JP2002532726A

JP2002532726A - 光電子工学的像拡大システム

Info

Publication number: JP2002532726A
Application number: JP2000588624A
Authority: JP
Inventors: レフナー，ジヨン・エイ; ステイング，ドナルド・ダブリユー
Original assignee: センサー・テクノロジーズ・エル・エル・シー
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2002-10-02
Also published as: WO2000036440A1; JP5337774B2; EP1159640A1; JP2011043508A; EP1159640A4; AU2179500A

Abstract

(57)【要約】光電子工学的像拡大システム。この拡大システムは、見ようとする物体を照射する光源（３８、３９）、レンズ（３１）および照射された物体からの光を受ける光検出器のアレイ（３２）からつくられた小型化された光電子拡大モジュール（ＭＯＭ）、ＭＯＭからの信号を受取る電子回路（３４）、該電子回路からの拡大された信号を受取り像を表示するビデオのモニター（３５）を含んでいる。この光電子工学的像拡大システムは、観測するのに歴史的な複式顕微鏡または特殊な光学的観察システムを必要としたような小さい物体または物体の小さい特徴を観測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願】

本出願人は１９９８年１２月１４日に同時出願した米国特許願６０／１１２，
１７２の特典を請求する。

【０００２】（本発明の分野）本発明は小さい物体または物体の極めて小さい特徴を観察し、該物体または特
徴を特性化するという工業、商業および教育の分野において常に増加し続けてい
る要求に関する。歴史的にはこのような観察は複式顕微鏡、即ち特殊化された光
学観測システムによって行なわれてきた。

【０００３】（本発明の背景）Ｌｅｅｕｗｅｎｈｏｅｋは１７００年頃単一レンズ顕微鏡を用いて微生物学の
基礎を築いた。彼のガラス玉は倍率が２６６倍であった。複式顕微鏡はその５０
年前に既に発見されていた。Ｌｅｅｕｗｅｎｈｏｅｋの単一レンズ顕微鏡は複式
顕微鏡に比べ高い分解能と良質な品質をもった像を与えたが、時の流れには勝て
なかった。対物レンズと接眼レンズをもつシステムの複式顕微鏡は近代的なすべ
ての光学顕微鏡の標準になった。複式顕微鏡が成功した主な理由は取り扱い易さ
であった。Ｌｅｅｕｗｅｎｈｏｅｋの顕微鏡を使用するためには、試料と顕微鏡
とを眼の極めて近くに置かなければならない。そのためにＬｅｅｕｗｅｎｈｏｅ
ｋの簡単な顕微鏡は使用が難しくなり、多くの場合殆ど使用不可能になる。何世
紀かに亙って複式顕微鏡は改良され、機能も強化されてきたが、大部分の場合像
生成面に対し比較的長い距離（少なくとも１６０ｍｍ）を保って対物レンズを使
用し、接眼レンズで第２段階の拡大を行なって人の眼に像を提示するというもの
であった。

【０００４】レンズはビデオ・カメラを含む多数の種類のカメラまたは投影機において実像
をつくるのに使用され、ビデオ・カメラ、即ちテレビジョン送信装置の撮像部分
はレンズによって感光材料の上につくられた一次像を受取り、これを電気的な信
号に変換する。標準的な使用方法では、ビデオ・カメラは大きな物体の像をモニ
ターのスクリーンに送る。感光材料の上にレンズによってつくられた像はその大
きさを小さくされる、即ち縮小される。物体がレンズに近づくと、モニターのス
クリーン上では大きくなるように見えるが、レンズによって像の大きさが物体よ
りも大きくなることはない。マクロなモードにおいても感光材料の上にレンズに
よってつくられた像は拡大されない。

【０００５】レンズは虚像または実像のいずれかとして拡大された像をつくる。物体をレン
ズに対して焦点距離よりも近い距離に置いた場合、眼をレンズに近づけると拡大
された虚像が見える。これがＬｅｅｕｗｅｎｈｏｅｋの顕微鏡である。

【０００６】光を当てた物体を、レンズの焦点距離よりも大きいがレンズの焦点距離の２倍
よりも小さい距離に置いた場合、拡大された実像が投影される。複式光学顕微鏡
の対物レンズは拡大された実像を投影する。この実像を見るには接眼レンズまた
はスクリーンが必要である。接眼レンズは実像を拡大し、これを眼で見える拡大
された虚像に変える。対物レンズと接眼レンズとをこのように組み合わせたもの
が複式顕微鏡である。

【０００７】複式顕微鏡は２００年以上に亙って光学顕微鏡に対する標準的な形として作ら
れてきた。以来複式顕微鏡は科学および技術の主要な道具であり続けている。複
式顕微鏡の高さは通常１６インチを越えており、これよりもはるかに大きいこと
がしばしばである。試料を試料台に載せなければならないが、顕微鏡を使用する
誰でもが自分の眼に対し焦点を合わせることができるようにするためには機械的
な装置が必要である。矯正用の眼鏡をかけている人は接眼レンズを使うことが困
難なことが多い。特殊な「眼点の高い」接眼レンズが必要な場合もあろう。

【０００８】光学顕微鏡は５〜２，０００倍の範囲の倍率をもっている。この倍率の大部分
は対物レンズによって得られるが、対物レンズの拡大力は典型的には０．５から
最大１６０倍である。対物レンズは対物レンズから１６０ｍｍまたはそれ以上の
像を投影する（無限補正システムでは一次像をつくるのに１８０ｍｍのテラン・
レンズ（ｔｅｌａｎｌｅｎｓｅ）を使用する）。接眼レンズと組み合わされた
この投影距離（または鏡筒の長さ）は顕微鏡の物理的な大きさを決定する主要な
因子である。接眼レンズの拡大率は５〜２０倍であり、高倍率の接眼レンズに対
しては眼を近づけなければならないから、高倍率の接眼レンズは使用するのが困
難である。倍率１０の接眼レンズが普通であり、大部分の光学顕微鏡の用途では
１０〜５００倍の倍率を使用する。

【０００９】ビデオ顕微鏡法はここ数十年の間に複式光学顕微鏡の機能を拡張する有用な技
術になった。初期の使用法はＩｎｏｕｅにより米国ニューヨークのＰｌｅｎｕｍ
Ｐｒｅｓｓ１９８６年発行のＶｉｄｅｏＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙに記載され
ている。ビデオ顕微鏡の最も普通の実装は三眼顕微鏡のビューアーのアクセサリ
ー・ポートにビデオカメラを取付けることである。ビデオ顕微鏡には幾つかの種
類のビデオカメラが使用されているが、当業界の現場においてはソリッド・ステ
ートの電荷結合素子（ＣＣＤ）が使用されている。光のレベルが低い場合、感度
が高いために冷却したＣＣＤビデオカメラが使用される。これらのカメラは非常
に高価であるが、或る種の生物学的な用途に対しては特有な感度が実証されてい
る。ビデオ顕微鏡の最も普通の用途は、眼で観測し、像を記録し、ディジタル化
された像をつくり、これをディジタル・コンピュータを用いて解析するための補
助手段とすることである。

