JPH10133123A - 透過照明型微分干渉顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安価な光学材料を含んで構成された偏光分離素
子を提供することにより、微分干渉顕微鏡のコスト低減
を図る。 【解決手段】所定の偏光状態の光を第１の複屈折光学部
材１によって２つの直線偏光成分Ｌ１，Ｌ２に分離し、
両偏光成分をコンデンサレンズ１３によって平行光に変
換して被検物１５を照明し、更に対物レンズ１６によっ
て収束光に変換し、更に第２の複屈折光学部材２によっ
て１つの光に合成し、該合成された光の両偏光成分を偏
光干渉させ、該干渉した光により、被検物１５の対物レ
ンズ１６による拡大像１８を結像する透過照明型微分干
渉顕微鏡において、両複屈折光学部材１，２を共に２枚
のみの楔形プリズムの接合によって形成し、両複屈折光
学部材１，２の少なくとも一方を、等方性光学材料より
なる１枚の等方性プリズム１ｇ，２ｇと、複屈折光学材
料よりなる１枚の複屈折プリズム１ａ，２ａとの接合に
よって形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過照明型の微分
干渉顕微鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の透過照明型微分干渉顕微鏡の構成
の一例を図６に示す。光源１０からの照明光は、コレク
タレンズ１１によって集光された後、コンデンサレンズ
１３を介してスライドガラス１４上の試料１５を照明す
る。照明された試料１５からの光は、対物レンズ１６に
よって集光され、拡大像１８が形成される。観察者はこ
の拡大像１８を接眼レンズ１９を介して肉眼２０で観察
する。コレクタレンズ１１とコンデンサレンズ１３の間
の光路中には、偏光子１２と第１のウォラストンプリズ
ム５がその順に配置されており、また対物レンズ１６と
拡大像１８の間の光路中には、第２のウォラストンプリ
ズム６と検光子１７がその順に配置されている。第１の
ウォラストンプリズム５は、コンデンサレンズ１３の前
側焦点面すなわち光源側の焦点面に配置されており、ま
た第２のウォラストンプリズム６は、対物レンズ１６の
後側焦点面すなわち像側焦点面に配置されている。

【０００３】上記構成において微分干渉が行われる原理
の概略を、図６を用いて説明する。コレクタレンズ１１
を介して集光された光源１０からの照明光は、偏光子１
２によって、振動面が紙面に対して４５°傾斜した直線
偏光となる。次いで第１のウォラストンプリズム５の複
屈折作用により、紙面に垂直な方向に振動する直線偏光
Ｌ１と、紙面に平行な方向に振動する直線偏光Ｌ２、す
なわちどちらも振動方向が光軸に垂直でかつ互いに直交
する２光線に分離される。両光線Ｌ１，Ｌ２は、第１の
ウォラストンプリズム５を通過後わずかな分離角をもっ
て進行し、コンデンサレンズ１３の集光作用によって互
いにわずかに離れた平行光線となって試料１５に到達す
る。その後両光線Ｌ１，Ｌ２は、試料１５上のわずかに
離れた位置を通過した後、対物レンズ１６の集光作用に
より第２のウォラストンプリズム６上に集光し、第２の
ウォラストンプリズム６の複屈折作用により再度同一光
路上を進行するようになる。そして検光子１７により、
両光線Ｌ１，Ｌ２の互いに直交する直線偏光のうち、検
光子１７の透過軸方向の振動成分だけが取り出されて干
渉し、試料１５内で両光線Ｌ１，Ｌ２に付与された位相
差に応じた干渉縞が観察される。

【０００４】次に、上記従来例において複屈折部材とし
て使用する第１及び第２のウォラストンプリズム５，６
の構成について、図７を用いて説明する。ウォラストン
プリズムは複屈折性をもつ光学材料、たとえば水晶や方
解石の様な結晶等からなる一対の楔形プリズム５ａ，５
ｂのうち、一方のプリズム５ｂの光学軸５ｂｘを、接合
面５ｓに平行で光軸ｚに直交するように配置し、他方の
プリズム５ａの光学軸５ａｘを、一方のプリズム５ｂの
光学軸５ｂｘと光軸ｚとの双方に直交するように配置し
て２枚貼り合わせたものである。図７では、光線の入射
側の楔形プリズム５ａの光学軸５ａｘを紙面に平行（図
中矢印）に配し、射出側プリズム５ｂの光学軸５ｂｘを
紙面に垂直（図中＋印）に配し、かつどちらの光学軸５
ａｘ，５ｂｘもその方向が光軸ｚとは垂直をなすように
配している。但しこの光学軸の方向の組み合わせは入射
側と射出側とで逆、すなわち入射側プリズム５ａの光学
軸５ａｘが紙面に垂直で、射出側プリズム５ｂの光学軸
５ｂｘが紙面に垂直にしても良い。

