たりの投光ファイバ１２の本数は、（２／√３）×（Ｒｏｄ×Ｒｏｄ）＝１．１５／（Ｒｏｄ×Ｒｏｄ）である。

したがって、図２に示す投光端面Ｅｐまたは断面Ｓｐにおいて、各投光ファイバ１２は、図３に示すような正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて約１５％密に配列されている。

なお、図２では、各投光ファイバ１２は、断面Ｓｐにおいて正三角格子状に互いに接するように配列されているが、上述のように、断面Ｓｐにおいて、当該各投光ファイバ１２が、正方格子状に互いに接するように配列された状態と比べて密に配列されればよい。具体的には、たとえば、ある投光ファイバ１２が、当該投光ファイバ１２の中心を通る直線に沿う直近の他の投光ファイバ１２、および当該中心において当該直線と９０°より小さくかつ６０°より大きい角度で交差する直線に沿う直近の他の投光ファイバ１２とそれぞれ互いに接して配列された状態であればよい。

図２を参照して、投光側２次元アレイ固定部１３は、たとえば、３６本の投光ファイバ１２、４本の投光マーカ用光ファイバ１５、および４０本のダミーファイバ１６を束ねて固定する。

より詳細には、３６本の投光ファイバ１２は、たとえば、６本の投光ファイバ１２を含む層が６段に積層されるように束ねられている。また、各投光ファイバ１２は、出力端において、たとえば２回対称となるように二次元配列されている。

４本の投光マーカ用光ファイバ１５は、たとえば、束ねられた３６本の投光ファイバ１２の略四隅において、上記２回対称を維持するようにそれぞれ設けられている。

４０本のダミーファイバ１６は、たとえば、各投光ファイバ１２または各投光マーカ用光ファイバ１５と、投光側２次元アレイ固定部１３との間に設けられている。

このように、投光ファイバ１２、投光マーカ用光ファイバ１５またはダミーファイバ１６が他の６本のファイバと互いに接するように配列される構成により、各ファイバの中心を正三角形の頂点の位置に安定して固定することができるので、各ファイバの中心位置の設計値からのずれを抑制することができる。

なお、ダミーファイバ１６の本数は、４０に限らず、各投光ファイバ１２または各投光マーカ用光ファイバ１５と、投光側２次元アレイ固定部１３との間において、少なくともダミーファイバ１６の層を１つ設けることが可能な数であればよい。

また、投光ファイバ１２、投光マーカ用光ファイバ１５およびダミーファイバ１６の断面の形状が円形であるとしたが、これらのファイバの断面の形状がたとえば六角形であっても、断面Ｓｐにおいて、これらのファイバが、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列されている。

再び図１を参照して、共焦点光学系５は、複数の投光ファイバ１２からの複数の光束をそれぞれ集光して試料６１に照射し、試料６１における当該複数の光束の集光点からの複数の光束を複数の受光ファイバ２２にそれぞれ結像する機能を有する。

より詳細には、コリメートレンズ３７は、たとえば、各投光ファイバ１２の出力端から広がる光を略平行の光束である投光光束群に変換する。

バンドパスフィルタ３８は、たとえば、コリメートレンズ３７からの投光光束群に含まれるレーザ光の波長成分のうち、当該レーザ光のスペクトルにおけるピーク以外の波長成分を減衰させる。

バンドパスフィルタ３８を透過した投光光束群は、たとえば、ダイクロイックミラー３３および走査ミラー３４によってそれぞれ反射されて対物レンズ３６へ入射する。

対物レンズ３６は、たとえば、走査ミラー３４によって反射された投光光束群に含まれる複数の光束をそれぞれ試料６１に集光する。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置における試料に結像された実像の一例を示す図である。

図４では、実像ＲＩｐ、実像ＲＩｐｍおよび実像ＲＩｒｍがそれぞれ実線、破線および一点鎖線で描かれている。

図４を参照して、実像ＲＩｐは、たとえば、３６本の投光ファイバ１２のコア１２ａの出力端からの光が共焦点光学系５によって試料６１に集光されることで生成された、各コア１２ａの出力端の実像である。

再び図１を参照して、対物レンズ３６は、たとえば、各実像ＲＩｐから広がる光をそれぞれ略平行の光束である受光光束群に変換する。

走査ミラー３４は、たとえば、対物レンズ３６によって変換された受光光束群を反射する。

バンドストップフィルタ３２は、たとえば、走査ミラー３４によって反射された受光光束群に含まれる光の波長成分のうち、測定光源１１のレーザ光のスペクトルにおけるピークの波長成分を減衰させる。

集光レンズ３１は、たとえば、バンドストップフィルタ３２を透過した受光光束群に含まれる複数の光束をそれぞれ集光する。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置の受光側２次元アレイ固定部における各ファイバの端面の一例を示す図である。

図５では、３６本の受光ファイバ２２の入力端の端面Ｅｒｂを見る方向の平面視における、各端面Ｅｒｂ、４本の受光マーカ用光ファイバ２５の出力端の各端面Ｅｒｍおよび４０本のダミーファイバ２６の各端面Ｅｒｄが描かれている。

ここで、判別を容易にするために、受光ファイバ２２の端面Ｅｒｂおよび受光マーカ用光ファイバ２５の端面Ｅｒｍはそれぞれ実線および破線で描かれており、また、ダミーファイバ２６の端面Ｅｒｄにはハッチングが施されている。

受光部７における各ファイバは、たとえば、各端面Ｅｒｂが、当該各端面Ｅｒｂを含む平面であって、各受光ファイバ２２の延伸方向と直交する平面（以下、受光端面Ｅｒとも称する。）に沿うように揃えられており、また、各端面ＥｒｍおよびＥｒｄが、受光端面Ｅｒに沿うように揃えられている。

また、受光ファイバ２２、受光マーカ用光ファイバ２５およびダミーファイバ２６の断面の形状は、たとえば円形である。なお、これらのファイバの断面の形状は円形に限らず、多角形であってもよい。

図５を参照して、受光ファイバ２２は、コア２２ａと、クラッド２２ｂとを含む。受光ファイバ２２の外径は、たとえば投光ファイバ１２の外径と同じＲｏｄすなわち２５０μｍである。

受光ファイバ２２のコア２２ａの外径Ｒｒは、たとえば投光ファイバ１２のコア１２ａの外径Ｒｐよりも大きい。具体的には、外径Ｒｒは、たとえば２００μｍである。

受光マーカ用光ファイバ２５は、コア２５ａと、クラッド２５ｂとを含む。受光マーカ用光ファイバ２５の外径は、たとえば受光ファイバ２２の外径と同じＲｏｄすなわち２５０μｍである。コア２５ａの外径は、たとえば受光ファイバ２２のコア２２ａの外径と同じＲｒすなわち２００μｍである。

ダミーファイバ２６の外径は、たとえば受光ファイバ２２の外径と同じＲｏｄすなわち２５０μｍである。

各受光ファイバ２２、各受光マーカ用光ファイバ２５および各ダミーファイバ２６は、たとえば二次元配列されている。

各受光ファイバ２２は、たとえば、当該各受光ファイバ２２の延伸方向と直交する平面に沿って切断された断面Ｓｒにおいて、当該各受光ファイバ２２が、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列されている。ここで、各受光ファイバ２２は、たとえば同じ方向に沿って延伸するように設けられている。

言い換えると、各受光ファイバ２２は、たとえば、当該各受光ファイバ２２の端面Ｅｒｂを見る方向の平面視において、当該各受光ファイバ２２が、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列されている。

ここで、たとえば、図１に示すように断面Ｓｒが受光端面Ｅｒの近傍に位置する場合、断面Ｓｒは、図５に示す受光端面Ｅｒと同様となる。

具体的には、各受光ファイバ２２は、たとえば、断面Ｓｒまたは端面Ｅｒｂを見る方向の平面視において、正三角格子状に互いに接して配列されている、すなわち最密に配列されている。言い換えると、各受光ファイバ２２は、たとえば、断面Ｓｒまたは端面Ｅｒｂを見る方向の平面視において、受光ファイバ２２等の６本の他のファイバと互いに接するように配列されている。

