JP4053998B2 - 燐層に含まれる情報を検出するための装置 - Google Patents

Description

この発明は、請求項１の上位概念にもとづく、燐層に含まれる情報を検出するための装置に関する。

特に、医学的な目的のために、燐層を利用したレントゲン撮影が行われており、その際対象物、例えば患者を通り抜けてきたレントゲン照射線は、潜像として燐層に記録される。この潜像を読み出すためには、この燐層に励起光を照射して、それによってこの層が、潜像に対応して、放射光を放出し、これを光学的な検出器で検出して、電気信号に変換している。この電気信号は、必要に応じてさらに処理して、モニター上に表示したり、あるいは例えば印刷機のような、相応の出力機器に出力することができる。

特許文献１は、そのような装置を開示しており、そこには、燐層と検出器の間に、励起光を反射させるための反射層、および場合によってはさらに励起光を吸収するための吸収フィルターが配備されている。そうすることによって、励起光が検出器にまで到達して、そのために燐層から放出される放射光の検出が劣化する可能性を回避している。さらに、光源には、放射光の励起用として考慮されていない、またはそれに適していない光成分を反射するための反射層を配備することができる。そうすることによって、そのような光成分が燐層または装置の別の構成要素に当たって、反射および／または拡散によって検出器にまで到達して、場合によってはそれが放射光の検出を劣化させる可能性を回避している。

この装置は、一般的に高い信頼性での放射光の検出を可能とするものである。しかし、一定の用途の場合、例えば決まったタイプの検出器および／または光源、および／または決まった種類の燐層を利用する場合に、各用途において常に必要な程度の信頼性を確保することができるわけではない。
ドイツ特許第１９８５９７４７号明細書

この発明の課題は、放射光の検出に際して、出来る限り高い信頼性が確保される、燐層に含まれる情報を検出するための装置を提供することである。

この課題は、請求項１にもとづき、燐層と検出器の間、または燐層と光源の間に配置されたフィルター機器が、吸収フィルターとして構成され、互いに結合された少なくとも二つのフィルター要素を有することによって解決される。この発明の意味における吸収フィルターは、光を吸収する物質を有する、有利にはガラスまたはプラスチックから成る光学フィルターである。光を吸収する物質としては、有利にはイオン性および／または無機質の物質が用いられる。

この発明にもとづき、吸収フィルターとして構成された、有利には、それぞれ相異なるスペクトル別吸収挙動を持つ、二つ以上のフィルター要素を組み合わせることによって、個々の吸収フィルターまたは個々の反射フィルターの組み合わせと比べて、以下の利点を達成することができる。

−燐層と検出器間の検出器側にフィルター機器を配置することによって、励起光と比較 して、放射光の透過性におけるより大きな違いが得られる。そのため、放射光の大部 分が検出器に到達する一方、励起光がほぼフィルターで取り除かれるということが保 証される。

−光源と燐層間にフィルター機器を配置することによって、相応の方法で燐層での放射 光の励起用として考慮されていない、または適していない光成分と比較して、励起光 の透過性におけるより大きな違いが達成される。このことによって、励起光の大部分 が燐層に当たるとともに、その他の光成分がほぼフィルターで取り除かれるというこ とが実現される。

この発明にもとづくフィルター機器の二つの配置により、全体として放射光の検出時におけるより高い信頼性が保証される。当然のことながら、これらの二つの配置を組み合わせた場合、すなわち光源と燐層の間にも、燐層と検出器の間にも、それぞれ相応に構成されたフィルター機器を配置した場合、特に高い信頼性が達成される。

さらに、この発明にもとづき個々のフィルター要素を、燐層と検出器間の光路内または燐層と光源間の光路内に配置したフィルター機器と結合することによって、個々の分離した反射層、および場合によっては光路内における追加の分離した吸収層の場合よりも簡単でコンパクトな装置の構造が得られる。

フィルター要素は、有利には接着によって互いに結合される。これは、特に個々のフィルター要素の間に有り、放射光の波長領域において高い透過性を持つ接着剤または接合材から成る層を用いて行われる。これに代わって、この接着層を、フィルター要素の部分領域内にだけ構成することもできる。さらに、フィルター機器を検出器側に配置することによって、この層の材料が、励起光の波長領域の光に対して低い透過性を持つようにすることができ、それによって望ましくない光成分における減衰を増大させることができる。接着剤または接合材から成る層によって、その間に有る空気から成る層と比較して、フィルター要素の境界面での屈折率の僅かな違いによる反射損が低減され、その結果放射光の波長領域における高い透過性が確保される。

これに代わって、フィルターを密着させることによって互いに結合させることができ、その際フィルター要素の表面を十分平坦に研磨して、その結果これらは、互いに接触させた際に、原子または分子の凝集力により結合されるものである。この簡単な結合技術によって、フィルター機器の全体的な透過に関する挙動が、追加の接合材または接着剤の層によって影響を受けるということがなくなる。

これに代わって、あるいはこれに加えて、機械的な保持機器を用いて、フィルター要素を一体化することもできる。フィルター要素を機械的に結合させることによって、一般的にコンパクトで頑丈な構造が実現される。この保持機器は、有利にはフィルター要素の周縁領域に延び、場合によっては分断された構造として形成される。そうすることによって、機械的な一体化を簡単な方法で実現することが可能となる。

