JP6767023B2 - 真空容器用の撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は真空容器用の撮像装置に関し，より詳細には，真空容器の内部に挿入して使用される撮像装置に関する。

半導体製造に際し行われる基板に対する成膜等のように，不純物の混入や不純物との反応（例えば酸化）等を排除した状態で行うことが要求される作業や処理は，通常，内部を真空とした真空容器内において行われる。

このような真空容器には，大気側から真空容器内部を観察できるようにするための覗き窓を設けるのが一般的であり，この覗き窓を介して，真空容器内で処理対象物に対して行われている処理の様子や変化の状態を観察し，あるいは撮影等することができるようになっている。

しかし，このような覗き窓を介して行われる観察や撮影では，窓枠によって視界が制限されるために真空容器内を広範囲に観察することができず，また，処理対象物を真空容器外より観察することとなるために，処理対象物に近付いて接写等することができない等の，多くの制約を伴うものとなっている。

そのため，真空容器内部の，より接近した位置で処理対象物を観察することができるようにするために，真空容器内に配置した撮像装置によって処理対象物を撮影することが提案されている。

このような撮像装置７００として，後掲の特許文献１には，真空室７０１内に，一端にガラス窓７０６を備えたシリンダ７０４を設け，その内部にＣＣＤカメラなどの電子式カメラのヘッド部７０７を収容すると共に，該シリンダ７０４の他端に設けた開口７０９と真空容器の壁面７１０に形成された開口７１１間を金属製のベローズ７０５によって気密に接続することにより，カメラのヘッド部７０７を収容するシリンダ７０４内の空間と，配線等が収容されるベローズ７０５内の空間を，真空室７０１から隔絶した真空容器用のモニタカメラ装置７００が記載されている（図７参照）。

なお，前掲の特許文献１には，被写体を照明する照明装置に関する言及はされていないが，ＣＣＤカメラ等の電子式のカメラにおいて，図８（Ａ），（Ｂ）に示すように，カメラのヘッド部に光ファイバー〔図８（Ａ）参照〕や小型電球，ＬＥＤ〔図８（Ｂ）参照〕等の光源を内蔵した照明付のカメラは公知である（非特許文献１）。

実開昭６４−５５７７６号公報

ニスコ株式会社のホームページ中の「特殊カメラ／光源装置」（http://www.nisco-net.co.jp/product/camera.html）

以上のように構成された特許文献１に記載のモニタカメラ装置７００によれば，カメラのヘッド部７０７を，気密にしたシリンダ７０４内に封入した状態で真空室７０１内に配置することで，真空室７０１内に外部から大気が入り込むことを防止しつつ，カメラのヘッド部７０７を真空室７０１内に配置することで，被写体である処理対象物を，より接近した位置より撮影することが可能となっている。

しかし，特許文献１に記載のモニタカメラ装置７００には照明装置が設けられていないために，このモニタカメラ装置７００で暗い真空室７０１内を撮影しようとすれば，真空室７０１の壁面７１０に設けた覗き窓（図示せず）を介して内部に光を照射し，被写体を照らす等した状態で撮影を行うことが必要となる。

しかし，このような覗き窓を介して行う照明では，光を照射できる範囲が窓枠によって制約され，また，被写体に対し光を当てる方向が一方向に限定される等の制約があり，被写体の照明を必ずしも適切に行うことができるものではない。

そこで，本発明の発明者らは，試みに，特許文献１に記載のモニタカメラ装置７００で使用しているカメラのヘッド部７０７として，非特許文献１として紹介したような照明付カメラのヘッド部に交換し，カメラのヘッド部に設けられている光源から照射した光を被写体に当てて撮影を行うことを試みた。

この構成では，暗い真空室７０１内であっても，被写体に対し，撮影方向より確実に光を当てることができるものの，カメラのヘッド部７０７に設けた照明より照射された光は，その前方に配置されたガラス窓７０６の内面で反射され，このようにして反射された光源からの光が，撮影された画像に写り込むことで，被写体を鮮明に撮影できない場合が生じた。

このような問題を解消する方法としては，ガラス窓７０６に使用するガラスとして表面に反射防止膜が形成されたガラスを使用することも考えられるが，ガラス窓７０６は真空容器内での使用による蒸着等によって汚染された場合には交換が必要となる消耗品である一方，反射防止膜が形成されたガラスは高価であるため，ランニングコストが嵩む。

また，カメラのヘッド部７０７とは別に照明装置を設け，この照明装置の発光部を，カメラのヘッド部７０７が収容されているシリンダ７０４及びベローズ７０５とは別個に設けたシリンダ及びベローズ中に収容して真空室７０１内に配置することも考えられるが，この構成では，真空室７０１内に多数のシリンダやベローズを配置することとなり，装置構成が複雑となる。

そこで，本発明は，上記従来技術の欠点を解消するために成されたものであり，比較的簡単な構成であり，且つ，カメラのヘッド部等の撮像機構の受光部と照明装置の発光部とを単一の容器（ケーシング）内に収容して真空室内の被写体に対する照明と撮影を行う構成でありながら，照明装置の発光部の写り込みを防止して，被写体を鮮明に撮影することができる真空容器用の撮像装置を提供することを目的とする。

