JPH03181911A - レーザ走査型顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ 本発明は、レーザ走査型顕微鏡装置に関１−る。

特に、ガルバノミラ−走査を用いた走査型顕微鏡装置の
ガルバノミラ−駆動装置の改良したものに関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする問題点］顕微
鏡装置に用いるガルバノミラ−は、モータとしては、高
速度駆動が可能な装置であるが、画像を得る用途として
は、応答速度が遅いものである。然し乍ら、分解能が高
くとれる点、或いは波長分散が使用するミラーによるた
め、小さくすることができる点等の利点があるため、レ
ーザ走査型顕微鏡で使用されている。

Ｘ−Ｙの２次元ともについて、ガルバノミラ走査する場
合、通常の線順次走査（ラスター走査：第２図り、Ｅに
見られるような走査）で行なわれるが、高速なＸ走査で
は、帰線部の変化が大きいため、ガルバノミラ−は、駆
動信号に追随できずに、利用可能な有効範囲は狭くなる
。第３図は、この様子を示すものである。ここで、曲線
２４は、駆動信号曲線を示し、１点鎖線曲線２５は、駆
動信号曲線２４℃駆動されるガルバノミラの回転角応答
であり、有効部は、周期Ｔの１　／　ｎ　（ｎは１以上
の値）になってしまうものである。

また、高速度の大振幅の反転駆動で駆動す°ると、ガル
バノミラ−の寿命を短くすることになる等の問題点があ
る。

本発明は、上記の問題点を解決するために為されたもの
であり、ガルバノミラ−走査駆動手段と画像記憶の記憶
制御手段を有する走査型顕微鏡装置を提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明４は、上記の技術的な課題の解決のために、レー
ザビームを１対のガルバノミラ−により試料上を２次元
走査し、試料からの反射光又は透過光の強度分布を表示
するレーザ走査型顕微鏡において、主走査（Ｘ）をスデ
ップ状に増減４−る三角波走査し、副走査（Ｙ）をスデ
ップ状に増減する調波走査する駆動手段と、−↑二走査
毎に記憶手段のアドレスを反転する記憶管理手段とを有
する走査型顕微鏡装置を提供する。

即ち、本発明の走立型顕微鏡によると、高速度− 走査であるＸ走査において、従来の帰線部を次元走査に
利用する三角波駆動とする駆動手段と、記憶領域を線順
次とする記憶制御手段とを設ける。

［作用コ 高速度のＸ走査を三角波駆動曲線（第２図Ａに示すよう
な）により、帰線部１９ｂを次走査に利用することによ
って、大きな振幅での高速度の反転駆動が避けられ、ま
た、走査速度を損なうことなく、利用範囲を拡大できる
ものである。

得られる画素信号を線順次で記憶Ｉ−ると、通常の線順
次［（０，０）→（ｍ、０）−”（ｍ、１）−（０，１
）−・・・・→（ｍ％１）−＋（Φ、ｎ）］でのメモリ
ー読み出し表示を行なう場合に、帰線に相当するＸライ
ン（第２図Ｃに示すような）［（ｍ、１）〜（０，１）
・・・・（ｍ、ｎ）〜（０，０）；但し、ｎは奇数であ
る］が、左右反転する不都合が生じるが、このラインの
番地を反転させて、記憶させる制御を行なうことにより
、通常の線順次方式の記憶となり、表示に、問題がなく
なる。

一 次に、本発明による走査型顕微鏡装置を具体的に実施例
により説明するが、本発明はそれらによって限定される
ものではない。

［実施例］ 反射型のレーザ走査顕微鏡を例にして、本発明を説明す
る。透過型についても、本発明が適用できることは言う
までもない。

第１図は、本発明の走査型光学顕微鏡の主要部分の一例
の光学配置例を示す模式プ［３ツク図である。

本発明の走査型光学顕微鏡において、光源を半導体レー
ザ（ＬＤ）１とし、２は、−１リメータ・ビーム整形・
非点隔差補正を行なうレンズ群であり、３は、試料１０
かもの反射光を分離する偏光ビームスブリック（ＰＢＳ
）又はミラープリズムである。４は、Ｘ走査をするガル
バノミラ−であり、７は、Ｙ走査を行なうガルバノミラ
−であり、両者により、ビームを２次元走査を行なう。

