(57)【要約】【課題】製造コストが安価でコンパクトな構造のレーザ顕微鏡を提供する。【解決手段】本発明では、半導体レーザ（１）から発生したレーザビームをマイクロミラー装置（５）により一方向に発散性を有する線状ビームに変換する。マイクロミラー装置（５）は、２次元アレイ状に配置された複数のマイクロミラーを有し、駆動パルスにより各マイクロミラーを高速で振動させる。各マイクロミラーはヒンジにより可動自在に支持されているので、駆動パルスにより発生する静電引力によりミラー面が曲面状に変位する。この曲面状の変位により、各マイクロミラーはシリンドリカルミラーと同様に作用し、入射したレーザビームを一方向に発散する非コヒーレント光ビームに変換する。この発散性ビームは、ビーム偏向装置（１２）及び対物レンズ（１５）を介して試料に投射し、試料からの反射光をリニァイメージセンサ（１９）に入射させる。マイクロミラー装置は、コストが比較的安価であると共に比較的大きな発散角が得られるので、製造コストが安価でコンパクトな構造のレーザ顕微鏡を実現することができる。【選択図】図２
2005062421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを発生するレーザ光源と、複数のマイクロミラーを有し、各マイクロミラーのミラー面が駆動信号に応じて一方向に変形するマイクロミラー装置と、各マイクロミラーに所定の周波数の駆動信号を供給するマイクロミラー装置駆動回路とを具え、
各マイクロミラーは、前記マイクロミラー装置駆動回路から供給される駆動信号により、全体としてほぼ一方向に変形するシリンドリカルミラーとして動作し、前記マイクロミラー装置は入射したレーザビームを主として第１の方向に発散する発散性光ビームとして出射させることを特徴とするライン状光ビーム発生装置。
【請求項２】
前記レーザ光源とマイクロミラー装置との間に、レーザ光源から発生したレーザビームを拡大平行ビームに変換するエキスパンダ光学系と、エキスパンダ光学系から出射したレーザビームを前記第１の方向と直交する第２の方向に集束させるシリンドリカルレンズとを配置し、マイクロミラー装置に第１の方向と直交する第２の方向に集束したレーザビームを入射させることを特徴とする請求項１に記載のライン状光ビーム発生装置。
【請求項３】
前記マイクロミラー装置の出射側の光路に集束性レンズを配置し、マイクロミラー装置から出射した光ビームを第１の方向に対してほぼ平行なライン状光ビームに変換することを特徴とする請求項１又は２に記載のライン状光ビーム発生装置。
【請求項４】
前記複数のマイクロミラーは２次元アレイ状に配列され、各マイクロミラーのミラー面は、駆動信号に応じて一方向に湾曲することを特徴とする請求項１に記載のライン状光ビーム発生装置。
【請求項５】
レーザビームを発生するレーザ光源と、
駆動信号に応じてミラー面が一方向に変形する複数のマイクロミラーを有し、入射したレーザビームを第１の方向に発散する発散性線状光ビームに変換するマイクロミラー装置と、
各マイクロミラーに所定の周波数の駆動信号を供給するマイクロミラー駆動回路と、
前記マイクロミラー装置から出射した線状光ビームを第１の方向と直交する第２の方向に偏向するビーム偏向装置と、
前記ビーム偏向装置から出射した線状光ビームを集束して観察すべき試料に向けて投射する対物レンズと、
前記第１の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有し、試料からの反射光を受光するリニァイメージセンサと、
リニァイメージセンサの各受光素子に蓄積された電荷を所定の読出周波数で順次読出して映像信号を出力する信号処理回路とを具えることを特徴とするレーザ顕微鏡。
【請求項６】
前記試料からの反射光を前記対物レンズで集光し、前記ビーム偏向装置を介してリニァイメージセンサに入射させることを特徴とする請求項５に記載のレーザ顕微鏡。
【請求項７】
前記レーザ光源とマイクロミラー装置との間に、レーザ光源から出射したレーザビームを拡大平行光束に変換するエキスパンダ光学系と、前記第１の方向と直交する第２の方向にだけ集束性を有する第１のシリンドリカルレンズを配置し、前記マイクロミラー装置に、前記第１の方向には平行で第２の方向に集束したレーザビームを入射させることを特徴とする請求項６に記載のレーザ顕微鏡。
