(57)【要約】  本発明は断層撮影イメージ記録のための装置（１０、２１０、３１０、４１０、５１０）に関する。装置は試料ホルダー（１４）、光源（１２）、検出ユニット（１６）を有する。光源（１２）は、ビーム方向（４０）を有し、試料を収容するために設けられた試料ホルダー（１４）の試料空間を通り抜けるペンシルビーム（３８）を生成するように設計され、また、試料ホルダー（１４）をビーム方向（４０）へ横断するように通り抜けるペンシルビーム（３８）を、ビーム方向（４０）を変えずに動かすことができる光制御部（３０）を有する。検出ユニット（１６）は、試料空間または試料ホルダー（１４）の中でペンシルビーム（３８）の一部から出る散乱線（６４、６４’）の少なくとも一部分を空間的分解なしに検出するように設計されている。【選択図】  図１
2013545997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ホルダー（１４）と、試料を収容するために設けられた前記試料ホルダー（１４）の試料空間を横断するビーム方向（４０）を有するペンシルビーム（３８）を生成するように設計され、前記試料ホルダー（１４）の前記試料空間を横断する前記ペンシルビーム（３８）を、前記ビーム方向（４０）を実質的に変えることなく、前記ビーム方向（４０）に対して直角の方向にずらすことを可能にする光制御部（３０）を持つ光源（１２）を有する、断層撮影イメージを得るための装置（１０、２１０、３１０、４１０、５１０）であって、
前記試料ホルダー（１４）の前記試料空間の内側において、前記ペンシルビーム（３８）の一部から出た散乱線（６４、６４’）の少なくとも一部分を空間的分解なしに収集するよう設計された検出ユニット（１６）を有するものであることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ペンシルビームは、前記試料ホルダー及び／又は前記試料を横断するものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記試料ホルダー（１４）と前記光源（１２）は、互いに対して回転軸の周りに回転可能なものであることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４】
前記ビーム方向（４０）は、前記回転軸に対して実質上垂直なものであることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記検出ユニット（１６）が固定されたものであることを特徴とする請求項３乃至請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記ペンシルビーム（３８）が、前記試料空間又は前記試料ホルダー（１４）の内部において収集される部分の半分の長さと実質上同じかそれより長いレイリー長を持つビームウエストを有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記収集される部分が前記試料空間又は試料ホルダー（１４）を横断する前記ペンシルビーム（３８）の全体を包含するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記散乱線（６４、６４’）は、ペンシルビーム（３８）によって励起されたラマン散乱線であるストークス−ラマン散乱線、又は蛍光放射線である非共鳴蛍光放射線であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記光源（１２）は、可視スペクトル、紫外スペクトル又は赤外スペクトル内で前記ペンシルビーム（３８）を生成するように設計されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記光源（１２）は、多光子励起を行うために高強度のパルスの前記ペンシルビーム（３８）を生成するように設計されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記光源（１２）は、前記限定された帯域幅を持つ前記ペンシルビーム（３８）を単色光レーザー照射によって生成するように設計されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記検出ユニット（１６）は、前記限定された帯域幅以外の波長又は波長域を持つ前記散乱線（６４、６４’）のみを実質上収集するように設計されたものであることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記試料ホルダー（１４）は、前記ペンシルビーム（３８）が前記試料ホルダー（１４）に入るため及び／又は前記ペンシルビーム（３８）が前記試料ホルダー（１４）から出るための平面（５９）が設けられたビーム透過性の試料容器（５６、２５６、５５６）の中で回転可能なように取り付けられたものであり、前記試料ホルダー（１４）と前記試料容器（５６、２５６、５５６）の間の空間が前記試料ホルダー（１４）に適合された屈折率を有する液体（５８）で満たされたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記検出ユニット（１６）は、半導体検出器又は光電子増倍管を持つ信号発生器（８６、８６’）を有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記検出ユニット（１６）は、前記試料空間又は前記試料ホルダー（１４）の周囲の少なくともπｓｒ、又は少なくとも２πｓｒの立体角内で前記散乱線（６４、６４’）を収集するように設計された散乱線収集器（６６、２６６、３６６、３６６’）を少なくとも１つ有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記散乱線収集器（６６、２６６、３６６、３６６’）は、前記試料空間又は前記試料ホルダー（１４）と前記信号発生器（８６、８６’）の間に取り付けられた第１のコリメーター（７６）を有するものであることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
第１のコリメーター（５７６）が、前記試料容器（５６、２５６、５５６）として、前記コリメーターの光軸と交差するコリメーター陥凹（５５６）を有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１のコリメーター（５７６）は、前記散乱線（６４、６４’）の一部分を前記試料空間又は前記試料ホルダー（１４）へ逆反射させるよう設計された反射装置（５９０）である、凹面鏡又は複数の逆反射装置を有するものであることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
散乱線（６４、６４’）を励起するために、試料を収容するために設けられた試料ホルダー（１４）の試料空間に対してビーム方向（４０）を有するペンシルビーム（３８）を放射する工程（６０２）と、
前記ペンシルビーム（３８）の一部に沿って励起された前記散乱線（６４、６４’）を空間的分解なしに収集する工程（６０４）と、
前記ペンシルビーム（３８）を、複数の測定位置に向かい、前記ペンシルビーム（３８）の前記ビーム方向（４０）に対して直角である高速ラスター化方向と低速ラスター化方向へと実質的に平行にずらす工程（６０６）と、
前記試料ホルダー（１４）を複数の回転位置へ回転させる工程（６０８）と、
収集された散乱線（６４、６４’）に基づいて、断層撮影イメージを再構築する工程（６１０）を含むことを特徴とする、断層撮影イメージを得るための方法（６００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面イメージ又は３次元イメージを得るための技術に関する。本発明は特に、立体的な物体の断層撮影イメージを得るための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間的イメージ収集、特に生きた有機体の顕微鏡検査に関する既存技術において、分解能とコントラストは近年顕著に改善した。普及した技術で高い分解能を持つもの、例えばＤＥ４３２６４７３に記載されている共焦点顕微鏡などは、照明対象空間と収集対象空間の重なりの、空間的に分解された収集に基づいている。分解能はこの重なりの体積によって決定される。代わりの方法、例えば光干渉顕微鏡（ＯＣＭ）や光干渉断層撮影（ＯＣＴ）では、可干渉距離の短い光を用いて干渉的に軸深度が決定される。より最近の技術、例えばＪ．Ｓｈａｒｐｅ  ｅｔ  ａｌ．によるＳｃｉｅｎｃｅ  ２９６,５４１（２００２）に記載されている光投影断層撮影（ＯＰＴ）では、試料空間を複数の異なる角度で透過するように照射し、１μｍから５μｍの従属的な分解能を得る。
【０００３】
文献ＷＯ２００４／０２０９９７Ａ１には、イメージングされる試料を回転するための、回転可能な対象ステージを備えた装置が記載されている。主検出器は、試料から出る光のうち、光の入射方向と平行なものしか収集しない。更なる実施態様では、角度分解された光の収集を行うために、試料に対してビーム方向の下流で１次元的又は２次元的なマトリックスの中に主検出器と複数の補助検出器が配置され、試料から偏向された光は補助検出器によって収集される。
【０００４】
文献ＵＳ２００７／０１０９６３３Ａ１には、平行な光線の組によって試料空間の中の平面を透過させる顕微鏡が記載されている。この方法で形成された照明対象平面は、ＣＣＤカメラによって、照明対象平面に直角な方向で、２次元について、空間的に分解された方法で捕捉される。更なる実施態様では、２つの照明対象平面が照射される。２つの可干渉な照明対象平面を重ね合わせることで、照明対象平面の位置的分解能を改善するために、重ね合わされた照明対象平面における強度分布が、干渉パターンによって構築される。空間的イメージ収集のために、照明対象平面と試料は互いに向かって動かされる。更なる実施態様では試料を実質的に１次元的に照明し、この次元において、空間的に分解された方法で、直線的に増加するピクセル数で試料が捕捉される。
【０００５】
文献ＵＳ２００７／０２７４５８０Ａ１には、光断層撮影に関する技術が記載されている。試料中の蛍光タンパクは入射光によって励起される。試料中の励起光と蛍光は拡散している。空間的に分解されたイメージが収集され、処理される。
【０００６】
科学的出版物“Ｆｏｒｗａｒｄ  ａｎｄ  Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ３−Ｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”Ｂ．Ｗ．  Ｐｏｇｕｅ  ｅｔ  ａｌ．、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ２３８９、３２８−３３９ページには、拡散光断層撮影（ＤＯＴ）の方法が記載されている。方法のシミュレーションのために、複数の検出器が、円周上の物体の周りに配置されていると考えられる。
【０００７】
