的傾角對應(yīng)的波像差。最簡單地來說，以在與光軸垂直的面上各液晶元件的電極圖案互相正交的方式來層疊兩個相同的液晶元件，由此實現(xiàn)這種相位調(diào)制元件。基于層疊兩個相位調(diào)制元件的、相位調(diào)制元件的厚度增加或各界面上的反射不佳的情況下，也可以將一個液晶元件作為相位調(diào)制元件，以驅(qū)動該液晶元件的液晶層的兩個電極圖案互相正交的方式來設(shè)置各電極圖案。
[0087]如上所述，假如像差校正光學(xué)單元具有的相位調(diào)制元件為一個液晶元件的情況，根據(jù)液晶元件的偏振特性，相位調(diào)制元件僅能校正入射光束的某一方向的偏振成分的像差。又，照明試樣的激光具有偏振特性。因此，激光的偏振特性符合相位調(diào)制元件的偏振特性的話，則可回避上述問題。但是，由試樣產(chǎn)生的熒光、散射光大致上為任意偏振光，因此將一個液晶元件用作為相位調(diào)制元件的情況下，殘留有未被校正的偏振成分。
[0088]另一方面，像前述那樣，相位調(diào)制量以And確定，而Δη以液晶材料確定。因此，要增加相位調(diào)制量，就需要增大液晶層的厚度d。但是，液晶層的厚度d被液晶的響應(yīng)速度或透明基板的面積度限制，因而，充分地增厚有困難。因此，對于可校正的像差的相位量來說存在限度。
[0089]因此，本發(fā)明中，如圖1所示，像差校正光學(xué)單元3沿光軸，從光源側(cè)開始依次具有相位調(diào)制元件3a、可變波長板3b、相位調(diào)制元件3c。將像差校正光學(xué)單元3設(shè)為這種三層構(gòu)造，使第一相位調(diào)制元件3a與第二相位調(diào)制元件3c分別地分擔(dān)相位調(diào)制功能，由此本發(fā)明解決上述技術(shù)問題。第一相位調(diào)制元件3a及第二相位調(diào)制元件3c表示校正對稱性像差或非對稱性像差的相位分布，并表示相位調(diào)制分布圖，其中，該相位分布圖是賦予透過這些元件的光束的相位分布圖。又，相位調(diào)制元件3a與相位調(diào)制元件3c設(shè)為同一功能的(即，可校正相同像差成分的)液晶元件。例如，相位調(diào)制元件3a與相位調(diào)制元件3c中的任一個都可作為校正對稱性像差的相位調(diào)制元件而發(fā)揮作用，或者，相位調(diào)制元件3a與相位調(diào)制元件3c中的任一個都可作為校正非對稱性像差的相位調(diào)制元件而發(fā)揮作用。
[0090]參照圖10A，對像差校正光學(xué)3的構(gòu)造及其功能進行說明。在該例中，相位調(diào)制元件3a、3c為相同的液晶元件，并按各自的光學(xué)軸(即，液晶分子的取向方向)一致的方式被配置。然后，在相位調(diào)制元件3a與相位調(diào)制元件3c之間插入可變波長板3b，該可變波長板3b具有對于各自的相位調(diào)制元件的光學(xué)軸而成45度的角度的光學(xué)軸。
[0091]本實施方式中，該可變波長板3b也是在一對透明基板間夾持有液晶層的液晶元件。例如，可變波長板3b可設(shè)為與相位調(diào)制元件3a、3c中采用的液晶元件相同的液晶元件。但是，以夾持可變波長板3b的液晶層的方式形成的兩個透明電極，以覆蓋兩透明基板的各自的整個面的方式而被形成即可?？勺儾ㄩL板3b也與上述的作為相位調(diào)制元件的液晶元件同樣地，通過將電壓施加于透明基板上所設(shè)置的透明電極間，如圖7所示地，液晶分子的長軸方向從成為與透明基板平行的狀態(tài)開始，根據(jù)該施加電壓，向與透明基板表面正交的方向靠近地傾斜。根據(jù)相對于液晶分子的透明基板表面的傾斜程度，可變波長板3b可對通過液晶層的光的相位進行調(diào)制。
