(57)【要約】【課題】容器内部に配置された観察対象物に対物レンズを近接させて観察を行う。【解決手段】光学顕微鏡１は、チャンバー１１に設けられた開口部から、チャンバー１１の内部に一端部が挿入され、他の端部でチャンバー１１と接続されることによってチャンバー１１を気密状態とし、チャンバー１１に挿入される側の端部に観察対象物Ｘからの反射光をチャンバー１１の外部に出射させるビューポート２が設けられた筒状のフランジ３と、フランジ３内の空間における、ビューポート２を通った観察対象物Ｘからの反射光が入射する位置に、対物レンズを保持する鏡筒６及び鏡筒位置調整機構７とを備えているので、チャンバー１１内部に配置された観察対象物Ｘに対物レンズを近接させて観察を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内部に配置された観察対象物に照射した照射光が、当該観察対象物で反射した反射光を観察する光学顕微鏡であって、
上記容器に設けられた開口部から当該容器の内部に一端部が挿入され、他の端部で上記容器と接続されることによって当該容器を密閉状態とし、上記容器の内部に挿入される側の端部に上記反射光を容器の外部に出射させる窓部材が設けられた筒状の貫入部材と、
上記貫入部材内の空間における、上記窓部材を通った上記反射光が入射する位置に対物レンズを保持する保持部材とを備えていることを特徴とする光学顕微鏡。
【請求項２】
上記貫入部材の内部に、上記窓部材を介して上記観察対象物に上記照射光を導く導光部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学顕微鏡。
【請求項３】
上記貫入部材は、上記容器内に挿入される長さが調整可能であり、
上記保持部材は、上記窓部材と上記対物レンズとの距離を調整可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学顕微鏡に関し、より詳細には容器内部に配置された観察対象物を観察することのできる光学顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学顕微鏡は、観察対象物を拡大して観察するための装置として古くから用いられており、その基本的な構成を変えずに、様々なニーズに適用できるように、様々な工夫がなされている。
【０００３】
例えば、光学顕微鏡では、一般的に、観察対象物に可視光を照射して観察を行うが、近年では観察対象物にレーザ光を照射して観察を行うレーザ顕微鏡も用いられるようになっている（下記の特許文献１参照）。
【０００４】
また、下記の非特許文献１には、従来と比較して作動距離の長い対物レンズ（長作動距離対物レンズ）を用いることによって、チャンバー内に配置された観察対象物の観察を行うことが記載されている。
【０００５】
これらの技術を組み合わせることによって、チャンバー内に配置された観察対象物に対してレーザ光を照射して、その反射光を観察することが可能となると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３９８８２号公報（２００８年２月２１日公開）
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】株式会社ミツトヨ／ホームページ、［平成２１年１２月１０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.mitutoyo.co.jp/technology/product/introduction_03/index.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、単に対物レンズの作動距離を長くしただけでは、チャンバー内に配置された観察対象物を観察するには十分ではない場合がある。これについて、図８に基づいて説明する。図８は、従来の光学顕微鏡でチャンバー内に配置された観察対象物を観察するときに生じる問題点を説明する図である。
【０００９】
図示のように、チャンバー１０１の内部には観察対象物Ｘが配置されており、チャンバー１０１の上部には対物レンズ（長作動距離対物レンズ）１００が配置されている。また、チャンバー１０１の側方にはレンズＬが配置されており、このレンズＬを通った光源（レーザ光源）からの光がチャンバー１０１内に入射するようになっている。なお、対物レンズ１００以外の光学顕微鏡の構成要素については図示を省略している。
【００１０】
チャンバー１０１は、チャンバー本体１０１ａ、上部フランジ１０１ｂ、下部フランジ１０１ｃ、及び側部フランジ１０１ｄよりなる容器である。チャンバー本体１０１ａは、上部フランジ１０１ｂ、下部フランジ１０１ｃ、及び側部フランジ１０１ｄが設けられている部分が開口部となっている。そして、上部フランジ１０１ｂには、ビューポート１０２が、下部フランジ１０１ｃにはビューポート１０３が、側部フランジ１０１ｄにはビューポート１０４がそれぞれ接続されており、これにより開口部が塞がれてチャンバー１０１の内部が密閉されている。また、ビューポート１０２〜１０４は、それぞれ覗き窓１０２ａ〜１０４ａを備えており、この覗き窓１０２ａ〜１０４ａからチャンバー１０１の内部に光が入射する。
