KR20170026196A - 현미 분광 장치 - Google Patents

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Abstract

보다 우수한 현미 분광 장치를 제공한다.
현미 분광 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 받는 복수의 투광 파이버와, 분광기와, 받은 광을 상기 분광기로 유도하기 위한 복수의 수광 파이버와, 상기 복수의 투광 파이버로부터의 복수의 광속을 각각 집광하여 시료에 조사하고, 상기 시료에 있어서의 복수의 집광점으로부터의 복수의 광속을 상기 복수의 수광 파이버에 각각 결상하기 위한 공초점 광학계를 구비한다.

Description

현미 분광 장치{MICROSPECTROSCOPE INCLUDING OPTICAL FIBERS AND SPECTROSCOPE}
본 발명은, 현미 분광 장치에 관한 것이며, 특히, 시료에 있어서의 복수의 위치로부터의 광을 분광하는 현미 분광 장치에 관한 것이다.
최근, 광학계의 주사를 불요 또는 저감시키는 것이 가능한 다초점의 현미경이 개발되고 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 2014－10216호 (특허문헌 1) 에는, 이하와 같은 구성이 개시되어 있다. 즉, 다초점 공초점 현미경은, 이차원 배열된 스폿 어레이상 광원을 가지며, 상기 광원으로부터의 광이 시료 상의 상기 광원과 대략 공액인 위치에 조사되는 조명 광학계와, 상기 시료로부터의 관찰광을 상기 시료 상의 집광 위치 및 상기 스폿 어레이상 광원과 대략 공액인 위치에 이차원 배열된 핀홀 어레이에 결상되는 결상 광학계와, 상기 결상된 광을 검출하는 검출 수단을 구비한다.
또, 일본 공개특허공보 2012－237647호 (특허문헌 2) 에는, 이하와 같은 구성이 개시되어 있다. 즉, 다초점 공초점 라만 분광 현미경은, 여기광을 발하는 레이저 광원과, 상기 레이저 광원으로부터의 여기광을 복수의 가는 광속으로 매트릭스상으로 분할하여 각각을 집광시키는 마이크로 렌즈 어레이와, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 거쳐, 릴레이 렌즈를 거친 복수의 광속을 반사하는 에지 필터와, 상기 에지 필터를 거친 복수의 광속의 각각을 집광점에 있어서 통과시키는 복수의 핀홀을 갖는 핀홀 어레이와, 상기 핀홀 어레이를 거친 복수의 광속이 릴레이 렌즈를 거쳐 입사되어, 이들 복수의 광속의 각각을 시료에 집광시키는 대물 렌즈와, 상기 시료로부터의 여기광의 반사광 및 라만 산란광이, 상기 대물 렌즈, 상기 릴레이 렌즈 및 상기 핀홀 어레이를 거쳐 상기 에지 필터로 되돌아가고, 이 에지 필터를 투과한 라만 산란광의 각각을 집광시키는 공초점 광학계와, 상기 공초점 광학계에 의해 집광된 복수의 라만 산란광의 광속의 각각이 입사단으로부터 입사되고, 출사단이 일렬로 배열된 복수의 광 파이버로 이루어지는 파이버 번들과, 상기 파이버 번들을 이루는 복수의 광 파이버의 출사단으로부터의 광속이 입사되는 분광 수단과, 상기 분광 수단을 거친 광속을 수광하는 수광 수단을 구비한다.
일본 공개특허공보 2014－10216호 일본 공개특허공보 2012－237647호 일본 공개특허공보 2006－258990호 일본 공개특허공보 2014－16531호
이와 같은 각 특허문헌에 기재된 기술을 초월하여, 분광을 실시하기 위한 보다 우수한 장치를 제공하는 기술이 요구되고 있다.
이 발명은, 상기 서술한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 보다 우수한 현미 분광 장치를 제공하는 것이다.
(1) 상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명의 어느 국면에 관련된 현미 분광 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 받는 복수의 투광 파이버와, 분광기와, 받은 광을 상기 분광기로 유도하기 위한 복수의 수광 파이버와, 상기 복수의 투광 파이버로부터의 복수의 광속을 각각 집광하여 시료에 조사하고, 상기 시료에 있어서의 복수의 집광점으로부터의 복수의 광속을 상기 복수의 수광 파이버에 각각 결상하기 위한 공초점 광학계를 구비한다.
이와 같이, 복수의 투광 파이버 및 복수의 수광 파이버를 사용하는 것에 착안하여 다초점 또한 공초점을 실현하고, 광학계에 있어서 예를 들어 핀홀 어레이를 형성하지 않는 간이하고 조정 용이한 구성으로, 시료에 있어서의 복수의 위치로부터의 광의 분광을 실시할 수 있다. 따라서, 보다 우수한 현미 분광 장치를 제공할 수 있다.
(2) 바람직하게는, 상기 복수의 투광 파이버 및 상기 복수의 수광 파이버는, 각각 이차원 배열되어 있고, 상기 복수의 투광 파이버 및 상기 복수의 수광 파이버중 적어도 어느 일방은, 각 광 파이버의 연신 방향과 직교하는 평면을 따라 절단된 단면에 있어서, 상기 각 광 파이버가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 상기 단면에 있어서의 단위 면적당 광 파이버의 갯수를 증가시킬 수 있으므로, 광원에 의한 각 투광 파이버에 대한 광의 조사 면적을 보다 작게 할 수 있다. 이로써, 1 개의 투광 파이버가 광원으로부터 받는 광량을 증가시킬 수 있으므로, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 각 광 파이버에 의한 장치의 점유율을 작게 할 수 있다.
(3) 바람직하게는, 상기 현미 분광 장치는, 또한, 상기 복수의 투광 파이버를 따르도록 고정되고, 광원으로부터의 광을 상기 투광 파이버의 입력단측에서 받는 투광 마커용 광 파이버와, 상기 복수의 수광 파이버를 따르도록 고정되고, 광원으로부터의 광을 상기 수광 파이버의 출력단측에서 받는 수광 마커용 광 파이버를 구비하고, 상기 공초점 광학계는, 상기 투광 마커용 광 파이버로부터의 마커 광속 및 상기 수광 마커용 광 파이버로부터의 마커 광속을 각각 집광하여 시료에 조사한다.
이와 같은 구성에 의해, 투광 마커용 광 파이버로부터의 마커 광속의 집광 위치와 수광 마커용 광 파이버로부터의 마커 광속의 집광 위치의 관계에 기초하여, 시료에 있어서의 각 집광점으로부터의 광속의 집광 위치와 각 수광 파이버의 위치의 관계를 인식하여, 광학계의 상태의 양부를 용이하게 판단할 수 있다. 이로써, 예를 들어, 광학계의 상태가 나쁜 경우, 광학계에 있어서의 각 광학 소자의 배치의 수정을 실시할 수 있으므로, 광학계를 양호한 상태로 유지할 수 있다.
(4) 보다 바람직하게는, 상기 현미 분광 장치는, 또한, 투광 마커 광원과, 수광 마커 광원을 구비하고, 상기 투광 마커용 광 파이버는, 상기 투광 마커 광원으로부터의 광을 상기 투광 파이버의 입력단측에서 받고, 상기 수광 마커용 광 파이버는, 상기 수광 마커 광원으로부터의 광을 상기 수광 파이버의 출력단측에서 받고, 상기 투광 마커 광원 및 상기 수광 마커 광원은, 서로 상이한 색을 갖는 광을 출력한다.
이와 같은 구성에 의해, 투광 마커용 광 파이버 및 수광 마커용 광 파이버로부터의 상이한 색의 마커 광속을 시료에 조사할 수 있기 때문에, 광학계의 상태의 양부를 한층 더 용이하게 판단할 수 있다.
(5) 바람직하게는, 상기 현미 분광 장치는, 복수의 상기 광원을 구비하고, 상기 복수의 투광 파이버는, 상기 복수의 광원으로부터의 광을 받고, 상기 광원은, 상기 복수의 투광 파이버 중의 일부인 대응하는 1 또는 복수의 상기 투광 파이버에 광을 조사하고, 상기 광원으로부터의 광의 광로는, 상기 투광 파이버가 받는 광이 대응하는 1 개의 상기 광원으로부터의 광이 되도록 제한되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 1 개의 광원이 조사 대상으로 하는 투광 파이버의 갯수를 적게 할 수 있으므로, 투광 파이버가 광원으로부터 받는 광의 강도를 보다 크게 할 수 있다. 이로써, 시료에 있어서의 각 집광점으로부터의 광의 분광을 보다 양호하게 실시할 수 있다. 또, 1 개의 투광 파이버가 복수의 광원으로부터의 광을 받게 되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 시료에 있어서의 집광점마다 단일의 광원으로부터의 광을 조사할 수 있다. 이로써, 시료에 있어서의 각 집광점으로부터의 광의 분광 결과에, 광원이 조사하는 광의 분광 특성의 광원마다의 편차가 반영되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
(6) 바람직하게는, 상기 수광 파이버의 코어의 외경은, 상기 투광 파이버의 코어의 외경보다 크다.
이와 같은 구성에 의해, 시료에 있어서의 각 집광점으로부터의 광속의 집광 위치와 각 수광 파이버의 코어의 중심 위치의 어긋남에 대한 마진을 보다 확실하게 확보할 수 있다.
(7) 상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명의 다른 국면에 관련된 현미 분광 장치는, 현미 분광 장치로서, 1 또는 복수의 광원과, 분광기와, 이차원 배열되어, 받은 광을 상기 분광기로 유도하기 위한 복수의 수광 파이버와, 상기 광원으로부터의 광에 의한 복수의 광속을 각각 집광하여 시료에 조사하고, 상기 시료에 있어서의 복수의 집광점으로부터의 복수의 광속을 상기 복수의 수광 파이버에 각각 결상하기 위한 공초점 광학계를 구비하고, 상기 복수의 수광 파이버는, 이차원 배열되어 있고, 각 광 파이버의 연신 방향과 직교하는 평면을 따라 절단된 단면에 있어서, 상기 각 광 파이버가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있고, 상기 현미 분광 장치는, 또한, 상기 복수의 수광 파이버를 따르도록 고정되고, 상기 광원으로부터의 광을 상기 수광 파이버의 출력단측에서 받는 복수의 수광 마커용 광 파이버를 구비하고, 상기 공초점 광학계는, 상기 복수의 수광 마커용 광 파이버로부터의 복수의 마커 광속을 각각 집광하여 시료에 조사한다.
이와 같은 구성에 의해, 예를 들어, 광원으로부터의 광에 의한 복수의 마커 광속의 집광 위치와 복수의 수광 마커용 광 파이버로부터의 마커 광속의 집광 위치의 관계에 기초하여, 간이하고 조정 용이한 구성으로, 시료에 있어서의 각 집광점으로부터의 광속의 집광 위치와 각 수광 파이버의 위치의 관계를 인식하여, 광학계의 상태의 양부를 용이하게 판단할 수 있다. 이로써, 예를 들어, 광학계의 상태가 나쁜 경우, 광학계에 있어서의 각 광학 소자의 배치의 수정을 실시할 수 있으므로, 광학계를 양호한 상태로 유지할 수 있다. 또, 각 수광 파이버에 의한 장치의 점유율을 작게 할 수 있다. 따라서, 보다 우수한 현미 분광 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 보다 우수한 현미 분광 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 투광측 2 차원 어레이 고정부에 있어서의 각 파이버의 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 비교예의 각 파이버의 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에 있어서의 시료에 결상된 실상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 수광측 2 차원 어레이 고정부에 있어서의 각 파이버의 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에 있어서의 투광부의 변형예의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치를 사용한 측정 방법의 순서의 일례를 정한 플로우 차트이다.
도 8 은, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9 는, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에 있어서의 핀홀판의 주표면의 평면도이다.
도 10 은, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에 있어서의 시료에 결상된 실상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11 은, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12 는, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에 있어서의 투광부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13 은, 도 12 에 나타내는 핀홀판의 주표면의 평면도이다.
도 14 는, 본 발명의 제 4 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 첨부하고 그 설명은 반복하지 않는다. 또, 이하에 기재하는 실시 형태의 적어도 일부를 임의로 조합해도 된다.
＜제 1 실시 형태＞
도 1 은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 을 참조하여, 현미 분광 장치 (101) 는, 관찰 광학계 (4) 와 공초점 광학계 (5) 와 투광부 (6) 와 수광부 (7) 와 관찰 카메라 (51) 와 반사 조명 (53) 과 콜리메이트 렌즈 (54) 와 XYZ 스테이지 (62) 와 투과 조명 (63) 을 구비한다.
관찰 광학계 (4) 는, 가동 하프 미러 (35) 와 대물 렌즈 (36) 와 결상 렌즈 (52) 와 하프 미러 (55) 를 포함한다.
투광부 (6) 는, 측정 광원 (11) 과 복수의 투광 파이버 (12) 와 투광측 2 차원 어레이 고정부 (13) 와 투광 마커 광원 (14) 과 투광 마커용 광 파이버 (15) 를 포함한다.
수광부 (7) 는, 분광기 (1) 와 2 차원 검출기 (2) 와 수광측 1 차원 어레이 고정부 (21) 와 복수의 수광 파이버 (22) 와 수광측 2 차원 어레이 고정부 (23) 와 수광 마커 광원 (24) 과 수광 마커용 광 파이버 (25) 를 포함한다.