空間的イメージ収集のための既知の方法では、試料に作用する放射線の強さから、収集イメージを歪ませ、試料に管理外の変化を生じ、また、特に生体内での顕微鏡検査の場合では、試料を破壊することがある。更に、先行技術においては、同等のイメージ結果で放射強度を下げるための技術的努力がかなり大きくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、断層撮影イメージ収集のための改善された装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１の特徴を有する断層撮影イメージを得るための装置によって達成される。
【００１０】
断層撮影イメージを得るための装置は、試料ホルダーと、試料ホルダーを横断するビーム方向を有するペンシルビームを生成するように設計され、試料ホルダーを横断するペンシルビームを、実質的にビーム方向を変えることなく、ビーム方向に対して直角の方向にずらすことを可能にする光制御部を持つ光源と、試料ホルダーの内側においてペンシルビームの一部から出た散乱線の少なくとも一部分を空間的分解なしに収集するよう設計された検出ユニットを有する。
【００１１】
試料ホルダーには、試料を収容するための試料空間を設けることができる。ペンシルビームは試料ホルダー、試料空間及び／又は試料を横断することができる。
【００１２】
この装置は、単一のペンシルビームを理由として出た散乱線を（ビーム方向に直角の方向において）収集することができる。従来の技術と比較して、この方法によると、散乱線を相当大きな領域で検出ユニットによって収集することができる。従って、収集における信号対ノイズ比が顕著に改善される。また、ペンシルビームによってもたらされる放射強度を（イメージの質を同じに保ち又は改善しながら）下げることができる。更に、互いに対して（平行に）ずらされた（すなわち様々な測定位置における）ペンシルビーム同士の信号の混合を除外することができる。また、すべての測定位置について同じ検出ユニットで収集が行われる限り、試料空間は均一な感度で収集することができる。特に、（空間的に分解された収集の断層的再構築のなかでしばしば起こるような）リングアーチファクトを防ぐことができる。従来技術での空間的に分解された収集と比較して、検出ユニットによる収集は「０次元的」であると考えることができる。更に、同時照射（例えば散光器などを用いる）と比較して、（事実上）より均一な試料空間への照射を、特にビーム方向に直角な方向で行うことができる。可能な限り均一な散乱線を励起するため、光源が放射源として（イメージ収集時間中）安定なレーザーを有するようにすることが有利である。
【００１３】
一般的に、放射源は実質的に空間的に可干渉、特に点状であってよい。好ましい放射源はレーザーである。例えば放射源は、蛍光源であってよく、好ましくは小さな出口開口を持つスーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）である。出口開口の直径は、出口開口が少なくとも実質的に回折限界であるように小さく定められることができる。好ましくは、出口開口の直径は（最大で）回折限界の２倍に相当する。
【００１４】
「散乱線」は、ペンシルビームと試料ホルダーに収容された試料（特に色素、散乱中心、分子又はその原子）との（電磁気的、量子力学的又は熱的な）相互作用によってもたらされたすべての放射線を含む。特に「散乱線」という用語は、蛍光、ラマン散乱、レイリー散乱、ミー散乱によってもたらされた放射線を含む。更に、散乱線は、ペンシルビームのビーム方向から偏向した散乱方向、（微分散乱断面積に応じた）散乱線特性、又はペンシルビームと異なる波長によって特徴づけることができる。
【００１５】
ペンシルビームから「出る散乱線」は、ビーム方向から外れて散乱した散乱線（のみ）を含んでもよい。蛍光放射線の場合には、ダイクロイックフィルターを用いて、ビーム方向の散乱線も収集することができる。
【００１６】
散乱線としての蛍光放射線の場合には、「非共鳴蛍光」は（散乱線として放出される蛍光放射線の）蛍光波長が（励起のために放射されるペンシルビームの）励起波長より長い場合が含まれる。
【００１７】
空間的分解なしの収集は、ビーム方向に空間的分解なしの収集であってもよい。空間分解なしの収集は、更に方向的分解なしの収集であってもよい。好ましくは、方向的分解なしの収集が試料の出口方向について方向的分解されていない。
【００１８】
試料ホルダーは、少なくとも一部分（「窓」と称することができる）においてビームに対して透明であってもよい。
【００１９】
イメージの収集は（回転軸周りの回転によって）ペンシルビームの（試料ホルダーに対する）さまざまな回転位置（すなわちさまざまな入射方向）において繰り返すことができる。（試料の例とする物体が）比較的単純なものであれば、異なる回転位置の数は少なくすることができる。この方法によれば、（多くとも）２次元的な試料物体の場合、２つの異なる回転位置を得ることができる（そして試料イメージは三角測量によって再構築することができる）。回転軸は試料ホルダーを通り抜けることができる。これは、構造上の回転軸の仮想の延長線のみが試料ホルダーを通り抜ける場合も含む。
【００２０】
光源は固定することができ、試料ホルダーは回転軸周りに回転可能なものとすることができる。これに代わって、試料ホルダーを固定し、光源を回転軸周りに回転可能なものとすることもできる。
【００２１】
ペンシルビームは、試料ホルダーの内部において、所定のビーム幅を示すことができる。ペンシルビームは、試料ホルダーの内部においては実質上分岐しない。ペンシルビームは、収集される部分の（半分の）長さと実質上同じかそれより長いレイリー長を持つビームウエストを試料ホルダーの内部で示すことができる。
【００２２】
収集される部分の長さはビーム幅よりも倍数分長いものとすることができる。ビーム幅は、ビーム方向に対して直角な１つ又はすべての試料ホルダーの内部寸法よりも倍数分短いものとすることができる。収集される部分は、試料ホルダーを横切るペンシルビームの全体を包含してもよい。
【００２３】
光源は、可視スペクトル、紫外スペクトル又は赤外スペクトル内でペンシルビームを生成するように設計されたものとすることができる。一般的に、ペンシルビームは電磁スペクトル内で３００ｎｍから２０００ｎｍの（真空）波長を持つことができる。このスペクトルは試料のデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）を破壊しないイメージ収集に適している。ペンシルビームの好ましいスペクトル範囲には、３２３ｎｍから７５０ｎｍ又は３５５ｎｍから８５０ｎｍ（散乱線としての蛍光放射線の場合）の範囲が含まれる。（透過光検出器による）吸収断層撮影に関しては、ペンシルビームを（更に）２００ｎｍから３２３ｎｍ（又は２００ｎｍから３５５ｎｍ）の放射線とすることができる。更にペンシルビームは、少なくとも部分的に極端紫外スペクトル（ＸＵＶ）又は遠赤外スペクトル（ＦＩＲ）で散乱線を励起することができる。無水の試料の場合、ペンシルビームは（更に）２０００ｎｍより上の範囲内の放射線とすることができる。蛍光放射線の多光子励起（略して「多光子蛍光」）のために、上述した（スペクトル範囲の境界の）各波長は、２倍（２光子励起の場合）、３倍（３光子励起の場合）などにすることができる。多光子励起のために、光源は短く強いパルスを発してもよい。多光子励起のための放射源としてはフェムト秒レーザー又は数ピコ秒の持続時間を持つ（Ｑスイッチ）レーザーを用いることができる。多光子蛍光は、（ビーム方向への）より深い収集を可能とする。
【００２４】
これに代わるものとして又は補足として、光源は、試料ホルダー（すなわち所定のケースの中で使用される試料）の中でペンシルビームによって第２高調波（すなわち周波数の倍加）又はここでは包括的に「より高い調波」を示す高調波を発生するように設計されたものとすることができる。この過程（専門用語で主に高次高調波発生又はＨＨＧと呼ばれる）では可干渉的に数個（２、３個又はそれ以上）の（ペンシルビームの）光子を１つの光子に変換することができる。この結果生じる「散乱線」は、ペンシルビームより、（おおよそ）整数倍高い周波数（とそれに対応したより短い波長）を示すことができる。ＨＨＧの「散乱線」の方向は、第１には、（ペンシルビームの）ビーム方向又はビーム方向と反対の方向である。ＨＨＧの「散乱線」は、ペンシルビームの試料ホルダー内にある部分に沿って（焦点においてだけではなく）発生させることができる。更にＨＨＧはいわゆる「マーカー」を（試料に）付与することなく発生させることができる。ＨＨＧのために、好ましくは、ペンシルビームを生成する光源は円偏光で設計されたものである。ＨＨＧの「散乱線」は更に試料ホルダー（すなわち所定のケースの中で使用される試料）中の散乱中心において（２次）散乱線を発生させることができる。有利になるようには、円偏光ペンシルビームによって、散乱中心の空間的配置から独立して（２次）散乱線を散乱中心において発生させることができる。
【００２５】
検出ユニットは、試料ホルダーに対して少なくとも０．１２πｓｒ（又は少なくともπ／８ｓｒ）、例えば約０．４πｓｒ、好ましくは少なくとも２πｓｒの立体角内で散乱線を収集するように設計された、又は共に設計された散乱線収集器を少なくとも１つ有する。収集される立体角０．１２πｓｒは（最大の）光子効率３％に対応することができる。更に、収集される立体角０．１２πｓｒはＮＡ＝０．５（液浸を用いて）の開口数に対応することができる。空気中では、ＮＡ＝０．５の開口数は収集される立体角０．２８πｓｒ（又は７％の最大光子効率）に対応することができる。このようにして立体角内で収集される散乱線は可干渉的または不可干渉的に収集することができる。有利になるようには、散乱線を可干渉的に収集することは（可能であるが）必須ではない。特に、収集される散乱線の複数の放射路は、１つの可干渉長よりも大きな差を有する光路長を示してもよい。
【００２６】
検出ユニットは、更に信号発生器として半導体検出器及び／又は光電子倍増管（ＰＭＴ）を有するものとすることができる。半導体検出器は、フォトトランジスター又はフォトダイオード、好ましくはアヴァランシュフォトダイオード（ＡＰＤ）とすることができる。
【００２７】
試料ホルダーは、液体の（粘性を持つ）試料環境を収容するために設計されたものとすることができる。試料ホルダー及び／又は試料ホルダー内の液体の（粘性を持つ）試料環境は、試料に適合された屈折率を示すものとすることができる。
【００２８】
散乱線収集器の第１のコリメーターは、収集する散乱線を平行にするよう設計された高屈折レンズ又はコンデンサーレンズを有するものとすることができる。これに代わるものとして又は追加として、散乱線収集器は、収集される散乱線を平行にするよう設計されたテーパー型光ガイド（テーパー型光パイプ、ＴＬＰ）を第１のコリメーターとして有するものとしてもよい。光ガイドは、（内部に）反射コーティングがなされた光学中空コア導体とすることができる。これに代わるものとして、光ガイドは、中空でないガラス棒とし、散乱線が（例えば中空でないガラス棒の周囲の空気に対する）全反射によって導かれるようにしてもよい。これに代わるものとしてまたは補足として、中空でないガラス棒は、二色性の層を蒸着されたものとしてもよい。二色性の層は、入射角の急な（すなわち光学中空コア導体の内表面の垂線に対して小さな入射角をなす）散乱線を反射することができる。これによって、急な角度で（二色性の層での）反射が起き、浅い角度で（すなわち光学中空コア導体の内表面の垂線に対して大きな入射角をなすとき）全反射が起きるようにすることができる。
