特許 6095382 光学系、光学系に用いる位相板及び光学系の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6095382

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】光学系、光学系に用いる位相板及び光学系の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/14 20060101AFI20170306BHJP

   G02B 21/06 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   G02B21/14

   G02B21/06

【請求項の数】11

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2013-13255(P2013-13255)

(22)【出願日】2013年1月28日

(65)【公開番号】特開2014-145839(P2014-145839A)

(43)【公開日】2014年8月14日

【審査請求日】2016年1月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】512131977

【氏名又は名称】横浜リーディングデザイン合資会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001508

【氏名又は名称】特許業務法人 津国

(74)【代理人】

【識別番号】100078662

【弁理士】

【氏名又は名称】津国 肇

(74)【代理人】

【識別番号】100135873

【弁理士】

【氏名又は名称】小澤 圭子

(74)【代理人】

【識別番号】100132540

【弁理士】

【氏名又は名称】生川 芳徳

(72)【発明者】

【氏名】末永 豊

【審査官】 殿岡 雅仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２３０２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−０２９１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１１０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５８９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０６５１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５１５５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１８４４４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２１／００ − ２１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源からの光を平行光として物体を照明する照明系と、物体からの光を所定倍率で結像させる結像系とを有する光学系において、
照明系中の光源と共役な位置に、結像系に入射する直接光（０次光）を制限する開口
絞りと
結像系中の開口絞りの位置（瞳位置）に、全ての０次光が通過するＡ領域と、１次回折光が通過するＢ領域と、−１次回折光が通過するＣ領域とを有し、瞳面と光軸との交点を含む対称軸に関して、Ｂ領域とＣ領域が軸対像の関係にあり、Ｂ領域またはＣ領域は、Ａ領域に対して所定位相差を発生させる構造を有し、Ｂ領域、Ｃ領域は、Ａ領域と共通な領域が存在しない位相板とを含むことを特徴とする光学系。

【請求項2】

Ａ領域に対するＢ領域またはＡ領域に対するＣ領域の位相差をΔとすると、
Δは以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
0.05π≦｜Δ｜≦0.95π

【請求項3】

Ａ領域に対するＢ領域またはＡ領域に対するＣ領域の位相差をΔとすると、
Δは以下の条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の光学系。
0.25π≦｜Δ｜≦0.5π

【請求項4】

前記０次光の通過するＡ領域は光軸と瞳面の交点に関して点対称の形状である
ことを特徴とする請求項２または３に記載の光学系。

【請求項5】

前記０次光の通過するＡ領域は光軸と瞳面の交点を含む円形である
ことを特徴とする請求項４に記載の光学系。

【請求項6】

前記０次光の通過するＡ領域は光軸と瞳面の交点を含む矩形である
ことを特徴とする請求項４に記載の光学系。

【請求項7】

Ｂ領域及びＣ領域の持つＡ領域に対する位相差をそれぞれΔＢ、ΔＣとすると、以下の条件を満足することを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載の光学系。
ΔＢ＝ΔＣ

【請求項8】

Ｂ領域またはＣ領域は、光を減衰させる構造を持ち、その透過率をＴとすると以下の条件を満足することを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載の光学系。
0.1＜Ｔ＜0.9

【請求項9】

所定位相差を発生させる構造は、２以上の波長に対して一定の位相差Δを与える位相膜であり、その位相差Δは、比較的広い波長帯域で前記Δの条件を満足する請求項２乃至８の何れか１項に記載の光学系。

【請求項10】

所定位相差を発生させる構造は、使用する光に対して透明であり、かつ、０次光と１次光の位相差を発生させる箇所は、光の進む光軸方向には単一な物質からなる層構造を有することを特徴とする請求項２乃至９の何れか１項に記載の光学系。

【請求項11】

前記Ｂ領域とＣ領域は、前記Ａ領域の矩形の対向する一組の辺の外側であり、前記対称軸に関して線対称の弓形であることを特徴とする請求項６乃至１０何れか１項に記載の光学系。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、結像する物体の境界のコントラストを強調させる光学系に関する。

【背景技術】

【0002】

＜ノマルスキー型微分干渉顕微鏡＞
従来のノマルスキー型の微分干渉顕微鏡は、位相差顕微鏡のハローを無くしたい場合や、厚みのあるサンプルや多層的構造のサンプルを観察する場合に、物体のわずかな段差や屈折率の差を強調して、物体を立体的に観察するために用いられる。ノマルスキー型微分干渉顕微鏡では、ノマルスキープリズムによって規定される２つの偏光による像のシフト量（シアー量）が、どんな標本を観察するときも一定である。従って、偏光により像をシフトさせるためにノマルスキープリズムを使う微分干渉顕微鏡では、位相差顕微鏡で使用される位相板は用いられていない。

【0003】

＜明視野観察用顕微鏡：光学系の一例＞
従来の明視野観察用の顕微鏡では、無色透明に近い生体細胞等の標本（サンプル）の明確な観察は困難であった。そのため、標本に染色等を行って着色してから観察が行われていた。しかし、染色すると生体細胞など死滅してしまい、生きたままの生体細胞等の観察は難しかった。

【0004】

＜位相差顕微鏡：光学系の別の例＞
無色透明な生体細胞等に染色等を実施しないで観察するために位相差顕微鏡が用いられるようになった。位相差顕微鏡は、例えば、顕微鏡のコンデンサレンズと光源の間に、リング状に開いた絞り（リングスリット）を配置し、さらにリング状絞りの実像ができる位置（例えば対物レンズの瞳面）にリングスリットのスリット部分と共役なリング形状の位相膜を備えた位相板を加えるように構成されている。この構成により位相差顕微鏡は、減衰させた所定位相の直接光と、試料によって回折されて位相が異なる回折光とを干渉させ、その各位相の位相差を明暗に変えることで、観察像のコントラストを増加させる。この従来の位相差顕微鏡は、薄いサンプルであれば、無染色でも内部構造まで明暗の相違として観察できる、という機能を有しているが、サンプルの周囲の境界線部分にハロー（明るい縁取り）を発生させるという問題があった。

【0005】

また、位相差顕微鏡は、無色透明に近いサンプルを無染色で観察するために、標本のわずかな屈折率の差や境界での回折を、明暗のコントラストに変換することで強調する。より詳しい位相差顕微鏡の原理としては、サンプル中を透過して直進する直接光（０次回折光）と、サンプルで回折した回折光（１次回折光、−１次回折光等）との間に位相のズレ（位相差）を持たせ、直接光と回折光とを一つに重ねて結像する際に干渉による明暗のコントラストを発生させるというものであった。そのために、従来の位相差顕微鏡では、直接光（０次回折光）の位相のみを位相板で変化させていた。

【0006】

また、位相差顕微鏡では、直接光と回折光との位相差を得るために、位相板上に開口絞りの開口領域と相似形の位相膜の領域が形成される。開口絞りを通過することで照射範囲が限定された照明光がサンプルに照射される。照明光はサンプルを透過する際に、直進する直接光と、角度が変わって進む回折光に分かれる。サンプルから出射した直接光は、位相板の位相膜領域に到達し、一方、サンプルから出射した回折光は位相板の位相膜以外の領域に到達する。

【0007】

また、位相膜は、所定の物質の薄膜によって形成され、分散現象があるので入射する光の全てを４分の１だけ位相を進めたり遅らせたりさせることができるわけではない。そのため、波長を４分の１だけずらすことができる所定の波長のみを選択して透過するようにフィルタを照明光学系中に用いるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

【0008】

＜ホフマン型モジュレーションコントラスト法：光学系のさらに別の例＞
ノマルスキー型微分干渉顕微鏡のように偏光を使わないで透明に近い物質を観察する顕鏡法としてホフマン型モジュレーションコントラスト法が知られている。この方法は、結像光学系の瞳位置に３種類の強度変換フィルター設置することで強度変調を行い、物体の境界を強調する発明である。この方法は、照明光を斜めから入射させることで物体を立体的に見せる効果がある（例えば、特許文献２参照）。

【0009】

＜位相差顕微鏡で用いられる位相板＞
また、従来の位相差顕微鏡の位相板は、位相膜を用いているが、その位相膜を構成する物質に分散現象があることから、波長が異なる複数の照明光に対して位相を同じ比率（例えば１／４波長）でシフトさせることが難しかった。そのため可視光の全帯域のような広帯域の波長の照明光でサンプルを観察する場合、コントラストが低下していた。これを避けるため従来の位相板は、シフトする波長の比率がばらつかないように、ほとんど単色（モノクロ）の所定帯域幅の波長の光のみを透過するフィルタを用いていた。しかし、これにより従来の位相板では、サンプルの色に関する情報が欠落してしまうため、サンプルをモノクロの濃淡のみの像としてしか観察できなくなるという問題があった。

【0010】

また、本発明の発明者は、第１の光学媒質の層と屈折率のことなる第２の光学媒質の層とが積層された位相板であって、その基材部となる第１の光学媒質の厚みと、第１の光学媒質の層上に部分的に積層される第２の光学媒質の層の厚みを制御することで、広帯域の波長の光でサンプルを観察する場合でもコントラストが低下せず、複数色または広帯域な波長（例えばＦ線（４８５ｎｍ）〜Ｃ線（６３６ｎｍ）等）で観察できる位相板を提案している（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開平９−２３０２４７号公報

