JP4020714B2 - 顕微鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は顕微鏡に係り、特に、汎用性を有する顕微鏡装置として、観察物体からの光束に対して変調を行う変調光学系、及び変調光学系を備えた顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、顕微鏡は、良好な画像を得るためには開口絞りや視野絞りの調整や瞳面での変調等、観察対象や対物レンズのＮＡに合わせて種々の調整を行う必要がある。
【０００３】
その最たるものに、位相差顕微鏡が挙げられる。
【０００４】
この位相差顕微鏡を図２６に示す概略図で簡単に説明する。
【０００５】
なお、以降の説明においては、レンズ系に対して光が入射してくる方を前側、出射していく方向を後ろ側とする。
【０００６】
すなわち、ハロゲンランプ等の光源又はそれを基にした２次光源５０１から出射された光束は、その前側焦平面の近傍が光源５０１と一致するように配置されたコレクタレンズ５０２を透過し、コレクタレンズの後側焦平面に配置された絞り５０３で集光される。
【０００７】
この絞りの面には、リング状の開口が配置され、このリング状の開口を透過した光束が、コンデンサレンズ５０４を介して観察物体５０５に入射される。
【０００８】
観察物体５０５に入射した光束は、対物レンズ５０６を透過し、瞳変調を行う瞳変調素子５０７が配置されている瞳面で強度及び位相の変調が行われる。
【０００９】
瞳面においては、リング状の開口を透過して観察物体５０５を透過した光束の中でその０次成分については透過率を下げ、さらに位相をπ／２進める（もしくはπ／２遅らす）変調が行われる。
【００１０】
変調が行われた光束は、その前側焦平面が瞳面とほぼ一致するように配置された結像レンズ５０８を透過し、結像レンズ５０８の後ろ側焦平面５０９に観察物体５０５の位相像を形成する。
【００１１】
そして、図２６に示す位相差顕微鏡において、観察物体５０５の厚みや吸収等が変化した場合でも良好な画像を得るためには、瞳変調素子５０７によって瞳面の透過率や位相を調節する必要があるが、通常は、この瞳変調素子５０７はコーティングによる固定の膜で実現されており調節が不可能である。
【００１２】
そこで、この瞳変調素子５０７として、液晶やエレクトロクロミックなどの素子を用いて、素子に印加する電圧を制御することで調節機能が可能となる顕微鏡装置が特開昭５８−１８４１１５号公報や特開平９−８０３１３号公報に開示されている。
【００１３】
そして、さらに、これらを一歩進めて、暗視野照明、明視野照明、傾斜照明等の照明系の変調並びに位相の瞳変調とを組合わせることにより汎用性がより向上した顕微鏡装置が特開昭５６−１３７３２４号公報に開示されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来技術によれば、照明系と瞳面で可変の変調が可能な素子を用いれば、ターレット等機械的に部材を動かすこと無く観察が可能な汎用性の高い顕微鏡装置が構成できる可能性を示している。
【００１５】
ただし、実際には、汎用性が高まれば高まる程、今度は可変にした部分の最適値の設定が困難となる。
【００１６】
また、これらを簡単化しようとした場合、観察方法毎にまた観察物体の条件によって最適な可変要素のパラメータをテーブル化して選択する方法が当業者には容易に考えられる。
【００１７】
この場合、ある程度観察対象を絞り込めば良いが、種々の観察物体に正確に対応しようとすると、結局、パラメータテーブルが多くなって、かえって煩雑になると言う問題がある。
【００１８】
また、逆に、この煩雑さを避けるためにテーブル数を減らすと、最適にできない観察物体が増えてしまうと言う問題がある。
【００１９】
以上のように、従来の技術による顕微鏡装置では、汎用性を出すために導入した可変の瞳変調素子による各種パラメータの設定を、広範囲な種々の観察対象に対して最適に行うことが非常に困難であり、それが実用化の大きな課題の一つとなっている。
【００２０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、広範囲な種々の観察対象に対して、簡便かつ正確に高画質の最適な画像が得られる汎用性を有する顕微鏡装置としての顕微鏡を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題を解決するために、
（１）被検物体に光源から出射された光を照射し、この被検物体の情報を含んだ光束を発生させる照明手段と、
この照明手段によって前記被検物体に照射される光の波長、位相、強度、偏光、コヒーレンシーの少なくともいずれか一つを変調する照明光変調手段と、
前記被検物体の情報を含んだ光束を集光し、前記被検物体の像を結像する対物レンズ及び結像レンズと、
前記対物レンズの瞳面近傍に設けられ、前記被検物体の情報を含んだ光束の位相、強度、偏光方向の少なくともいずれか一つを変調する瞳変調手段と、
前記対物レンズ及び結像レンズによって前記被検物体の像が結像される面に設けられ、前記被検物体の像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された前記被検物体の画像から該画像の忠実度または解像度に係る物理量を解析する画像解析手段と、
前記画像解析手段によって解析された前記物理量を用いて前記照明光変調手段及び前記瞳変調手段の変調量を決定するパラメータ決定手段と、
を具備することを特徴とする顕微鏡が提供される。
【００２２】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（２） 前記瞳変調手段は、反射型の瞳変調手段であることを特徴とする（１）に記載の顕微鏡が提供される。
【００２３】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（３） 前記反射型の瞳変調手段に入射する光束の中心光線が、前記反射型の瞳変調手段の反射面の垂線と交わるように、前記反射型の瞳変調手段が配置されていることを特徴とする（２）に記載の顕微鏡が提供される。
【００２４】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（４） 前記反射型の瞳変調手段に入射する光束と前記反射型の瞳変調手段で反射した光束の両方が通過するレンズを有し、各の光束が互いに前記レンズの異なる位置を通過するように前記反射型の瞳変調手段と前記レンズが配置されていることを特徴とする（３）に記載の顕微鏡が提供される。
【００２５】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（５） 前記反射型の瞳変調手段に入射する光束と前記反射型の瞳変調手段で反射した光束が異なる光路を進むように、反射部材を配置したことを特徴とする（４）に記載の顕微鏡が提供される。
【００２６】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（６） 前記反射部材は、前記反射型の瞳変調手段に入射する光束と前記瞳変調手段で反射した光束の両方が通過するレンズに、前記反射部材の反射光が入射するように配置されたことを特徴とする（５）に記載の顕微鏡が提供される。
【００２７】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（７） 前記瞳変調手段は、書き込み光源、空間光変調素子及び結像レンズからなる光アドレス型の空間光変調器であり、
前記パラメータ決定手段によって決定された変調量に基づき前記光アドレス型の空間光変調器に書き込みを行う瞳データ書き込み手段をさらに有すること特徴とする（１）に記載の顕微鏡が提供される。
【００２８】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（８） 前記照明光変調手段は、前記光源から光束の波長、強度、偏光方向、コヒーレンシーの少なくともいずれか一つを上記パラメータ決定手段によって決定された変調量に基づき変調することを特徴とする（１）に記載の顕微鏡が提供される。
【００２９】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（９） 前記対物レンズと前記結像レンズとの間に、少なくとも一つの瞳伝送光学系が設けられており、
この瞳伝送光学系によつて前記対物レンズと前記結像レンズとの間に、前記対物レンズの瞳面と共役な面が設定され、
この共役な面の近傍に上記瞳変調手段が設けられており、
上記瞳伝送光学系は、第１のレンズ群と第２のレンズ群とから構成され、前記第１のレンズ群の後ろ側焦平面と前記第２のレンズ群の前側焦平面とほぼ一致させるとともに、前記第１のレンズ群の前側焦平面と前記対物レンズの瞳面をほぼ一致するように配置したテレセントリック光学系であることを特徴とする（１）に記載の顕微鏡が提供される。
【００３１】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（１０） 前記パラメータ決定手段は、前記画像解析手段で解析された前記物理量を変数とするあらかじめ定められた関数を用いて前記照明光変調手段及び前記瞳変調手段の変調量を決定することを特徴とする（１）に記載の顕微鏡が提供される。
【００３２】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（１１） 前記撮像手段によって撮像された前記被検物体の画像を表示する画像表示手段をさらに具備し、
前記画像表示手段は、前記画像解析手段により解析された画像解析値を表示し、前記照明光変調手段及び前記瞳変調手段の変調量を入力するためのグラフィカル・ユーザ・インターフェースを備えたことを特徴とする（９）に記載の顕微鏡が提供される。
【００３３】
（作用）
（１）の構成をとることにより、照明光及び対物レンズの瞳面の光束に対し、波長、強度、位相、偏光あるいはコヒーレンシーに関する様々な変調を加えることが可能となるので、明視野、暗視野、位相差、差分、偏光、ホフマンモジュレーションコントラスト観察等種々の観察方法が可能な汎用の顕微鏡を実現することができる。
【００３４】
また、画像解析手段とパラメータ決定手段を設けたので、上記の種々の観察方法それぞれにおいて、観察物体の厚さ、構造、吸収等種々の物理量の異なる様々な観察物体に対して、同一の構成で機械的な部材等の交換や調整等無しに最適な観察が簡便に行えるようになる。
また、画像解析手段の構成をより詳細に規定したものであり、本構成によれば、画像の質に関する量を人間の個人差や経験の有無によらず客観的に定量化でき、ひいては最適な画像を得るための各種パラメータの設定を安定的にかつ正確に行えるようになる。
【００３５】
（２）の構成では、光アドレス型の液晶に代表される反射型変調手段は、光が制御部材を透過することなく変調が可能であるので、反射型変調手段での回折光等の迷光を回避でき、変調を行っても良好な画像を獲得することができる。
【００３６】
（３）の構成により、反射型変調手段に対する入射光と反射光が異なる光路を経由するため、入射側に反射光が戻ることによる迷光の影響を簡便に除去できるようになる。
【００３７】
（４）の構成により、反射型変調手段に対する入射側と反射側で像伝送光学系を形成する同一のレンズを利用することにより、異なるレンズを利用するより少ないレンズ枚数で像伝送光学系を構成でき、光学系の小型化も可能になる。
【００３８】
（５）及び（６）の構成を用いることにより、反射型変調手段に対する入射側の光束と反射側の光束を分離することができるため、入射側に反射光が戻ることによる迷光の除去を、簡便にかつ完全に行えるようになる。
【００３９】
（７）の構成によれば、対物レンズの瞳面が対物レンズの鏡筒の内部にあり、構成上機械的に設置の制約を大きく受ける瞳変調手段を、光アドレス型の空間光変調器で構成するようにしたので、電気アドレス型の空間光変調器で構成する場合に比べて、配線部等の外部への引き出しを無くすことが可能となり、より機械的な制約のない構成で実現できるようになる。
【００４０】
（８）の構成によれば、波長、強度、位相、偏光あるいはコヒーレンシーがダイレクトに変調可能となる。
【００４１】
（９）の構成を取ることにより、対物レンズの瞳面が対物レンズの鏡筒の内部にあり、構成上機械的に設置の制約を大きく受ける瞳変調手段を、瞳伝送光学系により対物レンズの外側に新たに設けることにより、従来、用いられた多くの顕微鏡光学系における照明手段から対物レンズまでの構成を大きく変更すること無く、効果的な瞳変調手段をこれらに付加できるようになる。
