JP2002502050A - 光束をスペクトル的に扇状展開分散する光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 好ましくは、共焦点顕微鏡の光路において、光束（１）をスペクトル的に扇状展開分散し、特に、次いで、扇状展開分散された光束（２）をその分散平面（３）から分割し、分割されたスペクトル範囲（４）を検知し、光束（１）をピンホール（７）にフォーカシングする形式の光学装置は、光束をスペクトル範囲またはスペクトル色に分割する際に高いダイナミック性を達成するため、ピンホール（７）が多角形通過孔（８）を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、好ましくは、共焦点顕微鏡の光路において、光束をスペクトル的に
扇状展開分散し、特に、次いで、扇状展開分散された光束をその分散平面から分
割し、分割されたスペクトル範囲（ないし帯域）を検知する光学装置であって、
光束をピンホールにフォーカシングする形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術及び問題点】

ここに取上げた種類の光学装置は、可成り以前から、特に、実際から、いわゆ
る多重帯域検知器によって行われる光束の複数の同時検知と組合せて知られてい
る。この種の多重帯域検知器は、従来は補足の光学系によって多重フォーカシン
グを実現する大がかりないし高コストの光学装置である。

【０００３】 共焦点顕微鏡の検知光路において、光束を、まず、スペクトル的に扇状展開分
散（auffaechern）し、次いで、その分散平面から各スペクトル範囲に分割しよ うとする場合、励起光の分離時に高いダイナミック性が望まれる。しかしながら
、検知ピンホールの形状によって誘起される回折現象は、このような高いダイナ
ミック性を基本的に阻害する。この場合、特に、スペクトル的に分離された検知
範囲における回折関数の副次的ピークが、問題を誘起する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

従って、本発明の課題は、スペクトル範囲の障害となる回折成分を抑制すると
ともに、扇状展開分散された光束の分割を達成できるよう、冒頭に述べた種類の
光学装置を構成、改善することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

冒頭に述べた種類の本発明に係る光学装置は、請求の範囲第１項の特徴によっ
て上記課題を解決する。上記第１項にもとづき、この種の装置は、ピンホールが
光束の多角形通過孔を有することを特徴とする。

【０００６】 本発明にもとづき、第１に、ピンホールの形状が焦面または分散平面において
各色について現れる回折パタンを決定するということが確認された。即ち、丸い
通過孔を有するピンホールは、この場合に現れる回折効果にもとづき、ダイナミ
ック性が制限された円環形回折副ピークを有し、他方、多角形通過孔を有するピ
ンホールを使用した場合は、全く異なる回折パタン、即ち、交差ライン上に回折
ピークを有する回折パタンが生ずる。この種の装置に鑑みて、何れにせよ、主回
折ピークを検知でき、そして問題の副次的回折現象を抑制できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】

ピンホールまたはピンホールに構成された通過孔の具体的形状に関して、この
−多角形の−通過孔を対称に構成すれば、更に有利である。この場合、通過孔は
、三角形または四角形（矩形）に構成でき、この場合、矩形（viereckig）の形 態の枠内において、対称な、この場合、正方形の形状が、特に有利である。即ち
、かくして、各種のスペクトル範囲または色についてピンホールの全く特に適切
な回折パタン、即ち、スペクトル十字交差が生ずる。この場合、交差の軸線は、
主回折ピークにおいて交差する。中間にある副次的回折ピークは、検知時または
分割時、殆ど問題にならない。

【０００８】 ピンホールの前のおよび／または後ろの光路には、補足の絞りを設けることが
できる。この場合、上記絞りが可変絞りであれば好ましい。上記絞りは、回折ピ
ークまたは高次の回折現象を抑制するのに役立つ。

【０００９】 まず、光束をスペクトル的に扇状展開分散（即ち展開ないし拡開分散）し、次
いで、扇状展開分散した光束を分散平面から分割すれば、基本的に、光束の複数
のスペクトル範囲を（帯域）容易に同時に検知できる。分散平面からの扇状展開
分散された光束の分割は、特殊な光学装置によって行う。この場合、スペクトル
範囲に分割された部分光束またはスペクトル範囲自体を、特に、同時に検知する
。この場合、スペクトル範囲への本来の分割には、光束の扇状展開分散が先行し
、従って、扇状展開分散された光束において分散平面からの分割（分解）を行い
得ることが重要である。この場合、何れにせよ、補足光学系による多重フォーカ
シングは不要である。