【００２９】
検出ユニットは、更に、（散乱線としての）蛍光放射線に対して実質的に透過性を持ち、取り替え可能な蛍光フィルターを１つ以上有するものとすることができる。蛍光フィルターは、ペンシルビームの帯域幅の中で実質的に不透明なものとすることができる。蛍光フィルターは、色フィルター又はダイクロイックフィルターとすることができる。
【００３０】
フィルター選択ユニットは、数個の取り替え可能な蛍光フィルターを有するものとすることができる。フィルター選択ユニットは、第１のコリメーターと信号発生器の間に蛍光フィルターを任意で（独立して）取り付けるように設計されたものとすることができる。このようにして、フィルター選択ユニットは、数個の蛍光フィルターがその円周上に取り付けられた回転可能な円盤を有するものとすることができる。取り替え可能な蛍光フィルターは、回転によって選択することができる。これに代わって、フィルター選択ユニットは、数個の蛍光フィルターを取り付けた入れ替え可能なスライドとしてもよい。取り替え可能な蛍光フィルターは、入れ替えることによって選択することができる。
【００３１】
検出ユニットは、収集する散乱線を焦点に集めるために、蛍光フィルターと信号発生器の間に取り付けられた第２のコリメーターを有することができる。
【００３２】
検出ユニットは、数個の散乱線収集器を有するものとすることができる。検出ユニットは更に、すべての散乱線収集器に割り当てられた１つの信号発生器、又は、散乱線収集器１つに対して１つずつ割り当てられた数個の信号発生器を有するものとすることができる。数個の信号発生器の信号出力は加算することができる。信号出力はアナログ方式、好ましくは信号出力が互いにつながった状態で加算することができる。これに代わって、又は補足として、信号出力はデジタル方式で加算してもよい。好ましくは、分離してデジタル化するためにそれぞれの信号出力に接続され又は接続されることができるアナログ−デジタル変換器によって、又はデジタル化された信号出力を加算するためのアナログ−デジタル変換器に接続され又は接続されることができる計算ユニットによって加算する。
【００３３】
散乱線収集器は更に、試料ホルダーを少なくとも実質的に取り囲む集積器を有するものとすることができる。集積器の（試料ホルダーに面する）内表面は、拡散的反射を行う内表面とすることができる。集積器の内表面は、立方形を示してもよい。これに代わって、集積器はウルブリヒト球であってもよい。集積器の直線的な寸法、好ましくは集積器の端の長さ又は直径は、その直線的寸法に対応する光の伝達時間がペンシルビームによって励起された蛍光放射線の半減期よりも短くなるほどに小さくすることができる。これと関係して、直線的寸法は（集積器内での）反射又は散乱事象の（平均）回数倍にすることができる。このような方法によれば、特に可変的な長い光伝達距離に基づく散乱線の（信号の）一時的な広がりが半減期と比較して小さい場合に、蛍光放射線の半減期（すなわち蛍光の寿命）を求めることができる。第１のコリメーターは、このために、ビーム方向に対して実質的に垂直に取り付けられた集積器の測定開口の位置で散乱線を受けるように取り付けることができる。
【００３４】
光源の光制御部は、少なくとも１つのラスター化ミラーと、少なくとも１つのラスター化ミラーと連結してラスター化ミラーを動かすための１つ以上の作動器を有することができる。
【００３５】
特に、光制御部は、第１のラスター化方向へペンシルビームをずらすための第１の作動器によって動かされる第１のラスター化ミラーと、第１のラスター化方向と実質的に垂直な第２のラスター化方向へペンシルビームをずらすための第２の作動器によって動かされる第２のラスター化ミラーと、第１のラスター化ミラーの像を第２のラスター化ミラーに映すように設計された１枚若しくは２枚のレンズ又はレンズシステムを（第１のラスター化ミラーと第２のラスター化ミラーの間に）有するリレーレンズシステムとして設計されたものとすることができる。
【００３６】
光制御部は、電圧によって制御され、好ましくは圧電的に動かされるものとすることができる。この方法では、圧電性結晶を作動器として使用することができる。これに代わって、光制御部は、電流によって、好ましくは可動磁針検流計ドライブ又は可動コイル検流計ドライブによって制御されるものとすることができる。この方法では、検流計ドライブ（ガルボスキャナーとも呼ばれる）を作動器として使用することができる。これに代わって、（２つのラスター化方向それぞれのための）光制御部はポリゴンスキャナーを有するものとすることができる。ポリゴンスキャナーは、ポリゴンミラーと、その回転軸にポリゴンミラーが回転可能なように取り付けられたモーターを有する。ポリゴンミラーは正多角形を基礎とした筒形で、側面を銀色にしたものである。更に、（２つのラスター化方向それぞれのため又は高速ラスター化方向のための）光制御部は音響光学変調器（ＡＯＭ）を有するものとすることができる。光制御部として、ＡＯＭは音響光学偏向器（ＡＯＤ）とも呼ばれる。ＡＯＭはビーム透過性を持つ中空でない本体を持ち、その中で、ビーム方向に直角な方向で取り付けられた圧電素子が、超音波の振動数を持ち進行する音波を発生させることができる。高速ラスター化のために（すなわちペンシルビームをずらすために）、超音波の振動数は変化させることができる。
【００３７】
１つ以上の作動器は、ビーム方向に対して実質的に垂直な方向にラスター化ミラーを動かすように、又はビーム方向に対して実質的に垂直な旋回軸について旋回させるように設計されたものとすることができる。ペンシルビームを、第１のラスター化方向と、第１のラスター化方向と平行でない第２のラスター化方向にずらすため、数個の作動器のうち第１の作動器と第２の作動器を設けることができる。第１のラスター化方向は、好ましくは（実質的に）回転軸に平行である。
【００３８】
光源は更に、放射源と、放射源と光制御部の間に取り付けられたビーム成形レンズシステムを有するものとすることができる。ビーム成形レンズシステムは、ビーム拡大のための望遠レンズシステムを有するものとすることができる。更に、ビーム成形レンズシステムは、環状の膜と、ペンシルビームからベッセルビームを生成するための円錐レンズを有するものとすることができる。これに代わるものとして又は補足として、ビーム成形システムは、光渦又はラゲール・ガウスモード（ドーナツモード）を有するペンシルビームを生成するための螺旋位相板（渦位相板）を有することができる。
【００３９】
光源は更に光制御部と試料ホルダーの間に取り付けられた集束レンズシステムを有するものとすることができる。集束レンズシステムは、（試料ホルダーの内部に構成された）ペンシルビームを形成するための集束レンズ又は集束レンズシステムを有するものとすることができる。好ましくは、集束レンズシステムは望遠レンズシステムと集束レンズを有するものである。より高い分解能を得るのに有利であるように、集束レンズシステムはビームの幅を（ラスター化ミラーの下流で）広げることができる。この方法では、ラスター化ミラーの幅はビーム幅よりも小さいものとすることができる。集束レンズシステムによれば、より大きな開口数でペンシルビームを試料ホルダーに放射することが可能である。この方法によって、ＮＡＥ＝０．２の入射開口数を得ることができる（入射開口数ＮＡＥを収集開口数ＮＡと混同してはならない）。集束レンズシステムの第１の焦点面は、ラスター化ミラーの位置を（実質的に）含むものとすることができる。集束レンズシステムの第２の焦点面は試料ホルダー内部の位置、好ましくは試料ホルダーの内部のビームウエスト又は回転軸の位置を（実質的に）含むものとすることができる。
【００４０】
装置は更に、信号発生器からの強度データを含むデータ記録をプロセスユニットに伝達するために、検出ユニットの信号発生器に連結された又は連結されることが可能な計算ユニットを有するものとすることができる。強度データは収集される散乱線の強度を表すことができる。光制御部はペンシルビームを（計算ユニットによって制御して）複数の異なる測定位置に（段階的又は連続的に）ずらすように設計されたものとすることができる。データ記録は、複数の測定位置のそれぞれに関する強度データを含むラスターデータ記録とすることができる。
【００４１】
装置は更に、試料ホルダーと光源を互いに対して（段階的または連続的に）回転させて複数の異なる回転位置に移動させるための（計算ユニットによって制御された）モーターを有するものとすることができる。データ記録は、複数の回転位置のそれぞれに関するラスター化データ記録を含む断層撮影データ記録とすることができる。
【００４２】
計算ユニットは更に、断層撮影記録を基に、断面イメージ又は空間的イメージを再構築するように設計されたものとすることができる。再構築されたイメージは（試料ホルダーの中の試料の）散乱係数及び／又は（補足として）（試料ホルダーの中の試料の）吸光係数を表すことができる。再構築は、逆ラドン変換を含むことができる。これに代わって、又は追加として、再構築は逐次近似法を含むことができる。計算ユニットは更に、（積分）ランベルトベールの法則に従ってペンシルビームの吸光が補正されるように、または再構築に際して考慮されるように設計されたものとすることができる。
【００４３】
本発明の目的はさらに、請求項１９の工程を有する断層撮影イメージを得るための方法によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
本発明のさらなる効果と特徴は、図を参照して次に説明する実施態様の例から明らかになる。
【図１】本発明の断層撮影イメージを得るための装置の、集積器を有する第１の実施態様の例の上面図である。
【図２ａ】本発明の断層撮影イメージを得るための装置の、反射する試料容器を有する第２の実施態様の例の上面図である。
【図２ｂ】本発明の断層撮影イメージを得るための装置の、反射する試料容器を有する第２の実施態様の例の側面図である。
【図３】本発明の断層撮影イメージを得るための装置の、反射装置を有する第３の実施態様の例の上面図である。
【図４】本発明の断層撮影イメージを得るための装置の、数個の散乱線収集器を有する第４の実施態様の例の上面図である。
【図５】本発明の断層撮影イメージを得るための装置の、コリメーター陥凹を有する第５の実施態様の例の上面図である。
【図６】本発明の断層撮影イメージを得るための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
複数の実施態様の例に関係する参照番号で、下２桁の番号が同じものは、類似した（実施態様の例の間で交換可能な）構成要素に関係している。
【００４６】
図１は、全体として１０で示される、断層撮影イメージを得るための装置を示している。装置１０は光源１２、試料ホルダー１４と検出ユニット１６を有する。
【００４７】
光源１２は、少なくとも実質的に空間的に可干渉である生ビーム２０を放出する放射源１８を有する。示された実施態様の例では、放射源１８はレーザーである。放射源１８によって得られる生ビーム２０のビーム幅ｗが小さすぎる場合、ビーム成形レンズシステム２２は生ビーム２０を広げる望遠レンズシステム２４を有する。
【００４８】
