JP4869727B2 - 測定顕微鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は測定顕微鏡装置に関する。

測定顕微鏡装置は、光学顕微鏡観察の下で微細加工物や電子部品などの試料の高さ測定を行う機能を有する。測定顕微鏡装置は、自動焦点検出機能を有するものもある。そのような測定顕微鏡装置の一例を図１２に示す。

図１２において、被検体２１は図示しない照明系によって照明される。照明された被検体２１は対物レンズ１１と結像レンズ１２によって結像される。結像された像は接眼レンズ１３を介して目視観察される。

対物レンズ１１と結像レンズ１２の間の光路上にハーフミラー１７が配置されており、ハーフミラー１７による反射光路上に焦点検出系３０’が配置されている。焦点検出系３０’において、ＬＥＤ光源３１から発せられる測定光は、ビームスプリッター３２と集光レンズ３３’を通過し、ハーフミラー１７で反射されて観察光路にのせられ、対物レンズ１１によって被検体２１の表面に集光される。被検体２１で反射された測定光は、対物レンズ１１によって捉えられ、ハーフミラー１７で反射されて焦点検出系３０’に戻り、集光レンズ３３’により集光され、ビームスプリッター３２で反射された後、ビームスプリッター３４により二本のビームに分割される。分割された二本のビームは、それぞれ、被検体２１に共役な点Ｐの前後に配置された開口３５ａと３５ｂを介して、光検出器３６ａと３６ｂによって光量が検出される。信号処理部４１は、光検出器３６ａと３６ｂからの信号を比較し、信号の大小関係から合焦状態と焦点ずれの方向を判断し、焦点ずれがなくなるようにＺステージ１５を制御する。これにより焦点合わせが行われる。

この測定顕微鏡装置では、高さ測定は、被検体２１に照射される測定光の位置すなわち観察視野の中心で行われる。このため、被検体２１の高さ測定に先立ち、観察像を観察しながらＸＹステージ２２により被検体２１を移動させて、所望の測定個所を測定光の照射位置に合わせるアライメント作業が行われる。その位置において、焦点合わせが行われ、その際のＺステージ１５の移動量から高さ値が取得される。

焦点検出系３０’の測定光が見えにくい、あるいは不可視光であるために見えないなど、測定個所の判別が困難な状況では、特開２００３−１３１１１６号公報に開示されているように、測定個所が目視判別しやすいように測定光に指標を重ねて被検体２１に照射することも行われている。

また、ＣＣＤなどの撮像素子により画像を取り込んでモニタ画面に表示し、モニタ画面上において測定個所を指示させ、電動化されたＸＹステージにより被検体を移動して、指示された測定個所に観察視野中心を合わせて高さ測定を行うことも行われている。
特開２００３−１３１１１６号公報

従来の測定顕微鏡装置において、被検体像を観察しながらステージ移動によって測定個所を合わせる方法では、調整時に被検体像が移動することから、作業者は動く像を注視しながらステージ位置合わせを行うことになる。このため、測定点のアライメント作業は作業者に負担を強いる面倒な作業である。

電子部品や機械加工部品における構造の微細化は、一視野内で多くの高さ測定点を要求するようになっている。また測定対象は類似の形状を持つ場合が多い。このため、ステージ移動に伴って像が移動した際に、次の測定対象位置を見失ってしまうこともある。このように構造の微細化は、アライメント作業をより一層困難なものにしている。

さらに、構造の微細化は高倍観察下の測定を必要とする。これに伴って、被検体の実際の移動量は微小となる。このため、被検体を移動させるＸＹステージには、微小量を調整できる高精度なステージが必要となる。その結果、装置は高価なものとなってしまう。

また、モニタ画面上で測定個所を指示させる方法では、作業者の負担は軽減されるが、画像を取り込んで指示するための付加構成が大きい。また、ＸＹステージを電動化する必要がある。その結果、装置はかなり高価なものとなってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、測定点のアライメント作業を容易に行える安価な測定顕微鏡装置を提供することである。