【０００５】以上はコンデンサレンズ１３および対物レ
ンズ１６の各焦点面が、各レンズ１３，１６の外に存在
する場合の複屈折光学部材の構成例であるが、これらの
レンズ１３，１６が複数のレンズ群で構成される場合
等、焦点位置がレンズ中に存在することがある。その場
合レンズ中の焦点面にウォラストンプリズム５，６を配
置することは出来ないので、図８に示すようなノマルス
キィプリズム（変形ウォラストンプリズム）７を用いる
ことがある。これは、一方のプリズム７ｂの光学軸７ｂ
ｘを、接合面７ｓに平行で光軸ｚに直交するように配置
し、他方のプリズム７ａの光学軸７ａｘを、一方のプリ
ズム７ｂの光学軸７ｂｘと直交し、光軸ｚに対しては直
交状態から角度θだけ傾けて配置したものである。この
様な構成にすることにより、図７のウォラストンプリズ
ムにおいてプリズム内にあった２光線の分離点ＳＰを、
プリズム外に配することが出来る。このプリズム外に配
された２光線の分離点ＳＰを各レンズ１３，１６の焦点
面に配置することにより、ウォラストンプリズムが焦点
面に配置されたのと同様の作用を得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例で複屈折光
学部材として用いたウォラストンプリズム５，６やノマ
ルスキィプリズム７は、水晶等の複屈折性を示す光学材
料からなる２枚の楔形プリズム５ａ，５ｂ；７ａ，７ｂ
を、図７、図８の如く互いの光学軸５ａｘ，５ｂｘ；７
ａｘ，７ｂｘの方向が異なるように接合したものであ
る。しかし上記複屈折材料は一般に高価であることか
ら、これらの部材を必要とする微分干渉顕微鏡のコスト
低減は困難であった。また、これらの複屈折光学部材を
構成する複屈折材料には、異常光線（結晶の光学軸と波
面法線とで決まる平面に対して平行に振動する直線偏
光）に対する屈折率変化が光線の入射角度に依存して変
化する性質があり、また複屈折材料を通過する異常光線
の経路も、上記屈折率変化に応じて変化する。このた
め、従来例において複屈折光学部材１，２を通過する際
に生じる分離光線Ｌ１，Ｌ２間の位相差が入射光Ｌの複
屈折光学部材１，２に対する入射角度に応じて変化す
る。ここで、顕微鏡の観察視野内において、視野周辺部
へ達する光は複屈折部材１，２に対して斜入射となる光
に対応しており、視野中心部へ達する光は複屈折部材
１，２に対して垂直入射となる光に対応している。従っ
て、観察視野内では、視野周辺部の位相差と視野中心部
の位相差とが異なってしまい、観察視野内での明るさや
色づきのムラとして現れる問題がある。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、従来の複屈折材料のみで構成されていた複屈折
光学部材と同等の偏光分離機能を持ち、かつ従来よりも
安価な光学材料を含んで構成された偏光分離素子を提供
することにより、微分干渉顕微鏡のコスト低減を図るこ
とを第１の課題としている。また、上記第１の課題に加
えて、垂直入射光に対する斜入射光の内部通過時の位相
差変化量が従来のものよりも小さい偏光分離素子を提供
することにより、微分干渉顕微鏡の視野内におけるむら
を低減させることを第２の課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の第１の課題を達成
するために本発明は、従来技術において水晶等の複屈折
材料によって構成されていた一対のプリズムよりなる複
屈折部材に代えて、一方のプリズムに複屈折性をもたな
いガラス等の等方性材料を使用して構成した複屈折部材
を用いることにより、上記第１の課題を達成している。
すなわち本発明は、一定の偏光状態の光を第１の複屈折
光学部材によって振動面が互いに直交する２つの直線偏
光成分に分離し、分離した両偏光成分をコンデンサレン
ズによって平行光に変換し、平行光に変換された両偏光
成分によって被検物を照明し、被検物を透過した両偏光
成分を対物レンズによって収束光に変換し、収束光に変
換された両偏光成分を第２の複屈折光学部材によって１
つの光に合成し、該合成された光の両偏光成分を偏光干
渉させ、該干渉した光により、被検物の対物レンズによ
る拡大像を結像する透過照明型微分干渉顕微鏡におい
て、第１および第２の複屈折光学部材は、それぞれ２枚
のみの楔形プリズムの接合によって形成され、第１およ
び第２の複屈折光学部材のうちの少なくともいずれか一
方は、当該複屈折光学部材を構成する２枚の楔形プリズ
ムのうちの一方の楔形プリズムが等方性光学材料よりな
る等方性プリズムであり、他方の楔形プリズムが複屈折
光学材料よりなる複屈折プリズムであることを特徴とす
る透過照明型微分干渉顕微鏡である。

