(57)【要約】【課題】光学系において簡単かつ安価な装置構成を採用しつつ、入射される光パルスから光パルス列を生成可能に構成しその生成可能な光パルス列の中から所定の光パルス或いは光パルス列を選択的に生成することができる光パルス多重化ユニットを提供する。【解決手段】光パルス選択出射要素１を円盤形状に形成し、これを円周方向に１６分割すると共に、半径方向に並ぶ所定箇所Ｏ１〜Ｏ４に対応するように半径方向に４分割して６４の領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４）を形成し、各領域を、ハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬの中から適宜選択して構成する。そして、要求に応じた光パルス或いは光パルス列を出射することができるように、所定箇所Ｏ１〜Ｏ４に対応する位置に、該当するＨＭ、Ｍ、ＰＬの組み合わせを、手動により或いは自動的に選択することによって、所望の光パルス或いは光パルス列を出射させる。【選択図】図４
2009223032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光路から入射される入射光を、少なくとも２つの光路の中から少なくとも１つを選択して出射可能に構成された光路選択出射手段と、
前記光路選択出射手段から出射される光の少なくとも１つに時間遅延を与えて出射する時間遅延手段と、を本ユニットに入射され本ユニットから出射される光の光路の途中に少なくとも一組備え、
前記光路選択出射手段或いは前記時間遅延手段から出射される光の少なくとも１つに基づいて本ユニットからの出射光を生成する出射光生成手段により光パルス列を生成可能に構成すると共に、前記光路選択出射手段において選択される光路の切り換え或いは前記出射光生成手段による出射光の生成方法の切り換えの少なくとも一方を介して、前記生成可能な光パルス列の中から所望の光パルス或いは光パルス列を選択して本ユニットから出射することを特徴とする光パルス多重化ユニット。
【請求項２】
前記光路選択出射手段が、入射される光に対する、透過及び反射、透過、反射、遮断の４つの特性のうちの少なくとも２つの特性を選択的に切り換え可能に構成され、これにより当該光路選択出射手段において選択される光路の切り換えがなされることを特徴とする請求項１に記載の光パルス多重化ユニット。
【請求項３】
前記出射光生成手段が、入射される光に対する、透過及び反射、透過、反射、遮断の４つの特性のうちの少なくとも２つの特性を選択的に切り換え可能に構成され、これにより当該出射光生成手段による出射光の生成方法を切り換えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光パルス多重化ユニット。
【請求項４】
前記入射される光に対する、透過及び反射、透過、反射、遮断の４つの特性のうちの少なくとも２つの特性を選択的に切り換え可能な構成が、ハーフミラー、透過基板、ミラーのうちの少なくとも２つの選択的な切り換えを利用することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光パルス多重化ユニット。
【請求項５】
前記入射される光に対する、透過及び反射、透過、反射、遮断の４つの特性のうちの少なくとも２つの特性を選択的に切り換え可能な構成として、入射される光の光路であるファイバコアと、出射される光の光路であるファイバコアと、の相対位置偏差に応じて、カップリングレシオを可変に設定可能な光ファイバカプラが利用されることを特徴とする請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の光パルス多重化ユニット。
【請求項６】
前記時間遅延手段が、遅延素子或いは光路長差を利用して時間遅延を与えることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の光パルス多重化ユニット。
【請求項７】
前記光路選択出射手段及び前記出射光生成手段が、透過及び反射機能を有するハーフミラー、透過機能を有する透過基板、反射及び遮断機能を有するミラーのうちの少なくとも２つの選択的な切り換えを利用する場合に、
前記時間遅延手段が、
一の光路選択出射手段から出射される一の光を偏向して、当該一の光路選択出射手段の光路下流側に設けられる他の光路選択出射手段或いは前記出射光生成手段上の共通の集光点に入射させる一のミラーユニットと、
前記一の光路選択出射手段を挟んで対向配置され、前記一の光路選択出射手段から出射される他の光を偏向して、前記第１のミラーユニットを通過する光より長い光路長をもって前記他の光路選択出射手段或いは前記出射光生成手段上の共通の集光点に入射させる他のミラーユニットと、を含んで構成されることを特徴とする請求項４に記載の光パルス多重化ユニット。
【請求項８】
前記一のミラーユニットを通過する光と、前記他のミラーユニットを通過する光と、の間の光路長差が、
前記光路選択出射手段或いは前記出射光生成手段から前記一のミラーユニットまでの距離と、前記光路選択出射手段或いは前記出射光生成手段から前記他のミラーユニットまでの距離と、の偏差、
或いは、
前記一のミラーユニット内における光路長と、前記他のミラーユニット内における光路長と、の偏差の少なくとも一方に基づいて設定されることを特徴とする請求項７に記載の光パルス多重化ユニット。
【請求項９】
前記ハーフミラー、透過基板、ミラーのうちの少なくとも２つの選択的な切り換えが、前記共通の集光点が生成される部位に、前記ハーフミラー、透過基板、ミラーのうちの少なくとも２つが選択的に移動されることによりなされることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光パルス多重化ユニット。
【請求項１０】
前記移動が、前記光路選択出射手段或いは前記出射光生成手段を回転或いは直線運動させることにより行なわれることを特徴とする請求項９に記載の光パルス多重化ユニット。
【請求項１１】
前記生成可能な光パルス列の中からの所望の光パルス或いは光パルス列の選択指示に基づいて、前記共通の集光点が生成される部位に、前記ハーフミラー、透過基板、ミラーのうちの何れが移動されるかが自動的に決定され、
当該決定に従って前記移動が駆動手段を介して自動的に制御されることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の光パルス多重化ユニット。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載の光パルス多重化ユニットと、
光パルスを発する光源とを有することを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の照明装置を有することを特徴とする顕微鏡。
【請求項１４】
光選択ユニットと、
前記光選択ユニットの一方の側に配置され、複数の第１の光学ユニットを有する第１の光学ユニット群と、
前記光選択ユニットの他方の側に配置され、複数の第２の光学ユニットを有する第２の光学ユニット群と、を備え、
前記複数の第１の光学ユニットは、それぞれ光入射部と光射出部を有するとともに、前記光選択ユニットから出射して前記光入射部及び前記光射出部を経て再度前記光選択ユニットに入射するまでの光路長が、各々の第１の光学ユニットで等しくなるように配列され、
前記複数の第２の光学ユニットは、それぞれ光入射部と光射出部を有するとともに、前記光選択ユニットから出射して前記光入射部及び前記光射出部を経て再度前記光選択ユニットに入射するまでの光路長が、各々の第２の光学ユニットで異なるように配置され、
前記光選択ユニットは、ハーフミラー、透過基板、およびミラーの少なくとも２つにより形成されたパターンを有し、前記第１の光学ユニット群と前記第２の光学ユニット群の間に位置する前記パターンを異ならせるものであることを特徴とする光パルス多重化ユニット。
【請求項１５】
前記光選択ユニットは、複数の扇型領域に区分けされた円盤を備え、
前記複数の扇型領域は、各々前記パターンを備え、
１つの扇型領域における前記パターンは、他の扇型領域における前記パターンと異なることを特徴とする請求項１４に記載の光パルス多重化ユニット。
【請求項１６】
