JPH05507355A - 多機能ホログラフィ光学素子の製造およびフォトメータにおける応用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は概してホログラフィ光学素子の製造および使用、特にホログラフィ光学 素子のフォトメータへの応用に関する。さらに特定的には、本発明は光透過可能 試料の比色分析用の改良型分光測光器に使用されるように作製された多機能ホロ グラフィ光学素子に関する。

発明の背景 本発明は概して改良型分光測光器を製造するためにホログラフィ光学素子（）ｆ ＯＥ）技術を応用しようとする試みとして始められた。分光測光器は周知であり 、概して、試料を照明するための光源と、試料からの光をスペクトルに分散させ るためのプリズムまたは回折格子装置と、試料のスペクトルの一部分に関連した 信号を生成するための光電子増倍管またはフォトダイオードのような検出器とを 含んでいる。次いでデータ処理手段が、一つ以上の試料構成要素に関連付けられ 得る比色読み取りのような、試料の内容についての信号を分析する。上記のタイ プの吸収分光測光器が米国特許第４．１．９５．９３２号に記載されており、ア ボットラボラトリーズ（＾ｂｂｏＮ　Ｌａｂｏ＋ｇｌｏ＋ｉｅａ　）社からｒＱ ［ＩＡＮ丁［１ｉ１　Ｊという商標のもとに販売されている。

１９３２年特許の分光測光器は、光源からの光を試料上に集束し、且つ照明され た試料からの光を解析用のスペクトルに処理するための「古典Ｊ　（ｅｌｓｇｇ ｉｃｔ！　）光学素子を使用している。即ち、ビームの成形および修正光学は、 レンズと、ダイクロイック鏡（ｄｉ＋ｈ＋ｏｉｅ　ｍ１ｒｒｏｒｓ）と、干渉フ ィルタと、ビームスプリッタとを含んでいる。分光測光器に古典光学を使用する ことにより、非常に満足すべき結果を得ることが可能であるが、その使用に伴う 不利点もある。例えば、光列中の光学素子は装置内で厳密に配向されねばならず 、フォトメータアセンブリの精度が必要とされる。さらに各光学素子は欠陥やコ スト増大などが比較的少ないものでなければならず、それによって装置の全体的 な費用に加えてさまざまな素子が必要とされる。

また光学素子は、素子およびその相対焦点距離のサイズによって一部が指定され る一定量の空間を必要とする。また光列中の光の損失を補償するに充分な強度を 有する光源を使用しなければならない。これには概して高次出力（強度）の光源 を要し、さらに試料または電気的および光学的部品に悪影響を及ぼさないように 、該光源を適切に遮蔽したり、冷却したりさえもしなければならない。

ホログラムは、フォトメータデバイスにおいて、ビーム処理系の一部として使用 されてきた。ホログラムは、周知であり、例えばレーザからの干渉光が二つの分 峻したビームである物体ビームと参照ビームとに分割され、次いでこれらのビー ムがホログラフプレートまたはフィルムで再結合される場合に形成される干渉パ ターンの限定記録（＋ｐｅｃｉ＊Ｉｉｇｅｄ　ｒｅｃｅｒｄｉＢ　）を構成する 。ホログラムの最も重要な特性は、ホログラムが初期の参照ビームと同様な波長 、全体形状および方向を有する光ビームで照明される場合に、記録された物体の イメージを三次元で再生するその能力である。

一般にフォトメータデバイスに使用されるホログラムは、試料からの光を解析用 スペクトルに分散させるための回折格子としてのみ応用されてきており、古典光 学素子がシステムの他のもの用に使用されている。ホログラムをこのように使用 する分光測光器が、例えば米国特許第４．２１１．４８６号、第４．５４０．２ Ｈ号および第４．　Ｈ７，３２９号に示されている。

ホログラムは、古典光学部品と同様な光処理機能を行うように設計され得るが、 標準光学によっては容易に取り扱えないいくつかの操作を含んでいる。例えば、 ホログラフ式に記録されたシーンにおけるレンズ、鏡、プリズムまたは他の光学 素子は、レンズは集束または発散し、鏡は反射するなど、ホログラム内で全く初 期素子のように作動する。光学系からの全単色出力ビームを再生するホログラム が作製可能なので、単一のホログラムが、一連の古典ビーム処理部品から出射す るビームを再生することが可能である。さらにホログラムはこれら全ての古典光 学部品を交換することが可能である。そのようなホログラムは、一般に、また本 明細書において、ホログラフィ光学素子またはＨＯＥと称される。

例えば分光測光器に応用されているように、ＨＯＥは古典光学系以上の潜在的利 点を提供する。従来型の光学部品のいくつかまたは全ての機能は、一つ以上のＨ ＯＥに組み込み可能であり、コスト、パーツおよび在庫を減少させる。例えばフ ラットプレートＨＯＥは組立が簡単なので、特に位置合わせに関するアセンブリ 時間が短縮される。また分光測光器の全体寸法および重量が著しく減少する。Ｈ ＯＥは、マスクホログラムからの単純な複製により大量生産ロフトで製造可能で ある。それにょ７て、個別に製造される複数の従来型光学部品を使用して実践さ れるより、コストが低く、耐性が強くなる。さらにＨＯＥはシステムの光学的能 力を高め、ずっと小さい強度、従ってより低い電力の光源の使用を可能にする。

また、非常に短い焦点距離および比較的大きな寸法を有する集束素子を提供する というように、従来型の光学部品を使用して達成または実行が困難な光学的機能 を実行するＨＯＥも作製可能である。

発明の概要 本発明は、一つ以上の多機能ホログラフィ光学素子（ＨＯＥ）のフォトメータ装 置、特に分光測光器への応用に帰する。さらに本発明は、上記の応用において特 に有用であるＨＯＥの新規な製造方法を提供する。

本明細書中に引用されている多機能ＨＯＥは概していくつかの古典光学機能（即 ち、集光およびステアリング）を実行するホログラムであると考えてよい。例え ば当該タイプのＨＯＥは、単一のホログラム中のコレクタ、分散素子および集束 素子の機能の組み合わせが可能である。従って、ただ回折格子として使用される ホログラムとは異なるものである。

さらに特定的には、本発明はＨＯＥが使用されている分光装置におけるいくつか の基本的な実行態様を提供する。それらは、検出器モード（即ち、照明された試 料からの光をそのスペクトルのある部分の解析のために処理すること）、放射線 源モード（即ち、放射線源からの光を試料上の焦点に集束させること）および光 源モードと検出器モードとの組み合わせである。二つの製造方法または製造装置 が効果的に使用されてきた。そのどちｈにおいても、二つの互いに干渉するレー ザビームがホログラフィ記録表面（プレート）で出会い、干渉してホログラムを 形成するというホログラフィ構造が概して標準の２ビームホログラム用と同じよ うに使用されている。透過ＨＯＥが本発明に帰着する試みの目標であったが、透 過ＨＯＥまたは反射）（ＯＥがどちらも本発明により製造且つ使用可能である。

本発明に従って開発された一つの応用および製造の方法は、ダイクロイック測光 における選択・されたピーク波長および側帯波波長の解析に関して、照明された 試料からの光を集め、分散させ、さらに選択的に検出器上に集束するために単一 の検出器Ｆ（ＯＥを使用する。白色光ランプからの光を円筒形の試料管またはキ ュベツトの軸の垂直線状セグメントに集束するために、古典光学が使用可能であ る。検出器ＨＯＥの一つの製造技術において、物体ビームバスは二つの集束素子 を含んでおり、該素子は、少なくとも部分垂直ビームの規準を供給するために水 平に装着されたシリンダレンズ、および水平ビーム収束用にその紬が垂直に配向 されて装着された第２のシリンダレンズの形態をなしている。複合コリメータ／ シリンダレンズも同様な目的に使用可能である。その結果生成する物体ビームは 、ホログラフィ記録媒体表面の前にイメージとして集束される線状セグメントで ある。参照ビームは、低Ｆ数（Ｆ−ａｓ■ｂｅｒ　）の正レンズ（ｐｏ＋ｉＨマ ｔ　１ｅＩｌｓ　）の使用によるように、記録表面を越えたポイントの収束焦点 に到達する。透過ホログラムについては、参照ビームの該ポイントは記録表面の 後ろになる。

上記の製造方法から得られるＨＯＥは、分光測光器に応用する際に再生ビームの 放射線源に近い。細長い光透過可能な試料の分光学におけるＨＯＨの応用の点か ら見て、ＨＯＥ用の垂直線状セグメント焦点が使用される。概してその線状セグ メント焦点が再生ビームと一致する、即ち照明された試料管と同軸に置かれたこ の検出器ＨＯＥによって、検出器ＨＯＥからの出力は、検出器位置で比較的短い 垂直高さを有する全体的に連続的な水平スペクトルになる。出力において全体的 に単色の各セグメントは、その波長の逆参照ビームからの再生実イメージである 。

