TWI516749B - Microscopic observation of optical devices - Google Patents

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TWI516749B
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Ikuo Arata
Yoshihiro Ito
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Hamamatsu Photonics Kk
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Description

顯微觀察用光學裝置
本發明係關於一種用以放大來自物體之光而進行觀察之顯微觀察用光學裝置。
自先前以來，使用有一種用以觀察來自物體之紅外線等特定波長之光之光學裝置。此種光學裝置中，設有如抑制自物體以外光之影響之組合。例如下述專利文獻1中，揭示有具有切片化之環狀暖罩之紅外線檢測裝置。該紅外線檢測裝置上，於包圍紅外線檢測器之冷擋板(Cold Shield)前面設有真空窗，於該真空窗之前方配置有3個環狀反射構件。該等環狀反射構件於中心形成有開口，該等開口以相對於檢測裝置之中心軸位於對象之方式並列配置於中心軸上。該等開口之大小根據紅外線檢測器所檢測之光學像之徑設定。又，該等環狀反射構件內側之面形成環狀面。
又，下述專利文獻2揭示有經由交換透鏡用以使自物體之紅外光輸入至檢測元件之紅外線光學裝置，該紅外線光學裝置具備設於檢測元件周圍之杜瓦瓶、及設於杜瓦瓶外部之2個鏡孔徑，該等鏡孔徑可沿著交換透鏡之光軸移動。該鏡孔徑之內側設有鏡面，自物體之紅外光通過鏡孔徑之開口部到達杜瓦瓶內之檢測元件，另一方面，僅看到從檢測元件觀看鏡面時冷卻之部分，即僅看到檢測元件，因此從物體以外輻射之紅外光不入射至檢測元件。其結果，可實現良好之成像性能。
背景技術文獻 專利文獻
[專利文獻1]美國專利第4,820,923號
[專利文獻2]日本專利特開平6-160696號公報
然而，上述專利文獻1所記載之紅外線檢測裝置中，係配合冷擋板之開口而設定環狀反射構件開口之大小，因此配置於物體側之光學系統之倍率切換時，難以使對應其倍率之像入射至檢測元件。
又，上述專利文獻2所記載之紅外線光學裝置中，交換物體側之交換透鏡時可藉由沿著交換透鏡之光軸使鏡孔徑移動，從而以倍率不同之各種數值孔徑之交換透鏡較佳地觀察物體，但需要用於鏡孔徑之位置調整之機構，有裝置大型化之傾向。又，交換對象之複數個交換透鏡之像側數值孔徑之差較大之情形時，需要加長鏡孔徑之可調整距離，有裝置大型化之傾向。
因此，本發明係鑒於該問題研究而成者，其目的在於提供一種可複數次地切換物體之觀察倍率，並且可容易實現裝置之小型化之顯微觀察用光學裝置。
為解決上述問題，本發明之一側面之顯微觀察用光學裝置係使來自物體之光入射至攝像元件之顯微觀察用光學裝置，其具備：冷屏，其配置於真空容器內，具有對應於具 有第1倍率之上述物體側之光學系統之第1開口，且使來自上述物體之光朝向上述攝像元件地通過；暖屏，其作為配置於上述真空容器外之光圈構件，具有對應於具有第2倍率之上述物體側之光學系統之第2開口，且使來自上述物體之光朝向上述冷屏地通過；及支持構件，其使上述暖屏可進出於來自上述物體側之光之光軸上而予以支持；上述暖屏於上述攝像元件側具有反射面，第2開口小於第1開口。