【００１０】写真またはビデオ顕微鏡法に光学顕微鏡を使用する場合、カメラ装置が眼の代
わりをする。これらのカメラは実像をフィルムまたは電子的なビデオ像生成装置
の上に投影する付加的なレンズを含んでいる。ビデオカメラのアクセサリーは電
子的なスケーリングの効果を減少させる特殊な接眼レンズを必要とする。すべて
の場合写真用のカメラまたはビデオカメラを付加すると、複式光学顕微鏡の大き
さ、複雑さおよび価格が増加する。複式光学顕微鏡にビデオカメラを付加すると
大きさが６〜１０インチ加わる。

【００１１】電子的に像をつくるために顕微分光計システムの中にビデオカメラが組み込ま
れた。米国特許５，５８１，０８５号（ＲｅｆｆｎｅｒおよびＷｉｈｌｂｏｒｇ
）記載のシステムでは組み込みのビデオカメラを使用して試料を観察し像を記録
するための電子的な像をつくる。数種の顕微ラマン分光計システムでは、ラマン
・スペクトルを得るのに用いられるレーザー光にビューアーが露出するのを防ぐ
ために、ビデオにより像を生成させる方法が用いられている。これらのシステム
はすべて、１個の対物レンズ、１個またはそれ以上の中間レンズおよび１個のビ
デオカメラをもった複式光学顕微鏡の原理を用いている。これらのビデオ顕微鏡
システムは長い鏡筒の長さをもちビデオカメラを付加した通常の顕微鏡の光学系
を使用している。標準的な鏡筒の長さは１６０ｍｍ（６．３インチ）であるが、
ビデオによる像生成システムを付加するとこの長さの２倍以上になることがある
。

【００１２】顕微鏡と分光法、分光計または分光写真を組み合わせて小さい物体または物体
の小さい特徴部分の化学分析を行なう方法は、１２５年以上の歴史をもっている
（米国、ニューヨーク、Ｈａｒｐｅｒ＆Ｒｏｗ社１９８５年発行、Ｆｏｒｄ
著、ＳｉｎｇｌｅＬｅｎｓ，ＴｈｅＳｔｏｒｙｏｆｔｈｅＳｉｍｐｌｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ参照）。初期の顕微分光計は可視光の顕微鏡と色の分
析に使用された分散型の分光計との組み合わせであった。１９４９年、顕微分光
法に赤外線のエネルギーを使用する最初の報告はＲ．Ｃ．ＧｏｒｅによってＳｃ
ｉｅｎｃｅ誌、１１０巻、７０頁（１９４９年）に、またＢａｒｅｒ等によって
Ｎａｔｕｒｅ誌、１６３巻、１９８頁（１９４９年）になされた。１９５３年に
は最初の市販用の赤外線顕微分光計のアクセサリーが製造された（Ｃｏａｔｓ等
、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．誌、４３巻、９８４頁（１９５３年）。しかしフ
ーリエ変換赤外（ＦＴ−ＩＲ）分光法が開発されるまで赤外線顕微分光法は実用
的な技術にはならなかった。ＦＴ−ＩＲに対する最初の顕微鏡アクセサリーは１
９８３年に導入された。これらのアクセサリーの顕微鏡の設計は像を生成させそ
のスペクトルの測定を行なうための複式光学顕微鏡の一般的な技術および設計に
従っている。

【００１３】光の波長（λ）および対物レンズの口径はすべての顕微鏡の空間的な分解能を
制限する。制限を与える開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｐｅｒｔｕｒｅ，Ｎ．
Ａ．）をもつ顕微鏡の回折によって制限された空間的な分解能（ｄ）はｄ＝（０
．６７ λ／Ｎ．Ａ．）によって与えられる。この回折によって制限された空間
的な分解能が小さくなるにつれ、顕微鏡の解像力は高くなる。ビデオ顕微鏡法で
は光検出器のアレーの解像素子が分解能を制限し得る他の因子になる。Ｎｙｑｕ
ｅｓｔの限界に合致させるためには記録すべき特定の分解能に対して二つの画像
要素が必要である。

【００１４】有機物質のような分子性化合物、或る種のイオン性の塩および珪酸塩材料の分
析に対しては、中間赤外領域（２．５〜２５μｍ）の範囲の光の輻射エネルギー
が最も有用である。このスペクトル領域においては、通常の回折によって制限さ
れた空間的な分解能は一般に約１０μｍであると考えられる。

【００１５】赤外顕微分光法において試料の区域の空間的な規定を改善するために、Ｍｅｓ
ｓｅｒｓｃｈｍｉｄｔとＳｔｉｎｇ（米国特許４，８７７，９６０号）は共焦点
顕微鏡法の原理を適用した。このような方法においては像生成面のマスクを用い
てＭｉｎｓｋｙ（米国特許３，０１３，４６７号）によって導入された共焦点の
幾何学的形状が得られる。しかしマスクを使用すると、赤外顕微分析に使用する
顕微鏡に複雑さと価格が余計に加わることになる。

【００１６】内部反射分析法は、ＳｔｉｎｇおよびＲｅｆｆｎｅｒ（米国特許５，１７２，
１８２号）によって示されているように内部反射素子（ＩＲＥ）と接触している
試料の面積を減少させることによって達成される。Ｓｔｉｎｇの特許（米国特許
５，０９３，５８０号）によれば、取付けられたＩＲＥを通る異なった光学的経
路を選ぶために、反射するＡＴＲ用顕微鏡の対物レンズおよび口径マスクに接触
した機械的なスライダーが提示されている。ＡＴＲの対物レンズは、ＩＲＥを通
して試料を見る場合とそのＡＴＲスペクトルを記録する場合との間で口径マスク
を移動させることを必要としている。異なった光学的経路を選ぶことによってＡ
ＴＲスペクトルを集め、試料の接触を観察し、或いは試料を調べることが可能に
なる。これらの三つのモードによってＡＴＲの対物レンズを用いる顕微分析は一
層容易になるが、価格および複雑さは著しく増加する。

【００１７】（本発明の概要）本発明は小型化された光電子工学的像拡大システム、即ち拡大の一部が１個ま
たはそれ以上のレンズまたは他の光学要素によって行なわれ、残りの部分の拡大
は電子的なスケーリング・システムによって行なわれる拡大された物体の像をつ
くるシステムに関する。この小型化された光電子工学的なシステムは、可変焦点
距離をもつズームレンズのような一つまたはそれ以上のレンズ系（本明細書にお
いて「レンズ」という言葉は単一レンズ、および多数のレンズを備えたレンズ系
、例えば複合レンズおよびズームレンズの両方を含むものとする）、ソリッド・
ステートの光検出器のアレイ、および電子的な表示装置、例えばテレビジョン、
ビデオ・モニターまたはコンピュータのモニター・スクリーンに入力を与える電
子回路を具備している。レンズまたはレンズ系は照射されたまたは発光している
物体、またはその一部の拡大された実像を直接小さいソリッド・ステートの光検
出器の上に投影し、該光検出器はその上に投影された拡大された実像を表す電気
信号を発生する。この光学的な像は次いで電子的に拡大され、表示装置のスクリ
ーンに表示される。検出器上の像の焦点はスクリーンを見ているすべての人に対
して同じである。スクリーン上で像を見ることは便宜上のことであり、像を見る
人は矯正用の眼鏡をかけていることができる。

