JP2011158688A - Light source device, and optical device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置とこれを有する光学装置に関する。 The present invention relates to a light source device and an optical device having the same.
近年、光源(特にレーザ光源)からの光を複数の顕微鏡機能モジュールに導く事例が増加(例えば、ツインスキャナによる共焦点+光刺激、共焦点+マルチフォトン、共焦点+TIRF、TIRF+TIRF、TIRF+光刺激、複数のレーザートラップなど)している。また、複数の光学顕微鏡が運用される共用施設などでは、光源をハブ化する要求が多くなりつつある。この場合、それぞれの機能モジュール、複数の顕微鏡が同時に光源を必要とする場合もあるし、交互に独立して使う時に光量が半分になると困る場合もある。また同じ出力光でも、シングルモード、マルチモード、フォトニック結晶、ホローコアファイバーなどさまざまな光ファイバーを介して伝送したい場合がある。このように、1台で複数の光学装置に任意の比率で任意の光を供給できる光源が必要とされている。 In recent years, the number of cases where light from a light source (particularly a laser light source) is guided to a plurality of microscope function modules has increased (for example, confocal + light stimulation, confocal + multiphoton, confocal + TIRF, TIRF + TIRF, TIRF + light stimulation by twin scanners, Have multiple laser traps). Further, in a common facility where a plurality of optical microscopes are operated, there is an increasing demand for hubs of light sources. In this case, each functional module and a plurality of microscopes may require a light source at the same time, and there may be a case where the light quantity is halved when used alternately and independently. In some cases, the same output light may be transmitted via various optical fibers such as single mode, multimode, photonic crystal, and hollow core fiber. Thus, there is a need for a light source that can supply arbitrary light at an arbitrary ratio to a plurality of optical devices.
従来の光源装置は、一般に、個別の波長をもつ複数のレーザ光をダイクロイックミラー等で光学的に結合して1本の光束とした後、AOTFやレーザーラインフィルタなどにより任意の波長と強度を抽出して光出力部に伝送したり、ミラーの挿脱により出力先を選んだり、ハーフミラーを用いて複数同時にレーザ光を伝送するように構成されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventional light source devices generally extract multiple wavelengths and intensities using an AOTF or laser line filter after optically combining multiple laser beams with individual wavelengths by a dichroic mirror or the like into a single beam. Then, the laser beam is transmitted to the light output unit, the output destination is selected by inserting / removing the mirror, or a plurality of laser beams are transmitted simultaneously using a half mirror (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の光源装置では、複数のハーフミラーを用いたとき、各光出力部への同時性は確保されるものの、各光出力部への光量の分配比率は各ハーフミラーの反射率/透過率特性によって固定(例えば、50%:50%)されてしまい短時間で各光出力部への光量を変えることが難しいという問題がある。 However, in the conventional light source device, when a plurality of half mirrors are used, the simultaneity to each light output unit is ensured, but the distribution ratio of the light quantity to each light output unit is the reflectance / transmission of each half mirror. There is a problem that it is difficult to change the amount of light to each light output section in a short time because it is fixed (for example, 50%: 50%) by the rate characteristic.
本発明は、上記問題に鑑みて行われたものであり、顕微鏡を含む複数の光学装置に対して光源からの光を同時に供給、かつ瞬時にその光量を変更することができる光源装置と、これを有する光学装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problem, and a light source device capable of simultaneously supplying light from a light source to a plurality of optical devices including a microscope and instantaneously changing the amount of light. It is an object to provide an optical device having the following.
上記課題を解決するため、本発明は、光源と、複数の光出力部と、それぞれの傾きが変更可能な複数の反射部材を有する反射光学部材と、前記複数の反射部材それぞれの傾きを制御する制御部とを有し、前記反射光学部材は、前記反射光学部材に入射した前記光源からの光束を、前記制御部により前記複数の反射部材それぞれの傾きを調整して前記光束を複数に分割して同時に前記複数の光出力部にそれぞれ射出することを特徴とする光源装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention controls a light source, a plurality of light output units, a reflective optical member having a plurality of reflecting members each capable of changing the inclination, and the inclination of each of the plurality of reflecting members. A control unit, and the reflection optical member divides the light beam from the light source incident on the reflection optical member into a plurality of light beams by adjusting the inclination of each of the plurality of reflection members by the control unit. A light source device that emits light to each of the plurality of light output units simultaneously.
また、本発明は、前記光源装置を有することを特徴とする光学装置を提供する。 The present invention also provides an optical device comprising the light source device.
本発明によれば、顕微鏡を含む複数の光学装置に対して光源からの光を同時に供給、かつ瞬時にその光量を変更することができる光源装置と、これを有する光学装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light source device that can simultaneously supply light from a light source to a plurality of optical devices including a microscope and instantaneously change the amount of light, and an optical device having the light source device. .
