JP3927513B2

JP3927513B2 - ビームスプリッター装置ならびにそれを使用したレーザー走査顕微鏡

Info

Publication number: JP3927513B2
Application number: JP2003099048A
Authority: JP
Inventors: ハインリッヒシュピーカードクター
Original assignee: ラヴィジョンビオテクゲーエムベーハー
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: US20030189757A1; DE10215162B4; JP2004004704A; US7088517B2; DE10215162A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に距離をあけて平行に配置された少なくとも２つの高反射鏡を有し、該高反射鏡間に半透過鏡が配置されており、その際、該半透過鏡がこれら高反射鏡に対して種々の距離を示すビームスプリッター装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この公知のビームスプリッター装置（独国特許第１９９０４５９２号明細書）を用いて同じ強度の複数の光線、例えばレーザー光線を発生させることができる。従って試料が同じ強度の複数の光線で照射されると、１つ以上の光子の励起の場合に信号が発生し、この信号は、分割光線がぶつかる試料のあらゆる場所で同じである。
【０００３】
詳細にはこのビームスプリッター装置の場合には本来の分割は、高反射鏡間に配置された半透過鏡で行われるようになっている。これにより光線は、半分が透過して半分が反射する。ここから生ずる２つの分割光線は、さらに鏡によって再び該ビームスプリッター板に向けて反射され、この場合、該半反射鏡あるいは半透過鏡に２回目ぶつかる該分割光線はその際にその数がさらに倍になるが、しかしながら、分割過程ごとに相応に小さい強度で各光線の出力は半分になっていく。このようにして、高反射鏡を全て相互に角度を適当に調整することにより漸増の角度を有するそのつど１本、２本、４本、８本、１６本・・・の光線を有する２つの光線束を生じさせることができる。次に特定の光学系によって２つの光線束は、その２つの分割光線束の光線が交互になっている１つの光線束が得られるように重ね合わされる。該光線束は、対物レンズによって試料中に焦点を合わせて、個々の焦点が等間隔である焦点の列を生じさせる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、今回、前述のビームスプリッター装置を用いて可能であるような光線を当てる微視的な試料によって光の散乱が生じることが明らかになった。散乱は、励起時にならびに、検出器上でのないしは肉眼で観察される中間像平面への結像時に発生する。この散乱によって画質が低下し、それというのもコントラストが低くなるからである。即ち、試料に向けられた光線による励起焦点に直接隣接する画像範囲が、散乱が原因で付加的に明るくなるのである。しかし、焦点からの光線のみがそれ自身からきれいに分析評価され得るように、強い散乱の場合に焦点が離散していることが最も望ましい。即ち、一定の試料を検査するために焦点相互間の距離を変化させることが重要であるということである。これは例えば、厚みのある試料を検査すべき場合にも該当する。なぜならば厚みのある試料の場合には焦点の質の低下は、非線形の励起の場合に出力密度ひいては焦点の質に著しく依存している信号利得の更なる縮小を招くからである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
調整に比較的多くを費やすことなく焦点同士の間隔を広げることができるかあるいは焦点の数を少なくするビームスプリッター装置は詳細には、半透過鏡が少なくとも１つの全反射体もしくは反射防止体として形成された部分を有し、その際、該半透過鏡が高反射鏡間で可動に配置されていることを特徴とする。殊にビームスプリッター装置において光線が最後に分割される側から、全反射サブストレートまたは全透過サブストレートを特徴とする部分を有するこの種の半透過鏡が挿入されると、光線の数が半分になり、焦点の列の長さが半減する。相応の全透過ないしは全反射体の部分を有する半反射鏡が更にビームスプリッター装置中に、即ち２つの高反射鏡間に挿入されると、光線数は再度半減し、かつ焦点の長さも同様に半減する。このことは、最後にただ１個のみの光線がその束から残るまで実施することができる。光線の強度はこれにより光線数の減少に反比例して相応に増大する。これに対して、全反射サブストレートまたは全反射サブストレートまたは全透過サブストレートを有する半透過鏡が、ビームスプリッター装置において光線が最初に分割される側から２つの高反射鏡間に挿入される場合には、焦点の列内で光線の数が少なくなり間引きが行われ、焦点同士の間隔が広くなる。
【０００６】
反射光と半反射光の分散を同じく保つために、全反射体もしくは反射防止体として形成された少なくとも１つの部分に平行に補償層が備えられている場合が、特に有利であることが判明した。
【０００７】
このビームスプリッター装置を備えたレーザ走査顕微鏡を使用すれば光の散乱を押さえ、高いコントラストの像を得ることが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図に基づいて次に本発明を例につき詳説する。
【０００９】
図１にはビームスプリッターの典型的な実施形態が示されている。該図では、符号１で、ビームスプリッターサブストレートが示され、これは半透過鏡において、５０％に光線を分割する部分を示している。これの両側に、各１つの全反射体ないしは反射防止体である反射防止（ＡＲ）ないしは高反射ＨＲ部分２が隣接して設けられている。ビームスプリッターにおいて半透過鏡の移行部４ａ〜ｂを挿入することができる挿入位置３ａ〜ｅは、分割点５ａ〜ｄ間にある。入射するレーザー光線は、分割点５ａで先ず２つの光線に分割される。これらの光線は、２つの第１の高反射鏡Ｓで反射して、再度ビームスプリッターサブストレート１に向きを変え、そして該ビームスプリッターサブストレートに分割点５ｂでぶつかる。そこで該２つの分割光線から４つの分割光線が得られる。続く分割点５ｂおよび５ｄでさらに８本ないしは１６本の分割光線が得られ、これらの光線は、高反射鏡Ｓの角度の適当な調整によって分割光線の交差点９で一緒になる。結果的に上記光線束から、光線１〜８および１’〜８’から成る２つの光線束が得られる。
【００１０】
図２には、ビームスプリッターの更に改善された実施形態が示されている。該ビームスプリッターの場合には、光線を分割するサブストレート１に付加して、補償層として補正板６がビームスプリッターに組み込まれている。この補正板は、前記の光線を分割するサブストレートと同じ強度を有する。ビームスプリッターが超短パルスレーザーの分割に使用される場合には、該補正板によって、各分割光線がガラス中の同じ距離を進むことになる。従って分散は、全ての分割光線について同じである。これには、個々の分割光線が分割後に同じ性質を有するという利点がある。
【００１１】
図３には、２つの光線束が分割後にただ１つの光線束に統合することを可能にする方法が示されている。このために一方の光線束の光線の偏光が、偏光を回転させる半波長板８で９０°回転される。２つの光線束は、その際、偏光カプラー７で１つの光線束に結合される。個々の光線の並び順は、該結合後に１’；１；２’；２・・・・・・；７’；７；８’；８となる。
【００１２】
図４には、レーザー光線が図１ないしは図２により分割される場合の、および２つの光線束が図３によりただ１つの光線束に統合される場合の光線のリストが示されている。表には２つのケースが示され、これら２つのケースともビームスプリッターサブストレートの反射防止（ＡＲ）部分２に関する。図４のａ）はビームスプリッターにおいて、ビームスプリッターサブストレートが横方向に移動させられた場合に移行部４ａが種々の挿入位置３ａ〜ｅに存在する時の分割された光線を示し、ｂ）はビームスプリッターの移行部４ｂが挿入位置３ａ〜ｅに存在する場合に得られる光線が載せられている。挿入は、つまり表の２つの部分において、光線の分割が最後に行われる分割点５ｄのそばからかないしは光線の分割が最初に行われる分割点５ａの側から１回行われる。光線束からレンズないしは対物レンズにより焦点の列が得られる場合には、ケースａ）ではその焦点の列の長さは段階的に半減し、その際、光線の数がそのつど半分になり、ケースｂ）では光線の数は同様に段階的に２分の１ずつ減少するが、その際、焦点同士の間隔は相互に大きくなる。焦点同士の間隔がｂ）に示した挿入位置で正確に一致しなければならない場合には、光線束の結合は、例えば図３に示すような偏向カプラー７を用いて、容易に調整されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビームスプリッター装置を示す。
【図２】補正板を備えたビームスプリッター装置を示す。
【図３】１つの全光線束への光線束の統合を示す。
【図４】レーザー光線が図１および２に従って分割され、さらにその後で（図３）統合される場合の光線のリストを示す。
【符号の説明】
１ビームスプリッターサブストレート
２反射防止（ＡＲ）ないしは高反射（ＨＲ）部分
３挿入位置
４ビームスプリッターの移行部
５分割点
６補正板
７偏光カプラー
８偏光を回転させる半波長板
９分割光線の交差点