本発明による測定顕微鏡装置は、被検体の近傍に配置される対物レンズを含む観察光学系と、前記被検体と前記対物レンズとを相対的に前記観察光学系の光軸に沿って移動させる移動手段と、前記対物レンズを介して被検体に測定光を照射するとともに前記被検体で反射された測定光に基づいて前記被検体に対する合焦を検出する焦点検出系と、前記被検体に対する前記測定光の照射位置を移動させる光偏向手段とを備えている。前記光偏向手段は、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置又は近傍に配置された２つのウェッジプリズムと、前記ウェッジプリズムをそれぞれ光軸周りに回転させる２つの回転機構と、前記回転機構を操作するための機械的な操作機構を備えている。前記操作機構は、二本の第一のバーと二本の第二のバーで構成されたリンク機構を含み、前記第一のバーは同一中心の周りに回転可能であり、前記第一のバーの他端部はそれぞれ前記第二のバーの一端部に回転可能に連結され、前記第二のバーの他端部は互いに回転可能に連結されている。前記操作機構はさらに、観察視野内における測定位置を指示するための指示部と、前記第一のバーの角度をそれぞれ回転機構に伝達する伝達機構とを有し、前記指示部は、第二のバー同士の連結部に設けられている。

本発明によれば、測定点のアライメント作業を容易に行える安価な測定顕微鏡装置が提供される。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態による測定顕微鏡装置を示している。図１に示されるように、本実施形態の測定顕微鏡装置は、被検体２１を水平移動させるＸＹステージ２２と、被検体２１を観察する観察光学系１０を有している。観察光学系１０は、被検体２１の近くに位置する対物レンズ１１と、対物レンズ１１と共に結像光学系を構成する結像レンズ１２と、対物レンズ１１と結像レンズ１２によって結像される像を目視観察するための接眼レンズ１３とを有している。

測定顕微鏡装置はさらに、焦点合わせのために対物レンズ１１を観察光学系１０の光軸に沿って上下移動させるＺステージ１５と、対物レンズ１１を介して被検体２１に測定光を照射するとともに被検体２１で反射された測定光に基づいて被検体２１に対する合焦を検出する焦点検出系３０と、焦点検出系３０と対物レンズ１１を光学的に結合するハーフミラー１７と、焦点検出系３０による検出結果に基づいてＺステージ１５を制御する信号処理部４１と、Ｚステージ１５による対物レンズ１１の移動量を測定する測定部４２とを有している。

ハーフミラー１７は、結像レンズ１２と対物レンズ１１の間に位置し、焦点検出系３０から入射する測定光を対物レンズ１１に方向付けるとともに、対物レンズ１１から入射する被検体２１で反射された測定光を焦点検出系３０に方向付ける。

焦点検出系３０は、測定光を発するＬＥＤ光源３１と、ＬＥＤ光源３１から発せられる測定光の発散ビームを収束ビームに変える集光レンズ３３と、ＬＥＤ光源３１から発せられる測定光と被検体２１で反射された測定光とを分離するビームスプリッター３２と、ビームスプリッター３２を経由した被検体２１で反射された測定光を分岐させるビームスプリッター３４と、ビームスプリッター３４によって分岐された光路上にそれぞれ配置された光検出器３６ａおよび３６ｂと、ビームスプリッター３４と光検出器３６ａおよび３６ｂとの間の光路上にそれぞれ配置された開口３５ａおよび３５ｂとを有している。

ビームスプリッター３２は、ＬＥＤ光源３１と集光レンズ３３の間の光路上に位置し、ＬＥＤ光源３１から発せられる測定光を透過する一方、被検体２１で反射された測定光を反射する。ビームスプリッター３４は、ビームスプリッター３２の反射光路上に位置し、被検体２１で反射された測定光を部分的に透過し部分的に反射する。開口３５ａは、対物レンズ１１の焦点に共役な点Ｐの前方に位置し、開口３５ｂは、対物レンズ１１の焦点に共役な点Ｐの後方に位置している。光検出器３６ａは、開口３５ａを通過した光を検出し、光検出器３６ｂは、開口３５ｂを通過した光を検出する。

さらに測定顕微鏡装置は、集光レンズ３３とハーフミラー１７の間の光路上に配置された２つのウェッジプリズム５１ａおよび５１ｂと、ウェッジプリズム５１ａおよび５１ｂをそれぞれ回転可能に保持している回転機構５２ａおよび５２ｂと、ウェッジプリズム５１ａおよび５１ｂとハーフミラー１７との間の光路上に配置されたリレーレンズ５５とを有している。

