(57)【要約】  屈折率を高い確度で算出できるデータ取得装置を提供する。  データ取得装置は、光源と、第１のビームスプリッタと、所定のビームスプリッタと、第１の光偏向素子と、第２の光偏向素子と、第１の測定ユニットと、第２の測定ユニットと、第２のビームスプリッタと、光検出器と、を備え、第１のビームスプリッタでは、光学膜によって、入射した光から、第１の方向に進む光と、第２の方向に進む光と、が生成され、第１の方向に、第２の測定光路が位置し、第２の方向に、参照光路が位置し、所定のビームスプリッタは、第２の測定光路に配置されるか、又は参照光路に配置され、所定のビームスプリッタと光検出器との間に、第１の測定光路が位置し、第１の測定光路に、第１の光偏向素子と、第１の測定ユニットと、が配置され、第２の測定光路に、第２の光偏向素子と、第２の測定ユニットと、が配置され、第１の測定光路と第２の測定光路とが交差している。
2019211910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、第１のビームスプリッタと、所定のビームスプリッタと、第１の光偏向素子と、第２の光偏向素子と、第１の測定ユニットと、第２の測定ユニットと、第２のビームスプリッタと、光検出器と、を備え、
前記光源と前記光検出器との間に、第１の測定光路と、第２の測定光路と、参照光路と、が位置し、
前記第１のビームスプリッタ、前記所定のビームスプリッタ、及び前記第２のビームスプリッタは、各々、光学膜が形成された光学面を有し、
前記第１のビームスプリッタでは、前記光学膜によって、入射した光から、第１の方向に進む光と、第２の方向に進む光と、が生成され、
前記第１の方向に、前記第２の測定光路が位置し、
前記第２の方向に、前記参照光路が位置し、
前記所定のビームスプリッタは、前記第２の測定光路に配置されるか、又は前記参照光路に配置され、
前記所定のビームスプリッタと前記光検出器との間に、前記第１の測定光路が位置し、
前記第１の測定光路に、前記第１の光偏向素子と、前記第１の測定ユニットと、が配置され、
前記第２の測定光路に、前記第２の光偏向素子と、前記第２の測定ユニットと、が配置され、
前記第１の測定光路と前記第２の測定光路とが交差していることを特徴とするデータ取得装置。
【請求項２】
前記所定のビームスプリッタは、前記第２の測定光路に配置され、
前記所定のビームスプリッタの反射側に、前記第１の測定光路が位置し、
前記所定のビームスプリッタの透過側に、前記第２の測定光路が位置していることを特徴とするデータ取得装置。
【請求項３】
前記所定のビームスプリッタは、前記参照光路に配置され
前記第１の光偏向素子は、前記所定のビームスプリッタを有し、
前記所定のビームスプリッタの透過側に、前記参照光路が位置し、
前記所定のビームスプリッタの反射側に、前記第１の測定光路が位置していることを特徴とするデータ取得装置。
【請求項４】
前記第１の光偏向素子の光学面と前記第２の光偏向素子の光学面は、各々、前記第１の測定光路と前記第２の測定光路との交点と共役であり、
前記第１の光偏向素子と前記第２の光偏向素子は、各々、ガルバノメータースキャナであることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項５】
第３の光偏向素子と、第４の光偏向素子と、を有し、
前記第３の光偏向素子は、前記第１の測定ユニットと前記光検出器との間に配置され、
前記第４の光偏向素子は、前記第２の測定ユニットと前記光検出器との間に配置され、
前記第３の光偏向素子の光学面と前記第４の光偏向素子の光学面は、各々、前記第１の測定光路と前記第２の測定光路との交点と共役であり、
前記第３の光偏向素子と前記第４の光偏向素子は、各々、ガルバノメータースキャナであることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項６】
前記第２のビームスプリッタから前記光検出器までの間で、前記第１の測定光路と前記第２の測定光路は、各々、前記参照光路に対して平行に位置していることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項７】
前記光源とは別の光源を有し、
前記別の光源から出射する光の波長帯域は、前記光源から出射する光の波長帯域と異なることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項８】
前記第１の測定光路を進行する光、前記第２の測定光路を進行する光、及び参照光路を進行する光が、同時に前記光検出器で検出されることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項９】
第１の偏光素子と、第２の偏光素子と、第３の偏光素子と、を有し、
前記第１の偏光素子は、前記第１の測定光路に配置され、
前記第２の偏光素子は、前記第２の測定光路に配置され、
前記第３の偏光素子は、前記参照光路に配置され、
前記第１の偏光素子の偏光方向と、前記第２の偏光素子の偏光方向は異なり、
前記第３の偏光素子の偏向方向は、前記第１の偏光素子の偏光方向と前記第２の偏光素子の偏光方向の両方と異なることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項１０】
前記第１の光偏向素子と前記第２の光偏向素子は、各々、光学面を有し、
前記第１の光偏向素子の光学面と前記第２の光偏向素子の光学面の少なくとも一方に、前記光学膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ取得装置。
【請求項１１】
前記光源と前記光検出器との間に、第３の測定光路が位置し、
前記第３の測定光路は、前記第１の測定光路と前記第２の測定光路の両方と交差することを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項１２】
前記第１の測定ユニットと前記第２の測定ユニットの少なくとも一方は、標本を保持する容器を含むことを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項１３】
前記第１の測定ユニットと前記第２の測定ユニットは、各々、一対の対物レンズを有し、
前記一対の対物レンズは、照明側対物レンズと、結像側対物レンズと、からなり、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１から１２の何れか一項に記載のデータ取得装置。
π／２＜ｓｉｎ−１ＮＡ1＋ｓｉｎ−１ＮＡ2      （１）
ここで、
ＮＡ1は、前記照明側対物レンズの開口数、
ＮＡ2は、前記結像側対物レンズの開口数、
である。
【請求項１４】
前記第１の測定ユニットと前記第２の測定ユニットは、各々、一対の対物レンズを有し、
前記一対の対物レンズは、照明側対物レンズと、結像側対物レンズと、からなり、
照明側対物レンズの開口数と、結像側対物レンズの開口数は等しく、
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１から１３の何れか一項に記載のデータ取得装置。
０．７１＜ＮＡ      （２）
ここで、
ＮＡは、前記照明側対物レンズの開口数、
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ取得装置、特に、屈折率の算出に用いるデータを取得する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小物体の像を高い分解能で取得する装置が、非特許文献１や特許文献１に開示されている。【０００３】
非特許文献１では、装置は、参照光路と信号光路とを有する。参照光路には、レンズが配置されている。信号光路には、２つの対物レンズが配置されている。２つの対物レンズは、標本を挟んで配置されている。信号光路には、回転ミラーが配置されている。回転ミラーによって、標本に照射される光の角度が変化する。【０００４】
標本を透過した光は、参照光路の光と共に、光検出器で検出される。標本を透過した光と参照光路の光とで、ホログラムが形成される。標本を透過した光には、標本で生じた散乱光が含まれている。よって、ホログラムにも、散乱光の情報が含まれている。このホログラムを用いて、標本における屈折率の３次元分布を計算している。【０００５】
特許文献１では、装置は、２つの光路を有する。一方の光路には、ピンホールとレンズが配置されている。他方の光路には、コンデンサレンズと対物レンズが配置されている。コンデンサレンズと対物レンズは、標本を挟んで配置されている。信号光路には、楔プリズムが配置されている。楔プリズムの回転によって、標本に照射される光の角度が変化する。【０００６】
特許文献１には、微小物体の像の分解能を向上させる方法が開示されている。開示されている方法は、微小物体で散乱された波動場を測定するステップを含んでいる。測定した波動場を、コヒーレント伝達関数でデコンボリューションし、散乱ポテンシャルを求める。この散乱ポテンシャルを、標本に照射される光の角度毎に求め、フーリエ面で合成することで、像の分解能を向上させている。【０００７】
また、式（３０）が開示されている。式（３０）には、関数Ｆ（Ｋ）とｎ（ｒ）が含まれている。関数Ｆ（Ｋ）は散乱ポテンシャルで、ｎ（ｒ）は複素屈折率である。式（３０）は、散乱ポテンシャルから屈折率が求められることを示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ULUGBEK S. KAMILOV ET AL，"Learning approach to optical tomography", Optica, June 2015, Vol. 2, No. 6, 517-522
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第８９３７７２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献１に開示された装置や、特許文献１に開示された装置では、散乱ポテンシャルに関する情報が少ない。そのため、標本の屈折率を正確に算出することが困難である。具体的には、算出された屈折率の値は、実際の屈折率の値よりも小さくなる。【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、屈折率を高い確度で算出できるデータ取得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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るデータ取得装置は、
光源と、第１のビームスプリッタと、所定のビームスプリッタと、第１の光偏向素子と、第２の光偏向素子と、第１の測定ユニットと、第２の測定ユニットと、第２のビームスプリッタと、光検出器と、を備え、
光源と光検出器との間に、第１の測定光路と、第２の測定光路と、参照光路と、が位置し、
第１のビームスプリッタ、所定のビームスプリッタ、及び第２のビームスプリッタは、各々、光学膜が形成された光学面を有し、
第１のビームスプリッタでは、光学膜によって、入射した光から、第１の方向に進む光と、第２の方向に進む光と、が生成され、
第１の方向に、第２の測定光路が位置し、
第２の方向に、参照光路が位置し、
所定のビームスプリッタは、第２の測定光路に配置されるか、又は参照光路に配置され、
所定のビームスプリッタと光検出器との間に、第１の測定光路が位置し、
第１の測定光路に、第１の光偏向素子と、第１の測定ユニットと、が配置され、
第２の測定光路に、第２の光偏向素子と、第２の測定ユニットと、が配置され、
第１の測定光路と第２の測定光路とが交差していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、屈折率を高い確度で算出できるデータ取得装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】は、第１実施形態のデータ取得装置を示す図である。
【図２】は、第２実施形態のデータ取得装置を示す図である。
【図３】は、標本の例と散乱ポテンシャルの例を示す図である。
