JP2002072160A - 光学部品の温度を安定化するための方法、装置および安定化手段を備えた走査型顕微鏡 - Google Patents
光学部品の温度を安定化するための方法、装置および安定化手段を備えた走査型顕微鏡Info
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Abstract
化すること。 【解決手段】 本発明は、増設されるアセンブリの数を
できるだけ少なくしたまま、できるだけ簡単に、省スペ
ースで安定した態様で部品の温度を一定値に保持できる
よう、好ましくは走査型顕微鏡、特に共焦点走査型顕微
鏡における光学部品、特に光学的にアクティブな部品、
電気光学部品または音響光学部品の温度を安定化するた
めの方法および装置に関し、部品と相互作用するエネル
ギーが安定化のために働くことを特徴とする。
Description
顕微鏡、特に共焦点走査型顕微鏡における光学的にアク
ティブな部品の温度を安定化するための方法および装置
に関する。
影響を受けないようにするために、例えば音響光学同調
可能フィルタ(AOTF)の場合に、特に光学的にアク
ティブな部品を使用する際に温度調節またはそれに対応
する温度補正を行うことが必要である。多波長レーザー
から光学アセンブリ、例えば共焦点走査型顕微鏡へ光を
波長選択可能に入射結合するためにAOTFを使用する
ことができる。これに関連し、このAOTFを通過する
音波により光が屈折される。超音波の駆動パワーレベル
は約1Wであり、機械的な音波のエネルギーは最終的に
は熱エネルギーに変換され、この結果、光学部品が加熱
されることになる。部品を通過する光線の吸収により部
品が更に加熱される。通常、共焦点走査型顕微鏡に入射
結合すべき光が遮断された場合、AOTFの駆動エネル
ギー、すなわち音波はスイッチオフされ、入射結合すべ
き光は、例えばAOTFの前のシャッターにより完全に
遮断される。遮断が長時間持続した場合、温度変化によ
り光学部品には光学的性質の差が生じ、よって光を入射
結合する効率に基本的に悪影響が及ぶことになる。
および装置が知られている。例えばAOTFを有するレ
ーザー走査型顕微鏡を開示しているドイツ特許出願公開
第DE19827140A1号を参照されたい。この装置から知られ
るAOTFは、この装置の近くに温度センサおよび/ま
たは加熱システムまたは冷却システムを有する。
めの手段】従って、本発明の第1の視点において、本発
明の一目的は、増設されるアセンブリの数をできるだけ
少なくしたまま、できるだけ簡単に、省スペースで一定
の値で部品の温度を安定に保持できる、特に光学的にア
クティブな電気光学部品または音響光学部品の温度を安
定化するための方法を提案することにある。
方法によって達成される。即ち、第1の視点によれば、
光ビームを偏向させるための光学的にアクティブな部品
と相互作用するエネルギーの入力パワーを測定する工程
と、光学的にアクティブな部品と相互作用するエネルギ
ーを非偏向状態にスイッチングし、よって平均入力パワ
ーを一定のレベルに維持する工程とを備えた、光学的に
アクティブな部品の温度を安定化する方法が提供され
る。
に別の目的は、増設すべきアセンブリの数をできるだけ
少なくし、光学的にアクティブな部品の温度を一定に維
持できる装置を提供することにある。
光学的にアクティブな部品の温度を安定化するための装
置によって達成される。即ち、第2の視点によれば、光
ビームを偏向させるための光学的にアクティブな部品と
相互作用するエネルギーの入力パワーを測定する手段
と、光学的にアクティブな部品と相互作用するエネルギ
ーを非偏向状態にスイッチングし、よって平均入力パワ
ーを一定のレベルに維持する手段とを備えた、光学的に
アクティブな部品の温度を安定化する装置が提供され
る。
の目的は、光学的にアクティブな部品の温度を一定に保
持でき、時間に対して安定した光学的性質を提供する、