（この図では、説明の都合上、回転軸を平折にしている
。） ５．６は、偏向面を両ガルバノミラ−で合致させる瞳伝
達レンズであり、８は、レンズであり、対物レンズ９の
後側像面にビームを集束させ、且つ、上記偏向面を対物
レンズ９０入射瞳に拡大投影するリレーレンズである。

対物レンズ９の後側像面に作成される２次元走査ビーム
は、対物レンズ９により、試料１０上に縮小投影され、
試料からの反射光は、逆の光路を経て、ＰＢＳ３により
分離される。

この反射光は、レンズ１１により、ピンホール１２に結
像され、ピンホール１２からの透過光が光電変換素子１
３により、電気信号に変換される。ピンホール１２は、
試料１０と共役配置になるため、所謂、コンブオーカル
型の顕微鏡となる。　走査各点の電気信号は、Ａ／Ｄ変
換部１４により、デジタル量に変換され、画像メモリー
１５１こ記憶される。記憶された画像は、図示していな
い読み出し制御部により、通常のテレビ速度により、読
み出され、ＣＲＴなどの画倣表示装置一 １８に表示される。

１６．１７は、本発明の本質たる部分である。

駆動手段１７はガルバノミラ−４，７を制御し、また、
各部のタイミングをとるタイミング信号を発生ずる駆動
手段であり、記憶管理手段１６は、画像メモリー１５の
アドレスを制御する記憶管理手段である。

次に、この駆動手段１７の構成を、第４図のブロック因
に示す。

本発明の走査型顕微鏡装置の走査を説明するための第２
図のグラフの曲線１９は、Ｘ走査のための三角駆動信号
曲線であり、曲線２０は、Ｘ走査のための調波駆動信号
曲線である。

駆動手段の構成を示す第４図のブ「Ｊツク図においては
、りｒｉミック生部２６からのり１Ｊツク信号は、カウ
ンター２７により、分周し、メモリー２８のアドレスと
して、メモリー内容を順次読み出す。

メモリ−２８には、三角波駆動信号に対応した内容が記
憶されており、順次読み出したデータをＤ／Ａ変換部２
９によりアナログ信号とし、ドライバー３０を介して、
Ｘ走査ガルバノミラ−４を戎角波駆動ｒる。

カウンター２７の出力は、デコーダ３１に入り、タイミ
ング信号（即ち、信号２２はＡ／Ｄ変換のための、信号
２３は画像メモリーの書き込み・アドレスのアップ、ダ
ウンを行なうための信号である）を作成する。また、Ｘ
走査の終了を示す信号が、カウンター３２に入り、Ｘ走
査の基準りｒ１ツクとなる。

カウンター３２の分周出力により、調波に対応した内容
が記憶されているメモリー３３を順次読み出し、Ｄ／Ａ
によりアナログ信号として、ドライバー３５を介して、
Ｘ走査ガルバノミラ−７を調波で駆動する。また、カウ
ンター３２の出力は、デコーダ３６に入り、Ｘ走査の偶
数奇数に対応した信号２１を作成する。即ち、偶数を１
に、奇数を０としておく。

記憶管理手段１６は、Ｘ走査の偶数奇数に対応＝８ して、メモリー１５のアドレスを増減するものである０
例えば、信号２１が１のとき、増加し、信号２１が０の
とき、減少カウントする ＵＰ／ＤＯＷＮカウンターにする。この制御メモノー１
５へ書き込むときのみ、機能し、表示のための読み出し
は、図示していないアドレス制御手段により為される。

