JP2004286855A - Stereoscopic microscope - Google Patents

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JP2004286855A
JP2004286855A JP2003076200A JP2003076200A JP2004286855A JP 2004286855 A JP2004286855 A JP 2004286855A JP 2003076200 A JP2003076200 A JP 2003076200A JP 2003076200 A JP2003076200 A JP 2003076200A JP 2004286855 A JP2004286855 A JP 2004286855A
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Japan
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optical path
sample
microscope
barrel
illumination
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JP2003076200A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Tsuchisaka
新一 土坂
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Olympus Corp
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Olympus Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stereoscopic microscope capable of effectively utilizing illuminating light and enabling a user to stably observe a large sample with excellent operability. <P>SOLUTION: The stereoscopic microscope is provided with a stereoscopic microscope frame 21 consisting of a base 21a having a movable XY stage 22 for mounting a sample 23 thereon and a horizontal arm 21c extended from a barrel part 21b erected from the base 21a in parallel with the base 21a, an illuminating optical system 28 attached to the horizontal arm 21c and capable of irradiating the sample 23 mounted on the XY stage 22 with vertical illumination light, a half mirror 24 arranged in an optical path between the illuminating optical system 28 and the sample 23 and capable of separating the optical path into an illuminating optical path for transmitting the vertical illumination light from the illuminating optical system 28 and an observing optical path for reflecting light from the sample 23, and at least a zoom barrel and an eyepiece mirror barrel 40 arranged on the reflecting optical path side observing optical path of the half mirror 24. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型標本の観察などに最適な実体顕微鏡に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
大型標本として、フラットパネルディスプレイ(FPD)のガラス基板や半導体ウェハなどがある。
【0003】
例えば、FPDの製造工程では、ガラス基板の品質を安定して保つために、基板上のレジストなどの膜厚のむらやITO膜上のピンホールなどの外観検査を始め、パターンの乱れや、基板表面に付着したごみや傷などの外観検査が極めて重要になっている。この点については、半導体ウェハの製造工程でも同様である。
【0004】
そこで、従来、このような大型標本の外観検査に最適とされる実体顕微鏡が実用化されている。
【0005】
図3は、従来の実体顕微鏡の一例を示すものである。図において、1は実体顕微鏡用架台で、この実体顕微鏡用架台1は、水平方向に配置された基台1aと、この基台1aに対し直立して設けられた胴部1bと、この胴部1b先端に基台1aと平行に設けられたアーム部1cを有している。基台1a上には、大型標本3を保持してXY方向に移動可能なXYステージ2が設けられている。アーム部1cの先端には、ズーム鏡筒4がラックとピニオンからなる焦準機構を介して支持されている。ズーム鏡筒4の下方端部には、対物レンズ5が設けられ、アーム部1c側先端に設けられた焦準ダイヤル6の操作により光軸5aに沿って上下動されるようになっている。また、ズーム鏡筒4は、ズームダイヤル7の操作により倍率を可変できるようになっている。
【0006】
