(57)【要約】【課題】アイポイントを低く抑えつつ落射照明を行うことができること。【解決手段】鏡筒６は、対物レンズ５から入射される観察光を収斂させて観察像を結像させる結像レンズ１２と、この観察光を外部へ導出する導出部１１ａとを備えた顕微鏡鏡筒であって、所定波長域の照明光を発する光源１４と、結像レンズ１２を介する光の光路を複数光路に分岐させ、この複数光路のうち光源１４が設けられた照明光路としての透過光路ＯＣから入射される照明光を結像レンズ１２を介して射出させるとともに、結像レンズ１２を介して入射される観察光を照明光路以外の光路であって導出部１１ａに接続された観察光路としての反射光路ＯＢへ導入する分岐プリズム１３と、を備える。【選択図】        図２
2008170873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した観察光を収斂させて観察像を結像させる結像レンズと、該観察光を外部へ導出する導出部とを備えた顕微鏡鏡筒において、
所定波長域の照明光を発する光源と、
前記結像レンズを介する光の光路を複数光路に分岐させ、該複数光路のうち前記光源が設けられた照明光路から入射される前記照明光を前記結像レンズを介して射出させるとともに、該結像レンズを介して入射される前記観察光を前記照明光路以外の光路であって前記導出部に接続された観察光路へ導入する分岐光学系と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡鏡筒。
【請求項２】
前記照明光路に設けられ、前記光源が発した前記照明光を集めて前記分岐光学系へ入射させる照明光学系を備えたことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡鏡筒。
【請求項３】
前記照明光学系は、前記照明光を収斂させて前記光源の光源像を結像させる第１照明光学系と、前記光源像を経由した前記照明光を集めて前記分岐光学系へ入射させる第２照明光学系とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡鏡筒。
【請求項４】
前記照明光学系は、前記照明光を平行または略平行な光束として前記分岐光学系へ入射させることを特徴とする請求項２または３に記載の顕微鏡鏡筒。
【請求項５】
前記結像レンズは、前記照明光を収斂させ、該照明光の射出光路上の所定位置に前記光源の投影像を結像させることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の顕微鏡鏡筒。
【請求項６】
前記結像レンズは、前記射出光路に設けられる対物レンズの瞳上に前記投影像を結像させることを特徴とする請求項５に記載の顕微鏡鏡筒。
【請求項７】
前記光源および前記照明光学系は、前記複数光路の中から切換自在に選択される選択光路に設けられ、
前記導出部は、複数であり、前記選択光路以外の光路に各々接続されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の顕微鏡鏡筒。
【請求項８】
前記光源および前記照明光学系は、複数であり、
前記選択光路ごとに異なる前記光源および前記照明光学系を択一的に配置させる光源切換機構を備えたことを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡鏡筒。
【請求項９】
前記光源および前記照明光学系を異なる前記選択光路に切換自在に配置させる光源切換機構を備えたことを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡鏡筒。
【請求項１０】
前記導出部および前記観察光路は複数であり、該観察光路ごとに異なる該導出部が接続され、
前記分岐光学系は、前記結像レンズを介して入射された前記観察光を複数の前記観察光路へ導入することを特徴とする請求項２〜９のいずれか一つに記載の顕微鏡鏡筒。
【請求項１１】
前記光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の顕微鏡鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射した観察光を収斂させて観察像を結像させる結像レンズと、該観察像を外部へ導出する導出部とを備えた顕微鏡鏡筒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属や半導体などの不透明な試料の表面を顕微鏡によって観察する場合、試料の上方から照明光を照射させる落射照明が利用されている。