JP2002221665A

JP2002221665A - 収束光偏光顕微鏡装置および収束光偏光顕微鏡観察方法

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Publication number: JP2002221665A
Application number: JP2001016102A
Authority: JP
Inventors: Masao Minobe; 正夫美濃部; Shinya Uchiumi; 晋也内海
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2002-08-09
Anticipated expiration: 2021-01-24
Also published as: JP4842441B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の光学顕微鏡装置による観察では、対物
レンズによって被検査物の拡大された光学像を単に形成
し、それを接眼レンズでさらに拡大して行うだけ、すな
わち、被検査物で反射あるいは透過した光の強度に起因
する像を観察するだけなので、たとえ偏光顕微鏡装置を
用いても、配向と複屈折を与える構造の分布に関する詳
細な知見を十分に得ることはできないという課題を解決
する。【解決手段】空間の一点に収束する収束光を照明光と
して照射する照明手段と、前記照明光を被検査物の手前
で直線偏光もしくは円偏光に変換するポラライザーと、
前記照明光の前記収束点の手前で前記被検査物を載置す
る被検査物載置台と、前記照明光が前記被検査物におい
て透過もしくは反射した光をひとたび前記収束点に収束
させた後に入射するように配置された対物レンズと、前
記被検査物を透過もしくは反射した光を再度直線偏光も
しくは円偏光に変換するアナライザーとを備える光学顕
微鏡装置及びその光学顕微鏡装置を用いる顕微鏡観察方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種材料の組織構
造の観察に適した収束光偏光顕微鏡装置および収束光偏
光顕微鏡観察方法に関するものである。本発明の収束光
偏光顕微鏡装置および収束光偏光顕微鏡観察方法の観察
対象となり得る材料のとして、ポリエチレンフィルム、
ポリプロピレンフィルム等の高分子材料や、植物、病理
組織等の生体材料や、塗液、乳液等の懸濁液や、半導体
材料等が挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】各種材料の組織構造は、その物性と密接
に相関していることから、その組織構造を正確に評価・
解析することが重要となる。そのために、多くの手法が
開発され活用されているが、光学顕微鏡装置はその中で
も、利用のしやすさや得られる情報の多様性等から、材
料の組織構造観察法として最も一般的に利用される手法
となっている。

【０００３】そして、従来の光学顕微鏡装置では、被検
査物に対する照明法として、被検査物を一様に照射し、
かつ像の分解能を高めるために、平行光を入射するケー
ラー照明法が通常用いられている。また、入射光を偏光
させるポラライザーと、被検査物を透過または反射した
のちに、検出のためのアナライザーを配置した偏光顕微
鏡装置も従来からしばしば用いられている。以下これら
を合わせて従来の顕微鏡装置と略称する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光学顕
微鏡装置による観察は、対物レンズによって被検査物の
拡大された光学像を単に形成し、それを接眼レンズでさ
らに拡大して行うだけである。すなわち、被検査物で反
射あるいは透過した光の強度に起因する像を観察するだ
けなので、たとえ偏光顕微鏡装置を用いても、配向と複
屈折を与える構造の分布に関する詳細な知見を十分に得
ることはできなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の収束光偏光顕微
鏡装置および収束光偏光顕微鏡観察方法はこのような課
題を解決するためになされたものである。

【０００６】本発明の収束光偏光顕微鏡装置は、空間の
一点に収束する収束光を照明光として照射する照明手段
と、前記照明光を被検査物の手前で直線偏光もしくは円
偏光に変換するポラライザーと、前記照明光の前記収束
点の手前で前記被検査物を載置する被検査物載置台と、
前記照明光が前記被検査物において透過もしくは反射し
た光をひとたび前記収束点に収束させた後に入射するよ
うに配置された対物レンズと、前記被検査物を透過もし
くは反射した光を再度直線偏光もしくは円偏光に変換す
るアナライザーとを備えることを特徴とする。

【０００７】このように、従来の非偏光の平行光に代わ
ってポラライザーによって偏光させた収束光を照明光と
して用い、さらに被検査物の透過または反射光を再度偏
光させるアナライザーを用いると、極めてコントラスト
の高い、焦点深度の深い偏光顕微鏡像と偏光を用いたこ
とに基づく回折像を得ることができる。