この発明の別の有利な実施形態において、出来る限りコンパクトな装置構造を達成するために、フィルター機器を検出器に取り付けることが規定されている。フィルター要素に関して挙げた結合技術と同様に、接着あるいは機械的な保持機器によって、フィルター機器を、例えば一つの構造になるように、検出器と結合させることができる。

スペクトル吸収に関して相異なる挙動を持つ吸収フィルターは、一般的に相異なる熱膨張率を有する。そのような場合、二つ以上の相異なるフィルター要素を結合させると、熱変動におけるフィルター要素の熱膨張の違いのために、フィルター機器全体が曲がって使えなくなることとなる。このバイメタルに利用されている効果は、ここに記載されている光学的な用途においては、例えば、フィルター要素での張力による吸収挙動の変化、フィルター要素の表面における反射損の増加、およびフィルター機器と結合されたこの装置の構成要素における緊張のような、望ましくない効果をもたらすものである。最後のことは、特にフィルター機器を検出器と結合させる場合に、フィルター機器が曲がることにより、同じく検出器が曲がったり、あるいは検出器が少なくとも高い張力に曝され、このことは、放射光の検出の際におけるその感度とそれゆえにその信頼性を低下させることとなるので、不利である。

そのため、この発明の有利な実施構成において、少なくとも三つのフィルター要素を互いに結合させ、これらの互いに結合させたフィルター要素の中の少なくとも二つが、相異なる熱膨張率を有し、その際これらの互いに結合させたフィルター要素を、少なくとも二つのフィルター要素の対が得られ、それらがそれぞれ相異なる熱膨張率を持つ二つのフィルター要素から成り、温度変化により個々のフィルター要素の対に起こる曲げの力が、対立し合うように作用し、そして特に互いに相殺し合うように配置することが規定されている。こうすることによって、温度変動によるフィルター機器の曲がりが、軽減または回避される。

有利には、フィルター要素は、熱膨張率の順序および／またはフィルター要素の厚さが対称的になるような形で互いに並べて配置される。特に、それぞれ第一の熱膨張率を持つ、少なくとも二つの第一のフィルター要素の間に、第二の熱膨張率を持つ、少なくとも一つの第二のフィルター要素を配置するものと規定することができる。第一のフィルター要素の厚さは、有利には同じ範囲にあるか、特には同じである。これに代わって、あるいはこれに加えて、第二のフィルター要素の厚さも同じ範囲にあるか、特には同じである。これらの措置の一つ一つが、場合によっては起こり得る曲げの力の軽減あるいは相殺を改善することに寄与するものである。個々の措置を組み合わせることで、それに応じて曲げの力の軽減あるいは相殺をより確実にすることができるようになる。

吸収フィルターとして形成された、フィルター機器のフィルター要素は、燐層と検出器間に配置されたフィルター機器が、放射光の第一の波長領域において透過性を持ち、励起光の第二の波長領域において不透過性を持つように構成される。そうすることによって、検出しようとしている放射光の劣化が回避される。これに追加して、あるいはこれに代わって、燐層と検出器間に配置されたフィルター機器は、励起光の第二の波長領域より長い波長の第三の波長領域において不透過性を持つことができる。そのため、フィルター機器は、励起光の波長領域だけでなく、励起光より長い波長領域においても不透過性を持つこととなる。そうすることによって、励起光の波長領域とそれより長い波長の波長領域における光成分に関する、フィルター機器を通り抜ける放射光の比率が高められ、そしてそれによってコントラストが高められる。

それに対して、燐層と光源間に配置されたフィルター機器は、励起光の第二の波長領域の光に対して透過性を持ち、放射光の励起用として考慮されていない、または適していない光成分の第三の波長領域の光に対してほぼ不透過性を持つ。

この発明の意味においては、フィルター機器は、この機器が、ある波長において、１０^-3以下、特に１０^-4以下の透過率を持つ場合には、その波長において不透過性を持つものとし、そしてこの機器が、ある波長において、０．１以上、特に０．７以上の透過率を持つ場合に、透過性を持つものとする。

この発明の有利な改良構成において、少なくとも一つの第一のフィルター要素は、放射光の第一の波長領域においては透過性を持ち、励起光の第二の波長領域においては不透過性を持ち、少なくとも一つの第二のフィルター要素は、放射光の第一の波長領域においては透過性を持ち、励起光の第二の波長領域より波長の長い第三の波長領域においては不透過性を持つものと規定される。このようなフィルター特性を持つ、相異なるフィルター要素を組み合わせることによって、製造上の制限から大抵はただ一つの比較的狭い波長領域において不透過性を持つ個々のフィルター要素と比較して、さらにコントラストを高めることができるものである。

この発明の一つの実施形態において、少なくとも一つのフィルター要素が、第一の反射層を持ち、この層は、第二の波長領域よりも長い波長で、かつ特に第二の波長領域と部分的に重なり合う第四の波長領域における光に対して不透過性を持つことが規定されている。これに代わって、あるいはこれに加えて、少なくとも一つのフィルター要素が、第二の反射層を持ち、この層は、第二の波長領域よりも長い波長で、かつ特に第三の波長領域および／または第四の波長領域と部分的に重なり合う第五の波長領域における光に対して不透過性を持つものである。一つまたは複数の第一および／または第二の反射層によって、有利には第二と第三の波長領域間にある少なくとも一つの別の波長領域において、フィルター機器の透過性が低減され、それは、全体としてさらなるコントラストの向上に結びつくものである。

