JPH10197800A - 落射照明光学系 - Google Patents

落射照明光学系

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JPH10197800A
JPH10197800A JP9013289A JP1328997A JPH10197800A JP H10197800 A JPH10197800 A JP H10197800A JP 9013289 A JP9013289 A JP 9013289A JP 1328997 A JP1328997 A JP 1328997A JP H10197800 A JPH10197800 A JP H10197800A
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JP
Japan
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light
low
filter
optical system
reflected
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JP9013289A
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English (en)
Inventor
Takeshi Sudo
武司 須藤
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 物体照明に使用されない不要光を低減、除去
し、低反射試料を観察した場合でも、フレアーの少ない
高コントラストな観察を行うことが出来る。 【解決手段】 落射照明光学系において、光源Sからの
照明光のうち、光分割手段HMで分割されて被照射面
(試料面)へ導かれない不要光を減衰させるために、不
要光を光分割手段HMとは異なる部位へ向けて反射する
低反射部材K1を不要光の光路中に配置し、前記低反射
部材は、前記低反射部材を通過する光を減衰させること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡などの落射
照明光学系において、光学系あるいは鏡筒内で反射して
結像面のコントラストを低下させるフレアー光の低減あ
るいは除去に関するものである。
【0002】
【従来の技術】顕微鏡などの落射照明系を用いる光学系
では、光源からの光のうち物体(試料)を照明する照明
光と物体面で反射する結像光とを分割するハーフミラー
やダイクロイックミラー等の光分割器を用いている。し
かし、光分割器で分割された光のうち照明光として使用
されない光(以下、「不要光」という)は、鏡筒内側面
で反射し再び光分割器に入射し、観察画面に対して迷光
となる。かかる迷光は、物体から反射してきた結像光の
観察面におけるコントラストを低下させ、いわゆるフレ
アーを生じる原因となる。
【0003】従来の落射型顕微鏡について図1に基づい
て説明する。光源Sからの光は照明光学系L1、L3を
透過し、光分割器であるハーフミラーHMに入射する。
ハーフミラーHMは入射光に対して所定の反射率および
透過率を有している。ハーフミラーHMで反射した光
は、対物レンズL3を透過し照明光として物体面(試料
面)を照射する。そして、物体で反射した光は、対物レ
ンズL3及びハーフミラーHMを透過し観察面に結像す
る。
【0004】光源Sからの光のうち、ハーフミラーHM
を透過した図1において破線で示す光すなわち不要光
は、顕微鏡鏡筒内側で反射し、ハーフミラーHMで反射
してフレアー光となり、観察像のコントラストを低下さ
せる原因となっている。そこで、一般に鏡筒内に低反射
率の金物面を使用したり、あるいは羅紗紙を用いるなど
して、フレアー光を極力少なくするようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】高反射率の試料すなわ
ち明るい試料では、結像面におけるフレアー光の強度が
試料からの光に比較して相対的に小さいので問題となら
ない。しかしながら、表面が粗く艶のない低反射率の試
料では、フレアー光の強度は相対的に大きくなり、結像
面での観察像のコントラストを低下させるので大きな問
題となる。
【0006】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、不要なフレアー光を低減、除去し、例えば艶
のない低反射率の試料を観察した場合でも、高コントラ
ストな観察を可能とする落射照明光学系を提供すること
を目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、光源からの照明光を光分割手段を介して
被照射面へ導き、前記被照射面からの光を前記光分割手
段を介して所定の像面へ導く落射照明光学系において、
前記光源からの照明光のうち、前記光分割手段で分割さ
れて前記被照射面へ導かれない不要光を減衰させるため
に、前記不要光を前記光分割手段とは異なる部位へ向け
て反射する低反射部材を前記不要光の光路中に配置し、
前記低反射部材は、前記低反射部材を通過する光を減衰
させることを特徴とする落射照明光学系である。
【0008】かかる構成により、低反射部材は不要光を
直接光分割手段に戻さないようにしており、かつ、不要
光のうち低反射部材を透過した成分も減衰している。従
って像面に至る不要光の量を十分低減することが可能で
あり、常に高コントラストで良好な観察をすることがで
きる。
【0009】
【発明の実施の形態】上述したように、艶のない低反射
率の試料を観察する場合、低反射率の羅紗紙等からの僅
かな反射光が結像に影響を与えるため、更に反射率を抑
える必要がある。そのためには、羅沙紙に至る光強度を
弱くすれば良い。
【0010】従って本発明では、NDフィルター等の吸
収フィルターを反射部材として用いて、不要光の強度を
充分に減衰させ、さらに加えて低反射率の羅紗紙等を設
置している。この構成により、吸収フィルターの表面で
