JP2008310193A - Polarization correction optical system and microscope device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、偏光補正光学系、及び、この偏光補正光学系を備える顕微鏡装置に関する。 The present invention relates to a polarization correction optical system and a microscope apparatus including the polarization correction optical system.
偏光顕微鏡は、偏光を利用して複屈折性を有する試料の観察に用いられる装置である。このような顕微鏡装置は、照明側と結像側に2つの偏光子がその透過軸を直交させた状態で配置されて構成されており(この配置を「クロスニコル」と呼ぶ)、これらの2つの偏光子の間に偏光状態を変化させる物、すなわち複屈折性を有する試料を配置し、偏光状態を変化させて結像側の偏光子(これを「検光子」と呼ぶ)を通り抜けた光を観察することにより試料の特性を観察するように構成されている。そのため、このような顕微鏡装置においては、試料によるわずかな偏光状態の変化を可視化するために、試料以外、すなわち、この顕微鏡装置を構成する光学系が偏光状態の変化を引き起こすことは、できる限り避けなければならない。しかし、実際は2つの偏光子の間に複雑な光学系が配置されているために偏光状態は変化してしまい、試料の複屈折性を検出する能力を低下させてしまう。特に、この問題は高倍、高開口数の光学系を用いて観察する場合、より顕著となる。 A polarizing microscope is an apparatus used for observing a sample having birefringence using polarized light. Such a microscope apparatus is configured by arranging two polarizers on the illumination side and the imaging side with their transmission axes orthogonal to each other (this arrangement is referred to as “cross Nicol”). Light that has passed through a polarizer on the imaging side (this is called an “analyzer”) by changing the polarization state by placing an object that changes the polarization state between two polarizers, that is, a sample having birefringence. Is configured to observe the characteristics of the sample. Therefore, in such a microscope apparatus, in order to visualize a slight change in the polarization state due to the sample, it is avoided as much as possible that the optical system other than the sample, that is, the optical system constituting the microscope apparatus causes a change in the polarization state. There must be. However, in reality, since a complicated optical system is arranged between two polarizers, the polarization state changes, and the ability to detect the birefringence of the sample is reduced. In particular, this problem becomes more conspicuous when observing using a high magnification, high numerical aperture optical system.
偏光状態の変化は主に2つの原因に依る。1つは顕微鏡装置を構成する光学系に入射する2つの偏光成分、P偏光とS偏光の反射率が入射角ごとに異なることであり、もう1つは反射防止用コートの偏光特性が入射角度依存性を持つことである。これらが原因で、照明側の偏光子を透過した直線偏光は、結像側に配置された検光子に達する時には、楕円偏光化しており、またその長軸は検光子と直交していないために、試料の複屈折とは無関係に光の一部が通り抜けてしまう。この問題を解決する手段として、レクティファイアと呼ばれるレンズからなる偏光補正光学素子を用いる方法や、レクティファイアの屈折面にコーティングを施すことで、より高精度に偏光補正を行う方法が開発されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、レクティファイアでは、偏光面の回転は補正されるが、光学素子の入射面等に設けられている反射防止用コートによる楕円偏光化の補正をすることができないという課題があり、また、一般に、光軸から離れ傾いた面に設計値通りのコーティングを施すことは難しい。さらに、異なる光学系の偏光を補正するためには、コートを新たに設計する必要があり、これは煩雑な作業である。 However, in the rectifier, although the rotation of the polarization plane is corrected, there is a problem that the elliptical polarization cannot be corrected by the antireflection coating provided on the incident surface of the optical element. It is difficult to apply a coating as designed on a surface inclined away from the optical axis. Furthermore, in order to correct the polarization of different optical systems, it is necessary to design a new coat, which is a complicated operation.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、屈折面を有する光学素子と四分の一波長板若しくは二分の一波長板とを組み合わせ、偏光子と検光子との間に配置された被補正光学系により生じる偏光状態の変化を補正する偏光補正光学系を提供することを目的とし、また、この偏光補正光学系を備えることにより、被補正光学系による偏光状態の変化が良好に補正された顕微鏡装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an optical element having a refractive surface and a quarter-wave plate or a half-wave plate are combined and disposed between a polarizer and an analyzer. An object of the present invention is to provide a polarization correction optical system that corrects a change in the polarization state caused by the corrected optical system, and by providing the polarization correction optical system, a change in the polarization state due to the correction optical system is improved. An object of the present invention is to provide a corrected microscope apparatus.