【００１１】
すなわち、図８の例では、光源からの光をビューポート１０４からチャンバー１０１内に入射させることを想定している。そして、観察対象物Ｘで反射し、ビューポート１０２から出射する反射光を対物レンズ１００に入射させることで、観察対象物Ｘを観察することを想定している。
【００１２】
ここで、観察対象物Ｘは、ビューポート１０２の近傍に配置されている。これは、対物レンズ１００と観察対象物Ｘとの距離が離れすぎると、長作動距離対物レンズといえども十分な解像度での観察が困難となるためである。つまり、チャンバー１０１内の観察対象物Ｘを観察する場合には、対物レンズ１００の作動距離を考慮して、チャンバー１０１内の対物レンズ１００に近い位置（チャンバー１０１の内壁近傍）に観察対象物Ｘを配置する必要がある。
【００１３】
このため、観察対象物Ｘに光を入射させることのできる範囲が極めて限られたものとなってしまう。図示の例では、ビューポート１０４の下端付近から光を入射させることによって、辛うじて観察対象物Ｘの表面に光を照射することができている。しかし、図示の例よりも入射角を小さくすることは物理的に不可能であり、また、チャンバー１０１の形状やビューポート１０４の形状、観察対象物Ｘの位置等の要因によって、観察対象物Ｘの表面に光を照射することすらできないことも想定される。
【００１４】
これは、顕微観察を行う際の大きな障害となる。例えば、光和周波（ＳＦ）像の観察を行う場合には、観察対象物Ｘに複数方向から光を照射する必要があるが、図８の例のように、光を入射することのできる範囲が限られていては、観察対象物Ｘに複数方向から光を照射することは困難である。
【００１５】
つまり、容器内部に配置された観察対象物に容器外部から光を照射して観察を行う場合には、容器内部において光照射の容易な位置（容器の内壁から離れた位置）に観察対象物を配置しながら、かつ観察対象物と対物レンズとの距離が離れすぎないようにするという相反する条件を満たす必要が生じる。
【００１６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、容器内に配置された観察対象物に対物レンズを近接させて観察を行うことができる光学顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明の光学顕微鏡は、容器内部に配置された観察対象物に照射した照射光が、当該観察対象物で反射した反射光を観察する光学顕微鏡であって上記容器に設けられた開口部から当該容器の内部に一端部が挿入され、他の端部で上記容器と接続されることによって当該容器を密閉状態とし、上記容器の内部に挿入される側の端部に上記反射光を容器の外部に出射させる窓部材が設けられた筒状の貫入部材と、上記貫入部材内の空間における、上記窓部材を通った上記反射光が入射する位置に対物レンズを保持する保持部材とを備えていることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、貫入部材の一端部が容器内部に挿入された状態で容器を密閉状態にすることができる。また、貫入部材の容器に挿入される側の端部には、窓部材が設けられているので、この窓部材は容器内部に貫入した位置で固定されることになる。そして、容器の内部に挿入された貫入部材の内部の空間には、窓部材を通った観察対象物からの反射光が入射する位置に対物レンズが保持される。
【００１９】
すなわち、上記の構成によれば、貫入部材が容器内部に貫入している長さの分だけ、対物レンズと、容器内の観察対象物との距離を縮めることができる。つまり、密閉状態の容器内に配置された観察対象物に対物レンズを近接させて観察を行うことができる。
【００２０】
これにより、観察対象物を容器の側壁から離れた位置に配置することができ、照射光の入射範囲を拡げることが可能となる。また、作動距離が比較的短い対物レンズを用いて観察対象物の観察を行うことも可能になる。一般に、対物レンズの作動距離と開口数とは反比例の関係となるので、作動距離が比較的短い対物レンズを用いることによって、高い開口数での顕微観察が可能になる。
【００２１】
なお、上記貫入部材は、一方の端部に窓部材が設けられ、他方の端部が開口している中空の構造体であればよく、その形状は円筒形に限られない。
【００２２】
また、上記光学顕微鏡は、上記貫入部材の内部に、上記窓部材を介して上記観察対象物に上記照射光を導く導光部材を備えていることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、貫入部材の内部に導光部材が設けられているので、対物レンズに遮られることなく、貫入部材の内部側から観察対象物に照射光を照射することができる。これにより、照射光の照射方向のバリエーションを増やすことができ、より多様な顕微観察が可能となる。
【００２４】
なお、導光部材は、照射光を生成する光源であってもよいし、貫入部材の外部に配置された光源からの光を観察対象物に導く光学素子（例えば、ミラーやレンズ）であってもよい。
