(57)【要約】【課題】  レーザの位置ズレを容易に調整することができるレーザー機器の提供。【解決手段】  共焦点顕微鏡に設けられたビームエキスパンダ１２とレーザ光Ｌを発生する光源２との間の光路上にハーフミラー４１を設けて、レーザ光Ｌを照明光であるレーザ光Ｌ１と検査光であるレーザ光Ｌ２とに分割する。ハーフミラー４１で反射されたレーザ光Ｌ２は光電検出器４２に入射する。レーザ光Ｌの出射角度がθだけずれていると、光電検出器４２上の入射位置は、光路変更ユニット５が光路中に挿入されていない場合には初期位置Ｘ０に対してΔＸ２だけ位置ズレしている。光路変更ユニット５を挿入した場合には、位置ズレ量はΔＸ３に増加する。一方、出射位置がｚ方向にずれた場合には、挿入前後におおて位置ズレ量は変化しない。この位置ズレ量の変化の相異を利用して、出射角度および出射位置の調整を個別に行うことができる。【選択図】        図４
2006053474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射されるレーザ光を利用するレーザ機器において、
前記光源から出射されるレーザ光の光路上に設けられて、入射したレーザ光の入射位置を検出する検出器と、
前記光源と前記検出器との間の光路中に挿脱可能に設けられ、前記光源から出射されるレーザ光に出射角度ズレがある場合には、前記検出器上でのレーザ光の検出位置が挿入状態と非挿入状態とで変化し、前記出射角度ズレがない場合には、前記検出器上でのレーザ光の検出位置が挿入状態と非挿入状態とで変化しないように構成したズレ判定用光学素子と、
前記ズレ判定用光学素子の光路挿入前後における前記検出器の検出位置に基づいて、前記光源から出射されるレーザ光の出射位置および出射角度を調整する調整機構とを備えたことを特徴とするレーザ機器。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ機器において、
前記レーザ機器は、前記光源から出射されるレーザ光を試料上に集束するとともに前記試料からの光を集光素子により微小開口上に集束し、前記微小開口を通過した光を光電変換素子で受光する共焦点顕微鏡であり、
前記光源から前記共焦点顕微鏡に入射されるレーザ光を２つの光束に分離して、一方の光束を前記試料上に集束されるレーザ光として出射し、他方の光束を前記検出器へと出射する光分割素子を備え、
前記ズレ判定用光学素子を前記光分割素子と前記検出器との間の光路中に挿脱可能に設けたことを特徴とするレーザ機器。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレーザ機器において、
前記ズレ判定用光学素子は、前記光源から出射されるレーザ光を含む第１の平面内における出射角度ズレに対応して構成された第１の光学素子と、前記第１の平面に直交する第２の平面内における出射角度ズレに対応して構成された第２の光学素子とを備えることを特徴とするレーザ機器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ機器において、
前記ズレ判定用光学素子の光路挿入前後における前記検出器でのレーザ光の検出位置に基づいて、前記光源から出射されるレーザ光の出射位置変化および出射角度変化を算出する演算手段を設けたことを特徴とするレーザ機器。
【請求項５】
レーザ光を出射する光源と、
請求項４に記載のレーザ機器と、
前記演算手段の演算結果に基づいて前記光源の位置状態を調整して、前記光源から出射されるレーザ光の出射位置および出射角度を調整する光源位置調整手段とを備えたことを特徴とするレーザ機器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザの位置ズレを容易に調整することができるレーザー機器およびレーザ機器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