落射照明を行うための落射照明光学系には、例えば特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に記載の落射照明光学系では、対物レンズの瞳位置に光源像を投影させ、照明ムラやフレア等を除去することができる高機能なケーラー照明を行う高機能照明光学系と、対物レンズの瞳位置に光源像を投影させて簡易的なケーラー照明を行う簡易照明光学系とが容易に交換可能とされている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３９２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述のような従来の落射照明光学系を備えた顕微鏡では、顕微鏡鏡筒および接眼レンズ等を用いて構成される観察系と、対物レンズとの間に落射照明光学系を挿入配置する必要があり、接眼レンズをのぞき込む位置（アイポイント）が高くなるため、接眼レンズを介して目視観察を行う場合に操作性が悪くなるばかりか、検鏡者に無理な姿勢を強いるなどの不都合が生じるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アイポイントを低く抑えつつ落射照明を行うことができ、接眼レンズを介して目視観察を行う場合の操作性を向上させることができる顕微鏡鏡筒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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡鏡筒は、入射した観察光を収斂させて観察像を結像させる結像レンズと、該観察光を外部へ導出する導出部とを備えた顕微鏡鏡筒において、所定波長域の照明光を発する光源と、前記結像レンズを介する光の光路を複数光路に分岐させ、該複数光路のうち前記光源が設けられた照明光路から入射される前記照明光を前記結像レンズを介して射出させるとともに、該結像レンズを介して入射される前記観察光を前記照明光路以外の光路であって前記導出部に接続された観察光路へ導入する分岐光学系と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明にかかる顕微鏡鏡筒は、上記の発明において、前記照明光路に設けられ、前記光源が発した前記照明光を集めて前記分岐光学系へ入射させる照明光学系を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明にかかる顕微鏡鏡筒は、上記の発明において、前記照明光学系は、前記照明光を収斂させて前記光源の光源像を結像させる第１照明光学系と、前記光源像を経由した前記照明光を集めて前記分岐光学系へ入射させる第２照明光学系とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる顕微鏡鏡筒は、上記の発明において、前記照明光学系は、前記照明光を平行または略平行な光束として前記分岐光学系へ入射させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる顕微鏡鏡筒は、上記の発明において、前記結像レンズは、前記照明光を収斂させ、該照明光の射出光路上の所定位置に前記光源の投影像を結像させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる顕微鏡鏡筒は、上記の発明において、前記結像レンズは、前記射出光路に設けられる対物レンズの瞳上に前記投影像を結像させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる顕微鏡鏡筒は、上記の発明において、前記光源および前記照明光学系は、前記複数光路の中から切換自在に選択される選択光路に設けられ、前記導出部は、複数であり、前記選択光路以外の光路に各々接続されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる顕微鏡鏡筒は、上記の発明において、前記光源および前記照明光学系は、複数であり、前記選択光路ごとに異なる前記光源および前記照明光学系を択一的に配置させる光源切換機構を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる顕微鏡鏡筒は、上記の発明において、前記光源および前記照明光学系を異なる前記選択光路に切換自在に配置させる光源切換機構を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる顕微鏡鏡筒は、上記の発明において、前記導出部および前記観察光路は複数であり、該観察光路ごとに異なる該導出部が接続され、前記分岐光学系は、前記結像レンズを介して入射された前記観察光を複数の前記観察光路へ導入することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる顕微鏡鏡筒は、上記の発明において、前記光源は、ＬＥＤであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる顕微鏡鏡筒によれば、アイポイントを低く抑えつつ落射照明を行うことができ、接眼レンズを介して目視観察を行う場合の操作性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明にかかる顕微鏡鏡筒の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの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、同一部分には同一符号を付して示している。
