JP5572561B2 - Lens module, magnification observation apparatus using the lens module, and magnification observation method - Google Patents

Lens module, magnification observation apparatus using the lens module, and magnification observation method Download PDF

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本発明は、光学系の倍率が低い場合であっても微分干渉観察を行うことが可能なレンズモジュール、該レンズモジュールを用いた拡大観察装置、及び拡大観察方法に関する。   The present invention relates to a lens module capable of performing differential interference observation even when the magnification of an optical system is low, a magnification observation apparatus using the lens module, and a magnification observation method.

反射型の同軸落射照明を用いて対象物を観察する場合(以下、通常観察)、光源からの光が対物レンズで一部反射し、対象物に関する情報を含まない不要光(フレア)が発生する。フレアを可能な限り抑制するために、照明光学系にポラライザ(偏光子)を、対物レンズの先端にデポラライザ(1/4波長板)を、観察光学系に偏光軸がポラライザの偏光軸と、いわゆるクロスニコルの位置関係になるようにアナライザ(検光子)を、それぞれ配置する対物レンズが開発されている(特許文献1参照)。特許文献1に開示してある対物レンズでは、フレアを効果的に抑制することができる。   When observing an object using reflective coaxial epi-illumination (hereinafter referred to as normal observation), light from the light source is partially reflected by the objective lens, and unnecessary light (flare) that does not contain information about the object is generated. . In order to suppress flare as much as possible, a polarizer (polarizer) is provided in the illumination optical system, a depolarizer (quarter wave plate) is provided at the tip of the objective lens, and a polarization axis in the observation optical system is the polarization axis of the polarizer. An objective lens in which analyzers (analyzers) are arranged so as to have a crossed Nicol positional relationship has been developed (see Patent Document 1). In the objective lens disclosed in Patent Document 1, flare can be effectively suppressed.

また、対象物を、いわゆる「微分干渉観察」する場合、受光器において検出される受光量は、デポラライザ(1/4波長板)は用いず、微分干渉用の複屈折光学部材(以下、微分干渉用DICプリズム)を光路上に配置する(特許文献2参照)。特許文献2に開示してあるズーム顕微鏡でデポラライザを用いない理由は、微分干渉観察では鏡面状の対象物を観察することが多く、S/N比が高くなることからフレアが目立ちにくいためである。また、対象物の微小欠陥を検出するために、比較的高倍率(例えば数十倍以上)の対物レンズを用いるので、レンズ設計の特性上、光源からの光が対物レンズで反射して受光器に入射する光量が減少する結果、フレアが目立ちにくくなるからである。   In addition, when performing so-called “differential interference observation” on an object, the amount of received light detected by the light receiver does not use a depolarizer (¼ wavelength plate), but is a birefringent optical member for differential interference (hereinafter, differential interference). DIC prism) is disposed on the optical path (see Patent Document 2). The reason why the depolarizer is not used in the zoom microscope disclosed in Patent Document 2 is that the differential interference observation often observes a mirror-like object, and the S / N ratio is high, so that flare is not noticeable. . In addition, since an objective lens with a relatively high magnification (for example, several tens of times or more) is used to detect minute defects in the object, light from the light source is reflected by the objective lens due to the characteristics of the lens design. This is because flare is less conspicuous as a result of a decrease in the amount of light incident on.

特開2005−164652号公報JP-A-2005-164652 特開2006−154230号公報JP 2006-154230 A

ここで、微分干渉観察時に対象物全体を広く見渡すことにより、微小欠陥の存在を一目で確認(スクリーニング)する場合、微分干渉観察時に低倍率の対物レンズを用いる必要が生じる。また、非鏡面状の対象物も観察することができるように通常観察も行うには、微分干渉観察用の顕微鏡に微分干渉用DICプリズム(及びポラライザ)を着脱可能とする必要が生じる。微分干渉用DICプリズムを装着している場合には微分干渉観察を行うことができ、微分干渉用DICプリズムが外されている場合には通常観察を行うことが可能となる。   Here, when the presence of minute defects is confirmed (screened) at a glance by overlooking the entire object during differential interference observation, it is necessary to use a low-magnification objective lens during differential interference observation. Further, in order to perform normal observation so that a non-specular object can also be observed, it is necessary to make the differential interference DIC prism (and the polarizer) detachable from the differential interference observation microscope. Differential interference observation can be performed when the differential interference DIC prism is attached, and normal observation can be performed when the differential interference DIC prism is removed.

しかし、低倍率の対物レンズを用いる場合、通常観察を行う場合にフレアが顕著に生じる。これを解消するためには、上述したように対物レンズの先端にデポラライザを配置すれば良いが、これにより、微分干渉観察を行う場合に対象物の欠陥がない平坦な部分での明るさが最大となってしまい、微小な欠陥を視認することが困難になるという問題点があった。   However, when a low-magnification objective lens is used, flare is noticeable when performing normal observation. In order to solve this problem, a depolarizer may be arranged at the tip of the objective lens as described above. However, when differential interference observation is performed, the brightness in a flat portion where there is no defect in the object is maximized. Thus, there is a problem that it is difficult to visually recognize a minute defect.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、微分干渉観察と通常観察との両方を行うことができ、微分干渉観察を行う場合には微小欠陥をより確実に検出することができるレンズモジュール、該レンズモジュールを用いた拡大観察装置、及び拡大観察方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can perform both differential interference observation and normal observation, and in the case of performing differential interference observation, a lens module capable of more reliably detecting minute defects. An object of the present invention is to provide a magnification observation apparatus and a magnification observation method using the lens module.

上記目的を達成するために本発明に係るレンズモジュールは、光源からの光を偏光する偏光子と、該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、該光透過部材で反射した光を、互いに直交して、位相差のない2つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子とを有し、前記偏光子及び前記検光子は、偏光軸方向が互いに平行となるように配置してあり、前記複屈折光学部材は、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記2つの偏光軸方向がいずれも45度となるように配置してあり、前記偏光変換部材は、高速軸又は低速軸を有し、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と45度となるように配置してあることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a lens module according to the present invention includes a polarizer that polarizes light from a light source, and a light receiving axis of a camera that can reflect and connect a part of the light that has passed through the polarizer. A light transmitting member that guides the object along the direction and passes a part of the reflected light from the object, and two polarization axes that are orthogonal to each other and have no phase difference between the light reflected by the light transmitting member A birefringent optical member that can be separated into directional light and can be attached and detached, an objective lens that collects the light that has passed through the birefringent optical member and irradiates the object, and the light that has passed through the objective lens A polarization conversion member that converts a polarization state; and an analyzer that polarizes a part of the reflected light from the object that has passed through the light transmission member, and the polarization axis direction of the polarizer and the analyzer has a polarization axis direction. Yes disposed so as to be flat line to each other, the birefringent optical member, To the polarization axis direction of Kihen photons, Yes arranged the such that the two directions of the polarization axes is 4 5 times none, the polarization conversion member has a fast axis or slow axis, of any axis is characterized in that is arranged such that the polarization axis direction and 4 5 ° of the polarizer.

本発明では、微分干渉観察を行う場合、偏光子及び検光子を、偏光軸が互いに平行となるように配置し、複屈折光学部材、例えばDICプリズムを、互いに直交して、位相差のない2つの偏光軸方向が、偏光子の偏光軸方向に対していずれも45度となるように配置してあり、偏光変換部材を、高速軸又は低速軸が偏光子の偏光軸方向と45度となるよう、いわゆるパラレルニコルに配置する。このように光学系を構成することにより、対象物の平坦な部分で反射した光は検光子を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ及び偏光変換部材をレンズモジュールに搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。 In the present invention, when performing differential interference observation, a polarizer and an analyzer, the polarization axis is disposed such that the flat line with each other, a birefringent optical element, e.g. DIC prism, perpendicular to each other, the phase difference two polarization axis no, Yes arranged so either the 4 5 ° relative to the polarization axis of the polarizer, the polarization conversion member, fast axis or slow axis and polarization axis of the polarizer 4 It arrange | positions in what is called parallel Nicol so that it may become 5 degree | times. By configuring the optical system in this way, the light reflected by the flat part of the object cancels each other when passing through the analyzer, so that the original purpose of differential interference observation such as recognition of minute defects is achieved. It becomes easy to do. In other words, when differential interference observation is performed even though a low-magnification objective lens and a polarization conversion member are mounted on the lens module in the same manner as in normal observation, the flat portion without defects becomes dark and defective. Since an observation image in which a certain uneven portion becomes bright can be acquired, a minute defect can be detected more reliably.

また、他の発明に係るレンズモジュールは、上記発明において、前記検光子は(レンズモジュールに)固着してあり、前記複屈折光学部材の、互いに直交する前記2つの偏光軸方向が、前記検光子の偏光軸方向に対して45度となるように前記複屈折光学部材を挿入することが可能な第1の開口部と、前記偏光子の偏光軸方向が前記検光子の偏光軸方向と互いに平行又は垂直になるように前記偏光子を挿入することが可能な第2の開口部とを備えることを特徴とする。 In the lens module according to another aspect of the invention, the analyzer is fixed (to the lens module), and the two polarization axis directions of the birefringent optical member are orthogonal to each other. 4 5 ° between a first opening capable of inserting the birefringent optical member so that, the polarization axis direction of the polarizer and the polarization axis direction of the analyzer to each other with respect to the polarization axis direction of the Rights Komata is characterized by having a second opening capable of inserting the polarizer such that vertically into the.

他の発明では、検光子を固着しておき、偏光子の偏光軸方向が検光子の偏光軸方向と互いに平行又は垂直になるように偏光子を挿入することが可能な第2の開口部を備えるので、微分干渉観察を行うか、通常観察を行うかに応じて偏光子の偏光軸方向を容易に変更することができる。また、複屈折光学部材の、互いに直交する2つの偏光軸方向が、検光子の偏光軸方向に対して45度となるように複屈折光学部材を挿入することが可能な第1の開口部を備えるので、微分干渉観察を行うか、通常観察を行うかに応じて複屈折光学部材を容易に着脱することができる。特に、通常観察を行う場合に複屈折光学部材を第1の開口部から取り外し、第2の開口部に挿入される偏光子を、検光子と偏光軸が互いに直交となるように配置することにより、対物レンズで反射するフレア光を大きく抑制することができる。このように、通常観察を行う場合にはフレアを効果的に抑制することができ、微分干渉観察を行う場合には微小欠陥をより確実に検出することができるので、ユーザビリティ又は汎用性の高いレンズモジュールを提供することができる。 In another aspect of the present invention, leave secure the analyzer, the polarization axis direction with each other on a flat Komata polarization axis direction analyzer polarizer Chapter capable of inserting a polarizer so vertically into 2 Therefore, the polarization axis direction of the polarizer can be easily changed according to whether differential interference observation is performed or normal observation is performed. Further, the birefringent optical element, two polarization axes directions perpendicular to each other, a first opening capable of inserting the birefringent optical member so as to be 4 5 degrees relative to the polarization axis of the analyzer Therefore, the birefringent optical member can be easily attached and detached according to whether differential interference observation is performed or normal observation is performed. In particular, remove the birefringent optical member from the first opening, a polarizer is inserted into the second opening, the polarization axis and the analyzer is arranged such that the Cartesian to each other when performing normal observation Thus, flare light reflected by the objective lens can be greatly suppressed. In this way, when performing normal observation, flare can be effectively suppressed, and when performing differential interference observation, micro defects can be detected more reliably, so a lens with high usability or versatility. Modules can be provided.

