(57)【要約】【課題】位相差顕微鏡において、複雑な構成の位相板や対物レンズを用いることなく被検体の大きさに対応して、容易に良好な位相差観察を行うことができるようにする。【解決手段】光源２と、光源２からの光を開口絞り４を通して被検体に照射するコンデンサーレンズ部６と、被検体の像を形成する対物光学系９と、対物光学系９の光路上において開口絞り４と共役な位置に設けられている位相板１０とを有する位相差顕微鏡１であって、対物光学系９による像形成後の光路上において位相板１０と共役な位置に配置された透過率規制部材１４を備え、透過率規制部材１４は、少なくとも位相板１０の位相膜１０ｂの全体を光学的に覆う範囲に設けられた透過率変調部１４ｂと、開口絞り４の開口部４ａの全体を光学的に覆う範囲で透過率変調部１４ｂの周囲を取り囲むように設けられ、透過率変調部１４ｂよりも高い一様な透過率を有する無変調透過部１４ａとを備える。【選択図】図１
2011002514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、開口絞りを有し前記光源からの光束を前記開口絞りを通して被検体に照射する照明光学系と、該照明光学系によって照明された前記被検体からの光束による像を形成する対物光学系と、該対物光学系の光路上において前記開口絞りと共役な位置に設けられている位相変換部とを有する位相差顕微鏡であって、
前記対物光学系による像形成後の光路上において前記位相変換部と共役な位置に配置された透過率規制部材を備え、
該透過率規制部材は、
少なくとも前記位相変換部の全体を光学的に覆う範囲で透過光量分布を規制する透過率変調部と、
前記開口絞りの開口部の全体を光学的に覆う範囲で前記透過率変調部の周囲を取り囲むように設けられ、前記透過率変調部よりも高い一様な透過率を有する無変調透過部とを備えてなることを特徴とする位相差顕微鏡。
【請求項２】
前記透過率変調部は、
前記無変調透過部に挟まれた方向の断面において、前記無変調透過部に接する外縁部から中心部に向けて透過率が段階的に減少する透過率分布特性を有することを特徴とする請求項１に記載の位相差顕微鏡。
【請求項３】
前記透過率変調部は、
前記無変調透過部に挟まれた方向の断面において、前記無変調透過部に接する外縁部から中心部に向けて透過率が漸減されてから急峻に低減される略Ｕ字状の透過率分布特性を有することを特徴とする請求項１に記載の位相差顕微鏡。
【請求項４】
前記略Ｕ字状の透過率分布特性は、透過率の低減率がガウス分布に従う透過率分布特性であることを特徴とする請求項３に記載の位相差顕微鏡。
【請求項５】
前記透過率規制部材は、透過率可変に設けられた液晶フィルターで構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の位相差顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差顕微鏡に関する。特に位相差顕微鏡の空間周波数の変調に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無色透明で屈折率が周囲と異なる物体（位相物体）を可視化する方法として位相差法が知られており、また、この位相差法による顕微鏡観察装置として位相差顕微鏡が知られている。この位相差顕微鏡は、例えば生体試料などの位相物体の観察に広く用いられている。
試料（位相物体）を透過した光は、背景光（０次回折光）と回折光（１次回折光）からなる。回折光は、背景光に対し、π／２の位相差（λ／４の光路差）を持ちかつ強度も弱いので、そのままでは干渉することはできない。
位相差顕微鏡は、試料の背景光（０次回折光）の位相と強度に変調を加えて、回折光（１次回折光）と干渉させることにより、無色透明の位相物体にコントラストを付けて可視化する装置である。背景光（０次回折光）の変調は、光の位相をπ／２すすめ、かつ光の強度を弱めるＮＤフィルター特性を有する薄膜を備えた位相板を、対物光学系内において照明光学系の開口絞りと光学的に共役な位置に配置して行われる。
このような構成では、例えば、背景光（０次回折光）の位相は位相板によりπ／２遅らせ（ブライトコントラスト）られ、もしくは、π／２だけ進め（ダークコントラスト）られ、回折光（１次回折光）と同位相になり、かつ、背景光（０次回折光）の強度は、位相板により弱められる。像は、回折光（１次回折光）と位相板により変調を受けた背景光の和となり、背景に対して、明るい像（ブライトコントラスト）もしくは暗い像（ダークコントラスト）が形成される。つまり、
結像光  ＝  変調を受けた背景光（０次回折光）  ＋  回折光（１次回折光）
となる。第１項の変調を受けた背景光は振幅が一定で、かつ、第２項の回折光（±１次回折光）は、位相物体の位相差に応じた振幅を持つので、像は位相物体の位相差に応じた明暗のコントラストをもち、位相物体の位相差が可視化される。
ところが、位相差顕微鏡では、位相物体の縁の部分に光のにじみが生じるという欠点がある。この現象はハロ（halo）と呼ばれている。観察像のハロの程度は、位相物体のサイズ、及び、位相膜の光の透過率と相関がある。位相物体のサイズが大きいほど、また、位相膜の透過率が低い（高コントラスト観察用の位相板）ほど、ハロは大きくなる。
ハロを低減するには、ハロが出やすい試料に対しては、低コントラスト観察用の位相板を備える対物レンズを用いるか、いわゆるアポダイズド位相差法を採用した対物レンズを用いる必要があった。
アポダイズド位相差法による観察を行う位相差顕微鏡としては、例えば、特許文献１に記載された位相差観察装置（位相差顕微鏡）が知られている。
この位相差観察装置は、コンデンサレンズの前側焦点面にリング絞りが配置され、これと共役な関係にある対物レンズの後側焦点面に位相絞りが配置されている。この位相絞りは、リング絞りの開口部と相似な形状であって、リング絞りと位相絞りの間の光学系によってリレーされる倍率で定まる形状を有し、かつ透過光に光路差λ／４（位相差π／２）を与える位相板を有している。さらに、この位相絞りは、位相板の領域に設けられた輪帯状の第１の透過率変調部と、その周囲を取り囲むように外周および内周部分に設けられた第２の透過率変調部と、第２の透過率変調部の外周部および内周部に形成された無変調部とを有している。ここで、第１および第２の透過率変調部はニュートラルデンシティ膜（ＮＤ膜）によって形成されている。
