(57)【要約】  【課題】            光源の光スペクトルを最適に利用し、保守および電力消費に関するコストの大幅な減少を達成する照明装置。  【解決手段】        広帯域の光を照明光路に放射する光源と、該光源の後段に配され、複数の波長ないし波長範囲を分離可能に構成されるフィルタシステムとを有する、光学システムのための照明装置において、前記フィルタシステム（４）は、分離されたすべての波長ないし波長範囲が、前記光学システム（５）における後のそれらの一又は任意の組合せによる同時的又は順次の使用のために、利用可能となるよう構成されること、及び  選択される１つの波長（７）は、前記照明光路（２ａ）に対して平行に前記フィルタシステム（４）から射出されるよう、複数の反射フィルタ（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）を介して案内されることを特徴とする。  【選択図】          図１
2004279425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域の光を照明光路に放射する光源と、該光源の後段に配され複数の波長ないし複数の波長範囲を分離可能にするよう構成されるフィルタシステムとを有する、光学システムのための照明装置において、
前記フィルタシステム（４）は、分離されるすべての波長ないし波長範囲が、前記光学システム（５）における後のそれらの一又は任意の組合せによる同時的又は順次の使用のために、利用可能となるよう構成されること、及び
選択される１つの波長（７）は、前記照明光路（２ａ）に対して平行に前記フィルタシステム（４）から射出されるよう、複数の反射フィルタ（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）を介して案内されること
を特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記複数の反射フィルタ（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）は、前記選択される１つの波長（７）を前記照明光路（２ａ）に対してコーリニアに前記フィルタシステム（４）から射出するよう構成される第１、第２、第３及び第４シングルラインノッチフィルタから構成されること
を特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記複数の反射フィルタ（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）は、波長２４８ｎｍのためのシングルラインノッチフィルタとして構成されること
を特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記照明光路（２ａ）において、波長２４８ｎｍのための前記第１シングルラインノッチフィルタの後段に、更なるシングルラインノッチフィルタ（１０）が配されること
を特徴とする請求項３の照明装置。
【請求項５】
前記更なるシングルラインノッチフィルタ（１０）は、波長３６５ｎｍのためのフィルタとして構成されること
を特徴とする請求項４の照明装置。
【請求項６】
前記シングルラインノッチフィルタ（複数）は、該フィルタによって処理されるべき波長の光の９９％を反射し、かつその都度、より長い波長の光を妨害せずに透過するよう構成されること
を特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記フィルタシステム（４）は、ハウジング（１２）内に設けられると共に、該ハウジング（１２）は、それぞれ異なる波長ないし波長範囲のための複数の射出ポート（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）を有すること
を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
選択される複数の波長ないし複数の波長範囲は、前記フィルタシステム（４）のハウジング（１２）から光伝送手段（２２）を介して前記光学システム（５）へ伝送可能であること
を特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記選択される複数の波長ないし複数の波長範囲を伝送するための前記光伝送手段（２２）は、光伝送ファイバ及び／又はミラーシステムとして構成されること
を特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記光学システム（５）は、観察対象（２６）を観察するための少なくとも１つの顕微鏡対物レンズ（２４）を含むこと