【０００８】ここで直線偏光および円偏光とは、進行す
る光波に相対したとき、一定の場所において電場の振動
方向と大きさを表す電場ベクトルの終端が時間とともに
描く軌跡のうち、それぞれ直線および円となるものおよ
びその状態のことである。直線偏光の場合、電場ととも
に振動している磁場の振動方向と伝播方向を含む面は平
面となり、ここではこの平面を偏光面と呼ぶ。また入射
光を直線偏光に変換するポラライザーおよびアナライザ
ーについては、変換された光の偏光面をポラライザーお
よびアナライザーの偏光面と呼ぶことがある。一方、円
偏光の場合、電場ベクトルの描く軌跡により右回りと左
回りの違いがあり、ここではそれぞれ右円偏光および左
円偏光と呼ぶ。ポラライザーまたはアナライザーに光を
透過させることにより、偏光にすることができる。

【０００９】一方、複屈折とは、光学的異方性を持つ媒
質に光が入射するときに一般に二つの屈折光が現れる現
象をいう。2つの屈折光は直線偏光となるため、入射す
る光に偏光を用いることにより、複屈折を与える構造を
観察することができる。

【００１０】この収束光偏光顕微鏡装置では、照明光の
収束点を含み照明光の光軸に直交する面（以下回折像面
という）には、偏光照明光による被検査物のフーリエ変
換像すなわち回折像が形成される。この収束光偏光顕微
鏡装置によれば、対物レンズの前方にこの回折像を形成
させることができるので、回折像そのものを観察した
り、回折像に対して操作を加えて所望の処理を施したり
することができる。

【００１１】従来の光学顕微鏡装置では、入射光が平行
光なので回折像は対物レンズの後側焦点面、すなわち、
鏡筒内部に形成されるので、接眼レンズをはずさない限
り観察できないし、いわんや操作を加えたりすることは
不可能である。

【００１２】回折像には被検査物の構造情報が集約され
ている。換言すると、被検査物の組織構造に応じた回折
像が形成され、被検査物の組織構造が異なっていれば、
その回折像も異なったものとなる。したがって、組織構
造と回折像との関係が判っていれば、回折像から逆に被
検査物の組織構造を知ることができる。この収束光偏光
顕微鏡装置では、偏光顕微鏡像に加えて偏光下での回折
像を同時に得られることが大きな特徴の一つである。

【００１３】対物レンズは、回折像面および被検査物の
いずれにもに焦準（ピント）を合わせることができるよ
うになっていることが望ましい。これにより、被検査物
の光学像と回折像を共に観察することができ、被検査物
の構造情報の取得を増やすことができる。

【００１４】この収束光偏光顕微鏡装置は、回折像面の
位置に配置され、照明光が被検査物において透過または
反射した光の一部を選択的に遮蔽する空間絞りを備える
ことが望ましい。

【００１５】この空間絞りにより、所望の回折光および
直接光を選択して対物レンズに入射させることができる
からである。対物レンズの焦準を被検査物に合わせ、選
択された回折光のみを空間絞りで透過させてやれば、選
択された回折光のみによる被検査物の光学像（暗視野
像）を観察することができる。しかも、回折光の選択が
自由なので、同一の被検査物について所望の回折光に応
じた様々な暗視野像を観察することができる。このとき
ポラライザーおよびアナライザーを用いているので、回
折光の偏光状態を反映した暗視野像を観察することがで
きる。なお、直接光も含んで選択してやれば、明視野像
を得ることができる。

【００１６】この収束光偏光顕微鏡装置は、回折像面と
被検査物との相対的な位置を任意に変更できる調整機構
を備えていることが望ましい。通常は、収束する照明光
の出射面となるコンデンサーレンズの位置を変えること
により収束点の位置、すなわち回折像面の位置を変え
る。回折像面と被検査物との距離を変えると、回折像の
大きさが変化する。距離を離すほど、回折像の大きさを
大きくすることができ、回折像のより詳細な観察ができ
る。

【００１７】この収束光偏光顕微鏡装置のポラライザー
およびアナライザーは、入射光の光軸の周りで回転でき
ることが望ましい。被検査物中のさまざまな方向を持つ
複屈折を与える構造の中で、目的の構造に対するポララ
イザーおよびアナライザーおのおのの最適な角度を、被
検査物の方向を一定に保ちながら選ぶことができるから
である。

【００１８】この収束光偏光顕微鏡装置の被検査物載置
台は、入射光の光軸の周りで回転できることが望まし
い。被検査物中のさまざまな方向を持つ複屈折を与える
構造の中で、目的の構造に対する被検査物の最適な方向
を、ポラライザーおよびアナライザーの角度を一定に保
ちながら選ぶことができるからである。

【００１９】このとき、ポラライザーとアナライザーが
直線偏光素子であり、かつ両素子の偏光面が互いに平行
のときは、被検査物中の偏光面を回転させる領域が回転
させない領域よりも明るい領域となる像を観察すること
ができ、一方、両素子の偏光面が互いに垂直のときは、
被検査物中の偏光面を回転させる領域が回転させない領
域よりも暗い領域となる像を観察することができる。こ
れらにより複屈折を与える構造の分布を知ることができ
る。