図１の測定顕微鏡装置において、被検体２１は、図示しない照明系によって照明され、対物レンズ１１と結像レンズ１２からなる結像光学系によって結像される。結像された被検体２１の像は接眼レンズ１３を介して目視観察される。

ＬＥＤ光源３１から射出された測定光は、ビームスプリッター３２と集光レンズ３３とウェッジプリズム５１ａおよび５１ｂとリレーレンズ５５とを通過し、ハーフミラー１７で反射され、対物レンズ１１によって集光され、被検体２１に照射される。被検体２１で反射された光は、対物レンズ１１に入射し、ハーフミラー１７で反射され、リレーレンズ５５とウェッジプリズム５１ａおよび５１ｂと集光レンズ３３とを通過し、ビームスプリッター３２で反射された後、ビームスプリッター３４によって分岐される。ビームスプリッター３４を透過した光は開口３５ａに達し、開口３５ａを通過した光が光検出器３６ａに入射する。ビームスプリッター３４で反射された光は開口３５ｂに達し、開口３５ｂを通過した光が光検出器３６ｂに入射する。

光検出器３６ａと３６ｂはそれぞれ入射した光の強度を反映した信号を出力する。信号処理部４１は、光検出器３６ａと３６ｂの出力信号を比較し、信号の大小関係から合焦状態を判断し、判断結果に基づいてＺステージ１５を駆動する。具体的には、信号処理部４１は、光検出器３６ａの出力信号の方が光検出器３６ｂの出力信号よりも小さい場合には、対物レンズ１１を被検体２１から遠ざけるようにＺステージ１５を駆動し、逆に光検出器３６ａの出力信号の方が光検出器３６ｂの出力信号よりも大きい場合には、対物レンズ１１を被検体２１に近づけるようにＺステージ１５を駆動し、光検出器３６ａと３６ｂの出力信号に差がない場合には、Ｚステージ１５を駆動しない。

ウェッジプリズム５１ａと５１ｂのおのおのは、図２に示されるように、微小な頂角φｗを持つプリズムであり、入射光線にわずかな偏角φ０を厚みの最大増加方向に与える。このプリズムが光軸周りに独立に回転されると、射出光の軌跡は半頂角φ０の円錐形となる。図３に示されるように、２つのウェッジプリズム５１ａと５１ｂは、光軸に沿って直列に並べられており、これらが光軸周りに独立に回転されると、φ０が小さい場合、射出光は半頂角２φ０の円錐形内の任意の方向に偏向され得る。

図４は、光軸に沿って見たウェッジプリズム５１ａと５１ｂからの射出光の偏角ベクトルを示している。図４において、ａとｂはそれぞれウェッジプリズム５１ａと５１ｂによる偏角ベクトルを、ｃは２つのウェッジプリズム５１ａと５１ｂによる合成の偏角ベクトルを示している。ウェッジプリズム５１ａと５１ｂによる偏角ベクトルａとｂは常にφ０の大きさを持ち、偏角ベクトルａとｂの和である合成の偏角ベクトルｃは、ウェッジプリズム５１ａと５１ｂの配置角θａとθｂに依存して、最大２φ０の範囲内で任意の値を持つことがわかる。

また、ウェッジプリズム５１ａと５１ｂは対物レンズ１１の瞳位置と共役な位置又は近傍に配置されている。このため射出光の偏角ベクトルｃは、瞳位置での光線角度すなわち被検体２１上での平面位置に相当する。例えば、ウェッジプリズム５１ａの配置角θａとウェッジプリズム５１ｂの配置角θｂが１８０度ずれている場合、射出光の偏角ベクトルｃの大きさは０となり、焦点検出系３０からの測定光は観察視野の中心に照射される。従って、観察視野の中心が高さ測定位置となる。ウェッジプリズム５１ａと５１ｂの配置角θａとθｂを変化させ、偏角ベクトルｃが大きさを持つことにより、焦点検出系３０からの測定光は被検体２１上での照射位置が変わり、高さ測定位置が移動される。

