(57)【要約】      （修正有）【課題】開口装置を含む光学撮像システムのための絞り装置、およびセンサ特にカメラを含む医療用撮像システムに関する。当該技術において知られる慣用の絞り装置は、被写界深度と、光学システムを通して伝達される光の量特にセンサに入射される光の量との間で、避けがたいトレードオフが必然的に生じるのを免れない。この欠点は、当該技術の絞り装置は、すべての波長について同じように光を伝達または阻止することに起因し、つまりスペクトルに関してフラットな伝達特性を有することに起因する。【解決手段】１つの光伝達方向に関して同軸に配置された少なくとも２つの開口（５ａ）を同時に含む開口装置（５）を提供し、少なくとも２つの開口（５ａ）各々が、少なくとも２つの別個の非重複スペクトル帯域のうち、それぞれ異なる１つのスペクトル帯域において光を制限することによって克服される。【選択図】図１
2018049261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口装置（５）を含む光学撮像システム（７１）のための絞り装置（１）であって、
少なくとも２つの異なる波長（４３）において、それぞれ異なるレベルで光を制限する統合型のフィルタシステム（２６）を含むことを特徴とする、
光学撮像システム（７１）のための絞り装置（１）。
【請求項２】
前記フィルタシステム（２６）は、少なくとも１つの光伝達スペクトル帯域（５４）を有する少なくとも１つのフィルタ（４７）を含む、
請求項１記載の絞り装置（１）。
【請求項３】
前記フィルタシステム（２６）は、少なくとも１つの光阻止スペクトル帯域（５６）を有する少なくとも１つのフィルタ（４７）を含む、
請求項１または２記載の絞り装置（１）。
【請求項４】
前記フィルタシステム（２６）は、中央開口領域（３９）を取り囲む少なくとも１つのリング形状のエッジフィルタ（８１）を含み、
前記中央開口領域（３９）は開口（５ａ）である、
請求項１から３までのいずれか１項記載の絞り装置（１）。
【請求項５】
複数のフィルタ（４７）が含まれている、
請求項１から４までのいずれか１項記載の絞り装置（１）。
【請求項６】
第１のバンドストップフィルタ（５５ｂ）により規定される第１のスペクトル帯域（４９ａ）の開口（５ａ）は、第２のバンドストップフィルタ（５５ｃ）および第３のバンドストップフィルタ（５５ｄ）によりそれぞれ規定される第２のスペクトル帯域（４９ｂ）および第３のスペクトル帯域（４９ｃ）の開口（５ａ）各々よりも小さいかまたは大きく、
前記第１のスペクトル帯域（４９ａ）は、スペクトルに関して前記第２のスペクトル帯域（４９ｂ）と前記第３のスペクトル帯域（４９ｃ）との間に位置している、
請求項３から５までのいずれか１項記載の絞り装置（１）。
【請求項７】
前記フィルタシステム（２６）は、少なくとも１つの線形可変エッジフィルタ（８７）を含み、前記線形可変エッジフィルタ（８７）は、当該絞り装置（１）の光軸（６９）までの距離（Ｄ／２）に依存してスペクトルポジションが変化するスペクトルフィルタエッジ（８６）を有する、
請求項２から６までのいずれか１項記載の絞り装置（１）。
【請求項８】
複数（３３）のフィルタ層（３２）が基板（２９）に設けられている、
請求項１から７までのいずれか１項記載の絞り装置（１）。
【請求項９】
所定範囲のスペクトル密度を含む照射源（１８）と、前記光学撮像システム（７１）において用いられ所定範囲のスペクトル感度を含むセンサ（１５）のうち、少なくとも一方に従って、前記照射源（１８）の高いスペクトル密度と高いセンサ感度のうち少なくとも一方が適用される少なくとも１つの第１のスペクトル帯域（４９ａ）のための第１のバンドストップフィルタ（５５ｂ）が、第１の開口（５ｂ）によって形成され、
前記第１の開口（５ｂ）の直径（Ｄ１）は、前記照射源（１８）の低いスペクトル密度と低いセンサ感度のうち少なくとも一方が適用されるスペクトル帯域（４９ｂ）のための第２のバンドストップフィルタ（５５ｃ）の少なくとも１つの第２の開口（５ｃ）の直径（Ｄ２）よりも小さい、
請求項３から８までのいずれか１項記載の絞り装置（１）。
【請求項１０】
前記フィルタ層（３２）は、それぞれ異なる屈折率（３６ａ）およびそれぞれ異なる層厚（３６ｂ）のうち少なくとも一方を有する、それぞれ異なる少なくとも２つの誘電材料（３５）から成る複数の副層（３３）を含み、
それぞれ異なる前記副層（３３）は、少なくとも部分的に前記基板（２９）上に交互に形成されており、
前記フィルタ層（３２）は、前記基板（２９）の外側部分（３８）に形成されており、前記外側部分（３８）は未処理部分（３９ａ）を取り囲み、前記基板（２９）の平面内における前記未処理部分（３９ａ）の寸法によって、前記開口（５ａ）の直径（Ｄ）が規定される、
請求項８または９記載の絞り装置（１）。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの開口（５ａ）のうち少なくとも１つの開口（５ａ，５ｂ）は、所定のスペクトル帯域（４９）のために可変の直径（Ｄｖ）を有する、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の絞り装置（１）。
【請求項１２】
前記絞り装置（１）は、可変の直径（Ｄｖ）を有するダイヤフラム（７３）を含み、
前記ダイヤフラム（７３）の部品（７５）は、スペクトル選択的な光透過率（４１）を有する、
請求項１１記載の絞り装置（１）。
【請求項１３】
前記絞り装置（１）は開口収容装置（６４）を含み、前記開口収容装置（６４）は、少なくとも２つの開口装置（５）を各々可動絞りレセプタクル（６８）内に収容し、
少なくとも２つの前記可動絞りレセプタクル（６８）のうちの１つが、前記光学撮像システム（７１）の光軸（６９）中に動かされる、
請求項１から１２までのいずれか１項記載の絞り装置（１）。
【請求項１４】
前記開口収容装置（６４）は、フィルタホイール（６６）として具現化されている、
請求項１３記載の絞り装置（１）。
【請求項１５】
センサ（１５）特にカメラ（１５ａ）と、請求項１から１４までのいずれか１項記載の少なくとも１つの絞り装置（１）とを含む、
医療用撮像システム（７２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開口装置を含む光学撮像システムに関する。本発明はさらに、センサ特にカメラを含む医療用撮像システムに関する。
【０００２】
慣用の絞り装置は当該技術において知られており、一般に光学撮像システムにおいて用いられる。ただ１つの絞りは、絞り装置の最も簡単な実現形態である。アイリス絞りまたは開口絞りは、大多数の光学システムにおける１つの重要な要素である。光学システムの絞りによって、その光学システムを通過してセンサに到達する光の量が制限される。絞りを別個の部材として具現化しない場合に、光学システムの光学素子自体が、たとえばレンズの直径などによって絞りを成すようにしてもよい。
【０００３】
ただし、光学システムの単色収差は、光学システムの光軸に至るまでの光ビームの見込まれる距離と共に増加するので（これは光学システムの記述に関する一般的なモデルである）、光学システムを通過する光ビームを近軸の光ビームすなわち光軸近傍の光ビームに制限することがしばしば望まれる。
【０００４】
