CN107209001A - 干涉观察装置 - Google Patents

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Abstract

干涉观察装置(1A)具备光源(10)、分支用分束器(21)、合波用分束器(22)、分束器(31)、镜(32)、分束器(41)、镜(42)、压电元件(43)、平台(44)、摄像部(61)、图像取得部(71)以及控制部(72)。从分支用分束器(21)到合波用分束器(22)为止的干涉光学***(20A)构成马赫‑曾德尔干涉仪。镜(42)在垂直于镜(42)的反射面的方向上移动自如。干涉光学***(20A)中的第1分支光以及第2分支光各自的反射的次数之和为偶数。

Description

干涉观察装置
技术领域
本发明涉及干涉观察装置。
背景技术
取得观察对象物的干涉图像的干涉观察装置通过使用迈克尔逊(Michelson)干涉仪或者马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪的光学***来使在观察对象物上反射或者透过的光和参照光干涉，从而能够取得观察对象物的干涉图像。非专利文献1所记载的干涉观察装置使用马赫-曾德尔干涉仪的光学***，对从光源输出的光进行分支而作为第1分支光以及第2分支光，使第1分支光在观察对象物上透过并对第1分支光和第2分支光进行合波，从而取得由该合波产生的干涉光的图像。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：Pinhas Girshovitz,et al,“Generalized cell morphologicalparameters based on interferometric phase microscopy and their application tocell life cycle characterization,”BIOMEDICAL OPTICS EXPRESS,Vol.3,No.8,pp.1757-1773(2012).
非专利文献2：A.A.Freschi,et al,“Adjustable phase control in stabilizedinterferometry,”OPTICS LETTERS,Vol.20,No.6,pp.635-637(1995).
非专利文献3：Toyohiko Yamauchi,et al,“Low-coherent quantitative phasemicroscope for nanometer-scale measurement of living cells morphology,”OPTICSEXPRESS,Vol.16,No.16,pp.12227-12238(2008).
非专利文献4：Hidenao Iwai,et al,“Quantitative phase imaging usingactively stabilized phase-shifting low-coherence interferometry,”OPTICSLETTERS,Vol.29,No.20,pp.3299-2401(2004).
非专利文献5：Ichirou Yamaguchi,et al,“Active phase-shiftinginterferometers for shape and deformation measurements,”Opt.Eng.,Vol.35,No.10,pp.2930-2937(1996).
发明内容
发明所要解决的技术问题
非专利文献1所记载的干涉观察装置具有将第1分支光或者第2分支光从本来的光路向侧方一旦输出，在各个反射面互相正交的2个镜上按顺序被反射之后返回到原来的光路的结构。于是，该干涉观察装置通过使2个镜移动从而能够使第1分支光与第2分支光之间的光路长差变化。具有这样的结构的干涉观察装置如果想要增大光学***的开口来取得空间分辨率高的图像的话则不得不成为大型。
本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的在于，提供一种具有使用马赫-曾德尔干涉仪的光学***来调整光路长差的功能且能够取得空间分辨率高的图像并且小型化容易的干涉观察装置。
解决问题的技术手段
本发明的一个实施方式的干涉观察装置具备：(1)光源，输出非相干的光；(2)干涉光学***，包含对从光源输出的光进行分支而输出第1分支光以及第2分支光的分支用分束器、对第1分支光和第2分支光进行合波而输出合波光的合波用分束器并且构成马赫-曾德尔干涉仪。在该干涉观察装置中，干涉光学***在第2分支光的光路上包含第2分束器以及第2镜，使从分支用分束器到达第2分束器的第2分支光在第2分束器上透过或者反射之后被第2镜反射，使被第2镜反射并到达第2分束器的第2分支光在第2分束器上反射或者透过，从第2分束器朝向与从分支用分束器向第2分束器的第2分支光的输入方向不同的方向输出第2分支光。第2镜在垂直于第2镜的反射面的方向上移动自如。另外，干涉光学***在第1分支光的光路上包含第1分支光以及第2分支光各自的反射的次数之和成为偶数的光学元件。
发明的效果
根据本发明，能够使用马赫-曾德尔干涉仪的光学***来调整光路长差，能够取得空间分辨率高的图像并且装置的小型化是容易的。
附图说明
图1是表示第1实施方式的干涉观察装置1A的结构的图。
图2是对比本实施方式中的光路长调整机构与比较例的光路长调整机构来进行说明的图。
图3是表示第2实施方式的干涉观察装置1B的结构的图。
图4是表示第3实施方式的干涉观察装置1C的结构的图。
图5是表示第4实施方式的干涉观察装置1D的结构的图。
图6是表示第5实施方式的干涉观察装置1E的结构的图。
图7是表示干涉图像的图。
图8是表示干涉图像的图。
图9是表示相位图像的图。
图10是表示第1实施方式的变形例的干涉观察装置1Aa的结构的图。
图11是表示第1实施方式的变形例的干涉观察装置1Ab的结构的图。
