(57)【要約】【課題】安価かつ簡易な構成で、フレア、ゴーストを低減できるビームスプリッタ及びこのビームスプリッタを有する顕微鏡を提供すること。【解決手段】光源部１０１からの光を対物レンズ１０９を介して試料１１０に照射し、試料１１０で反射した光を結像レンズ１１４を介して観察する顕微鏡のためのビームスプリッタ１０４であって、ビームスプリッタ１０４は、対物レンズ１０９と結像レンズ１１４との間の光路中に配置され、第１の三角プリズム２００ａと第２の三角プリズム２００ｂと光束分割面１０５とを有する。そして、第１の三角プリズム２００ａは頂角θ１が９０°ではない二等辺三角形であり、接合した状態で、対物レンズ１０９に対向する面１０４ｂと、結像レンズ１１４に対向する面１０４ｅとは平行であり、その他の面１０４ａと面１０４ｆとは平行ではない形状を有する。【選択図】　　　図２
2004109363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部からの光を対物レンズを介して試料に照射し、前記試料からの光を結像レンズを介して観察する顕微鏡のためのビームスプリッタであって、
前記ビームスプリッタは、前記対物レンズと前記結像レンズとの間の光路中に配置され、第１の三角プリズムと第２の三角プリズムと光束分割面とを有し、
前記第１の三角プリズムは、前記光源部又は前記結像レンズに対向する第１面と、前記対物レンズに対向する第２面と、前記第２の三角プリズムと接合される第３面とを有し、
前記第２の三角プリズムは、前記第１の三角プリズムの前記第３面と接合される第１面と、前記結像レンズ又は前記光源部と対向する第２面と、前記光源部と前記対物レンズと前記結像レンズとのいずれにも対向しない第３面とを有し、
前記光束分割面は、前記第１の三角プリズムの前記第３面と前記第２の三角プリズムの前記第１面とを接合する部分に設けられ、前記光源部からの光を反射又は透過し、
前記光束分割面に対して垂直で、かつ前記対物レンズの光軸を含む面に平行な基準面と前記第１の三角プリズムの第１面との交線の長さと、前記基準面と前記第１の三角プリズムの前記第２面との交線の長さとは同一であり、
前記基準面において、前記第１の三角プリズムの前記第１面と前記第２面とは、９０°より大きい角度又は９０°より小さい角度をなし、
前記基準面と前記第２の三角プリズムの第２面との交線の長さと、前記基準面と前記第２の三角プリズムの前記第３面との交線の長さとは異なり、
前記基準面において、前記第１の三角プリズムの前記第２面と前記第３面とのなす角度と、前記第２の三角プリズムの前記第１面と前記第２面とのなす角度とは同一であり、前記第１の三角プリズムの前記第３面と前記第２の三角プリズムの前記第１面とを接合した状態で、前記第１の三角プリズムの前記第２面と、前記第２の三角プリズムの前記第２面とは平行であることを特徴とするビームスプリッタ。
【請求項２】
前記光束分割面は偏光膜を有し、
前記光束分割面は、前記光源部からの光のうち特定の振動方向の偏光光を前記試料の方向へ反射又は透過させることを特徴とする請求項１に記載のビームスプリッタ。
【請求項３】
前記第２の三角プリズムの前記第１面と前記第３面とは前記基準面において９０°をなすこと、又は前記第２の三角プリズムの前記第２面と前記第３面とは前記基準面において９０°をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載のビームスプリッタ。
【請求項４】
光源部からの光を試料の方向へ反射又は透過させるための請求項１〜３のいずれか一項に記載のビームスプリッタと、
前記光源部と共役な位置に設けられ、前記光源部からの光を透過させる所定形状のパターンを有する回転板と、
前記回転板を透過した光を前記試料上の所定位置に集光させるための対物レンズと、
前記試料で反射し、前記回転板を再度透過した光を結像させるための結像レンズと、
を有することを特徴とする顕微鏡。
【請求項５】
前記回転板は、Ｎｉｐｋｏｗディスク又は、縞ディスクであることを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡のためのビームスプリッタ及び顕微鏡、特に共焦点顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の顕微鏡、特に無限遠補正型の顕微鏡は、試料を照明するための光源部からの光を試料の方向へ反射又は透過させるためのビームスプリッタを有する（例えば、特許文献１参照）。また、このビームスプリッタを共焦点顕微鏡に適用したものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１２７０９７号公報
