特表 2024-514337 クロマティック共焦測定装置と同装置のための測定光を提供する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-01

(54)【発明の名称】クロマティック共焦測定装置と同装置のための測定光を提供する方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/02 20060101AFI20240325BHJP

   G01B 11/06 20060101ALI20240325BHJP

   G01J 3/10 20060101ALI20240325BHJP

   G01J 3/46 20060101ALI20240325BHJP

【ＦＩ】

G01B11/02 Z

G01B11/06 Z

G01J3/10

G01J3/46 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2023563964

(86)(22)【出願日】2022-04-11

(85)【翻訳文提出日】2023-10-18

(86)【国際出願番号】 FI2022050233

(87)【国際公開番号】W WO2022223876

(87)【国際公開日】2022-10-27

(31)【優先権主張番号】20215460

(32)【優先日】2021-04-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FI

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523114338

【氏名又は名称】エルエムアイ テクノロジーズ インク．

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100195257

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 一志

(72)【発明者】

【氏名】ケラネン、 ヘイモ

【テーマコード（参考）】

2F065

2G020

【Ｆターム（参考）】

2F065AA02

2F065AA06

2F065AA24

2F065GG04

2F065GG07

2F065GG22

2F065GG23

2F065LL00

2F065LL30

2G020AA08

2G020CB21

2G020CB54

2G020CD03

2G020DA12

2G020DA22

2G020DA32

(57)【要約】

本明細書では、光学測定装置のための多色測定光（２３０）を提供するための照明組立体が提示される。照明組立体は、第１の側及び反対側の第２の側及び少なくとも１つのオリフィス（２０４）を備えているアパーチャ構成要素（２０２）と、アパーチャ構成要素（２０２）の第１の側にポンプ光（２２０）を提供するように位置付けられた少なくとも１つのポンプ光源（２０６）と、少なくとも１つのポンプ光源（２０６）からのフォトルミネセンス構成要素（２０８）上で受容可能なポンプ光（２２０）を多色測定光（２３０）に変換するための、アパーチャ構成要素（２０２）の第２の側に位置付けられたフォトルミネセンス構成要素（２０８）と、を備えている。測定光（２３０）の少なくとも一部は、少なくとも１つのオリフィス（２０４）を通ってアパーチャ構成要素（２０２）を通過して、測定光（２３０）をアパーチャ構成要素（２０２）の第１の側に提供することが可能である。また、照明組立体を使用する関連する方法及び測定装置が提示される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学測定装置のための測定光を提供するための照明組立体であって、
・第１の側及び反対側の第２の側及び少なくとも１つのオリフィス（２０４）を備えているアパーチャ構成要素（２０２）と、
・ポンプ光（２２０）を提供するための少なくとも１つのポンプ光源（２０６）と、
・フォトルミネセンス構成要素（２０８）であって、前記少なくとも１つのポンプ光源（２０６）からの前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）上で受容可能なポンプ光（２２０）を多色測定光（２３０）に変換するための、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第２の側に位置付けられた、フォトルミネセンス構成要素（２０８）と
を備え、
前記測定光（２３０）の一部が、前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）を通って前記アパーチャ構成要素（２０２）を通過して、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第１の側に測定光（２３０）を提供することが可能であり、
前記ポンプ光源（２０６）は、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第１の側に位置付けられている、照明組立体。

【請求項2】

前記ポンプ光（２２０）及び前記測定光（２３０）が、前記アパーチャ構成要素（２０２）の同じ前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）を通過することが可能である、請求項１に記載の照明組立体。

【請求項3】

前記アパーチャ構成要素（２０２）の材料が、前記ポンプ光（２２０）に対して透過性であり、かつ前記測定光（２３０）に対して非透過性である、請求項１又は２に記載の照明組立体。

【請求項4】

前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第２の側が、前記ポンプ光（２２０）及び／又は前記測定光（２３０）に対して少なくとも部分的に反射可能である、請求項１又は２に記載の照明組立体。

【請求項5】

前記照明組立体が、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第２の側に向かう前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）の別の側の反対側の前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）の側に取り付けられた基板構成要素（２１０）を更に備えている、請求項１～４に記載の照明組立体。

【請求項6】

前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）が前記基板構成要素（２１０）と前記アパーチャ構成要素（２０２）との間に少なくとも部分的に挟まれるように、前記アパーチャ構成要素（２０２）、前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）及び、前記基板構成要素（２１０）が互いに取り付けられて、多層構造体を形成する、請求項５に記載の照明組立体。

【請求項7】

前記ポンプ光（２２０）が、光学接続構成要素（２１２）を介して前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）に入力可能であるように、前記組立体が、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第１の側に配設された前記接続構成要素（２１２）を更に備えている、請求項１～６に記載の照明組立体。

【請求項8】

前記接続構成要素２１２が、ビームスプリッタ又は二色性フィルタであり、
前記測定光（２３０）が、前記接続構成要素（２１２）を通過することが可能である、請求項７に記載の照明組立体。

【請求項9】

前記接続構成要素２１２が、鏡又は光ファイバである、請求項７に記載の照明組立体。

【請求項10】

前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）が、点状オリフィスである、請求項１～９に記載の照明組立体。

【請求項11】

前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）が、スリット状オリフィスである、請求項１～１０に記載の照明組立体。

【請求項12】

前記アパーチャ構成要素（２０２）が、好ましくは蒸着技術によって生成される、前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）上のマスキング層、好ましくは金属フィルム層を備えている、請求項１～１１に記載の照明組立体。

