JPH02151825A - 微分干渉顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微分干渉顕微鏡及びこれに用いられる光線分
割器、補償板等の偏光光学素子に関する。

〔従来の技術〕

従来の微分干渉顕微鏡の光学系の一般的構成を透過型の
ものについて示すと第６図に示した如くであり、それは
、光源１と、光源１からの光を直線偏光にする偏光子２
と、該直線偏光を常光と異常光とに微小に分離する第１
のウォラストンプリズム３　（光線分割器）と、該常光
と異常光とを平行にして物体Ｍに照射するコンデンサレ
ンズ４と、物体Ｍを透過した常光と異常光とを収束さセ
る対物レンズ５と、該常光と異常光とを合成する第２の
ウォラストンプリズム６　（補償板）と、合成された光
からなる像即ち物体Ｍの僅かにズした位置を通り第２の
ウォラストンプリズム６で合成された２つの偏光成分を
干渉させて微分干渉像を得るための検光子７及びこの像
を観察するための接眼レンズ８とから構成されていた。

ところが、このような微分干渉顕微鏡においては、第７
図に示した如く、物体を置かない場合でも視野が真暗に
ならず黒い十字の縞が現われ、視野の均一性が失われる
という問題があった。そして、この問題が生しる理由は
次の通りであった。

ウォラストンプリズム３．６は通常水晶等の車軸結晶の
複屈折物質から成っているが、第８図に示した如く光学
軸に平行に切出した水晶の平行平面板の場合、水晶内で
は常光の方が異常光より速度力で速いので両者の間に光
路長差が生じる。その光路長差をＲとすると、近似的に 　ｎ２ と表わされる。但しｉは平行平面板に入射する光線が光
軸となす角、θはこの光線、と光学軸との間の方位角、
ｎ、−ｎ＠　は夫々異常光線と常光線の屈折率、ｎは両
光線の屈折率の平均値（ｎ＝（ｎｏ　＋ｎｏ　）／２）
　、ｄは平行平面板の光軸上の厚さである。

そして、ウォラストンプリズム３．６では、光路長差Ｒ
を打ち消すために、二つの水晶の模型プリズムを光学軸
が互いに直交するように組合せている。即ち、一方の模
型プリズムに対する常光及び異常光は他方の模型プリズ
ムに対して夫々異常光及び常光となるので、一方の模型
プリズム内で生じた光路長差が他方の模型プリズム内で
打ち消される。しかし、ここで消えるのは上記式（１）
の（ｎａ　　　ｎｏ　）ａ項だけであって、１２ｃｏｓ
　２θを含む項は、ｃｏｓ　　２　（θ＋９０°）−ｃ
ｏｓ（２θ＋１８０°）＝−ｃｏｓ２θであるから、相
加的に合成され打ち消されずに残り、これが光路長差の
不拘−即ち十字の縞として現われ、視野を不均一にする
。

そこで、この問題を解決しようとしたのが特公昭６１−
３４０９号公報に記載の装置であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、特公昭６１−３４０９号公報に記載の装置は
、ｉ’ｃｏｓ２θを含む項即ち光路長差の不均一を打ち
消すのに複屈折物質からなる他の補償板を別個に設けて
いたため、光学素子の数が増え、その結果占有スペース
が大きくなり且つ製造コストが高くなるという問題があ
った。

本発明は、上記問題点に鑑み、占有スペースが大きくな
らず且つ製造コストが高くならずに視野に均一性を与え
得る微分干渉顕微鏡及びこれに用いられる偏光光学素子
を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明による微
分干渉顕微鏡は、光源からの光を偏光子及び光線分割器
を介して物体に照射し、物体からの光を補償板及び−□
光子を介して観察するようにした微分干渉顕微鏡におい
て、前記光線分割器及び補償板の何れか一方を正の複屈
折物質から他方を負の複屈折物質から形成し、両者の光
学軸が略同一面内にあるようにしたことを特徴としてい
る。又、本発明による偏光光学素子は、正の複屈折物質
から成る樹形プリズムと負の複屈折物質から成る樹形プ
リズムとを両者の光学軸が略同一面内にあるように組合
わせて構成して成るものである。

即ち、正の複屈折物質（ｎａ　〉ｎｏ）と負の複屈折物
質（ｎ、くｎｏ）とを両者の光学軸が同一面内にあるよ
うにして組合せると、両方の複屈折物質に対して方位角
が同じになるので、ｉ”ｃｏｓ２θを含む項も同時に打
ち消されてなくなるのである。而も、光学素子の数は増
えずにそのままである。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づき上記従来例と同一の部材
には同一符号を付して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１実施例として透過型の微分干渉ｗ
４微鏡の光学系を示しており、ここでは光線分割器とし
て正の複屈折物質例えば水晶からなるウォラストンプリ
ズム９を、補償板としての負の複屈折物質例えばサファ
イヤからなるウォラストンプリズムＩＯを用いており、
通常両者の光学軸が略同−平面内にあるようにしｔある
。そして、ウォラストンプリズム９は、第２図に示した
如く、光学軸が光軸に垂直で互いに直交し且つ光軸方向
の厚さ及び頂角が等しい２枚の模型プリズム１１゜１２
を貼合わせることにより構成されている。又、ウォラス
トンプリズム１０は、ウオラ、ストンプリズム９と基本
的に同じ構造を有している。更に第１のウォラストンプ
リズム９は各対物レンズ５毎に専用化され、又第２のウ
ォラストンプリズム１０は共通化されている。

