JPH1130752A - 微分干渉観察用の接眼レンズ系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常の顕微鏡に取り付けるだけで微分干渉観
察を行うことのできる微分干渉観察用の接眼レンズ系。 【解決手段】 複屈折性の結晶からなる結晶光学部材
（２）と、偏光フィルター（３）と、接眼レンズ群
（４）とを備えている。結晶光学部材の対物レンズ群側
の面（２ａ）が対物レンズ群の像面とほぼ一致する。像
面上の第１の点からの光（５）に基づいて生成され結晶
光学部材から射出される常光線成分（６）と、像面上の
第２の点からの光（７）に基づいて生成され結晶光学部
材から射出される異常光線成分（８）とが、偏光フィル
ターを介して干渉する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は微分干渉観察用の接
眼レンズ系に関し、特に微細構造の微分干渉観察が可能
な接眼レンズ系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、金属表面の微細な凹凸や、生
物細胞等の位相物体（位相差に勾配のある物体）を観察
するのに、微分干渉顕微鏡が用いられている。微分干渉
顕微鏡では、試料（物体）の微細構造を定性的に形態観
察することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、微分干
渉顕微鏡は、微細構造の定性的な形態観察に適した顕微
鏡であり、複屈折性の結晶からなるプリズムを専用の鏡
筒内に内蔵した特別な構成を有する。したがって、金属
表面の微細な凹凸や生物細胞等の位相物体を微分干渉観
察するには、通常の顕微鏡を利用することができず、新
たに微分干渉顕微鏡を購入する必要があった。

【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、通常の顕微鏡に取り付けるだけで微分干渉観
察を行うことのできる微分干渉観察用の接眼レンズ系を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、対物レンズ群を有する顕微鏡に
取り付け可能に構成された接眼レンズ系において、前記
対物レンズ群側から順に、複屈折性の結晶からなる結晶
光学部材と、偏光フィルターと、前記対物レンズ群によ
る物体の像を観察可能とするための接眼レンズ群とを備
え、前記結晶光学部材は、前記対物レンズ群側の面が前
記対物レンズ群の像面とほぼ一致するとともに、前記接
眼レンズ群の光軸に沿って入射した光を前記光軸に沿っ
て射出される常光線と前記光軸に平行で且つ前記光軸か
ら所定の間隔を隔てた軸線に沿って射出される異常光線
とに分割するように構成され、前記偏光フィルターは、
前記対物レンズ群の像面上の第１の点からの光に基づい
て生成され前記結晶光学部材から射出される常光線成分
と、前記対物レンズ群の像面上において前記第１の点か
ら前記所定の間隔を隔てた第２の点からの光に基づいて
生成され前記結晶光学部材から前記常光線成分と同じ光
路に沿って射出される異常光線成分とを干渉させるよう
に配置されていることを特徴とする接眼レンズ系を提供
する。

【０００６】本発明の好ましい態様によれば、前記結晶
光学部材と前記対物レンズ群との間の光路中に配置され
た偏光子をさらに備え、前記偏光子は、前記結晶光学部
材から射出される常光線成分の強度と前記結晶光学部材
から前記常光線成分と同じ光路に沿って射出される異常
光線成分の強度とをほぼ等しくするために、前記対物レ
ンズ群を介した光を所定の偏光状態の光に変換する。な
お、前記結晶光学部材は、水晶あるいは方解石からなる
ことが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】図４は、微分干渉顕微鏡の要部構
成を概略的に示す図である。以下、図４を参照して、微
分干渉顕微鏡の原理を説明する。図４の微分干渉顕微鏡
において、光源（不図示）から供給された照明光は、偏
光子（ポラライザー）４１を介して直線偏光となり、ビ
ームスプリッタ４２に入射する。ビームスプリッタ４２
は、たとえば複屈折性の結晶からなるウォラストンプリ
ズムから構成され、入射した直線偏光を偏光方位が互い
に直交する２つの直線偏光に分割する。

