(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
‐記録面（１０）と、前記記録面（１０）と光学的に共役な面内に位置される格子（Ｇ）と、を備える干渉計であって、前記格子（Ｇ）は第１および第２光路を画定し、前記格子（Ｇ）は、第１光線を、参照光線として第１光路に沿った非零次回折光線、及び第２光路に沿った異なる回折次数を持つ第２光線に分割することができる、干渉計と、
‐顕微鏡対物（ＭＬ１）と、
‐前記顕微鏡対物の前焦点面に位置される、検査対象の試料を保持することのできる対物セル（Ｓａ）であって、前記記録面（１０）と光学的に共役される対物セル（Ｓａ）と、
‐第１の部分的コヒーレント光線（１）を生成することのできる空間的かつ時間的な部分的コヒーレント光源と、
‐前記非零次回折光線である参照光線および前記第２光線である物体光線を再結合して再結合ビームにするための手段であって、再結合ビームが、参照光線および物体光線が互いに干渉する前記記録面（１０）上に入射し、参照光線および物体光線がともに前記光源から生じ、参照光線の光路と物体光線の光路の差が光源のコヒーレンス長を超えない、手段
を備えたデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項２】
前記デジタルホログラフィック顕微鏡は第１レンズ（Ｌ５）をさらに備え、前記格子（Ｇ）は前記第１レンズの後焦点面に位置される、請求項１に記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項３】
前記デジタルホログラフィック顕微鏡は第２レンズ（Ｌ６）をさらに備え、前記格子（Ｇ）は前記第２レンズ（Ｌ６）の前焦点面に位置され、前記デジタルホログラフィック顕微鏡は前記第２レンズ（Ｌ６）に光学的に結合された第３レンズ（Ｌ７）をさらに備え、前記記録面（１０）は前記第３レンズ（Ｌ７）の後焦点面に位置される、請求項２に記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項４】
前記デジタルホログラフィック顕微鏡は、使用中に、格子（Ｇ）によって生じる過剰な光線を阻止することができる光学絞り（８）をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項５】
対物セル（Ｓａ）は第１光線（１）によって照明され、前記顕微鏡対物（ＭＬ１）は干渉計（１５）の前に位置され、格子（Ｇ）によって生成される第２光路に沿った異なる回折次数を持つ前記光線が物体光線として作用し、ウェッジ（Ｗ）は差動ホログラムを生成するために第１光路および第２光路のうちの少なくとも一つに位置される、請求項１〜４のいずれかに記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項６】
‐第１ビームスプリッタ（ＢＳ１）および第２ビームスプリッタ（ＢＳ２）を含むマッハツェンダ干渉計であって、前記第１ビームスプリッタ（ＢＳ１）は第１光線を第２光線（２）および第３光線（３）に分割することができ、物体光線は対物セル（Ｓａ）を過ぎた第２光線（２）である、マッハツェンダ干渉計と、
‐前記第３光線（３）を格子（Ｇ）に集束させるために前記第３光線（３）の光路に位置される第１レンズ（Ｌ５）と、
‐第１レンズ（Ｌ５）と同一光軸を有し、かつ参照光線として非零次の回折光線を生成するために格子（Ｇ）の焦点距離に位置される第２レンズ（Ｌ６）であって、前記第２ビームスプリッタ（ＢＳ２）が前記物体光線および前記参照光線を再結合して再結合ビームにするように構成される、第２レンズ（Ｌ６）と、
‐前記第３光線の零次回折光を阻止するための光学絞りと、
‐物体光線と参照光線との間の干渉によって生じる干渉信号を記録することのできる記録手段であって、前記記録手段は前記干渉計（１５）の記録面に位置される、記録手段と、
‐前記再結合ビームを前記記録手段上に集束するための集束（Ｌ７）手段と、
‐顕微鏡対物（ＭＬ１）と、
‐前記顕微鏡対物の前焦点面に位置される、検査対象の試料を保持することのできる対物セル（Ｓａ）であって、前記記録面と光学的に共役される対物セル（Ｓａ）と、
‐第１の部分的コヒーレント光線（１）を生成することのできる空間的かつ時間的な部分的コヒーレント光源
を備えたデジタルホログラフィック顕微鏡であって、再結合ビームが、参照光線および物体光線が互いに干渉する前記記録面上に入射し、物体光線の光路が対物セル（Ｓａ）を通り過ぎ、参照光線および物体光線がともに前記光源から生じ、参照光線の光路と物体光線の光路の差が光源のコヒーレンス長を超えない、デジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項７】
‐第１ビームスプリッタ（ＢＳ１）および第２ビームスプリッタ（ＢＳ２）を含むマッハツェンダ干渉計であって、前記第１ビームスプリッタ（ＢＳ１）は第１光線を第２光線（２）および第３光線（３）に分割することができ、物体光線は第２光線（２）である、マッハツェンダ干渉計と、
‐前記第３光線（３）を格子（Ｇ）に集束させるために前記第３光線（３）の光路に位置される第１レンズ（Ｌ５）と、
‐第１レンズ（Ｌ５）と同一光軸を有し、かつ参照光線として非零次の回折光線を生成するために格子（Ｇ）の焦点距離に位置される第２レンズ（Ｌ６）であって、前記第２ビームスプリッタ（ＢＳ２）が前記物体光線および前記参照光線を再結合して再結合ビームにするように構成される、第２レンズ（Ｌ６）と、
‐前記第３光線の零次回折光を阻止するための光学絞りと、
‐物体光線と参照光線との間の干渉によって生じる干渉信号を記録することのできる記録手段であって、前記記録手段は前記干渉計（１５）の記録面に位置される、記録手段と、
‐前記再結合ビームを前記記録手段上に集束するための集束（Ｌ７）手段と、
‐顕微鏡対物（ＭＬ１）と、
‐前記顕微鏡対物の前焦点面に位置される、検査対象の試料を保持することのできる対物セル（Ｓａ）であって、前記記録面と光学的に共役される対物セル（Ｓａ）と、
‐第１の部分的コヒーレント光線（１）を生成することのできる空間的かつ時間的な部分的コヒーレント光源
を備えたデジタルホログラフィック顕微鏡であって、前記対物セル（Ｓａ）および前記顕微鏡対物（ＭＬ１）は前記第１ビームスプリッタ（ＢＳ１）の前に位置され、差動ホログラフィック構成を画定し、再結合ビームが、参照光線および物体光線が互いに干渉する前記記録面上に入射し、参照光線および物体光線がともに前記光源から生じ、参照光線の光路と物体光線の光路の差が光源のコヒーレンス長を超えない、デジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項８】
