顯微觀察用光學裝置制造方法
【專利摘要】顯微觀察用光學裝置（4）是使來自樣本（S）的紅外光入射至攝像機（3）的光學裝置，具備：冷屏（13），其是具有對應于低倍率的顯微光學系統(tǒng)（5）的開口（13d、13e）且使來自樣本（S）的光通過至攝像機（3）的配置于真空容器（12）內的光圈構件；暖屏（10），其是具有對應于高倍率的顯微光學系統(tǒng)（5）的開口（14）且使來自樣本（S）的光向冷屏（13）通過的配置于真空容器（12）外的光圈構件；以及支撐構件（11），其將暖屏（10）能夠出入地支撐于來自樣本（S）的光的光軸上；暖屏（10）在攝像機（3）側具有反射面（15），開口（14）小于開口（13d、13e）。
【專利說明】顯微觀察用光學裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于放大來自物體的光來進行觀察的顯微觀察用光學裝置。
【背景技術】
[0002]一直以來，使用用于觀察來自物體的紅外線等的特定波長的光的光學裝置。在這樣的光學裝置中，設置有抑制來自物體以外的光的影響那樣的結構。例如在下述專利文獻I中，公開有具有切片(segment)化了的環(huán)狀暖罩(warm shield)的紅外線檢測裝置。在該紅外線檢測裝置，在包圍紅外線檢測器的冷罩(Cold Shield)的前面設置有真空窗，在該真空窗的前方配置有3個環(huán)狀反射構件。這些環(huán)狀反射構件在中心形成有開口，這些開口以相對于檢測裝置的中心軸位于對象的方式并列配置于中心軸上。各個開口的大小根據紅外線檢測器所檢測的光學像的直徑設定。另外，這些環(huán)狀反射構件的內側的面形成環(huán)狀面。
[0003]另外，在下述專利文獻2中，公開有用于經由交換透鏡使來自物體的紅外光入射至檢測元件的紅外線光學裝置，該紅外線光學裝置具備設置于檢測元件的周圍的杜瓦瓶、以及設置于杜瓦瓶的外部的2個鏡孔徑(miiTor aperture)，這些鏡孔徑能夠沿著交換透鏡的光軸移動。在該鏡孔徑的內側設置有鏡面，來自物體的紅外光通過鏡孔徑的開口部而到達杜瓦瓶內的檢測元件，另一方面，從檢測元件看鏡面時僅看到冷卻了的部分、即檢測元件，因此，從物體以外放射的紅外光不入射至檢測元件。其結果，能夠實現良好的成像性能。
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:美國專利第4，820, 923號
[0006]專利文獻2:日本特開平6-160696號公報

【發(fā)明內容】

[0007]發(fā)明所要解決的問題
[0008]然而，在上述專利文獻I所記載的紅外線檢測裝置中，配合冷罩的開口而設定環(huán)狀反射構件的開口的大小，因此，在切換配置于物體側的光學系統(tǒng)的倍率時，難以使對應于其倍率的像入射至檢測元件。
[0009]另外，在上述專利文獻2所記載的紅外線光學裝置中，在交換物體側的交換透鏡時能夠通過沿著交換透鏡的光軸使鏡孔徑移動從而以倍率不同的各種數值孔徑的交換透鏡適當地觀察物體，但是，需要用于鏡孔徑的位置調整的機構，存在裝置大型化的趨勢。另夕卜，在交換對象的多個交換透鏡的像側數值孔徑的差大的情況下，需要加長鏡孔徑的可調整距離，因而存在裝置大型化的趨勢。
[0010]因此，本發(fā)明是有鑒于該問題而完成的發(fā)明，其目的在于提供一種能夠將物體的觀察倍率切換為多個并且可以容易地實現裝置的小型化的顯微觀察用光學裝置。
[0011]解決問題的技術手段
[0012]為了解決上述問題，本發(fā)明的一個側面所涉及的顯微觀察用光學裝置，是使來自物體的光入射至攝像元件的顯微觀察用光學裝置，具備:冷屏(cold stop)，具有對應于具有第I倍率的所述物體側的光學系統(tǒng)的第I開口，使來自所述物體的光通過至所述攝像元件并配置于真空容器內；暖屏(warm stop)，具有對應于具有第2倍率的所述物體側的光學系統(tǒng)的第2開口，且是使來自所述物體的光向所述冷屏通過并配置于所述真空容器外的光圈構件；以及支撐構件，將所述暖屏能夠出入地支撐于來自所述物體側的光的光軸上；所述暖屏在所述攝像元件側具有反射面，第2開口小于第I開口。
