(57)【要約】【課題】観察光学系と自動焦点系とを併用したとしても自動焦点系の光束に影響を及ぼすことがないこと。【解決手段】ＤＵＶ照明／結像装置５１におけるランプハウス２０から出射された照明光束を無限遠補正光学系７に入射させる偏光ビームスプリッタ２４と標本面９からの戻り光束を無限遠補正光学系７から分離するダイクロイックミラー２５との間にλ／４波長板５０を設けた。【選択図】図２
2006154098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光束を対物レンズを通して標本に照射し、前記標本からの戻り光束を結像して前記標本の観察像を取得する観察光学系と、
前記第１の光束及び前記戻り光束を平行光束として同一光路上に通す無限遠補正光学系と、
前記観察光学系における前記第１の光束を前記無限遠補正光学系に入射させる第１の光学素子と前記戻り光束を前記第１の光束の光路から分離する第２の光学素子との間に設けられ、前記第１の光束及び前記戻り光束の偏光の状態を変換する第３の光学素子と、
を具備したことを特徴とする観察光学装置。
【請求項２】
前記観察光学系は、深紫外線領域の波長を有する光束を用いることを特徴とする請求項１記載の観察光学装置。
【請求項３】
前記光学素子は、λ／４波長板であることを特徴とする請求項１記載の観察光学装置。
【請求項４】
前記観察光学系は、照明光束を放射する照明用光源と、
前記照明用光源から放射された前記照明光束をコリメートするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズによりコリメートされた前記照明光束を前記無限遠補正光学系に入射させると共に、前記標本からの前記戻り光束を前記無限遠補正光学系から分離して前記照明光束が進行した光路上に戻すダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーにより分離された前記戻り光束を前記照明光束の前記光路から分離する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタにより分離された前記戻り光束を撮像する撮像装置と、
を有し、
前記光学素子は、前記ダイクロイックミラーと前記偏光ビームスプリッタとの間の光路上に配置された、
ことを特徴とする請求項１記載の観察光学装置。
【請求項５】
対物レンズを通った標本からの戻り光束を略平行光束とする無限遠補正光学系と、
前記無限遠補正光学系に対して挿脱可能に設けられ、略平行光束の第１の光束を前記対物レンズを通して前記標本に照射し、前記標本からの戻り光束を結像して前記標本の観察像を取得する少なくとも１つの観察光学系と、
前記第１の光束の波長とは異なる波長帯域を有する略平行光束の第２の光束を前記無限遠補正光学系から前記対物レンズを通して前記標本に照射し、前記標本からの反射光束を受光して前記観察光学系の自動焦点を行う自動焦点系と、
を有する顕微鏡において、
前記観察光学系は、前記第１の光束及び前記戻り光束の偏光の状態を変換する光学素子を有することを特徴とする顕微鏡。
【請求項６】
第１の光束を対物レンズを通して標本に照射し、前記標本からの戻り光束を結像して前記標本の観察像を取得する観察光学系と、
第２の光束を前記対物レンズを通して前記標本に照射し、前記標本からの反射光束を受光して前記観察光学系の自動焦点を行う自動焦点系と、
前記第１の光束、前記戻り光束、前記第２の光束及び前記反射光束を平行光束として同一光路上に通す無限遠補正光学系と、
前記観察光学系における前記第１の光束を前記無限遠補正光学系に入射させる第１の光学素子と前記戻り光束を前記第１の光束の光路から分離する第２の光学素子との間に設けられ、前記第１の光束及び前記戻り光束の偏光の状態を変換する第３の光学素子と、
を具備したことを特徴とする顕微鏡。
【請求項７】
第１の光源から出射された第１の光束を略平行光束として第１の光学素子により無限遠補正光学系に入射させ、前記無限遠補正光学系から対物レンズを通して標本に照射し、前記標本からの戻り光束を第２の光学素子により前記第１の光束から分離して結像することにより前記標本像を取得する観察光学系と、