アポダイズド位相差法では、位相物体が小さい場合には、±１次回折光の回折角が大きくなるため、位相板および第１の透過率変調部によって、従来の位相差法と同様なハロの少ない観察を行うことができる。また、位相物体が大きい場合には、±１次回折光の回折角が小さいため、±１次回折光が第２の透過率変調部を透過してその光強度が低減された状態で０次光と干渉する。このため、±１次回折光の光強度が低減されずに干渉する場合に比べて、位相差量のコントラストが低減され、ハロの少ない試料像を観察することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の位相差顕微鏡には、以下のような問題があった。
低コントラスト観察用の対物レンズではハロが低減できるものの、位相差量に基づくコントラストも低下し、良好な像の検出も困難になる。ハロが少ない被検体（試料）の観察時には高コントラスト観察用の対物レンズに切り替える必要があり、効率的な観察ができないこと、及び、ハロが少ない被検体でも高コントラスト用対物レンズで観察すると、ハロが生じることが問題である。
また、ハロの発生の仕方は、被検体である位相物体の大きさ、すなわち、位相物体の空間周波数の大きさに依存するため、被検体の空間周波数に応じて、コントラストの程度を変えた位相板を有する対物レンズを数多く揃えておく必要があるという問題がある。
また、アポダイズド位相差法に用いる対物レンズは、１種類でも、ある程度の空間周波数範囲に対応する被検体に対応することができるものの、被検体の大きさによっては位相絞りの空間周波数特性を変化させた対物レンズに交換する必要があるという問題がある。
また、アポダイズド位相差法に用いる位相絞りは、一般の位相差板に精度よくＮＤ膜を形成しなければならないため、構成がより複雑となり、製造にたいへん手間がかかる。このため、特許文献１に記載の技術において、理想に近い形の第２の透過率変調部をもつ対物レンズを作製することは技術的に難しいだけではなく、作製できたとしても、部品コストが大変高価なものとなるという問題があり、単純な形状の第２の透過率変調部を持つ対物レンズしか作られていない。
また被検体の種類によっては、位相絞りの構成を変えねばならないため、このような高価で、かつ、作製が難しいなアポダイズド位相差法用の位相絞り、対物レンズを被検体の種類に応じて多数用意しておかなければならないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、複雑な構成の位相板や対物レンズを用いることなく被検体の大きさに対応して、ハロを減弱した良好な位相差観察を容易に行うことができる位相差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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、光源と、開口絞りを有し前記光源からの光束を前記開口絞りを通して被検体に照射する照明光学系と、該照明光学系によって照明された前記被検体からの光束による像を形成する対物光学系と、該対物光学系の光路上において前記開口絞りと共役な位置に設けられている位相変換部とを有する位相差顕微鏡であって、前記対物光学系による像形成後の光路上において前記位相変換部と共役な位置に配置された透過率規制部材を備え、該透過率規制部材は、少なくとも前記位相変換部の全体を光学的に覆う範囲で透過光量分布を規制する透過率変調部と、前記開口絞りの開口部の全体を光学的に覆う範囲で前記透過率変調部の周囲を取り囲むように設けられ、前記透過率変調部よりも高い一様な透過率を有する無変調透過部とを備えてなる構成とする。
この発明によれば、照明光学系から開口絞りを通して被検体に照射された光のうち、被検体を透過して直進する０次光は開口絞りと共役な位置に設けられている位相変換部によって位相が変換され、被検体で回折された回折光は位相変換部を透過しないため位相が変換されることなく、それぞれ、対物光学系の像面に結像される。そして、この像形成後の光路上において、位相変換部と共役な位置に配置された透過率規制部材によって、０次光および回折光の透過率が規制される。透過率規制部材は、少なくとも透過率変換部の全体を光学的に覆う透過率変調部と無変調透過部とを有するので、透過率変調部を透過した０次光は透過率変換部により光強度が低減される。このため、透過率規制部材を透過した０次光および回折光の像を結ぶことにより、位相差法の観察を行うことができる。特に、透過率変調部が、位相変換部よりも大きな範囲を光学的に覆う場合、その大きさに応じて、アポダイズド位相差法による観察を行うことができる。
ここで、「位相変換部あるいは開口絞りを光学的に覆う範囲」とは、位相変換部あるいは開口絞りと、透過率変調部との間の光学倍率に応じて透過率変調部の位置に投影される位相変換部あるいは開口絞りの像を、透過率変調部が覆う範囲であることを意味する。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の位相差顕微鏡において、前記透過率変調部は、前記無変調透過部に挟まれた方向の断面において、前記無変調透過部に接する外縁部から中心部に向けて透過率が段階的に減少する透過率分布特性を有する構成とする。
この発明によれば、透過率変調部は、無変調透過部に接する外縁部から中心部に向けて透過率が段階的に減少する透過率分布特性を有するため、透過率規制部材の透過光は、透過率変調部と無変調透過部との境界部側では、光強度が高く、中心部に向かうほど段階的に光強度が低下する。このため、透過率変調部を透過する光束のうち、中心部に近い側を透過する光束ほど、中心部を透過する光束との光強度のコントラストが段階的に小さくなる。そのため、被検体の空間周波数が変わっても位相差観察におけるコントラストの変化が段階的に抑制される。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の位相差顕微鏡において、前記透過率変調部は、前記無変調透過部に挟まれた方向の断面において、前記無変調透過部に接する外縁部から中心部に向けて透過率が漸減されてから急峻に低減される略Ｕ字状の透過率分布特性を有する構成とする。
この発明によれば、透過率変調部は、無変調透過部に接する外縁部から中心部に向けて透過率が漸減されてから急峻に低減される略Ｕ字状の透過率分布特性を有するため、透過率規制部材の透過光は、透過率変調部と無変調透過部との境界部側では、光強度が高く、中心部に向かうにつれ、光強度が漸減してから急峻に低下する。このため、透過率変調部を透過する光束のうち、光束の透過位置が境界部側から中心部側に向かうにつれて、滑らかに光強度のコントラストが低減される。そのため、被検体の空間周波数が変わっても位相差観察におけるコントラストの変化が滑らかとなる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の位相差顕微鏡において、前記略Ｕ字状の透過率分布特性は、透過率の低減率がガウス分布に従う透過率分布特性である構成とする。