[0013]根據這樣的顯微觀察用光學裝置，在使用了設定為第I倍率的光學系統(tǒng)作為物體側的光學系統(tǒng)的情況下，通過從光軸上取下暖屏，從而來自物體的光通過具有對應于該光學系統(tǒng)的NA的第I開口的冷屏而被縮小并入射至攝像元件，因此，降低了由攝像元件得到的檢測像中的背景噪聲。再有，在使用了設定為第2倍率的光學系統(tǒng)作為物體側的光學系統(tǒng)的情況下，通過將具有對應于該光學系統(tǒng)的NA的第2開口的暖屏配置于光軸上，從而來自物體的光對應其光束而被縮小之后通過冷屏而入射至攝像元件。此處，第2開口小于第I開口，因此，即使將出入暖屏的支撐構件設置于真空容器的外側，也能夠對應于多個倍率的光學系統(tǒng)而降低背景噪聲，因此，支撐構件的構造簡單化。另外，該支撐構件設置于與光學系統(tǒng)的光軸相交的方向，因此，也容易地實現了支撐構件的小型化。其結果，對于多個觀察倍率的光學系統(tǒng)可以降低的背景噪聲并將物體的觀察倍率切換為多個，并且能夠容易地實現裝置的小型化。
[0014]發(fā)明的效果
[0015]根據本發(fā)明，對于多個觀察倍率的光學系統(tǒng)可以降低背景噪聲，并且能夠容易地實現裝置的小型化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的優(yōu)選的一個實施方式所涉及的顯微裝置的概略構成圖。
[0017]圖2是沿著中心軸線切斷圖1的顯微觀察用光學裝置4而進行表示的立體圖。
[0018]圖3是沿著中心軸線切斷圖1的顯微觀察用光學裝置4而進行表示的立體圖。
[0019]圖4是表示在取下了圖2的暖屏10后的顯微觀察用光學裝置4中來自樣本S的光束的入射狀態(tài)的平面圖。
[0020]圖5是表示在插入有圖3的暖屏10的顯微觀察用光學裝置4中來自樣本S的光束的入射狀態(tài)的平面圖。
[0021]圖6是圖2以及圖3的暖屏10的平面圖。
[0022]圖7是表示相對于圖6的暖屏10的反射面15b的攝像元件16的觀測范圍的平面圖。
[0023]圖8是表示由圖3的顯微觀察用光學裝置4設定的攝像元件16的觀測范圍的平面圖。
[0024]圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的顯微觀察用光學裝置24的主要部分的平面圖。
[0025]圖10是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的顯微觀察用光學裝置44的主要部分的平面圖。
[0026]圖11是表示本發(fā)明的第4實施方式所涉及的顯微觀察用光學裝置64的主要部分的平面圖。[0027]圖12是本發(fā)明的變形例的暖屏110的平面圖。
[0028]圖13是本發(fā)明的其它的變形例的暖屏210的平面圖。
[0029]圖14是本發(fā)明的其它的變形例的暖屏310的平面圖。
[0030]圖15是本發(fā)明的其它的變形例的暖屏90的平面圖。
【具體實施方式】
[0031]以下，一邊參照附圖一邊對本發(fā)明所涉及的顯微觀察用光學裝置的優(yōu)選的實施方式進行詳細的說明。再有，在附圖的說明中對相同或相當部分附加相同符號，省略重復的說明。
[0032][第I實施方式]
[0033]圖1是本發(fā)明的第I實施方式所涉及的發(fā)光觀察用的顯微裝置I的概略構成圖。該圖所示的顯微裝置I由暗箱2、收納于暗箱2內的可檢測從樣本(物體)S發(fā)出的紅外光的攝像機(攝像元件)3、安裝于攝像機3的顯微觀察用光學裝置4、配置于與顯微觀察用光學裝置4 一體化了的攝像機3與樣本S之間的顯微光學系統(tǒng)5構成。該顯微光學系統(tǒng)5是用于以所期望的倍率將樣本S的紅外線像成像于攝像機3的光學系統(tǒng)，構成為內置比較低倍率的透鏡的宏(macro)光學系統(tǒng)7和內置與宏光學系統(tǒng)7的倍率相比較高倍率的透鏡的微(micro)光學系統(tǒng)8通過光學系統(tǒng)切換機構6而可切換地被支撐。通過這樣的顯微光學系統(tǒng)5，宏光學系統(tǒng)7以及微光學系統(tǒng)8的任一者以配置于樣本S與顯微觀察用光學裝置4之間的方式切換，由此，從樣本S發(fā)出的紅外線通過對應于所期望的倍率的對物(objective)光學系統(tǒng)而入射至攝像機3。
[0034]顯微觀察用光學裝置4是用于組合于可檢測紅外線的攝像機3與切換其倍率而使樣本S的紅外線像成像于攝像機3的顯微光學系統(tǒng)5的光學裝置。圖2以及圖3是沿著中心軸線將顯微觀察用光學裝置4切斷而進行表示的立體圖。圖2表示將顯微光學系統(tǒng)5切換成宏光學系統(tǒng)7時的顯微觀察用光學裝置4的使用狀態(tài)，圖3表示將顯微光學系統(tǒng)5切換成微光學系統(tǒng)8時的顯微觀察用光學裝置4的使用狀態(tài)。
