特開 2017-181182 分光測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-181182(P2017-181182A)

(43)【公開日】2017年10月5日

(54)【発明の名称】分光測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/65 20060101AFI20170908BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/65

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-65970(P2016-65970)

(22)【出願日】2016年3月29日

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】509349141

【氏名又は名称】京都府公立大学法人

(71)【出願人】

【識別番号】513214136

【氏名又は名称】株式会社右近工舎

(71)【出願人】

【識別番号】516093312

【氏名又は名称】有限会社オプトニカ

(74)【代理人】

【識別番号】110002217

【氏名又は名称】特許業務法人矢野内外国特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高松 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】原田 義規

(72)【発明者】

【氏名】熊本 康昭

(72)【発明者】

【氏名】右近 寿一郎

(72)【発明者】

【氏名】岩橋 賢知

(72)【発明者】

【氏名】河村 明徳

(72)【発明者】

【氏名】星野 真一

(72)【発明者】

【氏名】津田 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】松村 淳一

【テーマコード（参考）】

2G043

【Ｆターム（参考）】

2G043AA01

2G043CA05

2G043EA03

2G043GA04

2G043HA01

2G043HA02

2G043HA09

2G043JA02

2G043LA01

2G043LA03

(57)【要約】

【課題】光源からのレーザー光が試料に至るまでの間に生じる損失および試料からの反射光がカメラに至るまでの間に生じる損失を抑制することができる分光測定装置を提供することである。
【解決手段】全反射ミラー６とダイクロイックミラー７とがレーザー光Ｌ１の光軸上に配置されており、レーザー光源２からのレーザー光Ｌ１が、全反射ミラー６のピンホール６ａを通過して試料Ｓに照射され、試料Ｓに照射されたレーザー光Ｌ１によって励起される光がダイクロイックミラーに反射されて分光器１０に入射され、観察用照明光源１４からの観察用照明光Ｌ３が、全反射ミラー６に反射されてレーザー光Ｌ１の光軸に観察用照明光Ｌ３の光軸を一致させた状態で試料Ｓに照射され、試料Ｓから反射した観察用照明光Ｌ３が、その光軸をレーザー光Ｌ１の光軸に一致させた状態で全反射ミラー６に反射されて観察用カメラ１３に入射される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料に照射して光を励起するビームの照射位置を画像によって認識可能な分光測定装置であって、
所定波長のビームを発振するビーム光源と、
分光器と、
観察用カメラと、
観察用照明光源と、
ピンホールが形成されている全反射ミラーと、
前記所定波長のビームのみを透過させるダイクロイックミラーと、を備え、
前記全反射ミラーと前記ダイクロイックミラーとが前記ビームの光軸上に配置されており、
前記ビーム光源からのビームが、前記全反射ミラーのピンホールを通過して試料に照射され、
前記試料に照射されたビームによって励起される光が前記ダイクロイックミラーに反射されて前記分光器に入射され、
前記観察用照明光源からの観察用照明光が、前記全反射ミラーに反射されて前記ビームの光軸に前記観察用照明光の光軸を一致させた状態で前記試料に照射され、
前記試料から反射した観察用照明光が、その光軸を前記ビームの光軸に一致させた状態で前記全反射ミラーに反射されて前記観察用カメラに入射される分光測定装置。

【請求項2】

ビーム分割手段と、
レンズと、をさらに備え、
前記ビーム分割手段と前記レンズとが前記ビームの光軸上に配置されており、
前記ビーム光源からビームが、ビーム分割手段によって複数のビームに分割され、
前記分割された複数のビームが、レンズによって前記全反射ミラーのピンホール位置で集束される請求項１に記載の分光測定装置。

