レンズモジュール、該レンズモジュールを用いた拡大観察装置、及び拡大観察方法
【課題】微分干渉観察と通常観察との両方を行うことができ、通常観察を行う場合にはフレアを抑制することができ、微分干渉観察を行う場合には微小欠陥を確実に検出することができるレンズモジュール、該レンズモジュールを用いた拡大観察装置、及び拡大観察方法を提供する。
【解決手段】光源３からの光を偏光する偏光子２１、及び光透過部材を通過した反射光の一部を偏光する検光子９は、偏光軸方向が互いに略平行となるように配置してある。複屈折光学部材１５は、偏光子の偏光軸方向に対して、互いに直交する２つの偏光軸方向がいずれも略４５度となるように配置してある。偏光変換部材７は、高速軸又は低速軸を有し、いずれかの軸が偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置してある。
【解決手段】光源３からの光を偏光する偏光子２１、及び光透過部材を通過した反射光の一部を偏光する検光子９は、偏光軸方向が互いに略平行となるように配置してある。複屈折光学部材１５は、偏光子の偏光軸方向に対して、互いに直交する２つの偏光軸方向がいずれも略４５度となるように配置してある。偏光変換部材７は、高速軸又は低速軸を有し、いずれかの軸が偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置してある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系の倍率が低い場合であっても微分干渉観察を行うことが可能なレンズモジュール、該レンズモジュールを用いた拡大観察装置、及び拡大観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型の同軸落射照明を用いて対象物を観察する場合（以下、通常観察）、光源からの光が対物レンズで一部反射し、対象物に関する情報を含まない不要光（フレア）が発生する。フレアを可能な限り抑制するために、照明光学系にポラライザ（偏光子）を、対物レンズの先端にデポラライザ（１／４波長板）を、観察光学系に偏光軸がポラライザの偏光軸と、いわゆるクロスニコルの位置関係になるようにアナライザ（検光子）を、それぞれ配置する対物レンズが開発されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示してある対物レンズでは、フレアを効果的に抑制することができる。
【０００３】
また、対象物を、いわゆる「微分干渉観察」する場合、受光器において検出される受光量は、デポラライザ（１／４波長板）は用いず、微分干渉用の複屈折光学部材（以下、微分干渉用ＤＩＣプリズム）を光路上に配置する（特許文献２参照）。特許文献２に開示してあるズーム顕微鏡でデポラライザを用いない理由は、微分干渉観察では鏡面状の対象物を観察することが多く、Ｓ／Ｎ比が高くなることからフレアが目立ちにくいためである。また、対象物の微小欠陥を検出するために、比較的高倍率（例えば数十倍以上）の対物レンズを用いるので、レンズ設計の特性上、光源からの光が対物レンズで反射して受光器に入射する光量が減少する結果、フレアが目立ちにくくなるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６４６５２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５４２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、微分干渉観察時に対象物全体を広く見渡すことにより、微小欠陥の存在を一目で確認（スクリーニング）する場合、微分干渉観察時に低倍率の対物レンズを用いる必要が生じる。また、非鏡面状の対象物も観察することができるように通常観察も行うには、微分干渉観察用の顕微鏡に微分干渉用ＤＩＣプリズム（及びポラライザ）を着脱可能とする必要が生じる。微分干渉用ＤＩＣプリズムを装着している場合には微分干渉観察を行うことができ、微分干渉用ＤＩＣプリズムが外されている場合には通常観察を行うことが可能となる。
【０００６】
しかし、低倍率の対物レンズを用いる場合、通常観察を行う場合にフレアが顕著に生じる。これを解消するためには、上述したように対物レンズの先端にデポラライザを配置すれば良いが、これにより、微分干渉観察を行う場合に対象物の欠陥がない平坦な部分での明るさが最大となってしまい、微小な欠陥を視認することが困難になるという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、微分干渉観察と通常観察との両方を行うことができ、微分干渉観察を行う場合には微小欠陥をより確実に検出することができるレンズモジュール、該レンズモジュールを用いた拡大観察装置、及び拡大観察方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係るレンズモジュールは、光源からの光を偏光する偏光子と、該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、該光透過部材で反射した光を、互いに直交する２つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子とを有し、前記偏光子及び前記検光子は、偏光軸方向が互いに略平行となるように配置してあり、前記複屈折光学部材は、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記２つの偏光軸方向がいずれも略４５度となるように配置してあり、前記偏光変換部材は、高速軸又は低速軸を有し、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置してあることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、微分干渉観察を行う場合、偏光子及び検光子を、偏光軸が互いに略平行となるように配置し、複屈折光学部材、例えばＤＩＣプリズムを、互いに直交する２つの偏光軸方向が、偏光子の偏光軸方向に対していずれも略４５度となるように配置してあり、偏光変換部材を、高速軸又は低速軸が偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置する。このように光学系を構成することにより、対象物の平坦な部分で反射した光は検光子を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ及び偏光変換部材をレンズモジュールに搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。
【００１０】
また、他の発明に係るレンズモジュールは、上記発明において、前記検光子は（レンズモジュールに）固着してあり、前記複屈折光学部材の、互いに直交する前記２つの偏光軸方向が、前記検光子の偏光軸方向に対して略４５度となるように前記複屈折光学部材を挿入することが可能な第１の開口部と、前記偏光子の偏光軸方向が前記検光子の偏光軸方向と互いに略平行又は略垂直になるように前記偏光子を挿入することが可能な第２の開口部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
他の発明では、検光子を固着しておき、偏光子の偏光軸方向が検光子の偏光軸方向と互いに略平行又は略垂直になるように偏光子を挿入することが可能な第２の開口部を備えるので、微分干渉観察を行うか、通常観察を行うかに応じて偏光子の偏光軸方向を容易に変更することができる。また、複屈折光学部材の、互いに直交する２つの偏光軸方向が、検光子の偏光軸方向に対して略４５度となるように複屈折光学部材を挿入することが可能な第１の開口部を備えるので、微分干渉観察を行うか、通常観察を行うかに応じて複屈折光学部材を容易に着脱することができる。特に、通常観察を行う場合に複屈折光学部材を第１の開口部から取り外し、第２の開口部に挿入される偏光子を、検光子と偏光軸が互いに略直交となるように配置することにより、対物レンズで反射するフレア光を大きく抑制することができる。このように、通常観察を行う場合にはフレアを効果的に抑制することができ、微分干渉観察を行う場合には微小欠陥をより確実に検出することができるので、ユーザビリティ又は汎用性の高いレンズモジュールを提供することができる。
【００１２】
また、他の発明に係るレンズモジュールは、上記発明において、前記第２の開口部に挿入される前記偏光子は、偏光軸の角度を変更することが可能としてあることを特徴とする。
【００１３】
他の発明では、第２の開口部に挿入される偏光子は、偏光軸の角度を変更することが可能としてあるので、偏光軸の微調整を行うことができ、通常観察を行う場合にフレアを最小限に抑制することができるとともに、微分干渉観察を行う場合にコントラストを調整することが可能となる。
【００１４】
また、他の発明に係るレンズモジュールは、上記発明において、前記偏光変換部材は、前記対物レンズと対象物との間に配置してあることを特徴とする。
【００１５】
他の発明では、対物レンズが複数枚のレンズから構成される場合に、偏光変換部材は、対物レンズを構成する各レンズよりも対象物側にあるので、偏光変換部材より対象物側において、光源からの光の反射がなくなり、フレアを効果的に抑制することができる。
【００１６】
次に、上記目的を達成するために本発明に係る拡大観察装置は、上記発明のレンズモジュールと、該レンズモジュールを上下動することが可能に取りつけてある回動支柱と、該回動支柱を水平方向の回転軸を中心として回動することが可能に支持する回動機構と、該回動機構が上方に設けてある固定支柱と、該固定支柱が立設してある基台と、前記固定支柱又は前記基台に設けてあり、対象物を載置する載置部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明では、レンズモジュールを、取りつけてある回動支柱の回動に応じて回転させることができるので、載置部に載置されている対象物を撮像する角度を所望の角度へ変更することができ、より見やすい角度から微小欠陥を検出することが可能となる。特に、通常観察を行う場合に回動支柱を左右に傾けた場合、表示部に表示された対象物も左右に傾く。この状態で連結されたカメラを９０度回転させることにより、表示部に表示された対象物を前後に傾けることができる。
【００１８】
次に、上記目的を達成するために本発明に係る拡大観察方法は、光源からの光を偏光する偏光子と、該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、該光透過部材で反射した光を、互いに直交する２つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子とを有するレンズモジュールを用いて拡大観察する拡大観察方法であって、前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに略平行となるか略垂直となるかを切り替えることが可能であり、前記複屈折光学部材を、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記２つの偏光軸方向がいずれも略４５度となるように配置し、前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに略平行となるように配置した場合、高速軸又は低速軸を有する前記偏光変換部材を、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置することを特徴とする。
【００１９】
本発明では、微分干渉観察を行う場合、偏光子及び検光子を、偏光軸が互いに略平行となるように配置し、複屈折光学部材、例えばＤＩＣプリズムを、互いに直交する２つの偏光軸方向が、偏光子の偏光軸方向に対していずれも略４５度となるように配置してあり、偏光変換部材を、高速軸又は低速軸が偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置する。このように光学系を構成することにより、対象物の平坦な部分で反射した光は検光子を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ及び偏光変換部材をレンズモジュールに搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、微分干渉観察を行う場合、偏光子及び検光子を、偏光軸が互いに略平行となるように配置し、複屈折光学部材、例えばＤＩＣプリズムを、互いに直交する２つの偏光軸方向が、偏光子の偏光軸方向に対していずれも略４５度となるように配置してあり、偏光変換部材を、高速軸又は低速軸が偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置する。このように光学系を構成することにより、対象物の平坦な部分で反射した光は検光子を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ及び偏光変換部材をレンズモジュールに搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールを用いた拡大観察装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るコントローラの機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールの構成を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールのポラライザ近傍を示す拡大正面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールの光学系の構成を示す模式図である。