ここで、「正三角格子状の配列」とは、投光ファイバ１２における場合と同様に、たとえば、ある受光ファイバ２２が、当該受光ファイバ２２の中心を通る直線Ｌｒ１に沿う直近の他の受光ファイバ２２、当該中心において直線Ｌｒ１と６０度で交差する直線Ｌｒ２に沿う直近の他の受光ファイバ２２、および当該中心において直線Ｌｒ１，Ｌｒ２と６０度で交差する直線Ｌｒ３に沿う直近の他の受光ファイバ２２とそれぞれ互いに接するような配列である。

また、各投光ファイバ１２と同様に、たとえば、図５に示す受光端面Ｅｒまたは断面Ｓｒにおいて、各受光ファイバ２２は、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて約１５％密に配列されている。

なお、図５では、各受光ファイバ２２は、断面Ｓｒにおいて正三角格子状に互いに接するように配列されているが、上述のように、断面Ｓｒにおいて、当該各受光ファイバ２２が、正方格子状に互いに接するように配列された状態と比べて密に配列されればよい。具体的には、たとえば、ある受光ファイバ２２が、当該受光ファイバ２２の中心を通る直線に沿う直近の他の受光ファイバ２２、および当該中心において当該直線と９０°より小さくかつ６０°より大きい角度で交差する直線に沿う直近の他の受光ファイバ２２とそれぞれ互いに接して配列された状態であればよい。

受光側２次元アレイ固定部２３は、たとえば、３６本の受光ファイバ２２、４本の受光マーカ用光ファイバ２５、および４０本のダミーファイバ２６を束ねて固定する。

より詳細には、３６本の受光ファイバ２２は、たとえば、６本の受光ファイバ２２を含む層が６段に積層されるように束ねられている。また、各受光ファイバ２２は、入力端において、たとえば２回対称となるように二次元配列されている。

また、３６本の受光ファイバ２２は、たとえば、当該３６本の受光ファイバ２２の中心と３６本の投光ファイバ１２の中心とがそれぞれ対応するように束ねられている。具体的には、３６本の受光ファイバ２２は、たとえば、当該３６本の受光ファイバ２２の中心と３６本の投光ファイバ１２の中心とをそれぞれ重ね合わせることが可能なように束ねられている。

４本の受光マーカ用光ファイバ２５は、たとえば、束ねられた３６本の受光ファイバ２２の略四隅において、上記２回対称を維持するようにそれぞれ設けられている。

また、４本の受光マーカ用光ファイバ２５は、たとえば、当該４本の受光マーカ用光ファイバ２５の中心と４本の投光マーカ用光ファイバ１５の中心とがそれぞれ対応するように束ねられている。具体的には、４本の受光マーカ用光ファイバ２５は、たとえば、当該４本の受光マーカ用光ファイバ２５の中心と４本の投光マーカ用光ファイバ１５の中心とをそれぞれ重ね合わせることが可能なように束ねられている。

４０本のダミーファイバ２６は、たとえば、各受光ファイバ２２または各受光マーカ用光ファイバ２５と、受光側２次元アレイ固定部２３との間に設けられている。

このように、受光ファイバ２２、受光マーカ用光ファイバ２５またはダミーファイバ２６が他の６本のファイバと互いに接するように配列される構成により、各ファイバの中心を正三角形の頂点の位置に安定して固定することができるので、各ファイバの中心位置の設計値からのずれを抑制することができる。

なお、ダミーファイバ２６の本数は、４０に限らず、各受光ファイバ２２または各受光マーカ用光ファイバ２５と、受光側２次元アレイ固定部２３との間において、少なくともダミーファイバ２６の層を１つ設けることが可能な数であればよい。

また、受光ファイバ２２、受光マーカ用光ファイバ２５およびダミーファイバ２６の断面の形状が円形であるとしたが、これらのファイバの断面の形状がたとえば六角形であっても、断面Ｓｒにおいて、これらのファイバが、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列されている。

各受光ファイバ２２におけるコア２２ａの入力端は、たとえば、図４に示す各実像ＲＩｐの共役の位置に設けられる。このように各入力端が設けられる構成により、各受光ファイバ２２は、各実像ＲＩｐからの光を良好に受光することができる。

再び図１を参照して、受光ファイバ２２は、受けた光を分光器１へ導く機能を有する。より詳細には、各受光ファイバ２２は、たとえば、入力端において受光した受光光束群を一次元配列された複数の光束（以下、一次元光束群とも称する。）に変換して分光器１へ入射する。

より詳細には、受光側１次元アレイ固定部２１は、たとえば、受光側２次元アレイ固定部２３において入力端が二次元配列された各受光ファイバ２２の出力端を一次元配列された状態に固定する。

分光器１は、スリット１ａと、回折格子１ｂとを含む。スリット１ａの開口部は、たとえば、一次元光束群と対向し、かつ当該一次元光束群の配列方向と平行な方向に沿うように設けられている。

スリット１ａを通過した一次元光束群に含まれる複数の光束は、たとえば、回折格子１ｂによって当該配列方向と直交する方向にそれぞれ回折されて２次元検出器２に照射される。

２次元検出器２は、たとえば、回折格子１ｂにより回折された一次元光束群に含まれる光束ごとに、波長ごとの強度すなわちスペクトルを測定する。すなわち、２次元検出器２は、たとえば、図４に示す各実像ＲＩｐの位置ごとに、対応の投光ファイバ１２経由の光が照射された試料６１のスペクトルを測定する。

たとえば、測定光源１１にレーザ等の単色光の光源を用いる構成では、多点のラマンスペクトルを同時に測定可能な共焦点ラマン分光顕微鏡、または多点の蛍光スペクトルを同時に測定可能な共焦点分光顕微鏡として顕微分光装置１０１を用いることができる。

また、たとえば、測定光源１１に白色光源等のバンド幅の広い光の光源を用いる構成では、多点の分光反射スペクトルを同時に測定可能な共焦点分光反射顕微鏡として顕微分光装置１０１を用いることができる。

また、たとえば、共焦点光学系５は、投光マーカ用光ファイバ１５からのマーカ光束および受光マーカ用光ファイバ２５からのマーカ光束を集光して試料６１に照射する。

より詳細には、コリメートレンズ３７は、たとえば、各投光マーカ用光ファイバ１５の出力端から広がる光を、それぞれ略平行の光束である投光マーカ光束群に変換する。

バンドパスフィルタ３８は、たとえば、コリメートレンズ３７からの投光マーカ光束群に含まれる光の波長成分のうち、測定光源１１のレーザ光のスペクトルにおけるピーク以外の波長成分を減衰させる。

バンドパスフィルタ３８を透過した投光マーカ光束群は、たとえば、ダイクロイックミラー３３および走査ミラー３４によってそれぞれ反射されて対物レンズ３６へ入射する。

対物レンズ３６は、たとえば、走査ミラー３４によって反射された投光マーカ光束群に含まれる複数の光束をそれぞれ試料６１に集光する。

また、集光レンズ３１は、たとえば、各受光マーカ用光ファイバ２５の出力端から広がる光を、それぞれ略平行の光束である受光マーカ光束群に変換する。

バンドストップフィルタ３２は、たとえば、集光レンズ３１からの受光マーカ光束群に含まれる光の波長成分を透過させる。

バンドストップフィルタ３２を透過した受光マーカ光束群は、たとえば、走査ミラー３４によって反射されて対物レンズ３６へ入射する。

対物レンズ３６は、たとえば、走査ミラー３４によって反射された受光マーカ光束群に含まれる複数の光束をそれぞれ試料６１に集光する。

再び図４を参照して、実像ＲＩｐｍは、たとえば、４本の投光マーカ用光ファイバ１５のコア１５ａの出力端からの光が共焦点光学系５によって試料６１に集光されることで生成された、各コア１５ａの出力端の実像である。

