WO2024090177A1 - 顕微ラマン装置および顕微ラマン装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

顕微ラマン装置（１００）は、光源部（１１０）と、対物レンズ部（１４０）と、検出装置（１６０）と、駆動装置（１８０）と、駆動装置（１８０）を制御するための制御装置（２００）とを備える。光源部（１１０）は、互いに異なる波長の光を発生するように構成された複数の（１１１～１１４）を含む。対物レンズ部（１４０）は、分析対象のサンプル（ＳＭＰ）に光源部（１１０）からの光を集光して照射する。検出装置（１６０）は、サンプル（ＳＭＰ）から発生されるラマン散乱光を検出する。駆動装置（１８０）は、サンプル（ＳＭＰ）と対物レンズ部（１４０）との間の相対距離を変化させる。制御装置（２００）は、使用される光源装置から照射される光の波長に応じて上記相対距離を補正するように構成される。

Description

顕微ラマン装置および顕微ラマン装置の制御方法

　本開示は、顕微ラマン装置および顕微ラマン装置の制御方法に関し、より特定的には、顕微ラマン装置におけるピント調整制御に関する。

　特開２０２１－１１７０２２号公報（特許文献１）には、顕微ラマン分光分析装置（以下、「顕微ラマン装置」とも称する。）が開示されている。特許文献１に記載の顕微ラマン装置は、励起用のレーザ光源および分光検出器を備えている。特許文献１の顕微ラマン装置においては、レーザ光源からのレーザビームがサンプルに照射されることによって、サンプルからラマン散乱光が発生する。発生したラマン散乱光は、分光検出器で分散されるとともに、分散されたラマン散乱光の強度分布を検出することによって、サンプルに含まれる成分の分析等が行なわれる。

特開２０２１－１１７０２２号公報

　顕微ラマン装置においては、一般的に光学顕微鏡とラマン分光装置とが組み合わされた構成が用いられる。このような構成においては、光学顕微鏡で用いる可視光源、および、ラマン分光装置で用いるレーザ光源が同じ光学系において使用される。また、いくつかの顕微ラマン装置においては、互いに波長が異なる複数のレーザ光源を有し、これらのレーザ光源を切換えて分析を行なうことが可能に構成されているものがある。

　顕微ラマン装置においては、光源から照射される光は、対物レンズによって集光されてサンプルに照射される。上記のように、同じ光学系において複数の光源が用いられる顕微ラマン装置の場合、光源からの光の波長の相対差によって対物レンズの集光位置が変化する。そのため、光源が切換えられた際には、その都度、対物レンズとサンプルとの間の焦点距離（すなわち、ピント）を調整することが必要となる。

　このような調整を光源切換の都度行なうと、調整に時間がかかってしまうため、作業者への負担が大きくなる。また、レーザ光源のピント調整には経験および技術が必要であるため、当該ピント調整を手動で行なう場合、調整を行なう作業者によって測定結果にばらつきが生じる可能性がある。

　また、測定対象ごとに、試料台からの高さが異なっており、焦点距離を自動調整するためには、撮影画像に基づいた演算処理が必要であるため、焦点距離を自動調整すること自体にも困難性がある。

　本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の光源装置を有する顕微ラマン装置において、光源切換に伴うピント調整を容易にするとともに、測定結果のばらつきを低減することである。

　本開示のある局面に係る顕微ラマン装置は、光源部と、対物レンズ部と、検出装置と、駆動装置と、駆動装置を制御するための制御装置とを備える。光源部は、互いに異なる波長の光を発生するように構成された複数の光源装置を含む。対物レンズ部は、分析対象のサンプルに光源部からの光を集光して照射する。検出装置は、サンプルから発生されるラマン散乱光を検出する。駆動装置は、サンプルと対物レンズ部との間の相対距離を変化させる。制御装置は、使用される光源装置から照射される光の波長に応じて上記相対距離を補正するように構成される。

　本開示の他の局面に係る顕微ラマン装置の制御方法は、光源部と、対物レンズ部と、検出装置と、駆動装置とを備える顕微ラマン装置の制御方法に関する。光源部は、互いに異なる波長の光を発生するように構成された複数の光源装置を含む。対物レンズ部は、光源部からの光を集光して分析対象のサンプルに照射する。検出装置は、サンプルから発生されるラマン散乱光を検出する。駆動装置は、サンプルと対物レンズ部との間の相対距離を変化させる。制御方法は、（ａ）複数の光源装置の情報を取得するステップと、（ｂ）使用される光源装置から照射される光の波長に応じて相対距離の補正値を演算するステップと、（ｃ）補正値に基づいて駆動装置を駆動して相対距離を変化させるステップとを含む。

　本開示に係る顕微ラマン装置によれば、複数の光源装置を備えた構成において、光源装置の切換に伴うピント調整を容易にすることができるとともに、測定結果のばらつきを低減することができる。