【請求項3】

前記分割された複数のビームによって照射位置毎に励起される光が前記ダイクロイックミラーに反射されて前記分光器に入射され、各照射位置の分光をそれぞれ測定する請求項２に記載の分光測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分光測定装置、特にラマン分光測定装置に関する。詳しくは、試料に照射されるレーザー光等のビームの照射位置を視認可能な分光測定装置、特にラマン分光測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーザー光が物質に照射されると発生するラマン散乱光を利用して、物質の構成を特定するラマン分光測定装置が知られている。ラマン散乱光は、レーザー光の照射位置の物質の分子構造に応じてそれぞれ固有のスペクトルで発生する。このため、ラマン分光測定装置は、ラマン散乱光を発生させるレーザー光等の光源、ラマン分光器（検出器）に加えてレーザー光の照射位置等を確認するためのカメラと撮影用の観察用照明光源を備えたものがある。例えば特許文献１の如くである。特許文献１に記載の顕微ラマン分光装置は、カメラのレンズの光軸上にレーザー光用の半透過鏡（ハーフミラー）と観察用照明光源用のハーフミラーとが配置されている。つまり、ハーフミラーにより反射されたレーザー光の一部と別のハーフミラーにより反射された観察用照明光の一部をカメラとレンズを結ぶ光軸上に一致させている。これにより、特許文献１に記載の顕微ラマン分光装置は、レーザー光の照射位置の観察をより正確に行うことができ、試料からの反射光とレーザー光と観察用照明光とで各種レンズを共用することができる。

【0003】

しかし、特許文献１に記載の技術は、光源から照射されたレーザー光が複数のハーフミラーを透過して試料に照射される。同様に試料からの反射光が複数のハーフミラーを透過してカメラに入光される。このため、顕微ラマン分光装置は、レーザー光が光源から試料に至るまでの間にその一部がハーフミラーによって損失したり、試料からの反射光がカメラに至るまでの間にその一部がハーフミラーによって損失したりする場合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−２１４８９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、光源からのビームが試料に至るまでの間に生じる損失および試料からの反射光がカメラに至るまでの間に生じる損失を抑制することができる分光測定装置、特にラマン分光測定装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0007】

即ち、分光測定装置は、試料に照射して光を励起するビームの照射位置を画像によって認識可能な分光測定装置であって、所定波長のビームを発振するビーム光源と、分光器と、観察用カメラと、観察用照明光源と、ピンホールが形成されている全反射ミラーと、前記所定波長のビームのみを透過させるダイクロイックミラーと、を備え、前記全反射ミラーと前記ダイクロイックミラーとが前記ビームの光軸上に配置されており、前記ビーム光源からのビームが、前記全反射ミラーのピンホールを通過して試料に照射され、前記試料に照射されたビームによって励起される光が前記ダイクロイックミラーに反射されて前記分光器に入射され、前記観察用照明光源からの観察用照明光が、前記全反射ミラーに反射されて前記ビームの光軸に前記観察用照明光の光軸を一致させた状態で前記試料に照射され、前記試料から反射した観察用照明光が、その光軸を前記ビームの光軸に一致させた状態で前記全反射ミラーに反射されて前記観察用カメラに入射されるものである。

【0008】

分光測定装置は、ビーム分割手段と、レンズと、をさらに備え、前記ビーム分割手段と前記レンズとが前記ビームの光軸上に配置されており、前記ビーム光源からビームが、ビーム分割手段によって複数のビームに分割され、前記分割された複数のビームが、レンズによって前記全反射ミラーのピンホール位置で集束されるものである。

【0009】

分光測定装置は、前記分割された複数のビームによって照射位置毎に励起される光が前記ダイクロイックミラーに反射されて前記分光器に入射され、各照射位置の分光をそれぞれ測定するものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、以下に示すような効果を奏する。

【0011】

分光測定装置においては、ビームの光軸上に配置された全反射ミラーとダイクロイックミラーとによってビームが遮蔽されない。また、試料から反射した光の光軸上に配置された全反射ミラーのピンホール以外の部分で反射される試料から反射した光が観察用カメラへ入射される。これにより、ビーム光源からのビームが試料に至るまでの間に生じる損失および試料から反射した光がカメラに至るまでの間に生じる損失を抑制することができる。

【0012】

分光測定装置においては、ビームが複数のビームに分割されてもビームの光軸上に配置された全反射ミラーとダイクロイックミラーとによってビームが遮蔽されない。これにより、ビーム光源からのビームが試料に至るまでの間に生じる損失および試料から反射した光がカメラに至るまでの間に生じる損失を抑制することができる。

【0013】

分光測定装置においては、分割された複数のビームが試料に照射され、各照射位置から発生する光がダイクロイックミラーによって分光器に入射される。これにより、光源からのビームが試料に至るまでの間に生じる損失を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】ラマン分光測定装置の一実施形態における全体構成を示す概略図。