【００１０】 この場合、基本的に、２つの光学装置、即ち、１つとして、光束をスペクトル
的に扇状展開分散する装置と、他の１つとして、分割し、次いで、検知する装置
とが設けてある。光束をスペクトル的に扇状展開分散する装置には、到着する光
束がフォーカシングされるピンホールが前置してある。この場合、ピンホールは
、レーザスキャナの直後に設置できる。この場合、何れにせよ、ピンホールの通
過孔の形状が、分散面に、扇状展開分散された光束の特定の回折パタンを形成す
るという知見が重要である。

【００１１】 光束は、ピンホールから、場合によっては、既述の可変絞りを介して、フォー
カシング光学系および分散手段まで進行する。分散手段は、特に簡単な構造に鑑
みて、プリズムとして構成できる。分散手段、即ち、プリズムの前および／また
は後ろには、それぞれ、同じくレンズアレイを含むことができるフォーカシング
光学系が設けてある。

【００１２】 ピンホールからプリズムに達した分散光は、フォーカシング光学系によって、
後置の分割／検知装置（ないしスリット／検知装置 Spalt-/Detektoranordnung
）にフォーカシングされ、次いで、スペクトル範囲への分割が行われる。

【００１３】 他方、検知間隙（スリット）において回折現象が抑止されるよう配置、配列さ
れた特殊な色選択間隙（スリット）を焦面または扇状展開分散された光束の分散
面に設ければ、分割／検知装置（ないしスリット／検知装置）に関して、有利で
ある。

【００１４】 さて、本発明の教示を有利に構成、改善する各種の可能性がある。これに関し
て、一方では、請求の範囲第１項に続く請求の範囲を参照し、他方では、図面を
参照した本発明の実施例の以下の説明を参照する。更に、本発明の好ましい実施
例の説明と組合せて、教示の好ましい構成および改善を総括的に説明する。

【００１５】

【実施例】

図１−３に、光束１をスペクトル的に扇状展開分散する装置を示した。この場
合、図示してない共焦点顕微鏡の検知光路内の光束１が対象である。光束１をス
ペクトル的に扇状展開分散した後、扇状展開分散された光束２をその分散平面３
から分割する。適切な検知器５によって、分割されたスペクトル範囲４の検知を
行う。全体の関連性は、図３から知り得よう。この場合、扇状展開分散された光
束２の分割のため、スペクトル範囲４を検知する検知間隙（スリット）装置６が
設けてある。ここで選択した略図は、機能態様の明確化に役立つ。判り易いよう
、他の詳細は図示してない。

【００１６】 図１に示した光学装置は、公知の種類の装置、即ち、到着する光束１を丸い通
過孔８を有するピンホール７にフォーカシングする形式の先行技術から公知の装
置である。光束は、上記ピンホールからフォーカシング光学系９およびプリズム
１０として構成された分散手段によって他のフォーカシング光学系１１を介して
図３にのみ示した分割／検知装置に送られ、この場合、丸い通過孔８を有するピ
ンホール７にもとづき、分散平面３には、各色について全く特殊な回折パタン１
３が現れる。円環状に構成された回折副ピークが、公知の系のダイナミック性を
制限する。

【００１７】 図２に、ピンホール７が多角形通過孔８、即ち、具体的に云えば、矩形または
正方形の通過孔を有する形式の本発明に係る光学装置を示した。上記ピンホール
７またはこのピンホールに構成された通過孔８は、従来の光学装置とは異なり、
２つのラインに配置された回折ピーク１６にもとづき、分散平面３に全く異なる
回折パタン１３を誘起する。

【００１８】 図２に単に模式的に示した如く、検知間隙（スリット）６は、検知間隙６にお
いて回折現象が抑止されるよう配置、配列されている。即ち、検知ライン１７に
沿って存在する副次的回折ピークは、所詮、無視できるからである。