第２の光源から出射された第２の光束を前記無限遠補正光学系から前記対物レンズを通して標本に照射し、前記標本からの反射光束を受光して前記観察光学系に対する自動焦点を行う自動焦点系と、
前記無限遠補正光学系を通る前記第１の光及び前記戻り光束は、直線偏光、楕円偏光又は円偏光を有し、
前記観察光学系における前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間の光路上に前記第１の光束及び前記戻り光束の偏光の状態を変換する第３の光学素子を設けた、
ことを特徴とする顕微鏡。
【請求項８】
前記自動焦点系の前記第２の光束は、赤外線領域の波長を有することを特徴とする請求項５、６又は７のうち少なくとも１項記載の顕微鏡。
【請求項９】
前記観察光学系の前記第１の光束は、深紫外線領域の波長を有することを特徴とする請求項５、６又は７のうちいずれか１項記載の顕微鏡。
【請求項１０】
前記第３の光学素子は、λ／４波長板であることを特徴とする請求項６又は７記載の顕微鏡。
【請求項１１】
前記自動焦点系は、前記第２の光束を出射する前記第２の光源と、
前記第２の光源から出射された前記第２の光束の略半分を遮光する遮光板と、
前記遮光板により遮光されなかった前記第２の光束を略平行光束に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズにより略平行光束に変換された前記第２の光束を前記無限遠補正光学系に入射させて前記対物レンズを通して前記標本に照射させ、かつ前記標本からの前記反射光束を前記無限遠補正光学系から分離する第１のビームスプリッタと、
前記第１のビームスプリッタにより分離された前記反射光束を前記第２の光束の光路から分離する第２のビームスプリッタと、
前記第２のビームスプリッタにより分離された前記反射光束を受光する２分割受光素子と、
を有することを特徴とする請求項５、６又は７のうちいずれか１項記載の顕微鏡。
【請求項１２】
前記第３の光学素子は、前記第１のビームスプリッタと前記第２のビームスプリッタとの間の光路上に設けられ、前記第１の光束及び前記戻り光束の偏光の状態を変換するλ／４波長板であることを特徴とする請求項１１記載の顕微鏡。
【請求項１３】
前記無限遠補正光学系に中間鏡筒部が設けられ、
前記観察光学系は、前記中間鏡筒部に対して挿脱可能であることを特徴とする請求項７又は８記載の顕微鏡。
【請求項１４】
前記観察光学系は、少なくとも微分干渉法を用いた観察、深紫外線を用いた観察、赤外線を用いた観察、Ｘ線を用いた観察、干渉法を用いた観察、又は落射照明系を有することを特徴とする請求項５、６又は７のうちいずれか１項記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズからの射出光を略平行光束とする無限遠補正タイプを有する観察光学装置、及び無限遠補正の光学系に２段又は３段等の複数段の中間鏡筒を介して各種検鏡法の観察光学系を挿脱可能とし、これら観察光学系の自動焦点装置を備えた顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３はアクティブ型の自動焦点装置の構成図であって、特許文献１に開示されている図４３に示されている瞳分割法の自動合焦装置の光路図を示す。光源としてのレーザダイオード１は、直線偏光の赤外線レーザ光を出力する。このレーザダイオード１から出力される赤外線レーザ光の光路上には、コリメートレンズ２、ストッパ３、偏光ビームスプリッタ４が設けられている。ストッパ３は、コリメートレンズ２によって変換された赤外線の平行光束の半分を正確に遮光する。
【０００３】
偏光ビームスプリッタ４の全反射の光路上には、λ／４波長板５、ダイクロイックミラー６が設けられている。ダイクロイックミラー６は、可視光線の波長よりも長い波長を有する光束のみを反射する。このダイクロイックミラー６の下方への反射光路上には、無限遠補正光学系７、対物レンズ８が設けられている。無限遠補正光学系７は、対物レンズ８を通った標本面９からの光束を略平行光束とする。
【０００４】
又、偏光ビームスプリッタ４の透過光路上には、結像レンズ１０、２分割受光素子１１が設けられている。この２分割受光素子１１は、２つの受光部１１ａ、１１ｂを有する。
