JPH09119865A - 分光装置およびその操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 新規な分光装置およびその操作方法を提供す
ることを目的とする。 【構成】 顕微鏡４８の下に置かれたサンプル１４はレ
ーザ光ビーム１０によって照らされている。ラマン散乱
光は二色性フィルタ１８を経てラマンスペクトルを分析
する種々の光学的構成要素へ、そこからＣＣＤ検出器１
２へと戻される。ラマンスペクトル分析の光学的構成要
素はフィルタホイール８４内の整調可能な誘電体フィル
タ、ファブリ−ペロエタロン８２および回折格子６０を
含む。可動ミラー７４および７６を用いるなど、種々の
光学的構成要素を、使用されるべき分光装置に多様な異
なる分析手順に対するフレキシビリティをもたせる所望
の光路に交換してもよい。また、その操作方法も記載さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は、分光装置およびその操作
方法に関する。特に、本発明はラマン分光に有用である
が、例えば狭線の光ルミネッセンス、蛍光ルミネッセン
スまたは陰極線ルミネッセンスを用いた他の分光の形態
においても同等に使用され得るものである。

【０００２】

【従来の技術】ラマン効果とは、サンプルが与えられる
周波数の入射光を、この入射光とサンプルを組成する分
子との相互作用によって生じた線を有するある周波数の
スペクトルに散乱する現象をいう。異なる分子種は異な
る特徴的なラマンスペクトルを有している結果、そのラ
マン効果は、存在する分子種を分析するのに用いられ得
る。

【０００３】従来のラマン分析装置は、論文“レーザ励
起を用いたラマンマイクロプローブおよび顕微鏡”（ラ
マン分光誌，１９７５年第３巻、３３−４３頁、Ｍ．Ｄ
ｅｌｈａｙｅとＰ．Ｄｈａｍｅｌｉｎｃｏｕｒｔによ
る）に記述されている。サンプルにはレーザからの単色
光が照射され、その散乱光は、結果として得られたラマ
ンスペクトルのうちの特定の線を選択するためにモノク
ロメータに通される。このモノクロメータは、上記分析
装置の光学システムが照光された点の像または上記サン
プルの線の焦点を合わせる対象としての入射スリット
（ｅｎｔｒａｎｃｅｓｌｉｔ）を含む。他の光学システ
ムは上記入射スリットの像の焦点を出射スリット（ｅｘ
ｉｔ ｓｌｉｔ）に合わせる。入射スリットと出射スリ
ットとの間に、上記モノクロメータは回折格子などの分
散光学形デバイスを有する。回折格子は、振動数に依存
する角度のある範囲に、回折格子に入ってくるラマンス
ペクトルを分岐する機能を有するものである。従って、
出射スリットと回折格子との相対位置はラマンスペクト
ルのうち関心のある所望の線を選択する。すなわち、従
来の分析装置では、例えばラマンスペクトルのうちの所
望の線スペクトルを選択したい場合には、出射スリット
と回折格子との相対位置を変えなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、所望
の線スペクトルの選択に際して光学部品間の相対位置の
変動などを必要としない新規な分光装置およびその操作
方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、サンプルを照光して該サン
プルから散乱光のスペクトルを得る照光手段と、前記散
乱光を検出する検出器とを含み、前記検出器は少なくと
も一列または一行の検出要素と、前記サンプルから受光
された前記スペクトルを分析しかつ該スペクトルを塩基
検出要素の列または行に沿って分散する分散光学形デバ
イスとを含む分光装置の操作方法であって、前記一つの
検出要素から次の検出要素へ列または行に沿って連続し
て通過する各要素からのデータを含む、前記検出要素の
列または行の一端からのデータを連続して読込むステッ
プと、該ステップと同時に、前記データの通過と同期し
て前記検出要素の列または行を横切るような分散スペク
トルを生じさせるステップとを含むことを特徴とする。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の分
光装置の操作方法において、前記検出器は電荷結合素子
であることを特徴とする。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の分光装置の操作方法において、前記スペクトルは
ラマン散乱光のスペクトルであることを特徴とする。

【０００８】請求項４記載の発明は、サンプルを照光し
て該サンプルから散乱光のスペクトルを得る照光手段
と、前記散乱光を検出する検出器と、前記サンプルと前
記検出器との間の光路と、前記サンプルから受光された
スペクトルから所望の振動数のスペクトルを選択しかつ
該選択スペクトルを前記検出器へ通す少なくとも二つの
選択手段とを含み、該二つの選択手段は互いに異なるタ
イプのものである分光装置であって、前記選択手段の少
なくとも第１の選択手段は前記光路への選択的挿入およ
び前記光路からの排除が可能であり、これにより前記少
なくとも第１の選択手段が光路へ挿入された場合には前
記散乱光は前記少なくとも第１の選択手段を通過し、か
つ前記第１の選択手段が光路から排除された場合には前
記散乱光は前記他の選択手段を通過することを特徴とす
る。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項４記載の分
光装置において、前記第１の選択手段を通過するか迂回
するように前記光路を変えるための手段によって前記第
１の選択手段が前記光路へ挿入されかつ排除されること
を特徴とする。

【００１０】請求項６記載の発明は、請求項４または５
に記載の分光装置において、前記選択手段の少なくとも
一つは整調可能であることを特徴とする。

【００１１】請求項７記載の発明は、請求項４ないし６
のいずれかに記載の分光装置において、前記選択手段の
一つは分散光学形デバイスを含むことを特徴とする。

【００１２】請求項８記載の発明は、請求項４ないし７
のいずれかに記載の分光装置において、前記選択手段の
一つは非分散光学形フィルタを含むことを特徴とする。

【００１３】請求項９記載の発明は、請求項４ないし８
のいずれかに記載の分光装置において、前記選択手段の
一つはファブリ−ペロエタロンを含むことを特徴とす
る。

【００１４】請求項１０記載の発明は、請求項４ないし
９のいずれかに記載の分光装置において、さらに前記光
路内に、前記サンプルから受光されたレーリー散乱光を
拒絶するためのホログラフィックフィルタ手段を含み、
前記照光手段からの照光は、前記ホログラフィックフィ
ルタ手段が前記サンプルの方向に前記照光を向ける角度
で前記ホログラフィックフィルタ手段に向けられること
を特徴とする。

【００１５】請求項１１記載の発明は、請求項４ないし
１０のいずれかに記載の分光装置において、前記スペク
トルはラマン散乱光のスペクトルであることを特徴とす
る。

【００１６】ここで、さらに、本発明の背景等を説明す
る。本出願人は、先に出願した国際特許出願明細書ＷＯ
９０／０７１０８においてラマン分析装置を開示して
いる。この装置はモノクロメータ（入射スリット、出射
スリットおよび回折格子を備えた）が多層膜誘電体干渉
フィルタなどの整調可能な非分散光学形フィルタに置き
換えられたものである。また、上記明細書は上記多層膜
誘電体干渉フィルタの代わりにファブリ−ペロ干渉計を
用いてもよいと開示する。この参照された明細書は、そ
の参照によって本明細書に組み込まれるものである。