【図４】は、測定光の向きとエワルト球の球殻の位置の関係を示す図である。
【図５】は、測定光の向きとエワルト球の球殻の位置の関係を示す図である。
【図６】は、散乱ポテンシャルの取得範囲と標本の形状の関係を示す図である。
【図７】は、散乱ポテンシャルと散乱ポテンシャルの取得範囲の関係を示す図である。
【図８】は、本実施形態のデータ取得装置における散乱ポテンシャルの取得範囲を示す図である。
【図９】は、散乱ポテンシャルの取得範囲と標本の形状の関係を示す図である。
【図１０】は、本実施形態のデータ取得装置の実施例１を示す図である。
【図１１】は、本実施形態のデータ取得装置の実施例２を示す図である。
【図１２】は、本実施形態のデータ取得装置の実施例３を示す図である。
【図１３】は、本実施形態のデータ取得装置の実施例４を示す図である。
【図１４】は、本実施形態のデータ取得装置の実施例５を示す図である。
【図１５】は、本実施形態のデータ取得装置の実施例６を示す図である。
【図１６】は、本実施形態のデータ取得装置の実施例７を示す図である。
【図１７】は、本実施形態のデータ取得装置の実施例８を示す図である。
【図１８】は、本実施形態のデータ取得装置の実施例９を示す図である。
【図１９】は、標本を保持する容器を示す図である。
【図２０】は、測定ユニットと標本を保持する容器の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施例の説明に先立ち、本発明のある態様にかかる実施形態の作用効果を説明する。なお、本実施形態の作用効果を具体的に説明するに際しては、具体的な例を示して説明することになる。しかし、後述する実施例の場合と同様に、それらの例示される態様はあくまでも本発明に含まれる態様のうちの一部に過ぎず、その態様には数多くのバリエーションが存在する。したがって、本発明は例示される態様に限定されるものではない。
【００１６】
第１実施形態のデータ取得装置１や第２実施形態のデータ取得装置は、共通構成を備える。共通構成は、光源と、第１のビームスプリッタと、所定のビームスプリッタと、第１の光偏向素子と、第２の光偏向素子と、第１の測定ユニットと、第２の測定ユニットと、第２のビームスプリッタと、光検出器と、を備え、光源と光検出器との間に、第１の測定光路と、第２の測定光路と、参照光路と、が位置し、第１のビームスプリッタ、所定のビームスプリッタ、及び第２のビームスプリッタは、各々、光学膜が形成された光学面を有し、第１のビームスプリッタでは、光学膜によって、入射した光から、第１の方向に進む光と、第２の方向に進む光と、が生成され、第１の方向に、第２の測定光路が位置し、第２の方向に、参照光路が位置し、所定のビームスプリッタは、第２の測定光路に配置されるか、又は参照光路に配置され、所定のビームスプリッタと光検出器との間に、第１の測定光路が位置し、第１の測定光路に、第１の光偏向素子と、第１の測定ユニットと、が配置され、第２の測定光路に、第２の光偏向素子と、第２の測定ユニットと、が配置され、第１の測定光路と第２の測定光路とが交差していることを特徴とする。
【００１７】
第１実施形態のデータ取得装置と第２実施形態のデータ取得装置は、共通構成を備える。共通構成について説明する。第１実施形態のデータ取得装置を図１に示す。第２実施形態のデータ取得装置を図２に示す。
【００１８】
データ取得装置１とデータ取得装置１’は、共通構成として、光源２と、第１のビームスプリッタ３と、第１の光偏向素子４と、第２の光偏向素子５と、第１の測定ユニット６と、第２の測定ユニット７と、第２のビームスプリッタ８と、光検出器９と、を備える。
【００１９】
共通構成では、光源２と光検出器９との間に、第１の測定光路ＯＰ１と、第２の測定光路ＯＰ２と、参照光路ＯＰｒと、が位置する。
【００２０】
第１のビームスプリッタ３は、光学膜が形成された光学面３ａを有する。第２のビームスプリッタ８は、光学膜が形成された光学面８ａを有する。
【００２１】
第１のビームスプリッタ３では、光学膜によって、入射した光から、第１の方向に進む光と、第２の方向に進む光と、が生成される。具体的には、光学膜によって、反射光と透過光とが生成される。データ取得装置１とデータ取得装置１’では、反射光が第１の方向に進む光に対応し、透過光が第２の方向に進む光に対応する。
【００２２】
第１の方向と第２の方向は、交差する。第１の方向と第２の方向は、直交する２つの方向であると良い。
【００２３】
第１の方向には、第２の測定光路ＯＰ２が位置している。よって、第１のビームスプリッタ３の反射側に、第２の測定光路ＯＰ２が位置する。第２の方向には、参照光路ＯＰｒが位置している。よって、第１のビームスプリッタ３の透過側に、参照光路ＯＰｒが位置する。
【００２４】
以上の説明では、光学面３ａで生成された反射光を、第１の方向に進む光に対応させている。また、光学面３ａで生成された透過光を、第２の方向に進む光に対応させている。よって、第１のビームスプリッタ３の反射側に、第２の測定光路ＯＰ２が位置する。第１のビームスプリッタ３の透過側に、参照光路ＯＰｒが位置する。
【００２５】
しかしながら、光学面３ａで生成された反射光を、第２の方向に進む光に対応させても良い。また、光学面３ａで生成された透過光を、第１の方向に進む光に対応させても良い。この場合、第１のビームスプリッタ３の反射側に、参照光路ＯＰｒが位置する。第１のビームスプリッタ３の透過側に、第２の測定光路ＯＰ２が位置する。
【００２６】
共通構成は、所定のビームスプリッタを有する。所定のビームスプリッタは、第２の測定光路に配置されるか、又は参照光路に配置される。
【００２７】
データ取得装置１は、所定のビームスプリッタ１４を有する。所定のビームスプリッタ１４は、光学膜が形成された光学面１４ａを有する。所定のビームスプリッタ１４では、光学膜によって、入射した光から、反射光と透過光とが生成される。
【００２８】
データ取得装置１では、所定のビームスプリッタ１４は、第２の測定光路ＯＰ２に配置されている。よって、所定のビームスプリッタ１４は、第１のビームスプリッタ３の反射側に配置されている。
【００２９】
データ取得装置１’は、所定のビームスプリッタ１５を有する。所定のビームスプリッタ１５は、光学膜が形成された光学面を有する。所定のビームスプリッタ１５では、光学膜によって、入射した光から、反射光と透過光とが生成される。
【００３０】
データ取得装置１’では、所定のビームスプリッタ１５は、参照光路ＯＰｒに配置されている。よって、所定のビームスプリッタ１５は、第１のビームスプリッタ３の透過側に配置されている。
【００３１】
共通構成では、所定のビームスプリッタと光検出器との間に、第１の測定光路が位置する。
【００３２】
データ取得装置１では、所定のビームスプリッタ１４と光検出器９との間に、第１の測定光路ＯＰ１が位置している。所定のビームスプリッタ１４は、第１のビームスプリッタ３の反射側に配置されている。よって、第１の測定光路ＯＰ１は、第２の測定光路ＯＰ２と同様に、第１のビームスプリッタ３の反射側に位置する。
【００３３】
データ取得装置１’では、所定のビームスプリッタ１５と光検出器９との間に、第１の測定光路ＯＰ１が位置している。所定のビームスプリッタ１５は、第１のビームスプリッタ３の透過側に配置されている。よって、第１の測定光路ＯＰ１は、参照光路ＯＰｒと同様に、第１のビームスプリッタ３の透過側に位置する。
【００３４】
共通構成では、第１の測定光路ＯＰ１には、第１の光偏向素子４と、第１の測定ユニット６と、が配置されている。第１の測定ユニット６は、第１の照明光学系と、第１の検出光学系と、を有する。第１の照明光学系は、結像レンズ６ａと、対物レンズ６ｂと、を有する。第１の検出光学系は、対物レンズ６ｃと、結像レンズ６ｄと、を有する。
【００３５】
第２の測定光路ＯＰ２には、第２の光偏向素子５と、第２の測定ユニット７と、が配置されている。第２の測定ユニット７は、第２の照明光学系と、第２の検出光学系と、を有する。第２の照明光学系は、結像レンズ７ａと、対物レンズ７ｂと、を有する。第２の検出光学系は、対物レンズ７ｃと、結像レンズ７ｄと、を有する。
【００３６】
第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２は、交差している。第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２と交点Ｐには、標本１０が位置している。データ取得装置１とデータ取得装置１’では、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２は、直交している。
【００３７】
第１の測定ユニット６では、交点Ｐを挟んで、第１の照明光学系と第１の検出光学系が対向している。第２の測定ユニット７では、交点Ｐを挟んで、第２の照明光学系と第２の検出光学系が対向している。
【００３８】
共通構成には、更に、ミラー１１、ビームスプリッタ１２、及びミラー１３が配置されていても良い。ミラー１１は、参照光路ＯＰｒに配置されている。ビームスプリッタ１２は、第２の測定光路ＯＰ２と参照光路ＯＰｒとが交差する点に配置されている。ミラー１３は、第１の測定光路ＯＰ１に配置されている。
【００３９】
第１実施形態のデータ取得装置は、上述の基本構成を備えると共に、所定のビームスプリッタは、第２の測定光路に配置され、所定のビームスプリッタの反射側に、第１の測定光路が位置し、所定のビームスプリッタの透過側に、第２の測定光路が位置していることが好ましい。
【００４０】
データ取得装置１では、所定のビームスプリッタ１４は、第２の測定光路ＯＰ２に配置されている。所定のビームスプリッタ１４の反射側に、第１の測定光路ＯＰ１が位置する。所定のビームスプリッタ１４の透過側に、第２の測定光路ＯＰ２が位置する。
【００４１】
第１の測定光路ＯＰ１には、第１の光偏向素子４と、第１の測定ユニット６と、が配置されている。第２の測定光路ＯＰ２には、第２の光偏向素子５と、第２の測定ユニット７と、が配置されている。第１の光偏向素子４の光学面と第２の光偏向素子５の光学面は、共にミラー面である。
【００４２】
光源２から照明光が出射する。照明光は、第１のビームスプリッタ３に入射する。第１のビームスプリッタ３では、照明光から、透過光と反射光とが生成される。透過光（以下、「参照光Ｌref」という）は、第２の方向に進む。反射光は、第１の方向に進む。
【００４３】
第２の方向、すなわち、第１のビームスプリッタ３の透過側には、参照光路ＯＰｒが位置している。参照光Ｌrefは、参照光路ＯＰｒを進行する。参照光路ＯＰｒには、ミラー１１とビームスプリッタ１２が配置されている。
【００４４】
参照光Ｌrefはミラー１１で反射された後、ビームスプリッタ１２に入射する。ビームスプリッタ１２は、光学膜が形成された光学面１２ａを有する。ビームスプリッタ１２では、光学膜によって、入射した光から、反射光と透過光とが生成される。
【００４５】
ビームスプリッタ１２では、参照光Ｌrefの一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。ビームスプリッタ１２を透過した参照光Ｌrefは、第２のビームスプリッタ８に入射する。
【００４６】
ビームスプリッタ８では、光学膜によって、入射した光から、反射光と透過光とが生成される。第２のビームスプリッタ８では、参照光Ｌrefの一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。第２のビームスプリッタ８で反射された参照光Ｌrefは、光検出器９に入射する。
【００４７】
第１の方向、すなわち、第１のビームスプリッタ３の反射側には、所定のビームスプリッタ１４が配置されている。反射光は、所定のビームスプリッタ１４に入射する。所定のビームスプリッタ１４は、光学膜が形成された光学面１４ａを有する。よって、所定のビームスプリッタ１４で、反射光（以下、「測定光Ｌme1」という）と、透過光（以下、「測定光Ｌme2」という）と、が生成される。
【００４８】
第１の光偏向素子４は、所定のビームスプリッタ１４の反射側に配置されている。測定光Ｌme1は、第１の光偏向素子４に入射する。第１の光偏向素子４の光学面は、ミラー面である。よって、測定光Ｌme1は、第１の光偏向素子４で反射される。
【００４９】
