JPH0428084B2 - - Google Patents
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- JPH0428084B2 JPH0428084B2 JP55068997A JP6899780A JPH0428084B2 JP H0428084 B2 JPH0428084 B2 JP H0428084B2 JP 55068997 A JP55068997 A JP 55068997A JP 6899780 A JP6899780 A JP 6899780A JP H0428084 B2 JPH0428084 B2 JP H0428084B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/06—Means for illuminating specimens
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0009—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only
- G02B19/0014—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only at least one surface having optical power
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
本発明はテレセントリツク照明系、特に照明領
域を連続的に変え得るズーム方式のものの改良に
関する。 従来、例えば投影検査器における照明系では、
測定時の合焦誤差による影響を極力小さくするた
めに、テレセントリツク照明が採用されている。
さらに倍率を変化させても常に明るい投影像を得
るために、対物レンズの倍率変化に応じて照明領
域を変えることのできるズーム方式等種々の変倍
方式が提案されている。しかしながら、投影検査
器等では、構造上照明レンズから試料面、すなわ
ち投影レンズの焦平面までの距離を大きくしなけ
ればならず、このことが照明系の設計上大きな制
限となつていた。特に、従来の方式では例えば第
１図に示すごとく、高倍率用の狭い領域の照明へ
変倍するにつれて、周辺光が有効に使えなくなり
効率が悪くなりがちである。すなわち、第１図中
で，，はそれぞれ高倍率、中倍率、低倍率
の照明状態を示すが、図示のように、，の
中、低倍率の場合には照明系の合成焦点距離が長
いため、光束径が大きくまた図中点線で示した斜
光線の光軸とのなす角度が小さいため、試料面Ο
上での周辺光は然程不足しないのに対し、の高
倍率の場合には、合成焦点距離が短いため、光束
径が小さくなるとともに斜光線の主光線Ｐの角度
が大きくなり、斜光線は試料面Οから全く外れ極
めて効率の悪い照明状態となる。このような高倍
率側での悪化の解消策として、便宜的に多くの装
置では集光照明を採用しているのが現実である。
しかしこの方法ではテレセントリツク照明の条件
が成立しないため、測定機等の高精度を要求され
る装置の照明系としては決して満足できるもので
はなかつた。 本発明の目的は、上述のごとき欠点を解決し、
高倍率から低倍率までの広い変倍範囲にわたつて
常に効率良いテレセントリツク照明を可能とする
照明系を提供することにある。 本発明の構成は、試料即ち被照明物体側より順
に、収斂性の第１群、発散性の第２群、収斂性の
第３群、収斂性の第４群及び第４群の焦点位置に
配置された光源とを有し、この光源の像を第１群
と第３群との間に形成しつつ第２群と第３群とを
それぞれ光軸にそつて移動することによつて、高
倍率用と低倍率用との間のテレセントリツク照明
状態を連続的に変えるものである。具体的には、
光源の像が第２、第３、第４群により第１群と第
２群との間に形成される高倍率側の場合には、光
源像の位置を第１群の光源側焦点に合致させつつ
第２、第３群を移動させ、第２群が第１群により
近づき光源像を横切り、光源像が第３群と第４群
とにより、第２群と第３群との間に形成される低
倍率側の場合には、この光源像の位置を第１群と
第２群との合成系の光源側焦点に合致させつつ、
第２群と第３群とをそれぞれ連続的に移動させる
