JPH0580269A - 光ビーム走査装置 - Google Patents
光ビーム走査装置Info
- Publication number
- JPH0580269A JPH0580269A JP10213891A JP10213891A JPH0580269A JP H0580269 A JPH0580269 A JP H0580269A JP 10213891 A JP10213891 A JP 10213891A JP 10213891 A JP10213891 A JP 10213891A JP H0580269 A JPH0580269 A JP H0580269A
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- JP
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- point
- light
- concave mirror
- mirror
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レンズを使わない光ビーム走査装置を提供す
る。 【構成】 一つの凹面鏡において互いに共役な二つの点
の一方に第１の光偏向手段を、他方の点に第２の光偏向
手段を配置し、第１の光偏向手段に入射させた光束を上
記凹面鏡を介して第２の光偏向手段に入射させ、第１の
光偏向手段による偏向面と直交する面内で偏向させるよ
うにした。
る。 【構成】 一つの凹面鏡において互いに共役な二つの点
の一方に第１の光偏向手段を、他方の点に第２の光偏向
手段を配置し、第１の光偏向手段に入射させた光束を上
記凹面鏡を介して第２の光偏向手段に入射させ、第１の
光偏向手段による偏向面と直交する面内で偏向させるよ
うにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光走査型顕微鏡等に用い
られる光ビーム走査装置に関する。
られる光ビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ビーム走査装置の基本的な構成を図３
に示す。図３Ａにおいて、Ｓが試料でＬ１は対物レン
ズ、Ｌ２は顕微鏡の接眼レンズに相当するもので、光線
に付した矢印は光の進行方向を示す。平行光束が接眼レ
ンズＬ２の焦点面に集光せしめられ、この集光点のレン
ズＬ１による像が試料Ｓ上に形成される。対物レンズＬ
１の中心の接眼レンズＬ２による像０点に光ビームを振
らせる走査鏡或は光音響式偏向素子Ｍが置かれて、Ｌ２
に入射する平行光束が０点を中心に振られることによっ
て試料Ｓ上で集光点が移動する。この構成によって光ビ
ームは対物レンズＬ１の中心を中心として偏向されて試
料面Ｓを走査することになる。試料面を光ビームで２次
元的に走査するためには、鏡Ｍを０点を通り、図の紙面
に垂直な軸によって往復回転させると共に、図の紙面内
に在る軸を中心に回転させる必要があるが、一つの鏡を
二つの軸を中心に回転させることは機構的に困難である
から、鏡Ｍに入射する光束Ｆを０点を中心に図の紙面に
垂直な面内で振るようにする。この光束Ｆの振り方を図
３Ａを右側から見た状態として図示すると図３Ｂのよう
になる。さて光束Ｆを上述したように鏡Ｍの中心０を中
心に図３Ｂに示すように振るための光学的な構成として
従来二つの構成が提案されていた。
に示す。図３Ａにおいて、Ｓが試料でＬ１は対物レン
ズ、Ｌ２は顕微鏡の接眼レンズに相当するもので、光線
に付した矢印は光の進行方向を示す。平行光束が接眼レ
ンズＬ２の焦点面に集光せしめられ、この集光点のレン
ズＬ１による像が試料Ｓ上に形成される。対物レンズＬ
１の中心の接眼レンズＬ２による像０点に光ビームを振
らせる走査鏡或は光音響式偏向素子Ｍが置かれて、Ｌ２
に入射する平行光束が０点を中心に振られることによっ
て試料Ｓ上で集光点が移動する。この構成によって光ビ
ームは対物レンズＬ１の中心を中心として偏向されて試
料面Ｓを走査することになる。試料面を光ビームで２次
元的に走査するためには、鏡Ｍを０点を通り、図の紙面
に垂直な軸によって往復回転させると共に、図の紙面内
に在る軸を中心に回転させる必要があるが、一つの鏡を
二つの軸を中心に回転させることは機構的に困難である
から、鏡Ｍに入射する光束Ｆを０点を中心に図の紙面に
垂直な面内で振るようにする。この光束Ｆの振り方を図
３Ａを右側から見た状態として図示すると図３Ｂのよう
になる。さて光束Ｆを上述したように鏡Ｍの中心０を中
心に図３Ｂに示すように振るための光学的な構成として
従来二つの構成が提案されていた。
【０００３】その一つは図４に示すようにリレーレンズ
を用いる構成である。図４は装置を図３Ｂと同じ方向か
ら見た所を示す。光源Ｇから出た平行光束を走査用の鏡
或は光音響偏向素子Ｍ’によって偏向して図３に示した
鏡或は偏向素子Ｍの中心０点に入射させ、ＭとＭ’との
間にリレーレンズＬＲ，ＬＲ’を置いて、鏡Ｍ’の中心
０’と鏡Ｍの中心０とがリレーレンズ系ＬＲ，ＬＲ’に
