(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動機構（１）により交互回転可能なミラー装置（４）によって光ビームを偏向させるビーム偏向装置であって、
前記回転駆動機構（１）は、
前記回転駆動機構（１）の回転軸線（５）を中心にして軸（６）を回転させる第１の駆動装置（２）と、前記回転駆動機構（１）の回転軸線（５）を中心にして軸（７）を回転させる第２の駆動装置（３）と、を備え、
前記第２の駆動装置（３）は、
前記第２の駆動装置（３）が前記第１の駆動装置（２）によって回転可能に前記第１の駆動装置（２）の軸（６）に取り付けられ、
前記ミラー装置（４）は、
前記第２の駆動装置（３）の軸（７）に取り付けられる
ことを特徴とするビーム偏向装置。
【請求項２】
前記第１の駆動装置（２）の軸（６）は、
前記第２の駆動装置（３）の動作中には回転不可能であり、
前記第２の駆動装置（３）の軸（７）は、
前記第１の駆動装置（２）の動作中には回転不可能である
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光ビームを別の偏向方向に偏向させるために、第２の回転駆動機構（９）によって交互に回転される第２のミラー装置（８）を、ミラー装置（４）の前または後に配置する
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動機構により交互回転可能なミラー装置によって光を偏向できる特に走査型顕微鏡のビーム偏向装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特に走査型顕微鏡、特に共焦点レーザー走査型顕微鏡には、一般的なタイプのビーム偏向装置が使用されている。例えば、それぞれが専用の回転駆動機構を有する少なくとも３つのミラーを利用して光ビームを偏向させるドイツ特許出願公開明細書第４３  ２２  ６９４号がある。
【０００３】
また、ドイツ特許出願公開明細書第１９６  ５４  ２１０号には、回転駆動される２つのミラーを有し、該２つのミラーの一方が、該ミラーに対して予め定められた角度位置に回転不能に連結されている別のミラーをさらに有しており、実質的に互いに直角に延びる２軸方向にビームの走査を行う光学装置を開示されている。
【０００４】
従来技術のミラーまたはミラー装置に使用されている機械的な回転駆動機構は、通常、普通のガルバノメータまたは共振ガルバノメータである。ガルバノメータは広い周波数範囲にわたって作動できるので用途が広い。適切に起動することにより、ガルバノメータの零点位置に、ガルバノメータの軸の一定の振れに対応する角度オフセットを与えることができる。
【０００５】
しかしながら、その大きな慣性モーメントのために、ガルバノメータが達成可能な最大旋回周波数（ｐｉｖｏｔｉｎｇ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）もしくは振動周波数の上限は数百Ｈｚにとどまる。さらに、環境によっては、実際に設定されたミラーの角度もしくは回転位置（実際位置）に対して望ましくない振動周波数関連のずれが、ガルバノメータの起動信号（基準位置）に生じる可能性がある。
【０００６】
他方、共振ガルバノメータは非常に高い旋回周波数すなわち振動数を有し、基準位置と実際位置のずれは、一般に、普通のガルバノメータよりも小さい。
【０００７】
しかしながら、共振ガルバノメータは、対応する共振振動数でしか作動できないため、多用途利用は不可能である。さらに、共振ガルバノメータでは、零点位置からの角度オフセットを設定することも不可能である。
【０００８】
【発明の解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、周波数範囲の点で最大の可変性と、最大の達成可能な振動周波数とを実現し、それによって柔軟で多方面に向いた利用可能性をもたらすビーム偏向装置を提供することである。
【０００９】
また、当該装置は、さらに、零点位置から本質的にいかなる所望の角度オフセットも設定できるものとする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の目的は、請求項１の特徴によって達成される。
【００１１】
本発明によって確認されたことは、第１に、共振ガルバノメータは、一般に、高機械品質のものだということである。共振ガルバノメータは、共振ガルバノメータが共振振動数よりもはるかに低い振動数で交互回転するという状況下で、例えば共振ガルバノメータに取り付けられているミラーに対し、位相をずらすことなく直接伝達を行うことができる。
【００１２】
