(57)【要約】【課題】機械的な機構を必要とせずに、容易にシア量を精度良く連続的に変化させることができる光束制御装置、干渉装置及び微分干渉顕微鏡装置を提供する。【解決手段】直線偏光の光束は偏光分離素子３３０により光束Ｏ，Ｅに分離させられる。光束Ｏ，Ｅは電気光学部材を有する分離側複屈折素子３４０により偏向される。光束Ｏ，Ｅは観察物体５を介して電気光学部材を有する重畳側複屈折素子３６０により偏向され、重畳素子３７０に入射する。それぞれの電気光学部材の光束Ｅに対する屈折率は分離側屈折率変化部３１４及び重畳側屈折率変化部３１５により電気的に変化させられる。制御部１７は、所定のシア量Δが達成されるよう分離側屈折率変化部３１４を制御するとともに、重畳素子３７０にて光束Ｏ，Ｅが重なり合うよう重畳側屈折率変化部３１５を制御する。【選択図】　　図２
2004061614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束が入射される電気光学部材と、
前記電気光学部材に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対する電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、電気光学部材から出射する、２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる屈折率変化手段と、
を備えていることを特徴とする光束制御装置。
【請求項２】
光源と、
光源からの光束を直線偏光の光束にする偏光素子と、
この直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束が入射する分離側電気光学部材と、
前記分離側電気光学部材に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対する分離側電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、分離側電気光学部材から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる分離側屈折率変化手段と、
前記分離側電気光学部材から出射した２つの直線偏光の光束が入射する試料部と、
前記試料部を透過した又は前記試料部で反射した２つの直線偏光の光束が入射する重畳側電気光学部材と、
前記重畳側電気光学部材から出射した２つの直線偏光の光束が入射する、複屈折材料で形成された重畳素子と、
前記重畳側電気光学部材に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対する重畳側電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、重畳素子から出射する２つの光束が重なり合うよう、重畳側電気光学部材から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる重畳側屈折率変化手段と、
を備えていることを特徴とする干渉装置。
【請求項３】
光源と、
光源からの光束を直線偏光の光束にする偏光素子と、
この直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束を複屈折させる分離側複屈折素子と、
前記分離側複屈折素子にて複屈折した２つの直線偏光の光束が入射する試料部と、
前記試料部を透過した又は前記試料部で反射した２つの直線偏光の光束を複屈折させる重畳側複屈折素子と、
前記重畳側複屈折素子にて複屈折した２つの直線偏光の光束を重畳させる重畳素子と、
前記分離側複屈折素子と前記重畳側複屈折素子との少なくとも一方の複屈折素子に設けられていて、この複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束を複屈折させる電気光学部材と、
前記電気光学部材に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するこの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、この電気光学部材が設けられている複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる屈折率変化部と、
を備えていることを特徴とする微分干渉顕微鏡装置。
【請求項４】
光束を直線偏光の光束にする分離側偏光素子と、
この直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
複数の電気光学部材を有している分離側複屈折素子であって、前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束が分離側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて分離側複屈折素子から出射する分離側複屈折素子と、
前記分離側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる分離側屈折率変化部と、
前記分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔が所定の間隔になり、かつこれら２つの光束のなす角度が所定の角度になるよう、前記分離側屈折率変化部を制御する制御部と、
複数の電気光学部材を有している重畳側複屈折素子であって、前記分離側複屈折素子から出射した２つの直線偏光の光束が観察物体を介して重畳側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて重畳側複屈折素子から出射する重畳側複屈折素子と、
前記重畳側複屈折素子から出射した２つの直線偏光の光束が入射する、複屈折材料で形成された重畳素子と、
前記重畳側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、重畳側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つ光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる重畳側屈折率変化部と、
重畳素子から出射し、重なり合った２つの直線偏光の光束を干渉させる重畳側偏光素子と、
を備えており、
前記制御部は、重畳素子から出射した２つの直線偏光の光束が重なり合うよう、前記重畳側屈折率変化部を制御することを特徴とする微分干渉顕微鏡装置。
【請求項５】
前記偏光分離素子と前記分離側複屈折素子の少なくとも一方を動かして、前記分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる分離側駆動部をさらに備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の微分干渉顕微鏡装置。
【請求項６】
前記重畳側複屈折素子と前記重畳素子の少なくとも一方を動かして、重畳側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つ光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる重畳側駆動部をさらに備えていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の微分干渉顕微鏡装置。
【請求項７】
光束を直線偏光の光束にする分離側偏光素子と、
この直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
複数の電気光学部材を有している分離側複屈折素子であって、前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束が分離側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて分離側複屈折素子から出射する分離側複屈折素子と、
前記分離側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる分離側屈折率変化部と、
前記分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束が互いに平行になり、かつこれら２つの光束の間隔が所定の間隔になるよう、前記分離側屈折率変化部を制御する制御部と、
前記分離側複屈折素子から出射した、互いに平行な２つの光束の間隔を変え、観察物体に平行なまま入射させる照明光学系と、
観察物体から出射した２つの直線偏光の光束が通過する結像光学系であって、結像光学系を通過した２つの直線偏光の光束は互いに平行であり、これらの光束の間隔は観察物体に入射した２つの光束の間隔と異なる結像光学系と、
複数の電気光学部材を有している重畳側複屈折素子であって、前記結像光学系を通過した互いに平行な２つの直線偏光の光束が重畳側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて重畳側複屈折素子から出射する重畳側複屈折素子と、
前記重畳側複屈折素子から出射した２つの直線偏光の光束が入射する、複屈折材料で形成された重畳素子と、
前記重畳側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、重畳側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つ光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる重畳側屈折率変化部と、