ものである。 以下、本発明の構成を図面を用いて詳述する。 第２図は本発明による一実施例の基本構成図
で、被照明物体Ο側より順に静止した収斂性の第
１群（L1）、夫々光軸にそつて可能な発散性の第
２群（L2）と収斂性の第３群（L3）、静止した収
斂性の第４群（L4）で構成される。光源を第４
群（L4）の焦点の位置に置くことにより第３群
（L3）と第４群（L4）の間を平行系としさらに光
源像がレンズ系内の第１群（L1）と第３群（L3）
との間で１回形成される。 第２図は高倍レンズ使用位置であり、第２群
（L2）を第３群（L3）の被照明物体側焦点と第３
群（L3）の間に置き、さらに光源像S′が第１群
（L1）の焦点上に形成されるよう構成されてお
り、図中点線で示した斜光線の主光線Ｐは物体面
Οの中心に達している。この時光源像S′の倍率β
は、F23を第２群（L2）と第３群（L3）との合成
焦点距離、4を第４群の焦点距離とすると、β＝
F23／4で与えられる。光源側の光束の開き角を
αとすれば光源像側の光束の開き角α′はtanα′＝
１／βtanαで与えられる。したがつて照明視野の
大きさは第１群（L1）の焦点と光源像が一致
していれば＝1・tanα′で与えられる。第１群
（L1）の焦点距離1の最低値は低倍の有効視野が
一般に比較的大きいことによりある程度収差を良
好に保つためには制限される。このため高倍の小
さい視野に照明光束径を出来るだけ近づけ能率よ
く照明するためには、光源像の倍率βを大とし、
光源像側の開き角α′を小とする必要があり、本発
明の場合は第２群（L2）と第３群（L3）の焦点
距離と間隔を適当にとることにより容易に可能で
ある。 さらに、高倍率用の照明においては周辺光束ま
で照明光束として有効に利用するためには、射出
瞳を物体面Οの近傍に形成することが必要であ
り、本レンズ系の場合光源Ｓに近い第４群（L4）
の近傍に、絞り或は絞りに相当するものを設定す
れば光束を有効に使う上で有利で、その絞りの像
を物体面Οの近傍に形成すればよい。実際的には
第４群の口径自体が絞りの役割を果している。本
発明の構成において、変倍比を大きくとるために
は第２群（L2）の発散性の屈折力が比較的強く
なるため、高倍レンズ使用位置では第２群（L2）
と第３群（L3）との合成系による絞りの像（虚
像）は第２群（L2）の第３群（L3）側近傍に形
成される。第１群（L1）によるこの絞りの像は
第１群（L1）の物体側焦点の位置より遠くに形
成されることより投影検査器で必要な第１群
（L1）と物体面Οとの間隔を十分とつても射出瞳
の位置を物体面とほぼ一致させることが可能であ
る。 第２図のごとく低倍へ変倍するにつれて、第
２群（L2）と第３群（L3）の間隔を増大させ、
かつ第１群（L1）の焦点と光源像S′とが一致する
よう第２群（L2）と第３群（L3）のそれぞれを
移動する。この間隔の増大による第２群（L2）
と第３群（L3）の合成系の焦点距離F23の減少に
よつて光源像の倍率βが減少し、そのことにより
光源像側の光束の開き角α′が増大し低倍側で必要
なより大きい照明光束が得られる。 投影検査器に於いては、一般に低倍から高倍ま
での広い範囲での変倍が可能となつており、照明
系についても各倍率で最適に照明するためには同
じく広範囲での変倍が必要となる。本発明では高
変倍を可能とするため第２図，のごとく第２
群（L2）が第１群（L1）の焦点を乗り越えて移
動可能なように構成し、光源像S′が第１群（L1）
と第２群（L2）との合成系の焦点と一致するよ
うに第２群（L2）と第３群（L3）とを移動させ
る。この場合の光源像の倍率β′は3を第３群
（L3）の焦点距離とすると、β′＝3／4＝一定
（＜β）で与えられ光源像側の光束の開き角α″は
tanα″＝１／β′・tanα（α″＜α）となる。この時
の照明視野′はF12を第１群（L1）と第２群（L2）
の合成焦点距離とすると′＝F12・tanα″で与えら
れ、第１群（L1）と第２群（L2）との間隔の減
少によるF12の増大とともに大きくなる。 尚、第２図中、点線で示したごとく斜光線が物
体面Οの中心に達しているのは（）の高倍状態
のみであるが、他の低倍の場合には、光束径が大
きくなるとともに斜光線の角度が小さくなるた
め、物体面の周辺部でも実用上十分な照明がなさ
れている。従つてこのような構成により、高倍は