【００４２】
特に、テレセントリック光学系を用いることで、対物レンズの外側に新たに設けた瞳面と共役な面近傍に設置する瞳変調手段の設置位置の許容範囲を広げることが可能となり、結果として瞳変調手段でより正確に変調を加えられるようになる。
【００４４】
（１０）の構成は、パラメータ決定手段の構成をより詳細に規定したものであり、本構成により、より簡便かつ正確に最適な画像を得るための各種パラメータの設定を行えるようになる。
【００４５】
（１１）の構成により、前記撮像手段で獲得された観察画像は、前記画像解析手段により解析された画像解析値として前記画像表示手段で直接観察可能となるよう表示されると共に、観察者がその観察画像を変化させたいと考えた場合には、グラフィカル・ユーザ・インタフェースを操作することによって、前記照明光変調手段及び前記瞳変調手段の変調量を入力することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００４７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【００４８】
すなわち、本発明の第１の実施形態による顕微鏡装置は、図１に示すように、観察物体の情報を読み出すための光束を発生させ、当該光束を観察物体に照射するための照明手段１と、当該光束に少なくとも位相、強度あるいは偏光方向のいずれかの変調を加える照明光変調手段２と、観察物体の情報を読み出した光束が観察物体の像を形成するための対物レンズ３及び結像レンズ５と、観察物体の像を撮像するための撮像手段６と、前記対物レンズ３の瞳面近傍に配置され少なくとも位相、強度あるいは偏光方向のいずれかの変調を行う瞳変調手段４と、前記撮像手段６で獲得された観察画像を表示するための表示手段７と、前記撮像手段６で獲得された観察画像のデータをもとに当該観察画像が最適な（解像度や忠実度（ｆｉｄｅｌｉｔｙ）が良好な）画質になるように照明光変調手段２と瞳変調手段４の変調量を決定し、これらの手段２、４に決定した変調量をフィードバックするための画像解析手段８及びパラメータ決定手段９とで構成される。
【００４９】
本顕微鏡装置では、上記の構成により、照明手段１で発生させた光束に対して、照明光変調手段２によって位相、強度あるいは偏光方向等の変調が加えられ、その変調が加えられた光束が観察物体Ｏｂの情報を読み出す。
【００５０】
この観察物体Ｏｂの情報を読み出した光束は、対物レンズ３に入射し、対物レンズ３の瞳面近傍でさらに瞳変調手段４によって位相、強度あるいは偏光方向等の変調がなされる。
【００５１】
この瞳変調手段４によって変調が行なわれた光束は、さらに結像レンズ５により像が形成され、この像が観察物体の画像（観察画像）として撮像手段６で撮像される。
【００５２】
この撮像手段６で獲得された観察画像は、一方では表示手段７に送られ、ユーザが直接観察可能となるよう表示される。
【００５３】
また、一方で、この観察画像は画像解析手段８に送られ、この部分で観察画像の画像解析が行われる。
【００５４】
この画像解析手段８における画像解析の結果として得られた解析データは、パラメータ決定手段９に送られる。
【００５５】
ここで、パラメータ決定手段９では、この解析データをもとに観察画像が最適な画質になるように照明光変調手段２と瞳変調手段４の変調量を決定し、これらに決定した変調量をフィードバックするために伝送する。
【００５６】
この伝送された変調量に基づき照明光変調手段２と瞳変調手段４の変調量を変更し、上述の処理を順次繰り返し行うことにより、観察物体の厚さ、構造、吸収等種々の物理量の異なる様々な観察物体に対して、同一の構成で機械的な部材等の交換や調整等無しに、種々の観察方法にて最適な観察が可能となる。
【００５７】
特に、画像解析手段８及びパラメータ決定手段９を用いることにより、ユーザの個人差や経験の有無によらず非常に簡便に最適な観察が可能となる。
【００５８】
また、この照明光変調手段２や瞳変調手段４の変調は連続的な値で行われるため、従来の固定式あるいは部材交換式の顕微鏡に比べて細かな変調量の設定が可能であり、より広範な観察物体の最適な観察が可能となる。
【００５９】
（第１実施例）
図２は、本発明の第１の実施形態の第１実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【００６０】
すなわち、本発明の第１の実施形態の第１実施例による汎用顕微鏡装置は、図２に示すように、光源１１としての水銀ランプ、照明レンズ１２及び１３からなる照明手段１と、照明光変調手段２としての透過型で電気アドレス型で強度変調型の液晶空間光変調素子２１と、対物レンズ３と、瞳変調手段４として液晶空間光変調素子２１と同様な透過型で電気アドレス型で強度変調型の液晶空間光変調素子４１と、結像レンズ５と、撮像手段６としてのＣＣＤカメラ６１と、表示手段７としてコンピュータ８１の表示素子としても共用されるＣＲＴ７１と、さらには、いずれもがコンピュータ８１内のソフトウェアで実現されている画像解析手段８及びパラメータ決定手段９とで構成されている。
【００６１】
そして、光源１１としての水銀ランプからの光束は、その前側焦平面が光源位置にほぼ一致するように配置された照明レンズ１２に入射し、水銀ランプからの光束をその後ろ側焦平面に集光する。
【００６２】
この照明レンズ１２の後ろ側焦平面近傍には、透過型で電気アドレス型で強度変調型の液晶空間光変調素子２１が配置されており、入射する光束に対して所望の位置の強度が、図示していないコントローラとドライバ経由で入力されるパラメータ決定手段９からの信号により変調される。
【００６３】
この液晶空間光変調素子２１により強度が変調された光束は、その前側焦平面が当該素子２１の変調面とほぼ一致するように配置された照明レンズ１３を透過し観察物体Ｏｂに入射する。
【００６４】
ここで、照明手段１は、言わばクリティカル照明の構成になっている。
【００６５】
観察物体Ｏｂに入射した光束は、観察物体Ｏｂの情報を読み出し、対物レンズ３に入射する。
【００６６】
対物レンズ３に入射した光束は、対物レンズ３の瞳面に観察物体Ｏｂのフーリェ像を形成する。
【００６７】
この対物レンズの瞳面Ｐの近傍には透過型で電気アドレス型で強度変調型の液晶空間光変調素子４１が配置してあり、この液晶空間光変調素子４１でも前記液晶空間光変調素子２１と同様に、図示していないコントローラとドライバ経由で入力されるパラメータ決定手段９からの信号によって、入射する光束に対して所望の位置の強度の変調が行なわれる。
【００６８】
この強度の変調が行われた光束は、さらにその前側焦平面が当該素子４１の変調面とほぼ一致するように配置された結像レンズ５を透過し、変調された最終結果の画像が撮像手段６であるＣＣＤカメラ６１の撮像面に結像され、ＣＣＤカメラ６１でその情報（観察画像）が獲得される。
【００６９】
本実施例では、一例として暗視野顕微鏡と同様の観察方法の場合を示す。
【００７０】
この場合には、照明変調用の液晶空間光変調素子２１には図３の（ａ）に示すようなリング状のパターンを表示する（図中、白抜き部分が透過率１の部分、黒塗り部分が透過率０の部分）。
【００７１】
一方、瞳変調用の液晶空間光変調素子４１では、観察物体が無い場合には空間光変調素子２１に表示したパターンと相似のパターンが結像するが、光束が結像している部分は透過率が０で、その他の部分は透過率が１となるように図３の（ｂ）に示すようなリング状のパターンを表示する。
【００７２】
この変調により、観察物体の低周波数成分がカットされ、観察物体Ｏｂで散乱される高周波数成分のみが透過するので、通常の暗視野顕微鏡と同様の処理が可能となる。
【００７３】
この撮像手段６で獲得された観察画像は、コンピュータ８１内の図示していないフレームメモリーに送られディジタルデータとして貯えられる。
【００７４】
この貯えられたデータは、一方では表示手段７であるＣＲＴ７１に送られ、観察者が直接観察画像を観察することが可能となる（図４の右下のウインドウ１００１参照）。
【００７５】
また、一方で、このデータは画像解析手段８に送られる。
【００７６】
この画像解析手段８では、この画像データを用いて画像の画質に係わる物理量を解析する。
【００７７】
本実施例では、画像解析手段８は、忠実度（ｆｉｄｅｌｉｔｙ）に係わる量としてのコントラスト、解像度に係わる量としての画像中の高周波成分の量を求める。
【００７８】
一方、液晶空間光変調素子２１及び液晶空間光変調素子４１のパラメータは、表示するパターンのリング径、リング幅、リング内の透過率、リング外の透過率である。
【００７９】
これらのパラメータの値は、パラメータ決定手段９や画像解析手段８において解析された量（本実施例では、コントラストと画像中の高周波成分の量）を変数とする予め定められた関数によって決定し、決定したパラメータの値を照明光変調手段２と瞳変調手段４のコントローラにフィードバックする。
【００８０】
具体的には、本実施例の関数は、
( ｘ_i+1 )^j ＝（ｘ_i )^j ＋ｆ_j ( αｕ_i ，βｖ_i )
( ｙ_i+1 )^j ＝（ｙ_i )^j ＋ｇ_j ( αｕ_i ，βｖ_i )
に設定される。
【００８１】
ただし、（ｘ_i )^j 及び（ｙ_i )^j は、それぞれ、液晶空間光変調素子２１及び液晶空間光変調素子４１に与えるパターンのリング径（ｊ＝０）、リング幅（ｊ＝１）、リング内の透過率（ｊ＝２）、リング外の透過率（ｊ＝３）であり、添え字のｉは更新の回数を示す。
【００８２】
また、ｕ_i 及びｖ_i は、それぞれ、画像解析手段８で解析したコントラスト及び解像度に係わる高周波成分の量であり、添え字のｉは前述と同様に更新の回数を示す。
【００８３】
また、α及びβは、それぞれ、コントラスト及び解像度の変更に関する係数である。
【００８４】
なお、ｆ_j 及びｇ_j は、それぞれ、コントラスト及び解像度の変更に関する各パタメータｊの関数であり、対物レンズの倍率毎に別途設定してある。
【００８５】
最初の立ち上げ時には、上述の各パラメータは、それぞれ、初期値に設定されているものとする。
【００８６】
観察者が、このパラメータで処理されたディスプレー上の観察画像を観察し、画像を変化させたいと考えた場合には、その観察者は、図４の左上に示すグラフィカル・ユーザ・インタフェース（以下、ＧＵＩ）画面１００２を操作する。
【００８７】
例えば、コントラストを変化させたいときには、ＧＵＩ画面１００２上のバー１００３のボタンをマウスで左右に動かす。
【００８８】
例えば、コントラストを低下させたい場合にはバー１００３のボタンを左側に、逆に、コントラストを高くしたいときにはバー１００３のボタンを右側に動かすようにしてやればよい。
【００８９】
同様に、解像度を変化させたいときには、ＧＵＩ画面１００２上のバー１００４のボタンをマウスで左右に動す。
【００９０】
例えば、解像度を低くしたい場合にはバー１００４のボタンを左側に、逆に、解像度を高くしたい場合にはバー１００４のボタンを右側に動かすようにしてやればよい。
【００９１】
このようにして、ユーザによるボタンを移動させる量に比例して、前述のα及びβが設定され、中央の左側はプラス、右側がマイナスの係数であり、フィードバック毎に各ボタンが中央に戻る。
【００９２】
また、ＧＵＩ画面１００２上の参照符号１００５及び１００６は画像解析手段８で解析された各量の値の表示部である。
【００９３】
また、参照符号１００７は各パラメータの値を読み出し一時記憶させるためのプリセットボタンである。
【００９４】
そして、ＧＵＩ画面１００２上のｓａｖｅボタン１００９を押してからプリセットボタン１００７を押すと記録状態となり、押さずにそのままプリセットボタン１００７を押すとあらかじめ記録されているパラメータが出力される。
【００９５】
また、ＧＵＩ画面１００２上の参照符号１００８は、それらを初期値に戻すためのリセットボタンである。
【００９６】
また、参照符号１０１０及び１０１１は、コントラスト及び解像度の変更に関する係数α及びβを調整するためのバーとボタンである。
【００９７】
これらのバー１０１０とボタン１０１１により、観察者が満足するまで上記の操作を繰り返せば最適な画像が得られる。
【００９８】
上述の実施例によれば、広範囲な種々の観察対象に対して、簡便かつ正確に最適な画像の観察が可能となる顕微鏡装置が実現できる。
【００９９】
また、本実施例ではリング状の変調パターンの例を示したが、本実施例の構成は、これに制限されるものではなく、別のパターンを表示すれば種々の観察方法に対応可能である。