以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態で使用する符号と共に記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするために記載したものであり，言うまでもなく，本願発明の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。

上記目的を達成するために，本発明の真空容器用の撮像装置１０は，
一端２０ａ側に形成された窓２８と，前記窓２８を封止するガラス，サファイヤ等の透光性材料から成る封止体２９，前記窓２８の内側に形成された収容空間２３を備え，真空容器５０の壁面５１に形成された開口５２に他端２０ｂ側を気密に取り付けることにより，前記真空容器５０の気密性を維持しつつ前記真空容器５０内に配置可能なケーシング２０を備え，前記ケーシング２０の前記封止体２９に対向して，撮像機構３０に設けた撮像素子３１に光（像）を導入するレンズや光ファイバー等の導光部材３２の受光部３２１を配置した真空容器用の撮像装置１０において，
前記ケーシング２０の前記収容空間２３に，前記封止体２９に対向して照明装置４０の発光部４１１を配置し，
前記封止体２９を撮影側封止体２９１と照明側封止体２９２に分割し，
前記撮像機構３０の前記受光部３２１前方を前記撮影側封止体２９１で封止して形成した撮影用の窓２８１と，前記照明装置４０の前記発光部４１１前方を前記照明側封止体２９２で封止して形成した照明用の窓２８２を，それぞれ設け，
前記窓２８の前記収容空間２３側に，前記撮影用の窓２８１と前記照明用の窓２８２との間から，前記撮像機構３０の受光部３２１と前記照明装置４０の発光部４１１間を仕切る遮光体２８ｂを設けたことを特徴とする（請求項１）。

上記構成の撮像装置１０において，前記撮像機構３０の前記受光部３２１を，前記収容空間２３側で前記撮影側封止体２９１に近接して対峙させると共に，
前記照明装置４０の前記発光部４１１を，前記収容空間２３側で前記照明側封止体２９２に近接して対峙させることが好ましい（請求項２）。

前記遮光体２８ｂの形成は，前記撮影用の窓２８１の開口縁２８１ａを前記収容空間２３側に延長して形成した撮影用遮光筒２８１ｂを設け，前記撮影用遮光筒２８１ｂ内に前記撮像機構３０の前記受光部３２１を収容することにより，撮影用遮光筒２８１ｂの壁面を前記遮光体２８ｂとしても良い（請求項３）。

また，前記撮影用遮光筒２８１ｂを設ける構成と共に，又は前記撮影用遮光筒２８１ｂを設ける構成に代えて，前記照明用の窓２８２の開口縁２８２ａを前記収容空間２３内に向かって延長して形成した照明用遮光筒２８２ｂを設け，前記照明用遮光筒２８２ｂ内に前記照明装置４０の前記発光部４１１を収容することにより，該照明用遮光筒２８２ｂの壁面によって前記遮光体２８ｂを形成するものとしても良い（請求項４）。

前記撮影側封止体２９１による前記撮影用の窓２８１の封止と，前記照明側封止体２９２による前記照明用の窓２８２の封止は，いずれも低融点ガラス２８５による溶着により行うことが好ましい（請求項５）。

更に，前記ケーシング２０のうち，少なくとも前記撮影用の窓２８１及び前記照明用の窓２８２が形成される一端２０ａ側の部分（後掲の実施形態におけるヘッド部２２）を，熱膨張率が２〜７（10^-6/k）の金属によって形成することが好ましい（請求項６）。

以上で説明した本発明の構成により，本発明の真空容器用の撮像装置１０によれば，以下の顕著な効果を得ることができた。

ケーシング２０の一端２０ａに，撮影側封止体２９１によって封止された撮影用の窓２８１と，照明側封止体２９２によって封止された照明用の窓２８２をそれぞれ形成し，好ましくは，撮像機構３０の受光部３２１を収容空間２３側で撮影側封止体２９１に近接して対峙させると共に，照明装置４０の発光部４１１を収容空間２３側で前記照明側封止体２９２に近接して対峙させた構成により，照明装置４０の発光部４１１から照射された光は，照明側封止体２９２を透過して被写体に照射されることで，被写体に対し撮影方向より確実に光を当てることができると共に，照明装置４０の発光部４１１より照射された光によって，撮影側封止体２９１の表面が光ることはなく，収容空間２３内に撮像機構３０の受光部３２１と共に照明装置４０の発光部４１１を収容した構成を採用した場合であっても，被写体を鮮明に撮影することができた。

前記撮影用の窓２８１と前記照明用の窓２８２との間から，前記撮像機構３０の受光部３２１と前記照明装置４０の発光部４１１間を仕切る遮光体２８ｂを設けた構成では，撮影側封止体２９１の内面に照明装置４０の発光部４１１からの光が写り込むことを確実に防止できるだけでなく，発光部４１１からの直接光が撮像機構３０の受光部３２１に直接入射することも防止でき，被写体をより鮮明かつ確実に撮影することができた。

