JP2012088545A

JP2012088545A - Differential interference microscope

Info

Publication number: JP2012088545A
Application number: JP2010235464A
Authority: JP
Inventors: Hironori Yazawa; 洋紀矢澤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2012-05-10

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential interference microscope capable of miniaturizing a device configuration.SOLUTION: A differential interference microscope 1 includes: a light source 2; and a lateral deviation variable device 20 capable of varying a lateral deviation between first polarized light and second polarized light. The lateral deviation variable device includes: a spatial light modulation unit 21 capable of modulating an amplitude of light emitted from the light source; and a retaining unit for retaining the spatial light modulation unit, with a light incident surface inclined to the light emitted from the light source.

Description

本発明は、微分干渉顕微鏡に関する。 The present invention relates to a differential interference microscope.

微分干渉顕微鏡は、光源から得られる偏光を利用し、微小に横ズレさせた二つの波を、標本面を透過又は反射させ、その光波を干渉させて位相物体を可視化するものである。このような微分干渉顕微鏡によれば、透明な位相標本や段差のある反射標本にコントラストを付けて観察することが可能である。微分干渉顕微鏡は、光源から得られる偏光をプリズムにより２つに分割している（例えば、特許文献１参照）。このような微分干渉顕微鏡においては、微分干渉像のコントラストや解像力を決めるパラメータとしてシャー量がある。 The differential interference microscope uses polarized light obtained from a light source to transmit or reflect two waves that are slightly shifted laterally through a sample surface and to interfere with the light wave to visualize a phase object. According to such a differential interference microscope, it is possible to observe a transparent phase sample or a reflection sample having a step with a contrast. In a differential interference microscope, polarized light obtained from a light source is divided into two by a prism (see, for example, Patent Document 1). In such a differential interference microscope, there is a shear amount as a parameter for determining the contrast and resolution of the differential interference image.

特開２００２−２６７９３２号公報JP 2002-267932 A

しかしながら、従来、微分干渉顕微鏡においては、シャー量がプリズムの光学特性によって規定されるため、シャー量を可変な構成を実現するには、各々のシャー量毎に複数のプリズムを用意する必要が生じ、部品点数が多くなってしまい、装置構成が複雑化するといった問題があった。 Conventionally, however, in a differential interference microscope, the amount of shear is defined by the optical characteristics of the prism. Therefore, in order to realize a configuration in which the amount of shear is variable, it is necessary to prepare a plurality of prisms for each amount of shear. However, there is a problem that the number of parts increases and the device configuration becomes complicated.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、簡便な構成によりシャー量を調節可能とした微分干渉顕微鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a differential interference microscope in which the amount of shear can be adjusted with a simple configuration.

本発明の態様に従えば、光源と、前記光源から射出された光のうち試料表面上での第１の偏光と第２の偏光との横ズレ量を可変可能な横ズレ量可変装置と、を備えた微分干渉顕微鏡において、前記横ズレ量可変装置は、前記光源から射出された光の振幅を変調可能な空間光変調部と、前記光源から射出された光に対して、光入射面を傾けた状態で前記空間光変調部を保持する保持部と、を有する微分干渉顕微鏡が提供される。 According to the aspect of the present invention, a lateral shift amount variable device capable of varying the lateral shift amount of the first polarized light and the second polarized light on the sample surface among the light emitted from the light source and the light source; In the differential interference microscope, the lateral shift amount varying device includes a spatial light modulation unit capable of modulating an amplitude of light emitted from the light source, and a light incident surface with respect to the light emitted from the light source. There is provided a differential interference microscope having a holding unit that holds the spatial light modulation unit in an inclined state.

本発明によれば、簡便な構成によりシャー量を調節することができる。 According to the present invention, the amount of shear can be adjusted with a simple configuration.

第一実施形態に係る微分干渉顕微鏡の構成を示す図。The figure which shows the structure of the differential interference microscope which concerns on 1st embodiment. 空間光変調装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of a spatial light modulation apparatus. シャー量可変装置の原理を説明するための図。The figure for demonstrating the principle of a shear amount variable apparatus. 対物レンズの焦点距離とシャー量との関係を示した図。The figure which showed the relationship between the focal distance of an objective lens, and the amount of shears. 第ニ実施形態に係る微分干渉顕微鏡の構成を示す図。The figure which shows the structure of the differential interference microscope which concerns on 2nd embodiment. コントラスト又は分解能のいずれかを重視した画像を表示する場合の概念説明図。FIG. 4 is a conceptual explanatory diagram when displaying an image that emphasizes either contrast or resolution.