第三の波長領域が、第二の波長領域と重なり合う、あるいは第二の波長領域と直に隣接し合うというのは、有利である。その場合、フィルター機器は、第二およびこれと隣接する第三の波長領域を統合した非常に広い波長領域の光に対して、不透過性を持つ。このことは、より長い波長の蛍光放射線が燐層に励起されるような用途の場合において、特に有利であり、この放射線は、より低い波長で放出される放射光の検出に影響を及ぼすものである。第三の波長領域を第二の波長領域に隣接させることは、有利には相異なる透過挙動を持つ第一および第二のフィルター要素、特に吸収フィルターを適切に選択し、組み合わせることによって達成される。フィルター要素の組み合わせだけでは、このことを達成できない場合には、フィルター機器に、さらに一つまたは複数の上述した第一および／または第二の反射層を配備する。

以下において、図面にもとづき、この発明をより詳しく説明する。

図１は、この発明にもとづく装置の実施例を示す。燐層１内に記録された、レントゲン線の潜像は、燐層１の上を走査方向Ｓに動かされる走査ヘッド１０を用いて検出される。別の実施形態においては、走査ヘッド１０に加えて、あるいはそれに代わって、燐層１が動かされ、そうすることによって同様に燐層１の相異なる領域を検出することもできる。燐層１を機械的に安定化させるためには、これを支持層９の上に塗布する。

光源２から放出された励起光３は、燐層１の上に当り、燐層１の上および／または中において、放射光４を励起し、その放射光は、光を案内または集束する光学系５を用いて、検出器６に案内、あるいは検出器６上に集束される。

燐層１と検出器６との間には、フィルター機器８が配置されており、その機器は、放射光４の第一の波長領域において、高い透過性を持つとともに、励起光３の第二の波長領域において、ほぼ不透過性を持つ、すなわち励起光３に対して非常に低い透過性しか持たない。このフィルター機器８は、さらに励起光３の第二の波長領域よりも長い波長領域にある、少なくとも一つの別の波長領域において、不透過性を持つように構成される。フィルター機器８は、有利には出来るだけコンパクトな構成とするために、検出器６に取り付けられる。

このように構成されたフィルター機器８によって、燐層１および／または支持層９で反射された励起光３も、励起光の波長領域より長い波長の第三の波長領域の光も、検出器６に到達できないようにすることができる。

第三の波長領域の光成分は、例えば光源２の放射スペクトルにおける長い波長の部分から生じ、燐層１における放射光４を励起するためには考慮されないか、あるいは適さないものである。さらに、そのような光成分は、決まった種類の燐層において発生し、そこでは、励起光３によって、励起光よりも短い波長領域における検出しようとしている放射光４の他に、さらに励起光３より長い波長領域における蛍光光線が励起される。しかし、そのような、より長い波長の蛍光光線の成分は、一般的にその成分は画像情報を含まず、検出しよとしている画像情報を劣化させることになるので、望ましいものではない。

このように構成されたフィルター機器８によって、燐層１から放出される第一の波長領域における放射光４は、基本的にほんの僅かしか検出されず、その結果放射光４の検出における高い信頼性と正確性が確保される。

有利には、光源２は、図面の平面に垂直に延びる線に沿って配置されたレーザーダイオードを有し、これらの個々のレーザーダイオードによって放出される拡散性の光ビームが重なり合い、燐層１上において、この線の方向に平行な線状または帯状の領域に照射されるようにする。光学的には、励起光３を集束するために、この線の方向に延びる円柱レンズを配備することができ、そのレンズは、一方では励起光３を燐層１上に集束するために作用するとともに、他方ではこの線の方向に並んだレーザーダイオードの個々の光線を重なり合うことができるようにするものである。この方法により、この線の方向に対してほぼ一定の強度で、燐層１上における、ほんの狭い幅の線に向けての照射が行われる。光源２は、レーザーダイオードの代わりに、列状に配置した別の発光手段、特に強い強度の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えることもできる。

検出器６は、受光素子７、特に一つまたは複数の直線状のＣＣＤ配列を有し、それらは、図面の平面に垂直に延びる線内に配置される。これに代わって、受光素子７として、フォトダイオード配列を用いることもできる。

ここに描かれた実施例では、光源２と検出器６の両方が燐層１の側に配置されている。支持層９が透明である用途の場合、光源２を、またもや燐層１の側の領域に、検出器６を燐層１と反対の側の領域に配置することができる。この実施構成では、フィルター機器８は、燐層１と検出器６の間または透明な支持層９上に取り付けるか、あるいは支持層と一体化することができる。

この発明の代替の実施形態において、この装置は、いわゆる飛点システム（Flying Spot System）として構成することができる。この実施形態では、光源２は、レーザーと、このレーザーのレーザー光線３を燐層１の方に反射する回転多面鏡とを有する。この場合、この回転多面鏡の回転によって、レーザー光線３は、燐層１上の異なる場所をなめて、その場所は、それぞれ連続してルミネッセンス光を放射させるために励起される。これらの燐層上の励起された場所から放出される放射光は、検出器６によって検出される。検出器６は、位置解像度を持つ計測あるいは位置解像度を持たない計測用として設計することができる。後者の場合、有利には、検出器６として、一つまたは複数の光電子増倍管（ＰＭＴ）が用いられる。この実施形態の場合においても、フィルター機器８は、燐層１から放出される光４が検出器６によって検出される前に、適切にフィルターをかけるために、燐層１と検出器６の間に配置される。光を案内する、あるいは集束する光学系５として、例えば光ファイバーを用いることができ、それは、燐層１の異なる場所から放出される光４を、検出器６の方に案内するものである。