【請求項８】
前記マイクロミラー装置の出射側の光路上に、第２の方向にだけ集束性を有する第２のシリンドリカルレンズを配置し、照明光路側において第２の方向に集束した線状光ビームを形成することを特徴とする請求項７に記載のレーザ顕微鏡。
【請求項９】
前記マイクロミラー装置とビーム偏向装置との間に配置され、マイクロミラー装置から出射した発散性線状光ビームを第１の方向にほぼ平行な線状光ビームに変換する集束レンズを具えることを特徴とする請求項７に記載のレーザ顕微鏡。
【請求項１０】
前記集束レンズとビーム偏向装置との間に、前記第１の方向に延在する開口を有するスリットを配置し、前記集束レンズとスリットとにより、照明光路側において線状光ビームを形成することを特徴とする請求項９に記載のレーザ顕微鏡。
【請求項１１】
請求項５に記載のレーザ顕微鏡において、前記マイクロミラー装置の各マイクロミラーは、駆動パルスに応じて高速振動し、この高速振動によりミラー面が一方向に変形して一方向に発散性を有するシリンドリカルミラーとして動作することを特徴とするレーザ顕微鏡。
【請求項１２】
請求項１１に記載のレーザ顕微鏡において、前記マイクロミラー装置のマイクロミラーは２次元アレイ状に配列され、当該マイクロミラー装置は、入射光をそれぞれ同一の方向に発散させる多数のマイクロシリンドリカルミラーの集合体として動作し、全体として入射したレーザビームを第１の方向に発散する発散性光ビームに変換することを特徴とするレーザ顕微鏡。
【請求項１３】
前記マイクロミラー装置の駆動周波数を前記リニァイメージセンサの呼出周波数よりも高い周波数に設定したことを特徴とする請求項５に記載のレーザ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロミラー装置を用いたレーザ顕微鏡に関するものである。
さらに、本発明は、レーザ光源から発生したレーザ光をマイクロミラー装置により非コヒーレントなライン状光ビームに変換するライン状光ビーム発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
観察すべき試料表面をレーザビームで２次元走査し、試料からの反射光をリニァイメージセンサで受光するレーザ顕微鏡が広く実用化されている。このレーザ顕微鏡では、レーザ光源から発生したレーザビームを音響光学素子により主走査方向に高速偏向し、ガルバノミラーを用いて副走査方向に偏向して試料表面が２次元走査されている。このレーザ顕微鏡は、共焦点光学系を利用しているため高い分解能が達成され、高解像度画像を必要とする用途に広く利用されている。この共焦点光学系を利用したレーザ顕微鏡は、試料表面をレーザビームで２次元走査しているため、レーザビーム中にスペックルパターンが存在しても、撮像される画像の品質が劣化しない利点もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したレーザ顕微鏡は高解像度画像を撮像できる利点があるが、主走査方向にビーム偏向する音響光学素子のコストが極めて高いため、顕微鏡の製造コストが高価になる欠点が指摘されていた。また、音響光学素子のビームふれ角は比較的小さいため、試料上において所望の走査長を得るためには光学系の光路長を長くする必要があり、顕微鏡装置が大型化する欠点もある。
さらに、音響光学素子は波長依存性を有するため、使用するレーザ光の波長毎に設定条件の異なる音響光学素子を用意する必要があった。このため、例えばカラー撮像装置に用いる場合、各カラー光毎に条件設定の異なる音響光学素子を用意しなければならず、製造コストが高価になる原因となっていた。
【０００４】