前記課題を解決するために、本発明に係る偏光補正光学系は、被補正光学系を透過した光の当該被補正光学系による偏光状態の変化(例えば、実施形態におけるコンデンサレンズ2や対物レンズ3を透過した光に生じる偏光面の傾きやリタデーション)を補正するものである。その上で、第1の本発明に係る偏光補正光学系は、被補正光学系の光源側に配置される第1の偏光補正光学系(例えば、実施形態における第1偏光補正光学系10)と、被補正光学系の像側に配置される第2の偏光補正光学系(例えば、実施形態における第2偏光補正光学系20)とからなり、第1の偏光補正光学系が、光が透過する順に、少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、第1の四分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子と、第1の二分の一波長板とから構成され、第2の偏光補正光学系が、光が透過する順に、第2の二分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第3の光学素子と、第2の四分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第4の光学素子とから構成される。
In order to solve the above-described problem, the polarization correction optical system according to the present invention includes a change in polarization state of the light transmitted through the optical system to be corrected by the optical system to be corrected (for example, the
また、第2の本発明に係る偏光補正光学系(例えば、実施形態における第3偏光補正光学系10′)は、被補正光学系の光源側に配置され、光が透過する順に、少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、四分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子と、二分の一波長板とから構成される。
Further, the polarization correction optical system according to the second aspect of the present invention (for example, the third polarization correction
また、第3の本発明に係る偏光補正光学系(例えば、実施形態における第4偏光補正光学系20′)は、被補正光学系の像側に配置され、光が透過する順に、二分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、四分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子とから構成される。
Further, the polarization correction optical system according to the third aspect of the present invention (for example, the fourth polarization correction
また、第4の本発明に係る偏光補正光学系は、被補正光学系の光源側に配置される第1の偏光補正光学系(例えば、実施形態における第5偏光補正光学系30)と、被補正光学系の像側に配置される第2の偏光補正光学系(例えば、実施形態における第6偏光補正光学系40)とからなり、第1の偏光補正光学系が、光が透過する順に、少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、第1の四分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子と、第2の四分の一波長板とから構成され、第2の偏光補正光学系が、光が透過する順に、第3の四分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第3の光学素子と、第4の四分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第4の光学素子とから構成される。
A polarization correction optical system according to the fourth aspect of the present invention includes a first polarization correction optical system (for example, the fifth polarization correction
また、第5の本発明に係る偏光補正光学系(例えば、実施形態における第7偏光補正光学系30′)は、被補正光学系の光源側に配置され、光が透過する順に、少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、第1の四分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子と、第2の四分の一波長板とから構成される。
In addition, the polarization correction optical system according to the fifth aspect of the present invention (for example, the seventh polarization correction
さらに、第6の本発明に係る偏光補正光学系(例えば、実施形態における第8偏光補正光学系40′)は、被補正光学系の像側に配置され、光が透過する順に、第1の四分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、第2の四分の一波長板と、少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子とから構成される。 Furthermore, the polarization correction optical system according to the sixth aspect of the present invention (for example, the eighth polarization correction optical system 40 'in the embodiment) is arranged on the image side of the optical system to be corrected, and in the order in which light is transmitted, A quarter-wave plate, a first optical element having at least one refracting surface, a second quarter-wave plate, and a second optical element having at least one refracting surface; Consists of
また、前記課題を解決するために、本発明に係る顕微鏡装置は、予め定められた偏光特性を有し、光源からの光を偏光する偏光子と、この偏光子を透過した光を集光して試料に照射するコンデンサレンズと、試料からの光を集光して拡大像を結像する対物レンズと、予め定められた偏光特性を有し、対物レンズ及び拡大像の間に配設される検光子とを備えており、偏光子とコンデンサレンズとの間、若しくは、対物レンズと検光子との間に上述の偏光補正光学系のいずれかが配置されて構成される。 In order to solve the above-described problem, a microscope apparatus according to the present invention has a predetermined polarization characteristic, a polarizer that polarizes light from a light source, and condenses light transmitted through the polarizer. A condenser lens that irradiates the sample, an objective lens that collects light from the sample to form a magnified image, and has a predetermined polarization characteristic, and is disposed between the objective lens and the magnified image. An analyzer is provided, and any one of the above-described polarization correction optical systems is arranged between the polarizer and the condenser lens or between the objective lens and the analyzer.