根據此種顯微觀察用光學裝置，使用設定為第1倍率之光學系統作為物體側光學系統之情形時，藉由從光軸上取下暖屏，自物體之光藉由具有對應於上述光學系統之NA之第1開口之冷屏縮小，入射至攝像元件，因此降低利用攝像元件之檢測像之背景雜訊。進而，使用設定為第2倍率之光學系統作為物體側光學系統之情形時，藉由將具有對應於上述光學系統之NA之第2開口之暖屏配置於光軸上，自物體之光對應其光束縮小後通過冷屏入射至攝像元件。此處，第2開口小於第1開口，因此即使將進出暖屏之支持構件設於真空容器外側，亦可對應複數個倍率之光學系統降低背景雜訊，因此支持構件之結構簡化。又，該支持構件設於與光學系統之光軸相交之方向，因此亦容易實現支持構件之小型化。其結果，可降低對於複數個觀察倍率之光學系統之背景雜訊，複數次地切換物體之觀察倍率，並且容易實現裝置之小型化。
根據本發明，可降低對於複數個觀察倍率之光學系統之背景雜訊，且可容易實現裝置之小型化。
以下，一面參照附圖一面對本發明之顯微觀察用光學裝置之較佳實施形態進行詳細說明。再者，附圖說明中對相同或相當部分附加相同符號，且省略重複說明。
[第1實施形態]
圖1係本發明之第1實施形態之發光觀察用顯微裝置1之概要構成圖。同圖所示之顯微裝置1係藉由暗箱2、收納於暗箱2內之可檢測從樣本(物體)S發出之紅外光之攝像機(攝像元件)3、安裝於攝像機3之顯微觀察用光學裝置4、配置於與顯微觀察用光學裝置4一體化之攝像機3與樣本S間之顯微光學系統5構成。該顯微光學系統5係以期望倍率用以將自樣本S之紅外線像成像於攝像機3之光學系統，構成為內置比較低倍率之透鏡之宏光學系統7，及內置與宏光學系統7之倍率相比高倍率透鏡之微光學系統8藉由光學系統切換機構6而可切換地被支持。藉由此種顯微光學系統5，宏光學系統7及微光學系統8之任一者以配置於樣本S與顯微觀察用光學裝置4間之方式切換，藉此，從樣本S發出之紅外線通過對應於期望倍率之對物光學系統入射至攝像機3。
顯微觀察用光學裝置4係用以組合於可檢測紅外線之攝像機3，與切換倍率而使樣本S之紅外線像成像於攝像機3之顯微光學系統5中之光學裝置。圖2及圖3係沿著中心軸 線將顯微觀察用光學裝置4切斷而進行之立體圖。圖2係表示將顯微光學系統5切換成宏光學系統7時之顯微觀察用光學裝置4之使用狀態，圖3係表示將顯微光學系統5切換成微光學系統8時之顯微觀察用光學裝置4之使用狀態。
顯微觀察用光學裝置4具備：將自宏光學系統7及微光學系統8之紅外線光束分別成像之像面再成像之中繼透鏡9；用以縮小從中繼透鏡9側入射之光束之遮光性光圈構件之暖屏10；可使該暖屏10於中繼透鏡9之光軸上進出而予以支持之支持構件11；大致圓柱狀真空容器12；以及配置於真空容器12內之中繼透鏡9之光軸上，用以縮小從中繼透鏡9側入射之光束之遮光性光圈構件之冷屏13。
暖屏10具有大致圓板形狀，於該中心形成大致圓形狀之開口14，且在相對於開口14外側之中繼透鏡9之相反側之面形成反射面15。此種暖屏10固定於長條狀之支持構件11上，藉由支持構件11可於與中繼透鏡9之光軸垂直之方向上滑動地受支持。即，暖屏10可在從中繼透鏡9之出射面9a離開之位置(圖2)，與以面向中繼透鏡9之出射面9a之方式插入之位置(圖3)之間進出。插入暖屏10之情形時，暖屏10在使其開口14之中心與中繼透鏡9之光軸一致之狀態下配置於與顯微光學系統5之微光學系統8之瞳位置對應之位置上。與該微光學系統8之瞳位置對應之位置較佳為瞳位置附近，瞳位置係當存在於真空容器12內之情形時儘可能靠近瞳位置之位置，具體而言為靠近真空容器12之樣本S側之窗部12a之位置。
冷屏13配置於藉由未圖示之冷卻裝置維持在低溫狀態之真空容器12內部，於圓筒狀筒構件13a內側一體形成2層光圈構件13b、13c而成。該等光圈構件13b、13c具有大致圓板形狀，於該等之中心以使大致圓形狀之開口13d、13e之中心與中繼透鏡9之光軸一致之方式形成開口13d、13e。然後，於真空容器12之中繼透鏡9側之端面設置圓形狀之窗部12a，透過中繼透鏡9之來自樣本S之光束透過窗部12a而入射至真空容器12內之冷屏13。再者，相對於真空容器12之中繼透鏡9之相反側之圓形狀開口部12b上，氣密連接攝像機3之前端部，且內置於攝像機3之攝像元件之像檢測面以夾持冷屏13而與窗部12a相對向之方式配置。藉由此種構成，冷屏13全體與攝像機3之前端部可維持在低溫狀態。
