JP2001508340A - 空間的に分解された光学的測定 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 材料のサンプルの特性を電磁放射線と前記サンプルとの相互作用により判 定する装置であって、 電磁波放射源と、 第1の光路中の第1の領域から実質的に単調に下降する前記サンプル中の強度 分布を有して前記サンプルの複数の体積エレメントを順次照射する照射光学系と 、 前記体積エレメントのそれぞれから放射された電磁放射線を収集させる収集光 学系であって、この収集光学系は、第2の光路中の第2の領域から実質的に単調 に下降する収集分布を有して前記各体積エレメントから発せられた前記放射線を 収集し、前記第1及び第2の領域は、前記体積エレメントのそれぞれにおいて少 なくとも部分的に重複し、前記照射及び収集光学系はそれぞれ視野絞りを有し、 この視野絞りの大きさは、前記電磁放射線の波長をそれぞれの視野絞りから測定 される前記照射及び収集光学系の各作業開口数で除した数に比べて大きい、収集 光学系と、 前記順次照射された体積エレメントのそれぞれから放射された収集電磁放射線 を検出し、前記体積エレメントのそれぞれにおける前記特性を表す応答を生成す る検出器と、 を含む装置。 2. 請求の範囲1に記載の装置において、前記体積エレメントは3次元アレイ を含むことを特徴とする装置。 3. 請求の範囲1に記載の装置において、前記照射光学系の視野絞りは、前記 体積エレメントを順次照射する個々に制御可能な照射光学シャッタのアレイを含 むことを特徴とする装置。 4. 請求の範囲3に記載の装置において、前記収集光学系の視野絞りは、前記 体積エレメントのそれぞれから放射された電磁放射線を順次収集する個々に制御 可能な収集光学シャッタのアレイを含むことを特徴とする装置。 5. 請求の範囲1に記載の装置において、前記照射光学系は前記体積エレメン トを順次照射する個々に制御可能な照射要素のアレイを含み、前記収集光学系は 前記体積エレメントのそれぞれから放射された電磁放射線を順次収集する個々に 制御可能な収集要素のアレイを含むことを特徴とする装置。 6. 材料のサンプルの特性を電磁放射線と前記サンプルとの相互作用により判 定する装置であって、 電磁波放射源と、 第1の光路中の第1の領域から実質的に単調に下降する前記サンプルにおける 強度分布をもって前記サンプルの複数の体積エレメントを順次照射し、前記体積 エレメントのそれぞれから放射された電磁放射線を収集する光学アセンブリであ って、この光学アセンブリは、第2の光路中の第2の領域から実質的に単調に下 降する収集分布をもって前記各体積エレメントから発せられた前記放射線を収集 し、前記第1及び第2の領域は前記体積エレメントのそれぞれにおいて少なくと も部分的に重複し、前記光学アセンブリは少なくとも一つの視野絞りのアレイを 有し、この視野絞りの大きさは、前記電磁放射線の波長を前記視野絞りから測定 される前記光学アセンブリの作業開口数で除した数に比べて大きい、光学アセン ブリと、 前記順次照射された体積エレメントのそれぞれから放射されて収集された電磁 放射線を検出し、前記体積エレメントのそれぞれにおける前記特性を表す応答を 生成する検出器と、 を含む装置。 7. 請求の範囲6に記載の装置において、前記視野絞りのアレイは、前記体積 エレメントを順次照射して前記体積エレメントのそれぞれから放射された電磁放 射線を順次収集する個々に制御可能な光学シャッタの単一アレイを含み、前記第 1及び第2の光路は同一であることを特徴とする装置。 8. 請求の範囲7に記載の装置において、前記光学シャッタのアレイは、個 々に制御可能な液晶シャッタ素子のアレイを含むことを特徴とする装置。 9. 請求の範囲7に記載の装置において、前記光学シャッタのアレイは、個 々に制御可能な高分子分散液晶シャッタ素子のアレイを含むことを特徴とする装 置。 10. 請求の範囲7に記載の装置において、前記光学シャッタのアレイは、個 々に制御可能な強誘電体シャッタ素子のアレイを含むことを特徴とする装置。 11. 