また、実像ＲＩｒｍは、たとえば、４本の受光マーカ用光ファイバ２５のコア２５ａの出力端からの光が共焦点光学系５によって試料６１に集光されることで生成された、各コア２５ａの出力端の実像である。

ＸＹＺステージ６２は、たとえば、対物レンズ３６の光軸に対して垂直方向（以下、横方向とも称する。）および平行方向（以下、縦方向とも称する。）に移動することが可能である。試料６１は、たとえば、ＸＹＺステージ６２に載置され、当該ＸＹＺステージ６２が横方向に移動することにより横方向に走査される。

また、走査ミラー３４は、たとえば、ミラーの中心を通り、ミラー面に含まれ、かつ直交する２軸を回転軸として回転することが可能である。投光光束群に含まれる各光束の試料６１における集光位置は、たとえば、走査ミラー３４が当該２軸をそれぞれ回転軸として回転することで当該各光束の反射方向を変化させることにより横方向に走査される。

たとえば、試料６１を反射モードで観察する場合、反射照明５３は、対物レンズ３６側から試料６１を照射する。より詳細には、可動ハーフミラー３５は、たとえば、コリメートレンズ５４によりコリメートされた反射照明５３からの光束を反射して対物レンズ３６を介して試料６１へ照射する。

また、たとえば、試料６１を透過モードで観察する場合、透過照明６３は、試料６１に対して対物レンズ３６の反対側から試料６１を照射する。

観察光学系４は、たとえば、試料６１における集光点からの光束を観察カメラ５１に集光する。

より詳細には、観察光学系４における対物レンズ３６は、たとえば、試料６１から広がる光をコリメートする。可動ハーフミラー３５およびハーフミラー５５は、たとえば、対物レンズ３６によってコリメートされた光をそれぞれ反射する。

結像レンズ５２は、たとえば、ハーフミラー５５によって反射された光を観察カメラ５１に集光する。

観察カメラ５１は、たとえば、観察光学系４により集光された試料６１からの光に基づいて、試料６１における実像ＲＩｐ、ＲＩｒｍおよびＲＩｐｍを含む画像を生成する。

測定者は、たとえば、観察カメラ５１により生成された画像に基づいて試料６１における実像ＲＩｐ、ＲＩｒｍおよびＲＩｐｍの横方向の位置および縦方向の位置を確認することができる。測定者は、たとえば、必要に応じて、ＸＹＺステージ６２を横方向に動かすか、または走査ミラー３４を回転させることにより、試料６１における実像ＲＩｐ、ＲＩｒｍおよびＲＩｐｍの横方向の位置を調整する。

また、測定者は、たとえば、必要に応じて、ＸＹＺステージ６２を縦方向に動かすことにより試料６１における実像ＲＩｐ、ＲＩｒｍおよびＲＩｐｍの縦方向の位置を調整する。なお、測定者は、ＸＹＺステージ６２を縦方向に動かす代わりに、対物レンズ３６を縦方向に動かして調整してもよい。

また、測定者は、たとえば、当該画像に基づいて試料６１における実像ＲＩｐｍおよびＲＩｒｍの位置関係を確認することができる。

ここで、実像ＲＩｐｍの中心および実像ＲＩｒｍの中心の位置関係であるマーカ位置関係は、たとえば、受光ファイバ２２のコア２２ａの入力端の中心位置と実像ＲＩｐの中心からの光の当該入力端における集光位置との関係と対応する。

たとえば、図４に示すように実像ＲＩｐｍの中心と、対応の実像ＲＩｒｍの中心とが一致する場合、受光ファイバ２２のコア２２ａの入力端の中心において、対応の実像ＲＩｐの中心からの光が集光する。すなわち、各受光ファイバ２２のコア２２ａは、各実像ＲＩｐからの光をそれぞれ良好に受光することができる。

測定者は、たとえば、マーカ位置関係に基づいて、各受光ファイバ２２のコア２２ａの入力端が各実像ＲＩｐからの光をそれぞれ良好に受光するか否かを確認する。

測定者は、たとえば、各実像ＲＩｐｍの中心と、対応の各実像ＲＩｒｍの中心とがずれている場合、各実像ＲＩｐｍの中心と、対応の各実像ＲＩｒｍの中心とが一致するように共焦点光学系５における各光学素子、投光側２次元アレイ固定部１３および受光側２次元アレイ固定部２３の位置および向きの調整を行うことにより、各受光ファイバ２２のコア２２ａの入力端が各実像ＲＩｐからの光をそれぞれ良好に受光できるようにする。

たとえば、投光マーカ光源１４および受光マーカ光源２４は、互いに異なる色を有する光を出力する。具体的には、たとえば、測定光源１１が緑色のレーザ光源である場合、投光マーカ光源１４および受光マーカ光源２４は、それぞれ緑色の光および赤色の光を出力する。

これにより、実像ＲＩｐｍの色および実像ＲＩｒｍの色をそれぞれ緑色および赤色にすることができるので、測定者は、実像ＲＩｐｍおよび実像ＲＩｒｍをより確実に見分けることができる。また、実像ＲＩｐｍの領域および実像ＲＩｒｍの領域の重複部分の色を、緑色および赤色を加法混色した色である黄色にすることができるので、測定者は、赤色の実像ＲＩｒｍと黄色の当該重複部分との位置関係に基づいて、各実像ＲＩｐｍの中心と対応の各実像ＲＩｒｍの中心とのずれを明瞭に確認することができる。

なお、可動ハーフミラー３５は、たとえば、分光器１を用いた測定が行われる場合、投光光束群の光路から退避した位置へ移動する。

また、たとえば、投光マーカ光源１４および受光マーカ光源２４としてＬＥＤを用いる場合、投光マーカ光源１４のピーク発光波長λｐｐおよび受光マーカ光源２４のピーク発光波長λｐｒは、以下の例のように設定すればよい。

すなわち、たとえば、測定光源１１のレーザ光の発振波長λＬが青色の４８８ｎｍ（ナノメートル）である場合、バンドパスフィルタ３８およびバンドストップフィルタ３２の減衰特性を考慮して、ピーク発光波長λｐｐおよびλｐｒをそれぞれ青色の４９０ｎｍおよび緑色の５３０ｎｍに設定すればよい。

また、たとえば、発振波長λＬが緑色の５３２ｎｍである場合、フィルタの減衰特性を同様に考慮して、ピーク発光波長λｐｐおよびλｐｒをそれぞれ緑色の５３０ｎｍおよび赤色の６２５ｎｍに設定すればよい。

また、たとえば、発振波長λＬが赤色の６３５ｎｍである場合、フィルタの減衰特性を同様に考慮して、ピーク発光波長λｐｐおよびλｐｒをそれぞれ赤色の６２５ｎｍおよび赤色の７８０ｎｍに設定すればよい。

また、たとえば、発振波長λＬが赤色の７８５ｎｍである場合、フィルタの減衰特性を同様に考慮して、ピーク発光波長λｐｐおよびλｐｒをそれぞれ赤色の７８０ｎｍおよび近赤外領域の８３０ｎｍに設定すればよい。ここで、観察カメラ５１における撮像素子としてたとえばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いる場合、可視光の光、および８３０ｎｍ等の肉眼で視認することは困難な近赤外領域の光に対してＣＣＤは感度を有しているので、測定者は、観察カメラ５１により撮像された画像から実像ＲＩｐｍ，ＲＩｒｍを視認することができる。

［投光部６の変形例］
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置における投光部の変形例の構成を示す図である。

図６を参照して、投光部６Ａは、図１に示す投光部６と比べて、測定光源１１の代わりに、複数の測定光源１７を含む。

この例では、投光部６Ａは、たとえば、測定光源１７Ａ〜１７Ｉを含む。以下、測定光源１７Ａ〜１７Ｉの各々を、測定光源１７とも称する。

測定光源１７は、たとえば、自ら光を発する光源であり、具体的には単色光を出力するレーザである。なお、測定光源１７は、バンド幅の広い光を出力するＬＥＤまたは白熱電球等であってもよい。