【図６】微分干渉観察を行う場合の本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける偏光状態を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける偏光状態を三次元的に示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける偏光軸の傾きを光源の光軸方向から見た状態を示す模式図である。
【図９】フレアを抑制して通常観察を行う場合のレンズモジュールの光学系の構成を示す模式図である。
【図１０】対象物の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。
【図１１】段差ゲージを有する対象物の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。
【図１２】λ／４波長板の高速軸を傾ける角度に応じて通常観察及び微分干渉観察で撮像した画像の違いを示す例示図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける、ポラライザの偏光軸に対するλ／４波長板の高速軸の傾斜角度に応じた輝度変化を説明するグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールを用いた拡大観察装置のレンズスタンドの構成を示す斜視図である。
【図１５】レンズスタンドの回動支柱が所望の角度に傾斜させる様子を示す模式図である。
【図１６】レンズスタンドの回動支柱を傾斜させて撮像した場合の例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態に係るレンズモジュールについて、図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面を通じて、同一又は同様の構成又は機能を有する要素については、同一又は同様の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１を用いた拡大観察装置の構成を示す模式図である。図１に示すように レンズモジュール１は、レンズスタンド６２に固着されており、対象物（図示せず）が載置されるステージ（載置部）６１に対して直立するように設けてある。カメラ５はカメラケーブル５１を介して、同軸落射照明ユニット２はライトケーブル６０を介して、それぞれコントローラ６３に接続されている。
【００２４】
コントローラ６３は、マイコン、ＣＰＵ等で構成された制御部を有し、接続されている各ハードウェアの動作を制御する。必要なデータは、表示部（モニタ部）６４で視認しながら、ユーザがキーボード６５、マウス６６等を介して入力する。
【００２５】
図２は、本発明の実施の形態に係るコントローラ６３の機能ブロック図である。入力受付部７１は、キーボード６５、マウス６６を介して必要なデータの入力を受け付ける。また、カメラ５で撮像された画像データは、カメラ信号処理部７２で演算処理され、必要な画像処理を画像処理部７３で施した後、表示画像作成部７４にて表示部６４へ表示するための表示画像を作成する。
【００２６】
また、照明制御部７５は、入力を受け付けたデータに基づいて光源３の照度を調整する。機構制御部７６は、入力を受け付けたデータに基づいてステージ６１の動作を制御するステージモータ等への指示信号を送出する。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１の構成を示す正面図である。レンズモジュール１は、アナライザ９をレンズモジュール１内に固着してある。カメラ５をレンズ光軸を軸として回転させる場合であっても、アナライザ９の偏光軸は回転することがなく、アナライザ９の偏光軸とポラライザ２１の偏光軸との相対関係を一定の関係に維持するためである。
【００２８】
本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１は、ポラライザ２１を、同軸落射照明ユニット２に着脱することができるように、スロット（第２の開口部）を備えている。図４は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１のポラライザ２１近傍を示す拡大正面図である。図４に示すように、ポラライザ２１を着脱することが可能なスロット（第２の開口部）１２１を設けることにより、微分干渉観察と通常観察とを切り替える場合に、偏光軸方向の異なるポラライザ２１を紙面に垂直な方向に着脱することができる。適切な方向の偏光軸を有するポラライザ２１に交換することにより、微分干渉観察と通常観察とを容易に切り替えることができる。換言すれば、ポラライザ２１は、レンズモジュール１の長手方向と略直交する方向から第２の開口部１２１に向けて挿入可能に構成されており、アナライザ９とλ／４波長板７とがレンズモジュール１に固定された状態で、レンズモジュール１の長手方向と略直交する方向から第２の開口部１２１に向けてポラライザ２１を挿入して取り付けるだけで、後述するパラレルニコルの状態（図１０参照）を実現できるようになっている。したがって、ユーザは、レンズモジュール１にポラライザ２１を第２の開口部１２１に取り付ける、という簡易な操作を行うことによって、微分干渉観察を行う場合に微小欠陥をより確実に検出することが可能なレンズモジュール１を構成することができる。
【００２９】
なお、ポラライザ２１は、偏光フィルタと、偏光フィルタを格納する直方体状のケースと、偏光フィルタの偏光軸の回転角度を調整する回転調整機構とを有している。また、本実施の形態に係るレンズモジュール１において、回転調整機構は、ユーザが操作するダイヤル部２１１を有しており、ダイヤル部２１１の一面には、偏光フィルタの偏光軸の回転角度を示す目盛りが設けられている。つまり、ユーザは、目盛りを視認しながらダイヤル部２１１を操作することにより、ポラライザ２１の偏光フィルタの偏光軸の回転角度を最適な角度に調整することができる。
【００３０】
また、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５も着脱することが可能であることが好ましい。微分干渉観察と通常観察とを容易に切り替えることができるからである。したがって、レンズモジュール１は、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を着脱することが可能な開口部（第１の開口部）も備えている。
【００３１】
図５は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１の光学系の構成を示す模式図である。図５に示すように本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１は、同軸落射照明ユニット２にポラライザ２１を偏光子として配置し、光源３から発せられた照明光は、直線偏光となる。図５ではポラライザ２１近傍の矢印方向の直線偏光となっており、アナライザ９の偏光軸方向と平行になっている。
【００３２】
直線偏光となった照明光は、ハーフミラー（光透過部材）８により微分干渉用ＤＩＣプリズム（複屈折光学部材）１５へと誘導される。λ／４波長板７は、高速軸がポラライザ２１の偏光軸方向と略４５度となるように対物レンズ４と対象物６との間に配置してある。微分干渉用ＤＩＣプリズム１５は、ポラライザ２１の偏光軸方向に対して略４５度の角度をなす直交する２つの直線偏光を出射するように配置してある。これにより、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を通過してλ／４波長板（偏光変換部材）７に到達する２つの直線偏光は、λ／４波長板７の高速軸に対して略４５度ではなく、略平行又は略垂直な状態となる。
【００３３】
λ／４波長板７は、これらの直線偏光を直線偏光のまま、偏光軸等もそのままで通過させる。しかし、一方に対して他方の位相はλ／４だけずれる。対象物６の表面で反射して再度λ／４波長板７を通過した場合、直線偏光の状態、偏光軸ともに維持されるが、さらに両者間の位相がλ／４だけずれ、往復でλ／２の位相差が発生する。位相差以外は変化のない２つの直交する直線偏光は、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５で再び１つの光に合成され、アナライザ（検光子）９を通過する。なお、本実施の形態では、λ／４波長板７はレンズモジュール１に固定しているが、ユーザが取り外し可能となるように構成しても良い。取り外し可能に構成する場合、図３において、λ／４波長板ユニット７ａは、λ／４波長板７が固定され、対物レンズ４を覆うようにしてレンズモジュール１の先端に取り付けられる。また、λ／４波長板ユニット７ａを反時計回りに回転させると、λ／４波長板７も回転し、レンズモジュール１から取り外される。本実施の形態では、λ／４波長板ユニット７ａを時計回りに回転させ、λ／４波長板ユニット７ａが締まりきった状態において、λ／４波長板７の高速軸又は低速軸とポラライザ２１の偏光軸とが略４５度となる。つまり、製造メーカの出荷担当者又はユーザは、λ／４波長板ユニット７ａを時計回りにできる限り回転させ、λ／４波長板ユニット７ａをレンズモジュール１に固定することによって、λ／４波長板７の高速軸又は低速軸とポラライザ２１の偏光軸とが略４５度となる状態を、容易につくり出すことができる。
【００３４】
このとき、位相差がλ／２であるので、ポラライザ２１の偏光軸と偏光軸が略平行であるアナライザ９を通過する時点で、両直線偏光が互いに打ち消し合う。つまり、ポラライザ２１とアナライザ９とをクロスニコルの位置関係ではなく、互いに偏光軸が略平行となるパラレルニコルの位置関係とすることにより、微分干渉観察を行うことが可能となる。
【００３５】
図６は、微分干渉観察を行う場合の本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１における偏光状態を示す模式図である。図６のＡ、Ｂ、Ｅ、Ｆは、それぞれ図５の位置Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆにおける偏光状態を示している。
【００３６】
位置Ａでは、ポラライザ２１を通過した状態で直線偏光となっている。直線偏光の向きは、アナライザ９の偏光軸と平行となっている。そして、位置Ｂでは、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５により、入射した直線偏光に対して略４５度偏光軸が回転した、直交する２つの直線偏光に分離されている。分離された２つの直線偏光は、光軸に対してわずかなずれを持って出射され、その交点は対物レンズ４の、対象物６と対向している側とは反対側の焦点位置に一致する。
【００３７】
位置Ｅでは、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５において再度１つの光線に合成されているが、偏光軸は互いに直交したままである。そして、位置Ｆでは、アナライザ９を通過することにより、２つの直線偏光が全く同じ光路長であるときには２つの光は山谷がちょうど逆になった同一方向の偏光となるため、互いに打ち消しあう。
【００３８】
光の山谷の関係を明確にするために、偏光状態を三次元的に図示して説明する。図７は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１における偏光状態を三次元的に示す模式図であり、図８は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１における偏光軸の傾きを光源３の光軸方向から見た状態を示す模式図である。なお、図７及び図８では、偏光状態を明確にするために、２つの光に分離することにより生じる光軸ずれについてはあえて言及していない。図７の三次元的グラフの奥行き方向は時間軸ｔを示しており、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、光の振幅方向（進行方向と直交する方向）を示している。
【００３９】
図７（ａ）及び図８（ａ）は、光源３から発せられた照明光がポラライザ２１を通過した直後の偏光状態を示している。図７（ａ）及び図８（ａ）からわかるように、ポラライザ２１を通過した場合、ポラライザ２１の偏光軸と同一方向の成分の光のみが通過するので、進行方向から見て４５度傾斜して振動する光となる。
【００４０】
図７（ｂ）及び図８（ｂ）は、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を通過した直後の偏光状態を示している。図７（ｂ）及び図８（ｂ）からわかるように、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を通過した場合、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５の偏光軸（結晶軸）方向の成分の光に分離される。具体的には、進行方向から見た場合、Ｘ軸方向に振動する光とＹ軸方向に振動する光とに分離される。