图12是表示第1实施方式的变形例的干涉观察装置1Ac的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行详细的说明。还有，在附图的说明中，将相同符号标注于相同要素，并省略重复的说明。本发明并不限定于这些例示，意图包含由权利要求的范围所表示并且与权利要求的范围均等的意思以及范围内的所有的变更。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式的干涉观察装置1A的结构的图。干涉观察装置1A具备光源10、透镜11、透镜12、分支用分束器21、合波用分束器22、分束器31、镜32、分束器41、镜42、压电元件43、平台44、透镜51、透镜52、镜筒透镜(tube lens)53、摄像部(受光部)61、图像取得部71以及控制部72。从分支用分束器21到合波用分束器22为止的干涉光学***20A构成马赫-曾德尔干涉仪。
该干涉观察装置1A根据观察对象物90的透过光取得干涉图像。观察对象物90并不限定于特定的细胞或生物体试样。例如，作为观察对象物，可以列举培养细胞、永生化细胞、原代培养细胞、癌细胞、脂肪细胞、肝细胞、心肌细胞、神经细胞、神经胶质细胞、成体干细胞、胚胎干细胞、多(潜)能干细胞、iPS细胞、以及以这些细胞中至少1个细胞为基础制作出的细胞块(球状体)等。另外，作为观察对象物，并不限于生物体，也可以列举以透过型的结构能够进行测量的工业试样、例如玻璃内部、半导体元件的内部、树脂素材、液晶、高分子化合物、光学元件等。
光源10输出非相干的光。光源10例如是卤素灯等的灯类光源、LED(Lightemitting diode(发光二极管))光源、SLD(Super Luminescent diode(超发光二极管))光源、ASE(Amplified spontaneous emission(放大自发辐射))光源等。透镜11,12将从光源10输出的光聚光于观察对象物90。
分支用分束器21与光源10光学耦合，输入从光源10输出并经透镜11,12的光，将该光两分支而作为第1分支光以及第2分支光。分支用分束器21例如也可以是半反半透镜。分支用分束器21向测定侧光学***的分束器31输出第1分支光，向参照侧光学***的分束器41输出第2分支光。
在测定侧光学***，设置有分束器31以及镜32。分束器31输入从分支用分束器21输出的第1分支光并向镜32进行反射，另外，输入在镜32上被反射的第1分支光并向合波用分束器22透过。分束器31例如也可以是半反半透镜。
在参照光学***，设置有分束器41、镜42、压电元件43以及平台44。分束器41输入从分支用分束器21输出的第2分支光并向镜42进行反射，另外，输入在镜42上被反射的第2分支光并向合波用分束器22透过。分束器41例如也可以是半反半透镜。
压电元件43能够在垂直于镜42的反射面的方向上使该镜42移动。平台44能够在垂直于镜42的反射面的方向上使该镜42以及压电元件43移动。压电元件43以及平台44能够调整参照侧光学***的光路长，并且能够调整第1分支光与第2分支光的光路长差。平台44能够粗调整光路长差，压电元件43能够微调整光路长差。
合波用分束器22输入从分束器31输出并经观察对象物90以及透镜51的第1分支光并且输入从分束器41输出并经透镜52的第2分支光，从而对这些第1分支光和第2分支光进行合波并输出合波光。合波用分束器22例如也可以是半反半透镜。
镜筒透镜53向摄像部61引导从合波用分束器22输出的合波光，使该合波光成像于摄像部61的摄像面上。摄像部61是对该合波光进行受光并输出检测信号的摄像部，特别是输出表示摄像面上的合波光的强度分布的检测信号。摄像部61例如是CCD区域图像传感器或CMOS区域图像传感器等图像传感器。
图像取得部71输入从摄像部61输出的检测信号并根据该检测信号取得观察对象物90的干涉图像。图像取得部71包含FPGA(field-programmable gate array(现场可编程门阵列))或GPU(Graphics Processing Unit(图形处理单元))等图像处理器来构成，或者也可以是个人电脑或平板终端等计算机。另外，图像取得部71也可以具备显示干涉图像等的显示部。
控制部(控制器)72通过驱动压电元件43以及平台44的双方或者任意一方从而使镜42移动，调整参照侧光学***的光路长。由此，控制部72能够调整由合波用分束器22产生的合波的时候的第1分支光与第2分支光之间的相位差。
还有，图像取得部71以及控制部72是包含处理器以及存储器等的计算机。另外，图像取得部71以及控制部72既可以是各自分开的计算机也可以是1个计算机。计算机例如也可以是个人电脑或平板终端等智能设备。另外，图像取得部71或者控制部72也可以具备接受来自利用者的输入的输入部(键盘、鼠标、平板终端等)、显示干涉强度等的显示部(显示器、平板终端、扬声器、振动器等)。还有，显示部如果是如显示器或平板终端等那样能够进行画面显示的装置的话则也可以与干涉强度相配合来显示干涉图像等。
使用干涉观察装置1A并能够如以下所述取得观察对象物90的干涉图像。从光源10输出的非相干的光经透镜11,12，被分支用分束器21两分支而成为第1分支光以及第2分支光。从分支用分束器21输出的第1分支光透过分束器31，在镜32上被反射。在镜32上被反射的第1分支光在分束器31上被反射，从而被聚光于观察对象物90并透过观察对象物90。透过观察对象物90的第1分支光经透镜51而被输入到合波用分束器22。该第1分束器在观察对象物90中的透过的时候具有光学延迟。从分支用分束器21输出的第2分支光在分束器41上被反射，并在镜42上被反射。在镜42上被反射的第2分支光透过分束器41，经透镜52而被输入到合波用分束器22。
从透镜51被输入到合波用分束器22的第1分支光以及从透镜52被输入到合波用分束器22的第2分支光被合波用分束器22合波。该合波光经镜筒透镜53，被摄像部61受光。根据从对合波光进行受光的摄像部61输出的检测信号，由图像取得部71来取得干涉图像。另外，通过由被控制部72驱动的压电元件43或者平台44来控制镜42的位置，从而调整第1分支光与第2分支光之间的光路长差，并且调整由合波用分束器22进行合波的时候的第1分支光与第2分支光之间的相位差。
特别是在本实施方中，将分束器31以及镜32设置于干涉光学***20A的第1分支光的光路上。从分支用分束器21到达分束器31的第1分支光在透过分束器31之后被镜32反射。被镜32反射的第1分支光在分束器31上被反射，并从分束器31向着与从分支用分束器21朝向分束器31的第1分支光的输入方向不同的方向被输出。
另外，将分束器41以及镜42设置于干涉光学***20A的第2分支光的光路上。从分支用分束器21到达分束器41的第2分支光在分束器41上被反射，之后被镜42反射。被镜42反射的第2分支光透过分束器41，并从分束器41向着与从分支用分束器21朝向分束器41的第2分支光的输入方向不同的方向被输出。
