(57)【要約】【課題】ファイバー芯とファイバー被覆との間の効率損失と、各ファイバー芯の正確な位置決めに関する機械的不正確性とを最小限に抑えること。【解決手段】試料の高分解能走査顕微鏡検査のための顕微鏡において、検出装置が、ピクセルを備えており単一画像より大きい検出器アレイと、検出平面からの放射線を非撮像的に検出器アレイのピクセル上に分配する非撮像の再分配素子とを備えており、再分配素子が、光ファイバー、好適には多モード光ファイバーからなる束を含んでおり、この束が、検出平面（１８）に配置された入口と、光ファイバーが入口の幾何学的配置とは異なる幾何学的配置で検出器アレイのピクセルにて終端する出口とを備えており、光方向に影響を与える素子が、光方向において光ファイバーからなる束の上流に配置されており、これらの素子が、単一光ファイバーの光入射開口部に検出光を割り当て、特に、単一ファイバーの少なくとも一部にはレンズ・アレイのレンズが光学的に割り当てられている。【選択図】      図１１
2015060229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料（２）の高分解能走査顕微鏡検査のための顕微鏡であって、
−  該試料（２）を照射するための照射装置（３）と、
−  該試料（２）上に少なくとも１つの点スポットもしくは線スポット（１４）を走査させるための、および、該点スポットもしくは線スポット（１４）を、撮像倍率のもとで検出平面（１８）内に回折限界の静止単一画像（１７）に撮像するための撮像装置（４）と、
−  該撮像倍率を考慮して該回折限界の単一画像（１７）の半値幅の少なくとも２倍の大きさである空間分解能で、様々な走査位置について該検出平面（１８）内の該単一画像（１７）を捕捉するための検出装置（１９）と、
−  該検出装置（１９）のデータから、該走査位置の該単一画像の回折構造を評価するための、および、回折限界を超えて高められた分解能を有する該試料（２）の画像を生成するための評価装置（Ｃ）とを備えた顕微鏡において、
−  該検出装置（１９）が、
−  ピクセル（２５）を備えており該単一画像（１７）より大きい検出器アレイ（２４）と、
−  該検出器アレイ（２４）の上流に配置され、該検出平面（１８）からの放射線を非撮像的に該検出器アレイ（２４）の該ピクセル（２５）上に分配する非撮像の再分配素子（２０〜２１；３０〜３４；３０〜３５）とを備えている、顕微鏡。
【請求項２】
前記再分配素子が、光ファイバー（２１）好適には多モード光ファイバーからなる束（２０）を含んでおり、該束が、前記検出平面（１８）に配置された入口（２２）と、該光ファイバー（２１）が該入口（２２）の幾何学的配置とは異なる幾何学的配置で前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）にて終端する出口（２３）とを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記光ファイバー（２１）が、隣接して位置する前記ピクセル（２５）の放射強度に応じたクロストークを最小化するために、前記出口（２３）に隣接する前記光ファイバー（２１）が前記入口（２２）にも隣接するように、前記入口（２２）から前記出口（２３）まで延びていることを特徴とする、請求項２に記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記再分配素子が、様々に傾けられたミラー素子（３１）を備えたミラー（３０）、特に、ファセット・ミラー、ＤＭＤ、または適応ミラーを含んでおり、該ミラーが、前記検出平面（１８）からの放射線を前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）上に偏向させ、前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）が、該ミラー素子（３１）の幾何学的配置とは異なる幾何学的配置を有していることを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記撮像装置（４）が、前記単一画像（１７）のサイズを前記検出装置（１９）のサイズに適合させるための、撮像方向において前記検出平面（１８）の上流に配置されたズーム光学系（２７）を備えていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項６】
前記照射装置（３）と前記撮像装置（４）とが走査装置（１０）を共有しており、前記照射装置（３）が、前記撮像装置によって撮像された前記スポット（１４）と一致する回折限界の点スポットもしくは線スポットで前記試料を照射し、前記ズーム光学系（２７）もまた前記照射装置（３）の構成要素となるように前記ズーム光学系（２７）が配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の顕微鏡。
【請求項７】
前記検出器アレイ（２４）が、検出器行、好ましくはＡＰＤ行もしくはＰＭＴ行であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の顕微鏡。
【請求項８】
試料（２）の高分解能走査顕微鏡検査のための方法であって、
−  該試料（２）を照射し、
−  該試料（２）上を走査するように導かれる少なくとも１つの点スポットもしくは線スポット（１４）を単一画像（１７）に撮像し、その際、該スポット（１４）を撮像倍率のもとで、回折限界で該単一画像（１７）に撮像し、該単一画像（１７）が検出平面（１８）内に静止しており、
−  様々な走査位置について、該撮像倍率を考慮して該回折限界の単一画像（１７）の半値幅の少なくとも２倍の大きさの空間分解能で該単一画像（１７）を捕捉することにより、該単一画像（１７）の回折構造を捕捉し、
−  各該走査位置について該単一画像（１７）の該回折構造を評価し、回折限界を超えて高められた分解能を有する該試料（２）の画像を生成する方法において、
−  ピクセル（２５）を備えており該単一画像（１７）よりも大きい検出器アレイ（２４）を設け、
−  前記検出平面（１８）からの該単一画像の放射線を、非撮像的に該検出器アレイ（２４）の該ピクセル（２５）上に再分配する、方法。
【請求項９】
前記単一画像（１７）の放射線を、光ファイバー（２１）好適には多モード光ファイバーからなる束（２０）を用いて再分配し、該束が、前記検出平面（１８）に配置された入口（２２）と、該光ファイバー（２１）が該入口（２２）の幾何学的配置とは異なる幾何学的配置で前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）にて終端する出口（２３）を備えていることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記光ファイバー（２１）を、隣接して位置する前記ピクセル（２５）の放射強度に応じたクロストークを最小化するために、前記出口（２３）に隣接する前記光ファイバー（２１）が前記入口（２２）にも隣接するように、前記入口（２２）から前記出口（２３）まで導くことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