[0035]顯微觀察用光學裝置4具備:將來自宏光學系統(tǒng)7以及微光學系統(tǒng)8的紅外線的光束分別成像的像面再成像的中繼透鏡9 ;作為用于縮小從中繼透鏡9側入射的光束的遮光性的光圈構件的暖屏(warm stop)10 ;將該暖屏10能夠出入地支撐于中繼透鏡9的光軸上的支撐構件11 ;大致圓柱狀的真空容器12 ;以及配置于真空容器12內的中繼透鏡9的光軸上，作為用于縮小從中繼透鏡9側入射的光束的遮光性的光圈構件的冷屏(cold stop)13。
[0036]暖屏10具有大致圓板形狀，在其中心形成有大致圓形狀的開口 14，并且在相對于開口 14的外側的中繼透鏡9的相反側的面形成有反射面15。這樣的暖屏10被固定于長條狀的支撐構件11，通過支撐構件11而在與中繼透鏡9的光軸垂直的方向上能夠滑動地被支撐。即，暖屏10能夠在從中繼透鏡9的出射面9a脫離的位置(圖2)與以面對中繼透鏡9的出射面9a的方式插入的位置(圖3)之間出入。在插入了暖屏10的情況下，暖屏10在使其開口 14的中心與中繼透鏡9的光軸一致的狀態(tài)下配置于與顯微光學系統(tǒng)5的微光學系統(tǒng)8的瞳孔位置對應的位置上。與該微光學系統(tǒng)8的瞳孔位置對應的位置優(yōu)選為瞳孔位置的附近，瞳孔位置在存在于真空容器12內的情況下是盡可能靠近瞳孔位置的位置，具體而言，是靠近真空容器12的樣本S側的窗部12a的位置。
[0037]冷屏13配置于通過未圖示的冷卻裝置而維持在低溫狀態(tài)的真空容器12的內部，通過在圓筒狀的筒構件13a的內側一體地形成有2層的光圈構件13b、13c而成。這些光圈構件13b、13c具有大致圓板形狀，在它們的中心以大致圓形狀的開口 13d、13e的中心與中繼透鏡9的光軸一致的方式分別形成開口 13d、13e。然后，在真空容器12的中繼透鏡9側的端面，設置有圓形狀的窗部12a，透過了中繼透鏡9的來自樣本S的光束透過窗部12a而入射至真空容器12內的冷屏13。再有，在真空容器12的相對于中繼透鏡9的相反側的圓形狀的開口部12b，氣密地連接有攝像機3的前端部，內置于攝像機3的攝像元件的像檢測面以夾持冷屏13而與窗部12a相面對面的方式配置。通過這樣的結構，冷屏13的全體與攝像機3的前端部可維持在低溫狀態(tài)。
[0038]其次，對暖屏10以及冷屏13的尺寸的關系進行說明。圖4是表示在取下暖屏10的顯微觀察用光學裝置4中來自樣本S的光束的入射狀態(tài)的平面圖，圖5是表示在插入有暖屏10的顯微觀察用光學裝置4中來自樣本S的光束的入射狀態(tài)的平面圖。
[0039]如果參照圖4，則在將顯微光學系統(tǒng)5切換成宏光學系統(tǒng)7時，為了即使使用比較低倍率的宏光學系統(tǒng)7也可以獲得高的靈敏度，需要使用NA大的透鏡，因此，宏光學系統(tǒng)7的射出瞳孔直徑相應地變大。在此情況下，自樣本S出射并通過宏光學系統(tǒng)7的光束B1通過中繼透鏡9再成像后，通過冷屏13的光圈構件13b、13c的開口 13d、13e而入射至內置于攝像機3的攝像元件16。此時，為了防止攝像元件16中觀測來自周圍的輻射，開口 13d、13e的內徑以對應于光束B1的直徑的方式被設定為對應于宏光學系統(tǒng)7的倍率的大小。此處所說的“對應于倍率的大小”，是指包含對應于由宏光學系統(tǒng)7的倍率規(guī)定的光束B1的直徑的允許范圍的誤差的光束B1的直徑的100?120%的大小，不限定于與光束B1的直徑完全一致的大小。
[0040]如果參照圖5，則在將顯微光學系統(tǒng)5切換成微光學系統(tǒng)8時，比較高倍率的微光學系統(tǒng)8中所必要的NA與宏光學系統(tǒng)7相比更小，因此,微光學系統(tǒng)8的射出瞳孔直徑相應地變小。具體而言，微光學系統(tǒng)8的NA相對于宏光學系統(tǒng)7成為幾十分之一。在此情況下，自樣本S出射并通過了微光學系統(tǒng)8的光束B2通過中繼透鏡9再成像后，依次通過暖屏10的開口 14以及冷屏13的光圈構件13b、13c的開口 13d、13e并入射至內置于攝像機3的攝像元件16。此時，為了防止攝像元件16中觀測來自周圍的輻射，開口 14的內徑以對應于光束B2的直徑的方式被設定為對應于微光學系統(tǒng)8的倍率的大小。由此,開口 14的內徑設定為小于開口 13d、13e的內徑。此處所說的“對應于倍率的大小”，是指包含對應于通過微光學系統(tǒng)8的倍率規(guī)定的光束B2的直徑的允許范圍的誤差的光束B2的直徑的100?120%的大小,不限定于與光束B2的直徑完全一致的大小。