【００２０】また、ポラライザーとアナライザーが円偏
光素子であり、かつ両素子の偏光面の回転方向が互いに
同方向（ポラライザーが右円偏光であればアナライザー
は右円偏光、ポラライザーが左円偏光であればアナライ
ザーは左円偏光）のときは、被検査物中の偏光面を回転
させる領域が回転させない領域よりも明るい領域となる
像を観察することができ、一方、両素子の偏光面を回転
させる方向が互いに逆方向（ポラライザーが右円偏光で
あればアナライザーは左円偏光、ポラライザーが左円偏
光であればアナライザーは右円偏光）のときは、被検査
物中の偏光面を回転させる領域が回転させない領域より
も暗い領域となる像を観察することができる。これらに
よって複屈折を与える構造の分布を知ることができる。

【００２１】さらに、ポラライザーが円偏光素子であ
り、かつアナライザーが直線偏光素子であるときは、被
検査物中の微小な複屈折を与える構造の分布を検出する
ことができるようになる。

【００２２】すなわち、被検査物の複屈折を与える構造
の分布が小さいとき、ポラライザーおよびアナライザー
がともに照明光を直線偏光に変換する場合には、配向あ
るいは複屈折を与える構造による光の強度の変化がほと
んど無く、これらの構造を観察することが困難である
が、ポラライザーが照明光を円偏光に変換し、アナライ
ザーが被検査物を透過した光もしくは反射した光を直線
偏光に変換する場合には、複屈折に基づく光の強度が大
きくなり、これらの構造を観察することが可能となる。
そのため、ポラライザーが照明光を円偏光に変換し、ア
ナライザーが照明光を直線偏光に変換する場合には、被
検査物の微小な複屈折を与える構造の分布を識別するの
に都合がよい。

【００２３】この収束光偏光顕微鏡装置は、空間絞りを
通過した光の方向と対物レンズの光軸とを略一致させる
調整機構を備えていることが望ましい。空間絞りにより
光量が減少するが、この２つの光軸を略一致させること
により、ひずみの少ない明るい像を得ることができる。

【００２４】この収束光偏光顕微鏡装置は、照明光に単
色光を用いてもよい。単色光を用いることにより、白色
光では得られなかった、組織構造を知る上で重要な像を
得ることができる。

【００２５】この収束光偏光顕微鏡装置のポラライザー
とアナライザーは着脱可能であることが望ましい。ポラ
ライザーのみあるいはアナライザーのみ用いた観察や、
ポラライザーおよびアナライザーのいずれも用いない観
察など、様々な観察を行うことができる。

【００２６】このような収束光偏光顕微鏡装置を用いた
本発明の顕微鏡観察方法の一つは、対物レンズの焦準を
被検査物に合わせて被検査物を観察するものである。収
束光を照明光として用いるので、極めてコントラストの
高い、焦点深度の深い偏光顕微鏡像を得ることができ
る。

【００２７】本発明の他の顕微鏡観察方法は、収束点を
含む対物レンズの光軸に直交する回折像面に対物レンズ
の焦準を合わせることにより、回折像面上に形成された
被検査物の偏光入射光による回折像をアナライザーを用
いて観察するものである。

【００２８】被検査物について、回折像と組織構造との
関係を予め取得しておけば、回折像を直接観察すること
により、回折像のパターンの特徴から被検査物の組織構
造を知ることができる。

【００２９】本発明の他の顕微鏡観察方法は、最初に前
記対物レンズの焦準を前記被検査物に合わせて前記被検
査物を観察した後、前記対物レンズの焦準を前記回折像
面上に形成された回折像に合わせて前記回折像を観察す
るか、もしくは、最初に前記対物レンズの焦準を前記回
折面上に形成された回折像に合わせて前記回折像を観察
した後、前記対物レンズの焦準を前記被検査物に合わせ
て前記被検査物を観察するものである。

【００３０】光学像の観察だけでは分かりにくかった組
織構造の全体的な特徴を把握したり、回折像の観察だけ
では分かりにくかった回折像が由来する組織構造の詳細
を知ることができる。

【００３１】本発明の他の顕微鏡観察方法は、空間絞り
を用いて回折像面上の所望の領域のみの光を通過させ、
空間絞りを通過した光について対物レンズの焦準を被検
査物に合わせて被検査物を観察するものである。