このような欠点を解決する方法として、レーザ光源から発生した光ビームをシリンドリカルレンズを用いて一方向に延在する線状ビームに変換し、線状ビームにより試料表面を走査する方法が考えられる。しかしながら、レーザビームは高いコヒーレンス性を有しているため、グレァが発生し易く、線状ビーム中に多数のスペックルパターンが発生してしまい、高品質画像を撮像できない欠点がある。この場合、水銀ランプのように非コヒーレントな光ビームを発生する光源を用いる方法もあるが、水銀ランプは大型であると共に価格が高価なため、レーザ顕微鏡が大型化すると共に製造コストが高価になる欠点がある。従って、非コヒーレントなライン状光ビームを発生する光源が開発されれば、レーザ顕微鏡の製造コストを大幅に安価にできると共に構造的にも小型化を図ることができる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、音響光学素子を用いず、製造コストが安価であり、しかも小型化でコンパクトな構造のレーザ顕微鏡を実現することにある。
さらに、本発明の別の目的は、光源としてレーザを用いてもグレァやスペックルパターンが発生せず、高品質画像を撮像できるレーザ顕微鏡を実現することにある。
さらに、本発明の別の目的は、非コヒーレントなライン状光ビームを発生でき、各種の光学式走査装置に利用できるライン状光ビーム発生装置を実現することにある。
さらに、本発明の別の目的は、波長依存性を有しないライン状光ビーム発生装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるレーザ顕微鏡は、レーザビームを発生するレーザ光源と、
駆動信号に応じてミラー面が湾曲する複数のマイクロミラーを有し、入射したレーザビームを第１の方向に発散する線状光ビームに変換するマイクロミラー装置と、
各マイクロミラーに所定の周波数の駆動信号を供給するマイクロミラー駆動回路と、
前記マイクロミラー装置から出射した線状ビームを第１の方向と直交する第２の方向に偏向するビーム偏向装置と、
前記ビーム偏向装置から出射した線状を集束して観察すべき試料に向けて投射する対物レンズと、
前記第１の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有し、試料からの反射光を受光するリニァイメージセンサと、
リニァイメージセンサの各受光素子に蓄積された電荷を所定の読出周波数で順次読出して映像信号を出力する信号処理回路とを具えることを特徴とする。
【０００７】
一般的に、マイクロミラー装置（ディジタル・ミラー・デバイス：ＤＭＤ）は、各マイクロミラーが画像中の各画素を構成するディスプレイ装置として利用されている。すなわち、各マイクロミラーに駆動信号を供給すると、駆動信号に応じて回動するスイッチング動作を行い、ビデオ信号に応じた画像を表示する。一方、マイクロミラー装置にレーザビームを投射し、その反射光を結像させた場合、各マイクロミラー素子からの反射光間で干渉作用が生じ、アレイ状に点在する輝点のパターンが投影される。そして、各マイクロミラーをスイッチングさせても各輝点が移動するだけである。従って、マイクロミラー装置をビーム偏向装置として利用しても良好な走査ビームを形成することはできない。
【０００８】
一方、本発明者が、マイクロミラー装置にレーザビームを投射し、その反射ビームと駆動周波数との関係について種々の実験及び解析をしたところ、周波数が高くなるにしたがってアレイ状の輝点パターンが消滅し、線状の発散性光ビームが発生することが確認された。すなわち、画像表示装置として利用する周波数帯域で駆動した場合、アレイ状の輝点パターンが形成されるだけである。しかし、駆動周波数を徐々に高くすると、輝点パターンの各輝点の輝度が徐々に弱くなると共に一方向にそって線状の光束が発生する。さらに駆動周波数を高速にすると、アレイ状に点在する輝点がほぼ消滅し、一方向に均一な輝度を有しスペックルパターンの無いライン状の光ビームが発生した。本発明は、この実験により得られたマイクロミラー装置の特性を利用し、マイクロミラー装置をライン状光ビーム発生装置として利用する。
【０００９】