【特許文献２】
米国特許第５，８６１，９８４号明細書
【０００４】
上記特許文献１に開示されたビームスプリッタは、断面形状が二等辺三角形である三角プリズムを２つ接合した菱形形状の構成である。この構成により、ビームスプリッタに外部から入射する光及びビームスプリッタ内面で反射する光に起因するフレア、ゴーストを防止する。また、上記特許文献２に開示された共焦点顕微鏡は、特許文献１に記載されたビームスプリッタと同様の形状を有する偏光ビームスプリッタを備える。
【０００５】
図７は、特許文献２に開示された共焦点顕微鏡の偏光ビームスプリッタ６００近傍の構成を示す。偏光ビームスプリッタ６００は、断面形状が二等辺三角形の三角プリズムを２つ接合した菱形形状を有する。不図示の光源部からの光Ｌ１は、第１面６０１ａに入射する。第１面６０１ａから入射した光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ６００内を進行し偏光面６０２に入射する。偏光面６０２には、誘電体多層膜などの偏光膜が形成されている。偏光膜は、入射光Ｌ１のうち特定の振動方向の偏光光を反射する。偏光面６０２で反射された光は第２面６０１ｂから射出する。第２面６０１ｂから射出した光Ｌ２は、不図示の対物レンズを経由して試料に照射される。試料により反射された光は、再び対物レンズを経由して第２面６０１ｂに入射する。第２面６０１ｂに入射した光は再び偏光面６０２に入射する。試料から反射してきた光は、不図示の１／４波長板により光源部からの光Ｌ１に対して振動方向が略９０°直交する直線偏光光に変換される。１／４波長板を透過した偏光光Ｌ２は、偏光面６０２を透過する。偏光面６０２を透過した光は、第３面６０１ｃから射出する。第３面６０１ｃから射出した光Ｌ３は、不図示の結像レンズを経由する。観察者は、結像レンズを経由した光Ｌ３により試料を観察する。
【０００６】
次に、偏光ビームスプリッタ６００におけるフレア、ゴーストについて説明する。まず、第１面６０１ａと、入射光Ｌ１の光軸との成す角度αは９０°よりも所定角度、例えば５°だけ大きい。この構成により、第１面６０１ａに対して光源側から入射する光Ｌ１は、光路外の方向へ反射される。このため、第１面６０１ａの反射に起因するフレア、ゴーストを防止できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示す偏光ビームスプリッタ６００では、光源からの光Ｌ１のうち、入射光Ｌ１の偏光の不完全性や偏光面６０２の偏光特性により、偏光面６０２を透過して、第４面６０１ｄから射出する光Ｌ４が生ずる。光Ｌ４の光軸は、偏光ビームスプリッタ６００へ入射する光Ｌ１の光軸と平行である。第４面６０１ｄから射出した光Ｌ４は、共焦点顕微鏡の筐体の内壁６０３に入射する。内壁６０３で反射した光Ｌ４は、第４面６０１ｄに入射する。第４面６０１ｄに入射した光Ｌ４は、プリズム６００内を進行し偏光面６０２に入射する。偏光面６０２に入射した光Ｌ４も、同様に不図示の結像レンズの方向へ反射される成分が生ずる。偏光面６０２で反射された光Ｌ５は、第３面６０１ｃから射出する。第３面６０１ｃから射出した光Ｌ５は、結像レンズに入射する。光Ｌ５は、試料の観察に寄与せず、フレア、ゴーストとなり試料像を劣化させる場合がある。
【０００８】
上述の光Ｌ５に起因するフレア、ゴーストを低減するためには、内壁６０３に反射防止材を設けること、又は図８に示すように不要な光Ｌ４を光路外へ反射させるための反射ミラーＭ１を設けることが考えられる。しかし、反射防止材や反射ミラーＭ１を設けることは、空間的な制約があること、及び製造コストの上昇を招くことなどの不具合がある。
【０００９】
また、図７に示した偏光ビームスプリッタ６００は、頂角βが９０°ではない二等辺三角形のプリズムを２つ接合している。頂角が９０°でないプリズムは、頂角が９０°であるプリズムに比較して製造コストが高くなる。このため、頂角が９０°でないプリズムを２つ接合したビームスプリッタは、さらに製造コストが上昇する。