共焦点顕微鏡は従来の顕微鏡と比べて分解能に優れており、工業分野や生物分野で広く用いられている。共焦点顕微鏡では、レーザ光源からのレーザ光を２つのガルバノミラー等で構成された走査ユニットで２次元的に走査し、その走査されたレーザ光を照明光として対物レンズにより試料上に集光する。レーザ光の走査に応じて、集光されたスポット光も試料上において２次元的に走査される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
試料で反射されたレーザ光は信号光として照明光と逆の経路を辿り、走査ユニットによりデスキャニングされる。デスキャニングされて走査されていない状態となった信号光は、偏光ビームスプリッタにより照明光の光路外に分離され、その後、集光レンズにより集光されて光電検出器に入射する。信号光の集光位置にはピンホール遮蔽板が配置されており、光電検出器はピンホール遮蔽板のピンホールを通過した信号光を検出する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２１６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光源の取付状態の経年変化や光源自身の温度変化が原因で、レーザ光の出射位置や出射角度が初期状態から変化してしまうことがある。また、チタンサファイアレーザのように波長切換が可能な光源の場合には、波長切換時に光源内に設けられた光学素子の位置や角度が変化して、同様にレーザ光の出射位置や出射角度が変化することがある。そのような出射位置や出射角度の変化が生じると、照明光の一部が対物レンズの瞳から外れて光量が減少したり、集光レンズによる信号光の集光位置がピンホールから外れてしまって画像が得られないというような不都合が発生してしまう。
【０００６】
従来は、このような不都合が生じた場合であっても、ユーザが光源の位置ズレ調整を行うのは困難であったため、メーカーに調整を依頼したり、所定の性能を出せない状態で使い続けてしまうという状況であった。また、メーカー側で不具合の調整を行う場合にも、従来は光軸上に指標を配設して、指標に照射されたレーザビームスポットが所定位置になるように光源の取付状態を手動で調整する方法がとられていた。そのため、調整に熟練を要する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明によるレーザ機器は、光源から出射されるレーザ光を利用するレーザ機器において、光源から出射されるレーザ光の光路上に設けられて、入射したレーザ光の入射位置を検出する検出器と、光源と検出器との間の光路中に挿脱可能に設けられ、光源から出射されるレーザ光に出射角度ズレがある場合には、検出器上でのレーザ光の検出位置が挿入状態と非挿入状態とで変化し、出射角度ズレがない場合には、検出器上でのレーザ光の検出位置が挿入状態と非挿入状態とで変化しないように構成したズレ判定用光学素子と、ズレ判定用光学素子の光路挿入前後における検出器の検出位置に基づいて、光源から出射されるレーザ光の出射位置および出射角度を調整する調整機構とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザ機器において、レーザ機器は、光源から出射されるレーザ光を試料上に集束するとともに試料からの光を集光素子により微小開口上に集束し、微小開口を通過した光を光電変換素子で受光する共焦点顕微鏡であり、光源から共焦点顕微鏡に入射されるレーザ光を２つの光束に分離して、一方の光束を試料上に集束されるレーザ光として出射し、他方の光束を検出器へと出射する光分割素子を備え、ズレ判定用光学素子を光分割素子と検出器との間の光路中に挿脱可能に設けたものである。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のレーザ機器において、ズレ判定用光学素子は、光源から出射されるレーザ光を含む第１の平面内における出射角度ズレに対応して構成された第１の光学素子と、第１の平面に直交する第２の平面内における出射角度ズレに対応して構成された第２の光学素子とを備えたものである。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ機器において、ズレ判定用光学素子の光路挿入前後における検出器でのレーザ光の検出位置に基づいて、光源から出射されるレーザ光の出射位置変化および出射角度変化を算出する演算手段を設けたものである。