【００２５】
また、上記貫入部材は、上記容器内に挿入される長さが調整可能であり、上記保持部材は、上記窓部材と上記対物レンズとの距離を調整可能であることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、貫入部材を容器内に挿入する長さを短くすることができるので、例えば密閉した容器内部で顕微観察以外の操作を行うとき等に、貫入部材が邪魔にならずに済むという利点がある。また、顕微観察を行うときには、観察対象物に窓部材が近接するように、貫入部材を容器内に挿入する長さを長くし、対物レンズを窓部材に近づけることによって、対物レンズを観察対象物に近接させることができる。
【００２７】
なお、貫入部材を容器内に挿入する長さを調整する機構は、容器の密閉状態が保たれるようなものであれば特に限定されないが、例えばベローズを適用することもできる。また、窓部材と対物レンズとの距離を調整する機構も特に限定されないが、例えばレーン（スライダ）上に窓部材または対物レンズを直接または間接的に固定して、窓部材または対物レンズを当該レーンに沿って移動させることによって実現することもできる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の光学顕微鏡は、容器に設けられた開口部から当該容器の内部に一端部が挿入され、他の端部で上記容器と接続されることによって当該容器を密閉状態とし、上記容器の内部に挿入される側の端部に上記反射光を容器の外部に出射させる窓部材が設けられた筒状の貫入部材と、上記貫入部材内の空間における、上記窓部材を通った上記反射光が入射する位置に対物レンズを保持する保持部材とを備えているので、密閉状態の容器内に配置された観察対象物に対物レンズを近接させて観察を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学顕微鏡とチャンバーの概略構成を示す図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は上面図、同図（ｃ）は正面図である。
【図２】上記光学顕微鏡の概略構成を示す図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は上面図、同図（ｃ）は正面図である。
【図３】上記光学顕微鏡が備える鏡筒の概略構成を示す斜視図である。
【図４】上記光学顕微鏡で観察対象物の真空中における光和周波（ＳＦ）像を観察する態様を示す図である。
【図５】上記光学顕微鏡の撮像装置で撮像した画像の一例を示す図であり、同図（ａ）は線形像、同図（ｂ）は光和周波（ＳＦ）像を示している。
【図６】上記光学顕微鏡に装着するベローズ付フランジの構成を示す図であり、同図（ａ）はベローズ付フランジを伸ばした状態を示し、同図（ｂ）は縮めた状態を示している。
【図７】上記ベローズ付フランジを装着した光学顕微鏡をチャンバーに接続した状態を示す図である。
【図８】従来技術を示すものであり、従来の光学顕微鏡でチャンバー内に配置された観察対象物を観察するときに生じる問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図７に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
〔概要〕
本実施形態にかかる光学顕微鏡の概要について、図１に基づいて説明する。図１は、光学顕微鏡１及びチャンバー（容器）１１の概略構成を示す図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は上面図、同図（ｃ）は正面図である。
【００３２】
同図（ａ）に示すように、光学顕微鏡１は、ビューポート（窓部材）２、フランジ（貫入部材）３、フレーム部材４、フレーム部材５、鏡筒（保持部材）６、鏡筒位置調整機構（保持部材）７、撮像装置８、撮像装置位置調整機構９、及びレーン１０を備えている。
【００３３】
チャンバー１１は、図８に示したチャンバー１０１と同様の構成を有しており、チャンバー本体１１ａ、上部フランジ１１ｂ、下部フランジ１１ｃ、及び側部フランジ１１ｄよりなる。チャンバー本体１１ａは、上部フランジ１１ｂ、下部フランジ１１ｃ、及び側部フランジ１１ｄが設けられている部分が開口部となっている。そして、上部フランジ１１ｂにはビューポート１２が、下部フランジ１１ｃにはビューポート１３が、側部フランジ１１ｄにはフランジ３がそれぞれ接続されており、これにより開口部が塞がれてチャンバー１１の内部が密閉されている。また、ビューポート１２は、覗き窓１２ａを備え、ビューポート１３は、覗き窓１３ａを備えている。
【００３４】
チャンバー１１の下方には、レンズＬ１〜Ｌ３が配置されている。レンズＬ１〜Ｌ３は、光源からの光を観察対象物Ｘに導くレンズであり、観察対象物Ｘがどのようなものであるか、またどのような像を観察するかに応じた適当なものを必要な数だけ用いればよい。例えば、２種類の周波数のレーザ光による光和周波（ＳＦ）像の顕微観察を行う場合には、所定の周波数のレーザ光源を２つ用い、各光源に対応するレンズを配置すればよい。