【００１８】本発明の核心をなすものは、レンズまたはレンズ系と小さいソリッド・ステー
トの光検出器との組み合わせである。本明細書においてこの組み合わせを小型化
された光電子工学的拡大（ＭＯＭ）モジュールと呼ぶことにする。本発明の小型
化された光電子工学的拡大システムでは、ＭＯＭモジュールをビデオ表示装置の
モニターと組み合わせて使用することにより、顕微鏡の対物レンズおよび接眼レ
ンズが省かれている。従ってＬｅｅｕｗｅｎｈｏｅｋの顕微鏡の利点、例えばコ
ンパクトな大きさで光学系が簡単というような利点が得られ、同時に接眼レンズ
および観察している物体の両方の近くに観察者がいなければならないという主要
な問題点を無くすことができる。本発明を使用すれば、眼をＬｅｅｕｗｅｎｈｏ
ｅｋの顕微鏡のレンズの近くからコンピュータのモニターまたはテレビジョンの
スクリーン上で気持ち良く眺められる位置へと移動させることができる。スクリ
ーン上で拡大された像を見ることおよびビデオカメラを取付けることはいずれも
新規のアイディアではないが、本発明の新規性は、従来手頃な価格では得られな
かった「視覚的なアクセス」を与える独特な簡単さをもつ予想外の方法で物体の
拡大された像を見ることを可能にした点である。

【００１９】ＭＯＭモジュールは、典型的には鏡筒の長さが１６０ｍｍの標準的な複式光学
顕微鏡に比べて実質的に小さい。本発明のＭＯＭモジュールは適当な焦点距離の
レンズを選び小さい光検出器のアレイと組み合わせて所望の大きさをもつように
することによって小型化されている。この小さいＭＯＭモジュールは、全体的な
高さが約２５〜約１００ｍｍであり、装置の中に入れて別のビデオのモニター・
スクリーン上で遠隔的に観測し得る拡大された像をつくることができる。

【００２０】この光電子工学的像拡大システムの倍率は、光学的倍率と電気的なスケーリン
グ操作による倍率との積である。大部分のシステムでは電気的なスケーリングに
よる倍率が約２０〜約１００倍であるのに対し、レンズまたはレンズ系による光
学的な倍率は約２〜２０倍である。光学的な倍率は典型的には２〜１０倍であり
、もっと典型的には２〜５倍であろう。従って全部ではないが大部分の場合、倍
率は典型的には電気的なスケーリングによって得られる。好適具体化例において
は、電気的なスケーリングによる倍率が全体の倍率の主要の部分であり、光学的
な倍率は少ない割合を占めている。電気的なスケーリングによる倍率対光学的な
倍率の比は一般に約１．５：１〜３０：１であり、典型的には約４：１〜約１０
；１である。

【００２１】本発明の小型化された光電子工学的像拡大システムでは、顕微鏡の接眼レンズ
および対物レンズ系を通して物体を見る必要がなく、またビデオカメラを複式顕
微鏡システムに連結するために高いコストをかける必要もない。その代わり、付
属の複式顕微鏡のを用いずにモニターのスクリーンの上だけで拡大された電子的
な像が見られる。このシステムは単独で、非常に小さく低価格の拡大システムの
形、例えば虫、土壌、植物および鉱物を観察するための倒立顕微鏡の形としても
利点をもっている。他の感知技術、例えばＦＴ−ＩＲ分光法またはラマン分光法
と組み合わせると、例えば包装材料の欠陥の解析または痕跡量の法医学上の証拠
の分析等において、試料を検査する上で劇的な利点が得られるであろう。

【００２２】本発明の好適具体化例においては、試料の拡大された像を連続的に観察し、内
部反射分光法によってＡＴＲスペクトルを同時に集めることができる。これによ
って内部反射分光装置は一層安定になり、使用が容易になると共に価格が低下す
る。ＩＲＥを通して試料を観察することは顕微分析の上で特に価値があり、どん
な物体または特徴を分析しようとしているかを眼で確かめることができる。内部
反射法は重合体および他の有機物体の分光分析に非常に有用であり、特に厚く不
透明な材料の表面を分析するのに有用である。厚く不透明な材料の上でスペクト
ル分析を行なう区域を探すには、ＩＲＥを通して観測することが必要である。

【００２３】本発明の小型化された光電子工学的像拡大システムの他の好適な具体化例にお
いては、内部反射スペクトル分析に市販のＦＴ−ＩＲ分光計を使用する。ＭＯＭ
モジュールを内部反射アクセサリーの内部にはめ込み、試料（物体）の拡大され
た像をつくると同時に赤外分光法によってこれを分析する。内部反射アクセサリ
ーは汎用のＦＴ−ＩＲ分光計の試料室の中に取付ける。分光計の試料室の空間的
な限界により内部反射素子（ＩＲＥ）を通して試料の視覚的なアクセス（眼で見
ること）が制限される。内部反射アクセサリーの内部にＭＯＭモジュールを入れ
ることにより、ＩＲＥを通して眼で見ることおよびＩＲＥと接触している材料を
調べることが可能になる。光の経路および内部反射による光のエネルギーの経路
を見ることは内部反射素子の中で別々に行なわれるが、その経路は試料上の同じ
点に収束している。これらの光学的経路は別々であるが、これによって赤外スペ
クトルを記録すると同時に試料を眼で観察することができる。

【００２４】他の形においては、本発明のＭＯＭモジュールは内部反射顕微分析専用の分光
計システムに組み込まれる。内部反射像形成アクセサリーまたはこの専用システ
ムはいずれも単一のまたは多数のＩＲＥを使用することができる。拡大された像
をビデオで内部反射ＦＴ−ＩＲ装置とをこのように独特な方法で組み合わせによ
り、有機化合物、薬品、プラスティックス、ペイント、および大部分の鉱物を含
む広範囲の材料を分析するのに使用し得る簡単で廉価な装置が得られる。

【００２５】（詳細な説明）図１は光学的に拡大した像を直接見るために使用する従来の複合光学顕微鏡の
主要素を表す。従来の複合光学顕微鏡は、光源１、物体４を照射するために光を
向ける集光レンズ３に光を向ける鏡２から成る。対物レンズ５は照射された物体
の実像６を接眼レンズ７に投影し、目８は虚像９を見、そして目のレンズ１０は
網膜１７上に物体の実像１１を形成する。

