JPH06186504A - 回折光学素子を用いた顕微鏡 - Google Patents
回折光学素子を用いた顕微鏡Info
- Publication number
- JPH06186504A JPH06186504A JP35367692A JP35367692A JPH06186504A JP H06186504 A JPH06186504 A JP H06186504A JP 35367692 A JP35367692 A JP 35367692A JP 35367692 A JP35367692 A JP 35367692A JP H06186504 A JPH06186504 A JP H06186504A
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- Japan
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- microscope
- pupil
- spatial frequency
- diffraction
- condenser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、アポダイゼーション効果や超解
像効果等が得られる顕微鏡を提供することを目的として
いる。 【構成】 本発明の顕微鏡は、瞳内に回折効率が場所
によって異なる回折光学素子を配置したことを特徴とし
ている。
像効果等が得られる顕微鏡を提供することを目的として
いる。 【構成】 本発明の顕微鏡は、瞳内に回折効率が場所
によって異なる回折光学素子を配置したことを特徴とし
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回折光学素子を用いた
顕微鏡に関するものである。
顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光学系の瞳内に位相分布および透過率分
布を与えるフィルターを配置することにより光学系の空
間周波数特性を変化させることが出来る。これによって
アポダイゼーション効果や超解像効果が得られること
は、「応用物理」第３１巻（１９６２年）の７０頁、１
９８６年９月１５日共立出版株式会社発行の「フーリエ
結像論」等に開示されている。この考えを顕微鏡に応用
し、対物レンズの開口数によって決まる解像よりも高い
解像力を得る方法として、コンデンサーの瞳位置に輪帯
状の開口を配置し、この輪帯状の開口と共役な位置に０
次回折光の一部を吸収するフィルターを配置することが
特公昭５５−４７３６１号公報および特開昭５８−７１
２３号公報に開示されている。
布を与えるフィルターを配置することにより光学系の空
間周波数特性を変化させることが出来る。これによって
アポダイゼーション効果や超解像効果が得られること
は、「応用物理」第３１巻（１９６２年）の７０頁、１
９８６年９月１５日共立出版株式会社発行の「フーリエ
結像論」等に開示されている。この考えを顕微鏡に応用
し、対物レンズの開口数によって決まる解像よりも高い
解像力を得る方法として、コンデンサーの瞳位置に輪帯
状の開口を配置し、この輪帯状の開口と共役な位置に０
次回折光の一部を吸収するフィルターを配置することが
特公昭５５−４７３６１号公報および特開昭５８−７１
２３号公報に開示されている。
【０００３】又位相分布および透過率分布を与えるフィ
ルターの作製方法は、特公昭５５−４７３６１号公報等
に開示されているように、金属や誘電体の薄膜を組合わ
せた多層膜を用いるのが一般的な方法である。
ルターの作製方法は、特公昭５５−４７３６１号公報等
に開示されているように、金属や誘電体の薄膜を組合わ
せた多層膜を用いるのが一般的な方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、金属や
誘電体の薄膜を組合わせて多層膜を構成することにより
多層膜を透過する光の振幅と位相に変化を与えることは
出来る。しかし金属や誘電体の薄膜を組合わせて多層膜
を形成する場合、多層膜を作製する時の環境によって薄
膜の物性値に変化が生ずることがあり、多層膜に位相量
や透過率が変化する。
誘電体の薄膜を組合わせて多層膜を構成することにより
多層膜を透過する光の振幅と位相に変化を与えることは
出来る。しかし金属や誘電体の薄膜を組合わせて多層膜
を形成する場合、多層膜を作製する時の環境によって薄
膜の物性値に変化が生ずることがあり、多層膜に位相量
や透過率が変化する。
【０００５】アポダイゼーション効果や超解像効果を与
える空間周波数フィルターは、フィルターを構成する薄
膜の物性値変化が生じた場合、空間周波数フィルターの
位相分布や透過率分布に変化が生じ、光学特性上十分な
効果が得られなくなるという問題を有している。
える空間周波数フィルターは、フィルターを構成する薄
膜の物性値変化が生じた場合、空間周波数フィルターの
