特開 2016-114909 顕微鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-114909(P2016-114909A)

(43)【公開日】2016年6月23日

(54)【発明の名称】顕微鏡

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/00 20060101AFI20160527BHJP

   G02B 7/28 20060101ALI20160527BHJP

【ＦＩ】

   G02B21/00

   G02B7/28 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-255912(P2014-255912)

(22)【出願日】2014年12月18日

(71)【出願人】

【識別番号】501193218

【氏名又は名称】株式会社 清原光学

(74)【代理人】

【識別番号】100087446

【弁理士】

【氏名又は名称】川久保 新一

(72)【発明者】

【氏名】清原 元輔

(72)【発明者】

【氏名】清原 耕輔

(72)【発明者】

【氏名】野口 正人

【テーマコード（参考）】

2H052

2H151

【Ｆターム（参考）】

2H052AB01

2H052AD06

2H052AD32

2H052AF14

2H151AA11

2H151CB04

2H151CB20

(57)【要約】

【課題】顕微鏡において、対物レンズとステージとの相対的高さを変えずに、ピント合わせをすることによって、ピント合わせの時間を短縮することができる顕微鏡を提供することを目的とする。
【解決手段】光軸上で、接眼レンズまたは受光素子と対物レンズとの間、または、対物レンズと被検物との間に、平行平面を具備し、しかも、空気の屈折率と異なる屈折率を具備する媒体であって、プレパラート以外の媒体を有することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

顕微鏡において、
光軸上で、接眼レンズまたは受光素子と対物レンズとの間、または、対物レンズと被検物との間に、平行平面を具備し、しかも、空気の屈折率と異なる屈折率を具備する媒体であって、プレパラート以外の媒体を有することを特徴とする顕微鏡。

【請求項2】

請求項１において、
上記媒体は、互いに異なる屈折率を具備する複数の媒体で構成され、
上記複数の媒体を一平面上に載置する板部材と；
上記複数の媒体を上記一平面上で移動する移動手段と；
を有するであることを特徴とする顕微鏡。

【請求項3】

請求項２において、
上記移動手段は、上記複数の媒体を一平面上で回転または往復動する手段であることを特徴とする顕微鏡。

【請求項4】

請求項２において、
上記顕微鏡の結像面に設置されている受光素子と；
上記被検物からの光が上記受光素子に射入することを許容するシャッターと；
上記複数の媒体の移動に同期して、上記シャッターを切る同期手段と；
を有することを特徴とする顕微鏡。

【請求項5】

請求項１において、
上記媒体は、ガラスであることを特徴とする顕微鏡。

【請求項6】

請求項１において、
上記媒体は、液晶であり、上記液晶の屈折率を変化させる屈折率変化手段を有することを特徴とする顕微鏡。

【請求項7】

請求項６において、
上記顕微鏡の結像面に設置されている受光素子と；
上記被検物からの光が上記受光素子に射入することを許容するシャッターと；
上記屈折率変化手段による上記液晶の屈折率の変化に同期して、上記シャッターを切る同期手段と；
を有することを特徴とする顕微鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、顕微鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の顕微鏡において、ピント合わせをする場合、被検物を載置するステージと、対物レンズとの間の距離を調整して、ピント合わせする（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００−９８２５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、自動的にピント合わせするオートフォーカス装置には、モータが使用され、このモータで対物レンズの高さまたはステージの高さを変化させ、ピントが合った位置で、対物レンズまたはステージの移動を停止する。

【0005】

オートフォーカス装置を使用する場合、対物レンズまたはステージの高さを移動するモータは、対物レンズまたはステージの位置を移動できるだけのパワーを必要とする。したがって、ピント合わせにある程度の時間がかかり、迅速性が低下するという問題がある。

【0006】

本発明は、顕微鏡において、対物レンズとステージとの相対的高さを変えずに、ピント合わせをすることによって、ピント合わせの時間を短縮することができる顕微鏡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】