【００１７】上述したように、本発明はいくつかの新規
な面（ａｓｐｅｃｔ）をもっている。

【００１８】その一つは、所望の振動数のスペクトルを
選択するための少なくとも二つの異なるタイプの選択手
段を有し、その選択手段のうち少なくとも一つは光路へ
の挿入および光路からの排除を行えるものであるという
点である。この点は、ユーザーが使用する選択手段の対
応を選択できることになるから、本分光装置のフレキシ
ビリティを増大させるものである。選択的に、二つの異
なるタイプの選択手段を直列にして使用することも可能
である。

【００１９】本発明の他の新規な面は、サンプルから受
光されたレーリー散乱光を拒絶するために光路ないにホ
ログラフィックフィルタ手段を備え、上記ホログラフィ
ックフィルタ手段が照光をサンプルに向ける角度で、サ
ンプルを照らすための光は上記ホログラフィックフィル
タ手段に向けられているという特徴を有している点にあ
る。

【００２０】本発明のさらに他の新規な面は、分光装置
の新規な操作方法を提供する点にある。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２２】図１のラマン分析装置は、国際特許出願明
細書ＷＯ ９０／０７１０８に開示された装置の改良タ
イプである。レーザ入力ビーム１０は、ビームの質を改
良するために空間フィルタ（例えば、ピンホール４１）
を含めることができるレンズシステム４０を通過する。

【００２３】上記空間フィルタはオリジナルのレーザビ
ーム中の不要な欠陥を除去するものである。その結果と
は、例えば反射によって発生するものであり、この欠陥
はレーザビームの焦点をサンプル上のあるスポットに合
わせる際に干渉効果を引き起こすものである。

【００２４】レーザビーム１０はその後にミラー４２に
よって、図２と関連して後述する二色性フィルタ配列１
８に向けて反射される。このフィルタ配列１８は、入力
ビームの振動数を有する光を反射するが、他の振動数の
光については透過する。上記レーザ光はフィルタ配列１
８によって９０°まで反射し、他のミラー４６を経て顕
微鏡対物レンズ２０に達する。この対物レンズ２０はサ
ンプル１４上の小さなスポットにレーザ光の焦点を合わ
せるためのものである。ミラー４６および対物レンズ２
０は従来の光学顕微鏡４８の部分として提供される。ミ
ラー４６を取り外せば、例えば組み立てやサンプルにつ
いての通常の光学的試験などの顕微鏡４８の通常時の使
用が可能となる。これらの目的のために、顕微鏡４８
は、サンプルを照らすための白色光源５０をミラー４６
の直上位置に有している。変形例では、光源５０の直上
へミラー４６の位置を変えてもよい。この構成例は、改
善された安全特性を有し、また後述の光検出器アレイ
（例えば、ＣＣＤ）１２上にサンプルの白色像が形成さ
れることを可能にする。サンプル１４は可動テーブル５
２上に置かれる。この可動テーブル５２は焦点合わせを
目的とした垂直方向への移動のみならず、水平ｘ−ｙ方
向への移動も可能なものであってもよい。これは、スポ
ット照射されるべきサンプルの表面上の異なる点につい
てのｘ−ｙスキャニングを可能にする。また、入ってく
るレーザビームの焦点は、サンプル１４上のある領域を
照らすために、例えばレンズシステム４０を調節するこ
とによってぼかされてもよい。

【００２５】サンプル表面上の照射スポットからのサン
プルによる散乱光は、顕微鏡対物レンズ２０およびミラ
ー４６を経てフィルタ１８まで戻る。このフィルタ１８
はラマンスペクトルを透過するが、入力レーザビームと
同じ振動数のレーリー散乱光を拒絶するものである。透
過したラマンスペクトルは後述する種々の光学的構成要
素を経て、その焦点は電荷結合素子（ＣＣＤ）の形態を
とる二次元光検出器アレイ１２にレンズ３４によって合
わせられる。コンピュータ１２０は、後続のデータ処理
のためのデータを上記ＣＣＤ１２から取得すると共に、
上記分析装置の他の多くの部分の運転を制御する。

【００２６】国際特許出願明細書ＷＯ ９０／０７１０
８に記述されているように、上記フィルタ配列１８は、
入ってくるレーザ光を顕微鏡に向かって９０°まで反射
するために、光路に対して４５°の向きに配置して使用
することができる。また、二色性フィルタに向かって４
５°の向きにホログラフィックブラッグ回折フィルタを
配置して使用することもできる。しかしながら、好まし
い実施態様では、図２を参照しつつ以下に説明される新
規な方法においてホログラフィックブラッグ回折フィル
タが使用される。

【００２７】論文“ラマン分光におけるレーリー線遮断
（ｌｉｎｅ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）のためのホログラフ
ィックブラッグ回折フィルタの利用”（応用分光，１９
９０年４４巻、Ｎｏ．９，１５５８−１５６１頁，Ｍｉ
ｃｈａｅｌ Ｍ．Ｃａｒｒａｂｂａらによる）は、レー
リー散乱光を遮断し、かつラマンスペクトルを透過する
目的のためのホログラフィックブラッグ回折フィルタの
有利な特徴について議論している。

【００２８】そのようなフィルタは元来通常、光路への
使用か、あるいは非常に小さい入射角での使用かのいず
れかが予定されている。最近の技術的進歩によれば、国
際特許出願明細書中の二色性フィルタのために提案され
た方法において、上記フィルタは光路に対して４５°の
角度で使用され得る。しかしながら、上記フィルタを４
５°の角度で使用したとき、そのフィルタは入ってくる
レーザービームの偏向状態およびラマン散乱光の偏向状
態に対する感受性を示す。さらに、４５°の角度では、
上記フィルタが通常の入射角またはそれに近似する入射
角で使用された際よりもレーリー線に近いラマン散乱光
を、上記フィルタが受光する可能性は少ない。

【００２９】図２は、前述したカラッバらによる論文に
記載されたタイプのホログラフィックブラッグフィルタ
１８Ａが図１のフィルタ１８に使用されていることを示
している。しかし、新規な構成例では、適当なフィルタ
はフィジカルオプティクスコーポレーション（Ｐｈｙｓ
ｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ：米
国カリフォルニア州９０５０５トーランス，スィート
Ｂ，Ｗ．２３７番通り２５４５）またはカイザーオプテ
ィカルシステムズ（Ｋａｉｓｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓ
ｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．，：米国ミシガン州４８１０６
アン アーバー，Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ９８３，パークランド
プラザ３７１）から購入できる。これらのフィルタは、
またホログラフィックエッジフィルタまたはホログラフ
ィックノッチフィルタとして販売されている。

【００３０】図２におけるホログラフィックフィルタ１
８Ａは光路に対する小入射角Ｘが、例えば１０度となる
ような向きに配される。この入射角は、上記フィルタが
ラマン散乱光の良好な透過特性を与えると同時にレーリ
ー散乱光を効果的に遮断し得る程度に十分小さいもので
ある。しかしながら、この入射角は、また上記フィルタ
１８Ａに、ミラー１８Ｂからの入力レーザービーム１０
を光路に沿って反射させ得るものである。ミラー１８Ｂ
はミラー４２からの入力レーザービームを受け、そのビ
ームが顕微鏡４８とフィルタ１８との間の光路に対して
角度２Ｘをもつように、そのビームをフィルタ１８Ａに
向ける。すなわち、交差角２Ｘはフィルタ１８Ａ上の選
択された入射角の２倍であり、例えば入射角が１０度で
ある場合には２０度となる。