請求の範囲7に記載の装置において、前記光学シャッタのアレイは、個 々に制御可能な圧電性バイモルフシャッタ素子のアレイを含むことを特徴とする 装置。 12. 請求の範囲7に記載の装置において、前記光学シャッタのアレイは、個 々に制御可能な静電的に移動自在のシャッタ要素のアレイを含むことを特徴とす る装置。 13. 請求の範囲6に記載の装置であって、前記光学アセンブリの少なくとも 一部を前記サンプルに対して移動し、サンプル内の前記体積エレメントの位置を 前記第1及び第2の光路の光学軸に沿って変化させる手段をさらに含むことを特 徴とする装置。 14. 請求の範囲7に記載の装置において、前記光学アセンブリは、前記光学 シャッタのアレイと前記サンプルとの間に光学的対物部をさらに含むことを特徴 とする装置。 15. 請求の範囲14に記載の装置において、前記光学的対物部は、前記光学 シャッタのアレイに位置合わせされた単一対物レンズを含むことを特徴とする装 置。 16. 請求の範囲14に記載の装置において、前記光学的対物部は、それぞれ が前記光学シャッタと位置合わせされたマイクロレンズ要素のアレイを含むこと を特徴とする装置。 17. 請求の範囲7に記載の装置において、前記光学シャッタのアレイは、非 干渉領域のアレイに再分割され、電磁放射線はこの非干渉領域のアレイから同時 に収集されることを特徴とする装置。 18. 請求の範囲7に記載の装置において、前記光学シャッタのアレイは、シ ャッタ要素の複数の行及び列を含むことを特徴とする装置。 19. 請求の範囲7に記載の装置において、前記光学シャッタのアレイは、半 径方向に分配されたシャッタ要素のアレイを含むことを特徴とする装置。 20. 請求の範囲7に記載の装置において、前記光学シャッタのアレイは、シ ャッタ要素の線形アレイを含むことを特徴とする装置。 21. 請求の範囲7に記載の装置において、前記光学シャッタのアレイは、シ ャッタ要素の円周アレイを含むことを特徴とする装置。 22. 請求の範囲6に記載の装置において、前記視野絞りのアレイは個々に可 動マイクロミラーのアレイを含み、前記各マイクロミラーは、前記光源からの照 射を前記サンプルに向け前記サンプルからの収集された電磁放射線を前記検出器 に向ける活性位置と、不活性位置との間を移動可能であることを特徴とする装置 。 23. 請求の範囲6に記載の装置において、前記視野絞りのアレイは個々に可 動マイクロミラーのアレイを含み、前記マイクロミラーはそれぞれ回転放物面体 の軸外れ切片を含み、前記マイクロミラーは活性位置と不活性位置との間を対で 移動可能であって、活性対の一方のマイクロミラーは前記は光源からの照射を前 記サンプルに向け、活性対の他方のマイクロミラーは前記サンプルから放射され た電磁放射線を前記検出器に向けることを特徴とする装置。 24. 請求の範囲23に記載の装置において、前記マイクロミラーの第1のグ ループに属するマイクロミラーは、前記光源からの照射を順次前記サンプルに向 け、前記マイクロミラーの第2のグループに属するマイクロミラーは、収集され た電磁放射線を前記サンプルから前記検出器に順次向けることを特徴とする装置 。 25. 請求の範囲23に記載の装置において、前記マイクロミラーはそれぞれ 、前記光源から前記サンプルへ照射を向ける照射位置と、収集された電磁放射線 を前記サンプルから前記検出器に向ける収集位置との間を移動可能であり、前記 マイクロミラーのそれぞれは、異なる時間における照射及び収集に用いられるこ とを特徴とする装置。 26. 請求の範囲6に記載の装置において、前記光学アセンブリは、一群の光 ファイバと、前記光ファイバのそれぞれを順次活性化させ、照射を前記光源から 前記サンプルに向けかつ収集された電磁放射線を前記サンプルから前記検出器に 向ける光ファイバ切替装置と、を含むことを特徴とする装置。 27. 請求の範囲6に記載の装置において、前記光学アセンブリは、光ファイ バの束と、前記光ファイバの束の一端に配置され前記光学シャッタが前記光ファ イバにそれぞれ位置合わせされている光学シャッタアレイと、を含み、前記光学 シャッタアレイは、前記体積エレメントを順次照射し、かつ前記各体積エレメン トから放射された電磁放射線を順次収集することを特徴とする装置。 