【請求項13】

前記照明組立体は、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第１の側に位置付けられた光透過性基板（２１４）を更に備え、
前記アパーチャ構成要素（２０２）が、好ましくは蒸着技術によって生成される、前記発光構成要素（２０８）に向かう前記透過性基板（２１４）の側面にマスキング層、好ましくは金属フィルム層を備えている、請求項１～１１に記載の照明組立体。

【請求項14】

測定対象物体を決定するための光学測定装置であって、前述の請求項１～１３のいずれかに記載の照明組立体を備えている、光学測定装置。

【請求項15】

前記光学測定装置は、結像光学系（３０２）を備え、
前記ポンプ光源（２０６）、接続構成要素（２１２）、及び前記結像光学系（３０２）が、前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）に対して配設されることにより、前記ポンプ光（２２０）が前記結像光学系（３０２）を通して前記接続構成要素（２１２）を介して入力可能となって前記結像光学系（３０２）を通して前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）に集束可能となり、及び前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）を通過した前記測定光（２３０）が前記結像光学系（３０２）によって収集可能となる、請求項１４に記載の光学測定装置。

【請求項16】

前記光学測定装置は、前記物体の表面の１つ以上の特性を決定するためのクロマティック共焦測定装置である、請求項１４～１５に記載の光学測定装置。

【請求項17】

前記光学測定装置は、前記物体の透過スペクトル若しくは反射スペクトル又は前記物体の前記表面の色を決定するための分光測定装置である、請求項１４～１５に記載の光学測定装置。

【請求項18】

光学測定装置のための測定光を提供する方法であって、
・ポンプ光（２２０）を、アパーチャ構成要素（２０２）の少なくとも１つのオリフィス（２０４）を通して少なくとも１つのポンプ光源（２０６）から、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第２の側に位置付けられたフォトルミネセンス構成要素（２０８）上へ方向付けることであって、前記ポンプ光（２２０）が、前記アパーチャ構成要素（２０２）の第１の側から第２の側に方向付けられる、方向付けることと、
・前記発光構成要素（２０８）において前記ポンプ光（２２０）を多色測定光（２３０）に変換することと、
・測定光（２３０）が前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）を通って前記アパーチャ構成要素（２０２）を通過することを可能にすることによって、前記測定光（２３０）を前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第１の側に提供することと
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

概して、本発明は、光学測定に関する。より具体的には、限定するものではないが、本発明は、測定光を提供するための発光ベースの照明組立体に関する。更に、本発明は、測定光を提供するための方法、及び光学測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光学測定装置のための測定光を提供するための照明の配置の様々な設計が存在する。例えば、特許文献１は、クロマティック共焦測定装置で利用される発光ベースの光源を開示しており、この光源は、発光団がポンプ光によって照明されているときにその細長い出射面が多色測定光を放射する発光団を含む。しかしながら、依然として、発光ベースの測定光を提供する際の動作効率の向上に対する必要性が存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第１０７３１９６５号明細書

【発明の概要】

【0004】

本発明によれば、測定光を提供するための照明組立体及び関連する方法、並びに当該測定光を利用する測定装置が、独立請求項に提供される。本発明のいくつかの有利な実施形態が、とりわけ、従属請求項に開示される。本出願の態様は、照明及び光学測定システムの技術を進歩させることである。

【0005】

本出願の別の態様は、少なくとも本明細書に記載される利点を全体的又は部分的に提供することである。

【0006】

第１の側及び反対側の第２の側及び少なくとも１つのオリフィスを備えているアパーチャ構成要素と、ポンプ光を提供するための少なくとも１つのポンプ光源と、フォトルミネセンス構成要素と、を含む、光学測定装置のための測定光を提供するための照明組立体が提供される。フォトルミネセンス構成要素は、アパーチャ構成要素の第２の側に位置付けられ、少なくとも１つのポンプ光源からのフォトルミネセンス構成要素上で受容可能なポンプ光を多色測定光に変換するように構成される。多色測定光の少なくとも一部は、アパーチャ構成要素の第２の側から少なくとも１つのオリフィスを通過して、アパーチャ構成要素の第１の側に測定光を提供するように配置される。この照明組立体では、ポンプ光源は、アパーチャ構成要素の第１の側に位置付けられる。

【0007】

ポンプ光及び測定光が、アパーチャ構成要素の同じ少なくとも１つのオリフィスを通過するように配置され得る、照明組立体が提供される。それぞれ、ポンプ光は、第１の側からオリフィスを通過するように配置され得、測定光は、アパーチャ構成要素の第２の側からオリフィスを通過するように構成され得る。

【0008】

アパーチャ構成要素の材料が、ポンプ光に対して透過性であり得、かつ測定光に対して非透過性であり得る、照明組立体が提供される。

【0009】

アパーチャ構成要素の第２の側が、ポンプ光及び／又は測定光に対して少なくとも部分的に反射可能であり得る、照明組立体が提供される。

【0010】

照明組立体が、アパーチャ構成要素の第２の側に向かうフォトルミネセンス構成要素の別の側の反対側の光ルミネセンス構成要素の側に取り付けられた基板構成要素を更に備え得る、照明組立体が提供される。

【0011】

フォトルミネセンス構成要素が基板構成要素とアパーチャ構成要素との間に少なくとも部分的に挟まれるように、アパーチャ構成要素、フォトルミネセンス構成要素、及び基板構成要素が互いに取り付けられて、多層構造体を形成し得る、照明組立体が提供される。

【0012】

ポンプ光が接続構成要素を介して少なくとも１つのオリフィスに入力可能かつ方向付け可能であるように、組立体が、アパーチャ構成要素の第１の側に配設された光学接続構成要素を更に備え得る、照明組立体が提供される。

