(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光源を有する少なくとも１つの光源アセンブリ（２０、３０）と、偏光子アセンブリと、前記少なくとも１つの光源アセンブリによって照射可能な分析対象の粒子試料を受容するための少なくとも１つの試料ホルダーと、少なくとも１つの検光子アセンブリ（５）と、少なくとも１つの色分解マトリクスイメージセンサを有する少なくとも１つの撮像デバイス（９）とを備える、粒子特性を光学測定するための装置であって、
前記装置は、粒子試料によって反射された光を、カラーコード化偏光によって、前記少なくとも１つのマトリクスイメージセンサに導くように構成され、
前記カラーコード化偏光を有する光が、第１偏光方向の少なくとも１つの第１波長範囲の直線偏光である第１の光と、少なくとも１つの第２波長範囲の非偏光である第２の光と、を含み、
前記第１波長範囲が、前記第２波長範囲と重ならないか、または一部のみが重なることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、
前記粒子特性は、粒子のサイズ及び反射率を含む装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の装置であって、
前記第１偏光方向は、前記検光子（５）の偏光方向に垂直に配置されることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置であって、
コーディングアセンブリ（２０、３０）が備えられ、前記コーディングアセンブリによって、前記カラーコード化偏光が生成され、前記コーディングアセンブリは、前記光源アセンブリ、前記偏光子アセンブリ、または前記検光子アセンブリの一部であることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、
前記コーディングアセンブリ（２０）は、入射光（２１）を、波長範囲の異なる第１部分ビーム（２７）と、第２部分ビーム（２８）と、に分けるダイクロイックビームスプリッター（２２）を有し、
直線偏光子（３）が前記第１部分ビーム（２７）の光路に配置され、カラーフィルター（７）が前記第２部分ビーム（２８）の光路に配置され、
前記第１及び第２部分ビーム（２７、２８）は、それぞれ、前記偏光子（３）または前記カラーフィルター（７）を通過後に、ビームリコンバイナー（２５）内で結合されて出射光線（２６）になることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置であって、
前記ビームリコンバイナーは、ダイクロイックビームスプリッターまたは半透明ミラーとして設計されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項４に記載の装置であって、
前記コーディングアセンブリ（３０）は、入射光（３１）の方向に、第１レンズ（３２）と、第１プリズム（３３）と、第２プリズム（３６）と、第２レンズ（３７）とで構成される配列を有し、
前記入射光（３１）は、前記第１プリズム（３３）を通過後に広がってスペクトルバンド（３４）を形成し、
偏光子（３）とカラーフィルター（７）とを有するコンビネーションフィルター（３５）が前記スペクトルバンド（３４）の位置に配置され、前記コンビネーションフィルター（３５）によって前記スペクトルバンド（３４）の一部が案内されて前記偏光子（３）を通過し、前記スペクトルバンド（３４）の別の部分が案内されて前記カラーフィルター（７）を通過することを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７記載の装置であって、
前記第２プリズム（３６）および前記第２レンズ（３７）が前記コンビネーションフィルター（３５）を基準に、前記第１プリズム（３３）および前記第１レンズ（３２）に対して反転して配置されていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項４に記載の装置であって、
前記コーディングアセンブリが、直線帯状配列、同心状配列、または放射状帯の配列の多数の隣り合うゾーンを有するパターンを持つコンビネーションフィルター（４０、４１、４２、４３）を有し、
隣り合うゾーンにおいて偏光子（３）とカラーフィルター（７）とが交互に存在することを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置であって、
