JPS62196615A

JPS62196615A - 光学系及び光線の伝達方法

Info

Publication number: JPS62196615A
Application number: JP62029944A
Authority: JP
Inventors: ドナルド・ダブリユ・ステイング
Original assignee: Spectra Tech Inc
Current assignee: Spectra Tech Inc
Priority date: 1986-02-13
Filing date: 1987-02-13
Publication date: 1987-08-31
Also published as: US4810077A; DE3704239A1; GB2186711B; GB8703398D0; GB2186711A

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】この発明は、限界見通し角にある表面に光線を向け、及
び該表面から光線を受けることがてきる１ｉｕｔ鏡のた
めの光学系に関する。

多くの産業用及び科学研究用の用途、特に分光器の用途
において、入射の限界見通し角にある表面上に光線の焦
点を合わせることによって表面を照明する必要がある。

限界見通し角は視射角とも呼ばれ、表面に垂直な線から
測定して６０度から９０度の角度に対応する。多くの用
途においてまた、表面からの反射光線を反射の限界見通
し角において観察する必要かあり、そしてしばしば表面
を限界見通し角において同時に照明及び観察しなければ
ならない。

入射及び反射の限界見通し角で表面を観察する１つの方
法として、光線が入射の限界見通し角で表面に入射し、
反射の見通し角で表面から検出器に向かって反射するよ
うに入射光線と検出器とを幾何学的に配置することか挙
げられる。しかしながら、光源、受容器及び表面を幾何
学的に位置づけることはやっかいであり、しばしば全く
非現実的である。

実用的な大きさを有する光学系において入射及び反射の
限界見通し角を得るもう１つの方法として、多数の鏡を
配置し、個々の鏡には大きな入射角で入射する光線を一
連の鏡て連続的に反射させて表面に限界見通し角で入射
させることが挙げられる。しかしながら、多数の鏡を配
置すると、表面上に鋭い像を形成することがてきない。

なぜなら、離れた点から表面に向かう光線の一部が鏡に
対しては近い点から出発し、表面に至るまでにより大き
な距離を進まなければならないからである。その結果も
たらされる、光線の異なる領域における有効焦点距離の
相違は必然的に限界見通し角にある表面上に焦点を形成
するのに必要な最小面積を増大させ、従って、表面上の
像をゆがめる。多数の鏡を採用した顕微鏡では、表面上
の焦点が劣っているので像の質が悪く、そのため大きな
倍率を得ることができない。

米国特許第２，１９８，０１４号には凹面鏡の中に埋め
込まれた小さな凸反射器を有する拡大装置が開示されて
いる。この鏡の配とにより、試料に対して垂直に試料を
通過する光線によって照明される試料の像を形成するこ
とかてきる。この拡大装置は、試料上の小さな領域から
の大きな視野にわたる光を集め、又は表面上の大きな領
域からの光を集めて像の質が悪いように思われる。

暗視野照明として知られる技術により表面を顕微鏡的に
観察できることが知られている。この技術は試料を照ら
す光線の入射角とは異なる角度の反射角で観察し、試料
表面からの反射光を直接観察しないようにするものであ
る。従つて、試料によりて拡散的に反射されて視野に入
る光を除き視野は常に「暗い」、従って、暗視野照明は
表面に限界見通し角で入射し、限界見通し角で反射光を
観察しようとするものではない。

この発明は、入射の限界見通し角で表面を照明し、反射
の限界見通し角で表面を観察するための方法及びコンパ
クトな光学系に関する。この発明はまた１表面上に高品
質の像を形成することによって、限界見通し角において
表面を大きな倍率に拡大することにも関する。さらに、
この発明は、像を任意の幾何学的形状に形成して実際に
観察する表面の領域を選択する技術を提供する。

この発明は、限界見通し角にある表面上に光線の焦点を
合わせる限界見通し角顕微鏡対物レンズを包含する。こ
の対物レンズは、高度の凸状で光軸にそって配置された
中央鏡を有し、この中央鏡はより大きな凹面鏡を有する
。光線は光路の第１部分に沿って第１の点と中央凸面鏡
の間を進む。光線は凸状中央鏡と凹状円筒鏡との間を光
路の第２部分に沿って進む、凹面鏡は１位置面（ｆｏｃ
ｕｓ　ｐｌａｎｅ）の垂線から６０度ないし９０度離れ
た角度に相当する限界見通し角にある光路の第３部分に
沿って位置面、好ましくは試料の表面に向かって反射す
る。光線は好ましくは位置面上に焦点を有し像を形成す
る。検出器は限界見通し角で表面から反射された光線を
測定する。

