JPS5990813A - 落射型顕微鏡 - Google Patents

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】 本発明は反射物体の微細な凹凸構造を位相差法により観
桜することのできる落射照明型顕微鏡に関する、 反射物体の倣細な凹凸構造を可視化する装置としては、
従来代表的なものとして落射型微分干渉顕微鏡があるが
、これは物体上の凹凸の相対址ではなく変化率を見るの
に適しており、値段も商価である。一般に、凹凸の微細
な相対箪を見る（こは位相差法が適している。

位相差法の原理は、透過型顕微鏡を例にとって説明ずれ
ば、コンテンサーレンズの前側焦点位ｊ（４１−なわち
照明系中の開（］紋り位置にリング絞りを設け、コンテ
ンサーレンズと対物レンズとに関してこのリング絞りと
共役な位置すなわち対物レンズの射出瞳位置にリンク状
の位相板及び吸収膜を設け、こイ１．　ｔこより物体面
を通過するｉげ接光の強度を弱め、かつ物体面で生ずる
回折光との位相を合せ、両光線を干渉させることによっ
て不透明物体を可視化するものである、女は、開口絞り
面上の開口部と共役な位置に位相板と吸収膜とを設けｌ
、Ｃければならない、ところが、落射型顕微鏡では透過
型と異なり対物レンズがコンデンサーの役目も兼ねてい
るため、照明光も結像光も両方が対物１／ンズの瞳面を
通過する、したがって、落射型順微鏡では位相差法で要
求される照明光の確保と位相板及び吸収膜の配置ｄとを
対物レンズの瞳面上で同時に満だ１−ことは不可能であ
る、この問題を解決１−るにはリレーレンズを加えるこ
とによって像面より手前に対物１／ンズの１ｌｉｎの共
役像を作り、そこに位相板及び吸収膜を設けれはよいが
、レンズ枚数の増）ｉｎや鋭筒長の寸法的制約などの離
点かあり、複雑な構成にならさなな得ない。

本発明の目的は、反射物体の微細な凹凸構造を位相差法
により観察することのできる詐１」単な＋１４成の落躬
型顕微腕を提供することにある、本発明は開［］絞りの
像を半透過部材を介して対物レンズの瞳面上に投影する
ためのフィールドレンズを有し、半透過部材及び該対物
レンズを介して被検物体へ照明光を供給し得る落射照明
型顕微鏡において、前記開口絞りの位置に該開口絞り面
上で光軸と交わる中心点に関して非点対称形状の開口部
を有する遮光板を設けるときもに、前記対物レンズのに
面上に、該−面一ヒで前記開口絞りの開口部と共役な領
域に対して相補的な領域に所定の位相膜及び吸収膜を・
ｆｌする位相板を配置４シたものである。

換計１−るｌ、Ｃら（才、対物レンズの瞳面な互いに非
点対称な形状の領吠に分割し、一方の領域に位相板とし
ての位相吸収膜を形成し、残る相補的な領域からのみＩ
ＩＫ明元が通過−１６ように、この相補的な領域と相似
形状すなわち、非点対称形状θ）開ロ部ケ有する遇ｙｔ
板を照明系中の開口絞り位置に配置したものである。