前記コンビネーションフィルターが実体顕微鏡のアッベ光学系のための中央開口部を有することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項４に記載の装置であって、
前記コーディングアセンブリが特定の波長の直線偏光の偏光を保持し、他の波長の偏光を少なくとも部分的に打ち消すよう設計された１つ以上のλ板を有することを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の装置であって、
少なくとも２つの異なる光源が備えられ、
前記少なくとも２つの異なる光源は、色または色スペクトルが少なくとも部分的に異なる光を生成することを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の装置であって、
前記少なくとも２つの異なる光源の内の１つの光源が白色光を生成し、もう１つの光源がカラー光を生成することを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、
少なくとも１つのカラー光源が外部光源として備えられることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の装置であって、
前記撮像デバイス（９）が上流のバイヤーフィルターを有するイメージセンサ、ビームスプリッタープリズムおよび上流のカラーフィルターの少なくとも一方を有する３つのセンサー、または、Ｘ３カラーセンサーを有することを特徴とする装置。
【請求項１６】
粒子特性を光学測定するための方法であって、
粒子試料が、粒子特性を光学測定するための装置の試料ホルダーに置かれて、前記粒子試料または前記粒子試料の一部の色および空間分解画像が作成され、
前記粒子試料または前記粒子試料の一部が反射光法を用いて照らされ、
粒子試料によって反射されたカラーコード化偏光を有する光が少なくとも１つのマトリクスイメージセンサへ導かれ、
前記カラーコード化偏光を有する前記光が、第１偏光方向の少なくとも１つの第１波長範囲の直線偏光である第１の光と、少なくとも１つの第２波長範囲の非偏光である第２の光と、を含み、
前記第１波長範囲が、前記第２波長範囲と重ならないか、または一部のみが重なることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記装置は、請求項１から１７のいずれか１項に記載の装置である方法。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の方法であって、
前記粒子試料によって反射された前記光が導かれて、偏光方向がカラーコード化偏光を有する前記光の第１偏光方向に垂直に向けられた直線偏光フィルターを有する検光子（５）を通過することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１６から請求項１８のいずれか１項に記載の方法であって、
前記粒子特性は、粒子のサイズおよび反射率を含み、
サイズ情報は、第１偏光方向の少なくとも１つの波長範囲で構成される単一画像の色および空間分解画像情報から測定され、前記粒子試料の粒子の反射率の情報は、非偏光の少なくとも１つの第２波長範囲から測定されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の装置と、前記装置に接続されたインターフェイス、ならびに色および空間分解画像を受け取り、保存し、加工するためのデータメモリーおよびプロセッサーを有する機器とを備えた、粒子特性を光学測定するためのシステムであって、
前記粒子特性は、粒子のサイズおよび反射率を含み、
評価機器がコンピュータープログラムを用いて第１偏光方向の少なくとも１つの波長範囲で構成された単一画像の色および空間分解画像情報からサイズ情報を測定し、非偏光の少なくとも１つの第２波長範囲から前記粒子試料の粒子の反射率の情報を測定するように構成およびセットアップされていることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、粒子特性、具体的にはサイズおよび反射率を光学測定するための装置、方法、およびシステムに関する。本装置は、少なくとも１つの光源を有する少なくとも１つの光源アセンブリと、偏光子アセンブリと、少なくとも１つの光源アセンブリによって照射可能な調査対象の粒子試料を収容するための少なくとも１つの試料ホルダーと、少なくとも１つの検光子アセンブリと、少なくとも１つの色分解マトリクスイメージセンサを有する少なくとも１つの撮像デバイスと、を備える。
【０００２】
