JP2014513811A - レーザビーム放射照度制御システム - Google Patents

Abstract

光のビームの放射照度を制御する放射照度制御システム（「ＩＣＳ」）が開示される。ＩＣＳは、ビーム並進器およびビーム発射器を含む。ビーム並進器は、所望の変位によってビームの伝搬方向に実質的に直交してビームを並進させ、そのことによって、ビーム発射器は並進させられるビームの一部分を除去可能であり、ビームは所望の放射照度を伴って出力され得る。ビーム発射器は、ビームが並進させられる量に基づいてビームの放射照度を減衰させる。ＩＳＣは、励起ビームの放射照度に対しての高速、微調節の制御を提供するために蛍光顕微鏡検査法機器に組み込まれ得る。
【選択図】図２Ａ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年３月１日に出願された仮出願番号第６１／４４７，７１１号の利益を主張するものである。

本開示は、レーザビーム放射照度の調整および制御のための外部システムに関する。

レーザビーム放射照度の調整および制御は、１桁以上の放射照度範囲にわたって実現するのが困難である場合がある。この範囲内でさえ、典型的なレーザから出力される光の放射照度の精度および安定性が、ある種の用途に対しては最適を下回ることが多い。レーザの放射照度を制御するための典型的な解決策には、源に付与される電流を制御すること、または、ビーム放射照度を低減するためにレーザビーム経路に中性密度フィルタを配置することがある。近年ではレーザシャッタが、シャッタの大きさを低減することにより、およびシャッタを制御するために使用される電力を増大することにより、速度に関して最適化されてきた。その結果レーザシャッタが、レーザビームを「オン」および「オフ」にするためにレーザビーム経路に配置される場合がある。

しかしながらレーザビームの放射照度を調整かつ制御するための電流制御、密度フィルタリング、およびシャッタの使用は、特に１ミリ秒を下回る時間尺度でレーザを調整することが所望されるときは最適ではない。例えば線形制御される電源に対するレーザの応答時間は典型的には非線形であり、そのことが可調整の範囲を１桁ぐらいに制限する。加えて典型的なレーザの温度は動作中に上下する場合があり、そのことがさらなる放射照度の不安定性をもたらす。中性密度フィルタは数桁だけ放射照度範囲を改善することが可能であるが、フィルタは粗い放射照度調整のみを提供し、典型的な高速シャッタは、開口部の大きさが低減され、駆動電圧がより高いにもかかわらず、１ミリ秒を下回る開閉時間を実現することができない。上記の説明された理由で、レーザ光放射照度の高速制御に関して中継制御を行う機器を開発し研究対象とする技術者および科学者は、１ミリ秒を下回る時間尺度でのレーザビーム放射照度の調整および制御のための機構を探索し続けている。

光のビームの放射照度を制御する放射照度制御システム（「ＩＣＳ」）が開示される。ＩＣＳは、ビーム並進器（ｂｅａｍ ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ）およびビーム発射器（ｂｅａｍ ｌａｕｎｃｈ）を含む。ビーム並進器は、所望の変位によってビームの伝搬方向に実質的に直交してビームを並進させ、そのことによって、ビーム発射器は並進させられるビームの一部分を除去可能であり、ビームは所望の放射照度を伴って出力され得る。ビーム発射器は、ビームが並進させられる量に基づいてビームの放射照度を減衰させる。ＩＳＣは、励起ビームの放射照度に対しての高速、微調節の制御を提供するために蛍光顕微鏡検査法機器に組み込まれ得る。

