JP2001147376A - レーザー走査型顕微鏡およびその参照補正方法 - Google Patents
レーザー走査型顕微鏡およびその参照補正方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】レーザー走査型顕微鏡、特に共焦点のレーザー
走査型顕微鏡において、種々の対象物の絶対測定を十分
な精度で行うことができ、その際測定条件への外乱を補
正することができるようにすること、およびその方法を
提供すること。 【解決手段】参照測定のために用いる少なくとも１つの
参照光路（９）が設けられている。照明光路（４）から
参照光を参照光路（９）へカップリング可能である。参
照光を検出装置（６）により定性的および（または）定
量的に検出可能である。
走査型顕微鏡において、種々の対象物の絶対測定を十分
な精度で行うことができ、その際測定条件への外乱を補
正することができるようにすること、およびその方法を
提供すること。 【解決手段】参照測定のために用いる少なくとも１つの
参照光路（９）が設けられている。照明光路（４）から
参照光を参照光路（９）へカップリング可能である。参
照光を検出装置（６）により定性的および（または）定
量的に検出可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光線源と
対象物の間に延びている照明光路と、対象物と検出装置
の間に延びている検出光路とを備えたレーザー走査型顕
微鏡、特に共焦点のレーザー走査型顕微鏡およびその参
照方法に関するものである。
対象物の間に延びている照明光路と、対象物と検出装置
の間に延びている検出光路とを備えたレーザー走査型顕
微鏡、特に共焦点のレーザー走査型顕微鏡およびその参
照方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種のレーザー走査型顕微鏡はかなり
以前から知られており、半導体産業におけるウェーハー
検査およびバイオ医学の基礎研究において使用されてい
る。その一例としてドイツ連邦共和国特許公開第４３３
０３４７A号公報が挙げられる。この公報から知られて
いるレーザー走査型顕微鏡は特にバイオ医学に応用さ
れ、特に異なる蛍光色物質を備えた被検査対象物が識別
される。蛍光色物質の蛍光光線は、適当なレーザー光線源
で励起させた後検出することができる。
以前から知られており、半導体産業におけるウェーハー
検査およびバイオ医学の基礎研究において使用されてい
る。その一例としてドイツ連邦共和国特許公開第４３３
０３４７A号公報が挙げられる。この公報から知られて
いるレーザー走査型顕微鏡は特にバイオ医学に応用さ
れ、特に異なる蛍光色物質を備えた被検査対象物が識別
される。蛍光色物質の蛍光光線は、適当なレーザー光線源
で励起させた後検出することができる。
【０００３】この種のレーザー走査型顕微鏡は従来相対
測定しかできなかった。これによれば、異なる蛍光色物
質を検出する際にこれら蛍光色物質を十分な精度で相互
に定性的に関係づけるために、被検査対象物の中に分布
している蛍光色物質の蛍光光線を検出することは、１つ
の被検査対象物に対してしか可能でない。
測定しかできなかった。これによれば、異なる蛍光色物
質を検出する際にこれら蛍光色物質を十分な精度で相互
に定性的に関係づけるために、被検査対象物の中に分布
している蛍光色物質の蛍光光線を検出することは、１つ
の被検査対象物に対してしか可能でない。
【０００４】レーザー走査型顕微鏡の重要なアッセンブ
リを十分に校正することは、たとえばドイツ連邦共和国
特許公開第１９９０６７６３A号公報から知られている
装置によって可能である。この場合、外的影響による短
時間変動および長時間変動は補償されない。短時間変動
および長時間変動とはたとえば使用されるフィルタまた
は検出器のような顕微鏡の個々のアッセンブリの温度依
存性、およびレーザーの強度変動（モードジャンプ）で
ある。
リを十分に校正することは、たとえばドイツ連邦共和国
特許公開第１９９０６７６３A号公報から知られている
装置によって可能である。この場合、外的影響による短
時間変動および長時間変動は補償されない。短時間変動
および長時間変動とはたとえば使用されるフィルタまた
は検出器のような顕微鏡の個々のアッセンブリの温度依
存性、およびレーザーの強度変動（モードジャンプ）で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、レー
ザー走査型顕微鏡、特に共焦点のレーザー走査型顕微鏡
において、種々の対象物の絶対測定を十分な精度で行う
ことができ、その際測定条件への外乱を補正することが
できるようにすること、およびその方法を提供すること
である。
ザー走査型顕微鏡、特に共焦点のレーザー走査型顕微鏡
において、種々の対象物の絶対測定を十分な精度で行う
ことができ、その際測定条件への外乱を補正することが
できるようにすること、およびその方法を提供すること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、参照測定のために用いる少なくとも１つの
参照光路が設けられていること、照明光路から参照光を
参照光路へカップリング可能であること、参照光を検出
装置により定性的および（または）定量的に検出可能で
あることを特徴とするものである。
決するため、参照測定のために用いる少なくとも１つの
参照光路が設けられていること、照明光路から参照光を
参照光路へカップリング可能であること、参照光を検出
装置により定性的および（または）定量的に検出可能で
あることを特徴とするものである。
【０００７】本発明によれば、まず、従来のレーザー走
査型顕微鏡による種々の対象物の比較測定は、顕微鏡の
個々のアッセンブリの短時間または長時間変動のため
に、絶対精度を備えた適宜な校正装置をもってしても不
可能であるという認識に至った。そして、特にレーザー
の強度変動（たとえばモードジャンプ）並びにフィルタ
および検出器の温度変化は種々の対象物の比較測定に悪
影響を及ぼさず、或いはエラーを生じさせないという認
識に至った。したがって、本発明によれば、レーザー走
査型顕微鏡は、適当な参照測定の実施を可能にする参照
光路を有している。この場合、参照光線は照明光路から
参照光路内へカップリングされ、検出装置により検出さ