【０００８】ここで、ウォラストンプリズム４２を介し
て生成される２つの直線偏光の強度が互いにほぼ等しく
なるように、ウォラストンプリズム４２に対して偏光子
４１が配置されている。ウォラストンプリズム４２から
射出された２つの直線偏光（２つの固有偏光：常光線お
よび異常光線）は、コンデンサーレンズ４３を介して、
試料４４上において互いに所定の間隔を隔てた２つの点
ＡおよびＢにそれぞれ入射する。試料４４を透過した２
つの直線偏光は、対物レンズ４５を介してもう１つのウ
ォラストンプリズム４６に入射する。

【０００９】ウォラストンプリズム４６は、入射した２
つの直線偏光を同じ光路に沿って同軸に結合するための
光結合素子として機能する。したがって、ウォラストン
プリズム４６を介して同軸に結合された２つの直線偏光
は、検光子（アナライザー）４７を介して互いに干渉
し、対物レンズ４５の像面４８に試料像を形成する。形
成された試料像は、接眼レンズ（不図示）により拡大観
察される。上述したように、試料像を形成する光は、試
料４４上の２つの点を通過して互いに干渉する。したが
って、試料４４上の２つの点の間に位相差があると、干
渉の効果によりこの位相差を明暗の変化として形態観察
することができる。

【００１０】本発明では、上述の微分干渉顕微鏡の原理
を応用し、通常の顕微鏡に取り付けるだけで微分干渉観
察することができる接眼レンズ系を実現している。具体
的には、本発明の接眼レンズ系は、対物レンズ群を有す
る通常の顕微鏡に取り付けた状態において、対物レンズ
群の側から順に、複屈折性の結晶からなる結晶光学部材
と、偏光フィルターと、対物レンズ群による物体の像を
観察するための接眼レンズ群とを備えている。そして、
結晶光学部材の対物レンズ群側の面すなわち入射面が対
物レンズ群の像面とほぼ一致するように構成されてい
る。また、接眼レンズ群の光軸に沿って入射した光を光
軸に沿って射出される常光線と光軸に平行な軸線に沿っ
て射出される異常光線とに分割するように、結晶光学部
材の光学軸が配置されている。

【００１１】したがって、対物レンズ群の像面上の第１
の点からの光に基づいて生成され結晶光学部材から射出
される常光線成分と、対物レンズ群の像面上において第
１の点から所定の間隔を隔てた第２の点からの光に基づ
いて生成され結晶光学部材から射出される異常光線成分
とは、同じ光路に沿って偏光フィルターに入射し、この
偏光フィルターを介して干渉する。その結果、対物レン
ズ群の像面上の第１の点および第２の点に対応する試料
上の２つの点の間に位相差があると、干渉の効果により
この位相差を明暗の変化として形態観察することができ
る。すなわち、本発明の接眼レンズ系では、通常の顕微
鏡に取り付けるだけで微分干渉観察することができる。

【００１２】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の実施例にかかる微分干
渉観察用の接眼レンズ系の構成を概略的に示す図であ
る。また、図２は、図１の水晶板２の作用を説明する図
である。図１の接眼レンズ系は、対物レンズ群を有する
通常の顕微鏡に取り付けた状態において、対物レンズ群
側から順に、偏光子１と、水晶板２と、偏光フィルター
３と、接眼レンズ群４とを備えている。そして、水晶板
２の対物レンズ群側の面すなわち入射面２ａが対物レン
ズ群の像面とほぼ一致するように構成されている。