対物セル（Ｓａ）および顕微鏡対物（Ｍｌ１）は第２光線（２）の光路内に位置される、請求項６に記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項９】
第２顕微鏡対物（Ｍｌ２）は第３光線（３）の光路内に位置される、請求項８に記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項１０】
反射物体（Ｒａ）を照明するために第２光線の光路に位置される第３ビームスプリッタ（ＢＳ３）、および参照ミラー（１６）を照明するために第３光線の光路に位置される第４ビームスプリッタ（ＢＳ４）をさらに備え、マッハツェンダのジオメトリを画定する、請求項６に記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項１１】
部分的コヒーレント光源は、ＬＥＤ、ガス放電ランプ、熱光源およびパルスレーザから成る群から選択された照明手段（Ｓｏ）を含む、請求項５〜１１のいずれかに記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項１２】
前記記録手段は感色性記録手段であり、光源はカラー・ホログラフィック・インターフェログラムを記録するために少なくとも３つの別個の波長を同時に生成する、請求項１〜１１のいずれかに記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項１３】
前記光源は異なる波長の少なくとも３つのＬＥＤを含む、請求項１２に記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項１４】
別個の波長は色再現のためのシアン、マゼンタ、およびイエロ（ＣＭＹ）、または赤・緑・青（ＲＧＢ）に対応する、請求項１２または１３に記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【請求項１５】
前記対物セル（Ｓａ）に光学的に結合された蛍光励起源（１７）をさらに備える、請求項１〜１４のいずれかに記載のデジタルホログラフィック顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸外し干渉計、および軸外しデジタルホログラフィック顕微鏡観察のための装置および方法におけるその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術の干渉計では、入射光線は通常、物体光および参照光に分割され、次いで記録面上で再結合され、そこで物体光および参照光は干渉して干渉縞を生成する。そのような装置の目的は光の複素振幅（すなわち位相および振幅情報）の測定である。
【０００３】
一般的に、そのような測定に用いられる光は、レーザによって生成される光のような高いコヒーレンシを有する。これは、コヒーレントノイズ（スペックル場）の出現および高コヒーレント光源に関連する高コストのような、幾つかの欠点を有する。
【０００４】
多くの場合、米国特許第７００２６９１号明細書に開示されているような低周波の空間的ヘテロダイン干渉縞を得るために、物体光と参照光との間に小さい角度が導入される。この種の構成は、干渉計の軸線と干渉光の１つとの間の非零角度のため、一般的に軸外し構成と呼ばれる。
【０００５】
そのような軸外し構成では、高コヒーレント入射光が干渉を観察することは必須である。参照光と物体光との間の光路長差が入射光線のコヒーレンス長より大きければ、干渉は観察することができず、位相情報は失われる。
【０００６】
これの意味することは、部分的時間的コヒーレント光の場合、小さい角度によって導入される記録面の異なる位置における光路長の差異が、コヒーレンシを破壊するのに充分であり得るので、干渉は記録面の一部分、コヒーレンシが維持された部分でしか観察されないということである。
【０００７】
位相および振幅（または複素振幅）情報の記録はホログラフィ一般の、さらに詳しくはデジタルホログラフィック顕微鏡法（ＤＨＭ）の基礎である。ＤＨＭでは、ホログラムはＣＣＤカメラにより記録され、観察試料の三次元モデルの再構成はコンピュータによって実行される。ホログラムは干渉計の使用によって得られる。この手順は、厚い試料の奥行画像を切片毎に再合焦させるために効率的なツールを提供する。ＤＨＭは、生物学的試料の観察のような多くの用途を持つ定量的位相差結像を達成することを可能にする。奥行再構成能力はＤＨＭを３Ｄ速度計測の実現のための強力なツールにする。デジタルホログラフィは複素振幅を提供するので、自動再合焦、収差補償、３Ｄパターン認識、セグメンテーション、および境界処理のような強力な処理方法が実現されるようになった。
【０００８】
分離された物体光および参照光によるデジタルホログラフィの原理は、物体光と参照光との間の記録された干渉パターンから物体光の複素振幅情報を抽出することにある。複素振幅は次いで、デジタル再合焦を計算するため、かつ定量的位相差結像を実行するために処理することができる。オンライン構成および軸外し構成の２種類の主たる構成が存在する。
【０００９】
複素振幅は一般的に、マッハツェンダまたはマイケルソン干渉計のような干渉計を用いることによって得られる。
【００１０】
Ｉ．ＹＡＭＡＧＵＣＨＩらによって「Ｐｈａｓｅ‐ｓｈｉｆｔｉｎｇ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ」、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２２、１２６８〜１２７０（１９９７）に開示された通り、オンライン構成では、カメラセンサに入射する参照光および物体光間の角度はできるだけ小さい。複素振幅の計算には位相ステッピング法が必要であり、そこで物体光および参照光の間に小さい光路の変化を導入して幾つかの干渉画像が記録される。光位相情報は幾つかの干渉画像を公式に取り込むことによって算出される。
【００１１】
オンライン構成の主な不利点は、幾つかの干渉画像を順次記録する必要があり、カメラのフレームレートのため取得速度が制限されることである。実際、数フレームの記録時間を要する完全な取得中、物体は静止していなければならない。
【００１２】