複数の投光ファイバ１２は、たとえば複数の測定光源１７からの光を受ける。測定光源１７は、たとえば複数の投光ファイバ１２のうちの一部である対応の１または複数の投光ファイバ１２に光を照射する。

具体的には、３６本の投光ファイバ１２は、たとえば９つの測定光源１７からの光を受ける。測定光源１７は、たとえば３６本の投光ファイバ１２のうちの一部である対応の４本の投光ファイバ１２に光を照射する。

なお、測定光源１７は、３６本の投光ファイバ１２のうちの一部である対応の４本の投光ファイバ１２に光を照射する構成に限らず、対応の投光ファイバ１２として、３本以下または５本以上の投光ファイバ１２に光を照射する構成であってもよい。

測定光源１７からの光の光路は、たとえば、投光ファイバ１２の受ける光が対応の１つの測定光源１７からの光となるように制限されている。言い換えると、たとえば、１つの測定光源１７からの光が対応の１または複数の投光ファイバ１２に照射されるように測定光源１７および投光ファイバ１２間の光路が制限されている。

具体的には、たとえば、測定光源１７は、光を遮蔽可能な筐体により覆われている。また、たとえば、投光ファイバ１２は、当該筐体内において測定光源１７と光学的に結合している。

このように、投光部６Ａでは、３６本の投光ファイバ１２当たりで１つの測定光源１１を用いる投光部６と比べて、３６本の投光ファイバ１２当たりで９つの測定光源１７、すなわち４本の投光ファイバ１２当たりで１つの測定光源１７を用いるので、各投光ファイバ１２が受けるレーザ光の強度をより大きくすることができる。

これにより、試料６１に照射する光の強度を大きくすることができるので、たとえばラマンスペクトルまたは蛍光スペクトルを良好に測定することができる。

また、ラマンスペクトルにおけるラマンシフトの大きさは、散乱光の周波数と励起光の周波数との差に相当するため、単色光を試料６１に照射することが好ましい。これに対して、投光部６Ａでは、各投光ファイバ１２が複数の測定光源１７からの光を受けてしまうことを防止することができ、かつ共焦点光学系５を用いる構成により、試料６１における各実像ＲＩｐの位置ごとに単一の測定光源１７からの光を励起光とするラマンスペクトルを測定することができる。これにより、測定光源１７ごとにレーザの発振周波数がばらつく場合においても、各測定光源１７におけるレーザの発振周波数に基づいて、各実像ＲＩｐの位置ごとにラマンシフトの大きさを正しく求めることができる。

［測定方法］
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置を用いた測定方法の手順の一例を定めたフローチャートである。

図７を参照して、まず、測定者は、試料６１をＸＹＺステージ６２に載置する（ステップＳ１０２）。

次に、測定者は、投光光束群の光路に可動ハーフミラー３５を挿入し、反射照明５３または透過照明６３を点灯して焦点位置の調整および測定位置の確認を行う（ステップＳ１０４）。

次に、測定者は、投光マーカ光源１４および受光マーカ光源２４を点灯して試料６１における実像ＲＩｒｍおよびＲＩｐｍの縦方向の位置の調整を行うとともに、実像ＲＩｐｍの中心および実像ＲＩｒｍの中心の位置関係すなわちマーカ位置関係を確認する（ステップＳ１０６）。

次に、測定者は、実像ＲＩｐｍの中心および実像ＲＩｒｍの中心がずれている場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、ずれが解消するように、共焦点光学系５における各光学素子、投光側２次元アレイ固定部１３および受光側２次元アレイ固定部２３の位置および向きの調整を行う（ステップＳ１１０）。

次に、測定者は、実像ＲＩｐｍの中心および実像ＲＩｒｍの中心がずれていないことを確認するか（ステップＳ１０８でＮＯ）、または光学系の調整を行うと（ステップＳ１１０）、投光光束群の光路から可動ハーフミラー３５を退避させ、反射照明５３、透過照明６３、投光マーカ光源１４および受光マーカ光源２４を消灯するとともに測定光源１１を点灯する（ステップＳ１１２）。

次に、測定者は、多点のスペクトルを同時に測定する（ステップＳ１１４）。

次に、測定者は、測定位置の走査が必要である場合（ステップＳ１１６でＹＥＳ）、走査ミラー３４の回転またはＸＹＺステージ６２の横方向の移動を行う（ステップＳ１１８）。

次に、測定者は、走査後の多点のスペクトルを同時に測定する（ステップＳ１１４）。

一方、測定者は、測定位置の走査が不要または終了した場合（ステップＳ１１６でＮＯ）、測定した各スペクトルに基づいて位置ごとのスペクトルの特徴量を算出し、算出した特徴量の面内分布を作成して出力する（ステップＳ１２０）。ここで、スペクトルの特徴量は、たとえば、ラマンシフトの大きさ、ピークの強度、透過率、反射率、または色度等である。

なお、本明細書において、「多点のスペクトルを同時に測定する」とは、多点のスペクトルを並行して測定することを含む。

また、本発明の第１の実施の形態に係る各投光ファイバ１２および各受光ファイバ２２は、それぞれ二次元配列された構成であるとしたが、これに限定するものではない。各投光ファイバ１２および各受光ファイバ２２は、一次元配列されてもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置は、複数の投光マーカ用光ファイバ１５を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。顕微分光装置１０１は、１本の投光マーカ用光ファイバ１５を備える構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置は、複数の受光マーカ用光ファイバ２５を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。顕微分光装置１０１は、１本の受光マーカ用光ファイバ２５を備える構成であってもよい。

たとえば、顕微分光装置１０１が、１本の投光マーカ用光ファイバ１５および１本の受光マーカ用光ファイバ２５を備える構成である場合、投光マーカ用光ファイバ１５のコア１５ａおよび受光マーカ用光ファイバ２５のコア２５ａの形状を四角形等の角度を識別可能な形状にすることにより、受光ファイバ２２のコア２２ａの入力端の中心位置と実像ＲＩｐの中心からの光の当該入力端における集光位置との関係を確認することができる。これにより、光学系の調整を容易に行うことができる。

また、たとえば、顕微分光装置１０１が投光マーカ用光ファイバ１５を２本備える構成である場合、投光端面Ｅｐおいて、２本の投光マーカ用光ファイバ１５が、束ねられた３６本の投光ファイバ１２の略四隅のうちの対角位置に設けられる構成であってもよい。

また、たとえば、顕微分光装置１０１が受光マーカ用光ファイバ２５を２本備える構成である場合、受光端面Ｅｒおいて、２本の受光マーカ用光ファイバ２５が、束ねられた３６本の受光ファイバ２２の略四隅のうちの対角位置に設けられる構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置は、各投光ファイバ１２、各投光マーカ用光ファイバ１５および各ダミーファイバ１６を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。顕微分光装置１０１は、各投光マーカ用光ファイバ１５および各ダミーファイバ１６の少なくともいずれか一方を備えない構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置は、各受光ファイバ２２、各受光マーカ用光ファイバ２５および各ダミーファイバ２６を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。顕微分光装置１０１は、各受光マーカ用光ファイバ２５および各ダミーファイバ２６の少なくともいずれか一方を備えない構成であってもよい。

