(57)【要約】【課題】照明光を有効に利用できるとともに、大型標本の観察を操作性がよく、しかも安定して行うことができる実体顕微鏡を提供する。【解決手段】標本２３を載置する移動可能なＸＹステージ２２を有する基台２１ａおよびこの基台２１ａに対して直立して設けられた胴部２１ｂから基台２１ａに平行に延出する水平アーム２１ｃとからなる実体顕微鏡用架台２１、水平アーム２１ｃに設けられ、ＸＹステージ２２に載置された標本２３に落射照明光を照射する照明光学系２８、照明光学系２８と標本２３の間の光路に配置され、照明光学系２８からの落射照明光を透過する照明光路と標本２３からの光を反射する観察光路とに分離するハーフミラー２４、ハーフミラー２４の反射光路側の観察光路に配置された少なくともズーム鏡筒３５と接眼鏡筒４０を具備。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本を載置する移動可能なＸＹステージを有する基台およびこの基台に対して直立して設けられた胴部から前記基台に平行に延出する水平アームとからなる実体顕微鏡用架台と、
前記水平アームに設けられ、前記ＸＹステージに載置された標本に落射照明光を照射する照明手段と、
前記照明手段と前記標本の間の光路に配置され、前記照明手段からの落射照明光を透過する照明光路と前記標本からの光を反射する観察光路とに分離する光学素子と、
前記光学素子の反射光路側の観察光路に配置された少なくともズーム鏡筒と接眼鏡筒とからなる顕微鏡本体と、
を具備したことを特徴とする実体顕微鏡。
【請求項２】
前記顕微鏡本体は、対物レンズ、ズーム鏡筒および接眼鏡筒と一体に連結してなり、この顕微鏡本体を前記水平アーム部より延出するシャフトに支持して前記反射側の観察光路に配置したことを特徴とする請求項１記載の実体顕微鏡。
【請求項３】
顕微鏡本体は、ズーム鏡筒と接眼鏡筒を一体に連結してなり、この顕微鏡本体を前記水平アームより延出するシャフトに支持して前記反射側の観察光路に配置すると共に対物レンズを前記透過側の共通光路に配置したことを特徴とする請求項１記載の実体顕微鏡。
【請求項４】
前記光学素子と前記標本の間の照明光路と観察光路の共通の光路に、前記標本載置面に対して垂直方向に移動可能に前記対物レンズが設けられることを特徴とする請求項３記載の実体顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型標本の観察などに最適な実体顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型標本として、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のガラス基板や半導体ウェハなどがある。
【０００３】
例えば、ＦＰＤの製造工程では、ガラス基板の品質を安定して保つために、基板上のレジストなどの膜厚のむらやＩＴＯ膜上のピンホールなどの外観検査を始め、パターンの乱れや、基板表面に付着したごみや傷などの外観検査が極めて重要になっている。この点については、半導体ウェハの製造工程でも同様である。
【０００４】
そこで、従来、このような大型標本の外観検査に最適とされる実体顕微鏡が実用化されている。
【０００５】
図３は、従来の実体顕微鏡の一例を示すものである。図において、１は実体顕微鏡用架台で、この実体顕微鏡用架台１は、水平方向に配置された基台１ａと、この基台１ａに対し直立して設けられた胴部１ｂと、この胴部１ｂ先端に基台１ａと平行に設けられたアーム部１ｃを有している。基台１ａ上には、大型標本３を保持してＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ２が設けられている。アーム部１ｃの先端には、ズーム鏡筒４がラックとピニオンからなる焦準機構を介して支持されている。ズーム鏡筒４の下方端部には、対物レンズ５が設けられ、アーム部１ｃ側先端に設けられた焦準ダイヤル６の操作により光軸５ａに沿って上下動されるようになっている。また、ズーム鏡筒４は、ズームダイヤル７の操作により倍率を可変できるようになっている。
【０００６】