【００２６】図２に示す複合光学顕微鏡を電子画像用のシステムに転換する本技術は、図１
の目８をレンズ１３および電子画像要素１４から成るビデオカメラ１２と置き換
える。このビデオカメラは通常、従来の接眼レンズを通して正常の直接視野を保
持するために別の口に取り付けられている。電子像はビデオディスプレイスク
リーン１５に表示される。

【００２７】複合光学顕微鏡は多くの形状およびサイズで組み立てられて来たが、今日の顕
微鏡は大きく、複雑で、汎用的な科学装置である。接眼レンズのシートに取り付
けられた対物レンズからの機械的距離、これを機械的な筒長１６と呼ぶ。標準的
な光学顕微鏡は160mm以上の筒長を有する。従来の複合光学顕微鏡にビデオ付属
品を付加すると、サイズおよび複雑さが加わる。

【００２８】電子画像は従来の顕微鏡に大きな衝撃を与え、特に電子画像分析の分野に衝撃
を与え、そして小さいコントラスト差の検出に対する感度を上昇させた。当業者
はそのような顕微鏡操作およびこの操作の完全な説明は本発明を理解する目的に
は必要ないマナー（manor)と思うだろう。

【００２９】本発明は顕微鏡のサイズおよび複雑さを低減するので、従来の顕微鏡では見ら
れないか、または高すぎて調査できない物体を観察するために使用することがで
きる。上記のように、本発明の核心は小型化された光−電子像拡大モジュール、
すなわちレンズと１以上の小さい固体素子の光−検出器アレイとの組み合わせで
ある。光−検出器は電荷−結合素子（CCD）カメラの部品であり得る。それらは
単純なボードカメラ（simple board camera)、すなわちプリント回路または上に
光−検出器が取り付けられた他の基盤の部分でもよく、回路が該光−検出器上に
像の表示であるシグナルを生成する。1/4インチのCCDカメラおよび12mmの焦点距
離のレンズは、MOMモジュールの１例である。

【００３０】図３を参照にして、レンズ３１は、発光または照射された物体３２の実像を固
体素子の光−検出器アレイ３３上に形成する。物体は透明または不透明のいずれ
かであり得るので、２つの可視光光源３８および３９が提供される。レンズ３１
および光−検出器アレイ３２は、MOMモジュールを形成する。アレイ検出器の各
素子は、拡大された像のピクセルを含む。MOMモジュールから電子的に生成され
たシグナルは、電子回路３４により処理され、そして拡大された像がビデオ−モ
ニター３５上に表示される。多くのシステムで、光検出アレイ３２および電子回
路３４は上記のCCDカメラのようなシステム中で組み合わされるだろう。しかし
特定の応用では、例えばMOMモジュールがフーリエ変換分光計、熱分析システム
および視診用の小型化プローブのような小型の装置内に置かれた時、光−検出ア
レイ３２はレンズ３１と組合わさってMOMモジュールを形成し、そして電子回路
３４は図３に説明するように別の都合のよい位置に配置され得る。この種の応用
では、ボードカメラが特に有利である。

【００３１】小型化されたソリッドステートの電荷結合素子（CDD）ビデオカメラは、本発
明で使用して顕微鏡に代わり縮小型の寸法である。市販のCDDビデオカメラ（CHU
GAI BOYEKI(米国)、コンマック、ニューヨーク、11725、モデルCEC100のような
）は小型であり、そして1/4インチのCCD素子を有する。このカメラはサイズが小
さく、1.25インチ平方（３基盤）×1.0インチ高である。CCDは512個の水平（H)
×492個の垂直(V)素子を有し、そしてその走査サイズは3.69(H)×2.76(V)mmであ
る。このカメラは330(H)×330(V)のTV線分解能を有する。

【００３２】このCCDカメラで電子スケーリング（scaling）の原理を具体的に説明する。CC
D固体素子アレイ上に形成された像は、モニタースクリーン上で表示される。モ
ニタースクリーンの垂直(H)サイズが10インチ(254mm)ならば、254/3.69＝68.8が
このシステムに関する電子スケーリング因子である。レンズ（１つまたは複数）
系がCCD素子上に３倍に拡大された像を形成すれば、モニター上で見える像は３
×68.8すなわち206.4倍となるだろう。容易に想定されるように、電子スケーリ
ングは、本発明の主要素である。

【００３３】 CCD固体素子アレイとは異なる外形、サイズを持つ他の小型ビデオカメラおよ
び他のビデオモニターを使用することも可能である。本発明に良く適する市販さ
れているレンズと合わせるためには、カメラまたは他の固体素子の光-検出アレ
イは、１インチ幅未満で（斜めに沿って測定した）、モニタースクリーンの分解
能に等しいピクセル素子の密度を有し、そして50lux未満の最小輝度を検出する
べきである。

【００３４】レンズはCCD固体素子アレイと組み合わせて、本発明の小型化された光電子拡
大システムの小型光電荷拡大機（MOM)モジュールを形成する。レンズは最終的な
電子像に望まれる倍率を達成するために、特別サイズの像および分解能を作成す
る。このレンズの拡大力（magnification power）は、物体のサイズに対する像
の比率として計算される。像のサイズはCCD固体素子アレイのサイズに等しい。C
CD固体素子アレイおよび上記のモニターを使用して、レンズの倍率および分解能
は、３×68.8＝206.4倍の最終的な倍率と算出される。この全倍率は光学的倍率
および電子スケーリング因子の生成物に等しいので、この例では光学的拡大力は
３倍である。このCCD固体素子アレイに関して、水平寸法は3.69mmである。３倍
の倍率について、最大の物体サイズは3.69/3＝1.23mmである。この1.23mmの物体
は512個の素子上に像が作られ、したがって各CCDアレイ素子は1.23/512＝0.0024
mm（2.4ミクロン）に等しい画像素子サイズを有する。電子分解能に等しい光学
分解能には、レンズは2.4マイクロメーターの分解能の像を作成しなければなら
ない。これはレンズの開口数(NA)がｄ＝波長／NA（ここでｄは検出できる分離の
最小距離である）のアッベ分離基準（Abb resolution criteria）を満たさなけ
ればならない。可視光について、この関係はＮ＝(0.5Ｅ−３）／ｄであり、これ
はこの例ではｄ＝2.4Ｅ−３そしてNA＝0.208である。

【００３５】この光電子システムの全倍率は、光学倍率および電子スケーリングの生成物で
ある。光学倍率は画像距離３７に対する物体距離３６の比率である。電子スケー
リングは、光−検出素子３３のサイズに対するビデオ−モニタースクリーン３５
のサイズの比率である。拡大のすべてではないがほとんどが、典型的には電子ス
ケーリングからもたらされる。

【００３６】表１は所望の倍率、分解能および小さい全MOMモジュール長を達成するために
使用することができる直ちに利用可能な例として市販されているレンズの特性を
掲げる。市販されている固体素子光電子アレイ検出器に合わせ、そして本発明に
より提供される利点を達成するために、レンズは固定または可変の焦点距離（ズ
ームレンズ系）を持ち、そして最高20倍の光学倍率を作ることができる単一レン
ズまたはレンズ系であるべきである。レンズ焦点距離は２から50mmの間の範囲に
あるべきである。

