(57)【要約】【課題】本発明は、試料中の位相物体の分布に依らずサイズの小さい位相物体を観察することのできる位相差観察用の顕微鏡対物レンズを提供することを目的とする。【解決手段】試料（Ｏ’）を照明する照明光学系（１１）の開口絞り（１１ａｐ）の共役面に配置され、前記試料から射出した直接光と回折光との間に位相差を与える位相変換部と、前記開口絞りの共役面に配置され、前記直接光の光路と射出角度が所定値以下の前記回折光の光路とのそれぞれに、光量を低減する第１透過率領域と、前記第１透過率領域よりも高い透過率で光量を低減する第２透過率領域とを有した透過率変調部とを備えた顕微鏡対物レンズにおいて、前記第２透過率領域の幅Ｗbは、前記顕微鏡対物レンズの開口数ＮＡ、前記透過率変調部と前記試料との間に配置されるレンズの合成焦点距離ｆ1に対し、０．０３ＮＡ×ｆ1≦Ｗb≦０．１ＮＡ×ｆ1の式を満たすことを特徴とする。【選択図】      図１
2005331568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を照明する照明光学系の開口絞りの共役面に配置され、前記試料から射出した直接光と回折光との間に位相差を与える位相変換部と、
前記開口絞りの共役面に配置され、前記直接光の光路と射出角度が所定値以下の前記回折光の光路とのそれぞれに、光量を低減する第１透過率領域と、前記第１透過率領域よりも高い透過率で光量を低減する第２透過率領域とを有した透過率変調部と
を備えた顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第２透過率領域の幅Ｗbは、
前記顕微鏡対物レンズの開口数ＮＡ、前記透過率変調部と前記試料との間に配置されるレンズの合成焦点距離ｆ1に対し、
０．０３ＮＡ×ｆ1≦Ｗb≦０．１ＮＡ×ｆ1
の式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第１透過率領域の透過率Ｔ0は、
Ｔ0≦１５％
の式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
前記開口数ＮＡは、
ＮＡ≧０．８
の式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
液浸型対物レンズである
ことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
【請求項５】
試料を照明する照明光学系の開口絞りの共役面に配置され、前記試料から射出した直接光と射出角度が所定値以上の回折光との間に位相差を与える位相変換部と、
前記開口絞りの共役面に配置され、射出角度が前記所定値未満の回折光と前記直接光の光路とに、光量を低減する第１透過率領域を有した透過率変調部と
を備えた顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第１透過率領域の幅Ｗ0bは、
前記顕微鏡対物レンズの開口数ＮＡ、前記透過率変調部と前記試料との間に配置されるレンズの合成焦点距離ｆ1に対し、
０．１５ＮＡ×ｆ1≦Ｗ0b≦０．４ＮＡ×ｆ1
の式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
【請求項６】
請求項５に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第１透過率領域の透過率Ｔ0bは、
Ｔ0b≦１５％
の式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
前記開口数ＮＡは、
ＮＡ≧０．８
の式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
【請求項８】
請求項５〜請求項７の何れか一項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