【００１９】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡鏡筒について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる顕微鏡鏡筒を用いた顕微鏡１００の外観構成を示す図である。この図に示すように、顕微鏡１００は、試料１が載置されるステージ２と、ステージホルダ３ａを介してステージ２を支持する顕微鏡本体３と、顕微鏡本体３の前側（図１における左側）先端部に設けられたレボルバ４と、レボルバ４に対して交換自在に取り付けられる複数の対物レンズ５とを備える。また、顕微鏡本体３上には、顕微鏡鏡筒としての鏡筒６と、鏡筒６の前面部（図１における左側面部）に取り付けられた双眼部７と、双眼部７の前面部に設けられた一対の接眼レンズ８とを備える。
【００２０】
試料１は、ステージ２とともに、顕微鏡本体３の側面部に凸設された焦準ハンドル３ｂの回動操作に連動して上下動されるステージホルダ３ａによって昇降移動され、対物レンズ５に対して焦準合わせ（ピント合わせ）される。また、試料１は、図示しない平面駆動機構によって、対物レンズ５の光軸ＯＡに垂直な平面内で自在に移動される。対物レンズ５は、レボルバ４の回動操作に応じて試料１上に択一的に配置される。鏡筒６は、後述のように内部に備えた光源が発する照明光を、対物レンズ５を介して試料１に照射させて落射照明を行う。
【００２１】
対物レンズ５は、後述のように鏡筒６が内部に備える結像レンズと協働し、鏡筒６によって照明された試料１の観察像を結像させる。その際、対物レンズ５は、試料１上の各点から発せられる観察光を平行光として結像レンズへ射出させる。結像レンズは、対物レンズ５から入射される観察光を収斂させて観察像を結像させる。この観察像は、鏡筒６から双眼部７へ導出され、左右方向（図１における紙面垂直方向）に２分割された後、一対の接眼レンズ８を介して目視観察される。
【００２２】
つづいて、本実施の形態１にかかる顕微鏡鏡筒としての鏡筒６について説明する。図２は、鏡筒６の内部構成を示す図である。この図に示すように鏡筒６は、鏡筒本体１１の内部に結像レンズ１２と、分岐光学系としての分岐プリズム１３と、光源１４と、照明光学系としてのコレクタレンズ１５とを備える。鏡筒６は、鏡筒本体１１の底部に設けられた丸アリ等の取付部１１ｂを介して顕微鏡本体３の上部に着脱自在に取り付けられる。
【００２３】
結像レンズ１２は、取付部１１ｂ内に形成された開口部１１ｃの上部に設けられており、鏡筒６が顕微鏡本体３上に取り付けられた場合、この開口部１１ｃを介して対物レンズ５と共軸に配置される。結像レンズ１２は、対物レンズ５の光軸ＯＡに沿って開口部１１ｃから入射される観察光を受光して収斂させ、試料１の観察像を結像させる。
【００２４】
分岐プリズム１３は、接合プリズムであって、その接合面に相当する分割面１３ａに入射した光を所定の透過率および反射率で各々透過および反射させる。これによって分岐プリズム１３は、入射した光を所定の強度比で分割させるとともに、入射した光の光路を２つの光路に分岐させる。具体的には、分岐プリズム１３は、結像レンズ１２を介して入射される観察光の光路を反射光路ＯＢと透過光路ＯＣとに分岐させ、その観察光の一部を所定の割合で反射光路ＯＢへ導入する。なお、図２では、反射光路ＯＢおよび透過光路ＯＣを各々の光路の光軸で代表させて簡易的に示している。
【００２５】
反射光路ＯＢは、観察光路として、鏡筒本体１１上に設けられた導出部１１ａに光学的に接続されている。ここで、導出部１１ａは、鏡筒本体１１の前面部に設けられた開口部であって、鏡筒６と双眼部７との光学的な接続部である。結像レンズ１２が収斂させる観察光は、この導出部１１ａを介して鏡筒本体１１の外部へ導出され、双眼部７に入射されて２分割された後、左右の接眼レンズ８の各入射瞳上（前側焦平面上）に観察像を結像させる。結像された観察像は、接眼レンズ８を介して検鏡者に目視観察される。
【００２６】
一方、照明光路としての透過光路ＯＣには、光源１４およびコレクタレンズ１５が設けられている。光源１４は、照明光として白色光を発する白色光源であり、例えばＬＥＤ、ハロゲンランプ等が用いられる。コレクタレンズ１５は、光源１４の各点から発せられる照明光を集め、平行または略平行な光束として分岐プリズム１３へ入射させる。分岐プリズム１３は、コレクタレンズ１５から入射された照明光を透過させ、結像レンズ１２および開口部１１ｃを介して鏡筒本体１１の外部へ射出させる。
【００２７】
結像レンズ１２は、射出させた照明光を収斂させ、この照明光の射出光路上、つまり透過光路ＯＣを延長した光路上の所定位置に光源１４の投影像を結像させる。具体的には、結像レンズ１２は、鏡筒６が顕微鏡本体３上に取り付けられている場合、対物レンズ５の瞳５ａ上もしくはその近傍に光源１４の投影像を結像させる。この投影像を経由した照明光は、対物レンズ５によって試料１上に均一に照射され、これによって試料１は落射照明される。
【００２８】
