JP3109305U

JP3109305U - 特殊光学機器

Info

Publication number: JP3109305U
Application number: JP2004004993U
Authority: JP
Inventors: 一村上; 孝男縄倉
Original assignee: 一村上; 孝男縄倉; 株式会社テック・ビジョン
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2010-07-23

Abstract

【課題】物体側テレセントリックレンズ系により反射型・透過型シャドーマスク及び反射型・透過型シュリーレン現象の観察できるようにする。
【解決手段】ランプ光源１２より高輝度の光がピンホールユニット機構１３に入光して、点光源Ａをつくり、レンズＡ１０ａの焦点距離の位置近くにハーフミラー１１を設置して平行光束の光路Ｂをつくる。光路Ｂを反射率の高い試料１４に垂直にあて、反射してもどってきた光のみをレンズＡ１０ａ、ハーフミラー１１を通過してレンズＢ１０ｂ、レンズＣ１０ｃにより像面Ｄをつくる。像面Ｄの位置にカメラ１７を設置する構成により物体側テレセントリックレンズ系による反射型シャドーマスク観察を可能とする。
【選択図】図１

Description

本考案は、物体側テレセントリックレンズ系に点光源及びナイフエッジを内蔵することにより、反射型・透過型シャドーマスク観察及び反射型・透過型シュリーレン現象観察が可能となる特殊光学系に関するものである。

従来の物体側テレセントリックレンズ系では主光線が焦点を通るよう配置された光学系のため焦点のズレが多少あっても大きさが変わらず、視差による画像の歪が少ないため、試料の外観を正確に計測する目的のためだけの光学系として広く活用されている。

以上に述べた従来の物体側テレセントリックレンズ系による試料の外観を正確に計測する目的以外に、前記試料の内部の微細な歪もしくは表面上の微細な欠陥や凹凸を一つの光学系で同時に２つの情報をとらえることで、前記試料に対する正確な解析を可能とし、前述の仕様内容を飛躍しようとするものである。

本考案は、物体側テレセントリックレンズ系の光学仕様を活かし、とらえた試料の外観を正確に計測する目的と同時に前記物体側テレセントリックレンズ系に点光源及びナイフエッジを内蔵することにより反射型・透過型シャドーマスク及び反射型・透過型シュリーレン現象の観察を可能にし前記試料の内部や表面上の微細な欠陥や凹凸・歪をとらえる特殊光学系を考案することにより従来の前記物体側テレセントリックレンズ系の機能以外に仕様内容を飛躍する。

以上、上述のように本考案によれば、物体側テレセントリックレンズ系に点光源及びナイフエッジを内蔵することにより、従来の前記物体側テレセントリックレンズ系の機能（試料の外観を正確に計測）を維持しながら反射型・透過型シャドーマスク及び反射型・透過型シュリーレン現象の観察を可能にし前記試料の内部や表面上の微細な欠陥や凹凸・歪をとらえる特殊光学系を考案することにより正確な計測と同時に欠陥観察を可能とした今までにない特殊光学系の提供が可能となる。

以下、本考案に係る物体側テレセントリックレンズ系による反射型・透過型シャドーマスク及び反射型・透過型シュリーレン観察の実施の形態を図１、図２、図３、図４、図５、図６に基づいて詳細に説明する。

図１は本考案の一実施例を適用した特殊光学１（物体側テレセントリックレンズ系による反射型シャドーマスク）の概要を模式的に示す構成説明図である。図２は一実施例を適用した特殊光学２（物体側テレセントリックレンズ系による透過型シャドーマスク）の概要を模式的に示す構成説明図である。図３は一実施例を適用した特殊光学３（物体側テレセントリックレンズ系による反射型シュリーレン観察）の概要を模式的に示す構成説明図である。図４は一実施例を適用した特殊光学４（物体側テレセントリックレンズ系による透過型シュリーレン観察）の概要を模式的に示す構成説明図である。図５は、特殊光学１、特殊光学２、特殊光学３、特殊光学４で使用されている点光源をつくるためのピンホールユニット機構の概要を模式的に示す構成説明図である。図６は、特殊光学３、特殊光学４で使用されているナイフエッジ調整ユニットの概要を模式的に示す構成説明図である。

即ち、図１に示す実施例、特殊光学１（物体側テレセントリックレンズ系による反射型シャドーマスク）の構成において、ランプ光源１２より高輝度の光がピンホールユニット機構１３に入光して点光源Ａをつくり、前記点光源Ａから前記物体側テレセントリックレンズ１０内にあるレンズＡ１０ａの焦点距離の位置近くに前記レンズＡ１０ａが来るように前記物体側テレセントリックレンズ１０を設置し、また前記点光源Ａから前記レンズＡ１０ａに光が垂直に入光するように前記物体側テレセントリックレンズ１０内にハーフミラー１１を設置して平行光束の光路Ｂをつくる。

