(57)【要約】【課題】顕微鏡装置を構成する光学系により生じる偏光状態の変化を補正する偏光補正光学系及びこの偏光補正光学系を備える顕微鏡装置を提供する。【解決手段】偏光子１、コンデンサレンズ２、対物レンズ３及び検光子４を備える偏光顕微鏡光学系において、偏光子１及びコンデンサレンズ２の間に、第１光学素子１１、第１λ／４板１２、第２光学素子１３及び第１λ／２板１４の順で並んだ第１偏光補正光学系１０を配置し、対物レンズ３及び検光子４の間に、第２λ／２板２１、第３光学素子２２、第２λ／４板２３、第４光学素子２４の順で並んだ第２偏光補正光学系２０を配置して、コンデンサレンズ２及び対物レンズ３で生じる偏光状態の変化を補正する。【選択図】図３
2008310193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被補正光学系を透過した光の当該被補正光学系による偏光状態の変化を補正する偏光補正光学系であって、
前記被補正光学系の光源側に配置される第１の偏光補正光学系と、
前記被補正光学系の像側に配置される第２の偏光補正光学系とからなり、
前記第１の偏光補正光学系が、前記光が透過する順に、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、
第１の四分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子と、
第１の二分の一波長板とから構成され、
前記第２の偏光補正光学系が、前記光が透過する順に、
第２の二分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第３の光学素子と、
第２の四分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第４の光学素子とから構成される偏光補正光学系。
【請求項２】
被補正光学系を透過した光の当該被補正光学系による偏光状態の変化を補正する偏光補正光学系であって、
前記被補正光学系の光源側に配置され、前記光が透過する順に、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、
四分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子と、
二分の一波長板とから構成される偏光補正光学系。
【請求項３】
被補正光学系を透過した光の当該被補正光学系による偏光状態の変化を補正する偏光補正光学系であって、
前記被補正光学系の像側に配置され、前記光が透過する順に、
二分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、
四分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子とから構成される偏光補正光学系。
【請求項４】
被補正光学系を透過した光の当該被補正光学系による偏光状態の変化を補正する偏光補正光学系であって、
前記被補正光学系の光源側に配置される第１の偏光補正光学系と、
前記被補正光学系の像側に配置される第２の偏光補正光学系とからなり、
前記第１の偏光補正光学系が、前記光が透過する順に、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、
第１の四分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子と、
第２の四分の一波長板とから構成され、
前記第２の偏光補正光学系が、前記光が透過する順に、
第３の四分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第３の光学素子と、
第４の四分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第４の光学素子とから構成される偏光補正光学系。
【請求項５】
被補正光学系を透過した光の当該被補正光学系による偏光状態の変化を補正する偏光補正光学系であって、
前記被補正光学系の光源側に配置され、前記光が透過する順に、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、
第１の四分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子と、
第２の四分の一波長板とから構成される偏光補正光学系。
【請求項６】
被補正光学系を透過した光の当該被補正光学系による偏光状態の変化を補正する偏光補正光学系であって、
前記被補正光学系の像側に配置され、前記光が透過する順に、
第１の四分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、
第２の四分の一波長板と、
少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子とから構成される偏光補正光学系。
【請求項７】
