JP2002048979A - 走査顕微鏡で顕微プレパラートを検査するための装置 - Google Patents

走査顕微鏡で顕微プレパラートを検査するための装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】紫外線も他の波長の光も十分ロスなしに、或い
は損傷なしに走査顕微鏡に伝送させる装置を提供する。 【解決手段】光誘導要素は、少なくとも２つの異なる光
学密度を有している多数の微小光学構造要素から構成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査顕微鏡で顕微
プレパラートを検査するための装置に関する。特に本発
明は、走査顕微鏡で顕微プレパラートを検査するための
装置であって、走査顕微鏡がレーザーと光学的手段とを
有し、光学的手段が、レーザーによって生じた光を被検査
対象物である試料にフォーカシングさせる前記装置に関
するものである。走査顕微鏡は、共焦点顕微鏡として構
成されていてもよい。
【０００２】
【従来の技術】走査顕微鏡では、試料は光線で走査され
る。このため、レーザーが光源として使用されることが多
い。欧州特許第０４９５９３０号公報に記載の「多色蛍
光用共焦点顕微鏡システム」では、複数のレーザー光線
を放出するレーザーを１個配置することが知られてい
る。しかし最近では主に混合ガスレーザー、特にArKrレ
ーザーが使用される。
【０００３】ダイオードレーザーおよび固体レーザーも
使用される。" Confocal Microscope "なる発明の名称の
米国特許第５１６１０５３号公報から知られている共焦
点顕微鏡では、外部の光源の光はガラスファイバーによ
り顕微鏡の光路へ伝送され、ガラスファイバーの端部が
点光源として用いられるため、機械的な絞りを必要とし
ない。
【０００４】走査顕微鏡に紫外線を使用することは、た
とえば欧州特許第０５９２０８９号公報に記載の"Scann
ing confocal microscope providing a continuous dis
play"から知られている。しかしながら、光ファイバーを
用いて紫外線をカップリングすると、ほぼ数秒後に光フ
ァイバーが不可逆的に損傷する。特にカラーセンターを
形成すると、光ファイバーの透過率が著しく低下する。
【０００５】光ファイバーの寿命を長くするための装置
は、ドイツ連邦共和国特許第４４４６１８５号公報に記
載の「UVレーザー光線を共焦点走査顕微鏡にカップリン
グさせるための装置」に開示されている。ここでは、画
像の記録のために紫外線を実際に使用する場合にのみ紫
外線を解放させるビームブレーカーが使用される。この
装置を用いると、光ファイバーの損傷の問題は低減する
が、基本的な解決にはならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の問題を解決する走査顕微鏡を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、光誘導要素が、少なくとも２つの異なる光
学密度を有している多数の微小光学構造要素から構成さ
れていることを特徴とするものである。
【０００８】光誘導要素は、カニューレ、細条片、ハニカ
ム体、管片または中空空間の形態で微小光学構造要素を
有しているのが有利である。このように光学的に非線形
の構成により、特に紫外線は、光誘導要素またはその構
造を損傷させることなく誘導される。
【０００９】優れた操作性は、光誘導要素を光ファイバ
ーとして構成することにより得られる。有利な構成で
は、光誘導要素は第１の領域と第２の領域を有し、第１
の領域が均質な構造を有し、第２の領域内に、微小光学構
造要素からなる微小光学構造体が形成されている。第１
の領域が第２の領域を取り囲んでいると、この実施形態
は特に有利である。
【００１０】「フォトニックバンドギャップ材」の形態
の光誘導要素の利点は、光ファイバーが光学的に非線形
の構成であるので、光ファイバーまたはその構造を損傷
させることなく紫外線が誘導されることである。「フォ
トバンドギャップ材」とは、微細構造の透明な材料であ
る。主に種々の誘電体をつなぎ合わせることにより、得
られた結晶に光子用のバンド構造が刻設される。このバ
ンド構造は、半導体の電子バンド構造に類似している。
【００１１】最近では、この技術は光ファイバーでも実
現される。光ファイバーは、構造化を考慮して配置され
たガラス管またはガラスブロックから引き抜くことによ
って製造できるので、ガラス材またはプラスチック材と
中空空間が横に並んだ構造が生じる。光ファイバーには
特殊な構造が存在する。すなわち、繊維方向に小さなカ
ニューレが自由に存在し、これらのカニューレはほぼ２
−３μmの間隔で、径は約１−２μmであり、ほとんど空
気で充填されている。ファイバーの中心にはカニューレ
は存在しない。この種のファイバーは「photon crystal