各前記光ファイバー（２１）に個別に放射線を当てることによって前記光ファイバー（２１）からなる前記束（２０）および前記検出器アレイ（２４）の較正を行い、隣接する前記光ファイバー（２１）の前記出口（２３）に割り当てられた前記ピクセル（２５）における干渉信号を捕捉し、前記試料（２）の顕微鏡検査の際に隣接して位置する前記ピクセル（２５）の放射強度に依存したクロストークを補正するために用いる較正マトリクスを作成することを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１２】
前記単一画像（１７）の放射線を、様々に傾けられたミラー素子（３１）を備えたミラー（３０）、特に、ファセット・ミラー、ＤＭＤ、または適応ミラーを用いて再分配し、その際、該ミラー（３０）によって前記検出平面（１８）からの放射線が前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）上に導かれ、前記検出器アレイ（２４）の前記ピクセル（２５）が、該ミラー素子（３１）の幾何学的配置とは異なる幾何学的配置を有していることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記検出器アレイ（２４）として、検出器行、好ましくはＡＰＤ行もしくはＰＭＴ行を使用することを特徴とする、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記検出器アレイ（２４）の個々の前記ピクセル（２５）の信号を、相互相関関数を用いて評価することによって、前記点スポットもしくは線スポット（１４）の走査の移動方向を特定することを特徴とする、請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記試料（２）において前記点スポットもしくは線スポット（１４）が静止している際に前記回折限界の単一画像（１７）の時間的変化を特定および評価することによって、前記試料（２）における変化を捕捉することを特徴とする、請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
光方向において前記光ファイバーからなる束の上流に配置されて光方向に影響を与える素子が設けられており、該素子が、単一光ファイバーの光入射開口部に検出光を割り当てる、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項１７】
前記単一光ファイバーに割り当てられたミラー化素子が上流に配置されている、請求項１６に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項１８】
各前記単一光ファイバーが、前記光を前記検出器アレイの方向に伝達し、素子が上流に配置されている、請求項１６または１７に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項１９】
前記素子の断面が光方向に縮小している、請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項２０】
前記素子が、管状、特に漏斗状に形成されている、請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項２１】
前記素子の下方の断面が、光学的に有効な前記単一光ファイバーのファイバー芯の直径よりも小さい、請求項１６乃至２０のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項２２】
光を分割する素子が前記単一光ファイバーに割り当てられている、請求項１６乃至２１のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項２３】
前記光を分割する素子が、前記光を前記光入射開口部の方向に集束する少なくとも１つの湾曲部を備えている、請求項１６乃至２２のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項２４】
光を集束するための凸レンズおよび／もしくは平凸レンズを備えている、請求項１６乃至２３のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項２５】
前記光を分割する素子がプリズム構造体であり、該プリズム構造体が前記単一光ファイバーに光学的に割り当てられている、請求項１６乃至２４のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項２６】
プリズム構造体が、前記光方向に対して直交する中心領域と、前記光方向に影響を与えるための、前記光方向に対して９０度以外の角度を有する縁部領域とを備えている、請求項１６乃至２５のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項２７】
単一ファイバーの少なくとも一部に、レンズ・アレイのレンズが光学的に割り当てられている、請求項１６乃至２６のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項２８】
レンズ・アレイが、試料平面に光学的に共役である中間像平面における光入射面の撮像のために、該中間像平面と前記光入射面の平面との間に配置されている、請求項１６乃至２７のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項２９】
前記光を分割する素子もしくはミラー化素子によって、前記光の集束が、その直径が単一ファイバーの前記光入射開口部もしくはファイバー芯の光学的に有効な直径よりも小さい領域において行われる、請求項１６乃至２８のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項３０】
前記光方向に影響を与えるために、前記素子の配置が様々な幾何学的分布で行われる、請求項１６乃至２９のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項３１】
少なくとも１つの素子が、ファイバー束の少なくとも１つの入口開口部に作用する、請求項１６乃至３０のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項３２】
ファイバー束の上流に光透過性の構成要素が配置されており、該構成要素が、素子の複数の異なる幾何学的分布を備えている、請求項１６乃至３１のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項３３】
異なる数のファイバー入口開口部に作用するための単一素子のサイズが互いに異なっている、請求項１６乃至３２のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【請求項３４】