【００４１】
例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻ｔ１では、Ｘ軸方向に振動する光の波は最小（Ｘ軸の負の方向に最大の山）となっており、Ｙ軸方向に振動する光の波は最大（Ｙ軸の正の方向に最大の山）となっている。したがって、図８（ｂ）に示すように、時刻ｔ１では、Ｘ軸方向に振動する光の波はＸ軸の負の方向で山となり、Ｙ軸方向に振動する光の波はＹ軸の正の方向で山となる。
【００４２】
図７（ｃ）及び図８（ｃ）は、λ／４波長板７を一度通過して再度通過した後の偏光状態を示している。図７（ｃ）及び図８（ｃ）からわかるように、λ／４波長板７を２度通過した場合、Ｘ軸方向に振動する光の波は、位相が９０度遅れ、Ｙ軸方向に振動する光の波は、位相が９０度進む。なお、分離されている光の方向は、Ｘ軸方向（λ／４波長板７の低速軸方向）及びＹ軸方向（λ／４波長板７の高速軸方向）のままである。
【００４３】
例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻ｔ２では、Ｘ軸方向に振動する光の波は最大（Ｘ軸の正の方向に最大の山）となっており、Ｙ軸方向に振動する光の波は最大（Ｙ軸の正の方向に最大の山）となっている。したがって、図８（ｃ）に示すように、時刻ｔ２では、Ｘ軸方向に振動する光の波はＸ軸の正の方向で山となり、Ｙ軸方向に振動する光の波はＹ軸の正の方向で山となる。
【００４４】
図７（ｄ）及び図８（ｄ）は、ポラライザ２１とアナライザ９とをクロスニコルの位置関係に配置した場合に、アナライザ９を通過した後の偏光状態を示している。図７（ｄ）及び図８（ｄ）からわかるように、２つの光が合成されて強め合い、アナライザ９の偏光軸方向の偏光となる。
【００４５】
例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻ｔ２では、Ｘ軸方向からもＹ軸方向からも４５度傾いた方向に振動する光として合成され、対象物６が平坦である場合、合成される２つの光の位相差が０（ゼロ）となるので、光の波の山同士、谷同士が重なり合うことで強め合い、カメラ５により明るい画像として撮像される。
【００４６】
一方、図７（ｅ）及び図８（ｅ）は、ポラライザ２１とアナライザ９とをパラレルニコルの位置関係に配置した場合に、アナライザ９を通過した後の偏光状態を示している。図７（ｅ）及び図８（ｅ）からわかるように、２つの光が合成されて弱め合い、アナライザ９の偏光軸方向の微弱な偏光となる。
【００４７】
例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻ｔ２では、Ｘ軸方向からもＹ軸方向からも４５度傾いた方向に振動する光として合成され、対象物６が平坦である場合、合成される２つの光の位相差が１８０度となるので、光の波の山と谷とで互いに打ち消し合う。したがって、カメラ５に到達する光強度はほとんど０（ゼロ）となり、暗い画像として撮像される。
【００４８】
通常観察をする場合には、本来微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を必要としない。図９は、フレアを抑制して通常観察を行う場合のレンズモジュールの光学系の構成を示す模式図である。図９に示すように、同軸落射照明ユニット２にポラライザ２１を偏光子として配置してあり、光源３から発せられた照明光は、直線偏光となる（Ｓ偏光とする）。図９では紙面に垂直な方向の直線偏光となっている。
【００４９】
直線偏光となった照明光は、ハーフミラー（光透過部材）８により対物レンズ４まで誘導される。Ｓ偏光の一部は、対物レンズ４で反射されて、そのまま受光素子を有するカメラ５の方向へ進む。すなわち、この光がフレアを発生させる元となる不要光１０である。残りは対物レンズ４を通過して対象物６で反射し、反射光１１が再び対物レンズ４を通過して受光素子を有するカメラ５の方向へ進む。
【００５０】
対物レンズ４と対象物６との間に、Ｓ偏光の向きに対してλ／４波長板（偏光変換部材）７を、高速軸が偏光子の偏光軸方向と略４５度の角度をなすように配置した場合、λ／４波長板７を通過したＳ偏光は円偏光となる。円偏光が対象物６で反射する場合、対象物６の表面が鏡面状又はそれに準ずる形状である場合には偏光状態が維持されるが、円偏光の進行方向に対する回転の向きは逆転する。
【００５１】
円偏光が再び対物レンズ４と対象物６との間に配置されたλ／４波長板７を通過する場合、入射時とは偏光軸方向が直交する直線偏光となる（Ｐ偏光とする）。図９では、紙面に平行な方向、すなわち矢印方向の直線偏光となる。対物レンズ４で反射されて受光素子を有するカメラ５の方向へ進む不要光１０はＳ偏光であり、対象物６からの反射光１１はＰ偏光であるので、両者は容易に区別することができる。
【００５２】
同軸落射照明ユニット２のポラライザ２１と偏光軸が直交するクロスニコルの位置関係となるよう、対物レンズ４とカメラ５との間にアナライザ９を検光子として配置した場合、アナライザ９はＰ偏光のみを通過させる。アナライザ９を配置することにより、対物レンズ４で反射した不要光（Ｓ偏光）１０はほぼ全て遮断され、対象物６からの反射光（Ｐ偏光）１１はほぼ全て通過する。このようにすることで、同軸落射照明に起因するフレアによる影響を抑制することができる。
【００５３】
また、対象物６の表面が鏡面状でない場合、照明光の偏光状態は維持されず、ランダム偏光（偏光していないのと同様）になる。ランダム偏光がλ／４波長板７を再び通過した後もやはりランダム偏光であり、対象物６からのランダム偏光がアナライザ９に到達した場合、その半分は遮断されるものの、残り半分は通過する。対物レンズ４で反射した不要光（Ｓ偏光）１０は、アナライザ９で少なくとも９９％以上が遮断されるので、対象物６からの反射光１１がアナライザ９で半減した場合であってもＳ／Ｎ比を十分に高く維持することができる。よって、対象物６の表面が鏡面状でない場合であってもフレアによる影響を抑制することができる。
【００５４】
図１０は、対象物６の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。図１０（ａ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸方向に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。対象物６の表面の細かい部分まで撮像することができている。
【００５５】
これに対して、図１０（ｂ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が９０度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。フレアも対象物６からの反射光１１も遮断されるので、何も撮像されていない。
【００５６】
また、図１０（ｃ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。対象物６からの反射光１１のみが遮断され、フレアのみが撮像されている。
【００５７】
さらに、図１０（ｄ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が９０度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。対象物６からの反射光１１にフレアが重畳することにより対象物６の表面を明確に撮像することができていない。
【００５８】
したがって、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置して撮像することが必要となる。
【００５９】
これに対して、微分干渉観察を行うために微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を配置した場合、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置して撮像すると、図８（ｄ）にも示したように、対象物６が平坦である場合、合成される２つの光の位相差が０（ゼロ）となるので、光の波の山同士、谷同士が重なり合って強め合い、カメラ５では明るい画像として撮像される。背景が明るく、微細な凹凸部分が暗く撮像されるが、撮像された画像の上ではコントラストはあまり高くならない。したがって、微分干渉用として用いることが困難となる。
【００６０】
そこで、本実施の形態のように、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置することにより、図８（ｅ）に示したように、対象物６が平坦である場合、合成される２つの光の位相差が１８０度となるので、光の波の山と谷とで互いに打ち消し合う。背景が暗く、微細な凹凸部分が明るく撮像されるので、撮像された画像の上でもコントラストの高い画像が取得されやすい。したがって、わずかな段差による位相のずれを見逃すことなく検出することができ、微分干渉用として用いることが可能となる。
【００６１】
図１１は、段差ゲージ（所定の模様の段差形状を表面に有する部材）を有する対象物６の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。図１１（ａ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。背景(平坦部)は、光の干渉により強め合うので明るい。段差のエッジ部分では位相がずれており、周囲より暗く撮像されているが、背景の明るさとはコントラストが低く、段差のエッジ部分とそれ以外の部分との区別がつきにくい画像となる。
【００６２】
これに対して、図１１（ｂ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が９０度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。微分干渉用ＤＩＣプリズム１５による光の合成がうまく行かないため、光の干渉が生じることがなく、二重画像となって段差部分もはっきりしない。
【００６３】
また、図１１（ｃ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。光の干渉が生じ、背景(平坦部)は干渉により弱め合っていて暗い。段差のエッジ部分では位相がずれ、弱め合う条件が弱まるので明るく見えている。暗い背景中の明るい微細な情報は、カメラ(や眼)で捉える画像としてコントラストが高く認識しやすい。よって、段差のエッジ部分とそれ以外の部分とが明確に区別できる画像となる。
【００６４】
さらに、図１１（ｄ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が９０度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。図１１（ｂ）と同様、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５による光の合成がうまく行かないため、光の干渉が生じることがなく、二重画像となって段差部分もはっきりしない。
【００６５】
したがって、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置して撮像することにより、わずかな段差であっても、確実に検出することが可能となる。
【００６６】
なお、λ／４波長板７の高速軸は、ポラライザ２１の偏光軸方向に対して略４５度傾いているが、傾ける角度は４５度近辺であることが好ましい。角度が変わって光の干渉度合が変動した場合、微分干渉観察では結果に大きな違いが生じるからである。
【００６７】
図１２は、λ／４波長板７の高速軸を傾ける角度に応じて通常観察及び微分干渉観察で撮像した画像の違いを示す例示図である。図１２（ａ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に、対象物６の表面を撮像した画像である。フレアが適正に遮断されており、対象物６の表面の細かい部分まで撮像することができている。
【００６８】
図１２（ｂ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が略５５度の角度をなすように配置した場合に、対象物６の表面を通常観察で撮像した画像である。λ／４波長板７の高速軸を４５度より約１０度大きく傾けただけでは、４５度傾けた場合と比べて画像に大きな差異を認めることはできない。
【００６９】
したがって、通常観察を行う場合においては、ポラライザ２１の偏光軸に対するλ／４波長板７の高速軸の角度が４５度近傍から多少ずれても、大きな影響を及ぼさないことがわかる。
【００７０】
図１２（ｃ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に、段差ゲージを有する対象物６の表面を微分干渉観察で撮像した画像である。図１１（ｃ）と同様に、光の干渉が生じ、段差のエッジ部分で位相のずれによる干渉度合が変動し、段差のエッジ部分とそれ以外の部分とが明確に区別できる画像となる。
【００７１】
一方、図１２（ｄ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が略５５度の角度をなすように配置した場合に、段差ゲージを有する対象物６の表面を撮像した画像である。図１１（ｃ）とは異なり、λ／４波長板７のわずかな角度ずれによって、光の干渉度合が大きく変動し、段差のエッジ部分とそれ以外の部分との区別は、コントラストが低下して視認しにくくなっている。