【００３２】空間絞りによって通過させる光（直接光お
よび回折光）を自由に選択できるので、偏光下で同一の
被検査物について回折光に応じた様々な暗視野像および
明視野像を観察することができる。これにより被検査物
の組織構造をさらに詳しく知ることができる。

【００３３】本発明の他の顕微鏡観察方法は、回折像面
に対物レンズの焦準を合わせることにより、回折像面上
に形成された被検査物の偏光入射光による回折像を観察
し、回折像の所望の領域のみの光を通過させるように空
間絞りを調整した後、対物レンズの焦準を被検査物に合
わせることにより、空間絞りおよびアナライザーを通過
した光によって被検査物を観察するものである。

【００３４】回折像に基づいて回折光を選択してから像
観察を行うので、いかなる回折光に基づく光学像かを知
ることができる。これにより被検査物の組織構造をさら
に詳しく知ることができる。

【００３５】本発明の顕微鏡観察方法では、対物レンズ
が回折像面の近傍に位置したときに被検査物に焦準が合
うように回折像面の位置を調整して被検査物を観察する
ことが望ましい。回折像面は照射光が収束する位置なの
で、そこに対物レンズが置かれたときに回折光をロスす
ることなく最も像が明るくなるためである。

【００３６】空間絞りの形状または回折像面上での位置
を変えることにより、もしくは、対物レンズの光軸に対
する照明光の光軸の角度を変えることにより、対物レン
ズによる被検査物の光学像形成にあずかる回折光を選択
して被検査物を観察することができる。

【００３７】本発明の顕微鏡観察方法では、空間絞りを
通過した光の方向と対物レンズの光軸とを略一致させて
被検査物を観察することが望ましい。空間絞りにより光
量が減少するが、この２つの光軸を略一致させることに
より、ひずみの少ない明るい像を得ることができる。

【００３８】本発明の顕微鏡観察方法では、照明光の収
束点の位置を対物レンズの光軸方向において変えること
により回折像の大きさを調整することができることが望
ましい。距離を離すほど、回折像の大きさを大きくする
ことができ、回折像のより詳細な観察ができる。

【００３９】本発明の顕微鏡観察方法では、照明光に単
色光を用いてもよい。単色光を用いることにより、白色
光では得られなかった、組織構造を知る上で重要な像を
得ることができる。

【００４０】本発明の顕微鏡観察方法は、高分子材料に
対して好適に用いることができる。高分子材料の重要な
組織構造について、従来の顕微鏡観察方法では得られな
かった詳細な知見が得られる。

【００４１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
収束光偏光顕微鏡装置の基本構成を示す図である。光源
１とコンデンサレンズ２、およびポラライザー１５によ
って、空間の一点４に収束する偏光した収束光を照明光
として照射する照明手段３が構成されている。光源１か
ら出力される光は、白色光でもよいし、単色光でもよ
い。

【００４２】照明手段３の上方には、被検査物（標本）
６を載置する被検査物載置台（ステージ）５が配置され
ている。ステージ５は、その中央に照明手段３からの偏
光した照明光を透過する開口を有し、照明光はこの開口
を通ってさらに上方の収束点４で収束する。これによ
り、収束点４を通り照明光の光軸７に垂直な平面８に
は、被検査物６の偏光した照明光によるフーリエ変換像
すなわち偏光下での回折像が形成される。ここでは、こ
の平面８を回折像面と呼ぶことにする。

【００４３】コンデンサレンズ２は、ステージ５に対し
て光軸７の方向に移動可能となっている。コンデンサレ
ンズ２を光軸７の方向に移動させることにより、ステー
ジ５に載置された被検査物６と収束点４との距離、すな
わち、被検査物６と回折像面８との距離を変化させるこ
とができる。

【００４４】回折像面８上またはその近傍の位置には、
回折像面８と平行に空間絞り９が設けられている。図２
は空間絞り９の平面図であり、遮光板の中央に、たとえ
ば直径数百ミクロンの円形開口が形成されている。この
空間絞り９は、光軸７に直交する方向に移動可能となっ
ており、回折像面８上に形成される回折像のうちで光を
透過させるべき領域を選択できる。また、この空間絞り
９は観察途中でも、容易に脱着可能となっている。

【００４５】なお、空間絞り９に形成する開口形状すな
わち観察視野は、必ずしも円形でなくてもよい。目的に
応じて方形、半円形、扇形等を適宜選択することができ
る。

【００４６】空間絞り９のさらに上方には、対物レンズ
１０、アナライザー１６、結像レンズ１１および接眼レ
ンズ１２を備えた鏡筒１３が配置されている。この鏡筒
１３の内部構成自体は、従来からある一般的なものであ
り、光軸７の方向に移動させることにより、焦準合わせ
を行うことができるようなっている。