其次，針對暖屏10及冷屏13之尺寸關係進行說明。圖4係表示取下暖屏10之顯微觀察用光學裝置4中自樣本S之光束之入射狀態之平面圖，圖5係表示插入有暖屏10之顯微觀察用光學裝置4中自樣本S之光束之入射狀態之平面圖。
參照圖4，將顯微光學系統5切換成宏光學系統7時，為使用比較低倍率之宏光學系統7亦可獲得高感度，而需要使用NA較大之透鏡，因此宏光學系統7之射出瞳徑相應地變大。此時，自樣本S出射通過宏光學系統7之光束B1藉由中繼透鏡9再成像後，通過冷屏13之光圈構件13b、13c之開口13d、13e入射至內置於攝像機3之攝像元件16。此時，為防止攝像元件16中觀測自周圍之輻射，開口13d、 13e之內徑以對應光束B1之徑之方式設為對應宏光學系統7之倍率之大小。此處所言之「對應於倍率之大小」，意指含對應由宏光學系統7之倍率規定之光束B1之徑之允許範圍之誤差之光束B1之徑100~120%的大小，不限於與光束B1之徑完全一致之大小。
參照圖5，將顯微光學系統5切換成微光學系統8時，比較高倍率之微光學系統8中所必要之NA與宏光學系統7相比較小，因此微光學系統8之射出瞳徑相應地變小。具體而言，微光學系統8之NA相對於宏光學系統7成幾十分之一。此時，自樣本S出射通過微光學系統8之光束B2藉由中繼透鏡9再成像後，依次通過暖屏10之開口14及冷屏13之光圈構件13b、13c之開口13d、13e，入射至內置於攝像機3之攝像元件16。此時，為防止攝像元件16中觀測自周圍之輻射，開口14之內徑以對應光束B2之徑之方式設為對應微光學系統8之倍率之大小。藉此，開口14之內徑設為小於開口13d、13e之內徑。此處所言之「對應於倍率之大小」，意指含對應藉由微光學系統8之倍率規定之光束B2之徑之允許範圍之誤差之光束B2之徑之100~120%的大小，不限於與光束B2之徑完全一致之大小。
其次，針對暖屏10之構成詳細說明。圖6係表示暖屏10之平面圖。
於暖屏10之攝像元件16側之面上，形成有被覆金、銀等反射率高之材料之反射面15。該反射面15從開口14之開口端朝向外側，對於含開口14之開口端傾斜平緩之反射面 15a與對於含開口14之開口端傾斜陡峭之反射面15b以該順序連續形成。具體而言，反射面15a成對於含開口14之開口端之面大致平行之平面，反射面15b成傾斜角向外側逐漸變陡之凹面(例如球面等)。又，反射面15b亦可為傾斜角固定之圓錐面形狀。該等反射面15a、15b之形狀以對攝像元件16映出冷屏13，且不映出攝像元件16自身之方式設定。
具體而言，作為暖屏10之反射面15b，採用光軸上具有球心之球面形狀之情形時，為防止自攝像元件16之發光及反射散射光再次成像於攝像元件16，以反射面15b之法線不直接朝向攝像元件16之方式，以反射面15b之曲率半徑R與攝像元件16及暖屏10之距離不同之方式設定。具體而言，曲率半徑R以充分超過攝像元件16與暖屏10之距離之1倍之方式設定。又，採用圓錐面作為暖屏10之反射面15b之情形時，為防止自攝像元件16之發光及反射散射光再次成像於攝像元件16，以反射面15b之法線不直接朝向攝像元件16之方式，以其法線與光軸正交之位置充分離開攝像元件之方式設定。
又，如圖7所示，暖屏10之反射面15b相當於冷屏13之光圈構件13b之開口13d直徑之部分，即與同圖之一點鏈線相交部分之傾斜之曲率半徑設定為攝像元件16與暖屏10之距離之約2倍以下。此係用以使從攝像元件16延伸之視線返回至冷屏13內部，不將外部之輻射導入於攝像元件16之條件。更詳細言之，攝像元件16與暖屏10之距離為L，反射 面15b之NA為Nm，反射面15b之有效邊緣位置之傾斜角度以NA換算為Ne=NmL/R(R係反射面15b之曲率半徑)，從反射面15b之邊緣位置所見至冷屏13外周之角度以NA換算為Nc，從反射面15b所見之攝像元件16之NA為Nd之情形時，從攝像元件16一般無法觀看到冷屏13外側之條件係以下述式(1)賦予；Nc>Nm+Nd-2Ne...(1)。因此，基於上述式(1)，反射面15b之曲率半徑R以滿足下述式(2)之方式設定；R<2NmL/(Nm+Nd-Nc)...(2)。再者，所謂NA換算，係以sin函數換算角度者。