互いに独立した２つの駆動装置を備えている回転駆動機構は、２つの駆動装置の特徴的性質を併せ持つ。本発明による装置の多様で柔軟な利用度という利点は、１つの回転軸当たり２つの駆動装置を要するという欠点を補って余りあるものである。
【００１３】
２つの駆動装置は、その回転軸が互いに実質的に平行となるように組み合わせられている。特に、駆動装置は、その回転軸が一致するあるいは実質的に同一となるように互いに組み合わせることができる。
【００１４】
具体的な実施態様について述べると、第２の駆動装置は、第１の駆動装置が第２の駆動装置を回転できるように第１の駆動装置の軸に取り付けられている。
【００１５】
この場合、例えば、第１の駆動装置は、第１の駆動装置の作動時にその軸が交互回転または旋回運動を行って、第２の駆動装置を回転または旋回するように顕微鏡の支持枠に固定して取り付けることができる。第１の駆動装置の軸は、例えば連結機構を介して、不動もしくは固定式に、またはフレキシブルに、第２の駆動装置に接合できるであろう。
【００１６】
ミラー装置は、第２の駆動装置の軸に取り付けられる。そのために、ミラー装置は第２の駆動装置の軸に、直接に接着接合することも可能であるし、対応する機械装置を利用してそこに取り付けることも可能である。
【００１７】
好適実施態様では、第２の駆動装置は共振ガルバノメータとして具体化されている。この共振ガルバノメータの作動中、ビーム偏向は、１つの周波数、すなわち共振ガルバノメータの共振振動数でのみ可能である。この共振振動数が、第１の駆動装置の最大達成可能振動周波数よりも実質的に大きい場合、第２の駆動装置で高速ビーム偏向が行われることが好ましい。
【００１８】
精密かつ正確なビーム偏向のため、とりわけ、２つの駆動装置間に振動が伝わるのを防ぐため、第２の駆動装置の作動中は第１の駆動装置の軸が回転不可能となっている必要がある。これは、駆動装置自体に対応する制御技術作動によるか、または例えば別の機械装置によって達成できる。
【００１９】
一方の駆動装置だけが作動しているとき２つの駆動装置間に望ましくない相対運動が生じないようにすることが最終的に可能でなくてはならない。
【００２０】
第１の駆動装置の作動中に第２の駆動装置の軸が静止状態であることもまた必要であろう。第１の駆動装置だけが作動中の場合、その交互回転は、第２の駆動装置を介して直接かつ直ちにミラー装置に伝達されることが最終的に可能でなくてはならない。
【００２１】
第１の駆動装置としてガルバノメータまたはステップモータが使用される例では、第１の駆動装置によってビーム偏向オフセットまたは角度オフセットを設定できる。これは、ガルバノメータまたはステップモータの制御装置を利用する通常の方法において、ガルバノメータに対して異なるオフセット電流を使用可能にすることによって、あるいはステップモータの軸を対応角度位置にずらすことによって達成できる。
【００２２】
また、ビーム偏向用の本発明による装置と、ビーム偏向用の別の装置とを組み合わせることにより、互いに独立した２方向にビームを偏向させることが可能となる。別のミラー装置を利用した別の偏向方向への偏向も考えられる。
【００２３】
第２のミラー装置の回転駆動機構は、さらに、前述のものが適用される、一緒にまたは互いに独立に第２のミラー装置を回転軸の周りに回転させる互いに独立の２つの駆動装置を備えることもできる。第２の回転駆動機構も、単にガルバノメータまたはステップモータとして具体化できる。特に、第２の回転駆動機構は、共振ガルバノメータとして具体化できるであろう。
【００２４】
具体的な実施態様において、２つのビーム偏向装置は、一方のミラー装置の偏向方向が第２のミラー装置の偏向方向と実質的に直角となるように配列されている。これにより、特に共焦点レーザ走査顕微鏡で、走査するビームを平面的に動かすことが可能になる。
【００２５】
好適な実施態様において、２つのミラー装置の一方は、共用取付台に支持された少なくとも２つのミラーを有し、予め定められた角度位置に、互いに回転不能に連結されている。２つのミラー装置のそれぞれが、共用取付台に支持された少なくとも２つのミラーを有することも考えられる。また、ミラー装置の一方または両方が厳密に１つのミラーを有することも可能である。
【００２６】
歪み誤差を最小限にするために、２つのミラーの一方をパドルスキャナ（ｐａｄｄｌｅ  ｓｃａｎｎｅｒ）として配置することができる。特に、照明ビーム経路に最初に配置されるミラーは、パドルスキャナとして具体化できる。これにより仮想回転点を中心としたビームの回転がほぼ達成され、小さなミラー表面を有利に使うことが可能になる。さらに、ビーム偏向によって誘起される歪み誤差が大幅に削減される。
【００２７】