【特許文献2】特開昭５１−２９１４９号公報

【特許文献3】特開２００９−２１１０１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

しかし、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡は、光を２つの偏光に分ける際に使用するノマルスキープリズムの分散によって波長によって得られる像が著しく異なるため、物体が現実の透過物体として通常観察される色バランスとは異なった色に見えるという問題を有していた。

【0013】

また、ノマルスキー型微分干渉顕微鏡は、２つの直交する直線偏光を使う為、ノマルスキープリズム偏光子など特殊で高価な光学素子を必要とする上に、使用する対物レンズも偏光に対して敏感になるため、内部に光学的歪みのない特殊で高価な対物レンズを使用しなければならないという問題があった。また、樹脂製の容器に入った被見物を観察すると、樹脂に残存する内部歪みのために明確な観察が出来ない等の問題があった。

【0014】

また、従来の位相差顕微鏡による位相差観察法は、上記したようにハローを発生させるため、厚みのあるサンプルや屈折率の異なるサンプルが積み重なる多層的構造のサンプルでは、直接光が位相板で変化する前にサンプル内部で位相差を発生させ、ハローが強くなりすぎて、観察対象物の像のコントラストが著しく低下して見えなくなるという問題を有していた。

【0015】

また、ホフマン型モジュレーションコントラスト法では、立体像を得るための手段が単なる強度変換フィルターであり、立体的な像を形成するために瞳の中の多くの光量をフィルターで減衰させる必要があり、元の明視野像と比較すると像の強度が大きく低下するという問題があった。

【0016】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、微分干渉顕微鏡用の対物レンズやノマルスキープリズム偏光子などの高価な光学素子を用いない比較的シンプルな構成で、立体的で劣化が少ない観察画像を、高い解像度の広帯域な波長（例えばＦ線（４８５ｎｍ）〜Ｃ線（６３６ｎｍ）等）で得られる光学系、及びそれに使用される位相板とその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

（１）上述の課題を解決するために本発明の光学系の一実施態様では、光源からの光を平行光として物体を照明する照明系と、物体からの光を所定倍率で結像させる結像系とを有する光学系において、照明系中の光源と共役な位置に、結像系に入射する直接光（０次回折光）を制限する開口絞りと、結像系中の開口絞りの位置（瞳位置）に、全ての０次回折光が透過するＡ領域と、１次回折光が透過するＢ領域と、−１次回折光が透過するＣ領域とを有し、瞳面と光軸との交点を含む対称軸に関して、Ｂ領域とＣ領域が軸対像の関係にあり、Ｂ領域またはＣ領域は、Ａ領域に対して所定位相差を発生させる構造を有し、Ｂ領域、Ｃ領域は、Ａ領域と共通な領域が存在しない位相板とを含む。

【0018】

以下に、例えば、Ｂ領域のみに位相膜が付与されており、Ｃ領域及びＡ領域には位相膜が無い場合について説明する。

【0019】

瞳位置のＢ領域とＣ領域の両領域を透過した光は、各々、Ａ領域を透過した０次光が干渉することにより干渉光となる。Ｂ領域のみが位相差を与えられる場合を例にとって説明するとＢ領域を透過した一方の干渉光（Ｂ領域透過分）は、位相膜（所定位相差を発生させる構造）を透過するため、微小量横にシフトする。それに対して、Ｃ領域を透過した他方の干渉光（Ｃ領域透過分）は、位相膜を透過しないため、シフトしない。その結果、微小に横シフトした（Ｂ領域透過分）像と、シフトしていない干渉光（Ｃ領域透過分）像の２つの像が対物レンズ像面で重ね合わされることで、特に像の明暗部の境界のコントラストが強調された像になる。

【0020】

従って、本実施態様では、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡のようにノマルスキープリズムを使わないので、高価な部品を必要としない比較的シンプルな構成にでき、また、プリズムの分散により像の色バランスが実際の物体と異なることを抑制できる。さらに、樹脂製の容器の様に残存する内部歪みがある物体を通して物体を観察する場合も、偏光を使用しないため、歪みの影響を受けにくく被見物を明確に観察することができる。

【0021】

また、本実施態様では、従来の位相差観察法のようにハローを発生させないので、観察対象物の像のコントラストを低下させて見えづらくなることを抑制できる。

【0022】

また、本実施態様では、ホフマン型モジュレーションコントラスト法のように立体像を得るために強度変換を行っておらず、従って光量の減衰が少なく、元の明視野像からの像の強度の低下が抑制される。

【0023】

（２）また、本発明の光学系の一実施態様では、Ａ領域に対するＢ領域またはＡ領域に対するＣ領域の位相差をΔとすると、
Δは、以下の数式（数１）の条件を満足するようにしてもよい。

【数1】

【0024】

本実施態様の光学系では、数式（数１）の｜Δ｜の範囲は、例えば、第１の光学材料のみのＣ光から結像した像と、位相差発生層（所定位相差を発生させる構造、例えば位相膜）を含むＢ光から結像した像の位相差の上限と下限のシフト量を規定する。シフト量が下限値０．０５πより下側の値の場合は、像のシフト量が少なすぎる場合であり、合成した場合の干渉の発生も少なくなり、明視野観察とほぼ同等な像となる。逆に、シフト量が上限値０．９５πを上回る値の場合は、シフトした像の明暗がほぼ逆転するため、合成した２つの像の光の強度がほぼ０となってしまい、干渉も発生せず、位相差を発生させる意味がなくなる。

【0025】

（３）また、本発明の光学系の一実施態様では、Ａ領域に対するＢ領域またはＡ領域に対するＣ領域の位相差をΔとすると、
Δは、以下の数式（数２）の条件を満足するようにしてもよい。

【数2】

【0026】

本実施態様の光学系では、数式（数２）の｜Δ｜の範囲は、例えば、数式（数１）の範囲に対して、さらに２つの像の位相差のシフト量の最適値についての上限値０．５πと下限値０．２５πの範囲を規定する、数式（２）より、微少な像ずれ量の最適値で、周期構造をもつ物体における下限値はシフト量で１／８ピッチ、上限値はシフト量で１／４ピッチに対応している。

【0027】

（４）また、本発明の光学系の一実施態様では、前記０次回折光の透過するＡ領域は、光軸と瞳面の交点に関して点対称の形状であるようにしてもよい。

【0028】

本実施態様の光学系では、上記の複数の線対称軸を有する場合の、対称軸を増加させていくと、点対称ということになる。Ａ領域を光軸に点対称な形状で、光軸に対して点対称な位置関係となるように配置し、Ｂ領域及びＣ領域を光軸に点対称な位置関係となるように配置することで、従来の微分干渉顕微鏡のように立体的な画像を得ることができる。

【0029】

（５）また、本発明の光学系の一実施態様では、前記０次回折光の透過するＡ領域は、光軸と瞳面の交点を含む円形であるようにしてもよい。

【0030】

本実施態様の光学系では、Ａ領域を円形とすることで、従来と同様に開口絞り及び位相板の設計及び製造が可能となるので、設計及び製造が容易で製造コストを低減させ、製造に必要な期間を短縮させることができる。

【0031】

（６）また、本発明の光学系の一実施態様では、前記０次回折光の透過するＡ領域は光軸と瞳面の交点を含む矩形であるようにしてもよい。

【0032】

（７）また、本発明の光学系の一実施態様では、Ｂ領域及びＣ領域の持つＡ領域に対する位相差をそれぞれΔＢ、ΔＣとすると、以下の数式（数３）の条件を満足するようにしてもよい。

【数3】

【0033】

数式（数３）を満たすことで、Ａ領域とＢ領域を通過して干渉した像と、Ａ領域とＣ領域を通過して干渉した像は、それぞれもとの像より反対方向に微小に同量シフトした像となる。結果としては、Ａ領域、Ｂ領域、又はＣ領域以外の領域を通過したもとの像と、それぞれ微小量反対方向にシフトした像が重なった像が像面上に生成され、一定の空間周波数の構造だけが強調された像が形成される。

【0034】

本実施態様の光学系における位相板の応用範囲は顕微鏡に限らず、投影光学系等に応用できる。例えば、投影光学系の場合には、投影される像に歪み等が無いこと、例えば、図２，６〜８中の横方向をｘ軸とした場合のｘ軸方向の対称性が確保されている必要が有る。そのために、（ａａ）Ａ領域に対するＢ領域の位相差と、（ｂｂ）Ａ領域に対するＣ領域の位相差は、同じ値であることが望ましく、上記数式（数３）を位相差発生層の材質及び厚みを選択することにより満足することが望ましい。
これは、回折光がＢ領域を通った後に０次回折光と干渉して得られる像のシフト量と、回折光がＣ領域を通った後に０次回折光と干渉して得られる像のシフト量の絶対値が同じで、符号が逆であることを意味し、ｘ軸方向の対称性が確保されていることを意味する。

【0035】

（８）また、本発明の光学系の一実施態様では、Ｂ領域またはＣ領域は、光を減衰させる構造を持ち、その透過率をＴとすると以下の数式（数４）の条件を満足するようにしてもよい。

【数4】

【0036】

本実施態様の光学系では、数式（数４）の透過率Ｔは、第１の光学材料のみの領域を透過した光から結像した像と、位相差発生層を含む領域を透過した光から結像した像とが合成した場合の、像の立体感を強調させる範囲を規定している。合成されて重なり合う２つの像が干渉することで得られる像の立体感を強調させるため、２つの像のいづれかの光の強度を、透過率Ｔの値を若干減少させるように変えることで影をつけ、従来の微分干渉型顕微鏡による観察像よりも、さらに立体感を強調することが可能である。透過率Ｔの値が上記の範囲の下限値を下回ると、１方の像の光の強度が低すくなりすぎるため、他方の像によって通常の明視野像に近づき、合成および干渉させる意味がなくなる。また、透過率Ｔの値が上記の範囲の上限値を上回ると、２つの像の強度はほぼ等しくなるので、従来の微分干渉の観察像に極めて近い像となり、従来の微分干渉型顕微鏡に対するさらなる効果が弱くなる。