液浸型対物レンズである
ことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
【請求項９】
試料を照明する照明光学系の開口絞りの共役面に配置され、前記試料から射出した直接光と回折光との間に位相差を与える位相変換部と、
前記開口絞りの共役面に配置され、前記直接光の光路と射出角度が所定値以下の前記回折光の光路とのそれぞれに、光量を低減する第１透過率領域と、前記第１透過率領域よりも高い透過率で光量を低減する第２透過率領域とを有した透過率変調部と
を備えた顕微鏡対物レンズにおいて、
前記透過率変調部は、
前記第２透過率領域の幅及び／又は透過率を変える液晶素子を有する
ことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
【請求項１０】
試料を照明する照明光学系の開口絞りの共役面に配置され、前記試料から射出した直接光と射出角度が所定値以上の回折光との間に位相差を与える位相変換部と、
前記開口絞りの共役面に配置され、射出角度が前記所定値未満の回折光と前記直接光の光路とに、光量を低減する第１透過率領域を有した透過率変調部と
を備えた顕微鏡対物レンズにおいて、
前記透過率変調部は、
前記第１透過率領域の幅及び／又は透過率を変える液晶素子を有する
ことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０の何れか一項に記載の顕微鏡対物レンズと、
位相差観察用の前記開口絞りを有した前記照明光学系と
を備えたことを特徴とする位相差顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差観察用の顕微鏡対物レンズ及び位相差顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体試料を位相差顕微鏡で観察する際、生体試料に含まれる位相物体のサイズが小さいとき（例えば、位相物体の構造周期が１μｍ程度であるとき）には、その位相差量も小さいことが多く、回折光の光量が直接光の光量よりも著しく低くなり、観察像（位相差像）のコントラストが悪化する傾向にある。
このため、直接光の光量を低減して両者の光量バランスをとる透過率変調膜を顕微鏡対物レンズの位相絞りの位置に設け、位相差像のコントラスト補正を図る技術が提案された（特許文献１など）。
【特許文献１】特開２０００−１９４１０号公報（従来の技術）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、生体試料中にサイズの異なる様々な位相物体が混在するときには、位相差像の一部（比較的大きいサイズの位相物体）に対してはコントラスト補正の補正強度が強くなり過ぎて、回折光と直接光との光量バランスが部分的に逆転し、位相差像上にハロが生じる。
このハロは、ハロが生じた箇所だけでなくその周辺にも影響を及ぼすので、良好なコントラストで観察できるはずの小サイズの位相物体でさえも観察困難になる。
【０００４】
一般に、小サイズの位相物体を含む生体試料を観察する際には、高い分解能の顕微鏡対物レンズ（開口数ＮＡ＝１．３，ＮＡ＝１．４などの顕微鏡対物レンズ）が用いられるが、この場合にはその分解能が全く生かされないことになる。
そこで本発明は、試料中の位相物体の分布に依らずサイズの小さい位相物体を観察することのできる位相差観察用の顕微鏡対物レンズを提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、試料中の位相物体の分布に依らずサイズの小さい位相物体を観察することの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】