重畳素子から出射し、重なり合った２つの直線偏光の光束を干渉させる重畳側偏光素子と、
を備えており、
前記制御部は、重畳素子から出射した２つの直線偏光の光束が重なり合うよう、前記重畳側屈折率変化部を制御することを特徴とする微分干渉顕微鏡装置。
【請求項８】
光束を直線偏光の光束にする分離側偏光素子と、
この直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
複数の電気光学部材を有している分離側複屈折素子であって、前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束が分離側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて分離側複屈折素子から出射する分離側複屈折素子と、
前記分離側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる分離側屈折率変化部と、
前記分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束が互いに平行になり、かつこれら２つの光束の間隔が所定の間隔になるよう、前記分離側屈折率変化部を制御する制御部と、
前記分離側複屈折素子から出射した、互いに平行な２つの光束の間隔を変え、観察物体に平行なまま入射させる照明光学系と、
観察物体から出射した２つの直線偏光の光束が平行なまま入射する対物レンズと、
複数の電気光学部材を有している重畳側複屈折素子であって、前記対物レンズから出射した２つの直線偏光の光束が重畳側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて重畳側複屈折素子から出射する重畳側複屈折素子と、
前記重畳側複屈折素子から出射した２つの直線偏光の光束が入射する、複屈折材料で形成された重畳素子と、
前記重畳側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、重畳側複屈折素子から出射する、２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つ光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる重畳側屈折率変化部と、
前記重畳素子から出射した２つの直線偏光の光束が通過する結像光学系と、
重畳素子から出射し、重なり合い、前記結像光学系を通過した２つの直線偏光の光束を干渉させる重畳側偏光素子と、
を備えており、
前記制御部は、重畳素子から出射した２つの直線偏光の光束が重なり合うよう、前記重畳側屈折率変化部を制御することを特徴とする微分干渉顕微鏡装置。
【請求項９】
前記電気光学部材の少なくとも１つは、２つの直線偏光の光束が入射されて屈折される入射屈折面と、入射屈折面に入射して屈折した２つの直線偏光の光束が屈折されて出射する出射屈折面とを有しており、
前記出射屈折面は、前記入射屈折面に対して傾斜していることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の微分干渉顕微鏡装置。
【請求項１０】
前記電気光学部材の少なくとも１つは、ホモジニアス配向の液晶で形成されていることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の微分干渉顕微鏡装置。
【請求項１１】
ホモジニアス配向の液晶で形成された前記それぞれの電気光学部材は、互いに対向する、光を透過する光透過部材の表面間に形成された液晶層にそれぞれ満たされており、
それぞれの液晶層は、一方の光透過部材の表面に含まれていて、２つの直線偏光の光束が入射されて屈折される入射屈折面と、他方の光透過部材の表面に含まれていて、入射屈折面に入射して屈折した２つの直線偏光の光束が屈折されて出射する出射屈折面とを有しており、
少なくとも１つの前記液晶層の出射屈折面は、この液晶層の入射屈折面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１０に記載の微分干渉顕微鏡装置。
【請求項１２】
前記重畳側偏光素子を出射した光束を検出し、この光束から観察物体の微分干渉画像を取得する画像取得部と、
この画像取得部により取得された観察物体の微分干渉画像から、コントラスト及び解像度を含む画像評価量を取得する処理部と、
をさらに備えており、
前記制御部は、この処理部により取得された画像評価量に基づいて前記分離側屈折率変化部と前記重畳側屈折率変化部を制御することを特徴とする請求項４乃至１１のいずれか１項に記載の微分干渉顕微鏡装置。
【請求項１３】
前記重畳側偏光素子を出射した光束を検出し、この光束から観察物体の微分干渉画像を取得する画像取得部と、
この画像取得部により取得された観察物体の微分干渉画像から観察物体の位相分布を復元する位相分布復元部をさらに備えていることを特徴とする請求項３乃至１１のいずれか１項に記載の微分干渉顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば細胞やバクテリア等の微細胞物体、あるいは金属などの結晶構造の位相分布を取得するのに用いられる、光束制御装置、干渉装置及び微分干渉顕微鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微分干渉顕微鏡においては、照明光を複屈折性のプリズムにより常光と異常光とに分離して観察物体に照射し、それらの透過光または反射光を干渉させることにより、観察物体のもつ位相分布の勾配を画像として観察している。近年、微分干渉顕微鏡装置での観測において、シア量を変化させて観測するニーズが高まっている。
【０００３】
例えば特開平１０−１６１０３１では複屈折プリズムを移動させてシア量を可変にした微分干渉顕微鏡装置が提案されている。この微分干渉顕微鏡装置の概略について図９を用いて説明する。光源１から出射した光束は偏光子２により特定の偏光方向の光束にされる。次に、この光束は複屈折プリズム３の複屈折作用によって互いに偏光方向が直交する、常光線の光束Ｏと異常光線の光束Ｅとに分離される。偏光子２から出射する光束の偏光方向は、光束Ｏ及び光束Ｅのそれぞれの偏光方向に対してそれぞれ４５度傾けられている。この微分干渉顕微鏡装置では光束Ｏの偏光方向は紙面に直交し、光束Ｅの偏光方向は紙面に平行である。
【０００４】
複屈折プリズム３で分離された光束Ｏ，Ｅは複屈折プリズム４の複屈折作用を再び受け、ほぼ平行にされる。複屈折プリズム４を矢印４ａの方向に移動させることにより、光束Ｏ，Ｅの間隔Δ’を変化させることができる。光束Ｏ，Ｅがコンデンサレンズ９，１０を通過すると、間隔Δ’は間隔Δに変換される。間隔Δ、即ちシア量Δの光束Ｏ，Ｅは、保持部材５ａに保持された観察物体５をそれぞれ透過する。
【０００５】
次に、光束Ｏ，Ｅは対物レンズ１１、結像レンズ１２を介して複屈折プリズム６に入射する。複屈折プリズム６の複屈折作用により光束Ｏ，Ｅは偏向される。偏光された光束Ｏ，Ｅは複屈折プリズム７を通過する。複屈折プリズム６は、複屈折プリズム７を通過した光束Ｏ，Ｅが重ね合わされるように、矢印６ａの方向に移動される。
【０００６】
重ね合わされた光束Ｏ，Ｅは検光子８に入射する。検光子８は光束Ｏ，Ｅから特定の偏光成分をもった光束を取り出す。取り出された特定の偏光成分の光束は、観察物体５の結像面に配置してあるＣＣＤカメラ１３に入射する。結像面には観察物体５の微分干渉画像が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この微分干渉顕微鏡装置は複屈折プリズム４，６の移動させることにより、シア量を自在に変化させることができる。しかしながら、複屈折プリズム４，６を精密に移動させる必要があるので、高価で高精度なステージが必要である。また、このステージ又はステージを移動させるための機構などを設けるためのスペースも必要である。
【０００８】
本発明は、上述した問題点に着目して成されたものであり、本発明の第一の目的は、機械的な機構を必要とせずに、容易にシア量を精度良く連続的に変化させることができる光束制御装置、干渉装置及び微分干渉顕微鏡装置を提供することである。本発明の第二の目的は、観察物体の種類に応じて、観察条件を容易に最適にすることができる微分干渉顕微鏡装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係わる光束制御装置は、
直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束が入射される電気光学部材と、
前記電気光学部材に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対する電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、電気光学部材から出射する、２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる屈折率変化手段と、
を備えている。
【００１０】
本発明の請求項２に係わる干渉装置は、
光源と、
光源からの光束を直線偏光の光束にする偏光素子と、
この直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束が入射する分離側電気光学部材と、
