KR101916494B1 - 현미 관찰용 광학 장치 - Google Patents

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이쿠오 아라타
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Abstract

현미 관찰용 광학 장치(4)는, 샘플(S)로부터의 적외광을 카메라(3)로 입사시키는 광학 장치로서, 저배율의 현미 광학계(5)에 대응하는 개구(13d, 13e)를 가지며, 샘플(S)로부터의 광을 카메라(3)로 통과시키는 진공 용기(12) 내에 배치된 조리개 부재인 콜드 스톱(13)과, 고배율의 현미 광학계(5)에 대응하는 개구(14)를 가지며, 샘플(S)로부터의 광을 콜드 스톱(13)을 향해서 통과시키는 진공 용기(12) 외부에 배치된 조리개 부재인 웜 스톱(10)과, 웜 스톱(10)을 샘플(S)로부터의 광의 광축 상(上)에 출입 가능하게 지지하는 지지 부재(11)를 구비하며, 웜 스톱(10)은, 카메라(3)측에 반사면(15)을 가지고, 개구(14)는 개구(13d, 13e)보다 작다.

Description

현미 관찰용 광학 장치 {OPTICAL DEVICE FOR MICROSCOPIC OBSERVATION}
본 발명은, 물체로부터의 광을 확대하여 관찰하기 위한 현미 관찰용 광학 장치에 관한 것이다.
종래로부터, 물체로부터의 적외선 등의 특정 파장의 광을 관찰하기 위한 광학 장치가 이용되고 있다. 이와 같은 광학 장치에서는, 물체 이외로부터의 광의 영향을 억제하기 위한 구조가 마련되어 있다. 예를 들면, 하기의 특허 문헌 1에는, 세그먼트(segment)화된 토로이덜 웜 실드(toroidal warm shield)를 가지는 적외선 검출 장치가 개시되어 있다. 이 적외선 검출 장치에는, 적외선 검출기를 둘러싸는 콜드 실드(cold shield)의 전면(前面)에 진공창이 마련되고, 이 진공창의 전방에 3개의 토로이덜 반사 부재가 배치되어 있다. 이들의 토로이덜 반사 부재는, 중심에 개구가 형성되어 있고, 그들의 개구가 검출 장치의 중심축에 대해 대상(對象)에 위치하도록 중심축 상(上)에 늘어서 배치되어 있다. 각각의 개구의 크기는 적외선 검출기에서 검출하는 광학상(光學像)의 지름에 따라 설정된다. 또, 이들의 토로이덜 반사 부재의 내측면은 토로이덜면으로 되어 있다.
또, 하기의 특허 문헌 2에는, 교환 렌즈를 매개로 하여 물체로부터의 적외광을 검출 소자로 입사시키기 위한 적외선 광학 장치가 개시되어 있고, 이 적외선 광학 장치는 검출 소자의 주위에 마련된 듀어병(Dewar甁)과, 듀어병의 외부에 마련된 2개의 미러 애퍼처(mirror aperture)를 구비하며, 이들의 미러 애퍼처는 교환 렌즈의 광축을 따라 이동 가능하게 되어 있다. 이 미러 애퍼처의 내측에는 미러면이 마련되어 있으며, 물체로부터의 적외광은, 미러 애퍼처의 개구부를 통과하여 듀어병 내의 검출 소자에 이르는 한편으로, 검출 소자로부터 미러면을 보면 냉각된 부분, 즉, 검출 소자밖에 보이지 않기 때문에, 물체 이외로부터 방사되는 적외광은 검출 소자로 입사하지 않도록 된다. 그 결과, 양호한 결상(結像) 성능을 실현할 수 있다.
특허 문헌 1 : 미국특허 제4,820,923호 특허 문헌 2 : 일본특허공개 평 6-160696호 공보
그렇지만, 상기 특허 문헌 1에 기재된 적외선 검출 장치에서는, 콜드 실드의 개구에 맞추어 토로이덜 반사 부재의 개구의 크기를 설정하고 있기 때문에, 물체측에 배치되는 광학계의 배율이 바뀌었을 때에, 그 배율에 따른 상(像)을 검출 소자로 입사시키는 것이 곤란하다.
또, 상기 특허 문헌 2에 기재된 적외선 광학 장치에서는, 물체측의 교환 렌즈를 교환했을 때에 미러 애퍼처를 교환 렌즈의 광축을 따라 이동시킴으로써 배율이 다른 여러 가지 개구수의 교환 렌즈로 물체를 바람직하게 관찰할 수 있지만, 미러 애퍼처의 위치 조정을 위한 기구가 필요하여, 장치가 대형화하는 경향이 있다. 또, 교환 대상의 복수의 교환 렌즈의 상(像)측 개구수의 차(差)가 큰 경우에는, 미러 애퍼처의 조정 가능한 거리를 길게 할 필요가 있기 때문에, 장치가 대형화하는 경향이 있다.
이에, 본 발명은, 관련되는 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 물체의 관찰 배율을 복수로 전환하는 것을 가능하게 함과 아울러, 장치의 소형화를 용이하게 실현하는 것이 가능한 현미 관찰용 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일측면에 관한 현미(顯微) 관찰용 광학 장치는, 물체로부터의 광을 촬상 소자로 입사시키는 현미 관찰용 광학 장치로서, 제1 배율을 가지는 상기 물체측의 광학계에 대응하는 제1 개구를 가지며, 상기 물체로부터의 광을 상기 촬상 소자로 통과시키는 진공 용기 내에 배치된 콜드 스톱(cold stop)과, 제2 배율을 가지는 상기 물체측의 광학계에 대응하는 제2 개구를 가지며, 상기 물체로부터의 광을 상기 콜드 스톱을 향해서 통과시키는 상기 진공 용기 외부에 배치된 조리개 부재인 웜 스톱(warm stop)과, 상기 웜 스톱을 상기 물체로부터의 광의 광축 상(上)에 출입 가능하게 지지하는 지지 부재를 구비하며, 상기 웜 스톱은, 상기 촬상 소자측에 반사면을 가지며, 제2 개구는 제1 개구보다 작다.