前記光選択ユニットにおける前記ハーフミラー、前記透過基板、および前記ミラーの配置に関する複数の組み合わせと、最終的に生成される光パルス列との関係を示すテーブルを記憶するとともに、外部から入力された光パルス列の選択指令に応じて、前記テーブルを参照して前記組み合わせを求める演算処理手段と、
前記演算処理手段により求められた組み合わせを実現するように前記光選択ユニットを駆動する駆動手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の光パルス多重化ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パルス列を生成する光パルス多重化ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１つの光パルスから複数の光パルスからなる光パルス列を生成する光パルス多重化技術の一つとして、例えば、特許文献１に記載されているような光パルス多重化ユニットが提案されている。
ここで、特許文献１に記載の光パルス多重化ユニットは、入射光を分波して透過光及び反射光を生成する分波手段（ハーフミラー）と、当該分波手段の一方側及び他方側に配設され透過光及び反射光をそれぞれ偏向して再び分波手段上の共通位置（集光点、照射点）で合波を行なわせる一対の光偏向手段（ミラーユニット）と、一方側及び他方側の少なくとも一方に設けられ分波手段で分波されて再び分波手段上の共通箇所で合波する光相互間の光路に実質的な光路長差を与えることで分波手段により分波した透過光と反射光との間に時間遅延を与える遅延手段と、を含んで構成され、例えば、入射される単一の光パルスからパルス列（複数の光パルス）を生成することができるようにしたものである。
【特許文献１】特開２００６−３０９１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、かかる特許文献１に記載の技術では、入射される１つの光パルスから光パルス列（複数の光パルス）を生成することはできるものの、その光パルス列におけるパルスの数、及びパルスの間隔は１つに決まっている。
【０００４】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、１つの光パルスから光パルス列を生成する装置において、光パルス列におけるパルスの数とパルスの間隔を変化させることができるようにした光パルス多重化ユニット、当該ユニットを備えた照明装置及び顕微鏡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】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、
少なくとも１つの光路から入射される入射光を、少なくとも２つの光路の中から少なくとも１つを選択して出射可能に構成された光路選択出射手段と、
前記光路選択出射手段から出射される光の少なくとも１つに時間遅延を与えて出射する時間遅延手段と、を本ユニットに入射され本ユニットから出射される光の光路の途中に少なくとも一組備え、
前記光路選択出射手段或いは前記時間遅延手段から出射される光の少なくとも１つに基づいて本ユニットからの出射光を生成する出射光生成手段により光パルス列を生成可能に構成すると共に、前記光路選択出射手段において選択される光路の切り換え或いは前記出射光生成手段による出射光の生成方法の切り換えの少なくとも一方を介して、前記生成可能な光パルス列の中から所望の光パルス或いは光パルス列を選択して本ユニットから出射することを特徴とする光パルス多重化ユニットを提供できる。
【０００６】
本発明の好ましい態様によれば、前記光路選択出射手段が、入射される光に対する、透過及び反射、透過、反射、遮断の４つの特性のうちの少なくとも２つの特性を選択的に切り換え可能に構成され、これにより当該光路選択出射手段において選択される光路の切り換えがなされることが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記出射光生成手段が、入射される光に対する、透過及び反射、透過、反射、遮断の４つの特性のうちの少なくとも２つの特性を選択的に切り換え可能に構成され、これにより当該出射光生成手段による出射光の生成方法を切り換えることが望ましい。
【０００７】
本発明の好ましい態様によれば、前記入射される光に対する、透過及び反射、透過、反射、遮断の４つの特性のうちの少なくとも２つの特性を選択的に切り換え可能な構成が、ハーフミラー、透過基板、ミラーのうちの少なくとも２つの選択的な切り換えを利用することが望ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記入射される光に対する、透過及び反射、透過、反射、遮断の４つの特性のうちの少なくとも２つの特性を選択的に切り換え可能な構成として、入射される光の光路であるファイバコアと、出射される光の光路であるファイバコアと、の相対位置偏差に応じて、カップリングレシオを可変に設定可能な光ファイバカプラが利用されることが望ましい。
本発明の好ましい態様によれば、前記時間遅延手段が、遅延素子或いは光路長差を利用して時間遅延を与えることが望ましい。
【０００８】
本発明の好ましい態様によれば、前記光路選択出射手段及び前記出射光生成手段が、透過及び反射機能を有するハーフミラー、透過機能を有する透過基板、反射及び遮断機能を有するミラーのうちの少なくとも２つの選択的な切り換えを利用する場合に、
前記時間遅延手段が、一の光路選択出射手段から出射される一の光を偏向して、当該一の光路選択出射手段の光路下流側に設けられる他の光路選択出射手段或いは前記出射光生成手段上の共通の集光点に入射させる一のミラーユニットと、
前記一の光路選択出射手段を挟んで対向配置され、前記一の光路選択出射手段から出射される他の光を偏向して、前記第１のミラーユニットを通過する光より長い光路長をもって前記他の光路選択出射手段或いは前記出射光生成手段上の共通の集光点に入射させる他のミラーユニットと、を含んで構成されることが望ましい。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、
前記一のミラーユニットを通過する光と、前記他のミラーユニットを通過する光と、の間の光路長差が、
前記光路選択出射手段或いは前記出射光生成手段から前記一のミラーユニットまでの距離と、前記光路選択出射手段或いは前記出射光生成手段から前記他のミラーユニットまでの距離と、の偏差、
或いは、
前記一のミラーユニット内における光路長と、前記他のミラーユニット内における光路長と、の偏差、
の少なくとも一方に基づいて設定されることが望ましい。
【００１０】
本発明の好ましい態様によれば、前記ハーフミラー、透過基板、ミラーのうちの少なくとも２つの選択的な切り換えが、前記共通の集光点が生成される部位に、前記ハーフミラー、透過基板、ミラーのうちの少なくとも２つが選択的に移動されることによりなされることが望ましい。
本発明の好ましい態様によれば、前記移動が、前記光路選択出射手段或いは前記出射光生成手段を回転或いは直線運動させることにより行なわれることが望ましい。
【００１１】
本発明の好ましい態様によれば、前記生成可能な光パルス列の中からの所望の光パルス或いは光パルス列の選択指示に基づいて、前記共通の集光点が生成される部位に、前記ハーフミラー、透過基板、ミラーのうちの何れが移動されるかが自動的に決定され、
当該決定に従って前記移動が駆動手段を介して自動的に制御されることが望ましい。
【００１２】
本発明に係る照明装置は、上述した本発明に係る光パルス多重化ユニットと、光パルスを発する光源と、を有することが望ましい。
また、本発明に係る顕微鏡は、上記照明装置を有することが望ましい。
【００１３】
また、本発明によれば、光選択ユニットと、
前記光選択ユニットの一方の側に配置され、複数の第１の光学ユニットを有する第１の光学ユニット群と、
前記光選択ユニットの他方の側に配置され、複数の第２の光学ユニットを有する第２の光学ユニット群と、を備え、
前記複数の第１の光学ユニットは、それぞれ光入射部と光射出部を有するとともに、前記光選択ユニットから出射して前記光入射部及び前記光射出部を経て再度前記光選択ユニットに入射するまでの光路長が、各々の第１の光学ユニットで等しくなるように配列され、