なお、本実施形態では、２φ０が観察視野の最外位置となるようにウェッジプリズム５１ａと５１ｂの頂角φｗが設定されている。従って、ウェッジプリズム５１ａと５１ｂの配置角θａとθｂを独立に変化させることにより、焦点検出系３０からの測定光の照射位置を観察視野範囲全域にわたり移動させることができる。

このため、被検体２１の像を観察しながら回転機構５２ａと５２ｂを操作してウェッジプリズム５１ａと５１ｂの配置角を変更することにより、測定光の照射位置すなわち高さ測定位置を観察視野内で容易に移動させることができる。従って、観察視野内の所望の個所で被検体２１の高さ測定を行うことができる。

本実施形態の測定顕微鏡装置では、測定点のアライメント作業の際に被検体２１の像が移動されることがなく、アライメント作業は、作業者が回転機構５２ａと５２ｂを操作して観察視野内における焦点検出系３０の測定光の照射位置を変えることによって行われる。従って、作業者はアライメント作業を少ない負担で容易に行える。

本実施形態によれば、非常に簡単な構成の付加によって測定点のアライメント作業を容易に行える測定顕微鏡装置が得られる。また、高倍観察時も移動操作をする必要がなく、そのため高精度なステージを必要としない。

＜第二実施形態＞
図５は、本発明の第二実施形態による測定顕微鏡装置を示している。図５において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。

本実施形態では、回転機構５２ａと５２ｂは電動によりウェッジプリズム５１ａと５１ｂを光軸周りに回転し得る。初期位置ではウェッジプリズム５１ａと５１ｂの配置角は一致している。

図５から分かるように、本実施形態の測定顕微鏡装置は、第一実施形態の測定顕微鏡装置の構成に加えて、ドライバ６１と演算部６２と入力部６３とを備えている。入力部６３は、観察視野内で測定位置を指示するための指示手段であり、例えばトラックボールやジョイスティックなどで構成される。演算部６２は、入力部６３の出力からそれぞれのウェッジプリズム５１ａと５１ｂの配置角を算出する手段であり、被検体２１に対する測定光の照射位置を入力部６３によって指示された測定位置に一致させるウェッジプリズム５１ａと５１ｂの配置角を算出する。ドライバ６１は、演算部６２で算出される配置角に従って回転機構５２ａと５２ｂを駆動し、ウェッジプリズム５１ａと５１ｂをその配置角に合わせる。

本実施形態では、入力部６３によって観察視野内における測定位置が指示値（ｘ，ｙ）として与えられ、この指示値は演算部６２に送られる。演算部６２は、入力された測定位置（ｘ，ｙ）に焦点検出系３０の測定光の照射位置を移動させるウェッジプリズム５１ａと５１ｂの配置角θａとθｂを算出する。

指示値（ｘ，ｙ）から配置角θａとθｂへの変換方法について図６を参照しながら説明する。図６は、図４と同じく、ウェッジプリズム５１ａと５１ｂからの射出光の偏角ベクトルを示している。ａとｂはそれぞれウェッジプリズム５１ａと５１ｂによる偏角ベクトルを示し、ｃは２つのウェッジプリズム５１ａと５１ｂによる合成の偏角ベクトルを示している。最外は｜ａ｜＋｜ｂ｜で正規化されている。

本実施形態においても、第一実施形態と同様に、２つのウェッジプリズム５１ａと５１ｂによって作られる最大の偏角２φ０が観察光学系１０の観察視野の最外位置に焦点検出測定点がくるよう、ウェッジプリズム５１ａと５１ｂのウェッジ角φｗが設定されている。

射出光の偏角ベクトルｃは終点が指示値（ｘ，ｙ）であり、これを極座標で示すと次のようになる。

Ｌ＝（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／Ｘ）
偏角ベクトルａとｂの長さは同じであるから、射出光の回転角θと配置角θａおよびθｂとの成す角△θは同じである。また、△θは図６から幾何学的に求められ、配置角θａとθｂは次のように表わされる。

△θ＝ａｒｃｃｏｓ（Ｌ） …（１）
θａ＝θ−△θ
θｂ＝θ＋△θ
演算部６２による処理のフローチャートを図７に示す。まず、入力部６３からの指示値（ｘ，ｙ）がサンプリングされる。サンプリングされた指示値（ｘ，ｙ）は極座標に変換され、原点からの距離Ｌが算出される。

