[0001] 本发明涉及一种拉曼显微镜，所述拉曼显微镜通过使激光会聚而照射到载物台上的试样，并利用检测器接收来自试样的拉曼散射光，从而获取拉曼光谱。

[0002] 在作为拉曼分光装置的一例的拉曼显微镜中，使激光会聚而照射到载物台上的试样，并利用检测器接收来自试样的拉曼散射光(例如，参照下述专利文献1)。

[0003] [现有技术文献]

[0004] [专利文献]

[0005] [专利文献1]日本专利特开平10‑90064号公报

[0032] 1.拉曼显微镜的整体结构

[0033] 图1及图2是表示拉曼显微镜1的结构例的概略图。本实施方式的拉曼显微镜1不仅能够进行拉曼分光分析，也能够进行红外分光分析。图1表示进行拉曼分光分析时的状态，图2表示进行红外分光分析时的状态。

[0034] 拉曼显微镜1包括：板2、载物台3、驱动部4、对物光学元件5、对物光学元件6、拉曼光检测系统7、红外光检测系统8及切换机构9等。试样以固定于板2的状态载置于载物台3上。载物台3通过驱动部4的驱动，能够在水平方向或铅垂方向上移位。驱动部4例如包括马达及齿轮等。

[0035] 对物光学元件5用于拉曼分光分析，例如为将凸透镜与凹透镜组合而成的结构。在进行拉曼分光分析时，如图1所示，对物光学元件5与板2上的试样相向。即，对物光学元件5位于板2上的试样的正上方。

[0036] 对物光学元件6用于红外分光分析，例如为将凹面镜与凸面镜组合而成的卡塞格林(cassegrain)镜。在进行红外分光分析时，如图2所示，对物光学元件6与板2上的试样相向。即，对物光学元件6位于板2上的试样的正上方。

[0037] 拉曼光检测系统7在进行拉曼分光分析时使用，包括光源A、光学摄影元件10及拉曼分光计71。从光源A射出的光例如是具有可见区域或近红外区域的波长的激光，其波长为数μm至数十μm左右。如图1所示，在进行拉曼分光分析时，从光源A射出的光利用各种光学元件(未图示)而被引导至对物光学元件5。

[0038] 入射到对物光学元件5的光在固定于板2上的试样上聚焦。即，来自光源A的光通过透过对物光学元件5而会聚，从而照射到试样上或试样中的焦点位置。从被照射了来自光源A的光的试样产生拉曼散射光，所述光利用各种光学元件(未图示)而被引导至拉曼光检测系统7。从对物光学元件5被引导至拉曼光检测系统7的光的一部分入射到光学摄影元件10，剩余的光入射到拉曼分光计71。

[0039] 光学摄影元件10对产生拉曼散射光的试样表面的可见图像进行摄影。光学摄影元件10例如包括电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器等，且构成为能够对试样的静止图像或动态图像进行摄影。光学摄影元件10可对试样的明场像、暗场像、相位差像、荧光像及偏光显微镜像等的全部或至少一个进行摄影。

[0040] 拉曼分光计71通过对来自试样的拉曼散射光进行分光来检测各波长的强度。基于来自所述拉曼分光计71的检测信号，可获取拉曼光谱。拉曼光谱中，纵轴由强度表示，横轴由波长表示。如此，在拉曼显微镜1中，通过利用检测器(拉曼分光计71)接收来自试样的拉曼散射光，可获取拉曼光谱。

[0041] 红外光检测系统8在进行红外分光分析时使用，包括光源B、光学摄影元件11及红外分光计81。从光源B射出的光例如是从陶瓷加热器射出的红外光，其波长为405nm至1064nm左右，多数情况下使用组合了532nm与785nm的波长的光。如图2所示，在进行红外分光分析时，从光源B射出的光利用各种光学元件(未图示)而被引导至对物光学元件6。

[0042] 入射到对物光学元件6的光在固定于板2上的试样上聚焦。即，来自光源B的光通过透过对物光学元件6而会聚，从而照射到试样上或试样中的焦点位置。来自被照射了来自光源B的光的试样的反射光利用各种光学元件(未图示)而被引导至红外光检测系统8。从对物光学元件6被引导至红外光检测系统8的光的一部分入射到光学摄影元件11，剩余的光入射到红外分光计81。