前記複数の第２の光学ユニットは、それぞれ光入射部と光射出部を有するとともに、前記光選択ユニットから出射して前記光入射部及び前記光射出部を経て再度前記光選択ユニットに入射するまでの光路長が、各々の第２の光学ユニットで異なるように配置され、
前記光選択ユニットは、ハーフミラー、透過基板、およびミラーの少なくとも２つにより形成されたパターンを有し、前記第１の光学ユニット群と前記第２の光学ユニット群の間に位置する前記パターンを異ならせるものであることを特徴とする光パルス多重化ユニットを提供できる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記光選択ユニットは、複数の扇型領域に区分けされた円盤を備え、
前記複数の扇型領域は、各々前記パターンを備え、
１つの扇型領域における前記パターンは、他の扇型領域における前記パターンと異なることが望ましい。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記光選択ユニットにおける前記ハーフミラー、前記透過基板、および前記ミラーの配置に関する複数の組み合わせと、最終的に生成される光パルス列との関係を示すテーブルを記憶するとともに、外部から入力された光パルス列の選択指令に応じて、前記テーブルを参照して前記組み合わせを求める演算処理手段と、前記演算処理手段により求められた組み合わせを実現するように前記光選択ユニットを駆動する駆動手段と、をさらに備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光学系において１つの光パルスから光パルス列を生成する装置において、光パルス列におけるパルスの数とパルスの間隔を変化させることができるようにした光パルス多重化ユニット、当該ユニットを備えた照明装置及び顕微鏡を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る光パルス多重化ユニットの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
初めに、１つの光パルスから複数の光パルスからなる光パルス列を生成する光パルス多重化ユニットの一例について説明する。図１は、このような光パルス多重化ユニットの概略構成を模式的に示している。
【００１９】
光パルス多重化ユニットは、図１（Ａ）に示すように、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ：図１に示す装置ではＮ＝３の場合について説明している。以下、同様）と、ミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）と、ハーフミラー１とで構成されている。ここで、複数のミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）を含むミラーユニット群が、第１の光学ユニット群に相当し、各ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）が、第１の光学ユニットに相当する。また、複数のミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）を含むミラーユニット群が、第２の光学ユニット群に相当し、各ミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）が、第２の光学ユニットに相当する。
【００２０】
ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）は、ミラーＭｉ‐１１（ｉ＝１〜Ｎ）（光入射部）とミラーＭｉ‐１２（ｉ＝１〜Ｎ）（光射出部）を備えている。ミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）は、ミラーＭｉ‐２１（ｉ＝１〜Ｎ）（光入射部）とミラーＭｉ‐２２（ｉ＝１〜Ｎ）（光射出部）を備えている。
【００２１】
ミラーＭｉ‐１１（ｉ＝１〜Ｎ）とミラーＭｉ‐１２（ｉ＝１〜Ｎ）は、各々の面の法線とハーフミラー１の面の法線が同一の平面内、或いは互いに平行な平面内に含まれるように配置されている。ミラーＭｉ‐２１（ｉ＝１〜Ｎ）とミラーＭｉ‐２２（ｉ＝１〜Ｎ）も同様に配置されている。
【００２２】
ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）と、ミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）は、ハーフミラー１を挟み対向配置されている。ハーフミラー１は、例えば、図１（Ａ）に示すように、入射した光パルスを反射側と透過側に分波（振幅分割）する。
【００２３】
分波された一方の光パルスは、ミラーＭｉ‐１１（ｉ＝１〜Ｎ）において反射される。ミラーＭｉ‐１１（ｉ＝１〜Ｎ）は、反射された光が、基準線ｃと平行に進行するように調整されている。ミラーＭｉ‐１１（ｉ＝１〜Ｎ）において反射された光パルスは、さらにミラーＭｉ‐１２（ｉ＝１〜Ｎ）において反射される。
【００２４】
また、分波された他方の光パルスは、ミラーＭｉ‐２１（ｉ＝１〜Ｎ）において反射される。ミラーＭｉ‐２１（ｉ＝１〜Ｎ）は、反射された光が、基準線ｄと平行に進行するよう調整されている。ミラーＭｉ‐２１（ｉ＝１〜Ｎ）において反射された光パルスは、さらにミラーＭｉ‐２２（ｉ＝１〜Ｎ）において反射される。
【００２５】
ミラーＭｉ‐１２（ｉ＝１〜Ｎ）及びミラーＭｉ‐２２（ｉ＝１〜Ｎ）で反射された各々の光は、再びハーフミラー（ＨＭ）１上の共通箇所において合波される。合波された光パルスは、再びハーフミラー（ＨＭ）１で分波される。
ここにおいて、図１に示す装置では、第１の光学ユニット群は、ハーフミラー１から出射してミラーＭｉ‐１１及びミラーＭｉ‐１２を経て再度ハーフミラー１に入射するまでの光路長が、各々のミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）で等しくなるように配列されている。一方、ミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜３）は、通過する光パルスの光路長に変化を与えるために、基準線ｄに対して所定量外側にオフセットして配設されている。すなわち、第２の光学ユニット群は、ハーフミラー１から出射してミラーＭｉ‐２１及びミラーＭｉ‐２２を経て再度ハーフミラー１に入射するまでの光路長が、各々のミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）で異なるように配列されている。具体的には、図１（Ａ）に示したように、光路長変化量Δを基準として、各ミラーユニットは、ミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）の光路長変化量が（２ｉ−１）Δ（ｉ＝１〜Ｎ）になるよう基準線ｄからオフセットして配置されている。
【００２６】
このように構成された状態で、ハーフミラー（ＨＭ）１上の所定箇所（集光点）Ｏ１に、図示省略したパルス光源から出射された光パルスＰ１が入射する。
【００２７】
これにより、図１（Ａ）に示したように、光パルスＰ１は、ハーフミラー（ＨＭ）１の透過側（基準線ｃ側）と反射側（基準線ｄ側）とに分波される。
所定箇所Ｏ１においてハーフミラー１を透過した光パルスＰ１は、ミラーユニットＭＵ１−１を通過し、所定箇所Ｏ２に入射する。このとき、この光パルスＰ１は、ハーフミラー（ＨＭ）１により透過側と反射側とに分波される。
この一方、所定箇所Ｏ１においてハーフミラー（ＨＭ）１で反射された光パルスＰ１は、ミラーユニットＭＵ１−２を通過することで、光パルスＰ１に対して光路長Δ分だけ時間遅延された光パルスＰ２として所定箇所Ｏ２に入射することになる。
従って、図１（Ａ）に示したように、ハーフミラー（ＨＭ）１上の所定箇所Ｏ２において、基準線ｃ側へは前記光パルスＰ１、Ｐ２が出射され、基準線ｄ側へは前記光パルスＰ１、Ｐ２が出射されることになる。
【００２８】
この基準線ｄ側へ出射された光パルスＰ１、Ｐ２は、ミラーユニットＭＵ２−２に入射して通過することで、光パルスＰ１、Ｐ２に対して光路長２Δ分だけそれぞれ時間遅延された光パルスＰ３、Ｐ４として所定箇所Ｏ３に入射することになる。