この構成ではウォラストンプリズム９，１ｏを構−成す
る各２枚の楔形プリズムの光軸上の厚さを揃えた場合に
は、この２つのウォラストンプリズム９，１０を通過し
た時に生じる光路長差Ｒは、と表わされる。但し、ｉは
入射光線が光軸となす角、θは入射光線と光学軸との間
の方位角、ｎ８ｎｏは夫々プリズム９の各楔形プリズム
の異常光線と常光線の屈折率、ｎは両光線の屈折率の平
均値、ｄはプリズム９の各模型プリズムの光軸上の厚さ
、ｎａ　’、ｎｏ　′は夫々プリズム１０の各楔形プリ
ズムの異常光線と常光線の屈折率、ｎは両光線の屈折率
の平均値、ｄ′はプリズム１０の各模型プリズムの光軸
上の厚さであって、プリズム９の各楔形プリズムを何れ
も水晶で構成した場合はｎｅ　＝１．５５３．　　ｎ、
　＝１．５４４又はプリズム１０の各楔形プリズムを何
れもサファイヤで構成した場合はｎａ′＝１．１６０．
　　ｎｏ−’　１．７６８である。

従って、 （ｎｏ　　　　ｎ　０　）　　ｄ 一（ｎ、　　’　　−ｎ、　　’　　）　　ｄ　　’　
　　−−−−１３１ｎ　　′Ｚ となるように厚さｄとｄ′の比を選定すれば、方位角θ
に依存する項即ち光路長差の不均一が打ち消され、その
結果十字の縞等がない均一な視野が得られる。勿論、こ
の場合光路長差も零である。

而も、光学素子の数は増えずにそのままであるので、占
有スペースが大きくならず且つ製造コストも高くならな
い。又、水晶より非常に高価なサファイヤを用いた第２
のウォラストンプリズム１０を共通化しているので、コ
ストの点で一層有利である。但し、この場合は対物レン
ズに応じてウォラストンプリズム９が交換されると式（
３）を完全に満足することができなくなり、若干光路長
差の不均一が残る虞れがある。このような不均一をも除
去する必要がある場合には、厚さが異なるウォラストン
プリズム１０　（補償板）を数種類用意し、ウォラスト
ンプリズム９　（光線分割器）で生じた光路長差の負均
−を最適に相殺するウォラストンプリズム１０を選択使
用するようにしても良い。

尚、上記説明ではウォラストンプリズム９，１０におい
て夫々各楔形プリズムの厚さを揃えであるが、各楔形プ
リズムの厚さを異ならせても光路差及び光路差の不均一
を除去することは可能である。又、このようにすると、
２つの偏光成分の間に所望の位置差を与えつつ光路長差
の不均一だけを除くこともできる。

第３図は第２実施例として落射型の微分干渉顕微鏡の光
学系を示しており、ここで・はウォラストンプリズム１
３を光線分割器及び補償板に共用している。そして、ウ
ォラストンプリズム１３は、第４図に示した如く、光学
軸が光軸に垂直で互いに平行であり且つ頂角が等しい、
正の複屈折物質例えば水晶からなる模型プリズム１４及
び負の複屈折物質例えばサファイヤからなる模型プリズ
ム１５を貼合わせることにより構成されている。尚、１
６はハーフミラ−である。又、対物レンズ５はコンデン
サーレンズとしての役割も果している。

本実施例は上述の如く構成されているから、光がウォラ
ストンプリズム１３を通過した時に生しる光路長差Ｒは
、 従って、 ＝（（ｎ。

ｎｏ）ｄ （ｎ。

ｎ、’）ｄ　′） と表わされる。但し、ｉは入射光線が光軸となす角、θ
は入射光線と光学軸との間の方位角、ｎ８ｎ０は夫々模
型プリズム１４の異常光線と常光線の屈折率、ｎは両５
ｉ線の屈折率の平均値、ｄは模型プリズム１４の光軸上
の厚さ、ｎ、’、ｎ０は夫々模型プリズム１５の異常光
線と常光線の屈折率、ｎ゛は両光線の屈折率の平均値、
ｄ′は模型プリズム１５の光軸上の厚さである。