を特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学システムのための照明装置に関し、とりわけ広帯域の光を照明光路に放射する（差し込む）光源と、該光源の後段に配され、複数の波長ないし複数の波長範囲を分離可能にするよう構成されるフィルタシステムとを有する、光学システムのための照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学システム（例えば、顕微鏡）では、異なる波長（例えば、１９３ｎｍ、２８４ｎｍ、３６５ｎｍ及び４１４ｎｍの如きスペクトル線）又は波長範囲（紫外光、可視光及び赤外光）のために構成された光学系が使用される。異なる複数の照明のすべてを当該光学システムで使用可能とするために、複数のランプ装置の作動が必要となる。照明光の差込入射は、可動ミラーを介し、並びにノッチフィルタ及びスペクトルフィルタを介して行う。更に、波長２８４ｎｍと波長２６５ｎｍとの間での切換を可能とするよう作動する特殊なノッチフィルタも使用される。
【０００３】
【特許文献１】ＤＥ １００ ４２ １４０
【特許文献２】ＤＥ ４３ ３８ ５３１
【特許文献３】ＤＥ ４２ ２１ ０６３
【特許文献４】ＤＥ １９９ ３１ ９５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のスペクトル範囲のための照明・結像装置について記載する文献もある（特許文献１参照）。この装置では、測定の際に必要とされるスペクトル範囲のために、複数の光源を使用する。これらの光源は、ビームスプリッタモジュールによって１つの光路に統合される。所望の波長又は所望の波長範囲に応じて、相応の光源が切り換えられる。この照明・結像装置の重大な欠点は、複数の光源が必要とされる点にある。かくして、照明装置のコストは大きくなる。更に、照明装置に故障が生じると調整が必要となるが、かくして、付加的に、光学システム全体に対する保守コスト、更には、照明・結像装置に対する保守コストも高くなってしまう。
【０００５】
観察対象の多段階照明装置について記載する文献もある（特許文献２参照）。ここに、観察対象の多段階照明とは、互いに異なる所定波長の光によって順次的に観察対象の測定が実行されることを意味する。更に、この装置は、該装置の１つの光源から放射された光の変調を機械的補助手段なしで実行するよう構成される。即ち、測定装置に場合によっては振動を誘起する機械的被駆動部材を、変調手段として使用しないものとされている。しかしながら、提案されている装置には、この場合も同じく、多段階照明のために複数の光源が使用されるため、同じく、装置全体に対するコストが大きくなると云う決定的欠点がある。
【０００６】
ドイツ公開公報ＤＥ４２２１０６３には、落射照明式蛍光顕微鏡のための光学システムについて記載する文献もある（特許文献３参照）。この光学システムは、１つの光源から相互に独立に変更可能な２又は３以上の光線束を生成する。例えば互いに大きく離れたスペクトル範囲に属する互いに異なる特定の波長を有する複数の光線束が１次光源から分離されて放射される。次いで、これら光線束は、重畳（結合）され、ダイクロイックダブルミラー又は３又は４以上の反射帯域を有する反射帯域フィルタによって落射照明式蛍光顕微鏡の顕微鏡対物レンズへほぼ完全に差込入射される。異なる複数の励起光線束によって観察対象の同一部分を照明する。例えば、２又は３以上の蛍光色素で染色した生物細胞から射出される互いに異なる波長を有する蛍光光は、ダイクロイックダブルミラー又は当該蛍光光（複数）のスペクトル範囲に対し大きな透過性を有する反射帯域フィルタを通過し、顕微鏡の像面に観察対象の像を形成し、観察および測定が可能となる。この光学システムによって、互いに異なる波長を有し、互いに異なる色素からの蛍光光の定量的測定が可能となる。この場合、励起光路の色収差の効果、色素間のエネルギ伝送の効果及び色素放射スペクトルの重畳の効果は最小化される。提案されたこの光学システムの欠点は、波長又は波長範囲は一旦は分離されるが、次いで相応に改変ないし変化され、顕微鏡内で観察対象を照明するために、結局再びすべて１つに結合されてしまうと云う点にある。
【０００７】
ＤＵＶ顕微鏡のための照明装置について記載している文献もある（特許文献４参照）。このＤＵＶ顕微鏡の照明装置は、コレクタを備えた１つのＤＵＶ光源を有する。光源及びコレクタの後段には、４つの反射フィルタからなりＵＶ波長帯域を生成する反射フィルタシステムが配される。可視光照明のため、切換自在のミラーユニットによって顕微鏡ないし光学システムの照明光路に差込入射可能な１つの付加的光源も配される。この装置の決定的欠点は、同じく、照明条件に関しできる限り大きい変更可能性（自由度）を得るために、複数の光源（からの複数の光線束）を顕微鏡ないし光学システムに差込入射しなければならないと云う点にある。
【０００８】