一方で、所定箇所Ｏ２において基準線ｃ側へ出射された光パルスＰ１、Ｐ２は、基準線ｃからオフセットのないミラーユニットＭ２−１に入射して通過するため、それぞれ時間遅延されることなく、光パルスＰ１、Ｐ２のままで所定箇所Ｏ３に入射することになる。
従って、図１（Ａ）に示したように、ハーフミラー（ＨＭ）１上の所定箇所Ｏ３においては、基準線ｃ側へは前記光パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が出射され、基準線ｄ側へは前記光パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が出射されることになる。
【００２９】
そして、この基準線ｄ側へ出射された光パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、ミラーユニットＭＵ３−２に入射して通過することで、光パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対して光路長４Δ分だけそれぞれ時間遅延された光パルスＰ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８として所定箇所Ｏ４に入射することになる。
一方で、所定箇所Ｏ３において基準線ｃ側へ出射された光パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、基準線ｃからオフセットのないミラーユニットＭ１−３に入射して通過するため、それぞれ時間遅延されることなく、光パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のままで所定箇所Ｏ４に入射することになる。
よって、図１（Ａ）に示したように、ハーフミラー（ＨＭ）１上の所定箇所Ｏ４においては、基準線ｃ側へは、光パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８が出射されることになる。
【００３０】
すなわち、図１に示す光パルス多重化ユニットによれば、入射された光パルスＰ１は、Δ間隔をもつ複数（２Ｎ個）の光パルスからなるパルス列を生成できることになる。なお、本実施例のようにＮ＝３の場合は、Ｐ１〜Ｐ８の２３個の光パルスをΔ間隔で生成することができる。なお、入射された光パルスＰ１が収束光である場合には、図１（Ｂ）に示すように、光パルス多重化ユニットから出射した光パルス列は、光軸上においてΔ間隔で複数の集光点が生成される。
【００３１】
次に、本発明の実施例１に係る光パルス多重化ユニットについて説明する。本実施例に係る光パルス多重化ユニットでは、２Ｎ個の光パルスからなる光パルス列のうち、所定の光パルスを選択的に生成できるようになっている。本実施例において、上述した所定箇所Ｏ１〜Ｏ３に対応する部位における光パルス選択出射要素１が光路選択出射手段に相当し、所定箇所Ｏ４に対応する部位における光パルス選択出射要素１が出射光生成手段に相当する。また、ミラーユニットＭＵ１−２〜ＭＵ３−２が、時間遅延手段に相当する。また、光パルス選択出射要素１の全体は、光選択ユニットにも相当する。
【００３２】
ここで、図１（Ａ）で説明した光パルス選択出射要素１は、ハーフミラー、透過基板、およびミラーの少なくとも２つにより形成されたパターンを有し、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）とミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）の間に位置するパターンを異ならせるように構成されている。例えば、図２に示すように、ハーフミラー（ＨＭ）１に代えて、所定箇所Ｏ１、Ｏ２を含む部位の光パルス選択出射要素１としてハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−１、ＣＭ１−２を採用し、所定箇所Ｏ３、Ｏ４を含む部位の光パルス選択出射要素１としてミラー（Ｍ）ＣＭ１−３、ＣＭ１−４を採用する。この場合、Ｐ１〜Ｐ８の光パルスのうちのＰ７、Ｐ８が選択的に生成される。
【００３３】
すなわち、図２において、ハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−１上の所定箇所Ｏ１に光パルスＰ１が入射されると、光パルスＰ１は、ハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−１の透過側（基準線ｃ側）と反射側（基準線ｄ側）とに分波される。
そして、所定箇所Ｏ１においてハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−１を透過した光パルスＰ１は、ミラーユニットＭＵ１−１を通過し、ハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−２上の所定箇所Ｏ２に入射する。このとき、この光パルスＰ１は、ハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−２により透過側と反射側とに分波される。
この一方、所定箇所Ｏ１においてハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−１で反射された光パルスＰ１は、ミラーユニットＭＵ１−２を通過することで、光パルスＰ１に対して光路長Δ分だけ時間遅延された光パルスＰ２として所定箇所Ｏ２に入射することになる。
【００３４】
従って、図２に示したように、ハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−２上の所定箇所Ｏ２において、基準線ｃ側へは前記光パルスＰ１、Ｐ２が出射され、基準線ｄ側へは前記光パルスＰ１、Ｐ２が出射されることになる。
この基準線ｄ側へ出射された光パルスＰ１、Ｐ２は、ミラーユニットＭＵ２−２に入射して通過することで、光パルスＰ１、Ｐ２に対して光路長２Δ分だけそれぞれ時間遅延された光パルスＰ３、Ｐ４として所定箇所Ｏ３に入射することになる。
一方で、所定箇所Ｏ２において基準線ｃ側へ出射された光パルスＰ１、Ｐ２は、基準線ｃからオフセットのないミラーユニットＭＵ２−１に入射して通過するため、それぞれ時間遅延されることなく、光パルスＰ１、Ｐ２のままで所定箇所Ｏ３に入射することになる。
【００３５】
ここにおいて、図２で示したように、所定箇所Ｏ３には、入射した光を反射するミラー（Ｍ）ＣＭ１−３が形成されている。そのため、ミラー（Ｍ）ＣＭ１−３上の所定箇所Ｏ３においては、基準線ｃ側の光パルスＰ１、Ｐ２は遮断され、基準線ｄ側の光パルスＰ３、Ｐ４は基準線ｄ側へ反射するので、前記光パルスＰ３、Ｐ４のみが出射されることになる。
そして、この基準線ｄ側へ出射された光パルスＰ３、Ｐ４は、ミラーユニットＭＵ３−２に入射して通過することで、光パルスＰ３、Ｐ４に対して光路長４Δ分だけそれぞれ時間遅延された光パルスＰ７、Ｐ８として所定箇所Ｏ４に入射することになる。
【００３６】
その後、ミラー（Ｍ）ＣＭ１−４上の所定箇所Ｏ４に入射した光パルスＰ７、Ｐ８は、ミラー（Ｍ）ＣＭ１−４によって反射されて、図２に示したように、光パルスＰ７、Ｐ８が出射されることになる。なお、Ｌ０１はレンズである。
かかる構成の光パルス多重化ユニットによれば、入射された光パルスＰ１から生成可能なΔ間隔をもつＰ１〜Ｐ８の２３個の光パルスの中から、所定の光パルスＰ７、Ｐ８のみを選択的に出射することができることになる。
【００３７】
また、図３に示したように、図１（Ａ）で説明した光パルス選択出射要素１としてのハーフミラー（ＨＭ）１に代えて、所定箇所Ｏ１、Ｏ２を含む部位の光パルス選択出射要素１としてハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−１、ＣＭ１−２を採用し、所定箇所Ｏ３、Ｏ４を含む部位の光パルス選択出射要素１として透過基板（ＰＬ）ＣＭ１−３、ＣＭ１−４を採用することで、Ｐ１〜Ｐ８の光パルスのうちのＰ３、Ｐ４を選択的に生成させることができる。
【００３８】