【0037】

（９）また、本発明の光学系の一実施態様では、所定位相差を発生させる構造は、２以上の波長に対して一定の位相差Δを与える位相膜であり、その位相差Δは、比較的広い波長帯域で前記Δの条件を満足するようにしてもよい。

【0038】

本実施態様の光学系の位相板は、可視光などの比較的広い波長帯域の光について効果を得ることができるが、例えば、可視光の２以上の波長に対して、略一定の位相差Δを与えるように材質及び厚みを選択した場合、現実の物質が持つ色あいを忠実に再現した状態で、立体感のある画像で観察、従来は微分干渉型の顕微鏡でした得られなかった立体的な画像の観察が、プリズム等を有していない位相差顕微鏡に類似する構成で可能となる。しかも、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡では観察に不向きとされていた染色された細胞や、多彩な色を持つ物質を観察する際にも、物体の持つ色を忠実に再現した上で、微分干渉型顕微鏡と同様な画像を得ることが可能になる。また、比較的広い波長とは、例えば、可視光でＣ線（６３６ｎｍ）とＦ線（４８６ｎｍ）等の異なる２以上の波長を含む広さであることであり、本実施態様ではその広い波長に対して本発明の位相差Δの条件が満足される。

【0039】

（１０）また、本発明の光学系の一実施態様では、所定位相差を発生させる構造は、使用する光に対して透明であり、かつ、０次回折光と１次光の位相差を発生させる箇所は、光の進む光軸方向には単一な物質からなる層構造を有するようにしてもよい。

【0040】

本実施態様の光学系では、位相差発生層を、光源から出射する所定波長の照明光（例えば可視光）に対して、上記したような透過可能な材料（少なくとも一部の光が透過する材料）から透明な材料にすることで、位相差の発生が明確になり、最終的な位相差が発生した回折光と位相差が発生していない回折光（Ｂ光とＣ光）との合成時の干渉現象を明確に結像画像に反映させ、解像度の高い画像を得ることができる。

【0041】

（１１）また、本発明の光学系の一実施態様では、Ｂ領域とＣ領域は、Ａ領域の矩形の対向する一組の辺の外側であり、対称軸に関して線対称の弓形であるようにしてもよい。

【0042】

本実施態様の光学系では、位相差が付いている干渉光（Ｂ領域透過分）の像と、位相差の付いていない干渉光（Ｃ領域透過分）の像という２つの像を良好に形成でき、良好に境界のコントラストが強調された像を得ることができる。

【発明の効果】

【0043】

本発明では、微分干渉顕微鏡用の高価な光学素子を必要としないで、立体的で劣化が少ない観察画像を、高い解像度で広帯域な波長帯域で得られる光学系、それに使用される位相板、及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0044】

【図1】本発明の第１の実施形態の光学系の一例としての新微分干渉型顕微鏡における光学系の概略の構成と照明光の光路を示す図である。

【図2】第１の実施形態の一例としての位相板の概要を示す平面図であり、（ａ）が位相板の各領域を示す平面図であり、（ｂ）が（ａ）の位相板のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）が応用例の（ａ）の位相板のＡ−Ａ断面図である。

【図3】（ａ）が第１の実施形態の新微分干渉型顕微鏡により観察した珪藻の画像を撮影したものであり、（ｂ）が比較例として通常の明視野の顕微鏡により観察した珪藻の画像を撮影したものである。

【図4】本発明の第２の実施形態の一例としての位相板の概要を示す平面図であり、（ａ）が位相板の各領域を示す平面図であり、（ｂ）が（ａ）の位相板のＢ−Ｂ断面図である。

【図5】本発明の第３の実施形態の一例としての位相板の概要を示す平面図であり、（ａ）が位相板の各領域を示す平面図であり、（ｂ）が（ａ）の位相板のＣ−Ｃ断面図である。

【図6】本発明の第４の実施形態の一例としての位相板の概要を示す平面図であり、（ａ）が位相板の各領域を示す平面図であり、（ｂ）が（ａ）の位相板のＤ−Ｄ断面図である。

【図7】本発明の第５の実施形態の光学系の一例としての新落射型微分干渉型顕微鏡における光学系の概略の構成と照明光の光路を示す図である。

【図8】本発明の第６の実施形態の光学系の一例としての投影露光装置における光学系の概略の構成と照明光の光路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0045】

＜＜＜第１の実施形態＞＞＞
本発明の第１実施形態の光学系の一例としての新微分干渉型顕微鏡１について、以下に図１及び図２を参照して概要を説明する。
本発明の第１実施形態の新微分干渉型顕微鏡１は、図１に示したように概略的に、光軸１００に沿って、光源５、照明光学系１０、結像光学系４０、物体面５１、対物レンズ像面７１を有している。照明光学系１０の光路中には、光源５側の対物レンズ射出瞳と共役な位置（以下、照明光学系中射出瞳共役位置と記載する）２１に、光源５から出射された照明光の一部を透過させる開口絞り２２が配置されている。光源５から出射される照明光は、例えば可視光の波長である。また、照明光学系１０には、開口絞り２２よりも光源５側のレンズ１１と、開口絞り２２よりも対物レンズ４１側のレンズ１２と、照明光を物体面５１に合焦させるコンデンサレンズ１３が含まれる。

【0046】

また、開口絞り２２には、照明光の光路領域を画定（又は光束の太さを規定）する透光領域が形成される。この透光領域は、開口形状及び切り欠き形状を含む形状の限定領域であり、照明光の光をその限定領域中に限定して透光させることができる。透光領域を透過することで限定された照明光は、コンデンサレンズ１３に向けて出射され、コンデンサレンズ１３により物体面５１の被観察試料６１に合焦される。

【0047】

結像光学系４０には、対物レンズ４１、本実施形態の一例としての位相板４３と、結像レンズ４９を有している。対物レンズ４１は、被観察試料６１又は物体面５１からの透過光が図１の下面から入射され、上面から透過光を位相板４３に向けて出射する。位相板４３については、図２も共に参照して後述する。結像レンズ４９は、透過光を対物レンズ像面７１に結像させる。

【0048】

位相板４３は、対物レンズ４１の射出瞳共役位置４２に配置される。位相板４３の基材部４８は、光源５から出射する所定波長の照明光が透過可能な第１の光学材料で形成される。好ましくは、第１の光学材料は、その所定波長に対して可能な限り透明、すなわち、減衰が少ない材料である。そして、光源５から出射する所定波長の照明光が透過可能な材料であって、さらに、第１の光学材料を透過する光とは位相が異なるように位相差を発生させる位相差発生層（所定位相差を発生させる構造、例えば位相膜）が、Ｂ領域４５又はＣ領域４７の何れか一方にのみに配置される。本実施形態の位相板４３では、Ａ領域４４には位相差発生層が配置されず、Ｂ領域４５又はＣ領域４７の何れか一方のみに、位相差発生層が配置される。この構成により、例えばＢ領域４５に位相差発生層が配置された場合、Ａ光５００とＢ光５０１とによる位相差が顕著な光と、Ａ光５００とＣ光５０２とによる位相差が顕著ではない光の双方を出射することになる。

【0049】

なお、図１及び図２に示したＡ領域４４、Ｂ領域４５及びＣ領域４７の形状及び配置は、本実施形態の位相板の一例であって、これに限定されるものではなく、他の形状及び配置であってもよい。例えば、像面上に（１）Ａ領域とＢ領域を通過して干渉することでもとの像より微小にシフトした像と、（２）Ａ領域とＣ領域を通過して干渉することでもとの像よりＡ領域とＢ領域の場合とは反対方向に微小に同量シフトした像と、（３）Ａ領域、Ｂ領域、又はＣ領域以外の領域を通過したもとの像と、が重なる形状及び配置であって、さらに一定の空間周波数の構造だけが強調された像が生成される形状及び配置であれば、Ａ領域、Ｂ領域及びＣ領域は他の形状及び配置であっても良い。

【0050】

本実施形態の位相板４３には、入射された直接光である０次回折光（Ａ光）５００の形状（開口絞り２２の第１透光領域２３で限定された形状）をそのままの形状でＡ光５００として透過させて出力するＡ領域（又は１１２）と、入射された１次回折光（Ｂ光）５０１が透過するＢ領域４５（又は１１４）、入射された−１次の拡散光である−１次回折光（Ｃ光）５０２が透過するＣ領域４７（又は１１６）が設定される。また、Ｂ領域４５とＣ領域４７の何れか一方のみに、第１の光学材料を透過する光とは位相を異ならせる位相差発生層が配置される。本実施形態では、位相差発生層をＢ領域４５内の上面に配置した場合を示している。また、Ａ領域４４と、Ｂ領域４５又はＣ領域４７との間の、直接光も回折光も透過しない領域を、非透光領域１１８とする。

