JP3137236U - 暗視野対物レンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便であり、かつ充分な光量を観察対象領域に照射して暗視野観察を可能とする暗視野対物レンズ装置を提供する。
【解決手段】対物レンズ系の外側にリング状のＬＥＤ照明装置を設け、このＬＥＤ照明装置からの出射光を先端のメリジオナル面で平行な光に変換して出射する光学素子によって、平行光に変換して斜めに観察対象物に照射する。
【選択図】図１

Description

本考案は、検査対象物に暗視野照明を施してその拡散あるいは回折光を対物レンズに取り込んで観察する暗視野観察用顕微鏡で用いられる暗視野対物レンズ装置に関する。本考案は、暗視野対物レンズ装置での照明技術に関する。

ＩＣパターンや液晶用ガラスの傷やゴミの有無の検査は、暗視野照明による観察が適しており、暗視野照明による観察が行われる。この暗視野照明は、光軸上で観察対象に対して照明光を照射する明視野照明と異なり、観察対象物の横あるいは斜め方向から光を当て、観察対象からの回折光あるいは拡散光を対物レンズに取り込んで観察するものである。

この暗視野観察用の対物レンズ鏡筒は、観察対象物からの回折光あるいは拡散光を採り入れる対物レンズ系が収納された内筒と暗視野照明用の平行光を導く導光用の中空の外筒とからなるものである（特許文献１）。

特開平７−２８１０９８号公報 特開２０００−１２１９４９号公報 特開２００６−０３９４１８号公報 特開２００１−１５４１０３号公報

このような、暗視野照明用の平行光を対物レンズ系の外側から導く方式の暗視野用対物レンズには次の問題があった。

光源装置と光を平行光に変換するコリメート光学素子を備えた照明装置を顕微鏡の光学系とは別途に設け、そこから平行光にした光を顕微鏡の光学系に採り入れ、暗視野用対物レンズ鏡筒に導く光学系を備える必要があり、暗視野照明光の対物レンズ系から接眼レンズ系の光学系に漏れ込み（迷光）が発生するため、観察対象物からの回折光あるいは拡散光を見えにくくしてしまう。

暗視野用対物レンズ鏡筒の暗視野照明を導く外側の環状の空間には、外筒を支えるため内筒との間に少なくとも３本の腕が必要であり、その影が照明光としてでてしまい、その影の部分により観察対象領域に照射する光量が少なくなる。またその影の影響を小さくするための光学素子として拡散板を必要とする。

照明光を対物レンズ系に導入しないように、円形のフィルタを設ける必要があり、そのため、暗視野観察領域に持ち込める光量が少なくなる。

また、特許文献２のように、直接ＬＥＤで対象物を照明しても、これは明視野観察と同様であり、メリジオナル面で平行光を対象物に当てるものではないため、観察対象からの回折光や拡散光を観察する暗視野観察には向かない。

さらに、特許文献３は、ＬＥＤ照明を用いるが、ＬＥＤ光を平行光として撮影カメラ、対物レンズ系が収納された内筒の外側を導光するため、従来の暗視野照明用の対物レンズ鏡筒と同様の問題が生ずる。また、この特許文献３の技術では、鏡筒内にカメラも設けるため同じ対物レンズを用いて明視野観察も併用することはできない。また、倍率の異なった対物レンズを一つの顕微鏡に取り付けて異なる倍率で観察することもできない。

また、特許文献４は、暗視野用のリング状のＬＥＤ照明を対物レンズ鏡筒とは別に設けるが、それらをどのようにメリジオナル面で平行光にして観察対象に照射するかについての提案はなく、顕微鏡内に設けられるため、対物レンズの倍率によって観察対象物への照射焦点距離が変化する場合を考慮したものではない。

本考案は、このような問題を解決するもので、簡便であり、かつ充分な光量を観察対象領域に照射して暗視野観察を可能とする暗視野対物レンズ装置を提供することを目的とする。

