(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射（０７）によって励起可能な試料（１０）を検査するための構造（０１）であって、
それぞれの基底面で互いに結合された第１および第２のプリズム（０３ａ，０３ｂ）と、両方の前記プリズム（０３ａ，０３ｂ）の基底面の間に配置されたダイクロイック層（０４）とを含む第１のダイクロイックビームスプリッタ（０２）を含んでおり、前記第１のプリズム（０３ａ）の入射面（０６）は前記ダイクロイック層（０４）とともに１０°から＜４０°の範囲内の角度（β）をなし、
試料（１０）を励起するのに適した電磁放射（０７）を提供するための光源（０５）を含んでおり、放射（０７）は前記第１のプリズム（０３ａ）の入射面（０６）に入力結合され、放射（０７）の一部が前記ダイクロイック層（０４）で、前記第１のプリズム（０３ａ）の射出面（１１）の後方に位置決めされた試料（１０）の方向へと反射され、
試料（１０）から放出されて前記ビームスプリッタ（０２）を通るように案内され、測定面（１６）のところでこれから出る電磁放射（１３）を検出するための検知器（１４）を含んでいる構造。
【請求項２】
前記第２のプリズム（０３ｂ）の前記測定面（１６）は前記射出面（１１）に平行に向かい合うことを特徴とする、請求項１に記載の構造（０１）。
【請求項３】
前記ビームスプリッタ（０２）の外面に取り付けられる少なくとも１つの別の光学デバイスを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の構造（０１）。
【請求項４】
前記光学デバイスは好ましくは次の群すなわち
レンズ（１７）、
フィルタ（１５）、
アブソーバ（１８）、
ビーム方向転換ユニット、または、
構成に関して前記第１のダイクロイックビームスプリッタ（０２）に相当する第２のダイクロイックビームスプリッタ（２２）、
から選択されることを特徴とする、請求項３に記載の構造（０１）。
【請求項５】
前記第１のプリズム（０３ａ）の前記射出面（１１）に、射出される放射（０９）を光ファイバ（２０）へ入力結合するレンズ（１７）が取り付けられており、前記光ファイバ（２０）の端部に試料（１０）が位置決めされることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の構造（０１）。
【請求項６】
前記射出面（１１）に、前記射出面（１１）のところで外に出る放射を光学ファイバ（２０）に向かって方向転換させる少なくとも１つの第１の光学面（２８）を有するビーム方向転換ユニット（２７）が取り付けられていることを特徴とする、請求項４に記載の構造（０１）。
【請求項７】
前記第１の光学面（２８）はトーリック形状を有することを特徴とする、請求項６に記載の構造（０１）。
【請求項８】
前記ビーム方向転換ユニット（２７）は電磁放射を９０°だけ方向転換させることを特徴とする、請求項６または７に記載の構造（０１）。
【請求項９】
前記ビーム方向転換ユニット（２７）はガラスまたはプラスチックでできていることを特徴とする、請求項４から７のいずれか１項に記載の構造（０１）。
【請求項１０】
それぞれの基底面で互いに結合された第１および第２のプリズム（０３ａ，０３ｂ）と、両方の前記プリズム（０３ａ，０３ｂ）の基底面の間に配置されたダイクロイック層（０４）とを含むダイクロイックビームスプリッタ（０２）において、放射（０７）が入射する前記第１のプリズム（０３ａ）の入射面（０６）は前記ダイクロイック層（０４）とともに１０°から＜４０°の範囲内の角度（β）をなし、反射される部分放射（０９）が前記ダイクロイック層（０４）で前記第１のプリズム（０３ａ）の射出面（１１）に向かう方向へ反射され、透過される部分放射（１２）が前記ダイクロイック層（０４）を通って透過され、
前記ビームスプリッタ（０２）は規則的な六角形の形状の底面を有することを特徴とするダイクロイックビームスプリッタ。
【請求項１１】
前記第１のプリズム（０３ａ）の入射面（０６）は前記ダイクロイック層（０４）とともに２５°から３５°の範囲内の角度（β）をなし、前記第１のプリズム（０３ａ）の前記射出面（１１）は前記ダイクロイック層（０４）とともに２５°から３５°の範囲内の角度（γ）をなすことを特徴とする、請求項１０に記載のダイクロイックビームスプリッタ（０２）。
【請求項１２】