【0007】

本発明の顕微鏡は、光軸上で、接眼レンズまたは受光素子と対物レンズとの間、または、対物レンズと被検物との間に、平行平面を具備し、しかも、空気の屈折率と異なる屈折率を具備する媒体であって、プレパラート以外の媒体を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、顕微鏡において、対物レンズとステージとの相対的高さを変えずに、ピント合わせをすることによって、ピント合わせの時間を短縮することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例１である顕微鏡１００を示す正面図である。

【図2】本発明の実施例２である顕微鏡２００を示す斜視図である。

【図3】本発明の実施例３である顕微鏡３００を示す斜視図である。

【図4】本発明の実施例４である顕微鏡４００を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

発明を実施するための形態は、以下の実施例である。

【実施例1】

【0011】

図１は、本発明の実施例１である顕微鏡１００を示す正面図である。

【0012】

顕微鏡１００は、ステージ１０と、対物レンズ４０と、ガラスＧ１と、ＣＣＤ５０とを有する。

【0013】

ステージ１０は、被検物２０を載置し、この被検物２０の上にプレパラート３０を載せて被検物２０の拡大像を視認する。

【0014】

ガラスＧ１は、平行平面を具備し、しかも、空気の屈折率と異なる屈折率を具備する媒体である。また、ガラスＧ１は、図示しない移動手段によって、図１の矢印で示す移動方向Ｄ１に沿って、水平に平行移動する。

【0015】

ＣＣＤ５０は、その受光面５１に被検物２０の拡大像が結像し、この結像を電気信号に変換する。

【0016】

つまり、実施例１の顕微鏡１００は、光軸Ａ１上で、接眼レンズまたは受光素子と対物レンズ４０との間、または、対物レンズ４０と被検物２０との間に、平行平面を具備し、しかも、空気の屈折率と異なる屈折率を具備する媒体であって、プレパラート以外の媒体を有する。

【0017】

次に、実施例１の動作について説明する。

【0018】

まず、図１において、ガラスＧ１が存在していない場合、被検物２０の図１中、上面部分にピントが合っていたとする。

【0019】

被検物２０として、たとえばＩＣウェハーを使用し、この直径が３０ｃｍであったとする。ＩＣウェハーの直径が３０ｃｍ程度であり、その縁で支持すると、ＩＣウェハーの中央部分がやや凹み、たとえば数μｍ程度凹み、全体が湾曲する。この状態で、顕微鏡１００を介してＩＣウェハーの表面を観察する場合、まず、ＩＣウェハーの縁部分を視認するために、対物レンズ４０の高さを調整することによって、ピントを合わせる。

【0020】

次に、ＩＣウェハーの中心に向かって視認するために、ＩＣウェハーを載置しているステージ全体をＸ−Ｙ方向に手動等で移動し、ＩＣウェハーの中心が対物レンズ４０の真下に来るように、ＩＣウェハーを相対的に移動する。この移動に伴って、ピントが次第に合わなくなる。これは、ＩＣウェハーの縁部分までの距離よりも、ＩＣウェハーの中心に近い部分までの距離が長くなるためにピントが合わなくなる。

【0021】

ここで、対物レンズ４０の高さを調整するのではなく、対物レンズ４０とＣＣＤ５０の受光面５１との間の光路中に、ガラスＧ１を挿入する。これによって、対物レンズ４０を経由した被検物２０からの光が、ガラスＧ１によって屈折し、焦点距離が長くなる。このときに、ＩＣウェハーの中心に近い部分までの距離が長くなっているので、ＩＣウェハーの中心部分のピントが合う。これによって、対物レンズ４０の高さを調整せずに、ピントを合わせることができる。

【0022】

この場合、対物レンズ４０を光軸Ａ１方向に移動してピントを合わせようとすると、対物レンズ４０が重いので、ピントが合うまでの時間が長くなる。一方、顕微鏡１００では、光路中にガラスＧ１を挿入することによって、ピントを合わせ、しかもガラスＧ１が比較的、軽いので、ピントが合うまでの時間が短い。