[0092]控制電路11通過在夾著可變波長板3b的液晶層的兩個透明電極間施加任意電壓，可控制賦予光束的相位調(diào)制量，其中，該光束是透過可變波長板3b的光束。例如，控制電路11能夠以相位調(diào)制量成為λ /2的方式來控制施加電壓，使可變波長板3b作為1/2波長板來發(fā)揮作用(ON)，或者，控制電路11能夠控制施加電壓，使相位調(diào)制量成為O或λ等、波長的整數(shù)倍，不使可變波長板3b作為1/2波長板來發(fā)揮作用(OFF)。像這樣，控制電路11能夠可變地控制可變波長板3b作為波長板的功能。下面，對可變波長板3b通過控制施加電壓，能夠在可變波長板3b的光學(xué)軸相對于相位調(diào)制元件的3a、3c的光學(xué)軸45度傾斜的狀態(tài)(ON)、與可變波長板3b的光學(xué)軸相對于相位調(diào)制元件的3a、3c的光學(xué)軸不傾斜的狀態(tài)(OFF)之間進行切換的例子進行說明。
[0093]圖1OA的最右端的列1004表示從光源側(cè)分別看到相位調(diào)制元件3a、3c、可變波長板3b時的各元件的光學(xué)軸方向。箭頭示出光學(xué)軸。圖1OA中，通過可變波長板3b控制施加電壓，從而作為1/2波長板而發(fā)揮作用的狀態(tài)(ON)與沒有作為1/2波長板而發(fā)揮作用的狀態(tài)(OFF)中的、透過各元件的光束的偏振方向被示出。
[0094]從圖1OA的左端開始依次在第一的列1001、第二的列1002、第三的列1003中分別示出可變波長板3b的前后位置的、通過像差校正光學(xué)單元3并往返的光束的偏振狀態(tài)。此夕卜，在這些列中，箭頭表示照明光的偏振方向。例如，左端的列1001中，入射進相位調(diào)制元件3a前的照明光是與紙面平行的直線偏振光，且可變波長板3b作為1/2波長板而發(fā)揮作用(ON)時，在直到照射到試樣5為止的各自的位置處，光的偏振狀態(tài)被示出。
[0095]如圖1OA所示，如果入射進相位調(diào)制元件3a前的照明光設(shè)為與紙面平行的直線偏振光I (圖中，偏振面為水平方向)的話，則因為照明光的偏振面與第一相位調(diào)制元件3a的光學(xué)軸方向平行，所以在通過第一相位調(diào)制元件3a時照明光被校正。其后，如列1001那樣地，如果可變波長板3b作為1/2波長板而發(fā)揮作用(ON)的話，則利用照明光通過可變波長板3b，其偏振面90度旋轉(zhuǎn)(因而，圖中，偏振面成為垂直方向)。其結(jié)果，因為照明光的偏振面與第二相位調(diào)制元件3c的光學(xué)軸方向正交，所以照明光即使透過第二相位調(diào)制元件3c也沒有被相位調(diào)制。
[0096]然后，照明光被聚光于試樣5，來自試樣5的焚光等的光O產(chǎn)生。如列1003所不，由試樣5產(chǎn)生的光O成為任意偏振光。在這里，因為第二相位調(diào)制元件3c的光學(xué)軸方向成為列1004的最下的箭頭所示的水平方向，所以由試樣5產(chǎn)生的光中，用第二相位調(diào)制元件3c僅對第二相位調(diào)制元件3c的光學(xué)軸方向的偏振成分進行像差校正。其后，由試樣5產(chǎn)生的光透過可變波長板3b，由此偏振方向90°旋轉(zhuǎn)。因此，用第一相位調(diào)制元件3a來對由試樣5產(chǎn)生的光的偏振成分中，未用第二相位調(diào)制元件3c校正的殘留的偏振成分進行相位調(diào)制。其結(jié)果，有試樣5產(chǎn)生的光的全部偏振成分被像差校正。又，基于通過了可變波長板3b的光束的偏振面90°旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:可以將不僅光學(xué)特性相同，而且外形構(gòu)造也相同的元件用作為第一相位調(diào)制元件3a及第二相位調(diào)制元件3c。
