JP5856824B2 - 光走査装置および走査型顕微鏡装置 - Google Patents
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Description
本発明は、入射されたレーザ光を所定の切替タイミングで複数の方向に切り替えて偏向可能な偏向素子と、該偏向素子により偏向されたレーザ光の各光路上に互いに異なる角度で配置された複数の角度設定ミラーを有し、各該角度設定ミラーによって光路ごとにレーザ光を同一平面上における相対的な角度を付与して反射して同一箇所に集合させる角度設定部と、前記平面に対して垂直な軸線回りに前記切替タイミングに同期して揺動可能に設けられ、前記角度設定部により前記同一箇所に異なる方向から入射させられる各レーザ光を反射して同一の軌跡に沿って走査する揺動ミラーとを備える光走査装置を提供する。
このように構成することで、一方の揺動ミラーにより同一範囲を連続的に一方向に走査されたレーザ光を他の揺動ミラーによりこれに直交する方向に順次走査することができる。したがって、レーザ光の2次元的な走査速度を向上することができる。
本発明によれば、光走査装置により、観察光学系によって試料に照射されるレーザ光を走査速度を向上して試料上で2次元的に走査させることができる。したがって、検出部により検出された試料からの光に基づいて、試料の観察範囲を時間を短縮して観察することができる。
このように構成することで、表示部に表示された試料の2次元情報または3次元情報により、試料の観察を行うことができる。
本発明の第1実施形態に係る光走査装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る光走査装置10は、図1(a),図2(a)に示すように、光源2から発せられたビーム(レーザ光)の進行方向を切り替える偏向素子1と、偏向素子1により偏向されたビームを反射するミラーアレイ(角度設定部)3と、ミラーアレイ3により反射されたビームを走査するガルバノミラーのような第1スキャナ(揺動ミラー)5および第2スキャナ(他の走査部)7と、偏向素子1、第1スキャナ5および第2スキャナ7を制御する制御部9とを備えている。
角度設定ミラー13A〜13Dは、偏向素子1により偏向されたビームの各光路LA〜LD上にそれぞれ設けられ、互いに異なる角度で配置されている。具体的には、角度設定ミラー13Aは第1光路LA上に配置され、角度設定ミラー13Bは第2光路LB上に配置され、角度設定ミラー13Cは第3光路LC上に配置され、角度設定ミラー13Dは第4光路LD上に配置されている。
本実施形態に係る光走査装置10によりビームを高速で走査するには、まず、偏向素子1により、光源2から発せられたビームを第1光路LAから第4光路LDまで順に高速で切り替えながら偏向する。
本実施形態においては、角度設定部として複数の角度設定ミラー13を備えるミラーアレイ3を例示して説明したが、第1変形例としては、図3〜5に示すように、角度設定部22が、4つの角度設定ミラー13A〜13Dの角度設定が異なる複数の角度設定ミラー群23と、偏向素子1により偏向されたビームを反射して角度設定ミラー群23の角度設定ミラー13A〜13Dに入射させる複数の反射ミラー25A〜25Dとの組を複数組備えることとしてもよい。本実施形態においては、例えば、角度設定部22が、角度設定ミラー群23と反射ミラー25A〜25Dとの組を4組備えることとする。
本変形例に係る角度設定ミラー群33としては、例えば、ディフォーマブルミラー等を用いることとしてもよい。
次に、本発明の第2実施形態に係る光走査装置および走査型顕微鏡装置について、図8を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型顕微鏡装置100は、光源2と、光走査装置10と、制御部9と、光走査装置10により走査されたビームを試料Aに照射する観察光学系40と、観察光学系40によりビームが照射された試料Aからの光を検出するフォトダイオード(PD)や光電子倍増管(PMT)等の検出部51と、検出部51により検出された光に基づいて、試料Aの画像を復元する復元部53と、復元された画像を表示する表示部55とを備えている。
以下、第1実施形態に係る光走査装置10と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