それゆえ、本発明の課題は、１つの光源の光スペクトルを適正に利用可能であり、更に保守及び電力消費に関するコストの大幅な減少を可能とする、光学システムのための照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一視点により、広帯域光を照明光路に放射する光源と、該光源の後段（下流）に配され複数の波長ないし複数の波長範囲を分離可能とするように構成されるフィルタシステムとを有する、光学システムのための照明装置が提供される。この照明装置において、前記フィルタシステムは、分離されるすべての波長ないし波長範囲が、前記光学システムにおける後のこれらの一又は任意の組合せによる（同時的又は順次の）使用のために、（各別に）利用可能となるよう構成されること、及び選択される１つの波長は、前記照明光路に対して平行に前記フィルタシステムから射出されるよう、複数の反射フィルタを介して案内されることを特徴とする（形態１・基本構成）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の独立請求項１により、所定の課題として掲げた効果が、上述の通り達成される。即ち、本発明の照明装置は、１つの光源の光スペクトルを適正に利用することができ、更に保守及び電力消費に関するコストを大幅に減少することができる。
更に、各従属請求項により、付加的な効果が後述の通りそれぞれ達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の本発明の好ましい実施の形態を示すが、これらは従属請求項の対象でもある。
（２）  上記の照明装置において、前記複数の反射フィルタは、前記選択される１つの波長を前記照明光路に対してコーリニア（kolinear）に前記フィルタシステムから射出するよう構成される第１、第２、第３及び第４シングルラインノッチフィルタから構成されることが好ましい（形態２）。
（３）  上記の照明装置において、前記複数の反射フィルタは、波長２４８ｎｍのためのシングルラインノッチフィルタとして構成されることが好ましい（形態３）。
（４）  上記の照明装置において、前記照明光路において、波長２４８ｎｍのための前記第１シングルラインノッチフィルタの後段に、更なるシングルラインノッチフィルタが配されることが好ましい（形態４）。
（５）  上記の照明装置において、前記更なるシングルラインノッチフィルタは、波長３６５ｎｍのためのフィルタとして構成されることが好ましい（形態５）。
（６）  上記の照明装置において、前記シングルラインノッチフィルタ（複数）は、該フィルタによって処理されるべき波長の光の９９％を反射し、かつその都度、より長い波長の光を妨害せずに透過するよう構成されることが好ましい（形態６）。
（７）  上記の照明装置において、前記フィルタシステムは、ハウジング内に設けられると共に、該ハウジングは、それぞれ異なる波長ないし波長範囲のための複数の射出ポートを有することが好ましい（形態７）。
（８）  上記の照明装置において、選択される複数の波長ないし複数の波長範囲は、前記フィルタシステムのハウジングから光伝送手段を介して前記光学システムへ伝送可能であることが好ましい（形態８）。
（９）  上記の照明装置において、前記選択される複数の波長ないし複数の波長範囲を伝送するための前記光伝送手段は、光（伝送）ファイバ及び／又はミラーシステムとして構成されることが好ましい（形態９）。
（１０）  上記の照明装置において、前記光学システムは、観察対象を観察するための少なくとも１つの顕微鏡対物レンズを含むことが好ましい（形態１０）。
（１１）  上記の照明装置において、前記光学システムは、顕微鏡であることが好ましい（形態１０）。
【００１２】
本発明の光学システムのための照明装置は、１つの光源によって広い帯域を有する光を放射し、所定の波長ないし波長範囲を選択的に分離することができかつ照明装置から各別に（空間的に離隔して）取出射出できるため、利用者の要望に応じて、観察対象を照明するための特定の１つの波長ないし特定の１つの波長範囲を光学システムにおいて使用できるという大きな利点を有する。これを実現するため、照明装置に配されるフィルタシステムは、照明光の分離を行い、当該分離されたすべての波長ないし波長範囲を、光学システムにおける以降（当該分離処理後）の（当該波長ないし波長範囲の１又は２以上の任意の組合せによる）同時的又は順次的使用のために利用可能とすることができる。更に、フィルタシステムは、選択される１つの波長が複数の反射フィルタを介して案内され、かくして、当該選択される１つの波長がフィルタシステムから照明装置の照明光路に対して平行に射出されるように構成される。選択される１つの波長のための複数の反射フィルタは、第１、第２、第３及び第４シングルラインノッチフィルタ（Single-Line-Notch-Filter）として構成することが可能である。これらのフィルタは、選択される１つの波長が照明光路に対してコーリニアに（co-linear）フィルタシステムから射出されるように構成・配置することも可能である。
