軌道周回対物レンズを備える走査システム
【課題】広視野高分解能高効率の回転式顕微鏡または走査装置を提供する。
【解決手段】走査システム１００では、静止装置５０が固定光路部分ＬＰ１に配置され、固定光路部分ＬＰ１と中間光路部分ＬＰ２と走査光路部分ＬＰ３とを含む（破線で示される）光路ＬＰに沿って進む平行光を伝播し、標本６０が走査光路部分ＬＰ３の少なくとも一部分を遮断する。走査部分ＬＰ３は固定部分ＬＰ１と平行であり、固定部分ＬＰ１からオフセット距離Ｒだけ間隔を置いて配置されている。
【解決手段】走査システム１００では、静止装置５０が固定光路部分ＬＰ１に配置され、固定光路部分ＬＰ１と中間光路部分ＬＰ２と走査光路部分ＬＰ３とを含む（破線で示される）光路ＬＰに沿って進む平行光を伝播し、標本６０が走査光路部分ＬＰ３の少なくとも一部分を遮断する。走査部分ＬＰ３は固定部分ＬＰ１と平行であり、固定部分ＬＰ１からオフセット距離Ｒだけ間隔を置いて配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査システムに関し、より詳細には、固定光源／受光器と、顕微鏡対物レンズといった軌道周回（回転）要素との間で平行光を伝播させる光走査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高分解能高効率で大面積を走査可能な装置を必要とするいくつかの技術分野がある。かかる技術分野の１つは、希少細胞に選択的に付着する蛍光物質を使用した血液または他の体液中の比較的少数の希少細胞の特定に関与し、その場合、このように処理されたスミアは、光学的に分析されて、スミア中の蛍光物質の有無により標的とする種類の希少細胞が特定される。統計的正確さを期すためには、個々の工程に必要とされるだけの数の細胞を獲得することが重要であり、研究によっては、少なくとも１０個の希少細胞が特定されるべきであり、１００万個に１個の希少細胞濃度では、少なくとも１，０００万個の細胞の標本抽出を必要とする。
【０００３】
高分解能高効率で大面積を走査可能な装置を必要とする別の技術分野は、太陽光産業におけるものであり、この分野では、外部回路に相互接続するビアを作るために太陽電池を迅速にアブレーションする必要がある。製造に際して、太陽電池は、上層接合部を絶縁し、保護する窒化物層を有することができる。これらのビアを、レーザスキャナにおけるレーザアブレーションによって迅速に効率よく製造する方法があれば、太陽電池の高スループット生産を実現することができるはずである。いくつかのレーザアブレーション用途では、フェムト秒レーザが必要とされ得る。フェムト秒レーザが適正に機能するには、色収差および他の種類の収差がパルス品質に悪影響を及ぼす可能性がある。これらの収差が生じるのは、走査レンズが走査時にビームを曲げたり、ゆがめたりして、直線運動、平坦なフィールドおよび一定の走査速度を生じるからである。本発明は、中間走査レンズを無くして、走査工程において単純なレンズなしの中間光路を設けることによって、この問題を解決する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１５４３９６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、固定光路部分と、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分とを含む光路に沿って平行光を伝播させる走査システムであって、前記固定光路部分と平行な第１の軸を中心に固定された平行関係において回転するように配置された第１の面と第２の面とを含むコンベア部であって、前記平行光が前記固定光路部分に沿って前記第１の面に方向づけられると、前記平行光が前記第１の面によって方向変更されて前記第２の面へ向けられ、次いで、前記第２の面によって方向変更されて前記走査光路部分に沿って進むように、前記第１の面と前記第２の面とが所定の距離だけ間隔をおいて配置されると共に前記第１の軸に対して所定の角度で傾いている、前記コンベア部と、前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心に軌道上を周回すると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された軌道周回要素を含む回転部と、を備える走査システムが提供される。
【０００６】
本発明の第２の態様によれば、標本の拡大像を生成するための広視野高分解能高効率回転式顕微鏡であって、Ａ．固定光路部分と、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分とを含む光路に沿って平行光を伝播させる多重化走査システムであって、ａ．コンベア部であって、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分と同一直線上にない第１の軸を中心に回転するように配置された複数の第１の反射面を含む多面光学素子と、前記多面光学素子と固定された関係において前記第１の軸を中心に回転するように配置された環状構造であって、前記環状構造は、前記多面光学素子を取り囲むと共に前記第１の反射面各々が複数の第２の反射面のうちの関連する第２の反射面と平行に対面するように位置決めされる前記複数の第２の反射面を含み、前記平行光が、前記固定光路部分と前記走査光路部分との間において、前記第１の反射面のうちの１つと該第１の反射面のうちの１つに関連する第２の反射面とによって反射される、前記環状構造と、を備える前記コンベア部と、ｂ．前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心とする円形パターンに配置されると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された複数の軌道周回顕微鏡対物レンズを備える回転部と、を備える前記多重化走査システムと、Ｂ．前記標本を前記回転部の下で移動させるための位置決め機構と、を備える回転式顕微鏡が提供される。
【０００７】
本発明の第３の態様によれば、標本の表面から材料をアブレーションするための広視野高分解能高効率レーザアブレーション装置であって、Ａ．固定光路部分に沿って平行光を方向づけるように配置されたレーザと、Ｂ．光路に沿って前記平行光を伝播させる多重化走査システムであって、ａ．コンベア部であって、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分と同一直線上にない第１の軸を中心に回転するように配置された複数の第１の反射面を含む多面光学素子と、前記多面光学素子と固定された関係において前記第１の軸を中心に回転するように配置された環状構造であって、前記環状構造は、前記多面光学素子を取り囲むと共に前記第１の反射面各々が複数の第２の反射面のうちの関連する第２の反射面と平行に対面するように位置決めされた前記複数の第２の反射面を含み、前記固定光路部分に沿って方向づけられる前記平行光が、前記第１の反射面のうちの１つにより該第１の反射面と関連する第２の反射面へと反射され、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分に沿って前記関連する第２の反射面により反射される、前記環状構造と、を備える前記コンベア部と、ｂ．前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心とする円形状に配置されると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された複数の軌道周回要素を備える回転部と、を備える前記走査システムと、Ｃ．前記標本を前記回転部の下で移動させるための位置決め機構と、を備えるレーザアブレーション装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一例示的実施形態による簡略化された走査システムを示す側面斜視図である。
【図２】図２（Ａ）〜２（Ｅ）は、動作時の図１の例示的走査システムを示す簡略化された側面図である。
【図３】図３（Ａ）〜３（Ｅ）は、動作時の図１の例示的走査システムを示す簡略化された上面図である。
【図４】本発明の代替実施形態による走査システムを示す簡略化された斜視図である。
【図５】本発明の別の代替実施形態による走査システムを示す簡略化された斜視図である。
【図６】図６（Ａ）、６（Ｂ）は、本発明の別の代替実施形態による、コンベア部と回転部とをそれぞれ示す上面斜視図である。
【図７】図６（Ａ）、６（Ｂ）のコンベア部と回転部とを含む組み立てられた走査システムを示す上面図である。
【図８Ａ】本発明の別の実施形態による図７の走査システムを含む例示的な広領域高分解能高効率装置を示す側面図である。
【図８Ｂ】図７の走査システムの光路に配置された代替のダイクロイック素子またはビーム分割素子を示す簡略化された図である。
【図９Ａ】動作時の図７の走査システムを示す部分上面図である。
【図９Ｂ】動作時の図７の走査システムを示す部分上面図である。
【図９Ｃ】動作時の図７の走査システムを示す部分上面図である。
【図９Ｄ】動作時の図７の走査システムを示す部分上面図である。
【図９Ｅ】動作時の図７の走査システムを示す部分上面図である。
【図１０】図１０（Ａ）〜１０（Ｅ）は、動作時の図７の走査システムによって生成される集束光路（focused light path）部分がたどる走査パターンを示す部分上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、例えば、広視野高分解能高効率の回転式顕微鏡を製造するのに利用することのできる走査システムにおける改善に関するものである。以下の説明は、当業者が、個々の用途およびその要件の状況において規定されるように本発明を実施し、使用することを可能にするために提示するものである。本明細書で使用する場合、「上方」や「下方」といった方向を示す用語は、説明目的で相対的位置を提示するためのものであり、絶対的な基準系を指定するためのものではない。加えて、「一体連結（された）」、「一体成形（された）」という句は、本明細書においては、単一成形または機械加工された構造の２つの部分の連結関係を記述するのに使用され、例えば、接着剤、ファスナ、クリップ、可動接合部などによって接合される２つの別々の構造を示す、（修飾語である「一体として」のつかない）「連結（された）」または「結合（された）」とは区別される。当業者には、好ましい実施形態に対する様々な改変が明らかになると考えられ、本明細書で定義する一般原理は、他の実施形態にも適用されることができる。したがって、本発明は、図示し、説明する個々の実施形態だけに限定されるべきものではなく、本発明には、本明細書で開示される原理および新規の特徴との整合性を有する最大限の範囲が与えられるべきである。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、固定光路部分に光源／受光器を設け、１つまたは複数の軌道周回要素を通過する光が標本を横切って系統的パターンとして走査されるように回転部の下に標本位置決め機構を設けることによる本明細書で示す走査装置のいずれかを利用した広視野高分解能高効率の回転式顕微鏡または走査装置が製造される。
【００１１】
図１は、本発明の第１の簡略化された例示的実施形態による走査システム１００を示す簡略化された斜視図である。動作可能な設定において利用されるとき、走査システム１００は、固定光路部分ＬＰ１と、中間光路部分ＬＰ２と、走査光路部分ＬＰ３とを含む（破線で示される）光路ＬＰに沿って進む平行光を伝播させるように働き、走査部分ＬＰ３は固定部分ＬＰ１と平行であり、固定部分ＬＰ１からオフセット距離Ｒだけ間隔を置いて配置されている。走査システム１００に加えて、図１には、固定光路部分ＬＰ１に配置された一般化された静止装置５０と、走査光路部分ＬＰ３の少なくとも一部分を遮断するように走査システム１００の下に配置された標本（目標物、サンプル）６０も示されている。装置５０と標本６０とは、説明のために示すものであり、添付の特許請求の範囲において特に指定されない限り、特許請求される走査システムの部分とされるべきものではない。
【００１２】
図１の上部を参照すると、走査システム１００は、固定された（静止した）第１の軸Ｚ１を中心に回転するように配置されたコンベア部１１０を含む。コンベア部１１０は、一般に、平行関係に固定して維持され、所定の距離Ｓだけ間隔をおいて配置される第１の平坦な（平面的な）面１３０と、第２の平坦な面１４０とを含む。第１の面１３０と第２の面１４０とは、軸Ｚ１に対して傾斜角θ（例えば、４５°）で配置され、第１の面１３０と第２の面１４０とが第１の軸Ｚ１を中心にひとまとまりとして回転するように、固定された回転軸またはその他の固定構造に回転可能に係合している。図２および図３を参照して後述するように、第１の面１３０と第２の面１４０とは、傾斜角θが軸Ｚ１と第１の面１３０と第２の面１４０との間で維持されるように（すなわち、図１に示すように、第１の面１３０上の選択点Ｐが軸Ｚ１を中心とする円形路Ｃ１をたどるように）、軸Ｚ１を中心に回転するように配置されている。この構成では、例えば、固定光路部分ＬＰ１に沿って第１の軸Ｚ１と平行に方向づけられる、装置５０から発せられる平行光が、第１の面１３０から屈折され（方向変更され）、次いで、第２の面１４０によって再度屈折されて、固定部分ＬＰ１と平行であり、固定オフセット距離Ｒだけ変位されている光路の走査光路部分ＬＰ３上へと進む。本発明の一態様によれば、結果的に生じる構成は低費用のものである。というのは、コンベア部１１０の光学面（すなわち、第１の面１３０及び第２の面１４０）が、平板光学系を使用して実施され、そのため、湾曲した光学面に伴う高製造経費および低品質（すなわち、収差またはゆがみ）が回避されるからである。さらに、平板な表面１３０、１４０を使用して固定光路部分ＬＰ１から走査光路部分ＬＰ３へと光が方向変更されるため、走査システム１００は、さらに後述するように、湾曲した光学面によって生じる収差またはゆがみなしで、静止装置５０と可動要素との間の平行光の伝達を円滑に行わせる。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、第１の面１３０と第２の面１４０とは、一体成形された、または別のやり方で一体連結された構造として製造される、低鉄ガラスや透明プラスチックなどを含む固体光学素子１２０の対向する面上に形成されている。光学素子１２０をこのように使用することにより、いくつかの利益が実現される。まず、光学素子１２０が固体であるために、第１の面１３０と第２の面１４０とが、永続的に、相互に望ましい固定された平行関係に位置合わせされた状態のままであり、よって、組立費用および保守費用が最小限に抑えながら、最適な光学的動作が維持される。さらに、気体／固体界面における光の損失も最小限に抑えられる。というのは、第１の面１３０と第２の面１４０との間には固体光学素子材料（例えば、低鉄ガラス）だけが位置するからである。代替実施形態では、第１の面１３０と第２の面１４０とを提供するために１つまたは複数の固体光学素子が組み立てられてもよいが、そのような複数部分構成は、最適な性能を確保するために余分な組立ておよび定期的保守を必要とする場合もある。