一例の放射照度制御システムの概略表現を示す図である。 図２Ａは、放射照度制御システムのビーム発射器の一例の実装形態の概略表現を示す図である。図２Ｂは、単一モード光ファイバーおよび関連する受光錐の等角図である。 放射照度制御システムのビーム並進器およびビーム発射器の一例の例証を示す図である。 放射照度制御システムのビーム並進器およびビーム発射器の一例の例証を示す図である。 放射照度制御システムのビーム並進器およびビーム発射器の一例の例証を示す図である。 図４Ａは、単一モード光ファイバーから入力される光に対する放射照度輪郭を示す図である。図４Ｂは、単一モード光ファイバーから出力される光に対する放射照度輪郭を示す図である。 放射照度制御システムのビーム発射器の一例の実装形態の概略表現を示す図である。 図６Ａは、一例のビーム並進器の上平面図である。図６Ｂは、一例のビーム並進器の等角図である。 図６に示されるビーム並進器の一例の例証として見える図である。 図８Ａは、図６に示されるビーム並進器を通って進行する光のビームに関連する内部経路のこま撮りを示す図である。図８Ｂは、図６に示されるビーム並進器を通って進行する光のビームに関連する内部経路のこま撮りを示す図である。図８Ｃは、図６に示されるビーム並進器を通って進行する光のビームに関連する内部経路のこま撮りを示す図である。 図９Ａは、一例のビーム並進器の等角図である。図９Ｂは、図９Ａに示されるビーム並進器の一例の例証として見える図である。 図１０Ａは、一例のビーム並進器の等角図である。図１０Ｂは、図１０Ａに示されるビーム並進器の一例の例証として見える図である。 組み込まれた放射照度制御システムを伴う一例の蛍光顕微鏡検査法機器の概略表現を示す図である。

図１は、一例の放射照度制御システム（「ＩＣＳ」）１００の概略表現を示す。ＩＣＳ１００は、ビーム並進器１０４、ビーム発射器１０６、分割器１０８、および帰還制御１１０を含む。方向矢印１１２は、光源１０２からビーム並進器１０４に出力される平行にされた光のビームを表す。方向矢印１１４は、並進器１０４から出力され、ｚ方向に伝搬し、発射器１０６に入力されるビームを表す。並進器１０４は、方向矢印１１６および１１８により指示されるようなｘ方向になど、ビーム１１４の伝搬方向に実質的に直交してビーム１１４を並進または偏移させる。方向矢印１２０は発射器１０６から出力されるビームを表し、発射器１０６は、ビーム１１４が並進器１０４により並進させられる量に基づいて入力ビーム１１４の放射照度を減衰させる。例えば破線１２２は、発射器１０６の光軸を表す。入力ビーム１１４が光軸１２２から離れて遠くに並進させられるほど、出力ビーム１２０の放射照度は小さくなる。図１は、入力ビーム１１４の中心から光軸１２２までの距離に対する、出力ビーム１２０の放射照度の一例の図表１２４を含む。曲線１２６は、入力ビーム１１４が光軸１２２から離れて並進させられるにつれて出力ビーム１２０の放射照度がどのように減少するかを表す。この一例の図表では出力ビーム１２０の放射照度は、入力ビーム１１４の中心が光軸１２２と一致するときに最大となり、出力ビーム１２０の放射照度は、入力ビーム１１４が光軸１２２から離れて並進させられるにつれて０に接近する、すなわち「オフ」にされる。

図１に示されるように分割器１０８は、出力ビーム１２０の一部分１２８を帰還制御１１０に反射するために出力ビーム１２０の経路に位置し、出力ビーム１３０の形で放射照度の大部分を透過させる。分割器１０８は、ビーム分割キューブまたは部分的に銀めっきされた鏡であり得る。帰還制御１１０は、一部分１２８の放射照度に基づいて並進器の動作を制御する電子装置である。帰還制御１１０は、フォトダイオードなどのフォト検出器、処理装置、および記憶装置を含む。帰還制御１１０は、出力ビーム１２０での放射照度が変化したか否かを決定するために一部分１２８の放射照度を継続的に監視し、それに応じてビーム１２０の放射照度を調整する。一部分１２８の放射照度が選択された最小および最大の放射照度しきい値の外側にあるとき、制御１１０は、一部分１２８の放射照度が最小および最大の放射照度しきい値の範囲内にあるように、入力ビーム１１４を並進させるために並進器１０４に電子信号を送出する。例えば一部分１２８の放射照度が最小しきい値より低いとき、帰還制御１１０は、光軸１２２に向けてビームを並進させるために並進器１０４に信号を送出する。他方で一部分１２８の放射照度が最大しきい値を上回るとき、帰還制御１１０は、光軸１２２から離れてビームを並進させるために並進器１０４に信号を送出する。あるいは帰還制御１１０は、ビーム１２０での放射照度を変動させるようにビーム並進器１０４に指図する場合がある。例えば帰還制御１１０は、ビーム１１４を往復して偏移させてビーム１２０で所望の変調された放射照度パターンを発生させるように並進器１０４に指図する場合がある。例えばビーム１２０は、正弦波パターンを有する場合があり、または情報を符号化するために変調される場合がある。

