JPS63280209A - 光学式顕微鏡 - Google Patents

光学式顕微鏡

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JPS63280209A
JPS63280209A JP62116520A JP11652087A JPS63280209A JP S63280209 A JPS63280209 A JP S63280209A JP 62116520 A JP62116520 A JP 62116520A JP 11652087 A JP11652087 A JP 11652087A JP S63280209 A JPS63280209 A JP S63280209A
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JP
Japan
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optical system
laser beam
shutter
optical axis
laser
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Application number
JP62116520A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Aoyama
勉 青山
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Publication date
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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〕 本発明は光学式顕微鏡に係り、検査対象物を安全かつ迅
速に観察検査しつつその欠陥部分を除去できるようにし
たものである。
〔従来の技術〕
従来の光学式顕微鏡は、第9図に示されたような構造で
あった。
第9図において、支柱3に図で上下方向に移動可能とさ
れた顕微鏡の本体5に直接観察光学系31(ダハプリズ
ム32、直角プリズム33、接眼レンズ34)と、テレ
ビカメラ35等から形成された間接観察光学系と、直接
観察光学系31および間接観察光学系(35)に共通の
共通光学系21(基本光軸P1上に配設された対物レン
ズ22、チューブレンズ23、ビームスプリッタ24)
と、照明光学系10(光源17、ミラー13、ハーフミ
ラ−15)とを一体的に設は光学式顕微鏡が構成されて
いた。なお、P、はビームスプリッタ24、ダハプリズ
ム32、直角プリズム33の協働によって基本光軸P、
から一定の角度だけ傾斜された直接観察光の光軸であり
、またP、は照明光の光軸である。従って、選択された
対物レンズ22の倍率に基づいた検査対象物(載物台4
に載置されている)の拡大像を直接観察系31で目視観
察することができるとともに間接観察光学系(35)で
も目視観察できかつ写真等により拡大像を記憶すること
ができた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで上記光学式顕微鏡では観察光学系(共通光学系
21、直接観察光学系31、間接観察光学系(35))
によって直接的、間接的に目視観察ができるものの検査
を含む生産工程、全体の観点からは機能的な不備が指摘
されていた。すなわち、例えば第8図に示したIC(検
査対象物)のパターン検査をするときにはその欠陥部分
NGを発見できても、その欠陥を除去するためには他の
手段により改めて除去(欠陥部分NGを切断する)作業
をしなければならないという問題があった。これかため
間接観察光学系を形成するテレビカメラ35等に代えて
加工用レーザビームを発するレーザ発振器を取り付けて
観察(検査)した後、ただちに上記除去作業を試行して
みたが必ずしも十分な実用的価値を得ることができなか
った。
すなわち、基本光軸P1上でレーザビームを入射する方
式では共通光学系21の構成要素(ビームスプリッタ等
