JP2003500660A - レーザスキャナーの走査対象である平面の位置把握方法およびそのためのシステム - Google Patents

レーザスキャナーの走査対象である平面の位置把握方法およびそのためのシステム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物の被走査平面ＸＹの位置を把握し、該平面を特にレーザ走査顕微鏡のレーザスキャナー・フォーカス平面Ｘ’Ｙ’において位置設定するための方法およびシステム 【解決手段】 ホルダーへの固定時に対象物ポジションを粗調整した後、対象物の被走査平面ＸＹ上にある少なくとも３箇所の点Ｐ１、Ｐ２…Ｐｎへ時間的に相前後してレーザ光線を当て、点Ｐ１、Ｐ２…Ｐｎからの反射光線をそれぞれポジション感知検出器に結像させて、そこで反射光線のそれぞれについてポジション実測値を求め、保存されている各ポジション要求値と比較し、ポジション実測値のポジション要求値に対する偏差から得られた対象物ホルダーの傾斜度変更のための調整命令に基づいて、点Ｐ１、Ｐ２…Ｐｎがレーザスキャナーのフォーカス平面Ｘ’Ｙ’に来るまで対象物ホルダーの傾斜度を変更させて位置調整するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の被走査平面ＸＹの位置を把握し、該平面を、特にレーザ走
査顕微鏡のレーザスキャナー・フォーカス平面Ｘ’Ｙ’において位置設定するた
めの方法およびシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ここ２０年の間にスキャナー技術は高度な進展を遂げた。特に医療技術、測定
技術、わけても顕微鏡検査においてはレーザ光線による対象物の走査が益々頻繁
に行なわれている。例えばレーザ走査顕微鏡は、生物学、医学分野では従来型顕
微鏡に比べて明らかに優位に立っている。それは主として、その高い分解能およ
び特定深度層の識別力に帰せられる。
【０００３】 このように、フォーカシングされたレーザ光線は点単位の強度が高いので、蛍
光顕微鏡測定において蛍光それ自体が弱い場合でも、画像構成では光増倍器の感
度を十分に利用することが可能である。但し、走査対象物を顕微鏡フォーカシン
グ平面に照準させるには、勿論ＸＹスキャナーが非常に高い位置設定精度を有し
ていることが前提条件となる。
【０００４】 深度分解能が高ければ高いほど、強度損失の回避または欠陥画質の防止のため
に、試料の検査対象面をレーザ光線のフォーカスに一致させねばならない。この
観点から、そして加えて益々発展する当分野の技術を考慮すれば、対象物または
被走査平面をフォーカス平面に対して正確に、できる限り自動的に照準させる方
法およびシステムを用意しておく必要がある。現在でもしばしば適用されている
、微小操作の可能な手動式駆動装置による反復修正では通例位置設定における要
求にはもはや対応し切れなくなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 上記の情況から本発明では、被走査平面ＸＹをレーザスキャナーのフォーカス
平面Ｘ’Ｙ’において自動的、精確に位置設定できる方法を提供することを課題
としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述したような本発明に基づく方法の場合、ホルダーへの固定時に対象物ポジ
ションを粗調整した後、対象物の被走査平面ＸＹ上にある少なくとも３箇所の点
Ｐ１,Ｐ２…Ｐｎへ時間的に相前後してレーザ光線を当て、点Ｐ１,Ｐ２…Ｐｎか
らの反射光線をそれぞれポジション感知検出器に結像させて、そこで反射光線の
それぞれについてポジション実測値を求め、保存されている各ポジション要求値
と比較し、ポジション実測値のポジション要求値に対する偏差から得られた対象
物ホルダーの傾斜度変更のための調整命令に基づいて、点Ｐ１,Ｐ２…Ｐｎがレ
ーザスキャナーのフォーカス平面Ｘ’Ｙ’に来るまで対象物ホルダーの傾斜度を
変更させるものとする。
【０００７】 この方法の本質的な長所は、ポジションの特定化に際して、例えばレーザ光線
用のポジション指示器とか、試料から反射したレーザ光線を評価ユニットの後続
するオプトエレクトロニック受光装置へ伝送する光学素子など、いずれにしても
レーザスキャナーに組み込んである素子構成群を広範囲に活用できるところにあ
る。しかも、上記の方法によれば従来から知られているどの方法よりも位置設定