拡大装置に接続されたコンピューターシステムを用いた粒子自動測定が知られている。形状、直径、およびその他の幾何学的寸法といった粒子特性は、閾値検出法を用いて処理された粒子の画像を記録することにより検出される。これは通常、いわゆる交差偏光を用いて行なわれる。これは、光がまず偏光子により一偏光方向に直線偏光され、調査対象の粒子に反射した後に案内されて、直線偏光フィルターを有する検光子であって、その偏光方向または偏光面が、偏光子の偏光面または偏光方向と９０°の角度を有する検光子を通過することを意味する。これにより、粒子を明るい背景から最もよく分離することができる。
【０００３】
反射率や反射強度などのその他の粒子特性、従って粒子の種類（金属または非金属）は、平行偏光を用いて、すなわち偏光子と検光子とがそれぞれの偏光面に対して平行に位置する撮像条件下で第２画像を撮影することにより検出される。あるいは、第２画像は、偏光子なしで非偏光を用いて、および／または、検光子を用いずに、その効果を維持したまま撮影される。
【０００４】
このため、サイズと種類とによる粒子の完全な分類には、２つの異なる照明条件下で記録された２つの異なる画像が必要である。
既知の方法では、一般的に第１画像は偏光子と検光子の偏光方向が互いに垂直であるときに記録されるが、第２画像は両者が平行に位置するときに記録される。両画像の時間的順序は重要ではない。粒子の形状、従って幾何学的寸法は、交差した偏光子と検光子とを用いて記録された画像から得られ、平行な偏光子と検光子とを用いた第２画像を分析することにより、この構成において粒子の位置で生じる輝度によって、粒子が反射性を有するか否かが明らかになる。
【０００５】
対照的に、本発明の目的は、粒子の特性評価を加速し、簡略化することである。
この本発明の基礎的な目的は、少なくとも１つの光源を有する少なくとも１つの光源アセンブリと、偏光子アセンブリと、少なくとも１つの光源アセンブリによって照射可能な分析対象の粒子試料を受容するための少なくとも１つの試料ホルダーと、少なくとも１つの検光子アセンブリと、少なくとも１つの色分解マトリクスイメージセンサを有する少なくとも１つの撮像デバイスとを備えた、粒子特性、具体的にはサイズおよび反射率を光学測定するための装置により実現される。本装置は、粒子試料によって反射された光を、カラーコード化偏光（ｃｏｌｏｒ−ｃｏｄｅｄ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）によって、少なくとも１つのマトリクスイメージセンサ上に導くように構成されるように、さらに発展される。
【０００６】
本発明に関して、粒子の「サイズ」とは、長さ、直径、表面積、形状などの粒子の幾何学的寸法であると理解される。
本発明に係る装置は、例えば顕微鏡、マクロスコープ、実体顕微鏡、または反射光下で観察を行なうマクロイメージングステーションである。
【０００７】
本発明に係る装置は、光学アセンブリが、特定コードでエンコードされた粒子からの反射光をイメージセンサへ導き、このために、カラーコード化偏光を生成して、粒子試料を照らすことによって、１つのＲＧＢカラー画像のみを用いて、粒子試料の粒子に関するあらゆる必要な情報を提供することが可能である。
【０００８】
本発明は、粒子のサイズおよび粒子の種類の両方を識別するために本発明に従って生成され粒子試料を照らす光によって、粒子の第１の、かつ唯一の画像が既にすべての情報を含んでいる場合には、第２画像なしで済ますことできるという基本概念に基づく。このためには、光は偏光の異なる成分を区別可能に有していなければならない。本発明において、これは照明光の色スペクトルの一部が直線偏光され、かつスペクトルの別の一部が別の方向に直線偏光されるか、おそらくは偏光されないか、または部分的にのみ偏光されるというカラーコーディングによって達成される。
【０００９】
カラーコーディングに基づいて、どのスペクトル成分、すなわちどの色がどの偏光状態を有するかが既知であるため、色および空間分解画像の色情報から、粒子サイズおよび粒子の反射率を同時に推測することができる。
【００１０】
本発明に係る手法により、従来方法で記録された２つの画像を比較する際の粒子の識別上の問題の原因となる、装置の光学部品に対する試料のずれの問題がさらには回避される。
【００１１】
カラーコード化偏光は異なる偏光状態が混在する波長範囲を有してもよい。しかし、続く画像分析での分離を可能にするために、どれか１つだけの偏光状態が優位である波長範囲も存在する必要がある。仮に、そうした独立した波長範囲がない場合には、光はカラーコード化偏光を有さないであろう。
【００１２】