本発明による他の実行態様は、試料を照明するために例えばランプなどの放射線 源からの光を試料上に集束するのに特に有用である放射線源ＨＯＥに帰する。二 つの異なる波長のレーザがダイクロイック分光用の最終ＨＯＥを作製するのに使 用されるという点を除けば、ＨＯＥ製造技術が検出器ＨＯＥに関していま記載し たばかりのものと同様な放射線源ＨＯＥの作製に使用される。一つの変形態様に おいて、分離したフラットプレートＨＯＥがそれぞれ近似の望ましいピーク波長 および側帯波波長を使用して製造される。次いでこれら二つのＨＯＥは、各々再 生時に生成されるそれぞれの線状セグメント（再び細長い光透過可能な試料の点 から見て）が同軸且つ合同の出力線状焦点でほぼ結合するように物理的に結合さ れる。他の変形態様においては、単一のホログラフィプレートが予選択波長の二 つの異なる露光で使用される。

そのように製造された放射線源１（ＯＥを分光測光装置に応用すると、放射線源 ＨＯＥは、再生時のその出力線状焦点が照明されている試料管の輪とほぼ一致す るように置かれる。

前述の検出器および放射線源ＨＯＥは単一の装置に結合可能である。それによっ て、例えば分光測光器、特にビーム成形レンズなどにかって使用された最も古典 光処理素子を省くことが可能になる。そのような分光測光器の設計および構成の 簡素化により、特にＨＯＥの一括複製が使用される場合に、規模、組立およびコ スト面でほぼ無駄が省ける。

より一般的には、本発明は多波長電磁放射線（例えば白色光）および該放射線を 試料の照明ビームに集束するためのいくつかの手段を有する改良型フォトメータ を提供する。検査用試料は前述の放射線源ビームによる照射（照明）のために装 着される。

多機能ＨＯＥは照射される試料からの連続放射線を受けるように配置されており 、ＨＯＥは試料からの順次放射線を別々に集束されたほぼ単色の領域グループに 分散させる。検出器は少なくとも一つのそのような領域を遮断するように置かれ ており、検出器はその上に入射する放射線から得られる信号を生成する。

次いでその信号が試料の解析用に分析される。

細長い液状試料の解析用フォトメータにおいて検出器ＨＯＥとして使用される上 記のＨＯＥは、ＨＯＥから所定の距離に集束された線状セグメントの形態の入力 イメージを有しているのが好ましい。検出器ＨＯＥは試料の照明による順次放射 線を受けるように配置されており、線状セグメントイメージと試料軸とはほぼ一 致し且つ合同（即ち、同軸）である。

本発明の一つの実行態様に従って製造され且つ細長い試料（例えば、液体含有試 験管）に応用されるようなＨＯＥは、第１の軸に沿って少なくとも部分的なコリ メートを与え且つ光ビームを集束する第２の手段により第１の軸に垂直な第２の 軸に沿って実質的なビーム収束を与えるためのビームを含む物体ビームを有して いる。第１および第２の集束手段は、ホログラフィ記録媒体表面の前に第２の軸 に沿って集束された線状セグメントを集合的に生成する。参照ビームは収束して 記録媒体表面を越えたところの焦点に集束する。

そのように製造されたＨＯＥは、記録媒体表面の後の焦点に収束して透過ホログ ラムを形成するか、または記録媒体表面の前の焦点に収束して反射ホログラムを 形成する参照ビームを有することが可能である。

そのような検出器ＨＯＥのための製造技術は、軸と平面とを有するシリンダレン ズの形態の集束手段を使用しており、該平面は少なくとも上記に記載の部分垂直 ビーム規準を与えるために光ビームに直角に装着されている。さらに水平ビーム 収束用の第１のシリンダレンズ軸に垂直な軸を有する第２のシリンダレンズも光 ビームに対して直角に装着されている。

上記に記載の少なくとも部分的な垂直ビーム規準は、このＨＯＥ分光測光器の応 用の際に使用されるランプからのビームの垂直拡張に適合するように予設定され る。物体ビームおよび参照ビームは、各々が記録媒体表面に対して直角に記録媒 体表面上に入射するそれぞれの中心軸を有しており、ビームの軸は、再結合時に 検出器ＨＯＥの物体線状焦点が概して再生ビームの物体線状焦点と一致して装着 されている場合に、該検出器が試料からの光を検出器位置で小垂直高さを有する スペクトルに分散させるように、記録に好適であると共に、再生時に充分な波長 を与えるのに適合したフリンジ間隔を生む相互角を作る。

上記の検出器ＨＯＥの分光測光器への特定的な応用において、本発明は、少なく とも白色光の一部を放射線線源の線状焦点に集束させるために装着されている第 １のシリンダレンズを通過した白色光源を含んでいる。検査用の光透過可能な試 料は、透明な管状容器、即ちキュベツト内に入っている。試料ホルダは、放射線 源の線状焦点からの光が試料を照明且つ通過するように該試料を放射線源の線状 焦点に配置している。放射Ｈ源の線状焦点は試料の対称軸（キュベツト軸）にほ ぼ同軸である。

検出器ＨＯＥは試料を通って透過された光を受けるように配置されている。例え ば、この特定のＨＯＥは上記のように製造された透過ＨＯＥであってよい。この スペクトルの少なくとも一つのほぼ単色部分を検出する検出器が検出器位置に置 かれており、その上に入射する光から得られる信号を生成し、次いで該信号が試 料の解析を得るために分析される。

そのような分光測光器には非常に低出力の光源の使用が可能である。例えば１． ５ワツトの光源が有利に使用された。さらに、分光測光器は、光源、第１のシリ ンダレンズ、キュベツトホルダ、検出器ＨＯＥおよび検出器として使用されるフ ォトダイオードを有するケーシング内に収容可能である。光源と第１のシリンダ レンズとの間の第１の遮光バッフルは、光源からの迷光を遮断する。キュベツト ホルダと検出器ＨＯＥとの間の第２の遮光バッフルは、照明された試料からの迷 光を遮断し、一つまたは複数のマスクが前述のピーク波光および側帯波光部分以 外の光がフォトダイオードに入射しないようにするためにフォトダイオードと共 に使用される。

本発明の他の実行態様は、フォトメータで試料、即ち放射線源ＨＯＥの照明用の ビームを集束するために多機能ＨＯＥを使用することである。そのような装置は 、多波長電磁放射ＨＭと、該放射線を試料の照明ビームに集束するためのＨＯＥ とを含んでいる。試料は上記のビームによる照射によって検査されるように装着 されている。

本発明のさらにもう一つの実行態様は、装置内での放射線源ＨＯＥと検出器ＨＯ Ｅとの結合を意図している。検出器ＨＯＥは放射線源ＨＯＥによって照明された 試料からの順次放射を受けるように配置されており、検出器ＨＯＥは、試料から の順次放射線を検出器位置でそれぞれ別々に集束されたほぼ単色の領域に分散さ せる。再び、線状のほぼ単色の領域を検出する検出器が検出器位置に置かれ、該 検出器はその上に入射する放射線から得られる信号を生成する。

これらの実行態様の各々において、光源と試料との間の光学素子および試料と検 出器との間の光学素子は、試料容器を出入すする対称ライトバスを与えるように 設計且つ設置されている。

全ての場合における共焦点幾何学および特に放射Ｓ源ＨＯＥの機能は、最大処理 能力を提供しながら、各検出器用の受光通過帯域の内と外とで検出器に達する迷 光を最小限にすることである。入射線状セグメントイメージの位置および出射線 状セグメント物体の位置に一致する試料キュベツト軸が与えられると、光はキュ ベツト表面に直角な試料キュベツトに入ってそこから出る。この幾何学はこれら の表面での屈折を最小限にし、それによってそこで不要な波長分散が減少する。

さらに試料を通る全ての光線は、この設計によりほぼ同一の光パス長を有してお り、従って試料を通過する全ての光線は、試料の発色団からの光の吸収が原因と なって引き起こされるほぼ同一の強度損失を受ける。従って検出器での信号強度 は、試料キュベツトの周りの円筒形の対称光により各々の検出された光線の正確 なバスから充分独立している。初期のｒＱＩＩＡＮＴ［ＩＭ　Ｊ分光測光器は共 焦点幾何学を使用していたが、収束点に対してまたはそこから集束された光は、 試料キュベツトの中心に置かれた。光は、キュベツトの半径に直角であるが、キ ュベツトのシリンダ軸に関して直角でないキュベツトに入って、そこから出る。

