JP2014202867A - パターン照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＬＭから生じる０次光を小さな遮断領域で適切に遮断して所望の照射パターンを標本面に形成するパターン照射装置を提供することを課題とする。【解決手段】パターン照射装置１００は、光源ユニット１０と、光源ユニット１０から出射された光を標本面ＳＰに照射する対物レンズ５０と、対物レンズ５０の瞳位置と共役な位置に配置されて光源ユニット１０から出射された光の位相を変調する位相変調型のＳＬＭ２０と、ＳＬＭ２０と対物レンズ５０の間の光路上に配置されてＳＬＭ２０から生じる０次光を遮断する遮断手段である０次光カットフィルタ４１と、ＳＬＭ２０から生じる０次光の集光位置と０次光カットフィルタ４１の遮断領域４１ｂの位置を一致させる制御装置７０を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、パターン照射装置に関し、特に、位相変調型空間変調器を備えたパターン照射装置に関する。

従来から、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon、ＬＣＯＳは商標）などの位相変調型の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）を用いて任意の光のパターンを標本面上に形成するパターン照射装置が知られている。

位相変調型のＳＬＭを用いたパターン照射装置では、対物レンズの瞳共役位置に配置されたＳＬＭが光源からの光の位相を変調することで、ＳＬＭから生じる回折光によって標本面上に任意の空間強度分布を有する光のパターン（以降、照射パターンと記す）が形成される。

ただし、回折効率の関係で、入射した光のすべてが回折光としてＳＬＭから出射されるわけではなく、ＳＬＭで回折されない０次光も回折光とともに出射される。このため、標本面ＳＰ上には、図１Ａに示すように、回折光による照射パターンＰ１に加えて、光軸上に集光する０次光によるスポットＰ２が形成されてしまう。

そこで、例えば、特許文献１に開示される装置は、このような０次光の影響を排除するために試料の直前の光軸上に０次光をカットするための０次光遮蔽板を設けている。０次光の集光位置近傍に０次光遮蔽板１を配置して０次光を遮蔽することで、図１Ｂに示すように、所望の照射パターンＰ１のみを標本面ＳＰ上に形成することができる。

特開２００１−２７２６３６号公報

しかしながら、実際のパターン照射装置では、光源の個体差、光源波長の切り替え、及び光束径の変更などによってＳＬＭに入射する光の状態が変化するため、それに伴って０次光の集光位置も変化する。

このため、０次光の一部または全部が０次光遮蔽板の位置からずれた位置を通過して標本面に照射されてしまうという事態が生じ得る。これを防止するためには、集光位置の移動を考慮して予め比較的大きな０次光遮蔽板２を０次光の集光位置近傍に配置するという対処が考えられる。しかしながら、０次光遮蔽板２が配置された領域は０次光だけではなく回折光も通過することができないため、このような対処では、パターンを形成することができる標本面上の領域を狭めてしまうことになる。このため、場合によっては図１Ｃに示すように、照射パターンの一部が０次光遮蔽板２によって遮られてしまう。

以上のような実情を踏まえ、本発明は、ＳＬＭから生じる０次光を小さな遮断領域で適切に遮断して所望の照射パターンを標本面に形成するパターン照射装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、光源ユニットと、前記光源ユニットから出射された光を標本面に照射する対物レンズと、前記対物レンズの瞳位置と共役な位置に配置されて、前記光源ユニットから出射された光の位相を変調する位相変調型の空間光変調器と、前記空間光変調器と前記対物レンズの間の光路上に配置されて、前記空間光変調器から生じる０次光を遮断する遮断手段と、前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置を一致させる制御装置と、を備えるパターン照射装置を提供する。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のパターン照射装置において、前記制御装置は、前記光源ユニットから出射された光の波長、波面、または光束径の少なくとも一つが変化するように、前記光源ユニットを制御するパターン照射装置を提供する。

本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様に記載のパターン照射装置において、さらに、前記遮断手段の位置を移動させる位置調整機構を備え、前記制御装置は、前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置が一致するように、前記位置調整機構を制御するパターン照射装置を提供する。