さらに前記平行光束の光路Ｂを反射率の高い試料１４に垂直にあて、反射してもどってきた光のみを前記レンズＡ１０ａ、前記ハーフミラー１１を通過して前記物体側テレセントリックレンズ１０内にあるレンズＢ１０ｂ、レンズＣ１０ｃにより像面Ｄをつくる。

前記像面Ｄの位置にカメラ１７を設置する構成により物体側テレセントリックレンズ系による反射型シャドーマスク観察を可能とする。

前記カメラ１７の代わりに白いスクリーンを設置しても前記物体側テレセントリックレンズ系による反射型シャドーマスク観察は可能である。

図１の構成により透過率の高い試料１４の観察（透過型シャドーマスクの観察）を行う場合、前記レンズＡ１０ａと面精度の高い鏡１８を平行に設置し前記透過率の高い試料１４を前記鏡１８の表面に置くことにより物体側テレセントリックレンズ系による透過型シャドーマスク観察は可能である。

即ち、図２に示す実施例、特殊光学２（物体側テレセントリックレンズ系による透過型シャドーマスク）の構成においてランプ光源１２より高輝度の光がピンホールユニット機構１３に入光して点光源Ａをつくり、前記点光源Ａから前記物体側テレセントリックレンズ１０内にあるレンズＡ１０ａと同類である平行光束ユニット１６内レンズＡ１０ａの焦点距離の位置近くに前記平行光束ユニット１６内前記レンズＡ１０ａがくるように前記平行光束ユニット１６を設置し、また前記点光源Ａから前記平行光束ユニット１６内前記レンズＡ１０ａに光が垂直に入光するように前記平行光束ユニット１６内にハーフミラー１１を設置して平行光束の光路Ｂをつくる。

さらに前記平行光束の光路Ｂを透過率の高い試料１４になるべく垂直にあてて透過した光のみを前記物体側テレセントリックレンズ１０内にあるレンズＡ１０ａ、レンズＢ１０ｂ、レンズＣ１０ｃにより像面Ｄをつくる。

前記像面Ｄの位置にカメラ１７を設置する構成により物体側テレセントリックレンズ系による透過型シャドーマスク観察を可能とする。

前記カメラ１７の代わりに白いスクリーンを設置しても前記物体側テレセントリックレンズ系による透過型シャドーマスク観察は可能である。

即ち、図３に示す実施例、特殊光学３（物体側テレセントリックレンズ系による反射型シュリーレン観察）の構成においてランプ光源１２より高輝度の光がピンホールユニット機構１３に入光して点光源Ａをつくり、前記点光源Ａから前記物体側テレセントリックレンズ１０内にあるレンズＡ１０ａの焦点距離の位置近くに前記レンズＡ１０ａがくるように前記物体側テレセントリックレンズ１０を設置し、また前記点光源Ａから前記レンズＡ１０ａに光が垂直に入光するように前記物体側テレセントリックレンズ１０内にハーフミラー１１を設置して平行光束の光路Ｂをつくる。

さらに前記レンズＣ１０ｃと前記像面Ｄの間につくられた平行光束の集光点Ｃのもっとも集光している所へナイフエッジ調整ユニット１５内にあるナイフエッジを微調整しながら前記平行光束の集光点Ｃを垂直に切ることにより物体側テレセントリックレンズ系による反射型シュリーレン観察を可能とする。

前記カメラ１７の代わりに白いスクリーンを設置しても前記物体側テレセントリックレンズ系による反射型シュリーレン観察は可能である。

即ち、図４に示す実施例、特殊光学４（物体側テレセントリックレンズ系による透過型シュリーレン観察）の構成においてランプ光源１２より高輝度の光がピンホールユニット機構１３に入光して点光源Ａをつくり、前記点光源Ａから前記物体側テレセントリックレンズ１０内にあるレンズＡ１０ａと同類である平行光束ユニット１６内レンズＡ１０ａの焦点距離の位置近くに前記平行光束ユニット１６内前記レンズＡ１０ａがくるように前記平行光束ユニット１６を設置し、また前記点光源Ａから前記平行光束ユニット１６内前記レンズＡ１０ａに光が垂直に入光するように前記平行光束ユニット１６内にハーフミラー１１を設置して平行光束の光路Ｂをつくる。

さらに前記物体側テレセントリックレンズ１０内にある前記レンズＣ１０ｃと前記像面Ｄの間につくられた平行光束の集光点Ｃのもっとも集光している所へナイフエッジ調整ユニット１５内にあるナイフエッジを微調整しながら前記平行光束の集光点Ｃを垂直に切ることにより物体側テレセントリックレンズ系による透過型シュリーレン観察を可能とする。