前記分離側電気光学部材に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対する分離側電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、分離側電気光学部材から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる分離側屈折率変化手段と、
前記分離側電気光学部材から出射した２つの直線偏光の光束が入射する試料部と、
前記試料部を透過した又は前記試料部で反射した２つの直線偏光の光束が入射する重畳側電気光学部材と、
前記重畳側電気光学部材から出射した２つの直線偏光の光束が入射する、複屈折材料で形成された重畳素子と、
前記重畳側電気光学部材に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対する重畳側電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、重畳素子から出射する２つの光束が重なり合うよう、重畳側電気光学部材から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる重畳側屈折率変化手段と、
を備えている。
【００１１】
本発明の請求項３に係わる微分干渉顕微鏡装置は、
光源と、
光源からの光束を直線偏光の光束にする偏光素子と、
この直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束を複屈折させる分離側複屈折素子と、
前記分離側複屈折素子にて複屈折した２つの直線偏光の光束が入射する試料部と、
前記試料部を透過した又は前記試料部で反射した２つの直線偏光の光束を複屈折させる重畳側複屈折素子と、
前記重畳側複屈折素子にて複屈折した２つの直線偏光の光束を重畳させる重畳素子と、
前記分離側複屈折素子と前記重畳側複屈折素子との少なくとも一方の複屈折素子に設けられていて、この複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束を複屈折させる電気光学部材と、
前記電気光学部材に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するこの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、この電気光学部材が設けられている複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる屈折率変化部と、
を備えている。
【００１２】
本発明の請求項４に係わる微分干渉顕微鏡装置は、
光束を直線偏光の光束にする分離側偏光素子と、
この直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
複数の電気光学部材を有している分離側複屈折素子であって、前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束が分離側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて分離側複屈折素子から出射する分離側複屈折素子と、
前記分離側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる分離側屈折率変化部と、
前記分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔が所定の間隔になり、かつこれら２つの光束のなす角度が所定の角度になるよう、前記分離側屈折率変化部を制御する制御部と、
複数の電気光学部材を有している重畳側複屈折素子であって、前記分離側複屈折素子から出射した２つの直線偏光の光束が観察物体を介して重畳側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて重畳側複屈折素子から出射する重畳側複屈折素子と、
前記重畳側複屈折素子から出射した２つの直線偏光の光束が入射する、複屈折材料で形成された重畳素子と、
前記重畳側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、重畳側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つ光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる重畳側屈折率変化部と、
重畳素子から出射し、重なり合った２つの直線偏光の光束を干渉させる重畳側偏光素子と、
を備えており、
前記制御部は、重畳素子から出射した２つの直線偏光の光束が重なり合うよう、前記重畳側屈折率変化部を制御する。
【００１３】
本発明の請求項５に係わる微分干渉顕微鏡装置は、前記偏光分離素子と前記分離側複屈折素子の少なくとも一方を動かして、前記分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる分離側駆動部をさらに備えている。
【００１４】
本発明の請求項６に係わる微分干渉顕微鏡装置は、前記重畳側複屈折素子と前記重畳素子の少なくとも一方を動かして、重畳側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つ光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる重畳側駆動部をさらに備えている。
【００１５】
本発明の請求項７に係わる微分干渉顕微鏡装置は、
光束を直線偏光の光束にする分離側偏光素子と、
この直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
複数の電気光学部材を有している分離側複屈折素子であって、前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束が分離側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて分離側複屈折素子から出射する分離側複屈折素子と、
前記分離側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる分離側屈折率変化部と、
前記分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束が互いに平行になり、かつこれら２つの光束の間隔が所定の間隔になるよう、前記分離側屈折率変化部を制御する制御部と、
前記分離側複屈折素子から出射した、互いに平行な２つの光束の間隔を変え、観察物体に平行なまま入射させる照明光学系と、
観察物体から出射した２つの直線偏光の光束が通過する結像光学系であって、結像光学系を通過した２つの直線偏光の光束は互いに平行であり、これらの光束の間隔は観察物体に入射した２つの光束の間隔と異なる結像光学系と、
複数の電気光学部材を有している重畳側複屈折素子であって、前記結像光学系を通過した互いに平行な２つの直線偏光の光束が重畳側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて重畳側複屈折素子から出射する重畳側複屈折素子と、
前記重畳側複屈折素子から出射した２つの直線偏光の光束が入射する、複屈折材料で形成された重畳素子と、
前記重畳側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、重畳側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つ光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる重畳側屈折率変化部と、
重畳素子から出射し、重なり合った２つの直線偏光の光束を干渉させる重畳側偏光素子と、
を備えており、
前記制御部は、重畳素子から出射した２つの直線偏光の光束が重なり合うよう、前記重畳側屈折率変化部を制御する。
【００１６】
本発明の請求項８に係わる微分干渉顕微鏡装置は、
光束を直線偏光の光束にする分離側偏光素子と、
この直線偏光の光束を、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光の光束に分離する偏光分離素子と、
複数の電気光学部材を有している分離側複屈折素子であって、前記偏光分離素子にて分離された２つの直線偏光の光束が分離側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて分離側複屈折素子から出射する分離側複屈折素子と、
前記分離側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つの光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる分離側屈折率変化部と、
前記分離側複屈折素子から出射する２つの直線偏光の光束が互いに平行になり、かつこれら２つの光束の間隔が所定の間隔になるよう、前記分離側屈折率変化部を制御する制御部と、
前記分離側複屈折素子から出射した、互いに平行な２つの光束の間隔を変え、観察物体に平行なまま入射させる照明光学系と、
観察物体から出射した２つの直線偏光の光束が平行なまま入射する対物レンズと、
複数の電気光学部材を有している重畳側複屈折素子であって、前記対物レンズから出射した２つの直線偏光の光束が重畳側複屈折素子に入射し、これら入射した２つの光束はこれらの電気光学部材により順に複屈折されて重畳側複屈折素子から出射する重畳側複屈折素子と、
