CN107209000A - 干涉观察装置以及干涉观察方法 - Google Patents

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Abstract

干涉观察装置(1)具备输出非相干的光的光源(10)、分束器(20)、试样保持台(31)、物镜(32)、参照镜(41)、透镜(42)、像差修正用板(43)、压电元件(44)、镜筒透镜(51)、分束器(52)、摄像部(61)、光检测器(62)、图像取得部(71)以及控制部(72)。控制部(72)根据从光检测器(62)输出的检测信号，求得合波光的干涉强度，并以干涉强度变大的方式调整干涉光学系统。

Description

干涉观察装置以及干涉观察方法
技术领域
本发明涉及干涉观察装置以及干涉观察方法。
背景技术
取得干涉图像的干涉观察装置通过使用迈克尔逊(Michelson)干涉仪或者马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪的光学系统并使在观察对象物上反射或者透过的光和参照光干涉，从而能够取得观察对象物的干涉图像。
非专利文献1～5所记载或者启示的干涉观察装置使用迈克尔逊干涉仪的光学系统，对从光源输出的光进行分支而作为第1分支光以及第2分支光，使第1分支光在观察对象物上反射并对第1分支光和第2分支光进行合波。于是，该干涉观察装置取得由该合波产生的干涉光的图像。
其中，非专利文献1,2所记载的干涉观察装置使用输出非相干的光的光源(例如卤素灯或LED(Light Emitting Diode(发光二极管)))来取得干涉图像。非专利文献3,4所记载或者启示的干涉观察装置使用输出相干的激光的光源来取得干涉图像，并且根据干涉光的检测结果反馈控制迈克尔逊干涉仪中的2个光路之间的光路长差。非专利文献5所记载的干涉观察装置使用输出非相干的光的第1光源来取得干涉图像，并且使用输出相干的激光的第2光源并根据干涉光的检测结果反馈控制迈克尔逊干涉仪中的2个光路之间的光路长差。
非专利文献7～11所记载的干涉观察装置使用马赫-曾德尔干涉仪的光学系统，对从光源输出的光进行分支而作为第1分支光以及第2分支光，使第1分支光在观察对象物上透过或者反射，并对第1分支光和第2分支光进行合波。于是，该干涉观察装置取得由该合波产生的干涉光的图像。
其中，非专利文献7～9,11所记载的干涉观察装置使用输出相干的激光的光源。另外，非专利文献10所记载的干涉观察装置使用输出时间上非相干的光的光源。非专利文献7～9所记载的干涉观察装置不具备调整马赫-曾德尔干涉仪中的2个光路之间的光路长差的功能。相对于此，非专利文献10,11所记载的干涉观察装置具备调整光路长差的功能。
还有，将由基于干涉光检测结果的反馈控制将干涉仪中的2个光路之间的光路长差维持为一定的技术称为“相位锁定(phase lock)”。另外，将由该反馈控制变更被相位锁定维持的该光路长差的值的技术称为“相位移动(phase shift)”。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：Gordon S.Kino,et al,“Mirau correlation microscope,”APPLIED OPTICS,Vol.29,No.26,pp.3775-3783(1990).
非专利文献2：Michael B.Sinclair,et al,“Long-working-distanceincoherent-light interference microscope,”APPLIED OPTICS,Vol.44,No.36,pp.7714-7721(2005).
非专利文献3：A.A.Freschi,et al,“Adjustable phase control in stabilizedinterferometry,”OPTICS LETTERS,Vol.20,No.6,pp.635-637(1995).
非专利文献4：Ichirou Yamaguchi,et al,“Active phase-shiftinginterferometers for shape and deformation measurements,”Opt.Eng.,Vol.35,No.10,pp.2930-2937(1996).
非专利文献5：Toyohiko Yamauchi,et al,“Low-coherent quantitative phasemicroscope for nanometer-scale measurement of living cells morphology,”OPTICSEXPRESS,Vol.16,No.16,pp.12227-12238(2008).
非专利文献6：Hidenao Iwai,et al,“Quantitative phase imaging usingactively stabilized phase-shifting low-coherence interferometry,”OPTICSLETTERS,Vol.29,No.20,pp.3299-2401(2004).
非专利文献7：Tong Zhang,et al,“Three-dimensional microscopy withphase-shifting digital holography,”OPTICS LETTERS,Vol.23,No.15,pp.1221-1223(1998).
非专利文献8：Christopher Fang-Yen,et al,“Imaging voltage-dependentcell motions with heterodyne Mach-Zehnder phase microscopy,”OPTICS LETTERS,Vo.32,No.11,pp.1572-1574(2007).
非专利文献9：Christopher J.Mann,et al,“High-resolution quantitativephase-contrast microscopy by digital holography,”OPTICS EXPRESS,Vol.13,No.22,pp.8693-8698(2005).
非专利文献10：Lluis Martinze-Leon,et al,“Applications of short-coherence digital holography in microscopy,”APPLIED OPTICS,Vol.44,No.19,pp.3977-3984(2005).
非专利文献11：Pinhas Girshovitz,et al,“Generalized cell morphologicalparameters based on interferometric phase microscopy and their application tocell life cycle characterization,”BIOMEDICAL OPTICS EXPRESS,Vol.3,No.8,pp.1757-1773(2012).
发明内容
发明所要解决的技术问题
不具有相位锁定功能的干涉观察装置难以取得定量性优异的干涉图像。如果假设在不具有相位锁定功能的干涉观察装置中试图取得定量性优异的干涉图像的话，则考虑比来自环境的机械性的噪声更高速地进行相位移动，并且由高速摄像机(camera)取得干涉图像。但是，在此情况下，因为昂贵的高速压电平台(piezo stage)和昂贵的高速摄像机成为必要，所以干涉观察装置也成为高价。另外，在此情况下，因为摄像机的曝光时间短，所以不得不增大从光源输出的光的功率。在将对光弱的生物体等作为观察对象物的情况下，不优选将这样的高强度光照射于观察对象物。
根据由从激光光源输出的激光产生的干涉光的检测结果进行干涉图像的取得以及相位锁定的干涉观察装置能够取得定量性优异的干涉图像。但是，由该干涉观察装置取得的干涉图像，画质由于以散斑噪声(speckle noise)为代表的干涉噪声而变差。即，激光等的高相干光因为不管干涉仪中的2个光路之间的光路长差如何均发生干涉，所以虽然光学调整容易但是也会同时引起由经过了不期望的光路的光(例如，来自中途的光学元件的返回光)引起的干涉。由此，衍射噪声会重叠于干涉图像。另外，在使用了激光的成像中，可以了解到散斑状的噪声会重叠于图像。
如以上所述，在使用了非相干光的情况下，虽然干涉图像的画质良好但是光学调整是困难的。另一方面，在使用高相干光的情况下，虽然容易光学调整但是干涉图像的画质变差。在干涉图像的画质与光学调整的容易性之间存在权衡。
非专利文献5所记载的干涉观察装置能够使用非相干光来取得画质良好的干涉图像，并且能够使用激光来进行相位锁定以及相位移动。但是，该干涉观察装置因为具备2个光源所以变得昂贵。另外，因为有必要使非相干光的光路和激光的光路精确地一致，所以装置的组装或搬运后等的再调整需要精密的作业，对于光学系统的专家以外的一般使用者而言是困难的。
本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的在于，提供一种能够容易地取得画质良好的干涉图像的价廉的干涉观察装置以及干涉观察方法。
解决问题的技术手段
本发明的一个实施方式的干涉观察装置为取得观察对象物的干涉图像的装置，具备：(1)光源，输出非相干的光；(2)干涉光学系统，对从光源输出的光进行分支而作为第1分支光以及第2分支光，使第1分支光在观察对象物上反射或者透过，并对第1分支光和第2分支光进行合波而输出该合波光；(3)受光部，对合波光进行受光并输出检测信号；(4)图像取得部，根据检测信号，取得干涉图像；(5)控制部，根据检测信号，求得合波光的干涉强度，并以干涉强度变大的方式调整干涉光学系统。