【００１４】
当業者は、（固定光路部分ＬＰ１などに沿って）軸Ｚ１と平行な方向で面１３０に当てて伝播される平行光ビームが、光学素子１２０内部で、光学素子１２０の屈折率、光学素子外部の媒体（空気）の屈折率、および傾斜角θによって決定される屈折角αで、第２の面１４０に向けて（すなわち、中間光路部分ＬＰ２に沿って）屈折され、次いで、第２の面１４０によって再度屈折され、入力方向と平行であるが、屈折角αと、第１の面１３０と第２の面１４０との間隔距離Ｓとによって決定されるオフセット距離Ｒ分だけずれた方向に（すなわち、走査光路部分ＬＰ３に沿って）進む平行光として光学素子１２０から現れることを理解するであろう。
【００１５】
図１の下部を参照すると、走査システム１００は、第２の軸Ｚ２を中心に回転するように配置された軌道周回要素１６０（フィルタ、レンズ、別の反射もしくは屈折面、または顕微鏡対物レンズなど）を有する回転部１５０も含む。本発明の一態様によれば、第２の軸Ｚ２は、第１の軸Ｚ１と平行であり、第１の軸Ｚ１から間隔をおいて配置されており（すなわち、同一直線上にはなく）、特に、固定光路部分ＬＰ１と同軸上に位置合わせされている。加えて、軌道周回要素１６０も、固定オフセット距離Ｒ（すなわち、固定光路部分ＬＰ１と走査光路部分ＬＰ３との距離）と等しい、第２の軸Ｚ２からの固定半径方向距離のところに維持される。本発明の別の態様によれば、平行光が固定光路部分ＬＰ１に沿って第１の面１３０に当てて伝播されると、軌道周回要素１６０が、走査光路部分ＬＰ３上で伝播される平行光を受ける（すなわち、軌道周回要素１６０は、走査光路部分ＬＰ３と交差するように構成されている）ように、コンベア部１１０は第１の軸Ｚ１に対して回転可能に位置決めされており、回転部１５０は第２の軸Ｚ２に対して回転可能に位置決めされている。前述の構成では、このようなやり方での軌道周回要素１６０の位置決めは、図１に示すように、走査光路部分ＬＰ３が軌道周回要素１６０と交差する（例えば、軌道周回要素１６０を通過する）まで、第２の軸Ｚ２を中心に（すなわち、コンベア部１１０を軸Ｚ１に対して静止位置に維持しながら）軌道周回要素１６０を回転させることによって容易に行われる。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、コンベア部１１０と回転部１５０とには、コンベア部１１０と回転部１５０とを共通の回転速度で回転させるために、公知の技法を使用して、ある機構（例えば、モータ１８０）が動作可能に連結されている（例えば、コンベア部１１０と回転部１５０とが、どちらもが毎分１００回転で回転するような同期回転として固定される）。軌道周回要素１６０を走査光路部分ＬＰ３と位置合わせした後、コンベア部１１０と回転部１５０とを共通の回転速度で回転させることにより、走査光路部分ＬＰ３上を伝播される光は、軌道周回要素１６０と共に軸上にあり続ける（例えば、通過し続ける）。すなわち、軌道周回要素１６０は、オフセット距離Ｒのところで第２の軸Ｚ２を中心に軌道上を周回し（すなわち、図１に示す円形路Ｃ２に沿って進み）、走査光路部分ＬＰ３上を伝播される平行光は、同軸から半径Ｒのところの固定光路部分Ｌ１を中心に同一軌道をたどるため、回転部１５０が第２の軸を中心に回転するのと同じ回転速度でコンベア部１１０を第１の軸Ｚ１を中心に回転させることにより、走査光路部分ＬＰ３に沿って方向づけられる平行光は、軌道周回要素１６０と共に軸上に（交差した状態に）ある。このようにして、本発明は、平行光を１つまたは複数の軌道周回要素１６０の光軸に沿って方向づけさせるように、固定装置５０（例えば、レーザなどの光源、イメージセンサなどの受光器）まで／から平行光を伝達することのできる走査システムを提供する。
【００１７】
図２（Ａ）〜２（Ｅ）および図３（Ａ）〜３（Ｅ）は、第１の面１３０と第２の面１４０とが、軌道周回要素１６０が第２の軸Ｚ２を中心に回転されるのと同じ（共通の）回転速度で第１の軸Ｚ１を中心に回転されるときに、走査光路部分ＬＰ３がどのようにして軌道周回要素１６０と共に軸上にあるかを示す簡略化された図である。図２（Ａ）〜２（Ｅ）は、様々な回転位置における側方から見た走査システム１００を示す簡略化された図であり、図３（Ａ）〜３（Ｅ）は、同じ回転位置における上方から見た走査システム１００を示す簡略化された図である。添え字「ｔｘ」（「ｘ」は数）は、第１の面１３０と第２の面１４０とが第１の軸Ｚ１を中心に回転され、軌道周回要素１６０が第２の軸Ｚ２を中心に回転される際の増分時間経過を示すのに使用されている。例えば、図２（Ａ）の参照符号「１２０（ｔ０）」は、初期の時間ｔ０に第１の位置にある光学素子１２０（図１参照）を指示し、図２（Ｂ）の参照符号「１２０（ｔ１）」は、時間ｔ０に続く時間ｔ１に第２の位置にある光学素子１２０を指示する。
【００１８】
図２（Ａ）と図３（Ａ）には、初期位置にあるコンベア部１１０（ｔ０）と回転部１５０（ｔ０）とが示されている。平行光は、光学素子１２０（ｔ０）を通る破線で示されており、固定光路部分ＬＰ１は第１の面１３０（ｔ０）と交差し、走査光路部分ＬＰ３（ｔ０）は第２の面１４０（ｔ０）と交差する。図３（Ａ）の上面図に示されるように、コンベア部１１０（ｔ０）は、点Ｐ（ｔ０）が３時の位置に位置するように第１の軸Ｚ１に対して回転により位置決めされている。加えて、回転部１５０（ｔ０）は、第２の軸Ｚ２が固定光路部分ＬＰ１と同一直線上にあるように位置決めされ、軌道周回要素１６０（ｔ０）は、最初に、走査光路部分ＬＰ３（ｔ０）が軌道周回要素１６０（ｔ０）と交差するように回転によって位置決めされている。
【００１９】
図２（Ｂ）と図３（Ｂ）には、コンベア部１１０（ｔ１）と回転部１５０（ｔ１）とが反時計回り方向に１／４回転だけ回転した後の時間ｔ１におけるコンベア部１１０（ｔ１）と回転部１５０（ｔ１）が示されている。固定光路部分ＬＰ１、第１の軸Ｚ１および第２の軸Ｚ２は、図２（Ａ）と図３（Ａ）とに示すのと同じ位置のままであり、したがって、時間添え字を含まないことに留意されたい。図３（Ｂ）の上面図に示すように、コンベア部１１０（ｔ１）は、点Ｐ（ｔ１）が第１の軸Ｚ１に対して１２時の位置に位置するように、第１の軸Ｚ１に対して回転により位置決めされている（すなわち、点Ｐは第１の軸Ｚ１を中心とする円形路に沿った部分Ｃ１（ｔ１）を進んだ）。その結果、第１の面１３０（ｔ１）と第２の面１４０（ｔ１）とは、光を、固定光路部分ＬＰ１から軸Ｚ２に対して１２時の位置に位置する走査光路部分ＬＰ３（ｔ１）へと屈折させる（すなわち、走査部分ＬＰ３は、第２の軸Ｚ２を中心とする円形路に沿った部分Ｃ２（ｔ１）を進んだ）。同時に、軌道周回要素１６０（ｔ１）は、走査部分ＬＰ３と同じオフセット距離のところで軸Ｚ２を中心に回転するように配置されるため、軌道周回要素１６０（ｔ１）は、走査部分ＬＰ３（ｔ１）が軌道周回要素１６０（ｔ１）と交差するように、軸Ｚ２に対して同じ１２時の位置に回転により位置決めされている。
【００２０】
図２（Ｃ）〜２（Ｅ）および図３（Ｃ）〜３（Ｅ）には、各部が引き続き軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心に回転する際の後続の回転位置が順次示されている。図２（Ｃ）と図３（Ｃ）には、コンベア部１１０（ｔ２）と回転部１５０（ｔ２）とが反時計回り方向に半回転だけ回転した後の時間ｔ２におけるコンベア部１１０（ｔ２）と回転部１５０（ｔ２）とが示されており、図３（Ｃ）には、第１の軸Ｚ１に対して９時の位置への点Ｐ（ｔ２）の進行が示されており、軌道周回要素１６０（ｔ２）と走査部分ＬＰ３（ｔ２）とは、走査部分ＬＰ３（ｔ２）が軌道周回要素１６０（ｔ２）と交差するように、軸Ｚ２に対して同じ９時の位置に位置決めされている。図２（Ｄ）と３（Ｄ）には、コンベア部１１０（ｔ３）と回転部１５０（ｔ３）とが反時計回り方向に３／４回転だけ回転した後の時間ｔ３におけるコンベア部１１０（ｔ３）と回転部１５０（ｔ３）とが示されており、図３（Ｄ）には、第１の軸Ｚ１に対して６時の位置への点Ｐ（ｔ３）の進行が示されており、軌道周回要素１６０（ｔ３）と走査部分ＬＰ３（ｔ３）とは、軸Ｚ２に対して同じ６時の位置に位置決めされている。最後に、図２（Ｅ）と３（Ｅ）には、コンベア部１１０（ｔ４）と回転部１５０（ｔ４）とが反時計回り方向にまるまる３６０°回転した後の時間ｔ４におけるコンベア部１１０（ｔ４）と回転部１５０（ｔ４）とが示されており、図３（Ｅ）には、その元の位置にある点Ｐ（ｔ４）が示されており、軌道周回要素１６０（ｔ４）と走査部分ＬＰ３（ｔ４）とは、軸Ｚ２に対して同じ３時の位置に位置決めされている。
【００２１】
図４は、本発明の代替の実施形態による走査システム１００Ａを示す簡略化された斜視図である。（図１〜３を参照して前述した）一般化された走査システム１００と同様に、走査システム１００Ａは、第１の軸Ｚ１を中心に回転するように配置された第１の面１３０Ａと第２の面１４０Ａとを含むコンベア部１１０Ａと、固定光路部分ＬＰ１と同一直線上にある第２の軸Ｚ２を中心に回転するように配置された回転部１５０Ａとを含む。前述し、また光源／受光器５０Ａから延在する平行線で示すように、第１の面１３０Ａと第２の面１４０Ａとによって作られる平板光学系は、固定光路部分ＬＰ１と走査光路部分ＬＰ３との間の平行光の伝播を円滑に行わせる（すなわち、光は、光源／受光器５０Ａと回転部１５０Ａとの間に延在する光路の各部分ＬＰ１、ＬＰ２およびＬＰ３に沿って平行のままである）。
【００２２】
本実施形態によれば、走査システム１００Ａは、回転部１５０Ａの軌道周回要素が、顕微鏡対物レンズ１６０Ａの光軸ＯＡが走査光路部分ＬＰ３と同一直線上に配置されると共に、顕微鏡対物レンズ１６０Ａが、走査部分ＬＰ３の平行光を、標本６０Ａの表面上で円形走査路Ｃ３をたどる合焦点領域ＬＰ４内に合わせるように、適切な回転構造（例えば、プレート１７０Ａ）上に取り付けられた、４０倍対物レンズなどの顕微鏡対物（microscope objective）レンズ１６０Ａを備えるという点で一般化された走査システム１００と異なる。すなわち、前述の実施形態と同様に、顕微鏡対物レンズ１６０Ａは、固定光路部分ＬＰ１と走査光路部分ＬＰ３との間の横方向のオフセット距離と等しい第２の軸Ｚ２からの半径方向距離Ｒのところに配置され、顕微鏡対物レンズ１６０Ａは、第１の面１３０Ａと第２の面１４０Ａとが同じ速度で第１の軸Ｚ１を中心に回転される間に、第２の軸Ｚ２を中心に回転され、顕微鏡対物レンズ１６０Ａは、顕微鏡対物レンズ１６０Ａが第２の軸Ｚ２を中心として進む円形路Ｃ２の少なくとも一部分の間、顕微鏡対物レンズ１６０Ａの光軸ＯＡと同一直線上にあるように位置合わせされる。この構成は、高効率高分解能で、しかもすべての顕微鏡を損なうことがなく、顕微鏡の大面積への拡張を可能にする。すなわち、固定光路部分と走査光路部分との間の光の伝達が完全に平板光学系を用いて達成される（すなわち、元来の顕微鏡光路において色収差または分散収差を導入するはずのレンズまたは曲面がない）ため、光コリメーション、偏光、位相、スペクトル成分、軸方向性能、および標準的顕微鏡のための事実上すべての目的が、本発明の走査システムの影響を受けずにすみ、そのため、標準的顕微鏡に利用できるすべての画像化方法を、本発明の走査システムを利用する回転式顕微鏡においても利用することができる。特に、本発明は、いくつもの蛍光チャネルを可能にし、共焦点分解能を含む、オイルエマージョンを伴わないすべての顕微鏡分解能をサポートし、自己蛍光問題の低雑音除去を示し、ケーラー（Ｋｏｈｌｅｒ）、暗視野、ラインベルク（Ｒｈｅｉｎｂｅｒｇ）、位相差、偏光、ＤＩＣ、スペクトルといったあらゆる種類の顕微鏡照射技術を可能にし、最終的には、画像取込み速度が電子サブシステムの容量とスループットによってしか制限されない、光捕捉効率の非常に高い広い走査野を円滑に実施する広視野顕微鏡の製造を容易にする。さらに、走査システム１００Ａは、従来のシステムにおいて必要とされる中間走査レンズを無くして、走査工程におけるレーザと目標物基板との間に単純で変化しない光路を設けることによって、従来のレーザアブレーション装置に伴う問題に対処するレーザアブレーション装置を製造するのに利用することもできる。
【００２３】
図５は、本発明の代替実施形態による走査システム１００Ｂを示す簡略化された斜視図である。（図４を参照して前述した）一般化された走査システム１００Ａと同様に、走査システム１００Ｂは、第１の軸Ｚ１を中心に回転するように配置された第１の面１３０Ｂと第２の面１４０Ｂとを含むコンベア部１１０Ｂと、固定光路部分ＬＰ１と同一直線上にある第２の軸Ｚ２を中心に回転するように配置された軌道周回要素１６０Ｂを含む回転部１５０Ｂとを含む。
【００２４】
本実施形態によれば、走査システム１００Ｂは、第１の面１３０Ｂと第２の面１４０Ｂとが、屈折面ではなく反射（すなわち、鏡）面であるという点で、前述の走査システムとは異なる。特に、第１の鏡面１３０Ｂと第２の鏡面１４０Ｂとはどちらも軸Ｚ１に対して４５°の角度で平行に配置され、支持構造１２０Ｂによって固定された平行関係において支持されており、支持構造１２０Ｂは、第２の鏡面１４０Ｂによって中間光路部分ＬＰ２から走査光路部分ＬＰ３へと反射される平行光の通過を可能にするための開口１２２Ｂを備える。前述の屈折光実施形態と同様に、第１の鏡面１３０Ｂと第２の鏡面１４０Ｂとによって作り出される平板光学系は、（光路に沿った平行線で示すように）固定光路部分ＬＰ１と走査光路部分ＬＰ３との間の平行光の伝播を円滑化する。
【００２５】
走査システム１００Ｂは支持構造１２０Ｂを利用して第１の鏡面１３０Ｂと第２の鏡面１４０Ｂとを維持するが、他の構成も可能である。例えば、平行な鏡面１３０Ｂと１４０Ｂとは、図１を参照して前述したのと同様に固体光学素子（例えば、プリズム）の対向する面上に（すなわち、鏡面１３０Ｂと１４０Ｂとが素子内部を向くように）形成され、それによって、前述の自己整合の利益が提供されてもよい。
【００２６】