ズーム鏡筒４の上方端部には、照明ユニット８を介してリレー鏡筒９が水平に設けられている。照明ユニット８は、ポラライザー１０、アナライザー１１および偏光ビームスプリッタ（以降ＰＢＳと呼ぶ）１２を有し、光源１３からの照明光をポラライザー１０を透過しＰＢＳ１２で反射してズーム鏡筒４、対物レンズ５、λ／４板１４を通して標本３に照射し、標本３からの反射光を上述の光路を逆に辿り、ＰＢＳ１２、アナライザー１１を透過してリレー鏡筒９に入射するようにしている。
【０００７】
リレー鏡筒９は、一対の折り曲げミラー１５、１６とリレー光学系１７を有し、照明ユニット８側より入射される標本３からの反射光を折り曲げミラー１５で反射し、リレー光学系１７を通して、さらに折り曲げミラー１６で反射し、接眼鏡筒１８の接眼レンズ１９を介して観察者により目視できるようにしている。
【０００８】
この場合、リレー光学系１７は、照明ユニット８側より入射される反射光の光路を、標本３面と平行で、かつ、観察者側に延ばすような働きをするもので、対物レンズ５の光軸５ａから接眼鏡筒１８側のアイポイント２０までの観察者側の距離を大きく取った大型標本対応としている。つまり、ＸＹステージ２上で保持された大型標本３の奥部分を観察する場合、ＸＹステージ２を手前に引き寄せることになる。このとき、ＸＹステージ２が観察者と干渉することを回避するため、対物レンズ５の光軸５ａとアイポイント２０までの距離Ｌ１をリレー光学系１７による光路の延長により確保するようにしている。逆に、ＸＹステージ２上に保持された標本３の手前部分を観察する場合、ＸＹステージ２を奥に押しやることになる。このとき、ＸＹステージ２が胴部１ｂと干渉することを回避するため、実体顕微鏡架台１のアーム部１ｃを長くして、対物レンズ５の光軸５ａと胴部１ｂまでの距離Ｌ２も確保するようにしている。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６０−２２７２１４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、照明光学系と観察光学系の共通の光路中にズーム鏡筒４が配置されると、一般にズーム光学系は、曲率半径の大きなレンズが用いられるために、このレンズ表面で照明光が反射して接眼レンズ１９に入射するフレアが生じる。このフレア防止するためにポラライザー１０、アナライザー１１、ＰＢＳおよびλ／４板１４が必要になる。これらポラライザー１０、アナライザー１１およびＰＢＳでの光の透過損失により光量が大幅に低下してしまい、このため光源１３として、予め光量の大きなものを用意する必要があるなど、光源１３が高価で大型化するという問題を生じる。
【００１１】
また、ズーム光学系が光路中に配置されることから照野を大きくできないため、ズーム倍率が高倍側の７割程度しかならず、ズーム使用倍率の低下を招くという問題も生じる。
【００１２】
さらに、高価なリレー鏡筒９が必要となるばかりか、最も装置の剛性を左右する焦準部ガイドからリレー鏡筒９を介して接眼鏡筒１８が遠く離れて配置されるため、接眼レンズ１９部分に振動が発生しやすく、目視の際に観察像が揺れるなどして観察しずらいという問題がある。
【００１３】
さらにまた、リレー鏡筒９の存在により焦準ダイヤル６およびズームダイヤル７も観察者から遠く離れて配置されるので、操作がしづらく、また、対物レンズ５、ズーム鏡筒４、照明ユニット８およびリレー鏡筒９が積み重ねられる構成になっていることから、アイポイント２０の位置が高くなり観察しずらくなるという問題もある。
【００１４】
ところで、特許文献１の図６には、変倍鏡体部と対物レンズを水平方向に配置することで、リレー鏡筒を不要にしたものが開示されている。つまり、この公報では、架台部に直立して設けられた支柱に水平バーが設けられ、この水平バーに焦準操作部を介して変倍鏡体部が設けられている。この変倍鏡体部には、対物レンズが設けられており、焦準操作部の操作により、変倍鏡体部が対物レンズとともに、対物レンズの光軸に沿って水平方向に移動されるようになっている。また、支柱には、反射ミラーとともにテーブルが設けられ、テーブル上に標本が載置され、変倍鏡体部での変倍操作、焦準操作部での焦準操作を行った状態で、標本を透過した光が反射ミラーで反射し、対物レンズ、変倍鏡体部を介して双眼鏡筒部により目視観察できるようになっている。
