JPH0682700A

JPH0682700A - 光学機器の倍率切換装置

Info

Publication number: JPH0682700A
Application number: JP23620292A
Authority: JP
Inventors: Eiji Marumoto; 英治丸本; Makoto Tachibana; 橘　　誠; Nobuyuki Kawase; 伸行川瀬; Tatsuya Sasaki; 竜也佐々木; Kazuo Okamura; 一男岡村; Yoshihisa Iwade; 佳久岩出
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1992-09-03
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の対物レンズを移動させて倍率の切り換
えを行う光学機器の倍率切換装置において、指定された
対物レンズを精度良く停止させる。停止位置での対物レ
ンズの位置ずれをなくす。【構成】Ｘステージ２１に対物レンズ１１ａ〜１１ｄ
を取り付ける。オペレータのキー入力により、対物レン
ズ１１ａ〜１１ｄのいずれかを指定すると、ＣＰＵ３１
がパルスモータＭ１を駆動し、対物レンズの光軸が光学
機器本体１０の光軸１２と一致するように、Ｘステージ
２１をＸ方向に移動させる。また、同時にパルスモータ
Ｍ２を駆動して中央部に開口２２ａが形成されたＹステ
ージ２２をＹ方向に移動させる。対物レンズ１１ａ〜１
１ｄのＸステージ２１に対する取り付けは、倍率切換時
に各対物１１ａ〜１１ｄの下面とその下方の試料が干渉
しないように工夫されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶パネルの検
査に用いられる顕微鏡等の光学機器に関し、より詳しく
は焦点距離の異なる複数の対物レンズの内の一つを個別
に選択して倍率の切換えを行う光学機器の倍率切換装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光学的な検査工程において
は、顕微鏡を始めとする各種の光学機器が使用されてい
る。これらの光学機器のうち、倍率が異なる複数の対物
レンズを有する倍率切換方式の光学機器では、電動レボ
ルバーによって倍率の切換えが行われている。

【０００３】電動レボルバ方式の倍率切換装置は、通常
次のように構成されている。光学機器に装備された回転
式のレンズプレートが、その回転中心の周囲に倍率が異
なる複数の対物レンズを保持する。レンズプレートの外
周面には円弧状のラックが形成され、該ラックにモータ
の出力軸に取り付けられたピニオンが噛合している。従
って、モータを駆動すると、レンズプレートが円周方向
に回転駆動され、これに伴って対物レンズが回転中心回
りに回転する構成になっている。

【０００４】加えて、対物レンズの回転域には、対物レ
ンズを個別に識別して検出するセンサが配設されてお
り、センサからの検出信号を受けた制御装置が、所望の
対物レンズを所定位置に停止させて対物レンズの選択、
すなわち倍率設定を行うようになっている。

【０００５】ここで、この倍率切換装置には、選択され
た倍率の対物レンズを、その光軸が光学機器本体の光軸
と精度よく一致する位置に停止させるために、以下の位
置決め手段が設けられている。

【０００６】この位置決め手段は、レンズプレートに加
工形成されたＶ溝と、光学機器本体側に設けられ、レン
ズプレートの停止時に該Ｖ溝に嵌合するボールとで構成
される。このようにして、選択された対物レンズを所望
の位置に精度よく停止できるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
倍率切換装置を備えた光学機器を検査工程で使用する場
合は、対物レンズの切換え動作を頻繁に行う必要があ
る。このため、上記の位置決め手段では、Ｖ溝が摩耗し
易く、経時的に位置決め精度が劣化し、長期間にわたっ
て使用すると位置決め不良を発生し易いという欠点があ
る。

【０００８】Ｖ溝の摩耗が進行すると、停止位置で対物
レンズが位置決めされず、がたつくため、観察精度が低
下する。例えば、縦横１００ピッチのパターンを観察す
る場合、対物レンズの位置ずれは５０μｍ以下でなけれ
ば別のパターンが観察されてしまう不具合を生じる。

【０００９】また、上記のように複数のセンサ個々によ
り該当する対物レンズを検出してレンズプレートを停止
する構成によれば、いずれかのセンサの誤動作に起因し
てレンズプレートが所望の位置に停止されないオーバー
ランを生じ、誤って別の対物レンズが選択されるおそれ
もある。