镜42由被控制部72驱动的压电元件43以及平台44的双方或者任意一方而在垂直于反射面的方向上进行移动。由该镜42的移动来调整第1分支光与第2分支光之间的光路长差。
还有，也可以设置能够在垂直于镜32的反射面的方向上使该镜32移动的压电元件。另外，也可以设置能够在垂直于镜32的反射面的方向上使该镜32以及压电元件移动的平台。
在干涉光学***20A中，第1分支光分别被分束器31以及镜32反射，接受2次图像反转。另外，第2分支光分别被分束器41以及镜42反射，同样接受2次图像反转。其结果，由合波用分束器22进行合波的时候的第1分支光以及第2分支光各自的图像的方向互相一致。分束器31以及镜32或者分束器41以及镜42为将第1分支光以及第2分支光各自的反射的次数之和设定为偶数的光学元件。
一般来说，如果由第1分支光以及第2分支光各自的反射引起的图像反转的次数之和为偶数的话则由合波用分束器22进行合波的时候的第1分支光以及第2分支光各自的图像的方向互相一致。如果由合波用分束器22进行合波的时候的第1分支光以及第2分支光各自的图像的方向互相一致的话则第1分支光和第2分支光在摄像部61的摄像面的宽范围内能够有效地进行干涉。
在作为光源10而使用时间上非相干的光源的情况下，为了第1分支光和第2分支光被合波用分束器22合波而成的合波光的干涉条纹在摄像部61的摄像面上被观察而有必要使干涉光学***20A中的第1分支光与第2分支光之间的光路长差为光的相干长度以下。第1分支光因为透过被配置于透镜51的前焦点面附近的观察对象物90，所以由该透过而伴随光学延迟。观察对象物90例如是培养液中的细胞。培养液其成分由观察对象物即细胞而不同，折射率由于成分不同也不同。另外，试样腔室的厚度也由于制造误差等影响而不限于一定。另一方面，第2分支光对应于镜42的位置而能够调整光路长。在本实施方式中，通过在每个观察对象物由控制部72来恰当地调整镜42的位置，从而能够将第1分支光与第2分支光之间的光路长差作为光的相干长度以下，并且能够取得观察对象物的干涉图像。
另外，在本实施方式中，作为光源10能够使用输出空间上非相干的扩散光的光源(卤素灯或LED等)。即，在干涉观察装置1A中，从光源10到达透镜51,52为止的所有的光学元件因为能够具有与光源10的输出时的光束直径相比充分大的开口(例如10mm以上)，所以使用了空间上非相干的光的非相干照明(即，高NA的照明)是可能的。由被设置于光源10与分支用分束器21之间的2个透镜11,12能够使光源10的输出光聚光于透镜51,52的前焦点面附近，由此，能够高效率地利用光源10的输出光，并且能够实现高NA的照明。
图2是对比本实施方式中的光路长调整机构与比较例的光路长调整机构来进行说明的图。在图2(b)所表示的比较例的光路长调整机构中，光被镜141～145按顺序反射，通过由平台146来调整镜142,143的位置从而光路长被调整。在该比较例的光路长调整机构中，在打算要实现大开口的情况下大量的光学元件是必要的，并且大尺寸的光学***是必要的。因此，在比较例的光路长调整机构中，因为从分支用分束器到达合波用分束器的光路长变长，所以会发生不能够提高照明***的NA等的问题或光学***相对于振动等外部扰乱会变得脆弱等的问题。
相对于此，在图2(a)所表示的本实施方式的光路长调整机构中，必要的光学元件的数量少，从而能够减小光学***的尺寸。因此，在本实施方式的光路长调整机构中，因为能够减短从分支用分束器到合波用分束器的光路长，所以能够提高照明***的NA，并且能够抑制相对于振动等外部扰乱的光学***的脆弱性的问题。
作为第1实施方式的变形，可以考虑图10～图12所表示的干涉观察装置1Aa,1Ab,1Ac的结构。
在干涉观察装置1B的结构中，在将试样90变更成别的试样的时候试样的厚度或者折射率发生变化，有必要经长距离使平台44移动。例如，在将厚度170μm的玻璃盖作为试样的情况下如果将玻璃的折射率设定为1.5来进行计算的话则与没有试样的情况相比，在有试样的情况下产生的光路长的增量为85μm(＝170×(1.5-1))。另一方面，如果将塑料的折射率设定为1.7并将水的折射率设定为1.33的话则在底面厚度1mm的塑料盘碟上放满深度3mm的水的那样的试样的情况与没有试样的情况相比，在有试样的情况下产生的光路长的增量成为1690μm(＝1000×(1.7-1)+3000×(1.33-1))。因此，在从上述的玻璃盖为试样的状态变更到在上述的塑料盘碟上放满水的物体为试样的状态的情况下多余地产生1605μm的光路长差。为了补偿该光路长差并且以与试样的变更前相同的次数获得干涉度成为极大的光路长差而不得不在光路长变长的方向上使平台44移动802.5μm。这样的接近1mm的平台的移动例如在使用手动平台的情况下会招致操作性的降低，或者在使用自动平台的情况下必须有重量大的步进马达平台。
因此，作为用于减小平台44的移动量的方法，可以考虑作为第1实施方式的变形例的由图10表示的干涉观察装置1Aa的结构。图10是表示第1实施方式的变形例的干涉观察装置1Aa的结构的图。该干涉观察装置1Aa除了干涉观察装置1A的结构之外还在参照侧光学***上具备光路长·分散补偿板91。
光路长·分散补偿板91是以配合于使用者所使用的试样的变形，使用与所使用的试样大体相同的材质并成为大致相同光路长的形式进行制作的光路长·分散补偿板，并且是透过光的板。例如，在使用者使用被检测体被涂布或者培养于厚度170μm的玻璃盖、厚度1mm的载玻片、在底面厚度1mm的塑料盘碟上放满深度3mm的水的那样的容器这三种保持体之上而成的试样的情况下，作为透过光路长与各个保持体相等的光的板，可以预先准备光路长·分散补偿板A(玻璃盖用)、光路长·分散补偿板B(载玻片用)以及光路长·分散补偿板C(在塑料盘碟上放满水的容器用)。
预先准备这样的光路长·分散补偿板A～C，例如厚度170μm的玻璃盖为保持体的情况下将光路长·分散补偿板A***到参照光路内的任意位置；厚度1mm的载玻片为保持体的情况下将光路长·分散补偿板B***到参照光路内的任意位置；在底面厚度1mm的塑料盘碟上放满深度3mm水的那样的保持体的情况下将光路长·分散补偿板C***到参照光路内的任意位置，从而能够以与变更前相同的次数获得干涉度在变更了试样之后也与变更前相同成为极大的光路长差。
