JP7307027B2 - 観察装置および観察方法 - Google Patents
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Description
Claims (23)
- 空間的にインコヒーレントな光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を観察対象物に集光照射する照射光学系と、
前記照射光学系の光路上に設けられ、前記光源から出力された光を入力して、直線偏光の光を出力する偏光子と、
前記照射光学系の光路上であって前記偏光子と前記観察対象物との間に設けられ、前記偏光子から出力された光を入力して、互いに直交する二つの直線偏光の光を出力する第1プリズムと、
前記照射光学系による前記観察対象物への光の照射に応じて前記観察対象物で生じた光を入力して結像する結像光学系と、
前記結像光学系の光路上に設けられ、前記観察対象物から出力された二つの光を合波して出力する第2プリズムと、
前記結像光学系の光路上であって前記第2プリズムより後段に設けられ、前記第2プリズムから出力された光を入力して、互いに回転方向が異なる二つの円偏光の光を出力する偏光変換素子と、
前記結像光学系において前記第2プリズムおよび前記偏光変換素子を除く光学素子で生じる偏光変換を低減する偏光変換補償用光学素子と、
前記結像光学系により像が形成される位置に配置された撮像面を有し、前記偏光変換素子から出力された互いに回転方向が異なる二つの円偏光の光を入力して、3以上の偏光成分それぞれについて前記撮像面上の干渉画像を取得する偏光カメラと、
前記偏光カメラにより取得された3以上の偏光成分それぞれについての干渉画像に基づいて前記観察対象物の複素振幅画像を作成する解析部と、
を備え、
前記偏光変換補償用光学素子は、前記結像光学系に設けられている誘電体多層膜ミラーの反射特性を補償するミラーである、
観察装置。 - 前記偏光変換素子は1/4波長板である、
請求項1に記載の観察装置。 - 前記結像光学系は、ミラーを有するリレー光学系を含み、
前記偏光変換補償用光学素子は、前記リレー光学系を構成するミラーである、
請求項1または2に記載の観察装置。 - 前記結像光学系は、複数のミラーを有するリレー光学系を含み、
前記偏光変換補償用光学素子は、前記リレー光学系を構成する前記複数のミラーであり、
前記複数のミラーは、各々が光を反射させる際に生じる偏光変換を相殺して、全体として偏光変換を低減する、
請求項1または2に記載の観察装置。 - 前記結像光学系はリレー光学系を含み、
前記偏光変換素子は前記リレー光学系の光路上に設けられている、
請求項1~4の何れか1項に記載の観察装置。 - 前記偏光カメラは、前記撮像面において複数の画素が2次元配列された構造を有し、2次元の干渉画像を取得する、
請求項1~5の何れか1項に記載の観察装置。 - 前記偏光カメラは、前記撮像面において複数の画素が1次元配列された構造を有し、1次元の干渉画像を取得する、
請求項1~5の何れか1項に記載の観察装置。 - 前記偏光カメラの前記撮像面における前記複数の画素の配列方向と異なる方向に前記観察対象物を相対的に移動させることで、前記観察対象物の2次元の干渉画像を取得する、
請求項7に記載の観察装置。 - 前記結像光学系を構成する光学素子または前記観察対象物を前記結像光学系の光軸に平行な方向に移動させる移動部を更に備え、
前記偏光カメラは、前記移動部による移動の各位置において干渉画像を取得し、
前記解析部は、各位置において前記偏光カメラにより取得された干渉画像に基づいて前記観察対象物の3次元複素振幅画像を作成する、
請求項1~8の何れか1項に記載の観察装置。 - 微分干渉顕微鏡のカメラポートに対して着脱が自在である光学モジュールであって、
前記微分干渉顕微鏡に置かれた観察対象物で生じた光を入力して結像する結像光学系の一部を構成し、前記微分干渉顕微鏡の第2プリズムから前記カメラポートを経て出力される光を入力するリレー光学系と、
前記リレー光学系の光路上に設けられ、前記光を入力し、互いに回転方向が異なる二つの円偏光の光を出力する偏光変換素子と、
前記結像光学系において前記第2プリズムおよび前記偏光変換素子を除く光学素子で生じる偏光変換を低減する偏光変換補償用光学素子と、
前記リレー光学系により像が形成される位置に配置された撮像面を有し、前記偏光変換素子から出力された互いに回転方向が異なる二つの円偏光の光を入力し、3以上の偏光成分それぞれについて前記撮像面上の干渉画像を取得する偏光カメラと、
