特許 6863578 赤外顕微鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6863578

(24)【登録日】2021年4月5日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】赤外顕微鏡

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/06 20060101AFI20210412BHJP

   G02B 21/36 20060101ALI20210412BHJP

   H04N 5/33 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   G02B21/06

   G02B21/36

   H04N5/33

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-82515(P2017-82515)

(22)【出願日】2017年4月19日

(65)【公開番号】特開2018-180401(P2018-180401A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2020年3月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000232689

【氏名又は名称】日本分光株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092901

【弁理士】

【氏名又は名称】岩橋 祐司

(74)【代理人】

【識別番号】100188260

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 愼二

(72)【発明者】

【氏名】会沢 見斗

(72)【発明者】

【氏名】杉山 周巳

(72)【発明者】

【氏名】小勝負 純

【審査官】 下村 一石

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−０９４６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２６５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２７４１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３１０７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３１３４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０６４４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０４９３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５０１１２４３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ２１／００

Ｇ０２Ｂ２１／０６−２１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

赤外光を放射する光源と、前記赤外光を試料に照射する赤外光照射手段と、前記試料を透過または反射した赤外光を集光する赤外光集光手段と、集光した赤外光を検出するための検出手段と、を備えた赤外顕微鏡であって、
前記赤外光照射手段は第１のアパーチャーを備え、該第１のアパーチャーは前記光源からの赤外光が前記第１のアパーチャーを通過して前記試料へ照射される位置に配置され、
前記赤外光集光手段は第２のアパーチャーを備え、該第２のアパーチャーは前記第１のアパーチャーの位置における赤外光に対する結像点に位置し、
前記第１のアパーチャーは、複数の穴を有し、
前記穴は、前記検出手段が前記赤外光を検出光として検出できるように、前記検出手段に設けられた受光素子の配列に対応した間隔で配列され、
前記第２のアパーチャーは、前記第１のアパーチャーと同じ大きさおよび同じ配列の穴を有し、
前記第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーは穴の数ないし穴の配列が異なる複数個のアパーチャーを有し、該第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーは前記複数個のアパーチャーの中から前記赤外光の波長に応じて選択された１個のアパーチャーであることを特徴とする赤外顕微鏡。

【請求項2】

請求項１に記載の赤外顕微鏡であって、
前記第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーの前記穴は、一方向に規則的な間隔で配列されることを特徴とする赤外顕微鏡。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の赤外顕微鏡であって、
前記第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーの前記穴は、二次元配列され、
第１の配列方向の間隔が規則的であり、第２の配列方向の間隔も規則的であることを特徴とする赤外顕微鏡。

【請求項4】

請求項１に記載された赤外顕微鏡であって、
前記第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーの前記穴は、一方向に不規則的な間隔で配列されることを特徴とする赤外顕微鏡。

【請求項5】

請求項４に記載された赤外顕微鏡であって、
前記第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーの前記穴は、二次元配列され、
第１の配列方向の間隔が不規則的であり、第２の配列方向の間隔も不規則的であることを特徴とする赤外顕微鏡。

【請求項6】

請求項１〜５の何れかに記載の赤外顕微鏡であって、
前記赤外光照射手段と前記試料を透過した赤外光を集光する前記赤外光集光手段の両方またはどちらか一方にカセグレンミラーを含むことを特徴とする赤外顕微鏡。

【請求項7】

請求項１〜５の何れかに記載の赤外顕微鏡であって、
前記赤外光照射手段および前記試料を反射した赤外光を集光する前記赤外光集光手段は、共通のカセグレンミラーを含むことを特徴とする赤外顕微鏡。

【請求項8】

請求項１〜７の何れかに記載の赤外顕微鏡であって、
前記検出手段は、ＭＣＴ検出器であって、
前記ＭＣＴ検出器が備える受光素子の配列および前記赤外光の波長に応じて前記アパーチャーの切換えが行われることを特徴とする赤外顕微鏡。

【請求項9】

請求項１〜８の何れかに記載の赤外顕微鏡であって、
前記赤外光照射手段は、前記光源から放射された赤外光を移動鏡の走査に伴い赤外光の干渉波を生成する干渉計を備え、
前記検出手段によって検出された赤外光の干渉波を解析する解析手段が設けられていることを特徴とする赤外顕微鏡。