【０００５】
このような構成の自動焦点装置であれば、レーザダイオード１から出力された赤外線レーザ光は、コリメートレンズ２によって平行光束に変換され、ストッパ３により正確に半分が遮光されて半円状の光束となる。この半円状の赤外線の平行光束は、偏光ビームスプリッタ４によって全反射し、λ／４波長板５を通って円偏光の平行光束となる。
【０００６】
この円偏光の平行光束になった赤外線レーザ光は、ダイクロイックミラー６により全反射し、無限遠補正光学系７を通って対物レンズ８に入射し、この対物レンズ８により集光されて標本面９上に照射される。標本面９に合焦高さが合えば、赤外線レーザ光は、標本面９上に点となって結像される。
【０００７】
標本面９上でに合焦して反射した赤外線レーザ光（反射光束）は、対物レンズ８を再び通って平行光束になる。この復路の赤外線の反射光束は、往路の赤外線レーザ光とは異なり、光軸Ｐを挟んで反対側に半球状の光束断面を有して進行する。この赤外線の反射光束は、無限遠補正光学系７を通ってダイクロイックミラー６に入射する。このダイクロイックミラー６は、可視光線の波長よりも長い波長を有する光束のみを反射するので、標本面９上からの赤外線の反射光束は、ダイクロイックミラー６によって全反射され、無限遠補正光学系７の光路上から分離される。
【０００８】
この無限遠補正光学系７の光路上から分離された赤外線の反射光束は、λ／４波長板５を透過して直線偏光に戻される。このとき、赤外線の反射光束の偏光面は、往路の赤外線レーザ光の偏光面に対して直交方向となる。
【０００９】
これにより、λ／４波長板５を透過した赤外線の反射光束は、偏光ビームスプリッタ４を全透過し、往路から分離されて結像レンズ１０に入射し、２分割受光素子１１に投影される。
【００１０】
この２分割受光素子１１は、対物レンズ８の焦点面と共役の位置に配置されているので、標本面９が対物レンズ８の合焦位置にあれば、復路の赤外線の反射光束は、２分割受光素子１１上に点となって結像する。
【００１１】
標本面９が対物レンズ８の合焦位置（フォーカス位置）からずれていれば、復路の赤外線の反射光束は、対物レンズ８の後方で僅かに平行光束にならない。このため、対物レンズ８の焦点位置と共役の関係に配置されている２分割受光素子１１上では、復路の赤外線の反射光束が有限の広がりを持つボケた円形状になる。
【００１２】
往路において赤外線レーザ光は、ストッパ３により正確に半分が遮光されて半円状の光束になっているので、２分割受光素子１１上における結像点の位置は、標本面９上の非合焦（デフォーカス）の位置がニアフォーカス側にあるか又はファーフォーカス側にあるかに対応して受光部１１ａ側又は受光部１１ｂ側となる。
【００１３】
従って、各受光部１１ａ、１１ｂの各受光量を不図示の制御部で比較すれば、標本面９上のデフォーカスの位置がニアフォーカス側又はファーフォーカス側にあるかを判定できる。この判定の結果、各受光部１１ａ、１１ｂの各受光量が等しくなるように標本面９の高さを不図示の駆動部で上下方向に昇降すれば、自動焦点の動作ができる。
【００１４】
このような自動合焦装置は、対物レンズ８から射出光が無限遠補正光学系７により略平行光束となる無限遠補正タイプの顕微鏡システムに組み合わされる。無限遠補正光学系７は、顕微鏡システム中の中間鏡筒部に該当し、この中間鏡筒部に他の光学系などが設けられる。すなわち、自動合焦装置は、併用する他の光学系と抱き合わせで、自動合焦装置に他の光学系を積み重ねて使用される。他の光学系としては、例えば可視の落射照明装置、又は各種検鏡法を有する観察光学系として例えばＤＵＶ（深紫外光）照明／結像装置などがある。
【００１５】
上記自動合焦装置で問題となるのは、併用する落射照明装置又はＤＵＶ照明／結像装置である。図４は一般的なＤＵＶ照明／結像装置の構成図である。ランプハウス２０から放射された深紫外光束の光路上には、帯域フィルタ兼絞り２１、コリメートレンズ２２、第１の全反射鏡２３が設けられている。帯域フィルタ兼絞り２１は、ランプハウス２０から放射された光束から深紫外光束のみを透過させると共に所定のビーム径に整形する。
【００１６】
