複数の微細構造光学要素を有する光源
微細構造光学要素（１１）を備えた光源であって、該微細構造光学要素が一次光源（３）の光を受容し、スペクトル拡散する光源において、スペクトル拡散された光が少なくとも更にもう１つの微細構造光学要素（１４，１９，２１）を通過すること、を特徴とする光源。この光源は走査型顕微鏡、とりわけＳＴＥＤ顕微鏡において効率的に利用され得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造光学要素を備え、該微細構造光学要素が一次光源の光を受容し、スペクトル拡散する光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、可視スペクトル範囲および赤外スペクトル範囲の広帯域スペクトルを生成するための装置を開示している。この装置は、パルスレーザーの光がカップリング（入射結合）される微細構造ファイバーをベースとしている。ポンプ光は、微細構造ファイバー内で非線形効果により拡散される。微細構造ファイバーとしては、いわゆるフォトニックバンドギャップ材、またはフォトニック・クリスタルファイバー（photonic crystal fibres）、ホーリーファイバー（holey fibers）、ミクロ構造ファイバー（microstructured fibers）が使用される。いわゆる「中空ファイバー」も知られている。
【０００３】
広帯域スペクトルを生成するための他の装置が非特許文献１に開示されている。この装置には、ファイバーコアを備えた従来の光ファイバーが使用され、この光ファイバーは少なくとも部分的に先細り部を有している。この種の光ファイバーはいわゆる「テーパーファイバー」として知られている。
【０００４】
特に顕微鏡、内視鏡、フローサイトメーター、クロマトグラフィー、リソグラフィーにおいては、対象物（被検物）を照明するため、高い光照明密度を持った万能型の照明装置が重要である。走査型顕微鏡では、試料は光線で走査される。このため、光源としてしばしばレーザーが使用される。たとえば特許文献２に記載の「多色蛍光用共焦点顕微鏡システム」からは、複数のレーザー光線を放出する１つのレーザーを備えた装置が知られている。最近ではほとんどが混合ガスレーザー、特にArKrレーザーが使用される。試料としては、たとえば蛍光色素でプレパラート化された生物組織または切片が検査される。試料によって反射した照明光は大抵、材料検査領域において検出される。固体レーザーおよび色素レーザー、並びにファイバーレーザー、およびポンプレーザーが配置される光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）も頻繁に使用される。
【０００５】
特許文献３より、レーザー光をスペクトル拡散する微細構造光学要素を含んだ、対象物の照明のための装置が公知である。この装置はスペクトル拡散させた光を照射光へと整形する光学系を備えて成る。更に特許文献３には照明装置の顕微鏡への、特に走査型顕微鏡への利用が開示されている。
【０００６】
特許文献４より、走査型顕微鏡で顕微プレパラートを検査するための装置および走査型顕微鏡用照明装置が公知である。この装置はレーザーと光学的手段から成り、レーザーによって生じた光は被検査対象である試料上で結像する。レーザーと光学的手段の間に光学要素が設けられ、レーザーによって生じた光は最初の通過時にスペクトル拡散し、フォトニックバンドギャップ材からなる光学要素が存在し、好適には光ファイバーとして構成されている。
【０００７】
非特許文献２にはエア−石英ガラスファイバー（Luft-Quarzglas-Faser）を用いた５００から１６００ｎｍの広帯域スペクトルの光の生成が示されている。
【０００８】
微細構造光学要素、例えばフォトニック・クリスタルファイバーを用いて生成された光の特性は一次光源の波長に依存すると共に、微細構造光学要素のパラメータ、例えばゼロ分散波長または孔構造や微細構造（Loch-bzw. Mikrostruktur）の種類や寸法にも依存する。通例、一次光が同じ波長の場合には、２つの異なるフォトニック・クリスタルファイバーは異なる放射スペクトルを有する。とりわけ実験の再現性を考慮すると、このことは重大な短所である。
【０００９】
スペクトル拡散された光のパワー／出力は普通、広範囲にわたり均一に、広いスペクトル範囲全体に分散するので、個々の波長の光だけが、あるいは単一の小さな波長範囲の光だけが必要とされるような応用時には、比較的わずかな光パワー（典型的には１〜５ｍＷ／ｍ）が利用出来るに過ぎない。
【００１０】
特許文献５は走査型顕微鏡における照明用光源および走査型顕微鏡を開示する。光源は、１つの波長の光を発生する電磁的エネルギー源と、光を少なくとも２つの分割光線に空間的に分割するための手段とを含んでいる。少なくとも１つの分割光線に、波長変化のための中間素子が設けられている。光源はＳＴＥＤ顕微鏡に据え付けることが出来る。
【００１１】
走査型顕微鏡では、試料から放出される反射光または蛍光を観察するために、試料は光線により照射される。照射光の焦点は、調整可能な光線偏向装置を用いて、通常は２つのミラーの傾動操作により、対象物（試料）面で移動させられる。その際、偏向軸線は大抵互いに垂直に位置しているので、１つのミラーはｘ方向へ、別のミラーはｙ方向へ偏向させる。ミラーの傾動は、例えばガルバノメータ調整素子を用いて行われる。対象物から発する光パワーは検出光路を介して、走査光線の位置に応じて測定される。通常、ミラーの実際位置の算定のためにセンサを有する調整素子が装備される。
【００１２】
特に共焦点走査型顕微鏡においては、対象物は光線の焦点を用いて三次元で走査される。
【００１３】
共焦点走査型顕微鏡は一般的に、光源、光源の光をピンホール遮光器−いわゆる励起絞り−上で焦点する結像光学系、ビームスプリッター、検出絞り、検出光あるいは蛍光を検出するための検出器とを備えて成る。照射光は大抵、ビームスプリッターを介してカップリングされる。ビームスプリッターは、例えばニュートラルスプリッターまたは二色性ビームスプリッターとして構成されていて良い。ニュートラルスプリッターには、分割率によっては多くの励起光または検出光が消失するという欠点がある。
【００１４】
対象物から来る検出光（例えば蛍光または反射光）は、光線偏向装置を介してビームスプリッターへと戻り、これを通過し、続いて検出絞りで焦点される。検出絞りの後ろには検出器が存在する。焦点領域から直接発したものではない検出光は別の光路を進み、検出絞りを通過しない。それ故、対象物の連続的な走査により、三次元画像を形成する点情報が得られる。三次元画像データは大抵、断層的な画像データの取得によって得られ、スキャン光線の軌跡（Bahn／track）は対象物上もしくは対象物中で、理想的には蛇行線（波形模様）を描く（一定のｙ位置に対して列をｘ方向にラインをスキャンし、続いてｘスキャニングを中断し、ｙ調整により次の走査されるべきラインに旋回し、然る後に一定のｙ位置に対してこのラインをマイナスのｘ方向へスキャンする等々）。断層的な画像データーの取得を可能とするために、１つの層を走査した後は試料台または対物レンズが動かされ、次の走査されるべき層が対物レンズの焦点面にもたらされる。
【００１５】
多くの応用に際し、試料は複数のマーカー、例えば複数の異なる蛍光色素により準備される。これら色素は、例えば異なる励起波長を有する照射光ビームにより、逐次励起される。
【００１６】
特許文献６（発明の名称：「二重共焦点走査型顕微鏡（Doppelkonfokales Rastermikroskop）」）に記載されているように、二重対物レンズ装置（４Ｐｉ装置）により光軸方向での分解能を上げることができる。照射系から来た光は２つの分割光線に分割され、鏡対称に配置された２つの対物レンズにより、試料を同時に、互いに逆方向に照射する。２つの対物レンズは、両者に共通する対象物面上の異なる側に配置されている。この干渉的な照射により、対象物点において、構造的な干渉の際に１つの一次極大と複数の二次極大を示す干渉パターン（しま模様）が形成される。二重共焦点走査型顕微鏡を用いることで、従来の走査型顕微鏡と比較すると、干渉照射により軸方向の分解能を高めることが達成され得る。