実施の形態１の顕微ラマン装置の構成を示す概略図である。 実施の形態１の光源装置の構成の一例を示す図である。 実施の形態１におけるピント補正制御の概要を説明するための図である。 実施の形態１において記憶装置に記憶された情報の一例を示す図である。 ピント補正制御に伴うステージの駆動範囲修正を説明するための図である。 実施の形態１のピント補正制御の詳細を示すフローチャートである。 実施の形態２の顕微ラマン装置の構成を示す図である。 実施の形態２におけるピント補正制御の概要を説明するための図である。 実施の形態２において記憶装置に記憶された情報の一例を示す図である。 実施の形態２のピント補正制御の詳細を示すフローチャートである。

　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。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。

　［実施の形態１］
　（顕微ラマン装置の構成）
　図１は、実施の形態１に係る顕微ラマン装置１００の構成を示す概略図である。図１を参照して、顕微ラマン装置１００は、光学系の構成として、光源部１１０と、コリメータレンズ１２０と、ビームスプリッタ１３０，１３５と、対物レンズ部１４０と、サンプルＳＭＰを載置するためのステージ１５０と、検出装置１６０と、フィルタ１６２と、集光レンズ１６４，１７５と、スリット１６６と、撮像装置１７０と、駆動装置１８０とを備える。また、顕微ラマン装置１００は、装置全体を統括的に制御するための制御装置２００をさらに備えている。なお、図１において、ステージ１５０の載置面をＸＹ平面とし、載置面の法線方向をＺ軸方向とする。

　光源部１１０は、図２で後述するように、複数の光源装置を含んでいる。複数の光源装置としては、たとえば、可視光源、レーザ光源、赤外光源、および／または、紫外光源を用いることができる。

　光源部１１０から放射された光は、コリメータレンズ１２０によって略平行化されて、図１のＺ軸の正方向に進む。コリメータレンズ１２０を通過した光は、ビームスプリッタ１３０，１３５をさらに通過して、対物レンズ部１４０に入射する。光は、対物レンズ部１４０において集光されて、ステージ１５０上に載置されたサンプルＳＭＰへ照射される。

　光源装置が可視光源の場合、サンプルＳＭＰで反射した光は、対物レンズ部１４０を通過してビームスプリッタ１３５の反射面で反射される。そして、集光レンズ１７５により集光されて撮像装置１７０へ照射される。撮像装置１７０は、たとえばＣＣＤカメラである。撮像装置１７０で撮像されたサンプルＳＭＰの画像は、制御装置２００へ出力される。この場合、顕微ラマン装置１００は、光学顕微鏡として機能する。

　光源装置がレーザ光源の場合、サンプルＳＭＰにレザー光が照射されることによって、照射されたレーザ光に応じたラマン散乱光がサンプルＳＭＰから発生する。発生したラマン散乱光は、ビームスプリッタ１３５を通過し、ビームスプリッタ１３０の反射面で反射される。ビームスプリッタ１３０で反射されたラマン散乱光は、フィルタ１６２に入射する。この場合、顕微ラマン装置１００は、ラマン分光装置として機能する。

　フィルタ１６２は、ロングパスフィルタであり、長波長側の光を通過させ、短波長側の光を遮断する光学フィルタである。フィルタ１６２のカットオフ波長は、光源装置から照射されるレーザ光（照射光）の波長よりも僅かに長波長側に設定されている。これにより、フィルタ１６２は、サンプルＳＭＰによる反射光、および、照射光よりも短波長側のラマン散乱光（アンチストークス光）を遮断し、照射光よりも長波長側のラマン散乱光である（ストークス光）を通過させる。なお、波長の異なる複数のレーザ光源が用いられる場合には、各レーザ光源に適したフィルタが選択的に用いられる。

　フィルタ１６２を通過したラマン散乱光は、集光レンズ１６４によって集光される。ラマン散乱光の集光点１６７には、微小開口（ピンホール）が形成された絞り１６６が配置されている。絞り１６６のピンホールを通過したラマン散乱光は、検出装置１６０に入光する。

　検出装置１６０には、いずれも図示しないが、分光器、および、分光された散乱光の強度を検出するためのラインセンサが設けられている。分光器は、代表的には回折格子（グレーティング）である。また、ラインセンサとしては、たとえばＣＣＤ検出器が用いられる。検出装置１６０で検出された分光強度は、制御装置２００へ出力される。

　また、光源装置として赤外光源または紫外光源が用いられる場合には、サンプルＳＭＰからの反射光を検出装置１６０により分光および測定し、サンプルＳＭＰによる吸光からサンプルＳＭＰに含まれる物質を特定する。

　制御装置２００は、演算装置であるＣＰＵ２０１と、記憶装置２０２とを含む。記憶装置２０２は、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）あるいはＲＡＭ（Random　Access　Memory）などの不揮発性メモリあるいは揮発性メモリ、および／または、ＨＤＤ（Hard　Disc　Drive）あるいはＳＳＤ（Solid　State　Drive）などの大容量記憶装置を含む。ＣＰＵ２０１は、記憶装置２０２に記憶されたプログラムおよびデータを読み出して、顕微ラマン装置１００を統括的に制御する。

　制御装置２００には、入力装置２１０および表示装置２２０が接続される。入力装置２１０は、たとえば、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、タッチパネルなどであり、ユーザの操作を受け付ける。表示装置２２０は、たとえば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid　Crystal　Display）あるいは有機ＥＬ（Electro　Luminescence）ディスプレイなどであり、撮像装置１７０で撮像されたサンプルＳＭＰの画像、検出装置１６０で検出されたラマン散乱光の強度分布、および、装置の動作状態などを表示する。