米国特許第６５２５８２１号明細書およびＴＡＫＥＤＡらによって「Ｆｏｕｒｉｅｒ‐ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｆｒｉｎｇｅ‐ｐａｔｔｅｒｎ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｆｏｒ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ‐ｂａｓｅｄ  ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．７２、１５６〜１６０（１９８２）に開示されたような軸外し構成では、物体光および参照光の間に非零の平均角度が存在し、それは１つだけの記録された干渉画像から複素振幅を算出することを可能にする。オンライン構成に対して、これは、急速に変化する現象の解析には決定的に有利である。しかし、これらの構成でマッハツェンダまたはマイケルソン干渉計を使用するには、時間的コヒーレンスの高い光源が要求される。さもなければ、物体光および参照光の間の視野全体にわたる可変光学遅延のため、干渉縞変調は一定でなくなる。
【００１３】
ＤＵＢＯＩＳらによって「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｔｈｒｅｅ‐ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｐａｒｔｉａｌ  ｓｐａｔｉａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｓｏｕｒｃｅ」、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．３８、７０８５〜７０９４（１９９９）に開示された通り、部分的コヒーレント照明の使用は、コヒーレントなアーチファクトノイズを低減することによってホログラフィック記録の品質を改善する。透過におけるもっとも効果的なノイズ低減は、部分的空間的コヒーレント照明を用いることによって得られる。このタイプの照明は、レーザビームのコヒーレンス特性を低下させることによって、または光学フィルタリングシステムによって発光ダイオードのようなインコヒーレント光源の空間的コヒーレンスを増大することによって、得られる。
【００１４】
レーザの空間的コヒーレントを低減するために使用される通常のセットアップにより、レーザビームは可動すりガラスの近くに集束される。すりガラスが所与の位置にある場合、試料の透過光はスペックル場である。すりガラスが移動する場合、露光時間が平均効果を得るのに充分長いと仮定すると、このタイプの光源は部分的空間的コヒーレント光源に匹敵し、その空間的コヒーレンス距離が平均スペックル場に等しいことを示すことができる。光源を準備するこの方法は、軸外し方法を可能にする高度の時間的コヒーレンスを維持する。しかし、短い露光時間が要求される場合、照明のゆらぎが生じる。実際には、短い露光時間を要求する動的物体を記録するために、充分に高速のすりガラスの動きを達成することは困難である。
【００１５】
インコヒーレント光源または非レーザ光源の空間的コヒーレンスを増大させるセットアップにより、時間的インコヒーレンス特性が維持される。そのような場合、軸外し構成を実現することは不可能であり、単一フレームで全複素振幅情報を記録することも不可能である。
【００１６】
試料の位置決めに関して、主に２種類の構成を定義することができる。すなわち、欧州特許第１６３１７８８号明細書に開示された、試料が干渉計の前に位置する差動構成、および欧州特許第１３９９７３０号明細書に記載された、試料が干渉計の１つのアームに位置する古典的構成である。
【００１７】
論文「ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ‐ｅｎｈａｎｃｅｄ  ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ  ｉｎ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ」、（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ＶＩ、Ｐｒｏｃ．  Ｏｆ  ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．７３８９、７３８９０５〜１）で、Ｐａｔｕｒｚｏらは、解像度を高めるために格子を使用する装置を開示している。開示されたセットアップでは、光学系の開口数を高めるために幾つかの回折光路が使用される。これらの異なる回折光路は記録面に軸をずらして衝突するが、空間的および時間的コヒーレンスは維持されない。これは、本発明の詳細な説明で説明するように、物体面におけるディラックのデルタの形の光強度パルスが全ての光路で記録面全体に同時には到達しないことを意味する。したがって、インコヒーレント光源の場合、記録面の幾つかの部分で位相情報が失われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、先行技術の干渉計の欠点を克服する干渉計を提供することである。
【００１９】
さらに詳しくは、本発明の目的は、部分的コヒーレント光源で機能することのできる軸外し干渉計を提供することである。
【００２０】
本発明の目的は、デジタルホログラフィック顕微鏡（ＤＨＭ）構成を提供することでもある。部分的時間および／または空間コヒーレント光源のいずれかを持つ軸外し構成の使用を可能にする。この結果、非常に低いノイズレベルの高速カラー・デジタル・ホログラフィック記録を実現することが可能になる。
【００２１】
本発明のさらなる目的は、軸外し構成のインコヒーレント光源から形成される部分的コヒーレント光源の使用を可能にする、デジタルホログラフィック顕微鏡を提供することである。それは、レーザを持つ構成の結果生じるゆらぎの不利点（コヒーレントノイズ）無く、顕微鏡を高速モードで操作することを可能にするので、著しい改善である。さらに、この実現は、ＬＥＤのような低コストの光源の使用を可能にし、赤‐緑‐青のホログラムを同時に記録して、コヒーレントノイズの無いフル・カラー・デジタル・ホログラフィック顕微鏡観察を達成する可能性をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の第１態様は、軸外しデジタルホログラフィック顕微鏡観察のための干渉計に関し、前記干渉計は、
‐干渉計の光軸に垂直な記録面と、
‐前記記録面に入射する第１光路および第２光路を画定する光学手段と、
を備え、前記第１および第２光路は非平行であり、
前記光学手段は、前記第１および第２光路に沿って伝搬する部分的時間的コヒーレント光線が干渉して、記録面の位置とは無関係の干渉縞コントラストを生成することができることを特徴とする。
【００２３】
軸外しとは、干渉光線の少なくとも１つが干渉計の軸線に対して非零の角度を有すること、または等価的に、干渉光線が非平行であることを意味する。