【００１７】
蛍光の利用のために分解能を高めるための装置が特許文献７より公知である。ここでは励起光線の焦点空間の側方縁範囲は、第１レーザーの光で励起された試料領域を誘導して基礎状態に戻すために、第２レーザーから放射される別の波長の光線、いわゆる誘導光線を用いて照らし出される。その場合、検出されるのは第２レーザーにより照射されない領域から自然に放射された光だけであり、結果として全体的に分解能が改善され得る。この方法に対してＳＴＥＤ（Stimulated Emission Deletion：誘導放射減少）という表示が付けられている。
【００１８】
新たな開発により、誘導光線の焦点を窪み状に出来れば、横方向と軸方向で同時に、分解能の改善が達成できることが示された。そのために誘導光線の光路内に円形の位相遅れ板が設置される。この位相遅れ板は、光学路長さλ／２に相応する位相だけ部分領域で波長を遅れさせる。位相遅れ板はその直径が光線径よりも小さいので、結果的に過剰照射（ueberleuchten）される。内側での誘導光線窪みを得るためには、λ／２の位相遅れを受ける光量が遅れない光量と等しくなくてはならない。
【００１９】
目下のところ、ＳＴＥＤ顕微鏡は３つの異なる形状で実施されている。
【００２０】
蛍光色素の誘導された無励起（stimulierten Abregen；沈静、緩和）のためにチタン・サファイアレーザー（ＴｉＳａ）を用い、また蛍光色素の励起のためにＴｉＳａによりポンピングされた光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）を用いる（非特許文献３）。
【００２１】
２つの同期されたレーザーダイオードを用いる。１つのレーザーダイオードは色素の吸収スペクトルの波長領域で１つの波長を有し、別のレーザーダイオードは色素の放射スペクトル領域で１つの波長を有する（非特許文献４）。
【００２２】
パルス化された固体レーザーを用いて、その固体レーザーの光は、一方で、蛍光色素の誘導された無励起のために使用される。また他方では、該光の周期は二倍にされ、色素の励起に用いられる（非特許文献５、非特許文献６）。
【００２３】
例えばチタン・サファイアレーザーは光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）と連携して、ＳＴＥＤ顕微鏡において光源として使用される。この種の光源には、極めて限定された波長スペクトルの光だけしか利用のために供することが出来ず、その上操作が難しいという欠点がある。とりわけ、この様な光源では調達コストが非常に高いのが欠点である。今日では、ＳＴＥＤ顕微鏡における光源として、互いに同期された半導体レーザーも使用される。この場合、誘導された無励起のために使用されるレーザーダイオードのパワーがしばしば満足のいくものではない、といのが欠点である。その上、投入されたダイオードレーザーの両方の波長に拘束されざるを得ない。代案として、今日ではＳＴＥＤ顕微鏡では、後から周期を二倍にする固体レーザーも使用される。その場合、試料の励起のための光と誘導発光に作用する光とのために、２つの互いに依存する波長に拘束されざるを得ない。このことがこのタイプの光源の設置の可能性を僅かなものへ限定している。
【００２４】
【特許文献１】ＵＳ ６、０９８、８７０
【特許文献２】ＥＰ ０ ４９５ ９３０
【特許文献３】ＤＥ １０１ １５ ４８８ Ａ１
【特許文献４】ＤＥ １０１ １５ ５０９ Ａ１
【特許文献５】ＤＥ １００ ５６ ３８２ Ａ１
【特許文献６】ＥＰ ０ ４９１ ２８９
【特許文献７】ＤＥ ４４ １６ ５５８
【非特許文献１】Birks他著、"Supercontinuum generation in tapered fibers"、Opt.Lett.、第25巻、1415頁、2000年発行
【非特許文献２】Ranka他著、Optics Letters、第25巻、No.1中の論文
【非特許文献３】Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.、第97巻、8206-8210頁、2000年発行
【非特許文献４】Appl. Pys. Lett.、第82巻、No.18、3125-3127頁、2003年発行
【非特許文献５】Hell, S. W.著、1997年発行、"Increasing the Resolution of Far-Field Flourenscence Microscopy by Point-Spread-Function Engineering"
【非特許文献６】Fluorencence Spectroscopy 5の中のトピックス："Nonliner and Two Photon-Induced Fluorence"、J. Lakowicz著、ニューヨーク、Plenum Press.5
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の課題は、微細構造光学要素を備えた光源において、微細構造光学要素の放射スペクトルが夫々の利用に適している光源を提供することであり、その光源が特に走査型顕微鏡、とりわけＳＴＥＤ顕微鏡に利用可能であることである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この課題は、スペクトル拡散された光が少なくとも更にもう１つの微細構造光学要素を通過すること、を特徴とする光源により解決される。
【００２７】
２つ以上の微細構造光学要素を前後に並べた配置が、光源から放射された光のスペクトル特性に影響を及ぼし、これを意図された応用のための要求に適応させ得る。特に微細構造光学要素と別の微細構造光学要素の各パラメータを適切に選択することで、応用のために特に重要であるスペクトル小領域（spektrale Unterbereiche）において、光源から放射された光のパワーが増大され得る。例えばＳＴＥＤ顕微鏡において光源を用いる場合、使用される試料色素の吸収スペクトル範囲と使用される試料色素の放射スペクトル範囲で光パワーは最大化される。従って、本発明に従う光源は高解像度顕微鏡での使用、例えば既述したＳＴＥＤ顕微鏡またはＳＴＥＤ−４Ｐｉ走査型顕微鏡（二重共焦点走査型顕微鏡）、ならびにＣＡＲＳ顕微鏡での使用に並外れて適合している。
【００２８】
本発明に従う光源により放射光が発生し、そのスペクトル幅が夫々個々の微細構造光学要素から発生されるであろうスペクトル幅を超えているならば有利である。その種の光源はとりわけ多波長ＳＴＥＤ顕微鏡への応用にとって有望である。非常に幅の広いスーパーコンティニウム（sehr breite Superkontinuum）が必要とされるからである。
【００２９】
光源のとりわけ好適な実施例では、微細構造光学要素と別の微細構造光学要素は互いに重ね継ぎ（組み継ぎ、接合）されている。光ファイバーの重ね継ぎは当業者にはずっと以前から公知の技術である。ＵＳ２００３／００８１９１５には更に、如何にして従来の光ファイバーと微小構造ファイバーが、透過損失が最小限となるように、互いに重ね継ぎされるかが記載されている。
【００３０】
光源のとりわけ好適な変形実施例では、微細構造光学要素から出た光は、レンズ装置を通って、更なる微細構造光学要素へカップリングされる。
【００３１】
本発明に従う光源を用いて、ポンププローブ（Pump-Probe）実験を効率的に行うことが出来る。
【００３２】
有利には、一次光源がパルス光源であり、好適な変形例においてはパルスレーザーを備えて成る。パルスレーザーは、例えばパルス化されたチタン・サファイアレーザーとして構成されていて良い。
【００３３】
特に好適な実施例では、少なくとも１つの波長および／または少なくとも１つの波長範囲の光成分を選択するための手段が設けられている。この手段は例えば、カラーフィルターあるいは二色フィルターであって良い。望ましくは音響光学要素または電気光学要素を含んでいる。好適な変形例においては、選択のための手段はＡＯＴＦ（Acousto Optical Tunable Filter）またはＡＯＢＳ（Acousto Optical Beam Splitter）として構成されている。