そのために検出された信号は試料を通る光バスの範囲にわたって平均された。

本明細齋に記載されている実行Ｓ様は、収差および迷光を減少させるために軸方 向と半径方向との共焦点幾何学と表面正規性とを提供する。これは、光学系の信 号対ノイズ比を改善し、それによって低出力光源の使用が可能になり、ダイナミ ックレンジを広げ、波長の選択性を増大させ、且つ試料検出の下限を向上させる 。好適に設計され且つ構成されたＨＯＥは、所望の試料照明幾何学に対する光源 および検出器の光学特性と幾何学特性との適合を可能にする光分布の幾何学的且 つ波長特定的変換を提供する。

細長い光透過可能試料のグイクロイック分光学に応用される一つの創意に富んだ 技術によれば、上記のタイプの放射線源ＨＯＥは、ホログラフィ記録媒体表面の 前で物体ビームを全体的に水平に集束された線状セグメントに成形する手段を通 過した第１の所定波長を有する干渉光の物体ビームから製造される。

こ゛の第１の所定波長を有する干渉コリメート光ビームを含む参照ビームは、再 生の際に出力焦点で第１の線状セグメントであるホログラフィイメージを生成す るために、参照ビームを記録媒体表面の後ろの焦点にもたらす（透過ホログラム 用に）参照ビーム集束手段を通過する。

次いで、再びホログラフィ記録媒体表面の前で第２の物体ビームの全体的に水平 に集束された線状セグメントを生成するために、第１の物体ビームを成形する同 一の手段を通過した第２の所定波長を有する干渉光ビームを使用して、第２の露 光が行われる。第２の所定波長を有するコリメートされた干渉光ビームを含む第 ２の参照ビームが、同一の参照ビーム集束手段を通過して、再生時に出力焦点で 第２の線状セグメントになるホログラフィイメージを再び生むべく第２の物体ビ ームと結合するために記録媒体表面の後ろの焦点まで進む。上記のホログラフィ イメージの第１および第２の線状セグメントは、再生に際してほぼ同軸且つ合同 の出力線状焦点を生成するように結合される。

物体ビームを成形する手段は、先ず各物体ビームが通過するコリメータの形態で 物体ビームを集束する第１の手段と、さらに少なくとも部分的に垂直にコリメー トされ水平に集束された線状セグメントを集合的に生成するように各物体ビーム を集束する第２の手段とを含み、参照ビーム集束手段は低Ｆ数収束レンズを含む ことが好ましい。

放射線源ＨＯＥは記録手段として使用される単一のホログラフィプレートであっ てよく、プレートの第１および第２の連続露光は第１および第２の所定波長に対 応している。あるいは、放射線源ＨＯＥは第１の所定波長を有する物体ビームお よび参照ビームから形成されたイメージを記録する第１のホログラフィプレート と、第２の所定波長を有する物体ビームおよび参照ビームから形成されたイメー ジを記録する第２のホログラフィプレートとを含むことが可能である。次いで第 １および第２のプレートは、再生時にほぼ同軸且つ合同の線状焦点を生成するた めに重なり合わせて組み立てられる。

放射線源ＨＯＥと検出器ＨＯＥとを使用して本発明により作製される特定的な分 光測光器は、多波長電磁放射線源（例えば、白色光）と、放射線をほぼ線形の試 料照明ビームに集束する放射線源ＨＯＥとを含んでいる。放射線源ＨＯＥは、物 体ビームをホログラフィ記録媒体の前にほぼ垂直にコリメートされ水平に集束さ れた線状セグメントにもたらすためにコリメータ次いでレンズを通過した第１の 所定波長を有する干渉光の物体ビームから製造される。放射線源ＨＯＥのこの部 分のための参照ビームは、低Ｆ数収束レンズを通過して記録媒体の後ろの焦点ま で進んだ第１の所定波長を有する干渉光のコリメートされたビームを含んでいる 。

次いで第２の露光が、第２の物体ビームを記録媒体の前でもう一つのほぼ垂直に コリメートされ水平に集束された線状セグメントにするためにコリメータおよび レンズを通過した第２の所定波長を有する干渉光の第２の物体ビームにより作製 される。

第２の所定波長を有するコリメートされた干渉光の第２の参照ビームは、同一の 低Ｆ数収束レンズを通過して記録媒体の後ろの焦点まで進む。そのように形成さ れた二つのホログラフィイメージの線状セグメントは、再生時にほぼ同軸且つ合 同の出射線状セグメント焦点を生成するように結合される。

出力線状セグメント焦点での光が試料の対称軸にほぼ平行且つ概して一致するよ うに、放射線源ＨＯＥの出力線状焦点で放射線源ＨＯＥからの試料照明ビームに よる照射により検査されるべき試料を保持するためにある手段が使用される。

検出器ＨＯＥは試料照射からの順次放射線を受けるように配置されている。検出 器ＨＯＥは、既に記載された技術のうちの一つにより構成され、もう一つのホロ グラフィ記録媒体表面の前に垂直にコリメートされ水平に集束された入力線状セ グメントを生成する。検出器ＨＯＥ用参照ビームは、低Ｆ数収束レンズを通過し て記録媒体表面の後ろの焦点まで進んだコリメートされた光ビームを含んでいる 。

検出器ＨＯＥは、その物体線状セグメント焦点が放射線源ＨＯＥの出力線状焦点 に一致する、即ち、両方が試料軸と同軸であるように使用するために装着される 。検出器ＨＯＥは、試料からの順次放射線を検出器位置で短い垂直高さを有する スペクトルに分散させる。次いで検出器位置に置かれた検出器からの信号が、試 料の解析を得るために分析される。

上記に記載のような分光測光器に使用される光源用のかなり低出力の電力の必要 性は、いま述べたような放射線源ｆ（ＯＥおよび検出器ＨＯＥのどちらをも使用 することから生じる。そのような分光測光器において古典光学のいくつかまたは 全てを除去することにより記載されたコストおよびアセンブリでの利点が本発明 により実現される。さらに、検出器ＨＯＥだけ、または−小器ＨＯＥと放射線源 ＨＯＥとを使用した特定の装置を上記に記載したが、本発明はさらに、検出器Ｈ ＯＥを使用するかまたは使用しない場合の放射線源ＨＯＥの使用も意図されてい る。

しかし、本発明の上記記載の多くは細長い光透過可能試料、従ってＨＯＥ用線伏 線状セグメント成を分光学において応用することに関する。本発明は、ただ線状 セグメントだけでなく、すべての所定の照明された形態（またはイメージ）を有 する照明された主体の電磁スペクトルを生成させるのに使用するためのＨＯＥを 提供するものと広く考えることが可能である。従ってＨＯＥは、ホログラフィ記 録媒体表面の前で照明された形態を再生するように製作されている干渉光の物体 ビームから製造され、ホログラフィ媒体および再生された照明形態は、既に述べ たホログラフィプレートから所定の距離だけ離れた線状セグメントのような選択 された配向を規定する。同一の干渉光の参照ビームは、記録媒体表面を越えた焦 点に収束される。

次いで、所定の照明された形態で照明にさらされると共に、記録用に使用される 選択された配向に近似の照明に関した配向に置かれた場合に、ＨＯＥは検出器位 置で照明のスペクトルを生成する。

本発明の目的および利点は、添付図面を参照した本発明の好ましい実施態様につ いての下記の詳細な説明を考慮することにより、さらに良く理解されるであろう 。

図面の簡単な説明 図１は検出器ＨＯＥを製造するための配置の概略図である。

図２は放射線源ＨＯＥを製造するための配置の概略図である。

図３は複波長の放射線源素子として使用される放射線源ＨＯＥの概略図である。

図４は処理素子として使用される検出器ＨＯＥの概略図である。

図５は本発明に従って作製された検出器ＨＯＥを使用する分光測光器の概略図で ある。

図６は本発明に従って作製された放射線源ＨＯＥおよび検出器ＨＯＥの両方を使 用する分光測光器の概略図である。

図７は本発明に従って反射ＨＯＥを製造するための配置の概略図である。

図８は古典光学を使用する従来技術のｒＱ［ＩＡＮＴＵＭ　Ｊ分光測光器の拡大 概略図である。

本発明の現在好まれている実施態様の詳細な説明これから、測光デバイス、特に 分光測光装置における使用に特に適合された応用に関連して本発明を下記に記載 する。さらに本発明に従って作製されたＨＯＥのための製造技術も特に上記の応 用に関して記載される。上記の「発明の背景」で述べたように、本発明は米国特 許第４．１９５．９３２号に記載されているタイプの（本明細書中の図８参照） 吸収分光測光器において使用される古典光学を取り替えようとする試みから発し たものである。そのような装置は概して、放射エネルギと、モノクロメータ、即 ち放射線源−調査中の（液状）放射線源を保持するためのセルから放射エネルギ の狭周波数帯を分離させるデバイスと、照明された試料からの放射エネルギを受 け且つ分析するデバイスとを有することを特徴としている。しかし、本発明は上 記の環境外でも応用可能であることが理解されよう。