【００１３】また、図２を参照すると、接眼レンズ群４
の光軸ＡＸに沿って水晶板２に入射した光線２０が、光
軸ＡＸに沿って水晶板２から射出される常光線２１と、
光軸ＡＸに平行で且つ光軸ＡＸから所定の間隔ｄ’を隔
てた軸線ＡＸ１に沿って水晶板２から射出される異常光
線２２とに分割されるように、水晶板２の光学軸が配置
されている。すなわち、図中実線で示すように、光軸Ａ
Ｘに沿って入射した光線２０に基づいて生成された常光
線２１は、光軸ＡＸに沿って真っ直ぐ水晶板２中を伝搬
し、水晶板２から光軸ＡＸに沿って射出される。一方、
図中破線で示すように、光軸ＡＸに沿って入射した光線
２０に基づいて生成された異常光線２２は、位相速度の
方向と光線速度の方向とが異なるため光軸ＡＸに対して
傾いた軸線ＡＸ２に沿って水晶板２中を伝搬し、水晶板
２から軸線ＡＸ１に沿って射出される。

【００１４】図１を再び参照すると、図示を省略した試
料上の点Ａからの光（透過光または反射光）５は、偏光
子１を介して所定の偏光状態となり、水晶板２の入射面
２ａ上の点Ｃに入射し、点Ｃにおいて試料上の点Ａの像
を形成する。水晶板２の入射面２ａ上の点Ｃに入射した
光（試料上の点Ａの像からの光）５は、水晶板２を介し
て常光線と異常光線とに分割される。そして、図中実線
で示すように、試料上の点Ａの像からの光５に基づいて
水晶板２で生成された常光線成分６は、水晶板２中にお
いて光路を曲げられることなく、偏光フィルター３およ
び接眼レンズ群４を介してアイポイント（不図示）に達
する。

【００１５】一方、試料上において点Ａから所定のｄだ
け間隔を隔てた点Ｂからの光（透過光または反射光）７
は、偏光子１を介して所定の偏光状態となり、水晶板２
の入射面２ａ上の点Ｃから所定の距離ｄ’だけ間隔を隔
てた点Ｄに入射し、点Ｄにおいて試料上の点Ｂの像を形
成する。水晶板２の入射面２ａ上の点Ｄに入射した光
（試料上の点Ｂの像からの光）７は、水晶板２を介して
常光線と異常光線とに分割される。そして、図中破線で
示すように、試料上の点Ｂの像からの光７に基づいて水
晶板２で生成された異常光線成分８は、水晶板２中にお
いて光路が曲げられた後、上述の常光線成分６と同じ光
路に沿って偏光フィルター３および接眼レンズ群４を介
してアイポイントに達する。

【００１６】ここで、偏光子１は、水晶板２から射出さ
れる常光線成分６の強度と異常光線成分８の強度とがほ
ぼ等しくなるように配置されている。換言すれば、常光
線成分６の強度と異常光線成分８の強度とがほぼ等しく
なるように、偏光子１は対物レンズ群を介した試料から
の光５および７を所望の偏光状態に変換している。ま
た、偏光フィルター３は、水晶板２から同じ光路に沿っ
て同軸に射出される常光線成分６と異常光線成分８とを
干渉させるように配置されている。すなわち、偏光フィ
ルター３は、常光線成分６の偏光方位および異常光線成
分８の偏光方位に対してその光学軸（透過軸）がたとえ
ば４５度だけ傾くように配置されている。

【００１７】このように、本実施例では、試料上の点Ａ
および対物レンズ群の像面上の点Ｃを通った常光線成分
６の波面と、試料上の点Ｂおよび対物レンズ群の像面上
の点Ｄを通った異常光線成分８の波面とが重なり合っ
て、アイポイントに達する。したがって、試料上の点Ａ
と点Ｂとがほぼコヒーレントに照明されていれば、常光
線６と異常光線８とが偏光フィルター３を介して互いに
干渉する。その結果、試料上の点Ａと点Ｂとの間に位相
差があれば、干渉の効果によりこの位相差を明暗の変化
として観察することができる。すなわち、本実施例の接
眼レンズ系では、通常の顕微鏡に取り付けるだけで、試
料を微分干渉観察することができる。