【００３５】
チャンバー１１の内部の、光源から光を照射可能で、かつ照射された光の反射光が鏡筒６に入射する位置には、観察対象物Ｘが固定されている。このように、光学顕微鏡１を用いる場合には、観察対象物Ｘをチャンバー１１の内壁から離れた、光の照射を行いやすい位置（例えばチャンバー１１の内部の空間における中央位置）に配置することができる。なお、観察対象物Ｘのチャンバー１１内での固定は、例えばマニピュレータやワイヤ等を用いて行うこともできる。
【００３６】
光学顕微鏡１は、チャンバー１１内の観察対象Ｘで反射し、鏡筒６に入射した光を撮像装置８で撮像できるようになっている。また、光学顕微鏡１は、チャンバー１１に貫入するフランジ３を備えているので、チャンバー１１内に配置された観察対象Ｘに鏡筒６の先端（すなわち対物レンズ）を近接させることができる。そして、これにより、チャンバー１１の中央付近に配置された観察対象Ｘの観察を可能にしている。
【００３７】
ビューポート２は、チャンバー１１側からフランジ３の内部に光が入射するように、フランジ３のチャンバー１１に挿入する側の端部（フランジ３がフレーム部材４と接続する端部と反対側の端部）に接続された部材である。同図（ｃ）に示すように、ビューポート２は、円盤状であり、その中央部には覗き窓２ａが設けられており、覗き窓２ａからフランジ３の内部に光が入射するようになっている。
【００３８】
ビューポート２は、フランジ３にチャンバー１１側からフランジ３の内部に光を入射させるものであればよく、その形状及び構造は特に限定されないが、例えばフジ・インバック株式会社から市販されているビューイングポート等を用いることもできる。
【００３９】
フランジ３は、同図（ａ）〜（ｃ）に示すように、中空で円筒形の貫入部３ａと、貫入部３ａのビューポート２が接続されていない側の端部に設けられた、鍔型のチャンバー接続フランジ部３ｂとで構成されている。すなわち、貫入部３ａは、チャンバー１１の側部フランジ１１ｄの位置に設けられた開口部に挿入できるような形状となっており、挿入する側の端部にはビューポート２が接続されている。また、チャンバー接続フランジ部３ｂは側部フランジ１１ｄと接続できるような構造となっている。
【００４０】
以上のような構造により、フランジ３を側部フランジ１１ｄに接続したときには、チャンバー１１内の観察対象物Ｘに対してビューポート２が近接する状態となる。そして、貫入部３ａが中空となっていることにより、貫入部３ａの内部に鏡筒６を挿入することができるので、観察対象物Ｘと鏡筒６とを近接させることができる。
【００４１】
フレーム部材４は、フランジ３を保持する部材である。同図（ａ）〜（ｃ）に示すように、フレーム部材４は鏡筒６と垂直に設けられた平板状の部材であり、そのチャンバー側の平面にフランジ３のチャンバー接続フランジ部３ｂが接続されている。また、フレーム部材４は、フレーム部材５に保持されている。
【００４２】
フレーム部材５は、フレーム部材４を保持する平板状の部材である。フレーム部材４にはフランジ３が接続されているので、フレーム部材５は、フランジ３を間接的に保持していることになる。光学顕微鏡１は、フレーム部材５の面が水平となるように設置される。また、フレーム部材５上には、レーン１０が載置される。
【００４３】
鏡筒６は、観察対象物Ｘで反射した光の入射を受け、観察対象物Ｘの拡大像を結像させる部材であり、対物レンズ、結像レンズ等を含む。なお、鏡筒６の詳細な構成については後述する。
【００４４】
鏡筒位置調整機構７は、鏡筒６を保持する部材であり、鏡筒６を垂直方向及び水平方向に移動させることができる。また、鏡筒６の水平面に対する角度を変化させることもできる。これにより、鏡筒６とビューポート２との距離や、鏡筒６と観察対象物Ｘとの位置関係等の微調整が行われる。
【００４５】
また、鏡筒位置調整機構７は、レーン１０上に載置されており、レーン１０に沿って移動可能となっている。すなわち、鏡筒位置調整機構７をレーン１０に沿って移動させることによって、鏡筒６を水平方向に大きく移動させることができ、これにより鏡筒６とビューポート２との距離を調整することができる。
【００４６】
撮像装置８は、鏡筒６によって結像された観察対象物Ｘの拡大像を撮像する装置であり、これにより、観察対象物Ｘの拡大像を画像として得ることができる。撮像装置８としては、例えばＣＭＯＳイメージセンサや、ＣＣＤイメージセンサ等を適用してもよい。撮像装置８は、鏡筒６の結像レンズ側端部（対物レンズが配置されている側と反対側の端部）に接続されており、撮像装置位置調整機構９上に載置されている。なお、観察対象物Ｘの拡大像を肉眼で観察する場合には、撮像装置８は不要である。
【００４７】
撮像装置位置調整機構９は、撮像装置８を保持する部材である。撮像装置位置調整機構９は、レーン１０上に載置されて、レーン１０に沿って移動可能となっているので、鏡筒６を水平方向に移動させたときには、鏡筒６と接続されている撮像装置８に対して水平方向の力が働き、これにより、撮像装置８及び撮像装置位置調整機構９がレーン１０に沿って移動する。また、撮像装置位置調整機構９は、垂直方向に伸縮可能な構成となっており、これにより撮像装置８の垂直方向への移動が行われる。