【００７２】
したがって、微分干渉観察を行う場合においては、ポラライザ２１の偏光軸に対するλ／４波長板７の高速軸の角度のずれが大きく影響することがわかる。
【００７３】
図１３は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１における、ポラライザ２１の偏光軸に対するλ／４波長板７の高速軸の傾斜角度に応じた輝度変化を説明するグラフである。図１３（ａ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置した場合を、図１３（ｂ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置した場合を、それぞれ示している。
【００７４】
ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置した場合、ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が略４５度の角度をなすように配置したとき、対象物６からの反射光の輝度１３２が最大値Ｘ１となり、フレア光の輝度１３１が最小値Ｘ３となる。ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸を略５５度の角度をなすように変更したとき、対象物６からの反射光の輝度１３２がＸ２へと減少し、フレア光の輝度１３１がＸ４へと増加するが、対象物６からの反射光の輝度１３２の減少分も、フレア光の輝度１３１の増加分も小さいことから、カメラ５で撮像される画像に大きな変化が生じない（図１２（ａ）、（ｂ）参照）。したがって、撮像された画像だけから、λ／４波長板７を最適な角度に設定することが困難である。
【００７５】
それに対して、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置した場合、ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が略４５度の角度をなすように配置したとき、カメラ５で撮像される、対象物６の平坦な部分の微分干渉画像の輝度１３３は最小値Ｙ１となる。ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸を略５５度の角度をなすように変更したとき、干渉画像の輝度１３３は一気に増加してＹ２となり、撮像された画像は急激に明るくなる（図１２（ｃ）、（ｄ）参照）。したがって、例えばレンズモジュール１の製造時又はメンテナンス時に、撮像された画像を見ながら、λ／４波長板７を最適な角度に設定することが容易となる。
【００７６】
図１４は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１を用いた拡大観察装置のレンズスタンド６２の構成を示す斜視図である。なお、図１４では、カメラ５が既に連結してあるレンズモジュール１を例示する。また、図１４において、レンズモジュール１の同軸落射照明ユニット２は、図示を省略しており、レンズモジュール１の外観は、図３及び図４と異なり概念的に示している。レンズスタンド６２は、レンズモジュール１を上下動することが可能に取りつけてある回動支柱８１と、回動支柱８１を水平方向の回転軸を中心として回動することが可能に支持する回動機構８２と、回動機構８２が上方に設けてある固定支柱８３と、固定支柱８３が立設してある基台８４と、固定支柱８３又は基台８４に設けてあり、対象物６を載置するステージ６１とを備える。
【００７７】
なお、ステージ６１は、例えばＸ−Ｙ−θ（回転）ステージであり、例えば固定支柱８３に止ネジ等により固定されている。回動機構８２は、水平方向の回転軸を中心として回動支柱８１を回動可能とする。これにより、ステージ６１に載置された対象物６を撮像する角度を変えることができる。
【００７８】
以下、レンズスタンド６２の構成に関し、具体的に説明する。レンズスタンド６２の基台８４上の一端には、剛性を有する固定支柱８３及び固定支柱８３の前面に嵌め込むことが可能に設けてある支持台９１が取り付けられている。固定支柱８３は、レンズモジュール１を支持し、支持台９１は対象物６を載置するステージ６１を支持する。
【００７９】
固定支柱８３は、上部に回動機構８２を備えている。回動機構８２の孔部には、回動軸が係合されている。これにより、回動支柱８１は、水平軸の周りに回動（傾斜）することが可能になっている。回動支柱８１には、Ｚ軸方向に摺動することが可能なスライダ９２が取り付けられている。スライダ９２には、カメラ取り付け部９３が固定されている。カメラ取り付け部９３には、レンズモジュール１がＺ軸方向に沿って取り付けられている。
【００８０】
一方、ユーザが調整つまみ９４を操作することにより、ステージ６１をＺ軸方向の所定の位置に設定する。すなわち、Ｘ軸方向から見た場合に、ステージ６１の上面の高さが、回動支柱８１の回動軸の高さに一致するよう設定する。
【００８１】
レンズスタンド６２の回動支柱８１の傾斜方法について説明する。図１４は、レンズスタンド６２の回動支柱８１が傾斜することなくＺ軸に沿って固定されている状態を示している。それに対して、図１５は、レンズスタンド６２の回動支柱８１が所望の角度に傾斜させる様子を示す模式図である。図１４に示すような構成を有するスタンド装置を用いることにより、高さの異なる対象物６を観察する場合においても、スライダ９２の鉛直方向の高さ、ステージ６１の鉛直方向の高さを調整することによって、レンズモジュール１に連結されているカメラ５の焦点位置と対象物６の観察ポイントとを一致させることができる。
【００８２】
図１６は、レンズスタンド６２の回動支柱８１を傾斜させて撮像した場合の例示図である。図１６（ａ）はカメラ５にて撮像する上下方向が、図１５の奥行き方向である場合に対象物６を撮像した画像の例示図である。左から順に、回動支柱８１を傾けることによりレンズモジュール１を左方向へ傾斜した場合、直立している場合、右方向へ傾斜した場合、それぞれの位置で撮像した画像を示している。
【００８３】
それに対して、図１６（ｂ）はカメラ５にて撮像する上下方向が、図１５のレンズモジュール１が傾斜する方向である場合に対象物６を撮像した画像の例示図である。左から順に、回動支柱８１を傾けることによりレンズモジュール１を左方向へ傾斜した場合、直立している場合、右方向へ傾斜した場合、それぞれの位置で撮像した画像を示している。図１６（ａ）と比べて、対象物６を９０度異なる角度から撮像することができ、ユーザのニーズに応じて撮像する位置を変えることができる。
【００８４】
また、図１６（ｃ）は図１６（ｂ）に対してステージ６１も９０度回転させた場合に対象物６を撮像した画像の例示図である。左から順に、回動支柱８１を傾けることによりレンズモジュール１を左方向へ傾斜した場合、直立している場合、右方向へ傾斜した場合、それぞれの位置で撮像した画像を示している。図１６（ａ）と比べて、対象物６をさらに異なる角度から撮像することができ、ユーザのニーズに応じて撮像する位置を変えることができる。
【００８５】
以上のように本実施の形態によれば、微分干渉観察を行う場合、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を、互いに直交する２つの偏光軸方向が、ポラライザ２１の偏光軸方向に対していずれも略４５度となるように配置してあり、λ／４波長板７を、高速軸又は低速軸がポラライザ２１の偏光軸方向と略４５度となるように配置する。このように光学系を構成することにより、対象物６の平坦な部分で反射した光はアナライザ９を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ４及びλ／４波長板７をレンズモジュール１に搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。
【００８６】
また、通常観察を行う場合には、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を取り外すことにより、フレアのない通常観察を行うことが可能となる。
【００８７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変更、改良等が可能である。例えばλ／４波長板７の高速軸がポラライザ２１の偏光軸方向と略４５度となるように配置しているが、低速軸がポラライザ２１の偏光軸方向と略４５度となるように配置しても良いことは言うまでもない。
【００８８】
また、図５においてλ／４波長板７を光軸に対して少し傾けて記載しているが、λ／４波長板７の傾きは対物レンズ４のＮＡ（開口数）より大きくしておくことが好ましい。対物レンズ４は、ＮＡ範囲内の光をカメラ５まで誘導するので、λ／４波長板７を少し傾けておくことによりλ／４波長板７において直接反射した直接反射光がカメラ５まで到達する心配がなくなる。ただし、傾けすぎた場合には、対物レンズ４と対象物６の距離が短くなって使い勝手が悪くなるため、ＮＡより少し大きくしておくことがより好ましい。
【符号の説明】
【００８９】
１ レンズモジュール
２ 同軸落射照明ユニット
３ 光源
４ 対物レンズ
５ カメラ
６ 対象物
７ λ／４波長板（偏光変換部材）
８ ハーフミラー（光透過部材）
９ アナライザ（検光子）
１５ 微分干渉用ＤＩＣプリズム（複屈折光学部材）
２１ ポラライザ（偏光子）
６１ ステージ（載置部）
８１ 回動支柱
８２ 回動機構
８３ 固定支柱
８４ 基台
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系の倍率が低い場合であっても微分干渉観察を行うことが可能なレンズモジュール、該レンズモジュールを用いた拡大観察装置、及び拡大観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射型の同軸落射照明を用いて対象物を観察する場合（以下、通常観察）、光源からの光が対物レンズで一部反射し、対象物に関する情報を含まない不要光（フレア）が発生する。フレアを可能な限り抑制するために、照明光学系にポラライザ（偏光子）を、対物レンズの先端にデポラライザ（１／４波長板）を、観察光学系に偏光軸がポラライザの偏光軸と、いわゆるクロスニコルの位置関係になるようにアナライザ（検光子）を、それぞれ配置する対物レンズが開発されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示してある対物レンズでは、フレアを効果的に抑制することができる。
【０００３】
また、対象物を、いわゆる「微分干渉観察」する場合、受光器において検出される受光量は、デポラライザ（１／４波長板）は用いず、微分干渉用の複屈折光学部材（以下、微分干渉用ＤＩＣプリズム）を光路上に配置する（特許文献２参照）。特許文献２に開示してあるズーム顕微鏡でデポラライザを用いない理由は、微分干渉観察では鏡面状の対象物を観察することが多く、Ｓ／Ｎ比が高くなることからフレアが目立ちにくいためである。また、対象物の微小欠陥を検出するために、比較的高倍率（例えば数十倍以上）の対物レンズを用いるので、レンズ設計の特性上、光源からの光が対物レンズで反射して受光器に入射する光量が減少する結果、フレアが目立ちにくくなるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６４６５２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５４２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、微分干渉観察時に対象物全体を広く見渡すことにより、微小欠陥の存在を一目で確認（スクリーニング）する場合、微分干渉観察時に低倍率の対物レンズを用いる必要が生じる。また、非鏡面状の対象物も観察することができるように通常観察も行うには、微分干渉観察用の顕微鏡に微分干渉用ＤＩＣプリズム（及びポラライザ）を着脱可能とする必要が生じる。微分干渉用ＤＩＣプリズムを装着している場合には微分干渉観察を行うことができ、微分干渉用ＤＩＣプリズムが外されている場合には通常観察を行うことが可能となる。
【０００６】
