JP2002072098A - 光学組立物および共焦点走査型顕微鏡に少なくとも１つの波長の光を結合するための装置 - Google Patents
光学組立物および共焦点走査型顕微鏡に少なくとも１つの波長の光を結合するための装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は、レーザ光源の少なくとも１つの波
長の光を光学組立物に結合するための装置および共焦点
走査型顕微鏡であって、レーザ光源のパワーおよび／ま
たは波長における変化が光学組立物に結合される光のパ
ワーに影響を及ぼさない装置および共焦点走査型顕微鏡
を提供することにある。 【解決手段】本発明は、レーザ光源（２）の少なくとも
１つの波長の光（１）を、具体的には波長を選択し、結
合光（５）のパワーを設定するために作用する光学活性
素子（４）を有する光学組立物（３）、好ましくは共焦
点走査型顕微鏡に結合するための装置に関する。レーザ
光源のパワーおよび／または波長における変化が、光学
組立物に結合される光（５）のパワーに影響を及ぼさな
いことを保証するために、本発明による装置は、結合光
（５）に影響を与えるために、素子（４）が制御システ
ム（１１）の調整素子として作用することを特徴とす
る。
長の光を光学組立物に結合するための装置および共焦点
走査型顕微鏡であって、レーザ光源のパワーおよび／ま
たは波長における変化が光学組立物に結合される光のパ
ワーに影響を及ぼさない装置および共焦点走査型顕微鏡
を提供することにある。 【解決手段】本発明は、レーザ光源（２）の少なくとも
１つの波長の光（１）を、具体的には波長を選択し、結
合光（５）のパワーを設定するために作用する光学活性
素子（４）を有する光学組立物（３）、好ましくは共焦
点走査型顕微鏡に結合するための装置に関する。レーザ
光源のパワーおよび／または波長における変化が、光学
組立物に結合される光（５）のパワーに影響を及ぼさな
いことを保証するために、本発明による装置は、結合光
（５）に影響を与えるために、素子（４）が制御システ
ム（１１）の調整素子として作用することを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光源の少な
くとも１つの波長の光を光学組立物に結合するための装
置に関する。
くとも１つの波長の光を光学組立物に結合するための装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的なタイプの装置は、実際に光を多
種多様な光学組立物に結合するために用いられている。
種多様な光学組立物に結合するために用いられている。
【０００３】具体的に言えば、それぞれの場合において
光学活性素子によって、１つの波長の光が選択され、光
学組立物に結合されることができることから、複数の波
長のレーザ光が光学組立物に結合されることになってい
るとき、光学活性素子がレーザ光を結合するために用い
られる。本願明細書の特に好都合な方式において、一定
の波長の結合光（ｃｏｕｐｌｅｄ−ｉｎ ｌｉｇｈｔ）
のパワーも光学活性素子によって調整および調節を行う
ことができる。
光学活性素子によって、１つの波長の光が選択され、光
学組立物に結合されることができることから、複数の波
長のレーザ光が光学組立物に結合されることになってい
るとき、光学活性素子がレーザ光を結合するために用い
られる。本願明細書の特に好都合な方式において、一定
の波長の結合光（ｃｏｕｐｌｅｄ−ｉｎ ｌｉｇｈｔ）
のパワーも光学活性素子によって調整および調節を行う
ことができる。
【０００４】光学組立物は、たとえば、共焦点走査型顕
微鏡またはスクリーンにレーザ光を投影するための装置
であってもよい。
微鏡またはスクリーンにレーザ光を投影するための装置
であってもよい。
【０００５】後者の組立物の場合には、各投影画像点に
存在する異なるカラー値の可能性のために、適切な走査
装置によってカラー画像またはカラー画像シーケンスを
投影することが可能である。
存在する異なるカラー値の可能性のために、適切な走査
装置によってカラー画像またはカラー画像シーケンスを
投影することが可能である。
【０００６】光学活性素子は、異なる波長の光のパワー
を迅速に調節することができることから、レーザ光を投
影装置に結合するために光学活性素子を用いることによ
って、ビデオ速度で画像を表示することが可能である。
を迅速に調節することができることから、レーザ光を投
影装置に結合するために光学活性素子を用いることによ
って、ビデオ速度で画像を表示することが可能である。
【０００７】共焦点蛍光走査型顕微鏡法の場合において
も、異なる波長のレーザ光による複数の蛍光染料の励起
は、ラインごとおよび／または画素ごとに調節されるよ
うな態様で、さまざまな用途に有用であり、実際に利用
されている。
も、異なる波長のレーザ光による複数の蛍光染料の励起
は、ラインごとおよび／または画素ごとに調節されるよ
うな態様で、さまざまな用途に有用であり、実際に利用
されている。
【０００８】しかし、場合によって、多くのレーザ光源
が、光出力および放射光の波長において、著しい変動を
示す場合もある。
が、光出力および放射光の波長において、著しい変動を
示す場合もある。
【０００９】たとえば、ダイオードレーザの放射波長
は、レーザダイオードの作動温度に左右される。
は、レーザダイオードの作動温度に左右される。
【００１０】ダイオードレーザの放射波長は、１Ｋ当り
約２〜３ｎｍで変化する。これはダイオードレーザの放
射パワーにおける変化にさらに関連し、多くの用途では
基本的には許容可能ではない。しかし、一般に、光学活
性素子は一定の波長の光またはきわめて限定された波長
領域内の光にのみ作用するため、放射される光の波長が
変化するとき、通常、光学組立物に結合される光のパワ
ーにおいても変化が生じる。
約２〜３ｎｍで変化する。これはダイオードレーザの放
射パワーにおける変化にさらに関連し、多くの用途では
基本的には許容可能ではない。しかし、一般に、光学活
性素子は一定の波長の光またはきわめて限定された波長