この発明の一つの実施構成において、フィルター機器８は、少なくとも二つの相異なるフィルター要素を有し、その際少なくとも一つの第一のフィルター要素は、放射光４の第一の波長領域においては透過性を持ち、励起光３の第二の波長領域においては不透過性を持ち、そして少なくとも一つの第二のフィルター要素は、放射光４の第一の波長領域においては透過性を持ち、励起光３の第二の波長領域より長い波長の第三の波長領域においては不透過性を持つ。こうすることによって、一般的にただ一つのフィルター要素から成るフィルター機器の場合よりも、より高いコントラスト、すなわちより長い波長の光成分を含めた励起光３に対する透過性と比較して、放射光４に対する、より高い透過性が達成される。

図２は、フィルター機器および個々のフィルター要素のスペクトル別透過率に関する例を示している。このグラフでは、波長λに対する各々の透過率Ｔが描かれている。第一のフィルター要素の透過曲線２１は、放射光の第一の波長領域Ｗ１では、非常に高い透過性を、励起光の第二の波長領域Ｗ２では、非常に低い透過性を示しているが、それより長い波長では再び増加している。第二のフィルター要素の透過曲線２２は、第一の波長領域Ｗ１では、同様に非常に高い透過性を示し、励起光の第二の波長領域Ｗ２より長い波長の第三の波長領域Ｗ３において、初めて非常に低い値に低下している。

グラフから分かるように、放射光の第一の波長領域Ｗ１は、有利には励起光の第二の波長領域Ｗ２より波長が短い。

第一の波長領域Ｗ１は、有利には凡そ３８０ｎｍと４２０ｎｍの間にあり、それは、大抵の種類の燐層において、大部分の放射光が、この範囲で放出されるからである。第二の波長領域Ｗ２は、５２０ｎｍと７００ｎｍの間、特に６３０ｎｍと６９０ｎｍの間にある。光源として、レーザーダイオードを用いた場合、生成される励起光の遥かに多くの部分が、レーザー波長、有利には６６０ｎｍの周りの狭い波長範囲にある。励起光の第二の波長領域Ｗ２における透過率Ｔは、有利には１０^-8以下であり、そのことによって、検出しようとしている放射光と比較して、大抵は数桁、より高い強度を持つ励起光が、特に確実に低減される。

第一および第二のフィルター要素に関しては、例えばＳＣＨＯＴＴ ＧＬＡＳ社（在Ｄ−５５１２２ マインツ、ドイツ）の製品番号ＢＧ３，ＢＧ４，ＢＧ１２あるいはＢＧ１８，ＢＧ３９，ＢＧ４２の吸収フィルターが適している。

フィルター機器の第一および第二のフィルター要素の組み合わせによって、フィルター機器の透過曲線２０が、最終的に得られ、この機器は、第一の波長領域Ｗ１では、高い透過率を持ち、励起光の波長領域Ｗ２における光に対しても、ならびに波長領域Ｗ２より長い波長の第三の波長領域Ｗ３においても不透過性を持つ。

フィルター要素は、有利には吸収フィルターとして構成され、励起光の第二の波長領域Ｗ２、または第三の波長領域Ｗ３における光を吸収するものである。吸収フィルターとしては、光を吸収するイオン性および／または無機質の化合物を有するガラスまたはプラスチックから成る光学フィルターが用いられる。

それぞれ相異なるスペクトル別吸収挙動を持ち、吸収フィルターとして構成された、少なくとも二つのフィルター要素を組み合わせることによって、特に第二および第三の波長領域Ｗ２，Ｗ３の通り抜けた光成分と比較して、第一の波長領域Ｗ１の通り抜けた放射光の高いコントラストを達成することができる。

コントラストをさらに向上させるために、少なくとも一つのフィルター要素に、第四の波長領域Ｗ４における光を大部分反射し、そのため、この波長領域における光に対して、ほぼ不透過性を持つ、第一の反射層を配備することができる。この第四の波長領域Ｗ４は、第二の波長領域Ｗ２より波長が長く、特にこの領域と重なり合っており、有利には凡そ６５０ｎｍと７８０ｎｍの間にある。図面を見易くするために、第一の反射層の透過曲線を明確に描くことはしていない。この第一の反射層によって、さらに別の波長領域においても、フィルター機器の透過性を低減することができ、そこにおいても十分に低い透過率Ｔを達成することができる。それは、図示した例では、波長領域Ｗ２とＷ３の間にある波長領域である。

第一の反射層に加えて、あるいはそれに代わって、少なくとも一つのフィルター要素が、第五の波長領域Ｗ５における光を大部分反射し、そのため、この波長領域における光に対して、ほぼ不透過性を持つ、第二の反射層を配備することができる。この第五の波長領域は、励起光の第二の波長領域Ｗ２より波長が長く、特に第三および／または第四の波長領域Ｗ３，Ｗ４と少なくとも部分的に重なり合っている。有利には、この第五の波長領域Ｗ５は、凡そ７５０ｎｍと９１０ｎｍの間ある。この第二の反射層もまた、第二の波長領域Ｗ２と第三の波長領域Ｗ３の間にある波長領域において、フィルター機器の透過性をさらに低減させることになる。これに関しても、図面を見易くするために、第二の反射層の透過曲線を明確に描くことはしていない。

