JP2005519324A - 共焦点光学式走査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
‐光ビームを濾光するマイクロミラーのアレイを利用し、可動ミラーの1面のみ利用する装置、
‐光ビームを濾光するために空間的濾光装置として1つ以上の微小孔を利用し、可動ミラーの両側の2面を利用する装置である。
‐観察物体の固定点の幾何学像を微小孔のアレイの面内で移動させることを可能にしかつ観察物体の方に(従って微小レンズの方に)向いた対物面(オブジェクト側鏡面)、および
‐観察像の固定点の幾何学像を検出装置の固定点に再度戻すことを可能にしかつ(例えばカメラのような)検出装置の方に向いた結像面(イメージ側鏡面)である。
‐観察物体から来る光ビームの方向を変えるための、対物面を備えた少なくとも1つの回転運動可能なミラーと、
‐前記可動ミラーの前記対物面とは反対側にある結像面と前記対物面との間において前記光ビームが通過する少なくとも2つの制御レンズと、
‐2つの制御レンズの間の中間像面内に配置された少なくとも1つの微小孔と、
‐ビームが結像面に戻ることができるように、観察物体から来て対物面によって反射された光ビームを可動ミラーの結像面の方向に向け直し、それによって、決まった方向で対物面に入射したビームが、可動ミラーの有用な回転角度の組に対し、可動ミラーの位置に関わりなく決まった方向で結像面から去るようにする方向変換ミラーとを備え、
前記方向変換ミラーおよび前記制御レンズは、前記対物面から来て結像面に入射するビームが、まさにその同じビームが前記結像面の方へと前記対物面を去るときの当該同じビームと同じ軸および同じ方向を有するように配置されている走査装置によって解決される。
‐観察物体から来て可動ミラーの対物面の方に向けられる光が通過する少なくとも1つの対物レンズを備え、
‐観察物体から来て可動ミラーの対物面および結像面によって先に相継いで反射されて、観察物体の像が形成される面の方に向けられた光が通過する少なくとも1つの結像レンズを備え、
‐前記対物レンズと前記結像レンズとは、第1のフレームに固定され、
‐前記可動ミラー、制御レンズ、および方向変換ミラーは、第2のフレームに固定され、
‐前記第1および第2のフレームは、相対的に移動可能とされるとともに、変形可能な連結部によってのみ互いに連結されている。
‐光ビームは、第1のフレームに連結された素子から、該第1のフレームに対して移動可能な第2のフレームに連結された素子へと、無限焦点領域において通過し、これが第1のフレームに対する第2のフレームの並進運動の焦平面に対する影響を防ぐ。
‐第2のフレームに結び付けられた基準系内では、結像面を去るビームの方向は、対物面への入射ビームの方向に関わりなく、対物面に到達するビームの方向と同じである。このことは、第1のフレームに関する基準系においても当てはまり、第1のフレームに対する第2のフレームの運動に関わりなく、結像面を去るビームの方向は依然として対物面への入射ビームの方向と同じままである。このことは、第2のフレームが第1のフレームに対して回転移動した場合にも、観察物体の固定点の(結像レンズ通過後の)結像面内の像が固定されたままであることを意味している。
‐ちょうど2群の制御レンズを備え、
‐前記群の各々は、可動ミラーの一つの面が置かれる無限焦点領域を、微小孔アレイが置かれる合焦範囲から分離し、
‐ちょうど4つの方向変換ミラーを備えている。
(AB×BC、BC×CD)BC+(BC×CD、CD×DE)CD+(CD×DE、DE×EF)DE+(DE×EF+EF×BC)EF=π
ここに(UV×VX、VX×XY)VXは、任意の組の点U、V、X、YについてベクトルVXによって配向されたベクトルUVおよびVXのベクトル積(UV×VX)と、ベクトルVXおよびXYのベクトル積(VX×XY)との角度を表すとともに、
Aは光軸上にある可動ミラーの対物面上の点であり、
Bは光軸上にある可動ミラーの対物面から結像面へと向けられたビームの達する第1方向変換ミラー上の点であり、