また、他の発明に係るレンズモジュールは、上記発明において、前記第2の開口部に挿入される前記偏光子は、偏光軸の角度を変更することが可能としてあることを特徴とする。   A lens module according to another invention is characterized in that, in the above invention, the polarizer inserted into the second opening can change an angle of a polarization axis.

他の発明では、第2の開口部に挿入される偏光子は、偏光軸の角度を変更することが可能としてあるので、偏光軸の微調整を行うことができ、通常観察を行う場合にフレアを最小限に抑制することができるとともに、微分干渉観察を行う場合にコントラストを調整することが可能となる。   In another invention, the polarizer inserted into the second opening can change the angle of the polarization axis, so that the polarization axis can be finely adjusted. Can be minimized, and contrast can be adjusted when differential interference observation is performed.

また、他の発明に係るレンズモジュールは、上記発明において、前記偏光変換部材は、前記対物レンズと対象物との間に配置してあることを特徴とする。   In the lens module according to another aspect of the present invention, the polarization conversion member is disposed between the objective lens and an object.

他の発明では、対物レンズが複数枚のレンズから構成される場合に、偏光変換部材は、対物レンズを構成する各レンズよりも対象物側にあるので、偏光変換部材より対象物側において、光源からの光の反射がなくなり、フレアを効果的に抑制することができる。   In another aspect of the invention, when the objective lens is composed of a plurality of lenses, the polarization conversion member is closer to the object side than each lens constituting the objective lens. Therefore, flare can be effectively suppressed.

次に、上記目的を達成するために本発明に係る拡大観察装置は、上記発明のレンズモジュールと、該レンズモジュールを上下動することが可能に取りつけてある回動支柱と、該回動支柱を水平方向の回転軸を中心として回動することが可能に支持する回動機構と、該回動機構が上方に設けてある固定支柱と、該固定支柱が立設してある基台と、前記固定支柱又は前記基台に設けてあり、対象物を載置する載置部とを備えることを特徴とする。   Next, in order to achieve the above object, a magnifying observation apparatus according to the present invention includes a lens module according to the present invention, a rotating support column that is mounted so that the lens module can be moved up and down, and the rotating support column. A rotation mechanism that supports rotation about a horizontal rotation axis, a fixed column on which the rotation mechanism is provided, a base on which the fixed column is erected, It is provided in a fixed support | pillar or the said base, and is provided with the mounting part which mounts a target object.

本発明では、レンズモジュールを、取りつけてある回動支柱の回動に応じて回転させることができるので、載置部に載置されている対象物を撮像する角度を所望の角度へ変更することができ、より見やすい角度から微小欠陥を検出することが可能となる。特に、通常観察を行う場合に回動支柱を左右に傾けた場合、表示部に表示された対象物も左右に傾く。この状態で連結されたカメラを90度回転させることにより、表示部に表示された対象物を前後に傾けることができる。   In the present invention, since the lens module can be rotated in accordance with the rotation of the mounted rotation support column, the angle at which the object placed on the placement unit is imaged is changed to a desired angle. This makes it possible to detect minute defects from an angle that is easier to see. In particular, when the rotation support is tilted to the left and right during normal observation, the object displayed on the display unit is also tilted to the left and right. By rotating the cameras connected in this state by 90 degrees, the object displayed on the display unit can be tilted back and forth.

次に、上記目的を達成するために本発明に係る拡大観察方法は、光源からの光を偏光する偏光子と、該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、該光透過部材で反射した光を、互いに直交して、位相差のない2つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子とを有するレンズモジュールを用いて拡大観察する拡大観察方法であって、前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに平行となるか垂直となるかを切り替えることが可能であり、前記複屈折光学部材を、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記2つの偏光軸方向がいずれも45度となるように配置し、前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに平行となるように配置した場合、高速軸又は低速軸を有する前記偏光変換部材を、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と45度となるように配置することを特徴とする。 Next, in order to achieve the above object, the magnification observation method according to the present invention is capable of reflecting and connecting a polarizer that polarizes light from a light source and a part of the light that has passed through the polarizer. The light transmitting member that guides to the object along the light receiving axis direction of the camera and passes part of the reflected light from the object and the light reflected by the light transmitting member are orthogonal to each other and have no phase difference A birefringent optical member that can be separated into two light beams in the direction of the polarization axis and can be attached and detached, an objective lens that collects the light that has passed through the birefringent optical member and irradiates the object, and the objective lens Magnification observation method for magnifying observation using a lens module having a polarization conversion member that converts a polarization state of light that has passed through, and an analyzer that polarizes part of the reflected light from the object that has passed through the light transmission member Wherein the polarizer and the analyzer are in a polarization axis direction. It is possible to switch whether a or vertical a flat line to each other, said birefringent optical element, the relative polarization axis direction of the polarizer, the two polarization axes directions 4 5 degrees either and arranged such that, the polarizer and the analyzer, when the polarization axis direction is disposed such that the flat line with each other, the polarization conversion member having a fast axis or slow axis, one of axes characterized in that it placed so that the polarization axis direction and 4 5 ° of the polarizer.

本発明では、微分干渉観察を行う場合、偏光子及び検光子を、偏光軸が互いに平行となるように配置し、複屈折光学部材、例えばDICプリズムを、互いに直交して、位相差のない2つの偏光軸方向が、偏光子の偏光軸方向に対していずれも45度となるように配置してあり、偏光変換部材を、高速軸又は低速軸が偏光子の偏光軸方向と45度となるように配置する。このように光学系を構成することにより、対象物の平坦な部分で反射した光は検光子を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ及び偏光変換部材をレンズモジュールに搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。 In the present invention, when performing differential interference observation, a polarizer and an analyzer, the polarization axis is disposed such that the flat line with each other, a birefringent optical element, e.g. DIC prism, perpendicular to each other, the phase difference two polarization axis no, Yes arranged so either the 4 5 ° relative to the polarization axis of the polarizer, the polarization conversion member, fast axis or slow axis and polarization axis of the polarizer 4 Arrange them to be 5 degrees. By configuring the optical system in this way, the light reflected by the flat part of the object cancels each other when passing through the analyzer, so that the original purpose of differential interference observation such as recognition of minute defects is achieved. It becomes easy to do. In other words, when differential interference observation is performed even though a low-magnification objective lens and a polarization conversion member are mounted on the lens module in the same manner as in normal observation, the flat portion without defects becomes dark and defective. Since an observation image in which a certain uneven portion becomes bright can be acquired, a minute defect can be detected more reliably.

本発明によれば、微分干渉観察を行う場合、偏光子及び検光子を、偏光軸が互いに平行となるように配置し、複屈折光学部材、例えばDICプリズムを、互いに直交して、位相差のない2つの偏光軸方向が、偏光子の偏光軸方向に対していずれも45度となるように配置してあり、偏光変換部材を、高速軸又は低速軸が偏光子の偏光軸方向と45度となるように配置する。このように光学系を構成することにより、対象物の平坦な部分で反射した光は検光子を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ及び偏光変換部材をレンズモジュールに搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。 According to the present invention, when performing differential interference observation, a polarizer and an analyzer, the polarization axis is disposed such that the flat line with each other, a birefringent optical element, e.g. DIC prism, perpendicular to each other, position two polarization axis without retardation is, Yes arranged so either the 4 5 ° relative to the polarization axis of the polarizer, the polarization conversion member, fast axis or slow axis the polarization axis of the polarizer And 45 degrees. By configuring the optical system in this way, the light reflected by the flat part of the object cancels each other when passing through the analyzer, so that the original purpose of differential interference observation such as recognition of minute defects is achieved. It becomes easy to do. In other words, when differential interference observation is performed even though a low-magnification objective lens and a polarization conversion member are mounted on the lens module in the same manner as in normal observation, the flat portion without defects becomes dark and defective. Since an observation image in which a certain uneven portion becomes bright can be acquired, a minute defect can be detected more reliably.

本発明の実施の形態に係るレンズモジュールを用いた拡大観察装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the magnification observation apparatus using the lens module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るコントローラの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a controller concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係るレンズモジュールの構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the lens module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るレンズモジュールのポラライザ近傍を示す拡大正面図である。It is an enlarged front view which shows the polarizer vicinity of the lens module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るレンズモジュールの光学系の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical system of the lens module which concerns on embodiment of this invention. 微分干渉観察を行う場合の本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける偏光状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the polarization state in the lens module which concerns on embodiment of this invention in the case of performing differential interference observation. 本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける偏光状態を三次元的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the polarization state in the lens module which concerns on embodiment of this invention three-dimensionally. 本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける偏光軸の傾きを光源の光軸方向から見た状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which looked at the inclination of the polarization axis in the lens module which concerns on embodiment of this invention from the optical axis direction of the light source. フレアを抑制して通常観察を行う場合のレンズモジュールの光学系の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical system of the lens module in the case of performing normal observation by suppressing flare. 対象物の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。It is a comparison figure which shows the image which changed the conditions and imaged the surface of the target object. 段差ゲージを有する対象物の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。It is a comparison figure which shows the image which changed the conditions and imaged the surface of the target object which has a level | step difference gauge. λ/4波長板の高速軸を傾ける角度に応じて通常観察及び微分干渉観察で撮像した画像の違いを示す例示図である。It is an illustration figure which shows the difference in the image imaged by normal observation and differential interference observation according to the angle which inclines the high-speed axis | shaft of (lambda) / 4 wavelength plate. 本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける、ポラライザの偏光軸に対するλ/4波長板の高速軸の傾斜角度に応じた輝度変化を説明するグラフである。It is a graph explaining the brightness | luminance change according to the inclination angle of the high-speed axis | shaft of (lambda) / 4 wavelength plate with respect to the polarization axis of a polarizer in the lens module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るレンズモジュールを用いた拡大観察装置のレンズスタンドの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the lens stand of the magnification observation apparatus using the lens module which concerns on embodiment of this invention. レンズスタンドの回動支柱が所望の角度に傾斜させる様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the rotation support | pillar of a lens stand inclines to a desired angle. レンズスタンドの回動支柱を傾斜させて撮像した場合の例示図である。It is an illustration figure at the time of inclining and imaging the rotation support | pillar of a lens stand.