이와 같은 현미 관찰용 광학 장치에 의하면, 물체측의 광학계로서 제1 배율로 설정된 광학계를 이용한 경우에는, 웜 스톱을 광축 상(上)으로부터 빼내는 것에 의해, 물체로부터의 광이, 그 광학계의 NA에 대응한 제1 개구를 가지는 콜드 스톱에 의해서 좁혀져 촬상 소자로 입사하므로, 촬상 소자에 의한 검출상(檢出像)에서의 배경 노이즈가 저감된다. 게다가, 물체측의 광학계로서 제2 배율로 설정된 광학계를 이용한 경우에는, 그 광학계의 NA에 대응한 제2 개구를 가지는 웜 스톱을 광축 상(上)에 배치시키는 것에 의해서, 물체로부터의 광이 그 광속(光束)을 따라 좁혀진 후에 콜드 스톱을 통과하여 촬상 소자로 입사한다. 여기서, 제2 개구는 제1 개구보다 작기 때문에, 웜 스톱을 출입하는 지지 부재를 진공 용기의 외측에 마련해도 복수의 배율의 광학계에 대응하여 배경 노이즈를 저감할 수 있으므로, 지지 부재의 구조가 단순화된다. 또, 이 지지 부재는 광학계의 광축에 교차하는 방향으로 마련되므로, 지지 부재의 소형화도 용이하게 실현된다. 그 결과, 복수의 관찰 배율의 광학계에 대해서 배경 노이즈를 저감하면서 물체의 관찰 배율을 복수로 전환하는 것을 가능하게 함과 아울러, 장치의 소형화를 용이하게 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 관찰 배율의 광학계에 대해서 배경 노이즈를 저감 하는 것을 가능하게 함과 아울러, 장치의 소형화를 용이하게 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 관한 현미 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 현미 관찰용 광학 장치(4)를 중심축선을 따라서 절단하여 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 현미 관찰용 광학 장치(4)를 중심축선을 따라서 절단하여 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 웜 스톱(10)이 빼내어진 현미 관찰용 광학 장치(4)에서 샘플(S)로부터의 광속의 입사 상태를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 3의 웜 스톱(10)이 삽입된 현미 관찰용 광학 장치(4)에서 샘플(S)로부터의 광속의 입사 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 2 및 도 3의 웜 스톱(10)의 평면도이다.
도 7은 도 6의 웜 스톱(10)의 반사면(15b)에 대한 촬상 소자(16)의 관측 범위를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 3의 현미 관찰용 광학 장치(4)에 의해서 설정되는 촬상 소자(16)의 관측 범위를 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 현미 관찰용 광학 장치(24)의 요부(要部)를 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 현미 관찰용 광학 장치(44)의 요부를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 현미 관찰용 광학 장치(64)의 요부를 나타내는 평면도이다.
도 12는 본 발명의 변형예인 웜 스톱(110)의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 변형예인 웜 스톱(210)의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 변형예인 웜 스톱(310)의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 변형예인 웜 스톱(90)의 평면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 현미 관찰용 광학 장치의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에서는 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
[제1 실시 형태]
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 발광 관찰용 현미(顯微) 장치(1)의 개략 구성도이다. 도 1에 나타내는 현미 장치(1)는, 암(暗) 상자(2)와, 암 상자(2) 내에 수납된 샘플(물체, S)로부터 발생되는 적외광을 검출할 수 있는 카메라(촬상(撮像) 소자, 3)와, 카메라(3)에 장착된 현미 관찰용 광학 장치(4)와, 현미 관찰용 광학 장치(4)와 일체화된 카메라(3)와 샘플(S)과의 사이에 배치된 현미 광학계(5)에 의해서 구성되어 있다. 이 현미 광학계(5)는, 샘플(S)의 적외선상(像)을 원하는 배율로 카메라(3)에 결상(結像)하기 위한 광학계이며, 비교적 저배율의 렌즈를 내장하는 매크로 광학계(7)와, 매크로 광학계(7)의 배율에 비교하여 고배율인 렌즈를 내장하는 미크로 광학계(8)가, 광학계 교환 기구(6)에 의해서 전환 가능하게 지지되어서 구성되어 있다. 이와 같은 현미 광학계(5)에 의해서, 매크로 광학계(7) 및 미크로 광학계(8) 중 어느 하나가 샘플(S)과 현미 관찰용 광학 장치(4)와의 사이에 배치되도록 전환되며, 이것에 의해, 샘플(S)로부터 발생되는 적외선이, 원하는 배율에 따른 대물 광학계를 통과하여 카메라(3)로 입사한다.
현미 관찰용 광학 장치(4)는, 적외선을 검출 가능한 카메라(3)와, 샘플(S)의 적외선상(像)을 그 배율을 전환하여 카메라(3)에 결상시키는 현미 광학계(5)에 조합하기 위한 광학 장치이다. 도 2 및 도 3은, 현미 관찰용 광학 장치(4)를 중심축선을 따라서 절단하여 나타내는 사시도이다. 도 2는, 현미 광학계(5)를 매크로 광학계(7)로 전환했을 때의 현미 관찰용 광학 장치(4)의 사용 상태를 나타내고 있으며, 도 3은, 현미 광학계(5)를 미크로 광학계(8)로 전환했을 때의 현미 관찰용 광학 장치(4)의 사용 상태를 나타내고 있다.
현미 관찰용 광학 장치(4)는, 매크로 광학계(7) 및 미크로 광학계(8)로부터의 적외선의 광속이 각각 결상하는 상면(像面)을 재결상하는 릴레이 렌즈(9)와, 릴레이 렌즈(9)측으로부터 입사하는 광속(光束)을 좁히기 위한 차광성의 조리개 부재인 웜 스톱(10)과, 이 웜 스톱(10)을 릴레이 렌즈(9)의 광축 상에 출입 가능하게 지지하는 지지 부재(11)와, 대략 원주 모양의 진공 용기(12)와, 진공 용기(12) 내의 릴레이 렌즈(9)의 광축 상(上)에 배치되며, 릴레이 렌즈(9)측으로부터 입사하는 광속을 좁히기 위한 차광성의 조리개 부재인 콜드 스톱(13)을 구비하고 있다.
웜 스톱(10)은, 대략 원판 형상을 가지고 있으며, 이 중심에는 대략 원형 모양의 개구(14)가 형성됨과 아울러, 개구(14)의 외측의 릴레이 렌즈(9)에 대해서 반대측의 면에는 반사면(15)이 형성되어 있다. 이와 같은 웜 스톱(10)은, 장척(長尺) 모양의 지지 부재(11)에 고정되어, 지지 부재(11)에 의해서 릴레이 렌즈(9)의 광축에 수직인 방향으로 슬라이드 가능하게 지지된다. 즉, 웜 스톱(10)은, 릴레이 렌즈(9)의 출사면(出射面, 9a)으로부터 이탈한 위치(도 2)와, 릴레이 렌즈(9)의 출사면(9a)에 마주하도록 삽입한 위치(도 3)와의 사이에서 출입 가능하게 된다. 웜 스톱(10)을 삽입한 경우에는, 웜 스톱(10)이, 그 개구(14)의 중심을 릴레이 렌즈(9)의 광축과 일치시킨 상태에서 현미 광학계(5)의 미크로 광학계(8)의 눈동자(瞳) 위치에 대응한 위치에 배치된다. 이 미크로 광학계(8)의 눈동자 위치에 대응한 위치는, 바람직하게는 눈동자 위치의 근방이며, 눈동자 위치가 진공 용기(12) 내에 존재하는 경우에는 가능한 한 눈동자 위치에 가까운 위치, 구체적으로는, 진공 용기(12)의 샘플(S)측의 창부(12a)에 근접한 위치이다.