[0097]又，如果著眼于照明光的話，即使激光為直線偏振光，其偏振軸也根據(jù)制造商而不同。在這種情況下，相位調(diào)制元件的偏振特性必須配合于各種顯微鏡的光源的偏振特性，其調(diào)整變得煩雜。但是，本發(fā)明的像差校正光學(xué)單元3通過利用可變波長板，消除入射進像差校正光學(xué)單元3的光的偏振依存。因此，不考慮正交于光軸的面內(nèi)的偏振面的旋轉(zhuǎn)角，就可將像差校正光學(xué)單元3安裝于激光顯微鏡100，其中，該光軸是與激光顯微鏡100相對應(yīng)的光源的光軸。
[0098]又，即使觀察模式不同，對于全部的機種，也可通用像差校正光學(xué)單元3。例如，通過使以共焦點模式作為觀察模式來進行觀察的情況下的相位調(diào)制量與以多光子模式作為觀察模式來進行觀察的情況下的相位調(diào)制量不同，像差校正光學(xué)單元3可在雙方的觀察模式中使用。進而，根據(jù)顯微鏡制造商或機種等的觀察模式的不同，利用光源的激光為直線偏振光或圓偏振光，并分別具有不同的偏振特性的情況較多。但是，本發(fā)明的像差校正光學(xué)單元3因為具有可變波長板，所以通過調(diào)節(jié)可變波長板，不依賴激光的偏振特性，而能夠以各種觀察模式，例如將直線偏振光照射到樣本的模式或?qū)A偏振光照射到樣本的模式，來對樣本進行觀察。例如，從光源入射的激光為規(guī)定方向的直線偏振光的情況下，使像差校正光學(xué)單元3的可變波長板作為1/2波長板來發(fā)揮作用，由此像差校正光學(xué)單元3能夠?qū)⒃撊肷浼す庾儞Q為與規(guī)定方向正交的方向的直線偏振光?；蛘?，使像差校正光學(xué)單元3的可變波長板作為1/4波長板來發(fā)揮作用，由此像差校正光學(xué)單元3能夠?qū)⒃撊肷浼す庾儞Q為圓偏振光。
[0099]接下來，對于通過對驅(qū)動可變波長板3b的施加電壓進行調(diào)整，可變波長板3b沒有作為1/2波長板而發(fā)揮作用的狀態(tài)(OFF)進行說明。根據(jù)施加于可變波長板3b的電壓，控制電路11可使可變波長板3b的復(fù)折射量為入射光的波長λ的整數(shù)倍，即可變波長板3b賦予到互相正交的兩個直線偏振光間的相位差，通過將復(fù)折射量調(diào)節(jié)為2 31的整數(shù)倍，能夠使可變波長板3b為OFF。圖1OA的列1002中，可變波長板3b成為OFF時的、通過了像差校正光學(xué)單元3的光束的偏振狀態(tài)被示出。
[0100]與上述相同地，具有與紙面平行的直線偏振光1(圖中，偏振面為水平方向)的照明光透過第一相位調(diào)制元件3a，由此對照明光進行像差校正。因為可變波長板3b沒有作為1/2波長板而發(fā)揮作用(OFF)，所以如列1002的下側(cè)的箭頭所示，通過可變波長板3b的照明光的偏振面不旋轉(zhuǎn)，偏振面依舊為水平方向。因而，第一相位調(diào)制元件3a可相位調(diào)制的偏振成分與第二相位調(diào)制元件3c可相位調(diào)制的偏振成分成為相同，照明光的偏振特性與雙方的相位調(diào)制元件的偏振特性一致，因此作為結(jié)果，與照明光相對的相位調(diào)制量變?yōu)?倍。
[0101 ] 像這樣，可變波長板3b未作為1/2波長板而發(fā)揮作用的話(OFF)，則像差校正光學(xué)單元3的偏振依存性沒有被消除，而像差校正光學(xué)單元3的像差校正量成為2倍。因此，像差校正光學(xué)單元3因為能夠?qū)Ρ痪酃庥谠嚇拥母顓^(qū)域中設(shè)定的觀察位置處的照明光的像差進行校正，所以激光顯微鏡100能夠高分辨地觀察該更深區(qū)域中設(shè)定的觀察位置的試樣。激光顯微鏡100是觀察模式與共焦點顯微鏡不同的熒光顯微鏡的情況下，激光顯微鏡100通過照明試樣來觀察該試樣中產(chǎn)生的熒光，因此產(chǎn)生的熒光的偏振成分中，僅與相位調(diào)制元件的光學(xué)軸一致的偏振成分的像差被校正，與相位調(diào)制元件的光學(xué)軸正交的偏振成分的像差沒有被校正。但是，因為未被校正的偏振成分被用共焦點針孔截除(或者可以通過將偏振元件插入到光路上來截除)，所以光量下降，而