請求項１に記載の顕微鏡対物レンズは、試料を照明する照明光学系の開口絞りの共役面に配置され、前記試料から射出した直接光と回折光との間に位相差を与える位相変換部と、前記開口絞りの共役面に配置され、前記直接光の光路と射出角度が所定値以下の前記回折光の光路とのそれぞれに、光量を低減する第１透過率領域と、前記第１透過率領域よりも高い透過率で光量を低減する第２透過率領域とを有した透過率変調部とを備えた顕微鏡対物レンズにおいて、前記第２透過率領域の幅Ｗbは、前記顕微鏡対物レンズの開口数ＮＡ、前記透過率変調部と前記試料との間に配置されるレンズの合成焦点距離ｆ1に対し、０．０３ＮＡ×ｆ1≦Ｗb≦０．１ＮＡ×ｆ1の式を満たすことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の顕微鏡対物レンズは、請求項１に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、前記第１透過率領域の透過率Ｔ0は、Ｔ0≦１５％の式を満たすことを特徴とする。
請求項３に記載の顕微鏡対物レンズは、請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、前記開口数ＮＡは、ＮＡ≧０．８の式を満たすことを特徴とする。
請求項４に記載の顕微鏡対物レンズは、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、液浸型対物レンズであることを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載の顕微鏡対物レンズは、試料を照明する照明光学系の開口絞りの共役面に配置され、前記試料から射出した直接光と射出角度が所定値以上の回折光との間に位相差を与える位相変換部と、前記開口絞りの共役面に配置され、射出角度が前記所定値未満の回折光と前記直接光の光路とに、光量を低減する第１透過率領域を有した透過率変調部とを備えた顕微鏡対物レンズにおいて、前記第１透過率領域の幅Ｗ0bは、前記顕微鏡対物レンズの開口数ＮＡ、前記透過率変調部と前記試料との間に配置されるレンズの合成焦点距離ｆ1に対し、０．１５ＮＡ×ｆ1≦Ｗ0b≦０．４ＮＡ×ｆ1の式を満たすことを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の顕微鏡対物レンズは、請求項５に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、前記第１透過率領域の透過率Ｔ0bは、Ｔ0b≦１５％  の式を満たすことを特徴とする。
請求項７に記載の顕微鏡対物レンズは、請求項５又は請求項６に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、前記開口数ＮＡは、ＮＡ≧０．８の式を満たすことを特徴とする。
請求項８に記載の顕微鏡対物レンズは、請求項５〜請求項７の何れか一項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、液浸型対物レンズであることを特徴とする。
【００１０】
請求項９に記載の顕微鏡対物レンズは、試料を照明する照明光学系の開口絞りの共役面に配置され、前記試料から射出した直接光と回折光との間に位相差を与える位相変換部と、前記開口絞りの共役面に配置され、前記直接光の光路と射出角度が所定値以下の前記回折光の光路とのそれぞれに、光量を低減する第１透過率領域と、前記第１透過率領域よりも高い透過率で光量を低減する第２透過率領域とを有した透過率変調部とを備えた顕微鏡対物レンズにおいて、前記透過率変調部は、前記第２透過率領域の幅及び／又は透過率を変える液晶素子を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項１０に記載の顕微鏡対物レンズは、試料を照明する照明光学系の開口絞りの共役面に配置され、前記試料から射出した直接光と射出角度が所定値以上の回折光との間に位相差を与える位相変換部と、前記開口絞りの共役面に配置され、射出角度