【００３７】

【表１】

【００３８】上記のようにほとんどの好適な組み合わせでは、電子スケーリングが全倍率の
主要素となり、そして光学倍率の要素は小さいだろう。20インチモニターを使用
して、そして400倍の全倍率を生成するMOMモジュール中に0.25インチの固体素子
アレイを用いたシステムについて、電子スケーリング要素は80倍であり、そして
光学倍率要素は５倍である。この例では、電子スケーリングが光学倍率よりも16
倍大きい。これは、すべての倍率が光学的であり、そして対物レンズが一般に大
部分の倍率をつくり出す従来の複合光学顕微鏡とは好対照である。MOMモジュー
ルにおける光学倍率は多くは20倍未満であるので、レンズには経費がかからず、
そして収差用の補正に必要なレンズ要素は少ない。

【００３９】 CCDボードカメラのような小さい素子の固体素子光検出器は、掌中カムコーダ
ーおよび保安監視カメラで商用に開発された。この要素は1/4から3/4インチの通
常サイズで利用可能である。従来の1/4インチカメラは、約3.96mm水平(H)×約2.
79mm垂直(V)の寸法のアレイを有する。ビデオモニターのスクリーンサイズは、
５から20インチの範囲であり、そしてホームビデオスクリーンは最高48インチ幅
で利用可能である。この電子スケーリングは大変高い。現在ではこの電子スケー
リングの多くが、分解能がピクセルのサイズおよびモニタースクリーンの分解能
に限定される点で「空の倍率（empty magnification)」である。空の倍率は詳細
な分解を越えて広がる拡大であり；画像は大きいが新たに詳細を明らかにするこ
とはない。現在のビデオ技術は分解能を限定し、したがって本発明の小型光−電
子拡大装置の実際の全倍率は500以下である。しかし高い鮮明度のＴＶの開発、
そして将来のビデオ技術の進歩により、倍率値は光学顕微鏡の光学回折限界にま
で上がり、そして1,000以上の倍率が達成可能となるだろう。

【００４０】電子スケーリングを提供することに加えて、固体素子の光検出器は大変感度が
あり、そして低レベルの光強度で高品質の画像を生成する。本発明では、感度の
上昇を使用して光源を単純化し、そしてその経費を下げる。周囲の光で多くの応
用が可能である。別の場合では、低電力のランプで十分な光を提供する。

【００４１】本発明のMOMモジュールユニットの汎用化形態では、これは小型化された光−
素子拡大システムの１構成要素である。図４のシステムのブロック線図を参照に
して、MOMモジュール４１は光源４３または４４により照射される物体４２を見
るために配置され、MOMモジュール４１からの電気的シグナルはビデオモニター
４５またはコンピューター４６に送られる。さらにビデオレコーダー４７および
、またはプリンター４８は拡大された画像を記録するために加えることができる
さらなる構成要素の例である。

【００４２】現在、利用可能な小型のボードカメラは、NTSC、PALまたはS-ビデオ出力を生
じる。このような市販のビデオ標準は変化してTV品質を向上すると期待され、こ
れは本発明の応用にも広がるだろう。

【００４３】本発明は、内部反射、赤外線分光分析用に適当な付属品である小型化された光
−電子拡大システムを提供する。ASI SensIR Technologiesが製造し、そしてDur
aSamplIR(商標)として販売されている内部反射装置が例として使用されるが、本
発明はこれに限らない。図５はDuraSamplIRの本体内に取り付けられた本発明の
小型化された光−電子画像拡大機モジュールの該略図である。

【００４４】図５を参照にして、分光計５０からの赤外線輻射エネルギー５１は鏡５２によ
りセレン化亜鉛（ZnSe）素子５３に向けられ、これは取付け具５５に取り付けら
れた菱形の窓５４を通して赤外線輻射を透過する。菱形の表面５６で、輻射エネ
ルギーは内側に反射するので、輻射エネルギーは菱形の窓５４およびZnSe素子５
３を通って戻り、そして鏡５７に向けられ、これは次に検出器５８に向けられる
。可視光源５００は表面５６を照らし、そしてこの光は菱形の窓５４およびZnSe
素子５３を通って透過し、ここでこれはレンズ５０１により集められ、そして表
面５６の画像が固体素子の光検出器５２上に形成される。図５では、部材５０１
、５０２および５０４はMOMモジュール５０３である。光−検出器により生成さ
れる電子的シグナルはカメラの電子部品５０４により処理され、そして電子シグ
ナルは表面５６の拡大された画像を見るためにビデオ−モニター５０５に送られ
る。ビデオ−モニタースクリーン上で画像は拡大される。画像はサンプルと同じ
幾何学的方向を有することができ、そして左から右、そして上下の移動はサンプ
ルと画像が同じである。カメラ用の電力は、電源５０６により提供される。不透
明のサンプルには、可視光源５０７がZnSe素子５３の下に配置される。CCD光-検
出器の高い感度のために、必要とされるのはすべて低電力の照明である。

【００４５】この形態で、12mmの焦点距離レンズのCCD素子1/4インチが好適である。DuraSa
mplIRにおけるこの組み合わせで、1.5mmの寸法のIREは拡大されてモニターの垂
直スクリーンサイズを満たすだろう。

【００４６】内部反射分光法は、完全なサンプル調製を必要とせずに液体または固体サンプ
ルを分析するためのATR赤外線スペクトルを生成するので大変重要な方法である
。内部反射要素(IRE)とサンプルとの間の光学的接触が必要なだけである。小さ
いIREの使用が内部反射分光法における主な進歩であった。小さい接触表面が固
体の分析をより再現性のある、しかも定量的ものとする。中央−赤外線スペクト
ル範囲での透過測定では、サンプルは薄く（0.03mm以下)しかも均一でなければ
ならない。これは分析用のサンプル調製に特別な注意を必要とする。内部反射で
は、サンプル厚は輻射の波長、入射角およびサンプルとIREとの間の屈折率の差
により確立される。大きなIRE要素は液体の定量的分析に有用であるが、固体に
は有用ではない。小さいIREが使用されるのは、固体サンプルとの再現性のある
接触ができる時だけである。本発明は小さいIRE表面上の固体サンプルの接触を
見ることを可能とする。この接触を見ることは分析の再現性を向上させる一方、
分析者は正しいサンプルが分析されることを確認する。

