JP2003005080A - Differential interference microscope - Google Patents

Differential interference microscope

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JP2003005080A
JP2003005080A JP2001191823A JP2001191823A JP2003005080A JP 2003005080 A JP2003005080 A JP 2003005080A JP 2001191823 A JP2001191823 A JP 2001191823A JP 2001191823 A JP2001191823 A JP 2001191823A JP 2003005080 A JP2003005080 A JP 2003005080A
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interference microscope
observation object
light
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郁俊 福島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential interference microscope which permits easy changing of observation conditions without requiring intricate operations, such as mechanical actions. SOLUTION: This differential interference microscope has illumination means 2 which forms to luminous fluxes varying in polarization directions, an enlarging optical system 3 which forms an image by superposing the two luminous fluxes transmitted through an observation object 1, a space optical modulator 4 which regulates phase differences between the two luminous fluxes, imaging means 5 which picks up the image of the observation object 1, image analyzing means 6 which analyzes this image and parameter determining means 7 which determines the parameter necessary for modulation of the space optical modulator 4 in accordance with the results of the analysis. The illumination means 2 has a light source 21, a Nomarski prism 23 and a condenser lens 24. The enlarging optical system 3 has an objective lens 31, a Nomarski prism 34 and an analyzer 33. The analyzer 33 and the polarizer 22 are arranged in a relation of crossed Nicols.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば細胞やバク
テリア等の微細胞物体、あるいは金属などの結構造の位
相分布を観察する微分干渉顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential interference microscope for observing the phase distribution of microcellular objects such as cells and bacteria, or the binding structure of metals.

【0002】[0002]

【従来の技術】微分干渉顕微鏡においては、照明光を複
屈折性のプリズムにより常光と異常光とに分離して観察
物体に照射し、それらの透過光または反射光を干渉させ
ることにより、観察物体の持つ位相分布の勾配を画像と
して観察している。
2. Description of the Related Art In a differential interference microscope, an illuminating light is separated into ordinary light and extraordinary light by a birefringent prism, which is applied to an object to be observed, and the transmitted light or reflected light is interfered with the object to be observed. The gradient of the phase distribution of is observed as an image.

【0003】この微分干渉顕微鏡では様々な観察物体を
良好に観察するために、複屈折のプリズムを微妙に移動
させて常光線と異常光線の間の位相差を変化させて観察
する手法が採用されている。このプリズムの微動に関し
ては、近年、モータなどを用いて行う手法等が例えば特
開平9−105864等において提案されている。特開
平9−105864に開示されている微分干渉顕微鏡に
ついて図11を用いて概略的に説明する。
In order to satisfactorily observe various observation objects, this differential interference microscope employs a method in which a birefringent prism is subtly moved to change the phase difference between an ordinary ray and an extraordinary ray and the observation is performed. ing. Regarding the fine movement of the prism, a method using a motor or the like has recently been proposed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-105864. The differential interference microscope disclosed in JP-A-9-105864 will be schematically described with reference to FIG.

【0004】図11のシステムでは、偏光子101と検
光子106は偏光方向がクロスニコルとなるように配置
されいる。また、ノマルスキープリズム102のローカ
ライズ面はコンデンサレンズ103の前側焦平面に一致
するように配置されている。本明細書においては、前側
という用語はレンズ系に対して光が入射する側を言い、
また後ろ側という用語はレンズ系から光が射出される側
を言う。
In the system of FIG. 11, the polarizer 101 and the analyzer 106 are arranged so that the polarization directions are crossed Nicols. Further, the localization surface of the Nomarski prism 102 is arranged so as to coincide with the front focal plane of the condenser lens 103. As used herein, the term front side refers to the side on which light enters the lens system,
Further, the term "rear side" refers to the side where light is emitted from the lens system.

【0005】図11において、光源100から射出され
る光束を、偏光子101を用いてその偏光方向が紙面に
対して45度となる光にして、ノマルスキープリズム1
02に入射させる。ノマルスキープリズム102は、そ
のシアの方向が紙面に対して平行となるように配置され
ており、入射した光束は紙面に対して垂直な偏光方向の
常光線と紙面に対して平行な異常光線の二本の光束に分
離される。分離された二本の光束はコンデンサレンズ1
03を通過した後、特定の距離△の間隔を置いて観察物
体1の異なる二点を透過する。
In FIG. 11, the light flux emitted from the light source 100 is converted into light whose polarization direction is 45 degrees with respect to the paper surface by using the polarizer 101, and the Nomarski prism 1
It is incident on 02. The Nomarski prism 102 is arranged such that the direction of its shear is parallel to the paper surface, and the incident light beam is divided into an ordinary ray having a polarization direction perpendicular to the paper surface and an extraordinary ray parallel to the paper surface. It is separated into the light flux of the book. The two separated beams are the condenser lens 1
After passing 03, it passes through two different points of the observation object 1 at a specific distance Δ.

【0006】観察物体1の異なる二点を透過した偏光方
向の異なる二本の光束は、対物レンズ104を透過し、
ノマルスキープリズム105によって一本の光束に合成
される。合成された光束は、検光子106を通過するこ
とにより互いに干渉し、その干渉画像が、観察物体1の
読み出し情報として、CCD107等の撮像手段によっ
て撮像される。
Two light beams having different polarization directions which have passed through two different points of the observation object 1 pass through the objective lens 104,
The Nomarski prism 105 combines them into one light beam. The combined light fluxes interfere with each other by passing through the analyzer 106, and the interference image is picked up by the image pickup means such as the CCD 107 as the read information of the observation object 1.

【0007】この装置では、ノマルスキープリズム10
2とノマルスキープリズム105をステッピングモ一夕
等を用いて移動させることにより、観察物体1を読み出
す二本の光束の相対的な位相差を変化させて複数の画像
を得ている。更に、それら複数の画像を元に観察物体1
の位相分布の復元をコンピュータ108で行っている。
In this device, the Nomarski prism 10
2 and the Nomarski prism 105 are moved using a stepping mode or the like to change the relative phase difference between the two light beams reading the observation object 1 to obtain a plurality of images. Furthermore, the observed object 1 is based on the plurality of images.
The computer 108 restores the phase distribution of the.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の一般的な微分干
渉顕微鏡では、種々の観察物体に対して観察条件を変化
させるためには、観察者がノマルスキープリズムの機械
的な移動を手動で行うことにより、常光線と異常光線の
間の位相差を変更する必要がある。また、特開平9−1
05864等に見られるように、ノマルスキープリズム
の移動にステッピングモ一夕等を用いる例もあるが、機
械的な動作を伴うために精度が十分でない場合や、その
調整が煩雑である場合も多い。このように、これまで知
られている微分干渉顕微鏡は、観察条件を容易に変更す
ることが難しい。また、このために、種々の物体に対し
て最適な観察条件で観察することも困難となっている。
In the conventional general differential interference microscope, the observer manually moves the Nomarski prism mechanically in order to change the observation conditions for various observation objects. Therefore, it is necessary to change the phase difference between the ordinary ray and the extraordinary ray. In addition, JP-A-9-1
As seen in No. 05864 and the like, there is an example in which a stepping motor or the like is used for moving the Nomarski prism, but in many cases the precision is not sufficient because of mechanical operation or the adjustment is complicated. As described above, it is difficult for the known differential interference microscopes to easily change the observation conditions. In addition, this makes it difficult to observe various objects under optimum observation conditions.