が前記所定値未満の回折光と前記直接光の光路とに、光量を低減する第１透過率領域を有した透過率変調部とを備えた顕微鏡対物レンズにおいて、前記透過率変調部は、前記第１透過率領域の幅及び／又は透過率を変える液晶素子を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項１１に記載の位相差顕微鏡は、請求項１〜請求項１０の何れか一項に記載の顕微鏡対物レンズと、位相差観察用の前記開口絞りを有した前記照明光学系とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、試料中の位相物体の分布に依らずサイズの小さい位相物体を観察することのできる位相差観察用の顕微鏡対物レンズが実現する。とりわけ、３μｍ以下のサイズの位相物体の検出に秀でた顕微鏡対物レンズが実現する。
また、本発明によれば、試料中の位相物体の分布に依らずサイズの小さい位相物体を観察することのできる位相差顕微鏡が実現する。とりわけ、３μｍ以下のサイズの位相物体の検出に秀でた位相差顕微鏡が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、図１、図２、図３、図４に基づき本発明の第１実施形態を説明する。
本実施形態は、位相差顕微鏡の実施形態である。
先ず、本位相差顕微鏡の構成を説明する。
本位相差顕微鏡には、図１に示すように、照明光学系１１、生体試料を収容したペトリディッシュなどの試料容器Ｏ’、顕微鏡対物レンズ１３、観察光学系１４が順に配置される。
【００１５】
照明光学系１１には、光源１１ａ、レンズ１１ｂ、コンデンサレンズ１１ｃ、リング絞り１１ａｐが備えられる。
リング絞り１１ａｐの配置位置は、コンデンサレンズ１１ｃの前側焦点位置Ｆである。リング絞り１１ａｐには、図１，図２（ａ）に示すように、光軸を中心としたリング状の開口ａｐが形成されている。
【００１６】
対物レンズ１３には、レンズ１３ａ、位相絞り（位相変換部，透過率変調部に対応。）１３ｐｈが備えられる。
位相絞り１３ｐｈの配置位置は、レンズ１３ａの後側焦点位置Ｆ’であり、リング絞り１１ａｐと共役関係にある。位相絞り１３ｐｈには、図１，図２（ｂ）に示すように、リング絞り１１ａｐの開口ａｐと相似形状であり、かつ開口ａｐに対応したサイズの透過率変調膜Ｅ0が形成されている。この透過率変調膜Ｅ0は、入射光の光量を低減する機能（透過率変調膜の機能）に加えて、入射光の位相を所定量（λ／４）変化させる機能（位相膜の機能）を有している。また、透過率変調膜Ｅ0の外側と内側には、図２（ｃ）に示すように、透過率変調膜Ｅbが形成されている。この透過率変調膜Ｅbは、透過率変調膜の機能のみを有している（詳細は後述）。
【００１７】
なお、図２（ｂ）は、位相絞り１３ｐｈにおいて位相膜の機能が付与された領域を可視化したものであり、図２（ｃ）は、位相絞り１３ｐｈにおいて透過率変調膜の機能が付与された領域を可視化したものである。
対物レンズ１３は、図３に示すように、液浸型（油浸型）の対物レンズである。なお、図３では、位相差顕微鏡を倒立型に構成したときの様子を示している。試料Ｏは、試料容器Ｏ’の底部Ｏ”上で培養され、培養液１６に浸されている。対物レンズ１３と底部Ｏ”との間は、浸液（オイル）１７で満たされている。
【００１８】
各部の設定は、以下のとおりである。
・波長λ＝０．５５（μｍ）
・対物レンズ１３の焦点距離ｆ1＝２（ｍｍ），
・コンデンサレンズ１１ｃの焦点距離ｆc＝３０（ｍｍ），
・対物レンズ１３の開口数ＮＡ＝１．３，
・浸液（油）１７の屈折率ｎL＝１．５１６，
・開口ａｐの位置ＮＡc＝０．４５ＮＡ〜０．５ＮＡ（開口表示），
・開口ａｐの幅ＮＡＷc＝０．０５ＮＡ＝０．０６５（開口表示），
・開口ａｐの幅Ｗc＝ＮＡＷc×ｆc＝１．９５（ｍｍ），
・位相膜の機能が付与された領域の幅ＮＡＷp＝２×ＮＡＷc＝０．１３（開口表示）
・位相膜の機能が付与された領域の幅Ｗp＝ＮＡＷp×ｆ1＝０．２６（ｍｍ）