以下、図面を参照して本発明の微分干渉顕微鏡の一実施形態に係る構成について説明する。なお、本実施形態は、発明の要旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各要請要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 Hereinafter, a configuration according to an embodiment of the differential interference microscope of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this embodiment is specifically described in order to make the gist of the invention better understood, and does not limit the present invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the characteristics easy to understand, there is a case where a main part is shown in an enlarged manner for the sake of convenience. Is not limited.

（第一実施形態）
図１は本実施形態に係る微分干渉顕微鏡１の構成を示す図である。本実施形態に係る微分干渉顕微鏡１は、反射型の顕微鏡装置である。
図１に示すように、微分干渉顕微鏡１は、光源２と、コンデンサーレンズ３と、試料４を載置するステージ５と、結像レンズ７と、ハーフミラー９と、シャー量可変装置２０と、制御装置７０と、を含む。光源２、コンデンサーレンズ３、及びハーフミラー９は照明光学系を構成し、結像レンズ７、シャー量可変装置２０、及びハーフミラー９は観察光学系を構成している。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a differential interference microscope 1 according to the present embodiment. The differential interference microscope 1 according to the present embodiment is a reflective microscope apparatus.
As shown in FIG. 1, the differential interference microscope 1 includes a light source 2, a condenser lens 3, a stage 5 on which a sample 4 is placed, an imaging lens 7, a half mirror 9, a shear amount variable device 20, And a control device 70. The light source 2, the condenser lens 3, and the half mirror 9 constitute an illumination optical system, and the imaging lens 7, the shear amount variable device 20, and the half mirror 9 constitute an observation optical system.

シャー量可変装置２０は、光源２から射出された光を第１の偏光（異常光線）と第２の偏光（常光線）とに分離するとともに、これら第１の偏光及び第２の偏光における試料４の表面上での横ズレ量（以下、シャー量）を可変可能なものである。なお、シャー量可変装置２０は、空間光変調装置２１と、対物レンズ６と、を含む。 The shear variable device 20 separates the light emitted from the light source 2 into a first polarized light (abnormal light) and a second polarized light (ordinary light), and samples in the first polarized light and the second polarized light. The lateral shift amount (hereinafter referred to as shear amount) on the surface of 4 can be varied. The shear amount varying device 20 includes a spatial light modulator 21 and an objective lens 6.

光源２からの光束はコンデンサーレンズ３で集められ、リレーレンズ（不図示）を透過して、ハーフミラー９で試料４の方向へ反射され、シャー量可変装置２０の構成要素である空間光変調装置２１および対物レンズ６を透過することで試料４上に照射されるようになっている。光源２からの光は空間光変調装置２１を透過する際に第１の偏光及び第２の偏光の光軸に角度差が生じ、該角度差が上記シャー量に変換されて、横ズレした２つの光に分離され、試料４に照射される。 The light beam from the light source 2 is collected by the condenser lens 3, passes through a relay lens (not shown), is reflected by the half mirror 9 toward the sample 4, and is a spatial light modulator that is a component of the shear amount variable device 20. The sample 4 is irradiated by passing through the lens 21 and the objective lens 6. When the light from the light source 2 passes through the spatial light modulator 21, an angle difference occurs between the optical axes of the first polarized light and the second polarized light, and the angular difference is converted into the shear amount and is laterally shifted 2 The sample 4 is separated into two light beams.

試料４で反射したシャー量だけ横ズレした２つの光は、再び対物レンズ６および空間光変調装置２１を透過することで１つの光線に合成され、干渉する。この干渉光束は、ハーフミラー９を透過して結像レンズ７で結像される。観察者は結像レンズ７で結像された像を、接眼レンズ（不図示）を介して肉眼で観察することができる。 The two lights laterally shifted by the amount of shear reflected by the sample 4 are again transmitted through the objective lens 6 and the spatial light modulation device 21 to be combined into one light beam and interfere. This interference light beam passes through the half mirror 9 and is imaged by the imaging lens 7. The observer can observe the image formed by the imaging lens 7 with the naked eye via an eyepiece (not shown).

制御装置７０は、例えば各機能の動作を制御する演算制御部（ＣＰＵ）、各種情報を格納する記憶部、外部機器とデータ通信する通信部から構成されるものである。制御装置７０の演算制御部は、主に各機能を統合的に制御し、記憶部に格納されているＯＳなどを起動して、このＯＳ上で格納されたプログラムを読み出して実行することにより、微分干渉顕微鏡１全体を制御し、微分干渉顕微鏡１固有の動作を行う。例えば制御装置７０はシャー量可変装置２０、光源２の駆動を制御する。 The control device 70 includes, for example, an arithmetic control unit (CPU) that controls the operation of each function, a storage unit that stores various information, and a communication unit that performs data communication with an external device. The arithmetic control unit of the control device 70 mainly controls each function in an integrated manner, starts up an OS stored in the storage unit, and reads and executes a program stored on the OS. The entire differential interference microscope 1 is controlled to perform operations specific to the differential interference microscope 1. For example, the control device 70 controls driving of the shear amount variable device 20 and the light source 2.