請求項５の発明によるレーザ機器システムは、レーザ光を出射する光源と、請求項４に記載のレーザ機器と、演算手段の演算結果に基づいて光源の位置状態を調整して、光源から出射されるレーザ光の出射位置および出射角度を調整する光源位置調整手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ズレ判定用光学素子の光路挿入前後における検出器上のレーザ光の検出位置の変化の有無が、光源から出射されるレーザ光の出射角度ズレの有無によって判定されるので、その判定結果を用いてレーザ光の出射位置および出射角度の調整を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による共焦点顕微鏡の一実施の形態を示す図であり、顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。顕微鏡は、顕微鏡本体１と光源２と制御部３とで構成されている。光源２は顕微鏡本体１に照明光を供給するものであり、照明光としてレーザ光を発生する。共焦点顕微鏡には顕微鏡本体１と光源２とを光ファイバで接続するタイプがあるが、本実施の形態の共焦点顕微鏡では、光ファイバを介さずにレーザ光を顕微鏡本体１に入射させる。もちろん、光源２の設置位置に応じて、光源２から出射された直線偏光のレーザ光をミラーで反射して顕微鏡本体１の所定位置に入射させるようにしても良い。
【００１０】
顕微鏡本体１には、光源２から入射されたレーザ光の位置ズレを検出するための検出部４が設けられている。検出部４には光源２から入射されたレーザ光Ｌを２つに分割するハーフミラー４１が設けられている。ハーフミラー４１を透過したレーザ光Ｌ１は照明光として用いられ、ハーフミラー４１で反射されたレーザ光Ｌ２は位置ズレ検出用の検査光として用いられる。
【００１１】
ハーフミラー４１を透過したレーザ光Ｌ１は、ビームエキスパンダ１２で拡大された後に共焦点光学系の偏光ビームスプリッタ１３に入射する。Ｓ偏光の直線偏光光であるレーザ光Ｌ１は偏光ビームスプリッタ１３を透過し、λ／４波長板１４により円偏光とされる。円偏光とされたレーザ光は、ガルバノミラー等で構成された走査ユニット１５により２次元的に走査される。走査ユニット１５から出射されたレーザ光はリレーレンズ１６を介して対物レンズ１８に入射され、対物レンズ１８によりステージ２０に載置された試料１９上に集光される。１７は対物レンズ１８の瞳を表している。
【００１２】
走査ユニット１５によるレーザ光の走査に応じて、試料１９上のレーザ光も２次元的に走査されることになる。試料１９で反射されたレーザ光は、信号光として照明光と逆の経路を辿り走査ユニット１５に入射し、走査ユニット１５のガルバノミラーによってデスキャニングされる。デスキャニングされた信号光は、λ／４波長板１４により直線偏光とされる。λ／４波長板１４から出射されるレーザ光は、Ｓ偏光の参照光がλ／４波長板１４を２回通過して生成されたものであり、偏光方向が９０度回転されたＰ偏光の光となっている。
【００１３】
Ｐ偏光の信号光は偏光ビームスプリッタ１３で反射され、さらに集光レンズ２１により集光される。この集光位置は対物レンズ１８の集光位置と共役な関係にあり、信号光の集光位置にはピンホール遮光板２２が配置されている。そのため、対物レンズ１８の焦点位置近傍からの光だけがピンホール遮光板２２のピンホール２３を通過し、光ファイバ２４に入射する。光ファイバ２４に入射した信号光は、光ファイバ２４により制御部３に設けられた光電変換素子３１に伝達され、光電変換素子３１によって画像信号に変換される。
【００１４】