　ステージ１５０は、制御装置２００からの指令によって動作する駆動装置１８０によってＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動することが可能に構成されている。ステージ１５０をＸ軸方向および／またはＹ軸方向に移動することによって、サンプルＳＭＰにおける測定位置を変更することができる。また、ステージ１５０をＺ軸方向に移動することによって、対物レンズ部１４０とサンプルＳＭＰとの間の相対距離を変化させて対物レンズ部１４０のピントを調整することができる。なお、ステージ１５０の移動に代えて、対物レンズ部１４０を含む光学系を移動させることによって、測定位置の変更およびピントの調整を行なう構成としてもよい。

　図２は、実施の形態１の顕微ラマン装置１００における光源部１１０の構成の一例を説明するための図である。図２の例においては、光源部１１０は、可視光源１１１、レーザ光源１１２，１１３、および、赤外光源１１４を含む複数の光源装置と、ミラーＭ１～Ｍ４とを含む。レーザ光源１１２，１１３は、互いに異なる波長のレーザ光源である。

　ミラーＭ１は、可視光源１１１と対物レンズ部１４０とを結ぶ光軸上に配置されている。ミラーＭ１は、可視光源１１１からの可視光Ｌ１を通過させるとともに、ミラーＭ２～Ｍ４からの光Ｌ２～Ｌ４を反射させる。ミラーＭ２は、レーザ光源１１２の光軸上に配置され、レーザ光源１１２からのレーザ光Ｌ２を反射させるとともにミラーＭ３，Ｍ４からの光Ｌ３，Ｌ４を通過させる。ミラーＭ３は、レーザ光源１１３の光軸上に配置され、レーザ光源１１３からのレーザ光Ｌ３を反射させるとともにミラーＭ４からの赤外光Ｌ４を通過させる。ミラーＭ４は、赤外光源１１４の光軸上に配置され、赤外光源１１４からの赤外光Ｌ４を反射させる。

　ミラーＭ１を通過した可視光Ｌ１、および、ミラーＭ１により反射されたレーザ光Ｌ２，Ｌ３および赤外光Ｌ４は、ビームスプリッタ１３０，１３５および対物レンズ部１４０を通過して、サンプルＳＭＰに照射される。

　可視光源１１１からの可視光Ｌ１についてのサンプルＳＭＰからの反射光Ｌ５は、対物レンズ部１４０を通過し、さらに、ビームスプリッタ１３５により反射されて撮像装置１７０へ入光する。レーザ光源１１２，１１３からのレーザ光Ｌ２，Ｌ３によるラマン散乱光Ｌ６，Ｌ７は、対物レンズ部１４０およびビームスプリッタ１３５を通過し、ビームスプリッタ１３０により反射されて検出装置１６０に入光する。赤外光源１１４からの赤外光Ｌ４についてのサンプルＳＭＰからの反射光Ｌ８は、対物レンズ部１４０およびビームスプリッタ１３５を通過し、ビームスプリッタ１３０により反射されて検出装置１６０に入光する。

　各光源装置の切換えについては、各光源装置への電源の供給および遮断を切換えることによって切換えてもよいし、各光源装置とそれに対応するミラーとの間に配置されたシャッタ（図示せず）の開閉によって切換えてもよい。なお、図２に示した光源部１１０の構成は一例であり、複数の光源装置を切換えて使用することができれば、図２以外の構成を用いてもよい。

　（ピント補正制御の説明）
　上述のような顕微ラマン装置１００においては、サンプルＳＭＰに照射する光源部１１０として、可視光源、レーザ光源、赤外光源、および／または紫外光源などの複数の光源装置が用いられる。これらの異なる光源装置において用いられる光の波長は互いに異なっているため、使用する光源装置を切換えた場合、光源装置からの光の波長の相対差によって対物レンズ部１４０の集光位置（焦点距離）が変化する。そのため、光源装置が切換えられた際には、その都度、対物レンズ部１４０とサンプルＳＭＰとの間の焦点距離の調整（ピント調整）をすることが必要となる。

　このようなピント調整を光源切換の都度行なうと、調整作業に時間がかかってしまうため、トータルの作業時間が長くなり作業者への負担が大きくなる。また、レーザ光源を用いる場合には、発生するラマン散乱光の強度のピークを観察しながらピント調整をすることが必要であるが、当該調整作業には経験および技術が必要であるため、当該ピント調整を手動で行なう場合、調整を行なう作業者によって測定結果にばらつきが生じる可能性がある。

　また、測定対象ごとに、試料台からの高さが異なっており、焦点距離を自動調整するためには、撮影画像に基づいた演算処理が必要であるため、焦点距離を自動調整すること自体にも困難性がある。

　そこで、本実施の形態１においては、使用予定の光源装置の相対波長に応じた補正値を予め記憶装置に記憶させておき、光源切換の際に、使用対象の光源装置の補正値に従って自動でピント調整を行なうピント補正制御を行なう。このようなピント補正制御を行なうことによって、ピント調整を手動で行なう場合に比べて、作業負担の軽減および作業時間の短縮を行なうとともに、測定結果におけるばらつきを低減することができる。