このような遮光体２８ｂは，撮影用の窓２８１となる窓穴と，照明用の窓２８２となる窓穴をそれぞれ独立して形成すると共に，前記撮影用の窓２８１の開口縁２８１ａを前記収容空間２３内に向かって延長して形成した撮影用遮光筒２８１ｂを設け，前記撮影用遮光筒２８１ｂ内に撮像機構３０の受光部３２１を収容した構成により，及び／又は，照明用の窓２８２の開口縁２８２ａを前記収容空間２３内に向かって延長して形成した照明用遮光筒２８２ｂを設け，この照明用遮光筒２８２ｂ内に前記照明装置４０の発光部４１１を収容した構成により，容易に形成することができた。

前記撮影側封止体２９１による前記撮影用の窓２８１の封止と，前記照明側封止体２９２による前記照明用の窓２８２の封止を，いずれも低融点ガラス２８５を使用した溶着により行う構成では，低融点ガラス２８５はガラスやサファイヤ等で形成された封止体２９１，２９２との馴染みが良好であり，高い接着強度で高気密に封止が可能であると共に，樹脂製のＯリング等を使用して封止する場合に比較して，高真空，超高真空の真空容器５０内で使用した場合であっても不純物ガスが発生し難く，しかも，封止体２９１，２９２と封止材との熱膨張率を近付けることができるため，４００℃を越える真空環境下で使用した場合であっても，熱膨張率の差による亀裂や剥離等を生じ難いものとすることができた。

また，ケーシング２０のうち少なくとも前記撮影用の窓２８１及び前記照明用の窓２８２が形成される一端２０ａ側の部分（ヘッド部２２）を，コバール合金等の，熱膨張率が２〜７（10^-6/k）の金属（コバールは約５×１０^-6/k）によって形成した場合には，ガラスやサファイヤから成る封止体２９１，２９２の熱膨張率と，封止体２９１，２９２によって封止されるケーシング２０の先端部分（ヘッド部２２）の熱膨張率とを近付けることができ，本発明の撮像装置１０を，４００℃を越える真空環境下で使用した場合であっても，各部の熱膨張率の差による亀裂や剥離の発生等を，より一層，生じ難いものとすることができた。

本発明の撮像装置の全体構造を示す説明図。 ケーシングの分解断面図。 撮像機構の説明図。 照明装置の説明図。 図１のV−V線断面図。 防着保護体の取付例の説明図であり，（Ａ）は分解断面図，（Ｂ）は（Ａ）中に表示した矢視Ｂ方向より見た図。 従来の撮像装置の説明図（特許文献１の第２図に対応）。 照明付カメラのヘッド部の概略断面図であり（Ａ）は光ファイバー，（Ｂ）はＬＥＤ光源を備えたもの。

〔撮像装置の全体構造〕
図１に，本発明の撮像装置１０の全体構成を示す。

この撮像装置１０は，真空容器５０の壁面５１に形成された開口５２より真空容器内に挿入されるケーシング２０と，このケーシング２０内に受光部３２１が挿入される撮像機構３０と，前記ケーシング２０内に発光部４１１が挿入される照明装置４０を備えている。

〔ケーシング〕
図２に示すように，前述のケーシング２０は，一端２０ａ側にガラスやサファイヤ等の透光性材料によって形成された封止体２９（２９１，２９２）で封止された窓２８（２８１，２８２）を備えていると共に他端２０ｂ側に外周方向に突設するフランジ２４１を備えた，全体として円筒状に形成されており，真空容器５０の壁面５１に形成した開口５２内に，真空容器５０外から，窓２８（２８１，２８２）の形成された一端２０ａ側を真空容器５０内に向けて挿入すると共に，他端２０ｂに設けたフランジ２４１で，真空容器５０の壁面５１に形成した前述の開口５２を外側から塞ぐことで，真空容器５０内を気密に維持したまま，真空容器５０内にケーシング２０を挿入することができるように構成されている。

前述の封止体２９は，撮影側封止体２９１と，照明側封止体２９２に分割されており，撮影側封止体２９１で撮像機構３０の受光部３２１の前方を封止すると共に，照明側封止体２９２で照明装置４０の発光部４１１の前方を封止することにより，撮影用の窓２８１と照明用の窓２８２が，それぞれ形成されている。

図示の実施形態では，ケーシング２０の一端２０ａ側に撮影用の窓２８１となる窓穴と，照明用の窓２８２となる窓穴をそれぞれ独立して形成し，これらをそれぞれ別体として形成された撮影側封止体２９１と照明側封止体２９２によって封止する構成を採用しているが，封止体２９は，照明側封止体２９２に照射された光が，撮影側封止体２９１側に導入されることがないように両者が分離されていれば，必ずしも別体として構成されている必要はなく，例えば撮影側封止体２９１と照明側封止体２９２を金属製のロウ材で接着することにより，前記ロウ材によって両封止体２９１，２９２の境界部分に遮光壁が形成された一枚の封止体２９として形成するものとしても良く，あるいは，１枚のガラス板によって形成された封止体２９の，撮影側封止体２９１と照明側封止体２９２の境界となる部分にレーザ光を照射して，両者の境界部分の肉圧内をフロスト（すりガラス）化させて隔壁を形成することにより分離するものとしても良い。

