JP6145250B2 - 走査顕微鏡および対象物を光学顕微鏡で結像させるための方法 - Google Patents
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Description
12 照明光線
14 入射瞳
16 照明フォーカス
18 光の薄片
20 レーザー光源
22 ミラー
24 ミラー装置
26 走査レンズ
28 鏡筒レンズ
30 駆動部
32 制御ユニット
34 対象物担持体
36 対象物
40 鏡筒レンズ
42 光検出器
44 受光面
46 検出ユニット
47 駆動部
50 平行平面板
51 回動軸線
52 絞り板
54 アパーチャー
60 楔状板
61 励起光源
62 励起光線
64 デプレション光源
66 デプレションビーム
68 位相板
70 絞り
72 ミラー
74 ビームスプリッター
76 絞り
80 励起フォーカス
82 デプレションフォーカス
84 照明フォーカス
86 運動面
88 狭め方向
Claims (18)
- 照明光線(12)を送出する光源(20,61,64)と、
結像すべき対象物(36)に縦長の照明フォーカス(16,84)を生じさせる照明光学系(10)と、
前記照明光線(12)が前記照明光学系(10)の入射瞳(14)に入射する入射方向を変化させることによって前記結像すべき対象物(36)の照明目標領域にわたって前記照明フォーカス(16,84)を移動させる走査装置(33)と、
を備えた走査顕微鏡(100,200,300,400,500)において、
前記走査装置(33)が、前記照明フォーカス(16,84)を前記照明光学系(10)の光軸(O1)に対して傾斜させるために、前記照明光線(12)を、前記照明光学系(10)の前記入射瞳(14)の、瞳中心からずれた部分領域へ指向させ、且つ前記照明フォーカス(16,84)を前記照明目標領域にわたって移動させるために、前記照明光線(12)の前記入射方向を前記部分領域内で変化させ、
前記照明光学系(10)から空間的に分離した観察対物レンズ(38)が設けられ、該観察対物レンズ(38)は、その光軸(O3)が前記照明目標領域に対し実質的に垂直に位置するように且つ前記照明光学系(10)の光軸(O1)に対して鋭角(α)を成すように前記対象物(36)に対し指向され、
前記観察対物レンズ(38)が、前記対象物(36)の前記照明目標領域を結像させる、
ことを特徴とする走査顕微鏡(100,200,300,400,500)。 - 移動する前記照明フォーカス(16,84)によって形成される、前記照明光学系(10)の光軸(O1)に対して傾斜する光の薄片(18)を生じさせるため、前記走査装置(33)が、前記照明光線(12)の前記入射方向を、前記照明光学系(10)の光軸(O1)に対し平行にずれた入射面内で変化させ、
前記観察対物レンズ(38)はその光軸(O3)が前記光の薄片(18)に対し垂直に配置されている、
ことを特徴とする、請求項1に記載の走査顕微鏡(100,200,300,400,500)。 - 前記走査装置(33)が、制御ユニット(32)と、該制御ユニット(32)に接続され、前記光の薄片(18)の傾斜位置を変化させるための第1の調整ユニット(30,50,52,60)と、前記制御ユニット(32)に接続され、前記観察対物レンズ(38)を移動させるための第2の調整ユニット(47)とを含み、
前記制御ユニット(32)が両調整ユニット(30,50,52,60;47)を互いに整合させて、前記観察対物レンズ(38)の前記光軸(O3)が前記第1の調整ユニット(30,50,52,60)によって調整される前記光の薄片(18)に対し垂直に指向し続けるように前記両調整ユニット(30,50,52,60;47)を制御する、
ことを特徴とする、請求項2に記載の走査顕微鏡(100,200,300,400,500)。 - 前記照明光学系(10)がその光軸(O1)に対し垂直な調整方向(A)に沿って可動に案内され、
前記第1の調整ユニットが、前記光の薄片(18)の傾斜位置を変化させるために前記照明光学系(10)を前記調整方向(A)に沿って移動させる駆動部(30)を含んでいる、
ことを特徴とする、請求項3に記載の走査顕微鏡(100)。 - 前記第1の調整ユニットが、前記光源(20)と前記照明光学系(10)との間の前記照明光線(12)の光路内に配置される光学的ずれ要素(50,60)であって前記照明光学系(10)の光軸(O1)に対し横方向の調整方向(A,C,D)に沿って可動に案内される前記光学的ずれ要素(50,60)を含み、該光学的ずれ要素(50,60)により、前記照明光線(12)の入射面が前記照明光学系(10)の光軸(O1)に対し平行にずれており、
前記第1の調整ユニットが、さらに、前記光の薄片(18)の傾斜位置を変化させるために前記ずれ要素(50,60)を前記調整方向(A,C,D)に沿って移動させる駆動部(30)を含んでいる、
ことを特徴とする、請求項3に記載の走査顕微鏡(200,300)。 - 前記光学的ずれ要素が透明な平行板または楔状板(50,60)であることを特徴とする、請求項5に記載の走査顕微鏡(200,300)。
- 前記第1の調整ユニットが、
前記照明光学系(10)の前記入射瞳(14)の領域に配置される絞り(52)であって、前記照明光線(12)の一部を通過させるアパーチャー(54)を有し、且つ、前記照明光学系(10)の光軸(O1)に対し垂直な調整方向(A)に沿って可動に案内されている前記絞り(52)と、
前記光の薄片(18)の傾斜位置を変化させるために前記絞り(52)を前記調整方向(A)に沿って移動させる駆動部(30)と、