【００２４】
特に好適な実施形態では、本発明の干渉計はさらに、以下の特徴の少なくとも１つまたは適切な組合せを開示する。
‐前記光学手段は、回折光線を生成するために、前記記録面と光学的に共役な格子を含む。
‐格子は、ロンキ格子、ブレーズ回折格子、および厚い位相型ホログラフィック格子から成る群から選択される。
‐光学手段はさらに第１レンズを含み、前記格子は前記第１レンズの後焦点面に位置する。
‐光学手段は第２レンズを含み、格子は前記第２レンズの前焦点面に位置する。
‐干渉計はさらに、前記第２レンズに光学的に結合された第３レンズを備え、記録面は前記第３レンズの後焦点面に位置する。
‐干渉計は、微分干渉縞パターンを生成するために、第１および第２光路の少なくとも１つを伝搬する光線によって記録面上に生じるパターンのシフトを誘発するように、第１および第２光路の少なくとも１つに位置するウェッジをさらに備える。
‐干渉計は、過剰な回折光線を阻止するために光学絞りをさらに備える。
【００２５】
光学系で共役する２つの面とは、面の一方が他方の面の光学画像であることを意味する。
【００２６】
代替的に、本発明の軸外しデジタルホログラフィック顕微鏡観察用の干渉計は、
‐記録面と、
‐前記記録面と光学的に共役な面内に位置する格子と、
を備え、前記格子は第１および第２光路を画定し、前記光路は異なる回折次数に対応する。
【００２７】
ｄの周期性を有する格子は入射光線を、次の条件を満たす幾つかのビームに分割する。
0005914340.tif 000002
ここでθｍは回折光線と格子法線との間の角度であり、θｉは入射光線と格子法線との間の角度であり、λは光波長であり、ｍは「回折次数」と呼ばれる整数である。直接透過（または反射格子の場合、正反射）に対応する光は零次と呼ばれ、ｍ＝０と表わされる。他の光線は、非零の整数ｍで表わされる角度に発生する。ｍは正数または負数とすることができ、結果として零次光線の両側に回折次数になることに留意されたい。
【００２８】
前記干渉計はさらに第１レンズを備え、前記格子は前記第１レンズの後焦点面に位置することが好ましい。
【００２９】
前記干渉計はさらに第２レンズを備え、格子は前記第２レンズの前焦点面に位置することが有利である。
【００３０】
前記干渉計は前記第２レンズに光学的に結合された第３レンズをさらに備え、前記記録面は前記第３レンズの後焦点面に位置することが好ましい。
【００３１】
干渉計は、微分干渉縞パターンを生成するために、第１および第２光路の少なくとも１つを伝搬する光線によって記録面上に生じるパターンのシフトを誘発するように、第１および第２光路の少なくとも１つに位置するウェッジをさらに備えることが好ましい。
【００３２】
前記干渉計は、使用中に、格子によって生じる過剰な光線を阻止する光学絞りを備えることが有利である。
【００３３】
本発明の第２態様は、
‐上述した干渉計と、
‐顕微鏡対物と、
‐前記顕微鏡対物の前焦点面に位置する、検査対象の試料を保持することのできる対物セルであって、前記記録面と光学的に共役する前記対物セルと、
‐第１の部分的コヒーレント光線を生成することのできる部分的コヒーレント光源と、
を備えたデジタルホログラフィック顕微鏡に関する。
【００３４】
特に好適な実施形態では、本発明のデジタルホログラフィック顕微鏡はさらに、以下の特徴の少なくとも１つまたは適切な組合せを開示する。
‐対物セルは第１光線によって照明され、前記顕微鏡対物は干渉計の前に位置する。
‐デジタルホログラフィック顕微鏡はさらに以下を含む。
○第１ビームスプリッタおよび第２ビームスプリッタを含むマッハツェンダ干渉計。前記第１ビームスプリッタは前記第１光線を第２光線および第３光線に分割することができる。
○前記第３光線を前記格子に集束させるために前記第３光線の光路に位置する第１レンズ。
○第１レンズと同一光軸を有し、少なくとも１つの非零次の回折光線を生成するために格子の焦点距離に位置する第２レンズ、および前記第２光線および前記回折光線を再結合して再結合ビームにするように構成された前記第２ビームスプリッタ。
○前記第３光線の零次回折光を阻止するための光学絞り。
○第２光線と回折光線との間の相互作用によって生じる干渉信号を記録することのできる記録手段であって、前記干渉計の記録面に位置する前記記録手段。
○上述の通り干渉計を形成する、前記再結合ビームを前記記録手段上に集束されるための集束手段、第１レンズ、第２レンズ、および格子、ならびに本質的に同等（格子および光学絞りを除く）の第２および第３光線の光路。
‐試料ホルダおよび顕微鏡対物は第１ビームスプリッタの前に位置し、差動ホログラフィック構成を画定する。
‐試料ホルダおよび顕微鏡対物は第２光線の光路内に位置する。
‐第２顕微鏡対物は第３光線の光路内に位置する。
‐デジタルホログラフィック顕微鏡は、第２光線および第３光線の光路を等しくするための補償手段をさらに備える。
‐前記補償手段は、試料ホルダを補償するための手段、ならびに／または第１レンズおよび第２レンズを補償するための２つのレンズを含む。
‐デジタルホログラフィック顕微鏡は、反射物体を照明するために第２光線光路に位置する第３ビームスプリッタ、および参照ミラーを照明するために第３光線光路に位置する第４ビームスプリッタをさらに備え、マッハツェンダのジオメトリを画定する。
‐部分的コヒーレント光源は、ＬＥＤ、ガス放電ランプ、およびパルスレーザから成る群から選択された照明手段を含む。
‐部分的コヒーレント光源は、好ましくはそのスペクトル幅を低減させるためにフィルタリングされた、熱光源を含む。
‐部分的コヒーレント光源は、第１照明レンズ、スクリーンにおける針穴、部分的コヒーレント光線を生成するための第２照明レンズをさらに含む。
‐前記記録手段は感色性記録手段であり、光源はカラー・ホログラフィック・インターフェログラムを記録するために少なくとも３つの別個の波長を同時に生成し、好ましくは、別個の波長は色再現のためのシアン、マゼンタ、およびイエロ（ＣＭＹ）、または赤・緑・青（ＲＧＢ）に対応する。
‐前記光源は異なる波長の少なくとも３つのＬＥＤを含む。
‐デジタルホログラフィック顕微鏡は、前記試料ホルダに光学的に結合された蛍光励起源をさらに備える。
‐デジタルホログラフィック顕微鏡は、励起源に由来する光が透過して記録面に達するのを防止するバリアフィルタをさらに備える。
【００３５】
「本質的に同等」とは、第２および第３光線の光路が、光源のコヒーレンス長未満の位相シフトを誘発することを意味する。これは、光路長を均等化することによって、かつ格子、光学絞り、および最終的に観察対象物体を除いて両方の経路上で光源から同一距離に同一光学能動素子を導入することによって、得ることができる。