콜드 스톱(13)은, 도시하지 않은 냉각 장치에 의해서 저온 상태로 유지된 진공 용기(12)의 내부에 배치되며, 원통 모양의 통부재(13a)의 내측에 2중의 조리개 부재(13b, 13c)가 일체적으로 형성되어서 이루어진다. 이들의 조리개 부재(13b, 13c)는 대략 원판 형상을 가지고 있으며, 그들의 중심에는 대략 원형 모양의 개구(13d, 13e)가, 개구(13d, 13e)의 중심이 릴레이 렌즈(9)의 광축에 일치하도록 각각 형성되어 있다. 그리고, 진공 용기(12)의 릴레이 렌즈(9)측의 단면에는, 원형 모양의 창(窓)부(12a)가 마련되어, 릴레이 렌즈(9)를 투과한 샘플(S)로부터의 광속이 창부(12a)를 투과하여 진공 용기(12) 내의 콜드 스톱(13)으로 입사한다. 게다가, 진공 용기(12)의 릴레이 렌즈(9)에 대해서 반대측의 원형 모양의 개구부(12b)에는, 카메라(3)의 선단부가 기밀하게 접속되고, 카메라(3)에 내장되는 촬상 소자의 상(像) 검출면이 콜드 스톱(13)을 사이에 두고 창부(12a)와 대면하도록 배치된다. 이와 같은 구성에 의해, 콜드 스톱(13)의 전체와 카메라(3)의 선단부가 저온 상태로 유지 가능하게 된다.
다음으로, 웜 스톱(10) 및 콜드 스톱(13)의 사이즈의 관계에 대해서 설명한다. 도 4는, 웜 스톱(10)이 빼내어진 현미 관찰용 광학 장치(4)에서 샘플(S)로부터의 광속의 입사 상태를 나타내는 평면도이며, 도 5는, 웜 스톱(10)이 삽입된 현미 관찰용 광학 장치(4)에서 샘플(S)로부터의 광속의 입사 상태를 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 현미 광학계(5)를 매크로 광학계(7)로 전환했을 때에는, 비교적 저배율의 매크로 광학계(7)를 이용해도 높은 감도를 얻기 위해서 NA가 큰 렌즈를 사용할 필요가 있기 때문에, 매크로 광학계(7)의 사출(射出) 눈동자 지름은 그것에 따라 커진다. 이 경우는, 샘플(S)로부터 출사되어 매크로 광학계(7)를 통과한 광속(B1)은, 릴레이 렌즈(9)에 의해서 재결상 되고나서, 콜드 스톱(13)의 조리개 부재(13b, 13c)의 개구(13d, 13e)를 통과하여 카메라(3)에 내장된 촬상 소자(16)로 입사한다. 이 때에 촬상 소자(16)에서 주위로부터의 복사(輻射)를 관측하는 것을 방지하기 위해서, 개구(13d, 13e)의 내경은, 광속(B1)의 지름에 대응하도록 매크로 광학계(7)의 배율에 대응한 크기로 설정된다. 여기서 말하는「배율에 대응한 크기」란, 매크로 광학계(7)의 배율에 의해서 정해지는 광속(B1)의 지름에 따른 허용 범위의 오차를 포함하는 광속(B1)의 지름의 100 ~ 120％의 크기를 의미하며, 광속(B1)의 지름에 완전하게 일치하는 크기에 한정되는 것은 아니다.
도 5를 참조하면, 현미 광학계(5)를 미크로 광학계(8)로 전환했을 때에는, 비교적 고배율의 미크로 광학계(8)에서 필요한 NA는 매크로 광학계(7)에 비해 작기 때문에, 미크로 광학계(8)의 사출 눈동자 지름은 그것에 따라 작게 된다. 구체적으로는, 미크로 광학계(8)의 NA는 매크로 광학계(7)에 대해 수십분의 1이 된다. 이 경우는, 샘플(S)로부터 출사되어 미크로 광학계(8)를 통과한 광속(B2)은, 릴레이 렌즈(9)에 의해서 재결상 되고나서, 웜 스톱(10)의 개구(14) 및 콜드 스톱(13)의 조리개 부재(13b, 13c)의 개구(13d, 13e)를 순차적으로 통과하여 카메라(3)에 내장된 촬상 소자(16)로 입사한다. 이 때에 촬상 소자(16)에서 주위로부터의 복사를 관측하는 것을 방지하기 위해서, 개구(14)의 내경은, 광속(B2)의 지름에 대응하도록 미크로 광학계(8)의 배율에 대응한 크기로 설정된다. 이것에 의해, 개구(14)의 내경은 개구(13d, 13e)의 내경보다 작게 설정되게 된다. 여기서 말하는「배율에 대응한 크기」란, 미크로 광학계(8)의 배율에 의해서 정해지는 광속(B2)의 지름에 따른 허용 범위의 오차를 포함하는 광속(B2)의 지름의 100 ~ 120％의 크기를 의미하며, 광속(B2)의 지름에 완전하게 일치하는 크기에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 웜 스톱(10)의 구성에 대해서 상세하게 설명한다. 도 6에는 웜 스톱(10)의 평면도를 나타낸다.
웜 스톱(10)의 촬상 소자(16)측의 면에는, 금, 은 등의 반사율이 높은 재료가 코팅된 반사면(15)이 형성되어 있다. 이 반사면(15)은, 개구(14)의 개구 단부로부터 외측을 향해서, 개구(14)의 개구 단부를 포함하는 면에 대해서 경사가 완만한 반사면(15a)과, 개구(14)의 개구 단부를 포함하는 면에 대해서 경사가 급한 반사면(15b)이, 이 순서로 연속하여 형성되어 이루어진다. 구체적으로는, 반사면(15a)이 개구(14)의 개구 단부를 포함하는 면에 대해서 대략 평행한 평면을 이루고, 반사면(15b)이 외측을 향해서 서서히 경사각이 급하게 되는 오목면(예를 들면, 구면 등)을 이룬다. 또, 반사면(15b)은, 경사각이 일정한 원추면 형상이라도 괜찮다. 이들의 반사면(15a, 15b)의 형상은, 촬상 소자(16)에 대해서 콜드 스톱(13)을 비추고, 또한, 촬상 소자(16) 자체를 비추지 않도록 설정되어 있다.