対物レンズ鏡筒の対物レンズ系を収納する内筒の外側にリング状にＬＥＤ素子を光源とするＬＥＤ照明装置を設ける。そして、メリジオナル面で平行光に変換して観察対象物に斜めに出射する光学素子をＬＥＤ素子と観察対象物との間に設け、ＬＥＤ素子からの照明光をメリジオナル面で平行光に変換して、観察対象領域に照射する。観察対象物から拡散あるいは回折された光は対物レンズ系に取り込まれ、顕微鏡の接眼レンズ光学系に導かれ、カメラ装置で撮影して画像処理を施され、あるいは目視観察される。

斜めに出射する光学素子としては、リング状のレンズや非球面ミラーおよびト口イド面レンズを用い、ＬＥＤ照明装置が収納された外筒の先端部に設け、観察視野部分にメリジオナル面で平行光を照射する。対物レンズの倍率により視野がそれぞれ異なり、さらに作動距離が異なるので、対物レンズの視野と作動距離ごとに異なる斜めに出射する光素子を用いる。

光源の電源は外部から導入することもできるが、リング状の電池を用いれば、暗視野観察対物レンズ鏡筒を単体で顕微鏡に取り付けるだけで暗視野照明が可能となり、観察作業を容易にできる。また照明用電源の配線が不要となる。この電池を二次電池にし、鏡筒外筒に充電用端子を設けておけば、充電により常に使える状態に保つことができる。

本考案では、暗視野観察用の光源を対物レンズ鏡筒内に内蔵し、しかも充分な光量を暗視野観察視野内に照射できるので、暗視野観察による検査機能を向上させることができる。また、対物レンズ単体での取り替えが可能であるため、検査の作業性も向上することができる。

以下、本考案の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第一実施例）
図１は、本考案の第一実施例を示す対物レンズ鏡筒の断面図を示す。

本実施例は、同心円の内筒１と外筒２とからなり、内筒１は、対物レンズ系３が収納されている。内筒１の観察物側の外径はｄ（リング内径）であり、対物レンズで明視野観察する場合の明視野レンズ外径にあたる。外筒２は、内筒１と同心円であり、内筒１との間のリング状の空間に、リング状の電池４、ＬＥＤ素子６がとり付けられた基板５、ＬＥＤ素子６からの照明光をメリジオナル面で平行光に変換して暗視野照射域Ｓに出射するリング状のレンズ７とが収納されている。基板５には、ＬＥＤ素子の点灯制御用の電源スイッチ８が設けられて外筒２の表面に現れており、また電池４は充電可能な二次電池であり、その充電用の端子９が外筒２の適宜な位置に設けられている。

レンズ７は内筒１の外径に相当する内径が打ち抜かれたリング状であり、外筒２の先端部に設けられている。レンズ７は、リング状のＬＥＤ素子６からの照明光を暗視野照射域Ｓにメリジオナル面で平行な光に変換して斜めに出射する。これにより、ＬＥＤ素子６からの照明光を平行光に変換して、暗視野照射域Ｓに斜めに照射することで、観察対象物により回折あるいは散乱した光は対物レンズ系を介して顕微鏡観察することができる。

（第二実施例）
つぎに第二実施例として、ＬＥＤ素子からの照明光を非球面ミラーで照射域Ｓに照射する暗視野観察用対物レンズ装置の例を図２を参照して説明する。

図２は、外筒２の先端に非球面ミラー１０を設けた対物レンズ装置の断面図である。非球面ミラー１０以外の構造は第一実施例と同様であるので、非球面ミラー以外の説明は省略する。

非球面ミラー１０は、トロイド面を形成し、入射した光をメリジオナル面で平行度のある光に変換できる。このため、非球面ミラー１０を用いて、リング状のＬＥＤ素子からの照明光をメリジオナル面で平行度のある光に変換して照射域Ｓに斜めに出射し、暗視野観察用の照明を行うことが可能である。