)による減衰性からパワーロスが大きく不経済であると
ともに所期の除去作業が達成できなかった。また、テレ
ビカメラ35に代えてレーザ発振器を取り付けるので間
接観察光学系による目視確認不能状態で除去作業をしな
ければならないから相当の熟練を必要とし作業能率が低
いばかりか却って正常パターンを損傷させてしまうよう
な虞れもあった。つまり直接観察光学系31(接眼レン
ズ33)によって目視確認することは検査対象物から反
射された有害なレーザ光が直接的に入射され、人体(眼
)を損傷する虞れがあるので安全上、禁止されているの
で盲状態で除去作業をしなければなら、なかったのであ
る、さらに、観察光学系と加工用レーザ光学系との焦点
位置を同一とし゛て構成することは技術的、経済的に至
難であることから直接観察光学系31で欠陥部分NGを
発見後レーザ発振器を活かしてその除去作業を行い再び
レーザ発振器を停止して検査(観察)するためには、本
体5を繰り返し上下動して各焦点位置を調整しなければ
ならず取扱が煩雑でこの点からも作業能率が悪かった。
しかして、本発明はかかる事情に基づき創成したもので
その目的とするところは迅速かつ安全に正確な検査と加
工とを達成することのできる光学式顕微鏡を提供するこ
とにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記共通光学系の一部を利用して加工用レー
ザビームを検査対象物に照射できる加工光学系を巧みに
組み込んで共通光学系によるパワーロスを生じさせずか
つ直接観察光学系と加工光学系とを迅速に切り替えより
安全に直接的目視確認をしながら検査と加工とができる
ように構成したものである。
これかため基本光軸上に配設された対物レンズと、基本
光軸上または基本光軸に対して傾斜する直接観察光の光
軸上に配設された接眼レンズとを含み形成された光学式
顕微鏡において、レーザ発振器を含みこのレーザ発振器
からのレーザビームを前記対物レンズを通して検査対象
物に照射できるよう形°成された加工光学系を設けると
ともに前記直接観察光の光軸上に配設された可視光シャ
ッタと前記レーザビームの光軸上に配設されたレーザ光
シャッタとを含み前記直接観察光およびレーザビームの
いずれか一方を選択的に遮断することができるように形
成されたシャッタ装置を設けた構成とし前記目的を達成
するのである。
〔作用〕
以上の構成による本発明においては、レーザ発振器から
発せられた加工用のレーザビームと接眼レンズへの直接
観察光とのいずれか一方をシャッタ装置で選択的に遮断
することができる。従って、接眼レンズに有害なレーザ
光が入射されることがなく安全に目視確認できるととも
に迅速に加工を行うことができる。
〔実施例〕
本発明に係る光学式顕微鏡の一実施例を第1図〜第7図
を参照して詳細に説明する。
この実施例の光学式顕微鏡は、大別して機構部1、照明
光学系10、観察光学系20、加工光学系40、シャッ
タ装置50および焦点位置検出手段90とから構成され
ている。
まず、機構部1は主に第2図、第3図に示された如く、
顕微鏡の本体5を可動台6を介し基台2に立設された支
柱3に取り付けるとともに調整ツマミ(粗動用)7と微
調整ツマミ(微動用)8を操作することによって図で上
下方向に本体5を移動することができるように構成され
ている。なお、4は検査対象物を載置するための載物台
である。
また、本体5の上方部分5°は三眼鏡筒を形成するもの
とされている。従って、ツマミ7.8を操作することに
よって選択された対物レンズ22に応じた焦点位置を調
整することができる。
次に、観察光学系20は、第1図に示した如く共通光学
系21と直接観察光学系31と間接観察光学系とから構
成されており、この実施例では基本光軸P、上に配列さ
れた対物レンズ22、結像用のチューブレンズ23およ
び可視光を直角2方向に50%(透過)、50%(反射
)に分光する第1のビームスプリッタ24とから共通光
学系21が形成されている。対物レンズ22は本体5に
回転可能に支持されたレボルバ25に取り付けられ、拡
大倍率の異なる複数のレンズからなる。レボルバ25を