位相分布や透過率分布に変化が生じ、光学特性上十分な
効果が得られなくなるという問題を有している。
【０００６】又金属や誘電体の薄膜を組合わせた多層膜
によって空間周波数フィルターを構成する場合、構成す
る薄膜の物性を厳密に制御する必要があり、制御のため
の環境設定が難しいという問題もある。
によって空間周波数フィルターを構成する場合、構成す
る薄膜の物性を厳密に制御する必要があり、制御のため
の環境設定が難しいという問題もある。
【０００７】更に多層膜を用いた空間周波数フィルター
は、位相および透過率の分布を２値的な分布にすること
は出来るが、それ以外の連続的な分布にすることは困難
である。
は、位相および透過率の分布を２値的な分布にすること
は出来るが、それ以外の連続的な分布にすることは困難
である。
【０００８】本発明の目的は、多層膜を用いずに空間周
波数フィルターを構成しこのフィルターを配置すること
によりアポダイゼーション効果や超解像効果が得られる
ようにした顕微鏡を提供することにある。
波数フィルターを構成しこのフィルターを配置すること
によりアポダイゼーション効果や超解像効果が得られる
ようにした顕微鏡を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の顕微鏡は、回折
効率が場所によって異なる回折光学素子を瞳内に少なく
とも１枚配置して、アポダイゼーション効果や超解像効
果が得られるようにしたことを特徴とするものである。
効率が場所によって異なる回折光学素子を瞳内に少なく
とも１枚配置して、アポダイゼーション効果や超解像効
果が得られるようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】又本発明の顕微鏡で用いられる回折光学素
子が表面レリーフ格子により構成されていることも特徴
としている。
子が表面レリーフ格子により構成されていることも特徴
としている。
【００１１】更に、回折光学素子が振幅格子にて構成さ
れていることも本発明の特徴である。
れていることも本発明の特徴である。
【００１２】前記の回折現象を利用した回折光学素子
は、ＣＣＤ等の電子撮像素子のモアレ除去のためのロー
パスフィルターや光メモリー用の光学素子等に用いられ
ている。この回折光学素子は、基盤をエッチングするこ
とにより作成することが出来、半導体技術を応用するこ
とによって格子のパターンやエッチング速度の制御は容
易に行ない得る。
は、ＣＣＤ等の電子撮像素子のモアレ除去のためのロー
パスフィルターや光メモリー用の光学素子等に用いられ
ている。この回折光学素子は、基盤をエッチングするこ
とにより作成することが出来、半導体技術を応用するこ
とによって格子のパターンやエッチング速度の制御は容
易に行ない得る。
【００１３】又回折光学素子の回折効率は、素子を構成
する回折格子の回折効率により決定される。表面レリー
フ格子の場合、特に図５に示すような矩形位相格子の場
合、回折効率ηは、０次回折光（ｍ＝０）の場合、次の
式（１）によって決定される。尚下記式でｑはデューテ
ィー比である。 又、０次以外の回折光（ｍ＝≠０）の場合、回折効率η
は、次の式（２）により決定される。 （ｍ＝±１，±２，±３，・・・）尚上記式（１），
（２）においてφは、ｎ1 ，ｎ2 ，ｈを夫々回折格子外
の屈折率，回折格子の屈折率，溝の深さとした時、下記
の式（３）にて与えられる。
する回折格子の回折効率により決定される。表面レリー
フ格子の場合、特に図５に示すような矩形位相格子の場
合、回折効率ηは、０次回折光（ｍ＝０）の場合、次の
式（１）によって決定される。尚下記式でｑはデューテ
ィー比である。 又、０次以外の回折光（ｍ＝≠０）の場合、回折効率η
は、次の式（２）により決定される。 （ｍ＝±１，±２，±３，・・・）尚上記式（１），
（２）においてφは、ｎ1 ，ｎ2 ，ｈを夫々回折格子外
の屈折率，回折格子の屈折率，溝の深さとした時、下記
の式（３）にて与えられる。
【００１６】 φ＝（ｎ2 −ｎ1 ）ｈ（２π／λ） （３） 又振幅格子の回折効率ηは、次の式（４）に示す通りで
ある。
ある。
【００１７】 η＝sin （ｍｑπ）／ｍπ （４） （ｍ＝０，±１，±２，・・・） 以上のように図５に示すような格子の場合は、回折効率
は、格子のデューティー比と溝の深さにより、又振幅格
子の場合格子のデューティー比により決まる。つまり、
回折光学素子のデューティー比等を変化させることによ
り、それぞれの次数の回折光の回折効率を変化させるこ
とが出来る。したがって０次回折光（透過光）の回折効
率も変化させることが出来、０次以外の回折光を遮蔽す
れば回折光学素子を透過する光の量を変化させ得る。
は、格子のデューティー比と溝の深さにより、又振幅格
子の場合格子のデューティー比により決まる。つまり、
回折光学素子のデューティー比等を変化させることによ
り、それぞれの次数の回折光の回折効率を変化させるこ