こＣで、遮光板が有する非点対称形状の開［」部とは、
既）し根をその中心す／λわぢ光軸との父点な回転中心
として１８０°　回転しても開口部かもとの開１」部と
重複しないような形状の開［」部な意味する。そして望
才しくは、遮光板を１８０°　回転した状態の開口部上
回転しない状態の開口部とが互い（こ相補的となるよう
な形状である、以ド本発明を実施例に基づいて説明１−
る。第１図は本発明による落射照明型顕微鏡の一実施ｊ
＋Ｉ　Ｑ’）構成を示す光路図である。半透過面（１）
を介して供給される照明光は対物レンズ（■、Ｏ）を）
１１つて被、１矢’ｌ”２１体（０）を照明し、対物レ
ンズ（Ｌｏ　）により物体（０）の１象（１１か形成さ
イ１．る。ここで、照明系番こ８け６１ｊＦＪ　Ｌｌ　
級’ｉ　（２１及び視野絞り（３）に一ついてＱ）各共
役関係は周知のとおりである。詳述１れは、光１．（８
１から発７４イ）　Ｊｊ（Ｂ明光は、東）Ｌレンズ（Ｊ
＝）　　により開口絞り（２）の位（鉦ζこ集光され、
さらにフィールドレンズ（Ｌ２　）により半透過面（１
）を介して対物レンズ（１，。）Ｃ”）ｌｌｌｉ而゛Ｊ
面わち光源側焦点面（Ｆ’ｌ上に集光される。これによ
りいわゆるケーラー照明が達成され、ｆｌ（ｉ明光のＩ
ＪＪるさは開口絞り（２）の口径を変えることにＪ、す
Ｒｏｌｌ　１ｊ１１１され也）。才だ、視野絞り（３）
はフィー７ｋｌ・レンズ（Ｌり及び対物レンズ（Ｌｏ）
ｌコより半透】１逸聞（１）をづｒして物体細土に投影
され、視野絞り（３）の開１コを変えることにより照明
可成（視野）を変えるＣとができる。すなわち１．集光
レンズ（■、＋Ｎこｌ、Ｓ＆ｌ　１．　Ｃ元隊（８１と
開口絞り（２）とが共役でア”）　ｓ　　フィールドレ
ンズ（１，１）に関して開口絞り（２）と対・拗レンズ
（Ｌ、）のｘ源側−面（Ｆ’）とが共役でδう外そしこ
、フィールドレンズ（Ｌ、）と対物レンズ（Ｌｏ）とを
こ関して、視野絞り（３）と物体（０）とが共役である
。

このような基本構成においで、開口絞６）（２＋の位置
には第２図に示１ごときａ元板（４）か配ｍｌさイ′１
．ている。第２図は第１図における遮光板（４）のＩＩ
　−１１矢視平面図であり、図示のごとく遮光板（４）
は九軸瘉こ相当する中心九番こ半円状の輪帯開口（４ａ
）を有している。才だ、対物レンズ（Ｌｅ）　　の光源
側瞳位置（焦点向）Ｆには第３図に示すごとき位相板（
５）か配置され°Ｃいる。第３図は駆１図における位相
板（５）のｉＬ　−Ｉｌｌ矢視平面図であり、図示のご
とく、元ｌｌｌ１ｊ１に相当する中心外の半円状輪帯領
域（５ｂ）には所定の位相膜及び吸収膜が形成されてお
り、その余の領域は透明台こ形成さａｔでいろ。そして
、開口絞り（２）と対物レンズ（Ｌ＠　）の１（Ｆｌと
は前述したとおり共役であるから、遮光板（４）の半円
状輪帯開口（４ａ）の像は位相板（５）の位相膜及び吸
収膜が形成さ２１．た半円状輪帯開口（５ｂ）と相補的
な半円状輪帯領域（５ａ）上に結像される。

従って、光源（８１から供給され集光し／ス（Ｉ、Ｉ）
により遮光板（４）の開口（４ａ月こ集光される光束ハ
、フィールドレンズ（Ｌ茸）により半透過鏡（１１馨弁
じて位相板（５）上の透明な半円状輪（！頭載（５ａ）
上に集光され、対物レンズ（Ｌ・）を通って１吻体向ｌ
こ達−Ｊる、このような照明光の光路は第１図中で斜線
部によって表わされている。

連）′に板（４）の半円状輪帯開口部（４ａ）を通り対
ｌ吻１／ノズの１鑵而（ｆ’ｌ上で集光されて物体。）
に達する光束は、物体（ＯＪで反射された後対物レンズ
（Ｌ６）の作用により書ひＩ−面（Ｆｔ上に集光され４
）。