【００４７】しかし、焦準合わせのための鏡筒移動可能
範囲は、従来の一般的な顕微鏡装置に比べて十分に長い
ことが必要である。すなわち、少なくとも被検査物６と
回折像面８の両方に焦準合わせができるようになってい
る。

【００４８】対物レンズ１０は、被検査物６に焦準を合
わせたときの位置が空間絞り９よりも後方（上方）にな
るような焦点距離を有している。したがって、焦準合わ
せ動作において、空間絞り９が邪魔になることがない。

【００４９】なお、図３に示すように、対物レンズ１０
が空間絞り９に最も近づいたときに被検査物６に焦準が
合うように、回折像面８の位置を調整すると、最も明る
い像を得ることができる。

【００５０】対物レンズ１０が捕らえた像は、アナライ
ザー１６を透過したのちに結像レンズ１１の後方にある
中間像位置１４に形成され、接眼レンズ１２はこの像を
観察できるように焦準が調整されている。

【００５１】本発明による被検査物としては、高分子材
料（たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリ
マーフィルム）、生体材料、セラミックス、金属他を挙
げることができるが、組織構造を観察し得るという点
で、ポリマーフィルムは最も典型的な対象材料である。

【００５２】そこで、被検査物としてポリマーフィルム
を観察したときの具体的な実施例を説明する。

【００５３】１００Ｗハロゲンランプおよび口径１００
μm の円形のピンホールからなる点光源１の前方に、開
口数０．４のコンデンサーレンズ２を配置することによ
り収束する照明光を得た。本コンデンサーレンズ２は光
軸７と平行な方向に最大２５ｍｍ以上移動させることが
できるようにした。なお、光源に単色化のためのフィル
ターは取り付けなかった。

【００５４】コンデンサーレンズ２の後方にステージ５
を配置し、その上にポリマーフィルムを固定したスライ
ドグラスを載せた。ステージ５は光軸７と平行な方向に
固定した。一方、光軸７と垂直な方向には、観察視野を
選択するために移動することができるようにした。

【００５５】さらにステージ５の後方に空間絞り９とし
て口径８００μｍの円形のピンホールが設けられた遮光
板を配置した。この遮光板は、試料（ポリマーフィル
ム）を透過した光の中から遮蔽する直接光または散乱光
を選択するために光軸７と垂直でかつ互いに直角に交わ
る２方向にそれぞれ最大５ｍｍ移動させることができる
ようにした。また、収束面（回折像面）８とピンホール
面を一致させるために光軸７と平行な方向に最大５ｍｍ
移動させることができるようにした。

【００５６】空間絞り９の後方に長作動距離の対物レン
ズ１０（（株）ニコン製ＣＦＩＣＥＰＩＰｌａｎ
５×、作動距離２２．５ｍｍ、開口数０．１３、倍率５
倍）、および三眼鏡筒１３（（株）ニコン製ＴＩ）をこ
の順番で配置した。

【００５７】三眼鏡筒１３には図示省略した写真撮影装
置（（株）ニコン製Ｈ−３）および接眼レンズ１２
（（株）ニコン製ＣＦＷＮ１０×、倍率１０倍）を
取り付け、肉眼による観察、および写真撮影ができるよ
うにした。対物レンズ１０および三眼鏡筒１３は一体と
なって光軸７と平行な方向に移動することにより、焦準
を試料像あるいは回折像にそれぞれ合わせることができ
るようにした。

【００５８】観察結果は、高感度インスタント白黒フィ
ルム（富士写真フィルム（株）製ＦＰ−３０００ＢＳ
ＵＰＥＲＳＰＥＥＤＹ、ＩＳＯ３２００）を用い、
回折像および試料像それぞれについて一定の露光時間に
て写真撮影した。

【００５９】＜試料（被検査物）＞メルトフローレート
１．２ｇ／１０分のポリプロピレンをスライドガラスお
よびカバーガラスのあいだにはさみ、２３０℃で５分間
溶融させたのち、１３０℃で等温結晶化させて得られた
フィルム（ポリマーフィルムと呼ぶ）を試料とした。得
られた試料の試料像を本発明の収束光偏光顕微鏡装置で
観察した。