【００１０】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、安価かつ簡易な構成で、フレア、ゴーストを低減できるビームスプリッタ及びこのビームスプリッタを有する顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光源部からの光を対物レンズを介して試料に照射し、前記試料からの光を結像レンズを介して観察する顕微鏡のためのビームスプリッタであって、前記ビームスプリッタは、前記対物レンズと前記結像レンズとの間の光路中に配置され、第１の三角プリズムと第２の三角プリズムと光束分割面とを有し、前記第１の三角プリズムは、前記光源部又は前記結像レンズに対向する第１面と、前記対物レンズに対向する第２面と、前記第２の三角プリズムと接合される第３面とを有し、前記第２の三角プリズムは、前記第１の三角プリズムの前記第３面と接合される第１面と、前記結像レンズ又は前記光源部と対向する第２面と、前記光源部と前記対物レンズと前記結像レンズとのいずれにも対向しない第３面とを有し、前記光束分割面は、前記第１の三角プリズムの前記第３面と前記第２の三角プリズムの前記第１面とを接合する部分に設けられ、前記光源部からの光を反射又は透過し、前記光束分割面に対して垂直で、かつ前記対物レンズの光軸を含む面に平行な基準面と前記第１の三角プリズムの第１面との交線の長さと、前記基準面と前記第１の三角プリズムの前記第２面との交線の長さとは同一であり、前記基準面において、前記第１の三角プリズムの前記第１面と前記第２面とは、９０°より大きい角度又は９０°より小さい角度をなし、前記基準面と前記第２の三角プリズムの第２面との交線の長さと、前記基準面と前記第２の三角プリズムの前記第３面との交線の長さとは異なり、前記基準面において、前記第１の三角プリズムの前記第２面と前記第３面とのなす角度と、前記第２の三角プリズムの前記第１面と前記第２面とのなす角度とは同一であり、前記第１の三角プリズムの前記第３面と前記第２の三角プリズムの前記第１面とを接合した状態で、前記第１の三角プリズムの前記第２面と、前記第２の三角プリズムの前記第２面とは平行であることを特徴とするビームスプリッタを提供できる。これにより、簡易な構成で、フレア、ゴーストを低減できる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記光束分割面は偏光膜を有し、前記光束分割面は、前記光源部からの光のうち特定の振動方向の偏光光を前記試料の方向へ反射又は透過させることが望ましい。これにより、光源部からの光を有効に利用することができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第２の三角プリズムの前記第１面と前記第３面とは前記基準面において９０°をなすこと、又は前記第２の三角プリズムの前記第２面と前記第３面とは前記基準面において９０°をなすことが望ましい。これにより、安価にビームスプリッタを製造できる。
【００１４】
また、本発明によれば、光源部からの光を試料の方向へ反射又は透過させるための上述のビームスプリッタと、前記光源部と共役な位置に設けられ、前記光源部からの光を透過させる所定形状のパターンを有する回転板と、前記回転板を透過した光を試料上の所定位置に集光させるための対物レンズと、前記試料で反射し、前記回転板を再度透過した光を結像させるための結像レンズとを有することを特徴とする顕微鏡を提供できる。これにより、フレア、ゴーストが低減され、良好に試料像を観察できる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記回転板は、ニポウ（Ｎｉｐｋｏｗ）ディスク（以下、単に「ディスク」という。）又は、縞ディスクであることが望ましい。これにより、凹凸を有する試料の全域にわたって平面的な像を観察できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る共焦点顕微鏡１００の概略構成を示す。本実施形態においては、偏光ビームスプリッタ１０４の構成に技術的特徴がある。偏光ビームスプリッタ１０４の詳細な構成については後述する。まず、共焦点顕微鏡１００全体の構成について説明する。共焦点顕微鏡１００は、凹凸を有する試料１１０を平面的に観察することができる。
【００１７】
ハロゲンランプ又は水銀ランプ等の光源部１０１は、照明光を射出する。光源部１０１からの光はポラライザ１０２へ入射する。ポラライザ１０２は、光源部１０１からの光を特定の振動方向の直線偏光光に変換する。ポラライザ１０２を透過した光は、照明レンズ１０３に入射する。照明レンズ１０３は、光源部１０１の像を、後述するディスク１０６上に形成させる。照明レンズ１０３を透過した光は、偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４の光束分割面１０５は、ポラライザ１０２による特定の振動方向の直線偏光光を反射し、特定の振動方向以外の偏光光を透過する。光束分割面１０５で反射された光は、偏光ビームスプリッタ１０４を射出する。偏光ビームスプリッタ１０４を射出した光は、ディスク１０６上の位置ｆ１に集光する。モータ１０７は、ディスク１０６を軸ＡＸを中心に回転駆動する。Ｎｉｐｋｏｗディスクは、軸ＡＸを中心として螺旋状に形成されたピンホールを有する。なお、ディスクは、ピンホールの代わりに、ディスク上の少なくとも一部に縞状の透過パターンを形成した縞ディスクでも良い。ディスク１０６のピンホールを通過した光は、１／４波長板１０８に入射する。１／４波長板１０８は、特定の振動方向の直線偏光を円偏光に変換して射出する。１／４波長板１０８を射出した光は、対物レンズ１０９により試料１１０上の所定位置ｆ２に集光される。ディスク１０６上の位置ｆ１と試料１１０上の位置ｆ２とは共役な関係となっている。