この発明によれば、略Ｕ字状の透過率分布特性は、透過率の低減率がガウス分布に従うため、透過率変調部を透過する光束のうち、光束の透過位置が境界部側から中心部側に向かうにつれて、光強度のコントラストがガウス分布にしたがって低減される。そのため、被検体の空間周波数が変わっても、位相差観察におけるコントラストの変化がより滑らかとなる。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の位相差顕微鏡において、前記透過率規制部材は、透過率可変に設けられた液晶フィルターである構成とする。
この発明によれば、液晶フィルターの透過率を可変することによって、透過率変調部の変調強度および変調の空間周波数を可変できるので、被検体の大きさや種類が変わっても、良好な観察を行うための透過率分布特性を容易に設定することができる。被検体の大きさや種類が変わっても、透過率規制部材を交換することなく観察を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の位相差顕微鏡によれば、対物光学系による像形成後の光路上において位相変換部と共役な位置に配置された透過率規制部材を備えるので、複雑な構成の位相板や対物レンズを用いることなく被検体の大きさに対応して、ハロを減弱した良好な位相差観察を容易に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る位相差顕微鏡の概略構成を示す模式的な概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る位相差顕微鏡の位相変換部を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の模式的な平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の透過率分布特性を示す模式的なグラフである。
【図５】本発明の実施形態の第１変形例に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の透過率分布特性を示す模式的なグラフである。
【図６】本発明の実施形態の第２変形例に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の透過率分布特性を示す模式的なグラフである。
【図７】本発明の実施形態の第３変形例に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の透過率分布特性を示す模式的なグラフである。
【図８】本発明の実施形態の第４変形例に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の透過率分布特性を示す模式的なグラフである。
【図９】本発明の実施形態の第５変形例に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の透過率分布特性を示す模式的なグラフである。
【図１０】本発明の実施形態の第６変形例に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の模式的な平面図である。
【図１１】本発明の実施形態の第７変形例に係る位相差顕微鏡の開口絞りを示す模式的な平面図である。
【図１２】本発明の実施形態の第７変形例に係る位相差顕微鏡の位相変換部を示す模式的な平面図である。
【図１３】本発明の実施形態の第７変形例に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１４】
本発明の実施形態に係る位相差顕微鏡について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る位相差顕微鏡の概略構成を示す模式的な概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る位相差顕微鏡の位相変換部を示す模式的な平面図である。図３は、本発明の実施形態に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の模式的な平面図である。図４は、本発明の実施形態に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の透過率分布特性を示す模式的なグラフである。横軸は、透過率変調部の中心を原点とする径方向位置、縦軸は透過率を示す。
【００１５】
本実施形態の位相差顕微鏡１は、図１に示すように、被検体載置面Ｏ上に配置された被検体の位相差観察を行うためのものである。
被検体としては、試料の屈折率や大きさによって背景光と試料の透過光との間に光路差が生じる位相物体であれば、適宜の試料を採用することができる。例えば、細胞などの生体試料を採用することができる。
以下では、一例として、サイズが３０μｍの細胞とその内部の構造を倍率１００倍の対物レンズで、位相差観察する場合の例で説明する。
位相差顕微鏡１の概略構成は、光源２、集光レンズ３（照明光学系）、開口絞り４、コンデンサーレンズ５（照明光学系）、対物光学系９、位相板１０、リレー光学系１３、および透過率規制部材１４を備え、これらが光軸Ｃ上に同軸に配置されている。
なお、位相差顕微鏡１は、特に図示しないが、従来の位相差顕微鏡と同様、後述する像面Ｉに形成される被検体の像を観察するため、接眼光学系や、撮像カメラなどを備えている。
【００１６】
光源２は、被検体に照射する照明光を発生するもので、例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤなどを採用することができる。また特に図示しないが、コントラストを向上するため必要に応じて照明光の波長を選択するフィルターや、視野絞りなどが適宜設けられている。
集光レンズ３は、光源２で発生された照明光を略平行光束に集光するレンズである。
なお、図１は模式図のため、集光レンズ３を単レンズのように描いているが、単レンズからなっていてもよいし、レンズ群からなっていてもよい。また、レンズまたはレンズ群は適宜のレンズ鏡筒に収められている。以下、図１に記載された他のすべてのレンズも同様である。
【００１７】