しかし、低倍率の対物レンズを用いる場合、通常観察を行う場合にフレアが顕著に生じる。これを解消するためには、上述したように対物レンズの先端にデポラライザを配置すれば良いが、これにより、微分干渉観察を行う場合に対象物の欠陥がない平坦な部分での明るさが最大となってしまい、微小な欠陥を視認することが困難になるという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、微分干渉観察と通常観察との両方を行うことができ、微分干渉観察を行う場合には微小欠陥をより確実に検出することができるレンズモジュール、該レンズモジュールを用いた拡大観察装置、及び拡大観察方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係るレンズモジュールは、光源からの光を偏光する偏光子と、該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、該光透過部材で反射した光を、互いに直交する２つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子とを有し、前記偏光子及び前記検光子は、偏光軸方向が互いに略平行となるように配置してあり、前記複屈折光学部材は、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記２つの偏光軸方向がいずれも略４５度となるように配置してあり、前記偏光変換部材は、高速軸又は低速軸を有し、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置してあることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、微分干渉観察を行う場合、偏光子及び検光子を、偏光軸が互いに略平行となるように配置し、複屈折光学部材、例えばＤＩＣプリズムを、互いに直交する２つの偏光軸方向が、偏光子の偏光軸方向に対していずれも略４５度となるように配置してあり、偏光変換部材を、高速軸又は低速軸が偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置する。このように光学系を構成することにより、対象物の平坦な部分で反射した光は検光子を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ及び偏光変換部材をレンズモジュールに搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。
【００１０】
また、他の発明に係るレンズモジュールは、上記発明において、前記検光子は（レンズモジュールに）固着してあり、前記複屈折光学部材の、互いに直交する前記２つの偏光軸方向が、前記検光子の偏光軸方向に対して略４５度となるように前記複屈折光学部材を挿入することが可能な第１の開口部と、前記偏光子の偏光軸方向が前記検光子の偏光軸方向と互いに略平行又は略垂直になるように前記偏光子を挿入することが可能な第２の開口部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
他の発明では、検光子を固着しておき、偏光子の偏光軸方向が検光子の偏光軸方向と互いに略平行又は略垂直になるように偏光子を挿入することが可能な第２の開口部を備えるので、微分干渉観察を行うか、通常観察を行うかに応じて偏光子の偏光軸方向を容易に変更することができる。また、複屈折光学部材の、互いに直交する２つの偏光軸方向が、検光子の偏光軸方向に対して略４５度となるように複屈折光学部材を挿入することが可能な第１の開口部を備えるので、微分干渉観察を行うか、通常観察を行うかに応じて複屈折光学部材を容易に着脱することができる。特に、通常観察を行う場合に複屈折光学部材を第１の開口部から取り外し、第２の開口部に挿入される偏光子を、検光子と偏光軸が互いに略直交となるように配置することにより、対物レンズで反射するフレア光を大きく抑制することができる。このように、通常観察を行う場合にはフレアを効果的に抑制することができ、微分干渉観察を行う場合には微小欠陥をより確実に検出することができるので、ユーザビリティ又は汎用性の高いレンズモジュールを提供することができる。
【００１２】
また、他の発明に係るレンズモジュールは、上記発明において、前記第２の開口部に挿入される前記偏光子は、偏光軸の角度を変更することが可能としてあることを特徴とする。
【００１３】
他の発明では、第２の開口部に挿入される偏光子は、偏光軸の角度を変更することが可能としてあるので、偏光軸の微調整を行うことができ、通常観察を行う場合にフレアを最小限に抑制することができるとともに、微分干渉観察を行う場合にコントラストを調整することが可能となる。
【００１４】
また、他の発明に係るレンズモジュールは、上記発明において、前記偏光変換部材は、前記対物レンズと対象物との間に配置してあることを特徴とする。
【００１５】
他の発明では、対物レンズが複数枚のレンズから構成される場合に、偏光変換部材は、対物レンズを構成する各レンズよりも対象物側にあるので、偏光変換部材より対象物側において、光源からの光の反射がなくなり、フレアを効果的に抑制することができる。
【００１６】
次に、上記目的を達成するために本発明に係る拡大観察装置は、上記発明のレンズモジュールと、該レンズモジュールを上下動することが可能に取りつけてある回動支柱と、該回動支柱を水平方向の回転軸を中心として回動することが可能に支持する回動機構と、該回動機構が上方に設けてある固定支柱と、該固定支柱が立設してある基台と、前記固定支柱又は前記基台に設けてあり、対象物を載置する載置部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明では、レンズモジュールを、取りつけてある回動支柱の回動に応じて回転させることができるので、載置部に載置されている対象物を撮像する角度を所望の角度へ変更することができ、より見やすい角度から微小欠陥を検出することが可能となる。特に、通常観察を行う場合に回動支柱を左右に傾けた場合、表示部に表示された対象物も左右に傾く。この状態で連結されたカメラを９０度回転させることにより、表示部に表示された対象物を前後に傾けることができる。
【００１８】
次に、上記目的を達成するために本発明に係る拡大観察方法は、光源からの光を偏光する偏光子と、該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、該光透過部材で反射した光を、互いに直交する２つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子とを有するレンズモジュールを用いて拡大観察する拡大観察方法であって、前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに略平行となるか略垂直となるかを切り替えることが可能であり、前記複屈折光学部材を、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記２つの偏光軸方向がいずれも略４５度となるように配置し、前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに略平行となるように配置した場合、高速軸又は低速軸を有する前記偏光変換部材を、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置することを特徴とする。
【００１９】
本発明では、微分干渉観察を行う場合、偏光子及び検光子を、偏光軸が互いに略平行となるように配置し、複屈折光学部材、例えばＤＩＣプリズムを、互いに直交する２つの偏光軸方向が、偏光子の偏光軸方向に対していずれも略４５度となるように配置してあり、偏光変換部材を、高速軸又は低速軸が偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置する。このように光学系を構成することにより、対象物の平坦な部分で反射した光は検光子を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ及び偏光変換部材をレンズモジュールに搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、微分干渉観察を行う場合、偏光子及び検光子を、偏光軸が互いに略平行となるように配置し、複屈折光学部材、例えばＤＩＣプリズムを、互いに直交する２つの偏光軸方向が、偏光子の偏光軸方向に対していずれも略４５度となるように配置してあり、偏光変換部材を、高速軸又は低速軸が偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置する。このように光学系を構成することにより、対象物の平坦な部分で反射した光は検光子を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ及び偏光変換部材をレンズモジュールに搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールを用いた拡大観察装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るコントローラの機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールの構成を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールのポラライザ近傍を示す拡大正面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールの光学系の構成を示す模式図である。
【図６】微分干渉観察を行う場合の本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける偏光状態を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける偏光状態を三次元的に示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける偏光軸の傾きを光源の光軸方向から見た状態を示す模式図である。
【図９】フレアを抑制して通常観察を行う場合のレンズモジュールの光学系の構成を示す模式図である。
【図１０】対象物の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。
【図１１】段差ゲージを有する対象物の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。
【図１２】λ／４波長板の高速軸を傾ける角度に応じて通常観察及び微分干渉観察で撮像した画像の違いを示す例示図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールにおける、ポラライザの偏光軸に対するλ／４波長板の高速軸の傾斜角度に応じた輝度変化を説明するグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態に係るレンズモジュールを用いた拡大観察装置のレンズスタンドの構成を示す斜視図である。
【図１５】レンズスタンドの回動支柱が所望の角度に傾斜させる様子を示す模式図である。
【図１６】レンズスタンドの回動支柱を傾斜させて撮像した場合の例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態に係るレンズモジュールについて、図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面を通じて、同一又は同様の構成又は機能を有する要素については、同一又は同様の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１を用いた拡大観察装置の構成を示す模式図である。図１に示すように レンズモジュール１は、レンズスタンド６２に固着されており、対象物（図示せず）が載置されるステージ（載置部）６１に対して直立するように設けてある。カメラ５はカメラケーブル５１を介して、同軸落射照明ユニット２はライトケーブル６０を介して、それぞれコントローラ６３に接続されている。
【００２４】
コントローラ６３は、マイコン、ＣＰＵ等で構成された制御部を有し、接続されている各ハードウェアの動作を制御する。必要なデータは、表示部（モニタ部）６４で視認しながら、ユーザがキーボード６５、マウス６６等を介して入力する。
【００２５】
図２は、本発明の実施の形態に係るコントローラ６３の機能ブロック図である。入力受付部７１は、キーボード６５、マウス６６を介して必要なデータの入力を受け付ける。また、カメラ５で撮像された画像データは、カメラ信号処理部７２で演算処理され、必要な画像処理を画像処理部７３で施した後、表示画像作成部７４にて表示部６４へ表示するための表示画像を作成する。
【００２６】
また、照明制御部７５は、入力を受け付けたデータに基づいて光源３の照度を調整する。機構制御部７６は、入力を受け付けたデータに基づいてステージ６１の動作を制御するステージモータ等への指示信号を送出する。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１の構成を示す正面図である。レンズモジュール１は、アナライザ９をレンズモジュール１内に固着してある。カメラ５をレンズ光軸を軸として回転させる場合であっても、アナライザ９の偏光軸は回転することがなく、アナライザ９の偏光軸とポラライザ２１の偏光軸との相対関係を一定の関係に維持するためである。
【００２８】
本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１は、ポラライザ２１を、同軸落射照明ユニット２に着脱することができるように、スロット（第２の開口部）を備えている。図４は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１のポラライザ２１近傍を示す拡大正面図である。図４に示すように、ポラライザ２１を着脱することが可能なスロット（第２の開口部）１２１を設けることにより、微分干渉観察と通常観察とを切り替える場合に、偏光軸方向の異なるポラライザ２１を紙面に垂直な方向に着脱することができる。適切な方向の偏光軸を有するポラライザ２１に交換することにより、微分干渉観察と通常観察とを容易に切り替えることができる。換言すれば、ポラライザ２１は、レンズモジュール１の長手方向と略直交する方向から第２の開口部１２１に向けて挿入可能に構成されており、アナライザ９とλ／４波長板７とがレンズモジュール１に固定された状態で、レンズモジュール１の長手方向と略直交する方向から第２の開口部１２１に向けてポラライザ２１を挿入して取り付けるだけで、後述するパラレルニコルの状態（図１０参照）を実現できるようになっている。したがって、ユーザは、レンズモジュール１にポラライザ２１を第２の開口部１２１に取り付ける、という簡易な操作を行うことによって、微分干渉観察を行う場合に微小欠陥をより確実に検出することが可能なレンズモジュール１を構成することができる。