図２Ａは、ビーム発射器１０６の一例の実装形態の概略表現を示す。発射器１０６は、円形開口部２０４を伴う板２０２、レンズ２０６、および単一モード光ファイバー２０８を含む。図２Ａに示されるように開口部２０６の中心、レンズ２０６の光軸、および光ファイバー２０８の光軸は、上記で説明された発射器１０６の光軸１２２を形成するように一致している。図２Ａの例では、レンズ２０６の焦点２１０が光軸１２２に沿った位置にあり、レンズ２０６での光ファイバー２０８の受光錐２１２の直径ｄ’が、開口部２０４の直径に近似的に等しい（すなわちｄ≒ｄ’）ように、レンズ２０６は光軸１２２に沿って位置決めされる。受光錐２１２の直径は、光ファイバー２０８の開口数と相関関係がある光軸１２２との受光角θにより決定される。図２Ｂは、光ファイバー２０８および受光錐２１２の等角図を示す。焦点２１０上に集束させられる光は、受光錐２１２内部にあり、錐２１２の範囲に限定される。換言すればレンズ２０６は、光が受光錐２１２内部にあるように開口部２０４から出力される光のビームの形状を定める。

図３Ａ〜３Ｃは、源１０２から出力される光のビーム３０２の放射照度を調整するために動作させられるビーム並進器１０４およびビーム発射器１０６の一例の例証を示す。図３Ａ〜３Ｃに示されるように並進器１０４は、光軸１２２と平行に発射器１０６に向けて、平行にされたビーム３０２の方向を変える。光ファイバー２０８への光の最大結合効率を実現するために、ビーム３０２の直径は、光ファイバー２０８の受光錐２１２の直径と近似的に整合するように調節される。図３Ａの例では並進器１０４は、ビーム３０２の中心が光軸１２２と一致するようにビームを並進させる。その結果ビーム３０２の外部の一部分が、わずかにより細いビーム３０４を発生させるために、開口部縁部の点３０６および３０８でなど、開口部２０４の縁部の周囲で板２０２により遮断される、すなわち切り落とされる。レンズ２０６は、ビーム３０４が芯２１４に進入するように、実質的に光ファイバー２０８の受光錐２１２内部にある形状にビーム３０４を集束させる。図３Ａは、ビーム３０２および３０４に関連する放射照度図表３１０を含む。垂直軸３１２は放射照度を表し、水平軸３１４はｘ方向でのビーム３０２および３０４の中心を通る距離を表す。曲線３１６は、ｘ方向でのビーム３０２の中心を通るガウス型形状の放射照度分布輪郭を表す。図３Ａの例ではビーム３０２は、ビームの最も高い放射照度の一部分が光軸１２２と一致するように並進器１０４から出力され、そのことは、光軸１２２と一致する最高点３１８により表される。曲線３１６の下側の全区域は、ｘ軸に沿ったビーム３０２の放射照度を表す。曲線３１６の下側の陰を付けられた区域３２０は、ｘ軸に沿ったビーム３０４の放射照度を表す。陰を付けられない尾部３２４および３２６は、開口部２０４の周囲で板２０２により遮断される、すなわち切り落とされるビーム３０２の放射照度を表す。その結果、芯２１４に進入するビーム３０４の放射照度は、ビーム３０２の放射照度より小さい。

図３Ｂでは並進器１０４は、ビーム３０２の中心が光軸１２２から外れるように方向３２８でビーム３０２を並進させる。この例ではビーム３０２の大きな外部の一部分が、より細いビーム３３０を発生させるために、開口部２０４の縁部の周囲で板２０２により遮断される。レンズ２０６は、ビーム３３０が芯２１４に進入するように、実質的に光ファイバー２０８の受光錐２１２内部にある形状にビーム３３０を集束させる。図３Ｂは、ビーム３２８および３３０の放射照度輪郭を表すために、曲線３１６が光軸１２２から離れて偏移された放射照度図表３３２を含む。曲線３１６の下側の陰を付けられた区域３３４は、ｘ軸に沿ったビーム３３０の放射照度を表す。陰を付けられた区域３３６は、板２０２により遮断されるビーム３０２の放射照度の一部分を表す。図表３３２は、ビーム３３０の最も高い放射照度の一部分が光軸１２２から離れて位置し、芯２１４に進入するビーム３３０の放射照度がビーム３０２の放射照度より著しく小さいことを明らかにする。