【0013】

接続構成要素が、ビームスプリッタ又は二色性フィルタであり得、測定光が、接続構成要素を通過することが可能である、照明組立体が提供される。

【0014】

接続構成要素が、鏡又は光ファイバであり得る、照明組立体が提供される。

【0015】

少なくとも１つのオリフィスが、点状オリフィスであり得る、照明組立体が提供される。

【0016】

少なくとも１つのオリフィスが、スリット状オリフィスであり得る、照明組立体が提供される。

【0017】

アパーチャ構成要素が、好ましくは蒸着技術によって生成される、フォトルミネセンス構成要素上のマスキング層、好ましくは金属フィルム層を備え得る、照明組立体が提供される。

【0018】

照明組立体が、アパーチャ構成要素の第１の側に位置付けられた光透過性基板を更に備え得、アパーチャ構成要素が、発光構成要素に向かう透過性基板の側面にマスキング層、好ましくは金属フィルム層を備えている、照明組立体が提供される。マスキングは、好ましくは蒸着技術によって生成される。

【0019】

測定対象物体を決定するための光学測定装置が提供され、光学測定装置は、本発明による照明組立体を備えている。

【0020】

光学測定装置が、結像光学系を備え得、ポンプ光源から提供されたポンプ光が結像光学系を通して接続構成要素を介して入力可能かつ方向付け可能であり、したがって、結像光学系を通して少なくとも１つのオリフィスに集束可能であるように、及び少なくとも１つのオリフィスを通過した測定光が結像光学系によって収集可能であるように、少なくとも１つのポンプ光源、及び照明組立体の接続構成要素、及び測定装置の結像光学系が、照明組立体の少なくとも１つのオリフィスに対して配設される、光学測定装置が提供される。

【0021】

物体の表面の１つ以上の特性を決定するためのクロマティック共焦測定装置であり得る、光学測定装置が提供される。決定される特性は、例えば、距離、高さ若しくは位置、屈折率、厚さ、反射率、又は粗さであり得る。

【0022】

物体の透過スペクトル若しくは反射スペクトル又は物体の表面の色を決定するための分光測定装置であり得る、光学測定装置が提供される。

【0023】

また、測定光を提供するための方法が提供され、当該方法は、少なくとも、ポンプ光を、アパーチャ構成要素の少なくとも１つのオリフィスを通して少なくとも１つのポンプ光源から、アパーチャ構成要素の第２の側に位置付けられたフォトルミネセンス構成要素上へ方向付けることと、発光構成要素においてポンプ光の一部を多色測定光に変換することと、測定光の一部が少なくとも１つのオリフィスを通ってアパーチャ構成要素を通過することを可能にすることによって、測定光をアパーチャ構成要素の第１の側に提供することと、を含む。

【0024】

本明細書において、フォトルミネセンス構成要素とは、蛍光物質、発光物質、及び発光団物質のうちの少なくとも１種の単結晶又はプレス粉末、スパッタ粉末、若しくはスプレー粉末のいずれかを含む、又はそれからなる材料片、例えば、プレート、層、スラブ、又はコーティングを意味する。フォトルミネセンス構成要素は、特定の波長のポンプ光などの電磁放射線を受容するように設計されており、また、リン光プロセス及び／又は蛍光プロセスにおいて、フォトルミネセンス構成要素に吸収されたポンプ光をより広い波長帯域の光（すなわち、多色光）に変換することができる。

【0025】

本発明は、アパーチャ構成要素のオリフィスを覆い、したがって、オリフィスの背面の発光構成要素の領域を覆うようにポンプ光を正確に合焦させることを可能にし得、ポンプ光をアパーチャ構成要素に方向付けながら、できる限り高い強度の測定光を提供し得る、などの、既知の先行技術に勝る利点を提供する。

【0026】

本発明の別の利点は、アパーチャ構成要素のオリフィスを通して提供される測定光の空間強度分布を変更することを可能にし得ることである。

【0027】

本発明のなお別の利点は、ポンプ光を発光構成要素に方向付けることができ、また、測定光が通過することが可能であるオリフィスの形態及び領域に本質的に対応する発光構成要素の表面に、密に集束させた均質な照明領域を作成することができるので、高い効率かつ高い放射輝度のポンプ光を提供することを可能にし得ることである。

【0028】

本発明のなお別の利点は、測定光を本質的にオリフィスの形態又は形状に画定して提供することを可能にし得ることである。

【0029】

本発明のなお別の利点は、従来の照明組立体又は発光団／発光光源が測定光を提供するために必要とされるよりも少ない数及び／又は複雑さの構成要素を備えた照明組立体を構成することを可能にし得ることである。

【0030】

本発明のなお別の利点は、発光構成要素の冷却がより効果的に実施され得ること、及び発光構成要素に必要とされる冷却が、測定光を提供するため透過発光を利用する従来の照明組立体又は発光団／発光光源よりも少なくなり得ることである。

【0031】

本発明のなお別の利点は、使用する測定装置の結像光学系を、ポンプ光を収集して発光構成要素に集束させるために、及び少なくともオリフィスを通過した測定光を収集するために使用することができることである。

【0032】

「いくつかの」という表現は、本明細書では、１から始まる任意の正の整数を指し得る。

【0033】

「複数の」という表現は、２から始まる任意の正の整数をそれぞれ指し得る。

【0034】

「第１の」及び「第２の」という用語は、本明細書では、別途明確に記載されていない限り、ある要素を他の要素と区別するために使用されるものであり、そうした要素を優先順位付け又は順序付けするために使用されるものではない。