図６（Ａ）および６（Ｂ）は、それぞれ、本発明の別の実施形態によるコンベア部１１０Ｃと回転部１５０Ｃとを示す斜視図である。
【００２７】
図６（Ａ）を参照すると、コンベア部１１０Ｃは、多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとを含む。多面光学素子１２０Ｃは、第１の軸Ｚ１を中心に連続して配置された所定数（この実施形態では８個）の第１の鏡（反射）面１３０Ｃ−１〜１３０Ｃ−８を含み、隣接する第１の鏡面の各対（例えば、１３０Ｃ−１と１３０Ｃ−８）は、角度の付いた角（角１３２Ｃ−１８など）によって隔てられている。環状構造１２５Ｃは、環状ベース構造１２６Ｃ上に配列され、多面光学素子１２０Ｃの周りに配置されたブロック１２７Ｃ−１〜１２７Ｃー８上にそれぞれ配置された同じ所定数（すなわち、本実施形態では８個）の第２の鏡（反射）面１４０Ｃ−１〜１４０Ｃ−８を含む。多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとは、多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとの間に空間１２２Ｃがあり、多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとが固定的関係において第１の軸Ｚ１を中心に回転するように配置されるように、スポーク（不図示）や他の連結機構などによって一体連結されている。特に、多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとは、各第１の鏡面１３０Ｃ−１〜１３０Ｃ−８が、関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−１〜１４０Ｃ−８と平行に対面するように配置されている（例えば、第１の鏡面１３０Ｃ−１は、関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−１と平行に対面し、第１の鏡面１３０Ｃ−２は関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−２と平行に対面する）。さらに、多面的光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとの一体連結により、関連付けられる鏡対（例えば、第１の鏡面１３０Ｃ−１と関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−１）は、多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとがひとまとまりとして軸Ｚ１を中心に回転されるとき、この固定された平行配置にある。
【００２８】
図６（Ｂ）を参照すると、回転部１５０Ｃは、円形支持板１７０Ｃ上に、第２の軸Ｚ２を中心とする円形パターンとして、固定的関係において配置された、同じ所定数（すなわち、この実施形態では８個）の軌道周回顕微鏡対物レンズ（要素）１６０Ｃ−１〜１６０Ｃ−８を含み、各顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１〜１６０Ｃ−８は、第２の軸Ｚ２と平行に位置合わせされた関連付けられる光軸を有する。
【００２９】
図７は、組み立てられた状態の走査システム１００Ｃを示す上面図であり、回転部１５０Ｃはコンベア部１１０Ｃの下方に配置されており、軸Ｚ１と軸Ｚ２とは、回転部１５０Ｃとコンベア部１１０Ｃとが対応する回転された位置にあるときに、各軌道周回要素（例えば、軌道周回要素１６０Ｃ−１）が対応する第１の鏡面（例えば、第１の鏡面１３０Ｃ−１）とその関連付けられる第２の鏡面（例えば、第２の鏡面１４０Ｃ−１）とから平行光を受光するように動作可能に位置決めされるように、固定的に位置決めされている。詳細には、上記平行光が軸Ｚ２と同一直線上の方向で（すなわち、図７のシート内に）第１の鏡面１３０Ｃ−１に当てて伝播されると、平行光が第１の鏡面１３０Ｃ−１によって関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−１へと反射され、次いで、第２の鏡面１４０Ｃ−１により走査光路部分ＬＰ３に沿って、軌道周回顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１の貫通光軸ＯＡと同一直線上の方向に反射されるように、コンベア部１１０Ｃは、軸Ｚ１を中心に回転するように配置されており、回転部１５０Ｃは、軸Ｚ２を中心に回転するように配置されている。
【００３０】
図８Ａに、（前述の）多重化走査システム１００Ｃを、光源／受光装置５０Ｃ（レーザやイメージセンサなど）と、集束光路部分ＬＰ４上を伝播される集束光が標本６０Ｃの表面に当たるよう方向づけられるように標本６０Ｃを走査システム１００Ｃの下方で位置決めするように働く位置決め装置（例えば、Ｘ−Ｙテーブル）１９０Ｃと組み合わせた、簡略化された広視野高分解能高効率装置２００（例えば、回転式顕微鏡やレーザアブレーション装置）を示す。例えば、動作時のある選択された時点において、装置５０Ｃによって生成されるレーザ（平行）光は、固定光路部分ＬＰ１に沿って方向づけられ、第１の鏡面１３０Ｃ−１により中間光路部分ＬＰ２に沿って第２の鏡面１４０Ｃ−１へと反射され、次いで、第２の鏡面１４０Ｃ−１はこの光を走査光路部分ＬＰ３に沿って顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１へと反射し、顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１は受け取った平行光を集めて、標本６０Ｃの表面上に焦点の合った集束光路部分ＬＰ４を形成する。これとは逆に（または同時に）、ある選択された時点において顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１によって捕捉された標本６０Ｃの表面の拡大像は、走査光路部分ＬＰ３に沿って第２の鏡面１４０Ｃ−１に方向づけられ、第２の鏡面１４０Ｃ−１はその光を中間光路部分ＬＰ２に沿って第１の鏡面１３０Ｃ−１へと反射し、次いで第１の鏡面１３０Ｃ−１はその光を受光器（例えば、装置５０Ｃや、ビームスプリッタまたは他の装置によって固定光路部分ＬＰ１に光学的に結合された別の装置など）へと反射する。以下の説明で示すように、コンベア部１１０Ｃと回転部１５０Ｃとを、モータ１８０Ｃを使用して前述のように軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心に回転させながら、所望の標本上に集束光路部分ＬＰ４を当てると共に、Ｘ−Ｙテーブル１９０Ｃを使用して標本６０Ｃの位置を周期的に移動させることによって、標本６０Ｃの表面を、広視野高分解能高効率顕微鏡を実現するために、または、参照によりその全文が本明細書に組み込まれる「SOLAR CELL PRODUCTION USING NON-CONTACT PATTERNING AND DIRECT-WRITE METALLIZATION」という名称の本発明の譲受人に譲渡された同時係属の米国特許出願第１１／３３６，７１４号明細書に記載されているような表面アブレーションを実行するために系統的に走査することができる。
【００３１】
入力または出力走査用の光マルチプレクサとして使用されるとき、中間光路ＬＰ２は複数の光路に分割することができる。例えば、図８Ｂの簡略化された図に示すように、ビームスプリッタ１３６と１３７とは、複数のＬＰ２光路を生じさせるように光路内に配置することができる。この構成では、光は、上部光路ＬＰ２Ａまたは下部光路ＬＰ２Ｂの２つの経路を経由してＬＰ１からＬＰ３まで横切ることができる。代替として、ビームスプリッタ１３６と１３７とは、周波数または偏光依存とし、光を上部経路の一方向と下部経路の他方向とに進ませることもできる。明らかに、３つ以上の経路を利用することもできる。最終的には、矢印で示される各光透過方向に固有の任意選択のフィルタ、偏光子、または他の光学素子１３８、１３９を、上部光路ＬＰ２Ａと下部光路ＬＰ２Ｂとに配置して、光処理を円滑化することができる。
【００３２】
開口部ごとに異なる光品質が必要とされる用途では、装置の各アーム（ＬＰ２またはＬＰ３）を固有のものとすることができる。共通の光品質が必要とされる用途では、光限定（qualifier）光学系を共通光路ＬＰ１に配置することができる。
【００３３】
図９Ａ〜９Ｅおよび図１０（Ａ）〜１０（Ｅ）には装置２００の動作が示されており、図９Ａ〜９Ｅは、６つの連続する時間周期における走査システム１００Ｃの動作位置を示す部分上面図であり、図１０（Ａ）〜１０（Ｅ）は、同じ６つの時間周期における標本６０Ｃを示す上面図である。添え字「ｔｘ」（「ｘ」は数）は、コンベア部１１０Ｃが第１の軸Ｚ１を中心に回転し、回転部１５０Ｃが第２の軸Ｚ２を中心とする円形路に沿って回転する際の増分時間経過を示すのに使用されている。
【００３４】
図９Ａには、時間ｔ０において初期位置にあるコンベア部１１０Ｃ（ｔ０）と回転部１５０Ｃ（ｔ０）とが示されている。固定光路部分ＬＰ１に沿って方向づけられる平行光は、上面図において、第１の鏡面１３０Ｃ−１の第１の領域と交差する円として示されており、中間光路部分ＬＰ２（ｔ０）においては、第１の鏡面１３０Ｃ−１（ｔ０）から第２の鏡面１４０Ｃ−１（ｔ０）まで延在する破線で示されており、第２の鏡面１４０Ｃ−１（ｔ０）から平行光は、走査光路部分ＬＰ３（ｔ０）に沿って顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１（ｔ０）を通るように方向づけられる。図９Ａの上面図に示すように、コンベア部１１０Ｃ（ｔ０）と回転部１５０Ｃ（ｔ０）とは、中間光路部分ＬＰ２（ｔ０）が、顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１（ｔ０）と交差するように第１の角度β１で第１の鏡面１３０Ｃ−１によって反射されるように、回転により位置決めされている。
【００３５】
図１０（Ａ）には、図９Ａに示すのと同じ時点において標本６０Ｃ（ｔ０）上に顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１によって生成される集束光路部分ＬＰ４（ｔ０）の位置が示されている。前の走査路６２Ｃは参考として破線で示されている。
【００３６】
図９Ｂには、時間ｔ０後の短い周期である時間ｔ１におけるコンベア部１１０Ｃ（ｔ１）と回転部１５０Ｃ（ｔ１）とが示されている。この時点において、コンベア部１１０Ｃ（ｔ１）と回転部１５０Ｃ（ｔ１）とは、固定光路部分ＬＰ１が第１の鏡面１３０Ｃ−１（ｔ１）の中央領域に当てて方向づけられるように軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心に回転により再位置決めされており、第１の鏡面１３０Ｃ−１（ｔ１）と第２の鏡面１４０Ｃ−１とは、中間光路部分ＬＰ２（ｔ１）が、走査光路部分ＬＰ３（ｔ１）が顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１（ｔ１）の光軸ＯＡ（ｔ１）と同一直線上にあるように同じ速度で回転している顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１（ｔ１）と交差するように第２の角度で（すなわち、図においてほぼ水平に）反射されるような角度を有する。走査光路部分ＬＰ３（ｔ０）に沿って進む光は、多面光学素子１２０Ｃ（ｔ０）と環状構造１２５Ｃ（ｔ０）との間の開口１２２Ｃの対応する部分を通過することに留意されたい。
【００３７】
図１０（Ｂ）には、図９Ｂに示す時点において顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１によって生成される集束光路部分ＬＰ４（ｔ１）の位置が示されている。詳細には、時間ｔ０と時間ｔ１の間に、集束光路部分ＬＰ４（ｔ１）は、破線矢印で示される領域を走査しており、この時点においては、標本６０Ｃ（ｔ１）の中央部分上に配置されている。
【００３８】
図９Ｃには、後続の時間ｔ２におけるコンベア部１１０Ｃ（ｔ２）と回転部１５０Ｃ（ｔ２）とが示されている。この時点において、コンベア部１１０Ｃ（ｔ２）と回転部１５０Ｃ（ｔ２）とは、固定光路部分ＬＰ１が第１の鏡面１３０Ｃ−１（ｔ２）の上部領域に当てて方向づけられるように軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心に回転によって再位置決めされており、第１の鏡面１３０Ｃ−１（ｔ２）と第２の鏡面１４０Ｃ−１（ｔ２）とは、走査光路部分ＬＰ３（ｔ２）が光軸ＯＡ（ｔ２）と同一直線上にあるように同じ速度で回転している顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１（ｔ２）と交差するように、中間光路部分ＬＰ２（ｔ１）が第３の角度β２で（すなわち、図において下方に）反射されるような角度を有する。
【００３９】
図１０（Ｃ）には、図９Ｃに示す時点において顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１によって生成される集束光路部分ＬＰ４（ｔ２）の位置が示されている。詳細には、時間ｔ０と時間ｔ２の間に、集束光路部分ＬＰ４（ｔ２）は、破線矢印で示される領域を走査しており、この時点においては、標本６０Ｃ（ｔ２）の表面全体を横切って走査される。
【００４０】
図９Ｄおよび図１０（Ｄ）には、コンベア部１１０Ｃ（ｔ３）と回転部１５０Ｃ（ｔ３）とが、固定光路部分ＬＰ１が第１の鏡面１３０Ｃ−１と１３０Ｃ−２とを隔てる角１３２Ｃ−１２に当てて方向づけられるように、軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心に回転によって位置決めされる時点ｔ３が示されている。この転移点において、光は、第２の鏡面のいずれへも確実に反射されないが、一部の光が、２つの隣接する対物レンズまたは開口を通って伝播され、走査効率を制限する。すなわち、走査光路部分の「スポット」が第１の鏡面１３０Ｃ−１と１３０Ｃ−２の間にある（すなわち、角１３２Ｃ−１２に当てて方向づけられている）転移周期においては、一部のエネルギーだけが隣接する顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１と１６０Ｃ−２とから与えられ／受け取られ、それによって潜在的に、標本６０（ｔ３）の側端部に隣接して（例えば、対物レンズ１６０Ｃ−１によって生成される完了直後の走査路の最後部や、対物レンズ１６０Ｃ−２によって生成される、後述する次の走査路の先頭などにおいて）２つの「部分エネルギー」（アーチファクト）領域を生じる可能性がある。図１０（Ｄ）に示すように、この転移周期は、例えば、標本６０Ｃ（ｔ３）を１増分距離Ｘ１だけ移動させて後続の走査のために標本６０Ｃ（ｔ３）を位置決めするのに利用されてもよい。