第１の光偏向素子４の光学面の反射側には、第１の測定光路ＯＰ１が位置している。測定光Ｌme1は、第１の測定光路ＯＰ１を進行する。第１の測定光路ＯＰ１には、第１の測定ユニット６と、ミラー１３が配置されている。
【００５０】
測定光Ｌme1は、第１の測定ユニット６に入射する。測定光Ｌme1は、結像レンズ６ａに入射した後、対物レンズ６ｂから出射する。対物レンズ６ｂと対物レンズ６ｃとの間には、標本１０が位置している。よって、測定光Ｌme1は、標本１０に照射される。
【００５１】
測定光Ｌme1は、第１の光偏向素子４によって偏向される。その結果、標本１０に照射される光の角度が変化する。
【００５２】
標本１０は、例えば、生細胞である。生細胞は無色透明なので、測定光Ｌme1は、標本１０を透過する。この時、測定光Ｌme1は、標本１０の影響を受ける。その結果、標本１０から散乱光が出射する。
【００５３】
散乱光を含んだ測定光（以下、「測定光Ｌme1’」という）は、対物レンズ６ｃに入射した後、結像レンズ６ｄから出射し、ミラー１３に入射する。測定光Ｌme1’はミラー１３で反射され、第２のビームスプリッタ８に入射する。
【００５４】
第２のビームスプリッタ８では、測定光Ｌme1’の一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。第２のビームスプリッタ８を透過した測定光Ｌme1’は、光検出器９に入射する。
【００５５】
第２の光偏向素子５は、所定のビームスプリッタ１４の透過側に配置されている。測定光Ｌme2は、第２の光偏向素子５に入射する。第２の光偏向素子５の光学面は、ミラー面である。よって、測定光Ｌme2は、第２の光偏向素子５で反射される。
【００５６】
第２の光偏向素子５の光学面の反射側には、第２の測定光路ＯＰ２が位置している。測定光Ｌme2は、第２の測定光路ＯＰ２を進行する。第２の測定光路ＯＰ２には、第２の光偏向素子５と、第２の測定ユニット７が配置されている。
【００５７】
測定光Ｌme2は、第２の測定ユニット７に入射する。測定光Ｌme2は、結像レンズ７ａに入射した後、対物レンズ７ｂから出射する。対物レンズ７ｂと対物レンズ７ｃとの間には、標本１０が位置している。よって、測定光Ｌme2は、標本１０に照射される。
【００５８】
測定光Ｌme2は、第２の光偏向素子５によって偏向される。その結果、標本１０に照射される光の角度が変化する。
【００５９】
測定光Ｌme2は、標本１０を透過する。この時、測定光Ｌme2は、標本１０の影響を受ける。その結果、標本１０から散乱光が出射する。
【００６０】
散乱光を含んだ測定光（以下、「測定光Ｌme2’」という）は、対物レンズ７ｃに入射した後、結像レンズ７ｄから出射し、ビームスプリッタ１２に入射する。ビームスプリッタ１２では、測定光Ｌme2’の一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。ビームスプリッタ１２で反射された測定光Ｌme2’は、第２のビームスプリッタ８に入射する。
【００６１】
第２のビームスプリッタ８では、測定光Ｌme2’の一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。第２のビームスプリッタ８で反射された測定光Ｌme2’は、光検出器９に入射する。
【００６２】
光検出器９には、測定光Ｌme1’、測定光Ｌme2’、及び参照光Ｌrefが入射する。測定光Ｌme1’と参照光Ｌrefとで、第１の干渉縞が形成される。測定光Ｌme2’と参照光Ｌrefとで、第２の干渉縞が形成される。その結果、第１の干渉縞と第２の干渉縞を、検出できる。
【００６３】
ただし、測定光Ｌme1’が光検出器９に入射するときは、測定光Ｌme2’の光検出器９への入射が阻止されていても良い。逆に、測定光Ｌme2’が光検出器９に入射するときは、測定光Ｌme1’の光検出器９への入射が阻止されていても良い。この場合、第１の干渉縞と第２の干渉縞を、別々に検出できる。具体的な阻止方法については、後述する。
【００６４】
第１の干渉縞と第２の干渉縞を解析することで、散乱ポテンシャルを取得できる。散乱ポテンシャルから屈折率が求められる。
【００６５】
データ取得装置１では、第１のビームスプリッタ３の反射側に、共通光路が位置している。共通光路は、第１のビームスプリッタ３と所定のビームスプリッタ１４との間に位置している。共通光路では、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２とが重なっている。
【００６６】
一方、第１のビームスプリッタ３の透過側には、参照光路ＯＰｒのみが位置している。参照光路ＯＰｒでは、第１の測定光路ＯＰ１と重なる光路や、第２の測定光路ＯＰ２と重なる光路は形成されていない。
【００６７】
第１の方向、すなわち、第１のビームスプリッタ３の反射側に、参照光路ＯＰｒが位置していても良い。この場合、第２の方向、すなわち、第１のビームスプリッタ３の透過側に、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２と、が位置する。
【００６８】
第２実施形態のデータ取得装置は、上述の基本構成を備えると共に、所定のビームスプリッタは、参照光路に配置され、第１の光偏向素子は、所定のビームスプリッタを有し、所定のビームスプリッタの透過側に、参照光路が位置し、所定のビームスプリッタの反射側に、第１の測定光路が位置していることが好ましい。
【００６９】
データ取得装置１’では、所定のビームスプリッタ１５は、参照光路ＯＰｒに配置されている。所定のビームスプリッタ１５の反射側に、第１の所定の光路ＯＰ１が位置する。所定のビームスプリッタ１５の透過側に、参照光路ＯＰｒが位置する。
【００７０】
第１の測定光路ＯＰ１には、第１の光偏向素子４と、第１の測定ユニット６と、が配置されている。第１の光偏向素子は、所定のビームスプリッタ１５を有する。第１の光偏向素子４の光学面は、光学膜が形成された光学面である。
【００７１】
第２の測定光路ＯＰ２には、第２の光偏向素子５と、第２の測定ユニット７と、が配置されている。第２の光偏向素子５の光学面は、ミラー面である。
【００７２】
光源２から照明光が出射する。照明光は、第１のビームスプリッタ３に入射する。第１のビームスプリッタ３では、照明光から、透過光と反射光とが生成される。透過光は、第２の方向に進む。反射光は、第１の方向に進む。反射光は、測定光Ｌme2である。
【００７３】
第２の方向、すなわち、第１のビームスプリッタ３の透過側には、参照光路ＯＰｒが位置している。参照光路ＯＰｒには、所定のビームスプリッタ１５が配置されている。透過光は、所定のビームスプリッタ１５に入射する。所定のビームスプリッタ１５は、光学膜が形成された光学面を有する。よって、所定のビームスプリッタ１５で、反射光と透過光とが生成される。反射光は、測定光Ｌme1である。透過光は、参照光Ｌrefである。
【００７４】
所定のビームスプリッタ１５の透過側には、参照光路ＯＰｒが位置している。参照光Ｌrefは、参照光路ＯＰｒを進行する。参照光路ＯＰｒには、ミラー１１とビームスプリッタ１２が配置されている。
【００７５】
所定のビームスプリッタ１５の反射側には、第１の測定光路ＯＰ１が位置している。測定光Ｌme1は、第１の測定光路ＯＰ１を進行する。第１の測定光路ＯＰ１には、第１の測定ユニット６と、ミラー１３が配置されている。
【００７６】
第１の方向、すなわち、第１のビームスプリッタ３の反射側には、第２の測定光路ＯＰ２が位置している。測定光Ｌme2は、第２の測定光路ＯＰ２を進行する。第２の測定光路ＯＰ２には、第２の光偏向素子５と、第２の測定ユニット７が配置されている。
【００７７】
データ取得装置１’では、光検出器９に、測定光Ｌme1’、測定光Ｌme2’、及び参照光Ｌrefが入射する。その結果、第１の干渉縞と第２の干渉縞を、光検出器９で検出できる。
【００７８】
第１の干渉縞と第２の干渉縞を解析することで、散乱ポテンシャルを取得できる。散乱ポテンシャルから屈折率が求められる。
【００７９】
データ取得装置１’では、第１のビームスプリッタ３の透過側に、共通光路が位置している。共通光路は、第１のビームスプリッタ３と所定のビームスプリッタ１５との間に位置している。共通光路では、参照光路ＯＰｒと第１の測定光路ＯＰ１とが重なっている。
【００８０】
一方、第１のビームスプリッタ３の反射側には、第２の測定光路ＯＰ２のみが位置している。第２の測定光路ＯＰ２では、第１の測定光路ＯＰ１と重なる光路や、参照光路ＯＰｒと重なる光路は形成されていない。
【００８１】
第２の方向、すなわち、第１のビームスプリッタ３の透過側に、第２の測定光路ＯＰ２が位置していても良い。この場合、第１の方向、すなわち、第１のビームスプリッタ３の反射側に、第１の測定光路ＯＰ１と、参照光路ＯＰｒと、が位置する。
【００８２】
散乱ポテンシャルの取得について説明する。標本が配置されている空間(以下、「実空間」という)は、距離を単位とする空間である。測定光Ｌme1’と測定光Ｌme2’は、実空間における物理量である。測定光Ｌme1’と測定光Ｌme2’には、散乱光が含まれている。よって、散乱光も実空間における物理量である。
【００８３】
実空間は、フーリエ変換によって、周波数を単位とする空間（以下、「周波数空間」という）に変換される。干渉縞は、周波数空間における情報を表していると見なせる。干渉縞には、実空間における物理量の情報、例えば、散乱光の情報が含まれている。実空間における散乱光は、周波数空間においてエワルト球の球殻と交差する散乱ポテンシャルで表される。
【００８４】
標本の例と散乱ポテンシャルの例を図３に示す。図３（ａ）は標本を示す図、図３（ｂ）は散乱ポテンシャルを示す図である。
【００８５】
標本２０は、無色透明な球２１を有する。球２１の直径は、例えば、直径が１０μｍで、球２１の屈折率は１．３６４である。球２１の周囲は、無色透明な液体で満たされている。液体の屈折率は、例えば、１．３３４である。６個の球２１は一列に並んでいる。
【００８６】
特許文献１の式（３０）を用いて、標本２０の屈折率分布から実空間における散乱ポテンシャルが得られる。この散乱ポテンシャルをフーリエ変換すると、周波数空間における散乱ポテンシャルが得られる。標本２０の物理的情報、例えば、位置、大きさ、屈折率は、全て数値で表すことができる。よって、散乱ポテンシャルは、シミュレーションで得られる。図３（ｂ）に示す散乱ポテンシャルは、シミュレーションによる結果を示している。
【００８７】
周波数空間におけるｆｘ方向は、実空間におけるｘ方向に対応している。周波数空間におけるｆｚ方向は、実空間におけるｚ方向に対応している。図３（ｂ）に示すように、周波数空間における散乱ポテンシャルは、ｆｘ方向とｆｚ方向に分布している。
【００８８】
上述のように、標本２０では散乱光が生じる。散乱光が発生する方向とその振幅は、標本２０に対する測定光の照射角度に依存する。そのため、測定光の照射角度が決まると、各方向に対して特定の振幅の散乱光のみが光検出器９に入射する。すなわち、検出できる散乱光が限られる。
【００８９】
周波数空間における散乱ポテンシャルは、実空間における散乱光に対応している。検出できる散乱光が限られる場合、取得できる散乱ポテンシャルも限られる。図３（ｂ）では、散乱ポテンシャルは、ｆｘ方向とｆｚ方向に分布している。しかしながら、取得できる散乱ポテンシャルは、この一部になる。
【００９０】
取得できる散乱ポテンシャルは、測定光の照射角度に依存する。測定光の照射角度は、周波数空間では、エワルト球の球殻の中心と原点を結ぶ方向で表される。
【００９１】
測定光の向きとエワルト球の球殻の位置の関係を図４に示す。図４（ａ）は測定光の向きを示す図、図４（ｂ）はエワルト球の球殻の位置を示す図である。図４（ｂ）は、図３（ｂ）の中心部を拡大した図である。
【００９２】
図４（ａ）では、測定光２２は、標本２０に対して垂直に照射されている。この場合、エワルト球の球殻の位置は、図４（ｂ）に示すように、曲線２３のようになる。
【００９３】
図４（ｂ）では、曲線２３が、測定光２２の照射角度に対応している。よって、曲線２３と交差する部分の散乱ポテンシャルのみが、実際に取得できる散乱ポテンシャルになる。
【００９４】