予め定められた偏光特性を有し、光源からの光を偏光する偏光子と、前記偏光子を透過した光を集光して試料に照射するコンデンサレンズと、前記試料からの光を集光して拡大像を結像する対物レンズと、予め定められた偏光特性を有し、前記対物レンズ及び前記拡大像の間に配設される検光子とを備える顕微鏡装置であって、
前記偏光子と前記コンデンサレンズとの間に請求項１に記載の偏光補正光学系を構成する前記第１の偏光補正光学系が配置され、
前記対物レンズと前記検光子との間に請求項１に記載の偏光補正光学系を構成する前記第２の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。
【請求項８】
予め定められた偏光特性を有し、光源からの光を偏光する偏光子と、前記偏光子を透過した光を集光して試料に照射するコンデンサレンズと、前記試料からの光を集光して拡大像を結像する対物レンズと、予め定められた偏光特性を有し、前記対物レンズ及び前記拡大像の間に配設される検光子とを備える顕微鏡装置であって、
前記偏光子と前記コンデンサレンズとの間に請求項２に記載の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。
【請求項９】
予め定められた偏光特性を有し、光源からの光を偏光する偏光子と、前記偏光子を透過した光を集光して試料に照射するコンデンサレンズと、前記試料からの光を集光して拡大像を結像する対物レンズと、予め定められた偏光特性を有し、前記対物レンズ及び前記拡大像の間に配設される検光子とを備える顕微鏡装置であって、
前記対物レンズと前記検光子との間に請求項３に記載の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。
【請求項１０】
予め定められた偏光特性を有し、光源からの光を偏光する偏光子と、前記偏光子を透過した光を集光して試料に照射するコンデンサレンズと、前記試料からの光を集光して拡大像を結像する対物レンズと、予め定められた偏光特性を有し、前記対物レンズ及び前記拡大像の間に配設される検光子とを備える顕微鏡装置であって、
前記偏光子と前記コンデンサレンズとの間に請求項４に記載の偏光補正光学系を構成する前記第１の偏光補正光学系が配置され、
前記対物レンズと前記検光子との間に請求項４に記載の偏光補正光学系を構成する前記第２の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。
【請求項１１】
予め定められた偏光特性を有し、光源からの光を偏光する偏光子と、前記偏光子を透過した光を集光して試料に照射するコンデンサレンズと、前記試料からの光を集光して拡大像を結像する対物レンズと、予め定められた偏光特性を有し、前記対物レンズ及び前記拡大像の間に配設される検光子とを備える顕微鏡装置であって、
前記偏光子と前記コンデンサレンズとの間に請求項５に記載の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。
【請求項１２】
予め定められた偏光特性を有し、光源からの光を偏光する偏光子と、前記偏光子を透過した光を集光して試料に照射するコンデンサレンズと、前記試料からの光を集光して拡大像を結像する対物レンズと、予め定められた偏光特性を有し、前記対物レンズ及び前記拡大像の間に配設される検光子とを備える顕微鏡装置であって、
前記対物レンズと前記検光子との間に請求項６に記載の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光補正光学系、及び、この偏光補正光学系を備える顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光顕微鏡は、偏光を利用して複屈折性を有する試料の観察に用いられる装置である。このような顕微鏡装置は、照明側と結像側に２つの偏光子がその透過軸を直交させた状態で配置されて構成されており（この配置を「クロスニコル」と呼ぶ）、これらの２つの偏光子の間に偏光状態を変化させる物、すなわち複屈折性を有する試料を配置し、偏光状態を変化させて結像側の偏光子（これを「検光子」と呼ぶ）を通り抜けた光を観察することにより試料の特性を観察するように構成されている。そのため、このような顕微鏡装置においては、試料によるわずかな偏光状態の変化を可視化するために、試料以外、すなわち、この顕微鏡装置を構成する光学系が偏光状態の変化を引き起こすことは、できる限り避けなければならない。しかし、実際は２つの偏光子の間に複雑な光学系が配置されているために偏光状態は変化してしまい、試料の複屈折性を検出する能力を低下させてしまう。特に、この問題は高倍、高開口数の光学系を用いて観察する場合、より顕著となる。
【０００３】