[0043] 光学摄影元件11对反射红外光的试样表面的可见图像进行摄影。光学摄影元件11可为与光学摄影元件10同样的结构。光学摄影元件11与光学摄影元件10同样地能够对试样的静止图像或动态图像进行摄影，且可对试样的明场像、暗场像、相位差像、荧光像及偏光显微镜像等的全部或至少一个进行摄影。

[0044] 红外分光计81例如是傅里叶变换红外分光计。红外分光计81所包括的分光器可为迈克尔逊(Michelson)干涉分光器。红外分光计81通过对来自试样的红外光的反射光进行分光来检测各波长的强度。基于来自所述红外分光计81的检测信号，可获取红外光谱。红外光谱中，纵轴由强度表示，横轴由波长表示。如此，在拉曼显微镜1中，通过利用检测器(红外分光计81)接收来自试样的红外光的反射光，可获取红外光谱。

[0045] 切换机构9对拉曼分光分析与红外分光分析进行切换。具体而言，切换机构9利用驱动部4对载物台3进行驱动，来调整对物光学元件5与板2的位置关系、及对物光学元件6与板2的位置关系。在切换为拉曼分光分析的情况下，通过调整对物光学元件5与板2的位置关系，使利用对物光学元件5而会聚的光的焦点位置对准试样的规定的测定位置。另一方面，在切换为红外分光分析的情况下，通过调整对物光学元件6与板2的位置关系，使利用对物光学元件6而会聚的光的焦点位置对准试样的规定的测定位置。

[0046] 2.拉曼显微镜的电性结构

[0047] 图3是表示拉曼显微镜1的电性结构的一例的框图。拉曼显微镜1除了包括所述各部分以外，还包括控制部100、存储部200、显示部300及操作部400。

[0048] 控制部100例如是包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)的结构。控制部100通过CPU执行程序，而作为拉曼分析处理部101、红外分析处理部102及显示处理部103等发挥功能。

[0049] 拉曼分析处理部101在由切换机构9切换为拉曼分光分析的状态下，执行用于对载物台3上的试样进行拉曼分光分析的处理。即，从光源A使激光会聚而照射到试样，基于来自拉曼分光计71的检测信号获取拉曼光谱。另外，拉曼分析处理部101可基于由光学摄影元件10进行摄影的可见图像，获取拉曼分光分析中的试样的表面图像。在进行拉曼分光分析时，也可通过对驱动部4进行控制，一边使载物台3移动一边进行分析。

[0050] 红外分析处理部102在由切换机构9切换为红外分光分析的状态下，执行用于对载物台3上的试样进行红外分光分析的处理。即，从光源B使红外光会聚而照射到试样，基于来自红外分光计81的检测信号获取红外光谱。另外，红外分析处理部102可基于由光学摄影元件11进行摄影的可见图像，获取红外分光分析中的试样的表面图像。在进行红外分光分析时，也可通过对驱动部4进行控制，一边使载物台3移动一边进行分析。

[0051] 通过拉曼分析处理部101的处理而获得的拉曼分光分析中的数据、及通过红外分析处理部102的处理而获得的红外分光分析中的数据存储在存储部200中。存储部200例如包括硬盘等非易失性存储器。存储部200中存储例如通过拉曼分光分析而获取的拉曼光谱、及通过红外分光分析而获取的红外光谱等。

[0052] 显示处理部103对显示部300上的显示进行控制。即，通过显示处理部103的控制，在显示部300的显示画面上显示出操作画面等各种画面。显示部300例如为包括液晶显示器的结构，但并不限于此。通过显示处理部103的控制，可在显示部300的显示画面上显示存储在存储部200中的拉曼光谱或红外光谱。

[0053] 操作部400用于由用户进行输入操作，例如为包括键盘或鼠标等的结构，但并不限于此。当在显示部300上显示出操作画面时，通过对操作部400进行操作，可进行对所述操作画面的输入操作。在使用操作部400进行了输入操作的情况下，所述输入的信息(数值等)被反映并显示在显示部300的操作画面。