限界見通し角顕微鏡対物レンズは、光路の第４部分に沿
って反射の限界見通し角において表面からの反射光を集
めるための第２の、！ＩＱ面鏡を有していてもよい、第
２の凸面鏡が光路の第５部分に沿って第２の凹面鏡から
の反射光を受容し、光路の第６部分に沿って検出器にそ
の光を反射する。

この発明は、検出器によって見える表面上の領域を選択
できるように、試料の表面上の観察領域をマスクする技
術を提供する。入射光線又は反射光線のいずれか一方は
表面から離れた位置に焦点を有する０例えば４つのナイ
フェツジであるマスクが離れた焦点に置かれ１表面の不
所望の領域からの光を遮断する。好ましくは、表面が第
２の光線によって照明され、観察され、マスクされ得る
ように、シャウターの位置において第２の光路は第１の
光路と一致している。

好ましい具体例はさらに、半円筒形状で平面鏡の表面を
有する第１及び第２の遮断鏡を有する。これらは平面鏡
の円筒部分の互いに等しい半分づつである。第１及び第
２の凸面鏡は小さな中央鏡を形成するように、共通の鏡
面を共有するよう−・体に形成されている。同様に、第
１及び第２の凹面鏡は、中央鏡の周りに四部状の円筒鏡
を形成するように、共通の鏡面を共有するように一体に
形成されている。第１の遮断鏡は、光路の第１部分に沿
って、入射光線を第１の凸面鏡に向かって反射する。光
線は光路の第１、第２、第３、第４、第５及び第６部分
をそれぞれ通って第２の遮断鏡に到達する。検出器が、
第２の遮断鏡からの光路に沿って５反射光線を受容する
。

この発明の限界見通し角！Ｉｌ微鏡は、試料表面の高品
質の像を、６０度から８５度の限界見通し角において１
５０倍の拡大率で得ることかできる。

この発明は９０度の限界見通し角においても用いること
かできる。

第１図に基づいて説明する。発光器２からの入射光１ａ
は第１の遮断鏡１０の平面鏡表面１０ａて先ず反射して
光路をたどる。中央鏡２０の第１の凸面鏡１５は遮断鏡
、１０からの光を光路の第１部分１ａに沿って、円筒状
鏡３０の凹面鏡２５に向けて反射する。第１の凸面鏡１
５は、これによって反射された光線が、これど第１の凹
面鏡２５の間の光路の第１部分１ａに沿って発散するよ
うに十分に凸状である。第１の凹面鏡２５は、試料４０
の表面」−の主焦点に対応する位置面３９上の表面点３
８のまわりに像か形成されるように、中央鏡２０からの
光を光路の第３部分１ｃに沿って集光できるように十分
に凹状をしている。

鏡１５及び２５は曲線１１０の共通中心の周りに有効に
中心を有する球面を有している。鏡１５はその上のいず
れの点においても鏡２５と共通の半径を有さない。

第２の凹面鏡５５は表面４０の位置面３９からの反射光
を光路の第４部分１．　ｄに沿って集光する。第２の凹
面鏡５５は好ましくは円筒状鏡３０の共通の鏡面を形成
するように第１の凹面鏡２５と一体に形成される。光線
は光路の第５部分１ｅに沿って第２の凹面鏡５５から第
２の凸面鏡６５に向かう。第２の凸面鏡６５は好ましく
は中央鏡２０」二に共通の鏡面を形成するように第１の
凸面鏡１５と一体に形成される。鏡２５及び６５は曲線
＋１０の共通中心の周りに有効に中心を有する球面を有
している。ｌ１ａ１５はその上のいずれの点においても
鏡２５と共通の半径を有さない、第２の凸面鏡６５は、
光路の第６部分１ｆに沿って、反射光を収東させるよう
に十分に凸状である。第２の遮断鏡７０は、第２の凸面
鏡６５からの収東する反射光を検出器３に向かって反射
させて光路を完ｒさせるＦ面鏡７０ａを有する。

円筒状の凹面鏡３０が中央凸面鏡２０の２つの鏡面の後
に延びて、試料４０の位置面３９に限界見通し角で光線
を当て、限界見通し角で反射させることかてきるように
することは有意義である。鏡２０の鏡面２５及び５５は
大きな限界見通し角のために位置面近くに延び、９０度
の限界見通し角のために位置面と接触する。しかしなが
ら１光線によってたどられる光路が表面にあまりにも遅
すぎると１表面によって像がぼやけさせられることかあ
る。さらに、９０度に近い限界見通し角においては、光
路に沿った表面の不規則性によって光源からの像がぼや
け、従って、実際には限界見通し角の最大値は限定され
る。

