特許 7280084 顕微鏡、及び、リタデーション補償方法

(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】

(24)【登録日】2023-05-15

(45)【発行日】2023-05-23

(54)【発明の名称】顕微鏡、及び、リタデーション補償方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/06 20060101AFI20230516BHJP

   G02B 21/00 20060101ALI20230516BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20230516BHJP

【ＦＩ】

G02B21/06

G02B21/00

G02B5/30

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2019057904

(22)【出願日】2019-03-26

(65)【公開番号】P2020160211

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2021-09-02

(73)【特許権者】

【識別番号】322004393

【氏名又は名称】株式会社エビデント

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100182936

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 直樹

(72)【発明者】

【氏名】日下 健一

【審査官】堀井 康司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２９３３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０２１８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３８５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－９６７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１５２０３０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ １９／００－２１／００

Ｇ０２Ｂ ２１／０６－２１／３６

Ｇ０２Ｂ ５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

顕微鏡であって、
ポラライザと、
アナライザと、
前記ポラライザから前記アナライザに至る光路上の位置であって、収束光線束または発散光線束の少なくとも一方である光線束が通過する前記位置に、前記顕微鏡の光軸方向に光学軸を向けて配置された、一軸性の光学的異方体と、
前記ポラライザから前記アナライザに至る前記光路上の位置に、微分干渉プリズムと、を備え、
前記光学的異方体は、サンプル又は前記サンプルの容器に含まれる、前記顕微鏡の光軸方向に光学軸を向けた一軸性の第２の光学的異方体により生じる入射角度に依存したリタデーションを補償する
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項2】

請求項１に記載の顕微鏡において、さらに、
前記ポラライザを通過した光線束を収束光線束に変換するレンズを備え、
前記位置は、前記レンズが形成する収束光線束または発散光線束の少なくとも一方である光線束が通過する位置であり、
前記光学的異方体の前記光学軸を、前記レンズの光軸方向に向けた
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項3】

請求項２に記載の顕微鏡において、
前記レンズは、対物レンズであり、
前記光学的異方体は、前記対物レンズが形成した収束光線束が通過する位置に、前記対物レンズの光軸方向に前記光学軸を向けて配置された
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項4】

請求項２に記載の顕微鏡において、さらに、
対物レンズを備え、
前記レンズは、前記対物レンズと向かい合わせに配置されたコンデンサレンズであり、
前記光学的異方体は、前記コンデンサレンズと前記対物レンズの間に、前記コンデンサレンズの光軸方向に前記光学軸を向けて配置された
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項5】

請求項３又は請求項４に記載の顕微鏡において、
前記対物レンズとサンプルの間で前記光学的異方体を支持する支持部材を備えて、
前記支持部材は、前記対物レンズに固定される
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項6】

請求項２に記載の顕微鏡において、さらに、
対物レンズを備え、
前記レンズは、前記対物レンズと組み合わせてサンプルの像を形成する結像レンズであり、
前記光学的異方体は、前記結像レンズが形成した収束光線束が通過する位置に、前記結像レンズの光軸方向に前記光学軸を向けて配置された
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項7】

請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
前記対物レンズは、補正環を備える
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項8】

請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の顕微鏡において、さらに、
前記光学的異方体とは異なる別の光学的異方体であって、光学軸を前記光学的異方体の前記光学軸の方向に向けて配置された前記別の光学的異方体を備える
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項9】

請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
前記光学的異方体は、前記位置に挿脱自在に配置された
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項10】

ポラライザとアナライザと対物レンズを備えた顕微鏡が行う、サンプル又は前記サンプルの容器に含まれる一軸性の第１の光学的異方体であって前記対物レンズの光軸方向に光学軸を向けた前記第１の光学的異方体で生じるリタデーションを補償する方法であって、
前記ポラライザを経由して前記サンプルに光を照射することと、
前記サンプルに照射した光を前記アナライザを経由して検出することと、
前記ポラライザを通過した光線束であって収束光線束または発散光線束の少なくとも一方である前記光線束に、前記アナライザを通過する前に、前記顕微鏡の光軸方向に光学軸を向けた一軸性の第２の光学的異方体を通過させることと、含む
ことを特徴とする方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の方法において、
前記第１の光学的異方体が正結晶であるとき、前記第２の光学的異方体は負結晶であり、
前記第１の光学的異方体が負結晶であるとき、前記第２の光学的異方体は正結晶である
ことを特徴とする方法。