Ｌ≠０の場合、（１）式に従って配置角θａとθｂが算出される。また、Ｌ＝０の場合、配置角θａとθｂがπずれた組み合わせは無限にあって特定できないため、θａは前回の値に設定され、θｂはθａ＋πに設定される。これにより、演算部６２によって指示値（ｘ，ｙ）を満たす配置角θａとθｂの組み合わせが算出される。

算出された配置角θａとθｂはドライバ６１を経由して回転機構５２ａと５２ｂに出力される。回転機構５２ａと５２ｂはウェッジプリズム５１ａと５１ｂの配置角をそれぞれ配置角θａとθｂに合わせる。

このフローは繰り返し行われる。作業者は単に観察視野内で被検体２１の像を観察しながら測定位置に測定光を移動させるように入力部６３を操作するだけで、測定光は指示値（ｘ，ｙ）通りに追従する。

本実施形態の測定顕微鏡装置では、測定点のアライメント作業の際に被検体２１の像が移動されることがなく、アライメント作業は、作業者が入力部６３を操作して観察視野内において焦点検出系３０の測定光の照射位置を指示することによって行われる。従って、作業者はアライメント作業を少ない負担で非常に容易に行える。

本実施形態によれば、小規模な構成の付加によって非常に容易に測定点のアライメント作業を行える測定顕微鏡装置が得られる。また、第一実施形態同様、高倍観察時も移動操作をする必要がなく、そのため高精度なステージを必要としない。

＜第三実施形態＞
本実施形態は、回転機構５２ａと５２ｂを操作するための機械的な操作機構に向けられている。この操作機構は、ウェッジプリズム５１ａと５１ｂの配置角を機械的に設定するものである。ウェッジプリズム５１ａと５１ｂによる測定光の照射位置の移動は第一実施形態と同様である。

図８〜図１０は、本発明の第三実施形態による操作機構を示している。図８〜図１０において、操作機構は、ウェッジプリズム５１ａと５１ｂに固定された円環形状のプーリー７１ａと７１ｂと、回転可能に支持されたプーリー７３ａおよび７３ｂと、プーリー７１ａおよび７１ｂとプーリー７３ａおよび７３ｂの間にそれぞれかけられたベルト７２ａおよび７２ｂと、プーリー７３ａおよび７３ｂにそれぞれ固定されたバー７４ａおよび７４ｂと、バー７４ａおよび７４ｂにそれぞれ連結されたバー７５ａおよび７５ｂとを有している。

プーリー７１ａと７１ｂは同中心に配置され、プーリー７３ａと７３ｂもまた同中心に配置されている。プーリー７３ａと７３ｂはそれぞれプーリー７１ａと７１ｂと同じ径を有している。従ってプーリー７３ａと７３ｂの回転はそれぞれベルト７２ａと７２ｂによってプーリー７１ａと７１ｂに増幅も減衰もされることなくそのまま伝えられる。

バー７４ａと７４ｂは、端部がそれぞれプーリー７３ａと７３ｂに固定されており、プーリー７３ａと７３ｂの回転中心を中心として旋回し得る。つまりバー７４ａと７４ｂは同一中心の周りに回転可能である。バー７４ａと７４ｂの他方の端部はそれぞれリンクによってバー７５ａと７５ｂの端部に回転可能に連結されており、バー７５ａと７５ｂの他方の端部はリンクによって互いに回転可能に連結されている。四本のバー７４ａと７４ｂと７５ａと７５ｂの両端部にある回転軸間の距離は同一である。バー７５ａと７５ｂ同士の連結部にはノブ７６が設けられている。

四本のバー７４ａと７４ｂと７５ａと７５ｂは井桁状に組まれたリンク機構を構成しており、これによりノブ７６は図８〜図１０に示された円７７の内部の範囲内を自由に移動され得る。ノブ７６の移動に応じてプーリー７３ａと７３ｂが回転され、プーリー７３ａと７３ｂの回転はそれぞれベルト７２ａと７２ｂを介してプーリー７１ａと７１ｂに伝えられる。つまり、プーリー７３ａと７３ｂとベルト７２ａと７２ｂとプーリー７１ａと７１ｂはそれぞれバー７４ａと７４ｂの角度を回転機構５２ａと５２ｂに伝達する伝達機構を構成している。