【０１００】
（第２実施例）
図５は、本発明の第１の実施形態の第２実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０１０１】
すなわち、本発明の第１の実施形態の第２実施例による汎用顕微鏡装置は、図５に示すように、前述した第１の実施形態の第１の実施例と比較して、照明手段１の光源１１をハロゲンランプに変更し、かつ図示していないコントローラ及びドライバを接続しパラメータ決定手段９からの信号により、その強度が可変になるようにした点、照明レンズの構成を変更した点、瞳変調手段４として反射型で電気アドレス型で強度変調と位相変調の両方が可能な液晶空間光変調素子４３を配置し、それに伴って偏光ビームスプリッタ４２を対物レンズ３と対物レンズの瞳面Ｐ間に配置した点、さらには表示手段７として、コンピュータのＣＲＴとは別に液晶ディスプレイ７２を設けた点、及び画像解析手段８で解析する量及びパラメ一タ決定手段９の関数形が異なる点が変更されているが、その他は同様である。
【０１０２】
図５に示すように、光源１１としてのハロゲンランプからの光束は、照明レンズ１４を経て、透過型で電気アドレス型で強度変調型の液晶空間光変調素子２１に達する。
【０１０３】
この際、ハロゲンランプの像が液晶空間光変調素子２１で結像されるように照明レンズ１４が配置されている。
【０１０４】
この液晶空間光変調素子２１に結像した光束は、当該素子２１によって変調され、その前側焦平面が光源１１の結像面つまり液晶空間光変調素子２１変調面とほぼ一致するように配置された照明レンズ１５を透過し、観察物体Ｏｂに入射する。
【０１０５】
本照明手段１は、言わばケーラー照明の構成になっている。
【０１０６】
観察物体Ｏｂに入射した光束は、観察物体Ｏｂの情報を読み出し、対物レンズ３に入射する。
【０１０７】
この対物レンズ３に入射した光束は、偏光ビームスプリッタ４２を透過し、対物レンズの瞳面Ｐに観察物体Ｏｂのフーリェ像を形成する。
【０１０８】
この対物レンズ３の瞳面Ｐの近傍には、強度と位相の両方の変調が可能な反射型で電気アドレス型の液晶空間光変調素子４３が配置されている。
【０１０９】
なお、この液晶空間光変調素子４３は、図６に示すように電気アドレス型で透過型で強度変調型の液晶からなる強度変調部４３１と、電気アドレス型で反射型で位相を変調する液晶からなる位相変調部４３２との二つの変調部を組み合わせたもので、特定の偏光方向の光束について、その位相と強度の変調が可能なものである。
【０１１０】
この液晶空間光変調素子４３で反射して、さらに偏光ビームスプリッタ４２で反射した光束は強度と位相の変調が行われた光束となり、その前側焦平面が瞳面Ｐとほぼ一致するように配置された結像レンズ５を透過し、変調された結果の画像が撮像手段であるＣＣＤカメラ６１の撮像面に結像し撮像される。
【０１１１】
本実施例では、一例として、位相差顕微鏡と同様の処理を行う場合を示す。
【０１１２】
まず、照明変調用の液晶空間光変調素子２１には、図７の（ａ）に示すようなリング状のパターンが表示される（図中、白抜き部分が透過率１の部分、黒塗り部分が透過率０の部分）。
【０１１３】
一方、瞳変調用の液晶空間光変調素子４３では、観察物体が無い場合には、空間光変調素子２１に表示したパターンと相似のパターンが結像するが、光束が結像する部分（図中の斜線部分）の透過率を若干低く、その他の部分（図中の白抜き部分）は透過率が１となるように、つまり図７の（ｂ）に示すようなリング状のパターンに強度変調部４３１で変調が行われる。
【０１１４】
さらに、強度変調部４３１の光束が結像している部分と対応する部分（図中の斜線部分）の位相がπ／２だけ遅れるように、つまり図７の（ｃ）に示すようなリング状のパターンに位相変調部４３２で位相の変調が行われる。
【０１１５】
本実施例では、以上のように処理することによって、通常の位相差顕微鏡と同様の処理が可能となる。
【０１１６】
ところで、第１実施例で使用したような透過型の瞳変調手段（透過型液晶空間光変調素子）を使用した場合に比べ、本実施例で使用する反射型の瞳変調手段（液晶空間光変調素子４３）は、顕微鏡装置全体のサイズに対して光路長を稼げる点で有利である。
【０１１７】
具体的には、本実施例においては、ビームスプリッタ４２から反射型の液晶空間光変調素子４３への入射する光路（入射光の光路）と、反射型の液晶空間光変調素子４３から再びビームスプリッタ４２に入射する光路（反射光の光路）とが、同一の空間を共用している。
【０１１８】
このため、本実施例においては、同一の空間を共用している部分に相当する分だけ、透過型の液晶空間光変調素子を使用した場合に比べて、小形化を図れる可能性がある。
【０１１９】
そして、ＣＣＤカメラ６１で獲得された画像情報は、一方では表示手段７である液晶ディスプレイ７２に送られ、観察者が直接観察画像を観察することが可能となる。
【０１２０】
また一方では、このＣＣＤカメラ６１で獲得された画像情報は、コンピュータ８１中の図示していないフレームメモリ付きの画像処理ボードに送られ、そこでディジタルデータに変換される。
【０１２１】
そして、このデータは画像解析手段８に送られる。
【０１２２】
この場合、画像解析手段８は、このコンピュータ８１内のソフトウェアと画像処理ボードで実現されており、この画像データを用いて画像の画質に係わる物理量を解析する。
【０１２３】
本実施例では、画像解析手段８は、忠実度（ｆｉｄｅｌｉｔｙ）に係わる量としてのコントラストと全体光量を求める。
【０１２４】
一方、液晶空間光変調素子２１及び液晶空間光変調素子４３のパラメータに共通する部分は、それぞれパターンのリング径、リング幅、リング内の透過率、リング外の透過率であり、液晶空間光変調素子４３にはさらにリング内外の位相が加わる、また光源のパラメータは光源の強度である。
【０１２５】
これらのパラメータの値を、コンピュータ８１内のソフトウェアで実現されているパラメータ決定手段９で、画像解析手段８で解析された量（本実施例では、コントラストと全体光量）を変数とする所定の関数を設定して決定し、決定したパラメータの値を照明光変調手段２、瞳変調手段４及び光源１１のコントローラにフィードバックする。
【０１２６】
具体的に、本実施例の関数は、
( ｘ_i+1 )^j ＝（ｘ_i )^j ＋ξｆ_j ′( ｕ_i −ｕ₀ ，ｗ_i −ｗ₀ )
( ｙ_i+1 )^j ＝（ｙ_i )^j ＋δｇ_j ′( ｕ_i −ｕ₀ ，ｗ_i −ｗ₀ )
( ｚ_i+1 )^j ＝（ｚ_i )^j ＋ζｈ_j ′( ｕ_i −ｕ₀ ，ｗ_i −ｗ₀ )
に設定される。
【０１２７】
ただし、（ｘ_i )^j 及び（ｙ_i )^j は、それぞれ、液晶空間光変調素子２１及び液晶空間光変調素子４１に与えるパターンのリング径（ｊ＝０）、リング幅（ｊ＝１）、リング内の透過率（ｊ＝２）、リング外の透過率（ｊ＝３）、液晶空間光変調素子４３ではさらにリング内の位相（ｊ＝４）及びリング外の位相（ｊ＝５）であり、ｚ_i は、光源の強度であり、添え字のｉは更新の回数を示している。
【０１２８】
また、ｕ_i 及びｗ_i は、それぞれ、画像解析手段８で解析したコントラスト及び全体光量であり、添え字のｉは前述と同様に更新の回数を示している。
【０１２９】
また、ｕ₀ ，ｗ₀ は、それぞれの標準値もしくはユーザの設定値であり、添え字のｉは同様に更新の回数を示している。
【０１３０】
この標準値とは、数種類の標準サンプルを用意し、サンプルに対して最良な設定にした既存の位相差顕微鏡での像を記録し、これらをコンピュータ８１内の画像解析手段８に入力してコントラスト及び全体の明るさを解析しその平均値として予め設定された値であり、ユーザが別途設定することも可能である。
【０１３１】
なお、ｆ_j ′、ｇ_j ′及びｈ_j ′は、それぞれ、コントラスト及び全体光量の変更に関する各パラメータｊの関数であり、対物レンズの倍率毎に別途設定してある。
【０１３２】
さらに、ξ、δ及びζは、関数に作用させる係数であり、更新回数に応じて減少させる。
【０１３３】
最初の立ち上げ時には、上述の各パラメータは、それぞれ、初期値に設定されているものとする。
【０１３４】
図示しないＧＵＩにより、更新回数の上限を入力すれば、あとは画像解析手段８及びパラメータ決定手段９により、上述のように処理結果の解析とパラメータの決定が自動的に行われ画像の高画質化が行われる。
【０１３５】
なお、図示していないＧＵＩには、第１実施例と同様に各パラメータの値を読み出すか、または、一時記憶させるためのプリセット及びｓａｖｅボタンと、画像解析手段８で解析されたコントラストと全体光量を表示する表示部が設けられている。
【０１３６】
上述のような第２実施例によれば、広範囲な種々の観察対象に対して、簡便かつ正確に最適な画像の一観察が可能となる顕微鏡装置が実現できる。
【０１３７】
また、本実施例は、瞳で位相と強度の両方の変調が可能であり、本実施例の位相差顕微鏡に止まらず、基本的には、非常に汎用度の高い種々の観察方法に対応可能な構成である。
【０１３８】
（第３実施例）
図８は、本発明の第１の実施形態の第３実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０１３９】
すなわち、本発明の第１の実施形態の第３実施例による汎用顕微鏡装置は、図８に示すように、前述した第１の実施形態の第１実施例と比較して、照明手段１の光源１１をスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）に変更し．かつ図示していないコントローラ及びドライバを接続しパラメータ決定手段９からの信号によりその強度が可変になるようにした点、対物レンズ３の鏡筒３１の内部にある瞳面Ｐに透過型で位相変調型で光アドレス型のフォトリフラクティブ空間光変調素子４４を配置した点、この瞳面のフォトリフラクティブ空間光変調素子４４に変調量を書き込むための強度変調型で透過型で電気アドレス型の液晶空間光変素子４５ａ、偏光ビームスプリッタ４５ｂ、結像レンズ４５ｃ、略コリメートな書込み光束４５ｄを発生する書込み光源４５ｅからなる瞳変調データ書込み手段４５を配置した点、さらには画像解析手段８で解析する量及びパラメータ決定手段９の関数形が異なる点が変更されているが、その他は同様の構成である。
【０１４０】
図８に示すように、本実施例では、前述した第１実施例と同様に、照明手段１において光源１１としてのＳＬＤで発生した光束が、照明レンズ１２、透過型で電気アドレス型で強度変調型の液晶空間光変調素子２１及び照明レンズ１３により第１実施例と同様に変調され、観察物体Ｏｂに入射し、さらに観察物体Ｏｂの情報を読み出し、対物レンズ３に入射する。
【０１４１】
この対物レンズ３に入射した光束は、対物レンズ３の鏡筒内の瞳面Ｐに観察物体Ｏｂのフーリェ像を形成する。
【０１４２】
この対物レンズの瞳面Ｐ近傍には、位相変調型で光アドレス型のフォトリフラクテイブ空間光変調素子４４が配置されている。
【０１４３】
このフォトリフラクテイブ空間光変調素子４４での位相の変調量は、当該素子内の光書込み面に書き込まれる画像データの光量によって決定されるので、瞳変調データ書込み手段４５により、この位相の変調量を強度情報として当該素子内の光書込み面に書き込む。
【０１４４】
瞳変調データ書込み手段４５では、パラメータ決定手段９からの位相の変調量に係わる信号を図示していないコントローラ及びドライバを介して強度変調型で透過型で電気アドレス型の液晶空間光変調素子４５ａに送り、その情報を表示する。
【０１４５】
この情報は、書込み光源４５ｅとしてのレーザダイオード（ＬＤ）から出射する略コリメートな書込み光束４５ｄで読み出されたあと、結像レンズ４５ｃ、偏光ビームスプリッタ４５ｂを経て、フォトリフラクティブ空間光変調素子４４の光書き込み面に結像させるように伝送される。
【０１４６】
このようにして位相変調の情報が乗せられたフォトリフラクテイブ空間光変調素子４４を通過し位相変調された光束は、さらに対物レンズ３と結像レンズ５との間に設置された偏光ビームスプリッタ４５ｂを透過し、第１実施例と同様に結像レンズ５によりＣＣＤカメラ６１の撮像面に結像され、観察画像として撮像される。
【０１４７】
本実施例では、微分干渉顕微鏡と同様の観察方法の場合を示す。
【０１４８】
この場合には、照明変調用の液晶空間光変調素子２１には、図９の（ａ）に示すような第１の格子部分２１１と第２の格子部分２１２との繰り返しからなる格子状のパターンを表示する。
【０１４９】