【００１０】本発明は上記従来技術の問題点を解決する
ものであり、その目的は、対物レンズの位置決めに起因
する機械的な摩耗を可及的に低減でき、長期間にわたっ
て精度のよい位置決めを行うことができ、また、センサ
の誤動作に起因する対物レンズの切り換えミスを生じる
ことがなく、結果的に光学機器の信頼性を格段に向上で
きる光学機器の倍率切り換え装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の光学機器の倍率
切り換え装置は、焦点距離の異なる複数の対物レンズの
内の一つを個別に選択して倍率の切換えを行う光学機器
の倍率切換機構において、該複数の対物レンズを保持
し、光学機器本体の光軸と交差する平面に沿って往復移
動可能になったテーブルと、設定倍率に応じて該テーブ
ルを駆動制御し、該複数の対物レンズの内の一つを該光
学機器本体の光軸と一致する位置に停止させる制御手段
とを備えており、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００１２】好ましくは、前記テーブルが前記光学機器
本体の光軸と直交する平面に対して、移動方向と直交す
る一方の端部が他方の端部よりも高くなる傾斜姿勢で取
付けられ、かつ前記複数の対物レンズが該テーブルの移
動方向に対して斜めに、且つそれぞれの光軸が該光学機
器本体の光軸と平行になるように保持する。

【００１３】また、好ましくは、前記テーブルの移動方
向と直交する方向に移動可能であって、中央部に開口を
有する第２のテーブルを備え、該テーブルと該第２のテ
ーブルの相対移動により前記複数の対物レンズの倍率を
切り換えるようにする。

【００１４】また、好ましくは、前記テーブルが前記光
学機器本体の光軸に対して斜め方向に往復移動し、かつ
前記複数の対物レンズが該テーブルの移動方向に対して
斜めに、且つそれぞれの光軸が該光学機器本体の光軸と
平行になるように保持する。

【００１５】

【作用】上記構成において、例えば、オペレータのキー
入力により、選択すべき対物レンズを制御手段に報じる
と、制御手段がテーブルを直線駆動し、選択された対物
レンズをその光軸が光学機器本体の光軸に一致する位置
に停止させる。

【００１６】ここで、テーブルを駆動する手段として、
パルスモータを使用すると、制御手段により指定された
パルス数分だけパルスモータを駆動すれば、選択された
対物レンズを所望の位置に精度よく停止できる。また、
上記従来例のような摩耗を伴う位置決め手段が不要にな
る。従って、対物レンズの位置決め精度が経時的に劣化
するおそれがない。

【００１７】また、対物レンズの停止位置を設定するた
めの複数のセンサが不要になるので、センサの誤動作に
起因するトラブルを発生することがない。。

【００１８】また、複数の対物レンズを上記のようにし
てテーブルに取り付けると、倍率切換位置に対物レンズ
を移動させた場合に、長さの異なる各対物レンズの下面
と、その下方に位置する測定又は加工対象の試料との離
隔距離を各対物レンズに対して略一定にできる。従っ
て、倍率切換時に対物レンズと試料が干渉し、双方を傷
つけることがない。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００２０】（実施例１）図１〜図３は本発明光学機器
の倍率切換装置の実施例１を示す。図１に示すように、
この倍率切換装置は、図上左右方向に相当するＸ方向に
往復移動可能になったＸステージ（テーブル）２１と、
これと直交する図上前後方向に相当するＹ方向に往復移
動可能になったＹステージ２２とを備えている。Ｘステ
ージ２１とＹステージ２２は光学機器本体１０の下部に
配置され、Ｙステージ２２はＸステージ２１の上方に位
置している。また、Ｘステージ２１、Ｙステージ２２は
共に平板状をなし、前端側を後端側よりも高くした姿勢
でＸ方向およびＹ方向に移動可能にＺステージ４０に取
り付けられている。Ｚステージ４０は鉛直方向に相当す
るＺ方向に昇降可能になっている。

【００２１】Ｘステージ２１には、その対角線方向に４
本の対物レンズ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを固定
保持してある。これら４本の対物レンズ１１ａ、１１
ｂ、１１ｃ、１１ｄは倍率および長さがそれぞれ異なっ
ている。対物レンズ１１ａ〜１１ｄの取付は、Ｘステー
ジ２１にタップ加工した４本のねじ穴２１ａ、２１ｂ、
２１ｃ、２１ｄにそのつけ根を締結して行われる。