素子からなる少なくとも１つの幾何学的円形構造体が設けられている、請求項１６乃至３３のいずれか１項に記載の顕微鏡および／もしくは方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を照射するための照射装置と、試料上に点スポットもしくは線スポットを走査させるための、および、点スポットもしくは線スポットを、撮像倍率のもとで検出平面内に回折限界の静止単一画像に撮像するための撮像装置と、撮像倍率を考慮して回折限界の単一画像の半値幅の少なくとも２倍の大きさである空間分解能で、様々な走査位置について検出平面内の単一画像を捕捉するための検出装置と、検出装置のデータから走査位置の単一画像の回折構造を評価するための、および、回折限界を超えて高められた分解能を有する試料の画像を生成するための評価装置と、を備えた試料の高分解能走査顕微鏡検査のための顕微鏡に関する。また、本発明は、試料の高分解能走査顕微鏡検査のための方法に関し、この方法では、試料を照射し、試料上を走査するように導かれる点スポットもしくは線スポットを単一画像に撮像し、その際、スポットを撮像倍率のもとで、回折限界で単一画像に撮像し、単一画像が検出平面内に静止しており、様々な走査位置について、撮像倍率を考慮して回折限界の単一画像の半値幅の少なくとも２倍の大きさの空間分解能で単一画像を捕捉することにより、単一画像の回折構造を捕捉し、各走査位置について単一画像の回折構造を評価し、回折限界を超えて高められた分解能を有する試料の画像を生成する。
【背景技術】
【０００２】
このような顕微鏡あるいは顕微鏡検査方法が、例えば、非特許文献１より、もしくは従来技術に関してさらなる例証を挙げている特許文献１より知られている。
この手法では、スポットを回折限界で検出平面上に撮像することによって、分解能の向上が達成される。回折限界の撮像は、点スポットをエアリー・ディスクとして撮像する。この回折ディスクは、その構造が分解可能となるように検出平面内で捕捉される。したがって、顕微鏡の撮像性能に関して、検出側でオーバーサンプリングが行われる。点スポットの撮像の際に、エアリー・ディスクの形状が分解される。前述の文献に記載の、これに関するその開示が本明細書に完全に含まれる、回折構造の適切な評価によって、回折限界の２倍の分解能向上が達成される。
【０００３】
しかし、その際、検出側では必然的に、このようにして試料上でサンプリングされる各点について、従来のレーザ走査顕微鏡（以下では、ＬＳＭとも略される）と比べて、何倍もの量の画像情報を有する単一画像を撮影しなければならない。スポットの単一画像の構造を、例えば１６ピクセルで捕捉するとすれば、スポットごとに１６倍のデータ量を有するだけでなく、通常のピンホール検出の場合にはＬＳＭの検出器上に落ちるであろう放射強度の、平均して１６分の１しか個々のピクセルが受けない。当然ながら、放射強度は単一画像の構造、例えばエアリー・ディスクにわたって均一には分配されないので、実際にはそれどころか、この構造の縁部に落ちる放射強度はｎピクセルの場合の１／ｎの平均値よりも著しく小さくなる。
【０００４】
したがって、検出側において高分解能で放射量を捕捉可能にするという課題に直面する。通常顕微鏡検査で使用される従来のＣＣＤアレイでは十分なＳＮ比を達成できないので、画像撮影時間の延長はそれ自体が既にこの用途において不利であるが、そうしたとしても助けにはならない。ＡＰＤアレイもまた暗騒音が大きいという問題があるので、測定時間を延長したとしても、不十分なＳＮ比しか得られない。ＣＭＯＳ検出器についても同様であるが、この場合はさらに、スポットの回折限界の単一画像が落ちるピクセルが少な過ぎるので、検出素子のサイズの点でも不利である。ＰＭＴアレイは同様の設置空間の問題を伴っている。同様にＰＭＴアレイではピクセルが大き過ぎる。特にこの設置空間の問題は、存在するＬＳＭ構造への統合が可能である場合のみ、装置の分配のような開発努力によって実現可能であることによる。しかし、ここでは単一画像の所定のサイズが与えられている。面積がより大きい検出器は、画像を再度有意義に、つまり数倍に拡大する光学系が追加的に設けられている場合のみ実現可能であろう。回折限界の構造をさらなる撮像誤差を含めずに得ようとすれば、このような光学系は構成するのが非常に高価である。
【０００５】
従来技術では、上述の検出側の高分解能に関する問題を回避する他の方法が知られている。例えば特許文献２で取り上げられている方法では、構造化された照射を用いた非線状の処理が利用されている。構造化された照射は、試料上を複数の回転位置および空間位置において移動されて、試料がこれらの様々な状態で、上述の制限を受けない広視野検出器上に撮像される。
【０００６】
上述の検出器の制限を伴わずに同様に高分解能（つまり、回折限界を超えた試料画像の分解能）を達成する方法が、特許文献３および特許文献４より知られている。このＰＡＬＭと略される方法では、光学的活性化信号を用いて活性化することができるマーカ物質が使用される。マーカ物質が活性化された状態でのみ、これを励起放射線で励起して特定の蛍光放射線を放出させることができる。活性化されていない分子は、励起放射線の照射後も蛍光放射線を発しない。つまり、活性化放射線は活性化物質を、蛍光体を発するように励起可能な状態に切り替える。そのため、これは一般に切り替え信号と呼ばれている。この信号が、活性化されるマーカ分子の少なくともある部分が同様に活性化された隣接するマーカ分子から、活性化されたマーカ分子が顕微鏡の光学的分解能の尺度で分離されている、もしくは後に分離可能であるように、離れるように印加される。これは、活性化された分子の隔離と呼ばれている。この隔離された分子について、その分解能の限界の放射線分布の中心を特定し、それにより、光学的撮像によって本来可能であるよりも高い精度で分子の位置を計算によって特定することは容易である。試料全体を撮像するために、ＰＡＬＭ法では、切り替え信号の強度が所与である場合にマーカ分子が切り替え信号によって活性される確率が、全てのマーカ分子について等しいという事実を利用している。つまり、切り替え信号の強度は、所望の隔離が行われるように印加される。この工程は、蛍光を発するように励起された部分集合内に、可能な限り全てのマーカ分子が一度は含まれるまで繰り返される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２３１７３６２（Ａ１）号明細書
【特許文献２】欧州特許第１１５７２９７（Ｂ１）号明細書
【特許文献３】国際公開第２００６／１２７６９２号