本发明的一个实施方式的干涉观察方法是取得观察对象物的干涉图像的方法，(1)由干涉光学系统，对从光源输出的非相干的光进行分支而作为第1分支光以及第2分支光，使第1分支光在观察对象物上反射或者透过，对第1分支光和第2分支光进行合波而输出该合波光；(2)由受光部，对合波光进行受光并输出检测信号；(3)由图像取得部，根据检测信号而取得干涉图像；(4)根据检测信号，求得合波光的干涉强度，以干涉强度变大的方式调整干涉光学系统。
发明的效果
根据本发明，能够容易地取得画质良好的干涉图像，并且能够作为廉价的装置结构。
附图说明
图1是表示干涉观察装置1的结构的图。
图2是表示干涉观察装置1A的结构的图。
图3是表示干涉观察装置1B的结构的图。
图4是表示干涉观察装置1C的结构的图。
图5是表示干涉观察装置1D的结构的图。
图6是表示被显示部(显示器)显示的信息的一个例子的图。
图7是表示不进行反馈控制的情况下的相位的时间变化的图表。
图8是表示进行反馈控制的情况下的相位的时间变化的图表。
图9是表示干涉图像的图。
图10是表示干涉图像的图。
图11是表示相位图像的图。
图12是表示干涉观察装置2的结构的图。
图13是表示干涉观察装置2A的结构的图。
图14是表示干涉图像的图。
图15是表示干涉图像的图。
图16是表示相位图像的图。
图17是说明对干涉强度进行最大化的方法的图。
图18是说明对干涉强度进行最大化的其他方法的图。
图19是表示干涉观察装置1E的结构的图。
图20是示意性地说明使用带有修正环的物镜37来观察隔着透明物体的试样101的情况下的焦点(focus)的图。
图21是表示相位展开(unwrapping)的前后各自的定量相位图像的图。
图22是表示平台46的移动量与干涉强度显示值的关系的图表。
图23是表示相位展开的前后各自的定量相位图像的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行详细的说明。还有，在附图的说明中，将相同的符号标注于相同或者同样的要素，省略重复的说明。本发明并不限定于这些例示，意图包含由权利要求的范围所表示并且与权利要求的范围均等的意思以及范围内的所有的变更。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式的干涉观察装置1的结构的图。干涉观察装置1具备光源10、透镜11、分束器20、试样保持台31、物镜32、平台33～35、参照镜41、透镜42、像差修正用板43、压电元件44、平台45、镜筒透镜(tube lens)51、分束器52、摄像部61、光检测器62、图像取得部71以及控制部72。
该干涉观察装置1具有迈克尔逊干涉仪的光学系统，根据来自被试样保持台31保持的观察对象物的反射光，取得干涉图像。观察对象物并不限定于特定的细胞或生物体试样。例如，作为观察对象物，可以列举培养细胞、永生化细胞、原代培养细胞、癌细胞、脂肪细胞、肝细胞、心肌细胞、神经细胞、神经胶质细胞、成体干细胞、胚胎干细胞、多(潜)能干细胞、iPS细胞、以及以这些细胞中至少1个细胞为基础制作出的细胞块(球状体)等。另外，作为观察对象物，并不限于生物体，也可以列举工业试样、例如金属表面、半导体表面、玻璃表面、半导体元件的内部、树脂素材表面、液晶、高分子化合物等。
光源10输出非相干的光。光源10例如是卤素灯等的灯类光源、LED(Lightemitting diode(发光二极管))光源、SLD(Super Luminescent diode(超发光二极管))光源、ASE(Amplified spontaneous emission(放大自发辐射))光源等。透镜11将从光源10输出的光准直。
分束器20与光源10光学耦合，构成迈克尔逊干涉仪的光学系统。分束器20例如也可以是半反半透镜。分束器20将被透镜11准直的光两分支而作为第1分支光以及第2分支光。分束器20向物镜32输出第1分支光，向像差修正用板43输出第2分支光。另外，分束器20输入在被试样保持台31保持的观察对象物上被反射并经过了物镜32的第1分支光，并且输入在参照镜41上被反射并经过了像差修正用板43的第2分支光，对这些输入的第1分支光和第2分支光进行合波并向透镜51输出该合波光。
物镜32与分束器20光学耦合，将从分束器20输出的第1分支光聚光于被试样保持台31保持的观察对象物。另外，物镜32输入在观察对象物上被反射的第1分支光并向分束器20输出。平台33在平行于物镜32的光轴的方向上使试样保持台31平行移动。平台34在交叉于物镜32的光轴的2个方向(例如正交于物镜32的光轴的2个方向)上使试样保持台31平行移动。平台35调整物镜32与试样保持台32之间的距离。
透镜42与分束器20光学耦合，将从分束器20输出并经过了像差修正用板43的第2分支光聚光于参照镜41。另外，透镜42将在参照镜41上被反射的第2分支光经像差修正用板43而输出至分束器20。压电元件44在平行于透镜42的光轴的方向上使参照镜41移动。平台45粗调整参照镜41与透镜42之间的距离。
镜筒透镜51与构成干涉光学系统的分束器20光学耦合，使从分束器20输出的合波光经分束器52而成像于摄像部61的摄像面。分束器52是与构成干涉光学系统的分束器20光学耦合并对从透镜51到达的光进行分支的分支部，向摄像部61输出一方的分支光(第1检测光)，向光检测器62输出另一方的分支光(第2检测光)。分束器52例如也可以是半反半透镜。
对合波光进行受光并输出检测信号的受光部与构成干涉光学系统的分束器20光学耦合，包含摄像部61以及光检测器62。摄像部61对从分束器52到达的第1检测光进行受光并输出该受光信号(第1检测信号)。摄像部61例如是CCD区域图像传感器或CMOS区域图像传感器等图像传感器。光检测器62对从分束器52到达的第2检测光进行受光并输出该受光信号(第2检测信号)。光检测器62例如是光电二极管、雪崩光电二极管、光电倍增管、线传感器(线性传感器(linear sensor))、CCD区域图像传感器、CMOS区域图像传感器等。图像取得部(图像处理装置)71根据从摄像部61输出的第1检测信号取得干涉图像。控制部(控制器)72根据从光检测器62输出的第2检测信号进行控制。
还有，图像取得部71以及控制部72是包含处理器以及存储器等的计算机。另外，图像取得部71以及控制部72既可以是各自分开的计算机也可以是1个计算机。计算机例如也可以是个人电脑或平板终端等智能设备。另外，图像取得部71或者控制部72也可以具备接受来自利用者的输入的输入部(键盘、鼠标、平板终端等)、显示干涉强度等的显示部(显示器、平板终端、扬声器、振动器等)。还有，显示部如果是如显示器或平板终端等那样能够进行画面显示的装置的话则也可以与干涉强度相配合来显示干涉图像等。
在试样侧光学系统(第1分支光的光学系统)以及参照侧光学系统(第2分支光的光学系统)均设置有用于在反射位置(观察对象物、参照镜41)上对光进行成像的透镜32,42。这样，在双方的光学系统设置了物镜(或者同等的透镜)的干涉光学系统作为林尼克(Linnik)型干涉仪而知晓。在图1所表示的结构中，为了参照侧光学系统(第2分支光的光学系统)的轻量化，使用小型且轻量的非球面消色差透镜42以及像差修正用板43来替代物镜。
平台33以在物镜33的光轴方向上能够移动试样保持台31的方式被构成，能够调整试样侧光学系统(第1分支光的光学系统)的光路长。压电元件44以在透镜42的光轴方向上能够移动参照镜41的方式被构成，能够调整参照侧光学系统(第2分支光的光学系统)的光路长。替代压电元件44而也可以使用步进马达或者伺服电机等致动器。平台33以及压电元件44能够调整试样侧光学系统(第1分支光的光学系统)的光路长与试样侧光学系统(第1分支光的光学系统)的光路长之差，并且作为调整干涉光学系统中的从分支到合波为止的第1分支光与第2分支光之间的光路长差的光路长差调整部来进行作用。控制部72控制由该光路长差调整部(平台33、压电元件44)进行的光路长差调整动作。
从光源10输出的非相干的光在被透镜11准直之后，被分束器20两分支而成为第1分支光以及第2分支光。第1分支光被物镜32聚光于被试样保持台31保持的观察对象物，并在观察对象物的表面或者内部被反射。该被反射的第1分支光经物镜32而被输入到分束器20。该第1分支光在观察对象物中的反射的时候具有光学延迟。第2分支光经像差修正用板43，被透镜42聚光于参照镜41，并被参照镜41反射。该被反射的第2分支光经透镜42以及像差修正用板43而被输入到分束器20。
从物镜32被输入到分束器20的第1分支光以及从透镜42被输入到分束器20的第2分支光被分束器20合波。该合波光经镜筒透镜51，被分束器52两分支，并被摄像部61受光，并且被光检测器62受光。由图像取得部71，根据从对合波光进行受光的摄像部61输出的第1检测信号，取得干涉图像。另外，由控制部72，根据从对合波光进行受光的光检测器62输出的第2检测信号，控制由光路长差调整部(平台33、压电元件44)进行的光路长差调整动作。
在图1所表示的结构中，因为能够通过平台33在物镜32的光轴方向上一体地移动被试样保持台31保持的观察对象物和物镜32，所以能够在保持物镜32以及透镜42各自的成像条件的状态下调整光路长差。另外，图2～图5所示的变形例的干涉观察装置1A～1D也能够在保持物镜32以及透镜42各自的成像条件的状态下调整光路长差。
图2所表示的变形例的干涉观察装置1A相对于图1所表示的结构，在使物镜32的位置就这样固定，而具备使参照镜41、透镜42以及像差修正用板43在透镜42的光轴方向上一体地移动的平台46的方面不同。
