(57)【要約】【課題】顕微鏡光学系全体としての光学性能の評価を簡便かつ精度良く実施できる収差測定装置を提供すること。【解決手段】収差測定装置１は、結像レンズ１４３と光検出器１６０との間に挿脱自在に装着される点光源ユニット１７０を備える。この点光源ユニット１７０は、光源ユニット１７１、照射側ピンホール１７４、結像側ピンホール１７５等を含む。照射側ピンホール１７４は、点光源ユニット１７０の装着時の位置が対物レンズ１４１の焦点位置と共役な位置となるように、点光源ユニット１７０内の光源ユニット１７１後段の適所に設けられ、点光源を実現する。一方、結像側ピンホール１７５は、点光源ユニット１７０の装着時における位置が、結像レンズ１４３の後段であって、対物レンズ１４１の焦点位置と共役な位置となるように、点光源ユニット１７０内の適所に設けられる。【選択図】図１
2010091468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズおよび結像光学系を含む顕微鏡光学系の光学性能を評価するための収差測定装置であって、
前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に着脱自在に装着される点光源と、
前記点光源を前記対物レンズの焦点位置に投影する投影手段と、
前記対物レンズの焦点位置または該焦点位置の近傍に配置される反射部材と、
前記結像光学系後段の前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に着脱自在に装着される結像側ピンホールと、
前記反射部材によって反射され、前記顕微鏡光学系を介して結像されて前記結像側ピンホールを通過した観察光を検出する光検出手段と、
前記対物レンズと前記反射部材との相対距離を変化させる移動手段と、
前記相対距離毎に前記光検出手段によって検出された観察光の光強度をもとに、前記顕微鏡光学系の軸上色収差を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする収差測定装置。
【請求項２】
前記点光源と前記結像側ピンホールとが一体的なユニットとして構成されたことを特徴とする請求項１に記載の収差測定装置。
【請求項３】
前記点光源は、照射側ピンホールと、該照射側ピンホールを透過照明する光源とを有し、前記照射側ピンホールが、当該点光源の装着時において前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置されるように設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の収差測定装置。
【請求項４】
前記点光源は、光源と、該光源からの光を導光する光ファイバとを有し、前記光ファイバの射出端が、当該点光源の装着時において前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置されるように設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の収差測定装置。
【請求項５】
前記点光源は、射出する光の波長を選択切り換え可能に構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の収差測定装置。
【請求項６】
対物レンズおよび結像光学系を含む顕微鏡光学系の光学性能を評価するための収差測定装置であって、
光源と、
前記光源後段の前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に着脱自在に装着されて点光源を形成する照射側ピンホールと、
前記光源から射出されて前記照射側ピンホールを通過した光を前記対物レンズの焦点位置に投影する投影手段と、
前記対物レンズの焦点位置または該焦点位置の近傍に配置される反射部材と、
前記結像光学系後段の前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に着脱自在に装着される結像側ピンホールと、
前記反射部材によって反射され、前記顕微鏡光学系を介して結像されて前記結像側ピンホールを通過した観察光を検出する光検出手段と、
前記対物レンズと前記反射部材との相対距離を変化させる移動手段と、