使用される放射源１８と無関係に、ビーム成形レンズシステム２２は、生ビーム２０を成形されたビーム２８にするための複数の膜と複数のフェーズマスク２６を有する。ビーム成形レンズシステム２２によって装置１０のイメージング特性が可変のものとされる。この方法によれば、特に試料に応じた最大ビーム強度を考慮したとき、装置１０において得られる分解能を上昇させる、又は無段階に調節することができる。更に、複数の膜又は複数のフェーズマスク２６は、ビームの進路の下流に取り付けられた光源１２の光制御部３０中に成形されたビーム２８を投影する。
【００４９】
任意で、ビーム成形レンズシステム２２と光制御部３０の間に、成形されたビーム２８から部分ビーム３４を分岐させて参照検出器３６に入れるためのビームスプリッター３２を組み入れることができる。例示された実施態様では、参照検出器３６として光ダイオードが使用されている。参照検出器３６は、一方で、放射源１８のレーザーの安定性を監視する。他方で、参照検出器３６は（不図示のコントロール回路の信号発生器として）放射源１８の選択的強度調節を行う。強度調節については、原則的に、試料を照明する強度が上昇した場合が考えられる。放射源１８が検出器側の過負荷又は信号飽和を喚起した場合、検出器側（下記の各検出器、とくに検出ユニット１６）のダイナミックレンジは振り切れる。放射源１８の強度は、個別の部分的収集ごとに（理想的には、光制御部３０の下記の各計測位置ごとに）検出器側の過負荷がなくなるまで選択的に減少させられる。強度調節によって（放射源１８と参照検出器３６によって決定される）発生側のダイナミックレンジが検出器側のダイナミックレンジと掛け合わされて、収集のダイナミックレンジが（拡張してノイズを減少させたものとして）生じる。
【００５０】
光制御部３０は、試料ホルダー１４を通り抜けるペンシルビーム３８の進路を、ビーム方向４０と実質的に平行な方向にずらすことを可能にする。光制御部３０の（横断）計測位置は、ビーム方向４０に対して直角な（又は垂直な）直角座標系においてｘ方向へのずれとｙ方向へのずれによって表される。単純化された実施態様では、光制御部３０はｘラスター化ミラー４６を傾けるｘ作動器４４を有するｘ制御部４２のみを持つ。ｘ方向への傾きのｘ旋回軸は横断座標系のｙ軸に対応している（すなわちビーム方向４０に対して垂直である）。例示された実施態様では、光制御部３０は更にｙラスター化ミラー５２を（横断座標系のｘ軸に対応する）ｙ旋回軸について傾けるｙ作動器５０を有するｙ制御部４８を持つ。光制御部３０のこれに代わる実施態様（不図示）では、１つのラスター化ミラーが、ｘ作動器４４とｙ作動器５０によってそれぞれｘ旋回軸とｙ旋回軸について傾けられる。作動器４４、５０によって検流計ドライブ（「ガルボ」又は「ガルボスキャナー」とも呼ばれる）が利用される。作動器４４と５０はそれぞれラスター化ミラー４６と５２のミラー回転位置を得るための自動制御システムを有し、所望のずれを得るために電流を調節する。
【００５１】
光制御部３０、さらに正確には２つのラスター化ミラー４６、５２のうちビーム進路の中で後にあるものが、光源１２の集束レンズシステム５４の後ろの第１焦点面上に設置される。光制御部３０は（反射によって）集束レンズシステム５４の光軸の周りにビーム進路を偏向させる。集束レンズシステム５４は、ペンシルビーム３８の試料ホルダー内に位置する部分の中心（集束レンズシステム５４の第２焦点面と一致する位置）にビームウエストを有するペンシルビーム３８を試料ホルダー１４に投影するように設計されている。集束レンズシステム５４の第１焦点面での（ビーム進路の中で後に位置するラスター化ミラー５２による）偏向によって、（試料ホルダー１４に）ペンシルビーム３８がテレセントリックに投影される。これによって（ラスター化ミラー４６、５２の傾きの倍加された角度に対応して）偏向角度が大きい場合にも平行にビームをずらすことが可能になる。（ビーム方向４０に）平行な方向から外れてビームがずらされた場合、のちのイメージ再構築がより難しくなる場合がある。ペンシルビームを平行にずらすことによって、迅速にラドン変換による（断層撮影）イメージの再構築が可能になる。少なくとも１つのラスター化ミラー４６、５２の傾きの代わりに、光源の位置を（試料ホルダー１４に対して）動かすことができる。
【００５２】
光源１２の１つの不図示の実施態様では、（光制御部３０と集束レンズシステム５４の）テレセントリックな配置なしで同様に断層撮影イメージを収集することが可能である。これと関連して、少なくとも（試料ホルダー１４の中での）（横断）ずれが光制御部３０と試料ホルダー１４の間の（光学的）距離と比較して小さいものである限り、光制御部３０によってずらされるペンシルビーム３８はビーム方向４０を向く。言い換えると、試料ホルダー内でのペンシルビームのずれが（ほぼ）平行であるのは、光制御部３０の傾きの角度が小さいことによる。更に、ペンシルビーム３８が（複数の測定位置がある場合の理想のビーム方向４０の周囲の試料ホルダーの位置で）より大きく広がる場合にも、適合された直接の又は反復による方法で（断層撮影）イメージを再構築することができる。
【００５３】
試料ホルダー１４の第１の実施態様（不図示）は、試料を直接置くように設計されたものである。このために、試料ホルダー１４は試料を挟むクリップ、試料をつかむように締まるねじ、又は試料を付着させるための粘着性の表面を有するものとすることができる。この方法によると、大きな試料を（ゆっくりと）回転させることができる。試料ホルダー１４の第２の実施態様（不図示）はゲル状のかたまり（好ましくはアガロースゲル）を置くように設計されたものである。試料をゲル状のかたまりの中に（鋳込みとゲル化によって）封入することができる。試料ホルダー１４の第３の実施態様は図示されたものであるが、屈折率が調節された液体で満たされ、試料を入れることのできるガラス管を含む。試料環境の屈折率を（ここに記載した各調節方法のように）調節する代わりに又はその補足として、原則的に、試料の屈折率を調節することができる。試料の屈折率を調節するための技術としては、ＥＰ１５２０１７３Ｂ１（特にその［００１３］段落以下）を参照する。
【００５４】
試料ホルダー１４は好ましくは小室である試料容器５６の中で回転可能なように取り付けられている。試料ホルダー１４と試料容器５６の間には、屈折率が試料に適合された液体（試料容器１４の第３の実施態様の場合には、少なくともその屈折率に関して、前記の液体と一致する液体）が容れられている。回転は、一方で試料ホルダー１４、他方で少なくとも光源１２と試料容器５６の、相対的な回転である。原則的には、（特に試料容器５６は下記のようにペンシルビーム３８が入るための窓と出るための窓を有し、この位置は、再構築を単純にするためにはペンシルビーム３８に対して回転させるべきでないので）回転の「境界」または「接触面」は試料ホルダー１４と試料容器５６の間に広がっている。回転軸は鉛直である（図１の平面に対して垂直であり、ｙ方向と一致している）。（仮想の）回転軸は試料ホルダー１４を通過するように延びる。図１に示された実施態様の例では、試料ホルダー１４は円柱形であり、回転軸は円柱の軸と一致する。第１の変更例では、試料ホルダー１４を回転させるために好ましくはステッパーモーターである電気ドライブ（図２に示された実施態様の例において８８で表されるステッパーモーターに対応するもの）が設けられている。光源１２と検出ユニット１６は固定されている。第２の変更例では、固定された試料ホルダー１４に対して装置１０のほかのすべての部分を回転させるように電気ドライブが設計されている。
【００５５】
特に携帯型の装置１０では、ラスター化ミラー４６、５２と試料ホルダー１４以外のすべての部分は動かないように互いに結合されている。更に、第２の変更例では試料容器５６と光源１２全体が試料の周りを回転することで、動かせない試料、例えば根を下ろした植物を検査することができる。これに関連して、より大きな試料を検査するため、試料容器５６を（不動の試料の場合には試料ホルダー１４も）省くことができる。
【００５６】
装置１０では、不透明な試料についても断層撮影イメージを得ることができる。この場合、空間的に分解されない方法で収集される散乱光は、不透明な試料のほぼ表面の位置で反射されるか、他の効果によって散乱される。不透明の試料は、断層撮影ができる表面構造を有するものとすることができる。例えば、試料の表面は少なくとも部分的に透明なコーティングを有するものとすることができる。散乱光は、散乱された部分と反射された部分を有する。散乱された部分は、コーティングの中でペンシルビームが散乱することによって生じることができる。反射された部分はペンシルビームの反射又は不透明な試料の表面で先に散乱されたペンシルビームの反射によって生じることができる。ねじは、不透明な試料の一例である。
【００５７】
試料の空間的位置を決めるために、更なる第１の変更例又は前記の第１の変更例で試料ホルダー１４は（そして同時に試料容器５６は）ステージミクロメーターを用いて３方向すべて（すなわちｘ方向、ｙ方向、ビーム方向４０）に動かすことができる。更なる第２の変更例又は前記の第２の変更例で試料ホルダー１４（と試料容器５６）は固定されており、光源１２と検出ユニット１６（又は試料ホルダー１４と試料容器５６以外のすべての部分）は３方向すべてに動かすことができる。単純化された（第１の変更例又は第２の変更例の）実施態様の例では可動性は鉛直方向（すなわちｙ方向）に限定されている。
【００５８】
次の場合、回転軸の傾きが存在する。
（Ａ）回転軸がビーム方向４０に対して垂直でない場合
又は（Ｂ）回転軸が光制御部３０のｘ方向に対して垂直でない場合。
一般には、（Ａ）と（Ｂ）の場合の傾きが組み合わされて存在する。言い換えれば、回転軸がｙ軸に対して空間的に平行でなければ傾きが存在する。
【００５９】
傾きによって、後にイメージを再構築することがより難しくなる。又は、再構築されたイメージに傾きによるアーチファクトが生じる。装置１０の調節、特に傾きの補正のために、ビーム方向４０に対して回転軸の（それによって更に試料ホルダー１４の）旋回を可能にする調節機構が設けられている。調節機構は、回転軸を空間的にｙ軸と平行な方向に揃えることを目的とする。
【００６０】
（Ａ）の場合の傾きに関しては、第１の調節機構によって光制御部３０と集束レンズシステム５４を互いに入れ替えることができる。この方法によれば、集束レンズシステム５４の光軸に対して垂直に集束レンズシステム５４を入れ替えることができる。これに代わって、光制御部３０を集束レンズシステム５４の光軸に対して垂直に入れ替えることもできる。（原則的に、集束レンズシステム５４を除いた光源全体を入れ替えることが可能である。）ｙ方向での入れ替えを行うことによって、ペンシルビームがｙ方向に上昇する又は降下する進路を設定することができる。この方法によれば、（ビーム方向４０とｙ方向に広がる平面の中で）回転軸とビーム方向４０が直角になるように設定することができる。入れ替えの代わりに、又は補足として、第１の調節機構は回転軸をｘ軸について旋回させることを可能にする。これによって回転軸に対して垂直なペンシルビームの方向を（ビーム方向４０とｙ方向に広がる平面の中で）設定することができる。
【００６１】
（Ｂ）の場合の傾きに関しては、第２の調節機構によって、回転軸（それによって更に試料ホルダー１４）を集束レンズシステム５４の光軸について旋回させることができる。これに代わって、光制御部３０を集束レンズシステム５４の光軸について旋回させることもできる。結果として、回転軸をｙ方向と一致させることができる。更に、（Ｂ）の場合の傾きは（（Ａ）の場合の傾きとは異なって）ｘｙ平面で（回転位置において）得られた生データの数値的回転によって補正することができる。