が精確に、かつ、よりスピーディに行うことができる。
【０００８】 本発明に基づく方法の好ましい実施態様では、ｙ１＝ｙ２＝ｘ３＝０、ｘ１＝
−ｘ２≠０およびｙ３≠０の関係にある三点Ｐ１（ｘ１、ｙ１）,Ｐ２（ｘ２、
ｙ２）およびＰ３（ｘ３、ｙ３）が走査される。その場合、ｘ０＝ｙ０＝０の点
Ｐ０は対象物または被走査平面ＸＹのほぼ中央にあって、点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３はそ
れぞれ対象物の縁近くにあるのが好ましい。尚、ポジション実測値とポジション
要求値間の偏差は、レーザ三角測量の原理に基づいて求める。
【０００９】 このようにして、三点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３が定義づけされるが、これらの点はポジ
ションの認識に有利であり適している。それは、一つには各点が対象物または被
走査平面ＸＹの縁にあって、互いに遠く離れているため、レーザ三角測量にとっ
ては好ましい条件が生み出されるからであり、また一つには点Ｐ０を、例えばフ
ォーカス平面Ｘ’Ｙ’の座標原点となるレーザ光線の基本ポジションと定義づけ
することにより、制御が複雑にならないからでもある。
【００１０】 三角測量の場合では、レーザ光線が測定対象物の被走査平面へ光点として投射
され、その反射光がポジション感知検出器に到達して結像する。その場合、被走
査平面ＸＹとＺ座標で求めた対物レンズ間の距離に依存して、検出器上に現れる
反射光のポジションが異なってくる。したがって、検出器から発せられる信号は
反射面と対物レンズ間の距離の尺度であるし、また反射点が対物レンズの焦点内
にあるかないかの尺度でもある。
【００１１】 本発明に基づく場合、レーザ光線がほぼポジションＰ０に向くように、まず対
象物の位置調整を行う。次にレーザ光線が点Ｐ１に向くように走査装置を制御し
て、Ｐ１の反射光が検出器に明確な信号を発生させるまで、必要であれば対象物
ホルダーをＺ方向に平行移動させて、点Ｐ１のポジション実測値を求める。今度
はレーザ光線がＰ２に向くように走査装置を制御して点Ｐ２のポジション実測値
を求める。ホジション実測値とポジション要求値間の偏差から対象物ホルダーに
対してＹ軸周囲の傾斜回転移動命令を発し、それを基にしてＸＹ平面のＸ軸をフ
ォーカス平面Ｘ’Ｙ’に平行になるように誘導する。
【００１２】 その後レーザ光線が点Ｐ３に向くように走査装置を制御して、点Ｐ３のポジシ
ョン実測値を求める。最終的には、Ｐ３のホジション実測値とポジション要求値
間の偏差から対象物ホルダーに対してＸ軸周囲の傾斜回転移動命令を発し、それ
を基にしてＸＹ平面のＹ軸をフォーカス平面Ｘ’Ｙ’に平行になるように誘導す
る。
【００１３】 本発明の特に好ましい実施態様では、まだ偏差が残っているかどうかのチェッ
クがなされ、偏差がある場合はそれがなくなるまで、またはＸＹ平面とフォーカ
ス平面Ｘ’Ｙ’とが平行位置になるまで上記作業過程が繰り返し行われて調整が
図られる。
【００１４】 さらに、ＸＹ平面の上記位置調整後に、点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３からの反射光線が最
高強度で検出器上に結像するよう、ＸＹ平面をＺ方向へ平行移動させるのも本発
明の範囲内にある。そうすることによって、被走査平面ＸＹがフォーカス平面Ｘ
’Ｙ’に平行に配置されることだけでなく、両者が一致することも高い確率で保
証される。
【００１５】 本発明では、上記の作業過程を実施するためのシステム、つまり対象物の被走
査平面ＸＹをレーザにより把握するためのシステムや、特にレーザ走査顕微鏡で
のレーザスキャナーのフォーカス平面Ｘ’Ｙ’においてＸＹ平面を位置設定する
ためのシステムをつくり出すことも課題としている。
【００１６】 この課題は、本発明にしたがえば、対象物を固定設置するための対象物ホルダ
ー、レーザ光線により順次、または同時に走査されるＸＹ平面上の３点Ｐ１,Ｐ
２,Ｐ３からの反射光線の位置を探査するためのポジション感知検出器に現れる
これら反射光線それぞれのポジション実測値とポジション要求値との偏差を測定
するための評価用回路と連結していて、レーザスキャナーのフォーカス平面Ｘ’
Ｙ’を基準として対象物ホルダーの傾斜度を切替えるための調整装置をそれぞれ
備えることによって解消される。
【００１７】 本発明に基づくシステムを持つものとして主に想定されているのは、レーザ光