【０００９】また、本発明の好ましい態様においては、
前記第１および第２の複屈折部材を共に、当該複屈折光
学部材を構成する前記２枚の楔形プリズムのうちの一方
の楔形プリズムが等方性光学材料からなる等方性プリズ
ムとし、他方の楔形プリズムが複屈折光学材料よりなる
複屈折プリズムとし、かつ第１の複屈折部材で生じる分
離された両偏光成分間の位相差が第２の複屈折部材にて
打ち消されるように、第１および第２の複屈折部材を位
置決めすることにより、上記第２の課題を達成してい
る。

【００１０】このように本発明では、微分干渉顕微鏡に
用いる複屈折光学部材を、コンデンサレンズ側、対物レ
ンズ側ともにそれぞれ２枚の楔形プリズムを接合して構
成するが、これらの複屈折光学部材のうち、少なくとも
いずれか一方の複屈折光学部材は、ガラス等の等方性材
料よりなる等方性プリズムと水晶等の複屈折材料よりな
る複屈折プリズムとの接合で構成している。

【００１１】例えば、コンデンサレンズの前側焦点面と
対物レンズの後側焦点面の双方が各レンズの外に配置さ
れている場合や、あるいはコンデンサレンズの前側焦点
面と対物レンズの後側焦点面のいずれか一方が各レンズ
の外に配置されている場合には、第１の複屈折部材を構
成する入射側と射出側の楔形プリズムのうち、いずれか
一方を等方性プリズムとし、いずれか他方を複屈折プリ
ズムとする。同様に第２の複屈折部材を構成する２枚の
楔形プリズムについても、一方を等方性プリズムとし他
方を複屈折プリズムとする。またコンデンサレンズの前
側焦点面と対物レンズの後側焦点面の双方が各レンズの
内部に存在する場合には、上記と同様に両複屈折部材と
も、等方性プリズムと複屈折プリズムとの接合によって
構成するか、あるいは両複屈折部材を構成する都合４枚
の楔形プリズムのうち、いずれか１枚のみを等方性プリ
ズムとする。

【００１２】このように本発明においては、上記従来例
において使用していた複屈折性光学材料からなる都合４
枚の楔形プリズムのうち２枚ないし１枚を、複屈折性を
もたないガラス等の等方性材料に置き換えて複屈折部材
を構成している。一般に複屈折材料に比べてガラス等の
等方性材料は安価であることから、複屈折光学部材を必
要とする光学系、特に透過照明型微分干渉顕微鏡のコス
ト低減が可能となる。

【００１３】また、本発明において、第１および第２の
複屈折部材を、当該複屈折光学部材を構成する前記２枚
の楔形プリズムのうちの一方の楔形プリズムが等方性光
学材料からなる等方性プリズムとし、他方の楔形プリズ
ムが複屈折光学材料よりなる複屈折プリズムとする場合
には、第１および第２の複屈折部材の光学的光路長を従
来のものに対して約１／２程度の短さにすることがで
き、第１の複屈折部材で分離される分離光線間の位相差
を第２の複屈折部材で合成するときにこの位相差を打ち
消す方向の位相差をつけることにより相殺できる。この
場合、第１および第２の複屈折光学材料へ斜入射する光
の垂直入射光に対する位相差が小さくなり、観察視野内
での明るさや色づきのむらを小さくすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施例の概
略図である。本実施例は、図６に示した従来例における
第１及び第２のウォラストンプリズム５，６に代えて、
それぞれウォラストンプリズムと同等の光線分離作用を
もつ第１及び第２の複屈折光学部材１，２を用いたもの
である。したがって従来例と同一の部材についての説明
は省略し、以下にこれらの複屈折部材１，２の構成と作
用・効果について説明する。図２（ａ），（ｂ）はそれ
ぞれ第１及び第２の複屈折光学部材１，２の拡大図を示
す。第１の複屈折部材１は、入射側より順に、複屈折性
を持たず光学的に等方性を示すガラス等の光学材料によ
って楔形に形成された等方性プリズム１ｇと、複屈折性
を持つ光学材料によって楔形に形成された複屈折プリズ
ム１ａとの接合によって構成されている。他方、第２の
複屈折部材２は、入射側より順に、複屈折性材料によっ
て形成された複屈折プリズム２ａと、等方性材料によっ
て形成された等方性プリズム２ｇとの接合によって構成
されている。

【００１５】各複屈折部材１，２の接合面１ｓ，２ｓ
は、いずれも光軸ｚに直交する平面を、光軸ｚに直交す
る回転軸の周りに楔角だけ回転した位置にあり、両回転
軸は互いに平行であり、楔角の回転方向は両接合面１
ｓ，２ｓで同方向となっている。また第１の複屈折プリ
ズムの光学軸１ａｘは、接合面１ｓに平行で光軸ｚに直
交する方向、すなわち紙面に垂直な方向（図中＋印）に
配置されている。他方、第２の複屈折プリズムの光学軸
２ａｘは、第１の複屈折プリズムの光学軸１ａｘと光軸
ｚとの双方に直交する方向、すなわち紙面に平行な方向
（図中矢印）に配置されている。