ズーム鏡筒4の上方端部には、照明ユニット8を介してリレー鏡筒9が水平に設けられている。照明ユニット8は、ポラライザー10、アナライザー11および偏光ビームスプリッタ(以降PBSと呼ぶ)12を有し、光源13からの照明光をポラライザー10を透過しPBS12で反射してズーム鏡筒4、対物レンズ5、λ/4板14を通して標本3に照射し、標本3からの反射光を上述の光路を逆に辿り、PBS12、アナライザー11を透過してリレー鏡筒9に入射するようにしている。
【0007】
リレー鏡筒9は、一対の折り曲げミラー15、16とリレー光学系17を有し、照明ユニット8側より入射される標本3からの反射光を折り曲げミラー15で反射し、リレー光学系17を通して、さらに折り曲げミラー16で反射し、接眼鏡筒18の接眼レンズ19を介して観察者により目視できるようにしている。
【0008】
この場合、リレー光学系17は、照明ユニット8側より入射される反射光の光路を、標本3面と平行で、かつ、観察者側に延ばすような働きをするもので、対物レンズ5の光軸5aから接眼鏡筒18側のアイポイント20までの観察者側の距離を大きく取った大型標本対応としている。つまり、XYステージ2上で保持された大型標本3の奥部分を観察する場合、XYステージ2を手前に引き寄せることになる。このとき、XYステージ2が観察者と干渉することを回避するため、対物レンズ5の光軸5aとアイポイント20までの距離L1をリレー光学系17による光路の延長により確保するようにしている。逆に、XYステージ2上に保持された標本3の手前部分を観察する場合、XYステージ2を奥に押しやることになる。このとき、XYステージ2が胴部1bと干渉することを回避するため、実体顕微鏡架台1のアーム部1cを長くして、対物レンズ5の光軸5aと胴部1bまでの距離L2も確保するようにしている。
【0009】
【特許文献1】
特開昭60−227214号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、照明光学系と観察光学系の共通の光路中にズーム鏡筒4が配置されると、一般にズーム光学系は、曲率半径の大きなレンズが用いられるために、このレンズ表面で照明光が反射して接眼レンズ19に入射するフレアが生じる。このフレア防止するためにポラライザー10、アナライザー11、PBSおよびλ/4板14が必要になる。これらポラライザー10、アナライザー11およびPBSでの光の透過損失により光量が大幅に低下してしまい、このため光源13として、予め光量の大きなものを用意する必要があるなど、光源13が高価で大型化するという問題を生じる。
【0011】
また、ズーム光学系が光路中に配置されることから照野を大きくできないため、ズーム倍率が高倍側の7割程度しかならず、ズーム使用倍率の低下を招くという問題も生じる。
【0012】
さらに、高価なリレー鏡筒9が必要となるばかりか、最も装置の剛性を左右する焦準部ガイドからリレー鏡筒9を介して接眼鏡筒18が遠く離れて配置されるため、接眼レンズ19部分に振動が発生しやすく、目視の際に観察像が揺れるなどして観察しずらいという問題がある。
【0013】
さらにまた、リレー鏡筒9の存在により焦準ダイヤル6およびズームダイヤル7も観察者から遠く離れて配置されるので、操作がしづらく、また、対物レンズ5、ズーム鏡筒4、照明ユニット8およびリレー鏡筒9が積み重ねられる構成になっていることから、アイポイント20の位置が高くなり観察しずらくなるという問題もある。
【0014】
ところで、特許文献1の図6には、変倍鏡体部と対物レンズを水平方向に配置することで、リレー鏡筒を不要にしたものが開示されている。つまり、この公報では、架台部に直立して設けられた支柱に水平バーが設けられ、この水平バーに焦準操作部を介して変倍鏡体部が設けられている。この変倍鏡体部には、対物レンズが設けられており、焦準操作部の操作により、変倍鏡体部が対物レンズとともに、対物レンズの光軸に沿って水平方向に移動されるようになっている。また、支柱には、反射ミラーとともにテーブルが設けられ、テーブル上に標本が載置され、変倍鏡体部での変倍操作、焦準操作部での焦準操作を行った状態で、標本を透過した光が反射ミラーで反射し、対物レンズ、変倍鏡体部を介して双眼鏡筒部により目視観察できるようになっている。
【0015】
ところが、このように構成された実体顕微鏡では、照明方法として、透過照明が用いられているため、上述したポラライザー、アナライザー、PBSおよびλ/4板を必要としていないが、特許文献1の図2に示すように落射照明装置が用いられる場合は、照明光学系と観察光学系の共通の光路上に変倍鏡体部が配置され、ポラライザー、アナライザーおよびPBSが必要となって、上述したと同様な問題を生じる。また、特許文献1の図2では、テーブルが反射ミラーとともに支柱の先端部に支持される構成になっているので、大型標本を保持するXYステージを搭載することはできず、外からの僅かな振動もテーブルや反射ミラーに伝わり易く、目視観察の際に像が揺れるなどして観察しずらいという問題もある。
【0016】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、照明光を有効に利用できるとともに、大型標本の観察を操作性がよく、しかも安定して行うことができる実体顕微鏡を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、標本を載置する移動可能なXYステージを有する基台およびこの基台に対して直立して設けられた胴部から前記基台に平行に延出する水平アームとからなる実体顕微鏡用架台と、前記水平アームに設けられ、前記XYステージに載置された標本に落射照明光を照射する照明手段と、前記照明手段と前記標本の間の光路に配置され、前記照明手段からの落射照明光を透過する照明光路と前記標本からの光を反射する観察光路とに分離する光学素子と、前記光学素子の反射光路側の観察光路に配置された少なくともズーム鏡筒と接眼鏡筒とからなる顕微鏡本体とを具備したことを特徴としている。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【0019】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るガリレオタイプの実体顕微鏡の概略構成を示している。