但是，即使在使用基本上同质的试样、例如日本市售公称厚度170μm的玻璃盖的情况下，也不限于根据由制造误差或温度等条件引起的材料的折射率差，仅通过光路长·分散补偿板91的***而能够实现干涉度成为极大的光路长差。例如，在日本公称厚度170μm的玻璃盖上会有±10μm的制造误差。另外，在塑料盘碟上放满水或者培养液的保持体的情况下，因为实际上以在盘碟底面上培养细胞等被测定物体的状态进行观察，所以光路长的值由细胞的厚度或培养液的组成而发生变化。因此，即使在使用光路长·分散补偿板91的情况下，平台44或者类似于此的机械的光路长差调整机构也不会成为不需要。
在使用光路长·分散补偿板91并且使用作为平台44的手动平台的情况下，优选能够使用利用了差动测微计的平台。所谓差动测微计是粗动(能够移动长距离但分辨率低)和微动(只能够移动短距离但分辨率高)的2个调整机构成为一体的测微计。在工厂出货时，在没有试样的状态下由粗动平台将光路长差调整到大致零并固定粗动平台。在使用者进行观察的时候通过***对应于被观察试样的光路长的光路长·分散补偿板91，并通过在将光路长差调整到大致零之后仅使用微动平台来将光路长差严格地调整到零，从而能够获得非相干光的干涉。在本实施方式中，因为使用者可以仅操作微动平台，所以与使用粗动平台的情况相比，调整范围狭窄且看漏光路长差零地点的担心少。
在使用光路长·分散补偿板91并且使用作为平台44的自动平台的情况下，优选能够使用利用了压电元件的平台。压电元件在长的元件时具有100μm左右的伸长距离。以在工厂出货时在没有试样的状态下光路长差大致成为零的形式进行设计制造。在使用者进行观察的时候，通过在***对应于被观察试样的光路长的光路长·分散补偿板91并将光路长差调整到大致零之后使用利用了压电元件的平台44并将光路长差严格地调整到零，从而能够获得非相干光的干涉。另外，本实施方式的情况下，不需要压电元件43而能够仅由利用了压电元件的平台44来实现本发明的功能。
还有，在本实施例的说明中，将光路长差修正用的板称作为“光路长·分散补偿板”的原因在于，通过***本光学板，从而不仅对于光路长还对于在各种试样上产生的分散的影响也能够进行补偿。在双光束干涉仪中，通过不仅是物体光路和参照光路的光路长，而且使分散(＝光路长的波长依赖性)也相等，从而能够使干涉条纹的鲜明度(visibility)最高。作为配合于试样的种类来使用光路长·分散补偿板91的次要效果，可以列举在干涉条纹的鲜明度(visibility)高的状态下能够进行成像。
还有，光路长·分散补偿板91通过***到参照光路内的任意位置从而能够发挥其效果，但优选通过***到参照侧透镜52的光源侧焦点附近从而能够减少参照光与物体光之间的波前像差。另外，更加优选光路长·分散补偿板91的***位置即使是参照侧光学***的透镜52的光源侧焦点附近，通过比严密的焦点位置向光源侧或者摄像部侧错开数mm(透镜52的焦点深度的数倍左右)来进行***，从而能够避开光路长·分散补偿板91的表面的垃圾映于摄像部61的摄像面。另外，将光路长·分散补偿板91***到光路长调整用的折返部分(分束器41与镜42之间)的情况下，因为参照光二次透过光路长·分散补偿板91，所以优选使用以成为被观察试样的光学厚度的一半的光学厚度的形式进行制造的光路长·分散补偿板91。
使用光路长·分散补偿板91的结构不仅作为第1实施方式的变形，而且即使作为后面所述的第2～第5实施方式的变形也可以进行实施。
另外，作为第1实施方式的变形，能够考虑如图11所表示的干涉观察装置1Ab的结构那样对被测定试样的波长分散进行成像的结构。在本实施方式中，作为光源使用非相干的波长可变光源10b、例如日本Hamamatsu Photonics K.K.制的型号L12194的光源装置。在本实施方式中，使用大体包含用于测定的全频带的宽带的白色光，以最初光路长差成为零的形式调整平台44，之后将光源变换成波长可变光源10b并进行成像。在测定中，使光源10b的波长变化多次从而获得被测定试样的相位图像(＝光学厚度分布)。通过进行这样的测量从而能够获得被测定试样的波长分散。
没有波长分散的试样的情况下，如果将试样的厚度设定为L并且将试样的相对折射率设定为Δn的话则试样的光学厚度OT为OT＝L×Δn，不依靠波长而为一定。如果将在试样中被观察的相位差设定为Δφ的话则光学厚度OT能够容易地作为OT＝λ×Δφ/(2π)来进行计算。另一方面，在具有波长分散的试样中，因为试样的相对折射率为波长的函数，所以试样的光学厚度OT成为OT＝L×Δn(λ)，并具有波长依赖性。
通过使光源10b的输出光的中心波长变化为λ1,λ2,λ3……λN并取得定量相位图像，从而能够依次获得透过试样的光的相位图像Δφ1,Δφ2,Δφ3……ΔφN。根据这些情况，即使对于各个波长下的光学厚度OT1,OT2……OTN来说，也能够作为OTn＝λn×Δφn/(2π)来计算。在此，作为折射率的波长依赖性，如果导入Δnratio(λn)＝OTn/OT1的话则因为Δnratio(λn)＝Δn(λn)/Δn(λ1)，所以可知该值成为不依赖于试样的厚度L的试样的材质固有的值。
因为关于各种物质知道折射率的波长依赖性，所以将根据上述方法求得的折射率差的波长依赖性作为基础从而能够鉴定被观察试样的材质。或者，关于折射率的波长依赖性为未知那样的新颖材质，将根据上述方法求得的折射率差的波长依赖性作为基础从而能够求得该材质的折射率的波长依赖性。
再有，也可以考虑图12所表示的干涉观察装置1Ac的结构。在该干涉观察装置1Ac的结构中，取代将多波长光源用于光源而将摄像部61c设定为颜色类型的摄像部并将宽带的非相干白色光源10c用于光源。所谓宽带的非相干白色光源10c，优选为卤素灯或白色LED。所谓颜色类型的摄像部61c，优选将彩色滤光片贴附到摄像面的彩色CCD摄像机或者彩色CMOS摄像机，或者是将能够切换的彩色滤光片用于CCD摄像机前面的多光谱摄像机。即使在该结构中也能够通过取得摄像机的灵敏度波长λ1,λ2,λ3……λN各个下的定量相位图像来求得上述的折射率差的波长依赖性。由此，能够鉴定被观察试样的材质，或者对于折射率的波长依赖性为未知的那样的新颖材质来说能够求得该材质的折射率的波长依赖性。
对被测定试样的波长分散进行成像的结构不仅作为第1实施方式的变形而且作为后面所述的第2～第5实施方式也能够进行实施。
(第2实施方式)
图3是表示第2实施方式的干涉观察装置1B的结构的图。干涉观察装置1B具备光源10、透镜11、透镜12、分支用分束器21、合波用分束器22、分束器31、镜32、分束器41、镜42、压电元件43、平台44、平台45、透镜51、透镜52、镜筒透镜53、镜54、分束器55、摄像部(受光部)61、光检测器(受光部)62、图像取得部71以及控制部72。从分支用分束器21到合波用分束器22为止的干涉光学***20B构成马赫-曾德尔干涉仪。