図３Ｃでは並進器１０４は、方向３２８でさらに遠くビーム３０２を並進させ、その結果ビーム３０２の相当量の一部分が、非常に細いビーム３３８を発生させるために板２０２により遮断される。レンズ２０６は、ビーム３３８が芯２１４に進入するように、実質的に光ファイバー２０８の受光錐２１２内部にある形状にビーム３３８を集束させる。図３Ｂは、ビーム３３８の放射照度輪郭を表すために、曲線３１６が光軸１２２から離れて偏移された放射照度図表３４０を含む。曲線３１４の下側の陰を付けられた区域３４２は、ｘ軸に沿ったビーム３３４の放射照度を表す。陰を付けられた区域３４４は、板２０２により遮断されるビーム３０２の放射照度の一部分を表す。図表３４０は、ビーム３０２よりはるかに小さな放射照度を伴う芯２１４に進入するビーム３３８を残して、ビーム３０２の放射照度の大部分が板２０２により遮断される状態で、ビーム３０２が並進器１０４から出力されることを明らかにする。

図３Ａ〜３Ｃを参照して上記で説明されたように、ビーム３０２がビーム３０２の放射照度の一部分を遮断するために板２０２に衝突することを可能にすることが、容認不可能な散乱をもたらす場合がある。代替実施形態では板２０２は、光を遮断するために使用される開口部２０４の一部分の周囲に位置する、角度設定された反射面または鏡（図示されない）をさらに含み得る。鏡は、高い耐電力特性を伴う光学ビームダンプ（図示されない）に、板２０２により遮断されることになるビーム３０２の一部分を反射するように角度設定され、構成され得る。例えばビームダンプは、黒色に陽極酸化され、黒色のうねのある内部を伴う吸収缶に封入されたアルミニウムの錐であり得る。反射された光の大部分がある角度で錐をかすめて通るように、錐の先端のみが反射されたビームにさらされる。黒色面からのいかなる反射も、その後吸収缶により吸収される。

単一モード光ファイバー２０８は、レンズ２０６から出力される非対称ビームの空間フィルタリングを提供する。例えば図３Ｂおよび３Ｃを参照して上記で説明されたように、ビーム３３０および３３８は、ビームが光ファイバー２０８の芯２１４に進入するときに非対称の放射照度分布を有する。光ファイバー２０８は単一モード光ファイバーであるので、ビームが非対称の放射照度分布を伴って光ファイバー２０８に進入する場合でも、ビームは対称の放射照度分布を伴って光ファイバー２０８の反対側の端部で出力される。図４Ａ〜４Ｂは、それぞれ光ファイバー２０８の入力端部および出力端部を示す。図４Ａでは光ファイバーの入力端部は、図２〜３に示されるようにレンズ２０６に面して光軸１２２に沿って位置する。陰を付けられた区域４０２は、光ファイバー２０８に入力される非対称ビームの最も大きな放射照度の一部分により占有される芯２１４の領域を表す。図４Ａは、芯に入力されるビームに関連する放射照度輪郭の図表４０４を含む。垂直軸４０６はｘ方向での芯２１４を横切る距離を表し、水平軸４０８は放射照度を表し、曲線４１０は、光ファイバー２０８の入力端部に進入する非対称ビームの放射照度を表す。図表４０４は、入力ビームの放射照度の最も大きな一部分が芯２１４の中心から離れて位置することを明らかにする。図４Ｂでは陰を付けられた区域４１２は、光ファイバー２０８から出力されるビームの最も大きな放射照度の一部分により占有される芯２１４の領域を表す。図４Ｂは、芯２１４から出力されるビームに関連する放射照度輪郭の図表４１４を含む。垂直軸４１６は任意の方向での芯２１４を横切る距離を表し、水平軸４１８は放射照度を表し、曲線４２０は、光ファイバー２０８から出力されるビームの放射照度を表す。図表４１４は、光ファイバー２０８から出力されるビームに対する対称の放射照度輪郭を示す。