【００１８】
試料１１０は試料ステージ１１１に載置されている。試料ステージ１１１は、図中に示すＺ方向に沿った所定距離内で移動（上下動）を繰り返す。なお、対物レンズ１０９と試料１１０の間隔を移動できるのであれば、試料ステージ１１１は固定して、対物レンズ側を移動するようにしても良い。試料１１０で反射した光は、入射した光路を逆行して対物レンズ１０９、１／４波長板１０８を透過する。１／４波長板１０８を２回透過することで、入射時とは９０°位相が変化した直線偏光光となる。１／４波長板１０８を透過した光は、ディスク１０６に入射する。試料１１０の位置ｆ２とディスク１０６上の位置ｆ１とは共役関係にあるため、ディスク１０６上に試料１１０の像が結像される。
【００１９】
ディスク１０６には、上述のように例えば螺旋状にピンホールが形成されている。試料１１０からの反射光のうち、合焦している光はディスク１０６のピンホールを通過する。試料１１０は、Ｚ方向に凹凸を有する。このため、試料１１０から反射してきた光でも、試料１１０に合焦していない非合焦光は、ディスク１０６上に集光しない。ディスク１０６上に集光しない非合焦光の大部分は、ピンホールを通過することができない。
【００２０】
ピンホールを通過した合焦光は、偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４に入射した光の振動方向は、光源側から光束分割面１０５へ入射した光の振動方向に対して９０°変化（直交）している。このため、試料１１０からの反射光は、光束分割面１０５を透過する。光束分割面１０５を透過した光は、偏光ビームスプリッタ１０４を射出する。偏光ビームスプリッタ１０４を射出した光は、アナライザ１１２に入射する。アナライザ１１２は、光束分割面１０５を透過した振動方向の偏光成分のみの光を透過させる。アナライザ１１２を透過した光は、リレーレンズ１１３、結像（接眼）レンズ１１４を透過する。そして、観察者は、観察位置１１５において試料像を観察する。
【００２１】
本実施形態に係る共焦点顕微鏡１００により、凹凸を有する試料１１０が平面的に観察できる。ディスク１０６は、モータ１０７により回転している。このため、光源部１０１からの光は、ディスク１０６に螺旋状に形成された複数のピンホールを通過して、試料１１０上を全面に渡って走査する。この結果、観察者は試料１１０が特定の位置にある状態で合焦している像を観察する。この結果、凹凸のある試料１１０を平面的に観察できる。
【００２２】
なお、ポラライザ１０２、１／４波長板１０８、アナライザ１１２等の偏光素子の数量、配置位置は図１に示す構成に限定されるものではない。例えば、アナライザ１１２を省略すること、アナライザ１１２とリレーレンズ１１３との光路内にデポラライザ（偏光解消素子）を設けること等もできる。
【００２３】
次に、本実施形態において特徴的な偏光ビームスプリッタ１０４の構成について詳細に説明する。図２は、偏光ビームスプリッタ１０４近傍の構成を示す。偏光ビームスプリッタ１０４は、対物レンズ１０９と結像レンズ１１４との間の光路中に配置され、第１の三角プリズム２００ａと第２の三角プリズム２００ｂと光束分割面１０５とを有する。
【００２４】
第１の三角プリズム２００ａは、光源部１０１に対向する第１面１０４ａと、対物レンズ１０９に対向する第２面１０４ｂと、第２の三角プリズム２００ｂと接合される第３面１０４ｃとを有する。第２の三角プリズム２００ｂは、第１の三角プリズム２００ａの第３面１０４ｃと接合される第１面１０４ｄと、結像レンズ１１４と対向する第２面１０４ｅと、光源部１０１と対物レンズ１０９と結像レンズ１１４とのいずれにも対向しない第３面１０４ｆとを有する。
【００２５】
光束分割面１０５は、第１の三角プリズム２００ａの第３面１０４ｃと第２の三角プリズム２００ｂの第１面１０４ｄとを接合する部分に設けられ、光源部１０１からの光を反射する。好ましくは、光束分割面１０５は偏光膜を有し、光源部１０１からの光のうち特定の振動方向の偏光光のみを試料１１０の方向へ反射させる。これにより、光源部１０１からの光を有効に利用することができる。
【００２６】