すなわち、図３において、ハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−１上の所定箇所Ｏ１に光パルスＰ１が入射されると、光パルスＰ１は、ハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−１の透過側（基準線ｃ側）と反射側（基準線ｄ側）とに分波される。
そして、所定箇所Ｏ１においてハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−１を透過した光パルスＰ１は、ミラーユニットＭＵ１−１を通過し、ハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−２上の所定箇所Ｏ２に入射する。このとき、この光パルスＰ１は、ハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−２により透過側と反射側とに分波される。
この一方、所定箇所Ｏ１においてハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−２で反射された光パルスＰ１は、ミラーユニットＭＵ１−２を通過することで、光パルスＰ１に対して光路長Δ分だけ時間遅延された光パルスＰ２として所定箇所Ｏ２に入射することになる。
【００３９】
従って、図３に示したように、ハーフミラー（ＨＭ）ＣＭ１−２上の所定箇所Ｏ２において、基準線ｃ側へは前記光パルスＰ１、Ｐ２が出射され、基準線ｄ側へは前記光パルスＰ１、Ｐ２が出射されることになる。
この基準線ｄ側へ出射された光パルスＰ１、Ｐ２は、ミラーユニットＭＵ２−２に入射して通過することで、光パルスＰ１、Ｐ２に対して光路長２Δ分だけそれぞれ時間遅延された光パルスＰ３、Ｐ４として所定箇所Ｏ３に入射することになる。
一方で、所定箇所Ｏ２において基準線ｃ側へ出射された光パルスＰ１、Ｐ２は、基準線ｃからオフセットのないミラーユニットＭＵ２−１に入射して通過するため、それぞれ時間遅延されることなく、光パルスＰ１、Ｐ２のままで所定箇所Ｏ３に入射することになる。
【００４０】
ここにおいて、図３で示したように、所定箇所Ｏ３は、入射した光を透過する透過基板ＣＭ１−３上に生成されるため、透過基板ＣＭ１−３上の所定箇所Ｏ３においては、基準線ｃ側から入射する前記光パルスＰ１、Ｐ２が透過され、基準線ｄ側へ進行することになる。一方、基準線ｄ側から入射する前記光パルスＰ３、Ｐ４が透過され、基準線ｃ側へ進行することになる。
そして、この基準線ｄ側へ出射された光パルスＰ１、Ｐ２は、ミラーユニットＭＵ３−２に入射して通過することで、光パルスＰ１、Ｐ２に対して光路長４Δ分だけそれぞれ時間遅延された光パルスＰ５、Ｐ６として所定箇所Ｏ４に入射することになる。
一方で、所定箇所Ｏ３において基準線ｃ側へ通過した光パルスＰ３、Ｐ４は、基準線ｃからオフセットのないミラーユニットＭＵ３−１に入射して通過するため、それぞれ時間遅延されることなく、光パルスＰ３、Ｐ４のままで所定箇所Ｏ４に入射することになる。
【００４１】
その後、透過基板ＣＭ１−４上の所定箇所Ｏ４に基準線ｄ側から入射した光パルスＰ５、Ｐ６は透過基板ＣＭ１−４を透過する一方、基準線ｃ側から入射した光パルスＰ３、Ｐ４は透過基板ＣＭ１−４を透過して、図３に示したように、レンズＬ０１に入射されることになる。
このように、かかる構成の光パルス多重化ユニットによれば、入射された光パルスＰ１から生成可能なΔ間隔をもつＰ１〜Ｐ８の２３個の光パルスの中から、所定の光パルスＰ３、Ｐ４のみを選択的に出射することができることになる。
【００４２】
上述したように、本実施例に係る光パルス多重化ユニットにおいては、光パルス選択出射要素１上に所定箇所Ｏ１〜Ｏ４が生成されるが、所定箇所Ｏ１〜Ｏ４に対応する部位の光パルス選択出射要素１をハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬの中から適宜選択して構成することにより、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスＰ１〜Ｐ８の一部又は全部を適宜に選択して出射させることができる。この結果、１つの光パルスから複数の光パルスからなる光パルス列を生成する場合において、光パルス列におけるパルスの数とパルスの間隔を変化させることができる。
【００４３】
かかる点に着眼し、これを実現するための一例として、例えば、図４に示すように光パルス選択出射要素１を円盤形状に形成した場合について説明する。
図４に示したように、光パルス選択出射要素１は、ハーフミラー、透過基板、およびミラーの少なくとも２つにより形成されたパターンを互いに異ならせた複数の扇型領域に区分けされた円盤形状が形成されている。具体的には、当該円盤形状の光パルス選択出射要素１には、円周方向に１６分割された１６の扇型領域が形成されていると共に、半径方向に並ぶ所定箇所Ｏ１〜Ｏ４に対応するように半径方向に４分割された６４の領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４）が形成されている。さらに、各領域には、ハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬの中から適宜選択されたものが配置されている。
そして、要求に応じた光パルスを出射することができるように、ミラーユニットＭＵ１−１、ＭＵ２−１、ＭＵ３−１と、これらに対向して配設されるミラーユニットＭＵ１−２、ＭＵ２−２、ＭＵ３−２と、の間に（言い換えれば、半径方向に並ぶ所定箇所Ｏ１〜Ｏ４に対応する位置に）、該当するハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬの組み合わせを、手動により或いは自動的に選択することによって、所望の光パルス或いは光パルス列を出射させることができることになる。
【００４４】
図５（Ａ）には、ハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬのうちのハーフミラーＨＭとミラーＭが選択され、これらハーフミラーＨＭとミラーＭを適宜組み合わせて各領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４）を構成した場合（ハーフミラーＨＭに対し入射側のミラーユニットで遅延を与えた場合）に、その組み合わせに応じて選択的に生成される光パルスを示している。図中において、三角印はハーフミラー、バツ印はミラー、○印は透過基板をそれぞれ示している。以下の図において、図５と同様の記号を用いる。参考として、図５（Ｂ）に、全てのパルス列Ｐ１〜Ｐ８を示す。
【００４５】
また、図６には、ハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬのうちのハーフミラーＨＭと透過基板ＰＬが選択され、これらハーフミラーＨＭと透過基板ＰＬを適宜組み合わせて各領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４）を構成した場合（ハーフミラーＨＭに対し入射側のミラーユニットで遅延を与えた場合）に、その組み合わせに応じて選択的に生成される光パルスを示している。
【００４６】
更に、図７には、ハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬの全てが用いられ、これらハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬを適宜組み合わせて各領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４）を構成した場合（ハーフミラーＨＭに対し入射側のミラーユニットで遅延を与えた場合）に、その組み合わせに応じて選択的に生成される光パルスが示されている。なお、図７において、図５、図６と重複する組み合わせは省略している。
【００４７】
