JPS59501724A - イメ−ジモノクロメ−タ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イメージモノクロメータ一 本発明の技術分野 本発明は、イメージモノクロメータ−１即ち単に結像操作のみのための狭い波長 バンド内で光を選択することにより画像を形成し得る装置に係る。本発明は例え ばテスト面上の特定の物質の空間分布画像を得るためのケイ光分析或は古典的な スペクトロヘリオグラフ、即チ単光太陽写真機の簡単な代替物としてプラズマ分 析においで使用され得る、単に１本のスペクトル線で認職される画像を与え得る イメージモノクロメータ−を提供しようとするものである。

技術的背景 １８９１年にジョージ、エラリー、ヘイル（ＧｅｏｒｇｅＥｌｌｅｒｙ　Ｈａｌ ｅ　）に依り発明されたスペクトロヘリオグラフは、同調して運動する入射スリ ットと射出スリットとの間に配置されたプリズムを具備することを本質的な特徴 とする装置である。望遠鏡レンズにより観察されるべき目的物の像が運動しつつ ある入射スリットの面上に投影され、運動している射出スリットのすぐ前方にあ る写真版上に結像される。入射スリットが望遠鏡レンズにより投影される像上を 運動する際、入射スリットとプリズムに対する射出スリットの位置により決定さ れる狭い波長バンドにおいて協働運動する射出スリットにより画像が形成される 。１８７０　年Ｃ，Ａ。

ヤング（Ｙｏｕｎｇ　）により示唆され、１９２４年ヘイルによりなされた上記 スペクトロヘリオグラフの改変形であるスペクトロヘリオスコープにおいては、 一般に２個の同調回転プリズムにより、両スリットの像を急激に振動させること により直接観察用の像が形成され、従って静的画像の印象を眼に与える。

画質干渉フィルターも公知であって、これは予め決められた狭い波長バンド内で 画像を形成する種々の用途に用いられる。干渉フィルターは、スペクトロへリオ グラフの複雑な機構が正当化され得ない用途に特に有用である。

英国特許１，５７７．１．９８号（ま、回折格子を有するモノクロメータ−を利 用した顕微鏡分析用装置を開示している。然しなから目的物面は回折格子上に結 像し、これは格子上のキズ、ホコリ等が最終画像上に大きく投影されるので好ま しくない。

本発明の開示 本発明の目的は、従来のスペクトロヘリオグラフよりも機構的に簡単であり、従 来の干渉フィルターの固定的な波長バンドではなく広いスペクトル範囲に亘って 同調され得る極めて狭い波長バンド内での良質な画像を形成するために使用し得 るイメ、−ジモノクロメーターを提供することである。

本発明によれば、観察されるべき目的物全体からの光を同時に入射部において受 領し、観察し得る目的物全体の像を選択された波長バンドで射出部に転送するよ うになされており、内方及び外方光学系を具備し、前者がレンズ或はミラーの如 き結像手段により回折格子或はプリズムの如き分散手段を介して射出スリット上 に投影される入射スリットを有し、光を同調可能の狭い波長バンドにおいて転送 し得るようになされており、上記後者が対物レンズ系を有し、目的物の画像がレ ンズ或はミラーの如き結像手段により画像面上に結像するようになされているイ メージモノクロメータ−であって、上記内方光学系が上記外方光学系内に合体さ れ、上記分散手段が目的物の各部分からのわずかに収斂し或は分散した光を受領 するようになされていることを特徴とするイメージモノクロメータ−が提供され る。周囲の条件下において選択された狭い波長バンドの小さな放射束を補うため 、光学系は像増感手段を有することができる。

本発明のモノクロメータ−によれば、観察されるべき目的物全体の良質な画像が 、極めて簡単な態様で選択された波長バンドにおいて形成され得る。

本発明装置において所望の波長バンドを選択するために使用される手段は、従来 一般に慣用のものでよい。

即ちこれはレンズ乃至ミラー光学系（使用可能な波長帯域を広げるミラー系の方 が好ましい）を具備し、これがプリズム或は格子（使用可能の波長帯域を広げる ので回折格子の方が好ましい）の形態の分散手段を経て、それぞれ入射スリット 及び射出スリットを有する射出部上に入射部を結像する。このような構成により 、入射スリットの像は射出スリット面上にスペクトルとして投影され、射出スリ ット位置の選択により小さな特定波長バンドの選択が可能であり、その中心波長 はスリット或は分散手段を変位することにより変更する二とができる。この構成 はモノクロメータ−の古典的な形態に相当し、入射スリットを射出スリット上に 結像し、同時に狭い波長バンドを選択する光学系として考えることができる。対 称的結像装置を具備するこのようなモノクロメータ−のために、更に大きな装置 系の一つの構成素子として考えれば、このモノクロメータ−は均等な条件下にお いて唯一つの波長バンドを通過させる単なるスリットで置き換えられる。