れる。これにより、本来の対象物測定のほかに、レーザ
ー走査型顕微鏡の個々の構成要素の短時間または長時間
変動を補償することができるような参照測定を実施でき
る。
査型顕微鏡による種々の対象物の比較測定は、顕微鏡の
個々のアッセンブリの短時間または長時間変動のため
に、絶対精度を備えた適宜な校正装置をもってしても不
可能であるという認識に至った。そして、特にレーザー
の強度変動（たとえばモードジャンプ）並びにフィルタ
および検出器の温度変化は種々の対象物の比較測定に悪
影響を及ぼさず、或いはエラーを生じさせないという認
識に至った。したがって、本発明によれば、レーザー走
査型顕微鏡は、適当な参照測定の実施を可能にする参照
光路を有している。この場合、参照光線は照明光路から
参照光路内へカップリングされ、検出装置により検出さ
れる。これにより、本来の対象物測定のほかに、レーザ
ー走査型顕微鏡の個々の構成要素の短時間または長時間
変動を補償することができるような参照測定を実施でき
る。
【０００８】参照光路は、デカップリング部位と検出装
置の間に延在し、デカップリング部位はレーザー走査型
顕微鏡の照明光路内に設けられている。参照光路にカッ
プリングされたレーザー光線源のレーザー光線を、以下
では参照光線と呼ぶことにする。
置の間に延在し、デカップリング部位はレーザー走査型
顕微鏡の照明光路内に設けられている。参照光路にカッ
プリングされたレーザー光線源のレーザー光線を、以下
では参照光線と呼ぶことにする。
【０００９】１つの実施形態によれば、デカップリング
部位はレーザー光線源とビームスプリッター装置の間に
ある。したがって、レーザー光線源の光だけが参照光路
にカップリングされるよう保証され、すなわち対象物の
蛍光光線とか顕微鏡の通常の透過光線が参照光線に重畳
されることはない。
部位はレーザー光線源とビームスプリッター装置の間に
ある。したがって、レーザー光線源の光だけが参照光路
にカップリングされるよう保証され、すなわち対象物の
蛍光光線とか顕微鏡の通常の透過光線が参照光線に重畳
されることはない。
【００１０】ビームスプリッター装置としてAOBS(Acous
to − Optical − Beam − Splitter 音響学的光学的
スプリッター)を使用する場合は、デカップリング部位
が直接AOBSにあれば有利である。AOBSを備えたレーザー
走査型顕微鏡は、ドイツ連邦共和国特許出願１９９０６
７５７．０に記載されている。
to − Optical − Beam − Splitter 音響学的光学的
スプリッター)を使用する場合は、デカップリング部位
が直接AOBSにあれば有利である。AOBSを備えたレーザー
走査型顕微鏡は、ドイツ連邦共和国特許出願１９９０６
７５７．０に記載されている。
【００１１】参照光路内に、別の光学要素を配置するの
が有利である。別の光学要素とは、たとえば、粗い表面
を持ったガラス板或いは混合ガラスからなるガラス板か
ら構成されるディフュージョンディスクである。さら
に、参照光路内に少なくとも１つの光線転向要素を配置
すると、参照光路の光線案内を実現できる。
が有利である。別の光学要素とは、たとえば、粗い表面
を持ったガラス板或いは混合ガラスからなるガラス板か
ら構成されるディフュージョンディスクである。さら
に、参照光路内に少なくとも１つの光線転向要素を配置
すると、参照光路の光線案内を実現できる。
【００１２】１つの実施形態によれば、参照光路内に少
なくとも１つの受光センサが配置され、これにより参照
光を検出することができる。この受光センサは、参照光
路の部分光路に対してのみ設けられているのが有利であ
る。
なくとも１つの受光センサが配置され、これにより参照
光を検出することができる。この受光センサは、参照光
路の部分光路に対してのみ設けられているのが有利であ
る。
【００１３】参照光路内には、少なくとも１つの減光器
（灰色フィルタまたはニュートラルフィルタ）が配置さ
れ、これにより参照光線の強度を検出ユニットの特性に
適合させることができる。減光器の透過性は、参照光線
の強度が対象物によって検出される光の強度と同じオー
ダーを有し、その結果参照光線および検出光線の検出の
ためにほぼ同一のダイナミックレンジが存在するように
選定するのが有利である。
（灰色フィルタまたはニュートラルフィルタ）が配置さ
れ、これにより参照光線の強度を検出ユニットの特性に
適合させることができる。減光器の透過性は、参照光線
の強度が対象物によって検出される光の強度と同じオー
ダーを有し、その結果参照光線および検出光線の検出の
ためにほぼ同一のダイナミックレンジが存在するように
選定するのが有利である。
【００１４】参照光路内には、照明光路および（また
は）検出光路に作用するフィルタ受容要素も配置され
る。フィルタ受容要素とは通常のフィルタホイールであ
り、或いは直線状に配置されるフィルタディスクであ
り、１個または複数個の異なるフィルタを挿着できる。
通常は、波長特有の反射作用または透過作用を有する、
フィルタインサートと呼ばれるガラス板を使用すること
ができる。カラーのガラス板或いはいわゆるホログラフ
ィック・ノッチフィルタを使用してもよい。フィルタ受
容要素は可動に配置され、たとえば回転可能、或いは直
線方向へ変位可能である。フィルタインサートを備えた
フィルタ受容要素により、検出装置により検出されるべ
き光路を選択できる。たとえば、フィルタ受容要素の１
つの位置では検出光路から検出装置へ至る光だけが選択
され、他の位置では検出装置のための参照光路の光が選
択され、さらに他の位置では、暗電流測定のため、検出
装置のための光は選択されない。
は）検出光路に作用するフィルタ受容要素も配置され
る。フィルタ受容要素とは通常のフィルタホイールであ
り、或いは直線状に配置されるフィルタディスクであ
り、１個または複数個の異なるフィルタを挿着できる。
通常は、波長特有の反射作用または透過作用を有する、
フィルタインサートと呼ばれるガラス板を使用すること
ができる。カラーのガラス板或いはいわゆるホログラフ
ィック・ノッチフィルタを使用してもよい。フィルタ受
容要素は可動に配置され、たとえば回転可能、或いは直
線方向へ変位可能である。フィルタインサートを備えた
フィルタ受容要素により、検出装置により検出されるべ
き光路を選択できる。たとえば、フィルタ受容要素の１
つの位置では検出光路から検出装置へ至る光だけが選択