前記ダイクロイック層（０４）は誘電性材料でできていることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のダイクロイックビームスプリッタ（０２）。
【請求項１３】
同種類に構成された２つのプリズム（０３）を含んでいることを特徴とする、請求項１０から１２のいずれか１項に記載のダイクロイックビームスプリッタ（０２）。
【請求項１４】
前記第１および場合により第２のダイクロイックビームスプリッタ（０２，２２）が請求項１０から１３のいずれか１項に基づいて構成されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の構造（０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はダイクロイックビームスプリッタに関し、ならびに、電磁放射によって励起可能な試料を検査するための構造に関する。ダイクロイックビームスプリッタは、入射する光を特定の波長領域に分割する。ここで着目する電磁放射は、紫外放射から赤外放射の間の領域の光である。
【背景技術】
【０００２】  ビームスプリッタは、単一のビームを２つの部分ビームに分割する光学デバイスである。ビームがビームスプリッタにあたると、入射するビームの一部が反射され、別の部分が透過される。ダイクロイックビームスプリッタでは、入射するビームの波長に依存して、それぞれ異なる透過値ないし反射値が生じる。散乱損失はダイクロイックビームスプリッタでは非常に小さく、それにより透過度プラス反射度は、ほぼ１となる。【０００３】  ダイクロイックビームスプリッタはたとえば蛍光測定機器で利用され、そこでは多くの場合、ダイクロイックビームスプリッタプレートとして構成される。ダイクロイックビームスプリッタプレートは、その表面にダイクロイックコーティングを有している。このようなプレートの面法線は、一般に、光路に対して４５°だけオフセットされる。波長に対する透過特性曲線（透過は波長の関数である）は、ダイクロイックビームスプリッタの場合、低い透過値から高い透過値への、ないしはその逆の、比較的急勾配の移行エッジを含んでいる。【０００４】  それによりダイクロイックビームスプリッタプレートは、励起波長と放出波長との間に比較的狭い間隔をしばしば有する蛍光発光物質の励起にあたって、良好に適用することができる。【０００５】  欧州特許第１８５６５０９Ｂ１号明細書は、主光路と少なくとも１つの光学モジュールとを有する、試料を検査するための蛍光測定機器を記載している。光学モジュールは、試料を励起するために設けられる少なくとも１つの電磁ビームを提供するため、および、試料から放出される少なくとも１つの電磁ビームを受信するための役目を果たす。この蛍光測定機器は、モニタダイオードによって監視される、電磁ビームを提供するための少なくとも１つの発生源を含んでいる。主光路には、ダイクロイックミラーとして構成される、好ましくは複数のビームスプリッタ（ダイクロイックビームスプリッタプレート）が配置される。ダイクロイックミラーまたはダイクロイックビームスプリッタプレートは、長波長の電磁ビームを透過させるとともに短波長のビームを反射するハイパスフィルタとみなすことができ、電磁ビームの４５°の入射角に合わせて最適化される。ダイクロイックミラーにより、たとえば励起をする発生源の電磁ビームが主光路へ入力結合されて、試料に対して焦点を合わせられる。【０００６】  さらに従来技術より、互いに結合された２つのプリズムからなり、これらの間に誘電性層が配置されたビームスプリッタキューブが知られている。欧州特許出願公開第２７１１７６２Ａ１号明細書には、屈折率がそれぞれ相違する誘電性材料からなる屈折層の層列を有する非偏光ビームスプリッタキューブが記載されている。【０００７】  非偏光ビームスプリッタプレートは、および非偏光ビームスプリッタキューブも、入射する光を特定の透過／反射比率に分割し、当初の偏光状態が維持される。ダイクロイック機能はここには存在しない。すべての波長が特定の比率で、たとえば５０％対５０％で分割される。【０００８】  米国特許出願公開第５，４００，１７９Ａ号明細書は、６つの部分層からなる光学層が間に配置された２つのプリズムからなるビームスプリッタを取り扱っている。隣接する部分層は、それぞれ異なる屈折率を有している。光学層にあたるビームの入射角は少なくとも４０°である。この文献では、ダイクロイックビームスプリッタは考察されていない。