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２００６０２１３１７号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】シー・ミュラーおよびジェー・エンダーライン（Ｃ．Ｍｕｅｌｌｅｒ  ｕｎｄ  Ｊ．Ｅｎｄｅｒｌｅｉｎ），Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１０４，１９８１０１（２０１０）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の枠内では、試料上でサンプリングされるスポットが検出平面内に静止して撮像される。その後、検出平面からの放射線は非撮像的に再分配されて検出器アレイに導かれる。その際、「非撮像的」という概念は、検出平面内に存在する単一画像に関するものである。当然ながら、それにもかかわらず、この単一画像の個々の面領域を撮像原理に従って撮像することができる。その限りでは、検出器アレイと再分配素子との間には、完全に撮像する光学系が位置していてもよい。しかし、検出平面内に存在する単一画像は、再分配の際にそのようなものとして得られない。
【００１０】
「回折限界」という概念は、アッベの理論による回折限界に限定されるものではなく、実際の不十分さまたは制限によって理論上の最大値を２０％下回る場合も含まれる。その場合も、単一画像はここでは回折構造と呼ばれる構造を有している。この構造がオーバーサンプリングされる。
【００１１】
この原理によって、単一画像にサイズが適合しない検出アレイを使用することが可能になる。検出器アレイの少なくとも１つの面積は、捕捉対象の単一画像より大きい、もしくは小さいことが有利である。様々な幾何学的構成という概念には、検出器アレイの様々な面積だけでなく、検出平面内の単一画像の寸法の高さおよび幅に関して様々なアスペクト比を有する配置も含まれる。追加的に、検出器アレイのピクセルは、要求される分解能に対して大き過ぎてもよい。検出器アレイのピクセル配置の輪郭が、検出平面内で単一画像が有する輪郭と基本的に異なっていることも許容される。最後に、本発明によれば、検出器アレイは検出平面内の単一画像とサイズが異なっている。この方法における再分配あるいは顕微鏡における再分配素子によって、単一画像とそのサイズによってもたらされる寸法の制限およびピクセル・サイズの制限を考慮する必要なく、検出器アレイを選定することが可能になる。特に、検出器アレイとして、検出器行を使用することができる。
【００１２】
ＬＳＭは通常、それぞれが異なるサンプリング空間、つまり異なる走査位置に割り当てられた多数の単一画像からのスポットを用いて試料をサンプリングすることによって画像を生成する。
【００１３】
本発明による構想は、レーザ走査顕微鏡検査に関して知られているように、並列形式においても、複数のスポットについて同時に実施することができる。そうすれば、試料上の複数のスポットが走査によってサンプリングされ、複数のスポットの単一画像が検出平面上に隣接して静止する。次にこれらのスポットは、面積が相応のサイズである共通の再分配素子によって、あるいは複数の個々の再分配素子によって再分配され、相応のサイズの個々のまたは複数の個々の検出器アレイ上に導かれる。
【００１４】
以下の説明は、例示的に単一の点スポットを用いたサンプリングを中心としている。ただし、これは制限として解釈すべきではなく、説明される特徴および原理は、複数の点スポットの並列なサンプリングならびに線スポットの使用についても類似的に有効である。後者はもちろん線の延在方向に交差する方向のみの回折限界であるので、本明細書のこれに関する特徴は一方向（線の延在方向に交差する方向）のみに有効である。
【００１５】
本発明による手法によって、ＩＳＭ法を満足のいく速度かつ妥当な装置コストで実施することができる。本発明によって、高分解能顕微鏡原理に関して、これまでになかった幅広い応用分野が開拓される。
【００１６】
再分配あるいは再分配素子を実現するための１つの可能性は、光ファイバー束を使用することである。これを好適には、多モード光ファイバーとして形成してもよい。この束は、その輪郭が検出平面内の回折限界の単一画像の面積に足りる、検出平面内に配置された入口を有している。これに対して、光ファイバーの出口は、上流に検出器アレイが配置された、入口の幾何学的配置とは異なる幾何学的配置で設けられている。その際、光ファイバーの出口側端部を、検出器アレイのピクセル上に直接導いてもよい。検出器行、例えばＡＰＤ行またはＰＭＴ行に楽に差し込めるように、束の出口がプラグ内に束ねられていれば特に有利である。
【００１７】
本発明を理解する上で重要なことは、検出平面内の単一画像を分解するのに用いられる検出器アレイのピクセルと画像ピクセルとを区別することである。概して、各画像ピクセルは検出器アレイのピクセルに正確に割り当てられているが、これらの配置の点で両者は異なっている。中でも本発明の特徴は、検出平面において放射線が画像ピクセルに吸収され、この画像ピクセルがそのサイズおよび配置の点で単一画像のオーバーサンプリングを行うことである。このようにして、単一画像が回折限界で生成されることから回折構造となる、単一画像の構造が分解される。再分配素子は、画像ピクセルが設けられた入口側を有している。入口側は検出平面内に位置している。再分配素子は、各画像ピクセルの放射線を検出器アレイのピクセルへ導く。画像ピクセルから検出器アレイのピクセルへの割り当ては、画像構造を保持しないので、単一画像に関する再分配は非撮像的である。つまり、本発明はまた、汎用的な顕微鏡において、検出装置が、画像ピクセルによって放射線が吸収される、検出平面に位置する入口側を有する非撮像的な再分配素子を備えていることを特徴とする。再分配素子は、画像ピクセルにて吸収された放射線が検出器アレイのピクセルに導かれる出口側をさらに備えており、その際、単一画像に関して、放射線が入口側から出口側へ非撮像的に再分配される。同様に、本発明による方法は、汎用的な方法において、放射線が検出平面内で画像ピクセルによって吸収され、この放射線が単一画像に関して非撮像的に検出器アレイのピクセルに再分配されることを特徴とする。検出器アレイは、そのピクセルの配置およびサイズの点で、検出平面内の画像ピクセルの配置および／もしくはサイズと異なっている。さらに、再分配素子の検出平面内の画像ピクセルは、回折限界に関して単一画像の回折構造がオーバーサンプリングされるように設けられる。
【００１８】
高感度の検出器アレイにおいて、放射強度の差が大きい場合に、隣接するピクセルがクロストークによる干渉を示すことが知られている。これを回避するために、好ましい発展構成では、光ファイバーが、出口に隣接する光ファイバーが入口にも隣接するように、入口から出口に導かれる。回折限界の単一画像は急激な放射強度の変化を示さないので、再分配素子のこのような構成によって、隣接して位置する検出器アレイのピクセルが受ける放射強度の差が可能な限り小さくなることが自動的に保証され、その結果、クロストークが最小化される。
【００１９】
光ファイバーに基づく再分配の代わりに、再分配素子に様々に傾けられたミラー素子を有するミラーを備えてもよい。このようなミラーは、例えばファセット・ミラー、ＤＭＤ、または適応ミラーとして構成することができる。その際、最後の２つの変形例では、相応の設定もしくは制御によってミラー素子の傾きが確保される。ミラー素子は、検出平面からの放射線を、幾何学的構成がミラー素子の幾何学的構成とは異なる検出器アレイのピクセル上に導く。