当該技術では一般的に、この目的でアイリスダイヤフラムが適用される。かかるアイリスダイヤフラムによって、光学システムを通過する光の量を可変に決定することができる。
【０００５】
アイリス絞りまたは開口絞りによってさらに、光学システムの被写界深度（ＤＯＦ）に作用が及ぼされる。鮮明度の深さまたは焦点深度とも呼ばれるＤＯＦによって、光学撮像システムによりフォーカシング可能な距離範囲が規定される。
【０００６】
ＤＯＦは、開口直径との逆関数関係を有しており、ここで開口直径は、光軸から最も離れた光ビームの距離の２倍に相応する。光軸から離れて最大可能距離を有する光ビームは、周縁光線と呼ばれることもある。
【０００７】
換言すれば、開口直径が大きくなるにつれて、ＤＯＦが浅くなる。これとは逆に、開口直径が小さくなると、ＤＯＦが大きくなる。この結果、当該技術における絞りの場合、光学システム特に光学撮像システムを通過する光の量は、ＤＯＦが浅くなるという犠牲を払うことによってしか増加させることができない。
【０００８】
このためＤＯＦを大きくするには、光学システムを通して伝達される光の量を減らすという犠牲を払うしかない。
【０００９】
よって、慣用の絞りであると、ＤＯＦと、光学システムを通して伝達される光の量特にセンサに入射される光の量との間で、トレードオフが生じるのを免れない。
【００１０】
１つの例示的な適用分野として、外科用顕微鏡は、種々の光学絞り設定を有することのできる種々の撮像モードを提供する。特に、カラー反射モード中は試料の照度が十分に強い可能性があり、その場合に適切には慣用の絞りを用いて小さい直径を設定し、これによってＤＯＦが大きくなり、したがって非平坦な表面の良好な焦点合わせが可能となる。
【００１１】
例示的な外科用顕微鏡の蛍光モード中、励起波長の放射を伴う照射によって試料が励起され、その際に試料はその励起に応じて蛍光を放出する。蛍光は一般にはレッドシフトされ、つまり蛍光波長は励起波長よりも長い。
【００１２】
励起光子に従って放出される蛍光の光子数すなわち量子収率は、一般に１０％よりもはるかに低いので、絞りを開いて、できるかぎり多くの蛍光光子を収集するのが望ましい。
【００１３】
このため、１つの試料をカラー反射モードと蛍光モードとにおいて同時に検査するためには、妥協が必要となる。その理由は、慣用の絞りは、それぞれ異なる複数の開口サイズを同時に適用することができないからである。つまり蛍光感度を犠牲にしてＤＯＦを大きくするか、またはＤＯＦを犠牲にして蛍光感度を高めるか、である。
【００１４】
当該技術の絞りは、すべての波長に対して同じように光を伝達するか阻止するものであり、つまり波長選択的ではなく、スペクトルに関してフラットな伝達特性を有している。
【００１５】
よって、本発明の１つの課題は、従来技術による絞り装置の上述の欠点を克服し、上述の具体例を挙げて例示的に参照したように、蛍光のためには開放された開口を、カラー反射のためには閉鎖された開口を用意できるようにして、これら両方の撮像モードに対し同時に最適な絞り設定が可能となるようにした絞り装置を提供することにある。
【００１６】
従来技術による絞り装置の欠点は、冒頭で述べた絞り装置において、少なくとも２つの異なる波長において、それぞれ異なるレベルで光を制限する統合型のフィルタシステムを含む開口装置を備えた絞り装置を提供することによって、克服される。
【００１７】
したがって本発明による絞り装置は、２つ以上の波長をそれぞれ異なるレベルで、同時に制限することができる。
【００１８】
少なくとも２つの波長を、少なくとも２つの別個の非重複スペクトル帯域に配置することができる。
【００１９】
第１の波長範囲は、第１の制限レベルでフィルタシステムにより作用が及ぼされる第１の波長帯域を構成することができる。
【００２０】
さらに第２の波長範囲は、同時に第１の波長帯域も含むが、第１の制限レベルとは異なる第２の制限レベルでフィルタシステムにより作用が及ぼされる第２の波長帯域を構成することができる。
【００２１】
本発明による絞り装置の１つの実施形態によれば、フィルタシステムは、少なくとも１つの光伝達スペクトル帯域を有するフィルタを含む。
【００２２】
光伝達スペクトル帯域は、少なくとも１つの波長について、好ましくは複数の波長または波長範囲について、１に近い透過率を有することができる。１つの波長範囲すなわち１つのスペクトル帯域には、無限の固有の波長が含まれている。透過率は、好ましくはスペクトル帯域全体にわたり一定である。
【００２３】
本発明による絞り装置のさらに別の実施形態によれば、フィルタシステムは、少なくとも１つの光阻止スペクトル帯域を有するフィルタを含む。
【００２４】
少なくとも１つの光阻止スペクトル帯域は、ゼロに近い透過率を有することができ、すなわち少なくとも１つの波長に対し、好ましくは複数の波長または波長範囲に対し、非透過性であり、この場合、透過率は、好ましくは範囲全体つまりスペクトル帯域全体にわたり一定である。透過率が１であるスペクトル帯域全体は、最も好ましくは、透過率がゼロであるスペクトル帯域とは重複していない。
【００２５】
上述の医療用撮像システムは、少なくとも１つの本発明による絞り装置を含むことで、従来技術の医療用撮像システムの欠点を克服する。
【００２６】
以下では、本発明のさらに別の実施形態について説明する。それらの実施形態はそれら単独でも有利であるが、それらの実施形態の技術的特徴を、任意に組み合わせたりまたは省いたりして、本発明による絞りの上述の実施形態を改善することができる。
【００２７】
本発明による絞り装置は、マルチスペクトル絞り装置を成しており、この絞り装置の透過特性は波長に依存し、すなわち光学スペクトルに従って変化する。このためマルチスペクトル絞り装置は、マルチスペクトル開口装置を含み、この装置を択一的に、マルチスペクトル撮像開口またはマルチスペクトル撮像絞りと称することもできる。
【００２８】
本発明による絞り装置の１つの実施形態によれば、フィルタシステムは、中央開口領域を取り囲む少なくとも１つのリング形状のエッジフィルタを含み、この場合、中央開口領域は開口であり、特に、少なくとも２つの別個の非重複スペクトル帯域のうち１つのスペクトル帯域ための開口である。
【００２９】
エッジフィルタは、第１のスペクトル帯域を第２のスペクトル帯域からスペクトルに関して分離するスペクトルフィルタエッジを含むことができる。
【００３０】
この実施形態が有する利点とは、少なくとも２つの別個の非重複スペクトル帯域において２つの異なる開口を提供する手段が、ただ１つのフィルタによって具現化されることである。
【００３１】
フィルタシステムとは好ましくは、少なくとも１つのフィルタを含む絞りの一部分を指す。したがってフィルタシステムは、フィルタを収容し、かつフィルタを固定して安定化するためのフレームを含むことができる。フィルタシステムは、２つ以上のフィルタを含むことができ、これらのフィルタを互いに隣り合うように整列させて配置することができるけれども、ファブリペロー干渉計を成す可能性のある平行面を避ける目的で、フィルタシステムが種々のフィルタを、互いに小さな角度を成すように整列させてもよい。
【００３２】