上述したマイクロミラー装置の特有の作用は以下のように解される。すなわち、マイクロミラー装置ないしディジタル・ミラー・デバイス（ＤＭＤ）の各マイクロミラーのミラー面は、支点として作用するヒンジを介してヨーク（台座部分）に連結されている。ヨーク及びヒンジには下側のメタル層との間で生じる静電引力を蓄積するスプリングチップが設けられ、駆動信号が入力するとヨーク及びヒンジと下側のメタル層との間に静電引力が作用する。そして、画像表示装置として利用する周波数帯域で使用する場合、ミラー面は平面性を保持した状態で動作する。一方、駆動周波数を徐々に高くすると、高速スイッチング作用によりミラー面の平面性が徐々に保持されなくなり、駆動パルスに応じてミラー面が一方向に変形ないし湾曲するものと考えられる。また、ミラー面の湾曲量及びミラー面上の各部位の変位量は時間と共に変化するものと解される。すなわち、ミラー面はヒンジを支点として支持されているため、スイッチング速度が高くなるにしたがってミラー面の各部位が高速で変位し、この高速変位によりミラー面の平面性が徐々にくずれ、各ミラー面はヒンジを中心にして両側が撓んだ曲面に変化するものと考えられる。このように、ミラー面がヒンジを中心にして湾曲すると、各マイクロミラーは入射光を一方向に発散させるシリンドリカルミラーとして機能する。そして、各ミラー面は全体として同一方向に湾曲するので、入射したレーザビームの各ミラー面に入射した微小なビーム部分は、各ミラー面で一方向に発散する微小ビーム部分に変換されることになる。従って、マイクロミラー装置は全体として同一の方向に変形ないし湾曲した微小なシリンドリカルミラーの集合体として機能することになるので、全体として一方向にだけ発散性を有するビームが出射することになる。この結果、マイクロミラー装置からある光路長だけ離間した位置において、マイクロミラー装置から出射したビームは一方向に発散する非コヒーレントな線状光ビームとなる。
【００１０】
図１は、ヨークに静電引力を発生させる駆動パルスによりマイクロミラー装置が駆動される場合に想到される個々のマイクロミラーの動作を模式的に示す線図であり、図１（Ａ）は静電引力が作用していない状態を示し、図１（Ｂ）は駆動パルスが入力し静電引力が作用した状態を示す。図１（Ａ）に示すように、静電引力が作用しない状態では、各ミラー面は平面性が保持された状態に維持される。一方、高速でスイッチングする駆動パルスの入力により静電引力が作用すると、ミラー面の両端が下側に引きつけられ、ミラー面はヒンジを中心にして両端が大きく変位して曲面状態になる。そして、駆動周波数を一層高く設定すると、図１（Ａ）の状態と（Ｂ）の状態とで高速で切り替わるものと解される。すなわち、マイクロミラー装置全体として、複数のシリンドリカルミラーの集合体として動作するものと解される。
【００１１】
マイクロミラー装置の各マイクロミラーは駆動パルスに応じて変位し、ミラー面の各部位の変位量はそれぞれ相違するため、マイクロミラー装置から出射する線状ビームは、もはや位相関係がランダムな状態となりコヒーレンス性が消滅した光ビームとなる。各マイクロミラー素子のミラー面の変位量は時間と共に変化するから、各マイクロミラーは曲率半径が時間と共に高速で変化するシリンドリカルミラーを構成するものと解される。従って、マイクロミラー装置に入射したレーザビームは駆動信号の周波数に応じて一方向に高速振動する光ビームに変換されるものと解される。
【００１２】
本発明では、マイクロミラー装置から発生した非コヒーレントなライン状の光ビームを振動ミラー又はガルバノミラー等のビーム偏向装置を用いて線状光ビームの延在方向と直交する第２の方向に偏向する。そして、対物レンズを介して試料に向けて投射し、試料表面を線状光ビームで走査する。この結果、グレァの無い鮮明な線状光ビームにより試料表面を走査することができる。マイクロミラー装置から出射した光ビームの発散角は音響光学素子の振れ角よりもはるかに大きいので、マイクロミラー装置から対物レンズに至る光路長を相当短縮することができる。しかも、マイクロミラー装置の価格は音響光学素子の価格よりも大幅に安価であるため、小型で且つ安価なレーザ顕微鏡を実現することができる。
【００１３】
本発明によるレーザ顕微鏡の好適実施例は、試料からの反射光を前記対物レンズで集光し、前記ビーム偏向装置を介してリニァイメージセンサに入射させることを特徴とする。このように、試料からの反射ビームをビーム偏向装置を介してリニァイメージセンサに入射させることにより、走査ビームが試料上において時間と共に変位してもリニァイメージセンサ上には静止したビームと入射することになる。この結果、リニァイメージセンサの各受光素子に蓄積した電荷を例えばテレビ周波数で呼出すことにより、試料像をビデオ信号として取り出すことができる。
【００１４】