本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つに記載のパターン照射装置において、前記制御装置は、前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置が一致するように、前記空間光変調器の位相変調パターンを制御するパターン照射装置を提供する。

本発明の第５の態様は、第４の態様に記載のパターン照射装置において、前記制御装置は、前記空間光変調器の位相変調パターンを、前記標本面上に形成すべき照射パターンから算出される位相変調パターンと、前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置を移動させるための位相変調パターンとを足し合わせた位相変調パターンに制御するパターン照射装置を提供する。

本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載のパターン照射装置において、さらに、前記光源ユニットから出射された光の波長、波面、または光束径の少なくとも１つが異なる前記光源ユニットの状態毎に、前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置を一致させるための情報を予め格納する記憶部を備え、前記制御装置は、前記記憶部から前記光源ユニットの状態に応じた情報を読み出して、読み出した情報に基づいて、前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置を一致させるパターン照射装置を提供する。

本発明の第７の態様は、第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つに記載のパターン照射装置において、前記光源ユニットは、前記光源ユニットから出射される光の光束径を変更するためのレンズ系を備え、前記制御装置は、前記対物レンズの瞳径に応じた光束径を有する光が前記光源ユニットから出射されるように、前記レンズ系を制御するパターン照射装置を提供する。

本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つに記載のパターン照射装置において、前記光源ユニットは、波長可変レーザを備えるパターン照射装置を提供する。

本発明の第９の態様は、第１の態様乃至第８の態様のいずれか１つに記載のパターン照射装置において、前記光源ユニットは、複数の光源と、前記複数の光源から選択された光源からの光を、前記光源ユニットから出射して前記空間光変調器へ導くための光路切り替え手段と、を備えるパターン照射装置を提供する。

本発明の第１０の態様は、第１の態様乃至第９の態様のいずれか１つに記載のパターン照射装置において、前記遮断手段を前記空間光変調器と前記対物レンズの間の光路に対して挿脱する挿脱機構と、前記標本面からの光を検出する光検出器と、を備えるパターン照射装置を提供する。

本発明の第１１の態様は、第１０の態様に記載のパターン照射装置において、前記制御装置は、前記挿脱機構により前記遮断手段が挿入された状態で前記光検出器により検出される光量と前記挿脱機構により前記遮断手段が取り除かれた状態で前記光検出器により検出される光量とを比較して、比較結果に基づいて前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置を一致させるパターン照射装置を提供する。

本発明の第１２の態様は、第１の態様乃至第１１の態様のいずれか１つに記載のパターン照射装置において、前記パターン照射装置は顕微鏡装置であるパターン照射装置を提供する。

本発明によれば、ＳＬＭから生じる０次光を小さな遮断領域で適切に遮断して所望の照射パターンを標本面に形成するパターン照射装置を提供することができる。

標本面上に形成される回折光による照射パターンと０次光によるスポットの一例を示した図である。 ０次光遮蔽板が配置された標本面上に形成される回折光による照射パターンの一例を示した図である。 図１Ｂとは大きさの異なる０次光遮蔽板が配置された標本面上に形成される回折光による照射パターンの一例を示した図である。 本発明の実施例１に係るパターン照射装置の構成を例示した図である。 図２に示すパターン照射装置に含まれる０次光カットフィルタの構成を例示した図である。 ０次光カットフィルタを移動させることにより０次光を遮断する方法を説明する第１の図である。 ０次光カットフィルタを移動させることにより０次光を遮断する方法を説明する第２の図である。 ０次光カットフィルタを移動させることにより０次光を遮断する方法を説明する第３の図である。 ＳＬＭの位相変調パターンを変更することにより０次光を遮断する方法を説明する図である。 本発明の実施例２に係るパターン照射装置の構成を例示した図である。 本発明の実施例３に係るパターン照射装置の構成を例示した図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の各実施例について説明する。