【請求項10】

請求項１〜９の何れかに記載の赤外顕微鏡であって、
前記第１のアパーチャーは、前記干渉計に含まれることを特徴とする赤外顕微鏡。

【請求項11】

請求項１〜９の何れかに記載の赤外顕微鏡であって、
前記赤外光照射手段は、透過による測定のための第１の照射経路と、反射による測定のための第２の照射経路と、を備え、
前記第１の照射経路および第２の照射経路の両方の照射経路に前記第１のアパーチャーを備えたことを特徴とする赤外顕微鏡。

【請求項12】

請求項１〜１１の何れかに記載の赤外顕微鏡であって、
前記赤外光の波長が２μｍ以上であることを特徴とする赤外顕微鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は赤外顕微鏡に関し、特に高空間分解能を得るためにアパーチャーを備えた赤外顕微鏡におけるアパーチャーの改良に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、試料上の微小部位の光学情報を取得する手段として赤外顕微鏡が知られている。赤外顕微鏡は、例えば、個体表面に付着した有機物などの分子構造などを調べる際、ステージに保持された試料の微小部位に赤外光を照射し、その透過または反射した赤外光を検出器で検出して、吸収スペクトルなどの測定をすることができる。

【0003】

また、近年ではライン状の赤外光を試料に照射（ライン照射）し、その縦長の照射領域から複数点のスペクトルをまとめて取得することにより、一般的なスポット照射での測定の場合に比べて測定時間を短縮する測定方法などが用いられている。ライン照射による測定を行う場合、複数点のスペクトルはアレイ検出器を用いて検出するのが一般的であるが、スペクトル同士が重なり合ってしまうクロストークが避けられず、十分な空間分解能が得られないなどの問題がみられる。特許文献１にはライン状の赤外光を試料へ照射し、該試料を透過または反射した赤外光を検出する検出器の受光素子面における受光素子同士の間隔を大きくすることで、クロストーク（スペクトル同士の重なり合い）を除去する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−１８８９５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記のように検出器の受光素子間隔を大きくすることで、短波長の光ではクロストーク（スペクトル同士の重なり合い）を防ぐことが出来るが、長波長の光ではクロストークは完全に除去しきれない問題がある。特に、赤外顕微鏡においては長波長領域が指紋領域と呼ばれる物質の同定に重要な波長領域であり、この領域におけるクロストークの影響で、正確な測定が妨げられてしまう。加えて、短波長の光の場合は素子の間隔が空いてしまうので、試料面の光学情報が欠落することも発生してしまい、精度の良い測定を行ううえでは、まだまだ改良の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて行われたものであって、その目的はクロストークの少ない精度の良い測定が可能な赤外顕微鏡を提供することである。

【0007】

上記課題を解決するために、本発明にかかる赤外顕微鏡は、
赤外光を放射する光源と、前記赤外光を試料に照射する赤外光照射手段と、前記試料を透過または反射した赤外光を集光する赤外光集光手段と、集光した赤外光を検出するための検出手段と、を備えた赤外顕微鏡であって、
前記赤外光照射手段は第１のアパーチャーを備え、該第１のアパーチャーは前記光源からの赤外光が前記第１のアパーチャーを通過して前記試料へ照射される位置に配置され、
前記赤外光集光手段は第２のアパーチャーを備え、該第２のアパーチャーは前記第１のアパーチャーの位置における赤外光に対する結像点に位置し、
前記第１のアパーチャーは、複数の穴を有し、
前記穴は、前記検出手段が前記赤外光を検出光として検出できるように、前記検出手段に設けられた受光素子の配列に対応した間隔で配列され、
前記第２のアパーチャーは、前記第１のアパーチャーと同じ大きさおよび同じ配列の穴を有することを特徴とする。

【0008】

また、前記第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーは、穴の数または穴の配列が異なる複数個のアパーチャーを有し、該複数個のアパーチャーの中から、前記赤外光の波長に応じて選択された１個のアパーチャーであることが好ましい。

【0009】

また、前記第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーは、一方向に規則的な間隔で配列された複数の穴を有することが好ましい。

【0010】

また、前記第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーの前記穴は、二次元配列され、
第１の配列方向の間隔が規則的であり、第２の配列方向の間隔も規則的であることが好ましい。

【0011】

また、前記第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーは、一方向に不規則的な間隔で配列された複数の穴を有する事が好ましい。

【0012】

また、前記第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーの前記穴は、二次元配列され、
第１の配列方向の間隔が不規則的であり、第２の配列方向の間隔も不規則的であることが好ましい。

