JPH08190056A - 観察光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】対物レンズを交換せずに変倍させる観察光学装
置において、低倍率では低ＮＡで広い視野の観察を行う
ことができ、高倍率では狭い視野ながらも高ＮＡで、す
なわち、高解像力で観察を行うことができるようにす
る。 【構成】対物レンズ２と、対物レンズ２からの光路３を
２つの光路３ａ，３ｂに分割するハーフミラー４と、光
路３ａに配置され、２度以上結像させる第一の光学系５
と、その結像位置に配置された第一の観察手段１３と、
光路３ｂに配置され、第一の光学系５よりも高い総合倍
率と開口数とを有する第二の光学系６と、その結像位置
に配置された第二の観察手段１４と、第一の光学系５の
瞳位置に配置され、開口数を小さくするための低倍率用
絞り１２とを備える。第一の光学系５により低倍率、低
ＮＡの観察を、第二の光学系６により高倍率、高ＮＡの
観察を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は倍率可変の光学装置に関
し、特には、所定の倍率とは異なる倍率で物体像を形成
することによって被検物体の種々の計測を行えるように
した光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで種々の変倍光学装置が提案され
ている。例えば、実公平４−３２９１号公報は、倍率変
換による光軸ずれ、すなわちアライメント状態の狂いを
生じさせない変倍光学系を提供することを目的として、
固定の対物レンズと、倍率の異なる２つのリレーレンズ
と、１つの結像面と、２つの光路を選択的に遮光するた
めのシャッターとを備えた変倍光学装置を開示してい
る。

【０００３】特開平２−２８１２２３号公報は、対物レ
ンズの切り替えを必要とせずに容易に観察倍率の変更を
行い得ることを目的として、一定倍率の固定された対物
レンズ系と、対物レンズが捕らえた観察像を所定の倍率
に変倍させる変倍光学系とを備えた観察光学装置を開示
している。

【０００４】特開昭６４−２８６１１号公報は、倍率変
換によっても光学系の光軸変動を生じさせないことを目
的として、対物レンズと、異なる倍率の２つのリレーレ
ンズと、これら２つのリレーレンズの光軸と像位置を合
成させる部材と、２つの光路の各々を遮断するための挿
脱可能な遮断部材とを備える変倍光学装置を開示してい
る。

【０００５】また、特開平５−１２７０９６号公報は、
紫外線顕微鏡に関するものとして、対物レンズによる被
検体の光学像を２つに分け、紫外像を観察する第一の観
察手段と可視像を観察する第二の観察手段とを備えた技
術を開示しており、第一の観察手段の変倍レンズ系と第
二の観察手段の変倍レンズ系とは互いに異なる倍率に設
定可能であるとしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般的には、対物レン
ズは高倍率になるほどＮＡを大きくして解像力を高めて
いる。上述した従来の変倍の方式においては、観察時の
倍率の高低の如何にかかわらず、開口数（以下「ＮＡ」
と呼ぶ）については特に言及されていない。このため、
従来の変倍光学系においては、高倍率時も低倍率時も同
じＮＡ、それも小さなＮＡを用いていたものと考えられ
る。なぜならば、ＮＡを大きく設定しておくと、低倍率
で広い視野を観察したい場合に、視野の中心では大きな
ＮＡにできても、視野の周辺では大きなＮＡにできず、
結果的に周辺光量不足を生じることになるからである。
従って、周辺光量不足を回避するためには、必然的にＮ
Ａは小さく設定せざるを得ない。低倍率で観察する場合
には、ＮＡは小さくても問題は生じないが、高倍率で観
察する場合には、ＮＡが小さいと解像力不足になるとい
う問題を引き起こす。

