JP2013037359A - 可変型光偏向装置 - Google Patents

可変型光偏向装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2013037359A
JP2013037359A JP2012169470A JP2012169470A JP2013037359A JP 2013037359 A JP2013037359 A JP 2013037359A JP 2012169470 A JP2012169470 A JP 2012169470A JP 2012169470 A JP2012169470 A JP 2012169470A JP 2013037359 A JP2013037359 A JP 2013037359A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mirror
light
actuators
reflection
incident
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012169470A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6286116B2 (ja
Inventor
Frank Schreiber
シュライバー フランク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leica Microsystems CMS GmbH
Original Assignee
Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leica Microsystems CMS GmbH filed Critical Leica Microsystems CMS GmbH
Publication of JP2013037359A publication Critical patent/JP2013037359A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6286116B2 publication Critical patent/JP6286116B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052Optical details of the image generation
    • G02B21/0076Optical details of the image generation arrangements using fluorescence or luminescence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02Details
    • G01J1/04Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0414Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or plane beam-splitters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/021Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or particular reflectors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

【課題】可変型光偏向装置を提供する。
【解決手段】複数の光反射ミラーアクチュエータ(18、20、22、34、26)を有するマイクロメカニカルミラーシステム(14)と、ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)を異なる反射位置へと制御して、光偏向を変化させる制御ユニット(32)と、を備える可変型光偏向装置(100)が開示される。この装置(100)は、ミラーシステム(14)に合わせて体系的に調整された後方反射構造(60)を有し、これはミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)の一部分から後方反射構造(60)へと反射された光を、ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)の他の部分へと、狙いを定めた方法で反射し返す。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の光反射ミラーアクチュエータを有するマイクロメカニカルミラーシステムと、ミラーアクチュエータを異なる反射位置へと制御して可変的に光を偏向させることのできる制御ユニットを備える可変型光偏向装置に関する。
画像形成ビームの光路端において検出光の個々のスペクトル成分を選択的に検出することを可能にする装置が、顕微鏡、特に共焦点顕微鏡にしばしば設けられる。それにはビームスプリッタがよく使用され、これらは光の特定のスペクトル成分を伝送し、他のスペクトル成分を反射する。その結果、たとえば、画像化対象の標本から発せられる蛍光発光を選択的に検出することができる。
選択的な光検出のための代替案として考えられるのは、検出光をまず、分散光学素子、たとえばプリズムに通すことであり、これは検出光を波長依存的に回折させ、それによってスペクトル分散された発散光束を生成する。この光束はその後、複数のミラーカスケードから構成されるミラースライド装置へと供給される。これらのミラーカスケードの各々は、ギャップによって相互に分離された2つのミラー素子で構成される。スペクトル分割された光束の一部はこのギャップを通過し、光束の残りの部分はミラー素子で別のミラーカスケードへと反射され、このカスケードが今度は、特定のスペクトル成分を他の検出器へと方向付ける。