好ましい具体例では、凸面及び凹面鏡の鏡面は１曲面の
中心に有効な共通の中心を有する。共通の中心を有する
ことによって、球状の光学体を用いた光学系において通
常主たるひずみとなる球状収差が像に生じなくなる。こ
のように、「曲面の中心に対して有効的に共心的」とい
う語句は、鏡面は、ある特定のデザインに対する球状収
差の相対的重要さに対応する近似に対１ノて共心的であ
るという意味である。しかしながら、コマのようなより
程度のひずみがある特定の光学デザインにとって有意に
なり、曲面の共通中心から鏡をずらし又は共心的光学体
から共に離すことか必要になる場合かある。しかしなが
ら、それにともなうあらゆる球状収差は、以下に記載す
る他の方法によって減少させることかできる。

第１図に示すように、遮断鏡１０及び７ｏは中央鏡２０
の外輪状領域のみの間で光線を反射し、球面鏡の不完全
さによって引き起こされる像の品質の劣化が最小に抑え
られる。光線束の用いられなかった部分は図示しない光
線絞りによって吸収される。遮断鏡か光路のいずれかの
焦点付近に位置すると像の品質が劣化し得ることかわか
る。なぜなら、遮断鏡が焦点に近づくほど遮断鏡か像を
ぼやかす程度か増大するからである。従って、両遮断鏡
は好ましくは位置面の焦点及び光路に沿った位置面から
離れたいずれの焦点からも遠い所に位置する。遮断鏡の
焦点からの有効距離は１０ａ及び７０ａに凸状鏡面を置
くことによって増大させることかできる。しかしながら
、それによって像の品質が改善されることは、より複雑
な光学要素を導入することによる収差に基づく像の品質
の低下及び凸状遮断鏡をつくって並べるのに必要な追加
的な出費のために相殺される。従って、それぞれの遮断
鏡は好ましくは平面鏡面を有する。

しかしながら、いずれの遮断鏡も１部分銀面鏡のような
従来の光線分離器で欝き換えることができることがわか
る。

第１の遮断鏡１０の形状は、入射光線を試料４０の位置
面３９に焦点を合わせるために特に重要である。入力光
線１ａの完全な半分は中央鏡２０に向かわせることかて
きる。しかしながら。

上述したように、入力光線１ａはそうすると、好ましい
具体例の球状鏡１５及び２５によっては限界見通し角に
おいて位置面３９上に焦点を結ぶことができなくなる。

共心的な鏡面が用いられた場合でも、複雑な曲面を有す
る高価な小さな鏡を製造する必要性を、この発明は、入
力光線１ａの円筒状の半分を選択する平面鏡の輪状部分
の半分を用いることによって克服した。すなわち、遮断
鏡１０は１球面鏡１５及び２５が正確に焦点を合わせる
ことができる入力光線１ａの部分のみを位置面３９に向
けさせることによって光学的歪を最小に抑える。遮断鏡
の半輪形状は、例えば中央及び円筒状鏡上に非共心的な
鏡表面を用いることによって生み出される球状収差を減
少させるのために特に有効である。

中央鏡２０の用いられない部分は、これをくり抜き、接
眼レンズ８０で試料４０の位置面３９を見るための通路
とすることができる。第１図に示す光学系は光軸１００
上に並ぶ、接眼レンズ８゜は、中央鏡２０中の透孔８５
を介して位置面３９を見るために軸１００上に並んでお
り、それによって試料４０を低倍率で見る手段か提供さ
れる。接眼レンズ８０は表面を低倍率下て位置付けし、
光線ｌて照明すべき表面の領域をおよそ決定するために
特に有用である。

この発明において１位置面３９上に高品質の像を得るこ
とができることが理解されるべきである０例えば、この
発明によると、有用な１５０倍の倍率で６０度から８５
度の限界見通し角で試料の表面を観察することができる
。この発明において、７０度を超える限界見通し角で位
置面に光を当て、又はこれから光を受けることができる
ということは、特に分光器の用途において有意義である
。

限界見通し角顕微鏡の効率は、入射角βか反射角φに等
しいときに通常最大となる。なぜなら、はとんどの表面
は入射の限界見通し角で鏡面反射するからである。好ま
しい具体例では、入射及び反射の角度は遮断鏡表面１０
ａ及び７０ａによってそれぞれ制御される。遮断鏡の側
面形状が第２図に示されている。しかしながら、光線か
表面に入射する角度は反射光線が検出される角度と一致
する必要はないことが理解されるべきである。