【００２０】
ミラー素子は、光ファイバー束の入口における光ファイバーのように、単一画像の回折構造の分解の点で画像ピクセルとなる。（もはや）検出器アレイのピクセル・サイズではなく、ミラー素子のサイズがオーバーサンプリングにとって決定的である。その限りでは、複数の単一検出器の配置は常に検出平面内の画像ピクセルとは異なっている（つまり、より大きい）ので、ここではこれらの単一検出器からなるグループもまた検出器アレイとして理解される。
【００２１】
ＬＳＭでは、所望の分解能に応じて様々な対物レンズが使用される。対物レンズの交換によって、検出平面内の単一画像の面積が変化する。そのため、撮像方向において検出平面の上流に、単一画像のサイズを検出装置のサイズに適合させるズーム光学系を配置することが好ましい。このようなズーム光学系は、大幅に１００％に満たないパーセント範囲内で単一画像のサイズを変化させる。つまり、冒頭で不利であると説明した単一画像のサイズの増倍よりも、非常に容易に実行可能である。
【００２２】
好ましくは、試料の照射は、通常のＬＳＭと同様に走査によって行われる。これは必須ではないが、そうすれば最大の分解能向上が得られる。試料を走査によって照射する場合は、照射装置と撮像装置とが共通の走査装置を有していることが目的に適っている。この走査装置は、試料上に照射スポットを導き、試料が撮像される、照射スポットと一致するスポットを、同時に検出器に関して再び走査するので、単一画像が検出平面に静止する。このような構成では、ズーム光学系を、照射装置および撮像装置の共通部分に置くことができる。そうすれば、ズーム光学系によって、単一画像を検出平面内の検出器のサイズに適合させることが可能になるだけでなく、追加的に、利用可能な照射放射線を、対物レンズの選択に伴い変化し得る対物レンズ瞳に、エッジ損失なく完全に結合させることができる。
【００２３】
冒頭で既に言及したように、隣接して位置する検出器アレイのピクセル間の、放射強度に応じたクロストークを、光ファイバー束を用いた再分配の際に、束内の光ファイバーの適切な配置によって低減することができる。追加的または代替的に、較正を行うことも可能である。このために、各光ファイバーに次々に放射線を当て、隣接するピクセルにおける干渉信号を捕捉する。このようにして、後の試料の顕微鏡検査の際に隣接して位置するピクセルの放射強度に応じたクロストークを補正するのに用いられる、較正マトリクスが作成される。
【００２４】
追加的に、単一画像の回折構造の分解によって、試料のサンプリング時にそれに沿ってスポットが移動される、スポットの移動方向が特定される。この移動方向は、基本的にスキャナの機構（例えば、走査ミラーもしくは可動試料テーブルの機構）から知られているが、ここでは、機械的原因による残留不確実性が生じる。この不確実性は、検出器アレイの個々のピクセルの信号を、相互相関関数を用いて評価することによって排除することができる。その際、試料内の隣接して位置する画像ピクセルに関して、スポットの回折限界の撮像をある程度重複させ、ただしその中心は隣接していることが役に立つ。このような画像ピクセルの信号を相互相関関数で評価すれば、スキャン機構の不可避の公差に起因して不可避的に残る残留不確実性を、低減あるいは完全に排除できる。
【００２５】
向上した分解能の他に、個々の検出素子（検出平面内の画像ピクセルに割り当てられている）の測定列からの信号の空間的および時間的な相関関数を介して、スポットによって捕捉される検出体積内の蛍光体の時間的変化を捕捉することができる。例えば、蛍光相関分光法の場合のように、時間的な相関関数から拡散係数を決定することができ、また、画像ピクセル間の空間的相関関係を含めることによって、方向付けられた拡散および拡散障壁が視覚化される。さらに、蛍光分子の移動経過は、トラッキング用途にとっても重要である。というのも、トラッキング用途では照射スポットが蛍光分子の移動に追従するはずであるからである。ここで説明される配置によって、既にピクセル露光時間内に、移動方向を高精度で特定することが可能になる。そのため、発展構成として、試料内に点スポットもしくは線スポットが静止している際に回折限界の単一画像の時間的変化を特定および評価することによって、試料内の時間的変化を捕捉することが好ましい。
【００２６】
また、本発明による手法によって、走査による照射において、例えば位相フィルタを用いて照射分布を変更することが可能になる。これにより非常に容易に、ゴングら（Ｇｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．），Ｏｐｔ．Ｌｅｔ．，３４，３５０８（２００９）に記載されているような方法を実現することができる。
【００２７】
本明細書において方法が説明される限り、顕微鏡の運用におけるこれらの工程が制御装置によって実行される。
なお、上述の特徴および以下にこれから説明される特徴は提示された組み合わせにおいてのみでなく、本発明の枠から逸脱することなく、他の組み合わせにおいて、もしくは単独でも使用可能である。
【００２８】
以下では本発明を、同様に本発明に本質的な特徴を開示するものである添付図面を参照しながら、例示的により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】高分解能顕微鏡検査のためのレーザ走査顕微鏡の概略図。
【図２】図１の顕微鏡の検出装置の拡大図。
【図３】検出平面内の検出装置１９の可能な実施形態の上面図。
【図４】検出平面内の検出装置１９の可能な実施形態の上面図。
【図５】検出器フィールドのサイズを適合させるためのズーム光学系による、図１の顕微鏡の発展構成の図。
【図６】ズーム光学系に関して、および多色撮像のための発展構成に関して、図５の顕微鏡の変形である図。
【図７】検出装置に該当する変形である、図１の顕微鏡の変形の図。
【図８】図７の検出装置１９の変形の図。
【図９】ファイバー入口面の分布を示す図。
【図１０】ファイバー入口面の上流に配置された、支持体とミラー化とからなるミラー化されたくさび形状の素子から構成された光漏斗を示す図。
【図１１】ファイバーの上流に配置された、単一凹レンズから構成されたレンズ・アレイを有するガラス・ブロックを示す図。
【図１２】角のある光入射面が設けられた上載せ部を示す図。
【図１３】各個々の単独のファイバーを、試料平面に光学的に共役な中間像平面内に拡大して撮像する手段を示す図。
【図１４】正方形の配置から逸脱した幾何学的形状で有感面を単一ファイバーに対して割り当てる態様を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、試料２の顕微鏡検査のために形成されたレーザ走査顕微鏡１の概略図である。レーザ走査顕微鏡（以下ＬＳＭと略する）１は、制御装置Ｃによって制御され、照射放射線経路３および撮像放射線経路４を含んでいる。照射放射線経路は、試料２内のスポットを照射し、撮像照射経路４は、検出のためにこのスポットを回折限界で撮像する。照射放射線経路３および撮像放射線経路４は多数の素子を共有している。しかしこのことは、試料２の走査によるスポット照射と同様に、それほど必須ではない。試料を広範囲照射してもよい。