【００６２】
光学的な設定によって傾きを防ぐ限り、続いて行われる再構築を層によって分離することができる。１つの「層」は、ｙ方向で同じ位置にある（すなわち同じ「高さ」の）測定位置でのすべての収集を含む。断層撮影イメージの再構築は、複数の層について平行して行うことができる。傾きが存在する限り（ｙ方向の複数の位置での収集の間の）従属関係が生じるが、これは、断層撮影イメージの再構築を根本的に妨げるものではない。しかし従属関係を考慮することによって再構築のアルゴリズムはより複雑になる。
【００６３】
光制御部３０で２つのラスター化ミラー４６、５２が使用される限り、（光制御部の）単純な実施態様では、集束レンズシステム５４の第１焦点面がラスター化ミラー４６と５２の間に位置するように、集束レンズシステム５４に対して光制御部３０を位置づけることができる。この方法によれば、ペンシルビーム３８の広がり（すなわち理想的に一様なビーム方向４０からの偏向）を最小化することができる。これに代わって、ｘラスター化ミラー４６又はｙラスター化ミラー５２のいずれかを集束レンズシステム５４の第１焦点面に位置づけることもできる。この方法によれば、広がりをｙ方向またはｘ方向のラスター化に限定する（そして再構築アルゴリズムによって考慮する）こともできる。更なる調節機構として、２つのラスター化ミラー４６と５２を（ｘ方向とビーム方向４０に）動かすことができる調節機構が設けられる。光制御部３０の更なる実施態様には、前記のリレーレンズシステムが含まれる。リレーレンズシステムによって、ｘラスター化ミラー４６とｙラスター化ミラー５２をそれぞれ（リレーレンズシステムの）焦点面に位置づけることができる。ビーム進路中で後に位置するラスター化ミラー５２は、更に、集束レンズシステム５４の第１焦点面に位置する。この方法によれば、ｘ方向とｙ方向への広がりを最小化することができる。単純化された実施態様では、個別の調節機構又はすべての調節機構を省くことができる。
【００６４】
試料ホルダー１４と試料容器５６の間の空間は（ペンシルビーム３８の高さにおいて）試料ホルダー１４（及びその中の検査される試料）の屈折率に近似された液体５８で満たされている。液体５８は液浸液として機能する。液体５８が試料ホルダー１４を濡らしている限り、試料ホルダー１４の（一般的には曲面の）表面は、光学的接触面として（好ましくない屈折又は散乱については）ほとんど無視することができる。ビームは、集束レンズシステム５４によって一般的に弱く焦点に集められ、試料容器５６の平滑なガラス表面５９から試料容器５６の中に投影される。「平滑」とはガラス表面５９が平面である（すなわち曲面でない）ことを意味する。これに加えて、「平滑」には（可能な限り）表面の粗さがわずかであるという意味が含まれてもよい。
【００６５】
試料を透過した放射線は、第２の集束レンズシステム６０によって透過光検出器６２に投影される。第２の集束レンズシステム６０の第１焦点面は、第１の集束レンズシステム５４の第２焦点面と一致する。第２の集束レンズシステム６０の後ろの第２焦点面は透過光検出器６２の位置と一致する。この場合には、第２の集束レンズシステム６０の焦点面を正確に位置づける必要はない。第２の集束レンズシステム６０のイメージング特性に要求される条件は、第１の集束レンズシステム５４に要求されるものよりも少ない。
【００６６】
透過光検出器６２が扱うダイナミックレンジをより大きくするために、そして（イメージ収集の過程で速度のロスをなくしつつ）収集のダイナミックレンジを改善するために、透過光検出器６２は好ましくは対数関数的な応答である非線形の応答を行う。イメージ収集の「スピード」は、特に各測定位置での露光時間に関係する。また、対数関数的になっている強度の方が（直ちに変換可能なので）コンピューターを用いる再構築に際して出力データとして有利である。
【００６７】
透過光検出器６０、６２と関連して、更に暗視野顕微鏡法、偏光顕微鏡法、干渉顕微鏡法（微分干渉顕微鏡法またはＤＩＣ顕微鏡法とも呼ばれる）又は位相差顕微鏡法が実現できる。
【００６８】
単純化された実施態様の例では、第２の集束レンズシステム６０と透過光検出器６２は省かれている。更なる実施態様の例では、前方への散乱を制限するために第２の集束レンズシステム６０と透過光検出器６２の間に膜が設けられている。第２の集束レンズシステム６０の（後ろの）第２焦点面に（透過光検出器６２の代わりに）膜が取り付けられている限り、ペンシルビームの試料ホルダー１４内の部分全体から放射される前方への散乱線を区別して収集することができる。非共鳴蛍光の場合、透過光と前方への散乱線は更にダイクロイックフィルターによっても分離することができる。
【００６９】
散乱線６４は、入射するペンシルビーム３８によって試料から放出される。試料から放出される散乱線６４は、しばしばほぼ等方的に（すなわち全方向で実質的に均一に）分布している。散乱線６４としての蛍光放射線を用いる場合、放射源１８は、試料中の発蛍光団（機能的又は構造的に試料を標識しているもの）の１つ以上の選択的な遷移を励起するペンシルビーム３８を発生するように設計されたものである。再放出された散乱線６４の強度は、ｘ方向とｙ方向の複数の測定位置と複数の回転位置において収集される散乱線の強度分布I（ｘ,ｙ,π）の形で得られる。一般的には、収集される散乱線の強度分布には（断層撮影イメージの再構築によってアクセス可能な）次の情報が含まれている。（蛍光放射線の場合）試料中の発蛍光団濃度ρ（ｘ,ｙ,ｚ）又は（異なる散乱メカニズムの場合）試料の散乱係数σ（ｘ,ｙ,ｚ）についての情報である。与えられた回転位置Πについて、（積分）散乱線強度分布Ｉ（ｘ,ｙ,π）は２次元の情報の項目であり、（実質的にビーム方向４０への投影又はペンシルビーム３８に沿った加算による）３次元の散乱強度σ（ｘ,ｙ,ｚ）から得られるものである。
【００７０】
散乱線６４は、検出ユニット１６によって集積的に収集される。散乱線６４の集積的な収集には、ペンシルビーム３８によってもたらされる散乱線６４の、位置的に分解されず方向的に分解されない収集が含まれる。
【００７１】
検出ユニット１６は、試料ホルダー１４の周囲のできるだけ大きな立体角の中で散乱線６４を集積的に収集するための散乱線収集器６６を有する。開口数ＮＡ／ｎ（屈折率で規準化されている）は収集される立体角に対応している。散乱線６４の集積的な収集のために、試料ホルダー１４（そして試料容器５６）は散乱線収集器６６の集積器６８の中心に取り付けられている。集積器６８は、その内側で高度に反射を行い光を強く散乱するカプセルを有する。集積器６８の内表面６９はバリウム硫酸塩（又は別の散乱媒体）でコーティングされている。集積器６８のより単純な実施態様では、内表面６９は荒い基礎を有し、その上に（好ましくは銀からなる）金属の層が蒸着されている。図１に示された実施態様の例では、集積器６８としてウルブリヒト球を使用している。（多重）散乱反射によって、（試料から放出される）散乱線は集積器６８の内部に均一に分布する。この均一性の結果（ほとんど損失のない散乱反射が起きることから）、数点の技術的局面が現れる。一方で、装置１０の設計と製造の工程中、試料ホルダー１４（と試料容器５６）を集積器６８の中心に正確に位置づけることは必要なくなる。この方法によれば、球形と異なる中空の筐体が集積器６８として適する。小型の実施態様では、集積器６８は適切にコーティングされた試料容器５６によって実現化される。他方で、集積器６８の開口７０、７２、７４のすべてにおいて散乱線の強度は実質的に同じ強さである。
【００７２】
散乱線６４のうち測定開口７２において発生する部分は、散乱線６４全体と、集積器６８の開口部全体（開口７０、７２、７４を含む）に対する開口７２の口径比に従った関係を持つ。この方法によれば、散乱線６４の集積的な収集のために、測定開口７２において発生する散乱線を収集することで散乱線６４全体を決定することができる。
【００７３】
高い信号対ノイズ比を得るために、集積器６８の測定開口７２は可能な限り大きくしなければならず、集積器６８の他のすべての開口７０、７４は可能な限り小さくしなければならない。口径比を向上させるために、実施態様の例を最適化した変更例では（前記のように）ｘ制御部４２のみが設けられ、照明開口７０はｙ方向に可能な限り狭い（ｘ方向に延びる）スリットである。同様に、透過開口７４はｘ方向の（ｙ方向に可能な限り狭い）スリットである。スリットの高さΔｙはペンシルビーム３８のスリットの位置でのビーム幅の１００％から５００％、好ましくは約２００％とされる。１つの実施態様の例では、照明開口７０と透過開口７４はそれぞれ高さΔｙ＝０．５ｍｍ、幅Δｘ＝１２ｍｍのスリットであり、測定開口７２は長さ１０ｍｍの辺を有する正方形とされた。結果として、実施態様の例で口径比に対応する理想的な効率は１００／１１２＝８９．３％となった。
【００７４】
口径比をスリットの形状によって向上させた場合、変化するｙ方向へのずれについて複数の測定位置を得るために、試料ホルダー１４を（有利になるようには試料容器５６と同時に）所望のｙ方向への（上又は下への）ずれに対応してｙ方向に動かすｙ作動器が（ｙラスター化ミラー５２を有するｙ制御部４８の代わりに）使用される。実施態様の例の代替的な変更例では、試料ホルダー１４（と試料容器５６）はｙ方向に固定されており、光源１２と検出ユニット１６（又は試料ホルダー１４と試料容器５６以外のすべての部分）がｙ方向へ、すなわち上下に移動可能である。
【００７５】
技術的な理由から、可能な限り小さな集積器６８の方がより大きな集積器６８よりも好ましい。小さな集積器６８の有利な点には、小さな内表面６９と、照明開口７０と透過開口７４において狭いスリットを有することによって散乱線の損失を小さくできることがある。
【００７６】
測定開口７２は、試料、試料ホルダー１４、試料容器５６と同じ又はそれより大きなサイズである必要がある。（可能な試料サイズとしては約２ｍｍまでである。より大きな寸法の試料の場合、測定開口７２は試料サイズよりも小さなものとすることができる。）より正確には、正方形の測定開口７２の１辺の長さが、ビーム方向４０での試料ホルダー１４の長さよりも大きい必要がある。集積器６８の中の均一化された散乱線６４は試料ホルダー１４の上にも落ちるので、このようにすれば測定開口７２における多重散乱線（とそれに対応する望ましくない背景信号）の一部を抑制することができる。非共鳴蛍光放射線の場合、更に波長シフトが、蛍光放射線によって更なる蛍光を励起する状況を抑制する。
【００７７】
更に発展的な実施態様の例では、照明開口７０と透過開口７４のスリット幅は可変のものとされる。さらに、集積器６８の光学的属性又は開口７０、７２、７４のレンズシステムは、開口７０、７２、７４における更なる損失を減らすように設計されている。
【００７８】
散乱線収集器６６は、測定開口７２から発生する散乱線の発散を減らすことができる第１のコリメーター７６を有する。第１のコリメーター７６は、テーパー型光ガイド（テーパー型光パイプ）７６ａ、特にコンデンサーレンズである強く屈折するレンズ７６ｂ、中央に開口を有する凹面鏡（不図示）、又はこれらの部分のうち２つ以上を含む組み合わせのいずれかを有する。光ガイドとして、反射コーティングがなされた（銀色にされた）光学中空コア導体又は（全反射を利用した）誘電性の光学的波ガイドを使用することができる。図１の実施態様の例に示されている第１のコリメーター７６は光学中空コア導体７６ａとレンズ７６ｂを有する。光学中空コア導体７６ａの出口で部分的に平行にされた散乱線７８’の発散はレンズ７６ｂによって更に減少し、平行にされた散乱線７８を生じる。