偏光状態の変化は主に２つの原因に依る。１つは顕微鏡装置を構成する光学系に入射する２つの偏光成分、Ｐ偏光とＳ偏光の反射率が入射角ごとに異なることであり、もう１つは反射防止用コートの偏光特性が入射角度依存性を持つことである。これらが原因で、照明側の偏光子を透過した直線偏光は、結像側に配置された検光子に達する時には、楕円偏光化しており、またその長軸は検光子と直交していないために、試料の複屈折とは無関係に光の一部が通り抜けてしまう。この問題を解決する手段として、レクティファイアと呼ばれるレンズからなる偏光補正光学素子を用いる方法や、レクティファイアの屈折面にコーティングを施すことで、より高精度に偏光補正を行う方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−７２７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レクティファイアでは、偏光面の回転は補正されるが、光学素子の入射面等に設けられている反射防止用コートによる楕円偏光化の補正をすることができないという課題があり、また、一般に、光軸から離れ傾いた面に設計値通りのコーティングを施すことは難しい。さらに、異なる光学系の偏光を補正するためには、コートを新たに設計する必要があり、これは煩雑な作業である。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、屈折面を有する光学素子と四分の一波長板若しくは二分の一波長板とを組み合わせ、偏光子と検光子との間に配置された被補正光学系により生じる偏光状態の変化を補正する偏光補正光学系を提供することを目的とし、また、この偏光補正光学系を備えることにより、被補正光学系による偏光状態の変化が良好に補正された顕微鏡装置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】
前記課題を解決するために、本発明に係る偏光補正光学系は、被補正光学系を透過した光の当該被補正光学系による偏光状態の変化（例えば、実施形態におけるコンデンサレンズ２や対物レンズ３を透過した光に生じる偏光面の傾きやリタデーション）を補正するものである。その上で、第１の本発明に係る偏光補正光学系は、被補正光学系の光源側に配置される第１の偏光補正光学系（例えば、実施形態における第１偏光補正光学系１０）と、被補正光学系の像側に配置される第２の偏光補正光学系（例えば、実施形態における第２偏光補正光学系２０）とからなり、第１の偏光補正光学系が、光が透過する順に、少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、第１の四分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子と、第１の二分の一波長板とから構成され、第２の偏光補正光学系が、光が透過する順に、第２の二分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第３の光学素子と、第２の四分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第４の光学素子とから構成される。
【０００７】
また、第２の本発明に係る偏光補正光学系（例えば、実施形態における第３偏光補正光学系１０′）は、被補正光学系の光源側に配置され、光が透過する順に、少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、四分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子と、二分の一波長板とから構成される。
【０００８】
また、第３の本発明に係る偏光補正光学系（例えば、実施形態における第４偏光補正光学系２０′）は、被補正光学系の像側に配置され、光が透過する順に、二分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、四分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子とから構成される。
【０００９】
また、第４の本発明に係る偏光補正光学系は、被補正光学系の光源側に配置される第１の偏光補正光学系（例えば、実施形態における第５偏光補正光学系３０）と、被補正光学系の像側に配置される第２の偏光補正光学系（例えば、実施形態における第６偏光補正光学系４０）とからなり、第１の偏光補正光学系が、光が透過する順に、少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、第１の四分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子と、第２の四分の一波長板とから構成され、第２の偏光補正光学系が、光が透過する順に、第３の四分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第３の光学素子と、第４の四分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第４の光学素子とから構成される。
【００１０】