次に、本位相差顕微鏡の原理を説明する。
【００１９】
図１に示すように、光源１１ａから射出した波長λの照明光は、レンズ１１ｂ、リング絞り１１ａｐ、コンデンサレンズ１１ｃを介して試料容器Ｏ’中の試料Ｏ（図３参照）を照明する。
試料Ｏでは、図４（ａ）に模式的に示すように、試料Ｏを透過した照明光（直接光）Ｌ0の他に、試料Ｏ中の位相物体に応じた回折光（Ｌs又はＬb）が発生し、対物レンズ１３に入射する。
【００２０】
その回折光（Ｌs又はＬb）の射出角度（回折角度）θは、照明光の波長λ、位相物体の屈折率ｎ、位相物体の構造周期ｄに対し、次式（１）で表される。
θ＝sin-1（０．６１λ／ｎ・ｄ）  ・・・(1)
但し、０≦θ≦π／４である。
よって、屈折率ｎが同じであれば、図４（ａ）に示すように、大サイズの（構造周期ｄの長い）位相物体ほど回折光Ｌbの回折角度θは小さく、小サイズの（構造周期ｄの短い）位相物体ほど回折光Ｌsの回折角度θは大きくなる。
【００２１】
以下、大サイズの（構造周期ｄの長い）位相物体にて生じる回折光を、「低角度の回折光Ｌb」と称し、小サイズの（構造周期ｄの短い）位相物体にて生じる回折光を、「高角度の回折光Ｌs」と称す。
また、直接光Ｌ0と高角度の回折光Ｌs、又は直接光Ｌ0と低角度の回折光Ｌbとの位相絞り１３ｐｈ上の間隔Ｐは、回折角度θと対物レンズ１３の焦点距離ｆ1とを用いて次式（２）で表される。
【００２２】
Ｐ＝ｆ1・ｓｉｎθ  ・・・(2)
よって、図１、図４（ｂ）に示すように、低角度の回折光Ｌbと直接光Ｌ0との間隔Ｐは短く、高角度の回折光Ｌsと直接光Ｌ0との間隔Ｐは長くなる。
これら低角度の回折光Ｌb又は高角度の回折光Ｌs、直接光Ｌ0は、図４（ｂ）に示すように位相絞り１３ｐｈの互いに異なる領域に入射する。
【００２３】
位相絞り１３ｐｈにおいて位相膜の機能を有した透過率変調膜Ｅ0の形成領域は、図４（ｂ）に示すように、直接光Ｌ0の光路（光軸を中心としたリング状の領域）に相当する。よって、直接光Ｌ0の位相がλ／４ずれる。
位相絞り１３ｐｈを通過した直接光Ｌ0、低角度の回折光Ｌb、又は高角度の回折光Ｌsは、図１に示すように観察光学系１４を介して像面Ｉに入射する。
【００２４】
像面Ｉでは、直接光Ｌ0と低角度の回折光Ｌb、又は直接光Ｌ0と高角度の回折光Ｌsが干渉する。この干渉光が、試料Ｏの位相差像として観察される。
ところで、位相絞り１３ｐｈに入射する直接光Ｌ0、低角度の回折光Ｌb、高角度の回折光Ｌsの光量は、それぞれ異なる。図４（ａ），（ｂ）では、入射時における光量の高い方から順に各光を実太線、実細線、点線で示した。光量の高い方から順に示すと、直接光Ｌ0、低角度の回折光Ｌb、高角度の回折光Ｌsとなる。
【００２５】
その理由は、一般に回折光の光量は直接光の光量よりも低いこと、及び、試料Ｏは生体試料であるので大サイズの（構造周期ｄの長い）位相物体ほどその位相差量が大きく、したがって回折光の光量も高くなることにある。
位相絞り１３ｐｈに設けられた透過率変調膜Ｅ0，Ｅb（図２（ｃ），図４（ｂ））は、直接光Ｌ0と低角度の回折光Ｌbとの間の光量、又は高角度の回折光Ｌsとの間の光量を調整し、位相差像のコントラスト補正をする役割を果たす。
【００２６】
次に、位相絞り１３ｐｈの透過率変調膜としての機能を詳細に説明する。
図２（ｃ）に示すように、位相絞り１３ｐｈにおいて透過率変調膜Ｅ0の形成領域、透過率変調膜Ｅbの形成領域、その外側の領域は、透過率の低い順に低透過率領域、中透過率領域、高透過率領域となっている。以下、これらの領域に符号Ｅ0、Ｅb、Ｅsを付して説明する。
【００２７】
低透過率領域Ｅ0、中透過率領域Ｅb、高透過率領域Ｅsのそれぞれは、光軸を中心としたリング状又は円形の領域である。
低透過率領域Ｅ0は、図４（ｂ）に示すように、直接光Ｌ0の光路に相当する。
また、中透過率領域Ｅbは、図４（ｂ）に示すように、低角度の回折光Ｌbの光路に相当する（低透過率領域Ｅ0の外側（光軸側及び反光軸側）の２重のリング状の領域である。）。