【００１６】第１の複屈折部材１に入射した光軸ｚ上の
光線Ｌは、振動面が紙面と直交する直線偏光成分Ｌ１
と、振動面が紙面と平行な直線偏光成分Ｌ２とに分解す
ることができるが、最初に入射する等方性プリズム１ｇ
は光学的に等方的であるから、両光線Ｌ１，Ｌ２は等方
性プリズム１ｇ内を同一の光路で進んで接合面１ｓに至
る。

【００１７】ここで、一般に複屈折材料においては、入
射光の振動方向が複屈折材料の光学軸に対してなす角度
によって屈折率が異なるという性質をもつ。このような
物体に光が入射すると、互いに振動方向が直交する２つ
の光線に分かれて進行する。本実施例においては光線Ｌ
１，Ｌ２がこれらに相当する。すなわち光線Ｌ１の振動
面は第１の複屈折プリズムの光学軸１ａｘと平行であ
り、光線Ｌ２の振動面は第１の複屈折プリズムの光学軸
１ａｘと直交しており、両光線Ｌ１，Ｌ２の複屈折プリ
ズム１ａ内での屈折率ｎ１，ｎ２は、互いに異なる。こ
の結果両光線Ｌ１，Ｌ２は、複屈折プリズム１ａへの入
射時と射出時との双方において、互いに異なる角度の屈
折作用を受けるから、一定の分離角α１をもって第１の
複屈折部材１から射出する。同時に両光線Ｌ１，Ｌ２
は、複屈折プリズム１ａ内での屈折率ｎ１，ｎ２が互い
に異なるから、複屈折プリズム１ａにおいて位相差δ１
を生じる。

【００１８】分離角α１で第１の複屈折部材１を射出し
た両光線Ｌ１，Ｌ２は、コンデンサレンズ１３によって
平行光に変換されて、試料１５の互いに僅かに離れた位
置に入射する。試料１５に入射した両光線Ｌ１，Ｌ２
は、僅かに離れた入射位置間ｄｘでの試料１５の厚さの
差ｄｔ、ないしは屈折率の差ｄｎに起因する位相差Δを
受けて試料を透過する。その後両光線Ｌ１，Ｌ２は、対
物レンズ１６によって収束光に変換され、収束角α２で
第２の複屈折部材２に入射する。

【００１９】第１の複屈折部材１で生じた光線の分離作
用は、光線の進行方向を逆転しても成立するが、この逆
転した関係が第２の複屈折部材２において行われる。す
なわち光線収束角α２をもって第２の複屈折プリズム２
ａに入射した両光線Ｌ１，Ｌ２は、複屈折プリズム２ａ
への入射時と射出時との双方において互いに異なる角度
の屈折作用を受け、この結果等方性プリズム２ｇ内を同
一の光路で進み、光線Ｌ′となって第２の複屈折部材２
から射出する。同時に両光線Ｌ１，Ｌ２は、複屈折プリ
ズム２ａにおいて位相差δ２を生じる。

【００２０】その後両光線Ｌ１，Ｌ２は、検光子１７に
よって偏光干渉される。したがって観察時の干渉縞に
は、第１の複屈折プリズム１ａによる位相差δ１と、試
料１５における位相差Δと、第２の複屈折プリズム２ａ
による位相差δ２とが寄与する。それ故試料１５内にお
ける位相差Δのみを観察するためには、第１の複屈折プ
リズム１ａ内で生じた２光線Ｌ１，Ｌ２間の位相差δ１
を、第２の複屈折プリズム２ａ内で打ち消すように、す
なわちδ１＋δ２＝０となるように、両複屈折プリズム
１ａ，２ａの厚さないしは光学軸の方位を定める必要が
ある。このように形成することにより初めて、観察者は
試料内における位相差Δのみを干渉縞として観察するこ
とが出来る。したがって第２の複屈折部材２は、収束角
α２で入射する２光線Ｌ１，Ｌ２を１つの光線Ｌ′に合
体させる作用と、第１の複屈折部材１内で生じた２光線
Ｌ１，Ｌ２間の位相差を打ち消す作用との双方を同時に
満たす必要がある。