図２は、本実施例に係るパターン照射装置の構成を例示した図である。図２に示されるパターン照射装置１００は、標本面ＳＰ上に任意のパターンの光を照射するパターン照射機能と、照射パターンの形成に寄与しない０次光を遮断する遮断機能を備えたパターン照射装置である。

パターン照射装置１００は、顕微鏡と、顕微鏡を制御する制御装置７０と、制御装置７０に接続されたモニタ８０及び入力装置９０と、を備えている。即ち、パターン照射装置１００は、顕微鏡を備えた顕微鏡装置である。

パターン照射装置１００を構成する顕微鏡は、光源ユニット１０と、光源ユニット１０から出射された光を標本面ＳＰに照射する対物レンズ５０と、光源ユニット１０から出射された光の位相を変調する位相変調型のＳＬＭ２０と、ＳＬＭ２０を対物レンズ５０の瞳位置に投影するための光学系（ミラー３１、フーリエ変換レンズ３２、レンズ３３、ハーフミラー３４）と、標本面ＳＰを観察するための観察系６０と、を備えている。

光源ユニット１０は、可干渉性を有する光を出射する光源１１と、レンズ１２ａとレンズ１２ｂの間の距離を変更することにより光源ユニット１０から出射される光の光束径を変更するビームエクスパンダ１２と、を有している。なお、光源１１は、例えば、赤外線領域の超短パルスレーザ光を出射する赤外パルスレーザである。

ＳＬＭ２０は、対物レンズ５０の瞳位置と光学的に共役な位置に配置されている。ＳＬＭ２０は、各々が独立して制御される二次元に配置された複数のピクセル素子を備えていて、ＳＬＭ２０に入射したレーザ光は入射したピクセル素子でその位相が変調される。顕微鏡では、ＳＬＭ２０で光源ユニット１０から出射された光の位相が変調されることで、標本面ＳＰに任意のレーザ光のパターンが形成される。なお、ＳＬＭ２０は、例えば、反射型のＳＬＭであるＬＣＯＳである。

ＳＬＭ２０を対物レンズ５０の瞳位置に投影するための光学系は、ミラー３１と、ミラー３１で反射した光を集光して光源１１の一次像を形成するフーリエ変換レンズ３２と、レンズ３３と、ＳＬＭ２０で位相が変調された光を対物レンズ５０へ向けて反射するハーフミラー３４と、を備えている。

観察系６０は、ハーフミラー３４を透過して入射する標本面ＳＰからの光をカメラ６２に結像させる結像レンズ６１と、カメラ６２と、を備えている。カメラ６２は、例えば、標本面ＳＰからの光を検出するＣＣＤイメージセンサなどの光検出器を備えていて、光検出器からの信号に基づいて標本面ＳＰの画像を生成して制御装置７０に送信する。

顕微鏡は、さらに、ＳＬＭ２０から生じる０次光を遮断する遮断手段である０次光カットフィルタ４１と、０次光カットフィルタ４１の位置を移動させる位置調整機構４２と、０次光カットフィルタ４１をＳＬＭ２０と対物レンズ５０の間の光路に対して挿脱する挿脱機構４３と、を備えている。

０次光カットフィルタ４１は、ＳＬＭ２０と対物レンズ５０の間の光路上に配置されている。０次光カットフィルタ４１は、図３に示すように、光を透過させる透過領域４１ａと光を遮断する遮断領域４１ｂを有していて、例えば、ガラス基板の中心部に金属ミラーを蒸着させることによって作成される。

位置調整機構４２は、０次光カットフィルタ４１を光軸方向に沿って移動させる機構であり、例えば、ラックアンドピニオン機構である。なお、位置調整機構４２は、光軸方向に加えて、光軸と直交する方向にも０次光カットフィルタ４１を移動させるように構成されてもよい。

制御装置７０は、ハードディスクやメモリなどからなる記憶部７１を備えていて、顕微鏡の構成要素のうちの少なくとも、光源ユニット１０、ＳＬＭ２０、位置調整機構４２、及び、カメラ６２に接続されている。制御装置７０は、これらの構成要素を制御するとともに、これらの構成要素からの信号を受信し処理するように構成されている。制御装置７０は、例えば、パーソナルコンピュータなどである。