图3所表示的变形例的干涉观察装置1B相对于图1所表示的结构，在替代调整试样保持台31与物镜32之间的距离的平台35而具备与试样保持台31独立地使物镜32在其光轴方向上移动的平台36的方面不同。该干涉观察装置1B通过协调地控制使试样保持台31在物镜32的光轴方向上移动的平台33以及使物镜32在其光轴方向上移动的平台36，从而能够在保持物镜32以及透镜42各自的成像条件的状态下调整光路长差。
图4所表示的变形例的干涉观察装置1C相对于图1所表示的结构，更换了从光源10向分束器20的光路、和从分束器20向摄像部61以及光检测器62的光路。
图5所表示的变形例的干涉观察装置1D相对于图1所表示的结构，在替代分束器52而具备分束器12的方面不同，并且在光检测器62的位置的方面不同。分束器20向镜筒透镜51以及透镜11的双方输出合波光。分束器12被设置在光源10与透镜11之间的光路上，使从分束器20输出并被透镜11收敛的合波光的一部分反射并输入到光检测器62。
本实施方式中，因为使用光源10所输出的非相干的光来取得干涉图像，所以需要控制光路长差并进行相位锁定以及相位移动。究其原因是在于，在非相干光即白色光的情况下，在光路长差为相干长度ΔLC以下时获得干涉。如果将非相干光的中心波长设定为λ0并且将非相干光的光谱宽度设定为Δλ的话，则相干长度ΔLC由下述(1)式表示。在LED的情况下，相干长度ΔLC为10μm左右。在卤素灯的情况下，相干长度ΔLC为1μm左右。
[数1]
本实施方式中，控制部72根据从对从分束器52输出的合波光进行受光的光检测器62输出的检测信号控制由光路长差调整部(平台33、压电元件44)进行的光路长差调整动作，并进行相位锁定以及相位移动。
还有，严格来说，由压电元件44进行的参照镜41的移动会扰乱参照光学系统的成像条件。但是，实际的参照镜41的扫描距离是光的波长的一半左右，例如使用作为光源10的红色LED(波长610nm)的情况下，仅为305nm。该移动量为与透镜42(或者其同等品的物镜)的焦点深度相同程度或者有意地短一点的距离。因此，即使由压电元件44使参照镜41移动，也可看作为实质上保持参照侧光学系统的成像条件。
在实际的实验环境下，在制定好振动对策的实验台上不避开每秒10nm左右的光路长的振动，另外，在没有制定好振动对策的实验台上发生每秒100nm以上的光路长的扰乱并不罕见。因此，在高精度的干涉成像中光路长差的锁定是不可欠缺的。
作为相位锁定，能够使用非专利文献3,5,6所记载的技术(以下称为“第1相位锁定技术”)。这些非专利文献所记载的相位锁定技术是如下技术：通过以与光源10的输出光的波长相比充分小的振幅使参照镜41正弦波地高速振动，并以参照镜41的振动频率的一次谐波以及二次谐波对此时从光检测器62输出的检测信号进行同步检波，从而获得干涉光的相位。控制部72通过为了使该获得的相位值接近目标值而进行反馈控制，从而能够锁定光路长差。
控制部72输入来自光检测器62的模拟信号即检测信号，并输出用于驱动控制平台33或者压电元件44的模拟信号。控制部72在内部既可以进行模拟处理也可以进行数字处理。在后者的情况下，例如控制部72也可以对输入的检测信号进行AD转换而作为数字信号，处理该数字信号，对由该处理获得的数字信号进行DA转换而作为模拟信号，并输出该模拟信号。在数字信号的处理中，也可以使用微处理器或FPGA(Field Programmable GateArray(现场可编程门阵列))。
在相当于光路长差的相位差为Δφ的时候，光检测器62进行受光的光的强度V由下述(2)式表示。受光强度V包含均是未知数的偏差(offset)成分DC以及振幅AC。因此，有必要由一些处理，以不包含DC以及AC的形式提取相位差Δφ。
[数2]
V＝DC+AC·sin(Δφ) …(2)
如果由压电元件44并以与光源10的输出光的波长相比充分小的振幅使参照镜41正弦波地高速振动的话则光检测器62进行受光的光的强度V由下述(3)式表示。α为对应于参照镜41的振动的振幅进行决定的调制度。ω为振动的角频率。t为时间变量。
[数3]
V(t)＝DC+AC·sin(Δφ+α·sin(ωt))…(3)
如果对该(3)式的右边进行傅里叶级数展开的话则获得作为近似式的下述(4)式。J1以及J2为第一类贝塞尔函数。(4a)式的右边的第2项以振幅Aωt以及角频率ω进行振动。另外，(4a)式的右边的第3项以振幅A2ωt以及角频率2ω进行振动。因此，通过以角频率ω对从光检测器62输出的检测信号进行同步检波从而能够获得振幅Aωt，通过以角频率2ω对检测信号进行同步检测从而能够获得振幅A2ωt。
[数4]
V(t)＝DC′+Aωtsin(ωt)+A2ωlcos(2ωt)+……(4a)
Aωt＝2·AC·J1(α)·cos(Δφ) …(4b)
A2ωt＝2·AC·J2(α)·sin(Δφ) …(4c)
振幅Aωt与振幅A2ωt之比由下述(5)式表示。另外，AC表示合波光的干涉强度，该干涉强度AC由下述(6)式表示。因为参照镜41的振动的振幅为一定，所以根据该振幅能够求得J1(α)以及J2(α)。根据(5)式能够求得对应于光路长差的相位差Δφ，根据(6)式能够求得干涉强度AC。控制部72为了进行以上那样的处理而包含同步检波电路、加法电路以及乘除法电路。
[数5]
[数6]
本实施方式使用非相干光来进行相位锁定。一直以来，因为非相干光的可干涉性低，所以将其用于相位锁定是困难的。但是，本实施方式中，通过求得非相干光的干涉强度AC从而对于作业者来说能够以对光学系统的干涉状态进行最优化的方式进行改善。即，在干涉仪的光路长差与光的相干长度相比充分大的时候，干涉强度AC接近于零。在干涉仪的光路长差为零的时候，干涉强度AC取得最大值。求取干涉强度AC，能够以该干涉强度AC变大的方式调整光路长差。
也能够采用使用了非专利文献4所记载的“spatial filtering detector”的相位锁定技术(以下称为“第2相位锁定技术”)。在该技术中，替代光检测器62而使用在一维方向上多个像素被排列而成的线传感器或者在一维方向上被排列的多个光检测器。以下，对使用被排列成等间隔的4个光检测器的情况进行说明。通过将倾斜赋予测定侧光学系统以及参照侧光学系统的双方或者任意一方从而显现出干涉条纹，并在该状态下以4个光检测器的受光强度V1～V4成为下述(7)式的方式调整干涉条纹的倾斜。
[数7]
V1＝DC+AC·sin(Δφ) …(7a)
V2＝DC+AC·sin(Δφ+π/2)＝DC-AC·cos(Δφ) …(7b)
V3＝DC+AC·sin(Δφ+π)＝DC-AC·sin(Δφ) …(7c)
V4＝DC+AC·sin(Δφ+3π/2)＝DC+AC·cos(Δφ) …(7d)
为了将倾斜赋予测定侧光学系统以及参照侧光学系统的双方或者任意一方，例如既可以使试样保持台31或者参照镜41倾斜也可以使任意的透镜倾斜，另外，也可以将厚度沿着规定方向不同的楔形状的棱镜插入到光路上。
由下述(8)式从该受光强度V1～V4求得A1，A2，并由下述(9)式求得A1与A2之比。另外，干涉强度AC由下述(10)式表示。从这些式，能够求得对应于光路长差的相位差Δφ，并且还能够求得干涉强度AC。控制部72能够利用简单的电路系统实现以上那样的处理。
[数8]
A1＝V1-V3＝2·AC·sin(Δφ) …(8a)
A2＝V4-V2＝2·AC·cos(Δφ) …(8b)
[数9]
[数10]
控制部72这样求得对应于光路长差的相位差并且求得干涉强度，从而控制由光路长差调整部(平台33、压电元件44)进行的光路长差调整动作，根据所求得的干涉强度减小光路长差并且根据所求得的相位差将光路长差维持为一定。还有，在调整光路长差的时候也可以控制平台33以及压电元件44中的任一者，但由平台33的控制能够对光路长差进行粗调整，由压电元件44的控制能够对光路长差进行微调整。
在根据所求得的干涉强度减小光路长差的时候也可以使平台33自动地移动。另外，也可以将干涉强度通知给使用者从而由使用者的操作来使平台33移动。例如，使干涉强度显示于图像取得部71或者控制部72的显示部、或与它们分开设置的显示部，从而将干涉强度通知给使用者。显示部既可以是显示器、LED条、模拟面板表、数字面板表等视觉设备，也可以是输出对应于干涉强度的大小的声音的蜂鸣器或扬声器等听觉设备，另外，也可以是将对应于干涉强度的大小的振动提供给使用者的振动器等触觉设备。使用者以被显示于显示部的干涉强度变大的方式在物镜32的光轴方向上使平台33移动。图6是表示被显示于显示部(显示器)的信息的一个例子的图。在该例子中，以数值、条(bar)以及表示时间变化的图表的3个方式同时显示干涉强度。另外，在该例子中，也显示干涉图像以及相位图像(下述)。
在增大干涉强度的时候，对光路长差进行最小化是最重要的。但是，干涉强度在试样侧光学系统以及参照侧光学系统的任意的成像系统的焦点或光轴发生偏离的情况下也会变小。因此，对于增大干涉强度来说，第一是调整并减小光路长差并且也进行试样侧光学系统以及参照侧光学系统各自的成像系统的焦点或光轴的调整。
作为对干涉强度进行最大化的算法(algorithm)，考虑如下方法：一边记录干涉强度一边在一个方向上使调整机构(光路长差、焦点、光轴)中的一个移动，过度地通过最适当的位置而使干涉强度开始下降的话，则在相反方向上使调整机构移动，将取得了在一个方向的扫描中所获得的最大强度的误差数％以内的干涉强度的地点看作为最适当值。在调整部位为多个的情况下，考虑如下算法：对于各个调整部位按顺序进行这样的最适当值的探索，调整一圈后，对应于必要可以重复一圈或者多次调整，从而能够实现作为光学系统全体的最适当的状态。