代替実施形態ではビーム発射器の単一モード光ファイバーは、空間フィルタとも呼ばれる、回折限界の針穴開口部を伴う板により置換される場合がある。図５は、ビーム発射器５００の一例の実装形態の概略表現を示す。発射器５００は上記で説明された発射器１０６と同様であるが、単一モード光ファイバー２０８は、円形の針穴の大きさの開口部５０４を伴う板５０２により置換されている。図５に示されるように開口部２０４および５０４の中心は、発射器５００の光軸でもあるレンズ２０６の光軸５０６に沿って位置する。開口部５０４は、直径が近似的に単一モード光ファイバーの芯の直径である回折限界の開口部である。例えば開口部５０４の直径は、近似的に３〜４ミクロンの範囲をとり得る。

図６Ａ〜６Ｂは、一例のビーム並進器６００の上平面図および等角図を示す。並進器６００は、走査鏡６０２、第１の平坦な静止鏡６０４、および第２の平坦な静止鏡６０６を含む。第１の鏡６０４の反射面は、走査鏡６０２と固定鏡６０６との間の領域に向けて角度設定され、第２の鏡６０６の反射面は、走査鏡６０２と第１の鏡６０４との間の領域に向けて角度設定される。鏡６０４、６０６、および６０８の反射面は同じ平面に実質的に直交し、鏡はこの平面に直交する軸を中心に回転させられる。図６Ａ〜６Ｂの例では走査鏡６０２は検流計鏡であり、検流計鏡は、検流計電動機またはステッパ電動機であり得る電動機６１０の回転可能軸部に取り付けられた平坦な回動鏡６０８を含む。あるいは走査鏡は、圧電制御の鏡であり得る。図６Ａ〜６Ｂに示されるように鏡６０８は、ある範囲の角度の至る所に電動機６１０により往復して連続的に回転させられる。ビーム並進器６００は鏡で構成されレンズでは構成されないので、並進器６００は本質的に収色性である。換言すれば並進器６００は、色収差なしですべての波長に対して同じように動作する。

図７は、動作中のビーム並進器６００の上平面図を示す。上記で説明されたように光源１０２から出力される光のビームなどの光のビーム７００が、鏡６０８に向けて方向が定められる。図７は３つの位置１、２、および３に回転させられる鏡６０８を示し、これらの位置は、鏡６０８に関する連続する回転位置の３つだけを表すものである。異なって模様を付けられた線７０１〜７０３は、それぞれ回動鏡６０８が３つの位置１、２、および３のうちの１つに回転させられるときに、ビーム７００が並進器６００を通って進行する３つの異なる経路を表す。鏡６０４、６０６、および６０８での反射は同一面である。図７の例に示されるように静止鏡６０４および６０６ならびに回動鏡６０８は、４回の反射によって３つの実質的に平行な経路のうちの１つに沿ってビームが出力されるように位置決めされる。換言すれば鏡６０８は、連続する位置のうちのいずれかの１つに回転させられることが可能であり、それらの位置は、連続する実質的に平行な経路のうちの１つに沿って４回の反射の後に並進器６００からビームが出力されることをもたらす。経路７０１〜７０３が離隔される量は、鏡６０４、６０６、および６０８が離隔される量により決定される。一般に鏡６０４、６０６、および６０８が遠く隔置されるほど、並進は大きくなる。理想的には出力ビームが沿って進行可能な出力経路は平行すなわち非交差であるが、実際には経路は、鏡の相対的な配置および方向設定のわずかな変動に起因して、近似的に平行であるにすぎない場合がある、すなわち並進器６００から離れた非常に長い距離で交差する場合があることが理解される。その結果ビームが並進器６００から沿って出力され得る経路は、近似的に平行であると呼ばれる。