【0013】

また、前記赤外光照射手段と前記試料を透過した赤外光を集光する前記赤外光集光手段の両方またはどちらか一方にカセグレンミラーを含むことが好ましい。

【0014】

また、前記赤外光照射手段および前記試料を反射した赤外光を集光する前記赤外光集光手段は、共通のカセグレンミラーを含むことが好ましい。

【0015】

また、前記検出手段は、ＭＣＴ検出器であって、
前記ＭＣＴ検出器が備える受光素子の配列および前記赤外光の波長に応じて前記アパーチャーの切換えが行われることが好ましい。

【0016】

また、前記赤外光照射手段は、前記光源から放射された赤外光を移動鏡の走査に伴い赤外光の干渉波を生成する干渉計を備え、
前記検出手段によって検出された赤外光の干渉波を解析する解析手段が設けられていることが好ましい。

【0017】

また、前記第１のアパーチャーは、前記干渉計に含まれることが好ましい。

【0018】

また、前記赤外光照射手段は、透過による測定のための第１の照射経路と、反射による測定のための第２の照射経路と、を備え、
前記第１の照射経路および第２の照射経路の両方の照射経路に前記第１のアパーチャーを備えたことが好ましい。

【0019】

また、前記赤外光の波長が２μｍ以上であることが好ましい。

【発明の効果】

【0020】

本発明の赤外顕微鏡によれば、光源と試料の間に複数の穴を有する第１のアパーチャーを備え、さらに、試料と検出器の間に第１のアパーチャーと対応した第２のアパーチャーを備えること（第１のアパーチャーの位置における赤外光に対する結像位置に第２のアパーチャーを設置すること）によって、それぞれの穴に対して同時に共焦点効果が得られ、クロストーク（スペクトル同士の重なり合い）の少ない、精度の良い測定が可能となる。また、第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーをそれぞれ複数個用意することで、測定試料や赤外光の波長に合わせて最適なアパーチャーを選定し、測定することが出来る。例えば、赤外光が短波長の場合には従来のアパーチャーを利用した測定を行い、赤外光が長波長の場合には、クロストークを減らすために複数個の穴の開いたアパーチャーを利用して測定を行うこと等が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係る赤外顕微鏡の第１実施形態の概略構成図を示す。

【図2】本発明に係る赤外顕微鏡の第１実施形態で使用する第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーの形状を示す。

【図3】本発明に係る赤外顕微鏡の第１実施形態における試料表面でのビームスポットの形状を示す。

【図4】本発明に係る赤外顕微鏡の第１実施形態における検出器の受光素子と検出光の関係を示す。

【図5】本発明に係る赤外顕微鏡の第２実施形態の概略構成図を示す。

【図6】本発明に係る赤外顕微鏡の第３実施形態の概略構成図を示す。

【図7】本発明に係る赤外顕微鏡の第４実施形態の概略構成図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の赤外顕微鏡について図面を用いて説明するが、本発明の趣旨を超えない限り何ら以下の例に限定されるものではない。
＜第１実施形態＞

【0023】

図１に本発明の第１実施形態に係る赤外顕微鏡の概念図を示す。なお、本実施形態では説明を分かりやすくするために簡略化した概略構成図としている。そのため、図示を省略するが、試料を載置するための可動テーブルや、検出光を解析するためのコンピューターなどの一般的な顕微鏡に必要な構成部品等は全て備えているものとする。同図に示す赤外顕微鏡１０は、赤外光を放射する光源１２と、放射された赤外光を試料１６へ照射するための赤外光照射光学系１４と、該試料１６を透過した赤外光を集光する赤外光集光光学系１８と、集光した赤外光を検出するＭＣＴ検出器２０を備えている。

【0024】

本発明について特徴的なことは、赤外光照射光学系１４は少なくとも１以上の穴を有する第１のアパーチャー２４を備えており、さらに、赤外光集光光学系１８は前記第１のアパーチャー２４と穴の位置および大きさが対応した第２のアパーチャー３０を備えていることである（第１のアパーチャー２４の位置における赤外光に対する結像位置に第２のアパーチャー３０を設置）。そのため図１に示すように、第１のアパーチャー２４は光源１２と試料１６との間に配置され、第２のアパーチャー３０は試料１６と検出器２０との間に配置されている。

