観察装置及び観察方法
【課題】反射面を含む容器に保持された被観察物の測定に好適な観察装置を提供すること。
【解決手段】入射した光を参照光と測定光とに分岐する分岐手段９と、前記測定光を被観察物に第1の偏光状態で照射し、該被観察物を介した前記測定光を受光する観察光学系１１と、前記参照光と前記被観察物を介した前記測定光とを合成する合成手段９と、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第1の偏光状態と所定の対応関係にある第2の偏光状態の光を減光させる減光手段１４と、前記合成手段によって合成された前記参照光および前記測定光を検出する検出手段１８と、前記参照光が、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第2の偏光状態と異なる第3の偏光状態の光と干渉可能な偏光状態となるように、前記参照光および前記測定光の少なくとも一方の偏光状態を制御する偏光制御手段２、１３と、を備える。
【解決手段】入射した光を参照光と測定光とに分岐する分岐手段９と、前記測定光を被観察物に第1の偏光状態で照射し、該被観察物を介した前記測定光を受光する観察光学系１１と、前記参照光と前記被観察物を介した前記測定光とを合成する合成手段９と、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第1の偏光状態と所定の対応関係にある第2の偏光状態の光を減光させる減光手段１４と、前記合成手段によって合成された前記参照光および前記測定光を検出する検出手段１８と、前記参照光が、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第2の偏光状態と異なる第3の偏光状態の光と干渉可能な偏光状態となるように、前記参照光および前記測定光の少なくとも一方の偏光状態を制御する偏光制御手段２、１３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置及び観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非破壊断層計測技術の１つに光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）がある（非特許文献１等を参照）。ＯＣＴは、波長幅の広い光をプローブとして用いるので、その光に対して透明な被観察物の３次元構造を、非染色・非侵襲で観察することができる。よって、ＯＣＴは、生体内細胞などの観察に好適である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】E.A. Swanson, J.A. Izatt, M.R. Michael, D. Huang, C.P. Lin, J.S. Shuman, C.A. Puliafito, J.G. Fujimoto, 18 (21) 1864-1866, Optics Letters (1993)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
その一方で、培養細胞などをＯＣＴで観察したいという要求もある。しかしながら、シャーレなどの培養容器で保持されている培養細胞に対して従来のＯＣＴをそのまま適用すると、培養容器などからの強い正反射も検出してしまう。そのため、検出したい細胞の情報がノイズに埋もれ、適切に可視化できないという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、反射面を含む容器に保持された被観察物の測定に好適な観察装置及び観察方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の観察装置は、入射した光を参照光と測定光とに分岐する分岐手段と、前記測定光を被観察物に第1の偏光状態で照射し、該被観察物を介した前記測定光を受光する観察光学系と、前記参照光と前記被観察物を介した前記測定光とを合成する合成手段と、前記被観察物を介した前記測定光の光路に設けられ、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第1の偏光状態と所定の対応関係にある第2の偏光状態の光を減光させる減光手段と、前記合成手段によって合成された前記参照光および前記測定光を検出する検出手段と、前記被観察物に照射される前記測定光が前記第1の偏光状態となり、前記検出手段によって検出される前記参照光が、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第2の偏光状態と異なる第3の偏光状態の光と干渉可能な偏光状態となるように、前記参照光の光路および前記測定光の光路の少なくとも一方に配置され、前記参照光および前記測定光の少なくとも一方の偏光状態を制御する偏光制御手段と、を備える。
また、前記偏光制御手段が前記参照光の光路に挿入された第１モードと、前記測定光の光路に挿入された第２モードとの間で前記装置のモードを切り換える切換手段を備えていることが好ましい。
また、前記照明光学系は、前記分岐手段に入射する偏光状態を決定する偏光手段を備えていることが好ましい。
また、入射する光の偏光を同時に変化させるように前記偏光手段と前記減光手段とを同時に制御する制御手段を備えていることが好ましい。
また、前記偏光制御手段は、１／４波長板または１／２波長板であることが好ましい。
また、前記偏光制御手段は、前記被観察物に照明される測定光が円偏光であることが好ましい。
【０００７】
また、照明光学系が照射する前記被観察物の照明位置を前記照明光学系の光軸に直交する面内で走査する走査手段を備えていることが好ましい。
【０００８】
また、前記検出手段は、前記干渉光を分光する分光手段を有し、前記分光手段で分光した前記干渉光所定の波長領域での強度を検出するスペクトル検出器であることが好ましい。
【０００９】
また、前記分岐手段は、前記参照光が前記測定光の５倍以上の光量となるように前記入射した光を分岐することが好ましい。
また、中心波長が８００nmでコヒーレンス長が２μｍである光源を備えていることが好ましい。
また、前記参照光の偏光状態と減光手段を透過する光の偏光方向とのずれが６０°以内であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、反射面を含む容器に保持された被観察物の測定に好適な観察装置及び観察方法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態のＯＣＴ装置の構成図である。