再者，暖屏10之反射面15b之相當於冷屏13之光圈構件13b之開口13d之直徑部分之傾斜角設定為45度以下。此係用以使自暖屏10與冷屏13之間隙之輻射不入射至攝像元件16之必要條件。又，以此方式縮小傾斜角從而可使暖屏10之厚度變薄，可容易藉由暖屏10形成適當之光學系統。
上述構成之顯微觀察用光學裝置4中，針對插入暖屏10時設定之攝像元件16之觀測範圍，一面參照圖8進行說明。
如同圖所示，藉由暖屏10內側之反射面15a，從攝像元件16延伸之視線S1、S2朝向冷屏13之任一者之光圈構件13b、13c之冷卻部分。與此同時，光束B2由在攝像元件16之攝像面散射及反射產生之散射光、反射光由反射面15a反射至攝像元件16外側，不入射至攝像元件16。又，藉由 暖屏10外側之反射面15b，從攝像元件16延伸之視線S3朝向冷屏13之光圈構件13b之冷卻部分，不朝向光圈構件13b外部之溫暖部分。與此同時，攝像元件16之攝像面上產生之散射光、反射光藉由反射面15b反射至攝像元件16外側，不入射至攝像元件16。
根據以上說明之顯微觀察用光學裝置4，使用設定為低倍率之宏光學系統7作為樣本S側之顯微光學系統5之情形時，藉由從光軸上取下暖屏10，自樣本S之光由具有對應該宏光學系統7之NA之開口13d、13e之冷屏13縮小，入射至攝像元件16，因此降低利用攝像元件16之檢測像之背景雜訊。再者，使用設定為高倍率之微光學系統8作為樣本S側之顯微光學系統5之情形時，藉由將具有對應該微光學系統8之NA之開口14之暖屏10配置於光軸上，自樣本S之光相應地光束縮小後通過冷屏13入射至攝像元件16。此處，暖屏10之開口14小於冷屏13之開口13d、13e，因此即使將進出暖屏10之支持構件11設於真空容器12外側，亦可對應複數個倍率之顯微光學系統5較佳縮小紅外線像，因此支持構件11之結構簡化。又，該支持構件11設於與顯微光學系統5之光軸相交之方向，因此亦容易實現支持構件11之小型化。其結果，將樣本S之觀察倍率切換成複數時可降低背景雜訊，且可容易實現顯微觀察用光學裝置4之小型化。
又，支持構件11構成為在使暖屏10之開口14靠近真空容器11之樣本S側之窗部12a之位置，即在對應於微光學系統 8之瞳位置之位置可進出，因此使用高倍率之微光學系統8之情形時，可對照其徑而縮小樣本S之紅外線像。
又，根據顯微觀察用光學裝置4，藉由設於暖屏10之反射面15，在攝像元件16中會觀測到來自冷屏13之光，而觀測不到以攝像元件16反射之光。藉此，切換使用樣本S側之顯微光學系統5之情形時，可降低利用攝像元件16之檢測像中之點雜訊及背景雜訊兩者。
一般之顯微鏡裝置中，使用高倍率物鏡與低倍率物鏡兩者時，首先，為有效使用低倍率透鏡而需要充分擴大攝像機側之NA。具體而言，相對於低倍率透鏡之攝像機之倍率為a、NA為n之情形時，需要將攝像機側之NA設為n/a。但高倍率透鏡所需要之NA與低倍率透鏡相比為數十分之一，因此為有效使用兩透鏡，用以調整攝像機之NA之冷屏需要配合低倍率透鏡之NA。因此，先前之顯微鏡裝置中，導致產生使用高倍率透鏡時從多餘之NA部分會觀察到周圍之輻射因而使背景雜訊上升之結果。為解決背景雜訊之問題，有效的是對應於物鏡而改變冷屏之尺寸，但冷屏通常配置於真空中且冷卻成極低溫，因此難以設置用以變更尺寸之機構。相對於此，根據本實施形態，藉由對應於樣本S側之顯微光學系統5之倍率，使真空容器12外之暖屏10進出，而可獲得縮小冷屏之尺寸之效果。又，暖屏10之位置不限於射出瞳位置，因此無需設計專用之物鏡，全體之光學設計變得容易。