【0035】

照明組立体の様々な態様に関して上で提示した考慮事項は、当業者によって認識されるように、必要な変更を加えて本方法の態様に柔軟に適用され得、その逆も然りである。

【0036】

以下の詳細な説明における実施形態は、単なる例として与えられており、当業者は、本発明の基本概念を、説明に記載されている方法以外のいくつかの他の方法でも実行することができる。大部分の実施形態は、他の実施形態との様々な組み合わせで実現することができる。本説明は、いくつかの箇所において１つの又は複数の特定の実施形態を参照し得るが、これは、その参照が１つの記載された実施形態だけを対象とすること、又は記載された特性が１つの記載された実施形態だけにおいて使用可能であることを意味するものではない。複数の実施形態の個々の特性は、組み合わせられ得、したがって、本発明の新しい実施形態が提供され得る。

【図面の簡単な説明】

【0037】

前述の及び他の本発明の目的、特徴、及び更なる利点は、添付図面（図面の要素は、必ずしも互いに対して縮尺通りではない）に例示されるように、本発明の実施形態の以下のより具体的な説明から明らかになるであろう。

【0038】

【図1a】本発明による照明組立体の一実施形態を例示するものであり、組立体の一般的な概念を例示する。

【図1b】本発明による照明組立体の一実施形態を例示するものであり、アパーチャ構成要素の少なくとも１つのオリフィスを通してポンプ光を発光構成要素に方向付ける概念を例示する。

【図1c】本発明による照明組立体の一実施形態を例示するものであり、アパーチャ構成要素の少なくとも１つのオリフィスを通して測定光を提供する概念を例示する。

【図2】本発明による照明組立体の変形形態を例示する。

【図3a-3b】アパーチャ構成要素の実施形態を例示する。

【図3c-3d】アパーチャ構成要素の実施形態を例示する。

【図4a】本発明の照明組立体の更なる変形形態を例示する。

【図4b】本発明の照明組立体の更なる変形形態を例示する。

【図4c】本発明の照明組立体の更なる変形形態を例示する。

【図5】本発明による方法の一実施形態を開示するフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

それぞれの図面では、同じ又は対応する部品は、同じ参照番号によって表され、大部分の場合、本文の説明も同様に省略される。

【0040】

図１ａ～図１ｃは、本発明による測定光を提供するための照明組立体２００の１つの単なる例示的な実現を介して、本発明の様々な実施形態の多くの一般的な概念を概略側面図によって例示する。

【0041】

図１ａ及び図１ｃ、並びに図４ａ～図４ｃにはまた、描写された照明組立体の実施形態には属していないが、実施形態による照明組立体によって提供される測定光を使用して測定装置に組み込むことができる照明又は結像光学系３０２が示される。結像光学系３０２は、いくつかのレンズ及び／又は他の光学構成要素を含むことができる。

【0042】

図１ａは、組立体２００が、少なくとも１つのオリフィス２０４並びに第１の側及び反対側の第２の側を備えているアパーチャ構成要素２０２と、フォトルミネセンス構成要素２０８と、アパーチャ構成要素２０２の第１の側に位置付けられた少なくとも１つのポンプ光源２０６と、を含むことを示す。フォトルミネセンス構成要素２０８の一方の側は、アパーチャ構成要素２０２の第２の側を向いている。ポンプ光源２０６は、ポンプ光２２０をポンプ光源２０６から発光構成要素２０８に方向付けることができ、それにより、ポンプ光２２０がアパーチャ構成要素２０４のオリフィス２０４を通過するように、ポンプ光２２０を放射するように構成されるとともに、アパーチャ構成要素２０２の第１の側に対して配設される。換言すれば、ポンプ光２２０は、アパーチャ構成要素２０２の少なくともオリフィス２０４を通して発光構成要素２０８に進入することが可能である。

【0043】

第１の波長を含むポンプ光２２０が発光構成要素２０８に進入すると、発光構成要素２０８がポンプ光（又はその少なくとも一部）を多色光測定光２３０に変換する。多色測定光２３０は、典型的にはポンプ光２２０の波長よりも長い波長のスペクトルを含むことができる。多色測定光２３０の一部は、少なくとも１つのオリフィス２０４を通過してアパーチャ構成要素２０４の第１の側に到達する。図に示されるように、ポンプ光源２０６及びアパーチャ構成要素２０２の第１の側に提供される測定光２３０を利用する測定装置の結像光学系３０２は、少なくとも１つのオリフィス２０４を通過した測定光２３０が結像光学系３０２によって収集可能であるように、少なくとも１つのオリフィス２０４に対して配設することができる。収集された測定光２３０は、測定装置の結像光学系３０２又は他の光学系によって、照明されている（図示せず）物体上へ更に集束可能であり得る。

【0044】

ポンプ光源２０６は、（例えば、実施形態に依存して、リン光プロセス又は蛍光プロセスによって）ポンプ光２２０のフォトルミネセンス構成要素２０８における測定光２３０への所望の変換を生じさせる波長を特徴とするポンプ光を提供するように構成されたレーザ又はＬＥＤを備えることができる。ポンプ光は、典型的には、ほぼ単色性である。

【0045】

ポンプ光２２０及び測定光２３０は、アパーチャ構成要素の第１の側からのポンプ光及び第２の側からの測定光が、それぞれ、アパーチャ構成要素２０２の同じ少なくとも１つのオリフィス２０４を通過するように配置することができる。

【0046】

照明組立体は、複数のポンプ光源２０６を備えることができる。例えば、アパーチャ構成要素２０２が複数のオリフィス２０４を備えている場合は、ポンプ光２２０を複数のオリフィス２０４を通して発光構成要素２０８に方向付け、したがって、複数のオリフィス２０４から測定光２３０を提供するために、複数のポンプ光源２０６を存在させることができる。