【0020】
図1において、21は実体顕微鏡用架台で、この実体顕微鏡用架台21は、水平方向に配置された基台21aと、この基台21aに対し直立して設けられた胴部21bと、この胴部21b先端に基台21aと平行に設けられたアーム部21cを有している。基台21a上には、標本23としてFPD用ガラス基板または半導体ウェはなどの大型基板板を保持しXY方向に移動可能なXYステージ22が設けられている。この場合、XYステージ22のX方向とY方向の移動スペースは、標本23の2倍の大きさを必要とし、このXYステージ22に搭載する基台21aの奥行き寸法はXYステージ22の2倍のスペースを必要とする。
【0021】
実体顕微鏡用架台21の水平アーム部21cは、基台21aのほぼ中央部(XYステージの移動領域のほぼ中央部)の上方まで延びている。この水平アーム部21c先端部には、光学照明光路と観察光路を分離する光学素子としてハーフミラー24が所定角度(45°)傾けて配置されている。ハーフミラー24は、後述する対物レンズ36の光軸36aを標本23面上に垂直に曲げるようにしている。水平アーム部21cの先端部には、顕微鏡本体支持部29が一体に形成されている。この顕微鏡本体支持部29には、ハーフミラー24の上方にミラー25が所定角度(45°)傾けて配置されている。このミラー25の水平光軸上には、投光レンズ26および落射照明用の光源27からなる照明光学系28が配置されている。光源27からの照明光は、投光レンズ26を透過し、ミラー25で反射し、ハーフミラー24を透過して標本23面に対して垂直に照射される。標本23からの反射光は、ハーフミラー24で反射し、水平方向に偏向される。
【0022】
顕微鏡本体支持部29の上部には、XYステージ22に対して平行に延びるシャフト30が固定ネジ31aにより固定されている。
【0023】
シャフト30には、固定部32が設けられている。この固定部32は、シャフト30の径と等しい案内用の透孔32aが形成され、この透孔32aにシャフト30が挿通され、固定ネジ31bにより固定されている。固定部32は、回転しないようにシャフト30に形成された凸ガイドに沿って水平移動されるようになっており、任意の位置に移動させて固定ネジ31bを締付けて固定できるようになっている。
【0024】
固定部32の下面には、ラックとピニオンから構成される焦準部33を介して観察光学系を構成するズーム鏡筒35、対物レンズ36、ミラーボックス38および接眼鏡筒40からなる顕微鏡本体が支持されている。
【0025】
ズーム鏡筒35と対物レンズ36は、シャフト30に沿った方向で、XYステージ22に平行なハーフミラー24の水平光路である光軸36a上に並べて配置されている。固定部32に焦準部33を介してズーム鏡筒35が連結され、焦準ダイヤル34の操作により固定部32に沿って顕微鏡本体が移動することにより標本23に対して対物レンズ36の焦点が合わされる。ズーム鏡筒35は、ズームダイヤル37の操作により倍率を可変できるようになっている。
【0026】
なお、ここでの対物レンズ36は、WD(ワーキングディスタンス)の大きいレンズ、例えば、0.5×、WD180mm程度の、一般の実体顕微鏡では標準的に用意される仕様のレンズが用いられている。
【0027】
ズーム鏡筒35の対物レンズ36と反対側端部には、ミラーボックス38が設けられている。このミラーボックス38には、ミラー39が設けられている。このミラー39は、ズーム鏡筒35の光軸を上方に折り曲げるようにしている。また、このミラーボックス38には、光軸を一致させて接眼レンズ41を有する接眼鏡筒40が配置されている。
【0028】
このような構成において、照明光学系28の光源27から照明光が発せられると、照明光は、投光レンズ26を透過し、ミラー25で反射し、ハーフミラー24を透過してXYステージ22上の標本23に垂直に照射される。
【0029】
標本23からの反射光は、ハーフミラー24により対物レンズ36の光軸36a方向に反射し、対物レンズ36、ズーム鏡筒35を介してミラーボックス38のミラー39で反射し、接眼鏡筒40の接眼レンズ41を介して観察像として観察者により目視観察される。
【0030】
この場合、ズームダイヤル37を操作してズーム鏡筒35の所望するズーム倍率を選択するとともに、焦準ダイヤル34を操作して顕微鏡本体を光軸36aに沿って水平移動させ、光路に取り付けられた対物レンズ36の焦点合わせを行う。これにより、標本23上の観察したい部分を拡大した状態で、接眼レンズ41を介して目視観察することができる。
【0031】
従って、このようにすれば、照明光学系28の光源27からの照明光がズーム鏡筒35を通ることなく標本23に照射され、照明光路からズーム鏡筒35を外すように構成したので、従来の落射型実体顕微鏡で問題となっていたズームレンズによるフレアを防止することができる。これにより、従来の落射実体顕微鏡で必要とされたポラライザー、アナライザーおよびPBSが不要となり、従来のものと比べて、ポラライザー、アナライザーおよびPBSでの光の透過損失による光量の低下を防止でき、光源からの光を有効に利用できる。また、光源として、特に光量の大きなものを用意する必要がなくなり、低価格で小型のものを使用することができる。また、ズーム鏡筒35を照明光路から分離することにより、照野が大きく取れ、ズーム倍率に制約を受けることがなくなり、ズーム使用倍率範囲を広げることができる。
【0032】
また、アーム部21c先端部よりシャフト30を水平方向に延出し、このシャフト30に焦準部32を介して顕微鏡本体を支持して固定部32から接眼レンズ41までの距離を短くすることにより剛性を高め振動の影響を小さくできる。。また、固定部32に対して顕微鏡本体の重心に近い位置を支持させるようにすれば、顕微鏡本体に無理な力が作用することなく、確実に安定して支持できるので、顕微鏡本体での光軸のぶれをなくし、常に、安定した検鏡を実現することができる。
【0033】