【図２】第１実施形態のＯＣＴ装置の効果を説明する図である。図２（Ａ）は、培養容器１０の全体の断面を示す模式図であり、図２（Ｂ）は、照射スポットの近傍を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態として反射型のＯＣＴ装置を説明する。
【００１３】
図１は、第１実施形態のＯＣＴ装置の構成図である。図１に示すとおりＯＣＴ装置には、光源１、偏光子２、無偏光ビームスプリッタ９、１／４波長板１３、平面ミラー（参照ミラー）１５、光スキャナ２０、対物レンズ１１、培養容器１０、検光子１４、第２対物レンズ（集光レンズ）１７、スペクトル検出器１８、制御装置２３、演算装置２４などが配置される。
【００１４】
培養容器１０の内部には、培養液１０ａが保持されており、その培養液１０ａの中で生体細胞１０ｂが培養されている。培養容器１０はガラスなどで構成され、光源１から射出する照明光に対して均質な部材であることが好ましい。なお、培養容器１０としては、シャーレ、フラスコ、ウェルプレート、マイクロプレートなど、様々なものが使用できる。また、培養容器１０の代わりにスライドガラスを使用することもできる。以下では、シャーレ（ディッシュ）からなる培養容器１０が使用されたとする。またここでは、測定光に対して培養液１０ａは透明とし、生体細胞１０ｂは偏光の変化を伴って照明光を散乱する細胞とする。ここでは、生体細胞１０ｂは対物レンズ１１の焦点深度よりも小さく、測定によって三次元画像として生体細胞１０ｂの分布が観察される例を示す。当然ながら、細胞１０ｂは十分大きなものでもよく、細胞内部やコロニー内部の構造を測定しても良い。また、培養容器１０のガラス面を反射面としたが、水面などの反射面に適用しても良い。
【００１５】
以下、光源１が出射する光の時間コヒーレンスが短い場合について説明する。例えば、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）、チタンサファイアレーザ、白色ＬＥＤなどが適用される。また、例えば、光源１の中心波長は８００ｎｍに設定され、光源１の光周波数スペクトルは半値全幅５０ｎｍのガウス型に設定される。なお、ＯＣＴ装置の分解能は、光源１から射出された照明光のコヒーレント長に依存する。また、ＯＣＴ装置のｘｙ方向の分解能は、後述する集光点のサイズに依存し、その集光点のサイズは、対物レンズ１１の性能に依存する。
【００１６】
光源１から射出した照明光は、偏光していない光（無偏光）とする。この照明光は、偏光子２を通過することで、直線偏光となる。以下、偏光子２の透過軸は図１のｙ方向に設定されており、偏光子２を透過した照明光Ｌ０は、ｙ方向に偏光した光であると仮定する。
【００１７】
ｙ方向の直線偏光である照明光Ｌ０は、無偏光ビームスプリッタ９へ入射し、参照ミラー１５へ向かう参照光Ｌｒと、培養容器１０へ向かう測定光Ｌｍとに分岐される。ビームスプリッタ９は無偏光なので、分割後の参照光Ｌｒ及び測定光Ｌｍは、分割前の照明光Ｌ０と同じくｙ方向の直線偏光である。
【００１８】
先ず、参照光Ｌｒは、１／４波長板１３を介して参照ミラー１５へ正面から入射すると、参照ミラー１５を反射して光路を折り返し、１／４波長板１３を介して無偏光ビームスプリッタ９へ戻る。無偏光ビームスプリッタ９へ戻った参照光Ｌｒ’の偏光方向は、１／４波長板１３を２回通過しているので、参照光Ｌｒの偏光方向から９０°だけ回転している。つまり、参照光Ｌｒ’はｘ方向の直線偏光である。
【００１９】
一方、測定光Ｌｍは、光スキャナ２０を介して対物レンズ１１へ入射すると、対物レンズ１１の集光作用を受け、培養容器１０内部の測定位置に向かって集光する。なお、培養容器１０と対物レンズ１１とのｚ方向の相対位置は、対物レンズ１１の焦点面が、測定対象となる生体細胞１０ｂの存在領域に掛かるよう予め調整されている。
【００２０】
培養容器１０のうち測定光Ｌｍの照射領域（以下、「照射スポット」と称す。）では、生体細胞１０ｂによって様々な角度に散乱された散乱光が発生する可能性がある。以下、照射スポットから対物レンズ１１の側へ向かった散乱光のうち、対物レンズ１１によって捉えられた光を「測定光Ｌｍ’」と称す。この測定光Ｌｍ’は、対物レンズ１１から測定光Ｌｍの光路を逆向きに辿り、光スキャナ２０を介して無偏光ビームスプリッタ９へ入射する。この測定光Ｌｍ’には、培養容器１０へ向かった測定光Ｌｍと同じ方向に振動する成分（ｙ方向の偏光成分）だけでなく、測定光Ｌｍとは異なる方向に振動する成分（ｘ方向の偏光成分）も含まれる（詳細は後述する。）。
【００２１】
無偏光ビームスプリッタ９へ入射した測定光Ｌｍ’は、無偏光ビームスプリッタ９へ戻った参照光Ｌｒ’と合成され、集光レンズ１７の側へ向かう。集光レンズ１７の側へ向かった参照光Ｌｒ’及び測定光Ｌｍ’は、検光子１４へ入射する。
【００２２】
ここで、検光子１４の透過軸の方向は、前述した偏光子２の透過軸に対してクロスニコルの関係と仮定する。つまり、偏光子２の透過軸はｙ方向の偏光成分を透過する方向としたので、検光子１４の透過軸の方向は入射光のｘ方向の偏光成分を透過し、ｙ方向の偏光成分をカットする方向に設定されている。なお、検光子１４は培養容器１０で反射した反射光をカットする方向に設定されていればよく、偏光子２の透過軸と直交した方向に透過軸を設定しなくてもよい。
【００２３】
したがって、検光子１４を透過できるのは、ｘ方向の偏光成分を持つ参照光Ｌｒ’と、測定光Ｌｍ’のｘ方向の偏光成分である。以下、検光子１４を透過した測定光Ｌｍ’のｘ方向の偏光成分を、「測定光Ｌｍ”」と称す。
【００２４】
ここで、参照光の光路の光路長と測定光の光路の光路長との差が照明光のコヒーレント長以下の場合、参照光と測定光が干渉する。よって、検光子１４を透過した参照光Ｌｒ’と検光子１４を透過した測定光Ｌｍ”とは、互いに干渉することが可能である。以下、これらの参照光Ｌｒ’と測定光Ｌｍ”とを纏めて「干渉光」と称す。この干渉光は、集光レンズ１７へ入射すると、集光しながらスペクトル検出器１８へ入射する。
【００２５】
スペクトル検出器１８には、干渉光の集光点にスリット開口を配したスリット板１８ａと、スリット板１８ａを通過した干渉光を平行光に変換するコリメートミラー１８ｂと、平行光となった干渉光を複数の波長成分に分離する反射型回折格子１８ｃと、それらの波長成分を互いにずれた位置へ集光させる集光ミラー１８ｄと、互いにずれた位置に集光する各波長成分の強度を個別に検出するラインセンサ１８ｅとが備えられる。この構成により、スペクトル検出器１８は、干渉光の波長成分毎の強度信号（すなわちスペクトル信号）を生成する。このスペクトル信号は、制御装置２３へ送出される。
【００２６】
ここで、前述した光スキャナ２０が駆動されると、前述した集光点が対物レンズ１１の視野内を移動するので、培養容器１０上の照射スポットがｘｙ方向に移動する。ちなみに、光スキャナ２０を固定した場合は、照射スポット内の測定となる。つまり、ｚ方向にほぼ１次元の測定となり、照明スポットを光スキャナ２０で走査することで三次元画像となる。