むしろ非偏光ビームスプリッタが考察されている。このような種類のビームスプリッタは、低い透過値から高い透過値への、ないしはその逆への移行エッジを有する、波長に対する透過特性曲線（透過は波長の関数である）を有していないので、たとえば蛍光測定には適用することができない。【０００９】  特開２００９−３１４０６号公報は、２つのプリズムと、両方のプリズムの間に配置されて互いに結合された複数の部分層からなる誘電性層とからなる非偏光ビームスプリッタを示している。部分層はそれぞれ異なる屈折率を有している。少なくとも１つの部分層は、プリズムよりも高い屈折率を有するのに対して、少なくとも１つの別の部分層は、プリズムよりも低い屈折率を有する。このビームスプリッタは、三角形または台形の底面をもつ２つのプリズムからなっていてよい。台形の底面を有する実施形態では、誘電性層にあたるビームの入射角は４５°よりもはるかに大きい。記載されている実施例では入射角は７２°である。【００１０】  国際公開第２０１０／０２５５３６Ａ１号明細書より、台形の２つのプリズムからなるビームスプリッタが公知である。これらのプリズムの間に、上側層と、スペーサ層と、場合により下側層とを含むコーティング構造がある。スペーサ層は、干渉層として機能する、非反応性のガスもしくは真空で充填される中空スペースを取り囲む。コーティング構造は、所定の入射角についての中空スペース内部での減衰全反射との関連で、薄層干渉を可能にする。【００１１】  米国特許出願公開第２０１３／０３０８１９８Ａ１号明細書は、互いに結合された少なくとも２つのプリズムからなるダイクロイックビームスプリッタを示している。このビームスプリッタは、それぞれ異なる平面に配置された３つの外側表面を有している。ビームスプリッタの内部に位置するように、これらの表面のうちの少なくとも１つと交わるダイクロイック層が配置される。【００１２】  従来技術より、ダイクロイックビームスプリッタキューブも知られている。ダイクロイックビームスプリッタキューブも、入射する光を特定の波長領域に分割する。ダイクロイックビームスプリッタキューブの場合にも、入射するビームの波長に依存して、それぞれ異なる透過値ないし反射値が生じる。散乱損失もダイクロイックビームスプリッタキューブでは非常に小さく、それにより透過度プラス反射度はほぼ１である。波長に対する透過特性曲線（透過は波長の関数である）は、ダイクロイックビームスプリッタキューブでは、低い透過値から高い透過値への、ないしはこの逆への、比較的平坦な移行エッジを含んでいる。そのため、励起波長と放出波長の間の間隔が比較的短い測定には適していない。このことは、たとえば蛍光の測定の場合に当てはまる。多くの蛍光顔料では、励起波長と放出波長の間に短い間隔しか存在しないからである。励起波長と放出波長の間の典型的な間隔値は２０から３０ｎｍの範囲内にあり、これ以上に小さい間隔値もあり得る。透過特性曲線の低すぎる峻度は、高い反射から高い透過への移���領域が、上述した２０から３０ｎｍよりも明らかに広い波長領域にわたって延びるという帰結をもたらす。そのため、励起光が測定結果を狂わせてしまう。ビームスプリッタキューブの１つの利点は、他の光学デバイスをビームスプリッタキューブの側面に直接配置できることにある。それにより組立コストが削減される。光学デバイスをすでに相応にビームスプリッタキューブで位置決めすることができるからである。【００１３】  たとえば米国特許出願公開第２０１４／０２０６５８０Ａ１号明細書には、マイクロアレイデータを表示するための構造が記載されている。この構造は、特に、ダイクロイックミラーまたはビームスプリッタを含んでいる。ビームスプリッタは、２つの対称な５角形のビームスプリッタコンポーネントからなる。ビームスプリッタは、ビームスプリッタが取り付けられる保持ロッドの長手方向軸に対する中心軸オフセットをもって配置することができる。ビームスプリッタの中心軸と保持ロッドの長手方向軸との間に形成される角度は３０°から４５°であるとされる。レーザ放射の入射角と、両方のビームスプリッタコンポーネントの接触面との間の角度は、変更されることなく４５°である。【００１４】  特に蛍光測定をするために使用される公知の測定構造の欠点は、小型化可能性の限界に以前からすでに達していることと、高い調節コストを必要とすることにある。ダイクロイックビームスプリッタプレートは、特に、隣接する光学デバイスを空間内で自由に、かつ当該ビームスプリッタプレートに対して非常に正確に調節しなければならないという欠点を有する。