第１図に示したこの発明の具体例では、光線が限界見通
し角で表面に向い、表面で鏡面反射されて限界見通し角
で集光されるので好ましい。

もっとも、第１図の光学系は光軸１００に対して対照的
であり、光路が可逆的であることを示していることが理
解されるべきである０例えば、位置面３９から限界見通
し角で発っせられるあらゆる光線は、照明を供給する鏡
１５及び２５なしで鏡５５及び６５で観察することかで
きる。同様に、表面はｇｔｓ及び２５によって照明する
ことができ、限界見通し角で直接観察することができる
。

好ましい具体例では、入射光線の光路に沿って限界見通
し角で逆反射される光を１１１１’！することによって
、試料４０の位置面３９を鏡１５と２５又は５５と６５
のいずれか一組のみによって同時に照明及び観察するこ
とかてきる。同様に、光学系をある特定の用途用に改造
するために光路に沿った光線の収束又は発散を換えるこ
とかてきる。

第３図は、パーキン・ニルマー社によって製造されるモ
デル１８００分光光度計のような、「サイドフォーカス
」分光光度計にこの発明か使用される場合か示されてい
る９発光器２及び検出器３が分光光度計の発光器及び検
出器である。＠ｔＳＺが入力光線１の最初の焦点１５０
の所に室の側面に位置している。平面鏡１５４．１５８
及び収束鏡１５６か遠焦点１６０に入射光線が焦点を結
ぶように配置されている。平面鏡１６２は遠焦点１６０
からの光を遮新鋭１０に向けて反射する。遮新鋭１０は
入射光線を発散光線として鏡２０に向かわせる。

鏡１５８は鏡２０及び遮断１ｉａＴＯからの反射光の収
束光線を焦点１７０にある遠焦点に向けて反射する。鏡
１７２は、遠ブ、に点１７０からの発散光線を凹面鏡１
７４に向けて反射する。鏡１７４の収束の程度は、平面
鏡１７６と組合せて、遠焦点１７０からの発散光線が遠
焦点１８０において再び像を結ぶことができる程度であ
る。検出窓３か表面の歪のない像を受容するように、遠
焦点１８０は鏡＋８２から焦点１５（）と回し距離にあ
る。

第３図に示す光学的配置は発光器にとって特に有利であ
ることか理解されるべきである。例えば、鏡２０と３０
とによって構成される限界見通し角頭Ｗ１．鏡対物レン
ズは、表面により容易にアクセスできるように鏡１５２
及び１８２から任意の距離に置くことができる。

試料４０の表面は別個に可視光線て照明することかでき
る０表面を照明する１つの方法は、限界見通し角で逆反
射された光線のみを観察することによって、この発明の
光路の可逆性を利用するととである。可視光線か表面に
到達するように光路に光線分離器か挿入される。表面か
ら逆反射された光線の一部が光線分離器を通って観察で
きる。限界見通し角で逆反射された光線のみをｆｌＱ察
することによって、位置面に入射する光線を鏡面反射し
ない表面中の不規則性のみか見えるようになる。このよ
うな表面不規則性はしばしば観察しようとする物の表面
特徴である。

しかしながら、はとんどの用途にとって、逆反射される
光線の量はあまりにも小さすぎ、得られる像も試料を正
確に位置づけるためにはあまりにも暗い、従って、この
発明の好ましい具体例では、表面から鏡面反射された可
視光線を可視的に観察する。第３図に示すように、照明
源１９０かレンズ１９２によって部分銀面鏡１９４上に
焦点を結び、部分銀面鏡１９４は光路の第１部分中に移
動可能である。光路の第１部分に通常見出される入射光
線はシャッター２０１によってブロックされる。

レンズ１９２は可視光線を収束し、好ましくは鏡１９４
によって占められる光路の第１８１１分に沿った位置に
おける入射光線の収束に一致させる。鏡１９４は可視光
線を鏡１６２及び１０に反射させる。

位置面から限界見通し角で泣面反射した光線は平面鏡１
９６によってＸ新鋭７０から接眼レンズ１９８に向けて
反射する。このように、表面上に形成される像は高倍率
て可視的に検査される。

この発明ては１位置面３９において形成される像を任意
の幾何学的形状に成形するように検出器３によって受容
される光線の一部を除去することかできる。第３図に関
し、凹面鏡１５６は遠焦点１６０に入射光線の焦点を結
ばせる。マスクシャッター２００は、遠焦点１６０の所
に透孔を形成する４つのナイフェツジ２００ａ〜２００
ｄを有する。位置面３９て形成された像の幾何学的形状
は、遠焦点１６０において形成される像と一致する。な
ぜなら、鏡２０及び６０が遠焦点からの像の焦点を位置
面上に再び結ぶからである。