とが出来る。したがって０次回折光（透過光）の回折効
率も変化させることが出来、０次以外の回折光を遮蔽す
れば回折光学素子を透過する光の量を変化させ得る。
【００１８】本発明は、回折光学素子の上述の特徴を利
用したもので、前述のように顕微鏡に回折光学素子を配
置して発明の目的を達成するようにしたもので、回折光
学素子のデューティー比等を所望の透過率分布に対応さ
せて変化させることにより瞳内の透過率分布を操作する
空間周波数フィルターを作り、アポダイゼーション効果
や超解像効果を得ることが出来る。即ち、回折効率が場
所によって異なる回折光学素子を瞳位置に配置すること
により、回折光学素子を透過する光の強度を変えること
が出来、これによって、アポダイゼーション効果や超解
像効果を持った顕微鏡を実現出来る。
用したもので、前述のように顕微鏡に回折光学素子を配
置して発明の目的を達成するようにしたもので、回折光
学素子のデューティー比等を所望の透過率分布に対応さ
せて変化させることにより瞳内の透過率分布を操作する
空間周波数フィルターを作り、アポダイゼーション効果
や超解像効果を得ることが出来る。即ち、回折効率が場
所によって異なる回折光学素子を瞳位置に配置すること
により、回折光学素子を透過する光の強度を変えること
が出来、これによって、アポダイゼーション効果や超解
像効果を持った顕微鏡を実現出来る。
【００１９】
【実施例】次に本発明の実施例について述べる。
【００２０】図１は、本発明の第１の実施例を示す図で
あって、図１（Ａ）において１はコンデンサーの瞳位置
に配置されたリングスリット、２はコンデンサー、３は
標本、４は対物レンズ、５は対物レンズ側の瞳位置でこ
こに配置された空間周波数フィルター、６は像面であ
る。この実施例の空間周波数フィルターは、図１の
（Ｂ）および（Ｃ）に示すような［（Ｃ）は（Ｂ）の断
面形状］同心状の矩形位相格子で、コンデンサーの瞳位
置に配置した輪帯状スリット１の開口部１ａの共役な部
分５ａでのデューティー比が０．５であり、それ以外の
部分でのデューティー比が０．１である構成になってい
る。又格子の深さは、ある波長においてφ＝π／６にな
るように調節してあり、夫々の部分における０次光の回
折効率が５０％と８２％になるようにしてある。この
時、回折された０次回折光以外の回折光が顕微鏡の瞳以
降の光学系に入射しないような回折角になるように回折
格子のピッチＴを設定してある。
あって、図１（Ａ）において１はコンデンサーの瞳位置
に配置されたリングスリット、２はコンデンサー、３は
標本、４は対物レンズ、５は対物レンズ側の瞳位置でこ
こに配置された空間周波数フィルター、６は像面であ
る。この実施例の空間周波数フィルターは、図１の
（Ｂ）および（Ｃ）に示すような［（Ｃ）は（Ｂ）の断
面形状］同心状の矩形位相格子で、コンデンサーの瞳位
置に配置した輪帯状スリット１の開口部１ａの共役な部
分５ａでのデューティー比が０．５であり、それ以外の
部分でのデューティー比が０．１である構成になってい
る。又格子の深さは、ある波長においてφ＝π／６にな
るように調節してあり、夫々の部分における０次光の回
折効率が５０％と８２％になるようにしてある。この
時、回折された０次回折光以外の回折光が顕微鏡の瞳以
降の光学系に入射しないような回折角になるように回折
格子のピッチＴを設定してある。
【００２１】上記のような回折光学素子は、図２の
（Ａ）のようなデューティー比でその透過率は図２の
（Ｂ）に示す通りである。これら図で（Ａ）の縦軸はデ
ューティー比、又横軸は瞳内の座標値を表わし、又
（Ｂ）の縦軸は透過率、横軸は瞳内の座標値である。こ
のように図１の（Ｂ），（Ｃ）に示す回折光学素子は、
図２（Ｂ）に示す透過率が５０％と８２％の空間周波数
フィルターになり、この空間周波数フィルターを瞳位置
に配置すれば前掲の特開昭５６−１２６１５号公報や特
開昭５８−７１２３号公報に示されているのと同じよう
な高解像の顕微鏡になし得る。
（Ａ）のようなデューティー比でその透過率は図２の
（Ｂ）に示す通りである。これら図で（Ａ）の縦軸はデ
ューティー比、又横軸は瞳内の座標値を表わし、又
（Ｂ）の縦軸は透過率、横軸は瞳内の座標値である。こ
のように図１の（Ｂ），（Ｃ）に示す回折光学素子は、
図２（Ｂ）に示す透過率が５０％と８２％の空間周波数
フィルターになり、この空間周波数フィルターを瞳位置
に配置すれば前掲の特開昭５６−１２６１５号公報や特
開昭５８−７１２３号公報に示されているのと同じよう
な高解像の顕微鏡になし得る。
【００２２】図３は、本発明の第２の実施例の空間周波
数フィルターを示す。この空間周波数フィルターは、図
３の（Ａ）に示すように同心状の矩形位相格子を放射状
の領域に分割し、例えば図３（Ｂ）の拡大図の通り夫々
の領域をＣＣＤ用のモザイクフィルターのように複数の
波長に対応させ、その領域では対応する波長に対しφ＝
π／６になるように溝の深さを調整してある。