【００２２】Ｘステージ２１の光学機器本体１０の鉛直
な光軸１２に対する傾斜角度は、対物レンズ１１ａ〜１
１ｄの焦点距離や鏡筒の長さを考慮し、いずれの対物レ
ンズが選択されても対物レンズがその下方に配される測
定対象の試料と干渉することがないように決められてい
る。すなわち、最も長い対物レンズ１１ａをＸステージ
２１上の最も高い位置に固定して、各対物レンズ１１ａ
〜１１ｂの下面位置の高さ変動が少なくなるようにして
ある。従って、本実施例の構成によれば、倍率切換時に
対物レンズ、試料の双方が傷つけられることがない。

【００２３】また、図３に示すように、対物レンズ１１
ａ〜１１ｂはＸステージ２１の板面に対して傾けて取付
けられており、Ｘステージ２１を光学機器本体１０に取
り付けた状態でそれぞれの光軸方向が光学機器本体の光
軸１２と平行になるようになっている。

【００２４】一方、図２および図３に示すように、Ｙス
テージ２２の中央部には大きな開口２２ａが形成され、
Ｙステージ２２の下方に位置決めされる対物レンズが遮
蔽されるのを防止する。

【００２５】Ｘステージ２１およびＹステージ２２の移
動、すなわち駆動制御は制御装置３０により行われる。
制御装置３０は、制御中枢となるＣＰＵ３１、ドライバ
３２、キー入力装置３３、ＲＡＭ３４、Ｘステージ駆動
用のパルスモータＭ１およびＹステージ駆動用のパルス
モータＭ２を備えている。ＣＰＵ３１は、オペレータが
キー入力装置３３をキー操作して、設定倍率に対応した
対物レンズを指定すると、この対物レンズをその光軸が
光学機器本体１０の光軸１２と一致する位置に停止する
ように、ドライバ３２を介してパルスモータＭ１を必要
なパルス数回転してＸステージ２１を駆動制御する。

【００２６】今少し説明すると、Ｘステージ２１の側縁
部には、例えば、ボールネジ２４と、これに噛合するボ
ールナット２３とで構成される送り機構が設けられてお
り、パルスモータＭ１を駆動すると、ボールネジ２４が
回転し、これによりＸステージ２１がＸ方向にスムーズ
に移動されるようになっている。

【００２７】ＣＰＵ３１は、同時にドライバ３２を介し
てパルスモータＭ２を回転してＹステージ２２の駆動制
御を行い、Ｙステージ２２の開口部２２ａ以外の部分が
選択された対物レンズを遮蔽しないようにする。Ｙステ
ージ２２にも同様の送り機構が設けられており、パルス
モータＭ２を駆動すると、Ｙステージ２２がＹ方向にス
ムーズに移動される。なお、ＲＡＭ３４には、このよう
な制御のために必要な、対物レンズ間の離隔距離等のデ
ータが格納され、ワーキングエリアとして活用される。

【００２８】ＣＰＵ３１は、またＺステージ４０の昇降
制御も行い、選択された対物レンズを試料に対して合焦
点状態に調整する。

【００２９】このように、本実施例の倍率切換装置は、
対角線上に倍率および長さが異なる対物レンズ１１ａ〜
１１ｂが配設されたＸステージ２１と、中央部に大きな
開口部２２ａが形成されたＹステージ２２を、ＣＰＵ３
１からの指令により相対的に移動させて、対物レンズの
選択、つまり倍率設定を行う構成をとる。従って、移
動、停止動作がスムーズ、且つ精度よく行われるので、
上記従来例のような機械的摩耗を経時的に生じる位置決
め機構が不要になる。従って、位置決め精度が経時的に
劣化するおそれがないので、長期間にわたって光学機器
の信頼性を維持できる。

【００３０】また、倍率切換時に対物レンズ１１ａ〜１
１ｄの下面と試料との離隔距離が略一定になるように対
物レンズ１１ａ〜１１ｄの保持形態に工夫をこらしてあ
るので、対物レンズ１１ａ〜１１ｂ、試料の双方が傷つ
けられることがない。それ故、この点においても光学機
器の信頼性を向上できる。

【００３１】更には、複数のセンサが不要なり、センサ
の誤動作に起因するトラブルを生じることがない。

【００３２】（実施例２）図４および図５は本発明光学
機器の倍率切換装置の実施例２を示す。この倍率切換装
置は、Ｘステージ２１のみの移動によって対物レンズの
倍率切換を行う構成をとる。

【００３３】このＸステージ２１は、前端側を後端側よ
りも高くした傾斜姿勢で光学機器本体１０にＸ方向への
往復移動可能に取り付けられる。ここで、この実施例２
におけるＸ方向は実施例１のＸ方向とは異なっている。
すなわち、この場合のＸ方向は、光学機器本体１０の光
軸に対して斜め方向に移動するように、その左端側を右
端側よりも高くした傾斜姿勢で往復移動するようになっ
ている。