【００３６】
本発明の第３態様は、２つの非平行の部分的時間的コヒーレント光線の間で干渉縞コントラストを生成するための方法に関し、前記方法は、
‐部分的時間的コヒーレントである入射光線を提供するステップと、
‐少なくとも２つの回折光線を生成するために、前記入射光線を格子上に集束させるステップと、
‐入射光線に平行な平行回折光線を得るために、前記回折光線を無限遠に集束させるステップと、
‐前記平行回折光線を前記記録面上に集束させ、記録面内の位置に関係なく干渉縞コントラストを生成するステップと、
を含む。
【００３７】
回折光線は零次または非零次の回折光線とすることができ、非零次の光線は軸外し光線を生じる。
【００３８】
本発明の第４態様は、
‐第１の部分的コヒーレント光線を生成する部分的コヒーレント光源を提供するステップと、
‐第１の部分的コヒーレント光線を第２光線および第３光線に分割するステップと、
‐前記第３光線を非零次回折光線および零次回折光線に分割するために第３光線を格子に集束させるステップと、
‐平行かつ空間的に分離された非零回折光線および零次回折光線を得るために、非零次回折光線および零次回折光線を無限遠に集束させるステップと、
‐零次回折光線を阻止するステップと、
‐非零回折光線を第２光線と結合して再結合ビームを生成するステップと、
‐再結合ビームを記録手段上に集束させて、軸外しインターフェログラムを得るステップと、
を含む、軸外しデジタルホログラムを記録するための方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、面内の２つの割線干渉ビーム間のコヒーレンシの限界を示す模式図である。
【００４０】
【図２】図２は、本発明に係る干渉計を表わす模式図である。
【００４１】
【図３】図３は、本発明に係る干渉計を備え、差動モードで動作する透過デジタルホログラフィック顕微鏡を表わす模式図である。
【００４２】
【図４】図４は、本発明に係る干渉計を備えた透過デジタルホログラフィック顕微鏡を表わす模式図である。
【００４３】
【図５】図５は、本発明に係る干渉計を備えた反射デジタルホログラフィック顕微鏡を表わす模式図である。
【００４４】
【図６】図６は、本発明に係る干渉計を備え、差動モードで動作する透過デジタルホログラフィック顕微鏡を表わす模式図である。
【００４５】
【図７】図７は、本発明に係る干渉計を備え、蛍光能力を持つ透過デジタルホログラフィック顕微鏡を表わす模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
干渉法で、部分的コヒーレント光を使用する場合、決定的に重要なことは、干渉縞が観察されるように記録面の入射光のコヒーレンスを維持することである。多くの場合、干渉縞は、第１（入射）光線を第２および第３光線に分割し、かつ第３および第２光線をそれらの間に小さい角度を導入して再結合することによって得られる。
【００４７】
その場合、部分的コヒーレント入射光（解析対象の光）の小さいコヒーレンス長は強い制限を導入する。すなわち、両ビームのコヒーレンス面は非平行であるので、それらは両方の面間の交差部の小さい領域でしか干渉することができず、コヒーレンス面間の距離がコヒーレンス長より大きいときには干渉が観察されない。
【００４８】
これを図１に図解する。図中、面に垂直な光線は、面からの軸外れαの別の非平行な光線と干渉する。描かれる通り、非平行光はコヒーレンシ面１４の近傍の、干渉が観察される制限領域１３を画定するコヒーレンス長１２より小さい距離のみで、コヒーレント（干渉可能）である。
【００４９】
本発明は、干渉光線のコヒーレンス面が記録面の近傍で光線の伝搬方向に垂直でない干渉計を開示する。この結果、非垂直光線は垂直光線と干渉して、記録面の位置とは無関係に干渉縞コントラストを生成することが可能になる。これは、ＬＥＤ、ガス放電ランプ等によって生成される光のような、制限されたコヒーレンス長を有する光の場合でさえも、軸外し干渉縞（空間的ヘテロダイン縞）を記録することを可能にする。
【００５０】
第１（入射）光線として部分的時間的コヒーレント光線を使用して、先行技術の干渉計における第２および第３光線は、コヒーレンス長によって画定される対応するゾーンのみで干渉することができる。これは、第２および第３光線間の光路上の光学素子による光路長の差および位相シフトを、光源のコヒーレンス長より小さく維持しなければならないことを意味する。
【００５１】
時間的コヒーレンスは、時間間隔τだけ離れた任意の対の時間における光波の値間の平均相関の尺度である。それは、光波が異なる時間にそれ自体と干渉することができるか否かを特徴付ける。その間に位相または振幅が有意の量変化する（したがって相関が有意の量低下する）時間間隔をコヒーレンス時間τＣと定義する。τ＝０でコヒーレンス度は完全であるが、時間間隔τＣでコヒーレンス度はかなり低下する。コヒーレンス長ＬＣは光波が時間τＣで移動する距離と定義される。コヒーレンス長は次式によって推算することができる。
0005914340.tif 000003
ここでλは光波長であり、Δλは光源のスペクトル幅であり、ｎは伝搬屈折率である。典型的なＬＥＤ光源の場合、これは数波長ないし数十波長を表わす。例えば、６５０ｎｍの波長および１５ｎｍのスペクトルバンド幅（市販のＬＥＤの典型値）を有するＬＥＤの場合、コヒーレンス長は約２０λである。これは、軸外し参照光が記録面内のどの場所でもコヒーレンス時間より大きい位相シフトを持つことができないことを意味する。これはまた、参照光と物体光との間の角度差によって誘発される縞の数が約２０を超えることができないことをも意味し、それは強い制限である。
【００５２】
制限されたコヒーレンス時間はまた、超短パルスレーザのパルス幅からも生じることがある。典型的に、そのようなパルスレーザは数フェムト秒のパルス幅を有し、したがってパルス幅は数波長に制限される。その場合、コヒーレンス時間はパルス幅に等しい。再び、これは、参照光と物体光との間の角度差によって誘発される縞の数が、パルス長を表わす波長数を超えることができないことを意味する。
【００５３】
好ましくは、どちらの場合もこの制限を回避するために、本発明は、記録面における干渉ビームの時間的コヒーレンスを破壊することなく、軸外し参照光を生成するために、回折格子の特定の特性を利用する。
【００５４】
