JP2018518714A - 走査顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
Description
ES(θ,φ)は、スキャン角θかつ角度φの場合に生じる、光軸上における光線束の入射場所での作用面のスペクトルエッジの変化を表し、
(ES(θ,φ)は負の値もとることができる)、
EDは、作用面上における単位区間あたりのスペクトルエッジの変化を表す。
ES(λ50%(ψ0),θ)=λ50%(ψ0)・b・θ (7)
Δx(θλ50%/θx)=−Δψ(θλ50%/θψ) (8)
ここで、θλ50%/θx=EDは、作用面上における単位区間あたりのスペクトルエッジの変化を表す。EDは、可変フィルタないしは可変ビームスプリッタの発散とも称される。
Δx=Δz{sinθ/sin(θ+φ)} (9)
Δx=Δz・k・θ (10)
ここで、kは定数を表す。
θλ50%/θx=−{(λ50%・b)/(Δz・k)} (11)
λ50%(x,ψ0)=λ0exp[{−b/(Δz・k)}・x](12)
ここで、λ0は開始波長、すなわちx座標の0点における波長を表す。
Claims (28)
- 走査顕微鏡(20)であって、
照射光路(26)上に配置された、照射光束(24)を試料(52)に集光するための対物レンズ(48)と、
前記対物レンズ(48)によって集光された前記照射光束(24)が前記試料(52)上にて走査移動を行うように前記照射光束(24)を偏向させるための、前記照射光路(26)上において前記対物レンズ(48)に前置された走査ユニット(38)と、
検出光路(66)上に配置された、前記走査ユニット(38)によって偏向されなかった検出光束(54)を受光するための検出ユニット(58)と、
を備えており、
前記検出ユニット(58)は、前記検出光束(54)のスペクトル操作を行うために、少なくとも1つのスペクトル選択性素子(10)を備えており、
前記スペクトル選択性素子(10)は、スペクトルエッジを有する作用面(12)を有し、
前記スペクトルエッジは、前記作用面(12)上の前記検出光束(54)の入射の場所によって変化する走査顕微鏡において、
前記スペクトル選択性素子(10)の作用面(12)は、前記検出光路(66)上の対物レンズ瞳(50)の像の場所に配置されており、または、
前記スペクトル選択性素子(10)の作用面(12)は、前記検出光路(66)上の位置であって、前記検出光束(54)が前記作用面(12)に入射する入射角の、前記照射光束(24)の走査移動の結果生じる変化に起因する、前記作用面のスペクトルエッジの変化が、前記作用面(12)のスペクトルエッジの逆方向の変化によって少なくとも部分的に補償される位置に配置されており、前記逆方向の変化は、前記検出光束(54)が前記作用面(12)に入射する場所の変化によって生じるものである、
ことを特徴とする走査顕微鏡(20)。 - 前記スペクトル選択性素子(10)の作用面(12)は、前記検出光路(66)の光軸に沿った方向において、前記対物レンズ瞳(50)の場所まで距離(Δz)を有し、
前記距離(Δz)は、前記検出光束(54)の入射角の変化に依存して定められている、
請求項1記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記距離Δz>0は、全てのスキャン角θについて以下の条件を満たすように定められており、
ES(θ,φ)は、前記スキャン角θかつ角度φの場合に生じる、前記作用面(12)のスペクトルエッジの変化を表し、
EDは、前記作用面(12)上における単位区間あたりの前記スペクトルエッジの変化を表し、
φは、前記検出光路(66)の光軸に対する前記作用面(12)の配置角度を表す、
請求項2記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記距離は、所望のエッジ位置からの前記スペクトルエッジの偏差が全てのスキャン角について可能な限り最小になるように定められている、
請求項2記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記スペクトル選択性素子の作用面(12)の面法線が前記検出光路(66)の光軸に対して所定の角度で斜めになるように、前記作用面(12)は、前記検出光路(66)上に配置されている、
請求項1から4までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記所定の角度は、65°以下である、
請求項5記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記スペクトル選択性素子(10)の作用面(12)は、前記検出光束(54)が前記作用面(12)に入射する入射角によって前記作用面(12)のスペクトルエッジが実質的に線形に変化するように構成されている、
請求項1から6までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記検出光束(54)が前記スペクトル選択性素子(10)の作用面(12)に入射するときの、前記照射光束(24)の走査移動に応じて変化する入射角は、前記作用面(12)における前記検出光束(54)の入射の場所が前記入射角によって近似的に線形に変化する角度範囲に制限されている、
請求項1から7までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記少なくとも1つのスペクトル選択性素子(10)は、少なくとも1つのビームスプリッタおよび/または少なくとも1つのエッジフィルタを備えている、
請求項1から8までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記少なくとも1つのエッジフィルタは、少なくとも1つのショートパスフィルタ、少なくとも1つのロングパスフィルタおよび/または少なくとも1つのバンドパスフィルタを含む、
請求項9記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記バンドパスフィルタは、前記検出光路(66)の光軸に沿って並べて配置されたショートパスフィルタとロングパスフィルタとから構成されている、
請求項10記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記スペクトル選択性素子(10)の作用面(12)は、前記作用面(12)のスペクトルエッジが変化軸(V)に沿った方向において、前記検出光束(54)の入射の場所によって線形または非線形に変化するように構成されている、
請求項1から11までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記作用面(12)が前記対物レンズ瞳(50)の像の場所に配置されている場合、前記作用面(12)のスペクトルエッジは、前記変化軸(V)に沿った方向において、前記検出光束の入射の場所によって線形に変化し、
前記入射角の変化に起因する、前記スペクトルエッジの変化が補償される前記場所に、前記作用面(12)が配置されている場合、前記スペクトルエッジは、前記変化軸(V)に沿った方向において、前記検出光束の入射の場所によって非線形に変化する、
請求項12記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記検出ユニットは、前記検出光路(66)上において前記スペクトル選択性素子(10)に前置された光学系を備えており、