もちろんのこと低倍に於いても能率良く照明で
き、しかも第２群（L2）が第１群（L1）の焦点
を乗り越えて移動可能に構成したことにより、よ
り広い範囲での変倍が可能となつた。照明系の開
口数（N.A.）については照明視野に従属する形
で変化する。 以下に本発明による実施例として第２図に示し
たものの各群のパワー配分に関する数値を示す。 ただし、L1，L2，L3，L4は各群を表わし、1，
2，3，4は各群の焦点距離を表わすものとす
る。 変倍比 7.6 1＝90.0 2＝−28.8 3＝128.6 4＝45.0
域を連続的に変え得るズーム方式のものの改良に
関する。 従来、例えば投影検査器における照明系では、
測定時の合焦誤差による影響を極力小さくするた
めに、テレセントリツク照明が採用されている。
さらに倍率を変化させても常に明るい投影像を得
るために、対物レンズの倍率変化に応じて照明領
域を変えることのできるズーム方式等種々の変倍
方式が提案されている。しかしながら、投影検査
器等では、構造上照明レンズから試料面、すなわ
ち投影レンズの焦平面までの距離を大きくしなけ
ればならず、このことが照明系の設計上大きな制
限となつていた。特に、従来の方式では例えば第
１図に示すごとく、高倍率用の狭い領域の照明へ
変倍するにつれて、周辺光が有効に使えなくなり
効率が悪くなりがちである。すなわち、第１図中
で，，はそれぞれ高倍率、中倍率、低倍率
の照明状態を示すが、図示のように、，の
中、低倍率の場合には照明系の合成焦点距離が長
いため、光束径が大きくまた図中点線で示した斜
光線の光軸とのなす角度が小さいため、試料面Ο
上での周辺光は然程不足しないのに対し、の高
倍率の場合には、合成焦点距離が短いため、光束
径が小さくなるとともに斜光線の主光線Ｐの角度
が大きくなり、斜光線は試料面Οから全く外れ極
めて効率の悪い照明状態となる。このような高倍
率側での悪化の解消策として、便宜的に多くの装
置では集光照明を採用しているのが現実である。
しかしこの方法ではテレセントリツク照明の条件
が成立しないため、測定機等の高精度を要求され
る装置の照明系としては決して満足できるもので
はなかつた。 本発明の目的は、上述のごとき欠点を解決し、
高倍率から低倍率までの広い変倍範囲にわたつて
常に効率良いテレセントリツク照明を可能とする
照明系を提供することにある。 本発明の構成は、試料即ち被照明物体側より順
に、収斂性の第１群、発散性の第２群、収斂性の
第３群、収斂性の第４群及び第４群の焦点位置に
配置された光源とを有し、この光源の像を第１群
と第３群との間に形成しつつ第２群と第３群とを
それぞれ光軸にそつて移動することによつて、高
倍率用と低倍率用との間のテレセントリツク照明
状態を連続的に変えるものである。具体的には、
光源の像が第２、第３、第４群により第１群と第
２群との間に形成される高倍率側の場合には、光
源像の位置を第１群の光源側焦点に合致させつつ
第２、第３群を移動させ、第２群が第１群により
近づき光源像を横切り、光源像が第３群と第４群
とにより、第２群と第３群との間に形成される低
倍率側の場合には、この光源像の位置を第１群と
第２群との合成系の光源側焦点に合致させつつ、
第２群と第３群とをそれぞれ連続的に移動させる
ものである。 以下、本発明の構成を図面を用いて詳述する。 第２図は本発明による一実施例の基本構成図
で、被照明物体Ο側より順に静止した収斂性の第
１群（L1）、夫々光軸にそつて可能な発散性の第
２群（L2）と収斂性の第３群（L3）、静止した収
斂性の第４群（L4）で構成される。光源を第４
群（L4）の焦点の位置に置くことにより第３群
（L3）と第４群（L4）の間を平行系としさらに光
源像がレンズ系内の第１群（L1）と第３群（L3）
との間で１回形成される。 第２図は高倍レンズ使用位置であり、第２群
（L2）を第３群（L3）の被照明物体側焦点と第３
群（L3）の間に置き、さらに光源像S′が第１群
（L1）の焦点上に形成されるよう構成されてお
り、図中点線で示した斜光線の主光線Ｐは物体面
Οの中心に達している。この時光源像S′の倍率β
は、F23を第２群（L2）と第３群（L3）との合成
焦点距離、4を第４群の焦点距離とすると、β＝
F23／4で与えられる。光源側の光束の開き角を
αとすれば光源像側の光束の開き角α′はtanα′＝