開口絞り４は、本実施形態では、光軸Ｃを中心とする輪帯状の開口部４ａを有し、透過光束の断面をリング状に整形するリング絞りからなり、後述する位相板１０と光学的に共役な位置（以下、単に共役な位置という）に配置されている。
コンデンサーレンズ５は、開口絞り４の開口部４ａを透過した光束を被検体載置面Ｏに集光するレンズである。
開口絞り４およびコンデンサーレンズ５は、一体化されてコンデンサーレンズ部６を構成しており、位相差顕微鏡１に着脱可能に取り付けられている。
【００１８】
また、集光レンズ３、およびコンデンサーレンズ部６は、開口絞り４を有し光源２からの光束を開口絞り４を通して被検体に照射する照明光学系を構成している。
光源２、集光レンズ３、コンデンサーレンズ部６は、従来の位相差顕微鏡に用いる照明光学系と同様の構成を採用することができる。コンデンサーレンズ５の一例としては、開口数０．７以上のコンデンサーレンズを採用できる。
【００１９】
対物光学系９は、照明光学系によって照明された被検体からの光束による像を形成するための光学系であり、本実施形態では、無限遠補正光学系からなる対物レンズ７と、対物レンズ７によって集光された光束を結像する結像レンズ８とからなる。
対物光学系９は、被検体の観察時には、被検体載置面Ｏが対物レンズ７の前側焦点面に一致するように調整して配置される。このような位置関係において、コンデンサーレンズ５および対物レンズ７はアフォーカル光学系を構成している。
対物レンズ７としては、例えば、次の開口数のものを使用できる。つまり、乾燥系の対物レンズでは、開口数０．７〜０．９５、水浸系対物レンズでは開口数０．７〜１．２、油浸系対物レンズでは開口数１．２〜１．４のものを採用することができる。
【００２０】
位相板１０は、対物レンズ７および結像レンズ８の間の光路上において、開口絞り４と共役な位置に設けられている位相変換部として位相膜１０ｂを備えるものであり、被検体を透過した光束のうち、背景光に由来する０次光がこの位相膜１０ｂを透過するように配置され、この位相膜１０ｂの透過光の位相をπ／２だけずらすものである。本実施形態では、位相板１０の位相膜１０ｂは、対物レンズ７の後側焦点面に配置されている。
本実施形態の位相膜１０ｂの形状は、図１、２に示すように、円板状のガラス基板１０ａに、光軸Ｃを中心として、内径ｄ１、外径ｄ２の輪帯状に形成されている。本実施形態では、ダークコントラストの位相差観察を行うため、位相膜１０ｂは、透過光の位相をπ／２だけ進ませるものが形成されている。すなわち、位相膜１０ｂは、照明光学系によって、被検体に照射される照明光の波長、あるいは中心波長を波長λとして、透過光に光路差λ／４を発生させることで位相を進めている。例えば、λ＝５４６ｎｍの緑の波長光に対してλ／４の光路差を発生させる。
【００２１】
位相膜１０ｂの内径ｄ１、外径ｄ２は、コンデンサーレンズ５および対物レンズ７を介して、投影される開口絞り４の開口部４ａの像によって、位相膜１０ｂの全体が覆われる大きさに設定される。例えば、開口数１．３〜１．４０の対物レンズ７を用いる場合、位相膜１０ｂの内径ｄ１は開口数０．５８に相当する輪径に、外径ｄ２は開口数０．７に相当する輪径に、それぞれ設定されている。
なお、本実施形態では、位相膜１０ｂ上には、位相膜１０ｂを透過する光束の光量を規制するニュートラルデンシティ膜（ＮＤ膜）は形成されていなくてもよいが、ＮＤ膜を有していてもよい。この場合、対物光学系９および位相板１０は、従来の位相差顕微鏡において用いられる、位相板上にＮＤ膜を有する位相板、およびそれに用いる対物レンズ、あるいはそれらが一体化された対物レンズユニットをそのまま利用することもできる。
【００２２】
リレー光学系１３は、対物光学系９によって結ばれた被検体の像Ｓを、像面Ｉにリレーする光学系であり、本実施形態では、像Ｓに前側焦点面が一致された集光レンズ１１と、像面Ｉに後側焦点面が一致された集光レンズ１２とからなる。このため、結像レンズ８および集光レンズ１１はアフォーカル光学系を構成している。
本実施形態では、結像レンズ８および集光レンズ１１からなる光学系の光学倍率βは、一例として、β＝２．０である。
【００２３】
透過率規制部材１４は、図１、３に示すように、少なくとも位相板１０の位相膜１０ｂの全体を光学的に覆う範囲で透過光量分布を規制する透過率変調部１４ｂと、開口絞り４の開口部４ａの全体を光学的に覆う範囲で透過率変調部１４ｂの周囲を取り囲むように設けられ、透過率変調部１４ｂよりも高い一様な透過率を有する無変調透過部１４ａとを備えてなる。
また、透過率規制部材１４は、対物光学系９による像形成後の光路上において位相板１０と共役な位置に着脱可能に配置されている。本実施形態では、透過率規制部材１４は集光レンズ１１の後側焦点面に配置されている。
このため、位相板１０の配置位置と同様、透過率規制部材１４の配置位置は、フーリエ面となっており、透過率規制部材１４は、空間変調フィルターの機能を有している。
【００２４】
透過率規制部材１４を着脱可能に配置する手段としては、透過率規制部材１４がリレー光学系１３と一体に保持され、リレー光学系１３とともに着脱する方式を採用することができる。あるいは、リレー光学系１３の配置を固定し、集光レンズ１１、１２の間の平行光路中において、ターレット機構やスライド機構またはカセットの抜き差し機構などによって保持された複数の透過率規制部材１４を光路上に進退させて切り替える方式を採用してもよい。
【００２５】
なお、「位相膜１０ｂの全体を光学的に覆う範囲」とは、結像レンズ８および集光レンズ１１で構成される光学系の光学倍率に応じて変倍されて、透過率規制部材１４上に投影された位相膜１０ｂの像が、図３の二点鎖線で示すように、透過率変調部１４ｂの範囲に覆われることを意味する。すなわち、透過率規制部材１４の内径Ｄ１、外径Ｄ２は、Ｄ１＜β・ｄ１かつＤ２＞β・ｄ２を意味する。
本実施形態の場合、内径Ｄ１、外径Ｄ２は、開口数で、それぞれ０．４６、０．８２に相当する輪径としている。
【００２６】
透過率規制部材１４の透過率分布特性は、良好な位相観察を行うため適宜の透過率分布特性を採用することができるが、本実施形態では、図４に曲線１００で示すようなフラットな分布を採用している。すなわち、光軸Ｃ（図４の原点Ｏ）から半径Ｄ１／２までの円領域、および半径Ｄ２／２より外側の無変調透過部１４ａの領域の透過率が一定の透過率Ｔ１であり、半径Ｄ１／２から半径Ｄ２／２までの透過率変調部１４ｂの領域の透過率が一定の透過率Ｔ２（ただし、Ｔ２＜Ｔ１）となる透過率分布特性を採用している。
本実施形態では、一例として、Ｔ１＝１００（％）、Ｔ２＝６０（％）としている。
【００２７】