され、他の位置では検出装置のための参照光路の光が選
択され、さらに他の位置では、暗電流測定のため、検出
装置のための光は選択されない。
【００１５】フィルタ受容要素に使用されるフィルタは
部分的に温度に依存しており、フィルタの透過特性の変
化に影響を与えるので、フィルタ受容要素は一定の温度
に保持される。このためフィルタ受容要素全体が適当に
調節された加熱装置、特に加熱抵抗で加熱される。
部分的に温度に依存しており、フィルタの透過特性の変
化に影響を与えるので、フィルタ受容要素は一定の温度
に保持される。このためフィルタ受容要素全体が適当に
調節された加熱装置、特に加熱抵抗で加熱される。
【００１６】有利な実施形態では、参照光路内には、デ
カップリング部位から見てディフュージョンディスクの
後方に他の光学要素が配置される。レーザー光線源から
参照光路内にカップリングされたコヒーレントなレーザ
ー光線は、ディフュージョンディスクを通過した後はも
はやコヒーレントではないので、ディフュージョンディ
スクを通過した光と参照光路内に設けた前記他の光学要
素との相互作用が望ましくない干渉現象を生じさせるこ
とはない。この種の干渉現象は、光路内で少しでも温度
が変化したり、或いは温度変化によって光路長が変化し
ても被測定光の強度変調を生じさせるので、測定に極め
て支障をきたす。
カップリング部位から見てディフュージョンディスクの
後方に他の光学要素が配置される。レーザー光線源から
参照光路内にカップリングされたコヒーレントなレーザ
ー光線は、ディフュージョンディスクを通過した後はも
はやコヒーレントではないので、ディフュージョンディ
スクを通過した光と参照光路内に設けた前記他の光学要
素との相互作用が望ましくない干渉現象を生じさせるこ
とはない。この種の干渉現象は、光路内で少しでも温度
が変化したり、或いは温度変化によって光路長が変化し
ても被測定光の強度変調を生じさせるので、測定に極め
て支障をきたす。
【００１７】デカップリング要素として、平行平面のガ
ラス板として構成される厚いビームスプリッターを使用
するのが有利である。有利な実施形態では、このビーム
スプリッターは少なくとも４mmの厚さであり、照明光路
に対し４５゜の角度で配置され、参照光線の横で少なく
とも１つの他の光線がデカップリングされる。他の光線
とは、たとえば、レーザー光線源から来るレーザー光線
の、ビームスプリッタープレートにおける二次反射光線
である。二次反射光線とは、厚いビームスプリッタープ
レート内で発生し、レーザー光線源から見て逆の側のガ
ラス表面で反射する最初の内部反射光線のことで、ビー
ムスプリッタープレートのレーザー光線源側のガラス表
面を通過した後、参照光路の方向へ出射する。したがっ
て、使用されるビームスプリッタープレートに依存し
て、付加的にデカップリングされた光線の参照光線にた
いする横方向平行ずれが与えられている。
ラス板として構成される厚いビームスプリッターを使用
するのが有利である。有利な実施形態では、このビーム
スプリッターは少なくとも４mmの厚さであり、照明光路
に対し４５゜の角度で配置され、参照光線の横で少なく
とも１つの他の光線がデカップリングされる。他の光線
とは、たとえば、レーザー光線源から来るレーザー光線
の、ビームスプリッタープレートにおける二次反射光線
である。二次反射光線とは、厚いビームスプリッタープ
レート内で発生し、レーザー光線源から見て逆の側のガ
ラス表面で反射する最初の内部反射光線のことで、ビー
ムスプリッタープレートのレーザー光線源側のガラス表
面を通過した後、参照光路の方向へ出射する。したがっ
て、使用されるビームスプリッタープレートに依存し
て、付加的にデカップリングされた光線の参照光線にた
いする横方向平行ずれが与えられている。
【００１８】付加的にデカップリングされた光線の強度
は、受光センサによって検出または測定される。このよ
うにして測定された、使用した光源の出力に直接比例す
る信号は、検出装置のための参照信号として使用され
る。有利な実施形態では、このようにして得られた参照
信号はデジタル化装置のための参照電圧として利用され
る。このようにして、有利に且つ簡単な手段で（適当な
フォトダイオードだけで）、対象物の測定に悪影響する
レーザー光線源の強度変動を補正することができる。特
にこれにより、この補正を対象物のデータ受け取りの間
に実施すれば、すなわち本来の測定過程の間に実施すれ
ば、レーザー光線源の短時間強度変動（たとえばモード
ジャンプ）を補正することができる。
は、受光センサによって検出または測定される。このよ
うにして測定された、使用した光源の出力に直接比例す
る信号は、検出装置のための参照信号として使用され
る。有利な実施形態では、このようにして得られた参照
信号はデジタル化装置のための参照電圧として利用され
る。このようにして、有利に且つ簡単な手段で（適当な
フォトダイオードだけで）、対象物の測定に悪影響する
レーザー光線源の強度変動を補正することができる。特
にこれにより、この補正を対象物のデータ受け取りの間
に実施すれば、すなわち本来の測定過程の間に実施すれ
ば、レーザー光線源の短時間強度変動（たとえばモード
ジャンプ）を補正することができる。
【００１９】特に顕微鏡に組み込まれた構成要素の長時
間変動の補正に関しては、レーザー走査型顕微鏡で測定
した像データを参照光路によって測定した参照信号を用
いて適宜補正するのが有利である。この手段により、特
に検出装置またはレーザー光線源の長時間ドリフトが阻
止される。このドリフトは、時間的にずれた個々の測定
の定量的比較を必要な絶対精度で行うのを不可能にさせ
るオフセットを、測定された像データの内部に生じさせ
る。具体的には、測定された像データの補正はデジタル
化装置において入力ロックアップテーブルを用いて実現
できる。この入力ロックアップテーブル（LUT）は、測定
された像データの強度が参照光路の測定された参照信号
にしたがってデジタル化装置においてデジタル化され
て、このようにデジタル化された像データのこれ以上の
補正ステップをもはや必要としないように具体化されて
いる。この処置の利点は、補正が「オンラインで」、すな
わちすでに像の受け入れ(Bildaufnahme)の間に行うこと
ができる点である。
間変動の補正に関しては、レーザー走査型顕微鏡で測定