구체적으로는, 웜 스톱(10)의 반사면(15b)으로서 광축 상(上)에 구심(球心)을 가지는 구면 형상을 채용하는 경우에는, 촬상 소자(16)로부터의 발광 및 반사 산란광이 재차 촬상 소자(16)에 결상하는 것을 막기 위해, 반사면(15b)의 법선이 촬상 소자(16)에 직접 향하지 않도록, 반사면(15b)의 곡률 반경 R이 촬상 소자(16)와 웜 스톱(10)의 거리와 다르도록 설정되어 있다. 구체적으로는, 곡률 반경 R이 촬상 소자(16)와 웜 스톱(10)의 거리의 1배를 충분히 넘도록 설정되어 있다. 또, 웜 스톱(10)의 반사면(15b)으로서 원추면을 채용하는 경우는, 촬상 소자(16)로부터의 발광 및 반사/산란광이 재차 촬상 소자(16)에 결상하는 것을 막기 위해, 반사면(15b)의 법선이 촬상 소자(16)에 직접 향하지 않도록, 그 법선이 광축과 교차하는 위치가, 촬상 소자로부터 충분히 떨어지도록 설정되어 있다.
또, 도 7에 나타내는 바와 같이, 웜 스톱(10)의 반사면(15b)은, 콜드 스톱(13)의 조리개 부재(13b)의 개구(13d)의 직경에 상당하는 부분, 즉, 도 7의 일점 쇄선(鎖線)과 교차하는 부분의 경사에서의 곡률 반경이, 촬상 소자(16)와 웜 스톱(10)의 거리의 약 2배 이하로 설정되어 있다. 이것은, 촬상 소자(16)로부터 연장되는 시선(視線)을 콜드 스톱(13)의 내부로 되돌려, 외부의 복사를 촬상 소자(16)로 안내하지 않기 위한 조건이다. 보다 상세하게는, 촬상 소자(16)와 웜 스톱(10)의 거리가 L이고, 반사면(15b)의 NA가 Nm이고, 반사면(15b)의 유효한 엣지 위치의 경사 각도가 NA 환산으로 Ne = NmL／R(R는 반사면(15b)의 곡률 반경)이고, 반사면(15b)의 엣지 위치로부터 본 콜드 스톱(13)의 외주(外注)까지의 각도가 NA 환산으로 Nc이며, 반사면(15b)으로부터 본 촬상 소자(16)의 NA가 Nd인 경우는, 촬상 소자(16)로부터 항상 콜드 스톱(13)의 외측이 보이지 않는 조건은 하기 식 (1);
Nc＞Nm＋Nd－2Ne　　 　… (1)
로 주어진다. 따라서, 상기 식 (1)을 기초로, 반사면(15b)의 곡률 반경(R)은, 하기 식 (2);
R＜2NmL／(Nm＋Nd－Nc)　　 …(2)
를 만족하도록 설정된다. 또한, NA 환산이란, 각도를 sin 함수로 환산한 것이다.
게다가, 웜 스톱(10)의 반사면(15b)의 콜드 스톱(13)의 조리개 부재(13b)의 개구(13d)의 직경에 상당하는 부분의 경사각은, 45도 이하로 설정된다. 이것은, 웜 스톱(10)과 콜드 스톱(13)의 틈으로부터의 복사를 촬상 소자(16)로 입사시키지 않기 위해 필요한 조건이다. 또, 이와 같이 경사각을 작게 함으로써 웜 스톱(10)의 두께를 얇게 할 수 있고, 웜 스톱(10)에 의해서 적절한 광학계를 용이하게 형성할 수 있다.
상술한 구성의 현미 관찰용 광학 장치(4)에서, 웜 스톱(10)이 삽입되었을 때에 설정되는 촬상 소자(16)의 관측 범위에 대해서, 도 8을 참조하면서 설명한다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 웜 스톱(10)의 내측의 반사면(15a)에 의해, 촬상 소자(16)로부터 연장하는 시선(S1, S2)은, 콜드 스톱(13) 중 어느 하나의 조리개 부재(13b, 13c)의 냉각된 부분으로 향해진다. 그것과 아울러, 광속(B2)이 촬상 소자(16)의 촬상면에서 산란 및 반사되는 것에 의해서 발생하는 산란광, 반사광은, 반사면(15a)에 의해서 촬상 소자(16)의 외측으로 반사되고, 촬상 소자(16)로 입사하지는 않는다. 또, 웜 스톱(10)의 외측의 반사면(15b)에 의해, 촬상 소자(16)로부터 연장하는 시선(S3)은, 콜드 스톱(13)의 조리개 부재(13b)의 냉각된 부분으로 향해지고, 조리개 부재(13b)의 외부의 따뜻한 부분으로 향해지지는 않는다. 그것과 아울러, 촬상 소자(16)의 촬상면에서 발생하는 산란광, 반사광은, 반사면(15b)에 의해서 촬상 소자(16)의 외측으로 반사되고, 촬상 소자(16)로 입사하지는 않는다.
이상 설명한 현미 관찰용 광학 장치(4)에 의하면, 샘플(S)측의 현미 광학계(5)로서 저배율로 설정된 매크로 광학계(7)를 이용한 경우에는, 웜 스톱(10)을 광축 상으로부터 빼내는 것에 의해, 샘플(S)로부터의 광이, 그 매크로 광학계(7)의 NA에 대응한 개구(13d, 13e)를 가지는 콜드 스톱(13)에 의해서 좁혀져 촬상 소자(16)로 입사하므로, 촬상 소자(16)에 의한 검출상(像)에서의 배경 노이즈가 저감된다. 게다가, 샘플(S)측의 현미 광학계(5)로서 고배율로 설정된 미크로 광학계(8)를 이용한 경우에는, 그 미크로 광학계(8)의 NA에 대응한 개구(14)를 가지는 웜 스톱(10)을 광축 상(上)에 배치시키는 것에 의해서, 샘플(S)로부터의 광이 그 광속을 따라 좁혀진 후에 콜드 스톱(13)을 통과하여 촬상 소자(16)로 입사한다. 여기서, 웜 스톱(10)의 개구(14)는 콜드 스톱(13)의 개구(13d, 13e)보다 작기 때문에, 웜 스톱(10)을 출입하는 지지 부재(11)를 진공 용기(12)의 외측에 마련해도 복수의 배율의 현미 광학계(5)에 대응하여 적외선상(像)을 바람직하게 좁힐 수 있으므로, 지지 부재(11)의 구조가 단순화된다. 또, 이 지지 부재(11)는 현미 광학계(5)의 광축에 교차하는 방향으로 마련되므로, 지지 부재(11)의 소형화도 용이하게 실현된다. 그 결과, 샘플(S)의 관찰 배율을 복수로 전환했을 때에 배경 노이즈를 저감하는 것을 가능하게 함과 아울러, 현미 관찰용 광학 장치(4)의 소형화를 용이하게 실현할 수 있다.