前記重畳側複屈折素子から出射した２つの直線偏光の光束が入射する、複屈折材料で形成された重畳素子と、
前記重畳側複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束の一方に対するそれぞれの電気光学部材の屈折率を電気的に変化させて、重畳側複屈折素子から出射する、２つの直線偏光の光束の間隔と、これら２つ光束のなす角度との少なくとも一方を変化させる重畳側屈折率変化部と、
前記重畳素子から出射した２つの直線偏光の光束が通過する結像光学系と、
重畳素子から出射し、重なり合い、前記結像光学系を通過した２つの直線偏光の光束を干渉させる重畳側偏光素子と、
を備えており、
前記制御部は、重畳素子から出射した２つの直線偏光の光束が重なり合うよう、前記重畳側屈折率変化部を制御する。
【００１７】
本発明の請求項９に係わる微分干渉顕微鏡装置では、前記電気光学部材の少なくとも１つは、２つの直線偏光の光束が入射されて屈折される入射屈折面と、入射屈折面に入射して屈折した２つの直線偏光の光束が屈折されて出射する出射屈折面とを有しており、
前記出射屈折面は、前記入射屈折面に対して傾斜している。
【００１８】
本発明の請求項１０に係わる微分干渉顕微鏡装置では、前記電気光学部材の少なくとも１つは、ホモジニアス配向の液晶で形成されている。
【００１９】
本発明の請求項１１に係わる微分干渉顕微鏡装置では、
ホモジニアス配向の液晶で形成された前記それぞれの電気光学部材は、互いに対向する、光を透過する光透過部材の表面間に形成された液晶層にそれぞれ満たされており、
それぞれの液晶層は、一方の光透過部材の表面に含まれていて、２つの直線偏光の光束が入射されて屈折される入射屈折面と、他方の光透過部材の表面に含まれていて、入射屈折面に入射して屈折した２つの直線偏光の光束が屈折されて出射する出射屈折面とを有しており、
少なくとも１つの前記液晶層の出射屈折面は、この液晶層の入射屈折面に対して傾斜している。
【００２０】
本発明の請求項１２に係わる微分干渉顕微鏡装置は、
前記重畳側偏光素子を出射した光束を検出し、この光束から観察物体の微分干渉画像を取得する画像取得部と、
この画像取得部により取得された観察物体の微分干渉画像から、コントラスト及び解像度を含む画像評価量を取得する処理部と、
をさらに備えており、
前記制御部は、この処理部により取得された画像評価量に基づいて前記分離側屈折率変化部と前記重畳側屈折率変化部を制御する。
【００２１】
本発明の請求項１３に係わる微分干渉顕微鏡装置は、
前記重畳側偏光素子を出射した光束を検出し、この光束から観察物体の微分干渉画像を取得する画像取得部と、
この画像取得部により取得された観察物体の微分干渉画像から観察物体の位相分布を復元する位相分布復元部をさらに備えている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１〜図８を参照して、本発明の実施の形態に係わる光束制御装置、干渉装置及び微分干渉顕微鏡装置を説明する。先ず、図１を参照して光束制御装置と光束制御装置を備えた干渉装置の実施の形態を説明する。図１は光束制御装置を備えた干渉装置の概略図である。図中、符号２３０，２４０はそれぞれ偏光分離素子、電気光学部材を示す。これらは本実施の形態の光束制御装置を構成する。また、これらは干渉装置の一部も構成する。これらが干渉装置の一部を構成するとみなす場合、図中の符号２３０，２４０はそれぞれ偏光分離素子、分離側電気光学部材を示す。
【００２３】
先ず、光束制御装置を説明する。偏光分離素子２３０は複屈折材料、好ましくは複屈折結晶で形成されている。偏光分離素子２３０の一方の表面２３１に入射光束Ｉが入射すると、複屈折効果が起こる。入射光束Ｉの内の紙面と直交する偏光成分をもつ光束Ｏは常光線としてふるまう。一方、入射光束Ｉの内の紙面に平行な偏光成分をもつ光束Ｅは異常光線としてふるまう。光束Ｏ，Ｅは互いに離間しながら伝播する。この結果、入射光束Ｉは光束Ｏ，Ｅに分離される。光束Ｏ，Ｅは他方の表面２３２から出射する。表面２３２は表面２３１に対して傾斜している。表面２３２から出射した光束Ｏ，Ｅは角度θをなす。
【００２４】
次に、光束Ｏ，Ｅは電気光学材料で形成された電気光学部材２４０を通過する。光束制御装置は、電気光学部材２４０に電界を印加して電気光学部材２４０の屈折率を電気的に変化させる屈折率変化手段２１４を備えている。屈折率変化手段２１４は光束Ｏに対する屈折率をほぼ一定に維持したまま光束Ｅに対する屈折率を電気的に変化させる。光束Ｏ，Ｅは電気光学部材２４０の一方の表面を形成する入射屈折面２４１に入射して屈折され、他方の表面を形成する出射屈折面２４２で屈折されて出射する。出射屈折面２４２は入射屈折面２４１に対して傾斜している。
【００２５】
屈折率変化手段２１４が光束Ｅに対する屈折率を電気的に変化させて、電気光学部材２４０から出射する光束Ｏ，Ｅの間隔と、光束Ｏ，Ｅのなす角度との少なくとも一方を変化させる。このとき、出射する光束Ｏは動かない。光束Ｅが光束Ｏに対して動く。光束Ｏ，Ｅのなす角度は、所定の角度θ２１から所定の角度θ１１まで変わることが可能である。
【００２６】
一般に電気光学材料の屈折率を精度良く変化させることは容易である。即ち、本実施の形態の光束制御装置を用いれば、電気光学部材２４０を出射した２つの光束Ｏ，Ｅの間隔を容易に精度良く連続的に変化させることができる。また、本実施の形態の光束制御装置は機械的な機構を必要としない。本実施の形態の光束制御装置は、分離した光束の間隔を変えることを必要とする、様々な装置に適用される。
【００２７】
電気光学部材２４０には好ましくはＬｉＮｂＯ３等の結晶が用いられる。より好ましくは、電気光学部材２４０には有機系のフォトリフラクティブ材料、フォトクロミック材料等が用いられる。この場合、屈折率変化手段２１４は、屈折率を変化させるために、電気光学部材２４０に光を照射する。さらに好ましくは、電気光学部材２４０にはホモジニアス配向の液晶が用いられる。電気光学部材２４０は互いに対向するカバーガラスで挟まれる。この場合、入射屈折面２４１と出射屈折面２４２はそれぞれ液晶材料とカバーガラスの境界面に対応する。この液晶を用いれば、屈折率を変えるための電界を生じさせる電圧を低くすることができる。また、この液晶を用いた電気光学部材２４０を製作することは容易である。
【００２８】
次に、図１を参照してこの光束制御装置を備えた干渉装置の実施の形態を説明する。ここでは、屈折率変化手段２１４は分離側屈折率変化手段２１４として用いられる。干渉装置は、この光束制御装置の他に、電気光学材料で形成された重畳側電気光学部材２６０と、複屈折材料、好ましくは複屈折結晶で形成された重畳素子２７０とを備えている。
【００２９】
分離側電気光学部材２４０を出射した光束Ｏ，Ｅは試料部を有する様々な光学系を介して重畳側電気光学部材２６０に導かれる。例えば、干渉装置が微分干渉顕微鏡装置に適用される場合には、試料部は標本物体を含む。分離側電気光学部材２４０から出射した２つの直線偏光の光束は試料部（図示せず）に入射する。試料部を透過した又は試料部で反射した２つの直線偏光の光束は重畳側電気光学部材２６０に入射する。この光束Ｏ，Ｅは重畳側電気光学部材２６０により屈折されてここから出射する。重畳側電気光学部材２６０に導かれた光束Ｏ，Ｅは一方の表面を形成する入射屈折面２６１に入射される。入射される光束Ｏ，Ｅのなす角度は、分離側電気光学部材２４０での出射角度（θ２１〜θ１１）と出射間隔の変化に応じてφ２１からφ１１まで変化する。入射される光束Ｏ，Ｅの間隔も、分離側電気光学部材２４０での出射角度と出射間隔の変化に応じて変化する。
【００３０】
分離側電気光学部材２４０で屈折された光束Ｏ，Ｅは重畳素子２７０の一方の表面２７１に入射する。表面２７１に入射する光束Ｏ，Ｅの間隔が所定の重畳間隔であり、かつこれらの光束Ｏ，Ｅのなす角度が所定の重畳角度φであるとき、光束Ｏ，Ｅは重なり合って重畳素子２７０から出射する。
【００３１】
干渉装置は、重畳側電気光学部材２６０に電界を印加して屈折率を電気的に変化させる重畳側屈折率変化手段２１５を備えている。重畳側屈折率変化手段２１５は分離側屈折率変化手段２１４と同様に、光束Ｏに対する屈折率をほぼ一定に維持したまま光束Ｅに対する屈折率を電気的に変化させる。
【００３２】
重畳側屈折率変化手段２１５が屈折率を変化させたとき、重畳素子２７０に入射する光束Ｏの経路は変化しない。一方、重畳素子２７０に入射する光束Ｅの経路は、重畳側電気光学部材２６０に入射される光束Ｏ，Ｅのなす角度の変化（φ２１〜φ１１）に応じて変化する。重畳側屈折率変化手段２１５は、重畳側電気光学部材２６０を出射して重畳素子２７０に入射する光束Ｏ，Ｅの入射間隔が上述した重畳間隔になり、かつこれらこれらの光束Ｏ，Ｅのなす入射角度が上述した重畳角度になるよう、重畳側電気光学部材２６０に入射した光束Ｅに対する屈折率を電気的に変化させる。この結果、重畳素子２７０を通過した光束０，Ｅは重ね合わされる。
【００３３】
本実施の形態の干渉装置は、機械的な機構を必要とせずに、１つの光束を２つの光束に分離し、再び重ね合わせることができる。本実施の形態の干渉装置は、２つの光束Ｏ，Ｅのなす角度を容易に精度良く連続的に変化させることができる。本実施の形態の干渉装置は、光束を分離し重ね合わせることを必要とする、様々な装置、例えば後述する微分干渉顕微鏡装置に適用される。
【００３４】