関して共役点となっているようにする。この構成によっ
て０’点において振られる光束は方向を変えながら０点
に入射するので、鏡Ｍ’を０’を中心として図４の紙面
に垂直な軸によって往復回転させればよい。
を用いる構成である。図４は装置を図３Ｂと同じ方向か
ら見た所を示す。光源Ｇから出た平行光束を走査用の鏡
或は光音響偏向素子Ｍ’によって偏向して図３に示した
鏡或は偏向素子Ｍの中心０点に入射させ、ＭとＭ’との
間にリレーレンズＬＲ，ＬＲ’を置いて、鏡Ｍ’の中心
０’と鏡Ｍの中心０とがリレーレンズ系ＬＲ，ＬＲ’に
関して共役点となっているようにする。この構成によっ
て０’点において振られる光束は方向を変えながら０点
に入射するので、鏡Ｍ’を０’を中心として図４の紙面
に垂直な軸によって往復回転させればよい。
【０００４】もう一つの従来構成を図５に示す。この構
成はリレーレンズを用いないものである。図で鏡Ｍは図
３で説明したように０点を通り図の紙面上に在る軸Ａに
よって回転せしめられる。０’を通り、軸Ａと４５°を
なす線が軸Ａと交わる点をＱとして、Ｑを通り図の紙面
に垂直な軸によって鏡Ｍ’を揺動させることにより、鏡
Ｍに入射する光束を０点を中心に図の紙面内で振らせる
のである。鏡Ｍ’がＱ点を中心に４５°よりδだけ傾き
が変わると、鏡Ｍ’は入射光に対しｄだけ後退する。こ
ゝで０’点を通り、δだけ傾きが変わった鏡Ｍ’と平行
な鏡を仮想すると、反射光は鏡Ｍ上で０点より右へｄだ
け変位した点を通り、その反射光はδだけ傾きが変わっ
た鏡Ｍ’による反射光と平行である。この反射光よりｄ
だけ鏡Ｍ’は後退しているので、鏡Ｍ’による反射光は
常に０を通ることになる。
成はリレーレンズを用いないものである。図で鏡Ｍは図
３で説明したように０点を通り図の紙面上に在る軸Ａに
よって回転せしめられる。０’を通り、軸Ａと４５°を
なす線が軸Ａと交わる点をＱとして、Ｑを通り図の紙面
に垂直な軸によって鏡Ｍ’を揺動させることにより、鏡
Ｍに入射する光束を０点を中心に図の紙面内で振らせる
のである。鏡Ｍ’がＱ点を中心に４５°よりδだけ傾き
が変わると、鏡Ｍ’は入射光に対しｄだけ後退する。こ
ゝで０’点を通り、δだけ傾きが変わった鏡Ｍ’と平行
な鏡を仮想すると、反射光は鏡Ｍ上で０点より右へｄだ
け変位した点を通り、その反射光はδだけ傾きが変わっ
た鏡Ｍ’による反射光と平行である。この反射光よりｄ
だけ鏡Ｍ’は後退しているので、鏡Ｍ’による反射光は
常に０を通ることになる。
【０００５】図３に示された従来例はリレーレンズを用
いるため、使用する波長が限定される。即ち使用波長に
よってレンズ焦点距離が変わるから、一定仕様の走査装
置を任意の波長で使用する光走査顕微鏡に適用できず、
使用波長毎に別設計のリレーレンズを用いなければなら
ず、紫外光を用いる場合には更にレンズ材質として紫外
光を透す石英レンズのようなものを用いねばならなく
て、走査装置が高価なものとなる。
いるため、使用する波長が限定される。即ち使用波長に
よってレンズ焦点距離が変わるから、一定仕様の走査装
置を任意の波長で使用する光走査顕微鏡に適用できず、
使用波長毎に別設計のリレーレンズを用いなければなら
ず、紫外光を用いる場合には更にレンズ材質として紫外
光を透す石英レンズのようなものを用いねばならなく
て、走査装置が高価なものとなる。
【０００６】図５に示された従来例は鏡だけで構成でき
るので、使用波長に関係なく同一仕様の走査装置が使え
る利点はあるが、鏡Ｍ’が鏡中心から離れた所を中心に
揺動せしめられるものであるから、運動量が大きくなり
高速走査が困難である上、機構的にも工作誤差，組立誤
差の影響が大きく、組立，調整が困難であり、鏡Ｍ’の
所を光音響偏向素子とすることができない。
るので、使用波長に関係なく同一仕様の走査装置が使え
る利点はあるが、鏡Ｍ’が鏡中心から離れた所を中心に
揺動せしめられるものであるから、運動量が大きくなり
高速走査が困難である上、機構的にも工作誤差，組立誤
差の影響が大きく、組立，調整が困難であり、鏡Ｍ’の
所を光音響偏向素子とすることができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、リレーレン
ズを使わず、反射素子或は反射素子と光音響偏向素子と
で構成され、しかも図５に示した例のように運動部分の
運動量が大きくならず、高速走査も可能なような光走査
装置を提供しようとするものである。
ズを使わず、反射素子或は反射素子と光音響偏向素子と
で構成され、しかも図５に示した例のように運動部分の
運動量が大きくならず、高速走査も可能なような光走査
装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】一つの凹面鏡において、
互いに共役な２点の一方にその点を中心として一平面内
で光束を偏向させる第１の光偏向手段を配置し、上記共
役な２点の他方にその点を中心として上記平面と直交す
る平面内で光束を偏向させる第２の光偏向手段を配置
し、上記第１の光偏向手段に光を入射させ、同手段を介