【００３１】従って、フィルタ１８Ａは、ホログラフィ
ックフィルタが４５°の角度で使用されたなら起こるで
あろう上記不都合なしに、レーリー散乱光を遮断する機
能および入力レーザービームを導入しそのビームを光路
に沿って顕微鏡に向ける機能を共に満たし得るものであ
る。この新規なホログラフィックフィルタ構成例は、本
実施例のラマン分光装置に限定されるものではない。む
しろ、例えばミラー１８を用いて入力レーザービームを
適当な角度に向けることによって、上記フィルタ１８Ａ
は、多くの他のタイプの分光装置における上記二つの目
的に寄与し得る。それら他のタイプの分光装置は、散乱
スペクトルを分析するためのモノクロメータを用いたラ
マンスペクトロメータおよび他のスペクトロメータを含
むものである。

【００３２】図１に戻って参照すると、選択偏向フィル
タ４４が顕微鏡の対物レンズ２０からＣＣＤ１２までの
光路内に配されている。このフィルタは、要求されたよ
うに光路に挿入したり、あるいは光路から取り除いたり
することができる。また、上記フィルタは、偏向方向を
変えるために光軸回りに回転可能である。これは、調査
中のいかなる特別のラマン線の偏向状態（いかなる状態
かどうか）の研究を可能ならしめる。その調査はいくつ
かのサンプルを分析する際に付加的な有益な情報を取得
できるものである。必要なら、半波長板をフィルタ１８
とフィルタ４４との間に挿入してもよいし、あるいは偏
向面を回転させるためにフィルタ１８のアップビーム
（ｕｐ−ｂｅａｍ）がなされてもよい。

【００３３】フィルタ１８および４４とＣＣＤ１２との
間では、散乱光は二つの可動ミラー７４および７６の位
置関係に依存する実現可能な二つの路のいずれかを通過
できる。これらのミラーが図１において実線で示された
位置になめらかに移動する際に、光は他の固定されたミ
ラー７８および８０を経由し、ファブリ−ペロエタロン
８２およびラマン分析フィルタホイール８４を介して反
射させられる。ファブリ−ペロエタロン８２は、矢印８
５によって示されているように、光路内へのあるいは光
路からの滑動が可能である。これに代わるべきものとし
て、ファブリ−ペロエタロンを固定し、他の可動ミラー
を用いて光路内への導光および光路からの導光を行い得
る。必要なら、ファブリ−ペロエタロン８２は、フィル
タホイール８４の前位置の代わりに後位置に置かれても
よい。ミラー７４および７６の滑動とエタロン８２の滑
動はコンピュータ１２０により制御されてもよい。

【００３４】光路へのあるいは光路からのミラー７４お
よび７６を滑動するための構成例は、それらミラーが光
路内に配置された際に、好ましくは図１に示された配列
に正確に戻れるような正確な停止を含むべきである。こ
れはミラー７８および８０を経由して反射させられる際
のビームの角度調整不良を防止する。必要なら、ミラー
７４および７６の滑動は、図１の図示例に代えて図１の
平面に対して直角の正確な滑動面上でなされてもよい。
これに代わるべきものとして、ミラーは蝶番式に動かす
ことにより光路内へ導入しかつ光路から取外せるように
してもよい。他の変形例では、二つのミラー７４および
７６に代えて二つの移動可能なペンタプリズムを用い
る。これは、ペンタプリズムが光路内へ戻った際にその
位置決めが調整不良状態にあっても光が９０度まで反射
することを保障するためである。エタロン８２は類似の
正確な滑動面上に配されてもよい。

【００３５】フィルタホイール８４は図３により詳細に
示されている。このフィルタホイールは複数の窓と、各
窓に配された誘電体多層膜帯域フィルタ９０とを含む。
誘電体多層膜帯域フィルタ９０は、分析されるべきラマ
ンスペクトルの異なる帯域をカバーするものである。上
記ホイールは、軸８６回りに矢印８７により示されてい
るように回転可能である。フィルタは、コンピュータ１
２０の制御下でインデックスモータ８８によってフィル
タ９０のうち所望のいずれか一つを光路内に配し得るよ
うに指標に合わせられ得る。これはラマンスペクトルの
関心領域の大雑把な選択を提供する。もしフィルタ９０
なしにエタロン８２を使用できることが望ましいなら、
ホイール８４の窓の一つを空けてもよい。

【００３６】国際特許出願明細書ＷＯ ９０／０７１０
８に記載されているように、選択されたフィルタ９０の
帯域は、光路に直交する軸の回りにフィルタを回転する
ことによって変えられ得る。これを達成するために、フ
ィルタホイール８４は回転可能なテーブルまたはステー
ジ９２上に取り付けられている。このステージ９２は再
びコンピュータ１２０の制御下で図１における矢印９３
によって示されているように所望の角度まで回動するた
めのものである。ファブリ−ペロエタロン８２を取り除
くことによってラマン分析は、国際特許出願明細書ＷＯ
９０／０７１０８に記載された方法と全く同様の方法
によって実行され得る。フィルタ９０が調整されたラマ
ン帯域からの光はレンズ３４によってＣＣＤ１２上に焦
点を合わせられる。サンプル１４上に照らされた領域の
二次元像の焦点をＣＣＤに合わせることが可能である。
変形例では、サンプル上の一点を照らし、かつその点か
らのラマン散乱光を分析することが可能である。

【００３７】ファブリ−ペロエタロン８２は、いつでも
すぐに購入できるスキャニングタイプのものである。そ
のような公知のデバイスの構造は図１に概略的にのみ示
されている。そのデバイスは二枚の平行板を含むもので
もよい。両板の空間は圧電アクチュエータ８３（他の、
例えば電歪アクチュエータを用いてもよい）によってコ
ンピュータ１２０の制御下で調整され得る。他の商業的
に実用可能なタイプのファブリ−ペロエタロンも使用可
能である。図４は、エタロン８２の透過特性、すなわち
レスポンスが入射光の波数（ｃｍ当たり）によって如何
に変化するかを示す。図４における実線ＦＰによって示
された透過特性は鋭く画定されたピーク９４および９５
を有する櫛形様のグラフで示される。これらピーク９４
および９５は上記二枚の平行板間の空間によって規定さ
れる波数スペクトルの範囲内で一定間隔に発生するもの
である。上記平行板間の空間を変えるための電歪アクチ
ュエータを用いると、上記透過特性のピーク９４および
９５はスペクトルについて起伏のあるスキャニングをさ
せる原因となり得る。