この種のミラースライド装置は、従来技術において主に使用されているビームスプリッタと比較して、検出器へと供給されるべきスペクトル成分を、ミラー素子を推移させることによって単純な方法で変調できるという利点を有する。この種のミラースライド装置の例は、特許文献1と特許文献2に記載されている。
しかしながら、ミラースライド装置には欠点があり、すなわち、検出されるべきスペクトル光成分を希望通りに柔軟に選択できるように、比較的複雑な構成となっている。したがって、ミラー素子をそれぞれの所望の位置に移動させるために、精密に動作するモータが必要となる。その上、ミラー素子の移動には比較的時間がかかる。
特許文献3は、光束のスペクトル成分をプリズムによってスペクトル分散させ、異なる検出器に選択的に供給する光偏向装置を含む走査顕微鏡を開示している。この光偏向装置は、個々に異なる反射位置に移動できる複数のミラーアクチュエータを有するマイクロメカニカルミラーシステムを備える。たとえば、これらのミラーアクチュエータの各々について5か所の反射位置、ひいては5つの異なる偏向角を設定し、光を異なる検出器へと選択的に方向付ける。個々のミラーアクチュエータの各々がとることのできる偏向位置をこのように比較的多く設定するには、それぞれのミラーアクチュエータを正確に制御する必要があり、その結果、このような公知の光偏向装置の技術的な実装は難しい。
従来技術に関して、さらに、いわゆるDigital Light Processing(DLP)システムという、たとえばビデオプロジェクタ用の投射技術で使用されているものを参照する。このDLPシステムも同様に、マトリクス状に配置された複数のミラーアクチュエータを有するマイクロメカニカルミラーシステムを備える。しかしながら、これらのミラーアクチュエータの各々について、反射位置はまさに2つしか設定されず、それらの間でミラーアクチュエータは1秒間に最大数千回、前後に移動できる。各ミラーアクチュエータは1つの画像点、すなわち画素となることができ、その輝度は、所定の時間間隔内にそれぞれのミラーアクチュエータが一方またはもう一方の反射位置にある時間全体にわたって調整される。
上記のDLP技術は、切替時間が短いことから、たとえば共焦点顕微鏡に使用して、検出光を異なる検出器へと偏向させることもまた望ましいであろう。しかしながら、このように短い切替時間を実際に利用するには、反射位置をまさに2つだけ設定するしかなく、それによって最終的に、2つの偏向方向しか得られない。しかしながら、一般的な共焦点式装置では、2方向より多くの方向に光を偏向させることが望ましい。
独国特許出願公開第43 30 347 A1号明細書 独国特許出願公開第100 38 049 A1号明細書 米国特許第6,396,053 B1号明細書
本発明の目的は、冒頭に記した種類の光偏向装置をさらに発展させて、単純な技術的手段で、偏向方向の高速かつ正確な切替を可能にすることである。
本発明は、特許請求の範囲の請求項1にしたがい、後方反射構造によってこの目的を達成するものであり、これは、ミラーシステムに合わせて体系的に調整され、ミラーアクチュエータの一部分から後方反射構造へと反射された光を、ミラーアクチュエータの他の部分へと、狙いを定めた方法で後方反射させる。
本発明はそれゆえ、マイクロメカニカルミラーシステムに加え、偏向装置内に、ミラーアクチュエータの異なる反射位置に応じて、異なる光偏向路を作ることができ、その結果、本発明による装置による光偏向を希望通りに制御できるような方法で、ミラーシステムに合わせて調整された後方反射構造を提供する。この目的のために、後方反射構造をミラーシステムに関して、ミラーシステムを構成するミラーアクチュエータとの相互作用によって所望の偏向路を提供でき、ミラーアクチュエータを相応に制御することによってそれを自由に選択できるように配置する。それゆえ、ミラーシステムに合わせて後方反射構造を「体系的に調整する」とは、後方反射構造をミラーシステムに関して適当な空間的位置に配置し、それによって異なる反射路を確立できるようにすることを意味する。
本発明による後方反射構造はそれゆえ、ミラーアクチュエータの反射位置に応じて、ミラーアクチュエータと後方反射構造の間でミラーカスケードのように複数回、反射が行われるように実施できる。たとえば、それぞれのミラーアクチュエータについて、第一の反射位置では、後方反射構造によってそこに反射された光を後方反射構造に送り返し、それゆえ、ミラーシステムと後方反射構造によって構成されるユニット内に光を保持し、第二の反射位置では、光を反射してユニットの外へと出すようにすることが考えられる。この原理の応用により、光偏向を広い範囲で変化させることができる。
使用されるマイクロメカニカルミラーシステムは好ましくは、DLPモジュールであり、これにおいては、ミラーアクチュエータをミリ秒のオーダーの非常に短い切替時間で個別に制御できる。個々のミラーアクチュエータは通常、その縁辺長さが数マイクロメートルまたは数百マイクロメートルの範囲である。それゆえ、この種のマイクロメカニカルミラーシステムにより、空間的および時間的に高い分解能で可変的に光を偏向させることが可能となる。それに加えて、耐用年数が長く、温度変動や大気中水分による影響をほとんど受けない小型のMOEM装置としてこれを安価に作製できる。その結果、本発明は正確かつ高速で動作するデジタル光セレクタを提供する。