光電変換素子３１から出力された信号（輝度信号）は、Ａ／Ｄ変換器３２でデジタル信号に変換され、ＣＰＵ３３に入力される。ＣＰＵ３３では、走査位置に対応したサンプリングタイミングでＡ／Ｄ変換器３２からの輝度データを受け取り、顕微鏡観察画像を形成する。形成された顕微鏡観察画像は表示装置３４に表示される。
【００１５】
一方、分割された他方のレーザ光Ｌ２は、ハーフミラー４１により光電検出素子４２の方向へと反射される。この光電検出素子４２は、入射したレーザ光の位置を検出できるセンサであり、例えば、２次元型のＰＳＤセンサが用いられる。５は光路変更ユニットであって、スライド機構によって矢印方向にスライドすることができ、レーザ光Ｌ２の光路中に挿脱可能に設けられている。光路変更ユニット５には偏光ビームスプリッタ５２が設けられており、さらに、偏光ビームスプリッタ５２を挟んで対向するように一対のλ／４波長板５３，５５とミラー５４，５６とが設けられている。
【００１６】
図２は、光路変更ユニット５を挿脱したときのレーザ光Ｌ２の光路を説明する図である。図２において、（ａ）はレーザ光Ｌ２の光路中に光路変更ユニット５を挿入する前の状態を示し、（ｂ）は光路変更ユニット５を挿入したときの状態を示したものである。図２（ａ）のように光路変更ユニット５がレーザ光Ｌ２の光路中に挿入されていない場合には、レーザ光Ｌ２はハーフミラー４１によりレーザ光Ｌの光路に対して直角に反射され、光電検出器４２に垂直に入射する。光電検出器４２の出力信号はＡ／Ｄ変換器３５によりデジタル値に変換され、ＣＰＵ３３に入力される。
【００１７】
光電検出器４２に用いられるＰＳＤセンサは半導体位置検出素子と呼ばれ、入射したスポット状の光の位置を検出できる光センサである。ＰＳＤセンサの半導体面上にスポット光が入射すると電荷が発生し、発生した電荷は半導体面の端部に形成された電極に到達する。この到達した電荷の量は、スポット光の位置から電極までの距離に反比例するので、電極から取り出した電流の大きさに基づいてスポット光の入射位置を求めることができる。図２に示す例では、光電検出器４２によりｘ方向およびｙ方向の位置を検出することができる。
【００１８】
一方、図２（ｂ）のように光路変更ユニット５を光路中に挿入すると、ハーフミラー４１で反射されたレーザ光Ｌ２は、光路変更ユニット５の偏光ビームスプリッタ５２に入射する。偏光ビームスプリッタ５２はＳ偏光を反射しＰ偏光を透過するように構成されており、Ｓ偏光のレーザ光Ｌ２は偏光ビームスプリッタ５２で反射されて左側のλ／４波長板５３に入射して円偏光とされる。λ／４波長板５３から出射された円偏光のレーザ光Ｌ２は、ミラー５４により反射された後に再びλ／４波長板５３を通過し、Ｐ偏光の光となる。
【００１９】
そのため、Ｐ偏光のレーザ光Ｌ２は偏光ビームスプリッタ５２を透過して右側のλ／４波長板５５に入射する。レーザ光Ｌ２は、λ／４波長板５５で円偏光とされた後にミラー５６で反射されて再びλ／４波長板５５を通過し、Ｓ偏光の光として出射される。その結果、λ／４波長板５５を通過したレーザ光Ｌ２は偏光ビームスプリッタ５２で反射され、光電検出器４２に垂直に入射する。
【００２０】
レーザ光Ｌ２は入射角度４５度で偏光ビームスプリッタ５２に入射するので、光電検出器４２上におけるレーザ光Ｌ２の入射位置は、光路変更ユニット５の挿入前後で変化しない。図２（ｂ）の破線は光路変更ユニット５を挿入しない場合の光路を示しており、実線は挿入後の光路を示している。なお、図２（ｂ）では、挿入前後の光路が分りやすいように実線を右側にずらして偏光ビームスプリッタ５２の反対側の面で反射されるように図示しているが、偏光ビームスプリッタ５２の反射面の厚みは実質的に無視できるので実線は破線と一致している。
【００２１】
なお、光路変更ユニット５の製造誤差等で挿入前後の検出位置に差がある場合には、２つの値が等しくなるような補正値を求め、ＣＰＵ３３の記憶部に記憶させておく。そして、挿入時の得られた検出位置に対しては常に補正値で補正したものを用いることにする。
【００２２】