【０００７】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、対物レンズを交換することなく変
倍させる方式の観察光学装置において、低倍率では低Ｎ
Ａで広い視野の観察を行うことができ、高倍率では狭い
視野ながらも高ＮＡで、すなわち、高解像力で観察を行
うことができるようにした観察光学装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】この目的を達成
するため、本発明に係る観察光学装置は以下のように構
成される。第一の態様においては、本発明に係る観察光
学装置は、対物レンズと、該対物レンズの光軸上に配置
され、該対物レンズからの光路を２つの光路に分割する
第一の光路分岐部材と、分割された２つの光路の一方に
配置され、２度以上結像させる総合倍率が低倍率である
第一の光学系と、該第一の光学系の結像位置に配置され
た第一の観察手段と、分割された２つの光路の他方に配
置され、前記第一の光学系よりも高い総合倍率と開口数
とを有する第二の光学系と、該第二の光学系の結像位置
に配置された第二の観察手段と、前記第一の光学系中の
瞳位置に配置され、開口数を小さくするための低倍率用
絞りとを備える。

【０００９】本態様に係る観察光学装置においては、被
検物体からの光は対物レンズを経て第一の光路分岐部材
により２つに分割される。分割光の一方は第一の光学系
を通過し、第一の光学系に対応する第一の観察手段によ
って、低倍率かつ低ＮＡの広視野観察が行われる。分割
光の他方は第二の光学系を通過し、第二の光学系に対応
する第二の観察手段によって、高倍率かつ高ＮＡの高解
像観察が行われる。このように、１個の対物レンズで低
倍率かつ低ＮＡの広視野観察と高倍率かつ高ＮＡの高解
像観察とを同時に行うことができる。

【００１０】第二の態様においては、本発明に係る観察
光学装置は、対物レンズと、該対物レンズの像側に配置
され、物体像を所定の倍率に変倍する変倍光学系と、前
記対物レンズの瞳位置に配置された可変絞りとを備え
る。前記可変絞りの絞り径は総合倍率が高倍率のときに
は高開口数に、総合倍率が低倍率のときには低開口数に
なるように変え得るように構成されている。

【００１１】総合倍率の高低に応じて可変絞りの絞り径
を変えることによって、１個の対物レンズで低倍率かつ
低ＮＡの広視野観察と高倍率かつ高ＮＡの高解像観察と
を行うことができる。なお、変倍光学系の変倍の方式は
ズーム変倍とターレット変倍の何れでもよい。また、１
回結像でも２回結像でも何れでもよい。

【００１２】第三の態様においては、本発明に係る観察
光学装置は、対物レンズと、該対物レンズの像側に配置
され、該対物レンズによる物体像を２度以上結像させ、
所定の倍率に変倍する変倍リレー光学系と、中間像位置
よりも像側の瞳位置に配置された可変絞りとを備える。
前記可変絞りの絞り径は総合倍率が高倍率のときには高
開口数に、総合倍率が低倍率のときには低開口数になる
ように変え得るように構成されている。本態様によって
も、前述の態様と同様に、総合倍率の高低に応じて可変
絞りの絞り径を変えることによって、１個の対物レンズ
で低倍率かつ低ＮＡの広視野観察と高倍率かつ高ＮＡの
高解像観察とを行うことができる。

【００１３】

【実施例】図１及び図２に本発明に係る光学観察装置の
第一実施例を示す。検出対象の物体１に対向して対物レ
ンズ２が配置されている。対物レンズ２の光軸３上には
第一の光路分岐部材としてのハーフミラー４が配置され
ている。このハーフミラー４によって分割された２つの
光路のうちの一方の光路３ａには、第一の光学系５が配
置されており、他方の光路３ｂには、第二の光学系６が
配置されている。第一の光学系５は２度以上の結像を行
う総合倍率が低倍率の光学系である。第二の光学系６は
高倍率、高ＮＡである。

【００１４】第一の光学系５は、図２（Ａ）に示すよう
に、第一レンズ群７，第二レンズ群８及び第三レンズ群
９の３個のレンズ群からなるリレー光学系を構成してい
る。第一レンズ群７及び第三レンズ群９は各々正屈折力
を有している。第一レンズ群７は一般的にフィールドレ
ンズと呼ばれるもので、光束が拡がるのを収斂させる機
能を奏する。第一の光学系５は２度以上結像させる光学
系であるので、まず、正屈折力の第一レンズ群７により
中間像が形成される。第二レンズ群８は、この中間像が
形成される中間像位置１０を介して物体１の側に凹面を
向けたメニスカス形状のレンズを有している。この第二
レンズ群８と第三レンズ群９とによって、中間像がリレ
ーされて２度目の結像が行われ、倍率がさらに縮小され
る。