した像データを参照光路によって測定した参照信号を用
いて適宜補正するのが有利である。この手段により、特
に検出装置またはレーザー光線源の長時間ドリフトが阻
止される。このドリフトは、時間的にずれた個々の測定
の定量的比較を必要な絶対精度で行うのを不可能にさせ
るオフセットを、測定された像データの内部に生じさせ
る。具体的には、測定された像データの補正はデジタル
化装置において入力ロックアップテーブルを用いて実現
できる。この入力ロックアップテーブル（LUT）は、測定
された像データの強度が参照光路の測定された参照信号
にしたがってデジタル化装置においてデジタル化され
て、このようにデジタル化された像データのこれ以上の
補正ステップをもはや必要としないように具体化されて
いる。この処置の利点は、補正が「オンラインで」、すな
わちすでに像の受け入れ(Bildaufnahme)の間に行うこと
ができる点である。
【００２０】他の実施形態では、参照光路内に他の少な
くとも１つの光源が設けられている。この光源は、たと
えば、参照光路内にある光学的要素の校正目的に使用す
ることができる。さらに、参照光路内に他の少なくとも
１つの検出器を配置してもよい。たとえば、付加的な１
つの検出器を用いて、参照光路内の光の強度を参照光路
の光学的要素の前で測定し、そして別の検出器で強度を
この光学的要素の後で測定して、このような光学的要素
による障害が生じた場合にこの障害を阻止し、或いは補
正するようにすることができる。
くとも１つの光源が設けられている。この光源は、たと
えば、参照光路内にある光学的要素の校正目的に使用す
ることができる。さらに、参照光路内に他の少なくとも
１つの検出器を配置してもよい。たとえば、付加的な１
つの検出器を用いて、参照光路内の光の強度を参照光路
の光学的要素の前で測定し、そして別の検出器で強度を
この光学的要素の後で測定して、このような光学的要素
による障害が生じた場合にこの障害を阻止し、或いは補
正するようにすることができる。
【００２１】照明光路および（または）検出光路に配置
されているが、参照光路に配置されていない光学的要素
の温度依存性を補正するため、光学的要素を一定の温度
に保持してよい。これも、フィルタ受容要素の場合と同
様に、調節された加熱装置を用いて実現してよい。
されているが、参照光路に配置されていない光学的要素
の温度依存性を補正するため、光学的要素を一定の温度
に保持してよい。これも、フィルタ受容要素の場合と同
様に、調節された加熱装置を用いて実現してよい。
【００２２】前記本発明の課題を解決するための方法に
おいては、エラー補償のために用いる参照光を照明光路
から参照光路へカップリングし、検出装置により定性的
および（または）定量的に検出することを特徴としてい
る。
おいては、エラー補償のために用いる参照光を照明光路
から参照光路へカップリングし、検出装置により定性的
および（または）定量的に検出することを特徴としてい
る。
【００２３】これにより、レーザー走査型顕微鏡の個々
の構成要素の長時間変動を有利に補正することができ、
特に、対象物の測定と時間的に同時に行われる参照測定
により、構成要素の短時間変動を補償することができ
る。
の構成要素の長時間変動を有利に補正することができ、
特に、対象物の測定と時間的に同時に行われる参照測定
により、構成要素の短時間変動を補償することができ
る。
【００２４】レーザー走査型顕微鏡内に設けられるアッ
センブリの長時間変動の補償に関しては、各測定サイク
ルの直前および（または）直後に参照信号を測定し、こ
れら参照信号を用いて、測定された対象物像データを補
正することができる。この場合、使用した光源の実際の
レーザー光線出力値のような定量値、或いは検出装置の
暗電流が特に重要である。１回の測定サイクルは、１次
元または２次元または３次元のデータピックアップから
なる。
センブリの長時間変動の補償に関しては、各測定サイク
ルの直前および（または）直後に参照信号を測定し、こ
れら参照信号を用いて、測定された対象物像データを補
正することができる。この場合、使用した光源の実際の
レーザー光線出力値のような定量値、或いは検出装置の
暗電流が特に重要である。１回の測定サイクルは、１次
元または２次元または３次元のデータピックアップから
なる。
【００２５】参照補正のため、少なくとも以下の記載す
る測定量が測定され、すなわち暗電流I０、参照値R、参
照値の暗電流R０が測定される。測定された参照信号によ
り、測定された像データＩＸ，Ｙ，Ｚが適宜補正され、
有利には ＩＸＹＺ，ＫＯＲＲ＝Ｆ＊（ＩＸＹＺ−Ｉ０）／（Ｒ−
Ｒ０） なる規定にしたがって補正される。
る測定量が測定され、すなわち暗電流I０、参照値R、参
照値の暗電流R０が測定される。測定された参照信号によ
り、測定された像データＩＸ，Ｙ，Ｚが適宜補正され、
有利には ＩＸＹＺ，ＫＯＲＲ＝Ｆ＊（ＩＸＹＺ−Ｉ０）／（Ｒ−
Ｒ０） なる規定にしたがって補正される。
【００２６】ここでFに対しては適当な換算係数が使用
され、測定された像データを、補正中に適当なデジタル
化範囲に写像させ、たとえば０ないし４０９５のグレー
値を含む１２ビット範囲に写像させる。
され、測定された像データを、補正中に適当なデジタル
化範囲に写像させ、たとえば０ないし４０９５のグレー
値を含む１２ビット範囲に写像させる。
【００２７】参照補正を簡単にするため、Ｉ０＝Ｒ０に
設定でき、すなわち具体的に使用した参照補正で実施し
た測定に起因して、参照の暗電流R０が光源を絞った際
のシステムの暗電流I０の値とほとんど違わない場合に
は、上記のように設定してもよい。
設定でき、すなわち具体的に使用した参照補正で実施し
た測定に起因して、参照の暗電流R０が光源を絞った際
のシステムの暗電流I０の値とほとんど違わない場合に
は、上記のように設定してもよい。
【００２８】次に、本発明の有利な構成を、図面に図示
したいくつかの実施形態に関し説明する。図１に図示し
た共焦点のレーザー走査型顕微鏡は、２つのレーザー光
線源１,２と対象物３との間に延びている照明光路４を
有している。レーザー１と２の２つの光線は光線統合器
５を介して統合される。対象物３と検出装置６の間には
検出光路７があり、その際ビームスプリッター８と対象
物３の間においては照明光路４は検出光路７と一致して
いる。
したいくつかの実施形態に関し説明する。図１に図示し