l fibers」、「holey fibers」、「microstructured fi
bers」として知られている。いわゆる"Hollow fibers"と
しての構成も知られており、この構成では、光ファイバ
ーの中心に、通常は空気を充填された管片が設けられ、
その周囲にカニューレが配置される。この種の光ファイ
バーは、光が光学的に密なファイバー材で案内されるの
ではなく、中空空間内で案内されるので、紫外線の伝送に
特に適している。
【００１２】顕微鏡に使用するためには、光パワーを安
定させる手段を組み込む必要がある。それゆえ、このよう
な光誘導要素を、電子光学的に調整可能なフィルタ（AOT
F）、音響光学的または電子光学的検出器（AOD）および
音響光学的または電子光学的ビームスプリッター（AOB
S）と組み合わせるのが有利である。これらは波長を選択
するためにも、検出光を絞るためにも使用することがで
きる（本出願人による出願、ドイツ連邦共和国特許公開
第１９９０６７５７Ａ１号公報「光学装置」を参照）。
【００１３】特に共焦点顕微鏡においては、光誘導要素
を点光源として利用でき、これにより励起絞りを使用せ
ずに済む。他の実施形態では、光パワーの変動を補正す
る装置が設けられている。たとえば、光パワーを安定させ
るための制御ループを組み込んでよく、制御ループは顕
微鏡の光路内で光パワーを測定し、たとえばポンプ光パ
ワーを変化させることにより、或いは音響光学的または
電子光学的要素を用いて、試料照明光パワーを一定に保
持する。この目的のため、LCD減衰器を使用してもよい。
【００１４】本発明の他の利点は、光誘導要素が次のよ
うに構成され、すなわち紫外線も他の波長の光も十分ロ
スなしに、或いは損傷なしに走査顕微鏡に伝送させるこ
とができるように構成され、特に照明装置が複数のスペ
クトル範囲を照明に提供するように構成されている場合
この種の効果が得られる。走査顕微鏡用の照明装置であ
るレーザーには、光出口穴に光学要素が固定されてい
る。この光学要素はフォトニックバンドギャップ材から
なっている。さらに、フォトニックバンドギャップ材は
光ファイバーとして構成されていてよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を添付の
図面を用いて詳細に説明する。図１は共焦点顕微鏡を示
している。共焦点顕微鏡は光学的な光誘導要素３を有し、
光誘導要素３は、混合ガスレーザーとして構成されてい
るレーザー１によって生じた光を伝播させるために使用
され、光ファイバーとして構成されている。レーザー１
は、光学的光誘導要素３によって誘導されるレーザー光
線２を決定する。光学的光誘導要素３は前述のように光
ファイバーとして構成され、フォトニックバンドギャッ
プ材からなっている。光学的光誘導要素３の下流側には
カップリング光学系４ａが配置され、下流側にはデカッ
プリング光学系４bが配置されている。光学的光誘導要素
３からは照明光線１４が出て、該照明光線１４は第１の
光学系５により照明ピンホール６に結像され、その後ビ
ームスプリッター７に当たる。照明光線１４はビームス
プリッター７から第２の光学系８に達する。第２の光学
系８は平行光線１４aを生じさせ、平行光線１４aはスキ
ャンミラー９に当たる。スキャンミラー９の下流側には
複数個の光学系１０と１１が配置され、これらの光学系
は光線１４aを整形する。光線１４aは対物レンズ１２に
達し、この対物レンズによって試料１３にフォーカシン
グされる。試料から反射または送出された光は観察光路
１４bを決定する。観察光路１４bの光は第２の光学系８
を通過し、検出器１６の前に着座している検出ピンホー
ル１５に結像される。光学的光誘導要素３により、試料１
３の検査に必要なレーザー光（UV成分をも含んでいる）
を支障なく伝播させることができる。
【００１６】図２に図示した実施形態は、図１で説明し
た実施形態にほぼ対応している。付加的に、光パワーを安
定させるための制御回路２１が設けられている。照明光
路１４の、ビームスプリッター７を通過した小部分は、
光学系１７によりフォトダイオード１８にフォーカシン
グされる。フォトダイオード１８は、これに当たった光
のパワーに比例した信号を発生させる。この信号はケー
ブル１８aを介して、制御信号を演算する制御ユニット
１９に転送される。制御信号は、ケーブル２０を介してレ
ーザー１の遠隔制御入力に誘導される。制御ユニット１
９は、光学的光誘導要素３から送出された後の照明光線
１４の光パワーが十分一定であり、よって伝送変動も補
正されるように構成されている。
【００１７】図３は光学的光誘導要素３の実施形態を示
している。光学的光要素３は特殊なハニカム状の微細構
造２２を有している。図示したハニカム構造は、UV光の
伝送にも可視光の伝送にも特に適している。ガラス内部
カニューレ２４の径はほぼ１．９μmである。内部カニュ
ーレ２４はガラス細条片２６によって取り囲まれてい