【００２７】
よって、制御装置２３は、光スキャナ２０を駆動することにより照射スポットで培養容器１０上をｘｙ方向にかけて二次元走査し、照射スポットが各ｘｙ位置にあるときにラインセンサ１８ｅを駆動してスペクトル信号を取り込むことにより、各ｘｙ位置のスペクトル信号を取得する。これらのスペクトル信号は、演算装置２４へ送出される。
【００２８】
演算装置２４は、各ｘｙ位置のスペクトル信号を個別にフーリエ変換することにより、各ｘｙ位置のｚ方向の構造情報（ｚ方向の細胞分布）を取得する。これによって、ｘｙｚ方向の細胞分布が既知となる。演算装置２４は、既知となった細胞分布を不図示のモニタに表示する。
【００２９】
図２は、第１実施形態のＯＣＴ装置の効果を説明する図である。図２（Ａ）は、培養容器１０の全体の断面を示す模式図であり、図２（Ｂ）は、照射スポットの近傍を拡大して示す図である。図２（Ｂ）において符号１０ｃで示すのは培養液１０ａの表面であり、図２（Ｂ）に示す矢印線は培養容器１０で反射する測定光を示している（但し、この矢印線は、測定光の振る舞いを説明するための矢印線であって、測定光の実際の進路を表している訳ではない。）。
【００３０】
図２（Ｂ）に拡大して示すとおり、測定光Ｌｍに応じて培養容器１０から射出した測定光Ｌｍ’の中には、生体細胞１０ｂの表面または内部における散乱光である測定光Ｌｍ’−１と、培養容器１０の表面における反射光である不要な測定光Ｌｍ’−２とが存在する（他にも不要な測定光は発生しているが測定光Ｌｍ’−２を代表して説明する。）。
【００３１】
培養容器１０の屈折率と空気の屈折率との差が大きいと、不要な測定光Ｌｍ’−２の強度は必要な測定光Ｌｍ’−１の強度と比較して著しく高く、不要な測定光Ｌｍ’−２の強度は必要な測定光Ｌｍ’−１の強度の１０００倍以上にも及ぶことがある。そのため、従来のＯＣＴ装置におけるスペクトル検出器の出力信号では、必要な測定光Ｌｍ’−１に相当する信号成分が、不要な測定光Ｌｍ’−２に相当するノイズ成分に埋もれてしまう。
【００３２】
しかしながら、培養容器１０で反射する光は、その反射の前後で偏光状態を乱さないのに対して、生体細胞１０ｂで散乱する光は、生体細胞１０ｂの表面形状等や内部の屈折率分布に起因した散乱を起こし、その散乱の前後で偏光状態を乱すことが知られている。そのため、不要な測定光Ｌｍ’−２には、照射光（測定光Ｌｍ）と同じ方向に振動する偏光成分（ｙ方向の偏光成分）しか含まれていないのに対して、必要な測定光Ｌｍ’−１には、照射光（測定光Ｌｍ）とは異なる方向に振動する偏光成分（ｘ方向の偏光成分）も発生している。
【００３３】
そこで、本実施形態のＯＣＴ装置では、スペクトル検出器１８の前段側に前述したとおり検光子１４を配置することで、縦偏光成分を全て除去する。これによって、不要な測定光Ｌｍ’−２がスペクトル検出器１８へ入射するのを防ぐ。
【００３４】
したがって、本実施形態のＯＣＴ装置は、不要な測定光Ｌｍ’−２の影響を受けずに三細胞分布の情報を取得することができる。
【００３５】
［第１実施形態の補足］
なお、第１実施形態のＯＣＴ装置では、偏光子２の透過軸と検光子１４の透過軸とをクロスニコルの関係に設定したが、不要な測定光の強度が比較的弱い場合などには、クロスニコルの関係から多少ずれていたとしても構わない。スペクトル検出器１８に対して不要な測定光が多少入射したとしても、その強度が十分に弱ければ、細胞分布を可視化することは十分に可能である。
【００３６】
また、第１実施形態のＯＣＴ装置では、偏光子２、１／４波長板１３、及び検光子１４の３者を連動させ、それら３者を装置の光路に対して同時に挿脱する機構を備えてもよい。この機構によれば、ユーザは、偏光像を観察するモードと、無偏光像を観察するモードとをワンタッチで切り換えることができる。
【００３７】
また、ビームスプリッタなどで参照光と測定光を合成するということは、参照光と測定光を重ね合わせるという意味を含む。また、所定の対応関係である被観察物に照射される偏光状態と検光子などで減光させる偏光状態とは、実質的に等しい場合もある。
【００３８】
［実施形態の変形例］
また、第１実施形態のＯＣＴ装置では、偏光子２及び検光子１４の２者を連動させ、それらの透過軸を等角度ずつ回転させる機構を備えてもよい。この機構によれば、ユーザは、観察する偏光像の偏光方向を切り換えることができる。
【００３９】
また、第１実施形態のＯＣＴ装置は、参照アーム（位置Ｂ、ビームスプリッタと参照ミラーとの間）のみに１／４波長板を挿入しているが、参照アームと測定アーム（位置Ａ又はＡ’、ビームスプリッタと培養容器１０との間）との双方に対して１／４波長板を挿入可能とし、かつ、参照アームのみに１／４波長板が挿入された第１モードと、測定アームのみに１／４波長板が挿入された第２モードとの間でＯＣＴ装置のモードを切り換える機構を備えてもよい。
【００４０】
ここで、第１モードと第２モードについてジョーンズ行列を用いて説明する。
【００４１】
まず、位相差δを生じ進相軸の方位角がθであるような位相物体のジョーンズ行列は、以下の式となる。
【００４２】
【数１】
【００４３】
観察対象の細胞が複屈折性を有する場合、細胞に照射されて細胞の複屈折性による作用を受けた光をＭｓ（δ，θ）と表すとする。ＯＣＴ装置において反射(散乱)光である測定光は細胞が持つ複屈折の作用を往復で２回受け、Ｍｓ（２δ，θ）となる。
【００４４】
ここで簡単のため、参照光と細胞に照射される測定光波は特定の偏光方向を持つ直線偏光の光とする。そして、その偏光方向から４５°傾いた方向に１／４波長板の進相軸が配置されているとする。また、偏光子と検光子は互いに直行した偏光成分を持つ光を透過することとする。
【００４５】
参照アームに１／４波長板を挿入した第１モードの場合、Ｍｓ（２δ,θ）の測定光と縦偏光または横偏光の参照光がビームスプリッタにて合成された干渉光となる。干渉光は検光子でＭｓ（２δ，θ）のうちの（２，１）成分（ｙ方向の偏光成分）または（１，２）成分（ｘ方向の偏光成分）が透過する。そのため、下記の成分が検出される。
【００４６】
【数２】
【００４７】
測定アームに１／４波長板を挿入した第2モードの場合、測定光は１／４波長板の作用、細胞の複屈折性の作用、細胞の複屈折性の作用、１／４波長板の作用の順番で作用を受ける。一般に、ここでの１／４波長板の作用は以下の式で表される。
【００４８】
【数３】
【００４９】
上記の４回の作用を受けた測定光は、以下の式となる。
【００５０】
【数４】
【００５１】
検光子が横偏光を透過する場合は（１，１）成分、検光子が縦偏光を透過する場合は（２，２）成分が検出される。そのため、下記の成分が検出される。