図３（ｂ）に示すように、散乱ポテンシャルは、ｆｘ方向とｆｚ方向に分布している。しかしながら、図４（ｂ）に示すように、実際に取得できる散乱ポテンシャルは、曲線２３と交わる部分の散乱ポテンシャルに限られる。取得できる散乱ポテンシャルの数が少ないと、屈折率を高い確度で算出することが困難になる。
【００９５】
取得できる散乱ポテンシャルの数を多くするには、曲線２３を動かせば良い。曲線２３を動かすことで、曲線２３を動かす前の散乱ポテンシャルに加えて、曲線２３を動かした後の散乱ポテンシャルを取得できる。その結果、取得できる散乱ポテンシャルの数を増やせる。
【００９６】
曲線２３の位置は、測定光の照射角度に応じて変化する。よって、測定光の照射角度を変えることで、曲線２３を動かせる。
【００９７】
測定光の向きとエワルト球の球殻の位置の関係を図５に示す。図５（ａ）は測定光の向きを示す図、図５（ｂ）はエワルト球の球殻の位置を示す図である。曲線２３、曲線２５曲線２７は、はエワルト球の球殻を示す曲線である。
【００９８】
図５（ａ）では、標本２０対して、３つの方向から測定光が照射されている様子を示している。照射光２２は、標本２０に対して垂直に照射される測定光を示している。この場合、曲線２３が散乱ポテンシャルと交差する。
【００９９】
測定光２４は、標本２０に対して斜めに照射される光を示している。この場合、曲線２５が散乱ポテンシャルと交差する。測定光２６は、標本２０に対して斜めに照射される光を示している。測定光２６は、照射光２４よりも大きな角度で照射されている。この場合、曲線２７が散乱ポテンシャルと交差する。
【０１００】
測定光の照射角度を、測定光２２の角度から測定光２６の角度まで変えると、エワルト球の球殻は、曲線２３の位置から曲線２７の位置までの間で変化する。取得できる散乱ポテンシャルは、各位置で異なる。よって、測定光の照射角度の可変範囲を広げることで、散乱ポテンシャルの取得範囲を広げられる。
【０１０１】
散乱ポテンシャルの取得範囲と標本の形状の関係を図６に示す。図６（ａ）は、散乱ポテンシャルの取得範囲が狭い場合を示す図、図６（ｂ）は、散乱ポテンシャルの取得範囲が広い場合を示す図、図６（ｃ）は、取得範囲が狭い場合の標本の形状を示す図、図６（ｄ）は、取得範囲が広い場合の標本の形状を示す図である
【０１０２】
図６（ｃ）に示す標本の形状と、図６（ｄ）示す標本の形状は、共に、計算によって得られた形状である。この計算に、散乱ポテンシャルが用いられている。
【０１０３】
図６（ａ）は、測定光の照射方向が１つの方向だけの場合を示している。この場合、エワルト球の球殻を示す曲線は１つしか存在しない。図６（ｂ）は、測定光の照射方向が複数の場合を示している。この場合、エワルト球の球殻を示す曲線は複数存在する。よって、曲線が複数存在する場合は、曲線が１つしか存在しない場合に比べて、より多くの散乱ポテンシャルを取得できる。
【０１０４】
上述のように、標本も液体も無色透明である。ただし、標本の屈折率と液体の屈折率は異なる。よって、屈折率の差が明確になるほど、標本と液体との境界、すなわち、標本の輪郭は明確になる。
【０１０５】
図６（ｃ）と図６（ｄ）との比較から、散乱ポテンシャルを取得できる範囲が広いほど、標本の形状が明確になることが分かる。すなわち、取得できる散乱ポテンシャルの数が多いほど、より正確に屈折率を算出できることが分かる。
【０１０６】
ｘ方向における標本の輪郭は、図６（ｃ）と図６（ｄ）とで同じ程度で明確になっている。しかしながら、ｚ方向における標本の輪郭については、取得できる散乱ポテンシャルの数が多い図６（ｄ）の方が、図６（ｃ）に比べて明確になっている。
【０１０７】
ただし、標本の輪郭が明確になっている図６（ｄ）でも、ｚ方向における標本の輪郭は、ｘ方向における標本の輪郭ほど明確になっていない。
【０１０８】
散乱ポテンシャルと散乱ポテンシャルの取得範囲の関係を図７に示す。図７（ａ）は散乱ポテンシャルを示す図、図７（ｂ）は散乱ポテンシャルの取得範囲を示す図、図７（ｃ）は取得された乱ポテンシャルを示す図である。
【０１０９】
図７（ａ）に示すように、散乱ポテンシャルは、ｆｘ方向とｆｚに分布している。一方、図７（ｂ）に示すように、散乱ポテンシャルの取得範囲も、ｆｘ方向とｆｚ方向に広がっている。
【０１１０】
しかしながら、ｆｚ方向では、ｆｚ軸上及びその近傍（以下、「ｆｚ軸の近傍」という）に、領域３０が存在する。領域３０には、エワルト球の球殻が存在しない。そのため、領域３０では、散乱ポテンシャルが取得できない。領域３０は、散乱ポテンシャルが取得できない範囲を示している。
【０１１１】
このように、ｆｚ方向については、ｆｚ軸の近傍に、散乱ポテンシャルを取得できない領域が存在する。そのため、図７（ｃ）に示すように、ｆｚ軸の近傍では、散乱ポテンシャルが取得できてない。
【０１１２】
第１実施形態のデータ取得装置や第２実施形態のデータ取得装置（以下、「本実施形態のデータ取得装置」という）には、第１の測定光路と第２の測定光路が設けられている。第１の測定光路で標本へ測定光が照射された場合も、第２の測定光路で標本へ測定光が照射された場合も、領域３０が生じる。
【０１１３】
本実施形態のデータ取得装置における散乱ポテンシャルの取得範囲を図８に示す。図８（ａ）は第１の測定光路における散乱ポテンシャルの取得範囲を示す図、図８（ｂ）は第２の測定光路における散乱ポテンシャルの取得範囲を示す図、図８（ｃ）２つの光路で得られる散乱ポテンシャルの取得範囲を示す図である。
【０１１４】
データ取得装置１を用いて説明する。第１の測定光路ＯＰ１では、ｚ方向から標本へ測定光が照射される。そのため、図８（ａ）に示すように、ｆｘ方向に領域３０が位置し、ｆｚ方向に領域３１が位置する。領域３０は、散乱ポテンシャルが取得できる範囲である。領域３１は、散乱ポテンシャルが取得できない範囲である。
【０１１５】
第２の測定光路ＯＰ２は、第１の測定光路ＯＰ１に対して交差している。第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２が直交している場合、第２の測定光路ＯＰ２では、ｘ方向から標本へ測定光が照射される。そのため、図８（ｂ）に示すように、ｆｘ方向に領域３２が位置し、ｆｚ方向に領域３３が位置する。領域３２は、散乱ポテンシャルが取得できない範囲である。領域３３は、散乱ポテンシャルが取得できる範囲である。
【０１１６】
図８（ｃ）は、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２とで得られる散乱ポテンシャルの取得範囲を示す図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）と図８（ｂ）とを重ね合わせた図である。
【０１１７】
領域３１は、第１の測定光路ＯＰ１では、散乱ポテンシャルが取得できない範囲である。しかしながら、図８（ｃ）に示すように、第１の測定光路ＯＰ１における領域３１には、第２の測定光路ＯＰ２における領域３３が位置している。よって、第１の測定光路ＯＰ１では取得できなかった散乱ポテンシャルを、第２の測定光路ＯＰ２で取得できる。
【０１１８】
散乱ポテンシャルの取得範囲と標本の形状の関係を図９に示す。図９（ａ）は、１つの測定光路における散乱ポテンシャルの取得範囲を示す図、図９（ｂ）は、２つの測定光路における散乱ポテンシャルの取得範囲を示す図、図９（ｃ）は、１つの測定光路による標本の形状を示す図、図９（ｄ）は、２つの測定光路による標本の形状を示す図である
【０１１９】
図９（ｃ）に示す標本の形状と、図９（ｄ）示す標本の形状は、共に、計算によって得られた形状である。この計算に、散乱ポテンシャルが用いられている。
【０１２０】
図９（ａ）は、第１の測定光路ＯＰ１のみを用いた場合の散乱ポテンシャルの取得範囲を示している。この場合、散乱ポテンシャルの取得範囲は、主にｆｘ方向に広がっている。
【０１２１】
図９（ｂ）は、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２を用いた場合の散乱ポテンシャルの取得範囲を示している。この場合、散乱ポテンシャルの取得範囲は、ｆｘ方向に加えて、ｆｚ軸の近傍にも広がっている。よって、測定光路を２つ用いた場合は、測定光路を１つしか用いない場合に比べて、散乱ポテンシャルが取得できない範囲を減らすことができる。
【０１２２】
図９（ｃ）と図９（ｄ）との比較から、散乱ポテンシャルが取得できない範囲が少ないほど、標本の形状が明確になることが分かる。特に、ｚ方向における標本の輪郭については、図９（ｄ）の方が、図９（ｃ）に比べて明確になっている。このように、散乱ポテンシャルが取得できない範囲が少ないほど、より正確に屈折率を算出できることが分かる。
【０１２３】
本実施形態のデータ取得装置では、散乱ポテンシャルが取得できない範囲が少ない。よって、本実施形態のデータ取得装置によれば、正確に屈折率を算出できる。そのため、例えば、無色透明な標本であっても、標本の輪郭を明確にできる。その結果、標本形状を正確に把握できる。
【０１２４】
干渉島の検出について説明する。第１の干渉縞と第２の干渉縞を別々に検出するには、測定光Ｌme1’と測定光Ｌme2’の光検出器９への同時入射を阻止すれば良い。以下、２つの測定光の同時入射を阻止する構成について説明する。
【０１２５】
本実施形態のデータ取得装置の実施例１を図１０に示す。データ取得装置１と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。
【０１２６】
図１０（ａ）は、一方の測定光の光検出器への入射が阻止されている状態を示す図である。図１０（ｂ）は、他方の測定光の光検出器への入射が阻止されている状態を示す図である。データ取得装置１’と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。また、構成要素は簡略に描かれている。
【０１２７】
データ取得装置４０は、ミラー４１と、ビームスプリッタ４２と、を有する。ミラー４１は第１の測定光路ＯＰ１の近傍に配置されている。ビームスプリッタ４２は、第２の測定光路ＯＰ２と参照光路ＯＰｒとが交差する点の近傍に配置されている。
【０１２８】
ミラー４１とビームスプリッタ４２は、共に移動する。ミラー４１を移動させることで、ミラー４１は、第１の測定光路ＯＰ１上に位置するか、又は第１の測定光路ＯＰ１の外側に位置する。ビームスプリッタ４２を移動させることで、ビームスプリッタ４２は、第２の測定光路ＯＰ２上に位置するか、又は第２の測定光路ＯＰ２の外側に位置する。
【０１２９】
図１０（ａ）では、ミラー４１が第１の測定光路ＯＰ１上に位置し、ビームスプリッタ４２は第２の測定光路ＯＰ２の外側に位置している。この場合、測定光Ｌme1’は、ミラー４１で反射される。よって、測定光Ｌme1’は光検出器９に入射する。
【０１３０】
一方、測定光Ｌme2’は、第２のビームスプリッタ８に向かって反射されない。よって、測定光Ｌme2’は光検出器９に入射しない。その結果、第１の干渉縞だけを検出できる。
【０１３１】
図１０（ｂ）では、ミラー４１が第１の測定光路ＯＰ１の外側に位置し、ビームスプリッタ４２は第２の測定光路ＯＰ２上に位置している。この場合、測定光Ｌme1’は、第２のビームスプリッタ８に向かって反射されない。よって、測定光Ｌme1’は光検出器９に入射しない。
【０１３２】
一方、測定光Ｌme2’は、ビームスプリッタ４２に入射する。ビームスプリッタ４２は、光学膜が形成された光学面を有する。光学膜によって、入射した光から、透過側に進む光と反射側に進む光とが生成される。
【０１３３】
ビームスプリッタ４２では、測定光Ｌme2’の一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。よって、測定光Ｌme2’は、光検出器９に入射する。
【０１３４】
本実施形態のデータ取得装置の実施例２を図１１に示す。データ取得装置１と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。
【０１３５】
図１１（ａ）は、一方の測定光の光検出器への入射が阻止されている状態を示す図である。図１１（ｂ）は、他方の測定光の光検出器への入射が阻止されている状態を示す図である。データ取得装置１’と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。