又，先前文獻(日本專利特開平6-160696號公報)所記載 之紅外線光學裝置中，交換物體側交換透鏡時沿著交換透鏡之光軸使鏡孔徑移動，從而在各種像側數值孔徑之交換透鏡中較佳觀察，但需要用以微調整鏡孔徑之機構，有裝置大型化之傾向。又，交換對象之複數個交換透鏡之數值孔徑之差較大之情形時，需要加長鏡孔徑之可調整距離，因此有裝置大型化之傾向。相對於此，本實施形態之顯微觀察用光學裝置4中，在與顯微光學系統5之光軸相交之方向設有進出暖屏10之支持構件11，因此無需用於微調整之機構，無需確保光軸方向之距離，裝置之小型化較容易。
又，於暖屏10之反射面15，從開口14側向外側連續形成有反射面15a與反射面15b，因此攝像元件16中可以不觀測自冷屏13以外部分之輻射熱之方式設定，且可不易觀測攝像元件16自身之反射光。
又，暖屏10之反射面15b之曲率半徑設為攝像元件16與暖屏10之距離之2倍以下，因此可不易對攝像元件16入射自冷屏13外側之高溫部之輻射。
進而，暖屏10之開口14小於冷屏13之開口13d、13e，因此即使切換使用樣本S側之顯微光學系統，亦可對應於該顯微光學系統5之NA降低檢測像之背景雜訊。
[第2實施形態]
圖9係表示本發明之第2實施形態之顯微觀察用光學裝置24之要部之平面圖。本實施形態之顯微觀察用光學裝置24，暖屏10之反射面15之形狀與第1實施形態之顯微觀察用光學裝置4不同。
具體而言，顯微觀察用光學裝置24之暖屏10從開口14之開口端向外側形成沿著含開口14之開口端之面之平面狀反射面15c。藉由此種形狀之反射面15c，從攝像元件16延伸之視線S4朝向冷屏13之任一光圈構件13b、13c之冷卻部分。與此同時，光束B2由在攝像元件16之攝像面散射及反射產生之散射光、反射光由反射面15c反射至攝像元件16外側，不入射至攝像元件16。
[第3實施形態]
圖10係表示本發明之第3實施形態之顯微觀察用光學裝置44之要部之平面圖。本實施形態之顯微觀察用光學裝置44在暖屏10之反射面15之形狀、暖屏10及支持其之支持構件11與收納暖屏13之真空容器12分離之方面與第1實施形態之顯微觀察用光學裝置4不同。
即，暖屏10以在從真空容器12之窗部12a分離之位置上可進出於中繼透鏡9之光軸上之方式藉由支持構件11支持。再者，可在暖屏10與窗部12a之間配置鏡片等光學系統，亦可藉由光學系統改變通過暖屏10之光束B2之朝向，將攝像元件16及冷屏13從中繼9之光軸移動配置。藉此，可避免顯微觀察用光學裝置44之大型化。
又，顯微觀察用光學裝置24之暖屏10從開口14之開口端向外側，形成如相對於含開口14之開口端之面之傾斜角逐漸變大之凹面狀反射面15d。採用凹面狀反射面15d，從而可對攝像元件16容易設定反射自冷屏13之光之形狀。藉由此種形狀之反射面15d，從攝像元件16延伸之視線S5、 S6、S7朝向冷屏13內部之冷卻部分。與此同時，光束B2由在攝像元件16之攝像面散射及反射產生之散射光、反射光由反射面15d反射至攝像元件16外側，不入射至攝像元件16。
[第4實施形態]
圖11係表示本發明之第4實施形態之顯微觀察用光學裝置64之要部之平面圖。本實施形態之顯微觀察用光學裝置64在暖屏10與冷屏13間之真空容器12之窗部12a外側附近設有輔助暖屏70之方面與第3實施形態之顯微觀察用光學裝置44不同。
該輔助暖屏70係具有大致圓板狀形狀之遮光性構件，以沿著真空容器12之窗部12a其中心軸與中繼透鏡9之光軸一致之方式配置。又，輔助暖屏70之中心部具有比光束B2之徑充分大之徑，形成面向冷屏13之開口之圓形開口74。再者，於輔助暖屏70之窗部12a側之開口74外側之面，形成平面狀反射面75。
藉由具備此種輔助暖屏70，從攝像元件16延伸於暖屏10外側之視線S8藉由輔助暖屏70之反射面75朝向冷屏13之冷卻部分。與此同時，從攝像元件16之攝像面朝向暖屏10外側之散射光、反射光藉由反射面75反射至冷屏13外側，不入射至攝像元件16。