記憶部７１には、光源ユニット１０から出射された光の波長、波面、または光束径の少なくとも１つが異なる状態（以降、光源ユニット１０の状態と記す）毎に、ＳＬＭ２０から生じる０次光の集光位置と０次光カットフィルタ４１の遮断領域４１ｂの位置を一致させるための情報（以降、一致制御情報と記す。）が予め格納されている。なお、記憶部７１に光源ユニット１０の状態毎の一致制御情報を準備する方法について後述する。

以上のように構成されたパターン照射装置１００では、制御装置７０が光源ユニット１０を制御することで、光源１１から出射された光の光束径がビームエクスパンダ１２で対物レンズ５０の瞳径に応じた光束径に調整され、光束径が調整された光がＳＬＭ２０に入射する。そして、制御装置７０が標本面ＳＰ上に形成すべき照射パターンから算出される位相変調パターンにＳＬＭ２０の位相変調パターンを制御することで、ＳＬＭ２０に入射した光の位相が変調されて、ＳＬＭ２０からの光のフーリエ変換がフーリエ変換レンズ３２によって形成される集光面に投影される。これにより、集光面上に回折光による照射パターンが形成される。この際、集光面には０次光によるスポットも形成される。

さらに、制御装置７０が記憶部７１に格納されている光源ユニット１０の状態に応じた一致制御情報を読み出して、読み出した一致制御情報に基づいてＳＬＭ２０から生じる０次光の集光位置と０次光カットフィルタ４１の遮断領域４１ｂの位置が一致するように位置調整機構４２を制御する。

ここで、制御装置７０が光源ユニット１０の状態に応じた一致制御情報に基づいて制御を行うのは、光源ユニット１０から出射される光の光束径を対物レンズ５０の瞳径に応じて調整すると、光束径とともに波面の曲率半径も変化し、その結果、集光位置が移動することがあるからである。つまり、図４Ａに示すように、光束径を変更する前の集光位置が遮断領域４１ｂの位置に一致している場合であっても、光束径を変更した結果、図４Ｂに示すように、光束径を変更した後の集光位置が遮断領域４１ｂの位置からずれてしまうことがあるからである。

制御装置７０が光源ユニット１０の状態に応じた一致制御情報に基づいて位置調整機構４２を制御することで、図４Ｃに示すように光源ユニット１０の状態によらず集光位置と遮断領域４１ｂが一致することになる。これにより、集光面上で０次光カットフィルタ４１により０次光が遮断され、回折光のみが０次光カットフィルタ４１を透過する。このため、標本面ＳＰ上に回折光による照射パターンが形成される。

このように、パターン照射装置１００では、制御装置７０が光源ユニット１０を制御して、光源ユニット１０から出射された光の光束径を変化させることができる。このため、対物レンズ５０の瞳径にあわせて光束径を調整することで、対物レンズ５０に入射することができずに無駄になってしまう光の量を減らして光を効率的に利用しつつ、対物レンズ５０の性能（ＮＡ）を十分に発揮させることができる。このため、標本面を明るく照明することができる。

また、パターン照射装置１００では、制御装置７０が０次光の集光位置と遮断領域４１ｂの位置を一致させることで、ＳＬＭ２０から生じる０次光を小さな遮断領域４１ｂで適切に遮断して所望の照射パターンを標本面ＳＰに形成することができる。このため、パターンを形成することができる標本面ＳＰ上の領域の制約を最小限に抑えることができる。特に、制御装置７０が光源ユニット１０の状態に応じた一致制御情報に基づいて０次光の集光位置と遮断領域４１ｂの位置を一致させることで、光源ユニット１０の状態変化に伴って０次光の集光位置が移動してしまう場合であっても、０次光を適切に遮断して所望の照射パターンを標本面ＳＰに形成することができる。