第１の全反射鏡２３の反射光路上には、偏光ビームスプリッタ２４が設けられている。この偏光ビームスプリッタ２４は、特定の偏光方向を有する成分の光束だけ反射するもので、ここでは直線偏光の深紫外光束を反射する。この偏光ビームスプリッタ２４の反射光路上には、ダイクロイックミラー２５が設けられている。
【００１７】
このダイクロイックミラー２５は、図３に示す自動焦点装置のダイクロックミラー６とは異なり、可視光線の波長よりも短い波長を有する光束のみを反射するもので、深紫外光束を全反射する。このダイクロイックミラー２５の下方への反射光路上には、無限遠補正光学系７、λ／４波長板２６、対物レンズ８が設けられている。なお、以上の照明用経路の全体は、例えばケーラー照明系を構成している。
【００１８】
なお、照明用光束は、ケーラー照明を構成しているので、無限遠補正光学系７を透過するとき、平行光束にはなっておらず、対物レンズ８の後焦点面に集光し、対物レンズ８と標本９との間では、平行光束となる。
【００１９】
反射光の光束について言えば、標本面９の任意の点から反射した光は、対物レンズ８を通って平行光束となり、無限遠補正光学系７を略平行光束の状態で通過する。
【００２０】
λ／４波長板２６は、例えば微分干渉法に用いるＤＩＣ（微分干渉）プリズムなどと同一寸法のキューブ内に収納され、対物レンズ８の直上に挿入される。λ／４波長板２６が対物レンズ８の直上に挿入されるのは、仮にλ／４波長板２６が偏光ビームスプリッタ２４とダイクロイックミラー２５との間の光路上に設けられていると、λ／４波長板２６により円偏光された光束がダイクロイックミラー２５によって反射されるとき、偏光面に回転が生じて楕円偏光になるおそれを考慮してλ／４波長板２６は、対物レンズ８の直上に挿入している。
【００２１】
ＤＩＣプリズム又はＤＵＶ用のλ／４波長板などをキューブ内に収納し、このキューブを無限遠補正光学系７の光路上に挿脱すれば、一組の顕微鏡システムで、微分干渉法又はＤＵＶ観察などの各種の特殊な検鏡法に任意に切り替えることが可能である。
【００２２】
又、偏光ビームスプリッタ２４の反射光路上には、結像レンズ２７、第２の全反射鏡２８が設けられ、この第２の全反射鏡２８の反射光路上に深紫外線用の撮像装置２９が設けられている。
【００２３】
このような構成のＤＵＶ照明／結像装置であれば、ランプハウス２０から出射された光束は、帯域フィルタ兼絞り２１を透過することにより深紫外光束のみを透過させると共に所定のビーム径に整形される。この帯域フィルタ兼絞り２１を透過した深紫外光束は、コリメートレンズ２２により平行光束の照明用となる。
【００２４】
この深紫外光束は、第１の全反射鏡２３により光路を曲げられて偏光ビームスプリッタ２４に入射し、この偏光ビームスプリッタ２４によって特定の偏光方向を持つ成分、ここでは直線偏光を有する深紫外光束のみが反射し、ダイクロイックミラー２５に入射する。
【００２５】
このダイクロイックミラー２５は、可視光線の波長よりも短い波長を有する光束のみを反射するので、深紫外の波長を有する深紫外光束を全反射する。このダイクロイックミラー２５で全反射した深紫外光束は、無限遠補正光学系７を通り、λ／４波長板２６により円偏光に偏光され、深紫外光用の対物レンズ８を通って、標本面９上に照射される。
【００２６】
標本面９上で反射した深紫外光束は、対物レンズ８を再び通って平行光束になり、λ／４波長板２６を透過して直線偏光に戻される。ここで、深紫外光束は、λ／４波長板２６を透過することにより偏光面が往路の偏光面方向に対して直交するものとなる。この直線偏光を有する深紫外光束は、無限遠補正光学系７を通り、ダイクロックミラー２５で全反射し、偏光ビームスプリッタ２４に入射する。
【００２７】
深紫外光束は、偏光ビームスプリッタ２４を透過し、往路から分離される。この往路から分離された深紫外光束は、結像レンズ２７により深紫外線用の撮像装置２９に結像される。
【００２８】
撮像装置２９は、対物レンズ８の焦点面と共役の位置に配置されているので、標本面９が合焦の高さ位置にあれば、復路の深紫外光束は、撮像装置２９に結像し、深紫外光束による観察画像を撮像できることができる。
【００２９】