【００５２】
【数５】
【００５３】
上記式より、第１モードで得られる情報と第２モードで得られる情報を比較することで値θが求められることがわかる。ここで、θは細胞の進相軸の角度である。
【００５４】
上記のように、第１モードおよび第２モードの間の切り替えを行うだけで、細胞の進相軸を定量的に判定することができる。また、例えばこの進相軸分布は、方向性を有した細胞（例えば筋や健などの繊維）の姿勢分布を表す。
【００５５】
また、第１実施形態のＯＣＴ装置は、培養容器１０上を照射スポットで走査する方法として照射スポットの側を変位させる方法（ビームスキャン型）を採用したが、培養容器１０の側を変位させる方法（ステージスキャン型）を採用してもよい。その場合は、光スキャナ２０の代わりに、培養容器１０をｘｙ方向へ変位させる試料ステージを使用すればよい。
【００５６】
なお、第１実施形態のＯＣＴ装置は、広帯域光源（白色光源）を使用して白色の干渉光を分光検出する方法（フーリエドメイン型）を採用したが、光源波長を走査して各波長の干渉光を時分割で検出する方法（波長スキャン型）を採用してもよい。
【００５７】
因みに、波長スキャン型を採用した場合は、分光検出を行う必要が無いので、スペクトル検出器１８の代わりに撮像素子を使用することで、培養容器１０上のｘｙ方向各位置の干渉光強度を一括に検出してもよい。
【００５８】
また、第１実施形態のＯＣＴ装置は、広帯域光源（白色光源）を使用して干渉光を分光検出する方法（フーリエドメイン型）を採用したが、広帯域光源（白色光源）を使用し、かつ、測定光と参照光との光路長差を走査して白色の干渉光を走査位置毎に検出する方法（タイムドメイン型）を採用してもよい。
【００５９】
因みに、タイムドメイン型を採用した場合は、分光検出を行う必要が無いので、スペクトル検出器１８の代わりに撮像素子を使用することで、培養容器１０上のｘｙ方向各位置の干渉光強度を一括に検出してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１…広帯域光源、２…偏光子、９…無偏光ビームスプリッタ、１３…１／４波長板、１５…参照ミラー、２０…光スキャナ、１１…対物レンズ、１０…培養容器、１４…検光子、１７…第２対物レンズ（集光レンズ）、１８…スペクトル検出器、２３…制御装置、２４…演算装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置及び観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非破壊断層計測技術の１つに光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）がある（非特許文献１等を参照）。ＯＣＴは、波長幅の広い光をプローブとして用いるので、その光に対して透明な被観察物の３次元構造を、非染色・非侵襲で観察することができる。よって、ＯＣＴは、生体内細胞などの観察に好適である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】E.A. Swanson, J.A. Izatt, M.R. Michael, D. Huang, C.P. Lin, J.S. Shuman, C.A. Puliafito, J.G. Fujimoto, 18 (21) 1864-1866, Optics Letters (1993)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
その一方で、培養細胞などをＯＣＴで観察したいという要求もある。しかしながら、シャーレなどの培養容器で保持されている培養細胞に対して従来のＯＣＴをそのまま適用すると、培養容器などからの強い正反射も検出してしまう。そのため、検出したい細胞の情報がノイズに埋もれ、適切に可視化できないという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、反射面を含む容器に保持された被観察物の測定に好適な観察装置及び観察方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の観察装置は、入射した光を参照光と測定光とに分岐する分岐手段と、前記測定光を被観察物に第1の偏光状態で照射し、該被観察物を介した前記測定光を受光する観察光学系と、前記参照光と前記被観察物を介した前記測定光とを合成する合成手段と、前記被観察物を介した前記測定光の光路に設けられ、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第1の偏光状態と所定の対応関係にある第2の偏光状態の光を減光させる減光手段と、前記合成手段によって合成された前記参照光および前記測定光を検出する検出手段と、前記被観察物に照射される前記測定光が前記第1の偏光状態となり、前記検出手段によって検出される前記参照光が、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第2の偏光状態と異なる第3の偏光状態の光と干渉可能な偏光状態となるように、前記参照光の光路および前記測定光の光路の少なくとも一方に配置され、前記参照光および前記測定光の少なくとも一方の偏光状態を制御する偏光制御手段と、を備える。
また、前記偏光制御手段が前記参照光の光路に挿入された第１モードと、前記測定光の光路に挿入された第２モードとの間で前記装置のモードを切り換える切換手段を備えていることが好ましい。
また、前記照明光学系は、前記分岐手段に入射する偏光状態を決定する偏光手段を備えていることが好ましい。
また、入射する光の偏光を同時に変化させるように前記偏光手段と前記減光手段とを同時に制御する制御手段を備えていることが好ましい。
また、前記偏光制御手段は、１／４波長板または１／２波長板であることが好ましい。
また、前記偏光制御手段は、前記被観察物に照明される測定光が円偏光であることが好ましい。
【０００７】
また、照明光学系が照射する前記被観察物の照明位置を前記照明光学系の光軸に直交する面内で走査する走査手段を備えていることが好ましい。
【０００８】
また、前記検出手段は、前記干渉光を分光する分光手段を有し、前記分光手段で分光した前記干渉光所定の波長領域での強度を検出するスペクトル検出器であることが好ましい。
【０００９】
また、前記分岐手段は、前記参照光が前記測定光の５倍以上の光量となるように前記入射した光を分岐することが好ましい。
また、中心波長が８００nmでコヒーレンス長が２μｍである光源を備えていることが好ましい。
