JP2006119643A - ビームまたは光線偏向装置および走査型顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも音量レベルの点で騒音を減少させたビームまたは光線偏向装置および走査型顕微鏡を提供する。
【解決手段】ビームまたは光線を調整可能に偏向させるために可動に配置される少なくとも１つの偏向手段を備えたビームまたは光線偏向装置においては、可動に配置される前記偏向手段（１５）は入射窓（１９）および／または出射窓（２３）を備えた十分に防音性のあるケーシング（１７）内に位置決めされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビームまたは光線を調整可能に偏向させるために可動に配置される少なくとも１つの偏向手段を備えたビームまたは光線偏向装置に関するものである。
また本発明は、ビームまたは光線を調整可能に偏向させるために可動に配置される少なくとも１つの偏向手段を備えたビームまたは光線偏向装置を有する走査型顕微鏡にも関わる。

走査型顕微鏡では、光線で試料を照明して、試料から出射する反射光または蛍光光を観察するようになっている。照明光線の焦点は制御可能なビーム偏向装置を用いて、一般的には２つのミラーを傾動させることにより対象物面内を移動させる。この場合個々の偏向軸線はほとんどの場合互いに垂直であるので、一方のミラーはｘ方向に偏向し、他方のミラーはｙ方向に偏向する。ミラーの傾動はたとえばガルバノ調整要素を用いて実現される。対象物から来る光のパワーは走査ビームの位置に依存して測定する。通常、前記調整要素にはミラーの実際の位置を検出するセンサを備えさせる。

特に共焦点走査型顕微鏡では、対象物を光線の焦点で３次元で走査する。

共焦点走査型顕微鏡は、一般に、光源と、光源の光をピンホール（いわゆる励起絞り）に合焦させるための合焦光学系と、ビームスプリッターと、ビーム制御用のビーム偏向装置と、顕微鏡光学系と、検出絞りと、検出光または蛍光光を検出するための検出器とを含んでいる。照明光はビームスプリッター（たとえばニュートラルビームスプリッターまたは二色性ビームスプリッターとして実施される）を介してデカップリングされることが多い。ニュートラルビームスプリッターの欠点は、分割比によっては多くの励起光または検出光が失われることである。

対象物から来る蛍光光または反射光はビーム偏向装置を介してビームスプリッターへ戻り、該ビームスプリッターを通過し、背後に検出器を設けた検出絞りに合焦する。合焦域から直接に来ない検出光は他の光路を通り、検出絞りを通過しない。その結果、対象物のシーケンス走査により３次元像になるような点情報が得られる。ほとんどの場合、３次元像は像データを層状に取り出すことにより得られ、この場合対象物の表面または内部における走査光線の軌道は蛇行曲線を描くのが理想的である（ｙ方向の位置を一定にしてｘ方向で１つの行を走査し、次にｘ方向の走査を停止させ、ｙ方向の調整ごとに次の走査対象である行へ回動させ、その後ｙ方向の位置を一定にしてこの行を負のｘ方向において走査するなど）。層状に像データを取り出すことができるようにするため、１つの層を走査した後に試料テーブルまたは対物レンズを変位させ、次の走査対象である層を対物レンズの合焦面内へもたらす。

走査型顕微鏡では、試料を介して或いは試料により照明光線を案内するための種々のビーム偏向装置が知られている。たとえば特許文献１には、実質的に互いに垂直な２つの軸線上でビーム走査するための装置が記載されている。

特に反照検流計は、光線を迅速に偏向させるために光学の分野では広く使用されている。たとえば、検流計を用いたミラー装置により走査型顕微鏡内で走査ビームを試料を介して偏向させる。高い走査速度を達成するには、１つのミラーを数ｋＨｚの振動数で回転軸線のまわりに振動させる共振型検流計が使用されることが多い。

公知のビーム偏向装置の欠点は、特に偏向率が高い場合に騒音が発生し、不快なことである。
独国特許第１９６５４２１０Ｃ２号明細書

本発明の第１の課題は、少なくとも音量レベルの点で騒音を減少させたビームまたは光線偏向装置を提供することである。
本発明の第２の課題は、少なくとも音量レベルの点で騒音を減少させた走査型顕微鏡を提供することである。

前記第１の課題は、可動に配置される偏向手段が入射窓および／または出射窓を備えた十分に防音性のあるケーシング内に位置決めされていることによって解決される。

また前記第２の課題は、可動に配置される偏向手段が入射窓および／または出射窓を備えた十分に防音性のあるケーシング内に位置決めされていることによって解決される。

本発明の利点は、特に、偏向手段をカプセリングすることにより騒音がかなりの程度低減されることである。この場合、特に有利な実施形態では、ケーシングの入射窓および／または出射窓は、ビームまたは光線偏向装置が組み込まれている光学的構造部全体において必要とされる光学要素から成っている。

入射窓および／または出射窓が少なくとも部分的に透過性のある光学要素を含んでいるのが好ましい。入射窓および／または出射窓はたとえば１個または複数個のレンズ、および／または１個または複数個のビームスプリッター、および／または１個または複数個のフィルタから構成されていてよい。

本発明による走査型顕微鏡の特に好ましい実施形態では、入射窓および／または出射窓は走査レンズ、走査型顕微鏡の鏡筒レンズ、および／またはビームまたは光線拡大光学系を含んでいる。この実施形態の場合、光路内に補助的な光学部材は配置されておらず、したがって照明光または検出光に付加的なロスがなく、或いは、望ましくない干渉が生じることがない。