【００１９】 何れにせよ、回折パタン１３はピンホールまたはその通過孔８の形態に依存す
るということが肝要である。この場合、通過孔８が多角形であれば、ピンホール
７は、適切な検知間隙６によって、即ち、ピンホール７の正方形通過孔８を使用
した場合に回折十字に対して対角線方向へスペクトル分割することによって、回
折現象の副ピークを抑止ないし除去できる回折パタン１３が生ずる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 丸い通過孔を有するピンホールを備えた従来の光学装置の略図である。

【図２】 ピンホールが正方形通過孔を有する形式の本発明に係る光学装置の実施例の略
図である。

【図３】 光束の扇状展開分散、扇状展開分散された光束の分割および検知を含む本発明
に係る全装置の略図である。

【符号の説明】

１ 光束 ２ 扇状展開分散された光束 ３ 分散平面 ４ スペクトル範囲 ５ 検知器 ６ 検知間隙（スリット） ７ ピンホール ８ 通過孔 ９ フォーカシング光学系 １０ プリズム １１ フォーカシング光学系 １２ 分割／検知装置（スリット／検知装置） １３ 回折パタン １４ ライン １５ ライン １６ 回折ピーク １７ 検知ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グーゲル、ヒルマー ドイツ連邦共和国 Ｄ−69221 ドッセン ハイム コンラッド−アデナウアー−シュ トラーセ 23ｂ Ｆターム(参考） 2G020 CB04 CC13 CC42 CC46 CD03 2H052 AA08 AC04 AC05 AD35 AF07

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 好ましくは、共焦点顕微鏡の光路において、光束（１）をス
   ペクトル的に扇状展開分散し、特に、次いで、扇状展開分散された光束（２）を
   その分散平面（３）から分割し、分割されたスペクトル範囲（４）を検知する光
   学装置において、光束（１）をピンホール（７）にフォーカシングする形式のも
   のであって、ピンホール（７）が、多角形通過孔（８）を有することを特徴とす
   る装置。
2. 【請求項２】 多角形通過孔（８）が、対称に構成されていることを特徴と
   する請求の範囲第１項記載の装置。
3. 【請求項３】 通過孔（８）が、三角形に構成されていることを特徴とする
   請求の範囲第１項または第２項記載の装置。
4. 【請求項４】 通過孔（８）が、矩形に構成されていることを特徴とする請
   求の範囲第１項または第２項記載の装置。
5. 【請求項５】 通過孔（８）が、正方形に構成されていることを特徴とする
   請求の範囲第４項記載の装置。
6. 【請求項６】 ピンホール（７）の前のおよび／または後ろの光路には、（
   好ましくは可変の）絞りが設けてあることを特徴とする請求の範囲第１−５項の
   １つに記載の装置。
7. 【請求項７】 フォーカシング光学系（９，１１）および分散手段が、ピン
   ホール（７）の後方の光路に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１−
   ６項の１つに記載の装置。
8. 【請求項８】 分散手段が、プリズム（１０）を含むことを特徴とする請求
   の範囲第７項記載の装置。
9. 【請求項９】 分散手段の前のおよび／または後ろの光路には、フォーカシ
   ング光学系（９，１１）が設けてあることを特徴とする請求の範囲第１−８項の
   １つに記載の装置。
10. 【請求項１０】 フォーカシング光学系（９，１１）が、レンズアレイを含
    むことを特徴とする請求の範囲第９項記載の装置。
11. 【請求項１１】 フォーカシング光学系（９，１１）によって光束（１）を
    分割／検知装置（１２）にフォーカシングできることを特徴とする請求の範囲第
    １０項記載の装置。
12. 【請求項１２】 分割／検知装置（１２）が、扇状展開分散された光束（１
    ）の焦面または分散面（３）に、検知間隙（６）において回折現象が抑止される
    よう配置、配列された色選択間隙ないし検知間隙（６）を含むことを特徴とする
    請求の範囲第１１項記載の装置。