さらに、アイポイント48は、観察者に対して、対物レンズ36の焦点合わせのための前後方向のわずかな移動分のみで、高さ方向には移動しないため、作業者の操作性を損なうことはない。また、焦準ダイヤル34およびズームダイヤル37は、観察者側の近くに配置できるので、操作性を高めることができる。
【0034】
さらにまた、顕微鏡本体を構成するズーム鏡筒35と対物レンズ36を標本載置面22の標本載置面と平行で水平方向に並べて配置することにより、従来のリレー鏡筒を用いることなく、標本23面に対して垂直な対物レンズ36の光軸36aから接眼鏡筒40側のアイポイント48までの距離を大きく取ることができ、大型標本にも十分に対応することができる。この場合、リレー鏡筒に代わってハーフミラー24とミラーボックス38が必要となるが、これらはリレー鏡筒に比べれば格安であり、経済的に有利にできる。
【0035】
さらにまた、ハーフミラー24は、アーム部21c先端部に直接設けられているので、外からの振動がハーフミラー24に伝わるようなことも防止でき、標本23からの反射光を対物レンズ36の光軸36a方向に安定して反射させることができるので、顕微鏡本体側での光軸のぶれがなく、常に、安定した標本像を観察できる。
【0036】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
【0037】
図2は、本発明の第2の実施の形態の概略構成を示すもので、図1と同一部分には、同符号を付している。
【0038】
第1の実施の形態では、対物レンズ36として比較的WDの大きな標準仕様のものを使用した例を述べたが、この第2の実施の形態では、WDの短い対物レンズ43の使用を可能にしている。
【0039】
この場合、ハーフミラー24と標本23の間の光路に対物レンズ43が配置されている。この対物レンズ43は、アーム部21cの先端部に焦準部44を介して支持されている。焦準部44は、例えばラックとピニオンから構成されており、ピニオンに連結された焦準ダイヤル45が設けられ、この焦準ダイヤル45の操作により対物レンズ43は、標本23面に対して垂直方向に上下動されるようになっている。
【0040】
照明光学系28は、ミラー25に代えてハーフミラー46が設けられている。また、アーム部21cの先端部上部には、撮像手段としてCCDカメラ47が配置され、標本23からの反射光の一部がハーフミラー24を透過し、さらに照明装置28のハーフミラー46も透過して、結像レンズ49を介してCCDカメラ47の撮像面で結像し、標本23の観察像を撮像できるようにしている。
【0041】
このような構成とすれば、対物レンズ43のみを光軸43aに沿って上下動可能とすることにより、WDの短い対物レンズにも適用することができる。
【0042】
また、対物レンズ43は、ハーフミラー24と標本23の間の光路で上下動されるため、アイポイント48が全く動かなくなるので、さらに操作性を高めることができる。
【0043】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【0044】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、照明光を有効に利用できるとともに、大型標本の観察を操作性がよく、しかも安定して行うことができる実体顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実体顕微鏡の第1の実施の形態の概略構成を示す図。
【図2】本発明に係る実体顕微鏡の第2の実施の形態の概略構成を示す図。
【図3】従来の実体顕微鏡の概略構成を示す図。
【符号の説明】
21…実体顕微鏡用架台
21a…基台
21b…胴部
21c…アーム部
22…XYステージ
23…標本
24…ハーフミラー
25…ミラー
26…投光レンズ
27…光源
28…照明光学系
29…顕微鏡本体支持部
30…シャフト
31a、31b…固定ネジ
32…固定部
32a…透孔
33…焦準部
34…焦準ダイヤル
35…ズーム鏡筒
36…対物レンズ
36a…光軸
37…ズームダイヤル
38…ミラーボックス
39…ミラー
40…接眼鏡筒
41…接眼レンズ
43…対物レンズ
43a…光軸
44…焦準部
45…焦準ダイヤル
46…ハーフミラー
47…CCDカメラ
48…アイポイント
49…結像レンズ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stereo microscope that is most suitable for observing a large sample.
[0002]
[Prior art]
As a large sample, there are a glass substrate of a flat panel display (FPD) and a semiconductor wafer.
[0003]
For example, in the FPD manufacturing process, in order to maintain the quality of the glass substrate in a stable manner, an inspection of the appearance of unevenness in the thickness of a resist or the like on the substrate, a pinhole on the ITO film, etc. Inspection of the appearance of dust and scratches attached to the surface has become extremely important. This is the same in the semiconductor wafer manufacturing process.
[0004]
Therefore, a stereoscopic microscope, which is optimal for the appearance inspection of such a large sample, has been put to practical use.