또, 지지 부재(11)는, 웜 스톱(10)의 개구(14)를, 진공 용기(11)의 샘플(S)측의 창부(12a)에 근접하는 위치, 즉, 미크로 광학계(8)의 눈동자 위치에 대응하는 위치에서 출입 가능하게 구성되어 있으므로, 고배율의 미크로 광학계(8)를 사용한 경우에, 샘플(S)의 적외선상(像)을 그 지름에 맞추어 좁힐 수 있다.
또, 현미 관찰용 광학 장치(4)에 의하면, 웜 스톱(10)에 마련된 반사면(15)에 의해, 촬상 소자(16)에서는, 콜드 스톱(13)으로부터의 광이 관측되고, 촬상 소자(16)에서 반사된 광이 관측되는 것은 아니다. 이것에 의해, 샘플(S)측의 현미 광학계(5)를 전환하여 사용한 경우에, 촬상 소자(16)에 의한 검출상(像)에서의 스포트(spot) 노이즈 및 배경 노이즈의 모두를 저감할 수 있다.
일반의 현미경 장치에서는, 고배율의 대물렌즈와 저배율의 대물렌즈의 양쪽 을 사용할 때에는, 우선, 저배율의 렌즈를 유효하게 사용하기 위해서 카메라측의 NA를 충분히 크게 할 필요가 있다. 구체적으로는, 저배율의 렌즈의 카메라에 대한 배율이 a, NA가 n인 경우에는, 카메라측의 NA를 n／a로 설정할 필요가 있다. 그런데 , 고배율의 렌즈에 필요한 NA는 저배율의 렌즈와 비교하여 수십분의 1이기 때문에, 양쪽의 렌즈를 유효하게 사용하기 위해서는, 카메라의 NA를 조정하기 위한 콜드 스톱은 저배율의 렌즈의 NA에 맞출 필요가 있었다. 이 때문에, 종래의 현미경 장치에서는, 고배율의 렌즈를 사용했을 때에 여분의 NA의 부분으로부터 주위의 복사를 관찰해 버려 배경 노이즈를 상승시키는 결과가 되고 있었다. 배경 노이즈의 문제를 해결하기 위해서는, 콜드 스톱의 사이즈를 대물렌즈에 따라 변경하는 것이 효과적이기는 하지만, 콜드 스톱은 통상 진공 중에 배치되어 극저온으로 냉각되어 있기 때문에, 사이즈 변경을 위한 기구를 마련하는 것은 어렵다. 이것에 대해서, 본 실시 형태에 의하면, 샘플(S)측의 현미 광학계(5)의 배율에 따라서, 진공 용기(12) 외부의 웜 스톱(10)을 출입하는 것에 의해, 콜드 스톱의 사이즈를 작게 한 효과를 얻을 수 있다. 또, 웜 스톱(10)의 위치가 사출 눈동자의 위치에 제한되는 것이 아니기 때문에, 전용의 대물렌즈를 설계할 필요가 없어 전체의 광학 설계가 용이하게 된다.
또, 종래 문헌(일본특허공개 평 6-160696호 공보)에 기재된 적외선 광학 장치에서는, 물체측의 교환 렌즈를 교환했을 때에 미러 애퍼처를 교환 렌즈의 광축을 따라 이동시킴으로써 여러 가지 상(像)측 개구수의 교환 렌즈에서 바람직하게 관찰할 수 있지만, 미러 애퍼처의 위치의 미세 조정을 위한 기구가 필요하여, 장치가 대형화하는 경향이 있다. 또, 교환 대상의 복수의 교환 렌즈의 개구수의 차(差)가 큰 경우에는, 미러 애퍼처의 조정 가능한 거리를 길게 할 필요가 있기 때문에, 장치가 대형화하는 경향이 있다. 이것에 대해, 본 실시 형태의 현미 관찰용 광학 장치(4)에서는, 현미 광학계(5)의 광축에 교차하는 방향으로 웜 스톱(10)을 출입하는 지지 부재(11)가 마련되어 있기 때문에, 미세 조정을 위한 기구도 필요 없고, 광축 방향으로 거리를 확보할 필요도 없어, 장치의 소형화가 용이하다.
또, 웜 스톱(10)의 반사면(15)에는, 개구(14)측으로부터 외측을 걸쳐, 반사면(15a)과 반사면(15b)이 연속하여 형성되어 있으므로, 촬상 소자(16)에서 콜드 스톱(13) 이외의 부분으로부터의 복사열을 관측하지 않도록 설정할 수 있음과 아울러, 촬상 소자(16) 자체의 반사광을 관측하기 어렵게 할 수 있다.
또, 웜 스톱(10)의 반사면(15b)의 곡률 반경은, 촬상 소자(16)와 웜 스톱(10)과의 거리의 2배 이하로 설정되어 있으므로, 촬상 소자(16)에 대해서 콜드 스톱(13)의 외측의 고온부로부터의 복사를 입사하기 어렵게 할 수 있다.
게다가, 웜 스톱(10)의 개구(14)는, 콜드 스톱(13)의 개구(13d, 13e) 보다도 작기 때문에, 샘플(S)측의 현미 광학계(5)를 전환하여 사용해도, 그 현미 광학계(5)의 NA에 대응하여 검출상(像)에서의 배경 노이즈를 저감할 수 있다.
[제2 실시 형태]
도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 현미 관찰용 광학 장치(24)의 요부를 나타내는 평면도이다. 본 실시 형태의 현미 관찰용 광학 장치(24)는, 웜 스톱(10)의 반사면(15)의 형상이 제1 실시 형태에 관한 현미 관찰용 광학 장치(4)와 다르다.