如果与图1所表示的第1实施方式的干涉观察装置1A的结构相比较的话，则图3所表示的第2实施方式的干涉观察装置1B在进一步具备平台45、镜54、分束器55以及光检测器(受光部)62的方面不同。
平台45在被设置于分束器41与合波用分束器22之间的第2分支光的光路上的透镜52的光轴方向上使透镜52移动。
镜筒透镜53使从合波用分束器22输出并在镜54上被反射的合波光经分束器55而成像于摄像部61的摄像面。分束器55是对从合波用分束器22输出并经镜筒透镜53而到达的光进行分支的分支部，向摄像部61输出一方的分支光(第1检测光)，向光检测器62输出另一方的分支光(第2检测光)。
对合波光进行受光并输出检测信号的受光部包含摄像部61以及光检测器62。摄像部61对从分束器55到达的第1检测光进行受光并输出该受光信号(第1检测信号)。摄像部61例如是CCD区域图像传感器或CMOS区域图像传感器等图像传感器。光检测器62对从分束器55到达的第2检测光进行受光并输出该受光信号(第2检测信号)。光检测器62例如是光电二极管、雪崩光电二极管、光电倍增管、线传感器(线性传感器(linear sensor))、CCD区域图像传感器、CMOS区域图像传感器等。图像取得部71根据从摄像部61输出的第1检测信号取得干涉图像。控制部72根据从光检测器62输出的第2检测信号进行控制。
使用干涉观察装置1B并能够如以下所述取得观察对象物90的干涉图像。从光源10输出的非相干的光经透镜11,12，被分支用分束器21两分支而成为第1分支光以及第2分支光。从分支用分束器21输出的第1分支光透过分束器31，在镜32上被反射。在镜32上被反射的第1分支光在分束器31上被反射，从而被聚光于观察对象物90并透过观察对象物90。透过观察对象物90的第1分支光经透镜51而被输入到合波用分束器22。该第1分支光在观察对象物90中的透过的时候具有光学延迟。从分支用分束器21输出的第2分支光在分束器41上被反射，并在镜42上被反射。在镜42上被反射的第2分支光透过分束器41，经透镜52而被输入到合波用分束器22。
从透镜51被输入到合波用分束器22的第1分支光以及从透镜52被输入到合波用分束器22的第2分支光被合波用分束器22合波。该合波光经镜54以及镜筒透镜53而被分束器55两分支且被摄像部61受光，并且被光检测器62受光。根据从对合波光进行受光的摄像部61输出的第1检测信号，由图像取得部71来取得干涉图像。另外，根据从对合波光进行受光的光检测器62输出的第2检测信号，由控制部72来控制由光路长差调整机构(压电元件43、平台44)进行的光路长差调整动作。
在本实施方式中，检测在光学***中由外部扰乱产生的相位差的偏移，通过控制部72控制镜42的位置从而进行相位锁定以及相位移动，取得观察对象物90的干涉图像或相位图像。还有，将维持合波时的第1分支光与第2分支光之间的相位差的技术称为“相位锁定(phase lock)”，另外，将由该反馈控制变更被相位锁定维持的该光路长差的值的技术称为“相位移动(phase shift)”。另外，在此所说的外部扰乱不仅是由光学***的机械振动引起的外部扰乱还包含在观察对象物90为液体中的细胞的情况下因液面与空气的边界发生振动而引起的光路长的偏移。关于由控制部72进行的控制，以下，进行详细的说明。
在本实施方式中，因为使用光源10输出的非相干的光来取得干涉图像，所以控制光路长差来进行相位锁定以及相位移动是必要的。究其原因是在于，非相干光即白色光的情况下，在光路长差为相干长度ΔLc以下时获得干涉。如果将非相干光的中心波长设定为λ0并且将非相干光的光谱宽度设定为Δλ的话则相干长度ΔLc由下述(1)式表示。LED的情况下，相干长度ΔLc为10μm左右。卤素灯的情况下，相干长度ΔLc为1μm左右。
[数1]
作为相位锁定能够使用非专利文献2、3、4所记载的技术(以下称为“第1相位锁定技术”)。这些非专利文献所记载的相位锁定技术是如下技术：通过以与光源10的输出光的波长相比充分小的振幅使镜42正弦波地高速振动，并以镜42的振动频率的一次谐波以及二次谐波对此时从光检测器62输出的检测信号进行同步检波，从而获得干涉光的相位。控制部72通过为了使该获得的相位值接近目标值而进行反馈控制，从而能够锁定光路长差。
控制部72输入来自光检测器62的模拟信号即检测信号，并输出用于驱动控制压电元件43或者平台44的模拟信号。控制部72在内部既可以进行模拟处理也可以进行数字处理。在后者的情况下，例如控制部72也可以对输入的检测信号进行AD转换而作为数字信号，处理该数字信号，对由该处理获得的数字信号进行DA转换而作为模拟信号，并输出该模拟信号。在数字信号的处理中，也可以使用微处理器或FPGA(Field Programmable GateArray(现场可编程门阵列))。
合波时的第1分支光与第2分支光之间的相位差为Δφ的时候，光检测器62进行受光的光强度V由下述(2)式进行表示。受光强度V包含均为未知数的偏差成分DC以及振幅AC。因此，有必要由一些处理，以不包含DC以及AC的形式提取相位差Δφ。
[数2]
V＝DC+AC·sin(Δφ) …(2)
如果由压电元件43并以与光源10的输出光的波长相比充分小的振幅使镜42正弦波地高速振动的话则光检测器62进行受光的光的强度V由下述(3)式表示。α为对应于镜42的振动的振幅进行决定的调制度。ω为振动的角频率。t为时间变量。
[数3]
V(t)＝DC+AC·sin(Δφ+α·sin(ωt)) …(3)
如果对该(3)式的右边进行傅里叶级数展开的话则获得作为近似式的下述(4)式。J1以及J2为第一类贝塞尔函数。(4a)式的右边的第2项以振幅Aωt以及角频率ω进行振动。另外，(4a)式的右边的第3项以振幅A2ωt以及角频率2ω进行振动。因此，通过以角频率ω对从光检测器62输出的检测信号进行同步检波从而能够获得振幅Aωt，通过以角频率2ω对检测信号进行同步检测从而能够获得振幅A2ωt。
[数4]
V(t)＝DC′+Aωtsin(ωt)+A2ωtcos(2ωt)+… …(4a)
Aωt＝2·AC·J1(α)·cos(Δφ) …(4b)
A2ωt＝2·AC·J2(α)·sin(Δφ)…(4c)
振幅Aωt与振幅A2ωt之比由下述(5)式表示。另外，AC表示合波光的干涉强度，该干涉强度AC由下述(6)式表示。因为镜42的振动的振幅为一定，所以根据该振幅能够求得J1(α)以及J2(α)。根据(5)式能够求得对应于光路长差的相位差Δφ，根据(6)式能够求得干涉强度AC。控制部72为了进行以上那样的处理而包含同步检波电路、加法电路以及乘除法电路。