（第三実施例）
つぎに第三実施例として、ＬＥＤ素子からの照明光をリング状のトロイド面レンズで照射域Ｓに照射する暗視野観察用対物レンズ装置の例を図３を参照して説明する。

図３は、外筒２の先端にトロイド面レンズ１１を設けた対物レンズ装置の断面図である。この第三実施例では、ＬＥＤ素子の取り付け構造が第一実施例、第二実施例と異なり、ＬＥＤ素子を照射域Ｓに対して光軸が変化することなく斜めに照射されるように、内筒１に対してＬＥＤ素子を収容する外筒２の先端部を大きく拡げた円錐状の形態とした。すなわち、内筒１の中程から、先端にかけて傘状になるようにリング状のＬＥＤ素子、基板、トロイド面レンズ１１を収容する外筒２を取り付ける。そして、ＬＥＤ素子６からの光をリング状のトロイド面レンズ１１によりメリジオナル面で平行な光に変換して照射域Ｓに照射する。

この第三実施例は、第一実施例や第二実施例のように、光軸を斜めに変換することなく、ＬＥＤ素子６−リング状トロイド面レンズ１１−照射域Ｓとは光軸が変化することなく直線で結ばれる関係にある。

これにより、ＬＥＤ素子からの照明光はメリジオナル面で平行な光に変換されて照射域Ｓに斜めに出射される。

本考案により、簡便な照明装置付き暗視野観察用対物レンズが提供され、暗視野観察用の光学装置を簡便化でき、検査装置の自動化等をさらに図ることが可能となる。ＩＣ、液晶産業への応用に資することが可能である。

本考案の第一実施例の暗視野対物レンズ装置を示す断面図。 本考案の第二実施例の暗視野対物レンズ装置を示す断面図。 本考案の第三実施例の暗視野対物レンズ装置を示す断面図。

符号の説明

１ 内筒
２ 外筒
３ 対物レンズ系
４ 電池
５ 基板
６ ＬＥＤ素子
７ リング状レンズ
８ スイッチ
９ 充電用端子
１０ 非球面ミラー
１１ トロイド面レンズ
Ｓ：照射域(視野)
ｄ：リング内径(明視野レンズ外径)
Ｄ：リング外径
ＷＤ：明視野レンズ作動距離
Ｌ：ＬＥＤ光源装置と斜めに出射する光学素子の距離
α：リング状のト口イド面レンズがメリジオナル面での出射角
ｂ：ト口イド面レンズの幅:
ｆｂ：メリジオナル面で状のト口イド面レンズのバックフォーカス

Claims (6)

1. 対物レンズ系が収納された内筒と、
   前記内筒の外側にリング状に設けられ、照明光を出射するＬＥＤ光源装置と、このＬＥＤ光源装置からの光をメリジオナル面で平行光に変換して対象物に斜めに出射する光学素子とを収納する前記内筒と同心円の外筒と
   を備える暗視野対物レンズ装置。
2. 前記斜めに出射する光学素子は、対物レンズ系部分が円状にくり抜かれたリング状のレンズであり、前記外筒の先端部分に取り付けられた請求項１記載の暗視野対物レンズ装置。
3. 前記斜めに出射する光学素子は、前記外筒の先端に設けられた非球面ミラーである請求項１記載の暗視野対物レンズ装置。
4. 前記ＬＥＤ照明装置は、前記外筒に照射域に向けて照射光が直進するように設けられ、
   前記斜めに出射する光学素子は、対物レンズ系部分が円状にくり抜かれたリング状のト口イド面レンズであり、前記外筒の先端部分に取り付けられた請求項１記載の暗視野対物レンズ装置。
5. ＬＥＤ光源装置は充電可能な電池を内蔵した請求項２ないし４のいずれか記載の暗視野対物レンズ装置。
6. 前記外筒に充電用端子が設けられた請求項５記載の暗視野対物レンズ装置。

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