前記相対距離毎に前記光検出手段によって検出された観察光の光強度をもとに、前記顕微鏡光学系の軸上色収差を測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする収差測定装置。
【請求項７】
前記光源は、射出する光の波長を選択切り換え可能に構成されたことを特徴とする請求項６に記載の収差測定装置。
【請求項８】
前記投影手段によって前記対物レンズの焦点位置に投影される点光源像が、前記顕微鏡光学系の分解能と同等以下の大きさであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の収差測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズおよび結像光学系を含む顕微鏡光学系の光学性能を評価するための収差測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学系を用いて撮像した画像を測定に用いる場合、その光学系には高度な収差補正が要求される。例えば、レーザ共焦点顕微鏡では、像面湾曲があると平坦な試料の観察像が曲面になってしまうため、深さ方向の正確な測定ができなくなる。あるいは、複数の波長のレーザで画像を撮像して比較する場合、光学系に色収差があると、像の位置が波長によって横方向（光学系の光軸に垂直な方向）と縦方向（光学系の光軸方向）にずれるため、正確な比較演算ができなくなる。
【０００３】
このような誤差を補正するためには、予め光学系の収差を測定しておき、測定値をもとに撮像した画像を修正する必要がある。あるいは、収差の測定値をもとに光学系のレンズ位置を修正し、収差を十分に小さくしておく必要がある。そして、これらを実施する前提として、光学系の収差を高精度に評価できる評価装置の存在が不可欠である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、被検レンズである対物レンズを含む被検出ユニットを被検レンズの略瞳位置を中心に傾斜させてＩ−Ｚカーブを求め、被検レンズの光学性能を評価する評価装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１８９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、顕微鏡を構成する光学系は対物レンズだけではなく、結像光学系等の他の光学系を含む。しかしながら、特許文献１の評価装置で評価の対象としている被検レンズは対物レンズであり、結像光学系等の他の光学系を含めた光学系全体としての光学性能を評価することはできなかった。また、専用の評価装置を必要とするため、被検レンズの評価を手軽に実施できず、コストも増大する。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、顕微鏡光学系全体としての光学性能の評価を簡便かつ精度良く実施できる収差測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる収差測定装置は、対物レンズおよび結像光学系を含む顕微鏡光学系の光学性能を評価するための収差測定装置であって、前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に着脱自在に装着される点光源と、前記点光源を前記対物レンズの焦点位置に投影する投影手段と、前記対物レンズの焦点位置または該焦点位置の近傍に配置される反射部材と、前記結像光学系後段の前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に着脱自在に装着される結像側ピンホールと、前記反射部材によって反射され、前記顕微鏡光学系を介して結像されて前記結像側ピンホールを通過した観察光を検出する光検出手段と、前記対物レンズと前記反射部材との相対距離を変化させる移動手段と、前記相対距離毎に前記光検出手段によって検出された観察光の光強度をもとに、前記顕微鏡光学系の軸上色収差を測定する測定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる収差測定装置は、上記の発明において、前記点光源と前記結像側ピンホールとが一体的なユニットとして構成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる収差測定装置は、上記の発明において、前記点光源は、照射側ピンホールと、該照射側ピンホールを透過照明する光源とを有し、前記照射側ピンホールが、当該点光源の装着時において前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置されるように設けられたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる収差測定装置は、上記の発明において、前記点光源は、光源と、該光源からの光を導光する光ファイバとを有し、前記光ファイバの射出端が、当該点光源の装着時において前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置されるように設けられたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる収差測定装置は、上記の発明において、前記点光源は、射出する光の波長を選択切り換え可能に構成されたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる収差測定装置は、対物レンズおよび結像光学系を含む顕微鏡光学系の光学性能を評価するための収差測定装置であって、光源と、前記光源後段の前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に着脱自在に装着されて点光源を形成する照射側ピンホールと、前記光源から射出されて前記照射側ピンホールを通過した光を前記対物レンズの焦点位置に投影する投影手段と、前記対物レンズの焦点位置または該焦点位置の近傍に配置される反射部材と、前記結像光学系後段の前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に着脱自在に装着される結像側ピンホールと、前記反射部材によって反射され、前記顕微鏡光学系を介して結像されて前記結像側ピンホールを通過した観察光を検出する光検出手段と、前記対物レンズと前記反射部材との相対距離を変化させる移動手段と、前記相対距離毎に前記光検出手段によって検出された観察光の光強度をもとに、前記顕微鏡光学系の軸上色収差を測定する測定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる収差測定装置は、上記の発明において、前記光源は、射出する光の波長を選択切り換え可能に構成されたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる収差測定装置は、上記の発明において、前記投影手段によって前記対物レンズの焦点位置に投影される点光源像が、前記顕微鏡光学系の分解能と同等以下の大きさであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、対物レンズの焦点位置と共役な位置に点光源を装着するとともに、結像光学系後段の対物レンズの焦点位置と共役な位置に結像側ピンホールを装着し、対物レンズの焦点位置に反射部材を配置することによって、対物レンズおよび結像光学系を含む顕微鏡光学系の軸上色収差を測定できる。また、本収差測定装置は、点光源と結像側ピンホールとをともに対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置することによって共焦点光学系を形成しており、共焦点効果によって顕微鏡光学系の軸上色収差を精度良く測定できる。したがって、対物レンズおよび結像光学系を含む顕微鏡光学系全体としての光学性能を簡便かつ精度良く評価することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の収差測定装置１の要部構成を説明する図である。実施の形態１の収差測定装置１は、落射照明を行う投光管を備えた顕微鏡に適用したものであり、Ｚ軸方向（上下方向）に移動自在な移動手段としてのＺ軸移動ステージ１００と、このＺ軸移動ステージ１００を支持する顕微鏡本体１１０と、一端が顕微鏡本体１１０上部に支持された投光管１２０と、投光管１２０の背面に配置されたランプハウス１３０と、投光管１２０の他端底部に配置された対物レンズ１４１と、投光管１２０の他端上部に配置された結像光学系としての結像レンズ１４３と、結像レンズ１４３を経た観察光を検出する光検出手段としての光検出器１６０とを含む。
