JP3135516U

JP3135516U - 反射対物鏡および反射対物鏡を応用した赤外顕微鏡

Info

Publication number: JP3135516U
Application number: JP2007005191U
Authority: JP
Inventors: 田中　豊彦
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2017-07-06

Abstract

【課題】結像精度が組み立て精度の良否によって影響されない、球面鏡を用いた反射対物鏡を提供する。
【解決手段】円筒スペーサー３の両側に凹面鏡１と凸面鏡２が配設されている。凹面鏡１はその反射面が円筒スペーサー３の右端の外周に接する状態で、円筒スペーサー３に取り付けられた抑えバネ６によって保持されている。円筒スペーサー３の左端中央部には円筒スペーサー３の軸を中心とする凸面鏡用円孔１０が開設されており、凸面鏡２は、その反射面が凸面鏡用円孔１０の端部に接する状態で、抑えバネ７によって保持されている。また、円筒スペーサー３の右端には、光が通る開孔部５が開設されている。
【選択図】図１

Description

本考案は、物質の定性・定量分析に使用される赤外分光光度計と組み合わされて微小試料の顕微分光分析を行う赤外顕微鏡に使用される反射対物鏡に関する。

赤外顕微鏡は赤外線波長領域で顕微分光を行う装置で、微小試料に適するように、赤外光束をごく小さな面積に集光させるように設計されている。近年、フーリエ変換赤外分光光度計と組み合わせて、フーリエ変換赤外分光法の特長である高感度を利用する赤外顕微鏡が開発されている。その原理は、フーリエ変換赤外分光光度計の干渉計からの赤外光が、反射鏡を介して赤外顕微鏡に導かれ、反射対物鏡を用いて試料上の微小領域に集光される。照射された試料面を透過あるいは反射した赤外光束は反射対物鏡によって集光され、そのうち、微小な測定対象部分からの光束のみが、試料部あるいは結像部に置かれた絞り（可変アパーチャ）で選択され、最終的に半導体検出器（ＭＣＴ）に導かれる。半導体検出器（ＭＣＴ）の出力はフーリエ変換され、赤外スペクトルが得られるものである。（特許文献１参照）

赤外顕微鏡では、可視光による観察と赤外光による測定を共通の光学系を用いて行う。しかも高倍率を必要とするため、一般にレンズを用いた光学系は使用されず、ミラーを組み合わせた反射対物鏡が使用される。その構造は、その中央に開孔を持った１個の凹面鏡と、それより小さい１個の凸面鏡を、互いに対向するように配設したもので、凹面鏡の後方の光源から開孔を通って入射する光を、凸面鏡の後方に結像させる、あるいは逆に、凸面鏡の後方の光源からの光を、凹面鏡で集光して凸面鏡に送り、凸面鏡で反射した光を、開孔を通しその後方に結像させる。この場合、凹面鏡および凸面鏡の反射面の形状は、収差の極めて少ない結像を目的として、放物面や楕円面等の非球面を用いる特殊なケースを除けば、球面鏡を利用する場合が多い。

従来使用されている反射対物鏡の例を図４に示す。また、図５には、図４に示した反射対物鏡の左側面図を示す。この反射対物鏡においては、凹面鏡１は凹面鏡ホルダー８の内部に接着等の方法で保持されており、凸面鏡２は、凸面鏡ホルダー９の中心部に接着等の方法で保持されている。凹面鏡１と凸面鏡２の反射面同士が互いに対向し、互いの光軸が一致するように、凹面鏡ホルダー８と凸面鏡ホルダー９が組み合わされている。

図５に示すように、凸面鏡ホルダー９には、光を通すための円形の開孔部５が開設されており、開孔部５の中央を渡る梁の中心に凸面鏡２が保持されている。また、図４に示すように凹面鏡１の中心部と凹面鏡ホルダー８の中心部に連通して、光を通すための開孔部４が開設されている。

図４に鎖線で示したように、第１の焦点Ｆ１を発した光は、凸面鏡ホルダー９の開孔部５を通過したのち凹面鏡１で反射され、さらに凸面鏡２で反射され、凹面鏡１の開孔部４を通過したのち、第２の焦点Ｆ２に収束する。このことにより、焦点Ｆ１の位置にある微小な試料の拡大された実像が焦点Ｆ２の位置に観察される。また、逆に焦点Ｆ２を発した光は、図４の鎖線の経路を逆行して、焦点Ｆ１に収束する。これによって、焦点Ｆ２を通る赤外光を焦点Ｆ１に置かれた試料の上の微小な部分に集光して照射することができる。
特開２００１−１７４７０８号公報

反射対物鏡の結像品質は、凹面鏡１および凸面鏡２の鏡面の精度以外に、凹面鏡１および凸面鏡２の相対位置関係の精度によって大きく左右される。凸面鏡２と凹面鏡１の光軸が正確に一直線上にあること、両者の距離が正確に設計値に一致していること等が非常に重要な条件となる。

しかしながら、上述の従来技術による反射対物鏡では、凹面鏡１を凹面鏡ホルダー８に取り付ける位置に誤差が生じやすい。同様に凸面鏡２と凸面鏡ホルダー９の位置にも誤差が生じやすい。また最終的に凹面鏡ホルダー８と凸面鏡ホルダー９を組み合わせる時も誤差が生じやすい。この結果、組み立てられた反射対物鏡の結像品質が低下しやすいという問題点がある。