なお、図５〜図７は、図１（Ａ）で説明したようにミラーユニットＭＵ１−２、ＭＵ２−２、ＭＵ３−２の側を基準線ｄに対してオフセットさせて光パルスに時間遅延を与える場合について例示したものであるが、ミラーユニットＭＵ１−１、ＭＵ２−１、ＭＵ３−１の側を基準線ｃに対してオフセットさせて光パルスに時間遅延を与える場合についても同様に、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスＰ１〜Ｐ８の一部又は全部を適宜に選択して出射させることができるものである。ただし、かかる場合には、選択され生成される光パルスは、図５〜図７とは異なることになる。
【００４８】
本実施例では、３つの一対のミラーユニット（ＭＵ１−１、ＭＵ１−２）、（ＭＵ２−１、ＭＵ２−２）、（ＭＵ３−１、ＭＵ３−２）を備え、光パルス選択出射要素１上に４つの所定箇所Ｏ１〜Ｏ４を生成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４対以上のミラーユニットを備え、光パルス選択出射要素１上に５つ以上の所定箇所を生成する場合にも適用可能である。すなわち、少なくとも一対のミラーユニットを備え、光パルス選択出射要素１上に少なくとも２つの所定箇所を生成する構成とし、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスの一部又は全部を適宜に選択して出射させるように構成した場合にも、本発明は適用可能である。
【００４９】
また、本実施例では、光パルス選択出射要素１を円盤形状に形成し、光パルス選択出射要素１を回転させることで、ミラーユニットＭＵ１−１、ＭＵ２−１、ＭＵ３−１と、ミラーユニットＭＵ１−２、ＭＵ２−２、ＭＵ３−２と、の間に（言い換えれば、半径方向に並ぶ所定箇所Ｏ１〜Ｏ４に対応する位置に）、ハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬの組み合わせを持ち来たす構成として説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば光パルス選択出射要素１を、ハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬの組み合わせの数だけ長方形のプレート状に複数形成しておいて、所望の光パルス或いは光パルス列を出射させることができる組み合わせの長方形のプレート状の光パルス選択出射要素１に、手動により或いは自動的に差し替える構成とすることも可能である。
【実施例２】
【００５０】
実施例２では、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスの中から所定の光パルス或いは光パルス列を自動的に選択して出射させることができるようにした装置、すなわち光パルス多重化ユニット自動選択出射装置の一例について説明する。なお、実施例１で説明したと同様の要素については同一の符号を付すこととして、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５１】
本実施例に係る光パルス多重化ユニット自動選択出射装置は、図８に示すように、図４の円盤形状の光パルス選択出射要素１を回転させる電動モータ等の駆動手段１０と、外部から入力された光パルス列の選択指令に応じて、光パルス選択出射要素１の組み合わせを求める演算処理手段１１と、を備えている。
【００５２】
ここで、演算処理手段１１は、例えば各種入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａコンバータ等を含んで構成されるパーソナルコンピュータや専用コンピュータ等である。また、演算処理手段１１は、光パルス選択出射要素１の組み合わせを求めるためのテーブルを予め記憶するとともに、外部から光パルスの選択指令が入力された場合に、選択指令に応じてテーブルを参照して、適切な組み合わせを求めるように構成されている。当該テーブルは、光パルス選択出射要素１におけるハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、および透過基板ＰＬの配置に関する複数の組み合わせと、最終的に生成される光パルス列との関係を示すものであって、例えば、図５〜図７などに示すようなテーブルである。
【００５３】
このような光パルス多重化ユニット自動選択出射装置において、演算処理手段１１は、使用者から選択指令の入力があると、その入力に従って前記テーブルをルックアップして、使用者の選択指令に応じた（使用者によって選択された）所定の光パルス或いは光パルス列を出射可能な光パルス選択出射要素１の組み合わせを求める。そして、演算処理手段１１は、当該組み合わせを実現することができるように、駆動手段１０に駆動信号を送出して、円盤形状の光パルス選択出射要素１を回転移動させる。この状態で光パルスＰ１を光パルス多重化ユニットに入射させると、使用者の要求に応じた所定の光パルス或いは光パルス列が出射される。
【００５４】
これにより、使用者は、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスの中から所定の光パルス或いは光パルス列を選択して出射させたい場合に、簡単な操作により光パルス選択出射要素１の組み合わせを求めることが可能となる。このため、使用者にとって使い勝手に優れると共に作業時間の短縮化を図りながら誤操作等を回避することができ、以ってユーザーフレンドリーで信頼性の高い効率の良い装置を実現することができる。
なお、使用者による選択指令を自動化、例えば、所定のルーチンに従って選択指令を演算処理手段１１に自動的に与えることも可能である。
【実施例３】
【００５５】
次に、実施例３について説明する。
実施例３では、図９に示すように、光パルス選択出射要素１を、ハーフミラーＨＭと液晶ＬＣとを貼り合わせて形成する。
液晶ＬＣは、電圧が印加されると液晶分子の向き（配向）が変化し、この配向変化によって光のシャッター機能を奏することができるものであるが、本実施例では、当該光のシャッター機能を利用して、光パルス選択出射要素１を実現したものである。
【００５６】
すなわち、図９に示したように、例えば、光パルス選択出射要素１の基準線ｄ側をハーフミラーＨＭで構成し、これに当接させて基準線ｃ側を液晶ＬＣで構成する。なお、液晶ＬＣは、所定箇所Ｏ１〜Ｏ４に対応する部位を含むように各領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４に対応する各領域）に分割されている。
【００５７】
図９（Ａ）は、ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４の全ての液晶ＬＣに対する電圧印加をＯＦＦした状態を示している。
かかる全ＯＦＦ状態は、液晶ＬＣに対して電圧が印加されないため、液晶ＬＣの有する光のシャッター機能が停止され、全ての領域をハーフミラーＨＭのみで構成した場合と同様の作用効果を奏することになる。これにより、図１（Ａ）に示した場合と同様に、入射される光パルスＰ１から光パルスＰ１〜Ｐ８が生成されることになる。
【００５８】
これに対し、図９（Ｂ）は、ＣＭ１−１、ＣＭ１−２の液晶ＬＣへの電圧印加をＯＦＦし、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４の液晶ＬＣに対して電圧を印加した状態を示している。
かかる状態では、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４の液晶ＬＣが光のシャッター機能を奏することになる。このため、所定箇所Ｏ３、Ｏ４に入射する光パルスは光パルス選択出射要素１を透過することができず、ハーフミラーＨＭによって反射される成分のみが存在することになる。
【００５９】
従って、図２に示した場合と同様、所定箇所Ｏ１、Ｏ２を含む領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２に対応する領域）をハーフミラーＨＭで構成し、所定箇所Ｏ３、Ｏ４を含む領域（ＣＭ１−３、ＣＭ１−４に対応する領域）をミラーで構成した場合と同様であり、入射される光パルスＰ１から光パルスＰ７、Ｐ８のみが選択されて生成されることになる。