なお、制御装置７０がビームエクスパンダ１２を制御することにより光源ユニット１０から出射される光の光束径を変化させる例を示したが、制御装置７０は、その他の方法によって光源ユニット１０の状態を変化させてもよい。制御装置７０は、０次光の集光位置を移動させることになる光源ユニット１０から出射された光の波長、波面、または光束径の少なくとも一つが変化するように、光源ユニット１０を制御してもよい。

また、制御装置７０が位置調整機構４２を制御することにより集光位置と遮断領域４１ｂの位置を一致させる例を示したが、制御装置７０は、他の方法によって集光位置と遮断領域４１ｂの位置を一致させてもよい。例えば、制御装置７０が位置調整機構４２の代わりにＳＬＭ２０の位相変調パターンを、ＳＬＭ２０から生じる０次光の集光位置と遮断領域４１ｂの位置が一致するように制御してもよい。

ＳＬＭ２０は、パターン形成のための位相変調（以降、ホログラム変調）だけではなく、照射パターンの形状を変化させることなく光軸方向に照射パターンの位置を移動させる位相変調（以降、フレネル変調）を行うことも可能である。フレネル変調は、回折光だけではなく０次光にも作用し、例えば、図５に示すように、ＳＬＭ２０から出射される光の波面を制御して、収斂光束としてＳＬＭ２０に入射した光を平行光束に変換して出射することができる。このため、ホログラム変調とフレネル変調を組み合わせることにより、遮断領域４１ｂを移動させることなく０次光の集光位置と遮断領域４１ｂの位置を一致させ、且つ、標本面ＳＰ上に所望の照射パターンを形成することができる。

従って、制御装置７０が、ＳＬＭ２０の位相変調パターンを、標本面ＳＰ上に形成すべき照射パターンから算出される位相変調パターン（以降、ホログラムパターンと記す。）に制御するのではなく、そのホログラムパターンとＳＬＭ２０から生じる０次光の集光位置を遮断領域４１ｂの位置に移動させるための位相変調パターン（以降、フレネルパターン）とを足し合わせた位相変調パターンに制御してもよい。

ＳＬＭ２０がフレネル変調を行う場合には、パターン照射装置１００は位置調整機構４２を備える必要がないため、既存のパターン照射装置の構成をそのまま使用することが可能となる。従って、位置調整機構４２を設けて制御する場合に比べて、既存のパターン照射装置への適用が容易となる。なお、位置調整機構４２を制御する方法とＳＬＭ２０を制御する方法は、０次光の遮断性能と装置構成のどちらを重視するかによって選択されてもよい。

次に、光源ユニット１０の状態毎の一致制御情報を準備する方法について説明する。
まず、最初に標本面ＳＰ上にミラー標本ＭＳを配置し、挿脱機構４３により０次光カットフィルタ４１を光路外に取り除く。そして、カメラ６２で生成された画像によりミラー標本ＭＳを観察して、ミラー標本ＭＳにピントを合わせる。このとき、ＳＬＭ２０では変調を行わず、ＳＬＭ２０を単なるミラーとして機能させる。

その後、挿脱機構４３により０次光カットフィルタ４１を光路に挿入する。そして、位置調整機構４２により０次光カットフィルタ４１を移動しながら、０次光の集光位置と遮断領域４１ｂの位置が一致する位置調整機構４２の位置（以降、位置調整機構４２の最適位置と記す）を探す。位置調整機構４２の最適位置は、０次光カットフィルタ４１の挿入前後に検出される光量を比較することで、０次光カットフィルタ４１の挿入前後での光量差が最大となる位置として検出される。

位置調整機構４２の最適位置が見つかると、位置調整機構４２の最適位置に関する情報と光源ユニット１０の状態に関する情報とを一致制御情報として記憶部７１に格納する。さらに、この作業を光源ユニット１０の状態毎に行うことで、光源ユニット１０の状態毎の一致制御情報を記憶部７１に格納することができる。位置調整機構４２の最適位置を特定する作業は、例えば、パターン照射装置１００の製品出荷前などに人手で行われてもよく、また、専用のプログラムに従って制御装置７０により行われてもよい。