また、前記参照光の偏光状態と減光手段を透過する光の偏光方向とのずれが６０°以内であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、反射面を含む容器に保持された被観察物の測定に好適な観察装置及び観察方法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態のＯＣＴ装置の構成図である。
【図２】第１実施形態のＯＣＴ装置の効果を説明する図である。図２（Ａ）は、培養容器１０の全体の断面を示す模式図であり、図２（Ｂ）は、照射スポットの近傍を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態として反射型のＯＣＴ装置を説明する。
【００１３】
図１は、第１実施形態のＯＣＴ装置の構成図である。図１に示すとおりＯＣＴ装置には、光源１、偏光子２、無偏光ビームスプリッタ９、１／４波長板１３、平面ミラー（参照ミラー）１５、光スキャナ２０、対物レンズ１１、培養容器１０、検光子１４、第２対物レンズ（集光レンズ）１７、スペクトル検出器１８、制御装置２３、演算装置２４などが配置される。
【００１４】
培養容器１０の内部には、培養液１０ａが保持されており、その培養液１０ａの中で生体細胞１０ｂが培養されている。培養容器１０はガラスなどで構成され、光源１から射出する照明光に対して均質な部材であることが好ましい。なお、培養容器１０としては、シャーレ、フラスコ、ウェルプレート、マイクロプレートなど、様々なものが使用できる。また、培養容器１０の代わりにスライドガラスを使用することもできる。以下では、シャーレ（ディッシュ）からなる培養容器１０が使用されたとする。またここでは、測定光に対して培養液１０ａは透明とし、生体細胞１０ｂは偏光の変化を伴って照明光を散乱する細胞とする。ここでは、生体細胞１０ｂは対物レンズ１１の焦点深度よりも小さく、測定によって三次元画像として生体細胞１０ｂの分布が観察される例を示す。当然ながら、細胞１０ｂは十分大きなものでもよく、細胞内部やコロニー内部の構造を測定しても良い。また、培養容器１０のガラス面を反射面としたが、水面などの反射面に適用しても良い。
【００１５】
以下、光源１が出射する光の時間コヒーレンスが短い場合について説明する。例えば、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）、チタンサファイアレーザ、白色ＬＥＤなどが適用される。また、例えば、光源１の中心波長は８００ｎｍに設定され、光源１の光周波数スペクトルは半値全幅５０ｎｍのガウス型に設定される。なお、ＯＣＴ装置の分解能は、光源１から射出された照明光のコヒーレント長に依存する。また、ＯＣＴ装置のｘｙ方向の分解能は、後述する集光点のサイズに依存し、その集光点のサイズは、対物レンズ１１の性能に依存する。
【００１６】
光源１から射出した照明光は、偏光していない光（無偏光）とする。この照明光は、偏光子２を通過することで、直線偏光となる。以下、偏光子２の透過軸は図１のｙ方向に設定されており、偏光子２を透過した照明光Ｌ０は、ｙ方向に偏光した光であると仮定する。
【００１７】
ｙ方向の直線偏光である照明光Ｌ０は、無偏光ビームスプリッタ９へ入射し、参照ミラー１５へ向かう参照光Ｌｒと、培養容器１０へ向かう測定光Ｌｍとに分岐される。ビームスプリッタ９は無偏光なので、分割後の参照光Ｌｒ及び測定光Ｌｍは、分割前の照明光Ｌ０と同じくｙ方向の直線偏光である。
【００１８】
先ず、参照光Ｌｒは、１／４波長板１３を介して参照ミラー１５へ正面から入射すると、参照ミラー１５を反射して光路を折り返し、１／４波長板１３を介して無偏光ビームスプリッタ９へ戻る。無偏光ビームスプリッタ９へ戻った参照光Ｌｒ’の偏光方向は、１／４波長板１３を２回通過しているので、参照光Ｌｒの偏光方向から９０°だけ回転している。つまり、参照光Ｌｒ’はｘ方向の直線偏光である。
【００１９】
一方、測定光Ｌｍは、光スキャナ２０を介して対物レンズ１１へ入射すると、対物レンズ１１の集光作用を受け、培養容器１０内部の測定位置に向かって集光する。なお、培養容器１０と対物レンズ１１とのｚ方向の相対位置は、対物レンズ１１の焦点面が、測定対象となる生体細胞１０ｂの存在領域に掛かるよう予め調整されている。
【００２０】
培養容器１０のうち測定光Ｌｍの照射領域（以下、「照射スポット」と称す。）では、生体細胞１０ｂによって様々な角度に散乱された散乱光が発生する可能性がある。以下、照射スポットから対物レンズ１１の側へ向かった散乱光のうち、対物レンズ１１によって捉えられた光を「測定光Ｌｍ’」と称す。この測定光Ｌｍ’は、対物レンズ１１から測定光Ｌｍの光路を逆向きに辿り、光スキャナ２０を介して無偏光ビームスプリッタ９へ入射する。この測定光Ｌｍ’には、培養容器１０へ向かった測定光Ｌｍと同じ方向に振動する成分（ｙ方向の偏光成分）だけでなく、測定光Ｌｍとは異なる方向に振動する成分（ｘ方向の偏光成分）も含まれる（詳細は後述する。）。
【００２１】
無偏光ビームスプリッタ９へ入射した測定光Ｌｍ’は、無偏光ビームスプリッタ９へ戻った参照光Ｌｒ’と合成され、集光レンズ１７の側へ向かう。集光レンズ１７の側へ向かった参照光Ｌｒ’及び測定光Ｌｍ’は、検光子１４へ入射する。
【００２２】
ここで、検光子１４の透過軸の方向は、前述した偏光子２の透過軸に対してクロスニコルの関係と仮定する。つまり、偏光子２の透過軸はｙ方向の偏光成分を透過する方向としたので、検光子１４の透過軸の方向は入射光のｘ方向の偏光成分を透過し、ｙ方向の偏光成分をカットする方向に設定されている。なお、検光子１４は培養容器１０で反射した反射光をカットする方向に設定されていればよく、偏光子２の透過軸と直交した方向に透過軸を設定しなくてもよい。
【００２３】
したがって、検光子１４を透過できるのは、ｘ方向の偏光成分を持つ参照光Ｌｒ’と、測定光Ｌｍ’のｘ方向の偏光成分である。以下、検光子１４を透過した測定光Ｌｍ’のｘ方向の偏光成分を、「測定光Ｌｍ”」と称す。
【００２４】
ここで、参照光の光路の光路長と測定光の光路の光路長との差が照明光のコヒーレント長以下の場合、参照光と測定光が干渉する。よって、検光子１４を透過した参照光Ｌｒ’と検光子１４を透過した測定光Ｌｍ”とは、互いに干渉することが可能である。以下、これらの参照光Ｌｒ’と測定光Ｌｍ”とを纏めて「干渉光」と称す。この干渉光は、集光レンズ１７へ入射すると、集光しながらスペクトル検出器１８へ入射する。
【００２５】
スペクトル検出器１８には、干渉光の集光点にスリット開口を配したスリット板１８ａと、スリット板１８ａを通過した干渉光を平行光に変換するコリメートミラー１８ｂと、平行光となった干渉光を複数の波長成分に分離する反射型回折格子１８ｃと、それらの波長成分を互いにずれた位置へ集光させる集光ミラー１８ｄと、互いにずれた位置に集光する各波長成分の強度を個別に検出するラインセンサ１８ｅとが備えられる。この構成により、スペクトル検出器１８は、干渉光の波長成分毎の強度信号（すなわちスペクトル信号）を生成する。このスペクトル信号は、制御装置２３へ送出される。