【００４１】
図９Ｅには、コンベア部１１０Ｃ（ｔ４）と回転部１５０Ｃ（ｔ４）とが、固定光路部分ＬＰ１が第２の鏡面１３０Ｃ−２（ｔ４）の領域に当てて方向づけられるように、軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心とする回転により再位置決めされた後の、後続の時間ｔ４とｔ５とにおけるコンベア部１１０Ｃ（ｔ４）と回転部１５０Ｃとが示されており、第１の鏡面１３０Ｃ−２（ｔ４）と関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−２（ｔ４）とは、この場合、中間光路部分ＬＰ２（ｔ４）が、走査光路部分ＬＰ３（ｔ４）は顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−２（ｔ４）の光軸ＯＡ（ｔ４）と同一直線上になるように必要な位置まで回転している顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−２（ｔ４）と走査光路部分ＬＰ３（ｔ４）が交差するような角度で反射されるような角度を有する。図１０（Ｅ）には、後続の走査路の開始点を示す図９Ｅに示す時点において顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−２によって生成される集束光路部分ＬＰ４（ｔ４）の位置が示されている。
【００４２】
図９Ａ〜９Ｅおよび図１０（Ａ）〜１０（Ｅ）を参照して説明した動作を繰り返すことにより、当業者は、どのようにして多重化走査システム１００Ｃを利用して広視野高分解能高効率レーザアブレーション装置を製造することができるかを理解するであろう。
【００４３】
本発明は、いくつかの具体的実施形態を参照して説明されているが、本発明の進歩的特徴が他の実施形態にも適用することができ、それらの実施形態はすべて本発明の範囲内に該当すべきものであることが、当業者には明らかであろう。
【００４４】
例えば、この多重化走査顕微鏡は、８個の顕微鏡対物レンズを参照して説明されているが、何個（例えば、２、１０、２５個）の対物レンズが利用されてもよい。
【００４５】
加えて、図７を参照すれば、すでに説明した位置の間に配置される中間開口部または対物レンズのために、ロータ部上に空間が設けられることができることが明らかである。これらの位置には、追加の対物レンズ、開口部または装置のセットを取り付けることができる。ロータ部に対するコンベア部の固定された相対位相角を事前調整することによって、走査のためにこれら代替の装置セットを使用することができる。例えば、４０倍対物レンズのセットを前述のように位置決めすることができ、別の１０倍対物レンズのセットを、中間に配置することもできる。４０倍像を獲得するために第１の位相角で１回転または複数回転の走査を行うことができ、次いで、この位相角を１０倍対物レンズと符合するように調整することができ、さらに走査を行って１０倍対物レンズからの像を獲得することができる。
【００４６】
さらに、走査システムは、広視野動画顕微鏡を製造するのに利用することもできる。これは、カメラをドリフト走査モードまたは（当分野で周知の）時間遅延イメージング（ＴＤＩ）でＬＰ１に設定すること、および１回転の間にアーム長を変位させて（stagger）広視野像の隣接部分を走査することを含むことになる。次いで、毎秒３０回転で回転することにより、動画による表示または記憶に適した、高分解能で広視野の１組のリアルタイム画像を作成することができる。
【００４７】
本発明に対する別の可能な改変は、広視野インターレース共焦点顕微鏡を製造することとすることができる（空隙イメージングだけに限る、オイルエマージョンなし）。この構成は、分解能を６０倍、０．９５ＮＡで約０．３ｕｍまで拡張するはずである。像をピンホールに通して共焦点顕微鏡を生じさせることができる。アームを変位させると共に、個々のアームの焦点も変位させることによって、３次元体積を定義し、画像化することもできる。
【００４８】
さらに、０．３ｕｍピンホールの２次元配列を定義し、固定光路ＬＰ１の戻り部分に配置することもできる。これらのピンホールは、低速の方向に０．１５ｕｍ間隔に配置されて、ナイキスト基準を達成するが、高速の方向に千鳥状に配置されて、任意の隣接する穴間に少なくとも穴直径１０個分の間隔を維持することになる。１０２４穴の配列が、低速の走査方向で標本の１５４ｕｍをカバーすることになる。結果として生じる光は、読出しのためにドリフト走査またはＴＤＩモードで１０２４×１２８０ビデオＣＣＤの面上に画像化されることもできる。
【００４９】
回転式顕微鏡の別の可能な用途は、半導体およびＰＣ基板検査顕微鏡である。
【００５０】
本発明の別の可能な用途は、下から、ケーラー照射特性を有する２次的同期的下部構造コンベア／回転子を取り付けることによって、回転式顕微鏡のためのケーラー照射系を提供することである。
【００５１】
本発明の別の可能な用途は、下から、微分干渉コントラスト（ＤＩＣＭ）照射特性を有する２次的同期的下部構造コンベア／回転子を取り付けることによって、回転式顕微鏡のためのＤＩＣＭ照射系を提供することである。
【００５２】
本発明の別の可能な用途は、空間分解スペクトル分析回転式顕微鏡である。この用途では、多陰極ＰＭＴ上に光を配列して走査される各点ごとのスペクトルを取得するために、光路の固定部分において回折格子を使用することになる。
【００５３】
回転式顕微鏡の別の可能な適応は、広視野走査プロフィルメータ（Profilimeter）である。これは、回転部の外周の周りに各対物レンズのＺ軸焦点高さを互い違いに配置する（stagger）ことによって実現することができる。１回転でいくつかの焦点深度を取り込み、複数回転ではより多くの深度を取り込むことができる。画像処理により広視野にわたるピークコントラスト対深度が取得され、深度情報対位置が獲得されることになる。
【００５４】
回転式顕微鏡の別の可能な用法は、回転部の外周の周りに各対物レンズのＺ軸焦点高さを互い違いに配置して、試料の異なるスライスを画像化することによって、焦点顕微鏡の拡張深度を実現することである。１回転でいくつかの焦点深度を取り込み、複数回転ではより多くの深度を取り込むことができる。画像処理により広視野にわたるピークコントラスト対深度が取得され、深度にかかわらず合焦点画像が表示されることになる。
【００５５】
本発明に対する１つの可能な改変は、回転部の出力のところに４５度の鏡を配置し、回転軸から外に向かって半径方向に光路を方向変更することを伴う。かかるシステムは、ガルボスキャナ（ｇａｌｖｏ−ｓｃａｎｎｅｒ）の特性に似るが、現在のガルボスキャナをはるかに超える効率と走査速度を有するものになるはずである。
【００５６】
本発明に対する別の可能な改変は、顕微鏡対物レンズを、投影光学系と適合する光学系と、カラー表示と適合する単色または多色の光源と置換することを伴う。かかる組み合わせは、従来のガルボベースの設計のものを超える光学的効率と多重化柔軟性とを提供する可能性がある。
【００５７】
本発明に対する別の可能な改変は、顕微鏡対物レンズを望遠鏡光学系で置換することを伴う。かかる入力装置は、従来のガルボベースの設計のものを超える光学的効率と多重化柔軟性とを提供することができる。
【００５８】
本発明に対する別の可能な改変は、出力経路内にビームスプリッタを配置すること、およびわずかな光を方向変更して、画像バッファに出入りするデータをクロック制御するのに使用することのできる回折格子クロックに送ることを伴う。これは、多くのラスタシステムを悩ますモータの乱調、走査の非線形性、または走査線ジッタを無くすのに役立つことができる。
【００５９】
本発明の別の可能な用法は、回転する光路の入力開口部に方向づけられた回転部の走査の弧に沿って光源を配置することを伴う。光路の固定部分は、高速、高スループットで出されるオーダにおいてこれらの光源に繰り返し接近する。光源が変調される場合、それもまた単一の光路に伝達される。光源は、光ファイバまたは光学繊維束ならびにレーザの出力とすることができる。
【００６０】
本発明に対する別の可能な改変は、回転部の回転を停止し、これを静止光路として使用することである。これは、例えば、高品質顕微鏡と回転式顕微鏡とを同じフォームファクタとして使用することを可能にする。
【００６１】
本発明に対する別の可能な改変は、軸Ｚ１の周りの代替点における関連付けられる回転式光学系と共に２本以上の軸Ｚ２を配置することである。２本の軸Ｚ２は、例えば、ステレオスキャナや、コンベア部の外周の周りに２つの標本検査部を設置することを可能にする。
【００６２】
本発明の別の可能な用途は、本発明を、希少細胞を見つけるための走査サイトメータに使用することである。例えば、４８８ｎｍで照射されるレーザを、ダイクロイックミラーを用いて固定光路に挿入して、８マクロメートルのスポットを有する顕微鏡対物レンズを通して標本をラスタパターンで照射することができる。続いて希少細胞目標物から発せられる蛍光が顕微鏡対物レンズによって同時に集められ、ダイクロイックスプリッタと蛍光フィルタとを通して光電子増倍管（ＰＭＴ）に送り返されて、希少細胞が検出される。標準蛍光顕微鏡技術を使用して複数の目標物からの複数の発光周波数を捕捉するために数本のＰＭＴを使用することができる。このシステムは、光学繊維束捕捉技術によって生じる自己蛍光を無くし、フローサイトメータよりずっと高速のはずである。
【００６３】
さらに、ＬＰ１においていくつかの異なるレーザ周波数を挿入し、個々のアーム上に固有の刺激および反応フィルタを配置することにより標本上の刺激および反応周波数を選択的に許容／阻止することによって、複数レーザ刺激および発光蛍光回転式顕微鏡を実施することもできる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査システムに関し、より詳細には、固定光源／受光器と、顕微鏡対物レンズといった軌道周回（回転）要素との間で平行光を伝播させる光走査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高分解能高効率で大面積を走査可能な装置を必要とするいくつかの技術分野がある。かかる技術分野の１つは、希少細胞に選択的に付着する蛍光物質を使用した血液または他の体液中の比較的少数の希少細胞の特定に関与し、その場合、このように処理されたスミアは、光学的に分析されて、スミア中の蛍光物質の有無により標的とする種類の希少細胞が特定される。統計的正確さを期すためには、個々の工程に必要とされるだけの数の細胞を獲得することが重要であり、研究によっては、少なくとも１０個の希少細胞が特定されるべきであり、１００万個に１個の希少細胞濃度では、少なくとも１，０００万個の細胞の標本抽出を必要とする。
【０００３】
高分解能高効率で大面積を走査可能な装置を必要とする別の技術分野は、太陽光産業におけるものであり、この分野では、外部回路に相互接続するビアを作るために太陽電池を迅速にアブレーションする必要がある。製造に際して、太陽電池は、上層接合部を絶縁し、保護する窒化物層を有することができる。これらのビアを、レーザスキャナにおけるレーザアブレーションによって迅速に効率よく製造する方法があれば、太陽電池の高スループット生産を実現することができるはずである。いくつかのレーザアブレーション用途では、フェムト秒レーザが必要とされ得る。フェムト秒レーザが適正に機能するには、色収差および他の種類の収差がパルス品質に悪影響を及ぼす可能性がある。これらの収差が生じるのは、走査レンズが走査時にビームを曲げたり、ゆがめたりして、直線運動、平坦なフィールドおよび一定の走査速度を生じるからである。本発明は、中間走査レンズを無くして、走査工程において単純なレンズなしの中間光路を設けることによって、この問題を解決する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１５４３９６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、固定光路部分と、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分とを含む光路に沿って平行光を伝播させる走査システムであって、前記固定光路部分と平行な第１の軸を中心に固定された平行関係において回転するように配置された第１の面と第２の面とを含むコンベア部であって、前記平行光が前記固定光路部分に沿って前記第１の面に方向づけられると、前記平行光が前記第１の面によって方向変更されて前記第２の面へ向けられ、次いで、前記第２の面によって方向変更されて前記走査光路部分に沿って進むように、前記第１の面と前記第２の面とが所定の距離だけ間隔をおいて配置されると共に前記第１の軸に対して所定の角度で傾いている、前記コンベア部と、前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心に軌道上を周回すると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された軌道周回要素を含む回転部と、を備える走査システムが提供される。
【０００６】
本発明の第２の態様によれば、標本の拡大像を生成するための広視野高分解能高効率回転式顕微鏡であって、Ａ．固定光路部分と、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分とを含む光路に沿って平行光を伝播させる多重化走査システムであって、ａ．コンベア部であって、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分と同一直線上にない第１の軸を中心に回転するように配置された複数の第１の反射面を含む多面光学素子と、前記多面光学素子と固定された関係において前記第１の軸を中心に回転するように配置された環状構造であって、前記環状構造は、前記多面光学素子を取り囲むと共に前記第１の反射面各々が複数の第２の反射面のうちの関連する第２の反射面と平行に対面するように位置決めされる前記複数の第２の反射面を含み、前記平行光が、前記固定光路部分と前記走査光路部分との間において、前記第１の反射面のうちの１つと該第１の反射面のうちの１つに関連する第２の反射面とによって反射される、前記環状構造と、を備える前記コンベア部と、ｂ．前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心とする円形パターンに配置されると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された複数の軌道周回顕微鏡対物レンズを備える回転部と、を備える前記多重化走査システムと、Ｂ．前記標本を前記回転部の下で移動させるための位置決め機構と、を備える回転式顕微鏡が提供される。