領域内の光にのみ作用するため、放射される光の波長が
変化するとき、通常、光学組立物に結合される光のパワ
ーにおいても変化が生じる。
【００１１】しかし、不都合なことに、レーザ光源の波
長または波長領域が変化する場合には、光学活性素子に
よって結合される光のパワーも変化する。
長または波長領域が変化する場合には、光学活性素子に
よって結合される光のパワーも変化する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、レーザ光源の少なくとも１つの波長の光を光学
組立物に結合するための装置および共焦点走査型顕微鏡
であって、レーザ光源のパワーおよび／または波長にお
ける変化が光学組立物に結合される光のパワーに影響を
及ぼさない装置および共焦点走査型顕微鏡について述べ
ることである。
目的は、レーザ光源の少なくとも１つの波長の光を光学
組立物に結合するための装置および共焦点走査型顕微鏡
であって、レーザ光源のパワーおよび／または波長にお
ける変化が光学組立物に結合される光のパワーに影響を
及ぼさない装置および共焦点走査型顕微鏡について述べ
ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による一般的なタ
イプの装置は、請求項１の特徴によって上記の目的を実
現する。
イプの装置は、請求項１の特徴によって上記の目的を実
現する。
【００１４】本発明による一般的なタイプの共焦点走査
型顕微鏡は、請求項３または５の特徴によって上記の目
的を実現する。
型顕微鏡は、請求項３または５の特徴によって上記の目
的を実現する。
【００１５】本発明によって認識されていることは、ま
ず光学活性素子はレーザ光を光学組立物に結合するため
に用いられるほか、制御システムの調整素子として用い
られることができることである。それによって、適切な
制御ループを想定すれば、好都合なことに、レーザ光源
の変動が許容可能な範囲内のみに結合光のパワーに影響
を及ぼすか、または全く影響を及ぼさないように、結合
光に作用することが可能である。
ず光学活性素子はレーザ光を光学組立物に結合するため
に用いられるほか、制御システムの調整素子として用い
られることができることである。それによって、適切な
制御ループを想定すれば、好都合なことに、レーザ光源
の変動が許容可能な範囲内のみに結合光のパワーに影響
を及ぼすか、または全く影響を及ぼさないように、結合
光に作用することが可能である。
【００１６】特に好都合な方式において、光学活性素子
のみが、制御システムによって調整素子として用いられ
る。したがって、レーザ光源自体の調節を行う意図はな
く、むしろ制御システムはどのような場合でも光を光学
組立物に結合するために設けられることが多い調整素子
を利用する。それゆえ、好都合なことに、冒頭に述べた
目的を実現することができるような高価な追加光学素子
（収差を生じる場合もある）を設ける必要はない。
のみが、制御システムによって調整素子として用いられ
る。したがって、レーザ光源自体の調節を行う意図はな
く、むしろ制御システムはどのような場合でも光を光学
組立物に結合するために設けられることが多い調整素子
を利用する。それゆえ、好都合なことに、冒頭に述べた
目的を実現することができるような高価な追加光学素子
（収差を生じる場合もある）を設ける必要はない。
【００１７】光学組立物の異なる要件に適合することが
できるような複数の制御方策について、以下に説明す
る。
できるような複数の制御方策について、以下に説明す
る。
【００１８】制御システムは、結合光の光出力における
変動を最小限に抑えるように作用するような方法で設計
されてもよい。これに関連して、制御システムによって
対応して最小限に抑えられるレーザ光源の短期変動に対
して、特に考慮すべきであると思われる。
変動を最小限に抑えるように作用するような方法で設計
されてもよい。これに関連して、制御システムによって
対応して最小限に抑えられるレーザ光源の短期変動に対
して、特に考慮すべきであると思われる。
【００１９】レーザ光源の変動が温度変化の結果である
場合には、一般に秒単位の変動があり、制御システムに
よって最小限に抑えなければならない。
場合には、一般に秒単位の変動があり、制御システムに
よって最小限に抑えなければならない。
【００２０】また、結合されるべき光の時間に関するパ
ワー分布を規定することも可能であると思われる。尚、
この分布は制御システムによって実現される。
ワー分布を規定することも可能であると思われる。尚、
この分布は制御システムによって実現される。
【００２１】ここで、再度結合されるべき光のパワーに
おける変動を最小限に抑えるための準備がなされる。時
間に関するパワー分布は、たとえば、結合されるべき光
のパワーにおいて、周期的な振幅変調または連続的に増
大および／または減少する変化であってもよい。この種
の振幅変調の例としては、方形波、鋸波または正弦波の
パワー分布が挙げられる。
おける変動を最小限に抑えるための準備がなされる。時
間に関するパワー分布は、たとえば、結合されるべき光
のパワーにおいて、周期的な振幅変調または連続的に増
大および／または減少する変化であってもよい。この種
の振幅変調の例としては、方形波、鋸波または正弦波の
パワー分布が挙げられる。
【００２２】制御システムはまた、結合光の光出力を最
大にするために作用するような方法で設計されてもよ
い。これは、特にレーザ光源の利用可能なパワーが光学
組立物において必要とされる光出力とごくわずかに異な
る場合に必要とされる。
大にするために作用するような方法で設計されてもよ
い。これは、特にレーザ光源の利用可能なパワーが光学
組立物において必要とされる光出力とごくわずかに異な
る場合に必要とされる。
【００２３】多くの用途では、制御システムは、ほぼ一
定の光出力を光学組立物に結合するためのものである。
最大光出力の任意の部分の光を結合することも考えられ
る。具体的な実施形態において、利用者によって行われ
る調節および／または設定が考慮され、すなわち制御シ