本発明に係る偏光補正光学系及び顕微鏡装置を以上のように構成すると、偏光顕微鏡光学系を構成するコンデンサレンズ及び対物レンズ(すなわち、被補正光学系)で生じる偏光状態の変化を、屈折面を有する複数の光学素子と四分の一波長板若しくは二分の一波長板とを組み合わせた偏光補正光学系により高精度に補正することができる。 When the polarization correction optical system and the microscope apparatus according to the present invention are configured as described above, changes in the polarization state caused by the condenser lens and the objective lens (that is, the optical system to be corrected) constituting the polarization microscope optical system, Correction can be performed with high accuracy by a polarization correction optical system that combines a plurality of optical elements and a quarter-wave plate or a half-wave plate.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図1は、偏光顕微鏡光学系を構成する照明光学系と結像光学系とを示しており、図示しない光源側から順に、偏光子1、コンデンサレンズ2、対物レンズ3及び検光子4を有して構成され、コンデンサレンズ2と対物レンズ3との間に試料5が配置される。図2は、この偏光顕微鏡光学系を備える透過照明型の顕微鏡装置を示しており、光源6から放射された光はコレクタレンズ7やミラー等を介して偏光子1に照射される。この偏光子1を透過した光は直線偏光となり、コンデンサレンズ2で集光されて試料5を照明する。そして、照明された試料5からの光は、対物レンズ3により集光されて検光子4に入射し、この検光子4を透過した光は結像レンズ8によって拡大像として形成され、観察者はこの拡大像を、接眼レンズ9を介して観察する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an illumination optical system and an imaging optical system that constitute a polarizing microscope optical system, which includes a
このような偏光顕微鏡光学系において、偏光子1と検光子4とは、その透過軸が直交するように配置されており(上述の「クロスニコル」)、これらの偏光子1及び検光子4との間に偏光状態(偏光面の傾き及びリタデーション)を変化させる物体がなければ、偏光子1を透過した直線偏光は検光子4を透過することができない。しかし、これらの偏光子1及び検光子4の間に複屈折性を有する試料5が配置されて偏光子1を透過した直線偏光の偏光状態が変化すると、検光子4を光の一部が通り抜け、観察者はその像を観察することができる。なお、このときの視野内の輝度は、試料5のリタデーション量が小さい場合にはその量に比例することが知られている。
In such a polarizing microscope optical system, the
上述のように、偏光子1と検光子4との間に配置されたコンデンサレンズ2や対物レンズ3では偏光状態の変化が生ずる。そのため、屈折面を有する光学素子と四分の一波長板(以下、「λ/4板」と呼ぶ)若しくは二分の一波長板(以下、「λ/2板」と呼ぶ)とを組み合わせた偏光補正光学系を用いてこれらのコンデンサレンズ2及び対物レンズ3で生ずる偏光状態の変化を補正した偏光顕微鏡光学系の実施例について以下に説明する。なお、λ/4板は円偏光と直線偏光とを交互に変換する光学素子であり、λ/2板は速軸を挟んで軸対称に偏光面を回転させる光学素子である。
As described above, the polarization state changes in the
まず第1実施例として、偏光顕微鏡の光学系で、コンデンサレンズ2及び対物レンズ3のそれぞれに対して、これらのレンズ2,3で生ずる偏光状態の変化を補正するように構成した場合について、図3を用いて説明する。この第1実施例に係る偏光顕微鏡光学系は、偏光子1とコンデンサレンズ2との間に第1偏光補正光学系10が配置され、対物レンズ3と検光子4との間に第2偏光補正光学系20が配置されており、第1偏光補正光学系10は、主にコンデンサレンズ2の偏光状態の変化を補正し、第2偏光補正光学系20は、主に対物レンズ3の偏光状態の変化を補正するために用いられる。
First, as a first embodiment, the optical system of the polarization microscope is configured to correct the change in the polarization state caused by the