たとえば、顕微分光装置１０１が各受光マーカ用光ファイバ２５を備えない構成である場合、受光ファイバ２２を分光器１から取り外して受光ファイバ２２の出力端へ光を照射したり、スリット１ａの回折格子１ｂ側から受光ファイバ２２の出力端へ向けて光を照射したりすることにより、３６本の受光ファイバ２２のコア２２ａの実像ＲＩｒが試料６１に生成される。また、測定光源１１を点灯させることにより、実像ＲＩｐが試料６１に生成される。これらの実像ＲＩｒ，ＲＩｐを用いることにより、受光ファイバ２２のコア２２ａの入力端の中心位置と実像ＲＩｐの中心からの光の当該入力端における集光位置との関係を確認することができる。これにより、光学系の調整を行うことができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置は、投光マーカ光源１４を備えない構成であってもよい。この場合、たとえば、投光マーカ用光ファイバ１５は、測定光源１１からの光を投光ファイバ１２の入力端側において受ける。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置は、受光マーカ光源２４を備えない構成であってもよい。この場合、たとえば、受光マーカ用光ファイバ２５は、測定光源１１からの光を受光ファイバ２２の出力端側において受ける。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置は、各投光ファイバ１２および各受光ファイバ２２が、それぞれ、各光ファイバの延伸方向と直交する平面に沿って切断された断面ＳｐおよびＳｒにおいて、各光ファイバが、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列された構成であるとしたが、これに限定するものではない。各投光ファイバ１２および各受光ファイバ２２のいずれか一方が、対応の断面ＳｐまたはＳｒにおいて、各光ファイバが、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列される構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置は、受光ファイバ２２のコア２２ａの外径Ｒｒが、投光ファイバ１２のコア１２ａの外径Ｒｐよりも大きい構成であるとしたが、これに限定するものではない。外径Ｒｒは、外径Ｒｐと同じであってもよいし、外径Ｒｐより小さくてもよい。

ところで、このような各特許文献に記載の技術を超えて、分光を行うためのより優れた装置を提供する技術が求められている。

より詳細には、特許文献１および２に記載の多焦点共焦点顕微鏡では、共焦点光学系においてピンホールアレイを設ける必要があるため、光学系が複雑な構成になり、また、光学系の調整が困難となってしまうという問題がある。

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置では、複数の投光ファイバ１２は、測定光源１１からの光を受ける。複数の受光ファイバ２２は、受けた光を分光器１へ導く。そして、共焦点光学系５は、複数の投光ファイバ１２からの複数の光束をそれぞれ集光して試料６１に照射し、試料６１における複数の集光点からの複数の光束を複数の受光ファイバ２２にそれぞれ結像する。

このように、複数の投光ファイバ１２および複数の受光ファイバ２２を用いることに着目して多焦点かつ共焦点を実現し、たとえば、特許文献１および２に記載の多焦点共焦点顕微鏡と異なり、光学系において光学素子の個数が少なくかつピンホールアレイを設けない簡易かつ調整容易な構成で、試料６１における複数の位置からの光の分光を行うことができる。したがって、より優れた顕微分光装置を提供することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置では、複数の投光ファイバ１２および複数の受光ファイバ２２は、それぞれ二次元配列されている。そして、複数の投光ファイバ１２および複数の受光ファイバ２２の少なくともいずれか一方は、各光ファイバの延伸方向と直交する平面に沿って切断された断面ＳｐまたはＳｒにおいて、各光ファイバが、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列されている。

このような構成により、断面ＳｐまたはＳｒにおける単位面積当たりの光ファイバの本数を増加させることができるので、測定光源１１による各投光ファイバ１２への光の照射面積をより小さくすることができる。これにより、１つの投光ファイバ１２が測定光源１１から受ける光量を増加させることができるので、光の利用効率を向上させることができる。また、各光ファイバによる装置の占有率を小さくすることができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置では、投光マーカ用光ファイバ１５は、複数の投光ファイバ１２に沿うように固定され、投光マーカ光源１４からの光を投光ファイバ１２の入力端側において受ける。受光マーカ用光ファイバ２５は、複数の受光ファイバ２２に沿うように固定され、受光マーカ光源２４からの光を受光ファイバ２２の出力端側において受ける。そして、共焦点光学系５は、投光マーカ用光ファイバ１５からのマーカ光束および受光マーカ用光ファイバ２５からのマーカ光束を集光して試料６１に照射する。

このような構成により、投光マーカ用光ファイバ１５からのマーカ光束の集光位置と受光マーカ用光ファイバ２５からのマーカ光束の集光位置との関係に基づいて、試料６１における各集光点からの光束の集光位置と各受光ファイバ２２の位置との関係を認識し、光学系の状態の良否を容易に判断することができる。これにより、たとえば、光学系の状態が悪い場合、光学系における各光学素子の配置の修正を行うことができるので、光学系を良好な状態に維持することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置では、投光マーカ光源１４および受光マーカ光源２４は、互いに異なる色を有する光を出力する。

このような構成により、投光マーカ用光ファイバ１５および受光マーカ用光ファイバ２５からの異なる色のマーカ光束を試料６１に照射することができるので、光学系の状態の良否をさらに容易に判断することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置は、複数の測定光源１７を備える。複数の投光ファイバ１２は、複数の測定光源１７からの光を受ける。測定光源１７は、複数の投光ファイバ１２のうちの一部である対応の１または複数の投光ファイバ１２に光を照射する。そして、測定光源１７からの光の光路は、投光ファイバ１２の受ける光が対応の１つの測定光源１７からの光となるように制限されている。

このような構成により、１つの測定光源１７が照射対象とする投光ファイバ１２の本数を少なくすることができるので、投光ファイバ１２が測定光源１７から受ける光の強度をより大きくすることができる。これにより、試料６１における各集光点からの光の分光をより良好に行うことができる。また、１本の投光ファイバ１２が複数の測定光源１７からの光を受けてしまうことを防止することができるので、試料６１における集光点ごとに単一の測定光源１７からの光を照射することができる。これにより、試料６１における各集光点からの光の分光結果において、測定光源１７が照射する光の分光特性の測定光源１７ごとのばらつきが反映されてしまうことを防止することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る顕微分光装置では、受光ファイバ２２のコア２２ａの外径Ｒｒは、投光ファイバ１２のコア１２ａの外径Ｒｐよりも大きい。

このような構成により、試料６１における各集光点からの光束の集光位置と各受光ファイバ２２のコア２２ａの中心位置とのずれに対するマージンをより確実に確保することができる。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る顕微分光装置と比べて、投光側に光ファイバを用いない顕微分光装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る顕微分光装置と同様である。

図８は、本発明の第２の実施の形態に係る顕微分光装置の構成を示す図である。

図８を参照して、顕微分光装置１０２は、観察光学系４と、受光部７と、共焦点光学系８と、投光部７１と、観察カメラ５１と、反射照明５３と、コリメートレンズ５４と、ＸＹＺステージ６２と、透過照明６３とを備える。

顕微分光装置１０２における観察光学系４、受光部７、観察カメラ５１、反射照明５３、コリメートレンズ５４、ＸＹＺステージ６２および透過照明６３の機能は、図１に示す顕微分光装置１０１における観察光学系４、受光部７、観察カメラ５１、反射照明５３、コリメートレンズ５４、ＸＹＺステージ６２および透過照明６３とそれぞれ同様である。

投光部７１は、測定光源１１と、レンズ７２とを含む。投光部７１における測定光源１１の機能は、図１に示す投光部６における測定光源１１と同様である。

共焦点光学系８は、図１に示す共焦点光学系５と比べて、さらに、第１レンズ３９と、ピンホール板４０と、第２レンズ４１とを含む。共焦点光学系８における集光レンズ３１、バンドストップフィルタ３２、ダイクロイックミラー３３、走査ミラー３４、対物レンズ３６、コリメートレンズ３７およびバンドパスフィルタ３８の機能は、図１に示す共焦点光学系５における集光レンズ３１、バンドストップフィルタ３２、ダイクロイックミラー３３、走査ミラー３４、対物レンズ３６、コリメートレンズ３７およびバンドパスフィルタ３８とそれぞれ同様である。

投光部７１における測定光源１１は、たとえば、レンズ７２を介して光をコリメートレンズ３７へ照射する。ここで、レンズ７２は、たとえば、自己とコリメートレンズ３７との間においてビームウェストが形成されるように測定光源１１から広がる光を集光する。

共焦点光学系８は、測定光源１１からの光による複数の光束をそれぞれ集光して試料６１に照射し、試料６１における複数の集光点からの複数の光束を複数の受光ファイバ２２にそれぞれ結像する機能を有する。