図１はいわゆる検出器ＨＯＥの製造用配置を示している。本技術は、物体ビーム と参照ビームとを生成するために単一のレーザからの干渉光を使用する、ホログ ラム製造用の標準的な配置に従っている。ここでは、６３３ｎｍの波長を有する ＨｅＮｅレーザ１０が使用されている。標準キューブビームスプリッタｌｌがレ ーザビームを参照ビーム１２と物体参照ビーム１３とにスプリットしている。ビ ーム＋２、Ｎは、各ビームの中心軸がプレートの法線に対して約４５度の角度で ホログラフィプレート１６１こ入射するように、ただし入射ビームがプレートで 再結合する際１こ約９０度の相互角度をなすように、好適な入射方向を有するも のである。

物体ビーム１３はビームステアリング鏡１４から反射して、先ず水平に装着され ているガラスロッド１丁の形態をなす透明レンズ素子を通過する。該素子は、分 光測光器における検出器ＨＯＥの実行態様（特に図４に関連して記載されて（す る）；こ関連して下記に記載されるレンズ傾斜ランプからのビームの出力開度に 全体的に適合するようにコリメートされたレーザビームの垂直開度を増大させる 。あるいは、ロッド１７の代わり書こシリンダレンズを使用してもよい。ロッド １７と同様にシリンダレンズｉｔ、第２の（次の）レンズ素子（下記に記載の） の軸（こ垂直であると同様に、物体ビーム１３に垂直に配向された長袖を有して −）る。

ランプ自身のレンズ傾斜の焦点距離にほぼ等い１位の短０焦点距離を達成するた めに直径約１７４インチのガラスロッドが使用された。

ガラスロッド１７を通過した後で、物体ビーム１３番よ垂直１こ装着されたレン ズ素子１８を通過し、該素子１８はビームを、ここで（ｉ記録プレート１６の前 部（乳剤側）表面の中心の前約６ｃｍの位置２５で、はぼ垂直な線状セグメント に水平に集束する。先ず石油で充填された直径１７２インチの透明な試験管が実 際に使用される試験管の効果を達成するために使用された。あるいは、石油で充 填された管１８の代わりにもう一つのシリンダレンズを使用してもよい。第１の レンズ１７と同じように、シリンダレンズは、その長袖が透明ロッド！フの軸に 垂直であると共に物体ビーム１３に垂直に配向されている、即ち、二つの軸は直 交している。

半シリンダレンズの平面もまたビームＩ３に直角であり且つ該ビーム１３の下流 にある。

参照ビーム１２はビームステアリング鏡１９から反射し、次いで２インチの出力 直径回折制限コリメータ２２に結合された空間周波数フィルタを通過する。これ により、散乱が減少した平波面の拡張参照ビームが生成される。

次いで参照ビーム１２は、直径の大きな色消し低Ｆ数両凸収束レンズ２４を通過 する。レンズ２４は参照ビーム１２を記録プレート１６の後表面の中心を約６ｃ ｍ越えたポイント２０の焦点までもってくるように置かれている。ホログラムは 入力ビームを出来るだけ小さなイメージスポットに集束する透過ＨＯＥでなけれ ばならないので、参照ビームの焦点は記録プレートの後になる。

応用に際に、焦点は検出器の位置を規定する。

記録プレート１６はその乳剤側を入射ビームに面するようにしてほぼ垂直平面内 に装着されている。記録プレート１６は、経験的に完成ホログラムの回折効率を 最適化するように決定された期間の開側光される。プレート上のホログラム領域 の直径は、一つの好適な配置において約３ｃｍになるように調整され、そのため に完成Ｉ（ＯＥは約２の有効Ｆ数を有した。プレート１ｇは標準処理化学を使用 して開発される。

図４は検出器ＨＯＥ　１６の全体配置および機能を概略的に示している。ＨＯＥ は、その乳剤側がここで焦点２６によって示されている再生照明源に面している （上流）全体に垂直な平面内に装着されている。ｒＱＵＡＮＴＵｌｌ　Ｊタイプ の分光測光器におけるＨＯＥの特定の応用に関して説明するように、焦点２６は 、検出器ＨＯＥの製造に使用される垂直線状セグメント焦点２５と近似であり且 つ該焦点２５と同様な相対位置での垂直線状セグメント焦点である。

図５において、照明源からの光は、管に到達する前に垂直スロット穴２７ｉを備 えたバッフルを通過し、それは迷光を遮断する役割を果たす。次いで検出器ＨＯ Ｅは入射光からスペクトルを生成する。該スペクトルは、各々が小さな垂直高さ を有する全体に単色のセグメントの焦点に集まる一部イメージを有する。

シリコンフォトダイオード２８ｓ　、　Ｈｂの形態の一つ以上の検出器は、分析 されるべきほぼ単色のピーク波長および側帯波波長を有するそれぞれの焦点に置 かれている。フォトダイオードはその面が入射光に直角になるように装着されて いる。フォトダイオードは電気信号を生成し、次いで電気信号は、それがまた試 料の吸収分析に関して信号を分析するのに使用されるデジタルボルトメータ５２ を含むような信号処理手段の一部になる好適な増幅器２９によって増幅される。

あるいは、ピークおよび側帯波波長の中心にあるｔＯｎｍ帯域フィルタ（図示せ ず）がそれぞれの増幅器台からの出力を最大にするように検出器を配置するため に光源（例えば図５参照）として使用されるランプの前且つ対応する検出器の前 に置かれる。また、再びフォトダイオード上で迷光を制限するために、フォトダ イオード２１１１　、２８ｂの前の穴５３と同様に、追加の穴またはバッフル２ ７ｂをＨＯＥ　ＩＳの後に配置することも可能である。

焦点用に選ばれた距離、ならびに特定のコリメータ、ビームスプリッタ、シリン ダレンズなどは、完成ＨＯＥの応用意図により変更可能であることがわかるであ ろう。既に述べたように、本明細書に記載されている配置は、ｒＱＵＡＮＴＵＭ 　Ｊという商標のもとニアブポットラボラトリーズ（＾ｂｂｅＮ　Ｌｇｂｏｒｓ ｌｏｒｉｅｓ　）社によって販売されているタイプの分光測光器に特定的に応用 されるように設計された。従って、この詳細な説明におけるＨＯＥの製造は、ｒ ＱＵＡＮＴＵＭ　Ｊの同一の光学的構成をおおよそ複製することに向けられてい る。

図２はいわゆる放射線源ＨＯＥ用の製造配置を示している。

しかし、放射線源ＨＯＥと称されてはいるが、下記に記載される両方のＨＯＥの 応用に関してより明らかにされるように、放射線源ＨＯＥは上記の検出器ＨＯＥ として機能することも可能である。

この特定の放射線源ＨＯＨの製造は、約６３３ｎｍの波長を有するＨｅＮｅレー ザ１０と、約４８８ｎｍの波長を有するアルゴンイオンレーザ３０とを使用した 。再び、ｒＱ［ＩＡｌｌＴＵＭ　Ｊ分光測光器は特定のピーク波長および側帯波 波長を分析するので、前記のレーザ波長は、使用時の収差を減少させるべく分光 分析用に予選択されたピーク波長および側帯波の吸収波長に出来るだけ近くなる ように選択された。

レーザ１０．３０は一つ以上のホログラフィプレートの連続露光用に使用される 。そのような連続露光のための同様な全体配置の使用を容易にするために、ビー ムスプリッタ１【にそれぞれのレーザビームを向けるべく可動ビームステアリン グ婉３１が使用された。可動ビームダンプ（図示せず）もまた使用可能である。

いわゆる検出器ＨＯＥの製造におけるように、選択されたレーザからのビームは 、物体ビーム１３′　と参照ビーム１２′　とにスプリットされる。この製造技 術において、物体ビーム１３’はビームステアリング鏡１４から反射され、先ず １インチ出力直径回折制限コリメータ３５を通過し、次いで垂直に配向されたシ リンダレンズ３６を通過した。その結果生じたものは、記録プレート４０の前表 面中心から約６ｃｍ前の焦点３７にもたらされた線状セグメントに対して垂直に コリメートされ且つ水平にイメージされたビームである。この同じ技術もまた、 コリメータとシリンダレンズとの組み合わせを使用して、前に述べた物体ビーム の成形および検出器ＨＯＥの製造に応用可能である。