後方反射構造は、ミラーアクチュエータから構成されるミラーシステムとの相互作用により、本発明による装置内で複数回、反射させることができるため、装置内に希望通りの複数の偏向路を作るために、ミラーアクチュエータの所定の反射位置はまた、わずかのみ、好ましくはまさに2つのみ設定してもよい。これによって、ミラーアクチュエータの制御を単純化し、さらに光をより精密に偏向することができる。
本発明の原理は、後方反射構造を取り入れた複数の反射を利用して、光偏向路を随意に逆転できることを含んでいる。本発明による装置はそれゆえ、たとえば、空間的に分散された異なる光源から発せられる光を、(1つの)所定の方向に切り替えるために使用できる。同様に、1つの光源から得られる光を異なる方向に切り替えることも考えられる。上記のような2つの偏向原理を複合させた形もまた考えられる。
ミラーアクチュエータは好ましくは、同じ寸法を有する同じ設計の要素である。しかしながら、たとえば、本発明による光偏向システムの前に、光をスペクトル分散させ、それゆえ、これを波長依存式に発散する光束へと変換するプリズムを配置する場合は、異なる寸法とすることもできる。この場合、波長依存式の光束の拡散を考慮に入れるために、個々のミラーアクチュエータの大きさを相応に調整すればよい。
本発明により、高速切替が可能なミラーアクチュエータとこれと対面する後方反射構造を相互作用させることによって、偏向装置を各々の場合の偏向方式に合わせて柔軟に調整できる。たとえば、光をまず、ミラーシステムの中央に当て、次に複数回、反射させることによって2方向に交互に伝送してから、装置の外に出すことが考えられる。同様に、光をまず、ミラーシステムの縁辺に当て、次に所定の方向に伝送することもできる。さらに、方向付けられるべき光を、すべて同じ角度または異なる角度で偏向装置に入射する複数の光ビームから構成することができる。同様に、偏向装置から外に反射される光ビームの射出角度も、同じまたは異なるようにすることができる。
ミラーアクチュエータの各々をまさに2つの反射位置へと制御できる好ましい実施形態では、各ミラーアクチュエータに関して2つのストッパを設けて、2つの反射位置を設定する。その結果、ミラーアクチュエータはそれぞれ、所望の反射位置へと高速かつ正確に切り替えて、所望の光偏向を行うことができる。
後方反射構造は好ましくは、固定構造として実施される。切替可能なミラーアクチュエータと固定された後方反射構造との組み合わせは、所望の光偏向を実現するためにマイクロメカニカルミラーシステムを特に単純に制御する上で有利である。あるいは、後方反射構造はまた、可動要素でも構成できる。特に、後方反射構造用のマイクロメカニカルミラーシステムを設けることも可能である。
好ましい実施形態において、ミラーアクチュエータは相互に平行に配置される複数のミラー列を形成する。これらのミラー列の各々は、たとえば、光の特定のスペクトル成分、または異なる方向から入射した光ビームを、所望の方法で偏向させるために使用できる。
それぞれのミラー列に配置されたミラーアクチュエータは、その反射位置において、たとえばミラーシステムの共通基準面に関して同じ傾斜角度を有する。傾斜角度を同じにすることによって、マイクロメカニカルミラーシステムの構成は単純となる。
しかしながら、あるいは、それぞれのミラー列に配置されるミラーアクチュエータはまた、その反射位置において、ミラーシステムの共通基準面に関して異なる傾斜角度を有していてもよい。その結果、たとえば、光が中央に入射する場合、ミラーシステムと後方反射構造から構成されるユニット内で、実現可能なすべての射出領域が同じ光射出角度を有するように複数回、反射させることが可能となる。
好ましい実施形態において、後方反射構造は複数の反射素子と複数の透明な透過素子を含み、透過素子の少なくとも1つは、偏向させるべき光のための光入射領域となり、他の透過素子は、ミラーアクチュエータで反射された光のための光射出領域となる。光入射領域に入る光は、この点で、光を反射するミラーアクチュエータの反射位置に応じて、光射出領域の1つに選択的に偏向可能である。この実施形態において、反射素子はミラーアクチュエータとの相互作用により、ミラーシステムと後方反射構造から構成されるユニット内で複数回、反射が行われるようにし、透明な透過素子はそのユニットへの光の入射およびそのユニットからの光の射出を可能にする。
反射素子と透過素子は好ましくは、相互に平行に交互に配置される。その場合、反射素子と透過素子はある種の細帯状の後方反射パターンを構成し、これはミラーシステムの形状に合わせて希望通りに調整でき、ミラーシステムでは好ましくは、ミラーアクチュエータが平行なミラー列に配置される。
好ましい実施形態において、光入射領域は光射出領域の間の中央に配置される。この構成は、たとえば、光が中央に入射し、その後装置の中央から縁辺へと偏向されることが望ましい場合に有益である。しかしながら、同様に、光入射領域を装置の縁辺に配置して、その後光の方向をその縁辺から所定の方向へと変えるようにすることも考えられる。
反射素子と透過素子は好ましくは、ミラーシステムから離間された平面に配置され、ミラーシステムに投影した場合に、ミラー列に垂直に延びる。この構成では、後方反射構造を構成する素子とミラー列の形状はそれゆえ、いわば交差するように配置される。これによって、特に単純な方法で後方反射構造をミラーシステムに合わせて体系的に調整し、たとえばスペクトル拡散の結果として発散する光束の偏向に対して、希望通りに複数回、反射させることが可能となる。
好ましくは、それぞれのミラー列のミラーアクチュエータの少なくとも1つは、後方反射構造に投影した場合、透過素子の1つへと方向付けられる。この実施形態において、ミラーアクチュエータの各々を、たとえば光入射領域または光射出領域として機能できる透過素子の1つの下に配置する。これにより、偏向装置への光の垂直入射またはそこからの光の垂直射出が可能となり、その結果、たとえば偏向装置の光源または検出器上への配列が容易となる。