説明の便宜上、この種の光学的結像装置を一般的なカメラの対物レンズとして考 えて見る。更に正確な画像を形成する中心部分の光線を選択するために、光学系 に円形孔絞り（一般的に虹彩絞り）を設け、光学系がこの絞り面に対し対称的と なるように構成する。本発明のイメージモノクロメータ−は、この従来慣用の対 物レンズ系を次の２段階において変更して考えることができる。即ち、先ず円形 孔絞りを狭いスリットで置き換え、次いでこのスリットを上述したように古典的 なモノクロメータ−で置き換えることであるっ本発明には２個の結像光学系が設 けられる。牙１１て外方結像系であって、通常の写真機の対物レンズと同様に外 界からの光線がレンズにより捕集され、スリットにより限定されて中心光束を選 択し、これが例えば写真フィルム、増感管等の上に画像の形で結像する。

牙２に内方結像系であって、これは入射スリットに投射される光線を射出スリッ ト上に結像させろが、この過程で狭い波長バンドのみを受入れる。

上記の内方結像系は外方結像系内に合体されており、従って発散手段に達した光 線はわずかに焦点から外れており、正確な収斂或は発散の程度は、一方において は （１）ビグネノティング（ｖｉｇｎｅｔｔｉｎｇ　）、即ち内方結像系が合体さ れる場合、同一目的物から発する光線が相当程度に収斂或は発散するように外方 結像系が構成されているときに生ずる、画像周辺に向っての光のロスと、他方に おいては （２）内方結像系が合体される場合、同一目的物から発する光線が相当程度に収 斂或は発散するように外方結像系が構成されているときに生ずる、回折格子上の キズ、ホコリ等による画質の劣化との両者間の調整として選択される。経験によ れば、上記の何れの現象をももたらさない相当の幅が存在する。

回折格子、プリズムの如き発散手段の採用により、従来のスペクトロヘリオグラ フの場合と同様に、極めて正確に所望の狭い波長バンドを選択することが可能で ある。しかも同時に、望遠鏡入射対物レンズを使用する場合、入射スリットが画 像面（視野絞りの面）に設けられ、従って目的物視野の一部分のみからの成る一 期間の光のみを処理し得るに過ぎない従来のスペクトロヘリオグラフと異なり、 本発明の場合、円形孔絞りの面に入射スリットを有する対物レンズを使用するこ とにより目的物視野からの光が同時的に処理されるので、観察されるべき目的物 視野の全体的な画像が複雑な機械的構造の必要なくもたらされ得る。

上述した通り、本発明のイメージモノクロメータ−は、同調して運動するスリッ トを有するスペクトロへリオグラフより遥かに簡単な構造のものとすることがで きる。然しなかも、両者の設計に共通する所は、オングストロームのオーダの狭 い波長バンドを使用するときの大きな問題は、このバンドの放射束Ｖ、太陽の研 究にくらべ℃、地球上においては極めて低いということである。近年の像増感管 の出現により、本発明のモノクロメータ−は広い範囲を有することができる。

スリットは光強度を一方向においてのみ著しく低下させるので、本発明によるモ ノクロメータ−が、例えば０．１朋のスリット及び１ｃｒｎ径のレンズを有する ものとした場合、スリットによる光強度の低下は１／ｌＯＯのオーダになる。簡 単にするため、３０００オングストロームの巾広いスペクトルから３オングスト ロームの狭いバンドを考えた場合、即ち他のファクターの１／１０００を考えた 場合、モノクロメータ−の全部の光強度の低下はＩ／１００．０００のオーダと なる。今や１００，０００のオーダの利得を有する像増感管の入手は可能である から、上述の如き光強度低下に対応することができる。通常の屋外光下で直視型 の手で保持するイメージモノクロメータ−の場合ｆ／３．５のオーダの絞りで十 分である。