エッジフィルタは、２つの異なるフィルタ帯域すなわち２つの別個の非重複スペクトル帯域を有することができるが、一方の帯域における線形透過率を他方の帯域における線形透過率よりも、好ましくは９０％を超えて小さくすることができ、さらに好ましくは９５％を超えて小さくすることができ、最も好ましくは９９％を超えて小さくすることができる。理想的なエッジフィルタであれば、第１のスペクトル帯域においては入射光を１００％伝達し、第２のスペクトル帯域においては入射光を１００％阻止するように、設計することができる。しかも理想的なエッジフィルタであれば、無限に急峻なエッジを有することができ、つまり１つのエッジ波長を有するけれども、０％と１００％以外の透過率の値は存在し得ない。
【００３３】
実世界のフィルタは、このような無限に急峻なフィルタエッジを有することはできず、したがって、シグモイド関数に類似しているといえる透過率と波長の関数関係を有する可能性がある。
【００３４】
エッジフィルタはリング形状として具現化されており、つまりフィルタが存在せず開口領域である内側部分を取り囲んでいる。内側部分は環状であり、この内側部分が有する直径によって、エッジフィルタにより阻止されるスペクトル帯域のための開口直径が規定される。
【００３５】
エッジフィルタをローパスフィルタまたはハイパスフィルタとすることができ、ローパスフィルタを、エッジ波長よりも短い波長に対し高度に透過性にすることができ、エッジ波長よりも長い波長に対し非透過性とすることができる。また、ハイパスフィルタを、エッジ波長よりも短い波長に対し非透過性にすることができ、エッジ波長よりも長い波長に対し高度に透過性にすることができる。本開示において、用語「高度に透過性」とは、１に近い透過率のことを指し、用語「非透過性」とは、ゼロに近い透過率のことを指す。
【００３６】
さらに述べておくと、波長領域におけるハイパスフィルタは、周波数領域におけるローパスフィルタに相応する。
【００３７】
既述のエッジフィルタが、透過率が１よりも小さい高度に透過性のスペクトル帯域を有するようにしてもよいが、そのようにしたならば、リング形状であるフィルタ外側部分を通して伝達されるスペクトル帯域が減衰されることになり、さらにこれによって、伝達されるスペクトル帯域を有する照射の均質性が損なわれる可能性がある。
【００３８】
したがってこの実施形態の１つの例示的なエッジフィルタを、蛍光放射のスペクトル帯域に対し透過性とすることができるが、残りのスペクトルに対しては非透過性とすることができる。かかるフィルタの中心にある物理的な開口すなわち中央開口領域によって、本発明による絞り装置は、残りのスペクトルに対しては慣用の閉鎖された絞りのように動作させられる一方、このフィルタは蛍光放射スペクトル帯域において高度に透過性となり、つまりこのフィルタは蛍光に対しては実質的に不可視となる。その結果、フィルタは、蛍光放射スペクトル帯域に対しは、完全に開放された慣用の絞りのように動作する。
【００３９】
残りのスペクトルとは、ハイパスエッジフィルタのエッジ波長よりも短い波長を有する光のことを指し、特に蛍光放射スペクトル帯域よりも短い波長を有する光のことを指す。
【００４０】
このように本発明による絞り装置の実施形態は、マルチスペクトル絞り装置であり、蛍光放射スペクトル帯域に対し開放された開口を生じさせる。蛍光放射スペクトル帯域では、マルチスペクトル絞り装置が閉鎖された開口を生じさせる可視スペクトル帯域と比べて、小さい光強度しか得られない。かかる手段によれば、可視スペクトル帯域を適用するモードである外科用顕微鏡のカラー反射モードに対し、閉鎖された開口によって利点をもたらすことができ、このため結果としてＤＯＦが増大するといういう利点をもたらすことができる一方、蛍光放射スペクトル帯域を適用する蛍光モードを同時に適用すれば、蛍光モードに対し、完全に開放された開口によって同時に利点をもたらすことができ、このように完全に開放された開口によって、希少な蛍光光子をできるかぎり多く収集できるようになる。
【００４１】
少なくとも２つの別個の非重複スペクトル帯域のうち１つの帯域は、調査中の試料の蛍光帯域を含むことができ、つまり蛍光波長を、第１の開口を有する本発明による絞り装置を通して伝達することができる一方、蛍光帯域を有する第１のスペクトル帯域とは異なる第２のスペクトル帯域における可視波長を、第１の開口とは異なる第２の開口を有する本発明による絞り装置を通して伝達することができる。なお、異なる開口とは、異なる直径を有する開口のことである、と理解されたい。
【００４２】
したがって特に上述の実施例の場合には、開放された開口を有する絞り装置を通して蛍光帯域を伝達することができる一方、第２のスペクトル帯域を、スループットが低減された絞りを通して伝達することができる。
【００４３】
絞り装置を、ディスク形状部材として具現化してもよく、この場合、ディスクは、開口装置を取り囲むことのできるリング形状の絞りフレームを含むことができる。絞りフレームは、最大直径Ｄｍａｘを成すことができる内径を有することができる。よって、開放された開口とは、直径Ｄｍａｘを有する絞りのことである、と理解されたい。
【００４４】
開口直径ＤがＤｍａｘよりも小さいと、結果として減衰が大きくなり、もしくはスループットが少なくなり、このことは次式に従って簡単に計算することができる。
減衰＝１／スループット＝（Ｄ／Ｄｍａｘ）２        （式１）
【００４５】
絞り装置の光伝達方向は、絞り装置の光軸に対し平行な方向である。光伝達方向を、単方向としてもよいし、または双方向としてもよい。
【００４６】
少なくとも２つの開口を光伝達方向に関して同軸に配置する、とは、少なくとも２つの開口が各々、光軸に対して実質的に中心合わせされかつ実質的に垂直に位置決めされている、という意味で理解されたい。
【００４７】
開口とは、光を阻止する開口部分を用いて光を制限する部材のことである、と理解されたい。開口とは一般的には、光を伝達する孔のことを指すけれども、かかる孔を含む部材のことである、と理解してもよい。
【００４８】
スペクトル帯域とは、波長または光の周波数の範囲のことである、と理解されたい。
【００４９】
本発明による絞り装置のさらに別の実施形態によれば、開口装置は、光伝達方向に関して同軸に配置することのできる少なくとも２つの開口を、同時に含むことができる。この場合、少なくとも２つの開口各々は、少なくとも２つの別個の非重複スペクトル帯域のうち、それぞれ異なる１つのスペクトル帯域内の光を制限することができる。
【００５０】
本発明による絞り装置のさらに別の有利な実施形態によれば、フィルタシステムは、少なくとも２つの別個の非重複スペクトル帯域のうち、少なくとも１つのスペクトル帯域の光を制限する、少なくとも１つのリング形状のバンドストップフィルタを含むことができる。
【００５１】
バンドストップフィルタの有する利点として挙げられるのは、予め定められたスペクトル帯域の光を、かかるバンドストップフィルタによって制限できる、ということである。作用が及ぼされるスペクトル帯域のことを、スペクトル阻止帯域（光阻止スペクトル帯域）と呼ぶこともでき、この帯域は予め定められた波長領域を含むことができる。この場合、スペクトル阻止帯域内の波長の光だけを、バンドストップフィルタによって制限することができる。
【００５２】
バンドストップフィルタを、上述のようなエッジフィルタとして具現化することができ、つまり中心に物理的開口があるリング形状として具現化することができる。したがってこの物理的開口を、バンドストップフィルタに入射するすべての波長に対し、高度に透過性にすることができる一方、スペクトル阻止帯域内に位置するすべての波長を、リング形状のバンドストップフィルタ外側部分において阻止することができ、物理的な開口部を通してのみ伝達することができる。よって、スペクトル阻止帯域内に位置するすべての波長を、直径Ｄの開口を通して伝達することができる一方、スペクトル阻止帯域内に含まれない波長は、直径Ｄｍａｘの開口を通して伝達される。ただし、ＤはＤｍａｘよりも小さい。