【００３８】ファブリ−ペロエタロン８２なしで、上記
フィルタホイール８４が単独で使用される例において、
上記窓９０で順番に適当なフィルタを選択し、ステージ
９２を回転させフィルタを調整することによって２００
ｃｍ^-1ないし３５００ｃｍ^-1までのラマンスペクトルを
解像度を１ｃｍ^-1とすればスキャンすることが可能であ
る。しかしながら、より高い解像度は、ファブリ−ペロ
エタロン８２を光路内へ滑動させてフィルタホイール８
４の選択されたフィルタと一列とすることによって達成
され得る。図４は、ダイアモンドフィルムを分析するこ
とが望ましい例としての解像度を示す。フィルタホイー
ル８４の適当なフィルタは選択されかつステージ９２上
で回転せしめられる。その結果、フィルタの透過特性
（破線９６で示す）は、ダイアモンドの特徴的なラマン
ピークと一致する１３３２ｃｍ^-1に中心波数がある。良
好な調整は現在圧電アクチュエータ８３を用い、ファブ
リ−ペロ透過特性図のピーク９５を生じさせ、１３２５
ｃｍ^-1と１３４０ｃｍ^-1との間をスキャンすることによ
って行われている。これにより、スペクトル解像度を
０．２ｃｍ^-1とすればダイアモンドスペクトル中の特徴
あるピークのスキャニングが可能となり、そのピークの
パラメータの精確な決定が行える。それと同時に、ＣＣ
Ｄ１２上にダイアモンドフィルムの表面の二次元像を焦
点を合わせることが可能であり、その結果そのフィルム
の特性（例えば、前述の薄膜フィルムにおける歪みの空
間マップ）を決定できる。

【００３９】勿論、同一の技術は他の物質の特徴的なピ
ークの高解像度での分析を提供するのに用いられ得る。
例えば、シリコン面内の歪みはそのラマンピークに影響
を及ぼす。これを研究するために、フィルタホイール８
４からの適当なフィルタ９０は光路内となるように指標
に合わせられたのち、ステージ９２の手段により回転さ
せられて関心のあるシリコンピークの回りの帯域を通過
する。その後、圧電アクチュエータ８３は上記選択され
た通過帯域内をスキャンするのに用いられ、そして上記
ＣＣＤによって受光された像における変化はシリコン面
の全域で歪みがどのように変化するかを示す。

【００４０】図５および図６は、上記装置の新規な使用
方法を示す。ファブリ−ペロエタロン８２のレスポンス
ＦＰは一連の鋭い等間隔のピーク９４Ａ−９４Ｅとして
図５に示されている。ファブリ−ペロエタロン８２は、
コンピュータ１２０からの制御下で電圧変化を圧電アク
チュエータ８３に印加することによってスキャンされる
際に、上記ピーク９４Ａ−９４Ｅは矢印１２２により示
されるように、スペクトル領域の上側領域または下側領
域をスキャンさせられる。また、図５はホイール８４に
おいて選択され得る誘電体フィルタのスペクトルレスポ
ンスＤＦ（破線により示された）を示す。このスペクト
ルレスポンスＤＦは、コンピュータ１２０の制御下でフ
ィルタを傾かせることによって矢印１２２により示され
るようにスペクトル領域の上側領域および下側領域をス
キャンさせられ得る非常に広い裾を有する一つのピーク
を有する。

【００４１】ファブリ−ペロエタロン８２とホイール８
４における誘電体フィルタとの連続組合せの全体にわた
るレスポンス（インストルメントファンクション）は、
図５におけるＩＦで示されている。なお、図５のＩＦの
グラフは、その縦軸を移動して明瞭に表されている。イ
ンストルメントファンクションＩＦはレスポンスＤＦに
レスポンスＦＰを掛けることによって得られた結果と考
えることもできる。そのＩＦは少しの従属的なピークに
より囲まれた中央の鋭いピークよりなっている。

【００４２】サンプル１４による完全なラマン散乱スペ
クトルを調査するために、コンピュータ１２０はプログ
ラミングされてファブリ−ペロエタロンと誘電体フィル
タの双方を同時にスキャンする。例えば、このスキャニ
ングは、それら双方のレスポンスが同一速度で図５の右
側へ向けてなされる。まず、この調査はフィルタのレス
ポンスＤＦのピークの範囲内で中心に集められたファブ
リ−ペロのレスポンスを維持するような方法でなされ
る。しかしながら、広いスペクトル領域を越えてファブ
リ−ペロのピークをスキャンすることは不可能である。
従って、次のような技術が採用される。上記ピークが隣
合う二つのピーク９４Ｃと９４Ｄとの間の間隔と等価で
ある小さな波数領域を通してスキャンされた際、および
最大許容電圧が圧電アクチュエータ８３に印加される前
に、ファブリ−ペロエタロン８２はコンピュータ１２０
によって命令されて、そのスキャニングの初期領域に戻
る（ｓｋｉｐ ｂａｃｋ）。ここで、フィルタピークＤ
Ｆはピーク９４Ｃの次のピーク９４Ｄを除いてファブリ
−ペロピーク９４Ｃと一致していない。そのスキャニン
グはピーク９４ＤをピークＤＦの中心となるように維持
し続けるコンピュータ１２０でもって継続する。再び、
ファブリ−ペロエタロン８２がそのスキャニング可能領
域の端部に到達する前に、コンピュータはファブリ−ペ
ロエタロン８２に対しある順序で戻るように命令する。
その結果、ここではピーク９４ＥはピークＤＦと一致す
る。この方法は、誘電体フィルタの性能によってのみ限
定された、非常に広いスペクトル領域で続けられ得る。
誘電体フィルタを変えることによってスペクトル領域は
さらに拡張され得る。

【００４３】図６は、必要に応じてコンピュータ１２０
によって表示され得る、そのようなスキャニング方法の
結果として器具が生成する取得データＡＤの一例を示す
グラフである。示された例では、データＡＤは単一のラ
マンピークＲＰの結果として生成され得た。メインピー
クに加えて曲線ＡＤは、図５に示されたインストルメン
トファンクションＩＦの従属的なピークに対応する従属
的なピ−クを有している。これらの従属的なピークはコ
ンピュータ１２０において実行されたデータプロセッシ
ングオペレーションによって除去され、その結果ピーク
ＲＰは必要に応じて明瞭に表示され得る。適当なコンピ
ュータプログラムが当業者によって素子化され得るの
で、上記データプロセッシングオペレーションは詳細に
は記述されない。必要なアルゴリズムはインストルメン
トファンクションＩＦを有する取得データＡＤの畳込み
復号化（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）を包含し、この
目的のために適用され得る適当なアルゴリズムとしては
ヤンソン（Ｊａｎｓｏｎ）の方法がある。このデータプ
ロセッシング方法の準備として、インストルメントファ
ンクションＩＦは上記インストルメントを用いることに
よって引き出されて、公知の特性を有する入力光、例え
ば上記インストルメントのレーザ入力光１０をスキャン
するようにしてもよい。

【００４４】代わりに、ＤＦで示されたピークより狭い
ピークを有する誘電体フィルタを用いることも可能であ
る。この場合において、上記インストルメントファンク
ションはいかなる実質的で従属的なピークを有せず、畳
込み復号化は不要である。

【００４５】再び図１を参照すると、フィルタホイール
８４およびファブリ−ペロエタロン８２の代わりに、フ
ィルタ１８，４４とＣＣＤ１２との間の代用光路は次の
ようにして選択され得る。上記可動ミラー７４および７
６は例えばコンピュータ１２０によって光路から滑動し
て外れ、破線７４Ａおよび７６Ａによって示された位置
にそれぞれ移動する。その後、散乱光は、鏡面を有する
二等辺プリズム６２を経由することで方向を変えて反射
タイプの回折格子６０へ通される。例えば、１２００線
／ｍｍを有する格子６０は、回転正確なテーブルすなわ
ちコンピュータ１２０からの制御下で、図面の紙面に対
して直角な軸６０Ａ回りに回転可能なステージ６１上に
取り付けられている。入力レーザビームの焦点はサンプ
ル１４上の一点に合わせる。