【００１５】第二レンズ群８により、第二レンズ群８と
第三レンズ群９との間には瞳位置が形成される。この瞳
位置には絞り１２が配置されている。この絞り１２は光
を低倍率用の低ＮＡに絞る機能を奏する。第一の光学系
５の像位置には第一の観察手段１３が配置されている。
この第一の観察手段１３は公知のものであり、例えば、
１／２インチのＣＣＤカメラからなる。同様に、第二の
光学系６の像位置には、第一の観察手段１３と同様の構
成を有する第二の観察手段１４が配置されている。

【００１６】本実施例に係る観察光学装置は以下のよう
に機能する。適当な光源（図示せず）から発せられ、物
体１で反射した光は対物レンズ２を経てハーフミラー４
により２つの光路に分割される。光路３ａを通る分割光
は第一の光学系５によって倍率が低くされるとともに、
絞り１２によって低ＮＡに絞られる。このように光路３
ａを通る分割光は第三レンズ群９を経て第一の観察手段
１３により低倍率かつ低ＮＡで観察される。一方、光路
３ｂを通る分割光は第二の光学系６により高倍率かつ高
ＮＡで第二の観察手段１４を介して観察される。このよ
うに、１個の固定対物レンズ２で低倍率かつ低ＮＡの広
視野観察と高倍率かつ高ＮＡの高解像観察を同時に行う
ことができる。

【００１７】以下に、対物レンズ２、第一の光学系５及
び第二の光学系６のレンズデータの一例を示す。 〔対物レンズ〕 γ₁ ＝−３０９１．４２６５ ｄ₁ ＝７．００００ ｎ₁ ＝１．８８３００ ν₁ ＝４
０．７８ γ₂ ＝−３６．２７０６ ｄ₂ ＝１．１５９１ γ₃ ＝１７５．００００ ｄ₃ ＝３．８７５０ ｎ₃ ＝１．７４０００ ν₃ ＝３
１．７１ γ₄ ＝２９．４１４９ ｄ₄ ＝９．５０００ ｎ₄ ＝１．４５６００ ν₄ ＝９
０．３１ γ₅ ＝−６９．２０６０ ｄ₅ ＝０．７５００ γ₆ ＝１３０．００００ ｄ₆ ＝９．７０００ ｎ₆ ＝１．４５６００ ν₆ ＝９
０．３１ γ₇ ＝−３７．６００７ ｄ₇ ＝３．８７５０ ｎ₇ ＝１．７４０００ ν₇ ＝３
１．７１ γ₈ ＝−１５０．００００ ｄ₈ ＝０．７６５０ γ₉ ＝２１．９６９９ ｄ₉ ＝２１．８６０９ ｎ₉ ＝１．４９７００ ν₉ ＝
８１．６１ γ₁₀＝−３４．３１７２ ｄ₁₀＝４．２５００ ｎ₁₀＝１．６４４５０ ν₁₀＝
４０．８２ γ₁₁＝１４．１３１６ ｄ₁₁＝５．８７１３ γ₁₂＝２０．７０８１ ｄ₁₂＝８．８５００ ｎ₁₂＝１．８０５１８ ν₁₂＝２
５．４３ γ₁₃＝−９９．８３３１ ｄ₁₃＝２．５０００ ｎ₁₃＝１．６６９９８ ν₁₃＝３
９．２７ γ₁₄＝２２．０１８４