이 예에서는, 투광부 (6) 는, 예를 들어, 36 개의 투광 파이버 (12) 와 4 개의 투광 마커용 광 파이버 (15) 를 포함한다. 수광부 (7) 는, 예를 들어, 36 개의 수광 파이버 (22) 와 4 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 를 포함한다.
공초점 광학계 (5) 는, 집광 렌즈 (31) 와 밴드 스톱 필터 (32) 와 다이크로익 미러 (33) 와 주사 미러 (34) 와 대물 렌즈 (36) 와 콜리메이트 렌즈 (37) 와 밴드 패스 필터 (38) 를 포함한다.
투광 파이버 (12) 는, 측정 광원 (11) 과 대향하는 입력단과 콜리메이트 렌즈 (37) 와 대향하는 출력단을 갖는다. 수광 파이버 (22) 는, 집광 렌즈 (31) 와 대향하는 입력단과 분광기 (1) 와 대향하는 출력단을 갖는다.
투광 마커용 광 파이버 (15) 는, 투광 마커 광원 (14) 과 대향하는 입력단과 콜리메이트 렌즈 (37) 와 대향하는 출력단을 갖는다. 수광 마커용 광 파이버 (25) 는, 수광 마커 광원 (24) 과 대향하는 입력단과 집광 렌즈 (31) 와 대향하는 출력단을 갖는다.
측정 광원 (11) 은, 예를 들어, 스스로 광을 발하는 광원이며, 구체적으로는 단색광을 출력하는 레이저이다. 또한, 측정 광원 (11) 은, 밴드폭이 넓은 광을 출력하는 LED (Light­Emitting Diode) 또는 백열 전구 등이어도 된다.
투광 파이버 (12) 는, 측정 광원 (11) 으로부터의 광을 자기의 입력단측에서 받고, 받은 광을 전송하여 콜리메이트 렌즈 (37) 에 조사한다.
투광 마커 광원 (14) 은, 예를 들어 LED 또는 백열 전구 등이다. 또한, 투광 마커 광원 (14) 은, 레이저여도 된다.
투광 마커용 광 파이버 (15) 는, 각 투광 파이버 (12) 를 따르도록 고정되고, 투광 마커 광원 (14) 으로부터의 광을 투광 파이버 (12) 의 입력단측에서 받고, 받은 광을 전송하여 콜리메이트 렌즈 (37) 에 조사한다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 투광측 2 차원 어레이 고정부에 있어서의 각 파이버의 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2 에서는, 36 개의 투광 파이버 (12) 의 출력단의 단면 (Epb) 을 보는 방향의 평면에서 보아, 각 단면 (Epb), 4 개의 투광 마커용 광 파이버 (15) 의 출력단의 각 단면 (Epm) 및 40 개의 더미 파이버 (16) 의 각 단면 (Epd) 이 그려져 있다.
여기서, 판별을 용이하게 하기 위해서, 투광 파이버 (12) 의 단면 (Epb) 및 투광 마커용 광 파이버 (15) 의 단면 (Epm) 은 각각 실선 및 파선으로 그려져 있고, 또, 더미 파이버 (16) 의 단면 (Epd) 에는 해칭이 실시되어 있다.
투광부 (6) 에 있어서의 각 파이버는, 예를 들어, 각 단면 (Epb) 이, 당해 각 단면 (Epb) 을 포함하는 평면으로서, 각 투광 파이버 (12) 의 연신 방향과 직교하는 평면 (이하, 투광 단면 (Ep) 이라고도 칭한다.) 을 따르도록 일치되어 있고, 또, 각 단면 (Epm 및 Epd) 이, 투광 단면 (Ep) 을 따르도록 일치되어 있다.
또, 투광 파이버 (12), 투광 마커용 광 파이버 (15) 및 더미 파이버 (16) 의 단면의 형상은, 예를 들어 원형이다. 또한, 이들 파이버의 단면의 형상은 원형에 한정하지 않고, 다각형이어도 된다.
도 2 를 참조하여, 투광 파이버 (12) 는, 코어 (12a) 와, 클래드 (12b) 를 포함한다. 투광 파이버 (12) 의 외경 (Rod) 은, 예를 들어 250 ㎛ 이다. 코어 (12a) 의 외경 (Rp) 은, 예를 들어 150 ㎛ 이다.
투광 마커용 광 파이버 (15) 는, 코어 (15a) 와 클래드 (15b) 를 포함한다. 투광 마커용 광 파이버 (15) 의 외경은, 예를 들어 투광 파이버 (12) 의 외경과 동일한 Rod 즉 250 ㎛ 이다. 코어 (15a) 의 외경은, 예를 들어 투광 파이버 (12) 의 코어 (12a) 의 외경과 동일한 Rp 즉 150 ㎛ 이다.
더미 파이버 (16) 의 외경은, 예를 들어 투광 파이버 (12) 의 외경과 동일한 Rod 즉 250 ㎛ 이다.
각 투광 파이버 (12), 각 투광 마커용 광 파이버 (15) 및 각 더미 파이버 (16) 는, 예를 들어 각각 이차원 배열되어 있다.
각 투광 파이버 (12) 는, 예를 들어, 당해 각 투광 파이버 (12) 의 연신 방향과 직교하는 평면을 따라 절단된 단면 (Sp) 에 있어서, 당해 각 투광 파이버 (12) 가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있다. 여기서, 각 투광 파이버 (12) 는, 예를 들어 동일한 방향을 따라 연신하도록 형성되어 있다.
바꾸어 말하면, 각 투광 파이버 (12) 는, 예를 들어, 당해 각 투광 파이버 (12) 의 단면 (Epb) 을 보는 방향의 평면에서 보아, 당해 각 투광 파이버 (12) 가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있다.
여기서, 예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같이 단면 (Sp) 이 투광 단면 (Ep) 의 근방에 위치하는 경우, 단면 (Sp) 은, 도 2 에 나타내는 투광 단면 (Ep) 과 동일해진다.
도 3 은, 비교예의 각 파이버의 단면의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는, 36 개의 광 파이버 (912) 의 단면 (Eref) 을 보는 방향의 평면에서 보아 당해 단면 (Eref) 이 그려져 있다.
각 광 파이버 (912) 는, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열되어 있다. 여기서, 「정방 격자상의 배열」 이란, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 어느 광 파이버 (912) 가, 당해 광 파이버 (912) 의 중심을 통과하는 직선 (Lref1) 을 따른 바로 옆의 다른 광 파이버 (912), 및 당해 중심에 있어서 직선 (Lref1) 과 직교하는 직선 (Lref2) 을 따른 바로 옆의 다른 광 파이버 (912) 와 각각 서로 접하는 배열이다.
다시 도 2 를 참조하여, 구체적으로는, 각 투광 파이버 (12) 는, 예를 들어, 단면 (Sp) 또는 단면 (Epb) 을 보는 방향의 평면에서 보아, 정삼각 격자상으로 서로 접하여 배열되어 있는, 즉 가장 조밀하게 배열되어 있다. 바꾸어 말하면, 각 투광 파이버 (12) 는, 예를 들어, 단면 (Sp) 또는 단면 (Epb) 을 보는 방향의 평면에서 보아, 투광 파이버 (12) 등의 6 개의 다른 파이버와 서로 접하도록 배열되어 있다.
여기서, 「정삼각 격자상의 배열」 이란, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 어느 투광 파이버 (12) 가, 당해 투광 파이버 (12) 의 중심을 통과하는 직선 (Lp1) 을 따른 바로 옆의 다른 투광 파이버 (12), 당해 중심에 있어서 직선 (Lp1) 과 60 도로 교차하는 직선 (Lp2) 을 따른 바로 옆의 다른 투광 파이버 (12), 및 당해 중심에 있어서 직선 (Lp1, Lp2) 과 60 도로 교차하는 직선 (Lp3) 을 따른 바로 옆의 다른 투광 파이버 (12) 와 각각 서로 접하는 배열이다.
도 3 에 나타내는 배치에서는, 예를 들어, 광 파이버 (912) 의 외경이 투광 파이버 (12) 의 외경과 동일한 Rod 로 하면, 단위 면적당 광 파이버 (912) 의 갯수는, 1/(Rod × Rod) 이다.
한편, 도 2 에 나타내는 배치에서는, 예를 들어, 단위 면적당 투광 파이버 (12) 의 갯수는, (2/√3) × (Rod × Rod) = 1.15/(Rod × Rod) 이다.
따라서, 도 2 에 나타내는 투광 단면 (Ep) 또는 단면 (Sp) 에 있어서, 각 투광 파이버 (12) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같은 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 약 15 ％ 조밀하게 배열되어 있다.
또한, 도 2 에서는, 각 투광 파이버 (12) 는, 단면 (Sp) 에 있어서 정삼각 격자상으로 서로 접하도록 배열되어 있지만, 상기 서술한 바와 같이, 단면 (Sp) 에 있어서, 당해 각 투광 파이버 (12) 가, 정방 격자상으로 서로 접하도록 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되면 된다. 구체적으로는, 예를 들어, 어느 투광 파이버 (12) 가, 당해 투광 파이버 (12) 의 중심을 통과하는 직선을 따른 바로 옆의 다른 투광 파이버 (12), 및 당해 중심에 있어서 당해 직선과 90 °보다 작고 또한 60 °보다 큰 각도로 교차하는 직선을 따른 바로 옆의 다른 투광 파이버 (12) 와 각각 서로 접하여 배열된 상태이면 된다.
도 2 를 참조하여, 투광측 2 차원 어레이 고정부 (13) 는, 예를 들어, 36 개의 투광 파이버 (12), 4 개의 투광 마커용 광 파이버 (15), 및 40 개의 더미 파이버 (16) 를 묶어 고정시킨다.
보다 상세하게는, 36 개의 투광 파이버 (12) 는, 예를 들어, 6 개의 투광 파이버 (12) 를 포함하는 층이 6 단으로 적층되도록 묶여져 있다. 또, 각 투광 파이버 (12) 는, 출력단에 있어서, 예를 들어 2 회 대칭이 되도록 이차원 배열되어 있다.
4 개의 투광 마커용 광 파이버 (15) 는, 예를 들어, 묶여진 36 개의 투광 파이버 (12) 의 대략 네 모퉁이에 있어서, 상기 2 회 대칭을 유지하도록 각각 형성되어 있다.
40 개의 더미 파이버 (16) 는, 예를 들어, 각 투광 파이버 (12) 또는 각 투광 마커용 광 파이버 (15) 와, 투광측 2 차원 어레이 고정부 (13) 의 사이에 형성되어 있다.
이와 같이, 투광 파이버 (12), 투광 마커용 광 파이버 (15) 또는 더미 파이버 (16) 가 다른 6 개의 파이버와 서로 접하도록 배열되는 구성에 의해, 각 파이버의 중심을 정삼각형의 정점의 위치에 안정적으로 고정시킬 수 있으므로, 각 파이버의 중심 위치의 설계치로부터의 어긋남을 억제할 수 있다.
또한, 더미 파이버 (16) 의 갯수는, 40 에 한정하지 않고, 각 투광 파이버 (12) 또는 각 투광 마커용 광 파이버 (15) 와, 투광측 2 차원 어레이 고정부 (13) 의 사이에 있어서, 적어도 더미 파이버 (16) 의 층을 1 개 형성하는 것이 가능한 수이면 된다.
또, 투광 파이버 (12), 투광 마커용 광 파이버 (15) 및 더미 파이버 (16) 의 단면의 형상이 원형이라고 했지만, 이들 파이버의 단면의 형상이 예를 들어 육각형이어도, 단면 (Sp) 에 있어서, 이들의 파이버가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있다.
다시 도 1 을 참조하여, 공초점 광학계 (5) 는, 복수의 투광 파이버 (12) 로부터의 복수의 광속을 각각 집광하여 시료 (61) 에 조사하고, 시료 (61) 에 있어서의 당해 복수의 광속의 집광점으로부터의 복수의 광속을 복수의 수광 파이버 (22) 에 각각 결상하는 기능을 갖는다.
보다 상세하게는, 콜리메이트 렌즈 (37) 는, 예를 들어, 각 투광 파이버 (12) 의 출력단으로부터 퍼지는 광을 대략 평행 광속인 투광 광속군으로 변환한다.
밴드 패스 필터 (38) 는, 예를 들어, 콜리메이트 렌즈 (37) 로부터의 투광 광속군에 포함되는 레이저 광의 파장 성분 중, 당해 레이저 광의 스펙트럼에 있어서의 피크 이외의 파장 성분을 감쇠시킨다.
밴드 패스 필터 (38) 를 투과한 투광 광속군은, 예를 들어, 다이크로익 미러 (33) 및 주사 미러 (34) 에 의해 각각 반사되어 대물 렌즈 (36) 에 입사한다.
대물 렌즈 (36) 는, 예를 들어, 주사 미러 (34) 에 의해 반사된 투광 광속군에 포함되는 복수의 광속을 각각 시료 (61) 에 집광한다.
도 4 는, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에 있어서의 시료에 결상된 실상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 에서는, 실상 (RIp), 실상 (RIpm) 및 실상 (RIrm) 이 각각 실선, 파선 및 일점 쇄선으로 그려져 있다.
도 4 를 참조하여, 실상 (RIp) 은, 예를 들어, 36 개의 투광 파이버 (12) 의 코어 (12a) 의 출력단으로부터의 광이 공초점 광학계 (5) 에 의해 시료 (61) 에 각각 집광됨으로써 생성된, 각 코어 (12a) 의 출력단의 실상이다.
