JPH04501615A - 無彩色走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 嵐１目りよ］ｕｌｌ 区にＬΔ上」した野 本発明は、光学走査装置に関し、特に詳細には、共焦点走査顕微鏡に使用するの に好適な無彩色走査装置（ＡＣＨＲＯＭＡＴＩＣＳＣＡＮ−ＮＩＮＧ　ＳＹＳＴ ＥＭ）に関する。

Ｌ［」Ｊ 英国特許出願第２１８４３２１Ａ号公報は、レーザビームを２次元横走査する走 査装置を利用した共焦点走査顕微鏡について開示している。すなわち、この走査 装置はライン走査用としてポリゴンミラーを使用し、フレーム走査用としてガル バノメータミラーを使用したものである。走査ビームは、顕微鏡の接眼レンズと 対物レンズとを通過して試料上で焦点を形成するようにされている。そして、試 料から放射される蛍光性の光は、はとんど同一の光路を通じてもどされる（非走 査（ｄｅ−ｓｃａｎｎｅｄｌ状態になるからである）。そして、その試料から放 射された蛍光性の光は適当なビームスプリッタで分割されて検出器に導かれる。

複数の光学望遠鏡が、光学結合手段として入射ビームと放射ビームが通過する光 路内に挿入されている。

このように構成された従来の走査装置は良好に動作するが、望遠鏡の光学性能は 高くなければならない。しかも、この走査装置は無彩色でなく、したがって、全 波長にわたって良好な動作を遂行するものではない。

！服史！幻 本発明は、著しく簡潔で、かつ高性能な無彩色走査装置を提供するものである゛ 。

要するに、本発明の走査装置は、入射した光ビームを連続した４つのミラーで反 射させるものであり、入口側と出口側のミラーは、好ましくは、平面ミラーであ り、走査用ミラーと呼ばれる。この平面ミラーは可動的で、適切に駆動されると 所望のビーム変位（角走査）をするようになっている。これらの平面ミラーは、 一般には、離れて対向しており、それぞれの軸の回りを回転する。各軸は各平面 ミラーと同一平面内にあり、かつ、両軸は互いに平行には配置されていない、直 交して配置することが好ましい。上述のミラーのうち、中間の２つのミラーは、 反射面どうしが対面した凹面ミラーであり、第１の走査ミラーで反射された光ビ ームを第２の走査ミラーに導く非焦点ミラーである。

第１の走査ミラーがその軸の回りを角変位すると第１の方向に光ビームが走査す る。走査された光ビームは凹面ミラーにより第２の走査ミラーに移され、その第 ２の走査ミラーの回転軸上の点に入射する。この点は、第１の走査ミラーの角変 位とは無関係な本質的に定常点である。しかしながら、この点における光ビーム の方向は第１の走査ミラーの角変位に依存する。第２の走査ミラーがその軸の回 りを角変位するとは第２の方向に光ビームが走査する。走査されて出射した光ビ ームは、第２の走査ミラーにおける定常点での射出瞳が現れる位置に配置される 接眼レンズを有する顕微鏡に導かれる。

本発明の特質と利点は、明細書の以下の記載と添付図面とを参照することにより 一層理解することができる。

置皿Ω箇星皇説里 第１図は本発明による走査光学系が組み込まれた共焦点走査顕微鏡の光学的な線 図、第２図は走査光学系の光学的な平面図である。

ま　い　の　な舌日 本発明は、入射する光ビームを直交する２方向に角走査する走査光学系を対象と するものである。本発明は種々のものに応用できるが、以下、共焦点走査顕微鏡 に関連して説明する。

第１図は本発明による走査光学系が組み込まれた共焦点走査顕微ｗ１１０の光学 的な線区を示すものであり、第２図はその走査光学系の光学的な平面図である。

図面で特定された寸法は本発明の要部ではなく、図示のために示されたものであ る。

アルゴンイオンレーザ等の光源２２から出射した光ビームは、ビームスプリッタ ２３、走査光学系２５、接眼レンズ２７および対物レンズ（図示せず）よりなる 光学部材を通過する。

対物レンズは光ビームの焦点を合わせて試料上に光スポットを形成する。光スポ ットがあたった試料の特定領域から放射した光ビームはビームスプリッタ２３ま で同一の光路（方向は入射光ビームと逆方向である）で反射する。そして、ビー ムスプリッタ２３の動作により光源２２の方向には戻ることなく、他のビームス プリッタ３２に入射する。ビームスプリッタ３２で２分割された光ビームのうち 一方の光路の光ビームは前面にアイリス用ダイアフラム３１（可変範囲は０．７ 〜７．０ｍｍ）が配置されているフォトマルチプライヤ３０に向けられ、他方の 光路の光ビームは第２のアイリス用ダイアフラム３３とフォトマルチプライヤ３ ４に向けられる。

この実施例において、走査光学系２５は、第１および第２の平面ミラー３５　ａ 、　３５　ｂと、この第１および第２の平面ミラー３５ａ、３５ｂの間に光学的 に配置された非焦点アセンブリである第１および第２の凹面ミラー４２ａ、４２ ｂとを備えている。これらのミラー３５ａ、３５ｂ、４２ａ、４２ｂは以下に詳 細に説明するように、入射する光ビームを反射してその進行方向を連続して４回 変更するように配置されている。