【0047】

一実施形態では、複数のポンプ光源２０６は、ポンプ光２２０を同じ少なくとも１つのスリット状オリフィス２０４又は一群の点状オリフィス２０４を通して照明して、オリフィス２０４の背面の発光構成要素２０８上のルミナスエネルギー及び／又は単位当たりの放射エネルギーを増大させるように、したがって、対応するオリフィス２０４を通過するポンプ光２３０の強度及び／若しくは放射輝度を増大させるように配置される。

【0048】

一実施形態では、それぞれ、第１の数のポンプ光源２０８は、ポンプ光２２０を第１の数のオリフィス２０４に方向付けるように構成され、第２の数の又は更なる数のポンプ光源２０８は、ポンプ光２２０を第２の数の又は更なる数のオリフィス２０４に方向付けるように構成される。この実施形態では、変換された測定光２３０が提供されるオリフィス、したがって、ポンプ光を異なるオリフィス２０８に方向付けるように構成されているポンプ光源を調節することによって、アパーチャ構成要素２０２から測定光２３０が提供される位置を調節することができる。

【0049】

オリフィス２０４は、点状オリフィス又はスリット状オリフィスとすることができる。この文脈では、スリット状オリフィスとは、アパーチャ構成要素２０２に直線形状又は湾曲形状に形成することができる細長い切れ目又は開口部を意味する。

【0050】

実際的には、オリフィス２０４は、本質的にオリフィス２０４の形態又は形状でオリフィス２０４を通過する測定光２３０を画定して提供するように構成される。

【0051】

スリット状オリフィス２０４は、例えば、アパーチャ構成要素において１０μｍの幅及び１０ｍｍの開口部の長さとすることができる。当業者は、オリフィス２０４のかかる寸法が、実際に実施形態ごとに異なり得るという事実を認識するであろう。

【0052】

いくつかの実施形態では、アパーチャ構成要素２０２は、複数の点状オリフィス及び／又はスリット状オリフィスを備えることができる。点状オリフィスは、直線状又は他の形状に配置することができる。

【0053】

図１ｂは、ポンプ光２２０の、照明組立体２００のポンプ光源２０６からの方向付けを例示する（明確にするために、測定光２２０は図示せず）。図１ｂでは、個々のポンプ光源２０６からのポンプ光２２０の照明領域又はスポットが少なくともオリフィス２０４の形状を覆うことが示される。したがって、ポンプ光源２０６が、オリフィス２０４の領域全体を覆う密に集束させた均質なポンプ光２２０の照明スポットを作成することができるように、ポンプ光源２０６が光学系を備えることができ、及び／又はポンプ光源２０６を配設することができる。しかしながら、照明の効率を高めるためには、ポンプ光２２０の極めて僅かな部分がアパーチャ構成要素２０２に当たり、ポンプ光２２０の大部分がオリフィスを通って発光構成要素２０８に直接進入するような方法で、この照明スポットを作成することが有利である。

【0054】

少なくとも１つのポンプ光源２０６からのポンプ光２２０がアパーチャ構成要素２０２及びその中の少なくとも１つのオリフィス２０４に方向付けられると、ポンプ光２２０の一部が、少なくとも１つのオリフィス２０４の縁部から、又はアパーチャ構成要素２０８の第１の側の表面から反射し得る。しかしながら、当業者は、例えばフィルタリング手段によって、かかる反射したポンプ光２２０を除去して、反射したポンプ光２２０が、測定光２３０によって照明されている物体に進入することを防止することができるという事実を認識するであろう。

【0055】

図１ｃは、測定光２３０のオリフィス２０４の通過を例示する（明確にするために、ポンプ光源２０４は図示せず）。本図では、測定光２３０を利用する測定装置の結像光学系３０２が、オリフィス２０４の領域よりも広いオリフィス２０４の背面の蛍光物質２０８の領域から、オリフィス２０４を通る測定光２３０を収集することを単に示すために、アパーチャ構成要素２０２と発光構成要素２０８との間に間隙が存在する。したがって、照明組立体の効率を高めるために、発光構成要素２０８をアパーチャ構成要素２０２と直接接触するように配設して、できる限り細いアパーチャ構成要素２０４を形成することが有利である。

【0056】

オリフィス２０４は、フォトルミネセンス構成要素２０８及びその中の少なくとも１つのオリフィス２０４の極めて近くに配置することができるので、オリフィス２０４は、実際にオリフィス２０４の形状に対応する測定光２３０の放射領域の形状を本質的に画定する。これは、組立体の効率、及びオリフィス２０４を通して提供される測定光２３０の強度を最高にすることを可能にする。

【0057】

図２は、照明組立体の変形形態３００を示すが、オリフィス２０４及びアパーチャ構成要素２０２の第２の側に向かって、フォトルミネセンス構成要素２０８の別の側の反対側のフォトルミネセンス構成要素２０８の側に取り付けられた基板構成要素２１０を含むことが、図１ａ～図１ｃの実施形態２００とは異なる。

【0058】

基板構成要素２１０は、フォトルミネセンス構成要素２０８を支持することができる。２１０は、例えば、銅などの金属の基板とすることができ、また、フォトルミネセンス構成要素２０８を位置付けること、及びポンプ光２２０によって照明される（すなわち、照射された）ときに、その効率的な冷却を可能にする。

【0059】

図２に示されるように、アパーチャ構成要素２０２、フォトルミネセンス構成要素２０８、及び基板構成要素２１０は、フォトルミネセンス構成要素２０８が基板構成要素の間に少なくとも部分的に挟まれるように互いに接続することができる。

【0060】

図３ａ～図３ｄは、アパーチャ構成要素２０２の実施形態を例示する。

【0061】

図３ａには、少なくとも１つのオリフィス２０４を備えている、金属などの非透過材料の部品、好ましくは薄層又はフィルムとすることができる、アパーチャ構成要素２０２が示される。上で動機付けされたように、アパーチャ構成要素２０２は、有利には、発光構成要素２０８の表面に直接取り付けられる。アパーチャ構成要素２０２は、アパーチャ構成要素２０２と発光構成要素２０８との間に接着剤層などが存在するように、発光構成要素２０８に取り付けることができる。