[0041]其次，對暖屏10的結構進行詳細的說明。圖6表示暖屏10的平面圖。
[0042]在暖屏10的攝像元件16側的面上，形成有涂布了金、銀等的反射率高的材料的反射面15。該反射面15，通過從開口 14的開口端朝向外側，相對于包括開口 14的開口端的面的傾斜平緩的反射面15a與相對于包含開口 14的開口端的面的傾斜陡峭的反射面15b按該順序連續(xù)地形成而成。具體而言，反射面15a成為相對于包括開口 14的開口端的面大致平行的平面，反射面15b成為傾斜角向外側逐漸地變陡的凹面(例如，球面等)。另外，反射面15b也可以為傾斜角一定的圓錐面形狀。這些反射面15a、15b的形狀以對于攝像元件16映出冷屏13并且不映出攝像元件16自身的方式設定。
[0043]具體而言，在作為暖屏10的反射面15b采用在光軸上具有球心的球面形狀的情況下，為了防止來自攝像元件16的發(fā)光以及反射散射光再次成像于攝像元件16，以反射面15b的法線不直接朝向攝像元件16的方式，以反射面15b的曲率半徑R與攝像元件16和暖屏10的距離不同的方式設定。具體而言，曲率半徑R以充分超過攝像元件16與暖屏10的距離的I倍的方式設定。另外，在采用圓錐面作為暖屏10的反射面15b的情況下，為了防止來自攝像元件16的發(fā)光以及反射散射光再次成像于攝像元件16，以反射面15b的法線不直接朝向攝像元件16的方式，以其法線與光軸相交的位置充分離開攝像元件的方式設定。
[0044]另外，如圖7所示，暖屏10的反射面15b中，相當于冷屏13的光圈構件13b的開口 13d的直徑的部分，即與同圖的點劃線相交的部分的傾斜的曲率半徑設定為攝像元件16與暖屏10的距離的約2倍以下。這是用于使從攝像元件16延伸的視線返回至冷屏13的內部，不將外部的輻射引導到攝像元件16的條件。更加詳細而言，攝像元件16與暖屏10的距離為L，反射面15b的NA為Nm，反射面15b的有效的邊緣位置的傾斜角度以NA換算為Ne=NmL/R (R是反射面15b的曲率半徑)，從反射面15b的邊緣位置所看到的直至冷屏13的外周的角度以NA換算為N。，從反射面15b所看到的攝像元件16的NA為Nd，在此情況下，從攝像元件16 —直無法看到冷屏13的外側的條件由下述式(I)賦予:[0045]Nc>Nm+Nd-2Ne....(1)。
[0046]因此，基于上述式(1)，反射面15b的曲率半徑R以滿足下述式(2)的方式設定:
[0047]R<2NmL/ (Nm+Nd-Nc)...(2)。
[0048]再有，所謂NA換算，是以sin函數換算角度的換算。
[0049]再有，暖屏10的反射面15b的相當于冷屏13的光圈構件13b的開口 13d的直徑的部分的傾斜角設定為45度以下。這是用于使來自暖屏10與冷屏13的間隙的輻射不入射至攝像元件16的必要的條件。另外，通過這樣縮小傾斜角從而能夠使暖屏10的厚度變薄，能夠容易地通過暖屏10形成適當的光學系統(tǒng)。
[0050]在上述的結構的顯微觀察用光學裝置4中，對于插入暖屏10時設定的攝像元件16的觀測范圍，一邊參照圖8 —邊進行說明。
[0051]如該圖所示，通過暖屏10的內側的反射面15a，從攝像元件16延伸的視線S1' S2朝向冷屏13的任一個的光圈構件13b、13c的冷卻了的部分。與此同時，光束B2在攝像元件16的攝像面散射以及反射而產生的散射光、反射光由反射面15a而反射至攝像元件16的外偵牝不入射至攝像元件16。另外，通過暖屏10的外側的反射面15b，從攝像元件16延伸的視線S3朝向冷屏13的光圈構件13b的冷卻了的部分，不朝向光圈構件13b的外部的溫暖部分。與此同時，攝像元件16的攝像面上產生的散射光、反射光通過反射面15b而反射至攝像元件16的外側，不入射至攝像元件16。
[0052]根據以上說明的顯微觀察用光學裝置4，在使用設定為低倍率的宏光學系統(tǒng)7作為樣本S側的顯微光學系統(tǒng)5的情況下,通過從光軸上取下暖屏10,從而來自樣本S的光由具有對應于該宏光學系統(tǒng)7的NA的開口 13d、13e的冷屏13而被縮小并入射至攝像元件16，因此，降低了由攝像元件16得到的檢測像中的背景噪聲。再有，在使用設定為高倍率的微光學系統(tǒng)8作為樣本S側的顯微光學系統(tǒng)5的情況下，通過將具有對應于該微光學系統(tǒng)8的NA的開口 14的暖屏10配置于光軸上，從而來自樣本S的光對應于其光束而被縮小之后通過冷屏13入射至攝像元件16。此處，暖屏10的開口 14小于冷屏13的開口 13d、13e，因此，即使將出入暖屏10的支撐構件11設置于真空容器12的外側，也能夠對應于多個倍率的顯微光學系統(tǒng)5適當地縮小紅外線像，因此，支撐構件11的構造簡單化。另外，該支撐構件11設置于與顯微光學系統(tǒng)5的光軸相交的方向，因此，也容易地實現了支撐構件11的小型化。其結果，在將樣本S的觀察倍率切換成多個時能夠降低背景噪聲，并且能夠容易地實現顯微觀察用光學裝置4的小型化。