反射されずに吸収フィルターを保持している金物などへ
向かう光は、吸収フィルターで十分に減衰される。従っ
て、上記金物などで反射する光は、十分に光量が小さく
なっており、この光が不要光として結像面へ向かうとき
には、もう一度吸収フィルター内を通過することになる
ため、フレアとしての影響を無視することができる。以
下、本発明の第1実施例を図2に基づいて説明する。
【0011】まず従来例である図1において、ハーフミ
ラーHM透過直後の不要光の光強度を1として、低反射
率面(羅沙紙)の反射率をRa、光分割器の反射率をR
hとし、その他の光学系での反射、吸収を無視すると、
結像面におけるフレアー光の強度IF1は、 IF1=Ra×Rh (1) で与えられる。
【0012】次に、本発明の第1実施例において、吸収
フィルターの反射率をRkとし、該フィルターでの反射
回数をN回とすると1面で往復2回反射することにな
り、フレアー光の強度IF2は、 IF2 =Ra×Rh×(Rk)2N =IF1×(Rk)2N (2) となる。ここで、吸収フィルターの表面での反射率Rk
は、表面上に反射防止膜等をコーティングしないときに
はほぼ4%である。従って、 Rk<0.04 (3) とおけるから、その2乗は、 (Rk)2<0.0016 (4) と極めて小さくなる。
【0013】従って、式(4)を式(2)に代入する
と、 IF2<IF1×(0.0016)N (5) となり、1回の反射を用いる場合でも、従来の低反射率
の羅紗紙を用いる構成に比較して、これらの条件に起因
しているフレアーについては2桁以上減少し、高コント
ラストの像が得られる。
【0014】さらに、吸収フィルター上に反射防止膜等
をコーティングすることにより、反射率Rkを2%以下
にすることもできる。このときには、 IF2<IF1×(0.0004)N (6) となり、従来のものと比較して、これらの条件に起因し
ているフレアーについては3桁以上減少し、さらなる高
コントラストの像を得ることができる。なお、吸収フィ
ルターは、結像に必要な光束をけらないように配置する
必要がある。
【0015】本発明の第2実施例を図3に基づいて説明
する。図3に示すように、2枚の吸収フィルターを用い
れば、式(2)にN=2を代入し、不要光の強度を
(0.02)4のオーダーで減衰させることが可能とな
り、さらに効果的である。
【0016】次に、本発明の第3実施例を図4に基づい
て説明する。顕微鏡等の光学装置では、フレアーを低
減、減衰させる光学系のための空間が充分広く取れない
ことが多い。本実施例では、吸収フィルターに入射光を
収斂させるような曲率をもたせ、フィルターへの入射光
に対し、凹面鏡として作用させて羅沙紙の様な低反射面
に入射させる。かかる構成により、吸収フィルターでの
反射光が収束しているので、省スペース化を達成するこ
とが可能である。また、許容される空間の大きさとフレ
アー量によって、複数枚のフィルターに曲率をもたせる
配置構成を選択可能である。
【0017】さらに、図5に示すように、ガラス面等に
おける反射光の強度は反射面に対する入射光線の入射角
度に依存する。図5において、横軸は反射面の法線と入
射光とのなす角度θ、縦軸は入射光に対する反射光の強
度を百分率で示した値である。入射角度と反射率の特性
曲線は、反射光の強度がp成分とs成分の強度の平均で
あるとしている。本発明の反射部材としては、反射率が
ほぼ10パーセント以下であれば適切であるので、図5
から明らかなように、入射角θの上限は好ましくは70
度近傍である。また、入射角θの下限は、ビームスプリ
ッターへの戻り光が無いように定めればよい。
【0018】なお、本発明において、これに代えて、表
面反射率が低く、透過光の強度が十分小さい部材であれ
ば、吸収フィルターに限られるものではない。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、顕微鏡などの落射照明
光学系において、不要な迷光を大幅に低減すること出
来、低反射率の物体を観察した場合でも、フレアーが非
常に少ない高コントラストの像を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の落射照明光学系を示す図である。
【図2】本発明にかかる第1実施例を示す図である。
【図3】本発明にかかる第2実施例を示す図である。
【図4】本発明にかかる第3施例を示す図である。
【図5】入射角度と反射光強度の関係を示す図である。
【符号の説明】
S 光源 L1 集光レンズ L2 リレーレンズ L3 対物レンズ HM 光分割器(ハーフミラー) K1 吸収フィルター K2 吸収フィルター A 低反射率面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの照明光を光分割手段を介して
    被照射面へ導き、前記被照射面からの光を前記光分割手
    段を介して所定の像面へ導く落射照明光学系において、 前記光源からの照明光のうち、前記光分割手段で分割さ
    れて前記被照射面へ導かれない不要光を減衰させるため
    に、前記不要光を前記光分割手段とは異なる部位へ向け
    て反射する低反射部材を前記不要光の光路中に配置し、 前記低反射部材は、前記低反射部材を通過する光を減衰
    させることを特徴とする落射照明光学系。
  2. 【請求項2】 前記低反射部材は、第1の吸収フィルタ
    −部材と、前記第1の吸収フィルター部材からの反射光
    の光路中に配置される第2の吸収フィルター部材とを少
    なくとも有することを特徴とする請求項1記載の落射照
    明光学系。
  3. 【請求項3】 前記低反射部材は、前記不要光を収斂さ
    せるような曲率を有することを特徴とする請求項1記載
    の落射照明光学系。
  4. 【請求項4】 前記低反射部材は、前記光分割手段の近
    傍に配置されることを特徴とする請求項1、2または3
    記載の落射照明光学系。
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