好ましい実施形態では、偏向手段は揺動ミラーを含んでいる。揺動ミラーはたとえばガルバノミラーとして実施されていてよい。本発明によるビームまたは光線偏向装置、或いは本発明による走査型顕微鏡は、共振型偏向手段を使用する場合、特に共振型ガルバノミラーを使用する場合に特に有利に作動する。

１つの実施形態では、偏向手段は回転ミラー、特にポリゴンミラーを含んでいる。

ケーシングが吸音材で被覆されているような実施形態は特に好ましい。吸音材とはたとえば発泡材である。被覆部は有利にはネップまたは尖端を有している。

固体伝播音がケーシングから走査型顕微鏡の他の部分へ伝達するのを防止する手段を設けるのが好ましい。このため、ケーシングはたとえば弾性懸架されていてよい。また、ケーシングの固定点にブランケットマットを取付けてもよい。

走査型顕微鏡は共焦点走査型顕微鏡として構成されているのが好ましい。

次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。図面において、同じ作用の部材には同じ符号が付してある。

図１は、共焦点走査型顕微鏡として構成された本発明による走査型顕微鏡を示す。この走査型顕微鏡は第１の照明光源１を有している。第１の照明光源１はマルチラインレーザー３として実施されており、照明光線束５を発生させる。照明光線束５は照明ピンホール７を通過し、次に二色性フィルタとして構成されたメインビームスプリッター９によりビーム偏向装置１１へ誘導される。ビーム偏向装置１１は可動に配置される偏向手段１５としてカルダン懸架式走査ミラー１３を含んでいる。

ビーム偏向装置１１は防音性のケーシング１７を有している。ケーシング１７内には、照明光線束５を調整可能に偏向させるために可動に配置される前記偏向手段１５が配置されている。防音性のケーシング１７は、照明光線束５に関し、入射窓１９と出射窓２１とを有している。入射窓１９は照明光線束５をコリメートするレンズ２３として構成されている。出射窓２１は走査型顕微鏡の走査レンズ２５を含んでいる。ケーシング１７は吸音材２７、すなわち発泡材・ネップフリースで被覆されている。

ビーム偏向装置１１は照明光線束５をして走査レンズ２５と、鏡筒光学系２９とを通過させるとともに、対物レンズ３１と試料３３とを通過させる。試料３３から出る検出光３５（たとえば反射光、蛍光光など）は同じ光路を通って、すなわち対物レンズ３１と鏡筒光学系２９と走査レンズ２５とを通って、カルダン懸架式走査ミラー１３へ戻り、カルダン懸架式走査ミラー２３は検出光３５をメインビームスプリッター９のほうへ偏向させる。検出光３５はメインビームスプリッター９と次の検出ピンホール３７とを通って検出器３９に達する。検出器３９は光電子増倍管４１として実施されている。

以上本発明を１つの特殊な実施形態に関し説明したが、特許請求の範囲の保護範囲を逸脱しない限り各種の変更、変形を行なえることはいうまでもない。

本発明によるビームまたは光線偏向装置を備えた本発明による走査型顕微鏡を示す図である。

符号の説明

１ 照明光源
３ マルチラインレーザー
５ 照明光線束
７ 照明ピンホール
９ メインビームスプリッター
１１ ビーム偏向装置
１３ カルダン懸架式走査ミラー
１５ 偏向手段
１７ ケーシング
１９ 入射窓
２１ 出射窓
２３ レンズ
２５ 走査レンズ
２７ 吸音材
２９ 鏡筒光学系
３１ 対物レンズ
３３ 試料
３５ 検出光
３９ 検出器
４１ 光電子増倍管

Claims (9)

1. ビームまたは光線を調整可能に偏向させるために可動に配置される少なくとも１つの偏向手段を備えたビームまたは光線偏向装置において、
   可動に配置される前記偏向手段が入射窓および／または出射窓を備えた十分に防音性のあるケーシング内に位置決めされていることを特徴とするビームまたは光線偏向装置。
2. 偏向手段が揺動ミラーまたはガルバノミラーまたは共振ガルバノミラーまたは回転ミラー、特にポリゴンミラーを有していることを特徴とする、請求項１に記載のビームまたは光線偏向装置。
3. 入射窓および／または出射窓が少なくとも部分的に透過性のある光学要素またはレンズまたはビームスプリッターまたは光学フィルタを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載のビームまたは光線偏向装置。
4. ケーシングが吸音材で被覆されていることを特徴とする、請求項１に記載のビームまたは光線偏向装置。
5. ビームまたは光線を調整可能に偏向させるために可動に配置される少なくとも１つの偏向手段を備えたビームまたは光線偏向装置を有する走査型顕微鏡において、
   可動に配置される前記偏向手段が入射窓および／または出射窓を備えた十分に防音性のあるケーシング内に位置決めされていることを特徴とする走査型顕微鏡。
6. 偏向手段が揺動ミラーまたはガルバノミラーまたは共振ガルバノミラーまたは回転ミラー、特にポリゴンミラーを有していることを特徴とする、請求項５に記載の走査型顕微鏡。
7. 入射窓および／または出射窓が少なくとも部分的に透過性のある光学要素またはレンズまたはビームスプリッターまたは光学フィルタまたは走査レンズおよび／または走査型顕微鏡の鏡筒レンズまたはビーム拡大光学系を含んでいることを特徴とする、請求項５に記載の走査型顕微鏡。
8. ケーシングが吸音材で被覆されていることを特徴とする、請求項５に記載の走査型顕微鏡。
9. 走査型顕微鏡が共焦点走査型顕微鏡であることを特徴とする、請求項５に記載の走査型顕微鏡。

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