線をＸ’座標方向へ転向させる回転軸設置型ミラーが備えられている上に、対象
物ホルダーがＹ’座標方向へ直線的に移動できて、しかも動作経過がポジション
表示器と連結する駆動装置を通じて制御および点検できるという、現状技術レベ
ルにあるそれ自体は公知のレーザスキャナーである。
【００１８】 本発明の好ましい実施態様では、２５６画素を持つＣＣＤ走査素子としての検
出器が装備されているほか、点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３の走査用セパレート式光源として
、好ましくは適用レーザ波長が
【式１】 であって、独自の制御装置を持つ少なくとも一つのレーザダイオードとダイオー
ド光線を、例えばレーザスキャナーの無限大（∞）光路へ連結させるための光学
系を有する三角測量用素子群構成体が装備されている。
【００１９】 特に有利になるのは、ダイオード光線がガウス形態の強度特性を有していて、
点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３で反射したダイオード光線のＣＣＤ走査素子におけるポジショ
ン実測値がそれぞれガウス関数の主点によって定義づけされる場合である。主点
の測定過程は現技術水準に属することなので、ここではごく簡単に触れるだけに
する：
【００２０】 ＣＣＤ走査素子上にまず最大強度を持つ画素および基本信号レベルを求める。
これらの値からガウス関数の半価レベルを算出し、半価レベルとなるガウス関数
の交点を測定する。その場合、画素間は補間法により直線的に求める。交点間の
平均値が近似的に主点を表している。補間法によって、その分解能が雑音および
測定信号の想定ガウス関数からの偏差にしか制限されない、画素値に優る主点が
得られる。
【００２１】 さらに、本発明に基づく方法の特徴として、評価回路には（点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３ に対応する）ポジション要求値を収めた保存装置が備えられている。その場合ポ
ジション要求値はそれぞれＣＣＤ走査素子の中央に定義づけするのが好ましい。
そのほか、評価ユニットは点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３の各評価毎にそれぞれポジション実
測値とポジション要求値が並置されている入力側および対象物ホルダーと連結す
る調整装置用の制御信号としての示差信号が計測できる出力側を持つ示差形成装
置を有するものとする。
【００２２】 調整装置は、それぞれが制御誘導点Ａ１,Ａ２,Ａ３を通じて対象物ホルダーと
機構的に連結していて、Ｚ座標方向への調整が別々にできるという三つの駆動素
子を有している構造のものが好ましい。なお、制御誘導点Ａ１,Ａ２,Ａ３は点Ｐ １ ,Ｐ２,Ｐ３と全く同様に、ＸＹ平面上にある。また、制御誘導点Ａ１、Ａ２と
点Ｐ１,Ｐ２とは、座標原点Ｐ０を通ってＸ軸を形成している同一直線上にある
が、他方点Ａ３、Ｐ３および座標原点も同様に同一直線上、つまりＹ軸上にある
。
【００２３】 上記システムによれば駆動素子が別々に制御できることから、制御誘導点Ａ１ ,Ａ２を逆向きに制御すれば、制御誘導点Ａ３は比較的静止状態のままで、対象
物ホルダーの位置調整として、例えばＹ軸の周りを転回させることが可能である
。さらには、制御誘導点Ａ３だけを制御して制御誘導点Ａ１,Ａ２は比較的静止
状態のままにすれば、対象物ホルダーの位置調整としてＸ軸の周りを所定通り転
回させることが可能である。
【００２４】 本発明に基づく調整装置の上記実施態様においては、一方ではＸ軸周囲で、他
方ではＹ軸周囲で、角度調整操作が互いに独立して行え、Ｙ軸側作動中にＸ軸側
の追加調整をしたり、その逆の操作を行う必要がなく有利な結果がもたらされる
。 好ましくは、さらに駆動素子として圧電式駆動体、あるいはそれに代わる形態
のものとして回転駆動体に連結する精密機能ネジ棒が備えられているものとする
。
【００２５】 以上のほか、調整機構について言えば、駆動素子と対象物ホルダーの刳り抜き
部を噛み合わせ、刳り抜き内部では駆動素子が対象物ホルダーに対してボール／
半球形頭巾の形状で接合するようにしておいて、それら両者に対しバネにより互
いに弾力性が保持できる程度に予備圧力をかけることによって遊びのない軸受け
を構成するという方法もある。
【００２６】 駆動素子は勿論別な構造のものも可能である。例えば、一方では制御誘導点Ａ １ ,Ａ２,Ａ３に接合し、また一方では、所要精度達成のために然るべき伝動装置