回動させることによって選択された1つの対物レンズ2
2を基本光軸P、上に位置付けすることができる。なお
、各対物レンズは無限遠補正型とされている。また、直
接観察光学系31は、ダハプリズム32と直角プリズム
33とこの接眼レンズ34 (34)と図示しない双眼
用プリズム等から形成され、ビームスプリッタ24で分
光された一方光を基本光軸P1に傾斜させた直接観察用
の光軸P8を生成するとともに双眼で検査対象物の拡大
像を直接的に目視観察するものである。一方、間接観察
光学系はビームスプリッタ24で分光された他方光(基
本光軸P1と光軸が同じとされている)を利用して検査
対象物の拡大像を映し出したり、写真等に記憶させるも
のでこの実施例では本体5(三眼鏡筒5°)に着脱自在
とされたテレビカメラ35から形成されている。
また、照明光学系10は、光軸P、上に配設された先端
側が光源(図示省略)に接続されている光ファイバー1
1と照明レンズ12とミラー13とからなり後記加工光
学系40を構成する第2のビームスプリッタ43を兼用
して基本光軸P、上の対物レンズ22を通し載物台4に
載置された検査対象物を光照射するものである。
また、加工光学系40は、加工用レーザビームを基本光
軸P、と異なる方向から入射するとともに共通光学系2
1の対物レンズ22を通して検査対象物を照射するもの
で、本体5に着脱自在に設けられたレーザ発振器41と
、ミラー42と、共通光学系21のビームスプリッタ2
4と対物レンズ22との間の基本光軸P1上に配設され
た第2のビームスプリッタ43と、光軸P、上に配設さ
れた第3のビームスプリッタ45とから構成されている
。従って、レーザ発振器41から発せられたレーザビー
ム(光軸Pa)は照明光学系1oのミラー13を兼用し
て第2のビームスプリッタ43で基本光軸P1に方向変
換される。すなわち、加工光学系40と照明光学系10
とは相互に構成要素を共通利用して簡単な構造となるよ
うに工夫されている。ここに、レーザ発振器41はYA
Gレーザ型とされIC(検査対象物)のパターンを切断
するに好適なレーザビームたる近赤外光(波長λ−10
60n@〜1.um)を発振するものである。
しかして、この実施例では、ミラー42、第3のビーム
スプリッタ45、ミラー13および第2のビームスプリ
ッタ43は上記近赤外光を略100%反射するものと形
成されるとともに第3のビームスプリッタ45は照明光
学系10の光源(図示省略)から発せられた可視光を光
軸P、力方向100%透過できるものと形成されている
。ミラー13はその可゛視光を100%反射するものと
されている。また、第2のスプリッタ43は基本光軸P
1方向に可視光を70%透過するとともに直角方向に3
0%だけ反射できる特性とされている。
従って、照明光学系10の可視光と加工光学系40の加
工用レーザビームとを対物レンズ22を介して基本光軸
P、上で検査対象物に同時に照明することができるから
、間接観察光学系を形成するテレビカメラ35でその拡
大像を観察(目視確認)しつつ検査対象物(IC)の欠
陥部分NG(第8図参照)を切断除去することができる
。また、レーザビームを強力とした場合、第2のビーム
スプリッタ43を介し第1図で基本光軸P1の上方側に
抜けるレーザビームは、その大部分が第2のビームスプ
リッタ43で反射され減衰され、さらにチューブレンズ
23、ビームスプリッタ24においても減衰されるので
両観察光学系(接眼レンズ、テレビカメラ)に不都合を
生じさせる虞れはほとんどない。
ところで、間接観察光学系とともにまたは単独で直接観
察光学系31により確認しつつ前記除去作業ができれば
検査と加工とを一段と迅速かつ正確に行うことができる
。一方、安全上は直接観察光学系31(接眼レンズ34
)へのレーザ光の入射を完全に阻止すべきである。ここ
に本発明ではシャッタ装置50が設けられている。
シャッタ装置50は、光軸P2の可視光である直接観察
光および光軸P4のレーザービームのいずれか一方を選
択的に遮断するものであり、除去作業中には直接観察光
学系31を゛形成する接眼レンズ34に漏洩レーザビー
ムが入射されないようするとともに除去作業中において