以下、本発明の実施の形態に係るレンズモジュールについて、図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面を通じて、同一又は同様の構成又は機能を有する要素については、同一又は同様の符号を付して、詳細な説明を省略する。   Hereinafter, a lens module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Throughout the drawings to be referred, elements having the same or similar configuration or function are denoted by the same or similar reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図1は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール1を用いた拡大観察装置の構成を示す模式図である。図1に示すように レンズモジュール1は、レンズスタンド62に固着されており、対象物(図示せず)が載置されるステージ(載置部)61に対して直立するように設けてある。カメラ5はカメラケーブル51を介して、同軸落射照明ユニット2はライトケーブル60を介して、それぞれコントローラ63に接続されている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a magnification observation apparatus using a lens module 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the lens module 1 is fixed to a lens stand 62 and is provided so as to stand upright with respect to a stage (mounting portion) 61 on which an object (not shown) is placed. The camera 5 is connected to the controller 63 via the camera cable 51, and the coaxial epi-illumination unit 2 is connected to the controller 63 via the light cable 60.

コントローラ63は、マイコン、CPU等で構成された制御部を有し、接続されている各ハードウェアの動作を制御する。必要なデータは、表示部(モニタ部)64で視認しながら、ユーザがキーボード65、マウス66等を介して入力する。   The controller 63 has a control unit composed of a microcomputer, a CPU, and the like, and controls the operation of each connected hardware. Necessary data is input by the user via the keyboard 65, mouse 66, etc. while visually recognizing on the display unit (monitor unit) 64.

図2は、本発明の実施の形態に係るコントローラ63の機能ブロック図である。入力受付部71は、キーボード65、マウス66を介して必要なデータの入力を受け付ける。また、カメラ5で撮像された画像データは、カメラ信号処理部72で演算処理され、必要な画像処理を画像処理部73で施した後、表示画像作成部74にて表示部64へ表示するための表示画像を作成する。   FIG. 2 is a functional block diagram of the controller 63 according to the embodiment of the present invention. The input receiving unit 71 receives input of necessary data via the keyboard 65 and the mouse 66. Further, image data captured by the camera 5 is subjected to arithmetic processing by the camera signal processing unit 72, and after necessary image processing is performed by the image processing unit 73, it is displayed on the display unit 64 by the display image creation unit 74. Create a display image for.

また、照明制御部75は、入力を受け付けたデータに基づいて光源3の照度を調整する。機構制御部76は、入力を受け付けたデータに基づいてステージ61の動作を制御するステージモータ等への指示信号を送出する。   Moreover, the illumination control part 75 adjusts the illumination intensity of the light source 3 based on the data which received the input. The mechanism control unit 76 sends an instruction signal to a stage motor or the like that controls the operation of the stage 61 based on the data that has received the input.

図3は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール1の構成を示す正面図である。レンズモジュール1は、アナライザ9をレンズモジュール1内に固着してある。カメラ5をレンズ光軸を軸として回転させる場合であっても、アナライザ9の偏光軸は回転することがなく、アナライザ9の偏光軸とポラライザ21の偏光軸との相対関係を一定の関係に維持するためである。   FIG. 3 is a front view showing the configuration of the lens module 1 according to the embodiment of the present invention. In the lens module 1, the analyzer 9 is fixed inside the lens module 1. Even when the camera 5 is rotated about the lens optical axis, the polarization axis of the analyzer 9 does not rotate, and the relative relationship between the polarization axis of the analyzer 9 and the polarization axis of the polarizer 21 is maintained in a fixed relationship. It is to do.

本発明の実施の形態に係るレンズモジュール1は、ポラライザ21を、同軸落射照明ユニット2に着脱することができるように、スロット(第2の開口部)を備えている。図4は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール1のポラライザ21近傍を示す拡大正面図である。図4に示すように、ポラライザ21を着脱することが可能なスロット(第2の開口部)121を設けることにより、微分干渉観察と通常観察とを切り替える場合に、偏光軸方向の異なるポラライザ21を紙面に垂直な方向に着脱することができる。適切な方向の偏光軸を有するポラライザ21に交換することにより、微分干渉観察と通常観察とを容易に切り替えることができる。換言すれば、ポラライザ21は、レンズモジュール1の長手方向と略直交する方向から第2の開口部121に向けて挿入可能に構成されており、アナライザ9とλ/4波長板7とがレンズモジュール1に固定された状態で、レンズモジュール1の長手方向と略直交する方向から第2の開口部121に向けてポラライザ21を挿入して取り付けるだけで、後述するパラレルニコルの状態(図10参照)を実現できるようになっている。したがって、ユーザは、レンズモジュール1にポラライザ21を第2の開口部121に取り付ける、という簡易な操作を行うことによって、微分干渉観察を行う場合に微小欠陥をより確実に検出することが可能なレンズモジュール1を構成することができる。   The lens module 1 according to the embodiment of the present invention includes a slot (second opening) so that the polarizer 21 can be attached to and detached from the coaxial epi-illumination unit 2. FIG. 4 is an enlarged front view showing the vicinity of the polarizer 21 of the lens module 1 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, by providing a slot (second opening) 121 in which the polarizer 21 can be attached and detached, when switching between differential interference observation and normal observation, the polarizers 21 having different polarization axis directions can be provided. It can be attached and detached in a direction perpendicular to the paper surface. By switching to a polarizer 21 having a polarization axis in an appropriate direction, it is possible to easily switch between differential interference observation and normal observation. In other words, the polarizer 21 is configured to be insertable from the direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the lens module 1 toward the second opening 121, and the analyzer 9 and the λ / 4 wavelength plate 7 include the lens module. In the state fixed to 1, the polarizer 21 is inserted and attached from the direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the lens module 1 toward the second opening 121, and the parallel Nicol state described later (see FIG. 10). Can be realized. Accordingly, the user can detect a micro defect more reliably when performing differential interference observation by performing a simple operation of attaching the polarizer 21 to the second opening 121 in the lens module 1. Module 1 can be configured.

なお、ポラライザ21は、偏光フィルタと、偏光フィルタを格納する直方体状のケースと、偏光フィルタの偏光軸の回転角度を調整する回転調整機構とを有している。また、本実施の形態に係るレンズモジュール1において、回転調整機構は、ユーザが操作するダイヤル部211を有しており、ダイヤル部211の一面には、偏光フィルタの偏光軸の回転角度を示す目盛りが設けられている。つまり、ユーザは、目盛りを視認しながらダイヤル部211を操作することにより、ポラライザ21の偏光フィルタの偏光軸の回転角度を最適な角度に調整することができる。   The polarizer 21 includes a polarizing filter, a rectangular parallelepiped case that stores the polarizing filter, and a rotation adjusting mechanism that adjusts the rotation angle of the polarization axis of the polarizing filter. Further, in the lens module 1 according to the present embodiment, the rotation adjustment mechanism has a dial unit 211 operated by the user, and a scale indicating the rotation angle of the polarization axis of the polarization filter is provided on one surface of the dial unit 211. Is provided. That is, the user can adjust the rotation angle of the polarization axis of the polarization filter of the polarizer 21 to an optimum angle by operating the dial unit 211 while visually checking the scale.

また、微分干渉用DICプリズム15も着脱することが可能であることが好ましい。微分干渉観察と通常観察とを容易に切り替えることができるからである。したがって、レンズモジュール1は、微分干渉用DICプリズム15を着脱することが可能な開口部(第1の開口部)も備えている。   The differential interference DIC prism 15 is preferably removable. This is because it is possible to easily switch between differential interference observation and normal observation. Therefore, the lens module 1 also includes an opening (first opening) from which the differential interference DIC prism 15 can be attached and detached.

図5は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール1の光学系の構成を示す模式図である。図5に示すように本発明の実施の形態に係るレンズモジュール1は、同軸落射照明ユニット2にポラライザ21を偏光子として配置し、光源3から発せられた照明光は、直線偏光となる。図5ではポラライザ21近傍の矢印方向の直線偏光となっており、アナライザ9の偏光軸方向と平行になっている。   FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the optical system of the lens module 1 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, in the lens module 1 according to the embodiment of the present invention, the polarizer 21 is disposed as a polarizer in the coaxial incident illumination unit 2, and the illumination light emitted from the light source 3 is linearly polarized light. In FIG. 5, the linearly polarized light in the direction of the arrow near the polarizer 21 is parallel to the polarization axis direction of the analyzer 9.

直線偏光となった照明光は、ハーフミラー(光透過部材)8により微分干渉用DICプリズム(複屈折光学部材)15へと誘導される。λ/4波長板7は、高速軸がポラライザ21の偏光軸方向と略45度となるように対物レンズ4と対象物6との間に配置してある。微分干渉用DICプリズム15は、ポラライザ21の偏光軸方向に対して略45度の角度をなす直交する2つの直線偏光を出射するように配置してある。これにより、微分干渉用DICプリズム15を通過してλ/4波長板(偏光変換部材)7に到達する2つの直線偏光は、λ/4波長板7の高速軸に対して略45度ではなく、略平行又は略垂直な状態となる。   The illumination light that has become linearly polarized light is guided to a differential interference DIC prism (birefringent optical member) 15 by a half mirror (light transmitting member) 8. The λ / 4 wavelength plate 7 is disposed between the objective lens 4 and the object 6 so that the high-speed axis is approximately 45 degrees with the polarization axis direction of the polarizer 21. The differential interference DIC prism 15 is arranged so as to emit two orthogonal linearly polarized lights that form an angle of about 45 degrees with respect to the polarization axis direction of the polarizer 21. Thus, the two linearly polarized light that passes through the differential interference DIC prism 15 and reaches the λ / 4 wavelength plate (polarization conversion member) 7 is not approximately 45 degrees with respect to the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7. , Approximately parallel or approximately vertical.