【００５３】
このことから、少なくとも２つの別個の非重複スペクトル帯域のうち、少なくとも１つのスペクトル帯域の光を制限する、とは、スペクトル阻止帯域の光のための開口を削減または縮小することである、と理解されたい。
【００５４】
バンドストップフィルタを、好ましくはスペクトル阻止帯域に対し非透過性であるようにすることができ、かつ好ましくはスペクトル阻止帯域と隣り合うスペクトル帯域に対し高度に透過性であるようにすることができる。
【００５５】
本発明による絞り装置の別の有利な実施形態によれば、フィルタシステムは、少なくとも１つのバンドパスフィルタを含むことができる。
【００５６】
観察対象となるスペクトル帯域を予め選択するのが望ましい場合に、バンドパスフィルタは有利なものとなり得る。
【００５７】
バンドパスフィルタは、１つのスペクトル伝達帯域と、スペクトルに関して隣り合う２つのスペクトル阻止帯域とを含むことができる。
【００５８】
２つのエッジフィルタの組み合わせは、かかるバンドパスフィルタを得るために最も簡単な手法であるといえる。
【００５９】
この実施形態のバンドパスフィルタは、ローパスエッジフィルタとハイパスエッジフィルタとを含むことができ、この場合、ローパスエッジフィルタのフィルタエッジを、ハイパスエッジフィルタのフィルタエッジを成すハイパス波長よりも長いローパス波長のところに位置させることができる。ハイパス波長とローパス波長との間に位置する波長に対し、バンドパスフィルタを高度に透過性にすることができる一方、ハイパス波長よりも短くかつローパス波長よりも長いすべての波長に対し、このフィルタを非透過性にすることができる。
【００６０】
本発明による絞り装置の別の実施形態によれば、複数のフィルタが含まれている。これらのフィルタは、好ましくはバンドストップフィルタであり、この実施形態はさらに、観察対象となるスペクトル帯域を予め選択するために、バンドパスフィルタを含むことができる。
【００６１】
複数のバンドストップフィルタだけを含む実施形態が有する利点とは、バンドストップフィルタの個数に応じて、個々のスペクトル帯域のために複数の開口を設けることができ、それらの開口は、個々のバンドストップフィルタそれぞれによって作用が及ぼされる個々のスペクトル帯域に対してのみ適用される、ということである。換言すれば、これら複数のスペクトル帯域の各スペクトル帯域ごとに、それぞれ異なる開口を適用することができ、他方、このことが表すのは、これら複数のスペクトル帯域の各スペクトル帯域ごとに、それぞれ異なるスループットをもたせることができる、ということであり、さらにこれらのスペクトル帯域のそれぞれ異なるスループットによって、１つの特定のスループットスペクトルを生成することができる、ということである。
【００６２】
本発明による絞り装置のさらに別の実施形態によれば、第１のバンドストップフィルタにより規定される第１のスペクトル帯域の開口は、第２および第３のバンドストップフィルタによりそれぞれ規定される第２および第３のスペクトル帯域の開口各々よりも小さいかまたは大きく、第１のスペクトル帯域は、スペクトルに関して第２のスペクトル帯域と第３のスペクトル帯域との間に位置している。
【００６３】
したがって本発明による絞り装置のこの実施形態によれば、開口直径について波長に依存する局所的最小値または局所的最大値を規定することができ、つまり望ましい特定のスループットスペクトルも同様に、有利には局所的最小値および／または局所的最大値を有することができる。
【００６４】
本発明による絞り装置の別の実施形態によれば、フィルタシステムは、少なくとも１つの線形可変エッジフィルタを含み、この線形可変エッジフィルタは、絞り装置の光軸までの距離に依存してスペクトルフィルタエッジが変化するスペクトルフィルタエッジを有する。
【００６５】
たとえば空間的な制約に起因して、フィルタシステム内にただ１つのフィルタだけしか収容できない場合に、この実施形態は特に有利である。
【００６６】
このため、フィルタエッジすなわちエッジ波長の変量は、絞り装置の光軸に対し実質的に垂直に配向された半径方向に沿って変化する。
【００６７】
この実施形態の線形可変エッジフィルタを、フィルタエッジの波長よりも短い波長のみを伝達するショートパスフィルタとすることができ、フィルタエッジのこの波長は、半径方向に沿って線形に変化する。したがって、マルチスペクトル絞り装置にただ１つのコーティングを有するただ１つのフィルタを設けることが考えられ、しかもこのコーティングは、高分解能のカスタムのスループットスペクトルとマッチする。
【００６８】
ここで述べておくと、ショートパスフィルタまたはロングパスフィルタに基づくこの実施形態は、波長の単調関数であるスループットスペクトルに制限される。阻止されるスペクトル帯域について同様の空間的依存性をもつ可変のバンドストップフィルタによって、これらの制限が回避され、実質的に任意のスループットスペクトルをもつマルチスペクトル絞り装置を提供することができる。
【００６９】
絞り装置の少なくとも１つのフィルタは、フィルタサブシステムを含むことができ、このフィルタサブシステムは、少なくとも１つの基板と、この基板上に形成された少なくとも１つのフィルタ層を含むことができる。最も好ましくは、基板に望ましいフィルタをコーティングすることによって、フィルタが製造される。
【００７０】
検査対象となるすべてのスペクトル帯域に対して高度に透過性となるように、かつ／または絞りを介して伝達されるように、基板を選択することができる。具体例を挙げると、単純なガラスを含む基板は、好ましくは可視および近赤外のスペクトル範囲に適用することができるのに対し、紫外線スペクトル帯域を用いる適用事例のためには、たとえば溶融石英ガラス、石英ガラス、フッ化物またはサファイアを含む基板が、いっそう好適である。
【００７１】
さらに別のアプローチとして挙げられるのは、何らかの望ましくないスペクトル帯域を基板自体によって阻止することができるように、基板を選択することであり、これによって付加的な阻止フィルタのコストを削減することができる。かかるアプローチによれば、たとえば紫外線波長を基板によって阻止することができる。同様に、調査中の試料の加熱を避ける目的で、中赤外および赤外の放射を阻止する基板を適用してもよい。
【００７２】
本発明による絞り装置の別の実施形態によれば、複数のフィルタ層が基板上に形成される。
【００７３】
複数のフィルタ層を、単一基板上すなわち１つの同じ基板上に形成することができ、このことは、望ましくない妨害作用を引き起こすファブリペロー干渉計の発生が回避される、という利点を有する。しかも、かかる実施形態によってコストおよびスペースが節約され、このことは、絞り装置に対して空間的制約がある場合に、特に有利になる可能性がある。
【００７４】
各フィルタを個別の基板上に形成することも可能であるし、または複数のフィルタから成るサブセットを単一基板上に形成することも可能である。
【００７５】