ここで、瞳面（Ｆ’）上では光軸と父ゎる中心点に関し
て互いに点対称な１立置が対物レンズ（Ｌ、）及び物体
（０）での反射に関して相互に共役となっており、従っ
て、巣３図に示した位相板（５）上において、透明な半
円状輪帯領域（５ａ）がこれと相補的な半円状輪帯領域
（５ｂ）と共役である。このため物体像（Ｉ＋の形成に
寄与１°る物体面からの直接反射ｙｔ束は全て位相板（
５）上の位相、吸収膜が形成された半円状輪帯領域を通
過し、ここで所定の位相差を力１１えらイ１．るととち
にＭｒ定強１こまで減衰される。

ぞしてこの１０接反射）Ｉ＝Ｉｉ、　（Ｉｙｔｒ体面で
の微小凹凸によって生じ位相板（５ｊの位相・吸収領域
（５ｂ）以外を通過する回折光と干接し、像面（１）上
−と物体の微小凹凸による位相差ζこＬｌ−１、じた濃
度差を有する物体１象が形成される。この像が位相差法
をこよる所望の物体像に外ならない。

上記実施例では対物レンズの一面上での輪帯領域を１８
０°づつ２分割して照明光の光路と観察光の光路とを区
分したため、いわゆる斜光照明となり物体像には若干の
立体感が加味される。立体感な必要としない場合には、
斜光照明を避ける描成とイればよい。このための実施例
における遮光板及び位相板の平面図を第４図Ａ及び第４
図Ｂに示す。第４図Ａに示した遮光板４は光軸と交わる
その中心点を中心きする輪帯を６０’づつの等しい角度
間隔で分割する３つの部分輪帯状開口（４１ａ、　　４
２　ａ、　　４３　ａ　）を有している。そして、第４
図Ｂに示した位相板（５）は、元軸と交わる中心点を中
心とする輪帯を６０°づつの等しい角度間隔で分割する
ように３つの位相・吸収領域（５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ
）をＭしている。従って、遮光板（４）の像がフィール
ドレンズ（ｔｘ）＋こより位相板（り）上に投影さイ１
．るので、遮光板（４）の部分輪帯開口（４１ａ、４２
ａ、４３ａ）を通る照明光は位相板（５）上で位相・吸
収領域（５１ｂ、５２ｂ。

５３ｂ）、２相補的な透明領域（５１ａ、５２ａ１５３
ａ）ケそイｒ７ぞれ通過し、物体面ζこ達する。そして
、物体面で正反射された１１屯明光は、対物レンズ（Ｌ
ｏ）により再度位相板（５）上番こ集光される。

ここで、対物レンズ（Ｌｏ）と物体（０）での反射に関
しＣ１位相板（５）上の透明な３つ０）部分輪帯領域（
５１ａ、５２ａ、５３ａ）は３つの位相・吸収領域（５
１ｂ、５２ｂ、５３ｂ）とそれぞれ相互に共役てあゐ。

このため、透明な部分輪帯領域（５１ａ）を３ｔｆｌる
照明光は物体面゛Ｃの反射後、この透明／Ｘ部部分輪帯
形状５１ａ）と中心点に関して点対称１．（形状の位相
・吸収領域（５１，ｂ　）な通り、その他の領域（５２
ａ、５３ａ）を通る照明光も同様番こしＣそｔｚぞれ位
相・吸収領域（５２ｂ。