[0005]
FIG. 3 shows an example of a conventional stereo microscope. In the figure, reference numeral 1 denotes a mount for a stereomicroscope. The mount 1 for a stereomicroscope includes a base 1a arranged in a horizontal direction, a body 1b provided upright with respect to the base 1a, and a body An arm 1c is provided at the tip of 1b in parallel with the base 1a. An XY stage 2 that can hold a large sample 3 and move in the XY directions is provided on the base 1a. A zoom lens barrel 4 is supported at the tip of the arm 1c via a focusing mechanism including a rack and a pinion. An objective lens 5 is provided at the lower end of the zoom lens barrel 4, and is moved up and down along the optical axis 5a by operating a focusing dial 6 provided at the tip of the arm 1c. The magnification of the zoom lens barrel 4 can be changed by operating the zoom dial 7.
[0006]
At the upper end of the zoom lens barrel 4, a relay lens barrel 9 is provided horizontally via an illumination unit 8. The illumination unit 8 includes a polarizer 10, an analyzer 11, and a polarizing beam splitter (hereinafter, referred to as PBS) 12. Illumination light from a light source 13 passes through the polarizer 10 and is reflected by the PBS 12 so that the zoom lens barrel 4, the objective lens 5 , And λ / 4 plate 14 so that the reflected light from the sample 3 follows the above-described optical path in reverse, passes through the PBS 12 and the analyzer 11 and enters the relay barrel 9.
[0007]
The relay barrel 9 has a pair of bending mirrors 15 and 16 and a relay optical system 17, reflects reflected light from the sample 3 incident from the illumination unit 8 side by the bending mirror 15, and passes through the relay optical system 17. Further, the light is reflected by the bending mirror 16 and can be visually observed by an observer via the eyepiece 19 of the eyepiece tube 18.
[0008]
In this case, the relay optical system 17 functions to extend the optical path of the reflected light incident from the illumination unit 8 side to the specimen 3 surface and to the observer side. It is compatible with large specimens in which the distance on the observer side from the axis 5a to the eye point 20 on the eyepiece tube 18 is large. That is, when observing the deep part of the large sample 3 held on the XY stage 2, the XY stage 2 is drawn toward the user. At this time, in order to prevent the XY stage 2 from interfering with the observer, a distance L1 between the optical axis 5a of the objective lens 5 and the eye point 20 is ensured by extending the optical path by the relay optical system 17. Conversely, when observing the front part of the specimen 3 held on the XY stage 2, the XY stage 2 is pushed to the back. At this time, in order to prevent the XY stage 2 from interfering with the body 1b, the arm 1c of the stereoscopic microscope mount 1 is lengthened, and a distance L2 between the optical axis 5a of the objective lens 5 and the body 1b is also ensured. Like that.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-60-227214
[Problems to be solved by the invention]
However, when the zoom lens barrel 4 is arranged in a common optical path of the illumination optical system and the observation optical system, the zoom optical system generally uses a lens having a large radius of curvature, and the illumination light is reflected on the lens surface. As a result, a flare entering the eyepiece lens 19 occurs. To prevent this flare, a polarizer 10, an analyzer 11, a PBS and a λ / 4 plate 14 are required. The light amount is greatly reduced due to the transmission loss of light in the polarizer 10, the analyzer 11, and the PBS. Therefore, it is necessary to prepare a large light amount in advance as the light source 13, so that the light source 13 is expensive and large. Problem arises.
[0011]
In addition, since the zoom optical system is arranged in the optical path, the illumination field cannot be increased, so that the zoom magnification is only about 70% on the high magnification side, and there is a problem in that the zoom magnification decreases.
[0012]
Further, not only the expensive relay barrel 9 is required, but also the eyepiece barrel 18 is arranged far away from the focusing unit guide which determines the rigidity of the apparatus via the relay barrel 9, so that the eyepiece lens 19 is required. There is a problem that vibration is easily generated in the portion, and the observation image fluctuates during visual observation, making it difficult to observe.
[0013]
Further, since the focusing dial 6 and the zoom dial 7 are disposed far away from the observer due to the presence of the relay lens barrel 9, the operation is difficult, and the objective lens 5, the zoom lens barrel 4, the illumination unit 8 and Since the relay barrel 9 is configured to be stacked, there is also a problem that the position of the eye point 20 becomes high and it becomes difficult to observe.
[0014]
By the way, FIG. 6 of Patent Document 1 discloses an arrangement in which a variable magnification mirror unit and an objective lens are arranged in a horizontal direction so that a relay barrel is not required. In other words, in this publication, a horizontal bar is provided on a support provided upright on the gantry, and the variable magnification mirror is provided on the horizontal bar via a focusing operation unit. An objective lens is provided in the variable power mirror unit, and the operation of the focusing operation unit moves the variable power mirror unit together with the objective lens in the horizontal direction along the optical axis of the objective lens. It has become. In addition, a table is provided on the column together with the reflection mirror, and the sample is placed on the table, and the zooming operation with the zoom lens unit and the focusing operation with the focusing operation unit are performed. The light transmitted through is reflected by a reflection mirror, and can be visually observed by a binocular tube through an objective lens and a variable power mirror.