根據以此方式構成之顯微觀察用光學裝置64，可防止自攝像元件16之反射光及散射光再次入射至攝像元件16，且即使縮小暖屏10之徑亦可不易對攝像元件16入射自高溫部 之光。其結果，可使裝置小型化且光學設計變容易。
再者，本發明不限於上述實施形態。例如暖屏之數量不限於特定數，亦可根據在樣本S側切換使用之物鏡之數量增減。又，形成於輔助暖屏70之窗部12a側之開口74外側之面之反射面75不限於平面狀，可為球面等凹面狀，亦可為圓錐面狀。
暖屏之反射面之形狀亦可為如圖12所示之形狀。同圖所示之本發明之變形例之暖屏110上，從開口114之開口端向外側沿著中繼透鏡9之光軸之剖面為圓弧狀，關於中繼透鏡9之光軸回轉對稱之反射面115形成於攝像元件16側。該反射面115藉由反射面115形成之圓弧中心位於攝像元件16之檢測面上之端部，反射面115之垂線不與光軸相交而與光軸垂直之方向上具有如在位於同一方向之攝像元件16之端部延伸之形狀。但該反射面115其圓弧之中心不限於位於攝像元件16之端部之形狀，亦可為較攝像元件16之端部更位於中央部之形狀。藉由具有此種反射面115之暖屏110，以對攝像元件16映出冷屏13，且不映出攝像元件16自身之方式設定。具體而言，可防止從暖屏110之開口114入射之信號或雜訊之一部分在攝像元件16之表面正反射，進而以暖屏110反射後返回至攝像元件16。又，使反射面115上各點之法線儘可能朝向內側，從而可對攝像元件16映出較冷部分，即冷屏13。
又，暖屏之反射面之形狀亦可為如圖13所示之形狀。同圖所示之本發明之變形例之暖屏210上，從開口214之開口 端向外側沿著中繼透鏡9之光軸之剖面為圓弧狀，關於中繼透鏡9之光軸回轉對稱之反射面215形成於攝像元件16側。該反射面215藉由反射面215形成之圓弧中心位於攝像元件16之檢測面上之相反側之端部，反射面215之垂線與光軸相交對光軸垂直之方向上具有如在位於相反方向之攝像元件16之端部延伸之形狀。但該反射面215其圓弧之中心不限於位於攝像元件16之端部之形狀，亦可為較攝像元件16之端部更位於中央部之形狀。藉由具有此種反射面215之暖屏210，與暖屏110相同，以對攝像元件16映出冷屏13，且不映出攝像元件16自身之方式設定。
又，暖屏之反射面之形狀如圖14所示，亦可為如組合反射面115與反射面215之形狀之形狀。同圖所示之本發明之變形例之暖屏310上，從開口314之開口端向外側，2個反射面315a、351b依次形成於攝像元件16側。該反射面315a係與反射面115相同之剖面形狀，藉由反射面315a形成之圓弧之中心具有如位於攝像元件16之檢測面上之端部之形狀。又，反射面315b係與反射面215相同之剖面形狀，藉由反射面315b形成之圓弧之中心具有如位於攝像元件16之檢測面上之相反側端部之形狀。藉由具有此種反射面315之暖屏310，與暖屏110、210相同，以對攝像元件16映出冷屏13，且不映出攝像元件16自身之方式設定。
又，暖屏之反射面之形狀亦可為如圖15所示之形狀。於同圖所示之本發明之變形例之暖屏90上，形成具有向攝像元件16側擴大之內壁之開口94，於該開口94之內壁形成反 射面95。此種反射面95相對於含開口94之開口端之面之傾斜角成固定之圓錐面形狀，該傾斜角及暖屏90之厚度(=開口94之長度)以對攝像元件16映出冷屏13，且不映出攝像元件16自身之方式設定。
又，顯微裝置1上可具備驅動顯微觀察用光學裝置4、22、44、64之支持構件11之驅動機構，與控制該驅動機構之控制電路，該控制電路亦可基於事先登記之物鏡之資料，以自動進出暖屏10之方式控制。
又，顯微裝置1中，作為觀察對象樣本S，可以半導體、無機．有機之發出螢光．磷光之物質等之發出紅外線等特定波長光之各種物體為對象。
此處，第2倍率高於第1倍率較佳。此時，可以低倍率與高倍率切換物體之觀察倍率。
又，支持構件在靠近真空容器之物體側之窗部之位置可進出暖屏之第2開口而構成亦較佳。若具備該支持構件，則使用第2倍率之光學系統之情形時，可對照其像側數值孔徑縮小徑。