を持つステップモーターで駆動する偏心器の偏心面と接触しているというガイド
軸移動式ボルトがある。
【００２７】 本発明では点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３から反射したレーザ光線の把握には確かに三角測
量原理に基づいて説明してきたが、しかしそれは、この反射光線の位置認識を行
うに当たって別な手段の利用を排除してしまうものでないことを念のために付け
加えておく。それに関しては、視準した対称性レーザ光線をＸＹ平面に直角に向
けて、その反射光線をシリンダー型レンズ経由の後に象眼ダイオードに結像させ
るという可能性のあることに触れるだけにしておく。
【００２８】 その場合では象眼ダイオードにおけるフォーカスの楕円率が、フォーカス面で
衝突したレーザ光線の位置偏差を表す尺度となる。また、連続走査において、求
めた像から導き出したコントラスト関数が最高値に達するまで点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３ の距離を変えるというコントラスト測定法も適用できる。それによると、簡単な
コントラストだけでなく、画像情報の周波数スペクトルも測定できる。
【００２９】 上で説明した発明は、特に蛍光試料を収めたマイクロ滴定プレートおよびバイ
オチップの底部走査に適用できる。その場合では、レーザ光線が二回、つまり一
回はプレート底部の裏面で、もう一回は内側で反射するということを勿論考慮に
入れておかねばならない。即ち、スポット分解能に応じて一つまたは二つのレー
ザ反射光線がＣＣＤ走査素子上に現れる。底部内側のほうが走査対象試料に近い
位置にあるので、この反射面を照準用として使用するのが好ましい。
【００３０】 状況によっては、三角測量用素子群構成体の中に一つだけでなく、（試料の蛍
光顕微鏡測定用レーザ光源に加えて）二つ目のレーザダイオードを備えるのも有
利になる場合がある。その場合でも確かに実際に作動するのは常に一つだけにし
なければならないが、しかし異なった対物レンズの様々な開口率を考慮の対象に
することができるようになる。
【００３１】 また別な実施態様として、ＸＹ平面の照準のあいだ顕微鏡測定用レーザ光線を
ブロッキングするため機構的遮光具を備えることもできる。それによって、試料
の意図せざる退色が防止できる。 以下では本発明を実施例に基づきより詳しく説明する。
【００３２】
【発明の実施の態様】
図１はレーザ走査顕微鏡の原理を描いたもので、レーザ１から出たレーザ光線
２は、光線拡大光学系３、レーザ光線の座標Ｘ’における転向用として回転軸に
設置された検流計スキャナー４を持つミラー５および光線分離器６を経由して顕
微鏡光路７に入り込む。
【００３３】 顕微鏡光路７は顕微鏡対物レンズ８を通って対象物９に至っている。対象物９
は、例えば蛍光試料収容のためのマイクロ滴定プレートまたはバイオチップであ
る。マイクロ滴定プレートの底部はＸＹ平面として利用される。 顕微鏡対物レンズ８に跳ね返った蛍光光線に基づく試料の読み取りは、通常通
り受光器１０によって行う。
【００３４】 試料は、Ｙ’座標（図には描かれてない）を移動できる対象物ホルダー１１に
設置されているので、検流計スキャナー４と調整移動させる対象物ホルダー１１
との相互作用によりＸＹ平面をレーザ光線２によって走査することができる。 当装置により高価値画像を得るための前提条件として、対象物９の被走査平面
ＸＹが、レーザ走査顕微鏡のフォーカス平面Ｘ’Ｙ’に位置設定されることが保
証されるように、本発明においては図２に原理図を示したような三角測量用素子
群構成体１２が備えられている。
【００３５】 図２から分かるように、三角測量用素子群構成体１２は波長λ＝７８０ｎｍの
レーザ光線を放射するレーザダイオード１３、読み取り光学系１４および例えば
２５６画素を持つＣＣＤ走査素子１５を有している。
【００３６】 レーザによる三角測量およびそれに関連して三角測量用素子群構成体１２の作
用機構を図２を基にして簡単に説明しておく：レーザダイオード１３から放射さ
れたダイオード光線１６は、読み取り光学系１４を通って対象物９の被走査平面
ＸＹに到達する。ダイオード光線１６がＸＹ平面に衝突するポジションは、レー
ザ走査顕微鏡の走査装置によって変動させることができる。それは、検流計スキ
ャナー４と対象物ホルダー１１のテーブルによりＹ座標において然るべく位置調