遮新鋭１０がこの発明にとって特に有７を義であること
か理解されるべきである。第３図は遠焦点１６０におい
て像をマスクし、位置面３９において遠像の焦点を結ば
せるために反射光線分離対物レンズを用いることを示し
ている。遮新鋭１０の半円筒状の反射面に一致する遠焦
点からの入射光線の一部か位置面３０に向けられる。上
述したように遮新鋭が遠焦点１６０又は一時焦点３８か
ら遠い限り、光路中に鏡１０か存在することによって位
置面３９において形成される像かぼけたり減少したすす
ることはない。このように、鏡２０に達する光線は遠焦
点１６０に形成される歪のない像を含む。鏡２０と３０
は、鏡１０と協（動じて、遠焦点１６０における像を位
置面３９上に再び焦点を結ばせる反射光線分離対物レン
ズとして機能する。

しかしなから、第１図に示す反射光線分離対物レンズは
、光線を反射するために用いられる凹面鏡３０の反射表
面が凸面！ａ２０の下に位置するという点において従来
の反射光線分離対物レンズとは異なる。

マスク２００により、例えば微細繊維状物質のように高
倍率て観察することが必要な特定の微視的形状を有する
表面の部分のみを観察することが可ｆｉになる。さらに
、マスクは１円形の絞りによって形成される円形のよう
な、いかなる幾何学的形状にも適用することがてきる。

マスク２００は、遠焦点１５０．１７０．１８０のよう
な、表面の前か後かを問わずいずれの遠焦点にも置くこ
とかできることが理解されるべきである。光線を他のい
ずれの遠焦点においてマスクすることも、上述の議論か
ら明らかに考え得ることである。

第３図に示す限界見通し角顕微鏡は次のように作用する
。試料４０の表面３９かまず位置面３９上に置かれる。

試料表面の観察領域か第１図に示す接眼レンズ８０によ
って低倍率下て仮に選択される。正確な観察領域か次に
接眼レンズ１９８で高倍率下で選択される。最後にｆｆ
Ｊｌ察領域の幾何学形状がマスク２００で決定される。

ＭＪ、１９６か光路から外に摺動され、鏡１７２が光路
中に摺動され、シャッター２０１が光路から除去されて
、分光光度計の光源２及び検出器３が試料表面を妨害さ
れることなく見通すことができるようにする。実際、限
界見通し角Ｊｉｌ微鏡は分光光度計の光学性部に影響を
与えないことか好ましい。試料表面の限界見通し角スペ
クトルが次に分光光度計によって得られる。

この発明の原理、好ましい具体例及び操作態様を上記し
た。しかしながら、上記したものは例示であり限定的な
ものではないので、この発明は上記した特定の形態に限
定されると解釈されることを意図してはいない。この発
明の精神から逸脱することなく当業者か変更を加えるこ
とが可能である。従って、上記した詳細な説明は例示的
なものであって、特許請求の範囲に記載したこの発明の
範囲及び精神を限定するものと考えるべきでは。