【００３４】
上述したように、この光源はＳＴＥＤ顕微鏡用の、またはポンププローブ実験用の照射光の発生のための方法においても並外れて適合している。この際、光源から放射されスペクトル拡散された光は、選択のための手段を用いて、使用される夫々の蛍光色素の励起スペクトル内で１つの波長を有する光成分と、使用される蛍光色素の放射スペクトル内で１つの波長を有する光成分とに分割され、照射光線に整形される。蛍光色素の励起スペクトル内で１つの波長を有する光成分が、照明領域において試料を励起するのに供される一方、放射スペクトル内で１つの波長を有する光成分は、励起試料領域（Anregungsprobenbereich）と一部重複する試料領域において誘導発光を引き起こすのに供される。一次光源がパルス光源であれば、２つの分割された光成分の中のパルスは必然的に互いに同期されている。これはＳＴＥＤ顕微鏡にとって極めて重要な特性である。
【００３５】
好適には、一次光源の光は微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素を１回限り通過する。しかしながら複数回通過しても良い。
【００３６】
好適には、微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素はフォトニックバンドギャップ材を含んでいる。好適には、微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素は光ファイバー（フォトニック・クリスタルファイバー（ＰＣＳ）；中空ファイバー等）として構成されている。
【００３７】
別の変形例においては、光ファイバーとして構成された微細構造光学要素は先細り部（テーパーファイバー）を備えている。
【００３８】
微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素は、走査型顕微鏡の有利な実施形態においては、少なくとも２つの異なる光学密度を有する多数の微小光学的構成要素から構成されている。特に有利な実施形態では、光学要素は第１の領域と第２の領域を内包し、第１の領域は均質な構造を備え、第２の領域においては微小光学構造要素から成る顕微構造が形成されている。更に、第２の領域が第１の領域を取り囲んでいれば有利である。好適には、微小光学構造要素はカニューレ、細条片、ハニカム体、管片または中空空間である。
【００３９】
特別な変形例では、微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素は、互いに並置されたガラス材またはプラスチック材と中空空間とから成る。変形実施例において、微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素がフォトニック・バンド・ギャップ材から成り、光ファイバーとして構成されているならば特に有利である。好適には、レーザーと光ファイバーの間に、光ファイバーの端部からの光線の逆反射を抑制する光ダイオードが設けられている。
【００４０】
特に好適で、簡単に実現されうる変形実施例は、微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素として、直径約９μｍのファイバーコアを有する従来の光ファイバーを含み、この光ファイバーは少なくとも一部に沿って先細り部を有する。この種の光ファイバーは、いわゆる「テーパーファイバー」として知られている。好適には光ファイバーが全体で１ｍの長さで、３０ｍｍから９０ｍｍの長さにおいて先細り部を有している。全体のファイバーの直径は、好適な実施例では、先細り部範囲では約２μｍである。
【００４１】
別の好適な変形実施例は、微細構造光学要素と更なる微細構造光学要素を含み、ここでこれら構成要素は連続的に互いに移行し合体する。特に好適な変形例においては微細構造光学要素と更なる微細構造光学要素は、連続的な移行部を備えた光ファイバーとして構成されている。
【００４２】
本発明に従う光源は、例えばフローサイトメーター、内視鏡、クロマトグラフィー、リソグラフィー装置でも使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明のサブジェクトマターは図面に概略的に示されており、図面に基づいて以下に詳細に説明する。
【００４４】
図１は本発明に従う、パルス化されたチタン・サファイアレーザー５として構成されている一次光源３を備えた光源１を示す。一次光源の光７はカップリング型光学系（Einkoppeloptik）９を用いて、フォトニック・クリスタルファイバー１３として構成されている微細構造光学要素１１に結ばれて（入射結合）いる。フォトニック・クリスタルファイバー１３に直接、更なる（第２の）フォトニック・クリスタルファイバー１７として構成された更なる（第２の）微細構造光学要素１５が重ね継ぎ（接合）されている。同様に、第３、第４のフォトニック・クリスタルファイバー２３，２５として重ね継ぎされている微細構造光学要素１９，２１が続いている。第４のフォトニック・クリスタルファイバー２５から出るスペクトル拡散された光は、光学系２７を用いて照射光線２９へ整形される。照射光線２９は続いて、少なくとも１つの波長および／または少なくとも１つの波長範囲の光成分（光部分）を選択するための手段３１（ＡＯＴＦ３３として形成されている）を通過する。ＡＯＴＦ３３から出た照射光線２９は、選択された波長もしくは選択された波長範囲の光成分だけを含んでいるに過ぎない。また一方で、残りの光成分はＡＯＴＦによりビームトラップ（図示せず）へ偏向される。光源は外部の影響からの保護、特に防汚のためにケーシング３５を備えている。
【００４５】
図２には本発明に従う別の光源が示されている。一次光源３の光７は最初に、カップリング型光学系９を用いて従来の光ファイバー１２へ結合される。従来の光ファイバー１２はフォトニック・クリスタルファイバー１３として構成された微細構造光学要素１１と重ね継ぎされている。光７はフォトニック・クリスタルファイバー１３の中でスペクトル拡散され、ファイバーから離れる。スペクトル拡散された光１６は続いて、レンズ装置１４を用いて、更なる（第２の）フォトニック・クリスタルファイバー１７の形状をした、更なる（第２の）微細構造光学要素１５に結合される。レンズ装置を用いた２つの光ファイバーの結合はファイバー光学系において標準であり、容易に作ることが可能である。第２のフォトニック・クリスタルファイバー１７に続いて、第３のフォトニック・クリスタルファイバー２３から成る、第３の微細構造光学要素１９が存在する。グラデーションの付いた灰色の移行部で描かれた移行領域２０において、構造要素は連続的に互いに移行する。全ての光学要素を通過した後、光線は１つのスペクトルを有する。他の全てのスペクトル範囲と比較して、特に大量の光が特定のスペクトル範囲に転換されている。次いでこのスペクトル整形された光線２８は、ＡＯＴＦ３３として形成されている、少なくとも１つの波長および／または少なくとも１つの波長範囲の光成分を選択するための手段３１を通過する。スペクトル整形された光線２８は続いて、ビームスプリッター３６により励起光線３０と誘導光線３２に分けられる。ＳＴＥＤ顕微鏡において位相遅れ板が使用されている場合と同じ様に、誘導光線３２は位相遅れ板３４を通過する。この手法は当業者にはずっと以前から既知である。２つの光線はビーム結合器３８を介して再び互いに一つにまとめられる。この光線は更に続いて、図３に示されるように、照射光線２９として本発明に従う走査型顕微鏡において結合され、ＳＴＥＤ顕微鏡のために利用される。
【００４６】