単一基板を適用する実施形態が有するさらに別の利点とは、特に光軸に関して、もしくは絞り装置の光伝達方向に関して、ただ１つの部材を絞り装置内で整列させればよい、ということである。このことから、光伝達方向に関して少なくとも２つの開口を同軸に整列させることは、１つの製造ステップにおいて自動的に実施される。
【００７６】
本発明による絞り装置のさらに別の実施形態によれば、所定範囲のスペクトル密度を含む照射源と、光学撮像システムにおいて用いられ所定範囲のスペクトル感度を含むセンサのうち、少なくとも一方に従って、照射源の高いスペクトル密度と高いセンサ感度のうち少なくとも一方が適用される少なくとも１つの第１のスペクトル帯域のための第１のバンドストップフィルタが、第１の開口によって形成され、この第１の開口の直径は、照射源の低いスペクトル密度と低いセンサ感度のうち少なくとも一方が適用されるスペクトル帯域のための第２のバンドストップフィルタの少なくとも１つの第２の開口の直径よりも小さい。
【００７７】
この実施形態は、ディジタルカラー撮像において特に有利であり、この場合、１つの個別のスペクトル帯域を表す複数の色各々が、それぞれ異なる最適なスループットを有する。それぞれ異なる色に対してそれぞれ異なるスループットを用いるために必要とされる、またはその要因となる２つの主要なファクタは、たとえばセンサ感度および光源スペクトルである。
【００７８】
センサ感度はフラットな曲線ではなく、センサに入射する波長に依存する関数によって表される。たとえばケイ素は、青色の入射光（４８０ｎｍ付近）に対し著しく低い感度を有しており、赤色光（６５０ｎｍ付近）および近赤外光（０．７５〜１．４μｍ）をカバーするスペクトル帯域において、一般的に最も感度が高い。
【００７９】
さらに、たとえばハロゲン電球などのような光源スペクトルは、黒体輻射の法則に従って放射し、つまり可視スペクトルに関して、強度は波長と共にほとんど指数関数的に増加する。ゆえに、青色スペクトル領域におけるスペクトル密度が低いのに対し、赤色および近赤外の領域においてスペクトル密度が高い。
【００８０】
最適とはいえないこのような色の分布は、通常、高い感度または照射強度を有するそれらのスペクトル帯域を減衰する光学フィルタによって、または色をリバランスするディジタルフィルタによって、補償される。
【００８１】
本発明による絞り装置の上述の実施形態によれば、いっそう効果的な手法でこの問題に取り組むことができる。なぜならば、それぞれ異なるスペクトル帯域のために設けられたそれぞれ異なる開口が、同時にＤＯＦを大きくしながら対応するスペクトル帯域の強度を減衰するからである。
【００８２】
しかも、センサに入射する色をリバランスするディジタルフィルタは、低い強度のスペクトル範囲と高い強度のスペクトル範囲とを、同じダイナミックレンジのセンサによって検出できない、という欠点を有する。すべての色に対し同じダイナミックレンジ内でセンサを動作させることのできる上述の実施形態のマルチスペクトル絞り装置を用いることによって、このような欠点を緩和することができる。
【００８３】
この実施形態の１つの簡単な例は、それぞれ異なるサイズの３つの開口を用意する一方、最低のセンサ感度もしく最低の光強度を有するスペクトル帯域は、できるかぎり多くの光を伝達するために最大の開口を有し、中庸のセンサ感度もしくは中庸の光強度を有する第２のスペクトル帯域は、第１のスペクトル帯域のためのものよりも小さいサイズである中庸な開口を有し、最後に、高いセンサ感度もしくは高い光強度を有する第３のスペクトル帯域は、第１のスペクトル帯域の開口よりも小さく、かつ第２のスペクトル帯域の開口よりも小さいサイズである小さい開口を用いて実現される。
【００８４】
かかる実施形態は、２つのローパスエッジフィルタを設けることによって実現することができる。この場合、第１のフィルタのスペクトルエッジは、第１のスペクトル帯域と第２のスペクトル帯域との間に位置しており、中庸な開口を生じさせる一方、第２のローパスエッジフィルタは、第２のスペクトル帯域と第３のスペクトル帯域との間に位置するスペクトルエッジを含み、小さい開口を生じさせる。したがって第１のスペクトル帯域は、第１および第２のフィルタを通して伝達され、開口装置の最大直径Ｄｍａｘのみによって作用が及ぼされる。
【００８５】
複数のかかるフィルタを用いれば、この実施形態のマルチスペクトル絞り装置によって、高いスペクトル分解能ひいては高い修正精度を達成することができる。
【００８６】
本発明による絞り装置の別の実施形態によれば、フィルタ層は、それぞれ異なる屈折率およびそれぞれ異なる層厚のうち少なくとも一方を有する、それぞれ異なる少なくとも２つの誘電材料から成る複数の副層を含み、この場合、それぞれ異なる副層は、少なくとも部分的に基板上に交互に形成されており、フィルタ層は、基板の外側部分に形成されており、この外側部分は未処理部分を取り囲み、基板の平面内における未処理部分の寸法によって、開口の直径が規定される。
【００８７】
一般に、高度に効率的なミラーおよびフィルタなどのような光学デバイスは、複数の単層を含む誘電コーティングを基板に施すことによって達成される。屈折率、層厚、およびかかる層の個数、ならびに隣り合う層の屈折率によって、反射または伝達の動作特性が規定され、さらにこの動作特性は波長にも依存する。
【００８８】
光学フィルタの設計および製造における最近の進歩によって、高度に反射性の層、高度に透過性の層、部分的に透過性の層、およびそれぞれ異なるフィルタ特性を有する上述のフィルタを実現することができる。
【００８９】
したがって１つのフィルタ層によって、このフィルタ層が個別に作用を及ぼす複数のスペクトル帯域を規定することができる。このためフィルタ層をリング形状に設けることにより、特定のスペクトル帯域に及ぼされるフィルタ層の作用が、リングの外側部分においてのみ適用され、その結果、取り囲まれた未処理部分によって、作用が及ぼされるスペクトル帯域各々に対する開口の直径が規定される。
【００９０】
絞り装置の別の実施形態によれば、少なくとも２つの開口のうち少なくとも１つの開口は、所定のスペクトル帯域に対して可変の直径を有する。
【００９１】
この実施形態が有する利点とは、第１のスペクトル帯域が固定された開口サイズを有することができる一方、照射条件の変化を受ける可能性のある第２のスペクトル帯域の開口サイズを、変化した条件に従って変えることができる、ということである。
【００９２】
絞り装置の別の実施形態によれば、絞り装置は、可変の直径を有するダイヤフラムを含み、その際、このダイヤフラムの部品は、スペクトル選択的な光透過率を有する。
【００９３】
この実施形態は、成熟したフィルタ設計およびコーティング製造を、光学機械の進歩と組み合わせることができる、という利点を有する。
【００９４】
ダイヤフラムの部品を、ダイヤフラムの周囲部分に回転可能に取り付けられた複数のブレードとすることができ、この場合、これら複数のブレードのブレード各々が、絞りの中心に向かって回転可能である。複数のブレードにおけるこれらのブレードは、互いに同期させて同一回転運動を行わせるために、第１の同期部材と第２の同期部材とを含むことができる。複数のブレードの同期された回転運動により、開口直径を増大または減少させることができるように、各同期部材を隣り合うブレードの同期部材と係合させることができる。
【００９５】
開口装置の最大開口まで到達するブレードの一部分だけが、上述のタイプのうち１つのタイプのフィルタを含むことができるように、複数のブレードにおけるブレード各々を形成することができる。特に、個々のブレードのうち非フィルタ材料すなわち金属から成る部分に、同期部材を形成することができる。