다시 도 1 을 참조하여, 대물 렌즈 (36) 는, 예를 들어, 각 실상 (RIp) 으로부터 퍼지는 광을 대략 평행 광속인 수광 광속군으로 변환한다.
주사 미러 (34) 는, 예를 들어, 대물 렌즈 (36) 에 의해 변환된 수광 광속군을 반사한다.
밴드 스톱 필터 (32) 는, 예를 들어, 주사 미러 (34) 에 의해 반사된 수광 광속군에 포함되는 광의 파장 성분 중, 측정 광원 (11) 의 레이저광의 스펙트럼에 있어서의 피크의 파장 성분을 감쇠시킨다.
집광 렌즈 (31) 는, 예를 들어, 밴드 스톱 필터 (32) 를 투과한 수광 광속군에 포함되는 복수의 광속을 각각 집광한다.
도 5 는, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 수광측 2 차원 어레이 고정부에 있어서의 각 파이버의 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 에서는, 36 개의 수광 파이버 (22) 의 입력단의 단면 (Erb) 을 보는 방향의 평면에서 보아, 각 단면 (Erb), 4 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 의 출력단의 각 단면 (Erm) 및 40 개의 더미 파이버 (26) 의 각 단면 (Erd) 이 그려져 있다.
여기서, 판별을 용이하게 하기 위해서, 수광 파이버 (22) 의 단면 (Erb) 및 수광 마커용 광 파이버 (25) 의 단면 (Erm) 은 각각 실선 및 파선으로 그려져 있고, 또, 더미 파이버 (26) 의 단면 (Erd) 에는 해칭이 실시되어 있다.
수광부 (7) 에 있어서의 각 파이버는, 예를 들어, 각 단면 (Erb) 이, 당해 각 단면 (Erb) 을 포함하는 평면으로서, 각 수광 파이버 (22) 의 연신 방향과 직교하는 평면 (이하, 수광 단면 (Er) 이라고도 칭한다.) 을 따르도록 일치되어 있고, 또, 각 단면 (Erm 및 Erd) 이, 수광 단면 (Er) 을 따르도록 일치되어 있다.
또, 수광 파이버 (22), 수광 마커용 광 파이버 (25) 및 더미 파이버 (26) 의 단면의 형상은, 예를 들어 원형이다. 또한, 이들 파이버의 단면의 형상은 원형에 한정하지 않고, 다각형이어도 된다.
도 5 를 참조하여, 수광 파이버 (22) 는, 코어 (22a) 와 클래드 (22b) 를 포함한다. 수광 파이버 (22) 의 외경은, 예를 들어 투광 파이버 (12) 의 외경과 동일한 Rod 즉 250 ㎛ 이다.
수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 외경 (Rr) 은, 예를 들어 투광 파이버 (12) 의 코어 (12a) 의 외경 (Rp) 보다 크다. 구체적으로는, 외경 (Rr) 은, 예를 들어 200 ㎛ 이다.
수광 마커용 광 파이버 (25) 는, 코어 (25a) 와 클래드 (25b) 를 포함한다. 수광 마커용 광 파이버 (25) 의 외경은, 예를 들어 수광 파이버 (22) 의 외경과 동일한 Rod 즉 250 ㎛ 이다. 코어 (25a) 의 외경은, 예를 들어 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 외경과 동일한 Rr 즉 200 ㎛ 이다.
더미 파이버 (26) 의 외경은, 예를 들어 수광 파이버 (22) 의 외경과 동일한 Rod 즉 250 ㎛ 이다.
각 수광 파이버 (22), 각 수광 마커용 광 파이버 (25) 및 각 더미 파이버 (26) 는, 예를 들어 이차원 배열되어 있다.
각 수광 파이버 (22) 는, 예를 들어, 당해 각 수광 파이버 (22) 의 연신 방향과 직교하는 평면을 따라 절단된 단면 (Sr) 에 있어서, 당해 각 수광 파이버 (22) 가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있다. 여기서, 각 수광 파이버 (22) 는, 예를 들어 동일한 방향을 따라 연신하도록 형성되어 있다.
바꾸어 말하면, 각 수광 파이버 (22) 는, 예를 들어, 당해 각 수광 파이버 (22) 의 단면 (Erb) 을 보는 방향의 평면에서 보아, 당해 각 수광 파이버 (22) 가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있다.
여기서, 예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같이 단면 (Sr) 이 수광 단면 (Er) 의 근방에 위치하는 경우, 단면 (Sr) 은, 도 5 에 나타내는 수광 단면 (Er) 과 동일해진다.
구체적으로는, 각 수광 파이버 (22) 는, 예를 들어, 단면 (Sr) 또는 단면 (Erb) 을 보는 방향의 평면에서 보아, 정삼각 격자상으로 서로 접하여 배열되어 있는, 즉 가장 조밀하게 배열되어 있다. 바꾸어 말하면, 각 수광 파이버 (22) 는, 예를 들어, 단면 (Sr) 또는 단면 (Erb) 을 보는 방향의 평면에서 보아, 수광 파이버 (22) 등의 6 개의 다른 파이버와 서로 접하도록 배열되어 있다.
여기서, 「정삼각 격자상의 배열」 이란, 투광 파이버 (12) 에 있어서의 경우와 마찬가지로, 예를 들어, 어느 수광 파이버 (22) 가, 당해 수광 파이버 (22) 의 중심을 통과하는 직선 (Lr1) 을 따른 바로 옆의 다른 수광 파이버 (22), 당해 중심에 있어서 직선 (Lr1) 과 60 도로 교차하는 직선 (Lr2) 을 따른 바로 옆의 다른 수광 파이버 (22), 및 당해 중심에 있어서 직선 (Lr1, Lr2) 과 60 도로 교차하는 직선 (Lr3) 을 따른 바로 옆의 다른 수광 파이버 (22) 와 각각 서로 접하는 배열이다.
또, 각 투광 파이버 (12) 와 마찬가지로, 예를 들어, 도 5 에 나타내는 수광 단면 (Er) 또는 단면 (Sr) 에 있어서, 각 수광 파이버 (22) 는, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 약 15 ％ 조밀하게 배열되어 있다.
또한, 도 5 에서는, 각 수광 파이버 (22) 는, 단면 (Sr) 에 있어서 정삼각 격자상으로 서로 접하도록 배열되어 있지만, 상기 서술한 바와 같이, 단면 (Sr) 에 있어서, 당해 각 수광 파이버 (22) 가, 정방 격자상으로 서로 접하도록 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되면 된다. 구체적으로는, 예를 들어, 어느 수광 파이버 (22) 가, 당해 수광 파이버 (22) 의 중심을 통과하는 직선을 따른 바로 옆의 다른 수광 파이버 (22), 및 당해 중심에 있어서 당해 직선과 90 °보다 작고 또한 60 °보다 큰 각도로 교차하는 직선을 따른 바로 옆의 다른 수광 파이버 (22) 와 각각 서로 접하여 배열된 상태이면 된다.
수광측 2 차원 어레이 고정부 (23) 는, 예를 들어, 36 개의 수광 파이버 (22), 4 개의 수광 마커용 광 파이버 (25), 및 40 개의 더미 파이버 (26) 를 묶어 고정시킨다.
보다 상세하게는, 36 개의 수광 파이버 (22) 는, 예를 들어, 6 개의 수광 파이버 (22) 를 포함하는 층이 6 단으로 적층되도록 묶여져 있다. 또, 각 수광 파이버 (22) 는, 입력단에 있어서, 예를 들어 2 회 대칭이 되도록 이차원 배열되어 있다.
또, 36 개의 수광 파이버 (22) 는, 예를 들어, 당해 36 개의 수광 파이버 (22) 의 중심과 36 개의 투광 파이버 (12) 의 중심이 각각 대응하도록 묶여져 있다. 구체적으로는, 36 개의 수광 파이버 (22) 는, 예를 들어, 당해 36 개의 수광 파이버 (22) 의 중심과 36 개의 투광 파이버 (12) 의 중심을 각각 중첩시키는 것이 가능하도록 묶여져 있다.
4 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 는, 예를 들어, 묶여진 36 개의 수광 파이버 (22) 의 대략 네 모퉁이에 있어서, 상기 2 회 대칭을 유지하도록 각각 형성되어 있다.
또, 4 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 는, 예를 들어, 당해 4 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 의 중심과 4 개의 투광 마커용 광 파이버 (15) 의 중심이 각각 대응하도록 묶여져 있다. 구체적으로는, 4 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 는, 예를 들어, 당해 4 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 의 중심과 4 개의 투광 마커용 광 파이버 (15) 의 중심을 각각 중첩시키는 것이 가능하도록 묶여져 있다.
40 개의 더미 파이버 (26) 는, 예를 들어, 각 수광 파이버 (22) 또는 각 수광 마커용 광 파이버 (25) 와, 수광측 2 차원 어레이 고정부 (23) 의 사이에 형성되어 있다.
이와 같이, 수광 파이버 (22), 수광 마커용 광 파이버 (25) 또는 더미 파이버 (26) 가 다른 6 개의 파이버와 서로 접하도록 배열되는 구성에 의해, 각 파이버의 중심을 정삼각형의 정점의 위치에 안정적으로 고정시킬 수 있으므로, 각 파이버의 중심 위치의 설계치로부터의 어긋남을 억제할 수 있다.
또한, 더미 파이버 (26) 의 갯수는, 40 에 한정하지 않고, 각 수광 파이버 (22) 또는 각 수광 마커용 광 파이버 (25) 와, 수광측 2 차원 어레이 고정부 (23) 의 사이에 있어서, 적어도 더미 파이버 (26) 의 층을 1 개 형성하는 것이 가능한 수이면 된다.
또, 수광 파이버 (22), 수광 마커용 광 파이버 (25) 및 더미 파이버 (26) 의 단면의 형상이 원형이라고 했지만, 이들 파이버의 단면의 형상이 예를 들어 육각형이어도, 단면 (Sr) 에 있어서, 이들의 파이버가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있다.
각 수광 파이버 (22) 에 있어서의 코어 (22a) 의 입력단은, 예를 들어, 도 4 에 나타내는 각 실상 (RIp) 의 공액의 위치에 형성된다. 이와 같이 각 입력단이 형성되는 구성에 의해, 각 수광 파이버 (22) 는, 각 실상 (RIp) 으로부터의 광을 양호하게 수광할 수 있다.
다시 도 1 을 참조하여, 수광 파이버 (22) 는, 받은 광을 분광기 (1) 로 유도하는 기능을 갖는다. 보다 상세하게는, 각 수광 파이버 (22) 는, 예를 들어, 입력단에 있어서 수광한 수광 광속군을 일차원 배열된 복수의 광속 (이하, 일차원 광속군이라고도 칭한다.) 으로 변환하여 분광기 (1) 에 입사한다.
보다 상세하게는, 수광측 1 차원 어레이 고정부 (21) 는, 예를 들어, 수광측 2 차원 어레이 고정부 (23) 에 있어서 입력단이 이차원 배열된 각 수광 파이버 (22) 의 출력단을 일차원 배열된 상태로 고정시킨다.
분광기 (1) 는, 슬릿 (1a) 과 회절 격자 (1b) 를 포함한다. 슬릿 (1a) 의 개구부는, 예를 들어, 일차원 광속군과 대향하고, 또한 당해 일차원 광속군의 배열 방향과 평행한 방향을 따르도록 형성되어 있다.
슬릿 (1a) 을 통과한 일차원 광속군에 포함되는 복수의 광속은, 예를 들어, 회절 격자 (1b) 에 의해 당해 배열 방향과 직교하는 방향으로 각각 회절되어 2 차원 검출기 (2) 에 조사된다.
2 차원 검출기 (2) 는, 예를 들어, 회절 격자 (1b) 에 의해 회절된 일차원 광속군에 포함되는 광속마다, 파장마다의 강도 즉 스펙트럼을 측정한다. 즉, 2 차원 검출기 (2) 는, 예를 들어, 도 4 에 나타내는 각 실상 (RIp) 의 위치마다, 대응하는 투광 파이버 (12) 경유의 광이 조사된 시료 (61) 의 스펙트럼을 측정한다.
예를 들어, 측정 광원 (11) 에 레이저 등의 단색광의 광원을 사용하는 구성에서는, 다점의 라만 스펙트럼을 동시에 측정 가능한 공초점 라만 분광 현미경, 또는 다점의 형광 스펙트럼을 동시에 측정 가능한 공초점 분광 현미경으로서 현미 분광 장치 (101) 를 사용할 수 있다.
또, 예를 들어, 측정 광원 (11) 에 백색 광원 등의 밴드폭이 넓은 광의 광원을 사용하는 구성에서는, 다점의 분광 반사 스펙트럼을 동시에 측정 가능한 공초점 분광 반사 현미경으로서 현미 분광 장치 (101) 를 사용할 수 있다.
또, 예를 들어, 공초점 광학계 (5) 는, 투광 마커용 광 파이버 (15) 로부터의 마커 광속 및 수광 마커용 광 파이버 (25) 로부터의 마커 광속을 각각 집광하여 시료 (61) 에 조사한다.
보다 상세하게는, 콜리메이트 렌즈 (37) 는, 예를 들어, 각 투광 마커용 광 파이버 (15) 의 출력단으로부터 퍼지는 광을, 대략 평행 광속인 투광 마커 광속군으로 변환한다.