【００１５】
ところが、このように構成された実体顕微鏡では、照明方法として、透過照明が用いられているため、上述したポラライザー、アナライザー、ＰＢＳおよびλ／４板を必要としていないが、特許文献１の図２に示すように落射照明装置が用いられる場合は、照明光学系と観察光学系の共通の光路上に変倍鏡体部が配置され、ポラライザー、アナライザーおよびＰＢＳが必要となって、上述したと同様な問題を生じる。また、特許文献１の図２では、テーブルが反射ミラーとともに支柱の先端部に支持される構成になっているので、大型標本を保持するＸＹステージを搭載することはできず、外からの僅かな振動もテーブルや反射ミラーに伝わり易く、目視観察の際に像が揺れるなどして観察しずらいという問題もある。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、照明光を有効に利用できるとともに、大型標本の観察を操作性がよく、しかも安定して行うことができる実体顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、標本を載置する移動可能なＸＹステージを有する基台およびこの基台に対して直立して設けられた胴部から前記基台に平行に延出する水平アームとからなる実体顕微鏡用架台と、前記水平アームに設けられ、前記ＸＹステージに載置された標本に落射照明光を照射する照明手段と、前記照明手段と前記標本の間の光路に配置され、前記照明手段からの落射照明光を透過する照明光路と前記標本からの光を反射する観察光路とに分離する光学素子と、前記光学素子の反射光路側の観察光路に配置された少なくともズーム鏡筒と接眼鏡筒とからなる顕微鏡本体とを具備したことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るガリレオタイプの実体顕微鏡の概略構成を示している。
【００２０】
図１において、２１は実体顕微鏡用架台で、この実体顕微鏡用架台２１は、水平方向に配置された基台２１ａと、この基台２１ａに対し直立して設けられた胴部２１ｂと、この胴部２１ｂ先端に基台２１ａと平行に設けられたアーム部２１ｃを有している。基台２１ａ上には、標本２３としてＦＰＤ用ガラス基板または半導体ウェはなどの大型基板板を保持しＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ２２が設けられている。この場合、ＸＹステージ２２のＸ方向とＹ方向の移動スペースは、標本２３の２倍の大きさを必要とし、このＸＹステージ２２に搭載する基台２１ａの奥行き寸法はＸＹステージ２２の２倍のスペースを必要とする。
【００２１】
実体顕微鏡用架台２１の水平アーム部２１ｃは、基台２１ａのほぼ中央部（ＸＹステージの移動領域のほぼ中央部）の上方まで延びている。この水平アーム部２１ｃ先端部には、光学照明光路と観察光路を分離する光学素子としてハーフミラー２４が所定角度（４５°）傾けて配置されている。ハーフミラー２４は、後述する対物レンズ３６の光軸３６ａを標本２３面上に垂直に曲げるようにしている。水平アーム部２１ｃの先端部には、顕微鏡本体支持部２９が一体に形成されている。この顕微鏡本体支持部２９には、ハーフミラー２４の上方にミラー２５が所定角度（４５°）傾けて配置されている。このミラー２５の水平光軸上には、投光レンズ２６および落射照明用の光源２７からなる照明光学系２８が配置されている。光源２７からの照明光は、投光レンズ２６を透過し、ミラー２５で反射し、ハーフミラー２４を透過して標本２３面に対して垂直に照射される。標本２３からの反射光は、ハーフミラー２４で反射し、水平方向に偏向される。
【００２２】
顕微鏡本体支持部２９の上部には、ＸＹステージ２２に対して平行に延びるシャフト３０が固定ネジ３１ａにより固定されている。
【００２３】
シャフト３０には、固定部３２が設けられている。この固定部３２は、シャフト３０の径と等しい案内用の透孔３２ａが形成され、この透孔３２ａにシャフト３０が挿通され、固定ネジ３１ｂにより固定されている。固定部３２は、回転しないようにシャフト３０に形成された凸ガイドに沿って水平移動されるようになっており、任意の位置に移動させて固定ネジ３１ｂを締付けて固定できるようになっている。