【００３１】
ＬＳＭ１では、試料２の照射が、それ以上には機能的に必要ではない偏向ミラー６およびレンズ７を介してミラー８上に結合されるレーザ光５を用いて行われる。ミラー８は、レーザ光５が、反射角度のもとで発光フィルタ９に落ちるようにする。図示を明確にするために、レーザ光５についてはその主軸のみが描かれている。
【００３２】
発光フィルタ９での反射後、レーザ光５はスキャナ１０によって２軸に偏向されて、レンズ１１および１２によって対物レンズ１３を通って試料２のスポット１４に集束される。その際、スポットは図１の図示では点状であるが、線状のスポットも可能である。スポット１４において励起された蛍光放射線が、対物レンズ１３、レンズ１１および１２を介して再びスキャナ１０に到達し、その後、撮像方向において再び静止した光線が存在する。この光線は、スポット１４の蛍光放射線をその波長に関して選択する機能、特に、例えば励起放射線として使用可能なレーザ光５の照射放射線から蛍光放射線を分離する機能を有する発光フィルタ９および１５を通って落ちる。レンズ１６は、スポット１４が全体として、検出平面１８に位置する回折限界の画像１７に撮像されるようにする。検出平面１８は、試料２のスポット１４が位置する平面と共役な平面である。スポット１４の画像１７は、検出平面１８において、以下に図２から図４に基づいてより詳細に説明される検出装置１９によって撮影される。ここで重要なことは、検出装置１９が、検出平面１８内のスポット１４の回折限界の画像１７を空間的に分解することである。
【００３３】
検出平面１８における検出断面上のスポットの強度分布（ガウス分布）が、その下に１８ａとして図１に示されている。
制御装置Ｃは、ＬＳＭ１の全ての構成要素、特にスキャナ１０および検出装置１９を制御する。制御装置は様々な走査位置について、各個々の画像１７のデータを記録し、その回折構造を分析して試料２の高分解能の全体画像を生成する。
【００３４】
図１のＬＳＭは、例示的に、試料上でサンプリングされる唯一のスポットを示している。しかし、例えば図１の紙面に対して垂直に延在する、線スポットによるサンプリングも可能である。また、図１のＬＳＭを、試料内の隣接して位置する複数の点スポットがサンプリングされるように構成することも可能である。その場合、これらの点スポットに対応する単一画像１７が、検出平面１８内に同様に隣接することになる。その場合、検出装置１９は、隣接して位置する単一画像１７を検出平面１８内で捕捉するために相応に構成されている。
【００３５】
図２では検出装置１９が拡大されて図示されている。この検出装置は、検出器アレイ２４に供給する光ファイバー束２０から構成されている。光ファイバー束２０は単一光ファイバー２１から形成されている。光ファイバー２１の両端は、検出平面１８内に位置する光ファイバー束入口２２を形成している。したがって、光ファイバー２１の個々の端部は、スポット１４の回折限界の画像１７を撮影するのに用いられるピクセルである。図１の実施形態ではスポット１４が例示的に点スポットであるので、画像１７は、図１および図２において検出平面１８によって示されている円の内部にその面積が位置するエアリー・ディスクである。つまり、光ファイバー束入口２２の面積は、エアリー・ディスクの面積が覆われる程の大きさである。光ファイバー束２０内の個々の光ファイバー２１の出口は、光ファイバー束入口２２とは異なる幾何学的配置で、つまり、光ファイバー２１の出口側の端部が内部に隣接して位置する、長さ方向に延在するプラグ２３の形で配置されている。プラグ２３は、検出器セル２４の幾何学的配置に適合するように構成されている。すなわち、光ファイバー２１の各出口側の端部が、検出器行のピクセル２５のちょうど前に位置している。
【００３６】
再分配素子の幾何学的面積は非常に基本的である。すなわち、図４ではファイバー束によって行われているが、その実施方法に関わらず、再分配素子の幾何学的面積は、入口側で単一画像（あるいは、複数の点スポットの場合には隣接して位置する単一画像）の面積に適合している。再分配素子は、サンプリング原理の尺度で、単一画像１７の強度分布が回折限界に関してオーバーサンプリングされるように、検出平面１８から放射線を吸収する機能を有している。つまり再分配素子は、検出平面１８内に位置するピクセル（図３の構成では光ファイバーの入口端部によって形成されている）を有しており、このピクセルが、検出平面１８における撮像倍率を考慮して回折限界から得られる分解可能な最小構造の少なくとも２分の１倍の大きさである。
【００３７】
もちろん、プラグ２３の使用は、ピクセル２５の前に光ファイバー２１の出口側の端部を配置するための多くの可能性のうちの１つに過ぎない。他の接続を用いることも同様に可能である。また、個々のピクセル２５を光ファイバー２１と直接融合させてもよい。検出器行２４を用いることさえ必須ではない。この代わりに、各ピクセル２５に対して個々の検出器を使用してもよい。
【００３８】
図３および図４は、光ファイバー束入口２２の可能な実施形態を示している。光ファイバー２１を、光ファイバー束入口２２において互いに融合させてもよい。これにより、より高い充填率が得られる。すなわち、光ファイバー束入口２２における個々の光ファイバー２１間の空隙が最小化される。他方では、融合によって、隣接する光ファイバー間にある程度のクロストークがもたらされる。これを回避したければ、光ファイバーを接着すればよい。図４に示されているように、光ファイバー２１の端部を四角形に配置することも可能である。
【００３９】
好ましくは、個々の光ファイバー２１は、光ファイバー束入口２２に隣接して位置する光ファイバー２１が、検出器アレイ２４においても隣接して位置するように、検出器アレイ２４の個々のピクセル２５に割り当てられる。この手法によって、例えば放射線によって、または個々のピクセル２５の信号処理において生じ得る、隣接するピクセル２５間のクロストークが最小化される。検出器アレイ２４が１つの行であれば、検出平面１８の上面視で単一光ファイバーを互いに接続する螺旋体によって、一連の単一光ファイバーを検出器行上に固定することにより、相応な配置が得られる。
【００４０】
図３はさらに、光ファイバー束入口２２において光ファイバー２１の配置の隅部に位置するブラインド・ファイバー２６を示している。このブラインド・ファイバーは検出器アレイのピクセル２５上には導かれていない。ブラインド・ファイバーの位置には信号の評価に必要な信号強度が存在しない。これにより、光ファイバー２１の数および検出器行２４もしくは検出器アレイ内のピクセル２５の数を、例えば３２ピクセルで処理できるように、低減することができる。このような検出器行２４は、レーザ走査顕微鏡において他に既に使用されており、その利点は、このようなレーザ走査顕微鏡において信号評価電子機器を１度のみ保持すればよく、既に存在している検出器行２４と、検出装置１９によって追加される別の検出器行２４とを切り替えることができる。