参照ビーム１２′　は、ビームステアリング鋺１９から反射し、２インチ出力直 径の回折制限コリメータと結合された空間周波数フィルタを逼って、拡張ビーム に対して散乱が減少した平波面を供給する。次いでビームステアリング鏡２３は 、色消し収束レンズｚ４を通って記録プレート４ｅの後表面を約６ｃｍ越えたポ イントの焦点２０までビーム１２’を導く。収束レンズは５１１ｍ　ｍの直径と 、約２の低Ｆ数に対する１１１０ｍｍの焦点距離とを有している。ビームの収束 用に使用されている本明細書に記載のシリンダレンズの全ては、入射ビームに対 して下流に置かれ且つ該ビームに対してほぼ直角のそれぞれの平面を有している 。各シリンダレンズの長（または単一の）軸は、全体の設定のおおよそ水平の平 面に対して「垂直」または「水平コなシリンダレンズの配向を確立する。概して 、カーブが多いレンズ表面はど、より充分にコリメートされたビームに面する。

従って製造において、シリンダレンズのカーブした面はコリメータに面する。

ビーム＋２’　、Ｈ’のそれぞれの中心軸は、プレートの法線に対して約４５度 の角度でホログラフィプレート４０に入射する。ビーム１２’　、Ｈ’　はプレ ート４Ｇでの再結合時に約９０度の相互角度をなす。記憶に好適であると共に、 再生時に離散単色セグメント（分光測光器の応用に対して）の適切な波長分散を 提供するフリンジ間隔を生成しさえすれば、ビームに対する他の角度が選択可能 であることは勿論である。

プレート４０の第１の露光は、完成ホログラムの回折効率を経験的に最適化する ように決定された期間の間再び露光されて、レーザＩｆ）を使用して上記のよう に作製される。プレート上のホログラム領域の直径は、一つの好適な配置におい て約３ｃｍであるように選択された。完成ＨＯＥは約２の有効Ｆ数を有していた 。次いで第１の露光について記載されたものと同様な配置を使用して第２の露光 が行われたが、今回はレーザ３Ｇを使用し、コリメータと空間周波数フィルタと の組み合わせの再集束のような異なる波長を受け、るために配置を少し調整した 。この第２の露光は異なるプレート上でも、または同様なプレート４０上でも可 能である。

二つのプレートを使用して作製された放射線源ＨＯＥは、はぼ垂直な露光平面に 連続して装着された両プレート４Ｇ’　、４０’（図３参照）を有していた。第 １のプレートはその乳剤側が放射線源の側帯波ＨＯＥ用の入射ビーム方向（上流 ）に面していた。放射線源のピーク波ＨＯＥに対して、乳剤側はビームとは反対 側（下流）に面し、スペーサのガラスプレートはホログラムプレートとそのホル ダとを分離した。

即ち、二つのプレートが使用されたときには、第２のプレートはその乳剤側がビ ームとは反対側に向けられ、露出されたガラスが第１のプレートに関するのと同 様な位置に乳剤を付けるために間隔を置いて挿入された。このように、両ＨＯＥ 回折格子は再生時に同一の「ランプ距離」に面すると共に、共通の線状出力イメ ージを形成した。従って、製造光学は各波長毎に独立して最適化されるべきであ る。ホログラフィプレートの物理的制約条件が与えられると、イメージを一致さ せるためにプレートをいかに組み合わせて配置するかもまた、製造上考慮すべき こととなる。

このように露光用のプレートの配向を選択すると、分光測光器内で使用される際 の放射線源の側帯波ＨＯＥは、その乳剤側４０１′が照明焦点５０に向けられて 装着される。放射線源のピーク波ＨＯＥ　４０’は、その乳剤側４ＧＩ”が照明 焦点５０とは反対側に向けられて再生するように装着される。）（ＯＥ４＋１’ 　、　４Ｂ’は、二つのＨＯＥが再生時に意図された中央ピーク波長用のほぼ共 通または合同線状イメージを有するように、この配向で面係合してゆるく締め合 わされる。

再生用に、小型のレンズ傾斜白熱ランプ５１が、二つの結合ブレート４Ｐ　、４ ０’の意図された共通参照ビーム点焦点付近に装着される。放射線源ＨＯＥ４０ （プレート４Ｇ’　、４１１’　）　ハ、光源５１からの光の円錐の中心軸が約 ４５度の角度で複合プレートの法線に入射するように、垂直配向して装着され、 それぞれのプレートによって生成された二つの出射イメージはほぼ合同の垂直線 状セグメントイメージとして集束する。即ち、プレート４Ｇ’、４０’は、それ ぞれのプレートによって生成されると共にほぼ同軸且つ合同の照明線状イメージ ５０に結合された第１および第２の再生線状セグメントの組み合わせであるホロ グラフィイメージが再生中に生成されるように配置される。このプレート配置は 、プレートを互いに関してそれぞれの線状セグメント出力が出来る限りぴったり 一致する位置まで水平に移動させることを要する。ランプ／プレート間の距離お よびビーム／プレートの角度が、二つの出力線状セグメントの一致を最適化する ように経験的に調整されることは明らかである。ランプ５１用およびイメージ５ ０（図６）における好適な穴またはバッフル（バッフル５３で示されているよう な）は迷光を制限する。さらに、ランプ５１と放射線源ＨＯＥ　４０との間に置 かれた適切なｌｏｎｍ干渉フィルタ（図示せず）をシステムの位置合わせ用に使 用すると便利である。

ＨＯＥ４Ｇ’　、４Ｇ’の大きさは、製造中のそれらの配向が逆になると、逆に なり得る。さらに、意図された照明焦点５０方向またはその反対方向の乳剤側に 面することの必要性が、主に使用されるプレートのタイプ、即ち、乳剤の厚さ、 プレートの厚さなどによると考えられる。例えば、マルチプレックス化（＊−１ １１−１８Ｘｅｄ　）放射線源ＨＯＥについては、単一のプレートがその乳剤側 を雨露光用ビームに向けて霧光される。

上記に述べたように、本発明が応用しようとしたのは、ｒＱＵＡＮＴＵＭ　Ｊタ イプの吸収分光測光器としてであった。図８は当該ｒＱＵＡＮＴＵＭ　Ｊの全体 的な設定を示している。ｒ　ＱＵＡドＴ［ｌｉｌ　Ｊの主要素子は、ランプ６０ ．第１の収束（例えば、平凸）レンズ６２および第２の収束レンズ６３を含んで いた。キュベツト６６が第１のレンズ６２の近似焦点でこれら二つのレンズ６２ ．６Ｈの間のガイドまたはホルダ６７内に装着された。赤外線フィルタ（図示せ ず）が、管の内容物を光源（Ｈワットのタングステンハロゲンランプのような） により生成される熱から保護するために、キュベツトの前且つレンズ６２に隣接 して置かれた。

ピーク波および側帯波干渉フィルタ６８および６９はそれぞれ、検出器？＋（一 つだけが示されている）による検出用に選択された波長を消光させるために、グ イクロイックビームと組み合わせて使用された。吸収分析用検出器７１により生 成された信号を分析するためのエレクトロニクスは好適なアナログデジタル変換 器を含んでいた。ハウジング７４は上記のｒ　ＱＩＩＡＮＴυＶ」素子の全てを 収容した。ｒＱｆｆＡｌｌＴ［ＩＭ　Ｊに使用された素子のタイプおよび配置に 関するさらに特定的な詳細は、本明細書に引用されて組み込まれている米国特許 第４．　ＵＳ、　９３２号から確認することが可能である。

図５を参照すると、ｒＱＯＡＮＴＩＩＭ　Ｊタイプの分光測光器用の検出器１（ ＯＥとして使用するように応用された本発明の初期板が描写されている。０．６ Ａで３．５ｖ定格（２，１ワツト）のＧ１１ｖｉ７１Ｇ２ルンズ端部テクニカル ランプの形態の光源８０が使用され、１１Ｎｇ＋により駆動された。２５．４ｍ 　ｍの焦点距離を有するシリンダレンズ８２が、その平面をランプ８０の先端か ら約６４ｍ　ｍのところで入射光ビームに直角に向けて垂直配向して置かれた。

垂直スロットからなる穴８３が試料のホルダ／キュベツトの前に置かれた。キュ ベツトに入射する光は、ホルダ内に装着されたキュベツトのカーブした表面に垂 直（即ち、円筒形のキュベツトの短軸に沿って）であった。

上記に記載されているように製造された検出器ＨＯＥ　１６は、図４に示されて いるように装着された。検出器２８１　、、２８ｂは既に述べたようにそれぞれ の単色のセグメント焦点に配置された。