Cは光軸上にある可動ミラーの対物面から結像面へと向けられたビームの達する第2方向変換ミラー上の点であり、
Dは光軸上にある可動ミラーの対物面から結像面へと向けられたビームの達する第3方向変換ミラー上の点であり、
Eは光軸上にある可動ミラーの対物面から結像面へと向けられたビームの達する第4方向変換ミラー上の点であり、
Fは光軸上にある可動ミラーの結像面上の点である。
図7には、第1実施形態が示されている。顕微鏡(図示せず)の像面112から来る光ビームは、「対物」レンズ111を通過する。このレンズの焦平面の1つは上記面112である。この図は、観察物体の特定の点から来るビームを示している。レンズ111を通過した後、ビームは無限焦点領域にある。すなわち、平面112上の所定の点から来るビームは、レンズ111を通過した後に平行になる。次にビームは、入口と出口が無限焦点領域内にある走査および補償のアセンブリ120に達する。走査装置内でビームが遭遇する最初の素子は、レンズ111の焦平面内にあるガルバノメータ・ミラー(検流計ミラー)の対物面101(a)である。検流計ミラーのこの面は、ビームをレンズ102の方向に反射する。このレンズの1つの焦平面は、検流計ミラーの面101(a)上にある。レンズ102を通過後、ビームはミラー103に達する。ミラー103は、ビームをレンズ102の焦平面内にある微小孔のアレイ104に向けて反射する。微小孔のアレイ104を通過したビームは、次にミラー105によって反射され、その後、焦平面の1つがアレイ104上にあるレンズ106を通過する。次にビームは、焦平面の1つがレンズ106の第2焦平面に合わされたレンズ107を通過する。ビームは、ミラー108および109によって反射され、その後、焦平面の1つがレンズ107の第2焦平面に合わされたレンズ110を通過する。このビームは、検流計ミラーの結像面101(b)によって反射され、走査装置120から出る。ビームは次に「結像」レンズ113によって像面114に合焦される。通常、面114内にはCCDセンサが配置されている。レンズ102、106、107、110は互いに同じものである。観察物体に向けられる照明光ビームは、走査装置内もしくはこの装置外のさまざまな箇所で入射することができる。ここでは、水銀灯から発するビーム115がダイクロイックミラー100によってシステム内に入射される例が示されている。矢印は、観察物体から来るビームの方向だけを示しており、照明光ビームは、反対方向の物体の方に向けられている。この実施形態では、走査の補償が機能することが確かめられている。すなわち、
‐観察物体から来るビームの方向は、検流計ミラーの対物面での反射前と、検流計ミラーの結像面での反射後とで同じである。
‐その結果、平面112上の固定点の幾何学像は平面114上の固定点である。
この第2実施形態では、前述の場合におけるような、無限焦点領域と像面とを分離する4つのレンズを使用せずに、像面から無限焦点領域をそれぞれ分離する2つのレンズまたはレンズ群だけを使用している。
(AB×BC、BC×CD)BC+(BC×CD、CD×DE)CD+(CD×DE、DE×EF)DE+(DE×EF+EF×BC)EF=π
ここに例えば(AB×BC、BC×CD)BCはベクトルBCによって配向されたベクトル積(AB×BC)とベクトル積(BC×CD)との角度を表す。
(AB×BC、BC×CD)BC+(BC×CD、CD×DE)CD+(CD×DE、DE×EF)DE+(DE×EF+EF×BC)EF=π
が満たされている。
光軸に沿った距離は、mm単位で下記の通りであり、文字Rは微小孔204のアレイの位置を示している。
101(a) 対物面(物体側鏡面)
101(b) 結像面(像側鏡面)
102 レンズ
103 ミラー
104 微小孔アレイ
105 ミラー
106 レンズ
107 レンズ
108 ミラー
109 ミラー
110 レンズ
114 像面
115 ビーム
121 光軸
440 サブアセンブリ
441 サブアセンブリ
Claims (6)
- 共焦点光学式の走査装置であって、