【００２９】
なお、ポラライザ２１は、偏光フィルタと、偏光フィルタを格納する直方体状のケースと、偏光フィルタの偏光軸の回転角度を調整する回転調整機構とを有している。また、本実施の形態に係るレンズモジュール１において、回転調整機構は、ユーザが操作するダイヤル部２１１を有しており、ダイヤル部２１１の一面には、偏光フィルタの偏光軸の回転角度を示す目盛りが設けられている。つまり、ユーザは、目盛りを視認しながらダイヤル部２１１を操作することにより、ポラライザ２１の偏光フィルタの偏光軸の回転角度を最適な角度に調整することができる。
【００３０】
また、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５も着脱することが可能であることが好ましい。微分干渉観察と通常観察とを容易に切り替えることができるからである。したがって、レンズモジュール１は、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を着脱することが可能な開口部（第１の開口部）も備えている。
【００３１】
図５は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１の光学系の構成を示す模式図である。図５に示すように本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１は、同軸落射照明ユニット２にポラライザ２１を偏光子として配置し、光源３から発せられた照明光は、直線偏光となる。図５ではポラライザ２１近傍の矢印方向の直線偏光となっており、アナライザ９の偏光軸方向と平行になっている。
【００３２】
直線偏光となった照明光は、ハーフミラー（光透過部材）８により微分干渉用ＤＩＣプリズム（複屈折光学部材）１５へと誘導される。λ／４波長板７は、高速軸がポラライザ２１の偏光軸方向と略４５度となるように対物レンズ４と対象物６との間に配置してある。微分干渉用ＤＩＣプリズム１５は、ポラライザ２１の偏光軸方向に対して略４５度の角度をなす直交する２つの直線偏光を出射するように配置してある。これにより、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を通過してλ／４波長板（偏光変換部材）７に到達する２つの直線偏光は、λ／４波長板７の高速軸に対して略４５度ではなく、略平行又は略垂直な状態となる。
【００３３】
λ／４波長板７は、これらの直線偏光を直線偏光のまま、偏光軸等もそのままで通過させる。しかし、一方に対して他方の位相はλ／４だけずれる。対象物６の表面で反射して再度λ／４波長板７を通過した場合、直線偏光の状態、偏光軸ともに維持されるが、さらに両者間の位相がλ／４だけずれ、往復でλ／２の位相差が発生する。位相差以外は変化のない２つの直交する直線偏光は、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５で再び１つの光に合成され、アナライザ（検光子）９を通過する。なお、本実施の形態では、λ／４波長板７はレンズモジュール１に固定しているが、ユーザが取り外し可能となるように構成しても良い。取り外し可能に構成する場合、図３において、λ／４波長板ユニット７ａは、λ／４波長板７が固定され、対物レンズ４を覆うようにしてレンズモジュール１の先端に取り付けられる。また、λ／４波長板ユニット７ａを反時計回りに回転させると、λ／４波長板７も回転し、レンズモジュール１から取り外される。本実施の形態では、λ／４波長板ユニット７ａを時計回りに回転させ、λ／４波長板ユニット７ａが締まりきった状態において、λ／４波長板７の高速軸又は低速軸とポラライザ２１の偏光軸とが略４５度となる。つまり、製造メーカの出荷担当者又はユーザは、λ／４波長板ユニット７ａを時計回りにできる限り回転させ、λ／４波長板ユニット７ａをレンズモジュール１に固定することによって、λ／４波長板７の高速軸又は低速軸とポラライザ２１の偏光軸とが略４５度となる状態を、容易につくり出すことができる。
【００３４】
このとき、位相差がλ／２であるので、ポラライザ２１の偏光軸と偏光軸が略平行であるアナライザ９を通過する時点で、両直線偏光が互いに打ち消し合う。つまり、ポラライザ２１とアナライザ９とをクロスニコルの位置関係ではなく、互いに偏光軸が略平行となるパラレルニコルの位置関係とすることにより、微分干渉観察を行うことが可能となる。
【００３５】
図６は、微分干渉観察を行う場合の本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１における偏光状態を示す模式図である。図６のＡ、Ｂ、Ｅ、Ｆは、それぞれ図５の位置Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｆにおける偏光状態を示している。
【００３６】
位置Ａでは、ポラライザ２１を通過した状態で直線偏光となっている。直線偏光の向きは、アナライザ９の偏光軸と平行となっている。そして、位置Ｂでは、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５により、入射した直線偏光に対して略４５度偏光軸が回転した、直交する２つの直線偏光に分離されている。分離された２つの直線偏光は、光軸に対してわずかなずれを持って出射され、その交点は対物レンズ４の、対象物６と対向している側とは反対側の焦点位置に一致する。
【００３７】
位置Ｅでは、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５において再度１つの光線に合成されているが、偏光軸は互いに直交したままである。そして、位置Ｆでは、アナライザ９を通過することにより、２つの直線偏光が全く同じ光路長であるときには２つの光は山谷がちょうど逆になった同一方向の偏光となるため、互いに打ち消しあう。
【００３８】
光の山谷の関係を明確にするために、偏光状態を三次元的に図示して説明する。図７は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１における偏光状態を三次元的に示す模式図であり、図８は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１における偏光軸の傾きを光源３の光軸方向から見た状態を示す模式図である。なお、図７及び図８では、偏光状態を明確にするために、２つの光に分離することにより生じる光軸ずれについてはあえて言及していない。図７の三次元的グラフの奥行き方向は時間軸ｔを示しており、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、光の振幅方向（進行方向と直交する方向）を示している。
【００３９】
図７（ａ）及び図８（ａ）は、光源３から発せられた照明光がポラライザ２１を通過した直後の偏光状態を示している。図７（ａ）及び図８（ａ）からわかるように、ポラライザ２１を通過した場合、ポラライザ２１の偏光軸と同一方向の成分の光のみが通過するので、進行方向から見て４５度傾斜して振動する光となる。
【００４０】
図７（ｂ）及び図８（ｂ）は、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を通過した直後の偏光状態を示している。図７（ｂ）及び図８（ｂ）からわかるように、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を通過した場合、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５の偏光軸（結晶軸）方向の成分の光に分離される。具体的には、進行方向から見た場合、Ｘ軸方向に振動する光とＹ軸方向に振動する光とに分離される。
【００４１】
例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻ｔ１では、Ｘ軸方向に振動する光の波は最小（Ｘ軸の負の方向に最大の山）となっており、Ｙ軸方向に振動する光の波は最大（Ｙ軸の正の方向に最大の山）となっている。したがって、図８（ｂ）に示すように、時刻ｔ１では、Ｘ軸方向に振動する光の波はＸ軸の負の方向で山となり、Ｙ軸方向に振動する光の波はＹ軸の正の方向で山となる。
【００４２】
図７（ｃ）及び図８（ｃ）は、λ／４波長板７を一度通過して再度通過した後の偏光状態を示している。図７（ｃ）及び図８（ｃ）からわかるように、λ／４波長板７を２度通過した場合、Ｘ軸方向に振動する光の波は、位相が９０度遅れ、Ｙ軸方向に振動する光の波は、位相が９０度進む。なお、分離されている光の方向は、Ｘ軸方向（λ／４波長板７の低速軸方向）及びＹ軸方向（λ／４波長板７の高速軸方向）のままである。
【００４３】
例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻ｔ２では、Ｘ軸方向に振動する光の波は最大（Ｘ軸の正の方向に最大の山）となっており、Ｙ軸方向に振動する光の波は最大（Ｙ軸の正の方向に最大の山）となっている。したがって、図８（ｃ）に示すように、時刻ｔ２では、Ｘ軸方向に振動する光の波はＸ軸の正の方向で山となり、Ｙ軸方向に振動する光の波はＹ軸の正の方向で山となる。
【００４４】
図７（ｄ）及び図８（ｄ）は、ポラライザ２１とアナライザ９とをクロスニコルの位置関係に配置した場合に、アナライザ９を通過した後の偏光状態を示している。図７（ｄ）及び図８（ｄ）からわかるように、２つの光が合成されて強め合い、アナライザ９の偏光軸方向の偏光となる。
【００４５】
例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻ｔ２では、Ｘ軸方向からもＹ軸方向からも４５度傾いた方向に振動する光として合成され、対象物６が平坦である場合、合成される２つの光の位相差が０（ゼロ）となるので、光の波の山同士、谷同士が重なり合うことで強め合い、カメラ５により明るい画像として撮像される。
【００４６】
一方、図７（ｅ）及び図８（ｅ）は、ポラライザ２１とアナライザ９とをパラレルニコルの位置関係に配置した場合に、アナライザ９を通過した後の偏光状態を示している。図７（ｅ）及び図８（ｅ）からわかるように、２つの光が合成されて弱め合い、アナライザ９の偏光軸方向の微弱な偏光となる。
【００４７】
例えば光の波が山である時点、すなわち振幅が最大である位置を示す時刻ｔ２では、Ｘ軸方向からもＹ軸方向からも４５度傾いた方向に振動する光として合成され、対象物６が平坦である場合、合成される２つの光の位相差が１８０度となるので、光の波の山と谷とで互いに打ち消し合う。したがって、カメラ５に到達する光強度はほとんど０（ゼロ）となり、暗い画像として撮像される。
【００４８】
通常観察をする場合には、本来微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を必要としない。図９は、フレアを抑制して通常観察を行う場合のレンズモジュールの光学系の構成を示す模式図である。図９に示すように、同軸落射照明ユニット２にポラライザ２１を偏光子として配置してあり、光源３から発せられた照明光は、直線偏光となる（Ｓ偏光とする）。図９では紙面に垂直な方向の直線偏光となっている。
【００４９】
直線偏光となった照明光は、ハーフミラー（光透過部材）８により対物レンズ４まで誘導される。Ｓ偏光の一部は、対物レンズ４で反射されて、そのまま受光素子を有するカメラ５の方向へ進む。すなわち、この光がフレアを発生させる元となる不要光１０である。残りは対物レンズ４を通過して対象物６で反射し、反射光１１が再び対物レンズ４を通過して受光素子を有するカメラ５の方向へ進む。
【００５０】
対物レンズ４と対象物６との間に、Ｓ偏光の向きに対してλ／４波長板（偏光変換部材）７を、高速軸が偏光子の偏光軸方向と略４５度の角度をなすように配置した場合、λ／４波長板７を通過したＳ偏光は円偏光となる。円偏光が対象物６で反射する場合、対象物６の表面が鏡面状又はそれに準ずる形状である場合には偏光状態が維持されるが、円偏光の進行方向に対する回転の向きは逆転する。
【００５１】
円偏光が再び対物レンズ４と対象物６との間に配置されたλ／４波長板７を通過する場合、入射時とは偏光軸方向が直交する直線偏光となる（Ｐ偏光とする）。図９では、紙面に平行な方向、すなわち矢印方向の直線偏光となる。対物レンズ４で反射されて受光素子を有するカメラ５の方向へ進む不要光１０はＳ偏光であり、対象物６からの反射光１１はＰ偏光であるので、両者は容易に区別することができる。
【００５２】
同軸落射照明ユニット２のポラライザ２１と偏光軸が直交するクロスニコルの位置関係となるよう、対物レンズ４とカメラ５との間にアナライザ９を検光子として配置した場合、アナライザ９はＰ偏光のみを通過させる。アナライザ９を配置することにより、対物レンズ４で反射した不要光（Ｓ偏光）１０はほぼ全て遮断され、対象物６からの反射光（Ｐ偏光）１１はほぼ全て通過する。このようにすることで、同軸落射照明に起因するフレアによる影響を抑制することができる。
