整体的光谱仪装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光谱仪装置，其在光传播方向上相接地包括： 汇聚光学元件，设计成用于捆扎并且定向进入的光到射入缝隙中，W及 具有至少一个色散元件的在射入缝隙之后布置的投影系统用于投影进入的光的色散 光谱到位置分解的检测设备上。 现有技术
[0002] 已知不同实施形式的光谱仪装置。当然尽管国际较高的继续发展的花费，但是达 到的发展状况当前还是未满足所有的技术要求。
[0003] 在开发新光谱仪时最重要的目标之一是除了达到要求的光学参数之外在同时提 高对于机械和热影响鲁椿性的情况下制作成本和结构空间的减少。系统构建得越小，越紧 凑并且配件数量越少，在制造时的花费对于顾客的利益的比例越好。
[0004] 具有汇聚光学元件的光谱仪的一些已知实现已无调节地构建，但是由多个功能确 定的配件组成，因此装配和制造花费还是总是十分高。尽管有复杂的构造并且配件容差的 与其相关的不利的联系至今达到的无调节性导致系统参数的限制。如此不能使用例如总的 检测设备的可用接收面，或减小频谱分辨率。此外在光路中可用的光学界面有助于退化系 统的光学参数。还有构造容积还是相当高，并且尤其是关于温度影响的鲁椿性不够。该还 适合用于光栅光谱计的范围，对光栅光谱计分配下面描述的发明。
【发明内容】
[0005] 本发明的任务的基础在于，尽可能排除现有技术的缺点。
[0006] 根据本发明在开始所述类型的光谱仪装置的情况下 -射入缝隙实施成反射的，W及 -至少汇聚光学元件，射入缝隙和色散元件综合到模块中，其中它们 -作为组件集成到整体的模炔基体中，或 -作为光学起作用的形状或结构在整体的模炔基体上构造。
[0007] 光学起作用的形状可理解为例如表面弯曲，光学起作用的结构是轮廓，例如表面 上的光栅轮廓或基体材料的内部中的折射率坡度。整体在本发明的意义中意味着由单件组 成，连续并且无缝，或由非常小构件不可分割地聚集（来自：来自朗氏外语词典，杜登在线， 在2012年4月14日）。
[0008] 优选地汇聚光学元件实施成发射的并且作为弯曲的区域在模炔基体的表面上模 审IJ。因此该个表面区域同时对应于界面，在界面上光从外面介质，例如自由大气中的空气， 射入基本材料中。
[0009] 根据本发明实施成反射的射入缝隙是基体材料的表面上优选成形为矩形的反照 的区域，其关于汇聚光学元件和投影的光栅如此测定并且定向，使得从汇聚光学元件射出 的光束-或其至少一个对于光谱测量足够的部分反射到色散元件。该个镜面的膨胀在扩散 方向上为例如最大0.5mm，垂直于扩散方向最大10mm。镜面由基体材料的没有或至少很少 反射的面区域包围或由其法线与镜面的法线偏离的面区域包围，使得反射方向不同并且与 其相关地光谱测量的结果的影响通过假光和散射光避免或至少保持最小。
[0010] 作为色散元件设置优选基体材料的作为投影的光栅结构的表面区域并且在备选 方案中反射或反射。
[0011] 在开始所述情况，也就是发射的实施下，通过光栅弯曲的光作为测量光直接从模 块射出并且下面 -在第一扩展方案变体中直接在位置分解的检测方向投影，或 -在第二扩展方案变体中首先引导通过光学组合件用于影响或者形成对准位置分解的 检测设备的投影光路。
[0012] 在第一扩展方案变体中在模块和检测设备之间设置自由射线引导或借助于光纤 的射线引导，其中测量光变形为优选平行，至少接近平行光路。光路的截面适应于具体实施 的位置分解的检测设备的传感器布置。可选地检测设备包括微透镜阵列，通过微透镜阵列 测量光捆扎并且集中对准到传感器元件的光敏感区域中并且该样有效地用于测量，因此同 时要使用的检测设备的容差要求比在更低效的光使用情况下更小。
[0013] 在第二扩展方案变体中从模块射出的光路匹配到随后的光学组合件的输入参数， 例如到之后布置的投影系统的射入截距；优选模块和随后的光学组合件之间的测量光的 光路平行或接近平行。如此在本发明的范围中的是，从模块射出的测量光禪合到之后布置 的如商业智能手机的形式的多媒体手持装置的物镜中。在此模块和手持装置借助于支架机 械地彼此相连，其中支架同时限定模块和手持装置相对彼此的功能合适的位置和定向。
