JPH0486614A - 顕微鏡用照明装置 - Google Patents

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〕 本発明は顕微鏡の照明装置に係り、特に複数の照明方式
による交互照明または同時照明可能な顕微鏡用照明装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来より、顕微鏡観察における標本の照明方式として、
標本からの反射光を観察するための落射照明法や標本の
透過光を観察するための透過照明法が知られており、各
照明法は、さらに明視野照明、暗視野照明１位相差照明
、偏向照明、蛍光照明、微分干渉照明等に分類される。

顕微鏡観察される標本を照明するための照明装置の中に
は、これら複数の照明方式を併用可能にしたものが考え
られている。

複数の照明方式を併用する併用照明には、一つの標本に
対して複数の照明法で選択的に交互に観察する場合と、
複数の照明法で同時照明する場合がある。例えば、落射
明視野照明と落射暗視野照明の併用照明を使用する例と
しては、ＩＣウェハの表面検査等があげられる。これは
、ウェハのパターンに応じて落射明視野照明による直接
反射光の観察と、落射暗視野照明による散乱反射光の観
察を使い分けることにより検査精度および検査の作業性
の向上を図ることかできる。また、落射蛍光照明と透過
位相差照明の併用を適用する例としては、培養細胞の観
察が挙げられる。これは、落射蛍光照明によって蛍光色
素に染まった細胞の核を観察し、透過位相差照明によっ
て細胞の輪郭（細胞膜）を明確に観察でき、両者の位置
を明確に分離して観察することができる。

この様な併用照明を可能とした照明装置の光学系を第５
図および第６図に示す。

第５図に示す照明装置は、落射明視野照明と落射暗視野
照明の併用照明を実現した装置である。

この照明装置は、一つの光源１から放射された光束の中
心付近の光束を明視野照明に用い、周辺のリング状光束
を暗視野照明に用いている。そのため、明視野照明を行
う場合は、光源１から放射された光束を対物レンズ２と
接眼レンズ３との光路上に配置されたハーフミラ−４に
入射させ、ここで反射した光束を、対物レンズ２に入射
させて標本Ｓを明視野照明する。また、暗視野照明を行
う場合は、中心部に穴が形成されたリング状の穴あきミ
ラー５をハーフミラ−４と切換えて配置し、光源から放
射された光束のうちの中心部付近の光束を透過させて周
辺部の光束のみを反射させて対物レンズ２に入射させ、
標本Ｓを暗視野照明する。

ハーフミラ−４と穴あきミラー５の切換えは、別途設け
られる専用の切換機構によって行われる。

また、落射照明と透過照明を併用可能にした照明装置を
第６図に示す。

この照明装置は、光源１から放射されコレクタレンズ１
０で集光された光束がハーフミラ−１１で反射光と透過
光とに分離される。ハーフミラ−１１で反射された光束
は、ミラー１２で反射されて接眼レンズ１３と対物レン
ズ１４との光軸上に配置されたハーフミラ−１５に入射
される。そして、このハーフミラ−１５で反射された光
が対物レンズ１４に入射して標本Ｓを落射照明する。

方、ハーフミラ−１１で透過した光束は、ミラー１６で
反射されて、標本Ｓを裏面より透過照射して、その透過
光か対物レンズ１４に入射して接眼レンズ１３にて観察
される。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかしながら上述した照明装置のように、照明方式に応
して照明光路を切換えるための切換え機構を必要とする
場合には、構成が複雑なものとなり、コスト高になると
いった問題がある。しがも、切換え機構が必要となる場
合には、切換え機構によって各種照明を同時照明できな
いという不都合が生じる。

また、第６図に示すように、複数のハーフミラ−１１，
１５によって光路分割しているため、十分な照明光量を
得ることができず、良好な顕微鏡観察を行う上で障害と
なる可能性があった。

本発明は以上のような実情に鑑みてなされたもので、簡
単な構成で異なる照明方式による交互照明や同時照明を
行うことができ、しがち十分な照明光量を得ることがで
きる顕微鏡用照明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〕