【００２１】両複屈折プリズム１ａ，２ａとして同一の
複屈折材料を用いる場合には、本実施例（図２）のよう
に両複屈折プリズム１ａ，２ａの光学軸１ａｘ，２ａｘ
の方向が、どちらも光軸ｚに対して垂直で、なおかつ互
いに直交する配置にした場合、以下によりδ１＋δ２＝
０を実現できる。このとき第２の複屈折プリズム２ａ内
での光線Ｌ１の屈折率は、第１の複屈折プリズム１ａ内
での光線Ｌ２の屈折率ｎ２に等しくなり、第２の複屈折
プリズム２ａ内での光線Ｌ２の屈折率は、第１の複屈折
プリズム１ａ内での光線Ｌ１の屈折率ｎ１に等しくな
る。この結果、光軸上での両複屈折プリズム１ａ，２ａ
の厚さをほぼ同一に形成すると、光軸上での光線Ｌの２
つの直線偏光成分Ｌ１，Ｌ２が第１の複屈折プリズム１
ａ内で受ける位相差δ１と、第２の複屈折プリズム２ａ
内で受ける位相差δ２とは、逆転してδ１＝−δ２とな
る。したがって両複屈折プリズム１ａ，２ａ内で受ける
２光線Ｌ１，Ｌ２の位相差の合計はδ１＋δ２＝０とな
り、試料内における位相差Δのみを観察することができ
る。

【００２２】実際の干渉顕微鏡において上記両複屈折部
材１，２に入射する光は、光軸ｚ上の光線Ｌのみに限ら
れるものではなく、コンデンサレンズ１３と対物レンズ
１６の開口数に応じて、光軸ｚから離れた位置にも入射
する。そのため、前述のように図２における光軸ｚ上の
光線Ｌ、すなわち両複屈折部材１，２の中央を通過する
光線Ｌについてのみ位相差を打ち消すだけでは不十分で
あり、所定範囲内に入射する光線全てについて、両複屈
折プリズム１ａ，２ａ内における位相差が完全に打ち消
される必要がある。

【００２３】いま図２（ａ）において、第１の複屈折部
材１の中心から距離ｄ１だけ離れた位置に入射する光線
Ｌｈについて考える。第１の複屈折部材１に入射した光
線Ｌｈは、複屈折部材１の中心を通る光線Ｌと同様、互
いに垂直な方向に振動しかつ分離角αｌをもつ２光線Ｌ
ｈ１，Ｌｈ２に分離して、複屈折部材１から射出する。
このとき光線Ｌｈは、光軸上の光線Ｌの場合よりも第１
の複屈折プリズム１ａ内を通過する距離が短いため、分
離した２光線Ｌｈｌ，Ｌｈ２の複屈折プリズム１ａ内に
おける位相差は、光線Ｌ１，Ｌ２の場合よりも小さくな
る。一方第２の複屈折部材２側では、２光線Ｌｈ１，Ｌ
ｈ２が複屈折部材２の中心から距離ｄ２だけ離れた位置
に入射する。このとき第２の複屈折プリズム２ａの楔方
向は、図２（ｂ）の如く位置ｄ２における厚さがプリズ
ム２ａ中心に比べて薄くなる様に配置されているから、
第１の複屈折部材１の中心から距離ｄ１だけ離れた位置
における第１の複屈折プリズム１ａの厚さと、第２の複
屈折部材２の中心から距離ｄ２だけ離れた位置における
第２の複屈折プリズム２ａの厚さとは等しくなる。した
がって第１の複屈折プリズム１ａで光線Ｌｈ１，Ｌｈ２
間に生じた位相差を、第２の複屈折プリズム２ａで完全
に打ち消すことができる。

【００２４】以上のように本実施例においては、第１の
複屈折部材１の中心に入射する光線Ｌのみならず、そこ
から離れた位置に入射する光線Ｌｈについても、第１の
複屈折部材１で分離した光線を第２の複屈折部材２で完
全に合体させることができ、しかも第１の複屈折部材１
で分離した両光線に生じる位相差を、第２の複屈折部材
２で完全に打ち消すことができる構成となっている。し
たがって試料１５内での位相差Δのみに対応する干渉縞
を拡大像１８で観察することができる。

【００２５】なお本実施例では、第１の複屈折プリズム
１ａの光学軸１ａｘを紙面に垂直に配置し、第２の複屈
折プリズム２ａの光学軸２ａｘを紙面に平行に配置した
が、この組み合わせを反対にし、第１の複屈折プリズム
１ａの光学軸１ａｘを紙面に平行に配置し、第２の複屈
折プリズム２ａの光学軸２ａｘを紙面に垂直に配置する
こともできる。また本実施例では、第１の複屈折部材１
では複屈折プリズム１ａを光線の射出側に配置し、第２
の複屈折部材２では複屈折プリズム２ａを光線の入射側
に配置したが、両複屈折部材１，２について各１枚ずつ
複屈折プリズムが使われて偏光分離が行われ、かつ両複
屈折部材１，２による位相差が打ち消されれば良い。し
たがって両複屈折部材１，２ともに、複屈折プリズム１
ａ，２ａを入射側と射出側とのいずれに配置しても良
い。さらに、上記実施例は両複屈折プリズム１ａ，２ａ
に同一の複屈折材料を用いた場合の配置であるが、両複
屈折プリズム１ａ，２ａでそれぞれ異なる複屈折材料、
例えば正結晶と負結晶を組み合わせることにより、上記
配置に依らずに２光線間の光路長差を打ち消すことも可
能である。