[0015]
However, in the stereo microscope configured as described above, since the transmitted illumination is used as the illumination method, the above-described polarizer, analyzer, PBS, and λ / 4 plate are not required. When an epi-illumination device is used as shown, a variable magnification mirror unit is arranged on a common optical path of the illumination optical system and the observation optical system, and a polarizer, an analyzer, and a PBS are required. Cause problems. Further, in FIG. 2 of Patent Document 1, since the table is configured to be supported by the tip of the column together with the reflecting mirror, an XY stage for holding a large sample cannot be mounted, and a slight external Vibration is also easily transmitted to the table and the reflection mirror, and there is a problem in that the image fluctuates during visual observation, making it difficult to observe.
[0016]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a stereoscopic microscope that can effectively use illumination light, has good operability, and can stably perform observation of a large sample. .
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a stereo microscope comprising a base having a movable XY stage on which a sample is placed, and a horizontal arm extending parallel to the base from a body provided upright with respect to the base. And a illuminating means provided on the horizontal arm for irradiating the specimen mounted on the XY stage with incident illumination light; and an illuminating means disposed on an optical path between the illuminating means and the specimen. An optical element that separates into an illumination optical path that transmits incident illumination light and an observation optical path that reflects light from the sample, at least a zoom lens barrel and an eyepiece cylinder that are disposed in the observation optical path on the reflection optical path side of the optical element; And a microscope main body comprising:
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
(First Embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a Galileo-type stereo microscope according to a first embodiment of the present invention.
[0020]
In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a mount for a stereoscopic microscope. The mount 21 for a stereoscopic microscope includes a base 21a arranged in a horizontal direction, a body 21b provided upright with respect to the base 21a, and a body 21b. An arm 21c is provided at the end of the portion 21b in parallel with the base 21a. An XY stage 22 that holds a large substrate plate such as an FPD glass substrate or a semiconductor wafer as a specimen 23 and is movable in the XY directions is provided on the base 21a. In this case, the moving space of the XY stage 22 in the X direction and the Y direction requires twice the size of the sample 23, and the depth of the base 21a mounted on the XY stage 22 is twice the size of the XY stage 22. Requires space.
[0021]
The horizontal arm 21c of the stereomicroscope mount 21 extends above a substantially central portion of the base 21a (substantially the central portion of the movement area of the XY stage). A half mirror 24 as an optical element for separating the optical illumination optical path and the observation optical path is inclined at a predetermined angle (45 °) at the distal end of the horizontal arm 21c. The half mirror 24 bends an optical axis 36a of an objective lens 36 described later vertically on the surface of the sample 23. A microscope main body support portion 29 is integrally formed at the tip of the horizontal arm portion 21c. A mirror 25 is arranged on the microscope main body support portion 29 at a predetermined angle (45 °) above the half mirror 24. An illumination optical system 28 including a light projecting lens 26 and a light source 27 for epi-illumination is arranged on the horizontal optical axis of the mirror 25. The illumination light from the light source 27 passes through the light projecting lens 26, is reflected by the mirror 25, passes through the half mirror 24, and is emitted perpendicularly to the surface of the sample 23. The reflected light from the sample 23 is reflected by the half mirror 24 and is deflected in the horizontal direction.
[0022]
A shaft 30 extending parallel to the XY stage 22 is fixed to an upper portion of the microscope main body support portion 29 by a fixing screw 31a.
[0023]
A fixed portion 32 is provided on the shaft 30. The fixing portion 32 has a guide through-hole 32a having a diameter equal to the diameter of the shaft 30, and the shaft 30 is inserted through the through-hole 32a, and is fixed by a fixing screw 31b. The fixing part 32 is horizontally moved along a convex guide formed on the shaft 30 so as not to rotate, and can be moved to an arbitrary position and fixed by tightening the fixing screw 31b. .
[0024]
On the lower surface of the fixed part 32, a microscope main body composed of a zoom lens barrel 35, an objective lens 36, a mirror box 38, and an eyepiece cylinder 40 constituting an observation optical system via a focusing part 33 composed of a rack and a pinion. Supported.
[0025]
The zoom lens barrel 35 and the objective lens 36 are arranged side by side on the optical axis 36a, which is the horizontal optical path of the half mirror 24 parallel to the XY stage 22, in the direction along the shaft 30. A zoom lens barrel 35 is connected to the fixed part 32 via a focusing part 33, and the microscope body is moved along the fixed part 32 by operating the focusing dial 34 so that the focal point of the objective lens 36 with respect to the specimen 23. Are combined. The magnification of the zoom lens barrel 35 can be changed by operating the zoom dial 37.