５３ｂ）を辿る。従って物体ｍ１に達する照明光のうち
物体面で正反射さイする光束は、位相板を通過する除、
全てｌツｆ足の位相変化と強度変化を受けろ。

第５図Ａ及び第５（スＢは上記の実施例と同様に輪帯を
等角度で分割した形状の開口部及び位Ａ１」・吸収領域
を有１−る第３実施例の遮光板（４）及び位相板（５）
の平面図”Ｃある。本実施抄１４では遮光板（４）は輪
帯を等角度に」０分割するよ・うな５つの部分輪帯状開
口部（４１ａ、〜４５ａ）を有し、位相板（５）は同様
に５つの部分輪帯形状の位相・吸収・岨域（５１ｂ、〜
５５ｂ）を有している。この場合にも第４図Ａ１第４図
Ｂに示した紀２実施例と同様ζ（、開口絞り（４）の５
つの開口部（’４１ａ、〜４５ａ）はフィールドレンズ
（Ｉ、、　）に関して、位相板（５）での５つの位相・
吸収領域（５１ｂ、〜５５ｂ）に対して相補的な透明領
域（５１ａ、〜５５ａ）と共役であり、さらに、対物レ
ンズ（Ｌｌｌ　）古物体面での反射に関して位相板（５
）上の、左開な部分輪帯領域（５１ａ、〜５５ａ）は、
位相・吸収領域（５］　ｂ、〜５５ｂ）と共役である。

従って、遮光板（４）の開し」部を通って位相板（５）
に達（る光束は、遮ぎられることなく物体に達し、物体
面での正反射の後、位相・吸収領域にて所定の位相変化
及び強１隻変化を受ける。

上ＭＴ２年２、第３実ｂ’ｉｌｔ例では、対物レンズの
一面上での輪帯領域゛を多数に分割しているため、はぼ
等方的な１１（４明とＩ′ｉす、立体感を無く１−こと
ができる。ぞしｒ、　１ｉｔＩＩ曲上での輪帯を等しい
角度間隔で偶数個に分割し、これらの分割領域の互いに
隣接しない鼾数個の部分輪帯領域に位相・吸収膜な形成
し、これらの位相・吸収領域と相補的な奇数個の部分輪
帯領域に照明光が集光さ２’Ｌるように、奇数個の等角
度部分輪帯状開口を有する遮光板を設けることが望Ｊ］
シい。

８ｇ６図Ａ及び第６図Ｂは、本発明による第４実施例に
用いられる遮光板（４）及び位相板（５）の平面ｌソ）
である。本実施１り１１では遮光板の開口部及び位相板
の位相・吸収領域は矩形状である。遮光板（４）は第６
図Ａのごとく、光軸と父わる、中心外に第１の矩形開口
（４］ｃ）と、互いに同一直線状に位置する第１及び第
２の矩形開口（４２ｃ）（４３ｃ）とを巾している。こ
こで第１矩形開口（４１ｃ）と第２．第３矩形開口（４
２ｃ）（４３ｃ）とは、遮光板（４）をその中上・（こ
関して１８０°回転した時に力゛いに型抜することがな
く、相補的形状ζこなっている。そして、位相０Ｌ（５
１は遮光板（４）上の３つの矩形開口と相似形状の３つ
の矩形領域（５１ｄ。

５２ｄ、５３ｄ）ｊこ位相・吸収膜を廟しており、その
余の領域は透明である。ここでも、第１矩形領域（５１
ｒｌ）と第２、第３矩形領域（５２ｄ）（！５３　ｄ　
）とは、位相板の光６１１と交わる中心点に関して１８
０°回転し、た時ζこ互いに相補的形状である。従って
、遮光板（４）の第１矩形開口（４１Ｃ）を通る照明光
束はフィールドレンズによ６］位相板（５）上の透明領
域（５］、ｃ）ｊこ集光され、物体面でのＩＥ反射の後
対物レンズの作用により位相板（５）上の矩形状の第１
位相吸収領域（５１，ｄ　）土に集光される。また、同
４５ＩＣこして、遮光板（４）の第２、第３矩形開口（
４２ｃ　’）　（４３ｃ　）を辿る照明光束は、位相板
（５）の透明穣域（５２ｃ、５３ｃ）に集光され、さら
に物体面での正反射の後、位相板（５）上の矩形状の第
２、第３位相吸収領域（５２ｄ）（５３ｄ）に集光され
る。このようにして、遮光板（４）（１）　３つの矩形
開口を通る光束のうち物体面で正反射される光束は全て
位相板上の矩形状の３つの位相領域を通り、ここで所定
の位相変化と強度の減衰を受けろ。ぞしＣ１この正反射
光束は物体面で生じ位相板の透明領域を通過′１″る回
折光との干渉（こより、物体面上に物体面上の微小凹凸
構造の位相差に応じたコントラスト差を有する物体像を
形成する。