本発明によるレーザ顕微鏡の好適実施例は、レーザ光源とマイクロミラー装置との間に、レーザ光源から出射したレーザビームを拡大平行光束に偏光するエキスパンダ光学系と、前記第１の方向と直交する第２の方向にだけ集束性を有する第１のシリンドリカルレンズを配置し、前記マイクロミラー装置に第２の方向に集束したレーザビームを入射させることを特徴とする。この構成により、マイクロミラー装置には第１の方向に拡大したライン状のレーザビームが入射するので、レーザ光源から発生した大部分のレーザ光を発散性ビームに変換することができる。この結果、マイクロミラー装置における変換効率を一層高くすることができる。
【００１５】
本発明によるレーザ顕微鏡の好適実施例は、マイクロミラー装置の出射側の光路上に、第２の方向にだけ集束性を有する第２のシリンドリカルレンズを配置し、照明光路側において第２の方向に集束した線状光ビームを形成することを特徴とする。マイクロミラー装置から出射する光ビームは、主として第１の方向に発散する発散性光ビームである。しかし、マイクロミラー装置によっては、第１の方向と直交する第２の方向にもわずかに発散する光ビームが出射する場合もある。このよう場合、マイクロミラー装置の出射側の光路上に第２の方向にだけ集束性を有するシリンドリカルレンズを配置することにより、照明側において第２の方向に集束した細い線状の照明ビームを形成することができる。この結果、リニァイメージセンサと組み合わされて高いラインコンフォーカル性を達成することができ、高分解能の試料像を撮像することができる。
【００１６】
本発明によるレーザ顕微鏡の好適実施例は、マイクロミラー装置とビーム偏向装置との間に配置され、マイクロミラー装置から出射した発散性線状光ビームを第１の方向にほぼ平行な線状光ビームに変換する集束レンズを具えることを特徴とする。集束レンズを配置することにより、光源から発生した光ビームの光量を無駄にすることなく照明光として利用することができる。
【００１７】
本発明によるレーザ顕微鏡の別の好適実施例は、集束レンズとビーム偏向装置との間に、前記第１の方向に延在する開口を有するスリットを配置したことを特徴とする。集束レンズとスリットとを併用することにより、照明光路上に細い線状の照明ビームが形成されるので、コンフォーカル性能を得る上で有益である。
【００１８】
本発明によるライン状光ビーム発生装置は、レーザビームを発生するレーザ光源と、複数のマイクロミラーを有し、各マイクロミラーのミラー面が駆動信号に応じて一方向に変形するマイクロミラー装置と、各マイクロミラーに所定の周波数の駆動信号を供給するマイクロミラー装置駆動回路とを具え、
各マイクロミラーは、前記マイクロミラー装置駆動回路から供給される駆動信号により、全体としてほぼ一方向に湾曲するシリンドリカルミラーとして動作し、前記マイクロミラー装置は入射したレーザビームを主として第１の方向に発散する発散性光ビームとして出射させることを特徴とする。前述したように、マイクロミラーのミラー面は高速で変位するシリンドリカルミラーとして動作するため、入射したレーザ光のコヒーレンス性は喪失し、非コヒーレントなライン状光ビームが出射する。従って、スペックルパターンの無いライン状光ビームが得られるので、各種の光学式走査装置に有用なライン状光ビームを発生することができる。特に、音響光学素子は、波長依存性を有するため、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー光毎に適合した音響光学素子を用意する必要がある。これに対して、マイクロミラー装置は波長依存性を有しないため、各波長光に対して同一の装置を用いることができる利点がある。
【００１９】
マイクロミラー駆動回路から各マイクロミラーに供給される駆動信号として、時間に対して振幅が一定の矩形パルスを用いることができ、或いは振幅が時間と共に連続的に変化する鋸波状の駆動信号、振幅が正弦波状に変化する駆動信号を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図２は本発明によるレーザ顕微鏡の一例を示す線図である。本発明では、光ビームを発生する光源として半導体レーザを用いる。半導体レーザ１から発生したレーザビームはエキスパンダ光学系２により拡大平行光束に変換され、全反射プリズム３で反射して第１のシリンドリカル４に入射する。第１のシリンドリカル４は、入射した光ビームを、後述する線状のスキャンビームの延在方向である第１の方向と直交する方向にだけ集束作用を有する。この第１のシリンドリカルレンズ４は、入射したレーザビームを後段のマイクロミラー装置５のミラー面上に第２の方向に結像する。よって、マイクロミラー装置５のミラー面上には、集束した線状のレーザビームが入射する。尚、この第１のシリンドリカルレンズ４は本発明に必須の構成要素ではなく必要に応じて設けることができる。