밴드 패스 필터 (38) 는, 예를 들어, 콜리메이트 렌즈 (37) 로부터의 투광 마커 광속군에 포함되는 광의 파장 성분 중, 측정 광원 (11) 의 레이저광의 스펙트럼에 있어서의 피크 이외의 파장 성분을 감쇠시킨다.
밴드 패스 필터 (38) 를 투과한 투광 마커 광속군은, 예를 들어, 다이크로익 미러 (33) 및 주사 미러 (34) 에 의해 각각 반사되어 대물 렌즈 (36) 에 입사한다.
대물 렌즈 (36) 는, 예를 들어, 주사 미러 (34) 에 의해 반사된 투광 마커 광속군에 포함되는 복수의 광속을 각각 시료 (61) 에 집광한다.
또, 집광 렌즈 (31) 는, 예를 들어, 각 수광 마커용 광 파이버 (25) 의 출력단으로부터 퍼지는 광을, 대략 평행 광속인 수광 마커 광속군으로 변환한다.
밴드 스톱 필터 (32) 는, 예를 들어, 집광 렌즈 (31) 로부터의 수광 마커 광속군에 포함되는 광의 파장 성분을 투과시킨다.
밴드 스톱 필터 (32) 를 투과한 수광 마커 광속군은, 예를 들어, 주사 미러 (34) 에 의해 반사되어 대물 렌즈 (36) 에 입사한다.
대물 렌즈 (36) 는, 예를 들어, 주사 미러 (34) 에 의해 반사된 수광 마커 광속군에 포함되는 복수의 광속을 각각 시료 (61) 에 집광한다.
다시 도 4 를 참조하여, 실상 (RIpm) 은, 예를 들어, 4 개의 투광 마커용 광 파이버 (15) 의 코어 (15a) 의 출력단으로부터의 광이 공초점 광학계 (5) 에 의해 시료 (61) 에 각각 집광됨으로써 생성된, 각 코어 (15a) 의 출력단의 실상이다.
또, 실상 (RIrm) 은, 예를 들어, 4 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 의 코어 (25a) 의 출력단으로부터의 광이 공초점 광학계 (5) 에 의해 시료 (61) 에 각각 집광됨으로써 생성된, 각 코어 (25a) 의 출력단의 실상이다.
XYZ 스테이지 (62) 는, 예를 들어, 대물 렌즈 (36) 의 광축에 대해 수직 방향 (이하, 횡방향이라고도 칭한다.) 및 평행 방향 (이하, 종방향이라고도 칭한다.) 으로 이동하는 것이 가능하다. 시료 (61) 는, 예를 들어, XYZ 스테이지 (62) 에 재치되어 당해 XYZ 스테이지 (62) 가 횡방향으로 이동함으로써 횡방향으로 주사된다.
또, 주사 미러 (34) 는, 예를 들어, 미러의 중심을 통과하여, 미러면에 포함되고, 또한 직교하는 2 축을 회전축으로서 회전하는 것이 가능하다. 투광 광속군에 포함되는 각 광속의 시료 (61) 에 있어서의 집광 위치는, 예를 들어, 주사 미러 (34) 가 당해 2 축을 각각 회전축으로서 회전함으로써 당해 각 광속의 반사 방향을 변화시킴으로써 횡방향으로 주사된다.
예를 들어, 시료 (61) 를 반사 모드에서 관찰하는 경우, 반사 조명 (53) 은, 대물 렌즈 (36) 측으로부터 시료 (61) 를 조사한다. 보다 상세하게는, 가동 하프 미러 (35) 는, 예를 들어, 콜리메이트 렌즈 (54) 에 의해 콜리메이트된 반사 조명 (53) 으로부터의 광속을 반사하여 대물 렌즈 (36) 를 통하여 시료 (61) 에 조사한다.
또, 예를 들어, 시료 (61) 를 투과 모드에서 관찰하는 경우, 투과 조명 (63) 은, 시료 (61) 에 대해 대물 렌즈 (36) 의 반대측으로부터 시료 (61) 를 조사한다.
관찰 광학계 (4) 는, 예를 들어, 시료 (61) 에 있어서의 집광점으로부터의 광속을 관찰 카메라 (51) 에 집광한다.
보다 상세하게는, 관찰 광학계 (4) 에 있어서의 대물 렌즈 (36) 는, 예를 들어, 시료 (61) 로부터 퍼지는 광을 콜리메이트한다. 가동 하프 미러 (35) 및 하프 미러 (55) 는, 예를 들어, 대물 렌즈 (36) 에 의해 콜리메이트된 광을 각각 반사한다.
결상 렌즈 (52) 는, 예를 들어, 하프 미러 (55) 에 의해 반사된 광을 관찰 카메라 (51) 에 집광한다.
관찰 카메라 (51) 는, 예를 들어, 관찰 광학계 (4) 에 의해 집광된 시료 (61) 로부터의 광에 기초하여, 시료 (61) 에 있어서의 실상 (RIp, RIrm 및 RIpm) 을 포함하는 화상을 생성한다.
측정자는, 예를 들어, 관찰 카메라 (51) 에 의해 생성된 화상에 기초하여 시료 (61) 에 있어서의 실상 (RIp, RIrm 및 RIpm) 의 횡방향의 위치 및 종방향의 위치를 확인할 수 있다. 측정자는, 예를 들어, 필요에 따라, XYZ 스테이지 (62) 를 횡방향으로 움직이거나, 또는 주사 미러 (34) 를 회전시킴으로써, 시료 (61) 에 있어서의 실상 (RIp, RIrm 및 RIpm) 의 횡방향의 위치를 조정한다.
또, 측정자는, 예를 들어, 필요에 따라, XYZ 스테이지 (62) 를 종방향으로 움직임으로써 시료 (61) 에 있어서의 실상 (RIp, RIrm 및 RIpm) 의 종방향의 위치를 조정한다. 또한, 측정자는, XYZ 스테이지 (62) 를 종방향으로 움직이는 대신에, 대물 렌즈 (36) 를 종방향으로 움직여 조정해도 된다.
또, 측정자는, 예를 들어, 당해 화상에 기초하여 시료 (61) 에 있어서의 실상 (RIpm 및 RIrm) 의 위치 관계를 확인할 수 있다.
여기서, 실상 (RIpm) 의 중심 및 실상 (RIrm) 의 중심의 위치 관계인 마커 위치 관계는, 예를 들어, 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 입력단의 중심 위치와 실상 (RIp) 의 중심으로부터의 광의 당해 입력단에 있어서의 집광 위치의 관계와 대응한다.
예를 들어, 도 4 에 나타내는 바와 같이 실상 (RIpm) 의 중심과, 대응하는 실상 (RIrm) 의 중심이 일치하는 경우, 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 입력단의 중심에 있어서, 대응하는 실상 (RIp) 의 중심으로부터의 광이 집광한다. 즉, 각 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 는, 각 실상 (RIp) 으로부터의 광을 각각 양호하게 수광할 수 있다.
측정자는, 예를 들어, 마커 위치 관계에 기초하여, 각 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 입력단이 각 실상 (RIp) 으로부터의 광을 각각 양호하게 수광하는지의 여부를 확인한다.
측정자는, 예를 들어, 각 실상 (RIpm) 의 중심과, 대응하는 각 실상 (RIrm) 의 중심이 어긋나 있는 경우, 각 실상 (RIpm) 의 중심과, 대응하는 각 실상 (RIrm) 의 중심이 일치하도록 공초점 광학계 (5) 에 있어서의 각 광학 소자, 투광측 2 차원 어레이 고정부 (13) 및 수광측 2 차원 어레이 고정부 (23) 의 위치 및 방향의 조정을 실시함으로써, 각 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 입력단이 각 실상 (RIp) 으로부터의 광을 각각 양호하게 수광할 수 있도록 한다.
예를 들어, 투광 마커 광원 (14) 및 수광 마커 광원 (24) 은, 서로 상이한 색을 갖는 광을 출력한다. 구체적으로는, 예를 들어, 측정 광원 (11) 이 녹색의 레이저 광원인 경우, 투광 마커 광원 (14) 및 수광 마커 광원 (24) 은, 각각 녹색의 광 및 적색의 광을 출력한다.
이로써, 실상 (RIpm) 의 색 및 실상 (RIrm) 의 색을 각각 녹색 및 적색으로 할 수 있으므로, 측정자는, 실상 (RIpm) 및 실상 (RIrm) 을 보다 확실하게 분별할 수 있다. 또, 실상 (RIpm) 의 영역 및 실상 (RIrm) 의 영역의 중복 부분의 색을, 녹색 및 적색을 가법 혼색한 색인 황색으로 할 수 있으므로, 측정자는, 적색의 실상 (RIrm) 과 황색의 당해 중복 부분의 위치 관계에 기초하여, 각 실상 (RIpm) 의 중심과 대응하는 각 실상 (RIrm) 의 중심의 어긋남을 명료하게 확인할 수 있다.
또한, 가동 하프 미러 (35) 는, 예를 들어, 분광기 (1) 를 사용한 측정이 실시되는 경우, 투광 광속군의 광로로부터 퇴피한 위치로 이동한다.
또, 예를 들어, 투광 마커 광원 (14) 및 수광 마커 광원 (24) 으로서 LED 를 사용하는 경우, 투광 마커 광원 (14) 의 피크 발광 파장 λpp 및 수광 마커 광원 (24) 의 피크 발광 파장 λpr 은, 이하의 예와 같이 설정하면 된다.
즉, 예를 들어, 측정 광원 (11) 의 레이저광의 발진 파장 λL 이 청색의 488 nm (나노미터) 인 경우, 밴드 패스 필터 (38) 및 밴드 스톱 필터 (32) 의 감쇠 특성을 고려하여, 피크 발광 파장 λpp 및 λpr 을 각각 청색의 490 nm 및 녹색의 530 nm 로 설정하면 된다.
또, 예를 들어, 발진 파장 λL 이 녹색의 532 nm 인 경우, 필터의 감쇠 특성을 동일하게 고려하여, 피크 발광 파장 λpp 및 λpr 을 각각 녹색의 530 nm 및 적색의 625 nm 로 설정하면 된다.
또, 예를 들어, 발진 파장 λL 이 적색의 635 nm 인 경우, 필터의 감쇠 특성을 동일하게 고려하여, 피크 발광 파장 λpp 및 λpr 을 각각 적색의 625 nm 및 적색의 780 nm 로 설정하면 된다.
또, 예를 들어, 발진 파장 λL 이 적색의 785 nm 인 경우, 필터의 감쇠 특성을 동일하게 고려하여, 피크 발광 파장 λpp 및 λpr 을 각각 적색의 780 nm 및 근적외 영역의 830 nm 로 설정하면 된다. 여기서, 관찰 카메라 (51) 에 있어서의 촬상 소자로서 예를 들어 CCD (Charge Coupled Device) 를 사용하는 경우, 가시광의 광, 및 830 nm 등의 육안으로 시인 (視認) 하는 것은 곤란한 근적외 영역의 광에 대해 CCD 는 감도를 가지고 있으므로, 측정자는, 관찰 카메라 (51) 에 의해 촬상된 화상으로부터 실상 (RIpm, RIrm) 을 시인할 수 있다.
［투광부 (6) 의 변형예］
도 6 은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에 있어서의 투광부의 변형예의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6 을 참조하여, 투광부 (6A) 는, 도 1 에 나타내는 투광부 (6) 와 비교해서, 측정 광원 (11) 대신에, 복수의 측정 광원 (17) 을 포함한다.
이 예에서는, 투광부 (6A) 는, 예를 들어, 측정 광원 (17A ∼ 17I) 을 포함한다. 이하, 측정 광원 (17A ∼ 17I) 의 각각을, 측정 광원 (17) 이라고도 칭한다.
측정 광원 (17) 은, 예를 들어, 스스로 광을 발하는 광원이며, 구체적으로는 단색광을 출력하는 레이저이다. 또한, 측정 광원 (17) 은, 밴드폭이 넓은 광을 출력하는 LED 또는 백열 전구 등이어도 된다.
복수의 투광 파이버 (12) 는, 예를 들어 복수의 측정 광원 (17) 으로부터의 광을 받는다. 측정 광원 (17) 은, 예를 들어 복수의 투광 파이버 (12) 중 일부인 대응하는 1 또는 복수의 투광 파이버 (12) 에 광을 조사한다.
구체적으로는, 36 개의 투광 파이버 (12) 는, 예를 들어 9 개의 측정 광원 (17) 으로부터의 광을 받는다. 측정 광원 (17) 은, 예를 들어 36 개의 투광 파이버 (12) 중 일부인 대응하는 4 개의 투광 파이버 (12) 에 광을 조사한다.
또한, 측정 광원 (17) 은, 36 개의 투광 파이버 (12) 중 일부인 대응하는 4 개의 투광 파이버 (12) 에 광을 조사하는 구성에 한정하지 않고, 대응하는 투광 파이버 (12) 로서 3 개 이하 또는 5 개 이상의 투광 파이버 (12) 에 광을 조사하는 구성이어도 된다.
측정 광원 (17) 으로부터의 광의 광로는, 예를 들어, 투광 파이버 (12) 가 받는 광이 대응하는 1 개의 측정 광원 (17) 으로부터의 광이 되도록 제한되어 있다. 바꾸어 말하면, 예를 들어, 1 개의 측정 광원 (17) 으로부터의 광이 대응하는 1 또는 복수의 투광 파이버 (12) 에 조사되도록 측정 광원 (17) 및 투광 파이버 (12) 간의 광로가 제한되어 있다.