本発明の教示内容を有利に具体化し、発展させる種々の方法が存在する。そのため、一方では請求項１に従属する請求項を参照し、他方では、図面を参照して、本発明の例示的な実施態様の下記の説明を参照されたい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１に、回転駆動機構１が互いに独立した２つの駆動装置２、３を備えている、共焦点レーザ走査顕微鏡のビーム偏向装置を示す。２つの駆動装置は一緒にまたは互いに独立に、回転軸線５の周りにミラー４を回転させる。２つの駆動装置２、３は、ガルバノメータおよび／またはステップモータとして具体化される。
２つの駆動装置２、３の回転軸は同一であり、図１で５が付された一点鎖線で示されている。
【００２９】
第２の駆動装置３は、第１の駆動装置２の軸６に取り付けられている。第２の駆動装置３は、第１の駆動装置２によって回転させることができる。第２の駆動装置３の軸７にミラー４が取り付けられている。駆動装置３は、高速ビーム偏向を達成する共振ガルバノメータとして具体化されている。この配置構成により、特に、ガルバノメータ３の作動時に、ガルバノメータ２の軸６が回転しないように保持される。
【００３０】
ガルバノメータ２により低速ビーム偏向が行われ、この配置構成により、ガルバノメータ２の動作中に共振ガルバノメータ３の軸７が回転しないことが保証される。これは、位相をずらすことなく直接にミラーに振動を伝達する共振ガルバノメータの前述の高機械品質に主として由来するものである。ガルバノメータ２は、ビーム偏向オフセットを確立するために利用することができ、この新しい角度位置を中心としてミラー装置の交互回転運動が行われる。
【００３１】
図１のビーム偏向装置の他に、第２の回転駆動機構９によって交互回転される第２のミラー８を図２に示す。ミラー８は、照明ビーム経路においてミラー４の後に位置する。第２の回転駆動機構９によって交互回転されるミラー８は、光ビームを別の方向に偏向する。
【００３２】
第２の回転駆動機構９も、ガルバノメータ１０と共振ガルバノメータ１１を備え、ミラー８と第２の回転駆動機構９に対して前述のものが同様に当てはまる。
【００３３】
ミラー８の偏向方向は、ミラー４の偏向方向に対して実質的に直角である。ミラー４は、低速ビーム偏向を実行するが、ミラー８は高速ビーム偏向を実行する。
【００３４】
共振ガルバノメータ３、１１によって実行できる高速ビーム偏向は、２つの共振ガルバノメータの共振振動数である４０００Ｈｚのビーム偏向周波数を伴う。
２つのガルバノメータ２、１０の低速ビーム偏向は、１０から８００Ｈｚのビーム偏向周波数で達成できる。
【００３５】
図２に記載の実施形態では、ミラー４を利用して実行される高速ビーム偏向およびミラー８を利用して実行される低速ビーム偏向に対する対応もなされている。これにより、「高速」走査または画像形成方向を入れ換えることもでき有利である。
【００３６】
歪みを最小限に抑えて小型ミラーの使用を可能にするために、ミラー４はパドルスキャナとして具体化される。ミラー４は、一部分にのみ鏡面コーティーングが施されたベースプレート１２を備えている。
【００３７】
ベースプレート４は、共振ガルバノメータ３の軸７に、回転軸５について対称となるように接着接合されている。ミラー７の特定角度位置にかかわらず、ミラー４に当たる光ビーム１３は、ほどんど必ずミラー８上の同じ点１４に反射され、そのため、２つのミラーによって反射された光ビーム１５は、仮想回転ポイント１４の周りで２方向に回転するように見える。
【００３８】
本発明によって規定される装置は、共有取付部に取り付けられる少なくとも２つのミラーを有する１つまたは複数のミラー装置を有する。好適実施態様において、一方または両方のミラー装置４、８は、厳密に１つのミラーしか有しない。
２つのミラー４、８の一方は、パドルスキャナとして構成される。別の実施形態において、第１のミラー４は、パドルスキャナとして構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるビーム偏向装置の第１の例示的実施形態の概略図である。
【図２】本発明によるビーム偏向装置の第２の例示的実施形態の概略図である。
【符号の説明】
１    回転駆動機構
２    第１の駆動装置
３    第２の駆動装置
４    ミラー
５    回転軸
６    軸
７    軸
８    第２のミラー
９    第２の回転駆動機構
１０    ガルバノメータ
１１    共振ガルバノメータ
１２    ベースプレート
１３    光ビーム
１４    回転ポイント
１５    光ビーム
【図１】
0004571742.tif 000002
【図２】
0004571742.tif 000003