【００６０】観察例１空間絞り９を光軸７から取り除いたのち収束する照明光
を試料６に照射し、透過した光束の直径をトレーシング
ペーパー等で確認することにより、収束面すなわち回折
像面８の位置が試料６と対物レンズ１０の間になるよう
にコンデンサーレンズ２の位置を調整した。次に、対物
レンズ１０の焦準を収束面８に合わせることにより回折
像を得た。図４はポリマーフィルムの偏光下での回折像
の顕微鏡写真である。このときポラライザーの直線偏光
面を図４の上下方向に、アナライザーの直線偏光面を図
４の左右方向に合わせた。このようにポラライザーおよ
びアナライザーの直線偏光面を互いに垂直となるように
配置した状態を直交ニコルと呼ぶことにする。図４は四
つ葉のクローバー状の像となった。これは、複屈折を与
える構造から構成されている球晶と呼ばれる組織構造の
光散乱像と特徴が一致した。図４が特定の方向にゆがん
でいないことから、球晶は全体として特定の方向に配向
していないことが分かる。図４では球晶の配向について
の知見が得られたが、ポラライザーとアナライザーを光
路からはずして回折像を観察することにより、複屈折を
与える構造以外の構造の配向についても知ることができ
る。図５は対物レンズ１０の焦準をポリマーフィルムに
合わせたときの直交ニコル下での顕微鏡写真である。図
５には暗い十字形のコントラストを持った構造の集合体
が観察された。これは直交ニコル下での球晶の顕微鏡像
の特徴と一致しており、複屈折を与える構造から構成さ
れる球晶が高いコントラストで観察されていることが分
かる。

【００６１】観察例２図４の回折像を得たのち、空間絞りとして口径８００μ
ｍの円形のピンホールを有する空間絞り９を収束面８と
同一面上に挿入することにより、直接光およびその付近
の散乱光以外を遮蔽した。図６はこのときのポリマーフ
ィルムの回折像を示す顕微鏡写真である。そののち、顕
微鏡装置の焦準を試料位置まで移動させることにより、
試料像として空間絞り９を透過した光のみで形成させた
像を得た。図７はこのときのポリマーフィルムの像を示
す顕微鏡写真である。その結果、球晶界面より内側に円
形の構造が存在することが観察された。これは空間絞り
を用いなかった図５には見られなかった構造である。

【００６２】観察例３図４の回折像を得たのち、空間絞り９として口径８００
μm の円形のピンホールを有する遮光板を収束面８と同
一面上に挿入することにより、直接光の上側の散乱光以
外を遮蔽した。図８は、このときのポリマーフィルムの
回折像を示す顕微鏡写真である。そののち、顕微鏡装置
の焦準を試料位置に合わせることにより、試料像として
空間絞り９を透過した光のみで形成させた像を得た。図
９の顕微鏡写真は、このときのポリマーフィルムの像を
示す。その結果、空間絞りにより球晶の上方の構造が下
方の構造に対して識別された。このような構造を抽出で
きることは従来の光学顕微鏡装置では知られていないこ
とである。

【００６３】観察例４図４の回折像を得たのち、観察例２および３のときと同
じ空間絞り９を収束面８と同一面上に挿入することによ
り、直接光の右側の散乱光以外を遮蔽した。図１０は、
このときのポリマーフィルムの回折像を示す顕微鏡写真
である。そののち、顕微鏡装置の焦準を試料位置に合わ
せることにより、試料像として空間絞り９を透過した光
のみで形成させた像を得た。図１１の顕微鏡写真は、こ
のときのポリマーフィルムの像を示す。その結果、空間
絞りにより球晶の左右方向の違いについても識別され
た。

【００６４】観察例５図４の回折像を得たのち、観察例２から４のときと同じ
空間絞り９を収束面８と同一面上に挿入することによ
り、直接光の右上側の散乱光以外を遮蔽した。図１２
は、このときのポリマーフィルムの回折像を示す顕微鏡
写真である。そののち、顕微鏡装置の焦準を試料位置に
合わせることにより、試料像として空間絞り９を透過し
た光のみで形成させた像を得た。図１３の顕微鏡写真
は、このときのポリマーフィルムの像を示す。その結
果、空間絞りにより球晶の右上方の構造がそれ以外の構
造に対して識別された。空間絞りで選択する範囲を小さ
くすることで、抽出される構造の範囲を小さくすること
ができた。