また、第５の本発明に係る偏光補正光学系（例えば、実施形態における第７偏光補正光学系３０′）は、被補正光学系の光源側に配置され、光が透過する順に、少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、第１の四分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子と、第２の四分の一波長板とから構成される。
【００１１】
さらに、第６の本発明に係る偏光補正光学系（例えば、実施形態における第８偏光補正光学系４０′）は、被補正光学系の像側に配置され、光が透過する順に、第１の四分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第１の光学素子と、第２の四分の一波長板と、少なくとも１面以上の屈折面を有する第２の光学素子とから構成される。
【００１２】
また、前記課題を解決するために、本発明に係る顕微鏡装置は、予め定められた偏光特性を有し、光源からの光を偏光する偏光子と、この偏光子を透過した光を集光して試料に照射するコンデンサレンズと、試料からの光を集光して拡大像を結像する対物レンズと、予め定められた偏光特性を有し、対物レンズ及び拡大像の間に配設される検光子とを備えており、偏光子とコンデンサレンズとの間、若しくは、対物レンズと検光子との間に上述の偏光補正光学系のいずれかが配置されて構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る偏光補正光学系及び顕微鏡装置を以上のように構成すると、偏光顕微鏡光学系を構成するコンデンサレンズ及び対物レンズ（すなわち、被補正光学系）で生じる偏光状態の変化を、屈折面を有する複数の光学素子と四分の一波長板若しくは二分の一波長板とを組み合わせた偏光補正光学系により高精度に補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は、偏光顕微鏡光学系を構成する照明光学系と結像光学系とを示しており、図示しない光源側から順に、偏光子１、コンデンサレンズ２、対物レンズ３及び検光子４を有して構成され、コンデンサレンズ２と対物レンズ３との間に試料５が配置される。図２は、この偏光顕微鏡光学系を備える透過照明型の顕微鏡装置を示しており、光源６から放射された光はコレクタレンズ７やミラー等を介して偏光子１に照射される。この偏光子１を透過した光は直線偏光となり、コンデンサレンズ２で集光されて試料５を照明する。そして、照明された試料５からの光は、対物レンズ３により集光されて検光子４に入射し、この検光子４を透過した光は結像レンズ８によって拡大像として形成され、観察者はこの拡大像を、接眼レンズ９を介して観察する。
【００１５】
このような偏光顕微鏡光学系において、偏光子１と検光子４とは、その透過軸が直交するように配置されており（上述の「クロスニコル」）、これらの偏光子１及び検光子４との間に偏光状態（偏光面の傾き及びリタデーション）を変化させる物体がなければ、偏光子１を透過した直線偏光は検光子４を透過することができない。しかし、これらの偏光子１及び検光子４の間に複屈折性を有する試料５が配置されて偏光子１を透過した直線偏光の偏光状態が変化すると、検光子４を光の一部が通り抜け、観察者はその像を観察することができる。なお、このときの視野内の輝度は、試料５のリタデーション量が小さい場合にはその量に比例することが知られている。
【００１６】
上述のように、偏光子１と検光子４との間に配置されたコンデンサレンズ２や対物レンズ３では偏光状態の変化が生ずる。そのため、屈折面を有する光学素子と四分の一波長板（以下、「λ／４板」と呼ぶ）若しくは二分の一波長板（以下、「λ／２板」と呼ぶ）とを組み合わせた偏光補正光学系を用いてこれらのコンデンサレンズ２及び対物レンズ３で生ずる偏光状態の変化を補正した偏光顕微鏡光学系の実施例について以下に説明する。なお、λ／４板は円偏光と直線偏光とを交互に変換する光学素子であり、λ／２板は速軸を挟んで軸対称に偏光面を回転させる光学素子である。
【実施例１】
【００１７】
まず第１実施例として、偏光顕微鏡の光学系で、コンデンサレンズ２及び対物レンズ３のそれぞれに対して、これらのレンズ２，３で生ずる偏光状態の変化を補正するように構成した場合について、図３を用いて説明する。この第１実施例に係る偏光顕微鏡光学系は、偏光子１とコンデンサレンズ２との間に第１偏光補正光学系１０が配置され、対物レンズ３と検光子４との間に第２偏光補正光学系２０が配置されており、第１偏光補正光学系１０は、主にコンデンサレンズ２の偏光状態の変化を補正し、第２偏光補正光学系２０は、主に対物レンズ３の偏光状態の変化を補正するために用いられる。
【００１８】