しかしビームスプリッタの近傍の周辺には、たとえば光吸収構造のような他の光学素子がしばしば必要となる。光吸収構造の１つの選択肢は、空気と暗い定置の構造との間の境界面を入れ子にすることにある。このように構成された光吸収構造は、ビームスプリッタプレートと直接的に結合することができず、不十分にしか小型化可能でない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】  本発明の課題は、電磁放射で試料を同時に励起しながら試料から放出される放射を測定するための構造であって、良好に小型化可能であり、低コストに組立調節することができるものを提供することにある。さらに、このような種類の構造のためのダイクロイックビームスプリッタを提供することも意図される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  この課題を解決するために、添付の請求項１に記載されている、電磁放射により励起可能な試料を検査するための構造、ならびに添付の請求項１０に記載されているダイクロイックビームスプリッタが用いられる。【００１７】  好ましくは本発明による構造で使用されるダイクロイックビームスプリッタは、それぞれの基底面で互いに結合された第１および第２のプリズムと、両方のプリズムの基底面の間に配置されたダイクロイック層ないしダイクロイックコーティングとを含んでおり、第１のプリズムの入射面は入射する放射に対して好ましくは垂直である。すなわち入射面の面法線は、入射する放射に対して好ましくは平行に延びる。多くの放射源は、ビームフォーミングの後にも角度照射特性を有する。それに応じてビーム源は、最大のビーム強度の方向が入射面の面法線と平行に延びるようにアライメントされるのが好ましい。第１のプリズムの入射面はダイクロイック層とともに１０°から＜４０°の角度をなし、２５°から３５°の範囲内の角度が特別に好都合であることが判明している。その結果として、ダイクロイック層にあたる放射について、ダイクロイック層の面法線に対して１０°から＜４０°の範囲内の入射角が生じる。【００１８】  本発明による解決法の１つの主要な利点は、プリズムの特別な幾何学構成により、低い透過と高い透過の間の移行領域での波長に対する透過特性曲線（透過は波長の関数である）が、公知のダイクロイックビームスプリッタプレートの低い透過と高い透過との間の移行領域での波長に対する透過特性曲線（透過は波長の関数である）に類似する急勾配の推移を有するビームスプリッタを利用できるという点に見いだされる。このことは、本発明に基づいて具体化されるダイクロイック層での入射角によって実現される。【００１９】  本発明に基づく構成とは異なり、周知の非偏光ダイクロイックビームスプリッタプレートでは、光が空気からダイクロイック層の中へ入るように屈折する。ビームスプリッタプレートでは、ダイクロイック層の面法線に対する入射角は一般に４５°である。ダイクロイック層の第１の部分層がたとえば１．７の屈折率を有している場合、ダイクロイック層の面法線に対する放射の角度は第１の部分層の内部で約２４．６°となる（屈折による）。この比較的小さい角度は、ダイクロイック層の以後の部分層の中で次第に増殖していき、高い透過（たとえば９５％）から低い透過（たとえば０．２％）への移行領域を２０から３０ｎｍの範囲内で行うことができる理由となる。【００２０】  従来の非偏光ダイクロイックビームスプリッタキューブでは、光は誘電性材料（たとえばガラス；屈折率約１．５）からダイクロイック層の第１の部分層の中に入るように屈折する。キューブについては、ダイクロイック層の面法線に対する入射角は４５°である。さらに、ダイクロイック層の第１の部分層がたとえば１．７の屈折率を有する場合、第１の部分層内部でのダイクロイック層の面法線に対する放射の角度は約３８．６°となる（屈折による）。この比較的大きい角度は、ダイクロイック層の以後の部分層の中で次第に増殖していき、高い透過（たとえば９０％）から低い透過（たとえば１０％）への移行領域を３００から４００ｎｍの範囲内でしか行うことができない理由となる。さらにその原因は、このように比較的大きい角度の場合、ダイクロイック層の個々の部分層の間で全反射がいっそう強く生じることに帰することができる。【００２１】  ダイクロイックプレートと比較したとき、本発明によるビームスプリッタは、たとえば接着結合を通じて、追加の光学素子を直接的にビームスプリッタの外面へ取り付けることができるという利点をさらに有する。