【００４８】
レーン１０は、鏡筒位置調整機構７及び撮像装置位置調整機構９をフレーム部材４の面に垂直な方向に移動させるための部材であり、フレーム部材５上に載置される。そして、レーン１０は、鏡筒位置調整機構７及び撮像装置位置調整機構９が、レーン１０上で水平方向に移動可能なように、鏡筒位置調整機構７及び撮像装置位置調整機構９と接続する。
【００４９】
チャンバー１１は、密閉可能な容器であり、チャンバー１１を密閉することにより、内部を真空にすることができ、また内部に任意の気体を封入することができる。図示のように、チャンバー本体１１ａは、中央部が球状に膨らんだ筒状の容器であり、上述のように、上部、下部、側部にそれぞれ開口部が設けられている。そして各開口部には、上部フランジ１１ｂ、下部フランジ１１ｃ、及び側部フランジ１１ｄがそれぞれ設けられている。
【００５０】
なお、チャンバー本体１１ａは、フランジ３を取り付けるための開口部と、内部に配置された観察対象物Ｘに光を入射させるための光照射口とを有し、密閉可能な構造となっていればよく、その形状は図示の例に限定されない。例えば、チャンバー本体１１ａを球状としてもよい。
【００５１】
上部フランジ１１ｂ、下部フランジ１１ｃ、及び側部フランジ１１ｄは、ビューポート等の部材を接続するための部位であり、何れも鍔型（リング型）である。また、同図には記載していないが、上部フランジ１１ｂ、下部フランジ１１ｃ、及び側部フランジ１１ｄには、ビューポート等の部材を接続するためのボルト穴が設けられている。
【００５２】
なお、チャンバー１１は、密閉可能な容器であり、内部に配置した観察対象物Ｘに光を照射するための光照射口を有し、かつフランジ３を取り付け可能な構成となっていればよい。すなわち、チャンバー１１の形状、開口の数、上部フランジ１１ｂ、下部フランジ１１ｃ、及び側部フランジ１１ｄの形状は、上記の例に限られない。
【００５３】
ビューポート１２は、チャンバー１１の内部を観察するための部材であり、その中央部には覗き窓１２ａが設けられている。すなわち、ビューポート１２を上部フランジ１１ｂに接続することにより、覗き窓１２ａからチャンバー１１の内部を視認することが可能になる。
【００５４】
ビューポート１３もビューポート１２と同じ機能及び構造を有する部材であり、ビューポート１３を下部フランジ１１ｃに接続することにより、覗き窓１３ａからチャンバー１１の内部を視認することが可能になる。
【００５５】
なお、ここでは、図１（ａ）（ｃ）に示すように、チャンバー１１の下方の光源から、ビューポート１３を介して、観察対象物Ｘに対して下方から光を照射することを想定している。このため、上部フランジ１１ｂにはビューポート１２を接続する必要はなく、代わりに覗き窓を有さないフランジを接続して密閉してもよい。
【００５６】
〔光学顕微鏡１の構成〕
続いて、チャンバー１１を外した状態における光学顕微鏡１の構成について、図２に基づいて説明する。図２は、光学顕微鏡１の概略構成を示す図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は上面図、同図（ｃ）は正面図である。図２では、図１に記載していなかった構成を追加しているので、ここでは追加の構成を中心に説明を行う。
【００５７】
なお、図面が煩雑になることを防ぐため、同図（ｂ）では、鏡筒位置調整機構７、撮像装置８、及び撮像装置位置調整機構９の図示を省略している。また、同図（ｃ）でも、鏡筒位置調整機構７、撮像装置８、及び撮像装置位置調整機構９の図示を省略している。
【００５８】
同図（ａ）〜（ｃ）に示すように、フランジ３の内部には、ゴニオメータ台座２０が固定されており、ゴニオメータ台座２０には上面にミラー（導光部材）２２が固定されたゴニオメータ２１が載置されている。ゴニオメータ２１は、その上面に固定されたミラー２２を任意の角度で固定する装置である。
【００５９】
ゴニオメータ２１は、ミラー２２で反射した光が覗き窓２ａを通って観察対象物Ｘに入射するような角度でミラーを固定するために設けられている。ゴニオメータ台座２０及びゴニオメータ２１のフランジ３内部における配置は、ゴニオメータ２１のミラー２２で反射した光を観察対象物Ｘに入射させることができる位置であればよい。なお、ゴニオメータ２１のミラー２２から観察対象物Ｘに入射させる光は、どのような波長の光であってもよいが、例えば赤外光としてもよい。
【００６０】
なお、観察対象物Ｘに近接した位置には、鏡筒６の先端部分（対物レンズ）が配置される。したがって、鏡筒６に遮られることなく観察対象物Ｘに光を導くためには、図示のように、ゴニオメータ２１及びミラー２２をビューポート２に近接させて配置することが好ましい。
【００６１】