なお、ＳＬＭ２０を単なるミラーとして機能させる代わりにＳＬＭ２０でホログラム変調を行いながら、位置調整機構４２の最適位置を探しても良い。この場合、０次光が検出される画像の中心部分の光量の変化を比較することで、位置調整機構４２の最適位置を特定することができる。また、観察される照射パターンと所望の照射パターンとを比較することで、遮断領域４１ｂが０次光に加えて回折光も遮ってしまっていないかどうかを確認することができる。

また、制御装置７０がＳＬＭ２０を制御することにより０次光の集光位置と遮断領域４１ｂの位置を一致させる場合の一致制御情報を準備する手順もほとんど同じである。ただし、位置調整機構４２により０次光カットフィルタ４１を移動させる代わりにＳＬＭ２０によるフレネル変調を調整する点、及び、位置調整機構４２の最適位置に関する情報の代わりにＳＬＭ２０のフレネル変調に関する情報を記憶部７１に格納する点が異なる。

図６は、本実施例に係るパターン照射装置の構成を例示した図である。図６に示すパターン照射装置１０１は、光源ユニット１０の代わりに光源ユニット１０ａを備える点が、実施例１に係るパターン照射装置１００と異なっている。パターン照射装置１０１のその他の構成は、パターン照射装置１００と同様である。

光源ユニット１０ａは、可干渉性を有する光を出射する複数の光源（光源１１ａ、光源１１ｂ）と、複数の光源が共有する光路上に配置されたビームエクスパンダ１２と、複数のミラー（ミラー１３、ミラー１４）を備える。

光源１１ａは、例えば、赤外線領域の超短パルスレーザ光を出射する赤外パルスレーザである。一方、光源１１ｂは、例えば、波長可変レーザである。ビームエクスパンダ１２は、レンズ１２ａとレンズ１２ｂの間の距離を変更することにより光源ユニット１０ａから出射される光の光束径を変更する。

ミラー１３が光源ユニット１０ａ内で固定されているのに対して、ミラー１４は光源ユニット１０ａ内で移動可能に配置されている。ミラー１４は、光源１１ａと光源１１ｂから選択された光源からの光を、光源ユニット１０ａから出射してＳＬＭ２０へ導くための光路切り替え手段として機能する。

パターン照射装置１０１では、制御装置７０がビームエクスパンダ１２に加えて光路切り替え手段としてのミラー１４や波長可変レーザである光源１１ｂを制御する。このため、０次光の集光位置を移動させる要因である光源ユニット１０ａから出射される光の波面の変化は、光束径の変更だけではなく、波長の変更や個体差のある光源の切り替えによっても生じる。従って、パターン照射装置１０１では、記憶部７１に、光源ユニット１０ａから出射された光の波長、波面、または光束径の少なくとも１つが異なる光源ユニット１０ａの状態毎に一致制御情報を予め格納する。

以上のように構成されたパターン照射装置１０１によっても、実施例１に係るパターン照射装置１００と同様に、ＳＬＭ２０から生じる０次光を小さな遮断領域４１ｂで適切に遮断して所望の照射パターンを標本面ＳＰに形成することができる。また、パターン照射装置１０１によれば、標本面ＳＰに照射する光の波長や使用する光源を切り替えることができるため、試料に適した光でパターン照射を行うことができる。

図７は、本実施例に係るパターン照射装置の構成を例示した図である。図７に示すパターン照射装置１０２は、レーザ加工装置である。パターン照射装置１０２は、挿脱機構４３を備えない点、ハーフミラー３４の代わりにミラー３５を備える点、観察系６０の代わりに光パワーメータ１１０及びモニタ１２０を備える点が、実施例１に係るパターン照射装置１００と異なっている。パターン照射装置１０２のその他の構成は、パターン照射装置１００と同様である。