このことは非常に好都合であるが、それは光学素子が、そのようにしてダイクロイック層に対する間隔や角度に関してすでに調節されるからである。したがって、事前設定された光学素子の間隔が正確に遵守される。このようにして、もともと高精度の製造方法が適用されるプリズムの製作プロセスへと調節コストが転嫁される。本発明により、追加のハウジングを必要としない自立式の構造が創出される。【００２２】  １つの好ましい実施形態では、第１のプリズムの射出面はダイクロイック層とともに１０から＜４０°の範囲内の角度をなしており、第１のプリズムの射出面は射出される放射に対して垂直である。【００２３】  １つの好ましい実施形態では、ダイクロイック層またはダイクロイックコーティングは誘電性材料からなっている。ダイクロイック層は、屈折率のそれぞれ異なる誘電性材料からなる複数の部分層で構成することができる。現在普及している材料はたとえばＴｉＯ２、ＡｌＦ３、Ａｌ２Ｏ３である。低屈折の材料を使用する場合、屈折率はたとえば１．３から１．５の範囲内であり得る。中屈折の材料の場合、屈折率はたとえば＞１．５から１．８である。高屈折の材は、たとえば＞１．８から２．４の屈折率を有することができる。【００２４】  規則的な六角形の形状の底面を有するビームスプリッタの実施形態が好ましいことが判明している。しかしながら、このように構成されたビームスプリッタに限定をしようとするものではなく、これ以外の実施形態も十分に可能である。六角形の底面をもつビームスプリッタの場合、追加の光学素子を取り付けるために比較的多くの面を利用することができる。【００２５】  ビームスプリッタは同種類に構成された２つのプリズムからなるが、異種類に構成されたプリズムを有する実施形態も可能である。プリズムの考えられる形状は、両方のプリズムのうちの一方の入射面とダイクロイック層との間の本発明に基づいて要求される角度が、１０°から＜４０°の範囲内で広がることによって制約を受けるにすぎない。両方のプリズムは等しい屈折率を有するのが好ましい。【００２６】  電磁放射により励起される試料を検査するための本発明の構造は、まず、試料を励起する役目をする電磁放射を提供するための光源を含んでいる。光源はたとえばＬＥＤやレーザであってよく、改変された実施形態では、たとえばレンズや絞りのようなビームフォーミングをする装置を含むこともできる。この構造のさらに別の構成要素は、基底面で互いに結合された第１および第２のプリズムを含み、ならびに、両方のプリズムの基底面の間に配置されたダイクロイック層を含む、すでに説明したダイクロイックビームスプリッタである。ダイクロイックビームスプリッタは、光源により提供される電磁放射の少なくとも一部を試料の方向へと方向転換させるとともに、試料からその励起後に放出される電磁放射を誘導する役目を果たす。さらにこの構造に属するのが、試料から放出される電磁放射を検出するための検知器である。検知器はフォトダイオードとして構成されていてよい。【００２７】  １つの好ましい実施形態では、本構造は、ビームスプリッタの外面に取り付けられる１つまたは複数の別の光学デバイスを含んでいる。光学デバイスは、適当な接着剤によってビームスプリッタの外面に固定されるのが好ましい。考慮の対象となる光学デバイスに属するのは、たとえばフィルタ、レンズ、ビーム方向転換部、検知部材、たとえばフォトダイオードやアブソーバである。【００２８】  フィルタは、たとえば光源から放出される放射の特定の周波数領域をフィルタアウトする役目を果たす。そのようにして、試料を適切な周波数で励起することができる。そのためにフィルタは、光源から放出される放射がビームスプリッタへ入射する前にフィルタを通過するように、ビームスプリッタに取り付けられる。【００２９】  レンズは、たとえばビームスプリッタのダイクロイック層により反射された放射が、ないしは試料から放出された放射が、試料までの経路ないし試料からの経路でレンズを通過して、これを相応に方向づけるようにビームスプリッタで位置決めすることができる。１つの特別な実施例では、レンズは電磁放射を光導波ファイバへ入力結合し、もしくは再び出力結合するための役目を果たす。【００３０】  光導波ファイバは、１つの好ましい実施形態では、試料と固定的に結合される。別案の実施形態では、光導波ファイバは試料と固定的に結合されず、それにより、光導波ファイバをたとえば比較的大きい試料の中へ突入させることができる。