【００７９】
１つの変更例では（不図示）、測定開口７２と光ガイド７６ａはガラスファイバー束によって置き換えられている。ガラスファイバー束は、（ここでは集積器６８を置き換える）球から星形に（すなわち放射状に）伸びる複数のガラスファイバーを有する。試料ホルダー１４から散乱線６４を受け取るガラスファイバーの端は球の内表面６９に均一に分布している。ガラスファイバーは、散乱線を平面６４上の焦点に集めるように設計されている。この変更例では、このように部分的に平行にされた散乱線７８’が得られ、これがコリメーター７６の前記の部分のうち１つによって投影され、平行にされた散乱線７８を生じる。
【００８０】
平行にされた散乱線７８の発散は減少し、残余の発散を有する。十分に低い残余の発散が存在することで、平行にされた散乱線７８にダイクロイックフィルターを適用することが可能になる。第１のコリメーター７６の下流では残余の発散が±３０°未満となり、ほとんどのフィルターを適用することが可能である。色付きガラスフィルターが用いられるとき、散乱線６４はどのような明らかな発散制限も受けない。このようにして、色付きガラスフィルターを用いる単純化された実施態様の例では、単純な（１つの部分しか持たない）第１のコリメーター７６が設けられるか、第１のコリメーター７６が設けられない。
【００８１】
平行にされた散乱線７８は、検出ユニット１６のフィルターディスク又はフィルター引き出しの形態をとるフィルター選択ユニット８０で組み合わされた数個のフィルターのうちの１つを任意で透過する。蛍光放射線の場合、フィルターの高透過性のスペクトル領域はそれぞれ１つ又は複数の発蛍光団の蛍光遷移に同調されている。フィルターを通った散乱線８２は、測定されるための強度を示す。
【００８２】
追加の実施態様の例では、複数の色成分を複数のビーム進路に分けるために二色鏡（不図示）が使用される。二色鏡はフィルター選択ユニット８０の補足として又は代わりに取り付けられる。これによって散乱線６４に含まれる複数の色成分を同時に収集することが可能となる。
【００８３】
検出ユニット１６は更に第２のコリメーター８４と、光検出のための（第２のコリメーター８４の後ろの焦点面に取り付けられた）信号発生器８６を有する。図１に示された実施態様の例では、第２のコリメーターレンズ８４は好ましくはコンデンサーレンズである収束レンズである。量子収量を最適化するため、第２のコリメーター８４は、フィルターを通った散乱線８２を信号発生器８６に、その開口数を超えないようにして集める。図１に示された実施態様の例では、信号発生器８６は光電子増倍管である。試料に作用するビームの強度を可能な限り低くするため、光電子増倍管は高い反応性（と量子収量）を示す。
【００８４】
更に、信号発生器８６の光感受性の表面（検出面）を最適な状態で照明するように、信号発生器８６を（フィルターを通った散乱線８２の方向に対して直角に）置き換えることができる。この方法によれば、検出ユニット１６は、測定開口７２からの散乱線６４を検出面に効率的に導くことができる。
【００８５】
次に挙げる複数の方法は、記載した装置１０によって実行することが可能である。集積器６８中の拡散散乱による制限を防ぐため、蛍光寿命と集積器６８中の光伝達時間が互いに合わされるＦＬＩＭ（蛍光寿命イメージング顕微鏡法）、ＭＰＭ（多光子顕微鏡法）、ＦＲＥＴ（蛍光共鳴エネルギー移動）、ＦＲＡＰ（光褪色後蛍光回復法）、励起ビームとしてペンシルビーム３８が放射された後に実質的に円柱状に対称な強度分布を有する除外ビームとしての「チューブビーム」が放射されるＳＴＥＤ（誘導放射抑制）、ＦＬＩＰ（光褪色による蛍光損失）、いわゆる超解像顕微鏡法、散乱光顕微鏡法。次のものも実行できる可能性がある。ＳＴＯＲＭ（確率的光学再構成顕微鏡法）とＦＣＳ（蛍光相関分光法）。
【００８６】
図２は断層撮影イメージを得るための装置２１０の第２の実施態様の例を示す。第２の実施態様の例において、第１の実施態様の例と同じ参照番号を持つ部分については、特にその属性、構成、機能と相互作用について、上の記載が対応して適用される。
【００８７】
第２の実施態様の例は、収集した散乱線６４を集積し均一化するために別の集積器６８が設けられていないという点で第１の実施態様の例と異なる。言い換えれば、散乱線収集器２６６は、散乱線６４の集積的な収集のために集積器６８を持たない。ビーム透過性試料容器２５６はすべての側面に（すなわち透明な底面２７２を除いたすべての面に）反射面２６９を有する。反射面２６９は、（拡散的に反射する）内表面６９の機能と作用を担う。このようにして、試料容器２５６は集積器６８の機能と作用を担うことができる。
【００８８】
試料容器２５６の第１の単純な実施態様は、コーティングがなされていないガラスの小室である。散乱線６４は、コーティングがなされていない小室の底面２７２に放射される傾向があるが、これは小室／空気の境界層での全反射によって底面２７２に伝達される。この方法によれば、散乱線６４の約１２．５％の部分が収集可能である。この比率は、試料容器２５６の壁（すなわち小室から空気への境界面）での全反射の角度から決定される。試料容器２５６の第２の実施態様では、内表面６９に関して上に記載したように、ガラスからなる地の本体が（その外側又は内側に）反射面２６９としてバリウム硫酸塩又は金属の層を有する。試料容器２５６の第３の実施態様では、金属からなる地の本体の側面が反射面２６９として作用する。試料容器２５６の第４の実施態様では、後者が試料容器５６と一致し、かつ反射面２６９を有するミラーボックス（不図示）に正確にはまるように設置されている。
【００８９】
ペンシルビーム３８を放射するため、そして任意で透過光検出を行うために、試料容器２５６は照明開口２７０と透過開口２７４をそれぞれ有する。照明開口２７０と透過開口２７４はそれぞれ開口７０と開口７４に（機能的に）対応する。上で開口７０、７２、７４について記載したように、放射の損失を最小化するために開口２７０と２７４はｘ方向への狭いスリットの形をとり、光制御部３０はペンシルビーム３８をｘ方向にだけラスター化する。ｙ方向へのずれを伴う測定位置については、第１の実施態様の例について上で記載したように、試料ホルダー１４を他のすべての部分に対して相対的にｙ方向に動かし、試料ホルダー１４又は他の部分を固定することができる。反射面２６９は、開口２７０と２７４として、向かい合う位置にビーム透過性のスリットを有する。地の本体がガラスでできている場合は、開口２７０、２７４にはコーティングがなされない。地の本体が金属の場合、開口２７０、２７４は平行平面の窓を有する。散乱線として蛍光放射線を用いる場合、更に放射の損失を減少させるために、窓は（ペンシルビーム３８の）励起放射を透過し蛍光放射線を反射する二色性の層を有するか、又は（そのような光学的特性を持つ）平行平面の複屈折クリスタルからなるものとされる。ミラーボックスを有する第４の実施態様では、開口２７０、２７４はミラーボックスの貫通孔である。
【００９０】
底面２７２は散乱線６４に対して透過性を持つ。地の本体がガラスでできている場合、底面２７２にはコーティングがなされない。地の本体が金属の場合は、底面２７２は平行平面の窓を有する。ミラーボックスを有する第４の実施態様では、ミラーボックスは底面２７２が開いている。
【００９１】
図２に示された、散乱線として蛍光放射線を用いるための試料容器２５６の第５の実施態様では側面に２色性の層を有する透明な本体を有する。これに代わるものとして又は補足として、試料容器の側面はダイクロイックフィルター又は干渉フィルターからなる。このようにして、試料容器２５６の側面は（ペンシルビーム３８の）励起放射を透過し、蛍光放射線を反射するように設計されたものである。この方法によれば、散乱線６４の約５０％以上の部分を収集することができる。蛍光放射線（すなわち散乱線６４）については、側面が反射面２６９として働く。側面は（ペンシルビーム３８の）励起放射に対して透過性を持つので、側面はペンシルビーム３８が入ることと出ることを可能にする。言い換えると、側面全体が照明開口２７０又は透過開口２７４として利用可能である。制御部３０はペンシルビームをｘ方向とｙ方向にラスター化する（すなわちずらす）ように設計されている。放射を損失することなく、窓（特にスリット）を省くことができる。試料ホルダー１４がｙ方向に可動である必要はない。
【００９２】
試料容器２５６のすべての実施態様において、反射面２６９での散乱線６４の反射（又は全反射）によって散乱線６４が底面２７２へ導かれる。散乱線６４の集積的な収集のために、底面２７２を通って出る散乱線２７２ｂの一部が収集される。底面２７２は（機能的に）測定開口７２に対応する。底面２７２を通って出る散乱線の散乱線全体に対する割合は、測定開口７２について上で記載したようにして決定することができる。また、底面２７２を通って出る散乱線の割合は、反射面２６９で散乱線が反射される反射角によって決定することもできる。反射面２６９での反射が（試料容器２５６の第１と第５の実施態様でのように）全反射を含む場合、割合を決定するための反射角は、反射面２６９での全反射角である。
【００９３】
図２ｂは、下記で装置４１０の第４の実施態様の例に関連してより詳細に記される任意の第２の検出ユニット１６’を示す。収集される立体角を大きくするため、複数の実施態様の例における検出ユニット１６、１６’を組み合わせることができる。
【００９４】
試料容器２５６から出る散乱線の１２．５％より多くを（試料容器２５６のどの実施態様においても）結合するために、散乱線収集器２６６の第１のコリメーター７６は底面２７２と直接の（屈折率が適合された）光学的接触をなしている。前記のように、第１のコリメーター７６は試料側にテーパー型光ガイド７６ａを有する。
【００９５】
第２の実施態様の例が有する更なる特徴は、すべて第１の実施態様の例が有する特徴に対応する。特に、互いに対応する組立品１２、１４、１６とその部品は同程度の自由度を有する。
【００９６】
次に挙げる複数の方法は、記載した装置２１０によって実行することが可能である。ＦＬＩＭ（蛍光寿命イメージング顕微鏡法）、ＭＰＭ（多光子顕微鏡法）、ＦＲＥＴ（蛍光共鳴エネルギー移動）、ＦＲＡＰ（光褪色後蛍光回復法）、励起ビームとしてペンシルビーム３８が放射された後に実質的に円柱状に対称な強度分布を有する除外ビームとしての「チューブビーム」が放射されるＳＴＥＤ（誘導放射抑制）、ＦＬＩＰ（光褪色による蛍光損失）、いわゆる超解像顕微鏡法、散乱光顕微鏡法。次のものも実行できる可能性がある。ＳＴＯＲＭ（確率的光学再構成顕微鏡法）とＦＣＳ（蛍光相関分光法）。
【００９７】
図３は断層撮影イメージを得るための装置３１０の第３の実施態様の例を示す。第３の実施態様の例において、第１又は第２の実施態様の例と同じ参照番号を持つ部分については、特にその属性、構成、機能と相互作用について、上の記載が対応して適用される。
【００９８】
