分光成像装置调整方法和分光成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及调整分光成像装置的方法和分光成像系统。
【背景技术】
[0002] 一种分光成像装置包括：准直透镜，其使输入光准直；衍射光栅，通过准直透镜成 准直的光输入至该衍射光栅，该衍射光栅根据波长在不同的方向上输出该光；聚光透镜，其 根据所述波长将从衍射光栅输出的光聚集在不同的位置处；W及阵列型光接收部，其利用 沿着预定路线排列的多个光接收传感器中的任一个来接收经聚光透镜聚集的光。
[0003] 例如，通过测量物质的吸收谱，分光成像装置可W分析物质的成分。此外，通过测 量由对象光和参照光形成的干设条纹的光谱，分光成像装置可W获得对象的厚度和相对距 离。另外，通过用分光成像装置测量由来自测量对象的对象光和参照光形成的干设条纹的 光谱并且对该干设谱进行傅立叶变换，抑-OCT(傅立叶域光学相干断层扫描）可非介 入方式获取测量对象的深度方向上的光学断层图像（参见专利文献1)。
[0004] 引用列表 [000引专利文献
[0006] 专利文献1 ;日本专利申请公开第2011-024842号
【发明内容】
[0007] 技术问题
[000引为了通过分光成像装置W高波长分辨率来测量光谱，由聚光透镜聚集的各个波长 的光的聚集点也必须位于上述预定线上。然而，在分光成像装置中，各个部件之间的相对布 置关系有时由于来自外部的影响和随时间的松散等而变化。在该情况下，当聚光透镜聚集 的各波长的光的聚集点离开上述预定线时，要测量的光谱的波长分辨率和检测效率下降。 此外，在FD-DCT中，当分光成像装置中的聚光透镜聚集的各波长的光的聚集点离开上述预 定线时，W长距离反射的对象光的强度下降并且灵敏度下降。
[0009] 为了解决该样的问题，当单色光输入至分光成像装置时，获得阵列型光接收部的 多个光接收传感器上的聚集区域的大小，并且调整分光成像装置的各个光学部件的相对布 置关系W使得聚集区域较小时，可W避免要测量的光谱的波长分辨率和检测效率的下降。
[0010] 然而，在该样的调整方法中，由于阵列型光接收部的多个光接收传感器上的聚集 区域的大小必须至少为各个光接收传感器的大小的大约几倍，因此难W在该条件下精确地 获得聚集区域的大小。此外，当多个单色光输入至分光成像装置时，由于需要检查阵列型 光接收部中的多个单色光中的每一个的聚集区域的相应大小，因此调整所需的时间变得更 长，并且存在错误地将噪声确定为聚集区域的可能性。
[0011] 为了解决上述问题而作出了本发明，并且本发明具有如下目的：提供一种能够容 易地调整分光成像装置中的各个部件之间的相对布置关系的分光成像装置调整方法、W及 可应用该种分光成像装置调整方法的分光成像系统。
[001引针对问题的方案
[0013] 本发明的一个方面设及分光成像装置调整方法。该分光成像装置调整方法是调整 如下分光成像装置的方法，该分光成像装置包括：准直透镜，其使输入光准直；衍射光栅， 其输入通过准直透镜成准直的光并且根据波长在不同的方向上输出该光；聚光透镜，其根 据波长使从衍射光栅输出的光聚集在不同的位置处；W及阵列型光接收部，其用沿着预定 线路排列的多个光接收传感器Pi至PW中的任一个来接收经聚光透镜聚集的光。调整准直 透镜、衍射光栅、聚光透镜和阵列型光接收部之间的相对布置关系，W在单色光输入至分光 成像装置时使得针对来自各个光接收传感器P。的输出值f。的W下表达式（1)的值最大化。 假设n为等于或大于1且等于或小于N的各整数。此外，在该分光成像装置调整方法中，单 色光的光谱的半最大值处的全宽度可W小于阵列型光接收部的波长分辨率。
[0014] [表达式^
[0015
【主权项】