【0051】

つまり、本実施形態の位相板４３では、光軸１００を通過する線対称軸１０２に対して線対称の位置となるＢ領域４５のみに位相差発生層が配置され、Ｃ領域４７には位相差発生層が配置されず第１の光学材料のみである。これにより、Ａ光５００との位相差が発生したＢ光５０１と、Ａ光５００との位相差が発生していないＣ光５０２とが合成される際に干渉を発生させることができ、微分干渉顕微鏡のような立体的な画像を得ることができる。この場合の回折光は、Ｂ光５０１とＣ光５０２であり、一方のＢ光５０１にＡ光５００との位相差が発生し、他方のＣ光５０２にはＡ光５００との位相差が発生していないものである。

【0052】

また、位相板４３の位相差発生層は、光源５から出射する所定波長の照明光が透過可能な材料（少なくとも一部の光が透過する材料）、言い換えれば照明光に対して透光性を有する材料であり、好ましくは照明光に対して透明な材料である。

【0053】

このように位相差発生層を、光源５から出射する所定波長の照明光（例えば可視光）に対して、上記したような透過可能な材料（少なくとも一部の光が透過する材料）から透明な材料にすることで、位相差の発生が明確になり、位相差が発生したＢ光５０１と位相差が発生していないＣ光５０２との合成時の干渉現象を明確に結像画像に反映させ、解像度の高い画像を得ることができる。

【0054】

位相板４３では、従来の位相差顕微鏡のように薄膜の位相膜を形成してもよいが、選択肢として図２（ｂ）のように位相差を発生させるように光軸１００方向に所定厚みで層状に形成された位相差発生層を基材部４８に配置するか、図２（ｃ）のように接着剤、樹脂などの位相差発生層を基材部４８上に硬化後に所定厚となる量と厚みで層状に形成することで、製造を容易にして、薄膜等に比較してコストを低減することができる。

【0055】

つまり、位相板４３では、Ａ光５００が透過するＡ領域４４には、位相差発生層が配置されていない。また、Ｃ領域４７にも位相差発生層が配置されておらず、Ｂ領域４５のみに、位相差発生層が配置されている。それに対して従来の位相差顕微鏡では、Ａ領域４４に対して位相膜（本発明における位相差発生層に相当）が配置され、Ｂ領域４５又はＣ領域４７のような回折光の領域には位相膜が配置されていなかった。つまり、本実施形態の新微分干渉型顕微鏡１では、位相差を発生させる材料の配置を、従来の位相差顕微鏡の位相板における領域４４とは異なり、Ｂ領域４５又はＣ領域４７の何れか一方のみに配置していることが異なっている。

【0056】

このように、位相板４３では、Ａ領域４４を光軸１００に近い中心部に配置することで、Ｂ領域４５とＣ領域４７を透過する光（Ｂ光５０１とＣ光５０２）に位相差を発生させるためのＡ領域（Ａ領域４４）を共通にしており、各領域の配置を効率化及び容易化することができる。また、位相板４３では、Ａ領域４４を、線対称軸１０２に対して線対称な形状で、かつ、線対称軸１０２に対して線対称に配置することで、Ａ領域４４からの光（Ａ光５００）を、Ｂ領域４５とＣ領域４７の光に対して位相差を発生させるために均等の配分で影響させることで、従来の微分干渉顕微鏡のように立体的な画像を良好に得ることができる。また、本実施形態で位相差発生層が配置されるＢ領域４５と、位相差発生層が配置されないＣ領域４７とは、光軸１００を通過する線対称軸１０２で分割された両側に軸対称な領域として形成され、さらにＡ領域４４よりも外周側の位置に配置される。

【0057】

本実施形態の位相板４３においては、Ａ光５００が透過するＡ領域４４と、Ｂ領域４５と、Ｃ領域４７とは、位相板４３上において各々が重複しないように装置設計上で配置される。本実施形態のＡ領域４４は、線対称軸１０２に対して線対称な矩形の形状であり、線対称軸１０２に対して線対称な位置関係となるように配置される。このことから、図２のＡ領域４４の瞳形状は、縦線に対しての微分干渉効果があり縦線が強調されるタイプとなる。さらに好ましくは、Ａ領域４４は、光軸１００に近い位相板４３の中心部で、線対称軸１０２に近接する位置に配置され、光軸１００を含んで光軸１００に点対称な矩形の形状であるか、あるいは、光軸１００に対して点対称な位置関係となるように配置される。

【0058】

位相板４３のＡ領域４４を矩形とすることにより、線対称に配置されたＢ領域４５とＣ領域４７の中心部からＡ領域４４までの最短距離と、Ｂ領域４５とＣ領域４７の端部からＡ領域４４までの最短距離の差が減り、領域全体での効果が得られるので、位相差の発生及び合成時の干渉する作用が良好になり、従来の微分干渉顕微鏡のように立体的な画像を良好に得ることができる。

【0059】

また、本発明の微分干渉型顕鏡法の原理は、本実施形態の新微分干渉型顕微鏡１を用いた立体的な観察画像は、Ｂ領域４５を透過する１次Ｂ光５０１）とＡ領域４４を透過する０次回折光（Ａ光５００）との干渉で得られる像と、Ｃ領域４７を透過した−１次Ｃ光５０２とＡ領域４４を透過する０次回折光（Ａ光５００）との干渉で得られる像とを重ねることで、立体的な画像を得るということである。従って、Ｂ領域４５とＣ領域４７は、結像系の瞳上で、０次回折光（Ａ光５００）の透過するＡ領域４４に対して対称の関係にあるときが、常にシフトした２つの像が重ねて観察されることから、最もコントラストが高くなる。そのため、逆にＢ領域４５とＣ領域４７が、Ａ領域４４に対して非対称の関係にある場合、Ｂ領域４５とＣ領域４７の重なり合わない部分に相当する領域を透過するＢ光５０１とＣ光５０２）と０次回折光（Ａ光５００）とによって生成される像の部分では、２つの像が重なり合うことがないので、コントラストが低減する。

【0060】

また、瞳の形状を、本実施形態の図２に示したＡ領域４４のような矩形の形状にし、Ｂ領域４５とＣ領域４７を、図２に示したように矩形の長辺と平行な線で分離して、位相板４３の円形の周辺との間で定義した場合には、位相膜のあるＢ領域４５あるいはＣ領域４７の境界線を、光軸１００に垂直な方向に移動させることでその領域面積を自在に変更できる構造にすることができる。その場合、コントラストを強調する空間周波数の下限を任意に変更することが可能である。

【0061】

さらに、Ａ領域４４は光軸１００に対して点対称な図形にすることができる。Ａ領域４４を光軸１００に対して点対称な形状とし、Ｂ領域４５及びＣ領域４７を光軸１００に対して点対称な位置関係となるように配置することができる。このようにして、位相差顕微鏡に類似する構成で、従来の微分干渉顕微鏡のように立体的な画像を得ることができる。

【0062】

位相差発生層が一例として配置されるＢ領域４５には、基材部４８の全体の厚みｔ２よりも少ない厚みｔ１で、位相差発生層を配置するための凹部が形成され、その凹部に位相差発生層が配置される。この場合、凹部を形成することで、第１の光学材料で形成される基材部４８における凹部と、それ以外の部分では、第１の光学材料による位相差が発生するので、そこにさらに位相差発生層による位相差に追加することで、位相差を増大させることができる。

【0063】

また、この位相板４３に凹部を設ける加工は、従来の加工技術で実施可能であり、従来の位相差顕微鏡と同様に容易に製造が可能であり、製造コストの上昇も最小限ですみ、立体的な観察画像を得る場合の従来の微分干渉型の顕微鏡よりも非常にコストダウンできる。

【0064】

また図２（ｃ）に示したように位相板４３の表面を保護するために位相板４３と略同形状のカバーガラス１１７を用いる場合には、基材部４８上に、厚みｔ１で、位相差発生層を配置するための凹部を形成した後、硬化後に特性を有する接着剤を、硬化後に所定の厚みとなるように基材部上の全面に塗布し、その上を位相板４３と略同形状のカバーガラス１１７で覆うことで、最終的に、位相板４３上の凹部を含む全表面とカバーガラス１１７との間に、特性を有する接着剤層を形成してもよい。この場合、凹部を形成するのみで、容易にＢ領域４５及びＣ領域４７を得ることができ、そこに位相差発生層を配置することで、製造時の位相板４３の基材部４８上への配置作業を容易にできる。

【0065】

位相板４３では、上記した構成により、Ｂ光５０１（位相差発生層が配置された領域を透過した光）の、Ａ光５００に対する位相差は、入射光がＡ領域４４を形成する第１の光学材料の層を透過するときに変化した位相と、入射光が層（、又は、第１の光学材料と位相差発生層との積層構成）を透過するときに変化した位相と、の差から得られる。一方、位相差発生層が配置されないＣ領域４７は、Ａ領域４４と同様に、第１の光学材料のみで形成された層構成になっており、その透過光（Ｃ光５０２）には位相差発生層による位相差は発生しない。

【0066】

以上から、新微分干渉型顕微鏡１では、位相板４３の層によりＡ光５００との位相差が発生したＢ光５０１と、層によるＡ光５００との位相差が発生していないＣ光５０２と、を合成することで干渉させるので、増加的干渉が発生した部分は明るく、減殺的干渉が発生した部分は暗くなり、従来の微分干渉顕微鏡のように立体的な画像を得ることを可能にしている。

【0067】

従来の立体的な画像の観察に必要となる微分干渉型の顕微鏡は、高価なプリズム等を有するため高価であったが、本発明では、プリズム等を有していない位相差顕微鏡の構成で立体的な画像の観察が可能となる。しかも、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡では観察に不向きとされていた染色された細胞や、多彩な色を持つ物質を観察する際にも、物体の持つ色を忠実に再現した上で、ノマルスキー型微分干渉顕微鏡と同様な画像を得ることが可能になる。