空間光変調装置２１は光源２から射出された光の振幅を変調可能であり、後述する線形性変調パターンφ（ｘ）を有している。具体的に本実施形態の空間光変調装置２１は、液晶装置から構成されている。図２は空間光変調装置２１の概略構成を示す図である。 The spatial light modulator 21 can modulate the amplitude of the light emitted from the light source 2 and has a linearity modulation pattern φ (x) described later. Specifically, the spatial light modulation device 21 of the present embodiment is composed of a liquid crystal device. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the spatial light modulator 21.

空間光変調装置２１は、図２に示すように、一対のガラス基板３０，３１間に液晶３２を挟持することで構成されており、複数の画素３５を有している。ガラス基板３０の内面側には、各画素３５に対応して画素電極３３がそれぞれ設けられており、ガラス基板３１の内面側には、全画素３５に亘って共通電極３４が設けられている。空間光変調装置２１は、上記電極３３，３４間に電圧を印加することで液晶３２を画素３５毎に選択的に駆動させ、各々の画素３５について光源２からの出射光に対する屈折率が可変となっている。 As shown in FIG. 2, the spatial light modulator 21 is configured by sandwiching a liquid crystal 32 between a pair of glass substrates 30 and 31, and has a plurality of pixels 35. On the inner surface side of the glass substrate 30, pixel electrodes 33 are provided corresponding to the respective pixels 35, and on the inner surface side of the glass substrate 31, a common electrode 34 is provided across all the pixels 35. The spatial light modulator 21 selectively drives the liquid crystal 32 for each pixel 35 by applying a voltage between the electrodes 33 and 34, and the refractive index of the light emitted from the light source 2 is variable for each pixel 35. It has become.

続いてシャー量可変装置２０の原理について説明する。図３はシャー量可変装置２０の原理を説明するための図であり、図３（ａ）は斜視構成図を示し、図３（ｂ）は断面構成図を示している。
図３（ａ）に示されるように、空間光変調装置２１は第１の光学軸Ａ１と第２の光学軸Ａ２とを有している。第１の光学軸Ａ１は、上記電極３３，３４間に印加する電圧を変化させることで、光源２から入射する光のうち、当該軸方向に沿う成分の光に対する屈折率が変化する光学軸である。一方、第２の光学軸Ａ２は、上記電極３３，３４間に印加する電圧を変化させた場合であっても、当該軸方向に沿う成分の光の屈折率が変化しない光学軸である。 Next, the principle of the shear amount variable device 20 will be described. 3A and 3B are views for explaining the principle of the shear amount varying device 20, in which FIG. 3A shows a perspective configuration diagram and FIG. 3B shows a cross-sectional configuration diagram.
As shown in FIG. 3A, the spatial light modulator 21 has a first optical axis A1 and a second optical axis A2. The first optical axis A1 is an optical axis in which the refractive index for the component light along the axial direction of the light incident from the light source 2 changes by changing the voltage applied between the electrodes 33 and 34. is there. On the other hand, the second optical axis A2 is an optical axis in which the refractive index of the component light along the axial direction does not change even when the voltage applied between the electrodes 33 and 34 is changed.

光源２からの光は、不図示の偏光板を介して上記第１の光学軸Ａ１及び第２の光学軸Ａ２に対し、それぞれ４５°の角度をなすように空間光変調装置２１に入射されるようになっている。空間光変調装置２１に入射した光Ｈは、上述のように第１の光学軸Ａ１及び第２の光学軸Ａ２のそれぞれにおける屈折率が異なることから、図３（ｂ）に示すように紙面に平行な直線偏光（以下、第１の偏光と称す）ｈ１と紙面に垂直な直線偏光（以下、第２の偏光と称す）ｈ２とに分けられる。このとき、第１の偏光ｈ１（異常光線）と第２の偏光ｈ２（常光線）との光軸の角度差θを、対物レンズ６を通して横ずれ量に変換した値がシャー量Ｓとなる。 Light from the light source 2 is incident on the spatial light modulator 21 through a polarizing plate (not shown) so as to form an angle of 45 ° with respect to the first optical axis A1 and the second optical axis A2. It is like that. As described above, the light H incident on the spatial light modulator 21 has different refractive indexes on the first optical axis A1 and the second optical axis A2 as described above. It is divided into parallel linearly polarized light (hereinafter referred to as first polarized light) h1 and linearly polarized light (hereinafter referred to as second polarized light) h2 perpendicular to the paper surface. At this time, the shear amount S is a value obtained by converting the angle difference θ between the optical axes of the first polarized light h1 (abnormal light beam) and the second polarized light h2 (ordinary light beam) into the lateral shift amount through the objective lens 6.