【００３１】  別の実施形態では、光学デバイスとしてビーム方向転換ユニットが利用される。ビーム方向転換ユニットは第１のプリズムの射出面の外面に取り付けられるのが好ましく、プラスチックまたはガラスから、たとえばプラスチック射出成形部品またはガラス型押部品として製作されるのが特別に好ましい。ビーム方向転換ユニットは折曲された管状形態を有するのが好ましい。ビーム方向転換ユニットは、電磁放射（光）を方向転換させる役目を果たす。ビーム方向転換は９０°の角度で行われるのが好ましく、方向転換面は第１のプリズムの射出面に向かい合うのが好ましい。９０°方向転換を具体化するために、光学面と第１のプリズムの射出面は４５°の角度で広がる。方向転換をするために、ビーム方向転換ユニットは、光路が全反射を受ける少なくとも１つの光学面を有するのが好ましい。【００３２】  改変された実施形態では、第１の光学面は方向転換部を具体化するだけでなく、ファイバ入力結合部の一部も担うことが可能である。そのために第１の光学面はトーリック面であってよい。これに加えて第１の光学面は、その断面に関して非球面であってよい。このとき第２の光学面は一般に回転対称であり、球面であっても非球面であってもよい。【００３３】  第１の光学面はガラス体または金属被覆面に形成されていてよく、方向転換ミラーまたはトロイドミラーとして具体化することができる。【００３４】  さらに別の実施形態では、方向転��された放射は光導波ファイバへ入力結合され、もしくは出力結合される。ビーム方向転換ユニットにより、光導波ファイバがビームスプリッタに対して垂直に配置され、それによって好ましい構造設計が具体化される。【００３５】  光源から発信された放射がビームスプリッタへ入射するビームスプリッタの入射面と向かい合うように配置されたビームスプリッタの面へのアブソーバの配置が好ましいことが判明している。アブソーバにより、光源から発信される放射のうちビームスプリッタによって透過される割合を吸収することができ、それにより、当該割合がたとえば光散乱効果のせいでコントロールされずに検知器へと到達することがない。試料から放出される（反射されたのではない）電磁放射だけが、検知器へ到達することが許される。【００３６】  さらに改変された実施形態では、別の光学デバイスとしてさらに別のビームスプリッタを利用することができ、好ましくは第２のダイクロイックビームスプリッタを上に説明した設計形式で利用することができる。ダイクロイック層の機能性（エッジの位置）は、第２のビームスプリッタにおいては当然ながら第１のものとは別様に構成されていてよい。それにより、このような新規のビームスプリッタキューブの２つが組み合わされる。このとき第２のビームスプリッタキューブでは、たとえば試料から放出される蛍光放射が２つの波長に分割される。【００３７】  本発明による構造は、蛍光を発する試料が励起されたときに発生する放射を測定するための役目を果たすのが好ましい。しかしながら、蛍光測定だけに限定をしようとするものではない。【００３８】  本発明のその他の利点や具体的事項は、添付の図面を参照する、好ましい実施形態についての以下の説明から明らかとなる。図面は次のものを示す：
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】電磁放射により励起される試料を検査するための本発明による構造である。
【図２】グルコース濃度を測定するのに適した構造の改変された実施形態である。
【図３】電磁放射によって励起可能な試料を検査するための構造の改変された実施形態の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】  図１に示す本発明の構造０１は、互いに結合された２つのプリズム０３からなるダイクロイックビームスプリッタ０２を含んでいる。図示した実施形態では、第１のプリズム０３ａと第２のプリズム０３ｂが同種類に施工されている。しかしながら、それぞれ別様に構成されたプリズム０３が利用される実施形態も可能である。プリズム０３の間にダイクロイック層０４がある。ダイクロイック層０４は、互いに向かい合い相互に結合されたプリズム０３の基底面のコーティングとして構成されるのが好ましい。同様に、両方のプリズム０３がそれぞれの基底面にコーティングを有することもできる。ダイクロイック層０４は、屈折率がそれぞれ相違する誘電性材料からなる複数の部分層で成り立っている。プリズム０３は、図示した実施形態では、五角形の底面を有している。その結果、両方のプリズム０３が組み合わされてなるビームスプリッタ０２について、規則的な六角形の形状の底面が生じている。しかしながら、六角形のビームスプリッタ０２への限定を行おうとするものではない。プリズム０３の実施形態およびこれと結びついたダイクロイック層０４の配置によって、ダイクロイック層０４にあたるビームが、ダイクロイック層０４の垂線０８に対する面法線に対して１０°から＜４０°の範囲内の入射角を有することが保証されるだけでよい。