【００２８】
また、高透過率領域Ｅsは、図４（ｂ）に示すように、高角度の回折光Ｌsの光路に相当する（中透過率領域Ｅbのさらに外側（光軸側及び反光軸側）の全領域に亘る。）。
各領域の透過率の設定は、以下のとおりである。
・低透過率領域Ｅ0の透過率Ｔ0＝７（％），
・中透過率領域Ｅbの透過率Ｔb＝２８（％），
・高透過率領域Ｅsの透過率Ｔs＝１００（％）
このような位相絞り１３ｐｈは、直接光Ｌ0と高角度の回折光Ｌsとの光量差を大幅に抑えると共に、直接光Ｌ0と低角度の回折光Ｌbとの光量差を少しだけ抑える。
【００２９】
つまり、直接光Ｌ0と高角度の回折光Ｌsとによる位相差像のコントラストは高く補正され、直接光Ｌ0と低角度の回折光Ｌbとによる位相差像のコントラストは低く補正される。
ここで、各領域の設定は、以下のとおりである。
・低透過率領域Ｅ0の幅Ｗ0＝０．２６（ｍｍ），
・中透過率領域Ｅbの幅Ｗb＝０．１６（ｍｍ）
但し、幅Ｗbは、中透過率領域Ｅbの２重のリング状の領域の一方の幅である。
【００３０】
この幅Ｗbの値は、請求項に記載の条件式（次式（３））を満たしている。
０．０３ＮＡ×ｆ1≦Ｗb≦０．１ＮＡ×ｆ1  ・・・(3)
次に、本位相差顕微鏡の効果を説明する。
先ず、本位相差顕微鏡において位相絞り１３ｐｈの中透過率領域Ｅbに入射する回折光（＝低角度の回折光Ｌb）の射出角度（開口表示）ＮＡθは、次式（４）で表される。
【００３１】
ＮＡθ＝（ＮＡＷp−ＮＡＷc）／２＋Ｗb×ｆ1  ・・(4)
因みに、この式（４）と上述した設定によると、ＮＡθ＝０．１１２５となる。この式（４）と上述した式（１）とに基づくと、次のことが分かる。
位相絞り１３ｐｈの中透過率領域Ｅbに入射する回折光（＝低角度の回折光Ｌb）は、構造周期ｄ≧３．０μｍ（又は直径３．０μｍ以上）の位相物体にて生じた回折光である。
【００３２】
一方、位相絞り１３ｐｈの高透過率領域Ｅsに入射する回折光（＝高角度の回折光Ｌs）は、構造周期ｄ≦３．０μｍ（又は直径３．０μｍ以下）の位相物体にて生じた回折光である。
よって、構造周期ｄ≧３．０μｍ（又は直径３．０μｍ以上）の位相物体の回折光の強度は低下し、したがって、このサイズの位相物体の位相差像は、コントラストが不足する可能性はあるものの、ハロは発生しない。
【００３３】
一方、構造周期ｄ≦３．０μｍ（又は直径３．０μｍ以下）の位相物体の回折光の強度は殆ど低下せず、したがって、このサイズの位相物体の位相差像は、高コントラストで現れる。
したがって、仮に大小様々なサイズの位相物体が試料Ｏ中に混在していたとしても、ハロの発生は確実に抑えられ、対物レンズ１３の有する最大の分解能（本実施形態では、開口数ＮＡ＝１．３）で構造周期ｄ≦３．０μｍ（又は直径３．０μｍ以下）の位相物体を確実に観察することができる。
【００３４】
すなわち、３μｍ以下の物体の検出に優れた顕微鏡対物レンズ、及び位相差顕微鏡を実現することができる。
（その他）
なお、本実施形態では、中透過率領域Ｅbの幅Ｗbを０．１６（ｍｍ）に設定したが、式（３）（本実施形態の設定下では、０．０７８≦Ｗb≦０．２６）を満たす他の値に設定しても有意な効果を得ることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、対物レンズ１３の開口数ＮＡの値を１．３に設定したが、ＮＡ≧０．８を満たす他の値に設定しても有意な効果を得ることができる。
また、本実施形態では、低透過率領域Ｅ0の透過率Ｔ0の値を７％に設定したが、Ｔ0≦１５％を満たす他の値に設定しても有意な効果を得ることができる。