【0025】

はじめに赤外光照射光学系１４および赤外光の照射過程について詳しく説明する。
赤外光照射光学系１４は赤外光を試料１６方向へ反射させる照射ミラー２２と、第１のアパーチャー２４と、赤外光をビームスポットとして試料１６へ照射するための照射カセグレンミラー２６を備える。光源１２から放射された赤外光は照射ミラー２２に到達すると試料１６方向へと反射される。ここでの赤外光の波長は測定試料および測定方法（赤外光の波長、透過による測定、反射による測定等）にもよるが、１．０μｍ〜３０μｍであり、特に好ましくは２．０μｍ〜２５μｍが好適である。そして、反射ミラー２２によって反射された赤外光は、第１のアパーチャー２４へ到達する。

【0026】

ここで、第１のアパーチャー２４の形状について説明する。
図２（ａ）〜（ｃ）に第１のアパーチャー２４の外形および穴の形状を示す。第１のアパーチャー２４は少なくとも１以上の穴を有しており、それぞれの穴が一般的なアパーチャー（ピンホール）の役割を果たしている。また、第１のアパーチャー２４は１種類ではなく、例えば図２（ａ）のように縦長の穴が１つのアパーチャーや、図２（ｂ）のように縦方向に一定間隔で複数の穴が配列されているものや、図２（ｃ）のように２次元状に縦横一定間隔で穴が配列されているもの等を数種類用意する。本実施形態では３種類のアパーチャーを用意しているが、当然ながら２種類でも３種類以上でも構わない。また、測定試料が決まっているような赤外顕微鏡であれば、第１のアパーチャー２４は少なくとも１以上の穴を有する１種類のアパーチャーでも構わない。そして、図２（ａ）〜（ｃ）は穴が規則的に配列された形状となっているが、このような配列に限定されず、例えば不規則な配列形状の穴を有するアパーチャーや、他の形状のアパーチャーでも構わない。加えて、アパーチャーの外形は図２（ａ）〜（ｃ）のような四角形状に限定されず、例えば円形状や他の形状でも構わない。このように複数個用意した第１のアパーチャー２４の中から、試料１６の特性や赤外光の波長に合わせて適宜アパーチャーを選定して、測定に使用する。本実施形態では、図２（ｂ）のアパーチャーを選定するものとする。

【0027】

選定された第１のアパーチャー２４（図２（ｂ））によって形状を変えられた赤外光は、照射カセグレンミラー２６によってビームスポットを形成し、試料１６へと照射される。ここで、試料１６に照射された赤外光は、図３（ｂ）に示すような形状で試料１６表面でビームスポットを形成する。また、図２（ａ）のアパーチャーを選定した場合には試料１６表面では図３（ａ）のような形状のビームスポットとなり、図２（ｃ）を選定した場合には試料１６表面では図３（ｃ）のような形状のビームスポットとなる。ビームスポットとしての赤外光は、図３（ｂ）の形状で試料１６を透過し、赤外光集光光学系１８へと進む。

【0028】

次に図１の赤外光集光光学系１８について詳しく説明する。
赤外光集光光学系１８は、試料１６を透過したビームスポットとしての赤外光を集光するための集光カセグレンミラー２８と、第１のアパーチャー２４に対応した第２のアパーチャー３０と、該第２のアパーチャーを通過した光をＭＣＴ検出器２０の方向へ反射させる集光ミラー３２から構成される。試料１６を透過した赤外光（図３（ｂ）の形状の赤外光）は、集光カセグレンミラー２８によって集光され、第２のアパーチャー３０に到達する。

【0029】

ここで、第２のアパーチャー３０について説明する。
第２のアパーチャー３０は、第１のアパーチャー２４と同等のものを用意する。本明細書における同等とは、穴の位置や大きさ等のアパーチャー機能（ピンホール機能）が同等であることを意味する。従って、例えば図２（ａ）〜（ｃ）と穴の位置や大きさが同じであれば、アパーチャー自体の外形寸法、材質、色、形状等が異なっていても構わない。例えば、第１のアパーチャー２４は図２に示すような四角形状であるが、第２のアパーチャー３０が丸形状やその他の形状でも構わない。そして、第２のアパーチャー３０は、第１のアパーチャー２４の位置における赤外光に対する結像位置に配置する。ここで、第２のアパーチャー３０は、第１のアパーチャー２４位置における赤外光に対して共焦点効果が得られれば良く、例えば、結像位置から少しずれた位置に配置されていても、第１のアパーチャー２４と相似関係が成り立ち、共焦点効果が得られれば良い。