前記像面Ｄの位置にカメラ１７を設置する構成により前記物体側テレセントリックレンズ系による透過型シュリーレン観察を可能とする。

前記カメラ１７の代わりに白いスクリーンを設置しても前記物体側テレセントリックレンズ系による透過型シュリーレン観察は可能である。

前記図１・図２・図３・図４の構成により、従来の前記物体側テレセントリックレンズ系１０の機能（試料の外観を正確に計測）をいかしながら反射型・透過型シャドーマスク及び反射型・透過型シュリーレン現象の観察を可能にし前記試料１４の内部や表面上の微細な欠陥や凹凸・歪をとらえる特殊光学系が可能となり、より正確な計測と同時に欠陥観察を可能とした今までにない特殊光学系の提供が可能となる。

即ち、図５に示す実施例、ピンホールユニット機構１３の構成において、ピンホールユニット機構（可変式）１９は、試料１４の目的にあわせてピンホール可変モジュール２１を右周りに回転させることによりピンホール可変機構２０が開放から閉鎖に可変し、ピンホール２３の外径が任意に設定可能とする。

さらに前記ピンホールユニット機構（可変式）１９、及びピンホールユニット機構（スライド式）２４は、ピンホールユニット機構交換スライダー２２により脱着可能とする。

さらに前記ピンホールユニット機構交換スライダー２２から前記ピンホールユニット機構（可変式）１９をはずしてピンホールユニット機構（スライド式）２４を前記ピンホールユニット機構交換スライダー２２に設置することにより、任意にピンホール（多種）２３設定が可能となり用途にあわせた点光源Ａの設定が可能となる。

さらに前記ピンホール２３の中心が光軸の中心近くに設置可能にするために前記ピンホールユニット機構交換スライダー２２内にクリック機構２２ａを内蔵する。

即ち、図６に示す実施例、ナイフエッジ調整ユニット１５の構成において前記ナイフエッジ調整ユニット１５は、前記試料１４の目的にあわせてナイフエッジ微動調整ツマミ２９を回転させることによりナイフエッジＡ２７またはナイフエッジＢ２８が平行光束の集光点Ｃを切ることで透過・反射シュリーレン観察を可能とする。

さらに前記透過・反射シュリーレン観察の目的に対して画像表現を変えられるように、ナイフエッジ調整ユニットスライダー２５をナイフエッジ調整ユニット回転機構３０に固定し、前記平行光束の集光点Ｃの中心に対して前記ナイフエッジ調整ユニット回転機構３０が回転できるよう設置することにより前記ナイフエッジ調整ユニット１５が前記平行光束の集光点Ｃの中心に対して回転可能となり、あらゆる方向から前記ナイフエッジＡ２７または前記ナイフエッジＢ２８が前記平行光束の集光点Ｃを切ることが可能となり、切る度合いと方向により前記試料１４の目的にあわせた色々な前記透過・反射シュリーレン観察が可能となる。

さらに前記ナイフエッジ調整ユニットスライダー２５の設置により、必要に応じて前記ナイフエッジ調整ユニット１５を脱着可能とし、あるゆる形状のナイフエッジの設置を可能とする。

前記試料１４の仕様もしくは観察するための条件が同類であるならば、前記ピンホールユニット機構１３及び前記ナイフエッジ調整ユニット１５の調整機構ならびに交換仕様は、固定に設定してもかまわない。

本考案の一実施例を適用した光学機器：特殊光学１（物体側テレセントリックレンズ系による反射型シャドーマスク）の概要を模式的に示す構成説明図である。本考案の一実施例を適用した光学機器：特殊光学２（物体側テレセントリックレンズ系による透過型シャドーマスク）の概要を模式的に示す構成説明図である。本考案の一実施例を適用した光学機器：特殊光学３（物体側テレセントリックレンズ系による反射型シュリーレン観察）の概要を模式的に示す構成説明図である。本考案の一実施例を適用した光学機器：特殊光学４（物体側テレセントリックレンズ系による透過型シュリーレン観察）の概要を模式的に示す構成説明図である。本考案の一実施例を適用した機構部：点光源をつくるためのピンホールユニット機構の概要を模式的に示す構成説明図である。本考案の一実施例を適用した機構部：ナイフエッジ調整ユニットの概要を模式的に示す構成説明図である。