[0054] 在本实施方式中，拉曼分析处理部101包括深度测定处理部111。深度测定处理部111在拉曼分光分析中对驱动部4进行控制，一边使载物台3在铅垂方向上移动一边获取多个点处的拉曼光谱，由此进行深度测定。即，在进行深度测定时，通过载物台3沿铅垂方向移动，试样与对物光学元件5的距离发生变化。

[0055] 由于从对物光学元件5朝向试样的激光的焦点位置固定，因此在进行深度测定时，随着载物台3的移动，激光相对于试样的焦点位置发生变化。即，在进行深度测定时照射到试样的激光的焦点位置不仅进入试样上，也进入试样中。

[0056] 具体而言，在深度测定中，沿着激光对试样的照射方向(光轴方向)即深度方向使激光的焦点位置发生变化，同时以规定间隔基于来自拉曼分光计71的检测信号获取拉曼光谱。由此，在深度方向上在以所述规定间隔分离的多个点处，分别获取基于来自拉曼分光计71的检测信号的拉曼光谱。所述规定间隔可由用户预先设定。

[0057] 显示处理部103可使显示部300显示通过深度测定而获得的多个点处的拉曼光谱。另外，显示处理部103也可使显示部300显示用于输入进行深度测定时的参数的输入画面等其他各种画面。所述参数中除了包括所述规定间隔之外，也包括进行深度测定的深度方向的范围、或者试样的表面图像上的激光的直径(光斑直径)等。深度测定处理部111基于输入到所述输入画面的参数，进行深度测定。

[0058] 3.操作画面的具体例

[0059] 图4是表示在显示部300上显示的操作画面500的一例的图。所述操作画面500中包括表面图像显示区域501、深度图像显示区域502及光谱显示区域503。其中，表面图像显示区域501、深度图像显示区域502及光谱显示区域503均不限于操作画面500中所包括那样的显示形态，至少一个可以与操作画面500不同的画面显示。

[0060] 在表面图像显示区域501显示出载物台3上的试样的表面图像。即，由光学摄影元件10进行摄影的可见图像显示在表面图像显示区域501。显示在表面图像显示区域501的试样的表面图像可为由光学摄影元件10进行摄影的实时的图像，也可为以规定的定时进行摄影的静止图像。在使载物台3沿水平方向(与深度方向交叉的方向)移动的情况下，显示在表面图像显示区域501的试样的表面图像的区域也可发生变化。

[0061] 用户可在试样的表面图像上选择测定位置。测定位置是指在水平面内选择的任意位置，沿着所选择的测定位置的深度方向进行深度测定。

[0062] 测定位置可仅选择一个，也可选择多个。在图4的例子中，示出选择四个测定位置511进行深度测定的情况。另外，多个测定位置511以排列在一条直线上的方式选择。测定位置511通过对操作部400的操作来选择，其选择方法为任意。例如，在操作部400中包括鼠标那样的点击设备的情况下，可通过拖动操作等容易地选择多个测定位置511。水平方向上的多个测定位置511间的距离可固定，也可不固定。

[0063] 此外，拉曼光检测系统7中的光源A也可能够以多个波长射出激光。在所述情况下，在显示在表面图像显示区域501的试样的表面图像上选择的测定位置能够按波长选择。

[0064] 在深度图像显示区域502中，显示深度方向上的多个点与各测定位置511相对应的深度图像。深度图像是映射图像，所述映射图像用于以各测定位置511在水平面内排列在一条直线上的方向(线轴)与进行深度测定时的深度方向的两轴显示的方式，与各测定位置511相对应地在视觉上容易理解地显示深度方向上的多个点521的相对位置。用户可在所述深度图像上选择任意的点521。在所述例子中，以线轴与深度方向正交的方式显示深度图像，但是也可为不正交的显示形态。另外，深度图像不限于两轴显示，可以其他任意的形态容易理解地显示深度方向上的多个点521。

[0065] 在所述例子中，与在试样的表面图像上选择的四个测定位置511分别相对应地，在深度图像显示区域502显示表示深度方向上的多个点521的深度图像。深度方向的点521的数量根据设定为进行深度测定时的参数的值而不同。即，深度图像显示区域502的与各测定位置511相对应地显示的点521的数量根据进行深度测定时的深度方向的范围以及深度方向上的多个点的间隔而不同。