図６は、既に記載されているように作製された放射線源ＨＯＥと検出器ＨＯＥと を使用するｒＱ［１Ａｌｌｒｌｌｌｌ　Ｊタイプの分光測光器の配置を示してい る。Ｇ１１ｖ＊７１０２１のような小型レンズ傾斜ランプ５１が、上記に述べた ように装着された放射線源ＨＯＥ　４０を照明するべく使用されている（例えば 、図３とその関連記載）。

ランプ５１は、初期の参照ビームへの接続を複製する、従って垂直線状セグメン ト物体の実イメージを再生させるために、放射線源ＨＯＥ　４０のプレートの法 線に対して軸外しして置かれている。キュベツトホルダ８６′　は、変形を最小 限にするために、内部のキュベツトの長袖が放射線源ＨＯＥ　４０の複合線状セ グメント焦点５０と全体的に一致（同軸）するように置かれている。スロ°ット の付いた管ホルダ８６が迷光を減少させるために使用されると便利である。

検出器ＨＯＥ　１６は、放射線源のイメージ線状焦点５０と検出器ＨＯＥ用の再 生照明物体（図４では焦点２６で示されている）とが一致するように、既に記載 されているような方法で（例えば、図４およびその関連記載を参照）装着されて いる。再び焦点５００軸が、検出器ＨＯＥ　１Ｇのプレートの法線に対して軸外 しして置かれ、そのために初期の物体ビームは波長が補正された初期参照ビーム の収束点の位置のスポットに正確に複製且つイメージされる。検出器２１１ｍ　 、　２ａｌ＋および検出器）１０　Ｅ　１６に関連した他の素子は図４に関連し て記載されたものと同様である。

検出されている各波長に対する最大出力信号を得るために、検出器、ＨＯＥ、ラ ンプ、穴およびバッフルが対話式に調整される。放射線源ｉ（ＯＥと検出器ＨＯ Ｅとを使用する図６の分光測光器の全ての素子はケーシングまたはハウジングｇ ｏ内に収容されている。

多重側帯波ダイクロイック分光測光器を備えることは本発明の範囲内にあるもの と考えられる。例えば、図６の装置は、放射線源ＨＯＥ４Ｇを異なる側帯波波長 を有する他のものと容易に交換可能なように構成することが可能である。それに より互換型放射線源ＨＯＥを選択された対の波長用に使用することが可能になる 。さらに、フォトダイオードアレーは記載された二つの検出器を交換する。互換 型検出器ＨＯＥもまた同様に使用可能である。

また、反射率分光学に対する本発明の使用も考えられている。

従って、液体試料を透過した光を集めるよりもむしろ、固体試料から拡散または 鏡のように反射した光を集めて検出器ＨＯＥで処理することが可能である。低Ｆ 数のＨＯＥにより、そのような拡散または反射光の大部分が確実に集められる。

また放射線源ＨＯＥおよび検出器ＨＯＥをけい光モードの操作に使用するために 組み合わせることも可能である。例えば、放射線源ＨＯＥは検出器１（ＯＥの波 長より短い波長で軸対称されたその所望の側帯波を有するであろう。表面または 液体けい光分析を行うことが可能である。

また、本発明は特定的に透過ホログラムに関連して記載されているが、反射ホロ グラムの作製および使用も可能である。図７に示されているように、参照ビーム １２の焦点２０がプレート１６の「同一の側面ｊ上にある、即ち、焦点２ａおよ び２５がプレート１６の「前面」にあるということ以外は、反射検出器ＨＯＥの 製造には図１のものと同様な配置を利用することになろう。シリンダレンズ３６ が透明ロッド１１の代わりに示されている。

このように、本発明はいくつかの現在好まれている実施態様に関連して記載され てきたが、当業者は、添付請求の範囲に述べられているように、本発明の範囲内 に含まれる本発明の他の修正がわかるであろう。

要約 一つ以上の多機能ホログラフィ光学素子（ＨＯＥ）　（４０，ｌ！ｉ）の分光装 置、特に分光測光器への応用が開示されている。上記の応用に特に有用であるＨ ＯＥの製造方法は、いくつかの古典光学（即ち、集光およびステアリング）機能 を実行するホログラムに帰する。そのように製造されたＨＯＥは検出器モード（ ＋、り　（即ち、そのスペクトルのある部分の解析のために照明された試料から の光を処理すること）、放射線源モード（４Ｇ）（即ち、試料上に集束するため に放射線源（５１）からの光を処理すること）および放射線源モードと検出器モ ードとの組み合わせにおいて有用である。