　図３は、実施の形態１におけるピント補正制御の概要を説明するための図である。図３における左図（Ａ）は、可視光源１１１を用いた場合に、サンプルＳＭＰにピントを合わせた状態である。このときのステージ１５０の座標をｚとする。

　左図（Ａ）の状態において、可視光源１１１からレーザ光源１１２に切換えると（中図（Ｂ））、可視光Ｌ１とレーザ光Ｌ２との間の波長の違いにより、対物レンズ部１４０によるレーザ光Ｌ２の集光位置が、左図（Ａ）におけるサンプルＳＭＰ上の位置から「ａ」だけ上方の位置に変化する。すなわち、ピントが外れた状態となる。

　制御装置２００は、図３の右図（Ｃ）のように、可視光Ｌ１のピント位置に対するレーザ光Ｌ２のピント位置のズレ量「ａ」に対応した補正量を記憶装置２０２に予め記憶しており、使用される光源装置が切換えられると、当該補正量を考慮した位置（座標ｚ＋ａ）にステージ１５０を移動させる。

　図４は、記憶装置２０２に記憶された情報の一例を示す図である。図４の例においては、情報は、各光源装置から照射される光の波長と、焦点位置の基準補正値を含む。ここで、基準補正値は、たとえば、可視光源１１１（光源１）の場合の焦点位置を基準（補正値＝０）とし、各光源装置について可視光源１１１の場合の焦点距離からのズレ量を補正値とする。なお、各光源装置の補正値については、各光源装置の相対波長に基づいて理論計算により算出して設定してもよいし、基準サンプルなどを用いて実験的に調整した際のズレ量を補正値として設定してもよい。また、各光源装置の波長のみを記憶装置２０２に記憶しておき、切換前後の波長差に基づいて、補正値を光源装置の切換えの都度算出してもよい。

　対象のサンプルＳＭＰの初回の測定においては、サンプルの厚みが未知であるため、作業者による手動あるいはオートフォーカス機能を用いてピント調整が行なわれる。その後、使用対象の光源装置が切換えられると、制御装置２００のＣＰＵ２０１は、記憶装置２０２に記憶された情報を参照し、切換前後の光源装置の基準補正値の差に基づいてステージ１５０を駆動する。このような制御によって、使用される光源装置に適した焦点位置へのピント調整が自動で行なわれる。なお、ユーザは、ハードウェアスイッチあるいは表示画面内のソフトウェアスイッチの設定によって、当該ピント調整の自動補正機能を有効（ＯＮ）とするか無効（ＯＦＦ）とするかを設定することができる。

　ここで、ピント補正制御によってステージ１５０の位置が自動調整された場合に、表示装置２２０に表示されるステージ１５０の座標が変化すると、ユーザは自身の誤った操作等によって焦点位置がずれてしまったと誤認する可能性がある。そのため、ピント補正制御が行なわれた場合、表示装置２２０におけるステージ位置の表示には反映せず、ステージ１５０の表示座標を変化させないことが好ましい。

　一方で、ステージ１５０の表示位置と実際の位置とが異なる状態となった場合、当該表示位置に基づいてステージ１５０を動作させると、図５の上段に示されるように、ステージ１５０の表示上の動作可能範囲が、機械的な動作可能範囲を超えてしまうおそれがある。たとえば、図３のように焦点位置をＺ軸の正方向（機械の上昇方向）に補正量ａだけ補正した場合には、上限側の動作可能範囲が機械上限を上回る可能性がある。そのため、図５の下段に示されるように、ピント補正制御によって補正量ａだけステージ１５０の位置が変更された場合には、動作可能範囲が補正量ａに対応して変更される。具体的には、動作可能範囲の上限値ｍａｘが（ｍａｘ－ａ）に変更され、下限値ｍｉｎが（ｍｉｎ－ａ）に変更される。これによって、ピント補正制御実施後に、ユーザが手動でステージ１５０を昇降させたような場合に、機械的な動作可能範囲を超えた移動を抑制することができ、機械破損を防止することができる。

　なお、上記のようなピント補正制御に伴うステージ１５０の座標の表示変更は、測定対象のサンプルが変更された場合、および／または、手動あるいはオートフォーカス機能によるピント調整が行なわれた場合に自動的にリセットされることが好ましい。あるいは、ユーザの操作によってリセットできるようにしてもよい。

　図６は、実施の形態１のピント補正制御の詳細を示すフローチャートである。図６および後述する図１０に示されるフローチャートは、一例においては、制御装置２００の記憶装置２０２に記憶されたプログラムをＣＰＵ２０１が実行することによって実現される。なお、フローチャートにおける一部あるいはすべての処理が、制御装置２００内のハードウェア回路で実現されてもよい。

　図６を参照して、制御装置２００は、ステップ（以下、「ステップ」をＳと略す。）１００にて、測定対象のサンプルＳＭＰに対する初回の測定であるか否かを判定する。初回測定である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、サンプルＳＭＰに対して対物レンズ部１４０のピント調整がなされていないため、Ｓ１７０に処理が進められ、制御装置２００は、既存のオートフォーカス機能によって対物レンズ部１４０のピント調整を行なう。あるいは、制御装置２００は、ユーザに対して手動によるピント調整を行なうことを促す表示を表示装置２２０に出力する。