【０００７】
本発明の第３の態様によれば、標本の表面から材料をアブレーションするための広視野高分解能高効率レーザアブレーション装置であって、Ａ．固定光路部分に沿って平行光を方向づけるように配置されたレーザと、Ｂ．光路に沿って前記平行光を伝播させる多重化走査システムであって、ａ．コンベア部であって、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分と同一直線上にない第１の軸を中心に回転するように配置された複数の第１の反射面を含む多面光学素子と、前記多面光学素子と固定された関係において前記第１の軸を中心に回転するように配置された環状構造であって、前記環状構造は、前記多面光学素子を取り囲むと共に前記第１の反射面各々が複数の第２の反射面のうちの関連する第２の反射面と平行に対面するように位置決めされた前記複数の第２の反射面を含み、前記固定光路部分に沿って方向づけられる前記平行光が、前記第１の反射面のうちの１つにより該第１の反射面と関連する第２の反射面へと反射され、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分に沿って前記関連する第２の反射面により反射される、前記環状構造と、を備える前記コンベア部と、ｂ．前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心とする円形状に配置されると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された複数の軌道周回要素を備える回転部と、を備える前記走査システムと、Ｃ．前記標本を前記回転部の下で移動させるための位置決め機構と、を備えるレーザアブレーション装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一例示的実施形態による簡略化された走査システムを示す側面斜視図である。
【図２】図２（Ａ）〜２（Ｅ）は、動作時の図１の例示的走査システムを示す簡略化された側面図である。
【図３】図３（Ａ）〜３（Ｅ）は、動作時の図１の例示的走査システムを示す簡略化された上面図である。
【図４】本発明の代替実施形態による走査システムを示す簡略化された斜視図である。
【図５】本発明の別の代替実施形態による走査システムを示す簡略化された斜視図である。
【図６】図６（Ａ）、６（Ｂ）は、本発明の別の代替実施形態による、コンベア部と回転部とをそれぞれ示す上面斜視図である。
【図７】図６（Ａ）、６（Ｂ）のコンベア部と回転部とを含む組み立てられた走査システムを示す上面図である。
【図８Ａ】本発明の別の実施形態による図７の走査システムを含む例示的な広領域高分解能高効率装置を示す側面図である。
【図８Ｂ】図７の走査システムの光路に配置された代替のダイクロイック素子またはビーム分割素子を示す簡略化された図である。
【図９Ａ】動作時の図７の走査システムを示す部分上面図である。
【図９Ｂ】動作時の図７の走査システムを示す部分上面図である。
【図９Ｃ】動作時の図７の走査システムを示す部分上面図である。
【図９Ｄ】動作時の図７の走査システムを示す部分上面図である。
【図９Ｅ】動作時の図７の走査システムを示す部分上面図である。
【図１０】図１０（Ａ）〜１０（Ｅ）は、動作時の図７の走査システムによって生成される集束光路（focused light path）部分がたどる走査パターンを示す部分上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、例えば、広視野高分解能高効率の回転式顕微鏡を製造するのに利用することのできる走査システムにおける改善に関するものである。以下の説明は、当業者が、個々の用途およびその要件の状況において規定されるように本発明を実施し、使用することを可能にするために提示するものである。本明細書で使用する場合、「上方」や「下方」といった方向を示す用語は、説明目的で相対的位置を提示するためのものであり、絶対的な基準系を指定するためのものではない。加えて、「一体連結（された）」、「一体成形（された）」という句は、本明細書においては、単一成形または機械加工された構造の２つの部分の連結関係を記述するのに使用され、例えば、接着剤、ファスナ、クリップ、可動接合部などによって接合される２つの別々の構造を示す、（修飾語である「一体として」のつかない）「連結（された）」または「結合（された）」とは区別される。当業者には、好ましい実施形態に対する様々な改変が明らかになると考えられ、本明細書で定義する一般原理は、他の実施形態にも適用されることができる。したがって、本発明は、図示し、説明する個々の実施形態だけに限定されるべきものではなく、本発明には、本明細書で開示される原理および新規の特徴との整合性を有する最大限の範囲が与えられるべきである。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、固定光路部分に光源／受光器を設け、１つまたは複数の軌道周回要素を通過する光が標本を横切って系統的パターンとして走査されるように回転部の下に標本位置決め機構を設けることによる本明細書で示す走査装置のいずれかを利用した広視野高分解能高効率の回転式顕微鏡または走査装置が製造される。
【００１１】
図１は、本発明の第１の簡略化された例示的実施形態による走査システム１００を示す簡略化された斜視図である。動作可能な設定において利用されるとき、走査システム１００は、固定光路部分ＬＰ１と、中間光路部分ＬＰ２と、走査光路部分ＬＰ３とを含む（破線で示される）光路ＬＰに沿って進む平行光を伝播させるように働き、走査部分ＬＰ３は固定部分ＬＰ１と平行であり、固定部分ＬＰ１からオフセット距離Ｒだけ間隔を置いて配置されている。走査システム１００に加えて、図１には、固定光路部分ＬＰ１に配置された一般化された静止装置５０と、走査光路部分ＬＰ３の少なくとも一部分を遮断するように走査システム１００の下に配置された標本（目標物、サンプル）６０も示されている。装置５０と標本６０とは、説明のために示すものであり、添付の特許請求の範囲において特に指定されない限り、特許請求される走査システムの部分とされるべきものではない。
【００１２】
図１の上部を参照すると、走査システム１００は、固定された（静止した）第１の軸Ｚ１を中心に回転するように配置されたコンベア部１１０を含む。コンベア部１１０は、一般に、平行関係に固定して維持され、所定の距離Ｓだけ間隔をおいて配置される第１の平坦な（平面的な）面１３０と、第２の平坦な面１４０とを含む。第１の面１３０と第２の面１４０とは、軸Ｚ１に対して傾斜角θ（例えば、４５°）で配置され、第１の面１３０と第２の面１４０とが第１の軸Ｚ１を中心にひとまとまりとして回転するように、固定された回転軸またはその他の固定構造に回転可能に係合している。図２および図３を参照して後述するように、第１の面１３０と第２の面１４０とは、傾斜角θが軸Ｚ１と第１の面１３０と第２の面１４０との間で維持されるように（すなわち、図１に示すように、第１の面１３０上の選択点Ｐが軸Ｚ１を中心とする円形路Ｃ１をたどるように）、軸Ｚ１を中心に回転するように配置されている。この構成では、例えば、固定光路部分ＬＰ１に沿って第１の軸Ｚ１と平行に方向づけられる、装置５０から発せられる平行光が、第１の面１３０から屈折され（方向変更され）、次いで、第２の面１４０によって再度屈折されて、固定部分ＬＰ１と平行であり、固定オフセット距離Ｒだけ変位されている光路の走査光路部分ＬＰ３上へと進む。本発明の一態様によれば、結果的に生じる構成は低費用のものである。というのは、コンベア部１１０の光学面（すなわち、第１の面１３０及び第２の面１４０）が、平板光学系を使用して実施され、そのため、湾曲した光学面に伴う高製造経費および低品質（すなわち、収差またはゆがみ）が回避されるからである。さらに、平板な表面１３０、１４０を使用して固定光路部分ＬＰ１から走査光路部分ＬＰ３へと光が方向変更されるため、走査システム１００は、さらに後述するように、湾曲した光学面によって生じる収差またはゆがみなしで、静止装置５０と可動要素との間の平行光の伝達を円滑に行わせる。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、第１の面１３０と第２の面１４０とは、一体成形された、または別のやり方で一体連結された構造として製造される、低鉄ガラスや透明プラスチックなどを含む固体光学素子１２０の対向する面上に形成されている。光学素子１２０をこのように使用することにより、いくつかの利益が実現される。まず、光学素子１２０が固体であるために、第１の面１３０と第２の面１４０とが、永続的に、相互に望ましい固定された平行関係に位置合わせされた状態のままであり、よって、組立費用および保守費用が最小限に抑えながら、最適な光学的動作が維持される。さらに、気体／固体界面における光の損失も最小限に抑えられる。というのは、第１の面１３０と第２の面１４０との間には固体光学素子材料（例えば、低鉄ガラス）だけが位置するからである。代替実施形態では、第１の面１３０と第２の面１４０とを提供するために１つまたは複数の固体光学素子が組み立てられてもよいが、そのような複数部分構成は、最適な性能を確保するために余分な組立ておよび定期的保守を必要とする場合もある。
【００１４】
当業者は、（固定光路部分ＬＰ１などに沿って）軸Ｚ１と平行な方向で面１３０に当てて伝播される平行光ビームが、光学素子１２０内部で、光学素子１２０の屈折率、光学素子外部の媒体（空気）の屈折率、および傾斜角θによって決定される屈折角αで、第２の面１４０に向けて（すなわち、中間光路部分ＬＰ２に沿って）屈折され、次いで、第２の面１４０によって再度屈折され、入力方向と平行であるが、屈折角αと、第１の面１３０と第２の面１４０との間隔距離Ｓとによって決定されるオフセット距離Ｒ分だけずれた方向に（すなわち、走査光路部分ＬＰ３に沿って）進む平行光として光学素子１２０から現れることを理解するであろう。
【００１５】
図１の下部を参照すると、走査システム１００は、第２の軸Ｚ２を中心に回転するように配置された軌道周回要素１６０（フィルタ、レンズ、別の反射もしくは屈折面、または顕微鏡対物レンズなど）を有する回転部１５０も含む。本発明の一態様によれば、第２の軸Ｚ２は、第１の軸Ｚ１と平行であり、第１の軸Ｚ１から間隔をおいて配置されており（すなわち、同一直線上にはなく）、特に、固定光路部分ＬＰ１と同軸上に位置合わせされている。加えて、軌道周回要素１６０も、固定オフセット距離Ｒ（すなわち、固定光路部分ＬＰ１と走査光路部分ＬＰ３との距離）と等しい、第２の軸Ｚ２からの固定半径方向距離のところに維持される。本発明の別の態様によれば、平行光が固定光路部分ＬＰ１に沿って第１の面１３０に当てて伝播されると、軌道周回要素１６０が、走査光路部分ＬＰ３上で伝播される平行光を受ける（すなわち、軌道周回要素１６０は、走査光路部分ＬＰ３と交差するように構成されている）ように、コンベア部１１０は第１の軸Ｚ１に対して回転可能に位置決めされており、回転部１５０は第２の軸Ｚ２に対して回転可能に位置決めされている。前述の構成では、このようなやり方での軌道周回要素１６０の位置決めは、図１に示すように、走査光路部分ＬＰ３が軌道周回要素１６０と交差する（例えば、軌道周回要素１６０を通過する）まで、第２の軸Ｚ２を中心に（すなわち、コンベア部１１０を軸Ｚ１に対して静止位置に維持しながら）軌道周回要素１６０を回転させることによって容易に行われる。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、コンベア部１１０と回転部１５０とには、コンベア部１１０と回転部１５０とを共通の回転速度で回転させるために、公知の技法を使用して、ある機構（例えば、モータ１８０）が動作可能に連結されている（例えば、コンベア部１１０と回転部１５０とが、どちらもが毎分１００回転で回転するような同期回転として固定される）。軌道周回要素１６０を走査光路部分ＬＰ３と位置合わせした後、コンベア部１１０と回転部１５０とを共通の回転速度で回転させることにより、走査光路部分ＬＰ３上を伝播される光は、軌道周回要素１６０と共に軸上にあり続ける（例えば、通過し続ける）。すなわち、軌道周回要素１６０は、オフセット距離Ｒのところで第２の軸Ｚ２を中心に軌道上を周回し（すなわち、図１に示す円形路Ｃ２に沿って進み）、走査光路部分ＬＰ３上を伝播される平行光は、同軸から半径Ｒのところの固定光路部分Ｌ１を中心に同一軌道をたどるため、回転部１５０が第２の軸を中心に回転するのと同じ回転速度でコンベア部１１０を第１の軸Ｚ１を中心に回転させることにより、走査光路部分ＬＰ３に沿って方向づけられる平行光は、軌道周回要素１６０と共に軸上に（交差した状態に）ある。このようにして、本発明は、平行光を１つまたは複数の軌道周回要素１６０の光軸に沿って方向づけさせるように、固定装置５０（例えば、レーザなどの光源、イメージセンサなどの受光器）まで／から平行光を伝達することのできる走査システムを提供する。
【００１７】
図２（Ａ）〜２（Ｅ）および図３（Ａ）〜３（Ｅ）は、第１の面１３０と第２の面１４０とが、軌道周回要素１６０が第２の軸Ｚ２を中心に回転されるのと同じ（共通の）回転速度で第１の軸Ｚ１を中心に回転されるときに、走査光路部分ＬＰ３がどのようにして軌道周回要素１６０と共に軸上にあるかを示す簡略化された図である。図２（Ａ）〜２（Ｅ）は、様々な回転位置における側方から見た走査システム１００を示す簡略化された図であり、図３（Ａ）〜３（Ｅ）は、同じ回転位置における上方から見た走査システム１００を示す簡略化された図である。添え字「ｔｘ」（「ｘ」は数）は、第１の面１３０と第２の面１４０とが第１の軸Ｚ１を中心に回転され、軌道周回要素１６０が第２の軸Ｚ２を中心に回転される際の増分時間経過を示すのに使用されている。例えば、図２（Ａ）の参照符号「１２０（ｔ０）」は、初期の時間ｔ０に第１の位置にある光学素子１２０（図１参照）を指示し、図２（Ｂ）の参照符号「１２０（ｔ１）」は、時間ｔ０に続く時間ｔ１に第２の位置にある光学素子１２０を指示する。