本発明の干渉計１５では、回折格子Ｇが、入射光線９の光軸上に配置されたレンズＬ５の後焦点面に配置される。格子Ｇは、入射光線９の回折光線５（参照）および非回折光線７（結局は物体光）への分割を誘発する。次いで、格子Ｇの焦点距離に配置された第２レンズＬ６は、回折光線および非回折光線の両方を光軸に平行な光線に整形する。Ｌ５、Ｌ６、および格子Ｇは、Ｌ６の背後に、空間的に分離された２つの光線、回折光線および非回折光線が得られるように選択される。非回折光線は物体光になるか、または光学絞りによって排除される。後者の場合、後述するように、より大きい光学的構造によって別の物体光を提供することができる。回折光線は次いで物体光と再結合され、対物レンズＬ７によって記録面上に集束され、記録面はＬ７の後焦点面に位置する。
【００５５】
回折光線はＬ７の光軸と平行であるが、この光軸上に心合せされておらず、Ｌ７は前記回折光線に軸外し角度をもたらす。
【００５６】
代替的に、干渉光線は、異なる回折次数を有する任意の対の回折光線とすることができる。例えば、＋１次の回折光線は参照光として選択することができ、かつ−１次の対称回折光線は物体光として選択することができる。
【００５７】
光学絞りを使用して、記録面上で干渉するように選択された２つの回折光線以外は全部阻止することが好ましい。
【００５８】
そのような構成では、格子は非零次回折光線の時間的コヒーレンスを乱さないことを示すことができる。時間的コヒーレンスは光路伝搬に関係する。したがって、それは、Ｌ５およびＬ４の後焦点面を任意の時間に照射する光学的時間的パルスは同時に、Ｌ７の後焦点面全体を照射することを実証することと同等である。
【００５９】
その透明度がｇ（ｘ，ｙ）＝（１＋ｓｉｎ  Ｋｘ）／２によって定められる格子Ｇは、振幅Ａの単色平面波によって照射されると考えよう。レンズＬ６‐Ｌ７の対が無限焦点系である（Ｌ６‐Ｌ７が４ｆ型のシステムを形成する）と仮定すると、記録面の振幅は、次式によって得られる。
0005914340.tif 000004
式中、Ｂは重要な役割を果たさない定数であり、ｊ＝√−１であり、νは光周波数であり、ｃは真空中の光の速度であり、ｆ６、ｆ７はＬ６およびＬ７の焦点距離である。記録面における１回折光線のみの寄与を計算すると、方程式（１）は次のようになる。
0005914340.tif 000005
式中、Κ＝２π／Λであり、Λは格子の空間的周期である。Ｂ′は重要な役割を果たさない定数である。
【００６０】
デルタダィラック形時間的パルスによる照度は、方程式（２）のフーリエ変換を実行することによって得られる。
0005914340.tif 000006
式中、ｔは時間であり、方程式（３）は、Ｌ６の前焦点面の空間的に均一な光パルスが、
位置（ｘ，ｙ）によって異なる時間間隔無しに、Ｌ７の後焦点面のあらゆる位置に同時に到達することを表わす。指数部は、光線が光軸に対して傾斜角度でセンサ面に入射することを表わす。本発明の干渉計の光路が均等化されたとき、したがってセンサの面全体で物体光と参照光との間の干渉パターンを記録することが可能になる。参照光の傾斜角度は軸外し構成をもたらす。
【００６１】
前記格子の実証された特性は非回折光線には関係しないので、記録面１０と共役な面内に位置する格子Ｇを含む開示されたセットアップは、任意の軸外しセットアップに使用することができる。この共役は、例えば２つのレンズＬ５、Ｌ６の間の格子および焦点レンズＬ７を持つ４ｆ型システムを使用することによって得ることができる。
【００６２】
この段階で、今やそのコヒーレンシ面が記録面と平行な回折光線は、同等の光路を有しかつそのコヒーレンシ面が記録面と平行な任意の光線と干渉することができることに気付くことができる。さらに詳しくは、それは非回折光線と干渉することができるだけでなく、光路の差が入射光のコヒーレンス長を超えないことを前提として、他の次数の回折光線、またはより大型のマッハツェンダもしくはマイケルソン干渉計の別のアームを通過する光線とも干渉することができる。
【００６３】
本発明の軸外しデジタルホログラフィック顕微鏡（ＤＨＭ）では、デジタルホログラムは部分的コヒーレント光源を用いて記録される。そのような部分的コヒーレント光源を得るために、ＬＥＤのようなインコヒーレント光源を使用することができる。入射する光の位相情報の決定を可能にするために必要な干渉縞を観察するのに必要な部分コヒーレンスを得るため、空間フィルタを使用することができる。
【００６４】
本発明に係る干渉計１５を使用した顕微鏡の第１実施例を図３に表わす。この図では、ＬＥＤのような部分的コヒーレント光源Ｓｏが、レンズＬ１の後焦点面に位置する。生成された光線は次いで、その空間的コヒーレンシを高めるために、スクリーンの針穴Ｐを介して空間的にフィルタリングされる。試料Ｓａに照射するために、針穴ＰはレンズＬ２の後焦点面に位置する。試料Ｓａは顕微鏡対物ＭＬ１の後焦点面に位置し、次いで、前述の通り干渉計１５がその後に続く。この図のホログラムはＣＣＤカメラによって記録される。
【００６５】
後者の場合、参照によって本書に援用する欧州特許第１６３１７８８号明細書に記載された通り、差動インターフェログラムを得るため、回折および非回折光線によって生成された画像のわずかなシフトを誘発するために、第２または第３光線のうちの１つの光路内にウェッジＷを挿置することが好ましい。この場合、回折光線内のウェッジによって導入される位相シフトを補償するために、非回折光線の光路内に補償手段１１を導入することが好ましい。
【００６６】
代替的に、干渉計１５は、図４ないし７に表わされたＤＨＭに表わされるように、マッハツェンダ干渉計のようなより大型の光学的構造に導入することができる。そのような場合、非回折光線１５は光学絞り８によって阻止され、物体光は別の光路、例えばマッハツェンダ干渉計の別のアームによって提供される。
【００６７】
通常のホログラフィック顕微鏡の場合と同様に、非回折光線６′を光学絞り８によって阻止して干渉パターンを得るために、第１光線１は、第１ビームスプリッタＢＳ１によって第２光線２および第３光線３に分割され、かつ第２ビームスプリッタＢＳ２によって再結合されて再結合ビームになり、前記第２および第３光線は再結合ビームで干渉し、ＣＣＤセンサのような記録媒体上に干渉パターンを形成する。そのような場合、軸外し構成を得るために、本発明の干渉計１５はマッハツェンダ干渉計の参照アーム内に挿置される。
【００６８】
レンズＬ５およびＬ６の存在は、前記レンズＬ５およびＬ６によって誘発される位相変化を補償するために、物体光経路上のレンズＬ３およびＬ４によって補償することが好ましい。
【００６９】
物体光および参照光を再結合するために使用されるレンズＬ７は、マッハツェンダ干渉計のビームスプリッタＢＳ２の後に配置することが好ましい。これは、前記レンズＬ７を物体光および参照光の間で共用することを可能にする。
【００７０】
代替的に、レンズＬ７は、参照光の光路および物体光の光路にそれぞれ位置する２つのレンズに置き換えることができ、両レンズは記録手段に合焦するが、再結合手段の前に位置する。