１／βtanαで与えられる。したがつて照明視野の
大きさは第１群（L1）の焦点と光源像が一致
していれば＝1・tanα′で与えられる。第１群
（L1）の焦点距離1の最低値は低倍の有効視野が
一般に比較的大きいことによりある程度収差を良
好に保つためには制限される。このため高倍の小
さい視野に照明光束径を出来るだけ近づけ能率よ
く照明するためには、光源像の倍率βを大とし、
光源像側の開き角α′を小とする必要があり、本発
明の場合は第２群（L2）と第３群（L3）の焦点
距離と間隔を適当にとることにより容易に可能で
ある。 さらに、高倍率用の照明においては周辺光束ま
で照明光束として有効に利用するためには、射出
瞳を物体面Οの近傍に形成することが必要であ
り、本レンズ系の場合光源Ｓに近い第４群（L4）
の近傍に、絞り或は絞りに相当するものを設定す
れば光束を有効に使う上で有利で、その絞りの像
を物体面Οの近傍に形成すればよい。実際的には
第４群の口径自体が絞りの役割を果している。本
発明の構成において、変倍比を大きくとるために
は第２群（L2）の発散性の屈折力が比較的強く
なるため、高倍レンズ使用位置では第２群（L2）
と第３群（L3）との合成系による絞りの像（虚
像）は第２群（L2）の第３群（L3）側近傍に形
成される。第１群（L1）によるこの絞りの像は
第１群（L1）の物体側焦点の位置より遠くに形
成されることより投影検査器で必要な第１群
（L1）と物体面Οとの間隔を十分とつても射出瞳
の位置を物体面とほぼ一致させることが可能であ
る。 第２図のごとく低倍へ変倍するにつれて、第
２群（L2）と第３群（L3）の間隔を増大させ、
かつ第１群（L1）の焦点と光源像S′とが一致する
よう第２群（L2）と第３群（L3）のそれぞれを
移動する。この間隔の増大による第２群（L2）
と第３群（L3）の合成系の焦点距離F23の減少に
よつて光源像の倍率βが減少し、そのことにより
光源像側の光束の開き角α′が増大し低倍側で必要
なより大きい照明光束が得られる。 投影検査器に於いては、一般に低倍から高倍ま
での広い範囲での変倍が可能となつており、照明
系についても各倍率で最適に照明するためには同
じく広範囲での変倍が必要となる。本発明では高
変倍を可能とするため第２図，のごとく第２
群（L2）が第１群（L1）の焦点を乗り越えて移
動可能なように構成し、光源像S′が第１群（L1）
と第２群（L2）との合成系の焦点と一致するよ
うに第２群（L2）と第３群（L3）とを移動させ
る。この場合の光源像の倍率β′は3を第３群
（L3）の焦点距離とすると、β′＝3／4＝一定
（＜β）で与えられ光源像側の光束の開き角α″は
tanα″＝１／β′・tanα（α″＜α）となる。この時
の照明視野′はF12を第１群（L1）と第２群（L2）
の合成焦点距離とすると′＝F12・tanα″で与えら
れ、第１群（L1）と第２群（L2）との間隔の減
少によるF12の増大とともに大きくなる。 尚、第２図中、点線で示したごとく斜光線が物
体面Οの中心に達しているのは（）の高倍状態
のみであるが、他の低倍の場合には、光束径が大
きくなるとともに斜光線の角度が小さくなるた
め、物体面の周辺部でも実用上十分な照明がなさ
れている。従つてこのような構成により、高倍は
もちろんのこと低倍に於いても能率良く照明で
き、しかも第２群（L2）が第１群（L1）の焦点
を乗り越えて移動可能に構成したことにより、よ
り広い範囲での変倍が可能となつた。照明系の開
口数（N.A.）については照明視野に従属する形
で変化する。 以下に本発明による実施例として第２図に示し
たものの各群のパワー配分に関する数値を示す。 ただし、L1，L2，L3，L4は各群を表わし、1，
2，3，4は各群の焦点距離を表わすものとす
る。 変倍比 7.6 1＝90.0 2＝−28.8 3＝128.6 4＝45.0
【表】
以上のように、本発明によれば低倍から高倍ま
での広い範囲での変倍が可能で、常に効率の良い
テレセントリツク照明が得られる。このため比較
的明るい場所で使用する投影検査器の高倍投影レ
ンズでも明るく観察でき、操作性等が非常に向上
する。さらに全体の配置等を若干修正することに
より工場顕微鏡等テレセントリツク照明が必要な
装置に使用することも可能であり、また、N.A.