本発明に係る装置において、検光子の直線偏光フィルターは、カラーコード化偏光の直線偏光部分の偏光方向に垂直に配置されることが好ましい。この部分は粒子の幾何学的特性を測定するのに用いられる。
【００１３】
偏光をカラーコード化するための装置は、一方では第１偏光方向の少なくとも１つの第１波長範囲の直線偏光を生み出し、他方では少なくとも１つの第２波長範囲の、非偏光、または、第１偏光方向とは異なる、具体的には第１偏光方向に垂直な第２偏光方向の少なくとも１つの偏光成分を有する偏光を生み出し、ここでは、第１波長範囲は第２波長範囲と重ならないか、または一部のみが重なることが好ましい。
【００１４】
この場合、第１偏光方向は、検光子の偏光方向に垂直に配置されることが好ましい。
カラーコード化偏光を生み出すコーディングアセンブリが備えられ、コーディングアセンブリは、光源アセンブリ、偏光子アセンブリ、または検光子アセンブリの一部であることが好ましい。コーディングアセンブリは、複数の光学部品を、偏光子の前もしくは中に、または、更には検光子と共に、光学系の光路に備え、これによって偏光は、カラーコード化される。
【００１５】
好ましい実施形態において、コーディングアセンブリは、入射光を波長範囲の異なる第１部分ビームと第２部分ビームとに分けるダイクロイックビームスプリッターを有する。直線偏光子が第１部分ビームの光路に配置され、カラーフィルターが第２部分ビームの光路に配置される。これらの部分ビームは、偏光子またはカラーフィルターを通過後に、ビームリコンバイナー内で結合されて出射光線になる。このコーディングアセンブリを、偏光子アセンブリ内で特に有利に使用することができる。
【００１６】
ダイクロイックビームスプリッターを使用する場合、第１および第２部分ビームに交互に分けられる複数の連続波長範囲に波長スペクトルを分けることができる。カラーフィルターは、第２部分ビームに配置され、限られた波長範囲を、または極端な場合には１つのみの波長を通過させる。カラーフィルターは、第２部分ビームの波長帯を通過させるように選択される。第２部分ビームに偏光子を使用する必要はないが、補助的にそうすることはできる。その際偏光子は第１部分ビームの偏光子に垂直に配置されることが好ましい。
【００１７】
ビームコンバイナーは、適用可能ならば、具体的には光路を基準に第１ダイクロイックビームスプリッターに対して反転して配置されたダイクロイックビームスプリッターとして設計されることが好ましい。ビームリコンバイナーを、半透明ミラーとすることもできる。本発明においては、これはミラーが一方の側から斜めに来る光を通過させ、別の側から来る光を反射することを意味する。
【００１８】
偏光子アセンブリに特に有利に用いることができる１つの同様に有利な実施形態において、コーディングアセンブリは、入射光の方向に、第１レンズと、第１プリズムと、第２プリズムと、第２レンズとで構成される配列を有する。入射光は第１プリズムを通過後に広がってスペクトルバンドを形成する。偏光子とカラーフィルターとを有するコンビネーションフィルターがスペクトルバンドの位置に配置され、それによってスペクトルバンドの一部が案内されて偏光子を通過し、スペクトルバンドの別の部分が案内されてカラーフィルターを通過する。
【００１９】
この場合、入射光のスペクトルバンドは、スペクトルの限定的なブラー（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）を除いて、重なることなく２つの異なる範囲に分けられる。一方の範囲は、直線偏光され、他方の範囲はカラーフィルターを通過する。そのため、この第２の範囲は、カラーフィルターを通過することができる範囲に限られる。
【００２０】
カラーフィルターは、非偏光に与えられた色に対応しない基本スペクトル成分を、非偏光が含んでいない限りにおいて、別の透明フィルターまたはスリットに置き換えることができる。光がこの位置でスペクトル的に広がるため、この配置は、カラーフィルターに相当する。
【００２１】
コンビネーションフィルターに関しては、第２プリズムおよび第２レンズが第１プリズムおよび第１レンズに対して反転して配置されることが好ましい。このようにして、スペクトルバンドはコンビネーションフィルターを通過後に結合されて共通の、具体的には平行な光線になり、光線の光は、カラーコード化偏光を有する。この場合、入射光の一部は、カラーフィルターにより取り除かれており、得られる光線の色スペクトルにおいて抑制されるか、または存在しない。
【００２２】
