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計測装置 UPDATE

国内特許コード P180015093
整理番号 (S2015-1644-N0)
掲載日 2018年6月20日
出願番号 特願2017-526246
出願日 平成28年6月3日(2016.6.3)
国際出願番号 JP2016066636
国際公開番号 WO2017002535
国際出願日 平成28年6月3日(2016.6.3)
国際公開日 平成29年1月5日(2017.1.5)
優先権データ
  • 特願2015-130249 (2015.6.29) JP
発明者
  • 安井 武史
  • 岩田 哲郎
  • 水谷 康弘
  • 南川 丈夫
  • 謝 宜達
  • 長谷 栄治
  • 山本 裕紹
出願人
  • 国立大学法人徳島大学
  • 国立大学法人宇都宮大学
発明の名称 計測装置 UPDATE
発明の概要 互いに異なる周波数で分布しているスペクトルを二以上含む離散スペクトル光(LA)を発する点光源(12)と、離散スペクトル光をスペクトル毎に互いに異なる方向に分散させる分散部(14)と、スペクトルを試料(S)の互いに異なる位置(p1,…,pn)にそれぞれ集光させる第一集光部(15)と、試料の互いに異なる位置から透過又は反射したそれぞれのスペクトルを空間的に重ね合わせる重ね合わせ部(19)と、試料の情報を含む離散スペクトル光(LB)を、分散部によって分散されたスペクトルの試料上の集光位置と共役な位置(P3)に集光させて空間フィルタリングする空間フィルタリング光学系(18)と、試料の情報を含む離散スペクトル光から、試料の情報を含むモード分解スペクトルを取得する検出部(20)と、を備えている。
従来技術、競合技術の概要


従来、高解像度のイメージングを可能とする光学顕微鏡として、共焦点光学系を備えた顕微鏡(以下、共焦点顕微鏡とする)が知られている(例えば、特許文献1参照)。



通常の光学顕微鏡では試料の所定範囲を均一に照射するのに対し、共焦点光学系では点光源から発せられた照射光が対物レンズによって試料の一点に集光される。照射光としては、単色性及び直進性に優れているレーザー光が用いられる。また、共焦点光学系では、対物レンズの焦点位置と共役な位置にピンホールを配置することで、試料で焦点が合った位置の透過光又は反射光(あるいは、蛍光、ラマン散乱光等)のみがピンホールを通過して検出される。
このように共焦点光学系では、先ず照射光が試料の一点に集光され、試料の焦点位置の透過光又は反射光はピンホールを通過するのに対し、焦点位置以外からの光はピンホールでカットされる。従って、通常の光学顕微鏡に比べて、焦点に隣接する横方向からの迷光の影響を受けず、コントラストが向上する。さらに、照射光の焦点位置のみの情報が検出されるので、3次元の空間分解能を有する。



上記のように鮮明な3次元画像を形成可能とする共焦点顕微鏡は、例えば蛍光タンパク質を用いた生命機能解析等のバイオ分野をはじめ、広い分野で用いられている。また、高い分解能や定量性を有する点から、将来においても共焦点顕微鏡の重要性は増していくと考えられる。



上記のように優れた特徴を有する一方で、共焦点顕微鏡では焦点位置の点情報しか得られない。そのため、試料面内の2次元情報を画像化するには、点光源から発せられた照射光の焦点位置を試料内部で相対的に走査させる必要がある。このように照射光の焦点位置を試料に対して相対的に走査することを可能とする走査装置として、例えばガルバノミラーが知られている。ところが、これらの走査装置を用いたとしても、広範囲の高速な走査には時間がかかってしまう。



上記の事情に対処する技術として、例えば特許文献2には、焦点走査ユニットを検査対象(試料)の前後に設けた透過式共焦点顕微鏡が開示されている。この走査ユニットは、光源からの光の角度を振り、対物レンズを介して、検査対象における焦点位置を走査させる回転多面体鏡を備えている。また、試料の前後に設けられた第一及び第二の走査ユニットのそれぞれの回転多面体鏡は同期して動作可能とされている。このような構成によって、検査対象を走査して検査対象から透過した光は、第二の走査ユニットの受光素子に正確に入射する。従って、上記の透過式共焦点顕微鏡では、高速機械走査が可能な回転多面体鏡を用いることにより、透過光を用いた検査や測定を高速で行うことができる。

産業上の利用分野


本発明は、計測装置に関する。本願は、2015年6月29日に、日本に出願された特願2015-130249号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

特許請求の範囲 【請求項1】
互いに異なる周波数で分布しているスペクトルを二以上含む離散スペクトル光を発する点光源と、
前記点光源から発せられた前記離散スペクトル光を前記スペクトル毎に互いに異なる方向に分散させる分散部と、
前記分散部によって分散された前記スペクトルを試料の互いに異なる位置にそれぞれ集光させる集光部と、
前記集光部によって集光された前記スペクトルが、前記試料の互いに異なる位置から透過又は反射したそれぞれのスペクトルを空間的に重ね合わせる重ね合わせ部と、
前記重ね合わせ部によって重ね合わされた前記試料の情報を含む離散スペクトル光を、前記分散部によって分散された前記スペクトルの前記試料上の集光位置と共役な位置に集光させて空間フィルタリングする空間フィルタリング光学系と、
前記空間フィルタリング光学系で空間フィルタリングされた前記試料の情報を含む離散スペクトル光から、前記試料の情報を含むモード分解スペクトルを取得する検出部と、
を備えていることを特徴とする計測装置。