‐観察物体から来る光ビームを方向変換するための、対物面を備えた少なくとも1つの回転運動可能なミラーと、
‐前記可動ミラーの前記対物面と、該対物面とは反対側の前記可動ミラーの結像面との間で光ビームが通過する少なくとも2つの制御レンズと、
‐前記2つの制御レンズの間の中間像面内に配置された少なくとも1つの微小孔と、
‐前記ビームが前記結像面に戻ることができるように、前記観察物体から来て前記対物面によって反射された前記光ビームを前記可動ミラーの前記結像面の方向に方向変換し、それによって、固定された方向で前記対物面に入射した前記ビームが、前記可動ミラーの有用な回転角度の組に対して、前記可動ミラーの位置に関わりなく固定された方向で結像面から去るようにする方向変換ミラーとを備え、
前記方向変換ミラーおよび前記制御レンズは、前記対物面から来て前記結像面に入射するビームが、前記結像面の方に向かって前記対物面を去るときのその同じビームと同じ軸および同じ方向を有するように配置されている走査装置。 - ‐前記観察物体から来て前記可動ミラーの前記対物面の方に向けられる光が通過する少なくとも1つの対物レンズを備え、
‐前記観察物体から来て前記可動ミラーの前記対物面および前記結像面によって前もって順に続けて反射されて前記観察物体の像が形成される面に向けられた光が通過する少なくとも1つの結像レンズを備え、
‐前記対物レンズおよび前記結像レンズは、第1のフレームに固定され、
‐前記可動ミラー、前記制御レンズ、および前記方向変換ミラーは、第2のフレームに固定され、
‐前記第1のフレームおよび前記第2のフレームは、相互に移動可能かつ変形可能な連結部を介してのみ互いに連結されていることを特徴とする請求項1に記載の走査装置。 - 前記第1のフレームは振動減衰テーブル上に配置され、前記第2のフレームは床に直に連結されていることを特徴とする請求項2に記載の走査装置。
- 前記第1のフレームは第1振動減衰テーブル上に配置され、前記第2のフレームは第1テーブルとは別個の第2振動減衰テーブル上に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の走査装置。
- ‐ちょうど2群の制御レンズを備え、
‐前記群の各々は、前記可動ミラーの一つの面が置かれる無限焦点領域を、前記微小孔のアレイが置かれる合焦領域から分離するよう設けられ、
‐ちょうど4つの方向変換ミラーを備えていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の走査装置。 - 下記の条件、
(AB×BC、BC×CD)BC+(BC×CD、CD×DE)CD+(CD×DE、DE×EF)DE+(DE×EF+EF×BC)EF=π
を満たし、
ここに、(UV×VX、VX×XY)VXは、任意の組の点U、V、X、YについてベクトルVXによって方向付けられたベクトルUVおよびVXのベクトル積(UV×VX)と、ベクトルVXおよびXYのベクトル積(VX×XY)との角度を表すとともに、
Aは、前記可動ミラーの前記対物面上の点であって光軸上に位置している点であり、
Bは、前記可動ミラーの前記対物面から前記結像面へと向けられたビームが到達する前記第1の方向変換ミラー上の点であって光軸上に位置している点であり、
Cは、前記可動ミラーの前記対物面から前記結像面へと向けられたビームが到達する前記第2の方向変換ミラー上の点であって光軸上に位置している点であり、
Dは、前記可動ミラーの前記対物面から前記結像面へと向けられたビームが到達する前記第3の方向変換ミラー上の点であって光軸上に位置している点であり、
Eは、前記可動ミラーの前記対物面から前記結像面へと向けられたビームが到達する前記第4の方向変換ミラー上の点であって光軸上に位置している点であり、
Fは、前記可動ミラーの前記結像面上の点であって光軸上に位置している点であることを特徴とする請求項5に記載の走査装置。
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