ステムが調整された設定を認識するように制御システム
は構成される。
定の光出力を光学組立物に結合するためのものである。
最大光出力の任意の部分の光を結合することも考えられ
る。具体的な実施形態において、利用者によって行われ
る調節および／または設定が考慮され、すなわち制御シ
ステムが調整された設定を認識するように制御システム
は構成される。
【００２４】制御システムが利用者によって行われる調
節および／または設定を認識しない場合には、制御シス
テムが光学組立物に初めに規定された一定の光出力を結
合するという事実から、たとえば、レーザコントローラ
で直接的にレーザの出力パワーが増大した後、制御シス
テムは、結合光に関して一定の光出力を維持し続けるよ
うにするためにその偏向を無効にするであろう。したが
って、利用者によって行われる調節および／または設定
が新たな設定値として制御システムによって考慮され、
制御されるように保証することが重要である。
節および／または設定を認識しない場合には、制御シス
テムが光学組立物に初めに規定された一定の光出力を結
合するという事実から、たとえば、レーザコントローラ
で直接的にレーザの出力パワーが増大した後、制御シス
テムは、結合光に関して一定の光出力を維持し続けるよ
うにするためにその偏向を無効にするであろう。したが
って、利用者によって行われる調節および／または設定
が新たな設定値として制御システムによって考慮され、
制御されるように保証することが重要である。
【００２５】レーザ光源の放射パワーの調節および／ま
たは設定に加えて、結合光と非結合光との割合も調整さ
れてもよく、および／または結合されるべき光の周期的
な振幅変調が利用者によって行われてもよい。
たは設定に加えて、結合光と非結合光との割合も調整さ
れてもよく、および／または結合されるべき光の周期的
な振幅変調が利用者によって行われてもよい。
【００２６】好都合なことに、制御システムは、光学組
立物の照射動作および／または検出動作と同期されるこ
とができる。特に共焦点走査型顕微鏡法の場合には、検
出動作と制御システムの同期が行われる。この機能の目
的は、特に照射動作および／または検出動作中に、最適
動作条件が存在することを保証するためである。
立物の照射動作および／または検出動作と同期されるこ
とができる。特に共焦点走査型顕微鏡法の場合には、検
出動作と制御システムの同期が行われる。この機能の目
的は、特に照射動作および／または検出動作中に、最適
動作条件が存在することを保証するためである。
【００２７】光学活性素子は、音響光学または電気光学
素子である。具体的な実施形態において、光学活性素子
は、音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）または
音響光学ビームスプリッタ（ＡＯＢＳ）である。制御ユ
ニットによってＡＯＴＦまたはＡＯＢＳを制御すること
ができる。
素子である。具体的な実施形態において、光学活性素子
は、音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）または
音響光学ビームスプリッタ（ＡＯＢＳ）である。制御ユ
ニットによってＡＯＴＦまたはＡＯＢＳを制御すること
ができる。
【００２８】きわめて一般的に言えば、ＡＯＢＳまたは
ＡＯＴＦにおいて、一定の波長の光は、ＡＯＢＳまたは
ＡＯＴＦの結晶を通過している機械的な音波で屈折され
るか、または結晶にわたって広がっている一定の周波数
の機械的な音波の結果として、ブラッグ条件が機械的な
音波の周波数に対応する波長の光に関して形成される。
したがって、素子は一定の周波数の音波によって作用さ
れるため、音波の周波数に対応する波長領域の光は、光
学組立物または共焦点走査型顕微鏡に結合されることが
できる。波長領域は、一般に数ナノメートルのスペクト
ルが著しく限定される領域である。
ＡＯＴＦにおいて、一定の波長の光は、ＡＯＢＳまたは
ＡＯＴＦの結晶を通過している機械的な音波で屈折され
るか、または結晶にわたって広がっている一定の周波数
の機械的な音波の結果として、ブラッグ条件が機械的な
音波の周波数に対応する波長の光に関して形成される。
したがって、素子は一定の周波数の音波によって作用さ
れるため、音波の周波数に対応する波長領域の光は、光
学組立物または共焦点走査型顕微鏡に結合されることが
できる。波長領域は、一般に数ナノメートルのスペクト
ルが著しく限定される領域である。
【００２９】結合光のパワーは、ＡＯＴＦまたはＡＯＢ
Ｓに存在する周波数の振幅によって影響を及ぼされるこ
とができる。光学素子が光学組立物に活性結合される場
合には、機械的な音波の振幅における増大は、結合され
る光のパワーを増大するであろう。活性結合に関して、
一定の周波数の音波で屈折される光のみが光学組立物に
結合される。
Ｓに存在する周波数の振幅によって影響を及ぼされるこ
とができる。光学素子が光学組立物に活性結合される場
合には、機械的な音波の振幅における増大は、結合され
る光のパワーを増大するであろう。活性結合に関して、
一定の周波数の音波で屈折される光のみが光学組立物に
結合される。
【００３０】制御システムに関連がある現在存在する実
際の値を決定するために、対応する検出器によって光出
力を検出されるように準備がなされる。これに関連し
て、たとえば、フォトダイオードまたはレーザパワーメ
ータなどの一般的な検出器はすべて、光出力を決定する
のに適している。
際の値を決定するために、対応する検出器によって光出
力を検出されるように準備がなされる。これに関連し
て、たとえば、フォトダイオードまたはレーザパワーメ
ータなどの一般的な検出器はすべて、光出力を決定する
のに適している。
【００３１】簡素な方式において、光の波長における変
化を検出するための準備がなされる。これに関連して、
測定は、分光計、マルチバンド検出器または半導体波長
計を用いて行われてもよい。
化を検出するための準備がなされる。これに関連して、
測定は、分光計、マルチバンド検出器または半導体波長
計を用いて行われてもよい。