リレー光学系１３および透過率規制部材１４は、対物光学系９の結像後の光路上に配置されているので、本実施形態の位相差顕微鏡１は、従来の位相差顕微鏡に、リレー光学系１３および透過率規制部材１４を含む鏡筒ユニットを着脱可能に連結した構成としてもよい。
【００２８】
次に、本実施形態の位相差顕微鏡１の動作について説明する。
光源２で発生された光束は、図１に示すように、集光レンズ３によって、集光され、略平行光束として、コンデンサーレンズ部６の開口絞り４に照射される。
開口絞り４に照射された光束は、開口部４ａを透過することによって、リング状に整形されてから、コンデンサーレンズ５に入射する。
コンデンサーレンズ５に入射した光束は、コンデンサーレンズ５の屈折作用によって、リング径を狭めながら、光軸Ｃに向かう斜め方向に出射され、被検体載置面Ｏ上にスポット状に集光される。
【００２９】
被検体は屈折率差を有する位相物体からなるため、コンデンサーレンズ５によって集光された照明光束が被検体載置面Ｏ上の被検体（不図示）に照射されると、照明光束は、被検体を透過して直進する０次光Ｌ０と、回折光Ｌ１、Ｌ２に分かれる。回折光Ｌ１、Ｌ２は、対物光学系９のＮＡを考慮すると、回折角が小さい回折光のみを考慮すればよく、実質的に±１次回折光からなるとしてよい。
０次光Ｌ０は、対物レンズ７によって集光されるとともに、光路が屈曲されて、光軸Ｃに沿う円筒状の平行光束として出射され、位相板１０の位相膜１０ｂを透過して、結像レンズ８に入射する。
位相膜１０ｂを透過する際、０次光Ｌ０は、位相板１０によって、位相がπ／２だけ進むとともに、位相膜１０ｂの透過率に応じて光強度が変化した光束となる。
結像レンズ８に入射した０次光Ｌ０は、結像レンズ８の集光作用によって、集光されて筒、結像レンズ８の後側焦点面に到達し、被検体の像Ｓが形成される。
また、回折光Ｌ１、Ｌ２は、対物レンズ７、結像レンズ８の屈折作用によって、０次光Ｌ０と同様に結像レンズ８の後側焦点面に到達し、被検体の像Ｓが形成される。
ただし、回折光Ｌ１、Ｌ２は、図１に示すように、被検体から各回折角の方向に出射され、位相板１０の配置位置において回折角に応じた位置に入射する。このため、回折光Ｌ１、Ｌ２は、位相膜１０ｂを通らずガラス基板１０ａを透過する。この結果、像Ｓは、回折光Ｌ１、Ｌ２と、これらに比べて位相がπ／２だけ進んだ０次光Ｌ０とにより形成されるため、干渉により位相物体を通過しない光による像に比べて光強度が低下した像となる。
ここまでの光路は、従来の位相差法を用いた位相差顕微鏡とまったく同様である。
【００３０】
本実施形態では、像Ｓを形成した後の０次光Ｌ０、および回折光Ｌ１、Ｌ２は、それぞれの光路を直進して、集光レンズ１１に入射し、集光レンズ１１の屈折作用によって、平行光束とされて、透過率規制部材１４に入射する。
透過率規制部材１４は、共役の位置にある位相板１０の位相膜１０ｂを光学的に覆う範囲に設けられている。このため、図３に示すように、透過率変調部１４ｂは、結像レンズ８および集光レンズ１１で構成される光学系によって投影される位相膜１０ｂの像（図３の二点鎖線参照）の全体と重なり位相膜１０ｂを透過する０次光Ｌ０が到達する０次光透過領域１４Ｂと、位相膜１０ｂの像の内周側および外周側にはみ出した領域に形成され被検体の空間周波数によっては、回折光Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ透過する回折光透過領域１４Ａ、１４Ｂとの３領域に分かれている。
【００３１】
０次光Ｌ０は、必ず０次光透過領域１４Ｂを透過するため、透過率規制部材１４の透過率分布特性にしたがって、透過光量が透過率Ｔ２に応じて減衰され、集光レンズ１２に入射して像面Ｉに像を形成する。
【００３２】
一方、回折光Ｌ１，Ｌ２の光路は、それぞれが透過した被検体の空間周波数によって異なる。
被検体の空間周波数が大きい（位相物体の大きさが小さい、位相差量が大きい）場合には、回折光Ｌ１、Ｌ２の回折角が大きくなるため、回折光Ｌ１、Ｌ２は、０次光Ｌ０から大きく離間して無変調透過部１４ａを透過し、０次光Ｌ０に比べてあまり光強度が低下することなく像面Ｉに像を形成する。
０次光Ｌ０と、このような回折光Ｌ１、Ｌ２によって形成された像面Ｉの像は、例えば、不図示の接眼光学系や撮像カメラなどによって観察可能となる。
このとき、被検体の位相差量に基づく明暗差を高コントラストに検出するには、０次光Ｌ０の光強度の振幅と、回折光Ｌ１、Ｌ２の光強度の振幅が略等しくなることが必要である。
この場合、回折光Ｌ１、Ｌ２の光強度に比べて高強度となる０次光Ｌ０の光強度を透過率変調部１４ｂによって減衰させているため、像面Ｉの像が被検体の位相差量に応じて高コントラストとなる。
【００３３】
また、被検体の空間周波数が小さい（位相物体の大きさが大きい、位相差量が小さい）場合には、回折光Ｌ１、Ｌ２の回折角が小さくなるため、回折光Ｌ１、Ｌ２は、０次光Ｌ０の近傍の光路をとり、一定の空間周波数以下（本実施形態の例では、３μｍのサイズの位相物体に相当する空間周波数以下、すなわち位相物体のサイズとしては３μｍ以上）では、回折光透過領域１４Ａ、１４Ｂを透過し、本実施形態では、０次光Ｌ０と同様に透過率Ｔ１に応じて光強度が低下された状態で、像面Ｉに像を形成する。
この場合、０次光Ｌ０の光強度の振幅とともに、回折光Ｌ１、Ｌ２の光強度の振幅も低下するため、もともと存在する０次光Ｌ０と、回折光Ｌ１、Ｌ２との間の相対的な光強度の差が残るため、被検体の位相差量に対応する明暗のコントラストは低下する。ただし、像面Ｉに到達する回折光Ｌ１、Ｌ２の光強度が低下することにより、ハロの発生が抑制される。
【００３４】
このようにして、ハロが発生しにくい空間周波数の大きい被検体では、高コントラストの被検体の像が得ることができ、ハロが発生しやすい空間周波数の小さい被検体の像のコントラストを低減してハロを抑制（減弱）した像を得ることができる。
すなわち、位相差顕微鏡１によれば、アポダイズド位相差法の位相絞りを用いた位相差顕微鏡と同様に、ある程度、被検体の大きさ、空間周波数の大きさが変わっても、良好な位相差観察を行うことができる。
その際、本実施形態の位相差顕微鏡１によれば、像形成後の光路上において位相板１０と共役な位置に配置された透過率規制部材１４を備えるので、アポダイズド位相差法に用いていた複雑な構成の位相絞りを用いることなく、安価な構成によって良好な位相差観察を行うことができる。
本実施形態に用いる位相板１０は、従来の位相差法に用いる位相板と同様の構成を採用することができ、透過率規制部材１４は、輪帯状のＮＤ膜のみで構成することができるので、それぞれ容易かつ安価に製作することができる。