また、透過率１００％の領域（高透過率領域）Ｅsには、透過率変調膜を設けなくてもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、中透過率領域Ｅbの幅Ｗb及び透過率が固定されていたが、中透過率領域Ｅbに液晶素子を配置することによって、中透過率領域Ｅbの幅Ｗb及び透過率を可変にすることができる。中透過率領域Ｅbに液晶素子を配置し、液晶素子の各画素の透過率を変える、すなわち１００％透過させる領域と、減光する領域（透過率が１００％ではない領域）を変えることによって、中透過率領域Ｅbの幅Ｗbを変えることができる。
【００３７】
中透過率領域Ｅbの幅Ｗbを自由に変えることによって、位相差像のコントラストを低下させる構造の大きさを変化させることができる。すなわち本実施形態では、３μｍ以上の位相物体のコントラストを低下させていた（ハロを防ぐため）が、中透過率領域Ｅbの幅Ｗbを変えることによって、その閾値を変えることができる。また、中透過率領域Ｅbの透過率を変えることによって、コントラストを調整することも可能になる。
【００３８】
［第２実施形態］
以下、図１、図５、図６に基づき本発明の第２実施形態を説明する。
本実施形態は、位相差顕微鏡の実施形態である。ここでは、第１実施形態との相違点のみ説明する。
相違点は、図１に示す位相差顕微鏡において位相絞り１３ｐｈに代えて位相絞り１３ｐｈ’を用いた点にある。
【００３９】
位相絞り１３ｐｈ’において、位相膜の機能を有した透過率変調膜Ｅ0bの形成領域は、図５，図６に示すように、直接光Ｌ0の光路と低角度の回折光Ｌbの光路とに相当する。
ここで、第１実施形態と相違するのは、以下の点である。
・位相膜の機能が付与された領域の幅ＮＡＷp＝２×ＮＡＷc＝０．３２（開口表示），
・位相膜の機能が付与された領域の幅Ｗp＝ＮＡＷp×ｆ1＝０．６４（ｍｍ）
よって、図５，図６に示すように、位相絞り１３ｐｈ’において透過率変調膜Ｅ0bの形成領域、その外側及び内側の領域は、透過率の低い順に、光軸を中心としたリング状の低透過率領域、円形及びリング状の高透過率領域となる。以下、これらの領域に符号Ｅ0b，Ｅsを付して説明する。
【００４０】
低透過率領域Ｅ0bは、図６に示すように、直接光Ｌ0の光路と低角度の回折光Ｌbの光路の大部分とに相当する。
また、高透過率領域Ｅsは、図６に示すように、高角度の回折光Ｌsの光路に相当する。この（低透過率領域Ｅ0bの外側（光軸側及び反光軸側）の全領域に亘る。）。
各領域の設定は、以下のとおりである。
・低透過率領域Ｅ0bの透過率Ｔ0＝１０（％），
・高透過率領域Ｅsの透過率Ｔs＝１００（％）
このような位相絞り１３ｐｈ’の低透過率領域Ｅ0bは、直接光Ｌ0と低角度の回折光Ｌbとの間には何ら位相差を与えないが、直接光Ｌ0と高角度の回折光Ｌsとの間には、λ／４の位相差を与える。
【００４１】
つまり、直接光Ｌ0と高角度の回折光Ｌsとによる位相差像のコントラストは高く補正されるが、直接光Ｌ0と低角度の回折光Ｌbとによる位相差像は現れない（明暗の略一様な像のみが現れる。）。
ここで、低透過率領域Ｅ0bの設定は、以下のとおりである。
・低透過率領域Ｅ0bの幅Ｗ0b＝０．５５（ｍｍ）
この幅Ｗ0bの値は、請求項に記載の条件式（次式（５））を満たしている。
【００４２】
０．１５ＮＡ×ｆ1≦Ｗ0b≦０．４ＮＡ×ｆ1  ・・・(5)
次に、本位相差顕微鏡の効果を説明する。
先ず、本位相差顕微鏡において位相絞り１３ｐｈ’の位相膜の機能が付与された領域に入射する回折光（＝低角度の回折光Ｌb）の射出角度（開口表示）ＮＡθは、次式（６）で表される。
【００４３】
ＮＡθ＝（ＮＡＷp−ＮＡＷc）／２  ・・(6)
この式（６）と上述した式（１）とに基づくと、次のことがわかる。
位相絞り１３ｐｈ’の低透過率領域Ｅ0bに入射する回折光（＝低角度の回折光Ｌb）は、構造周期ｄ≧２．６μｍ（又は直径２．６μｍ以上）の位相物体にて生じた回折光である。
【００４４】
一方、位相絞り１３ｐｈ’の高透過率領域Ｅsに入射する回折光（＝高角度の回折光Ｌs）は、構造周期ｄ≦２．６μｍ（又は直径２．６μｍ以下）の位相物体にて生じた回折光である。