ここで、図３（ｂ）に示される空間光変調装置２１の線形性変調パターンφ（ｘ）は、下式（１）で規定することができる。ここで、下式（１）において、αとは線形係数を規定し、ｘは空間光変調装置２１の面方向における座標を規定している。 Here, the linearity modulation pattern φ (x) of the spatial light modulator 21 shown in FIG. 3B can be defined by the following equation (1). Here, in the following formula (1), α defines a linear coefficient, and x defines coordinates in the plane direction of the spatial light modulator 21.

また、空間光変調装置２１を透過する際に、第１の偏光ｈ１は第２の偏光ｈ２とは異なる方向に出射される（図３（ｂ）参照）。このときの第１の偏光ｈ１及び第２の偏光ｈ２の光軸の角度差θは、下式（２）で規定することができる。ここで、下式（２）において、λとは空間光変調装置２１に入射した光Ｈの波長を規定し、ｎとは上記第１の光学軸Ａ１に沿った空間光変調装置２１内の屈折率を規定している。 Further, when passing through the spatial light modulator 21, the first polarized light h1 is emitted in a direction different from the second polarized light h2 (see FIG. 3B). The angle difference θ between the optical axes of the first polarized light h1 and the second polarized light h2 at this time can be defined by the following expression (2). Here, in the following formula (2), λ defines the wavelength of the light H incident on the spatial light modulator 21, and n is the refraction in the spatial light modulator 21 along the first optical axis A1. The rate is prescribed.

シャー量可変装置２０により得られるシャー量Ｓは、下式（３）で規定することができる。ここで、下式（３）において、ｆとは対物レンズ６における焦点距離を規定している。 The shear amount S obtained by the shear amount varying device 20 can be defined by the following equation (3). Here, in the following formula (3), f defines the focal length of the objective lens 6.

上記式（１）から（３）に示されるように、電極３３，３４間に印加する電圧（すなわち、空間光変調装置２１における線形係数α）、空間光変調装置２１に入射させる光Ｈの波長λ、及び第１の光学軸Ａ１に沿った空間光変調装置２１内の屈折率ｎ、又は対物レンズ６における焦点距離ｆがシャー量Ｓを規定するパラメータとなる。なお、微分干渉顕微鏡１は、観察者が指定するコントラスト又は解像度の画像毎に上記シャー量Ｓを上記式（１）乃至（３）に基づいて予め実験で算出しておき、制御装置７０の記憶部に記録しておく。これにより、制御装置７０は、観察者が指定するコントラスト又は解像度の画像を得るのに最適なシャー量Ｓを得るようにシャー量可変装置２０を動作し、電極３３，３４間に印加する電圧を制御するようになっている。 As shown in the above formulas (1) to (3), the voltage applied between the electrodes 33 and 34 (that is, the linear coefficient α in the spatial light modulator 21) and the wavelength of the light H incident on the spatial light modulator 21 λ and the refractive index n in the spatial light modulator 21 along the first optical axis A1 or the focal length f of the objective lens 6 are parameters that define the shear amount S. The differential interference microscope 1 calculates the shear amount S for each image having a contrast or resolution designated by the observer in advance based on the above equations (1) to (3), and stores it in the control device 70. Record in the department. As a result, the control device 70 operates the shear amount variable device 20 so as to obtain an optimum shear amount S for obtaining an image having a contrast or resolution specified by the observer, and sets a voltage to be applied between the electrodes 33 and 34. It comes to control.

図４は上記式により導かれた対物レンズ６の焦点距離ｆとシャー量Ｓとの関係を示した表であり、図４（ａ）は線形係数αが０．２５（ｒａｄ／ｍｍ）の場合を示し、図４（ｂ）は線形係数αが０．５（ｒａｄ／ｍｍ）の場合を示している。なお、図４（ａ），（ｂ）のいずれにおいても、空間光変調装置２１に入射する光Ｈの波長λは５００ｎｍであり、第１の光学軸Ａ１に沿った空間光変調装置２１内の屈折率ｎは１．５としている。
図４から、シャー量Ｓは対物レンズ６の焦点距離ｆが大きくなると増大し、線形係数αが大きくなると対物レンズ６の焦点距離ｆが同じ場合であってもシャー量が増大することが確認できる。 FIG. 4 is a table showing the relationship between the focal length f of the objective lens 6 derived from the above equation and the shear amount S, and FIG. 4A shows the case where the linear coefficient α is 0.25 (rad / mm). FIG. 4B shows a case where the linear coefficient α is 0.5 (rad / mm). 4A and 4B, the wavelength λ of the light H incident on the spatial light modulation device 21 is 500 nm, and the light in the spatial light modulation device 21 along the first optical axis A1. The refractive index n is 1.5.
From FIG. 4, it can be confirmed that the amount of shear S increases as the focal length f of the objective lens 6 increases, and when the linear coefficient α increases, the amount of shear increases even when the focal length f of the objective lens 6 is the same. .