【００２６】
ここで、前述した光スキャナ２０が駆動されると、前述した集光点が対物レンズ１１の視野内を移動するので、培養容器１０上の照射スポットがｘｙ方向に移動する。ちなみに、光スキャナ２０を固定した場合は、照射スポット内の測定となる。つまり、ｚ方向にほぼ１次元の測定となり、照明スポットを光スキャナ２０で走査することで三次元画像となる。
【００２７】
よって、制御装置２３は、光スキャナ２０を駆動することにより照射スポットで培養容器１０上をｘｙ方向にかけて二次元走査し、照射スポットが各ｘｙ位置にあるときにラインセンサ１８ｅを駆動してスペクトル信号を取り込むことにより、各ｘｙ位置のスペクトル信号を取得する。これらのスペクトル信号は、演算装置２４へ送出される。
【００２８】
演算装置２４は、各ｘｙ位置のスペクトル信号を個別にフーリエ変換することにより、各ｘｙ位置のｚ方向の構造情報（ｚ方向の細胞分布）を取得する。これによって、ｘｙｚ方向の細胞分布が既知となる。演算装置２４は、既知となった細胞分布を不図示のモニタに表示する。
【００２９】
図２は、第１実施形態のＯＣＴ装置の効果を説明する図である。図２（Ａ）は、培養容器１０の全体の断面を示す模式図であり、図２（Ｂ）は、照射スポットの近傍を拡大して示す図である。図２（Ｂ）において符号１０ｃで示すのは培養液１０ａの表面であり、図２（Ｂ）に示す矢印線は培養容器１０で反射する測定光を示している（但し、この矢印線は、測定光の振る舞いを説明するための矢印線であって、測定光の実際の進路を表している訳ではない。）。
【００３０】
図２（Ｂ）に拡大して示すとおり、測定光Ｌｍに応じて培養容器１０から射出した測定光Ｌｍ’の中には、生体細胞１０ｂの表面または内部における散乱光である測定光Ｌｍ’−１と、培養容器１０の表面における反射光である不要な測定光Ｌｍ’−２とが存在する（他にも不要な測定光は発生しているが測定光Ｌｍ’−２を代表して説明する。）。
【００３１】
培養容器１０の屈折率と空気の屈折率との差が大きいと、不要な測定光Ｌｍ’−２の強度は必要な測定光Ｌｍ’−１の強度と比較して著しく高く、不要な測定光Ｌｍ’−２の強度は必要な測定光Ｌｍ’−１の強度の１０００倍以上にも及ぶことがある。そのため、従来のＯＣＴ装置におけるスペクトル検出器の出力信号では、必要な測定光Ｌｍ’−１に相当する信号成分が、不要な測定光Ｌｍ’−２に相当するノイズ成分に埋もれてしまう。
【００３２】
しかしながら、培養容器１０で反射する光は、その反射の前後で偏光状態を乱さないのに対して、生体細胞１０ｂで散乱する光は、生体細胞１０ｂの表面形状等や内部の屈折率分布に起因した散乱を起こし、その散乱の前後で偏光状態を乱すことが知られている。そのため、不要な測定光Ｌｍ’−２には、照射光（測定光Ｌｍ）と同じ方向に振動する偏光成分（ｙ方向の偏光成分）しか含まれていないのに対して、必要な測定光Ｌｍ’−１には、照射光（測定光Ｌｍ）とは異なる方向に振動する偏光成分（ｘ方向の偏光成分）も発生している。
【００３３】
そこで、本実施形態のＯＣＴ装置では、スペクトル検出器１８の前段側に前述したとおり検光子１４を配置することで、縦偏光成分を全て除去する。これによって、不要な測定光Ｌｍ’−２がスペクトル検出器１８へ入射するのを防ぐ。
【００３４】
したがって、本実施形態のＯＣＴ装置は、不要な測定光Ｌｍ’−２の影響を受けずに三細胞分布の情報を取得することができる。
【００３５】
［第１実施形態の補足］
なお、第１実施形態のＯＣＴ装置では、偏光子２の透過軸と検光子１４の透過軸とをクロスニコルの関係に設定したが、不要な測定光の強度が比較的弱い場合などには、クロスニコルの関係から多少ずれていたとしても構わない。スペクトル検出器１８に対して不要な測定光が多少入射したとしても、その強度が十分に弱ければ、細胞分布を可視化することは十分に可能である。
【００３６】
また、第１実施形態のＯＣＴ装置では、偏光子２、１／４波長板１３、及び検光子１４の３者を連動させ、それら３者を装置の光路に対して同時に挿脱する機構を備えてもよい。この機構によれば、ユーザは、偏光像を観察するモードと、無偏光像を観察するモードとをワンタッチで切り換えることができる。
【００３７】
また、ビームスプリッタなどで参照光と測定光を合成するということは、参照光と測定光を重ね合わせるという意味を含む。また、所定の対応関係である被観察物に照射される偏光状態と検光子などで減光させる偏光状態とは、実質的に等しい場合もある。
【００３８】
［実施形態の変形例］
また、第１実施形態のＯＣＴ装置では、偏光子２及び検光子１４の２者を連動させ、それらの透過軸を等角度ずつ回転させる機構を備えてもよい。この機構によれば、ユーザは、観察する偏光像の偏光方向を切り換えることができる。
【００３９】
また、第１実施形態のＯＣＴ装置は、参照アーム（位置Ｂ、ビームスプリッタと参照ミラーとの間）のみに１／４波長板を挿入しているが、参照アームと測定アーム（位置Ａ又はＡ’、ビームスプリッタと培養容器１０との間）との双方に対して１／４波長板を挿入可能とし、かつ、参照アームのみに１／４波長板が挿入された第１モードと、測定アームのみに１／４波長板が挿入された第２モードとの間でＯＣＴ装置のモードを切り換える機構を備えてもよい。
【００４０】
ここで、第１モードと第２モードについてジョーンズ行列を用いて説明する。
【００４１】
まず、位相差δを生じ進相軸の方位角がθであるような位相物体のジョーンズ行列は、以下の式となる。
【００４２】
【数１】
【００４３】
観察対象の細胞が複屈折性を有する場合、細胞に照射されて細胞の複屈折性による作用を受けた光をＭｓ（δ，θ）と表すとする。ＯＣＴ装置において反射(散乱)光である測定光は細胞が持つ複屈折の作用を往復で２回受け、Ｍｓ（２δ，θ）となる。
【００４４】
ここで簡単のため、参照光と細胞に照射される測定光波は特定の偏光方向を持つ直線偏光の光とする。そして、その偏光方向から４５°傾いた方向に１／４波長板の進相軸が配置されているとする。また、偏光子と検光子は互いに直行した偏光成分を持つ光を透過することとする。
【００４５】
参照アームに１／４波長板を挿入した第１モードの場合、Ｍｓ（２δ,θ）の測定光と縦偏光または横偏光の参照光がビームスプリッタにて合成された干渉光となる。干渉光は検光子でＭｓ（２δ，θ）のうちの（２，１）成分（ｙ方向の偏光成分）または（１，２）成分（ｘ方向の偏光成分）が透過する。そのため、下記の成分が検出される。
【００４６】
【数２】
【００４７】
