(57)【要約】【課題】小型で迷光の発生を良好に防止することが可能な高性能なノイズターミネータ、このノイズターミネータを有する照明光学系、及び、この照明光学系を備えた光学装置を提供する。【解決手段】光学装置に用いる照明光学系２０は、照明光を物体に照射する光源２１と、光源２１からの照明光を物体方向に反射し、この物体からの観察光を透過するハーフミラー（光路分割部材）２３と、ハーフミラー２３方向に頂点を向け、反射部材で形成された略円錐面形状の反射面を有する反射部材２４ａ、及び、この反射部材２４ａの反射面を囲うように配置された内壁２４ｃが低反射部材で形成されたメカ部材２４ｂから構成されたノイズターミネータ２４と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射する方向に頂点を向けた略錐体の略錐体面形状であって、前記光を反射する材質で形成された反射面を有する反射部材と、
前記反射部材の前記反射面を囲み、当該反射面で反射された前記光が入射する位置に配置され、入射する前記光のほとんどを吸収する材質で形成された内壁を有するメカ部材と、を有することを特徴とするノイズターミネータ。
【請求項２】
前記メカ部材の内壁は、断面形状が略円形形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノイズターミネータ。
【請求項３】
前記メカ部材の内壁は、断面形状が矩形形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノイズターミネータ。
【請求項４】
前記反射部材の前記反射面は、前記光が入射する方向に対して略４５度傾けて配置されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載のノイズターミネータ。
【請求項５】
照明光を放射する光源と、
前記光源からの前記照明光を物体方向に反射するとともに、前記物体からの観察光を透過する光路分割部材と、
前記光源から放射された前記照明光が前記光路分割部材を透過して進む位置に配置された請求項１〜４いずれか一項に記載のノイズターミネータと、を有することを特徴とする照明光学系。
【請求項６】
請求項５に記載の照明光学系を有することを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズターミネータ、このノイズターミネータを有する照明光学系、及び、この照明光学系を有する光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡等の光学装置に用いられる落射照明装置では、光学装置の観察光学系の光軸と落射照明装置の照明光学系の光軸とを一致させるために、ハーフミラーが使用される。すなわち、落射照明装置から放射された照明光はハーフミラーで反射されて観察光学系の光軸に重ね合わせられ、例えば対物レンズ等を介して物体面に照射される。このときハーフミラーを透過した光が再び観察光学系に戻って迷光になり、観察像のＳＮを低下させることのないよう、反射部材と低反射部材とを組合わせたノイズターミネータ（吸光部材）が必要であり、このようなノイズターミネータを用いた光学装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、落射照明装置を有する顕微鏡装置にノイズターミネータを設けた構成について、図５の概略図を参照して説明する。この顕微鏡装置５０は、落射照明装置５７から放射される照明光を対物レンズ５８を介して物体面Ｏに照射し、この物体面Ｏからの光を対物レンズ５８及び結像レンズ５９で結像してその像を接眼レンズ６０で観察するように構成されている。また、落射照明装置５７は、光源５１と、この光源５１から放射された光を集光するコリメータレンズ５２と、コリメータレンズ５２で集光された光を物体面Ｏ方向に反射するハーフミラー５３と、このハーフミラー５３を透過した光を逃がすための反射板５４及びこの反射板５４からの光を吸収する低反射部材５５から構成されるノイズターミネータ５６と、を有している。このノイズターミネータ５６において、反射板５４は表面が研磨されているため、乱反射を防ぎ、この表面で反射した光を低反射部材５５に導くとともに、この表面で屈折した光を吸収するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２１９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の反射板５４と低反射部材５５からなるノイズターミネータ５６を用いた場合、図５に示すように、落射照明装置５７全体が大型化するという課題があった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、小型で高性能なノイズターミネータ、このノイズターミネータを有し、迷光の発生