另外，作为对干涉强度进行最大化的方法，也可以一边断续地施加相位锁定一边使调整机构(光路长差、焦点、光轴)中的1个或者多个移动。例如，在一边由使用者的操作来使平台33移动一边对干涉强度进行最大化的情况下，实际的移动量根据包含平台33的光学系统的机械的主要原因而成为伴随振动的移动量。因此，如图17所示，如果一边重复相位锁定的开启(on)以及关断(off)一边调整干涉光学系统的话则光路长差被断续地稳定化。图17是说明对干涉强度进行最大化的方法的图。该图表示平台33的移动量、光路长差、压电元件44的伸长长度、相位锁定的开启/关断以及合波光的摄像(曝光)的开启/关断各自的时间变化。
在这样一边断续地进行相位锁定一边调整干涉光学系统的情况下，也可以与相位锁定的开启以及关断相配合，进行由摄像部61执行的合波光的摄像(曝光)的开启/关断。在此情况下，以摄像部61的曝光期间包含于相位锁定的开启期间的方式控制摄像部61。例如，控制部72以摄像部61的曝光期间包含于相位锁定的开启期间的方式控制摄像部61的摄像。因此，操作者能够一边调整干涉光学系统一边定期地确认相位锁定处于开启的状态的干涉图像，所以不受机械的主要原因的影响而能够确认干涉图像。
在一边断续地进行相位锁定一边使调整机构移动并且显示相位锁定正发生作用的时机下的干涉图像的情况下，优选使在各个断续的相位锁定中作为目标的相位差每次为相同值。在此情况下，光路长差L在各个相位锁定的开启期间被稳定化为L＝ΔL+Nλ(N为整数，λ为光源的中心波长，ΔL为对应于相位差的偏差光路长差)。因此，即使正在调整光路长差，在各个干涉图像的摄像时机中相对的相位差也成为一定。由此，干涉条纹的图形基本上相同，并且能够依次取得仅对比度不同的图像。为了使干涉强度最大化的目的而必要的信息因为不是干涉条纹的相位而是干涉条纹的对比度，所以一边观察仅对比度不同的干涉图像一边使调整机构移动，与在干涉条纹正在发生变化的状态下使调整机构移动相比，对于操作者来说作业的负担小。
这样，干涉条纹的对比度作为次要的干涉强度信息是有用的。另外，光路长差的偏移即使在不直接参与光路长差的焦点或光轴的调整中也次要地发生。一边断续地进行相位锁定一边使调整机构移动的方法即使在焦点或光轴的调整中也是有效的。
相位锁定成为开启的期间和相位锁定成为关断的期间的分配、以及重复相位锁定的开启以及关断的周期有必要被恰当地设定。首先，如果相位锁定成为开启的期间过短的话则为了使相位锁定稳定化而变得不充分，另外，曝光时间即使在进行由摄像部61执行的曝光的时候也会不足。因此，对于相位锁定机构来说，因为能够用1毫秒～5毫秒左右的变迁时间(依赖于光学系统的机械的主要原因)使光路长稳定化，所以相位锁定成为开启的期间优选为至少长于1毫秒。但是，在观察反射率低的试样(例如玻璃表面等)的情况下，优选取得仅能够以充分的光量对干涉条纹进行摄像的时间宽度，从摄像部61的曝光期间的观点出发，优选为至少长于20毫秒。
另一方面，相位锁定成为开启的期间即使过长有时也会成为问题。相位锁定的开启以及关断被重复的周期不能够小于相位锁定成为开启的期间的倒数。例如，相位锁定成为开启的期间如果是5秒的话则当然相位锁定的开启以及关断被重复的周期也就不得不长于5秒。在此情况下，因为干涉图像被显示的周期也长于5秒，所以损坏操作者的操作性。再有，在相位锁定成为开启的期间长的情况下，与压电元件44的伸长范围有关系的问题也会发生。在相位锁定成为开启的期间，为了消除由调整机构(光路长差、焦点、光轴)的移动引起的光路长变化而由反馈控制来调整压电元件44的伸长距离，但是被用于反馈控制的压电元件44的伸长范围最多是±8μm左右，在由调整机构(光路长差、焦点、光轴)的移动引起的光路长变化超过该范围的情况下，反馈控制不起作用。根据这些状况，相位锁定成为开启的期间优选为例如3秒以下。
另外，关于相位锁定的开启以及关断被重复的周期，因为与干涉图像被显示的周期相同，所以为了不损害操作者的操作性而优选为短于3秒钟。如果相位锁定成为开启的期间、相位锁定的开启以及关断被重复的周期被适当地设定的话则相位锁定成为关断的期间的时间宽度也自动地被求得。
图17表示一边断续地进行相位锁定一边调整光路长的情况下的时序图并且也表示各个期间的长度的具体数值。将相位锁定成为开启的期间设定为20毫秒，将相位锁定的开启以及关断被重复的周期设定为200毫秒。在该变形例中，能够以200毫秒间隔稳定地获得干涉图像。
还有，也可以将相位锁定成为关断的期间设定为30毫秒以下。因为在相位锁定成为关断的期间没有取得干涉图像，所以如果相位锁定成为关断的期间大于30毫秒的话则对于操作者来说因为光滑的干涉图像的转换不能够进行所以难以观察。因此，通过将相位锁定成为关断的期间设定为30毫秒以下从而对于操作者来说能够进行光滑的干涉图像的转换。还有，既可以设定相位锁定成为关断的期间以及成为开启的期间并计算出相位锁定的开启以及关断被重复的周期，也可以设定相位锁定成为关断的期间以及相位锁定的开启以及关断被重复的周期并设定相位锁定成为开启的期间。
另外，如图18所示，也可以配合于断续的相位锁定来进行相位移动。图18是说明对干涉强度进行最大化的其他方法的图。该图也表示平台33的移动量、光路长差、压电元件44的伸长长度、相位锁定的开启/关断以及合波光的曝光的开启/关断各自的时间变化。在该图所表示的时序图中在各个相位锁定期间中进行相位移动。具体来说，多个(在图18中为4次)的相位锁定的开启期间夹着停滞期间而被断续地设置，在各个相位锁定期间中实施相位移动。之后，设置相位锁定的关断期间，多个相位锁定期间再次夹着停滞期间而被断续地设置，再次在各个相位锁定期间中实施相位移动。作为相位移动法，优选使用熟知的4分之λ相位移动法。在图18所表示的方法中，通过一边断续地进行相位锁定一边调整光路长差，从而一边调整光路长差一边以200毫秒间隔获得干涉图像以及相位图像。
接着，对干涉观察装置1的实施例进行说明。使用图1所表示的结构。作为光源10使用波长610nm的LED。作为摄像部61使用搭载了CCD区域图像传感器的摄像机。另外，作为光检测器62使用光电二极管。
作为观察对象物使用在由半反半透镜形成的保持基板之上培养来源于子宫颈癌的HeLa细胞并进行了乙醇固定的观察对象物。在观察的时候，向该细胞之上滴下数滴纯水并在其上盖上玻璃盖。用物镜32从上方观察细胞。
将由压电元件44进行的参照镜41的振动的角频率ω设定为2.3kHz。由控制部72，对从光检测器62输出的检测信号中的2.3kHz成分以及4.6kHz成分进行同步检波。根据该同步检波结果从上述(5)式求得相位差Δφ，根据该相位差Δφ对由压电元件44进行的参照镜41的振动的中心位置进行反馈控制，并进行相位锁定以及相位移动。
图7是表示不进行反馈控制的情况下的相位的时间变化的图表。图8是表示进行反馈控制的情况下的相位的时间变化的图表。在不进行反馈控制的情况下(图7)，看到秒间10nm左右的光路长的漂移。相对于此，在进行反馈控制的情况下(图8)，正确地实现了各π/2的相位移动以及相位锁定。
图9以及图10是表示进行相位移动以及相位锁定而取得的干涉图像的图。相对于图9(a)所表示的干涉图像I1(x,y)，图9(b)所表示的干涉图像I2(x,y)相位仅相差π/2，图10(a)所表示的干涉图像I3(x,y)相位仅相差π，图10(b)所表示的干涉图像I4(x,y)相位仅相差3π/2。从这些干涉图像I1～I4由下述(11)式求得定量相位图像Ψ(x,y)。还有，x,y是表示各个图像中的位置的变量。对该Ψ(x,y)进行相位展开(phase unwrapping)，如果由使用了泽尼克(Zernike)多项式的阴影(shading)修正的计算对背景的失真成分进行平坦化的话则获得图11所表示的定量相位图像。
[数11]
接着，对本实施方式的效果进行说明。本实施方式中，因为作为光源可以仅具备1个输出非相干光的光源，所以与具备2个光源即激光光源以及非相干光源的结构(非专利文献5所记载的结构)相比较，能够价廉地构成，另外，在装置的组装或搬运后等的再调整的时候能够容易地进行装配。
另外，本实施方式中，因为使用非相干光来取得干涉图像，所以该被取得的干涉图像能够具有散斑或衍射噪声被抑制的良好的画质。本实施方式中，因为能够进行正确的相位锁定以及相位移动，所以不需要光路长差的高速扫描或高速摄像，另外，不将高强度光照射于观侧对象物，从而能够取得定量性优异的干涉图像。
接着，使用图19，对干涉观察装置1的其他变形例进行说明。图19是表示干涉观察装置1E的结构的图。如果与图2所表示的结构相比较的话则该图19所表示的干涉观察装置1E在替代物镜32而具备带有修正环的物镜37的方面不同，并且在进一步具备数值显示器73以及扬声器74的方面不同。作为显示干涉强度的显示器，使用数值显示器73以及扬声器74。例如，作为物镜使用带有修正环的20倍物镜37。作为光源10使用波长610nm的LED。作为摄像部61使用搭载了CCD区域图像传感器的摄像机。另外，作为光检测器62使用光电二极管。
本变形例的特征在于，使用带有修正环的物镜37。带有修正环的物镜具备在光轴方向上移动内部的构成透镜的机构，在隔着载玻片等透明物体观察试样表面的时候修正由透明物体产生的像差，从而能够取得高分辨率的图像。
图20是示意性地说明使用带有修正环的物镜37来观察隔着透明物体的试样101的情况下的焦点的图。如图20(a)所示，在没有透明物体而观察试样101的第一面的时候，通过物镜37的修正环的值被设定为0mm并且将试样101放置于被设计好的焦点距离的位置，从而能够获得焦距对准的试样101的图像。相对于此，如图20(b)所示，在隔着载玻片等透明物体102观察试样101的表面的时候，在将修正环的值配合于透明物体102的厚度而恰当地设定之后在光轴方向上使试样101移动，从而能够获得焦点对准的试样101的图像。在此应该注意的是为了获得焦点对准的试样101的图像，不仅根据透明物体102的有无来调整修正环，有必要也调整试样101的光轴方向的位置。