上記目的を達成する為に本発明における顕微鏡用照明装
置は、顕微鏡観察される標本を、複数の照明方式によっ
て交互照明または同時照明する顕微鏡用照明装置におい
て、使用される複数の照明方式に対応して光源の周囲に
夫々配置された複数の集光部材と、前記各集光部材で集
光された光束をそれぞれ照明光として前記標本まで導く
複数の照明光路と、前記各照明光路を適宜遮光する複数
の光路遮光手段とを具備してなるものである。

〔作　用〕

本発明は以上のような手段を講じたことにより、複数の
照明光路の中から任意の照明光路を選択して他の照明光
路は光路遮光手段によって遮光することにより、任意の
照明方式による照明が行われる。また、任意の二つの照
明光路を選択して他の照明光路は遮光することにより同
時照明が可能となる。よって、光源からの光を複数の照
明光路に分割しないため、十分な光量を得ることができ
る。

また、所定の照明光路を遮るだけで、任意の照明方式を
用いることができるので、ハーフミラ−と穴あきミラー
を切換えるための切換え機構が必要なくなり構成が簡略
化される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の第１実施例として、顕微鏡の落射明視野照明と
落射暗視野照明を併用した照明装置について説明する。

第１図は第１実施例を示す図である。同図に示す符号２
０はランプハウスである。このランプハウス２０内には
、例えばハロゲンランプからなる光源２１と、この光源
２１の周囲に配置された２つのコレクタレンズ２２．２
３とが配置されている。さらにランプハウス２０には、
遮光手段としてのセクター２４が光源２１とコレクタレ
ンズ２２の間に挿脱可能に設けられ、セクター２５か光
源２１とコレクタレンズ２３との間に挿脱可能に設けら
れている。なお、各セクター２４．２５が光源２０と各
コレクタレンズ２４．２５との間に挿入された状態では
、各々対応するコレクタレンズ２４．２５への光の入射
は遮られる。

コレクタレンズ２２は明視野照明の照明開口数に必要な
径を有している。このコレクタレンズ２２は明視野照明
光路の入射端となっていて、コレクタレンズ２２で集光
された光束は、ケーラー照明を実現するための照明レン
ズ群２６に入射される。このレンズ群２６の出射端には
、ハーフミラ−２７が対向配置されている。ハーフミラ
−２７は、顕微鏡の明視野コンデンサレンズ２８と接眼
レンズ２９との光軸上に配置されていて、レンズ群２６
からの光束の反射成分が明視野コンデンサレンズ２８に
入射するように配置されている。

一方、コレクタレンズ２３は暗視野照明の照明開口数に
必要な径を有している。このコレクタレンズ２３は暗視
野照明光路の入射端となっていて、光源２１から放射さ
れる光をライトガイド３０の入射端に集光している。ラ
イトガイド３０の出射端はリング状に形成されていて、
集光作用のあるリング状レンズ３２に対向配置されてい
る。リング状レンズ３２は、対物レンズ３３の一端に配
置されていて、対物レンズ３３内の他端近傍に設けられ
た暗視野ミラー３４に暗視野照明光を入射せしめる如く
作用する。暗視野ミラー３４は、観察視野と対物レンズ
３３の開口数に応じて必要な照明が確保できるように形
成されていて、入射した暗視野照明光が標本Ｓ上に投射
されるように調整されている。

標本Ｓの反射光は明視野コンデンサレンズ２８を通って
ハーフミラ−２７に入射する。ハーフミラ−２７を透過
した光は、結像レンズ３５．鏡筒プリズム３６を介して
接眼レンズ２９に導かれる。

次に、この様に構成された照明装置の作用について説明
する。

落射明視野照明を行う場合は、セクター２５を光源２１
とコレクタレンズ２３との間に挿入して、光源２１から
の光が暗視野照明光路に入射するのを遮蔽し、かつセク
ター２４を光源２１とコレクタレンズ２２との間から抜
去する。その結果、光源２１から放射された光は落射明
視野照明光路の入射端となるコレクタレンズ２２のみに
入射し、ケーラー照明を達成する照明レンズ群２６及び
ハーフミラ−２７によって、光源２１の像が明視野コン
デンサレンズ２８の瞳に投影され、標本Ｓが落射明視野
照明される。