【００３５】
また、被検体の大きさ、空間周波数の大きさに応じて、透過率規制部材１４の寸法や透過率特性などを変えなければならない場合でも、リレー光学系１３における平行光束の光路における透過率規制部材１４を交換するだけでよい。
このため、対物光学系９および位相板１０を交換したり、焦点位置を再調整したりすることなく対応できるので、効率的な位相差観察を行うことができる。
【００３６】
次に、本実施形態の第１〜第５変形例について説明する。これらの変形例は、透過率規制部材１４の透過率分布特性の変形例である。
図５〜９は、それぞれ、本発明の実施形態の第１〜第５変形例に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の透過率分布特性を示す模式的なグラフである。各図とも、横軸は、透過率変調部の中心を原点とする径方向位置、縦軸は透過率を示す。
なお、以下の各変形例では、無変調透過部１４ａは、上記実施形態と同様に一定の透過率Ｔ１であるため、透過率変調部１４ｂの透過率分布特性のみについて説明する。
【００３７】
本実施形態の第１変形例は、透過率変調部１４ｂの透過率分布特性として、図５に示す曲線１０１のようなガウス分布型の分布を採用している。すなわち、径方向の位置Ｄ１／２（無変調透過部に接する中心部）からＤ２／２（無変調透過部に接する外縁部）までの透過率変調部１４ｂの領域の透過率の低減率がガウス分布にしたがい、透過率変調部１４ｂの幅方向の中心で最低の透過率Ｔ２となる透過率分布特性を採用している。
このような透過率分布特性は、透過率変調部１４ｂを形成するＮＤ膜の濃度分布が、位置Ｄ１／２からＤ２／２の断面で、ガウス分布となるようにＮＤ膜を成膜すればよい。
【００３８】
本変形例の透過率規制部材１４によれば、回折光透過領域１４Ａ、１４Ｃにおける透過率が、無変調透過部１４ａ側から０次光透過領域１４Ｂ側にかけてガウス分布に沿って滑らかに減少するため、被検体の空間周波数が小さくなるにつれて、低コントラストに変化する度合いをガウス分布にしたがって徐変することができる。
このため、被検体の幅広い空間周波数に応じて、良好な位相差観察を行うことができる。
また、このようにガウス分布をとる透過率変調をかけた場合、ガウス分布のピークの位置と分散σで帯域制限の程度を設定可能である。それ故、本実施形態で得られた位相差画像に対し、デコンボルーションの様な画像処理をかけるとき、ピークの位置と分散σで規定されたガウス分布は空間周波数変調の効果に関する計算が容易であるという利点がある。
また、ガウス分布の代わりに、ハニング関数、ハミング関数、ブラックマン関数などを用いても良い。デコンボルーションのような画像処理の計算は、ガウス分布と同程度に容易である。
【００３９】
また、本実施形態の第２変形例は、透過率変調部１４ｂの透過率分布特性として、図６に示す曲線１０２のような三角波型の分布を採用している。すなわち、径方向の位置Ｄ１／２からＤ２／２までの透過率変調部１４ｂの領域の透過率が、位置Ｄ１／２からＤ２／２の中間位置で最低の透過率Ｔ２となり、位置Ｄ１／２および位置Ｄ２／２からこの中間位置に向けて透過率が、Ｔ１からＴ２に直線的に減少する透過率分布特性を採用している。
このような透過率分布特性は、透過率変調部１４ｂを形成するＮＤ膜の濃度分布が、位置Ｄ１／２からＤ２／２の断面で、三角波状の分布となるようにＮＤ膜を成膜すればよい。
【００４０】
本変形例の透過率規制部材１４によれば、回折光透過領域１４Ａ、１４Ｃにおける透過率が、無変調透過部１４ａ側から０次光透過領域１４Ｂ側にかけて直線的に減少するため、被検体の空間周波数が小さくなるにつれて、低コントラストに変化する度合いを直線的に徐変することができる。このため、被検体の幅広い空間周波数に応じて、良好な位相差観察を行うことができる。
また、透過率変調部１４ｂの濃度分布を直線的に変化させればよいため、曲線状に変化させる場合に比べて製造が容易となる。
【００４１】
また、本実施形態の第３変形例は、透過率変調部１４ｂの透過率分布特性として、図７に示す曲線１０３のような階段状の分布を採用している。すなわち、径方向の位置Ｄ１／２からｄ１／２までの透過率変調部１４ｂ（回折光透過領域１４Ａ）が一定の透過率Ｔ３（ただし、Ｔ３＞Ｔ２）であり、径方向の位置ｄ１／２からｄ２／２までの透過率変調部１４ｂ（０次光透過領域１４Ｂ）が一定の透過率Ｔ２であり、径方向の位置ｄ２／２からＤ２／２までの透過率変調部１４ｂ（回折光透過領域１４Ｃ）が透過率Ｔ３である透過率分布特性を採用している。
このような透過率分布特性は、透過率変調部１４ｂを形成するＮＤ膜の濃度分布が、位置Ｄ１／２からＤ２／２の断面で、このような２段階の階段状の分布となるようにＮＤ膜を成膜すればよい。
【００４２】
本変形例の透過率規制部材１４によれば、回折光透過領域１４Ａ、１４Ｃの透過率が、０次光透過領域１４Ｂに比べて大きいため、被検体の空間周波数が小さい場合の被検体の像のコントラストを、上記第１の実施形態に比べて向上することができる。
また、本変形例は、透過率変調部１４ｂが、無変調透過部１４ａに挟まれた方向の断面において、無変調透過部１４ａに接する外縁部から中心部に向けて透過率が段階的に減少する透過率分布特性を有する場合の例になっている。段階的な変化は、２段階とは限らず、３段階以上の変化であってもよい。例えば、このような多段階の変化により、上記第１および第２変形例の連続的な変化を階段状の変化で近似して実現してもよい。
【００４３】
また、本実施形態の第４変形例は、透過率変調部１４ｂの透過率分布特性として、図８に示す曲線１０４のような階段状の分布を採用している。すなわち、径方向の位置Ｄ１／２からｄ１／２までの透過率変調部１４ｂ（回折光透過領域１４Ａ）が一定の透過率Ｔ２であり、径方向の位置ｄ１／２からｄ２／２までの透過率変調部１４ｂ（０次光透過領域１４Ｂ）が一定の透過率Ｔ３であり、径方向の位置ｄ２／２からＤ２／２までの透過率変調部１４ｂ（回折光透過領域１４Ｃ）が透過率Ｔ２である透過率分布特性を採用している。
このような透過率分布特性は、透過率変調部１４ｂを形成するＮＤ膜の濃度分布が、位置Ｄ１／２からＤ２／２の断面で、このような２段階の階段状の分布となるようにＮＤ膜を成膜すればよい。
【００４４】
本変形例の透過率規制部材１４によれば、回折光透過領域１４Ａ、１４Ｃの透過率が、０次光透過領域１４Ｂに比べて小さいため、被検体の空間周波数が小さい場合の被検体の像のコントラストを上記第１の実施形態に比べて低減することができる。