このようなＤＵＶ照明／結像装置は、そもそも上記の如く無限遠補正タイプの顕微鏡システムであって、他の装置と抱き合わせで使用される装置である。このＤＵＶ照明／結像装置を上記図３に示す赤外線レーザ光を用いた自動焦点装置と併用する場合を考えると、図３に示すλ／４波長板５と標本面９との間に進行する赤外線レーザ光は、本来円偏光であるべきであるが、図４に示すようにＤＵＶ照明／結像装置には、対物レンズ８の直上に深紫外光用のλ／４波長板２６が挿入されていることから、赤外線レーザ光は、楕円偏光になってしまう。
【００３０】
このため、標本面９からの戻り光を赤外線レーザ光用のλ／４波長板５により直線偏光に戻したとき、標本面９からの戻り光の強度が低下してしまう。戻り光の強度が低下すると、例えば透明ガラスのような低反射率の標本を観察する場合、自動焦点の検出が困難になる。これを解決しようとしてレーザダイオード１の出射パワーを大きくすると、レーザダイオード１の寿命が短くなってしまい、メンテナンスフリーと言えなくなる。これまでは、このような問題に着目してこなかった。
【００３１】
ＤＵＶ照明／結像装置と自動焦点装置を併用した実例を図５を参照して説明する。図５は特許文献２に開示されている検査装置に適用した実例を示す。照明光学系３０には、紫外線光源３１、開口絞り３２、視野絞り３３などを有している。
【００３２】
ビームスプリッタ３４の反射光路上には、第２のダイクロイックミラー３８、第１のダイクロイックミラー３９が設けられ、このうち第２のダイクロイックミラー３８の反射光路上に焦点検出光学系４０が設けられている。第２のダイクロイックミラー３８及び第１のダイクロイックミラー３９の透過光路上には、撮像系４１が設けられている。この撮像系４１は、ズームレンズ４２及びイメージセンサ４３を有している。
【００３３】
このような構成であれば、照明光学系３０から出射された紫外線は、ビームスプリッタ３４、λ／２波長板３５、λ／４波長板３６及び対物レンズ３７を通して標本面９に照射される。標本面９からの反射光束は、λ／４波長板３６、λ／２波長板３５を透過し、ビームスプリッタ３４で反射して第２のダイクロイックミラー３８に入射し、その一部が反射して焦点検出光学系４０に入射する。この焦点検出光学系４０は、標本面９からの反射光束を受光して焦点位置を検出する。又、標本面９からの反射光束は、第２のダイクロイックミラー３８、第１のダイクロイックミラー３９を透過して撮像系４１に入射し、この撮像系４１により標本面９の像が撮像される。
【特許文献１】特開２００１−２９６４６９号公報（図４３）
【特許文献２】特開２０００−１５５０９９号公報（図５（ａ）、段落番号［００３４］［００３５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
以上のような特許文献２に開示されている検査装置は、ＤＵＶ照明／結像装置の像解像度の改善を目的として、対物レンズ３７の直上にλ／２波長板３５とλ／４波長板３６とを併設して偏光方向を可変にすることを提案している。
【００３５】
特許文献２の明細書中の段落番号［００３４］には、「波長２００〜２５０ｎｍ以下程度の照明光を用いた欠陥検出方法について示す。」の記載があり、段落番号［００３５］には、６５０ｎｍ以上の光を自動焦点検出用波長域としている。」の記載がある。すなわち、波長２００〜２５０ｎｍ以下程度の照明光は、深紫外光の領域である。
【００３６】
このため、自動焦点検出用の波長６５０ｎｍの光は、深紫外光用に設計されているλ／２波長板３５とλ／４波長板３６とを透過するとき、円偏光が楕円偏光に劣化することは明白に分かる。
【００３７】
又、図５（特許文献２中の図面図５（ａ））には自動焦点検出部４０の中央部に偏光ビームスプリッタを記載しているので、この偏光ビームスプリッタにより復路の直線偏光を往路から分離するときに、自動焦点検出用の光の強度が不足することも容易に考察できる。
【００３８】