【００４６】図７は回折格子６０のより詳細な構成例を
示すものである。ラマン散乱光は、図７の左側からの直
径Ｄの平行ビームとして顕微鏡から出てくるものであ
る。反射コーティングを具えた二等辺プリズム６２は、
プリズム角をαとすると、２αの角度まで上記ビームを
偏向させる。上記プリズムを、図面の紙面に対して直角
な精密スライド６４（図７では概略的にのみ示された）
上にラマン散乱光ビームへおよび該ビームから移動可能
とすることは任意である。上記入射ビームは、ラインス
ペースｄを有する回折格子に対して直角な面と角度θを
なす。上記回折ビームは、上記プリズムの反対面を経由
してラマン散乱ビームの元来の光路に帰還し、上記回折
格子の垂線に対して角度φをなす。これらの条件下で、
上記回折ビームの中心波長λは、式

【００４７】

【数１】 λ＝ｄ（ｓｉｎθ＋ｓｉｎφ） （１） によって与えられる。

【００４８】上記入射ビームと上記回折ビームとの間の
角度δは、式

【００４９】

【数２】 δ＝θ−φ （２） によって示されるように入射角θと回折角φとに関係す
る。

【００５０】典型的な０．５ないし１ｍの分光計では、
δ値は通常２０°ないし３０°の範囲にある。本発明の
本実施例のために上記範囲のδ値を使用することは、商
業的に利用可能な回折格子の特性が強い輝き（ｂｌａｚ
ｅ）の角度にマッチすることから有益である。図７のδ
値は３０°として描かれ、大きさの印象を提供してい
る。

【００５１】δ値を固定すると、回折格子の回転軸６０
Ａとプリズムの中心との間の距離Ｌが決まる。図７の表
記法を用いると、式

【００５２】

【数３】 ｔａｎ（δ／２）＝Ｈ／２Ｌｔａｎα （３） ここでＨはプリズムの高さであり、αはプリズム角であ
る。さらに、δ値は式

【００５３】

【数４】 δ＝π−４α （４） および式

【００５４】

【数５】 Ｌ＝Ｈｔａｎ２α／２ｔａｎα （５） によって示されるαに関係する。

【００５５】図７はＨ値を１５ｍｍと、δ値を３０°
と、プリズム角αを３７．５°と仮定して描かれてい
る。従って、図７におけるＬ値は３６．５ｍｍである。
勿論、これら角度および寸法は単に実施例として与えら
れていると理解すべきである。

【００５６】レンズ３４は、ラマン散乱光の焦点を電荷
結合素子（ＣＣＤ）１２上に合わせる。図１の６６で示
されたように、回折格子６０はＣＣＤ１２を横切った種
々のラマン波長を分散させる。ＣＣＤ１２を横切る分散
はθの機能であり、かつ回転軸６０Ａ回りに与えられた
角度位置（すなわち、与えられた角θ）での回折格子６
０に関し得られたラマンスペクトルの範囲を決める。精
密回転テーブル６１を使用すると、調査されるべきラマ
ンスペクトルの全範囲をカバーするように、格子が種々
の異なる角θに段階的に回転させられ得る。各角θごと
に、ＣＣＤ１２は、ＣＣＤの各画素（または次なるシグ
ナルプロセッシングおよび分析の間、相互に結合された
画素群ごと）に対応する波数（ｃｍ^-1）によって調整さ
れ得る。

【００５７】格子が１２００線／ｍｍであり、δ値が３
０°である場合に、式（１）は式

【００５８】

【数６】 λ＝８３３ｎｍ（ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ−３０°）） （６） に書き換えられる。

【００５９】ＣＣＤチップが２０μｍ四方当たり５８０
画素であると仮定すると、活性領域は１２．８ｍｍ長で
ある。レンズ３４の焦点距離が３００ｍｍであれば、上
記活性領域が２．３°に当たる。上記活性領域に対する
分散Δ（１／λ）は式

【００６０】

【数７】 Δ（１／λ）＝４８２ｃｍ^-1ｃｏｓφ ／（ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ−３０°））² （７） 種々の入射角θについての分散の大きさは表１に示され
る。

【００６１】

【表１】 θ φ λ １／λ Δ（１／λ） 30° 0° 416nm 24010cm^-1 1928cm^-1 40 10 680 14706 712 50 20 923 10834 369 上記値のすべては実施例として与えられているに過ぎな
い。

【００６２】図１および図７の上記装置の新規な面は、
回折格子を用いる従来のモノクロメータによって要求さ
れた入射スリットを必要としないということである。上
記顕微鏡対物レンズ２０によってサンプル１４上に焦点
を合わせられたレーザ光の小スポットを上記入射スリッ
トに取って代える。上記装置は従来の出射スリットを必
要としない。ＣＣＤ１２の画素（または相互に結合され
た画素群）を出射スリットに取って代える。しかしなが
ら、入射スリットは必要に応じて挿入はできるであろう
が、その場合、入射スリットは国際特許出願ＧＢ９２／
０１０２６に記載されているように共焦点作用を提供す
ることができる。そのような構成例では、上記スリット
と関係させたレンズ群は、ビームが格子のより大きな領
域をカバーしてスペクトル解像度を増すように上記ビー
ムを拡張することができる利点を有している。

【００６３】プリズム６２は精密スライド６４上に取り
付けられるので、必要があるときはプリズム６２を容易
に取り外すことができる。サンプル１４の直接の像は、
その後に白色光でサンプル１４のある領域を照らすこと
によってＣＣＤ１２上に得られる。精密スライド６４の
ために、プリズム６２が戻される際でも、回折格子６０
に関係したプリズム６２の位置、および角度θ，φ，δ
は変化しない。ＣＣＤ１２全体のラマンスペクトルの分
散は、同様に変化せず、その結果ＣＣＤを再較正する必
要がない。すなわち、ＣＣＤの同一画素は未だ同一ラマ
ン波長を表しているであろうからである。必要に応じ
て、図面の紙面に直角な精密スライド６４に代わりに、
図７における矢印６３の方向に排除され戻されるべきプ
リズム６２を配することが可能である。しかしながら、
精確な停止は、その後にプリズムが格子６０に関係した
正しい位置に戻れることを保証するために提供されるべ
きである。

【００６４】本発明の他の新規な面は、回折格子６０ま
たは他の分散性の要素が用いられる第１のモードと、整
調可能で非分散光学形の要素（ファブリ−ペロエタロン
８２および／またはホイールにおける）が用いられる第
二のモードとの間で容易にモード変換する性能にある。
第二のモードはＣＣＤがサンプルのある領域を画像化す
るのに用いられ得るという利点があるのに対し、第一の
モードは、サンプル上の単独の点から同時に完全なラマ
ンスペクトルを登録するのにＣＣＤのポテンシャルを利
用する。一方のモードと他方のモードとの間のモードを
変換することはミラー７４および７６を移動させること
によって容易に達成される。変形例では、モード変換
は、整調可能な誘電体フィルタまたは他の整調可能な非
分散光学形のフィルタ要素をプリズム６２の位置に簡単
に挿入することによって達成され得る。従って、上記装
置は非常に多目的なものである。