これらの有利に用いられる反射層は、それぞれ相異なる反射率と厚さを持つ複数の薄い誘電体の層から成る層組織である。そのような層組織上に当る光は、入射角と波長に応じた干渉作用にもとづき、反射および透過される。

有利には、第三の波長領域Ｗ３の形態は、この領域が、励起光の第二の波長領域Ｗ２と直に隣接し合うように選択される。その場合、フィルター機器は、第二の波長領域Ｗ２から、これと直に隣接し合う第三の波長領域Ｗ３を含むこの領域までの非常に広い波長領域における光成分に対して不透過性を持つ。このことは、燐層において波長のより長い蛍光放射線が励起されるような用途の場合に、特に有利であり、そのような放射線は、より短い波長で放出される放射光の検出に影響を及ぼすものである。

第三の波長領域Ｗ３を第二の波長領域Ｗ２に隣接させることは、例えば、相応の透過曲線２１または２２を持つ第一および第二のフィルター要素を適切に選択し、組み合わせることによって実現される。このことが、フィルター要素の組み合わせだけでは実現されない場合、フィルター機器に、さらに一つまたは複数の前述した第一および／または第二の反射層を配備することができる。

図３は、二つのフィルター要素から構成されたフィルター機器の実施例を示す。

図３ａで横断面図として描かれたフィルター機器８の例では、第一のフィルター要素３１と第二のフィルター要素３２は、放射光の第一の波長領域Ｗ１において高い透過性を持つ接着剤または接合材から成る層３３によって、互いに結合されている。有利には、この層３３の材料は、第二および／または第三の波長領域Ｗ２，Ｗ３の光に対して、低い透過性を持つ。この接着剤または接合材から成る層３３によって、空気から成る層と比較して、フィルター要素３１，３２と層３３との境界面における屈折率の僅かな違いによる反射損が低減され、その結果放射光の第一の波長領域Ｗ１における高い透過性が、確保される。

図３ｂの別の実施形態において、フィルター機器８の二つのフィルター要素３１と３２は、密着によって互いに結合されている。そのために、フィルター要素３１と３２の表面は、平坦に磨かれており、その結果これらの要素は、互いに接触させた場合、原子または分子の凝集力により一体化される。この簡単な接合技術によって、フィルター機器８の全体的な透過挙動が、追加の接合または接着層によって影響されることがなくなる。

図３ｃには、二つのフィルター要素３１と３２の周縁領域に延びる枠組み３４によってフィルター要素を一体化させた、フィルター機器８の別の実施例の横断面図が描かれている。図３ｄは、このようなフィルター機器８を視線方向Ｂから見た図を表している。図から分かるとおり、ここに描いた枠組み３４は、二つのフィルター要素３１と３２の周縁領域全体に渡って延びている。用途によっては、対応する枠組み３４が、周縁領域の一定の部分、例えばフィルター機器８における個々の角の領域だけに延びることで十分な場合もある。そのような枠組みの構造においては、個々のフィルター要素３１と３２の特に頑丈な一体化が、確実に実施される。

第一および第二のフィルター要素３１，３２の有利な光学的な特性に関しては、それに対応して、図１と２に関する実施形態が適用される。

図４は、三つのフィルター要素から構成されたフィルター機器の異なる実施例の横断面図をそれぞれ表している。

図４ａの例では、二つの第一のフィルター要素４１と４３の間に、一つの第二のフィルター要素４２が配置されており、接着剤または接合材から成る層４４，４５を用いて、これらと接着あるいは接合されている。透過しようとしている放射光の出来る限り小さい減衰を保証するために、層４４と４５は、放射光の第一の波長領域Ｗ１における光に対して高い透過性を有する。有利には、層４４および／または４５の材料は、さらに第二および／または第三の波長領域Ｗ２，Ｗ３における光に対して低い透過性を有する。図３の実施例に関して、既に詳しく説明したとおり、層４４および４５によって、第一と第二のフィルター要素４１，４３，４２と層４４または４５との間の境界面における反射損が低減され、その結果この場合においても、放射光の第一の波長領域Ｗ１において、フィルター機器８の高い透過性が確保される。

二つの第一のフィルター要素４１と４３は、有利には放射光の第一の波長領域Ｗ１においては透過性を持ち、励起光の第二の波長領域Ｗ２においては不透過性を持つ。これら二つのフィルター要素の間にある第二のフィルター要素４２は、同様に放射光の第一の波長領域Ｗ１においては透過性を持ち、第二の波長領域Ｗ２より長い波長の第三の波長領域においては不透過性を持つ。

特に、それぞれ相異なるスペクトル別吸収挙動を持つ、吸収フィルターとして構成されたフィルター要素を、このように組み合わせることによって、図１と２の実施例に関して既に述べた利点が達成される。