【図2】ラマン分光測定装置の一実施形態におけるレーザー光の照射態様を示す概略図。

【図3】ラマン分光測定装置の一実施形態におけるラマン散乱光の分光器への集光の態様を示す概略図。

【図4】ラマン分光測定装置の一実施形態における観察用照明光の照射態様とその反射光の集光の態様とを示す概略図。

【図5】（ａ）ラマン分光測定装置の一実施形態における観察用カメラによるレーザー光照射点と試料の画像を示す図、（ｂ）図５（ａ）における照射点の２次元配列がマルチ光ファイバで１次元配列に再構成された状態の画像を示す図。

【図6】図５（ａ）における照射点のラマンスペクトルを表すグラフを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

初めに、図１から図４を用いて、分光測定装置であるラマン分光測定装置の一実施形態であるラマン分光測定装置１について説明する。なお、本実施形態において、分光測定装置としてラマン分光測定装置１について具体的に説明するがこれに限定するものではなく、蛍光分光測定装置等の様々なビームを用いる分光測定装置においても同様である。

【0016】

図１に示すように、ラマン分光測定装置１は、試料Ｓにビームの一種であるレーザー光Ｌ１を照射することで試料Ｓから発生するラマン散乱光Ｌ２を検出するものである。ラマン分光測定装置１は、レーザー光源２、レーザー光用第１レンズ３、レーザー光用第２レンズ５、全反射ミラー６、ダイクロイックミラー７、結像レンズ８、ラマン用結像レンズ９、ラマン分光器１０、ハーフミラー１１、観察用結像レンズ１２、観察用カメラ１３および観察用照明光源１４を具備している。

【0017】

レーザー光源２は、ラマン散乱光Ｌ２を発生させるためのレーザー光Ｌ１を発振するものである。レーザー光源２は、所定波長のレーザー光Ｌ１を発振する。本実施形態において、レーザー光源２は、短波長（４００ｎｍから６００ｎｍ）レーザー光Ｌ１を発振するものとする。なお、本実施形態においてレーザー光源２の媒質は、短波長のレーザー光Ｌ１を発振するものであればよい。

【0018】

レーザー光用第１レンズ３は、入射された光線を平行光線にするレンズである。レーザー光用第１レンズ３は、レーザー光源２からのレーザー光Ｌ１が入射されるように、レーザー光Ｌ１の光軸上にレーザー光源２と隣り合うように配置されている。

【0019】

ビーム分割手段であるマイクロレンズアレイ４は、入射されたレーザー光Ｌ１を複数のレーザー光に分割するものである。マイクロレンズアレイ４は、マイクロレンズが格子状に形成されている。マイクロレンズアレイ４は、レーザー光用第１レンズ３からのレーザー光Ｌ１が入射されるように、レーザー光Ｌ１の光軸上にレーザー光用第１レンズ３と隣り合うように配置されている。マイクロレンズアレイ４は、入射されるレーザー光Ｌ１を複数の光路に分割してマイクロレンズアレイ４から出射するように構成されている。なお、本実施形態において、ビーム分割手段がマイクロレンズアレイ４から構成されているがこれに限定するものではなく、回折光学素子やマルチ光ファイバなどの光路分割光学系であればよい。

【0020】

レーザー光用第２レンズ５は、入射されたレーザー光Ｌ１を集束させるレンズである。レーザー光用第２レンズ５は、マイクロレンズアレイ４からのレーザー光Ｌ１が入射されるように、レーザー光Ｌ１の光軸上にマイクロレンズアレイ４と隣り合うように配置されている。レーザー光用第２レンズ５は、入射される複数の光路に分割されたレーザー光Ｌ１が所定の集束位置Ｐを通過するようにレーザー光用第２レンズ５から出射するように構成されている。

【0021】

全反射ミラー６は、入射されたレーザー光Ｌ１を反射するものである。全反射ミラー６は、中央にピンホール６ａが形成されている。全反射ミラー６は、レーザー光用第２レンズ５からのレーザー光Ｌ１が入射されるように、レーザー光Ｌ１の光軸上にレーザー光用第２レンズ５と隣り合うように配置されている。また、全反射ミラー６は、レーザー光用第２レンズ５を透過した複数の光路に分割されたレーザー光Ｌ１の集束位置Ｐとピンホール６ａの中心とが重複するように配置されている。つまり、全反射ミラー６は、複数の光路に分割されたレーザー光Ｌ１が全反射ミラー６のピンホール６ａの中心で集束して全反射ミラー６と干渉することなくピンホール６ａを通過するように構成されている。