前記光学系は、前記変化軸に対して平行な方向において、前記変化軸に対して垂直方向における光学的作用とは異なる光学的作用を有する、
請求項12または13記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記検出ユニット(58)は、少なくとも2つの検出モジュール(80,81)を備えた、有利にはモジュールの構成を有し、
前記少なくとも1つのスペクトル選択性素子は、少なくとも1つのビームスプリッタ(74)を有し、
前記少なくとも1つのビームスプリッタ(74)は、前記検出光束(54)をスペクトル分離した状態で両検出モジュール(80,81)へ供給する、
請求項1から14までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記少なくとも1つのビームスプリッタは、少なくとも2つのビームスプリッタ(118,194)を含み、
前記少なくとも2つのビームスプリッタのうち1つは、前記検出光路(66)上において前記対物レンズ瞳(50)の像から所定の距離に前置されており、他のビームスプリッタは、前記対物レンズ瞳(50)の像から等しい距離に後置されている、
請求項15記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記検出ユニット(58)は、前記少なくとも1つのスペクトル選択性素子(10)によって構成されたビームスプリッタカスケードであり、前記ビームスプリッタカスケードは、少なくとも、第1のビームスプリッタ(118)と第2のビームスプリッタ(203)とを含み、前記ビームスプリッタカスケードは、少なくとも、第1の検出モジュール(80)と第2の検出モジュール(210)と第3の検出モジュール(221,228)とを備えており、
前記第1のビームスプリッタ(118)は、前記検出光束(54)をスペクトル分離した状態で、透過によって前記第1の検出モジュール(80)へ供給するとともに、反射によって前記第2のビームスプリッタ(203)へ供給し、
前記第2のビームスプリッタ(203)は、前記第1のビームスプリッタ(118)によって反射された前記検出光束(54)をスペクトル分離した状態で、透過によって前記第2の検出モジュール(210)へ供給するとともに、反射によって前記第3の検出モジュール(221,228)へ直接または間接的に他のビームスプリッタ(214)を介して供給する、
請求項16記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記ビームスプリッタ(118,203,214)は、前記検出光束(54)のうち前記ビームスプリッタ(118,203,214)が各自に割り当てられた前記検出モジュール(88,210,221,228)へ透過によって供給するスペクトル成分の波長が、前記ビームスプリッタカスケード内において順次減少していくように構成されている、
請求項17記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記走査顕微鏡(20)は、前記検出光路(66)上において前記対物レンズ瞳(50)の像に前置された少なくとも1つの第1のビームスプリッタ(194)と、前記検出光路(66)上において前記対物レンズ瞳(50)の像に後置された少なくとも1つの第2のビームスプリッタ(118)と、を備えている、
請求項16から18までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記第1のビームスプリッタ(194)と前記第2のビームスプリッタ(118)とは同一の発散を示し、かつ、前記対物レンズ瞳(50)の像から等しい距離に配置されており、
前記発散は、前記作用面(12)上における単位区間あたりの前記スペクトルエッジの変化に相当するものである、
請求項19記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記少なくとも1つの第1のビームスプリッタは、少なくとも2つのビームスプリッタ(251,252)を含み、前記少なくとも2つのビームスプリッタ(251,252)は、前記対物レンズ瞳(50)の像からそれぞれ異なる距離に前置されており、かつ、異なる発散を示し、および/または、
前記少なくとも1つの第2のビームスプリッタは、少なくとも2つのビームスプリッタ(254,255)を含み、前記少なくとも2つのビームスプリッタ(254,255)は、前記対物レンズ瞳(50)の像からそれぞれ異なる距離に後置されており、かつ、異なる発散を示す、
請求項19または20記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記少なくとも1つのスペクトル選択性素子は、少なくとも1つのエッジフィルタ(292,295,298,299)を有し、
前記エッジフィルタ(292,295,298,299)は、検出器(294,300)を備えた少なくとも1つの前記検出モジュール(301,302)内において他の結像光学系を設けることなく前記ビームスプリッタ(194)に接続されており、
前記少なくとも1つのエッジフィルタ(292,295,298,299)は、前記検出器(294,300)に前置されており、
前記少なくとも1つのエッジフィルタ(292,295,298,299)の作用面(12)は、前記対物レンズ瞳(50)の像の場所(293,297)にほぼ配置されている、
請求項16記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記検出ユニット(58)は、少なくとも1つの非球面レンズを備えている、
請求項1から22までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記スペクトル選択性素子(10)の作用面(12)は、さらに偏光感応性に構成されている、
請求項1から23までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記スペクトル選択性素子(10)の作用面(12)のスペクトルエッジは、前記検出光束(54)の入射の場所と共に単調に変化する、
請求項1から24までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記作用面(12)上における前記検出光束(54)の入射の場所を変化させるために、前記スペクトル選択性素子(10)は、位置調整可能である、
請求項1から25までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記対物レンズ(48)は、前記照射光束(24)を前記試料(52)上に集光するように、かつ、前記検出光束(54)を受光するように構成されている、
請求項1から26までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。 - 前記対物レンズ(48)は、前記照射光束(24)を前記試料(52)上に集光するためにのみ設けられており、
前記検出光路(66)上に、前記検出光束(54)を受光するための光学系(305)が配置されている、
請求項1から26までのいずれか1項記載の走査顕微鏡(20)。
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