して光を上記凹面鏡に入射させ、同凹面鏡からの反射光
を上記第２の光偏向手段に入射させるようにした。
互いに共役な２点の一方にその点を中心として一平面内
で光束を偏向させる第１の光偏向手段を配置し、上記共
役な２点の他方にその点を中心として上記平面と直交す
る平面内で光束を偏向させる第２の光偏向手段を配置
し、上記第１の光偏向手段に光を入射させ、同手段を介
して光を上記凹面鏡に入射させ、同凹面鏡からの反射光
を上記第２の光偏向手段に入射させるようにした。
【０００９】
【作用】凹面鏡の互いに共役な２点の一方から凹面鏡に
入射する光は方向が変わっても他方の共役点を通り、そ
の共役点を中心として方向が変化する。従って上記一方
の共役点を通る光を光偏向手段で偏向させると他方の共
役点から出射する光はその他方の共役点を中心に偏向す
る。そこでこの他方の共役点において上記偏向とは直交
する面内の偏向を行わせると、出射光は一つの点で二次
元的な偏向を受けることになって反射系だけでリレーレ
ンズなしの二次元的光ビーム走査装置が得られる。
入射する光は方向が変わっても他方の共役点を通り、そ
の共役点を中心として方向が変化する。従って上記一方
の共役点を通る光を光偏向手段で偏向させると他方の共
役点から出射する光はその他方の共役点を中心に偏向す
る。そこでこの他方の共役点において上記偏向とは直交
する面内の偏向を行わせると、出射光は一つの点で二次
元的な偏向を受けることになって反射系だけでリレーレ
ンズなしの二次元的光ビーム走査装置が得られる。
【００１０】
【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。１は凹面鏡
で、Ｐ１，Ｐ２はこの凹面鏡に関して互いに共役な２点
である。２は光源のレーザで、レーザ２から出射される
平行光束が凹面鏡３で反射されて第１の光偏向手段Ｍに
入射せしめられる。この光偏向手段はガルバノミラー
で、Ｐ１点を通り、図の紙面に垂直な軸を中心として往
復回動せしめられる。ガルバノミラーＭに入射した光束
は凹面鏡１に向かって反射される。ガルバノミラーＭは
Ｐ１を中心に回動しているので、Ｍに入射する光束の中
心光線は方向が変わっても凹面鏡１で反射された後はＰ
１と共役なＰ２点を通る。このＰ２点を中心として第２
の光偏向手段であるガルバノミラーＭ’が配置され、こ
のガルバノミラーはＰ２点を通り、図の紙面に平行な軸
を中心として往復回動せしめられ、反射光は図の紙面に
垂直な面内で偏向せしめられる。かくしてＭ’から反射
される光ははＰ２点を中心として二次元的な偏向を受け
たものとなる。Ｐ２点が図３で説明した０点に相当し、
光走査顕微鏡４の接眼レンズＬ２における対物レンズＬ
１中心の像点を位置させる。
で、Ｐ１，Ｐ２はこの凹面鏡に関して互いに共役な２点
である。２は光源のレーザで、レーザ２から出射される
平行光束が凹面鏡３で反射されて第１の光偏向手段Ｍに
入射せしめられる。この光偏向手段はガルバノミラー
で、Ｐ１点を通り、図の紙面に垂直な軸を中心として往
復回動せしめられる。ガルバノミラーＭに入射した光束
は凹面鏡１に向かって反射される。ガルバノミラーＭは
Ｐ１を中心に回動しているので、Ｍに入射する光束の中
心光線は方向が変わっても凹面鏡１で反射された後はＰ
１と共役なＰ２点を通る。このＰ２点を中心として第２
の光偏向手段であるガルバノミラーＭ’が配置され、こ
のガルバノミラーはＰ２点を通り、図の紙面に平行な軸
を中心として往復回動せしめられ、反射光は図の紙面に
垂直な面内で偏向せしめられる。かくしてＭ’から反射
される光ははＰ２点を中心として二次元的な偏向を受け
たものとなる。Ｐ２点が図３で説明した０点に相当し、
光走査顕微鏡４の接眼レンズＬ２における対物レンズＬ
１中心の像点を位置させる。
【００１１】凹面鏡３は光源２から出射される平行光束
をガルバノミラーＭで反射された後、凹面鏡１の焦点面
上に収束させるようになっている。このため凹面鏡１で
反射される光束は平行光束となってＰ２点に入射し、平
行光束としてＭ’で反射される。図２に示すようにＰ１
とＰ２点とを凹面鏡１に関して非対称的に選択し、Ｍと
Ｍ’とを位置的に前後させて、夫々を凹面鏡１の曲率中
心を通る中心線Ｎに近接させるようにしてもよい。なお
上例では光偏向手段としてガルバノミラーを用いている
が、それの代わりに光音響偏向素子を用い得ることは云
うまでもない。
をガルバノミラーＭで反射された後、凹面鏡１の焦点面
上に収束させるようになっている。このため凹面鏡１で
反射される光束は平行光束となってＰ２点に入射し、平
行光束としてＭ’で反射される。図２に示すようにＰ１
とＰ２点とを凹面鏡１に関して非対称的に選択し、Ｍと
Ｍ’とを位置的に前後させて、夫々を凹面鏡１の曲率中
心を通る中心線Ｎに近接させるようにしてもよい。なお
上例では光偏向手段としてガルバノミラーを用いている
が、それの代わりに光音響偏向素子を用い得ることは云
うまでもない。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば光走査系が光反射素子で
