观察装置和观察方法制造方法及图纸

观察装置(1A)包括光源(11)、透镜(12)、偏振器(13)、第1棱镜(14)、聚光透镜(15)、物镜(21)、第2棱镜(22)、1/4波长板(23)、透镜(24)、偏振摄像机(26)和分析部(40)。第1棱镜(14)和第2棱镜(22)例如是沃拉斯顿棱镜或者诺马斯基棱镜。1/4波长板(23)输入从第2棱镜(22)输出的光，输出旋转方向相互不同的两个圆偏振光的光束。偏振摄像机(26)输入通过1/4波长板(23)而成为相互不同的旋转方向的圆偏振光的两个光束，针对3个以上的偏振光成分分别取得摄像面上的干涉图像。由此，实现光学系统的调整容易且能够在短时间内得到改善了定量性的复振幅图像的观察装置。图像的观察装置。图像的观察装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】观察装置和观察方法


[0001]本专利技术涉及观察装置和观察方法。

技术介绍

[0002]例如细胞等透明的观察对象物难以通过通常的显微镜进行观察，所以一般使用定量相位显微镜等能够取得观察对象物的相位图像的观察装置。在这样的观察装置中，已知有几种实现方法。
[0003]现有技术之一(以下称为“现有技术1”)使用进行2光束的分支和合波的迈克尔逊干涉仪或者马赫
‑
曾德尔干涉仪，在2光束中的一方的光路上配置观察对象物。并且，在该现有技术1中，通过使光路上的反射镜等移动，将2光束之间的光路长度差(相位差)依次设定为各值，取得观察对象物的多个干涉图像，基于这些多个干涉图像生成相位图像。
[0004]专利文献1所记载的观察装置(以下称为“现有技术2”)应用了微分干涉显微镜。在该现有技术2中，利用第1棱镜将从光源输出并经过了第1偏振器的直线偏振光的光分离成具有相互正交的振动面且稍微错开光路的两个直线偏振光的光束，利用第2棱镜对经过了观察对象物后的这两个直线偏振光的光束进行合波而使其通过第2偏振器，从而使其干涉，取得其干涉图像。通过置于第2棱镜与第2偏振器之间的空间光调制器将两个光束之间的相位差依次设定为各值，取得多个干涉图像。然后，基于这些多个干涉图像生成相位微分图像，基于该相位微分图像生成相位图像。
[0005]非专利文献1所记载的观察装置(以下称为“现有技术3”)也应用了微分干涉显微镜。在该现有技术3中，在市售的微分干涉显微镜的摄像机端口安装偏振摄像机，通过该偏振摄像机同时取得多个干涉图像。然后，基于这些多个干涉图像生成相位微分图像，基于该相位微分图像生成相位图像。
[0006]另外，这些观察装置不仅能够取得观察对象物的相位图像，还能够取得振幅图像，另外，能够取得复振幅图像。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009][专利文献1]美国专利第10132609号公报
[0010][非专利文献][0011][非专利文献1]S.Shibata et al.,"Video
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rate quantitative phase analysis by a DIC microscope using a polarization camera",Biomed.Opt.Express Vol.10,pp.1273
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1281,2019