ここで、第１偏光補正光学系１０は、偏光子１側から順に、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズの順でそれぞれがほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第１光学素子１１、第１λ／４板１２、凹レンズ、凸レンズの順でほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第２光学素子１３、及び、第１λ／２板１４から構成される。また、第２偏光補正光学系２０は、対物レンズ３側から順に、第２λ／２板２１、凸レンズ、凹レンズの順でほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第３光学素子２２、第２λ／４板２３、及び、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズの順でそれぞれがほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第４光学素子２４から構成される。なお、この第１及び第２偏光補正光学系１０，２０において、第１〜第４光学素子１１，１３，２２，２４は、少なくとも１面以上の屈折面を有しているが、全体として屈折力を有さないように構成されていることが好ましい。
【００１９】
次に、図４〜図７を用いて第１及び第２偏光補正光学系１０，２０によりコンデンサレンズ２及び対物レンズ３の偏光状態の変化を補正する方法について説明する。なお、図５及び図７は、第１若しくは第２偏光補正光学系１０，２０の偏光状態をポアンカレ球の上に表したものであり、ポアンカレ球を構成するストークスパラメータのうち、Ｓ1−Ｓ3平面に投影した状態を表している。
【００２０】
一例としてまず、図４及び図５を用いて第１偏光補正光学系１０について説明する。偏光子１を透過した光はその偏光面が４５°傾いた直線偏光となり、ストークスパラメータＳ2上の状態Ｐ10に位置する。この直線偏光を第１光学素子１１に入射させて屈折面で屈折させると、この直線偏光の偏光面が傾き状態Ｐ11になる。そして、第１λ／４板１２を透過させると元の直線偏光、すなわち状態Ｐ10のときの直線偏光と長軸が一致した楕円偏光である状態Ｐ12になる。次に、第２光学素子１３に入射させて屈折面で屈折させると、楕円偏光の長軸が傾いて状態Ｐ13となり、この状態で速軸が元の直線偏光の方向である第１λ／２板１４を透過させるとこの第１λ／２板１４の速軸を挟んで軸対称の偏光状態Ｐ14の楕円偏光になる。コンデンサレンズ２に対して直線偏光が入射されると、コンデンサレンズ２は、この直線偏光の偏光面を傾けるとともに楕円化するように作用する（偏光状態を図５の矢印２の方向に変化させるように作用する）。そのため、コンデンサレンズ２は、状態Ｐ14における楕円偏光の偏光面を傾けると共に、元の直線偏光の状態に戻すように作用し、結果的にこのコンデンサレンズ２を透過した光線は状態Ｐ10に戻り、そのため、コンデンサレンズ２による偏光状態の変化は補正される。
【００２１】
一方、図６及び図７に示すように、第２偏光補正光学系２０において、コンデンサレンズ２から出射した光は、上述の第１偏光補正光学系１０により偏光状態の変化が補正されているため、その偏光面が４５°傾いた直線偏光であり、ストークスパラメータＳ2上の状態Ｐ20に位置する。この状態Ｐ20の直線偏光が対物レンズ３を透過すると、偏光面が傾くと共に楕円化した状態Ｐ21となり、この状態Ｐ21にある楕円偏光が第２λ／２板２１を透過すると、この第２λ／２板２１の速軸を挟んで軸対称の偏光状態Ｐ22の楕円偏光になる。さらに、この状態Ｐ22の楕円偏光を第３光学素子２２に入射させて屈折面で屈折させると、元の直線偏光（状態Ｐ20）の振動方向と楕円の長軸が一致した状態Ｐ23の楕円偏光になる。そして、この状態Ｐ23の楕円偏光が第２λ／４板２３を透過すると、直線偏光である状態Ｐ24になる。最後に、この状態Ｐ24にある直線偏光を第４光学素子２４に入射させて屈折面で屈折させると、この直線偏光の偏光面が傾いて元の直線偏光の状態Ｐ20に戻り、そのため、対物レンズ３による偏光状態の変化は補正される。
【００２２】
このように、第１実施例に係る第１及び第２偏光補正光学系１０，２０によれば、コンデンサレンズ２及び対物レンズ３のそれぞれで生じる偏光面の傾き及びリタデーション（すなわち、偏光状態の変化）を、屈折面を有し全体として屈折力のない４個の光学素子１１，１３，２２，２４と、２個のλ／４板１２，２３と、２個のλ／２板１４，２１とだけを用いて高精度に補正することができる。
【実施例２】
【００２３】
次に、図８を用いて偏光顕微鏡光学系の第２実施例について説明する。上述の第１実施例においては、第１及び第２偏光補正光学系１０，２０を用いて、コンデンサレンズ２及び対物レンズ３で生じる偏光状態の変化を補正するように構成していたが、この第２実施例においては、第１実施例における第１偏光補正光学系１０と同一の構成を有する第３偏光補正光学系１０′を偏光子１とコンデンサレンズ２との間に配置し、一つの偏光補正光学系１０′でコンデンサレンズ２及び対物レンズ３で生じる偏光状態の変化を補正するように構成している。なお、この第３偏光補正光学系１０′の構成及び効果は第１実施例で説明した第１偏光補正光学系１０と同じであるため詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００２４】