整し、図１に描かれているように、ダイオード光線１６を光線分離器１７に導い
て、そこから走査装置の無限光路へ送り込むことによって行う。
【００３７】 説明のため、走査装置は、ダイオード光線１６がＸＹ平面の点Ｐ１で衝突する
ように制御されているものと想定する（図２参照）。ＸＹ平面で反射したダイオ
ード光線１６は再び読み取り光学系１４を通ってＣＣＤ走査素子１５のポジショ
ン１８に到達する。
【００３８】 図２からはさらに、読み取り光学系１４およびまた顕微鏡対物レンズ８からＸ
Ｙ平面または点Ｐ１までの距離の変化と共に、ＣＣＤ走査素子１５に当たる反射
光線のポジションも変化するのが分かる。この原理を利用して、ポジション１８
はＸＹ平面の点Ｐ１における正確な焦点距離に一致すると定義づけされていれば
、例えばポジション１８.１または１８.２と求めるポジション１８との比較から
、即ち、その間にある画素の評価に基づき、点Ｐ１の位置がどの程度焦点位置か
らずれているかが測定できる。
【００３９】 図１には以上のほか三角測量用素子群構成体１２も描かれており、これは上記
のような偏差を求めるために構成されている評価回路１９に連結している。評価
回路１９にはこの目的のため、ダイオード光線１６を走査装置によって照準した
任意の各点Ｐ１,Ｐ２…Ｐｎについて、前記の方法により位置偏差から偏差信号
を求める偏差指示器が備えられている。
【００４０】 本発明に基づけば、評価回路１９は他方では信号路を媒介にして、対象物ホル
ダー１１をＺ座標方向において位置調整するために配置されている、互いに独立
して制御可能な三つの駆動素子２０、２１、２２とも連結している。駆動素子２
０、２１、２２としては、例えば制御可能な回転駆動体と連結している細目ねじ
スピンドルが配備されている（図では詳細は描かれていない）。
【００４１】 図３ａおよび３ｂには、以下に説明する調整装置の機能を生み出す駆動素子２
０、２１、２２間の機構結合原理が示されている。 図３ａおよび３ｂには、また、顕微鏡対物レンズ８および対象物ホルダー１１
がそれぞれ装備されているのが認められる。さらに、被走査試料９の置かれたＸ
Ｙ平面も示されている。
【００４２】 図３ａは対象物ホルダー１１のＸＺ切断面を描いたもので、それより、駆動素
子２０および２１から対象物ホルダー１１へ力と動きを伝達する制御誘導点Ａ１ およびＡ２が、ＸＹ平面にだけでなく、ＸＺ平面（図示平面）にもあることが分
かる。つまり、（原点からほぼ等距離にある）両制御誘導点Ａ１およびＡ２はＸ
軸上に配置されていることになる。
【００４３】 図３ｂは図３ａのＢＢ断面図であり、従ってＹＺ断面ということになる。ここ
では、第三の駆動素子２２と対象物ホルダー１１とを互いに連結している制御誘
導点Ａ３が、ＹＺ平面にだけでなくＸＹ平面にもあるということが、つまりＹ軸
上にあるということが分かる。 従って、対象物ホルダー１１と駆動素子２０、２１、２２との連結は三点台架
の状態になっていて、支持点の二つ（Ａ１,Ａ２）はＸ軸上に、第三の支持点（
Ａ３）はＹ軸上にある。
【００４４】 図３ａに示されているように、、駆動素子２０と２１の動作方向がそれぞれ＋
ｚ、−ｚと逆向きの位置関係にあって、駆動素子２２が固定しているという場合
、対象物ホルダー１１の傾斜修正、つまり被走査平面ＸＹの傾斜修正は、Ｙ軸の
周りを回転させることによって行う。
【００４５】 それに対して駆動素子２２の動作方向が＋ｚで、駆動素子２０および２１が固
定している場合、図３ｂから見て取れるように、対象物ホルダーの位置調整はＸ
軸の周りを回転させることによって行う。
【００４６】 図３ａおよび図３ｂにはさらに引張バネ２３も図示されている。 それは対象物ホルダー１１に駆動素子２０、２１、２２に対しての弾性的予備
緊張をもたらすためのものである。対象物ホルダー１１と駆動素子２０、２１、
２２間の接触面は一方はボール形態で、他方は半球形頭巾形態で構成されている
のが好ましい。
【００４７】 図４は簡略に描いた対象物ホルダー１１の上面図である。 ここでは改めて制御誘導点Ａ１、Ａ２、Ａ３の位置関係が明瞭に示されている
。それより、Ａ１およびＡ２はＸ軸上に、Ａ３はＹ軸上にあるのが認められる。
さらに、三つの制御誘導点Ａ１,Ａ２,Ａ３はいずれもＸＹ平面上に、この場合で
は図示平面上にあるのが分かる。
【００４８】 対象物ホルダー１１のほぼ中央には対象物９が置かれている。その場合対象物
ホルダー１１と対象物９の走査装置に対する位置取りは、原点が平面の少なくと
もほぼ中央に来るように調整されている。