구체적으로는, 예를 들어, 측정 광원 (17) 은, 광을 차폐 가능한 케이싱에 의해 덮여 있다. 또, 예를 들어, 투광 파이버 (12) 는, 당해 케이싱 내에 있어서 측정 광원 (17) 과 광학적으로 결합되어 있다.
이와 같이, 투광부 (6A) 에서는, 36 개의 투광 파이버 (12) 당 1 개의 측정 광원 (11) 을 사용하는 투광부 (6) 와 비교해서, 36 개의 투광 파이버 (12) 당 9 개의 측정 광원 (17), 즉 4 개의 투광 파이버 (12) 당 1 개의 측정 광원 (17) 을 사용하므로, 각 투광 파이버 (12) 가 받는 레이저광의 강도를 보다 크게 할 수 있다.
이로써, 시료 (61) 에 조사하는 광의 강도를 크게 할 수 있기 때문에, 예를 들어 라만 스펙트럼 또는 형광 스펙트럼을 양호하게 측정할 수 있다.
또, 라만 스펙트럼에 있어서의 라만 시프트의 크기는, 산란광의 주파수와 여기광의 주파수의 차에 상당하기 때문에, 단색광을 시료 (61) 에 조사하는 것이 바람직하다. 이에 대하여, 투광부 (6A) 에서는, 각 투광 파이버 (12) 가 복수의 측정 광원 (17) 으로부터의 광을 받게 되는 것을 방지할 수 있고, 또한 공초점 광학계 (5) 를 사용하는 구성에 의해, 시료 (61) 에 있어서의 각 실상 (RIp) 의 위치마다 단일의 측정 광원 (17) 으로부터의 광을 여기광으로 하는 라만 스펙트럼을 측정할 수 있다. 이로써, 측정 광원 (17) 마다 레이저의 발진 주파수가 고르지 않은 경우에 있어서도, 각 측정 광원 (17) 에 있어서의 레이저의 발진 주파수에 기초하여, 각 실상 (RIp) 의 위치마다 라만 시프트의 크기를 올바르게 구할 수 있다.
［측정 방법］
도 7 은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치를 사용한 측정 방법의 순서의 일례를 정한 플로우 차트이다.
도 7 을 참조하여, 먼저, 측정자는, 시료 (61) 를 XYZ 스테이지 (62) 에 재치한다 (스텝 S102).
다음으로, 측정자는, 투광 광속군의 광로에 가동 하프 미러 (35) 를 삽입하고, 반사 조명 (53) 또는 투과 조명 (63) 을 점등하여 초점 위치의 조정 및 측정 위치의 확인을 실시한다 (스텝 S104).
다음으로, 측정자는, 투광 마커 광원 (14) 및 수광 마커 광원 (24) 을 점등하여 시료 (61) 에 있어서의 실상 (RIrm 및 RIpm) 의 종방향의 위치의 조정을 실시함과 함께, 실상 (RIpm) 의 중심 및 실상 (RIrm) 의 중심의 위치 관계 즉 마커 위치 관계를 확인한다 (스텝 S106).
다음으로, 측정자는, 실상 (RIpm) 의 중심 및 실상 (RIrm) 의 중심이 어긋나 있는 경우 (스텝 S108 에서 예), 어긋남이 해소되도록, 공초점 광학계 (5) 에 있어서의 각 광학 소자, 투광측 2 차원 어레이 고정부 (13) 및 수광측 2 차원 어레이 고정부 (23) 의 위치 및 방향의 조정을 실시한다 (스텝 S110).
다음으로, 측정자는, 실상 (RIpm) 의 중심 및 실상 (RIrm) 의 중심이 어긋나지 않은 것을 확인하거나 (스텝 S108 에서 아니오), 또는 광학계의 조정을 실시하면 (스텝 S110), 투광 광속군의 광로로부터 가동 하프 미러 (35) 를 퇴피시키고, 반사 조명 (53), 투과 조명 (63), 투광 마커 광원 (14) 및 수광 마커 광원 (24) 을 소등함과 함께 측정 광원 (11) 을 점등한다 (스텝 S112).
다음으로, 측정자는, 다점의 스펙트럼을 동시에 측정한다 (스텝 S114).
다음으로, 측정자는, 측정 위치의 주사가 필요한 경우 (스텝 S116 에서 예), 주사 미러 (34) 의 회전 또는 XYZ 스테이지 (62) 의 횡방향의 이동을 실시한다 (스텝 S118).
다음으로, 측정자는, 주사 후의 다점의 스펙트럼을 동시에 측정한다 (스텝 S114).
한편, 측정자는, 측정 위치의 주사가 불요 또는 종료한 경우 (스텝 S116 에서 아니오), 측정한 각 스펙트럼에 기초하여 위치마다의 스펙트럼의 특징량을 산출하고, 산출한 특징량의 면내 분포를 작성하여 출력한다 (스텝 S120). 여기서, 스펙트럼의 특징량은, 예를 들어, 라만 시프트의 크기, 피크의 강도, 투과율, 반사율, 또는 색도 등이다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「다점의 스펙트럼을 동시에 측정한다」 란, 다점의 스펙트럼을 병행하여 측정하는 것을 포함한다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 각 투광 파이버 (12) 및 각 수광 파이버 (22) 는, 각각 이차원 배열된 구성이라고 했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 각 투광 파이버 (12) 및 각 수광 파이버 (22) 는, 각각 일차원 배열되어도 된다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치는, 복수의 투광 마커용 광 파이버 (15) 를 구비하는 구성이라고 했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 현미 분광 장치 (101) 는, 1 개의 투광 마커용 광 파이버 (15) 를 구비하는 구성이어도 된다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치는, 복수의 수광 마커용 광 파이버 (25) 를 구비하는 구성이라고 했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 현미 분광 장치 (101) 는, 1 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 를 구비하는 구성이어도 된다.
예를 들어, 현미 분광 장치 (101) 가, 1 개의 투광 마커용 광 파이버 (15) 및 1 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 를 구비하는 구성인 경우, 투광 마커용 광 파이버 (15) 의 코어 (15a) 및 수광 마커용 광 파이버 (25) 의 코어 (25a) 의 형상을 사각형 등의 각도를 식별 가능한 형상으로 함으로써, 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 입력단의 중심 위치와 실상 (RIp) 의 중심으로부터의 광의 당해 입력단에 있어서의 집광 위치의 관계를 확인할 수 있다. 이로써, 광학계의 조정을 용이하게 실시할 수 있다.
또, 예를 들어, 현미 분광 장치 (101) 가 투광 마커용 광 파이버 (15) 를 2 개 구비하는 구성인 경우, 투광 단면 (Ep) 에 있어서, 2 개의 투광 마커용 광 파이버 (15) 가, 묶여진 36 개의 투광 파이버 (12) 의 대략 네 모퉁이 중 대각 (對角) 위치에 형성되는 구성이어도 된다.
또, 예를 들어, 현미 분광 장치 (101) 가 수광 마커용 광 파이버 (25) 를 2 개 구비하는 구성인 경우, 수광 단면 (Er) 에 있어서, 2 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 가, 묶여진 36 개의 수광 파이버 (22) 의 대략 네 모퉁이 중 대각 위치에 형성되는 구성이어도 된다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치는, 각 투광 파이버 (12), 각 투광 마커용 광 파이버 (15) 및 각 더미 파이버 (16) 를 구비하는 구성이라고 했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 현미 분광 장치 (101) 는, 각 투광 마커용 광 파이버 (15) 및 각 더미 파이버 (16) 중 적어도 어느 일방을 구비하지 않는 구성이어도 된다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치는, 각 수광 파이버 (22), 각 수광 마커용 광 파이버 (25) 및 각 더미 파이버 (26) 를 구비하는 구성이라고 했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 현미 분광 장치 (101) 는, 각 수광 마커용 광 파이버 (25) 및 각 더미 파이버 (26) 중 적어도 어느 일방을 구비하지 않는 구성이어도 된다.
예를 들어, 현미 분광 장치 (101) 가 각 수광 마커용 광 파이버 (25) 를 구비하지 않는 구성인 경우, 수광 파이버 (22) 를 분광기 (1) 로부터 떼어내어 수광 파이버 (22) 의 출력단에 광을 조사하거나, 슬릿 (1a) 의 회절 격자 (1b) 측으로부터 수광 파이버 (22) 의 출력단으로 향하여 광을 조사하거나 함으로써, 36 개의 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 실상 (RIr) 이 시료 (61) 에 생성된다. 또, 측정 광원 (11) 을 점등시킴으로써, 실상 (RIp) 이 시료 (61) 에 생성된다. 이들의 실상 (RIr, RIp) 을 사용함으로써, 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 입력단의 중심 위치와 실상 (RIp) 의 중심으로부터의 광의 당해 입력단에 있어서의 집광 위치의 관계를 확인할 수 있다. 이로써, 광학계의 조정을 실시할 수 있다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치는, 투광 마커 광원 (14) 을 구비하지 않는 구성이어도 된다. 이 경우, 예를 들어, 투광 마커용 광 파이버 (15) 는, 측정 광원 (11) 으로부터의 광을 투광 파이버 (12) 의 입력단측에 서 받는다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치는, 수광 마커 광원 (24) 을 구비하지 않는 구성이어도 된다. 이 경우, 예를 들어, 수광 마커용 광 파이버 (25) 는, 측정 광원 (11) 으로부터의 광을 수광 파이버 (22) 의 출력단측에서 받는다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치는, 각 투광 파이버 (12) 및 각 수광 파이버 (22) 가, 각각, 각 광 파이버의 연신 방향과 직교하는 평면을 따라 절단된 단면 (Sp 및 Sr) 에 있어서, 각 광 파이버가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열된 구성이라고 했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 각 투광 파이버 (12) 및 각 수광 파이버 (22) 중 어느 일방이, 대응하는 단면 (Sp 또는 Sr) 에 있어서, 각 광 파이버가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되는 구성이어도 된다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치는, 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 외경 (Rr) 이, 투광 파이버 (12) 의 코어 (12a) 의 외경 (Rp) 보다 큰 구성이라고 했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 외경 (Rr) 은, 외경 (Rp) 과 동일해도 되고, 외경 (Rp) 보다 작아도 된다.
그런데, 이와 같은 각 특허문헌에 기재된 기술을 초월하여, 분광을 실시하기 위한 보다 우수한 장치를 제공하는 기술이 요구되고 있다.
보다 상세하게는, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 다초점 공초점 현미경에서는, 공초점 광학계에 있어서 핀홀 어레이를 형성할 필요가 있기 때문에, 광학계가 복잡한 구성이 되고, 또, 광학계의 조정이 곤란해져 버린다는 문제가 있다.
이에 대하여, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에서는, 복수의 투광 파이버 (12) 는, 측정 광원 (11) 으로부터의 광을 받는다. 복수의 수광 파이버 (22) 는, 받은 광을 분광기 (1) 로 유도한다. 그리고, 공초점 광학계 (5) 는, 복수의 투광 파이버 (12) 로부터의 복수의 광속을 각각 집광하여 시료 (61) 에 조사하고, 시료 (61) 에 있어서의 복수의 집광점으로부터의 복수의 광속을 복수의 수광 파이버 (22) 에 각각 결상한다.
이와 같이, 복수의 투광 파이버 (12) 및 복수의 수광 파이버 (22) 를 사용하는 것에 착안하여 다초점 또한 공초점을 실현하고, 예를 들어, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 다초점 공초점 현미경과 달리, 광학계에 있어서 광학 소자의 개수가 적고 또한 핀홀 어레이를 형성하지 않는 간이하고 조정 용이한 구성으로, 시료 (61) 에 있어서의 복수의 위치로부터의 광의 분광을 실시할 수 있다. 따라서, 보다 우수한 현미 분광 장치를 제공할 수 있다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에서는, 복수의 투광 파이버 (12) 및 복수의 수광 파이버 (22) 는, 각각 이차원 배열되어 있다. 그리고, 복수의 투광 파이버 (12) 및 복수의 수광 파이버 (22) 중 적어도 어느 일방은, 각 광 파이버의 연신 방향과 직교하는 평면을 따라 절단된 단면 (Sp 또는 Sr) 에 있어서, 각 광 파이버가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 단면 (Sp 또는 Sr) 에 있어서의 단위 면적당 광 파이버의 갯수를 증가시킬 수 있으므로, 측정 광원 (11) 에 의한 각 투광 파이버 (12) 에 대한 광의 조사 면적을 보다 작게 할 수 있다. 이로써, 1 개의 투광 파이버 (12) 가 측정 광원 (11) 으로부터 받는 광량을 증가시킬 수 있으므로, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 각 광 파이버에 의한 장치의 점유율을 작게 할 수 있다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에서는, 투광 마커용 광 파이버 (15) 는, 복수의 투광 파이버 (12) 를 따르도록 고정되고, 투광 마커 광원 (14) 으로부터의 광을 투광 파이버 (12) 의 입력단측에서 받는다. 수광 마커용 광 파이버 (25) 는, 복수의 수광 파이버 (22) 를 따르도록 고정되고, 수광 마커 광원 (24) 으로부터의 광을 수광 파이버 (22) 의 출력단측에서 받는다. 그리고, 공초점 광학계 (5) 는, 투광 마커용 광 파이버 (15) 로부터의 마커 광속 및 수광 마커용 광 파이버 (25) 로부터의 마커 광속을 각각 집광하여 시료 (61) 에 조사한다.