【0023】

つまり、ガラスＧ１を図１に示すように、対物レンズ４０とＣＣＤ５０の受光面５１との間であって、光路中に存在させると、ガラスＧ１の屈折率が空気の屈折率よりも大きいので、被検物２０の図１中、下面部分にピントが合う。つまり、顕微鏡１００では、対物レンズ４０の高さを調整せずに、ピント位置を変化することができる。すなわち、焦点深度を変化させることができる。なお、ガラスの屈折率は、通常、１．４〜２．４である。また、対物レンズ４０よりもガラスＧ１が軽いので、対物レンズ４０を移動させるよりも、ガラスＧ１を移動させる場合の方が容易かつ迅速である。

【0024】

実施例１では、対物レンズ４０とＣＣＤ５０の受光面との間の光路中で、ガラスＧ１を挿抜するようにしているが、このようにする代わりに、対物レンズ４０と被検物２０との間の光路中で、ガラスＧ１を挿抜するようにしてもよい。

【実施例2】

【0025】

図２は、本発明の実施例２である顕微鏡２００を示す斜視図である。

【0026】

顕微鏡２００は、図１に示す顕微鏡１００においてガラスＧ１の代わりに、回転板６０を設けた実施例である。

【0027】

回転板６０は、厚さが互いに異なる同じ素材のガラスＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を同心円上に設けた板であり、図示しない回転手段によって、上記同心円の回転中心６１を中心として回転される。この場合、モータ等で回転するようにしてもよく、人間が手で回転するようにしてもよい。

【0028】

このように、回転板６０を回転することによって、光軸Ａ１上に、ガラスＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４のどれかが、光軸Ａ１を横切ることによって、被検物２０の拡大像がＣＣＤ５０の受光面５１に送られ、ガラスＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４のうちで光軸Ａ１を横切る位置に存在しているガラスの屈折率に応じて、被検物２０のいずれの高さに対応する部分にピントが合う。

【0029】

顕微鏡２００では、回転板６０を回転するだけで、光路中の屈折率を変えることができる。これによってピントを合わせているので、ピントを合わせるための焦点距離を多段階で調節することができ、その焦点距離調整作業が容易である。

【0030】

なお、ガラスＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を互いに異なる厚さにして、ガラスＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の素材が異なっても屈折率が互いに同じであってもよい。さらい、ガラスＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を互いに同じ厚さにして、ガラスＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の屈折率が互いに異なるようにしてもよい。

【0031】

ここで、回転板６０に目印または小さな透孔を、ガラスＧ１〜Ｇ４の位置とは別に設け、この目印または透孔を、図示しないセンサが検出し、センサが検出した位置に応じて、図示しないシャッターを切るようにすれば、ガラスＧ１〜Ｇ４のいずれかが光軸Ａ１を横切るタイミングに同期してシャッターを切ることができる。

【0032】

そのシャッターを切ったときの画像がボケていたとしても、他のタイミングでシャッターを切った場合の画像のピントが合っていれば、その画像を採用するようにすればよい。

【0033】

なお、回転板６０に、４枚のガラス以外の複数のガラスを設けるようにしてもよい。また、回転板６０に２つの透孔を設け、一方の透孔に１枚のガラスを設け、他方の透孔にはガラスを設けずに透孔のままとしてもよい。

【0034】

実施例２では、対物レンズ４０とＣＣＤ５０の受光面との間の光路中で、回転板６０のガラスＧ１〜Ｇ４を通過させるようにしているが、このようにする代わりに、対物レンズ４０と被検物２０との間の光路中で、回転板６０のガラスＧ１〜Ｇ４を通過させるようにしてもよい。

【実施例3】

【0035】

図３は、本発明の実施例３である顕微鏡３００を示す斜視図である。

【0036】

顕微鏡３００は、顕微鏡２００において、回転板６０の代わりに、移動板７０を設けた実施例である。

【0037】

移動板７０は、厚さが互いに異なるガラスＧ１、Ｇ２を一平面上に設けた板であり、図示しない移動手段によって、移動板７０を、図３中、左右に往復動される。

【0038】

このように、移動板７０を往復動することによって、ガラスＧ１、Ｇ２のどちらかが、光軸Ａ１を横切ることによって、被検物２０の拡大像がＣＣＤ５０の受光面に送られ、ガラスＧ１、Ｇ２のうちで光軸Ａ１を横切る位置に存在しているガラスの屈折率に応じて、被検物２０のどれかの高さ位置でピントが合う。