【００１８】〔第一の光学系〕 γ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝１０．００００ ｎ₁₅＝１．５７１３３ ν₁₅＝
５２．９２ γ₁₆＝−１３４．３７１０ ｄ₁₆＝２．００００ γ₁₇＝７５．３３２０ ｄ₁₇＝１４．００００ ｎ₁₇＝１．６９３５０ ν₁₇＝
５３．２３ γ₁₈＝−９６．６８４９ ｄ₁₈＝８．５０００ ｎ₁₈＝１．８０５１８ ν₁₈＝
２５．４３ γ₁₉＝５３２．９４３４ ｄ₁₉＝７４．０１５０ γ₂₀＝∞ ｄ₂₀＝３０．７８３９ γ₂₁＝−４４．５４８７ ｄ₂₁＝６．５０００ ｎ₂₁＝１．７８６５０ ν₂₁＝
５０．００ γ₂₂＝∞ ｄ₂₂＝１０．２０００ ｎ₂₂＝１．８０５１８ ν₂₂＝
２５．４３ γ₂₃＝−５４．１０６７ ｄ₂₃＝１７３．６９８８ γ₂₄＝∞ ｄ₂₄＝２０．００００ γ₂₅＝−１８．８５４３ ｄ₂₅＝３．００００ ｎ₂₅＝１．７５５２０ ν₂₅＝
２７．５１ γ₂₆＝１８０６．６６６８ ｄ₂₆＝１１．００００ ｎ₂₆＝１．４５６００ ν₂₆＝
９０．３１ γ₂₇＝−２６．７７５９ ｄ₂₇＝１．００００ γ₂₈＝−２０２．５２８６ ｄ₂₈＝７．００００ ｎ₂₈＝１．６９３５０ ν₂₈＝
５３．２３ γ₂₉＝−３９．６０７４ ｄ₂₉＝１．００００ γ₃₀＝１２６．４０４６ ｄ₃₀＝９．００００ ｎ₃₀＝１．８３４００ ν₃₀＝
３７．１７ γ₃₁＝−２３６．７３５８

【００１９】〔第二の光学系〕 γ₁₅＝３９．８０２０ ｄ₁₅＝６．３０００ ｎ₁₅＝１．４８７４９ ν₁₅＝
７０．２１ γ₁₆＝１４１２２．７４３１ ｄ₁₆＝０．５０００ γ₁₇＝３８．１６７１ ｄ₁₇＝８．００００ ｎ₁₇＝１．４９７００ ν₁₇＝
８１．６１ γ₁₈＝−２５３３．７４５６ ｄ₁₈＝４．００００ γ₁₉＝−１６５．５９３６ ｄ₁₉＝２．７０００ ｎ₁₉＝１．６７００３ ν₁₉＝
４７．２５ γ₂₀＝２６．２２７１

【００２０】なお、上記数値データにおいて、γ_n （ｎ
＝１〜３１）は各レンズの曲率半径を表し、ｄ_n （ｎ＝
１〜３０）は各レンズの肉厚又は各レンズ間の空気間隔
を表し、ｎ_n （ｎ＝１〜３０）は各レンズの屈折率を表
し、ν_n （ｎ＝１〜３０）は各レンズのアツベ数を表し
ている。対物レンズ２と第一の光学系５との間の距離は
１１０、対物レンズ２と第二の光学系６との間の距離は
１８６、対物レンズ２の作動距離は３２．５３である。
対物レンズ２と第一の光学系５との組み合わせでは、Ｎ
Ａ＝０．１２、倍率１．１倍、絞り径は１２ｍｍ、視野
数９である。対物レンズ２と第二の光学系６との組み合
わせではＮＡ＝０．４、倍率１０倍、視野数９である。

【００２１】図３は本発明に係る観察光学装置の第二実
施例を示す。本実施例においては、検査対象の物体１に
対向して配置されている対物レンズ２の像側において対
物レンズ２の光軸３上に変倍光学系１５が設けられてい
る。変倍光学系１５は物体１の像を所定の倍率に変倍す
る。変倍光学系１５における変倍の方式はズーム変倍又
はターレット変倍の何れであってもよい。また、１回結
像と２回以上の結像の何れでもよい。対物レンズ２の瞳
位置には可変絞り１６が配置されている。可変絞り１６
の絞り径は可変であり、総合倍率が高倍率のときには高
ＮＡ、低倍率のときには低ＮＡになるように絞り径が変
えられるようになっている。

【００２２】変倍光学系１５の像位置には、第一実施例
と同様の観察手段１３が配置されている。本実施例にお
いては、変倍光学系１５における総合倍率の高低に応じ
て可変絞り１６の絞り径が変えられる。これにより、１
個の対物レンズ２のみを用いて、低倍率かつ低ＮＡの広
視野観察と高倍率かつ高ＮＡの高解像観察とを行うこと
ができる。