を良好に防止することが可能な照明光学系、及び、この照明光学系を有し、光学性能に優れた光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明に係るノイズターミネータは、光が入射する方向に頂点を向けた略錐体の略錐体面形状であって、光を反射する部材で形成された反射面を有する反射部材と、反射部材の反射面を囲み、当該反射面で反射された光が入射する位置に配置され、入射する光のほとんどを吸収する部材で形成された内壁を有するメカ部材と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、このようなノイズターミネータにおいて、メカ部材の内壁は、断面形状が略円形形状に形成されていることが好ましい。
【０００９】
あるいは、このようなノイズターミネータにおいて、メカ部材の内壁は、断面形状が矩形形状に形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、このようなノイズターミネータにおいて、反射部材の反射面は、光が入射する方向に対して略４５度傾けて配置されていることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る照明光学系は、照明光を放射する光源と、この光源からの照明光を物体方向に反射するとともに、物体からの観察光を透過する光路分割部材と、光源から放射された照明光が光路分割部材を透過して進む位置に配置された上述のノイズターミネータのいずれかと、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光学装置は、上述の照明光学系を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明を以上のように構成すると、小型で高性能なノイズターミネータを提供することができ、このノイズターミネータを有する照明光学系は、観察像のＳＮの低下を防止して、良好な照明を行うことができる。また、この照明光学系を有することにより、光学性能に優れた光学装置を得ることができる。更に、ノイズターミネータの小型化により、照明光学系自体の小型化や、この照明光学系を用いた光学装置の小型化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係るノイズターミネータを有する落射照明光学系の構成を説明するための説明図であり、（ａ）は落射照明光学系の側面図であり、（ｂ）はノイズターミネータの正面図であり、（ｃ）はノイズターミネータの斜視図である。
【図２】従来のノイズターミネータを有する落射照明光学系と、第１の実施形態に係る落射照明光学系とを比較し、サイズの違いを説明するための説明図である。
【図３】第２の実施形態に係るノイズターミネータを有する落射照明光学系の構成を説明するための説明図であり、（ａ）は落射照明光学系の側面図であり、（ｂ）はノイズターミネータの正面図であり、（ｃ）はノイズターミネータの斜視図である。
【図４】一般的な落射照明光学系を用いた正立型落射型顕微鏡装置の概略図であり、このような構成で、第１の実施形態の落射照明光学系、第２の実施形態の落射照明光学系、及び、従来の落射照明光学系を用いて、観察光路への戻り光（迷光）の光量の相対比を比較した実験及び実験結果を説明するための説明図である。
【図５】従来のノイズターミネータを有する落射照明光学系を備えた顕微鏡装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
まず、図１を用いて、第１の実施形態に係る照明光学系として、落射照明光学系２０の構成について説明する。図１（ａ）に示すように、第１の実施形態に係る落射照明光学系２０は、照明光を、図示しないサンプル等の表面（以下、「物体面Ｏ」と呼ぶ）に照射するためのものであり、照明光を放射する光源２１、この光源２１からの光を略平行光に変換するコリメータレンズ２２、光源２１からの光の一部を物体面方向に反射し残りを透過するハーフミラー（光路分割部材）２３、及び、このハーフミラー２３を透過した光を吸収するためのノイズターミネータ２４を有して構成されている。なお、図１（ａ）に示す第１の実施形態、及び、以降で説明する図３（ａ）に示す第２の実施形態の落射照明光学系の概略図には、物体面や対物レンズ等から構成される観察光学系は省略されているが、図５に示す従来の落射照明光学系に対する光学装置と同様のものが備えられているものとする。
【００１７】