Claims

相互に距離をあけて平行に配置された少なくとも２つの高反射鏡を有し、該高反射鏡間に半透過鏡が配置されており、その際、該半透過鏡に対してこれら高反射鏡を互いに異なる距離で配置されたビームスプリッター装置において、
該半透過鏡が少なくとも１つの全反射体もしくは反射防止体として形成された部分を有し、その際、該半透過鏡が高反射鏡間で横方向に可動に配置されていることを特徴とする、ビームスプリッター装置。
反射光の分散を透過光の分散と一致させるために、前記半透過鏡に平行に補償層が備えられていることを特徴とする、請求項１に記載のビームスプリッター装置。
全反射もしくは反射防止層を有する前記半透過鏡が、ビームスプリッター装置において、最後にレーザー光線の分割が行われる側から、前記両側の高反射鏡間に挿入されることを特徴とする、請求項１または２に記載のビームスプリッター装置。
全反射もしくは反射防止層を有する前記半透過鏡が、ビームスプリッター装置において、最初にレーザー光線の分割が行われる側から、前記両側の高反射鏡間に挿入されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のビームスプリッター装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載のビームスプリッター装置を励起光光路に備え、全てのレーザー光線が同時に試料に到着し、試料を励起させるように調整されていることを特徴とする、レーザー走査顕微鏡。