[数5]
[数6]
也能够采用使用了非专利文献5所记载的“spatial filtering detector”的相位锁定技术(以下称为“第2相位锁定技术”)。在该技术中，替代光检测器62而使用在一维方向上多个像素被排列而成的线传感器或者在一维方向上被排列的多个光检测器。以下，对使用被排列成等间隔的4个光检测器的情况进行说明。通过将倾斜赋予测定侧光学***以及参照侧光学***的双方或者任意一方从而显现出干涉条纹，并在该状态下以4个光检测器的受光强度V1～V4成为下述(7)式的方式调整干涉条纹的倾斜。
[数7]
V1＝DC+AC·sin(Δφ) …(7a)
V2＝DC+AC·sin(Δφ+π/2)＝DC-AC·cos(Δφ) …(7b)
V3＝DC+AC·sin(Δφ+π)＝DC-AC·sin(Δφ) …(7c)
V4＝DC+AC·sin(Δφ+3π/2)＝DC+AC·cos(Δφ) …(7d)
为了将倾斜赋予测定侧光学***以及参照侧光学***的双方或者任意一方，例如既可以使镜32或者镜42倾斜也可以使任意的透镜倾斜，另外，也可以将厚度沿着规定方向不同的楔形状的棱镜***到光路上。
由下述(8)式从该受光强度V1～V4求得A1，A2，并由下述(9)式求得A1与A2之比。另外，干涉强度AC由下述(10)式表示。从这些式，能够求得对应于光路长差的相位差Δφ，并且还能够求得干涉强度AC。控制部72能够利用简单的电路***实现以上那样的处理。
[数8]
A1＝V1-V3＝2·AC·sin(Δφ) …(8a)
A2＝V4-V2＝2·AC·cos(Δφ) …(8b)
[数9]
[数10]
控制部72这样求得对应于光路长差的相位差并且求得干涉强度，从而控制由光路长差调整部(压电元件43、平台44)进行的光路长差调整动作，根据所求得的干涉强度减小光路长差并且根据所求得的相位差将光路长差维持为一定。还有，在调整光路长差的时候也可以控制压电元件43以及平台44中的任一者，但由平台44的控制能够对光路长差进行粗调整，由压电元件43的控制能够对光路长差进行微调整。
在根据所求得的干涉强度减小光路长差的时候也可以使平台44自动地移动。另外，也可以将干涉强度通知给使用者从而由使用者的操作来使平台44移动。例如，使干涉强度显示于图像取得部71或者控制部72的显示部、或与它们分开设置的显示部，从而将干涉强度通知给使用者。显示部既可以是显示器、LED条、模拟面板表、数字面板表等视觉设备，也可以是输出对应于干涉强度的大小的声音的蜂鸣器或扬声器等听觉设备，另外，也可以是将对应于干涉强度的大小的振动提供给使用者的振动器等触觉设备。使用者以被显示于显示部的干涉强度变大的方式使平台44移动。
在增大干涉强度的时候，对光路长差进行最小化是最重要的。但是，干涉强度在试样侧光学***(第1分支光的光学***)以及参照侧光学***(第2分支光的光学***)的任意的成像***的焦点或光轴发生偏离的情况下也会变小。因此，对于增大干涉强度来说，第一是调整并减小光路长差并且也进行试样侧光学***以及参照侧光学***各自的成像***的焦点或光轴的调整。
作为对干涉强度进行最大化的算法(algorithm)，考虑如下方法：一边记录干涉强度一边在一个方向上使调整机构(光路长差、焦点、光轴)中的一个移动，过度地通过最适当的位置而使干涉强度开始下降的话，则在相反方向上使调整机构移动，将取得了在一个方向的扫描中所获得的最大强度的误差数％以内的干涉强度的地点看作为最适当值。在调整部位为多个的情况下，考虑如下算法：对于各个调整部位按顺序进行这样的最适当值的探索，调整一圈后，对应于必要可以重复一圈或者多次调整，从而能够实现作为光学***全体的最适当的状态。
(第3实施方式)
图4是表示第3实施方式的干涉观察装置1C的结构的图。图4所表示的第3实施方式的干涉观察装置1C为图3所表示的结构的变形例，在从分支用分束器21到达合波用分束器22为止的干涉光学***20C的结构的方面不同。即，图4所表示的第3实施方式的干涉观察装置1C相对于第3所表示的结构，在以下方面不同：分支用分束器21兼备图3中的分束器31的功能；合波用分束器22兼备图3中的分束器55的功能；具备光路长差补偿板35以及镜56；替代镜筒透镜53而具备透镜57以及透镜58。与图3所表示的结构相比，图4所表示的结构因为分束器的数量少了2个，所以能够降低成本。
(第4实施方式)
图5是表示第4实施方式的干涉观察装置1D的结构的图。干涉观察装置1D具备光源10、透镜11、透镜12、分支用分束器21、合波用分束器22、图像反转棱镜36、分束器41、镜42、压电元件43、平台44、透镜51、透镜52、镜筒透镜53、摄像部(受光部)61、图像取得部71以及控制部72。从分支用分束器21到合波用分束器22为止的干涉光学***20D构成马赫-曾德尔干涉仪。
相对于图1所表示的第1实施方式的干涉观察装置1A的干涉光学***20A包含分束器31以及镜32，图5所表示的第4实施方式的干涉观察装置1D的干涉光学***20D在包含图像反转棱镜36的方面不同。图像反转棱镜36被设置于测定侧光学***。图像反转棱镜36例如是五棱镜。
图像反转棱镜36是具有第1侧面36a、第2侧面36b、第3侧面36c以及第4侧面36d的多棱柱形状的棱镜。图像反转棱镜36使从分支用分束器21到达的第1分支光从第1侧面36a向内部透过，并在第2侧面36b以及第3侧面36c上依次使该第1分支光反射，之后使该第1分支光从第4侧面36d向外部透过并向合波用分束器22输出。
在本实施方式中，第1分支光因为在图像反转棱镜36上被反射2次，所以受到2次图像反转。第2分支光分别被分束器41以及镜42反射，同样也受到2次图像反转。图像反转棱镜36是第1分支光以及第2分支光各自的反射的次数之和为偶数的光学元件。与第1实施方式的情况相同，因为由第1分支光以及第2分支光各自的反射产生的图像反转的次数之和为偶数，所以由合波用分束器22进行的合波的时候的第1分支光以及第2分支光各自的图像的方向互相一致，并且第1分支光以及第2分支光能够在摄像部61的摄像面的宽范围内有效地进行干涉。
(第5实施方式)