本発明の装置の同様に好ましい実施形態は、コーディングアセンブリが、直線帯状配列、同心状配列、または放射状帯の配列の多数の隣り合うゾーンを有するパターンを持つコンビネーションフィルターを備えるという特徴を有し、隣り合うゾーンにおいて偏光子とカラーフィルターが交互に存在する。多数の隣り合うゾーンを有するパターンを持つ対応コンビネーションフィルターは、その複数の異なるゾーンでカラーコード化偏光についての複数の異なる成分を生成するのに使用される。ゾーンは、両種類の光を用いて撮像目的で粒子試料の表面を均一に照らすのに十分なほど微細でなくてはならない。コンビネーションフィルターを有するコーディングアセンブリのこの実施形態は、有利には偏光子アセンブリにも検光子アセンブリにも使用することができる。コンビネーションフィルターが偏光子アセンブリに使用された場合には、偏光コンポーネントの偏光方向は検光子の偏光方向に垂直であるように選択され、検光子アセンブリに使用された場合には偏光方向は、偏光子に垂直でなければならない。
【００２３】
他の位相差板を併用したλ／２板などの位相差板と、偏光子の後ろのカラーフィルターとを組み合わせたものを用いて着色部を得ることができる。
コンビネーションフィルター内の両部分の特定の表面積比、および、画像分析ソフトウェアのそれに応じた調整によって最適な結果が得られる。偏光コンポーネントとカラーフィルターコンポーネントの表面積は、１：１から１０，０００：１、とりわけ３：１から１００：１の比率であることが好ましい。
【００２４】
コンビネーションフィルターは、実体顕微鏡のアッベ光学系のための中央開口部を有することが好ましい。この際、コンビネーションフィルターは、環状面を有し、従って、同心状ゾーンまたは放射状に配置されたゾーンでカラーコード化偏光の両コンポーネントによる理想的な均一照明が可能になる。
【００２５】
本発明に係る装置の別の有利な実施形態において、コーディングアセンブリは、ある波長の直線偏光の偏光を保持し、他の波長の偏光を少なくとも部分的に打ち消すよう設計された１つ以上のλ板を有する。全波長または多波長のλ板の使用は、光学活性物質が偏光の偏光面を回転させるという事実を利用するものである。しかし、この効果は分散的であるため、偏光面を様々な波長で様々な量回転させることができる。ある波長、すなわちある色では直線偏光の３６０°の特定の回転が起きるが、他の波長では異なる回転が起きる。複数のλ板を組み合わせることで、これら他の波長の偏光を少なくとも部分的に打ち消すことができる。そのため、他の波長では光の非偏光成分が出口で存在するものの、選択された波長では直線偏光が依然として得られる。このコーディングアセンブリは、偏光アセンブリに設けることも、検光子アセンブリに設けることもできる。後者の場合、コーディングアセンブリは同じ効果を得るために検光子の役割を担うことができる。
【００２６】
好ましい実施形態では、少なくとも２つの異なる光源が含まれる。これら光源は、色または色スペクトルが少なくとも部分的に異なる光を生成する。具体的には１つの光源は白色光を生成し、別の光源はカラー光を生成する。この場合、第１光源の光を偏光子内で偏光することができるが、第２光源からのカラー光は例えば非偏光のままとすることができる。光の偏光のカラーコード化は、２つの異なる光源が存在し、そのうちの一方だけが偏光子を照らす場合に容易に行なわれる。カラー光はレーザーによって生成することもできる。少なくとも１つのカラー光源が外部光源を構成することがさらに好ましい。これは偏光子内で偏光されない光の光源である。
【００２７】
上述の場合それぞれにおいて、画像評価は、その複数の異なる偏光が知られている波長範囲、すなわち光偏光の既知のカラーコーディングを考慮に入れる。
撮像デバイスは、上流のバイヤー（Ｂａｙｅｒ）フィルターを有するイメージセンサ、ビームスプリッタープリズムおよび／もしくは上流のカラーフィルターを有する３つのセンサー、または、Ｘ３カラーセンサーを有することが好ましい。バイヤーフィルターを有するイメージセンサは写真撮影を含む多くの用途に使用される。センサーの各ピクセルまたは各マトリクスセル用に、バイヤーフィルターは赤、緑、または青のいずれかの単色フィルターを有する。カラー画像のピクセルにおいて、ピクセルの前にあるカラーフィルターのために直接測ることができない２つの色成分が、対応する色のカラーフィルターが手前に位置する隣接ピクセルのピクセル値から通常は補間される。Ｘ３センサーは、各ピクセルで３原色すべてを実現するために、数層に重なり合う３つのセンサー素子を各ピクセルに使用する。
【００２８】