28. 請求の範囲6に記載の装置において、前記検出器は単一の光検出器を含 み、前記体積エレメントのそれぞれからの収集された電磁放射線を検出すること を特徴とする装置。 29. 請求の範囲7に記載の装置において、前記検出器は、前記光学シャッタ または前記光学シャッタの群に対応する複数の検出要素を含むことを特徴とする 装置。 30. 請求の範囲6に記載の装置において、前記光源はレーザ光源を含むこと を特徴とする装置。 31. 請求の範囲6に記載の装置において、前記光源は窒素レーザを含むこと を特徴とする装置。 32. 請求の範囲6に記載の装置において、前記光源は広帯域スペクトル光源 を含むことを特徴とする装置。 33. 請求の範囲32に記載の装置において、前記光源はキセノン放電ランプ を含むことを特徴とする装置。 34. 請求の範囲32に記載の装置において、前記光源はハロゲン白熱電球を 含むことを特徴とする装置。 35. 請求の範囲6に記載の装置において、前記光源は紫外線波長源を含むこ とを特徴とする装置。 36. 請求の範囲6に記載の装置において、前記光学アセンブリは、照射のス ペクトルを調整する光学フィルタを含むことを特徴とする装置。 37. 請求の範囲6に記載の装置において、前記光源は複数の光源と、前記光 源を異なる時間に作動させる手段を含むことを特徴とする装置。 38. 請求の範囲6に記載の装置において、前記光学アセンブリは前記サンプ ルの照射を変調する手段をさらに含むことを特徴とする装置。 39. 請求の範囲6に記載の装置において、前記応答は、狭い波長を励起した 後に得られる組織の自然蛍光を含むことを特徴とする装置。 40. 請求の範囲6に記載の装置において、前記応答は、病変組織内の選択的 に吸収された色素によって生成されることを特徴とする装置。 41. 請求の範囲6に記載の装置において、前記応答はラマン散乱を含むこと を特徴とする装置。 42. 請求の範囲6に記載の装置において、前記応答は前記体積エレメントか らの後方散乱と反射との組み合わせであることを特徴とする装置。 43. 請求の範囲6に記載の装置において、前記少なくとも一つの視野絞りの アレイは、前記体積エレメントを順次照射する個々に制御可能な照射光学シャッ タのアレイと、前記体積エレメントのそれぞれから放射された電磁放射線を順次 収集する個々に制御可能な収集光学シャッタのアレイとを含み、前記光学アセン ブリは、照射を前記光源から前記照射光学シャッタのアレイに向ける照射光調節 光学系と、前記体積エレメントに照射の焦点合わせをする照射対物部と、前記収 集光学シャッタを前記体積エレメントに焦点合わせをする収集対物部と、前記収 集された電磁放射線を前記収集光学シャッタのアレイから前記検出器に向ける収 集光調節光学系とをさらに含むことを特徴とする装置。 44. 請求の範囲6に記載の装置において、前記少なくとも一つの視野絞りの アレイは、前記複数の体積エレメントを順次照射する個々に制御可能な照射光学 シャッタのアレイと、前記体積エレメントのそれぞれから放射された電磁放射線 を順次収集する個々に制御可能な収集光学シャッタのアレイとを含むことを特徴 とする装置。 45. 請求の範囲44に記載の装置において、前記照射光学シャッタのアレイ 及び収集光学シャッタのアレイは、それぞれ、個々に制御可能な液晶シャッタ素 子のアレイを含むことを特徴とする装置。 46. 請求の範囲44に記載の装置において、前記照射光学シャッタのアレイ 及び収集光学シャッタのアレイは、それぞれ、個々に制御可能な高分子分散液晶 シャッタ素子のアレイを含むことを特徴とする装置。 47. 請求の範囲44に記載の装置において、前記照射光学シャッタのアレイ 及び収集光学シャッタのアレイは、それぞれ、個々に制御可能な強誘電体シャッ タ素子のアレイを含むことを特徴とする装置。 48. 請求の範囲44に記載の装置において、前記照射光学シャッタのアレイ 及び収集光学シャッタのアレイは、それぞれ、個々に制御可能な圧電性バイモル フシャッタ素子のアレイを含むことを特徴とする装置。 49. 