[0026]
The objective lens 36 used here is a lens having a large WD (working distance), for example, a lens having a size of about 0.5 × and a WD of about 180 mm which is prepared as a standard in a general stereo microscope.
[0027]
A mirror box 38 is provided at an end of the zoom lens barrel 35 opposite to the objective lens 36. The mirror box 38 is provided with a mirror 39. The mirror 39 bends the optical axis of the zoom lens barrel 35 upward. Further, an eyepiece tube 40 having an eyepiece 41 with its optical axis aligned is arranged in the mirror box 38.
[0028]
In such a configuration, when the illumination light is emitted from the light source 27 of the illumination optical system 28, the illumination light passes through the light projecting lens 26, is reflected by the mirror 25, passes through the half mirror 24, and passes on the XY stage 22. Is irradiated perpendicularly to the specimen 23 of.
[0029]
The reflected light from the specimen 23 is reflected by the half mirror 24 in the direction of the optical axis 36a of the objective lens 36, reflected by the mirror 39 of the mirror box 38 via the objective lens 36 and the zoom lens barrel 35, and reflected by the eyepiece barrel 40. The image is visually observed by an observer through the eyepiece 41 as an observation image.
[0030]
In this case, the user operates the zoom dial 37 to select a desired zoom magnification of the zoom lens barrel 35, and operates the focusing dial 34 to horizontally move the microscope main body along the optical axis 36a, thereby attaching the microscope body to the optical path. The focusing of the objective lens 36 is performed. Thereby, it is possible to visually observe through the eyepiece lens 41 in a state where the part to be observed on the specimen 23 is enlarged.
[0031]
Therefore, according to this configuration, the illumination light from the light source 27 of the illumination optical system 28 is irradiated to the sample 23 without passing through the zoom lens barrel 35, and the zoom lens barrel 35 is removed from the illumination optical path. This can prevent flare caused by the zoom lens, which has been a problem in the epi-illumination stereo microscope. This eliminates the need for the polarizer, analyzer, and PBS required by conventional epi-illumination stereomicroscopes. Light can be used effectively. Further, it is not necessary to prepare a light source having a particularly large light amount, so that a low-priced light source can be used. In addition, by separating the zoom lens barrel 35 from the illumination optical path, a large illumination field can be obtained, and there is no restriction on the zoom magnification, so that the zoom magnification range can be widened.
[0032]
In addition, the shaft 30 extends horizontally from the tip of the arm portion 21c, supports the microscope body via the focusing portion 32, and shortens the distance from the fixed portion 32 to the eyepiece 41. And the effect of vibration can be reduced. . Further, if the position close to the center of gravity of the microscope main body is supported with respect to the fixing portion 32, the microscope main body can be reliably and stably supported without applying excessive force to the microscope main body. A stable speculum can always be realized without blurring.
[0033]
Furthermore, the eye point 48 does not move in the height direction with respect to the observer because it moves only slightly in the front-rear direction for focusing the objective lens 36, and does not impair the operability of the operator. Absent. Further, since the focusing dial 34 and the zoom dial 37 can be arranged near the observer side, the operability can be improved.
[0034]
Furthermore, by arranging the zoom lens barrel 35 and the objective lens 36 constituting the microscope main body in a horizontal direction in parallel with the sample mounting surface of the sample mounting surface 22, the sample can be sampled without using a conventional relay lens barrel. The distance from the optical axis 36a of the objective lens 36 perpendicular to the 23 surfaces to the eye point 48 on the eyepiece tube 40 side can be made large, and it can sufficiently cope with a large sample. In this case, the half mirror 24 and the mirror box 38 are required instead of the relay barrel, but these are cheaper than the relay barrel and can be economically advantageous.
[0035]
Furthermore, since the half mirror 24 is provided directly at the tip of the arm portion 21c, it is possible to prevent external vibration from being transmitted to the half mirror 24, and to reflect the reflected light from the sample 23 to the light of the objective lens 36. Since the light can be stably reflected in the direction of the axis 36a, there is no deviation of the optical axis on the microscope main body side, and a stable sample image can always be observed.
[0036]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0037]
FIG. 2 shows a schematic configuration of a second embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0038]
In the first embodiment, an example is described in which a standard specification having a relatively large WD is used as the objective lens 36. However, in the second embodiment, the objective lens 43 having a short WD can be used. ing.
[0039]
In this case, an objective lens 43 is arranged in an optical path between the half mirror 24 and the sample 23. The objective lens 43 is supported at the distal end of the arm 21c via a focusing unit 44. The focusing unit 44 includes, for example, a rack and a pinion, and is provided with a focusing dial 45 connected to the pinion. By operating the focusing dial 45, the objective lens 43 moves in a direction perpendicular to the surface of the specimen 23. It can be moved up and down.