この撮影用の窓２８１と照明用の窓２８２間から，収容空間２３側には，撮像機構３０の受光部３２１と照明装置４０の発光部４１１間を仕切る遮光体２８ｂが設けられている。

図示の実施形態では，撮影用の窓２８１の開口縁２８１ａを収容空間２３側に延長して撮影用遮光筒２８１ｂを形成すると共に，照明用の窓２８２の開口縁２８２ａを収容空間２３側に延長して照明用遮光筒２８２ｂを形成し，この撮影用遮光筒２８１ｂ内に後述する撮像機構３０の受光部３２１を収容すると共に，照明用遮光筒２８２ｂ内に後述する照明装置４０の発光部４１１を収容することで，両遮光筒２８１ｂ，２８２ｂの内壁間が遮光体２８ｂとなり，これにより，撮影側封止体２９１の収容空間側表面に照明装置４０の発光部４１１が写り込むことも防止することができると共に，撮像機構３０の受光部３２１に，照明装置４０の発光部４１１からの直接光が入射することも防止できる。

なお，図示の例ではこの遮光筒として，撮影用遮光筒２８１ｂと照明用遮光筒２８２ｂの双方を設ける構成としたが，この遮光筒は，いずれか一方のみを設ける構成としても良い。

図示の実施形態にあっては，図２に示すように，前述のケーシング２０を，円筒状に形成したケーシング本体２１と，このケーシング本体２１の一端に取り付けられるヘッド部２２，及びケーシング本体２１の他端に取り付けられる基端部２４をそれぞれ別個に形成し，これらを組立てることにより，ケーシング２０を形成している。

そして，このうちのヘッド部２２に，前述した撮影用の窓２８１，照明用の窓２８２，撮影用遮光筒２８１ｂ，及び照明用遮光筒２８２ｂを形成している。

このヘッド部２２は，図示の実施形態では，円柱状の金属材を加工して形成したもので，この円柱状金属材の軸線方向と平行に撮影用遮光筒２８１ｂとなる貫通孔と，照明用遮光筒２８２ｂとなる貫通孔を穿設し，この金属材の一端側における前記孔のそれぞれの端縁に，撮影側封止体２９１と，照明側封止体２９２とを嵌合させる座繰りを形成して，この部分を撮影用の窓２８１及び照明用の窓２８２として形成すると共に，前記円柱状金属材の他端側に，ケーシング本体２１の一端を受け入れるソケット２２１を形成し，このソケット２２１内にケーシング本体２１の一端に形成した細径部２１１を挿入することで，前述した撮影用の窓２８１，照明用の窓２８２，撮影用遮光筒２８１ｂ，照明用遮光筒２８２ｂをケーシング２０の一端２０ａに形成している。

もっとも，ケーシング２０の一端２０ａ部分の形成方法は，前述した撮影用の窓２８１，照明用の窓２８２，及び遮光体２８ｂ（撮影用遮光筒２８１ｂ及び／又は照明用遮光筒２８２ｂ）を設けることができるものであれば，前述した構成に限定されず，各種の変更が可能である。

このヘッド部２２に設けた撮影用の窓２８１や照明用の窓２８２に対する撮影側封止体２９１や照明側封止体２９２の封止は，例えば樹脂製のＯリング等を介在させて行うことも可能であるが，樹脂製のＯリングを使用する場合，予め脱ガス処理を施したＯリングを使用した場合であっても，高真空，超高真空とされた真空容器５０内に配置した場合には不純物ガスの発生源となり得ることから，好ましくは，金属によるロウ付けや，低融点ガラス（フリットガラス）による溶着によって封止することが好ましく，本実施形態にあっては低融点ガラス２８５による溶着によって封止するものとした。

また，ヘッド部２２の材質として，熱膨張率が２〜７（10^-6/k）の金属を使用することが好ましく，この構成の採用は，前述したように低融点ガラスによる溶着によって撮影用の窓２８１と照明用の窓２８２を封止する場合に特に好ましい。

このような金属材料としては，一例としてＦｅ−Ｎｉ系合金を挙げることができ，本実施形態にあっては，このような金属材料としてコバール（Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏ）を使用した。

また，前述のヘッド部２２の材質としては，ステンレス鋼，銅合金，アルミニウム合金などの他，アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などのセラミックスを使用することもできる。

なお，前記ヘッド部２２に対する封止体２９１，２９２の封止は，前述した低融点ガラス（フリットガラス）による溶着の他，前掲の「コバール」を使用したロウ付けや，銀ロウ付け，接着剤，インジウムによる拡散結合，別の成膜装置やメッキにて成膜後，真空中にて表面を活性化し，貼り合わせる接合方法，Ｏ−リング，メタルガスケット・ヘリコフレックス等によって行うこともできる。