技术实现思路

[0012]专利技术要解决的技术问题
[0013]现有技术1能够得到定量性优异的相位图像。但是，现有技术1使用进行2光束的分支和合波的迈克尔逊干涉仪或马赫
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曾德尔干涉仪，所以光学系统的调整不容易，耐振动性
差。另外，在现有技术1中，将2光束之间的光路长度差(相位差)依次设定为各值而取得多个干涉图像，所以取得这些多个干涉图像需要时间。
[0014]现有技术2能够消除光学系统调整和耐振动性的问题点。但是，在现有技术2中，将2光束之间的光路长度差(相位差)依次设定为各值而取得多个干涉图像，所以取得这些多个干涉图像需要时间。
[0015]现有技术3能够消除光学系统调整和耐振动性的问题点，另外，也能够消除干涉图像取得时间的问题点。但是，现有技术3无法得到正确的相位微分图像，所以在相位变化小的假定的近似条件下，基于相位微分图像进行所需的处理来生成相位图像。因此，得到的相位图像的定量性差。
[0016]实施方式的目的在于提供一种光学系统的调整容易且能够在短时间内得到改善了定量性的复振幅图像的观察装置和观察方法。
[0017]用于解决技术问题的方法
[0018]实施方式是观察装置。观察装置具有：(1)光源，其输出空间上不相干的光；(2)照射光学系统，其将从光源输出的光聚光照射于观察对象物；(3)偏振器，其设置在照射光学系统的光路上，输入从光源输出的光，输出直线偏振光的光；(4)第1棱镜，其设置在照射光学系统的光路上且在偏振器与观察对象物之间，输入从偏振器输出的光，输出相互正交的两个直线偏振光的光束；(5)成像光学系统，其输入对应于照射光学系统向观察对象物的光的照射而在观察对象物中产生的光并成像；(6)第2棱镜，其设置在成像光学系统的光路上，将从观察对象物输出的两个光束合波并输出；(7)偏振转换元件，其设置在成像光学系统的光路上且比第2棱镜靠后级的位置，输入从第2棱镜输出的光，输出旋转方向相互不同的两个圆偏振光的光束；(8)偏振摄像机，其具有配置在通过成像光学系统形成像的位置的摄像面，输入从偏振转换元件输出的旋转方向相互不同的两个圆偏振光的光束，针对3个以上的偏振光成分分别取得摄像面上的干涉图像；和(9)分析部，其基于由偏振摄像机取得的针对3个以上的偏振光成分各自的干涉图像，生成观察对象物的复振幅图像。
[0019]实施方式是光学模块。光学模块是相对于微分干涉显微镜的摄像机端口拆装自如的光学模块，其包括：(1)中继光学系统，其构成输入由放置于微分干涉显微镜的观察对象物产生的光而成像的成像光学系统的一部分，输入从微分干涉显微镜的第2棱镜经由摄像机端口输出的光；(2)偏振转换元件，其设置在中继光学系统的光路上，输入光，输出旋转方向相互不同的两个圆偏振光的光束；和(3)偏振摄像机，其具有配置于由中继光学系统形成像的位置的摄像面，输入从偏振转换元件输出的旋转方向相互不同的两个圆偏振光的光束，针对3个以上的偏振光成分分别取得摄像面上的干涉图像。
[0020]实施方式是观察方法。观察方法，(1)从光源输出空间上不相干的光，(2)通过在将从光源输出的光聚光照射于观察对象物的照射光学系统的光路上设置的偏振器，输入从光源输出的光，输出直线偏振光的光，(3)通过在照射光学系统的光路上设置在偏振器与观察对象物之间的第1棱镜，输入从偏振器输出的光，输出相互正交的两个直线偏振光的光束，(4)通过在成像光学系统的光路上设置的第2棱镜，对从观察对象物输出的两个光束进行合波并输出，所述成像光学系统输入对应于照射光学系统向观察对象物的光的照射而在观察对象物产生的光并成像，(5)通过设置在成像光学系统的光路上且比第2棱镜靠后级的偏振转换元件，输入从第2棱镜输出的光，转换为旋转方向相互不同的两个圆偏振光的光束而输
出，(6)通过具有配置在由成像光学系统形成像的位置的摄像面的偏振摄像机，输入从偏振转换元件输出的旋转方向相互不同的两个圆偏振光的光束，针对3个以上的偏振光成分分别取得摄像面上的干涉图像，(7)基于由偏振摄像机取得的针对3个以上的偏振光成分各自的干涉图像来生成观察对象物的复振幅图像。
[0021]专利技术效果