【００９６】
ダイヤフラムは任意の個数のブレードを含むことができ、その際、それぞれ異なるブレード形状にすることも考えられる。実現可能な形状はたとえば、三角形状、矩形状、または腎臓形状もしくは片側がへこんだ長円形状であるが、一般に湾曲されたブレードによって開口の孔の丸みが増すことから、片側がへこんだ長円形状が好ましい。
【００９７】
本発明による絞り装置の別の実施形態によれば、絞り装置は開口収容装置を含み、この開口収容装置は、少なくとも２つの開口装置を各々可動絞りレセプタクル内に収容し、この場合、少なくとも２つの可動絞りレセプタクルのうちの１つが、光学撮像システムの光軸中に動かされる。
【００９８】
絞り装置のこの実施形態が有する利点とは、絞り装置の種々のサブセットを開口収容装置内に格納しておくことができ、それらのサブセットを光学撮像システムに簡単に適用できることである。
【００９９】
この場合、１つの開口装置だけを光伝達経路中に設けることができ、つまり複数の開口装置のうちただ１つのサブセットだけが、絞り装置を通して伝達される光に作用を及ぼす。他の開口装置すなわち非アクティブな開口装置を、絞り装置を通して伝達される光の光路の外側に格納しておくことができる。
【０１００】
開口収容装置はさらに、個々の開口装置を格納し、かつ個々の開口装置を絞り装置の光伝達経路の外または中に搬送するために、移動装置を含むことができる。
【０１０１】
本発明による絞り装置の別の実施形態によれば、開口収容装置はフィルタホイールとして具現化されている。
【０１０２】
フィルタホイールは、絞り装置の光軸に関して簡単に整列可能であるし、直観的に操作可能である。
【０１０３】
ここで考えられるのは、この実施形態による絞り装置の動作中に、目下アクティブでない開口装置すなわち光伝達経路中には目下挿入されていない開口装置を交換することである。
【０１０４】
冒頭で述べた医療用撮像システムは、同じ実施形態または異なる実施形態による任意の個数の本発明による絞り装置を含むことができる。例示的な医療用撮像システムには、顕微鏡または外科用顕微鏡が含まれる。上述の医療用撮像システムによって、同時に利用可能な様々な動作モードを提供することができる。たとえば冒頭で述べたように、本発明による医療用撮像システムによって、カラー反射モードと蛍光モードとを同時に適用することができる。
【０１０５】
次に、いくつかの実施形態を用い添付の図面を参照して具体例を挙げながら、本発明についてさらに詳しく説明する。それらの実施形態は、考えられるコンフィギュレーションを示したものにすぎない。それらの実施形態おいて、上述の個々の特徴を実現することができ、また、それらの特徴を相互に無関係に省略してもよい。なお、実施形態の説明においてわかりやすくするため、同じ特徴および要素には同じ参照符号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】開口と伝達される光の量との関係および開口と被写界深度との関係を示す図
【図２】マルチスペクトル絞り装置の利点を慣用の絞り装置と対比して示す図
【図３】本発明による絞り装置の第１の実施形態を示す図
【図４】本発明による絞り装置の第２の実施形態を示す図
【図５】本発明による絞り装置の第３の実施形態を示す図
【図６】本発明による絞り装置の第４の実施形態を示す図
【図７】本発明による絞り装置の第５の実施形態を示す図
【図８】本発明による絞り装置の第６の実施形態を示す図
【図９】本発明による絞り装置の第７の実施形態を示す図
【０１０７】
図１には、単一の絞り３として具現化された絞り装置１が示されている。この単一の絞り３は開口装置５も成しており、この開口装置５は、開口５ａの開放状態７と閉鎖状態９とを含む５つの異なる状態で示されている。
【０１０８】
開放状態７と閉鎖状態９との間に、３つの中間状態１１が示されている。図１上方の区画の図には、センサ１５によって検出された５つの例示的なイメージ１３が示されている。センサ１５を、カメラ１５ａとして具現化することができる。
【０１０９】
この図からわかるように、絞り３もしくは開口５ａが開放状態７にある場合、第１のイメージ１３ａには、低い光強度に起因するいかなるアーチファクトも現れていないが、絞り３が閉鎖状態９にある場合、第２のイメージ１３ｂには、低い光強度に起因してアーチファクトが現れている。
【０１１０】
下方の区画の図には５つのイメージ１３が示されているが、これらのイメージ１３には、光学撮像システムに対しそれぞれ異なる距離のところに位置する２つの物体１７が含まれている。
【０１１１】
絞り３が開放状態７にある場合、一方の物体１７だけしか鮮明に撮像できず、他方の物体はイメージ内で不鮮明に見える。このことが第３のイメージ１３ｃに示されている一方、絞り３の閉鎖状態９に対応する第４のイメージ１３ｄでは、両方の物体１７が鮮明に撮像されている。
【０１１２】
図２には、マルチスペクトル絞り装置１ａの利点が、慣用の絞り装置１ｂと対比して示されている。
【０１１３】
図２に示されているイメージ１３は例示的に、２つの異なる動作モードを有する光学顕微鏡によって撮影されたものである。慣用の絞り装置１ｂの場合、開放状態７の結果として開放状態結果７ａが生じる一方、絞り３の閉鎖状態９の結果として、閉鎖状態結果９ａが生じることになる。
【０１１４】
開放状態結果７ａの場合、照射源１８による試料の照射によって得られたカラー反射イメージ１９には、不鮮明領域２１が含まれており、蛍光イメージ２３には、蛍光構造２５がはっきりと現れている。蛍光イメージ２３も、照射源１８による照射によって得られたものであり、この場合、カラー反射イメージ１９と蛍光イメージ２３とに対し、それぞれ異なる照射源１８を適用することができる。
【０１１５】
これとは逆に、絞り３の閉鎖状態９が選択された場合、カラー反射イメージ１９には、いかなる不鮮明領域２１も現れておらず、このイメージは完璧にフォーカシングされているのに対し、蛍光イメージ２３は真っ黒であり、このイメージにはいかなる蛍光構造２５も現れていない。
【０１１６】
したがって、慣用の絞り装置１ｂは、カラー反射モードのために最適な条件と蛍光モードのために最適な条件との間で、慣用の絞り装置１ｂの設定を常に決定しなければならない。
【０１１７】
図２の右側には、本発明による絞り装置１ａによって記録されたカラー反射イメージ１９と蛍光イメージ２３とが示されている。この図からわかるように、カラー反射イメージ１９には、いかなる不鮮明領域２１も現れておらず、これと同時に蛍光イメージ２３には、はっきりとした蛍光構造２５が現れている。
【０１１８】
したがって本発明によるマルチスペクトル絞り装置１ａによれば、カラー反射モードと蛍光反射モードとに対し、同時に最適な設定を用意することができる。
【０１１９】
図３には、本発明による絞り装置１の第１の実施形態が示されている。この絞り装置１は、開口装置５と２つの開口５ａとを含み、第１の開口５ｂは開放状態７を表しており、これは最大直径Ｄｍａｘと等しい直径Ｄを有する。換言すれば、第１の開口５ａは、絞りフレーム２７によって区切られている。
【０１２０】
絞りフレーム２７は、フィルタシステム２６を取り囲んでおり、フィルタ３１を含む基板２９を収容し、フィルタ３１は、少なくとも２つの異なる誘電材料３５から成る複数の副層３３を備えたフィルタ層３２によって構成されている。