以上のようにＤＵＶ照明／結像装置で偏光を用いる場合、λ／４波長板３６板をＤＵＶ照明／結像装置と自動焦点検出部４０とで共用する平行光束部に挿入しているために、併用する他の装置、例えばアクティブ型の自動焦点装置の偏光がλ／４波長板３６を透過して悪影響を受けるという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本発明は、第１の光束を対物レンズを通して標本に照射し、標本からの戻り光束を結像して標本の観察像を取得する観察光学系と、第１の光束及び戻り光束を平行光束として同一光路上に通す無限遠補正光学系と、観察光学系における第１の光束を無限遠補正光学系に入射させる第１の光学素子と戻り光束を第１の光束の光路から分離する第２の光学素子との間に設けられ、第１の光束及び戻り光束の偏光の状態を変換する第３の光学素子とを具備した観察光学装置である。
【００４０】
本発明は、対物レンズを通った標本からの光束を略平行光束とする無限遠補正光学系と、無限遠補正光学系に対して挿脱可能に設けられ、略平行光束の第１の光束を対物レンズを通して標本に照射し、標本からの戻り光束を結像して標本の観察像を取得する少なくとも１つの観察光学系と、第１の光束の波長とは異なる波長帯域を有する略平行光束の第２の光束を無限遠補正光学系から対物レンズを通して標本に照射し、標本からの反射光束を受光して観察光学系の自動焦点を行う自動焦点系とを有する顕微鏡において、観察光学系は、第１の光束及び戻り光束の偏光の状態を変換する光学素子を有する顕微鏡である。
【００４１】
本発明は、第１の光束を対物レンズを通して標本に照射し、標本からの戻り光束を結像して標本の観察像を取得する観察光学系と、第２の光束を対物レンズを通して標本に照射し、標本からの反射光束を受光して観察光学系の自動焦点を行う自動焦点系と、第１の光束、戻り光束、第２の光束及び反射光束を平行光束として同一光路上に通す無限遠補正光学系と、観察光学系における第１の光束を無限遠補正光学系に入射させる第１の光学素子と戻り光束を第１の光束の光路から分離する第２の光学素子との間に設けられ、第１の光束及び戻り光束の偏光の状態を変換する第３の光学素子とを具備した顕微鏡である。
【００４２】
本発明は、第１の光源から出射された第１の光束を略平行光束として第１の光学素子により無限遠補正光学系に入射させ、無限遠補正光学系から対物レンズを通して標本に照射し、標本からの戻り光束を第２の光学素子により第１の光束から分離して結像することにより標本像を取得する観察光学系と、第２の光源から出射された第２の光束を無限遠補正光学系から対物レンズを通して標本に照射し、標本からの反射光束を受光して観察光学系に対する自動焦点を行う自動焦点系と、無限遠補正光学系を通る第１の光及び戻り光束は、直線偏光、楕円偏光又は円偏光を有し、観察光学系における第１の光学素子と第２の光学素子との間の光路上に第１の光束及び戻り光束の偏光の状態を変換する第３の光学素子を設けた顕微鏡である。
【発明の効果】
【００４３】
本発明は、観察光学系と自動焦点系とを併用したとしても自動焦点系の光束に影響を及ぼすことがない観察光学装置及び顕微鏡を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図３及び図４と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００４５】
図１は顕微鏡に組み合わせられる観察光学装置としての例えばＤＵＶ照明／結像装置の構成図である。このＤＵＶ照明／結像装置５１は、対物レンズ８を通る標本面９からの戻り光束を略平行光束とする無限遠補正光学系７を有する顕微鏡に対して挿脱可能である。
【００４６】
このＤＵＶ照明／結像装置５１は、ランプハウス２０から出射された照明光束を無限遠補正光学系７に入射させる偏光ビームスプリッタ２４と標本面９からの戻り光束を無限遠補正光学系７から分離するダイクロイックミラー２５との間に光学素子としてのλ／４波長板５０を設けている。
【００４７】
このλ／４波長板５０は、無限遠補正光学系７から対物レンズ８を通して標本面９に照射する照明光束と、標本面９から対物レンズ８、無限遠補正光学系７を通して戻ってくる戻り光束との各偏光の状態を変換する。
【００４８】
このＤＵＶ照明／結像装置５１は、対物レンズ８の光軸上に無限遠補正光学系７を設けた無限遠補正タイプの顕微鏡に組み合わされる。この無限遠補正光学系７は、顕微鏡中の中間鏡筒部に該当し、この中間鏡筒部にＤＵＶ照明／結像装置５１などの他の光学系などが設けられる。他の光学系としては、例えば可視の落射照明装置、又は各種検鏡法を有する観察光学系などである。