【００５３】
また、対象物６の表面が鏡面状でない場合、照明光の偏光状態は維持されず、ランダム偏光（偏光していないのと同様）になる。ランダム偏光がλ／４波長板７を再び通過した後もやはりランダム偏光であり、対象物６からのランダム偏光がアナライザ９に到達した場合、その半分は遮断されるものの、残り半分は通過する。対物レンズ４で反射した不要光（Ｓ偏光）１０は、アナライザ９で少なくとも９９％以上が遮断されるので、対象物６からの反射光１１がアナライザ９で半減した場合であってもＳ／Ｎ比を十分に高く維持することができる。よって、対象物６の表面が鏡面状でない場合であってもフレアによる影響を抑制することができる。
【００５４】
図１０は、対象物６の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。図１０（ａ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸方向に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。対象物６の表面の細かい部分まで撮像することができている。
【００５５】
これに対して、図１０（ｂ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が９０度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。フレアも対象物６からの反射光１１も遮断されるので、何も撮像されていない。
【００５６】
また、図１０（ｃ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。対象物６からの反射光１１のみが遮断され、フレアのみが撮像されている。
【００５７】
さらに、図１０（ｄ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が９０度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。対象物６からの反射光１１にフレアが重畳することにより対象物６の表面を明確に撮像することができていない。
【００５８】
したがって、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置して撮像することが必要となる。
【００５９】
これに対して、微分干渉観察を行うために微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を配置した場合、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置して撮像すると、図８（ｄ）にも示したように、対象物６が平坦である場合、合成される２つの光の位相差が０（ゼロ）となるので、光の波の山同士、谷同士が重なり合って強め合い、カメラ５では明るい画像として撮像される。背景が明るく、微細な凹凸部分が暗く撮像されるが、撮像された画像の上ではコントラストはあまり高くならない。したがって、微分干渉用として用いることが困難となる。
【００６０】
そこで、本実施の形態のように、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置することにより、図８（ｅ）に示したように、対象物６が平坦である場合、合成される２つの光の位相差が１８０度となるので、光の波の山と谷とで互いに打ち消し合う。背景が暗く、微細な凹凸部分が明るく撮像されるので、撮像された画像の上でもコントラストの高い画像が取得されやすい。したがって、わずかな段差による位相のずれを見逃すことなく検出することができ、微分干渉用として用いることが可能となる。
【００６１】
図１１は、段差ゲージ（所定の模様の段差形状を表面に有する部材）を有する対象物６の表面を、条件を変えて撮像した画像を示す比較図である。図１１（ａ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。背景(平坦部)は、光の干渉により強め合うので明るい。段差のエッジ部分では位相がずれており、周囲より暗く撮像されているが、背景の明るさとはコントラストが低く、段差のエッジ部分とそれ以外の部分との区別がつきにくい画像となる。
【００６２】
これに対して、図１１（ｂ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が９０度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。微分干渉用ＤＩＣプリズム１５による光の合成がうまく行かないため、光の干渉が生じることがなく、二重画像となって段差部分もはっきりしない。
【００６３】
また、図１１（ｃ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。光の干渉が生じ、背景(平坦部)は干渉により弱め合っていて暗い。段差のエッジ部分では位相がずれ、弱め合う条件が弱まるので明るく見えている。暗い背景中の明るい微細な情報は、カメラ(や眼)で捉える画像としてコントラストが高く認識しやすい。よって、段差のエッジ部分とそれ以外の部分とが明確に区別できる画像となる。
【００６４】
さらに、図１１（ｄ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が９０度の角度をなすように配置した場合に撮像した画像である。図１１（ｂ）と同様、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５による光の合成がうまく行かないため、光の干渉が生じることがなく、二重画像となって段差部分もはっきりしない。
【００６５】
したがって、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置して撮像することにより、わずかな段差であっても、確実に検出することが可能となる。
【００６６】
なお、λ／４波長板７の高速軸は、ポラライザ２１の偏光軸方向に対して略４５度傾いているが、傾ける角度は４５度近辺であることが好ましい。角度が変わって光の干渉度合が変動した場合、微分干渉観察では結果に大きな違いが生じるからである。
【００６７】
図１２は、λ／４波長板７の高速軸を傾ける角度に応じて通常観察及び微分干渉観察で撮像した画像の違いを示す例示図である。図１２（ａ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、Ｓ偏光の向き、すなわちポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に、対象物６の表面を撮像した画像である。フレアが適正に遮断されており、対象物６の表面の細かい部分まで撮像することができている。
【００６８】
図１２（ｂ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が略５５度の角度をなすように配置した場合に、対象物６の表面を通常観察で撮像した画像である。λ／４波長板７の高速軸を４５度より約１０度大きく傾けただけでは、４５度傾けた場合と比べて画像に大きな差異を認めることはできない。
【００６９】
したがって、通常観察を行う場合においては、ポラライザ２１の偏光軸に対するλ／４波長板７の高速軸の角度が４５度近傍から多少ずれても、大きな影響を及ぼさないことがわかる。
【００７０】
図１２（ｃ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が４５度の角度をなすように配置した場合に、段差ゲージを有する対象物６の表面を微分干渉観察で撮像した画像である。図１１（ｃ）と同様に、光の干渉が生じ、段差のエッジ部分で位相のずれによる干渉度合が変動し、段差のエッジ部分とそれ以外の部分とが明確に区別できる画像となる。
【００７１】
一方、図１２（ｄ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が略５５度の角度をなすように配置した場合に、段差ゲージを有する対象物６の表面を撮像した画像である。図１１（ｃ）とは異なり、λ／４波長板７のわずかな角度ずれによって、光の干渉度合が大きく変動し、段差のエッジ部分とそれ以外の部分との区別は、コントラストが低下して視認しにくくなっている。
【００７２】
したがって、微分干渉観察を行う場合においては、ポラライザ２１の偏光軸に対するλ／４波長板７の高速軸の角度のずれが大きく影響することがわかる。
【００７３】
図１３は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１における、ポラライザ２１の偏光軸に対するλ／４波長板７の高速軸の傾斜角度に応じた輝度変化を説明するグラフである。図１３（ａ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置した場合を、図１３（ｂ）は、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置した場合を、それぞれ示している。
【００７４】
ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置した場合、ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が略４５度の角度をなすように配置したとき、対象物６からの反射光の輝度１３２が最大値Ｘ１となり、フレア光の輝度１３１が最小値Ｘ３となる。ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸を略５５度の角度をなすように変更したとき、対象物６からの反射光の輝度１３２がＸ２へと減少し、フレア光の輝度１３１がＸ４へと増加するが、対象物６からの反射光の輝度１３２の減少分も、フレア光の輝度１３１の増加分も小さいことから、カメラ５で撮像される画像に大きな変化が生じない（図１２（ａ）、（ｂ）参照）。したがって、撮像された画像だけから、λ／４波長板７を最適な角度に設定することが困難である。
【００７５】
それに対して、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置した場合、ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸が略４５度の角度をなすように配置したとき、カメラ５で撮像される、対象物６の平坦な部分の微分干渉画像の輝度１３３は最小値Ｙ１となる。ポラライザ２１の偏光軸に対してλ／４波長板７の高速軸を略５５度の角度をなすように変更したとき、干渉画像の輝度１３３は一気に増加してＹ２となり、撮像された画像は急激に明るくなる（図１２（ｃ）、（ｄ）参照）。したがって、例えばレンズモジュール１の製造時又はメンテナンス時に、撮像された画像を見ながら、λ／４波長板７を最適な角度に設定することが容易となる。
【００７６】
図１４は、本発明の実施の形態に係るレンズモジュール１を用いた拡大観察装置のレンズスタンド６２の構成を示す斜視図である。なお、図１４では、カメラ５が既に連結してあるレンズモジュール１を例示する。また、図１４において、レンズモジュール１の同軸落射照明ユニット２は、図示を省略しており、レンズモジュール１の外観は、図３及び図４と異なり概念的に示している。レンズスタンド６２は、レンズモジュール１を上下動することが可能に取りつけてある回動支柱８１と、回動支柱８１を水平方向の回転軸を中心として回動することが可能に支持する回動機構８２と、回動機構８２が上方に設けてある固定支柱８３と、固定支柱８３が立設してある基台８４と、固定支柱８３又は基台８４に設けてあり、対象物６を載置するステージ６１とを備える。
【００７７】
なお、ステージ６１は、例えばＸ−Ｙ−θ（回転）ステージであり、例えば固定支柱８３に止ネジ等により固定されている。回動機構８２は、水平方向の回転軸を中心として回動支柱８１を回動可能とする。これにより、ステージ６１に載置された対象物６を撮像する角度を変えることができる。
【００７８】
以下、レンズスタンド６２の構成に関し、具体的に説明する。レンズスタンド６２の基台８４上の一端には、剛性を有する固定支柱８３及び固定支柱８３の前面に嵌め込むことが可能に設けてある支持台９１が取り付けられている。固定支柱８３は、レンズモジュール１を支持し、支持台９１は対象物６を載置するステージ６１を支持する。
【００７９】
固定支柱８３は、上部に回動機構８２を備えている。回動機構８２の孔部には、回動軸が係合されている。これにより、回動支柱８１は、水平軸の周りに回動（傾斜）することが可能になっている。回動支柱８１には、Ｚ軸方向に摺動することが可能なスライダ９２が取り付けられている。スライダ９２には、カメラ取り付け部９３が固定されている。カメラ取り付け部９３には、レンズモジュール１がＺ軸方向に沿って取り付けられている。
【００８０】
一方、ユーザが調整つまみ９４を操作することにより、ステージ６１をＺ軸方向の所定の位置に設定する。すなわち、Ｘ軸方向から見た場合に、ステージ６１の上面の高さが、回動支柱８１の回動軸の高さに一致するよう設定する。
【００８１】