数フィルターを示す。この空間周波数フィルターは、図
３の（Ａ）に示すように同心状の矩形位相格子を放射状
の領域に分割し、例えば図３（Ｂ）の拡大図の通り夫々
の領域をＣＣＤ用のモザイクフィルターのように複数の
波長に対応させ、その領域では対応する波長に対しφ＝
π／６になるように溝の深さを調整してある。
【００２３】このように構成したのは、一般に顕微鏡は
白色光源を用いるために波長による影響を生ずる。フィ
ルターを前記のような構成にすれば、回折効率の波長依
存性を補正することが出来る。この実施例も、第１の実
施例と同様に回折された０次回折光以外の回折光が顕微
鏡の瞳以後の光学系に入射しない回折格子のピッチＴを
設定してある。
白色光源を用いるために波長による影響を生ずる。フィ
ルターを前記のような構成にすれば、回折効率の波長依
存性を補正することが出来る。この実施例も、第１の実
施例と同様に回折された０次回折光以外の回折光が顕微
鏡の瞳以後の光学系に入射しない回折格子のピッチＴを
設定してある。
【００２４】この実施例２によれば、白色光を用いた場
合においても、図２の（Ｂ）に示す透過率をもつ空間周
波数フィルターが可能となり、この空間周波数フィルタ
ーを瞳位置に配置することによって前掲の特開昭５６−
１２６１５号公報や特開昭５８−７１２３号公報に示さ
れているのと同じような高解像の顕微鏡が可能になる。
合においても、図２の（Ｂ）に示す透過率をもつ空間周
波数フィルターが可能となり、この空間周波数フィルタ
ーを瞳位置に配置することによって前掲の特開昭５６−
１２６１５号公報や特開昭５８−７１２３号公報に示さ
れているのと同じような高解像の顕微鏡が可能になる。
【００２５】次に示す第３の実施例は、第１の実施例と
同じように顕微鏡のコンデンサーの瞳位置に輪帯状スリ
ットを配置し、このコンデンサーの瞳と対物レンズ側の
共役な位置（瞳位置）に同心状の矩形位相格子を空間周
波数フィルターとして配置したものである。
同じように顕微鏡のコンデンサーの瞳位置に輪帯状スリ
ットを配置し、このコンデンサーの瞳と対物レンズ側の
共役な位置（瞳位置）に同心状の矩形位相格子を空間周
波数フィルターとして配置したものである。
【００２６】この実施例で用いる空間周波数フィルター
は、図４に示す通りで、図４の（Ａ）に示すように、実
施例１とは逆に輪帯状スリットの開口部１ａと共役な部
分のデューティー比が０．１になっている。又前記の開
口部と共役な位置以外は、デューティー比が０．１から
０．５に連続して変化している回折光学素子である。こ
の回折光学素子は、図４の（Ｂ）に示すような透過率分
布を持つ空間周波数フィルターになる。このような回折
光学素子（空間周波数フィルター）を瞳位置に配置する
ことによってアボダイゼーション効果を持った顕微鏡を
構成し得る。
は、図４に示す通りで、図４の（Ａ）に示すように、実
施例１とは逆に輪帯状スリットの開口部１ａと共役な部
分のデューティー比が０．１になっている。又前記の開
口部と共役な位置以外は、デューティー比が０．１から
０．５に連続して変化している回折光学素子である。こ
の回折光学素子は、図４の（Ｂ）に示すような透過率分
布を持つ空間周波数フィルターになる。このような回折
光学素子（空間周波数フィルター）を瞳位置に配置する
ことによってアボダイゼーション効果を持った顕微鏡を
構成し得る。
【００２７】
【発明の効果】本発明の顕微鏡は、格子のデューティー
比等を部分的に変化させた回折光学素子を瞳内に配置し
て空間周波数フィルターとして用いることによって、超
解像効果やアポダイゼーション効果が得られるようにし
た。
比等を部分的に変化させた回折光学素子を瞳内に配置し
て空間周波数フィルターとして用いることによって、超
解像効果やアポダイゼーション効果が得られるようにし
た。
【図１】本発明の第１の実施例を示す図
【図２】第１の実施例で用いる回折光学素子のデューテ
ィー比および透過率を示す図
ィー比および透過率を示す図
【図３】本発明の第２実施例で用いる回折光学素子の構
成を示す図
成を示す図
【図４】本発明の第３の実施例で用いる回折光学素子の
デューティー比および透過率を示す図
デューティー比および透過率を示す図
【図５】位相格子の回折効率等の説明図
【手続補正書】
【提出日】平成５年８月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】光学系の瞳内に位相分布および透過率分
布を与えるフィルターを配置することにより光学系の空
間周波数特性を変化させることが出来る。これによって
アポダイゼーション効果や超解像効果が得られること
は、「応用物理」第３１巻（１９６２年）の７３０頁、
１９８６６年９月１５日共立出版株式会社発行の「フー
リエ結像論」等に開示されている。この考えを顕微鏡に
応用し、対物レンズの開口数によって決まる解像よりも
高い解像力を得る方法として、コンデンサーの瞳位置に