ない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の限界見通し角顕微鏡対物レンズの光
学的配置を模式的に示す図、第２図は第１図に示された
遮断鏡の側面形状を示す図。第３図は表面上に形成される像をマスクし可視的に検査
することができるこの発明の具体例を模式的に示す図で
ある。２・・・光源、３・・・検出器、１０．７０・・・遮断
鏡、１５．６５・・・凸面鏡、２５．５５・・・凹面鏡ＦＩＧ、　ＩＦＩＧ、２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の凸面鏡と、該第１の凸面鏡に対向して配置された第１の凹面鏡とを有する、位置面と該位置面から遠い位置
にある点との間の光線の光路を決定する光学系において
、前記光路は第１、第２及び第３部分を有し、該第１部分は前記第１の凸面鏡までの間を延び、前
記第２部分は前記第１の凸面鏡と前記第１の凹面鏡との
間を延び、前記第３部分は前記第１の凹面鏡と前記位置
面上の表面点との間を延び、前記光路の第３部分は、位
置面の垂線に対し６０度から９０度の限界見通し角に沿
っており、かつ、前記位置面上の前記表面点からの反射光線を限界見通し角で受容するための手段を有することを
特徴とする光学系。
（２）光線は位置面から遠い位置に置かれた発光手段に
よって生み出され、前記光路の第２及び第３部分をそれ
ぞれ介して前記位置面上の表面点に到達するように前記
光路の第１部分に沿って前記第１の凸面鏡に向けられ、
かつ、前記反射光線を受容するための手段は、前記光路の第３、第２及び第１部分に沿って前記位置面
上の表面点から前記第１の凸面鏡に逆反射される光線を
受容するための手段を有することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の光学系。
（３）光線は位置面から遠い位置に置かれた光源によっ
て生み出され、この位置から限界見通し角で位置面に向
けられ、かつ、前記反射光線を受容するための手段は、反射光線が前記光路の第３、第２及び第１部分にそれぞ
れ沿って進むように反射光線を前記第１の凹面鏡に向け
させるための手段を有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の光学系。
（４）光線は位置面から遠い位置に置かれた光源によっ
て生み出され、かつ前記光路の第１、第２及び第３部分
をそれぞれ介して前記位置面上の表面点に到達するよう
に前記光路の第１部分に沿って前記第１の凸面鏡に向け
られることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
学系。
（５）前記第１の凹面鏡に対向する第２の凹面鏡と、前記第１の凸面鏡に対向する第２の凸面鏡とを具備し、光路は第４、第５及び第６部分を有し、該第４部分は位置面の垂線に対して限界見通し角で前記
第２の凹面鏡に向かって位置面から延び、前記第５部分
は前記第２の凹面鏡から前記第２の凸面鏡に延び、前記
第６部分は前記第２の凸面鏡から前記受容手段に延びる
ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光学系。
（６）前記反射光線を受容するための手段は、反射光線
の分光内容物に対して反応する検出器を有することを特
徴とする特許請求の範囲第５項記載の光学系。
（７）前記第１の凹面鏡は前記第２の凹面鏡と一体であ
り、かつ前記第１の凸面鏡は前記第２の凸面鏡と一体であることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
の光学系。
（８）前記限界見通し角は６０度から８５度の間に存在
する特許請求の範囲第１項記載の光学系。
（９）前記限界見通し角は７０度を超える特許請求の範
囲第１項記載の光学系。
（１０）前記位置面に垂直で、試料点を介して延びる光
軸と、該光軸の垂線に対して０度でない角度で光線を導入するための手段と、光線を分割し、前記光軸に平行な前記光路の第１部分を形成するために置かれた遮断鏡とを有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学系
。
（１１）前記遮断鏡は平面鏡表面を有することを特徴と
する特許請求の範囲第１０項記載の光学系。
（１２）位置面の垂線に沿って試料点を介して延びる光
軸であって、前記第１及び第２の凹面鏡並びに前記第１
及び第２の凸面鏡がそれを中心に対称となるものと、該光軸の垂線に対して０度でない第１の角度で光線を導入するための手段と、光線を分割し、前記光軸に平行な前記光路の第１部分を形成するために置かれた遮断鏡と、前記第２の凸面鏡から受けた反射光線を前記光路の第６部分に沿って、前記光軸に対して０度で
ない第２の角度で反射する第２の遮断鏡とを有すること
を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光学系。
（１３）前記第１及び第２の凸面鏡はそれぞれ半円状の
鏡面を有し、かつ前記第１及び第２の遮断鏡は、それぞれ前記光路の第１及び第６部分に沿った前記第１及び第２
の凸面鏡の鏡面領域に対応する半円状の鏡面を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の光学系。