と視野との関係を適当にとる事により、一般の顕
微鏡用照明系としても使用できることはいうまで
もない。
での広い範囲での変倍が可能で、常に効率の良い
テレセントリツク照明が得られる。このため比較
的明るい場所で使用する投影検査器の高倍投影レ
ンズでも明るく観察でき、操作性等が非常に向上
する。さらに全体の配置等を若干修正することに
より工場顕微鏡等テレセントリツク照明が必要な
装置に使用することも可能であり、また、N.A.
と視野との関係を適当にとる事により、一般の顕
微鏡用照明系としても使用できることはいうまで
もない。
第１図は従来の例、第２図は本発明の構成図で
ある。 主要部分の符号の説明、L1，L2，L3，L4……
各群、Ο……被照明物体面（投影レンズ焦平面）、
Ｓ……光源、S′……光源像、Ｐ……斜光線の主光
線。
ある。 主要部分の符号の説明、L1，L2，L3，L4……
各群、Ο……被照明物体面（投影レンズ焦平面）、
Ｓ……光源、S′……光源像、Ｐ……斜光線の主光
線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被照明物体側より順に、収斂性の第１群と、
光軸に沿つて移動可能な発散性の第２群と、光軸
に沿つて移動可能な収斂性の第３群と、収斂性の
第４群と、光源とを有し、前記光源の像を前記第
１群と前記第３群との間に形成しつつ、前記第２
群と前記第３群とを光軸に沿つて相対的に移動す
ることによつて、高倍率用と低倍率用との間の照
明状態を連続的に変えることが可能であり、前記
第２群は前記第１群の焦点位置を越えて光軸に沿
つて移動可能であり、前記高倍率用の照明状態に
おいては前記第４群と前記第３群および前記第２
群との３つの群の合成による光源像が前記第１群
と前記第２群との間の前記第１群の焦点位置に形
成され、前記低倍率用の照明状態においては前記
第４群と前記第３群との２つの群の合成による光
源像が前記第２群と前記第３群との間の前記第１
群と前記第２群との合成焦点位置に形成されるこ
とを特徴とするテレセントリツク照明系。 ２ 光源は、第４群の焦点位置に配置されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のテ
レセントリツク照明系。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6899780A JPS56165111A (en) | 1980-05-26 | 1980-05-26 | Telecentric illuminating system |
| US06/263,174 US4386828A (en) | 1980-05-26 | 1981-05-13 | Telecentric illumination system |
| DE3120942A DE3120942A1 (de) | 1980-05-26 | 1981-05-26 | "telezentrische beleuchtungsanordnung" |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6899780A JPS56165111A (en) | 1980-05-26 | 1980-05-26 | Telecentric illuminating system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56165111A JPS56165111A (en) | 1981-12-18 |
| JPH0428084B2 true JPH0428084B2 (ja) | 1992-05-13 |
Family
ID=13389802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6899780A Granted JPS56165111A (en) | 1980-05-26 | 1980-05-26 | Telecentric illuminating system |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4386828A (ja) |
| JP (1) | JPS56165111A (ja) |
| DE (1) | DE3120942A1 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57208523A (en) * | 1981-06-19 | 1982-12-21 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Telecentric variable magnification lighting system |
| JPS5878115A (ja) * | 1981-11-04 | 1983-05-11 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | テレセントリツク照明用補助コンデンサ−レンズ |
| JPS58108417U (ja) * | 1982-01-18 | 1983-07-23 | 株式会社ミツトヨ | 投影装置用照明光学系 |
| JPS58150924A (ja) * | 1982-03-04 | 1983-09-07 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 二重共役維持光学系 |
| JPH0658458B2 (ja) * | 1985-07-12 | 1994-08-03 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡装置 |
| JPS63316817A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-26 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 変倍可能なテレセントリック結像光学系 |
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