【００２６】なお上記実施例においては、光線Ｌ１，Ｌ
２の偏光干渉を検光子１７により行ったが、その代わり
にビームスプリッタおよび１／２波長板等の移相部材の
組み合わせで行っても良い。このときには、ビームスプ
リッタで光路を２つに分割し、一方の分割光路中に１／
２波長板を入れてこの分割光路を進行する光線の偏光状
態を変えた後に、再びビームスプリッタで合成する構成
となる。

【００２７】次に本発明の第２実施例を説明する。この
第２実施例は、図１に示すコンデンサレンズ１３の前側
焦点面と対物レンズ１６の後側焦点面とのうち、どちら
か一方がレンズ内部にあり、他方はレンズの外に存在す
る場合の実施例であり、このときに用いる複屈折部材
１，２の構成を図３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。同
図では、対物レンズの後側焦点面がレンズ内部にあるも
のとしている。この場合、対物レンズ１６と拡大像１８
の間に配置する第２の複屈折部材２の光線分離位置は、
同部材２の外部に存在しなければならない。そのため図
３（ｂ）に示す如く、第２の複屈折部材２を構成する２
枚の楔形プリズム２ａ，２ｇのうち、１枚２ｇをガラス
等の等方性材料で構成し、他方２ａを複屈折性材料で構
成し、複屈折プリズム２ａの光学軸２ａｘの方向（図中
矢印）を、紙面に対して平行でかつプリズム入射面に対
して角度θをとるように配置している。この構成によ
り、第２の複屈折部材２の光線分離位置を、複屈折部材
２の外に配置することが出来る。もう一方の第１の複屈
折部材１についても、第２の複屈折部材２と同様に、２
枚の楔形プリズムのうち１枚１ｇをガラス等の等方性材
料で構成し、他方１ａを複屈折性を持つ光学材料で構成
する。

【００２８】ここで両複屈折部材１，２で同じ複屈折性
材料を用いる場合には、第１の複屈折プリズム１ａの光
学軸１ａｘが光軸ｚに垂直な平面内にあり、しかも第２
の複屈折プリズム２ａの光学軸２ａｘと垂直（図中＋
印）になるように、すなわち紙面に対して垂直に配置す
ると良い。これは、第１実施例と同じく、第１の複屈折
プリズム１ａ内で生じた２光線Ｌ１，Ｌ２間の位相差δ
１を、第２の複屈折プリズム２ａ内で打ち消すためであ
る。このときプリズムの楔方向は、プリズム端に入射し
た光線に対しても位相差を完全に打ち消すことが出来る
ように、第１実施例と同じ方向に配置すると良い。

【００２９】また本実施例では対物レンズ１６の後側焦
点面がレンズ内部にあるものとしたが、コンデンサレン
ズ１３の前側焦点面がレンズ内部にある場合には、両複
屈折部材１，２を試料１５に関して逆転して配置すれば
よい。また本実施例では、両複屈折部材１，２を構成す
る２枚の楔形プリズムのうち、それぞれ試料１５側に配
置されたプリズム１ａ，２ａを複屈折プリズムとした
が、第１実施例と同様必ずしもこの配置に限定されるも
のではない。また両複屈折部材１，２それぞれについて
各１枚ずつ複屈折材料のプリズム１ａ，２ａが使われて
偏光分離が行われ、かつ両複屈折部材１，２を通過後の
位相差が打ち消されれば良いため、両複屈折部材１，２
ともに複屈折プリズム１ａ，２ａを入射側、射出側のい
ずれに配置しても良い。さらに第１実施例と同様、両複
屈折部材１，２で互いに異なる複屈折性をもつ材料を用
いることにより、２光線間の位相差を打ち消すことも可
能である。

【００３０】次に本発明の第３実施例を説明する。この
第３実施例は、コンデンサレンズ１３の前側焦点面と対
物レンズ１６の後側焦点面の両方がレンズ内部にある場
合の実施例であり、このとき用いる複屈折部材１，２の
構成を図４（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。この場合、
複屈折部材１，２の光線分離位置をともにプリズムの外
に配置する必要がある。その際、複屈折部材１，２のう
ちの少なくともいずれか一方を、等方性光学材料よりな
る等方性プリズムと、複屈折光学材料よりなる複屈折プ
リズムとの接合によって形成する。複屈折部材１，２を
同一の複屈折材料のみで構成したい場合には、図４の如
く４枚の楔形プリズムのうち、いずれか１枚２ｇのみを
ガラス等の等方性材料で、残３枚１ａ，１ｂ，２ａを複
屈折材料で構成すると良い。