図２に示したレーザ光Ｌは、光源２が適正な状態に位置決めされている場合を示したものであり、レーザ光Ｌの出射位置および出射角度が適正な初期調整状態にある場合を示している。しかしながら、前述したように光源２の取付状態が変化したり光学素子の位置や角度が変化するなどして、レーザ光Ｌの出射位置や出射角度が初期状態から変化してしまうことがある。
【００２３】
本実施の形態では、図１に示す検出部４を設けることによって出射位置および出射角度の変化をそれぞれ別々に検出できるようにした。具体的には、検出部４に設けられた光路変更ユニット５をレーザ光Ｌ２の光路に挿脱し、そのときに光電検出器４２で検出されるレーザ光Ｌ２の位置ずれに基づいて出射位置または出射角度が変化を検出する。この検出結果を用いることにより、光源２の配置状態を初期調整状態に調整することが可能となる。
【００２４】
次に、検出部４に設けられた光路変更ユニット５の光路への挿脱に伴うレーザ光Ｌ２の光路の変化について説明する。図３は、レーザ光Ｌの出射位置がずれた場合を説明する図であり、（ａ）は光路変更ユニット５をレーザ光Ｌ２の光路中に挿入する前の光路を示し、（ｂ）は光路変更ユニット５を挿入した場合の光路を示す。図３において、実線は初期調整状態の光路を示しており、破線は出射位置Ａが図示下方（ｚ軸マイナス方向）にΔＺ１だけ位置ずれした場合の光路を示している。
【００２５】
図３（ａ）では、レーザ光Ｌ２の出射方向は変化していないので、光源２から出射されたレーザ光Ｌ２（破線）は初期調整状態の光路（実線）に対して距離ΔＺ１だけ下方に平行移動したものとなっている。ハーフミラー４１の角度は４５度なので、光電検出器４２上におけるレーザ光入射位置は初期状態における位置Ｘ０に対してｘ方向にΔＸ１＝ΔＺ１だけ位置ずれすることになる。なお、初期位置Ｘ０は予め計測されＣＰＵ３３の記憶部に記憶されており、計測された入射位置と初期位置Ｘ０との差から位置ズレ量は算出される。
【００２６】
図３（ｂ）のように光路変更ユニット５をレーザ光Ｌ２の光路中に挿入すると、偏光ビームスプリッタ５２はレーザ光Ｌ２に対して４５度で傾いているので、図２で説明したように、実線で示した初期調節状態のレーザ光Ｌ２の光電検出器４２における入射位置は図３（ａ）の場合と同じ位置となる。一方、レーザ光Ｌの出射位置が−ｚ方向に位置ずれした場合（破線）も、図３（ａ）の場合と同様の位置に入射する。すなわち、レーザ光Ｌ１の出射位置が上下に平行にずれた場合には、光路変更ユニット５の挿入前後でレーザ光Ｌ２の入射位置は変化しない。
【００２７】
図４は、レーザ光Ｌの出射角度がθだけ変化した場合を説明する図であり、（ａ）は光路変更ユニット５をレーザ光Ｌ２の光路中に挿入する前の光路を示し、（ｂ）は光路変更ユニット５を挿入した場合の光路を示す。図４の場合、実線は初期調整状態の光路を示しており、破線は出射角度が角度θだけ図示下方にずれた場合を示している。出射角度が角度θだけ変化したことにより、光電検出器４２上のレーザ光入射位置は初期位置Ｘ０から位置ズレ量ΔＸ２だけ右側にずれている。
【００２８】
次に、図４（ｂ）のように光路変更ユニット５を挿入すると、そのときの位置ずれ量Ｘ３は図４（ａ）のＸ２よりも大きくなる。図４（ｂ）からも分るように、破線で示したレーザ光Ｌはハーフミラー４１に角度（４５度−θ）で入射するので、反射されたレーザ光Ｌ２は実線に対してし角度θだけ傾いている。その結果、レーザ光Ｌ２は偏光ビームスプリッタ５２に対する入射角（４５度−θ）で入射し、偏光ビームスプリッタ５２で反射されたレーザ光Ｌ２はミラー５４に対して入射角θで入射する。
【００２９】
ミラー５４で反射されたレーザ光Ｌ２は、図２で説明したようにλ／４波長板５３、偏光ビームスプリッタ５２およびλ／４波長板５３を通過してミラー５４に入射角θで入射する。その後、ミラー５４で反射されたレーザ光Ｌ２は偏光ビームスプリッタ５２に入射角θでするので、反射光はｚ軸に対して角度θだけ傾いて出射され、光電検出器４２に入射する。そして、偏光ビームスプリッタ５２の入射位置における実線と破線とのずれ量よりも、出射位置における実線と破線とのずれ量の方が大きくなる。その結果、上述したように位置ずれ量ΔＸ３は図４（ａ）の場合の位置ずれ量ΔＸ２よりも大きくなる。