【００４９】 本発明に基づく方法は、上記配置のもとで以下のようにして実施することがで
きる。但しその場合、当初では対象物ホルダー１１に対する対象物９の位置調整
は粗調整であるということ、即ち被走査平面ＸＹは、恐らくレーザ走査顕微鏡の
フォーカス平面にはまだ位置設定されていないということを前提条件として置く
ものとする：
【００５０】 当方法の最初のステップでは、制御誘導点Ａ１およびＡ２と同様Ｘ軸上にあっ
て、それも好ましくは−ｘ方向で対象物の縁近くにある点Ｐ１のほうに、ダイオ
ード光線１６（図１および図２も参照）が向くように走査装置が制御される。既
に前のほうで述べたように、点Ｐ１からの反射光線について、ポジション実測値
と評価ユニットに保存されているポジション要求値との比較により点Ｐ１のフォ
ーカス平面からの位置ズレが求められる。
【００５１】 次のステップではレーザ光線が被走査平面ＸＹの点Ｐ２に向くように走査装置
が制御される。その場合、点Ｐ２は制御誘導点Ａ１およびＡ２と全く同様にＸ軸
上にあって、それも好ましくは＋ｘ方向で対象物の縁近くにあるものとする。点
Ｐ２からの反射光線についても同様にしてフォーカス平面からの偏差が求められ
る。
【００５２】 Ｐ１およびＰ２について求められた偏差は、駆動素子２０および２１に対する
互いに逆方向の調整命令として発せられる。それにより、（既述した通り）Ｙ軸
の周りをそれぞれ要求位置からの偏差として求められた量だけ傾斜移動する。高
精度の場合ではそのときＸ軸はフォーカス面Ｘ’Ｙ’に平行に向いているか、あ
るいは既にフォーカス面Ｘ’Ｙ’内にある。
【００５３】 以上に続いて、制御誘導点Ａ３と同様Ｙ軸上にあって、それも好ましくは−ｙ
方向で対象物の縁近くにある点Ｐ３のほうへダイオード光線１６が向くように走
査装置が制御される。その場合、ポジション実測値は上述の方法と全く同様に三
角測量用素子群構成体１２によって把握されるが、ＣＣＤ走査素子１５における
Ｐ３からの反射光線についてのそのポジション実測値とポジション要求値間の偏
差から駆動素子２２に対する調整命令が求められて、それが当素子に向けて発せ
られる。それを受けて、対象物ホルダー１１がＸ軸の周りを傾斜移動し、Ｙ軸も
フォーカス平面Ｘ’Ｙ’に平行になるよう調整される。
【００５４】 点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３からの反射光線についてポジション実測値とポジション要求
値間になお偏差が認められて、上記方法による位置修正の指令が出ている限りは
、上記作業過程を繰り返し行うことができる。その上、駆動素子２０、２１、２
２を同じ動作方向に同時制御することによって、Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３からＣＣＤ走査
素子上に結像する反射光線が最高の強度に達するまで、Ｚ座標において対象物９
の位置調整を続けることができる。以上のようにして、走査装置に対する対象物
９の正確な位置設定が達成される。
【００５５】
【発明の効果】
上記作業過程のあいだ、試料の蛍光励起用としてのレーザ光線２がブロッキン
グされるように遮光具２４を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づくシステムによるレーザスキャナーの原理的構造
【図２】 レーザ三角測量原理の図解
【図３】 ａ、ｂはセパレート式駆動素子の対象物ホルダーへの連結原理
【図４】 対象物の設置された対象物ホルダーの上面図
【符号の説明】
１ レーザ ２ レーザ光線 ３ 光線拡大光学系 ４ 検流計スキャナー ５ ミラー ６ 光線分離器 ７ 顕微鏡光路 ８ 顕微鏡対物レンズ ９ 対象物 １０ 接眼レンズ １１ 対象物ホルダー １２ 三角測量用素子群構成体 １３ レーザダイオード １４ 読み取り光学系 １５ ＣＣＤ走査素子 １６ ダイオード光線 １７ 光線分離器 １８、１８.１、１８.２ ポジション １９ 評価回路 ２０、２１、２２ 駆動素子 ２３ 引張バネ ２４ 遮光具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステファン シュミッツ ドイツ国 Ｄ−07745 イエナ ブッカエ ル ストラッセ ６ｂ (72)発明者 ゲルハルト デーリング ドイツ国 07646 シュレーベン ドルフ ストラッセ 16 (72)発明者 ギュンター ベルテル ドイツ国 07743 イエナ フライリグラ スストラッセ 24 (72)発明者 トーマス ハルトマン ドイツ国 Ｄ−07749 イエナ ヘーヘン ヴェーク ３ Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA07 BB01 FF09 GG06 GG12 HH04 HH13 JJ03 JJ26 MM03 2H051 AA11 BB20 BB24 CB23 CC03 CC07 CE16 2H052 AA07 AC15 AC27 AC34 AD09 AD19