続いて、微分干渉顕微鏡１の動作について説明する。
はじめに、ステージ５上に適量の試料４を載置する。光源２から出射された光は、コンデンサーレンズ３で集められ、リレーレンズ（不図示）を透過して、ハーフミラー９で試料４の方向へ反射され、空間光変調装置２１に入射する。ここで、制御装置７０は観察者が指定するコントラスト又は解像度に対応したシャー量Ｓを得るようにシャー量可変装置２０を駆動しておく。具体的には、電極３３，３４間に所定の電圧値を印加する。 Next, the operation of the differential interference microscope 1 will be described.
First, an appropriate amount of the sample 4 is placed on the stage 5. The light emitted from the light source 2 is collected by the condenser lens 3, passes through a relay lens (not shown), is reflected by the half mirror 9 toward the sample 4, and enters the spatial light modulator 21. Here, the control device 70 drives the shear amount variable device 20 so as to obtain the shear amount S corresponding to the contrast or resolution designated by the observer. Specifically, a predetermined voltage value is applied between the electrodes 33 and 34.

空間光変調装置２１に入射した光は、シャー量可変装置２０により第１の偏光ｈ１と第２の偏光ｈ２とを所定角度差θで分離し、対物レンズ６を透過させることで試料４上のシャー量Ｓだけ離れた２点に照射される。シャー量Ｓだけ横ズレした２つの光束は試料４の表面で反射され、再び対物レンズ６によって集光され、空間光変調装置２１を透過することで１つの光線に重ねあわされて干渉し、結像レンズ７で結像される。観察者は結像レンズ７で結像された像を、接眼レンズ（不図示）を介して肉眼で画像を観察することができる。この画像は、２点で反射した時の高さの差分が、二つの光の光路差（位相差）として付与されるため、これら二つの光が干渉することで光路差に応じたコントラストを得ることが可能である。 The light incident on the spatial light modulator 21 is separated on the sample 4 by separating the first polarized light h1 and the second polarized light h2 by a predetermined angle difference θ by the shear amount variable device 20 and transmitting the same through the objective lens 6. Two points separated by a shear amount S are irradiated. The two light fluxes laterally shifted by the shear amount S are reflected by the surface of the sample 4, collected again by the objective lens 6, transmitted through the spatial light modulator 21, overlapped with one light beam, and interfered with each other. An image is formed by the image lens 7. The observer can observe the image formed by the imaging lens 7 with the naked eye through an eyepiece (not shown). In this image, the difference in height when reflected at two points is given as the optical path difference (phase difference) between the two lights, so that the contrast corresponding to the optical path difference is obtained by the interference of these two lights. It is possible.

以上のように、本実施形態に係る微分干渉顕微鏡１によれば、空間光変調装置２１の電極３３，３４間に印加する電圧値を変化させることにより、シャー量Ｓを種々に変化させることが可能となる。よって、所望のシャー量Ｓに応じたコントラスト又は解像度の画像を取得することができる。また、従来のように光源の光をプリズムで分離する場合のように、シャー量毎に複数のプリズムを用意することなく、シャー量を可変とした構成を実現できるので、顕微鏡の装置構成を簡略化できる。 As described above, according to the differential interference microscope 1 according to the present embodiment, the shear amount S can be variously changed by changing the voltage value applied between the electrodes 33 and 34 of the spatial light modulator 21. It becomes possible. Therefore, an image having a contrast or resolution corresponding to the desired shear amount S can be acquired. In addition, it is possible to realize a configuration in which the amount of shear is variable without preparing a plurality of prisms for each amount of shear, as in the case where light from the light source is separated by a prism as in the past, thus simplifying the device configuration of the microscope Can be

（第二実施形態）
次に、本発明の微分干渉顕微鏡の第二実施形態について説明する。なお、本実施形態に係る構成と第一実施形態に係る構成とは、透過型の顕微鏡である点である。なお、以下の説明ではシャー量可変装置の構成を主に説明し、第一実施形態と同じ構成及び部材については同一の符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化するものとする。 (Second embodiment)
Next, a second embodiment of the differential interference microscope of the present invention will be described. The configuration according to the present embodiment and the configuration according to the first embodiment are points that are transmission type microscopes. In the following description, the configuration of the shear amount variable device will be mainly described, the same configurations and members as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted or simplified. .