輪帯状の開口を配置し、この輪帯状の開口と共役な位置
に０次回折光の一部を吸収するフィルターを配置するこ
とが特公昭５５−４７３６１号公報および特開昭５８−
７１２３号公報に開示されている。
布を与えるフィルターを配置することにより光学系の空
間周波数特性を変化させることが出来る。これによって
アポダイゼーション効果や超解像効果が得られること
は、「応用物理」第３１巻（１９６２年）の７３０頁、
１９８６６年９月１５日共立出版株式会社発行の「フー
リエ結像論」等に開示されている。この考えを顕微鏡に
応用し、対物レンズの開口数によって決まる解像よりも
高い解像力を得る方法として、コンデンサーの瞳位置に
輪帯状の開口を配置し、この輪帯状の開口と共役な位置
に０次回折光の一部を吸収するフィルターを配置するこ
とが特公昭５５−４７３６１号公報および特開昭５８−
７１２３号公報に開示されている。
Claims (3)
- 【請求項１】回折効率が場所によって異なる回折光学素
子を瞳内に少なくとも１枚配置したことを特徴とする顕
微鏡。 - 【請求項２】前記回折光学素子が表面レリーフ格子によ
って構成されていることを特徴とする請求項１の顕微
鏡。 - 【請求項３】前記回折光学素子が振幅格子により構成さ
れていることを特徴とする請求項１の顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35367692A JPH06186504A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 回折光学素子を用いた顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35367692A JPH06186504A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 回折光学素子を用いた顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06186504A true JPH06186504A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18432465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35367692A Withdrawn JPH06186504A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 回折光学素子を用いた顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06186504A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5623473A (en) * | 1994-06-30 | 1997-04-22 | Nikon Corporation | Method and apparatus for manufacturing a diffraction grating zone plate |
| EP0791846A2 (en) * | 1996-02-23 | 1997-08-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical low-pass filter and optical apparatus having the same |
| US6819435B2 (en) | 2000-04-12 | 2004-11-16 | Nano Or Technologies Inc. | Spatial and spectral wavefront analysis and measurement |
| CN100373204C (zh) * | 2003-07-11 | 2008-03-05 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 可调节位相型光瞳滤波器及其制作方法 |
| US7580559B2 (en) | 2004-01-29 | 2009-08-25 | Asml Holding N.V. | System and method for calibrating a spatial light modulator |
| JP2015115726A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | 株式会社イクス | 輝度測定方法、輝度測定装置及びこれらを用いた画質調整技術 |
-
1992
- 1992-12-15 JP JP35367692A patent/JPH06186504A/ja not_active Withdrawn
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