【０１３６】
データ取得装置５０は、遮光部材５１と、遮光部材５２と、を有する。遮光部材５１は、第１の測定光路ＯＰ１の近傍に配置されている。遮光部材５１遮光部材５２は、第２の測定光路ＯＰ２の近傍に配置されている。
【０１３７】
遮光部材５１と遮光部材５２は、共に移動する。遮光部材５１を移動させることで、遮光部材５１は、第１の測定光路ＯＰ１上に位置するか、又は第１の測定光路ＯＰ１の外側に位置する。遮光部材５２を移動させることで、遮光部材５２は、第２の測定光路ＯＰ２上に位置するか、又は第２の測定光路ＯＰ２の外側に位置する。
【０１３８】
図１１（ａ）では、遮光部材５１は第１の測定光路ＯＰ１の外側に位置し、遮光部材５２は第２の測定光路ＯＰ２上に位置している。この場合、測定光Ｌme1は遮光部材５１で遮光されないので、測定光Ｌme1’は光検出器９に入射する。一方、測定光Ｌme2は遮光部材５２で遮光されるので、測定光Ｌme2’は光検出器９に入射しない。その結果、第１の干渉縞だけを検出できる。
【０１３９】
図１１（ｂ）では、遮光部材５１は第１の測定光路ＯＰ１上に位置し、遮光部材５２は第２の測定光路ＯＰ２の外側に位置している。この場合、測定光Ｌme1は遮光部材５１で遮光されるので、測定光Ｌme1’は光検出器９に入射しない。一方、測定光Ｌme2は遮光部材５２で遮光されないので、測定光Ｌme2’は光検出器９に入射する。その結果、第２の干渉縞だけを検出できる。
【０１４０】
本実施形態のデータ取得装置の実施例３を図１２に示す。データ取得装置１と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。
【０１４１】
データ取得装置６０は、ビームスプリッタ６１と、ビームスプリッタ６２と、光検出器６３と、を有する。ビームスプリッタ６１は、第１のビームスプリッタ３とミラー１１との間に配置されている。ビームスプリッタ６２と光検出器６３は、第２の測定光路ＯＰ２上に配置されている。
【０１４２】
ビームスプリッタ６１は、光学膜が形成された光学面を有する。光学膜によって、入射した光から、透過側に進む光と反射側に進む光とが生成される。データ取得装置６０では、ビームスプリッタ６１の反射側とビームスプリッタ６１の透過側の各々に、参照光路ＯＰｒが位置する。
【０１４３】
ビームスプリッタ６１で反射された参照光Ｌrefは、ビームスプリッタ６２に入射する。ビームスプリッタ６２は、光学膜が形成された光学面を有する。光学膜によって、入射した光から、透過側に進む光と反射側に進む光とが生成される。
【０１４４】
ビームスプリッタ６２では、参照光Ｌrefの一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。ビームスプリッタ６２で反射された参照光Ｌrefは、光検出器６３に入射する。
【０１４５】
測定光Ｌme2’は、ビームスプリッタ６２に入射する。ビームスプリッタ６２では、測定光Ｌme2’の一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。ビームスプリッタ６２を透過した測定光Ｌme2’は、光検出器６３に入射する。
【０１４６】
光検出器９には、測定光Ｌme1’と参照光Ｌrefが入射する。よって、光検出器９では、第１の干渉縞が生成される。光検出器６３には、測定光Ｌme2’と参照光Ｌrefが入射する。よって、光検出器６２では、第２の干渉縞が生成される。
【０１４７】
データ取得装置６０では、データ取得装置４０やデータ取得装置５０と同じように、第１の干渉縞と第２の干渉縞を、別々に検出できる。しかしながら、データ取得装置４０やデータ取得装置５０では、第１の干渉縞と第２の干渉縞の検出には、時間差を伴う。これに対して、データ取得装置６０では、１の干渉縞と第２の干渉縞を同時に検出できる。
【０１４８】
光偏向素子について説明する。本実施形態のデータ取得装置では、第１の光偏向素子４と第２の光偏向素子５に、例えば、ガルバノメータースキャナ、ポリゴンスキャナー、又は音響光学偏向素子（ＡＯＤ）を使用できる。
【０１４９】
ガルバノメータースキャナの大きさや音響光学偏向素子の大きさは、ポリゴンスキャナーの大きさに比べて小さい。よって、ガルバノメータースキャナや音響光学偏向素子を使用すると、データ取得装置を小型にできる。
【０１５０】
ガルバノメータースキャナでは、大きな偏向角が得られる。ただし、高速で光を偏向することは難しい。また、光の偏向は、ミラーだけでなく、ハーフミラーでもできる。よって、データ取得装置１とデータ取得装置１’のどちらでも、ガルバノメータースキャナを使用できる。
【０１５１】
ポリゴンスキャナーでは、大きな偏向角が得られ、また、高速で光を偏向できる。光の偏向はミラーで行われる。よって、データ取得装置１’では、第１の光偏向素子１５にポリゴンスキャナーを使用できない。
【０１５２】
音響光学偏向素子（ＡＯＤ）では、高速で光を偏向できる。ただし、偏向角が小さい。データ取得装置１で音響光学偏向素子を使用する場合は、第１の光偏向素子４の位置と第２の光偏向素子５の位置に、各々、固定ミラーを配置する。そして、固定ミラーと第１の測定ユニット６との間と、固定ミラーと第２の測定ユニット７との間に、音響光学偏向素子を配置すれば良い。データ取得装置１’でも、同様にすれば良い。
【０１５３】
本実施形態のデータ取得装置では、第１の光偏向素子の光学面と第２の光偏向素子の光学面は、各々、第１の測定光路と第２の測定光路との交点と共役であり、第１の光偏向素子と第２の光偏向素子は、各々、ガルバノメータースキャナであることが好ましい。
【０１５４】
第１の光偏向素子４の光学面は、交点Ｐと共役になっている。第１の光偏向素子４では、光学面で測定光Ｌme1が偏向される。光学面が交点Ｐと共役になっている場合、標本１０に照射される測定光Ｌme1の角度が変化しても、測定光Ｌme1の中心光線は常に交点Ｐを通過する。その結果、図５（ｂ）に示すように、ｆｘ軸とｆｚ軸の交点を中心として、エワルト球の球殻の向きを変えられる。
【０１５５】
第２の光偏向素子５の光学面も、交点Ｐと共役になっている。第２の光偏向素子５では、光学面で測定光Ｌme2が偏向される。光学面が交点Ｐと共役になっている場合、標本１０に照射される測定光Ｌme2の角度が変化しても、測定光Ｌme2の中心光線は常に交点Ｐを通過する。
【０１５６】
この場合の散乱ポテンシャルの取得範囲は、ｆｚ軸の左右で対称になる。よって、屈折率を算出したときに、ｘ軸方向における屈折率分布の偏りを小さくすることができる。
【０１５７】
第１の光偏向素子４と第２の光偏向素子５の各々には、ガルバノメータースキャナを用いると良い。このようにすることで、データ取得装置を小型にできる。また、ガルバノメータースキャナは、データ取得装置１とデータ取得装置１’のどちらにも使用できる。よって、第１の測定光路ＯＰ１、第２の測定光路ＯＰ２、及び参照光路ＯＰｒのレイアウトを行う際の自由度を高められる。
【０１５８】
本実施形態のデータ取得装置では、第３の光偏向素子と、第４の光偏向素子と、を有し、第３の光偏向素子は、第１の測定ユニットと光検出器との間に配置され、第４の光偏向素子は、第２の測定ユニットと光検出器との間に配置され、第３の光偏向素子の光学面と第４の光偏向素子の光学面は、各々、第１の測定光路と第２の測定光路との交点と共役であり、第３の光偏向素子と第４の光偏向素子は、各々、ガルバノメータースキャナであることが好ましい。
【０１５９】
本実施形態のデータ取得装置の実施例４を図１３に示す。データ取得装置１’と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。
【０１６０】
データ取得装置７０は、第３の光偏向素子７１と、第４の光偏向素子７２と、を有する。第３の光偏向素子７１は、第１の測定ユニット６と光検出器９との間に配置されている。第４の光偏向素子７２は、第２の測定ユニット７と光検出器９との間に配置されている。
【０１６１】
図示は省略するが、データ取得装置７０には、例えば、上述の遮光部材５１と遮光部材５２とが配置されている。よって、データ取得装置７０では、第１の干渉縞と第２の干渉縞を、別々に検出できる。
【０１６２】
第１の測定ユニット６から出射した測定光Ｌme1’は、第３の光偏向素子７１で反射され、ビームスプリッタ７３に入射する。第２の測定ユニット７から出射した測定光Ｌme2’は、第４の光偏向素子７２で反射され、ビームスプリッタ７３に入射する。
【０１６３】
ビームスプリッタ７３は、光学膜が形成された光学面を有する。光学膜によって、入射した光から、透過側に進む光と反射側に進む光とが生成される。
【０１６４】
ビームスプリッタ７３では、測定光Ｌme1’の一部と測定光Ｌme2’の一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。ビームスプリッタ７３を透過した測定光Ｌme1’とビームスプリッタ７３で反射された測定光Ｌme2’は、光検出器９に入射する。
【０１６５】
第３の光偏向素子７１の光学面は、交点Ｐと共役になっている。上述のように、交点Ｐは、第１の光偏向素子４の光学面と共役になっている。よって、第３の光偏向素子７１の光学面は、第１の光偏向素子４の光学面と共役になっている。
【０１６６】
第３の光偏向素子７１で光が偏向されないとする。この場合、第１の光偏向素子４で測定光Ｌme1が偏向されているので、第３の光偏向素子７１から出射する測定光Ｌme1’の出射角が変化する。その結果、光検出器９における測定光Ｌme1’の位置が変化する。
【０１６７】
測定光Ｌme1’の位置が変化しても第１の干渉縞を検出するには、参照光Ｌrefの光束径を大きくする必要がある。参照光Ｌrefの光束径が大きくなると、光検出器９の受光面も広くする必要がある。
【０１６８】
これに対して、第３の光偏向素子７１で光が偏向されると、第１の光偏向素子４における光の偏向を、第３の光偏向素子７１の偏向で相殺できる。この場合、第３の光偏向素子７１から出射する測定光Ｌme1’の出射角は変化しない。その結果、光検出器９における測定光Ｌme1’の位置は変化しない。
【０１６９】
測定光Ｌme1’の位置は変化しないので、参照光Ｌrefの光束径を大きくしなくても、第１の干渉縞を検出できる。参照光Ｌrefの光束径が大きくならないので、光検出器９の受光面を広くする必要がない。
【０１７０】
第４の光偏向素子７２の光学面は、交点Ｐと共役になっている。上述のように、交点Ｐは、第２の光偏向素子５の光学面と共役になっている。よって、第４の光偏向素子７２の光学面は、第２の光偏向素子５の光学面と共役になっている。
【０１７１】
よって、第２の光偏向素子５における光の偏向を、第４の光偏向素子７２の偏向で相殺できる。この場合、第４の光偏向素子７２から出射する測定光Ｌme2’の出射角は変化しない。その結果、光検出器９における測定光Ｌme2’の位置は変化しない。
【０１７２】
測定光Ｌme2’の位置は変化しないので、参照光Ｌrefの光束径を大きくしなくても、第２の干渉縞を検出できる。参照光Ｌrefの光束径が大きくならないので、光検出器９の受光面を広くする必要がない。
【０１７３】
データ取得装置７０では、第２のビームスプリッタ８から光検出器９までの間で、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２は、各々、参照光路ＯＰｒに対して平行に位置している。また、第２のビームスプリッタ８から光検出器９までの間で、第１の測定光路ＯＰ１、第２の測定光路ＯＰ２、及び参照光路ＯＰｒは、重なっている。よって、光検出器９を小型にできる。
【０１７４】
本実施形態のデータ取得装置の実施例５を図１４に示す。データ取得装置７０と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。
【０１７５】
データ取得装置８０は、ミラー８１を有する。ミラー８１は、第４の光偏向素子７２と光検出器９との間に配置されている。
【０１７６】
第１の測定光路ＯＰ１では、第１の測定ユニット６から光検出器９までの間に、第３の光偏向素子７１の光学面が位置している。第３の光偏向素子７１の光学面は、ミラー面である。ミラー面で反射された測定光Ｌme1’は、光検出器９に入射する。
【０１７７】