パターン照射装置１０２は、観察系６０を備えていないため、パターン照射装置１００とは異なる手順により光源ユニット１０の状態毎の一致制御情報を準備する。

具体的には、まず、最初に標本面ＳＰ上に光パワーメータ１１０を配置し、対物レンズ５０から標本面ＳＰに出射される光のパワーを測定してその結果をモニタ１２０で確認する。このとき、ＳＬＭ２０では変調を行わず、ＳＬＭ２０を単なるミラーとして機能させる。または、フレネル変調のみを行う。

その後、位置調整機構４２により０次光カットフィルタ４１を移動しながら、または、ＳＬＭ２０によるフレネル変調を調整しながら、０次光の集光位置と遮断領域４１ｂの位置を一致させる。０次光の集光位置と遮断領域４１ｂの位置が一致したか否かは、光パワーメータ１１０で計測される光のパワーが十分に小さくなっているか否かによって判断する。

そして、０次光の集光位置と遮断領域４１ｂの位置が一致したときの位置調整機構４２の位置に関する情報またはＳＬＭ２０のフレネル変調に関する情報と光源ユニット１０の状態に関する情報とを一致制御情報として記憶部７１に格納する。さらに、この作業を光源ユニット１０の状態毎に行うことで、光源ユニット１０の状態毎の一致制御情報を記憶部７１に格納することができる。

以上のように構成されたパターン照射装置１０２によっても、実施例１に係るパターン照射装置１００と同様に、ＳＬＭ２０から生じる０次光を小さな遮断領域４１ｂで適切に遮断して所望の照射パターンを標本面ＳＰに形成することができる。また、パターン照射装置１０２によれば、パターン照射装置１００に比べて装置構成を簡素化することができる。

なお、パターン照射装置１０２は、観察系６０を追加し、且つ、ミラー３５とハーフミラー３４を交換することができるように構成されてもよい。その上で、調整時とパターン照射時でこれらの構成を使い分けても良い。これにより、パターン照射時には簡素な構成でありながら、調整時には画像を見ながら容易に事前調整を行うことができる。

上述した実施例は、発明の理解を容易にするために本発明の具体例を示したものであり、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。本発明のパターン照射装置は、特許請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。

例えば、対物レンズ５０の瞳共役位置に配置されたＳＬＭ２０は、反射型のＬＣＯＳである場合を例に説明したが、ＳＬＭ２０は反射型のＳＬＭに限られず、透過型のＳＬＭであってもよい。

また、光源ユニットの状態によって０次光の集光位置が光軸方向に移動する場合を例に、０次光の集光位置と遮断領域４１ｂの位置とを一致させる制御を説明したが、光源ユニットの状態によって０次光の集光位置が光軸と直交する方向に移動してもよい。この場合、制御装置７０は、位置調整機構４２を光軸と直交する方向に移動させることにより、または、照射パターンの形状を変化させることなく光軸と直交する方向に照射パターンの位置を移動させる位相変調（以降、チルト変調）をＳＬＭ２０で行うことにより、０次光の集光位置と遮断領域４１ｂの位置とを一致させることができる。

また、位置調整機構４２の制御とＳＬＭ２０の制御とを併用してもよい。例えば、光源ユニットの状態によって０次光の集光位置が光軸方向と光軸方向に直交する方向の両方に移動する場合には、０次光の遮断に特に効果的な光軸方向の調整については位置調整機構４２の制御によって行い、光軸と直交する方向への微調整についてはＳＬＭ２０の制御（チルト変調）によって行っても良い。このような制御であれば、主に微調整に使用される光軸と直交する方向の調整のために装置構成が複雑化することを防止することができる。