ここで、第1偏光補正光学系10は、偏光子1側から順に、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズの順でそれぞれがほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第1光学素子11、第1λ/4板12、凹レンズ、凸レンズの順でほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第2光学素子13、及び、第1λ/2板14から構成される。また、第2偏光補正光学系20は、対物レンズ3側から順に、第2λ/2板21、凸レンズ、凹レンズの順でほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第3光学素子22、第2λ/4板23、及び、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズの順でそれぞれがほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第4光学素子24から構成される。なお、この第1及び第2偏光補正光学系10,20において、第1〜第4光学素子11,13,22,24は、少なくとも1面以上の屈折面を有しているが、全体として屈折力を有さないように構成されていることが好ましい。
Here, the first polarization correction
次に、図4〜図7を用いて第1及び第2偏光補正光学系10,20によりコンデンサレンズ2及び対物レンズ3の偏光状態の変化を補正する方法について説明する。なお、図5及び図7は、第1若しくは第2偏光補正光学系10,20の偏光状態をポアンカレ球の上に表したものであり、ポアンカレ球を構成するストークスパラメータのうち、S1−S3平面に投影した状態を表している。
Next, a method for correcting changes in the polarization state of the
一例としてまず、図4及び図5を用いて第1偏光補正光学系10について説明する。偏光子1を透過した光はその偏光面が45°傾いた直線偏光となり、ストークスパラメータS2上の状態P10に位置する。この直線偏光を第1光学素子11に入射させて屈折面で屈折させると、この直線偏光の偏光面が傾き状態P11になる。そして、第1λ/4板12を透過させると元の直線偏光、すなわち状態P10のときの直線偏光と長軸が一致した楕円偏光である状態P12になる。次に、第2光学素子13に入射させて屈折面で屈折させると、楕円偏光の長軸が傾いて状態P13となり、この状態で速軸が元の直線偏光の方向である第1λ/2板14を透過させるとこの第1λ/2板14の速軸を挟んで軸対称の偏光状態P14の楕円偏光になる。コンデンサレンズ2に対して直線偏光が入射されると、コンデンサレンズ2は、この直線偏光の偏光面を傾けるとともに楕円化するように作用する(偏光状態を図5の矢印2の方向に変化させるように作用する)。そのため、コンデンサレンズ2は、状態P14における楕円偏光の偏光面を傾けると共に、元の直線偏光の状態に戻すように作用し、結果的にこのコンデンサレンズ2を透過した光線は状態P10に戻り、そのため、コンデンサレンズ2による偏光状態の変化は補正される。
As an example, first, the first polarization correction
一方、図6及び図7に示すように、第2偏光補正光学系20において、コンデンサレンズ2から出射した光は、上述の第1偏光補正光学系10により偏光状態の変化が補正されているため、その偏光面が45°傾いた直線偏光であり、ストークスパラメータS2上の状態P20に位置する。この状態P20の直線偏光が対物レンズ3を透過すると、偏光面が傾くと共に楕円化した状態P21となり、この状態P21にある楕円偏光が第2λ/2板21を透過すると、この第2λ/2板21の速軸を挟んで軸対称の偏光状態P22の楕円偏光になる。さらに、この状態P22の楕円偏光を第3光学素子22に入射させて屈折面で屈折させると、元の直線偏光(状態P20)の振動方向と楕円の長軸が一致した状態P23の楕円偏光になる。そして、この状態P23の楕円偏光が第2λ/4板23を透過すると、直線偏光である状態P24になる。最後に、この状態P24にある直線偏光を第4光学素子24に入射させて屈折面で屈折させると、この直線偏光の偏光面が傾いて元の直線偏光の状態P20に戻り、そのため、対物レンズ3による偏光状態の変化は補正される。
On the other hand, as shown in FIGS. 6 and 7, in the second polarization correction
このように、第1実施例に係る第1及び第2偏光補正光学系10,20によれば、コンデンサレンズ2及び対物レンズ3のそれぞれで生じる偏光面の傾き及びリタデーション(すなわち、偏光状態の変化)を、屈折面を有し全体として屈折力のない4個の光学素子11,13,22,24と、2個のλ/4板12,23と、2個のλ/2板14,21とだけを用いて高精度に補正することができる。
As described above, according to the first and second polarization correcting
次に、図8を用いて偏光顕微鏡光学系の第2実施例について説明する。上述の第1実施例においては、第1及び第2偏光補正光学系10,20を用いて、コンデンサレンズ2及び対物レンズ3で生じる偏光状態の変化を補正するように構成していたが、この第2実施例においては、第1実施例における第1偏光補正光学系10と同一の構成を有する第3偏光補正光学系10′を偏光子1とコンデンサレンズ2との間に配置し、一つの偏光補正光学系10′でコンデンサレンズ2及び対物レンズ3で生じる偏光状態の変化を補正するように構成している。なお、この第3偏光補正光学系10′の構成及び効果は第1実施例で説明した第1偏光補正光学系10と同じであるため詳細な説明は省略する。