　初回測定ではない場合、すなわち、測定対象のサンプルＳＭＰについてピント調整がすでに行なわれている場合（Ｓ１００にてＮＯ）、制御装置２００は、Ｓ１１０に処理を進めて、使用する光源装置が切換えられたか否かを判定する。光源切換の検出は、ユーザによる入力装置２１０への入力に基づいて検出してもよいし、光源装置のＯＮ／ＯＦＦあるいはシャッタの開閉動作に基づいて自動的に検出してもよい。

　光源切換が行なわれていない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、以降の処理がスキップされて、現状の設定を維持して測定が継続される。光源切換が行なわれた場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０に進められて、制御装置２００は、ピントの自動補正機能が有効とされているか否かを判定する。

　自動補正機能が無効とされている場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、以降の処理がスキップされる。この場合には、ユーザによって手動でピント調整が実行される。自動補正機能が有効とされている場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１３０に進められて、制御装置２００は、記憶装置２０２に記憶された情報（図４）を読み出して、切換前後の光源装置についての波長／または基準補正値を取得する。そして、Ｓ１４０にて、制御装置２００は、取得した情報を用いて、切換前後の光源装置の波長差に基づく補正値を演算により求める。さらに、制御装置２００は、Ｓ１５０にて、図５で説明したように、ステージ１５０のＺ軸方向の動作可能範囲を修正する。その後、制御装置２００は、Ｓ１６０にて、算出した補正値に基づいてステージ１５０のＺ軸を駆動してピント調整を行なう。

　以上のような処理に従って制御を行なうことによって、複数の光源装置を有する顕微ラマン装置において、使用対象の光源装置に対応してピント調整を自動で実行することができる。これによって、ピント調整を手動で行なう場合に比べて、作業者の作業負担の軽減および作業時間の短縮を行なうとともに、測定結果におけるばらつきを低減することができる。

　実施の形態１における「可視光源１１１」は、本開示における「第１光源装置」に対応する。実施の形態１における「レーザ光源１１２」および「レーザ光源１１３」は、本開示における「第２光源装置」および「第３光源装置」のそれぞれに対応する。実施の形態１における「赤外光源１１４」は、本開示における「第４光源装置」に対応する。

　［実施の形態２］
　実施の形態１においては、使用対象の光源装置を切換えた場合に、各光源装置からの光の波長に応じてピント調整を自動で行なう構成について説明した。

　一方で、顕微ラマン装置においては、測定対象のサンプルの測定領域の拡大倍率を変更するために、複数の対物レンズが設けられる場合がある。同じ光源装置を用いている場合でも、対物レンズを切換えると、使用レンズのサイズおよび焦点距離が異なるために再度のピント調整を行なうことが必要となる。

　実施の形態２においては、複数の対物レンズが設けられた顕微ラマン装置において、測定に使用される対物レンズに応じてピント調整を自動で行なう構成について説明する。

　図７は、実施の形態２の顕微ラマン装置１００Ａの構成を示す図である。顕微ラマン装置１００Ａにおいては、図２で説明した顕微ラマン装置１００における対物レンズ部１４０が、対物レンズ部１４０Ａに置き換わった構成となっている。図７において、図２と重複する要素の説明は繰り返さない。

　図７を参照して、顕微ラマン装置１００Ａの対物レンズ部１４０Ａは、互いに焦点距離が異なる対物レンズ１４１～１４３を含む。対物レンズ１４１～１４３は、回転型あるいはスライド型のホルダ（図示せず）に取り付けられており、当該ホルダを移動させることによって所望の対物レンズに切換えることが可能に構成されている。

　一般的に、対物レンズは、拡大倍率が大きくなるほど焦点距離が長くなる。そのため、ある対物レンズでピント調整が完了した状態であっても、別の対物レンズに切換えると焦点位置が変化する。

　たとえば、図８の左図（Ａ）のように、対物レンズ１４２でピント調整が完了した状態において、対物レンズ１４２よりも焦点距離が短い対物レンズ１４１に切換えると（中図（Ｂ））、集光位置が左図（Ａ）におけるサンプルＳＭＰ上の位置から「ｂ」だけ上方の位置に変化する。逆に、対物レンズ１４２よりも焦点距離が長い対物レンズ１４３に切換えると、集光位置がサンプルＳＭＰ上の位置よりも下方の位置に変化する。

　対物レンズの焦点位置の仕様は予めわかっているため、使用対象の対物レンズ間の焦点位置の差を補正値として記憶装置２０２に記憶させておき、対物レンズの切換えの際に当該補正値に従ってステージ１５０を移動させることによって、図８の右図（Ｃ）のように自動でピント調整を行なうことができる。