【０１２１】
種々の誘電材料３５は、それぞれ異なる屈折率３６ａおよび／またはそれぞれ異なる層厚３６ｂを有することができる。
【０１２２】
フィルタ３１は、リング形状３７として具現化されており、つまりこのフィルタは、外側部分３８によって中央開口領域３９を取り囲んでおり、この中央開口領域３９は、最大開口直径Ｄｍａｘよりも小さい第１の直径Ｄ１である開口直径Ｄを有する。中央開口領域３９は未処理部分３９ａである。
【０１２３】
図３の右側には、透過率４１と波長４３との関数関係が示されている。単純化されたフィルタ特性４５は、バンドパスフィルタ４７を示すものであり、これによって２つの異なるスペクトル帯域４９が規定され、つまり図３に示されているように、蛍光帯域５１と残りのスペクトル帯域５３とが規定され、残りのスペクトル帯域５３とは、簡単にいえば、スペクトルに関して蛍光帯域５１よりも下に位置するすべての波長４３を含む帯域である。蛍光帯域５１は、図３に示した絞り装置１のフィルタシステム２６のための光伝達スペクトル帯域５４であるのに対し、残りのスペクトル帯域５３は、光阻止スペクトル帯域５６である。
【０１２４】
フィルタ特性４５によって示されているのは、蛍光帯域５１内ではバンドパスフィルタ４７の透過率４１が１であるのに対し、残りのスペクトル帯域５３では透過率４１が０である、ということである。
【０１２５】
リング形状のフィルタ３１はそのフィルタのフィルタ特性４５ゆえに、蛍光帯域５１の波長４３よりも短いすべての波長４３のために、第１の開口５ｂを有する絞り３として動作する。
【０１２６】
蛍光帯域５１のすべての波長４３は、第２の開口５ｃを有する絞り３を通して伝達され、このケースでは第２の開口５ｃは、絞り３の開放状態７に対応する。
【０１２７】
したがって、カラー反射モードのスペクトル帯域４９とすることができる残りのスペクトル帯域５３は、閉鎖状態９にある第１の開口５ｂによって作用が及ぼされ、その結果、残りのスペクトル帯域５３に対する被写界深度が大きくなる。他方、低い光強度を有するスペクトル帯域４９とすることができる蛍光帯域５１に対しては、絞り３の開放状態７によって利点がもたらされる。
【０１２８】
わかりやすくするため、図３には光軸６９は示されていないが、図４には示されている。
【０１２９】
図４には、本発明によるマルチスペクトル絞り装置１ａの第２の実施形態が示されており、この装置１ａは、各々１つのフィルタ３１を含む３つの固有の基板２９を有する。フィルタ３１各々は、リング形状３７として具現化されており、第１の開口直径Ｄ１、第２の開口直径Ｄ２および第３の開口直径Ｄ３を有する中央開口領域３９を含んでいる。
【０１３０】
本発明によるマルチスペクトル絞り装置１ａは、光学撮像システム（図６参照）によって規定された光軸６９に対し、実質的に中心合わせされかつ垂直に配向されている。光伝達方向７０も同様に示されており、これは光軸６９に対し平行に配置されている。
【０１３１】
図４には、第１の直径Ｄ１よりも小さい第３の直径Ｄ３が示されており、さらに第１の直径Ｄ１は第２の直径Ｄ２よりも小さい。
【０１３２】
さらにこれら３つのフィルタ３１各々は、４５ａ、４５ｂおよび４５ｃとして表されたフィルタ特性４５を有している。各フィルタ３１はバンドストップフィルタ５５であり、さらに詳しくは、多重バンドストップフィルタ５５ａである。
【０１３３】
第１の特性４５ａ、第２の特性４５ｂおよび第３の特性４５ｃは、第１のバンドストップフィルタ５５ｂ、第２のバンドストップフィルタ５５ｃおよび第３のバンドストップフィルタ５５ｄに属しており、主要な点は長波長側５９についても同様であるので、以下ではこれらの特性について、図示されているフィルタ特性４５の短波長側５７を用いて説明する。
【０１３４】
フィルタ特性４５ａ、４５ｂおよび４５ｃ各々は、少なくとも２つのスペクトル帯域４９すなわちスペクトル阻止帯域６１を有しており、このスペクトル阻止帯域６１は、光阻止スペクトル帯域５６であり、少なくとも１つの残りのスペクトル帯域５３にスペクトルに関して隣接して位置している。
【０１３５】
図４に示されているマルチスペクトル絞り装置１ａの実施形態によれば、短波長側５７が３つのスペクトル帯域４９ａ、４９ｂおよび４９ｃに分割されており、この分割は、３つのフィルタ特性４５ａ〜４５ｃすべてについて当てはまる。
【０１３６】
第１のフィルタ特性４５ａは、第１のスペクトル帯域４９ａに対しゼロの透過率４１を生じさせ、第２のフィルタ特性４５ｂは、第２のスペクトル帯域４９ｂに対しゼロの透過率４１を生じさせ、第３のフィルタ特性４５ｃは、第３のスペクトル帯域４９ｃに対しゼロの透過率４１を生じさせる。
【０１３７】
各フィルタ特性４５ａ〜４５ｃは、３つのスペクトル帯域４９ａ〜４９ｃのうち、対応するフィルタ特性４５ａ〜４５ｃのスペクトル阻止帯域６１ではない２つのスペクトル帯域に対し、１の透過率４１を生じさせる。
【０１３８】
図４にさらに示されているように、スペクトル帯域４９ａ〜４９ｃは互いに隣り合っているが、重複してはおらず、つまり第１のフィルタ３１ａによっても、第２のフィルタ３１ｂによっても、第３のフィルタ３１ｃによっても阻止されない波長は存在しない。
【０１３９】
さらに、図４の左側に示されているフィルタ特性４５ａ〜４５ｃは、フィルタの空間的構造すなわちリング形状３７および対応する開口直径Ｄ１〜Ｄ３と関連づけられている。
【０１４０】
図４に示した本実施形態によれば、第１のフィルタ特性４５ａのスペクトル阻止帯域６１は、直径Ｄ１の絞り３を通して伝達され、第２のフィルタ特性４５ｂのスペクトル阻止帯域６１は、直径Ｄ２の絞り３を通して伝達され、さらに第３のフィルタ特性４５ｃのスペクトル阻止帯域６１は、直径Ｄ３の絞り３を通して伝達される。
【０１４１】
図５には、本発明によるマルチスペクトル絞り装置１ａの第３の実施形態および個々の設計段階が示されている。
【０１４２】
図５の左上に示されているプロットには、望ましいスループットのプロット６３が描かれており、これによればスループット６５と波長４３との関数関係が表されている。
【０１４３】
図５の左下には、開口直径Ｄと波長４３との関数関係が表されている。この直径のプロット６７は、望ましいスループットのプロット６３から計算される。
【０１４４】
直径のプロット６７には、複数のスペクトル帯域４９が示されている一方、これらのスペクトル帯域４９各々について直径Ｄを求めることができる。このプロットは、たとえば開口直径Ｄｅを有するスペクトル帯域４９ｅに関して例示的に描かれている。図５右下の区画の図には、対応する開口直径Ｄｅも示されており、この場合、対応する例示的な基板２９ｅには、例示的なフィルタ３１ｅが設けられている。例示的なフィルタ３１ｅは、図５右上の区画の図に示された例示的なフィルタ特性４５ｅを有している。
【０１４５】
例示的なフィルタ特性４５ｅによれば、バンドストップフィルタ５５は、例示的なスペクトル帯域４９ｅに対応するスペクトル阻止帯域６１を有している。換言すれば、開口直径Ｄｅは、例示的なスペクトル阻止帯域６１ｅに対応する例示的なスペクトル帯域４９ｅに対してのみ適用される。
【０１４６】
例示的なスペクトル阻止帯域６１ｅ外に位置する波長４３は、例示的なフィルタ３１ｅによっても作用が及ぼされず、例示的な個々のフィルタ３１ｅを通して伝達される。