【0030】

また、本実施形態では、第１のアパーチャー２４を３種類用意しているので、これに対応した第２のアパーチャー３０を３種類用意し、あらかじめ選定してある第１のアパーチャー２４と対応した第２のアパーチャー３０（アパーチャー機能が同等のもの）を選定する。第１のアパーチャー２４と同等の第２のアパーチャー３０を赤外光集光光学系１８（試料１６とＭＣＴ検出器２０との間）に入れることにより、それぞれの穴に対して同時に共焦点効果が得られ、良好な赤外光を集光することが出来る。本実施形態では、図２（ｂ）のアパーチャーを選定しているので、縦方向に一定間隔で配列された全ての穴に対して、同時に共焦点効果を得ることができる。その結果、複数点の空間分解能を同時に改善することが出来る。また、異なる試料に対して測定を行う場合には、測定試料の特性や赤外光の波長に応じてアパーチャーを図２（ｂ）の多点を有するアパーチャーから、例えば短波長の赤外光を測定に使用する場合には縦長スリットのアパーチャー（図２（ａ））に切り換えたり、試料の二次元方向を同時に測定したい場合には二次元方向へ規則的に配列された穴を有するアパーチャー（図２（ｃ））に切換えることが出来る。

【0031】

そして、第２のアパーチャー３０を通過した赤外光は、集光ミラー３２によってＭＣＴ検出器２０の方向へと反射され、良好な赤外光としてＭＣＴ検出器２０へ導光され、精度の良い測定が行われる。

【0032】

ここで、本実施形態における、ＭＣＴ検出器２０の検出受光素子面の様子を図４（ａ）〜（ｃ）に示す。図４において、実際の受光素子面ではアパーチャーの穴の形状と同じ（図２（ｂ）と同じ四角形状）であるが、受光素子面での受光素子と赤外光を分かりやすく区別するために、赤外光は円形状で表している。図４（ａ）は試料面におけるビームスポットの形状である。本実施形態では前述のとおり図２（ｂ）の第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーを使用している。そのため、検出された赤外光の形状は、縦方向に一定間隔でスポットを有する形状となっている。この図４（ａ）の形状を維持したままＭＣＴ検出器２０へ導光されるので、例えばＭＣＴ検出器２０の受光素子面において素子間隔をあけた場合では、図４（ｂ）のように受光素子面でのクロストーク（スペクトル同士の重なり合い）を防ぐことが出来る。また、赤外光による測定において、物質の同定に非常に重要な指紋領域となる４００ｃｍ^−１〜４０００ｃｍ^−１（２．５μｍ〜２５μｍの波長）の赤外スペクトルのクロストークを防ぐことにより、より正確な測定が可能となる。加えて、図４（ｃ）に示すように素子間隔が狭い場合でも、間の素子を無視すれば、クロストークを無視することができ、クロストークの少ない測定が可能となる。

【0033】

このように複数の穴を有する第１のアパーチャー２４と、該第１のアパーチャー２４に対応した第２のアパーチャー３０を用いることによって、複数点で同時に共焦点効果が得られ、クロストークの少ない精度の良い測定が可能となる。
＜第２実施形態＞

【0034】

次に、本発明の第２実施形態に係る赤外顕微鏡について図面を用いて説明する。図１に示した赤外顕微鏡１０（第１実施形態）と共通する構成については、符号に１００を足して示している。

【0035】

図５に本発明の第２実施形態に係る赤外顕微鏡の概念図を示す。同図に示す赤外線顕微鏡１１０は、赤外光を放射する光源１１２と、放射された赤外光を試料１１６へ照射するための赤外光照射光学系１１４と、該試料１１６を透過または反射した赤外光を集光するための赤外光集光光学系１１８と、集光した赤外光を検出するＭＣＴ検出器１２０を備えている。

【0036】

本実施形態は、赤外光照射光学系１１４が備える干渉計１４０を利用して赤外光を試料１１６へ照射し、該試料１１６から透過または反射した赤外光を検出し、コンピュータなどを用いてフーリエ変換を行い、各波長成分を計算・解析するフーリエ変換赤外分光計（ＦＴＩＲ：Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）に本発明を利用した実施形態である。また、第１のアパーチャー１２４（１２４は図面にないが、１２４Ａと１２４Ｂの両方を意味する）は、試料１１６を透過する赤外光を該試料１１６に照射するための照射経路Ａと、試料１１６を反射する赤外光を該試料１１６に照射するための照射経路Ｂの両方に、それぞれ配置されている。加えて、照射経路Ａまたは照射経路Ｂのどちらか一方に赤外光を導光するための切換えミラー１６２を備えている。