【００３１】図４においては、複屈折材料のみで構成さ
れる第ｌの複屈折部材１は、一方の楔形プリズム１ａの
光学軸１ａｘを紙面に対して垂直に、また他方１ｂの光
学軸１ｂｘを紙面に対して平行でかつプリズム射出面に
対して角度θ１をとるように配置する。一方複屈折プリ
ズム２ａと等方性プリズム２ｇとから構成される第２の
複屈折部材２は、複屈折プリズム２ａの光学軸２ａｘを
紙面に対して平行でかつプリズム入射面に対して角度θ
２をとるように配置する。また第２の複屈折部材の複屈
折プリズム２ａの厚さを、第１の複屈折部材１によって
分離した２光線Ｌ１，Ｌ２間に生じた位相差を打ち消す
厚さに形成する。またこのときプリズム端に入射した光
線に対しても位相差を打ち消すように、図４の如く両複
屈折部材１，２の楔の方向が試料に関して鏡面対称とな
るように、楔角の方向を反対方向にすると良い。

【００３２】また本実施例では第１の複屈折部材１で２
枚と、第２の複屈折部材２で１枚の都合３枚のプリズム
１ａ，１ｂ，２ａを複屈折材料で構成したが、両複屈折
部材１，２で都合３枚の複屈折材料のプリズムが使われ
て偏光分離位置がそれぞれのプリズムの外に配置され、
かつ両複屈折部材１，２通過後の位相差が打ち消される
構成であれば、別の構成とすることもできる。すなわち
紙面に垂直な光学軸方向を持つプリズム１ａを両複屈折
部材１，２のいずれに配置しても良く、また紙面に平行
な光学軸方向を持つプリズム１ｂ，２ａを第１及び第２
の複屈折部材１，２のそれぞれの入射側、射出側いずれ
に配置しても良い。

【００３３】さらに両複屈折部材１，２で、例えば第１
の複屈折部材１に正結晶、第２の複屈折部材２に負結晶
というように、複屈折性の異なる光学材料を組み合わせ
る場合には、図４において紙面に垂直な光学軸１ａｘを
もつように配置されたプリズム１ａを、図５の第４実施
例に示すように、等方性プリズム１ｇに置き換えること
も可能である。

【００３４】さて、上述の第１および第２の実施例で
は、複屈折部材１，２を通過する際の光学的光路長が第
３の実施例に比べて約１／２程度に短くなっている。こ
のため、複屈折部材１へ斜入射する光線による分離光線
間の位相差と、垂直入射する光線による分離光線間の位
相差との差を小さくすることができ、観察視野内での明
るさのむらや色づきのむらを極めて小さくすることがで
きる。なお、従来のものでも複屈折部材５〜７の厚さを
できるだけ薄くすることにより、光線が複屈折部材を通
過する距離を短くして、垂直入射時の分離光線間の位相
差と斜入射時の分離光線間の位相差との差を小さくする
こともできるが、製造的な限界（例えば研磨など）とし
て複屈折部材を構成する複屈折部材の中心厚を０．４ｍ
ｍよりも小さくすることができず、それ以上に複屈折部
材を薄くして観察視野内のむらを低減させることはでき
なかった。

【００３５】これに対して、上記第１および第２実施例
のものでは、複屈折材料よりなる複屈折プリズムの中心
厚を製造的な限界である０．４〜０．６ｍｍとし、等方
性材料よりなる等方性プリズムの中心厚を製造し易い１
ｍｍ以上としても、従来のものよりも、光線が複屈折部
材を通過する距離を短くでき、観察視野内のむらを低減
させることができる。なお、等方性プリズムでは、光線
の角度によらず屈折率は一定であるので、その厚さにか
かわらず上記の効果を妨げない。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明は、微分干渉顕微鏡
における複屈折部材を、複屈折結晶と、安価で加工の容
易な等方性材料とで構成したものであるから、コスト低
減を図ることができる。また、本発明において、微分干
渉顕微鏡における２つの複屈折部材をともに複屈折結晶
と等方性材料とで構成し、これら２つの複屈折部材で生
じる位相差を互いに打ち消すように配置すれば、観察視
野内での明るさのむらや色づきのむらを低減させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の第１実施例に用いる複屈折光学部材を
示す構成図である。