も一時的にレーザビームを検査対象物に照射させずに直
接観察光学系31で目視確認しその状態を把握できるよ
うするものである。つまり、安全の完璧を図りつつ一層
の高精度と迅速性を達成するものである。これがため、
シャッタ装置50は機械式とされ、本体5内に固定され
た支持台51とこの支持台51に装着され本体51の外
側に設けられた操作レバー58とリンク機構61とこの
リンク機構61に一体的に設けられたレーザ光シャッタ
71および可視光シャッタ81とから構成されている。
これらを第4図〜第7図を用いて詳述する。支持台51
は下端側が本体5に固定されるものとされ、第4図で左
右方向に延びる水平長溝52が設けられるとともにその
上方左側には右方向に傾斜して立ち上がる傾斜長溝53
が設けられて、かつ回転軸55をブツシュ56を介し装
着するための穴54が設けられている0回転軸55の一
端側にはハンドル58が固定され他端側にはリンク機構
61を固定するフランジ57が緩締自在に設けられてい
る。
このリンク機構61は略り字型を形成する溝63付の短
寸リンクパー62と、溝66付の長寸リンクパー65と
、短寸リンクパー62に連結され水平長溝52に沿って
移動可能な水平移動板72と長寸リンクパー65に連結
された傾斜長溝53に沿って移動可能な傾斜移動板82
とから形成されている。そして、短寸リンクパー62(
長寸リンクパー65)と水平移動板72(傾斜移動板8
2)とは、第7図に示したように中間部に大径部74B
(84B)が設けられ一端側が移動板72(82)に一
体的にカシメられるとともに他端側がリンクパー62 
(65)の溝63 (66)にその長手方向に摺動可能
に嵌挿された低摩擦の゛弗素系樹脂製ブツシュ75B(
85B)に貫通された軸73B (83B)で連結され
ている。大径部74B(84B)とブツシュ75B(8
5B)との間には球状黒鉛製のスラストワッシャ77B
(87B)が介装され、ブツシュ75B(85B)はス
ナップリング76B(86B)に抜止めされている。ま
た、水平移動板72(傾斜移動板82)と支持板51の
水平長溝52(傾斜長溝53)とは第6図に示したよう
に上記場合と同様に中間部に大径部74A(84A)が
設けられ一端側が移動板?2(82)に加締められると
ともに他端側が長溝52 (53)にその長手方向に摺
動可能に嵌挿された弗素系樹脂製ブツシュ75A(85
A)に貫通された軸73A(83A)で係合されている
。なお、77A (87A)はスラストワッシャ、76
A(86A)は抜止めのスナップリングである。従って
、操作ハンドル58によって回転軸55を第4図で反時
計方向に回転させれば、水平移動板72は短寸リンクパ
ー62によって水平長溝52の右方向へ移動し、傾斜移
動板82は長寸リンクバー65によって傾斜長溝53の
下側方向に移動される。かくして、水平移動板72に固
定された保護フィルタ78付のレーザ光シャッタ71が
第1図で2点鎖線で示すようにレーザビームの光軸P4
を遮断するときには傾斜移動板82に固定された可視光
シャッタ81は2点鎖線で示すように接眼レンズ34に
至る可視光の光軸P8から離脱し完全に直接観察するこ
とができ\る。
反対に可視光シャッタ81が光軸P、を遮断するときに
はレーザ光シャッタ71は光軸P4から離脱しレーザビ
ームを検査対象物に照射することができるように形成さ
れている。
次に、焦点位置検出手段90は、第2図に示したように
支柱3に固定されたケース91とこのケース91に上下
方向変位可能とされその先端側に本体5と係合する測定
子94が設けられたスピンドル92と、ケース91に内
蔵されたエンコーダによってスピンドル92の移動変位
量を検出して支柱3に対する顕微鏡の本体5の上下移動
量をデジタル表示するインジケータ93とから構成され
るとともにスピンドル92の位置にかかわらずインジケ
ータ92の表示数値をスイッチSWで強制的に零(リセ
ット)とし、また表示数値を維持(ホールド)できるよ
うに形成されている。従って、観察光学系20の焦点位
置でインジケータ93をリセットし、加工光学系40の
焦点位置における表示数値を読み取れば両光学系20.