そして、ミラー２３、レンズ２４、及びミラー２５が、フレーム部材５上に配置された支持部材２６に固定されている。これらは、ゴニオメータ２１の上面のミラー２２に光を導くための構成である。なお、光和周波（ＳＦ）光を発生させるためには、観察対象物Ｘに入射させる光のエネルギー密度を調整する必要があり、レンズ２４は、このエネルギー密度の調整のために設けられている。
【００６２】
また、フレーム部材４には、穴部４ａが設けられており、穴部４ａからミラー２５に光を入射させることができるようになっている。なお、穴部４ａは、フレーム部材４の軽量化にも寄与している。
【００６３】
つまり、同図（ａ）に示すように、フレーム部材４の穴部４ａから入射した水平方向の光は、ミラー２５で反射して、ミラー２５の上部に配置されているレンズ２４に入射する。そして、レンズ２４を通過した光は、レンズ２４の上部に配置されているミラー２３で反射して、ゴニオメータ２１の上面のミラー２２に入射し、ここでさらに反射して覗き窓２ａから観察対象物Ｘに入射する。これにより、覗き窓２ａ側からも観察対象物Ｘに対して光を照射することができる。
【００６４】
また、同図（ａ）〜（ｃ）に示すように、補強部材２７、２８が、フレーム部材４とフレーム部材５との接続部分に設けられている。これにより、フレーム部材４が倒れにくくなる。補強部材２７、２８は、フレーム部材４及びフレーム部材５に例えばボルト等で固定される。
【００６５】
さらに、同図（ａ）（ｂ）に示すように、フレーム部材５には、穴部５ａ〜５ｃが設けられている。なお、これらは、軽量化のために設けたものであり、穴部５ａ〜５ｃは、必ずしも設ける必要はない。
【００６６】
また、同図（ｃ）では、フランジ３をチャンバー１１の側部フランジ１１ｄに接続するためのボルト穴２９ａ、及びフランジ３をフレーム部材４に接続するためのボルト穴２９ｂを図示している。なお、ここでは、ボルト穴２９ａが貫通穴であり、ボルト穴２９ｂが非貫通穴であることを想定しているが、この例に限定されない。例えば、ボルト穴２９ａ及びボルト穴２９ｂの双方を非貫通穴としてもよいし、双方を貫通穴としてもよい。
【００６７】
図示のように、ボルト穴２９ａは、チャンバー接続フランジ部３ｂの円周に沿って等間隔に配列している。また、図示していないが、側部フランジ１１ｄには、このボルト穴２９ａと対応する位置に同じサイズのボルト穴が設けられている。すなわち、ボルト穴２９ａにボルトを挿入し、トルクレンチ等で締結することによって側部フランジ１１ｄとチャンバー接続フランジ部３ｂとを接続できるようになっている。無論、ボルト穴２９ａの個数、配置はこの例に限られない。
【００６８】
また、図示のように、チャンバー接続フランジ部３ｂの円周に沿って等間隔に４つのボルト穴２９ｂが設けられている。また、図示していないが、フレーム部材４には、このボルト穴２９ｂと対応する位置に同じサイズのボルト穴が設けられている。すなわち、ボルト穴２９ｂにボルトを挿入し、トルクレンチ等で締結することによってフレーム部材４とチャンバー接続フランジ部３ｂとを接続できるようになっている。無論、ボルト穴２９ｂの個数、配置はこの例に限られない。
【００６９】
これにより、フランジ３はフレーム部材４に固定され、フランジ３にチャンバー１１が接続される。なお、接続の手順は特に限定されず、フランジ３とフレーム部材４とを先に接続してもよいし、フランジ３とチャンバー１１とを先に接続してもよい。また、フランジ３、フレーム部材４、及びチャンバー１１の間は、十分な強度と、チャンバー１１内の気密性が担保されるような方法で接続されていればよく、この例に限られない。
【００７０】
また、同図（ｃ）では、ビューポート２をフランジ３に固定するためのボルトを図示している。図示のように、ボルトは、覗き窓２ａの円周に沿って等間隔に配列している。なお、図示しているのは、ボルトの頭の部分である。
【００７１】
ここで、光学顕微鏡１を使用するときには、ビューポート２はチャンバー１１内に挿入され、この状態でチャンバー１１内は真空状態にされたり、ガス雰囲気にされたりする。真空状態で顕微観察を行う場合には、真空度を高めるため、チャンバー１１の内部を高温状態とすることもある。
【００７２】
このため、チャンバー１１内に露出するビューポート２をフランジ３に固定するためのボルトは、焼き付いたりすることがないように、金属コート（例えばＡｕコート）されたものを用いることが好ましい。
【００７３】
〔鏡筒６の構成〕
続いて、鏡筒６のより詳細な構成について、図３に基づいて説明する。図３は、鏡筒６の概略構成を示す斜視図である。図示のように、鏡筒６は、対物レンズ６ａ、バンドパスフィルター６ｂ、偏光子６ｃ、及び結像レンズ６ｄを含み、結像レンズ６ｄ側の端部で撮像装置８に接続されている。
【００７４】
対物レンズ６ａは、光学顕微鏡１の光学系を構成するレンズのうち最初に光が入射するレンズである。光学顕微鏡１では、ビューポート２を介して観察対象物Ｘの観察を行うため、対物レンズ６ａとしては、ビューポート２の覗き窓２ａによる収差を補正する機能を有するものを用いることが望ましい。このような対物レンズは、例えば株式会社ミツトヨで販売されている。
【００７５】