【0009】本発明は、上述した問題点に着目して成さ
れたもので、その主要な目的は、機械的な動作など煩雑
な操作を必要とすること無く、観察条件を容易に変更可
能な微分干渉顕微鏡を提供することである。また、本発
明の副次的な目的は、種々の観察物体に対して最適な観
察条件での観察が可能な微分干渉顕微鏡を提供すること
である。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its main purpose is to easily change the observation condition without requiring complicated operations such as mechanical operation. It is to provide a differential interference microscope. A secondary object of the present invention is to provide a differential interference microscope capable of observing various observation objects under optimum observation conditions.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の微分干渉顕微鏡
は、前記観察物体照射される偏光方向の異なる複数光束
を生成する照明手段と、前記観察物体を経由した前記照
明手段からの偏光方向の異なる複数光束を重ね合わせて
結像させ、結像面に前記観察物体の像を生成する光学系
と、前記照明手段が生成した偏光方向の異なる複数光束
間の相対的位相差を外部からの信号によって調整可能な
空間光変調器とを備えている。空間光変調器によって照
明手段からの偏光方向の異なる複数光束の間の位相差を
調整することにより、機械的な動作を必要とすること無
く、観察条件を容易に変更することができる。
A differential interference microscope of the present invention comprises an illuminating means for generating a plurality of light beams with different polarization directions, which are irradiated onto the observation object, and a polarization direction from the illumination means via the observation object. The relative phase difference between a plurality of light fluxes having different polarization directions generated by the illuminating means and an optical system for forming an image of the observation object on the image plane by superimposing a plurality of different light fluxes on each other, And an adjustable spatial light modulator. The spatial light modulator adjusts the phase difference between a plurality of light beams from the illuminating means having different polarization directions, so that the observation condition can be easily changed without requiring mechanical operation.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】第一実施形態 本発明の第一実施形態の微分干渉顕微鏡の構成を図1に
示す。本実施形態の微分干渉顕微鏡は、図1に示される
ように、観察物体1に照射される偏光方向の異なる二本
の光束を生成する照明手段2と、観察物体1を経由した
照明手段2からの偏光方向の異なる二本の光束を重ね合
わせて結像させて結像面に観察物体の像を生成する拡大
光学系3と、照明手段2で生成された偏光方向の異なる
二本の光束間の相対的位相差を外部からの信号によって
調整可能な空間光変調器4と、結像面に生成された観察
物体1の画像を撮像する撮像手段5と、撮像手段5によ
って撮像された画像の特徴を解析する画像解析手段6
と、画像解析手段6の解析結果に基づいて空間光変調器
4の変調に必要なパラメータを決定するパラメータ決定
手段7とを備えている。
First Embodiment FIG. 1 shows the configuration of a differential interference microscope according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the differential interference microscope of the present embodiment includes an illuminating unit 2 that generates two light beams with different polarization directions with which the observing object 1 is irradiated, and an illuminating unit 2 that passes through the observing object 1. Between a magnifying optical system 3 that superimposes two luminous fluxes having different polarization directions to form an image of an observation object on the imaging plane, and two luminous fluxes that are generated by the illumination means 2 and have different polarization directions. Of the relative optical phase difference of which is adjustable by a signal from the outside, an image pickup means 5 for picking up an image of the observation object 1 generated on the image plane, and an image picked up by the image pickup means Image analysis means 6 for analyzing features
And a parameter determining means 7 for determining a parameter required for modulation of the spatial light modulator 4 based on the analysis result of the image analyzing means 6.

【0013】照明手段2は、光源21と、偏光子22
と、ノマルスキープリズム23と、コンデンサレンズ2
4とを有している。コンデンサレンズ24とノマルスキ
ープリズム23は、コンデンサレンズ24の前側焦平面
とノマルスキープリズム23のローカライズ位置とを一
致させて配置されている。拡大光学系3は、対物レンズ
31と、ノマルスキープリズム34と、検光子33とを
有している。対物レンズ31とノマルスキープリズム3
4は、対物レンズ31の瞳位置とノマルスキープリズム
34のローカライズ位置とを一致させて配置されてい
る。それぞれのノマルスキープリズム23と34のシア
方向は共に図1の紙面に平行である。偏光子22の偏光
方向は図1の紙面に対して45度であり、検光子33は
偏光子22に対してクロスニコルの関係に配置されてい
る。
The illumination means 2 comprises a light source 21 and a polarizer 22.
, Nomarski prism 23, and condenser lens 2
4 and. The condenser lens 24 and the Nomarski prism 23 are arranged such that the front focal plane of the condenser lens 24 and the localization position of the Nomarski prism 23 coincide with each other. The magnifying optical system 3 has an objective lens 31, a Nomarski prism 34, and an analyzer 33. Objective lens 31 and Nomarski prism 3
Reference numeral 4 is arranged so that the pupil position of the objective lens 31 and the localized position of the Nomarski prism 34 coincide with each other. The shear directions of the respective Nomarski prisms 23 and 34 are both parallel to the paper surface of FIG. The polarization direction of the polarizer 22 is 45 degrees with respect to the paper surface of FIG. 1, and the analyzer 33 is arranged in a crossed Nicol relationship with the polarizer 22.

【0014】照明手段2において、光源21から射出さ
れた光束は、偏光子22に入射し、その偏光方向が図1
の紙面に対して45度の光束がこれを透過する。偏光子
22を透過した光束は、ノマルスキープリズム23を通
過することによって、偏光の方向が直交する常光線11
と異常光線12の二本の光束に分離され、コンデンサレ
ンズ24に入射する。ここで、常光線11はその偏光方
向が図1の紙面に対して垂直であり、異常光線12はそ
の偏光方向が図1の紙面に平行である。これらの偏光方
向の異なる二本の光束は空間光変調器4に入射する。
In the illuminating means 2, the light flux emitted from the light source 21 is incident on the polarizer 22, and its polarization direction is shown in FIG.
A luminous flux of 45 degrees with respect to the paper surface of the sheet passes through this. The light flux that has passed through the polarizer 22 passes through the Nomarski prism 23, so that the ordinary rays 11 whose polarization directions are orthogonal to each other
And the extraordinary ray 12 are separated into two light beams and enter the condenser lens 24. Here, the polarization direction of the ordinary ray 11 is perpendicular to the paper surface of FIG. 1, and the polarization direction of the extraordinary ray 12 is parallel to the paper surface of FIG. These two light beams with different polarization directions enter the spatial light modulator 4.

【0015】空間光変調器4は、特定の偏光方向の入射
光と、その他の偏光方向の入射光との間の位相差を、電
気などの外部からの信号によって変調し得る。空間光変
調器4は図1の紙面に垂直な方向の偏光方向を持つ常光
線11とその他の偏光方向を持つ光との位相差を変化さ
せるように配置されている。このため、常光線11と異
常光線12の間の位相差は空間光変調器4によって制御
可能となっている。
The spatial light modulator 4 can modulate the phase difference between incident light of a specific polarization direction and incident light of other polarization directions by an external signal such as electricity. The spatial light modulator 4 is arranged so as to change the phase difference between the ordinary ray 11 having a polarization direction perpendicular to the plane of FIG. 1 and the light having other polarization directions. Therefore, the phase difference between the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12 can be controlled by the spatial light modulator 4.

