[发明专利]光学头和测量设备

说明书

光学头(10)具有：第1组件(11)，其将泵浦光(5)和斯托克斯光(6)汇聚于第1点(2a)；第2组件(12)，其从第1点获取CARS光(7)；以及第3组件(13)，其支承第1组件和第2组件，第1组件包括：高刚性的第1框架(50)；以及第1光学系统(51)，其包括固定于第1框架的多个光学元件，第2组件包括：高刚性的第2框架(60)；以及第2光学系统(61)，其包括固定于第2框架的多个光学元件，第3组件包括用于固定第1框架和第2框架的高刚性的第3框架(13f)。

技术领域

本发明涉及利用非线性拉曼光谱法的光学头和测量设备。

背景技术

日本特开2009-222531号记载了一种提供非线性光谱测量系统用的光源设备的技术，该设备简单、紧凑且廉价，并且具有高性能。该文献的光源设备是一种非线性光谱测量系统用的光源设备，其包括：激光光源，其射出脉冲宽度为0.1～10纳秒的光脉冲；以及光子晶体纤维，从所述激光光源射出的光脉冲射入到该光子晶体纤维，该光子晶体纤维使该光脉冲宽频带化，生成超连续光并射出，使用从光子晶体纤维射出的超连续光进行非线性光谱测量。

发明内容

拉曼光谱法的一个用途为，以非染色的方式观测活的细胞内的分子分布和其动态变化。也研究了利用拉曼光谱法以非侵入的方式测量血液内的葡萄糖等成分的浓度。通常情况下，拉曼散射的散射截面积非常小。因此，为了从活细胞、血液中的葡萄糖等测量对象物得到良好的拉曼光谱，需要数秒～数分钟的曝光时间。作为非线性拉曼光谱法之一的相干反斯托克斯拉曼散射(Coherent Anti-Stokes Raman Scattering：以下称作CARS)光谱法是能够放大微弱的拉曼信号并高速地得到拉曼图像的方法。在CARS过程中，通常需要波长不同的两个光脉冲(泵浦光和斯托克斯光)，在该光脉冲的振动频率差与分子振动一致时，产生非常强的CARS光。

作为获得CARS光的方法，公知一种使用宽频带的光源作为斯托克斯光，对产生的CARS光进行光谱检测的方法(多色CARS光谱法、多路复用CARS光谱法)。在该方法中，由于能够根据CARS光的分光光谱估计拉曼光谱，因此，与仅检测特定的光谱成分的方式相比，能够获取的信息更多，在短时间内能够获取更多的信息。得到宽频带的斯托克斯光的一个方法利用如下的现象，即，通过对光子晶体纤维(PCF)等光纤导入激光，在内部产生宽频带的光(称作超连续光)。超连续光从PCF射出之后，利用长通滤波器仅提取比泵浦光(激发光)波长长的成分，用作斯托克斯光，与泵浦光一起利用分光镜等合波，并以向测量对象物(样品)汇聚的方式照射。在测量对象物产生的CARS光被向光谱仪引导，来测量(检测)光谱。

在CARS光谱法中，对样品照射的泵浦光和斯托克斯光需使光轴位置和角度高精度地一致，有可能因偏离导致CARS光的产生效率下降。因此，CARS显微镜等使用CARS光谱法的系统在大型的稳定的载物台上配置用于构成泵浦光、斯托克斯光以及CARS光的光路的多个光学元件，细微地控制这些光学元件的位置。因而，没有提供如下的技术，即，该技术应用在使用CARS光谱法的系统中，采用该技术，能够设为便携式而在任何地方拿起搬运，并且紧凑到能够佩戴于身体的程度，能够组装到可穿戴的设备中。

本发明的一技术方案是光学头，其具有：第1组件，其将用于得到非线性拉曼效果的频率带或频率不同的多束光、例如CARS中的泵浦光和斯托克斯光汇聚于第1点；第2组件，其获取从第1点发出的测量对象的光，获取例如CARS光；以及第3组件，其支承第1组件和第2组件。第1组件包括：高刚性的第1框架；以及第1光学系统，其包括固定于第1框架的多个光学元件。第2组件包括：高刚性的第2框架；以及第2光学系统，其包括固定于第2框架的多个光学元件。并且，第3组件包括用于固定第1框架和第2框架的高刚性的第3框架。