好ましくは、ミラーシステムが収容される筐体と、筐体上に取り付けられ、その上に後方反射構造が設置される透明カバーを設ける。透明カバーは、たとえばガラス板であり、その上に後方反射構造を反射膜として設置する。後方反射構造は好ましくは、カバーの、ミラーシステムに面する下面に配置する。これは、ミラーシステムと後方反射構造の間で、損失を生じさせずに複数回、反射が行われるようにする上で有利である。しかしながら、後方反射はまた、カバーの上面またはカバーの外側に配置してもよい。好ましくは、透明カバーの両面に反射防止膜を設けて、ミラーシステムと後方反射構造の間で不要な複数回の反射が行われないようにする。
特に好ましい実施形態においては分散素子が提供され、これは光のスペクトル分散により入射光束を生成し、その際、その入射光束の光束断面がスペクトル分散によって長くなり、その断面で入射光束が光入射領域からミラー列に垂直にミラーシステムへと入射するようにされ、ミラー列の各々に入射光束の所定のスペクトル領域が割り当てられる。この実施形態は、特に共焦点顕微鏡で有益に使用できるため、これまでそこに使用されていたミラースライド装置に代わって、本発明による偏向装置を使用でき、その結果、光の各種のスペクトル成分を、たとえば異なる検出器へと特に高速かつ正確に偏向させることが可能となる。この点に関して、各ミラー列は、入射光束の所定のスペクトル領域を受け取り、その後これを、他のスペクトル領域とは無関係に、所望の偏向方向に選択的に方向付けることができる。
ミラー列は好ましくは、複数のグループに分けられ、その各々が入射光束の偏向によって所定のスペクトル成分の射出光束を生成し、これが光射出領域の1つから射出する。ミラー列が複数の(不連続のものを含む)グループに分けられ、その個々のグループが各々、特定の方向へと偏向される所定のスペクトル組成の射出光束を生成するという事実により、偏向された光を、そのスペクトル組成に応じて希望通りに異なる検出器へと分散させることができる。特に、これまで使用されていたミラースライド装置とは異なり、個々の検出器に連続的な波長領域を割り当てる必要がなくなる。たとえば、蛍光顕微鏡においては、蛍光バンド全体を1つの検出器に方向付け、それと同時に、その中に含まれる励起波長をそこから「取り除く」ことができる。本発明による偏向装置はさらに、公知のミラースライド装置と比較して、各ミラーアクチュエータに、特定の検出器に割り当てられる波長が変化しても変化しない一定の波長領域が割り当てられるという利点を有する。これに対して、ミラーのペアが電動で移動されるミラースライド装置を用いた場合、個々のモータステップが「不明瞭となる」ことがありえ、それによってスペクトルシフトが起こる。
装置は好ましくは、それぞれが射出光束の少なくとも1つを感知する複数の検出器を備える。前述のように、本発明による偏向装置を利用するために、個々の検出器に割り当てられる波長を連続的とする、すなわち単調に上昇または下降するようにする必要がない。特定の検出器が特定の用途、たとえば蛍光寿命顕微鏡または蛍光相関分光法に特に適している場合、および/または特定の方法、たとえばゲーティング方法が使用されている場合、検出器が問題のシステムにどこにあるかに関係なく、それにどのような所望の波長領域でも割り当てることができる。これは、本発明による装置では各波長をそれに最も適した検出器に割り当てられることを意味する。
本発明の別の態様によれば、上記のような種類の可変型の光偏向装置を備える光学装置、特に顕微鏡および特に好ましくは共焦点顕微鏡が提供される。
以下に、図面を参照しながら本発明を例示的実施形態に関して説明する。
本発明による偏向装置の一部である偏向ユニットの側面断面図である。 偏向ユニットの平面斜視図である。 本発明による偏向装置の使用方法の一例を説明する概略図である。
図1と図2は、それぞれ、側面断面図と平面図において偏向ユニット10を示す。偏向ユニット10は、たとえば共焦点顕微鏡において、スペクトル分離された光を異なる検出器へと供給するために使用される装置の一部である。
偏向ユニット10は筐体12を有し、その中にマイクロメカニカルミラーシステム14が収容されている。ミラーシステム14は、たとえばDLPシステムであり、マトリクス状に配置された複数のミラーアクチュエータで構成されており、そのうち、単に例として、図1では18a〜26aの符号が付された5つのアクチュエータが示され、図2では18a〜26a、18b〜26b、18c〜26cの符号が付された15のアクチュエータが示されている。この点に関して、図1と図2の図は説明用にすぎない点に留意する。実際には、はるかに多くのミラーアクチュエータが設置され、たとえば(用途に応じて)数百個から数千個の範囲のアクチュエータが設けられる。図2の平面斜視図に示されるように、ミラーアクチュエータは相互に平行に配置されたミラー列を形成し、やはり、図2にはそのうちの3列のみが、30a、30b、30cの符号が付されて示されている。
以下の説明は、ミラーアクチュエータ18a〜26aにより形成されるミラー列30aに関する。この説明は、残りのミラー列にも当てはまる。
ミラーアクチュエータ18a〜26aは各々、ミラーシステム14の共通基準面Eに関して個別に傾斜させることができる。各ミラーアクチュエータ18a〜26aには、それぞれのミラーアクチュエータ18a〜26aの2つの異なる反射位置を設定する2つのストッパ(図1には示されない)が設けられている。図1においては、2つの反射位置の一方は、各々の場合において、実線で示され、もう一方は破線で示される。図1からさらに明らかなように、ミラーアクチュエータ18a〜26aは、そのそれぞれの反射位置において、基準面Eに関して異なる傾斜角度を有する。ミラーアクチュエータ18a〜26aを制御するための制御ユニット32が設けられ、このユニットは、個々のミラーアクチュエータ18a〜26aの各々に、たとえば静電変位力を加えて、それぞれのミラーアクチュエータ18a〜26aを2つの所定の反射位置間で切り替えることができる。