【請求項12】

顕微鏡であって、
ポラライザと、
アナライザと、
前記ポラライザから前記アナライザに至る光路上の位置であって、収束光線束または発散光線束の少なくとも一方である光線束が通過する前記位置に、前記顕微鏡の光軸方向に光学軸を向けて配置された、一軸性の光学的異方体と、
前記ポラライザを通過した光線束を収束光線束に変換する対物レンズと、
微分干渉プリズムと、を備え、
前記光学的異方体は、前記対物レンズが形成した収束光線束が通過する位置に、前記対物レンズの光軸方向に前記光学軸を向けて配置され、
前記微分干渉プリズムは、前記ポラライザから前記アナライザに至る前記光路上の位置であり、かつ、前記対物レンズとアナライザの間の光路上に配置される
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項13】

請求項１２に記載の顕微鏡において、
前記対物レンズとサンプルの間で前記光学的異方体を支持する支持部材を備えて、
前記支持部材は、前記対物レンズに固定される
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項14】

請求項１２又は請求項１３に記載の顕微鏡において、
前記対物レンズは、補正環を備える
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項15】

請求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に記載の顕微鏡において、さらに、
前記光学的異方体とは異なる別の光学的異方体であって、光学軸を前記光学的異方体の前記光学軸の方向に向けて配置された前記別の光学的異方体を備える
ことを特徴とする顕微鏡。

【請求項16】

請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
前記光学的異方体は、前記位置に挿脱自在に配置された
ことを特徴とする顕微鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書の開示は、顕微鏡、及び、リタデーション補償方法に関する。

【背景技術】

【0002】

微分干渉顕微鏡は、サンプルのわずかに異なる位置を通過する偏光の干渉によってサン
プルを可視化する顕微鏡であり、サンプルの勾配部分で生じる位相差を利用することで、
コントラストの高い画像を得ることが可能である。このような特徴を有する微分干渉顕微
鏡は、現在、生物分野、工業分野を問わず広く利用されている。

【0003】

微分干渉顕微鏡の用途の一つとして、異方性導電フィルム（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ
Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ：ＡＣＦ）を用いて実装されたＡＣＦサンプルの導通検
査が知られている。ＡＣＦサンプルは、例えば、基板と駆動ＩＣをＡＣＦを挟んだ状態で
加熱し加圧することで圧着したサンプルである。ＡＣＦサンプルを観察しながらＡＣＦ内
の導電粒子が基板につけた圧着痕の数をカウントすることで、基板の電極－駆動ＩＣのバ
ンプ間の導通の良否を判定することが可能である。微分干渉顕微鏡は、微小な凹凸である
圧着痕をコントラスト良く表示することができるため、このようなＡＣＦサンプルの導通
検査に好適である。

【0004】

その一方で、微分干渉顕微鏡では、サンプルまたはサンプルの容器などが屈折率につい
て異方性を有している場合には、その異方性を有する部分を偏光が通過する際に生じるリ
タデーションによって、偏光の干渉状態が変化してしまう。その結果として、サンプルの
勾配部分に生じるべきコントラストが低下してしまうことがあり、高いコントラストの画
像を得ることができないことがある。

【0005】

そのため、ＡＣＦサンプルの基板としてガラス基板に代えてプラスティック基板が採用
される機会が増えた近年では、微分干渉顕微鏡によるＡＣＦサンプルの導通検査が難しく
なっている。非晶質であり等方性の物質であるガラスとは異なり、異方性を有するプラス
ティックでは、ＡＣＦサンプルの圧着工程によってプラスティック内部に歪が生じやすく
、複屈折が顕著に生じてしまう。その結果として、高いコントラストの画像を得ることが
困難となるからである。

【0006】

このような技術的な課題に関連する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。特
許文献１には、微分干渉顕微鏡と同じく偏光を利用する偏光顕微鏡が記載されている。特
許文献１に記載の偏光顕微鏡は、サンプルの特性に応じてコンペンセータの方位を調整す
ることで画像のコントラストを調整することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１６－３８５２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上述した技術をプラスティック基板を有するＡＣＦサンプルの導通検査
に適用したとしても、その効果は限定的である。

【0009】

ＡＣＦサンプルでは、圧着工程において基板と直交する方向に圧力が加わることから、
プラスティック基板は、対物レンズの光軸と平行な方向に光学軸を有する一軸性の光学的
異方体と看做すことができる。このような一軸性の光学的異方体では、入射角度に依存し
て異なるリタデーションが生じることになるため、対物レンズの瞳面内において径方向に
リタデーション量が異なるリタデーション分布が生じることになる。