平面ミラー３５ａは、入射する光ビームの方向に対しである角度で配置され軸４ ５ａの回りに回転可能である。軸４５ａは、第２図の平面内にあり、かつ、平面 ミラー３５ａの反射面と同一平面内にある。このようにして、平面ミラー３５ａ が軸４５ａの回りを回転することにより、第２図の面内へまたは面から光ビーム を角走査させる。平面ミラー３５ｂは、出射光ビームの方向に対しである角度を なして配置され軸４５ｂのまわりに回転可能である。軸４５ｂは、平面ミラー３ ５ｂの反射面Ｎ内にあり、その反射面は第２図の面と直交する。このようにして 、平面ミラー３５ｂが軸４５ｂの回りを回転することにより、第２図の面内で光 ビームによる角走査がなされる。平面ミラー３５ａ、３５ｂは、それぞれ、ガル バノメータ４６ａ。

４６ｂ（点線で示す）によって駆動され、ライン走査率５２５／ｓｅｃ、フレー ム走査率１　／　ｓ　ｅ　ｃで±１７．５”の角走査を行う。走査線の曲率は、 二つの平面ミラー３５ａ、３５ｂが互いに平行に配置されない平均（非偏向時の ）方位を有する形状の場合に最小となることがわかった。

凹面ミラー４２ａ、４２ｂは、対面して配置されており、光りビームを平面ミラ ー３５ａから平面ミラー３５ｂに、そしてさらに接眼レンズ２７に導く望遠鏡と して動作する。凹面ミラー４２ａ、４２ｂは球面でもよいし、放物面でもよいし 、その他の形状でもよい。図示されたこの実施例では、その焦点距離は７５ｒｎ ｍである。二つの凹面ミラー４２ａ、４２ｂの焦点距離が等しくなければならな いという絶対的な条件はなく、実際、異なる焦点距離のものを用いると接眼レン ズ２７における光ビームの基本走査角と幅についての自由度が出る。走査光ビー ムは凹面ミラー４２ａ、４２ｂの各々において幅狭の帯状になるので、凹面ミラ ー４２ａ、４２ｂの外形は円形である必要はなく、むしろ縞状（長さは約５０ｍ ｍ）とすることができる。

顕微鏡の動作中、光ビームはほぼ平行光にされて、平面ミラー３５ａ、凹面ミラ ー４２ａ、４２ｂ、および平面ミラー３５ｂに順次照射される。凹面ミラー４２ ａによって反射された光ビームは符号４７で示すように途中の点で焦点を結ぶが 、この点４７は平面ミラー３５ａの走査角度に応じて変化する。

光ビームは、その点４７から出射し、その後、凹面ミラー４２ｂにより再び平行 光とし、平面ミラー３５ｂに向ける。平行光は、回転軸４５ｂに沿って定常範囲 ４８から反射する。このようにして、光ビームは二方向に走査され、非焦点系は 光ビームを第１の走査部材から第２の走査部材に伝達するように動作する。走査 光学系は顕微鏡の接眼レンズ２７の射出瞳位置が軸４５ｂの近くにある平面ミラ ー３５ｂの所定領域に（るような位置にある。このようにして、走査光学系から 出射された平行光は接眼レンズ２７さらには対物レンズに導かれ、小径の光スポ ットに集光される。

走査ビームが、平面ミラー３５ｂ上の静止領域４８から出射するようにしたこと により、接眼レンズを通じてなされる種々の画像処理（内視鏡検査用、検眼鏡検 査用、望遠観察用）または小さな開口を通してしなければならない画像処理にも 利用することができる。

本発明の好ましい実施例は上述の記載により完全かつ詳細に説明された。しかし 、本発明は上述の実施例に限らず、種々の変形が可能である。たとえば、上記好 ましい実施例においては、平面走査ミラーとして平面ミラーを用いているが、そ れらとなく、以下に記す特許請求の範囲によりその範囲が確定されるものである 。

国際調査報告 国際調査報告 ＧＢ　８８００５３０ Ｓ＾　２３０６８

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．ミラー面内にある第１および第２の非平行軸の回りに回転可能な第１および 第２の走査ミラーを有し、上記第１および第２の走査ミラーに対して第１および 第２の凹面ミラーが設けられ、 上記４つのミラーが入射光ビームを第１の走査ミラー、第１の凹面ミラー、第２ の凹面ミラーおよび第２の走査ミラーの順で反射するように配置されたことを特 徴とする、入射光ビームを２次元に横走査する走査光学装置。
2. ２．第１および第２の走査ミラーが平面ミラーである請求項１に記載の走査光学 装置。
3. ３．第１および第２の走査ミラーが相互に離れて配置される請求項１に記載の走 査光学装置。
4. ４．上記第１および第２の非平行軸が相互に直交する請求項１に記載の走査光学 装置。
5. ５．上記第１および第２の凹面ミラーの焦点距離が等しくされた請求項１に記載 の走査光学装置。
6. ６．第１および第２の凹面ミラーが平行入射光を平行出射光にするように配置さ れた請求項１に記載の走査光学装置。
7. ７．ミラーの平面内にある第１の軸の回りで回転可能な第１の平面ミラーと、 ミラーの平面内にありかつ上記第１の軸と直交するように配置された第２の軸の 回りで回転可能な第２の平面ミラーと、上記第１および第２の平面ミラーの間で 上記第１の平面ミラーで反射された光ビームを上記第２の平面ミラーに伝達する 非焦点系を形成するように光学的に配置された第１および第２の凹面ミラーとを 備え、たことを特徴とする走査光学装置。
8. ８．第１および第２の凹面ミラーは平行入射光を平行出射光にするように配置さ れた請求項７に記載の光学走査装置。
9. ９．第１および第２の凹面ミラーの焦点距離が等しくされた請求項７に記載の走 査光学装置。