【００４７】本発明は拡大時の物体を点検するための単純なビデオ画像システムも提供する
。この実施では固定焦点の小型光−電子拡大装置が、その視口(viewing port)に
置かれた任意の物体をモニター、コンピューター端末またはTVで拡大して見える
ように製造される。図６は不透明な物体を調査するために、取付け具中に包含さ
れた小型化された光−電子拡大システムを示す該略図である。図６では、取付け
具６０は囲いにより支持された視口６１を持つ機械的囲いである。視口６１は平
らな磨かれた表面を持つ透明な、耐引掻性材料である。ガラスおよび数種のプラ
スチックをこの視口に使用してもよいが、石英およびサファイヤが好適な耐引掻
性の透明材料である。レンズ６２は、視口６１の外面の実像を光−検出器素子６
３上に形成する。レンズ６２は所望の倍率および分解能を生成するための焦点距
離および開口数を有するように選択される。回転ディスクまたはスライダー上の
多数のレンズは、可変倍率のためのズームレンズ系と同様に使用することができ
る。光−検出器６３は、ビデオモニター６５に電子シグナルを生成するビデオカ
メラ電子機器６４に情報を供給するCCDまたは他の固体素子ビデオ画像デバイス
である。このカメラ用の電力は、電源６８により供給される。サンプルは点検の
ために視口表面６１上に置かれる。サンプルは照明６６および、または６７によ
りライトアップされる。一般的使用には、全倍率は５〜200倍が最も現実的であ
るが、最高1,500の全倍率が可能である。

【００４８】この態様では、小型化された光−電子拡大システムは、倍率を変化させること
が可能な他の可動部を持たない。サンプルは視口上に置かれ、そしてモニター上
で調査される。拡大された像は標準的なビデオレコーダーで記録するか、または
ビデオ口を通ってコンピューターに輸送することができる。この形態では、本発
明は教育および工業的点検での応用を有すると期待される。

【００４９】 FT-ラマン分光計は別の例を提供し、その例では本発明の小型化された光-電子
拡大システムを分光計のサンプル区分に挿入することが、独特な利点を有する。
FT-ラマンでは、不可視の近−赤外線波長（すなわち1064nm）を含む強いレーザ
ーを使用してラマンスペクトルを励起する。直接見れば、この光線は目の組織に
重篤な傷害を引き起こすだろう。レーザー光線は小さいので、レーザー光線を所
望の領域に配置することができるようにサンプルを見ることが重要である。不均
一な固体を用いて、光線が集束していることを見ることが大変重要である。

【００５０】図７は、分析されるサンプルの拡大された像を生成するために、FT-ラマン分
光計のサンプル区分に配置された本発明の小型化された光-電子拡大システムを
表す該略図である。図７を参照にして、レーザー光線７０は非球面の鏡要素７１
中の小さい開口を通って進み、そしてガラス筒７３中に含まれるサンプル７２に
入射する。レーザー輻射７０はラマン散乱であり、そして散乱した輻射７４は非
球面の鏡７１により集められる。この鏡はラマン散乱輻射をフーリエ−変換分光
計７５に向ける。レンズ７６、固体素子光検出器アレイ７７およびカメラ電子機
器７８は、MOMモジュール７９を構成する。この電子画像はビデオ−モニター７
０１に送られてサンプルの拡大された画像を表示する。このカメラ用の電力は電
源７０２により提供される。鏡７１、サンプル７３、サンプル容器７２、MOM モ
ジュール７９はすべてFT-ラマン分光計のサンプル区分（７０３）に含まれる。

【００５１】ラマン分光計のサンプル区分は小さいが、MOM モジュールは内部に収まり、レ
ーザー光線中のサンプル配置を見ることができる。この小さいサイズが重要な因
子である。サンプルは10から200倍の倍率で見ることができ、そして近−赤外線
レーザー光線は固体素子光検出器アレイにより弱く検出される。この態様では、
感知要素をモディファイする必要がある。通常の可視光画像に使用するシリコン
に基づくCCDカメラの標準的形状は、デバイス上に配置された近-赤外線遮断フィ
ルターを有する。ラマンの応用には、このフィルターをCCDカメラから取り除く
必要がある。

【００５２】本発明の別の目的は、MOM モジュールがATRプローブ中に包含されて内部反射
要素とサンプルとの間の接触表面の拡大画像を提供する。この態様では、画像平
面マスク（image plane mask）が赤外線輻射で照射された界面の領域を限定する
。またこのシステムは同軸の可視照明も有し、MOM モジュールを使用して分析さ
れるサンプルの領域を見る手段を提供する。

【００５３】図８ａおよび８ｂは、この応用を具体的に説明するATRプローブ付属装置の該
略図である。分光計７９からの赤外線輻射エネルギー８０は、鏡８１から鏡８２
へ反射される。赤外線輻射は鏡８２により可変マスク８３上に集束し、そして次
に鏡８４上で集束し続ける。鏡８４はこの光線を取付け具１０１中に取り付けら
れた複合Zn-Se-菱形IRE８５上に再度向けられる。菱形１００の表面８６で、輻
射エネルギーは内部に反射される。IRE−サンプル境界８６からの反射後、IRE要
素は赤外線輻射を鏡８４に戻し向ける。鏡８４からの反射で、赤外線輻射は再度
、可変マスク８３上に集束し、そして鏡８２上に集束し続ける。鏡８２から光線
を鏡８７に向け、そして次に赤外線輻射エネルギー検出器８８に向ける。サンプ
ルは、鏡９０が機械的手段９１により赤外線光路中に配置された時、照明８９か
らの可視光でライトアップされる。この可視光は赤外線と同軸であり、可変マス
ク８３を通り、そして鏡８４によりIRE-サンプル界面に再度向けられる。鏡８４
から可視光は透明な内部反射要素８５に向けられて、可変マスク８３により規定
されるサンプル領域を照らす。照らされたサンプル-IRE界面の拡大された像が、
鏡９２からの光をレンズ９３、光−検出アレイ９４および電子インターフェイス
９７から成るMOM ９５に反射することにより生成される。電子シグナルはビデオ
−ディスプレイスクリーン９６上に表示される。カメラの電力は電源９８により
提供される。このプローブ装置は、ATRによる分析を容器中に延ばすこと、製造
ライン上で表面または材料上の生物的増殖の分析に用途を有する。

【００５４】このように本発明で与えられる新規な小型化された光-電子拡大システムは、
上記の目的を達成し、そして従来のデバイスおよびシステムの使用で遭遇する困
難を排除し、問題を解決し、経費を下げ、そして本明細書に記載した望ましい結
果を得た。

【００５５】前述の記載において、特定の用語を簡潔さ、明瞭性および理解のために使用し
たが、そのような用語は説明を目的とするだけであり、広く解釈されることを意
図しているので、それらからの不必要な限定を意味していない。さらに記載およ
び具体的説明は例であり、そして前記特許請求の範囲で定義した本発明は示し、
そして記載した詳細に限定されない。

【００５６】ここで今、本発明は添付の図面を特に参照にして単に例として記載する。

【図面の簡単な説明】

【図１】拡大された像を直接見るために使用する従来の複合光学顕微鏡技術の現状を示
す概略図であり、主要素を示す。

【図２】ビデオ顕微鏡技術の現状を示す概略図であり、主要素を示す。

【図３】本発明の小型化された光−電子拡大システムの概略図であり、主要素を示す。

【図４】本発明のシステムを実行するために使用する部品部分を強調する小型化された
光−電子拡大システムのブロック線図である。

【図５】赤外線スペクトル分析に使用する内部反射付属品中に配置された本発明の小型
化された光学−電子拡大システムを表す概略図である。内部反射要素上に配置さ
れたサンプルの拡大された像は、ビデオ−モニタースクリーン上に表示される。

