JPH02250016A - 落射暗視野照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は顕微鏡の照明装置、特に照明光源の光束を有効
利用した落射暗視野照明装置に関する。

［従来の技術］ 顕微鏡の観察に当たっては、観察対象が比較的粗い部位
の検査については明視野照明が用いられるが、観察対象
が比較的細かな部位の検査、例えばＩＣの回路パターン
の傷、ゴミの有無等の検査については、暗視野照明が必
要とされる。

従来、暗視野照明は照明用光源の全光束のうちの照明用
レンズで受光できる範囲の光束のみを利用していた。第
３図に従来の装置の一例を示す。これは、観察光軸上に
対物レンズ１及び暗視野レンズ２を配置するとともに、
観察光軸と直交する軸上に沿って図示しない光源からの
光を観察光軸に対して直交する平行光線とする照明レン
ズ３及び絞り４を配置し、この先軸と照明用と円形状ハ
ーフミラ一部６と内部が透明部７Ａとされた暗視野照明
用のリング状完全反射ミラ一部７とを並列的にくみこん
が新涼ユニット８を図示しないスライドガイドによって
各光軸に対して直交方向へスライド可能に保持した構造
である。

従って、切換ユニット８をスライドさせれば、明暗視野
の切換を行なうことができる。つまり、切換ユニット８
をスライドさせハーフミラ一部６を光軸上に位置させれ
ば、照明レンズ３からの平行光線のうちハーフミラ一部
６に照射されるから、明視野観察が可能となる。

一方、完全反射ミラ一部７を光軸上に位置させれば、照
明レンズ３からの平行光線のうち完全反射ミラ一部７に
照射される光のみが暗視野照明レンズ２を通って検査対
象物９に照射されるから、暗視野観察が可能になる。

また、本出願人は実願昭６２−７０３０９号において、
明視野照明と暗視野照明との切り換え可能な顕微鏡の落
射暗視野照明装置を提案している。第４図にそれを示す
。第４図に示される装置は、第３図に示される装置の有
する欠点を改良したものである。すなわち、第３図に示
される装置は、切換ユニット８全体をスライドさせる構
造であるため、切換ユニット８の取り付は位置や姿勢、
部品精度が重要となり要求される高い部品精度と組立精
度はコスト高を招いていた。第４図に示される装置は、
第Ｓ図に示される明暗視野切換スライド３１をスライド
することにより、構造的に簡易に明暗視野の切り換えを
可能にしたものである。

第４図において、顕微鏡本体１１には、照明光路用筒１
２が水平に形成されているとともに、この照明光路用筒
１２が水平に軸線に対して直角に対物レンズ鏡筒１３が
取り付けられている。対物レンズ鏡筒１３の内部には、
観察光軸上に対物レンズ１４が収納されているとともに
、その対物レンズ１４の外周にリング状の暗視野照明レ
ンズ１５が収納されている。

前記照明光路用筒１２内において、観察光軸上には照明
用ミラー２１が、観察光軸に対して４５°の角度で取り
付けられている。照明用ミラー２１は、暗視野照明用の
リング状完全反射ミラ一部２１Ａ内に明視野照明用の円
形状ハーフミラ一部２１を有する構成である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、図３又は図４に示されるいずれの照明装
置においても、暗視野照明に利用される光束は、照明用
光源の全体のうちの一部である外側円環状の光束のみで
ある。

一方、観察対象が細かい部位であることが多い暗視野照
明による観察にあっては、観察対象物により照明光が散
乱された後、対物レンズを経て結像に寄与する光束の全
照明光束に対する割合は、比較的大きい部位を観察対象
物とする明視野照明の場合に比べて相対的に極めて小さ
い。

暗視野照明と明視野照明との光源光束量の分配を円環状
光束の断面積と中央部の円状光束の断面積との比を変え
ることにより、暗視野照明を相対的に明るくすることも
理論上可能である。しかし、対物レンズの開口数とも関
係して明視野照明の場合に中央部の円状光束の断面積を
小さくすることは限度がある。

そのため、明視野照明の場合は光量は十分であるにもか
かわらず暗視野照明には光量が不十分であるため、照明
光源を大型化して光量を増やさざるを得なかった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、照明用光源
の光束を有効に利用した顕微鏡の落射暗視野照明装置を
提供するものである。

