分光成像裝置調(diào)整方法和分光成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及調(diào)整分光成像裝置的方法和分光成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 一種分光成像裝置包括：準(zhǔn)直透鏡，其使輸入光準(zhǔn)直；衍射光柵，通過準(zhǔn)直透鏡成 準(zhǔn)直的光輸入至該衍射光柵，該衍射光柵根據(jù)波長在不同的方向上輸出該光；聚光透鏡，其 根據(jù)所述波長將從衍射光柵輸出的光聚集在不同的位置處；W及陣列型光接收部，其利用 沿著預(yù)定路線排列的多個(gè)光接收傳感器中的任一個(gè)來接收經(jīng)聚光透鏡聚集的光。
[0003] 例如，通過測量物質(zhì)的吸收譜，分光成像裝置可W分析物質(zhì)的成分。此外，通過測 量由對象光和參照光形成的干設(shè)條紋的光譜，分光成像裝置可W獲得對象的厚度和相對距 離。另外，通過用分光成像裝置測量由來自測量對象的對象光和參照光形成的干設(shè)條紋的 光譜并且對該干設(shè)譜進(jìn)行傅立葉變換，抑-OCT(傅立葉域光學(xué)相干斷層掃描）可非介 入方式獲取測量對象的深度方向上的光學(xué)斷層圖像（參見專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 引用列表 [000引專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 ;日本專利申請公開第2011-024842號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)問題
[000引為了通過分光成像裝置W高波長分辨率來測量光譜，由聚光透鏡聚集的各個(gè)波長 的光的聚集點(diǎn)也必須位于上述預(yù)定線上。然而，在分光成像裝置中，各個(gè)部件之間的相對布 置關(guān)系有時(shí)由于來自外部的影響和隨時(shí)間的松散等而變化。在該情況下，當(dāng)聚光透鏡聚集 的各波長的光的聚集點(diǎn)離開上述預(yù)定線時(shí)，要測量的光譜的波長分辨率和檢測效率下降。 此外，在FD-DCT中，當(dāng)分光成像裝置中的聚光透鏡聚集的各波長的光的聚集點(diǎn)離開上述預(yù) 定線時(shí)，W長距離反射的對象光的強(qiáng)度下降并且靈敏度下降。
[0009] 為了解決該樣的問題，當(dāng)單色光輸入至分光成像裝置時(shí)，獲得陣列型光接收部的 多個(gè)光接收傳感器上的聚集區(qū)域的大小，并且調(diào)整分光成像裝置的各個(gè)光學(xué)部件的相對布 置關(guān)系W使得聚集區(qū)域較小時(shí)，可W避免要測量的光譜的波長分辨率和檢測效率的下降。
[0010] 然而，在該樣的調(diào)整方法中，由于陣列型光接收部的多個(gè)光接收傳感器上的聚集 區(qū)域的大小必須至少為各個(gè)光接收傳感器的大小的大約幾倍，因此難W在該條件下精確地 獲得聚集區(qū)域的大小。此外，當(dāng)多個(gè)單色光輸入至分光成像裝置時(shí)，由于需要檢查陣列型 光接收部中的多個(gè)單色光中的每一個(gè)的聚集區(qū)域的相應(yīng)大小，因此調(diào)整所需的時(shí)間變得更 長，并且存在錯(cuò)誤地將噪聲確定為聚集區(qū)域的可能性。
[0011] 為了解決上述問題而作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明具有如下目的：提供一種能夠容 易地調(diào)整分光成像裝置中的各個(gè)部件之間的相對布置關(guān)系的分光成像裝置調(diào)整方法、W及 可應(yīng)用該種分光成像裝置調(diào)整方法的分光成像系統(tǒng)。
[001引針對問題的方案
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)方面設(shè)及分光成像裝置調(diào)整方法。該分光成像裝置調(diào)整方法是調(diào)整 如下分光成像裝置的方法，該分光成像裝置包括：準(zhǔn)直透鏡，其使輸入光準(zhǔn)直；衍射光柵， 其輸入通過準(zhǔn)直透鏡成準(zhǔn)直的光并且根據(jù)波長在不同的方向上輸出該光；聚光透鏡，其根 據(jù)波長使從衍射光柵輸出的光聚集在不同的位置處；W及陣列型光接收部，其用沿著預(yù)定 線路排列的多個(gè)光接收傳感器Pi至PW中的任一個(gè)來接收經(jīng)聚光透鏡聚集的光。調(diào)整準(zhǔn)直 透鏡、衍射光柵、聚光透鏡和陣列型光接收部之間的相對布置關(guān)系，W在單色光輸入至分光 成像裝置時(shí)使得針對來自各個(gè)光接收傳感器P。的輸出值f。的W下表達(dá)式（1)的值最大化。 假設(shè)n為等于或大于1且等于或小于N的各整數(shù)。此外，在該分光成像裝置調(diào)整方法中，單 色光的光譜的半最大值處的全寬度可W小于陣列型光接收部的波長分辨率。
[0014] [表達(dá)式^
[0015