【００２４】
固定部３２の下面には、ラックとピニオンから構成される焦準部３３を介して観察光学系を構成するズーム鏡筒３５、対物レンズ３６、ミラーボックス３８および接眼鏡筒４０からなる顕微鏡本体が支持されている。
【００２５】
ズーム鏡筒３５と対物レンズ３６は、シャフト３０に沿った方向で、ＸＹステージ２２に平行なハーフミラー２４の水平光路である光軸３６ａ上に並べて配置されている。固定部３２に焦準部３３を介してズーム鏡筒３５が連結され、焦準ダイヤル３４の操作により固定部３２に沿って顕微鏡本体が移動することにより標本２３に対して対物レンズ３６の焦点が合わされる。ズーム鏡筒３５は、ズームダイヤル３７の操作により倍率を可変できるようになっている。
【００２６】
なお、ここでの対物レンズ３６は、ＷＤ（ワーキングディスタンス）の大きいレンズ、例えば、０．５×、ＷＤ１８０ｍｍ程度の、一般の実体顕微鏡では標準的に用意される仕様のレンズが用いられている。
【００２７】
ズーム鏡筒３５の対物レンズ３６と反対側端部には、ミラーボックス３８が設けられている。このミラーボックス３８には、ミラー３９が設けられている。このミラー３９は、ズーム鏡筒３５の光軸を上方に折り曲げるようにしている。また、このミラーボックス３８には、光軸を一致させて接眼レンズ４１を有する接眼鏡筒４０が配置されている。
【００２８】
このような構成において、照明光学系２８の光源２７から照明光が発せられると、照明光は、投光レンズ２６を透過し、ミラー２５で反射し、ハーフミラー２４を透過してＸＹステージ２２上の標本２３に垂直に照射される。
【００２９】
標本２３からの反射光は、ハーフミラー２４により対物レンズ３６の光軸３６ａ方向に反射し、対物レンズ３６、ズーム鏡筒３５を介してミラーボックス３８のミラー３９で反射し、接眼鏡筒４０の接眼レンズ４１を介して観察像として観察者により目視観察される。
【００３０】
この場合、ズームダイヤル３７を操作してズーム鏡筒３５の所望するズーム倍率を選択するとともに、焦準ダイヤル３４を操作して顕微鏡本体を光軸３６ａに沿って水平移動させ、光路に取り付けられた対物レンズ３６の焦点合わせを行う。これにより、標本２３上の観察したい部分を拡大した状態で、接眼レンズ４１を介して目視観察することができる。
【００３１】
従って、このようにすれば、照明光学系２８の光源２７からの照明光がズーム鏡筒３５を通ることなく標本２３に照射され、照明光路からズーム鏡筒３５を外すように構成したので、従来の落射型実体顕微鏡で問題となっていたズームレンズによるフレアを防止することができる。これにより、従来の落射実体顕微鏡で必要とされたポラライザー、アナライザーおよびＰＢＳが不要となり、従来のものと比べて、ポラライザー、アナライザーおよびＰＢＳでの光の透過損失による光量の低下を防止でき、光源からの光を有効に利用できる。また、光源として、特に光量の大きなものを用意する必要がなくなり、低価格で小型のものを使用することができる。また、ズーム鏡筒３５を照明光路から分離することにより、照野が大きく取れ、ズーム倍率に制約を受けることがなくなり、ズーム使用倍率範囲を広げることができる。
【００３２】
また、アーム部２１ｃ先端部よりシャフト３０を水平方向に延出し、このシャフト３０に焦準部３２を介して顕微鏡本体を支持して固定部３２から接眼レンズ４１までの距離を短くすることにより剛性を高め振動の影響を小さくできる。。また、固定部３２に対して顕微鏡本体の重心に近い位置を支持させるようにすれば、顕微鏡本体に無理な力が作用することなく、確実に安定して支持できるので、顕微鏡本体での光軸のぶれをなくし、常に、安定した検鏡を実現することができる。
【００３３】
さらに、アイポイント４８は、観察者に対して、対物レンズ３６の焦点合わせのための前後方向のわずかな移動分のみで、高さ方向には移動しないため、作業者の操作性を損なうことはない。また、焦準ダイヤル３４およびズームダイヤル３７は、観察者側の近くに配置できるので、操作性を高めることができる。
【００３４】