第１の実施形態に係るノイズターミネータ２４は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、ハーフミラー２３方向に頂点ａを向けた円錐の円錐面形状の反射面を有する反射部材２４ａと、この反射部材２４ａを囲うように配置された内壁２４ｃが低反射部材で形成されたメカ部材２４ｂとから構成されている。ここで、円錐の円錐面とは、円錐の側面のことである。なお、本実施形態に係るメカ部材２４ｂの内壁２４ｃは、反射部材２４ａの頂点ａ方向から見たときに略円形形状で、中空部分が略円柱形状に形成されている。また、反射部材２４ａの頂点ａから底面に延びる垂線、及び、円筒状に形成されたメカ部材２４ｂの内壁２４ｃの中心軸は、いずれも落射照明光学系２０の光軸と略一致するように配置されている（すなわち、落射照明光学系２０の光軸を中心に反射部材２４ａ及び内壁２４ｃは同心円状に形成されている）。また、反射部材２４ａの円錐面形状の反射面は入射した光が乱反射せず、反射した光を内壁２４ｃに導くとともに、この反射面で屈折した光を吸収する材質で構成されている。また、内壁２４ｃは、入射する光がほとんど反射しない材質で形成されている。
【００１８】
ここで、円錐面形状の反射部材２４ａにおける側面（反射面）の角度は、落射照明光学系２０の光軸に対して略４５度とすると、ハーフミラー２３を透過してこの反射部材２４ａに入射する光線が、落射照明光学系２０の光軸と略直交する方向に反射される、すなわち、ハーフミラー２３で反射された照明光（観察光学系の光軸）と略平行に反射されるため、内壁２４ｃを光学装置の観察光学系に沿って配置することができるため、全体としてコンパクトにすることができ最適であるが、これに限定されることはなく、用途に応じた角度とするのが好ましい。
【００１９】
上述したようなノイズターミネータ２４を用いた場合、光源２１から放射された光は、コリメータレンズ２２により略平行光に変換され、ハーフミラー２３によって、一部が反射されて物体面Ｏに照射される。また、物体面Ｏからの観察光は、再びハーフミラー２３に入射してこのハーフミラー２３を透過し、結像レンズにリレーされて結像される。一方、ハーフミラー２３を透過した照明光は、ノイズターミネータ２４の反射部材２４ａの円錐面形状の反射面によって、メカ部材２４ｂの内壁２４ｃの方向に反射される。この反射された光は、メカ部材２４ｂを形成する低反射部材製の内壁２４ｃに吸収されることにより、迷光の発生を良好に防止することができる。その結果、ハーフミラー２３を透過した照明光が再び観察光学系に戻ることを防止し、観察像のＳＮを低下させることなく、良好な照明を行うことが可能となる。したがって、本実施形態の落射照明光学系２０を用いた光学装置では、光学性能が向上し、サンプルの良好な観察が可能となる。
【００２０】
ここで、図２に、本実施形態の落射照明光学系２０（図２（ａ））と、従来の落射照明装置５７の照明光学系（図２（ｂ））とを並べ、側面のサイズ（光学装置の観察光学系と直交する方向のサイズ）を比較した図を示す。この図２（ａ），（ｂ）に示すように、従来の落射照明装置５７のノイズターミネータ５６と比較して、本実施形態の落射照明光学系２０のノイズターミネータ２４は、厚みを約半分にすることができる。したがって、落射照明光学系２０の小型化が可能であるとともに、この落射照明光学系２０を用いた光学装置の小型化をも可能としている。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、図３を参照して、第２の実施形態に係る落射照明光学系３０につい説明する。図３に示すように、この落射照明光学系３０の基本構成は、第１の実施形態と同様であり、サンプルなどの物体面に照射するための照明光を放射する光源３１、この光源３１からの光を略平行光に変換するコリメータレンズ３２、光源３１からの光の一部を物体面方向に反射し残りを透過するハーフミラー（光路分割部材）３３、及び、このハーフミラー３３を透過した光を吸収するためのノイズターミネータ３４を有して構成されている。ここで、この第２の実施形態では、ノイズターミネータ３４の構成が、第１の実施形態と異なる。
【００２２】
第１の実施形態に係るノイズターミネータ２４のように、メカ部材２４ｂの内壁２４ｃの形状を、落射照明光学系２０の光軸に対して同心円状に配置すると、ハーフミラー２３を透過して反射部材２４ａに入射する略平行光は、この反射部材２４ａで反射すると、図１に矢印Ａと囲み線（点線）で示したように、内壁２４ｃに略直交する角度で入射することになる。そのため、この内壁２４ｃで反射した光は、元の光路を戻り、ハーフミラ−２３に入射するため、一部の光がハーフミラー２３で反射されて観察光学系に入射し、観察像のＳＮを低下させる原因となる。この第２の実施形態に係るノイズターミネータ３４は、このような迷光の問題を解決するために、以下のような構成を有している。
【００２３】