落射暗視野照明する場合は、セクター２４゜２５の設定
を落射明視野照明の場合と逆にする。

これによって、光源２１の光がコレクタレンズ２３で集
光されて、コレクタレンズ２３の後ろ偏集光点付近にそ
の入射端が配置されたライトガイド３０に入射する。そ
して、このライトガイド３０のリング状出射端３１より
出射した光はリング状レンズ３２で集光されて、暗視野
ミラー３４に投射される。この暗視野ミラー３４で偏向
され、集光された暗視野照明光によって標本Ｓが落射暗
視野照明される。

前記落射明視野照明では標本Ｓからの直接反射光が、ま
た落射暗視野照明では散乱光が、各々明視野コンデンサ
レンズ２８を通り、ハーフミラ−２７、結像レンズ３５
．鏡筒プリズム３６を通った後、結像されて接眼レンズ
２９で観察される。

また、セクター２４及び２５を同時に抜去することによ
り、同時照明が可能となる。

この様に本実施例によれば、光源２１から放射された光
を、光源２１の周囲に配置されたコレクタレンズ２２．
２３によって＃ヰ直接各照明光路毎に取込んでいるので
、十分な照明光量を得ることができ、特に暗視野照明時
の明るさを大幅に改善でき、顕微鏡の観察能力を向上さ
せることができる。また、セクター２２．２３を選択的
に挿脱することによって、落射明視野照明と落射暗視野
照明を交互照明および同時照明することができる。

よって、ハーフミラ−と穴あきミラーとを切換えるため
の複雑な切換え機構を設ける必要がなくなり、交互照明
および同時照明を簡単な構成で実現できる。

また、半導体検査において、ウェハ像の最適なコントラ
ストを得る照明方式はウェハの回路パターンによってそ
れぞれ異なる。そこで、本実施例を半導体検査装置であ
るプロパーに適用すれば、明視野照明と暗視野照明の交
互照明および同時照明が可能であることから、明視野照
明と暗視野照明を切換えて画像処理することにより最適
な照明方式を選択でき、ウェハの位置出しや表面検査の
処理時間を短縮できる。しかも、明視野照明と暗視野照
明の同時照明か可能であることから、セラミック等の低
反射率標本の表面形状やキズの検出かコントラストよく
観察できる。

尚、上記実施例において、ハーフミラ−２７をダイクロ
イックミラーに換えて落射蛍光照明とすることによって
、落射蛍光照明と落射暗視野照明との同時照明が可能と
なる。そのため、半導体ウェハ表面のレジスト汚染検査
の際に、レジストの蛍光像にＩＣパターン部の暗視野像
を重ね合わせて同時観察することができる。よって、従
来、暗い観察視野の中に蛍光像しか見ることのできなか
った不便さを解消することができる。

なお、セクター２４．２５の切換えを電動化することで
、明視野照明と暗視野照明の高速切換えが可能となる。

明視野照明と暗視野照明の電動切換え機構を第２図に示
す。ステッピングモータあるいはロータリエンコーダー
を内蔵したＤＣモータ４０の回転軸４１に２枚の回転板
４２．４３が所定距離離間した状態で対向配置されてい
る。各回転板４２゜４３には互いに１８０度ずれた位置
に開口４４゜４５が形成されていて、両回転板４２．４
３間に光源２１が配置され、各回転板４２．４３を挟ん
でコレクタレンズ２２．２３が位置している。

この様な構成において、回転軸４１を回転させることに
よって、光源２１とコレクタレンズ２２゜２３間の光路
の開閉が順次切り替えられ、高速切換えが可能となる。

回転軸４１に同期した信号により、照明光路の開閉とＴ
Ｖカメラへの画像信号の取り込みタイミングを得ること
ができる。

次に、本発明の第２実施例として、落射明視野照明と透
過明視野照明の併用照明を可能とする照明装置について
説明する。

第３図は第２実施例の照明装置を示す図である。

なお、第１図に示す装置と同一機能の部分には同一符号
を付している。

本実施例における落射明視野照明の光学系は前記第１実
施例と同様であるので、ここでは透過明視野照明のため
の構成についてのみ詳しく説明する。光源２１の周囲に
配置された一方のコレクタレンズ２３は、透過明視野照
明光路の入射端とされる。コレクタレンズ２３で集光さ
れた光束はライトガイド５０の一端に入射される。ライ
トガイド５０の出射端にはコレクタレンズ５１が配置さ
れている。このコレクタレンズ５１の出射側には照明レ
ンズ５２か配置され、照明レンズ５２を通った光束は、
その光軸上に配置されたミラー５３によってコンデンサ
レンズ５６に入射される。コンデンサレンズ５６は光束
を透過明視野照明光として、標本Ｓの裏面より照明する
。