[0014] 在实施成反射的投影的光栅的情况下在模炔基体内部光从光栅在基体材料的单 独反照的区域上反射并且实现穿过其从模块射出。另外，在此射出的光没有直接或通过单 独的光学组合件投影W用于在位置分解的检测设备上投影光路的其他成形。在此还可W规 定，检测设备布置在到模炔基体的给定距离。但是在本发明的范围中还可W是，例如传感器 阵列形式的检测设备空间节省地直接安装在其中光射出的基体的表面区域上。
[0015] 在最后提及的实施形式，也就是具有检测检测设备的实施形式中，模块对应于紧 凑光谱仪装置。相反在没有检测设备的实施形式中模块作为紧凑光学结构单元理解，该结 构单元适合用于表示根据波长或者频率分解的光，其中还作为光谱仪附件。
[0016] 为了避免由于假光和散射光的测量值歪曲汇聚光学元件的光输入面可设置抗反 射涂层和/或毫微结构化，射入缝隙可全反射地布置和/或其反照的面同样毫微结构化。模 炔基体上的光射出面同样应设置抗反射涂层，使得最大程度避免与模炔基体的内部中光射 出方向相反的不期望波束的射入用于。
[0017] 作为抗反射涂层的备选或甚至附加可W在光路中设置用于滤出干扰光的滤色镜 或部分等级滤波器，用于吸收假光能量的部件或还有用于从模块导出假光和散射光(尤其 是关于未由光栅衍射地发射或反射，也称为零衍射等级的光）的部件。
[0018] 为了避免，光仅仅通过汇聚光学元件，而没有也穿过模炔基体的其他表面到达模 块中，在表面上(在汇聚光学元件的区域和光栅或者光射出面的区域之外）设置不透明的光 能量吸收的涂层。光射出面是抗反射涂装的，使得在此还最大程度防止光射出方向相反的 光的射入。
[0019] 取代该种不透明吸收光能量的外涂层或作为其附加可W在上面所述的实施形式 (其借助于支架设置模块与多媒体手持装置的机械连接）中，支架不仅设计用于相对模块定 位并且定向手持装置，而且同时设置有包围模块的光屏蔽，其中仅仅光射入面和光射出面 从该屏蔽除外。
[0020] 汇聚光学元件实施成优选非球面的弯曲的。模炔基体在特定扩展方案中还具有用 空气或气体填充的空腔或凹口，其经过从汇聚光学元件到光射出面延伸的光路。
[0021] 可选地汇聚光学元件可W与用于均匀化光强度的部件相连，例如与物镜侧集成在 汇聚光学元件中并且均匀化进入模块中的光的光学组件相连。
[0022] 优选整体的基体包括汇聚光学元件，射入缝隙和投影的光栅的形式的嵌入的光学 起作用的结构由玻璃制成或由聚合物优选通过注塑制造。在此使用的基体材料的折射率大 于周围的折射率，并且考虑优选玻璃或具有尽可能低的热膨胀系数的聚合物原料作为基体 材料。
[0023] 根据本发明的光谱仪装置可W实施成一个或多通道。多通道布置要求二维位置分 解的检测装置，其中不同测量位置的同时多个光谱并排投影在第二检测器维上（与扩散方 向侧向）。然后每个检测器行分别表示测量通道。在多通道实施的情况下对每个测量通道 分配单独反射的射入缝隙，或相同反射的射入缝隙的单独区域属于每个测量通道。对此保 留单个射入缝隙区域单独的，在检测设备的二维传感器阵列上垂直于扩散方向并排放置的 检测区域。
[0024] 在本发明的范围中必然存在该实施形式，其中在投影的光栅之外设置与与第一元 件相比相同或垂直的扩散方向的至少一个第二色散元件。在相同扩散方向的情况下光谱有 利地继续展开，该导致分辨率的提高。在相交的扩散方向（可与阶梯光栅光谱仪相比）的情 况下，检测设备的传感器阵列最优地使用并且实现在相同结构大小和制造成本的情况下分 辨率的大大提高。
[0025] 本发明的优点在于首先与现有技术相比在同时改进光学，机械和热参数和测量精 度的情况下W及W模块化构造方式继续最小化制造成本、继续减小结构空间。
【附图说明】
[0026] 下面根据一些实施例详细解释本发明。所附的附图示出为 图1示出根据本发明的光谱仪装置的示例，该光谱仪装置包括具有汇聚光学元件，射 入缝隙和投影的发射光栅的模块W及在光传播方向上在模块之后布置的智能手机， 图2示出根据本发明的光谱仪装置的示例，该光谱仪装置包括具有汇聚光学元件，射 入缝隙和投影的反射光栅的模块W及同样在光传播方向上在模块之后布置的智能手机， 图3示出根据本发明的光谱仪装置的示例，该光谱仪装置包括具有汇聚光学元件，射 入缝隙和投影的反射光栅的模块W及直接在模炔基体上布置的检测设备。
【具体实施方式】
[0027] 如图1中根据第一实施例原理上表示，模块1在要测量其光谱的进入的光束2的 方向上包括发射的汇聚光学元件3,作为反射的射入缝隙4的反照的面区域W及发射的投 影的光栅5。汇聚光学元件3,射入缝隙4,和投影的光栅5可