　図９は、実施の形態２において記憶装置２０２に記憶された情報の一例を示す図である。図９の例においては、情報は、各光源装置から照射される光の波長と、各対物レンズに対応する基準補正値とを含む。基準補正値は、可視光源１１１において焦点位置の最も短い対物レンズ１４１（レンズ１）を用いた場合の焦点位置を基準（補正値＝０）とし、対物レンズを切換えた場合の焦点距離のズレ量、および、光源装置を切換えた場合のズレ量を考慮した補正値が設定されている。制御装置２００は、図９に示される補正値を利用してピント補正制御を自動で行なうことができる。

　また、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、ピント補正制御の際のステージ位置の表示の保持、および、動作可能範囲の修正が行なわれる。なお、上述のように、対物レンズは拡大倍率によって機器サイズ（光軸方向の長さ）が変わるため、動作可能範囲の修正においては、対物レンズの機器サイズも考慮して動作可能範囲を設定することが好ましい。拡大倍率が大きくなるほど機器サイズは大きくなるため、サンプルＳＭＰと対物レンズとが接触しやすくなる。そのため、特に動作可能範囲の下限については、焦点距離の差に加えて機器サイズを考慮して設定する必要がある。

　図１０は、実施の形態２のピント補正制御の詳細を示すフローチャートである。なお、図１０のフローチャートにおいては、使用する光源装置を切換えない状態で、対物レンズのみを切換える場合について説明する。

　図１０を参照して、制御装置２００は、Ｓ２００にて測定対象のサンプルＳＭＰに対する初回の測定であるか否かを判定する。初回測定である場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）は、サンプルＳＭＰに対して対物レンズ部１４０Ａのピント調整がなされていないため、Ｓ２７０に処理が進められ、制御装置２００は、既存のオートフォーカス機能によって対物レンズ部１４０のピント調整を行なう。あるいは、制御装置２００は、ユーザに対して手動によるピント調整を行なうことを促す表示を表示装置２２０に出力する。

　初回測定ではない場合、すなわち、測定対象のサンプルＳＭＰについてピント調整がすでに行なわれている場合（Ｓ２００にてＮＯ）、制御装置２００は、Ｓ２１０に処理を進めて、使用する対物レンズが切換えられたか否かを判定する。

　対物レンズが切換えられていない場合（Ｓ２１０にてＮＯ）は、以降の処理がスキップされて、現状の設定を維持して測定が継続される。対物レンズの切換えが行なわれた場合（Ｓ２１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ２２０に進められて、制御装置２００は、ピントの自動補正機能が有効とされているか否かを判定する。

　自動補正機能が無効とされている場合（Ｓ２２０にてＮＯ）は、以降の処理がスキップされる。この場合には、ユーザによって手動でピント調整が実行される。自動補正機能が有効とされている場合（Ｓ２２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ２３０に進められて、制御装置２００は、記憶装置２０２に記憶された情報（図９）を読み出して、切換前後の対物レンズについての種類（焦点距離）に対応した基準補正値を取得する。そして、Ｓ２４０にて、制御装置２００は、取得した情報を用いて、切換前後の対物レンズの焦点距離差に基づく補正値を演算により求める。

　さらに、制御装置２００は、Ｓ２５０にて、ステージ１５０のＺ軸方向の動作可能範囲を修正する。このとき、焦点距離に基づく補正値に加えて、対物レンズの機器サイズを考慮して動作可能範囲が設定される。その後、制御装置２００は、Ｓ２６０にて、算出した補正値に基づいてステージ１５０のＺ軸を駆動してピント調整を行なう。

　なお、対物レンズに加えて光源装置が切換えられる場合にも、図９で示した補正値を用いることによって、光源装置から照射される光の波長、および、対物レンズの種類に応じたピント調整を行なうことができる。

　以上のような処理に従って制御を行なうことによって、複数の対物レンズを有する顕微ラマン装置において、使用対象の対物レンズに対応してピント調整を自動で実行することができる。これによって、ピント調整を手動で行なう場合に比べて、作業者の作業負担の軽減および作業時間の短縮を行なうとともに、測定結果におけるばらつきを低減することができる。

　［態様］
　上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

　（第１項）一態様に係る顕微ラマン装置は、光源部と、対物レンズ部と、検出装置と、駆動装置と、駆動装置を制御するための制御装置とを備える。光源部は、互いに異なる波長の光を発生するように構成された複数の光源装置を含む。対物レンズ部は、分析対象のサンプルに光源部からの光を集光して照射する。検出装置は、サンプルから発生されるラマン散乱光を検出する。駆動装置は、サンプルと対物レンズ部との間の相対距離を変化させる。制御装置は、使用される光源装置から照射される光の波長に応じて上記相対距離を補正するように構成される。

　第１項に記載の顕微ラマン装置によれば、複数の光源装置を備えた構成において、使用される光源装置の波長に応じて対物レンズとサンプルとの間の相対距離が補正される。すなわち、光源装置が切換えられた場合に、切換前後の光源の波長の違いに応じて自動的にピント調整が行なわれる。したがって、複数の光源装置を有する顕微ラマン装置において、光源切換に伴うピント調整を容易に行なうことができるとともに、測定結果のばらつきを低減することができる。

　（第２項）第１項に記載の顕微ラマン装置において、制御装置は、プロセッサと、複数の光源装置の各々について、サンプルと対物レンズ部との間の基準距離からの補正値が記憶された記憶装置とを含む。プロセッサは、使用される光源装置に対応する補正値を記憶装置から取得して、上記相対距離を補正する。