图6是表示第5实施方式的干涉观察装置1E的结构的图。干涉观察装置1E具备光源10、透镜11、透镜12、分支用分束器21、合波用分束器22、分束器31、镜32、分束器41、镜42、压电元件43、平台44、透镜51、透镜52、镜筒透镜53、摄像部(受光部)61、图像取得部71以及控制部72。从本实施方式的分支用分束器21到合波用分束器22为止的干涉光学***20E构成马赫-曾德尔干涉仪，具有与第1实施方式的干涉光学***20A相同的结构。
在本实施方式中，光源10以及干涉光学***20E被框体80保持。另外，在框体80上设置有第1安装部81。该第1安装部81具有向外部输出从干涉光学***20E的合波用分束器22输出的合波光的开口。包含这些光源10、干涉光学***20E、框体80以及第1安装部81而构成干涉光学装置2。
另外，在本实施方式中，包含镜筒透镜53、摄像部61、镜54以及第2安装部82来构成显微镜装置3。第2安装部82具有与第1安装部81的开口光学耦合的开口，光学耦合相对于第1安装部81是自如的。摄像部61对从干涉光学***20E输出的合波光进行受光并输出检测信号。从干涉光学***20E输出的合波光经第1安装部81的开口、第2安装部82的开口、镜54以及镜筒透镜53而被摄像部61受光。该显微镜装置3可以使用市售产品。即，可以在通常的市售的显微镜装置中将安装有物镜的安装部作为上述的第2安装部82。
本实施方式的干涉观察装置1E能够通过组合由框架80保持光源10以及干涉光学***20E并进行了小型化·一体化的干涉光学装置2和通常的显微镜装置3来进行构成。在本实施方式中，因为能够使用既有的显微镜装置3，所以能够以低成本构成干涉观察装置1E。
在本实施方式中，分束器31、观察对象物90、合波用分束器22、第1安装部81的开口以及第2安装部82的开口被排列成纵向一列。因此，通过用被设置于分束器31的上方的照明装置来对观察对象物90进行照明，从而能够由摄像部61来取得观察对象物90的明视场图像。另外，在显微镜装置3为荧光显微镜的情况下，通过用被设置于合波用分束器22的下方的激发照明装置来对观察对象物90进行照明激发，从而能够由摄像部61来取得观察对象物90的荧光图像。
还有，与本实施方式的结构相同，即使在第1～第4实施方式的干涉观察装置1A～1D中，也可以通过以下方式构成：由框体来保持从分支用分束器21到合波用分束器22为止的干涉光学***20A～20D以及光源10而成为干涉光学装置，将该干涉光学装置和显微镜装置3互相光学耦合。
(变形例)
本发明的一个方面的干涉观察装置并不限定于上述的实施方式，能够进行各种变形。
上述实施方式的干涉观察装置具备：(1)光源，输出非相干的光；(2)干涉光学***，包含对从光源输出的光进行分支并输出第1分支光以及第2分支光的分支用分束器和对第1分支光以及第2分支光进行合波并输出合波光的合波用分束器并且构成马赫-曾德尔干涉仪。在该干涉观察装置中，干涉光学***在第2分支光的光路上包含第2分束器以及第2镜，使从分支用分束器到达第2分束器的第2分支光在第2分束器上透过或者反射之后被第2镜反射，使被第2镜反射并到达第2分束器的第2分支光在第2分束器上反射或者透过，从第2分束器朝向与从分支用分束器向第2分束器的第2分支光的输入方向不同的方向输出第2分支光。第2镜在垂直于第2镜的反射面的方向上移动自如。另外，干涉光学***在第1分支光的光路上包含第1分支光以及第2分支光各自的反射的次数之和成为偶数的光学元件。
在上述的干涉观察装置中，优选，干涉光学***在第1分支光的光路上包含作为光学元件的第1分束器以及第1镜，使从分支用分束器到达第1分束器的第1分支光在第1分束器上透过或者反射之后被第1镜反射，使被第1镜反射并到达第1分束器的第1分支光在第1分束器上反射或者透过，从第1分束器朝向与从分支用分束器向第1分束器的第1分支光的输入方向不同的方向输出第1分支光。
上述的干涉观察装置优选进一步具备对合波光进行受光并输出检测信号的受光部。
上述的干涉观察装置优选进一步具备根据检测信号取得在第1分支光或者第2分支光的光路上放置的观察对象物的干涉图像的图像取得部。
上述的干涉观察装置优选在第1分支光以及第2分支光中的任意一方的光路上配置观察对象物，在另一方的光路上设置光路长·分散补偿板，光路长·分散补偿板补偿由观察对象物的配置引起的光路长的变化以及分散的影响。
上述的干涉观察装置优选光源为非相干的波长可变光源，受光部分别对于从光源输出的各个波长的光对合波光进行受光并输出检测信号，根据关于各个波长的检测信号求得观察对象物的波长分散。另外，上述的干涉观察装置优选光源为非相干的白色光源，受光部分别对于光源的输出频带内的各个波长的光对合波光进行受光并输出检测信号，根据关于各个波长的检测信号求得观察对象物的波长分散。
上述的干涉观察装置优选具备：(1)框体，保持光源以及干涉光学***；(2)第1安装部，被设置于框体并具有向外部输出从干涉光学***输出的合波光的开口；(3)显微镜装置，包含具有与第1安装部的开口光学耦合的开口的第2安装部、对从干涉光学***输出并经第1安装部的开口以及第2安装部的开口的合波光进行受光并且输出检测信号的受光部。
在第1相位锁定技术以及第2相位锁定技术的任一情况下，作为相位锁定用的光检测器62，也可以均使用多个像素被二维排列的摄像机，根据从任意的像素输出的检测信号进行相位锁定。
另外，也可以根据从摄像部61的任意的像素输出的检测信号进行相位锁定。另外，也可以使用具有干涉图像取得用的摄像部61以及相位锁定用的光检测器62的双方的功能的1个受光元件。在这些情况下，因为能够以1个受光元件构成受光部，所以能够对装置进行小型化并且能够容易地调整光学***。
另外，也可以根据从干涉图像取得用的摄像部61输出的检测信号求得合波光的干涉强度。另外，也可以根据从摄像部61以及光检测器62各自输出的检测信号求得合波光的干涉强度。
在多个干涉条纹显现于由摄像部61摄像的图像的状态下，能够将摄像部61的被二维排列的多个像素中任意的像素看作为线传感器或者被一维排列的多个光检测器的代替物并由第2相位锁定技术来求得干涉强度。或者，与第1相位锁定技术相同，以与摄像部61的摄像速度相比充分慢的频率调制压电元件，也能够由上述的算法根据由摄像部61获得的干涉图像的时间变化来计算干涉强度。
另外，也可以通过高速地读出来自摄像部61的任意的像素的检测信号，从而不限于干涉强度的监控而也进行到相位锁定为止。由近年来的CCD摄像机或CMOS摄像机的技术革新而实现了超过1kHz的帧频。这样的帧频即使在第1相位锁定技术以及第2相位锁定技术的任一情况下对于导出相位信息来说也均是充分的速度。