【００６５】観察例６図４の回折像を得たのち、観察例２から５のときと同じ
空間絞り９を収束面８と同一面上に挿入することによ
り、直接光の左下側の散乱光以外を遮蔽した。図１４
は、このときのポリマーフィルムの回折像を示す顕微鏡
写真である。そののち、顕微鏡装置の焦準を試料位置に
合わせることにより、試料像として空間絞り９を透過し
た光のみで形成させた像を得た。図１５顕微鏡写真は、
このときのポリマーフィルムの像を示す。その結果、空
間絞りにより球晶の左下方の構造がそれ以外の構造に対
して識別された。図８〜１５から、空間絞りで選択する
回折像の大きさおよび位置により、球晶中の任意の部分
を抽出することができた。これらにより、回折像の各部
分が球晶中のどの部分に由来しているかが明らかになっ
た。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、本発明の収束光偏光顕微
鏡装置およびこれを用いた顕微鏡観察方法によれば、対
物レンズの手前で一点に収束する偏光した照明光を用い
るので、偏光下での被検査物およびその回折像を対物レ
ンズを光軸方向に移動するだけで選択的に観察できる。
また、空間絞りを適当に挿入または移動させることによ
り、偏光下での所望の回折光による被検査物の光学像と
回折像とを得ることができる。したがって、従来の光学
顕微鏡装置では得られなかった配向と複屈折を与える構
造の分布に関する詳細な知見を十分に得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である収束光偏光顕微鏡装
置の構成を示す図

【図２】空間絞り９を示す平面図

【図３】対物レンズ１０を空間絞り９に近接させた状態
の収束光偏光顕微鏡装置を示す図

【図４】ポリマーフィルムの回折像を示す顕微鏡写真

【図５】ポリマーフィルムの光学像を示す顕微鏡写真

【図６】選択された一部の回折光によるポリマーフィル
ムの回折像を示す顕微鏡写真

【図７】選択された一部の回折光によるポリマーフィル
ムの光学像を示す顕微鏡写真

【図８】選択された一部の回折光によるポリマーフィル
ムの回折像を示す顕微鏡写真

【図９】選択された一部の回折光によるポリマーフィル
ムの光学像を示す顕微鏡写真

【図１０】選択された一部の回折光によるポリマーフィ
ルムの回折像を示す顕微鏡写真

【図１１】選択された一部の回折光によるポリマーフィ
ルムの光学像を示す顕微鏡写真

【図１２】選択された一部の回折光によるポリマーフィ
ルムの回折像を示す顕微鏡写真

【図１３】選択された一部の回折光によるポリマーフィ
ルムの光学像を示す顕微鏡写真

【図１４】選択された一部の回折光によるポリマーフィ
ルムの回折像を示す顕微鏡写真

【図１５】選択された一部の回折光によるポリマーフィ
ルムの光学像を示す顕微鏡写真

【符号の説明】

１…光源、２…コンデンサレンズ、３…照明手段、４…
収束点、５…被検査物載置台（ステージ）、６…被検査
物、７…光軸、８…回折像面、９…空間絞り、１０…対
物レンズ、１１…結像レンズ（必ずしも必要ではな
い）、１２…接眼レンズ、１３…鏡筒、１４…中間像位
置、１５…ポラライザー、１６…アナライザー