走査型顕微鏡を提供することにある。
走査型顕微鏡によって達成される。即ち、第3の視点に
よれば、規定の光ビームを発生する光源と、光ビームを
走査装置に向け、更に光学システムを介して標本に向け
るためのダイクロイックビームスプリッタと、該光ビー
ムの光路内に配置された光学的にアクティブな部品と、
該光学的にアクティブな部品と相互作用するエネルギー
の入力パワーを測定するための手段と、光学的にアクテ
ィブな部品と相互作用するエネルギーを非偏向状態にス
イッチングし、よって平均入力パワーを一定レベルに維
持する手段と、を備えた走査型顕微鏡が提供される。
ィブな部品の場合、駆動エネルギーがより長く遮断され
ると、部品の温度変化が生じることがまず認められる。
部品と相互作用する光が遮断される結果としても、同じ
ように部品の温度変化が生じる。その理由は、当該部品
では光の遮断後には光が更に吸収されることはないから
である。光が吸収された場合には光は熱に変換される。
ルギーを部品温度の安定化にも使用することによって光
学部品の温度の安定化が、達成される。部品と相互作用
するエネルギーが実質的に中断されることなく部品に作
用した場合、部品はほぼ一定の温度となる。特に、部品
と相互作用するエネルギーが少なくとも大きい一定値に
維持された場合、光学部品の温度の一層の安定化を達成
できる。通例の光学装置の場合、部品と相互作用してい
るエネルギーが1分までの短かい時間だけ遮断されて
も、光学部品の温度が実質的に変化することはない。し
かしながら、共焦点走査型顕微鏡では1秒よりも長い時
間にわたって撮像を行わなくなるとすぐに、本発明によ
れば、(何らかの形態の)相互作用エネルギーを光学部
品に入射するようにすることができる。
るエネルギーを変えるようになっている。よって部品の
温度を調節し、部品と相互作用するエネルギーは制御ル
ープの操作変数として働く。制御ループに必要な実際の
状態(光学部品の実際の温度)の検出器を温度センサー
で実現できる。
と相互作用するエネルギーは音響光学部品の駆動エネル
ギーである。音響光学部品を正しく作動させるためのい
ずれのケースにおいても、音響光学部品の駆動エネルギ
ーが必要であるので、音響光学部品の温度を安定化する
ための別の部品または別のアセンブリが不要であること
が特に好ましい。
しては、ダイクロイックビームスプリッタと、音響光学
同調可能フィルタ(AOTF)と、音響光学ビームスプ
リッタ(AOBS)と、音響光学変調器(AOM)と、
音響光学偏向器(AOD)または電気光学変調器(EO
M)を用いることができる。光学アセンブリでこれら光
学部品のいくつかを同時に使用する場合、これまで述べ
たことはこれら部品の各々の温度を安定化することにも
当てはまる。
少なくとも1つの波長の光を光学的アセンブリへの入力
(入射)結合又は脱結合する(入射結合をオン・オフ切
替える)。特にこの目的のためには、AOTFおよびA
OBSを使用する。更に、光学部品は結合・脱結合され
る光の強度を変えることができる。部品の助けにより光
学アセンブリの光ビームを偏向することも可能である。
長の光および/または少なくとも1つの偏光状態にある
光に、光の影響が選択的に効果的となるように部品を調
節できる。例えば多波長レーザーからの光を光学的アセ
ンブリへと選択的に入射結合することができ、その光の
強度を変えることもできる。更に、選択的な偏向を行う
ことも可能である。
動作および/または照明動作を行わない時でも部品に相
互作用エネルギーを入射させる対策が講じられる。しか
しながら、モジュールを通過する光が相互作用エネルギ
ーによって影響されないように、相互作用エネルギーの
形態を特に有利な態様で選択する。従って、この場合、
部品と相互作用するエネルギーは部品の温度を安定化す
るようにのみ作用する。
鏡に光が入射結合しない場合、AOBSまたはAOTF
の温度を安定化するために、利用できる光の波長のいず