【0062】

図３ｂは、アパーチャ構成要素２０２の更なる実施形態を例示する。示される設計は、光透過性基板２１４を組み込む。この設計では、透過性基板２１４は、ポンプ光２２０及び測定光２３０に対して同様に透過性である層であり、図３ｂに示されるように、アパーチャ構成要素は、発光構成要素２０８に向かって透過性基板２１４の側面のマスキング層、好ましくは金属薄膜層又は他の材料層である。例えば、少なくとも１つのオリフィス２０４を備えているマスキング層は、蒸着プロセスによって透過性基板２１４の表面に直接形成することができる。この設計は、アパーチャ構成要素２０２（すなわち、マスキング層）を形成することを可能にし、その上にある少なくとも１つのオリフィス２０４を非常に薄く形成することができる。

【0063】

代替的に、アパーチャ構成要素２０２は、発光構成要素２０８に向かう側の反対側の基板２１４の他方の側に形成することができる。しかしながら、この場合、アパーチャ構成要素２０２と発光構成要素２０８との間に基板２１４が存在し、これが、発光構成要素２０８上の単位面積当たりのポンプ光２２０の照明の効率及びオリフィス２０４を通して提供される測定光２３０の強度を低減させるので、これは好ましくない。

【0064】

図３ｃは、アパーチャ構成要素２０２の更なる実施形態を例示する。この設計では、アパーチャ構成要素２０２は、例えばフォトルミネセンス構成要素２０８の表面への直接の蒸着プロセスによって形成される、マスキング層、好ましくは金属層又は他の材料層を備えている。この設計は、アパーチャ構成要素２０２（すなわち、マスキング）及びその中の少なくとも１つのオリフィス２０４を非常に薄く、かつ本質的にフォトルミネセンス構成要素２０８の表面のレベルまで形成することができる、といった利点がある。

【0065】

図３ｄは、アパーチャ構成要素２０２の更なる実施形態を例示する。この設計では、発光構成要素２０８は、アパーチャ構成要素２０４のオリフィス２０４まで延在して、当該オリフィスを塞ぐ。したがって、発光構成要素２０８及びアパーチャ構成要素の第１の表面は、本質的に同じレベルにあり、すなわち、アパーチャ構成要素の厚さは実際にゼロである。この設計は、例えば、発光構成要素２０８の粉末材料をオリフィス２０４に詰め込むことによって、又は発光構成要素２０８若しくはアパーチャ構成要素２０２のいずれか又は両方を機械加工することによって製造することができる。

【0066】

更なる一実施形態では、アパーチャ構成要素２０２の材料は、ポンプ光２２０に対して透過性であり、かつ測定光２３０に対して非透過性であるように構成される。この設計は、発光構成要素２０８を照明するために本質的に全てのポンプ光２２０を使用することを可能にし、したがって、測定光２３０への光変換効率及びその強度を高めることを可能にする。

【0067】

更なる一実施形態では、アパーチャ構成要素２０２の第２の側は、ポンプ光２２０及び／又は測定光２３０に対して少なくとも部分的に反射可能であるように構成される。

【0068】

図４ａ～図４ｃは、照明組立体の更なる変形形態を例示する。

【0069】

図４ａには、複数のポンプ光源２０６を備えている照明組立体４００が示される。図面に示されるように、ポンプ光源２０６は、ポンプ光２２０が異なる場所及び角度からオリフィス２０４に方向付けられるように配設することができる。複数のポンプ光源２０６によってフォトルミネセンス構成要素２０８を照射することによって、発光構成要素上の単位面積当たりのポンプ光２２０を更に増大させ、したがって、ポンプ光２２０から測定光２３０への光変換及び測定光２３０の強度を高めることが可能である。

【0070】

図４ｂは、照明組立体５００を示すが、光学接続構成要素２１２を更に含むことが照明組立体２００とは異なる。接続構成要素２１２は、ポンプ光源２０６からのポンプ光２２０が接続構成要素２１２を介して少なくとも１つのオリフィス２０４に入力可能かつ方向付け可能であるように、アパーチャ構成要素２０２の第１の側に配設される。

【0071】

接続構成要素２１２は、ポンプ光源２０６からのポンプ光２２０が、ビームスプリッタ２１２から（すなわち、それを介して）オリフィス２０４に反射可能であり、アパーチャ構成要素２０２の背面のフォトルミネセンス構成要素２０８に更に進入するように、及び発光構成要素２０８から放射された測定光２３０が、接続構成要素２１２を通して透過可能であるように、アパーチャ構成要素２０２の第１の側に配設されたビームスプリッタ又は二色性フィルタとすることできる。

【0072】

代替的に、接続構成要素２１２は、接続構成要素２１２が測定光２３０の伝搬を遮断しないように配設された鏡又は光ファイバとすることができる。

【0073】

図４ｃは、照明組立体６００を示すが、ポンプ光源２０８及び光学接続構成要素２０８が、測定光を利用する測定装置の内部にポンプ光２２０を提供するように構成されることが、組立体５００とは異なる。この設計では、ポンプ光源２０６、接続構成要素２１２、及び結像光学系３０２は、ポンプ光源２０６からのポンプ光２２０が接続構成要素２１２を介して、更には結像光学系３０２を通して入力可能かつ方向付け可能であるように、少なくとも１つのオリフィス２０４に対して配設され、結像光学系は、ポンプ光２２０を、結像光学系３０２を通して少なくとも１つのオリフィス２０４に集束させるように構成され、少なくとも１つのオリフィス２０４を通過した測定光２３０は、結像光学系３０２によって収集可能である。この設計では、必ずしも光学系をポンプ光源２０６に組み込む必要があるとは限らない。しかしながら、光学系がポンプ光源２０６に組み込まれる場合、ポンプ光２２０の照明スポットは、結像光学系３０２及びポンプ光源２０６の光学系の組み合わせによって形成することができる。