[0053]另外，支撐構件11構成為使暖屏10的開口 14在靠近真空容器11的樣本S側的窗部12a的位置，即在對應于微光學系統(tǒng)8的瞳孔位置的位置能夠出入，因此，在使用高倍率的微光學系統(tǒng)8的情況下，能夠匹配其直徑而縮小樣本S的紅外線像。
[0054]另外，根據顯微觀察用光學裝置4，通過設置于暖屏10的反射面15，在攝像元件16中，觀測到來自冷屏13的光，未觀測到由攝像元件16反射的光。由此，在切換使用樣本S側的顯微光學系統(tǒng)5的情況下，能夠降低由攝像元件16得到的檢測像中的點噪聲以及背景噪聲這兩者。
[0055]在一般的顯微鏡裝置中，在使用高倍率的物鏡與低倍率的物鏡的雙方時，首先，為了有效地使用低倍率的透鏡，需要充分地擴大攝像機側的NA。具體而言，在相對于低倍率的透鏡的攝像機的倍率為a、NA為η的情況下，需要將攝像機側的NA設定為n/a。但是，高倍率的透鏡所需要的NA與低倍率的透鏡相比為數十分之一，因此，為了有效地使用雙方的透鏡，用于調整攝像機的NA的冷屏需要配合低倍率的透鏡的NA。因此，在現有的顯微鏡裝置中，成為在使用高倍率的透鏡時從多余的NA的部分觀察了周圍的輻射而使背景噪聲上升的結果。為了解決背景噪聲的問題，有效的是對應于物鏡改變冷屏的尺寸，但是，冷屏通常配置于真空中且被冷卻成極低溫，因此，難以設置用于尺寸變更的機構。相對于此，根據本實施方式，通過對應于樣本S側的顯微光學系統(tǒng)5的倍率,使真空容器12外的暖屏10出入，從而能夠獲得縮小了冷屏的尺寸的效果。另外，暖屏10的位置不限于射出瞳孔的位置，因此，無需設計專用的物鏡，全體的光學設計變得容易。
[0056]另外,在現有文獻(日本特開平6-160696號公報)所記載的紅外線光學裝置中，交換物體側的交換透鏡時沿著交換透鏡的光軸使鏡孔徑移動，從而在各種像側數值孔徑的交換透鏡中能夠適當地進行觀察，但是，需要用于微調整鏡孔徑的位置的機構，存在裝置大型化的趨勢。另外，在交換對象的多個交換透鏡的數值孔徑的差大的情況下，需要加長鏡孔徑的可調整距離，因此，存在裝置大型化的趨勢。相對于此，在本實施方式的顯微觀察用光學裝置4中，在與顯微光學系統(tǒng)5的光軸相交的方向上設置有出入暖屏10的支撐構件11，因此，無需用于微調整的機構，無需在光軸方向上確保距離，裝置的小型化是容易的。
[0057]另外，在暖屏10的反射面15，從開口 14側向外側連續(xù)地形成有反射面15a與反射面15b，因此，攝像元件16中能夠以不觀測來自冷屏13以外的部分的輻射熱的方式設定，并且能夠難以觀測攝像元件16自身的反射光。
[0058]另外，暖屏10的反射面15b的曲率半徑設定為攝像元件16與暖屏10的距離的2倍以下，因此，能夠難以相對于攝像元件16入射來自冷屏13的外側的高溫部的輻射。
[0059]再有，暖屏10的開口 14小于冷屏13的開口 13d、13e，因此，即使切換地使用樣本S側的顯微光學系統(tǒng)，也能夠對應于該顯微光學系統(tǒng)5的NA而降低檢測像中的背景噪聲。
[0060][第2實施方式][0061]圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的顯微觀察用光學裝置24的主要部分的平面圖。本實施方式的顯微觀察用光學裝置24，暖屏10的反射面15的形狀與第I實施方式所涉及的顯微觀察用光學裝置4不同。
[0062]具體而言，顯微觀察用光學裝置24的暖屏10從開口 14的開口端向外側，形成有沿著包括開口 14的開口端的面的平面狀的反射面15c。通過這樣的形狀的反射面15c，從攝像元件16延伸的視線S4朝向冷屏13的任一個的光圈構件13b、13c的冷卻了的部分。與此同時，光束B2在攝像元件16的攝像面散射以及反射而產生的散射光、反射光由反射面15c而反射至攝像元件16的外側，不入射至攝像元件16。
[0063][第3實施方式]