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種調(diào)整分光成像裝置的方法，所述分光成像裝置包括：準(zhǔn)直透鏡，其使輸入光準(zhǔn) 直；衍射光柵，其輸入通過所述準(zhǔn)直透鏡成準(zhǔn)直的光并且根據(jù)波長在不同的方向上輸出該 光；聚光透鏡，其根據(jù)所述波長使從所述衍射光柵輸出的光聚集在不同的位置上；以及陣 列型光接收部，其用沿著預(yù)定路線排列的多個(gè)光接收傳感器？ 1至？1^中的任一個(gè)來接收經(jīng)所 述聚光透鏡聚集的光，所述方法包括： 調(diào)整所述準(zhǔn)直透鏡、所述衍射光柵、所述聚光透鏡和所述陣列型光接收部之間的相對 布置關(guān)系，以在單色光輸入至所述分光成像裝置時(shí)使以下表達(dá)式（1)的值針對來自各個(gè)光 接收傳感器輸出值f"而最大化： [表達(dá)式1]
其中，a> 1，以及n為等于或大于1且等于或小于N的各整數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)整分光成像裝置的方法， 其中，所述單色光的光譜的半最大值全寬度小于所述陣列型光接收部的波長分辨率。
3. -種調(diào)整分光成像裝置的方法，所述分光成像裝置包括：準(zhǔn)直透鏡，其使輸入光準(zhǔn) 直；衍射光柵，其輸入通過所述準(zhǔn)直透鏡成準(zhǔn)直的光并且根據(jù)波長在不同的方向上輸出該 光；聚光透鏡，其根據(jù)所述波長使從所述衍射光柵輸出的光聚集在不同的位置處；以及陣 列型光接收部，其用沿著預(yù)定路線排列的多個(gè)光接收傳感器？ 1至？1^中的任一個(gè)來接收經(jīng)所 述聚光透鏡聚集的光，所述方法包括： 將多個(gè)單色光A:至XM輸入至所述分光成像裝置，其中各單色光的光譜的半最大值全 寬度小于所述陣列型光接收部的波長分辨率且兩個(gè)相鄰單色光的波長間隔的最小值大于 所述波長分辨率， 將所述多個(gè)光接收傳感器？:至PN劃分成M組G:至GM，以使得組Gm包括所述多個(gè)光接 收傳感器？:至Pn當(dāng)中的在包括所述單色光A^的聚集位置的連續(xù)范圍內(nèi)的光接收傳感器， 并且調(diào)整所述準(zhǔn)直透鏡、所述衍射光柵、所述聚光透鏡和所述陣列型光接收部之間的相對 布置關(guān)系以使以下表達(dá)式（2)的值針對來自各個(gè)所述光接收傳感器輸出值fn而最大 化： [表達(dá)式2]
其中a>1，以及n為等于或大于1且等于或小于N的各整數(shù)，m為等于或大于1且等 于或小于M的各整數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)整分光成像裝置的方法， 其中，所述兩個(gè)相鄰單色光的波長間隔的最小值為所述波長分辨率的至少10倍，并且 所述陣列型光接收部接收到的光的波長帶寬為所述兩個(gè)相鄰單色光的波長間隔的最 大值的至少10倍。
5. -種分光成像系統(tǒng)，包括： 準(zhǔn)直透鏡，其使輸入光準(zhǔn)直； 衍射光柵，其輸入通過所述準(zhǔn)直透鏡成準(zhǔn)直的光并且根據(jù)波長在不同的方向上輸出該 光； 聚光透鏡，其根據(jù)所述波長使從所述衍射光柵輸出的光聚集在不同的位置上； 陣列型光接收部，其用沿著預(yù)定路線排列的多個(gè)光接收傳感器中的任一個(gè)來接收經(jīng)所 述聚光透鏡聚集的光； 單色光供給源，其布置在要輸入至所述準(zhǔn)直透鏡的光的光路上，所述單色光供給源將 單色光輸入至所述準(zhǔn)直透鏡；以及 調(diào)整裝置，其調(diào)整所述準(zhǔn)直透鏡、所述衍射光柵、所述聚光透鏡和所述陣列型光接收部 之間的相對布置關(guān)系。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的分光成像系統(tǒng)， 其中，所述單色光的光譜的半最大值全寬度小于所述陣列型光接收部的波長分辨率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的分光成像系統(tǒng)， 其中，兩個(gè)相鄰單色光的波長間隔的最小值為所述陣列型光接收部的波長分辨率的至 少10倍，并且 所述陣列型光接收部接收到的光的波長帶寬為所述兩個(gè)相鄰單色光的波長間隔的最 大值的至少10倍。
【專利摘要】調(diào)整分光成像裝置的方法調(diào)整準(zhǔn)直透鏡、衍射光柵、聚光透鏡和陣列型光接收部之間的相對布置關(guān)系，以在單色光輸入至分光成像裝置時(shí)使以下表達(dá)式(1)的值針對來自各個(gè)光接收傳感器(Pn)的輸出值(fn)而最大化，[表達(dá)式1](其中，α＞1，以及n為等于或大于1且等于或小于N的各整數(shù))。
【IPC分類】G01J3-36, G01J3-02, G01N21-17
【公開號(hào)】CN104718440
【申請?zhí)枴緾N201380035028
【發(fā)明人】田中正人, 平野充遙, 祖川伊知郎
【申請人】住友電氣工業(yè)株式會(huì)社
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年7月3日
【公告號(hào)】EP2871451A1, US20150077748, WO2014007291A1