また、図９に偏光顕微鏡光学系の第３実施例を示す。この第３実施例は、第１実施例における第２偏光補正光学系２０と同一の構成を有する第４偏光補正光学系２０′を対物レンズ３と検光子４との間に配置し、一つの偏光補正光学系２０′でコンデンサレンズ２及び対物レンズ３で生じた偏光状態の変化を補正するように構成している。なお、この第４偏光補正光学系２０′の構成及び効果は第１実施例で説明した第２偏光補正光学系２０と同じであるため詳細な説明は省略する。
【実施例４】
【００２５】
以上の第１〜第３実施例においては、屈折面を有する光学素子と、λ／４板及びλ／２板とを組み合わせてコンデンサレンズ２及び対物レンズ３で生じる偏光状態の変化を補正するように構成した場合について説明したが、この第４実施例以降では、光学素子とλ／４板を複数組み合わせて補正した場合について、図を用いて説明する。まず、図１０を用いて第４実施例に係る偏光顕微鏡光学系について説明する。この第４実施例においては、第１実施例と同様に、偏光子１とコンデンサレンズ２との間に第５偏光補正光学系３０が配置され、対物レンズ３と検光子４との間に第６偏光補正光学系４０が配置されており、第５偏光補正光学系３０は、主にコンデンサレンズ２の偏光状態の変化を補正し、第６偏光補正光学系４０は、主に対物レンズ３の偏光状態の変化を補正するために用いられる。
【００２６】
ここで、第５偏光補正光学系３０は、偏光子１側から順に、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズの順でそれぞれがほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第１光学素子３１、第１λ／４板３２、凹レンズ、凸レンズの順でほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第２光学素子３３、及び、第２λ／４板３４から構成される。また、第６偏光補正光学系４０は、対物レンズ３側から順に、第３λ／４板４１、凸レンズ、凹レンズの順でほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第３光学素子４２、第４λ／４板４３、及び、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズの順でそれぞれがほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第４光学素子４４から構成される。なお、この第５及び第６偏光補正光学系３０，４０において、第１〜第４光学素子３１，３３，４２，４４は、少なくとも１面以上の屈折面を有しているが、全体として屈折力を有さないように構成されていることが好ましい。
【００２７】
図１１に示すように、第５偏光補正光学系３０において、偏光子１を透過した光は、その偏光面が４５°傾いた直線偏光であり、ストークスパラメータＳ2上の状態Ｐ30に位置する。この直線偏光を第１光学素子３１に入射させて屈折面で屈折させると、この直線偏光の偏光面が回転し状態Ｐ31になり、この状態で第１λ／４板３２を透過させると楕円偏光である状態Ｐ32となる。そして、この楕円偏光を第２光学素子３３に入射させて屈折面で屈折させると偏光面が回転し状態Ｐ33となり、さらに、この状態で第２λ／４板３４を透過させるとストークスパラメータＳ1，Ｓ3が共に負の領域である状態Ｐ34になる。第１実施例で説明したように、コンデンサレンズ２は、直線偏光の偏光面を回転させると共に楕円化するように作用する。そのため、コンデンサレンズ２は、状態Ｐ34における楕円偏光の偏光面を回転させると共に、元の直線偏光の状態に戻すように作用し、結果的にこのコンデンサレンズ２を透過した光線は状態Ｐ30に戻り、そのため、コンデンサレンズ２による偏光状態の変化は補正される。
【００２８】
一方、図１２に示すように、第６偏光補正光学系４０において、コンデンサレンズ２から出射した光は、上述の第５偏光補正光学系３０により偏光状態の変化が補正されているため、その偏光面が４５°傾いた直線偏光であり、ストークスパラメータＳ2上の状態Ｐ40に位置する。この状態Ｐ40の直線偏光が対物レンズ３を透過すると、偏光面が回転すると共に楕円化した状態Ｐ41となる。そして、この状態Ｐ41にある楕円偏光が第３λ／４板４１を透過すると状態Ｐ42になり、第３光学素子４２を透過すると状態Ｐ43になり、第４λ／４板４３を透過すると状態Ｐ44になり、最後に第４光学素子４４を透過すると元の直線偏光の状態Ｐ40に戻るため、対物レンズ３で生じた偏光状態の変化はこの第６偏光補正光学系４０により補正される。
【００２９】
このように、この第４実施例に示す第５偏光補正光学系３０及び第６偏光補正光学系４０によれば、屈折面を有し全体として屈折力のない４個の光学素子３１，３３，４２，４４と、４個のλ／４板３２，３４，４１，４３とを組み合わせるだけでコンデンサレンズ２及び対物レンズ３で生じた偏光状態の変化を高精度に補正することができる。
【実施例５】