[0064]圖10是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的顯微觀察用光學裝置44的主要部分的平面圖。本實施方式的顯微觀察用光學裝置44，在暖屏10的反射面15的形狀、暖屏10以及支撐其的支撐構件11與收納暖屏13的真空容器12分離的方面，與第I實施方式所涉及的顯微觀察用光學裝置4不同。
[0065]S卩，暖屏10以在從真空容器12的窗部12a分離的位置上能夠出入于中繼透鏡9的光軸上的方式被支撐構件11支撐。再有，也可以在暖屏10與窗部12a之間配置鏡等的光學系統(tǒng)，也可以通過該光學系統(tǒng)改變通過暖屏10的光束B2的朝向，將攝像元件16以及冷屏13與中繼9的光軸偏移地配置。由此，能夠避免顯微觀察用光學裝置44的大型化。
[0066]另外，顯微觀察用光學裝置24的暖屏10從開口 14的開口端向外側,形成有相對于包括開口 14的開口端的面的傾斜角逐漸地變大那樣的凹面狀的反射面15d。通過采用凹面狀的反射面15d從而能夠對攝像元件16容易地設定反射來自冷屏13的光的形狀。通過這樣的形狀的反射面15d，從攝像元件16延伸的視線S5、S6、S7朝向冷屏13的內部的冷卻了的部分。與此同時，光束B2在攝像元件16的攝像面散射以及反射而產生的散射光、反射光由反射面15d而反射至攝像元件16的外側，不入射至攝像元件16。
[0067][第4實施方式]
[0068]圖11是表示本發(fā)明的第4實施方式所涉及的顯微觀察用光學裝置64的主要部分的平面圖。本實施方式的顯微觀察用光學裝置64，在暖屏10與冷屏13之間的真空容器12的窗部12a的外側附近設置有輔助暖屏70的方面，與第3實施方式所涉及的顯微觀察用光學裝置44不同。
[0069]該輔助暖屏70是具有大致圓板狀的形狀的遮光性構件，以沿著真空容器12的窗部12a其中心軸與中繼透鏡9的光軸一致的方式配置。另外，在輔助暖屏70的中心部，形成有具有比光束B2的直徑充分大的直徑，面對冷屏13的開口的圓形的開口 74。再有，在輔助暖屏70的窗部12a側的開口 74的外側的面，形成有平面狀的反射面75。
[0070]通過具備這樣的輔助暖屏70，從攝像元件16延伸至暖屏10的外側的視線S8通過輔助暖屏70的反射面75而朝向冷屏13的冷卻了的部分。與此同時，從攝像元件16的攝像面朝向暖屏10的外側的散射光、反射光通過反射面75而反射至冷屏13的外側，不入射至攝像元件16。
[0071]根據這樣的結構的顯微觀察用光學裝置64，能夠防止來自攝像元件16的反射光以及散射光再次入射至攝像元件16，并且即使縮小暖屏10的直徑也可以難以將來自高溫部的光入射至攝像元件16。其結果，能夠使裝置小型化并且光學設計變得容易。[0072]再有，本發(fā)明不限定于上述的實施方式。例如，暖屏的數量不限定于特定數，也可以根據在樣本S側切換使用的物鏡的數量增減。另外，形成于輔助暖屏70的窗部12a側的開口 74的外側的面的反射面75不限于平面狀，可以為球面等的凹面狀，也可以為圓錐面狀。
[0073]暖屏的反射面的形狀也可以為圖12所示那樣的形狀。在該圖所示的本發(fā)明的變形例的暖屏110，從開口 114的開口端向外側，沿著中繼透鏡9的光軸的截面為圓弧狀，關于中繼透鏡9的光軸旋轉對稱的反射面115形成于攝像元件16側。該反射面115，通過反射面115形成的圓弧的中心位于攝像元件16的檢測面上的端部，在反射面115的垂線不與光軸相交而相對于光軸垂直的方向上具有延伸至位于同一方向的攝像元件16的端部那樣的形狀。但是，該反射面115，不一定限定于其圓弧的中心位于攝像元件16的端部的形狀，也可以為較攝像元件16的端部更位于中央部的形狀。通過具有這樣的反射面115的暖屏110，以對攝像元件16映出冷屏13并且不映出攝像元件16自身的方式設定。具體而言，能夠防止從暖屏Iio的開口 114入射的信號或者噪聲的一部分在攝像兀件16的表面正反射，進而在暖屏110反射后返回至攝像元件16。另外，使反射面115上的各點的法線盡可能朝向內側，從而能夠對攝像元件16映出冷的部分、即冷屏13。
[0074]另外，暖屏的反射面的形狀也可以為圖13所示那樣的形狀。在該圖所示的本發(fā)明的變形例的暖屏210，從開口 214的開口端向外側，沿著中繼透鏡9的光軸的截面為圓弧狀，關于中繼透鏡9的光軸旋轉對稱的反射面215形成于攝像元件16側。該反射面215，通過反射面215形成的圓弧的中心位于攝像元件16的檢測面上的相反側的端部，在反射面215的垂線與光軸相交且相對于光軸垂直的方向上具有延伸至位于相反方向的攝像元件16的端部那樣的形狀。但是，該反射面215，不一定限定于其圓弧的中心位于攝像元件16的端部的形狀，也可以為較攝像元件16的端部更位于中央部的形狀。通過具有這樣的反射面215的暖屏210，與暖屏110相同，以對攝像元件16映出冷屏13并且不映出攝像元件16自身的方式設定。