【００４１】  さらにこの構造には、電磁放射０７を好ましくはコリメートされた形態で発信する、ビームフォーミングをする装置も属することができる光源０５が属している。光源０５とビームスプリッタ０２は、光源０５から発信される放射０７が、第１のプリズム０３ａの入射面０６に対して中央で垂直に入射するように配置される。しかしながら、垂直および／または中央での光入射に限定をしようとするものではない。入射面０６とダイクロイック層０４は、図示した実施形態では約３０°の角度βをなす。その結果、ダイクロイック層０４にあたる放射０７の、ダイクロイック層の面法線０８に対して測定される入射角αについても同じく約３０°が生じる。ダイクロイック層０４にあたる放射０７のうち、部分放射０９が試料１０の方向へ反射されるとともに、部分放射１２が透過される。ダイクロイック層０４は、試料１０を励起するのに適した放射０７の割合がダイクロイック層０４で反射されて、第１のプリズム０３ａの射出面１１でビームスプリッタ０２から外に出るように製作されている。第１のプリズム０３ａの射出面１１と、ダイクロイック層０４とにより形成される角度γは、図示した実施形態では同じく３０°である。したがって、入射面０６と射出面１１の間には１２０°の角度が広がる。
【００４２】  部分放射０９が射出された後、試料１０から放射１３が放出され、これが第１のプリズム０３ａの射出面１１を介してビームスプリッタ０２の中へと折り返され、ダイクロイック層０４を透過し、次いで、ビームスプリッタ０２から向かい合う側で出ていき、すなわち、第２のプリズム０３ｂの測定面１６のところで出ていく。第２のプリズム０３ｂの測定面１６と、第１のプリズム０３ａの射出面１１とは平行に向かい合うが、ダイクロイック層０４に関してそれぞれ異なる側にある。この放出された放射１３が、相応に配置された検知器１４を用いて検出される。検知器１４は測定面１６から間隔をおいて配置されていてよく、あるいは、これに直接取り付けることもできる。ミラーを介して放射をさらに偏向させることも可能である。
【００４３】  ビームスプリッタ０２の外面には、好ましくは接着剤により外面に固定される別の光学デバイスが配置される。たとえばフィルタ１５が入射面０６に直接、光源０５から発信される放射０７の光路にある。フィルタ１５により、試料１０を励起するのに基本的に適した放射０７の周波数領域を通過させるために、放射０７の特定の波長領域をフィルタアウトすることができる。試料１０のほうを向いているビームスプリッタ０２の射出面１１には、試料１０によりその励起後に放出される放射１３を収束させて、これを検知器１４へと指向的に誘導するレンズ１７が配置される。光源０５から発信される放射０７がビームスプリッタ０２へ入射する入射面０６に向かい合うように位置するビームスプリッタ０２のアブソーバ面１９には、アブソーバ１８が配置される。入射面０６とアブソーバ面１９は互いに平行に、ただしダイクロイック層０４に関してそれぞれ異なる側に位置する。アブソーバ１８は、ダイクロイック層０４で透過された部分放射１２を吸収する。アブソーバ面１９と測定面１６は、両方のプリズム０３ａ，０３ｂが同種類に成形されていて、入射する放射０７とダイクロイック面の面法線との間の角度αが３０°である場合、１２０°の角度で広がる。
【００４４】  本発明による構造０１は特に蛍光測定のために適用することができるが、このような適用ケースだけに限定を行おうとするものではない。ダイクロイック層０４にあたる放射０７の約３０°の入射角αが具体化されることで、本発明により、低い透過と高い透過との間の移行領域で比較的急勾配である、波長に対する透過特性曲線（透過は波長の関数である）を有するビームスプリッタ０２が提供される。比較的急勾配が意味するのは、高い透過（たとえば９５％）から低い透過（たとえば０．２％）への移行領域を１０から３０ｎｍの範囲内で行えることである。そのようにして、励起の役目をする放射０７の割合が測定結果を狂わせる危険がない。さらに、放出される放射（１３）がダイクロイック層（０４）で十分に透過されないという危険がない。