以下、本願の実施形態に係る光源装置とこれを用いた光学装置について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解を容易にするためのものに過ぎず、本願発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。以下、代表として光束を3つの光出力部に入射・出力する場合について説明する。 Hereinafter, a light source device according to an embodiment of the present application and an optical device using the same will be described with reference to the drawings. The following embodiments are only for facilitating the understanding of the invention, and excluding additions and substitutions that can be performed by those skilled in the art without departing from the technical idea of the present invention. It is not intended. Hereinafter, a case where a light beam enters and outputs to three light output units will be described as a representative.
図1〜図4において、本実施形態に係る光源装置1は、複数のレーザ光源、11、12、13、14からの光をダイクロイックミラー15、16、17、およびミラー18で光学的に結合して1本の平行光束として出力する光源部10を有している。なお、レーザ光源11、12、13、14は、その波長が異なっていても良いし、同じ波長のレーザ光源が含まれていても良い。また、レーザ光源以外に、高輝度水銀ランプや高輝度キセノンランプなどであっても良い。
1 to 4, the
光源部10から射出された光束は、光束の形状を成形する第1光学部材であるシリンドリカルレンズ20に入射し、シリンドリカルレンズ20で略長方形状の光束に集光されて反射光学部材であるMEMS(Micro Electoro Mechanical Systemsの略)30に入射する。なお、第1光学部材20は、シリンドリカルレンズに限られず、形成される光束に応じて適宜選択できることは言うまでもない。
The light beam emitted from the
MEMS30は、図2に示すように、複数の微小なマイクロミラー31が多数形成され、この多数のマイクロミラー31それぞれの傾斜角度を制御電圧によって変更することができるデバイスである。
As shown in FIG. 2, the
また、MEMS30には、制御部32が接続されている。そして各マイクロミラー31の傾斜角度は、制御部32からの制御電圧(図3参照)によって制御される。また、マイクロミラー31の傾斜角度の変更は、ミリ秒単位で変更することができる。
A
なお、MEMS30に付いては公知であり、その構造、動作原理、制御原理等については説明を省略する。また、反射光学部材30は、MEMSに限らず、複数のミラーの傾斜角度をそれぞれ変更できるデバイスであれば使用可能であることは言うまでもない。
Note that the
シリンドリカルレンズ20でMEMS30上に集光された光束は、MEMS30を構成するマイクロミラー31の各傾斜角度に応じて光出力部41、42、43方向にそれぞれ反射されて光束の形状を成形する第2光学部材であるシリンドリカルレンズ51、52、53にそれぞれ入射し、各光束が平行光束に戻されて光出力部41、42、43それぞれに入射する。なお、光出力部の数は、3つに限定されず複数可能であることは言うまでもない。
The light beam condensed on the
光出力部41、42、43それぞれに入射した光束は、光出力部41、42、43それぞれに接続された光ファイバー61、62、63を介して複数の光学機器にそれぞれ伝送される。光源装置1から光が伝送される光学機器は、例えば光学顕微鏡71、蛍光顕微鏡72、分光装置73等各種使用可能である。伝送された光は、それぞれの光学機器において、光源光等に使用される。また、本実施形態では、光源装置1と光学機器(例えば、上記光学機器71〜73の少なくとも1つ)で、それぞれシステムとしての光学装置を構成することができる。なお、光ファイバーは光を伝送する部材であれば良く、光ファイバーに限定されないことは言うまでもない。また、それぞれの光学装置における光の処理(例えば、波長選択、光束成形、パワー制御等)は、それぞれの光学装置で行われることは言うまでもない。また、各光学装置への光の供給は、制御部32でそれぞれ設定できるように構成できるし、あるいは各光学装置の近傍に配置された不図示のコントローラを介して制御部32に制御信号を送ることで設定するように構成することができる。
The light beams incident on the
例えば100μm X 1mmのマイクロミラー31が30枚並んで配置されているようなMEMS30の場合、各々のマイクロミラー31は2軸の回転軸を持ち制御部32からの制御電圧によってそれぞれの傾斜角度が制御される。上述のように、3つの光出力部41、42、43を有する場合、図4(a)に示す電圧制御を用いて、マイクロミラー31の3n番目を角度A(光出力部43)、3n+1番目を角度B(光出力部42)、3n+2番目を角度C(光出力部41)とする(ただし、n=0、1・・・9、始めのマイクロミラー31の番号を0番とする)ことで、MEMS30に入射した光束を同時、かつ等光量で光出力部41、42、43にそれぞれ3分割して入射することができる。そして、それぞれのマイクロミラー31の傾斜角度の設定は、ミリ秒単位の時間で行われる。このように、本光源装置1は、複数のマイクロミラー31のそれぞれの傾斜角度を等分に、かつミリ秒単位の時間で制御することで、瞬時に複数の光出力部に光束を等分に分割して射出することができる。
For example, in the case of the
また、例えば、光出力部41へは15枚、光出力部42へは10枚、光出力部43へは5枚と制御部32がマイクロミラー31の数を設定すると、MEMS30は元の光束をそれぞれ3:2:1の比率に分割して光出力部41〜43に出力することができる。このように、光出力部41、42、43への光の反射を担当するマイクロミラー31の数の配分比を変えることで、光出力部41、42、43への調光を行うことができる。またマイクロミラー31数の配分比の変更は、上述と同様にミリ秒単位で行うことができ、各光出力部への調光を瞬時に変更することができる。
Further, for example, when the number of
また、図4(b)に示すように、角度C(光出力部41)に対応するマイクロミラー31の傾斜角度を制御する制御電圧を、制御部32がON/OFF制御することで光出力部41のみに射出する光の時間制御を行うことができる。これにより、MEMS30は、高速のシャッタ機能を達成することができる。