【００２３】図４は本発明に係る観察光学装置の第三実
施例を示す。本実施例においては、検査対象の物体１に
対向して配置されている対物レンズ２の像側において対
物レンズ２の光軸３上に変倍リレー光学系１７が設けら
れている。変倍リレー光学系１７は、対物レンズ２の像
側に物体１の像を２度以上結像させ、物体１の像を所定
の倍率に変倍する。変倍リレー光学系１７内に形成され
る中間像位置１８よりも像側の瞳位置には可変絞り１９
が配置されている。この可変絞り１９の絞り径は任意の
径に変えることができる。また、この可変絞り１９は光
軸３上を移動可能であるように構成されている。変倍リ
レー光学系１７の像位置には、第一実施例と同様の観察
手段１３が配置されている。

【００２４】本実施例においては、変倍リレー光学系１
７における総合倍率の高低に応じて可変絞り１９の絞り
径が変えられる。すなわち、総合倍率が高倍率のときに
は高ＮＡ、低倍率のときには低ＮＡになるように可変絞
り１９の絞り径が変えられる。これにより、１個の対物
レンズ２のみを用いて、低倍率かつ低ＮＡの広視野観察
と高倍率かつ高ＮＡの高解像観察とを行うことができ
る。また、変倍による瞳位置の変動に連動して可変絞り
１９を光軸３上において移動させることができる。絞り
が固定位置のままである場合には、軸外光束がけられや
すくなるが、絞りを光軸上で移動させることにより、け
られを防止することができる。

【００２５】図５は本発明に係る観察光学装置の概念に
含まれる第一の応用例である。本応用例においては、検
査対象の物体１に対向してズーム対物レンズ２０が配置
されている。物体１の像はズーム対物レンズ２０で変倍
され、ズーム対物レンズ２０内で少なくとも１回像が形
成される。このズーム対物レンズ２０の瞳位置には可変
絞り２１が配置されている。この可変絞り２１の絞り径
は任意の径に変えることができる。また、この可変絞り
２１は光軸３上を移動可能であるように構成されてい
る。なお、可変絞り２１はズーム対物レンズ２０内の中
間像位置２２よりも像側の瞳位置に配置してもよい。ズ
ーム対物レンズ２０の像位置には、第一実施例と同様の
観察手段１３が配置されている。

【００２６】本応用例においては、ズーム対物レンズ２
０における総合倍率の高低に応じて可変絞り２１の絞り
径が変えられる。すなわち、総合倍率が高倍率のときに
は高ＮＡ、低倍率のときには低ＮＡになるように可変絞
り２１の絞り径が変えられる。これにより、低倍率かつ
低ＮＡの広視野観察と高倍率かつ高ＮＡの高解像観察と
を行うことができる。

【００２７】また、変倍による瞳位置の変動に連動して
可変絞り２１を光軸３上において移動させることができ
る。絞りが固定位置のままである場合には、軸外光束が
けられやすくなるが、絞りを光軸上で移動させることに
より、けられを防止することができる。

【００２８】図６は上記の第一実施例の変形例を示す。
なお、図６において図１又は図２と同一の符号は同一の
構成要素を表しており、詳細な説明は省略する。本変形
例における対物レンズ２は無限遠設計の対物レンズであ
り、光軸３上を移動可能であるように構成されている。
第二の光学系６がその結像レンズをなしている。

【００２９】また、光路３ｂ上には、第一の光路分岐部
材としてのハーフミラー４と第二の光学系６との間にお
いて、第二の光路分岐部材としてのハーフミラー２３が
配置されており、このハーフミラー２３により光路３ｂ
は二つに分割される。二つに分割された光路３ｂのうち
の一方の光路３ｃには自動焦点検出用の第三の光学系２
４が配置されている。さらに、光路３ｃ上には第三の光
学系２４を介して物体１に赤外線を照射する赤外光源２
５が配置されている。また、本変形例においては、光路
３ａに配置されている絞り１２は光路３ａ上を移動可能
であるように構成されている。