光束分割面１０５に対して垂直で、かつ対物レンズ１０９の光軸ＡＸｏｂを含む面に平行な基準面（図２の紙面に平行な面）と第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａとの交線の長さＸａと、基準面と第１の三角プリズム２００ａの第２面１０４ｂとの交線の長さＸｂとは同一である。基準面において、第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａと第２面１０４ｂとは、９０°より大きい角度θ１をなす。例えば、θ１＝９６°とすることができる。換言すると、第１の三角プリズム２００ａは、頂角θ１が９０°よりも大きい二等辺三角形の断面形状を有する。
【００２７】
また、基準面において、第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａと第２面１０４ｂとは、９０°より小さい角度θ１をなす構成でもよい。例えば、θ１＝８４°とすることもできる。
【００２８】
さらに、基準面と第２の三角プリズム２００ｂの第２面１０４ｅとの交線の長さＸｃと、基準面と第２の三角プリズム２００ｂの第３面１０４ｆとの交線の長さＸｄとは異なる。このように、第２の三角プリズム２００ｂは、交線の長さＸｃとＸｄとが異なる二等辺三角形ではないプリズムである。このため、第１の三角プリズム２００ａの頂角θ１と、第２の三角プリズム２００ｂの頂角θ５との大きさは異なる。従って、第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａと、第２の三角プリズム２００ｂの第３面１０４ｆとは平行ではない。
【００２９】
基準面において、第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａと第３面１０４ｃとのなす角度θ２と、第２の三角プリズム２００ｂの第１面１０４ｄと第２面１０４ｅとのなす角度θ４とは同一である。第１の三角プリズム２００ａは二等辺三角形プリズムであるため、角度θ２＝θ３である。このため、角度θ２＝θ３＝θ４である。従って、第１の三角プリズム２００ａの第３面１０４ｃと第２の三角プリズム２００ｂの第１面１０４ｄとを接合した状態で、第１の三角プリズム２００ａの第２面１０４ｂと、第２の三角プリズム２００ｂの第２面１０４ｅとは平行である。
【００３０】
以上説明したように、第１の三角プリズム２００ａと第２の三角プリズム２００ｂとを接合することで得られる偏光ビームスプリッタ１０４は、面１０４ｂと面１０４ｅとは平行であること、面１０４ａと面１０４ｆとは平行ではないこと、かつ角度θ１が９０°より大きい、又は９０°より小さい（換言するとθ１は９０°ではない）ことを特徴とする。
【００３１】
上記構成の偏光ビームスプリッタ１０４がフレア、ゴーストを低減する作用を説明する。光源部１０１からの光Ｌ１０のうち、光束分割面１０５を透過した不要光Ｌ２０は第３面１０４ｆを射出する。第３面１０４ｆを射出した不要光Ｌ２０は、共焦点顕微鏡１００の筐体の内壁２０１に入射する。第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａと、第２の三角プリズム２００ｂの第３面１０４ｆとは、平行ではない。光の屈折作用により、第２の三角プリズム２００ｂの第３面１０４ｆから射出する不要光Ｌ２０の光軸は、光源部からの光Ｌ１０の光軸に対して傾くこととなる。内壁２０１で反射した不要光Ｌ２０は、第３面１０４ｆから偏光ビームスプリッタ１０４内に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４に入射した不要光Ｌ２０のうち、一部の成分は光束分割面１０５で反射される。このとき、不要光Ｌ２０は、試料１１０から反射してきた光Ｌ３０に対して所定の角度をなして進行する。このため、第２面１０４ｅから射出した不要光Ｌ２０は、観察のための光Ｌ４０の光路外へ進行する。この結果、観察面において、不要光Ｌ２０に起因するフレア、ゴーストを低減できる。
【００３２】
また、第２の三角プリズム２００ｂの第２面１０４ｅと、第２の三角プリズム２００ｂの第３面１０４ｆとのなす角度θ５は、基準面において９０°である。換言すると、第２の三角プリズム２００ｂは、直角プリズムである。直角プリズムは、頂角が直角でない二等辺三角形プリズムよりも安価に製造できる。これにより、本実施形態の偏光ビームスプリッタ１０４は、従来の二等辺三角形を２つ接合するビームスプリッタに比較して、安価に製造できる。
【００３３】
（第１実施形態の偏光ビームスプリッタの変形例）