【0010】

従来のコンペンセータでは、入射角度に依存したリタデーションを十分に調整すること
は困難である。このため、上述した技術を適用したとしても、高いコントラストを有する
ＡＣＦサンプルの画像を得ることは困難である。

【0011】

なお、以上では、ＡＣＦサンプルを例に説明したが、入射角度に依存したリタデーショ
ンに伴うコントラスト低下は、ＡＣＦサンプルにおいてのみ生じるものではなく、また、
微分干渉顕微鏡に限らず偏光顕微鏡でも同様に生じ得る。

【0012】

以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、入射角度に依存して発生す
るリタデーションを調整可能な技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一実施形態に係る顕微鏡は、ポラライザと、アナライザと、前記ポラライザから前記アナライザに至る光路上の位置であって、収束光線束または発散光線束の少なくとも一方である光線束が通過する前記位置に、前記顕微鏡の光軸方向に光学軸を向けて配置された、一軸性の光学的異方体と、前記ポラライザから前記アナライザに至る前記光路上の位置に、微分干渉プリズムと、を備える。前記光学的異方体は、サンプル又は前記サンプルの容器に含まれる、前記顕微鏡の光軸方向に光学軸を向けた一軸性の第２の光学的異方体により生じる入射角度に依存したリタデーションを補償する。

【0014】

本発明の一実施形態に係るリタデーション補償方法は、ポラライザとアナライザと対物
レンズを備えた顕微鏡が行う、サンプル又は前記サンプルの容器に含まれる一軸性の第１
の光学的異方体であって前記対物レンズの光軸方向に光学軸を向けた前記第１の光学的異
方体で生じるリタデーションを補償する方法である。前記リタデーション補償方法は、前
記ポラライザを経由して前記サンプルに光を照射することと、前記サンプルに照射した光
を前記アナライザを経由して検出することと、前記ポラライザを通過した光線束であって
収束光線束または発散光線束の少なくとも一方である前記光線束に、前記アナライザを通
過する前に、前記顕微鏡の光軸方向に光学軸を向けた一軸性の第２の光学的異方体を通過
させることを、含む。

【発明の効果】

【0015】

上記の態様によれば、入射角度に依存して発生するリタデーションを調整可能な技術を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の実施形態に係る顕微鏡１００の構成を例示した図である。

【図2】サンプル２００の構造を例示した図である。

【図3】プラスティック基板２１０と光学的異方体１０８の常光線と異常光線の屈折率を例示した図である。

【図4】プラスティック基板２１０と光学的異方体１０８の常光線と異常光線の屈折率の別の例を示した図である。

【図5】光学的異方体を交換する様子を示した図である。

【図6】光学的異方体を追加する様子を示した図である。

【図7】補正環１３８付きの対物レンズ１３７を例示した図である。

【図8】第２の実施形態に係る顕微鏡３００の構成を例示した図である。

【図9】第３の実施形態に係る顕微鏡４００の構成を例示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る顕微鏡１００の構成を例示した図である。図１に示す顕微鏡
１００は、サンプル２００の観察に用いられる落射型の微分干渉顕微鏡である。以下では
、サンプル２００がＡＣＦサンプルである場合を例に説明するが、サンプル２００は、微
小な段差を有する他のサンプル、例えば、ウェハ、ハードディスク、磁気ヘッド、金属組
織などであってもよく、これらの研磨面又は表面を顕微鏡１００を用いて観察してもよい
。

【0018】

顕微鏡１００は、ポラライザ１０４と、アナライザ１１０と、光学的異方体１０８と、
を備えている。顕微鏡１００は、さらに、光源１０１と、コレクタレンズ１０２と、フィ
ールドレンズ１０３と、ハーフミラー１０５と、微分干渉（ＤＩＣ：Differential Inter
ference Contrast）プリズム１０６と、対物レンズ１０７と、支持部材１０９と、結像レ
ンズ１１１と、撮像素子１１２を備えてもよい。

【0019】

光源１０１は、例えば、白色光を出射する光源であり、ハロゲンランプ、タングステン
ランプ、白色ＬＥＤなどである。ポラライザ１０４は、照明光路上に配置された偏光子で
あり、アナライザ１１０は、観察光路上に配置された偏光子である。ＤＩＣプリズム１０
６は、例えば、ノマルスキープリズムであり、ポラライザ１０４からアナライザ１１０に
至る光路上の位置に配置されている。