れにも対応しない周波数の駆動エネルギーがAOBSま
たはAOTFに入射する。従って、AOBSまたはAO
TFのエネルギーにより光がAOBSまたはAOTFに
よって影響されることはなく、AOBSまたはAOTF
の温度は一定に保持される。
には、使用されている光の波長のいずれにも対応しない
周波数の駆動エネルギーをAOBSまたはAOTFに入
射するようにする。これに関連し、「共焦点走査型顕微
鏡の走査休止時間」とは、例えばXY面の走査の場合、
特にXまたはY方向の走査動作の反転ポイントがそれに
該当する。
当な位置に配置されたビームトラップによって吸収され
る。
には光および/または相互作用エネルギーが連続的に入
射するので、主にレーザーの安全性の点から、当該部品
の後に配置したビーム遮断システムにより光ビームを更
に遮断するための対策が講じられる。このビーム遮断シ
ステムは例えばシャッターとして具現化できる。
る方法は種々ある。添付図面を参照し、本発明の好まし
い実施例を説明することにより、本発明の要旨の一般に
好ましい実施例およびその発展例についても説明する。
る、単に略図で示された共焦点走査型顕微鏡を示す。光
学的にアクティブな部品1はダイクロイックビームスプ
リッタ4へ光源3の光ビーム2の一部を偏向する。光学
的にアクティブな部品1によってダイクロイックビーム
スプリッタ4に向かって偏向されない光はビームトラッ
プ5によって吸収される。ダイクロイックビームスプリ
ッタ4から反射された光は走査装置6の助けにより偏向
され、顕微鏡の光学システム7を介して標本8へ送られ
る。標本8から戻った光は顕微鏡の光学システム7およ
び走査装置6を反対方向に通過し、ダイクロイックビー
ムスプリッタ4を通過して検出器9へ向かう。
るエネルギー10は、その温度を安定化するように働
く。説明に関連し、エネルギー10は一例として機械的
音波または超音波として理解されたい。相互作用エネル
ギー10は電磁波によって駆動される駆動ユニット11
によって制御して生成できる。この相互作用エネルギー
は少なくとも大きな一定の値に維持される。従って、
(AOTFとして具現化されている)光学部品1と相互
作用するエネルギーはAOTFの駆動エネルギーとして
作用する。光学部品1に入射してこれと相互作用する光
ビーム2の光エネルギーも温度の安定化に使用される。
出し、これに関連し、この光源3は488nm、568
nmおよび647nmの波長を放出するアルゴン−クリ
プトンレーザーとなっている。AOTFを適当に附勢す
ることにより、少なくとも1つの波長の光を共焦点走査
型顕微鏡に選択的に入射結合できる。入射結合された光
の強度は相互作用エネルギー10の振幅を変えることに
よって変更できる。アルゴン−クリプトンレーザー3の
異なる波長の光を選択的に入射結合できるように、AO
TFには同時に異なる周波数の音波が入射する。
動作または検出動作と同期化できる。これに関連し、こ
の同期化はAOTF1の駆動ユニット11を適当に制御
する共焦点走査型顕微鏡の制御装置(図示せず)によっ
て達成される。照明動作または検出動作が行われていな
い時でも、AOTF1に相互作用エネルギー10が入射
するよう制御される。この場合、AOTF1を通過する
光2はエネルギー的には影響を受けず偏向のみを受け
る。すなわちこの光2は偏向されてビームトラップ5に
よって吸収される。
の3つの波長のうちの1つの光2を入力結合させるに
は、入力結合すべき波長に対応する周波数の駆動エネル
ギーがAOTF1に入射しなければならない。対応する
周波数の駆動エネルギーは駆動ユニット11によって出
力される。
ない場合には、アルゴン−クリプトンレーザー3の出力
可能な波長のいずれにも対応しない周波数の駆動エネル
ギーがAOTF1に入射する。共焦点走査型顕微鏡の走
査が休止されている間は、使用されている光源3の波長
のいずれにも対応しない周波数の駆動エネルギーがAO