た共焦点のレーザー走査型顕微鏡は、２つのレーザー光
線源１,２と対象物３との間に延びている照明光路４を
有している。レーザー１と２の２つの光線は光線統合器
５を介して統合される。対象物３と検出装置６の間には
検出光路７があり、その際ビームスプリッター８と対象
物３の間においては照明光路４は検出光路７と一致して
いる。
【００２９】本発明によれば、共焦点のレーザー走査型
顕微鏡は、照明光路４の参照光をカップリングする参照
光路９を有し、参照光は検出装置６により定性的且つ定
量的に検出される。この場合、デカップリング部位１０
または１８において照明光路４の光は参照光路９にカッ
プリングされる。なお、デカップリング部位１０は光線
統合器５とビームスプリッター８の間に配置されてい
る。
顕微鏡は、照明光路４の参照光をカップリングする参照
光路９を有し、参照光は検出装置６により定性的且つ定
量的に検出される。この場合、デカップリング部位１０
または１８において照明光路４の光は参照光路９にカッ
プリングされる。なお、デカップリング部位１０は光線
統合器５とビームスプリッター８の間に配置されてい
る。
【００３０】本発明によれば、参照光路９内には他の光
学要素が配置されている。そのうちディフュージョンデ
ィスク１１は、照明光路から来るコヒーレントな参照光
をインコヒーレントにさせ、さらにその強度を対象物３
により検出される検出光の強度に整合させる用を成す。
さらにディフュージョンディスク１１は、検出装置６の
ための参照光を位置に関し不感にさせ、すなわち横断面
にて点状の参照光線をいくぶん拡大させて、蛍光検出に
比べてほぼ等しい検出条件が存在するように成す課題を
も持っている。以後の光路内には、ニュートラルガラス
フィルタの形態の減光器１２が配置され、減光器１２
は、検出光路７での光強度を参照光路８での光強度に整
合させるために付加的に使用され、透過成分に関し適宜
なサイズに選定されている。
学要素が配置されている。そのうちディフュージョンデ
ィスク１１は、照明光路から来るコヒーレントな参照光
をインコヒーレントにさせ、さらにその強度を対象物３
により検出される検出光の強度に整合させる用を成す。
さらにディフュージョンディスク１１は、検出装置６の
ための参照光を位置に関し不感にさせ、すなわち横断面
にて点状の参照光線をいくぶん拡大させて、蛍光検出に
比べてほぼ等しい検出条件が存在するように成す課題を
も持っている。以後の光路内には、ニュートラルガラス
フィルタの形態の減光器１２が配置され、減光器１２
は、検出光路７での光強度を参照光路８での光強度に整
合させるために付加的に使用され、透過成分に関し適宜
なサイズに選定されている。
【００３１】図１に図示した本発明による顕微鏡の実施
形態の場合、参照光路９と検出光路７に作用するフィル
タ受容要素１３が設けられている。フィルタ受容要素１
３は軸１４のまわりに回転可能に配置され、モータ１５
によって所望の位置へ走行せしめられる。
形態の場合、参照光路９と検出光路７に作用するフィル
タ受容要素１３が設けられている。フィルタ受容要素１
３は軸１４のまわりに回転可能に配置され、モータ１５
によって所望の位置へ走行せしめられる。
【００３２】フィルタ受容要素１３は、図３に示すよう
に、フィルタインサート１６のための３個の受容保持部
を有している。このうち１個の受容保持部にはレーザー
光線源１のための遮断フィルタを挿着し、次の受容保持
部にはレーザー２のための遮断フィルタを挿着し、３番
目の受容保持部は空にさせておく。なお遮断フィルタと
いう概念は、適当なレーザー光線源の励起波長を除くす
べての波長の光がこの遮断フィルタを通過することがで
きるという意味である。
に、フィルタインサート１６のための３個の受容保持部
を有している。このうち１個の受容保持部にはレーザー
光線源１のための遮断フィルタを挿着し、次の受容保持
部にはレーザー２のための遮断フィルタを挿着し、３番
目の受容保持部は空にさせておく。なお遮断フィルタと
いう概念は、適当なレーザー光線源の励起波長を除くす
べての波長の光がこの遮断フィルタを通過することがで
きるという意味である。
【００３３】回転可能に配置されているフィルタ受容要
素には４つの作動位置が設定されている。第１の作動位
置では、検出光路７の光だけが検出装置６に対し解放さ
れるように、レーザー１のための遮断フィルタの受容保
持部が位置決めされる。第２の作動位置では、レーザー
２の遮断フィルタを備えた受容保持部が検出光路７に位
置決めされて、同様に検出光路７の光だけを検出装置６
に対し解放するように、フィルタ受容要素１３が位置決
めされる。フィルタ受容要素１３の第３の作動位置で
は、空の状態にある受容保持部が参照光路９内に位置決
めされて、参照光路９の参照光だけが検出装置６に対し
解放される。フィルタ受容要素１３の第４の作動位置
は、検出光路７の光も参照光路９の光も検出装置６に達
しないように設定されている。
素には４つの作動位置が設定されている。第１の作動位
置では、検出光路７の光だけが検出装置６に対し解放さ
れるように、レーザー１のための遮断フィルタの受容保
持部が位置決めされる。第２の作動位置では、レーザー
２の遮断フィルタを備えた受容保持部が検出光路７に位
置決めされて、同様に検出光路７の光だけを検出装置６
に対し解放するように、フィルタ受容要素１３が位置決
めされる。フィルタ受容要素１３の第３の作動位置で
は、空の状態にある受容保持部が参照光路９内に位置決
めされて、参照光路９の参照光だけが検出装置６に対し
解放される。フィルタ受容要素１３の第４の作動位置
は、検出光路７の光も参照光路９の光も検出装置６に達
しないように設定されている。
【００３４】具体的に述べた上記実施形態では、フィル
タ受容要素１３に挿着されるフィルタインサート１６を
参照光路９により定性的に測定する構成ではないので、
フィルタインサート１６に対する外部の温度影響を避け
るため、フィルタ受容要素１３全体を温度制御装置１７
および加熱抵抗（図示せず）により一定の温度に保持す
る。
タ受容要素１３に挿着されるフィルタインサート１６を
参照光路９により定性的に測定する構成ではないので、
フィルタインサート１６に対する外部の温度影響を避け
るため、フィルタ受容要素１３全体を温度制御装置１７
および加熱抵抗（図示せず）により一定の温度に保持す
る。
【００３５】本発明によれば、参照光路９内に配置され