請求の範囲44に記載の装置において、前記照射光学シャッタのアレイ 及び収集光学シャッタのアレイは、それぞれ、個々に制御可能な静電的に移動可 能なシャッタ要素のミクロ機械加工アレイを含むことを特徴とする装置。 50. 請求の範囲44に記載の装置において、前記光学アセンブリは、前記照 射光学シャッタのアレイとサンプルとの間に単一の照射対物レンズを、サンプル と前記収集光学シャッタのアレイとの間に単一の収集対物レンズをさらに含むこ とを特徴とする装置。 51. 請求の範囲44に記載の装置において、前記光学アセンブリは、前記照 射光学シャッタのアレイの光学シャッタにそれぞれが位置合わせされ前記照射光 学シャッタのアレイとサンプルとの間に配置された照射対物マイクロレンズ要素 のアレイと、前記収集光学シャッタのアレイの光学シャッタにそれぞれが位置合 わせされ前記サンプルと前記収集光学シャッタのアレイとの間に配置された収集 対物マイクロレンズ要素のアレイと、をさらに含むことを特徴とする装置。 52. 請求の範囲44に記載の装置において、前記照射光学シャッタのアレイ 及び前記収集光学シャッタのアレイは、非干渉領域のアレイに再分割され、電磁 放射線は、前記非干渉領域のアレイから同時に収集されることを特徴とする装置 。 53. 請求の範囲44に記載の装置において、前記照射光学シャッタのアレイ 及び前記収集光学シャッタのアレイは、それぞれ、シャッタ要素の複数の行及び 列を含むことを特徴とする装置。 54. 請求の範囲44に記載の装置において、前記照射光学シャッタのアレイ 及び収集光学シャッタのアレイは、それぞれ、半径方向に分配されたシャッタ要 素のアレイを含むことを特徴とする装置。 55. 請求の範囲44に記載の装置において、前記照射光学シャッタのアレイ 及び収集光学シャッタのアレイは、それぞれ、シャッタ要素の線形アレイを含む ことを特徴とする装置。 56. 請求の範囲44に記載の装置において、前記照射光学シャッタのアレイ 及び収集光学シャッタのアレイは、それぞれ、シャッタ要素の円周状アレイを含 むことを特徴とする装置。 57. 請求の範囲6に記載の装置において、前記光学アセンブリは、前記複数 の体積エレメントを順次照射する照射光学系と、前記体積エレメントのそれぞれ から放射された電磁放射線を収集する収集光学系とを含み、前記照射光学系は、 照射光ファイバ束と、この光ファイバのそれぞれを順次活性化して照射を前記光 源から前記サンプルに向ける照射制御手段とを含み、前記収集光学系は、収集光 ファイバ束と、前記収集束内の光ファイバのそれぞれを順次活性化して収集され た電磁放射線を前記サンプルから前記検出器に向ける収集制御手段とを含むこと を特徴とする装置。 58. 請求の範囲57に記載の装置において、前記照射制御手段は、前記照射 束の光ファイバに順次照射を向ける第1の回転ミラーを含み、前記収集制御手段 は、収集された電磁放射線を前記収集束の光ファイバから前記検出器に順次向け る第2の回転ミラーを含むことを特徴とする装置。 59. 請求の範囲57に記載の装置において、前記照射制御手段は、前記照射 束の光ファイバにそれぞれが位置合わせされた個々に制御可能な照射光学シャッ タのアレイを含み、前記収集制御手段は、前記収集束の光ファイバにそれぞれが 位置合わせされた個々に制御可能な収集光学シャッタのアレイを含むことを特徴 とする装置。 60. 請求の範囲6に記載の装置であって、前記光学アセンブリと前記検出器 の間にスペクトル分析器をさらに含むことを特徴とする装置。 61. 請求の範囲6に記載の装置であって、前記光学アセンブリと前記検出器 との間に時間的干渉計をさらに含むことを特徴とする装置。 62. 請求の範囲6に記載の装置であって、前記光学アセンブリと前記検出器 との間に空間的干渉計をさらに含むことを特徴とする装置。 63. 請求の範囲6に記載の装置であって、前記光学アセンブリと前記検出器 との間にアダマールエンコードメントマスクをさらに含むことを特徴とする装置 。 64. 