【0016】空間光変調器4を透過した常光線11と異
常光線12の二本の光束は、空間光変調器4によって位
相差が制御されて、観察物体1を透過する。観察物体1
を透過した二本の光束は、言い換えれば、観察物体1の
位相情報を読み出した二本の光束は、対物レンズ31を
通過し、ノマルスキープリズム34に入射して重ね合わ
される。重ね合わされた光束は、検光子33に入射し、
特定の偏光方向(偏光子22の透過軸と直交する方向)
のみの光束がこれを透過する。
The two light fluxes of the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12 that have passed through the spatial light modulator 4 are transmitted through the observation object 1 with the phase difference controlled by the spatial light modulator 4. Observation object 1
In other words, the two light fluxes that have transmitted the phase information of the observation object 1 pass through the objective lens 31, enter the Nomarski prism 34, and are superposed. The superposed light fluxes enter the analyzer 33,
Specific polarization direction (direction orthogonal to the transmission axis of the polarizer 22)
Only the luminous flux passes through it.

【0017】検光子33を透過した光束によって、観察
物体1を読み出した常光線11と異常光線12の間の干
渉が得られる。この干渉は撮像手段5によって観察さ
れ、これにより観察物体1の位相分布の傾きに対応する
画像を得る、言い換えれば位相物体の情報の可視化を達
成することができる。
Due to the luminous flux transmitted through the analyzer 33, interference between the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12 which read the observation object 1 is obtained. This interference is observed by the imaging means 5, whereby an image corresponding to the slope of the phase distribution of the observation object 1 can be obtained, in other words the visualization of the information of the phase object can be achieved.

【0018】画像解析手段6は撮像手段5で得られる観
察物体のデータを元に画像中のコントラストや輝度値等
の解析を行う。パラメータ決定手段7は画像解析手段6
で得られる解析結果を元にして空間光変調器4で行う位
相の変調量を決定する。空間光変調器4はパラメータ決
定手段7で決定された変調量のデータに従って常光線1
1と異常光線12の間の位相差を制御すなわち変調す
る。このフィードバックにより、観察条件を変えること
ができる。
The image analysis means 6 analyzes the contrast and the brightness value in the image based on the data of the observed object obtained by the image pickup means 5. The parameter determination means 7 is the image analysis means 6
The amount of phase modulation performed by the spatial light modulator 4 is determined based on the analysis result obtained in (1). The spatial light modulator 4 receives the ordinary ray 1 according to the data of the modulation amount determined by the parameter determining means 7.
Control or modulate the phase difference between 1 and the extraordinary ray 12. By this feedback, the observation condition can be changed.

【0019】例えば、観察物体1が図2に示される位相
分布を有しているとする。これに対して、常光線11と
異常光線12の二本の光束は、図3に示されるように、
シア量に対応した間隔△で観察物体1を読み出す。初期
状態として空間光変調器4において二本の光束の間の位
相差を0に設定すると、図4に示される強度分布が得ら
れる。また、空間光変調器4において二本の光束の間の
位相差を−0.8πに設定すると、図5に示される強度
分布が得られる。更に、空間光変調器4において二本の
光束の間の位相差を1.6πに設定すると、図6に示さ
れる強度分布が得られる。図6の強度分布は図5の強度
分布が反転したものに相当する。なお、図4〜図6の強
度分布において、縦軸は最大の強度値で規格化されてい
る。
For example, assume that the observed object 1 has the phase distribution shown in FIG. On the other hand, the two light fluxes of the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12 are, as shown in FIG.
The observation object 1 is read at an interval Δ corresponding to the shear amount. When the phase difference between the two light beams is set to 0 in the spatial light modulator 4 as the initial state, the intensity distribution shown in FIG. 4 is obtained. Further, when the spatial light modulator 4 sets the phase difference between the two light beams to −0.8π, the intensity distribution shown in FIG. 5 is obtained. Further, when the phase difference between the two light beams is set to 1.6π in the spatial light modulator 4, the intensity distribution shown in FIG. 6 is obtained. The intensity distribution in FIG. 6 corresponds to the intensity distribution in FIG. 5 inverted. In the intensity distributions of FIGS. 4 to 6, the vertical axis is standardized by the maximum intensity value.

【0020】このように本実施形態の微分干渉顕微鏡で
は、空間光変調器4によって常光線11と異常光線12
の間の位相差を変えることにより、ノマルスキープリズ
ムの機械的な動作や煩雑な計算を行うことなく、観察物
体1の観察条件を容易に変えることができる。従って、
画像解析手段6とパラメータ決定手段7において、観察
者が最適と考えるコントラストや解像度等の指標を予め
設定しておくことにより、厚さ・構造・吸収等の種々の
物理量の異なる様々な種々の観察物体に対しても最適な
観察条件での観察を簡単に行える。
As described above, in the differential interference microscope of this embodiment, the spatial light modulator 4 causes the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12 to pass.
By changing the phase difference between the two, it is possible to easily change the observation condition of the observation object 1 without performing mechanical operation of the Nomarski prism and complicated calculation. Therefore,
In the image analysis means 6 and the parameter determination means 7, by presetting indexes such as contrast and resolution that the observer considers to be optimal, various observations with different physical quantities such as thickness, structure, absorption, etc. Even an object can be easily observed under optimum observation conditions.

【0021】第二実施形態 本発明の第二実施形態の微分干渉顕微鏡の構成を図7に
示す。本実施形態の微分干渉顕微鏡は、図7に示される
ように、偏光方向の異なる二本の光束を生成する照明手
段2と、観察物体1を透過した二本の光束を重ね合わせ
て結像させる拡大光学系3と、二本の光束の間の位相差
を調整可能な空間光変調器4と、観察物体1の画像を撮
像する撮像手段であるCCDカメラ51と、CCDカメ
ラ51によって撮像された画像を解析する画像解析手段
6と、画像解析手段6の解析結果に基づいて空間光変調
器4の変調に必要なパラメータを決定するパラメータ決
定手段7とを備えている。
Second Embodiment FIG. 7 shows the configuration of the differential interference microscope according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the differential interference microscope of the present embodiment superimposes an image of the illumination means 2 that generates two light beams having different polarization directions and the two light beams that have passed through the observation object 1 to form an image. The magnifying optical system 3, the spatial light modulator 4 capable of adjusting the phase difference between the two light beams, the CCD camera 51 which is an image pickup means for picking up an image of the observation object 1, and the image picked up by the CCD camera 51. The image analysis means 6 for analyzing the above, and the parameter determination means 7 for determining the parameters required for the modulation of the spatial light modulator 4 based on the analysis result of the image analysis means 6.

【0022】照明手段2は、ハロゲンランプ211と、
バンドパスフィルタ212と、偏光子22と、ノマルス
キープリズム23と、コンデンサレンズ24とを有して
いる。コンデンサレンズ24とノマルスキープリズム2
3は、コンデンサレンズ24の前側焦平面とノマルスキ
ープリズム23のローカライズ位置とを一致させて配置
されている。拡大光学系3は、対物レンズ31と、ノマ
ルスキープリズム34と、結像レンズ35とを有してい
る。対物レンズ31とノマルスキープリズム34は、対
物レンズ31の瞳位置とノマルスキープリズム34のロ
ーカライズ位置とを一致させて配置されている。空間光
変調器4は、透過型でホモジニアス配向の位相変調の液
晶装置41である。画像解析手段6とパラメータ決定手
段7はコンピュータ150内のソフトウエアで構成され
ている。
The illumination means 2 comprises a halogen lamp 211,
It has a bandpass filter 212, a polarizer 22, a Nomarski prism 23, and a condenser lens 24. Condenser lens 24 and Nomarski prism 2
3 is arranged so that the front focal plane of the condenser lens 24 and the localization position of the Nomarski prism 23 coincide with each other. The magnifying optical system 3 has an objective lens 31, a Nomarski prism 34, and an imaging lens 35. The objective lens 31 and the Nomarski prism 34 are arranged such that the pupil position of the objective lens 31 and the localized position of the Nomarski prism 34 coincide with each other. The spatial light modulator 4 is a transmissive, homogeneously aligned phase-modulating liquid crystal device 41. The image analysis means 6 and the parameter determination means 7 are configured by software in the computer 150.