【請求項2】
前記点光源は、前記離散スペクトル光として、周波数軸で周波数の位置が隣り合う前記スペクトルの周波数の間隔である第一隣接周波数間隔が互いに一致している第一の光周波数コムスペクトルを発する第一のコム光源であることを特徴とする請求項1に記載の計測装置。

【請求項3】
前記周波数軸で周波数の位置が隣り合う前記スペクトルの周波数の間隔が前記第一隣接周波数間隔とは異なる第二隣接周波数間隔であり、且つ前記第二隣接周波数間隔が互いに一致している第二の光周波数コムスペクトルを発する第二のコム光源を備え、
前記検出部は、前記第一の光周波数コムスペクトルと前記第二の光周波数コムスペクトルとを干渉させて生じる干渉スペクトルに基づいて前記モード分解スペクトルを取得することを特徴とする請求項2に記載の計測装置。

【請求項4】
前記分散部は、入射する光を波長分散する分散素子を備え、
前記点光源から発せられた前記離散スペクトル光を前記分散素子によって前記スペクトル毎に異なる方向に波長分散させ、
前記重ね合わせ部は、前記試料を透過した前記試料の情報を含むスペクトルを空間的に重ね合わせることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の計測装置。

【請求項5】
前記分散部及び前記重ね合わせ部は入射する光を波長分散する一つの分散素子を共有し、
前記点光源から発せられた前記離散スペクトル光を前記一つの分散素子によって前記スペクトル毎に異なる方向に分散させ、且つ前記試料から反射した前記試料の情報を含むスペクトルを空間的に重ね合わせることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の計測装置。

【請求項6】
前記分散素子は、
前記離散スペクトル光を前記スペクトル毎に異なる第一の方向に波長分散させる第一の分散素子と、
前記第一の分散素子によって波長分散された前記離散スペクトル光を前記第一の方向に交差する第二の方向に波長分散させる第二の分散素子と、を備えていることを特徴とする請求項4に記載の計測装置。

【請求項7】
前記分散素子は、回折格子で構成されていることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の計測装置。

【請求項8】
前記離散スペクトル光の中心波長、前記隣り合うスペクトルの周波数の間隔、前記分散部の分散性能、前記集光部に用いられるレンズの開口数及び前記離散スペクトル光の隣り合う前記スペクトルの周波数の間隔がそれぞれ、前記集光部によって前記試料の互いに異なる位置にそれぞれ集光させた前記スペクトルのスポット同士の中心間隔が前記スペクトルのスポットの直径以上となるように設定されていることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか一項に記載の計測装置。

【請求項9】
前記離散スペクトル光の中心波長、前記隣り合うスペクトルの周波数の間隔、前記試料と前記重ね合わせ部との間に配置されるレンズの開口数及び前記重ね合わせ部の分解能がそれぞれ、前記試料の互いに異なる位置にそれぞれ集光させた前記スペクトルのスポットが前記レンズによって前記重ね合わせ部の所定の位置で空間的に重ね合わされるように設定されていることを特徴とする請求項8に記載の計測装置。

【請求項10】
前記離散スペクトル光の複数の前記スペクトルを前記試料の互いに異なる位置にそれぞれ集光させてなる2次元スポット群を、該2次元スポット群をなす複数のスポットの中心から隣り合う前記スポット同士の間隔よりも小さい寸法で離れた位置にそれぞれのスポットの中心が配置される2次元スポット群を複数生成するスペクトルスポット複製部を備えていることを特徴とする請求項1から請求項9の何れか一項に記載の計測装置。

【請求項11】
前記試料の互いに異なる位置にそれぞれ集光させた前記スペクトルの2次元スポット群に対してデコンボリュージョン処理を施すデコンボリュージョン処理部を備えていることを特徴とする請求項1から請求項10の何れか一項に記載の計測装置。

【請求項12】
前記第一の光周波数コムスペクトルの位相とは異なる第三の光周波数コムスペクトルを発する第三のコム光源を備え、
前記検出部は、前記第一の光周波数コムスペクトルと前記第三の光周波数コムスペクトルとを干渉させて得られる位相差に基づいてモード分解位相スペクトルを取得することを特徴とする請求項1から請求項11の何れか一項に記載の計測装置。

【請求項13】
前記第三の光周波数コムスペクトルの前記スペクトルの周波数の間隔が前記第一隣接周波数間隔とは異なる第二隣接周波数間隔であり、且つ前記第二隣接周波数間隔が互いに一致し、
前記検出部は、前記第一の光周波数コムスペクトルと前記第三の光周波数コムスペクトルとを干渉させて生じる干渉スペクトルに基づいて前記モード分解位相スペクトルを取得することを特徴とする請求項12に記載の計測装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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