【００３２】半導体波長計は、１つのフォトダイオード
の上にもう一方の対となるフォトダイオードを配置し、
異なるスペクトル検出特性を有する２つの異なるフォト
ダイオードを含む検出器である。検出対象である光の波
長において変化がある場合には、半導体波長計の２つの
異なるフォトダイオードによって検出される強度も変化
するため、測定される光の調整された波長を決定するこ
とができる。
の上にもう一方の対となるフォトダイオードを配置し、
異なるスペクトル検出特性を有する２つの異なるフォト
ダイオードを含む検出器である。検出対象である光の波
長において変化がある場合には、半導体波長計の２つの
異なるフォトダイオードによって検出される強度も変化
するため、測定される光の調整された波長を決定するこ
とができる。
【００３３】光学活性素子の前および／または後に、測
定に用いられる検出器を配置することができる。具体的
には、半透鏡、ダイクロイックビームスプリッタ、被覆
されていないガラス板および／または被覆されているガ
ラス板の背後に配置される検出器が設けられる。
定に用いられる検出器を配置することができる。具体的
には、半透鏡、ダイクロイックビームスプリッタ、被覆
されていないガラス板および／または被覆されているガ
ラス板の背後に配置される検出器が設けられる。
【００３４】たとえば、光学活性素子の前の測定は、レ
ーザ光源と光学活性素子との光ビーム経路における被覆
されていないガラス板の対応する配置によって実現され
てもよい。ガラス板は、ガラス板の後に配置される検出
器に伝送される照射ビーム経路のうちの照射光の小さな
部分を結合する。好都合なことに、光学活性素子の後の
測定は、いずれの場合でも光学組立物のビーム経路に配
置されるダイクロイックビームスプリッタまたは半透鏡
の後で行われてもよい。
ーザ光源と光学活性素子との光ビーム経路における被覆
されていないガラス板の対応する配置によって実現され
てもよい。ガラス板は、ガラス板の後に配置される検出
器に伝送される照射ビーム経路のうちの照射光の小さな
部分を結合する。好都合なことに、光学活性素子の後の
測定は、いずれの場合でも光学組立物のビーム経路に配
置されるダイクロイックビームスプリッタまたは半透鏡
の後で行われてもよい。
【００３５】したがって、対応する検出器は、半透鏡ま
たはダイクロイックビームスプリッタの後に配置される
必要があるであろう。好都合なことに、この手順に関し
て、光学組立物の個々の素子のアライメントを必要とし
ない。
たはダイクロイックビームスプリッタの後に配置される
必要があるであろう。好都合なことに、この手順に関し
て、光学組立物の個々の素子のアライメントを必要とし
ない。
【００３６】測定はまた、結合されないビーム経路の部
分において行われてもよい。一般に、結合されないレー
ザ光の部分は、ビームトラップによって吸収される。し
かし、波長の変化または光出力を検出する対応する検出
器が、その位置に配置されてもよい。
分において行われてもよい。一般に、結合されないレー
ザ光の部分は、ビームトラップによって吸収される。し
かし、波長の変化または光出力を検出する対応する検出
器が、その位置に配置されてもよい。
【００３７】実際の値を測定するために、光学活性素子
の前の光であって、結合されないビーム経路の部分にお
いて測定が行われるか、または光学素子の後（すなわち
光学組立物において）であって、結合されないビーム経
路の部分において測定が行われるのが理想的である。素
子の前および後の実際の値の検出も考えられる。
の前の光であって、結合されないビーム経路の部分にお
いて測定が行われるか、または光学素子の後（すなわち
光学組立物において）であって、結合されないビーム経
路の部分において測定が行われるのが理想的である。素
子の前および後の実際の値の検出も考えられる。
【００３８】検出された読取り値は制御素子に伝送され
る。したがって、このような検出された読取り値は、制
御素子に関連する実際の値である。
る。したがって、このような検出された読取り値は、制
御素子に関連する実際の値である。
【００３９】具体的な実施形態において、素子の前に配
置される検出器の読取り値および素子の後に配置される
検出器の読取り値は、同時に検出される。これらの読取
り値の商は、制御素子に伝送される。この処理手順は、
特に制御システムが結合されるべき光の時間に関するパ
ワー分布を考慮しなければならない場合に好都合であ
る。
置される検出器の読取り値および素子の後に配置される
検出器の読取り値は、同時に検出される。これらの読取
り値の商は、制御素子に伝送される。この処理手順は、
特に制御システムが結合されるべき光の時間に関するパ
ワー分布を考慮しなければならない場合に好都合であ
る。
【００４０】結合されるべき光の時間に関するパワー分
布は、たとえば、レーザ光源の光の正弦波振幅変調によ
って、光学素子の前に配置される検出器によって検出さ
れる実際の値を表示してもよい。
布は、たとえば、レーザ光源の光の正弦波振幅変調によ
って、光学素子の前に配置される検出器によって検出さ
れる実際の値を表示してもよい。
【００４１】光学活性素子の後の光出力の同時検出は、
対応して配置される検出器によって、結合光に関する実
際の値を供給する。
対応して配置される検出器によって、結合光に関する実
際の値を供給する。
【００４２】次に、このような２つの検出された実際の
値の商は制御素子に伝送され、制御システムが商をほぼ
一定に保つようにしてもよい。
値の商は制御素子に伝送され、制御システムが商をほぼ
一定に保つようにしてもよい。
【００４３】制御素子は、制御システムによって規定さ
れるように、制御ユニットによって、光学活性素子を調
整する。制御ユニットは、機械的な音波の適用によっ
て、光学活性素子の制御または調整を行う。結局、制御
ユニットは、ＡＯＴＦまたはＡＯＢＳに存在する圧電素
子の機械的な偏向または振動を生じる交流電圧を供給す
るため、ＡＯＴＦまたはＡＯＢＳにおいて、機械的な音
波を生じる。調整によって制御ユニットを調節する基本