進而，支持構件亦較佳構成為在對應於具有第2倍率之光學系統之瞳位置可進出暖屏之第2開口。若具備該支持構件，則使用第2倍率之光學系統之情形時，可對照其像側數值孔徑縮小徑。
進而，暖屏之反射面以對攝像元件映出冷屏，且不映出攝像元件自身之方式形成亦較佳。根據該構成，藉由設於暖屏之反射面，攝像元件中觀測自冷屏之光，觀測不到以 攝像元件反射之光。藉此，切換使用物體側之光學系統之情形時，可降低利用攝像元件之檢測像中點雜訊及背景雜訊兩者。
進而，於暖屏之反射面，從開口側向外側連續形成相對於含開口之面之傾斜平緩之第1面，與相對於該面之傾斜陡峭之第2面較佳。若採取該構成，則可以藉由第2面之攝像元件中觀測不到自冷屏以外部分之光之方式設定，且可不易觀測藉由第1面自攝像元件自身之反射光。
又，反射面至少1部分形成凹面狀亦較佳。此時，可容易設定對攝像元件反射自冷屏之光之形狀。
進而，進而具備設於暖屏與冷屏間之真空容器外，具有面向暖屏之開口之開口，攝像元件側形成有反射面之光圈構件輔助暖屏亦較佳。如此則可防止自攝像元件之反射光再次入射至攝像元件，且即使縮小暖屏之徑亦可不易對攝像元件入射自高溫部之光。
進而，暖屏之反射面之曲率半徑在攝像元件與暖屏之距離之2倍以下亦較佳。若採取該構成，則可不易對攝像元件入射自冷屏外側之高溫部之光。
進而，暖屏或輔助暖屏之反射面至少一部分形成平面狀亦較佳。此時，可防止因簡易形狀反射攝像元件自身之光入射至攝像元件。
又，暖屏或輔助暖屏之反射面至少一部分形成圓錐面狀亦較佳。此時亦可防止因簡易形狀反射攝像元件自身之光入射至攝像元件。
產業上之可利用性
本發明係將用以將自物體之光放大而進行觀察之顯微觀察用光學裝置作為使用用途，可對複數個觀察倍率之光學系統減低背景雜訊，且可容易實現裝置之小型化者。
3‧‧‧攝像機(攝像元件)
4‧‧‧顯微觀察用光學裝置
5‧‧‧顯微光學系統
7‧‧‧宏光學系統
8‧‧‧微光學系統
9‧‧‧中繼透鏡
9a‧‧‧出射面
10‧‧‧暖屏
11‧‧‧支持構件
12‧‧‧真空容器
12a‧‧‧窗部
12b‧‧‧開口部
13‧‧‧冷屏
13b‧‧‧光圈構件
13c‧‧‧光圈構件
13d‧‧‧開口
13e‧‧‧開口
14‧‧‧開口
15‧‧‧反射面
15a‧‧‧反射面
15b‧‧‧反射面
15c‧‧‧反射面
15d‧‧‧反射面
16‧‧‧攝像元件
22‧‧‧顯微觀察用光學裝置
44‧‧‧顯微觀察用光學裝置
64‧‧‧顯微觀察用光學裝置
70‧‧‧輔助暖屏
74‧‧‧開口
75‧‧‧反射面
90‧‧‧暖屏
110‧‧‧暖屏
114‧‧‧開口
115‧‧‧反射面
210‧‧‧暖屏
214‧‧‧開口
215‧‧‧反射面
310‧‧‧暖屏
314‧‧‧開口
315a‧‧‧反射面
315b‧‧‧反射面
B1~B2‧‧‧光束
S‧‧‧樣本
S1~S8‧‧‧視線
圖1係本發明之較佳一實施形態之顯微裝置之概要構成圖。
圖2係沿著中心軸線切斷圖1之顯微觀察用光學裝置4而進行表示之立體圖。
圖3係沿著中心軸線切斷圖1之顯微觀察用光學裝置4而進行表示之立體圖。
圖4係表示於取下圖2之暖屏10後之顯微觀察用光學裝置4中自樣本S之光束之入射狀態的平面圖。
圖5係表示於插入有圖3之暖屏10之顯微觀察用光學裝置4中自樣本S之光束之入射狀態的平面圖。
圖6係圖2及圖3之暖屏10之平面圖。
圖7係表示相對於圖6之暖屏10之反射面15b之攝像元件16之觀測範圍之平面圖。
圖8係表示藉由圖3之顯微觀察用光學裝置4設定之攝像元件16之觀測範圍之平面圖。
圖9係表示本發明之第2實施形態之顯微觀察用光學裝置24之要部之平面圖。
圖10係表示本發明之第3實施形態之顯微觀察用光學裝置44之要部之平面圖。
圖11係表示本發明之第4實施形態之顯微觀察用光學裝置64之要部之平面圖。
圖12係本發明之變形例之暖屏110之平面圖。
圖13係本發明之其他變形例之暖屏210之平面圖。