1. 一种调整分光成像装置的方法，所述分光成像装置包括：准直透镜，其使输入光准 直；衍射光栅，其输入通过所述准直透镜成准直的光并且根据波长在不同的方向上输出该 光；聚光透镜，其根据所述波长使从所述衍射光栅输出的光聚集在不同的位置上；以及阵 列型光接收部，其用沿着预定路线排列的多个光接收传感器？ 1至？1^中的任一个来接收经所 述聚光透镜聚集的光，所述方法包括： 调整所述准直透镜、所述衍射光栅、所述聚光透镜和所述阵列型光接收部之间的相对 布置关系，以在单色光输入至所述分光成像装置时使以下表达式（1)的值针对来自各个光 接收传感器输出值f"而最大化： [表达式1]
其中，a> 1，以及n为等于或大于1且等于或小于N的各整数。
2. 根据权利要求1所述的调整分光成像装置的方法， 其中，所述单色光的光谱的半最大值全宽度小于所述阵列型光接收部的波长分辨率。
3. -种调整分光成像装置的方法，所述分光成像装置包括：准直透镜，其使输入光准 直；衍射光栅，其输入通过所述准直透镜成准直的光并且根据波长在不同的方向上输出该 光；聚光透镜，其根据所述波长使从所述衍射光栅输出的光聚集在不同的位置处；以及阵 列型光接收部，其用沿着预定路线排列的多个光接收传感器？ 1至？1^中的任一个来接收经所 述聚光透镜聚集的光，所述方法包括： 将多个单色光A:至XM输入至所述分光成像装置，其中各单色光的光谱的半最大值全 宽度小于所述阵列型光接收部的波长分辨率且两个相邻单色光的波长间隔的最小值大于 所述波长分辨率， 将所述多个光接收传感器？:至PN划分成M组G:至GM，以使得组Gm包括所述多个光接 收传感器？:至Pn当中的在包括所述单色光A^的聚集位置的连续范围内的光接收传感器， 并且调整所述准直透镜、所述衍射光栅、所述聚光透镜和所述阵列型光接收部之间的相对 布置关系以使以下表达式（2)的值针对来自各个所述光接收传感器输出值fn而最大 化： [表达式2]
其中a>1，以及n为等于或大于1且等于或小于N的各整数，m为等于或大于1且等 于或小于M的各整数。
4. 根据权利要求3所述的调整分光成像装置的方法， 其中，所述两个相邻单色光的波长间隔的最小值为所述波长分辨率的至少10倍，并且 所述阵列型光接收部接收到的光的波长带宽为所述两个相邻单色光的波长间隔的最 大值的至少10倍。
5. -种分光成像系统，包括： 准直透镜，其使输入光准直； 衍射光栅，其输入通过所述准直透镜成准直的光并且根据波长在不同的方向上输出该 光； 聚光透镜，其根据所述波长使从所述衍射光栅输出的光聚集在不同的位置上； 阵列型光接收部，其用沿着预定路线排列的多个光接收传感器中的任一个来接收经所 述聚光透镜聚集的光； 单色光供给源，其布置在要输入至所述准直透镜的光的光路上，所述单色光供给源将 单色光输入至所述准直透镜；以及 调整装置，其调整所述准直透镜、所述衍射光栅、所述聚光透镜和所述阵列型光接收部 之间的相对布置关系。
6. 根据权利要求5所述的分光成像系统， 其中，所述单色光的光谱的半最大值全宽度小于所述阵列型光接收部的波长分辨率。
7. 根据权利要求5或6所述的分光成像系统， 其中，两个相邻单色光的波长间隔的最小值为所述阵列型光接收部的波长分辨率的至 少10倍，并且 所述阵列型光接收部接收到的光的波长带宽为所述两个相邻单色光的波长间隔的最 大值的至少10倍。
【专利摘要】调整分光成像装置的方法调整准直透镜、衍射光栅、聚光透镜和阵列型光接收部之间的相对布置关系，以在单色光输入至分光成像装置时使以下表达式(1)的值针对来自各个光接收传感器(Pn)的输出值(fn)而最大化，[表达式1](其中，α＞1，以及n为等于或大于1且等于或小于N的各整数)。
【IPC分类】G01J3-36, G01J3-02, G01N21-17
【公开号】CN104718440
【申请号】CN201380035028
【发明人】田中正人, 平野充遥, 祖川伊知郎
【申请人】住友电气工业株式会社
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年7月3日
【公告号】EP2871451A1, US20150077748, WO2014007291A1