る減光器１２と、参照光路９内へ回動可能なフィルタイ
ンサート１６とは、デカップリング部位１０から見てデ
ィフュージョンディスク１１の下流側に配置されてい
る。デカップリング部位１０から参照光路９にカップリ
ングされた参照光はディフュージョンディスク１１を通
過後コヒーレントではなくなるので、参照光路９内のデ
ィフュージョンディスク１１下流側の構成要素１２,１
６における不具合な干渉現象が避けられる。
る減光器１２と、参照光路９内へ回動可能なフィルタイ
ンサート１６とは、デカップリング部位１０から見てデ
ィフュージョンディスク１１の下流側に配置されてい
る。デカップリング部位１０から参照光路９にカップリ
ングされた参照光はディフュージョンディスク１１を通
過後コヒーレントではなくなるので、参照光路９内のデ
ィフュージョンディスク１１下流側の構成要素１２,１
６における不具合な干渉現象が避けられる。
【００３６】照明光路４内に配置されるデカップリング
要素に対しては、厚いビームスプリッターが用いられ、該
ビームスプリッターは平行平面な厚いガラス板として実
施される。このビームスプリッターは照明光路４に対し
て４５゜の角度で配置され、波長に特有の特殊な反射特
性および透過特性を持っていない。ビームスプリッター
プレートの厚さは１０mmである。参照光路９にカップリ
ングされる参照光の強度は、特に前記ビームスプリッタ
ープレートの屈折率に依存している（フレネルの式）。
したがって、ビームスプリッタープレート１８のレーザ
ー１,２側のガラス表面における照明光の主反射光線は、
参照光路９のための参照光として使用される。
要素に対しては、厚いビームスプリッターが用いられ、該
ビームスプリッターは平行平面な厚いガラス板として実
施される。このビームスプリッターは照明光路４に対し
て４５゜の角度で配置され、波長に特有の特殊な反射特
性および透過特性を持っていない。ビームスプリッター
プレートの厚さは１０mmである。参照光路９にカップリ
ングされる参照光の強度は、特に前記ビームスプリッタ
ープレートの屈折率に依存している（フレネルの式）。
したがって、ビームスプリッタープレート１８のレーザ
ー１,２側のガラス表面における照明光の主反射光線は、
参照光路９のための参照光として使用される。
【００３７】ビームスプリッタープレート１０の光源と
は逆の側のガラス表面には、ビームスプリッタープレー
ト１０内の二次反射光線１９があたる。この二次反射光
線１９は、ビームスプリッタープレート１０の光源１,２
側のガラス表面から出た後、参照光路９の方向へ延びて
該参照光路９に対し側方へずれる。したがって、ビームス
プリッタープレート１０の厚さに依存して、横方向のビ
ームずれDを適合させることができる。さらに、横方向の
ビームずれDにより、参照光線９（主参照光線）が新たに
デカップリングされた光線２０（二次反射光線）と空間
的に重畳することがない。これにより、照明光路４からデ
カップリングされたこれら両光線の干渉現象も避けら
れ、レーザー走査型顕微鏡および参照光路９の測定結果
に不具合な影響を与えることがない。
は逆の側のガラス表面には、ビームスプリッタープレー
ト１０内の二次反射光線１９があたる。この二次反射光
線１９は、ビームスプリッタープレート１０の光源１,２
側のガラス表面から出た後、参照光路９の方向へ延びて
該参照光路９に対し側方へずれる。したがって、ビームス
プリッタープレート１０の厚さに依存して、横方向のビ
ームずれDを適合させることができる。さらに、横方向の
ビームずれDにより、参照光線９（主参照光線）が新たに
デカップリングされた光線２０（二次反射光線）と空間
的に重畳することがない。これにより、照明光路４からデ
カップリングされたこれら両光線の干渉現象も避けら
れ、レーザー走査型顕微鏡および参照光路９の測定結果
に不具合な影響を与えることがない。
【００３８】二次反射光線１９によって付加的にデカッ
プリングされた光線２０は、受光センサ２１により検出
される。受光センサ２１の信号出力部は、ライン２２を介
して直接デジタル化装置２３に接続されている。検出装
置６によって測定された光線７,９の光強度は、デジタル
化装置２３によってデジタル化され、コンピュータに送
られる。したがって、両光路７,９を測定している間に、
持続的に存在する参照信号が提供され、この持続的な参
照信号を用いてレーザー１,２の短時間変動を補正する
ことができる。本発明によれば、受光センサ２１の参照信
号はデジタル化装置２３のための参照電圧として使用さ
れる。
プリングされた光線２０は、受光センサ２１により検出
される。受光センサ２１の信号出力部は、ライン２２を介
して直接デジタル化装置２３に接続されている。検出装
置６によって測定された光線７,９の光強度は、デジタル
化装置２３によってデジタル化され、コンピュータに送
られる。したがって、両光路７,９を測定している間に、
持続的に存在する参照信号が提供され、この持続的な参
照信号を用いてレーザー１,２の短時間変動を補正する
ことができる。本発明によれば、受光センサ２１の参照信
号はデジタル化装置２３のための参照電圧として使用さ
れる。
【００３９】本発明によれば、測定された像データは参
照光路９によって測定された参照信号を用いて適宜補正
される。このため、有利には、測定された像データの補正
が入力ルックアップテーブルを用いてデジタル化装置２
３において実現される。このようにして、長時間変動によ
って生じたアッセンブリのドリフトには、デジタル化の
際に参照測定により対応するデジタル化オフセットが備
えさせられる。したがって、他の電子部品或いはコンピュ
ータにより行われる他の演算ステップは必要ない。
照光路９によって測定された参照信号を用いて適宜補正
される。このため、有利には、測定された像データの補正
が入力ルックアップテーブルを用いてデジタル化装置２
３において実現される。このようにして、長時間変動によ
って生じたアッセンブリのドリフトには、デジタル化の
際に参照測定により対応するデジタル化オフセットが備
えさせられる。したがって、他の電子部品或いはコンピュ
ータにより行われる他の演算ステップは必要ない。
【００４０】本発明による共焦点のレーザー走査型顕微
鏡による参照補正方法は、照明光路４から出てエラー補
正に用いられる参照光が参照光路９にカップリングさ