【００１３】
更に、複数の反射フィルタを波長２４８ｎｍのためのシングルラインノッチフィルタとして構成すれば特に有利である。照明光路には、波長２４８ｎｍの波長のための第１シングルラインノッチフィルタの後段に、更なる１つのシングルラインノッチフィルタを配することも可能である。この更なる１つのシングルラインノッチフィルタは、波長３６５ｎｍのためのフィルタとして構成することが可能である。照明装置で使用するすべてのシングルラインノッチフィルタは、当該各フィルタによって作用（処理）されるべき（目的の）波長の光の９９％を反射し、その都度、より長い波長の光を妨害せずに透過するよう構成することも可能である。
【００１４】
各フィルタの調整状態ないし配置状態（相互位置関係）を維持するために、フィルタシステムを１つのハウジング内に設けると有利である。ハウジングは、複数の射出窓（射出領域）を備え、各放射窓には、それぞれ１つの互いに異なる波長又は波長範囲が配属されるため、各放射窓からは、それぞれ１つの波長ないし波長範囲が射出される。
【００１５】
以下に、本発明実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例は、発明の理解の容易化のためのものであって、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を排除することは意図しない。また、特許請求の範囲に付した図面参照符号も発明の理解の容易化のためのものであり、本発明を図示の態様に限定することも意図しない。なお、これらの点に関しては、補正・訂正後においても同様である。
【００１６】
図１に、実質的にフィルタシステム４と光源２とから構成される照明装置１の一例を模式的に示した。フィルタシステム４は、ハウジング１２内で構成されている。光源２は、ハウジング１２に例えばフランジ止め等によって結合・固定され、図１に一点鎖線で示した照明光路２ａを規定する。光源２から射出された広帯域の光は、まず、照明光路２ａに配された第１反射フィルタ８ａに入射する。第１反射フィルタ８ａは、ある１つの波長の光のほぼ９９％を反射し、残余のより長い波長の光は通過させるシングルラインノッチフィルタとして構成される。このシングルラインノッチフィルタは、例えば波長２４８ｎｍのために構成されている。即ち、これらのシングルラインノッチフィルタは、波長２４８ｎｍの光は反射し、２４８ｎｍよりも長い波長の光全体を妨害なく通過させる。選択される１つの波長７がフィルタシステム４のハウジング１２から照明光路２ａの方向へ射出されるよう（な光路を形成できるような位置・角度）に、第１反射フィルタ８ａには、第２、第３及び第４反射フィルタ８ｂ、８ｃ、８ｄがそれぞれ配される。図１の実施例の場合、シングルラインノッチフィルタは波長２４８ｎｍのために構成されているので、当該選択される１つの波長は、同じく２４８ｎｍに相応する。しかしながら、当業者に自明である通り、利用者の要望に応じて相応の性質を有する相応の反射フィルタをフィルタシステム４に適用することができる。フィルタシステム４において、第１及び第２反射フィルタ８ａ及び８ｂは、照明光路２ａに対して（時計回りに）ある鋭角αをなすよう傾斜して配される。第３及び第４反射フィルタ８ｃ及び８ｄは、照明光路２ａに対して（時計回りに）ある鈍角βをなすよう傾斜して配される。この場合、角度βは、１８０°−αの角度に相当する。第２反射フィルタ８ｂ及び第３反射フィルタ８ｃは、ハウジング１２において照明光路２ａの外部に配される。光源からの光は、まず、第１反射フィルタ８ａによって、照明光路２ａから外れるように反射され、第２反射フィルタ８ｂに入射する。この光は、第２反射フィルタ８ｂによって第３反射フィルタ８ｃに向かって反射され、この第３反射フィルタによって更に第４反射フィルタに向かって反射され、かくして、選択される１つの波長７は、照明光路２ａの方向で（に平行に、とりわけコーリニアに）ハウジング１２から射出される。４つの反射フィルタ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄのこのような配置によって、選択される１つの波長７に関して特に正確な選択が達成される。反射フィルタは、選択される１つの波長の９９％を反射し、残余のより長い波長の光を妨害なく透過する特性を有するシングルラインノッチフィルタとして構成されるので、所定の１つの波長７の特に正確な選択が達成される。図１の実施例の場合、第１反射フィルタ８ａでは、選択された２４８ｎｍの波長７の９９％が反射されるよう構成されている。しかしながら、この光は、依然として、より長い波長成分を含む。