【００１８】
図２（Ａ）と図３（Ａ）には、初期位置にあるコンベア部１１０（ｔ０）と回転部１５０（ｔ０）とが示されている。平行光は、光学素子１２０（ｔ０）を通る破線で示されており、固定光路部分ＬＰ１は第１の面１３０（ｔ０）と交差し、走査光路部分ＬＰ３（ｔ０）は第２の面１４０（ｔ０）と交差する。図３（Ａ）の上面図に示されるように、コンベア部１１０（ｔ０）は、点Ｐ（ｔ０）が３時の位置に位置するように第１の軸Ｚ１に対して回転により位置決めされている。加えて、回転部１５０（ｔ０）は、第２の軸Ｚ２が固定光路部分ＬＰ１と同一直線上にあるように位置決めされ、軌道周回要素１６０（ｔ０）は、最初に、走査光路部分ＬＰ３（ｔ０）が軌道周回要素１６０（ｔ０）と交差するように回転によって位置決めされている。
【００１９】
図２（Ｂ）と図３（Ｂ）には、コンベア部１１０（ｔ１）と回転部１５０（ｔ１）とが反時計回り方向に１／４回転だけ回転した後の時間ｔ１におけるコンベア部１１０（ｔ１）と回転部１５０（ｔ１）が示されている。固定光路部分ＬＰ１、第１の軸Ｚ１および第２の軸Ｚ２は、図２（Ａ）と図３（Ａ）とに示すのと同じ位置のままであり、したがって、時間添え字を含まないことに留意されたい。図３（Ｂ）の上面図に示すように、コンベア部１１０（ｔ１）は、点Ｐ（ｔ１）が第１の軸Ｚ１に対して１２時の位置に位置するように、第１の軸Ｚ１に対して回転により位置決めされている（すなわち、点Ｐは第１の軸Ｚ１を中心とする円形路に沿った部分Ｃ１（ｔ１）を進んだ）。その結果、第１の面１３０（ｔ１）と第２の面１４０（ｔ１）とは、光を、固定光路部分ＬＰ１から軸Ｚ２に対して１２時の位置に位置する走査光路部分ＬＰ３（ｔ１）へと屈折させる（すなわち、走査部分ＬＰ３は、第２の軸Ｚ２を中心とする円形路に沿った部分Ｃ２（ｔ１）を進んだ）。同時に、軌道周回要素１６０（ｔ１）は、走査部分ＬＰ３と同じオフセット距離のところで軸Ｚ２を中心に回転するように配置されるため、軌道周回要素１６０（ｔ１）は、走査部分ＬＰ３（ｔ１）が軌道周回要素１６０（ｔ１）と交差するように、軸Ｚ２に対して同じ１２時の位置に回転により位置決めされている。
【００２０】
図２（Ｃ）〜２（Ｅ）および図３（Ｃ）〜３（Ｅ）には、各部が引き続き軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心に回転する際の後続の回転位置が順次示されている。図２（Ｃ）と図３（Ｃ）には、コンベア部１１０（ｔ２）と回転部１５０（ｔ２）とが反時計回り方向に半回転だけ回転した後の時間ｔ２におけるコンベア部１１０（ｔ２）と回転部１５０（ｔ２）とが示されており、図３（Ｃ）には、第１の軸Ｚ１に対して９時の位置への点Ｐ（ｔ２）の進行が示されており、軌道周回要素１６０（ｔ２）と走査部分ＬＰ３（ｔ２）とは、走査部分ＬＰ３（ｔ２）が軌道周回要素１６０（ｔ２）と交差するように、軸Ｚ２に対して同じ９時の位置に位置決めされている。図２（Ｄ）と３（Ｄ）には、コンベア部１１０（ｔ３）と回転部１５０（ｔ３）とが反時計回り方向に３／４回転だけ回転した後の時間ｔ３におけるコンベア部１１０（ｔ３）と回転部１５０（ｔ３）とが示されており、図３（Ｄ）には、第１の軸Ｚ１に対して６時の位置への点Ｐ（ｔ３）の進行が示されており、軌道周回要素１６０（ｔ３）と走査部分ＬＰ３（ｔ３）とは、軸Ｚ２に対して同じ６時の位置に位置決めされている。最後に、図２（Ｅ）と３（Ｅ）には、コンベア部１１０（ｔ４）と回転部１５０（ｔ４）とが反時計回り方向にまるまる３６０°回転した後の時間ｔ４におけるコンベア部１１０（ｔ４）と回転部１５０（ｔ４）とが示されており、図３（Ｅ）には、その元の位置にある点Ｐ（ｔ４）が示されており、軌道周回要素１６０（ｔ４）と走査部分ＬＰ３（ｔ４）とは、軸Ｚ２に対して同じ３時の位置に位置決めされている。
【００２１】
図４は、本発明の代替の実施形態による走査システム１００Ａを示す簡略化された斜視図である。（図１〜３を参照して前述した）一般化された走査システム１００と同様に、走査システム１００Ａは、第１の軸Ｚ１を中心に回転するように配置された第１の面１３０Ａと第２の面１４０Ａとを含むコンベア部１１０Ａと、固定光路部分ＬＰ１と同一直線上にある第２の軸Ｚ２を中心に回転するように配置された回転部１５０Ａとを含む。前述し、また光源／受光器５０Ａから延在する平行線で示すように、第１の面１３０Ａと第２の面１４０Ａとによって作られる平板光学系は、固定光路部分ＬＰ１と走査光路部分ＬＰ３との間の平行光の伝播を円滑に行わせる（すなわち、光は、光源／受光器５０Ａと回転部１５０Ａとの間に延在する光路の各部分ＬＰ１、ＬＰ２およびＬＰ３に沿って平行のままである）。
【００２２】
本実施形態によれば、走査システム１００Ａは、回転部１５０Ａの軌道周回要素が、顕微鏡対物レンズ１６０Ａの光軸ＯＡが走査光路部分ＬＰ３と同一直線上に配置されると共に、顕微鏡対物レンズ１６０Ａが、走査部分ＬＰ３の平行光を、標本６０Ａの表面上で円形走査路Ｃ３をたどる合焦点領域ＬＰ４内に合わせるように、適切な回転構造（例えば、プレート１７０Ａ）上に取り付けられた、４０倍対物レンズなどの顕微鏡対物（microscope objective）レンズ１６０Ａを備えるという点で一般化された走査システム１００と異なる。すなわち、前述の実施形態と同様に、顕微鏡対物レンズ１６０Ａは、固定光路部分ＬＰ１と走査光路部分ＬＰ３との間の横方向のオフセット距離と等しい第２の軸Ｚ２からの半径方向距離Ｒのところに配置され、顕微鏡対物レンズ１６０Ａは、第１の面１３０Ａと第２の面１４０Ａとが同じ速度で第１の軸Ｚ１を中心に回転される間に、第２の軸Ｚ２を中心に回転され、顕微鏡対物レンズ１６０Ａは、顕微鏡対物レンズ１６０Ａが第２の軸Ｚ２を中心として進む円形路Ｃ２の少なくとも一部分の間、顕微鏡対物レンズ１６０Ａの光軸ＯＡと同一直線上にあるように位置合わせされる。この構成は、高効率高分解能で、しかもすべての顕微鏡を損なうことがなく、顕微鏡の大面積への拡張を可能にする。すなわち、固定光路部分と走査光路部分との間の光の伝達が完全に平板光学系を用いて達成される（すなわち、元来の顕微鏡光路において色収差または分散収差を導入するはずのレンズまたは曲面がない）ため、光コリメーション、偏光、位相、スペクトル成分、軸方向性能、および標準的顕微鏡のための事実上すべての目的が、本発明の走査システムの影響を受けずにすみ、そのため、標準的顕微鏡に利用できるすべての画像化方法を、本発明の走査システムを利用する回転式顕微鏡においても利用することができる。特に、本発明は、いくつもの蛍光チャネルを可能にし、共焦点分解能を含む、オイルエマージョンを伴わないすべての顕微鏡分解能をサポートし、自己蛍光問題の低雑音除去を示し、ケーラー（Ｋｏｈｌｅｒ）、暗視野、ラインベルク（Ｒｈｅｉｎｂｅｒｇ）、位相差、偏光、ＤＩＣ、スペクトルといったあらゆる種類の顕微鏡照射技術を可能にし、最終的には、画像取込み速度が電子サブシステムの容量とスループットによってしか制限されない、光捕捉効率の非常に高い広い走査野を円滑に実施する広視野顕微鏡の製造を容易にする。さらに、走査システム１００Ａは、従来のシステムにおいて必要とされる中間走査レンズを無くして、走査工程におけるレーザと目標物基板との間に単純で変化しない光路を設けることによって、従来のレーザアブレーション装置に伴う問題に対処するレーザアブレーション装置を製造するのに利用することもできる。
【００２３】
図５は、本発明の代替実施形態による走査システム１００Ｂを示す簡略化された斜視図である。（図４を参照して前述した）一般化された走査システム１００Ａと同様に、走査システム１００Ｂは、第１の軸Ｚ１を中心に回転するように配置された第１の面１３０Ｂと第２の面１４０Ｂとを含むコンベア部１１０Ｂと、固定光路部分ＬＰ１と同一直線上にある第２の軸Ｚ２を中心に回転するように配置された軌道周回要素１６０Ｂを含む回転部１５０Ｂとを含む。
【００２４】
本実施形態によれば、走査システム１００Ｂは、第１の面１３０Ｂと第２の面１４０Ｂとが、屈折面ではなく反射（すなわち、鏡）面であるという点で、前述の走査システムとは異なる。特に、第１の鏡面１３０Ｂと第２の鏡面１４０Ｂとはどちらも軸Ｚ１に対して４５°の角度で平行に配置され、支持構造１２０Ｂによって固定された平行関係において支持されており、支持構造１２０Ｂは、第２の鏡面１４０Ｂによって中間光路部分ＬＰ２から走査光路部分ＬＰ３へと反射される平行光の通過を可能にするための開口１２２Ｂを備える。前述の屈折光実施形態と同様に、第１の鏡面１３０Ｂと第２の鏡面１４０Ｂとによって作り出される平板光学系は、（光路に沿った平行線で示すように）固定光路部分ＬＰ１と走査光路部分ＬＰ３との間の平行光の伝播を円滑化する。
【００２５】
走査システム１００Ｂは支持構造１２０Ｂを利用して第１の鏡面１３０Ｂと第２の鏡面１４０Ｂとを維持するが、他の構成も可能である。例えば、平行な鏡面１３０Ｂと１４０Ｂとは、図１を参照して前述したのと同様に固体光学素子（例えば、プリズム）の対向する面上に（すなわち、鏡面１３０Ｂと１４０Ｂとが素子内部を向くように）形成され、それによって、前述の自己整合の利益が提供されてもよい。
【００２６】
図６（Ａ）および６（Ｂ）は、それぞれ、本発明の別の実施形態によるコンベア部１１０Ｃと回転部１５０Ｃとを示す斜視図である。
【００２７】
図６（Ａ）を参照すると、コンベア部１１０Ｃは、多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとを含む。多面光学素子１２０Ｃは、第１の軸Ｚ１を中心に連続して配置された所定数（この実施形態では８個）の第１の鏡（反射）面１３０Ｃ−１〜１３０Ｃ−８を含み、隣接する第１の鏡面の各対（例えば、１３０Ｃ−１と１３０Ｃ−８）は、角度の付いた角（角１３２Ｃ−１８など）によって隔てられている。環状構造１２５Ｃは、環状ベース構造１２６Ｃ上に配列され、多面光学素子１２０Ｃの周りに配置されたブロック１２７Ｃ−１〜１２７Ｃー８上にそれぞれ配置された同じ所定数（すなわち、本実施形態では８個）の第２の鏡（反射）面１４０Ｃ−１〜１４０Ｃ−８を含む。多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとは、多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとの間に空間１２２Ｃがあり、多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとが固定的関係において第１の軸Ｚ１を中心に回転するように配置されるように、スポーク（不図示）や他の連結機構などによって一体連結されている。特に、多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとは、各第１の鏡面１３０Ｃ−１〜１３０Ｃ−８が、関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−１〜１４０Ｃ−８と平行に対面するように配置されている（例えば、第１の鏡面１３０Ｃ−１は、関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−１と平行に対面し、第１の鏡面１３０Ｃ−２は関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−２と平行に対面する）。さらに、多面的光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとの一体連結により、関連付けられる鏡対（例えば、第１の鏡面１３０Ｃ−１と関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−１）は、多面光学素子１２０Ｃと環状構造１２５Ｃとがひとまとまりとして軸Ｚ１を中心に回転されるとき、この固定された平行配置にある。
【００２８】
図６（Ｂ）を参照すると、回転部１５０Ｃは、円形支持板１７０Ｃ上に、第２の軸Ｚ２を中心とする円形パターンとして、固定的関係において配置された、同じ所定数（すなわち、この実施形態では８個）の軌道周回顕微鏡対物レンズ（要素）１６０Ｃ−１〜１６０Ｃ−８を含み、各顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１〜１６０Ｃ−８は、第２の軸Ｚ２と平行に位置合わせされた関連付けられる光軸を有する。
【００２９】
図７は、組み立てられた状態の走査システム１００Ｃを示す上面図であり、回転部１５０Ｃはコンベア部１１０Ｃの下方に配置されており、軸Ｚ１と軸Ｚ２とは、回転部１５０Ｃとコンベア部１１０Ｃとが対応する回転された位置にあるときに、各軌道周回要素（例えば、軌道周回要素１６０Ｃ−１）が対応する第１の鏡面（例えば、第１の鏡面１３０Ｃ−１）とその関連付けられる第２の鏡面（例えば、第２の鏡面１４０Ｃ−１）とから平行光を受光するように動作可能に位置決めされるように、固定的に位置決めされている。詳細には、上記平行光が軸Ｚ２と同一直線上の方向で（すなわち、図７のシート内に）第１の鏡面１３０Ｃ−１に当てて伝播されると、平行光が第１の鏡面１３０Ｃ−１によって関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−１へと反射され、次いで、第２の鏡面１４０Ｃ−１により走査光路部分ＬＰ３に沿って、軌道周回顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１の貫通光軸ＯＡと同一直線上の方向に反射されるように、コンベア部１１０Ｃは、軸Ｚ１を中心に回転するように配置されており、回転部１５０Ｃは、軸Ｚ２を中心に回転するように配置されている。
【００３０】