【0020】

光学的異方体１０８は、ポラライザ１０４からアナライザ１１０に至る光路上の位置に
配置された一軸性の光学的異方体であり、法線を顕微鏡１００の光軸方向に向けた平行平
板である。光学的異方体１０８については後に詳述する。撮像素子１１２は、例えば、Ｃ
ＭＯＳ（Complementary metal-oxide-semiconductor）イメージセンサ、ＣＣＤ（Charged
-coupled devices）イメージセンサなどである。

【0021】

顕微鏡１００では、光源１０１から出射した照明光は、コレクタレンズ１０２及びフィ
ールドレンズ１０３を経由してポラライザ１０４に入射する。ポラライザ１０４を通過し
た照明光のうちハーフミラー１０５で反射した照明光は、ＤＩＣプリズム１０６、対物レ
ンズ１０７、光学的異方体１０８を経由してサンプル２００に照射される。サンプル２０
０を反射した光（以降、観察光と記す）は、光学的異方体１０８、対物レンズ１０７、Ｄ
ＩＣプリズム１０６を経由して、再びハーフミラー１０５に入射する。ハーフミラー１０
５を透過した観察光は、アナライザ１１０を通過し、結像レンズ１１１によって撮像素子
１１２に集光する。

【0022】

以上の過程において、顕微鏡１００は、照明光をＤＩＣプリズム１０６で直交する偏光
面を有する２つの直線偏光に分離して、サンプル２００のわずかに異なる位置に照射する
。そして、顕微鏡１００は、サンプル２００で反射した２つの直線偏光に対応する観察光
をＤＩＣプリズム１０６で結合して、サンプル２００の像を撮像素子１１２上に形成する
。撮像素子１１２上に形成されるサンプル２００の像は、サンプル２００の厚さの勾配に
よって生じる位相差がコントラストに変換された微分干渉像である。

【0023】

図２は、サンプル２００の構造を例示した図である。サンプル２００は、プラスティッ
ク基板２１０と、駆動ＩＣ（Integrated Circuit）２２０と、異方性導電フィルム（Ａｎ
ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ：ＡＣＦ）２３０と、を含むＡＣ
Ｆサンプルである。プラスティック基板２１０は、例えば、光学的に透明な透明プラステ
ィック基板である。

【0024】

サンプル２００は、プラスティック基板２１０と駆動ＩＣ２２０の間に、導電粒子２３
１を含むＡＣＦ２３０を挟んだ状態で加熱し、さらに、プラスティック基板２１０と駆動
ＩＣ２２０とを加圧することで形成される。これにより、プラスティック基板２１０の電
極２１１と駆動ＩＣ２２０のバンプ２２１とが電気的に接続される。

【0025】

顕微鏡１００を用いてサンプル２００の導通検査を行う場合、顕微鏡１００の利用者は
、図２に示す微分干渉像Ｍを観察しながら、サンプル２００形成過程の圧着工程において
プラスティック基板２１０（電極２１１）に生じた微小な凹凸である圧着痕２１２の数を
カウントする。これは、圧着痕２１２の数は電極２１１とバンプ２２１の間に介在してい
る導電粒子２３１の数に対応していて、その導電粒子２３１の数が適切であればプラステ
ィック基板２１０の電極２１１と駆動ＩＣ２２０のバンプ２２１とが導通していると判断
することができるからである。

【0026】

しかしながら、サンプル２００の形成過程において、プラスティック基板２１０には加
圧によって歪が生じるため、プラスティック基板２１０は、加圧方向に沿った光学軸を有
する一軸性の光学的異方体となっている。このため、プラスティック基板２１０を光線が
透過するときの複屈折によって生じるリタデーションが圧着痕２１２の凹凸によって生じ
る位相差に加わることで、微分干渉像Ｍのコントラストが低下してしまう。

【0027】

なお、プラスティック基板２１０は、この実施形態における第１の光学的異方体であり
、これに対して、光学的異方体１０８は、の実施形態における第２の光学的異方体である
。

【0028】

微分干渉像Ｍにおいて圧着痕２１２をコントラスト良く表示するためには、サンプル２
００で生じるリタデーションを補償する必要がある。より詳細には、サンプル２００では
、サンプル２００への入射角度に依存したリタデーションが生じるため、サンプル２００
への入射角度に依存したリタデーションを補償する必要がある。