本実施例のｉｊ・構成では照明光は紀４図Ａ、Ｂ及び第
５図Ａ％　Ｂ（こ示した構成はど等方的ではないため、
若干の立体感を得イ）ことができ、また、同様に効率良
く位相差観察を行なうことができる。

尚、上記谷実施例における遮光板及び位相板の形状は、
各図に示したごとく、同一の大きさである必要はなく、
フィールドレンズに関する所定倍率での共役関係により
、遮光板の形状も位相板の形状もそれぞれ相似形を維持
しつつ大きさは変わり得るものである。また、遮光板と
位相板との実際的配置に際しては、上述した光束の状態
が実現さ、１１．るように両名のフィールドレンズに関
する共役関係に訓えて半透過面での反射も考慮されなけ
れはならないことはいうまでもない。

以上のごとく本発明によれは、対物レンズの瞳面が照明
ｊに０）通過領域と結像に寄与する直接反射光の通過領
域とｌこより相補的に分ν１１］さイ１．て使用される
ため、結像系中に対物トンズの瞳面を再結像させるため
のリレーレンズは何ら必要ではない。

ぞして、開口絞り位置の遮光板と対物レンズ瞳位置の位
相４ルとを・本発明θ）ごとく組合せること（こより、
従来の落射照明型顕微鏡の基本構成を用いた簡単な構成
において反射物体の微小凹凸を位相差法により観察する
ことができる、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による落射型顕微鏡の第１実施例の概略
ｙ〔１路図、＃１．２図は第１図中のＩＩ　−Ｉ＋矢視
平面図であり、第１実施例に用いられる遮光板を示し、
渠３図は第１図中のｌ１ｌ−１矢視平面図であり第１実
施例に用いられる位相板を示し、第４図Ａ、Ｂはそれぞ
れ第２実施例の遮ブＣ２板及び位相板の半面図、第５図
Ａ、　Ｂ及び第６図Ａ、Ｂはそれぞれ第３、第４実施し
１１の遮光板及び位相板の平面図である。 （生鰻部分の符号の説明） １１６・・対物レンズ、　　　Ｌｌ　　集光レンズ、Ｉ
、富・　・フィールドレンズ、 １・・・・半透過面、　　　　２・・・　開口絞り、３
・・　視野絞り、　　　　４・　・遮光板、４ａ、４１
ａ〜４５ａ、４１ｃ〜４３ｃ・・・開口部 ５・　位相板、 ５ｂ、５１ｂ〜５５ｂ、’５１ｄ〜５３ｄ・・・・位相
吸収領域、 Ｆ　　対物レンズの瞳面 出願人　日本元学工業株式会社 代理人　渡辺隆男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 開口部りの像を半透過部材を介して対物レンズの瞳面上
   に投影１−るだめのフィールドレンズを有し、該半透過
   部材及び該対物レンズを介して被検物体へ照明光を供宿
   し得る落射照明型顕微鏡において、前記開口絞りの位置
   に該開口絞り面上で光軸と交わる中心点に関して非点対
   称形状の開口部を有する遮光板を設けるとともに、前記
   対物レンズの瞳面上に、該−面上で前記開口絞りの開口
   部と共役な領域に対して相補的な鎖酸に所定の位相膜及
   び吸収膜を有′１−る位相板を配置６シたことを特徴と
   する落射型顕微鏡。