ビーム７００が平行な経路のうちの１つに配置されることをもたらす回動鏡３０８の各々の回転位置に対して、ビーム４００は、回動鏡３０８で２回、第１の静止鏡３０４で１回、および第２の静止鏡３０６で１回反射し、総計で４回の反射となる。図８Ａ〜８Ｃは、それぞれ回動鏡６０８が３つの位置１、２、および３に回転させられるときに、ビーム７００が並進器６００を通って進行する内部経路のこま撮りを示す。図８Ａでは、回動鏡６０８は位置１に回転させられる。ビーム７００は、点８０２で回動鏡６０８に衝突し、鏡６０４、６０６、および６０８での４回の反射を経るものであり、反射は順に１、２、３、および４と番号が付けられている。点８０４での回動鏡６０８での第４の反射が、図７にも示される経路７０１にビームを配置する。図８Ｂでは、回動鏡６０８は位置２に回転させられる。ビーム７００は、点８０６で回動鏡６０８に衝突し、鏡６０４、６０６、および６０８での４回の反射を経るものであり、反射は順に１’、２’、３’、および４’と番号が付けられている。点８０６の近くでの回動鏡６０８での第４’の反射が、図７にも示される経路７０２にビームを配置する。図８Ｃでは、回動鏡６０８は位置３に回転させられる。ビーム７００は、点８０８で回動鏡６０８に衝突し、鏡６０４、６０６、および６０８での４回の反射を経るものであり、反射は順に１”、２”、３”、および４”と番号が付けられている。点８１０での回動鏡６０８での第４”の反射が、図４にも示される経路７０３にビームを配置する。

ビーム並進器６００が走査鏡６０２に関して検流計鏡を用いて実装されるとき、出力ビームの１ミリ秒を下回る並進が達成可能であり、一方で典型的なシャッタ時間はおよそ０．２ミリ秒である。加えて並進器６００は、図１を参照して上記で説明されたように光学帰還が存在するときに、パワー制御およびパワー安定化処理を実装する有効な手段を提供する。少なくとも２桁の動作範囲での、および０．１ミリ秒の時間以上に高速の正確なパワー制御がさらに達成可能である。

図９Ａは、一例のビーム並進器９００の等角図を示す。並進器９００は、走行路（図示されない）上に配設される走査鏡である。走査鏡は、電動機９０４に取り付けられた固定の平坦な回動鏡９０２を含み、電動機９０４は、方向矢印９０６により指示されるように走行路に沿って往復して鏡９０２を並進させる。鏡９０２は、光源から出力される光のビームが非直角の入射角で鏡に衝突するように方向設定される。図９Ｂは、鏡９０２が入射ビーム９０８に対して４５°の角度で固定された状態で動作中の並進器９００を示す。図９Ｂの例では鏡９０２は、３つの異なる位置１、２、および３に移動させられ、これらの位置は、連続する位置の３つだけを表すものである。異なって模様を付けられた線９１１〜９１３は、それぞれ鏡９０２が３つの位置１、２、および３に並進させられるときに、ビーム９１０が反射される異なる実質的に平行な経路を表す。ビーム並進器９００は、ビーム９０８を並進させるために鏡９０２を使用し、その結果やはり本質的に収色性である。

図１０Ａは、一例のビーム並進器１０００の等角図を示す。並進器１０００は、電動機１００４に取り付けられた透明板１００２を含み、電動機１００４は、方向矢印１００６および１００７により指示されるように往復して鏡１００２を回転させる。板１００２は、所望の屈折率を伴うガラスまたは透明プラスチックで構成され得るものであり、電動機１００４は、検流計電動機またはステッパ電動機であり得る。図１０Ｂは、板１００２が光の入射ビーム１００８を屈折させるように回転させられた状態で動作中の並進器１０００を示す。図１０Ｂの例では板１００２は、３つの異なる位置１、２、および３に移動させられ、これらの位置は、連続する位置の３つだけを表すものである。異なって模様を付けられた線１０１１〜１０１３は、それぞれ板１００２が３つの位置１、２、および３に回転させられるときに、ビーム１０１０が屈折させられる異なる実質的に平行な経路を表す。

一例のビーム並進器６００、９００、および１０００は、入射ビームのｓ偏光およびｐ偏光をさらに保存する（すなわちｓ偏光は、電場成分方向が鏡６０４、６０６、および６０８の平面に直交する光を指す）。換言すれば、ビームがｓ偏光またはｐ偏光のいずれかを伴って並進器６００、９００、および１０００に入力されるとき、ビームの偏光は、ビームが鏡６０４、６０６、および６０８で反射する際に保存される。