【0037】

はじめに赤外光照射光学系１１４および赤外光の照射過程について詳しく説明する。
赤外光照射光学系１１４は、干渉計１４０と、照射経路Ａまたは照射経路Ｂのどちらか一方に赤外光を反射するための切換えミラー１６２と、試料１１６の方向に赤外光を導く照射ミラー１２２Ａおよび１２２Ｂと、さらに、試料１１６方向に照射経路Ａを通過した赤外光（試料を透過する赤外光）を導くための透過光導光ミラー１６４と、試料１１６方向に照射経路Ｂを通過した赤外光（試料を反射する赤外光）を導く反射光導光ミラー１６６と、試料１１６を透過する赤外光を試料１１６へ照射するための照射カセグレンミラー１２６と、試料１１６を反射する赤外光を試料１１６へ照射するための集光カセグレンミラー１２８と、を備える。光源１１２から放射された赤外光は後述する干渉計１４０で干渉光となり、切換えミラー１６２の方向へと進む。

【0038】

ここで、干渉計１４０について説明する。干渉計１４０は、干渉計スリット１４２と、第１干渉計ミラー１４４と、第２干渉計ミラー１４６と、干渉計１４０の波数分解能を決定する分解能決定スリット１４８と、第３干渉計ミラー１５０と、該第３干渉計ミラー１５０によって反射された赤外光のうち、略半分の赤外光を透過し、残りの半分の赤外光を反射する半透鏡１５２と、コーナーキューブ状であって、照射された方向に赤外光を反射させる固定鏡１５４と、同じくコーナーキューブ状であって、照射された方向に赤外光を反射させると共に、半透鏡１５２までの距離が変化する移動鏡１５６を備えている。

【0039】

光源１１２から放射された赤外光は干渉計１４０に導かれ、干渉計スリット１４２を経由し、第１干渉計ミラー１４４と第２干渉計ミラー１４６で方向が変えられ、分解能決定スリット１４８を経由して第３干渉計ミラー１５０へ到達する。そして赤外光は、第３干渉計ミラー１５０によって半透鏡１５２の方向へと反射され、半透鏡１５２に入射される。ここで、赤外光のうちの半分は透過光となり、残りの半分は反射光となり、二つの赤外光に分割される。この二つの赤外光は、固定鏡１５４および移動鏡１５６の方向へと進み、該固定鏡１５４および移動鏡１５６で反射されて半透鏡１５２に戻り、再び合成され、干渉光となる。つまり、移動鏡１５６の位置の変化（光路差）によって、２つの異なる赤外光による干渉光が得られる。

【0040】

こうして得られた干渉光としての赤外光は、切換えミラー１６２によって照射経路Ａ（試料を透過することで測定する場合）または照射経路Ｂ（試料を反射することで測定する場合）へと導光される。例えば、試料１１６を透過することで該試料１１６を測定する場合は、照射経路Ａを経由しながら透過光導光ミラー１６４によって試料１１６へ照射され、試料１１６を反射することで該試料１１６を測定する場合には照射経路Ｂを経由しながら反射光導光ミラー１６６によって試料１１６へと反射される。また、照射経路Ａおよび照射経路Ｂの両方の照射経路には、試料１１６方向へと赤外光を導くための入射ミラー１２２（照射経路Ａには１２２Ａ、照射経路Ｂには１２２Ｂ）と、第１のアパーチャー１２４（照射経路Ａには１２４Ａ、照射経路Ｂには１２４Ｂ）を備えている。このように照射経路Ａおよび照射経路Ｂの両方の照射経路を同じ機器構成とすることで、異なる測定方法（透過による測定、または反射による測定）においても、１台の赤外顕微鏡１１０で対応出来るようになる。