相異なるスペクトル別吸収挙動を持つ吸収フィルターは、一般的に相異なる熱膨張率を有する。そのような場合、二つ以上の相異なるフィルター要素を結合させると、温度変動時におけるフィルター要素の熱膨張の違いによって、フィルター機器全体が曲がってしまうことになる。このバイメタルで用いられる効果は、ここで述べた光学的な利用においては、例えば、フィルタ要素における張力による吸収挙動の変化、フィルター要素の表面における反射損の増加、フィルター機器と結合されたこの装置の構成要素における張力のような、望ましくない効果を発生させてしまうこととなる。最後のことは、特に検出器と結合されたフィルター機器の場合には、フィルター機器が曲がると、検出器が曲げられるか、あるいはこれが少なくとも高い張力に曝されることとなり、そのことは、放射光の検出の際における、検出器の感度とそれゆえにその信頼性を低下させることとなるので、不利である。

この理由から、図４ａに示した実施例では、それぞれ第一の熱膨張率を持つ二つの第一のフィルター要素４１と４３と第二の熱膨張率を持つ第二のフィルター要素４２は、異なる熱膨張率を持つ二つのフィルター要素の対４１／４２および４２／４３とされ、温度変化の際に個々のフィルター要素の対４１／４２および４２／４３に起こる曲げの力が、対立する形で作用し、特に互いに相殺するように配置されている。こうすることによって、一方における第一のフィルター要素４１，４３と、他方における第二のフィルター要素４２との異なる熱膨張によるフィルター機器８の曲がりが、回避される。

異なる熱膨張率を持つフィルター要素４１，４２，４３の、ここに示した対称的な順序においては、個々のフィルター要素の対４１／４２または４２／４３の、場合によっては発生するバイメタル効果を、特に確実な方法で相殺することができる。

図４ｂで示したフィルター機器８は、図４ａで示したものと同様に構成されており、その際個々のフィルター要素４１，４２，４３は、追加の層４４と４５ではなく、密着によって互いに結合されている。その他の点に関して、このフィルター機器８には、図４ａに示した例と同じ実施形態が適用される。

図４ｃに描かれたフィルター機器８は、同様にその構成に関して、ほぼ図４ａで示したフィルター機器と等しく、図４ａに対する実施形態が、それに対応して適用される。層４４と４５に加えて、個々のフィルター要素４１，４２，４３の機械的な一体化を向上させるために、フィルター要素４１，４２，４３の範囲に延びる枠組み４６が、配備されている。図３ｃと３ｄに示した実施例に関して、既に詳しく説明したように、この枠組み４６は、フィルター要素４１，４２，４３の周縁領域の個々の部分領域、有利には個々の角の部分にだけ配備することができる。

図４ｃのフィルター機器８は、図４ａに示したフィルター構造に加えて、第一の反射層４７を有し、その層では、励起光の第二の波長領域Ｗ２より長い波長の、特に第二の波長領域Ｗ２と部分的に重なり合う、第四の波長領域Ｗ４における光が大部分反射される。この第一の反射層４７は、図示した例では、二つの第一のフィルター要素４１の外面上に形成されている。

二つの第一のフィルター要素４３の中の他方の外面上には、第二の反射層４８が形成されており、その層では、励起光の第二の波長領域Ｗ２より長い波長の、特に第三および／または第四の波長領域Ｗ３，Ｗ４と部分的に重なり合う、第五の波長領域Ｗ５における光が大部分反射される。

図２に関して、既に説明したとおり、４１から４３までの吸収フィルター上における一つまたは複数の追加の反射層４７または４８によって、別の波長領域において透過される光成分に対して、透過される放射光の特に高いコントラスト比が達成される。

検出しようとしている放射光４以外にも、最初は未だなお別の光成分を含む、燐層１から放出される光を、第二の反射層４８で初めて反射して、次にこの光を、その後に配置され、吸収フィルターとして構成されたフィルター要素４３，４２，４１をこの順序で通り抜けるようにするという方法で、フィルター機器８を燐層１と検出器６との間に配置することは有利である。こうすることによって、波長の長い、特に赤外線の放射線成分の吸収に応じて、個々のフィルター要素、特に第二のフィルター要素４２の加熱が大幅に低減される。これによって、熱膨張の作用が、さらに低減される。

図５ａから図５ｆまでは、三つから五つまでのフィルター要素から構成されたフィルター機器の実施例を示している。

図５ａに示されたフィルター機器８は、その原理構造において、図４ｂに示されたものと等しく、その際第二の熱膨張率を持つ第二のフィルター要素５２は、それぞれ第一の熱膨張率を持つ、二つの第一のフィルター要素５１と５３の間に配置されている。この場合、図４ｂに示されたフィルター機器と異なり、第二のフィルター要素５２は、二つの第一のフィルター要素５１と５３より大きな厚さを有する。この厚さの比率によっても、フィルター要素の対５１／５２または５２／５５のそれぞれに発生する曲げの力が互いに相殺し合うということが確実に行われ、そのことによってフィルター機器８の曲がりが防止される。

図５ｂは、５４から５７までの四つのフィルター要素から構成されたフィルター機器８を示している。この場合、二つの第一のフィルター要素５４と５７は、第一の熱膨張率を有し、二つの第二のフィルター要素５５と５６は、第二の熱膨張率を有する。それぞれ相異なる膨張率を持つ、５４から５７までの個々のフィルター要素の対称的な順序によって、個々のフィルター要素の対５４／５５および５６／５７に発生する曲げの力がちょうど相殺し合うので、同様にフィルター機器８の曲がりが防止される。図５ｃに描かれたフィルター機器８に関して、図５ｂに描かれた例に対応する実施形態が適用され、その際単に第一と第二のフィルター要素５５と５６あるいは５４と５７の厚さが、互いに反対の比率になっているだけである。