40の焦点位置の差が定量的に読み取れるから、観察(
検査)と除去(加工)作業とを迅速かつ高精度に行うこ
とを達成でき取扱を容易とすることができる。
このような構成の本実施例においては次のように作用す
る。
(準備) 載物台4上に検査対象物を取り付けるとともにレボルバ
25を回転させて所定倍率の対物レンズ22を基本光軸
P1に合わせ、調整ツマミ7を操作して顕微鏡の本体5
を上下動させおよびその位置付けを行う、そしてシャッ
タ装置5oの操作レバー58によってレーザ光シャッタ
71が光軸P4を遮断し、可視光シャッタ81が光軸P
、から離隔(第1図で2点鎖線で示した位置とする)さ
せておく。
(観察・検査) 光ファイバー11の先端側に設けられた光源のスイッチ
をONして照明光学系lOを起動し、検査対象物に可視
光を照射する。
直接観察光学系31を形成する双眼の接眼レンズ33(
33)を覗きつつ微動ツマミ8を操作して観察系の焦点
位置合わせを行う、焦点位置を確認したところで焦点位
置検出手段9oのインジケータ93の表示数値を零(リ
セット)する、続いて、載物台4を公知の方法によって
基台2上で平面2軸方向に移動させながら検査対象物(
IC)の検査(観察)すべき部位を基本光軸P+ に合
わせる。このようにして、直接観察光学系31で目視確
認する。間接観察光学系を形成するテレビカメラ35で
も目視確認することができる。
(除去加工) 第8図に示したように欠陥部分NGを発見したときには
、シャッタ装置50の操作レバー58を反対方向に倒し
、第4図で実線で示したように可視光シャッタ81が光
軸P8を遮断し、レーザ光シャッタ71が光軸P、から
離隔させる。リンク機構61は可視光シャッタ81とレ
ーザ光シャッタ71とを当該光軸の一方を遮断し他方を
開放するように二者択一的に作用する。
ここに、レーザ発振器41を励起し、加工用のレーザビ
ームを発生させる。レーザビームはミラー42、第3の
ビームスプリッタ−45、ミラー13、第2のビームス
プリッタ43および対物レンズ22を通し検査対象物上
に照射される。この状態は間接観察光学系を形成するテ
レビカメラ35で目視観察することができる。従って、
微動ツマミ8を操作して上記欠陥部分NGにレーザビー
ムの焦点位置を合わせることができる。焦点位置合わせ
完了時1点のインジケータ93の表示数値を読み取る。
ここに、先の観察光学系20(31゜(35))の焦点
位置とレーザビームによる加工光学系40の焦点位置の
差異を知ることができる。
ここにおいて、レーザ発振器41の出力を上げて欠陥部
分NGを切断することができる。なお、加工光学系40
の焦点位置合わせ作業は前記観察検査工程中の観察系の
焦点位置合わせ作業と同時的に行っておいてもよい、も
とより加工光学系40の焦点位置合わせは、検査対象物
の欠陥部分NGの幅等に応じたレーザビーム径とできる
ように調整する場合も含むものである。
従って、間接観察光学系で目視確認しつつ欠陥部分NG
の切断(除去)作業をすることができるとともに切断作
業の途中に操作レバー58を操作してレーザビームを一
時的に遮断して直接観察系31でも直接的にi1認する
ことができる。レーザ光が接眼レンズ34に入射される
ことがないので完璧な安全が保障される。
引き続き、載物台4を移動させつつ順次パターンを観察
(検査)することができる0次の欠陥部分NGを発見し
たときには、先に読み取ったインジケータ93の表示数
値になるよう微動つまみ8を操作すれば観察光学系20
から加工光学系40に迅速な切り替えができる。一方、
表示数値が零とするように操作すれば加工光学系40か
ら観察光学系20に迅速に切り替えすることができる。
しかして、この実施例によれば、観察光学系20の対物
レンズのみを通して加工用レーザビームを検査対象物に
照射することのできる加工光学系40が設けられている
から観察光学系20のビームスプリッタ24等による減
衰がなくパワー効率が高く経済的な加工(欠陥部分の切
断)を達成することができる。
特に、観察光学系20(直接観察光学系31)と加工光
学系40とには、接眼レンズ34への観察光(光軸pg
 )とレーザ発振器41からのレーザビーム(光軸P4
)とのいずれか一方を選択的に遮断するシャッタ装置5
0が設けられているいので直接観察と加工とを迅速かつ
繰り返して行なえるとともに接眼レンズ34に有害なレ
ーザ光が入射されることを完全に阻止することができる
ので安全作業を保障することができる。このことは第8
図に示したような欠陥部分を過不足なく除去できるので
高品質の製品を生産することに直結する。また、シャッ
タ装置50はリンク機構61による機械的インターロッ
ク方式とされているので確実なシャッタ切り替えが保障
され、かつ操作レバー58を本体5の外側から起倒させ
るだけでよいから取扱簡単で迅速な切り替えをすること
ができる。