次に、図２を参照して本発明の第１の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置を説明する。図２は微分干渉顕微鏡装置の概略図である。ハロゲンランプを有する光源１から出射した光束はバンドパスフィルタ１６を通過する。本実施の形態では中心波長が６３３ｎｍである光束がバンドパスフィルタ１６を通過する。次に、光束は分離側偏光素子２により直線偏光の光束にされる。分離側偏光素子２には偏光子が用いられている。
【００３５】
直線偏光の光束は、複屈折材料、好ましくは複屈折結晶で形成されている偏光分離素子３３０により振動方向が互いに直交する常光線の光束Ｏと異常光線の光束Ｅとに分離される。偏光分離素子３３０のこの作用は上述した複屈折分離装置の偏光分離素子２３０の作用と同じである。分離された光束Ｏ，Ｅのなす角度は一定の角度αになる。分離側偏光素子２を通過する光束の偏光方向は、光束Ｏ及び光束Ｅのそれぞれの偏光方向に対してそれぞれ４５度傾けられている。図２では、光束が入射する偏光分離素子３３０の面はこれが紙面に直交するよう示されている。この微分干渉顕微鏡装置では光束Ｏの偏光方向は紙面に直交し、光束Ｅの偏光方向は紙面に平行である。
【００３６】
微分干渉顕微鏡装置は、この光束Ｏ，Ｅを複屈折させる分離側複屈折素子３４０と、分離側複屈折素子３４０にて複屈折した光束Ｏ，Ｅが入射する試料部と、試料部を透過した光束Ｏ，Ｅを複屈折させる重畳側複屈折素子３６０と、重畳側複屈折素子３６０にて複屈折した光束Ｏ，Ｅを重畳させる重畳素子３７０とを備えている。試料部は保持部材５ａと保持部材５ａに保持された観察物体５とを有している。本実施の形態では試料部は分離側複屈折素子３４０にて複屈折した光束Ｏ，Ｅが試料部を透過するよう配置されているが、試料部は光束Ｏ，Ｅが試料部で反射し、反射した光束Ｏ，Ｅが重畳側複屈折素子３６０に入射するよう配置されていても良い。
【００３７】
分離側複屈折素子３４０と重畳側複屈折素子３６０との少なくとも一方の複屈折素子には、この複屈折素子に入射した２つの直線偏光の光束を複屈折させる電気光学部材が設けられている。本実施の形態では分離側複屈折素子３４０と重畳側複屈折素子３６０との両方に電気光学部材が設けられている。電気光学部材に入射した光束Ｏ，Ｅの一方に対するこの電気光学部材の屈折率は、屈折率変化部、即ち分離側屈折率変化部３１４及び重畳側屈折率変化部３１５により電気的に変化させられる。
【００３８】
分離側複屈折素子３４０は１つの電気光学部材を有している。この電気光学部材はホモジニアス配向の液晶で形成されている。分離側複屈折素子３４０はこの電気光学部材を挟んでいる、２つのカバーガラスを有している。光束が入射する入射屈折面と、光束が出射する出射屈折面とは、電気光学部材に面するカバーガラスの表面に含まれている。出射屈折面は入射屈折面に対して傾斜している。分離側複屈折素子３４０に入射した光束Ｏ，Ｅは電気光学部材により複屈折されて分離側複屈折素子３４０から出射する。
【００３９】
分離側複屈折素子３４０の電気光学部材の屈折率は分離側屈折率変化部３１４により電気的に変化させられる。分離側屈折率変化部３１４は光束Ｏに対する屈折率をほぼ一定に維持したまま光束Ｅに対する屈折率を電気的に変化させる。屈折率の変化に応じて、分離側複屈折素子３４０から出射する、光束Ｏ，Ｅの間隔と、光束Ｏ，Ｅのなす角度との少なくとも一方が変化する。
【００４０】
分離側屈折率変化部３１４には制御部１７が接続されている。制御部１７は、分離側複屈折素子３４０から出射する光束Ｏ，Ｅの間隔が所定の出射間隔Δ’になり、かつ光束Ｏ，Ｅのなす角度が所定の出射角度θになるよう、分離側屈折率変化部３１４を制御する。
【００４１】
次に、光束Ｏ，Ｅはコンデンサレンズ９を通過する。コンデンサレンズ９はこれを通過した光束Ｏ，Ｅが互いにほぼ平行になるように配置されている。これらの互いに平行な光束Ｏ，Ｅは、出射間隔Δ’に応じた距離、即ちシア量Δだけ離間する。光束Ｏ，Ｅはシア量Δだけ離間したまま、保持部材５ａに保持された観察物体５をそれぞれ透過する。次に、光束Ｏ，Ｅは対物レンズ１１を通過した後、互いに接近しながら重畳側複屈折素子３６０に入射する。
【００４２】
重畳側複屈折素子３６０は、分離側複屈折素子３４０と同様に、ホモジニアス配向の液晶で形成された１つの電気光学部材を有している。重畳側複屈折素子３６０に入射する光束Ｏ，Ｅの間隔は分離側複屈折素子での出射間隔Δ’と出射角度θに基づいて決まる。重畳側複屈折素子３６０に入射した光束Ｏ，Ｅは電気光学部材により複屈折されて重畳側複屈折素子３６０から出射する。
【００４３】
微分干渉顕微鏡装置は、光束Ｏに対する重畳側複屈折素子３６０の電気光学部材の屈折率をほぼ一定に維持したまま光束Ｅに対する屈折率を電気的に変化させる重畳側屈折率変化部３１５を備えている。
【００４４】
重畳側複屈折素子３６０を出射した光束Ｏ，Ｅは複屈折材料、好ましくは複屈折結晶で形成された重畳素子３７０に入射する。重畳素子３７０は、上述した屈折率変化装置を備えた干渉装置の重畳素子２７０の作用と同様の作用をもつ。重畳素子３７０に入射する光束Ｏ，Ｅの間隔が所定の重畳間隔であり、かつこれらの光束Ｏ，Ｅのなす角度が所定の重畳角度であるとき、光束Ｏ，Ｅは重なり合って重畳素子３７０から出射する。
【００４５】
重畳側屈折率変化部３１５が屈折率を変化させると、重畳側複屈折素子３６０から重畳素子３７０に入射する光束Ｏ，Ｅの入射間隔と、これらの光束Ｏ，Ｅのなす入射角度との少なくとも一方が変化する。
【００４６】
重畳側屈折率変化部３１５は制御部１７に接続されている。制御部１７は、重畳素子３７０に入射する光束Ｏ，Ｅの入射間隔が上述した重畳間隔になり、かつこれらの光束Ｏ，Ｅのなす入射角度が上述した重畳角度になるよう、重畳側屈折率変化部３１５を制御することができる。
【００４７】
尚、対物レンズ１１は、対物レンズ１１の重畳側複屈折素子３６０側の焦平面と、光束Ｏ，Ｅは重なり合う位置とがほぼ一致するように配置されている。
【００４８】
重畳素子３７０にて重ね合わされた光束Ｏ，Ｅは結像レンズ１２を通過し、重畳側偏光素子８により干渉させられる。重畳側偏光素子８には検光子が用いられている。
【００４９】
重畳側偏光素子８を出射した光束は、観察物体５の結像面に配置してある画像取得部１３により検出される。結像面には観察物体５の微分干渉画像が形成される。画像取得部１３にはＣＣＤカメラが用いられている。画像取得部１３は検出した光束から観察物体５の微分干渉画像を取得する。この微分干渉画像は観察物体５の位相の傾きを示す。微分干渉画像は処理部１８に渡される。処理部１８は微分干渉画像から、コントラスト及び解像度を含む画像評価量を取得する。制御部１７は、この画像評価量に基づいて分離側屈折率変化部３１４と重畳側屈折率変化部３１５を制御する。
【００５０】
制御部１７の動作について詳細に説明する。分離側屈折率変化部３１４と重畳側屈折率変化部３１５は、それぞれの電気光学部材の屈折率を所定の値にさせるために、それぞれの電気光学部材に電圧を印加する。制御部１７は、それぞれの電気光学部材に印加される電圧を指示する電圧信号を分離側屈折率変化部３１４と重畳側屈折率変化部３１５に送る。それぞれの電圧は画像評価量に基づいて決められる。即ち、それぞれの電圧は以下の式に従って再帰的に変化する。
【００５１】
ｘｉ＋１＝ｘｉ＋ｆ（γ・ｕｉ，η・ｖｉ）…（１）
ｙｉ＋１＝ｙｉ＋ｇ（γ・ｕｉ，η・ｖｉ）…（２）
ここで、ｘｉ及びｙｉは、それぞれ分離側屈折率変化部３１４及び重畳側屈折率変化部３１５に渡す電圧であり、添え字のｉは電圧を変化させた回数を示す。ｕｉ及びｖｉは、それぞれ画像評価量であるコントラスト及び解像度に係わる量であり、添え字のｉは同様の回数を示す。γ及びηはコントラスト及び解像度の変更に関する係数である。ｆ及びｇはそれぞれコントラスト及び解像度の変更に関するパラメータ関数であり、対物レンズの倍率毎に個別に設定されている。最初の立ち上げ時には、式（１），（２）で用いられる各変数の値は初期値に設定されている。
【００５２】
微分干渉顕微鏡装置の動作について説明する。先ず、観察者は、画像取得部１３に接続されたディスプレイ（図示せず）を使用して、初期値を用いて取得された微分干渉画像を観察する。観察者がこの状態で達成されたシア量を、これとは別の所望のシア量に変えようとするときには、所望のシア量を制御部１７に指示する。制御部１７にはこのようなシア量を入力するための入力部（図示せず）が接続されている。制御部１７は指示されたシア量から、このシア量が達成されるような電圧ｘ０（一定）を求める。制御部１７は式（１），（２）に従ってｙｉを再帰的に変化させる。このとき、ｘｉ＝ｘ０（一定）としてｙｉを変化させる。コントラストが最適になると、ｙｉの変化は止まる。観察者は、ｙｉに応じて変化する微分干渉画像を観察することになる。観察者が、微分干渉画像のコントラストが最適になったと判断したときに、観察者はｙｉの変化を停止させても良い。観察者はシア量を連続的に変えることもできる。この場合、観察者は制御部１７に指示するシア量を連続的に変える。
【００５３】
上述のように、本実施の形態の微分干渉顕微鏡装置を用いれば、機械的な機構を必要とせずに、シア量を連続的に所望に変化させることができる。機械的な機構を必要としないので、微分干渉顕微鏡装置を小型化することができる。
【００５４】
本実施の形態では分離側複屈折素子３４０と重畳側複屈折素子３６０との両方に電気光学部材が設けられているが、一方にのみ電気光学部材が設けられていても良い。この場合、他方には典型的な微分干渉顕微鏡装置に用いられている複屈折プリズムなどを用いても良い。
【００５５】