図３は、上記第１実施形態の偏光ビームスプリッタの変形例の概略構成を示す。本変形例は、第２の三角プリズム３００ｂの頂角θ５が９０°ではない点が上記第１実施形態と異なる。その他の構成は上記第１実施形態で示した構成と同様であるので、同一部分には同様の符号を付す。なお、本変形例においては、第１の三角プリズム２００ａの頂角θ１と、第２の三角プリズム３００ｂの頂角θ５との大きさが異なる場合であれば、頂角θ５はどのような大きさでも良い。
【００３４】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る偏光ビームスプリッタ４００の概略構成を示す図である。本実施形態では、第２の三角プリズム４００ｂの第１面１０４ｄと第３面１０４ｆとは基準面においてθ６＝９０°をなすことを特徴とする。その他の上記第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、不要光Ｌ２０をより大きく光路外へ外すことができる。このため、フレア、ゴーストをさらに確実に低減できる。また、第２の三角プリズム４００ｂを直角プリズムとすることで、従来の二等辺三角形を２つ接合するビームスプリッタに比較して、安価に製造できる。
【００３５】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る共焦点顕微鏡５００の概略構成を示す図である。上記第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。ハロゲンランプ又は水銀ランプ等の光源部１０１は、照明光を射出する。光源部１０１からの光はポラライザ１０２へ入射する。ポラライザ１０２は、光源部１０１からの光を特定の振動方向の直線偏光光に変換する。ポラライザ１０２を透過した光は、照明レンズ１０３に入射する。照明レンズ１０３は、光源部１０１の像を、上記第１実施形態と同様のディスク１０６上に形成する。照明レンズ１０３を透過した光は、偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４の光束分割面１０５は、ポラライザ１０２による特定の振動方向の直線偏光光を透過し、特定の振動方向以外の偏光光を反射する。光束分割面１０５を透過した光は、偏光ビームスプリッタ１０４を射出する。偏光ビームスプリッタ１０４を射出した光は、ディスク１０６上に集光する。ディスク１０６のピンホールを通過した光は、１／４波長板１０８に入射する。１／４波長板１０８は、特定の振動方向の直線偏光を円偏光に変換して射出する。１／４波長板１０８を射出した光は、対物レンズ１０９により試料１１０上の位置ｆ２に集光される。ディスク１０６上の位置ｆ１と試料１１０上の位置ｆ２とは共役な関係となっている。
【００３６】
試料１１０で反射した光は、入射した光路を逆行して対物レンズ１０９、１／４波長板１０８を透過する。１／４波長板１０８を２回透過することで、入射時とは９０°位相が変化した直線偏光光となる。１／４波長板１０８を透過した光は、ディスク１０６に入射する。試料１１０の位置ｆ２とディスク１０６上の位置ｆ１とは共役関係にあるため、ディスク１０６上に試料１１０の像が結像される。
【００３７】
ディスク１０６のピンホールを通過した合焦光は、偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４に入射した光の振動方向は、光源側から光束分割面１０５へ入射した光の振動方向に対して９０°変化（直交）している。このため、試料１１０からの反射光は、光束分割面１０５で反射される。光束分割面１０５で反射した光は、偏光ビームスプリッタ１０４を射出する。偏光ビームスプリッタ１０４を射出した光は、アナライザ１１２に入射する。アナライザ１１２は、光束分割面１０５を反射した振動方向の偏光成分のみの光を透過させる。アナライザ１１２を透過した光は、リレーレンズ１１３、結像（接眼）レンズ１１４を透過する。観察者は、観察位置１１５において試料像を観察する。
【００３８】
図６は、本実施形態の偏光ビームスプリッタ１０４近傍の構成を示す図である。偏光ビームスプリッタ１０４は、光源部１０１からの光Ｌ１０を面１０４ｅから入射させる点、及び光束分割面１０５を透過した光を試料１１０へ導く点が上記第１実施形態と異なる。その他の上記第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
上記第１実施形態と異なる点を説明する。偏光ビームスプリッタ１０４は、対物レンズ１０９と結像レンズ１１４との間の光路中に配置され、第１の三角プリズム２００ａと第２の三角プリズム２００ｂと光束分割面１０５とを有する。
【００４０】