１、２ ０次光遮蔽板
１０、１０ａ 光源ユニット
１１、１１ａ、１１ｂ 光源
１２ ビームエクスパンダ
１２ａ、１２ｂ、３３ レンズ
１３、１４、３１、３５ ミラー
２０ ＳＬＭ
３２ フーリエ変換レンズ
３４ ハーフミラー
４１ ０次光カットフィルタ
４１ａ 透過領域
４１ｂ 遮断領域
４２ 位置調整機構
４３ 挿脱機構
５０ 対物レンズ
６０ 観察系
６１ 結像レンズ
６２ カメラ
７０ 制御装置
７１ 記憶部
８０ モニタ
９０ 入力装置
１００、１０１、１０２ パターン照射装置
１１０ 光パワーメータ
１２０ モニタ
Ｐ１、Ｐ２ 照射パターン
ＳＰ 標本面
ＭＳ ミラー標本

Claims (12)

1. 光源ユニットと、
   前記光源ユニットから出射された光を標本面に照射する対物レンズと、
   前記対物レンズの瞳位置と共役な位置に配置されて、前記光源ユニットから出射された光の位相を変調する位相変調型の空間光変調器と、
   前記空間光変調器と前記対物レンズの間の光路上に配置されて、前記空間光変調器から生じる０次光を遮断する遮断手段と、
   前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置を一致させる制御装置と、を備える
   ことを特徴とするパターン照射装置。
2. 請求項１に記載のパターン照射装置において、
   前記制御装置は、前記光源ユニットから出射された光の波長、波面、または光束径の少なくとも一つが変化するように、前記光源ユニットを制御する
   ことを特徴とするパターン照射装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のパターン照射装置において、さらに、
   前記遮断手段の位置を移動させる位置調整機構を備え、
   前記制御装置は、前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置が一致するように、前記位置調整機構を制御する
   ことを特徴とするパターン照射装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のパターン照射装置において、
   前記制御装置は、前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置が一致するように、前記空間光変調器の位相変調パターンを制御する
   ことを特徴とするパターン照射装置。
5. 請求項４に記載のパターン照射装置において、
   前記制御装置は、前記空間光変調器の位相変調パターンを、前記標本面上に形成すべき照射パターンから算出される位相変調パターンと、前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置を移動させるための位相変調パターンとを足し合わせた位相変調パターンに制御する
   ことを特徴とするパターン照射装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のパターン照射装置において、さらに、
   前記光源ユニットから出射された光の波長、波面、または光束径の少なくとも１つが異なる前記光源ユニットの状態毎に、前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置を一致させるための情報を予め格納する記憶部を備え、
   前記制御装置は、前記記憶部から前記光源ユニットの状態に応じた情報を読み出して、読み出した情報に基づいて、前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置を一致させる
   ことを特徴とするパターン照射装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のパターン照射装置において、
   前記光源ユニットは、前記光源ユニットから出射される光の光束径を変更するためのレンズ系を備え、
   前記制御装置は、前記対物レンズの瞳径に応じた光束径を有する光が前記光源ユニットから出射されるように、前記レンズ系を制御する
   ことを特徴とするパターン照射装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のパターン照射装置において、
   前記光源ユニットは、波長可変レーザを備える
   ことを特徴とするパターン照射装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のパターン照射装置において、
   前記光源ユニットは、
   複数の光源と、
   前記複数の光源から選択された光源からの光を、前記光源ユニットから出射して前記空間光変調器へ導くための光路切り替え手段と、を備える
   ことを特徴とするパターン照射装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のパターン照射装置において、
    前記遮断手段を前記空間光変調器と前記対物レンズの間の光路に対して挿脱する挿脱機構と、
    前記標本面からの光を検出する光検出器と、を備える
    ことを特徴とするパターン照射装置。
11. 請求項１０に記載のパターン照射装置において、
    前記制御装置は、前記挿脱機構により前記遮断手段が挿入された状態で前記光検出器により検出される光量と前記挿脱機構により前記遮断手段が取り除かれた状態で前記光検出器により検出される光量とを比較して、比較結果に基づいて前記空間光変調器から生じる０次光の集光位置と前記遮断手段の位置を一致させる
    ことを特徴とするパターン照射装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のパターン照射装置において、
    前記パターン照射装置は顕微鏡装置である
    ことを特徴とするパターン照射装置。