이와 같은 구성에 의해, 투광 마커용 광 파이버 (15) 로부터의 마커 광속의 집광 위치와 수광 마커용 광 파이버 (25) 로부터의 마커 광속의 집광 위치의 관계에 기초하여, 시료 (61) 에 있어서의 각 집광점으로부터의 광속의 집광 위치와 각 수광 파이버 (22) 의 위치의 관계를 인식하여, 광학계 상태의 양부를 용이하게 판단할 수 있다. 이로써, 예를 들어, 광학계의 상태가 나쁜 경우, 광학계에 있어서의 각 광학 소자의 배치의 수정을 실시할 수 있으므로, 광학계를 양호한 상태로 유지할 수 있다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에서는, 투광 마커 광원 (14) 및 수광 마커 광원 (24) 은, 서로 상이한 색을 갖는 광을 출력한다.
이와 같은 구성에 의해, 투광 마커용 광 파이버 (15) 및 수광 마커용 광 파이버 (25) 로부터의 상이한 색의 마커 광속을 시료 (61) 에 조사할 수 있기 때문에, 광학계의 상태의 양부를 한층 더 용이하게 판단할 수 있다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치는, 복수의 측정 광원 (17) 을 구비한다. 복수의 투광 파이버 (12) 는, 복수의 측정 광원 (17) 으로부터의 광을 받는다. 측정 광원 (17) 은, 복수의 투광 파이버 (12) 중 일부인 대응하는 1 또는 복수의 투광 파이버 (12) 에 광을 조사한다. 그리고, 측정 광원 (17) 으로부터의 광의 광로는, 투광 파이버 (12) 가 받는 광이 대응하는 1 개의 측정 광원 (17) 으로부터의 광이 되도록 제한되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 1 개의 측정 광원 (17) 이 조사 대상으로 하는 투광 파이버 (12) 의 갯수를 적게 할 수 있으므로, 투광 파이버 (12) 가 측정 광원 (17) 으로부터 받는 광의 강도를 보다 크게 할 수 있다. 이로써, 시료 (61) 에 있어서의 각 집광점으로부터의 광의 분광을 보다 양호하게 실시할 수 있다. 또, 1 개의 투광 파이버 (12) 가 복수의 측정 광원 (17) 으로부터의 광을 받게 되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 시료 (61) 에 있어서의 집광점마다 단일의 측정 광원 (17) 으로부터의 광을 조사할 수 있다. 이로써, 시료 (61) 에 있어서의 각 집광점으로부터의 광의 분광 결과에, 측정 광원 (17) 이 조사하는 광의 분광 특성의 측정 광원 (17) 마다의 편차가 반영되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에서는, 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 외경 (Rr) 은, 투광 파이버 (12) 의 코어 (12a) 의 외경 (Rp) 보다 크다.
이와 같은 구성에 의해, 시료 (61) 에 있어서의 각 집광점으로부터의 광속의 집광 위치와 각 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 중심 위치의 어긋남에 대한 마진을 보다 확실하게 확보할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 첨부하고 그 설명은 반복하지 않는다.
＜제 2 실시 형태＞
본 실시 형태는, 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치와 비교해서, 투광측에 광 파이버를 사용하지 않는 현미 분광 장치에 관한 것이다. 이하에서 설명하는 내용 이외는 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치와 동일하다.
도 8 은, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8 을 참조하여, 현미 분광 장치 (102) 는, 관찰 광학계 (4) 와 수광부 (7) 와 공초점 광학계 (8) 와 투광부 (71) 와 관찰 카메라 (51) 와 반사 조명 (53) 과 콜리메이트 렌즈 (54) 와 XYZ 스테이지 (62) 와 투과 조명 (63) 을 구비한다.
현미 분광 장치 (102) 에 있어서의 관찰 광학계 (4), 수광부 (7), 관찰 카메라 (51), 반사 조명 (53), 콜리메이트 렌즈 (54), XYZ 스테이지 (62) 및 투과 조명 (63) 의 기능은, 도 1 에 나타내는 현미 분광 장치 (101) 에 있어서의 관찰 광학계 (4), 수광부 (7), 관찰 카메라 (51), 반사 조명 (53), 콜리메이트 렌즈 (54), XYZ 스테이지 (62) 및 투과 조명 (63) 과 각각 동일하다.
투광부 (71) 는, 측정 광원 (11) 과 렌즈 (72) 를 포함한다. 투광부 (71) 에 있어서의 측정 광원 (11) 의 기능은, 도 1 에 나타내는 투광부 (6) 에 있어서의 측정 광원 (11) 과 동일하다.
공초점 광학계 (8) 는, 도 1 에 나타내는 공초점 광학계 (5) 와 비교해서, 추가로 제 1 렌즈 (39) 와 핀홀판 (40) 과 제 2 렌즈 (41) 를 포함한다. 공초점 광학계 (8) 에 있어서의 집광 렌즈 (31), 밴드 스톱 필터 (32), 다이크로익 미러 (33), 주사 미러 (34), 대물 렌즈 (36), 콜리메이트 렌즈 (37) 및 밴드 패스 필터 (38) 의 기능은, 도 1 에 나타내는 공초점 광학계 (5) 에 있어서의 집광 렌즈 (31), 밴드 스톱 필터 (32), 다이크로익 미러 (33), 주사 미러 (34), 대물 렌즈 (36), 콜리메이트 렌즈 (37) 및 밴드 패스 필터 (38) 와 각각 동일하다.
투광부 (71) 에 있어서의 측정 광원 (11) 은, 예를 들어, 렌즈 (72) 를 통하여 광을 콜리메이트 렌즈 (37) 에 조사한다. 여기서, 렌즈 (72) 는, 예를 들어, 자기와 콜리메이트 렌즈 (37) 의 사이에 있어서 빔 웨스트가 형성되도록 측정 광원 (11) 으로부터 퍼지는 광을 집광한다.
공초점 광학계 (8) 는, 측정 광원 (11) 으로부터의 광에 의한 복수의 광속을 각각 집광하여 시료 (61) 에 조사하고, 시료 (61) 에 있어서의 복수의 집광점으로부터의 복수의 광속을 복수의 수광 파이버 (22) 에 각각 결상하는 기능을 갖는다.
보다 상세하게는, 콜리메이트 렌즈 (37) 는, 예를 들어, 렌즈 (72) 를 통하여 측정 광원 (11) 으로부터 받는 광을 대략 평행 광속인 투광 광속으로 변환한다.
밴드 패스 필터 (38) 는, 예를 들어, 콜리메이트 렌즈 (37) 로부터의 투광 광속에 포함되는 레이저광의 파장 성분 중, 당해 레이저광의 스펙트럼에 있어서의 피크 이외의 파장 성분을 감쇠시킨다.
밴드 패스 필터 (38) 를 투과한 투광 광속은, 예를 들어, 다이크로익 미러 (33) 에 의해 반사되어 제 1 렌즈 (39) 에 입사한다.
제 1 렌즈 (39) 는, 예를 들어, 다이크로익 미러 (33) 에 의해 반사된 투광 광속을 핀홀판 (40) 에 집광한다.
도 9 는, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에 있어서의 핀홀판의 주표면의 평면도이다.
도 9 에는, 투광광 생성 구멍 (40hb) 및 마커광 생성 구멍 (40hm) 이 각각 실선 및 파선으로 그려져 있다.
도 9 를 참조하여, 핀홀판 (40) 에는, 예를 들어, 36 개의 투광광 생성 구멍 (40hb) 과 4 개의 마커광 생성 구멍 (40hm) 이 형성되어 있다. 마커광 생성 구멍 (40hm) 의 직경은, 예를 들어 투광광 생성 구멍 (40hb) 의 직경보다 크다.
보다 상세하게는, 36 개의 투광광 생성 구멍 (40hb) 은, 예를 들어, 도 2 에 나타내는 투광 파이버 (12) 의 코어 (12a) 에 대응하는 위치에 각각 형성되어 있다.
구체적으로는, 각 투광광 생성 구멍 (40hb) 은, 예를 들어, 투광 광속의 전파 방향을 따른 방향의 평면에서 보아, 정삼각 격자상으로 이차원 배열하도록 형성되어 있다. 또, 각 투광광 생성 구멍 (40hb) 은, 예를 들어, 당해 평면에서 보아, 2 회 대칭이 되도록 형성되어 있다.
보다 상세하게는, 36 개의 투광광 생성 구멍 (40hb) 은, 예를 들어, 6 개의 투광광 생성 구멍 (40hb) 을 포함하는 층이 6 층 형성되어 있다.
4 개의 마커광 생성 구멍 (40hm) 은, 예를 들어, 도 2 에 나타내는 투광 마커용 광 파이버 (15) 의 코어 (15a) 에 대응하는 위치에 각각 형성되어 있다.
구체적으로는, 각 마커광 생성 구멍 (40hm) 은, 예를 들어, 투광 광속의 전파 방향을 따른 방향의 평면에서 보아, 형성된 36 개의 투광광 생성 구멍 (40hb) 의 대략 네 모퉁이에 있어서, 상기 2 회 대칭을 유지하도록 각각 형성되어 있다.
36 개의 투광광 생성 구멍 (40hb) 은, 예를 들어, 제 1 렌즈 (39) 에 의해 집광된 투광 광속으로부터, 핀홀판 (40) 에 있어서의 제 1 렌즈 (39) 의 반대측에 36 개의 광원을 생성한다.
마찬가지로, 4 개의 마커광 생성 구멍 (40hm) 은, 예를 들어, 제 1 렌즈 (39) 에 의해 집광된 투광 광속으로부터, 핀홀판 (40) 에 있어서의 제 1 렌즈 (39) 의 반대측에 4 개의 광원을 생성한다.
제 2 렌즈 (41) 는, 예를 들어, 각 투광광 생성 구멍 (40hb) 에 의해 생성된 광원으로부터 퍼지는 광을 대략 평행 광속인 투광 광속군으로 변환함과 함께, 각 마커광 생성 구멍 (40hm) 에 의해 생성된 광원으로부터 퍼지는 광을 대략 평행 광속인 투광 마커 광속군으로 변환한다.
주사 미러 (34) 는, 예를 들어, 제 2 렌즈 (41) 로부터의 투광 광속군 및 투광 마커 광속군을 대물 렌즈 (36) 를 향하여 반사한다.
대물 렌즈 (36) 는, 예를 들어, 주사 미러 (34) 에 의해 반사된 투광 광속군 및 투광 마커 광속군에 포함되는 복수의 광속을 각각 시료 (61) 에 집광한다.
도 10 은, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에 있어서의 시료에 결상된 실상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10 에서는, 실상 (RIph), 실상 (RIpmh) 및 실상 (RIrmh) 이 각각 실선, 파선 및 일점 쇄선으로 그려져 있다.
도 10 을 참조하여, 실상 (RIph) 은, 예를 들어, 핀홀판 (40) 에 있어서의 36 개의 투광광 생성 구멍 (40hb) 으로부터의 광이 공초점 광학계 (8) 에 의해 시료 (61) 에 각각 집광됨으로써 생성된, 당해 각 투광광 생성 구멍 (40hb) 의 실상이다.
실상 (RIpmh) 은, 예를 들어, 핀홀판 (40) 에 있어서의 4 개의 마커광 생성 구멍 (40hm) 으로부터의 광이 공초점 광학계 (8) 에 의해 시료 (61) 에 각각 집광됨으로써 생성된, 당해 각 마커광 생성 구멍 (40hm) 의 실상이다.
다시 도 8 을 참조하여, 대물 렌즈 (36) 는, 예를 들어, 각 실상 (RIph) 으로부터 퍼지는 광을, 대략 평행 광속인 수광 광속군으로 변환한다.
주사 미러 (34) 는, 예를 들어, 대물 렌즈 (36) 에 의해 변환된 수광 광속군을 반사한다.
제 2 렌즈 (41) 는, 예를 들어, 주사 미러 (34) 에 의해 반사된 수광 광속군에 포함되는 복수의 광속을 각각 핀홀판 (40) 에 있어서의 대응하는 투광광 생성 구멍 (40hb) 에 집광한다.
제 1 렌즈 (39) 는, 예를 들어, 각 투광광 생성 구멍 (40hb) 을 통과한 수광 광속군을 콜리메이트한다.
밴드 스톱 필터 (32) 는, 예를 들어, 제 1 렌즈 (39) 에 의해 콜리메이트된 수광 광속군에 포함되는 광의 파장 성분 중, 측정 광원 (11) 의 레이저광의 스펙트럼에 있어서의 피크의 파장 성분을 감쇠시킨다.
집광 렌즈 (31) 는, 예를 들어, 밴드 스톱 필터 (32) 를 투과한 수광 광속군에 포함되는 복수의 광속을 각각 대응하는 수광 파이버 (22) 에 있어서의 코어 (22a) 에 집광한다.
또, 공초점 광학계 (8) 는, 복수의 수광 마커용 광 파이버 (25) 로부터의 복수의 마커 광속을 각각 집광하여 시료 (61) 에 조사한다.
보다 상세하게는, 집광 렌즈 (31) 는, 예를 들어, 각 수광 마커용 광 파이버 (25) 의 출력단으로부터 퍼지는 광을, 대략 평행 광속인 수광 마커 광속군으로 변환한다.