λ/4波長板7は、これらの直線偏光を直線偏光のまま、偏光軸等もそのままで通過させる。しかし、一方に対して他方の位相はλ/4だけずれる。対象物6の表面で反射して再度λ/4波長板7を通過した場合、直線偏光の状態、偏光軸ともに維持されるが、さらに両者間の位相がλ/4だけずれ、往復でλ/2の位相差が発生する。位相差以外は変化のない2つの直交する直線偏光は、微分干渉用DICプリズム15で再び1つの光に合成され、アナライザ(検光子)9を通過する。なお、本実施の形態では、λ/4波長板7はレンズモジュール1に固定しているが、ユーザが取り外し可能となるように構成しても良い。取り外し可能に構成する場合、図3において、λ/4波長板ユニット7aは、λ/4波長板7が固定され、対物レンズ4を覆うようにしてレンズモジュール1の先端に取り付けられる。また、λ/4波長板ユニット7aを反時計回りに回転させると、λ/4波長板7も回転し、レンズモジュール1から取り外される。本実施の形態では、λ/4波長板ユニット7aを時計回りに回転させ、λ/4波長板ユニット7aが締まりきった状態において、λ/4波長板7の高速軸又は低速軸とポラライザ21の偏光軸とが略45度となる。つまり、製造メーカの出荷担当者又はユーザは、λ/4波長板ユニット7aを時計回りにできる限り回転させ、λ/4波長板ユニット7aをレンズモジュール1に固定することによって、λ/4波長板7の高速軸又は低速軸とポラライザ21の偏光軸とが略45度となる状態を、容易につくり出すことができる。   The λ / 4 wavelength plate 7 passes these linearly polarized light as linearly polarized light and the polarization axis and the like as it is. However, the phase of the other is shifted by λ / 4 with respect to one. When the light is reflected from the surface of the object 6 and passes through the λ / 4 wavelength plate 7 again, both the state of linear polarization and the polarization axis are maintained, but the phase between the two is further shifted by λ / 4, and λ / A phase difference of 2 occurs. Two orthogonal linearly polarized lights having no change other than the phase difference are again combined into one light by the differential interference DIC prism 15 and pass through an analyzer (analyzer) 9. In the present embodiment, the λ / 4 wavelength plate 7 is fixed to the lens module 1, but may be configured to be removable by the user. In the case of detachable configuration, in FIG. 3, the λ / 4 wavelength plate unit 7 a is attached to the tip of the lens module 1 so that the λ / 4 wavelength plate 7 is fixed and the objective lens 4 is covered. When the λ / 4 wavelength plate unit 7 a is rotated counterclockwise, the λ / 4 wavelength plate 7 is also rotated and removed from the lens module 1. In the present embodiment, the λ / 4 wavelength plate unit 7a is rotated clockwise, and the λ / 4 wavelength plate unit 7a is fully tightened. The polarization axis is approximately 45 degrees. In other words, the manufacturer's shipping person or user rotates the λ / 4 wavelength plate unit 7a clockwise as much as possible, and fixes the λ / 4 wavelength plate unit 7a to the lens module 1, thereby the λ / 4 wavelength plate. It is possible to easily create a state in which the high-speed axis or the low-speed axis 7 and the polarization axis of the polarizer 21 are approximately 45 degrees.

このとき、位相差がλ/2であるので、ポラライザ21の偏光軸と偏光軸が略平行であるアナライザ9を通過する時点で、両直線偏光が互いに打ち消し合う。つまり、ポラライザ21とアナライザ9とをクロスニコルの位置関係ではなく、互いに偏光軸が略平行となるパラレルニコルの位置関係とすることにより、微分干渉観察を行うことが可能となる。   At this time, since the phase difference is λ / 2, both linearly polarized light cancel each other when passing through the analyzer 9 where the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis are substantially parallel. That is, differential interference observation can be performed by setting the polarizer 21 and the analyzer 9 to a parallel Nicol positional relationship in which the polarization axes are substantially parallel to each other rather than a crossed Nicol positional relationship.

図6は、微分干渉観察を行う場合の本発明の実施の形態に係るレンズモジュール1における偏光状態を示す模式図である。図6のA、B、E、Fは、それぞれ図5の位置A、B、E、Fにおける偏光状態を示している。   FIG. 6 is a schematic diagram showing a polarization state in the lens module 1 according to the embodiment of the present invention when differential interference observation is performed. A, B, E, and F in FIG. 6 indicate polarization states at positions A, B, E, and F in FIG. 5, respectively.

位置Aでは、ポラライザ21を通過した状態で直線偏光となっている。直線偏光の向きは、アナライザ9の偏光軸と平行となっている。そして、位置Bでは、微分干渉用DICプリズム15により、入射した直線偏光に対して略45度偏光軸が回転した、直交する2つの直線偏光に分離されている。分離された2つの直線偏光は、光軸に対してわずかなずれを持って出射され、その交点は対物レンズ4の、対象物6と対向している側とは反対側の焦点位置に一致する。   At position A, the light is linearly polarized after passing through the polarizer 21. The direction of linearly polarized light is parallel to the polarization axis of the analyzer 9. At the position B, the DIC prism 15 for differential interference separates the light into two orthogonal linearly polarized lights whose polarization axes are rotated by about 45 degrees with respect to the incident linearly polarized light. The two separated linearly polarized lights are emitted with a slight deviation with respect to the optical axis, and the intersection point thereof coincides with the focal position of the objective lens 4 opposite to the side facing the object 6. .

位置Eでは、微分干渉用DICプリズム15において再度1つの光線に合成されているが、偏光軸は互いに直交したままである。そして、位置Fでは、アナライザ9を通過することにより、2つの直線偏光が全く同じ光路長であるときには2つの光は山谷がちょうど逆になった同一方向の偏光となるため、互いに打ち消しあう。   At the position E, the differential interference DIC prism 15 combines again with one light beam, but the polarization axes remain orthogonal to each other. At position F, when the two linearly polarized lights have exactly the same optical path length by passing through the analyzer 9, the two lights are polarized in the same direction in which the peaks and valleys are just opposite, and thus cancel each other.

光の山谷の関係を明確にするために、偏光状態を三次元的に図示して説明する。図7は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール1における偏光状態を三次元的に示す模式図であり、図8は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール1における偏光軸の傾きを光源3の光軸方向から見た状態を示す模式図である。なお、図7及び図8では、偏光状態を明確にするために、2つの光に分離することにより生じる光軸ずれについてはあえて言及していない。図7の三次元的グラフの奥行き方向は時間軸tを示しており、X軸方向及びY軸方向は、光の振幅方向(進行方向と直交する方向)を示している。   In order to clarify the relationship between the peaks and valleys of light, the polarization state will be illustrated and described three-dimensionally. FIG. 7 is a schematic diagram three-dimensionally showing the polarization state in the lens module 1 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows the inclination of the polarization axis in the lens module 1 according to the embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows the state seen from the optical axis direction of the light source 3. FIG. In FIGS. 7 and 8, in order to clarify the polarization state, the optical axis shift caused by separating the light into two lights is not mentioned. The depth direction of the three-dimensional graph in FIG. 7 indicates the time axis t, and the X-axis direction and the Y-axis direction indicate the light amplitude direction (direction orthogonal to the traveling direction).

図7(a)及び図8(a)は、光源3から発せられた照明光がポラライザ21を通過した直後の偏光状態を示している。図7(a)及び図8(a)からわかるように、ポラライザ21を通過した場合、ポラライザ21の偏光軸と同一方向の成分の光のみが通過するので、進行方向から見て45度傾斜して振動する光となる。   FIGS. 7A and 8A show the polarization state immediately after the illumination light emitted from the light source 3 passes through the polarizer 21. FIG. As can be seen from FIGS. 7 (a) and 8 (a), when passing through the polarizer 21, only light having the same direction as the polarization axis of the polarizer 21 passes, so that it is inclined by 45 degrees when viewed from the traveling direction. Light that oscillates.

図7(b)及び図8(b)は、微分干渉用DICプリズム15を通過した直後の偏光状態を示している。図7(b)及び図8(b)からわかるように、微分干渉用DICプリズム15を通過した場合、微分干渉用DICプリズム15の偏光軸(結晶軸)方向の成分の光に分離される。具体的には、進行方向から見た場合、X軸方向に振動する光とY軸方向に振動する光とに分離される。   FIGS. 7B and 8B show the polarization state immediately after passing through the differential interference DIC prism 15. As can be seen from FIG. 7B and FIG. 8B, when passing through the differential interference DIC prism 15, the light is separated into components of the polarization interference (crystal axis) direction of the differential interference DIC prism 15. Specifically, when viewed from the traveling direction, the light is separated into light that vibrates in the X-axis direction and light that vibrates in the Y-axis direction.

例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻t1では、X軸方向に振動する光の波は最小(X軸の負の方向に最大の山)となっており、Y軸方向に振動する光の波は最大(Y軸の正の方向に最大の山)となっている。したがって、図8(b)に示すように、時刻t1では、X軸方向に振動する光の波はX軸の負の方向で山となり、Y軸方向に振動する光の波はY軸の正の方向で山となる。   For example, at the time when the light wave is a mountain, that is, at time t1 indicating the position where the amplitude is maximum, the light wave oscillating in the X-axis direction is minimum (maximum peak in the negative direction of the X-axis). The wave of light oscillating in the Y-axis direction is maximum (maximum peak in the positive direction of the Y-axis). Therefore, as shown in FIG. 8B, at time t1, the wave of light oscillating in the X-axis direction becomes a mountain in the negative direction of the X-axis, and the wave of light oscillating in the Y-axis direction is positive on the Y-axis. It becomes a mountain in the direction of.

図7(c)及び図8(c)は、λ/4波長板7を一度通過して再度通過した後の偏光状態を示している。図7(c)及び図8(c)からわかるように、λ/4波長板7を2度通過した場合、X軸方向に振動する光の波は、位相が90度遅れ、Y軸方向に振動する光の波は、位相が90度進む。なお、分離されている光の方向は、X軸方向(λ/4波長板7の低速軸方向)及びY軸方向(λ/4波長板7の高速軸方向)のままである。   FIGS. 7C and 8C show the polarization state after passing through the λ / 4 wavelength plate 7 once and passing again. As can be seen from FIGS. 7C and 8C, when the light passes through the λ / 4 wavelength plate 7 twice, the phase of the light wave oscillating in the X-axis direction is delayed by 90 degrees and in the Y-axis direction. The phase of the oscillating light wave advances by 90 degrees. Note that the direction of the separated light remains the X-axis direction (low-speed axis direction of the λ / 4 wavelength plate 7) and the Y-axis direction (high-speed axis direction of the λ / 4 wavelength plate 7).

例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻t2では、X軸方向に振動する光の波は最大(X軸の正の方向に最大の山)となっており、Y軸方向に振動する光の波は最大(Y軸の正の方向に最大の山)となっている。したがって、図8(c)に示すように、時刻t2では、X軸方向に振動する光の波はX軸の正の方向で山となり、Y軸方向に振動する光の波はY軸の正の方向で山となる。   For example, at the time when the wave of light is a mountain, that is, at time t2 indicating the position where the amplitude is maximum, the wave of light oscillating in the X-axis direction is maximum (maximum peak in the positive direction of the X-axis). The wave of light oscillating in the Y-axis direction is maximum (maximum peak in the positive direction of the Y-axis). Therefore, as shown in FIG. 8C, at time t2, the wave of light oscillating in the X-axis direction becomes a mountain in the positive direction of the X-axis, and the wave of light oscillating in the Y-axis direction is positive in the Y-axis direction. It becomes a mountain in the direction of.