［課題を解決するための手段］ そのため１本発明では、明視野照明に寄与する光束のす
べてを暗視野照明の場合においても寄与させる工夫をし
たものである。

具体的には、顕微鏡の対物レンズの光軸に対し円環状に
照射する落射暗視野照明装置において、照明用光源から
出射された光線束を収束化させる収束用レンズと、前記
収束用レンズの光軸と同軸に配設され、かつ、前記収束
用レンズによって収束化された光線束を円環状の平行光
線束に変換する軸対称円錐状レンズ群とを備えたことを
特徴とする。ここで、収束用レンズが照明用光源から出
射された光線束を平行化させるためのコリメータレンズ
であることを特徴とする場合が含まれる。更に、明視野
照明との切り換え可能な顕Ｗ１鏡の暗視野照明装置にお
いて、照明用光源から出射された光線束を平行化させる
収束用レンズと、前記収束用レンズの光軸と同軸に着脱
可能に配設され、かつ、前記収束用レンズによって収束
化された光線束を円環状の平行光線束に変換する軸対称
円錐状レンズ群と、前記軸対称円錐状レンズ群を抜き去
った場合に照明用光源の像を対物レンズの像側焦点位置
に結像させる結像レンズとを備え、 前記軸対称円錐状レンズ群が配設されたままの場合には
暗視野照明となり、前記軸対称円錐状レンズを抜き去っ
た場合には暗視野照明となる、明視野照明との切り換え
可能であることを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、照明用光源から放射された光束は収
束用レンズにより軸対称円錐状レンズ詳の入射口径に収
まるように収束させられ、軸対称円錐状レンズ群に入射
した光束はまず中央部が円錐状に空洞の光束に変換され
、終段の軸対称円錐状レンズにより、円環状の平行光線
束として出射する。この光束が対物レンズに対しその周
囲を囲むように入射する。

また、明視野照明として使用する場合には、軸対称円錐
状レンズ群を除去し、収束用レンズと結像用レンズとに
より照明光源の像を対物レンズの像側焦点位置に結像さ
せる。

［実地例］ 本発明の一実地例を図面を参照して説明する。しかし、
これによって、この発明が限定されるものではない。第
１図は本発明の落射暗視野照明装置の概念図であり、照
明用光源６１は、例えばハロゲンランプである。収束用
レンズ６２は、本実施例ではコリメーターレンズであり
、照明用光源６１から放射された光束を平行化させる。

収束用レンズ６２は凹レンズ６２Ａと凸レンズ６２Ｂと
よりなる張り合おせレンズである。軸対称円錐状レンズ
群６３は、軸対称円錐状レンズ６３Ａと軸対称円錐状レ
ンズ６３Ｂとより構成される。軸対称円錐状レンズ６３
Ａの前面は平面であり、その後面は軸対称の頂角１０５
．７°の円錐状にくくり取られた面となっている。軸対
称円錐状レンズ６３Ｂの前面は頂角１２２．２°の円錐
状にくくり取られた面となっており、その後面は軸対称
の頂角３８゜９″の円錐状の面を有する。軸対称円錐状
し、ンズ群６３の材質は加工の容易なアクリル樹脂であ
る。結像用レンズ６４は凸レンズ６４Ａと凹レンズ６４
Ｂとよりなる張り合わせレンズであり、その径は軸対称
円錐状レンズ６３Ｂから出射する円環状の光線束の内径
より小さくしである。レンズ支持ガラス板６５は透明ガ
ラスの平行板であり、結像レンズ６４に密着して置かれ
、円環状の光線束の内径より小さい径の結像レンズ６４
を支持する目的を有する。照明用ミラー６６は対物レン
ズ６７の光軸に対し４５＠の位置に配置されその周辺部
はリング状完全ミラ一部６６Ａとハーフミラ一部６６Ｂ
とからなる。対物レンズ６７の周辺には暗視野照明レン
ズ６８が設置されている。照明用光源６１、収束用レン
ズ６２、軸対称円錐状レンズ部６３、結像用レンズ６４
は、対物レンズの光軸と９０゜の位置にある光軸に対し
て同軸に配置されている。

軸対称円錐状レンズ部６３は光束路から着脱可能である
。軸対称レンズ部６３が光束路にある場合は照明装置は
暗視野照明装置となる。この場合、照明用光源６１から
出射した光束は収束用レンズ６２により平行化され、次
に軸対称円錐状レンズ群６３により円環状の平行光線束
に変換され、その円環状の平行光線束はレンズ支持ガラ
ス板６５を通りリング状完全反射ミラ一部６６Ａで反射
され暗視野照明レンズ６８に導かれ、検査対象物６９に
照射される。

次に、軸対称円錐状レンズ６３で円環状平行光束が形成
される過程を詳しく説明する。収束用レンズ６２より出
射して軸対称円錐状レンズ６３Ａの前面に入射した平行
光線束は屈折することなく平行に伝播し、軸対称円錐状
レンズ６３の後面で光軸に対して軸対称的にプリズム作
用により屈折する結果、中心部が空洞の円錐状光線束と
なる。その円錐状光線束が軸対称円錐状レンズ６３Ｂの
前面への入射に際し入射角がゼロになるように前面の円
錐状くくり抜きの頂角を設定しである。したがって、光
線束はそのまま軸対称円錐状レンズ６３Ｂの内部を伝播
しその後面で軸対称円錐状レンズ６３Ａの後面における
と同様に光軸に対して軸対称的なプリズム作用により屈
折する。軸対称円錐状レンズ６３Ｂの後面からの出射光
線束が光軸と平行になるように設定されている。その結
果、円環状平行光線束が軸対称円錐状レンズ群から出射
されるのである。