【0029】

なお、サンプル２００において、サンプル２００への入射角度に依存したリタデーショ
ンが生じる理由は、以下のとおりである。

【0030】

一軸性の光学的異方体では、光学軸と平行に入射した光線にはリタデーションが生じな
いのに対して、光学軸に対して傾斜して入射した光線には傾斜角度に依存したリタデーシ
ョンが生じる。これは、一軸性の光学的異方体が、常光線に対しては光学軸との角度によ
らず一定の屈折率を有するのに対して、異常光線に対しては光学軸との角度に応じて異な
る屈折率を有するからである。この例では、プラスティック基板２１０の加圧方向は、対
物レンズ１０７の光軸方向に対応していることから、プラスティック基板２１０は、対物
レンズ１０７の光軸方向に沿った光学軸を有する一軸性の光学的異方体と看做すことがで
きる。つまり、プラスティック基板２１０の光学軸は、対物レンズ１０７の光軸と平行で
あり、光学軸に対する光線角度は、プラスティック基板２１０への入射角度に相当する。
従って、常光線に対する屈折率と異常光線に対する屈折率の差は入射角度に依存すること
になり、その結果、屈折率差に起因して生じるリタデーションも入射角度に依存すること
になる。

【0031】

そこで、サンプル２００で生じるリタデーションを補償するために、顕微鏡１００は、
収束光線束または発散光線束の少なくとも一方である光線束が通過する位置に、顕微鏡１
００の光軸方向に光学軸を向けて配置された光学的異方体１０８を備えている。具体的に
は、光学的異方体１０８は、図２に示すように、対物レンズ１０７が形成した収束光線束
が通過する位置に、光学的異方体１０８の光学軸を対物レンズ１０７の光軸方向に向けて
配置されている。さらに具体的には、光学的異方体１０８は、図１及び図２に示すように
、対物レンズ１０７に固定された支持部材１０９によって、対物レンズ１０７とサンプル
２００の間に、光学軸を対物レンズ１０７の光軸方向に向けた状態で固定されている。

【0032】

支持部材１０９は、対物レンズ１０７とサンプル２００の間で光学的異方体を支持すれ
ばよく、支持部材１０９を対物レンズ１０７への固定方法は特に限定しない。対物レンズ
１０７に螺合することで固定されてもよく、磁石などによって固定されてもよい。

【0033】

なお、顕微鏡１００の光軸方向は、光路上の各位置で定義される。例えば、対物レンズ
１０７とサンプル２００の間であれば、顕微鏡１００の光学方向は、対物レンズ１０７の
光軸方向である。また、結像レンズ１１１と撮像素子１１２の間であれば、顕微鏡１００
の光学方向は、結像レンズ１１１の光軸方向である。

【0034】

以上のように構成された顕微鏡１００では、光学的異方体１０８は、サンプル２００中
の光学的異方体であるプラスティック基板２１０と同様に収束光線束中に配置され、さら
に、プラスティック基板２１０と同様に光学軸を顕微鏡１００の光軸方向に向けて配置さ
れている。このため、光学的異方体１０８では、プラスティック基板２１０と同様に、入
射角度に依存したリタデーションが生じることになる。

【0035】

従って、顕微鏡１００によれば、光学的異方体１０８によって、入射角度に依存して発
生するリタデーションを調整することが可能である。具体的には、光学的異方体１０８に
、プラスティック基板２１０とは反対の特性を持たせることで、プラスティック基板２１
０で生じる入射角度に依存したリタデーションを、光学的異方体１０８で生じる入射角度
に依存したリタデーションによって打ち消すことができる。

【0036】

更に具体的には、応力を受けたプラスティック基板２１０が図３（ａ）に示すような負
結晶とみなせる場合には、図３（ｂ）に示すような正結晶である光学的異方体１０８を用
いることで、プラスティック基板２１０で生じる入射角度に依存したリタデーションを打
ち消すことができる。また、応力を受けたプラスティック基板２１０が図４（ａ）に示す
ような正結晶とみなせる場合には、図４（ｂ）に示すような負結晶である光学的異方体１
０８を用いることで、プラスティック基板２１０で生じる入射角度に依存したリタデーシ
ョンを打ち消すことができる。

【0037】

このため、光路中の他の要素（ここではプラスティック基板２１０）で生じるリタデー
ションの影響を回避することが可能であり、圧着痕２１２の凹凸によって生じた位相差を
正しくコントラストに変換することができる。これにより、ＡＣＦサンプルの導通検査を
良好に行うことができる。