このように、鏡筒６では、分岐プリズム１３は、結像レンズ１２を介する光の光路を反射光路ＯＢおよび透過光路ＯＣに分岐させ、この各光路のうち光源１４が設けられた照明光路としての透過光路ＯＣから入射される照明光を、結像レンズ１２を介して開口部１１ｃから射出させるとともに、開口部１１ｃおよび結像レンズ１２を介して入射される観察光を照明光路以外の光路であって導出部１１ａに光学的に接続された観察光路としての反射光路ＯＢへ導入するようにしている。このため、鏡筒６と対物レンズ５との間に落射照明光学系やこれを有する投光管を設けることなく、試料１に対して落射照明を行うことができるとともに、試料１の観察像を、反射光路ＯＢ、導出部１１ａおよび双眼部７を介して接眼レンズ８の入射瞳上に結像させ、接眼レンズ８による目視観察に供することができる。
【００２９】
これによって、鏡筒６では、従来技術にかかる鏡筒を用いた顕微鏡に比して、顕微鏡１００におけるアイポイントを低く抑えつつ落射照明を行うことができ、接眼レンズ８を介して目視観察を行う場合の操作性を向上させることができる。また、鏡筒６では、従来個別に設けられていた落射照明光学系と鏡筒とを一体化してコンパクトに構成することができるため、顕微鏡構成の簡易化および小型化を促進させることができる。
【００３０】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡鏡筒について説明する。図３は、本実施の形態２にかかる顕微鏡鏡筒としての鏡筒２６の内部構成を示す図である。この図に示すように鏡筒２６は、上述した鏡筒６の構成をもとに、コレクタレンズ１５に替えて照明光学系２５を備えるとともに、鏡筒本体１１に替えて鏡筒本体２１内に各構成部品を保持している。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。なお、鏡筒２６は、例えば鏡筒６と交換自在に顕微鏡１００に用いられる。
【００３１】
照明光学系２５は、第１照明光学系としてのコレクタレンズ２２および収斂レンズ２３と、第２照明光学系としてのコリメートレンズ２４と、開口絞り２７と、視野絞り２８とを備え、高機能なケーラー照明を行う高機能照明光学系として構成されており、照明光路としての透過光路ＯＣ上に設けられている。
【００３２】
コレクタレンズ２２は、光源１４の各点から発せられる照明光を集め、自レンズの前側焦点を通過する光線を平行もしくは略平行な光束として射出させる。収斂レンズ２３は、コレクタレンズ２２が射出させた照明光を収斂させ、自レンズの後側焦点上もしくはその近傍に光源１４の光源像２９を結像させる。コリメートレンズ２４は、光源像２９を経由した照明光を集め、平行もしくは略平行な光束として分岐プリズム１３に入射させる。
【００３３】
開口絞り２７は、鏡筒２６が顕微鏡本体３上に取り付けられた場合に対物レンズ５の瞳５ａと共役な平面上に設けられており、例えば虹彩絞り機構として構成され、その開口部２７ａの大きさ（絞り径）が変更自在とされている。開口絞り２７は、設定された絞り径に応じ、結像レンズ１２によって対物レンズ５の瞳５ａ上に結像される光源１４の投影像の大きさを制限することができ、試料１に対する照明光のＮＡ（開口数）を規定することができる。
【００３４】
視野絞り２８は、鏡筒２６が顕微鏡本体３上に取り付けられた場合に試料１と共役な平面上に設けられており、例えば開口絞り２７と同様に構成され、開口部２８ａの大きさ（絞り径）が変更自在とされている。視野絞り２８は、設定された絞り径に応じ、試料１上に照射される照明光の照射範囲（照野）を制限することができる。
【００３５】
このように、鏡筒２６では、照明光のＮＡおよび照野を変更自在に試料１に対して高機能なケーラー照明を行うことができる照明光学系２５を備えたため、上述した鏡筒６と同様に、顕微鏡１００におけるアイポイントを低く抑えつつ試料１に対して落射照明を行うことができ、接眼レンズ８を介して目視観察を行う場合の操作性を向上させることができることに加えて、照明ムラおよびフレア等を抑制して一層均一化した落射照明を行うことができ、試料１の観察像をより鮮明に結像させることができる。また、照明光のＮＡおよび照野を適宜変更することができ、様々な照明条件下で試料１の観察を行うことができる。
【００３６】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３にかかる顕微鏡鏡筒について説明する。図４−１および図４−２は、本実施の形態３にかかる顕微鏡鏡筒としての鏡筒３６の内部構成を示す図である。この図に示すように、鏡筒３６は、上述した鏡筒６の構成をもとに、光源切換機構３０を新たに備え、光源１４およびコレクタレンズ１５をさらに１組備えるとともに、鏡筒本体１１に替えて鏡筒本体３１内に各構成部品を保持している。また、鏡筒本体３１上には、試料１の観察像を撮像して観察画像を生成する撮像装置９が新たに設けられている。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。なお、鏡筒３６は、例えば鏡筒６と交換自在に顕微鏡１００に用いられる。
【００３７】