　第２項に記載の顕微ラマン装置によれば、制御装置のプロセッサによって、記憶装置に記憶された補正値に基づいてピント調整を行なうことができる。したがって、光源切換に伴うピント調整を容易に行なうことができるとともに、測定結果のばらつきを低減することができる。

　（第３項）第１項に記載の顕微ラマン装置において、制御装置は、プロセッサと、複数の光源装置の各々の波長が記憶された記憶装置とを含む。

　プロセッサは、使用される光源装置が変更された場合に、記憶装置から変更前後の光源装置の波長を取得し、光源装置間の波長の相対差に応じて相対距離を補正する。

　第３項に記載の顕微ラマン装置によれば、プロセッサは、記憶装置に記憶された各光源装置の波長の情報に基づいてピント調整を行なうことができる。したがって、光源切換に伴うピント調整を容易に行なうことができるとともに、測定結果のばらつきを低減することができる。

　（第４項）第１項～第３項のいずれか１項に記載の顕微ラマン装置において、複数の光源装置は、可視光を発生させる第１光源装置と、第１波長のレーザ光を発生させる第２光源装置とを含む。

　第４項に記載の顕微ラマン装置によれば、可視光源とレーザ光源との間でのピントのズレを自動で調整することができる。

　（第５項）第４項に記載の顕微ラマン装置において、複数の光源装置は、上記第１波長とは異なる第２波長のレーザ光を発生させる第３光源装置をさらに含む。

　第５項に記載の顕微ラマン装置によれば、可視光源と、異なる波長の２つのレーザ光源との間でのピントのズレを自動で調整することができる。

　（第６項）第４項または５項に記載の顕微ラマン装置において、複数の光源装置は、赤外光を発生させる第４光源装置をさらに含む。

　第６項に記載の顕微ラマン装置によれば、赤外光源を用いる際に、赤外光源と、可視光源および／またはレーザ光源との間でのピントのズレを自動で調整することができる。

　（第７項）第１項～第３項のいずれか１項に記載の顕微ラマン装置において、複数の光源装置は、第１波長のレーザ光を発生させる第２光源装置と、第１波長とは異なる第２波長のレーザ光を発生させる第３光源装置とを含む。

　第７項に記載の顕微ラマン装置によれば、異なる波長の２つのレーザ光源間でのピントのズレを自動で調整することができる。

　（第８項）第１項～第７項のいずれか１項に記載の顕微ラマン装置は、上記サンプルを載置するためのステージをさらに備える。駆動装置は、ステージを駆動して上記相対距離を変化させる。

　第８項に記載の顕微ラマン装置によれば、制御装置は、駆動装置によりサンプルを載置するためのステージを移動させることによってピント調整することができる。

　（第９項）第８項に記載の顕微ラマン装置は、ステージの位置を表示するための表示装置をさらに備える。制御装置は、使用される光源装置の変更によって相対距離を補正した場合でも、表示装置におけるステージの位置の表示には反映させない。

　第９項に記載の顕微ラマン装置によれば、光源装置の切換えによって自動でピント調整を行なった場合でも、表示装置におけるステージ位置の表示を変更しない。これによって、ユーザにおいて、誤った操作を行なったとの誤認を防止することができる。

　（第１０項）第１項～第９項のいずれか１項に記載の顕微ラマン装置において、制御装置は、使用される光源装置に応じた相対距離の補正を実行するか否かを設定可能に構成される。

　第１０項に記載の顕微ラマン装置によれば、ユーザは、光源装置の切換えに伴う自動ピント調整の実行可否を設定することができる。これによって、自動ピント調整を行なう際に、対物レンズとサンプルとの衝突などのリスクが予測される場合に、当該リスクを予防することができる。

　（第１１項）第１項～第１０項のいずれか１項に記載の顕微ラマン装置において、対物レンズ部は、互いに異なる焦点距離を有する複数の対物レンズを含む。制御装置は、使用される対物レンズに応じて上記相対距離を補正するように構成される。

　第１１項に記載の顕微ラマン装置によれば、複数の対物レンズを有する構成において、対物レンズに応じて自動的にピント調整を行なうことができる。したがって、複数の対物レンズを有する顕微ラマン装置において、対物レンズの切換えに伴うピント調整を容易に行なうことができるとともに、測定結果のばらつきを低減することができる。

　（第１２項）他の態様に係る顕微ラマン装置の制御方法は、光源部と、対物レンズ部と、検出装置と、駆動装置とを備える顕微ラマン装置の制御方法に関する。光源部は、互いに異なる波長の光を発生するように構成された複数の光源装置を含む。対物レンズ部は、光源部からの光を集光して分析対象のサンプルに照射する。検出装置は、サンプルから発生されるラマン散乱光を検出する。駆動装置は、サンプルと対物レンズ部との間の相対距離を変化させる。制御方法は、（ａ）複数の光源装置の情報を取得するステップと、（ｂ）使用される光源装置から照射される光の波長に応じて相対距離の補正値を演算するステップと、（ｃ）補正値に基づいて駆動装置を駆動して相対距離を変化させるステップとを含む。