ただし、本実施例の場合、照明変調用の液晶空間光変調素子２１に表示される全ての格子の透過率を１とするため、実質的には一様な透過率の面であり、透過率を変化させたときのみ格子状のパターンとなる。
【０１５０】
図９の（ａ）中、破線は、格子状のパターンの第１の格子部分２１１と第２の格子部分２１２との境界を示している。
【０１５１】
一方、瞳変調用のフォトリフラクティブ空間光変調素子４４では、第１実施例と同様に観察物体が無い場合には、液晶空間光変調素子２１に表示したパターンに相似したパターンが結像するが、図９の（ｂ）に示すように位相差が０（図中、参照符号４４１の部分）と、位相差がπ（図中、参照符号４４２の部分）の繰り返しからなる格子状の変調を行うようにする。
【０１５２】
瞳面近傍で、このような変調を行うと、ここで、０次の光と＋１次、−１次の回折光が生じ、それぞれの回折光による光束がＣＣＤカメラ６１の撮像面では結像して重なり合うのでシア量は少し大き目になるが、微分干渉顕微鏡と同様の観察を行うことが可能となる。
【０１５３】
そして、撮像手段６で獲得された観察画像は、第１実施例と同様に、一方では表示手段７であるＣＲＴ７１に送られ、観察者が直接観察画像を観察することが可能となる。
【０１５４】
また、一方で、観察画像はディジタルデータに変換されて画像解析手段８に送られる。
【０１５５】
この画像解析手段８も第１実施例と同様にコンピュータ８１内のソフトウェアで実現されており、本実施例では忠実度（ｆｉｄｅｌｉｔｙ）に係わる量としてのコントラスト、全体の明るさ及びむら、さらに解像度に係わる量としての画像中のエッジに関する量を求める。
【０１５６】
一方、液晶空間光変調素子２１とフォトリフラクティブ空間光変調素子４４のパラメータは、それぞれパターンの格子のピッチ及び幅、格子内の透過率もしくは位相であり、光源１１のパラメータは光源１１の強度である。
【０１５７】
パラメータ決定手段９としては、コンピュータ８１内のソフトウェアでニューラルネットワークが実現されている。
【０１５８】
予め、数種類の厚さの標準サンプルを用意し、これらに対して最良な設定にした既存の微分干渉顕微鏡での像を記録し、これらをコンピュータ８１内の画像解析手段８に入力する。
【０１５９】
次に、コントラスト、全体の明るさ及びむら、さらに画像中のエッジに関する量を解析しその平均値として設定された標準値を用いて、画像解析手段８で解析された量と各パラメータの関係が、ニューラルネットワーク内の学習により関数近似される。
【０１６０】
このニューラルネットワーク内で、近似された関数形を用いて各パラメータ値を決定し、これらを液晶空間光変調素子２１、液晶空間光変調器４５ａ及び光源１１のコントローラにフィードバックする。
【０１６１】
具体的に本実施例の関数は、
ｘ^j ＝ｆ_j ″( ｕ，ｖ，ｗ，μ)
ｙ^j ＝ｇ_j ″( ｕ，ｖ，ｗ，μ)
ｚ＝ｈ_j ″( ｕ，ｖ，ｗ，μ)
という形で表現される。
【０１６２】
ここで、ｆ″，ｇ″及びｈ″はコントラスト、解像度、全体の明るさ及びむらに係わる量の変更に関する、液晶空間光変調素子２１、液晶空間光変調素子４５ａ及び光源１１の各パラメータｊの関数であり、対物レンズの倍率毎に別途設定してある。
【０１６３】
ただし、ｘ^j 及びｙ^j は、それぞれ、液晶空間光変調素子２１及び液晶空間光変調素子４５ａに与えるパターンの格子のピッチ（ｊ＝０）、格子の幅（Ｊ＝１）、格子２１１部あるいは４４１部の透過率（ｊ＝２）、格子２１２部あるいは４４２部の透過率（ｊ＝３）であり、ｚは光源の強度である。
【０１６４】
またｕ、ｖ、ｗ及びμは、それぞれ，画像解析手段８で解析したコントラスト、解像度に係わるエッジに関する量、全体の明るさ及びむらに係わる量である。
【０１６５】
ここで，ｙ^j はフォトリフラクテイブ空間光変調素子４４ではなく、パラメータ決定手段９から直接情報が伝送される液晶空間光変調素子４５ａとしたが、両者のパラメータ間の関係は１対１に決まるので、全く問題ない。
【０１６６】
なお、ＧＵＩついては、特に、図示はしないが、画像解析手段８で解析したコントラスト、解像度に係わるエッジに関する量、全体の明るさ及びむらに係わる量が表示されている。
【０１６７】
また、ユーザがニューラルネットワークの関数設定を第１実施例と同様なバーとボタンによって、上述の解析した量の変更を指示すれば微妙に調節できるようになっている。
【０１６８】
さらに、各パラメータの設定値を読み出すあるいは一時記憶させるためのプリセットボタンやｓａｖｅボタン、それらの設定値を初期値に戻すためのリセットボタン等も設けられているものとする。
【０１６９】
上述のような第３実施例によれば、画像解析手段８及びパラメータ決定手段９により、上述の標準サンプルの範囲内における厚さの観察物体に対しは、自動的に最適なパラメータが設定され、非常に簡便に最適な観察が可能となる顕微鏡装置を実現することができる。
【０１７０】
（第４実施例）
図１０は、本発明の第１の実施形態の第４実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０１７１】
すなわち、本発明の第１の実施形態の第４実施例による汎用顕微鏡装置は、図８に示すように、前述した第１の実施形態の第１実施例と比較して、対物レンズ３の瞳面が対物レンズ３の鏡筒内に入っている点、画像解析手段８の解析項目、及びパラメータ決定手段９の部分が変更されているが、その他は同様の構成である。
【０１７２】
本実施例では、傾斜照明を用いたホフマンモジュレーションコントラスト観察と同様な観察方法の場合を示す。
【０１７３】
この場合には、照明変調用の液晶空間光変調素子２１には図１１の（ａ）に示すようなスリット状のパターンを表示する（図中、白抜き部分が透過率１の部分、黒塗り部分が透過率０の部分）。
【０１７４】
一方、瞳変調用の液晶空間光変調素子４１では、図１１の（ｂ）に示すようなこのスリットと略平行な領域４１１、４１２及び４１３のそれぞれの領域毎に透過率の異なるパターンを表示する。
【０１７５】
標準の設定値は、領域４１１の透過率が０、領域４１２の透過率が０．１５、領域４１３の透過率が１．００である。
【０１７６】
この変調により、コントラストが強調されて方向性のある立体像が観察可能となる。
【０１７７】
そして、第１実施例と同様な各構成部の作用により獲得された観察画像のデータは、画像解析手段８に送られる。
【０１７８】
この画像解析手段８は、第１実施例と同様に、コンピュータ８１内のソフトウェアで実現されており、この画像データを用いて画像の画質に係わるコントラストと全体の光量を求め図１２に示すようなＧＵＩ画面のバー１１０１及びボタン１１０２でそれぞれその値が表示される。
【０１７９】
一方、照明変調手段２の液晶空間光変調素子２１のパラメータは、パターンのスリット幅、スリット部の透過率、スリットの位置及び角度である。
【０１８０】
また瞳変調手段４の液晶空間光変調素子４１のパラメータは、パターンのそれぞれの領域幅と透過率である。
【０１８１】
本実施例のパラメータ決定手段９も同様にコンピュータ８１のソフトウェアで実現されており、ＧＵＩ画面上で表示される画像解析手段８で解析された量及びＣＲＴ７１に表示される観察画像を観察者が見ながら、これらのパラメータを観察者が当該ＧＵＩ画面を操作しながら決定するものである。
【０１８２】
このパラメータ決定手段９のＧＵＩ画面が図１２に示されている。
【０１８３】
すなわち、液晶空間光変調素子２１のパラメータのうち、パターンのスリット幅はＧＵＩ画面上のバー１１０３、スリット部の透過率は同バー１１０４、スリットの位置は同バー１１０５、さらに、スリットの角度は同バー１１０６の操作で、それぞれ、決定される。
【０１８４】
また、液晶空間光変調素子４１のパラメータは、パターンそれぞれの領域ａ（図１１の（ｂ）中の４１１）、ｂ（図１１の（ｂ）中の４１２）、ｃ（図１１の（ｂ）中の４１３）における各領域毎の幅と透過率であり、ＧＵＩ画面上のバー１１０７乃至１１１２の操作でそれぞれ決定される。
【０１８５】
これらの操作部は、いずれも第１実施例と同様に、図１２に示すように、ＧＵＩ画面上のバー１１０３乃至１１１２とそれらの各ボタン１１０３ａ乃至１１１２ａとで構成され、各バー１１０３乃至１１１２に対する各ボタン１１０３ａ乃至１１１２ａの相対的位置で、それぞれの値が定められる。
【０１８６】
本実施例のＧＵＩ画面では、さらに、液晶空間光変調素子４１に表示するパターンをグラフィカルに表示する部分１１１３、既に設定された各パラメータの値を読み出すあるいは一時記憶させるためのプリセットボタン１１１４とｓａｖｅボタン１１１５、それらパラメータ値を初期値に戻すためのリセットボタン１１１６が付加されている。
【０１８７】
このパラメータ決定手段９で決定した値を液晶空間光変調素子２１と液晶空間光変調素子４１のコントローラにフィードバックし、第１実施例と同様に、観察者が、このパラメータでのＣＲＴ７１に表示される観察画像とＧＵＩ画面に表示される画像解析手段８で解析された量を見ながらパラメータを変更する。
【０１８８】
そして、観察者が満足するまで上記の操作を繰り返せば、最適な観察画像が得られる。
【０１８９】
本実施例での、パラメータの判断は、人間が直接ＧＵＩ画面でパラメータを設定するので、簡便さは、多少犠牲になるが、観察画像だけでは無く解析された客観的な量をもとに判断するので、最適な観察が可能となる。
【０１９０】
なお、本実施形態の各実施例では、忠実度に関連する尺度として、コントラストを示していたが、その他にも、例えば、ハローのノイズやスパイクノイズ、あるいはユーザが定めた特定のノイズパターン等のノイズ量を忠実度に関する尺度としてもよい。
【０１９１】
（第２の実施形態）
図１３は、本発明の第２の実施形態による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０１９２】
すなわち、本発明の第２の実施形態による汎用顕微鏡装置は、図１３に示すように、前述した第１の実施形態の対物レンズ３と結像レンズ５との間に、瞳伝送光学系１０を設けることによって、対物レンズ３の瞳Ｐ１と共役な像面Ｐ２を新たに設け、通常の顕微鏡では多くの場合対物レンズの鏡筒の内部に入つている瞳面を外側に出して、瞳変調手段４の設置に関する機械的な制約を除けるようにしたものである。
【０１９３】
本実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
【０１９４】
なお、この瞳伝送光学系１０を複数挿入すれば、その数だけ対物レンズ３の瞳Ｐ１と共役な像面を新たに設けることができる。
【０１９５】
（第１実施例）
図１４は、本発明の第２の実施形態の第１実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０１９６】
本実施例は、図１４に示すように、前述した第１の実施形態の第２実施例の構成の対物レンズ３と結像レンズ５との間に、瞳伝送光学系１０として、正のパワーを持つレンズ系１０１及び１０２とで構成されるテレセントリック光学系１００を設け、対物レンズ３の瞳面Ｐ１と共役な面Ｐ２を瞳伝送光学系１０と結像レンズ５との間に設けた点と、対物レンズの瞳面Ｐ１ではなくこのＰ２面の近傍に瞳変調手段４としての反射型で電気アドレス型で強度変調と位相変調の両方が可能な液晶空間光変調素子４３を配置した点が異なり、その他は第１の実施形態の第２実施例と同一に構成されている。
【０１９７】
すなわち、本実施例よると、図１４に示すように、照明手段１の光源１１のハロゲンランブで発生された光束は、第１の実施形態の第２実施例と同様に、照明レンズ１４、透過型で電気アドレス型で強度変調型の液晶空間光変調素子２１、照明レンズ１５を経て強度変調された照明光として観察物体Ｏｂに入射し、さらにこの観察物体Ｏｂの情報を読み出して、対物レンズ３に入射し、その瞳面Ｐ１にそのフーリェ像を形成する。
【０１９８】
このＰ１のフーリェ像は、さらに、テレセントリック光学系１００に入射される。
【０１９９】
このテレセントリック光学系１００は、レンズ系１０１の後ろ側焦平面とレンズ１０２の前側焦平面をほぼ一致させ、さらに、レンズ系１０１の前側焦平面を対物レンズ３の瞳面Ｐ１とほぼ一致するように配置することにより、対物レンズ３のフーリェ像と共役な像がレンズ系１０２の後ろ側焦平面近傍に形成されるようになっている。
【０２００】
この瞳と共役な画像が形成される位置Ｐ２の近傍に、強度と位相の両方の変調が可能な反射型の液晶空間光変調素子４３を配置し、偏光ビームスプリッタ４２を介して入射してくる光束に対して、ここで強度と位相の変調が加えられて反射される。