図３は、本発明に従う走査型顕微鏡を示しており、これは共焦点走査型顕微鏡として構成されている。本発明に従う、微細構造光学要素（本図では図示せず）を備えた光源１から出た照射光線２９は、レンズ６１により、照明ピンホール絞り３７上に集束され、続いてメインビームスプリッター３９に到達する。メインビームスプリッターは照射光線２９を、カルダン式に懸架されたスキャンミラー４３を含んだ光線偏向装置４１へ誘導する。光線偏向装置４１は照射光線２９をスキャンレンズ４５と鏡胴レンズ４７を通過させ、また対物レンズ４９を通過させて、試料５１上に導くかまたは試料５１を通過させる。図中では破線で示されている、試料から出た検出光５３は反対の（逆方向）の光路へ到達する。つまり対物レンズ４９、鏡胴レンズ４７を通り、またスキャンレンズ４５を通り、光線偏向装置４１へ、そしてメインビームスプリッター３９へと戻り、これを通過し、検出ピンホール絞り５５を通過した後、マルチバンド検出器５９として構成されている検出器５７へ到達する。マルチバンド検出器５９において、検出光は様々なスペクトル化された検出路へ検出され、パワーに比例した電気的信号を発生させる。この信号は試料５１の結像を表示するための処理システム（図示せず）へ伝達される。
【００４７】
以上、本発明を特定の実施形態に関して説明したが、本願の特許請求の範囲の権利保護範囲を逸脱することがなければ、変更および改変を行うことが出来ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に従う光源である。
【図２】本発明に従う、別の光源である。
【図３】本発明に従う共焦点顕微鏡である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 光源
３ 一次光源
５ チタン・サファイアレーザー
７ 光
９ カップリング型光学系
１１ 微細構造光学要素
１２ 従来の光ファイバー
１３ フォトニック・クリスタルファイバー
１４ レンズ装置
１５ 更なる（第２の）微細構造光学要素
１６ スペクトル拡散された光
１７ 更なる（第２の）フォトニック・クリスタルファイバー
１９ 第３の微細構造光学要素
２０ 移行領域
２１ 第４の微細構造光学要素
２３ 第３のフォトニック・クリスタルファイバー
２５ 第４のフォトニック・クリスタルファイバー
２７ 光学系
２８ スペクトル整形された光線
２９ 照射光
３０ 励起光線
３１ 光成分選択手段
３２ 誘導光線
３３ ＡＯＴＦ
３４ 位相遅れ板
３５ ケーシング
３６ ビームスプリッター
３７ 照明ピンホール絞り
３８ 光線結合器
３９ メインビームスプリター
４１ 光線偏向装置
４３ スキャンミラー
４５ スキャンレンズ
４７ 鏡胴レンズ
４９ 対物レンズ
５１ 試料
５３ 検出光線
５５ 検出ピンホール絞り
５７ 検出器
５９ マルチバンド検出器
６１ レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造光学要素を備え、該微細構造光学要素が一次光源の光を受容し、スペクトル拡散する光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、可視スペクトル範囲および赤外スペクトル範囲の広帯域スペクトルを生成するための装置を開示している。この装置は、パルスレーザーの光がカップリング（入射結合）される微細構造ファイバーをベースとしている。ポンプ光は、微細構造ファイバー内で非線形効果により拡散される。微細構造ファイバーとしては、いわゆるフォトニックバンドギャップ材、またはフォトニック・クリスタルファイバー（photonic crystal fibres）、ホーリーファイバー（holey fibers）、ミクロ構造ファイバー（microstructured fibers）が使用される。いわゆる「中空ファイバー」も知られている。
【０００３】
広帯域スペクトルを生成するための他の装置が非特許文献１に開示されている。この装置には、ファイバーコアを備えた従来の光ファイバーが使用され、この光ファイバーは少なくとも部分的に先細り部を有している。この種の光ファイバーはいわゆる「テーパーファイバー」として知られている。
【０００４】
特に顕微鏡、内視鏡、フローサイトメーター、クロマトグラフィー、リソグラフィーにおいては、対象物（被検物）を照明するため、高い光照明密度を持った万能型の照明装置が重要である。走査型顕微鏡では、試料は光線で走査される。このため、光源としてしばしばレーザーが使用される。たとえば特許文献２に記載の「多色蛍光用共焦点顕微鏡システム」からは、複数のレーザー光線を放出する１つのレーザーを備えた装置が知られている。最近ではほとんどが混合ガスレーザー、特にArKrレーザーが使用される。試料としては、たとえば蛍光色素でプレパラート化された生物組織または切片が検査される。試料によって反射した照明光は大抵、材料検査領域において検出される。固体レーザーおよび色素レーザー、並びにファイバーレーザー、およびポンプレーザーが配置される光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）も頻繁に使用される。
【０００５】
特許文献３より、レーザー光をスペクトル拡散する微細構造光学要素を含んだ、対象物の照明のための装置が公知である。この装置はスペクトル拡散させた光を照射光へと整形する光学系を備えて成る。更に特許文献３には照明装置の顕微鏡への、特に走査型顕微鏡への利用が開示されている。
【０００６】
特許文献４より、走査型顕微鏡で顕微プレパラートを検査するための装置および走査型顕微鏡用照明装置が公知である。この装置はレーザーと光学的手段から成り、レーザーによって生じた光は被検査対象である試料上で結像する。レーザーと光学的手段の間に光学要素が設けられ、レーザーによって生じた光は最初の通過時にスペクトル拡散し、フォトニックバンドギャップ材からなる光学要素が存在し、好適には光ファイバーとして構成されている。
【０００７】
非特許文献２にはエア−石英ガラスファイバー（Luft-Quarzglas-Faser）を用いた５００から１６００ｎｍの広帯域スペクトルの光の生成が示されている。
【０００８】
微細構造光学要素、例えばフォトニック・クリスタルファイバーを用いて生成された光の特性は一次光源の波長に依存すると共に、微細構造光学要素のパラメータ、例えばゼロ分散波長または孔構造や微細構造（Loch-bzw. Mikrostruktur）の種類や寸法にも依存する。通例、一次光が同じ波長の場合には、２つの異なるフォトニック・クリスタルファイバーは異なる放射スペクトルを有する。とりわけ実験の再現性を考慮すると、このことは重大な短所である。
【０００９】
スペクトル拡散された光のパワー／出力は普通、広範囲にわたり均一に、広いスペクトル範囲全体に分散するので、個々の波長の光だけが、あるいは単一の小さな波長範囲の光だけが必要とされるような応用時には、比較的わずかな光パワー（典型的には１〜５ｍＷ／ｍ）が利用出来るに過ぎない。
【００１０】
特許文献５は走査型顕微鏡における照明用光源および走査型顕微鏡を開示する。光源は、１つの波長の光を発生する電磁的エネルギー源と、光を少なくとも２つの分割光線に空間的に分割するための手段とを含んでいる。少なくとも１つの分割光線に、波長変化のための中間素子が設けられている。光源はＳＴＥＤ顕微鏡に据え付けることが出来る。
【００１１】
走査型顕微鏡では、試料から放出される反射光または蛍光を観察するために、試料は光線により照射される。照射光の焦点は、調整可能な光線偏向装置を用いて、通常は２つのミラーの傾動操作により、対象物（試料）面で移動させられる。その際、偏向軸線は大抵互いに垂直に位置しているので、１つのミラーはｘ方向へ、別のミラーはｙ方向へ偏向させる。ミラーの傾動は、例えばガルバノメータ調整素子を用いて行われる。対象物から発する光パワーは検出光路を介して、走査光線の位置に応じて測定される。通常、ミラーの実際位置の算定のためにセンサを有する調整素子が装備される。
【００１２】
特に共焦点走査型顕微鏡においては、対象物は光線の焦点を用いて三次元で走査される。
【００１３】
共焦点走査型顕微鏡は一般的に、光源、光源の光をピンホール遮光器−いわゆる励起絞り−上で焦点する結像光学系、ビームスプリッター、検出絞り、検出光あるいは蛍光を検出するための検出器とを備えて成る。照射光は大抵、ビームスプリッターを介してカップリングされる。ビームスプリッターは、例えばニュートラルスプリッターまたは二色性ビームスプリッターとして構成されていて良い。ニュートラルスプリッターには、分割率によっては多くの励起光または検出光が消失するという欠点がある。