【0022】

本実施形態において、全反射ミラー６は、レーザー光Ｌ１の光軸に対して４５度の傾斜角度になるように配置されている。全反射ミラー６は、レーザー光Ｌ１の光軸に対して９０度の方向から全反射ミラー６に向かって出射された光線をレーザー光Ｌ１の光軸と一致するように全反射ミラー６のピンホール６ａ以外の部分で反射させるように構成されている。一方、全反射ミラー６は、レーザー光Ｌ１の光軸方向から全反射ミラー６に向かって出射された光線をレーザー光Ｌ１の光軸に対して９０度の方向に全反射ミラー６のピンホール６ａ以外の部分で反射するように構成されている。なお、本実施形態において、全反射ミラー６、ダイクロイックミラー７およびハーフミラー１１の配置角度は、それぞれ４５度、９０度に限定されるものでは無く、機器構成上の適する配置にすればよい。

【0023】

波長選択ハーフミラーであるダイクロイックミラー７は、所定の波長のみを選択的に透過させるものである。本実施形態において、ダイクロイックミラー７は、レーザー光Ｌ１の波長である短波長の光線のみを選択的に透過するように構成されている。ダイクロイックミラー７は、全反射ミラー６のピンホール６ａを通過したレーザー光Ｌ１が入射するように、レーザー光Ｌ１の光軸上に全反射ミラー６と隣り合うように配置されている。また、ダイクロイックミラー７は、レーザー光Ｌ１の光軸に対して４５度の傾斜角度になるように配置されている。つまり、ダイクロイックミラー７は、長波長であるラマン散乱光Ｌ２をレーザー光Ｌ１の光軸に対して９０度の方向に反射するように構成されている。

【0024】

結像レンズ８は、レーザー光Ｌ１の焦点を合わせるレンズである。結像レンズ８は、ダイクロイックミラー７からのレーザー光Ｌ１が入射するように、レーザー光Ｌ１の光軸上にダイクロイックミラー７と隣り合うように配置されている。また、結像レンズ８は、試料Ｓに照射されるレーザー光Ｌ１の照射点から発生するラマン散乱光Ｌ２が結像レンズ８の試料Ｓ側から入射される。

【0025】

ラマン用結像レンズ９は、ラマン散乱光Ｌ２を集光してラマン分光器１０に集光するレンズである。ラマン用結像レンズ９は、ダイクロイックミラー７からの光線が入射するように、レーザー光Ｌ１の光軸に対して９０度の位置にダイクロイックミラー７と隣り合うようにして配置されている。つまり、ラマン用結像レンズ９は、ダイクロイックミラー７によってレーザー光Ｌ１の光軸に対して９０度の方向に反射されたラマン散乱光Ｌ２が入射するように配置されている。

【0026】

ラマン分光器１０は、ラマン散乱光Ｌ２からラマンスペクトルを検出するものである。ラマン分光器１０は、例えばマルチ光ファイバ、回折格子、エリアセンサとレンズ、ミラー等から構成されている。ラマン分光器１０は、ラマン用結像レンズ９からのラマン散乱光Ｌ２が入射するように、ラマン用結像レンズ９の光軸上にラマン用結像レンズ９と隣り合うように配置されている。

【0027】

ハーフミラー１１は、光線のうち一部分を透過させて残りを反射させるものである。ハーフミラー１１は、全反射ミラー６で反射される光線が入射するように、レーザー光Ｌ１の光軸に対して９０度の位置に全反射ミラー６と隣り合うように配置されている。また、ハーフミラー１１は、レーザー光Ｌ１の光軸に対して４５度の傾斜角度になるように配置されている。つまり、ハーフミラー１１は、全反射ミラー６によって反射された光線の光軸に対して９０度の方向に光線を反射させる。

【0028】

観察用結像レンズ１２は、観察用カメラ１３に集光するレンズである。観察用結像レンズ１２は、ハーフミラー１１によって反射された光線が入射するように、レーザー光Ｌ１の光軸に対して平行な方向にハーフミラー１１と隣り合うようにして配置されている。観察用結像レンズ１２は、観察用カメラ１３に集光するように構成されている。

【0029】

観察用カメラ１３は、レーザー光Ｌ１の照射位置と試料Ｓの状態と観察するものである。観察用カメラ１３は、ＣＣＤカメラ等から構成されている。観察用カメラ１３は、観察用結像レンズ１２からの光線が入射するように観察用結像レンズ１２と隣り合ってレーザー光Ｌ１の光軸と平行な方向に配置されている。観察用カメラ１３は、レーザー光Ｌ１の照射点および試料Ｓの表面状態を視認することができる。