[0075]另外，暖屏的反射面的形狀，如圖14所示，也可以為組合反射面115與反射面215的形狀那樣的形狀。在該圖所示的本發(fā)明的變形例的暖屏310，從開口 314的開口端向外側，2個反射面315a、351b按該順序形成于攝像元件16側。該反射面315a為與反射面115相同的截面形狀，具有通過反射面315a形成的圓弧的中心位于攝像元件16的檢測面上的端部那樣的形狀。另外，反射面315b是與反射面215相同的截面形狀，具有通過反射面315b形成的圓弧的中心位于攝像元件16的檢測面上的相反側的端部那樣的形狀。通過具有這樣的反射面315的暖屏310，與暖屏110、210相同，以對攝像元件16映出冷屏13并且不映出攝像元件16自身的方式設定。
[0076]另外，暖屏的反射面的形狀也可以為圖15所示那樣的形狀。在該圖所示的本發(fā)明的變形例的暖屏90，形成有具有向攝像元件16側擴展的內壁的開口 94，在該開口 94的內壁形成有反射面95。這樣的反射面95成為相對于包括開口 94的開口端的面的傾斜角一定的圓錐面形狀，該傾斜角以及暖屏90的厚度(=開口 94的長度)以對攝像元件16映出冷屏13并且不映出攝像元件16自身的方式設定。
[0077]另外，在顯微裝置I中，也可以具備驅動顯微觀察用光學裝置4、22、44、64的支撐構件11的驅動機構以及控制該驅動機構的控制電路，該控制電路也可以基于事先登記的物鏡的數據，以自動地出入暖屏10的方式控制。
[0078]另外，顯微裝置1，作為觀察對象、即樣本S，可以將半導體、無機?有機的發(fā)出熒光.磷光的物質等的發(fā)出紅外線等的特定波長的光的各種物體作為對象。
[0079]此處，第2倍率優(yōu)選高于第I倍率。在此情況下，可以在低倍率與高倍率切換物體的觀察倍率。
[0080]另外，優(yōu)選，支撐構件構成為在靠近真空容器的物體側的窗部的位置能夠出入暖屏的第2開口。若具備該支撐構件，則在使用第2倍率的光學系統(tǒng)的情況下，可以配合其像側數值孔徑而縮小直徑。
[0081]再有，優(yōu)選，支撐構件構成為在對應于具有第2倍率的光學系統(tǒng)的瞳孔位置的位置能夠出入暖屏的第2開口。若具備該支撐構件，則在使用第2倍率的光學系統(tǒng)的情況下，可以配合其像側數值孔徑而縮小直徑。
[0082]再有，優(yōu)選，暖屏的反射面以對攝像元件映出冷屏并且不映出攝像元件自身的方式形成。根據 該結構，通過設置于暖屏的反射面，在攝像元件中，觀測到來自冷屏的光，未觀測到在攝像元件反射的光。由此，在切換使用物體側的光學系統(tǒng)的情況下，可以降低由攝像元件得到的檢測像中的點噪聲以及背景噪聲這兩者。
[0083]再有，優(yōu)選，在暖屏的反射面，從開口側向外側，連續(xù)地形成有相對于包括開口的面的傾斜平緩的第I面以及相對于該面的傾斜陡峭的第2面。若采取該結構，則可以以通過第2面在攝像元件中不觀測來自冷屏以外的部分的光的方式設定，并且能夠通過第I面難以觀測攝像元件自身的反射光。
[0084]另外，優(yōu)選，反射面的至少一部分形成為凹面狀。在此情況下，對攝像元件可以容易地設定反射來自冷屏的光的形狀。
[0085]再有，優(yōu)選，還具備設置于暖屏與冷屏之間的真空容器外，具有面對暖屏的開口的開口，作為在攝像元件側形成有反射面的光圈構件的輔助暖屏。如此，可以防止來自攝像元件的反射光再次入射至攝像元件，并且即使縮小暖屏的直徑也可以難以對攝像元件入射來自高溫部的光。
[0086]再有，優(yōu)選，暖屏的反射面的曲率半徑為攝像元件與暖屏的距離的2倍以下。若采取該結構，則能夠難以對攝像元件入射來自冷屏的外側的高溫部的光。
[0087]再有，優(yōu)選，暖屏或者輔助暖屏的反射面的至少一部分形成為平面狀。在此情況下，可以防止因簡易的形狀反射攝像元件自身的光入射至攝像元件。
[0088]另外，優(yōu)選，暖屏或輔助暖屏的反射面的至少一部分形成為圓錐面狀。在此情況下，也可以防止因簡易的形狀反射攝像元件自身的光入射至攝像元件。
[0089]產業(yè)上的可利用性
[0090]本發(fā)明將用于將來自物體的光放大而進行觀察的顯微觀察用光學裝置作為使用用途，可以對多個觀察倍率的光學系統(tǒng)降低背景噪聲，并且能夠容易地實現裝置的小型化。
[0091]符號的說明