【0039】

ここで、回転板６０に目印または小さな透孔を、ガラスＧ１、Ｇ２の位置とは別に設け、この目印または透孔を、図示しないセンサが検出し、センサが検出した位置に応じて、図示しないシャッターを切るようにすれば、ガラスＧ１、Ｇ２のどっちかが光軸Ａ１を横切るタイミングに同期してシャッターを切ることができる。また、あるタイミングでシャッターを切ったときの画像がボケていたとしても、他のタイミングでシャッターを切ったときの画像のピントが合っていれば、その画像を採用するようにすればよい。

【0040】

なお、ガラスＧ１、Ｇ２を互いに同じ厚さにして、ガラスＧ１、Ｇ２の屈折率を互いに異ならせるようにしてもよい。また、ガラスＧ１、Ｇ２を互いに異なる厚さにして、ガラスＧ１、Ｇ２の屈折率を互いに同じにするようにしてもよい。

【0041】

実施例３では、対物レンズ４０とＣＣＤ５０の受光面との間の光路中で、ガラスＧ１、Ｇ２を挿抜するようにしているが、このようにする代わりに、対物レンズ４０と被検物２０との間の光路中で、ガラスＧ１、Ｇ２を挿抜するようにしてもよい。

【0042】

実施例１〜３では、屈折率を変化させる部材としてガラスを使用しているが、平行平面を具備し、しかも、空気の屈折率と異なる屈折率を具備し、光を透過する媒体であれば、ガラス以外の部材を使用するようにしてもよい。

【実施例4】

【0043】

図４は、本発明の実施例４である顕微鏡４００を示す斜視図である。

【0044】

顕微鏡４００は、顕微鏡２００において、回転板６０の代わりに、液晶８０と印加電圧制御手段８１とを設けた実施例である。

【0045】

液晶８０は、印加電圧を変えると、それを通過する光の屈折率が変わる。そして、印加電圧制御手段８１が発生する電圧の値を変えることによって、液晶８０の印加電圧が変わり、液晶８０を通過する光の屈折率が変化する。ここで、被検物２０の拡大像がＣＣＤ５０の受光面に送られ、このときの屈折率に応じて、被検物２０のどの高さかの部分にピントが合う。

【0046】

ここで、印加電圧制御手段８１が出力する電圧に応じて、図示しないシャッターを切るようにすれば、出力電圧に同期して、シャッターを切ることができる。つまり、屈折率変化手段による液晶８０の屈折率の変化に同期して、上記シャッターを切る同期手段を設ければよい。

【0047】

あるタイミングでシャッターを切ったときの画像がボケていたとしても、他のタイミングでシャッターを切ったときの画像のピントが合っていれば、その画像を採用するようにすればよい。

【0048】

実施例４では、対物レンズ４０とＣＣＤ５０の受光面との間の光路中に、液晶８０を設けているが、このようにする代わりに、対物レンズ４０と被検物２０との間の光路中で、液晶８０を設けるようにしてもよい。

【0049】

また、対物レンズ４０とＣＣＤ５０の受光面との間の光路中と、対物レンズ４０と被検物２０との間の光路中との双方に、ガラスＧ１を設けるようにしてもよい。さらに、双方の光路中に、回転板６０を設けるようにしてもよく、双方の光路中に、移動版７０を設けるようにしてもよく、双方の光路中に液晶８０を設けるようにしてもよい。

【0050】

そして、上記各実施例において、受光素子５０の代わりに、人間が視認するための接眼レンズを設けるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0051】

１００、２００、３００、４００…顕微鏡、
１０…ステージ、
２０…被検物、
４０…対物レンズ、
６０…回転板、
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４…ガラス、
７０…移動板、
８０…液晶。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】