場合によって起こりうる曲げの力を特に確実に相殺するためには、第一のフィルター要素５４と５７の厚さが、同じ桁数の値、特に同じ値であり、なおかつ第二のフィルター要素５５と５６の厚さが、同じ桁数の値、特に同じ値であることが必要である。

図５ｄは、６１から６５までの五つのフィルター要素から構成されたフィルター機器８の別の実施例を示している。これらの二つの第一のフィルター要素６１と６５は、第一の膨張率を有し、二つの第二のフィルター要素６２と６４は、第二の膨張率を有し、そして一つの第三のフィルター要素６３は、第三の膨張率を有する。この例では、それぞれ相異なる熱膨張率を持つ、個々のフィルター要素６１と６５、６２と６４、および６３は、フィルター要素の対６１／６２，６２／６３，６３／６４および６４／６５における、場合によって起こりうる曲げの力が相殺し合うように、対称的な順序で配置されており、こうすることによってフィルター機器８の熱によって引き起こされる曲がりが防止される。

この例では、第一および第二のフィルター要素６１と６５、または６２と６４は、第三のフィルター要素６３の周りに対称的に配置されている。さらに、第三のフィルター要素６３は、第一および第二のフィルター要素６１と６５、または６２と６４の第一および第二の熱膨張率とは異なる第三の熱膨張率を有する。しかし、これに代わって、第三のフィルター要素は、第一および第二のフィルター要素６１と６５、６２と６４の第一あるいは第二の熱膨張率と同じ熱膨張率を持つこともできる。この代替の実施形態においても、曲げの力の相殺が、さらに確実に行われる。

図５ｅに示したフィルター機器８に関して、図５ｄに示した例に対応する実施形態が適用され、その際この例の変化形態においては、第一、第二および第三のフィルター要素６１と６５，６２と６４，６３の厚さに関して、逆の比率が選択されている。既に前に詳しく述べたとおり、この場合においても、第一および／または第二のフィルター要素６１と６５，６２と６４の厚さが、それぞれ同じ桁数の値であるか、特にこれらの厚さが同じである場合に、特に確実な曲げの力の相殺が達成される。

図５ｆは、第一の熱膨張率α１を持つ第一のフィルター要素７１、第二の熱膨張率α２を持つ第二のフィルター要素７２、第三の熱膨張率α３を持つ第三のフィルター要素７３から成るフィルター機器に関する別の実施例を表しており、その際第一の熱膨張率α１は、第二の熱膨張率α２より小さく、この第二の熱膨張率は、第三の熱膨張率α３より小さい（α１＜α２＜α３）。これらの個々のフィルター要素の順序は、個々のフィルター要素の対７１／７２と７１／７３における曲げの力が、逆方向に作用し、そして特に互いに相殺し合うように選択される。この例が示すとおり、この場合、個々のフィルター要素７３，７１および７２の熱膨張率α３，α１およびα２の順序は、対称的ではない。個々のフィルター要素７３，７１および７２の厚さの順序も、対称的になっていない。曲げの力を十分に相殺するためには、個々のフィルター要素７３，７１および７２の厚さが、同じ桁数の値であることで十分である。

図５ａから図５ｆまでの例では、見易くするために、接着剤または接合材を持つ層、ならびに枠組みを明確に描くことはしていない。一般的に、例えば接着、接合、密着のような前に詳しく述べた方法のどれかによって、および／または枠組みを用いて、これらの例における個々のフィルター要素を互いに結合させることができる。

この発明にもとづく機器の実施例 フィルター機器ならびに個々のフィルター要素と反射層のスペクトル別透過 率の例 二つのフィルター要素から構成された機器の実施例 三つのフィルター要素から構成された機器の実施例 三つから五つまでのフィルター要素から構成された機器の実施例

符号の説明

１ 燐層
２ 光源
３ 励起光
４ 放射光
５ 光学系
６ 検出器
７ 受光素子
８ フィルター機器
９ 支持層
１０ 走査ヘッド
２０，２１，２２ 透過曲線
３１，３２ フィルター要素
３３ 接着剤または接合材から成る層
３４ 枠組み
４１，４２，４３ フィルター要素
４４，４５ 接着材または接合材から成る層
４６ 枠組み
４７，４８ 反射層
５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７ フィルター要素
６１，６２，６３，６４，６５ フィルター要素
７１，７２，７３ フィルター要素
Ｂ 視線方向
Ｓ 走査方向
Ｔ 透過率
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５ 波長領域
α１，α２，α３ 熱膨張率
λ 波長

Claims (18)