次に、図３及び図４を参照して本発明の第２の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置を説明する。図３は微分干渉顕微鏡装置の概略図である。本実施の形態の微分干渉顕微鏡装置の構成は第１の実施の形態のものと基本的に同じである。分離側複屈折素子４４０を出射する２つの光束は交差してコンデンサレンズ９に入射する。２つの光束が交差する位置、即ちローカライズ位置Ｌ１はコンデンサレンズ９の入射側の焦平面と一致している。また、対物レンズ１１を出射する２つの光束は交差して重畳側複屈折素子４６０に入射する。２つの光束が交差するローカライズ位置Ｌ２はコンデンサレンズ９の出射側の焦平面と一致している。
【００５６】
中心波長が４９０ｎｍであるＬＥＤを有する光源１から出射した光束は、分離側偏光素子２により直線偏光の光束Ｉにされる。光束Ｉは、偏光分離素子４３０により常光線の光束Ｏと異常光線の光束Ｅとに分離され、分離側複屈折素子４４０を通過する。図４はこれらの概略図である。偏光分離素子４３０は複屈折材料、好ましくは複屈折結晶で形成されている。光束Ｏ，Ｅが出射する偏光分離素子４３０の表面４３２は、光束Ｉが入射する表面４３１に対して傾斜している。偏光分離素子４３０の光軸は表面４３１に対して傾斜している。
【００５７】
分離側複屈折素子４４０は互いに対向する、光を透過する光透過部材４４１，４４７を有している。光透過部材４４１，４４７にはカバーガラスが用いられている。光透過部材４４１，４４７の表面４４５，４４６間には液晶層が形成されている。この液晶層にはホモジニアス配向の液晶が満たされている。この液晶は電気光学部材４４４を形成している。液晶層とは反対側の光透過部材４４１の表面４４２は偏光分離素子４３０の表面４３２と接合されている。液晶層とは反対側の光透過部材４４７の表面４４９は外部に向いている。
【００５８】
この液晶層は、一方の光透過部材４４１の表面４４５に含まれていて、光束Ｏ，Ｅが入射されて屈折される入射屈折面４５０と、他方の光透過部材４４７の表面４４６に含まれていて、入射屈折面に入射して屈折した光束Ｏ，Ｅが屈折されて出射する出射屈折面４５１とを有している。出射屈折面４５１は入射屈折面４５０に対して傾斜している。
【００５９】
光束Ｅに対する電気光学部材４４４の屈折率は分離側屈折率変化部４１４により電気的に変化させられる。光束Ｏの屈折率は一定である。これにより、分離側複屈折素子４４０を出射した光束Ｏ，Ｅの間隔とこれらの光束Ｏ，Ｅのなす角度との少なくとも一方は変化する。
【００６０】
分離側複屈折素子４４０を出射した光束Ｏ，Ｅは上述のようにローカライズ位置Ｌ１にて交差し、コンデンサレンズ９を通過後、平行になる。光束Ｏ，Ｅの間隔が所定のシア量Δに等しくなるよう、制御部１７は分離側屈折率変化部４１４を制御する。シア量Δだけ離間したまま観察物体５を透過した光束Ｏ，Ｅは、上述のように対物レンズ１１を通過後、ローカライズ位置Ｌ２にて交差し、重畳側複屈折素子４６０に入射する。
【００６１】
重畳側複屈折素子４６０を通過した光束Ｏ，Ｅは重畳素子４７０にて重ね合わされる。重畳側複屈折素子４６０及び重畳素子４７０の構成はそれぞれ分離側複屈折素子４４０及び偏光分離素子４３０の構成と同じである。また、重畳側複屈折素子４６０及び重畳素子４７０の作用は、第１の実施の形態の重畳側複屈折素子３６０及び重畳素子３７０の作用と同じである。重畳側複屈折素子４６０に設けられた電気光学部材の屈折率は重畳側屈折率変化部４１５により電気的に変化させられる。重畳側屈折率変化部４１５は光束Ｏに対する屈折率を一定に維持したまま、光束Ｅに対する屈折率を電気的に変化させる。屈折率を変化させることにより、光束Ｏ，Ｅを重畳素子４７０にて重ね合わすことができる。次に、光束Ｏ，Ｅは重畳側偏光素子８により干渉させられた後、結像レンズ１２を通過して画像取得部１３により検出される。
【００６２】
分離側複屈折素子４４０から出射する光束Ｏ，Ｅの間隔と光束Ｏ，Ｅのなす角度との少なくとも一方を変化させると、シア量Δが変化するだけでなく、観察物体５を透過する光束Ｏ，Ｅが平行でなくなる。このとき、ローカライズ位置Ｌ１，Ｌ２の位置も変化する。これを防止するために、微分干渉顕微鏡装置には偏光分離素子４３０と分離側複屈折素子４４０を一体的に動かして、即ち回転させて、分離側複屈折素子４４０から出射する光束Ｏ，Ｅの間隔と光束Ｏ，Ｅのなす角度との少なくとも一方を変化させる分離側駆動部４１９が設けられている。本実施の形態では偏光分離素子４３０と分離側複屈折素子４４０は一体的に回転させられるが、これらを平行移動させても良い。また、平行移動と回転とを組み合わせても良い。制御部１７は、分離側複屈折素子４４０から出射する光束Ｏ，Ｅの間隔が所定の出射間隔になり、かつこれらの光束Ｏ，Ｅのなす角度が所定の出射角度になるよう、分離側屈折率変化部４１４だけでなく分離側駆動部４１９も制御する。
【００６３】
分離側駆動部４１９に対応して、微分干渉顕微鏡装置には重畳側複屈折素子４６０と重畳素子４７０を一体的に動かして、即ち回転させて、重畳側複屈折素子４６０から重畳素子４７０に入射する光束Ｏ，Ｅの入射間隔と、これらの光束Ｏ，Ｅのなす入射角度との少なくとも一方を変化させる重畳側駆動部４２０が設けられている。本実施の形態では重畳側複屈折素子４６０と重畳素子４７０は一体的に回転させられるが、これらを平行移動させても良い。また、平行移動と回転とを組み合わせても良い。制御部１７は、重畳素子４７０に入射する光束Ｏ，Ｅの入射間隔が重畳間隔になり、かつこれらの光束Ｏ，Ｅのなす入射角度が重畳角度になるよう、重畳側屈折率変化部４１５だけでなく重畳側駆動部４２０も制御する。この重畳間隔及び重畳角度は、第１の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置の重畳素子３７０について定義したものと同じものである。
【００６４】
画像取得部１３により取得された観察物体５の微分干渉画像から、処理部１８は画像評価量を取得する。画像評価量としてコントラストｕ、エッジ（解像度に関係する）に関する量ｖ、全体の明るさｗ及びむらに関する量μが用いられる。これらは対物レンズの倍率毎に設定されている。制御部１７は、この画像評価量に基づいて分離側屈折率変化部４１４、分離側駆動部４１９、重畳側屈折率変化部４１５及び重畳側駆動部４２０を制御する。
【００６５】
制御部１７は、第１の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置と同様に、分離側屈折率変化部４１４と重畳側屈折率変化部４１５にそれぞれ電圧信号を送るとともに、分離側駆動部４１９と重畳側駆動部４２０にそれぞれ角度信号を送る。分離側屈折率変化部４１４の電圧をａ、重畳側屈折率変化部４１５の電圧をｂとする。角度信号は、一体的に回転させられる偏光分離素子４３０と分離側複屈折素子４４０の組みの回転角ｃ、及び重畳側複屈折素子４６０と重畳素子４７０の組みの回転角ｄをそれぞれ指示するための信号である。
【００６６】
制御部１７は、画像評価量ｕ，ｖ，ｗ，μと電圧ａ，ｂ、回転角ｃ，ｄの関係をニューラルネットワークの学習を利用して以下のような関数に近似する。
【００６７】
ａ＝Ａ（ｕ，ｖ，ｗ，μ）
ｂ＝Ｂ（ｕ，ｖ，ｗ，μ）
ｃ＝Ｃ（ｕ，ｖ，ｗ，μ）
ｄ＝Ｄ（ｕ，ｖ，ｗ，μ）
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ近似された関数である。このとき、標準値として画像評価量ｕ，ｖ，ｗ，μの平均値が用いられる。電圧ａ，ｂ、回転角ｃ，ｄはこの関数を用いて決定される。この電圧ａ，ｂ、回転角ｃ，ｄに応じた電圧信号と角度信号が制御部１７から送られる。
【００６８】
本実施の形態の微分干渉顕微鏡装置は、自動的に最適な電圧ａ，ｂ、回転角ｃ，ｄを決めることができる。従って、容易に最適な観察物体５の微分干渉画像を得ることができる。
【００６９】
シア量と解像度の関係を説明する。以下に示す表１は、偏光分離素子４３０及び光透過部材４４１，４４７の表面の傾き並びに偏光分離素子４３０の光学軸の傾きを示している。これらの傾きは光束Ｉに直交する平面を規準にしている。
【００７０】
表１
表面の符号　　　　傾き（度）
４３１　　　　　　２
４３２，４４２　　２．２
４４５　　　　　　２．２
４４６　　　　　　２．３
４４９　　　　　　２．３
光学軸　　　　　　１４．０３６
次に示す表２は、偏光分離素子４３０、光透過部材４４１，４４７及び電気光学部材４４４の屈折率と厚さ（光束が通過する距離）を示している。
【００７１】
2004061614.tif 000003
上記数値を用いれば、分離側複屈折素子４４０、重畳側複屈折素子４６０を出射した光束Ｏ，Ｅのなす角度は、約０．００２７度〜約０．０１２度の範囲をとり得る。
【００７２】
対物レンズ１１の焦点距離、分解能はそれぞれ２０ｍｍ、１．０μｍである。結像レンズ１２の焦点距離は２００ｍｍ、コンデンサレンズ９の焦点距離は２０ｍｍである。分離側複屈折素子４４０を出射し、コンデンサレンズ９を通過して観察物体５を透過する光束Ｏ，Ｅを考えると、光束Ｏ，Ｅのシア量Δは約０．９４μｍ〜約４．０９μｍの範囲をとり得る。即ち、シア量Δは対物レンズ１１の分解能の０．９４倍〜４．０９倍の値をとり得る。尚、偏光分離素子４３０と分離側複屈折素子４４０を一体的に回転させない場合、ローカライズ位置Ｌ１，Ｌ２は約４ｍｍ〜約４０ｍｍ動く。
【００７３】