作为观察对象物，使用将厚度大约100nm的铬蒸镀到玻璃上的显微镜用测视图(test chart)，用物镜32从上方观察细胞。在不将载玻片放置于测试图上的情况和将载玻片放置于测试图上的情况的两种情况下进行观察。
将由压电元件44进行的参照镜41的振动的角频率ω设定为20kHz。由控制部72，对从光检测器62输出的检测信号中的20kHz成分以及40kHz成分进行同步检波。根据该同步检测结果从上述(5)式求得相位差Δφ，根据该相位差Δφ对由压电元件44进行的参照镜41的振动的中心位置进行反馈控制，并进行相位锁定以及相位移动。相位移动的周期(＝干涉图像的取得周期)为67msec间隔，使用上述π/2间隔下的4点相位移动法，从而以268msec间隔取得相位图像。
作为干涉强度，通过由控制部72计算上述(6)式的AC并转换成对数刻度来使用。实际上，计算20×log10(AC)的值并将该计算结果显示于数值显示器73。另外，相对于20×log10(AC)的值以进行正相关的频率对扬声器74进行矩形波驱动从而发出蜂鸣声。由该结构，AC的值低的话则输出频率低的蜂鸣声，如果AC的值高的话则输出频率高的蜂鸣声。将对干涉强度的显示值以及声音输出频率进行更新的周期设定为50msec。因为干涉强度的显示值的更新间隔快于干涉图像或相位图像的取得周期，所以能够比参照干涉图像更有效地进行光学调整。
最初，不将任何东西放置于测试图上而进行干涉图像以及相位图像的观察。物镜的修正环的值设定为0mm。将数值显示器73的显示值以及来自扬声器74的蜂鸣声作为指标，在以干涉强度成为最高的方式在光轴方向上移动平台45以及平台46之后求得清晰的干涉图像以及定量相位图像Ψ(x,y)。将该定量相位图像(相位展开前)表示于图21(a)。还有，x、y是表示各个图像中的位置的变量。对该Ψ(x,y)进行相位展开，如果由使用了泽尼克多项式的阴影修正的计算来对背景的失真成分进行平坦化的话则获得图21(b)所表示的定量相位图像。获得焦点对准的高清图像。
接着，将日本公称厚度0.8mm～1.0mm的载玻片放置于测试图上并进行干涉图像以及相位图像的观察。物镜的修正环的值为0.9mm。与没有载玻片的时候相比，在将试样平台向下方移动390μm的地方，可获得焦点对准的试样图像。在使焦点对准之后将数值显示器73的显示值和来自扬声器74的蜂鸣声作为指标，以干涉强度成为最高的方式使用平台46并在光轴方向上移动参照光学系统整体。平台46的移动方向将参照光路的光路长变长的方向作为正(plus)。
将平台46的移动量与干涉强度显示值的关系表示于图22。在移动平台46之前的干涉强度(＝20×log10(AC))为5.0前后，但是在平台46的移动量915μm附近可获得最大的干涉强度35.8。另外，从扬声器74输出的蜂鸣声的频率，相对于平台46的移动前为520Hz，在以干涉强度成为最大的方式移动平台46的时候为2600Hz。
载玻片的厚度为900μm左右，如果考虑载玻片与空气的折射率差为0.5的话则可以认为来源于折射率差的光路长的增加部分为单程450μm左右。另外，因为为了焦点调节而移动试样平台，所以产生单程390μm的光路长的增加部分。再有，通过内部的构成透镜由物镜的修正环的调整而进行工作，从而产生单程75μm左右的光路长变化。根据这些复合的主要原因，与载玻片插入之前相比可以认为试样侧光路长增加了915μm。
将在将载玻片放置于测试图上的状态下获得的定量相位图像(相位展开前)表示于图23(a)。还有，x,y是表示各个图像中的位置的变量。对该Ψ(x,y)进行相位展开，如果由使用了泽尼克多项式的阴影修正的计算来对背景的失真成分进行平坦化的话则可获得图23(b)所表示的定量相位图像。与载玻片插入前相同，可获得焦点对准的高清图像。
接着，对在使用了带有修正环的物镜的情况下特征性的本实施方式的效果进行说明。在载玻片等透明物体存在于试样上的情况下，通过使用带有修正环的物镜来对起因于透明物体的厚度的观察光的波前像差进行修正，从而能够获得焦点对准的高清图像。但是，在使用了非相干光的干涉观察光学系统中，有必要使试样光与参照光的光路长相等，去掉本实施方式中的数值显示器73或扬声器74等显示单元，由使用者的操作来使试样光以及参照光各自的光路长互相相等是困难的。另外，在特定的透明物体厚度的试样中特殊化并固定了修正环以及参照光路侧光路长的装置中，不能够对透明物体的厚度不同的试样使用该装置，从而损害通用性。本实施方式具备通过相对于伴随任意的厚度的透明物体的试样，使用者调整带有修正环的物镜的修正环并将数值显示器73或扬声器74等显示单元作为指标来调整参照光路侧光路长，从而能够通用地而且以高的操作性获得高清的定量相位图像这样的优点。
作为成为本实施方式的观察对象的试样，考虑电气元件存在于玻璃面之下的平板显示器或被封入到光学薄膜下的电气元件等。另外，硅等半导体相对于波长1000nm以上的近红外光是透明的，通过使用非相干的近红外光从而隔着硅而观察半导体集成电路的配线面的那样的情况下，也是本变形实施方式的范畴。另外，本实施方式对于透明物体而言并不限于固体形状的物体，本实施方式即使在隔着培养液等透明液体观察细胞等试样的情况下也是有效的。
(第2实施方式)
图12是表示第2实施方式的干涉观察装置2的结构的图。干涉观察装置3具备光源10、透镜11、透镜13、分束器21、分束器22、试样保持台81、物镜82、分束器83、固定镜84、参照镜91、物镜92、分束器93、压电元件94、平台95,96、镜筒透镜51、分束器52、镜53、摄像部61、光检测器62、图像取得部71以及控制部72。
该干涉观察装置2具有马赫-曾德尔干涉仪的光学系统，根据来自被试样保持台81保持的观察对象物的透过光，获得干涉图像。观察对象物并不限定于特定的细胞或生物体试样。例如，作为观察对象物，可以列举培养细胞、永生化细胞、原代培养细胞、癌细胞、脂肪细胞、肝细胞、心肌细胞、神经细胞、神经胶质细胞、成体干细胞、胚胎干细胞、多(潜)能干细胞、iPS细胞、以及以这些细胞中至少1个细胞为基础制作出的细胞块(球状体)等。另外，作为观察对象物，并不限于生物体，也可以列举以透过型的结构能够进行测量的工业试样、例如玻璃内部、半导体元件的内部、树脂素材、液晶、高分子化合物、光学元件等。
光源10输出非相干的光。光源10例如是卤素灯等的灯类光源、LED(Lightemitting diode(发光二极管))光源、SLD(Super Luminescent diode(超发光二极管))光源、ASE(Amplified spontaneous emission(放大自发辐射))光源等。透镜11,13将从光源10输出的光聚光于被试样保持台81保持的观察对象物。
分束器21以及分束器22构成马赫-曾德尔干涉仪。分束器21与光源10光学耦合，输入从光源10输出并经透镜11,13的光，将该光两分支而作为第1分支光以及第2分支光。分束器21例如也可以是半反半透镜。分束器21向测定侧光学系统的分束器83输出第1分支光，并向参照侧光学系统的分束器93输出第2分支光。分束器22与分束器21光学耦合，输入经测定侧光学系统的分支光并且输入经参照侧光学系统的第2分支光，对这些输入的第1分支光和第2分支光进行合波，向镜53输出该合波光。分束器22例如也可以是半反半透镜。
在测定侧光学系统，设置有试样保持台81、物镜82、分束器83以及固定镜84。分束器83与构成干涉光学系统的分束器21光学耦合，输入从分束器21输出的第1分支光并向固定镜84输出，输入被固定镜84反射的第1分支光并向试样保持台81输出。物镜82输入透过观察对象物的第1分支光并向分束器22输出。还有，也可以替代分束器83以及固定镜84而使用反射镜。
参照侧光学系统设置有参照镜91、物镜92、分束器93、压电元件94以及平台95,96。分束器93与构成干涉光学系统的分束器21光学耦合，输入从分束器21输出的第2分支光并向参照镜91输出，输入被参照镜91反射的第2分支光并向物镜92输出。物镜92与分束器93光学耦合，输入从分束器93到达的光并向分束器22输出。压电元件94以及平台95在分束器93与参照镜91之间的光学系统的光轴方向上使参照镜91移动。平台96在物镜92的光轴方向上使物镜92移动。
镜筒透镜51与构成干涉光学系统的分束器22光学耦合，使从分束器22输出并被镜53反射的合波光经分束器52而成像于摄像部61的摄像面。分束器52是与构成干涉光学系统的分束器22光学耦合并对从透镜51到达的光进行分支的分支部，向摄像部61输出一方的分支光(第1检测光)，向光检测器62输出另一方的分支光(第2检测光)。
对合波光进行受光并输出检测信号的受光部包含摄像部61以及光检测器62。摄像部61对从分束器52到达的第1检测光进行受光并输出该受光信号(第1检测信号)。摄像部61例如是CCD区域图像传感器或CMOS区域图像传感器等图像传感器。光检测器62对从分束器52到达的第2检测光进行受光并输出该受光信号(第2检测信号)。光检测器62例如是光电二极管、雪崩光电二极管、光电倍增管、线传感器(线性传感器(linear sensor))、CCD区域图像传感器、CMOS区域图像传感器等。图像取得部71根据从摄像部61输出的第1检测信号取得干涉图像。控制部72根据从光检测器62输出的第2检测信号进行控制。
还有，图像取得部71以及控制部72是包含处理器以及存储器等的计算机。另外，图像取得部71以及控制部72既可以是各自分开的计算机也可以是1个计算机。计算机例如也可以是个人电脑或平板终端等智能设备。另外，图像取得部71或者控制部72也可以具备接受来自利用者的输入的输入部(键盘、鼠标、平板终端等)、显示干涉强度的显示部(显示器、平板终端、扬声器、振动器)。还有，显示部如果是如显示器或平板终端等那样能够进行画面显示的装置的话则也可以与干涉强度相配合来显示干涉图像等。