図7(d)及び図8(d)は、ポラライザ21とアナライザ9とをクロスニコルの位置関係に配置した場合に、アナライザ9を通過した後の偏光状態を示している。図7(d)及び図8(d)からわかるように、2つの光が合成されて強め合い、アナライザ9の偏光軸方向の偏光となる。   FIGS. 7D and 8D show the polarization state after passing through the analyzer 9 when the polarizer 21 and the analyzer 9 are arranged in a crossed Nicols positional relationship. As can be seen from FIGS. 7 (d) and 8 (d), the two lights are combined and strengthened to become polarized light in the direction of the polarization axis of the analyzer 9.

例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻t2では、X軸方向からもY軸方向からも45度傾いた方向に振動する光として合成され、対象物6が平坦である場合、合成される2つの光の位相差が0(ゼロ)となるので、光の波の山同士、谷同士が重なり合うことで強め合い、カメラ5により明るい画像として撮像される。   For example, at the time when the wave of light is a mountain, that is, at time t2 indicating the position where the amplitude is maximum, the object 6 is synthesized as light that vibrates in a direction inclined 45 degrees from both the X-axis direction and the Y-axis direction. In the case of being flat, the phase difference between the two lights to be combined is 0 (zero), so that the light waves are strengthened by overlapping the peaks and valleys, and the camera 5 captures a bright image.

一方、図7(e)及び図8(e)は、ポラライザ21とアナライザ9とをパラレルニコルの位置関係に配置した場合に、アナライザ9を通過した後の偏光状態を示している。図7(e)及び図8(e)からわかるように、2つの光が合成されて弱め合い、アナライザ9の偏光軸方向の微弱な偏光となる。   On the other hand, FIGS. 7E and 8E show the polarization state after passing through the analyzer 9 when the polarizer 21 and the analyzer 9 are arranged in a parallel Nicol positional relationship. As can be seen from FIGS. 7 (e) and 8 (e), the two lights are combined and weakened to become weakly polarized light in the direction of the polarization axis of the analyzer 9.

例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻t2では、X軸方向からもY軸方向からも45度傾いた方向に振動する光として合成され、対象物6が平坦である場合、合成される2つの光の位相差が180度となるので、光の波の山と谷とで互いに打ち消し合う。したがって、カメラ5に到達する光強度はほとんど0(ゼロ)となり、暗い画像として撮像される。   For example, at the time when the wave of light is a mountain, that is, at time t2 indicating the position where the amplitude is maximum, the object 6 is synthesized as light that vibrates in a direction inclined 45 degrees from both the X-axis direction and the Y-axis direction. In the case of being flat, the phase difference between the two lights to be synthesized is 180 degrees, so that they cancel each other out at the peaks and troughs of the light waves. Therefore, the light intensity reaching the camera 5 is almost 0 (zero), and is captured as a dark image.

通常観察をする場合には、本来微分干渉用DICプリズム15を必要としない。図9は、フレアを抑制して通常観察を行う場合のレンズモジュールの光学系の構成を示す模式図である。図9に示すように、同軸落射照明ユニット2にポラライザ21を偏光子として配置してあり、光源3から発せられた照明光は、直線偏光となる(S偏光とする)。図9では紙面に垂直な方向の直線偏光となっている。   When performing normal observation, the differential interference DIC prism 15 is not originally required. FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the optical system of the lens module when performing normal observation while suppressing flare. As shown in FIG. 9, the polarizer 21 is arranged as a polarizer in the coaxial incident illumination unit 2, and the illumination light emitted from the light source 3 becomes linearly polarized light (referred to as S-polarized light). In FIG. 9, the light is linearly polarized in a direction perpendicular to the paper surface.

直線偏光となった照明光は、ハーフミラー(光透過部材)8により対物レンズ4まで誘導される。S偏光の一部は、対物レンズ4で反射されて、そのまま受光素子を有するカメラ5の方向へ進む。すなわち、この光がフレアを発生させる元となる不要光10である。残りは対物レンズ4を通過して対象物6で反射し、反射光11が再び対物レンズ4を通過して受光素子を有するカメラ5の方向へ進む。   The illumination light that has become linearly polarized light is guided to the objective lens 4 by a half mirror (light transmitting member) 8. A part of the S-polarized light is reflected by the objective lens 4 and proceeds in the direction of the camera 5 having the light receiving element as it is. In other words, this light is unnecessary light 10 that causes flare. The rest passes through the objective lens 4 and is reflected by the object 6, and the reflected light 11 passes again through the objective lens 4 and travels toward the camera 5 having the light receiving element.

対物レンズ4と対象物6との間に、S偏光の向きに対してλ/4波長板(偏光変換部材)7を、高速軸が偏光子の偏光軸方向と略45度の角度をなすように配置した場合、λ/4波長板7を通過したS偏光は円偏光となる。円偏光が対象物6で反射する場合、対象物6の表面が鏡面状又はそれに準ずる形状である場合には偏光状態が維持されるが、円偏光の進行方向に対する回転の向きは逆転する。   A λ / 4 wavelength plate (polarization conversion member) 7 is disposed between the objective lens 4 and the object 6 with respect to the direction of S-polarized light so that the high-speed axis forms an angle of approximately 45 degrees with the polarization axis direction of the polarizer. , The S-polarized light that has passed through the λ / 4 wavelength plate 7 becomes circularly polarized light. When circularly polarized light is reflected by the object 6, the polarization state is maintained when the surface of the object 6 has a mirror shape or a shape similar thereto, but the direction of rotation with respect to the traveling direction of the circularly polarized light is reversed.

円偏光が再び対物レンズ4と対象物6との間に配置されたλ/4波長板7を通過する場合、入射時とは偏光軸方向が直交する直線偏光となる(P偏光とする)。図9では、紙面に平行な方向、すなわち矢印方向の直線偏光となる。対物レンズ4で反射されて受光素子を有するカメラ5の方向へ進む不要光10はS偏光であり、対象物6からの反射光11はP偏光であるので、両者は容易に区別することができる。   When the circularly polarized light passes through the λ / 4 wavelength plate 7 disposed between the objective lens 4 and the object 6 again, it becomes linearly polarized light whose polarization axis direction is orthogonal to that at the time of incidence (referred to as P-polarized light). In FIG. 9, the light is linearly polarized in the direction parallel to the paper surface, that is, in the direction of the arrow. The unnecessary light 10 reflected by the objective lens 4 and traveling in the direction of the camera 5 having the light receiving element is S-polarized light, and the reflected light 11 from the object 6 is P-polarized light, so that both can be easily distinguished. .

同軸落射照明ユニット2のポラライザ21と偏光軸が直交するクロスニコルの位置関係となるよう、対物レンズ4とカメラ5との間にアナライザ9を検光子として配置した場合、アナライザ9はP偏光のみを通過させる。アナライザ9を配置することにより、対物レンズ4で反射した不要光(S偏光)10はほぼ全て遮断され、対象物6からの反射光(P偏光)11はほぼ全て通過する。このようにすることで、同軸落射照明に起因するフレアによる影響を抑制することができる。   When the analyzer 9 is arranged between the objective lens 4 and the camera 5 as an analyzer so that the polarizer 21 of the coaxial incident illumination unit 2 and the crossed Nicols whose polarization axes are orthogonal to each other, the analyzer 9 only emits P-polarized light. Let it pass. By disposing the analyzer 9, almost all unnecessary light (S-polarized light) 10 reflected by the objective lens 4 is blocked, and almost all reflected light (P-polarized light) 11 from the object 6 passes. By doing in this way, the influence by the flare resulting from coaxial epi-illumination can be suppressed.

また、対象物6の表面が鏡面状でない場合、照明光の偏光状態は維持されず、ランダム偏光(偏光していないのと同様)になる。ランダム偏光がλ/4波長板7を再び通過した後もやはりランダム偏光であり、対象物6からのランダム偏光がアナライザ9に到達した場合、その半分は遮断されるものの、残り半分は通過する。対物レンズ4で反射した不要光(S偏光)10は、アナライザ9で少なくとも99%以上が遮断されるので、対象物6からの反射光11がアナライザ9で半減した場合であってもS/N比を十分に高く維持することができる。よって、対象物6の表面が鏡面状でない場合であってもフレアによる影響を抑制することができる。   Moreover, when the surface of the target object 6 is not a mirror surface, the polarization state of illumination light is not maintained, but becomes random polarization (similar to not being polarized). Even after the random polarized light passes through the λ / 4 wave plate 7 again, it is also random polarized light. When the random polarized light from the object 6 reaches the analyzer 9, half of the light is blocked, but the other half passes. Since unnecessary light (S-polarized light) 10 reflected by the objective lens 4 is blocked by at least 99% by the analyzer 9, S / N even when the reflected light 11 from the object 6 is halved by the analyzer 9. The ratio can be kept high enough. Therefore, even if the surface of the object 6 is not mirror-like, the influence of flare can be suppressed.

図10は、対象物6の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。図10(a)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸方向に対してλ/4波長板7の高速軸が45度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。対象物6の表面の細かい部分まで撮像することができている。   FIG. 10 is a comparative view showing an image obtained by imaging the surface of the object 6 under different conditions. In FIG. 10A, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a crossed Nicols positional relationship, and in the direction of S polarization, that is, the polarization axis direction of the polarizer 21. On the other hand, it is an image taken when the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is arranged at an angle of 45 degrees. A fine portion of the surface of the object 6 can be imaged.

これに対して、図10(b)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が90度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。フレアも対象物6からの反射光11も遮断されるので、何も撮像されていない。   On the other hand, in FIG. 10B, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a crossed Nicol positional relationship, and the direction of S-polarized light, that is, the polarizer 21 is arranged. This is an image picked up when the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is arranged at an angle of 90 degrees with respect to the polarization axis. Since flare and reflected light 11 from the object 6 are blocked, nothing is imaged.

また、図10(c)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が45度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。対象物6からの反射光11のみが遮断され、フレアのみが撮像されている。   FIG. 10C shows the polarization axis of the polarizer 21 so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a parallel Nicol positional relationship, and the direction of S polarization, that is, the polarization axis of the polarizer 21. Is an image taken when the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is arranged at an angle of 45 degrees. Only the reflected light 11 from the object 6 is blocked, and only the flare is imaged.