図５は本実施形態に係る微分干渉顕微鏡１００の構成を示す図である。微分干渉顕微鏡１００は、ポラライザー１０１と、アナライザー１０３、シャー量可変装置１０４、接眼レンズ１０５と、を有している。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the differential interference microscope 100 according to the present embodiment. The differential interference microscope 100 includes a polarizer 101, an analyzer 103, a shear amount variable device 104, and an eyepiece lens 105.

シャー量可変装置１０４は、第１空間光変調装置１０７と、第２空間光変調装置１０８と、対物レンズ１０２と、コンデンサーレンズ１０６と、を含む。なお、第１空間光変調装置１０７及び第２空間光変調装置１０８の各々は液晶装置から構成されている。 The shear amount varying device 104 includes a first spatial light modulation device 107, a second spatial light modulation device 108, an objective lens 102, and a condenser lens 106. Each of the first spatial light modulator 107 and the second spatial light modulator 108 is composed of a liquid crystal device.

第１空間光変調装置１０７及び第２空間光変調装置１０８は、同一の液晶装置から構成されており、平面視した状態において、第１の光学軸Ａ１及び第２の光学軸Ａ２の軸方向が一致している。 The first spatial light modulation device 107 and the second spatial light modulation device 108 are composed of the same liquid crystal device, and in a state of plan view, the axial directions of the first optical axis A1 and the second optical axis A2 are the same. Match.

続いて、本実施形態に係る微分干渉顕微鏡１００の動作について説明する。なお、第一実施形態と同一の動作については説明を省略するものとする。
光源２からの光は、ポラライザー１０１を通ることで所定の直線偏光に変換され、上記第１の光学軸Ａ１及び第２の光学軸Ａ２に対し、それぞれ４５°の角度をなすように第１空間光変調装置１０７に入射する。 Subsequently, the operation of the differential interference microscope 100 according to the present embodiment will be described. The description of the same operation as that in the first embodiment will be omitted.
The light from the light source 2 is converted into predetermined linearly polarized light by passing through the polarizer 101, and the first space has an angle of 45 ° with respect to the first optical axis A1 and the second optical axis A2. The light enters the light modulation device 107.

制御装置７０は観察者が指定するコントラスト又は解像度に対応したシャー量Ｓを得るようにシャー量可変装置１０４（第１空間光変調装置１０７及び第２空間光変調装置１０８）を駆動しておく。具体的には、電極３３，３４間に所定の電圧値を印加する。 The control device 70 drives the shear amount variable device 104 (the first spatial light modulation device 107 and the second spatial light modulation device 108) so as to obtain the shear amount S corresponding to the contrast or resolution designated by the observer. Specifically, a predetermined voltage value is applied between the electrodes 33 and 34.

第１空間光変調装置１０７に入射した光は、第１の偏光ｈ１と第２の偏光ｈ２とに分離されることとなる。この第１空間光変調装置１０７によって二つに分けられた偏光ｈ１，ｈ２はコンデンサーレンズ１０６を介して、各々が試料４上の２点でシャー量Ｓだけ離れた位置に集光されるようになる。 The light incident on the first spatial light modulator 107 is separated into the first polarized light h1 and the second polarized light h2. The polarized lights h1 and h2 divided into two by the first spatial light modulator 107 are condensed through the condenser lens 106 at positions separated by the shear amount S at two points on the sample 4, respectively. Become.

本実施形態では試料４として媒質内に屈折率の異なる透明物体があるものを用いた。そのため、試料４を透過した光は僅かに横ずれした二つの波面となる。試料４を透過した光は、対物レンズ１０２を介して第２空間光変調装置１０８に入射する。これにより、二つの光路は再び一つになり二つの波面が干渉し、接眼レンズ１０５を介して観察者が肉眼で画像を観察することができる。 In the present embodiment, a sample 4 having a transparent object having a different refractive index in the medium is used. Therefore, the light transmitted through the sample 4 becomes two wavefronts slightly shifted laterally. The light transmitted through the sample 4 enters the second spatial light modulator 108 through the objective lens 102. As a result, the two optical paths become one again, the two wavefronts interfere, and the observer can observe the image with the naked eye via the eyepiece 105.

このように本実施形態によれば、反射型の微分干渉顕微鏡１００においても、シャー量可変装置１０４を備えることでシャー量を可変とする構成を実現できる。よって、シャー量毎に複数種類のプリズムを用意する必要が無く、装置構成を簡略化することができる。 As described above, according to the present embodiment, the reflection type differential interference microscope 100 can also be configured to change the shear amount by providing the shear amount varying device 104. Therefore, it is not necessary to prepare a plurality of types of prisms for each shear amount, and the apparatus configuration can be simplified.