【0030】

観察用照明光源１４は、観察用照明光Ｌ３を発生させるものである。観察用照明光源１４は、全反射ミラー６に観察用照明光Ｌ３を照射するように、レーザー光Ｌ１の光軸に対して９０度の位置にハーフミラー１１と隣り合うように配置されている。観察用照明光源１４は、観察用照明光用レンズ１４ａ、ハーフミラー１１を介して全反射ミラー６に向かって観察用照明光Ｌ３を出射するように構成されている。

【0031】

このように構成されるラマン分光測定装置１は、レーザー光源２から照射されるレーザー光Ｌ１がマイクロレンズアレイ４によって複数の光路に分割された状態で試料Ｓに照射される。合わせて、ラマン分光測定装置１は、観察用照明光源１４からの観察用照明光Ｌ３が全反射ミラー６を介して試料Ｓに照射される。レーザー光Ｌ１の照射により試料Ｓから発生したラマン散乱光Ｌ２は、ダイクロイックミラー７によってラマン分光器１０に入射される。一方、観察用照明光源１４から試料Ｓに照射された観察用照明光Ｌ３は、試料Ｓに到達すると試料Ｓからの反射した光（以下、単に「反射光Ｌ４」と記す）になる。試料Ｓからの反射光Ｌ４は、全反射ミラー６に反射されて観察用カメラ１３に入射される。

【0032】

次に、図２を用いて、ラマン分光測定装置１におけるレーザー光Ｌ１の光路について具体的に説明する。

【0033】

図２に示すように、ラマン分光測定装置１は、レーザー光源２で発振されたレーザー光Ｌ１（薄墨部分参照）がレーザー光用第１レンズ３に入射される。レーザー光Ｌ１は、無限遠にある点光源からの平行光線としてレーザー光用第１レンズ３から出射される。レーザー光用第１レンズ３から出射されたレーザー光Ｌ１は、マイクロレンズアレイ４に入射される。レーザー光Ｌ１は、複数の光路に分割されてマイクロレンズアレイ４から出射される。マイクロレンズアレイ４から出射された複数の光路に分割されたレーザー光Ｌ１は、レーザー光用第２レンズ５に入射される。

【0034】

複数の光路からなるレーザー光Ｌ１は、全反射ミラー６のピンホール６ａ位置で集束するようにレーザー光用第２レンズ５から出射される。レーザー光用第２レンズ５から出射されたレーザー光Ｌ１は、全反射ミラー６と干渉することなくピンホール６ａを通過する。全反射ミラー６を通過したレーザー光Ｌ１は、ダイクロイックミラー７に入射される。短波長レーザー光であるレーザー光Ｌ１は、長波長を反射するダイクロイックミラー７に反射されることなく透過する。ダイクロイックミラー７を透過したレーザー光Ｌ１は、結像レンズ８に入射される。レーザー光Ｌ１は、光線毎に試料Ｓの表面に集光するように結像レンズ８から出射される。レーザー光Ｌ１は、試料Ｓの複数の箇所に照射される。これにより、レーザー光Ｌ１は、試料Ｓの照射箇所からその分子構造に応じたスペクトルを有するラマン散乱光Ｌ２を発生させる。

【0035】

このように、ラマン分光測定装置１は、レーザー光Ｌ１が複数の光路に分割されてもレーザー光用第２レンズ５によって集束されて全反射ミラー６のピンホール６ａを干渉することなく通過するように構成されている。また、ラマン分光測定装置１は、ラマン散乱光Ｌ２を反射するダイクロイックミラー７によってレーザー光Ｌ１の一部が反射されないように構成されている。つまり、ラマン分光測定装置１においては、レーザー光Ｌ１の光軸上に配置された全反射ミラー６とダイクロイックミラー７とによってレーザー光Ｌ１が遮蔽されない。これにより、光源からのレーザー光Ｌ１が試料Ｓに至るまでの間に生じる損失を抑制することができる。