フロントページの続きＦターム(参考） 2G059 AA02 BB10 BB12 DD13 DD16 EE02 EE05 FF01 HH02 JJ11 JJ19 KK06 2H052 AA01 AB10 AB17 AC05 AC29 AD06 AD34 AD35 AF14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空間の一点に収束する収束光を照明光とし
て照射する照明手段と、前記照明光を被検査物の手前で
直線偏光もしくは円偏光に変換するポラライザーと、前
記照明光の前記収束点の手前で前記被検査物を載置する
被検査物載置台と、前記照明光が前記被検査物において
透過もしくは反射した光をひとたび前記収束点に収束さ
せた後に入射するように配置された対物レンズと、前記
被検査物を透過もしくは反射した光を再度直線偏光もし
くは円偏光に変換するアナライザーとを備えることを特
徴とする光学顕微鏡装置。
【請求項２】前記対物レンズは、前記収束点を含み前記
照明光の光軸に直交する回折像面および前記被検査物の
いずれにも焦準を合わせることができるようになってい
ることを特徴とする請求項１に記載の光学顕微鏡装置。
【請求項３】前記回折像面の位置に配置され、前記照明
光が前記被検査物において透過もしくは反射した光の一
部を選択的に遮蔽する空間絞りを備えることを特徴とす
る請求項１または２のいずれか一項に記載の光学顕微鏡
装置。
【請求項４】前記回折像面と前記被検査物との相対的な
位置を任意に変更できる調整機構を備えていることを特
徴とする請求項1〜３のいずれか一項に記載の光学顕微
鏡装置。
【請求項５】前記ポラライザーおよび前記アナライザー
が入射光の光軸の周りで回転できることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか一項に記載の光学顕微鏡装置。
【請求項６】前記被検査物載置台が入射光の光軸の周り
で回転できることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
一項に記載の光学顕微鏡装置。
【請求項７】前記ポラライザーおよび前記アナライザー
がともに入射光を直線偏光に変換する直線偏光素子であ
り、かつ前記両素子の偏光面が互いに平行もしくは垂直
であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に
記載の光学顕微鏡装置。
【請求項８】前記ポラライザーが入射光を円偏光に変換
する円偏光素子であり、かつ前記アナライザーが入射光
を直線偏光に変換する直線偏光素子であることを特徴と
する請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学顕微鏡装
置。
【請求項９】前記ポラライザーおよび前記アナライザー
がともに入射光を円偏光に変換する円偏光素子であり、
かつ両円偏光素子の偏光回転面が互いに逆方向もしくは
同方向であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
一項に記載の光学顕微鏡装置。
【請求項１０】前記空間絞りを通過した光の方向と前記
対物レンズの光軸とを略一致させる調整機構を備えてい
ることを特徴とする請求項３〜９のいずれか一項に記載
の光学顕微鏡装置。
【請求項１１】前記照明光が単色光であることを特徴と
する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学顕微鏡
装置。
【請求項１２】請求項１に記載の光学顕微鏡装置を用い
た顕微鏡観察方法において、前記対物レンズの焦準を前
記被検査物に合わせて前記被検査物を観察することを特
徴とする顕微鏡観察方法。
【請求項１３】請求項１に記載の光学顕微鏡装置を用
いた顕微鏡観察方法において、前記収束点を含み前記対
物レンズの光軸に直交する回折像面に前記対物レンズの
焦準を合わせることにより、前記被検査物の前記照明光
による回折像を観察することを特徴とする顕微鏡観察方
法。
【請求項１４】請求項２に記載の光学顕微鏡装置を用い
た顕微鏡観察方法において、最初に前記対物レンズの焦
準を前記被検査物に合わせて前記被検査物を観察した
後、前記対物レンズの焦準を前記回折像面上に形成され
た回折像に合わせて前記回折像を観察するか、もしく
は、最初に前記対物レンズの焦準を前記回折面上に形成
された回折像に合わせて前記回折像を観察した後、前記
対物レンズの焦準を前記被検査物に合わせて前記被検査
物を観察することを特徴とする顕微鏡観察方法。
【請求項１５】請求項３〜１１のいずれか一項に記載の
光学顕微鏡装置を用いた顕微鏡観察方法において、前記
空間しぼりを用いて前記回折像面上の所望の領域のみの
光を通過させ、前記空間絞りを通過した光について前記
対物レンズの焦準を前記被検査物に合わせて前記被検査
物を観察することを特徴とする顕微鏡観察方法。
【請求項１６】請求項３〜１１のいずれか一項に記載の
光学顕微鏡装置を用いた顕微鏡観察方法において、前記
回折像面に前記対物レンズの焦準を合わせることにより
前記回折像面上に形成された前記被検査物の回折像を観
察し、前記回折像の所望の領域のみの光を選択的に通過
させるように前記空間絞りを調整した後、前記対物レン
ズの焦準を前記被検査物に合わせることにより、前記空
間絞りを通過した光によって前記被検査物を観察する
ことを特徴とする顕微鏡観察方法。
【請求項１７】請求項３〜１１のいずれか一項に記載の
光学顕微鏡装置を用いた顕微鏡観察方法において、前記
対物レンズが前記回折像面の近傍に位置したときに前記
被検査物に焦準が合うように前記回折像面の位置を調整
して前記被検査物を観察することを特徴とする顕微鏡観
察方法。
【請求項１８】前記空間絞りの形状または前記空間絞り
の前記回折面上での位置を変えることにより、もしく
は、前記対物レンズの光軸に対する前記照明光の光軸の
角度を変えることにより、前記対物レンズによる前記被
検査物の光学像形成にあずかる光を選択して前記被検査
物を観察することを特徴とする請求項１５〜１７のいず
れか一項に記載の顕微鏡観察方法。
【請求項１９】前記空間絞りを通過した光の方向と前記
対物レンズの光軸とを略一致させて前記被検査物を観察
することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項
に記載の顕微鏡観察方法。
【請求項２０】前記照明光の収束点の位置を前記対物レ
ンズの光軸方向において変えることにより前記回折像の
大きさを調整することを特徴とする請求項１２〜１６、
１８、または１９のいずれか一項に記載の顕微鏡観察方
法。
【請求項２１】前記照明光が単色光であることを特徴と
する請求項１２〜２０のいずれか一項に記載の顕微鏡観
察方法。
【請求項２２】前記被検査物が高分子材料であることを
特徴とする請求項１２〜２１のいずれか一項に記載の顕
微鏡観察方法。