【0068】

また、新微分干渉型顕微鏡１では、位相板４３における位相差を発生させる光学材料（位相差発生層、位相膜）の配置を、従来の直接光部分から、拡散光部分の所定位置に変更するような構成上の配置変更のみで効果を得ている。新微分干渉型顕微鏡１の効果としては、位相差観察につきもののハローを減少させることができ、さらに、プリズム等を用いなくても、厚みのあるサンプルや、多層構造のサンプルに対しても微分干渉観察法のように、サンプルの厚さの違う部分に明暗のコントラストを付けて、従来の微分干渉顕微鏡のように立体感のある観察画像を得ることができる。

【0069】

＜＜本発明の原理説明＞＞
ここで本発明を、アッベの提唱した再回折理論を用いて説明する。
あるピッチＰを持つ正弦波状の振幅透過率を持つ縞状の物体は、次の数式（数５）のように表される。（ｘは物体面上の座標）

【数5】

（参考文献：「光機器の光学ＩＩ、早水良定（はやみずよしさだ）著、社団法人日本オプトメカトロニクス協会発行、２０００年」による。また、以下の数式（数６）、（数７）、（数８）も同参考文献による）

【0070】

この物体を像として投影する光学系の倍率をβとし、この物体のフーリエ変換面（即ち瞳面）の１次回折光が透過する領域のみに、光に対して位相差Δを与える媒質が存在したとき、光学系の像面での像Ｕ‘は、次の数式（数６）のように表される。

【数6】

【0071】

よって、瞳面に位相差Δを生じる物体がある場合、そこを１次回折光が透過することで、正弦波状の物体は、像側で、光軸よりｘ軸方向に次の数式（数７）だけシフトした像となる。

【数7】

【0072】

例えば、位相差Δ＝π／２の場合には、像側でのシフト量ｘ０‘は、次の数式（数８）のように表される。

【数8】

この数式（数８）からは、パターンが１／４ピッチｘ方向にずれることが判る。

【0073】

他方、同じ瞳面に位相差を生じない領域があり、そこを１次回折光が透過しても、なんら像のシフトは起こらない。この場合の像Ｕ”は、次の数式（数９）のように表される。

【数9】

【0074】

従って、本発明の新微分干渉型顕微鏡の像は、像面上で、微小量のズレを持つＵ’と、ズレのないＵ”の像とが重なる。このため、本発明の新微分干渉型顕微鏡の像は、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡の像と非常によく似た像となる。

【0075】

しかし、ここで注意しなければならないのは、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡は、光を２つの偏光に分ける際に使用するノマルスキープリズムの分散によって、波長によって得られる像の色バランスが著しく異なることである。従って、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡では、物体の色が、明視野顕微鏡により光が透過した現実の物体から通常観察される色バランスとは異なった色に見える。

【0076】

それに対して、本発明の新微分干渉型顕微鏡では、上記数式（数７）に示したように、像シフト量は、位相差Δが波長によって変化しなければ、波長によって一定にできることを示唆している。

【0077】

また、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡では、ノマルスキープリズムによって規定される２つの偏光による像のシフト量（シアー量）が、どんな標本を観察するときも一定であった。

【0078】

それに対しても、本発明の新微分干渉型顕微鏡では、上記数式（数７）に示したように、標本の微細構造（空間周波数）によってシフト量も自動的に変化するので、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡と比較しても、より尖鋭な像を観察することができる。

【0079】

＜＜材質及び厚みの選択方法１＞＞
また、位相板４３では、位相差発生層は、位相差発生層により発生される位相差をΔとした場合に、当該位相差Δが、以下の数式（数１）を満足するように材質及び厚みを選択することができる。

【数10】

【0080】

この場合の数式（数１）の｜Δ｜の範囲は、例えば、第１の光学材料のみのＣ領域４７を透過した光から結像した像と、位相差発生層を含むＢ領域４５を透過した光から結像した像の位相差の上限と下限のシフト量を規定する。言い換えれば、数式（数１）は、数式（数７）により生成される２つの像の位相差の相対的なシフト量を規定するものである。
シフト量が数式（数１）の下限値０．０５πより下側の値の場合は、像のシフト量が少なすぎる場合になり、合成した場合の干渉の発生も少なくなり、明視野観察とほぼ同等な像となる。逆に、シフト量が数式（数１）の上限値０．９５πを上回る値の場合は、シフトした像の明暗がほぼ逆転するため、合成した２つの像の光の強度がほぼ０となってしまい、干渉も発生せず、位相差を発生させる意味がなくなる。

【0081】

＜＜材質及び厚みの選択方法２＞＞
また、位相板４３では、位相差発生層により発生される位相差Δが、以下の数式（数２）を満足するように材質及び厚みを選択することができる。

【数11】

【0082】

この場合の数式（数２）の｜Δ｜の範囲は、例えば、数式（数１）の範囲に対して、さらに２つの像の位相差のシフト量の最適値を与える条件として、上限値０．５πと下限値０．２５πの範囲を規定する。また数式（数７）より、最適値の下限値はシフト量で１／８ピッチ、上限値はシフト量で１／４ピッチに対応している。

【0083】

＜＜材質及び厚みの選択方法３＞＞
また、位相板４３では、Ａ領域４４を透過した光の位相に対して、第２の光学材料を有するＢ領域４５を透過する光の位相との位相差を位相差ΔＢ、Ａ領域４４を透過する光の位相に対して第２の光学材料のＣ領域４７の位相差を位相差ΔＣとした場合、位相差ΔＢ及び位相差ΔＣが、以下の数式（数３）を満足するように材質及び厚みを選択することができる。

【数12】

【0084】

また、新微分干渉型顕微鏡１の像に歪み等が無いこと、例えば、図２、４〜６中の横方向をｘ軸とした場合のｘ軸方向の対称性が要求される場合がある。その場合には、（ａａ）Ａ領域４４に対する第２の光学材料を有するＢ領域４５の位相差と、（ｂｂ）Ａ領域４４に対する第２の光学材料のＣ領域４７の位相差は、同じ値であることが望ましい。

【0085】

そのため、上記数式（数３）を満足するように材質及び厚みを選択することで、ｘ軸方向の対称性を得ることができる。つまり、上記数式（数３）は、回折光が第２の光学材料を有するＢ領域（本実施形態のＢ領域４５）を通った後に０次回折光と干渉して得られる像のシフト量と、回折光が第２の光学材料のＣ領域（本実施形態のＣ領域４７）を通った後に０次回折光と干渉して得られる像のシフト量は、絶対値が同じで、符号が逆であることを意味し、その式を満足するように材質及び厚みを選択することにより、ｘ軸方向の対称性が確保されることになる。

【0086】

特に、後述する第６の実施形態のような投影光学系では、投影される像のｘ軸方向の対称性を得るために、領域Ｂの領域Ａに対する位相差と、領域Ｃの領域Ａに対する位相差とは、同じ値であることが望ましいので数式（数３）を満足することが望ましい。

【0087】

＜＜材質及び厚みの選択方法４＞＞
また、位相板４３では、位相差発生層は、２以上の光の波長に対して、略一定の位相差Δを与えるように材質及び厚みを選択することができる。

【0088】

位相板４３は、可視光などの比較的広い波長帯域の光について効果を得ることができるが、例えば、後述する＜＜位相板の第１の光学材料と厚みの決定方法＞＞で説明するように可視光の２以上の波長に対して、略一定の位相差Δを与えるように材質及び厚みを選択することができる。後述する方法で位相板を形成する場合、現実の物質が持つ色あいを忠実に再現した状態で観察することができる。

【0089】

＜＜材質及び厚みの選択方法５＞＞
また、位相板４３では、Ｂ領域４５には、当該領域の透過率をＴとした場合に、以下の数式（数４）を満足するように光の透過率を減衰させるように、材質及び厚みを選択することができる。

【数13】

【0090】

この場合の数式（数４）の透過率Ｔは、第１の光学材料のみのＣ領域４７を透過したＣ光５０２から結像した像と、位相差発生層を含むＢ領域４５を透過したＢ光５０１から結像した像とを合成した場合の、像の立体感を強調させる範囲を規定している。

【0091】

数式（数４）の透過率Ｔは、合成されて重なり合う２つの像のいづれかの光の透過率Ｔの値を若干減少させるように用いられる。これにより、２つの像のいづれかの光の強度が減少して、その強度差により合成像に影をつくように干渉させることができ、従って、得られる像の立体感を強調することができる。この場合の立体感の強調する程度は、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡による観察像よりも、さらに立体感を強調することが可能である。

【0092】

なお、透過率Ｔの値が上記の範囲の下限値を下回る場合には、１方の像の光の強度が低くなりすぎるため、他方の像によって通常の明視野像に近づいてしまい、本発明の方式で合成および干渉させる意味がなくなる。また、透過率Ｔの値が上記の範囲の上限値を上回る場合には、２つの像の強度はほぼ等しくなるので、従来の微分干渉の観察像に極めて近い像となり、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡に対して本発明の方式で合成および干渉させたことによって、さらに立体感を強調することができるという効果は低減する。

【0093】

また、上記した新微分干渉型顕微鏡１の位相板４３を製造する場合には、まず基材部４８を、光源５から出射する所定波長の照明光が透過可能な材料である第１の光学材料で形成し、その後に、Ｂ領域４５又はＣ領域４７の何れか一方にのみに、光源５から出射する所定波長の照明光が透過可能な材料であって、第１の光学材料を透過する光とは位相が異なるように位相差を発生させる位相差発生層を配置する工程を含む。