ところで、一般に微分干渉顕微鏡はシャー量Ｓを大きくしてコントラストを強めると分解能が落ち、シャー量Ｓを小さくして分解能を上げるとコントラストが低下するといった特性を有している。すなわち、コントラストと分解能とはトレードオフの関係となっている。 By the way, the differential interference microscope generally has a characteristic that the resolution decreases when the shear amount S is increased to increase the contrast, and the contrast decreases when the shear amount S is decreased and the resolution is increased. That is, there is a trade-off relationship between contrast and resolution.

そこで、上述の微分干渉顕微鏡１，１００において、観察者の要望に応じて、制御装置７０が試料４における画像の観察領域毎にコントラスト又は分解能のいずれかを優先させたものを取得することもできる。 Therefore, in the above-described differential interference microscope 1,100, according to the request of the observer, the control device 70 can also acquire one in which priority is given to either contrast or resolution for each observation region of the image in the sample 4. .

図６は観察領域毎にコントラスト又は分解能のいずれかを重視した画像を表示する場合の概念を説明するための図である。
図６に示すように、観察領域Ｃ１〜Ｃ４の各々に対応する空間光変調装置２１、第１空間光変調装置１０７、及び第２空間光変調装置１０８における画素領域Ｂ１〜Ｂ４の各画素３５の電極３３，３４間に印加する電圧を変化させることで、画素領域Ｂ１〜Ｂ４毎にシャー量Ｓを異ならせることができる。 FIG. 6 is a diagram for explaining the concept when displaying an image that emphasizes either contrast or resolution for each observation region.
As shown in FIG. 6, the spatial light modulation device 21, the first spatial light modulation device 107, and the second spatial light modulation device 108 corresponding to each of the observation regions C <b> 1 to C <b> 4 By changing the voltage applied between the electrodes 33 and 34, the shear amount S can be varied for each of the pixel regions B1 to B4.

以下、観察領域Ｃ１，Ｃ３についてはコントラストを重視し、観察領域Ｃ２，Ｃ４については分解能を重視した画像を得る場合について説明する。コントラストを重視する観察領域Ｃ１，Ｃ３においては、分解能を重視する観察領域Ｃ２，Ｃ４に比べて相対的にシャー量Ｓが大きくなるように画素領域Ｂ１，Ｂ３の各画素３５の電極３３，３４間に印加する電圧を調整すればよい。さらに、画素領域Ｂ１，Ｂ３においてそれぞれ要求されるコントラストが異なる場合には、画素領域Ｂ１，Ｂ３の各画素３５における電極３３，３４間に印加する電圧を異ならせることで、画素領域Ｂ１，Ｂ３毎にシャー量を異ならせることもできる。 Hereinafter, a case will be described in which an image with an emphasis on contrast is obtained for the observation regions C1 and C3 and an image with an emphasis on resolution is obtained for the observation regions C2 and C4. In the observation areas C1 and C3 where the contrast is important, the shear amount S is relatively larger than the observation areas C2 and C4 where the resolution is important, so that the distance between the electrodes 33 and 34 of the pixels 35 in the pixel areas B1 and B3 is relatively large. What is necessary is just to adjust the voltage applied to. Further, when the required contrasts in the pixel regions B1 and B3 are different, the voltages applied between the electrodes 33 and 34 in the pixels 35 in the pixel regions B1 and B3 are made different so that the pixel regions B1 and B3 have different voltages. The amount of shear can be varied.

一方、分解能を重視する観察領域Ｃ２，Ｃ４においては、コントラストを重視する観察領域Ｃ１，Ｃ３に比べて相対的にシャー量Ｓが小さくなるように画素領域Ｂ２，Ｂ４の各画素３５の電極３３，３４間に印加する電圧を調整すればよい。さらに、画素領域Ｂ２，Ｂ４においてそれぞれ要求される分解能が異なる場合には、画素領域Ｂ２，Ｂ４の各画素３５における電極３３，３４間に印加する電圧を異ならせることで、画素領域Ｂ２，Ｂ４毎にシャー量を異ならせることもできる。 On the other hand, in the observation areas C2 and C4 where importance is attached to the resolution, the electrodes 33, What is necessary is just to adjust the voltage applied between 34. Further, when the required resolutions are different in the pixel regions B2 and B4, the voltages applied between the electrodes 33 and 34 in the pixels 35 in the pixel regions B2 and B4 are made different so that the pixel regions B2 and B4 have different voltages. The amount of shear can be varied.

この構成によれば、観察領域Ｃ１〜Ｃ４内においてコントラスト又は分解能を部分的に異ならせた試料４の画像を取得することができるので、一つの観察画像にてコントラスト重視の領域においては所望のコントラストを備えると共に、分解能重視の領域においては所望の分解能を備えた付加価値の高い微分干渉顕微鏡を提供できる。 According to this configuration, an image of the sample 4 having a partially different contrast or resolution in the observation regions C1 to C4 can be acquired. Therefore, a desired contrast is obtained in a region where the contrast is important in one observation image. In addition, it is possible to provide a differential interference microscope having a high added value with a desired resolution in an area where resolution is important.