表示部55は、復元した2次元情報または3次元情報の画像を表示する他、検出部51により検出された各種数値データや画像データを所望の表示内容に変換して表示することができるようになっていてもよい。
本実施形態に係る走査型顕微鏡装置100により試料Aを観察するには、まず、光走査装置10により、光源2から発せられたビームを偏向素子1によって進行方向を順に高速で切り替えながら偏向し、反射ミラー25および角度設定ミラー群23を介して、第1スキャナ5によりX方向に走査するとともに第2スキャナ7によりY方向に走査する。
なお、本実施形態においては、角度設定部22を例示して説明したが、これに代えて、第1実施形態に係るミラーアレイ3やその変形例に係る角度設定部32を採用することとしてもよい。
3 ミラーアレイ(角度設定部)
5 スキャナ(揺動ミラー)
10 光走査装置
13 角度設定ミラー
13A,13B,13C,13D 角度設定ミラー
23,33 角度設定ミラー群
25,35 反射ミラー
25A,25B,25D 反射ミラー
40 観察光学系
51 検出部
53 復元部
55 表示部
100 走査型顕微鏡装置
Claims (7)
- 入射されたレーザ光を所定の切替タイミングで複数の方向に切り替えて偏向可能な偏向素子と、
該偏向素子により偏向されたレーザ光の各光路上に互いに異なる角度で配置された複数の角度設定ミラーを有し、各該角度設定ミラーによって光路ごとにレーザ光を同一平面上における相対的な角度を付与して反射して同一箇所に集合させる角度設定部と、
前記平面に対して垂直な軸線回りに前記切替タイミングに同期して揺動可能に設けられ、前記角度設定部により前記同一箇所に異なる方向から入射させられる各レーザ光を反射して同一の軌跡に沿って走査する揺動ミラーとを備える光走査装置。 - 前記角度設定部が、前記複数の角度設定ミラーの角度設定が異なる複数の角度設定ミラー群と、前記偏向素子により偏向されたレーザ光を反射して前記角度設定ミラー群の角度設定ミラーに入射させる複数の反射ミラーとの組を複数組備え、
これらの角度設定ミラー群および反射ミラーの組ごとに、前記角度設定ミラーにより反射したレーザ光を前記揺動ミラー上の同一箇所に集合させるように、該揺動ミラーからの距離が異なる位置に択一的に挿脱可能に設けられている請求項1に記載の光走査装置。 - 前記角度設定部が、前記複数の角度設定ミラーの角度設定が異なる複数の角度設定ミラー群と、前記偏向素子により偏向されたレーザ光を反射して前記角度設定ミラー群の角度設定ミラーに入射させる反射ミラーとを備え、
前記角度設定ミラー群が、前記角度設定ミラーにより反射したレーザ光を前記揺動ミラー上の同一箇所に集合させるように、該揺動ミラーからの距離が異なる位置に択一的に挿脱可能に設けられ、
前記反射ミラーが、前記偏向素子からのレーザ光の光路上に該光路に沿う方向に移動可能および/または前記軸線に平行な他の軸線回りに揺動可能に設けられている請求項1に記載の光走査装置。 - 前記角度設定部が、前記角度設定ミラーの角度および該角度設定ミラーどうしの距離が変更可能に備えられた角度設定ミラー群と、前記偏向素子により偏向されたレーザ光を反射して前記角度設定ミラー群の角度設定ミラーに入射させる反射ミラーとを備え、
前記角度設定ミラー群が、前記角度設定ミラーと前記揺動ミラーとの距離が近接または離間する方向に移動可能に設けられ、
前記反射ミラーが、前記偏向素子により偏向されたレーザ光の光路上に該光路に沿う方向に移動可能および/または前記軸線に平行な他の軸線回りに揺動可能に設けられている請求項1に記載の光走査装置。 - 前記揺動ミラーにより走査された前記レーザ光を該揺動ミラーによる走査方向に対して直交する方向に走査する他の揺動ミラーを備える請求項1から請求項4のいずれかに記載の光走査装置。
- 請求項1から請求項5のいずれかに記載の光走査装置と、
該光走査装置により走査された前記レーザ光を試料に照射する観察光学系と、
該観察光学系により前記レーザ光が照射された前記試料からの光を検出する検出部とを備える走査型顕微鏡装置。 - 前記検出部により検出された前記試料からの光と前記レーザ光の走査位置とを対応づけて2次元情報または3次元情報として復元する復元部と、
該復元部により復元された前記2次元情報または3次元情報を表示する表示部とを備える請求項6に記載の走査型顕微鏡装置。
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