【００２１】
前述したように、マイクロミラー装置５は、２次元アレイ状に配置された複数のマイクロミラーを有し、各マイクロミラーは例えば１４μｍ×１４μｍの矩形の反射面を有し、入力した駆動信号に応じて高速振動する。この高速振動により、各マイクロミラーは全体として一方向方向に変形ないし湾曲してシリンドリカルミラーとして機能する。従って、マイクロミラー装置５は微小な反射面を有するシリンドリカルミラーの集合体として機能し、マイクロミラー装置５から一方向に発散する線状光ビームが出射する。尚、マイクロミラー装置５から出射する光ビームは、第１の方向に発散すると共に第２の方向にもわずかな発散性を有する場合がある。しかし、第２の方向の発散性は、第１の方向の発散性と比較して微小な弱い発散性であり、画像品質に悪影響を与えるものではない。尚、駆動信号として、矩形波の駆動パルス信号、正弦波駆動信号、或いは鋸波駆動信号を用いことができる。
【００２２】
マイクロミラー装置から出射した発散性の線状光ビームは、集束レンズ６により第１の方向に平行なビームに変換され、全反射ミラー７で反射し、第２のシリンドリカルレンズ８に入射する。
【００２３】
第２のシリンドリカルレンズ８も第１の方向と直交する第２の方向に対してだけレンズ作用を有する。前述したように、マイクロミラー装置５から出射する光ビームは第１の方向だけでなく第１の方向と直交する第２の方向にも弱い発散性を有する場合がある。このため、第２のシリンドリカルレンズ８を用いて第２の方向に結像させる。従って、第２のシリンドリカルレンズ８の結像位置には、第１の方向には平行で第２の方向には集束した細い線状光ビームすなわち細い線状照明ビームが形成されることになる。
【００２４】
本例では、第２のシリンドリカルレンズ８の結像位置に、第１の方向に延在する開口部を有するスリット９を配置する。このスリット９は、第１の方向のコンフォーカル性能を高める意義を有するものであり、必要に応じて配置する。すなわち、前述した第２のシリンドリカルレンズ８を用いて第２の方向に集束した線状光ビームを形成する場合、スリット９は必ずしも必要ではない。しかし、第２のシリンドリカルレンズ８を用いない場合、マイクロミラー装置５から第２の方向にもわずかに発散する光ビームが出射する場合があるため、スリット９を配置することにより、照明ビームとして線状ビームを発生させることができ、後述するリニァイメージセンサと組み合わすことによりコンフォーカル性を達成することができる。
【００２５】
スリット９を通過した線状光ビームは、偏光ビームスプリッタ１０の偏光面で反射し、リレーレンズ１１を経て振動ミラー１２に入射する。この振動ミラーは、線状光ビームをその延在方向と直交する第２の方向に例えばテレビレートの副走査周波数で偏向する。振動ミラー１２で反射した線状光ビームはリレーレンズ１３及びλ／４板１４を経て対物レンズ１５に入射する。対物レンズ１５は、入射した線状光ビームを集束してＸ−Ｙステージ１６上に載置した試料１７に入射する。従って、試料１７は線状の光ビームにより１次元走査されることになる。
【００２６】
試料１７で反射した線状光ビームは、対物レンズ１５により集光され、λ／４板１４及びリレーレンズ１３を経て振動ミラー１２に入射する。この反射ビームは振動ミラー１２によりデスキャンされ、リレーレンズ１１を経て偏光ビームスプリッタ１０に入射する。この入射ビームはλ／４板を２回通過しているので、その偏光面が９０°回転している。よって、当該ビームは偏光ビームスプリッタの偏光面を透過し、半導体レーザからの走査ビームから分離される。偏光ビームスプリッタ１０を通過した反射ビームは全反射プリズム１８で反射し、リニァイメージセンサ１９に入射する。このリニァイメージセンサ１９は、線状走査ビームの延在方向である第１の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有し、各受光素子に蓄積された電荷を例えばテレビレートで読み出す。リニァイメージセンサ１９に入射した反射ビームは、ビーム偏向装置１２によりデスキャンされているので、静止した状態に維持される。よって、リニァイメージセンサ１９の各受光素子に蓄積された電荷を所定の周波数で順次読み出すことにより、リニァイメージセンサから試料１７の２次元輝度情報を含む映像信号が出力される。