ヘッド部２２の材料として，上記熱膨張率の金属材料を使用することで，ガラスやサファイヤ等の透光性材料（本実施形態ではガラス）によって形成された撮影側封止体２９１や照明側封止体２９２，及び低融点ガラス２８５等のガラスの熱膨張率〔２〜７（10^-6/k）〕と，ヘッド部２２を構成する金属材料の熱膨張率を近付けることができ，その結果，溶着時における各部材間の馴染みが良好で高強度で，高い密封性を以て封止を行うことができると共に，ケーシング２０を，高温又は低温となる真空容器５０内に挿入して使用する場合のように，ケーシング２０の温度が２５０℃を越える真空環境で使用した場合であっても，熱膨張率の差によって生じる寸法差によって撮影側封止体２９１や照明側封止体２９２が剥離し，あるいはそれぞれの窓２８１，２８２を封止している低融点ガラスに亀裂が入る等して，真空容器５０内の空間に，ケーシング２０内の大気が導入されることを防止できる。

本実施形態では，一例として，ヘッド部２２を前述のコバール，撮影側封止体２９１と照明側封止体２９２を双方共にほうケイ酸ガラス，低融点ガラス（フリットガラス）として，ビスマス珪酸塩系ガラス（Ｂｉ₂Ｏ₃-Ｂ₂Ｏ_3-ＳｉＯ₂）を使用し，また，ケーシング本体として，高真空，超高真空中であってもガスの放出量が少ないＳＵＳ３０４を使用した。

なお，撮影側封止体２９１及び照明側封止体２９２の封止は，前述した低融点ガラス２８５による封止に代え，撮影側封止体２９１や照明側封止体２９２として使用しているガラスの熱膨張率に近い熱膨張率を有する金属，例えばＦｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏ（コバール）等の金属材料を使用してロウ付けによる封止を行う場合でも，同様に，熱膨張率の差による亀裂や剥離が生じ難い封止を行うことが可能である。

以上のように構成されたヘッド部２２には，更に，前述した封止体２９（２９１，２９２）の防汚や保護を目的として前記封止体２９（２９１，２９２）の前面を，同様にガラスやサファイヤ等の透光性材料で形成された防着保護体６０（６０１，６０１）で覆うことができるように構成しても良い。

図６は，このように防着保護体６０（６０１，６０２）の取り付け構造を示したもので，この構成では，ヘッド部２２に設けた撮影用の窓２８１と照明用の窓２８２に，それぞれ収容空間２３側より封止体２９１，２９２を取り付けて，ケーシング２０の一端２０ａ側の端面に，凹部２８１ｃ，２８２ｃを形成し，この凹部２８１ｃ，２８２ｃ内に，防着保護体６０（６０１，６０２）に設けた凸部６０１ａ，６０２ａを嵌合させると共に，防着保護体６０１，６０２がそれぞれ嵌合される嵌合穴６５１，６５２を備えたアタッチメント６５をケーシング２０の一端２０ａ側の端面にネジ６７で止めることにより取り付けている。

なお，このような防着保護体６０１，６０２を設ける場合，封止体２９１，２９２と防着保護体６０１，６０２のいずれか一方，又は双方は，これを鉛ガラスによって構成するものとしても良く，このように構成することで，真空容器内で行われるＸ線検査等の様子を撮影した場合であっても，鉛ガラスがＸ線フィルタの役目をすることで，Ｘ線が固体撮像素子に入射することにより生じ得るノイズの発生や撮像素子の損傷を防止することができる。

このように，封止体２９（２９１，２９２）の前面を覆う防着保護体６０（６０１，６０１）を設けることで，封止体２９（２９１，２９２）が蒸着物によって汚染されることを防止できると共に，蒸着物によって防着保護体６０が汚染された場合には，防着保護体６０（６０１，６０２）のみの交換によって簡単に透光性を回復させることができる。

その結果，窓用の穴に対し気密状態に封止されている防着保護体６０（６０１，６０２）を交換する場合，あるいはヘッド部２２全体を交換する場合に比較して，簡単な作業で，低コストに透光性を回復させることが可能となる。

このような防着保護体６０１，６０２には反射防止の為のコーティングを施すものとしても良く，また，ある一定の波長の光だけをカットし，又は取り込む為のフィルタとしての機能を付与するものとしても良く，更には，すりガラス，カラーフィルター，レンズなどの機能を持たせるものとしても良く，このように構成することで，ケーシング２０を含めた本体側に大掛かりな改造を加えることなく，目的や仕様に合わせて，わずかな短時間で組み換えが出来るほか，目的を満たす効果を容易に得ることができる。

前述のケーシング本体２１の他端には，真空容器５０内にケーシング２０を挿入した際に，ケーシングの他端２０ｂ側をケーシング５０の壁面に固定するための，フランジ２４１を備えた基端部２４が取り付けられている。