を含んでいることを特徴とする、請求項3から6までのいずれか一つに記載の走査顕微鏡(400)。 - 前記観察対物レンズ(38)とともに、第2の調整ユニット(47)を用いて移動可能な検出ユニット(46)を形成している光検出器(42)が設けられていることを特徴とする、請求項3から7までのいずれか一つに記載の走査顕微鏡(100,200,300,400,500)。
- 前記走査装置(33)が、前記光源(20,61,64)から送出される前記照明光線(12)を、前記瞳中心からずれた前記入射瞳(14)の部分領域へ反射させるミラー装置(24)と、前記照明光線(12)の入射方向を変化させるために前記ミラー装置を移動させるミラー駆動部とを有していることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか一つに記載の走査顕微鏡(100,200,300,400,500)。
- 前記照明光学系(10)の前記入射瞳(14)の、前記照明光線(12)が通過する前記部分領域が、前記入射瞳(14)の全面積のほぼ0.1%ないし50%を占め、
前記照明光学系(10)の光軸(O1)に対する前記入射面の平行ずれが、前記入射瞳(14)の半径のほぼ4%ないし96%である、
ことを特徴とする、請求項2から9までのいずれか一つに記載の走査顕微鏡(100,200,300,400,500)。 - 前記照明光線(12)が励起光線(62)とデプレションビーム(66)とから構成され、該励起光線(62)とデプレションビーム(66)とが前記走査装置(33)への入射前に互いに重畳されており、
前記照明光学系(10)が、前記励起光線(62)から励起フォーカス(80)を生成させ、前記デプレションビーム(66)からデプレションフォーカス(82)を生成させ、前記励起フォーカス(80)と前記デプレションフォーカス(82)とが互いに重畳されて前記照明フォーカスを形成している、
ことを特徴とする、請求項1から10までのいずれか一つに記載の走査顕微鏡(500)。 - 前記デプレションフォーカス(82)が空間的な光強度分布を有し、該空間的な光強度分布が、前記励起光線(62)と前記デプレションビーム(66)とから構成されている前記照明フォーカス(84)を移動させて光の薄片(18)を生成させるための面(86)内に極小値を有し、この面(86)の両側にそれぞれ極大値を有していることを特徴とする、請求項11に記載の走査顕微鏡(500)。
- 対象物(36)を光学顕微鏡で結像させるための方法であって、
照明光線(12)を放出するステップと、
結像すべき前記対象物(36)に照明光学系(10)を用いて縦長の照明フォーカス(16,84)を生成させるステップと、
前記照明光線(12)が前記照明光学系(10)の入射瞳(14)に入射する入射方向を変化させることにより、前記対象物(36)の照明目標領域にわたって前記照明フォーカス(16,84)を移動させるステップと、
を備えた前記方法において、
前記照明フォーカス(16,84)を前記照明光学系(10)の光軸(O1)に対して前記照明フォーカス(16,84)を傾斜させるために、前記照明光線(12)を、前記入射瞳(14)の、瞳中心からずれた部分領域へ指向させ、前記照明フォーカス(16,84)を前記照明目標領域にわたって移動させるため、前記部分領域内側で前記照明光線(12)の入射方向を変化させ、
傾斜している前記照明フォーカス(16,84)で照明される前記照明目標領域を、前記照明光学系(10)から空間的に切り離された観察対物レンズ(38)であってその光軸(O3)が前記照明目標領域に対し実質的に垂直で且つ前記照明光学系(10)の前記光軸(O1)に対し鋭角(α)を成すように前記対象物(36)に対し指向された前記観察対物レンズ(38)によって結像させ、
前記観察対物レンズ(38)が、前記対象物(36)の前記照明目標領域を結像させる、
ことを特徴とする方法。 - 移動する前記照明フォーカス(16,84)によって形成される光の薄片(18)を生成させるため、前記照明光線(12)の入射方向を、前記照明光学系(10)の前記光軸(O1)に平行にずれている入射面内で変化させ、
前記観察対物レンズ(38)の光軸(O3)が前記光の薄片(18)に対し垂直に配置されている、
ことを特徴とする、請求項13に記載の方法。 - 前記光の薄片(18)の傾斜位置を変化させ、且つ、前記光の薄片(18)の傾斜位置の前記変化に同調して前記観察対物レンズ(38)を移動させて、該観察対物レンズ(38)の前記光軸(O3)が位置調整した前記光の薄片(18)に対し垂直に指向続けるようにしたことを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 前記観察対物レンズ(38)を光検出器(42)とともに移動させることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
- 前記照明光線(12)を励起光線(62)とデプレションビーム(66)とから構成し、
前記励起光線(62)から励起フォーカス(80)を生成させ、前記デプレションビーム(65)からデプレションフォーカス(82)を生成させ、前記励起フォーカス(80)と前記デプレションフォーカス(84)とを互いに重畳させて照明フォーカス(84)を形成させる、
ことを特徴とする、請求項14から16までのいずれか一つに記載の方法。 - 前記デプレションフォーカス(82)の前記空間的強度分布を次のように設定すること、すなわち前記励起フォーカス(80)と前記デプレションフォーカス(84)とから構成されている前記照明フォーカス(84)を光の薄片(18)の生成のために移動させる面(86)内で前記空間的強度分布が極小値を有し、この面(86)の両側にそれぞれ極大値を有するように、設定することを特徴とする、請求項17に記載の方法。
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