すなわち、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、第２の実施形態に係るノイズターミネータ３４は、第１の実施形態と同様に、ハーフミラー３３方向に頂点ａを向けた円錐の円錐面形状の反射面を有する反射部材３４ａと、この反射部材３４ａを囲うように配置された内壁３４ｃが低反射部材で形成されたメカ部材３４ｂとから構成されている。ただし、第２の実施形態では、メカ部材３４ｂの内壁３４ｃは、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、反射部材３４の頂点ａ方向から見たときに矩形形状で、中空部分が略角柱形状に形成されている。このように構成することで、反射部材３４ａで反射した照明光のほとんどは内壁３４ｃに対して直交する角度で入射しないため、内壁３４ｃで反射されたとしても、ハーフミラー３３に戻る光を減少させることができる。
【００２４】
以上のように、本実施形態に係る落射照明光学系３０においても、観察像のＳＮを低下させることなく、良好な照明を行うことが可能となる。その結果、第２の実施形態の落射照明光学系３０を用いた光学装置では、光学性能が向上し、サンプルの良好な観察が可能となる。また、ノイズターミネータ３４の小型化も可能となり、落射照明光学系３０自体の小型化と、これを用いた光学装置の小型化も可能となる。
【００２５】
（戻り光の光量の比較実験）
金属鉱物切片や半導体ウエハのような光を透過しないサンプルを観察する光学顕微鏡では、対物レンズ側から照明する落射照明光学系が採用されている。図４に示すように、一般的な正立型落射型顕微鏡１は、顕微鏡本体と鏡筒との間に落射照明装置の光学系を挿入した構成がとられる。この落射照明光学系は、光源２から射出した光がコレクタレンズ３により開口絞りＡＳの位置に光源像を結ぶ。その後、視野絞りＦＳ、視野レンズ４を経て、光軸に対して４５度の角度で配置されたハーフミラー５で反射して、対物レンズ６の瞳ＦＰの位置に再度光源２の像が結ばれる。最終的に、対物レンズ６自身がコンデンサの役割を果たしサンプルの物体面Ｏにテレセントリックな照明を行う。すなわち、この落射照明光学系はケーラ照明系の構成となっている。サンプルの物体面Ｏにて反射された光は、再度、対物レンズ６を通った後、ハーフミラー５を透過して結像レンズ７にリレーされて像面Ｉに像を結ぶ。
【００２６】
以上の一般的な正立型落射型顕微鏡装置１に、上記で説明した第１の実施形態に係る落射照明光学系２０、第２の実施形態に係る落射照明光学系３０、及び、従来の落射照明装置５７の照明光学系を用いた場合の観察光路への戻り光（迷光）の光量を測定し、相対評価した。その結果を以下の表１に示す。なお、表１の値は、従来の落射照明装置５７の照明光学系を用いた場合の観察光路への戻り光の光量を１００％とした場合の相対値で表している。
【００２７】
（表１）
従来例      第１の実施形態      第２の実施形態
ノイズ相対比    １００％        ３０％                ３％
【００２８】
以上の結果から、第１の実施形態に係る落射照明光学系２０及び第２の実施形態に係る落射照明光学系３０は、従来に比べ、優れたノイズ除去機能を有することが分かる。特に、ノイズターミネータ３４の内壁３４ｃを矩形形状とした第２の実施形態の落射照明光学系３０は、非常に優れたノイズ除去機能を有することが判明した。
【００２９】
なお、上記第１の実施形態及び第２の実施形態の落射照明光学系２０，３０では、光路分割部材としてハーフミラー２３，３３を用い、正立型落射型顕微鏡装置などに実装する場合について説明したが、本願がこれに限定されることはない。例えば、ハーフミラー２３、３３に代えて、ダイクロイックミラーを用いてもよく、このような照明光学系を、光源から放射された赤外光やレーザー光を照明光としてサンプルに照射することで、サンプルから放射される蛍光（観察光）によりこのサンプルの像を観察する蛍光観察に用いることもできる。また、上記各実施形態では、反射部材２４ａ，３４ａの反射面を円錐の円錐面形状に形成した場合について説明したが、この反射部材２４ａ，３４ａを角錐の角錐面形状とすることで、同様の効果を得ることができる。ここで、円錐の円錐面と角錐の角錐面とを総称して、錐体の錐体面という。また、完全な錐体に限られず、略錐体であればよい。また、図１に示す第１の実施形態に係る落射照明光学系２０及び図３に示す第２の実施形態に係る落射照明光学系３０の構成は、一例であり、本願がこの構成に限定されることはなく、ノイズターミネータ２４，３４を有していれば、何れの構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  正立型落射型顕微鏡装置（光学装置）
２０，３０  落射照明光学系（照明光学系）    ２１，３１  光源
２３，３３  ハーフミラー（光路分割部材）    ２４，３４  ノイズターミネータ
２４ａ，３４ａ  反射部材    ２４ｂ，３４ｂ  メカ部材    ２４ｃ，３４ｃ  内壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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