【0041】

次に図５の赤外光集光光学系１１８について説明する。
赤外光集光光学系１１８は、試料１１６を透過または反射した赤外光を集光するための集光カセグレンミラー１２８と、第１のアパーチャー１２４に対応した第２のアパーチャー１３０と、該第２のアパーチャーを通過した光を集光ミラー１３２へ導く第１平面ミラー１６８および第２平面ミラー１７０と、集光した赤外光をＭＣＴ検出器１２０の方向へ反射させる集光ミラー１３２から構成される。集光カセグレンミラー１２８は、赤外光照射光学系１１４における照射経路Ｂを通過した赤外光を試料１１６へ照射するための集光カセグレンミラー１２８と共通のものである。

【0042】

試料１１６を透過または反射した赤外光は、集光カセグレンミラー１２８によって集光される。そして、集光された赤外光は、反射光導光ミラー１６６を透過して第２のアパーチャー１３０に到達する。本実施形態における第２のアパーチャー１３０は、第１実施形態で説明したアパーチャーと同じもの（図２（ｂ））であり、第１のアパーチャー１２４に対応したものである。

【0043】

そして、第２のアパーチャー１３０を通過した赤外光は、第１平面ミラー１６８および第２平面ミラー１７０で集光ミラー１３２の方向へと反射され、さらに集光ミラー１３２によってＭＣＴ検出器１２０の方向へと反射され、良好な赤外光としてＭＣＴ検出器１２０へ導光され、測定が行われる。

【0044】

このように、本実施形態では、赤外光照射光学系１１４が備える照射経路Ａおよび照射経路Ｂの両方の照射経路にそれぞれ第１のアパーチャー１２４（照射経路Ａには１２４Ａ、照射経路Ｂには１２４Ｂ）を設け、赤外光集光光学系１１８には第１のアパーチャー１２４と対応した第２のアパーチャー１３０を備えることによって、１台の顕微鏡で透過・反射のどちらの測定にも対応でき、且つ、第１実施形態と同様に、第１のアパーチャーおよび第２のアパーチャーによる共焦点効果が得られたクロストークの少ない良好な測定が可能となる。
＜第３実施形態＞

【0045】

次に、本発明の第３実施形態に係る赤外顕微鏡について図面を用いて説明する。図５に示した赤外顕微鏡１１０（第２実施形態）と共通する構成については、符号１００を足して示している。

【0046】

図６に本発明の第３実施形態に係る赤外顕微鏡の概念図を示す。同図に示す赤外顕微鏡２１０は、赤外線を放射する光源２１２と、放射された赤外光を試料２１６へ照射するための赤外光照射光学系２１４と、該試料２１６を透過または反射した赤外光を集光する赤外光集光光学系２１８と、集光した赤外光を検出するＭＣＴ検出器２２０を備えている。本実施形態も第２実施形態と同様のＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光計）に本発明を利用した実施形態である。

【0047】

本実施形態において特徴的なことは、照射経路Ａおよび照射経路Ｂには第１のアパーチャー２２４を備えておらず、干渉計２４０と切換えミラー２６２の間（図６における第１凹面ミラー２５８と第２凹面ミラー２６０の間）に１つだけ第１のアパーチャー２２４を備えていることである。

【0048】

したがって、光源２１２から放射された赤外光は干渉計２４０で干渉光としての赤外光となり、第１凹面ミラー２５８および第２凹面ミラー２６０の間に位置する第１のアパーチャー２２４に到達する。そして干渉光となった赤外光は、第１のアパーチャー２２４により形状を変えられ（図２（ｂ））、切換えミラー２６２によって試料２１６を透過する赤外光（または試料２１６を反射する赤外光）は照射経路Ａ（または照射経路Ｂ）へと反射され、照射ミラー２２２Ａ（または２２２Ｂ）で試料２１６方向へ導かれ、さらに、透過光導光ミラー２６４（または反射光導光ミラー２６６）で照射カセグレンミラー２２６（または集光カセグレンミラー２２８）方向へと反射され、該照射カセグレンミラー２２６（または集光カセグレンミラー２２８）によってビームスポットとして第１のアパーチャー２２４による形状を保ったまま試料２１６へと照射される。

【0049】

そして、試料２１６を透過（または反射）した赤外光は集光カセグレンミラー２２８で集光され、反射光導光ミラー２６６を透過し、第１のアパーチャー２２４と穴の位置および大きさが対応した第２のアパーチャー２３０で焦点の合った赤外光のみを通過させ、第１平面ミラー２６８および第２平面ミラー２７０で集光ミラー２３２の方向へ反射され、該集光ミラー２３２によってＭＣＴ検出器２２０へと導かれ、クロストークの少ない良好な測定が行われる。