[0066] 在深度图像显示区域502中的线轴(横轴)上排列的各点521间的距离可根据在试样的表面图像上选择的多个测定位置511间的实际距离而发生变化，也可不发生变化。同样地，在深度图像显示区域502中的深度轴(纵轴)上排列的各点521间的距离可根据深度测定时的实际的多个点的间隔而发生变化，也可不发生变化。此外，在试样的表面图像上选择的测定位置511为一个的情况下，在线轴(横轴)上显示一个点521，在深度轴(纵轴)上以一列显示多个点521。

[0067] 通过用户选择深度图像显示区域502中显示的多个点中的至少一个点521，可在光谱显示区域503中显示与所需的点521对应的拉曼光谱。即，在选择深度图像中的多个点中的至少一个点521的情况下，显示处理部103使光谱显示区域503显示与所述点对应的拉曼光谱。

[0068] 在所选择的点521为一个的情况下，在所述选择的点521进行深度测定时所获取的拉曼光谱显示在光谱显示区域503。另一方面，在所选择的点521为多个的情况下，在所述各点521进行深度测定时所获取的拉曼光谱可并列显示，也可一部分或全部重叠显示，也可由用户任意选择来显示。

[0069] 此外，在以上的实施方式中，仅对拉曼分光分析的情况进行了说明，但也可在操作画面500中一并显示通过红外分光分析而获取的红外光谱。在所述情况下，例如可在表面图像显示区域501中，可利用不同的显示形态来显示红外分光分析的测定位置，以能够与拉曼分光分析的测定位置511区别。

[0070] 4.形态

[0071] 本领域技术人员可理解所述多个例示性实施方式是以下形态的具体例。

[0072] (第一项)一形态的拉曼显微镜通过将激光会聚而照射到载物台上的试样，并利用检测器接收来自试样的拉曼散射光，而获取拉曼光谱，且所述拉曼显微镜包括：

[0073] 深度测定处理部，通过沿着激光对试样的照射方向即深度方向使所述激光的焦点位置发生变化，同时获取所述深度方向上的多个点处的拉曼光谱来进行深度测定；以及[0074] 显示处理部，显示通过所述深度测定而获得的所述多个点处的拉曼光谱，[0075] 所述显示处理部能够显示所述载物台上的试样的表面图像以及表示所述深度方向上的多个点的深度图像，且在选择了所述深度图像中的多个点中的至少一个点的情况下，可显示与所述至少一个点对应的拉曼光谱。

[0076] 根据第一项所述的拉曼显微镜，在已获取深度方向上的多个点处的拉曼光谱的情况下，通过深度图像可容易理解地表示深度方向上的多个点。因此，只要通过选择深度图像中的多个点中的至少一个点来显示与所述至少一个点对应的拉曼光谱，则可容易地确认是在多个点中的哪个点获取的拉曼光谱。

[0077] (第二项)根据第一项所述的拉曼显微镜，其中，

[0078] 所述深度测定处理部能够在所述表面图像上的多个测定位置，分别沿着所述深度方向使所述激光的焦点位置发生变化，同时获取所述深度方向上的多个点处的拉曼光谱，[0079] 在所述深度图像中，可与所述多个测定位置分别相对应地表示所述深度方向上的多个点。

[0080] 根据第二项所述的拉曼显微镜，即使在表面图像上的多个测定位置分别获取了深度方向上的多个点处的拉曼光谱的情况下，也可通过深度图像而容易理解地表示深度方向上的多个点。

[0081] (第三项)根据第二项所述的拉曼显微镜，其中，

[0082] 所述多个测定位置以在所述表面图像上排列在一条直线上的方式选择，[0083] 在所述深度图像中，可以所述多个测定位置排列的方向与所述深度方向的两轴显示的方式，与所述多个测定位置分别相对应地表示所述深度方向上的多个点。

[0084] 根据第三项所述的拉曼显微镜，即使在表面图像上的多个测定位置分别获取了深度方向上的多个点处的拉曼光谱的情况下，也可通过以多个测定位置排列的方向与深度方向的两轴显示表示的深度图像，而容易理解地表示深度方向上的多个点。