さらに、図10(d)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が90度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。対象物6からの反射光11にフレアが重畳することにより対象物6の表面を明確に撮像することができていない。   Further, FIG. 10D shows that the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a parallel Nicol positional relationship, and the direction of S polarization, that is, the polarization axis of the polarizer 21. Is an image captured when the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is arranged at an angle of 90 degrees. Since the flare is superimposed on the reflected light 11 from the object 6, the surface of the object 6 cannot be clearly imaged.

したがって、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が45度の角度をなすように配置して撮像することが必要となる。   Therefore, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a crossed Nicols position, and the λ / 4 wavelength with respect to the direction of S polarization, that is, the polarization axis of the polarizer 21. It is necessary to arrange and image so that the high-speed axis of the plate 7 forms an angle of 45 degrees.

これに対して、微分干渉観察を行うために微分干渉用DICプリズム15を配置した場合、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が45度の角度をなすように配置して撮像すると、図8(d)にも示したように、対象物6が平坦である場合、合成される2つの光の位相差が0(ゼロ)となるので、光の波の山同士、谷同士が重なり合って強め合い、カメラ5では明るい画像として撮像される。背景が明るく、微細な凹凸部分が暗く撮像されるが、撮像された画像の上ではコントラストはあまり高くならない。したがって、微分干渉用として用いることが困難となる。   On the other hand, when the DIC prism 15 for differential interference is arranged to perform differential interference observation, the polarization axis of the polarizer 21 is set so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a crossed Nicols positional relationship. FIG. 8 (d) also shows the arrangement of the S-polarized light, that is, the image where the high-speed axis of the λ / 4 wave plate 7 forms an angle of 45 degrees with respect to the polarization axis of the polarizer 21. As described above, when the object 6 is flat, the phase difference between the two lights to be combined is 0 (zero), so that the peaks and valleys of the light waves overlap and strengthen each other. Is imaged. Although the background is bright and fine uneven portions are imaged dark, the contrast is not so high on the captured image. Therefore, it becomes difficult to use for differential interference.

そこで、本実施の形態のように、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置することにより、図8(e)に示したように、対象物6が平坦である場合、合成される2つの光の位相差が180度となるので、光の波の山と谷とで互いに打ち消し合う。背景が暗く、微細な凹凸部分が明るく撮像されるので、撮像された画像の上でもコントラストの高い画像が取得されやすい。したがって、わずかな段差による位相のずれを見逃すことなく検出することができ、微分干渉用として用いることが可能となる。   Therefore, as shown in FIG. 8E, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 have a parallel Nicol positional relationship as in the present embodiment. As described above, when the object 6 is flat, the phase difference between the two lights to be combined is 180 degrees, so that the peaks and troughs of the light waves cancel each other. Since the background is dark and fine uneven portions are imaged brightly, an image with high contrast is easily acquired even on the captured image. Therefore, it can be detected without missing a phase shift due to a slight step, and can be used for differential interference.

図11は、段差ゲージ(所定の模様の段差形状を表面に有する部材)を有する対象物6の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。図11(a)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が45度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。背景(平坦部)は、光の干渉により強め合うので明るい。段差のエッジ部分では位相がずれており、周囲より暗く撮像されているが、背景の明るさとはコントラストが低く、段差のエッジ部分とそれ以外の部分との区別がつきにくい画像となる。   FIG. 11 is a comparative view showing an image obtained by imaging the surface of the object 6 having a step gauge (a member having a step shape with a predetermined pattern on the surface) under different conditions. In FIG. 11A, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a crossed Nicols positional relationship, and the direction of S polarization, that is, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged. This is an image taken when the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is arranged at an angle of 45 degrees. The background (flat part) is bright because it is strengthened by light interference. The phase of the edge portion of the step is out of phase and the image is taken darker than the surroundings, but the contrast with the brightness of the background is low, and the image is difficult to distinguish between the edge portion of the step and the other portions.

これに対して、図11(b)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が90度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。微分干渉用DICプリズム15による光の合成がうまく行かないため、光の干渉が生じることがなく、二重画像となって段差部分もはっきりしない。   On the other hand, in FIG. 11B, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a crossed Nicols positional relationship, and the direction of the S-polarized light, that is, the polarizer 21. This is an image picked up when the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is arranged at an angle of 90 degrees with respect to the polarization axis. Since the light combining by the differential interference DIC prism 15 is not performed well, there is no interference of light, and a double image is formed and the step portion is not clear.

また、図11(c)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が45度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。光の干渉が生じ、背景(平坦部)は干渉により弱め合っていて暗い。段差のエッジ部分では位相がずれ、弱め合う条件が弱まるので明るく見えている。暗い背景中の明るい微細な情報は、カメラ(や眼)で捉える画像としてコントラストが高く認識しやすい。よって、段差のエッジ部分とそれ以外の部分とが明確に区別できる画像となる。   FIG. 11C shows the polarization axis of the polarizer 21 so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a parallel Nicol positional relationship, and the direction of S polarization, that is, the polarization axis of the polarizer 21. Is an image taken when the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is arranged at an angle of 45 degrees. Light interference occurs, and the background (flat part) is weakened by the interference and is dark. At the edge of the step, the phase shifts and the condition for weakening is weakened, so it looks bright. Bright and fine information in a dark background has a high contrast and is easy to recognize as an image captured by a camera (or eyes). Therefore, the image can clearly distinguish the edge portion of the step from the other portion.

さらに、図11(d)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が90度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。図11(b)と同様、微分干渉用DICプリズム15による光の合成がうまく行かないため、光の干渉が生じることがなく、二重画像となって段差部分もはっきりしない。   Further, FIG. 11D shows that the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a parallel Nicol positional relationship, and the direction of S polarization, that is, the polarization axis of the polarizer 21. Is an image captured when the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is arranged at an angle of 90 degrees. Similarly to FIG. 11B, since the light is not successfully combined by the differential interference DIC prism 15, no light interference occurs, and the double image is formed and the step portion is not clear.

したがって、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が45度の角度をなすように配置して撮像することにより、わずかな段差であっても、確実に検出することが可能となる。   Accordingly, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a parallel Nicol positional relationship, and the λ / 4 wavelength with respect to the direction of S polarization, that is, the polarization axis of the polarizer 21. By arranging and imaging so that the high-speed axis of the plate 7 forms an angle of 45 degrees, even a slight step can be reliably detected.

なお、λ/4波長板7の高速軸は、ポラライザ21の偏光軸方向に対して略45度傾いているが、傾ける角度は45度近辺であることが好ましい。角度が変わって光の干渉度合が変動した場合、微分干渉観察では結果に大きな違いが生じるからである。   The high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is inclined by approximately 45 degrees with respect to the polarization axis direction of the polarizer 21, but the angle of inclination is preferably around 45 degrees. This is because, when the angle changes and the degree of interference of light fluctuates, there is a large difference in the results in differential interference observation.

図12は、λ/4波長板7の高速軸を傾ける角度に応じて通常観察及び微分干渉観察で撮像した画像の違いを示す例示図である。図12(a)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、S偏光の向き、すなわちポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が45度の角度をなすように配置した場合に、対象物6の表面を撮像した画像である。フレアが適正に遮断されており、対象物6の表面の細かい部分まで撮像することができている。   FIG. 12 is an exemplary diagram illustrating a difference between images captured in normal observation and differential interference observation according to an angle at which the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is tilted. In FIG. 12A, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 have a crossed Nicols positional relationship, and the direction of S polarization, that is, the polarization axis of the polarizer 21 is shown. This is an image obtained by imaging the surface of the object 6 when the λ / 4 wavelength plate 7 is arranged so that the high-speed axis forms an angle of 45 degrees. The flare is properly blocked, and a fine portion of the surface of the object 6 can be imaged.

図12(b)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、ポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が略55度の角度をなすように配置した場合に、対象物6の表面を通常観察で撮像した画像である。λ/4波長板7の高速軸を45度より約10度大きく傾けただけでは、45度傾けた場合と比べて画像に大きな差異を認めることはできない。   FIG. 12B shows the arrangement of the polarization axis of the polarizer 21 such that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a crossed Nicols positional relationship, and a λ / 4 wavelength plate with respect to the polarization axis of the polarizer 21. 7 is an image obtained by imaging the surface of the object 6 by normal observation when the high-speed axis 7 is arranged at an angle of approximately 55 degrees. If the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is tilted by about 10 degrees larger than 45 degrees, a large difference in the image cannot be recognized as compared with the case of tilting 45 degrees.

したがって、通常観察を行う場合においては、ポラライザ21の偏光軸に対するλ/4波長板7の高速軸の角度が45度近傍から多少ずれても、大きな影響を及ぼさないことがわかる。   Therefore, it can be seen that in normal observation, even if the angle of the high-speed axis of the λ / 4 wave plate 7 with respect to the polarization axis of the polarizer 21 is slightly deviated from around 45 degrees, there is no significant effect.

図12(c)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、ポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が45度の角度をなすように配置した場合に、段差ゲージを有する対象物6の表面を微分干渉観察で撮像した画像である。図11(c)と同様に、光の干渉が生じ、段差のエッジ部分で位相のずれによる干渉度合が変動し、段差のエッジ部分とそれ以外の部分とが明確に区別できる画像となる。   FIG. 12C shows the polarization axis of the polarizer 21 so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a parallel Nicol positional relationship, and a λ / 4 wavelength plate with respect to the polarization axis of the polarizer 21. 7 is an image obtained by imaging the surface of an object 6 having a step gauge by differential interference observation when the high-speed axis 7 is arranged at an angle of 45 degrees. Similarly to FIG. 11C, light interference occurs, the degree of interference due to the phase shift fluctuates at the edge portion of the step, and the edge portion of the step and the other portion can be clearly distinguished.

一方、図12(d)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、ポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が略55度の角度をなすように配置した場合に、段差ゲージを有する対象物6の表面を撮像した画像である。図11(c)とは異なり、λ/4波長板7のわずかな角度ずれによって、光の干渉度合が大きく変動し、段差のエッジ部分とそれ以外の部分との区別は、コントラストが低下して視認しにくくなっている。   On the other hand, in FIG. 12D, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a parallel Nicol positional relationship, and λ / 4 with respect to the polarization axis of the polarizer 21. It is the image which imaged the surface of the target object 6 which has a level | step difference gauge, when arrange | positioning so that the high-speed axis | shaft of the wave plate 7 may make an angle of about 55 degree | times. Unlike FIG. 11 (c), the slight interference between the λ / 4 wavelength plate 7 causes the light interference degree to fluctuate greatly, and the distinction between the edge portion of the step and the other portion is reduced in contrast. It is difficult to see.

したがって、微分干渉観察を行う場合においては、ポラライザ21の偏光軸に対するλ/4波長板7の高速軸の角度のずれが大きく影響することがわかる。   Therefore, it can be seen that, when differential interference observation is performed, the deviation of the angle of the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 with respect to the polarization axis of the polarizer 21 has a great influence.