本発明の基本的な目的は、粒子特性、具体的にはサイズおよび反射率を光学測定するための方法によっても実現される。粒子試料は粒子特性を光学測定するための装置、具体的には本発明の上述の装置の試料ホルダーに置かれ、粒子試料または粒子試料の一部の色および空間分解画像が作成される。本方法は、粒子試料または粒子試料の一部が反射光法を用いて照らされ、粒子試料によって反射されたカラーコード化偏光を有する光が少なくとも１つのマトリクスイメージセンサへ導かれるように、さらに展開される。
【００２９】
本発明に係る方法は、本発明の上述の装置と同じ特性、特徴、および利点を有する。
本方法は、カラーコード化偏光を有する光が一方では第１偏光方向の少なくとも１つの第１波長範囲の直線偏光を含み、他方では少なくとも１つの第２波長範囲の、非偏光、または、第１偏光方向とは異なる、具体的には第１偏光方向に垂直な第２偏光方向の少なくとも１つの偏光成分を有する偏光を含み、第１波長範囲は第２波長範囲と重ならないか、または一部のみが重なるように、さらに展開されることが好ましい。
【００３０】
粒子試料によって反射された光は導かれて、直線偏光フィルターを有する検光子を通過し、検光子の偏光方向は、カラーコード化偏光を有する光の第１偏光方向に垂直に向けられることが好ましい。あるいは、偏光のカラーコード化は、反射後にのみ行なわれてもよく、例えば、白色光などの一方向に直線偏光された光は、まず試料を照らし、具体的には上述の通り、次に偏光および色に応じて、検光子アセンブリで分割を生じる。
【００３１】
サイズ情報は、第１偏光方向を有する少なくとも１つの波長範囲で構成される単一画像の色および空間分解画像情報から測定され、粒子試料の粒子の反射率の情報は、非偏光、または、第１偏光方向とは異なる第２偏光方向の少なくとも１つの偏光成分を有する少なくとも１つの第２偏光範囲から測定される。
【００３２】
本発明の範囲内において、波長が１つのみであるか、または帯域幅が狭い狭帯域の光が、対応するカラーフィルターまたは対応する光源によって生成される場合に、波長範囲は個別の波長を含んでいると理解される。本発明の範囲内において、少なくとも部分的に異なる波長と異なる偏光状態を有する光もまた２つの異なる光源から作り出され、その後混合されて粒子試料を照らす。
【００３３】
本発明の基本的な目的は、本発明の上述の装置と、装置に接続されたインターフェイス、ならびに色および空間分解画像を受け取り、保存し、加工するためのデータメモリーおよびプロセッサーを有する機器とを備えた、粒子特性、具体的にはサイズおよび反射率を光学測定するためのシステムによっても実現される。システムは、評価機器がコンピュータープログラムを用いて第１偏光方向の少なくとも１つの波長範囲で構成される単一画像の色および空間分解画像情報からサイズ情報を測定し、非偏光、または、第１偏光方向とは異なる第２偏光方向の少なくとも１つの偏光成分を有する少なくとも１つの第２波長範囲から粒子試料の粒子の反射率の情報を測定するように構成およびセットアップされるように、さらに展開される。
【００３４】
本発明に係るシステムも、本発明の装置および本発明の方法と同じ利点、特徴、および特性を有する。
本発明のさらなる特徴は、請求項および添付の図面とともに本発明の実施形態の説明から明らかとなるであろう。本発明の実施形態は、個別の特徴またはいくつかの特徴の組み合わせを実現することができる。
【００３５】
本発明の基本的概念を制限することなく、図面を参照し例示的な実施形態を用いて本発明を以下に説明する。それにより、本文中に詳細には説明されていない本発明のすべての詳細に関して明確に図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】粒子特性を検出するための既知の装置の概略図である。
【図２】本発明に係る装置の概略図である。
【図３】本発明に係るコーディングアセンブリの概略図である。
【図４】本発明に係る別のコーディングアセンブリの概略図である。
【図５】本発明に係るコンビネーションフィルターの概略図である。
【図６】本発明に係るさらなる装置の概略図である。
【図７】本発明に係るさらなる装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図面において、同一または類似の要素および／または部分には、その項目を再度紹介する必要がないように同一の参照番号が与えられる。
反射光顕微鏡に関して、以下に本発明を説明する。しかしながら、本実施形態は、反射光法で動作する顕微鏡、マクロスコープ、実体顕微鏡、マクロイメージングステーションなどの他の装置にも容易に転用可能および適用可能である。
【００３８】
図１ａ）および図１ｂ）に、粒子特性を測定するために用いることができる既知の反射光顕微鏡１の断面を概略的に表す。反射光顕微鏡とは、試料を光が通過する透過光顕微鏡法と対照的に、試料がレンズを用いて観察される側と同じ側から照らされることを意味する。
