JP2004126590A - 顕微鏡で位相差観察または変調コントラスト観察を実現するための位相シフト方法および装置 - Google Patents

Abstract

　　【課題】顕微鏡で位相差観察または変調コントラスト観察を実現するための位相シフト方法および装置において、多数の異なる変調器を使用せずに、顕微鏡の使用中に連続的な位相シフトを可能にさせる。
　　【解決手段】変調器（７）を傾動可能に支持する。わずかに傾動させただけで可能な限り大きな位相シフトが達成されるように変調器（７）の層を構成する。
　　【選択図】図１

Description

　本発明は、観察光路内のそれぞれの瞳面内に配置される変調器と照明光路内に配置される絞りとを用いて、顕微鏡で位相差観察または変調コントラスト(Modulationskontrast)観察を実現するための装置であって、変調器が位相または振幅を変化させる少なくとも１つの層を有している前記装置に関するものである。

　非吸収性の顕微対象物は、従来の目のための落射光観察または透過光観察では見ることができないため、屈折率が異なる構造或いは厚さが異なる構造を見ることができるように上記のような装置が使用される。このような、目では確認できない、光学的厚さが異なる構造は、一般に位相対象物と呼ばれる。

　この種の位相差装置は特許文献１に記載されている。この位相差装置は、実質的に、対物レンズの位相リングに結像するように照射ユニットに設けたリングセグメント絞りから構成されている。この場合、位相リングの外径は対応する瞳の径を形成する。回転対称な位相リングの透過率と位相とは固定して設定されている。

　ホフマン　モデュレーション　コントラスト(Hoffman Modulationskontrast ; HMC)をベースとしたコントラスト変調(Kontrastmodulation)型顕微鏡は、特許文献２および特許文献３に記載されている。これらの顕微鏡はコンデンサ瞳のなかにスリット状の照射絞りを有し、スリット状の照射絞りは対物レンズ出射瞳のなかの変調器に結像される。変調器は透過率が異なる３つのストライプ状のゾーンから成っているが、前記特許文献２および特許文献３に記載の顕微鏡では、これらのストライプ状のゾーンは相互に位相ずれを有していない。

　以下の説明では、説明を簡単且つ明瞭にするため、「変調器」という概念だけに限定して説明することにする。この「変調器」という概念には、ＨＭＣに関する前記特許文献２および特許文献３に記載されているような変調器が含まれるが、他方前記特許文献１から知られているような位相リングをも含んでいる。変調器と位相リングは同じ機能をもっていないが、その効果は両特許文献の発明においては匹敵しうるものである。また、変調器と位相リングとはすでに多機能顕微鏡では同じアッセンブリに組み込まれる。このような場合、発明の思想はもちろんアッセンブリ全体にも適用可能である。

　上記従来技術に対応するシステムの欠点は、ゼロ次回折とそれ以上の高次回折との間の位相シフトをプレパラートごとにほとんど調整させることができないことである。たとえば前記特許文献２には、位相調整を変調器の材料を種々選定することにより行なうことが開示されている。しかしこれは規則的に顕微鏡の改造を必要とし、顕微鏡の通常使用時にはほとんど実施不能である。さらに、変調器の材料が予め決められていると、予め設定した段階での調整のみ可能であり、無段階の調整は不可能である。加えて、種々の多数の変調器を調達しなければならず、かなりのコストを伴う。

　変調器の所定の幾何学的形状と透過率で最適なコントラストを達成するためには、位相も最適に調整されていることがどうしても必要である。たとえば大きな位相ずれと軽度の吸収能とを兼ね備えた対象物を前記ＨＭＣで観察する場合には、ハロー効果を最小化するために位相シフトを導入するのが有利である。さらに、検出限界にある微小の位相対象物に対しては、コントラストを増すために位相をほぼ９０゜シフトさせるのが有利である。

欧州特許公開第０６９２６３Ａ１号公報 ドイツ連邦共和国特許公開第２５２３４６３Ａ１号公報 ドイツ連邦共和国特許公開第２５２３４６４Ａ１号公報

　本発明の課題は、顕微鏡で位相差観察または変調コントラスト観察を実現するための位相シフト方法および装置において、多数の異なる変調器を使用せずに、顕微鏡の使用中に連続的な位相シフトを可能にさせることである。

　本発明は、上記課題を達成するため、変調器が傾動可能に支持されていること、わずかに傾動させただけで可能な限り大きな位相シフトが達成されるように変調器の層が構成されていることを特徴とするものである。本発明の他の構成は従属項の対象である。

　本発明によれば、変調器を対物レンズ出射瞳に対し共役の面内で傾動可能に支持させることにより、ゼロ次回折からより高次の回折までの所定の位相シフトが得られる。変調器がストライプ状である場合、傾動は有利にはストライプ状変調器の方向へ行なわれる。異なる傾動角を設定することにより、これに対応して異なる位相ずれを実現することができる。角度調整を連続的に行なえば、位相ずれの連続的な変更も実現できる。

　本発明の有利な構成では、白色光で検査する場合、位相を観察スペクトルを介して均一に変化させて、観察構造のカラー縞を避けるのが有利である。このスペクトル位相一定は、分散度が異なる材料を使用することにより得られる。