【００４９】
図２はＤＵＶ照明／結像装置５１と自動焦点装置５２とを併用した顕微鏡の構成図である。顕微鏡における対物レンズ８を通る標本面９からの戻り光束を略平行光束とする無限遠補正光学系７には、ＤＵＶ照明／結像装置５１と自動焦点装置５２とが設けられている。この場合、顕微鏡中の中間鏡筒部に対して自動焦点装置５２が設けられ、ＤＵＶ照明／結像装置５１の上方に自動焦点装置５２が積み重ねられて設けられている。
【００５０】
自動焦点装置５２は、レーザダイオード１から出力される直線偏光の赤外線レーザ光を用いる。
【００５１】
ＤＵＶ照明／結像装置５１は、ランプハウス２０から放射される深紫外光束を用いる。
【００５２】
無限遠補正光学系７には、円偏光の平行光束になった赤外線レーザ光が進行し、かつ円偏光を有する深紫外光束が進行する。
【００５３】
次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
【００５４】
自動焦点装置５２のレーザダイオード１から出力された赤外線レーザ光は、コリメートレンズ２によって平行光束に変換され、ストッパ３により正確に半分が遮光されて半円状の光束となり、偏光ビームスプリッタ４によって全反射し、λ／４波長板５を通って円偏光の平行光束となる。
【００５５】
この円偏光の平行光束になった赤外線レーザ光は、ダイクロイックミラー６により全反射し、無限遠補正光学系７を通って対物レンズ８に入射し、この対物レンズ８により集光されて標本面９上に照射される。標本面９に合焦高さが合えば、赤外線レーザ光は、標本面９上に点となって結像される。
【００５６】
標本面９上からの反射光束は、対物レンズ８を再び通って平行光束になり、光軸Ｐを挟んで反対側に半球状の光束断面を有して進行する。この赤外線の反射光束は、無限遠補正光学系７を通ってダイクロイックミラー６に入射し、このダイクロイックミラー６によって全反射され、無限遠補正光学系７の光路上から分離される。
【００５７】
この無限遠補正光学系７の光路上から分離された赤外線の反射光束は、λ／４波長板５を透過して直線偏光に戻される。このとき、赤外線の反射光束の偏光面は、往路の赤外線レーザ光の偏光面に対して直交方向となる。これにより、λ／４波長板５を透過した赤外線の反射光束は、偏光ビームスプリッタ４を全透過し、往路から分離されて結像レンズ１０に入射し、２分割受光素子１１に投影される。
【００５８】
この２分割受光素子１１は、対物レンズ８の焦点面と共役の位置に配置されているので、標本面９が対物レンズ８の合焦位置にあれば、復路の赤外線の反射光束は、２分割受光素子１１上に点となって結像する。
【００５９】
標本面９が対物レンズ８の合焦位置（フォーカス位置）からずれていれば、復路の赤外線の反射光束は、対物レンズ８の後方で僅かに平行光束にならないので、対物レンズ８の焦点位置と共役の関係に配置されている２分割受光素子１１上では、復路の赤外線の反射光束が有限の広がりを持つボケた円形状になる。
【００６０】
赤外線レーザ光は、ストッパ３により正確に半分が遮光されて半円状の光束になっているので、２分割受光素子１１上における結像点の位置は、標本面９上の非合焦（デフォーカス）の位置がニアフォーカス側にあるか又はファーフォーカス側にあるかに対応して受光部１１ａ側又は受光部１１ｂ側となる。
【００６１】
従って、各受光部１１ａ、１１ｂの各受光量を不図示の制御部で比較すれば、標本面９上のデフォーカスの位置がニアフォーカス側又はファーフォーカス側にあるかを判定できる。この判定の結果、各受光部１１ａ、１１ｂの各受光量が等しくなるように標本面９の高さを不図示の駆動部で上下方向に昇降すれば、自動焦点の動作ができる。
【００６２】
一方、ＤＵＶ照明／結像装置のランプハウス２０から出射された光束は、帯域フィルタ兼絞り２１を透過することにより深紫外光束のみを透過させると共に所定のビーム径に整形され、コリメートレンズ２２により平行光束の照明用となる。
【００６３】
この深紫外光束は、第１の全反射鏡２３により光路を曲げられて偏光ビームスプリッタ２４に入射し、この偏光ビームスプリッタ２４によって特定の偏光方向を持つ成分、ここでは直線偏光を有する深紫外光束のみが透過し、次のλ／４波長板５０を透過することにより円偏光に偏光される。