【００４５】  図２は、本発明に基づく構造０１の改変された実施形態を示している。この構造は、グルコース濃度の蛍光測定に適した物質を検査する役目を果たす。
【００４６】  そのためにこの構造は、やはりまず第１のビームスプリッタ０２、これに取り付けられた第１のフィルタ１５、アブソーバ１８、ならびにダイクロイック層０４で反射された部分放射０９を光学的な光導波ファイバ２０へ入力結合するレンズ１７を含んでいる。光ファイバ２０の反対側の端部に、このケースではこれを取り囲むグルコース濃度に依存して蛍光測定特性を変える物質である試料１０が配置される。そのためにこの物質は、第１の放出波長領域の強度がグルコース濃度に依存するとともに、第２の放出波長領域の強度がグルコース濃度に依存せずに対照としての役目を果たすようにコンフィギュレーションされている。この物質から放出される光が、放出される放射１３として第１のビームスプリッタ０２へ送り返される。放出される放射１３は第１のビームスプリッタ０２を上述した仕方で通過して、測定面１６で第２のビームスプリッタ２２へ入力結合される。それにより第２のビームスプリッタ２２は、第１のビームスプリッタ０２に直接的に取り付け可能である光学デバイスを形成する。放出される放射１３は第２のビームスプリッタ２２で第２のダイクロイック層０４ａにあたり、そこで両方の波長領域が分割される。したがって、第２のダイクロイック層０４ａで透過される放出された放射１３の部分は、第２のフィルタ２３を介して第１の検知器１４に到達するのに対して、反射された部分は第３のフィルタ２４を通って別の検知器２５に到達する。
【００４７】  図３は、電磁放射により励起可能な試料を検査する用途に定められた、本発明による構造０１の改変された実施形態のいくつかの部材を示している。この実施形態はその基本構造に関しては、上で説明した各実施形態にさしあたり類似する。図３に示す実施形態は、１つのビームスプリッタ０２だけを有している。図１および図２に示す実施形態とは異なり、レンズに代えて、ビーム方向転換ユニット２７が第１のプリズム０３ａの射出面１１に取り付けられている。鏡胴状のビーム方向転換ユニット２７は、射出面１１に向かい合う領域で、下方に向かってそこに配置されるべき試料（図示せず）の方向へ９０°だけ折曲されている。射出面１１に向かい合う領域は平坦化されて構成されており、それにより、当該領域と射出面１１との間には４５°の角度が広がる。射出面１１に向かい合う領域は、反射された部分放射ないし試料から放出される放射の９０°方向転換を引き起こす第１の光学面２８を形成する。鏡胴状のビーム方向転換ユニット２７の自由端にある第２の光学面２９で反射された部分放射が外に出て、ないしは、放出される放射１３がこの面へと入射する。第２の光学面２９は球状面を有しており、それにより放射が収束される。このことは特に、光ファイバ２０へ放射を入力結合をする役目を果たす。収束は、第１の光学面２８がトーリック形状を有している場合には、これによってサポートされる。光ファイバ２０はこのケースではビームスプリッタ０２に対して垂直に延びており、それにより、全体として構造０１の平坦な設計が可能となる。
【符号の説明】
【００４８】０１  構造
０２  第１のビームスプリッタ
０３  プリズム
０４  ダイクロイック層
０５  光源
０６  入射面
０７  電磁放射
０８  ダイクロイック層の面法線
０９  反射された部分放射
１０  試料
１１  射出面
１２  透過された部分放射
１３  放出される放射
１４  第１の検知器
１５  フィルタ
１６  測定面
１７  レンズ
１８  アブソーバ
１９  アブソーバ面
２０  光ファイバ
２２  第２のビームスプリッタ
２３  第２のフィルタ
２４  第３のフィルタ
２５  第２の検知器
２７  ビーム方向転換ユニット
２８  第１の光学面
２９  第２の光学面
α  入射角
β  入射面０６と層０４の間の角度
γ  射出面１１と層０４の間の角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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