【0023】ノマルスキープリズム23とノマルスキー
プリズム34のシア方向は図7の紙面に平行である。検
光子33と偏光子22はそれらの偏光面がそれぞれ図7
の紙面に対して45度でクロスニコルとなるように配置
されている。
The shear directions of the Nomarski prism 23 and the Nomarski prism 34 are parallel to the paper surface of FIG. The planes of polarization of the analyzer 33 and the polarizer 22 are respectively shown in FIG.
The crossed Nicols are arranged at 45 degrees with respect to the paper surface.

【0024】ハロゲンランプ211から射出された光束
は、バンドパスフィルタ212に入射し、バンドパスフ
ィルタ212により670nm近傍の波長成分だけが透
過を許される。バンドパスフィルタ212を透過した光
束は、偏光子22を経ることで、偏光方向が図7の紙面
と45度の方向の光束のみがノマルスキープリズム23
に入射する。ノマルスキープリズム23に入射した光束
は、偏光方向が図7の紙面に垂直な常光線の光束と偏光
方向が図7の紙面に平行な異常光線の光束とに分離され
る。分離された光束は、コンデンサレンズ24を通過
し、透過型でホモジニアス配向の液晶装置41に入射す
る。
The luminous flux emitted from the halogen lamp 211 enters the bandpass filter 212, and the bandpass filter 212 permits only the wavelength component in the vicinity of 670 nm to pass through. The light flux that has passed through the bandpass filter 212 passes through the polarizer 22, so that only the light flux whose polarization direction is 45 degrees with respect to the paper surface of FIG. 7 is the Nomarski prism 23.
Incident on. The light beam incident on the Nomarski prism 23 is separated into an ordinary light beam whose polarization direction is perpendicular to the paper surface of FIG. 7 and an extraordinary light beam whose polarization direction is parallel to the paper surface of FIG. 7. The separated light flux passes through the condenser lens 24 and enters the transmissive homogeneous liquid crystal device 41.

【0025】ホモジニアス配向の液晶装置41は、偏光
方向が図7の紙面に垂直な常光線に対してのみ位相の変
調が可能であり、その変調はコンピュータ150により
行われる。
The homogeneously aligned liquid crystal device 41 can modulate the phase only for the ordinary ray whose polarization direction is perpendicular to the plane of the paper of FIG. 7, and the modulation is performed by the computer 150.

【0026】このホモジニアス配向の液晶装置41を透
過した常光線11と異常光線12の二本の光束は、それ
ぞれ観察物体1の異なる二点を透過し、対物レンズ31
を経て、ノマルスキープリズム34に入射する。ノマル
スキープリズム34に入射した常光線11と異常光線1
2の光束は再び合成され、検光子33に入射する。検光
子33に入射した光束は、偏光子22の偏光方向とクロ
スニコルの関係にある偏光方向の成分だけが検光子33
の透過を許される。
The two light fluxes of the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12 which have passed through the homogeneously aligned liquid crystal device 41 respectively pass through two different points of the observed object 1 and the objective lens 31.
And then enters the Nomarski prism 34. Ordinary ray 11 and extraordinary ray 1 incident on the Nomarski prism 34
The two light fluxes are combined again and enter the analyzer 33. In the light flux incident on the analyzer 33, only the component of the polarization direction having a crossed Nicol relationship with the polarization direction of the polarizer 22 is included in the analyzer 33.
Is allowed to pass through.

【0027】この検光子33を透過した光束は、結像レ
ンズ35を経て、無偏光ビームスプリッタ151に達
し、二本に分割される。無偏光ビームスプリッタ151
で反射された光束は観察者に達し、観察者によって常光
線11と異常光線12の二本の光束の干渉画像が直接観
察される。一方、無偏光ビームスプリッタ151を透過
した光束は撮像手段であるCCDカメラ51に入射し、
常光線11と異常光線12の二本の光束の干渉画像がC
CDカメラ51によって撮像される。
The light flux that has passed through the analyzer 33 reaches the non-polarizing beam splitter 151 through the imaging lens 35 and is split into two. Non-polarizing beam splitter 151
The light flux reflected at reaches the observer, and the observer directly observes the interference image of the two light fluxes of the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12. On the other hand, the light beam that has passed through the non-polarizing beam splitter 151 enters the CCD camera 51, which is an image pickup means,
The interference image of the two light fluxes of the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12 is C
The image is taken by the CD camera 51.

【0028】観察者は観察した画像を元にして透過型の
ホモジニアス配向の液晶装置41を制御するコンピュー
タ150を操作することで、画像を観察しながらホモジ
ニアス配向の液晶装置41での位相差量を操作すること
ができる。これにより、種々の観察物体に対して最適な
観察状況で観察することが可能となる。
The observer operates the computer 150 which controls the transmission type homogeneous alignment liquid crystal device 41 on the basis of the observed image to thereby determine the phase difference amount in the homogeneous alignment liquid crystal device 41 while observing the image. It can be operated. As a result, it becomes possible to observe various observation objects in an optimum observation situation.

【0029】一方では、CCDカメラ51で撮像された
画像はコンピュータ150に伝送される。コンピュータ
150に伝送された画像データはソフトウエアで構成さ
れる画像解析手段6に伝送される。画像解析手段6で
は、画像解析の指標として、観察者があらかじめ定めた
領域のコントラストについての解析が行われる。この解
析結果はパラメータ決定手段7に伝送され、観察者が目
標とするコントラストに対して解析結果が比較され、目
標値に近づくように例えば最小二乗法などを用いて位相
の変調量が決定される。この決定された値に基づいて位
相変調の液晶装置41で位相の変調が行われる。従っ
て、観察者が予めコントラストに関して目標値を設定し
ておけば、観察者自らがコンピュータ150を操作する
ことなく、最適な観察条件での観察が自動的に可能とな
る。
On the other hand, the image taken by the CCD camera 51 is transmitted to the computer 150. The image data transmitted to the computer 150 is transmitted to the image analysis means 6 composed of software. The image analysis means 6 analyzes the contrast of a region predetermined by the observer as an index of image analysis. The analysis result is transmitted to the parameter determining means 7, the analysis result is compared with the contrast targeted by the observer, and the phase modulation amount is determined so as to approach the target value by using, for example, the least square method. . The phase modulation is performed by the liquid crystal device 41 for phase modulation based on the determined value. Therefore, if the observer sets a target value for the contrast in advance, the observer can automatically perform observation under optimum observation conditions without operating the computer 150 by himself.