的な変数は、一方は交流電圧の周波数であり、他方は交
流電圧の振幅である。光の波長における変化がある場合
には、制御ユニットによって出力される交流電圧の周波
数は、上述の制御方策の１つを実現することができるよ
うに調整される。光のパワーが変化する場合には、さら
に、制御ユニットによって出力される交流電圧の振幅
が、上述の制御方策の１つを実現することができるよう
に調整または設定されることができる。たとえば、光の
波長における変化も一般にパワーにおける変化に関連す
るため、交流電圧の周波数および交流電圧の振幅におい
て変更を組合わせることもある。この場合には、制御ユ
ニットに出力される交流電圧の周波数における変更がま
ず行われ、次に制御ユニットに出力される交流電圧の振
幅における変更を行う必要がある。
れるように、制御ユニットによって、光学活性素子を調
整する。制御ユニットは、機械的な音波の適用によっ
て、光学活性素子の制御または調整を行う。結局、制御
ユニットは、ＡＯＴＦまたはＡＯＢＳに存在する圧電素
子の機械的な偏向または振動を生じる交流電圧を供給す
るため、ＡＯＴＦまたはＡＯＢＳにおいて、機械的な音
波を生じる。調整によって制御ユニットを調節する基本
的な変数は、一方は交流電圧の周波数であり、他方は交
流電圧の振幅である。光の波長における変化がある場合
には、制御ユニットによって出力される交流電圧の周波
数は、上述の制御方策の１つを実現することができるよ
うに調整される。光のパワーが変化する場合には、さら
に、制御ユニットによって出力される交流電圧の振幅
が、上述の制御方策の１つを実現することができるよう
に調整または設定されることができる。たとえば、光の
波長における変化も一般にパワーにおける変化に関連す
るため、交流電圧の周波数および交流電圧の振幅におい
て変更を組合わせることもある。この場合には、制御ユ
ニットに出力される交流電圧の周波数における変更がま
ず行われ、次に制御ユニットに出力される交流電圧の振
幅における変更を行う必要がある。
【００４４】制御ループは、電気回路の形態で構成され
る。制御ループは位相ロックループ（ＰＬＬ）回路であ
ってもよく、制御ループは比例制御器、比例積分制御器
または比例積分微分制御器を具備してもよい。
る。制御ループは位相ロックループ（ＰＬＬ）回路であ
ってもよく、制御ループは比例制御器、比例積分制御器
または比例積分微分制御器を具備してもよい。
【００４５】具体的な実施形態において、較正が行われ
る。光学組立物の照射および／または検出の動作中、動
作前および／または動作後に較正を行ってもよい。光学
組立物が共焦点走査型顕微鏡である場合には、検出動作
または画像獲得の前および後に、較正が行われる。さら
に長い持続時間の試料検出が行われる場合には、共焦点
走査型顕微鏡を用いた画像作成動作中にも較正を行う用
意がある。
る。光学組立物の照射および／または検出の動作中、動
作前および／または動作後に較正を行ってもよい。光学
組立物が共焦点走査型顕微鏡である場合には、検出動作
または画像獲得の前および後に、較正が行われる。さら
に長い持続時間の試料検出が行われる場合には、共焦点
走査型顕微鏡を用いた画像作成動作中にも較正を行う用
意がある。
【００４６】較正は、光学組立物、特に共焦点走査型顕
微鏡の照射および／または検出動作と同期させることも
できる。
微鏡の照射および／または検出動作と同期させることも
できる。
【００４７】較正の場合には、少なくとも２つの異なる
読取り値が検出される。３つの異なる読取り値が記録さ
れることが好ましい。レーザパワーの較正に関して、レ
ーザ光源は、初めは低いパワーレベル、たとえば２０ｍ
Ｗに設定されてもよく、光出力は対応して配置される検
出器に関して決定されてもよい。
読取り値が検出される。３つの異なる読取り値が記録さ
れることが好ましい。レーザパワーの較正に関して、レ
ーザ光源は、初めは低いパワーレベル、たとえば２０ｍ
Ｗに設定されてもよく、光出力は対応して配置される検
出器に関して決定されてもよい。
【００４８】次に、レーザ光源のパワーはさらに高い
値、たとえば８０ｍＷに設定されてもよく、現在生じて
いるレーザ光出力の第２の測定が検出器を用いて行われ
てもよい。
値、たとえば８０ｍＷに設定されてもよく、現在生じて
いるレーザ光出力の第２の測定が検出器を用いて行われ
てもよい。
【００４９】最後に、レーザが高出力パワー、たとえば
１５０ｍＷに設定されるときに、第３の較正が行われて
もよい。較正は十分な読取り値を含むため、設定される
べき制御システムの値は、実際に、較正測定に基づいて
確認されてもよい。
１５０ｍＷに設定されるときに、第３の較正が行われて
もよい。較正は十分な読取り値を含むため、設定される
べき制御システムの値は、実際に、較正測定に基づいて
確認されてもよい。
【００５０】たとえば、測定された較正値が制御素子に
送信され、そこに格納されるという事実によって、制御
システムは較正値を考慮する。複数の較正が行われる場
合には、新たな較正値が古い較正値に取って代わっても
よく、または制御素子にさらに格納されてもよい。
送信され、そこに格納されるという事実によって、制御
システムは較正値を考慮する。複数の較正が行われる場
合には、新たな較正値が古い較正値に取って代わっても
よく、または制御素子にさらに格納されてもよい。
【００５１】測定値（実際の値）と制御値（設定値）と
の関連付けは、ルックアップ表（ＬＵＴ）によって行わ
れてもよい。これは、対応して測定された実際の値が存
在する場合には、制御素子または素子の制御ユニットに
よって出力される値を含む。測定値と制御値との関連付
けは、制御コンピュータの援助によって行われてもよ
い。
の関連付けは、ルックアップ表（ＬＵＴ）によって行わ
れてもよい。これは、対応して測定された実際の値が存
在する場合には、制御素子または素子の制御ユニットに
よって出力される値を含む。測定値と制御値との関連付
けは、制御コンピュータの援助によって行われてもよ
い。
【００５２】一般に、異なる波長の光を利用するための
準備がなされる。このような場合には、制御システム