より詳細には、コリメートレンズ３７は、たとえば、レンズ７２を介して測定光源１１から受ける光を略平行の光束である投光光束に変換する。

バンドパスフィルタ３８は、たとえば、コリメートレンズ３７からの投光光束に含まれるレーザ光の波長成分のうち、当該レーザ光のスペクトルにおけるピーク以外の波長成分を減衰させる。

バンドパスフィルタ３８を透過した投光光束は、たとえば、ダイクロイックミラー３３によって反射されて第１レンズ３９へ入射する。

第１レンズ３９は、たとえば、ダイクロイックミラー３３によって反射された投光光束をピンホール板４０に集光する。

図９は、本発明の第２の実施の形態に係る顕微分光装置におけるピンホール板の主表面の平面図である。

図９には、投光光生成穴４０ｈｂおよびマーカ光生成穴４０ｈｍがそれぞれ実線および破線で描かれている。

図９を参照して、ピンホール板４０には、たとえば、３６個の投光光生成穴４０ｈｂと、４個のマーカ光生成穴４０ｈｍとが設けられている。マーカ光生成穴４０ｈｍの径は、たとえば投光光生成穴４０ｈｂの径より大きい。

より詳細には、３６個の投光光生成穴４０ｈｂは、たとえば、図２に示す投光ファイバ１２のコア１２ａに対応する位置にそれぞれ設けられている。

具体的には、各投光光生成穴４０ｈｂは、たとえば、投光光束の伝搬方向に沿う方向の平面視において、正三角格子状に二次元配列するように設けられている。また、各投光光生成穴４０ｈｂは、たとえば、当該平面視において、２回対称となるように設けられている。

より詳細には、３６個の投光光生成穴４０ｈｂは、たとえば、６個の投光光生成穴４０ｈｂを含む層が６層設けられている。

４個のマーカ光生成穴４０ｈｍは、たとえば、図２に示す投光マーカ用光ファイバ１５のコア１５ａに対応する位置にそれぞれ設けられている。

具体的には、各マーカ光生成穴４０ｈｍは、たとえば、投光光束の伝搬方向に沿う方向の平面視において、設けられた３６個の投光光生成穴４０ｈｂの略四隅において、上記２回対称を維持するようにそれぞれ設けられている。

３６個の投光光生成穴４０ｈｂは、たとえば、第１レンズ３９により集光された投光光束から、ピンホール板４０における第１レンズ３９の反対側に３６個の光源を生成する。

同様に、４個のマーカ光生成穴４０ｈｍは、たとえば、第１レンズ３９により集光された投光光束から、ピンホール板４０における第１レンズ３９の反対側に４個の光源を生成する。

第２レンズ４１は、たとえば、各投光光生成穴４０ｈｂにより生成された光源から広がる光を略平行の光束である投光光束群に変換するとともに、各マーカ光生成穴４０ｈｍにより生成された光源から広がる光を略平行の光束である投光マーカ光束群に変換する。

走査ミラー３４は、たとえば、第２レンズ４１からの投光光束群および投光マーカ光束群を対物レンズ３６に向けて反射する。

対物レンズ３６は、たとえば、走査ミラー３４によって反射された投光光束群および投光マーカ光束群に含まれる複数の光束をそれぞれ試料６１に集光する。

図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る顕微分光装置における試料に結像された実像の一例を示す図である。

図１０では、実像ＲＩｐｈ、実像ＲＩｐｍｈおよび実像ＲＩｒｍｈがそれぞれ実線、破線および一点鎖線で描かれている。

図１０を参照して、実像ＲＩｐｈは、たとえば、ピンホール板４０における３６個の投光光生成穴４０ｈｂからの光が共焦点光学系８によって試料６１に集光されることで生成された、当該各投光光生成穴４０ｈｂの実像である。

実像ＲＩｐｍｈは、たとえば、ピンホール板４０における４個のマーカ光生成穴４０ｈｍからの光が共焦点光学系８によって試料６１に集光されることで生成された、当該各マーカ光生成穴４０ｈｍの実像である。

再び図８を参照して、対物レンズ３６は、たとえば、各実像ＲＩｐｈから広がる光をそれぞれ略平行の光束である受光光束群に変換する。

走査ミラー３４は、たとえば、対物レンズ３６によって変換された受光光束群を反射する。

第２レンズ４１は、たとえば、走査ミラー３４によって反射された受光光束群に含まれる複数の光束をそれぞれピンホール板４０における対応の投光光生成穴４０ｈｂに集光する。

第１レンズ３９は、たとえば、各投光光生成穴４０ｈｂを通過した受光光束群をコリメートする。

バンドストップフィルタ３２は、たとえば、第１レンズ３９によってコリメートされた受光光束群に含まれる光の波長成分のうち、測定光源１１のレーザ光のスペクトルにおけるピークの波長成分を減衰させる。

集光レンズ３１は、たとえば、バンドストップフィルタ３２を透過した受光光束群に含まれる複数の光束をそれぞれ対応の受光ファイバ２２におけるコア２２ａに集光する。

また、共焦点光学系８は、複数の受光マーカ用光ファイバ２５からの複数のマーカ光束をそれぞれ集光して試料６１に照射する。

より詳細には、集光レンズ３１は、たとえば、各受光マーカ用光ファイバ２５の出力端から広がる光を、それぞれ略平行の光束である受光マーカ光束群に変換する。

バンドストップフィルタ３２は、たとえば、集光レンズ３１からの受光マーカ光束群に含まれる光の波長成分を透過させる。

第１レンズ３９は、たとえば、バンドストップフィルタ３２を透過した受光マーカ光束群に含まれる複数の光束を図９に示すピンホール板４０における各マーカ光生成穴４０ｈｍにそれぞれ集光する。ここで、マーカ光生成穴４０ｈｍにおける受光マーカ光束のビーム径は、たとえば当該マーカ光生成穴４０ｈｍの径より小さいので、受光マーカ光束群に含まれる各光束は、対応のマーカ光生成穴４０ｈｍを通過する。

第２レンズ４１は、たとえば、各マーカ光生成穴４０ｈｍを通過した受光マーカ光束群をコリメートする。

走査ミラー３４は、たとえば、第２レンズ４１によりコリメートされた受光マーカ光束群を対物レンズ３６に向けて反射する。

対物レンズ３６は、たとえば、走査ミラー３４によって反射された受光マーカ光束群に含まれる複数の光束をそれぞれ試料６１に集光する。

再び図１０を参照して、実像ＲＩｒｍｈは、たとえば、ピンホール板４０における４個のマーカ光生成穴４０ｈｍを通過した、４本の受光マーカ用光ファイバ２５のコア２５ａの出力端からの光が共焦点光学系８によって試料６１に集光されることで生成された、各コア２５ａの出力端の実像である。

上述したように、マーカ光生成穴４０ｈｍの径が投光光生成穴４０ｈｂの径より大きい構成により、マーカ光生成穴４０ｈｍによる欠損のない実像ＲＩｒｍｈを試料６１に結像することができる。これにより、測定者は、実像ＲＩｐｍｈの中心および実像ＲＩｒｍｈの中心の位置関係であるマーカ位置関係に基づいて、各受光ファイバ２２のコア２２ａの入力端が各実像ＲＩｐｈからの光を良好に受光するか否かの確認をより正しく行うことができる。

以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る顕微分光装置では、複数の受光ファイバ２２は、二次元配列され、受けた光を分光器１へ導く。共焦点光学系８は、測定光源１１からの光による複数の光束をそれぞれ集光して試料６１に照射し、試料６１における複数の集光点からの複数の光束を複数の受光ファイバ２２にそれぞれ結像する。複数の受光ファイバ２２は、二次元配列されており、各光ファイバの延伸方向と直交する平面に沿って切断された断面Ｓｒにおいて、当該各光ファイバが、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列されている。受光マーカ用光ファイバ２５は、複数の受光ファイバ２２に沿うように固定され、受光マーカ光源２４からの光を受光ファイバ２２の出力端側において受ける。そして、共焦点光学系８は、複数の受光マーカ用光ファイバ２５からの複数のマーカ光束をそれぞれ集光して試料６１に照射する。