【0030】本実施形態では透過型のホモジニアス配向
の液晶装置41はコンデンサレンズ24と観察物体1の
間に配置されているが、この位置に限定されるわけでも
なく、常光線11と異常光線12が通過する任意の位置
に配置されてもよい。
In this embodiment, the transmission type homogeneous alignment liquid crystal device 41 is arranged between the condenser lens 24 and the observation object 1. However, the present invention is not limited to this position, and the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12 are provided. May be placed at any position through which

【0031】第三実施形態 本発明の第三実施形態の微分干渉顕微鏡の構成を図8に
示す。本実施形態の微分干渉顕微鏡は、図8に示される
ように、偏光方向の異なる二本の光束を生成する照明手
段と、観察物体1を通過した二本の光束を重ね合わせて
結像させる拡大光学系と、二本の光束の間の位相差を調
整可能な空間光変調器である透過型のホモジニアス配向
の液晶装置41と、観察物体1の画像を撮像する撮像手
段であるCMOSセンサ52と、CMOSセンサ52に
よって撮像された画像を解析する画像解析手段6と、画
像解析手段6の解析結果に基づいて空間光変調器4の変
調に必要なパラメータを決定するパラメータ決定手段7
とを備えている。
Third Embodiment FIG. 8 shows the configuration of the differential interference microscope according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the differential interference microscope of the present embodiment magnifies an image by superimposing an image of the illumination means that generates two light fluxes having different polarization directions and the two light fluxes that have passed through the observation object 1. An optical system, a transmission type homogeneous alignment liquid crystal device 41 which is a spatial light modulator capable of adjusting the phase difference between the two light fluxes, and a CMOS sensor 52 which is an image pickup means for picking up an image of the observation object 1, An image analysis unit 6 for analyzing an image captured by the CMOS sensor 52, and a parameter determination unit 7 for determining a parameter required for modulation of the spatial light modulator 4 based on the analysis result of the image analysis unit 6.
It has and.

【0032】本実施形態では、照明手段は、ハロゲンラ
ンプ211と、コンデンサレンズ213と、バンドパス
フィルタ212と、偏光ビームスプリッタ214と、ノ
マルスキープリズム23とを含んでいる。拡大光学系
は、対物レンズ31と、ノマルスキープリズム23と、
偏光ビームスプリッタ214と、結像レンズ35とを含
んでいる。ノマルスキープリズム23と対物レンズ31
は、ノマルスキープリズム23のローカライズ面と対物
レンズ31の瞳面が一致するように配置されている。
In the present embodiment, the illumination means includes a halogen lamp 211, a condenser lens 213, a bandpass filter 212, a polarization beam splitter 214, and a Nomarski prism 23. The magnifying optical system includes an objective lens 31, a Nomarski prism 23,
The polarization beam splitter 214 and the imaging lens 35 are included. Nomarski prism 23 and objective lens 31
Are arranged so that the localization surface of the Nomarski prism 23 and the pupil surface of the objective lens 31 coincide with each other.

【0033】ノマルスキープリズム23におけるシアの
方向は図8の紙面に平行である。ハロゲンランプ211
とバンドパスカラーフィルタ212と偏光ビームスプリ
ッタ214は、偏光ビームスプリッタ214で反射され
てノマルスキープリズム23に入射する光束の偏光方向
が図8の紙面に対して45度にとなるように配置されて
いる。
The direction of the shear in the Nomarski prism 23 is parallel to the paper surface of FIG. Halogen lamp 211
The bandpass color filter 212 and the polarization beam splitter 214 are arranged such that the polarization direction of the light beam reflected by the polarization beam splitter 214 and incident on the Nomarski prism 23 is 45 degrees with respect to the paper surface of FIG. .

【0034】ハロゲンランプ211から射出された光束
は、バンドパスフィルタ212に入射し、バンドパスフ
ィルタ212により633nm近傍の帯域の波長成分だ
けが透過を許される。バンドパスフィルタ212を透過
した光束は、偏光ビームスプリッタ214に入射し、図
8の紙面に対して45度の偏光方向の成分のみが反射さ
れ、ノマルスキープリズム23に入射する。ノマルスキ
ープリズム23に入射した光束は、偏光方向が図8の紙
面に垂直な常光線11の光束と偏光方向が図8の紙面に
平行な異常光線12の光束とに分離される。分離された
光束は、対物レンズ31を透過し、透過型でホモジニア
ス配向の液晶装置41に入射する。
The luminous flux emitted from the halogen lamp 211 enters the bandpass filter 212, and the bandpass filter 212 permits only the wavelength component in the band near 633 nm to pass through. The light beam that has passed through the bandpass filter 212 enters the polarization beam splitter 214, and only the component in the polarization direction of 45 degrees with respect to the paper surface of FIG. 8 is reflected and enters the Nomarski prism 23. The light beam incident on the Nomarski prism 23 is separated into a light beam of an ordinary ray 11 whose polarization direction is perpendicular to the paper surface of FIG. 8 and a light beam of an extraordinary light ray 12 whose polarization direction is parallel to the paper surface of FIG. The separated light flux passes through the objective lens 31 and enters the transmission type homogeneously aligned liquid crystal device 41.

【0035】ホモジニアス配向の液晶装置41は、偏光
方向が図8の紙面に垂直な常光線に対してのみ位相の変
調が可能であり、その変調の制御はコンピュータ150
からの信号によって行われる。
The homogeneously oriented liquid crystal device 41 can modulate the phase only for the ordinary ray whose polarization direction is perpendicular to the plane of the paper of FIG. 8, and the modulation is controlled by the computer 150.
It is performed by the signal from.

【0036】ホモジニアス配向の液晶装置41を透過し
た常光線11と異常光線12の二本の光束は、反射物体
である観察物体1に入射し、その情報を読み取って反射
される。反射された常光線11と異常光線12の二本の
光束は再びホモジニアス配向の液晶装置41に入射し、
再び同じ変調を受ける。変調を受けた常光線11と異常
光線12の二本の光束はノマルスキープリズム23に入
射し、重ね合わされて一本の光束に合成され、偏光ビー
ムスプリッタ214に入射する。偏光ビームスプリッタ
214に入射した光束は、偏光ビームスプリッタ214
で反射され光束とクロスニコルとなる偏光方向の成分の
みが偏光ビームスプリッタ214の透過を許される。偏
光ビームスプリッタ214を透過した光束は、結像レン
ズ35を経て、拡大像が結像する面に配置されたCMO
Sセンサ52に入射し、CMOSセンサ52によって観
察物体1の微分干渉画像が撮像される。
The two light fluxes of the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12 which have passed through the homogeneously aligned liquid crystal device 41 are incident on the observation object 1 which is a reflection object, and the information is read and reflected. The two light fluxes of the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12 which have been reflected enter the liquid crystal device 41 of homogeneous alignment again,
Receive the same modulation again. The two light fluxes of the ordinary ray 11 and the extraordinary ray 12 which have been subjected to the modulation enter the Nomarski prism 23, are superposed and are combined into one light flux, and enter the polarization beam splitter 214. The light beam incident on the polarization beam splitter 214 is
Only the component of the polarization direction which is reflected by the light beam and becomes crossed Nicol is allowed to pass through the polarization beam splitter 214. The light beam that has passed through the polarization beam splitter 214 passes through the imaging lens 35 and is placed on the surface on which the magnified image is formed.
The light enters the S sensor 52, and the differential interference image of the observation object 1 is captured by the CMOS sensor 52.

【0037】CMOSセンサ52で得られた画像はコン
ピュータ150を経て、図示されていないディスプレイ
等に表示される。
The image obtained by the CMOS sensor 52 is displayed on a display (not shown) via the computer 150.

