位相差顕微鏡
位相差顕微鏡の主な構成要素は、主に次の二つである。
位相差観察用コンデンサは、ドーナツ型のスリットを通して光を透過させる構造になっている。ドーナツ型スリットの大きさは対応する対物レンズの位相リング(後述)と共役な関係にある。観察に用いる対物レンズを交換すると対物レンズの位相リングの大きさが変わるため、ドーナツ型スリットの大きさを変える必要がある。多くの位相差観察用コンデンサはターレット上に並べられた複数のスリットを持ち、対物レンズにあわせて変更が可能となっている。
位相差観察用対物レンズは、通常の顕微鏡用対物レンズに位相リングとよばれるリング状の位相膜と減光フィルタを追加したものである。位相リングを通過する光は位相が1/4波長分ずれ(遅らせる場合と進める場合がある)、また、減光される。
位相差顕微鏡がコントラストを得ているのは次のような原理による。接眼レンズ型の小型望遠鏡(芯出し望遠鏡とよばれる)を用いて接眼部をのぞきこみ、位相差コンデンサを通過した光が位相リングに部分と一致するように調整しておく。
屈折率のむらがある物体を透過する光は、直進する光(0次回折光)と1次回折光の和で近似できる。これらの間にはπ/2の位相差があり、1次回折光の強さは屈折率のむらに比例する。
0次回折光(バックグラウンド光)は対物レンズの位相リングを通過する。このとき位相板によりπ/2位相が進め/遅らせられ、また、減光される。
焦点面では試料光とバックグラウンド光が合成され、位相の差がコントラストとして観察される
本質的な解像原理は通常の光学顕微鏡と変わらないため、実用的な倍率は1000-1500倍程度が限度となる。