从光源10输出的光由透镜11,13而被成像在处于测定侧光学系统的观察对象物上，进一步由物镜82以及镜筒透镜51而被成像在摄像部61以及光检测器62各自的受光面上。另外，从光源10输出的光由透镜11,13而被成像在处于参照光学系统的特定位置上，进一步由物镜92以及镜筒透镜51而被成像在摄像部61以及光检测器62各自的受光面上。
压电元件94能够对参照侧光学系统(第2分支光的光学系统)的光路长进行微调整。也可以替代压电元件44而使用步进马达或者伺服电机等致动器。平台95能够对参照侧光学系统的光路长进行粗调整。压电元件94以及平台95能够调整试样侧光学系统(第1分支光的光学系统)的光路长与试样侧光学系统(第1分支光的光学系统)的光路长之差，作为调整干涉光学系统中的从分支到合波为止的第1分支光与第2分支光之间的光路长差的光路长差调整部来进行作用。控制部72控制由该光路长差调整部(平台95、压电元件94)进行的光路长差调整动作。
从光源10输出的非相干的光经透镜11,13，被分束器21两分支而成为第1分支光以及第2分支光。第1分支光经分束器83而被输入到固定镜84并被反射。该被反射的第1分支光经分束镜83而被聚光于被试样保持台31保持的观察对象物并透过观察对象物。该透过的第1分支光经物镜82而被输入到分束器22。该第1分支光在观察对象物中的透过的时候具有光学延迟。第2分支光经分束器93而被输入到参照镜91并被反射。该被反射的第2分支光经分束器93以及物镜92而被输入到分束器22。
从物镜82被入射到分束器22的第1分支光以及从物镜92被输入到分束器22的第2分支光被分束器22合波。该合波光经镜53以及镜筒透镜51，被分束器52两分支，并被摄像部61受光，并且被光检测器62受光。根据从对合波光进行受光的摄像部61输出的第1检测信号，由图像取得部71取得干涉图像。另外，根据从对合波光进行受光的光检测器62输出的第2检测信号，由控制部72控制由光路长差调整部(平台95、压电元件94)进行的光路长差调整动作。
图13是表示变形例的干涉观察装置2A的结构的图。该干涉观察装置2A相对于图12所表示的结构，在分束器21兼备图12中的分束器83的功能的方面、分束器22兼备图12中的分束器52的方面、具备光路长差补偿板85以及镜86的方面、以及替代透镜51而具备透镜54以及透镜55的方面不同。与图12所表示的结构相比，图13所表示的结构中，分束器的个数因为少了2个所以能够降低成本。
为了取得干涉图像而不得不使测定侧光学系统(第1分支光的光学系统)以及参照侧光学系统(第2分支光的光学系统)各自的光路长互相一致。观察对象物例如是培养液中的细胞，但是培养液由作为对象的细胞而成分不同，如果成分不同的话则折射率也不同。另外，装入观察对象物的试样腔室的厚度根据制造误差等的影响而不限于一定。因此，关于各种观察对象物，对于应该将怎样的光路长差给予参照侧光学系统来说，有必要每次扫描并弄清光路长差。因此，一直以来，在透过型的干涉观察装置中优选使用激光光源的结构。
相对于此，本实施方式中，使用非相干光源。另外，干涉观察装置2即使在非相干光源中也能够使用输出空间上非相干的扩散光的光源(卤素灯或LED等)。即，干涉观察装置2中，从光源10到物镜82,92为止的所有的光学元件因为与光源10输出时的光束直径相比具有充分大的开口(例如10mm以上)，所以使用了空间上非相干的光的非相干照明(即，高NA的照明)成为可能。由被设置于光源10与分束器21之间的2个透镜11,13，能够使光源10的输出光聚光于物镜82,92的前焦点面附近，由此，能够高效率地使用光源10的输出光，并且能够实现高NA的照明。
即使在第2实施方式中，也因为使用光源10输出的非相干的光来取得干涉图像，所以控制光路长差并进行相位锁定以及相位移动是必要的。即使在第2实施方式中，也使用上述的第1相位锁定技术或者第2相位锁定技术，控制部72求得对应于光路长差的相位差并且求得干涉强度，控制由光路长差调整部(平台95、压电元件94)进行的光路长差调整动作，根据求得的干涉强度减小光路长差并且根据求得的相位差将光路长差维持为一定。还有，在调整光路长差的时候也可以控制平台95以及压电元件94中的任一者，由平台95的控制能够对光路长差进行粗调整，由压电元件94的控制能够对光路长差进行微调整。
接着，对干涉观察装置2A的实施例进行说明。使用图13所表示的结构。作为光源使用波长580nm的LED。透镜13大致将光聚光于物镜82,92的上侧焦点面。参照侧光学系统中，因为光透过仅多1个分束器的玻璃，所以将作为光路长差补偿板85的与分束器相同大小的玻璃板插入到物体侧光学系统。作为物镜82,92使用倍率20倍的物镜。
作为摄像部61使用搭载了CCD区域图像传感器的摄像机。另外，作为光检测器62使用光电二极管。从分束器21到物镜82,92为止的所有的光学元件设为能够充分地覆盖在该位置上的LED光的光束直径的大小的开口。
作为观察对象物使用干燥固定了的汇合的HeLa细胞。在观察的时候，向该细胞之上滴下数滴纯水并在其上盖上玻璃盖，用物镜82从下方观察细胞。
图14以及图15是表示进行相位移动以及相位锁定而取得的干涉图像的图。相对于图14(a)所表示的干涉图像I1(x,y)，图14(b)所表示的干涉图像I2(x,y)其相位仅相差π/2，图15(a)所表示的干涉图像I3(x,y)其相位仅相差π，图15(b)所表示的干涉图像I4(x,y)其相位仅相差3π/2。以上述(11)式从这些干涉图像I1～I4求得定量相位图像Ψ(x,y)。对该Ψ(x,y)进行相位展开，如果由使用了泽尼克多项式的阴影修正的计算来对背景的失真成分进行平坦化的话则可获得图16所表示的定量相位图像。
接着，对本实施方式的效果进行说明。即使在本实施方式中，因为作为光源可以仅具备1个输出非相干光的光源，所以与具备2个光源、即激光光源以及非相干光源的结构(非专利文献5所记载的结构)相比较，能够价廉地构成，另外，在装置的组装或搬运等的再调整的时候也能够容易地进行装配。
另外，即使在本实施方式中，因为使用非相干光来取得干涉图像，所以该被取得的干涉图像也能够具有散斑或衍射噪声被抑制的良好的画质。即使在本实施方式中，因为能够进行正确的相位锁定以及相位移动，所以也不需要光路长差的高速扫描或高速摄像，另外，不将高强度光照射于观侧对象物而能够取得定量性优异的干涉图像。
再有，本实施方式中，因为通过使用输出空间上非相干的光的光源10从而能够增大相对于观察对象物的照明的数值孔径，所以空间分辨率提高并且衍射噪声或散斑的发生被抑制。
另外，本实施方式中，因为控制部72提取从光检测器62输出的检测信号(第2检测信号)的振幅成分并根据检测信号的振幅成分求得干涉强度AC，所以能够容易地以该干涉强度AC变大的方式调整光路长差。
(变形例)
本发明的一个方面所涉及的干涉光学装置以及干涉观察方法并限定于上述的实施方式以及构成例，能够进行各种变形。
本发明的一个实施方式的干涉观察装置为取得观察对象物的干涉图像的装置，具备：(1)光源，输出非相干的光；(2)干涉光学系统，对从光源输出的光进行分支而作为第1分支光以及第2分支光，使第1分支光在观察对象物上反射或者透过并对第1分支光和第2分支光进行合波而输出该合波光；(3)受光部，对合波光进行受光并输出检测信号；(4)图像取得部，根据检测信号取得干涉图像；(5)控制部，根据检测信号求得合波光的干涉强度并以干涉强度变大的方式调整干涉光学系统。
本发明的一个实施方式的干涉观察方法是取得观察对象物的干涉图像的方法，(1)由干涉光学系统，对从光源输出的非相干的光进行分支而作为第1分支光以及第2分支光，使第1分支光在观察对象物上反射或者透过，对第1分支光和第2分支光进行合波而输出该合波光；(2)由受光部，对合波光进行受光并输出检测信号；(3)由图像取得部，根据检测信号取得干涉图像；(4)根据检测信号求得合波光的干涉强度，以干涉强度变大的方式调整干涉光学系统。
另外，在上述的干涉观察装置或者干涉观察方法中，优选根据检测信号求得对应于干涉光学系统中的从分支到合波为止的第1分支光与第2分支光之间的光路长差的相位差，并根据相位差将干涉光学系统中的光路长差维持为一定。
另外，在上述的干涉观察装置或者干涉观察方法中，优选以干涉强度变大的方式调整干涉光学系统中的光路长差，另外，优选以干涉强度变大的方式调整处于干涉光学系统中的第1分支光以及第2分支光的双方或者任意一方的光路上的光学元件的光轴。
另外，在上述的干涉观察装置或者干涉观察方法中，优选由显示部来显示干涉强度。此时，优选由显示部来将干涉强度的时间变化作为图表来进行显示，还优选将干涉强度作为数值来进行显示，也优选将干涉强度作为声音来进行输出。
另外，在上述的干涉观察装置或者干涉观察方法中，干涉光学系统既可以包含迈克尔逊干涉仪也可以包含马赫-曾德尔干涉仪。
另外，在上述的干涉观察装置或者干涉观察方法中，也可以是受光部具有对合波光进行受光并输出第1检测信号的图像传感器、对合波光进行受光并输出第2检测信号的光检测器，图像取得部根据第1检测信号取得干涉图像，控制部根据第2检测信号求得相位差以及干涉强度。
在第1相位锁定技术以及第2相位锁定技术的任一情况下，作为相位锁定用的光检测器62，也可以均使用多个像素被二维排列的摄像机，根据从任意的像素输出的检测信号进行相位锁定。
另外，也可以根据从摄像部61的任意的像素输出的检测信号进行相位锁定。另外，也可以使用具有干涉图像取得用的摄像部61以及相位锁定用的光检测器62的双方的功能的1个受光元件。在这些情况下，因为能够以1个受光元件构成受光部，所以能够对装置进行小型化并且能够容易地调整光学系统。
另外，也可以根据从干涉图像取得用的摄像部61输出的检测信号求得合波光的干涉强度。另外，也可以根据从摄像部61以及光检测器62各自输出的检测信号求得合波光的干涉强度。