筐体12を覆うカバーガラス34は、筐体12の上面に取り付けられる。カバーガラス34の、ミラーシステム14と対面する下面には長い反射素子40、42、44、46が設けられ、これらは相互に平行に配置され、ミラーシステム14に投影した場合、ミラー列30a、30b、30cに垂直に延びる。この例示的実施形態において、反射素子40、42、44、46は、カバーガラス34の上に蒸着された反射膜である。反射素子40、42、44、46の間とカバーガラス34の縁辺(図2参照)には、反射膜のない領域がある。したがって、図1において48、50、52、54、56の符号が付されたこれらの領域は透明であり、以下、透過素子と呼ぶ。図2に示されているように、透過素子48〜56もまた、ミラーシステム14に投影した場合、ミラー列30a、30b、30cに垂直に延びる。
反射素子40〜46と透明素子48〜56は後方反射構造を構成し、これは図1において概して60で示され、偏向ユニット10の中で、入射光を複数回、反射させることにより、所望の方法で光を偏向するための異なる偏向路を作る役割を果たす。移動可能なミラーアクチュエータ18a〜26aとこれらに面する後方反射構造60との相互作用について、図1を参照しながら以下に説明する。
図1の例において、偏向ユニット10は、垂直に入射する光を選択的に異なる射出領域へと方向付けるためのものである。この例では、光は入射光束62として、透過素子52により構成される中央の長い光入射領域に入ると仮定される。入射光束62は、とりわけ、ミラーアクチュエータ22aに入射し、これはその反射位置に応じて、この光を反射素子42(図1において左に)または反射素子44(図1において右に)のいずれかに向ける。反射素子42または反射素子44に向けられた光は次に、それぞれミラーアクチュエータ20aまたはミラーアクチュエータ24aへと反射し返す。すると、それぞれのミラーアクチュエータ20aまたは24aは、その反射位置に応じて、この光をそれぞれ反射素子40または46のいずれかへと、またはそれぞれの透明領域50または54へと方向付け、光はこれらの透明領域を通って偏向ユニット10から出る。上記のような実現可能な2つの射出光は、図1において射出光束64と66により示されている。
図1のシステムでは同様にして、別の射出光束68、70、72、74を、別のミラーアクチュエータ18aと26aの反射位置に応じて生成することができる。
図1の断面図に示され、ミラーアクチュエータ18a〜26aにより構成されるミラー列30aはそれゆえ、それに対面する後方反射構造60との相互作用により、入射光束62から射出光束64〜70の1つを選択的に生成できる。同じことが、図2に示されているミラー列30bと30cについても当てはまる。それゆえ、各ミラー列30a、30b、30cは、そこに入射する光を、そのミラーアクチュエータの反射位置に応じて、実現可能ないくつかの方向のうちの1つへと選択的に偏向させることができる。
この例示的実施形態では、ミラー列30a、30b、30cの各々に、入射光の所定の波長域が割り当てられる。その結果、偏向ユニット10は、波長に応じて異なる方向に光を偏向させることができる。この応用を図3にも示す。
図3は、概して100の符号が付された偏向装置を概略的に示しており、ここではプリズム80が偏向ユニットの前に配置されている。プリズム80は、入射光束82をスペクトル分散させ、それゆえ、スペクトル分散の結果として光束断面が長くなった発散光束を生成する役割を果たす。図3において、スペクトル分散された光束断面は、3つのサブ光束(細分光束)84、86、88によって示されており、その各々が光束82のスペクトル成分を表す。
3つのサブ光束84、86、88は偏向ユニット10に入射し、これによってサブ光束84、86、88は確実に異なる方向へと偏向される。図3の例では、サブ光束84は射出光束90に、サブ光束86は射出光束92に、サブ光束88は射出光束94に変換されるものとする。射出光束90、92、94は各々、偏向ユニット10によっていくつかの検出器96、98、99のうちの1つへと選択的に供給される。図3の例において、射出光束90、92、94の1つはそれぞれ、検出器96、98、99の1つに入射する。しかしながら、これは例にすぎないと理解するべきである。たとえば、3つの射出光束90、92、94のうちの2つを1つの同じ検出器に向けることも可能である。
図3に示される方法で射出光束90、92、94を生成するために、ミラー列をどのような所望の組み合わせで、それぞれが射出光束90、92、94の1つを生成するグループへとグループ分けしてもよい。この例では、サブ光束84、86、88により構成される入射光束が、スペクトル分散によって水平方向となったその光束断面で、垂直の向きにミラー列に入射するようになされる。
10 偏向ユニット
12 筐体
14 ミラーシステム
18a〜26a ミラーアクチュエータ
18b〜26b ミラーアクチュエータ
18c〜26c ミラーアクチュエータ
30a〜30c ミラー列
32 制御ユニット
34 カバーガラス
40、42、44、46 反射素子
48、50、52、54、56 透過素子
60 後方反射構造
62 入射光束
63、66、68、70、72、74 射出光束
80 プリズム
82 光束
84、86、88 サブ光束
90、92、94 射出光束
96、98、99 検出器
100 偏向装置