る。ガラス細条片２６はハニカム状の中空空間２５を形
成している。これらの微小光学的構造要素は、協働して第
２の領域３２を形成し、第２の領域３２は、ガラス被覆
部として実施されている第１の領域２３によって取り囲
まれている。
【００１８】図４は光学的光誘導要素３の実施形態で、
この光学的光要素３は可撓性のファイバーとして構成さ
れ、ガラス体２７からなっている。ガラス体２７には複数
の中空のカニューレ２８が含まれている。この実施形態
では、中心部に中空のカニューレは設けられていない。
【００１９】図５は光学的光誘導要素の実施形態で、こ
の光学的光要素はプラスチック体またはガラス体２９か
らなっている。プラスチック体またはガラス体２９のな
かには、典型的には１．９μmの内径を持った中空のカ
ニューレ３０が設けられている。光学的光要素３の中心
部には、典型的には３μmの内径を持った中空のカニュ
ーレ３１が設けられている。
【００２０】以上本発明を特定の実施形態に関して説明
したが、本願の特許請求の範囲の権利保護範囲を逸脱す
ることなく、種々の変更および改変を行なってもよいこ
とは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置を共焦点顕微鏡とともに示し
た図である。
【図２】本発明による装置を光パワーを安定させる制御
回路とともに示した図である。
【図３】光学的光誘導要素の概略図である。
【図４】光学的光誘導要素の他の実施形態の概略図であ
る。
【図５】光学的光誘導要素の他の実施形態の概略図であ
る。
【符号の説明】
１ レーザー ２ レーザー光線 ３ 光学的光誘導要素 ４ａ カップリング光学系 ４b デカップリング光学系 ５ 第１の光学系 ６ 照明ピンホール ７ ビームスプリッター ８ 第２の光学系 ９ スキャンミラー １０ 光学系 １１ 光学系 １２ 対物レンズ １３ 試料 １４ 照明光線 １４a 平行光線 １４b 観察光路 １５ 検出ピンホール １６ 検出器 １７ 光学系 １８ フォトダイオード １８a ケーブル １９ 制御ユニット ２０ ケーブル ２１ 制御回路 ２２ ハニカム状の微細構造 ２３ 第１の領域 ２４ 内部カニューレ ２５ 中空空間 ２６ ガラス細条片 ２７ ガラス体 ２８ カニューレ ２９ プラスチック体またはガラス体 ３０ 中空のカニューレ ３１ 中空のカニューレ ３２ 第２の領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハン エンゲルハルト ドイツ連邦共和国 デー・76669 バート シェーンボルン シースマウアーヴェー ク ６ Ｆターム(参考） 2H052 AA07 AA08 AC12 AC15 AC26 AC27 AC34 AD19 AF06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】走査顕微鏡で顕微プレパラートを検査する
    ための装置であって、走査顕微鏡がレーザー（１）と対
    物レンズ（１２）とを有し、対物レンズ（１２）が、レー
    ザー（１）によって生じた光を被検査対象物である試料
    （１３）にフォーカシングさせ、レーザー（１）と対物
    レンズ（１２）の間に、レーザー（１）によって生じた
    光を伝送する光誘導要素（３）が設けられている前記装
    置において、光誘導要素が、少なくとも２つの異なる光学
    密度を有している多数の微小光学構造要素から構成され
    ていることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】光誘導要素（３）が第１の領域と第２の領
    域を有し、第１の領域が均質な構造を有し、第２の領域内
    に、微小光学構造要素からなる微小光学構造体が形成さ
    れていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】微小光学構造要素が、カニューレ（２４,２
    ８）、細条片（２６）、ハニカム体、管片または中空空間
    （２５）であることを特徴とする、請求項１に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】光誘導要素（３）がフォトニックバンドギ
    ャップ材からなっていることを特徴とする、請求項１に
    記載の装置。
  5. 【請求項５】光誘導要素が光ファイバーとして構成され
    ていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれ
    か一つに記載の装置。
JP2001183693A 2000-06-17 2001-06-18 走査顕微鏡で顕微プレパラートを検査するための装置 Expired - Fee Related JP5046442B2 (ja)

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