【００３０】第三の光学系２４は、第一の光路分岐部材
としてのハーフミラー４と第二の光学系６との間に第二
の光路分岐部材としてのハーフミラー２３を設けること
により形成される。これは、第一の光路分岐部材として
のハーフミラー４と第一の光学系６との間に第二の光路
分岐部材としてのハーフミラー２３を配置すると、光束
の拡がりが大きくなりすぎてしまい、第一の光学系６の
フィールドレンズの外径が大きくなったり、収差補正が
困難になったりするためである。これに対して、第二の
光学系６は無限遠設計の結像レンズなので、対物レンズ
２と結像レンズ間の距離が多少大きくなっても悪影響は
少ない。

【００３１】赤外光源２５からの赤外光は第三の光学系
２４、ハーフミラー２３、ハーフミラー４、対物レンズ
２を通って、物体１の検査面で反射され、同一の光路を
逆進して赤外光源２５に戻る。赤外光源２５に接続され
ている焦点検出装置（図示せず）が、この反射光から像
を結像させ、焦点の整合状態を検出し、物体１と対物レ
ンズ２との間の距離を検出する。このようにして検出さ
れた距離に基づいて、対物レンズ２の位置を自動的に調
整することができる。

【００３２】また、自動焦点合わせのために対物レンズ
２が移動すると、第一の光学系５の瞳位置が変動する。
この瞳位置の変動に対応して、絞り１２も光軸３ａ上を
移動させることができる。具体的には、対物レンズ２と
第一の光学系５との間の距離が短くなった場合には絞り
１２は像面側に、長くなった場合には絞り１２は物体１
側に移動させればよい。

【００３３】このように、自動焦点検出用の第三の光路
３ｃは、物体１の被検面に赤外光を投射する機能と、被
検面からの反射光量を検出する機能とを有する。また、
対物レンズ２を光軸３方向に移動させて自動焦点合わせ
をするのは、対物レンズ２が無限遠設計だからである。
対物レンズ２からの射出光が平行光であるので、焦点合
わせで対物レンズ２と結像レンズとしての第二の光学系
６との間の距離が変わっても像位置は変わらず、結像性
能にも悪影響はない。

【００３４】また、本変形例においても、第一実施例と
同様に、第一の光学系５は、正屈折力の第一レンズ群
７、中間像位置１０を介して物体１側に凹面を向けたメ
ニスカス形状のレンズを有し、瞳位置を形成する第二レ
ンズ群８、瞳位置に配置された絞り１２、正屈折力の第
三レンズ群９を備えている。自動焦点合わせのために対
物レンズ２が光軸３の方向に移動すると、対物レンズ２
と第一の光学系５との間の距離が変わる。これに伴い、
第一の光学系５にある瞳位置が変わるので、絞り１２が
配置された位置が固定であれば、瞳位置と絞り位置が異
なることになる。そのずれ量が大きくなるほど、軸外光
束がけられるようになってしまう。これを防止するた
め、第二レンズ群８に物体側に凹面を向けたメニスカス
形状のレンズを配置し、絞り位置近傍で軸外光束と光軸
のなす角度をできるだけ小さくしている。

【００３５】図７は第一実施例の第二の変形例を示す。
図７において図１又は図２と同一の参照符号は同一の構
成要素を表している。このため、それらの詳細な説明は
省略する。本変形例においては、対物レンズ２とハーフ
ミラー４との間において、光軸３上に第三の光路分岐部
材としてのハーフミラー２６が配置されており、このハ
ーフミラー２６により光路３から光路３ｄが分岐してい
る。この光路３ｄには、同軸落射照明用の第四の光学系
２７が配置されている。

【００３６】第四の光学系２７の最もハーフミラー２６
に近接した位置には、第一の偏光板２８が配置されてお
り、ハーフミラー２６とハーフミラー４との間には第二
の偏光板２９が配置されている。対物レンズ２と物体１
との間において、対物レンズ２の先端には偏光解消板３
０が取り付けられている。なお、偏光解消板３０に代え
て、波長板又は１／４波長板の何れかを取り付けること
も可能である。