[0040]
The illumination optical system 28 includes a half mirror 46 instead of the mirror 25. In addition, a CCD camera 47 is disposed as an imaging unit above the tip of the arm 21c, and a part of the reflected light from the sample 23 passes through the half mirror 24 and further passes through the half mirror 46 of the illumination device 28. Thus, an image is formed on the imaging surface of the CCD camera 47 via the imaging lens 49 so that an observation image of the sample 23 can be captured.
[0041]
With such a configuration, by allowing only the objective lens 43 to move up and down along the optical axis 43a, it can be applied to an objective lens with a short WD.
[0042]
Further, since the objective lens 43 is moved up and down in the optical path between the half mirror 24 and the sample 23, the eye point 48 does not move at all, so that the operability can be further improved.
[0043]
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified in an implementation stage without departing from the spirit of the invention.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a stereomicroscope that can effectively use illumination light and that can stably observe a large sample with good operability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of a stereomicroscope according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the stereomicroscope according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional stereo microscope.
[Explanation of symbols]
Reference numeral 21: Stereo microscope mount 21a Base 21b Body 21c Arm 22 XY stage 23 Sample 24 Half mirror 25 Mirror 26 Light projecting lens 27 Light source 28 Illumination optical system 29 Microscope body support Part 30: Shafts 31a, 31b: Fixing screw 32 ... Fixing part 32a ... Through hole 33 ... Focusing part 34 ... Focusing dial 35 ... Zoom lens barrel 36 ... Objective lens 36a ... Optical axis 37 ... Zoom dial 38 ... Mirror box 39 Mirror 40 Eyepiece tube 41 Eyepiece 43 Objective lens 43a Optical axis 44 Focusing unit 45 Focusing dial 46 Half mirror 47 CCD camera 48 Eye point 49 Imaging lens

Claims (4)

標本を載置する移動可能なXYステージを有する基台およびこの基台に対して直立して設けられた胴部から前記基台に平行に延出する水平アームとからなる実体顕微鏡用架台と、
前記水平アームに設けられ、前記XYステージに載置された標本に落射照明光を照射する照明手段と、
前記照明手段と前記標本の間の光路に配置され、前記照明手段からの落射照明光を透過する照明光路と前記標本からの光を反射する観察光路とに分離する光学素子と、
前記光学素子の反射光路側の観察光路に配置された少なくともズーム鏡筒と接眼鏡筒とからなる顕微鏡本体と、
を具備したことを特徴とする実体顕微鏡。
A stereo microscope base including a base having a movable XY stage on which a sample is mounted, and a horizontal arm extending in parallel with the base from a body provided upright with respect to the base,
Illuminating means provided on the horizontal arm for irradiating the specimen mounted on the XY stage with incident illumination light;
An optical element disposed in an optical path between the illumination unit and the sample, and an optical element for separating an illumination optical path that transmits incident illumination light from the illumination unit and an observation optical path that reflects light from the sample,
A microscope body comprising at least a zoom lens barrel and an eyepiece tube arranged in the observation optical path on the reflection optical path side of the optical element,
A stereo microscope characterized by comprising:
前記顕微鏡本体は、対物レンズ、ズーム鏡筒および接眼鏡筒と一体に連結してなり、この顕微鏡本体を前記水平アーム部より延出するシャフトに支持して前記反射側の観察光路に配置したことを特徴とする請求項1記載の実体顕微鏡。The microscope body is integrally connected to an objective lens, a zoom lens barrel, and an eyepiece barrel. The microscope body is supported on a shaft extending from the horizontal arm portion and is arranged on the reflection-side observation optical path. The stereo microscope according to claim 1, wherein: 顕微鏡本体は、ズーム鏡筒と接眼鏡筒を一体に連結してなり、この顕微鏡本体を前記水平アームより延出するシャフトに支持して前記反射側の観察光路に配置すると共に対物レンズを前記透過側の共通光路に配置したことを特徴とする請求項1記載の実体顕微鏡。The microscope body is formed by integrally connecting a zoom lens barrel and an eyepiece barrel. The microscope body is supported on a shaft extending from the horizontal arm, and is disposed in the observation optical path on the reflection side. 2. The stereo microscope according to claim 1, wherein the stereo microscope is disposed on a common optical path on the side. 前記光学素子と前記標本の間の照明光路と観察光路の共通の光路に、前記標本載置面に対して垂直方向に移動可能に前記対物レンズが設けられることを特徴とする請求項3記載の実体顕微鏡。4. The objective lens according to claim 3, wherein the objective lens is provided on a common optical path between an illumination optical path and an observation optical path between the optical element and the sample so as to be movable in a direction perpendicular to the sample mounting surface. Stereo microscope.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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