光源切換機構３０は、スライダ３７と、棒状のガイド３８とを用いて構成されている。２本のガイド３８は、スライダ３７に対して左右方向（図中、紙面と垂直方向）に貫装され、スライダ３７は、ガイド３８に沿って移動自在とされている。また、スライダ３７は、保持部３７ａ，３７ｂが設けられており、それぞれ光源１４およびコレクタレンズ１５を内部に保持している。保持部３７ａ，３７ｂは、スライダ３７上で左右方向の異なる位置に設けられており、例えば図４−１に示すように、保持部３７ａが透過光路ＯＣに配置された場合、保持部３７ｂは反射光路ＯＢから退避される。一方、図４−２に示すように、保持部３７ｂが反射光路ＯＢに配置された場合には、保持部３７ａが透過光路ＯＣから退避される。これによって、光源切換機構３０は、反射光路ＯＢおよび透過光路ＯＣごとに、異なる光源１４およびコレクタレンズ１５の組を択一的に配置させることができる。
【００３８】
スライダ３７には、鏡筒本体３１から外部へ凸設された図示しないツマミが設けられており、検鏡者は、このツマミを利用してスライダ３７をガイド３８に沿って自在に移動させることができ、光源１４およびコレクタレンズ１５の組を反射光路ＯＢまたは透過光路ＯＣに択一的かつ切換自在に配置させることができる。また、光源切換機構３０には、図示しないストッパが左右２ヶ所に設けられており、検鏡者は、スライダ３７を左右いずれかのストッパに当接させることで、光源１４およびコレクタレンズ１５の組を反射光路ＯＢまたは透過光路ＯＣの所定位置に配置させることができる。
【００３９】
ここで、図４−１に示すように、透過光路ＯＣに光源１４およびコレクタレンズ１５が配置された場合、鏡筒３６は、上述した鏡筒６と同様に機能する。すなわち、光源１４が発した照明光は、コレクタレンズ１５を介し、照明光路としての透過光路ＯＣから分岐プリズム１３に入射され、分割面１３ａを透過した後、結像レンズ１２を介して対物レンズ５へ射出される。また、対物レンズ５から入射された観察光は、結像レンズ１２によって収斂され、分岐プリズム１３によって所定の割合で観察光路としての反射光路ＯＢに導入された後、導出部３１ａ、双眼部７を介し、接眼レンズ８の入射瞳上に観察像を結像させる。結像された観察像は、接眼レンズ８を介して目視観察される。ここで、導出部３１ａは、上述した鏡筒６における導出部１１ａと同様に、鏡筒本体３１の前面部に設けられた開口部であって、鏡筒３６と双眼部７との光学的な接続部である。
【００４０】
一方、図４−２に示すように、反射光路ＯＢに光源１４およびコレクタレンズ１５が配置された場合には、光源１４が発した照明光は、コレクタレンズ１５を介し、照明光路としての反射光路ＯＢから分岐プリズム１３に入射され、分割面１３ａで反射された後、結像レンズ１２を介して対物レンズ５へ射出される。また、対物レンズ５から入射された観察光は、結像レンズ１２によって収斂され、分岐プリズム１３によって所定の割合で観察光路としての透過光路ＯＣに導入された後、導出部３１ｂを介して撮像装置９へ導出され、図示しない撮像面上に観察像を結像させる。結像された観察像は、撮像装置９によって撮像され、観察画像に記録される。ここで、導出部３１ｂは、鏡筒本体３１の上面部に設けられた開口部であって、鏡筒３６と撮像装置９との光学的な接続部である。
【００４１】
このように、鏡筒３６では、光源切換機構３０によって光源１４およびコレクタレンズ１５を透過光路ＯＣまたは反射光路ＯＢに択一的かつ切換自在に配置させるようにしたため、上述した鏡筒６と同様に、顕微鏡１００におけるアイポイントを低く抑えつつ試料１に対して落射照明を行うことができ、接眼レンズ８を介して目視観察を行う場合の操作性を向上させることができることに加えて、接眼レンズ８または撮像装置９に対して切換自在に観察像を結像させることができる。これによって検鏡者は、接眼レンズ８による目視観察と、撮像装置９による画像観察とを適宜切り換えて行うことができる。
【００４２】
ところで、鏡筒３６では、撮像装置９による画像観察を行う場合、反射光路ＯＢに白色光源としての光源１４を設けるものとしたが、白色光源に限定されず、赤外光を発する赤外光源あるいは紫外光を発する紫外光源等を設けることもできる。例えば、赤外光源を設けた場合、シリコンが赤外光を透過させる特性を利用し、試料１としてのシリコンウェハ上に形成された回路パタン等をシリコンウェハ越しに観察することができるようになる。また、試料１としてのＩＣチップの内部構造を観察することができるようになる。紫外光源を設けた場合には、観察光を短波長化することができ、白色光源を用いる場合に比べて高い解像力で試料１の観察を行うことができるようになる。一方、接眼レンズ８による目視観察を行う場合には、透過光路ＯＣに、白色光源よりも波長域が狭い可視光を発する可視光源等を用いることもできる。
【００４３】
なお、鏡筒３６では、このように赤外光源または紫外光源を用いる場合、この光源を保持した保持部３７ｂが反射光路ＯＢ上、つまり接眼レンズ８による目視観察の観察光路上に配置されるため、赤外カットフィルタや紫外カットフィルタ等の特段の素子を用いることなく、接眼レンズ８から外部へ不可視光としての赤外光または紫外光が漏出されることを防止することができる。
【００４４】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４にかかる顕微鏡鏡筒について説明する。図５−１および図５−２は、本実施の形態４にかかる顕微鏡鏡筒としての鏡筒４６の内部構成を示す図である。この図に示すように、鏡筒４６は、上述した鏡筒６の構成をもとに、光源切換機構４０をさらに備えるとともに、鏡筒本体１１に替えて鏡筒本体４１内に各構成部品を保持している。また、鏡筒本体４１上には、撮像装置９がさらに設けられている。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。なお、鏡筒４６は、例えば鏡筒６と交換自在に顕微鏡１００に用いられる。