　本発明によれば、前述のように、わずかに傾動させただけで可能な限り大きな位相シフトが達成されるように変調器の層が構成されているが、これは高屈折率の層を使用することにより得られ、或いは、蒸着法により具現される層を用いる代わりに、ガラス板を用いることにより得られる。目的に合った検査により、多数のガラスのなかから必要な屈折率変化と分散度を持ったガラスを簡単に見つけることができる。たとえば１つの変調器ゾーンにガラスＮ−Ｋ５を使用し、隣のゾーンに半分の厚さのガラスＮ−ＢＫ１０とＮ−ＢＡＬＦ５を使用すると、傾動によりスペクトル的に極めてコンスタントな位相ずれが得られる。

　本発明の他の有利な構成では、遅延板と接続している偏光光学手段により位相シフトが達成される。

　本発明の他の有利な構成では、ＨＭＣに関する前記特許文献２にも記載されているような少なくとも１つの変調器と、前記特許文献１から知られているような位相リングとを含んでいる組み合わせアッセンブリが実現される。この場合、変調器または位相リングは個別にまたは一緒に選択的に傾動可能に支持されている。

　さらに、本発明は、観察光路内のそれぞれ１つの瞳面内に配置される位相変更層または振幅変更層と、照射光路内に配置される絞りとを用いて、顕微鏡の位相差観察または変調コントラスト観察で所定の位相ずれを実現させるための方法に関する。この場合、観察光路内に配置される層を、対物レンズ出射瞳に対し共役な面内で傾動させる。

　次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
　図１は本発明による装置の概略図である。光源１の光はコレクタ２を介して絞り３にあたる。絞り３は集光レンズ瞳の中に配置されている。中間像９へ至るその後の光路内には、集光レンズ４と、対象物５と、対物レンズ６と、対物レンズ瞳の中に配置されている変調器７と、鏡筒レンズ８とが設けられている。本発明によれば、変調器７は傾動可能に配置されている。傾動させるための機械的解決法は種々知られているので、その図示は省略する。本実施形態では、絞り３はスリット絞りとして実施されている。変調器７はこのために適したストライプ状の変調器である。もちろん絞りおよび変調器の他の実施形態も可能である。

　図２は、本発明による装置で使用することのできる変調器７の一例である。図２の上部は変調器の平面図であり、下部は側面図である。平面図において、個々の領域は異なる透過率を有しており、領域１０の透過率はたとえば１００%、領域１１の透過率は２０%、領域１２の透過率は０%である。

　図３は変調器７を傾動装置とともに図示したものである。顕微鏡のハウジング部分１３は変調器７を収容している。変調器７の傾動は、操作要素を用いて位置調整することのできる機械的な傾動装置１４を用いて行う。操作要素はたとえば調整ねじ、或いは電動機、圧電要素、或いは他のいかなる機械的移動要素であってよい。

本発明の一般的な実施形態を示す図である。 変調器の構成図である。 変調器を傾動装置とともに示した図である。

符号の説明

　１　　　　　　　　　光源
　２　　　　　　　　　コレクタ
　３　　　　　　　　　絞り
　４　　　　　　　　　集光レンズ
　５　　　　　　　　　対象物
　６　　　　　　　　　対物レンズ
　７　　　　　　　　　変調器
　８　　　　　　　　　鏡筒レンズ
　９　　　　　　　　　中間像
　１０　　　　　　　　透過率１００%領域
　１１　　　　　　　　透過率２０%領域
　１２　　　　　　　　透過率０%領域
　１３　　　　　　　　ハウジング部分
　１４　　　　　　　　傾動装置

Claims (5)

1. 観察光路内のそれぞれの瞳面内に配置される変調器（７）と照明光路内に配置される絞り（３）とを用いて、顕微鏡で位相差観察または変調コントラスト観察を実現するための装置であって、変調器（７）が位相または振幅を変化させる少なくとも１つの層を有している前記装置において、
   　変調器（７）が傾動可能に支持されていること、
   　わずかに傾動させただけで可能な限り大きな位相シフトが達成されるように変調器の層が構成されていること、
   を特徴とする装置。
2. 層が異なるガラスのガラス板から成り、変調器（７）が所定の可変層構造を有していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 観察光路内のそれぞれの瞳面内に配置される変調器（７）と照明光路内に配置される絞り（３）とを用いて、顕微鏡で位相差観察または変調コントラスト観察を実現するための装置であって、変調器（７）が位相または振幅を変化させる少なくとも１つの層を有している前記装置において、
   　位相シフトのために、偏光光学的手段が遅延板と結合させて設けられていることを特徴とする装置。
4. 観察光路内のそれぞれの瞳面内に配置される変調器（７）と照明光路内に配置される絞り（３）とを用いて、顕微鏡で位相差観察または変調コントラスト観察を実現するための装置であって、変調器（７）が位相または振幅を変化させる少なくとも１つの層を有している前記装置において、
   　異なる変調器が光路内へ挿入可能に担持体上に配置され、且つ選択的に個別に傾動可能に担持体で支持され、または担持体とともに傾動可能に支持されていることを特徴とする装置。
5. 観察光路内のそれぞれの瞳面内に配置される変調器（７）であって位相または振幅を変化させる少なくとも１つの層を有している前記変調器（７）と照明光路内に配置される絞り（３）とを用いて顕微鏡で位相差観察または変調コントラスト観察を実現する際に所定の位相シフトを実現する方法において、
   　変調器（７）を傾動させることを特徴とする方法。

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