図13は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール1における、ポラライザ21の偏光軸に対するλ/4波長板7の高速軸の傾斜角度に応じた輝度変化を説明するグラフである。図13(a)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置した場合を、図13(b)は、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置した場合を、それぞれ示している。   FIG. 13 is a graph for explaining a change in luminance according to the inclination angle of the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 with respect to the polarization axis of the polarizer 21 in the lens module 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 13A shows a case where the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a crossed Nicols positional relationship, and FIG. 13B shows the polarization of the polarizer 21. The case where the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the axis and the polarization axis of the analyzer 9 are in a parallel Nicol positional relationship is shown.

ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置した場合、ポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が略45度の角度をなすように配置したとき、対象物6からの反射光の輝度132が最大値X1となり、フレア光の輝度131が最小値X3となる。ポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸を略55度の角度をなすように変更したとき、対象物6からの反射光の輝度132がX2へと減少し、フレア光の輝度131がX4へと増加するが、対象物6からの反射光の輝度132の減少分も、フレア光の輝度131の増加分も小さいことから、カメラ5で撮像される画像に大きな変化が生じない(図12(a)、(b)参照)。したがって、撮像された画像だけから、λ/4波長板7を最適な角度に設定することが困難である。   When the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a crossed Nicols positional relationship, the high-speed axis of the λ / 4 wavelength plate 7 is substantially the same as the polarization axis of the polarizer 21. When arranged at an angle of 45 degrees, the luminance 132 of reflected light from the object 6 has a maximum value X1, and the luminance 131 of flare light has a minimum value X3. When the high-speed axis of the λ / 4 wave plate 7 is changed to make an angle of about 55 degrees with respect to the polarization axis of the polarizer 21, the brightness 132 of the reflected light from the object 6 decreases to X2, and flare light However, since the decrease in the brightness 132 of the reflected light from the object 6 and the increase in the brightness 131 of the flare light are small, there is a large change in the image captured by the camera 5. It does not occur (see FIGS. 12A and 12B). Therefore, it is difficult to set the λ / 4 wavelength plate 7 to an optimum angle only from the captured image.

それに対して、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置した場合、ポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸が略45度の角度をなすように配置したとき、カメラ5で撮像される、対象物6の平坦な部分の微分干渉画像の輝度133は最小値Y1となる。ポラライザ21の偏光軸に対してλ/4波長板7の高速軸を略55度の角度をなすように変更したとき、干渉画像の輝度133は一気に増加してY2となり、撮像された画像は急激に明るくなる(図12(c)、(d)参照)。したがって、例えばレンズモジュール1の製造時又はメンテナンス時に、撮像された画像を見ながら、λ/4波長板7を最適な角度に設定することが容易となる。   On the other hand, when the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a parallel Nicol positional relationship, the λ / 4 wavelength plate 7 of the polarizer 21 with respect to the polarization axis of the polarizer 21 is arranged. When the high-speed axis is arranged at an angle of about 45 degrees, the luminance 133 of the differential interference image of the flat portion of the target object 6 captured by the camera 5 is the minimum value Y1. When the high-speed axis of the λ / 4 wave plate 7 is changed to make an angle of approximately 55 degrees with respect to the polarization axis of the polarizer 21, the luminance 133 of the interference image increases at a stretch to Y2, and the captured image suddenly increases. (See FIGS. 12C and 12D). Therefore, for example, when the lens module 1 is manufactured or maintained, it is easy to set the λ / 4 wavelength plate 7 to an optimum angle while viewing the captured image.

図14は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール1を用いた拡大観察装置のレンズスタンド62の構成を示す斜視図である。なお、図14では、カメラ5が既に連結してあるレンズモジュール1を例示する。また、図14において、レンズモジュール1の同軸落射照明ユニット2は、図示を省略しており、レンズモジュール1の外観は、図3及び図4と異なり概念的に示している。レンズスタンド62は、レンズモジュール1を上下動することが可能に取りつけてある回動支柱81と、回動支柱81を水平方向の回転軸を中心として回動することが可能に支持する回動機構82と、回動機構82が上方に設けてある固定支柱83と、固定支柱83が立設してある基台84と、固定支柱83又は基台84に設けてあり、対象物6を載置するステージ61とを備える。   FIG. 14 is a perspective view showing the configuration of the lens stand 62 of the magnification observation apparatus using the lens module 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 14 illustrates the lens module 1 to which the camera 5 is already connected. In FIG. 14, the coaxial epi-illumination unit 2 of the lens module 1 is not shown, and the external appearance of the lens module 1 is conceptually shown unlike FIGS. The lens stand 62 has a rotating support column 81 attached so that the lens module 1 can be moved up and down, and a rotating mechanism that supports the rotating support column 81 so as to be able to rotate around a horizontal rotation axis. 82, a fixed support 83 on which the rotation mechanism 82 is provided above, a base 84 on which the fixed support 83 is erected, and the fixed support 83 or the base 84, on which the object 6 is placed. The stage 61 to be provided.

なお、ステージ61は、例えばX−Y−θ(回転)ステージであり、例えば固定支柱83に止ネジ等により固定されている。回動機構82は、水平方向の回転軸を中心として回動支柱81を回動可能とする。これにより、ステージ61に載置された対象物6を撮像する角度を変えることができる。   The stage 61 is, for example, an XY-θ (rotation) stage, and is fixed to the fixed support 83 with a set screw or the like, for example. The rotation mechanism 82 enables the rotation column 81 to rotate about a horizontal rotation axis. Thereby, the angle which images the target object 6 mounted on the stage 61 can be changed.

以下、レンズスタンド62の構成に関し、具体的に説明する。レンズスタンド62の基台84上の一端には、剛性を有する固定支柱83及び固定支柱83の前面に嵌め込むことが可能に設けてある支持台91が取り付けられている。固定支柱83は、レンズモジュール1を支持し、支持台91は対象物6を載置するステージ61を支持する。   Hereinafter, the configuration of the lens stand 62 will be specifically described. At one end on the base 84 of the lens stand 62, a fixed support column 83 having rigidity and a support table 91 provided so as to be fitted to the front surface of the fixed support column 83 are attached. The fixed support 83 supports the lens module 1, and the support base 91 supports the stage 61 on which the object 6 is placed.

固定支柱83は、上部に回動機構82を備えている。回動機構82の孔部には、回動軸が係合されている。これにより、回動支柱81は、水平軸の周りに回動(傾斜)することが可能になっている。回動支柱81には、Z軸方向に摺動することが可能なスライダ92が取り付けられている。スライダ92には、カメラ取り付け部93が固定されている。カメラ取り付け部93には、レンズモジュール1がZ軸方向に沿って取り付けられている。   The fixed column 83 includes a rotation mechanism 82 at the top. A rotation shaft is engaged with the hole of the rotation mechanism 82. Thereby, the rotation support | pillar 81 can be rotated (inclined) around a horizontal axis. A slider 92 that can slide in the Z-axis direction is attached to the rotating support column 81. A camera mounting portion 93 is fixed to the slider 92. The lens module 1 is attached to the camera attachment portion 93 along the Z-axis direction.

一方、ユーザが調整つまみ94を操作することにより、ステージ61をZ軸方向の所定の位置に設定する。すなわち、X軸方向から見た場合に、ステージ61の上面の高さが、回動支柱81の回動軸の高さに一致するよう設定する。   On the other hand, when the user operates the adjustment knob 94, the stage 61 is set at a predetermined position in the Z-axis direction. That is, the height of the upper surface of the stage 61 is set to match the height of the rotation shaft of the rotation column 81 when viewed from the X-axis direction.

レンズスタンド62の回動支柱81の傾斜方法について説明する。図14は、レンズスタンド62の回動支柱81が傾斜することなくZ軸に沿って固定されている状態を示している。それに対して、図15は、レンズスタンド62の回動支柱81が所望の角度に傾斜させる様子を示す模式図である。図14に示すような構成を有するスタンド装置を用いることにより、高さの異なる対象物6を観察する場合においても、スライダ92の鉛直方向の高さ、ステージ61の鉛直方向の高さを調整することによって、レンズモジュール1に連結されているカメラ5の焦点位置と対象物6の観察ポイントとを一致させることができる。   A method for inclining the rotating column 81 of the lens stand 62 will be described. FIG. 14 shows a state in which the rotating column 81 of the lens stand 62 is fixed along the Z axis without being inclined. On the other hand, FIG. 15 is a schematic view showing a state in which the rotation support 81 of the lens stand 62 is inclined at a desired angle. By using the stand device having the configuration as shown in FIG. 14, the vertical height of the slider 92 and the vertical height of the stage 61 are adjusted even when observing the object 6 having different heights. Thus, the focal position of the camera 5 connected to the lens module 1 and the observation point of the object 6 can be matched.

図16は、レンズスタンド62の回動支柱81を傾斜させて撮像した場合の例示図である。図16(a)はカメラ5にて撮像する上下方向が、図15の奥行き方向である場合に対象物6を撮像した画像の例示図である。左から順に、回動支柱81を傾けることによりレンズモジュール1を左方向へ傾斜した場合、直立している場合、右方向へ傾斜した場合、それぞれの位置で撮像した画像を示している。   FIG. 16 is an exemplary view when imaging is performed with the rotation support 81 of the lens stand 62 tilted. FIG. 16A is an illustration of an image obtained by imaging the object 6 when the up-down direction imaged by the camera 5 is the depth direction of FIG. From left to right, when the lens module 1 is tilted leftward by tilting the rotation support column 81, when standing upright, when tilting rightward, images taken at respective positions are shown.

それに対して、図16(b)はカメラ5にて撮像する上下方向が、図15のレンズモジュール1が傾斜する方向である場合に対象物6を撮像した画像の例示図である。左から順に、回動支柱81を傾けることによりレンズモジュール1を左方向へ傾斜した場合、直立している場合、右方向へ傾斜した場合、それぞれの位置で撮像した画像を示している。図16(a)と比べて、対象物6を90度異なる角度から撮像することができ、ユーザのニーズに応じて撮像する位置を変えることができる。   On the other hand, FIG. 16B is an illustration of an image obtained by capturing the object 6 when the up-down direction captured by the camera 5 is the direction in which the lens module 1 in FIG. 15 is inclined. From left to right, when the lens module 1 is tilted leftward by tilting the rotation support column 81, when standing upright, when tilting rightward, images taken at respective positions are shown. Compared to FIG. 16 (a), the object 6 can be imaged from an angle different by 90 degrees, and the imaging position can be changed according to the user's needs.