【０２０１】
ここで変調が加えられた光束は、偏光ビームスプリッタ４２で反射され、その前側焦平面が液晶空間光変調素子４３の変調面とほぼ一致するように配置された結像レンズ５に入射し、ＣＣＤカメラ６１の撮像面にある結像レンズ５の後ろ側焦平面近傍に画像を結像する。
【０２０２】
このようにして本実施例でも、第１実施形態の第２実施例と同様に位相差顕微鏡を実現することができる。
【０２０３】
そして、本実施例におけるＣＣＤカメラ６１で撮像された結果の表示、画像解析手段８での観察画像の解析、及びパラメータ決定手段９でのパラメータの決定もすべて第１の実施形態の第２実施例と同様に行われる。
【０２０４】
本実施例では、テレセントリック光学系１００により、通常の顕微鏡では多くの場合、対物レンズの鏡筒の内部に入っている瞳面を外側に出すようにしたので、瞳変調手段４の設置に関する機械的な制約を受けずに、より自由に汎用性の高い顕微鏡を実現できるようになる。
【０２０５】
また、本実施例におけるその他の効果は、第１の実施形態の第２実施例と同様である。
【０２０６】
（第２実施例）
図１５は、本発明の第２の実施形態の第２実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０２０７】
本実施例は、図１５に示すように、これまでの他の実施例と異なり、物体からの反射光を観察する構成の顕微鏡装置である。
【０２０８】
すなわち、本実施例は、図１５に示すように、前述した第１の実施形態の第３実施例と同様に、対物レンズ３の瞳面Ｐ１近傍に透過型で位相変調型で光アドレス型のフォトリフラクティブ空間光変調素子４４を配置した点、同じく第１の実施形態の第３実施例と同様に、この瞳面Ｐ１近傍に配置されたフォトリフラクティブ空間光変調素子４４に変調量を書き込むための強度変調型で透過型で電気アドレス型の液晶空間光変調素子４５ａ、偏光ビームスプリッタ４５ｂ、結像レンズ４５ｃ、略コリメートな書込み光束４５ｄを発生する書込み光源４５ｅからなる瞳変調データ書込み手段４５を配置した点、さらには照明手段内に無偏光ビームスプリッタ１６を配した点、対物レンズの瞳面Ｐ１と共役な瞳面Ｐ２近傍に反射型で電気アドレス型で強度変調型の液晶空間光変調素子４６を配した点が異なるが、後は前実施例と同一に構成している。
【０２０９】
本実施例によると、図１５に示すように、照明手段１の光源１１のハロゲンランブで発生された光束は、前実施例と同様に、照明レンズ１４、透過型で電気アドレス型で強度変調型の液晶空間光変調素子２１、照明レンズ１５を経て強度変調された照明光として観察物体Ｏｂに入射されるが、その際、無偏光ビームスプリッタ１６を用いてこの照明光を折り曲げた上で物体Ｏｂの上部から照射され、物体からの反射光として物体情報の乗った光束を透過させて対物レンズ３に入射される。
【０２１０】
この対物レンズ３に入射した光束は、対物レンズ３の瞳面Ｐ１にそのフーリェ像を作るが、その近傍に配置してある透過型で光書き込み型で位相変調型のフォトリフラクティブ空間光変調素子４４により位相に関する変調が加えられる。
【０２１１】
このフォトリフラクテイブ空間光変調素子４４での位相の変調量は、前述した第１の実施形態の第３実施例と同一の瞳変調データ書込み手段４５により同様に行われる。
【０２１２】
さらに、前実施例と同一のテレセントリック光学系１００により瞳面Ｐ１と共役な面Ｐ２が形成される。
【０２１３】
このＰ２面の近傍には、電気アドレス型で強度変調型の液晶空間光変調素子４６が配置される。
【０２１４】
以降は、前実施例と同一の構成と作用である。
【０２１５】
なお、本実施例では、Ｐ１面近傍で位相の変調、Ｐ２面近傍で強度の変調が行われるが、Ｐ１面とＰ２面は共役なので、Ｐ２面近傍で位相と強度両方の変調を行った前実施例と同様な汎用性の高い変調が行われる。
【０２１６】
本実施例は、通常の顕微鏡では多くの場合、対物レンズの鏡筒の内部に入っている瞳面と、テレセントリック光学系１００により新たに設けた当該瞳面と共役な面の双方に空間光変調器を設置して変調するようにしたので、スペースと機械的な制約を受ける対物レンズの鏡筒内部の瞳面Ｐ１だけでは十分な変調を行える空間光変調器の設置ができない場合でも、両者の協調により十分な変調ができるようになる。
【０２１７】
本実施例におけるその他の効果は、前実施例と同様である。
【０２１８】
（第３実施例）
図１６は、本発明の第２の実施形態の第３実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０２１９】
本実施例は、図１６に示すように、前実施例の瞳面Ｐ１でのフォトリフラクティブ空間光変調素子４４による位相変調をやめ、新たに新規のテレセントリック光学系１１０を付加し、Ｐ２と共役な面Ｐ３（つまりＰ１とも共役）を設け、そのＰ３面の近傍に反射型で電気アドレス型で位相変調型の液晶空間光変調素子４７を設置している点、及びそれに伴なって無偏光ビームスプリッタ４８を付加した点、そしてＣＣＤカメラをＣＭＯＳカメラ６２に変更した点が異なるが、あとは前実施例と同一の構成である。
【０２２０】
本実施例では、液晶空間光変調素子４６までは、対物レンズ３の瞳面Ｐ１での変調が無いだけであとは、第２の実施形態の第２実施例と同一の構成及び作用である。
【０２２１】
そして、液晶空間光変調素子４６で反射され強度変調の加えられた光束は、偏光ビームスプリッタ４２で反射され、二つ目のテレセントリック光学系１１０に入射する。
【０２２２】
このテレセントリック光学系１１０も二つの正のパワーを持つレンズ系１１１、１１２で構成され、レンズ系１１１の後ろ側焦平面とレンズ系１１２の前側焦平面をほぼ一致させ、さらにレンズ系１１１の前側焦平面を瞳面Ｐ１と共役な面Ｐ２とほぼ一致するように配置することにより、Ｐ２面と共役な像がレンズ系１１２の後ろ側焦平面に形成される。
【０２２３】
このＰ３面の近傍には、反射型で電気アドレス型で位相変調型の液晶空間光変調素子４７が配置されている。
【０２２４】
この液晶空間光変調素子４７では、液晶空間光変調素子４６により強度変調が加えられた光束に、さらに、位相の変調を加えて反射させる。
【０２２５】
この反射された光束は、無偏光ビームスプリッタ４８でさらに反射され、結像レンズ５を経て、その後ろ側焦平面近傍に配置されているＣＭＯＳカメラ６２で観察画像として撮像される。
【０２２６】
以降は、再び、前実施例と同一に構成され、作用も同一である。
【０２２７】
本実施例では、２つのテレセントリック光学系１００，１１０により対物レンズの瞳面と共役な面を２つ作ることで、瞳変調手段４の設置に関する機械的な制約を受けずに、より自由に汎用性の高い顕微鏡を実現できるようになる。
【０２２８】
ただし、光学系自体は、他の実施例のものに比べて多少大きくなる。
【０２２９】
本実施例におけるその他の効果は、前述した第２の実施形態の第１実施例と同様である。
【０２３０】
（第３の実施形態）
図１７の（ａ）は、本発明の第３の実施形態による顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０２３１】
図１７の（ａ）に示すように、第３実施形態の顕微鏡装置は、照明光変調手段を含む照明手段１、対物レンズと結像レンズからなる像拡大光学系２Ａと、像伝送光学系３Ａと、瞳変調手段４である反射型瞳変調手段４Ａと、変調された画像を撮像する撮像手段５Ａと、撮像手段５Ａで撮像された画像を表示する表示手段６Ａと、撮像手段５Ａで撮像された画像データをもとに最適な画質となるように瞳変調手段４の変調量を決定し、この変調量をフィードバックするための画像解析手段７Ａ及びパラメータ決定手段８Ａから構成されている。
【０２３２】
照明手段１は、光源１０Ａと、コレクタレンズ１１Ａと、絞り１２Ａと、開口１２Ｂと、コンデンサレンズ１３Ａとで構成されている。
【０２３３】
コレクタレンズ１１Ａは、その前側焦平面が光源位置にほぼ一致するように配置されており、光源１０Ａで発生した光束は、コレクタレンズ１１Ａに入射して、このコレクタレンズ１１Ａの後側焦平面Ｆ０近傍に配置された絞り１２Ａに集光する。
【０２３４】
この絞り１２Ａの面近傍には図１７の（ｂ）に示すような開口１２Ｂが配置されており、この開口１２Ｂを透過した光束は、その前側焦平面が開口１２Ｂとほぼ一致するように配置されたコンデンサレンズ１３Ａを経由して観察物体Ｏｂに入射する。
【０２３５】
なお、ここではリング状の開口１２Ｂを用いたが、当然その形状はどんなものを用いても良い。
【０２３６】
像拡大光学系２Ａは、対物レンズ２０と結像レンズ２１Ａによって構成されており、観察物体Ｏｂの拡大像を形成する。
【０２３７】
参照符号Ｆ１は、対物レンズ２０の瞳面である。
【０２３８】
このとき、コンデンサレンズ１３Ａの後側焦平面Ｒ１と、対物レンズ２０の前側焦平面がほぼ一致するように配置されることにより、コンデンサレンズ１３Ａの前側焦平面Ｆ０は対物レンズ２０の瞳面Ｆ１と共役の関係である。
【０２３９】
よって、対物レンズ２０の瞳面Ｆ１には、ほぼ開口１２Ｂの像が形成されている。
【０２４０】
さらに、対物レンズ２０の瞳面Ｆ１と結像レンズ２１Ａの前側焦平面とが一致するように配置されていることにより、結像レンズ２１Ａの後側焦平面Ｒ２近傍に観察物体Ｏｂの拡大像が結像される。
【０２４１】
ここでは、観察物体Ｏｂが拡大される場合を述べたが、当然、対物レンズ２０と結像レンズ２１Ａの組み合わせによっては、等倍像もしくは縮小像を形成することもある。
【０２４２】
この拡大像の光束は、次に像伝送光学系３Ａに入射する。
【０２４３】
この像伝送光学系３Ａはミラー３０及びリレーレンズ３１で構成され、図１７の（ａ）に示すようにリレーレンズ３１の前側焦平面は、結像レンズ２１の後側焦平面Ｒ２と一致するように配置されている。
【０２４４】
したがって、リレーレンズ３１の後側焦平面Ｆ２は対物レンズの瞳面と共役な関係となり、瞳の像が結像される。
【０２４５】
この瞳が伝送された面Ｆ２に反射瞳変調手段４Ａの反射面がほぼ一致するように配置されている。
【０２４６】
反射型瞳変調手段４Ａで反射した光束は、再びリレーレンズ３１に入射し、その後側焦平面Ｒ３近傍に瞳で変調された画像を形成する。
【０２４７】
反射型瞳変調手段４Ａは反射型の光書き込み型空間光変調器（以下、反射型変調器とする）４０で構成される。
【０２４８】
図１８は、反射型変調器４０の構造について示す図である。
【０２４９】
この反射型変調器４０は、図１８に示すように、書き込み光生成部と、空間光変調部とで構成される。
【０２５０】
書き込み光生成部は、バックライト４００１と、第１の液晶４００２、光学系４００３で構成されており、外部からの画像情報を第１の液晶４００２で表示し、その情報をバックライト４００１の光で読み出す。
【０２５１】
第１の液晶４００２の情報を読み出した光束は、光学系４００３を透過して空間光変調部の光伝導体層４００６にその情報を書き込む。
【０２５２】
空間光変調部は、ガラス基板４００４及び４０１２、透明電極４００５及び４０１１、光伝導体層４００６、遮光層４００７、誘電体反射膜４００８、液晶配向膜４００９及び液晶４０１０で構成されている。
【０２５３】
光伝導体層４００６に書き込まれた情報をもとに読み出し光の振幅及び位相の変調を行う（空間光変調部の詳細については「”光情報処理”辻内順平，一岡芳樹，峯本工，オーム社」参照）。
【０２５４】
反射型光変調器４０では振幅変調が行われ、図示していないコントローラとドライバからの信号によって、入射する光束に対して所望の位置の振幅変調を行い反射する。
【０２５５】
図１９は、ミラー３０の機能を説明するために示す図である。
【０２５６】
ここで、図１９に示すように、ミラー３０から入射する光束は、リレーレンズ３１の中心軸ｃを光軸とするのではなく、中心軸ｃから距離ａｃ離れた軸ａを光軸とする。
【０２５７】
反射型光変調器４０で反射される光束も、リレーレンズ３１の中心軸ｃを光軸とするのではなく、ｃからａと反対側に距離ｂｃ離れた軸ｂを光軸とする。
【０２５８】
ここで、ミラー３０とリレーレンズ３１との距離をｅとし、ミラー３０においての光束半径をＲａ、反射型光変調器４０で反射した反射光がリレーレンズ３１からｅ進んだ位置での光束半径をＲｂとすると、
ａｃ＋ｂｃ＞Ｒａ＋Ｒｂ …（１）
が成り立つようにする。
【０２５９】
こうすることにより、反射型光変調器４０からの反射光がミラー３０に戻らないようになり、戻り光による像の劣化や光量損失を回避できる。
【０２６０】