符号の説明

１０物体側テレセントリックレンズ系
１０ａレンズＡ
１０ｂレンズＢ
１０ｃレンズＣ
１１ハーフミラー（ビームスプリッター）
１２ランプ光源
１３ピンホールユニット機構
１４試料（反射率の高い試料・透過率の高い試料）
１５ナイフエッジ調整ユニット
１６平行光束ユニット
１７カメラ
１８鏡
１９ピンホールユニット機構（可変式）
２０ピンホール可変機構
２１ピンホール可変モジュール
２２ピンホールユニット機構交換スライダー
２２ａクリック機構
２３ピンホール（多種）
２４ピンホールユニット機構（スライド式）
２５ナイフエッジ調整ユニットスライダー
２６ナイフエッジ微動ベース
２７ナイフエッジＡ
２８ナイフエッジＢ
２９ナイフエッジ微動調整ツマミ
３０ナイフエッジ調整ユニット回転機構
Ａ点光源
Ｂ平行光束の光路
Ｃ平行光束の集光点
Ｄ像面
Ｅ光束

本考案は、物体側テレセントリックレンズ系に点光源及びナイフエッジを内蔵することにより、反射型・透過型シャドーマスク観察及び反射型・透過型シュリーレン現象観察が可能となる特殊光学機器に関するものである。

従来の物体側テレセントリックレンズ系では主光線が焦点を通るよう配置された光学系のため焦点のズレが多少あっても大きさが変わらず、視差による画像の歪が少ないため、試料の外観を正確に計測する目的のためだけの光学機器として広く活用されている。

以上に述べた従来の物体側テレセントリックレンズ系による試料の外観を正確に計測する目的以外に、前記試料の内部の微細な歪もしくは表面上の微細な欠陥や凹凸を一つの光学機器で同時に２つの情報をとらえることで、前記試料に対する正確な解析を可能とし、前述の仕様内容を飛躍しようとするものである。

本考案は、物体側テレセントリックレンズ系の光学仕様を活かし、とらえた試料の外観を正確に計測する目的と同時に前記物体側テレセントリックレンズ系に点光源及びナイフエッジを内蔵することにより反射型・透過型シャドーマスク及び反射型・透過型シュリーレン現象の観察を可能にし前記試料の内部や表面上の微細な欠陥や凹凸・歪をとらえる特殊光学機器を考案することにより従来の前記物体側テレセントリックレンズ系の機能以外に仕様内容を飛躍する。

以上、上述のように本考案によれば、物体側テレセントリックレンズ系に点光源及びナイフエッジを内蔵することにより、従来の前記物体側テレセントリックレンズ系の機能（試料の外観を正確に計測）を維持しながら反射型・透過型シャドーマスク及び反射型・透過型シュリーレン現象の観察を可能にし前記試料の内部や表面上の微細な欠陥や凹凸・歪をとらえる特殊光学機器を考案することにより正確な計測と同時に欠陥観察を可能とした今までにない特殊光学機器の提供が可能となる。

Claims

物体側テレセントリックレンズ系により観察試料側に限りなく平行光束が照射するような同軸落射平行光束をつくるために、前記物体側テレセントリックレンズ系内にある前記観察試料側レンズＡの焦点距離の長さ近くに前記レンズＡから距離をおいて点光源を設置し、さらに前記物体側テレセントリックレンズ系の光軸に前記点光源から出光した光束が前記レンズＡに入光するように前記物体側テレセントリックレンズ系内の前記レンズＡの像側にハーフミラーもしくはビームスプリッターを設置する考案により、前記物体側テレセントリックレンズ系内より限りなく平行光束に近い前記同軸落射平行光束がつくられ前記物体側テレセントリックレンズ系による反射型シャドーマスク観察が可能となる。
上記請求項１の考案をもとに、前記物体側テレセントリックレンズ系による透過型シャドーマスク観察を行う考案に対して、観察試料の後方に平面度及び反射率の高いミラーを設置、もしくは前記物体側テレセントリックレンズ系同等品Ａを観察試料の後方に設置して前記物体側テレセントリックレンズ系の光軸が重なるように観察することにより前記透過型シャドーマスク観察を考案する。
上記請求項１・請求項２の考案に対し前記物体側テレセントリックレンズ系の像側に集光する位置にナイフエッジを設置し、前記ナイフエッジにより前記集光した光束を切る考案により前記請求項１において前記物体側テレセントリックレンズ系による反射によるシュリーレン現象が可能となり、さらに前記請求項２において透過によるシュリーレン現象観察が可能となる。
上記請求項１、請求項２、請求項３の考案に対し、観察試料の目的に合わせた観察を可能にするため、前記点光源に使用されるピンホールは多種交換もしくは、可変可能とする機構ユニットを考案する。
上記請求項３の考案に対して、観察試料の目的に合わせた観察を可能にするため、前記ナイフエッジの微動調節可能な機構を有し、前記ナイフエッジは多種交換を可能とし且つ前記光束に対して色々な角度から前記ナイフエッジで前記光束を切る機構ユニットを考案する。
上記請求項１、請求項２、請求項３に対して低コストにするために、前記請求項１、請求項２、請求項３内にある前記ピンホールを固定とし、さらに前記請求項３に対する前記ナイフエッジの固定設置を考案する。