すなわち、本実施例のように、光パルス選択出射要素１をハーフミラーＨＭと複数に分割された液晶ＬＣとを貼り合わせて構成し、液晶ＬＣへの電圧印加の態様を変更することにより、ハーフミラーＨＭとミラーＭを適宜組み合わせて光パルス選択出射要素１の各領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４）を構成した場合と同様の作用効果を奏することができる。図６に示したと同様に、液晶ＬＣへの電圧印加の態様に応じて、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスＰ１〜Ｐ８の一部又は全部を適宜に選択して出射させることができることになる。
【００６０】
本実施例によれば、光パルス選択出射要素１をハーフミラーＨＭと複数に分割された液晶ＬＣとを貼り合わせて構成し、液晶ＬＣへの電圧印加の態様を変更することにより、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスＰ１〜Ｐ８の一部又は全部を適宜に選択して出射させることができる。
従って、図４や図８で示したように、光パルス選択出射要素１を円盤形状にし、これを回転させることで、ミラーユニットＭＵ１−１、ＭＵ２−１、ＭＵ３−１と、ミラーユニットＭＵ１−２、ＭＵ２−２、ＭＵ３−２と、の間に、所定の光パルスを生成可能なハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬの組み合わせを持ち来たすようにした構成に比べて、同様の作用効果を奏しつつ装置の小型化、簡略化等を図ることができる。
【００６１】
なお、本実施例においても、液晶ＬＣへの電圧印加を自動的に行わせる構成とし、使用者による選択指令に応じて、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスの中から所定の光パルス或いは光パルス列を自動的に選択して出射させるように構成することができる。また、使用者による選択指令を自動化、例えば、所定のルーチンに従って選択指令を演算処理手段１１に自動的に与えることも可能である。
【実施例４】
【００６２】
次に、実施例４について説明する。
実施例４においては、図１０に示すように、光パルス選択出射要素１を、ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４に相当する領域毎に切り離し、それぞれの上側をハーフミラーＨＭで構成し、下側をミラーＭで構成する。
そして、ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４をそれぞれ図１０中矢印の方向に移動可能に構成し、これらを適宜移動させることで、ミラーユニットＭＵ１−１、ＭＵ２−１、ＭＵ３−１と、ミラーユニットＭＵ１−２、ＭＵ２−２、ＭＵ３−２と、の間の所定箇所Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４が生成される部位に位置するＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４を、上側のハーフミラーＨＭと下側のミラーＭの何れかで構成する。
【００６３】
これにより、ハーフミラーＨＭとミラーＭの適宜の組み合わせで光パルス選択出射要素１の各領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４）を構成した場合と同様の作用効果を奏することができ、図６に示したと同様に、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスＰ１〜Ｐ８の一部又は全部を適宜に選択して出射させることができることになる。
従って、図４や図８で示したように、光パルス選択出射要素１を円盤形状にし、これを回転させることで、ミラーユニットＭＵ１−１、ＭＵ２−１、ＭＵ３−１と、ミラーユニットＭＵ１−２、ＭＵ２−２、ＭＵ３−２と、の間に、所定の光パルスを生成可能なハーフミラーＨＭ、ミラーＭの組み合わせを持ち来たすようにした構成に比べて、同様の作用効果を奏しつつ装置の小型化、簡略化等を図ることができる。
【００６４】
ところで、本実施例では、上側をハーフミラーＨＭで構成し、下側をミラーＭで構成した一例について説明したが、これに限定されるものではなく、上下を逆にすることもできるし、例えば、ハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板を３段に重ねた構成とすることも可能である。
なお、本実施例においても、ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４を往復動アクチュエータや電動モータ等の駆動手段により自動的に上下動可能に構成し、使用者による選択指令に応じて、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスの中から所定の光パルス或いは光パルス列を自動的に選択して出射させるように構成することができる。また、使用者による選択指令を自動化、例えば、所定のルーチンに従って選択指令を演算処理手段１１に自動的に与えることも可能である。
【実施例５】
【００６５】
次に、実施例５について説明する。
本実施例では、図１１に示すように、入射する光パルスを、分波可能な２つの光路のうちの少なくとも一方に出射する機能を有するファイバカプラ２１と、当該ファイバカプラ２１から出射される光パルスに対して所定に時間遅延を与えて出射する時間遅延手段２２と、当該時間遅延手段２２から出射される光パルスが入射される光パルスを分波可能な２つの光路のうちの少なくとも一方に出射する機能を有するファイバカプラ２３と、を含んで、本発明に係る光パルス多重化ユニットを構成した場合についての一例について説明する。
【００６６】
前記ファイバカプラ２１、２３は、例えば、米国Ｎｅｗｐｏｒｔ社から製造販売されている可変レシオカプラ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｏｕｐｌｅｒｓ：Ｆ−ＣＰＬシリーズ）を採用することができる。
このものは、図１１（Ｂ）に示したように、光パルスの光路であるファイバコア２１Ａ（２３Ａ）と、同様のファイバコア２１Ｂ（２３Ｂ）と、が相対移動可能に構成されている。ファイバコア２１Ａ（２３Ａ）とファイバコア２１Ｂ（２３Ｂ）との相対位置偏差Ｅに応じて、カップリングレシオ（光パルスの伝達率：ファイバコア２１Ａ（２３Ａ）へ入射された光パルスがファイバコア２１Ｂ（２３Ｂ）へ出射される率）を可変に設定できるようになっている。
【００６７】
当該可変レシオカプラ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｏｕｐｌｅｒｓ：Ｆ−ＣＰＬシリーズ）は、図１１（Ｃ）の表に示したように、０から１００％の範囲で設定可能である。すなわち、０％とした場合は、ミラーＭとして機能させることができ、５０％とした場合は、ハーフミラーＨＭとして機能させることができ、１００％とすれば透過基板ＰＬとして機能させることができることになる。
【００６８】
従って、図１１（Ａ）（ファイバカプラ２１、２３をハーフミラーＨＭとして機能させている）に示したように、前記ファイバカプラ２１を利用すると共に、ファイバカプラ２１から出射される一方の光パルスに、時間遅延手段２２を介して、例えば光路長差（Ｌ１−Ｌ２＝Δ、２Δ、４Δなど）を与えた後、ファイバカプラ２３に入射させることで、少なくともΔ間隔をもつ２つの光パルスＰ１、Ｐ２からなる光パルス列を出射することができることになる。なお、ファイバカプラ２３の光路下流側に、時間遅延手段２２及びファイバカプラ２３のセットを複数接続することで、上述してきた各実施例と同様に、Δ間隔をもつ複数（２Ｎ個）の光パルスからなるパルス列を生成できることになる。
【００６９】
そして、ファイバカプラ２１、２３、・・・のハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬとしての機能を、適宜選択して切り換えることで、上述してきた各実施例と同様に、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスの中から所定の光パルス或いは光パルス列を選択して出射させることができることになる。