このとき、構造周期ｄ≧２．６μｍ（又は直径２．６μｍ以上）の位相差物体の位相差像は現れない。したがって、このサイズの位相物体の位相差像は観察できない代わりにハロも全く発生しない。
【００４５】
一方、構造周期ｄ≦２．６μｍ（又は直径２．６μｍ以下）の位相物体の回折光の強度は変化せず、したがって、このサイズの位相差物体は、高コントラストで現れる。
したがって、仮に大小様々なサイズの位相物体が試料Ｏ中に混在していたとしても、ハロの発生は確実に抑えられ、対物レンズ１３の有する最大の分解能（本実施形態では、開口数ＮＡ＝１．３）で構造周期ｄ≦２．６μｍ（又は直径２．６μｍ以下）の位相物体を確実に観察することができる。
【００４６】
また、試料Ｏとして細胞を観察する場合、細胞核の中にある微小物体を観察することができる。
（その他）
なお、本実施形態では、低透過率領域Ｅ0bの幅Ｗ0bの値を０．５５（ｍｍ）に設定したが、式（５）（本実施形態の設定下では、０．３９≦Ｗ0b≦１．０４）を満たす他の値に設定しても有意な効果を得ることができる。
【００４７】
また、本実施形態の位相差顕微鏡は、大サイズの位相差物体の観察を犠牲にする代わりに、ハロの発生する可能性を低く抑え、小サイズの位相物体の観察に特化したものである。
このような本実施形態では、位相膜の機能が付与される領域を、低透過率領域Ｅ0bと同程度に広く設定したが、必要に応じて狭く（例えば、第１実施形態と同程度）に設定してもよい。その場合、大サイズの位相差物体の位相差像を、極めて低いコントラストではあるものの観察することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、対物レンズ１３の開口数ＮＡの値を１．３に設定したが、ＮＡ≧０．８を満たす他の値に設定しても有意な効果を得ることができる。
また、本実施形態では、低透過率領域Ｅ0bの透過率Ｔ0bの値を７％に設定したが、Ｔ0≦１５％を満たす他の値に設定しても有意な効果を得ることができる。
また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、低透過率領域Ｅ0bの領域に液晶素子を配置すると同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】位相差顕微鏡の構成図である。
【図２】（ａ）は、第１実施形態のリング絞り１１ａｐを光軸方向から見た図、（ｂ）は、位相絞り１３ｐｈにおいて位相膜の機能が付与された領域を可視化したものであり、（ｃ）は、位相絞り１３ｐｈにおいて透過率変調膜の機能が付与された領域を可視化したものである。
【図３】対物レンズ１３と試料容器Ｏ’との周辺を光軸を含む平面で切断した拡大断面図である。
【図４】（ａ）は、大サイズの（構造周期ｄの長い）位相物体にて生じる回折光Ｌbと、小サイズの（構造周期ｄの短い）位相物体にて生じる回折光Ｌsとを比較する模式図、（ｂ）は、位相絞り１３ｐｈと各光の光路との関係を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態の位相絞り１３ｐｈ’における透過率変調膜Ｅ0bの形成領域を示す図である。
【図６】位相絞り１３ｐｈ’と各光の光路との関係を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１  照明光学系
１３  対物レンズ
１４  観察光学系
１１ｂ，１３ａ  レンズ
１１ａｐ  リング絞り
ａｐ  開口
１１ｃ  コンデンサレンズ
１３ｐｈ，１３ｐｈ’  位相絞り
Ｏ  試料
Ｏ’  試料容器
Ｏ”  底部
１７  浸液（オイル）
Ｌ0  直接光
Ｌb  回折光（低角度の回折光）
Ｌc  回折光（高角度の回折光）
【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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