第２の測定光路ＯＰ２では、第２の測定ユニット７から光検出器９までの間に、第４の光偏向素子７２の光学面とミラー８１が位置している。第４の光偏向素子７２の光学面は、ミラー面である。ミラー面で反射された測定光Ｌme2’は、ミラー８１で反射され後、検出器９に入射する。
【０１７８】
データ取得装置８０では、第２のビームスプリッタ８から光検出器９までの間で、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２は、各々、参照光路ＯＰｒに対して非平行に位置している。これに対して、データ取得装置７０では、第２のビームスプリッタ８から光検出器９までの間で、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２は、各々、参照光路ＯＰｒに対して平行に位置している。
【０１７９】
よって、データ取得装置８０で検出される第１の干渉縞と第２の干渉縞は、データ取得装置７０で検出される第１の干渉縞と第２の干渉縞と異なる。しかしながら、屈折率を算出する際に、適切な干渉縞の解析方法を用いることで、データ取得装置８０で検出された干渉縞とデータ取得装置７０で検出された干渉縞のどちらを用いても、屈折率を高い確度で算出できる。
【０１８０】
図示は省略するが、データ取得装置８０には、例えば、上述の遮光部材５１と遮光部材５２とが配置されている。よって、データ取得装置８０では、第１の干渉縞と第２の干渉縞を、別々に検出できる。
【０１８１】
第１の干渉縞と第２の干渉縞を同時に検出しても良い。データ取得装置８０では、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２は、各々、参照光路ＯＰｒと交差している。また、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２は、参照光路ＯＰｒを間に挟んでいる。よって、第１の干渉縞は、第２の干渉縞と異なる。
【０１８２】
この場合、第１の干渉縞と第２の干渉縞が重なって検出されていても、適切な干渉縞の解析方法を用いることで、第１の干渉縞と第２の干渉縞とを分離できる。よって、データ取得装置８０では、第１の干渉縞と第２の干渉縞を同時に検出しても良い。
【０１８３】
本実施形態のデータ取得装置では、第２のビームスプリッタから光検出器までの間で、第１の測定光路と第２の測定光路は、各々、参照光路に対して平行に位置していることが好ましい。
【０１８４】
本実施形態のデータ取得装置の実施例６を図１５に示す。データ取得装置７０と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。
【０１８５】
データ取得装置９０は、ビームエキスパンダー９１と、ミラー９４と、を有する。ビームエキスパンダー９１は、レンズ９２と、レンズ９３と、を有する。ビームエキスパンダー９１は、ミラー１１と第２のビームスプリッタ８との間に配置されている。
【０１８６】
ビームエキスパンダー９１では、ビームエキスパンダー９１に入射した参照光Ｌrefの光束径が拡大される。径が拡大された参照光（以下、「参照光Ｌref’」という）は、第２のビームスプリッタ８に入射する。
【０１８７】
データ取得装置９０では、第２のビームスプリッタ８から光検出器９までの間で、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２は、各々、参照光路ＯＰｒに対して平行に位置している。
【０１８８】
ただし、データ取得装置９０では、ミラー９４は、第３の光偏向素子７１と第２のビームスプリッタ８との値に位置していない。そのため、第２のビームスプリッタ８から光検出器９までの間で、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２は、並列に位置している。
【０１８９】
この場合、第２のビームスプリッタ８では、測定光Ｌme1’と測定光Ｌme2’が、異なる場所を通過する。しかしながら、参照光Ｌref’の光束径は、測定光Ｌme1’と測定光Ｌme2’を含む程度に、大きく拡大されている。
【０１９０】
よって、測定光Ｌme1’と参照光Ｌref’とで第１の干渉縞が形成され、測定光Ｌme2’と参照光Ｌref’とで第２の干渉縞が形成される。その結果、第１の干渉縞と第２の干渉縞を検出できる。
【０１９１】
測定光Ｌme1’と測定光Ｌme2’が離れているため、第１の干渉縞は、第２の干渉縞から離れた場所に形成される。データ取得装置９０では、第１の干渉縞と第２の干渉縞を、同時に、且つ、別々に検出できる。
【０１９２】
本実施形態のデータ取得装置では、光源とは別の光源を有し、別の光源から出射する光の波長帯域は、光源から出射する光の波長帯域と異なることが好ましい。
【０１９３】
本実施形態のデータ取得装置の実施例７を図１６に示す。データ取得装置９０と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。
【０１９４】
データ取得装置１００は、光源１０１と、光源１０２と、を有する。例えば、光源２から、波長帯域Δλ１の光が出射される。光源１０１から、波長帯域Δλ２の光が出射される。光源１０２から、波長帯域Δλ３の光が出射される。
【０１９５】
波長帯域Δλ１の少なくとも一部の波長は、波長帯域Δλ２には含まれていない。波長帯域Δλ２の少なくとも一部の波長は、波長帯域Δλ３には含まれていない。波長帯域Δλ３の少なくとも一部の波長は、波長帯域Δλ１には含まれていない。
【０１９６】
データ取得装置１００では、第１の干渉縞について、干渉縞Δλ１、干渉縞Δλ２、及び干渉縞Δλ３が検出される。第２の干渉縞についても、第１の干渉縞と同様に、干渉縞Δλ１、干渉縞Δλ２、及び干渉縞Δλ３が検出される。
【０１９７】
干渉縞Δλ１は波長帯域Δλ１での干渉縞、干渉縞Δλ２は波長帯域Δλ２での干渉縞、干渉縞Δλ３は波長帯域Δλ３での干渉縞である。
【０１９８】
光検出器９は、例えば、微小な受光部を複数有する。複数の受光部は、２次元配列されている。光検出器９には、カラーフィルタが配置されていても良い。カラーフィルタは、微小なフィルタ部を複数有する。フィルタ部と受光部が一対一で対応している。
【０１９９】
複数のフィルタ部は、例えば、波長帯域Δλ１の光を透過するフィルタ、波長帯域Δλ２の光を透過するフィルタ、波長帯域Δλ３の光を透過するフィルタを有する。各色のフィルタは、市松模様に配置されている。
【０２００】
光検出器９にカラーフィルタが配置されている場合、干渉縞Δλ１、干渉縞Δλ２、及び干渉縞Δλ３を同時に検出できる。
【０２０１】
光検出器９にカラーフィルタが配置されていない場合、例えば、最初に、光源２から出射した光を用いて干渉縞Δλ１を検出し、次に、光源１０１から出射した光を用いて干渉縞Δλ２を検出し、最後に、光源１０２から出射した光を用いて干渉縞Δλ３を検出すれば良い。
【０２０２】
データ取得装置１００では、各波長帯域における屈折率を算出できる。第１実施形態のデータ取得装置、第２実施形態のデータ取得装置、及び実施例１〜７のデータ取得装置でも、複数の光源を使用できる。また、光源の数は３つに限られない。
【０２０３】
本実施形態のデータ取得装置では、第１の測定光路を進行する光、第２の測定光路を進行する光、及び参照光路を進行する光が、同時に光検出器で検出されることが好ましい。
【０２０４】
第１の干渉縞と第２の干渉縞を、同時に検出できる。よって、データの取得時間の短縮が可能になる。
【０２０５】
本実施形態のデータ取得装置では、第１の偏光素子と、第２の偏光素子と、第３の偏光素子と、を有し、第１の偏光素子は、第１の測定光路に配置され、第２の偏光素子は、第２の測定光路に配置され、第３の偏光素子は、参照光路に配置され、第１の偏光素子の偏光方向と、第２の偏光素子の偏光方向は異なり、第３の偏光素子の偏向方向は、第１の偏光素子の偏光方向と第２の偏光素子の偏光方向の両方と異なることが好ましい。
【０２０６】
本実施形態のデータ取得装置の実施例８を図１７に示す。データ取得装置８０と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。
【０２０７】
データ取得装置１１０は、光源１１１と、偏光素子１１２と、偏光素子１１３と、を有する。光源１１１は直線偏光の光を出射する。偏光素子１１２は、第１の測定光路ＯＰ１に配置されている。偏光素子１１３は、第２の測定光路ＯＰ２に配置されている。
【０２０８】
偏光素子１１２から出射する光の偏光方向は、光源１１１から出射した光の偏光方向に対して、例えば、＋４５度回転している。偏光素子１１３から出射する光の偏光方向は、光源１１１から出射した光の偏光方向に対して、例えば、−４５度回転している。よって、偏光素子１１３から出射する光の偏光方向は、偏光素子１１２から出射する光の偏光方向と直交している。
【０２０９】
偏光素子１１２から出射する光は、測定光Ｌme1である。偏光素子１１３から出射する光は、測定光Ｌme2である。測定光Ｌme1をＳ偏光の光とすると、測定光Ｌme2はＰ偏光の光になる。
【０２１０】
参照光Ｌrefは、光源１１１から出射した直線偏光である。この場合、参照光Ｌrefの直線偏光は、Ｓ偏光の成分とＰ偏光の成分とに分けることができる。その結果、測定光Ｌme1’と参照光Ｌrefとで第１の干渉縞が生成され、測定光Ｌme2’と参照光Ｌrefとで第２の干渉縞が生成される。
【０２１１】
データ取得装置１１０では、第１の干渉縞と第２の干渉縞を、同時に検出できる。よって、データの取得時間の短縮が可能になる。
【０２１２】
本実施形態のデータ取得装置では、第１の光偏向素子と第２の光偏向素子は、各々、光学面を有し、第１の光偏向素子の光学面と第２の光偏向素子の光学面の少なくとも一方に、光学膜が形成されていることが好ましい。
【０２１３】
図１に示すように、参照光路ＯＰｒと第１の測定光路ＯＰ１とが共通になる箇所が形成される。よって、装置を小型にできる。
【０２１４】
本実施形態のデータ取得装置では、光源と光検出器との間に、第３の測定光路が位置し、第３の測定光路は、第３の所定の光路を有し、第３の所定の光路は、第１の測定光路と第２の測定光路の両方と交差するが好ましい。
【０２１５】
本実施形態のデータ取得装置の実施例９を図１８に示す。データ取得装置７０と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。
【０２１６】
データ取得装置１２０では、光源２と光検出器９との間に、第３の測定光路ＯＰ３が位置し、第３の測定光路ＯＰ３は、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２の両方と交差する。
【０２１７】
光源２とミラー１１との間には、ビームスプリッタ１２１と、ビームスプリッタ１２２と、ビームスプリッタ１２３と、ミラー１２４と、が配置されている。ビームスプリッタ１２１、ビームスプリッタ１２２、及びビームスプリッタ１２３は、各々、光学膜が形成された光学面を有する。光学膜によって、入射した光から、透過側に進む光と反射側に進む光とが生成される。
【０２１８】
光源２から出射した光の一部は、ビームスプリッタ１２１、ビームスプリッタ１２２、及びビームスプリッタ１２３を透過する。ビームスプリッタ１２３の透過側に、参照光路ＯＰｒが位置する。ビームスプリッタ１２３を透過した光は、参照光Ｌrefである。
【０２１９】
参照光Ｌrefは、ミラー１２４とミラー１１で反射された後、第２のビームスプリッタ８に入射する。第２のビームスプリッタ８では、参照光Ｌrefの一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。第２のビームスプリッタ８で反射された参照光Ｌrefは、光検出器９に入射する。
【０２２０】
光源２から出射した光の一部は、ビームスプリッタ１２１で反射される。ビームスプリッタ１２１の反射側には、第２の測定光路ＯＰ２が位置している。第２の測定光路ＯＰ２には、ミラー１２５、ミラー１２６、ミラー１２７が配置されている。
【０２２１】
ビームスプリッタ１２１で反射された光は、測定光Ｌme2である。測定光Ｌme2はミラー１２５で反射され、第２の光偏向素子５に入射する。測定光Ｌme2は、第２の光偏向素子５で反射されて、第２の測定ユニット７に入射する。