は、それぞれの場合において１つの波長の光を調べる。
したがって、２つの異なる波長の光が光学組立物に同時
に結合されることになっている場合には、たとえば制御
システムによって第１の波長の光の光出力の最大値を求
め、第２の波長の光の光出力をほぼ一定に保つことを実
現することが出きるように、制御システムを設計しても
よい。
準備がなされる。このような場合には、制御システム
は、それぞれの場合において１つの波長の光を調べる。
したがって、２つの異なる波長の光が光学組立物に同時
に結合されることになっている場合には、たとえば制御
システムによって第１の波長の光の光出力の最大値を求
め、第２の波長の光の光出力をほぼ一定に保つことを実
現することが出きるように、制御システムを設計しても
よい。
【００５３】
【発明の実施の形態】図１〜図４はそれぞれ、光学組立
物３にレーザ光源２の少なくとも１つの波長の光１を結
合するための装置を示している。
物３にレーザ光源２の少なくとも１つの波長の光１を結
合するための装置を示している。
【００５４】図を簡単明瞭にするために、光学組立物３
のサブアセンブリは、図１においてのみ参照符号３で示
される。光学組立物３は共焦点走査型顕微鏡である。
のサブアセンブリは、図１においてのみ参照符号３で示
される。光学組立物３は共焦点走査型顕微鏡である。
【００５５】光１を結合するための装置は、波長を選択
し、光学組立物３に結合される光５のパワーを設定する
ために作用する光学活性素子４を有する。
し、光学組立物３に結合される光５のパワーを設定する
ために作用する光学活性素子４を有する。
【００５６】共焦点走査型顕微鏡に結合される光５は、
ダイクロイックビームスプリッタ６に当たり、移動可能
に配置された鏡によって互いに垂直である２つの方向に
光が偏向される走査装置７に反射される。
ダイクロイックビームスプリッタ６に当たり、移動可能
に配置された鏡によって互いに垂直である２つの方向に
光が偏向される走査装置７に反射される。
【００５７】したがって、偏向された光は、顕微鏡光学
系８によって試料９へ指向される。試料９から戻ってく
る光は、対向する方向に顕微鏡光学系８および走査装置
７を通過し、ダイクロイックビームスプリッタ６を通過
して検出器１０に達する。
系８によって試料９へ指向される。試料９から戻ってく
る光は、対向する方向に顕微鏡光学系８および走査装置
７を通過し、ダイクロイックビームスプリッタ６を通過
して検出器１０に達する。
【００５８】本発明によれば、素子４は、結合光５に影
響を与えるために、制御システム１１の調整素子として
作用する。図を簡単明瞭にするために、制御システム１
１は、図１および図３においてのみ参照符号１１によっ
て示される。
響を与えるために、制御システム１１の調整素子として
作用する。図を簡単明瞭にするために、制御システム１
１は、図１および図３においてのみ参照符号１１によっ
て示される。
【００５９】図１の制御システム１１の目的は、結合光
５の光出力における変動を最小限に抑え、光学組立物３
において一定の光出力を実現することにある。
５の光出力における変動を最小限に抑え、光学組立物３
において一定の光出力を実現することにある。
【００６０】図４は、制御システム１１が共焦点走査型
顕微鏡の走査動作と同期されることを示している。その
目的のために、走査装置７は、制御システム１１の素子
に結線１２によって結合される。
顕微鏡の走査動作と同期されることを示している。その
目的のために、走査装置７は、制御システム１１の素子
に結線１２によって結合される。
【００６１】走査装置７の位置データは、結線１２によ
って制御システム１１に利用可能である。
って制御システム１１に利用可能である。
【００６２】図１〜図４の光学活性素子４は、音響光学
素子、具体的にはＡＯＴＦとして具体化される。ＡＯＴ
Ｆ４は制御ユニット１３によって励起される。
素子、具体的にはＡＯＴＦとして具体化される。ＡＯＴ
Ｆ４は制御ユニット１３によって励起される。
【００６３】ＡＯＴＦ４は、一定の周波数の音波によっ
て作用させることができるため、音波の１つの周波数に
対応する波長領域の光は音響組立物３に結合されること
ができる。
て作用させることができるため、音波の１つの周波数に
対応する波長領域の光は音響組立物３に結合されること
ができる。
【００６４】その目的のために、制御ユニット１３は、
調整線１４によって電磁交流電圧を出力する。この交流
電圧は、ＡＯＴＦ４に直接取付けられる圧電素子（図示
せず）の周期的な偏向を生じる。その結果、電磁交流電
圧に対応する周波数の音波がＡＯＴＦの結晶を通過す
る。
調整線１４によって電磁交流電圧を出力する。この交流
電圧は、ＡＯＴＦ４に直接取付けられる圧電素子（図示
せず）の周期的な偏向を生じる。その結果、電磁交流電
圧に対応する周波数の音波がＡＯＴＦの結晶を通過す
る。
【００６５】結合光５のパワーは、ＡＯＴＦ４に加えら
れる周波数の振幅によって作用されることができる。制
御ユニット１３が作動中である場合のみ、光１が光学組
立物３に結合されるように、ＡＯＴＦ４はビーム経路に
配置される。すなわち一定の波長の光１を結合するため
に、ＡＯＴＦ４を通過する音波が一定の波長の光に関し
てブラッグ条件を満たし、光学組立物３に結合される光
５として共焦点走査型顕微鏡に利用可能であるように、
制御ユニット１３はＡＯＴＦに電磁交流電圧を印加しな
ければならない。ＡＯＴＦが全く作用しない場合、また
は光の波長に対応する適切な周波数の任意の音波には作
用しない場合には、ＡＯＴＦを通過した後、光１は非結
合光１５としてビームトラップ１６によって吸収され
る。
れる周波数の振幅によって作用されることができる。制
御ユニット１３が作動中である場合のみ、光１が光学組
立物３に結合されるように、ＡＯＴＦ４はビーム経路に
配置される。すなわち一定の波長の光１を結合するため
に、ＡＯＴＦ４を通過する音波が一定の波長の光に関し
てブラッグ条件を満たし、光学組立物３に結合される光
５として共焦点走査型顕微鏡に利用可能であるように、