ＩＣＳは、励起ビームの放射照度を制御かつ調整するために蛍光顕微鏡検査法機器に組み込まれ得る。図１１は、一例の蛍光顕微鏡検査法機器１１００の概略表現を示す。多くの異なる型の蛍光顕微鏡検査法機器および対応する光学経路が存在する。機器１１００は、蛍光顕微鏡検査法機器のすべての異なる周知の変形の範囲内での光学経路を表すことが意図されるのではなく、代わりに、ＩＣＳを含む蛍光顕微鏡検査法機器の全体的な主題を例示することが意図される。機器１１００は、光源１１０２、ＩＣＳ１１０４、レンズ１１０６、二色鏡１１０８、対物レンズ１１１０、載物台１１１２、レンズ１１１４、および検出器１１１６を含む。光源１１０２は、励起光の平行にされた高強度の実質的に単色のビーム１１１８を放出するレーザであり得るものであり、このビーム１１１８が、載物台１１１２上に配設された試験片１１２０内の特定の材料と結合する蛍光プローブの蛍光体からの蛍光の放出を刺激する。ＩＣＳ１１０４は、励起ビーム１１１８を受け取り、レンズ１１０６に向けての所望の、かつ制御された放射照度を伴う励起ビームを出力するように、図１を参照して上記で説明されたように構成され動作させられる。レンズ１１０６は励起ビームを集束させ、二色鏡２０６は励起ビームを対物レンズ１１１０の後部に反射する。試験片１１２０内の蛍光体から放出される蛍光の一部分は、対物レンズ１１１０により捕捉され、陰を付けられた領域１１２２により表されるビームへと平行にされ、そのビームは、二色鏡１１０８を通過し、レンズ１１１４により検出器１１１６上に集束させられる。検出器１１１６は、光電子増倍管、フォトダイオード、または固体電荷結合素子（「ＣＣＤ」）であり得る。あるいは二色鏡１１０８は、励起ビームを透過させ、蛍光を反射するように構成される場合があり、その場合ＩＣＳ１１０４および光源１１０２の場所が、レンズ１１１４および検出器１１１６と交換される。

前述の説明では、解説目的で、本開示の徹底した理解をもたらすために具体的な専門語を使用した。しかしながら、本明細書で説明されたシステムおよび方法を実践するために具体的な詳細は必要とされないことは、当業者には明白であろう。具体的な例の前述の説明は、例示および説明の目的で提示される。それらの説明は、本開示に関して網羅的であること、または説明された正確な形態に本開示を限定することは意図されない。明らかに、多くの修正および変形が上記の教示に鑑みて可能である。それらの例が示され説明されるのは、本開示の原理および実践的な用途を最良に解説するためであり、そのことによって他の当業者が、企図される特定の使用に適するような様々な修正によって本開示および様々な例を最良に利用することを可能にするためである。本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物により定義されることが意図される。

Claims (18)