圖14係本發明之其他變形例之暖屏310之平面圖。
圖15係本發明之其他變形例之暖屏90之平面圖。
4‧‧‧顯微觀察用光學裝置
9‧‧‧中繼透鏡
9a‧‧‧出射面
10‧‧‧暖屏
11‧‧‧支持構件
12‧‧‧真空容器
12a‧‧‧窗部
12b‧‧‧開口部
13‧‧‧冷屏
13b‧‧‧光圈構件
13c‧‧‧光圈構件
13d‧‧‧開口
13e‧‧‧開口
14‧‧‧開口
15‧‧‧反射面

Claims (13)

  1. 一種顯微裝置，其特徵在於，其係取得物體之影像者，且具備：顯微光學系統，其具有第1光學系統與第2光學系統，並以將上述第1光學系統及第2光學系統中之任一者配置為與物體對向之方式構成；其中上述第1光學系統具有第1倍率，上述第2光學系統具有較上述第1倍率更高倍率之第2倍率；攝像元件，其對來自上述物體之光進行攝像；冷屏，其配置於真空容器內，具有對應於上述第1光學系統之第1開口，且使來自上述物體之光朝向上述攝像元件地通過；暖屏，其作為配置於上述真空容器外之光圈構件，具有對應於上述第2光學系統之第2開口以及與上述冷屏對向的反射面，且使來自上述物體之光朝向上述冷屏地通過；及支持構件，其使上述暖屏可進出於來自上述物體側之光之光軸上而予以支持；且當上述第1光學系被切換為與上述物體對向時，上述支持構件使上述暖屏從上述光軸上離開，當上述第2光學系被切換為與上述物體對向時，上述支持構件使上述暖屏配置於上述光軸上。
  2. 如請求項1之顯微裝置，其中上述支持構件構成為使上述暖屏之上述第2開口 可於上述真空容器之靠近上述物體側之窗部的位置進出。
  3. 如請求項1或2之顯微裝置，其中上述支持構件構成為使上述暖屏之上述第2開口可於與上述第2光學系統之瞳位置對應之位置進出。
  4. 如請求項1或2之顯微裝置，其中上述暖屏之上述反射面係以對上述攝像元件映出上述暖屏，且不映出上述攝像元件自身之方式形成。
  5. 如請求項1或2之顯微裝置，其中於上述暖屏之上述反射面上，從上述第2開口側向外側連續形成有相對於含上述第2開口之面之傾斜平緩之第1面，與相對於該面之傾斜陡峭之第2面。
  6. 如請求項1或2之顯微裝置，其中上述反射面之至少一部分形成為凹面狀。
  7. 如請求項6之顯微裝置，其中進而具備作為光圈構件的輔助暖屏，該輔助暖屏設於上述暖屏與上述冷屏間之上述真空容器外，具有面向上述暖屏之上述開口之開口，且於上述攝像元件側形成有反射面。
  8. 如請求項1或2之顯微裝置，其中上述暖屏之上述反射面之曲率半徑係上述攝像元件與上述暖屏之距離之2倍以下。
  9. 如請求項1或2之顯微裝置，其中上述暖屏之上述反射面之至少一部分形成為平面 狀。
  10. 如請求項1或2之顯微裝置，其中上述暖屏之上述反射面之至少一部分形成為圓錐面狀。
  11. 如請求項7之顯微裝置，其中上述輔助暖屏之上述反射面之至少一部分形成為平面狀。
  12. 如請求項7之顯微裝置，其中上述輔助暖屏之上述反射面之至少一部分形成為圓錐面狀。
  13. 一種顯微觀察方法，其特徵在於，其係取得物體之影像之方法，且使用：顯微光學系統，其具有第1光學系統與第2光學系統，並以將上述第1光學系統及第2光學系統中之任一者配置為與物體對向之方式構成；其中上述第1光學系統具有第1倍率；上述第2光學系統具有較上述第1倍率更高倍率之第2倍率；冷屏，其配置於真空容器內，具有對應於上述第1光學系統之第1開口；及攝像元件，其配置於上述真空容器內；且該方法係：將上述第2光學系統配置為對向於上述物體；將暖屏配置於來自上述真空容器外之上述物體之光之光路上，上述暖屏具有與上述第2光學系統對應之第2開 口以及與上述冷屏對向之反射面；使用上述攝像元件，對通過上述第2光學系統、上述暖屏之上述第2開口、以及上述冷屏之上述第1開口之來自物體之光進行攝像。
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