プーリー７１ａと７１ｂに固定されたウェッジプリズム５１ａと５１ｂのウェッジ方向（厚みの最大増加方向）はバー７４ａと７４ｂに平行に設定されている。さらにウェッジプリズム５１ａと５１ｂのウェッジ方向はそれぞれバー７４ａと７４ｂの基端（プーリー７３ａと７３ｂとの固定端）から先端（バー７５ａと７５ｂとの連結端）に向かう方向と同じ向きになるように設定されている。

この操作機構において、プーリー７３ａと７３ｂの回転中心を点Ｏ、バー７４ａとバー７５ａの連結点を点Ａ、バー７４ｂとバー７５ｂの連結点を点Ｂ、バー７５ａとバー７５ｂの連結点を点Ｃとすると、点Ｏに対する点Ａと点Ｂと点Ｃの位置はそれぞれ図４の偏角ベクトルａとｂとｃに相当する。すなわち、ノブ７６を移動させることは合成の偏角ベクトルｃを入力することに相当し、バー７４ａと７４ｂの方向が分解された偏角ベクトルａとｂに相当する。バー７４ａと７４ｂの方向はそれぞれウェッジプリズム５１ａと５１ｂのウェッジ方向と同じに設定されているので、ノブ７６の移動に追従して、ウェッジプリズム５１ａと５１は、ノブ７６の位置に対応する方向と大きさの偏角を発生させる配置角θａとθｂにそれぞれ設定される。

すなわち、本実施形態の操作機構では、ノブ７６の可動範囲である円７７は観察視野に相当し、円７７の範囲内におけるノブ７６の位置は観察視野内における焦点検出系３０の測定光の照射位置に相当する。つまり、ノブ７６は、観察視野内における焦点検出系３０の測定光の照射位置を指示する指示部として機能する。

従って、本実施形態の操作機構を適用した測定顕微鏡装置では、測定点のアライメント作業の際に被検体２１の像が移動されることがなく、アライメント作業は、作業者がノブ７６を操作して円７７の範囲内におけるノブ７６の位置を指示することによって行われる。従って、作業者はアライメント作業を少ない負担で非常に容易に行える。

［変形例］
図１１は本実施形態の操作機構の変形例を示している。本変形例の操作機構は、図８〜図１０に示した操作機構に加えて、てこ部を有している。てこ部は、任意の方向に傾斜可能な操作棒８１を有している。操作棒８１は、中間部分に球状部８２を有し、球状部８２はジョイント８３に自由に回転可能に支持されている。その結果、操作棒８１は任意の方向に傾斜し得る。また操作棒８１は球状の下端部８４を有し、この下端部８４はノブ７６に形成された球状の凹部７６ａに係合している。その結果、操作棒８１の傾斜方向と傾斜角度に応じてノブ７６の位置が調整され、観察視野内における焦点検出系３０の測定光の照射位置が調整される。

この変形例では好ましくは、ウェッジプリズム５１ａと５１ｂのウェッジ方向はそれぞれバー７４ａと７４ｂの基端（プーリー７３ａと７３ｂとの固定端）から先端（バー７５ａと７５ｂとの連結端）に向かう方向と逆の向きになるように設定されているとよい。これにより、操作棒８１の上端部８５の位置が、上から見て、観察視野内における焦点検出系３０の測定光の照射位置と同じになり、操作性が向上する。

アライメント作業における作業者の手の動きは、てこ比（球状部８２の中心を基準にして操作棒８１の上側部分に対する下側部分の比）に従って減衰されてノブ７６に伝えられる。このため、アライメント作業を精度良く行える。

例えば、本第三実施形態、および変形例において、プーリー７３ａ、７３ｂとプーリー７１ａ、７１ｂは同じ径で構成されているが、プーリー７３ａ、７３ｂに対して、プーリー７１ａ、７１ｂを異なる径としてもよい。この場合、プーリー７１ａ、７１ｂの回転範囲が視野に相当する範囲となるように支持点７６の可動範囲に制限を設けるとなお良い。