Next, a second embodiment of the polarizing microscope optical system will be described with reference to FIG. In the first embodiment described above, the first and second polarization correction
また、図9に偏光顕微鏡光学系の第3実施例を示す。この第3実施例は、第1実施例における第2偏光補正光学系20と同一の構成を有する第4偏光補正光学系20′を対物レンズ3と検光子4との間に配置し、一つの偏光補正光学系20′でコンデンサレンズ2及び対物レンズ3で生じた偏光状態の変化を補正するように構成している。なお、この第4偏光補正光学系20′の構成及び効果は第1実施例で説明した第2偏光補正光学系20と同じであるため詳細な説明は省略する。
FIG. 9 shows a third embodiment of the polarizing microscope optical system. In the third embodiment, a fourth polarization correction
以上の第1〜第3実施例においては、屈折面を有する光学素子と、λ/4板及びλ/2板とを組み合わせてコンデンサレンズ2及び対物レンズ3で生じる偏光状態の変化を補正するように構成した場合について説明したが、この第4実施例以降では、光学素子とλ/4板を複数組み合わせて補正した場合について、図を用いて説明する。まず、図10を用いて第4実施例に係る偏光顕微鏡光学系について説明する。この第4実施例においては、第1実施例と同様に、偏光子1とコンデンサレンズ2との間に第5偏光補正光学系30が配置され、対物レンズ3と検光子4との間に第6偏光補正光学系40が配置されており、第5偏光補正光学系30は、主にコンデンサレンズ2の偏光状態の変化を補正し、第6偏光補正光学系40は、主に対物レンズ3の偏光状態の変化を補正するために用いられる。
In the first to third embodiments described above, the change in the polarization state caused by the
ここで、第5偏光補正光学系30は、偏光子1側から順に、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズの順でそれぞれがほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第1光学素子31、第1λ/4板32、凹レンズ、凸レンズの順でほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第2光学素子33、及び、第2λ/4板34から構成される。また、第6偏光補正光学系40は、対物レンズ3側から順に、第3λ/4板41、凸レンズ、凹レンズの順でほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第3光学素子42、第4λ/4板43、及び、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズの順でそれぞれがほぼ同じ曲率を有する凹面と凸面とが組み合わされた第4光学素子44から構成される。なお、この第5及び第6偏光補正光学系30,40において、第1〜第4光学素子31,33,42,44は、少なくとも1面以上の屈折面を有しているが、全体として屈折力を有さないように構成されていることが好ましい。
Here, the fifth polarization correcting
図11に示すように、第5偏光補正光学系30において、偏光子1を透過した光は、その偏光面が45°傾いた直線偏光であり、ストークスパラメータS2上の状態P30に位置する。この直線偏光を第1光学素子31に入射させて屈折面で屈折させると、この直線偏光の偏光面が回転し状態P31になり、この状態で第1λ/4板32を透過させると楕円偏光である状態P32となる。そして、この楕円偏光を第2光学素子33に入射させて屈折面で屈折させると偏光面が回転し状態P33となり、さらに、この状態で第2λ/4板34を透過させるとストークスパラメータS1,S3が共に負の領域である状態P34になる。第1実施例で説明したように、コンデンサレンズ2は、直線偏光の偏光面を回転させると共に楕円化するように作用する。そのため、コンデンサレンズ2は、状態P34における楕円偏光の偏光面を回転させると共に、元の直線偏光の状態に戻すように作用し、結果的にこのコンデンサレンズ2を透過した光線は状態P30に戻り、そのため、コンデンサレンズ2による偏光状態の変化は補正される。
As shown in FIG. 11, in the fifth polarization correction