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 − まず最初に、対象物（９）を対象物ホルダー（１１）において粗調整し、 − 次に、ＸＹ平面上にある少なくとも３箇所の点Ｐ１,Ｐ２…Ｐｎへ時間的
    に相前後してレーザ光線を当て、点Ｐ１,Ｐ２…Ｐｎからの反射光線をそれぞれ
    ポジション感知検出器に結像させ、 − そこで反射光線のそれぞれについてポジション実測値を求めて保存されて
    いる各ポジション要求値と比較し、 − ポジション実測値のポジション要求値に対する偏差から、対象物ホルダー
    （１１）の傾斜度変更のための調整命令を得て、 − 点Ｐ１,Ｐ２…Ｐｎがフォーカス平面Ｘ’Ｙ’に来るまで対象物ホルダー
    （１１）の傾斜度を変更させるために指示を発する、 対象物（９）の被光学走査平面ＸＹをレーザスキャナーのフォーカス平面Ｘ’
    Ｙ’に照準するための方法
  2. 【請求項２】 ｘ０＝ｙ０＝０の点Ｐ０が、ＸＹ平面のほぼ中央にあって、点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３ が好ましくはそれぞれＸＹ平面の縁近くの点であるとし、ポジション実測値とポ
    ジション要求値間の偏差がレーザ三角測量の原理に基づいて求められるという、
    ｙ１＝ｙ２＝ｘ３＝０、ｘ１＝−ｘ２≠０およびｙ３≠０の関係にある三点Ｐ１ （ｘ１、ｙ１）,Ｐ２（ｘ２、ｙ２）およびＰ３（ｘ３、ｙ３）が走査されるこ
    とを特徴とする、請求項１に基づく方法
  3. 【請求項３】 − レーザ光線が、ほぼポジションＰ０に向くように、まずレーザスキャナー
    と対象物（９）を互に位置調整し、 − 次にレーザ光線が点Ｐ１に向くように走査装置を制御して、 − 点Ｐ１のポジション実測値を求め、 − 次にレーザ光線が点Ｐ２に向くように走査装置を制御して、 − 点Ｐ２のポジション実測値を求め、 − 点Ｐ１および点Ｐ２のポジション実測値とポジション要求値間の偏差から
    対象物ホルダー（１１）に対してＹ軸周囲の傾斜回転移動命令を発し、それを基
    にＸＹ平面のＸ軸をフォーカス平面Ｘ’Ｙ’に平行になるよう誘導し、 − その後レーザ光線が点Ｐ３に向くように走査装置を制御して、 − 点Ｐ３のポジション実測地を求め、それをポジション要求値と比較し、 − 点Ｐ３のホジション実測値とポジション要求値間の偏差から対象物ホルダ
    ー（１１）に対してＸ軸周囲の傾斜回転移動命令を発し、それを基にＸＹ平面の
    Ｙ軸をフォーカス平面Ｘ’Ｙ’に平行になるよう誘導する、 ことを特徴とする、特許請求項２に基づく方法
  4. 【請求項４】 点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３からの反射光線についてポジション実測値とポジション要求
    値間になお偏差が認められて、前記の方法による位置修正の指令が出ている限り
    は、偏差が、もはや認められなくなるか、あるいはＸＹ平面とフォーカス平面Ｘ
    ’Ｙ’とが平行位置になるかまたはＸＹ平面がフォーカス平面Ｘ’Ｙ’中に含み
    入れられるまでは前記作業過程を繰り返し行うことを特徴とする、請求項３に基
    づく方法
  5. 【請求項５】 レーザ光線を、点Ｐ１に照準した後、点Ｐ１からの反射光線が検出器上に最高
    の状態で結像するまで、対象物ホルダー（１１）をＺ方向へ平行移動させるよう
    誘導することを特徴とする、特許請求項３または４に基づく方法
  6. 【請求項６】 ＸＹ平面の位置調整後、点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３からの反射光線が検出器上に最高の
    状態で結像するまで、対象物ホルダー（１１）をＺ方向へ平行移動させるよう誘
    導することを特徴とする、上記請求項の一つに基づく方法