在多个干涉条纹显现于由摄像部61摄像的图像的状态下，能够将摄像部61的被二维排列的多个像素中任意的像素看作为线传感器或者被一维排列的多个光检测器的代替物并由第2相位锁定技术来求得干涉强度。或者，与第1相位锁定技术相同，以与摄像部61的摄像速度相比充分慢的频率调制压电元件，也能够由上述的算法根据由摄像部61获得的干涉图像的时间变化来计算干涉强度。
另外，也可以通过高速地读出来自摄像部61的任意的像素的检测信号，从而不限于干涉强度的监控而也进行到相位锁定为止。由近年来的CCD摄像机或CMOS摄像机的技术革新而实现了超过1kHz的帧频。这样的帧频即使在第1相位锁定技术以及第2相位锁定技术的任一情况下对于导出相位信息来说也均是充分的速度。
另外，也可以将折射率或者几何学的厚度由施加电压值而发生变化的液晶元件(例如液晶透镜)或棱镜插入到干涉光学系统中的从分支到合波为止的第1分支光的光路以及第2分支光的光路的双方或者任意一方，在该情况下，也能够调整干涉光学系统中的从分支到合波为止的第1分支光的光路与第2分支光的光路之间的光路长差。
产业上的利用可能性
本发明的一个方面能够作为能够容易地取得画质良好的干涉图像，另外，能够作为廉价的装置结构的干涉观察装置以及干涉观察方法来进行利用。
符号的说明
1,1A～1E,2,2A…干涉观察装置、10…光源、11…透镜、12…分束器、13…透镜、20,21,22…分束器(干涉光学系统)、31…试样保持台、32…物镜、33～36…平台、37…带有修正环的物镜、41…参照镜、42…透镜、43…像差修正用板、44…压电元件、45,46…平台、51…镜筒透镜、52…分束器、54,55…透镜、61…摄像部、62…光检测器、71…图像取得部、72…控制部、73…数值显示器、74…扬声器、81…试样保持台、82…物镜、83…分束器、84…固定镜、85…光路长差补偿板、91…参照镜、92…物镜、93…分束器、94…压电元件、95,96…平台。

Claims (26)

1.一种干涉观察装置，其特征在于：
具备：
光源，输出非相干的光；
干涉光学系统，对从所述光源输出的光进行分支而作为第1分支光以及第2分支光，使所述第1分支光在观察对象物上反射或者透过并对所述第1分支光和所述第2分支光进行合波而输出该合波光；
受光部，对所述合波光进行受光并输出检测信号；
图像取得部，根据所述检测信号，取得干涉图像；以及
控制部，根据所述检测信号，求得所述合波光的干涉强度，并以所述干涉强度变大的方式调整所述干涉光学系统。
2.如权利要求1所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述控制部根据所述检测信号，求得对应于所述干涉光学系统中的从分支到合波为止的所述第1分支光与所述第2分支光之间的光路长差的相位差，并根据所述相位差，将所述干涉光学系统中的所述光路长差维持为一定。
3.如权利要求1或者2所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述控制部以所述干涉强度变大的方式调整所述干涉光学系统中的从分支到合波为止的所述第1分支光与所述第2分支光之间的光路长差。
4.如权利要求1～3中的任意一项所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述控制部以所述干涉强度变大的方式调整处于所述干涉光学系统中的所述第1分支光以及所述第2分支光的双方或者任意一方的光路上的光学元件的光轴。
5.如权利要求1～4中的任意一项所述的干涉观察装置，其特征在于：
进一步具备显示所述干涉强度的显示部。
6.如权利要求5所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述显示部将所述干涉强度的时间变化作为图表来进行显示。
7.如权利要求5所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述显示部将所述干涉强度作为数值来进行显示。
8.如权利要求5所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述显示部将所述干涉强度作为声音来进行输出。
9.如权利要求1～8中的任意一项所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述干涉光学系统包含迈克尔逊干涉仪或者马赫-曾德尔干涉仪。
10.如权利要求1～9中的任意一项所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述受光部具有对所述合波光进行摄像并输出第1检测信号的图像传感器、以及对所述合波光进行受光并输出第2检测信号的光检测器，
所述图像取得部根据所述第1检测信号，取得所述干涉图像，
所述控制部根据所述第2检测信号，求得所述干涉强度。
11.如权利要求10所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述控制部根据所述第2检测信号，求得对应于所述干涉光学系统中的从分支到合波为止的所述第1分支光与所述第2分支光之间的光路长差的相位差，并重复进行根据所述相位差而将所述干涉光学系统中的所述光路长差维持为一定的开启期间和不将所述干涉光学系统中的所述光路长差维持为一定的关断期间，
所述图像传感器以对所述合波光进行摄像的期间包含于开启期间的方式进行设定。
12.如权利要求11所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述开启期间为1毫秒以上3秒以下。
13.如权利要求11或者12所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述关断期间为30毫秒以下。
14.一种干涉观察方法，其特征在于：
使用干涉光学系统，对从光源输出的非相干的光进行分支而作为第1分支光以及第2分支光，使所述第1分支光在观察对象物上反射或者透过，对所述第1分支光和所述第2分支光进行合波而输出该合波光，
使用受光部，对所述合波光进行受光并输出检测信号，
使用图像取得部，根据所述检测信号而取得干涉图像；
根据所述检测信号，求得所述合波光的干涉强度，并以所述干涉强度变大的方式调整所述干涉光学系统。
15.如权利要求14所述的干涉观察方法，其特征在于：
根据所述检测信号，求得对应于所述干涉光学系统中的从分支到合波为止的所述第1分支光与所述第2分支光之间的光路长差的相位差，并根据所述相位差，将所述干涉光学系统中的所述光路长差维持为一定。
16.如权利要求14或者15所述的干涉观察方法，其特征在于：
以所述干涉强度变大的方式调整所述干涉光学系统中的从分支到合波为止的所述第1分支光与所述第2分支光之间的光路长差。
17.如权利要求14～16中的任意一项所述的干涉观察方法，其特征在于：
以所述干涉强度变大的方式调整处于所述干涉光学系统中的所述第1分支光以及所述第2分支光的双方或者任意一方的光路上的光学元件的光轴。
18.如权利要求14～17中的任意一项所述的干涉观察方法，其特征在于：
使用显示部，显示所述干涉强度。
19.如权利要求18所述的干涉观察方法，其特征在于：
所述显示部将所述干涉强度的时间变化作为图表来进行显示。
20.如权利要求18所述的干涉观察方法，其特征在于：
所述显示部将所述干涉强度作为数值来进行显示。
21.如权利要求18所述的干涉观察方法，其特征在于：
所述显示部将所述干涉强度作为声音来进行输出。
22.如权利要求14～21中的任意一项所述的干涉观察方法，其特征在于：
所述干涉光学系统包含迈克尔逊干涉仪或者马赫-曾德尔干涉仪。
23.如权利要求14～22中的任意一项所述的干涉观察方法，其特征在于：
所述受光部具有对所述合波光进行摄像并输出第1检测信号的图像传感器、以及对所述合波光进行受光并输出第2检测信号的光检测器，
所述图像取得部根据所述第1检测信号，取得所述干涉图像，
根据所述第2检测信号，求得所述干涉强度。
24.如权利要求23所述的干涉观察方法，其特征在于：
根据所述第2检测信号，求得对应于所述干涉光学系统中的从分支到合波为止的所述第1分支光与所述第2分支光之间的光路长差的相位差，
重复进行根据所述相位差而将所述干涉光学系统中的所述光路长差维持为一定的开启期间和不将所述干涉光学系统中的所述光路长差维持为一定的关断期间，
以由所述图像传感器对所述合波光进行摄像的期间包含于开启期间的方式进行设定。
25.如权利要求24所述的干涉观察方法，其特征在于：
所述开启期间为1毫秒以上3秒以下。
26.如权利要求24或者25所述的干涉观察方法，其特征在于：
所述关断期间为30毫秒以下。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107843597A (zh) * 2017-12-13 2018-03-27 天津师范大学 一种观测不融合液面间空气层干涉现象的装置及其使用方法
CN110243729A (zh) * 2018-03-09 2019-09-17 理音株式会社 粒子计数器
CN110887820A (zh) * 2018-09-11 2020-03-17 浜松光子学株式会社 测量装置和测量方法
CN111542749A (zh) * 2018-01-04 2020-08-14 浜松光子学株式会社 荧光测定装置及荧光测定方法
CN111556951A (zh) * 2018-01-16 2020-08-18 浜松光子学株式会社 干涉图像取得装置和干涉图像取得方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6646426B2 (ja) * 2015-12-14 2020-02-14 浜松ホトニクス株式会社 干渉観察装置および干渉観察方法