なお、ここではミラー３０を入射光側に配置しているが、反射光側に配置しても同様の効果が得られる。
【０２６１】
撮像手段５Ａは撮像素子５０で構成され、変調された像の獲得を行う。
【０２６２】
なお、設置に関する機械的な制約を除けるため、もしくは像の拡大縮小を行うために、撮像素子５０の前面に像伝送光学系３Ａとしてリレーレンズを追加しても良い。
【０２６３】
撮像手段５Ａで獲得された観察画像は、一方では、表示手段６Ａに送られ、観察者が直接観察画像を観察することが可能となる。
【０２６４】
また、撮像手段５Ａで獲得された観察画像は、もう一方では、画像解析手段７Ａに送られ、観察画像の画像解析が行われる。
【０２６５】
この画像解析によって得られた解析データは、パラメータ決定手段８Ａに送られる。
【０２６６】
パラメータ決定手段８Ａは、解析データをもとに観察画像が最適な画質になるように反射型瞳変調手段４Ａの変調量を決定し、これらに決定した変調量をフィードバックする。
【０２６７】
反射型瞳変調手段４Ａでは、フィードバックされた変調量に基づいて変調量を変更する。
【０２６８】
上述の処理を順次繰り返し行うことにより、観察物体の厚さ、構造、吸収等種々の物理量の異なる様々な観察物体に対して、同一の構成で機械的な部材等の交換や調整等無しに、種々の観察方法にて最適な観察が可能となる。
【０２６９】
特に、画像解析手段７Ａ及びパラメータ決定手段８Ａを用いることにより、人間の個人差や経験の有無によらず非常に簡便に最適な観察が可能となる。
【０２７０】
反射型瞳変調手段４Ａの変調は連続的な値で行われるため、従来の固定式あるいは部材交換式の顕微鏡に比べて細かな変調量の設定が可能であり、より広範な観察物体の最適観察が可能となる。
【０２７１】
以上の構成により、課題で述べた回折光を回避でき、変調を行っても良好な画像を獲得する顕微鏡が実現できる。
【０２７２】
（第１実施例）
図２０の（ａ）は、本発明の第３の実施形態の第１実施例による顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０２７３】
この第１実施例による顕微鏡装置は、光源１００としてのハロゲンランプ、コレクタレンズ１１０Ａ、絞り１２０、リング状の開口１２０Ｒ及び焦点距離３０ｍｍのコンデンサレンズ１３０からなる照明手段１、倍率が４０倍でＮＡが０．８５で焦点距離が５ｍｍの対物レンズ２００と焦点距離が２００ｍｍの結像レンズ２１０からなる像拡大光学系２Ａ、ミラー３００と焦点距離が２００ｍｍのリレーレンズ３１０からなる像伝送光学系３Ａ、反射型瞳変調手段４Ａとして表示領域が直径１８ｍｍで反射型で光書き込み型で振幅変調型の液晶空間光変調素子４００、撮像手段５ＡとしてのＣＣＤカメラ５００及び図示していない画像解析手段７Ａ及びパラメータ決定手段８Ａから構成されている。
【０２７４】
光源１００からの光束は、その前側焦平面が光源位置にほぼ一致するように配置されたコレクタレンズ１１０Ａを透過し、このコレクタレンズ１１０Ａの後側焦平面Ｆ０近傍に配置された絞り１２０に集光する。
【０２７５】
この絞り１２０の面近傍には図２０の（ｂ）に示すようなリング状の開口１２０Ｒが配置されており、リング状の開口１２０Ｒを透過した光束がコンデンサレンズ１３０を経由して観察物体Ｏｂに入射する。
【０２７６】
観察物体Ｏｂを通過した光束は、対物レンズ２００に入射する。
【０２７７】
参照符号Ｆ１は、対物レンズ２００の瞳面である。
【０２７８】
このとき、コンデンサレンズ１３０の後側焦平面と、対物レンズ２００の前側焦平面とがほぼ一致するように配置されることにより、コンデンサレンズ１３０の前側焦平面Ｆ０は対物レンズ２００の瞳面Ｆ１と共役の関係となる。
【０２７９】
よって、対物レンズ２００の瞳面Ｆ１には、ほぼ開口１２０Ｒの形状である瞳像が形成されている。
【０２８０】
さらに、対物レンズ２００の瞳面Ｆ１と結像レンズ２１０の前側焦平面が一致するように配置されているので、結像レンズ２１０の後側焦平面近傍に観察物体Ｏｂの拡大像が結像される。
【０２８１】
この光束はさらにミラー３００で反射され、ミラー３００で反射された光束は、リレーレンズ３１０を透過し、その後側焦平面Ｆ２に瞳像が結像される。
【０２８２】
この後側焦平面Ｆ２の近傍には、反射型変調手段４として液晶空間光変調素子４００が配置してある。
【０２８３】
この液晶空間光変調素子４００は、図示していないコントローラとドライバからの信号によって、入射する光束に対して所望の位置の振幅変調を行い入射するときとは異なる方向に反射する。
【０２８４】
この液晶空間光変調素子４００によって変調され反射された光束は、液晶空間光変調素子４００に入射する際の光軸とは位置的に離れた光軸でリレーレンズ３１０を再び透過し、その後側焦平面に瞳変調が行われた画像を結像する。
【０２８５】
その結像面にはＣＣＤカメラ５００が配置されており、このＣＣＤカメラ５００でその情報を獲得する。
【０２８６】
ＣＣＤカメラ５００で獲得された情報は、画像解析手段７Ａに伝送され、コントラストや全体の光量や鮮鋭度等の解析が行なわれる。
【０２８７】
この解析結果をもとに、パラメータ決定手段８Ａで液晶空間光変調素子４００の制御に必要なパラメータの決定が行なわれ、決定されたパラメータによって液晶空間光変調素子４００を制御する。
【０２８８】
本実施例では、変調の一例として暗視野顕微鏡と同様の観察方法の場合について示している。
【０２８９】
この場合、液晶空間光変調素子４００では、観察物体Ｏｂが無い場合には、図２１の（ａ）に示すリング状の開口１２０Ｒのパターンに対して相似のパターンが結像するが、光束が結像している部分は透過率が０でその他の部分は透過率が１となるように図２１の（ｂ）に示すようなリング状のパターンを表示する。
【０２９０】
この変調により、観察物体Ｏｂの低周波数成分がカットされ、観察物体Ｏｂで散乱される高周波数成分のみが透過するので、通常の暗視野顕微鏡と同様の処理が可能となる。
【０２９１】
従って、本実施例では、パラメータ決定手段８Ａで決定する液晶空間光変調素子４００を制御するパラメータとしては、リング状の開口の内側と外側の半径と、リングでの透過率となる。
【０２９２】
これらのパラメータを画像解析手段７Ａとパラメータ決定手段８Ａとを用いてフィードバックを行うことにより、種々の観察物体に対しても常に最適な画像を獲得することができる。
【０２９３】
（第２実施例）
図２２の（ａ）は、本発明の第３の実施形態の第２実施例による顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０２９４】
この第２実施例による顕微鏡装置は、第３の実施形態の第１実施例による顕微鏡装置と比較して異なる点は、照明手段１にケーラ照明を用い、さらに偏光子１４０と、対物レンズの瞳面と共役な面に瞳変調手段４として新たに反射型瞳変調手段４Ａと、像伝送光学系３Ａとして第２のリレーレンズ３１１と、第３のリレーレンズ３１２と、第４のリレーレンズ３１３と、表示手段６ＡとしてのＣＲＴ６００が加わったところである。
【０２９５】
この第２実施例による顕微鏡装置は、光源１００としてＬＥＤアレイ、コレクタレンズ１１０Ａ、絞り１２０、リング状の開口１２０Ｒ、焦点距離が４０ｍｍのコンデンサレンズ１３０及び偏光子１４０からなる照明手段１、倍率が２０倍でＮＡが０．７で焦点距離が１０ｍｍの対物レンズ２１０と焦点距離が２００ｍｍの結像レンズ２１０からなる像拡大光学系２Ａ、ミラー３００、偏光ビームスプリッタ３０１、焦点距離が２００ｍｍのリレーレンズ３１０、焦点距離が２００ｍｍの第２のリレーレンズ３１１、焦点距離が２００ｍｍの第３のリレーレンズ３１２、焦点距離が１００ｍｍの第４のリレーレンズ３１３からなる像伝送光学系３Ａ、反射型瞳変調手段４Ａとして表示領域が直径１６ｍｍで反射型で光書き込み型で位相変調型の第１の液晶空間光変調素子４０３ａ及び表示領域が直径２０ｍｍで反射型で光書き込み型で反射時に偏光方向が回転する第２の液晶空間光変調素子４０３ｂと、撮像手段５ＡとしてのＣＣＤカメラ５００と、表示手段６ＡとしてのＣＲＴ６００と、画像解析手段７Ａ及びパラメータ決定手段８Ａとしてのコンピュータ７００とで構成されている。
【０２９６】
光源１００からの光束は、偏光ビームスプリッタ３０１に偏光ビームスプリッタ３０１の反射面に対してＰ偏光で入射するように偏光子１４０で偏光方向を変化させ、その前側焦平面が光源位置にほぼ一致するように配置されたコレクタレンズ１１０Ａを透過して絞り１２０に集光する。
【０２９７】
この絞り１２０の面近傍には図２２の（ｂ）に示すようなリング状の開口１２０Ｒが配置されており、このリング状の開口１２０Ｒを透過した光束がコンデンサレンズ１３０を経由して観察物体Ｏｂに入射する。
【０２９８】
観察物体Ｏｂに入射した光束は、観察物体Ｏｂの情報を読み出し、対物レンズ２００に入射する。
【０２９９】
このとき、コンデンサレンズ１３０の後側焦平面と、対物レンズ２００の前側焦平面がほぼ一致するように配置することにより、コンデンサレンズ１３０の前側焦平面Ｆ０は対物レンズ２００の瞳面Ｆ１と共役の関係であり、対物レンズ２００の瞳面Ｆ１と結像レンズ２１０の前側焦平面が一致するように配置されているので、対物レンズ２００に入射した光束は、対物レンズ２００の瞳面Ｆ１に観察物体Ｏｂの瞳像を形成し、さらに、結像レンズ２１０によって結像する。
【０３００】
結像レンズ２１０の後側焦平面と、リレーレンズ３１０の前側焦平面がほぼ一致するように配置されていることにより、リレーレンズ３１０の後側焦平面Ｆ２は対物レンズ２００の瞳面Ｆ１と共役の関係であり、結像レンズ２１０によって結像した光束はミラー３００で反射した後、リレーレンズ３１０の瞳面Ｆ２近傍に瞳像を形成する。
【０３０１】
リレーレンズ３１０の瞳面Ｆ１近傍には第１の液晶空間光変調素子４０３ａが配置されており、この第１の液晶空間光変調素子４０３ａは、図示していないコントローラとドライバからの信号によって、観察物体Ｏｂの瞳像に対して所望の位置の位相の変調を行い反射する。
【０３０２】
第１の液晶空間光変調素子４０３ａで変調され反射された光束は、第１の液晶空間光変調素子４０３ａに入射する際の光軸とは位置的に離れた光軸を使って再びリレーレンズ３１０入射して結像する。
【０３０３】
リレーレンズ３１０で結像した光束は、偏光子１４０で偏光方向がＰ偏光になっているために偏光ビームスプリッター３０１を透過する。
【０３０４】
第１の液晶空間光変調素子４０３ａと反対側にあるリレーレンズ３１０の後側焦平面と、第２のリレーレンズ３１１の前側焦平面とがほぼ一致するように配置されていることにより、第２のリレーレンズ３１１の後側焦平面Ｆ３は対物レンズ２００の瞳面Ｆ１と共役の関係であり、偏光ビームスプリッター３０１を透過した光束は、第２のリレーレンズ３１１の瞳面Ｆ３に瞳像を形成する。
【０３０５】
瞳面Ｆ３の近傍には、第２の液晶空間光変調素子４０３ｂが配置されており、この第２の液晶空間光変調素子４０３ｂは図示していないコントローラとドライバからの信号によって、観察物体Ｏｂの瞳像に対して所望の位置の偏光の方向の変調を行い反射する。
【０３０６】
第２の液晶空間光変調素子４０３ｂで変調された光束は、再び、第２のリレーレンズ３１１に入射して偏光ビームスプリッタ３０１で反射される。
【０３０７】
このとき、偏光ビームスプリッタ３０１の反射面に対してＳ偏光の光束だけが反射されるので、第２の液晶空間光変調素子４０３ｂで偏光方向の変調を行うことで振幅を変調している。
【０３０８】
従って、偏光ビームスプリッタ３０１で反射された光束は振幅が変調されており、次に第３のリレーレンズ３１２と第４のリレーレンズ３１３によって伝送されてＣＣＤカメラ５００の撮像面に結像し、ＣＣＤカメラ５００でその情報を獲得する。
【０３０９】
この第２実施例では、一例として、位相差顕微鏡と同様の処理を行う場合を示している。
【０３１０】
この場合、第１の液晶空間光変調素子４０３ａでは、観察物体Ｏｂが無い場合には、図２３の（ａ）に示すリング状の開口１２０Ｒのパターンに対して相似のパターンが結像するが、図２３の（ｂ）に示すように、光束が結像する部分（図の斜線部分）の透過率を若干低く、その他の部分（図の白色部分）の透過率が１となるように第１の液晶空間光変調素子４０３ａで変調を行い、さらに第２の液晶空間光変調素子４０３ｂでは、図２３の（ｃ）に示すように、第２の液晶空間光変調素子４０３ｂに結像した部分と対応する部分（図の斜線部分）の位相の変調を行う。
【０３１１】
ＣＣＤカメラ５００で獲得された画像情報は、一方では表示手段６ＡであるＣＲＴ６００に送られ、観察者が直接観察画像を観察することが可能となる。