【００１４】
対象物から来る検出光（例えば蛍光または反射光）は、光線偏向装置を介してビームスプリッターへと戻り、これを通過し、続いて検出絞りで焦点される。検出絞りの後ろには検出器が存在する。焦点領域から直接発したものではない検出光は別の光路を進み、検出絞りを通過しない。それ故、対象物の連続的な走査により、三次元画像を形成する点情報が得られる。三次元画像データは大抵、断層的な画像データの取得によって得られ、スキャン光線の軌跡（Bahn／track）は対象物上もしくは対象物中で、理想的には蛇行線（波形模様）を描く（一定のｙ位置に対して列をｘ方向にラインをスキャンし、続いてｘスキャニングを中断し、ｙ調整により次の走査されるべきラインに旋回し、然る後に一定のｙ位置に対してこのラインをマイナスのｘ方向へスキャンする等々）。断層的な画像データーの取得を可能とするために、１つの層を走査した後は試料台または対物レンズが動かされ、次の走査されるべき層が対物レンズの焦点面にもたらされる。
【００１５】
多くの応用に際し、試料は複数のマーカー、例えば複数の異なる蛍光色素により準備される。これら色素は、例えば異なる励起波長を有する照射光ビームにより、逐次励起される。
【００１６】
特許文献６（発明の名称：「二重共焦点走査型顕微鏡（Doppelkonfokales Rastermikroskop）」）に記載されているように、二重対物レンズ装置（４Ｐｉ装置）により光軸方向での分解能を上げることができる。照射系から来た光は２つの分割光線に分割され、鏡対称に配置された２つの対物レンズにより、試料を同時に、互いに逆方向に照射する。２つの対物レンズは、両者に共通する対象物面上の異なる側に配置されている。この干渉的な照射により、対象物点において、構造的な干渉の際に１つの一次極大と複数の二次極大を示す干渉パターン（しま模様）が形成される。二重共焦点走査型顕微鏡を用いることで、従来の走査型顕微鏡と比較すると、干渉照射により軸方向の分解能を高めることが達成され得る。
【００１７】
蛍光の利用のために分解能を高めるための装置が特許文献７より公知である。ここでは励起光線の焦点空間の側方縁範囲は、第１レーザーの光で励起された試料領域を誘導して基礎状態に戻すために、第２レーザーから放射される別の波長の光線、いわゆる誘導光線を用いて照らし出される。その場合、検出されるのは第２レーザーにより照射されない領域から自然に放射された光だけであり、結果として全体的に分解能が改善され得る。この方法に対してＳＴＥＤ（Stimulated Emission Deletion：誘導放射減少）という表示が付けられている。
【００１８】
新たな開発により、誘導光線の焦点を窪み状に出来れば、横方向と軸方向で同時に、分解能の改善が達成できることが示された。そのために誘導光線の光路内に円形の位相遅れ板が設置される。この位相遅れ板は、光学路長さλ／２に相応する位相だけ部分領域で波長を遅れさせる。位相遅れ板はその直径が光線径よりも小さいので、結果的に過剰照射（ueberleuchten）される。内側での誘導光線窪みを得るためには、λ／２の位相遅れを受ける光量が遅れない光量と等しくなくてはならない。
【００１９】
目下のところ、ＳＴＥＤ顕微鏡は３つの異なる形状で実施されている。
【００２０】
蛍光色素の誘導された無励起（stimulierten Abregen；沈静、緩和）のためにチタン・サファイアレーザー（ＴｉＳａ）を用い、また蛍光色素の励起のためにＴｉＳａによりポンピングされた光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）を用いる（非特許文献３）。
【００２１】
２つの同期されたレーザーダイオードを用いる。１つのレーザーダイオードは色素の吸収スペクトルの波長領域で１つの波長を有し、別のレーザーダイオードは色素の放射スペクトル領域で１つの波長を有する（非特許文献４）。
【００２２】
パルス化された固体レーザーを用いて、その固体レーザーの光は、一方で、蛍光色素の誘導された無励起のために使用される。また他方では、該光の周期は二倍にされ、色素の励起に用いられる（非特許文献５、非特許文献６）。
【００２３】
例えばチタン・サファイアレーザーは光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）と連携して、ＳＴＥＤ顕微鏡において光源として使用される。この種の光源には、極めて限定された波長スペクトルの光だけしか利用のために供することが出来ず、その上操作が難しいという欠点がある。とりわけ、この様な光源では調達コストが非常に高いのが欠点である。今日では、ＳＴＥＤ顕微鏡における光源として、互いに同期された半導体レーザーも使用される。この場合、誘導された無励起のために使用されるレーザーダイオードのパワーがしばしば満足のいくものではない、といのが欠点である。その上、投入されたダイオードレーザーの両方の波長に拘束されざるを得ない。代案として、今日ではＳＴＥＤ顕微鏡では、後から周期を二倍にする固体レーザーも使用される。その場合、試料の励起のための光と誘導発光に作用する光とのために、２つの互いに依存する波長に拘束されざるを得ない。このことがこのタイプの光源の設置の可能性を僅かなものへ限定している。
【００２４】
【特許文献１】ＵＳ ６、０９８、８７０
【特許文献２】ＥＰ ０ ４９５ ９３０
【特許文献３】ＤＥ １０１ １５ ４８８ Ａ１
【特許文献４】ＤＥ １０１ １５ ５０９ Ａ１
【特許文献５】ＤＥ １００ ５６ ３８２ Ａ１
【特許文献６】ＥＰ ０ ４９１ ２８９
【特許文献７】ＤＥ ４４ １６ ５５８
【非特許文献１】Birks他著、"Supercontinuum generation in tapered fibers"、Opt.Lett.、第25巻、1415頁、2000年発行
【非特許文献２】Ranka他著、Optics Letters、第25巻、No.1中の論文
【非特許文献３】Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.、第97巻、8206-8210頁、2000年発行
【非特許文献４】Appl. Pys. Lett.、第82巻、No.18、3125-3127頁、2003年発行
【非特許文献５】Hell, S. W.著、1997年発行、"Increasing the Resolution of Far-Field Flourenscence Microscopy by Point-Spread-Function Engineering"
【非特許文献６】Fluorencence Spectroscopy 5の中のトピックス："Nonliner and Two Photon-Induced Fluorence"、J. Lakowicz著、ニューヨーク、Plenum Press.5
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の課題は、微細構造光学要素を備えた光源において、微細構造光学要素の放射スペクトルが夫々の利用に適している光源を提供することであり、その光源が特に走査型顕微鏡、とりわけＳＴＥＤ顕微鏡に利用可能であることである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この課題は、スペクトル拡散された光が少なくとも更にもう１つの微細構造光学要素を通過すること、を特徴とする光源により解決される。
【００２７】
２つ以上の微細構造光学要素を前後に並べた配置が、光源から放射された光のスペクトル特性に影響を及ぼし、これを意図された応用のための要求に適応させ得る。特に微細構造光学要素と別の微細構造光学要素の各パラメータを適切に選択することで、応用のために特に重要であるスペクトル小領域（spektrale Unterbereiche）において、光源から放射された光のパワーが増大され得る。例えばＳＴＥＤ顕微鏡において光源を用いる場合、使用される試料色素の吸収スペクトル範囲と使用される試料色素の放射スペクトル範囲で光パワーは最大化される。従って、本発明に従う光源は高解像度顕微鏡での使用、例えば既述したＳＴＥＤ顕微鏡またはＳＴＥＤ−４Ｐｉ走査型顕微鏡（二重共焦点走査型顕微鏡）、ならびにＣＡＲＳ顕微鏡での使用に並外れて適合している。