【００６５】必要に応じて、プリズム６２は二つの分離
用のミラーに置き換えられ得る。しかしながら、そのプ
リズムは固体光学要素であるので、プリズム角が固定さ
れているのが好ましい。というのは、二つのミラーが使
われたなら、ミラー間の角度がミラーの排除および置換
の度毎に精確に再調整されたことを保証することが必要
であるからである。

【００６６】他の可能性は、表面に反射型の回折格子を
備え、かつ裏面に平面ミラーを備えた光学要素６０を使
用するところである。そのような光学要素６０は、回折
格子に代えたミラー上に光を入射するように回転可能と
される。この場合、ミラーは、その表面がフィルタ１８
からＣＣＤ１２までの光路（θ＝φ）に平行となってい
るものである。これはプリズム６２を排除するのと同一
の効果を有しており、白色光でサンプルを照らすことに
よりサンプル表面のある領域の実像をＣＣＤ上に形成す
ることができる。整調可能フィルタは、サンプルをレー
ザで照らすことによって必要に応じて、例えば図１にお
ける破線６８で示されているように光路のどの位置にも
移動させられ得る。

【００６７】ここで、ＣＣＤ１２と協同して回折格子６
０を使用する方法を記述する。ＣＣＤ１２は画素の複数
行からなる二次元光検出器アレイである。よく知られて
いるように、ＣＣＤからのデータの読出しは一つの連続
したプロセスである。このプロセスは、露光の結果とし
ての各画素において蓄積された電荷が画素の行に沿って
隣接する画素へ移動させられるものである。上記行にお
ける各画素からのデータは、当該行の端部の画素からコ
ンピュータ１２０によって連続して得られる。必要に応
じて、ＣＣＤの使用に代えて、スペクトル６６は、画素
の単独行からなる一次元（すなわち、線状）光検出器ア
レイに沿って焦点を合わせられ、当該データは類似した
連続方法で読まれる。

【００６８】上記記述されたまでの上記装置の一つの不
利の点は、上記装置がスペクトルをＣＣＤ１２全体に広
く分散して高解像度を与えるようになっているものであ
れば、スペクトルの一部だけはいずれのときにも受光さ
れ得るというものである。より広いスペクトルからのデ
ータを取得するために、一つの可能な方法としては、ス
ペクトルの一部をＣＣＤ１２上に十分な時間晒した後、
ＣＣＤからのスペクトルの一部に関係する全てのデータ
をコンピュータ１２０に読み取るという方法がある。次
に、ターンテーブル６１は指標に合わせられて、その結
果スペクトルの次の部分がＣＣＤ１２によって受光さ
れ、十分な露光時間が許され、スペクトルの上記部分か
らの全てのデータがコンピュータに読み取られる。上記
方法は、必要な程度しばしば繰り返される。しかしなが
ら、このステップアンドリピートプロセスは、後のコン
ピュータのデータプロセッシング中の不利な点を有して
いる。というのは、スペクトルの分離部分から取得され
たデータの分離ブロックを互いに結合することは困難だ
からである。これは、特に分離の露光間の光のバックラ
ウンドにおいて変化があったあ場合、あるいは他の条件
が変えられた場合に、事実である。

【００６９】改良され新規なデータ取得方法は、図８に
示すように装置を操作するものである。図８は、ＣＣＤ
１２の画素の一列または一行の一部分を概略的に示すも
のである。一定の時間間隔で与えられた点では、この一
列または一行に沿って分散させられたラマンスペクトル
が光線６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃによって図示されてい
る。各光線は異なる波数のラマン散乱光を表している。
上記方法の一般原則は、一つの画素から次の画素への電
荷の移動と同期して、画素の一列または一行に沿って上
記光線をスキャンして端部の画素１２Ａからのデータを
コンピュータ１２０で読み取るようになっている。従っ
て、短い露光時間の経過後、コンピュータ１２０はＣＣ
Ｄ１２に命令し一つの画素だけの全データを移動すると
同時に、ターンテーブル６１に命令し、近くの画素間で
スペクトル解像度と等価の量だけ格子６０を指標に合わ
せる。例えば、画素１２Ｎ中に蓄積された電荷は画素１
２Ｍへ移動すると同時に、光線６６Ｃは破線６６Ｃ’で
示された位置に移動する。同時に、画素１２Ｈ中に蓄積
された電荷は画素１２Ｇへ移動し、光線６６Ｂは位置６
６Ｂ’に移動する。また、画素１２Ｂ中に蓄積された電
荷は画素１２Ａへ移動し、同時に光線６６Ａは位置６６
Ａ’に移動する。このような方法で、画素１２Ｍ、画素
１２Ｇおよび画素１２Ａ中に存在する電荷は、それぞれ
光線６６Ｃ，６６Ｂおよび６６Ａの相対強度に従って引
続き蓄積する。

【００７０】次に、先の露光時間と同一の短い露光時間
の経過後、各画素中の電荷は再び各々の隣接する画素へ
移動し、同時に格子６０は近くの画素間でスペクトル解
像度と等価の量だけ指標に合わせられる。このようにし
て画素１２Ｍからの蓄積された電荷は、画素１２Ｌへ移
動し、引続き位置６６Ｃ”に移動した光線の強度に従っ
て蓄積する。同様に、画素１２Ｇ中の蓄積された電荷は
画素１２Ｆへ移動し、引続き位置６６Ｂ”に移動した光
線の強度に従って蓄積する。一方、画素１２Ａからの蓄
積された電荷は、画素の列または行の端部から移動し、
コンピュータ１２０内の格納部に読み取られる。

【００７１】この方法は、所望したスペクトル範囲と同
じ幅のスペクトルからデータを取得するために多数回繰
り返される。スペクトル範囲の全幅上への限定が格子６
０の性能によるところであると認識されるであろう。そ
して、この範囲は多くの場合、高解像度を維持しつつ、
ＣＣＤ１２の幅であるということができる。

【００７２】実用上、ＣＣＤ１２は各１列または１行中
に（ｍ）個の画素を有する。コンピュータ１２０は、読
み出された（ｍ−１）個の第一の画素からのデータを無
視するか捨てるようにプログラムされている。これは、
スペクトルにおいて各点での同一の全露光時間を越えて
蓄積されたデータをより早くかつ正確に処理するという
理由によるものである。しかるに、これら第一の（ｍ−
１）点は後続の点よりも全露光時間が短いであろう。後
続の各点では、ｍ×ｄ秒に等しい全露光時間ｔ以上で蓄
積されたであろう。ここで、ｄは一つの画素から次の画
素への電荷の各移動間の遅延時間である。