【0050】

このように、本実施形態では第１のアパーチャー２２４を照射経路Ａおよび照射経路Ｂに配置しなくても、１つの第１のアパーチャー２２４を干渉計２４０と切換えミラー２６２の間（第１凹面ミラー２５８と第２凹面ミラー２６０の間）に設置することで、第２実施形態と同様の効果（透過・反射の両方の測定方法に対応可能で、且つ、クロストークの少ない分析が可能）を得ることが出来る。
＜第４実施形態＞

【0051】

次に、本発明の第４実施形態に係る赤外顕微鏡について図面を用いて説明する。図５に示した赤外顕微鏡１１０（第２実施形態）と共通する構成については、符号２００を足して示している。

【0052】

図７に本発明の第４実施形態に係る赤外顕微鏡の概念図を示す。図７における赤外顕微鏡３１０の基本的な構成は図５に示す赤外顕微鏡１１０と同じであるが、本実施形態において特徴的なことは、干渉計３４０の波数分解能を決定する分解能決定スリットが第１のアパーチャー３２４としての役割（アパーチャー機能）も果たしていることである。そのため本実施形態では、他の実施形態とは異なり、独立した第１のアパーチャーを備えていないため、第２実施形態（図５）や第３実施形態（図６）と比べて、簡単な構成で同じ効果（透過・反射の両方の測定方法に対応可能で、且つ、クロストークの少ない分析が可能）を得ることが出来る。

【0053】

以上のように本発明の赤外顕微鏡によれば、光源と試料の間に少なくとも１以上の穴を有し、測定に応じて選択可能な第１のアパーチャーを備え、さらに、試料と検出器の間に第１のアパーチャーに対応した第２のアパーチャーを備えることによって、複数点で同時に共焦点効果が得られ、クロストーク（スペクトル同士の重なり合い）の少ない、精度の良い測定が可能となる。
加えて、赤外光照射光学系に照射経路Ａおよび照射経路Ｂを備え、両方の照射経路にそれぞれ第１のアパーチャーを設け、赤外光集光光学系に第２のアパーチャーを備えることによって、クロストークの少ない良好な測定ができ、且つ、透過・反射の両方の測定に対応可能な赤外顕微鏡が得られる。
さらに、試料と切換えミラーの間に第１のアパーチャーを備えることによって、第１のアパーチャーを２つ準備することなく、クロストークの少ない良好な測定ができ、且つ、透過・反射の両方の測定に対応可能な赤外顕微鏡が得られる。

【符号の説明】

【0054】

１０ １１０ ２１０ ３１０ 赤外顕微鏡
１２ １１２ ２１２ ３１２ 光源
１４ １１４ ２１４ ３１４ 赤外光照射光学系
１６ １１６ ２１６ ３１６ 試料
１８ １１８ ２１８ ３１８ 赤外光集光光学系
２０ １２０ ２２０ ３２０ ＭＣＴ検出器
２２ 照射ミラー
１２２Ａ ２２２Ａ ３２２Ａ 照射ミラー
１２２Ｂ ２２２Ｂ ３２２Ｂ 照射ミラー
２４ ２２４ ３２４ 第１のアパーチャー
１２４Ａ 第１のアパーチャー
１２４Ｂ 第１のアパーチャー
２６ １２６ ２２６ ３２６ 照射カセグレンミラー
２８ １２８ ２２８ ３２８ 集光カセグレンミラー
３０ １３０ ２３０ ３３０ 第２のアパーチャー
３２ １３２ ２３２ ３３２ 集光ミラー
１４０ ２４０ ３４０ 干渉計
１４２ ２４２ ３４２ 干渉計スリット
１４４ ２４４ ３４４ 第１干渉計ミラー
１４６ ２４６ ３４６ 第２干渉計ミラー
１４８ ２４８ 分解能決定スリット
１５０ ２５０ ３５０ 第３干渉計ミラー
１５２ ２５２ ３５２ 半透鏡
１５４ ２５４ ３５４ 固定鏡
１５６ ２５６ ３５６ 移動鏡
２５８ 第１凹面ミラー
２６０ 第２凹面ミラー
１６２ ２６２ ３６２ 切換えミラー
１６４ ２６４ ３６４ 透過光導光ミラー
１６６ ２６６ ３６６ 反射光導光ミラー
１６８ ２６８ ３６８ 第１平面ミラー
１７０ ２７０ ３７０ 第２平面ミラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】