【００２７】
リニァイメージセンサ１９からの出力信号は増幅器２０を介して信号処理回路２１に入力し、ビデオ信号として出力される。
【００２８】
ここで、本発明による光学系のコンフォーカリティ性について説明する。リニァイメージセンサ１９の各受光素子は光入射面が枠により規定されているため、リニァイメージセンサ１９の前面には第１の方向に延在する開口部が形成されているスリットが配置されているものと等価である。一方、照明ビーム側の光路には第２のシリンドリカルレンズ８が配置され、その結像位置には第１の方向に平行で第２の方向に集束した細い線状ビームが形成される。よって、試料表面は集束した細い線状ビームにより走査され、試料像の結像位置には細いライン状のスリットが配置されているので、第２の方向について高いコンフォーカル性能が達成される。この結果、高解像度の鮮明な試料像を撮像することができる。尚、第２のシリンドリカルレンズ８を用いる代わりに、集束性レンズ６とスリット９との組み合わせにより照明側の線状光ビームを発生させることも可能である。
【００２９】
レーザ顕微鏡の駆動制御はコントローラ３０の制御のもとで行われる。コントローラ３０からマイクロミラー駆動回路３１に駆動信号を供給し、マイクロミラー駆動回路３１からマイクロミラー装置５に駆動パルスを供給してマイクロミラー装置を駆動する。この駆動パルスの周波数は、リニァイメージセンサ１８の呼出し周波数よりも高い周波数に設定することができ、例えば２０ｋＨｚ以上に設定することができる。また、コントローラ３０から振動ミラー駆動回路３２にクロック信号を供給し、振動ミラークロック回路３２から例えばテレビレートの副走査周波数の駆動信号を振動ミラー１２に供給する。さらに、コントローラ３０からリニァイメージセンサ駆動回路３３に駆動パルスを供給し、リニァイメージセンサ駆動回路３３から駆動信号を駆動信号をリニァイメージセンサ１８に供給して各受光素子に蓄積された電荷を所定の読出周波数で読み出してビデオ信号として出力することができる。
【００３０】
本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、マイクロミラーが２次元アレイ状に配列されたマイクロミラー装置を用いたが、複数のマイクロミラーが２次元アレイ状以外の別の形態に配列されたマイクロミラー装置を用いることも可能である。例えば、複数のマイクロミラーが１次元配列されたマイクロミラー装置を用い、レーザ光源から出射したレーザビームをマイクロミラーの配列方向に沿って拡大したライン状ビームを入射させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】マイクロミラー装置の想定される動作を示す斜視図である。
【図２】マイクロミラー装置を用いた本発明によるレーザ顕微鏡の一例を示す線図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  半導体レーザ
２  エキスパンダ光学系
３，７，１８  全反射プリズム
４  第１のシリンドリカルレンズ
５  マイクロミラー装置
６  集束レンズ
８  第２のシリンドリカルレンズ
９  スリット
１０  偏光ビームスプリッタ
１１，１３  リレーレンズ
１２  振動ミラー
１４  λ／４板
１５  対物レンズ
１６  ステージ
１７  試料
１９  リニァイメージセンサ
２０  増幅器
２１  信号処理回路
３０  コントローラ
３１  マイクロミラー装置駆動回路
３２  振動ミラー駆動回路
３３  リニァイメージセンサ読出回路
【図１】
2005062421.tif 000003
【図２】
2005062421.tif 000004