図８Ａに、（前述の）多重化走査システム１００Ｃを、光源／受光装置５０Ｃ（レーザやイメージセンサなど）と、集束光路部分ＬＰ４上を伝播される集束光が標本６０Ｃの表面に当たるよう方向づけられるように標本６０Ｃを走査システム１００Ｃの下方で位置決めするように働く位置決め装置（例えば、Ｘ−Ｙテーブル）１９０Ｃと組み合わせた、簡略化された広視野高分解能高効率装置２００（例えば、回転式顕微鏡やレーザアブレーション装置）を示す。例えば、動作時のある選択された時点において、装置５０Ｃによって生成されるレーザ（平行）光は、固定光路部分ＬＰ１に沿って方向づけられ、第１の鏡面１３０Ｃ−１により中間光路部分ＬＰ２に沿って第２の鏡面１４０Ｃ−１へと反射され、次いで、第２の鏡面１４０Ｃ−１はこの光を走査光路部分ＬＰ３に沿って顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１へと反射し、顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１は受け取った平行光を集めて、標本６０Ｃの表面上に焦点の合った集束光路部分ＬＰ４を形成する。これとは逆に（または同時に）、ある選択された時点において顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１によって捕捉された標本６０Ｃの表面の拡大像は、走査光路部分ＬＰ３に沿って第２の鏡面１４０Ｃ−１に方向づけられ、第２の鏡面１４０Ｃ−１はその光を中間光路部分ＬＰ２に沿って第１の鏡面１３０Ｃ−１へと反射し、次いで第１の鏡面１３０Ｃ−１はその光を受光器（例えば、装置５０Ｃや、ビームスプリッタまたは他の装置によって固定光路部分ＬＰ１に光学的に結合された別の装置など）へと反射する。以下の説明で示すように、コンベア部１１０Ｃと回転部１５０Ｃとを、モータ１８０Ｃを使用して前述のように軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心に回転させながら、所望の標本上に集束光路部分ＬＰ４を当てると共に、Ｘ−Ｙテーブル１９０Ｃを使用して標本６０Ｃの位置を周期的に移動させることによって、標本６０Ｃの表面を、広視野高分解能高効率顕微鏡を実現するために、または、参照によりその全文が本明細書に組み込まれる「SOLAR CELL PRODUCTION USING NON-CONTACT PATTERNING AND DIRECT-WRITE METALLIZATION」という名称の本発明の譲受人に譲渡された同時係属の米国特許出願第１１／３３６，７１４号明細書に記載されているような表面アブレーションを実行するために系統的に走査することができる。
【００３１】
入力または出力走査用の光マルチプレクサとして使用されるとき、中間光路ＬＰ２は複数の光路に分割することができる。例えば、図８Ｂの簡略化された図に示すように、ビームスプリッタ１３６と１３７とは、複数のＬＰ２光路を生じさせるように光路内に配置することができる。この構成では、光は、上部光路ＬＰ２Ａまたは下部光路ＬＰ２Ｂの２つの経路を経由してＬＰ１からＬＰ３まで横切ることができる。代替として、ビームスプリッタ１３６と１３７とは、周波数または偏光依存とし、光を上部経路の一方向と下部経路の他方向とに進ませることもできる。明らかに、３つ以上の経路を利用することもできる。最終的には、矢印で示される各光透過方向に固有の任意選択のフィルタ、偏光子、または他の光学素子１３８、１３９を、上部光路ＬＰ２Ａと下部光路ＬＰ２Ｂとに配置して、光処理を円滑化することができる。
【００３２】
開口部ごとに異なる光品質が必要とされる用途では、装置の各アーム（ＬＰ２またはＬＰ３）を固有のものとすることができる。共通の光品質が必要とされる用途では、光限定（qualifier）光学系を共通光路ＬＰ１に配置することができる。
【００３３】
図９Ａ〜９Ｅおよび図１０（Ａ）〜１０（Ｅ）には装置２００の動作が示されており、図９Ａ〜９Ｅは、６つの連続する時間周期における走査システム１００Ｃの動作位置を示す部分上面図であり、図１０（Ａ）〜１０（Ｅ）は、同じ６つの時間周期における標本６０Ｃを示す上面図である。添え字「ｔｘ」（「ｘ」は数）は、コンベア部１１０Ｃが第１の軸Ｚ１を中心に回転し、回転部１５０Ｃが第２の軸Ｚ２を中心とする円形路に沿って回転する際の増分時間経過を示すのに使用されている。
【００３４】
図９Ａには、時間ｔ０において初期位置にあるコンベア部１１０Ｃ（ｔ０）と回転部１５０Ｃ（ｔ０）とが示されている。固定光路部分ＬＰ１に沿って方向づけられる平行光は、上面図において、第１の鏡面１３０Ｃ−１の第１の領域と交差する円として示されており、中間光路部分ＬＰ２（ｔ０）においては、第１の鏡面１３０Ｃ−１（ｔ０）から第２の鏡面１４０Ｃ−１（ｔ０）まで延在する破線で示されており、第２の鏡面１４０Ｃ−１（ｔ０）から平行光は、走査光路部分ＬＰ３（ｔ０）に沿って顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１（ｔ０）を通るように方向づけられる。図９Ａの上面図に示すように、コンベア部１１０Ｃ（ｔ０）と回転部１５０Ｃ（ｔ０）とは、中間光路部分ＬＰ２（ｔ０）が、顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１（ｔ０）と交差するように第１の角度β１で第１の鏡面１３０Ｃ−１によって反射されるように、回転により位置決めされている。
【００３５】
図１０（Ａ）には、図９Ａに示すのと同じ時点において標本６０Ｃ（ｔ０）上に顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１によって生成される集束光路部分ＬＰ４（ｔ０）の位置が示されている。前の走査路６２Ｃは参考として破線で示されている。
【００３６】
図９Ｂには、時間ｔ０後の短い周期である時間ｔ１におけるコンベア部１１０Ｃ（ｔ１）と回転部１５０Ｃ（ｔ１）とが示されている。この時点において、コンベア部１１０Ｃ（ｔ１）と回転部１５０Ｃ（ｔ１）とは、固定光路部分ＬＰ１が第１の鏡面１３０Ｃ−１（ｔ１）の中央領域に当てて方向づけられるように軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心に回転により再位置決めされており、第１の鏡面１３０Ｃ−１（ｔ１）と第２の鏡面１４０Ｃ−１とは、中間光路部分ＬＰ２（ｔ１）が、走査光路部分ＬＰ３（ｔ１）が顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１（ｔ１）の光軸ＯＡ（ｔ１）と同一直線上にあるように同じ速度で回転している顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１（ｔ１）と交差するように第２の角度で（すなわち、図においてほぼ水平に）反射されるような角度を有する。走査光路部分ＬＰ３（ｔ０）に沿って進む光は、多面光学素子１２０Ｃ（ｔ０）と環状構造１２５Ｃ（ｔ０）との間の開口１２２Ｃの対応する部分を通過することに留意されたい。
【００３７】
図１０（Ｂ）には、図９Ｂに示す時点において顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１によって生成される集束光路部分ＬＰ４（ｔ１）の位置が示されている。詳細には、時間ｔ０と時間ｔ１の間に、集束光路部分ＬＰ４（ｔ１）は、破線矢印で示される領域を走査しており、この時点においては、標本６０Ｃ（ｔ１）の中央部分上に配置されている。
【００３８】
図９Ｃには、後続の時間ｔ２におけるコンベア部１１０Ｃ（ｔ２）と回転部１５０Ｃ（ｔ２）とが示されている。この時点において、コンベア部１１０Ｃ（ｔ２）と回転部１５０Ｃ（ｔ２）とは、固定光路部分ＬＰ１が第１の鏡面１３０Ｃ−１（ｔ２）の上部領域に当てて方向づけられるように軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心に回転によって再位置決めされており、第１の鏡面１３０Ｃ−１（ｔ２）と第２の鏡面１４０Ｃ−１（ｔ２）とは、走査光路部分ＬＰ３（ｔ２）が光軸ＯＡ（ｔ２）と同一直線上にあるように同じ速度で回転している顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１（ｔ２）と交差するように、中間光路部分ＬＰ２（ｔ１）が第３の角度β２で（すなわち、図において下方に）反射されるような角度を有する。
【００３９】
図１０（Ｃ）には、図９Ｃに示す時点において顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１によって生成される集束光路部分ＬＰ４（ｔ２）の位置が示されている。詳細には、時間ｔ０と時間ｔ２の間に、集束光路部分ＬＰ４（ｔ２）は、破線矢印で示される領域を走査しており、この時点においては、標本６０Ｃ（ｔ２）の表面全体を横切って走査される。
【００４０】
図９Ｄおよび図１０（Ｄ）には、コンベア部１１０Ｃ（ｔ３）と回転部１５０Ｃ（ｔ３）とが、固定光路部分ＬＰ１が第１の鏡面１３０Ｃ−１と１３０Ｃ−２とを隔てる角１３２Ｃ−１２に当てて方向づけられるように、軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心に回転によって位置決めされる時点ｔ３が示されている。この転移点において、光は、第２の鏡面のいずれへも確実に反射されないが、一部の光が、２つの隣接する対物レンズまたは開口を通って伝播され、走査効率を制限する。すなわち、走査光路部分の「スポット」が第１の鏡面１３０Ｃ−１と１３０Ｃ−２の間にある（すなわち、角１３２Ｃ−１２に当てて方向づけられている）転移周期においては、一部のエネルギーだけが隣接する顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−１と１６０Ｃ−２とから与えられ／受け取られ、それによって潜在的に、標本６０（ｔ３）の側端部に隣接して（例えば、対物レンズ１６０Ｃ−１によって生成される完了直後の走査路の最後部や、対物レンズ１６０Ｃ−２によって生成される、後述する次の走査路の先頭などにおいて）２つの「部分エネルギー」（アーチファクト）領域を生じる可能性がある。図１０（Ｄ）に示すように、この転移周期は、例えば、標本６０Ｃ（ｔ３）を１増分距離Ｘ１だけ移動させて後続の走査のために標本６０Ｃ（ｔ３）を位置決めするのに利用されてもよい。
【００４１】
図９Ｅには、コンベア部１１０Ｃ（ｔ４）と回転部１５０Ｃ（ｔ４）とが、固定光路部分ＬＰ１が第２の鏡面１３０Ｃ−２（ｔ４）の領域に当てて方向づけられるように、軸Ｚ１と軸Ｚ２とを中心とする回転により再位置決めされた後の、後続の時間ｔ４とｔ５とにおけるコンベア部１１０Ｃ（ｔ４）と回転部１５０Ｃとが示されており、第１の鏡面１３０Ｃ−２（ｔ４）と関連付けられる第２の鏡面１４０Ｃ−２（ｔ４）とは、この場合、中間光路部分ＬＰ２（ｔ４）が、走査光路部分ＬＰ３（ｔ４）は顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−２（ｔ４）の光軸ＯＡ（ｔ４）と同一直線上になるように必要な位置まで回転している顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−２（ｔ４）と走査光路部分ＬＰ３（ｔ４）が交差するような角度で反射されるような角度を有する。図１０（Ｅ）には、後続の走査路の開始点を示す図９Ｅに示す時点において顕微鏡対物レンズ１６０Ｃ−２によって生成される集束光路部分ＬＰ４（ｔ４）の位置が示されている。
【００４２】
図９Ａ〜９Ｅおよび図１０（Ａ）〜１０（Ｅ）を参照して説明した動作を繰り返すことにより、当業者は、どのようにして多重化走査システム１００Ｃを利用して広視野高分解能高効率レーザアブレーション装置を製造することができるかを理解するであろう。
【００４３】
本発明は、いくつかの具体的実施形態を参照して説明されているが、本発明の進歩的特徴が他の実施形態にも適用することができ、それらの実施形態はすべて本発明の範囲内に該当すべきものであることが、当業者には明らかであろう。
【００４４】
例えば、この多重化走査顕微鏡は、８個の顕微鏡対物レンズを参照して説明されているが、何個（例えば、２、１０、２５個）の対物レンズが利用されてもよい。
【００４５】
加えて、図７を参照すれば、すでに説明した位置の間に配置される中間開口部または対物レンズのために、ロータ部上に空間が設けられることができることが明らかである。これらの位置には、追加の対物レンズ、開口部または装置のセットを取り付けることができる。ロータ部に対するコンベア部の固定された相対位相角を事前調整することによって、走査のためにこれら代替の装置セットを使用することができる。例えば、４０倍対物レンズのセットを前述のように位置決めすることができ、別の１０倍対物レンズのセットを、中間に配置することもできる。４０倍像を獲得するために第１の位相角で１回転または複数回転の走査を行うことができ、次いで、この位相角を１０倍対物レンズと符合するように調整することができ、さらに走査を行って１０倍対物レンズからの像を獲得することができる。
【００４６】
さらに、走査システムは、広視野動画顕微鏡を製造するのに利用することもできる。これは、カメラをドリフト走査モードまたは（当分野で周知の）時間遅延イメージング（ＴＤＩ）でＬＰ１に設定すること、および１回転の間にアーム長を変位させて（stagger）広視野像の隣接部分を走査することを含むことになる。次いで、毎秒３０回転で回転することにより、動画による表示または記憶に適した、高分解能で広視野の１組のリアルタイム画像を作成することができる。
【００４７】
本発明に対する別の可能な改変は、広視野インターレース共焦点顕微鏡を製造することとすることができる（空隙イメージングだけに限る、オイルエマージョンなし）。この構成は、分解能を６０倍、０．９５ＮＡで約０．３ｕｍまで拡張するはずである。像をピンホールに通して共焦点顕微鏡を生じさせることができる。アームを変位させると共に、個々のアームの焦点も変位させることによって、３次元体積を定義し、画像化することもできる。
【００４８】
さらに、０．３ｕｍピンホールの２次元配列を定義し、固定光路ＬＰ１の戻り部分に配置することもできる。これらのピンホールは、低速の方向に０．１５ｕｍ間隔に配置されて、ナイキスト基準を達成するが、高速の方向に千鳥状に配置されて、任意の隣接する穴間に少なくとも穴直径１０個分の間隔を維持することになる。１０２４穴の配列が、低速の走査方向で標本の１５４ｕｍをカバーすることになる。結果として生じる光は、読出しのためにドリフト走査またはＴＤＩモードで１０２４×１２８０ビデオＣＣＤの面上に画像化されることもできる。
【００４９】
回転式顕微鏡の別の可能な用途は、半導体およびＰＣ基板検査顕微鏡である。
【００５０】
本発明の別の可能な用途は、下から、ケーラー照射特性を有する２次的同期的下部構造コンベア／回転子を取り付けることによって、回転式顕微鏡のためのケーラー照射系を提供することである。
【００５１】
本発明の別の可能な用途は、下から、微分干渉コントラスト（ＤＩＣＭ）照射特性を有する２次的同期的下部構造コンベア／回転子を取り付けることによって、回転式顕微鏡のためのＤＩＣＭ照射系を提供することである。
【００５２】