【0038】一方、コンピュータ150ではCMOSセ
ンサ52で得られた画像は画像解析手段6であるソフト
ウエアにその情報が伝達される。この画像解析手段6に
おいて、観察者が予め定めた指標として、画像中の特定
領域中の輝度値と解像度が測定される。その測定値はパ
ラメータ決定手段7に伝送され,観察者が設定した目標
値に測定値が近づくように透過型のホモジニアス配向の
液晶装置41で変調する位相量を、ニューラルネットワ
ークを用いて決定し、決定された位相の変調を行うため
の信号が液晶装置41に伝送される。この様な最適なフ
ィードバックを繰り返し行うことによって、観察者が希
望する最適な輝度値の画像を自動的に得ることができ
る。
On the other hand, in the computer 150, the information of the image obtained by the CMOS sensor 52 is transmitted to the software which is the image analysis means 6. In this image analysis means 6, the brightness value and the resolution in a specific area in the image are measured as an index predetermined by the observer. The measured value is transmitted to the parameter determination means 7, and the phase amount modulated by the transmission type homogeneous alignment liquid crystal device 41 is determined using a neural network so that the measured value approaches the target value set by the observer. A signal for modulating the determined phase is transmitted to the liquid crystal device 41. By repeating such optimum feedback, it is possible to automatically obtain an image of the optimum brightness value desired by the observer.

【0039】本実施形態では、透過型のホモジニアス配
向の液晶装置41は対物レンズ31と観察物体1の間に
配置されているが、その位置はこれに限定されるもので
はなく、常光線11と異常光線12が通過する任意の位
置に配置されてもよい。
In this embodiment, the transmission type homogeneous alignment liquid crystal device 41 is disposed between the objective lens 31 and the observation object 1, but the position is not limited to this, and the ordinary ray 11 is used. It may be arranged at any position where the extraordinary ray 12 passes.

【0040】第四実施形態 本発明の第三実施形態の微分干渉顕微鏡の構成を図9に
示す。本実施形態の微分干渉顕微鏡は、図9に示される
ように、偏光方向の異なる二本の光束を生成する照明手
段と、観察物体1を通過した二本の光束を重ね合わせて
結像させる拡大光学系と、二本の光束の間の位相差を調
整可能な空間光変調器である反射型のホモジニアス配向
の液晶装置42と、観察物体1の画像を撮像する撮像手
段であるCCDカメラ51と、CCDカメラ51によっ
て撮像された画像を解析する画像解析手段6と、画像解
析手段6の解析結果に基づいて空間光変調器4の変調に
必要なパラメータを決定するパラメータ決定手段7とを
備えている。
Fourth Embodiment FIG. 9 shows the configuration of the differential interference microscope according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the differential interference microscope of the present embodiment magnifies an image by superimposing an image of the two light fluxes that have passed through the observation object 1 with the illumination means that generates two light fluxes having different polarization directions. An optical system, a reflective homogeneous alignment liquid crystal device 42 which is a spatial light modulator capable of adjusting the phase difference between the two light beams, and a CCD camera 51 which is an image pickup means for picking up an image of the observation object 1. The image analysis unit 6 analyzes the image captured by the CCD camera 51, and the parameter determination unit 7 determines the parameter required for the modulation of the spatial light modulator 4 based on the analysis result of the image analysis unit 6. .

【0041】本実施形態では、照明手段は、発光ダイオ
ード(LED)216と、偏光子22と、コンデンサレ
ンズ213と、無偏光ビームスプリッタ217と、ノマ
ルスキープリズム23とを含んでいる。拡大光学系は、
対物レンズ31と、ノマルスキープリズム23と、偏光
ビームスプリッタ214と、検光子33と、結像レンズ
35とを含んでいる。
In this embodiment, the illumination means includes a light emitting diode (LED) 216, a polarizer 22, a condenser lens 213, a non-polarizing beam splitter 217, and a Nomarski prism 23. The magnifying optics
It includes an objective lens 31, a Nomarski prism 23, a polarization beam splitter 214, an analyzer 33, and an imaging lens 35.

【0042】ノマルスキープリズム23におけるシアの
方向は図9の紙面に平行である。ノマルスキープリズム
23と対物レンズ31は、ノマルスキープリズム23の
ローカライズ面と対物レンズ31の瞳面が一致するよう
に配置されている。
The direction of the shear in the Nomarski prism 23 is parallel to the paper surface of FIG. The Nomarski prism 23 and the objective lens 31 are arranged so that the localization surface of the Nomarski prism 23 and the pupil plane of the objective lens 31 coincide with each other.

【0043】LED216から射出された光束は偏光子
22に入射し、図9の紙面に対して45度の偏光方向の
成分だけが透過を許される。偏光子22を透過した光束
は、コンデンサレンズ213を経て、無偏光ビームスプ
リッタ217に入射する。無偏光ビームスプリッタ21
7で反射された光束は、ノマルスキープリズム23に入
射し、偏光方向が互いに直交する常光線11と異常光線
12の二本の光束とに分離される。分離されたこれら二
本の光束は、対物レンズ31を経て、透過タイプの観察
物体1を透過し、更に反射型のホモジニアスタイプの液
晶装置42に入射する。
The light beam emitted from the LED 216 enters the polarizer 22, and only the component in the polarization direction of 45 degrees with respect to the paper surface of FIG. 9 is allowed to pass. The light flux transmitted through the polarizer 22 enters the non-polarization beam splitter 217 via the condenser lens 213. Non-polarizing beam splitter 21
The light beam reflected at 7 enters the Nomarski prism 23 and is separated into two light beams, an ordinary ray 11 and an extraordinary ray 12, whose polarization directions are orthogonal to each other. These two separated light fluxes pass through the transmission-type observation object 1 through the objective lens 31, and then enter the reflection-type homogeneous type liquid crystal device 42.

【0044】反射型のホモジニアスタイプの液晶装置4
2は、偏光方向が図9の紙面に対して垂直な偏光方向の
光束に対してのみ位相の変調が行える。つまり、反射型
のホモジニアスタイプの液晶装置42は、常光線11に
対してその位相量を変化させて反射する。
Reflective homogeneous liquid crystal device 4
In No. 2, the phase can be modulated only for a light beam whose polarization direction is perpendicular to the plane of FIG. That is, the reflective homogeneous type liquid crystal device 42 changes the phase amount of the ordinary ray 11 and reflects it.

【0045】反射型のホモジニアスタイブの液晶装置4
2で反射された光束は再び観察物体1を透過し、対物レ
ンズ31に入射する。対物レンズ31を透過した二本の
光束は、ノマルスキープリズム23に入射し、重ね合わ
されて一本の光束に合成される。合成された光束は、無
偏光ビームスプリッタ217を透過し、検光子33に入
射する。検光子33に入射した光束は、偏光方向が偏光
子22に対してクロスニコルとなる成分のみが透過を許
される。検光子33を透過した光束は結像レンズ35に
よって結像され、その結像面に配置されたCCDカメラ
51によって観察物体1の微分干渉画像が撮像される。
Reflective homogeneous liquid crystal device 4
The light flux reflected by 2 again passes through the observation object 1 and enters the objective lens 31. The two light fluxes that have passed through the objective lens 31 enter the Nomarski prism 23, and are superimposed and combined into a single light flux. The combined light flux passes through the non-polarization beam splitter 217 and enters the analyzer 33. The light flux incident on the analyzer 33 is allowed to pass only the component whose polarization direction is crossed Nicols with respect to the polarizer 22. The light flux transmitted through the analyzer 33 is imaged by the imaging lens 35, and the differential interference image of the observation object 1 is captured by the CCD camera 51 arranged on the imaging surface.