【００１９】
Ｚ軸移動ステージ１００には、反射部材１０１が載置される。反射部材１０１としては、平坦な鏡面を有するミラーやベアウエハ等が用いられ、鏡面を上にしてＺ軸移動ステージ１００上に載置される。Ｚ軸移動ステージ１００は、載置された反射部材１０１をＺ軸方向すなわち顕微鏡の観察光軸ＯＡ１の方向に上下動させるものであり、例えば、変位量をモニタする静電容量センサを内蔵したピエゾステージで構成される。このＺ軸移動ステージ１００は、後述の制御部１８０によって駆動され、反射部材１０１を所定範囲内の任意のＺ軸位置に移動させる。なお、顕微鏡として使用時、Ｚ軸移動ステージ１００には観察対象の標本が載置される。
【００２０】
対物レンズ１４１および結像レンズ１４３は、顕微鏡光学系１４０を構成し、それぞれ観察光軸ＯＡ１上の適所に配置される。光検出器１６０は、例えばフォトダイオード等で構成され、入射される光の強度（光強度）を検出して電気信号に変換し、後述の処理装置１９０に出力する。
【００２１】
そして、収差測定装置１は、結像レンズ１４３と光検出器１６０との間に挿脱自在に装着される点光源ユニット１７０を備える。この点光源ユニット１７０は、光源ユニット１７１と、照射側ピンホール１７４と、結像側ピンホール１７５と、投影手段としてのハーフミラー１７７とを含む。
【００２２】
光源ユニット１７１は、図示しない白色光源や波長選択装置、光量調整装置等で構成される。白色光源は、例えばハロゲンランプやキセノンランプ、ＬＥＤ等で実現される。波長選択装置は、例えば、複数の干渉フィルタを保持し、そのうちの１つを光路内に選択的に設置可能な回転ホルダを用いて構成される。光量調整機構は、例えば、透過率を０〜１００％の範囲で連続に変更可能な回転型のＮＤフィルタを用いて構成される。波長選択装置および光量調整装置は、制御部１８０によって駆動され、光源ユニット１７１の白色光源が射出する光の中心波長と強度とを所定範囲内で任意に設定（選択切換）する。なお、波長選択装置は、上記した構成に限らず、他の分光装置等を用いて構成してもよい。あるいは、異なる波長の光を射出する複数の光源を用いて光源ユニット１７１を構成し、光源を切り換える構成としてもよい。
【００２３】
照射側ピンホール１７４は、点光源ユニット１７０の装着時の位置が対物レンズ１４１の焦点位置と共役な位置となるように、点光源ユニット１７０内の光源ユニット１７１後段の適所に設けられ、点光源を実現する。一方、結像側ピンホール１７５は、点光源ユニット１７０の装着時における位置が、結像レンズ１４３の後段であって、対物レンズ１４１の焦点位置と共役な位置となるように、点光源ユニット１７０内の適所に設けられる。このように、点光源ユニット１７０は、その装着時において共に対物レンズ１４１の焦点位置と共役な位置となるように設けられた２つのピンホール１７４，１７５を備えており、本収差測定装置１は、点光源ユニット１７０の装着によって共焦点光学系を形成する。ハーフミラー１７７は、点光源ユニット１７０の装着時において観察光軸ＯＡ１上に配置されるように点光源ユニット１７０内の適所に設けられ、照射側ピンホール１７４を通過した照明光を観察光軸ＯＡ１に沿って偏向させて結像レンズ１４３に入射させるものである。
【００２４】
この点光源ユニット１７０において、光源ユニット１７１から射出された光（照明光）は、照射側ピンホール１７４を透過照明する。照射側ピンホール１７４を通過した照明光は、ハーフミラー１７７、結像レンズ１４３および対物レンズ１４１を経由してＺ軸移動ステージ１００上の反射部材１０１に照射され、この反射部材１０１に点光源像として投影される。この照明光は観察光として反射され、対物レンズ１４１、結像レンズ１４３およびハーフミラー１７７を経由して結像側ピンホール１７５に入射する。そして、結像側ピンホール１７５を通過した光が、光検出器１６０に入射する。
【００２５】