本実施形態にあってはこの基端部２４を，前述のケーシング本体２１と同様ＳＵＳ３０４によって形成している。

この基端部２４は，図２に示すように外向きに突出するフランジ２４１と，このフランジ２４１の中心部分に設けたボス２４２を備え，このボス２４２に，その軸線方向と平行に，撮影用遮光筒２８１ｂ内に挿入した撮像機構３０の受光部３２１から延びるコードやケーブルをケーシング２０外に導出するための撮像機構用開孔２４３と，照明用遮光筒２８２ｂ内に挿入された照明装置４０の発光部４１１から延びるコードやケーブルをケーシング２０外に導出するための照明装置用開孔２４４が形成されている。

なお，この撮像機構用開孔２４３と照明装置用開孔２４４は，図２に示した構成のように必ずしもそれぞれ別個に設ける必要はなく，単一の孔内に，撮像機構３０のコードやケーブルと，照明装置４０用のコードやケーブルを同時に通す構成としても良い。

このように構成された基端部２４は，ボス２４２の先端に設けた細径部２４２ａを，前述したケーシング本体２１の他端に設けたソケット２１２内に嵌合して取り付けることができるようになっている。

なお，図示のケーシング２０の構成では，ケーシング本体２１を変形不能な円筒状部材によって構成する例を示したが，このケーシング本体２１を，例えば金属製（例えばＳＵＳ３０４製）のベローズやフレキシブルチューブ等によって変形可能に形成し，ヘッド部２２の向きを可変とすることができるように構成しても良い。

この場合，図示は省略するが，例えば操作ノブを真空容器５０外に配置したウォーブルスティックの先端部を，真空容器５０内においてケーシング２０のヘッド部２２に連結する等して，真空容器５０外からヘッド部２２の向きを変更することができるように構成しても良い。

〔撮像機構〕
本発明の撮像装置１０に設ける撮像機構３０は，ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子３１によって画像の撮影を行うもので，前述した撮像素子３１と，被写体から受けた光を透過させてこの撮像素子３１に向けて出射する導光部材３２を備えている。

図３に示す撮像機構３０では，前述した導光部材としてファイバースコープ３２を備えており，このファイバースコープ３２の先端を，被写体からの光を受光する受光部３２１としてケーシング２０のヘッド部に設けた撮影用遮光筒２８１ｂ内に収容すると共に，ケーシング２０の他端２０ｂ側においてケーシング２０外に配置されたファイバースコープ３２のアイピース３２２を，撮像素子３１を内蔵したＣＣＤカメラモジュールやＣＭＯＳカメラモジュール等のカメラモジュール３３のレンズ３３１の前方にマウント３４（図示の例ではＣマウント）等を介して取り付けることで，ファイバースコープ３２を介して観察された真空容器５０内の映像を撮影することができるように構成されている。

なお，図示は省略するが，前述のファイバースコープ３２の先端部３２１，すなわち撮像装置３０の受光部３２１には，更に広角レンズ等のレンズ類が取り付けられていても良い。

ここで，前述したカメラモジュール３３は，ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子３１と，この撮像素子３１による撮像に必要な構成要素をモジュール化したもので，撮像素子と共にモジュール化される構成要素の例としては，一例として撮像素子の前面に配置されるレンズ３３１，撮像素子の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器，撮像素子がＣＣＤイメージセンサである場合に垂直シフトレジスタを駆動するドライバ，撮像素子の駆動タイミングや各種信号処理用のタイミングパルスを発生させるパルスジェネレータ，画像処理用ＬＳＩ等を挙げることができるが，カメラモジュール３３は，ここに挙げた構成要素の全てを備える必要はなく，また，ここに挙げていない構成要素を含むものであっても良い。

なお，図示の実施形態にあっては，前述した導光部材としてファイバースコープ３２を使用することで，撮像素子３１を備えたカメラモジュール３３をケーシング２０外，従って真空容器５０外に配置できるようした構成を示したが，この構成に代え，図示の例よりも小型のカメラモジュール３３，例えば携帯電話機やスマートフォン等に搭載されているＣＭＯＳカメラモジュール等をケーシング２０のヘッド部２２に設けた撮影用遮光筒２８１ｂ内に収容し，このカメラモジュールに接続された配線コードをケーシング２０内の収容空間２３や基端部２４に設けた撮像機構用開孔２４３を介してケーシング２０外に延設して，図示せざる表示装置や記録装置に接続するように構成しても良い。

この場合，図示の撮像機構３０の構成ではファイバースコープ３２を導光部材とし，ファイバースコープ３２の先端部３２１をこの導光部材の受光部としていたが，カメラモジュール３３を撮影用遮光筒２８１ｂ内に直接収容した構成では，撮像素子３１の前面に設けられているレンズ３３１が前述した導光部材となり，このレンズ３３１の受光面が，被写体からの光を受ける受光部として，撮影側封止体２９１に対峙して配置される。

〔照明装置〕
図１において，符号４０は本発明の撮像装置１０に設けた照明装置であり，この照明装置４０は，図４及び図５に示すようにケーシング２０のヘッド部２２に設けた照明用遮光筒２８２ｂ内に収容される発光部４１１を備える。