【0038】

ここで、常光線に対する屈折率Ｎｏ（＝ｎｏ（θ））、光線が光学軸ＯＡに対して90°
の角度で入射したときの異常光線に対する屈折率Ｎｅ（＝ｎｅ（θ＝90°））とするとき
、正結晶とは、Ｎｅ＜Ｎｏの関係を有する光学的異方体のことであり、負結晶とは、Ｎｅ
＞Ｎｏの関係を有する光学的異方体のことである。

【0039】

顕微鏡１００が有する光学的異方体１０８は、一軸性の光学的異方体であれば、結晶で
あってもよく、液晶であってもよい。ただし、水晶など旋光性を有する結晶は偏光を乱し
てしまうため、望ましくない。光学的異方体１０８は、例えば、正結晶であるフッ化マグ
ネシウム（MgF₂）であることが望ましい。

【0040】

図５は、光学的異方体を交換する様子を示した図である。図６は、光学的異方体を追加
する様子を示した図である。図７は、補正環１３８付きの対物レンズ１３７を例示した図
である。

【0041】

顕微鏡１００では、プラスティック基板２１０で生じるリタデーションを光学的異方体
１０８で生じるリタデーションで補償することで、サンプル２００の位相勾配をコントラ
スト良く観察することができる。従って、顕微鏡１００は、観察するサンプルで生じるリ
タデーションに応じて光路上に配置する光学的異方体で生じるリタデーションを調整可能
な構成を有することが望ましい。

【0042】

例えば、顕微鏡１００では、光学的異方体１０８は、光路上に挿脱自在に配置されても
よく、図５に示すように、サンプルに応じて、光学的異方体１０８を異なる大きさのリタ
デーションを生じさせる光学的異方体１１８と交換してもよい。その際、光学的異方体１
０８と共に支持部材１０９を対物レンズ１０７から取り外してから、光学的異方体１１８
を支持する支持部材１１９を対物レンズ１０７に固定してもよい。なお、光学的異方体１
１８は、光学的異方体１０８と同様に一軸性の光学的異方体であり、光学的異方体１１８
の光学軸を対物レンズ１０７の光軸方向に向けて配置される。

【0043】

また、顕微鏡１００では、複数の光学的異方体を光路上に配置してもよい。複数の光学
的異方体によって生じるリタデーションは、各光学的異方体で生じるリタデーションの和
で算出可能である。そのため、図６に示すように、サンプルに応じて、光学的異方体１０
８に加えて、光学的異方体１０８とは異なる別の光学的異方体１２８を光路上に配置する
ことで、リタデーションを調整してもよい。なお、光学的異方体１２８は、光学的異方体
１０８と同様に一軸性の光学的異方体であり、光学的異方体１２８の光学軸を対物レンズ
１０７の光軸方向に向けて配置される。

【0044】

さらに、顕微鏡１００は、図７に示すように、対物レンズ１０７の代わりに、補正環１
３８を含む対物レンズ１３７を備えてもよい。顕微鏡１００では、平行平板である光学的
異方体１０８が収束光線束中に配置されるため、光学的異方体１０８で球面収差が生じる
が、補正環１３８を用いることで光学的異方体１０８で生じる球面収差を補正することが
できる。従って、球面収差を良好に補正されるため、高いコントラストの画像を得ること
ができる。

【0045】

［第２の実施形態］
図８は、本実施形態に係る顕微鏡３００の構成を例示した図である。図８に示す顕微鏡
３００は、顕微鏡１００と同様に、サンプル２００の観察に用いられる落射型の微分干渉
顕微鏡である。顕微鏡３００は、光学的異方体１０８及び支持部材１０９の代わりに、光
学的異方体３０１を備えている点、及び、アナライザ１１０が結像レンズ１１１と撮像素
子１１２の間に配置されている点が、第１の実施形態に係る顕微鏡１００とは異なる。

【0046】

光学的異方体３０１は、ポラライザ１０４からアナライザ１１０に至る光路上の位置に
配置された一軸性の光学的異方体であり、平行平板である。この点は、顕微鏡１００の光
学的異方体１０８と同様である。光学的異方体３０１は、対物レンズ１０７と組み合わせ
てサンプル２００の像を形成する結像レンズ１１１とアナライザ１１０の間の位置に、即
ち、結像レンズ１１１が形成した収束光線束が通過する位置に、結像レンズ１１１の光軸
方向に光学軸を向けて配置されている。