구체적으로는, 현미 관찰용 광학 장치(24)의 웜 스톱(10)은, 개구(14)의 개구 단부에서 외측을 걸쳐, 개구(14)의 개구 단부을 포함하는 면에 따른 평면 모양의 반사면(15c)이 형성되어 있다. 이와 같은 형상의 반사면(15c)에 의해, 촬상 소자(16)로부터 연장하는 시선(S4)은, 콜드 스톱(13) 중 어느 하나의 조리개 부재(13b, 13c)의 냉각된 부분으로 향해진다. 그것과 아울러, 광속(B2)이 촬상 소자(16)의 촬상면에서 산란 및 반사되는 것에 의해서 발생하는 산란광, 반사광은, 반사면(15c)에 의해서 촬상 소자(16)의 외측으로 반사되고, 촬상 소자(16)로 입사하지는 않는다.
[제3 실시 형태]
도 10은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 현미 관찰용 광학 장치(44)의 요부를 나타내는 평면도이다. 본 실시 형태의 현미 관찰용 광학 장치(44)는, 웜 스톱(10)의 반사면(15)의 형상과, 웜 스톱(10) 및 그것을 지지하는 지지 부재(11)가 콜드 스톱(13)을 수납하는 진공 용기(12)와 분리되어 있는 점이 제1 실시 형태에 관한 현미 관찰용 광학 장치(4)와 다르다.
즉, 웜 스톱(10)은, 진공 용기(12)의 창부(12a)로부터 떨어진 위치에서 릴레이 렌즈(9)의 광축 상에 출입 가능하도록 지지 부재(11)에 의해서 지지되어 있다. 또한, 웜 스톱(10)과 창부(12a)와의 사이에는, 미러 등의 광학계가 배치되어 있어도 좋고, 이 광학계에 의해서 웜 스톱(10)을 통과하는 광속(B2)의 방향을 변경하여, 촬상 소자(16) 및 콜드 스톱(13)을 릴레이 렌즈(9)의 광축으로부터 어긋나게 배치해도 괜찮다. 이것에 의해, 현미 관찰용 광학 장치(44)의 대형화를 피할 수 있다.
또, 현미 관찰용 광학 장치(24)의 웜 스톱(10)은, 개구(14)의 개구 단부로부터 외측을 걸쳐, 개구(14)의 개구 단부를 포함하는 면에 대한 경사각이 점차 커지는 오목면 모양의 반사면(15d)이 형성되어 있다. 오목면 모양의 반사면(15d)을 채용함으로써 촬상 소자(16)에 대해서 콜드 스톱(13)으로부터의 광을 반사하는 형상을 용이하게 설정할 수 있다. 이와 같은 형상의 반사면(15d)에 의해, 촬상 소자(16)로부터 연장하는 시선(S5, S6, S7)은, 콜드 스톱(13)의 내부의 냉각된 부분으로 향해진다. 그것과 아울러, 광속(B2)이 촬상 소자(16)의 촬상면에서 산란 및 반사되는 것에 의해서 발생하는 산란광, 반사광은, 반사면(15d)에 의해서 촬상 소자(16)의 외측으로 반사되고, 촬상 소자(16)로 입사하지는 않는다.
[제4 실시 형태]
도 11은, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 현미 관찰용 광학 장치(64)의 요부를 나타내는 평면도이다. 본 실시 형태의 현미 관찰용 광학 장치(64)는, 웜 스톱(10)과 콜드 스톱(13)과의 사이의 진공 용기(12)의 창부(12a)의 외측 근방에 보조 웜 스톱(70)이 마련되어 있는 점이 제3 실시 형태에 관한 현미 관찰용 광학 장치(44)와 다르다.
이 보조 웜 스톱(70)은, 대략 원판 모양의 형상을 가지는 차광성 부재이며, 진공 용기(12)의 창부(12a)를 따라서 그 중심축이 릴레이 렌즈(9)의 광축에 일치하도록 배치되어 있다. 또, 보조 웜 스톱(70)의 중심부에는, 광속(B2)의 지름 보다도 충분히 큰 지름을 가지며, 콜드 스톱(13)의 개구를 마주보는 원형의 개구(74)가 형성되어 있다. 게다가, 보조 웜 스톱(70)의 창부(12a)측의 개구(74)의 외측의 면에는, 평면 모양의 반사면(75)이 형성되어 있다.
이와 같은 보조 웜 스톱(70)을 구비하는 것에 의해, 촬상 소자(16)로부터 웜 스톱(10)의 외측으로 연장하는 시선(S8)은, 보조 웜 스톱(70)의 반사면(75)에 의해서 콜드 스톱(13)의 냉각된 부분으로 향해진다. 그것과 아울러, 촬상 소자(16)의 촬상면으로부터 웜 스톱(10)의 외측으로 향해지는 산란광, 반사광은, 반사면(75)에 의해서 콜드 스톱(13)의 외측으로 반사되고, 촬상 소자(16)로 입사하지는 않는다.
이와 같은 구성의 현미 관찰용 광학 장치(64)에 의하면, 촬상 소자(16)로부터의 반사광 및 산란광이 재차 촬상 소자(16)로 입사하는 것을 방지할 수 있음과 아울러, 웜 스톱(10)의 지름을 작게 해도 촬상 소자(16)에 고온부로부터의 광을 입사하기 어렵게 할 수 있다. 그 결과, 장치를 소형화할 수 있음과 아울러 광학 설계가 용이하게 된다.
또한, 본 발명은, 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 웜 스톱의 수(數)는 특정 수에 한정되는 것은 아니고, 샘플(S)측에서 전환하여 사용하는 대물 렌즈의 수에 따라 증감시켜도 괜찮다. 또, 보조 웜 스톱(70)의 창부(12a)측의 개구(74)의 외측면에 형성되는 반사면(75)은, 평면 모양에 한정하지 않고, 구면 등의 오목면 모양이라도 좋고, 원추면 모양이라도 괜찮다.