ここで、照射側ピンホール１７４の径は、対物レンズ１４１の焦点位置における共役像がエアリーディスク径と同等以下の点光源像となるように設定されており、反射部材１０１には、エアリーディスク径相当の点光源像（顕微鏡光学系１４０の回折限界より小さく、顕微鏡光学系１４０の分解能と同等以下の点光源像が投影されるようになっている。これは、軸上のある一点を評価したいためであり、このためには、光学系の限界であるエアリーディスク径以下の光源が必要だからである。このようにエアリーディスク径と同等以下の点光源とすることで、収差をもたない光源が実現できる。また、エアリーディスクと同等以下の点光源とすることでI−Ｚカーブの検出感度が向上し、精度よく評価できるという効果もある。また、結像側ピンホール１７５の径は、反射部材１０１に投影されて対物レンズ１４１および結像レンズ１４３を介して結像される共役像と同程度の大きさが望ましい。
【００２６】
また、収差測定装置１は、収差測定装置１全体の動作を統括的に制御する制御部１８０と、この制御部１８０と接続される測定手段としての処理装置１９０とを備える。
【００２７】
制御部１８０は、図示しないインターフェースを介してＺ軸移動ステージ１００やランプハウス１３０、光検出器１６０、点光源ユニット１７０の光源ユニット１７１等と電気的に接続され、各部の動作を統括的に制御する。この制御部１８０は、収差測定装置１の動作に必要な各種プログラムやデータ等を保持するメモリを内蔵したマイクロコンピュータ等で構成される。また、制御部１８０には、キーボードやマウス等の入力装置で構成される入力部１８１や、ＬＣＤやＥＬディスプレイ等の表示装置で構成される表示部１８３と接続されている。入力部１８１は、顕微鏡光学系１４０の評価に必要な情報を入力するためのものである。表示部１８３には、各種設定入力や各種表示出力のための画面を表示するためのものである。
【００２８】
処理装置１９０には、光検出器１６０からの光強度の電気信号が入力されるようになっており、処理装置１９０は、この電気信号を処理して顕微鏡光学系１４０の光学性能を評価する評価処理を行う。評価処理は、点光源像の光強度をもとに顕微鏡光学系１４０の軸上色収差を測定し、測定値に応じて顕微鏡光学系１４０の光学性能を評価する処理であり、公知技術を適用して実現できる。この処理装置１９０は、例えばワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータで実現され、例えば、ハードディスクやＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置の他、評価処理に必要な情報を入力する入力装置や評価結果等を表示する表示装置等を適宜備える。記憶装置には、評価処理を実現するためのプログラムやこのプログラムの実行に用いるデータ、光検出器１６０から入力される光強度のデータ、評価処理の処理結果（評価結果）等が記憶される。
【００２９】
次に、収差測定装置１の動作について説明する。操作者は先ず、入力部１８１を操作して評価波長を選択する。評価波長が選択されると、制御部１８０は、点光源像の光強度検出処理を開始し、結像側ピンホール１７５を通過した光の光強度を選択された評価波長毎に順次検出していく。すなわち先ず、制御部１８０は、Ｚ軸移動ステージ１００を駆動し、所定の検出範囲下端のＺ軸位置に移動させる。
【００３０】
続いて、制御部１８０は、光源ユニット１７１を構成する波長選択装置の干渉フィルタを切り換えて評価波長を順次選択する。このとき、制御部１８０は、光源ユニット１７１の光量調整装置によって反射部材１０１に対する照明光を適切な光量に切り換える。この結果、光検出器１６０によって検出された光強度が処理装置１９０に出力される。またこのとき、制御部１８０は、Ｚ軸移動ステージ１００のＺ軸位置および評価波長を処理装置１９０に出力するようになっており、検出された光強度は、点光源像の光強度として検出時のＺ軸位置および評価波長とともに処理装置１９０に保存される。
【００３１】
そして、制御部１８０は、全ての評価波長について点光源像の光強度を検出したならば、Ｚ軸移動ステージ１００を駆動して検出範囲上方へと所定量移動させる。
【００３２】
そして、制御部１８０は、上記の処理と同様に、現在のＺ軸移動ステージ１００のＺ軸位置において評価波長を順次選択して切り換えながら光強度を検出する処理を行う。以下、制御部１８０は検出範囲の上端まで処理を繰り返し、各Ｚ軸位置における評価波長毎の点光源像の光強度を検出する。
【００３３】
この光強度検出処理を終えると、制御部１８０の制御のもと、処理装置１９０が評価処理を実行して顕微鏡光学系１４０の軸上色収差を測定し、顕微鏡光学系１４０の光学性能を評価する。評価結果は、表示部１８３あるいは処理装置１９０の表示部に適宜表示出力される。