Claims (19)

  1. 複数の光反射ミラーアクチュエータ(18、20、22、34、26)を有するマイクロメカニカルミラーシステム(14)と、前記ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)を異なる反射位置へと制御して、光偏向を変化させる制御ユニット(32)と、を備える可変型光偏向装置(100)において、
    前記ミラーシステム(14)に合わせて体系的に調整される後方反射構造(60)を設けて、前記ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)の一部分から前記後方反射構造(60)へと反射された光を、前記ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)の他の部分へと、狙いを定めて反射し返すことを特徴とする装置(100)。
  2. 前記ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)が各々、まさに2つの反射位置へと制御可能である、請求項1に記載の装置(100)。
  3. 前記2つの反射位置を画定するために、各ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)には2つのストッパが設けられる、請求項2に記載の装置(100)。
  4. 前記後方反射構造(60)が固定状態で具現化される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の装置(100)。
  5. 前記ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)が、相互に平行に配置される複数のミラー列(30a、30b、30c)を形成する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の装置(100)。
  6. それぞれの前記ミラー列(30a、30b、30c)に配置された前記ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)が、その反射位置において、前記ミラーシステム(14)の共通基準面(E)に関して同じ傾斜角度を有する、請求項5に記載の装置(100)。
  7. それぞれの前記ミラー列(30a、30b、30c)に配置された前記ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)の各々が、その反射位置において、前記ラーシステム(14)の共通基準面(E)に関して異なる傾斜角度を有する、請求項5に記載の装置(100)。
  8. それぞれの前記ミラー列(30a、30b、30c)に配置された前記ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)の少なくとも1つが、その反射位置において、前記ミラーシステム(14)の共通基準面(E)に関して異なる大きさの傾斜角度を有する、請求項5に記載の装置(100)。
  9. 前記後方反射構造(60)が、複数の反射素子(40、42、44、46)と複数の透明な透過素子(48、50、52、54、56)を有し、前記透過素子(48、50、52、54、56)の少なくとも1つが偏向させるべき光のための光入射領域となり、他の前記透過素子が前記ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)で反射される光のための光射出領域となり、
    前記光入射領域に入る光が、前記光反射ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)の前記反射位置に応じて、前記光射出領域の1つへと選択的に偏向可能である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置(100)。
  10. 前記反射素子(40、42、44、46)と前記透過素子(48、50、52、54、56)が、相互に平行に交互に配置される、請求項9に記載の装置(100)。
  11. 前記光入射領域が前記光射出領域間の中央に配置される、請求項10に記載の装置(100)。
  12. 前記反射素子(40、42、44、46)と前記透過素子(48、50、52、54、56)が、前記ミラーシステム(14)から離間された平面内に配置され、前記ミラーシステム(14)に投影した場合に、前記ミラー列(30a、30b、30c)に垂直に延びる、請求項10または11に記載の装置(100)。
  13. それぞれの前記ミラー列(30a、30b、30c)の中の前記ミラーアクチュエータ(18、20、22、24、26)の少なくとも1つが、前記後方反射構造(60)に投影した場合に、前記透過素子(48、50、52、54、56)の1つに向けられる、請求項12に記載の装置(100)。
  14. 前記ミラーシステム(14)が収容される筐体(12)と、前記筐体(12)の上に取り付けられ、その上に前記後方反射構造(60)が設けられる透明カバー(34)を特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載のシステム(100)。
  15. 光のスペクトル分散によって入射光束(84、86、88)を生成する分散素子(80)を設け、その際、前記入射光束(84、86、88)の光束断面が前記スペクトル分散によって長くなり、その断面で前記入射光束(84、86、88)が前記光入射領域から、前記ミラー列(30a、30b、30c)に垂直に、前記ミラーシステム(14)へと入射するものであり、前記ミラー列(30a、30b、30c)の各々に前記入射光束(84、86、88)の所定のスペクトル領域が割り当てられていることを特徴とする、請求項9〜14のいずれか一項に記載の装置(100)。
  16. 前記ミラー列(30a、30b、30c)が異なる大きさである、請求項15に記載の装置(100)。
  17. 前記ミラー列(30a、30b、30c)が複数のグループにグループ分けされ、その各々が、前記入射光束(84,86,88)の偏向により、前記光射出領域の1つから射出する所定のスペクトル組成の射出光束(90、92、94)を生成する、請求項15または16に記載の装置(100)。
  18. 各々が前記射出光束(90、92、94)の少なくとも1つを感知する複数の検出器(96、98、99)を特徴とする、請求項17に記載の装置(100)。
  19. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の可変型光偏向装置(100)を有する光学装置、特に顕微鏡。
JP2012169470A 2011-08-01 2012-07-31 可変型光偏向装置及び光学装置 Expired - Fee Related JP6286116B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011052336A DE102011052336A1 (de) 2011-08-01 2011-08-01 Einrichtung zur variablen Umlenkung von Licht
DE102011052336.7 2011-08-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013037359A true JP2013037359A (ja) 2013-02-21
JP6286116B2 JP6286116B2 (ja) 2018-02-28