另外，也可以将折射率或者几何学的厚度由施加电压值而发生变化的液晶元件(例如液晶透镜)或棱镜***到干涉光学***中的从分支到合波为止的第1分支光的光路以及第2分支光的光路的双方或者任意一方，在该情况下，也能够调整干涉光学***中的从分支到合波为止的第1分支光的光路与第2分支光的光路之间的光路长差。
实施例
对使用了图4所表示的结构的干涉观察装置1C的实施例进行说明。在本实施例中，使用作为光源10的波长580nm的LED。透镜12使光大致聚光于透镜51,52的前侧焦点面。在参照侧光学***中，因为光透过仅多1个分束器的玻璃，所以将作为光路长差补偿板35的与分束器相同大小的玻璃板***到物体侧光学***。作为透镜51,52使用倍率20倍的物镜。
作为摄像部61使用搭载了CCD区域图像传感器的摄像机。另外，作为光检测器62使用光电二极管。从分支用分束器21到透镜51,52为止的所有的光学元件作为能够充分地盖住在其位置上的LED光的光束直径的那样大小的开口。
作为观察对象物使用干燥固定了的汇合的HeLa细胞。在观察的时候，向该细胞之上滴下数滴纯水并在其上盖上玻璃盖，用物镜51从下方观察细胞。
将由压电元件43进行的镜42的振动的角频率ω设定为2.3kHz。由控制部72来对从光检测器62输出的检测信号中的2.3kHz成分以及4.6kHz成分进行同步检波。根据该同步检波结果从上述(5)式求得相位差Δφ，根据该相位差Δφ对由压电元件43进行的镜42的振动的中心位置进行反馈控制，并进行相位锁定以及相位移动。
图7以及图8是表示进行相位移动以及相位锁定而取得的干涉图像的图。相对于图7(a)所表示的干涉图像I1(x,y)，图7(b)所表示的干涉图像I2(x,y)相位仅相差π/2，图8(a)所表示的干涉图像I3(x,y)相位仅相差π，图8(b)所表示的干涉图像I4(x,y)相位仅相差3π/2。从这些干涉图像I1～I4由下述(11)式求得定量相位图像Ψ(x,y)。还有，x、y是表示各个图像中的位置的变量。如果对该Ψ(x,y)进行相位展开(phaseunwrapping)，由使用了泽尼克(Zernike)多项式的阴影修正的计算来对背景的失真成分进行平坦化的话，则获得图9所表示的定量相位图像。
[数11]
产业上的利用可能性
本发明的一个方面能够作为具有使用马赫-曾德尔干涉仪的光学***来调整光路长差的功能且能够取得空间分辨率高的图像并且小型化容易的干涉观察装置来进行利用。
符号的说明
1A～1E…干涉观察装置、2…干涉光学装置、3…显微镜装置、10…光源、11,12…透镜、20A～20E…干涉光学***、21…分支用分束器、22…合波用分束器、31…第1分束器、32…第1镜、35…光路长差补偿板、36…图像反转棱镜、41…第2分束器、42…第2镜、43…压电元件、44…平台、45…平台、51,52…透镜、53…镜筒透镜、54…镜、55…分束器、56…镜、57,58…透镜、61…摄像部(受光部)、62…光检测器(受光部)、71…图像取得部、72…控制部、80…框体、81…第1安装部、82…第2安装部、90…观察对象物(试样)、91…光路长·分散补偿板。

Claims (8)

1.一种干涉观察装置，其特征在于：
具备：
光源，输出非相干的光；以及
干涉光学***，包含对从所述光源输出的光进行分支而输出第1分支光以及第2分支光的分支用分束器、以及对所述第1分支光和所述第2分支光进行合波而输出合波光的合波用分束器，并且构成马赫-曾德尔干涉仪，
所述干涉光学***在所述第2分支光的光路上包含第2分束器以及第2镜，使从所述分支用分束器到达所述第2分束器的所述第2分支光在所述第2分束器上透过或者反射之后被所述第2镜反射，使被所述第2镜反射并到达所述第2分束器的所述第2分支光在所述第2分束器上反射或者透过，从所述第2分束器朝向与从所述分支用分束器向所述第2分束器的所述第2分支光的输入方向不同的方向输出所述第2分支光，所述第2镜在垂直于所述第2镜的反射面的方向上移动自如，
所述干涉光学***在所述第1分支光的光路上包含所述第1分支光以及所述第2分支光各自的反射的次数之和成为偶数的光学元件。
2.如权利要求1所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述干涉光学***在所述第1分支光的光路上包含作为所述光学元件的第1分束器以及第1镜，使从所述分支用分束器到达所述第1分束器的所述第1分支光在所述第1分束器上透过或者反射之后被所述第1镜反射，使被所述第1镜反射并到达所述第1分束器的所述第1分支光在所述第1分束器上反射或者透过，从所述第1分束器朝向与从所述分支用分束器向所述第1分束器的所述第1分支光的输入方向不同的方向输出所述第1分支光。
3.如权利要求1或者2所述的干涉观察装置，其特征在于：
进一步具备对所述合波光进行受光并输出检测信号的受光部。
4.如权利要求3所述的干涉观察装置，其特征在于：
进一步具备根据所述检测信号，取得在所述第1分支光或者所述第2分支光的光路上放置的观察对象物的干涉图像的图像取得部。
5.如权利要求4所述的干涉观察装置，其特征在于：
在所述第1分支光以及所述第2分支光的任意一方的光路上配置所述观察对象物，在另一方的光路上设置光路长·分散补偿板，
所述光路长·分散补偿板补偿由所述观察对象物的配置引起的光路长的变化以及分散的影响。
6.如权利要求4所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述光源为非相干的波长可变光源，
所述受光部分别对于从所述光源输出的各个波长的光，对所述合波光进行受光并输出所述检测信号，
根据关于各个波长的所述检测信号，求得所述观察对象物的波长分散。
7.如权利要求4所述的干涉观察装置，其特征在于：
所述光源为非相干的白色光源，
所述受光部分别对于所述光源的输出频带内的各个波长的光，对所述合波光进行受光并输出所述检测信号，
根据关于各个波长的所述检测信号，求得所述观察对象物的波长分散。
8.如权利要求1～7中的任意一项所述的干涉观察装置，其特征在于：
具备：
框体，保持所述光源以及所述干涉光学***；
第1安装部，被设置于所述框体并具有向外部输出从所述干涉光学***输出的所述合波光的开口；以及
显微镜装置，包含具有与所述第1安装部的开口光学耦合的开口的第2安装部、以及对从所述干涉光学***输出并经所述第1安装部的开口以及所述第2安装部的开口的所述合波光进行受光并输出检测信号的受光部。
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