この様な本実施例によれば、落射、透過各照明に際して
、各照明の光はそれぞれ光源２１から各々直接取込んで
いるため、従来よりある落射明視野照明と透過明視野照
明の併用照明装置のように光源からの光束を分割する必
要がなくなり、十分な照明光量を得ることができる。本
実施例は、十分な照明光量の基で落射明視野照明と透過
明視野照明の同時照明ができることから、組織標本のバ
ックに色付けして写真撮影する場合や、半透過標本をコ
ントラスト良く観察場合に特に効果的である。

なお、上記実施例では透過明視野照明光を標本Ｓに導く
のにライトガイド５０を用いた例を示したが、この様な
光学部材に限定されることなく、例えばミラーやリレー
レンズを組み合わせた構成であっても良い。

次に、本発明の第３実施例として、落射明視野照明と落
射暗視野照明と透過明視野照明による併用照明を可能に
した照明装置について説明する。

第４図に第３実施例の光学系の構成を示す。なお、第１
図および第３図に示す照明装置と同一機能を有する部分
には同一の符号を付している。本実施例は、落射明視野
照明と落射暗視野照明を第１図に示す構成で実現し、透
過明視野照明のために、光源２１の周囲にさらに透過明
視野照明光路の入射端となるコレタフタレンズ６０を配
置している。そして、光源２１とコレクタレンズ６０の
間に挿脱可能なセクター６１が設けられている。

コレクタレンズ６０で集光された光束はライトガイド６
２の入射端に入射される。ライトガイド６２の出射端に
は、対物レンズ３３の光軸上に配置されたコレクタレン
ズ６３が配置されている。

このコレクタレンズ６３の出射側にはコンデンサレンズ
５６が配置され、透過明視野照明光が標本Ｓの裏面から
照明される構成となっている。

この様な本実施例によれば、前記第１．第２実施例と同
様の作用効果を得ることができ、さらに落射明視野照明
と落射暗視野照明と透過明視野照明との３つの照明方式
を任意に組み合わせた交互照明または同時照明が可能と
なる。

なお、前記第１〜第３の各実施例では、ランプハウス２
０に設けたセクター２４．２５．６１で遮蔽板を光源と
コレクタレンズとの間に挿入することによって遮光する
構成のものが示されているが、本発明はこの様な構成に
限定されるものではなく、任意の照明光路を遮光できる
のであれば、光源と標本との間のいずれの箇所に遮光部
材を配置するようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、簡単な構成で異な
る照明方式による交互照明や同時照明を行うことができ
、しかも十分な照明光量を得ることかできる顕微鏡用照
明装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成図、第２図は電動化
したセクターの構成を示す図、第３図は第２実施例の構
成図、第４図は第３実施例の構成図、第５図は落射明視
野照明と落射暗視野照明を可能とした従来の照明装置の
構成図、第６図は落射明視野照明と透過明視野照明を可
能にした従来の照明装置である。 ２０・・・ランプハウス、２１・・・光源、２２゜２３
・・・コレクタレンズ、２４．２５・・・セクター２６
・・・照明レンズ群、２７・・・ハーフミラ−２８・・
・明視野コンデンサレンズ、２９・・・接眼レンズ、３
０・・・ライトガイド、３１・・・リング状出射端、３
２・・・リング状レンズ、３３・・・対物レンズ、３４
・・・暗視野ミラ 第２図 ぐ＝） −ｈ：中 ○

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 顕微鏡観察される標本を、複数の照明方式によって交互
   照明または同時照明する顕微鏡用照明装置において、 使用される複数の照明方式に対応して光源の周囲に夫々
   配置された複数の集光部材と、 前記各集光部材で集光された光束をそれぞれ照明光とし
   て前記標本まで導く複数の照明光路と、前記各照明光路
   を適宜遮光する複数の光路遮光手段と、 を具備したことを特徴とする顕微鏡用照明装置。