（１４）前記第１及び第２の遮断鏡は凹曲面を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の光学系。
（１５）前記第１及び第２の凸面鏡の間に位置し、前記
光軸に沿った透孔経路と、前記光軸に沿って配置された、前記透孔経路を介して表面を見るための接眼レンズとを有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光学系。
（１６）第２の光路と、第２の光線を前記光路に沿って前記位置面上の前記表面点に向けさせるための手段と、前記第２
の光線によって照明される前記表面の少なくとも一部を見るための、前記第２の光路に
沿って配置された接眼レンズとを有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の光学系。
（１７）前記表面点に中心を有する像を前記位置面上に
形成するための手段と、前記位置面から遠い位置にある遠焦点に遠像を形成するための手段と、前記遠焦点における前記遠像をマスクするための手段とを有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の分光系。
（１８）第２の光路と、第２の光線を前記光路に沿って前記位置面上の前記表面点に向けさせるための手段と、前記第２
の光線によって照明される前記表面の少なくとも一部を見るための、前記第２の光路に
沿って配置された接眼レンズとを有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１７項記載の光学系。
（１９）前記第２の光路は、位置面から遠い位置にある
遠方焦点を有し、該遠方焦点は前記遠焦点及び前記マス
ク手段の両方と同軸にある特許請求の範囲第１３項記載
の光学系。
（２０）前記第１及び第２の凹面鏡は、曲面の中心から
延びる半径を有する球面を有し、かつ前記第１及び第２
の凸面鏡は、前記凹面鏡及び前記凸面鏡が前記曲面の中心を中心として共心的
になるように、前記曲面の中心を中心とする半径を有す
る球面を有することを特徴とする特許請求の範囲第４項
記載の光学系。
（２１）位置面から遠い位置にある第１の遠点と位置面
上の表面点との間の光路に沿って光線を伝達する方法に
おいて、（ａ）前記第１の遠点と第１の光度の凸状の鏡面との間
を光路の第１部分に沿って光線を伝達し、（ｂ）前記第１の高度に凸状の鏡面と高度に凹状の鏡面
との間を光路の第２部分に沿って光線を伝達し、（ｃ）第１の高度の凹状の鏡面と前記位置面上の表面点
との間を光路の第３部分に沿って光線を伝達し、該光路
の第３部分は前記位置面の垂線に対して６０度から９０
度の限界見通し角に沿っていることを特徴とする方法。
（２２）（ａ）位置面から遠い位置から光線を前記第１
の高度に凸状の鏡面に向けて前記光路の第１部分に沿っ
て発し、かつ（ｂ）前記位置面上の表面点から前記第１の高度に凹状の鏡面に向けて前記光路の第３部分に沿っ
て光線を逆反射することを特徴とする特許請求の範囲第
２１項記載の方法。
（２３）位置面から遠い位置から限界見通し角で光線を
表面に向けさせ、かつ位置面上の表面点から限界見通し角で反射された光線を前記光路の第３部分に沿って前記第１の
高度に凸状の鏡面に向けさせることを特徴とする特許請
求の範囲第２１項記載の方法。
（２４）（ａ）位置面から遠い位置から光線を前記第１
の高度に凸状の鏡面に向けて前記光路の第１部分に沿っ
て発し、かつ（ｂ）前記表面から限界見通し角で反射された光線を検出することを特徴とする特許請求の範囲第
２１項記載の方法。
（２５）反射光線を検出する工程は、（ａ）位置面上の表面点からの反射光線を光路の第４部
分に沿って第２の高度に凹状の鏡面に向かわせ、（ｂ）前記第２の高度に凹状の鏡面からの反射光線を光
路の第５部分に沿って第２の高度に凸状の鏡面に向かわ
せ、かつ（ｃ）前記第２の高度に凸状の鏡面から反射された光線
を光路の第６部分に沿って検出器に向かわせることから
成る特許請求の範囲第２４項記載の方法。
（２６）光源、位置面及び光線の検出器の間に延びる光
路に沿って光線を方向づけるための手段と、位置面の垂線に対して６０度から９０の範囲にある入射の限界見通し角に沿って光線を位置面に
向かわせることによって位置面に一次像を形成するため
の手段と、位置面の垂線に対して６０度から９０度の範囲にある反射の限界見通し角で光路に沿って一次焦
点からの光線を検出器に向かわせるための手段と、像を位置面上で所定の幾何学的形状に成形するための手段であって、前記位置面から遠い位置に
ある光路に沿った少なくとも１つの遠焦点に像を形成す
るための手段と、前記遠焦点において前記光路からの光
線の一部をマスクするための手段とを具備するものと、少なくとも前記遠焦点及び前記一次焦点を通る前記光路と同軸な可視観察光路に沿って位置面上
の前記所定の幾何学的形状を可視的に観察するための手
段とを具備することを特徴とする、位置面上に微視的領
域の像を形成するための光学系。
（２７）前記遠焦点及び光線の一部をマスクするための
前記手段は、光線の一部が位置面に到達する前に除去さ
れるように光源と位置面との間に配置されている特許請
求の範囲第２６項記載の光学系。