【００３４】Ｘステージ２１の板面には、上記実施例１
同様にして４本の対物レンズ１１ａ〜１１ｂが保持され
ている。Ｘステージ２１の駆動は、上記同様の制御装置
により行われる。

【００３５】Ｘステージ２１を上記のような傾斜姿勢で
Ｘ方向に往復移動すると、倍率切換時において、各対物
レンズ１１ａ〜１１ｄの下面と試料との離隔距離が略一
定になり、上記実施例１同様に対物レンズ１１ａ〜１１
ｄ、試料の双方が傷つけられるのを防止できるようにな
っている。

【００３６】本実施例２による場合は、実施例１同様の
効果を奏することはもちろんのこと、Ｘステージ２１を
移動させるだけで倍率切換が行えるので、部品点数を削
減でき、装置構成の簡潔化およびコストダウンが図れる
利点がある。

【００３７】以上のような本発明倍率切換装置は顕微鏡
に直ちに応用することができるが、これ以外の光学機器
への応用も可能である。例えば、光学機器本体の光軸、
選択された対物レンズの光軸を通してレーザ光を試料に
導けば、試料をレーザ加工することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上の本発明光学機器の倍率切換装置に
よれば、対物レンズの位置決めに要する機械的な摩耗を
可及的に低減することができるので、経時的に位置決め
精度が劣化するおそれがない。従って、耐久性の向上が
図れ、光学機器の信頼性を格段に向上できる利点があ
る。

【００３９】また、対物レンズの選択動作において、複
数のセンサを必要としないので、センサの誤動作に起因
するトラブルを発生することがない。

【００４０】また、特に請求項２〜請求項４記載の光学
機器の倍率切換装置によれば、倍率切換時に対物レンズ
と試料が干渉することがないので、双方が傷つけられる
のを防止でき、この点においても光学機器の信頼性を向
上できる利点がある。

【００４１】また、特に請求項４記載の光学機器の倍率
切換装置によれば、装置構成の簡潔化およびコストダウ
ンが図れる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明光学機器の倍率切換装置の実施例１を示
す斜視図。

【図２】実施例１の移動ステージの分解斜視図。

【図３】対物レンズの移動ステージに対する取付方法を
示す斜視図。

【図４】本発明光学機器の倍率切換装置の実施例２を示
す斜視図。

【図５】対物レンズの移動ステージに対する取付方法を
示す斜視図

【符号の説明】

１０光学機器本体１１ａ〜１１ｄ対物レンズ１２光学機器本体の光軸２１Ｘステージ２２Ｙステージ３０制御装置３１ＣＰＵＭ１、Ｍ２パルスモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木竜也大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者岡村一男大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者岩出佳久大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焦点距離の異なる複数の対物レンズの内
の一つを個別に選択して倍率の切換えを行う光学機器の
倍率切換装置において、該複数の対物レンズを保持し、光学機器本体の光軸と交
差する平面に沿って往復移動可能になったテーブルと、設定倍率に応じて該テーブルを駆動制御し、該複数の対
物レンズの内の一つを該光学機器本体の光軸と一致する
位置に停止させる制御手段とを備えた光学機器の倍率切
り換え装置。
【請求項２】前記テーブルが前記光学機器本体の光軸
と直交する平面に対して、移動方向と直交する一方の端
部が他方の端部よりも高くなる傾斜姿勢で取付けられ、
かつ前記複数の対物レンズが該テーブルの移動方向に対
して斜めに、且つそれぞれの光軸が該光学機器本体の光
軸と平行になるように保持されている請求項１記載の光
学機器本体の倍率切換装置。
【請求項３】前記テーブルの移動方向と直交する方向
に移動可能であって、中央部に開口を有する第２のテー
ブルを備え、該テーブルと該第２のテーブルの相対移動
により前記複数の対物レンズの倍率を切り換える請求項
２記載の光学機器の倍率切換装置。
【請求項４】前記テーブルが前記光学機器本体の光軸
に対して斜め方向に往復移動し、かつ前記複数の対物レ
ンズが該テーブルの移動方向に対して斜めに、且つそれ
ぞれの光軸が該光学機器本体の光軸と平行になるように
保持されている請求項１記載の光学機器本体の倍率切換
装置。