第１の三角プリズム２００ａは、結像レンズ１１４に対向する第１面１０４ａと、対物レンズ１０９に対向する第２面１０４ｂと、第２の三角プリズム２００ｂと接合される第３面１０４ｃとを有する。第２の三角プリズム２００ｂは、第１の三角プリズム２００ａの第３面１０４ｃと接合される第１面１０４ｄと、光源部１０１と対向する第２面１０４ｅと、光源部１０１と対物レンズ１０９と結像レンズ１１４とのいずれにも対向しない第３面１０４ｆを有する。
【００４１】
光束分割面１０５は、第１の三角プリズム２００ａの第３面１０４ｃと第２の三角プリズム２００ｂの第１面１０４ｄとを接合する部分に設けられ、光源部１０１からの光を透過する。好ましくは、光束分割面１０５は偏光膜を有し、光源部１０１からの光のうち特定の振動方向の偏光光を試料１１０の方向へ透過させる。これにより、光源部１０１からの光を有効に利用することができる。その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００４２】
本実施形態の偏光ビームスプリッタ１０４がフレア、ゴーストを低減する作用を説明する。光源部１０１からの光Ｌ１０のうち、光束分割面１０５を反射した不要光Ｌ２０は第３面１０４ｆを射出する。第３面１０４ｆを射出した不要光Ｌ２０は、共焦点顕微鏡１００の筐体の内壁２０１に入射する。内壁２０１で反射した不要光Ｌ２０は、第３面１０４ｆから偏光ビームスプリッタ１０４内に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４に入射した不要光Ｌ２０のうち、一部の成分は光束分割面１０５を透過する。面１０４ｆと面１０４ａとは平行でないため、不要光Ｌ２０は試料１１０から反射してきた光Ｌ４０に対して所定の角度をなして進行する。このため、第１面１０４ａから射出した不要光Ｌ２０は、観察のための光Ｌ４０の光路外へ進行する。この結果、観察面において、不要光Ｌ２０に起因するフレア、ゴーストを低減できる。
【００４３】
本実施形態によれば、上記第１実施形態の光源部１０１と結像レンズ１１４を含む観察光学系との配置を入れ換えた場合でも、フレア、ゴーストを低減できる。従って、共焦点顕微鏡の設計の自由度が大きくなる。なお、上記第１実施形態及び第３実施形態の共焦点顕微鏡は、Ｎｉｐｋｏｗディスク又は、縞ディスクを用いたものを例に説明した。しかし本発明はこれに限られるものではなく、ディスクを用いない共焦点顕微鏡、及び通常の顕微鏡にも適用できる。さらに、本発明は、上記各実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形例を採ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価なかつ簡易な構成で、フレア、ゴーストを低減できるビームスプリッタ及びこのビームスプリッタを有する顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る共焦点顕微鏡の概略構成を示す図である。
【図２】上記第１実施形態の偏光ビームスプリッタの概略構成を示す図である。
【図３】上記第１実施形態の偏光ビームスプリッタの変形例の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る偏光ビームスプリッタの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る共焦点顕微鏡の概略構成を示す図である。
【図６】上記第３実施形態の偏光ビームスプリッタの概略構成を示す図である。
【図７】従来の偏光ビームスプリッタの概略構成を示す図である。
【図８】従来の他の偏光ビームスプリッタの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１００　共焦点顕微鏡
１０１　光源部
１０２　ポラライザ
１０３　照明レンズ
１０４　偏光ビームスプリッタ
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅ、１０４ｆ　プリズムの各面
１０５　光束分割面
１０６　ディスク
１０７　モータ
１０８　１／４波長板
１０９　対物レンズ
１１０　試料
１１１　試料ステージ
１１２　アナライザ
１１３　リレーレンズ
１１４　結像レンズ
１１５　観察位置
２００ａ　第１の三角プリズム
２００ｂ、３００ｂ、４００ｂ　第２の三角プリズム
２０１　内壁
６００　偏光ビームスプリッタ
６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃ、６０１ｄ　プリズムの各面
６０３　内壁
Ｍ１　反射ミラー
【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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