【００２８】
本発明に従う光源により放射光が発生し、そのスペクトル幅が夫々個々の微細構造光学要素から発生されるであろうスペクトル幅を超えているならば有利である。その種の光源はとりわけ多波長ＳＴＥＤ顕微鏡への応用にとって有望である。非常に幅の広いスーパーコンティニウム（sehr breite Superkontinuum）が必要とされるからである。
【００２９】
光源のとりわけ好適な実施例では、微細構造光学要素と別の微細構造光学要素は互いに重ね継ぎ（組み継ぎ、接合）されている。光ファイバーの重ね継ぎは当業者にはずっと以前から公知の技術である。ＵＳ２００３／００８１９１５には更に、如何にして従来の光ファイバーと微小構造ファイバーが、透過損失が最小限となるように、互いに重ね継ぎされるかが記載されている。
【００３０】
光源のとりわけ好適な変形実施例では、微細構造光学要素から出た光は、レンズ装置を通って、更なる微細構造光学要素へカップリングされる。
【００３１】
本発明に従う光源を用いて、ポンププローブ（Pump-Probe）実験を効率的に行うことが出来る。
【００３２】
有利には、一次光源がパルス光源であり、好適な変形例においてはパルスレーザーを備えて成る。パルスレーザーは、例えばパルス化されたチタン・サファイアレーザーとして構成されていて良い。
【００３３】
特に好適な実施例では、少なくとも１つの波長および／または少なくとも１つの波長範囲の光成分を選択するための手段が設けられている。この手段は例えば、カラーフィルターあるいは二色フィルターであって良い。望ましくは音響光学要素または電気光学要素を含んでいる。好適な変形例においては、選択のための手段はＡＯＴＦ（Acousto Optical Tunable Filter）またはＡＯＢＳ（Acousto Optical Beam Splitter）として構成されている。
【００３４】
上述したように、この光源はＳＴＥＤ顕微鏡用の、またはポンププローブ実験用の照射光の発生のための方法においても並外れて適合している。この際、光源から放射されスペクトル拡散された光は、選択のための手段を用いて、使用される夫々の蛍光色素の励起スペクトル内で１つの波長を有する光成分と、使用される蛍光色素の放射スペクトル内で１つの波長を有する光成分とに分割され、照射光線に整形される。蛍光色素の励起スペクトル内で１つの波長を有する光成分が、照明領域において試料を励起するのに供される一方、放射スペクトル内で１つの波長を有する光成分は、励起試料領域（Anregungsprobenbereich）と一部重複する試料領域において誘導発光を引き起こすのに供される。一次光源がパルス光源であれば、２つの分割された光成分の中のパルスは必然的に互いに同期されている。これはＳＴＥＤ顕微鏡にとって極めて重要な特性である。
【００３５】
好適には、一次光源の光は微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素を１回限り通過する。しかしながら複数回通過しても良い。
【００３６】
好適には、微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素はフォトニックバンドギャップ材を含んでいる。好適には、微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素は光ファイバー（フォトニック・クリスタルファイバー（ＰＣＳ）；中空ファイバー等）として構成されている。
【００３７】
別の変形例においては、光ファイバーとして構成された微細構造光学要素は先細り部（テーパーファイバー）を備えている。
【００３８】
微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素は、走査型顕微鏡の有利な実施形態においては、少なくとも２つの異なる光学密度を有する多数の微小光学的構成要素から構成されている。特に有利な実施形態では、光学要素は第１の領域と第２の領域を内包し、第１の領域は均質な構造を備え、第２の領域においては微小光学構造要素から成る顕微構造が形成されている。更に、第２の領域が第１の領域を取り囲んでいれば有利である。好適には、微小光学構造要素はカニューレ、細条片、ハニカム体、管片または中空空間である。
【００３９】
特別な変形例では、微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素は、互いに並置されたガラス材またはプラスチック材と中空空間とから成る。変形実施例において、微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素がフォトニック・バンド・ギャップ材から成り、光ファイバーとして構成されているならば特に有利である。好適には、レーザーと光ファイバーの間に、光ファイバーの端部からの光線の逆反射を抑制する光ダイオードが設けられている。
【００４０】
特に好適で、簡単に実現されうる変形実施例は、微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素として、直径約９μｍのファイバーコアを有する従来の光ファイバーを含み、この光ファイバーは少なくとも一部に沿って先細り部を有する。この種の光ファイバーは、いわゆる「テーパーファイバー」として知られている。好適には光ファイバーが全体で１ｍの長さで、３０ｍｍから９０ｍｍの長さにおいて先細り部を有している。全体のファイバーの直径は、好適な実施例では、先細り部範囲では約２μｍである。
【００４１】
別の好適な変形実施例は、微細構造光学要素と更なる微細構造光学要素を含み、ここでこれら構成要素は連続的に互いに移行し合体する。特に好適な変形例においては微細構造光学要素と更なる微細構造光学要素は、連続的な移行部を備えた光ファイバーとして構成されている。
【００４２】
本発明に従う光源は、例えばフローサイトメーター、内視鏡、クロマトグラフィー、リソグラフィー装置でも使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明のサブジェクトマターは図面に概略的に示されており、図面に基づいて以下に詳細に説明する。
【００４４】
図１は本発明に従う、パルス化されたチタン・サファイアレーザー５として構成されている一次光源３を備えた光源１を示す。一次光源の光７はカップリング型光学系（Einkoppeloptik）９を用いて、フォトニック・クリスタルファイバー１３として構成されている微細構造光学要素１１に結ばれて（入射結合）いる。フォトニック・クリスタルファイバー１３に直接、更なる（第２の）フォトニック・クリスタルファイバー１７として構成された更なる（第２の）微細構造光学要素１５が重ね継ぎ（接合）されている。同様に、第３、第４のフォトニック・クリスタルファイバー２３，２５として重ね継ぎされている微細構造光学要素１９，２１が続いている。第４のフォトニック・クリスタルファイバー２５から出るスペクトル拡散された光は、光学系２７を用いて照射光線２９へ整形される。照射光線２９は続いて、少なくとも１つの波長および／または少なくとも１つの波長範囲の光成分（光部分）を選択するための手段３１（ＡＯＴＦ３３として形成されている）を通過する。ＡＯＴＦ３３から出た照射光線２９は、選択された波長もしくは選択された波長範囲の光成分だけを含んでいるに過ぎない。また一方で、残りの光成分はＡＯＴＦによりビームトラップ（図示せず）へ偏向される。光源は外部の影響からの保護、特に防汚のためにケーシング３５を備えている。
【００４５】