バンドパスフィルター６ｂは、特定の周波数の光を透過させるフィルターである。バンドパスフィルター６ｂは、観測したい光の周波数に応じたものを適用すればよい。偏光子６ｃは、自然光を直線偏光に変えるものである。これらは、観察条件によっては省略してもよい。
【００７６】
結像レンズ６ｄは、物体の像を作るためのレンズである。
【００７７】
すなわち、鏡筒６に入射した光の像は、対物レンズ６ａで拡大され、バンドパスフィルター６ｂ及び偏光子６ｃで周波数及び偏光の調整が施された後、結像レンズ６ｄによって撮像装置８の撮像面（撮像素子が配列した面）で結像される。これにより、観察対象物Ｘの拡大像が撮像装置８で撮像される。
【００７８】
〔光和周波（ＳＦ）像の観察〕
光学顕微鏡１では、チャンバー１１内の観察対象物Ｘに対して、複数方向から光を照射し、照射した光が観察対象物Ｘで反射した反射光を顕微観察することができる。これにより、光学顕微鏡１では、チャンバー１１内を真空にして、観察対象物Ｘの真空中における光和周波（ＳＦ）像を観察することも可能になる。
【００７９】
ここでは、光学顕微鏡１で観察対象物Ｘの真空中におけるＳＦ像を観察する例について、図４に基づいて説明する。図４は、光学顕微鏡１で観察対象物Ｘの真空中における光和周波（ＳＦ）像を観察する態様を示す図である。なお、同図では、簡単のため、チャンバー１１、フレーム部材４、５等の図示を省略している。
【００８０】
図示の例では、波長がω１、ω２、ω３の光（レーザー光）を観察対象物Ｘに照射して、波長がω４の反射光が生じている。この反射光は、ビューポート２を通って対物レンズ６ａから鏡筒６の内部に入射する。
【００８１】
観察対象物Ｘは、チャンバー１１の内部、すなわち真空中に配置されている。これに対し、鏡筒６はフランジ３の貫入部３ａの内部、すなわち大気中に配置されている。なお、鏡筒６は、鏡筒位置調整機構７により、貫入部３ａの内部でその長手方向及び垂直方向に移動可能となっている。これにより、反射光が対物レンズ６ａに入射するように鏡筒６の位置を変化させることができ、また焦点を合わせることができる。
【００８２】
〔光学顕微鏡１で得られる像〕
続いて、光学顕微鏡１で得られる像、すなわち撮像装置８で撮像される画像について、図５に基づいて説明する。図５は、光学顕微鏡１の撮像装置８で撮像した画像の一例を示す図であり、同図（ａ）は線形像、同図（ｂ）は光和周波（ＳＦ）像を示している。なお、観察対象物Ｘは、Ａｕ細線が設けられたＩｎＧａＡｓ（インジウム・ガリウム・砒素）基板である。
【００８３】
図５（ａ）及び同図（ｂ）の中央に見える四角形の部分は、ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕである。また、図５（ａ）の明るい部分は、白色光に対する観察対象物Xからの反射光を表している。一方、図５（ｂ）では、表示を白黒反転させてあり、黒点が観察対象物Xで発生した光和周波（ＳＦ）光子を表している。このように、光学顕微鏡１によれば、鮮明な線形像を撮像することができ、また光和周波（ＳＦ）像も高分解能（３μｍ程度）で撮像することができた。
【００８４】
なお、図５（ａ）及び同図（ｂ）の画像の撮像条件で共通のものは、以下の通りである。すなわち、対物レンズ６ａは株式会社ミツトヨ製、倍率５０倍のものを用い、結像レンズ６ｄは、株式会社ミツトヨ製、焦点距離ｆ=２００ｍｍのものを用いた。また、覗き窓２ａとして、ホウ素シリカガラス（屈折率：１．５１７、アッベ数６４．２、厚さ４ｍｍ）を用いた。
【００８５】
また、図５（ａ）の画像の撮像条件は、以下の通りである。すなわち、ＩｎＧａＡｓ基板に対して、覗き窓１３ａ（図１（ａ）参照）から白色光を照射し、その反射光を対物レンズ６ａと結像レンズ６ｄ（図３参照）を通して観察した。撮像装置８として、解像度が１２８０×１０２４画素（縦×横）、撮像面積が１／２インチのＣＭＯＳメージセンサを用いた。
【００８６】
また、図５（ｂ）の画像の撮像条件は、以下の通りである。すなわち、ＩｎＧａＡｓ基板に対して、可視光ω１（５３２ｎｍ）を約１μＪのパワーで照射すると共に、赤外光ω２（２９００ｃｍ−１）を約１２０μＪのパワーで照射した。撮像装置８として、解像度が６４０×４８０画素（縦×横）、撮像面積が１２．８ｍｍ×９．６ｍｍのＣＣＤイメージセンサを用いた。また、偏光配置は、可視光Ｐ偏光入射、赤外光Ｐ偏光入射であり、観測は全偏光で行った。つまり、図１の例で言えば、Ｌ１からの光がＰ偏光の可視光であり、Ｌ２からの光がＰ偏光の赤外光である。また、観測を全偏光で行ったため、図３の偏光子６ｃは用いていない。バンドパスフィルター６ｂとして、朝日分光株式会社製、透過中心波長４６０ｎｍのものを用いた。そして、可視光用レンズ（図１のＬ１に相当）としてφ４０ｍｍのホウ素シリカガラス（屈折率：１．５１７、アッベ数６４．２、焦点距離ｆ＝２５０ｍｍ）を用い、赤外光用レンズ（図１のＬ２に相当）としてφ４０ｍｍのＣａＦ２レンズ（焦点距離ｆ=３００ｍｍ）を用いた。なお、可視光用レンズと観察対象物Ｘとの距離は２２０ｍｍであり、赤外光用レンズと観察対象物Ｘとの距離は２８０ｍｍである。
【００８７】
〔変形例〕