構成され、色収差がなく、波長特性もレンズを用いるも
のに比し、きわめて広く平坦であるから、使用波長の如
何に関せず、一つの走査装置で間に合い経済的であり、
レンズを用いる場合の表面反射とか散乱によるフレアが
なくなる。
構成され、色収差がなく、波長特性もレンズを用いるも
のに比し、きわめて広く平坦であるから、使用波長の如
何に関せず、一つの走査装置で間に合い経済的であり、
レンズを用いる場合の表面反射とか散乱によるフレアが
なくなる。
【図１】本発明の一実施例装置の側面図
【図２】本発明の他の実施例の略側面図
【図３】光ビーム走査装置の説明図
【図４】従来例の一つの側面図
【図５】他の従来例の側面図
１…凹面鏡 ２…光源（レーザ） ３…凹面鏡 ４…光走査顕微鏡 Ｍ，Ｍ’…ガルバノミラー Ｐ１，Ｐ２…凹面鏡１の相互共役点 Ｌ１…光走査顕微鏡の対物レンズ Ｌ２…同じく接眼レンズ
Claims (1)
- 【請求項１】一つの凹面鏡と、その凹面鏡に関する互い
に共役な２点の一方においてその点を中心として一平面
内で光束を偏向させるよう配置された第１の光偏向手段
と、上記共役な２点のうちの他方において、その点を中
心として上記一平面と直交する平面内で光束を偏向させ
るよう配置された第２の光偏向手段とよりなり、上記第
１の光偏向手段に入射させた光束を上記凹面鏡を介して
上記第２の光偏向手段に入射させるようにしたことを特
徴とする光ビーム走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10213891A JPH0580269A (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 光ビーム走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10213891A JPH0580269A (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 光ビーム走査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0580269A true JPH0580269A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=14319411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10213891A Pending JPH0580269A (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 光ビーム走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0580269A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007023946A1 (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | 光走査装置、画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置 |
| JP2007058072A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Brother Ind Ltd | 光走査装置、画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置 |
-
1991
- 1991-01-29 JP JP10213891A patent/JPH0580269A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007023946A1 (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | 光走査装置、画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置 |
| JP2007058072A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Brother Ind Ltd | 光走査装置、画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置 |
| US7903312B2 (en) | 2005-08-26 | 2011-03-08 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical scanning device, imaging display device, and retinal scanning display |
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