【０２２２】
第２の測定ユニット７から、測定光Ｌme2’が出射する。測定光Ｌme2’は第４の光偏向素子７２、ミラー１２６、及びミラー１２７で反射される。ミラー１２７で反射された測定光Ｌme2’は、ビームスプリッタ７３に入射する。
【０２２３】
ビームスプリッタ１２１を透過した光の一部は、ビームスプリッタ１２２で反射される。ビームスプリッタ１２２の反射側には、第１の測定光路ＯＰ１が位置している。第１の測定光路ＯＰ１には、ミラー１２８が配置されている。
【０２２４】
ビームスプリッタ１２２で反射された光は、測定光Ｌme1である。測定光Ｌme1は、第１の光偏向素子４に入射する。測定光Ｌme1は、第１の光偏向素子４で反射されて、第１の測定ユニット６に入射する。
【０２２５】
第１の測定ユニット６から、測定光Ｌme1’が出射する。測定光Ｌme1’は第３の光偏向素子７１とミラー１２８で反射される。ミラー１２８で反射された測定光Ｌme1’は、ビームスプリッタ７３に入射する。
【０２２６】
ビームスプリッタ７３では、測定光Ｌme1’の一部と測定光Ｌme2’の一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。ビームスプリッタ７３で反射された測定光Ｌme1’とビームスプリッタ７３を透過した測定光Ｌme2’は、ビームスプリッタ１２９に入射する。
【０２２７】
ビームスプリッタ１２９は、光学膜が形成された光学面を有する。光学膜によって、入射した光から、透過側に進む光と反射側に進む光とが生成される。ビームスプリッタ１２９では、測定光Ｌme1’と測定光Ｌme2’の一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。
【０２２８】
ビームスプリッタ１２９を透過した測定光Ｌme1’と測定光Ｌme2’は、第２のビームスプリッタ８に入射する。
【０２２９】
ビームスプリッタ１２２を透過した光の一部は、ビームスプリッタ１２３で反射される。ビームスプリッタ１２３の反射側には、第３の測定光路ＯＰ３が位置している。第３の測定光路ＯＰ３には、第５の光偏向素子１３０と、第３の測定ユニット１３１と、第６の光偏向素子１３２と、ミラー１３３と、が配置されている。
【０２３０】
第３の測定ユニット１３１は、第３の照明光学系と、第３の検出光学系と、を有する。第３の照明光学系は、結像レンズ１３１ａと、対物レンズ１３１ｂと、を有する。第３の検出光学系は、対物レンズ１３１ｃと、結像レンズ１３１ｄと、を有する。
【０２３１】
第３の測定光路ＯＰ３は、第１の測定光路ＯＰ１と第２の光路ＯＰ２の両方と交差している。第１の測定光路ＯＰ１、第２の測定光路ＯＰ２、及び第３の測定光路ＯＰ３の交点には、標本１０が位置している。３の測定ユニット１３１では、交点を挟んで、第３の照明光学系と第３の検出光学系が対向している。
【０２３２】
ビームスプリッタ１２３で反射された光は、測定光Ｌme3である。測定光Ｌme3は、第５の光偏向素子１３０に入射する。測定光Ｌme3は、第５の光偏向素子１３０で反射されて、第３の測定ユニット１３１に入射する。
【０２３３】
第３の測定ユニット１３１から、測定光Ｌme3’が出射する。測定光Ｌme3’は第６の光偏向素子１３２、ミラー１３３で反射される。ミラー１３３で反射された測定光Ｌme3’は、ビームスプリッタ１２９に入射する。
【０２３４】
ビームスプリッタ１２９では、測定光Ｌme3’の一部が光学膜で反射され、残りが光学膜を透過する。ビームスプリッタ１２９で反射された測定光Ｌme3’は、第２のビームスプリッタ８に入射する。
【０２３５】
第２のビームスプリッタ８には、測定光Ｌme1’、測定光Ｌme2’、測定光Ｌme3’、及び参照光Ｌrefする。これらの光の一部が、第２のビームスプリッタ８から出射する。第２のビームスプリッタ８から出射した光は、光検出器９に入射する。
【０２３６】
光検出器９には、測定光Ｌme1’、測定光Ｌme2’、 測定光Ｌme3’、及び参照光Ｌrefが入射する。その結果、第１の干渉縞、第２の干渉縞、及び第３の干渉縞を、検出できる。第３の干渉縞は、測定光Ｌme3’と参照光Ｌrefとで形成される干渉縞である。
【０２３７】
データ取得装置１２０では、ｆｘ軸上の散乱ポテンシャル、ｆｙ軸上の散乱ポテンシャル、及びｆｚ軸上の散乱ポテンシャルを取得できる。その結果、屈折率をより高い確度で算出できる。
【０２３８】
本実施形態のデータ取得装置では、第１の測定ユニットと第２の測定ユニットの少なくとも一方は、標本を保持する容器を含むことが好ましい。
【０２３９】
標本を保持する容器を図１９に示す。図１９（ａ）は、容器の第１例を示す図、図１９（ｂ）は、容器の第２例を示す図である。
【０２４０】
第１例では、容器１４０の形状は円柱である。第２例では、容器１４１の形状は四角柱である。容器の形状は、他の形状でも良い。
【０２４１】
測定ユニットと標本を保持する容器の関係を図２０に示す。図２０（ａ）は上面図、図２０（ｂ）は側面図である。
【０２４２】
標本を保持する容器の形状を四角柱にすると、測定ユニットでの容器の保持が容易になる。図２０（ａ）では、第１の測定ユニット６と第２の測定ユニット７とで、容器１４１を保持している。容器１４１の形状は四角柱なので、容器１４１を容易に保持できる。
【０２４３】
容器１４１は、対物レンズ６ｂと対物レンズ６ｃとで挟まれている。また、容器１４１は、対物レンズ７ｂと対物レンズ７ｃとで挟まれている。容器１４１は、対物レンズ６ｂ、対物レンズ６ｃ、対物レンズ７ｂ、及び対物レンズ７ｃで保持されている。
【０２４４】
第１の測定ユニット６だけで容器１４１を保持しても良い。又は、第２の測定ユニット７だけで容器１４１を保持しても良い。第３の測定ユニット１３１が配置されている場合は、第３の測定ユニット１３１だけで容器１４１を保持しても良い。
【０２４５】
本実施形態のデータ取得装置では、第１の測定ユニットと第２の測定ユニットは、各々、一対の対物レンズを有し、一対の対物レンズは、照明側対物レンズと、結像側対物レンズと、からなり、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
π／２＜ｓｉｎ−１ＮＡ1＋ｓｉｎ−１ＮＡ2      （１）
ここで、
ＮＡ1は、照明側対物レンズの開口数、
ＮＡ2は、結像側対物レンズの開口数、
である。
【０２４６】
条件式（２）を満足する場合、第１の測定ユニットにおける光学系のＯＴＦと、第２の測定ユニットにおける光学系のＯＴＦとが重なる。
【０２４７】
本実施形態のデータ取得装置では、第１の測定ユニットと第２の測定ユニットは、各々、一対の対物レンズを有し、一対の対物レンズは、照明側対物レンズと、結像側対物レンズと、からなり、照明側対物レンズの開口数と、結像側対物レンズの開口数は等しく、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０．７１＜ＮＡ      （２）
ここで、
ＮＡは、照明側対物レンズの開口数、
である。
【０２４８】
条件式（２）を満足する場合、第１の測定ユニットにおける光学系のＯＴＦと、第２の測定ユニットにおける光学系のＯＴＦとが重なる。
【０２４９】
本実施形態のデータ取得装置は、演算ユニットを有し、演算ユニットは、第１の測定光路で取得したデータと第２の測定光路で取得したデータから、標本の散乱ポテンシャルを決定し、標本の散乱ポテンシャルに基づいて、標本における屈折率分布を算出することが好ましい。
【０２５０】
本実施形態のデータ取得装置は、演算ユニットを有し、光源は、波長帯域の異なる複数の光源を含み、複数の波長帯域の光を発し、複数の試料光路のそれぞれは、複数の波長帯域のうち一の波長帯域の光を標本に入射させ、演算ユニットは、複数の波長帯域のそれぞれについて標本の屈折率分布を算出することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０２５１】
以上のように、本発明は、屈折率を高い確度で算出できるデータ取得装置に有用である。
【符号の説明】
【０２５２】
１、１’  データ取得装置
２  光源
３  第１のビームスプリッタ
３ａ  光学面
４  第１の光偏向素子
５  第２の光偏向素子
６  第１の測定ユニット
６ａ、６ｄ、７ａ、７ｄ  結像レンズ
６ｂ、６ｃ、７ｂ、７ｃ  対物レンズ
７  第２の測定ユニット
８  第２のビームスプリッタ
８ａ  光学面
９  光検出器
１０、２０  標本
１１  ミラー
１２  ビームスプリッタ
１３  ミラー
１４、１５  所定のビームスプリッタ
１４ａ  光学面
２１  球
２２、２４、２６  測定光
２３、２５、２７  曲線
３０、３１、３２、３３  領域
４０、５０、６０、７０、８０、９０  データ取得装置
４１、８１、９２  ミラー
４２、６１、６２、７３  ビームスプリッタ
５１、５２  遮光部材
６３  光検出器
７１  第３の光偏向素子
７２  第４の光偏向素子
９１  ビームエキスパンダー
９２、９３  レンズ
９４  ミラー
１００、１１０、１２０  データ取得装置
１０１、１０２，１１１  光源
１１２、１１３  偏光素子
１２１、１２２、１２３、１２９  ビームスプリッタ
１２４、１２５、１２６、１２７、１２８  ミラー
１３０  第５の光偏向素子
１３１  第３の測定ユニット
１３１ａ、１３１ｄ  結像レンズ
１３１ｂ、１３１ｃ  対物レンズ
１３２  第６の光偏向素子
１３３  ミラー
１４０、１４１  容器
ＯＰ１  第１の測定光路
ＯＰ２  第２の測定光路
ＯＰ３  第３の測定光路
ＯＰｒ  参照光路
Ｐ  交点
Ｌref、Ｌref’  参照光
Ｌme1、Ｌme1’、Ｌme2、Ｌme2’、Ｌme3、Ｌme3’  測定光
【図１】
2019211910.tif 000003
【図２】
2019211910.tif 000004
【図３】
2019211910.tif 000005
【図４】
2019211910.tif 000006
【図５】
2019211910.tif 000007
【図６】
2019211910.tif 000008
【図７】
2019211910.tif 000009
【図８】
2019211910.tif 000010
【図９】
2019211910.tif 000011
【図１０】
2019211910.tif 000012
【図１１】
2019211910.tif 000013
【図１２】
2019211910.tif 000014
【図１３】
2019211910.tif 000015
【図１４】
2019211910.tif 000016
【図１５】
2019211910.tif 000017
【図１６】
2019211910.tif 000018
【図１７】
2019211910.tif 000019
【図１８】
2019211910.tif 000020
【図１９】
2019211910.tif 000021
【図２０】
2019211910.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月30日(2020.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、第１のビームスプリッタと、所定のビームスプリッタと、第１の光偏向素子と、第２の光偏向素子と、第１の測定ユニットと、第２の測定ユニットと、第２のビームスプリッタと、光検出器と、を備え、
前記光源と前記光検出器との間に、第１の測定光路と、第２の測定光路と、参照光路と、が位置し、
前記第１のビームスプリッタ、前記所定のビームスプリッタ、及び前記第２のビームスプリッタは、各々、光学膜が形成された光学面を有し、
前記第１のビームスプリッタでは、前記光学膜によって、入射した光から、第１の方向に進む光と、第２の方向に進む光と、が生成され、
前記第１の方向に、前記第２の測定光路が位置し、
前記第２の方向に、前記参照光路が位置し、
前記所定のビームスプリッタは、前記第２の測定光路に配置されるか、又は前記参照光路に配置され、
前記所定のビームスプリッタと前記光検出器との間に、前記第１の測定光路が位置し、
前記第１の測定光路に、前記第１の光偏向素子と、前記第１の測定ユニットと、が配置され、