第２図Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは、駆動信号の様式（Ａは三
角波駆動信号である）と走査の順（ＢはＡ走査による２
次元走査線であり、Ｃは線順次に記憶したときのメモリ
マツプであり、Ｄは通常の調波による走査信号であり、
Ｅはそのときの２次元走査線である）を示すものである
。線順次のメ〔リマンゾは、メモりを２次元走査の各点
に対応した（ｍ、ｎ）のマトリックスでのアドレスマツ
プをとったものであり、すると、ｍがＸ走査の、ｎがＸ
走査の各点を示す。

第２図Ａに示す三角波によりＸ走査を行ない、従来の帰
線に相当する１９ｂによっても画像走査を行なうと、第
２図Ｂに示１ように曲線１９ｂに対応する走査［（０，
１）〜（ｍ、１）・・・・（０、ｎ）〜（ｍ、ｎ）；但
しｎは奇数であるコは逆方向になり、線順次にメモリー
に記憶すると、第２図Ｃのメモリマツプとなり、これを
通常の線順次で読み出し表示すれば、ｎの奇数ラインは
左右が反転ｆるので、不都合が生じる。このため、曲線
１９ｂの走査を行なうときは、メモリアドレスを減少さ
せる操作を行ない（ｍからスタートし、０が終点となる
）、この不都合をなくしている。これによって、メモリ
内のデータ配列は、第２図Ｆに示Ｉ“ように、通常のラ
スター走査（第２図り、Ｅ）で得た配列となる。

１０２４Ｘ１０２４ビツトの走査を機械的角度３．６度
の範囲（通常のレーザ走査顕微鏡の視野に相当するもの
である）で行なうと、例えば、０５社のＧ１２０ＤＴで
は、三角波駆動をすれば、０ 無効部分なしで、約５００Ｈｚの駆動が、１１丁能であ
る。従って、ル−ム当り約２秒での走査が可能である。

Ｙ走査は、Ｘ走査の毎に、ステップ状に増加する６第２
図りの曲線２０に示すように、調波信号で駆動する。

通常のラスター駆動に比べ、位置の安定度が増す、同様
に、Ｘ走査もステップ状に増減させ、位置の安定性の向
上を図るものである。

記憶するときに、メモリーのアドレスを反転制御する方
式により、説明したが、読み出しのときに、反転制御し
たり、或いはメモリーを順序良く、書き換えてもよい。

［発明の効果コ 本発明の走査型顕微鏡装置１０よ、 第１に、高速度の大振幅の反転駆動が避けられるため、
ガルバノミラ−の寿命の向［二すること、第２に、小振
幅のスデップ応答であるため、追随速度が増し、走査速
度を上げる、二とができる走査型顕微鏡装置が提供でき
ること、 第３に、受光信号のＳ／Ｎ比の改善をもたらすことがで
きること、 などの、顕著な技術的な効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のレーザ走査顕微鏡の一例の走査を説
明するための模式説明図である。 第３図は、従来の調波駆動のときの応答の様子を示すパ
ルスのグラフである。 第４図は、駆動手段１７の構成を示すブロック図である
。 ［主要部分の符号の説明］ １　、、、、、、、、レーザ光源 ３．４　、、、、、、、、ガルバノミラ−８、、、、、
、、、対物レンズ ９　、、、、、、、、試料 ２８．３３　、、、、、、、、メモリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザビームを１対のガルバノミラーにより試料上
   を２次元走査し、試料からの反射光又は透過光の強度分
   布を表示するレーザ走査型顕微鏡装置において、 主走査（Ｘ）をステップ状に増減する三角波走査し、副
   走査（Ｙ）をステップ状に増減する鋸波走査する駆動手
   段と、一主走査毎に記憶手段のアドレスを反転する記憶
   管理手段とを有することを特徴とする前記レーザ走査型
   顕微鏡装置。