【００４５】
光源切換機構４０は、保持部４７、連結部４８および回転軸４９を用いて構成されている。保持部４７は、光源１４およびコレクタレンズ１５を内部に保持している。連結部４８は、一端（図５−１における上端）が保持部４７に接続され、他端（図５−１における下端）が回転軸４９に支持されており、保持部４７と一体に回転軸４９周りに回動自在とされている。回転軸４９は、鏡筒本体４１から外部へ凸設された図示しない回転ハンドルが設けられており、この回転ハンドルの回動操作に連動して、連結部４８および保持部４７を自軸周りに回動させる。
【００４６】
また、光源切換機構４０には、ストッパ４２，４３が設けられており、図５−１に示すように、保持部４７がストッパ４２に当接された場合、光源１４およびコレクタレンズ１５は、透過光路ＯＣの所定位置に配置される。一方、図５−２に示すように、保持部４７がストッパ４３に当接された場合には、光源１４およびコレクタレンズ１５は、反射光路ＯＢの所定位置に配置される。さらに、光源切換機構４０には、クリック機構等を用いた図示しない係止機構が設けられており、保持部４７は、ストッパ４２，４３のそれぞれに当接された場合、その当接された位置で仮固定される。
【００４７】
このように光源切換機構４０によって、鏡筒４６では、１組の光源１４およびコレクタレンズ１５を反射光路ＯＢまたは透過光路ＯＣに切換自在に配置させて仮固定させることができる。なお、係止機構による保持部４７の仮固定は、回転軸４９に設けられた回転ハンドルを手動操作で回転させることで容易に解除することができる。
【００４８】
ここで、図５−１に示すように、透過光路ＯＣに光源１４およびコレクタレンズ１５が配置された場合、鏡筒４６は、上述した鏡筒６と同様に機能する。すなわち、光源１４が発した照明光は、コレクタレンズ１５を介し、照明光路としての透過光路ＯＣから分岐プリズム１３に入射され、分割面１３ａを透過した後、結像レンズ１２を介して対物レンズ５へ射出される。また、対物レンズ５から入射された観察光は、結像レンズ１２によって収斂され、分岐プリズム１３によって所定の割合で観察光路としての反射光路ＯＢに導入された後、導出部４１ａ、双眼部７を介し、接眼レンズ８の入射瞳上に観察像を結像させる。結像された観察像は、接眼レンズ８を介して目視観察される。ここで、導出部４１ａは、上述した鏡筒６における導出部１１ａと同様に、鏡筒本体４１の前面部に設けられた開口部であって、鏡筒４６と双眼部７との光学的な接続部である。
【００４９】
一方、図５−２に示すように、反射光路ＯＢに光源１４およびコレクタレンズ１５が配置された場合には、光源１４が発した照明光は、コレクタレンズ１５を介し、照明光路としての反射光路ＯＢから分岐プリズム１３に入射され、分割面１３ａで反射された後、結像レンズ１２を介して対物レンズ５へ射出される。また、対物レンズ５から入射された観察光は、結像レンズ１２によって収斂され、分岐プリズム１３によって所定の割合で観察光路としての透過光路ＯＣに導入された後、導出部４１ｂを介して撮像装置９へ導出され、図示しない撮像面上に観察像を結像させる。結像された観察像は、撮像装置９によって撮像され、観察画像に記録される。ここで、導出部４１ｂは、鏡筒本体４１の上面部に設けられた開口部であって、鏡筒４６と撮像装置９との光学的な接続部である。
【００５０】
このように、鏡筒４６では、光源切換機構４０によって光源１４およびコレクタレンズ１５を透過光路ＯＣまたは反射光路ＯＢに択一的かつ切換自在に配置させるようにしたため、上述した鏡筒３６と同様に、顕微鏡１００におけるアイポイントを低く抑えつつ試料１に対して落射照明を行うことができ、接眼レンズ８を介して目視観察を行う場合の操作性を向上させることができるとともに、接眼レンズ８または撮像装置９に対して切換自在に観察像を結像させることができる。これによって検鏡者は、接眼レンズ８による目視観察と、撮像装置９による画像観察とを適宜切り換えて行うことができる。
【００５１】
なお、鏡筒４６では、１組の光源１４およびコレクタレンズ１５を反射光路ＯＢまたは透過光路ＯＣに切換自在に配置させるため、鏡筒３６に比して主要構成部品を削減し、簡易かつ安価に構成することができる。また、鏡筒４６では、光源切換機構４０を光源切換機構３０のように左右方向へ移動させる必要がないため、その移動を行うために設けられていた構成部分とスペースとを削減することができ、鏡筒３６に比してコンパクトに構成することができる。
【００５２】
（実施の形態５）
つぎに、本発明の実施の形態５にかかる顕微鏡鏡筒について説明する。図６は、本実施の形態５にかかる顕微鏡鏡筒としての鏡筒５６の内部構成を示す図である。この図に示すように、鏡筒５６は、上述した鏡筒６の構成をもとに、分岐光学系として分岐プリズム１３に加えて分岐プリズム５３を用いた分岐光学系５２を備え、これに応じて光源１４およびコレクタレンズ１５の配置が変更されているとともに、鏡筒本体１１に替えて鏡筒本体５１内に各構成部品を保持している。また、鏡筒本体５１上には、撮像装置９がさらに設けられている。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。なお、鏡筒５６は、例えば鏡筒６と交換自在に顕微鏡１００に用いられる。