また、このように０次光透過領域１４Ｂの透過率を回折光透過領域１４Ａ、１４Ｃに比べて低減することで、位相板１０の位相膜１０ｂ自体の透過率に応じて変化する、０次光Ｌ０の透過率を適宜補正することができるため、位相板１０の透過率分布特性に応じて、被検体の像のコントラストを調整することができる。特に、位相板１０として従来の位相差法による位相板のように位相膜１０ｂにもＮＤ膜が形成されている場合にも容易にコントラストを調整することができる。
【００４５】
また、本実施形態の第５変形例は、透過率変調部１４ｂの透過率分布特性として、図９に示す曲線１０５のような滑らかな階段状の分布を採用している。
本変形例は、上記第４変形例の階段状の分布において、透過率Ｔ１からＴ２への変化およびその逆変化、透過率Ｔ２からＴ３への変化およびその逆変化において、それぞれ、変化の開始部と終了部の変化が徐変され、変化の中間部でより急峻に変化されるようにしたものである。
これらの徐変部および急峻変化部分は、ガウス分布の徐変部および急峻変化部に近似された変化であることが好ましい。
また、急峻変化部分は、種々の傾き（縦軸に平行となる９０°も含む）を有する直線的な変化でもよい。
このような透過率分布特性は、透過率変調部１４ｂを形成するＮＤ膜の濃度分布が、位置Ｄ１／２からＤ２／２の断面で、このような２段階の滑らかな階段状の分布となるようにＮＤ膜を成膜すればよい。
【００４６】
本変形例の透過率規制部材１４は、上記第４変形例に比べて、透過率の徐変部を含むので、被検体の空間周波数に応じて、滑らかなコントラストの変化を得ることができる。
また、本変形例は、透過率変調部１４ｂが、無変調透過部１４ａに挟まれた方向の断面において、無変調透過部に接する外縁側から中心部に向けて透過率が減少する部分を有する透過率分布特性の一例となっている。
【００４７】
次に、本実施形態の第６変形例について説明する。
図１０は、本発明の実施形態の第６変形例に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の模式的な平面図である。
【００４８】
本変形例の位相差顕微鏡２０は、図１に示すように、上記実施形態の透過率規制部材１４に代えて、液晶フィルター２４（透過率規制部材）を備える。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
液晶フィルター２４は、平面視矩形状の領域に、個々に制御電圧を印加することで透過率を個別に多値変調できる液晶変調画素が格子状に多数配置された透過型の液晶フィルターである。液晶フィルター２４の各液晶変調画素は、それぞれ独立した透過率に変調可能なＮＤフィルターとなっている。
図１０には、これらの液晶変調画素を選択的に変調して、透過率規制部材１４の無変調透過部１４ａと、透過率変調部１４ｂとにそれぞれと対応して、透過率Ｔ１の無変調透過部２４ａと、透過率Ｔ２の輪帯状の透過率変調部２４ｂとが形成されている様子を示す。
透過率変調部２４ｂの形状は、透過率変調部１４ｂと同様に、内径Ｄ１、外径Ｄ２の輪帯状であり、輪帯の中心が、光軸Ｃを通るように、透過率規制部材１４と同様な位置関係に配置されている。
ただし、図１０は模式図のため、透過率変調部２４ｂの外形を円状に描いているが、実際には液晶変調画素の画素サイズに応じた近似的な円形である。
【００４９】
このように変調された液晶フィルター２４は、上記実施形態の透過率規制部材１４と光学的に同様な透過率規制部材として機能するため、位相差顕微鏡２０は、上記実施形態の位相差顕微鏡１と同様に良好な位相差観察を行うことができる。
さらに、本変形例によれば、液晶フィルター２４の液晶変調画素の制御電圧を変更することで、透過率変調部２４ｂの形状や透過率分布特性を変更することができる。このため、１つの液晶フィルター２４によって、例えば、上記第１〜第５変形例のような透過率分布特性を実現することができる。したがって、被検体の種々の空間周波数に対応して、良好な位相差観察を行うことが可能となる。
ただし、例えば、第１、第２、第５変形例のように、位置に応じて滑らかに変化する透過率分布の場合は、液晶フィルター２４の液晶変調画素の変調分解能に応じて階段状の変化に置き換えるものとする。
【００５０】
また、本変形例によれば、透過率変調部２４ｂの形状や透過率分布特性を、容易かつ迅速に切り替えることができるので、どのような被検体であっても、観察像のコントラストやハロの見え具合を、容易に調整することができるため、効率的な位相差観察を行うことができる。
【００５１】
次に、本実施形態の第７変形例について説明する。
図１１は、本発明の実施形態の第７変形例に係る位相差顕微鏡の開口絞りを示す模式的な平面図である。図１２は、本発明の実施形態の第７変形例に係る位相差顕微鏡の位相変換部を示す模式的な平面図である。図１３は、本発明の実施形態の第７変形例に係る位相差顕微鏡の透過率規制部材の模式的な平面図である。
【００５２】
本変形例の位相差顕微鏡３０は、照明光学系の開口絞りの開口部の形状を変えた場合の変形例である。
位相差顕微鏡３０は、図１に示すように、上記実施形態の開口絞り４、位相板１０、および透過率規制部材１４に代えて、光軸Ｃ上の同じ位置に、それぞれ、開口絞り４Ａ、位相板１０Ａ、および透過率規制部材３４を備える。
なお、開口絞り４Ａの開口部の形状の変更に伴い位相差顕微鏡３０の光線は、図１に描かれた光線とは異なってくるが、当業者には容易に理解されるため、図示は省略している。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５３】
開口絞り４Ａは、図１１に示すように、開口部４ｂとして直径ｄ０の円孔が形成された円孔絞りであり、光軸Ｃがこの円孔の中心を通るように配置されている。
位相板１０Ａは、図１２に示すように、開口絞り４Ａの開口部４ｂの形状に対応して、ガラス基板１０ａの中心部に、直径ｄ２（ただし、ｄ２＜ｄ０）の位相膜１０ｂが形成され、光軸Ｃが位相膜１０ｂの中心を通るように配置されている。このため、位相板１０Ａは、上記実施形態の位相板１０において、ｄ１＝０として、外径ｄ２の寸法を開口絞り４Ａの開口径ｄ０に合わせて変更した場合に相当している。
【００５４】
透過率規制部材３４は、図１３に示すように、開口絞り４Ａの開口部の形状に対応して、上記実施形態の透過率変調部１４ｂにおいてＤ１＝０とし、外径Ｄ２の寸法を位相板１０Ａの外径ｄ２に合わせて変更した透過率変調部３４ｂが、光軸Ｃが位相膜１０ｂの中心を通るように配置されたものである。本変形例では、上記実施形態と同様、Ｄ２＞ｄ２としている。