図２には本発明に従う別の光源が示されている。一次光源３の光７は最初に、カップリング型光学系９を用いて従来の光ファイバー１２へ結合される。従来の光ファイバー１２はフォトニック・クリスタルファイバー１３として構成された微細構造光学要素１１と重ね継ぎされている。光７はフォトニック・クリスタルファイバー１３の中でスペクトル拡散され、ファイバーから離れる。スペクトル拡散された光１６は続いて、レンズ装置１４を用いて、更なる（第２の）フォトニック・クリスタルファイバー１７の形状をした、更なる（第２の）微細構造光学要素１５に結合される。レンズ装置を用いた２つの光ファイバーの結合はファイバー光学系において標準であり、容易に作ることが可能である。第２のフォトニック・クリスタルファイバー１７に続いて、第３のフォトニック・クリスタルファイバー２３から成る、第３の微細構造光学要素１９が存在する。グラデーションの付いた灰色の移行部で描かれた移行領域２０において、構造要素は連続的に互いに移行する。全ての光学要素を通過した後、光線は１つのスペクトルを有する。他の全てのスペクトル範囲と比較して、特に大量の光が特定のスペクトル範囲に転換されている。次いでこのスペクトル整形された光線２８は、ＡＯＴＦ３３として形成されている、少なくとも１つの波長および／または少なくとも１つの波長範囲の光成分を選択するための手段３１を通過する。スペクトル整形された光線２８は続いて、ビームスプリッター３６により励起光線３０と誘導光線３２に分けられる。ＳＴＥＤ顕微鏡において位相遅れ板が使用されている場合と同じ様に、誘導光線３２は位相遅れ板３４を通過する。この手法は当業者にはずっと以前から既知である。２つの光線はビーム結合器３８を介して再び互いに一つにまとめられる。この光線は更に続いて、図３に示されるように、照射光線２９として本発明に従う走査型顕微鏡において結合され、ＳＴＥＤ顕微鏡のために利用される。
【００４６】
図３は、本発明に従う走査型顕微鏡を示しており、これは共焦点走査型顕微鏡として構成されている。本発明に従う、微細構造光学要素（本図では図示せず）を備えた光源１から出た照射光線２９は、レンズ６１により、照明ピンホール絞り３７上に集束され、続いてメインビームスプリッター３９に到達する。メインビームスプリッターは照射光線２９を、カルダン式に懸架されたスキャンミラー４３を含んだ光線偏向装置４１へ誘導する。光線偏向装置４１は照射光線２９をスキャンレンズ４５と鏡胴レンズ４７を通過させ、また対物レンズ４９を通過させて、試料５１上に導くかまたは試料５１を通過させる。図中では破線で示されている、試料から出た検出光５３は反対の（逆方向）の光路へ到達する。つまり対物レンズ４９、鏡胴レンズ４７を通り、またスキャンレンズ４５を通り、光線偏向装置４１へ、そしてメインビームスプリッター３９へと戻り、これを通過し、検出ピンホール絞り５５を通過した後、マルチバンド検出器５９として構成されている検出器５７へ到達する。マルチバンド検出器５９において、検出光は様々なスペクトル化された検出路へ検出され、パワーに比例した電気的信号を発生させる。この信号は試料５１の結像を表示するための処理システム（図示せず）へ伝達される。
【００４７】
以上、本発明を特定の実施形態に関して説明したが、本願の特許請求の範囲の権利保護範囲を逸脱することがなければ、変更および改変を行うことが出来ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に従う光源である。
【図２】本発明に従う、別の光源である。
【図３】本発明に従う共焦点顕微鏡である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 光源
３ 一次光源
５ チタン・サファイアレーザー
７ 光
９ カップリング型光学系
１１ 微細構造光学要素
１２ 従来の光ファイバー
１３ フォトニック・クリスタルファイバー
１４ レンズ装置
１５ 更なる（第２の）微細構造光学要素
１６ スペクトル拡散された光
１７ 更なる（第２の）フォトニック・クリスタルファイバー
１９ 第３の微細構造光学要素
２０ 移行領域
２１ 第４の微細構造光学要素
２３ 第３のフォトニック・クリスタルファイバー
２５ 第４のフォトニック・クリスタルファイバー
２７ 光学系
２８ スペクトル整形された光線
２９ 照射光
３０ 励起光線
３１ 光成分選択手段
３２ 誘導光線
３３ ＡＯＴＦ
３４ 位相遅れ板
３５ ケーシング
３６ ビームスプリッター
３７ 照明ピンホール絞り
３８ 光線結合器
３９ メインビームスプリター
４１ 光線偏向装置
４３ スキャンミラー
４５ スキャンレンズ
４７ 鏡胴レンズ
４９ 対物レンズ
５１ 試料
５３ 検出光線
５５ 検出ピンホール絞り
５７ 検出器
５９ マルチバンド検出器
６１ レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細構造光学要素を備えて構成され、該微細構造光学要素が一次光源からの光を受容し、スペクトル拡散する光源において、
スペクトル拡散された光が少なくとも１つの更なる微細構造光学要素を通過することを特徴とする光源。
【請求項２】
前記微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素がフォトニックバンドギャップ材を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素が光ファイバーとして構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源。
【請求項４】
前記微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素が先細り部（テーパーファイバー）を備えていることを特徴とする請求項３に記載の光源。
【請求項５】
前記微細構造光学要素と更なる微細構造光学要素が連続して、互いへ移行することを特徴とする請求項３に記載の光源。
【請求項６】
前記微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素がフォトニック・クリスタルファイバー（ミクロ構造ファイバー、ホーリーファイバー）であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光源。
【請求項７】
前記微細構造光学要素と更なる微細構造光学要素が互いに重ね継ぎされていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光源。
【請求項８】
前記微細構造光学要素から出た光が、レンズ装置により前記更なる微細構造光学要素にカップリングされていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光源。
【請求項９】
前記一次光源がパルスレーザーを備えて構成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光源。
【請求項１０】
前記一次光源の光が、前記微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素を繰り返し通過することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光源。
【請求項１１】
少なくとも１つの波長および／または少なくとも１つの波長範囲の光成分を選択するための手段を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光源。
【請求項１２】
フローサイトメーターまたは内視鏡またはクロマトグラフィーまたはリソグラフィー装置において利用されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の光源。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の光源を備えた顕微鏡。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の光源を備えた走査型顕微鏡。
【請求項１５】
走査型顕微鏡が共焦点走査型顕微鏡および／または二重共焦点走査型顕微鏡および／またはＳＴＥＤ走査型顕微鏡および／またはＳＴＥＤ−４Ｐｉ走査型顕微鏡および／またはＣＡＲＳ走査型顕微鏡であることを特徴とする請求項１４に記載の走査型顕微鏡。
【請求項１６】
照射光を生成する方法において、
−請求項１から１１のいずれか一項に記載の光源を用いてスペクトル拡散された光を生成するステップ、