れ、検出装置６により定性的および（または）定量的に
検出されることを特徴としている。この場合、各測定サイ
クルの前および（または）後に、測定された対象物像デ
ータを適宜補正する参照信号が測定される。本実施形態
では、測定サイクルは２次元のデータ受け入れによって
与えられており、すなわち各像面の受け入れ開始時と受
け入れ後に参照光路９により参照測定が行われる。
鏡による参照補正方法は、照明光路４から出てエラー補
正に用いられる参照光が参照光路９にカップリングさ
れ、検出装置６により定性的および（または）定量的に
検出されることを特徴としている。この場合、各測定サイ
クルの前および（または）後に、測定された対象物像デ
ータを適宜補正する参照信号が測定される。本実施形態
では、測定サイクルは２次元のデータ受け入れによって
与えられており、すなわち各像面の受け入れ開始時と受
け入れ後に参照光路９により参照測定が行われる。
【００４１】したがって、１つの測定サイクルの前また
は後に、フィルタ受容要素１３を適宜位置決めした後、前
もって対象物の２次元のデータ受け入れの際に使用した
アクティブな（作動中の）レーザー１または２の参照信
号Rを測定する。フィルタ受容要素１３を新たに位置決め
した後、システムの暗電流I０を測定する。このとき、検出
光路７と参照光路９からの光が絞られる(ausblenden)。
は後に、フィルタ受容要素１３を適宜位置決めした後、前
もって対象物の２次元のデータ受け入れの際に使用した
アクティブな（作動中の）レーザー１または２の参照信
号Rを測定する。フィルタ受容要素１３を新たに位置決め
した後、システムの暗電流I０を測定する。このとき、検出
光路７と参照光路９からの光が絞られる(ausblenden)。
【００４２】本発明によれば、測定された像データI
ＸＹＺは測定された両参照値RとI０を用いて、 ＩＸＹＺ，ＫＯＲＲ＝Ｆ＊（ＩＸＹＺ−Ｉ０）／（Ｒ−
Ｉ０） なる規則にしたがって補正される。この場合Fは、測定さ
れた像データのダイナミックレンジに応じて、デジタル
化装置２３によるデジタル化後に２４ビットのグレース
ケール値範囲（０ないし１６７７７２１５のグレースケ
ール値に相当する）が存在するように選定した。この補
正は、入力ルックアップテーブルを用いて行うのが有利
である。
ＸＹＺは測定された両参照値RとI０を用いて、 ＩＸＹＺ，ＫＯＲＲ＝Ｆ＊（ＩＸＹＺ−Ｉ０）／（Ｒ−
Ｉ０） なる規則にしたがって補正される。この場合Fは、測定さ
れた像データのダイナミックレンジに応じて、デジタル
化装置２３によるデジタル化後に２４ビットのグレース
ケール値範囲（０ないし１６７７７２１５のグレースケ
ール値に相当する）が存在するように選定した。この補
正は、入力ルックアップテーブルを用いて行うのが有利
である。
【００４３】図２の実施形態が図１の実施形態と異なる
のは、両レーザー１と２を選択するために、回転可能に配
置される付加的なフィルタ受容要素２４が設けられてい
る点である。このフィルタ受容要素２４を用いると、レ
ーザー１の光を選択するか、或いはレーザー２の光を選
択するか、或いは両レーザー１,２のいずれの光も選択し
ないようにすることができる。
のは、両レーザー１と２を選択するために、回転可能に配
置される付加的なフィルタ受容要素２４が設けられてい
る点である。このフィルタ受容要素２４を用いると、レ
ーザー１の光を選択するか、或いはレーザー２の光を選
択するか、或いは両レーザー１,２のいずれの光も選択し
ないようにすることができる。
【００４４】なお、上記の実施形態は請求項に記載の本
発明の教義を説明するために用いたにすぎず、本発明の
教義は純粋に任意に選択した上記実施形態に限定される
ものではない。
発明の教義を説明するために用いたにすぎず、本発明の
教義は純粋に任意に選択した上記実施形態に限定される
ものではない。
【図１】本発明によるレーザー走査型顕微鏡の１実施形
態の概略図で、レーザー走査型顕微鏡の個々の構成要素
を簡略に示した図である。
態の概略図で、レーザー走査型顕微鏡の個々の構成要素
を簡略に示した図である。
【図２】図１のレーザー走査型顕微鏡において照明装置
の変形実施形態を示す概略図である。
の変形実施形態を示す概略図である。
【図３】フィルタ受容要素の概略図である。
１．２ レーザー光線源 ３ 被検査対象物 ４ 照明光路 ６ 検出装置 ７ 検出光路 ８ ビームスプリッター ９ 参照光路 １０ デカップリング部位 ２６ 対物レンズ ２７ 鏡筒レンズ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１０月２日（２０００．１０．
２）
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】本発明によれば、測定された像データI
ＸＹＺは測定された両参照値RとI０を用いて、 ＩＸＹＺ，ＫＯＲＲ＝Ｆ＊（ＩＸＹＺ−Ｉ０）／（Ｒ−
Ｒ０ ） なる規則にしたがって補正される。この場合Fは、測定さ
れた像データのダイナミックレンジに応じて、デジタル
化装置２３によるデジタル化後に２４ビットのグレース
ケール値範囲（０ないし１６７７７２１５のグレースケ
ール値に相当する）が存在するように選定した。この補
正は、入力ルックアップテーブルを用いて行うのが有利
である。
ＸＹＺは測定された両参照値RとI０を用いて、 ＩＸＹＺ，ＫＯＲＲ＝Ｆ＊（ＩＸＹＺ−Ｉ０）／（Ｒ−
Ｒ０ ） なる規則にしたがって補正される。この場合Fは、測定さ
れた像データのダイナミックレンジに応じて、デジタル
化装置２３によるデジタル化後に２４ビットのグレース
ケール値範囲（０ないし１６７７７２１５のグレースケ
ール値に相当する）が存在するように選定した。この補
正は、入力ルックアップテーブルを用いて行うのが有利
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハインリヒ ウルリヒ ドイツ連邦共和国 デー・69121 ハイデ ルベルク ラングゲヴァン ２ (72)発明者 ヴィリアム ツェー． ハイ ドイツ連邦共和国 デー・64646 ヘッペ ンハイム ブラームスヴェーク ８
Claims (6)
- 【請求項１】レーザー光線源（１,２）と対象物（３）
の間に延びている照明光路（４）と、対象物（３）と検
出装置（６）の間に延びている検出光路（７）とを備え