また、第一実施形態から第三実施形態では、ウェッジプリズム５１ａと５１ｂのウェッジ角φｗは観察視野の最外位置に焦点検出測定点がくるように設定されているが、これに限らず、観察視野の最外位置より内側となるように設定し、光学系収差のより少ない範囲で高精度な測定に使用することもできる。

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。

本発明の第一実施形態による測定顕微鏡装置を示している。 図１に示されたウェッジプリズムのおのおのによって入射光線に与えられる偏角を示している。 図１に示された２つのウェッジプリズムによって入射光線に与えられる偏角を示している。 光軸に沿って見たウェッジプリズムからの射出光の偏角ベクトルを示している。 本発明の第二実施形態による測定顕微鏡装置を示している。 図４と同じく、ウェッジプリズムからの射出光の偏角ベクトルを示している。 図５に示された演算部による処理のフローチャートを示している。 本発明の第三実施形態による操作機構を示している。 図８の操作機構において別の配置角の状態を示している。 図８の操作機構においてさらに別の配置角の状態を示している。 本発明の第三実施形態の操作機構の変形例を示している。 自動焦点検出機能を有する測定顕微鏡装置の従来例を示している。

符号の説明

１０…観察光学系、１１…対物レンズ、１２…結像レンズ、１３…接眼レンズ、１５…Ｚステージ、１７…ハーフミラー、２１…被検体、２２…ＸＹステージ、３０…焦点検出系、３０’…焦点検出系、３１…ＬＥＤ光源、３２…ビームスプリッター、３３…集光レンズ、３３’…集光レンズ、３４…ビームスプリッター、３５ａ…開口、３５ｂ…開口、３６ａ…光検出器、３６ｂ…光検出器、４１…信号処理部、４２…測定部、５１…ウェッジプリズム、５１ａ…ウェッジプリズム、５１ｂ…ウェッジプリズム、５２ａ…回転機構、５２ｂ…回転機構、５５…リレーレンズ、６１…ドライバ、６２…演算部、６３…入力部、７１ａ…プーリー、７１ｂ…プーリー、７２ａ…ベルト、７２ｂ…ベルト、７３ａ…プーリー、７３ｂ…プーリー、７４ａ…バー、７４ｂ…バー、７５ａ…バー、７５ｂ…バー、７６…ノブ、７６ａ…凹部、７７…円、８１…操作棒、８２…球状部、８３…ジョイント、８４…下端部、８５…上端部。

Claims (3)

1. 被検体の近傍に配置される対物レンズを含む観察光学系と、
   前記被検体と前記対物レンズとを相対的に前記観察光学系の光軸に沿って移動させる移動手段と、
   前記対物レンズを介して被検体に測定光を照射するとともに前記被検体で反射された測定光に基づいて前記被検体に対する合焦を検出する焦点検出系と、
   前記被検体に対する前記測定光の照射位置を移動させる光偏向手段とを備え、
   前記光偏向手段は、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置又は近傍に配置された２つのウェッジプリズムと、前記ウェッジプリズムをそれぞれ光軸周りに回転させる２つの回転機構と、前記回転機構を操作するための機械的な操作機構を備え、前記操作機構は、二本の第一のバーと二本の第二のバーで構成されたリンク機構を含み、前記第一のバーは同一中心の周りに回転可能であり、前記第一のバーの他端部はそれぞれ前記第二のバーの一端部に回転可能に連結され、前記第二のバーの他端部は互いに回転可能に連結されており、前記操作機構はさらに、観察視野内における測定位置を指示するための指示部と、前記第一のバーの角度をそれぞれ回転機構に伝達する伝達機構とを有し、前記指示部は、第二のバー同士の連結部に設けられている、測定顕微鏡。
2. 前記焦点検出系による検出結果に基づいて前記移動手段を制御する制御手段をさらに備えている、請求項１に記載の測定顕微鏡装置。
3. 前記光偏向手段は、観察視野内における測定位置を指示するための指示手段と、指示手段の出力からそれぞれのウェッジプリズムの配置角を算出する演算手段とをさらに備えている、請求項１に記載の測定顕微鏡装置。

Images