【0094】

その際には、例えば、位相差発生層を配置する前に、位相板４３の基材部４８における位相差発生層が配置される透光領域（Ｂ領域４５）に、位相差発生層を配置するために、形状に適合する形状の凹部を形成する。そして、その凹部に位相差発生層を配置する。

【0095】

位相板４３の基材部４８に凹部を形成した後に、少なくともその凹部に位相差発生層を配置する。位相差発生層が固体である場合、Ｂ領域４５に適合させて凹部と位相差発生層が形成され、凹部に位相差発生層が配置される。

【0096】

また、位相板４３の表面を保護するためのカバーガラス１１７を使用する場合に、例えば、位相差発生層として、硬化後に特性を有する接着剤を用いることができる。その場合、接着剤を、位相板４３の凹部を含む全表面に、硬化後に所定厚みとなるように塗布する。そして、それにより位相板４３の凹部を含む全表面とカバーガラス１１７との間に、位相差発生層である接着剤層を形成する。

【0097】

上記した新微分干渉型顕微鏡１の製造方法では、立体的な観察画像が得るために、従来の微分干渉型の顕微鏡のようにプリズムを必要としないので、顕微鏡の製造コスト及び観察に必要なコストを下げることができる。これにより配置や位置出しが容易になり、製造時間、製造コストを低減させることができる。

【0098】

＜＜位相板の第１の光学材料と厚みの決定方法＞＞
以下は、一例として２つの波長の照明光が入射される場合である。（なお、以下の内容については、本発明と同じ発明者により特願２００８−０５６７８３号として出願されている。）位相板の各材料と、その厚みを、次の３つの数式（数１０）、数式（数１１）、数式（数１２）が成り立つように決定することができる。なお、本実施形態では各光学材料は１層ずつであるが、各数式は、各々の層が複数層になる場合も考慮している。

【0099】

【数14】

但し：
ｔ_１：第１の光学材料の厚み、
ｔ_２：厚み、
ｔ_１ｉ：第１の光学材料のｉ番目の層の厚さ、
λ１：入射される照明光の第１の光（可視光）の波長、
λ２：入射される照明光の第２の光（可視光）の波長、
ｎ_１（ｉ、１）：波長λ１の光に対する屈折率、
ｎ_１（ｉ、２）：波長λ２の光に対する屈折率、
ｔ_２ｊ：ｊ番目の層の厚さ、
ｎ_２（ｊ、１）：波長λ１の光に対する屈折率、
ｎ_２（ｊ、２）：波長λ２の光に対する屈折率、
Ｃ１：第１の光学材料の波長によらない定数である。
Ｃ２：波長によらない定数である。

【0100】

【数15】

但し、記号の説明は数式（数１０）を参照。

【0101】

【数16】

但し、
Ｃ１：第１の光学材料の波長によらない定数である。
Ｃ２：波長によらない定数である。

【0102】

さらに、本発明の位相板の総厚みｔについては、上記した数式（数１２）に加えて、以下の２つの式数式（数１３）、数式（数１４）が成り立つように決定することができる。

【数17】

但し、
ｎ_１（１，１）：第１の光学媒質領域の第１の波長λ１に対する屈折率、
ｎ_２（１，１）：第２の光学媒質領域の第１の波長λ１に対する屈折率。

【0103】

【数18】

但し、
ｎ_１（１，２）：第１の光学媒質領域の第２の波長λ２に対する屈折率、
ｎ_２（１，２）：第２の光学媒質領域の第２の波長λ２に対する屈折率。

【0104】

さらに、本発明位相板の総厚みについては、以下の数式（数１５）が成り立つように決定することができる。

【数19】

但し、記号の説明は数式（数１３）数式（数１４）を参照。

【0105】

さらに、本発明位相板の総厚みについては、以下の数式（数１６）が成り立つように決定することができる。

【数20】

但し、数式（数１）０〜数式（数１）４のＣ１又はＣ２をＣとし、｜Ｃ｜はＣの絶対値を示す。

【0106】

上述した数式（数１０）、数式（数１１）を満たすように第１の光学材料と第２の光学材料の位相差発生層を選択することによって、波長λ１の光束に対しても、波長λ２の光束に対しても、第１の光学材料から出射される光束の位相を、第２の光学媒質領域から出射される光束の位相に対して、所定の定数Ｃだけ進めたり遅らせたりすることができる。このように、複数の波長に対して、位相をずらすことができるので、光束の周波数情報を含めて、光束の位相を調整することができる。

【0107】

以上の本発明の内容に基づき開口絞り２２及び位相板４３を作成し、従来の位相差顕微鏡に組み込んで、サンプルとして珪藻《図３（ａ）》の画像を撮影した。また、画像の比較例として、従来の明視野顕微鏡による同じサンプル珪藻《図３（ｂ）》の画像も撮影した。

【0108】

＜＜実験結果１＞＞
図３（ａ）と図３（ｂ）の比較からわかるように、図３（ａ）の本発明の新微分干渉型顕微鏡による珪藻の画像では、従来の微分干渉顕微鏡のように立体的に影を有する画像であって、図３（ｂ）の通常明視野観察画像と比較して細部の解像度が高い画像が得られている。

【0109】

以上の実験結果から、上記した本発明の位相板を用いた光学蔵置では、上記した本発明のＡ領域が位相板の中心に配置され、Ｂ領域とＣ領域の何れか一方に位相差を発生する領域を配置する構成が、最も本発明の効果を得られる構成であることが、実験により確認された。

【0110】

以上のように、本実施形態の位相差版４３は、従来の位相差顕鏡法のように直接光（Ａ光５００）の透過領域に位相差を発生させる第２の光学材料の位相差発生層を配置するのではなく、線対称軸で分割された両側の回折光の透過領域の一方側（本実施形態では１次回折光５０１の透過領域４５）のみにその材料を配置して位相差を持たせる構成になっている。なお、位相差を発生させる配置は、その一方側の透過領域のさらに一部分のみでも本発明の効果を得ることは可能である。また、本実施形態とは逆に、−１次回折光５０２の透過領域４７のみにその材料を配置して位相差を持たせる構成としてもよい。

【0111】

また、本実施形態の微分干渉型顕鏡法は、従来の微分干渉顕鏡法のように、プリズムによって規定される２つの偏光を使用しないで立体的な観察画像を得る方法である。本実施形態の新微分干渉型顕微鏡は、回折現象による１次回折光５０１と直接光であるＡ光５００との干渉で得られる位相差を有する像と、回折現象による−１次回折光５０２とＡ光５００との干渉で得られる位相差を有する像とを、対物レンズ像面７１に重ねるように構成する顕微鏡である。本発明では、上記のように構成することで、物体を観察する場合に、物体の境界の屈折率差及び物体の境界の段差を強調して、対物レンズ像面７１に像を形成することができる。

【0112】

従って、本実施形態の新微分干渉型顕微鏡を用いることで、従来の微分干渉顕微鏡で必須の高価な対物レンズやノマルスキープリズム偏光子などの光学素子を必要としないで、立体的な観察画像が得られる。また、その立体的な観察画像は、画像変化が少なく高い解像度で、さらに実際の物体の色調に近い色彩で像を得ることができる。

【0113】

また、本実施形態の新微分干渉型顕微鏡を用いた立体的な観察画像は、従来の明視野顕微鏡による明視野像と比較した場合にも、光量の減衰が少なく、像の強度の低下が少なく、観察対象物の像のコントラストの低下が少なく、標本の色に関する情報の欠落が少なく色バランスの変化が少ないという効果を得ることができる。

【0114】

また、本実施形態の微分干渉型顕鏡法と、従来の位相差顕鏡法と比較した場合にも、従来の位相差顕鏡法が、Ａ光５００とその他の回折光との間に位相差を持たせるという発想であったのに対し、本発明では、回折光の一部分にのみ位相差を持たせるというまったく新しい発想である。さらに、本実施形態の微分干渉型顕鏡法による画像は、瞳上で位相差を持たせる領域をコントロールすることで、従来の明視野画像を基本として、細かい構造をもった部分だけを選択して強調する画像を得ることができるので、透明に近い物体であっても、容易に観察することができるという利点がある。

【0115】

＜＜＜第２の実施形態＞＞＞
図４（ａ）、（ｂ）に示した本発明の第２の実施形態の一例としての位相板では、線対称軸１０２の両側にＢ領域とＣ領域を設ける点では、第１の実施形態と同様であるが、位相板上で直交するＸ軸とＹ軸の両方の軸に対して、第１の実施形態の「縦線に対しての微分干渉効果があり縦線が強調される」という効果を得られるようにした実施形態である。なお、図４（ａ）、（ｂ）に示したＡ領域、Ｂ領域及びＣ領域の形状及び配置も、本実施形態の位相板の一例であって、これに限定されるものではなく、第１の実施形態の場合と同様にして求められる他の形状及び配置であってもよい。