【００３４】
図２は、縦軸を評価波長毎に検出した点光源像の光強度（Ｉ）とし、横軸を検出時のＺ軸移動ステージ１００のＺ軸位置として光強度検出処理の結果をプロットしたＩ−Ｚカーブの一例を示す図であり、図２では、３つの評価波長Ａ，Ｂ，ＣについてのＩ−Ｚカーブを示している。ここで、Ｉ−Ｚカーブのピーク位置ＰA，ＰB，ＰCがその評価波長における合焦位置であり、評価処理では、評価波長毎のピーク位置ＰA，ＰB，ＰCをもとに顕微鏡光学系１４０の軸上色収差を測定し、測定値を評価することによって顕微鏡光学系１４０の光学性能を評価する。
【００３５】
以上説明した実施の形態１の収差測定装置１によれば、結像レンズ１４３と光検出器１６０との間に挿脱自在な点光源ユニット１７０を装着することによって共焦点光学系を形成し、共焦点効果によって顕微鏡光学系１４０の軸上色収差を精度良く測定することができる。また、このようにして顕微鏡光学系１４０の軸上色収差を測定する際には、結像レンズ１４３と光検出器１６０との間に点光源ユニット１７０を装着し、Ｚ軸移動ステージ１００に反射部材１０１を載置すればよいため、顕微鏡光学系１４０の光学性能を評価するための専用の装置を必要としない。したがって、対物レンズ１４１および結像レンズ１４３を含む顕微鏡光学系１４０全体としての光学性能を簡便にかつ精度良く評価することができ、コストも低減できる。
【００３６】
なお、上記した実施の形態では、光源ユニット１７１を構成する光源として白色光源を用いることとしたが、これに限定されるものではない。図３は、変形例における収差測定装置１ｂの要部構成を説明する図である。なお、図３において、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付している。
【００３７】
本変形例では、光源ユニット１７１ｂを構成する光源として、所望の波長を適宜選択可能なレーザ光源を用いる。そして、このレーザ光源とこのレーザ光源からの光を導光する光ファイバ１７２ｂとによって、光ファイバ１７２ｂのコア径と同等の大きさの点光源を実現する。ここで、光ファイバ１７２ｂは、対物レンズ１４１の焦点位置でエアリーディスク径相当の点光源像となるようなコア径を持つ。すなわち、本変形例では、点光源ユニット１７０ｂにおいて、実施の形態１で説明した照射側ピンホール１７４が不要であり、この照射側ピンホール１７４の配置位置である光源ユニット１７１ｂ後段の対物レンズ１４１の焦点位置と共役な位置に、光ファイバ１７２ｂの射出端１７３ｂが配置される。
【００３８】
光源ユニット１７１ｂから射出されて光ファイバ１７２ｂによって導光された照明光は、ハーフミラー１７７、結像レンズ１４３および対物レンズ１４１を経由して反射部材１０１に照射され、この反射部材１０１に点光源像として投影される。そして、この照明光は観察光として反射され、対物レンズ１４１、結像レンズ１４３およびハーフミラー１７７を経由して結像側ピンホール１７５に入射する。そして、結像側ピンホール１７５を通過した光が、光検出器１６０に入射する。
【００３９】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２の収差測定装置２の要部構成を説明する図である。実施の形態２の収差測定装置２は、実施の形態１と同様に落射照明を行う投光管を備えた顕微鏡に適用したものである。すなわち、この収差測定装置２は、Ｚ軸方向（上下方向）に移動自在なＺ軸移動ステージ２００と、このＺ軸移動ステージ２００を支持する顕微鏡本体２１０と、一端が顕微鏡本体２１０上部に支持された投光管２２０と、投光管２２０の背面側から照明光を射出する光源ユニット２３０と、投光管２２０の他端底部に配置された対物レンズ２４１と、投光管２２０の他端上部に配置された結像レンズ２４３と、結像レンズ２４３を経た観察光を検出する光検出器２４５とを含む。
【００４０】
Ｚ軸移動ステージ２００は、実施の形態１と同様に構成され、ミラーやベアウエハ等の反射部材２０１が載置される。また、光検出器２４５は、実施の形態１と同様に例えばフォトダイオード等で構成され、入射される光の強度（光強度）を検出して電気信号に変換・出力する。
【００４１】