웜 스톱의 반사면의 형상은, 도 12에 나타내는 바와 같은 형상이라도 괜찮다. 도 12에 나타내는 본 발명의 변형예인 웜 스톱(110)에는, 개구(114)의 개구 단부로부터 외측을 걸쳐, 릴레이 렌즈(9)의 광축을 따른 단면이 원호 모양으로서, 릴레이 렌즈(9)의 광축에 관하여 회전 대칭인 반사면(115)이 촬상 소자(16)측에 형성되어 있다. 이 반사면(115)은, 반사면(115)에 의해서 형성되는 원호의 중심이, 촬상 소자(16)의 검출면 상의 단부에 위치하고, 반사면(115)의 수직선이 광축에 교차하지 않고 광축에 대해 수직인 방향에서 동일 방향에 위치하는 촬상 소자(16)의 단부로 연장하는 것과 같은 형상을 가진다. 단, 이 반사면(115)은, 그 원호의 중심이 반드시 촬상 소자(16)의 단부에 위치하는 형상으로는 한정되지 않고, 촬상 소자(16)의 단부로부터 중앙부 근처에 위치하는 형상이라도 괜찮다. 이와 같은 반사면(115)을 가지는 웜 스톱(110)에 의해서도, 촬상 소자(16)에 대해서 콜드 스톱(13)을 비추고, 또한, 촬상 소자(16) 자체를 비추지 않도록 설정된다. 구체적으로는, 웜 스톱(110)의 개구(114)로부터 입사한 신호 또는 노이즈의 일부가, 촬상 소자(16)의 표면에서 정반사(正反射)하고, 게다가 웜 스톱(110)에서 반사한 후에 촬상 소자(16)로 되돌리는 것을 방지할 수 있다. 또, 반사면(115) 상의 각 점의 법선(法線)을 가능한 한 내측을 향하게 함으로써, 촬상 소자(16)에 대해서 차가운 부분, 즉, 콜드 스톱(13)을 비출 수 있다.
또, 웜 스톱의 반사면의 형상은, 도 13에 나타내는 형상이라도 괜찮다. 도 13에 나타내는 본 발명의 변형예인 웜 스톱(210)에는, 개구(214)의 개구 단부로부터 외측을 걸쳐, 릴레이 렌즈(9)의 광축을 따른 단면이 원호 모양으로서, 릴레이 렌즈(9)의 광축에 관하여 회전 대칭인 반사면(215)이 촬상 소자(16)측에 형성되어 있다. 이 반사면(215)은, 반사면(215)에 의해서 형성되는 원호의 중심이, 촬상 소자(16)의 검출면 상의 반대측의 단부에 위치하고, 반사면(215)의 수직선이 광축에 교차하여 광축에 대해 수직인 방향에서 반대 방향에 위치하는 촬상 소자(16)의 단부로 연장하는 것과 같은 형상을 가진다. 단, 이 반사면(215)은, 그 원호의 중심이 반드시 촬상 소자(16)의 단부에 위치하는 형상으로는 한정되지 않고, 촬상 소자(16)의 단부로부터 중앙부 근처에 위치하는 형상이라도 괜찮다. 이와 같은 반사면(215)을 가지는 웜 스톱(210)에 의해서도, 웜 스톱(110)과 마찬가지로, 촬상 소자(16)에 대해서 콜드 스톱(13)을 비추고, 또한, 촬상 소자(16) 자체를 비추지 않도록 설정된다.
또, 웜 스톱의 반사면의 형상은, 도 14에 나타내는 바와 같이, 반사면(115)과 반사면(215)의 형상을 조합한 것 같은 형상이라도 괜찮다. 도 14에 나타내는 본 발명의 변형예인 웜 스톱(310)에는, 개구(314)의 개구 단부로부터 외측을 걸쳐, 2개의 반사면(315a, 315b)이, 이 순서로 촬상 소자(16)측에 형성되어 있다. 이 반사면(315a)은, 반사면(115)와 동일한 단면 형상으로서, 반사면(315a)에 의해서 형성되는 원호의 중심이, 촬상 소자(16)의 검출면 상의 단부에 위치하는 형상을 가진다. 또, 반사면(315b)은, 반사면(215)과 동일한 단면 형상으로서, 반사면(315b)에 의해서 형성되는 원호의 중심이, 촬상 소자(16)의 검출면 상의 반대측의 단부에 위치하는 것과 같은 형상을 가진다. 이와 같은 반사면(315)을 가지는 웜 스톱(310)에 의해서도, 웜 스톱(110, 210)과 마찬가지로, 촬상 소자(16)에 대해서 콜드 스톱(13)을 비추고, 또한, 촬상 소자(16) 자체를 비추지 않도록 설정된다.
또, 웜 스톱의 반사면의 형상은, 도 15에 나타내는 형상이라도 괜찮다. 도 15에 나타내는 본 발명의 변형예인 웜 스톱(90)에는, 촬상 소자(16)측으로 넓어지는 내벽을 가지는 개구(94)가 형성되어 있고, 이 개구(94)의 내벽에 반사면(95)이 형성되어 있다. 이와 같은 반사면(95)은, 개구(94)의 개구 단부를 포함하는 면에 대해서 경사각이 일정한 원추면 형상을 이루고, 이 경사각 및 웜 스톱(90)의 두께(=개구(94)의 길이)는, 촬상 소자(16)에 대해서 콜드 스톱(13)을 비추고, 또한, 촬상 소자(16) 자체를 비추지 않도록 설정된다.
또, 현미 장치(1)에는, 현미 관찰용 광학 장치(4, 22, 44, 64)의 지지 부재(11)를 구동하는 구동 기구와, 그 구동 기구를 제어하는 제어 회로가 구비되어 있어도 좋고, 그 제어 회로가, 사전에 등록된 대물 렌즈의 데이터를 기초로 하여, 웜 스톱(10)을 자동적으로 출입하도록 제어해도 괜찮다.
또, 현미 장치(1)는, 관찰 대상인 샘플(S)로서, 반도체, 무기·유기의 형광(螢光)·인광(燐光)을 발하는 물질 등의 적외선 등의 특정 파장의 광을 발하는 여러 가지 물체를 대상으로 할 수 있다.
여기서, 제2 배율은 제1 배율보다 높은 것이 바람직하다. 이 경우, 물체의 관찰 배율을 저배율과 고배율로 전환할 수 있다.
또, 지지 부재는, 웜 스톱의 제2 개구를, 진공 용기의 물체측의 창부에 근접하는 위치에서 출입 가능하게 구성되어 있는 것도 바람직하다. 이러한 지지 부재를 구비하면, 제2 배율의 광학계를 사용한 경우에, 그 상(像)측 개구수에 맞추어 지름을 좁힐 수 있다.
게다가, 지지 부재는, 웜 스톱의 제2 개구를, 제2 배율을 가지는 광학계의 눈동자 위치에 대응하는 위치에서 출입 가능하게 구성되어 있는 것도 바람직하다. 이러한 지지 부재를 구비하면, 제2 배율의 광학계를 사용한 경우에, 그 상(像)측 개구수에 맞추어 지름을 좁힐 수 있다.