【図６】倒立顕微鏡における本発明の小型化された光−電子拡大システムを表す概略図
であり、これは小さい物体の拡大された像をTVモニター上に生成する。

【図７】分析するサンプルの拡大された像を生成するために、FT-ラマン分光計のサン
プル区分に配置された本発明の小型化された光−電子拡大システムを表す概略図
である。

【図８】図８ａは、ARTスペクトル測定のために、被検体領域の制御された赤外線照射
を用いて内部反射要素の領域を見るための、本発明の小型化された光学−電子拡
大システムを表す概略図であり；そして図８ｂは、図８ａのプローブチップの拡大図であり、その図のARTプローブ装
置中の小型化された光−電子拡大システムにより提供される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｂ 21/36 Ｇ０２Ｂ 21/36 Ｈ０４Ｎ 5/228 Ｈ０４Ｎ 5/228 Ｚ // Ｈ０４Ｎ 5/335 5/335 Ｚ (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 2G043 DA06 EA03 FA02 GA01 GB01 HA03 JA01 KA01 KA09 LA03 NA01 2G059 AA02 EE02 FF03 HH01 JJ11 KK04 2H052 AF14 AF21 5C022 AA00 AB66 AC01 AC41 AC69 CA00 5C024 AX06 BX01 CY04 EX42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）一つまたはそれ以上の光検出器のアレイの上に試料の
拡大された実像をつくるように設計され、構成され、位置しているレンズ、（ｂ）該アレイ、電子的な表示装置および該表示装置の上に該試料のさらに拡
大された像をつくるための電子的スケーリング装置を具備した電子的像拡大装置
を具備し、該試料から該表示装置への該像の全体的な拡大はその少しの部分が該レンズに
よってつくられ、該試料から該表示装置への該像の全体的な拡大の多くの部分は
該電子的スケーリング装置によってつくられることを特徴とする光電子工学的像
拡大システム。
【請求項２】該電子的スケーリング装置によってえられる倍率対該レンズ
によって得られる倍率の比は約１．５：１〜３０：１であることを特徴とする請
求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項３】該電子的スケーリング装置によってえられる倍率対該レンズ
によって得られる倍率の比は約４：１〜約１０：１であることを特徴とする請求
項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項４】該レンズは該約２〜約１０倍に拡大された該試料の実像をつ
くり、該スケーリング装置はさらに該スケールが拡大された像をさらに約２０〜
約１００倍に拡大することを特徴とする請求項１記載の光電子工学的像拡大シス
テム。
【請求項５】該レンズは拡大された実像を約２〜約５倍に拡大することを
特徴とする請求項４記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項６】該電子スケーリング装置は該スケールを拡大された像をさら
に約１５〜約３０倍に拡大することを特徴とする請求項５記載の光電子工学的像
拡大システム。
【請求項７】該試料の像は該レンズおよび該電子的スケーリング装置によ
って約５〜約１５００倍に拡大されることを特徴とする請求項１記載の光電子工
学的像拡大システム。
【請求項８】該試料の像は該レンズおよび該電子的スケーリング装置によ
り約５〜約２００倍に拡大されることを特徴とする請求項１記載の光電子工学的
像拡大システム。
【請求項９】該レンズは焦点距離が２．５〜５０ｍｍであることを特徴と
する請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項１０】該アレイは公称の大きさが１／２インチよりも小さい光検
出器から成ることを特徴とする請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項１１】該アレイは公称の大きさが１／４インチよりも小さい光検
出器から成ることを特徴とする請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項１２】該電子スケーリング装置は電荷結合式ビデオカメラである
ことを特徴とする請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項１３】該表示または記録装置はテレビジョン受像機を含んでいる
ことを特徴とする請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項１４】該表示または記録装置はコンピュータのモニターを含んで
いることを特徴とする請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項１５】該表示または記録装置は記録機を含んでいることを特徴と
する請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項１６】該レンズの対物面の中で試料を支持する装置をさらに含ん
でいることを特徴とする請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項１７】試料を支持する該装置は窓または板を具備していることを
特徴とする請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項１８】該窓または板は可視光に対して透明であり、機械的な摩耗
耐性をもっていることを特徴とする請求項１７記載の光電子工学的像拡大システ
ム。
【請求項１９】該窓または板は可視光および赤外光の両方の放射エネルギ
ーに対して透明であることを特徴とする請求項１８記載の光電子工学的像拡大シ
ステム。
【請求項２０】該窓または板はダイヤモンド、セレン化亜鉛、ＫＲＳ−５
、ＮａＣｌ、サファイヤ、カルコジナイド・ガラスまたは硫化亜鉛であることを
特徴とする請求項１９記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項２１】該窓または板は分光学的測定に使用される内部反射素子の
一部であることを特徴とする請求項１９記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項２２】さらに白色光発光ダイオード、低電圧ランプまたは試料を
照射するための光ファイバーによる照射器を具備していることを特徴とする請求
項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項２３】さらに１個またはそれ以上の白色光発光ダイオード、およ
び該１個またはそれ以上の白色光発光ダイオードで試料を照射するように設計さ
れ構成された１本またはそれ以上の光ファイバーを具備していることを特徴とす
る請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項２４】自己発光するか周囲の光によって照射されている試料の像
を送るようなっていることを特徴とする請求項１記載の光電子工学的像拡大シス
テム。
【請求項２５】該表示装置はテレビジョンのモニターを具備していること
を特徴とする請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項２６】該表示記録装置はコンピュータのモニターを具備している
ことを特徴とする請求項１記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項２７】（ａ）レンズおよび一つまたはそれ以上の光検出器のアレ