【0074】

図４ｃの設計では、測定装置の結像光学系３０２は、少なくとも１つのポンプ源２０６からのポンプ光２２０を収集して発光構成要素２０８に集束させるために、及び少なくともオリフィス２０４を通過した測定光２３０を収集するために使用することができ、当該測定光は、結像光学系を介して照明されている物体上へ更に集束可能である。これは、明らかな利点であり、この利点は、ポンプ光及び測定光が同じオリフィスを通過することが不可能である従来の照明組立体によって実現することができない。

【0075】

上で説明されるように、本発明による照明組立体は、光学測定装置のための測定光２３０を提供するための光学測定装置に組み込むことができる。

【0076】

一般的には、本発明及び本開示による照明組立体は、測定光２３０を提供するための発光構成要素２０８においてポンプ光２２０を測定光２３０に変換する際に、反射発光を利用することができる。

【0077】

本発明による照明組立体は、測定光２３０を提供するための、ハイパースペクトルカメラ若しくはスキャナ、プッシュブルームハイパー若しくはマルチスペクトロスキャナ、スペクトロメータ、又はクロマティック共焦測定装置からなる群から選択される光学測定装置に組み込むことができる。

【0078】

一般的には、本発明による照明組立体は、少なくとも１つのオリフィス又はスリットを通過した多色測定光を利用して、かかる光によって照明されている物体を特徴付ける光学測定装置に組み込むことができる。

【0079】

本発明による照明組立体は、例えば特許出願公開第ＥＰ２０７６７３３号又は同第ＵＳ８７８６８３６号で開示されるものなどの、クロマティック共焦測定装置に組み込むことができる。

【0080】

図５は、本発明による方法の一実施形態を開示するフロー図７００を含む。本方法は、以下のアクション、すなわち、
・アクション７０４：ポンプ光２２０を、アパーチャ構成要素２０２の少なくとも１つのオリフィス２０４を通して少なくとも１つのポンプ光源２０６からアパーチャ構成要素２０２の第２の側に位置付けられたフォトルミネセンス構成要素２０８上へ方向付けることであって、ポンプ光２２０が、アパーチャ構成要素２０２の第１の側から第２の側に方向付けられる、方向付けることと、
・アクション７０６：発光構成要素（２０８）においてポンプ光２２０を多色測定光２３０に変換することと、
・アクション７０８：測定光２３０が少なくとも１つのオリフィス２０４を通ってアパーチャ構成要素２０２を通過することを可能にすることによって、測定光２３０をアパーチャ構成要素２０２の第１の側に提供することと
を含む。

【0081】

一実施形態による方法では、ポンプ光２２０及び測定光２３０は、アパーチャ構成要素２０２の同じ少なくとも１つのオリフィス２０４を通過するように配置することができる。

【0082】

一実施形態による方法では、アパーチャ構成要素２０２の材料は、ポンプ光２２０に対して透過性であり、かつ測定光２３０に対して非透過性であり得る。

【0083】

一実施形態による方法では、アパーチャ構成要素２０２の第２の側は、ポンプ光２２０及び／又は測定光２３０に対して少なくとも部分的に反射可能であり得る。

【0084】

一実施形態による方法では、照明組立体は、アパーチャ構成要素２０２の第２の側に向かうフォトルミネセンス構成要素２０８の別の側の反対側のフォトルミネセンス構成要素２０８の側に取り付けられた基板構成要素２１０を更に備えることができる。

【0085】

一実施形態による方法では、フォトルミネセンス構成要素２０８が基板構成要素２１０とアパーチャ構成要素２０２との間に少なくとも部分的に挟まれるように、アパーチャ構成要素２０２、フォトルミネセンス構成要素２０８、及び基板構成要素２１０が互いに取り付けられて、多層構造体を形成することができる。

【0086】

一実施形態による方法では、ポンプ光２２０が接続構成要素を介して少なくとも１つのオリフィス２０４に入力可能であるように、組立体は、アパーチャ構成要素の第１の側に配設された接続構成要素２１２を更に備えることができる。

【0087】

一実施形態による方法では、接続構成要素２１２は、ビームスプリッタ又は二色性フィルタとすることができ、測定光２３０は、接続構成要素２１２を通過することが可能である。

【0088】

一実施形態による方法では、接続構成要素２１２は、鏡又は光ファイバとすることができる。

【0089】

一実施形態による方法では、少なくとも１つのオリフィス２０４は、点状オリフィスとすることができる。

【0090】

一実施形態による方法では、少なくとも１つのオリフィス２０４は、スリット状オリフィスである。

【0091】

一実施形態による方法では、アパーチャ構成要素２０２は、好ましくは蒸着技術によって生成される、フォトルミネセンス構成要素２０２上のマスキング層、好ましくは金属フィルム層を備えることができる。

【0092】

一実施形態による方法では、照明組立体は、アパーチャ構成要素２０２の第１の側に位置付けられた光透過性基板２１４を更に備えることができ、アパーチャ構成要素は、発光構成要素２０８に向かう透過性基板２１４の側面にマスキング層、好ましくは金属フィルム層を備えている。マスキングは、好ましくは蒸着技術によって生成される。