【図３】本発明の第２実施例に用いる複屈折光学部材を
示す構成図である。

【図４】本発明の第３実施例に用いる複屈折光学部材を
示す構成図である。

【図５】本発明の第４実施例に用いる複屈折光学部材を
示す構成図である。

【図６】従来の透過照明型微分干渉顕微鏡を示す構成図
である。

【図７】従来例におけるウォラストンプリズムの構成図
である。

【図８】従来例におけるノマルスキィプリズムの構成図
である。

【符号の説明】

１，２…複屈折光学部材 １ａ，１ｂ，２ａ…
複屈折プリズム １ａｘ，１ｂｘ，２ａｘ…光学軸 １ｇ，２ｇ…等方性
プリズム １ｓ，２ｓ…接合面 １０…光源 １１…コレクタレン
ズ １２…偏光子 １３…コンデンサレ
ンズ １４…スライドガラス １５…試料 １６…対物レンズ １７…検光子 １８…拡大像 １９…接眼レンズ ２０…肉眼

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の偏光状態の光を第１の複屈折光学部
   材によって振動面が互いに直交する２つの直線偏光成分
   に分離し、分離した前記両偏光成分をコンデンサレンズ
   によって平行光に変換し、平行光に変換された前記両偏
   光成分によって披検物を照明し、披検物を透過した前記
   両偏光成分を対物レンズによって収束光に変換し、収束
   光に変換された前記両偏光成分を第２の複屈折光学部材
   によって１つの光に合成し、該合成された光の前記両偏
   光成分を偏光干渉させ、該干渉した光により、前記披検
   物の前記対物レンズによる拡大像を結像する透過照明型
   微分干渉顕微鏡において、 前記第１および第２の複屈折部材は、それぞれ２枚のみ
   の楔形プリズムの接合によって形成され、 該第１および第２の複屈折光学部材のうちの少なくとも
   いずれか一方は、当該複屈折部材を構成する前記２枚の
   楔形プリズムのうちの一方の楔形プリズムが等方性光学
   材料よりなる等方性プリズムであり、他方の楔形プリズ
   ムが複屈折光学材料からなる複屈折プリズムであること
   を特徴とする透過照明形微分干渉顕微鏡。
2. 【請求項２】前記第１および第２の複屈折部材は共に、
   当該複屈折光学部材を構成する前記２枚の楔形プリズム
   のうちの一方の楔形プリズムが等方性光学材料からなる
   等方性プリズムであり、他方の楔形プリズムが複屈折光
   学材料よりなる複屈折プリズムであり、 前記第１の複屈折部材で生じる分離された前記両偏光成
   分間の位相差が前記第２の複屈折部材にて打ち消される
   ように、前記第１および第２の複屈折部材が位置決めさ
   れることを特徴とする請求項１記載の透過照明形微分干
   渉顕微鏡。
3. 【請求項３】前記コンデンサレンズの前側焦点面と前記
   対物レンズの後側焦点面は、共に当該レンズの外部に配
   置され、 前記第１および第２の複屈折光学部材は、共に等方性プ
   リズムと複屈折プリズムとの接合によって形成されてい
   る、請求項１又は２記載の透過照明型微分干渉顕微鏡。
4. 【請求項４】前記コンデンサレンズの前側焦点面と前記
   対物レンズの後側焦点面とのうち、いずれか一方は当該
   レンズの外部に配置され、いずれか他方は当該レンズの
   内部に配置され、 前記第１および第２の複屈折光学部材は、共に等方性プ
   リズムと複屈折プリズムとの接合によって形成されてい
   る、請求項１又は２記載の透過照明型微分干渉顕微鏡。
5. 【請求項５】前記第１および第２の複屈折光学部材の少
   なくとも何れか一方は、前記第１および第２の複屈折光
   学部材の少なくとも何れか一方中の前記複屈折プリズム
   内の光学軸が光軸に垂直であり、かつ当該レンズの外部
   に配置された前記焦点面近傍に配置されたことを特徴と
   する請求項４記載の透過照明形微分干渉顕微鏡。
6. 【請求項６】前記コンデンサレンズの前側焦点面と前記
   対物レンズの後側焦点面は、共に当該レンズの内部に配
   置され、 前記第１および第２の複屈折光学部材のうち、いずれか
   一方は共に等方性プリズムと複屈折プリズムとの接合に
   よって形成され、いずれか他方は複屈折プリズム同士の
   接合によって形成され、 都合３枚の前記複屈折プリズムは、共に正結晶又は共に
   負結晶の複屈折光学材料からなる、請求項１記載の透過
   照明型微分干渉顕微鏡。
7. 【請求項７】前記コンデンサレンズの前側焦点面と前記
   対物レンズの後側焦点面は、共に当該レンズの内部に配
   置され、 前記第１および第２の複屈折光学部材は、共に等方性プ
   リズムと複屈折プリズムとの接合によって形成され、 都合２枚の前記複屈折プリズムのうち、一方は正結晶の
   複屈折光学材料からなり、他方は負結晶の複屈折光学材
   料からなる、請求項１又は２記載の透過照明型微分干渉
   顕微鏡。