このような構成により、たとえば、測定光源１１からの光による複数の投光マーカ光束の集光位置と受光マーカ用光ファイバ２５からのマーカ光束の集光位置との関係に基づいて、簡易かつ調整容易な構成で、試料６１における各集光点からの光束の集光位置と各受光ファイバ２２の位置との関係を認識し、光学系の状態の良否を容易に判断することができる。これにより、たとえば、光学系の状態が悪い場合、光学系における各光学素子の配置の修正を行うことができるので、光学系を良好な状態に維持することができる。また、各受光ファイバ２２による装置の占有率を小さくすることができる。したがって、より優れた顕微分光装置を提供することができる。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る顕微分光装置１０１と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る顕微分光装置と比べて、投光側に光ファイバを用いない顕微分光装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る顕微分光装置と同様である。

図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る顕微分光装置の構成を示す図である。

図１１を参照して、顕微分光装置１０３は、観察光学系４と、共焦点光学系５と、投光部６Ｂと、受光部７と、観察カメラ５１と、反射照明５３と、コリメートレンズ５４と、ＸＹＺステージ６２と、透過照明６３とを備える。

顕微分光装置１０３における観察光学系４、共焦点光学系５、受光部７、観察カメラ５１、反射照明５３、コリメートレンズ５４、ＸＹＺステージ６２および透過照明６３の機能は、図１に示す顕微分光装置１０１における観察光学系４、共焦点光学系５、受光部７、観察カメラ５１、反射照明５３、コリメートレンズ５４、ＸＹＺステージ６２および透過照明６３とそれぞれ同様である。

図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る顕微分光装置における投光部の構成を示す図である。

図１２を参照して、投光部６Ｂは、複数の測定光源１７と、レンズアレイ８１と、仕切り板８２と、ピンホール板８３とを含む。

図１３は、図１２に示すピンホール板の主表面の平面図である。図１３には、投光光生成穴８３ｈｂおよびマーカ光生成穴８３ｈｍがそれぞれ実線および破線で描かれている。

図１２および図１３を参照して、ピンホール板８３には、たとえば、３６個の投光光生成穴８３ｈｂと、４個のマーカ光生成穴８３ｈｍとが設けられている。マーカ光生成穴８３ｈｍの径は、たとえば投光光生成穴８３ｈｂの径と略同じである。

３６個の投光光生成穴８３ｈｂおよび４個のマーカ光生成穴８３ｈｍの位置は、たとえば、図９に示すピンホール板４０における３６個の投光光生成穴４０ｈｂおよびマーカ光生成穴４０ｈｍの位置とそれぞれ同じである。

仕切り板８２は、たとえば、ピンホール板８３から測定光源１７に向かって延伸し、投光光源の伝搬方向に沿う方向の平面視において、ピンホール板８３を９つのサブエリアに分割する。各サブエリアには、たとえば、４個の投光光生成穴８３ｈｂが含まれる。また、四隅のサブエリアには、たとえばそれぞれマーカ光生成穴８３ｈｍがさらに含まれる。

レンズアレイ８１は、たとえばピンホール板８３におけるサブエリアに対応して設けられた９つのレンズを含む。

複数の投光光生成穴８３ｈｂは、たとえば複数の測定光源１７からの光を受ける。測定光源１７は、たとえば複数の投光光生成穴８３ｈｂのうちの一部である対応の１または複数の投光光生成穴８３ｈｂに光を照射する。

具体的には、３６個の投光光生成穴８３ｈｂは、たとえば９つの測定光源１７からの光を受ける。測定光源１７は、たとえば３６個の投光光生成穴８３ｈｂのうちの一部である対応の４個の投光光生成穴８３ｈｂに光を照射する。

なお、測定光源１７は、３６個の投光光生成穴８３ｈｂのうちの一部である対応の４個の投光光生成穴８３ｈｂに光を照射する構成に限らず、対応の投光光生成穴８３ｈｂとして、３個以下または５個以上の投光光生成穴８３ｈｂに光を照射する構成であってもよい。

測定光源１７からの光の光路は、たとえば、投光光生成穴８３ｈｂの受ける光が対応の１つの測定光源１７からの光となるように制限されている。言い換えると、たとえば、１つの測定光源１７からの光が対応の１または複数の投光光生成穴８３ｈｂに照射されるように測定光源１７および投光光生成穴８３ｈｂ間の光路が制限されている。

より詳細には、測定光源１７は、たとえばピンホール板８３におけるサブエリアに対応して９つ設けられる。

レンズアレイ８１における各レンズは、たとえば、対応の測定光源１７から広がる光をピンホール板８３における対応のサブエリアに集光する。この際、仕切り板８２は、たとえば、ある測定光源１７の光が対応のサブエリア以外のサブエリアへ照射されることを防止する。

３６個の投光光生成穴８３ｈｂは、たとえば、レンズアレイ８１により集光された測定光源１７からの光から、ピンホール板８３における測定光源１７の反対側に３６個の光源を生成する。

同様に、４個のマーカ光生成穴８３ｈｍは、たとえば、レンズアレイ８１により集光された測定光源１７からの光から、ピンホール板８３における測定光源１７の反対側に４個の光源を生成する。

コリメートレンズ３７は、たとえば、各投光光生成穴８３ｈｂにより生成された光源から広がる光を略平行の光束である投光光束群に変換するとともに、各マーカ光生成穴８３ｈｍにより生成された光源から広がる光を略平行の光束である投光マーカ光束群に変換する。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る顕微分光装置１０１と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る顕微分光装置と比べて、投光側に光ファイバを用いず、かつ透過型の顕微分光装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る顕微分光装置と同様である。

図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る顕微分光装置の構成を示す図である。

図１４を参照して、顕微分光装置１０４は、投光部６Ｃと、受光部７と、共焦点光学系１０と、観察カメラ５１と、ＸＹＺステージ６２と、透過照明６３と、コリメートレンズ１２４と、ハーフミラー１２５と、観察光学系１３０とを備える。

顕微分光装置１０４における受光部７、観察カメラ５１、ＸＹＺステージ６２および透過照明６３の機能は、図１に示す顕微分光装置１０１における受光部７、観察カメラ５１、ＸＹＺステージ６２および透過照明６３とそれぞれ同様である。

投光部６Ｃは、ピンホール板８３と、測定光源１２０と、コリメートレンズ１２１と、集光レンズ１２２とを含む。投光部６Ｃにおけるピンホール板８３の機能は、図１２に示す投光部６Ｂにおけるピンホール板８３と同様である。

共焦点光学系１０は、コリメートレンズ群１２３と、対物レンズ１２６と、対物レンズ３６と、ハーフミラー１２７と、集光レンズ群１２９とを含む。観察光学系１３０は、対物レンズ３６と、結像レンズ１２８とを含む。

投光部６Ｃは、たとえば多点の光源を生成する。より詳細には、測定光源１２０は、たとえばＬＥＤまたは白熱電球等である。なお、測定光源１２０は、レーザであってもよい。

コリメートレンズ１２１は、測定光源１２０から広がる光を略平行の光束である投光光束に変換する。集光レンズ１２２は、コリメートレンズ１２１からの投光光束をピンホール板８３に集光する。

図１３に示すピンホール板８３における３６個の各投光光生成穴８３ｈｂは、たとえば、集光レンズ１２２により集光された測定光源１２０からの光から、ピンホール板８３における測定光源１２０の反対側に３６個の光源を生成する。

同様に、４個のマーカ光生成穴８３ｈｍは、たとえば、集光レンズ１２２により集光された測定光源１２０からの光から、ピンホール板８３における測定光源１２０の反対側に４個の光源を生成する。