【0093】

本発明を上述の実施形態を参照しながら上で説明し、本発明のいくつかの利点を実証してきた。本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念は、特許請求の範囲の範囲内の数多くの方法で適用することができることは明らかである。

【0094】

上記の様々な実施形態に記載される特徴、及び従属請求項は、明示的に記載されていない限り、相互に自由に組み合わせ可能である。

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図2】

【図3a-3b】

【図3c】

【図3d】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2023-11-06

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体の表面の１つ以上の特性を決定するためのクロマティック共焦測定装置であって、
前記クロマティック共焦測定装置は照明組立体を含み、
前記照明組立体は、
・第１の側及び反対側の第２の側及び少なくとも１つのオリフィス（２０４）を備えているアパーチャ構成要素（２０２）と、
・ポンプ光（２２０）を提供するための少なくとも１つのポンプ光源（２０６）と、
・フォトルミネセンス構成要素（２０８）であって、前記少なくとも１つのポンプ光源（２０６）からの前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）上で受容可能なポンプ光（２２０）を多色測定光（２３０）に変換するための、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第２の側に位置付けられた、フォトルミネセンス構成要素（２０８）と
を備え、
前記多色測定光（２３０）の一部が、前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）を通って前記アパーチャ構成要素（２０２）を通過して、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第１の側に測定光（２３０）を提供することが可能であり、
前記ポンプ光源（２０６）は、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第１の側に位置付けられている、クロマティック共焦測定装置。

【請求項2】

前記ポンプ光（２２０）及び前記測定光（２３０）が、前記アパーチャ構成要素（２０２）の同じ前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）を通過することが可能である、請求項１のクロマティック共焦測定装置。

【請求項3】

前記アパーチャ構成要素（２０２）の材料が、前記ポンプ光（２２０）に対して透過性であり、かつ前記測定光（２３０）に対して非透過性である、請求項１又は２のクロマティック共焦測定装置。

【請求項4】

前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第２の側が、前記ポンプ光（２２０）及び／又は前記測定光（２３０）に対して少なくとも部分的に反射可能である、請求項１又は２のクロマティック共焦測定装置。

【請求項5】

前記照明組立体が、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第２の側に向かう前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）の別の側の反対側の前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）の側に取り付けられた基板構成要素（２１０）を更に備えている、請求項１のクロマティック共焦測定装置。

【請求項6】

前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）が前記基板構成要素（２１０）と前記アパーチャ構成要素（２０２）との間に少なくとも部分的に挟まれるように、前記アパーチャ構成要素（２０２）、前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）及び、前記基板構成要素（２１０）が互いに取り付けられて、多層構造体を形成する、請求項５のクロマティック共焦測定装置。

【請求項7】

前記ポンプ光（２２０）が、光学接続構成要素（２１２）を介して前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）に入力可能であるように、前記照明組立体が、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第１の側に配設された前記光学接続構成要素（２１２）を更に備えている、請求項１のクロマティック共焦測定装置。

【請求項8】

前記光学接続構成要素（２１２）が、ビームスプリッタ又は二色性フィルタであり、
前記測定光（２３０）が、前記光学接続構成要素（２１２）を通過することが可能である、請求項７のクロマティック共焦測定装置。

【請求項9】

前記光学接続構成要素（２１２）が、鏡又は光ファイバである、請求項７のクロマティック共焦測定装置。

【請求項10】

前記アパーチャ構成要素（２０２）が、前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）上のマスキング層を備えている、請求項１のクロマティック共焦測定装置。

【請求項11】

前記照明組立体は、前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第１の側に位置付けられた光透過性基板（２１４）を更に備え、
前記アパーチャ構成要素（２０２）が、前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）に向かう前記光透過性基板（２１４）の側面にマスキング層を備えている、請求項１のクロマティック共焦測定装置。

【請求項12】

前記クロマティック共焦測定装置は、結像光学系（３０２）を備え、
前記ポンプ光源（２０６）、接続構成要素（２１２）、及び前記結像光学系（３０２）が、前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）に対して配設されることにより、前記ポンプ光（２２０）が前記結像光学系（３０２）を通して前記接続構成要素（２１２）を介して入力可能となって前記結像光学系（３０２）を通して前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）に集束可能となり、及び前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）を通過した前記測定光（２３０）が前記結像光学系（３０２）によって収集可能となる、請求項７のクロマティック共焦測定装置。

【請求項13】

前記クロマティック共焦測定装置は、前記物体の透過スペクトル若しくは反射スペクトル又は前記物体の前記表面の色を決定するための分光測定装置である、請求項１のクロマティック共焦測定装置。

【請求項14】

前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）が、１つのスリット状オリフィス又は複数の点状オリフィスを備える、請求項１のクロマティック共焦測定装置。

【請求項15】

物体の表面の１つ以上の特性を決定するためのクロマティック共焦測定装置のための測定光を提供する方法であって、
・ポンプ光（２２０）をフォトルミネセンス構成要素（２０８）上へ方向付けることであって、前記ポンプ光（２２０）はアパーチャ構成要素（２０２）の第１の側から第２の側に方向付けられ、前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）は前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第２の側に位置付けられる、方向付けることと、
・前記フォトルミネセンス構成要素（２０８）において前記ポンプ光（２２０）を多色測定光（２３０）に変換することと、
・測定光（２３０）が少なくとも１つのオリフィス（２０４）を通って前記アパーチャ構成要素（２０２）を通過することを可能にすることによって、前記測定光（２３０）を前記アパーチャ構成要素（２０２）の前記第１の側に提供することと
を含む、方法。

【請求項16】

前記少なくとも１つのオリフィス（２０４）が、１つのスリット状オリフィス又は複数の点状オリフィスを備える、請求項１５の方法。

【国際調査報告】