さらにまた、顕微鏡本体を構成するズーム鏡筒３５と対物レンズ３６を標本載置面２２の標本載置面と平行で水平方向に並べて配置することにより、従来のリレー鏡筒を用いることなく、標本２３面に対して垂直な対物レンズ３６の光軸３６ａから接眼鏡筒４０側のアイポイント４８までの距離を大きく取ることができ、大型標本にも十分に対応することができる。この場合、リレー鏡筒に代わってハーフミラー２４とミラーボックス３８が必要となるが、これらはリレー鏡筒に比べれば格安であり、経済的に有利にできる。
【００３５】
さらにまた、ハーフミラー２４は、アーム部２１ｃ先端部に直接設けられているので、外からの振動がハーフミラー２４に伝わるようなことも防止でき、標本２３からの反射光を対物レンズ３６の光軸３６ａ方向に安定して反射させることができるので、顕微鏡本体側での光軸のぶれがなく、常に、安定した標本像を観察できる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３７】
図２は、本発明の第２の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００３８】
第１の実施の形態では、対物レンズ３６として比較的ＷＤの大きな標準仕様のものを使用した例を述べたが、この第２の実施の形態では、ＷＤの短い対物レンズ４３の使用を可能にしている。
【００３９】
この場合、ハーフミラー２４と標本２３の間の光路に対物レンズ４３が配置されている。この対物レンズ４３は、アーム部２１ｃの先端部に焦準部４４を介して支持されている。焦準部４４は、例えばラックとピニオンから構成されており、ピニオンに連結された焦準ダイヤル４５が設けられ、この焦準ダイヤル４５の操作により対物レンズ４３は、標本２３面に対して垂直方向に上下動されるようになっている。
【００４０】
照明光学系２８は、ミラー２５に代えてハーフミラー４６が設けられている。また、アーム部２１ｃの先端部上部には、撮像手段としてＣＣＤカメラ４７が配置され、標本２３からの反射光の一部がハーフミラー２４を透過し、さらに照明装置２８のハーフミラー４６も透過して、結像レンズ４９を介してＣＣＤカメラ４７の撮像面で結像し、標本２３の観察像を撮像できるようにしている。
【００４１】
このような構成とすれば、対物レンズ４３のみを光軸４３ａに沿って上下動可能とすることにより、ＷＤの短い対物レンズにも適用することができる。
【００４２】
また、対物レンズ４３は、ハーフミラー２４と標本２３の間の光路で上下動されるため、アイポイント４８が全く動かなくなるので、さらに操作性を高めることができる。
【００４３】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、照明光を有効に利用できるとともに、大型標本の観察を操作性がよく、しかも安定して行うことができる実体顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実体顕微鏡の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】本発明に係る実体顕微鏡の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図３】従来の実体顕微鏡の概略構成を示す図。
【符号の説明】
２１…実体顕微鏡用架台
２１ａ…基台
２１ｂ…胴部
２１ｃ…アーム部
２２…ＸＹステージ
２３…標本
２４…ハーフミラー
２５…ミラー
２６…投光レンズ
２７…光源
２８…照明光学系
２９…顕微鏡本体支持部
３０…シャフト
３１ａ、３１ｂ…固定ネジ
３２…固定部
３２ａ…透孔
３３…焦準部
３４…焦準ダイヤル
３５…ズーム鏡筒
３６…対物レンズ
３６ａ…光軸
３７…ズームダイヤル
３８…ミラーボックス
３９…ミラー
４０…接眼鏡筒
４１…接眼レンズ
４３…対物レンズ
４３ａ…光軸
４４…焦準部
４５…焦準ダイヤル
４６…ハーフミラー
４７…ＣＣＤカメラ
４８…アイポイント
４９…結像レンズ
【図１】
2004286855.tif 000003
【図２】
2004286855.tif 000004
【図３】
2004286855.tif 000005