平成５年３月３１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多波長電磁放射線源と、 前記放射線を試料照明ビームに成形する手段と、前記ビームによる照射によって 検査されるべき試料を保持する手段と、 前記試料の照射から順次放射線を受けるように配置されており、前記試料からの 前記順次放射線を別々にイメージされたほほ単色の領域グループに分散させる多 機能のホログラフィ光学素子（ＨＯＥ）と、 前記領域グループのうちの少なくとも一つの領域を検出すると共に、その上に入 射する放射線から得られる信号を生成する検出手段と、 前記試料の解析を得るために前記信号を分析する手段とを含むフォトメータ。 ２．光源と、 前記放射線源を線状イメージにおいて線伏に成形する手段と、前記線状イメージ が前記試料を照明するように、前記試料の対称軸とほぼ平行且つ該軸に概して一 致する前記線状イメージに検査されるべき試料を保持する手段と、前記試料照明 から光を受けるように配置されており、前記試料からの前記光を検出器位置で短 い垂直高さを有する連続スペクトルに分散させる検出器ホログラフィ光学素子（ ＨＯＥ）と、前記検出器に位置する前記スペクトルの少なくとも一つのほぼ単色 部分を検出すると共に、その上に入射する光から得られる信号を生成する検出す る手段と、 前記試料の解析を得るために前記信号を分析する手段とを含むフォトメータ。 ３．多波長の電磁放射線源と、 前記放射線を試料照明ビームとして使用するための線状セグメントに収束する手 段と、 前記線状セグメントを前記試料の対称軸にほぼ平行且つ全体的に位置させるよう にして前記ビームによる照射によって検査されるべき試料を保持する手段と、 前記試料照射からの順次放射線を受けるように配置されており、コリメートされ 、次いで低Ｆ数収束レンズを通過して前記記録媒体表面の後ろのイメージ焦点ま で進んだ同一の干渉光ビームを含む参照ビームと共に、前記物体ビームをホログ ラフィ記録媒体表面の前に垂直にコリメートされ水平に収束されたイメージの線 伏セグメントに成形する手段を通過した干渉光の物体ビームから構成されており 、前記試料からの前記順次放射線を検出器位置で短い垂直高さを有するスペクト ルに分散させる検出器ホログラフィ光学素子（ＨＯＥ）と、前記検出器位置に位 置する前記スペクトルのほぼ単色部分を検出すると共に、その上に入射する放射 線から得られる信号を生成する検出する手段と、 前記試料の解析を得るために前記信号を分析する手段とを含む分光測光器。 ４．多波長電磁放射線源と、 前記放射線を試料照明ビーム用のほぼ線形セグメントに集束する手段と、 試料の対称軸に概して同軸の前記ビームによる照射によって検査されるべき前記 試料を保持する手段と、前記試料照射からの順次放射線を受けるように配置され ており、前記記録媒体表面を越えたイメージに収束する同一の干渉光の参照ピー ムと共に、第１の軸に沿って少なくとも部分的な視準を提供するために前記光ビ ームを収束する第１の手段と、前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿って実質的な ビーム収束を提供するために前記光ビームを集束する第２の手段とを通過した干 渉光ビームを含み、前記試料からの前記順次放射線を検出器位置で短い垂直高さ を有するスペクトルに分散させる検出器ホログラフィ光学素子（ＨＯＥ）と、 前記検出器位置に位置する前記スペクトルのほぼ単色部分を検出する手段であっ て、該検出手段がその上に入射する放射線に由来する信号を生成する検出する手 段と、前記試料の解析を得るために前記信号を分析する手段とを含み、 前記第１および第２の集束手段が、ホログラフィ記録媒体表面の前で前記第２の 軸に沿って線状セグメントを集合的に生成する分光測光器。 ５．白色光源と、 前記白色光の少なくとも一部分を線状イメージに集束するために装着されている 第１のシリンダレンズと、透明な管状容器に収容されている検査されるべき光透 過試料を保持すると共に、前記試料の対称軸にほぼ平行且っ該軸と概して一致す る前記白色光線状イメージからの光が前記試料を照明し且つ該試料を通過するよ うに、前記白色光線状イメージに前記試料を配置する試料を保持する手段と、前 記試料を透過した光を受けるように配置されており、コリメートされ、次いで低 Ｆ数収束レンズを通過して前記記録媒体表面の後ろに間隔をもって置かれたイメ ージ焦点まで進んだ前記干渉ビームを含む参照ビームと共に、軸と少なくとも部 分的垂直ビーム視準用の前記光ビームに直角に装着された平面とを有する第２の シリンダレンズを通過し、次いで水平ビーム収束を提供すべく前記第２のシリン ダレンズに垂直な軸と前記光ビームに直角に据え付けらた平面とを有する第３の シリンダレンズを通過し、各々が前記ビーム軸に直角な前記記録媒体表面に対し て角度をもって前記記録媒体表面上に入射するそれぞれの中心軸を有する前記物 体ビームと前記参照ビームとが再結合される際に、記録された物体の線伏セグメ ントを前記白色光の線状イメージの形態の再生ビームのものと概して一致させて 装着される場合に、前記試料を検出器位置で小さな垂直高さを有する線形スペク トルに分散させるように記線に好適であり且つ再生時に充分な波長分数を与える のに適切なフリンジ間隔を産出する相互角度を作る検出器ホログラフィ光学素子 （ＨＯＥ）と、前記検出器位置に位置する前記スペクトルの少なくとも一つのほ ぼ単色部分を検出すると共に、その上に入射する放射線に由来する信号を生成す る検出する手段と、前記試料の解析を得るべく前記信号を分析する手段とを含み 、 前記第２および第３のシリンダレンズが、ホログラフィ記録媒体表面の前の所定 の距離に物体源として垂直に拡張され水平に収束された線状セグメントを集合的 に生成する干渉ビームを含む物体ビームから製造される透過ＨＯＥである分光測 光器。 ６．少なくとも二つの可視スペクトルの波長からなる光源であって、該光源が約 １．５ワットの低入力電力を有する光源と、前記白色光の少なくとも一部分を放 射線源線状イメージで線状に集束すべく装着された第１のシリンダレンズと、透 明なキュベット内に収容されている検査されるべき光透過可能な液体試料を保持 すると共に、前記線状焦点からの光がが前記試料を照明且っ通過するように、前 記試料をキュベットの長軸とほぼ一致する前記放射線源線状イメージに配置する キュベットホルダと、 前記試料を透過した光を受けるように配置されており、干渉光の物体ビームと参 照ビームとにスプリットされるレーザビームから製造された透過ＨＯＥであり、 前記物体ビームは軸と少なくとも部分的な垂直ビーム視準用の前記物体ビームに 直角に装着された平面とを有する第２のシリンダレンズを通過し、次いで水平ビ ーム収束を提供すべく前記第２のシリンダレンズの軸に垂直な軸と前記物体ビー ムに直角に据え付けらた平面とを有する第３のシリンダレンズを通過し、前記第 ２および第３のシリンダレンズは、物体イメージとしてホログラフィ記録媒体表 面の前の所定の距離に水平に収束された線状セグメントを集合的に生成し、前記 参照ビームは、拡張された散乱減少平波面を生成すべく回折制限コリメータと組 み合わされた空間周波数フィルタを通過し、前記波面は次いで約Ｆ／２の低Ｆ数 収束レンズを通過して前記記録媒体表面の後ろに間隔をもって置かれた近点イメ ージまで進み、各々がそれぞれの中心軸を有する記録媒体表面に対して該中心軸 と直角に前記記録媒体表面上に入射する前記物体ビームと前記参照ビームとは再 結合される際に、記録に好適であり且つ再生時に離散単色領域の波長分散を与え るのに適切なフリンジ間隔を生む相互角度を作り、前記試料を検出器位置でスペ クトルに分散させる検出器ホログラフィ光学素子（ＨＯＥ）と、 それぞれ前記検出器位置に位置する前記スペクトルのピーク波および側帯波部分 を検出すると共に、その上に入射する光から得られる信号を生成する少なくとも 二つの光検出器と、前記試料の解析を得るべく前記信号を分析する手段と、前記 光源、前記第１のシリンダレンズ、前記キュベットホルダ、前記ＨＯＥおよび前 記フォトダイオードを収容し、さらに前記光源からの迷光を遮断するべく前記光 源と前記第１のシリンダレンズとの間に第１の光遮断バッフル、前記照明された 試料からの迷光を遮断するべく前記キュベットホルダと前記ＨＯＥとの間に第２ の光遮断バッフルおよび前記それぞれピーク波光および側帯波光部分以外のほぼ 全ての光から前記フォトダイオードを遮蔽するマスク手段を含むケーシング、と を含む低入力電力のダイクロイック分光測光器。 ７．多波長電磁放射線源と、 前記放射線を試料照明ビームに成形する放射線源のホログラフィ光学素子（ＨＯ Ｅ）と、 前記ビームによる照射によって検査されるべき試料を保持する手段と、 前記試料照射からの順次放射を受けるように配置されており、前記試料からの前 記順次放射線を検出器位置で別々に集果されたほぼ単色領域に分散させる検出器 ＨＯＥと、前記検出器位置のうちの一つに位置する少なくとも一つのほほ単色領 域を検出すると共に、その上に入射する放射線から得られる信号を生成する検出 する手段と、試料の解析を得るべく前記信号を分所する手段とを含むフォトメー タ。 ８．多波長電磁放射線源と、 前記放射線を試料照明ビーム用の放射線源線状セグメントイメージに集束し、低 Ｆ数収束レンズを通過して前記記録手段の後ろの近点イメージまで進んだ前記第 １の所定波長を有する干渉光のコリメートされたビームを含む参照ビームと共に 、コリメータを通過し、次いで長軸、および前記物体ビームをホログラフィイメ ージを記録する手段の前のほぼ垂直にコリメートされ水平に収束された物体イメ ージの線伏セグメントにもたらすべく前記物体の光ビームに直角に装着された平 面を有するシリンダレンズを通過した第１の所定の波長の干渉光の物体ビームと 、前記低Ｆ数収束レンズを通過して前記記録手段の後ろの近点イメージまで進ん だ前記第２の所定波長を有するコリメートされた干渉光の第２の参照ビームと共 に、前記コリメータおよびシリンダレンズを通過して前記第２の物体ビームを前 記記録手段の前のもう一つのほぼ垂直にコリメートされ水平に収束されたイメー ジの線伏セグメントまで進んだ第２の所定波長を有する干渉光の第２の物体ビー ムとから製造され、前記ホログラフィイメージの前記イメージ線状セグメントが 再生時に出力イメージでほぼ同軸且つ合同の出力線状セグメントを生成するため に結合されるホログラフィ光学素子（ＨＯＥ）と、前記出力イメージが試料の対 称軸にほぼ平行且つ概して一致するように、前記出力線状イメージで前記試料照 明ビームによる照射によって検査されるべき前記試料を保持する手段と、物体ビ ームをホログラフィ記録媒体表面の前の垂直にコリメートされ水平に集束された 線状セグメント物体に集束する手段を通過した干渉光ビームを含む物体ビームか ら製造され、その線状セグメント物体が前記放射線源ＨＯＥの前記出力イメージ と一致するようにして使用するために装着されており、前記試料からの前記順次 放射線を少なくとも二つの検出器位置で短い垂直高さを有するスペクトルに分散 させる検出器ＨＯＥと、前記検出器位置の各々に位置する前記スペクトルのほぼ 単色部分を検出すると共に、その上に入射する放射線から得られる信号を生成す る検出する手段と、 前記試料の解析を得るべく前記信号を分析する手段とを含むフォトメータ。 ９．前記放射線源ＨＯＥが前記記録手段として使用される単一のホログラフィプ レートから形成されており、前記プレートの第１および第２の露光がそれぞれ前 記第１および第２の所定の波長用に使用される請求項８に記載の分光測光器。 １０．前記記録手段が、前記第１の所定波長を有する前記物体ビームおよび参照 ビームから形成されたイメージを記録する第１のホログラフィプレートと、前記 第２の所定波長を有する前記物体ビームおよび参照ビームから形成されたイメー ジを記録する第２のホログラフィプレートとを含んでおり、前記第１および第２ のプレートが、再生時にはぼ同軸且つ合同の出力線状イメージを生成する重ね合 わせ配置で組み立てられる請求項８に記載の分光測光器。 １１．白色光源と、 前記放射線を試料照明ビーム用のほぼ線形の線状セグメントに集束し、低Ｆ数収 束レンズを通過して前記記録手段の後ろの近似点イメージまで進んだ前記第１の 所定の波長を有する干渉光のコリメートされたビームを含む参照ビームと共に、 コリメータを通過し、次いで長軸、および前記物体ビームをホログラフィイメー ジを記録する手段の前のほぼ垂直にコリメートされ水平に収束された線状セグメ ントにもたらすべく前記物体ビームに直角に装着された平面を有するシリンダレ ンズを通過した第１の所定の波長の干渉光の物体ビームと、前記低Ｆ数収束レン ズを通過して前記記録手段の後ろの近点イメージまで進んだ前記第２の所定の波 長を有するコリメートされた干渉光の第２の参照ビームと共に、前記コリメータ およびシリンダレンズを通過して前記第２の物体ビームを前記記録手段の前のも う一つのほぼ垂直にコリメートされ水平に集束された線状セグメントにもたらさ れた第２の所定波長を有する干渉光の第２の物体ビームとから製造され、前記ホ ログラフィイメージの前記線状セグメントが再生時に出力線状セグメントイメー ジでほぼ同軸且つ合同の出力線状セグメントを生成するために結合される放射線 源ホログラフィ光学素子（ＨＯＥ）と、前記出力線状セグメントイメージが前記 試料の対称軸とほは同軸になるように、前記出力線状セグメントイメージで前記 試料の照明ビームによる照射によって検出されるべき光透過可能試料を保持する 手段と、 前記試料を透過した光を受けるべく配置された検出器ＨＯＥであって、該検出器 ＨＯＥは、コリメータと、次いで低Ｆ数収束レンズとを通過して前記記録媒体表 面の後ろに位置する近点イメージまで進んだ前記干渉光ビームを含む参照ビーム と共に、ホログラフィ記録媒体表面の前の所定の距離に前記光ピームを概して水 平に収束された線状セグメント物体に集束する手段を通過した干渉光ビームを含 む物体ビームから製造された透過ＨＯＥであり、各々が前記記録媒体表面上に記 録媒体表面に対してそれぞれの中心軸と直角をなして入射する前記中心軸を有す る前記検出器ＨＯＥの前記物体ビームおよび参照ビームは再結合される際に、記 録に好適であると共に、入力線状セグメント物体が前記放射線源ＨＯＥの出力線 伏セグメントイメージと一致して装着される場合に、前記検出器ＨＯＥが前記試 料を検出器位置で小さな垂直高さを有するスペクトルに分散させるように再生時 に充分な波長分数を与えるのに適切なフリンジ間隔を生む相互角度を作る検出器 ＨＯＥと、 前記検出器位置に位置する前記スペクトルのほぼ単色部分を検出すると共に、そ の上に入射する放射線から得られる信号を生成する検出する手段と、 前記試料の解析を得るべく前記信号を分抗する手段とを含む分光測光器。 １２．可視スペクトルの少なくとも二つの波長を含む光源であって、該光源が約 １．５ワットの低入力電力を有する光源と、放射線源ホログラフィ光学素子（Ｈ ＯＥ）であって、該放射線源ＨＯＥは、低Ｆ数収束レンズを通過して前記記録手 段の後ろの近点イメージまで進んだ前記第１の所定波長を有する干渉光の空間周 波数フィルタされコリメートされたビームを含む参照ビームと共に、コリメータ を通過し、次いで長軸、およびホログラフィイメージを記録する手段の前で前記 物体ビームを垂直にコリメートされ水平に集束された線状セグメントにもたらす べく前記物体ビームに直角に装着された平面を有するシリンダレンズを通過した 前記二つの波長の中の一つに相当する第１の所定波長を有する干渉光の物体ビー ムと、前記低Ｆ数収束レンズを通過して前記記録手段の後ろの近点イメージまで 進んだ前記第２の所定波長を有する空間周波数フィルタされコリメートされた干 渉光の第２の参照ビームと共に、再び前記第２の物体ビームを前記記録手段の前 で垂直にコリメートされ水平に収束された線状セグメントにもたらすべく前記コ リメータおよび前記シリンダレンズを通過した前記波長の他方に相当する第２の 所定波長を有する干渉光の第２の物体ビームとから製造され、そのように形成さ れた前記ホログラフィイメージの線状セグメントが再生時にほぼ同軸且つ合同の 出力線伏セグメントイメージに結合される放射線源ＨＯＥと、 透明なキュベット内に収容された検査されるべき液体光透過可能試料を保持する と共に、前記線状焦点で光が前記試料を照明且つ通過するように、キュベットの 長軸とほぼ同軸の前記出力線状イメージに前記試料を配置するキュベットホルダ と、前記試料を透過した光を受けるように配置されている検出器ホログラフィ光 学素子（ＨＯＥ）であって、該検出器ＨＯＥが干渉光の物体ビームと参照ビーム とにスプリットされたレーザビームから製造された透過ＨＯＥであり、前記物体 ビームは、ホログラフィ記録媒体表面の前の所定の距離に入力イメージとして垂 直にコリメートされ水平に集束された線状セグメントを生成する手段を通過し、 前記参照ビームは、回折制限コリメータと結合して拡張された減散乱平波面を生 成する空間周波数フィルタを通過し、前記波面は次いで約Ｆ／２の低Ｆ数収束レ ンズを通過して前記記録媒体表面の後ろのある距離に位置する近点イメージまで 進み、各々が前記記録媒体表面に対してそれぞれの中心軸に直角な角度で前記記 録媒体表面上に入射する前記中心軸を有する前記検出器ＨＯＥの前記物体ビーム および前記参照ビームは再結合される際に、記録に好適であると共に、入力イメ ージの線状セグメントが前記放射線放射線源ＨＯＥの出力線状セグメントイメー ジと概して同軸であるように装着される場合に、再生時に概して不連続な単色領 域の波長分散を与えるるのに適切なフリンジ間隔を生む相互角度を作り、前記Ｈ ＯＥは前記試料からの前記光を検出器位置でスペクトルに分散させる検出器ＨＯ Ｅと、 前記検出器位置に位置する前記スペクトルのピーク波および側帯波部分をそれぞ れ検出すると共に、その上に入射する光から得られる信号を生成する少なくとも 二つの光検出器と、前記試料の解析を得るべく前記信号を分抗する手段と、前記 光源、前記放射線源ＨＯＥ、前記キュベットホルダ、前記検出器ＨＯＥおよび前 記光検出器を収容し、さらに前記光源からの迷光を遮断するための、前記光源お よび前記放射線源ＨＯＥの間の第１の光遮断パッフルと、前記照明された試料か らの遮光を遮断するための前記キュベットホルダおよび前記検出器ＨＯＥの間の 第２の光遮断バッフルと、迷光を遮断するための前記検出器ＨＯＥおよび前記光 検出器の間の第３のバッフルと、前記それぞれピーク波および側帯波部分以外の ほぼ全ての光から前記光検出器を遮蔽するマスク手段とを含むケーシングと を含む低入力電力分光測光器。 １３．干渉光の物体ビームを供給する段階と、前記照明された形状を理想化した 形態のイメージを作りだし、それによって前記イメージの一つまたは両方の寸法 が回折制限に近づき、ホログラフィプレートからのイメージの形状、寸法および 距離が、同一の主体から光を集め、集束し且つ分散させるように設計且つ製造さ れたＨＯＥの物体の形状、寸法および距離とできるだけ同一にちかくなるように 前記物体ビームを集束する段階と、 前記イメージに対して選択された配向で、且つ前記イメージから所定の距離にホ ログラフィ記録媒体表面を設置する段階と、同一の干渉光の参照ビームを供給す る段階と、前記参照ビームを前記記録媒体表面を越えた小さな焦点に収束する段 階と、 記録されたホログラムを生成するべく前記ホログラフィ記録媒体を前記物体ビー ムおよび参照ピームに露光する段階と、前記露光されたホログラフィ記録媒体を 固定ホログラムに展開させる段階と を含み、 前記ＨＯＥは、その形状が前記参照ビーム焦点の形状によって理想化される光源 からの多波長光によって照明され、さらに記録に使用される選択された配向に近 い主体に関する配向で、且つ前記所定の距離に置かれる場合に、前記主体からの 光を集め、分散させ、且つ集束するように設計且つ製造された前記ＨＯＥ用の入 力電力として働くような位置で、適切な寸法、位置および配向を有するイメージ を生成する、所定の照明形態を有する主体を照明するべくほぼ単色のスペクトル 領域を有するイメージを生成するのに使用されるホログラフィ光学素子（ＨＯＥ ）の製造方法。 １４．各々が単一の所定イメージ位置で単一のほぼ単色波長領域を有するイメー ジを生成するべく製造されたような二つのＨＯＥをさらに含み、前記二つのＨＯ Ｅが、前記イメージ位置で生成可能な一致したほぼ単色のイメージを生成するよ うに連続して設置されている請求項１３に記載の方法によって作製されたホログ ラフィ光学素子（ＨＯＥ）。 １５．二つの異なる単色波長への露光によって形成される単一のホログラムをさ らに含み、前記露光が、前記イメージ位置で投影可能な一致したほぼ単色のイメ ージを生成するべく行われる請求項１３の方法によって作製されたホログラフィ 光学素子（ＨＯＥ）。