【００３９】
反射光顕微鏡１は、試料キャリア６上の試料を照らすためにランプなどの照明系を有するいわゆる光源ボックス２を備える。光路は図１に図示しない。照明光は案内されて偏光子３を通過し、偏光子３内で直線偏光される。図１では、これは水平方向である。偏光方向は、図１ａ）と図１ｂ）とで同じである。偏光子３を通過後、照明光は屈折され、試料キャリア６上の試料に向けられる。これはレンズ４によっても、外部からも行なうことができる。試料キャリア６上の試料に反射した光はレンズ４によって検光子５に、そして接眼レンズ８、および同時に撮像デバイス９に伝えられる。
【００４０】
図１ａ）は、検光子５の偏光方向が図１ｂ）とは異なる。図１ａ）では、検光子５が、垂直偏光方向、すなわち偏光子３の偏光方向に垂直に配置される。図１ｂ）では、偏光子３と検光子５とが平行に設けられる。
【００４１】
図１ａ）および図１ｂ）の右側に反射粒子１１および非反射粒子１３の外観を表す。一例として表される当該ケースにおいて、反射粒子１１は、円形であり、非反射粒子１３は、長方形である。偏光子３と検光子５とが交差する図１ａ）に表す構成において、両粒子１１および１３は黒く見えるため、これら粒子の幾何学的特性を理想的に検出することができる。図１ｂ）においては、偏光子３と検光子５とが互いに平行である。反射光が検光子５を通過し、そのためより明るい画像を生成することから、反射粒子１１はより明るく見える。このようにして、粒子のサイズおよび粒子の種類は、図１ａ）および図１ｂ）の構成に基づき作成された２つの画像において、両方とも区別可能である。
【００４２】
また、図２には、光源ボックス２内の光源アセンブリの種類が図１の反射光顕微鏡１とは異なる反射光顕微鏡１を表す。図２によれば、１つだけの直線偏光子３の代わりに、改良偏光子アセンブリ３’に、内部光源、あるいは組み合わせられた種々の光源からの光用の偏光子３とカラーフィルター７とを組み合わせたものが設けられる。検光子５用の偏光フィルターは、偏光子アセンブリ３’の偏光子３に対して垂直に構成される。偏光子３とカラーフィルター７とにより、試料キャリア６上の試料を照らす役割を果たす反射光顕微鏡１内の光源アセンブリにおいて、本発明に従うカラーコード化された偏光を有する光が生成される。
【００４３】
偏光子３によって偏光された波長スペクトルの部分は、偏光子３に垂直に配置された検光子５と共に、図１ａ）の構成を作り出すため、それにより、粒子の幾何学的特性を測定することができる。これに対して、カラーフィルター７を通過する波長スペクトルの部分は、同様には直線偏光されることはなく、そのため図１ｂ）の構成に相当する。この光の少なくとも１つの偏光成分が検光子５に平行に偏光されるためである。この成分は粒子の種類、すなわち各粒子が反射特性を有するか否かを検出するのに用いられる。
【００４４】
あるいは、検光子５の偏光フィルターとカラーフィルター７とで構成される組み合わせを有する改良検光子アセンブリ５’を使用することもできる。この場合、偏光子アセンブリは、１つの従来型の偏光子のみを含み、カラーフィルターを含まない。この場合さらに、偏光子３および検光子５の偏光フィルター成分の偏光方向は互いに垂直である。
【００４５】
図３に、反射光顕微鏡１用の、本発明に係る第１コーディングアセンブリ２０を概略的に表す。ここでは、入射光２１は左から入り、ダイクロイックビームスプリッター２２に接触する。入射光２１のこの部分は、２つ以上の波長帯に分かれ、それらは、一方では透過第１部分ビーム２７に、他方では反射第２部分ビーム２８に分かれる。ダイクロイックビームスプリッター２２に反射された成分は、ミラー２３に再び反射される。
【００４６】
第１部分ビーム２７は案内されて偏光子３を通過するが、第２部分ビーム２８は案内されてカラーフィルター７を通過する。カラーフィルター７を通過後、第２部分ビーム２８はミラー２４により屈折されてビームリコンバイナー２５に向かい、そこで第１部分ビーム２７と出合って結合されて、拡張された光線２６になる。
【００４７】
ビームリコンバイナー２５は、反転して配置されたダイクロイックビーム分割器、または入射第１部分ビーム２７側が透明で、かつ入射第２部分ビーム側が反射するように設計された半透明ミラーとすることができる。
【００４８】
ダイクロイックビーム分割器は波長スペクトルを、反射または通過のいずれかのいくつかの範囲に分割するので、コーディングアセンブリ２０は、直線偏光された、いくつかの範囲、および、少なくとも１つのカラーフィルター処理された波長範囲を持つスペクトルを作り出す。