（２８）可視光線の光源と、前記可視的観察手段が、前記位置面上の前記所定の幾何学的形状からの可視光線を受容するよう
に、前記遠焦点及び前記一次焦点を介して前記可視光線
の光源から前記可視光線観察手段に至る可視観察経路を
形成するための手段とを有することを特徴とする特許請
求の範囲第２７項記載の光学系。
（２９）光源と位置面との間に光路に沿って配置され、
光源から位置面に向かう光線の一部を反射する遮断鏡を
有し、該遮断鏡は像をぼやけさせないように光学系中の
いずれの焦点からも離れていることを特徴とする特許請
求の範囲第２８項記載の光学系。
（３０）前記遮断鏡からの光線の一部を受容するように
配置された凸状中央鏡と、該凸状中央鏡からの光線の一部を受容し、試料の表面に限界見通し角で焦点を結ばせるように
配置された凹状の円筒状鏡とを有し、光線を反射する前
記凹状の円筒状鏡は前記凸状の円筒状鏡と前記遮断鏡と
の間には配置されないことを特徴とする特許請求の範囲
第２９項記載の光学系。
（３１）前記遮断鏡は前記遠焦点と前記一次焦点との間
に配置されることを特徴とする特許請求の範囲第２９項
記載の光学系。
（３２）前記遠焦点及び光線の一部をマスクするための
前記手段は、光線の一部が位置面に像を形成した後に除
去されるように光源と位置面との間に配置されている特
許請求の範囲第２７項記載の光学系。
（３３）可視光線の光源と、前記可視的観察手段が、前記位置面上の前記所定の幾何学的形状からの可視光線を受容するよう
に、前記遠焦点及び前記一次焦点を介して前記可視光線
の光源から前記可視光線観察手段に至る可視観察経路を
形成するための手段とを有することを特徴とする特許請
求の範囲第３２項記載の光学系。
（３４）光路に沿って配置され、位置面から検出器に向
かう光線の一部を反射する遮断鏡を有し、該遮断鏡は像
をぼやけさせないように光学系中のいずれの焦点からも
離れていることを特徴とする特許請求の範囲第３３項記
載の光学系。
（３５）前記位置面からの光線の一部を限界見通し角で
受容するように配置された凹状の円筒状鏡と、該凹状の円筒状鏡から前記遮断鏡に光線を向かわせるために配置された凸状の中央鏡とを有し、
光線を反射する前記凸状の中央鏡の全ては前記凹状鏡と
前記遮断鏡との間に配置されることを特徴とする特許請
求の範囲第３４項記載の光学系。
（３６）前記遮断鏡は前記遠焦点と前記一次焦点との間
に配置されることを特徴とする特許請求の範囲第３４項
記載の光学系。
（３７）光源、位置面及び光線の検出器の間に延びる光
路に沿って光線を方向づけ、位置面の垂線に対して６０度から９０の範囲にある入射の限界見通し角に沿って光線を位置面に
向かわせることによって位置面に一次像を形成し、位置面の垂線に対して６０度から９０度の範囲にある反射の限界見通し角で光路に沿って一次焦
点からの光線を検出器に向かわせ、像を位置面上で所定の幾何学的形状に成形し、この工程はさらに前記位置面から遠い位置にある
光路に沿った少なくとも１つの遠焦点に像を形成し、前
記遠焦点において前記光路からの光線の一部をマスクす
ることを含み、少なくとも前記遠焦点及び前記一次焦点を通る前記光路と同軸な可視観察光路に沿って位置面上
の前記所定の幾何学的形状を可視的に観察することを特
徴とする、位置面上に微視的領域の像を形成する方法。
（３８）前記遠焦点及び光線の一部をマスクする工程は
、光線の一部が位置面に到達する前にマスク工程によっ
て除去されるように光線が位置面に到達する前に行なわ
れる特許請求の範囲第３５項記載の方法。
（３９）（ａ）可視光線を前記可視観察経路に向かわせ
、（ｂ）前記可視的観察が、前記位置面上の前記所定の幾何学的形状からの可視光線を受容すること
から成るように、前記遠焦点及び前記一次焦点を介して
前記可視光線の光源から前記可視光線観察手段に至る可
視観察経路を形成することを特徴とする特許請求の範囲
第３７項記載の方法。
（４０）位置面の前で遮断鏡で光線の一部を遮断し、位
置面に向けて光線の一部を反射させる工程を含み、該遮
断工程は像をぼやけさせないために光学系中のいずれの
焦点からも離れた位置で行なわれることを特徴とする特
許請求の範囲第３９項記載の方法。
（４１）前記遮断は、光線が遠焦点に到達した後に行な
われることを特徴とする特許請求の範囲第４０項記載の
方法。
（４２）前記マスク工程は、光線の一部が位置面に像を
形成した後に除去されるように光線が一次焦点に達した
後に行なわれる特許請求の範囲第３７項記載の方法。
（４３）（ａ）可視光線を前記可視観察経路に向かわせ
、（ｂ）前記可視的観察が、前記位置面上の前記所定の幾何学的形状からの可視光線を受容すること
から成るように、前記遠焦点及び前記一次焦点を介して
前記可視光線の光源から前記可視光線観察手段に至る可
視観察経路を形成することを特徴とする特許請求の範囲
第４２項記載の方法。
（４４）前記遠焦点から前記一次焦点に光線を反射させ
るように一次焦点と遠焦点との間の光路に沿って入射光
線の一部を遮断し、該遮断工程は像をぼやけさせないた
めに前記一次焦点及び前記遠焦点から離れた位置で行な
われることを特徴とする特許請求の範囲第４３項記載の
方法。
（４５）前記遮断は一次焦点と遠焦点との間で行なわれ
ることを特徴とする特許請求の範囲第４４項記載の方法
。