Further, as shown in FIG. 4B, the
また、図4(b)に示すように、角度Cに対応するマイクロミラー31の傾斜角度を制御する制御電圧を、制御部32がON/OFF制御し、かつONとOFFとの時間比率(デュティー)を制御することで、光出力部41のみに射出する光の光量を調整することができる。例えば、DLPプロジェクターのように要求時間分解能の範囲(ビデオレートでは33msec)でON Timeの占有時間を設定してもよい(ONの時間を11msec、 OFFの時間を22msecとすれば33%の調光を実現したことになる。この場合11msecだけONしてから22msecだけOFFしてもよいし、1msecだけONしてから2msecだけOFFすることを繰り返しても良い)。なお、同様の調整は、光出力部42、43への射出光束でも行えることは言うまでもない。
Further, as shown in FIG. 4B, the
また、光出力部41、42、43への調光は、光出力部41、42、43に向かうマイクロミラー31の角度をそれぞれずらして光出力部41、42、43に配置される光ファイバー51、52、53とのカップリング効率を変更することでも可能である。
In addition, the dimming to the
以上述べたように、本光源装置(1)は、制御部(32)が反射光学部材(MEMS)(30)の各マイクロミラー(31)への制御信号を変更すれば、各マイクロミラー(31)の傾斜角度をミリ秒単位で瞬時に変更することができ、複数の光出力部(41〜43)への射出光量を瞬時に変更して、光ファイバー等を介して複数の光学装置に所望の光を供給することができる。 As described above, in the light source device (1), when the control unit (32) changes the control signal to each micromirror (31) of the reflective optical member (MEMS) (30), each micromirror (31) is changed. ) Can be instantaneously changed in milliseconds, and the amount of light emitted to the plurality of light output units (41 to 43) can be instantaneously changed to be desired by a plurality of optical devices via optical fibers or the like. Light can be supplied.
また、本光源装置(1)は、複数の光出力部(41〜43)に同時に、かつ異なる光量の光を瞬時に出力して、光ファイバー等を介して複数の光学装置に所望の光を供給することができる。 In addition, the light source device (1) instantaneously outputs different amounts of light simultaneously to the plurality of light output units (41 to 43), and supplies desired light to the plurality of optical devices via an optical fiber or the like. can do.
このように、本光源装置は、複数の光出力部を有し、各光光出力部から光量調整された光を同時に複数の光学機器に供給するハブ光源装置として使用することができる。また、本光源装置と光学機器とでシステムとしての光学装置を構成することができる。 As described above, the light source device has a plurality of light output units, and can be used as a hub light source device that simultaneously supplies light adjusted in light amount from each light light output unit to a plurality of optical devices. Further, the light source device and the optical apparatus can constitute an optical device as a system.
1 光源装置
10 光源部
11、12、13、14 レーザ光源
15、16、17 ダイクロイックミラー
18 ミラー
20、51、52、53 シリンドリカルレンズ
30 反射光学部材(MEMS)
31 マイクロミラー
32 制御部
41、42、43 光出力部
61、62、63 光ファイバー
71 顕微鏡
72 蛍光顕微鏡
73 分光装置
DESCRIPTION OF
31
Claims (6)
複数の光出力部と、
それぞれの傾きが変更可能な複数の反射部材を有する反射光学部材と、
前記複数の反射部材それぞれの傾きを制御する制御部とを有し、
前記反射光学部材は、前記反射光学部材に入射した前記光源からの光束を、前記制御部により前記複数の反射部材それぞれの傾きを調整して前記光束を複数に分割して同時に前記複数の光出力部にそれぞれ射出することを特徴とする光源装置。 A light source;
A plurality of light output units;
A reflective optical member having a plurality of reflective members each of which can change its inclination;
A control unit for controlling the inclination of each of the plurality of reflecting members,
The reflection optical member divides the light beam incident on the reflection optical member from the light source into a plurality of light beams by adjusting the inclination of each of the plurality of reflection members by the control unit, and simultaneously outputs the plurality of light beams. A light source device that emits the light to each part.
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2010
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