밴드 스톱 필터 (32) 는, 예를 들어, 집광 렌즈 (31) 로부터의 수광 마커 광속군에 포함되는 광의 파장 성분을 투과시킨다.
제 1 렌즈 (39) 는, 예를 들어, 밴드 스톱 필터 (32) 를 투과한 수광 마커 광속군에 포함되는 복수의 광속을 도 9 에 나타내는 핀홀판 (40) 에 있어서의 각 마커광 생성 구멍 (40hm) 에 각각 집광한다. 여기서, 마커광 생성 구멍 (40hm) 에 있어서의 수광 마커 광속의 빔 직경은, 예를 들어 당해 마커광 생성 구멍 (40hm) 의 직경보다 작기 때문에, 수광 마커 광속군에 포함되는 각 광속은, 대응하는 마커광 생성 구멍 (40hm) 을 통과한다.
제 2 렌즈 (41) 는, 예를 들어, 각 마커광 생성 구멍 (40hm) 을 통과한 수광 마커 광속군을 콜리메이트한다.
주사 미러 (34) 는, 예를 들어, 제 2 렌즈 (41) 에 의해 콜리메이트된 수광 마커 광속군을 대물 렌즈 (36) 를 향하여 반사한다.
대물 렌즈 (36) 는, 예를 들어, 주사 미러 (34) 에 의해 반사된 수광 마커 광속군에 포함되는 복수의 광속을 각각 시료 (61) 에 집광한다.
다시 도 10 을 참조하여, 실상 (RIrmh) 은, 예를 들어, 핀홀판 (40) 에 있어서의 4 개의 마커광 생성 구멍 (40hm) 을 통과한, 4 개의 수광 마커용 광 파이버 (25) 의 코어 (25a) 의 출력단으로부터의 광이 공초점 광학계 (8) 에 의해 시료 (61) 에 각각 집광됨으로써 생성된, 각 코어 (25a) 의 출력단의 실상이다.
상기 서술한 바와 같이, 마커광 생성 구멍 (40hm) 의 직경이 투광광 생성 구멍 (40hb) 의 직경보다 큰 구성에 의해, 마커광 생성 구멍 (40hm) 에 의한 결손이 없는 실상 (RIrmh) 을 시료 (61) 에 결상할 수 있다. 이로써, 측정자는, 실상 (RIpmh) 의 중심 및 실상 (RIrmh) 의 중심의 위치 관계인 마커 위치 관계에 기초하여, 각 수광 파이버 (22) 의 코어 (22a) 의 입력단이 각 실상 (RIph) 으로부터의 광을 양호하게 수광하는지의 여부의 확인을 보다 올바르게 실시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 제 2 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에서는, 복수의 수광 파이버 (22) 는, 이차원 배열되어, 받은 광을 분광기 (1) 로 유도한다. 공초점 광학계 (8) 는, 측정 광원 (11) 으로부터의 광에 의한 복수의 광속을 각각 집광하여 시료 (61) 에 조사하고, 시료 (61) 에 있어서의 복수의 집광점으로부터의 복수의 광속을 복수의 수광 파이버 (22) 에 각각 결상한다. 복수의 수광 파이버 (22) 는, 이차원 배열되어 있고, 각 광 파이버의 연신 방향과 직교하는 평면을 따라 절단된 단면 (Sr) 에 있어서, 당해 각 광 파이버가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있다. 수광 마커용 광 파이버 (25) 는, 복수의 수광 파이버 (22) 를 따르도록 고정되고, 수광 마커 광원 (24) 으로부터의 광을 수광 파이버 (22) 의 출력단측에서 받는다. 그리고, 공초점 광학계 (8) 는, 복수의 수광 마커용 광 파이버 (25) 로부터의 복수의 마커 광속을 각각 집광하여 시료 (61) 에 조사한다.
이와 같은 구성에 의해, 예를 들어, 측정 광원 (11) 으로부터의 광에 의한 복수의 투광 마커 광속의 집광 위치와 수광 마커용 광 파이버 (25) 로부터의 마커 광속의 집광 위치의 관계에 기초하여, 간이하고 조정 용이한 구성으로, 시료 (61) 에 있어서의 각 집광점으로부터의 광속의 집광 위치와 각 수광 파이버 (22) 의 위치의 관계를 인식하여, 광학계의 상태의 양부를 용이하게 판단할 수 있다. 이로써, 예를 들어, 광학계의 상태가 나쁜 경우, 광학계에 있어서의 각 광학 소자의 배치의 수정을 실시할 수 있으므로, 광학계를 양호한 상태로 유지할 수 있다. 또, 각 수광 파이버 (22) 에 의한 장치의 점유율을 작게 할 수 있다. 따라서, 보다 우수한 현미 분광 장치를 제공할 수 있다.
그 밖의 구성 및 동작은 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치 (101) 와 동일하기 때문에, 여기서는 상세한 설명을 반복하지 않는다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 첨부하고 그 설명은 반복하지 않는다.
＜제 3 실시 형태＞
본 실시 형태는, 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치와 비교해서, 투광측에 광 파이버를 사용하지 않는 현미 분광 장치에 관한 것이다. 이하에서 설명하는 내용 이외는 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치와 동일하다.
도 11 은, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11 을 참조하여, 현미 분광 장치 (103) 는, 관찰 광학계 (4) 와 공초점 광학계 (5) 와 투광부 (6B) 와 수광부 (7) 와 관찰 카메라 (51) 와 반사 조명 (53) 과 콜리메이트 렌즈 (54) 와 XYZ 스테이지 (62) 와 투과 조명 (63) 을 구비한다.
현미 분광 장치 (103) 에 있어서의 관찰 광학계 (4), 공초점 광학계 (5), 수광부 (7), 관찰 카메라 (51), 반사 조명 (53), 콜리메이트 렌즈 (54), XYZ 스테이지 (62) 및 투과 조명 (63) 의 기능은, 도 1 에 나타내는 현미 분광 장치 (101) 에 있어서의 관찰 광학계 (4), 공초점 광학계 (5), 수광부 (7), 관찰 카메라 (51), 반사 조명 (53), 콜리메이트 렌즈 (54), XYZ 스테이지 (62) 및 투과 조명 (63) 과 각각 동일하다.
도 12 는, 본 발명의 제 3 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치에 있어서의 투광부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12 를 참조하여, 투광부 (6B) 는, 복수의 측정 광원 (17) 과 렌즈 어레이 (81) 와 칸막이판 (82) 과 핀홀판 (83) 을 포함한다.
도 13 은, 도 12 에 나타내는 핀홀판의 주표면의 평면도이다. 도 13 에는, 투광광 생성 구멍 (83hb) 및 마커광 생성 구멍 (83hm) 이 각각 실선 및 파선으로 그려져 있다.
도 12 및 도 13 을 참조하여, 핀홀판 (83) 에는, 예를 들어, 36 개의 투광광 생성 구멍 (83hb) 과, 4 개의 마커광 생성 구멍 (83hm) 이 형성되어 있다. 마커광 생성 구멍 (83hm) 의 직경은, 예를 들어 투광광 생성 구멍 (83hb) 의 직경과 대략 동일하다.
36 개의 투광광 생성 구멍 (83hb) 및 4 개의 마커광 생성 구멍 (83hm) 의 위치는, 예를 들어, 도 9 에 나타내는 핀홀판 (40) 에 있어서의 36 개의 투광광 생성 구멍 (40hb) 및 마커광 생성 구멍 (40hm) 의 위치와 각각 동일하다.
칸막이판 (82) 은, 예를 들어, 핀홀판 (83) 으로부터 측정 광원 (17) 으로 향해 연신하고, 투광 광원의 전파 방향을 따른 방향의 평면에서 보아, 핀홀판 (83) 을 9 개의 서브 에어리어로 분할한다. 각 서브 에어리어에는, 예를 들어, 4 개의 투광광 생성 구멍 (83hb) 이 포함된다. 또, 네 모퉁이의 서브 에어리어에는, 예를 들어 각각 마커광 생성 구멍 (83hm) 이 추가로 포함된다.
렌즈 어레이 (81) 는, 예를 들어 핀홀판 (83) 에 있어서의 서브 에어리어에 대응하여 형성된 9 개의 렌즈를 포함한다.
복수의 투광광 생성 구멍 (83hb) 은, 예를 들어 복수의 측정 광원 (17) 으로부터의 광을 받는다. 측정 광원 (17) 은, 예를 들어 복수의 투광광 생성 구멍 (83hb) 중 일부인 대응하는 1 또는 복수의 투광광 생성 구멍 (83hb) 에 광을 조사한다.
구체적으로는, 36 개의 투광광 생성 구멍 (83hb) 은, 예를 들어 9 개의 측정 광원 (17) 으로부터의 광을 받는다. 측정 광원 (17) 은, 예를 들어 36 개의 투광광 생성 구멍 (83hb) 중의 일부인 대응하는 4 개의 투광광 생성 구멍 (83hb) 에 광을 조사한다.
또한, 측정 광원 (17) 은, 36 개의 투광광 생성 구멍 (83hb) 중의 일부인 대응하는 4 개의 투광광 생성 구멍 (83hb) 에 광을 조사하는 구성에 한정하지 않고, 대응하는 투광광 생성 구멍 (83hb) 으로서, 3 개 이하 또는 5 개 이상의 투광광 생성 구멍 (83hb) 에 광을 조사하는 구성이어도 된다.
측정 광원 (17) 으로부터의 광의 광로는, 예를 들어, 투광광 생성 구멍 (83hb) 이 받는 광이 대응하는 1 개의 측정 광원 (17) 으로부터의 광이 되도록 제한되어 있다. 바꾸어 말하면, 예를 들어, 1 개의 측정 광원 (17) 으로부터의 광이 대응하는 1 또는 복수의 투광광 생성 구멍 (83hb) 에 조사되도록 측정 광원 (17) 및 투광광 생성 구멍 (83hb) 간의 광로가 제한되어 있다.
보다 상세하게는, 측정 광원 (17) 은, 예를 들어 핀홀판 (83) 에 있어서의 서브 에어리어에 대응하여 9 개 형성된다.
렌즈 어레이 (81) 에 있어서의 각 렌즈는, 예를 들어, 대응하는 측정 광원 (17) 으로부터 퍼지는 광을 핀홀판 (83) 에 있어서의 대응하는 서브 에어리어에 집광한다. 이 때, 칸막이판 (82) 은, 예를 들어, 어느 측정 광원 (17) 의 광이 대응하는 서브 에어리어 이외의 서브 에어리어에 조사되는 것을 방지한다.
36 개의 투광광 생성 구멍 (83hb) 은, 예를 들어, 렌즈 어레이 (81) 에 의해 집광된 측정 광원 (17) 으로부터의 광으로부터, 핀홀판 (83) 에 있어서의 측정 광원 (17) 의 반대측에 36 개의 광원을 생성한다.
마찬가지로, 4 개의 마커광 생성 구멍 (83hm) 은, 예를 들어, 렌즈 어레이 (81) 에 의해 집광된 측정 광원 (17) 으로부터의 광으로부터, 핀홀판 (83) 에 있어서의 측정 광원 (17) 의 반대측에 4 개의 광원을 생성한다.
콜리메이트 렌즈 (37) 는, 예를 들어, 각 투광광 생성 구멍 (83hb) 에 의해 생성된 광원으로부터 퍼지는 광을 대략 평행 광속인 투광 광속군으로 변환함과 함께, 각 마커광 생성 구멍 (83hm) 에 의해 생성된 광원으로부터 퍼지는 광을 대략 평행 광속인 투광 마커 광속군으로 변환한다.
그 밖의 구성 및 동작은 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치 (101) 와 동일하기 때문에, 여기서는 상세한 설명을 반복하지 않는다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시 형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 첨부하고 그 설명은 반복하지 않는다.
＜제 4 실시 형태＞
본 실시 형태는, 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치와 비교해서, 투광측에 광 파이버를 이용하지 않고, 또한 투과형의 현미 분광 장치에 관한 것이다. 이하에서 설명하는 내용 이외는 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치와 동일하다.
도 14 는, 본 발명의 제 4 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 14 를 참조하여, 현미 분광 장치 (104) 는, 투광부 (6C) 와 수광부 (7) 와 공초점 광학계 (10) 와 관찰 카메라 (51) 와 XYZ 스테이지 (62) 와 투과 조명 (63) 과 콜리메이트 렌즈 (124) 와 하프 미러 (125) 와 관찰 광학계 (130) 를 구비한다.
현미 분광 장치 (104) 에 있어서의 수광부 (7), 관찰 카메라 (51), XYZ 스테이지 (62) 및 투과 조명 (63) 의 기능은, 도 1 에 나타내는 현미 분광 장치 (101) 에 있어서의 수광부 (7), 관찰 카메라 (51), XYZ 스테이지 (62) 및 투과 조명 (63) 과 각각 동일하다.
투광부 (6C) 는, 핀홀판 (83) 과 측정 광원 (120) 과 콜리메이트 렌즈 (121) 와 집광 렌즈 (122) 를 포함한다. 투광부 (6C) 에 있어서의 핀홀판 (83) 의 기능은, 도 12 에 나타내는 투광부 (6B) 에 있어서의 핀홀판 (83) 과 동일하다.