なお、本実施例においても、往復動アクチュエータや電動モータ等の駆動手段によりファイバカプラのファイバコア間の相対位置偏差Ｅを変更可能に構成できる。そして、使用者による選択指令等に応じて相対位置偏差Ｅを決定する。次に、当該相対位置偏差Ｅを達成するように駆動手段を駆動する。これにより、入射される光パルスＰ１から生成可能な複数の光パルスの中から所定の光パルス或いは光パルス列を自動的に選択して出射させるように構成することができる。また、使用者による選択指令を自動化、例えば、所定のルーチンに従って選択指令を演算処理手段１１に自動的に与えることも可能である。
【実施例６】
【００７０】
次に、上述の光パルス多重化ユニットを備える照明装置及びこの照明装置を備える顕微鏡の実施例について説明する。図１２は本実施例に係る顕微鏡の概略構成を示している。
【００７１】
レーザ光源１０１は、光パルスＰを供給する。光パルスＰは、光パルス多重化ユニット１０２に入射する。光パルス多重化ユニット１０２は、上述した各実施例の構成を備えている。制御装置１０３は、例えば、光パルス多重化ユニット１０２のミラーの角度等を制御する。レーザ光源１０１と光パルス多重化ユニット１０２と制御装置１０３で照明装置１０４を構成している。
【００７２】
このため、光パルス多重化ユニット１０２は、複数、例えば、８個の光パルスからなる光パルス列を生成可能であると共に、この８個の光パルス列の中から適宜に選択して所望の光パルス或いは光パルス列を出射することができるようになっている。便宜上、図１２においては、光パルス多重化ユニット１０２から射出される８個の光パルスを進行方向に沿って配列して記載している。
【００７３】
光パルスは、ダイクロイックミラー１１１で反射される。そして、光パルスは、リレーレンズ１１３、ミラー１１４、結像レンズ１１５、対物レンズ１１６を介して、試料１１７上に結像される。ここで、スキャンミラー１１２を所定範囲で傾斜（回転）させることで、試料１１７面上を複数の光パルスで同時に照射しながら走査できる。
【００７４】
光パルスが照射されると試料１１７面では蛍光が発生する。発生した蛍光は、光路を戻り、ダイクロイックミラー１１１を透過する。そして、ミラー１１８、レンズ１１９、ピンホール１２０を介して検出器１２１に入射する。これにより、検出器１２１は、蛍光による情報を得ることができる。
【００７５】
かかる構成によれば、リレーレンズ１１３、ミラー１１４、結像レンズ１１５、対物レンズ１１６からなる合成光学系１０５の焦平面上において、進行方向に沿って８個の光パルスを同時に照射できると共に、この８個の光パルスの中から適宜に選択して所望の光パルス或いは光パルス列を照射させることができる。
そして、試料１１７面と焦平面とを一致させることで、試料１１７上を、８個の光パルスで時系列的に照射できると共に、この８個の光パルスの中から適宜に選択して所望の光パルス或いは光パルス列を照射させることができ、以って試料１１７から所望の光パルス或いは光パルス列に対応した所望の情報を取得することが可能となる。また、本光パルス多重化ユニットは、種々の観察用途に用いることができる。このため、他のレーザ顕微鏡にも適用可能である。
【００７６】
以上説明したように、本発明によれば、ハーフミラーの数量及び／またはミラーユニットの配置位置Δを調節することで、例えば収束点の数量を制御できる。
また、上記実施例では、光パルスを例に説明している。しかしながら、これに限られず、例えば、収束光を用いることもできる。収束光を用いた場合は、図１の（Ｂ）に示すように、各光路の光路長を変えるとパルス列を生成できる。そして、光軸に沿って異なる位置に集光させることができる。
ところで、上述した各実施例では、時間遅延手段として、基準線ｄからオフセットさせたミラーユニットＭＵ１−２〜ＭＵ３−２等を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光パルスに対して時間遅延を与えることができるものであれば採用可能であり、例えば、ミラーＭｉ‐２１と、ミラーＭｉ‐２２と、の間の距離を異ならせることで時間遅延を与える構成や、上述した特許文献１等に記載されているような遅延素子を用いて時間遅延を与える構成も本発明に係る時間遅延手段として採用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明にかかる光パルス多重化ユニットは、所定の照射点を時系列的に照射する光学系に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施例１に係る光パルス多重化ユニットの概略構成の一例を示す図である。
【図２】同上実施例に係る光パルス多重化ユニットにおける光パルスの選択方法を説明するための一例を示す図である。
【図３】同上実施例に係る光パルス多重化ユニットにおける光パルスの選択方法を説明するための一例を示す図である。
【図４】同上実施例に係る光パルス多重化ユニットの光パルス選択出射要素の構成例を示す図である。
【図５】ハーフミラーＨＭとミラーＭを組み合わせて各領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４）を構成した場合に、その組み合わせに応じて選択的に生成される光パルスを示した図である。
【図６】ハーフミラーＨＭと透過基板ＰＬを組み合わせて各領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４）を構成した場合に、その組み合わせに応じて選択的に生成される光パルスを示した図である。
【図７】ハーフミラーＨＭ、ミラーＭ、透過基板ＰＬを組み合わせて各領域（ＣＭ１−１、ＣＭ１−２、ＣＭ１−３、ＣＭ１−４）を構成した場合に、その組み合わせに応じて選択的に生成される光パルスを示した図である。
【図８】本発明の実施例２に係る光パルス多重化ユニット自動選択出射装置の概略構成の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施例３に係る光パルス多重化ユニット（光パルス選択出射要素としてハーフミラーＨＭと液晶ＬＣを利用したもの）の概略構成の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例４に係る光パルス多重化ユニットの概略構成の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施例５に係る光パルス多重化ユニット（光パルス選択出射要素としてファイバカプラを利用したもの）の概略構成の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施例６に係る光パルス多重化ユニットを備える照明装置及びこの照明装置を備える顕微鏡の概略構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１              光パルス選択出射要素
ＨＭ            ハーフミラー
Ｍ              ミラー
ＰＬ            透過基板
ＭＵ１‐１、ＭＵ２‐１、ＭＵｎ‐１、ＭＵ１‐２、ＭＵ２‐２、ＭＵＮ‐２  ミラーユニット
Ｍ１‐１１、Ｍ１‐１２、Ｍ２‐１１、Ｍ２‐１２、ＭＮ‐１１、ＭＮ‐１２、Ｍ１‐２１、Ｍ１‐２２、Ｍ２‐２１、Ｍ２‐２２、ＭＮ‐２１、ＭＮ‐２２  ミラー
Ｏ１〜Ｏ４      所定箇所（集光点）
１０            駆動手段
１１            演算処理手段
２１、２３      ファイバカプラ
２１Ａ、２１Ｂ  ファイバコア
２１Ｂ、２３Ｂ  ファイバコア
２２            時間遅延手段
１０１          レーザ光源
１０２          光パルス多重化ユニット
１０３          制御装置
１０４          照明装置
１０５          合成光学系
１１７          試料
１２１          検出器
【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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【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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