1. 燐層に含まれる情報を検出するための装置であって、この装置は、
   燐層（１）において放射光（４）を励起するのに適した励起光（３）で、燐層（１）を照射するための光源（２）と、
   燐層（１）において励起された放射光（４）を検出するための検出器（６）と、
   燐層（１）と検出器（６）の間、または燐層（１）と光源（２）の間に配置されたフィルター機器（８）とを有し、
   このフィルター機器（８）が、少なくとも二つのフィルター要素（３１，３２；４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５；７１〜７３）を有し、これらのフィルター要素が、吸収フィルターとして構成されて、互いに結合されていることと、
   少なくとも三つのフィルター要素（４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５；７１〜７３）が、互いに結合されており、これらの互いに結合されたフィルター要素（４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５；７１〜７３）の中の少なくとも二つは、相異なる熱膨張率を有し、その際これらの互いに結合されたフィルター要素（４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５；７１〜７３）が、
   それぞれ相異なる熱膨張率を持つ二つのフィルター要素（４１と４２；４２と４３；５１と５２；５２と５３；５４と５５；５６と５７；６１と６２；６２と６３；６３と６４；６４と６５；７１と７２；７１と７３）から成る少なくとも二つのフィルター要素の対（４１／４２と４２／４３；５１／５２と５２／５３；５４／５５と５６／５７；６１／６２と６２／６３と６３／６４と６４／６５；７１／７２と７１／７３）を構成し、ならびに、
   これらの個々のフィルター要素の対（４１／４２と４２／４３；５１／５２と５２／５３；５４／５５と５６／５７；６１／６２と６２／６３と６３／６４と６４／６５；７１／７２と７１／７３）における温度変化により発生する曲げの力が、互いに逆方向に作用するように、そして特に互いに相殺し合うように、配置されていることと、
   フィルター要素（４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５）の熱膨張率の順序が対称的になるように、フィルター要素（４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５）が、相前後して配置されていることと、
   を特徴とする装置。
2. 少なくとも二つのフィルター要素（３１，３２；４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５；７１〜７３）が、接着によって互いに結合されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも二つのフィルター要素（３１，３２；４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５；７１〜７３）が、密着によって互いに結合されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 少なくとも二つのフィルター要素（３１，３２；４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５；７１〜７３）が、保持機器によって一体化されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の装置。
5. 前記の保持機器が、フィルター要素（３１，３２；４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５；７１〜７３）の周縁領域に延びる枠組み（３４，４６）として形成されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. フィルター機器（８）が、検出器（６）に取り付けられていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の装置。
7. フィルター要素（４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５）の厚さの順序が対称的になるように、フィルター要素（４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５）が、相前後して配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
8. それぞれ第一の熱膨張率を持つ少なくとも二つの第一のフィルター要素（４１と４３；５１と５３；５４と５７；６１と６５）の間に、第二の熱膨張率を持つ第二のフィルター要素（４２；５２；５５，５６；６２，６４）が、配置されていることを特徴とする請求項５から７までのいずれか一つに記載の装置。
9. 第一のフィルター要素（４１，４３；５１，５３；５４，５７；６１，６５）の厚さが、同じ桁数の値、特に等しい値であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 第二のフィルター要素（４２；５２；５５，５６；６２，６４）の厚さが、同じ桁数の値、特に等しい値であることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
11. フィルター機器（８）が、放射光（４）の第一の波長領域（Ｗ１）において透過性を持ち、かつ励起光（３）の第二の波長領域（Ｗ２）において不透過性を持つことを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一つに記載の装置。
12. フィルター機器（８）が、励起光（３）の第二の波長領域（Ｗ２）より長い波長の少なくとも一つの第三の波長領域（Ｗ３）において不透過性を持つことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 少なくとも一つの第一のフィルター要素（３１；４１，４３；５１，５３；５４，５７；６１，６５；７２，７３）が、放射光（４）の第一の波長領域（Ｗ１）において透過性を持ち、かつ励起光（３）の第二の波長領域（Ｗ２）において不透過性を持つこと、ならびに
    少なくとも一つの第二のフィルター要素（３２；４２；５２；５５，５６；６２，６４；７１）が、放射光（４）の第一の波長領域（Ｗ１）において透過性を持ち、かつ励起光（３）の第二の波長領域（Ｗ２）より長い波長の第三の波長領域（Ｗ３）において不透過性を持つことを特徴とする請求項１１または１２に記載の装置。
14. 少なくとも一つのフィルター要素（３１，３２；４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５；７１〜７３）が、第二の波長領域（Ｗ２）より長い波長の、そして特に第二の波長領域（Ｗ２）と部分的に重なり合う第四の波長領域（Ｗ４）の光に対して不透過性を持つ第一の反射層（４７）を有することを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一つに記載の装置。
15. 少なくとも一つのフィルター要素（３１，３２；４１〜４３；５１〜５７；６１〜６５；７１〜７３）が、第二の波長領域（Ｗ２）より長い波長の、そして特に第三の波長領域（Ｗ３）および／または第四の波長領域（Ｗ４）と部分的に重なり合う第五の波長領域（Ｗ５）の光に対して不透過性を持つ第二の反射層（４８）を有することを特徴とする請求項１から１４までのいずれか一つに記載の装置。
16. 第三の波長領域（Ｗ３）が、第二の波長領域（Ｗ２）と重なり合うか、あるいは第二の波長領域（Ｗ２）と隣接し合うことを特徴とする請求項１１から１５までのいずれか一つに記載の装置。
17. フィルター機器（８）が、第一の波長領域（Ｗ１）の波長に対して、０．１より大きい、特に０．７より大きい透過率（Ｔ）を有することを特徴とする請求項１１から１６までのいずれか一つに記載の装置。
18. フィルター機器（８）が、第二の波長領域（Ｗ２）および／または第三の波長領域（Ｗ３）の波長に対して、１０^-3より小さい、特に１０^-4より小さい透過率（Ｔ）を有することを特徴とする請求項１１から１７までのいずれか一つに記載の装置。

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