【００３０】
傾き角度θが変化すると、それに応じて位置ズレ量の差ΔＸ３−ΔＸ２も変化し、位置ズレ量変化ΔＸ３−ΔＸ２は傾き角度θを変数とした関係式ΔＦ(θ)のように表される。逆に、位置ズレ量変化ΔＸ３−ΔＸ２から傾き角度θを与える関係式θ（Δｄ）を予め求めておくことができる。ここで、(Δｄは位置ズレ量変化を表す。ＣＰＵ３３の記憶部には、関係式θ(Δｄ)や、それに対応するテーブルが記憶されている。
【００３１】
すなわち、光路変更ユニット５の挿入前後で破線の位置ずれ量が異なることになる。一方、図３に示したように、レーザ光Ｌの出射位置が上下に平行にずれた場合には破線の位置ずれ量は光路変更ユニット５の挿入前後で変化しない。この位置ずれ量が変化するか否かによって、光電検出器４２で検出された入射位置の位置ズレが光源２の出射位置変化なのか出射角度変化なのかを判断することができる。実際には、出射位置変化と出射角度変化の両方に起因している場合が多く、光路変更ユニット５の挿入により位置ズレに変化がある場合には両方の変化が生じており、位置ズレ変化がない場合には出射位置変化だけが生じていると判定できる。
【００３２】
《調整機構の説明》
図５は光源２の位置調整機構６の一例を示す図である。光源２は保治具６０によりステージ６１に固定されている。ステージ６１は第２のステージ６２上に載置されている。ステージ６１はステージ６２に対して出射位置Ａを通る紙面に垂直な軸を中心に回転することができ、ステージ６１を回転させることによってステージ６２に対するステージ６１の角度を変えることができる。通常は、ボルト６４を締め付けることによりステージ６１はステージ６２に固定されているが、ステージ６１の角度調整をする際にはボルト６４を緩めて角度を変更する。また、ステージ６２は、位置調整機構６が設けられている基部（不図示）に、左右方向に移動可能に取り付けられている。
【００３３】
６５〜６８はステージ６１，６２の位置を調整するための送りネジである。送りネジ６５，６６の先端はそれぞれステージ６２の左側上下側面に当接しており、送りネジ６７，６８の先端はステージ６１の右側上下側面に当接している。送りネジ６５〜６８を同一送り量だけ上側に送り出すとステージ６１，６２は一体で上側に移動し、逆に同一送り量だけ下側に送り出すとステージ６１，６２は一体で下側に移動する。
【００３４】
また、ボルト６４を緩めて送りネジ６７，６８を同一送り量だけ上側に送り出すとステージ６１のみが右上がりに傾き、レーザ光Ｌの出射角度は水平から下方向に傾くことになる。逆に、送りネジ６７，６８を同一送り量だけ下側に送り出すとステージ６１のみが左上がりに傾き、レーザ光Ｌの出射角度は水平から上方向に傾くことになる。バネ６９，７０は、ステージ６１の下側側面を図示上方に付勢するバネである。なお、図示していないが、図５の位置調整機構６にはステージ６１の角度を示す角度スケールと、ステージ６２の上下位置を示すスケールとが設けられており、これらのスケールを参照して出射角度および出射位置の調整を行うことができる。
【００３５】
《調整動作の説明》
次に、光源２の位置調整動作について説明する。レーザ光Ｌの出射位置および出射角度の調整をする場合には、最初に出射角度の調整をして出射角度に起因する位置ズレをゼロとした後に、出射位置の調整をして出射位置に起因する位置ズレをゼロとする。
（出射角度の調整）
まず、光路変更ユニット５を挿入する前のレーザ光Ｌ２の入射位置Ｘ４を検出する。このときの初期位置Ｘ０に対する位置ズレ量ΔＸ４は、一般的に次式（１）に示すように表され、出射位置に起因する位置ズレ量ΔＸ４１と出射角度に起因する位置ズレ量ΔＸ４２との和になっている。
ΔＸ４＝Ｘ４−Ｘ０
＝ΔＸ４１＋ΔＸ４２    …（１）
【００３６】