[0092]3…攝像機(攝像兀件)、4、22、44、64…顯微觀察用光學裝置、5…顯微光學系統(tǒng)、7…宏光學系統(tǒng)、8…微光學系統(tǒng)、10、90、110、210、310…暖屏、11…支撐構件、13...冷屏、13(1、136...開口、14、114、214、314...開口、15、15&、1513、15(3、15(1、115、215、3153、31513...反射面、16...攝像元件、70...輔助暖屏、74...開口、75...反射面。
【權利要求】
1.一種顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 是使來自物體的光入射至攝像元件的顯微觀察用光學裝置， 具備: 冷屏，具有對應于具有第I倍率的所述物體側的光學系統(tǒng)的第I開口，使來自所述物體的光通過至所述攝像元件并配置于真空容器內； 暖屏，具有對應于具有第2倍率的所述物體側的光學系統(tǒng)的第2開口，且是使來自所述物體的光向所述冷屏通過并配置于所述真空容器外的光圈構件；以及支撐構件，將所述暖屏能夠出入地支撐于來自所述物體的光的光軸上， 所述暖屏在所述攝像元件側具有反射面， 所述第2開口小于所述第I開口。
2.如權利要求1所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 所述第2倍率高于所述第I倍率。
3.如權利要求1或2所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 所述支撐構件構成為在靠近所述真空容器的所述物體側的窗部的位置能夠使所述暖屏的所述第2開口出入。
4.如權利要求1至3中任一項所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 所述支撐構件構成為在與具有所述第2倍率的所述光學系統(tǒng)的瞳孔位置對應的位置能夠使所述暖屏的所述第2開口出入。
5.如權利要求1至4中任一項所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 所述暖屏的所述反射面以對所述攝像元件映出所述冷屏并且不映出所述攝像元件自身的方式形成。
6.如權利要求1至5中任一項所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 在所述暖屏的所述反射面，從所述開口側向外側，連續(xù)地形成有相對于包括所述開口的面的傾斜平緩的第I面和相對于該面的傾斜陡峭的第2面。
7.如權利要求1至6中任一項所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 所述反射面的至少一部分形成為凹面狀。
8.如權利要求7所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 還具備: 輔助暖屏，設置于所述暖屏與所述冷屏之間的所述真空容器外，具有面對所述暖屏的所述開口的開口，且是在所述攝像元件側形成有反射面的光圈構件。
9.如權利要求1至8中任一項所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 所述暖屏的所述反射面的曲率半徑為所述攝像元件與所述暖屏的距離的2倍以下。
10.如權利要求1至9中任一項所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 所述暖屏的所述反射面的至少一部分形成為平面狀。
11.如權利要求1至10中任一項所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 所述暖屏的所述反射面的至少一部分形成為圓錐面狀。
12.如權利要求8所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于， 所述輔助暖屏的所述反射面的至少一部分形成為平面狀。
13.如權利要求8所述的顯微觀察用光學裝置，其特征在于，所述輔助暖屏的所述反射面的至少一部分形成為圓錐面狀。`
【文檔編號】G02B7/02GK103649814SQ201280032676
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年5月17日 優(yōu)先權日:2011年6月30日
【發(fā)明者】中村共則, 荒田育男, 伊藤能弘 申請人:浜松光子學株式會社