【００５３】
分岐光学系５２は、分岐プリズム１３と分岐プリズム５３とを用いて構成されている。分岐プリズム５３は、キューブ状の接合プリズムであって、その接合面に相当する分割面５３ａに入射した光を所定の透過率および反射率で各々透過および反射させる。これによって分岐プリズム５３は、入射した光を所定の強度比で分割させるとともに、入射した光の光路を２つの光路に分岐させる。分岐プリズム５３が分岐した光路の一方は、分岐プリズム１３によってさらに２つの光路に分岐され、これによって分岐光学系５２では、入射する光の光路が３つの光路に分岐される。
【００５４】
具体的には、分岐光学系５２は、結像レンズ１２を介して入射される観察光の光路を、まず分岐プリズム５３によって反射光路ＯＤと透過光路ＯＥとに分岐させ、その観察光の一部を所定の割合で透過光路ＯＥへ導入する。その後、分岐光学系５２は、分岐プリズム１３によって透過光路ＯＥを反射光路ＯＢと透過光路ＯＣとに分岐させるとともに、透過光路ＯＥを介して入射された観察光を所定の強度比で反射光路ＯＢおよび透過光路ＯＣへ導入する。なお、図６では、反射光路ＯＤおよび透過光路ＯＥを、反射光路ＯＢおよび透過光路ＯＣと同様に、各々の光路の光軸で代表させて簡易的に示している。
【００５５】
反射光路ＯＢおよび透過光路ＯＣは、それぞれ観察光路として、鏡筒本体５１上に設けられた導出部５１ａ，５１ｂに光学的に接続されている。ここで、導出部５１ａ，５１ｂは、それぞれ鏡筒本体５１の前面部および上面部に設けられた開口部であって、鏡筒５６と、双眼部７または撮像装置９との光学的な接続部である。結像レンズ１２が収斂させる観察光は、これらの導出部５１ａ，５１ｂを介して鏡筒本体５１の外部へ導出される。
【００５６】
導出部５１ａから導出された観察は、双眼部７に入射されて２分割された後、左右の接眼レンズ８の各入射瞳上に観察像を結像させる。ここで結像された観察像は、接眼レンズ８を介して検鏡者に目視観察される。また、導出部５１ｂから導出された観察光は、撮像装置９に入射され、図示しない撮像面上に観察像を結像させる。ここで結像された観察像は、撮像装置９によって撮像され、観察画像に記録される。
【００５７】
一方、照明光路としての反射光路ＯＤには、光源１４およびコレクタレンズ１５が設けられている。分岐プリズム５３は、コレクタレンズ１５から入射される照明光を反射させ、結像レンズ１２および開口部１１ｃを介して鏡筒本体５１の外部へ射出させる。結像レンズ１２は、鏡筒６が顕微鏡本体３上に取り付けられている場合、対物レンズ５の瞳５ａ上もしくはその近傍に光源１４の投影像を結像させる。この投影像を経由した照明光は、対物レンズ５によって試料１上に均一に照射され、これによって試料１は落射照明される。
【００５８】
このように、鏡筒５６では、分岐光学系５２は、結像レンズ１２から入射される観察光の光路を反射光路ＯＢ，ＯＤおよび透過光路ＯＣに分岐させ、このうち反射光路ＯＢおよび透過光路ＯＣが観察光路として、それぞれ導出部５１ａ，５１ｂを介して双眼部７および撮像装置９に接続されている。また、分岐光学系５２は、結像レンズ１２を介して入射される観察光を所定の割合で反射光路ＯＢおよび透過光路ＯＣへ導入している。一方、照明光路としての反射光路ＯＤに設けられた光源１４から発せられる照明光は、分岐光学系５２、結像レンズ１２および開口部１１ｃを介して対物レンズ５へ射出されている。
【００５９】
これによって、鏡筒５６では、上述した鏡筒６と同様に、顕微鏡１００におけるアイポイントを低く抑えつつ試料１に対して落射照明を行うことができ、接眼レンズ８を介して目視観察を行う場合の操作性を向上させることができることに加えて、接眼レンズ８または撮像装置９に対して同時に観察像を結像させることができる。これによって検鏡者は、接眼レンズ８による目視観察と、撮像装置９による画像観察とを並行して行うことができる。
【００６０】
ここまで、本発明を実施する最良の形態を実施の形態１〜５として説明したが、本発明は、上述した実施の形態１〜５に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。
【００６１】
例えば、上述した実施の形態１〜５では、照明光を発する光源１４としてＬＥＤ、ハロゲンランプ等の発光素子を用いるものとして説明したが、発光素子に限定されず、発光素子から発せられた照明光を導光した光ファイバを用いることもできる。この場合、照明光を導光した光ファイバの射出端部を鏡筒本体内に導入し、光源１４に替えて配置させるとよい。また、照明光学系の構成は、上述の実施の形態１〜５で説明した構成に限らず、各種光学素子を適宜組み合わせた他の光学系でもよい。
【００６２】
また、上述した実施の形態１〜５では、光源１４が発した照明光をコレクタレンズ１５または照明光学系２５を介して分岐プリズム１３または５３に入射させることとしたが、分岐プリズム１３または５３に入射させるまでの光路中に、さらにフロストガラス（すりガラス）を設けることができる。これによって、試料１に照射させる照明光のムラを一層抑制し、より均一な落射照明を行うことができる。