【0036】

次に、図３を用いて、ラマン分光測定装置１におけるラマン散乱光Ｌ２の光路について具体的に説明する。

【0037】

図３に示すように、ラマン分光測定装置１は、試料Ｓに短波長レーザー光Ｌ１（図２参照）を照射することで試料Ｓの照射箇所から長波長のラマン散乱光Ｌ２がそれぞれ発生する。ラマン散乱光Ｌ２は、結像レンズ８に試料Ｓ側から入射される（以下、結像レンズ８にラマン散乱光Ｌ２が試料Ｓ側から入射される場合、単に「試料Ｓ側レンズ８」と記す）。すなわち、複数の光路からなるラマン散乱光Ｌ２は、試料Ｓ側レンズ８に入射される。ラマン散乱光Ｌ２は、試料Ｓ側レンズ８から出射される。

【0038】

試料Ｓ側レンズ８から出射されたラマン散乱光Ｌ２は、ダイクロイックミラー７に入射される。長波長のラマン散乱光Ｌ２は、長波長を反射するダイクロイックミラー７によって反射される。すなわち、複数の光路からなるラマン散乱光Ｌ２は、がダイクロイックミラー７によってラマン用結像レンズ９に入射される。ラマン散乱光Ｌ２は、ラマン分光器１０の入射面に結像するようにラマン用結像レンズ９から出射される。これにより、試料Ｓのレーザー光Ｌ１照射箇所からそれぞれ発生したラマン散乱光Ｌ２は、ラマン分光器１０によって照射箇所毎にラマンスペクトルが検出される。

【0039】

このように構成することで、ラマン分光測定装置１は、複数の光路に分割されているレーザー光Ｌ１によって複数の光路からなるラマン散乱光Ｌ２が発生してもダイクロイックミラー７によってのラマン散乱光Ｌ２のみをラマン分光器１０にむかって反射させる。つまり、ラマン分光測定装置１においては、発生した複数の光路からなるラマン散乱光Ｌ２をラマン分光器１０に入射させることができる。これにより、ラマン散乱光Ｌ２がラマン分光器１０に至るまでの間に生じる損失を抑制することができる。

【0040】

次に、図４を用いて、ラマン分光測定装置１における観察用の光路について具体的に説明する。

【0041】

図４に示すように、ラマン分光測定装置１は、ハーフミラー１１に向かって観察用照明光源１４から観察用照明光Ｌ３が出射される。観察用照明光Ｌ３は、その一部がハーフミラー１１を透過して全反射ミラー６に向かって出射される。全反射ミラー６に向かって出射された観察用照明光Ｌ３は、レーザー光Ｌ１の光軸と一致するように全反射ミラー６のピンホール６ａ以外の部分で反射される。全反射ミラー６で反射された観察用照明光Ｌ３は、レーザー光Ｌ１の光軸に沿って長波長を反射するダイクロイックミラー７に入射される。観察用照明光Ｌ３は、短波長領域の光のみがダイクロイックミラー７を透過して結像レンズ８に入射される。ダイクロイックミラー７を透過した観察用照明光Ｌ３の短波長領域の光は、試料Ｓの表面に集光するように結像レンズ８から出射される。

【0042】

レーザー光Ｌ１（図２参照）と観察用照明光Ｌ３の短波長領域の光は、試料Ｓに照射されるとともに試料Ｓの表面に反射する。レーザー光Ｌ１と観察用照明光Ｌ３の短波長領域の光との試料Ｓからの反射光Ｌ４は、結像レンズ８に試料Ｓ側から入射される。すなわち、試料Ｓからの反射光Ｌ４は、試料Ｓ側レンズ８に入射される。試料Ｓからの反射光Ｌ４は、無限遠にある点光源がからの光線として試料Ｓ側レンズ８から出射される。

【0043】

試料Ｓ側レンズ８から出射された試料Ｓからの反射光Ｌ４は、長波長を反射するダイクロイックミラー７に入射される。短波長領域の光である試料Ｓからの反射光Ｌ４は、ダイクロイックミラー７を透過する。すなわち、試料Ｓからの反射光Ｌ４は、全反射ミラー６に向かって出射される。全反射ミラー６に向かって出射された試料Ｓからの反射光Ｌ４は、全反射ミラー６によってハーフミラー１１に向かって反射される。試料Ｓからの反射光Ｌ４は、その一部がハーフミラー１１によって観察用カメラ１３に向かって反射される。