図面の概略説明 添附図面を参照して、本発明を例示的に更に詳細に説明する。添附図面中、 牙１ａ図は、従来慣用の対物レンズ系の軸方向断面図、 第１ｂ図は、従来のモノクロメータ−の軸方向断面図、 牙ＩＣ図は、本発明によるイメージモノクロメータ−の１実施形の軸方向断面図 である。

従来慣用の対物レンズ、例えば平面対物レンズは、示すものであって、入射スリ ット１′を有し、これは２個のミラー２，３、凹面鏡４及び回折格子５により、 射出スリット１″上に投影される。上記格子により特定の波長が選択され、また 選択される中心波長とこの波長周辺のバンド幅を円滑連続的に変更することが可 能である。例えば、測微ネジにより駆動されるサインバーの如き機構を用いて、 同調即ちチーーニングのため格子を旋回させることができる。

スリット１“におけるバンド幅は、極めて狭く、例えばｌｎｍのオーダであって 、これはスリット幅の調整により変更され得ろ。

り面１に挿入することにより得られる。

観察されるべき目的物からの光は、対物レンズ系の対応する部分を経て入射スリ ット１′に達するが、この場合目的物視野全体からの光が平行になされ、スリッ トを通して同時的に転送される。回折格子５の設定により決定される単一の狭い 波長バンドの光が、射出スリット１“から対物レンズ系の他の部分にもたらされ るが、この場合上記の光はやはり目的物視野全体から出浄書（内ｄに変更なし） ９ たものであって、目的物視野全体の像が上記対物レンズ系部分において同時的て 観察され得る。

前述したように、像は格子５の焦点かられずかに外れている。

本発明は、その説明のために例示的に図示された上述の実施形に限定されるべき ものではない。例えばイメージモノクロメータ−は、使用されるべき顕微鏡装置 、例えば生物組織試料中の化学物質の空間分布研究用の蛍光分析装置の一部とし て組込まれることができる。また本発明モノクロメータ−に数個の射出スリット を設けて、２以上の波長バンドで同時的に複数の像を形成することも可能である 。このような像を、迅速連続的に、ビデオ信号の相当する色への変化に同調して 交互に開放するように各スリットに設けられた電気光学的シャッターを使用して 或は各像の実際の色により分離して画像とすることができる。

なＺ本発明は、スペクトルの可視域に限定されるべきものではなく、適当な検出 装置を設げて例えば赤外線域において使用することも可能である。

ｂ 手続補正書（方式） ％式％ ２　発明の名（ん イメージモノクロメータ− ３補１１をすると １１（’ｌとの関係　特許出願人 氏名　ヘルクストレーム、アルネ ５、補正命令の日付 昭和５９年６月１４日（５９，８，１９発送）６補正の対象 明細書の翻訳文第９頁及び特許請求の範囲の翻訳文 ７、補正の内容 別紙のとおり 国際調査鱗失

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）観察されるべき目的物全体からの光を同時に入射部において受領し、観察 し得る目的物全体の像を選択された波長バンドで射出部に転送するようになされ ており、内方及び外方光学系を具備し、前者がレンズ或はミラーの如き結像手段 により回折格子或はプリズムの如き分散手段を介して射出スリット上に投影され る入射スリットを有し、光を同調可能の狭い波長バンドにおいて転送し得るよう になされており、上記後者が対物レンズ系を有し、目的物の画像がレンズ或はミ ラーの如き結像手段により画像面上に結像するようになされているイメージモノ クロメータ−において、上記内方光学系が上記外方光学系内に合体され、上記分 散手段が目的物の各部分からのわずかに収斂し或）ま分散した光を受領するよう になされていることを特徴とするイメージモノクロメータ−０
2. （２）上記光学系が像増感手段を有することを特徴とする特許請求の範囲オ［１ ）項に記載したイメージモノクロメータ−０
3. （３）上記内方光学系が２個或いはそれより多いスリ。 トを具備し、２或はそれ以上の波長バンドを連続的・に選択し、同時的に或は間 歇的に結像できるようになされており、相当する一像が異な゛る色で投影されて 相互に区別され得るようになされていることを特徴とする特許請求の範囲牙（１ ）項に記載したイメージモノクロメータ−０