1. 光のビームの放射照度を制御するためのシステムであって、
   所望の変位によって前記ビームの伝搬方向に実質的に直交して前記ビームを並進させるためのビーム並進器、ならびに、
   前記並進させられるビームの経路に位置し、前記並進させられるビームを受け取るための、および前記ビームが並進させられることになる量に基づいて前記ビームを減衰させるためのビーム発射器
   を備えるシステム。
2. 前記ビーム並進器に電子的に接続される帰還制御、および、
   前記減衰させられるビームの経路に位置し、前記減衰させられるビームの第１の一部分を前記帰還制御に反射し、より大きな第２の一部分を透過させるための分割器をさらに備え、前記帰還制御が、前記第１の一部分の前記放射照度を測定し、前記第１の一部分の前記放射照度に基づいて前記所望の変位によって前記ビームを並進させるように前記並進器に指図するためのものである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ビーム並進器が、
   走査鏡、および、
   少なくとも２つの静止鏡を含み、前記ビームが最初に前記走査鏡に衝突するときに、前記ビームが、前記静止鏡により反射され、前記走査鏡で２度目に反射して、連続する実質的に平行な経路のうちの１つに出現するように前記鏡が位置決めされる、請求項１に記載のシステム。
4. 前記ビームが、前記所望の変位によって前記並進器から出力される前に４回の反射を経る、請求項１または３に記載のシステム。
5. 前記ビーム並進器が、電動機に取り付けられた鏡を含み、前記鏡が、前記ビームの経路に位置し、非ゼロの反射角によって前記ビームを反射するように角度設定され、前記電動機が、連続する実質的に平行な経路のうちの１つに前記ビームが反射されることになるように前記鏡を並進させるためのものである、請求項１に記載のシステム。
6. 前記ビーム並進器が、電動機に取り付けられた透明板を含み、前記透明板が、前記ビームの経路に位置することになり、前記電動機が、ビームが屈折され、連続する実質的に平行な経路のうちの１つに出現することになるように前記板を回転させるためのものである、請求項１に記載のシステム。
7. 前記ビーム発射器が、
   開口部を伴う板、
   単一モード光ファイバー、および、
   前記板と前記光ファイバーの元口端部との間に配設される集束レンズを含み、前記レンズおよび前記光ファイバーの光軸がそろえられ、前記開口部の中心が前記光軸に沿って位置決めされ、前記光ファイバーの前記元口端部が、前記光ファイバーの受光錐の断面の広がりが前記開口部の大きさに近似的に等しいように前記レンズから隔置される、請求項１に記載のシステム。
8. 前記ビーム発射器が、
   開口部を伴う第１の板、
   回折限界の針穴開口部または空間フィルタを伴う第２の板、および、
   前記第１の板と前記第２の板との間に配設される集束レンズを含み、前記開口部の中心が前記レンズの前記光軸に沿って位置する、請求項１に記載のシステム。
9. 前記ビーム並進器が、１ミリ秒未満で前記所望の変位によって前記ビームを並進させるためのものである、請求項１に記載のシステム。
10. 励起ビームを放出するための光源、
    所望の変位によって前記ビームの伝搬方向に実質的に直交して前記ビームを並進させるためのビーム並進器、
    前記並進させられるビームの経路に位置し、前記並進させられるビームを受け取るための、および前記ビームが並進させられることになる量に基づいて前記ビームを減衰させるためのビーム発射器、ならびに、
    前記減衰させられるビームを受け取り、前記減衰させられるビームを試験片の焦点面内部の焦点に集束させるための対物レンズ
    を備える蛍光顕微鏡検査法機器。
11. 前記ビーム並進器に電子的に接続される帰還制御、および、
    前記減衰させられるビームの経路に位置し、前記減衰させられるビームの第１の一部分を前記帰還制御に反射し、より大きな第２の一部分を透過させるための分割器をさらに備え、前記帰還制御が、前記第１の一部分の放射照度を測定し、前記第１の一部分の前記放射照度に基づいて前記所望の変位によって前記ビームを並進させるように前記並進器に指図するためのものである、請求項１０に記載の機器。
12. 前記ビーム並進器が、
    走査鏡、および、
    少なくとも２つの静止鏡を含み、前記ビームが最初に前記走査鏡に衝突するときに、前記ビームが、前記静止鏡により反射され、前記走査鏡で２度目に反射して、連続する実質的に平行な経路のうちの１つに出現するように前記鏡が位置決めされる、請求項１０に記載の機器。
13. 前記ビームが、前記所望の変位によって前記並進器から出力される前に４回の反射を経る、請求項１０または１２に記載の機器。
14. 前記ビーム並進器が、電動機に取り付けられた鏡を含み、前記鏡が、前記ビームの経路に位置し、非ゼロの反射角によって前記ビームを反射するように角度設定され、前記電動機が、連続する実質的に平行な経路のうちの１つに前記ビームが反射されることになるように前記鏡を並進させるためのものである、請求項１０に記載の機器。
15. 前記ビーム並進器が、電動機に取り付けられた透明板を含み、前記透明板が、前記ビームの経路に位置することになり、前記電動機が、ビームが屈折され、連続する実質的に平行な経路のうちの１つに出現することになるように前記板を回転させるためのものである、請求項１０に記載の機器。
16. 前記ビーム発射器が、
    開口部を伴う板、
    単一モード光ファイバー、および、
    前記板と前記光ファイバーの元口端部との間に配設される集束レンズを含み、前記レンズおよび前記光ファイバーの光軸がそろえられ、前記開口部の中心が前記光軸に沿って位置決めされ、前記光ファイバーの前記元口端部が、前記光ファイバーの受光錐の断面の広がりが前記開口部の大きさに近似的に等しいように前記レンズから隔置される、請求項１０に記載の機器。
17. 前記ビーム発射器が、
    開口部を伴う第１の板、
    針穴開口部を伴う第２の板、および、
    前記第１の板と前記第２の板との間に配設される集束レンズを含み、前記開口部の中心が前記レンズの前記光軸に沿って位置する、請求項１０に記載の機器。
18. 前記ビーム並進器が、１ミリ秒未満で前記所望の変位によって前記ビームを並進させるためのものである、請求項１０に記載の機器。