また、図16(c)は図16(b)に対してステージ61も90度回転させた場合に対象物6を撮像した画像の例示図である。左から順に、回動支柱81を傾けることによりレンズモジュール1を左方向へ傾斜した場合、直立している場合、右方向へ傾斜した場合、それぞれの位置で撮像した画像を示している。図16(a)と比べて、対象物6をさらに異なる角度から撮像することができ、ユーザのニーズに応じて撮像する位置を変えることができる。   FIG. 16C is an illustration of an image obtained by capturing the object 6 when the stage 61 is also rotated 90 degrees with respect to FIG. From left to right, when the lens module 1 is tilted leftward by tilting the rotation support column 81, when standing upright, when tilting rightward, images taken at respective positions are shown. Compared to FIG. 16A, the object 6 can be imaged from a different angle, and the imaging position can be changed according to the user's needs.

以上のように本実施の形態によれば、微分干渉観察を行う場合、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、微分干渉用DICプリズム15を、互いに直交する2つの偏光軸方向が、ポラライザ21の偏光軸方向に対していずれも略45度となるように配置してあり、λ/4波長板7を、高速軸又は低速軸がポラライザ21の偏光軸方向と略45度となるように配置する。このように光学系を構成することにより、対象物6の平坦な部分で反射した光はアナライザ9を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ4及びλ/4波長板7をレンズモジュール1に搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。   As described above, according to the present embodiment, when differential interference observation is performed, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 have a parallel Nicol positional relationship, The interference DIC prism 15 is arranged so that the two polarization axis directions orthogonal to each other are approximately 45 degrees with respect to the polarization axis direction of the polarizer 21, and the λ / 4 wavelength plate 7 is placed on the high-speed axis. Or it arrange | positions so that a low-speed axis may be about 45 degree | times with the polarization-axis direction of the polarizer 21. FIG. By configuring the optical system in this way, the light reflected by the flat portion of the object 6 cancels each other when passing through the analyzer 9, so that the original purpose of differential interference observation such as recognition of minute defects can be achieved. Easier to achieve. That is, in the case where differential interference observation is performed even though the low-magnification objective lens 4 and the λ / 4 wavelength plate 7 are mounted on the lens module 1 as in the case of normal observation, a flat portion without defects. Since an observation image that darkens and an uneven portion with defects becomes bright can be acquired, a minute defect can be detected more reliably.

また、通常観察を行う場合には、ポラライザ21の偏光軸とアナライザ9の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ21の偏光軸を配置し、微分干渉用DICプリズム15を取り外すことにより、フレアのない通常観察を行うことが可能となる。   When performing normal observation, the polarization axis of the polarizer 21 is arranged so that the polarization axis of the polarizer 21 and the polarization axis of the analyzer 9 are in a crossed Nicols positional relationship, and the differential interference DIC prism 15 is removed. It is possible to perform normal observation without flare.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変更、改良等が可能である。例えばλ/4波長板7の高速軸がポラライザ21の偏光軸方向と略45度となるように配置しているが、低速軸がポラライザ21の偏光軸方向と略45度となるように配置しても良いことは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and improvements can be made within the scope of the present invention. For example, the high-speed axis of the λ / 4 wave plate 7 is arranged so as to be approximately 45 degrees with the polarization axis direction of the polarizer 21, but the low-speed axis is arranged so as to be approximately 45 degrees with the polarization axis direction of the polarizer 21. Needless to say.

また、図5においてλ/4波長板7を光軸に対して少し傾けて記載しているが、λ/4波長板7の傾きは対物レンズ4のNA(開口数)より大きくしておくことが好ましい。対物レンズ4は、NA範囲内の光をカメラ5まで誘導するので、λ/4波長板7を少し傾けておくことによりλ/4波長板7において直接反射した直接反射光がカメラ5まで到達する心配がなくなる。ただし、傾けすぎた場合には、対物レンズ4と対象物6の距離が短くなって使い勝手が悪くなるため、NAより少し大きくしておくことがより好ましい。   In FIG. 5, the λ / 4 wavelength plate 7 is shown slightly tilted with respect to the optical axis, but the inclination of the λ / 4 wavelength plate 7 should be larger than the NA (numerical aperture) of the objective lens 4. Is preferred. Since the objective lens 4 guides light within the NA range to the camera 5, the direct reflected light directly reflected by the λ / 4 wavelength plate 7 reaches the camera 5 by tilting the λ / 4 wavelength plate 7 slightly. No worries. However, if it is tilted too much, the distance between the objective lens 4 and the object 6 is shortened and the usability is deteriorated.

1 レンズモジュール
2 同軸落射照明ユニット
3 光源
4 対物レンズ
5 カメラ
6 対象物
7 λ/4波長板(偏光変換部材)
8 ハーフミラー(光透過部材)
9 アナライザ(検光子)
15 微分干渉用DICプリズム(複屈折光学部材)
21 ポラライザ(偏光子)
61 ステージ(載置部)
81 回動支柱
82 回動機構
83 固定支柱
84 基台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens module 2 Coaxial epi-illumination unit 3 Light source 4 Objective lens 5 Camera 6 Target object 7 (lambda) / 4 wavelength plate (polarization conversion member)
8 Half mirror (light transmission member)
9 Analyzer (analyzer)
15 DIC prism for differential interference (birefringent optical member)
21 Polarizer
61 stage (mounting part)
81 Rotating strut 82 Rotating mechanism 83 Fixed strut 84 Base

Claims (6)

光源からの光を偏光する偏光子と、
該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、
該光透過部材で反射した光を、互いに直交して、位相差のない2つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、
該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、
該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、
前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子と
を有し、
前記偏光子及び前記検光子は、偏光軸方向が互いに平行となるように配置してあり、
前記複屈折光学部材は、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記2つの偏光軸方向がいずれも45度となるように配置してあり、
前記偏光変換部材は、高速軸又は低速軸を有し、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と45度となるように配置してあることを特徴とするレンズモジュール。
A polarizer that polarizes light from the light source;
A light transmissive member that reflects a part of the light that has passed through the polarizer, guides it to the object along the light receiving axis direction of the camera that can be coupled, and transmits a part of the reflected light from the object; ,
A birefringent optical member capable of separating and detaching the light reflected by the light transmitting member into light of two polarization axis directions orthogonal to each other and having no phase difference ; and
An objective lens that condenses the light that has passed through the birefringent optical member and irradiates the object;
A polarization conversion member that converts the polarization state of the light that has passed through the objective lens;
An analyzer that polarizes part of the reflected light from the object that has passed through the light transmitting member;
The polarizer and the analyzer, Yes disposed so that the polarization axes direction is flat line to each other,
The birefringent optical member relative to the polarization axis of the polarizer, Yes in the two directions of the polarization axes are disposed so that both 4 5 degrees,
Lens module, wherein the polarization conversion member, which has a fast axis or slow axis, any of the axes are arranged such that the polarization axis direction and 4 5 ° of the polarizer.
前記検光子は固着してあり、
前記複屈折光学部材の、互いに直交する前記2つの偏光軸方向が、前記検光子の偏光軸方向に対して45度となるように前記複屈折光学部材を挿入することが可能な第1の開口部と、
前記偏光子の偏光軸方向が前記検光子の偏光軸方向と互いに平行又は垂直になるように前記偏光子を挿入することが可能な第2の開口部と
を備えることを特徴とする請求項1記載のレンズモジュール。
The analyzer is fixed;
Said birefringent optical element, said two polarization axes directions perpendicular to each other, the relative polarization axis of the analyzer with 4 5 degrees to become the birefringent optical element a first that can be inserted as An opening,
Polarization axis direction with each other on a flat Komata polarization axis direction of the polarizer the analyzer and further comprising a second opening capable of inserting the polarizer such that vertically into The lens module according to claim 1.
前記第2の開口部に挿入される前記偏光子は、偏光軸の角度を変更することが可能としてあることを特徴とする請求項2記載のレンズモジュール。   The lens module according to claim 2, wherein the polarizer inserted into the second opening is capable of changing an angle of a polarization axis. 前記偏光変換部材は、前記対物レンズと対象物との間に配置してあることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のレンズモジュール。   The lens module according to any one of claims 1 to 3, wherein the polarization conversion member is disposed between the objective lens and an object. 請求項1乃至4のいずれか一項に記載のレンズモジュールと、
該レンズモジュールを上下動することが可能に取りつけてある回動支柱と、
該回動支柱を水平方向の回転軸を中心として回動することが可能に支持する回動機構と、
該回動機構が上方に設けてある固定支柱と、
該固定支柱が立設してある基台と、
前記固定支柱又は前記基台に設けてあり、対象物を載置する載置部と
を備えることを特徴とする拡大観察装置。
The lens module according to any one of claims 1 to 4,
A rotating column that is mounted so that the lens module can be moved up and down;
A rotation mechanism that supports the rotation column so that the rotation column can be rotated around a horizontal rotation axis;
A fixed support column in which the rotation mechanism is provided above;
A base on which the fixed column is erected;
A magnifying observation apparatus, comprising: a mounting portion that is provided on the fixed column or the base and on which an object is mounted.
光源からの光を偏光する偏光子と、
該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、
該光透過部材で反射した光を、互いに直交して、位相差のない2つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、
該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、
該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、
前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子と
を有するレンズモジュールを用いて拡大観察する拡大観察方法であって、
前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに平行となるか垂直となるかを切り替えることが可能であり、
前記複屈折光学部材を、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記2つの偏光軸方向がいずれも45度となるように配置し、
前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに平行となるように配置した場合、高速軸又は低速軸を有する前記偏光変換部材を、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と45度となるように配置することを特徴とする拡大観察方法。
A polarizer that polarizes light from the light source;
A light transmissive member that reflects a part of the light that has passed through the polarizer, guides it to the object along the light receiving axis direction of the camera that can be coupled, and transmits a part of the reflected light from the object; ,
A birefringent optical member capable of separating and detaching the light reflected by the light transmitting member into light of two polarization axis directions orthogonal to each other and having no phase difference ; and
An objective lens that condenses the light that has passed through the birefringent optical member and irradiates the object;
A polarization conversion member that converts the polarization state of the light that has passed through the objective lens;
A magnification observation method for magnifying and observing using a lens module having an analyzer that polarizes part of reflected light from the object that has passed through the light transmitting member,
Wherein the polarizer and the analyzer, the polarization axis direction can switch whether a or vertical a flat line to each other,
It said birefringent optical element, with respect to the polarization axis of the polarizer, arranged said as two directions of the polarization axes is 4 5 times none,
Wherein the polarizer and the analyzer, when the polarization axis direction is disposed such that the flat line with each other, the polarization conversion member, the polarization axis direction of any axis is the polarizer having a fast axis or slow axis And an enlarged observation method characterized by being arranged so as to be 45 degrees.
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