【0116】

その目的のために第２の実施形態の位相差板１２０（４３）では、光軸１００を通過するオリジナルの線対称軸１０２を図面上で左回りに４５度傾け、位相差板１２０（４３）の円周辺と線対称軸１０２との両方の交点から、線対称軸１０２に対して両側に４５度で、位相差板１２０（４３）の円周辺に内接する正方形を描くように境界線を設定し、光軸１００の周囲に円形にＡ領域１２２（４４）を設定する。この場合、オリジナルの線対称軸１０２は位相板４３を製造する際に有効であるが、それとは別に、第１の実施形態の「縦線に対しての微分干渉効果があり縦線が強調される」という効果を得るための線対称軸として、Ｂ−Ｂ線の位置にＸ軸方向の線対称軸が設定され、Ｘ軸と直交するようにＹ軸方向の線対称軸が設定される。

【0117】

従って、第２の実施形態の新微分干渉型顕微鏡１では、位相板１２０（４３）において、光軸１００を通過する線対称軸は、光軸１００を中心として所定の中心角毎に複数本（この場合はオリジナルの線対称軸１０２に、直角のＸ軸方向とＹ軸方向の２本が加わる）が設定され、各々の線対称軸（Ｘ軸とＹ軸）で分割された両側の軸対像な領域（Ｂ領域１２４（４５）及びＣ領域１２６（４７））のうちの何れか一方の透光領域（この場合はＢ領域１２４（４５））内において、対応する線対称軸１０２＋Ｘ軸＋Ｙ軸に対して他方の透光領域と線対称な位置に第２の光学材料の位相差発生層が配置されて、位相差発生領域１２５（４６）が形成される。

【0118】

つまり、本実施形態の新微分干渉型顕微鏡１では、例えば、結像画像の平面上で直交するＸ軸とＹ軸に対応する２本の線対称軸を有する場合でも、図６のように形成し、各々の線対称軸（Ｘ軸とＹ軸）の両側にＢ領域１２５（４５）とＣ領域１２６（４７）を設定することで、従来の微分干渉顕微鏡のように立体的な画像を得ることができる。

【0119】

このように光軸１００を通る線対称軸（Ｘ軸とＹ軸）は、図１に示した線対称軸１０２の１本に限らず、２本又はそれ以上に増加させることもできる。例えば、２本の線対称軸（Ｘ軸とＹ軸）を図４のように直交させて配置することもできるが、２本以上の線対称軸を光軸１００の回りに等角度毎に設定することもできる。この場合、Ａ領域１２２（４４）は、例えば円形のように、全ての線対称軸に対して線対称な図形となる。また、Ｂ領域１２４（４５）とＣ領域１２６（４７）は、少なくとも一本の線対称軸に対して線対称な位置関係となるように配置される。

【0120】

また、本実施形態の新微分干渉型顕微鏡１では、Ａ領域１２２（４４）は、光軸１００を含む円形である。これにより、本実施形態の位相板４３の瞳形状は横線（Ｘ軸）縦線（Ｙ軸）の両方向に対して微分干渉効果を得ることができ、縦線に加えて横線も強調される画像タイプが得られる。

【0121】

また、本実施形態の新微分干渉型顕微鏡１では、Ａ領域１２２（４４）を円形とすることで、従来の明視野顕微鏡と同様に円形開口絞り２２及び位相板１２０（４３）の設計及び製造が可能となるので、設計及び製造が容易で製造コストを低減させ、製造に必要な期間を短縮させることができる。

【0122】

＜＜＜第３の実施形態＞＞＞
図５（ａ）、（ｂ）に示した本発明の第３の実施形態の一例としての位相板では、線対称軸１０２の両側にＢ領域とＣ領域を設け、位相板上で直交するＸ軸とＹ軸の両方の軸に対して、第１の実施形態の「縦線に対しての微分干渉効果があり縦線が強調される」という効果を得られるようにした実施形態である点では、第２の実施形態と同様であるが、本実施形態では、Ａ領域１３２（４４）を、光軸１００を中心とする輪帯形状としている。なお、図５（ａ）、（ｂ）に示したＡ領域、Ｂ領域及びＣ領域の形状及び配置も、本実施形態の位相板の一例であって、これに限定されるものではなく、第１の実施形態の場合と同様にして求められる他の形状及び配置であってもよい。

【0123】

これにより、本実施形態の位相板１３０（４３）のＡ光５００が透過する瞳形状のＡ領域１３２（４４）は輪帯形状となる。

【0124】

本実施形態の新微分干渉型顕微鏡１では、Ａ領域１３２（４４）を輪帯形状とすることで、開口絞り２２の形状を従来の位相顕微鏡の位相版と同様にできるので、設計及び製造が可能となるので、設計及び製造が容易で製造コストを低減させ、製造に必要な期間を短縮させることができる。

【0125】

＜＜＜第４の実施形態＞＞＞
図６（ａ）、（ｂ）に示した本発明の第２の実施形態の一例としての位相板では、線対称軸１０２の両側にＢ領域とＣ領域を設ける点では、第１の実施形態と同様であるが、Ａ領域１４２（４４）は円形状にし、非透光領域を無くして、Ａ領域１４２（４４）のすぐ外側に、（Ｂ領域）１４４（４５）とＣ領域１４６（４７）を設けている。なお、図６（ａ）、（ｂ）に示したＡ領域、Ｂ領域及びＣ領域の形状及び配置も、本実施形態の位相板の一例であって、これに限定されるものではなく、第１の実施形態の場合と同様にして求められる他の形状及び配置であってもよい。

【0126】

本実施形態の新微分干渉型顕微鏡１は、第２実施形態や第３実施形態のように、位相板上で直交するＸ軸とＹ軸の両方の軸に対して、第１の実施形態の「縦線に対しての微分干渉効果があり縦線が強調される」という効果を得られるのではなく、光軸１００を中心とするほぼすべての方向の線を線対称軸として、全方向の線対称軸に対して「縦線に対しての微分干渉効果があり縦線が強調される」という効果を得られるようにしている。

【0127】

＜＜＜第５の実施形態＞＞＞
図７には、本発明の第５の実施形態の光学系の一例としての落射型位相差顕微鏡に本発明の位相差板を適用する場合の光学系の概略の構成と照明光の光路が示されている。
第５実施形態の落射型で新方式の位相差顕微鏡２では、第１の実施形態の新方式の位相差顕微鏡１と比較して、概略的に、落射照明光学系１０、ハーフミラー３１、結像光学系（対物レンズ光学系）４０で異なっている。また、落射照明光学系１０の光路中には、光源５側の対物レンズ射出瞳と共役な位置（以下、照明光学系中射出瞳共役位置と記載する）２１に開口絞り２２が配置されている。開口絞り２２の透光領域２３を透過した照明光は、ハーフミラー３１に向けて出射される。

【0128】

ハーフミラー３１は、光源５から出射されて開口絞り２２を透過した照明光を対物レンズ側に反射すると共に、被観察試料６１からの反射光を、対物レンズ像面７１側に透過させる。

【0129】

結像光学系（対物レンズ光学系）４０中の対物レンズ４１では、ハーフミラー３１からの照明光が上面から入射され、被観察試料６１又は物体面５１に向けて照明光を下面から出射すると共に、被観察試料６１又は物体面５１からの反射光が下面から入射され、反射光をハーフミラー３１に出射する。射出瞳共役位置４２には、位相板４３が設けられる。また、位相板４３は第１の実施形態と同様であるが、図７に示したＡ領域、Ｂ領域及びＣ領域の形状及び配置も、本実施形態の位相板の一例であって、これに限定されるものではなく、第１の実施形態の場合と同様にして求められる他の形状及び配置であってもよい。

【0130】

次に、対物レンズ４１において、下面から入射された反射光は、対物レンズ４１中を図７の下側から上側へ透光される。反射光は、位相板４３に達し、位相膜領域４５で位相操作されてハーフミラー３１に向けて出射される。位相膜領域４５では、位相膜により反射光の位相が、例えば１／４波長操作されて進められるか遅らせられて出射される（１／４波長板の場合）

【0131】

このように本発明の位相差板４３は、上記したような落射型の位相差顕微鏡２についても、第１〜第４の実施形態と同様に問題無く適用することができる。従って、本実施形態の落射型の位相差顕微鏡２も、第１〜第４の実施形態と同様な効果を得ることができる。

【0132】

＜＜＜第６の実施形態＞＞＞
図８には、本発明の第６の実施形態の光学系の一例としての投影露光装置に本発明の位相差板を適用する場合の光学系の概略の構成と照明光の光路が示されている。

【0133】

本発明はまた、本実施形態のようにマスクの像を投影して露光する、露光装置の光学系に使用することも可能である。より詳しくは、本発明の位相板４３を含む光学系の応用範囲は、上記した第１〜第５の実施形態のように顕微鏡に限らず、露光装置等の投影光学系等に応用が可能である。また、本実施形態の位相板４３は第１の実施形態と同様であるが、図８に示したＡ領域、Ｂ領域及びＣ領域の形状及び配置も、本実施形態の位相板の一例であって、これに限定されるものではなく、第１の実施形態の場合と同様にして求められる他の形状及び配置であってもよい。

【0134】

例えば、図８に示した新投影光学系３の場合には、レチクル面８１を透過して投影される像面７１に投影される像に歪み等が無いこと、例えば、図２及び図４〜６中の横方向をｘ軸とした場合のｘ軸方向の対称性が確保されている必要が有る。そのために、（ａａ）Ａ領域４４に対する第２の光学材料を有するＢ領域４５の位相差と、（ｂｂ）Ａ領域４４に対するＣ領域４７の位相差は、同じ値であることが望ましく、上記数式（数３）を材質及び厚みを選択することにより満足することが望ましい。
これは、回折光がＢ領域を通った後にＡ光５００と干渉して得られる像のシフト量と、回折光がＣ領域を通った後にＡ光５００と干渉して得られる像のシフト量の絶対値が同じで、符号が逆であることを意味し、ｘ軸方向の対称性が確保されていることを意味する。