【００６４】
この円偏光を有する深紫外光束は、ダイクロイックミラー２５に入射し、このダイクロイックミラー２５で全反射し、無限遠補正光学系７を通り、深紫外光用の対物レンズ８を通って標本面９上に照射される。
【００６５】
標本面９上で反射した深紫外光束は、対物レンズ８を再び通って平行光束になり、無限遠補正光学系７を通り、ダイクロックミラー２５で全反射して再びλ／４波長板５０に入射する。
【００６６】
標本面９上からの深紫外光束は、λ／４波長板５０を透過することにより直線偏光に戻される。ここで、深紫外光束は、λ／４波長板５０を透過することにより偏光面が往路の偏光面方向に対して直交するものとなる。
【００６７】
λ／４波長板５０を透過した深紫外光束は、偏光ビームスプリッタ２４を透過し、往路から分離される。この往路から分離された深紫外光束は、結像レンズ２７により深紫外線用の撮像装置２９に結像される。
【００６８】
撮像装置２９は、対物レンズ８の焦点面と共役の位置に配置されているので、標本面９が合焦の高さ位置にあれば、復路の深紫外光束は、撮像装置２９に結像し、深紫外光束による観察画像を撮像できることができる。
【００６９】
このように上記第１の実施の形態によれば、ＤＵＶ照明／結像装置５１におけるランプハウス２０から出射された照明光束を無限遠補正光学系７に入射させる偏光ビームスプリッタ２５と標本面９からの戻り光束を無限遠補正光学系７から分離するダイクロイックミラー２４との間にλ／４波長板５０を設けた。
【００７０】
なお、本明細書中の背景技術でも述べたように光学系の組立公差の管理が充分であれば、背景技術で述べた楕円偏光による影響は軽減することが分かった。
【００７１】
従って、無限遠補正光学系７には、λ／４波長板５０が挿入されることがなく、無限遠補正光学系７に進行する光束がλ／４波長板５０による影響を受けることがない。すなわち、自動焦点装置５２のレーザダイオード１から出力された赤外線レーザ光は、λ／４波長板５０を透過することが全くなく、λ／４波長板５０による影響を受けずに無限遠補正光学系７に進行できる。この結果、赤外線レーザ光の偏光が円偏光から楕円偏光に劣化することはなく、又光の強度が低下するような問題は生じない。
【００７２】
顕微鏡中の中間鏡筒部には、ＤＵＶ照明／結像装置５１などの他に、例えば可視の落射照明装置や各種検鏡法を有する少なくとも１つの観察光学装置などを積み重ねたりして挿脱可能である。
【００７３】
従って、これら観察光学装置が偏光を必要とするためにλ／４波長板５０を観察光学装置内の光路上に設ければ、複数の観察光学装置を顕微鏡中の中間鏡筒部に挿脱して積み重ねても、自動焦点装置５２のレーザダイオード１から出力された赤外線レーザ光の偏光に影響を及ぼすことはない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る観察光学装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】同装置と自動焦点装置とを併用した顕微鏡の構成図。
【図３】従来のアクティブ型の自動焦点装置の構成図。
【図４】一般的なＤＵＶ照明／結像装置の構成図。
【図５】検査装置に適用したＤＵＶ照明／結像装置と自動焦点装置との併用の実例を示す構成図。
【符号の説明】
【００７５】
１：レーザダイオード、２：コリメートレンズ、３：ストッパ、４：偏光ビームスプリッタ、５：λ／４波長板、６：ダイクロイックミラー、７：無限遠補正光学系、８：対物レンズ、９：標本、１０：結像レンズ、１１：２分割受光素子、１１ａ，１１ｂ：受光部、２０：ランプハウス、２１：帯域フィルタ兼絞り、２２：コリメートレンズ、２３：第１の全反射鏡、２４：偏光ビームスプリッタ、２５：ダイクロイックミラー、２６：λ／４波長板、２７：結像レンズ、２８：第２の全反射鏡、２９：撮像装置、５０：λ／４波長板、５１：ＤＵＶ照明／結像装置、５２：自動焦点装置。
【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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