一方、図12に示すように、第6偏光補正光学系40において、コンデンサレンズ2から出射した光は、上述の第5偏光補正光学系30により偏光状態の変化が補正されているため、その偏光面が45°傾いた直線偏光であり、ストークスパラメータS2上の状態P40に位置する。この状態P40の直線偏光が対物レンズ3を透過すると、偏光面が回転すると共に楕円化した状態P41となる。そして、この状態P41にある楕円偏光が第3λ/4板41を透過すると状態P42になり、第3光学素子42を透過すると状態P43になり、第4λ/4板43を透過すると状態P44になり、最後に第4光学素子44を透過すると元の直線偏光の状態P40に戻るため、対物レンズ3で生じた偏光状態の変化はこの第6偏光補正光学系40により補正される。
On the other hand, as shown in FIG. 12, in the sixth polarization correction
このように、この第4実施例に示す第5偏光補正光学系30及び第6偏光補正光学系40によれば、屈折面を有し全体として屈折力のない4個の光学素子31,33,42,44と、4個のλ/4板32,34,41,43とを組み合わせるだけでコンデンサレンズ2及び対物レンズ3で生じた偏光状態の変化を高精度に補正することができる。
Thus, according to the fifth polarization correction
次に、図13を用いて偏光顕微鏡光学系の第5実施例について説明する。上述の第4実施例においては、第5及び第6偏光補正光学系30,40を用いて、コンデンサレンズ2及び対物レンズ3で生じる偏光状態の変化を補正するように構成していたが、この第5実施例においては、第4実施例における第5偏光補正光学系30と同一の構成を有する第7偏光補正光学系30′を偏光子1とコンデンサレンズ2との間に配置し、一つの偏光補正光学系30′でコンデンサレンズ2及び対物レンズ3で生じる偏光状態の変化を補正するように構成している。なお、この第7偏光補正光学系30′の構成及び効果は第4実施例で説明した第5偏光補正光学系30と同じであるため詳細な説明は省略する。
Next, a fifth embodiment of the polarizing microscope optical system will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment described above, the fifth and sixth polarization correcting
また、図14に偏光顕微鏡光学系の第6実施例を示す。この第6実施例は、第4実施例における第6偏光補正光学系40と同一の構成を有する第8偏光補正光学系40′を対物レンズ3と検光子4との間に配置し、一つの偏光補正光学系40′でコンデンサレンズ2及び対物レンズ3で生じた偏光状態の変化を補正するように構成している。なお、この第8偏光補正光学系40′の構成及び効果は第4実施例で説明した第6偏光補正光学系40と同じであるため詳細な説明は省略する。
FIG. 14 shows a sixth embodiment of the polarizing microscope optical system. In the sixth embodiment, an eighth polarization correction
なお、以上の説明では、透過照明型の顕微鏡装置について説明したが、対物レンズを結像光学系と照明光学系の両方で使用する落射照明型の顕微鏡装置でも、本発明は全く同様に成立する。 In the above description, the transmission illumination type microscope apparatus has been described. However, the present invention can be applied to an epi-illumination type microscope apparatus that uses an objective lens in both the imaging optical system and the illumination optical system. .
また、上記の実施の形態では、代表的な偏光顕微鏡光学系について述べた。しかし、この発明は偏光顕微鏡に限定されるものではなく、偏光を利用する各種光学機器、例えばエリプソメータ、微分干渉顕微鏡などの偏光特性の変化を補償することが可能である。また、上述の実施形態は一例に過ぎず、上述の構成に限られるものでなく、本発明の効果範囲内において適切に変更が可能である。 In the above embodiment, a typical polarizing microscope optical system has been described. However, the present invention is not limited to the polarization microscope, and it is possible to compensate for changes in polarization characteristics of various optical devices that use polarized light, such as ellipsometers and differential interference microscopes. Further, the above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the above-described configuration, and can be appropriately changed within the effect range of the present invention.