第３の実施態様は、散乱線６４が第１のコリメーターを用いて直接収集（すなわち集積）されるという点において前述の実施態様の例と異なる。言い換えると、散乱線収集器３６６は散乱線６４の集積的な収集のために光ガイド７６ａを持たない。散乱線収集器３６６は、前記のように第１のコリメーターとしてレンズ７６ｂを有する。また、散乱線収集器３６６は反射器３９０も有する。試料ホルダー１４と試料容器５６は反射器３９０とレンズ７６ｂの間に取り付けられている。試料ホルダー１４、より正確には回転軸がレンズ７６ｂの焦点面に位置している。反射器３９０としては、球状の凹面鏡又は複数の逆反射装置（「猫の目」とも呼ばれる）が使用される。後者の場合には、装置３１０は特に簡単に調節することができる。球状の凹面鏡の場合には、球の中心が試料ホルダー１４の中、より正確には回転軸状に位置している。このように、反射器３９０は（両方の場合で）、反射器３９０の立体角内で捕らえられた散乱線６４をその発生源に反射し返す。この方法によると、散乱線６４の２倍に上る光子を収集することができる。散乱線６４が（ほとんど平行な光線束の形で）試料容器５６を通り過ぎるような実施態様では、下記の装置５１０の実施態様の例が参照される。
【００９９】
これに代わって、感度を相対的に上げる、又は入射するペンシルビーム３８の強度を下げるために、反射器３９０の代わりに２つ以上の反射部を試料ホルダー１４の周りに取り付けてもよい。
【０１００】
第３の実施態様の例が有する更なる特徴は、すべて第１又は第２の実施態様の例が有する特徴に対応する。特に、互いに対応する組立品１２、１４、１６とその部品は同程度の自由度を有する。
【０１０１】
次に挙げる複数の方法は、記載した装置３１０によって実行することが可能である。ＦＬＩＭ（蛍光寿命イメージング顕微鏡法）、ＭＰＭ（多光子顕微鏡法）、ＦＲＥＴ（蛍光共鳴エネルギー移動）、ＦＲＡＰ（光褪色後蛍光回復法）、励起ビームとしてペンシルビーム３８が放射された後に実質的に円柱状に対称な強度分布を有する除外ビームとしての「チューブビーム」が放射されるＳＴＥＤ（誘導放射抑制）、ＦＬＩＰ（光褪色による蛍光損失）、いわゆる超解像顕微鏡法、散乱光顕微鏡法。次のものも実行できる可能性がある。ＳＴＯＲＭ（確率的光学再構成顕微鏡法）とＦＣＳ（蛍光相関分光法）。
【０１０２】
図４は断層撮影イメージを得るための装置４１０の第４の実施態様の例を示す。第４の実施態様の例において、前述のいずれかの実施態様の例と同じ参照番号を持つ部分については、特にその属性、構成、機能と相互作用について、上の記載が対応して適用される。
【０１０３】
第４の実施態様の例は、（散乱線収集器６６、２６６、３６６の代わりに）２つ以上の散乱線収集器３６６、３６６’（又は同様に、６６、２６６）が試料ホルダー１４の周りに取り付けられているという点で前述の実施態様の例と異なる。言い換えると、検出ユニット１６は２つ以上の散乱線収集器３６６、３６６’（又は同様に６６、２６６）を有する。
【０１０４】
１つの信号発生器８６を有する実施態様の例（不図示）では、２つ以上の散乱線収集器３６６、３６６’のそれぞれの、平行にされた散乱線７８、７８’が有する異なるビーム進路を合流させるために、複数のプリズム又は複数の鏡が取り付けられている。合流した平行にされた散乱線はその後前記のように、収集される立体角を大きくするため１つの信号発生器８６に投影される。
【０１０５】
図４に示された実施態様の例では、フィルター選択ユニット８０、８０’、第２のコリメーター８４、８４’、信号発生器８６、８６’のそれぞれが、２つ以上の散乱線収集器３６６、３６６’（又は同様に６６、２６６）のそれぞれに割り当てられている。１つの変更例では、共通フィルター選択がフィルター選択ユニット８０、８０’で同期されており、収集される立体角を大きくするため、信号発生器８６、８６’の複信号が１つに加算される。これに代わる変更例では、フィルター選択ユニット８０、８０’によるフィルター選択は独立であり、信号発生器８６、８６’の２つ以上の信号は同時に収集される。この方法によると、散乱線６４、６４’の異なる色成分に対応する数個の信号を同時に収集することができる。これによって、特に蛍光放射線の場合において、機能的に標識されたカラーイメージを速く収集（かつ再構成）することが可能になる。
【０１０６】
第４の実施態様の例が有する更なる特徴は、すべて前述の実施態様の例が有する特徴に対応する。特に、互いに対応する組立品１２、１４、１６とその部品は同程度の自由度を有する。
【０１０７】
次に挙げる複数の方法は、記載した装置４１０によって実行することが可能である。ＦＬＩＭ（蛍光寿命イメージング顕微鏡法）、ＭＰＭ（多光子顕微鏡法）、ＦＲＥＴ（蛍光共鳴エネルギー移動）、ＦＲＡＰ（光褪色後蛍光回復法）、励起ビームとしてペンシルビーム３８が放射された後に実質的に円柱状に対称な強度分布を有する除外ビームとしての「チューブビーム」が放射されるＳＴＥＤ（誘導放射抑制）、ＦＬＩＰ（光褪色による蛍光損失）、いわゆる超解像顕微鏡法、散乱光顕微鏡法。次のものも実行できる可能性がある。ＳＴＯＲＭ（確率的光学再構成顕微鏡法）とＦＣＳ（蛍光相関分光法）。
【０１０８】
図５は断層撮影イメージを得るための装置５１０の第５の実施態様の例を示す。第５の実施態様の例において、前述のいずれかの実施態様の例と同じ参照番号を持つ部分については、特にその属性、構成、機能と相互作用について、上の記載が対応して適用される。
【０１０９】
第５の実施態様は、散乱線６４が直接第１のコリメーター７６、特にその一部分であるである７６ａ、７６ｂに発生するという点で前述の実施態様の例と異なる。言い換えれば、第１のコリメーター７６は（機能的に）試料容器５６を含む。
【０１１０】
図５に示された実施態様の例では、第１のコリメーター５７６は（おおよそ）引き延ばされた回転楕円面の半分の形をしたガラスの本体５７６ａを有する。第１のコリメーター５７６は、その丸い方の端に、軸の長さの３分の１ほどを覆う反射器５９０を有する。反射器５９０はガラスの本体５７６ａの反射コーティングとして実現することができ、又は（反射器３９０と関連して記載された）逆反射装置を複数有するものとすることができる。
【０１１１】
更に、この軸の長さの３分の１以内、例えば４分の１の位置に、引き延ばされた立方形のコリメーター陥凹５５６が設けられている。コリメーター陥凹５５６の縦軸は装置５１０の（鉛直方向の）回転軸と一致し、第１のコリメーター５７６の対称軸５９４と垂直に交わる。
【０１１２】
コリメーター陥凹５５６は、コリメーター陥凹５５６が片側（底）で閉じるように第１のコリメーター５７６の断面をほとんど完全に覆って伸びている。コリメーター陥凹５５６は、コリメーター陥凹５５６に（試料を封入している長さにわたって）取り付けられた試料ホルダー１４が接触せずに回転可能であるように作られている。このようにすると、コリメーター陥凹５５６は前記の試料容器５６として働く。特に、試料ホルダー１４とコリメーター陥凹５５６の間の空間には屈折率が適合された液体５８が容れられている。
【０１１３】
立方体でないコリメーター陥凹５５６が、ペンシルビーム３８が入るためと出るための平面である側面をすでに有さない場合には、適切な平面である窓が側面に設けられる。ペンシルビーム３８は、平面である入り口の窓を通して試料ホルダーの中に集められる。
【０１１４】
第１のコリメーター５７６の、反射器５９０と逆側の端には、対称軸５９４上に設けられた円錐形の陥凹の中にレンズ５７６ｂが取り付けられている。レンズ５７６ｂは前記のレンズ７６ｂと同様のものとなるように設計されたものである。
【０１１５】
光学的構成要素５７６ａ、５９０及び５７６ｂは試料ホルダー１４から出る散乱線６４のほとんど全部を、わずかな残余の発散を伴って、検出ユニット１６の信号発生器８６の方向へ向けるように取り付けられている。反射器５９０によって試料ホルダー１４の中へ反射し返された散乱線は、直接収集される散乱線６４とともに第１のコリメーター５７６によって平行にされ、収集される放射線が前記のようにフィルターを通され検出されることが可能になる。
【０１１６】
第５の実施態様の例が有する更なる特徴は、すべて前述の実施態様の例が有する特徴に対応する。特に、互いに対応する組立品１２、１４、１６とその部品は同程度の自由度を有する。
【０１１７】
次に挙げる複数の方法は、記載した装置５１０によって実行することが可能である。ＦＬＩＭ（蛍光寿命イメージング顕微鏡法）、ＭＰＭ（多光子顕微鏡法）、ＦＲＥＴ（蛍光共鳴エネルギー移動）、ＦＲＡＰ（光褪色後蛍光回復法）、励起ビームとしてペンシルビーム３８が放射された後に実質的に円柱状に対称な強度分布を有する除外ビームとしての「チューブビーム」が放射されるＳＴＥＤ（誘導放射抑制）、ＦＬＩＰ（光褪色による蛍光損失）、いわゆる超解像顕微鏡法、散乱光顕微鏡法。次のものも実行できる可能性がある。ＳＴＯＲＭ（確率的光学再構成顕微鏡法）とＦＣＳ（蛍光相関分光法）。
【０１１８】
１つのｘ制御部４２だけを有する実施態様の例ではすべて、信号発生器８６の光感受性の表面は（ｙ方向に）かなり小さくすることができる。前記のように、これは、試料ホルダー１４と試料容器５６、２５６、又は光源１２と検出ユニット１６のいずれかの組み合わせを同時にｙ方向に移動させることによってｙ方向へのずれを変化させる場合にも可能である。
【０１１９】
図６は断層撮影イメージを得るための方法６００を単純化したフローチャートを示す。方法６００は前記の断層撮影イメージを得るための装置１０、２１０、３１０、４１０、５１０のいずれの実施態様の例によっても実行することができる。
【０１２０】
断層撮影イメージを得るための方法６００は次の工程を有する。散乱線６４を励起するために、（回転可能な）試料ホルダー１４に対してビーム方向４０を有するペンシルビーム３８を放射する工程６０２と、ペンシルビーム３８の一部に沿って励起された散乱線６４を空間的分解なしに収集する工程６０４と、ペンシルビーム３８を、複数の測定位置に向かい、ペンシルビーム３８のビーム方向４０に対して直角である高速ラスター化方向と低速ラスター化方向へと実質的に平行にずらす工程６０６と、試料ホルダー１４を複数の測定位置のそれぞれのための複数の回転位置へ回転させる工程６０８と、収集される散乱線６４（の強度）に基づいて、断層撮影イメージ（特に断面イメージ又は空間的イメージ）を再構築する工程６１０。
【０１２１】
高速ラスター化方向は好ましくは低速ラスター化方向に対して垂直である。低速ラスター化方向は回転軸と一致してもよい。前記の装置のいずれかと関連して、ｘ方向は高速ラスター化方向であってもよく、更に／又はｙ方向は低速ラスター化方向であってもよい。複数の測定位置へずらすことをラスター化とも呼ぶ。ずらすことは、光制御部３０によっても行うことができる。ペンシルビーム３８はｘｙ平面の中で（ビーム方向４０と垂直に）「曲がりくねった」線に沿ってずらすことができる。これに代わって、らせん上のコースで又は同心円に沿ってずらすこともできる。
【０１２２】
方法６００中で、低速ラスター化方向へずらすことと回転は相互に交換可能である。すなわち、（少なくとも）低速ラスター化方向へずらす動きと回転は交換可能である。これによって総収集時間が最小化できる可能性がある。
【０１２３】
回転軸がｙ方向と平行である場合、完全なイメージ収集の完了に先だって再構成を開始することができる。有利になるようには、高速ラスター化方向について及び回転についての部分的収集が完了した後に（すなわち回転が低速ラスター化方向へのずらしの「前に」行われるとき）、交差する（低速ラスター化方向に対して垂直な）平面が再構成される。この方法によれば、各回転が完了した後に部分的な再構成を開始することができる。