【００７３】ｎ個の点からなるスペクトルをスキャンす
るのに要した時間はｔ＋（ｎ×ｔ）／ｍである。例え
ば、ＣＣＤが６００個のワイド画素であれば、所望の全
露光時間は１０秒であり、６０００画素と等価のスペク
トル幅を有するスペクトルは１１０秒でスキャンされ得
る。この時間は前述したステップアンドリピートプロセ
スに関して要求されるであろう時間より僅かに長い。し
かしながら、本発明の方法が段階的な個別プロセスの代
わりに連続したスキャニングプロセスを包含するもので
あるので、バックグラウンド光レベルにおける条件の変
化または他の変更はあろうが、分離したブロックデータ
を互いに結合する後続データ処理操作中に問題はない。

【００７４】最大限可能なスペクトル解像度が要求され
ないならば、ソフトウェアはビンニング（ｂｉｎｎｉｎ
ｇ）と呼ばれる技術を使用することができる。この技術
は数種の近い画素が一群として処理されるというもので
ある。ソフトウェアは、上記群内の連続の画素から捕捉
するデータを互いに加え、一つのデータ点として処理す
る。一つの利点はデータ量が増加することである。これ
に代わるものとして、露光時間はより早いスキャニング
により短縮され得る。

【００７５】ビンニングが用いられようとなかろうと、
第２の利点は、各データ点が列または行における各々の
画素以上に集められる結果、ＣＣＤレスポンスの不均一
により、または塵埃の粒子により発生するエラーが平均
的な線で落ち着くというものである。第３の利点は、Ｃ
ＣＤと関係した読出し回路内の雑音の効果が減少する。

【００７６】図９は、フィルタホイール８４内のあるフ
ィルタを使用してサンプル１４上の特別の一点のラマン
スペクトルを取得することが望ましい場合に、上記装置
を使用する他の新規な方法を示すものである。これは、
通常、関係する点におけるあるスポットに、入ってくる
レーザビームの焦点を合わせ、ｘ−ｙテーブル５２を用
いてサンプルを正しい位置に配置することによって行わ
れるであろう。しかしながら、本発明の方法において
は、サンプルのある領域は、レンズシステム４０を調整
して入ってくるレーザビーム１０の焦点をぼかすことに
よって照らされる。ミラー７４および７６は、フィルタ
ホイール８４における所望の整調可能なフィルタを通し
て散乱光を進めるように配置され、上記照光領域の二次
元像はＣＣＤ１２上で生成される。この照光領域は図９
におけるサークル１３０によって示されている。

【００７７】次に、ユーザーは自己の調査対象のサンプ
ルの照光領域内の一点または小領域を選択する。この選
択は、図９のボックス１３２により示されるように、Ｃ
ＣＤ１２の対応する画素を共にたくわえる（ｂｉｎｎｉ
ｎｇ）ことによって達成される結果、コンピュータ１２
０が上記画素からデータを一単位として処理することに
よって、正しく、そのデータを取得するであろう。選択
される点または領域は、入ってくるレーザビームによっ
て照らされた領域内のサンプル上のいかなる位置にあっ
てもよい。最終的に、コンピュータ１２０は所望のラマ
ンスペクトルを通常の方法で作成する。その方法は、選
択されたフィルタを整調して調整すると同時に領域１３
２内にたくわえられた（ｂｉｎｎｅｄ）画素からデータ
を取得するというものである。

【００７８】図９に示された方法は、いかなる所望のバ
ンド幅、例えば２ｃｍ^-1または２０ｃｍ^-1を有するフィ
ルタで行われてもよい。スペクトルの範囲はまた、ホイ
ール８４の種々のフィルタを順に選択することによっ
て、上記のように拡大されてもよい。上記方法はまた、
必要に応じてファブリ−ペロエタロン８２を用いる上記
スキャニング方法と関連させて用いられてもよい。フィ
ルタホイール８４内の整調可能な誘電体フィルタの較正
は、本発明の方法で光軸から外れたときに非常に僅かに
シフトされるが、これは必要ならコンピュータ１２０内
のソフトウェアによって訂正され得る。

【００７９】図１の装置は、例えば９８で示されたよう
な内部遮蔽部を備え、ＣＣＤ１２に達する入力レーザビ
ーム１０から脇へ逸れた光を防ぐようにしてもよい。こ
の遮蔽部における穴１００はファブリ−ペロエタロン８
２およびフィルタホイール８４を経由して反射した光ビ
ームの通過を許すものであり、これら穴１００はミラー
７４および７６が光路から外れて移動した際に、シャッ
タにより自動的に閉鎖されてもよい。他の遮蔽部は、構
成要素８２および８４と構成要素４０−４２との間に備
えられてもよい。レーザ振動数の光を拒絶する他の二色
性フィルタは、ＣＣＤの前、例えばミラー７６とレンズ
３４との間に、自己の回りの他の遮蔽部と共に備えられ
てもよい。

【００８０】図１０は、二色性フィルタ１８とＣＣＤ１
２との間に光構成要素の変形例としての構成例を示し、
図１において用いられた同一参照番号は適切な箇所に附
される。

【００８１】前述したように、散乱光は、ミラー７４が
実線によって示されているように光路に配置されている
か、あるいは破線７４Ａによって示されているように光
路から外れているかに依存する可能な二つの光路のいず
れかを通ることができる。

【００８２】光路に配置されたミラー７４でもって、光
はフィルタホイール８４の選択されたフィルタを通して
反射させられる。上記選択されたフィルタは、前述した
のと同様の方法で、ステージ９２を回転することによっ
て整調され得る。ミラー１１０はファブリ−ペロエタロ
ン８２を通して９０°まで光を反射する。その反射光
は、その後レンズ３４によりＣＣＤ１２上に焦点を合わ
せられる。図１に示すように、フィルタホイール８４と
ファブリ−ペロエタロン８２は互いに関連させて用いら
れてもよく、あるいはステージ９２を回転させることに
よって、より低い解像度でラマンスペクトルがスキャン
されるようにファブリ−ペロエタロン８２が光路から排
除されてもよい。

【００８３】これに代わるものとして、光路から排除さ
れたミラー７４でもって、散乱光は回転テーブル６１上
に取り付けられた回折格子６０に向けて直接進む。テー
ブル６１の向きに依存して、選択された回折光線はミラ
ー１１０まで通される。このミラーは、ＣＣＤ１２に向
けて回折光線を反射するように破線１１０Ａによって示
された位置に蝶番式に旋回できるものである。前述のよ
うに、ファブリ−ペロエタロン８２は高解像度で良好に
整調するのに用いられてもよく、あるいは不要であれば
光路から排除されてもよい。

【００８４】前述のように、回転テーブル６１はラマン
スペクトルの一つの範囲から他の範囲へステップして移
動するのに用いられ得る。また、回折格子は、反対側に
平面ミラーを有する光学要素６０であってＣＣＤ１２上
にサンプルの実像を形成するために上記光学要素を回転
して用いられ得るものであってもよい。

【００８５】図１の実施例で示されているように、図１
０の構成例では、サンプル上のあるスポットにレーザビ
ームの焦点を合わせること、およびＣＣＤ上の一つの画
素またはたくわえられた（ｂｉｎｎｅｄ）画素の群を当
てにする入口または出射スリットを要求しない。また、
上記構成例は、図１に示されたプリズムは、回折格子が
整調可能な非分散形フィルタと交換されるべきであれば
好ましいとされるのであるが、上記プリズムを要求しな
いという利点を有している。