本実施形態にあっては，この照明装置４０を，図４に示すように一端４１１をケーシング２０のヘッド部２２に形成された照明用遮光筒２８２ｂ内に収容され，他端４１２側をケーシング２０の基端部２４に設けた照明装置用開孔２４４を介してケーシング２０外に延出させた光ファイバーケーブル４１と，この光ファイバーケーブル４１の前記他端４１２に対し光を照射する光源装置４３によって構成している。

このように構成された図示の照明装置４０では，光源装置４３より照射された光は，光ファイバーケーブル４１内を通って光ファイバーケーブル４１の一端４１１より照射される。

従って，この光ファイバーケーブル４１の一端４１１を発光部としてケーシング２０のヘッド部２２に設けた照明用遮光筒２８２ｂ内に照明側封止体２９２に対峙して配置することで，光ファイバーケーブル４１内を通過した光源装置４３からの光を，照明側封止体２９２を透過させてヘッド部２２の前方に設けた被写体に向けて照射することができる。

この光ファイバーケーブル４１の一端４１１，すなわち発光部には，光を拡散させる拡散フィルタや集光フィルタ等のフィルタ（レンズ）類が設けられていても良い。

なお，本発明の撮像装置１０に設ける照明装置４０としては，図示のように光ファイバーケーブル４１を使用した照明装置４０の構成に限定されず，例えば，発光部としてＬＥＤや小型電球を備えると共に，このＬＥＤや小型電球に電力を供給する電源装置から成る照明装置を設け，ケーシング２０のヘッド部２２に設けた照明用遮光筒２８２ｂ内にこのＬＥＤや電球を前述した発光部として収容すると共に，ＬＥＤや小型電球に一端を接続された電気配線を，ケーシング２０の基端部２４に設けた照明装置用開孔２４４を介してケーシング２０外に延設し，ケーシング２０外，従って真空容器５０外に設けた照明用の電源装置に接続するものとしても良い。

〔使用方法・作用等〕
以上のように構成された本発明の撮像装置１０は，ケーシング２０のヘッド部２２側を真空容器５０内に向けて，真空容器５０外から真空容器５０の壁面５１に設けた開口５２内に挿入すると共に，ケーシング２０の他端２０ｂに設けたフランジ２４１を真空容器５０の外壁面に取り付けて前述の開口５２を密閉することにより，真空容器５０の密閉性を維持しつつ，真空容器５０内にケーシング２０を挿入配置する（図１参照）。

この状態で，ケーシング２０の基端部２４に設けた撮像機構用開孔２４３を介して，撮像機構３０の導光部材であるファイバースコープ３２の一端３２１をケーシング２０内に向けて挿入し，ケーシング２０のヘッド部２２に設けた撮影用遮光筒２８１ｂ内にこの先端部３２１を，撮影側封止体２９１に対峙させて収容すると共に，ケーシング２０の基端部２４に設けた照明装置用開孔２４４を介して，照明装置４０の発光部である光ファイバーケーブル４１の一端４１１をケーシング２０内に挿入し，ケーシング２０のヘッド部２２に設けた照明用遮光筒２８２ｂ内に，照明側封止体２９２に対峙させて収容する（図５参照）。

この状態で，照明装置４０に設けた光源装置４３により，光ファイバーケーブル４１の他端部４１２に向けて光を照射すると，この光は，光ファイバーケーブル４１内を通ってその先端４１１より照射され，照明側封止体２９２を透過して真空容器５０内の被写体を照らす。

一方，撮像機構３０の受光部であるファイバースコープ３２の先端部３２１は，撮影側封止体２９１を透過した被写体からの光を撮影用遮光筒２８１ｂ内において受光すると共に，受光した光（映像）を透過させてファイバースコープ３２の他端に設けられたアイピース３２２に導き，このアイピース３２２にマウント３４を介して接続されたカメラモジュール３３がこれを撮影する。

撮像機構３０の受光部であるファイバースコープ３２の先端部３２１が近接して対峙する撮影用の窓２８１と，この撮影用の窓２８１を封止する撮影側封止体２９１は，照明装置４０の発光部である光ファイバーケーブル４１の一端４１１が近接して対峙する照明用の窓２８２及びこれを封止する照明側封止体２９２とは，独立して設けられていることから，光ファイバーケーブル４１の一端４１１より照射された光が，その前方に配置された照明側封止体２９２の内面によって反射されたとしても，撮影側封止体２９１に近接して対峙しているファイバースコープ３２の先端部３２１が，この反射光を受光することがなく，発光部４１１の写り込みによって被写体を撮影した画像が不鮮明となることが防止される。

特に，撮像機構３０の受光部３２１と照明装置４０の発光部４１１のいずれか一方，又は双方を，遮光筒（２８１ｂ，２８２ｂ）内に収容した構成では，撮影側封止体２９１の内面に照明装置４０の発光部４１１が写り込むことがより一層確実に防止されると共に，照明装置４０の発光部４１１からの光を，撮像機構３０の受光部３２１が直接受光することも防止でき，その結果，被写体をより鮮明に撮影することが可能である。