【００３０】
次に、図１３を用いて偏光顕微鏡光学系の第５実施例について説明する。上述の第４実施例においては、第５及び第６偏光補正光学系３０，４０を用いて、コンデンサレンズ２及び対物レンズ３で生じる偏光状態の変化を補正するように構成していたが、この第５実施例においては、第４実施例における第５偏光補正光学系３０と同一の構成を有する第７偏光補正光学系３０′を偏光子１とコンデンサレンズ２との間に配置し、一つの偏光補正光学系３０′でコンデンサレンズ２及び対物レンズ３で生じる偏光状態の変化を補正するように構成している。なお、この第７偏光補正光学系３０′の構成及び効果は第４実施例で説明した第５偏光補正光学系３０と同じであるため詳細な説明は省略する。
【実施例６】
【００３１】
また、図１４に偏光顕微鏡光学系の第６実施例を示す。この第６実施例は、第４実施例における第６偏光補正光学系４０と同一の構成を有する第８偏光補正光学系４０′を対物レンズ３と検光子４との間に配置し、一つの偏光補正光学系４０′でコンデンサレンズ２及び対物レンズ３で生じた偏光状態の変化を補正するように構成している。なお、この第８偏光補正光学系４０′の構成及び効果は第４実施例で説明した第６偏光補正光学系４０と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００３２】
なお、以上の説明では、透過照明型の顕微鏡装置について説明したが、対物レンズを結像光学系と照明光学系の両方で使用する落射照明型の顕微鏡装置でも、本発明は全く同様に成立する。
【００３３】
また、上記の実施の形態では、代表的な偏光顕微鏡光学系について述べた。しかし、この発明は偏光顕微鏡に限定されるものではなく、偏光を利用する各種光学機器、例えばエリプソメータ、微分干渉顕微鏡などの偏光特性の変化を補償することが可能である。また、上述の実施形態は一例に過ぎず、上述の構成に限られるものでなく、本発明の効果範囲内において適切に変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】偏光顕微鏡光学系の構成を示す説明図である。
【図２】上記偏光顕微鏡光学系を備える顕微鏡装置の構成を示す説明図である。
【図３】第１実施例に係る偏光顕微鏡光学系の構成を示す説明図である。
【図４】第１実施例における第１偏光補正光学系の偏光状態の遷移を説明するための説明図である。
【図５】上記偏光状態の遷移をポアンカレ球で説明するための説明図である。
【図６】第１実施例における第２偏光補正光学系の偏光状態の遷移を説明するための説明図である。
【図７】上記偏光状態の遷移をポアンカレ球で説明するための説明図である。
【図８】第２実施例に係る偏光顕微鏡光学系の構成を示す説明図である。
【図９】第３実施例に係る偏光顕微鏡光学系の構成を示す説明図である。
【図１０】第４実施例に係る偏光顕微鏡光学系の構成を示す説明図である。
【図１１】第４実施例における第５偏光補正光学系の偏光状態の遷移をポアンカレ球で説明するための説明図である。
【図１２】第４実施例における第６偏光補正光学系の偏光状態の遷移をポアンカレ球で説明するための説明図である。
【図１３】第５実施例に係る偏光顕微鏡光学系の構成を示す説明図である。
【図１４】第６実施例に係る偏光顕微鏡光学系の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  偏光子    ２  コンデンサレンズ    ３  対物レンズ    ４  検光子    ５  試料
１０  第１偏光補正光学系    １１  第１光学素子    １２  第１λ／４板
１３  第２光学素子    １４  第１λ／２板
２０  第２偏光補正光学系    ２１  第２λ／２板    ２２  第３光学素子
２３  第２λ／４板    ２４  第４光学素子
１０′  第３偏光補正光学系    ２０′  第４偏光補正光学系
３０  第５偏光補正光学系    ３１  第１光学素子    ３２  第１λ／４板
３３  第２光学素子    ３４  第２λ／４板
４０  第６偏光補正光学系    ４１  第３λ／４板    ４２  第３光学素子
４３  第４λ／４板    ４４  第４光学素子
３０′  第７偏光補正光学系    ４０′  第８偏光補正光学系
【図１】
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【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】
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【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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【図１４】
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