공초점 광학계 (10) 는, 콜리메이트 렌즈군 (123) 과 대물 렌즈 (126) 와 대물 렌즈 (36) 와 하프 미러 (127) 와 집광 렌즈군 (129) 을 포함한다. 관찰 광학계 (130) 는, 대물 렌즈 (36) 와 결상 렌즈 (128) 를 포함한다.
투광부 (6C) 는, 예를 들어 다점의 광원을 생성한다. 보다 상세하게는, 측정 광원 (120) 은, 예를 들어 LED 또는 백열 전구 등이다. 또한, 측정 광원 (120) 은, 레이저여도 된다.
콜리메이트 렌즈 (121) 는, 측정 광원 (120) 으로부터 퍼지는 광을 대략 평행 광속인 투광 광속으로 변환한다. 집광 렌즈 (122) 는, 콜리메이트 렌즈 (121) 로부터의 투광 광속을 핀홀판 (83) 에 집광한다.
도 13 에 나타내는 핀홀판 (83) 에 있어서의 36 개의 각 투광광 생성 구멍 (83hb) 은, 예를 들어, 집광 렌즈 (122) 에 의해 집광된 측정 광원 (120) 으로부터의 광으로부터, 핀홀판 (83) 에 있어서의 측정 광원 (120) 의 반대측에 36 개의 광원을 생성한다.
마찬가지로, 4 개의 마커광 생성 구멍 (83hm) 은, 예를 들어, 집광 렌즈 (122) 에 의해 집광된 측정 광원 (120) 으로부터의 광으로부터, 핀홀판 (83) 에 있어서의 측정 광원 (120) 의 반대측에 4 개의 광원을 생성한다.
공초점 광학계 (10) 는, 측정 광원 (120) 으로부터의 광에 의한 복수의 광속을 각각 집광하여 시료 (61) 에 조사하고, 시료 (61) 에 있어서의 복수의 집광점으로부터의 복수의 광속을 복수의 수광 파이버 (22) 에 각각 결상하는 기능을 갖는다.
보다 상세하게는, 콜리메이트 렌즈군 (123) 은, 예를 들어, 각 투광광 생성 구멍 (83hb) 에 의해 생성된 광원으로부터 퍼지는 광을 대략 평행 광속인 투광 광속군으로 변환함과 함께, 각 마커광 생성 구멍 (83hm) 에 의해 생성된 광원으로부터 퍼지는 광을 대략 평행 광속인 투광 마커 광속군으로 변환한다.
대물 렌즈 (126) 는, 예를 들어, 콜리메이트 렌즈군 (123) 으로부터의 투광 광속군 및 투광 마커 광속군에 포함되는 복수의 광속을 각각 시료 (61) 에 집광한다.
시료 (61) 에는, 예를 들어, 도 4 에 나타내는 실상 (RIp) 과 동일한 실상 (RIpt) 이 결상된다. 여기서, 실상 (RIpt) 은, 예를 들어, 핀홀판 (83) 에 있어서의 36 개의 투광광 생성 구멍 (83hb) 으로부터의 광이 공초점 광학계 (10) 에 의해 시료 (61) 에 각각 집광됨으로써 생성된, 당해 각 투광광 생성 구멍 (83hb) 의 실상이다.
마찬가지로, 시료 (61) 에는, 예를 들어, 도 4 에 나타내는 실상 (RIpm) 과 동일한 실상 (RIpmt) 이 결상된다. 여기서, 실상 (RIpmt) 은, 예를 들어, 핀홀판 (83) 에 있어서의 4 개의 마커광 생성 구멍 (83hm) 으로부터의 광이 공초점 광학계 (10) 에 의해 시료 (61) 에 각각 집광됨으로써 생성된, 당해 각 마커광 생성 구멍 (83hm) 의 실상이다.
대물 렌즈 (36) 는, 예를 들어, 각 실상 (RIpt) 으로부터 퍼지는 광을, 대략 평행 광속인 수광 광속군으로 변환한다.
하프 미러 (127) 는, 예를 들어, 대물 렌즈 (36) 에 의해 변환된 수광 광속군의 일부를 반사한다.
집광 렌즈군 (129) 은, 예를 들어, 하프 미러 (127) 에 의해 반사된 수광 광속군에 포함되는 복수의 광속을 각각 대응하는 수광 파이버 (22) 에 있어서의 코어 (22a) 에 집광한다.
또, 예를 들어, 공초점 광학계 (10) 는, 수광 마커용 광 파이버 (25) 로부터의 마커 광속을 집광하여 시료 (61) 에 조사한다.
보다 상세하게는, 집광 렌즈군 (129) 은, 예를 들어, 각 수광 마커용 광 파이버 (25) 의 출력단으로부터 퍼지는 광을, 대략 평행 광속인 수광 마커 광속군으로 변환한다.
수광 마커 광속군은, 예를 들어, 하프 미러 (127) 에 의해 반사되어 대물 렌즈 (36) 에 입사한다.
대물 렌즈 (36) 는, 예를 들어, 하프 미러 (127) 에 의해 반사된 수광 마커 광속군에 포함되는 복수의 광속을 각각 시료 (61) 에 집광한다.
시료 (61) 에는, 예를 들어, 도 4 에 나타내는 실상 (RIrm) 과 동일한 실상 (RIrmt) 이 결상된다.
예를 들어, 시료 (61) 를 투과 모드에서 관찰하는 경우, 투과 조명 (63) 은, 시료 (61) 에 대해 대물 렌즈 (36) 의 반대측으로부터 시료 (61) 를 조사한다. 보다 상세하게는, 하프 미러 (125) 는, 예를 들어, 콜리메이트 렌즈 (124) 에 의해 콜리메이트된 투과 조명 (63) 으로부터의 광속을 반사하여 대물 렌즈 (126) 를 통하여 시료 (61) 에 조사한다.
관찰 광학계 (130) 는, 예를 들어, 시료 (61) 에 있어서의 집광점으로부터의 광속을 관찰 카메라 (51) 에 집광한다.
보다 상세하게는, 관찰 광학계 (130) 에 있어서의 대물 렌즈 (36) 는, 예를 들어, 시료 (61) 로부터 퍼지는 광을 콜리메이트한다. 결상 렌즈 (128) 는, 예를 들어, 대물 렌즈 (36) 에 의해 콜리메이트되고, 하프 미러 (127) 를 일부 투과한 광을 관찰 카메라 (51) 에 집광한다.
관찰 카메라 (51) 는, 예를 들어, 관찰 광학계 (130) 에 의해 집광된 시료 (61) 로부터의 광에 기초하여, 시료 (61) 에 있어서의 실상 (RIpt, RIrmt 및 RIpmt) 을 포함하는 화상을 생성한다.
예를 들어, 현미 분광 장치 (104) 는, 플랫 패널 디스플레이에 포함되는 컬러 필터의 화소의 분광 투과율을 측정하는 것이 가능하다. 이 때, 현미 분광 장치 (104) 는, 예를 들어, 복수의 화소의 분광 투과율을 동시에 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 4 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치는, 투광부 (6C) 를 구비하는 구성이라고 했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 현미 분광 장치 (104) 는, 투광부 (6C) 대신에, 투광부 (6), 투광부 (6A) 또는 투광부 (6B) 를 구비하는 구성이어도 된다.
그 밖의 구성 및 동작은 제 1 실시 형태에 관련된 현미 분광 장치 (101) 와 동일하기 때문에, 여기서는 상세한 설명을 반복하지 않는다.
또한, 본 발명의 제 1 실시 형태 ∼ 제 4 실시 형태에 관련된 각 장치의 구성 요소 및 동작 중, 일부 또는 전부를 적절히 조합하는 것도 가능하다.
상기 실시 형태는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기 설명이 아니고 특허 청구의 범위에 의해 나타내지고, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1 : 분광기
2 : 2 차원 검출기
4, 130 : 관찰 광학계
5, 8, 10 : 공초점 광학계
6, 6A, 6B, 6C : 투광부
7 : 수광부
9 : 투광부
11, 17, 120 : 측정 광원
12 : 투광 파이버
13 : 투광측 2 차원 어레이 고정부
14 : 투광 마커 광원
15 : 투광 마커용 광 파이버
16, 26 : 더미 파이버
21 : 수광측 1 차원 어레이 고정부
22 : 수광 파이버
23 : 수광측 2 차원 어레이 고정부
24 : 수광 마커 광원
25 : 수광 마커용 광 파이버
31 : 집광 렌즈
32 : 밴드 스톱 필터
33 : 다이크로익 미러
34 : 주사 미러
35 : 가동 하프 미러
36 : 대물 렌즈
37 : 콜리메이트 렌즈
38 : 밴드 패스 필터
39 : 제 1 렌즈
40 : 핀홀판
40hb : 투광광 생성 구멍
40hm : 마커광 생성 구멍
41 : 제 2 렌즈
51 : 관찰 카메라
52 : 결상 렌즈
53 : 반사 조명
54 : 콜리메이트 렌즈
55 : 하프 미러
61 : 시료
62 : XYZ 스테이지
63 : 투과 조명
71 : 투광부
72 : 렌즈
81 : 렌즈 어레이
82 : 칸막이판
83 : 핀홀판
83hb : 투광광 생성 구멍
83hm : 마커광 생성 구멍
101, 102, 103, 104 : 현미 분광 장치
121 : 콜리메이트 렌즈
122 : 집광 렌즈
123 : 콜리메이트 렌즈군
124 : 콜리메이트 렌즈
125 : 하프 미러
126 : 대물 렌즈
127 : 하프 미러
128 : 결상 렌즈
129 : 집광 렌즈군

Claims (7)

  1. 광원과,
    상기 광원으로부터의 광을 받는 복수의 투광 파이버와,
    분광기와,
    받은 광을 상기 분광기로 유도하기 위한 복수의 수광 파이버와,
    상기 복수의 투광 파이버로부터의 복수의 광속을 각각 집광하여 시료에 조사하고, 상기 시료에 있어서의 복수의 집광점으로부터의 복수의 광속을 상기 복수의 수광 파이버에 각각 결상하기 위한 공초점 광학계를 구비하는, 현미 분광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 투광 파이버 및 상기 복수의 수광 파이버는, 각각 이차원 배열되어 있고,
    상기 복수의 투광 파이버 및 상기 복수의 수광 파이버 중 적어도 어느 일방은, 각 광 파이버의 연신 방향과 직교하는 평면을 따라 절단된 단면에 있어서, 상기 각 광 파이버가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있는, 현미 분광 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 현미 분광 장치는, 또한,
    상기 복수의 투광 파이버를 따르도록 고정되고, 광원으로부터의 광을 상기 투광 파이버의 입력단측에서 받는 투광 마커용 광 파이버와,
    상기 복수의 수광 파이버를 따르도록 고정되고, 광원으로부터의 광을 상기 수광 파이버의 출력단측에서 받는 수광 마커용 광 파이버를 구비하고,
    상기 공초점 광학계는, 상기 투광 마커용 광 파이버로부터의 마커 광속 및 상기 수광 마커용 광 파이버로부터의 마커 광속을 각각 집광하여 시료에 조사하는, 현미 분광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 현미 분광 장치는, 또한,
    투광 마커 광원과,
    수광 마커 광원을 구비하고,
    상기 투광 마커용 광 파이버는, 상기 투광 마커 광원으로부터의 광을 상기 투광 파이버의 입력단측에서 받고,
    상기 수광 마커용 광 파이버는, 상기 수광 마커 광원으로부터의 광을 상기 수광 파이버의 출력단측에서 받고,
    상기 투광 마커 광원 및 상기 수광 마커 광원은, 서로 상이한 색을 갖는 광을 출력하는, 현미 분광 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 현미 분광 장치는, 복수의 상기 광원을 구비하고,
    상기 복수의 투광 파이버는, 상기 복수의 광원으로부터의 광을 받고,
    상기 광원은, 상기 복수의 투광 파이버 중의 일부인 대응하는 1 또는 복수의 상기 투광 파이버에 광을 조사하고,
    상기 광원으로부터의 광의 광로는, 상기 투광 파이버가 받는 광이 대응하는 1 개의 상기 광원으로부터의 광이 되도록 제한되어 있는, 현미 분광 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수광 파이버의 코어의 외경은, 상기 투광 파이버의 코어의 외경보다 큰, 현미 분광 장치.
  7. 현미 분광 장치로서,
    1 또는 복수의 광원과,
    분광기와,
    이차원 배열되어, 받은 광을 상기 분광기로 유도하기 위한 복수의 수광 파이버와,
    상기 광원으로부터의 광에 의한 복수의 광속을 각각 집광하여 시료에 조사하고, 상기 시료에 있어서의 복수의 집광점으로부터의 복수의 광속을 상기 복수의 수광 파이버에 각각 결상하기 위한 공초점 광학계를 구비하고,
    상기 복수의 수광 파이버는, 이차원 배열되어 있고, 각 광 파이버의 연신 방향과 직교하는 평면을 따라 절단된 단면에 있어서, 상기 각 광 파이버가, 정방 격자상으로 서로 접하여 배열된 상태와 비교해서 조밀하게 배열되어 있고,
    상기 현미 분광 장치는, 또한,
    상기 복수의 수광 파이버를 따르도록 고정되고, 상기 광원으로부터의 광을 상기 수광 파이버의 출력단측에서 받는 복수의 수광 마커용 광 파이버를 구비하고,
    상기 공초점 광학계는, 상기 복수의 수광 마커용 광 파이버로부터의 복수의 마커 광속을 각각 집광하여 시료에 조사하는, 현미 분광 장치.
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