測定アームに１／４波長板を挿入した第2モードの場合、測定光は１／４波長板の作用、細胞の複屈折性の作用、細胞の複屈折性の作用、１／４波長板の作用の順番で作用を受ける。一般に、ここでの１／４波長板の作用は以下の式で表される。
【００４８】
【数３】
【００４９】
上記の４回の作用を受けた測定光は、以下の式となる。
【００５０】
【数４】
【００５１】
検光子が横偏光を透過する場合は（１，１）成分、検光子が縦偏光を透過する場合は（２，２）成分が検出される。そのため、下記の成分が検出される。
【００５２】
【数５】
【００５３】
上記式より、第１モードで得られる情報と第２モードで得られる情報を比較することで値θが求められることがわかる。ここで、θは細胞の進相軸の角度である。
【００５４】
上記のように、第１モードおよび第２モードの間の切り替えを行うだけで、細胞の進相軸を定量的に判定することができる。また、例えばこの進相軸分布は、方向性を有した細胞（例えば筋や健などの繊維）の姿勢分布を表す。
【００５５】
また、第１実施形態のＯＣＴ装置は、培養容器１０上を照射スポットで走査する方法として照射スポットの側を変位させる方法（ビームスキャン型）を採用したが、培養容器１０の側を変位させる方法（ステージスキャン型）を採用してもよい。その場合は、光スキャナ２０の代わりに、培養容器１０をｘｙ方向へ変位させる試料ステージを使用すればよい。
【００５６】
なお、第１実施形態のＯＣＴ装置は、広帯域光源（白色光源）を使用して白色の干渉光を分光検出する方法（フーリエドメイン型）を採用したが、光源波長を走査して各波長の干渉光を時分割で検出する方法（波長スキャン型）を採用してもよい。
【００５７】
因みに、波長スキャン型を採用した場合は、分光検出を行う必要が無いので、スペクトル検出器１８の代わりに撮像素子を使用することで、培養容器１０上のｘｙ方向各位置の干渉光強度を一括に検出してもよい。
【００５８】
また、第１実施形態のＯＣＴ装置は、広帯域光源（白色光源）を使用して干渉光を分光検出する方法（フーリエドメイン型）を採用したが、広帯域光源（白色光源）を使用し、かつ、測定光と参照光との光路長差を走査して白色の干渉光を走査位置毎に検出する方法（タイムドメイン型）を採用してもよい。
【００５９】
因みに、タイムドメイン型を採用した場合は、分光検出を行う必要が無いので、スペクトル検出器１８の代わりに撮像素子を使用することで、培養容器１０上のｘｙ方向各位置の干渉光強度を一括に検出してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１…広帯域光源、２…偏光子、９…無偏光ビームスプリッタ、１３…１／４波長板、１５…参照ミラー、２０…光スキャナ、１１…対物レンズ、１０…培養容器、１４…検光子、１７…第２対物レンズ（集光レンズ）、１８…スペクトル検出器、２３…制御装置、２４…演算装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を参照光と測定光とに分岐する分岐手段と、
前記測定光を被観察物に第1の偏光状態で照射し、該被観察物を介した前記測定光を受光する観察光学系と、
前記参照光と前記被観察物を介した前記測定光とを合成する合成手段と、
前記被観察物を介した前記測定光の光路に設けられ、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第1の偏光状態と所定の対応関係にある第2の偏光状態の光を減光させる減光手段と、
前記合成手段によって合成された前記参照光および前記測定光を検出する検出手段と、
前記被観察物に照射される前記測定光が前記第1の偏光状態となり、前記検出手段によって検出される前記参照光が、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第2の偏光状態と異なる第3の偏光状態の光と干渉可能な偏光状態となるように、前記参照光の光路および前記測定光の光路の少なくとも一方に配置され、前記参照光および前記測定光の少なくとも一方の偏光状態を制御する偏光制御手段と、
を備えることを特徴とする観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の観察装置において、
前記偏光制御手段が前記参照光の光路に挿入された第１モードと、前記測定光の光路に挿入された第２モードとの間で前記装置のモードを切り換える切換手段を備えた
ことを特徴とする観察装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の観察装置において、
前記照明光学系は、前記分岐手段に入射する偏光状態を決定する偏光手段を備える
ことを特徴とする観察装置。
【請求項４】
請求項３に記載の観察装置において、
入射する光の偏光を同時に変化させるように前記偏光手段と前記減光手段とを同時に制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする観察装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の観察装置において、
前記偏光制御手段は、１／４波長板または１／２波長板である
ことを特徴とする観察装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の観察装置において、
前記偏光制御手段は、前記被観察物に照明される測定光が円偏光である
ことを特徴とする観察装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の観察装置において、
照明光学系が照射する前記被観察物の照明位置を前記照明光学系の光軸に直交する面内で走査する走査手段を備えた
ことを特徴とする観察装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の観察装置において、
前記検出手段は、
前記干渉光を分光する分光手段を有し、
前記分光手段で分光した前記干渉光所定の波長領域での強度を検出するスペクトル検出器である
ことを特徴とする観察装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の観察装置において、
前記分岐手段は、
前記参照光が前記測定光の５倍以上の光量となるように前記入射した光を分岐する
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９の何れか一項に記載の観察装置において、
中心波長が８００nmでコヒーレンス長が２μｍである光源を備えた
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０に記載の観察装置において、
前記参照光の偏光状態と減光手段を透過する光の偏光方向とのずれが６０°以内である