또, 웜 스톱의 반사면은, 촬상 소자에 대해서 콜드 스톱을 비추고, 또한, 촬상 소자 자체를 비추지 않도록 형성되어 있는 것도 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 웜 스톱에 마련된 반사면에 의해, 촬상 소자에서는, 콜드 스톱으로부터의 광이 관측되고, 촬상 소자에서 반사된 광이 관측되지는 않는다. 이것에 의해, 물체측의 광학계를 전환하여 사용한 경우에, 촬상 소자에 의한 검출상(像)에서의 스포트 노이즈 및 배경 노이즈 모두를 저감할 수 있다.
게다가 또, 웜 스톱의 반사면에는, 개구측으로부터 외측을 걸쳐, 개구를 포함하는 면에 대해서 경사가 완만한 제1 면과, 해당 면에 대해서 경사가 급한 제2 면이 연속하여 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 채용하면, 제2 면에 의해서 촬상 소자에서 콜드 스톱 이외의 부분으로부터의 광을 관측하지 않도록 설정할 수 있음과 아울러, 제1 면에 의해서 촬상 소자 자체의 반사광을 관측하기 어렵게 할 수 있다.
또, 반사면은, 적어도 하나의 부(部)가 오목면 모양으로 형성되어 있는 것도 바람직하다. 이 경우, 촬상 소자에 대해서 콜드 스톱으로부터의 광을 반사하는 형상을 용이하게 설정할 수 있다.
게다가, 웜 스톱과 콜드 스톱과의 사이의 진공 용기 외부에 마련되며, 웜 스톱의 개구를 마주하는 개구를 가지며, 촬상 소자측에 반사면이 형성된 조리개 부재인 보조 웜 스톱을 더 구비하는 것도 바람직하다. 이렇게 하면, 촬상 소자로부터의 반사광이 재차 촬상 소자로 입사하는 것을 방지할 수 있음과 아울러, 웜 스톱의 지름을 작게 해도 촬상 소자에 고온부로부터의 광을 입사하기 어렵게 할 수 있다.
또, 웜 스톱의 반사면의 곡률 반경은, 촬상 소자와 웜 스톱과의 거리의 2배 이하인 것도 바람직하다. 이러한 구성을 채용하면, 촬상 소자에 대해서 콜드 스톱의 외측의 고온부로부터의 광을 입사하기 어렵게 할 수 있다.
게다가, 웜 스톱 또는 보조 웜 스톱의 반사면은, 적어도 하나의 부(部)가 평면 모양으로 형성되어 있는 것도 바람직하다. 이 경우, 간이한 형상에 의해서 촬상 소자 자체를 반사한 광이 촬상 소자로 입사하는 것을 방지할 수 있다.
또, 웜 스톱 또는 보조 웜 스톱의 반사면은, 적어도 하나의 부(部)가 원추면 모양으로 형성되어 있는 것도 바람직하다. 이 경우도, 간이한 형상에 의해서 촬상 소자 자체를 반사한 광이 촬상 소자로 입사하는 것을 방지할 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 물체로부터의 광을 확대하여 관찰하기 위한 현미 관찰용 광학 장치를 사용 용도로 하고, 복수의 관찰 배율의 광학계에 대해서 배경 노이즈를 저감 하는 것을 가능하게 함과 아울러, 장치의 소형화를 용이하게 실현할 수 있는 것이다.
3 … 카메라(촬상 소자) 4, 22, 44, 64 … 현미 관찰용 광학 장치
5 … 현미 광학계 7 … 매크로 광학계
8 … 미크로 광학계 10, 90, 110, 210, 310 … 웜 스톱
11 … 지지 부재 13 … 콜드 스톱
13d, 13e … 개구 14, 114, 214, 314 … 개구
15, 15a, 15b, 15c, 15d, 115, 215, 315a, 315b … 반사면
16 … 촬상 소자 70 … 보조 웜 스톱
74 … 개구 75 … 반사면

Claims (13)

  1. 물체로부터의 광을 촬상 소자로 입사시키는 현미(顯微) 관찰용 광학 장치로서,
    제1 배율을 가지는 상기 물체측의 광학계에 대응하는 제1 개구를 가지며, 상기 물체로부터의 광을 상기 촬상 소자로 통과시키는 진공 용기 내에 배치된 콜드 스톱(cold stop)과,
    제2 배율을 가지는 상기 물체측의 광학계에 대응하는 제2 개구를 가지며, 상기 물체로부터의 광을 상기 콜드 스톱을 향해서 통과시키는 상기 진공 용기 외부에 배치된 조리개 부재인 웜 스톱(warm stop)과,
    상기 웜 스톱을 상기 물체로부터의 광의 광축 상(上)에 출입 가능하게 지지하는 지지 부재를 구비하며,
    상기 웜 스톱은, 상기 촬상 소자측에 반사면을 가지고,
    상기 제2 개구는 상기 제1 개구보다 작은 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 배율은 상기 제1 배율보다 큰 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 웜 스톱의 상기 제2 개구를, 상기 진공 용기의 상기 물체측의 창부(窓部)에 근접하는 위치에서 출입 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 웜 스톱의 상기 제2 개구를, 상기 제2 배율을 가지는 상기 광학계의 눈동자(瞳) 위치에 대응하는 위치에서 출입 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 웜 스톱의 상기 반사면은, 상기 촬상 소자에 대해서 상기 콜드 스톱을 비추고, 또한, 상기 촬상 소자 자체를 비추지 않도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 웜 스톱의 상기 반사면에는, 상기 개구측으로부터 외측을 걸쳐, 상기 개구를 포함하는 면에 대해서 경사가 완만한 제1 면과, 해당 면에 대해서 경사가 급한 제2 면이 연속하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 반사면은, 적어도 하나의 부(部)가 오목면 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 웜 스톱과 상기 콜드 스톱과의 사이의 상기 진공 용기의 외부에 마련되며, 상기 웜 스톱의 상기 개구에 마주하는 개구를 가지고, 상기 촬상 소자측에 반사면이 형성된 조리개 부재인 보조 웜 스톱을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 웜 스톱의 상기 반사면의 곡률 반경은, 상기 촬상 소자와 상기 웜 스톱과의 거리의 2배 이하인 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 웜 스톱의 상기 반사면은, 적어도 하나의 부(部)가 평면 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 웜 스톱의 상기 반사면은, 적어도 하나의 부(部)가 원추면 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 보조 웜 스톱의 상기 반사면은, 적어도 하나의 부(部)가 평면 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 보조 웜 스톱의 상기 반사면은, 적어도 하나의 부(部)가 원추면 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현미 관찰용 광학 장치.
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