【0044】

このように構成することで、ラマン分光測定装置１は、試料Ｓからの反射光Ｌ４がダイクロイックミラー７によって反射されないように構成されている。また、ラマン分光測定装置１は、試料Ｓからの反射光Ｌ４が全反射ミラー６のピンホール６ａ以外の部分で反射される。つまり、マン分光測定装置においては、レーザー光Ｌ１の光軸上に配置された全反射ミラー６とダイクロイックミラー７とによって試料Ｓからの反射光Ｌ４が阻害されない。これにより、試料Ｓからの反射光Ｌ４がカメラに至るまでの間に生じる損失を抑制することができる。なお、本実施形態において、観察用照明光源１４からの観察用照明光Ｌ３と試料Ｓからの反射光Ｌ４とはハーフミラー１１によって同じ光軸になるように構成されているがこれに限定されるものではなく、観察用カメラ１３と観察用照明光源１４とを一体的に構成してハーフミラー１１を省略した構成でもよい。

【0045】

次に、図５と図６とを用いて、ラマン分光測定装置１における観察用カメラ１３の画像Ｖおよびラマン分光器１０の検出結果について説明する。

【0046】

図５（ａ）に示すように、観察用カメラ１３（図４参照）は、反射光Ｌ４から画像Ｖを生成する。画像Ｖには、試料Ｓとレーザー光Ｌ１の照射点ｓ１・ｓ２・ｓ３・・・ｓ１６が同時に表示されている。さらに画像Ｖには、試料Ｓのうち物質Ｓａの部分と物質Ｓｂ（薄墨部分）の部分とが表示されている。
図５（ｂ）に示すように、ラマン分光測定装置１のラマン分光器１０は、例えばマルチ光ファイバ、回折格子、エリアセンサとレンズ、ミラー等から構成されている。ラマン分光測定装置１は、レーザー光Ｌ１の照射点ｓ１・ｓ２・ｓ３・・・ｓ１６からのラマン散乱光Ｌ２を、マルチ光ファイバ１５の一端である二次元配列部分で受光する。ラマン分光測定装置１は、マルチ光ファイバ１５の一端で受光した２次配列を１次元配列に変換してマルチ光ファイバ１５の他端から回析格子に出射する。出射された１次元配列に変換されたラマン散乱光Ｌ２が回折格子を介してエリアセンサに導かれるように構成されている。これにより、ラマン分光測定装置１は、複数の照射点ｓ１・ｓ２・ｓ３・・・ｓ１６のラマン分光スペクトルをラマン分光器１０で測定することができる。

【0047】

図６に示すように、ラマン分光器１０は、照射点のラマン散乱光Ｌ２（図３参照）のラマンスペクトルを出力する。図６は照射点ｓ１から照射点ｓ５についてのラマンスペクトルを示す。照射点ｓ１から照射点ｓ５のうち照射点ｓ４と照射点ｓ５との波形の傾向およびピーク位置が照射点ｓ１から照射点ｓ３の波形の傾向およびピーク位置と異なる。この結果より、ラマン分光測定装置１は、照射点ｓ１から照射点ｓ３（図５（ａ）における黒点位置）における試料Ｓを構成している物質Ｓｂと、照射点ｓ４と照射点ｓ５（図５（ａ）における白点位置）における試料Ｓが構成している物質Ｓａと、が異なる物質であることを示すことができる。このように、ラマン分光測定装置１は、複数の照射点ｓ１から照射点ｓ１６の試料Ｓの表面状態とラマン散乱光のラマンスペクトルとを同時に確認することができる。

【0048】

以上、ラマン分光測定装置の一実施形態であるラマン分光測定装置１は、複数の光路に分割したレーザー光Ｌ１を試料Ｓの照射する構成としているがこれに限定されるものではない。また、レーザー光Ｌ１の光路を基準として、レーザー光源２側の位置に観察用の光路が設けられ、試料Ｓ側の位置にラマン散乱光Ｌ２の光路が設けられているがこれに限定するものではない。ラマン分光測定装置１は、レーザー光Ｌ１の光路を基準として、全反射ミラー６を用いて観察用の光路を合流させ、ダイクロイックミラー７を用いてラマン散乱光Ｌ２の光路を合流させる構成であればよい。上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

【符号の説明】

【0049】

１ 分光測定装置
２ ビーム光源
６ 全反射ミラー
７ ダイクロイックミラー
１０ 分光器
１３ 観察用カメラ
１４ 観察用照明光源
Ｌ１ レーザー光
Ｌ２ ラマン散乱光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】