【００３７】本変形例においては、第一及び第二の偏光
板２８，２９と偏光解消板３０とによって、対物レンズ
２の面反射によるフレアを除去することができる。本変
形例によっても、第一実施例と同様に、１個の対物レン
ズで高倍率かつ高ＮＡの光学系と低倍率かつ低ＮＡの光
学系とで観察を行うことが可能である。このため、対物
レンズ２は高ＮＡに設計する必要がある。一般的に、落
射照明光が対物レンズの各レンズ面で反射してその反射
光が像面に達する場合、被検物からの像のコントラスト
は低下する。対物レンズが高倍用と低倍用の２個ある場
合には、各々の場合にコントラストの低下を防止するた
め、対物レンズの各レンズ面からのフレア光が発生しな
いように設計することが可能である。

【００３８】しかしながら、本変形例のように、対物レ
ンズが１個である場合には、高倍率と低倍率の何れで観
察してもフレア光が発生しないように対物レンズを設計
することは極めて困難である。このため、フレア光の発
生を防止し、コントラストを向上させるためには、本変
形例のような構成が有効である。

【００３９】以上説明したように、本発明に係る観察光
学装置は、前述の特許請求の範囲に記載した特徴の他
に、以下のような特徴をも有している。 （１）ズーム対物レンズで変倍し、ズーム対物レンズ内
で少なくとも１回像を形成する光学系において、前記対
物レンズの瞳位置又は中間像位置よりも像側の瞳位置に
可変絞りを配置し、前記可変絞りの絞り径は総合倍率が
高倍率のときには高開口数に、総合倍率が低倍率のとき
には低開口数になるように変え得るものであることを特
徴とする観察光学装置。 （２）請求項１に記載の観察光学装置であって、前記第
一の光学系が、正の屈折力を有する第一レンズ群と、中
間像位置を介して瞳位置を形成する第二レンズ群と、瞳
位置に配置された絞りと、正の屈折力を有する第三レン
ズ群とを有するものであることを特徴とする観察光学装
置。

【００４０】（３）請求項１に記載の観察光学装置であ
って、前記第一の光路分岐部材と前記第二の光学系との
間に配置された第二の光路分岐部材と、自動焦点検出用
の第三の光学系とを備え、前記対物レンズが光軸方向に
移動可能な無限遠設計の対物レンズであり、前記第二の
光学系が結像レンズであり、前記第三の光学系から前記
対物レンズを介して物体面に赤外光を投射し、反射光量
を第三の光路を介して検出することにより、前記対物レ
ンズを光軸方向に移動させ、自動焦点合わせが行われる
ようにしたことを特徴とする観察光学装置。本観察光学
装置によれば、対物レンズのみが動くことにより、自動
焦点合わせが可能となる。装置全体又はステージが移動
して焦点合わせを行うよりも、機械的安定性及び電気的
安定性が高い。

【００４１】（４）前記（３）に記載の観察光学装置で
あって、瞳位置を形成するための第二レンズ群と、瞳位
置に配置された絞りと、正の屈折力を有する第三のレン
ズ群とを有し、前記第一の光学系が、正の屈折力を有す
る第一レンズ群と、中間像位置を介して物体側に凹面を
向けたメニスカス形状のレンズとを有するものであるこ
とを特徴とする観察光学装置。本観察光学装置によれ
ば、対物レンズが移動して自動焦点合わせを行う際、瞳
位置が変動して、絞り位置とのずれが生じても、軸外光
束と光軸とのなす角度が小さいので軸外光束のけられを
なくすことができる。

【００４２】（５）請求項１に記載の観察光学装置であ
って、前記対物レンズと前記第一の光路分岐部材との間
に配置された第三の光路分岐部材と、同軸落射照明用の
第四の光学系と、該第四の光学系中に配置された第一の
偏光板と、前記第三の光路分岐部材よりも像側に配置さ
れた第二の偏光板と、前記対物レンズの先端に取り付け
られた偏光解消板、波長板又は１／４波長板の何れかを
備え、前記第一及び第二の偏光板と前記偏光解消板、波
長板又は１／４波長板の何れかとにより前記対物レンズ
の面反射によるフレアを除去するようにしたことを特徴
とする観察光学装置。本観察光学装置によれば、同軸落
射照明で観察する場合、高倍率でも低倍率でもコントラ
ストの良い像を観察することが可能になる。