【0047】

光学的異方体３０１でも、第１の実施形態における光学的異方体１０８と同様に、入射
角度に依存したリタデーションが生じる。従って、顕微鏡３００によれば、光学的異方体
３０１によって、入射角度に依存して発生するリタデーションを調整することが可能であ
り、プラスティック基板２１０で生じるリタデーションを打ち消すことができる。

【0048】

また、顕微鏡３００では、顕微鏡１００とは異なり、対物レンズとサンプル２００の間
に光学的異方体が配置されないため、サンプル２００と対物レンズの間に作業スペースを
確保しやすい。従って、顕微鏡３００によれば、作動距離の短い対物レンズが使用された
場合であっても、高い作業性を維持することができる。

【0049】

なお、光学的異方体３０１も、光学的異方体１０８と同様に、プラスティック基板２１
０とは反対の特性を有することが望ましく、応力を受けたプラスティック基板２１０が負
結晶とみなせれば光学的異方体３０１は正結晶であることが望ましい。また、応力を受け
たプラスティック基板２１０が正結晶とみなせれば光学的異方体３０１は負結晶であるこ
とが望ましい。

【0050】

［第３の実施形態］
図９は、本実施形態に係る顕微鏡４００の構成を例示した図である。図９に示す顕微鏡
４００は、ポラライザ４０１と、アナライザ４０６と、光学的異方体４０４を備えている
。また、顕微鏡４００は、コンデンサレンズ４０２と、対物レンズ４０３と、支持部材４
０５と、結像レンズ４０７と、撮像素子４０８を備えてもよい。

【0051】

光学的異方体４０４は、ポラライザ４０１からアナライザ４０６に至る光路上の位置に
配置された一軸性の光学的異方体であり、平行平板である。この点は、顕微鏡１００の光
学的異方体１０８と同様である。また、光学的異方体４０４は、対物レンズ４０３と向か
い合わせに配置されたコンデンサレンズ４０２と対物レンズ４０３との間の位置に、即ち
、コンデンサレンズ４０２が形成した収束光線束が発散光線束となって通過する位置に、
コンデンサレンズ４０２の光軸方向に光学軸を向けて配置されている。

【0052】

光学的異方体４０４でも、第１の実施形態における光学的異方体１０８と同様に、入射
角度に依存したリタデーションが生じる。従って、顕微鏡４００によれば、光学的異方体
４０４によって、入射角度に依存して発生するリタデーションを調整することが可能であ
り、プラスティック基板２１０で生じるリタデーションを打ち消すことができる。

【0053】

なお、光学的異方体４０４も、光学的異方体１０８と同様に、プラスティック基板２１
０とは反対の特性を有することが望ましく、応力を受けたプラスティック基板２１０が負
結晶とみなせれば光学的異方体４０４は正結晶であることが望ましい。また、応力を受け
たプラスティック基板２１０が正結晶とみなせれば光学的異方体４０４は負結晶であるこ
とが望ましい。

【0054】

上述した実施形態は、発明の理解を容易にするための具体例を示したものであり、本発
明の実施形態はこれらに限定されるものではない。上述した実施形態の一部を他の実施形
態に適用しても良い。顕微鏡、及び、リタデーション補償方法は、特許請求の範囲の記載
を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。

【0055】

顕微鏡は、以下のリタデーション補償方法を実行すればよい。即ち、ポラライザを経由
してサンプルに光を照射し、ポラライザを通過した光線束であって収束光線束または発散
光線束の少なくとも一方である光線束に、アナライザを通過する前に、顕微鏡の光軸方向
に光学軸を向けた一軸性の第２の光学的異方体を通過させ、さらに、サンプルに照射した
光をアナライザを経由して検出する。これにより、一軸性の第１の光学的異方体であるサ
ンプルまたはサンプルの容器で生じるリタデーションを補償することができる。

【0056】

上述した実施形態では、反射型の微分干渉顕微鏡、及び、透過型の偏光顕微鏡を例示し
たが、上述したリタデーション補償方法は、透過型の微分干渉顕微鏡に適用しても良く、
反射型の偏光顕微鏡に適用してもよい。