本考案は、上記の課題を解決するため、結像性の良い反射対物鏡を提供することを目的としており、本考案にかかる反射対物鏡は、光軸のまわりに光束が通過する開孔部を有する１個の凹面鏡と、前記凹面鏡より小径でかつ同一光軸上に前記凹面鏡の反射面側に凸面を対置させた１個の凸面鏡と、光軸と一致する中心軸を有し中心軸に垂直な両端面を持つ１個の円筒スペーサーと、前記凹面鏡の反射面を常時前記円筒スペーサーの一端の断面の全外周に付勢する手段と、前記凸面鏡の反射面を常時前記円筒スペーサーの他端の断面の全内周に付勢する手段を備えたことを特徴とする。また、本考案にかかる赤外顕微鏡は、光軸を赤外顕微鏡の光軸とする上記本考案にかかる反射対物鏡を備えたことを特徴とする。

反射面が球面である凹面鏡と凸面鏡を用いた反射対物鏡において、結像精度が組み立て工程で低下することが少なくなり、バラツキの少ない製品を生産でき、組み立て工程の時間を短縮できる。

本考案のかかる反射対物鏡は、「円筒をその軸と直交する面で切った端面（円）を、円筒の径より大きな径の球面に押し当てた時、円筒の端の円で囲まれる部分球面の中心軸は、円筒の軸と一致する」という幾何学的事実を用いており、１個の円筒スペーサーの両端に凹面鏡と凸面鏡を、双方の反射面を互いに対向するように配設している。

本考案の一実施例を図１および図２に示す。図１は、反射対物鏡を光軸を含む平面で切った断面図である。図２は、図１の反射対物鏡を左側面より見た図である。

図１に示すように、本実施例の反射対物鏡は円筒スペーサー３の両側に凹面鏡１と凸面鏡２が配設されている。凹面鏡１はその反射面が円筒スペーサー３の右端の外周に接する状態で、円筒スペーサー３に取り付けられた抑えバネ６によって保持されている。円筒スペーサー３の左端中央部には円筒スペーサー３の軸を中心とする凸面鏡用円孔１０が開設されており、凸面鏡２は、その反射面が凸面鏡用円孔１０の端部に接する状態で、抑えバネ７によって保持されている。また、円筒スペーサー３の右端には、光が通る開孔部５が開設されている。

図２の（ａ）に示すように、凹面鏡１と円筒スペーサー３は複数個の抑えバネ６で保持されている。また、凸面鏡２は、開孔部５を渡る梁の上に抑えバネ７で保持されており、図２の（ｂ）の部分断面図に示すように凸面鏡２の反射面は凸面鏡用円孔１０の端部に接している。なお、図２（ｂ）において図２（ａ）と同一の符号で示されるものは図２（ａ）と同一物である。

図１の鎖線で示すように、焦点Ｆ１を発した光は、開孔部５を通過し、凹面鏡１によって反射され、さらに凸面鏡２によって反射され、開孔部４を通って焦点Ｆ２に収束する。また、逆に焦点Ｆ２を発した光は、図１の鎖線の経路を逆行して、焦点Ｆ１に収束する。

図１に示した実施例では、通常の組み立て作業においては円筒スペーサー３の中心軸上に凹面鏡１の中心と凸面鏡２の中心が来るよう調節される。しかし、本考案の効果は、万一組み立て時のミスによって、凹面鏡１および凸面鏡２の中心が円筒スペーサー３の軸から僅かにずれた場合にでも、双方の光軸は常に円筒スペーサーの軸に一致することにある。図３には、凹面鏡１と凸面鏡２の位置を故意に大きくずらせた場合の例を示している。

この例では、凹面鏡１と凸面鏡２を太い矢印に示した方向にずらせている。このような場合でも、凹面鏡１と円筒スペーサー３との切線の内部の球面は、凹面鏡１をずらせる前の切線内部の球面と完全に同一の形状である。よって、凹面鏡１をずらせる前後で、凹面鏡１の光軸は完全に一致しており、ずれによる結像精度の変化は生じない。凸面鏡２のずれについても、同じ議論が成り立つ。したがって、凹面鏡１に開孔部４を光が通過する範囲のずれであれば、焦点Ｆ１の像は正しく焦点Ｆ２に正しく結像される。これによって、凹面鏡１と凸面鏡２と円筒スペーサー３を精度よく製作すれば、組み立て作業による若干の位置の誤差に影響されない反射対物鏡が得られる。なお、図３において図１と同一の符号で示されているものは図１と同一のものである。よって詳細な説明は省略する。

本考案の特徴は上述したとおりであるが、凹面鏡や凸面鏡の個数や保持方法は、上記の図や例に限定されるものではない。たとえばその保持方法として、上述した抑えバネによる方法以外に、接着等の方法も採用可能である。

本考案にかかる反射対物鏡の一実施例。図１の反射対物鏡の左側面図。本考案の反射対物鏡の効果を示す図。従来の反射対物鏡。図４の左側面図。

符号の説明

１凹面鏡
２凸面鏡
３円筒スペーサー
４、５開孔部
６、７抑えバネ
８凹面鏡ホルダー
９凸面鏡ホルダー
１０凸面鏡用円孔
Ｆ１、Ｆ２焦点

Claims

光軸のまわりに光束が通過する開孔部を有する凹面鏡と、前記凹面鏡より小径でかつ同一光軸上に前記凹面鏡の反射面側に凸面を対置させた凸面鏡と、光軸と一致する中心軸を有し中心軸に垂直な両端面を持つ円筒スペーサーと、前記凹面鏡の反射面を常時前記円筒スペーサーの一端の断面の外周に付勢する手段と、前記凸面鏡の反射面を常時前記円筒スペーサーの他端の断面の内周に付勢する手段とを備えたことを特徴とする反射対物鏡。
光軸を赤外顕微鏡の光軸とする請求項１記載の反射対物鏡を備えた赤外顕微鏡。