【００７１】
蛍光励起光源を含む構成は、図７に表わすように実現することもできる。
【００７２】
位相シフトを使用する必要がないので、開示されたＤＨＭは、高速動的事象を記録し、観察対象試料の３Ｄ表現の時間系列を記録するように幾つかの連続フレームを記録するために、使用することができる。
【００７３】
この実現はＬＥＤのような低コスト光源の使用を可能にし、かつカラーセンサにより、コヒーレントノイズの無いフル・カラー・デジタル・ホログラフィック顕微鏡観察を達成するように、ＬＥＤ３個の照明を使用することによって、赤‐緑‐青ホログラムの同時記録を可能にする。今まで、カラー・デジタル・ホログラフィック顕微鏡観察の実現には複雑な記録プロセスを使用する必要があった。開示する発明では、三色を同時に記録することができる。
【００７４】
カラーＣＣＤおよびトリプルセンサ設計のような単一カラーセンサを含め、数種類のカラーセンサが市販されている。トリプルセンサ設計では、プリズムブロック（すなわち２つのダイクロイックプリズムを含むトリクロイックアセンブリ）が、得られたインターフェログラムを三原色の赤、緑、および青にフィルタリングし、各色をプリズムの各面に取り付けられた別々の電荷結合素子（ＣＣＤ）または能動画素センサ（ＣＭＯＳ画像センサ）に方向付けることができる。
【００７５】
実現することのできる数種類の透過型格子がある。最も単純な格子のタイプはロンキ格子であり、それは幅１の不透明な平行線が印刷された透明な光学板によって構成される。連続した不透明な線の間に一定の透明な空間Ｌが存在する。ロンキ格子はしばしば不透明な開口幅に等しい透明な開口幅を有する。ロンキ格子および所与の波長に対する回折角を特徴付ける有意の量は格子周期Ｐ＝Ｌ＋１である。ロンキ格子の回折解析は、最初に透過関数をフーリエ級数に従って分解することによって実行される。所与の波長に対し、各フーリエ成分は回折角θｍによって特徴付けられる回折次数をもたらす。ここでｍは整数であり、θは第１回折角である。
【００７６】
各回折次数における回折振幅は対応するフーリエ成分に比例する。本発明の干渉計１５では、格子周期は、光学絞り８が配置された面内の回折光線の空間的分離を保証するために選択される。
【００７７】
通常、検出器に入射する参照光に対して維持されるのは１次の回折次数の１つ（ｍ＝＋１または−１）である。ロンキ格子の限界は、幾つかの回折次数の間で光強度が拡散し、したがって干渉計測に利用可能な光が低減されることである。
【００７８】
ホログラフィックプロセスに維持される回折次数における回折効率を最適化するために、ブレーズ回折格子を実現することができる。ブレーズ回折格子もまた、光学板の表面の１つに周期的構造を有する。この場合、ｍ＝１またはｍ＝−１の回折次数における回折効率を最適化するのは、表面の歯形レリーフである。
【００７９】
回折効率を最適化するために、厚い位相ホログラフィック格子を実現することも可能である。このタイプの格子は、感光性材料、例えば重クロム酸ゼラチンに、２つの平面波間の干渉パターンを記録することによって得られる。その後、板を処理し、ブラッグ回折モードに従って回折次数の光をほとんど回折させることができる。記録平面波間の角度は格子周期を決定する。
【００８０】
次いでアナログ出力をデジタル化し、試料の三次元カラー表現を得るためにコンピュータで処理することができる。
【００８１】
部分的時間および空間光源は、光源（Ｓｏ）、視準レンズ（Ｌ１）、針穴（Ｐ）、およびレンズ（Ｌ２）によって構成することができる。時間的コヒーレンスは、光源（Ｓｏ）のスペクトル幅から生じる。典型的には、それはピーク（例えば波長λ＝６５０ｎｍ、Δλ＝１５ｎｍ）を有するスペクトルを持つＬＥＤ、またはカラーホログラフィック記録を達成するために１組のピークをもたらす１組のＬＥＤとすることができる。光線は、空間的コヒーレンスを高めるために、レンズ（Ｌ１）によって視準され、針穴（Ｐ）によってフィルタリングされる。レンズ（Ｌ２）から現われる出現空間コヒーレンス依存性は、均一であり、コヒーレンス関数γ（ｘ１−ｘ２，ｙ１−ｙ２）によってモデル化することができることを示すことができる。ここで（ｘ１，ｙ１）および（ｘ２，ｙ２）は、光軸ｚに垂直な空間座標である。
【００８２】
部分的コヒーレント光源のこの実現は制限ではなく、可動すりガラスによる無相関レーザビームを用いるなど、他の方法で実現することができる。
本発明の好適な実施形態
マッハツェンダ構成
部分的空間および時間コヒーレンスの光源による軸外し記録を可能にする、マッハツェンダ構成に基づくデジタルホログラフィック顕微鏡のスキームを図４に示す。
【００８３】
図４の事例では、光源は光源（Ｓｏ）、視準レンズ（Ｌ１）、針穴（Ｐ）、およびレンズ（Ｌ２）によって構成される。
【００８４】
ミラーＭ１による反射の後、光線はＢＳ１によって、透過中の試料を照射する物体光、および顕微鏡レンズＭＬ２に向かって再方向付けされる参照光に分割される。Ｍ１１の前焦点面の結像は、レンズＭ１１、Ｌ３、Ｌ４、およびＬ７の組によって実行される。像を形成するために、Ｌ３の後焦点面はＬ４の前焦点面と一致し、Ｌ７の後焦点面にセンサが位置する。
【００８５】
この構成では、本発明の干渉計１５はレンズＬ５、Ｌ６、およびＬ７、ならびに格子Ｇによって表わされる。
【００８６】
レンズＭ１１、Ｌ３、およびＬ４は、試料、格子Ｇ、および光学絞り８を除いて、参照光および物体光がほぼ同一となるように、参照アームにそれらと対を成す相手であるレンズＭ１２、Ｌ５、Ｌ６をそれぞれ有する。これは、２つのビームが干渉するセンサ上における２つのビームの適切な位置合せを保証する。これは、照射の部分空間コヒーレント性によって要求される。
【００８７】
光路補償器および／または減衰器とすることのできる任意選択的構成部品Ｃが位置するＭ１２レンズの前焦点面は、Ｌ５の後焦点面に結像され、それはＬ６の前焦点面でもあり、そこに格子Ｇが位置する。格子の役割は、Ｌ７の入射物体光および参照光が空間的に分離されて平行に伝搬するように、回折によって光を再方向付けることである。すでに実証した通り、Ｌ５、Ｇ、Ｌ６、およびＬ７によるこのセットアップは、部分的な時間的コヒーレンスの場合にセンサ面で時間的コヒーレンスを維持し、軸外し干渉を生成することを可能にする。
【００８８】
レンズＬ７は、センサ上で物体光および参照光を、格子回折から生じるそれらの間の平均角度で重ね合わせる。この構成では、ミラーＭ２はＢＳ２と平行であり、Ｍ３はＢＳ１と平行である。ビームスプリッタおよびミラーのこの相対的方向性は、ミラーＭ２およびビームスプリッタＢＳ２が不動に取り付けられた回転アセンブリＲＡを回転させることによって、センサ上の光線の位置を変化させることなく光路を調整することを可能にする。したがって該構成は、参照光路および物体光路の光線を均等化することを可能にする。