【００６３】
また、上述した実施の形態１〜５では、試料１に対する落射照明として明視野照明を行うものとして説明したが、明視野照明に限定されず、暗視野照明を行うこともできる。その場合、照明光路中に輪帯状の開口絞りを設けるとよい。さらに、この輪帯状の開口絞りを照明光路に対して挿脱自在に設けることで、明視野照明と暗視野照明とを切換自在にすることもできる。また、各種光学素子を適宜組み合わせることで、明視野照明および暗視野照明に限らず、微分干渉観察、位相差観察および蛍光観察等の各種観察法に適した照明を行えるように構成してもよく、その各種観察法に適した照明を切換自在としてもよい。
【００６４】
また、上述した実施の形態１〜５では、照明光路を１つだけ設けることとしたが、１つに限定されず、複数の照明光路を設けることもできる。この場合、分岐プリズム１３または分岐光学系５２に替えて、結像レンズ１２から入射される観察光の光路をより多くの光路に分岐させる分岐光学系を用いるとよい。このように照明光路を複数設ける、つまり照明光を発する光源を複数設けることで、例えば種々の波長域の照明光を選択的に同時または非同時に試料１に照射して落射照明をすることができる。なお、観察光路についても、同様に３つ以上の光路を設け、それぞれ個別の導出部および観察像検出手段に接続させるようにすることもできる。
【００６５】
また、上述した実施の形態３および４では、光源切換機構３０または４０によって、反射光路ＯＢおよび透過光路ＯＣに対して択一的に光源１４およびコレクタレンズ１５を配置させることとしたが、より一般的に、分岐光学系によって分岐された光路が３つ以上である場合には、例えば、この３つ以上の光路の中から切換自在に選択される選択光路に光源１４およびコレクタレンズ１５を設け、この選択光路以外の光路にそれぞれ導出部を接続させるように構成するとよい。
【００６６】
また、上述した実施の形態１〜５では、本発明にかかる顕微鏡鏡筒を顕微鏡本体３上に搭載して用いるものとして説明したが、顕微鏡本体３上に限らず、半導体検査装置やＦＰＤ（Flat Panel Display）検査装置等、各種検査装置に搭載して用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡鏡筒を用いた顕微鏡の全体構成を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる顕微鏡鏡筒の内部構成を示す図である。
【図３】実施の形態２にかかる顕微鏡鏡筒の内部構成を示す図である。
【図４−１】実施の形態３にかかる顕微鏡鏡筒の内部構成を示す図である。
【図４−２】実施の形態３にかかる顕微鏡鏡筒の内部構成を示す図である。
【図５−１】実施の形態４にかかる顕微鏡鏡筒の内部構成を示す図である。
【図５−２】実施の形態４にかかる顕微鏡鏡筒の内部構成を示す図である。
【図６】実施の形態５にかかる顕微鏡鏡筒の内部構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    試料
２    ステージ
３    顕微鏡本体
３ａ    ステージホルダ
４    レボルバ
５    対物レンズ
５ａ    瞳
６    鏡筒
７    双眼部
８    接眼レンズ
９    撮像装置
１１    鏡筒本体
１１ａ    導出部
１１ｂ    取付部
１１ｃ    開口部
１２    結像レンズ
１３    分岐プリズム
１３    分割面
１４    光源
１５    コレクタレンズ
２１    鏡筒本体
２２    コレクタレンズ
２３    収斂レンズ
２４    コリメートレンズ
２５    照明光学系
２６    鏡筒
２７    開口絞り
２７ａ，２８ａ，    開口部
２８    視野絞り
２９    光源像
３０    光源切換機構
３１    鏡筒本体
３１ａ，３１ｂ    導出部
３６    鏡筒
３７    スライダ
３７ａ，３７ｂ    保持部
３８    ガイド
４０    光源切換機構
４１    鏡筒本体
４１ａ，４１ｂ    導出部
４２，４３    ストッパ
４６    鏡筒
４７    保持部
４８    連結部
４９    回転軸
５１    鏡筒本体
５１ａ，５１ｂ    導出部
５２    分岐光学系
５３    分岐プリズム
５３ａ    分割面
５６    鏡筒
１００    顕微鏡
ＯＡ    光軸
ＯＢ，ＯＤ    反射光路
ＯＣ，ＯＥ    透過光路
【図１】
2008170873.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４−１】
2008170873.tif 000006
【図４−２】
2008170873.tif 000007
【図５−１】
2008170873.tif 000008
【図５−２】
2008170873.tif 000009
【図６】
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