また、加工光学系40は観察光学系20(間接観察光学
系)に関与しないから、間接観察光学系を形成するテレ
ビカメラ35等を設けることができるのでその加工状態
を目視しながら迅速かつ正確な欠陥部分NGの除去を能
率よく行うことができる。
また、照明光学系10と加工光学系40とはミラー13
、ビームスプリッタ43等を兼用する系として形成され
ているので構造が簡単でコンパクトな光学式顕微鏡を提
供することができる。
さらにまた、観察光学系20と加工光学系40との焦点
位置検出手段90が設けられているので、検査と加工と
を迅速かつ正確に行うことができる。
また、検査対象物上での加工用レーザビーム径をその欠
陥部分の大きさに応じたものに調整することが容易とな
る。
なお、以上の実施例においては、照明光学系10と加工
光学系40との構成要素(ミラー13、第2のビームス
プリッタ43等)を共用するものとしたが、要は加工光
学系40は観察光学系(共通光学系21)の対物レンズ
22とビームスプリッタ24との間の基本軸線P+ か
ら加工用レーザビームを照射できるよう形成すればよい
から両光学系10.40をそれぞれ独立系に形成しても
よい0間接観察光学系もテレビカメラ35に限らず各種
映像手段とから形成してもよい。
また、加工光学系40は、検査対象物の、欠陥部分を切
断するに好適な波長(λ=106Or+m−1μm)を
発するYAGレーザ型のレーザ発振器41を含み形成し
、たが、欠陥部分を溶着するに好適なものとしても本発
明tよ通用される。ここに、波長や発振器の里程は限定
されない。
さらに、シャッタ装置50はリンク機構61による機械
的インターロック方式としたが、電気的インターロック
方式として形成するこ七も可能である。ただし、機械的
インターロック方式とすれば、保安上の確実性が完璧と
なる利点を有する。
さらにまた、焦点位置検出手段90はエンコーダ内蔵の
デジタル表示方式のインジケータ92を採用するものと
したがその構造、取付位置は限定されない、また、調整
ツマミ7、微動ツマミ8と連動させ一旦読み取って記憶
した数値によって自動的に位置合わせ制御させることも
可能である。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかの通り、対物レンズのみを通して
レーザビームを照射する加工光学系が設けられているの
でパワー損失がなく経済的であるとともに直接観察光学
系で目視確認しながら安全かつ迅速に欠陥部分の除去が
できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明←係る光学式顕微鏡の一実施例を示す光
学系の全体構成図、第2図は同じく外観を示す正面図、
第3図は同じく外観を示す右側面図、第4図〜第7図は
同じくシャッタ装置を示し、第4図は側面図、第5図は
平面図、第6図および第7図は移動板とリンクバーとの
連結を示す要部断面図であり、第6図は第4図の矢視線
Vl−Vl、第7図は第4図の矢視線■−■に基づく、
第8図は検査対象物をICとした場合のパターンと欠陥
部分を示す平面図および第9図は従来の光学式顕微鏡の
光学系の全体構成図である。 10・・・照明光学系、20・・・観察光学系、21・
・・共通光学系、22・・・対物レンズ、24・・・ビ
ームスプリッタ、31・・・直接観察光学系、35・・
・間接観察光学系を形成するテレビカメラ、40・・・
加工光学系、41・・・レーザ発振器、43・・・第2
のビームスブリフタ、50・・・シャッタ装置、90・
・・焦点位置検出手段。 代理人 弁理士 長島 脱失(ほか1名)第1図 第2図 第3図 第6図     第7図 第8図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基本光軸上に配設された対物レンズと、基本光軸
    上または基本光軸に対して傾斜する直接観察光の光軸上
    に配設された接眼レンズとを含み形成された光学式顕微
    鏡において、 レーザ発振器を含みこのレーザ発振器からのレーザビー
    ムを前記対物レンズを通して検査対象物に照射できるよ
    う形成された加工光学系を設けるとともに前記直接観察
    光の光軸上に配設された可視光シャッタと前記レーザビ
    ームの光軸上に配設されたレーザ光シャッタとを含み前
    記直接観察光およびレーザビームのいずれか一方を選択
    的に遮断することができるように形成されたシャッタ装
    置を備えたことを特徴とする光学式顕微鏡。
  2. (2)前記特許請求の範囲第1項において、前記シャッ
    タ装置が前記可視光シャッタとレーザ光シャッタとを同
    時に移動させるリンク機構から形成されていることを特
    徴とした光学式顕微鏡。
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