なお、上述の説明においては、観察領域を４つに設定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されることは無く、観察領域を２つ、３つ、或いは５つ以上に設定する場合についても本発明は適用可能である。上記実施形態では、空間光変調装置２１、第１空間光変調装置１０７、及び第２空間光変調装置１０８が液晶装置から構成されているため、画素３５毎に屈折率を変化させることができる。すなわち、シャー量Ｓを画素毎に異ならせることができる。従って、観察領域を複数設定する場合に、本発明は特に効果的なものとなる。 In the above description, the case where four observation areas are set has been described. However, the present invention is not limited to this, and the number of observation areas is set to two, three, or five or more. The present invention can also be applied to cases. In the above embodiment, since the spatial light modulation device 21, the first spatial light modulation device 107, and the second spatial light modulation device 108 are composed of liquid crystal devices, the refractive index can be changed for each pixel 35. That is, the shear amount S can be varied for each pixel. Therefore, the present invention is particularly effective when a plurality of observation areas are set.

Ａ１…第１の光学軸、Ａ２…第２の光学軸、Ｂ１〜Ｂ４…画素領域、Ｃ１〜Ｃ４…観察領域、ｈ１…第１の偏光、ｈ２…第２の偏光、Ｓ…シャー量、１，１００…微分干渉顕微鏡、２…光源、４…試料、６…対物レンズ、２０…シャー量可変装置、２１…空間光変調装置、３５…画素、１０２…対物レンズ、１０４…シャー量可変装置、１０７…第１空間光変調装置、１０８…第２空間光変調装置、１０９…保持部 A1 ... first optical axis, A2 ... second optical axis, B1-B4 ... pixel region, C1-C4 ... observation region, h1 ... first polarization, h2 ... second polarization, S ... shear amount, 1 , 100 ... Differential interference microscope, 2 ... Light source, 4 ... Sample, 6 ... Objective lens, 20 ... Shear amount variable device, 21 ... Spatial light modulator, 35 ... Pixel, 102 ... Objective lens, 104 ... Shear amount variable device, 107: first spatial light modulator, 108: second spatial light modulator, 109: holding unit

Claims

光源と、前記光源から射出された光のうち試料表面上での第１の偏光と第２の偏光との横ズレ量を可変可能な横ズレ量可変装置と、を備えた微分干渉顕微鏡において、
前記横ズレ量可変装置は、前記光源から射出された光の振幅を変調可能な空間光変調部を有することを特徴とする微分干渉顕微鏡。 In a differential interference microscope comprising: a light source; and a lateral displacement amount varying device capable of varying a lateral displacement amount between the first polarized light and the second polarized light on the sample surface of the light emitted from the light source,
The differential displacement microscope has a spatial light modulator capable of modulating the amplitude of light emitted from the light source.

前記空間光変調部は、液晶装置と前記試料に対向配置される対物レンズとを含むことを特徴とする請求項１に記載の微分干渉顕微鏡。 The differential interference microscope according to claim 1, wherein the spatial light modulation unit includes a liquid crystal device and an objective lens disposed to face the sample.

前記横ズレ量可変装置は、前記光源から射出された光を前記第１の偏光及び前記第２の偏光に分離する第１空間光変調部と、該第１空間光変調部と平行に配置され、前記試料を透過した前記第１の偏光及び前記第２の偏光を重ね合わせる第２空間光変調部と、を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の微分干渉顕微鏡。 The lateral displacement varying device is disposed in parallel with a first spatial light modulator that separates light emitted from the light source into the first polarized light and the second polarized light, and the first spatial light modulator. The differential interference microscope according to claim 1, further comprising: a second spatial light modulator that superimposes the first polarized light and the second polarized light transmitted through the sample.

前記空間光変調部は前記光源から射出された光の振幅を個別に変調可能な複数の画素を有しており、
前記画素における前記光源から出射された前記光の振幅変調量をそれぞれ独立して制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の微分干渉顕微鏡。 The spatial light modulator has a plurality of pixels capable of individually modulating the amplitude of light emitted from the light source,
The differential interference microscope according to claim 1, further comprising a control unit that independently controls an amplitude modulation amount of the light emitted from the light source in the pixel.

前記制御部は、前記試料における観察領域を複数に分割した個別観察領域の各々に対応する前記画素を含む画素領域毎に前記光の振幅変調量を制御することを特徴とする請求項４に記載の微分干渉顕微鏡。 The said control part controls the amplitude modulation amount of the said light for every pixel area containing the said pixel corresponding to each of the individual observation area | region which divided | segmented the observation area | region in the said sample into plurality. Differential interference microscope.