を備え、
前記偏光変換補償用光学素子は、前記結像光学系に設けられている誘電体多層膜ミラーの反射特性を補償するミラーである、
光学モジュール。 - 前記偏光変換素子は1/4波長板である、
請求項10に記載の光学モジュール。 - 前記リレー光学系は複数のミラーを有し、
前記偏光変換補償用光学素子は、前記リレー光学系を構成する前記複数のミラーであり、
前記複数のミラーは、各々が光を反射させる際に生じる偏光変換を相殺して、全体として偏光変換を低減する、
請求項10または11に記載の光学モジュール。 - 前記偏光カメラは、前記撮像面において複数の画素が2次元配列された構造を有し、2次元の干渉画像を取得する、
請求項10~12の何れか1項に記載の光学モジュール。 - 前記偏光カメラは、前記撮像面において複数の画素が1次元配列された構造を有し、1次元の干渉画像を取得する、
請求項10~12の何れか1項に記載の光学モジュール。 - 空間的にインコヒーレントな光を光源から出力し、
前記光源から出力された光を観察対象物に集光照射する照射光学系の光路上に設けられた偏光子により、前記光源から出力された光を入力して、直線偏光の光を出力し、
前記照射光学系の光路上であって前記偏光子と前記観察対象物との間に設けられた第1プリズムにより、前記偏光子から出力された光を入力して、互いに直交する二つの直線偏光の光を出力し、
前記照射光学系による前記観察対象物への光の照射に応じて前記観察対象物で生じた光を入力して結像する結像光学系の光路上に設けられた第2プリズムにより、前記観察対象物から出力された二つの光を合波して光を出力し、
前記結像光学系の光路上であって前記第2プリズムより後段に設けられた偏光変換素子により、前記第2プリズムから出力された光を入力して、互いに回転方向が異なる二つの円偏光の光に変換して出力し、
前記結像光学系に設けられている誘電体多層膜ミラーの反射特性を補償するミラーを偏光変換補償用光学素子として用いて、前記結像光学系において前記第2プリズムおよび前記偏光変換素子を除く光学素子で生じる偏光変換を低減し、
前記結像光学系により像が形成される位置に配置された撮像面を有する偏光カメラにより、前記偏光変換素子から出力された互いに回転方向が異なる二つの円偏光の光を入力して、3以上の偏光成分それぞれについて前記撮像面上の干渉画像を取得し、
前記偏光カメラにより取得された3以上の偏光成分それぞれについての干渉画像に基づいて前記観察対象物の複素振幅画像を作成する、
観察方法。 - 前記偏光変換素子は1/4波長板である、
請求項15に記載の観察方法。 - 前記結像光学系は、ミラーを有するリレー光学系を含み、
前記偏光変換補償用光学素子は、前記リレー光学系を構成するミラーである、
請求項15または16に記載の観察方法。 - 前記結像光学系は、複数のミラーを有するリレー光学系を含み、
前記偏光変換補償用光学素子は、前記リレー光学系を構成する前記複数のミラーであり、
前記複数のミラーは、各々が光を反射させる際に生じる偏光変換を相殺して、全体として偏光変換を低減する、
請求項15または16に記載の観察方法。 - 前記結像光学系はリレー光学系を含み、
前記偏光変換素子は前記リレー光学系の光路上に設けられている、
請求項15~18の何れか1項に記載の観察方法。 - 前記偏光カメラは、前記撮像面において複数の画素が2次元配列された構造を有し、2次元の干渉画像を取得する、
請求項15~19の何れか1項に記載の観察方法。 - 前記偏光カメラは、前記撮像面において複数の画素が1次元配列された構造を有し、1次元の干渉画像を取得する、
請求項15~19の何れか1項に記載の観察方法。 - 前記偏光カメラの前記撮像面における前記複数の画素の配列方向と異なる方向に前記観察対象物を相対的に移動させることで、前記観察対象物の2次元の干渉画像を取得する、
請求項21に記載の観察方法。 - 前記結像光学系を構成する光学素子または前記観察対象物を前記結像光学系の光軸に平行な方向に移動させ、
前記偏光カメラにより各位置において干渉画像を取得し、
各位置において前記偏光カメラにより取得された干渉画像に基づいて前記観察対象物の3次元複素振幅画像を作成する、
請求項15~22の何れか1項に記載の観察方法。
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