【００４３】（６）請求項３又は前記（４）に記載の観
察光学装置であって、前記可変絞りは変倍による瞳位置
の変動に連動して光軸上を移動し得るように構成されて
いるものであることを特徴とする観察光学装置。本観察
光学装置によれば、変倍による瞳位置の変動があっても
可変絞りが連動するので、軸外光束のけられを防止する
ことができる。

【００４４】（７）前記（３）又は（４）に記載の観察
光学装置であって、前記絞りは、前記対物レンズの移動
による前記第一の光学系の瞳位置の変動に連動して、光
軸上を移動し得るように構成されているものであること
を特徴とする観察光学装置。本観察光学装置において
も、前記の観察光学装置と同様に、変倍による瞳位置の
変動の際、絞りが固定位置にとどまっていると、軸外光
束がけられやすくなる。このため、可変絞りを光軸上で
移動可能に構成することにより、けられをなくすことが
できる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る観察光学装
置は、対物レンズの交換を行わないので倍率を変更して
も光軸ずれを生じることがないという効果の他に、低倍
率では低ＮＡで広い視野を観察でき、高倍率では狭い視
野ではあるが高ＮＡかつ高解像で観察を行うことができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る観察光学装置の第一実施例
の概略図である。

【図２】図１の第一実施例を二つに分けて示したより詳
細な概略図である。

【図３】図３は本発明に係る観察光学装置の第二実施例
の概略図である。

【図４】図４は本発明に係る観察光学装置の第三実施例
の概略図である。

【図５】図５は本発明に係る観察光学装置の応用例を示
した概略図である。

【図６】図６は図１に示した第一実施例の変形例の概略
図である。

【図７】図７は図１に示した第二実施例の第二の変形例
の概略図である。

【符号の説明】

１ 物体 ２ 対物レンズ ３ 光軸 ４ ハーフミラー（第一の光路分岐部材） ５ 第一の光学系 ６ 第二の光学系 ７ 第一レンズ群 ８ 第二レンズ群 ９ 第三レンズ群 １０ 中間像位置 １２ 絞り １３ 第一の観察手段 １４ 第二の観察手段 １５ 変倍光学系 １６ 可変絞り １７ 変倍リレー光学系 １８ 中間像位置 １９ 可変絞り ２０ ズーム対物レンズ ２１ 可変絞り ２３ ハーフミラー（第二の光路分岐部材） ２４ 第三の光学系 ２６ ハーフミラー（第三の光路分岐部材） ２７ 第四の光学系 ２８ 第一の偏光板 ２９ 第二の偏光板 ３０ 偏光解消板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズと、該対物レンズの光軸上に
   配置され、該対物レンズからの光路を２つの光路に分割
   する第一の光路分岐部材と、分割された２つの光路の一
   方に配置され、２度以上結像させる第一の光学系と、該
   第一の光学系の結像位置に配置された第一の観察手段
   と、分割された２つの光路の他方に配置され、前記第一
   の光学系よりも高い総合倍率と開口数とを有する第二の
   光学系と、該第二の光学系の結像位置に配置された第二
   の観察手段と、前記第一の光学系中の瞳位置に配置さ
   れ、開口数を小さくするための低倍率用絞りと、を備え
   ることを特徴とする観察光学装置。
2. 【請求項２】 対物レンズと、該対物レンズの像側に配
   置され、物体像を所定の倍率に変倍する変倍光学系と、
   前記対物レンズの瞳位置に配置された可変絞りとを備
   え、前記可変絞りの絞り径は総合倍率が高倍率のときに
   は高開口数に、総合倍率が低倍率のときには低開口数に
   なるように変え得るものであることを特徴とする観察光
   学装置。
3. 【請求項３】 対物レンズと、該対物レンズの像側に配
   置され、該対物レンズによる物体像を２度以上結像さ
   せ、所定の倍率に変倍する変倍リレー光学系と、中間像
   位置よりも像側の瞳位置に配置された可変絞りとを備
   え、前記可変絞りの絞り径は総合倍率が高倍率のときに
   は高開口数に、総合倍率が低倍率のときには低開口数に
   なるように変え得るものであることを特徴とする観察光
   学装置。