【００８９】
この構成は、図５に表わすように、反射性試料に適応させることができる。その場合、試料ホルダＳａは取り外され、ミラーＭ２は、対物レンズＭＬ１を介して反射性試料Ｒｓを照射する第３ビームスプリッタＢＳ３に置き換えられる。試料によって反射し、対物レンズによって集束された光は次いで、前の構成と同様に、第３ビームスプリッタＢＳ３によって第２ビームスプリッタに向かって再方向付けされる。同じ変更は、試料を参照ミラー１６によって置き換えて、参照光の光路にも適用される。
差動構成
マッハツェンダ構成は、物体によって導入される光路の変動が制限される用途に適している。物体の厚さが非常に変動する場合、干渉縞の密度が高くなりすぎて、センサによって記録することができない。
【００９０】
加えて、時間的部分的照射の低減により、マッハツェンダ構成では、物体が変化したときの光路の微調整が難しくなることがあり得る。そうした理由から、差動デジタルホログラフィック顕微鏡が提案された。後者の場合、計測されるのは差動光位相であり、試料の厚さに関係なく、位相計測のダイナミックレンジの増大および干渉計の永久調整という利点がもたらされる。
【００９１】
空間的および部分的時間的コヒーレント光源を持つ軸外し構成は、差動モードで使用することができ、有利である。光学的スキームを図６によって表わす。
【００９２】
部分的時間的および空間的コヒーレント光源は、光源（Ｓｏ）、視準レンズ（Ｌ１）、針穴（Ｐ）、およびレンズ（Ｌ２）によって構成される。光線は、空間的コヒーレンスを高めるために、レンズ（Ｌ１）によって視準され、針穴（Ｐ）によってフィルタリングされる。
【００９３】
ミラーＭ１による反射の後、光線は試料を照射し、顕微鏡レンズＭ１１によって透過される。Ｍ１１から出てきた光線は次いでＢＳ１によって、第２および第３光線に対応する２つの光線に分割される。試料の内部に位置するＭ１１の前焦点面の結像は、レンズＭ１１、Ｌ３、Ｌ４、およびＬ７の組によって実行される。その目的のために、Ｌ３の後焦点面はＬ４の前焦点面と一致し、センサはＬ７の後焦点面に位置する。同様に、Ｍ１１の前焦点面の結像は、レンズＭ１１、Ｌ５、Ｌ６、およびＬ７の組によって実行され、Ｌ３の後焦点面はＬ４の前焦点面と一致する。Ｌ４およびＬ７の間の距離は、Ｌ６およびＬ７の間の距離と同一である。
【００９４】
したがって、Ｍ１１の前焦点面と一致する試料面の１つと同一の平面は、ＣＣＤセンサ上に結像される。わずかに回転するミラーＭ２またはミラーＭ３によって、第２および第３光線により形成される像の間にシフトが導入される。それはＣＣＤセンサの数画素のみのシフト、または１画素未満のシフトでさえある。第１光路１のレンズＬ３およびＬ４と対を成す相手、すなわちそれぞれレンズＬ５、Ｌ６は、試料、格子Ｇ、および光学絞り８を除いて第２および第３光線両方の光路が同一となるように、第３光線の光路に位置する。これにより、２つの光路が干渉するセンサ上で２つの光路が小さいシフトを持つ適切な位置合せが可能になる。
【００９５】
Ｍ１１レンズの前焦点面は、Ｌ５の後焦点面に結像され、それは格子Ｇが位置するＬ６の前焦点面でもある。格子の役割は、Ｌ７における２つの光路の入射光線が空間的に分離されるように、回折によって光を再方向付けすることである。レンズＬ７は、センサ上で２つの光線を、格子回折から生じたそれらの間の平均角度で重ね合わせる。この構成では、ミラーＭ２はＢＳ２とほぼ平行であり、Ｍ３はＢＳ１とほぼ平行である。ビームスプリッタおよびミラーのこれらの相対的方向性は、ミラーＭ２およびビームスプリッタＢＳ２が不動に取り付けられた回転アセンブリＲＡを回転させることによって、センサ上の光線の位置を変化させることなく光路を調整することを可能にする。したがって該構成は、参照光路および物体光路の光線を均等化することを可能にする。
【００９６】
センサ上の物体光および参照光の間の平均角度は、軸外し構成をもたらす。すでに実証した通り、時間的部分的コヒーレンス光源の場合でさえも、ＣＣＤセンサ全体に強調された干渉縞パターンを均質的に提供するために、適切な位置合せが存在する。格子に起因する光の損失を補償するために、減衰器を第２光線の光路に配置することができることに留意する必要がある。減衰器によって２つの光路の間に導入される光路差を補償するように、透明な光学板を第３光線の光路に挿置することができる。
【００９７】
関心のある試料が図７に表わすように蛍光を発する場合、蛍光源１７を使用することができる。その光線はレンズＭ１ｌを介して蛍光ビームスプリッタによって反射され、試料を照射する。逆伝搬する蛍光信号はＭ１１によって透過され、ＢＳ１に入射する前に蛍光励起部を除去するために、ＳＦによって分光的にフィルタリングされる。レンズＭ１１は口径によって制限されるので、インコヒーレント蛍光信号はＭ１１から出射するときには空間的部分的コヒーレントであり、その結果、２つの光線は、シフトが空間的コヒーレンス長のそれより小さい限り、干渉することができる。
【００９８】
本発明は、第０９１７２５６１．４号の出願番号を有する優先権欧州出願にも詳細に記載されており、その開示内容全体を参照によって本書に援用する。
【符号の説明】
【００９９】
１．第１光線
２．第２光線
３．第３光線
４．記録手段
５．回折光線（非零次回折）
６．非零次回折平行光線
６′．零次回折平行光線
７．非回折光線（または零次回折）
８．光学絞り
９．入射光線
１０．記録面
１１．ウェッジを補償するための補償手段
１２．２＊コヒーレンス長
１３．干渉領域
１４．コヒーレンシ面
１５．本発明の干渉計
１６．参照ミラー
１７．蛍光励起光源
ＢＳｌ，ＢＳ２，ＢＳ３およびＢＳ４：ビームスプリッタ
ＥＦ：励起フィルタ
Ｇ：格子
ＬＩ，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６およびＬ７：レンズ
Ｍｌ１およびＭｌ２：顕微鏡対物
Ｍｌ，Ｍ２およびＭ３：ミラー
Ｐ：スクリーンの針穴
Ｓａ：透過型試料または試料ホルダ
ＳＦ：スペクトルフィルタ
Ｓｏ：照明光源
ＲＡ：回転アセンブリ
Ｒｓ：反射試料または試料ホルダ
Ｗ：ウェッジ
【図１】
0005914340.tif 000007
【図２】
0005914340.tif 000008
【図３】
0005914340.tif 000009
【図４】
0005914340.tif 000010
【図５】
0005914340.tif 000011
【図６】
0005914340.tif 000012
【図７】
0005914340.tif 000013