[0022]根据实施方式的观察装置和观察方法，光学系统的调整容易，能够在短时间内得到改善了定量性的复振幅图像。
附图说明
[0023]图1是表示第1实施方式的观察装置1A的结构的图。
[0024]图2是表示偏振摄像机26的图像传感器的构成例的图。
[0025]图3是表示偏振摄像机26的图像传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种观察装置，其中，包括：光源，其输出空间上不相干的光；照射光学系统，其将从所述光源输出的光聚光照射于观察对象物；偏振器，其设置在所述照射光学系统的光路上，输入从所述光源输出的光，输出直线偏振光的光；第1棱镜，其设置在所述照射光学系统的光路上且在所述偏振器与所述观察对象物之间，输入从所述偏振器输出的光，输出相互正交的两个直线偏振光的光束；成像光学系统，其输入对应于所述照射光学系统向所述观察对象物的光的照射而在所述观察对象物中产生的光并成像；第2棱镜，其设置在所述成像光学系统的光路上，将从所述观察对象物输出的两个光束合波并输出；偏振转换元件，其设置在所述成像光学系统的光路上且比所述第2棱镜靠后级的位置，输入从所述第2棱镜输出的光，输出旋转方向相互不同的两个圆偏振光的光束；偏振摄像机，其具有配置在通过所述成像光学系统形成像的位置的摄像面，输入从所述偏振转换元件输出的旋转方向相互不同的两个圆偏振光的光束，针对3个以上的偏振光成分分别取得所述摄像面上的干涉图像；和分析部，其基于由所述偏振摄像机取得的针对3个以上的偏振光成分各自的干涉图像，生成所述观察对象物的复振幅图像。2.如权利要求1所述的观察装置，其中，所述偏振转换元件是1/4波长板。3.如权利要求1或2所述的观察装置，其中，还包括偏振转换补偿用光学元件，其减少在所述成像光学系统中除所述第2棱镜和所述偏振转换元件以外的光学元件中产生的偏振转换。4.如权利要求3所述的观察装置，其中，所述偏振转换补偿用光学元件是对设置于所述成像光学系统的电介质多层膜反射镜的反射特性进行补偿的反射镜、或者、波长板。5.如权利要求3所述的观察装置，其中，所述成像光学系统包含具有反射镜的中继光学系统，所述偏振转换补偿用光学元件是构成所述中继光学系统的反射镜。6.如权利要求1～5中任一项所述的观察装置，其中，所述成像光学系统包含中继光学系统，所述偏振转换元件设置在所述中继光学系统的光路上。7.如权利要求1～6中任一项所述的观察装置，其中，所述偏振摄像机具有在所述摄像面中二维排列有多个像素的结构，取得二维的干涉图像。8.如权利要求1～6中任一项所述的观察装置，其中，所述偏振摄像机具有在所述摄像面中一维排列有多个像素的结构，取得一维的干涉图像。
9.如权利要求8所述的观察装置，其中，通过使所述观察对象物在与所述偏振摄像机的所述摄像面中的所述多个像素的排列方向不同的方向上相对地移动，来取得所述观察对象物的二维的干涉图像。10.如权利要求1～9中任一项所述的观察装置，其中，还包括移动部，该移动部使构成所述成像光学系统的光学元件或所述观察对象物在与所述成像光学系统的光轴平行的方向上移动，所述偏振摄像机在所述移动部的移动的各位置处取得干涉图像，所述分析部基于在各位置处由所述偏振摄像机取得的干涉图像，生成所述观察对象物的三维复振幅图像。11.一种光学模块，其中，所述光学模块相对于微分干涉显微镜的摄像机端口拆装自如，所述光学模块包括：中继光学系统，其构成输入由放置于所述微分干涉显微镜的观察对象物产生的光而成像的成像光学系统的一部分，输入从所述微分干涉显微镜的第2棱镜经由所述摄像机端口输出的光；偏振转换元件，其设置在所述中继光学系统的光路上，输入所述光，输出旋转方向相互不同的两个圆偏振光的光束；和偏振摄像机，其具有配置于由所述中继光学系统形成像的位置的摄像面，输入从所述偏振转换元件输出的旋转方向相互不同的两个圆偏振光的光束，针对3个以上的偏振光成分分别取得所述摄像面上的干涉图像。12.如权利要求11所述的光学模块，其中，所述偏振转换元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：安彦修，竹内康造，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：