−少なくとも１つの照射光波長および／または少なくとも１つの照射光波長範囲を選択するステップ、
−スペクトル拡散された光から少なくとも１つの照射光波長および／または少なくとも１つの照射光波長範囲の照射光を分割するステップ、
を特徴とする方法。
【請求項１７】
照射光が試料を光学的に励起することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
−少なくとも１つの別の照射光波長および／または少なくとも１つの別の照射光波長範囲を選択するステップ、
−スペクトル拡散された光から少なくとも１つの別の照射光波長および／または少なくとも１つの別の照射光波長範囲を分割するステップ、
を特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記別の照射光が誘導発光を生じさせることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ＳＴＥＤ顕微鏡における、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の方法の利用法。
【請求項２１】
ポンププローブ実験遂行のための、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の方法の利用法。
【請求項１】
微細構造光学要素を備えて構成され、該微細構造光学要素が一次光源からの光を受容し、スペクトル拡散する光源において、
スペクトル拡散された光が少なくとも１つの更なる微細構造光学要素を通過することを特徴とする光源。
【請求項２】
前記微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素がフォトニックバンドギャップ材を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素が光ファイバーとして構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源。
【請求項４】
前記微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素が先細り部（テーパーファイバー）を備えていることを特徴とする請求項３に記載の光源。
【請求項５】
前記微細構造光学要素と更なる微細構造光学要素が連続して、互いへ移行することを特徴とする請求項３に記載の光源。
【請求項６】
前記微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素がフォトニック・クリスタルファイバー（ミクロ構造ファイバー、ホーリーファイバー）であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光源。
【請求項７】
前記微細構造光学要素と更なる微細構造光学要素が互いに重ね継ぎされていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光源。
【請求項８】
前記微細構造光学要素から出た光が、レンズ装置により前記更なる微細構造光学要素にカップリングされていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光源。
【請求項９】
前記一次光源がパルスレーザーを備えて構成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光源。
【請求項１０】
前記一次光源の光が、前記微細構造光学要素および／または更なる微細構造光学要素を繰り返し通過することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光源。
【請求項１１】
少なくとも１つの波長および／または少なくとも１つの波長範囲の光成分を選択するための手段を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光源。
【請求項１２】
フローサイトメーターまたは内視鏡またはクロマトグラフィーまたはリソグラフィー装置において利用されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の光源。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の光源を備えた顕微鏡。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の光源を備えた走査型顕微鏡。
【請求項１５】
走査型顕微鏡が共焦点走査型顕微鏡および／または二重共焦点走査型顕微鏡および／またはＳＴＥＤ走査型顕微鏡および／またはＳＴＥＤ−４Ｐｉ走査型顕微鏡および／またはＣＡＲＳ走査型顕微鏡であることを特徴とする請求項１４に記載の走査型顕微鏡。
【請求項１６】
照射光を生成する方法において、
−請求項１から１１のいずれか一項に記載の光源を用いてスペクトル拡散された光を生成するステップ、
−少なくとも１つの照射光波長および／または少なくとも１つの照射光波長範囲を選択するステップ、
−スペクトル拡散された光から少なくとも１つの照射光波長および／または少なくとも１つの照射光波長範囲の照射光を分割するステップ、
を特徴とする方法。
【請求項１７】
照射光が試料を光学的に励起することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
−少なくとも１つの別の照射光波長および／または少なくとも１つの別の照射光波長範囲を選択するステップ、
−スペクトル拡散された光から少なくとも１つの別の照射光波長および／または少なくとも１つの別の照射光波長範囲を分割するステップ、
を特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記別の照射光が誘導発光を生じさせることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ＳＴＥＤ顕微鏡における、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の方法の利用法。
【請求項２１】
ポンププローブ実験遂行のための、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の方法の利用法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００７−５０４４９９（Ｐ２００７−５０４４９９Ａ）
【公表日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２５１５３（Ｐ２００６−５２５１５３）
【出願日】平成１６年９月６日（２００４．９．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５２０５３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２４４８２
【国際公開日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【出願人】（５００１７８８７６）ライカ マイクロシステムス ツェーエムエス ゲーエムベーハー (80)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月６日（２００４．９．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０５２０５３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２４４８２
【国際公開日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【出願人】（５００１７８８７６）ライカ マイクロシステムス ツェーエムエス ゲーエムベーハー (80)
【Ｆターム（参考）】
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