TFに入射するよう制御される。「走査の休止時間」と
は、XY面走査の場合、XまたはY方向への反転ポイン
トにおいて生じ、これは照明動作または検出動作の中断
期間である。
ップ5に吸収される。
り、すなわち走査休止時間中でも、AOTF1に光源3
の光ビーム2が向けられる。この結果、このようにAO
TF1の温度が一定に維持されるよう、AOTFには常
に一定の光エネルギーが入射する。特にレーザーの安全
のために設けられる、AOTF1の後に配置されるシャ
ッター12により、光ビーム2を遮断させるための別の
能力が得られる。
記載の要旨を単に説明するためのものでなく、また本発
明を実施例のみに限定するものでないと理解すべきであ
る。
それぞれ、対応する所定の目的として揚げる効果が達成
される。各従属請求項により、さらに付加的な効果が、
前述のとおり夫々達成される。
走査型顕微鏡の略図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 光ビームを偏向させるための光学的にア
クティブな部品と相互作用するエネルギーの入力パワー
を測定する工程と、 光学的にアクティブな部品と相互作用するエネルギーを
非偏向状態にスイッチングし、よって平均入力パワーを
一定のレベルに維持する工程とを備えた、 光学的にアクティブな部品の温度を安定化する方法。 - 【請求項2】 光学的にアクティブな部品の温度の測定
のために適当な較正測定を行った後に光学的にアクティ
ブな部品の温度測定をこの部品の光学的性質によって行
うことを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 光ビームを偏向させるための光学的にア
クティブな部品と相互作用するエネルギーの入力パワー
を測定する手段と、 光学的にアクティブな部品と相互作用するエネルギーを
非偏向状態にスイッチングし、よって平均入力パワーを
一定のレベルに維持する手段とを備えた、 光学的にアクティブな部品の温度を安定化する装置。 - 【請求項4】 光学的にアクティブな部品が、基本的に
は、ダイクロイックビームスプリッタと、音響光学同調
可能フィルタ(AOTF)と、音響光学ビームスプリッ
タ(AOBS)と、音響光学変調器(AOM)と、音響
光学偏向器(AOD)または電気光学変調器(EOM)
とから構成されることを特徴とする、請求項3記載の装
置。 - 【請求項5】 規定の光ビームを発生する光源と、 光ビームを走査装置に向け、更に光学システムを介して
標本に向けるためのダイクロイックビームスプリッタ
と、 該光ビームの光路内に配置された光学的にアクティブな
部品と、 該光学的にアクティブな部品と相互作用するエネルギー
の入力パワーを測定するための手段と、 光学的にアクティブな部品と相互作用するエネルギーを
非偏向状態にスイッチングし、よって平均入力パワーを
一定レベルに維持する手段と、 を備えた走査型顕微鏡。 - 【請求項6】 光学的にアクティブな部品が、基本的に
は、ダイクロイックビームスプリッタと、音響光学同調
可能フィルタ(AOTF)と、音響光学ビームスプリッ
タ(AOBS)と、音響光学変調器(AOM)と、音響
光学偏向器(AOD)または電気光学変調器(EOM)
とから構成されることを特徴とする、請求項5記載の走
査型顕微鏡。 - 【請求項7】 光学的にアクティブな部品が走査型顕微
鏡へと入力結合又は脱結合すべき1つの波長を発生する
ことを特徴とする、請求項5記載の走査型顕微鏡。 - 【請求項8】 光学的にアクティブな部品が走査型顕微
鏡への入力結合又は脱結合すべき光ビームの強度を変更
することを特徴とする、請求項5記載の走査型顕微鏡。 - 【請求項9】 光ビームの影響が走査型顕微鏡の測定動
作および/または照明動作と同期化していることを特徴
とする、請求項5記載の走査型顕微鏡。
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