軸対称円錐状レンズ群６３が除去された場合には照明装
置は明視野照明装置となる。収束用レンズ６２より出射
した平行光線束は結像レンズ６４により対物レンズ６７
の像側焦点位置７０に結像し、い力ゆるケーラー照明と
して対物レンズ６７をへて検査対象６９に照射される。

第２図は従来のＫｆ視野照明の有効光線束領域（斜線で
図示）と本実施例における有効光線束領域とを比較して
示したものである。収束用レンズ６２に入射断面で光線
束を比較すると、従来の場合は外径ｒ２＝１３ｍｍと内
径ｒ、＝１０ｍｍに囲まれる円環状の光束が照明に寄与
するのに対し、本実施例では外径ｒ２＝１３ｍｍの円状
の光束が照明に寄与する。従って、本実施例においては
従来よりもｒ２２　／　（ｒ　２２ｒｘ”）＝１３２／
（１３２１０２）＝２゜４倍、照明用光源の光束を有効
利用できることになる。

［効果］ 以上の通り、本発明によれば照明用光源の容量を大きく
することなく、照明光束の有効利用により従来より明る
い落射暗視野照明装置を提供することができる。

本実地例において、照明用光源６１としてハロゲンラン
プと例示したが、水銀ランプやタングステンランプでも
もちろんよい。また、軸対称円錐状レンズ６２はアクリ
ル樹脂以外の樹脂でもよく、またガラスでもよい。軸対
称円錐状レンズ６３Ａ、６３Ｂの頂角は、その材質の屈
折率により異となり、対物レンズの外周を通り暗視野照
明レンズ６８に円環状の平行光線束として入射するよう
に定められるものであればよい。また、レンズ支持ガラ
ス板６５は透明平行ガラスの平板に限るものでなく、結
像レンズ６４を円環状の平行光線束の内側に保持し、か
つ、暗視野照明の場合の円環状平行光線束の方向を変え
ないような構成であればなんでもよい。

収束レンズ６２および結像レンズ６４は２枚の張り合わ
せレンズに限らず、１枚又は３枚以上で構成してもよい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の一つを示す概念図である。第
２図は、本発明の実施例において利用される有効光束を
比較した図である。第３図は、従来の暗視野照明の装置
を示した図であり、第４図は第３図で示した装置を改良
した従来の暗視野照明の装置を示した図であり、第５図
は、第４図に示す従来の装置における明暗視野切換スラ
イドを示す図である。 ６２・・・収束用レンズ、６３・・・軸対称円錐状レン
ズ群、６４・・・結像用レンズ、６５・・・レンズ支持
ガラス板、６６・・・照明ミラー、６６Ａ・・・リング
状完全反射ミラー、６６Ｂハーフミラ一部、６８・・・
暗視野照明レンズ、７０・・・対物レンズ。 ７面の浄書（内容に変更なし） 第 図 ダボの浄書（内容に変更なし） ｔ− Ｐ：１１し℃大束ら内千径 −ヨ月し足光末へ外キ径 第 図 手続補正書（旗） １、事件の表示　平成　１年　特許類　第７１５３７号
２、発明の名称 落射暗視野照明装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　〒１０８東京都港区芝五丁目３１番１９号名　称
　　株式会社　ミツトヨ 代表者　　沼１）恵照 ４、代理人 住　所　　〒２１３神奈川県川崎市高津区板戸１６５番
地６、補正の対象 ７、補正の内容 図面 願書に最初に添付した第１図及び

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、顕微鏡の対物レンズの光軸に対し円環状に照射する
   落射暗視野照明装置において、 照明用光源から出射された光線束を収束化させる収束用
   レンズと、 前記収束用レンズの光軸と同軸に配設され、かつ、前記
   収束用レンズによって収束化された光線束を円環状の平
   行光線束に変換する軸対称円錐状レンズ群とを備えたこ
   とを特徴とする顕微鏡の落射暗視野照明装置。 ２、請求項１における収束用レンズが、照明用光源から
   出射された光線束を平行化させるためのコリメータレン
   ズであることを特徴とする顕微鏡の落射暗視野照明装置
   。 ３、明視野照明との切り換え可能な顕微鏡 の暗視野照明装置において、 照明用光源から出射された光線束を平行化させる収束用
   レンズと、 前記収束用レンズの光軸と同軸に着脱可能に配設され、
   かつ、前記収束用レンズによって収束化された光線束を
   円環状の平行光線束に変換する軸対称円錐状レンズ群と
   、 前記軸対称円錐状レンズ群を抜き去った場合に照明用光
   源の像を対物レンズの像側焦点位置に結像させる結像レ
   ンズとを備え、 前記軸対称円錐状レンズ群が配設されたままの場合には
   暗視野照明となり、前記軸対称円錐状レンズを抜き去っ
   た場合には明視野照明となる、明視野照明との切り換え
   可能な顕微鏡の落射暗視野照明装置。