この余分な波長成分は、第１反射フィルタ８ａと同一の性質を有する第２反射フィルタ８ｂにおいて更に「精製」される。選択された１つの波長の順次行われるこの「精製プロセス」は、理論上は、第３反射フィルタ８ｃ及び第４反射フィ��タ８ｄにおいても実行される。従って、４つの反射フィルタ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄのこのような構成によって、１つの波長に関して選択された光の極めて良好な「精製」が達成される。上述の通り、選択された１つの波長は、その光が照明光路２ａに対し平行に進行するように、第１射出ポート１３ａを介してフィルタシステム４のハウジング１２から射出される。
【００１７】
照明光路２ａには、第１反射フィルタ８ａの後段に、更なる反射フィルタ１０が照明光路２ａに対して（時計回りに）ある鈍角をなして配置される。更なる反射フィルタ１０は、同じく、シングルラインノッチフィルタとして構成される。このシングルラインノッチフィルタは、例えば波長３６５ｎｍのために構成されている。更なる反射フィルタ１０によって反射された光は、第２射出ポート１３ｂを介してハウジング１２から射出される。この光は、照明光路２ａに対して実質的に垂直をなす。３６５ｎｍより大きい波長を有する光は、この更なる反射フィルタ１０を透過する。この光は、更に、フィルタシステム４のハウジング１２内部の照明光路２ａを更に伝播（進行）する。照明光路２ａには、上記更なる反射フィルタ１０の後段に、可視光のためのリフレクタ１５が配される。リフレクタ１５は、同じく、照明光路２ａに対して（時計回りに）ある鈍角をなすよう傾斜して配される。従って、照明光中に依然として残留する可視光成分を反射して第３射出ポート１３ｃから射出する。この光は、照明光路２ａに対して実質的に垂直をなす。しかしながら照明光の赤外成分は、なお、可視光のためのリフレクタ１５を透過してフィルタシステム４のハウジング１２内部の照明光路２ａの方向へ進行（伝播）する。可視光のためのリフレクタ１５の後段には、赤外光に適合的に構成されたミラー１６が配される。ミラー１６は、同じく、照明光路２ａに関して（時計回りに）ある鈍角をなすよう配され、そのため照明光の残りを第４射出ポート１３ｄへ向かって反射する。この光は、照明光路２ａに対して実質的に垂直をなす。
【００１８】
反射フィルタ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、並びに更なる反射フィルタ１０、リフレクタ１５及びミラー１６は、（それら各要素によって）選択される各波長ないし各波長範囲が、フィルタシステム４のハウジング１２の異なる部位からそれぞれ射出されるように（光路が形成されるような態様（位置・角度）で）、フィルタシステム４のハウジング１２内に配される。かくして、複数の波長又は複数の波長範囲を空間的に分離することが可能となり、これら波長又は波長範囲を（各別に）、処理又は照明のための更なるシステムへ供給することが可能となる。
【００１９】
図２に、光学システム５と組合せた照明装置１を模式的に示した。図１について説明した如く、光源２の光は、フィルタシステム４のハウジング２内において、相応の態様で、複数の波長又は複数の波長範囲に分割され、これら複数の波長又は波長範囲は互いに空間的に分離される。フィルタシステム４のハウジング１２は、複数の射出ポート１３を有する。波長又は波長範囲に関して空間的に分離された照明装置１の光は、それぞれ光伝送手段２２によって照明装置１から光学システム５へ各別に伝送される。光伝送手段２２は、光（伝送）ファイバとして構成できる。更に、光伝送手段は、（照明装置の各射出ポートから他のシステムへ光を伝送するよう構成される）ミラーシステムとして構成することも可能である。光学システム５には、空間的に分離され伝送された上記複数の波長又は複数の波長範囲を、当該光学システム５の照明光路へまとめて（結合して）差込入射することを可能とする結合手段２８が配される。この場合、結合手段２８は、光学システム５における観察対象２６の照明に適合するよう、上記複数の波長又は複数の波長範囲を任意に組合せて使用すること又は何れか１つを選択して使用することを可能とするよう切換可能に構成された、例えばダイクロイックミラー等の相応の選択手段３０を有する。光学システム５は、観察対象を観察又は検査するための少なくとも１つの顕微鏡対物レンズを含む。本発明の特に有利な実施例の場合、光学システム５は、顕微鏡として構成される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の照明装置の一例の模式図。
【図２】光学システムと組合わせた本発明の照明装置の一例の模式図。
【図１】
2004279425.tif 000003
【図２】
2004279425.tif 000004