Family

ID=47076059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012169470A Expired - Fee Related JP6286116B2 (ja) 2011-08-01 2012-07-31 可変型光偏向装置及び光学装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9041990B2 (ja)
EP (1) EP2555040B1 (ja)
JP (1) JP6286116B2 (ja)
CN (1) CN103033926B (ja)
DE (1) DE102011052336A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014208498B4 (de) * 2014-05-07 2024-05-29 Robert Bosch Gmbh Montagekörper für Mikrospiegelchips, Spiegelvorrichtung und Herstellungsverfahren für eine Spiegelvorrichtung
US9851256B2 (en) * 2014-06-26 2017-12-26 MP High Tech Solutions Pty Ltd Apparatus and method for electromagnetic radiation sensing
US9810581B1 (en) 2014-07-28 2017-11-07 MP High Tech Solutions Pty Ltd Micromechanical device for electromagnetic radiation sensing
US9540312B2 (en) * 2015-02-03 2017-01-10 Blue Current, Inc. Non-flammable electrolyte composition including carbonate-terminated perfluoropolymer and phosphate-terminated or phosphonate-terminated perfluoropolymer and battery using same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09159937A (ja) * 1995-12-01 1997-06-20 Seiko Epson Corp 光変調装置及びその製造方法並びにその光変調装置を用いた電子機器
JP2001183591A (ja) * 1999-11-09 2001-07-06 Texas Instr Inc <Ti> マイクロミラー光学スイッチ
US20020076138A1 (en) * 2000-09-29 2002-06-20 Tew Claude E. Micromirror optical switch
JP2010156680A (ja) * 2008-12-02 2010-07-15 Olympus Corp 温度補償されている分光器及び光学機器
JP2010534864A (ja) * 2007-07-23 2010-11-11 ニスティカ,インコーポレーテッド 多機能デジタル光スイッチ