投光管２２０は、Ｚ軸移動ステージ２００上の反射部材２０１を落射照明する照明光学系を内部に備えている。すなわち、投光管２２０の内部には、コレクタレンズ２２１や開口絞り２２２、照明レンズ２２４、光源ユニット２３０から射出される照明光を観察光軸ＯＡ２３に沿って偏向させて対物レンズ２４１に入射させるハーフミラー２２５等が、照明光軸ＯＡ２１に沿って適所に配置されている。
【００４２】
実施の形態２では、この投光管２２０内において、照射側ピンホールユニット２５０が挿脱自在に装着されている。照射側ピンホールユニット２５０は、照射側ピンホール２５１を備える。ここで、照射側ピンホール２５１は、顕微鏡として用いるときの視野絞りの位置に配置される。視野絞りは、対物レンズ２４１の焦点位置と共役な位置に配置されるものである。すなわち、照射側ピンホール２５１は、投光管２２０から視野絞りを取り外し、この視野絞りに換えて照射側ピンホールユニット２５０を装着したときに視野絞りの位置に配置されるように、照射側ピンホールユニット２５０内の適所に設けられている。
【００４３】
光源ユニット２３０は、実施の形態１の光源ユニット１７１と同様に構成されるものであり、実施の形態２では、この光源ユニット２３０が、実施の形態１で説明した光源ユニット１７１とランプハウス１３０とを兼ねている。あるいは、光源としてレーザ光源を用いることとしてもよい。また、対物レンズ２４１および結像レンズ２４３は、顕微鏡光学系２４０を構成し、それぞれ観察光軸ＯＡ２３上の適所に配置される。
【００４４】
そして、収差測定装置２は、結像レンズ２４３と光検出器２４５との間に挿脱自在に装着される結像側ピンホールユニット２６０を備えている。この結像側ピンホールユニット２６０は、結像側ピンホール２６１を備える。ここで、結像側ピンホール２６１は、結像レンズ２４３と光検出器２４５との間に結像側ピンホールユニット２６０を装着したときに対物レンズ２４１の焦点位置と共役な位置となるように、結像側ピンホールユニット２６０内の適所に設けられている。
【００４５】
この収差測定装置２において、光源ユニット２３０から射出された照明光は、光ファイバ２３１によって導光されて投光管２２０の背面側から射出される。このようにして射出され、投光管２２０内の照射側ピンホール２５１を通過した照明光は反射部材２０１に照射され、この反射部材２０１に点光源像として投影される。そして、この照明光は観察光として反射され、対物レンズ２４１、ハーフミラー２２５および結像レンズ２４３を経由して結像側ピンホール２６１に入射する。そして、結像側ピンホール２６１を通過した光が、光検出器２４５に入射する。
【００４６】
なお、実施の形態１と同様に、照射側ピンホール２５１の径は、対物レンズ２４１の焦点位置における共役像がエアリーディスク径と同等以下の点光源像となるように設定されている。また、結像側ピンホール２６１の径は、反射部材２０１に投影されて対物レンズ２４１および結像レンズ２４３を介して結像された共役像と同程度の大きさが望ましい。
【００４７】
また、収差測定装置２は、実施の形態１と同様に、収差測定装置２全体の動作を統括的に制御する制御部２８０を備え、入力部２８１や表示部２８３と接続されている。この制御部２８０は、実施の形態１と同様にして、点光源像の光強度検出処理を行う。そして、収差測定装置２は、この制御部２８０と接続された処理装置２９０を備え、評価処理を行う。すなわち、処理装置２９０は、結像側ピンホール２６１を通過して光検出器２４５によって検出された光の光強度をもとに顕微鏡光学系２４０の軸上色収差を測定し、測定値を評価することによって顕微鏡光学系２４０の光学性能を評価する。
【００４８】
以上説明した実施の形態２の収差測定装置２によれば、投光管２２０内の視野絞りを照射側ピンホールユニット２５０と交換して装着するとともに、結像レンズ２４３と光検出器２４５との間に結像側ピンホールユニット２６０を装着することによって共焦点光学系を形成し、共焦点効果によって顕微鏡光学系２４０の軸上色収差を精度良く測定することができる。また、このようにして顕微鏡光学系２４０の軸上色収差を測定する際には、投光管２２０内の視野絞りを照射側ピンホールユニット２５０と交換するとともに結像レンズ２４３と光検出器２４５との間に結像側ピンホールユニット２６０を装着し、Ｚ軸移動ステージ２００上に反射部材２０１を載置すればよいため、顕微鏡光学系２４０の光学性能を評価するための専用の装置を必要としない。また、実施の形態１のように、点光源を実現するための専用の光源ユニットを用意する必要がない。したがって、対物レンズ２４１および結像レンズ２４３を含む顕微鏡光学系２４０全体としての光学性能を簡便にかつ精度良く評価することができ、コストも低減できる。