1 偏光子 2 コンデンサレンズ 3 対物レンズ 4 検光子 5 試料
10 第1偏光補正光学系 11 第1光学素子 12 第1λ/4板
13 第2光学素子 14 第1λ/2板
20 第2偏光補正光学系 21 第2λ/2板 22 第3光学素子
23 第2λ/4板 24 第4光学素子
10′ 第3偏光補正光学系 20′ 第4偏光補正光学系
30 第5偏光補正光学系 31 第1光学素子 32 第1λ/4板
33 第2光学素子 34 第2λ/4板
40 第6偏光補正光学系 41 第3λ/4板 42 第3光学素子
43 第4λ/4板 44 第4光学素子
30′ 第7偏光補正光学系 40′ 第8偏光補正光学系
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記被補正光学系の光源側に配置される第1の偏光補正光学系と、
前記被補正光学系の像側に配置される第2の偏光補正光学系とからなり、
前記第1の偏光補正光学系が、前記光が透過する順に、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、
第1の四分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子と、
第1の二分の一波長板とから構成され、
前記第2の偏光補正光学系が、前記光が透過する順に、
第2の二分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第3の光学素子と、
第2の四分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第4の光学素子とから構成される偏光補正光学系。 A polarization correction optical system that corrects a change in polarization state of the light transmitted through the optical system to be corrected by the optical system to be corrected.
A first polarization correction optical system disposed on the light source side of the optical system to be corrected;
A second polarization correction optical system arranged on the image side of the optical system to be corrected,
In the order in which the first polarization correction optical system transmits the light,
A first optical element having at least one refracting surface;
A first quarter wave plate;
A second optical element having at least one refracting surface;
A first half-wave plate,
In the order in which the second polarization correction optical system transmits the light,
A second half-wave plate;
A third optical element having at least one refracting surface;
A second quarter wave plate;
A polarization correction optical system including a fourth optical element having at least one refracting surface.
前記被補正光学系の光源側に配置され、前記光が透過する順に、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、
四分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子と、
二分の一波長板とから構成される偏光補正光学系。 A polarization correction optical system that corrects a change in polarization state of the light transmitted through the optical system to be corrected by the optical system to be corrected.
Arranged on the light source side of the optical system to be corrected, the order in which the light is transmitted,
A first optical element having at least one refracting surface;
A quarter wave plate,
A second optical element having at least one refracting surface;
A polarization correction optical system composed of a half-wave plate.
前記被補正光学系の像側に配置され、前記光が透過する順に、
二分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、
四分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子とから構成される偏光補正光学系。 A polarization correction optical system that corrects a change in polarization state of the light transmitted through the optical system to be corrected by the optical system to be corrected.
Arranged on the image side of the optical system to be corrected and in the order in which the light is transmitted,
A half-wave plate,
A first optical element having at least one refracting surface;
A quarter wave plate,
A polarization correction optical system including a second optical element having at least one refracting surface.
前記被補正光学系の光源側に配置される第1の偏光補正光学系と、
前記被補正光学系の像側に配置される第2の偏光補正光学系とからなり、
前記第1の偏光補正光学系が、前記光が透過する順に、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、
第1の四分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子と、
第2の四分の一波長板とから構成され、
前記第2の偏光補正光学系が、前記光が透過する順に、
第3の四分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第3の光学素子と、
第4の四分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第4の光学素子とから構成される偏光補正光学系。 A polarization correction optical system that corrects a change in polarization state of the light transmitted through the optical system to be corrected by the optical system to be corrected.
A first polarization correction optical system disposed on the light source side of the optical system to be corrected;
A second polarization correction optical system arranged on the image side of the optical system to be corrected,
In the order in which the first polarization correction optical system transmits the light,
A first optical element having at least one refracting surface;
A first quarter wave plate;
A second optical element having at least one refracting surface;
A second quarter wave plate,
In the order in which the second polarization correction optical system transmits the light,
A third quarter wave plate;
A third optical element having at least one refracting surface;
A fourth quarter wave plate;
A polarization correction optical system including a fourth optical element having at least one refracting surface.
前記被補正光学系の光源側に配置され、前記光が透過する順に、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、
第1の四分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子と、
第2の四分の一波長板とから構成される偏光補正光学系。 A polarization correction optical system that corrects a change in polarization state of the light transmitted through the optical system to be corrected by the optical system to be corrected.
Arranged on the light source side of the optical system to be corrected, the order in which the light is transmitted,
A first optical element having at least one refracting surface;
A first quarter wave plate;
A second optical element having at least one refracting surface;
A polarization correction optical system comprising a second quarter-wave plate.