たレーザー走査型顕微鏡、特に共焦点のレーザー走査型
顕微鏡において、 参照測定のために用いる少なくとも１つの参照光路
（９）が設けられていること、照明光路（４）から参照
光を参照光路（９）へカップリング可能であること、 参照光を検出装置（６）により定性的および（または）
定量的に検出可能であることを特徴とするレーザー走査
型顕微鏡。 - 【請求項２】参照光路（９）がデカップリング部位（１
０）と検出装置（６）の間に延びていることを特徴とす
る、請求項１に記載のレーザー走査型顕微鏡。 - 【請求項３】測定された像データが、参照光路（９）に
よって測定した参照信号を用いて適宜補正されることを
特徴とする、請求項１に記載のレーザー走査型顕微鏡。 - 【請求項４】光源から見て参照光路のデカップリング部
位の後に配置され、温度依存補正のために一定の温度に
保持される、照明光路および（または）検出光路の光学
的要素（８,２６,２７）が設けられていることを特徴と
する、請求項１に記載のレーザー走査型顕微鏡。 - 【請求項５】レーザー光線源（１,２）と対象物（３）
の間に延びている照明光路（４）と、対象物（３）と検
出装置（６）の間に延びている検出光路（７）とを備え
たレーザー走査型顕微鏡、特に共焦点のレーザー走査型
顕微鏡における参照補正方法において、エラー補償のた
めに用いる参照光を照明光路から参照光路（９）へカッ
プリングし、検出装置（６）により定性的および（また
は）定量的に検出することを特徴とする方法。 - 【請求項６】Fを適当な換算係数としたとき、補正される
像データＩＸＹＺ， ＫＯＲＲを、測定した像データI
ＸＹＺを用いて ＩＸＹＺ，ＫＯＲＲ＝Ｆ＊（ＩＸＹＺ−Ｉ０）／（Ｒ−
Ｒ０） なる規則にしたがって補正することを特徴とする、請求
項５に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944148A DE19944148C2 (de) | 1999-09-15 | 1999-09-15 | Mikroskop |
| DE19944148:0 | 1999-09-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001147376A true JP2001147376A (ja) | 2001-05-29 |
| JP5129905B2 JP5129905B2 (ja) | 2013-01-30 |
Family
ID=7922068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000280593A Expired - Fee Related JP5129905B2 (ja) | 1999-09-15 | 2000-09-14 | 共焦点レーザー走査型顕微鏡およびその参照補正方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6392794B1 (ja) |
| EP (1) | EP1089061B1 (ja) |
| JP (1) | JP5129905B2 (ja) |
| DE (2) | DE19944148C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006163402A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Leica Microsystems Cms Gmbh | 顕微鏡用光学装置 |
| JP2010249649A (ja) * | 2009-04-15 | 2010-11-04 | Olympus Corp | 測光装置および測光方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6643007B2 (en) * | 2000-07-12 | 2003-11-04 | Tuan Le | Apparatus for optical inspection of a working surface having a dynamic reflective spatial attenuator |
| DE10142945B4 (de) * | 2001-09-01 | 2004-07-29 | Leica Microsystems Heidelberg Gmbh | Vorrichtung zur Ermittlung einer Lichtleistung und Mikroskop |
| DE10357496A1 (de) * | 2002-12-09 | 2004-07-01 | Carl Zeiss | Operationsmikroskopiesystem |
| US7268344B2 (en) * | 2005-06-13 | 2007-09-11 | Olympus Corporation | Scanning laser microscope apparatus |
| DE102005031104A1 (de) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Automatisches Mikroskop und Verfahren zur farbgetreuen Bildwiedergabe bei automatischen Mikroskopen |
| DE102006000976A1 (de) * | 2006-01-07 | 2007-07-12 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Vorrichtung, Mikroskop mit Vorrichtung und Verfahren zum Kalibrieren eines Photosensor-Chips |
| DE102008028708A1 (de) | 2008-06-17 | 2009-12-24 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Verfahren zum Kalibrieren eines Detektors eines Laser-Scanning-Mikroskops |
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