【０３１２】
また、ＣＣＤカメラ５００で獲得された画像情報は、もう一方では、コンピュータ７００中の図示していないフレームメモリ付きの画像処理ボードに送られたのち、ディジタルデータに変換され、画像解析手段７Ａに送られる。
【０３１３】
画像解析手段７Ａは、このコンピュータ７００内のソフトウエアと画像処理ボードで実現されており、この画像データを用いて画像の画質に係わる物理量を解析する。
【０３１４】
本実施例では、忠実度（ｆｉｄｅｌｉｔｙ）に係わる量としてのコントラストと全体光量とハローの割合を求める。
【０３１５】
一方、第１の液晶空間光変調素子４０３ａと第２液晶空間光変調素子４０３ｂのパラメータに共通する部分は、それぞれパターンのリング径、リング幅、リング内の透過率、リング外の透過率であり、第１の液晶空間光変調素子４０３ａにはさらにリング内外の位相が加わる。
【０３１６】
それぞれのパラメータの値を、コンピュータ７００のソフトウエアで実現されているパラメータ決定手段８Ａで、画像解析手段７Ａで解析された量（本実施例では、コントラストと全体光量とハローの割合）を変数とする所定の関数を設定して決定し、決定したパラメータの値を反射型瞳変調手段４Ａのコントローラにフィードバックする。
【０３１７】
具体的に本実施例の関数は、

に設定されている。
【０３１８】

それぞれ、第１の液晶空間光変調素子４０３ａと第２の液晶空間光変調素子４０３ｂに与えるパターンのリング径（ｊ＝０）、リング幅（ｊ＝１）、リング内の透過率（ｊ＝２）、リング外の透過率（ｊ＝３）、第１の液晶空間光変調素子４０３ａではさらにリング内の位相（ｊ＝４）及びリング外の位相（ｊ＝５）であり、添え字のｉは更新の回数を示している。
【０３１９】
また、ｕ_i 、ｖ_i 及びｗ_i は、それぞれ、画像解析手段７Ａで解析したコントラスト、全体光量及びハローの割合である。
【０３２０】
また、ｕ₀ 、ｖ₀ 及びｗ₀ 、それぞれの標準値もしくはユーザによる設定値であり、添え字のｉは同様に更新の回数を示している。
【０３２１】
この標準値とは、数種類の標準サンプルを用意し、サンプルに対して最良な設定にした既存の位相差顕微鏡での像を記録し、これらをコンピュータ７００内の画像解析手段７Ａに入力してコントラスト、全体の明るさ及びハローの割合を解析しその平均値として予め設定された値である。
【０３２２】
また、この標準値については、ユーザが別途設定することも可能である。
【０３２３】
なお、ｆ_j ′及びｇ_j ′は、それぞれ、コントラスト及び全体光量の変更に関する各パタメータｊの関数であり、対物レンズの倍率毎に別途設定してある。
【０３２４】
さらに、ξ及びζは、それぞれ、関数に作用させる係数であり、更新回数に応じて減少させる。
【０３２５】
そして、最初の立ち上げ時には、上述の各パラメータは初期値に設定されている。
【０３２６】
図示しないＧＵＩより、更新回数の上限を入力すれば、後は画像解析手段７Ａ及びパラメータ決定手段８Ａにより、上述の様に処理結果の解析とパラメータの決定が自動的に行われ画像の高画質化が行われる。
【０３２７】
なお、図示していないＧＵＩには、各パラメータの値を読み出すかまたは一時記憶させるためのプリセット及びｓａｖｅボタンと、画像解析手段７Ａで解析されたコントラストと全体光量とハローの割合とを表示するための表示部が設けられている。
【０３２８】
上述の実施例によれば、広範囲な種々の観察対象に対して、簡便かつ正確に最適な画像の観察が可能となる顕微鏡装置を実現することができる。
【０３２９】
また、本実施例では、瞳で位相と振幅の両方の変調が可能であり、本実施例の位相差顕微鏡に止まらず、基本的には非常に汎用度の高い種々の観察方法に対応可能な構成である。
【０３３０】
（第３実施例）
図２４の（ａ）は、本発明の第３の実施形態の第３実施例による顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【０３３１】
この第３実施例による顕微鏡装置は、第３の実施形態の第２実施例の光学系部分のそれと比較し、瞳変調手段４である第２の液晶空間光変調素子への入射角が垂直でない構成である点が異なる。
【０３３２】
この第３実施例による顕微鏡装置は、光源１００としてのメタルハライドランプ、コレクタレンズ１１０Ａ、絞り１２０、スリット状の開口１２０Ｓ及び焦点距離が２０ｍｍのコンデンサレンズ１３０からなる照明手段１、像拡大光学系２Ａとして倍率が６０倍でＮＡが０．９で焦点距離が３．３ｍｍの対物レンズ２００と、焦点距離が２００ｍｍの結像レンズ２１０、ミラー３００、焦点距離が２００ｍｍのリレーレンズ３１０、焦点距離が２００ｍｍの第２のリレーレンズ３１１、焦点距離が２００ｍｍの第３のリレーレンズ３１２、焦点距離が５０ｍｍの第４のリレーレンズ３１３からなる像伝送光学系３Ａ、反射型瞳変調手段４Ａとして表示領域の直径が１０ｍｍで反射型で光書き込み型で位相変調型の第１の液晶空間光変調素子４０２ａ及び表示領域の直径が１０ｍｍで反射型で光書き込み型で振幅変調型の第２の液晶空間光変調素子４０２ｂと、撮像手段５ＡとしてのＣＣＤカメラ５００と、図示していない画像解析手段７Ａとパラメータ決定手段８Ａから構成されている。
【０３３３】
光源１００からの光束は、コレクタレンズ１１０Ａに入射した後、絞り１２０の近傍に配置されているコレクタレンズ１１０Ａに対して光源１００の像を等倍で結像する。
【０３３４】
ここで、絞り１２０の面近傍には、図２４の（ｂ）に示すようなスリット状の開口１２０Ｓが配置されており、このスリット状の開口１２０Ｓを透過した光束がコンデンサレンズ１３０を経由して観察物体Ｏｂに入射する。
【０３３５】
観察物体Ｏｂに入射した光束は、観察物体Ｏｂの情報を読み出し、対物レンズ２００に入射する。
【０３３６】
このとき、コンデンサレンズ１３０の後側焦平面と、対物レンズ２００の前側焦平面がほぼ一致するように配置するので、コンデンサレンズ１３０の前側焦平面Ｆ０は対物レンズ２００の瞳面Ｆ１と共役の関係となる。
【０３３７】
対物レンズ２００の瞳面Ｆ１と結像レンズ２１０の前側焦平面が一致するように配置されており、対物レンズ２００に入射した光束は、対物レンズ２００の瞳面Ｆ１に観察物体Ｏｂの瞳像を形成し、さらに、結像レンズ２１０によって結像する。
【０３３８】
結像レンズ２１０の後側焦平面と、リレーレンズ３１０の前側焦平面とがほぼ一致するように配置されていることにより、リレーレンズ３１０の後側焦平面Ｆ２は対物レンズ２００の瞳面Ｆ１と共役の関係であり、結像レンズ２１０によって結像した光束は、リレーレンズ３１０の後側焦平面Ｆ２の近傍に瞳像を形成する。
【０３３９】
リレーレンズ３１０の瞳面Ｆ１近傍には第１の液晶空間光変調素子４０２ａが配置されており、この第１の液晶空間光変調素子４０２ａは、図示していないコントローラとドライバからの信号によって、観察物体Ｏｂの瞳像に対して所望の位置の位相の変調を行い反射する。
【０３４０】
第１の液晶空間光変調素子４０２ａで変調され反射された光束は、この第１の液晶空間光変調素子４０２ａに入射する際の光軸とは位置的に離れた光軸を使って再びリレーレンズ３１０に入射して結像し、ミラー３００で反射される。
【０３４１】
第１の液晶空間光変調素子４０２ａと反対側にあるリレーレンズ３１０の後側焦平面と、第２のリレーレンズ３１１の前側焦平面がほぼ一致するように配置されているので、第２のリレーレンズ３１１の後側焦平面である瞳面Ｆ３は対物レンズ２００の瞳面Ｆ１と共役の関係であり、ミラー３００で反射された光束は、第２のリレーレンズ３１１に入射して、第２のリレーレンズ３１１の瞳面Ｆ３にその瞳像を形成する。
【０３４２】
第２のリレーレンズ３１１の瞳面Ｆ３の近傍には第２の液晶空間光変調素子４０２ｂが配置されており、この第２の液晶空間光変調素子４０２ｂは、図示していないコントローラとドライバからの信号によって、観察物体Ｏｂの瞳像に対して所望の位置の振幅の変調を行い反射する。
【０３４３】
第２の液晶空間光変調素子４０２ｂで変調され反射された光束は、この第２の液晶空間光変調素子４０２ｂに入射する際の光軸とは位置的に離れた光軸を使って再び第２のリレーレンズ３１１を経由して結像する。
【０３４４】
第２のリレーレンズ３１１で結像した光束は、第３のリレーレンズ３１２と第４のリレーレンズ３１３とによって伝送された後、ＣＣＤカメラ５００の撮像面に結像し、ＣＣＤカメラ５００でその情報を獲得する。
【０３４５】
ＣＣＤカメラ５００で獲得された情報は、画像解析手段７Ａに伝送され、コントラストや全体の光量や鮮鋭度等の解析が行なわれる。
【０３４６】
この解析結果をもとに、パラメータ決定手段８Ａで液晶空間光変調素子４０２ａ及び４０２ｂの制御に必要なパラメータの決定が行なわれ、決定されたパラメータによって液晶空間光変調素子４０２ａ及び４０２ｂを制御する。
【０３４７】
本実施例では傾斜照明を用いたホフマンモジュレーションコントラスト観察と同様な観察方法の場合を示す。
【０３４８】
この場合、スリット状の開口１２０Ｓは、図２５の（ａ）に示すようなパターンを配置する。
【０３４９】
ここで、白部分は透過率１の部分を表しており、黒部分は透過率０の部分を表している。
【０３５０】
第２の液晶空間光変調素子４０２ｂには、観察物体Ｏｂが無い場合にはスリット状の開口１２０Ｓのパターンと相似のパターンが結像し、第２の液晶空間光変調素子４０２ｂでは、図２５の（ｂ）に示すようなこのスリットと略平行な４０２ｂ（１）、４０２ｂ（２）及び４０２ｂ（３）のそれぞれの領域毎に透過率の異なるパターンを表示する。
【０３５１】
ここで、標準の設定値は領域４０２ｂ（１）の透過率が０、領域４０２ｂ（２）の透過率が０．１５、領域４０２ｂ（３）の透過率が１である。
【０３５２】
一方、第１の液晶空間光変調素子４０２ａは、５００×５００ピクセルに分割されており、個々のピクセルの位相を変調することによってレンズ群の収差を補正する。
【０３５３】
従って、液晶空間光変調素子４０２ａ及び４０２ｂでの変調に必要なパラメータとしては、液晶空間光変調素子４０２ｂでは、領域４０２ｂ（１）、領域４０２ｂ（２）、領域４０２ｂ（３）の幅及びそれらの透過率となり、液晶空間光変調素子４０２ａでは、各ピクセルでの位相量となる。
【０３５４】
これらのパラメータが画像解析手段７Ａのデータをもとにパラメータ決定手段８Ａで決定され、フィードバックが行われることにより、種々の観察物体に対しても常に最適な画像を獲得することができる。
【０３５５】
これらの変調により、コントラストが強調され、方向性のある立体像が観察可能となる。
【０３５６】
これまでの実施形態及び実施例では、照明光変調手段２及び瞳変調手段４を、液晶空間光変調素子及びフォトリフラクティブ空間光変調素子を用いたものを示したが、これに限らずバクテリオロドプシン等の有機系の空間光変調素子、フォトクロミック等の空間光変調素子あるいは多重量子井戸等の半導体系の空間光変調素子等や電気信号によって形状を変化させるミラー等でも、何等の制約を受けずに種々の空間光変調素子を使用することができる。
【０３５７】
また、変調のパターンについても実施例中で示した以外に、同径方向のパターンや同心円パターンと同径方向パターンの組み合わせ等あらゆるパターンの表示が可能である。
【０３５８】
また、照明手段では、熱線除去フィルタ、色フィルタ、ニュートラル・デンシティ・フィルタ等のフィルタ等、装置構成上、それらを設置することにより効果が発揮できるものもあるが、当業者にはその効果が既知なものは省いている。
【０３５９】
また、画像解析手段８及びパラメータ決定手段９としては、コンピュータ内のソフトウェアで実現する場合を示したが、電子回路で実現したり、ゲートアレイで実現したりしてもよいし、画像処理装置やアクセラレータ等と組合わせて高速化を図るようにしてもよい。
【０３６０】
また、画像解析手段８の解像度の判断に用いた空間周波数成分の解析等は、途中の光束をビームスプリッタで取り出した結果を用いてもよいし、さらに、光情報処理で解析した結果を用るようにしてもよい。
【０３６１】
さらに、瞳面での変調方法についても、各実施例で示した他にエッジ強調、空間周波数フィルタ、モフォロジー処理などの種々の画像処理や、レンズ系での収差補正を始めとする波面制御等に関しても同様の構成で実現することができるのは明らかである。
【０３６２】
また、これには、勿論相関演算等も適用可能である。
【０３６３】
また、瞳面及び瞳と共役な面が結像レンズの前側焦平面とほぼ一致した配置について示したが、結像レンズの前側焦平面が瞳面あるいは瞳と共役な面と一致しなくとも、結像レンズの結像面では同様の効果が得られる。