【００４１】
図４によれば、基本形状が四角形である光ファイバーが束に使用される。これらの光ファイバーは同様に検出平面において高い被覆率を有しており、つまり、効率的に放射線を集める。
【００４２】
図５は図１のＬＳＭ１の発展構成を示しており、このＬＳＭでは検出平面１８の上流にズーム光学系２７が配置されている。図１の構成では検出平面１８が配置されていた共役な平面が、今では中間像平面２８を形成しており、この平面からズーム光学系２７が放射線を吸収して検出平面１８に導く。ズーム光学系２７によって、画像１７を最適に検出装置１９の入口の面積に適合させることができる。
【００４３】
図６は図１のレーザ走査顕微鏡のさらなる変形を示している。まずここでは、ズーム光学系がズーム光学系２９として、照射放射線経路３および撮像放射線経路４によって通過される放射線経路の部分に位置するように配置されている。これにより、画像１７のサイズを検出装置１９の入口側に適合させることができるだけでなく、撮像放射線経路４に関して対物レンズ１３の瞳の充填およびレーザ光５の利用を適合させることができるという利点が得られる。
【００４４】
追加的に図６では、放射線を２つの別々の色チャンネルに分離するビーム・スプリッタを発光フィルタ９の下流に配置することによって、ＬＳＭ１が２つのチャンネルを持つように形成されている。色チャンネルの対応する素子はそれぞれ、図１のＬＳＭ１で撮像方向において発光フィルタ９の下流に配置されていた素子にそれぞれ対応している。図６の図示では、２つの色チャンネルが、符号の末尾「ａ」あるいは「ｂ」によって区別されている。
【００４５】
もちろん、２つの色チャンネルを有する実施方法は、ズーム光学系２９の使用とは無関係である。しかし、この組み合わせには、両方の色チャンネルにおいてそれぞれ独立して設けなければならず、それにより二重に利用可能となるズーム光学系２７が、１度しか必要にならないという利点がある。しかし、当然ながら、ズーム光学系２７を図１による構成においても使用して、ズーム光学系２９を用いずに図６のＬＳＭ１を実現してもよい。
【００４６】
図７は、検出装置１９に関して図１のＬＳＭ１の変形を示している。
今では検出装置１９が、個々のファセット３１を支持するファセット・ミラー３０を備えている。ファセット３１は、画像１７の分解能の点で、光ファイバー束入口２２における光ファイバー２１の端部に対応している。個々のファセット３１は、その放射線入射の光軸に対する傾きの点で互いに異なっている。レンズ３２およびミニレンズ・アレイ３３、ならびにビーム重畳にのみ使用される偏向ミラー３４とともに、各ファセット３１は単一画像１７の面部分を検出器アレイ２４のピクセル２５上に撮像する。その際、ファセット３１の配向に応じて、検出器アレイ２４を好ましくは２Ｄアレイとしてもよいが、検出器行も可能である。
【００４７】
図８は、図７の検出装置１９の発展構成を示しており、この構成では、放射線を特に良好に検出器行上に分配する屈折素子３５がレンズ３２の上流に配置されている。
既に言及したように、検出器アレイ２４は、その幾何学的形状に関して、さらなる制限なく選定することができる。その場合、当然ながら、検出装置１９内の再分配素子を対応する検出器アレイに適合させなければならない。画像１７を分解するのに用いられる個々のピクセルは、究極的にはそのサイズに関して、検出器アレイ２４によって規定されるのではなく、検出平面１８からの放射線の再分配を行う素子によって規定される。エアリー・ディスクの場合、回折限界の撮像ではディスクの直径が、公式によれば１．２２λ／ＮＡであり、ここで、λは撮像される放射線の平均の波長、ＮＡは対物レンズ１３の開口数である。その場合、半値幅は０．１５λ／ＮＡである。高分解能を達成するには、検出の際の空間分解能をこの半値幅の２倍の大きさにする、すなわち半値幅を２度サンプリングすることで足りる。したがって、ファセット素子３１あるいは光ファイバー束入口２２における光ファイバー２１の端部は、回折限界の単一画像の半値幅の、最大で半分の大きさであってもよい。もちろんこれは、光学系が対物レンズ１３に応じて作用する撮像倍率の考慮した場合に有効である。つまり、もっとも単純な場合には、半値幅当たり検出平面１８内の４×４アレイのピクセルで十分過ぎる程であろう。
【００４８】
図５および図６に基づいて説明したズーム光学系によって、スポット１４の回折限界の画像１７の回折分布が検出装置１９の入口面を最適に満たすような適合が可能になる他、さらに別の運用形式、つまり、検出平面１８内に２つ以上のエアリー・ディスクが撮像される運用形式もまた可能になる。検出装置１９上に２つ以上のエアリー・ディスクが撮像される測定では、試料２のさらなる深さ平面からの光を、検出装置１９の外側のピクセルにおいて検出する。その際、画像を処理する過程で、ＬＳＭ１の深さ分解能に影響を与えることなく、追加的な信号強度が得られる。したがって、ズーム光学系２７あるいは２９によって、画像のＳＮ比と深さ分解能との間の妥協点を設定することが可能になる。
【００４９】
上述の実施形態に対応するＬＳＭを作成する際、「顕微鏡検査におけるサブ・エアリー空間分解検出用の融合または接着された多モード・ファイバー装置」が使用される。
この装置には、図９に示された２つの欠点がある。
【００５０】
同図にはファイバー入口面４０の分布が示されている。
第一に、幾何学的充填率により、有効面ＦＫ（ファイバー芯）とファイバー芯周囲の不感領域ＦＴ（ファイバー被覆）との間に効率損失が生じる。
【００５１】
第二に、ファイバー・アレイ内の各ファイバー芯の正確な位置決めに関して機械的不正確性があるので、ファイバー芯の理想的な均等分布あるいは配向は現実には存在しない。
本発明の目的は、これらの問題を最小限に抑えるための装置を提示することである。本発明は、独立請求項の特徴によって特徴付けられる。好ましい発展構成は、従属請求項の対象である。
【００５２】
本発明は、ファイバーの不感領域を最小化するための、および／もしくは個々のファイバーの測定領域の幾何学的形状を変更するための、ファイバー・アレイの上流の光学素子の２次元的な（必ずしも規則的ではない）アレイの配置に関する。
【００５３】
このアレイは、個々のファイバーの位置よりもはるかに正確に幾何学的に制御することができるので、超分解能ＬＳＭを用いた測定の精度を高めることが可能である。
これに関して、入射光の開口数（ＮＡ）は、ファイバーのＮＡよりも著しく小さくなければならない。というのも、そうでなければ、不感領域からの光の偏向によって、ファイバーに入射する光線の角度が過大になり得るからである。
【００５４】
・アレイは、
−  直立した壁と、
−  放物線形状の壁と、
−  ミラー化された壁と、を備えた光漏斗であってもよい。
【００５５】