CN107167071A (zh) * 2017-06-30 2017-09-15 哈尔滨理工大学 基于消偏振分光棱镜的同步相移干涉测量装置
GB2566284A (en) * 2017-09-07 2019-03-13 Univ Aston Laser detection system
WO2019211910A1 (ja) * 2018-05-02 2019-11-07 オリンパス株式会社 データ取得装置
US10976151B2 (en) * 2018-12-26 2021-04-13 Industrial Technology Research Institute Optical interferometer with reference arm longer than sample arm
CN113251943A (zh) * 2020-02-12 2021-08-13 三营超精密光电(晋城)有限公司 基于光干涉的测量系统及方法
DE102020209268B3 (de) 2020-07-22 2021-10-14 Hochschule Emden/Leer Optisches System
CN111928879B (zh) * 2020-08-26 2021-12-07 南京英特飞光电技术有限公司 带输出的偏振马赫-曾德干涉系统
CN113237635A (zh) * 2021-04-27 2021-08-10 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 液晶透镜相位检测装置和方法
DE102022128898A1 (de) 2022-11-01 2024-05-02 Eberhard Karls Universität Tübingen, Körperschaft des öffentlichen Rechts Interferenzreflexionsmikroskop und Verfahren zum Analysieren einer Probe

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0579815A (ja) * 1991-09-19 1993-03-30 Olympus Optical Co Ltd 半導体レーザー測長器
CN1623085A (zh) * 2002-01-24 2005-06-01 通用医疗公司 使用光谱带并行检测的低相干干涉测量法(lci)和光学相干层析成像(oct)信号的测距和降噪的装置和方法
CN1826518A (zh) * 2003-06-19 2006-08-30 麻省理工学院 用于相位测量的系统和方法
CN101313196A (zh) * 2005-10-17 2008-11-26 阿而利克斯公司 利用空间调制的光学力显微术检测细胞变形性的设备和方法
JP2010139326A (ja) * 2008-12-10 2010-06-24 Hamamatsu Photonics Kk 観察装置および観察方法
CN103998969A (zh) * 2011-12-22 2014-08-20 通用电气公司 用于无标记高对比度细胞成像的定量相位显微镜

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD233430B1 (de) 1984-12-28 1988-03-30 Zeiss Jena Veb Carl Universal-polarisationsmikroskop
ATA107495A (de) 1995-06-23 1996-06-15 Fercher Adolf Friedrich Dr Kohärenz-biometrie und -tomographie mit dynamischem kohärentem fokus
JPH10232204A (ja) * 1996-12-16 1998-09-02 Seitai Hikari Joho Kenkyusho:Kk 屈折率測定装置
JP4132308B2 (ja) 1998-11-20 2008-08-13 株式会社キーエンス 形状測定器
JP4151159B2 (ja) * 1999-06-17 2008-09-17 松下電器産業株式会社 媒質の測定装置
US6624894B2 (en) * 2001-06-25 2003-09-23 Veeco Instruments Inc. Scanning interferometry with reference signal
US7557929B2 (en) * 2001-12-18 2009-07-07 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements
JP4243159B2 (ja) 2003-09-17 2009-03-25 京セラ株式会社 Ｆｂｇセンシングシステム
JP2005345288A (ja) 2004-06-03 2005-12-15 Olympus Corp マッハツェンダー干渉計及びマッハツェンダー干渉計による光学素子の検査方法
US7812959B1 (en) 2007-03-22 2010-10-12 University Of South Florida Total internal reflection holographic microscope
CN100552376C (zh) 2007-04-13 2009-10-21 南京师范大学 光学干涉测量中分光、成像及同步移相的方法和装置
US7990540B2 (en) 2007-09-14 2011-08-02 University Of Rochester Apparatus and methods using highly optically dispersive media
JP2009116082A (ja) 2007-11-07 2009-05-28 Nsk Ltd 光走査ユニット及び観察装置
JP4909244B2 (ja) 2007-11-16 2012-04-04 浜松ホトニクス株式会社 干渉測定装置
JP5563439B2 (ja) * 2010-12-22 2014-07-30 日本電信電話株式会社 光位相測定装置、光位相測定方法およびプログラム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0579815A (ja) * 1991-09-19 1993-03-30 Olympus Optical Co Ltd 半導体レーザー測長器
CN1623085A (zh) * 2002-01-24 2005-06-01 通用医疗公司 使用光谱带并行检测的低相干干涉测量法(lci)和光学相干层析成像(oct)信号的测距和降噪的装置和方法
CN1826518A (zh) * 2003-06-19 2006-08-30 麻省理工学院 用于相位测量的系统和方法
CN101313196A (zh) * 2005-10-17 2008-11-26 阿而利克斯公司 利用空间调制的光学力显微术检测细胞变形性的设备和方法
JP2010139326A (ja) * 2008-12-10 2010-06-24 Hamamatsu Photonics Kk 観察装置および観察方法
CN103998969A (zh) * 2011-12-22 2014-08-20 通用电气公司 用于无标记高对比度细胞成像的定量相位显微镜

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HIDENAO IWAI ETC.: "《Quantitative phase imaging using actively stabilized phase-shifting low-coherence interferometry》", 《OPTICS LETTERS》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107843597A (zh) * 2017-12-13 2018-03-27 天津师范大学 一种观测不融合液面间空气层干涉现象的装置及其使用方法
CN111542749A (zh) * 2018-01-04 2020-08-14 浜松光子学株式会社 荧光测定装置及荧光测定方法
CN111542749B (zh) * 2018-01-04 2023-07-18 浜松光子学株式会社 荧光测定装置及荧光测定方法
CN111556951A (zh) * 2018-01-16 2020-08-18 浜松光子学株式会社 干涉图像取得装置和干涉图像取得方法
CN111556951B (zh) * 2018-01-16 2022-05-03 浜松光子学株式会社 干涉图像取得装置和干涉图像取得方法
US11630059B2 (en) 2018-01-16 2023-04-18 Hamamatsu Photonics K.K. Interference image acquiring device and method for acquiring interference image
CN110243729A (zh) * 2018-03-09 2019-09-17 理音株式会社 粒子计数器
CN110887820A (zh) * 2018-09-11 2020-03-17 浜松光子学株式会社 测量装置和测量方法

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