【０１２４】
（散乱線６４を収集するための）制御工程は、「最内側反復ループ」として高速ラスター化方向へずらすこと、「中間反復ループ」として回転すること、「外側反復ループ」として低速ラスター化方向へずらすことを含む。部分的再構成は各「中間反復ループ」の完了の後に開始することができる。各部分的再構成は、更なる部分的収集及び更なる部分的再構成から独立して行うことができる。この方法によると、部分的再構成を効果的に平行して行うことができる。
【０１２５】
様々な実施態様の例の記載から明らかになった通り、装置１０、２１０、３１０、４１０、５１０及び方法６００によって、屈折率が適合された物質中に置かれた少なくとも部分的に透明な試料の断層撮影イメージを得ることが可能になる。放射源１８は更に数個のレーザーを有してもよく、その部分的生ビームを生ビーム２０に重ねることができる。この方法によれば、試料に導入される発蛍光団の数回の遷移（数種類の色）に適合されたペンシルビーム３８のスペクトルを実現することができる。
【０１２６】
記載された技術は、実施態様の例に応じて、次の利点の１つ以上を提供することができる。光投影断層撮影（ＯＰＴ）の際に生じる可能性があるリングアーチファクトを防ぐことができる。蛍光への感度が（１ｍｍ以上の大きさの試料を用いる場合）既知の技術より顕著に高い。結果として、試料のスループットをより高くすることが可能であり、試料を損なう可能性は小さくなる。装置１０、２１０、３１０、４１０、５１０は、手頃な価格で入手可能な構成要素のみを必要とする。
【符号の説明】
【０１２７】
（後ろの２桁は機能上の特徴を表す。３桁の参照番号の場合、最初の１桁は図に対応する。）
１０、２１０、３１０、４１０、５１０  断層撮影イメージを得るための装置
１２  光源
１４  試料ホルダー
１６  検出ユニット
１８  放射源
２０  生ビーム
２２  ビーム成形レンズシステム
２４  望遠レンズシステム
２６  複数の膜と複数のフェーズマスク
２８  成形されたビーム
３０  光制御部
３２  ビームスプリッター
３４  部分ビーム
３６  参照検出器
３８  ペンシルビーム
４０  ビーム方向
４２  ｘ制御部
４４  ｘ作動器
４６  ｘラスター化ミラー
４８  ｙ制御部
５０  ｙ作動器
５２  ｙラスター化ミラー
５４  （第１の）集束レンズシステム
５６、２５６、５５６  試料容器、コリメーター陥凹
５８  液体
５９  ガラス表面
６０  第２の集束レンズシステム
６２  透過光検出器
６４、６４’  散乱線
６６、２６６、３６６、３６６’  散乱線収集器
６８  集積器
６９、２６９  内表面、反射面
７０、２７  照明開口
７２、２７２  測定開口、透明な底面の開口
７４、２７４  透過開口
７６、５７６  第１のコリメーター
５７６ａ  ガラスの本体
７６ａ、５７６ａ  光ガイド、特に光学中空コア導体
７６ｂ、５７６ｂ  レンズ
７８’  部分的に平行にされた散乱線
７８  平行にされた散乱線
８０、８０’  フィルター選択ユニット
８２  フィルターを通された散乱線
８４  第２のコリメーター
８６、８６’  信号発生器
８８  ステッパーモーター
３９０、５９０  反射器
５９４  対称軸
【図１】
2013545997.tif 000003
【図２ａ】
2013545997.tif 000004
【図２ｂ】
2013545997.tif 000005
【図３】
2013545997.tif 000006
【図４】
2013545997.tif 000007
【図５】
2013545997.tif 000008
【図６】
2013545997.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月26日(2013.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ホルダーと、試料を収容するために設けられた前記試料ホルダーの試料空間を横断するビーム方向を有するペンシルビームを生成するように構成され、前記試料ホルダーの前記試料空間を横断する前記ペンシルビームを、前記ビーム方向を実質的に変えることなく、前記ビーム方向に対して直角の方向にずらすことを可能にする光制御部を持つ光源と、前記試料ホルダーの前記試料空間の内側において、前記ペンシルビームの一部から出た散乱線の少なくとも一部分を空間的分解なしに収集するよう構成された検出ユニットを有し、
前記散乱線が前記ビーム方向から外れて散乱した放射線を含むものであることを特徴とする断層撮影イメージを得るための装置。
【請求項２】
前記ペンシルビームは、前記試料ホルダー及び／又は前記試料を横断するものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記試料ホルダーと前記光源は、互いに対して回転軸の周りに回転可能なものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ビーム方向は、前記回転軸に対して実質上垂直なものであることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記検出ユニットが固定されたものであることを特徴とする請求項３乃至請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記ペンシルビームが、前記試料空間又は前記試料ホルダーの内部において収集される部分の半分の長さと実質上同じかそれより長いレイリー長を持つビームウエストを有するものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記収集される部分が前記試料空間又は試料ホルダーを横断する前記ペンシルビームの全体を包含するものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記散乱線は、ペンシルビームによって励起されたラマン散乱線であるストークス−ラマン散乱線、又は蛍光放射線である非共鳴蛍光放射線であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記光源は、可視スペクトル、紫外スペクトル又は赤外スペクトル内で前記ペンシルビームを生成するように構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記光源は、多光子励起を行うために高強度のパルスの前記ペンシルビームを生成するように構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記光源は、前記限定された帯域幅を持つ前記ペンシルビームを単色光レーザー照射によって生成するように構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記検出ユニットは、前記限定された帯域幅以外の波長又は波長域を持つ前記散乱線のみを実質上収集するように構成されたものであることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記試料ホルダーは、前記ペンシルビームが前記試料ホルダーに入るため及び／又は前記ペンシルビームが前記試料ホルダーから出るための平面が設けられたビーム透過性の試料容器の中で回転可能なように取り付けられたものであり、前記試料ホルダーと前記試料容器の間の空間が前記試料ホルダーに適合された屈折率を有する液体で満たされたものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記検出ユニットは、半導体検出器又は光電子増倍管を持つ信号発生器を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記検出ユニットは、前記試料空間又は前記試料ホルダーの周囲の少なくともπｓｒ、又は少なくとも２πｓｒの立体角内で前記散乱線を収集するように構成された散乱線収集器を少なくとも１つ有するものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記散乱線収集器は、前記試料空間又は前記試料ホルダーと前記信号発生器の間に取り付けられた第１のコリメーターを有するものであることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
第１のコリメーターが、前記試料容器として、前記コリメーターの光軸と交差するコリメーター陥凹を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１のコリメーターは、前記散乱線の一部分を前記試料空間又は前記試料ホルダーへ逆反射させるよう構成された反射装置である、凹面鏡又は複数の逆反射装置を有するものであることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
散乱線を励起するために、試料を収容するために設けられた試料ホルダーの試料空間に対してビーム方向を有するペンシルビームを放射する工程と、
前記ペンシルビームの一部に沿って励起された、前記ビーム方向から外れて散乱した放射線を含む前記散乱線を空間的分解なしに収集する工程と、
前記ペンシルビームを、複数の測定位置に向かい、前記ペンシルビームの前記ビーム方向に対して直角である高速ラスター化方向と低速ラスター化方向へと実質的に平行にずらす工程と、
前記試料ホルダーを複数の回転位置へ回転させる工程と、
収集された散乱線に基づいて、断層撮影イメージを再構築する工程を含むことを特徴とする、断層撮影イメージを得るための方法。
【請求項２０】
前記限定された帯域幅は、試料中の発蛍光団の１回以上の選択的遷移を励起するように構成されたものであることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項２１】
前記散乱線が蛍光放射線を含み、前記検出ユニットが前記蛍光放射線に対して実質的に透過的な蛍光フィルターを含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項２２】
前記散乱線が蛍光放射線を含み、前記検出ユニットが前記ペンシルビームの前記帯域幅中で実質的に不透明な蛍光フィルターを含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
１つの変更例では（不図示）、測定開口７２と光ガイド７６ａはガラスファイバー束によって置き換えられている。ガラスファイバー束は、（ここでは集積器６８を置き換える）球から星形に（すなわち放射状に）伸びる複数のガラスファイバーを有する。試料ホルダー１４から散乱線６４を受け取るガラスファイバーの端は球の内表面６９に均一に分布している。ガラスファイバーは、散乱線６４を平面上の焦点に集めるように設計されている。この変更例では、このように部分的に平行にされた散乱線７８’が得られ、これがコリメーター７６の前記の部分のうち１つによって投影され、平行にされた散乱線７８を生じる。
【国際調査報告】
2013545997.tif 000010
2013545997.tif 000011
2013545997.tif 000012
2013545997.tif 000013
2013545997.tif 000014
2013545997.tif 000015