【０１４７】
要するに、複数のフィルタ２９各々は、図５右上の区画の図に示された対応するスペクトル阻止帯域６１に対してのみ適用される。
【０１４８】
図６には、本発明による絞り装置１の第４の実施形態が示されており、この場合、絞り装置１は、フィルタホイール６６として具現化された開口収容装置６４を有する。図示されている実施形態によれば、フィルタホイール６６は、フィルタホイール６６の４つの可動絞りレセプタクル６８内に、４つの開口装置５を収容している。
【０１４９】
それらの開口装置５のうち１つの開口装置だけが、光学撮像システム７１の光軸６９中に挿入されて整列される。この場合、光学撮像システム７１はシンボリックに示されているだけであり、たとえば医療用撮像システム７２とすることができる。
【０１５０】
図７には、本発明による絞り装置１の第５の実施形態が示されており、この実施形態によれば、複数の部品７５を備えた公知の機械的ダイヤフラム７３が、本発明によるフィルタ３１と組み合わせられる。部品７５各々は、片側がへこんだ長円形状のブレード７７として具現化されており、これは見やすくするため、図７の左側のダイヤフラム７３だけにしか示されていない。
【０１５１】
図７の左側には、１つの独立したブレード７７が示されており、このブレード７７は回転中心７９において固定されており、丸で囲まれたＸとして表されている光軸６９に向かって移動させることができる。
【０１５２】
図７に示されているダイヤフラム７３のすべてのブレード７７が、光軸６９に向かって回転させられるとき、すべてのブレード７７の動きは同期され、結果として生じるフィルタジオメトリの開口直径Ｄは、可変の直径Ｄｄである。
【０１５３】
ダイヤフラム７３のブレード７７は、対応するフィルタ特性（図示せず）を有するフィルタ３１として具現化されているので、結果として生じる可変の直径Ｄｄは、用いられるフィルタ３１によって作用が及ぼされるスペクトル帯域（図示せず）にのみ、適用される。
【０１５４】
図７の右側には、異なる形状のブレード７７の第２の実施形態を含むダイヤフラム７３が示されている。
【０１５５】
図８には、２つのエッジフィルタ８１を含む本発明による絞り装置１の第６の実施形態が示されている。図示されている絞り装置１は、カラー撮像のために用いられ、特にセンサ感度に反比例するカラーの相対強度を調整するために用いられる。
【０１５６】
絞り装置１は、２つのエッジフィルタ８１ａおよび８１ｂから成り、これらは第１のフィルタ特性４５ａおよび第２のフィルタ特性４５ｂを有する。
【０１５７】
エッジフィルタ８１各々は、ローパスフィルタ８３として具現化されており、すなわちエッジ波長８５よりも短い波長４３はすべて伝達される一方、エッジ波長８５よりも長い波長４３は、対応するエッジフィルタ８１によって阻止される。エッジ波長８５は、スペクトルフィルタエッジ８６を成している。
【０１５８】
第１のエッジフィルタ８１ａは、第１のエッジ波長８５ａを有しており、第２のエッジフィルタ８１ｂは、第２のエッジ波長８５ｂを有している。第１のエッジ波長８５ａよりも短いすべての波長４３は、２つのエッジフィルタ８１のいずれかによってすべて伝達され、開放状態７に対応する直径Ｄの開口と相互作用する。これらの波長によって、第１のスペクトル帯域４９ａが構成される。
【０１５９】
第１のスペクトル帯域４９ａの波長は、第１の開口直径Ｄ１を有する。
【０１６０】
したがって、２つのエッジ波長８５ａと８５ｂとの間に位置する第２のスペクトル帯域４９ｂは、開口直径Ｄ２を有しており、第３のスペクトル帯域４９ｃ内に位置する波長は、開口直径Ｄ３を有する。
【０１６１】
図９には、本発明による絞り装置１の第７の実施形態が示されており、これは線形可変エッジフィルタ８７として具現化されている。
【０１６２】
線形可変エッジフィルタ８７は、それぞれ異なるプロットに示された複数のフィルタ特性４５を有している。第１のプロット８９ａは、透過率４１と波長４３との関係を示している一方、図示されている種々のエッジ波長８５は、それぞれ異なる半径Ｄ／２に対応する。
【０１６３】
第２のプロット８９ｂは、望ましいスループットのプロット６３を表しており、半径Ｄ／２とエッジ波長８５との関係を示している。
【０１６４】
第３のプロット８９ｃは、透過率４１と波長４３と半径Ｄ／２の三次元プロットである。第３のプロット８９ｃは、透過率４１と、半径Ｄ／２の空間座標および波長４３の空間座標との関係を示している。
【符号の説明】
【０１６５】
１  絞り装置
１ａ  マルチスペクトル絞り装置
１ｂ  慣用の絞り装置
３  絞り
５  開口装置
５ａ  開口
５ｂ  第１の開口
５ｃ  第２の開口
７  開放状態
７ａ  開放状態結果
９  閉鎖状態
９ａ  閉鎖状態結果
１１  中間状態
１３  イメージ
１３ａ  第１のイメージ
１３ｂ  第２のイメージ
１３ｃ  第３のイメージ
１３ｄ  第４のイメージ
１５  センサ
１５ａ  カメラ
１７  物体
１８  照射源
１９  カラー反射イメージ
２１  不鮮明領域
２３  蛍光イメージ
２５  蛍光構造
２６  フィルタシステム
２７  絞りフレーム
２９  基板
２９ｅ  例示的な基板
３１  フィルタ
３１ａ  第１のフィルタ
３１ｂ  第２のフィルタ
３１ｃ  第３のフィルタ
３１ｅ  例示的なフィルタ
３２  フィルタ層
３３  複数の副層
３５  誘電材料
３６ａ  屈折率
３６ｂ  層厚
３７  リング形状
３８  外側部分
３９  中央開口領域
３９ａ  未処理部分
４１  透過率
４３  波長
４５  フィルタ特性
４５ａ  第１のフィルタ特性
４５ｂ  第２のフィルタ特性
４５ｃ  第３のフィルタ特性
４５ｅ  例示的なフィルタ特性
４７  バンドパスフィルタ
４９  スペクトル帯域
４９ａ  第１のスペクトル帯域
４９ｂ  第２のスペクトル帯域
４９ｃ  第３のスペクトル帯域
４９ｅ  例示的なスペクトル帯域
５１  蛍光帯域
５３  残りのスペクトル帯域
５４  光伝達スペクトル帯域
５５  バンドストップフィルタ
５５ａ  多重バンドストップフィルタ
５５ｂ  第１のバンドストップフィルタ
５５ｃ  第２のバンドストップフィルタ
５５ｄ  第３のバンドストップフィルタ
５６  光阻止スペクトル帯域
５７  短波長側
５９  長波長側
６１  スペクトル阻止帯域
６３  望ましいスループットのプロット
６４  開口収容装置
６５  スループット
６６  フィルタホイール
６７  直径のプロット
６８  絞りレセプタクル
６９  光軸
７０  光伝達方向
７１  光学撮像システム
７２  医療用撮像システム
７３  ダイヤフラム
７５  部品
７７  ブレード
７９  回転中心
８１  エッジフィルタ
８１ａ  第１のエッジフィルタ
８１ｂ  第２のエッジフィルタ
８５  エッジ波長
８６  スペクトルフィルタエッジ
８７  線形可変エッジフィルタ
８９ａ  第１のプロット
８９ｂ  第２のプロット
８９ｃ  第３のプロット
Ｄ１  第１の直径
Ｄ２  第２の直径
Ｄ３  第３の直径
Ｄｍａｘ  最大直径
Ｄｅ  例示的な直径
Ｄｖ  可変の直径
Ｄ／２  光軸までの距離／半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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