・アレイはプリズム行としてガラスまたはプラスチック（ＰＭＭＡ）から構成されていてもよい。
・アレイはレンズ（ガラスまたはプラスチック）から構成されていてもよい。
【００５６】
・アレイの製造は、リソグラフィ方法（マイクロ光学）を用いて行ってもよい。
・異なる領域の幾何学的形状を変更することによって、異なるファイバーの受信領域の幾何学的形状もしくはサイズを個別に設計することができる。光がそこへ導かれる領域は、ファイバーの有感面よりも小さくなければならない。それにより、ファイバー束の個々のファイバーの望ましくない横方向の変位（製造ばらつき）を少なくとも部分的に均一化することができる。
【００５７】
以下では図１０〜図１４を用いて本発明をより詳細に説明する。
図９〜図１４中の符号は下記を意味する。
ＦＫ：ファイバー芯
ＦＴ：不感領域
４０：入口面
４１：支持体
４２：ミラー化
４３：単一レンズ
４４：レンズ・アレイ
４５：上載せ部
４６：中央領域
４７：面取り領域
４８：中間像平面
４９．１、２、３：光線束
５０：レンズ・アレイ
５１：内側幾何学形状
５２：外側幾何学形状
Ｅ：光入射面
本発明による、光に影響を与える素子のアレイは、本発明によれば、光学活性なファイバー芯よりも好適には小さい領域に、入射光が集中または集束されるように寸法決めされているので、単一ファイバーの位置決めの誤差およびサイズの差異を均一化することができる。
【００５８】
ファイバー・アレイ上に射す光の開口数（ＮＡ）は、アレイの個々のファイバーのＮＡよりも著しく小さい。したがって、入射光の角度を大きくすることができ、その際、その場合により大きくなるＮＡのためにファイバーがもはや光を吸収できなくなるということがない。
【００５９】
つまり、ミラー化された適切な「光漏斗」（複合放物集光器；Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｐａｒａｂｏｌｉｃ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）によって、前述の不感領域からの光をも、本来のファイバー芯に向けて撮像することができる。この（１次元ファイバー・アレイのための）原理が、図１０に示されている。
【００６０】
図１０には、光方向Ｌにおいてファイバー入口面４０の上流に配置された、支持体４１とミラー化４２とからなるミラー化されたくさび形状の素子から構成された「光漏斗」が配置されている。これらの素子は、光方向において円錐状に先細りしており、それによって、光方向Ｌに対向する面４０へのある距離において、ファイバー面に関して拡大された光入射面を備えている。
【００６１】
これにより、それぞれ断面上に到達する光の全体が、それぞれファイバー入口面４０に到達することが確実になる。これは、前述の「光漏斗」の側面のミラー化の実施によっても確実になる。
【００６２】
図１０ａは、図１０中の切断面Ｓに沿った光方向の概略断面図である。
この光漏斗によって、まずは不感領域が大幅に縮小された。加えて漏斗の下方の（より小さい）出口開口部を活性なガラス・ファイバー芯よりも小さく選定すれば、光漏斗アレイが十分正確に形成されている限りは、個々のファイバーの互いに対する軽度の機械的変位（ファイバー束の製作時のばらつき）はもはや支障を来さなくなるであろう。リソグラフィ方法（マイクロ光学）によって、これを問題なく達成することができる。
【００６３】
図１１では、ファイバーの上流に、単一凹レンズ４３から構成されたレンズ・アレイ４４を有する上載されたガラス・ブロックが配置されており、各単一レンズが、光入射ＬＦの全体をその光開口面に沿って光入射面４０に集束させている。
【００６４】
その際、理想的には、個々のファイバーの考えられる位置決め誤差を均一化するために、光が集中される領域が活性なファイバー芯よりもやはり小さくなるように、アレイ４４が同様に寸法決めされている。これにより、光エネルギーが全く失われることなく、光全体がファイバー入口面に輸送される。
【００６５】
図１２では、上載せ部４５の角のある光入射面４６、４７が設けられているので、それぞれ中央領域４６において光が偏向されずにファイバーの方向に到達し、面取り領域５７において光がそれぞれのファイバー入口面の方向に分割される。ここでも、有利には素子４６、４７ごとの光断面のほぼ全体がファイバーの内部に到達する。
【００６６】
別の可能な手段は、各個々の単独のファイバー（それに属する不感領域を含む）を、試料平面に光学的に共役な中間像平面４８内に拡大して撮像し、しかも各有感領域がそれぞれの縁部に接触するようにすることである。これが図１３に示されており、この図では、例えばホログラフィによって製造された単一レンズから構成されたレンズ・アレイ５０が光ファイバー入口４０の上流に位置しており、光ファイバー入口の平面が中間像平面４８に拡大されて撮像されている。
【００６７】
同図には、中間像平面４８における単一光線束４９．１、２、３が示されている。
束４９．１は、顕著に偏向されることなく円柱レンズの中央を通過しているが、束４９．２および４９．３はそれぞれの円柱レンズの縁部領域において、それぞれのファイバー束の方向に偏向されている。
【００６８】
例えば図１４に示されているように、（限られた範囲内で）比較的容易に、正方形の配置から逸脱した幾何学的形状で有感面を単一ファイバーに対して割り当てることが可能であることも、本発明の重要な１態様である。
【００６９】
図１４には、規則的な正方形の配置から逸脱した領域の割り当ての原理が示されている。
ここでは、リソグラフィ製造方法によって、原理上は任意の領域境界を形成することができる。ここでの制約は、領域境界からガラス・ファイバー芯への偏向角度がガラス・ファイバーの受入角度より大きくなってはならないということのみである。
【００７０】
同図には、入口面４０を備えたファイバー束の上流の光学上載せ部ＯＡの様々な形状の光入射面Ｅが概略的に示されている。
上載せ部の各領域には、１つもしくは複数の、ここではそれぞれ１つの、光入射開口部が割り当てられている。
【００７１】
ここでは、四角形、正方形、もしくは六角形の入射面であり、
外側の四角形の幾何学形状５２に関して、内側の丸い幾何学形状５１において、異なるサイズおよび異なる形状の光入射面が光をそれぞれ単一ファイバー４０に導いている。
【００７２】
ここでは、例えば、内側領域５１によって丸いピンホールが再現されているが、このピンホールの光ファイバーが外側領域５２のファイバーとは別に検出素子によって読み出される。
【００７３】
また、ここでは、検出素子によって別々に読み出される、単一素子の複数の同心円も考えられる。
【図１】
2015060229.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015060229.tif 000005
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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