【００４９】
図４に、本発明に係るコーディングアセンブリ３０の別例を表す。平行入射光３１は、例えば球形または円筒形に設計することができるレンズ３２にまず出合う。第１レンズ３２は入射光を束ねて点または線にする。プリズム３３がそれに続き、その点または線をスペクトル的に分割してスペクトルバンド３４を生じさせる。偏光子３を用いてスペクトルバンド３４の大部分を直線偏光するコンビネーションフィルター３５と、スペクトルバンド３４のより小さい部分をカラーフィルター処理するカラーフィルター７と、がスペクトルバンド３４の位置に配置される。
【００５０】
第１レンズ３２および第１プリズム３３での入射光３１の光学的変換を反転させる第２プリズム３６および第２レンズ３７がこれに続き、そのためカラーコード化された偏光を有する平行光線が存在することとなる。
【００５１】
図５に、ゾーンからゾーンへと交互に存在し、明るい領域と暗い領域で図示された偏光子３およびカラーフィルター７の細長いゾーンを有する、本発明に係るコンビネーションフィルター４０、４１、４２、４３の４つの例を表す。
【００５２】
このために、コンビネーションフィルター４０は線形帯状領域を有し、コンビネーションフィルター４１は同心状ゾーンを有する。コンビネーションフィルター４２および４３はそれぞれ、マクロスコープ、実体顕微鏡、またはマクロイメージングステーションの環状照明用の中央開口部４４を有する。これに関連して、コンビネーションフィルター４２は環状ゾーンの同心状配置を有するのに対し、コンビネーションフィルター４３は交互に放射状に配置された一連のゾーンを有する。
【００５３】
図６に、試料１０が試料キャリア６上に配置された、本発明の別装置の断面を概略的に表す。これが２つの異なる光源からの光、すなわち偏光子３によって偏光される内部発生入射光線５２と、偏光子３によって偏光されない内部または外部発生カラー光線５２と、に照らされる。光５２は、単色または狭帯域のカラー光とすることができる。光は、試料に反射し、出射光５６として検光子に進む。
【００５４】
図７に、アッベ光学系を有する実体顕微鏡の場合のこの配置を表し、ここでは、内部の検光子５をリング形状の同心偏光子３が取り囲んでいる。１つ以上の外部カラー光源５０がさらに外側に配置される。従って、この配置は、実体顕微鏡の場合の図６の配置に機能的に対応する。
【００５５】
図６および図７のケースでは、本発明に係る結果は、カラーフィルターを必要とせずに２つの異なる光源を使用することで生み出されるが、カラーフィルターを内部または外部光源の一部とすることができる。
【００５６】
以下の表に、本発明に係る方法および本発明に係る装置において有利に採り得る波長スペクトルの、垂直および平行、または非偏光成分の採り得る色の組み合わせを記載する。
ＲＧＢ混合色がこの表で使用される。説明：白＝赤＋緑＋青、シアン＝緑＋青、マゼンタ＝赤＋青、黄＝赤＋緑。
【００５７】
図面からのみ導かれるものも含めて名前の付けられたすべての特徴、および他の特徴と組み合わせて開示される個々の特徴は、単独でおよび組み合わせられて、本発明にとって本質的であると考慮される。本発明の実施形態は、個別の特徴、またはいくつかの特徴の組み合わせを通して実現することができる。本発明の範囲内において、「具体的には」または「好ましい」と示される特徴は選択的特徴である。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
［参照番号リスト］
１…反射光顕微鏡、２…光源ボックス、３…偏光子、３’…改良偏光子アセンブリ、４…レンズ、５…検光子、５’…改良検光子アセンブリ、６…試料キャリア、７…カラーフィルター、８…接眼レンズ、９…撮像デバイス、１０…試料、１１…反射粒子、１３…非反射粒子、２０…コーディングアセンブリ、２１…入射光、２２…ダイクロイックビームスプリッター、２３，２４…ミラー、２５…ビームリコンバイナー、２６…出射光線、２７…第１部分ビーム、２８…第２部分ビーム、３０…コーディングアセンブリ、３１…入射光、３２…レンズ、３３…プリズム、３４…スペクトルバンド、３５…コンビネーションフィルター、３６…プリズム、３７…レンズ、３８…出射光、４０，４１…コンビネーションフィルター、４２，４３…実体顕微鏡用コンビネーションフィルター、４４…中央開口部、５０…外部カラー光源、５２…入射光、５４…外部カラー入射光、５６…出射光
【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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