【0046】CCDカメラ51で得られた画像はコンピ
ュータ150に伝送され、図示されていないディスプレ
イに表示される。
The image obtained by the CCD camera 51 is transmitted to the computer 150 and displayed on a display (not shown).

【0047】一方、コンピュータ150内において、C
CDカメラ51で得られた画像はソフトウエアで構成さ
れる画像解析手段6に送られ解析される。画像解析手段
6において、観察者が予め設定した指標として、特定領
域のコントラストと輝度値に関する解析が行われ、その
解析結果がパラメータ決定手段7に伝送される。パラメ
ータ決定手段7では観察者が予め設定したコントラスト
と輝度値に関して解析結果との比較が行われ、ホモジニ
アスタイプの液晶装置42で変調する位相の量がニュー
ラルネットを用いて決定され、決定された位相を変調す
るための信号が液晶装置42に伝達される。この操作を
繰り返し行うことでコントラストと輝度値に関して設定
した目標値に自動的に設定され,最適な観察条件での観
察ができる。
On the other hand, in the computer 150, C
The image obtained by the CD camera 51 is sent to the image analysis means 6 composed of software and analyzed. The image analysis unit 6 analyzes the contrast and the brightness value of the specific region as an index preset by the observer, and the analysis result is transmitted to the parameter determination unit 7. The parameter determining means 7 compares the contrast and the brightness value preset by the observer with the analysis result, determines the amount of phase modulated by the homogeneous type liquid crystal device 42 using a neural network, and determines the determined phase. Is transmitted to the liquid crystal device 42. By repeating this operation, the target values set for the contrast and brightness values are automatically set, and observation can be performed under optimal observation conditions.

【0048】更に、位相量を様々に変化させた場合、画
像解析手段6では、CCDカメラ51で得られたる画像
を元に観察物体1の位相分布の復元も行われる。
Further, when the phase amount is changed variously, the image analysis means 6 also restores the phase distribution of the observed object 1 based on the image obtained by the CCD camera 51.

【0049】この観察物体1の位相分布の復元のアルゴ
リズムを図11のフローチャートを参照して説明する。
初期値として、求める位相分布f(i,j)(i,j:
整数)をランダムな位相分布と、位相差φ0を与えた場
合に観察された画像Iφ0(i,j)、シア量△x、位
相値を変化させる画像中の任意の位置(i0,j0)と
変化量△fを与える。与えられた条件で、位相分布f
(i,j)の場合における干渉画像IC(i,j)を計
算し、計算結果IC(i,j)と実験結果Iφ0(i,
j)の比較を行う。比較としては、それぞれの画像の画
素間の差の絶対値における総和(Sk=Σ|ICij−I
φ0ij|(k:整数))を計算する。この総和Skと前
回に変化量△fで計算した値Sk-1と比較し、予め定め
た設定値Vより大きければ次の変化量△fを最小二乗法
等を用いて計算し、選択された位置(i0,j0)での
位相に△fを加えて、同様の演算を行う。一方,Sk
k-1の絶対値が設定値Vより小さければ次に他の画素
i0,j0を選択して、計算を繰り返す。初期状態では
k-1が存在しないので、予め更新する△fを与えてお
く。この演算が全画素について行われた場合には次には
別の位相差φ1を与えた場合について計算を繰り返し行
う。この様に繰り返し演算を行うことで観察物体の位相
分布の復元が行える。
An algorithm for restoring the phase distribution of the observed object 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.
As an initial value, the desired phase distribution f (i, j) (i, j:
An integer) is a random phase distribution, and an image Iφ0 (i, j) observed when a phase difference φ0 is given, a shear amount Δx, and an arbitrary position (i0, j0) in the image where the phase value is changed. A change amount Δf is given. Under given conditions, the phase distribution f
The interference image IC (i, j) in the case of (i, j) is calculated, and the calculation result IC (i, j) and the experimental result Iφ0 (i, j
j) is compared. For comparison, the sum (S k = Σ | IC ij −I) in the absolute value of the difference between the pixels of each image is used.
φ0 ij | (k: integer)) is calculated. This sum Sk is compared with the value S k-1 calculated with the amount of change Δf last time, and if it is larger than the predetermined set value V, the next amount of change Δf is calculated using the least square method or the like and selected. The same calculation is performed by adding Δf to the phase at the position (i0, j0). On the other hand, if the absolute values of S k and S k-1 are smaller than the set value V, then the other pixels i0 and j0 are selected and the calculation is repeated. Since S k-1 does not exist in the initial state, Δf to be updated is given in advance. When this calculation is performed for all pixels, the calculation is repeated next for another phase difference φ1. By repeating the calculation in this manner, the phase distribution of the observed object can be restored.

【0050】第二実施形態〜第四実施形態では、現在最
も使われている電気で制御を行うホモジニアス配向の液
晶装置を空間光変調器4に用いた例を説明したが、空間
光変調器4には、電気で制御を行う電気アドレス型だけ
でなく、光で制御を行う光アドレス型の装置が用いられ
てもよい。また、空間光変調器4には、ホメオトロピッ
ク配向やハイブリッド配向等の液晶や、LiNb03等
の結晶や、有機系のフォトリフラクティブ材料やフォト
クロミック材料等の様に、電気アドレスや光アドレスに
よってその複屈折の制御が可能な素子を用いた空間光変
調器が用いられてもよい。
In the second to fourth embodiments, an example in which a liquid crystal device of homogeneous alignment which is currently most used and which is electrically controlled is used for the spatial light modulator 4, but the spatial light modulator 4 is used. As the device, not only an electrically-addressed device that electrically controls but also an optically-addressed device that optically controls may be used. Further, the spatial light modulator 4 has a liquid crystal having homeotropic alignment or hybrid alignment, a crystal such as LiNb03, an organic photorefractive material, a photochromic material, or the like. A spatial light modulator using an element capable of controlling the above may be used.

【0051】光源は上述した実施形態に何ら限定されな
い。また、プリズムもノマルスキープリズムに限定され
るものではなく、複屈折性を有する任意のプリズムが適
用可能である。
The light source is not limited to the above embodiment. Further, the prism is not limited to the Nomarski prism, and any prism having birefringence can be applied.

【0052】位相分布の復元方法も上述した一例に限定
されるものではなく、ニューラルネットを用いた手法や
これまでの手法も同様に適用することが可能であるのは
明らかである。
The method of restoring the phase distribution is not limited to the above-mentioned example, and it is obvious that the method using the neural network and the methods so far can be applied in the same manner.

【0053】これまで、いくつかの実施の形態について
図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上
述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
Although some embodiments have been specifically described with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and is performed without departing from the scope of the invention. Includes all implementations.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明によれば、煩雑な操作を必要とす
ること無く、観察条件を容易に変更可能な微分干渉顕微
鏡が提供される。これにより、種々の観察物体に対して
も最適な観察条件での観察が可能となる。
According to the present invention, there is provided a differential interference microscope in which observation conditions can be easily changed without requiring complicated operations. As a result, it becomes possible to observe various observation objects under optimum observation conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一実施形態の微分干渉顕微鏡の構成
を示している。
FIG. 1 shows a configuration of a differential interference microscope according to a first embodiment of the present invention.

【図2】観察物体の位相分布の一例を示している。FIG. 2 shows an example of a phase distribution of an observation object.