上述の例では、貫入部３ａを有するフランジ３を用いたが、フランジ３の代わりにベローズ付のフランジを用いてもよい。ここでは、ベローズ付のフランジを用いる例を図６及び図７に基づいて説明する。
【００８８】
図６は、ベローズ付フランジ３０の構成を示す図であり、同図（ａ）はベローズ付フランジ３０を伸ばした状態を示し、同図（ｂ）は縮めた状態を示している。図示のように、ベローズ付フランジ３０は、ビューポート接続フランジ部３０ａ、ベローズ部３０ｂ、内筒３０ｃ、及びチャンバー接続フランジ部３０ｄを含む構成である。
【００８９】
ビューポート接続フランジ部３０ａは、ビューポートを接続するためのフランジであり、鍔型（リング型）の形状である。ビューポート接続フランジ部３０ａは、ビューポートを接続して、当該ビューポートからベローズ付フランジ３０の内部が視認できるような構成であればよい。
【００９０】
ベローズ部３０ｂは、ビューポート接続フランジ部３０ａと、チャンバー接続フランジ部３０ｄとの間で、内筒３０ｃの周囲を覆うように設けられた蛇腹状の部材である。同図（ａ）（ｂ）に示すように、ビューポート接続フランジ部３０ａと、チャンバー接続フランジ部３０ｄとの距離に応じて伸縮するようになっている。
【００９１】
内筒３０ｃは、一端がビューポート接続フランジ部３０ａに固定された円筒形状の部材である。また、内筒３０ｃには、チャンバー接続フランジ部３０ｄが取り付けられており、図示しないボルトを締めることによって、内筒３０ｃの任意の位置でチャンバー接続フランジ部３０ｄを固定することができるようになっている。すなわち、内筒３０ｃの何れの位置でチャンバー接続フランジ部３０ｄを固定するかによって、ビューポート接続フランジ部３０ａと、チャンバー接続フランジ部３０ｄとの距離が決定される。
【００９２】
チャンバー接続フランジ部３０ｄは、チャンバー１１の側部フランジ１１ｄと接続するためのフランジである。また、チャンバー接続フランジ部３０ｄは、フレーム部材４に固定されるので、フレーム部材４とチャンバー１１とは、チャンバー接続フランジ部３０ｄを介して接続されることになる。
【００９３】
図７は、ベローズ付フランジ３０を装着した光学顕微鏡１をチャンバー１１に接続した状態を示す図である。なお、同図では、簡単のため、一部の部材については図示を省略している。
【００９４】
図示のように、ベローズ付フランジ３０は、ビューポート２が接続されている側の端部をチャンバー１１の開口部（この場合、側部の開口部）に挿入し、チャンバー接続フランジ部３０ｄと側部フランジ１１ｄとを接続して固定される。
【００９５】
そして、ベローズ付フランジ３０は、チャンバー接続フランジ部３０ｄと側部フランジ１１ｄとを接続した状態において、内筒３０ｃにおけるチャンバー接続フランジ部３０ｄの固定位置を調整することで、内筒３０ｃがチャンバー１１内に挿入される長さを長くしたり短くしたりすることができる。
【００９６】
つまり、ベローズ付フランジ３０を用いた場合には、チャンバー１１を密閉した状態において、ビューポート２と観察対象物Ｘとを近づけたり、遠ざけたりすることができる。
【００９７】
例えば、顕微観察を行う場合には、鏡筒６の先端（対物レンズ側）を観察対象物Ｘに近づける必要があるので、内筒３０ｃがチャンバー１１内に挿入される長さを長くして、ビューポート２と観察対象物Ｘとを近づける。そして、鏡筒位置調整機構７をレーン１０上で移動させて、鏡筒６の先端（対物レンズ側）をビューポート２に近づける。
【００９８】
また、例えば、チャンバー１１内を真空またはガス雰囲気とした状態で、チャンバー１１内において低速電子線回折装置（ＬＥＥＤ）を用いて作業を行うことがある。このような場合には、内筒３０ｃがチャンバー１１内に挿入される長さを短くすることにより、ベローズ付フランジ３０やビューポート２が作業の邪魔にならずに済み便利である。なお、このときには、鏡筒位置調整機構７をレーン１０上で移動させて、鏡筒６の先端（対物レンズ側）をビューポート２から遠ざけておく。
【００９９】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、光学顕微鏡に利用することができ、特にチャンバー内の観察対象物に複数方向から入射させた光の反射光を観察する光学顕微鏡に好適に適用できる。
【符号の説明】
【０１０１】
１    光学顕微鏡
２    ビューポート（窓部材）
３    フランジ（貫入部材）
３ａ  貫入部
３ｂ  チャンバー接続フランジ部
４、５  フレーム部材
６    鏡筒（保持部材）
６ａ  対物レンズ
６ｄ  結像レンズ
７    鏡筒位置調整機構（保持部材）
１１    チャンバー（容器）
１１ａ  チャンバー本体
１１ｂ  上部フランジ
１１ｃ  下部フランジ
１１ｄ  側部フランジ
１２、１３  ビューポート
２２    ミラー（導光部材）
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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