【0135】

このように本発明の位相差板４３は、上記したような投影露光装置３についても、第１〜第４の実施形態と同様に問題無く適用することができる。従って、本実施形態の新投影光学系３も、第１〜第４の実施形態と同様な効果を得ることができる。

【0136】

上記の各実施形態に示したように本発明の光学系は、光軸に沿って、光源からの照明光の一部を透過させる開口絞りと、当該開口絞りを透過した直接光である０次回折光と、拡散光である１次回折光及び−１次回折光が透過する位相板を少なくとも有し、その位相板を透過した光が結像される光学系である。その位相板は、その基材部が光源から出射する所定波長の照明光が透過可能な材料である第１の光学材料で形成される。その位相板には、光源から出射する所定波長の照明光が透過可能な材料であって、第１の光学材料を透過する光とは位相が異なるように位相差発生層が、１次回折光が透過するＢ領域又は−１次回折光が透過するＣ領域の何れか一方にのみに配置される。

【0137】

また、本発明の位相板は、Ａ領域と、Ｂ領域と、Ｃ領域とは、各々が重複しないように装置設計上で配置される。また、位相差発生層が配置される透光領域は、位相板上の、光軸を通過する線対称軸で分割された両側の軸対像な領域のうちの何れか一方の領域内に配置される。

【0138】

また、本発明の位相板は、光軸を通過する線対称軸に対して線対称の位置となるＢ領域又はＣ領域の何れか一方のみに位相差発生層が配置される。他方の領域には配置されず第１の光学材料のみである。これにより、Ａ光との位相差が発生した回折光（１次回折光《Ｂ光》または−１次回折光《Ｃ光》の一方）と、Ａ光との位相差が発生していない回折光（−１次回折光《Ｃ光》または１次回折光《Ｂ光》の他方）とを合成する際の干渉の効果が適切なレベルとなって、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡のような立体的な画像を良好に得ることができる。

【0139】

また、本発明の位相板は、Ａ領域は、線対称軸に近接する位置に配置され、位相差発生層が配置される透光領域（Ｂ領域又はＣ領域）が、Ａ領域よりも外周側の位置に配置されてもよい。また、Ａ領域を光軸に近い中心部に配置することで、Ｂ領域とＣ領域を透過する光（Ｂ光とＣ光）に位相差を発生させるためのＡ領域を共通にして、各領域の配置を効率化及び容易化することができる。また、Ａ領域は、線対称軸に対して線対称な形状であり、線対称軸に対して線対称な位置関係となるように配置されてもよい。

【0140】

また、本発明の位相板は、Ａ領域を、線対称軸に対して線対称な形状で、線対称軸に対して線対称に配置することで、Ａ領域からの光（Ａ光）を、Ｂ領域とＣ領域の光に対して位相差を発生させるために均等の配分で影響させることができる。これにより、従来のノマルスキー型微分干渉顕微鏡のように立体的な画像を良好に得ることができる。また、Ａ領域は、光軸を中心とする輪帯形状であってもよい。また、Ａ領域を輪帯形状とすることで、開口絞りの形状を従来の位相顕微鏡の位相版と同様にできるので、設計及び製造が可能となる。これにより、設計及び製造が容易で製造コストを低減させ、製造に必要な期間を短縮させることができる。

【0141】

また、本発明の位相板の基材部は、例えば、位相差発生層が配置される透光領域（Ｂ領域又はＣ領域）に、位相差発生層を配置するための凹部が形成され、少なくともその凹部に、位相差発生層が配置されてもよい。本発明の位相板では、その凹部を形成することで、第１の光学材料で形成される基材部における凹部と、それ以外の部分では、第１の光学材料による位相差が発生するので、ここでさらに位相差発生層による位相差に追加することで，位相差を増大させることができる。また、その凹部に位相差発生層を配置することにより、製造時の位相板の基材部上への配置作業を容易にできる。

【0142】

また、本発明の位相板は、位相板の表面を保護するために、位相板と略同形状のカバーガラスを有する場合、例えば、位相板の凹部を含む全表面とカバーガラスとの間に、硬化後に特性を有する接着剤の接着剤層が形成されてもよい。その接着剤は、硬化後に所定の厚みとなるように基材部上に塗布し、その上を位相板と略同形状のカバーガラスで覆うことで、容易にＢ領域及びＣ領域を得るようにしてもよい。

【0143】

また、本発明の位相板は、位相差発生層は、位相差を発生させるために、光軸方向に所定の厚みを有する層状に形成されてもよい。例えば、薄膜の位相膜を形成するのではなく、所定厚みの個体が層状に形成された位相差発生層を基材部に配置するか、接着剤等の液体またはジェル状の位相差発生層を基材部上に硬化後に所定厚となる量と厚みで塗布して層状に形成することで、製造を容易にして、薄膜等に比較してコストを低減することができる。

【0144】

また、本発明の位相板は、その基材部が光源から出射する所定波長の照明光が透過可能な材料である第１の光学材料で形成され、基材部基材部における１次回折光が透過するＢ領域又は−１次回折光が透過するＣ領域の何れか一方にのみに、光源から出射する所定波長の照明光が透過可能な材料であって、第１の光学材料を透過する光とは位相が異なるように位相差発生層が配置される。つまり、位相板において０次回折光が透過するＡ領域には、位相差発生層が配置されず、Ｂ領域又はＣ領域の何れか一方のみに、位相差発生層が配置された構成になる。これにより、例えばＢ領域に位相差発生層が配置された場合、Ａ光とＢ光とによる位相差が顕著な光と、Ａ光とＣ光とによる位相差が顕著ではない光の双方を出射することができる。

【0145】

また、本発明の光学系は、光軸に沿って、光源からの照明光の一部を透過させる開口絞りと、当該開口絞りを透過した直接光である０次回折光と、拡散光である１次回折光及び−１次回折光が透過する位相板を少なくとも有し、その位相板を透過した光が結像される光学系である。その位相板の製造時には、まず基材部を、光源から出射する所定波長の照明光が透過可能な材料である第１の光学材料で形成し、その後、１次回折光が透過するＢ領域又は−１次回折光が透過するＣ領域の何れか一方にのみに、光源から出射する所定波長の照明光が透過可能な材料であって、第１の光学材料を透過する光とは位相が異なるように位相差発生層を配置する工程を含む。

【0146】

また、本発明の光学系では、立体的な観察画像が得るために、従来の微分干渉型の顕微鏡のようにプリズムを必要としないので、顕微鏡の製造コスト及び観察に必要なコストを下げることができる。位相差発生層を配置する前に、例えば、位相板の基材部における位相差発生層が配置される透光領域に、位相差発生層を配置するための凹部を形成するようにしてもよい。位相板に凹部を設ける加工は、従来の加工技術で実施可能であり、従来の位相差顕微鏡と同様に容易に製造が可能であり、製造コストの上昇も最小限ですみ、立体的な観察画像を得る場合の従来の微分干渉型の顕微鏡よりも非常にコストダウンできる。

【0147】

また、本発明の光学系では、例えば、位相板の基材部に凹部を形成した後に、位相板における少なくとも凹部に、位相差発生層を配置してもよい。これにより、位相差発生層を配置することや位置出しが容易になり、製造時間、製造コストを低減させることができる。また、位相板の表面を保護するためのカバーガラスを有する場合には、例えば、位相差発生層として、硬化後に特性を有する接着剤を用い、位相板の凹部を含む全表面に、硬化後に所定厚みとなるように塗布し、位相板の凹部を含む全表面とカバーガラスとの間に、接着剤層を形成すてもよい。このカバーガラスとの間に接着剤層を形成する場合には、接着剤の表面を平坦にでき、またその後の表面の平坦度が悪化することをカバーガラスにより防ぐことができる。

【符号の説明】

【0148】

１ 光学系（新微分干渉型顕微鏡）、
２ 光学系（新落射型−微分干渉型顕微鏡）、
３ 光学系（新投影光学系）、
５ 光源、
１０ 照明光学系、
１１、１２、１３、１４ （照明光学系の）レンズ
２１ 照明光学系中射出瞳共役位置（照明光学系中における対物レンズの射出瞳と共役な位置）、
２２ 開口絞り装置（開口絞り、
２３ （開口絞り装置側）透光領域、
３１ ハーフミラー、
４０ 結像光学系、
４１、４６ （結像光学系の）レンズ
４２ （結像光学系中の）射出瞳共役位置（対物レンズの射出瞳と共役な位置）、
４３ 位相板、
４４、１１２、１２２、１３２、１４２ Ａ領域、
４５、１１４、１２４、１３４、１４４ Ｂ領域、
４６、１１５、１２５、１３５、１４５ 位相差発生領域、
４７、１１６、１２６、１３６、１４６ Ｃ領域、
４８ 基材部、
５１ 物体面（対物レンズの射出瞳位置）、
６１ 被観察試料）、
７１ 対物レンズ像面、
８１ レチクル面（マスク面）
１００ 光軸、
１０２ 線対称軸、
１０４ 線対称軸の第１方側、
１０６ 線対称軸の第２方側、
１１７ カバーガラス、
１１８、１２８、１３８ 非透光領域、
５００ （Ａ領域を透過する）第１透過光、
５０１ （Ｂ領域を透過する）第２透過光、
５０２ （Ｃ領域を透過する）第３透過光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】