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１２】
入射した光を参照光と測定光とに分岐し、
観察光学系で前記測定光を被観察物に第1の偏光状態で照射し、該被観察物を介した前記測定光を受光し、
合成手段で前記参照光と前記被観察物を介した前記測定光とを合成し、
減光手段で前記被観察物を介した前記測定光の光路に設けられ、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第1の偏光状態と所定の対応関係にある第2の偏光状態の光を減光し、
偏光制御手段で前記被観察物に照射される前記測定光が前記第1の偏光状態となり、前記検出手段によって検出される前記参照光が、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第2の偏光状態と異なる第3の偏光状態の光と干渉可能な偏光状態となるように、前記参照光の光路および前記測定光の光路の少なくとも一方に配置され、前記参照光および前記測定光の少なくとも一方の偏光状態を制御し、
検出手段で前記合成手段によって合成された前記参照光および前記測定光を検出する
ことを特徴とする観察方法。
【請求項１】
入射した光を参照光と測定光とに分岐する分岐手段と、
前記測定光を被観察物に第1の偏光状態で照射し、該被観察物を介した前記測定光を受光する観察光学系と、
前記参照光と前記被観察物を介した前記測定光とを合成する合成手段と、
前記被観察物を介した前記測定光の光路に設けられ、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第1の偏光状態と所定の対応関係にある第2の偏光状態の光を減光させる減光手段と、
前記合成手段によって合成された前記参照光および前記測定光を検出する検出手段と、
前記被観察物に照射される前記測定光が前記第1の偏光状態となり、前記検出手段によって検出される前記参照光が、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第2の偏光状態と異なる第3の偏光状態の光と干渉可能な偏光状態となるように、前記参照光の光路および前記測定光の光路の少なくとも一方に配置され、前記参照光および前記測定光の少なくとも一方の偏光状態を制御する偏光制御手段と、
を備えることを特徴とする観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の観察装置において、
前記偏光制御手段が前記参照光の光路に挿入された第１モードと、前記測定光の光路に挿入された第２モードとの間で前記装置のモードを切り換える切換手段を備えた
ことを特徴とする観察装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の観察装置において、
前記照明光学系は、前記分岐手段に入射する偏光状態を決定する偏光手段を備える
ことを特徴とする観察装置。
【請求項４】
請求項３に記載の観察装置において、
入射する光の偏光を同時に変化させるように前記偏光手段と前記減光手段とを同時に制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする観察装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の観察装置において、
前記偏光制御手段は、１／４波長板または１／２波長板である
ことを特徴とする観察装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の観察装置において、
前記偏光制御手段は、前記被観察物に照明される測定光が円偏光である
ことを特徴とする観察装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の観察装置において、
照明光学系が照射する前記被観察物の照明位置を前記照明光学系の光軸に直交する面内で走査する走査手段を備えた
ことを特徴とする観察装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の観察装置において、
前記検出手段は、
前記干渉光を分光する分光手段を有し、
前記分光手段で分光した前記干渉光所定の波長領域での強度を検出するスペクトル検出器である
ことを特徴とする観察装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の観察装置において、
前記分岐手段は、
前記参照光が前記測定光の５倍以上の光量となるように前記入射した光を分岐する
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９の何れか一項に記載の観察装置において、
中心波長が８００nmでコヒーレンス長が２μｍである光源を備えた
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０に記載の観察装置において、
前記参照光の偏光状態と減光手段を透過する光の偏光方向とのずれが６０°以内である
ことを特徴とする観察装置。
【請求項１２】
入射した光を参照光と測定光とに分岐し、
観察光学系で前記測定光を被観察物に第1の偏光状態で照射し、該被観察物を介した前記測定光を受光し、
合成手段で前記参照光と前記被観察物を介した前記測定光とを合成し、
減光手段で前記被観察物を介した前記測定光の光路に設けられ、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第1の偏光状態と所定の対応関係にある第2の偏光状態の光を減光し、
偏光制御手段で前記被観察物に照射される前記測定光が前記第1の偏光状態となり、前記検出手段によって検出される前記参照光が、前記被観察物を介した前記測定光のうち前記第2の偏光状態と異なる第3の偏光状態の光と干渉可能な偏光状態となるように、前記参照光の光路および前記測定光の光路の少なくとも一方に配置され、前記参照光および前記測定光の少なくとも一方の偏光状態を制御し、
検出手段で前記合成手段によって合成された前記参照光および前記測定光を検出する
ことを特徴とする観察方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２０２７７４（Ｐ２０１２−２０２７７４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６６４６（Ｐ２０１１−６６６４６）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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