　第１２項に記載の顕微ラマン装置の制御方法によれば、複数の光源装置を備えた構成において、使用される光源装置の波長に応じて対物レンズとサンプルとの間の相対距離が補正される。すなわち、光源装置が切換えられた場合に、切換前後の光源の波長の違いに応じて自動的にピント調整が行なわれる。したがって、複数の光源装置を有する顕微ラマン装置において、光源切換に伴うピント調整を容易に行なうことができるとともに、測定結果のばらつきを低減することができる。

　今回開示された実施の形態は、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、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。

　１００，１００Ａ　顕微ラマン装置、１１０　光源部、１１１　可視光源、１１２，１１３　レーザ光源、１１４　赤外光源、１２０　コリメータレンズ、１３０，１３５　ビームスプリッタ、１４０，１４０Ａ　対物レンズ部、１４１～１４３　対物レンズ、１５０　ステージ、１８０　駆動装置、１６０　検出装置、１６２　フィルタ、１６４，１７５　集光レンズ、１６６　スリット、１６７　集光点、１７０　撮像装置、２００　制御装置、２０１　ＣＰＵ、２０２　記憶装置、２１０　入力装置、２２０　表示装置、Ｍ１～Ｍ４　ミラー、ＳＭＰ　サンプル。

Claims (12)

1. 　互いに異なる波長の光を発生するように構成された複数の光源装置を含む光源部と、
   　分析対象のサンプルに、前記光源部からの光を集光して照射する対物レンズ部と、
   　前記サンプルから発生されるラマン散乱光を検出する検出装置と、
   　前記サンプルと前記対物レンズ部との間の相対距離を変化させるための駆動装置と、
   　前記駆動装置を制御するための制御装置とを備え、
   　前記制御装置は、使用される光源装置から照射される光の波長に応じて前記相対距離を補正するように構成される、顕微ラマン装置。
2. 　前記制御装置は、
   　　プロセッサと、
   　　前記複数の光源装置の各々について、前記サンプルと前記対物レンズ部との間の基準距離からの補正値が記憶された記憶装置とを含み、
   　前記プロセッサは、使用される光源装置に対応する補正値を前記記憶装置から取得して、前記相対距離を補正する、請求項１に記載の顕微ラマン装置。
3. 　前記制御装置は、
   　　プロセッサと、
   　　前記複数の光源装置の各々の波長が記憶された記憶装置とを含み、
   　前記プロセッサは、使用される光源装置が変更された場合に、前記記憶装置から変更前後の光源装置の波長を取得し、光源装置間の波長の相対差に応じて前記相対距離を補正する、請求項１に記載の顕微ラマン装置。
4. 　前記複数の光源装置は、
   　　可視光を発生させる第１光源装置と、
   　　第１波長のレーザ光を発生させる第２光源装置とを含む、請求項１に記載の顕微ラマン装置。
5. 　前記複数の光源装置は、前記第１波長とは異なる第２波長のレーザ光を発生させる第３光源装置をさらに含む、請求項４に記載の顕微ラマン装置。
6. 　前記複数の光源装置は、赤外光を発生させる第４光源装置をさらに含む、請求項４に記載の顕微ラマン装置。
7. 　前記複数の光源装置は、
   　　第１波長のレーザ光を発生させる第２光源装置と、
   　　前記第１波長とは異なる第２波長のレーザ光を発生させる第３光源装置とを含む、請求項１に記載の顕微ラマン装置。
8. 　前記サンプルを載置するためのステージをさらに備え、
   　前記駆動装置は、前記ステージを駆動して前記相対距離を変化させる、請求項１に記載の顕微ラマン装置。
9. 　前記ステージの位置を表示するための表示装置をさらに備え、
   　前記制御装置は、使用される光源装置の変更によって前記相対距離を補正した場合でも、前記表示装置における前記ステージの位置の表示には反映させない、請求項８に記載の顕微ラマン装置。
10. 　前記制御装置は、使用される光源装置に応じた前記相対距離の補正を実行するか否かを設定可能に構成される、請求項１に記載の顕微ラマン装置。
11. 　前記対物レンズ部は、互いに異なる焦点距離を有する複数の対物レンズを含み、
    　前記制御装置は、使用される対物レンズに応じて前記相対距離を補正するように構成される、請求項１に記載の顕微ラマン装置。
12. 　顕微ラマン装置の制御方法であって、
    　前記顕微ラマン装置は、
    　　互いに異なる波長の光を発生するように構成された複数の光源装置を含む光源部と、
    　　前記光源部からの光を集光して分析対象のサンプルに照射する対物レンズ部と、
    　　前記サンプルから発生されるラマン散乱光を検出する検出装置と、
    　　前記サンプルと前記対物レンズ部との間の相対距離を変化させるための駆動装置とを備え、
    　前記制御方法は、
    　前記複数の光源装置の情報を取得するステップと、
    　使用される光源装置から照射される光の波長に応じて前記相対距離の補正値を演算するステップと、
    　前記補正値に基づいて前記駆動装置を駆動して前記相対距離を変化させるステップとを含む、顕微ラマン装置の制御方法。

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