次に、光路変更ユニット５をレーザ光Ｌ２の光路中に挿入して、そのときの入射位置Ｘ５を検出する。図３において説明したように、出射位置変化による位置ズレは光路変更ユニット５の挿入前後で変化しないので、挿入時の位置ズレ量ΔＸ５は次式（１）のように表される。
ΔＸ５＝Ｘ５−Ｘ０
＝ΔＸ４１＋ΔＸ５２    …（２）
【００３７】
式（１），（２）から差ΔＸ５−ΔＸ４を求めると、式（３）に示すようにその値は出射角度変化のみがあった場合の位置ズレ量の差、すなわち位置ズレ量変化Δｄになっていることがわかる。よって、θ(ΔＸ５２−ΔＸ４２)から傾き角度θが算出されることになる。算出された傾き角度θは図１の表示装置４３に表示され、その算出結果を参照して図５に示した位置調整機構６により光源２の傾きを修正し、初期状態の出射角度＝０となるように調整を行う。
ΔＸ５−ΔＸ４＝Ｘ５−Ｘ４
＝ΔＸ５２−ΔＸ４２    …（３）
【００３８】
（出射位置の調整）
上述した、出射角度の調整が完了したならば、次に出射位置の調整を行う。この時点では、出射角度の調整によって式（１），（２）の位置ズレ量ΔＸ４２およびΔＸ５２はいずれもゼロとなっている。そのため、光路変更ユニット５の挿入前後で位置ズレ量は変化せずΔＸ４１となっている。そこで、光路変更ユニット５を挿入した状態で、図５の位置調整機構６を用いて光源２をｚ軸方向に移動させる。この位置ズレ量ΔＸ４１は表示装置４３に表示される。そして、表示装置４３に表示されている位置ズレ量ΔＸ４１がゼロとなった位置、すなわち入射位置が初期位置Ｘ０となった位置で移動を停止する。
【００３９】
最後に、光路変更ユニット５を光路外へとスライドさせて調整は終了となる。上述した出射角度調整が適正に行われていれば、光路変更ユニット５を光路外へとスライドさせても検出される入射位置は変化しない。仮に変化があった場合には、上述した調整動作を再び実行すれば良い。
【００４０】
このように、本実施の形態では、検出部４を設けたことにより、光源２から出射されるレーザ光Ｌの出射位置Ａおよび出射角度θを容易に検出することができる。そして、その検出結果を用いることにより、光源２を適正な位置状態に調整することができる。また、従来の指標を用いた調整方法のようにレーザ光を直接観察することがないので、複雑な作業を伴わず、かつ安全に調整を行うことができる。
【００４１】
図１に示した共焦点顕微鏡では光源が一つであったが、複数の光源を備えた共焦点顕微鏡にも同様に適用することができる。複数の光源はそれぞれ波長の異なるレーザ光源であり、それぞれに対応してダイクロイックミラーが設けられている。この場合にも、各光源に対して図５に示すような位置調整機構６が設けられている。光源の位置調整を行う場合には、それぞれ上述した光源２の場合と同様に調整動作を行えば良い。
【００４２】
また、上述した実施の形態では、図５に示した位置調整機構６を手動で操作して光源２の出射位置および出射角度の調整を行うようにしたが、ステージ６１，６２の駆動をモータ等のアクチュエータで行わせるようにしても良い。その場合、ＣＰＵ３３で演算された傾き角度および位置ズレ量ΔＸ４１に基づいてアクチュエータを駆動制御して、自動的に調整を行うようにすることができる。
【００４３】
図１に示す構成では、レーザ光Ｌの出射位置変化および出射角度変化はｘｚ平面内で発生するものとして光路変更ユニット５を構成した。さらに、同一の光路変更ユニット５をｘ方向にスライド挿入するような構造を追加することにより、ｘｚ平面内で発生する出射位置変化および出射角度変化の調整に加えて、ｘｙ平面内で発生する出射位置変化および出射角度変化の調整も可能となる。また、光路変更ユニット５に代えて、光学ガラス板のような平行透明基板を用いても、同様に出射位置変化および出射角度変化を検出することができる。光束を分割するハーフミラー４１は、光源２ビームエキスパンダ１２との間に限らず、ビームエキスパンダ１２と偏光ビームスプリッタ１３との間に設けても良い。
【００４４】