本発明の別の可能な用途は、空間分解スペクトル分析回転式顕微鏡である。この用途では、多陰極ＰＭＴ上に光を配列して走査される各点ごとのスペクトルを取得するために、光路の固定部分において回折格子を使用することになる。
【００５３】
回転式顕微鏡の別の可能な適応は、広視野走査プロフィルメータ（Profilimeter）である。これは、回転部の外周の周りに各対物レンズのＺ軸焦点高さを互い違いに配置する（stagger）ことによって実現することができる。１回転でいくつかの焦点深度を取り込み、複数回転ではより多くの深度を取り込むことができる。画像処理により広視野にわたるピークコントラスト対深度が取得され、深度情報対位置が獲得されることになる。
【００５４】
回転式顕微鏡の別の可能な用法は、回転部の外周の周りに各対物レンズのＺ軸焦点高さを互い違いに配置して、試料の異なるスライスを画像化することによって、焦点顕微鏡の拡張深度を実現することである。１回転でいくつかの焦点深度を取り込み、複数回転ではより多くの深度を取り込むことができる。画像処理により広視野にわたるピークコントラスト対深度が取得され、深度にかかわらず合焦点画像が表示されることになる。
【００５５】
本発明に対する１つの可能な改変は、回転部の出力のところに４５度の鏡を配置し、回転軸から外に向かって半径方向に光路を方向変更することを伴う。かかるシステムは、ガルボスキャナ（ｇａｌｖｏ−ｓｃａｎｎｅｒ）の特性に似るが、現在のガルボスキャナをはるかに超える効率と走査速度を有するものになるはずである。
【００５６】
本発明に対する別の可能な改変は、顕微鏡対物レンズを、投影光学系と適合する光学系と、カラー表示と適合する単色または多色の光源と置換することを伴う。かかる組み合わせは、従来のガルボベースの設計のものを超える光学的効率と多重化柔軟性とを提供する可能性がある。
【００５７】
本発明に対する別の可能な改変は、顕微鏡対物レンズを望遠鏡光学系で置換することを伴う。かかる入力装置は、従来のガルボベースの設計のものを超える光学的効率と多重化柔軟性とを提供することができる。
【００５８】
本発明に対する別の可能な改変は、出力経路内にビームスプリッタを配置すること、およびわずかな光を方向変更して、画像バッファに出入りするデータをクロック制御するのに使用することのできる回折格子クロックに送ることを伴う。これは、多くのラスタシステムを悩ますモータの乱調、走査の非線形性、または走査線ジッタを無くすのに役立つことができる。
【００５９】
本発明の別の可能な用法は、回転する光路の入力開口部に方向づけられた回転部の走査の弧に沿って光源を配置することを伴う。光路の固定部分は、高速、高スループットで出されるオーダにおいてこれらの光源に繰り返し接近する。光源が変調される場合、それもまた単一の光路に伝達される。光源は、光ファイバまたは光学繊維束ならびにレーザの出力とすることができる。
【００６０】
本発明に対する別の可能な改変は、回転部の回転を停止し、これを静止光路として使用することである。これは、例えば、高品質顕微鏡と回転式顕微鏡とを同じフォームファクタとして使用することを可能にする。
【００６１】
本発明に対する別の可能な改変は、軸Ｚ１の周りの代替点における関連付けられる回転式光学系と共に２本以上の軸Ｚ２を配置することである。２本の軸Ｚ２は、例えば、ステレオスキャナや、コンベア部の外周の周りに２つの標本検査部を設置することを可能にする。
【００６２】
本発明の別の可能な用途は、本発明を、希少細胞を見つけるための走査サイトメータに使用することである。例えば、４８８ｎｍで照射されるレーザを、ダイクロイックミラーを用いて固定光路に挿入して、８マクロメートルのスポットを有する顕微鏡対物レンズを通して標本をラスタパターンで照射することができる。続いて希少細胞目標物から発せられる蛍光が顕微鏡対物レンズによって同時に集められ、ダイクロイックスプリッタと蛍光フィルタとを通して光電子増倍管（ＰＭＴ）に送り返されて、希少細胞が検出される。標準蛍光顕微鏡技術を使用して複数の目標物からの複数の発光周波数を捕捉するために数本のＰＭＴを使用することができる。このシステムは、光学繊維束捕捉技術によって生じる自己蛍光を無くし、フローサイトメータよりずっと高速のはずである。
【００６３】
さらに、ＬＰ１においていくつかの異なるレーザ周波数を挿入し、個々のアーム上に固有の刺激および反応フィルタを配置することにより標本上の刺激および反応周波数を選択的に許容／阻止することによって、複数レーザ刺激および発光蛍光回転式顕微鏡を実施することもできる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定光路部分と、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分とを含む光路に沿って平行光を伝播させる走査システムであって、
前記固定光路部分と平行な第１の軸を中心に固定された平行関係において回転するように配置された第１の面と第２の面とを含むコンベア部であって、前記平行光が前記固定光路部分に沿って前記第１の面に方向づけられると、前記平行光が前記第１の面によって方向変更されて前記第２の面へ向けられ、次いで、前記第２の面によって方向変更されて前記走査光路部分に沿って進むように、前記第１の面と前記第２の面とが所定の距離だけ間隔をおいて配置されると共に前記第１の軸に対して所定の角度で傾いている、前記コンベア部と、
前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心に軌道上を周回すると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された軌道周回要素を含む回転部と、
を備える走査システム。
【請求項２】
標本の拡大像を生成するための広視野高分解能高効率回転式顕微鏡であって、
Ａ． 固定光路部分と、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分とを含む光路に沿って平行光を伝播させる多重化走査システムであって、
ａ． コンベア部であって、
前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分と同一直線上にない第１の軸を中心に回転するように配置された複数の第１の反射面を含む多面光学素子と、
前記多面光学素子と固定された関係において前記第１の軸を中心に回転するように配置された環状構造であって、前記環状構造は、前記多面光学素子を取り囲むと共に前記第１の反射面各々が複数の第２の反射面のうちの関連する第２の反射面と平行に対面するように位置決めされる前記複数の第２の反射面を含み、前記平行光が、前記固定光路部分と前記走査光路部分との間において、前記第１の反射面のうちの１つと該第１の反射面のうちの１つに関連する第２の反射面とによって反射される、前記環状構造と、
を備える前記コンベア部と、
ｂ． 前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心とする円形パターンに配置されると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された複数の軌道周回顕微鏡対物レンズを備える回転部と、
を備える前記多重化走査システムと、
Ｂ． 前記標本を前記回転部の下で移動させるための位置決め機構と、
を備える回転式顕微鏡。
【請求項３】
標本の表面から材料をアブレーションするための広視野高分解能高効率レーザアブレーション装置であって、
Ａ． 固定光路部分に沿って平行光を方向づけるように配置されたレーザと、
Ｂ． 光路に沿って前記平行光を伝播させる多重化走査システムであって、
ａ． コンベア部であって、
前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分と同一直線上にない第１の軸を中心に回転するように配置された複数の第１の反射面を含む多面光学素子と、
前記多面光学素子と固定された関係において前記第１の軸を中心に回転するように配置された環状構造であって、前記環状構造は、前記多面光学素子を取り囲むと共に前記第１の反射面各々が複数の第２の反射面のうちの関連する第２の反射面と平行に対面するように位置決めされた前記複数の第２の反射面を含み、前記固定光路部分に沿って方向づけられる前記平行光が、前記第１の反射面のうちの１つにより該第１の反射面と関連する第２の反射面へと反射され、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分に沿って前記関連する第２の反射面により反射される、前記環状構造と、
を備える前記コンベア部と、
ｂ． 前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心とする円形状に配置されると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された複数の軌道周回要素を備える回転部と、
を備える前記走査システムと、
Ｃ． 前記標本を前記回転部の下で移動させるための位置決め機構と、
を備えるレーザアブレーション装置。
【請求項１】
固定光路部分と、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分とを含む光路に沿って平行光を伝播させる走査システムであって、
前記固定光路部分と平行な第１の軸を中心に固定された平行関係において回転するように配置された第１の面と第２の面とを含むコンベア部であって、前記平行光が前記固定光路部分に沿って前記第１の面に方向づけられると、前記平行光が前記第１の面によって方向変更されて前記第２の面へ向けられ、次いで、前記第２の面によって方向変更されて前記走査光路部分に沿って進むように、前記第１の面と前記第２の面とが所定の距離だけ間隔をおいて配置されると共に前記第１の軸に対して所定の角度で傾いている、前記コンベア部と、
前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心に軌道上を周回すると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された軌道周回要素を含む回転部と、
を備える走査システム。
【請求項２】
標本の拡大像を生成するための広視野高分解能高効率回転式顕微鏡であって、
Ａ． 固定光路部分と、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分とを含む光路に沿って平行光を伝播させる多重化走査システムであって、
ａ． コンベア部であって、
前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分と同一直線上にない第１の軸を中心に回転するように配置された複数の第１の反射面を含む多面光学素子と、
前記多面光学素子と固定された関係において前記第１の軸を中心に回転するように配置された環状構造であって、前記環状構造は、前記多面光学素子を取り囲むと共に前記第１の反射面各々が複数の第２の反射面のうちの関連する第２の反射面と平行に対面するように位置決めされる前記複数の第２の反射面を含み、前記平行光が、前記固定光路部分と前記走査光路部分との間において、前記第１の反射面のうちの１つと該第１の反射面のうちの１つに関連する第２の反射面とによって反射される、前記環状構造と、
を備える前記コンベア部と、
ｂ． 前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心とする円形パターンに配置されると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された複数の軌道周回顕微鏡対物レンズを備える回転部と、
を備える前記多重化走査システムと、
Ｂ． 前記標本を前記回転部の下で移動させるための位置決め機構と、
を備える回転式顕微鏡。
【請求項３】
標本の表面から材料をアブレーションするための広視野高分解能高効率レーザアブレーション装置であって、
Ａ． 固定光路部分に沿って平行光を方向づけるように配置されたレーザと、
Ｂ． 光路に沿って前記平行光を伝播させる多重化走査システムであって、
ａ． コンベア部であって、
前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分と同一直線上にない第１の軸を中心に回転するように配置された複数の第１の反射面を含む多面光学素子と、
前記多面光学素子と固定された関係において前記第１の軸を中心に回転するように配置された環状構造であって、前記環状構造は、前記多面光学素子を取り囲むと共に前記第１の反射面各々が複数の第２の反射面のうちの関連する第２の反射面と平行に対面するように位置決めされた前記複数の第２の反射面を含み、前記固定光路部分に沿って方向づけられる前記平行光が、前記第１の反射面のうちの１つにより該第１の反射面と関連する第２の反射面へと反射され、前記固定光路部分と平行であると共に前記固定光路部分からオフセット距離だけ間隔をおいて配置される走査光路部分に沿って前記関連する第２の反射面により反射される、前記環状構造と、
を備える前記コンベア部と、
ｂ． 前記固定光路部分と同一直線上にある第２の軸を中心とする円形状に配置されると共に前記第２の軸から前記オフセット距離のところに配置された複数の軌道周回要素を備える回転部と、
を備える前記走査システムと、
Ｃ． 前記標本を前記回転部の下で移動させるための位置決め機構と、
を備えるレーザアブレーション装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図９Ｅ】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１８０５９２（Ｐ２０１１−１８０５９２Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３９６６７（Ｐ２０１１−３９６６７）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（５０２０９６５４３）パロ・アルト・リサーチ・センター・インコーポレーテッド (393)
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（５０２０９６５４３）パロ・アルト・リサーチ・センター・インコーポレーテッド (393)
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
【Ｆターム（参考）】
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