ここで、上記式（４）の第１項は光軸上での光路長差を
表わし、第２項は光路長差の不均一を表している。

（ｎｅ　　−ｎｏ　　）　　ｄ＝　　（ｎｏ　　”　　
　ｎｌ！　’）　　ｄ　　′−・−（５） （ｎａ　　−ｎ、　　）　　ｄ ＝　　　　　　　　（ｎｏ　　’　　　　ｎｏ　　′）
　　ｄ　　′−−−−−−（６１ｎ　　’２ となるように厚さｄとｄ′の比を選定すれば、上記式（
４）の第１項及び第２項が打ち消されて光路長差が零と
なると共に、均一な視野が得られる。但し、光軸上での
光路長差を零にするｄとｄ′の比と光路長差の不均一を
零にするｄとｄ′の比は夫々−意に決まっても、両者は
一般に等しくない。

しかし、上記式＋５１．＋６１から明らかなように、ｎ
とｎ′とがほぼ等しい値であるならば、光軸上の光路長
差を零にした時に光路長差の不均一もほぼ零となる。更
に、上記式（５１，（６１においてｎ、−ｎｏとｎ・　
′　ｎ８　′の値がほぼ等しければ、ｄとｄの値もほぼ
等しくなるので、ウォラストンプリズム１３の総厚を薄
くできる。

尚、ウォラストンプリズム１３は、第５図に示した如く
、模型プリズム１４及び１５の両光学軸を同一面内で光
軸と垂直な方向から傾けても良い。

そうすれば、ｎとｎ′に多少の差があっても、光学軸を
傾けることにより実質的なｎ　＠　Ｈｎ　ｅ　　″の値
を変化させて式（６）が成り立つようにする即ち上記式
（４）の第２項を打ち消すことができ、その結果任意の
光路長差を有しつつも均一な視野が得られる。更に、模
型プリズム１４及び１５の両光学軸を同一面内で光軸と
垂直な方向から適当に傾けることにより、微分干渉像の
ローカライズ距離を任意に変えることもできる。

又、本発明における正の複屈折物質と負の複屈折物質と
の組合せは、水晶とサファイヤに限らず、フン化マグネ
シュウム、ＡＤＰ、ＫＤＰ、方解石等から適宜選んでも
良い。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明による微分干渉顕微鏡及びこれに用
いられる偏光光学素子は、占有スペースが大きくならず
且つ製造コストが高くならずに視野に均一性を与え得る
という実用上重要な利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による微分干渉顕・微鏡の第１実施例の
光学系を示す図、第２図は第１実施例に用いケれるウォ
ラストンプリズムの断面図、第３図は第２実施例の光学
系を示す図、第４図は第２実施例に用いられるつ・オラ
ストンプリズムの断面図、第５・図はウォラストンプリ
ズムの他の例の断面図、第６図は従来例の光学系を示す
図、第７図は従来例における視野の不均一状態を示す図
、第８図は光学軸に平行に切り出した水晶の平行平面板
の斜視図である。 １・・・・光源、２・・・・偏光子、４・・・・コンデ
ンサーレンズ、５・・・・対物レンズ、７・・・・検光
子、８・・・・接眼レンズ、９・・・・第１のウォラス
トンプリズム、１０・・・・第２のウォラストンプリズ
ム、１１．１２，１４．’１５・・・・模型プリズム、
１３・・・・ウォラストンプリズム、１６・・・・ハー
フミラー表示 書（自発） 特願昭６３ ３０７２７２号 微分干渉顕微鏡 ６゜ 補正の内容 明細書第３頁１１行目の’ｎｅ−ｎｏＪを「ｎｓ＋ｎ、
ｊと訂正する。 同第９頁１４行目の「負均−」を「不均一」と訂正する
。 同第９頁１８〜１９行目の「光路差及び光路差」を「光
路長差及び光路長差」と訂正する。 同第１０頁１行目の「位置差」を「光路差」と訂正する
。 〒１０５東京都港区新橋５の１９ 明細書の発明の詳細な説明の欄。 １、事件 表示 書（自発） 特願昭６３ ３０７２７２号 微分干渉顕微鏡 ６、補正の内容 （１）　　明細書第４頁９行目の「・・・・する。」の
次に「尚、ウォラストンプリズム３，６の代わりにノマ
ルスキープリズムを用いても同様である。１を挿入する
。 （２）　　同第１Ｏ頁２行目の「・・・・できる。」の
次に下記文章を挿入する。 「尚、光線分割器及び補償器として、正の複屈折物質か
ら成るノマルスキープリズムと負の複屈折物質から成る
ノマルスキープリズムとを組み合わせて使用しても良い
。１ 以上 〒１０５東京都港区新橋５の１９ ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光を偏光子及び光線分割器を介して物
   体に照射し、物体からの光を補償板及び検光子を介して
   観察するようにした微分干渉顕微鏡において、前記光線
   分割器及び補償板の何れか一方を正の複屈折物質から他
   方を負の複屈折物質から形成し、両者の光学軸が略同一
   面内にあるようにしたことを特徴とする微分干渉顕微鏡
   。
2. （２）正の複屈折物質から成る楔形プリズムと負の複屈
   折物質から成る楔形プリズムとを両者の光学軸が略同一
   面内にあるように組合わせて構成した偏光光学素子。