１０ 撮像装置
２０ ケーシング
２０ａ 一端（ケーシングの）
２０ｂ 他端（ケーシングの）
２１ ケーシング本体
２１１ 細径部（ケーシング本体の）
２１２ ソケット（ケーシング本体の）
２２ ヘッド部
２２１ ソケット（ヘッド部の）
２３ 収容空間
２４ 基端部
２４１ フランジ
２４２ ボス
２４２ａ 細径部（ボスの）
２４３ 撮像機構用開孔
２４４ 照明装置用開孔
２８ 窓
２８ｂ 遮光体
２８１ 撮影用の窓
２８１ａ 開口縁（撮影用の窓の）
２８１ｂ 撮影用遮光筒
２８１ｃ 凹部
２８２ 照明用の窓
２８２ａ 開口縁（照明用の窓の）
２８２ｂ 照明用遮光筒
２８２ｃ 凹部
２８５ 低融点ガラス（フリットガラス）
２９ 封止体
２９１ 撮影側封止体
２９２ 照明側封止体
３０ 撮像機構
３１ 撮像素子
３２ 導光部材（ファイバースコープ）
３２１ 先端部（受光部）
３２２ アイピース
３３ カメラモジュール
３３１ レンズ
３４ マウント（Ｃマウント）
４０ 照明装置
４１ 光ファイバーケーブル
４１１ 一端（発光部）
４１２ 他端
４３ 光源装置
５０ 真空容器
５１ 壁面（真空容器の）
５２ 開口
５４ 固定用フランジ
６０（６０１，６０２） 防着保護体
６０１ａ，６０２ａ 凸部（防着保護体の）
６５ アタッチメント
６５１，６５２ 嵌合穴
６７ ネジ
７００ モニタカメラ装置
７０１ 真空室
７０４ シリンダ
７０５ ベローズ
７０６ ガラス窓
７０７ カメラのヘッド部
７０９ 開口（シリンダ他端の）
７１０ 真空容器の壁面
７１１ 開口（真空容器壁面の）

Claims (6)

1. 一端側に形成された窓と，前記窓を封止する透光性の封止体，前記窓の内側に形成された収容空間を備え，真空容器の壁面に形成された開口に他端側を気密に取り付けることにより，前記真空容器の気密性を維持しつつ前記真空容器内に配置可能なケーシングを備え，前記ケーシングの前記収容空間に前記封止体に対向して，撮像機構に設けた撮像素子に光を導入する導光部材の受光部を配置した真空容器用の撮像装置において，
   前記ケーシングの前記収容空間に，前記封止体に対向して照明装置の発光部を配置し，
   前記封止体を，撮影側封止体と照明側封止体に分割し，
   前記撮像機構の前記受光部前方を前記撮影側封止体によって封止して形成した撮影用の窓と，前記照明装置の前記発光部前方を前記照明側封止体によって封止して形成した照明用の窓を，それぞれ設け，
   前記窓の前記収容空間側に，前記撮影用の窓と前記照明用の窓との間から，前記撮像機構の受光部と前記照明装置の発光部間を仕切る遮光体を設けたことを特徴とする真空容器用の撮像装置。
2. 前記撮像機構の前記受光部を，前記収容空間側で前記撮影側封止体に近接して対峙させると共に，
   照明装置の発光部を，前記収容空間側で前記照明側封止体に近接して対峙させたことを特徴とする請求項１記載の真空容器用の撮像装置。
3. 前記ケーシングの前記一端側に，前記撮影用の窓となる窓穴と，前記照明用の窓となる窓穴をそれぞれ独立して形成すると共に，
   前記撮影用の窓の開口縁を前記収容空間内に向かって延長して形成した撮影用遮光筒を設け，前記撮影用遮光筒内に前記撮像機構の前記受光部を収容することにより，前記撮影用遮光筒の壁面によって前記遮光体を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の真空容器用の撮像装置。
4. 前記ケーシングの前記一端側に，前記撮影用の窓となる窓穴と，前記照明用の窓となる窓穴をそれぞれ独立して形成すると共に，
   前記照明用の窓の開口縁を前記収容空間内に向かって延長して形成した照明用遮光筒を設け，前記照明用遮光筒内に前記照明装置の前記発光部を収容することにより，前記照明用遮光筒の壁面によって前記遮光体を形成したことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の真空容器用の撮像装置。
5. 前記撮影側封止体による前記撮影用の窓の封止と，前記照明側封止体による前記照明用の窓の封止を，いずれも低融点ガラスによる溶着により行うことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の真空容器用の撮像装置。
6. 前記ケーシングのうち，少なくとも前記撮影用の窓及び前記照明用の窓が形成される一端側の部分を，熱膨張率が２〜７（10^-6/k）の金属によって形成したことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の真空容器用の撮像装置。

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