制御ユニット１３はＡＯＴＦに電磁交流電圧を印加しな
ければならない。ＡＯＴＦが全く作用しない場合、また
は光の波長に対応する適切な周波数の任意の音波には作
用しない場合には、ＡＯＴＦを通過した後、光１は非結
合光１５としてビームトラップ１６によって吸収され
る。
【００６６】図２〜図４の具体的な実施形態において、
光出力は対応する検出器１７，１８によって検出され
る。図１の具体的な実施形態において、光の波長におけ
る変化は、半導体波長計１９によって検出される。
光出力は対応する検出器１７，１８によって検出され
る。図１の具体的な実施形態において、光の波長におけ
る変化は、半導体波長計１９によって検出される。
【００６７】図１、図３および図４の具体的な実施形態
において、測定に作用する検出器１８または１９は光学
素子の前、具体的に言えば個別の検出器にレーザ光源２
から放射された光１の小さな部分を伝送する被覆されて
いないガラス板２０の後に配置される。
において、測定に作用する検出器１８または１９は光学
素子の前、具体的に言えば個別の検出器にレーザ光源２
から放射された光１の小さな部分を伝送する被覆されて
いないガラス板２０の後に配置される。
【００６８】図２〜図４の具体的な実施形態のそれぞれ
において、検出器１７はさらに光学活性素子４の後に配
置される。検出器１７はダイクロイックビームスプリッ
タ６の背後に配置される。検出器１７は、光出力を確認
する検出器である。
において、検出器１７はさらに光学活性素子４の後に配
置される。検出器１７はダイクロイックビームスプリッ
タ６の背後に配置される。検出器１７は、光出力を確認
する検出器である。
【００６９】検出器１８は、光出力および光の波長の両
方を検出することができる検出器である。
方を検出することができる検出器である。
【００７０】検出器１７，１８，１９によって検出され
る読取り値が制御素子２１に伝送されることは、図１お
よび図２から明白である。
る読取り値が制御素子２１に伝送されることは、図１お
よび図２から明白である。
【００７１】図３および図４は、光学活性素子４の前に
配置された検出器１８の読取り値および光学素子４の後
に配置された検出器１７の読取り値が検出されることを
示している。検出は同時に行われ、上記の読取り値の商
は、処理ユニット２２によって確認された後、制御素子
２１に伝送される。
配置された検出器１８の読取り値および光学素子４の後
に配置された検出器１７の読取り値が検出されることを
示している。検出は同時に行われ、上記の読取り値の商
は、処理ユニット２２によって確認された後、制御素子
２１に伝送される。
【００７２】制御素子２１は、制御システムによって規
定されるように、制御ユニット１３によって、光学活性
素子４を調整する。
定されるように、制御ユニット１３によって、光学活性
素子４を調整する。
【００７３】レーザ光源２の光の波長における変化があ
る場合には、光学活性素子４に作用している音波の周波
数が制御ユニット１３によって調整される。
る場合には、光学活性素子４に作用している音波の周波
数が制御ユニット１３によって調整される。
【００７４】光のパワーにおける変化がある場合には、
光学活性素子４に作用している音波の振幅が制御ユニッ
ト１３によって調整される。
光学活性素子４に作用している音波の振幅が制御ユニッ
ト１３によって調整される。
【００７５】図３に示された具体的な実施形態の制御方
策は、最大伝送の一定の割合に調整するために設計され
る。「伝送」なる語は、パワー検出器１７によって検出
される結合光５およびダイクロイックビームスプリッタ
６を通過する光のパワーを示している。
策は、最大伝送の一定の割合に調整するために設計され
る。「伝送」なる語は、パワー検出器１７によって検出
される結合光５およびダイクロイックビームスプリッタ
６を通過する光のパワーを示している。
【００７６】この具体的な実施形態において、一定の伝
送値の調整は、結合光の対応するパワー値に調整する同
時間に対応するが、結合光のパワーに着目する制御方策
も伝送に関して考えることができる。最後に、上記に述
べた具体的な実施形態は、請求の範囲の教示を述べるだ
けに過ぎず、具体的な実施形態に制限されるものではな
いことを特に留意されたい。
送値の調整は、結合光の対応するパワー値に調整する同
時間に対応するが、結合光のパワーに着目する制御方策
も伝送に関して考えることができる。最後に、上記に述
べた具体的な実施形態は、請求の範囲の教示を述べるだ
けに過ぎず、具体的な実施形態に制限されるものではな
いことを特に留意されたい。
【図１】 少なくとも１つの波長の光を光学組立物に結
合するための装置の具体的な実施形態の概略図である。
合するための装置の具体的な実施形態の概略図である。
【図２】 本発明による装置の第２の具体的な実施形態
の概略図である。
の概略図である。
【図３】 本発明による装置の第３の具体的な実施形態
の概略図である。
の概略図である。
【図４】 本発明による装置の第４の具体的な実施形態
の概略図である。
の概略図である。
１ レーザ光源２の少なくとも１つの波長の光 ２ レーザ光源、 ３ 光学組立物、 ４ 光学活性素子、 ５ 結合光、 ６ ダイクロイックビームスプリッタ、 ７ 走査装置、 ８ 顕微鏡光学系、 ９ 試料、 １０ 検出器、 １１ 制御システム、 １２ 結線、 １３ 制御ユニット、 １４ 調整線、 １５ 非結合光、 １６ ビームトラップ、 １７ 検出器、 １８ 検出器、 １９ 半導体波長計、 ２０ 被覆されていないガラス板、 ２１ 制御素子、 ２２ 処理ユニット
Claims (5)
- 【請求項１】光学組立物に光を結合するための装置であ
って、 少なくとも１つの波長を発生するためのレーザ光源と、 前記波長を選択し、前記結合光のパワーを設定するため
の光学活性素子と、 前記結合光の光出力における変動を最小限に抑えること
に関して前記結合光に影響を与えるための制御システム
と、 を具備する装置。 - 【請求項２】前記制御システムによって実現可能な結合
されるべき光の時間に関するパワー分布が規定される、