このため、透過率変調部３４ｂは、位相板１０Ａの位相膜１０ｂと光学的に重なる０次光透過領域３４Ｂと、この０次光透過領域３４Ｂの外周部を囲んで幅（Ｄ２−β・ｄ２）の輪帯状に広がる回折光透過領域３４Ｃとに分かれる。
本変形例の透過率変調部３４ｂは、無変調透過部１４ａによって外周側のみから取り囲まれているため、無変調透過部に接する外縁部は、透過率変調部３４ｂの円外形であり、中心部は円中心である。したがって、透過率変調部３４ｂの透過率分布特性は、上記実施形態の図４におけるＤ１／２からＤ２／２までの分布形状を、直径Ｄ２の間、すなわち、−Ｄ２／２からＤ２／２までの間で取るような透過率分布特性をとする。
【００５５】
本変形例の位相差顕微鏡３０によれば、光源２からの光が、集光レンズ３、開口絞り４Ａを透過して、コンデンサーレンズ５を介して被検体載置面Ｏに円形スポット状に照射される。そして、被検体を透過した０次光Ｌ０が、光軸Ｃ上を進み、被検体で回折された回折光Ｌ１、回折光Ｌ２が、光軸Ｃに斜めに交差する各回折角の方向に出射される。そして、対物光学系９およびリレー光学系１３を介して、０次光Ｌ０および回折光Ｌ１、Ｌ２は、像面Ｉに像を結ぶ。
その際、０次光Ｌ０は、位相板１０Ａの位相膜１０ｂ、透過率規制部材３４の０次光透過領域３４Ｂを透過し、回折光Ｌ１、Ｌ２は位相板１０Ａのガラス基板１０ａを透過してから、被検体の空間周波数の大小に応じて、透過率規制部材３４の無変調透過部１４ａまたは透過率変調部３４ｂの回折光透過領域３４Ｃを透過する。
このため、上記実施形態と同様に、複雑な構成の位相板や対物レンズを用いることなく被検体の大きさに対応して、容易に良好な位相差観察を行うことができる。
【００５６】
なお、上記の説明では、対物光学系として、無限遠補正光学系の対物レンズ７と、結像レンズ８との組合せによる対物光学系９を採用した場合の例で説明したが、対物光学系として、有限遠補正光学系の対物レンズを採用してもよい。
【００５７】
また、上記の説明では、位相膜１０ｂによって、０次光Ｌ０の位相をπ／２だけ進めるダークコントラストの位相差観察の場合の例で説明したが、位相膜１０ｂが０次光Ｌ０の位相をπ／２だけ遅らすようにして、ブライトコントラストの位相差観察を行えるようにしてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態の第６変形例の説明では、液晶フィルター２４として、液晶変調画素が多値変調される場合の例で説明したが、一定の透過率が得られればよい場合には、２値変調されるようにしてもよい。
また、液晶フィルター２４の液晶変調画素は、矩形格子状に配置された画素形状には限定されない。例えば、同心円状に形成された複数の輪帯状の透明電極を形成し、輪帯の幅や輪帯ごとの透過率を変化させる輪帯状の液晶変調画素を有していてもよい。
【００５９】
また、上記の説明では、透過率変調部が、無変調透過部に挟まれた方向の断面において、中心部に関して対称な透過率分布特性を有する場合の例で説明したが、中心部に対して非対称な分布を有していてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態の第１変形例では、透過率の低減率がガウス分布の場合の例で説明したが、ガウス分布に類似の分布も採用することができる。したがって、透過率変調部は、無変調透過部に挟まれた方向の断面において、無変調透過部に接する外縁部から中心部に向けて透過率が漸減されてから急峻に低減される略Ｕ字状の透過率分布特性を有する構成としてもよい。
【００６１】
また、上記の説明では、透過率変調部１４ｂが、位相膜１０ｂの全体より広い範囲を光学的に覆う場合の例で説明した。この場合、透過率変調部１４ｂには、回折光透過領域１４Ａ、１４Ｃが形成されるため、アポダイズド位相差法と同等の位相差観察を行うことができるが、アポダイズド位相差法のような位相差観察を行わず従来の位相差法による位相差観察を行う場合には、透過率変調部１４ｂは位相膜１０ｂの全体を光学的にちょうど覆う範囲に設けるのみでよい。すなわち、Ｄ１＝β・ｄ１かつＤ２＝β・ｄ２としてもよい。
この場合、本実施形態の位相差顕微鏡１では、従来の位相差顕微鏡と異なり、位相板１０と独立に、透過率規制部材１４の特性を変更することができる。この結果、被検体の大きさ、空間周波数の大きさに応じて、透過率規制部材１４の寸法や透過率特性などを変えなければならない場合でも、リレー光学系１３の平行光路における透過率規制部材１４を交換するだけでよい。このため、対物光学系９および位相板１０を交換したり、焦点位置を再調整したりすることなく対応できるので、従来の位相差法による観察においても、効率的な位相差観察を行うことができる。
【００６２】
また、上記の各実施形態に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
例えば、上記第７変形例の透過率規制部材３４の透過率分布特性として、上記第１〜第５変形例の透過率分布特性を採用してもよい。ただし、これらの場合の透過率変調部３４ｂの透過率分布特性も、上記第７変形例と同様に、上記各変形例の図５〜９におけるＤ１／２からＤ２／２までの分布形状を、直径Ｄ２の間、すなわち、−Ｄ２／２からＤ２／２までの間で取るような透過率分布特性とする。
また、第６変形例の液晶フィルター２４によって、これらのような透過率分布特性を実現してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１、２０、３０  位相差顕微鏡
２  光源
３  集光レンズ（照明光学系）
４、４Ａ  開口絞り
４ａ、４ｂ  開口部
５  コンデンサーレンズ（照明光学系）
６  コンデンサーレンズ部
７  対物レンズ
８  結像レンズ
９  対物光学系
１０、１０Ａ  位相板
１０ｂ  位相膜（位相変換部）
１３  リレー光学系
１４、３４  透過率規制部材
１４ａ、２４ａ  無変調透過部
１４ｂ、２４ｂ、３４ｂ  透過率変調部
２４  液晶フィルター（透過率規制部材）
２４ａ  無変調透過部
３４  透過率規制部材
Ｃ  光軸
Ｉ  像面
Ｌ０  ０次光
Ｌ１、Ｌ２  回折光
Ｏ  被検体載置面
Ｓ  像
【図１】
2011002514.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2011002514.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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