材料のサンプルの特性を電磁放射線とサンプルとの相互作用によって判 定する方法であって、 光学アセンブリを用いて、第1の光路における第1の領域から実質的に単調に 下降する強度分布をサンプル内に有してサンプルへ電磁放射線を向けることによ りサンプル内の複数の体積エレメントを順次照射するステップと、 前記光学アセンブリを用いて、第2の光路における第2の領域から実質的に単 調に下降する収集分布を有して前記照射された体積エレメントのそれぞれから発 せられた電磁放射線を順次収集するステップであって、前記第1及び第2の領域 は前記体積エレメントのそれぞれにおいて少なくとも部分的に重複し、前記光学 アセンブリは少なくとも一つの視野絞りのアレイを含み、この視野絞りの大きさ は、前記電磁放射線の波長を前記視野絞りから測定された前記光学アセンブリの 作業開口数で割った比に比べて大きい、収集ステップと、 前記順次照射された各体積エレメントから放射され収集された電磁放射線を検 出して前記体積エレメントのそれぞれにおける前記特性を表す応答を生成するス テップと、 を含む方法。 65. 請求の範囲64に記載の方法において、前記少なくとも一つの視野絞り のアレイは、個々に制御可能な光学シャッタの単一アレイを含むことを特徴とす る方法。 66. 請求の範囲64に記載の方法において、前記方法は、前記光学アセンブ リの少なくとも一部を前記サンプルに関して移動させ、サンプル内の前記体積エ レメントの位置を、前記第1及び第2の光路の光学軸に沿って変化させるステッ プをさらに含むことを特徴とする方法。 67. 請求の範囲64に記載の方法において、複数の体積エレメントを照射す るステップは、2つ以上の非干渉体積エレメントを同時に照射することを含み、 電磁放射線を収集するステップは、前記非干渉体積エレメントから放射された電 磁放射線を同時に収集することを含む方法。 68. 請求の範囲64に記載の方法において、前記視野絞りのアレイは個々に 移動自在のマイクロミラーのアレイを含み、前記方法は、前記アレイのマイクロ ミラーを、照射をサンプルに向けサンプルから収集された電磁放射線を検出器に 向ける活性位置と、不活性位置との間において順次移動させるステップをさらに 含むことを特徴とする方法。 69. 請求の範囲64に記載の方法において、前記視野絞りのアレイは個々に 移動自在のマイクロミラーのアレイを含み、この各マイクロミラーは回転方物面 体の軸外れ切片を含み、前記方法は、前記マイクロミラーの対を活性位置と不活 性位置との間で移動させるステップをさらに含み、活性位置にある対の一方のマ イクロミラーは照射をサンプルに向け、活性位置にある対の他方のマイクロミラ ーは前記サンプルから発せられた電磁放射線を検出器に向けることを特徴とする 方法。 70. 請求の範囲64に記載の方法において、複数の体積エレメントを照射す るステップは、照射光ファイバ束を通じて照射を方向づけることを含むことを特 徴とする方法。 71. 請求の範囲64に記載の方法において、電磁放射線を収集するステップ は、収集光ファイバ束を通じて収集された電磁放射線を方向づけることを含むこ とを特徴とする方法 72. 請求の範囲64に記載の方法において、複数の体積エレメントを照射す るステップは、サンプルの照射を変調することを含むことを特徴とする方法。 73. 請求の範囲64に記載の方法において、前記視野絞りの少なくとも一つ のアレイは、個々に制御可能な照射光学シャッタのアレイと、個々に制御可能な 収集光学シャッタのアレイとを含むことを特徴とする方法。 74. 請求の範囲64に記載の方法において、前記視野絞りの少なくとも一つ のアレイは、個々に制御可能な照射要素のアレイと、個々に制御可能な収集要素 のアレイとを含むことを特徴とする方法。 75. 請求の範囲64に記載の方法において、前記複数の体積エレメントを照 射するステップは、異なるスペクトルを有する光源によって異なる時間において 前記体積エレメントを照射するステップを含むことを特徴とする方法。 76. 請求の範囲64に記載の方法において、前記収集された電磁放射線を検 出するステップは、検出要素のアレイによって行われることを特徴とする方法。
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