なお、上述した実施の形態では、光電検出素子４２上の入射位置を求め、その入射位置に基づいて算出される傾き角度および位置ズレ量を用いて調整を行ったが、入射位置や傾き角度および位置ズレ量を求めなくても、光電検出素子４２の出力値を比較することにより調整を行うことができる。
【００４５】
例えば、出射角度の調整を行う場合には、光路変更ユニット５を挿入した状態で、挿入後の入射位置Ｘ５における出力値Ｐ５が挿入前の入射位置Ｘ４における出力値Ｐ４と等しくなるように出射角度を調整する。すなわち、挿入状態において入射位置がＸ４となる。このとき、上述した式（１）の右辺第２項ΔＸ４２は挿入状態における出射角度に起因する位置ズレ量であって、光路変更ユニット５を光路から外すと、出射角度に起因する位置ズレ量はより小さなΔＸ４２’となる。すなわち、光路変更ユニット５を光路から外したときの入射位置をＸ６はＸ４よりも初期位置Ｘ０に近づいた位置となっているが、位置ズレ量ΔＸ６は次式（３）のようになり、まだ出射角度に起因する位置ズレが生じている。
ΔＸ６＝Ｘ６−Ｘ０
＝ΔＸ４１＋ΔＸ４２’＜ΔＸ４    …（３）
【００４６】
そこで、再び光路変更ユニット５を挿入し、レーザ光Ｌの出射角度を調整して入射位置をＸ４からＸ６へと変更すると、光路変更ユニット５を光路から外したときの入射位置はＸ６よりも初期位置Ｘ０に近いＸ７となる。このように光路変更ユニット５を繰り返し挿脱して調整を行うことにより出射角度変化の調整を行うことができる。一方、出射位置調整に関しては、初期位置Ｘ０の出力値Ｐ０が予め判っているので、出力値を観察しながらステージ６２を移動し、出力値がＰ０となったところで移動を停止して位置決めすれば良い。
【００４７】
上述した実施の形態では正立型の共焦点顕微鏡を例に説明したが倒立型でも良く、さらには、共焦点顕微鏡に限らずレーザ光源を用いるレーザ機器であれば本発明を適用することができる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００４８】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、光電検出器４２は検出器を、光路変更ユニット５はズレ判定用光学素子を、ハーフミラー４１は光分割素子を、ＣＰＵ３３は演算手段を、位置調整機構６は調整機構および光源位置調整手段をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による共焦点顕微鏡の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】光路変更ユニット５を挿脱したときのレーザ光Ｌ２の光路を説明する図であり、（ａ）は光路変更ユニット５を挿入する前の状態を示し、（ｂ）は光路変更ユニット５を挿入したときの状態を示す。
【図３】レーザ光Ｌの出射位置がずれた場合を説明する図であり、（ａ）は光路変更ユニット５を挿入する前の光路を示し、（ｂ）は光路変更ユニット５を挿入した場合の光路を示す。
【図４】レーザ光Ｌの出射角度がθだけ変化した場合を説明する図であり、（ａ）は光路変更ユニット５を挿入する前の光路を示し、（ｂ）は光路変更ユニット５を挿入した場合の光路を示す。
【図５】位置調整機構６の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  顕微鏡本体
２  光源
３  制御部
４  検出部
５  光路変更ユニット
６  位置調整機構
１２  ビームエキスパンダ
１３，５２  変更ビームスプリッタ
１４，５３，５５  λ／４波長板
１５  走査ユニット
１８  対物レンズ
１９  試料
２１  集光レンズ
２２  ピンホール遮光板
２３  ピンホール
３１  光電変換素子
３２，３５  Ａ／Ｄ変換器
３３  ＣＰＵ
４１  ハーフミラー
４２  光電検出器
４３  表示装置
５４，５６  ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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