請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】少なくとも１つの波長を規定するレーザ光
源と、 共焦点走査型顕微鏡に前記レーザ光源の光を結合するた
めの装置と、 前記共焦点走査型顕微鏡に前記レーザ光源の光を結合す
るための装置に配置された光学活性素子であって、前記
波長を選択し、前記結合されるべき光のパワーを設定す
るために作用する光学活性素子と、 結合されるべき前記光の光出力における変動を最小限に
抑えるために前記素子に影響を与えるための制御システ
ムと、 を具備する共焦点走査型顕微鏡。 - 【請求項４】調節および／または設定が、前記レーザ光
源のパワーの選択と、結合光と非結合光との割合および
／または結合されるべき光の好ましくは正弦波である周
期的な振幅変調の選択と、を含む請求項３に記載の共焦
点走査型顕微鏡。 - 【請求項５】少なくとも１つの波長を規定するレーザ光
源と、 共焦点走査型顕微鏡に前記レーザ光源の光を結合するた
めの装置と、 前記共焦点走査型顕微鏡に前記レーザ光源の光を結合す
るための装置に配置された光学活性素子であって、前記
波長を選択し、結合されるべき前記光のパワーを設定す
るために作用する光学活性素子と、 結合されるべき前記光の光出力における変動を最小限に
抑えるために前記素子に影響を与えるための制御システ
ムと、 前記光学活性素子の前に配置された第１の検出器および
前記光学活性素子の後に配置された第２の検出器と、 を具備し、前記第１のおよび第２の検出器の読取り値が
同時に検出され、この読取り値の商が制御素子に伝送さ
れる共焦点走査型顕微鏡。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEDE10033269.2-51 | 2000-07-10 | ||
| DE10033269.2-51 | 2000-07-10 | ||
| DE10033269A DE10033269B4 (de) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Vorrichtung zum Einkoppeln von Licht mindestens einer Wellenlänge einer Laserlichtquelle in ein konfokales Rastermikroskop |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002072098A true JP2002072098A (ja) | 2002-03-12 |
| JP5007462B2 JP5007462B2 (ja) | 2012-08-22 |
Family
ID=7648267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001203637A Expired - Lifetime JP5007462B2 (ja) | 2000-07-10 | 2001-07-04 | 光学組立物および共焦点走査型顕微鏡に少なくとも１つの波長の光を結合するための装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6686583B2 (ja) |
| JP (1) | JP5007462B2 (ja) |
| DE (1) | DE10033269B4 (ja) |
| GB (1) | GB2367701B (ja) |
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| DE10231667A1 (de) * | 2002-07-12 | 2004-01-22 | Olympus Biosystems Gmbh | Beleuchtungsvorrichtung und optische Objektuntersuchungseinrichtung |
| DE10302259B3 (de) | 2003-01-22 | 2004-06-03 | Leica Microsystems Heidelberg Gmbh | Scanmikroskop mit einem akustooptischen Bauteil |
| US7045772B2 (en) | 2003-05-27 | 2006-05-16 | Leica Microsystems Heidelberg Gmbh | Device and method for controlling the optical power in a microscope |
| DE10324331A1 (de) * | 2003-05-27 | 2004-12-30 | Leica Microsystems Heidelberg Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Lichtleistung in einem Mikroskop, insbesondere in einem konfokalen Laserscanmikroskop |
| DE10324478B3 (de) * | 2003-05-30 | 2004-12-09 | Leica Microsystems Heidelberg Gmbh | Vorrichtung zum Ermitteln der Lichtleistung eines Lichtstrahles und Scanmikroskop |
| DE102004054262B4 (de) * | 2004-11-09 | 2016-08-18 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Vorrichtung zur Untersuchung und Manipulation von mikroskopischen Objekten |
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