前記第２の測定光路に、前記第２の光偏向素子と、前記第２の測定ユニットと、が配置され、
前記第１の測定光路と前記第２の測定光路とが交差していることを特徴とするデータ取得装置。
【請求項２】
前記所定のビームスプリッタは、前記第２の測定光路に配置され、
前記所定のビームスプリッタの反射側に、前記第１の測定光路が位置し、
前記所定のビームスプリッタの透過側に、前記第２の測定光路が位置していることを特徴とする請求項１に記載のデータ取得装置。
【請求項３】
前記所定のビームスプリッタは、前記参照光路に配置され
前記第１の光偏向素子は、前記所定のビームスプリッタを有し、
前記所定のビームスプリッタの透過側に、前記参照光路が位置し、
前記所定のビームスプリッタの反射側に、前記第１の測定光路が位置していることを特徴とする請求項１に記載のデータ取得装置。
【請求項４】
前記第１の光偏向素子の光学面と前記第２の光偏向素子の光学面は、各々、前記第１の測定光路と前記第２の測定光路との交点と共役であり、
前記第１の光偏向素子と前記第２の光偏向素子は、各々、ガルバノメータースキャナであることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項５】
第３の光偏向素子と、第４の光偏向素子と、を有し、
前記第３の光偏向素子は、前記第１の測定ユニットと前記光検出器との間に配置され、
前記第４の光偏向素子は、前記第２の測定ユニットと前記光検出器との間に配置され、
前記第３の光偏向素子の光学面と前記第４の光偏向素子の光学面は、各々、前記第１の測定光路と前記第２の測定光路との交点と共役であり、
前記第３の光偏向素子と前記第４の光偏向素子は、各々、ガルバノメータースキャナであることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項６】
前記第２のビームスプリッタから前記光検出器までの間で、前記第１の測定光路と前記第２の測定光路は、各々、前記参照光路に対して平行に位置していることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項７】
前記光源とは別の光源を有し、
前記別の光源から出射する光の波長帯域は、前記光源から出射する光の波長帯域と異なることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項８】
前記第１の測定光路を進行する光、前記第２の測定光路を進行する光、及び参照光路を進行する光が、同時に前記光検出器で検出されることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項９】
第１の偏光素子と、第２の偏光素子と、第３の偏光素子と、を有し、
前記第１の偏光素子は、前記第１の測定光路に配置され、
前記第２の偏光素子は、前記第２の測定光路に配置され、
前記第３の偏光素子は、前記参照光路に配置され、
前記第１の偏光素子の偏光方向と、前記第２の偏光素子の偏光方向は異なり、
前記第３の偏光素子の偏向方向は、前記第１の偏光素子の偏光方向と前記第２の偏光素子の偏光方向の両方と異なることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項１０】
前記第１の光偏向素子と前記第２の光偏向素子は、各々、光学面を有し、
前記第１の光偏向素子の光学面と前記第２の光偏向素子の光学面の少なくとも一方に、前記光学膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ取得装置。
【請求項１１】
前記光源と前記光検出器との間に、第３の測定光路が位置し、
前記第３の測定光路は、前記第１の測定光路と前記第２の測定光路の両方と交差することを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項１２】
前記第１の測定ユニットと前記第２の測定ユニットの少なくとも一方は、標本を保持する容器を含むことを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載のデータ取得装置。
【請求項１３】
前記第１の測定ユニットと前記第２の測定ユニットは、各々、一対の対物レンズを有し、
前記一対の対物レンズは、照明側対物レンズと、結像側対物レンズと、からなり、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１から１２の何れか一項に記載のデータ取得装置。
π／２＜ｓｉｎ-1ＮＡ1＋ｓｉｎ-1ＮＡ2      （１）
ここで、
ＮＡ1は、前記照明側対物レンズの開口数、
ＮＡ2は、前記結像側対物レンズの開口数、
である。
【請求項１４】
前記第１の測定ユニットと前記第２の測定ユニットは、各々、一対の対物レンズを有し、
前記一対の対物レンズは、照明側対物レンズと、結像側対物レンズと、からなり、
照明側対物レンズの開口数と、結像側対物レンズの開口数は等しく、
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１から１３の何れか一項に記載のデータ取得装置。
０．７１＜ＮＡ      （２）
ここで、
ＮＡは、前記照明側対物レンズの開口数、
である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【図１】第１実施形態のデータ取得装置を示す図である。
【図２】第２実施形態のデータ取得装置を示す図である。
【図３】標本の例と散乱ポテンシャルの例を示す図である。
【図４】測定光の向きとエワルト球の球殻の位置の関係を示す図である。
【図５】測定光の向きとエワルト球の球殻の位置の関係を示す図である。
【図６】散乱ポテンシャルの取得範囲と標本の形状の関係を示す図である。
【図７】散乱ポテンシャルと散乱ポテンシャルの取得範囲の関係を示す図である。
【図８】本実施形態のデータ取得装置における散乱ポテンシャルの取得範囲を示す図である。
【図９】散乱ポテンシャルの取得範囲と標本の形状の関係を示す図である。
【図１０】本実施形態のデータ取得装置の実施例１を示す図である。
【図１１】本実施形態のデータ取得装置の実施例２を示す図である。
【図１２】本実施形態のデータ取得装置の実施例３を示す図である。
【図１３】本実施形態のデータ取得装置の実施例４を示す図である。
【図１４】本実施形態のデータ取得装置の実施例５を示す図である。
【図１５】本実施形態のデータ取得装置の実施例６を示す図である。
【図１６】本実施形態のデータ取得装置の実施例７を示す図である。
【図１７】本実施形態のデータ取得装置の実施例８を示す図である。
【図１８】本実施形態のデータ取得装置の実施例９を示す図である。
【図１９】標本を保持する容器を示す図である。
【図２０】測定ユニットと標本を保持する容器の関係を示す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第１実施形態のデータ取得装置や第２実施形態のデータ取得装置は、共通構成を備える。共通構成は、光源と、第１のビームスプリッタと、所定のビームスプリッタと、第１の光偏向素子と、第２の光偏向素子と、第１の測定ユニットと、第２の測定ユニットと、第２のビームスプリッタと、光検出器と、を備え、光源と光検出器との間に、第１の測定光路と、第２の測定光路と、参照光路と、が位置し、第１のビームスプリッタ、所定のビームスプリッタ、及び第２のビームスプリッタは、各々、光学膜が形成された光学面を有し、第１のビームスプリッタでは、光学膜によって、入射した光から、第１の方向に進む光と、第２の方向に進む光と、が生成され、第１の方向に、第２の測定光路が位置し、第２の方向に、参照光路が位置し、所定のビームスプリッタは、第２の測定光路に配置されるか、又は参照光路に配置され、所定のビームスプリッタと光検出器との間に、第１の測定光路が位置し、第１の測定光路に、第１の光偏向素子と、第１の測定ユニットと、が配置され、第２の測定光路に、第２の光偏向素子と、第２の測定ユニットと、が配置され、第１の測定光路と第２の測定光路とが交差していることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
図５（ａ）は、標本２０対して、３つの方向から測定光が照射されている様子を示している。照射光２２は、標本２０に対して垂直に照射される測定光を示している。この場合、曲線２３が散乱ポテンシャルと交差する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
散乱ポテンシャルと散乱ポテンシャルの取得範囲の関係を図７に示す。図７（ａ）は散乱ポテンシャルを示す図、図７（ｂ）は散乱ポテンシャルの取得範囲を示す図、図７（ｃ）は取得された散乱ポテンシャルを示す図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
図７（ａ）に示すように、散乱ポテンシャルは、ｆｘ方向とｆｚ方向に分布している。一方、図７（ｂ）に示すように、散乱ポテンシャルの取得範囲も、ｆｘ方向とｆｚ方向に広がっている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
干渉縞の検出について説明する。第１の干渉縞と第２の干渉縞を別々に検出するには、測定光Ｌme1’と測定光Ｌme2’の光検出器９への同時入射を阻止すれば良い。以下、２つの測定光の同時入射を阻止する構成について説明する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２６】
図１０（ａ）は、一方の測定光の光検出器への入射が阻止されている状態を示す図である。図１０（ｂ）は、他方の測定光の光検出器への入射が阻止されている状態を示す図である。データ取得装置１と同じ構成要素については同じ番号を付し、説明は省略する。また、構成要素は簡略に描かれている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３６】
データ取得装置５０は、遮光部材５１と、遮光部材５２と、を有する。遮光部材５１は、第１の測定光路ＯＰ１の近傍に配置されている。遮光部材５２は、第２の測定光路ＯＰ２の近傍に配置されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８８】
ただし、データ取得装置９０では、ミラー９４は、第３の光偏向素子７１と第２のビームスプリッタ８との間に位置していない。そのため、第２のビームスプリッタ８から光検出器９までの間で、第１の測定光路ＯＰ１と第２の測定光路ＯＰ２は、並列に位置している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１４】
本実施形態のデータ取得装置では、光源と光検出器との間に、第３の測定光路が位置し、第３の測定光路は、第１の測定光路と第２の測定光路の両方と交差するが好ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３３】
第３の測定ユニット１３１から、測定光Ｌme3’が出射する。測定光Ｌme3’は第６の光偏向素子１３２と、ミラー１３３で反射される。ミラー１３３で反射された測定光Ｌme3’は、ビームスプリッタ１２９に入射する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３５】
第２のビームスプリッタ８には、測定光Ｌme1’、測定光Ｌme2’、測定光Ｌme3’、及び参照光Ｌrefに入射する。これらの光の一部が、第２のビームスプリッタ８から出射する。第２のビームスプリッタ８から出射した光は、光検出器９に入射する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２４６】
条件式（１）を満足する場合、第１の測定ユニットにおける光学系のＯＴＦと、第２の測定ユニットにおける光学系のＯＴＦとが重なる。
【国際調査報告】
2019211910.tif 000023
2019211910.tif 000024
2019211910.tif 000025
2019211910.tif 000026
2019211910.tif 000027
2019211910.tif 000028