【０３６４】
【発明の効果】
従って、以上説明したように、本発明によれば、広範囲な種々の観察対象に対して、簡便かつ正確に高画質の最適な画像が得られる汎用性を有する顕微鏡装置としての顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態による顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態の第１実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３の（ａ）は、図２の照明変調用の液晶空間光変調素子２１に表示されるリング状のパターンを示す図であり、図３の（ｂ）は、図２の瞳変調用の液晶空間光変調素子４１に表示されるリング状のパターンを示す図である。
【図４】図４は、図２の表示手段としてのＣＲＴ７１に表示されるグラフィカル・ユーザ・インタフェイス（ＧＵＩ）画面を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態の第２実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、図５の瞳変調用の液晶空間光変調素子４３の具体例として強度変調部４３１と、位相変調部４３２を備えた構成を示す図である。
【図７】図７の（ａ）は、図５の照明変調用の液晶空間光変調素子２１に表示されるリング状のパターンを示す図であり、図７の（ｂ）は、図５の瞳変調用の液晶空間光変調素子４３の強度変調部４３１で強度変調されるリング状のパターンを示す図であり、図７の（ｃ）は、図５の瞳変調用の液晶空間光変調素子４３の位相変調部４３２で位相変調されるリング状のパターンを示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態の第３実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図９の（ａ）は、照明変調用の液晶空間光変調素子２１に表示される第１の格子部分２１１と第２の格子部分２１２との繰り返しからなる格子状のパターンを示す図であり、図９の（ｂ）は瞳変調用のフォトリフラクティブ空間光変調素子４４で位相差が０とπの繰り返しからなる格子状に変調されるパターンを示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態の第４実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１の（ａ）は、図１０の照明変調用の液晶空間光変調素子２１に表示されるスリット状のパターンを示す図であり、図１１の（ｂ）は、図１０の瞳変調用の液晶空間光変調素子４１に表示されるスリットと略平行な領域４１１、４１２及び４１３のそれぞれの領域毎に透過率の異なるパターンを示す図である。
【図１２】図１２は、図１０の表示手段としてのＣＲＴ７１に表示されるグラフィカル・ユーザ・インタフェイス（ＧＵＩ）画面を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施形態による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施形態の第１実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施形態の第２実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２の実施形態の第３実施例による汎用顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７の（ａ）は、本発明の第３の実施形態による顕微鏡装置の構成を示すブロック図であり、図１７の（ｂ）は、図１７の（ａ）の絞り１２Ａの面近傍に配置される開口１２Ｂの形状を示す図である。
【図１８】図１８は、図１７の（ａ）の反射型変調器４０の構造を示す図である。
【図１９】図１９は、図１７の（ａ）のミラー３０の機能を示す図である。
【図２０】図２０の（ａ）は、本発明の第３の実施形態の第１実施例による顕微鏡装置の構成を示すブロック図であり、図２０の（ｂ）は、図２０の（ａ）の絞り１２０の面近傍に配置されるリング状の開口１２０Ｒの形状を示す図である。
【図２１】図２１は、図２０の（ａ）の液晶空間光変調素子４００に表示されるパターンを示す図である。
【図２２】図２２の（ａ）は、本発明の第３の実施形態の第２実施例による顕微鏡装置の構成を示すブロック図であり、図２２の（ｂ）は、図２２の（ａ）の絞り１２０の面近傍に配置されるリング状の開口１２０Ｒの形状を示す図である。
【図２３】図２３は、図２２の（ａ）の第１の液晶空間光変調素子４０３ａ及び第２の液晶空間光変調素子４０３ｂに表示されるパターンを示す図である。
【図２４】図２４の（ａ）は、本発明の第３の実施形態の第３実施例による顕微鏡装置の構成を示すブロック図であり、図２４の（ｂ）は、図２４の（ａ）の絞り１２０の面近傍に配置されるリング状の開口１２０Ｓの形状を示す図である。
【図２５】図２５は、図２４の（ａ）の第２の液晶空間光変調素子４０２ｂに表示されるパターンを示す図である。
【図２６】図２６は、従来の位相差顕微鏡の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１…照明手段、
２…照明光変調手段、
２Ａ…像拡大光学系、
３、２０、２００…対物レンズ、
３Ａ…像伝送光学系、
４…瞳変調手段、
４Ａ…反射型瞳変調手段
５、２１Ａ、２１０…結像レンズ、
５Ａ、６…撮像手段、
５０…撮像素子、
５００…ＣＣＤカメラ、
６Ａ、７…表示手段、
７Ａ、８…画像解析手段、
８Ａ、９…パラメータ決定手段、
１０Ａ、１１、１００…光源、
１２，１３，１４，１５…照明レンズ、
１１Ａ、１１０…コレクタレンズ、
１２Ａ、１２０…絞り、
１２Ｂ、１２０Ｒ…開口、
１３Ａ、１３０…コンデンサレンズ、
２１，４１，４３，４６，４７、４００、４０２ａ、４０２ｂ、４０３ａ、４０３ｂ…液晶空間光変調素子、
６１…ＣＣＤカメラ、
８１、７００…コンピュータ、
７１、６００…ＣＲＴ、
Ｏｂ…観察物体、
４２、３０１…偏光ビームスプリッタ、
４３１…強度変調部、
４３２…位相変調部、
４４…フォトリフラクティブ空間光変調素子、
４５ａ…液晶空間光変素子、
４５ｂ…偏光ビームスプリッタ、
４５ｃ…結像レンズ、
４５ｄ…書込み光束、
４５ｅ…書込み光源、
４５…瞳変調データ書込み手段、
２１１…第１の格子部分、
２１２…第２の格子部分、
４４１…位相差が０の部分、
４４２…位相差がπの部分、
４１１，４１２，４１３…スリットと略平行な領域、
１０…瞳伝送光学系、
１０１，１０２…正のパワーを持つレンズ系、
１００…テレセントリック光学系、
１６…無偏光ビームスプリッタ、
６２…ＣＭＯＳカメラ、
１１１，１１２…正のパワーを持つレンズ系
１１０…テレセントリック光学系、
４８…無偏光ビームスプリッタ、
Ｆ１…対物レンズ２０の瞳面、
Ｒ１…コンデンサレンズ１３の後側焦平面、
Ｆ０…コンデンサレンズ１３の前側焦平面、
Ｒ２…結像レンズ２１の後側焦平面、
３０、３００…ミラー、
３１、３１０、３１１、３１２、３１３…リレーレンズ、
Ｆ２…リレーレンズ３１の後側焦平面、
４０…光書き込み型空間光変調器（反射型変調器）、
４００１…バックライト、
４００２…第１の液晶、
４００３…光学系、
４００６…光伝導体層、
４００４、４０１２…ガラス基板、
４００５、４０１１…透明電極、
４００７…遮光層、
４００８…誘電体反射膜、
４００９…液晶配向膜、
４０１０…液晶、
１２０Ｓ…スリット状の開口、
１４０…検光子、

Claims (11)

1. 被検物体に光源から出射された光を照射し、この被検物体の情報を含んだ光束を発生させる照明手段と、
   この照明手段によって前記被検物体に照射される光の波長、位相、強度、偏光、コヒーレンシーの少なくともいずれか一つを変調する照明光変調手段と、
   前記被検物体の情報を含んだ光束を集光し、前記被検物体の像を結像する対物レンズ及び結像レンズと、
   前記対物レンズの瞳面近傍に設けられ、前記被検物体の情報を含んだ光束の位相、強度、偏光方向の少なくともいずれか一つを変調する瞳変調手段と、
   前記対物レンズ及び結像レンズによって前記被検物体の像が結像される面に設けられ、前記被検物体の像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された前記被検物体の画像から該画像の忠実度または解像度に係る物理量を解析する画像解析手段と、
   前記画像解析手段によって解析された前記物理量を用いて前記照明光変調手段及び前記瞳変調手段の変調量を決定するパラメータ決定手段と、
   を具備することを特徴とする顕微鏡。
2. 前記瞳変調手段は、反射型の瞳変調手段であることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記反射型の瞳変調手段に入射する光束の中心光線が、前記反射型の瞳変調手段の反射面の垂線と交わるように、前記反射型の瞳変調手段が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡。
4. 前記反射型の瞳変調手段に入射する光束と前記反射型の瞳変調手段で反射した光束の両方が通過するレンズを有し、各の光束が互いに前記レンズの異なる位置を通過するように前記反射型の瞳変調手段と前記レンズが配置されていることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡。
5. 前記反射型の瞳変調手段に入射する光束と前記反射型の瞳変調手段で反射した光束が異なる光路を進むように、反射部材を配置したことを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡。
6. 前記反射部材は、前記反射型の瞳変調手段に入射する光束と前記瞳変調手段で反射した光束の両方が通過するレンズに、前記反射部材の反射光が入射するように配置されたことを特徴とする請求項５に記載の顕微鏡。
7. 前記瞳変調手段は、書き込み光源、空間光変調素子及び結像レンズからなる光アドレス型の空間光変調器であり、
   前記パラメータ決定手段によって決定された変調量に基づき前記光アドレス型の空間光変調器に書き込みを行う瞳データ書き込み手段をさらに具備すること特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
8. 前記照明光変調手段は、前記光源から光束の波長、強度、偏光方向、コヒーレンシーの少なくともいずれか一つを上記パラメータ決定手段によって決定された変調量に基づき変調することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
9. 前記対物レンズと前記結像レンズとの間に、少なくとも一つの瞳伝送光学系が設けられており、
   この瞳伝送光学系によつて前記対物レンズと前記結像レンズとの間に、前記対物レンズの瞳面と共役な面が設定され、
   この共役な面の近傍に上記瞳変調手段が設けられており、
   上記瞳伝送光学系は、第１のレンズ群と第２のレンズ群とから構成され、前記第１のレンズ群の後ろ側焦平面と前記第２のレンズ群の前側焦平面とほぼ一致させるとともに、前記第１のレンズ群の前側焦平面と前記対物レンズの瞳面をほぼ一致するように配置したテレセントリック光学系であることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
10. 前記パラメータ決定手段は、前記画像解析手段で解析された前記物理量を変数とするあらかじめ定められた関数を用いて前記照明光変調手段及び前記瞳変調手段の変調量を決定することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
11. 前記撮像手段によって撮像された前記被検物体の画像を表示する画像表示手段をさらに具備し、
    前記画像表示手段は、前記画像解析手段により解析された画像解析値を表示し、前記照明光変調手段及び前記瞳変調手段の変調量を入力するためのグラフィカル・ユーザ・インターフェースを備えたことを特徴とする請求項９に記載の顕微鏡。

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