本実施の形態では偏光分離素子４３０と分離側複屈折素子４４０の組みと、重畳側複屈折素子４６０と重畳素子４７０の組みとを両方動かしているが、片方のみを動かしても良い。また、偏光分離素子４３０と分離側複屈折素子４４０を一体的に動かさずに片方のみを動かしても良い。同様に、重畳側複屈折素子４６０と重畳素子４７０の内の片方のみを動かしても良い。また、偏光分離素子４３０と分離側複屈折素子４４０の組みと、重畳側複屈折素子４６０と重畳素子４７０の組みの代わりに、コンデンサレンズ９と対物レンズ１１との少なくとも一方を動かしても良い。また、偏光分離素子４３０と分離側複屈折素子４４０の組みと、重畳側複屈折素子４６０と重畳素子４７０の組みを動かさなくとも良い。この場合、観察物体５にて光束Ｏ，Ｅは平行にはならない。尚、重畳側屈折率変化部４１５を適切に制御すれば、光束Ｏ，Ｅを重畳素子４７０にて重ね合わせることができる。
【００７４】
次に、図５及び図６を参照して本発明の第３の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置を説明する。図５は微分干渉顕微鏡装置の概略図である。発光ダイオードを有する光源１から出射した光束の内の紙面に直交する偏光成分をもつ光束は、ビームスプリッタ５２０で反射する。図５では、ビームスプリッタ５２０はこれの反射面が紙面に直交するよう示されている。反射した光束Ｉは直線偏光の光束である。ビームスプリッタ５２０にはキューブ型の偏向ビームスプリッタが用いられている。光束Ｉは第１素子５３０を通過する。第１素子５３０は複屈折材料、好ましくは複屈折結晶で形成されており、第１の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置の偏光分離素子３３０と同様の作用をもっている。即ち、第１素子５３０は光束Ｉを常光線の光束Ｏと異常光線の光束Ｅとに分離する。光束Ｏ，Ｅは、光束Ｉを含み紙面に対して４５°をなす平面内を伝搬する。
【００７５】
この光束Ｏ，Ｅは、第１の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置の分離側複屈折素子３４０と同様の構成と作用をもつ第２素子５４０を通過する。光束Ｏ，Ｅが入射する第２素子５４０の面は紙面に直交している。第２素子５４０に設けられた電気光学部材の屈折率は屈折率変化部５１４により電気的に変化させられる。これにより、第２素子５４０を出射した光束Ｏ，Ｅの間隔とこれらの光束Ｏ，Ｅのなす角度との少なくとも一方を変化させることができる。
【００７６】
第２素子５４０を出射した光束Ｏ，Ｅは交差した後、対物レンズ１１を通過する。光束Ｏ，Ｅが交差するローカライズ位置Ｌは対物レンズ１１の瞳面と一致している。対物レンズ１１を通過した光束Ｏ，Ｅは互いに平行になり、平行なまま観察物体５に照射される。光束Ｏ，Ｅの間隔であるシア量Δは、第２素子５４０を出射した光束Ｏ，Ｅの間隔とこれらの光束Ｏ，Ｅのなす角度の変化に応じて変化する。このとき、ローカライズ位置Ｌも変化する。これを防止するために、微分干渉顕微鏡装置には第２素子５４０を動かして第２素子５４０を出射した光束Ｏ，Ｅの間隔とこれらの光束Ｏ，Ｅのなす角度との少なくとも一方を変化させる駆動部５１９が設けられている。
【００７７】
屈折率変化部５１４と駆動部５１９は制御部１７に接続されている。制御部１７は、ローカライズ位置Ｌを対物レンズ１１の瞳面と一致させて観察物体５に照射される光束Ｏ，Ｅを平行にさせたまま、観察物体５に照射される光束Ｏ，Ｅの間隔を所定の間隔にするよう、屈折率変化部５１４と駆動部５１９を制御する。
【００７８】
観察物体５から反射した光束Ｏ，Ｅはビームスプリッタ５２０まで逆の光路をそれぞれ辿る。即ち、観察物体５から反射した光束Ｏ，Ｅは平行なまま対物レンズ１１に入射し、対物レンズ１１を通過後、ローカライズ位置Ｌで交差する。この後、第２素子５４０を通過し、第１素子５３０にて重なり合う。
【００７９】
第１素子５３０は偏光分離素子として用いられるとともに、重畳素子としても用いられる。一方、第２素子５４０は分離側複屈折素子として用いられるとともに、重畳側複屈折素子としても用いられる。また、屈折率変化部５１４と駆動部５１９は、それぞれ分離側屈折率変化部、分離側駆動部としてだけではなく、重畳側屈折率変化部、重畳側駆動部として用いられる。本実施の形態の微分干渉顕微鏡装置のオプティックスの数は上記実施の形態の微分干渉顕微鏡装置のものよりも少ない。これは、小型化に有利である。
【００８０】
重なり合った光束の内の紙面と平行な方向の偏光成分をもつ光束のみがビームスプリッタ５２０を透過する。即ち、光束Ｏ，Ｅはビームスプリッタ５２０にて干渉する。ビームスプリッタ５２０は偏光分離素子と重畳側偏光素子を兼ねている。干渉した光束は結像レンズ１２を通過してＣＭＯＳセンサを有する画像取得部１３により検出される。処理部１８は、画像取得部１３により取得された観察物体５の微分干渉画像から、コントラスト及び解像度を含む画像評価量を取得する。制御部１７は、第２の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置と同様にして、この画像評価量に基づいて屈折率変化部５１４と駆動部５１９を制御する。
【００８１】
画像取得部１３には、画像取得部１３により取得された観察物体５の微分干渉画像Ｉφ０（ｉ，ｊ）から観察物体５の位相分布を復元する位相分布復元部２１が接続されている。整数であるｉ，ｊは微分干渉画像の画素の位置を表す指標である。位相分布復元部２１は、先ず仮の位相分布ｆ（ｉ，ｊ）を用意し、仮位相分布ｆ（ｉ，ｊ）から仮の微分干渉画像ＩＣ（ｉ，ｊ）を計算する。次に、仮微分干渉画像ＩＣ（ｉ，ｊ）と、画像取得部１３により取得された微分干渉画像Ｉφ０（ｉ，ｊ）とを比較する。この比較に基づいて仮位相分布ｆ（ｉ，ｊ）を修正する。修正するには、仮位相分布ｆ（ｉ，ｊ）に位相変化量Δｆ（ｉ，ｊ）を加算する。
【００８２】
図６を参照しながら、位相分布復元部２１の動作をより詳細に説明する。図６は、位相分布を復元するアルゴリズムを示すフローチャートである。観察者は制御部１７に所望のシア量Δを指示する。画像取得部１３によりこのシア量Δに応じた微分干渉画像Ｉφ０（ｉ，ｊ）が取得される。
【００８３】
位相分布復元部２１により以下の初期設定がなされる（Ｓ１）。即ち、位相分布復元部２１は先ず仮位相分布ｆ（ｉ，ｊ）を用意する。仮位相分布ｆ（ｉ，ｊ）にはランダムな値を当てる。また、位相分布復元部２１は、これに接続された制御部１７からシア量Δを取得する。仮位相分布ｆ（ｉ，ｊ）の修正は各画素の位置ｉ，ｊ毎に行われる。位相分布復元部２１はさらに初めに修正の対象となる画素の位置、即ち対象画素位置ｉ０，ｊ０の初期値を決定する。後の便宜のため、位相分布復元部２１は仮の位相変化量Δｆ（ｉ，ｊ）を設定しておく。
【００８４】
初期設定の後、位相分布復元部２１は、画像取得部１３から微分干渉画像Ｉφ０（ｉ，ｊ）を取得する（Ｓ２）。次に、仮位相分布ｆ（ｉ，ｊ）と仮の位相変化量Δｆ（ｉ，ｊ）との和から仮微分干渉画像ＩＣ（ｉ，ｊ）を計算する（Ｓ３）。次に、実際に観察された微分干渉画像Ｉφ０（ｉ，ｊ）と、仮に決められた位相分布から計算された仮微分干渉画像ＩＣ（ｉ，ｊ）とを比較するために、画素毎に求めた両者の差の絶対値を足し合わせた比較量Ｓｋ＝Σ｜Ｉφ０（ｉ，ｊ）−ＩＣ（ｉ，ｊ）｜を計算する（Ｓ４）。
【００８５】
次に、位相分布復元部２１は、比較量Ｓｋと前回計算された比較量Ｓｋ―１とを比べる（Ｓ５）。Ｉφ０（ｉ，ｊ）とＩＣ（ｉ，ｊ）の間に比較的大きな差がある、即ち比較量Ｓｋと比較量Ｓｋ―１の差｜Ｓｋ−Ｓｋ−１｜が所定の値Ｖ以上ならば、位相変化量Δｆ（ｉ，ｊ）を更新する（Ｓ６）。更新するには、最小二乗法等を利用して位相変化量Δｆ（ｉ，ｊ）を計算する。差｜Ｓｋ−Ｓｋ−１｜が所定の値Ｖよりも小さくなるまでＳ３，Ｓ４及びＳ６を繰り返す。
【００８６】
差｜Ｓｋ−Ｓｋ−１｜が所定の値Ｖよりも小さくなった後、位相分布復元部２１は、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ６が全ての画素位置ｉ，ｊに対して行われたかを判断する（Ｓ７）。行われていなければ、対象画素位置ｉ０，ｊ０を更新し（Ｓ８）、Ｓ３に戻る。行われている場合、位相分布復元部２１はシア量Δを更新する（Ｓ９）。即ち、位相分布復元部２１は制御部１７に新たなシア量Δを指示し、Ｓ２に戻る。画像取得部１３によりこのシア量Δに応じた微分干渉画像Ｉφ０（ｉ，ｊ）が新たに取得される。この結果複数のシア量毎に得られたｆ（ｉ，ｊ）＋Δｆ（ｉ，ｊ）は、画像取得部１３により取得された微分干渉画像Ｉφ０（ｉ，ｊ）から復元された位相分布を表す。
【００８７】
本実施の形態ではビームスプリッタ５２０にキューブ型の偏向ビームスプリッタを用いたが、キューブ型でなくても良い。また、ビームスプリッタ５２０とは反対の偏光特性をもつものを用いても良い。この場合、光源１から出射した光束の内の紙面に平行な偏光成分をもつ光束がこのビームスプリッタにより反射される。偏光ビームスプリッタの代わりに偏光子と無偏光ビームスプリッタと検光子を組み合わせたものを用いても偏光ビームスプリッタと同様の効果が得られる。
【００８８】
次に、図７を参照して本発明の第４の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置を説明する。図７は微分干渉顕微鏡装置の概略図である。ハロゲンランプを有する光源１から出射しバンドパスフィルタ１６を通過した光束は、偏光子で形成された分離側偏光素子２により直線偏光の光束Ｉにされる。バンドパスフィルタ１６を通過する光束の中心波長は５４６ｎｍ（ｅ線）である。光束Ｉは複屈折材料、好ましくは複屈折結晶で形成された偏光分離素子７３０により常光線の光束Ｏと異常光線の光束Ｅとに分離される。２つの光束Ｏ，Ｅの偏光方向は互いに直交する。光束Ｉの偏光方向は光束Ｏ，Ｅのそれぞれの偏光方向とそれぞれ４５°をなしている。