共焦点光学系１０は、測定光源１２０からの光による複数の光束をそれぞれ集光して試料６１に照射し、試料６１における複数の集光点からの複数の光束を複数の受光ファイバ２２にそれぞれ結像する機能を有する。

より詳細には、コリメートレンズ群１２３は、たとえば、各投光光生成穴８３ｈｂにより生成された光源から広がる光を略平行の光束である投光光束群に変換するとともに、各マーカ光生成穴８３ｈｍにより生成された光源から広がる光を略平行の光束である投光マーカ光束群に変換する。

対物レンズ１２６は、たとえば、コリメートレンズ群１２３からの投光光束群および投光マーカ光束群に含まれる複数の光束をそれぞれ試料６１に集光する。

試料６１には、たとえば、図４に示す実像ＲＩｐと同様の実像ＲＩｐｔが結像される。ここで、実像ＲＩｐｔは、たとえば、ピンホール板８３における３６個の投光光生成穴８３ｈｂからの光が共焦点光学系１０によって試料６１に集光されることで生成された、当該各投光光生成穴８３ｈｂの実像である。

同様に、試料６１には、たとえば、図４に示す実像ＲＩｐｍと同様の実像ＲＩｐｍｔが結像される。ここで、実像ＲＩｐｍｔは、たとえば、ピンホール板８３における４個のマーカ光生成穴８３ｈｍからの光が共焦点光学系１０によって試料６１に集光されることで生成された、当該各マーカ光生成穴８３ｈｍの実像である。

対物レンズ３６は、たとえば、各実像ＲＩｐｔから広がる光をそれぞれ略平行の光束である受光光束群に変換する。

ハーフミラー１２７は、たとえば、対物レンズ３６によって変換された受光光束群の一部を反射する。

集光レンズ群１２９は、たとえば、ハーフミラー１２７によって反射された受光光束群に含まれる複数の光束をそれぞれ対応の受光ファイバ２２におけるコア２２ａに集光する。

また、たとえば、共焦点光学系１０は、受光マーカ用光ファイバ２５からのマーカ光束を集光して試料６１に照射する。

より詳細には、集光レンズ群１２９は、たとえば、各受光マーカ用光ファイバ２５の出力端から広がる光を、それぞれ略平行の光束である受光マーカ光束群に変換する。

受光マーカ光束群は、たとえば、ハーフミラー１２７によって反射されて対物レンズ３６へ入射する。

対物レンズ３６は、たとえば、ハーフミラー１２７によって反射された受光マーカ光束群に含まれる複数の光束をそれぞれ試料６１に集光する。

試料６１には、たとえば、図４に示す実像ＲＩｒｍと同様の実像ＲＩｒｍｔが結像される。

たとえば、試料６１を透過モードで観察する場合、透過照明６３は、試料６１に対して対物レンズ３６の反対側から試料６１を照射する。より詳細には、ハーフミラー１２５は、たとえば、コリメートレンズ１２４によりコリメートされた透過照明６３からの光束を反射して対物レンズ１２６を介して試料６１へ照射する。

観察光学系１３０は、たとえば、試料６１における集光点からの光束を観察カメラ５１に集光する。

より詳細には、観察光学系１３０における対物レンズ３６は、たとえば、試料６１から広がる光をコリメートする。結像レンズ１２８は、たとえば、対物レンズ３６によってコリメートされ、ハーフミラー１２７を一部透過した光を観察カメラ５１に集光する。

観察カメラ５１は、たとえば、観察光学系１３０により集光された試料６１からの光に基づいて、試料６１における実像ＲＩｐｔ、ＲＩｒｍｔおよびＲＩｐｍｔを含む画像を生成する。

たとえば、顕微分光装置１０４は、フラットパネルディスプレイに含まれるカラーフィルタの画素の分光透過率を測定することが可能である。この際、顕微分光装置１０４は、たとえば、複数の画素の分光透過率を同時に測定することができる。

なお、本発明の第４の実施の形態に係る顕微分光装置は、投光部６Ｃを備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。顕微分光装置１０４は、投光部６Ｃの代わりに、投光部６、投光部６Ａまたは投光部６Ｂを備える構成であってもよい。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る顕微分光装置１０１と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

なお、本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係る各装置の構成要素および動作のうち、一部または全部を適宜組み合わせることも可能である。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 分光器
２ ２次元検出器
４，１３０ 観察光学系
５，８，１０ 共焦点光学系
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 投光部
７ 受光部
９ 投光部
１１，１７，１２０ 測定光源
１２ 投光ファイバ
１３ 投光側２次元アレイ固定部
１４ 投光マーカ光源
１５ 投光マーカ用光ファイバ
１６，２６ ダミーファイバ
２１ 受光側１次元アレイ固定部
２２ 受光ファイバ
２３ 受光側２次元アレイ固定部
２４ 受光マーカ光源
２５ 受光マーカ用光ファイバ
３１ 集光レンズ
３２ バンドストップフィルタ
３３ ダイクロイックミラー
３４ 走査ミラー
３５ 可動ハーフミラー
３６ 対物レンズ
３７ コリメートレンズ
３８ バンドパスフィルタ
３９ 第１レンズ
４０ ピンホール板
４０ｈｂ 投光光生成穴
４０ｈｍ マーカ光生成穴
４１ 第２レンズ
５１ 観察カメラ
５２ 結像レンズ
５３ 反射照明
５４ コリメートレンズ
５５ ハーフミラー
６１ 試料
６２ ＸＹＺステージ
６３ 透過照明
７１ 投光部
７２ レンズ
８１ レンズアレイ
８２ 仕切り板
８３ ピンホール板
８３ｈｂ 投光光生成穴
８３ｈｍ マーカ光生成穴
１０１，１０２，１０３，１０４ 顕微分光装置
１２１ コリメートレンズ
１２２ 集光レンズ
１２３ コリメートレンズ群
１２４ コリメートレンズ
１２５ ハーフミラー
１２６ 対物レンズ
１２７ ハーフミラー
１２８ 結像レンズ
１２９ 集光レンズ群

Claims (3)

1. 顕微分光装置であって、
   光源と、
   前記光源からの光を受ける複数の投光ファイバと、
   分光器と、
   受けた光を前記分光器へ導くための複数の受光ファイバと、
   前記複数の投光ファイバからの複数の光束をそれぞれ集光して試料に照射し、前記試料における複数の集光点からの複数の光束を前記複数の受光ファイバにそれぞれ結像するための共焦点光学系とを備え、
   前記顕微分光装置は、さらに、
   前記複数の投光ファイバに沿うように固定され、光源からの光を前記投光ファイバの入力端側において受ける投光マーカ用光ファイバと、
   前記複数の受光ファイバに沿うように固定され、光源からの光を前記受光ファイバの出力端側において受ける受光マーカ用光ファイバとを備え、
   前記共焦点光学系は、前記投光マーカ用光ファイバからのマーカ光束および前記受光マーカ用光ファイバからのマーカ光束を集光して試料に照射し、
   前記顕微分光装置は、さらに、
   投光マーカ光源と、
   受光マーカ光源とを備え、
   前記投光マーカ用光ファイバは、前記投光マーカ光源からの光を前記投光ファイバの入力端側において受け、
   前記受光マーカ用光ファイバは、前記受光マーカ光源からの光を前記受光ファイバの出力端側において受け、
   前記投光マーカ光源および前記受光マーカ光源は、互いに異なる色を有する光を出力する、顕微分光装置。
2. 前記複数の投光ファイバおよび前記複数の受光ファイバは、それぞれ二次元配列されており、
   前記複数の投光ファイバおよび前記複数の受光ファイバの少なくともいずれか一方は、各光ファイバの延伸方向と直交する平面に沿って切断された断面において、前記各光ファイバが、正方格子状に互いに接して配列された状態と比べて密に配列されている、請求項１に記載の顕微分光装置。
3. 前記受光ファイバのコアの外径は、前記投光ファイバのコアの外径よりも大きい、請求項１または請求項２に記載の顕微分光装置。

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