前記被補正光学系の像側に配置され、前記光が透過する順に、
第1の四分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第1の光学素子と、
第2の四分の一波長板と、
少なくとも1面以上の屈折面を有する第2の光学素子とから構成される偏光補正光学系。 A polarization correction optical system that corrects a change in polarization state of the light transmitted through the optical system to be corrected by the optical system to be corrected.
Arranged on the image side of the optical system to be corrected and in the order in which the light is transmitted,
A first quarter wave plate;
A first optical element having at least one refracting surface;
A second quarter wave plate;
A polarization correction optical system including a second optical element having at least one refracting surface.
前記偏光子と前記コンデンサレンズとの間に請求項1に記載の偏光補正光学系を構成する前記第1の偏光補正光学系が配置され、
前記対物レンズと前記検光子との間に請求項1に記載の偏光補正光学系を構成する前記第2の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。 A polarizer having a predetermined polarization characteristic, which polarizes light from a light source, a condenser lens that collects light transmitted through the polarizer and irradiates the sample, and condenses light from the sample A microscope apparatus including an objective lens that forms an enlarged image and an analyzer having a predetermined polarization characteristic and disposed between the objective lens and the enlarged image,
The first polarization correction optical system constituting the polarization correction optical system according to claim 1 is disposed between the polarizer and the condenser lens,
A microscope apparatus in which the second polarization correction optical system constituting the polarization correction optical system according to claim 1 is disposed between the objective lens and the analyzer.
前記偏光子と前記コンデンサレンズとの間に請求項2に記載の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。 A polarizer having a predetermined polarization characteristic, which polarizes light from a light source, a condenser lens that collects light transmitted through the polarizer and irradiates the sample, and condenses light from the sample A microscope apparatus including an objective lens that forms an enlarged image and an analyzer having a predetermined polarization characteristic and disposed between the objective lens and the enlarged image,
A microscope apparatus in which the polarization correction optical system according to claim 2 is disposed between the polarizer and the condenser lens.
前記対物レンズと前記検光子との間に請求項3に記載の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。 A polarizer having a predetermined polarization characteristic, which polarizes light from a light source, a condenser lens that collects light transmitted through the polarizer and irradiates the sample, and condenses light from the sample A microscope apparatus including an objective lens that forms an enlarged image and an analyzer having a predetermined polarization characteristic and disposed between the objective lens and the enlarged image,
A microscope apparatus in which the polarization correction optical system according to claim 3 is arranged between the objective lens and the analyzer.
前記偏光子と前記コンデンサレンズとの間に請求項4に記載の偏光補正光学系を構成する前記第1の偏光補正光学系が配置され、
前記対物レンズと前記検光子との間に請求項4に記載の偏光補正光学系を構成する前記第2の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。 A polarizer having a predetermined polarization characteristic, which polarizes light from a light source, a condenser lens that collects light transmitted through the polarizer and irradiates the sample, and condenses light from the sample A microscope apparatus including an objective lens that forms an enlarged image and an analyzer having a predetermined polarization characteristic and disposed between the objective lens and the enlarged image,
The first polarization correction optical system constituting the polarization correction optical system according to claim 4 is disposed between the polarizer and the condenser lens,
A microscope apparatus in which the second polarization correction optical system constituting the polarization correction optical system according to claim 4 is disposed between the objective lens and the analyzer.
前記偏光子と前記コンデンサレンズとの間に請求項5に記載の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。 A polarizer having a predetermined polarization characteristic, which polarizes light from a light source, a condenser lens that collects light transmitted through the polarizer and irradiates the sample, and condenses light from the sample A microscope apparatus including an objective lens that forms an enlarged image and an analyzer having a predetermined polarization characteristic and disposed between the objective lens and the enlarged image,
A microscope apparatus in which the polarization correction optical system according to claim 5 is disposed between the polarizer and the condenser lens.
前記対物レンズと前記検光子との間に請求項6に記載の偏光補正光学系が配置された顕微鏡装置。 A polarizer having a predetermined polarization characteristic, which polarizes light from a light source, a condenser lens that collects light transmitted through the polarizer and irradiates the sample, and condenses light from the sample A microscope apparatus including an objective lens that forms an enlarged image and an analyzer having a predetermined polarization characteristic and disposed between the objective lens and the enlarged image,
A microscope apparatus in which the polarization correction optical system according to claim 6 is arranged between the objective lens and the analyzer.
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