【００１８】図３は、試料上の点Ａと点Ｂとをほぼコヒ
ーレントに照明する条件を説明する図である。図３にお
いて、波長がλで開口数がＮＡの照明光３１が試料３２
上において距離ｄだけ間隔を隔てた２つの点ＡおよびＢ
を照明している。照明された試料３２の点Ａからの光５
および点Ｂからの光７は、対物レンズ群（不図示）を介
して、本実施例の接眼レンズ系に入射する。この場合、
試料上の点Ａと点Ｂとをほぼコヒーレントに照明するに
は、次の条件式（１）を満足することが必要である。 ｄ・ＮＡ＜λ （１）

【００１９】したがって、本実施例では、顕微鏡の照明
条件（波長λ、開口数ＮＡなど）に応じて、水晶板２を
介して結合される２つの光が試料上を通過する点Ａと点
Ｂとの距離ｄが条件式（１）を満足するように、水晶板
２の特性を規定すればよい。なお、上述の実施例では、
結晶光学部材として水晶板２を用いているが、たとえば
方解石のような他の複屈折性の結晶からなる結晶光学部
材を用いることもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通常の顕微鏡に取り付けるだけで試料を微分干渉観察す
ることのできる接眼レンズ系を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる微分干渉観察用の接眼
レンズ系の構成を概略的に示す図である。

【図２】図１の水晶板２の作用を説明する図である。

【図３】試料上の点Ａと点Ｂとをほぼコヒーレントに照
明する条件を説明する図である。

【図４】微分干渉顕微鏡の要部構成を概略的に示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 偏光子 ２ 水晶板 ３ 偏光フィルター ４ 接眼レンズ群 ６ 常光線成分 ８ 異常光線成分 ２１ 常光線 ２２ 異常光線 ３１ 照明光 ３２ 試料 ４１ ポラライザー ４２、４６ ウォラストンプリズム ４３ コンデンサーレンズ ４４ 試料 ４５ 対物レンズ ４７ アナライザー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズ群を有する顕微鏡に取り付け
   可能に構成された接眼レンズ系において、 前記対物レンズ群側から順に、複屈折性の結晶からなる
   結晶光学部材と、偏光フィルターと、前記対物レンズ群
   による物体の像を観察可能とするための接眼レンズ群と
   を備え、 前記結晶光学部材は、前記対物レンズ群側の面が前記対
   物レンズ群の像面とほぼ一致するとともに、前記接眼レ
   ンズ群の光軸に沿って入射した光を前記光軸に沿って射
   出される常光線と前記光軸に平行で且つ前記光軸から所
   定の間隔を隔てた軸線に沿って射出される異常光線とに
   分割するように構成され、 前記偏光フィルターは、前記対物レンズ群の像面上の第
   １の点からの光に基づいて生成され前記結晶光学部材か
   ら射出される常光線成分と、前記対物レンズ群の像面上
   において前記第１の点から前記所定の間隔を隔てた第２
   の点からの光に基づいて生成され前記結晶光学部材から
   前記常光線成分と同じ光路に沿って射出される異常光線
   成分とを干渉させるように配置されていることを特徴と
   する接眼レンズ系。
2. 【請求項２】 前記結晶光学部材と前記対物レンズ群と
   の間の光路中に配置された偏光子をさらに備え、 前記偏光子は、前記結晶光学部材から射出される常光線
   成分の強度と前記結晶光学部材から前記常光線成分と同
   じ光路に沿って射出される異常光線成分の強度とをほぼ
   等しくするために、前記対物レンズ群を介した光を所定
   の偏光状態の光に変換することを特徴とする請求項１に
   記載の接眼レンズ系。
3. 【請求項３】 前記結晶光学部材は、水晶からなること
   を特徴とする請求項１または２に記載の接眼レンズ系。
4. 【請求項４】 前記結晶光学部材は、方解石からなるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の接眼レンズ
   系。