【図3】図2の観察物体を読み出した常光線と異常光線
の位相分布を示している。
FIG. 3 shows phase distributions of an ordinary ray and an extraordinary ray obtained by reading the observation object of FIG.

【図4】図2の観察物体を読み出した常光線と異常光線
の間の位相差が0のときの強度分布を示している。
4 shows the intensity distribution when the phase difference between the ordinary ray and the extraordinary ray obtained by reading the observation object of FIG. 2 is zero.

【図5】図2の観察物体を読み出した常光線と異常光線
の間の位相差が−0.8πのときの強度分布を示してい
る。
5 shows an intensity distribution when the phase difference between the ordinary ray and the extraordinary ray obtained by reading the observation object of FIG. 2 is −0.8π.

【図6】図2の観察物体を読み出した常光線と異常光線
の間の位相差が1.6πのときの強度分布を示してい
る。
6 shows an intensity distribution when the phase difference between the ordinary ray and the extraordinary ray obtained by reading the observation object of FIG. 2 is 1.6π.

【図7】本発明の第二実施形態の微分干渉顕微鏡の構成
を示している。
FIG. 7 shows a configuration of a differential interference microscope according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第三実施形態の微分干渉顕微鏡の構成
を示している。
FIG. 8 shows a configuration of a differential interference microscope according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第四実施形態の微分干渉顕微鏡の構成
を示している。
FIG. 9 shows a configuration of a differential interference microscope according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】位相分布の復元法を示すフローチャートであ
る。
FIG. 10 is a flowchart showing a phase distribution restoration method.

【図11】従来例の微分干渉顕微鏡の構成を示してい
る。
FIG. 11 shows a configuration of a differential interference microscope of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 照明手段 3 拡大光学系 4 空間光変調器 5 撮像手段 6 画像解析手段 7 パラメータ決定手段 21 光源 22 偏光子 23 ノマルスキープリズム 24 コンデンサレンズ 31 対物レンズ 33 検光子 34 ノマルスキープリズム 35 結像レンズ 2 lighting means 3 magnifying optical system 4 Spatial light modulator 5 Imaging means 6 Image analysis means 7 Parameter determination means 21 light source 22 Polarizer 23 Nomarski Prism 24 Condenser lens 31 Objective lens 33 Analyzer 34 Nomarski Prism 35 Imaging lens

フロントページの続き Fターム(参考) 2F064 CC00 EE10 FF03 GG23 GG33 GG34 GG42 GG53 HH03 HH08 KK01 2H052 AA05 AC01 AC04 AC05 AC33 AD31 AF14 AF25 2H088 EA37 FA11 HA18 HA20 HA28 MA20 2H091 FA07X FA07Z FA08X FA08Z FA10X FA21X FA26X FA41Z LA30 Continued front page    F term (reference) 2F064 CC00 EE10 FF03 GG23 GG33                       GG34 GG42 GG53 HH03 HH08                       KK01                 2H052 AA05 AC01 AC04 AC05 AC33                       AD31 AF14 AF25                 2H088 EA37 FA11 HA18 HA20 HA28                       MA20                 2H091 FA07X FA07Z FA08X FA08Z                       FA10X FA21X FA26X FA41Z                       LA30

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観察物体に偏光方向の異なる複数光束を
照射して観察する微分干渉顕微鏡であり、 前記観察物体に照射される偏光方向の異なる複数光束を
生成する照明手段と、 前記観察物体を経由した前記照明手段からの偏光方向の
異なる複数光束を、重ね合わせて結像させ、結像面に前
記観察物体の像を生成する光学系と、 前記照明手段で生成された偏光方向の異なる複数光束間
の相対的位相差を、外部からの信号によって調整可能な
空間光変調器とを備えることを特徴とする微分干渉顕微
鏡。
1. A differential interference microscope for observing an observation object by irradiating a plurality of light fluxes having different polarization directions, and an illuminating unit for generating a plurality of light fluxes having different polarization directions irradiating the observation object, and the observation object. An optical system that forms a plurality of light fluxes having different polarization directions from the illuminating means that are overlapped with each other and forms an image of the observation object on an image forming plane, and a plurality of different polarization directions that are generated by the illuminating means. A differential interference microscope, comprising: a spatial light modulator capable of adjusting a relative phase difference between light beams by a signal from the outside.
【請求項2】 前記照明手段は、光源と、前記光源から
の光束を偏光方向の異なる複数光束に変換する光学素子
とを含み、 前記光学系は、前記観察物体を経由した前記偏光方向の
異なる複数光束を合成する光学素子を含むことを特徴と
する請求項1に記載の微分干渉顕微鏡。
2. The illuminating means includes a light source and an optical element for converting a light beam from the light source into a plurality of light beams having different polarization directions, and the optical system has different polarization directions via the observation object. The differential interference microscope according to claim 1, further comprising an optical element that synthesizes a plurality of light fluxes.
【請求項3】 前記空間光変調器は、液晶を用いたもの
であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
の微分干渉顕微鏡。
3. The differential interference microscope according to claim 1, wherein the spatial light modulator uses liquid crystal.
【請求項4】 前記結像面に生成された前記観察物体の
画像を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段によって撮像された画像の特徴を解析する
画像解析手段と、 前記画像解析手段の解析結果に基づいて、前記空間光変
調器の変調に必要なパラメータを決定するパラメータ決
定手段とをさらに備え、 前記パラメータ決定手段の決定したパラメータにより、
前記空間光変調器が制御されるように構成されているこ
とを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかひとつに
記載の微分干渉顕微鏡。
4. An image pickup unit for picking up an image of the observation object generated on the image plane, an image analysis unit for analyzing characteristics of the image picked up by the image pickup unit, and an analysis result of the image analysis unit. Based on, further comprising a parameter determination means for determining a parameter required for modulation of the spatial light modulator, by the parameters determined by the parameter determination means,
The differential interference microscope according to any one of claims 1 to 3, wherein the spatial light modulator is configured to be controlled.
【請求項5】 前記画像解析手段は、解析対象として少
なくともコントラストまたは解像度に関する物理量を含
んでいることを特徴とする請求項4に記載の微分干渉顕
微鏡。
5. The differential interference microscope according to claim 4, wherein the image analysis means includes at least a physical quantity relating to contrast or resolution as an analysis target.
【請求項6】 前記パラメータ決定手段は、前記画像解
析手段で解析された物理量を変数とする所定の関数に基
づいて、前記変調手段の制御に用いるパラメータを決定
することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の
微分干渉顕微鏡。
6. The parameter determining means determines a parameter used for controlling the modulating means based on a predetermined function having a physical quantity analyzed by the image analyzing means as a variable. Alternatively, the differential interference microscope according to claim 5.
【請求項7】 前記空間光変調器で、各回の相対的位相
差を違えて複数回、偏光方向の異なる複数光束間の相対
的位相差を調整し、 各回において前記画像撮像手段で撮像された画像に基づ
いて、前記観察物体の位相分布を復元可能に構成されて
いることを特徴とする請求項4〜請求項6のいずれかひ
とつに記載の微分干渉顕微鏡。
7. The spatial light modulator adjusts the relative phase difference between a plurality of light fluxes having different polarization directions a plurality of times by changing the relative phase difference at each time, and the image is picked up by the image pickup means at each time. The differential interference microscope according to any one of claims 4 to 6, wherein the phase distribution of the observation object can be restored based on an image.
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