【００８６】図１０の構成例は、回折格子６０からの回
折された光線の落差（ｔｈｒｏｗ）が図１の場合よりも
大きいものとなり得るので、回折格子と協同してスキャ
ニングファブリ−ペロエタロン８２を用いる付加的な可
能性をもって、焦点距離のより長いレンズ３４の使用を
許し、回折格子が用いられる場合、より高解像度へ導く
という利点を有している。

【００８７】上記は、本発明の装置の多くの新規な態様
および多くの新規な方法を指摘したものである。これら
は共に用いられ、あるいは分けて用いられてもよいとい
うことが正しく認識されるであろう。上記態様への修飾
がなされてもよいということも正しく認識されるであろ
う。例えば、サンプル上のある領域の二次元像が必要で
はないなら、ＣＣＤ１２はアバランシェフォトダイオー
ドのような、より簡単な検出器と置き換えてもよい。さ
らに、ラマン散乱スペクトルが議論されてきたが、本発
明は、狭線の光ルミネッセンス、蛍光ルミネッセンスお
よび陰極線ルミネッセンスを含む他のスペクトルの分析
にも使用可能である。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
種々の分光分析を容易にかつ正確に行える分光装置およ
びその操作方法についてのフレキシビリティを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分光装置の第１の実施例としてのラマ
ン分析装置の構成例を示す概略図である。

【図２】図１におけるフィルタの構成を詳細に示す概略
図である。

【図３】図１における矢印ＩＩＩの方向から見た分析装
置の一構成要素としてのフィルタホイールを示す正面図
である。

【図４】分析装置の構成要素としてのファブリ−ペロエ
タロンの透過特性を示すグラフである。

【図５】分析装置の構成要素としてのファブリ−ペロエ
タロンの透過特性を示すグラフである。

【図６】ラマンスペクトルの単一線に対する分析装置の
部分の応答性を示すグラフである。

【図７】分析装置の他の部分における光路を示す概略図
である。

【図８】ＣＣＤ検出器の一部を詳細に示す概略図であ
る。

【図９】ＣＣＤ検出器上の照光領域を示す模式図であ
る。

【図１０】本発明の分光装置の第２の実施例としてのラ
マン分析装置の構成例を示す概略図である。

【符号の説明】

１０ レーザ入力ビーム １２ 二次元光検出器（ＣＣＤ） １４ サンプル １８ フィルタ配列 １８Ａ ホログラフィックブラッグ回折フィルタ １８Ｂ ミラー ２０ 顕微鏡対物レンズ ３４ レンズ ４０ レンズシステム ４１ ピンホール ４２ ミラー ４４ 選択偏向フィルタ ４６ ミラー ４８ 顕微鏡 ５０ 白色光源 ６０ 回折格子 ６１ 回転テーブル ６２ プリズム ６４ 精密スライド ６６ 光線 ７４ 可動ミラー ７６ 可動ミラー ７８ ミラー ８０ ミラー ８２ ファブリ−ペロエタロン ８３ 圧電アクチュエータ ８４ フィルタホイール ８６ フィルタホイールの回転軸 ９０ 多層膜誘電体帯域フィルタ ９２ ステージ ９３ ステージの回転方向 ９４ ピーク ９５ ピーク ９６ フィルタの透過特性 １２０ コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ＧＢ ９２１３１２１．８ (32)優先日 1992年６月20日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (31)優先権主張番号 ＧＢ ９２１３１２０．０ (32)優先日 1992年６月20日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (72)発明者 ブライアン ジョン エドワード スミス イギリス ロンドン ウエスト ベクトン ティール クロウズ 16 (72)発明者 レイモンド ジョン チャニイ イギリス グロスターシャ州 バークレー ニュー ブルックエンド ラバーナム コテージ（番地なし)

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンプルを照光して該サンプルから散乱
   光のスペクトルを得る照光手段と、 前記散乱光を検出する検出器とを含み、 前記検出器は少なくとも一列または一行の検出要素と、
   前記サンプルから受光された前記スペクトルを分析しか
   つ該スペクトルを塩基検出要素の列または行に沿って分
   散する分散光学形デバイスとを含む分光装置の操作方法
   であって、 前記一つの検出要素から次の検出要素へ列または行に沿
   って連続して通過する各要素からのデータを含む、前記
   検出要素の列または行の一端からのデータを連続して読
   込むステップと、該ステップと同時に、前記データの通
   過と同期して前記検出要素の列または行を横切るような
   分散スペクトルを生じさせるステップとを含むことを特
   徴とする分光装置の操作方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の分光装置の操作方法にお
   いて、前記検出器は電荷結合素子であることを特徴とす
   る分光装置の操作方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の分光装置の操作
   方法において、前記スペクトルはラマン散乱光のスペク
   トルであることを特徴とする分光装置の操作方法。
4. 【請求項４】 サンプルを照光して該サンプルから散乱
   光のスペクトルを得る照光手段と、 前記散乱光を検出する検出器と、 前記サンプルと前記検出器との間の光路と、 前記サンプルから受光されたスペクトルから所望の振動
   数のスペクトルを選択しかつ該選択スペクトルを前記検
   出器へ通す少なくとも二つの選択手段とを含み、該二つ
   の選択手段は互いに異なるタイプのものである分光装置
   であって、 前記選択手段の少なくとも第１の選択手段は前記光路へ
   の選択的挿入および前記光路からの排除が可能であり、
   これにより前記少なくとも第１の選択手段が光路へ挿入
   された場合には前記散乱光は前記少なくとも第１の選択
   手段を通過し、かつ前記第１の選択手段が光路から排除
   された場合には前記散乱光は前記他の選択手段を通過す
   ることを特徴とする分光装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の分光装置において、前記
   第１の選択手段を通過するか迂回するように前記光路を
   変えるための手段によって前記第１の選択手段が前記光
   路へ挿入されかつ排除されることを特徴とする分光装
   置。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の分光装置にお
   いて、前記選択手段の少なくとも一つは整調可能である
   ことを特徴とする分光装置。
7. 【請求項７】 請求項４ないし６のいずれかに記載の分
   光装置において、前記選択手段の一つは分散光学形デバ
   イスを含むことを特徴とする分光装置。
8. 【請求項８】 請求項５ないし７のいずれかに記載の分
   光装置において、前記選択手段の一つは非分散光学形フ
   ィルタを含むことを特徴とする分光装置。
9. 【請求項９】 請求項４ないし８のいずれかに記載の分
   光装置において、前記選択手段の一つはファブリ−ペロ
   エタロンを含むことを特徴とする分光装置。
10. 【請求項１０】 請求項４ないし９のいずれかに記載の
    分光装置において、さらに前記光路内に、前記サンプル
    から受光されたレーリー散乱光を拒絶するためのホログ
    ラフィックフィルタ手段を含み、前記照光手段からの照
    光は、前記ホログラフィックフィルタ手段が前記サンプ
    ルの方向に前記照光を向ける角度で前記ホログラフィッ
    クフィルタ手段に向けられることを特徴とする分光装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項４ないし１０のいずれかに記載
    の分光装置において、前記スペクトルはラマン散乱光の
    スペクトルであることを特徴とする分光装置。