【0057】

また、上述した実施形態では、サンプルの一部で生じるリタデーションを補償する例を
示したが、補償するリタデーションは、サンプル内で生じるリタデーションに限らない。
補償するリタデーションは、ポラライザとアナライザの間で生じるリタデーションであれ
ばよく、例えば、サンプルの容器で生じたリタデーションを補償してもよい。

【0058】

また、上述した実施形態では、反射型の顕微鏡の対物レンズとサンプルの間、結像レン
ズと撮像素子の間、透過型の顕微鏡のコンデンサレンズと対物レンズの間に、光学軸を顕
微鏡の光軸に向けて光学的異方体を配置する例を示したが、光学的異方体の配置はこれら
の例に限らない。ポラライザを通過した光線束を収束光線束に変換するレンズよりも像側
であって、そのレンズが形成した収束光線束、その収斂光線束から変化した発散光線束、
又は、その両方が通過する位置、つまり、レンズが形成する収束光線束または発散光線束
の少なくとも一方が通過する位置に配置されてもよい。その場合、光学的異方体の光学軸
をレンズの光軸方向に向けて配置することが望ましい。従って、顕微鏡にリレー光学系が
含まれている場合であれば、例えば、リレー光学系が形成する収束光線束が通過する位置
に光学的異方体を配置してもよい。

【0059】

顕微鏡の対物レンズは、少なくとも２倍以上の倍率を有することが望ましい。ＡＣＦサ
ンプルであるサンプル２００の圧着痕２１２は、微小な凹凸であり、拡大倍率で観察する
ことが望ましいからである。対物レンズの倍率は、５倍から２０倍程度であることがさら
に望ましい。

【0060】

また、上述した実施形態では、対物レンズの先端に指示部材を用いて光学的異方体を取
り付ける例を示したが、光学的異方体は対物レンズ内に組み込まれてもよい。すなわち、
対物レンズとは別体の光学的異方体を対物レンズに対して着脱する方式、いわゆるキャッ
プ方式での固定に限らず、対物レンズと光学的異方体を一体に構成されてもよい。

【0061】

また、サンプルで生じたリタデーションを補償する光学的異方体の表面には、反射防止
膜が形成されてもよい。反射防止膜が形成されることで、光学的異方体で反射した反射光
によってフレアの発生を抑制することが可能であり、画像のコントラスト低下を回避する
ことができる。なお、反射防止膜は、光学的異方体の両面に形成されることがより望まし
い。

【0062】

また、サンプルで生じたリタデーションを補償するために必要とされる光学的異方体の
厚さは通常は非常に薄く、例えば、0.2mm程度になる場合もある。このため、光学的異方
体が単体で用いられると、物理的な衝撃によって割れてしまうことがある。光学的異方体
が割れてしまうことを避けるために、光学的異方体をカバーガラスと接合してもよく、接
合された光学的異方体とカバーガラスを、対物レンズの先端に取り付けてもよい。また、
２つの異なる結晶性をもつ光学的異方体を接合することも可能である。例えば正結晶の光
学的異方体と負結晶の光学的異方体の両方を配置する場合、合計されたリタデーションは
正結晶のリタデーションの絶対値と負結晶のリタデーションの絶対値の差分で与えられる
。正結晶と負結晶の合計のリタデーションはそれぞれの厚さの差分で決まるため、正結晶
と負結晶は加工的に十分な厚さに設定できる。このため、２つの異なる結晶性をもつ光学
的異方体は、一つの光学的異方体では加工的に難しい薄さが必要なサンプルにも対応が可
能である。

【符号の説明】

【0063】

１００、３００、４００ 顕微鏡
１０１ 光源
１０２ コレクタレンズ
１０３ フィールドレンズ
１０４、４０１ ポラライザ
１０５ ハーフミラー
１０６ ＤＩＣプリズム
１０７、１３７、４０３ 対物レンズ
１０８、１１８、１２８、３０１、４０４ 光学的異方体
１０９、４０５ 支持部材
１１０、４０６ アナライザ
１１１、４０７ 結像レンズ
１１２、４０８ 撮像素子
１１９ 支持部材
１３８ 補正環
２００ サンプル
２１０ プラスティック基板
２１１ 電極
２１２ 圧着痕
２２０ 駆動ＩＣ
２２１ バンプ
２３０ ＡＣＦ
２３１ 導電粒子
４０２ コンデンサレンズ
ｄ 厚さ
Ｍ 画像
Ｎｏ、Ｎｅ、ｎｏ、ｎｅ 屈折率
ＯＡ 光学軸
θ 入射角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】