【００４９】
なお、顕微鏡として使用時に投光管２２０内に配置される視野絞りを最小に絞込むことで、この視野絞りを照射側ピンホールとして用いるようにしてもよい。この場合には、照射側ピンホールが必要なく、視野絞りと照射側ピンホールユニットとの交換作業が不要となる。
【００５０】
また、照射側ピンホール２５１の位置に、光ファイバの射出端を配置するようにしてもよい。図５は、変形例における収差測定装置２ｃの要部構成を説明する図である。なお、図５において、実施の形態２と同様の構成については同一の符号を付している。
【００５１】
本変形例では、投光管２２０ｃは、内部の照明光軸ＯＡ２１上の適所に照明レンズ２２４およびハーフミラー２２５を配置して構成される。そして、本変形例は、光源ユニット２３０ｃと、この光源ユニット２３０ｃからの光を導光する光ファイバ２３１ｃとによって点光源を実現するものであり、顕微鏡として使用時に視野絞りが配置される投光管２２０ｃ内の対物レンズ２４１の焦点位置と共役となる位置に、光ファイバ２３１ｃの射出端２３３ｃが配置される。光ファイバ２３１ｃは、実施の形態１の変形例で説明した光ファイバ２３１ｃと同様に、対物レンズ２４１の焦点位置でエアリーディスク径相当の点光源像となるようなコア径を持つ。
【００５２】
光源ユニット２３０から射出されて光ファイバ２３１ｃによって導光された照明光は、照明レンズ２２４、ハーフミラー２２５、結像レンズ２４３および対物レンズ２４１を経由して反射部材２０１に照射され、この反射部材２０１に点光源像として投影される。そして、この照明光は観察光として反射され、対物レンズ２４１、結像レンズ２４３およびハーフミラー２２５を経由して結像側ピンホール２６１に入射する。そして、結像側ピンホール２６１を通過した光が、光検出器２４５に入射する。この収差測定装置２ｃは、顕微鏡として使用時に投光管２２０ｃ内に配置される視野絞りを取り外すことで構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施の形態１の収差測定装置の要部構成を説明する図である。
【図２】光強度検出処理の結果をプロットしたＩ−Ｚカーブの一例を示す図である。
【図３】実施の形態１の変形例における収差測定装置の要部構成を説明する図である。
【図４】実施の形態２の収差測定装置の要部構成を説明する図である。
【図５】実施の形態２の変形例における収差測定装置の要部構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，１ｂ，２，２ｃ      収差測定装置
１００，２００      Ｚ軸移動ステージ
１０１，２０１      反射部材
１１０，２１０      顕微鏡本体
１２０      投光管
１３０      ランプハウス
１４０，２４０      顕微鏡光学系
１４１，２４１      対物レンズ
１４３，２４３      結像レンズ
１６０，２４５      光検出器
１７０，１７０ｂ      点光源ユニット
１７１，１７１ｂ      光源ユニット
１７２      光ファイバ
１７２ｂ      光ファイバ
１７３ｂ      射出端
１７４      照射側ピンホール
１７５      結像側ピンホール
１７７      ハーフミラー
１８０，２８０      制御部
１８１，２８１      入力部
１８３，２８３      表示部
１９０，２９０      処理装置
２２０，２２０ｃ      投光管
２２１      コレクタレンズ
２２２      開口絞り
２２４      照明レンズ
２２５      ハーフミラー
２３０      光源ユニット
２３１，２３１ｃ      光ファイバ
２３３ｃ      射出端
２５０      ピンホールユニット
２５１      照射側ピンホール
２６０      ピンホールユニット
２６１      結像側ピンホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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