レンズスタンド６２の回動支柱８１の傾斜方法について説明する。図１４は、レンズスタンド６２の回動支柱８１が傾斜することなくＺ軸に沿って固定されている状態を示している。それに対して、図１５は、レンズスタンド６２の回動支柱８１が所望の角度に傾斜させる様子を示す模式図である。図１４に示すような構成を有するスタンド装置を用いることにより、高さの異なる対象物６を観察する場合においても、スライダ９２の鉛直方向の高さ、ステージ６１の鉛直方向の高さを調整することによって、レンズモジュール１に連結されているカメラ５の焦点位置と対象物６の観察ポイントとを一致させることができる。
【００８２】
図１６は、レンズスタンド６２の回動支柱８１を傾斜させて撮像した場合の例示図である。図１６（ａ）はカメラ５にて撮像する上下方向が、図１５の奥行き方向である場合に対象物６を撮像した画像の例示図である。左から順に、回動支柱８１を傾けることによりレンズモジュール１を左方向へ傾斜した場合、直立している場合、右方向へ傾斜した場合、それぞれの位置で撮像した画像を示している。
【００８３】
それに対して、図１６（ｂ）はカメラ５にて撮像する上下方向が、図１５のレンズモジュール１が傾斜する方向である場合に対象物６を撮像した画像の例示図である。左から順に、回動支柱８１を傾けることによりレンズモジュール１を左方向へ傾斜した場合、直立している場合、右方向へ傾斜した場合、それぞれの位置で撮像した画像を示している。図１６（ａ）と比べて、対象物６を９０度異なる角度から撮像することができ、ユーザのニーズに応じて撮像する位置を変えることができる。
【００８４】
また、図１６（ｃ）は図１６（ｂ）に対してステージ６１も９０度回転させた場合に対象物６を撮像した画像の例示図である。左から順に、回動支柱８１を傾けることによりレンズモジュール１を左方向へ傾斜した場合、直立している場合、右方向へ傾斜した場合、それぞれの位置で撮像した画像を示している。図１６（ａ）と比べて、対象物６をさらに異なる角度から撮像することができ、ユーザのニーズに応じて撮像する位置を変えることができる。
【００８５】
以上のように本実施の形態によれば、微分干渉観察を行う場合、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがパラレルニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を、互いに直交する２つの偏光軸方向が、ポラライザ２１の偏光軸方向に対していずれも略４５度となるように配置してあり、λ／４波長板７を、高速軸又は低速軸がポラライザ２１の偏光軸方向と略４５度となるように配置する。このように光学系を構成することにより、対象物６の平坦な部分で反射した光はアナライザ９を通過する時点で互いに打ち消し合うので、微細な欠陥を認識する等の微分干渉観察本来の目的を達成しやすくなる。つまり、通常観察を行う場合と同様に低倍率の対物レンズ４及びλ／４波長板７をレンズモジュール１に搭載しているにもかかわらず、微分干渉観察を行う場合に、欠陥のない平坦部分が暗くなり、欠陥のある凹凸部分が明るくなるような観察画像を取得できるので、微小欠陥をより確実に検出することができる。
【００８６】
また、通常観察を行う場合には、ポラライザ２１の偏光軸とアナライザ９の偏光軸とがクロスニコルの位置関係となるようポラライザ２１の偏光軸を配置し、微分干渉用ＤＩＣプリズム１５を取り外すことにより、フレアのない通常観察を行うことが可能となる。
【００８７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変更、改良等が可能である。例えばλ／４波長板７の高速軸がポラライザ２１の偏光軸方向と略４５度となるように配置しているが、低速軸がポラライザ２１の偏光軸方向と略４５度となるように配置しても良いことは言うまでもない。
【００８８】
また、図５においてλ／４波長板７を光軸に対して少し傾けて記載しているが、λ／４波長板７の傾きは対物レンズ４のＮＡ（開口数）より大きくしておくことが好ましい。対物レンズ４は、ＮＡ範囲内の光をカメラ５まで誘導するので、λ／４波長板７を少し傾けておくことによりλ／４波長板７において直接反射した直接反射光がカメラ５まで到達する心配がなくなる。ただし、傾けすぎた場合には、対物レンズ４と対象物６の距離が短くなって使い勝手が悪くなるため、ＮＡより少し大きくしておくことがより好ましい。
【符号の説明】
【００８９】
１ レンズモジュール
２ 同軸落射照明ユニット
３ 光源
４ 対物レンズ
５ カメラ
６ 対象物
７ λ／４波長板（偏光変換部材）
８ ハーフミラー（光透過部材）
９ アナライザ（検光子）
１５ 微分干渉用ＤＩＣプリズム（複屈折光学部材）
２１ ポラライザ（偏光子）
６１ ステージ（載置部）
８１ 回動支柱
８２ 回動機構
８３ 固定支柱
８４ 基台
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を偏光する偏光子と、
該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、
該光透過部材で反射した光を、互いに直交する２つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、
該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、
該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、
前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子と
を有し、
前記偏光子及び前記検光子は、偏光軸方向が互いに略平行となるように配置してあり、
前記複屈折光学部材は、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記２つの偏光軸方向がいずれも略４５度となるように配置してあり、
前記偏光変換部材は、高速軸又は低速軸を有し、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置してあることを特徴とするレンズモジュール。
【請求項２】
前記検光子は固着してあり、
前記複屈折光学部材の、互いに直交する前記２つの偏光軸方向が、前記検光子の偏光軸方向に対して略４５度となるように前記複屈折光学部材を挿入することが可能な第１の開口部と、
前記偏光子の偏光軸方向が前記検光子の偏光軸方向と互いに略平行又は略垂直になるように前記偏光子を挿入することが可能な第２の開口部と
を備えることを特徴とする請求項１記載のレンズモジュール。
【請求項３】
前記第２の開口部に挿入される前記偏光子は、偏光軸の角度を変更することが可能としてあることを特徴とする請求項２記載のレンズモジュール。
【請求項４】
前記偏光変換部材は、前記対物レンズと対象物との間に配置してあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズモジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズモジュールと、
該レンズモジュールを上下動することが可能に取りつけてある回動支柱と、
該回動支柱を水平方向の回転軸を中心として回動することが可能に支持する回動機構と、
該回動機構が上方に設けてある固定支柱と、
該固定支柱が立設してある基台と、
前記固定支柱又は前記基台に設けてあり、対象物を載置する載置部と
を備えることを特徴とする拡大観察装置。
【請求項６】
光源からの光を偏光する偏光子と、
該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、
該光透過部材で反射した光を、互いに直交する２つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、
該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、
該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、
前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子と
を有するレンズモジュールを用いて拡大観察する拡大観察方法であって、
前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに略平行となるか略垂直となるかを切り替えることが可能であり、
前記複屈折光学部材を、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記２つの偏光軸方向がいずれも略４５度となるように配置し、
前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに略平行となるように配置した場合、高速軸又は低速軸を有する前記偏光変換部材を、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置することを特徴とする拡大観察方法。
【請求項１】
光源からの光を偏光する偏光子と、
該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、
該光透過部材で反射した光を、互いに直交する２つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、
該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、
該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、
前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子と
を有し、
前記偏光子及び前記検光子は、偏光軸方向が互いに略平行となるように配置してあり、
前記複屈折光学部材は、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記２つの偏光軸方向がいずれも略４５度となるように配置してあり、
前記偏光変換部材は、高速軸又は低速軸を有し、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置してあることを特徴とするレンズモジュール。
【請求項２】
前記検光子は固着してあり、
前記複屈折光学部材の、互いに直交する前記２つの偏光軸方向が、前記検光子の偏光軸方向に対して略４５度となるように前記複屈折光学部材を挿入することが可能な第１の開口部と、
前記偏光子の偏光軸方向が前記検光子の偏光軸方向と互いに略平行又は略垂直になるように前記偏光子を挿入することが可能な第２の開口部と
を備えることを特徴とする請求項１記載のレンズモジュール。
【請求項３】
前記第２の開口部に挿入される前記偏光子は、偏光軸の角度を変更することが可能としてあることを特徴とする請求項２記載のレンズモジュール。
【請求項４】
前記偏光変換部材は、前記対物レンズと対象物との間に配置してあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレンズモジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズモジュールと、
該レンズモジュールを上下動することが可能に取りつけてある回動支柱と、
該回動支柱を水平方向の回転軸を中心として回動することが可能に支持する回動機構と、
該回動機構が上方に設けてある固定支柱と、
該固定支柱が立設してある基台と、
前記固定支柱又は前記基台に設けてあり、対象物を載置する載置部と
を備えることを特徴とする拡大観察装置。
【請求項６】
光源からの光を偏光する偏光子と、
該偏光子を通過した光の一部を反射させ、連結することが可能なカメラの受光軸方向に沿って対象物へ誘導し、対象物からの反射光の一部を通過させる光透過部材と、
該光透過部材で反射した光を、互いに直交する２つの偏光軸方向の光に分離し、着脱することが可能な複屈折光学部材と、
該複屈折光学部材を通過した光を集光し、対象物に照射する対物レンズと、
該対物レンズを通過した光の偏光状態を変換する偏光変換部材と、
前記光透過部材を通過した前記対象物からの反射光の一部を偏光する検光子と
を有するレンズモジュールを用いて拡大観察する拡大観察方法であって、
前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに略平行となるか略垂直となるかを切り替えることが可能であり、
前記複屈折光学部材を、前記偏光子の偏光軸方向に対して、前記２つの偏光軸方向がいずれも略４５度となるように配置し、
前記偏光子及び前記検光子を、偏光軸方向が互いに略平行となるように配置した場合、高速軸又は低速軸を有する前記偏光変換部材を、いずれかの軸が前記偏光子の偏光軸方向と略４５度となるように配置することを特徴とする拡大観察方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１４５７２２（Ｐ２０１２−１４５７２２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３５６４（Ｐ２０１１−３５６４）
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
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