【００８９】
光束Ｏ，Ｅは２つの電気光学部材７４１，７４２を有している分離側複屈折素子７４０を通過する。電気光学部材７４１，７４２の光束Ｅに対するそれぞれの屈折率は分離側屈折率変化部７１４により電気的に変化させられる。屈折率の変化に応じて分離側複屈折素子７４０を出射する光束Ｏ，Ｅの間隔とこれらの光束Ｏ，Ｅのなす角度との少なくとも一方が変化する。分離側屈折率変化部７１４には制御部１７が接続されている。制御部１７は、分離側複屈折素子７４０から出射する、光束Ｏ，Ｅが互いに平行になり、かつこれらの光束Ｏ，Ｅの間隔が所定の間隔Δ’になるよう、分離側屈折率変化部７１４を制御する。２つの電気光学部材７４１，７４２の内、一方のみの屈折率を変化させると、光束Ｏ，Ｅを平行にすることと、所定の間隔Δ’を達成することを両立できない場合がある。２つの電気光学部材７４１，７４２のそれぞれの屈折率を適切に変化させれば、これらを両立できる。
【００９０】
次に、光束Ｏ，Ｅは２つのコンデンサレンズ９，１０を有する照明光学系を通過する。光束Ｏ，Ｅはコンデンサレンズ９を通過し交差した後、コンデンサレンズ１０を通過する。コンデンサレンズ９の出射側の焦平面はコンデンサレンズ１０の入射側の焦平面に一致している。照明光学系を通過した光束Ｏ，Ｅは平行になる。照明光学系は光束Ｏ，Ｅの間隔Δ’を間隔Δに変える。間隔Δは微分干渉顕微鏡装置のシア量である。この光束Ｏ，Ｅは平行なまま観察物体５を透過する。コンデンサレンズ９，１０は、分離側複屈折素子７４０から出射した、互いに平行な光束Ｏ，Ｅの間隔を変え、観察物体５に平行なまま入射させる照明光学系を形成している。観察物体５から出射した光束Ｏ，Ｅは、対物レンズ１１と結像レンズ１２を有する結像光学系を通過する。結像光学系を通過した光束Ｏ，Ｅは互いに平行であり、これらの光束Ｏ，Ｅの間隔は観察物体５に入射した光束Ｏ，Ｅの間隔Δと異なる。対物レンズ１１に入射し対物レンズ１１を通過した光束Ｏ，Ｅは交差した後に結像レンズ１２に入射する。対物レンズ１１の出射側の焦平面は結像レンズ１２の入射側の焦平面に一致している。結像レンズ１２に入射し結像レンズ１２を通過した光束Ｏ，Ｅは互いに平行になる。
【００９１】
結像レンズ１２を通過した互いに平行な光束Ｏ，Ｅは、平行なまま重畳側複屈折素子７６０に入射する。重畳側複屈折素子７６０は２つの電気光学部材７６１，７６２を有している。重畳側複屈折素子７６０に入射する光束Ｏ，Ｅの間隔は、分離側複屈折素子７４０から出射する、互いに平行な光束Ｏ，Ｅの間隔Δ’に基づいて決まる。重畳側複屈折素子７６０に入射した光束Ｏ，Ｅは電気光学部材７６１，７６２により順に複屈折されて重畳側複屈折素子７６０から出射する。出射した光束Ｏ，Ｅは複屈折材料、好ましくは複屈折結晶で形成された重畳素子７７０に入射する。
【００９２】
電気光学部材７６１，７６２の光束Ｅに対するそれぞれの屈折率は、重畳側屈折率変化部７１５により電気的に変化させられる。屈折率の変化に応じて重畳素子７７０に入射する光束Ｏ，Ｅの入射間隔と、これらの光束Ｏ，Ｅのなす入射角度との少なくとも一方が変化する。重畳側屈折率変化部７１５は制御部１７に接続されている。制御部１７は、重畳素子７７０に入射した光束Ｏ，Ｅが重なり合うよう、重畳側屈折率変化部７１５を制御する。重なり合った光束Ｏ，Ｅは検光子で形成された重畳側偏光素子８により干渉させられ、ＣＣＤカメラで形成された画像取得部１３により検出される。画像取得部１３、処理部１８及び制御部１７の動作は、第１の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置のものと同様である。
【００９３】
本実施の形態の微分干渉顕微鏡装置を用いれば、観察物体５を透過する光束Ｏ，Ｅを常に平行にすることができる。より質の良い微分干渉画像が得られる。
【００９４】
次に、図８を参照して本発明の第５の実施の形態の微分干渉顕微鏡装置を説明する。図８は微分干渉顕微鏡装置の概略図である。本実施の形態の構成は、第４の実施の形態の構成と基本的に同じである。尚、本実施の形態において、第４の実施の形態の図７を参照して説明した構成部材と実質的に同一の構成部材は、第４の実施の形態の対応する構成部材を指示していた参照符号と同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９５】
異なる点は結像レンズ１２の配置である。第４の実施の形態では、観察物体５を透過した互いに平行な光束Ｏ，Ｅが対物レンズ１１を通過し、交差した後に結像レンズ１２を通過するよう、結像レンズ１２は配置されている。結像レンズ１２を通過した光束Ｏ，Ｅは平行になり、重畳側複屈折素子７６０に入射する。
【００９６】
一方、本実施の形態では、観察物体５から出射した光束Ｏ，Ｅが平行なまま対物レンズ１１に入射し、対物レンズ１１を通過した光束Ｏ，Ｅは交差した後、互いに離間しながら重畳側複屈折素子７６０に入射する。光束Ｏ，Ｅが交差する点は、対物レンズ１１の出射側の焦平面にほぼ一致している。次に、光束Ｏ，Ｅは重畳素子７７０により重ね合わされた後、結像レンズ１２を通過する。この後、光束Ｏ，Ｅは重畳側偏光素子８により干渉させられ、画像取得部１３により検出される。結像レンズ１２は結像光学系として用いられている。
【００９７】
第４の実施の形態のように、平行な２つの光束が対物レンズ１１と結像レンズ１２を通過して再び平行になる場合、再び平行になった光束Ｏ，Ｅの間隔は、比較的大きくなることが多い。これは、比較的大きな重畳側複屈折素子７６０と重畳素子７７０を用意する必要があることを意味する。また、対物レンズ１１の出射側の焦平面は対物レンズ１１に近接しているか、対物レンズ１１の本体内部に位置している場合が多い。このため、結像レンズ１２の配置や焦点距離を選択するときに選択が制限される。
【００９８】
一方、本実施の形態では、対物レンズ１１を通過した光束Ｏ，Ｅは大きく離れる前に重畳側複屈折素子７６０に入射する。大きな重畳側複屈折素子７６０と重畳素子７７０を用意する必要がない。このことは、微分干渉顕微鏡装置の小型化に有利である。また、第４の実施の形態のように結像レンズ１２の配置や焦点距離の選択が制限されることはない。
【００９９】
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【０１００】
【発明の効果】
以上詳述したことから明らかなように、本発明に従った光束制御装置、干渉装置及び微分干渉顕微鏡装置を用いれば、機械的な機構を必要とせずに、容易にシア量を精度良く連続的に変化させることができる。また、本発明に従った微分干渉顕微鏡装置を用いれば、観察物体の種類に応じて、観察条件を容易に最適にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における光束制御装置及びこれを備えた干渉装置の概略図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における微分干渉顕微鏡装置の概略図。
【図３】本発明の第２の実施の形態における微分干渉顕微鏡装置の概略図。
【図４】図３の微分干渉顕微鏡装置に用いられている偏光分離素子の概略図。
【図５】本発明の第３の実施の形態における微分干渉顕微鏡装置の概略図。
【図６】位相分布を復元するアルゴリズムを示すフローチャート。
【図７】本発明の第４の実施の形態における微分干渉顕微鏡装置の概略図。
【図８】本発明の第５の実施の形態における微分干渉顕微鏡装置の概略図。
【図９】従来の微分干渉顕微鏡装置の概略図。
【符号の説明】
１　光源
２　分離側偏光素子
５ａ　保持部材
５　観察物体
８　重畳側偏光素子
９，１０　コンデンサレンズ
１１　対物レンズ
１２　結像レンズ
１３　画像取得部
１６　バンドパスフィルタ
１７　制御部
１８　処理部
２１　位相分布復元部
２１４　屈折率変化手段，分離側屈折率変化手段
２１５　重畳側屈折率変化手段
２３０　偏光分離素子
２４０　電気光学部材，分離側電気光学部材
２４１　入射屈折面
２４２　出射屈折面
２６０　重畳側電気光学部材
２６１　入射屈折面
２７０　重畳素子
３１４　分離側屈折率変化部
３１５　重畳側屈折率変化部
３３０　偏光分離素子
３４０　分離側複屈折素子
３６０　重畳側複屈折素子
３７０　重畳素子
４１４　分離側屈折率変化部
４１５　重畳側屈折率変化部
４１９　分離側駆動部
４２０　重畳側駆動部
４３０　偏光分離素子
４４０　分離側複屈折素子
４４１　光透過部材
４４４　電気光学部材
４４７　光透過部材
４５０　入射屈折面
４５１　出射屈折面
４６０　重畳側複屈折素子
４７０　重畳素子
５１４　屈折率変化部
５１９　駆動部
５２０　ビームスプリッタ
５３０　第１素子
５４０　第２素子
７１４　分離側屈折率変化部
７１５　重畳側屈折率変化部
７３０　偏光分離素子
７４０　分離側複屈折素子
７４１，７４２　電気光学部材
７６０　重畳側複屈折素子
７６１，７６２　電気光学部材
７７０　重畳素子
【図１】
2004061614.tif 000004
【図２】
2004061614.tif 000005
【図３】
2004061614.tif 000006
【図４】
2004061614.tif 000007
【図５】
2004061614.tif 000008
【図６】
2004061614.tif 000009
【図７】
2004061614.tif 000010
【図８】
2004061614.tif 000011
【図９】
2004061614.tif 000012