  7. 【請求項７】 − 対象物（９）を固定設置するための対象物ホルダー（１１）、 − レーザ光線により走査される、ＸＹ平面上の３点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３からの反
    射光線の位置を探査するためのポジション感知検出器、 − 検出器に現れるこれら反射光線それぞれのポジション実測値とポジション
    要求値との偏差を測定するための評価用回路（１９） および − その評価用回路（１９）と連結していて、レーザスキャナーのフォーカス
    平面Ｘ’Ｙ’を基準として対象物ホルダー（１１）の傾斜度を切替えるための調
    整装置を備える対象物（９）の被走査平面ＸＹの位置把握およびレーザスキャナ
    ーのフォーカス平面Ｘ’Ｙ’におけるＸＹ平面の位置設定のためのシステム
  8. 【請求項８】 レーザスキャナーが、レーザ光線をＸ’座標方向へ転向させる回転軸設置型ミ
    ラー（５）を持ち、対象物ホルダー（１１）がＹ’座標方向へ直線的に移動でき
    て、しかも動作経過がポジション表示器と連結する駆動装置を通じて制御および
    点検できることを特徴とする、請求項７に基づくシステム
  9. 【請求項９】 検出器が、２５６画素を持つＣＣＤ走査素子（１５）として構成されていて、
    それが、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の走査用セパレート式光源として波長 【式１】 を持つ少なくとも一つのレーザダイオード（１３）とダイオード光線（１６）を
    レーザスキャナーの光路へ連結させるための光学系とを有している三角測量用素
    子群構成体（１２）の構成要素であることを特徴とする、請求項７または８に基
    づくシステム
  10. 【請求項１０】 ダイオード光線（１６）が、ガウス形態の強度特性を有していて、点Ｐ１,Ｐ
    ２,Ｐ３で反射したダイオード光線（１６）のＣＣＤ走査素子（１５）における
    ポジション実測値がそれぞれガウス関数の主点によって定義づけされることを特
    徴とする、請求項９に基づくシステム
  11. 【請求項１１】 評価回路（１９）には点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３に対応するポジション要求値を収めた
    保存装置が備えられていて、しかもその評価ユニット（１９）が、点Ｐ１,Ｐ２,
    Ｐ３の各点毎にそれぞれポジション実測値とポジション要求値の並置されている
    入力側および対象物ホルダー（１１）と連結する調整装置用制御信号としての示
    差信号の計測ができる出力側を持つ示差形成装置を有していることを特徴とする
    、請求項７〜１０の一つに基づくシステム
  12. 【請求項１２】 調整装置が、それぞれ制御誘導点Ａ１,Ａ２,Ａ３を通じて対象物ホルダーと機
    構的に連結していて、Ｚ座標方向への調整が別々にできるという三つの駆動素子
    を有している構造であって、対象物ホルダー（１１）が三点軸受けの原理に基づ
    き、点Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３と全く同様にＸＹ平面上にある制御誘導点Ａ１,Ａ２,Ａ３ に接していることを特徴とする、請求項１１に基づくシステム
  13. 【請求項１３】 制御誘導点Ａ１、Ａ２および点Ｐ１、Ｐ２がＸＹ平面のＸ軸上に、および／ま
    たは制御誘導点Ａ３および点Ｐ３がＸＹ平面のＹ軸上にあることを特徴とする、
    請求項１２に基づくシステム
  14. 【請求項１４】 駆動素子（２０、２１、２２）として圧電式駆動体が、あるいは回転駆動体に
    連結する精密機能ネジ棒が備えられていることを特徴とする、請求項１３に基づ
    くシステム
  15. 【請求項１５】 駆動素子（２０、２１、２２）と対象物ホルダー（１１）の刳り抜き部を噛み
    合わせ、刳り抜き内部では対象物ホルダー（１１）が駆動素子（２０、２１、２
    ２）に接合していて、駆動素子（２０、２１、２２）と対象物ホルダー（１１）
    にはバネ（２３）により互いに弾力性が保持できる程度に予備圧力がかけられて
    いることを特徴とする、請求項１４に基づくシステム
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