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4330347C2 (de) 1993-09-08 1998-04-09 Leica Lasertechnik Verwendung einer Vorrichtung zur Selektion und Detektion mindestens zweier Spektralbereiche eines Lichtstrahls
US6749346B1 (en) * 1995-11-07 2004-06-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Miniature scanning confocal microscope
DE19835072A1 (de) 1998-08-04 2000-02-10 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zur Beleuchtung und/oder Detektion in einem Mikroskop
JP2000199855A (ja) 1998-11-02 2000-07-18 Olympus Optical Co Ltd 走査型光学顕微鏡装置
US6618520B2 (en) 1999-11-09 2003-09-09 Texas Instruments Incorporated Micromirror optical switch
DE10038049A1 (de) 2000-08-02 2002-02-14 Leica Microsystems Optische Anordnung zur Selektion und Detektion des Spektalbereichs eines Lichtstrahls
US6816640B2 (en) * 2000-09-29 2004-11-09 Texas Instruments Incorporated Optical add drop multiplexer
US6804429B2 (en) 2001-02-09 2004-10-12 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Reconfigurable wavelength multiplexers and filters employing micromirror array in a gires-tournois interferometer
US7813601B2 (en) * 2002-09-06 2010-10-12 Texas Instruments Incorporated Reconfigurable optical add/drop multiplexer
JP2006113249A (ja) * 2004-10-14 2006-04-27 Nikon Corp マイクロミラーアレイ
KR100724740B1 (ko) * 2005-09-08 2007-06-04 삼성전자주식회사 미러 패키지 및 광 스캐너

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09159937A (ja) * 1995-12-01 1997-06-20 Seiko Epson Corp 光変調装置及びその製造方法並びにその光変調装置を用いた電子機器
JP2001183591A (ja) * 1999-11-09 2001-07-06 Texas Instr Inc <Ti> マイクロミラー光学スイッチ
US20020076138A1 (en) * 2000-09-29 2002-06-20 Tew Claude E. Micromirror optical switch
JP2010534864A (ja) * 2007-07-23 2010-11-11 ニスティカ,インコーポレーテッド 多機能デジタル光スイッチ
JP2010156680A (ja) * 2008-12-02 2010-07-15 Olympus Corp 温度補償されている分光器及び光学機器

Also Published As

Publication number Publication date
JP6286116B2 (ja) 2018-02-28
CN103033926B (zh) 2017-05-10
EP2555040A1 (de) 2013-02-06
DE102011052336A1 (de) 2013-02-07
CN103033926A (zh) 2013-04-10
US20130033734A1 (en) 2013-02-07
US9041990B2 (en) 2015-05-26
EP2555040B1 (de) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10133046B2 (en) Optical arrangement and light microscope
JP7193571B2 (ja) 照明システム、照明システムを有する検査ツール、および照明システムを作動させる方法
US9671603B2 (en) Optical arrangement and light microscope
JP6286116B2 (ja) 可変型光偏向装置及び光学装置
WO2019228350A1 (en) Liquid crystal on silicon (lcos) lidar scanner with multiple light sources
JPH09133862A (ja) ズーム装置
JP2019045574A (ja) 光線走査装置
JP5965986B2 (ja) 表面の構造化された露光のための露光装置
US7103258B2 (en) Attenuator device, and optical switching device
KR101913483B1 (ko) 빔 분배 광학 디바이스, 상기 유형의 빔 분배 광학 디바이스를 포함하는 조명 광학 유닛, 상기 유형의 조명 광학 유닛을 포함하는 광학 시스템, 및 상기 유형의 광학 시스템을 포함하는 투영 노광 장치
JP5964706B2 (ja) 光学的処理装置
CN115542528A (zh) 用于扫描显微镜的射束操纵的设备和显微镜
EP2872860B1 (en) Spectrometer comprising a spatial light modulator
JP2001290079A (ja) 光量調整装置
JP6258901B2 (ja) 光処理デバイス
JP6187761B2 (ja) 顕微分光システム
JP2006178207A (ja) アッテネータ装置および光スイッチング装置
CN105974580A (zh) 一种数字式快速轴向扫描模块
JP2023537537A (ja) 再帰反射器を用いて光シートを生成するための方法、光学装置およびレトロフィットキット

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150730

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160530

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160628

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160927

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20161125

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161208

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170606

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20170905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170928

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180205

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6286116

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees