JP2008535016A - 信号光を検出器上にマッピングするための光学系 - Google Patents

Abstract

本発明は、平坦なガラス基板（１１）を通じて光源（１）から伝播する信号光の改良された検出を特に可能にする光学系に関する。通常は基板（１１）の背面（１０）で全反射されるこの信号光のＳＣモードは、第一回折光学素子（２１）によって分離される。基板（１１）を離れる全ての信号光を単一の標的場所（５１）の上にマッピングするために、集束レンズ（３１）及び第二回折光学素子（４１）が基板（１１）の後方で光路内に配置される。回折光学素子（２１，４１）は、例えば、１Ｄ正弦格子又は２Ｄブレーズド格子であり得る。光学系は、蛍光サンプル材料の複数スポットを検出するための検査装置に特に適用され得る。

Description

本発明は、少なくとも１つの光源からの信号光を標的場所上にマッピングするための光学系及び方法に関する。

ＷＯ０２／０５９５８３Ａ１には、ガラス基板を通じたルミネッセンスサンプルからの信号光の伝播の詳細な分析がもたらされている。その分析は、強度の大きな部分が所謂「ＳＣモード」内に含まれることを示しており、「ＳＣモード」は、全反射の角度下でガラス基板の背面（即ち、サンプルと反対の側）に届く信号光を含む。従って、ＳＣモードは、通常、検出の目的のために失われる。この損失を防止するために、ＷＯ０２／０５９５８３Ａ１では、回折によってガラス基板から出るＳＣモードの光を結合するガラス基板の背面に回折光学素子を配置することが提案されている。しかしながら、このアプローチの問題は、ガラス基板を出る信号光が、全ての利用可能な信号光を収集するために検出器によってカバーされなければならない大きな範囲の角度に亘って拡散されることである。その上、異なる光源からの信号光の発光は混合し、従って、検出器によって空間的に分離され得ない。

この状況に基づき、改良された、具体的には、信号光の空間的に解像される処理のための手段を提供することが、本発明の目的である。

この目的は、請求項１に従った光学系並びに請求項１１に従った方法によって達成される。好適実施態様が、従属項に開示される。

第一の特徴によれば、本発明は、少なくとも１つの光源からの光（参照の目的から以下においては「信号光」と呼ぶ）を標的場所の上にマッピングするための結像ユニットを備える光学系を含み、標的場所は光源の像に対応する。光源は、例えば、（生）化学検査におけるサンプル材料のルミネッセンススポット或いはＬＥＤのような技術的構成素子であり得る。結像ユニットは、典型的には、幾何光学の原理に従って信号光を像平面状に集束する。それは具体的には１つ又はそれよりも多くのレンズを含み得る。この場合には、結像ユニット（即ち、光源に面するレンズ）の開口数（ＮＡ）は、好ましくは、０．８よりも大きく、最も好ましくは、前記レンズを取り囲む媒体の指数ぐらいの大きさである。光学系は、以下の構成素子をさらに含む。
ａ） 信号光の光路に対して結像ユニットの「前方」に配置される少なくとも１つの回折光学素子（以下においてＤＯＥと省略する）。即ち、信号光は、結像ユニットに入る前に、前記第一ＤＯＥによって回折される。
ｂ） 信号光の光路に対して結像ユニットの「後方」に配置される少なくとも１つの第二ＤＯＥ。即ち、信号光は、それが第二ＤＯＥに入り得る前に、結像ユニットから離れなければならない。第一及び第二ＤＯＥの適切な実現は、本発明の好適実施態様に関して以下により詳細に記載される。

前述の種類の光学系は、第一ＤＯＥの所望の機能性を提供するという利点を有し、それは、例えば、小さな波長レジームのための明白な透過を伴う波長フィルタであり得るのに対し、同時に、第一ＤＯＥの余り望ましくない影響は、第二ＤＯＥによって補償され得る。

第一ＤＯＥ及び第二ＤＯＥは、具体的には、第一ＤＯＥを通過する光線の経路に対して第一ＤＯＥが有する影響が、第二ＤＯＥによって反転されるよう配置され且つ設計される。換言すれば、光学系全体は、あたかもそこに格子が存在せず、且つ、結像ユニット（即ち、レンズ）が依然として第一ＤＯＥから利益を享受しながら入力スポットを結像するかのように、入力スポットを類似の方法で結像する。よって、信号光に対する第一ＤＯＥの所望の影響（例えば、波長フィルタリング）が保持されるのと同時に、この光の安定した光学結像が達成され得る。

第一及び第二ＤＯＥは、原則的に、異なる設計（即ち、形態及び／又は寸法）を有する。しかしながら、好適実施態様において、第一及び第二ＤＯＥは、設計が同じである。

他の選択的な実施態様によれば、第一及び第二ＤＯＥは、鏡面配置に使用される。もしＤＯＥが同一であるならば、第二ＤＯＥは、第一ＤＯＥが信号光の光路に対して有する影響を反転し得る。

本発明の好適な実現において、光学系は、追加的に、（湾曲した或いは平坦な）背面を備える少なくとも部分的に透明な基板を含み、光源からの信号光は基板に結合され得るし、この信号光の少なくとも一部は背面を通じて基板を離れ得る。「背面」は、基板の側面の１つであり、それは参照のために並びに光源からの視界に基づいてこの名前が付与されている。基板に対する光源の場所は、如何ようにも制限されず、光源は、具体的には、基板から遠隔であり得るし、隣接し得るし、基板中に埋設されさえし得る。多くの場合に、基板は、ガラス又は透明ポリマから成る実質的に平坦な板である。その上、第一回折光学素子ＤＯＥは、基板の背面に配置され、ＳＣモードの信号光を基板から分離する。「ＳＣモード」は、定義上、第一ＤＯＥが存在しないならば背面で全反射されるであろう信号光を含む。ＳＣモード並びに第一ＤＯＥの適切な実現の詳細な説明は、ＷＯ０２／０５９５８３Ａ１に見られ得る。光学系（具体的には、その結像ユニット及び第二ＤＯＥ）は、具体的には、基板から分離されるＳＣコードの信号光の８０％よりも多く、好ましくは、９０％よりも多く、最も好ましくは、全てが、標的場所に向けられるよう設計され得る。

前述の種類の光学系は、通常は基板内部に捕捉される光を分離する第一ＤＯＥの故に、信号光の高い歩留まりをもたらす利点を有する。さらに、第一ＤＯＥによって導入され且つ光源の通常の幾何学的結像を損なう信号光の広がりは、最終的にＳＣモード（或いは少なくともその一部）の信号光が標的場所に達するよう、第二ＤＯＥによって反転される。従って、光源からの信号光を測定するための検出器が、制約されない光拡散の場合よりも小さく維持され得る。その上、複数の異なる光源を、空間的に解像される方法で、クロストークなしに（或いは減少されたクロストークで）別個の標的場所の上に結像することが可能である。

第一ＤＯＥ及び／又は第二ＤＯＥは、具体的には、定義上、第一方向に（周期的）構造を有し且つ第二の垂直方向に一定形態を有する一次元格子であり得る。代替的に、第一及び／又は第二ＤＯＥは、２つの垂直方向に（周期的）構造を備える二次元格子であり得る。

あらゆる回折光学素子は、それが光の平面波によって照明されるときに、回折光の特性強度パターンを示し、該パターンは、ＤＯＥの設計パラメータによって（例えば、マルチスリット格子におけるスリットの幅及び距離によって）決定される。強度パターンは、ＤＯＥの後方で起こる建設的或いは破壊的干渉の効果を分類する回折次数(order)によって記載され得る。ここに記載される光学系の場合、第一及び／又は第二ＤＯＥは、好ましくは、ＤＯＥを離れる回折光の８０％よりも多く、最も好ましくは、９５％よりも多くが、１つの回折次数内に閉じ込められるよう設計される。従って、前記次数中の信号光に集中すること、即ち、この次数の光が標的場所に向けられるのに対し、他の回折次数に伝播する光は無視され得るよう光学系を設計することが可能である。

光学系は、多くの異なる仕事のために使用され得る。重要な種類の用途のために、光学系は、上述された基板に隣接するサンプル室を含み、ルミネッセンスサンプル材料が、前記サンプル室内にもたらされ得る。この場合には、ルミネッセンス（例えば、蛍光）サンプル材料からの信号光は、高効率で集められ得るし、空間的に解像された方法で標的場所の上にマッピングされ得る。

本発明の他の開発によれば、光学系は、標的場所に配置される検出器素子の配列を含む（即ち、標的場所は配列内に位置するよう配置される）。検出器素子の配列は、具体的には、ＣＣＤカメラの感受性部分であり得る。検出器素子の配列を用いることで、異なる光スポットからの信号光を区別することが可能である。何故ならば、スポットの像は配列の異なる検出器素子の上にマッピングされるからである。

本発明は、さらに、少なくとも１つの光源からの信号光を光源の像に対応する標的場所の上にマッピングするための方法を含み、以下のステップを含む。
ａ） 例えば、第一ＤＯＥを用いて信号光を一度目に回折するステップ。
ｂ） 前記回折された信号光を幾何光学の原理に従って標的場所に結像するステップ。
ｃ） その（全て或いは一部）が標的位置で建設的に干渉し、その結果、前記場所にスポット（即ち、光源の像）をもたらすよう、前記集束された進行光を（例えば、第二ＤＯＥを用いて）二度目に回折するステップ。

方法は、選択的に、以下のさらなるステップを含む。
− 光源からの信号光を基板に結合するステップ。該基板は背面を有し、信号光は背面を通じて少なくとも部分的に基板を離れ得る。
− 信号光の所謂ＳＣモードを第一回折プロセスによって基板から分離するステップ。ここで、「ＳＣモード」は、定義上、もし回折が起こらないならば基板の背面で全反射されるであろう光を含む。

方法は、一般的な形態において、上記に記載された種類の光学系を用いて実行され得るステップを含む。従って、その方法の詳細、利点、及び、改良点に関するより多くの情報のために、先行する記載が参照される。

本発明のこれらの並びに他の特徴は、以下に記載される実施態様を参照することによって明瞭に解明されるであろう。

以下において、本発明は添付の図面の助けを受けて例証として記載される。

図１は、本発明の好適実施態様に従った光学系の構成を概略的に示している。光源１が透明な基板１１に隣接して配置され、透明な基板は、例えば、平坦なガラス板であり得る。光源１１は、信号光（即ち、蛍光）を発光する検査されるべきサンプル材料のスポットであり得る。しかしながら、そのような検査系は、本発明の用途のための１つの実施例に過ぎないことが留意されるべきである。

ガラス基板１１を通じてルミネッセンス粒子１によって発光される信号光の伝播の詳細な分析が、本発明に参照として引用されるＷＯ０２／０５９５８３Ａ１に見られ得る。この分析によれば、光源１によって発光される信号光のかなりの部分がＳＣモード内に閉じ込められ、ＳＣモードは、代表的な光線Ｌ_１，Ｌ_２によって表示され、（背面１０に接触する媒体が、もしそれが空気であるならば、ガラス基板よりも低い指数を有することを条件として）全反射の角度下でガラス基板１１の背面１０に達する信号光を含む。よって、ＳＣモードの光は、通常、ガラス基板１１内部に捕捉され（おそらく横方向にガラス基板を離れ）、検出目的のために失われる。

ＳＣモードの光を使用可能にするために、第一回折光学素子２１が、ＳＣモード内に閉じ込められる光Ｌ_１，Ｌ_２を分離するガラス基板１１の背面１０に配置されている。図１の実施態様において、前記回折光学素子は、（一次元的）正弦格子２１によって実現され、正弦格子は、例えば、ガラス基板にエッチング処理され得る。

正弦格子２１の作動原理が、図２に概略的に示されている。平面的な光波Ｌ_０で照射されるとき、前記光は格子２１によって回折され、特定の強度パターンを伴って格子２１の後方で全方向に伝播する。このパターンの異なる方向が、干渉の次数−Ｎ，．．．−ｍ，．．．−１，＋１，．．．＋ｍ，．．．＋Ｎによって特徴付けられ、異なる光強度を持つ。本発明の目的のために、格子２１（或いはその代わりに使用される任意の他の格子）は、実質的に全ての光が１つの支配的な回折次数、例えば、ｍ＝二次（図２中では太い矢印で表示されている）に閉じ込められるよう設計されている。その上、格子の反射は、好ましくは、可能な限り小さくされる。

図１に示される光学系において、図２に示される種類の正弦格子２１は、この格子の支配的次数の角度下でＳＣモードＬ_１，Ｌ_２によって照射される。この場合には、ＳＣモードの光Ｌ_１は、ガラス基板１１から分離され、基板の後方で主として（図２中の次数−ｍに対応する）光束Ｌ_１１及び（図２中の入射光Ｌ_０に対応する）光束Ｌ_１２に伝播する。同様に、第二光ビームＬ_２は、基板１１の後方で光束Ｌ_２１，Ｌ_２２に伝播する。

図１に示される構成において、光源１によって発光され且つガラス基板１１から分離する信号光の全ては、集束レンズ３１によって捕捉され、前記レンズの後方で像平面Ｐに向かって集束する（基板１１と同一の基板上に格子４１の存在がないならば、像平面は異なる位置にあり得る）。正弦格子３１及びレンズ３１がないならば、回折次数Ｌ_１１，Ｌ_１２，Ｌ_２１，Ｌ_２２は、（光源１がスポット５１として結像されるよう正しい位相を備える光線Ｌ_１及びＬ_２の逆である）次数Ｌ_１３及びＬ_２３に回折されない。これは、像平面Ｐに亘って広がるゴーストスポットを招き、もし複数の光源が存在するならば、望ましくないクロストークを引き起こす。

上述のクロストークを防止するために、図１の光学系は、レンズ３１及び第一格子２１に対して鏡面配列に配置される正弦格子４１の形態の第二回折光学素子ＤＯＥを含む。その上、第二正弦格子４１は、好ましくは、第一格子２１と同一の種類及び次元数である。第二格子４１は、光源１からの信号光の光路上の（即ち、光束Ｌ_１，Ｌ_２の仮想的に延長された経路上の）第一格子２１の効果を反転するので、第二格子４１の後方には、標的場所５１に集束する２つの光束Ｌ_１３，Ｌ_２３がある。よって、光源１によって発光される全ての信号光は１つの像スポット上に集中され、複数の光源が像平面Ｐ上で空間的に解像されてマッピングされ得る。

図１に従った構成の機能は、相反定理の履行、並びに、全ての回折光Ｌ_１１，Ｌ_１２，Ｌ_２１，Ｌ_２２がレンズ３１によって捕捉される、即ち、このレンズが十分に大きいＮＡを有するという事実に依存する。相反定理（或いは、可逆性原理、Ｅ．Ｈｅｃｈｔ，“Ｏｐｔｉｃｓ，”２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ， Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ， Ｒｅａｄｉｎｇ， Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ， ｃｈａｐｔｅｒ ４， １９８７を参照）の故に、多数の入力光線（平面波）及び出力（例えば、散乱された、反射された、透過された）光線を備える所与の構造のために、全ての出力光線の方向を反転することは、今や反対方向に進行する入力光線をもたらす。

図３は、光源１によって発光され且つ一次元正弦格子２１によって回折されるＳＣモードの光Ｌ_１，Ｌ_２の円錐を斜視図で示している。格子２１の上の強度分布によって例証されているように、ＳＣモードにある光強度の約５０％の量は、格子２１によって分離される。二次元正弦格子を用いるならば、１Ｄ格子に比べて、光を分離するために、より大きな角度範囲が得られる。しかしながら、これは５つのスポットの発生を招き、それらの４つはゴーストスポットである。

図４は、像品質を妥協せずに第一格子２１の機能性を使用することを可能にする、本発明に従った光学系の主要構成を示している。何故ならば、第二格子４１は、ゴーストスポットを生成することなしに、元の像に次数を折り返すからである。第一格子２１は、例えば、全反射を阻む格子分離器（grating outcoupler）であり得るし、或いは、それは小さな波長レジームのための明白な透過を伴う波長フィルタであり得る。

より詳細な数値的な分析のために、図４の模範系は、レンズ３１によって分離される、ガラス内に正弦溝を備える２つの同一の格子２１，４１から成ると仮定される。格子２１の回折パターンは、格子４１に１−１で結像される。矢印は、入力光の光線Ｉ、回折次数ＤＯ、レンズによって結像される回折次数ＩＤＡ、結像入力ＩＩ、及び、ゴースト像ＧＩを示している。その上、以下のパラメータが仮定される。

屈折率： ガラス，ｎ＝１．５，ｎ＝１
格子： １０ミクロンの周期及び２５０ｎｍの格子深さ
波長： １ミクロン
偏光： ＴＥ
入力： 垂直入射で平面波

格子の回折効率は、厳密格子解法(rigorous grating solver)を使用して計算された。概算として、格子２１の最初の５つの回折次数（次数−２，−１，０，１，２）のみが含まれた。以下の表１から、これが合理的な概算であることが分かる。

表１

第一格子２１の全透過は９６％である。よって、パワーの４％は、垂直入射光のためのガラス／空気界面上のフレネル反射（４％）と良好に一致する反射次数にある。

第二格子４１のための入力として５次数を使用して、格子４１のガラス層内の次数の光パワーが計算され、ここで、入力と同一の角度を有する次数は、「ＩＩ」によって示され、他の次数はゴーストスポット（ＧＩ）と考えられる。良好な像のために、ＩＩ内のパワーの量は、ＧＩのパワーと比べ大きくなければならない。

ＮＡ＝１を備えるレンズ
表２は、ゴースト像（ＧＩ）及び像（ＩＩ）に分類される格子４１の後方の次数における入力の率を示している。

表２から、ＮＡ＝１のレンズの使用は、ゴースト像を伴わない入力ビームの実質的に完全な像をもたらすことが結論付けられ得る。中心スポット（ＩＩ）内の入力パワーの総量は、垂直入射光のためのガラス−空気界面での２つのフレネル反射後に生じるパワーよりも僅かに小さい：９２．１６％。この小さな差は、格子２１によって生成される回折次数の必ずしも全てが含まれるわけではないという事実におそらく起因し得る。

最初の３つの次数：−１，０，１を結像し得るＮＡ＜１を備えるレンズ
表３は、ゴースト像（ＧＩ）及び像（ＩＩ）に分類される格子４１の後方の次数における入力の率を示している。

第一次数ゴーストスポットにおける率は、依然として実質的にゼロである。これは、第一次数ゴーストスポットにおけるパワーが、ｉ）格子２１による一次回折及び格子４１による基本次数(fundamental order)回折によって経験される寄与と、ｉｉ）格子２１による基本次数回折及び格子２１による一次回折によって経験される寄与との間の干渉によって決定されることを示している。

結像次数≠０を結像し得るＮＡ＜１を備えるレンズ
表４は、ゴースト像（ＧＩ）及び像（ＩＩ）に分類される格子４１の後方の次数における入力の率を示している。

ＮＡを基本次数を結像し得る地点までさらに減少することは、単一スポットの像に類する像をもたらす。

シミュレーションは、第一格子の回折パターンが第二格子上に結像される２つの同一の格子を使用するならば、結像レンズのＮＡが隣接する回折次元が干渉することを許容するために十分に大きいことを条件として、ゴーストスポットの存在なしに第一格子の入力を第二格子の後方に結像することが可能であることを示している。この事実に基づいて、例えば、第一回折格子を全反射を阻む分離格子として使用し得るし、第二格子を使用することによって、放射線の各角度を単一の回折次数に集め、実質的に完全な蛍光ビードを達成し得る。

上記に記載された原理は格子周期に拘わらずに正弦格子に作用するので、並びに、如何なる格子形状も正弦格子の合計として表現され得るので、記載の原理は、如何なる他の格子形状にも作用する。よって、例えば、ブレーズド格子が図１中の正弦格子２１，４１の代わりに使用され得る。

図５は、検査装置における上記に記載された光学系の適用を示している。前記装置は、主に、生体感応装置３００のサンプル層３０２内でのサンプル光スポットの配列の生成のための複数スポット生成器ＭＳＧ１００を含む（ここでは、単に１つの代表的なサンプル光スポット１が図５中に示されている）。ＭＳＧ１００は、例えば、装置の配列を照射する光源によって実現され、よって、ＭＳＧの出力で光源スポットの配列を生成し得る。ＭＳＧ１００の１つの源光スポットからの励起光５０４が、サンプル室３０３のサンプル層３０２内のサンプル光スポット１上に集束され、ここで、サンプル室３０３は、ガラス基板１１とカバー板３０４との間に形成される。サンプル室３０３は、蛍光サンプル材料を備える流体を含み、その蛍光は、励起光５０４によってサンプル光スポット１内で励起される。次に、誘導蛍光の一部は、この種類の一般的な構成について上記に議論されたように、ガラス基板１１内に伝播する。上記に記載された原理によれば、ＳＣモード内で伝播する蛍光信号光は、第一回折光学素子２１、例えば、正弦格子によって基板１１から分離される。図５では、ＳＣモードの蛍光の光束Ｌ_１，Ｌ_２のみが示されている。これらの光束の光は、励起光５０４が影響を受けずに通り得ると同時に蛍光が反射されるよう設計された二色性ビームスプリッタ２０６，２０７のプリズム２０７の背面で反射される。上記に記載されたように、集束レンズ３１は、第二回折光学素子４１と共に、サンプル光スポット１によって発光される全ての信号光を、検出器ユニット置の配列５０（例えば、ＣＣＤ配列）で単一の像スポット５１に集束する。よって、サンプル層３０２中の複数のサンプル光スポットの各々は、配列５０上の異なる場所（画素）にマッピングされ、それらを別個に且つ高い歩留まりで測定することを可能にする。

最後に、本出願において、「含む」という用語は他の素子又はステップを排除しないこと、不定冠詞は複数を排除しないこと、並びに、単一のプロセッサ又は他のユニットが幾つかの手段の機能を充足し得ることを指摘される。本発明は、ありとあらゆる新規な特徴的機能並びにありとあらゆる特徴的機能の組み合わせに存する。その上、請求項中の参照符号は、それらの範囲を制限するものと解釈されてはならない。

正弦格子を備える本発明に従った光学系を示す概略図である。 伝達される回折次数のための正弦格子での回折の原理を示す概略図である。 一次元正弦格子によって回折されるＳＣモード中の光の強度分布を示す斜視図である。 光学系の強度分布を計算するために使用される構成を示す概略図である。 本発明に従った光学系を用いたルミネッセンス材料の検査のための検査装置を示す概略図である。

Claims (12)

1. 少なくとも１つの光源からの信号光を標的場所の上にマッピングするための結像ユニットを備える光学系であって、
   前記信号光の光路に対して前記結像ユニットの前方に配置される少なくとも１つの第一回折光学素子と、
   前記信号光の光路に対して前記結像ユニットの後方に配置される少なくとも１つの第二回折光学素子とを含む、
   光学系。
2. 前記第一回折光学素子及び前記第二回折光学素子は、前記第一回折光学素子が、前記第一回折光学素子を通過する光線の経路に対して有する影響が、前記第二回折光学素子によって反転されるよう配置され且つ設計されることを特徴とする、請求項１に記載の光学系。
3. 前記第一回折光学素子及び前記第二回折光学素子は、同一の設計であり、且つ／或いは、前記第一回折光学素子及び前記第二回折光学素子は、前記結像ユニットに対して鏡面配列に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光学系。
4. 背面を備える基板を含み、前記信号光は前記基板に結合され、且つ、前記背面を通じて少なくとも部分的に前記基板を離れることができ、
   前記第一回折光学素子は、前記基板の前記背面に配置され、且つ、ＳＣモードの信号光を分離するよう構成され、前記ＳＣモードは、定義上、さもなければ前記背面で全反射されるであろう信号光を含むことを特徴とする、
   請求項１に記載の光学系。
5. 前記第一回折光学素子及び／又は前記第二回折光学素子は、一次元的又は二次元的な格子であることを特徴とする、請求項１に記載の光学系。
6. 前記第一回折光学素子及び／又は前記第二回折光学素子は、正弦格子又はブレーズド格子を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学系。
7. 前記第一回折光学素子及び／又は前記第二回折光学素子は、８０％よりも多くの、好ましくは、９５％よりも多くの出力強度が、一次回折中に閉じ込められるよう設計されることを特徴とする、請求項１に記載の光学系。
8. 前記結像ユニットは、レンズ、好ましくは、０．８よりも大きい、最も好ましくは、前記レンズを取り囲む媒体の指数ぐらいの大きさの開口数を備えることを特徴とする、請求項１に記載の光学系。
9. 前記基板に隣接するサンプル室を含み、該サンプル室内には、ルミネッセンスサンプル材料を設け得ることを特徴とする、請求項３に記載の光学系。
10. 検出器素子の配列が前記標的場所に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光学系。
11. 少なくとも１つの光源からの信号光を標的場所の上にマッピングするための方法であって、
    信号光を一度目に回折するステップと、
    該回折された信号光を結像するステップと、
    前記集束された信号光が前記標的場所にあるスポットと建設的に干渉するよう、前記集束された信号光を二度目に回折するステップとを含む、
    方法。
12. 信号光を背面を備える基板に結合するステップを含み、前記信号光は、前記背面を通じて、少なくとも部分的に前記基板を離れることができ、
    前記第一回折によって前記信号光のＳＣモードを前記基板から分離するステップを含む、
    請求項１１に記載の方法。

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