イを具備し、該レンズは光検出器のアレイの上に試料の拡大された実像をつくる
ように設計され構成され且つ位置しており、該光検出器は該拡大された実像を表
す電気信号をつくるように設計され構成されている小型化された光電子工学的像
拡大モジュール、（ｂ）電子的表示装置、および（ｃ）該電気信号のスケーリングを行ない該表示装置の上に該試料のさらに拡
大された像をつるように設計され構成された電子的像スケーリング装置を具備し
ていることを特徴とする光電子工学的像拡大システム。
【請求項２８】該小型化された光電子工学的像拡大システムは、該光検出
器のアレイ、および該光検出器の上に像を表す信号を生成させる回路を具備した
ボード・カメラ（ｂｏａｒｄｃａｍｅｒａ）を含んでいることを特徴とする請
求項２７記載の光電子工学的像拡大システム。
【請求項２９】該小型化された光電子工学的像拡大システムはフーリエ変
換赤外分光計の試料室の内部に位置していることを特徴とする請求項２８記載の
光電子工学的像拡大システム。
【請求項３０】該小型化された光電子工学的像拡大システムは熱分析シス
テムの内部に位置していることを特徴とする請求項２８記載の光電子工学的像拡
大システム。
【請求項３１】該小型化された光電子工学的像拡大システムは眼で検査す
るための小型プローブの内部に位置していることを特徴とする請求項２８記載の
光電子工学的像拡大システム。
【請求項３２】（ａ）試料の支持台、（ｂ）該試料の所に実質的に焦点面をもつレンズであって、該レンズの焦点距
離は約２．５〜５０ｍｍであり、該レンズは一つまたはそれ以上の光検出器のア
レイの上に該試料の少なくとも一部の拡大された実像をつくるように構成された
レンズ、および（ｃ）該アレイ、および該試料のさらに拡大された像を表示または記録する電
子的像スケーリング装置を含む電子的像スケーリング・システムを具備する像拡
大システムであって、該像拡大システムは最高約１０００倍に拡大された像をつくるように設計され
構成されており、該像の拡大はその少しの部分が該レンズによってつくられ、該
像の拡大の多くの部分は該電子的スケーリング装置によってつくられることを特
徴とする像拡大システム。
【請求項３３】該電子的スケーリング・システムはテレビジョン受像機、コ
ンピュータのモニターまたはレコーダーを含んでいることを特徴とする請求項３
２記載の像拡大システム。
【請求項３４】（ａ）試料に対する透明な支持台、（ｂ）該支持台の下方に位置し、該支持台の上にある試料に焦点が合うように
なっているレンズであって、該レンズは一つまたはそれ以上の該光検出器のアレ
イの上に該試料の拡大された実像をつくるように設計され構成されているレンズ
、（ｃ）該光検出器のアレイ、および該光検出器の上に像を表す信号を生成する
回路を具備したボード・カメラ、および（ｄ）該試料または該試料の一部のさらに拡大された像を電子的表示装置の上
につくるように設計され構成された電子的スケーリング装置であって、該試料か
ら該表示装置への像の拡大はその少しの部分が該レンズによってつくられ、該像
の拡大の多くの部分は該電子的スケーリング装置によってつくられる電子的スケ
ーリング装置を具備することを特徴とする光電子倒立顕微鏡。
【請求項３５】（ａ）試料と接触するようにつくられた表面をもち、スペ
クトルの測定を行なうための第１の光路および該試料を見るための第２の光路を
もつ内部反射素子、（ｂ）一つまたはそれ以上の光検出器のアレイの上に該試料の拡大された像を
つくるように設計され構成され位置しているレンズ、および（ｃ）該光検出器のアレイ、および該試料のさらに拡大された像を電子的表示
装置の上に表示または記録するための装置を含む電子的スケーリング装置を具備
し、ここで該試料から該表示装置への像の拡大はその少しの部分が該レンズによっ
てつくられ、該試料から該表示装置への像の拡大の多くの部分は該電子的スケー
リング装置によってつくられることを特徴とする赤外スペクトル分析用アクセサ
リー。
【請求項３６】該内部反射素子は該表面を規定するダイアモンドの層、お
よび第２の赤外線透過材料から成る支持層を備えていることを特徴とする請求項
３５記載の赤外スペクトル分析用アクセサリー。
【請求項３７】該第２の赤外線透過材料から成る支持層はセレン化亜鉛ま
たはＫＲＳ−５から成っていることを特徴とする請求項３６記載の赤外スペクト
ル分析用アクセサリー。
【請求項３８】（ａ）赤外線および可視光の両方の輻射エネルギーに対し
て透明な高い屈折率をもつ材料から成る内部反射素子であって、該素子は試料と
接触するようにつくられた表面をもち、スペクトルの測定を行なうための第１の
光路および該試料を見るための第２の光路をもつ内部反射素子、（ｂ）レンズおよび一つまたはそれ以上の光検出器のアレイを具備し、該レン
ズは該第２の光路に沿い該内部反射素子を通して試料の上に焦点を結ぶように、
また光検出器のアレイの上に試料の拡大された実像をつくるように設計され構成
され且つ位置しており、該光検出器は該拡大された実像を表す電気信号をつくる
ように設計され構成されている小型化された光電子工学的像拡大モジュール、（ｃ）電子的表示装置、および（ｄ）該電気信号のスケーリングを行ない該表示装置の上に該試料のさらに拡
大された像をつくるように設計され構成された電子的像スケーリング装置を具備
していることを特徴とする赤外スペクトル分析用アクセサリー。
【請求項３９】スペクトル分析を行なうためのフーリエ変換赤外分光計で
あって、（ａ）赤外線および可視光の両方の輻射エネルギーに対して透明な高い屈折率
をもつ材料から成る内部反射素子であって、該素子は試料と接触するようにつく
られた表面をもち、スペクトルの測定を行なうための第１の光路および該試料を
見るための第２の光路をもつ内部反射素子、（ｂ）赤外線輻射エネルギーの光源、該赤外線輻射エネルギーのビームの焦点
を該試料の上に当て、赤外線輻射エネルギーを集め、該エネルギーを赤外線輻射
エネルギーの検出器に集中させるように設計され構成された第１の光学系、およ
び該検出器からの電気信号を処理し赤外スペクトルのデータを生成するように設
計され構成された電子回路を具備し、ここで該検出器は該内部反射素子を出る赤
外線輻射エネルギーの強度に比例した電気信号を生成するように設計され構成さ
れているスペクトル分析システム、および（ｃ）該分光計の試料室の内部に位置した小型化された光電子工学的像拡大モ
ジュールであって、該モジュールはレンズおよび一つまたはそれ以上の光検出器
のアレイを具備し、該レンズは該第２の光路に沿い該内部反射素子を通して試料
をみるでき且つ一つまたはそれ以上の該光検出器のアレイの上に試料の拡大され
た実像をつくるように設計され構成され且つ位置しており、該光検出器は該拡大
された実像を表す電気信号を生成するように設計され構成されている光電子工学
的像拡大モジュール；電子的表示装置；および該電気信号のスケーリングを行な
い該表示装置の上に該試料のさらに拡大された像をつくるように設計され構成さ
れた電子的像スケーリング装置を具備する光学観測システムを具備し、ここで該
試料から該表示装置への像の拡大はその少しの部分が該レンズによってつくられ
、該試料から該表示装置への像の拡大の多くの部分は該電子的スケーリング装置
によってつくられることを特徴とするフーリエ変換赤外分光計。
【請求項４０】該内部反射素子はダイアモンド、セレン化亜鉛またはＫＲ
Ｓ−５を含んでいることを特徴とする請求項４９記載のフーリエ変換赤外分光計
。
【請求項４１】該表面を規定するダイアモンドの層、および第２の赤外線
透過材料から成る支持層を備えていることを特徴とする請求項３９記載のフーリ
エ変換赤外分光計。
【請求項４２】該第２の赤外線透過材料から成る支持層はセレン化亜鉛ま
たはＫＲＳ−５から成っていることを特徴とする請求項４１記載のフーリエ変換
赤外分光計。