傅立叶变换光谱仪、用于制造傅立叶变换光谱仪的方法以及用于显示电磁波谱的方法技术

本发明专利技术涉及一种傅立叶变换光谱仪（100），所述傅立叶变换光谱仪具有用于使光散射的扩散器元件（102）、用于光谱式过滤光的过滤元件（104）、偏转元件（106）和用于探测从所述过滤元件（104）出射的光的探测器元件（108），所述偏转元件用于将从所述扩散器元件（102）出射的光偏转到过滤元件（104）上。

Fourier Transform Spectrometer, Method for Manufacturing Fourier Transform Spectrometer and Method for Displaying Electromagnetic Spectrum

【技术实现步骤摘要】
傅立叶变换光谱仪、用于制造傅立叶变换光谱仪的方法以及用于显示电磁波谱的方法
本专利技术的出发点为根据独立权利要求所讨论的装置或者方法。
技术介绍
在根据现有技术的、具有萨伐特偏光镜的静态傅立叶变换-显微光谱仪中，光学部件（扩散器、偏振器、双折射的晶体、分析器、透镜系统和探测器）通常重叠或者依次地被放置在光轴上。由于各个光学部件的结构高度低，显微光谱仪的最小高度为6.5mm（包括盖玻片和电子部件）。这明显高于制造商为将部件安装到智能手机或者其他小型移动设备中预先给定的最大高度。在US7719677B2中描述了一种傅立叶变换光谱仪，所述傅立叶变换光谱仪具有折叠的光路。折叠的光路实现了摄像机到屏幕的、无阻碍的视野。
技术实现思路
在此背景下，以在这里所介绍的方案介绍了根据独立权利要求的傅立叶变换光谱仪、用于制造傅立叶变换光谱仪的方法和用于借助于傅立叶变换光谱仪来显示电磁波谱的方法。通过在从属权利要求中列出的措施，在从属权利要求中所说明的装置的、有利的改型方案和改进方案是可能的。介绍了具有以下特征的傅立叶变换光谱仪：用于使光散射的扩散器元件；用于光谱式过滤光的过滤元件；偏转元件，所述偏转元件用于将从扩散器元件出射的光偏转到过滤元件上；以及用于探测从过滤元件出射的光的探测器元件。傅立叶变换光谱仪（下文中简称为光谱仪）能够被理解为通过干涉图样来显示电磁波谱的装置。例如，光谱仪能够实施为显微光谱仪。扩散器元件能够被理解为用于光的非定向分布的光学滤波器，例如散射板。偏转元件能够被理解为反射元件，例如镜子或者由多个镜反射的单个元件构成的组件。偏转元件例如也能够附加地用作扩散器。根据实施方式，偏转元件能够成形为平坦的或者弯曲的。偏转元件例如能够构造用于，使在扩散器元件和过滤元件之间的光路折叠90度。过滤元件例如能够被理解为萨伐特偏光镜或者其他的光学过滤元件，所述光学过滤元件用于借助于傅立叶变换来对光进行光谱分析。探测器元件能够被理解为光学传感器元件。例如，探测器元件能够实施为多个光敏像素的阵列。出射的光能够被理解为透射的光束分量。在这里所提出的方案基于以下认识：傅立叶变换光谱仪（例如以静态傅立叶变换-显微光谱仪的形式）通过光路的相应折叠能够实施得特别紧凑，所述光路在扩散器元件和过滤元件（例如萨伐特偏光镜）之间，所述扩散器元件用于耦入光，所述过滤元件用于光谱式过滤耦入的光。在静态傅立叶变换-显微光谱仪中的扩散器的任务是，使入射的光的强度分布和角度分布均匀。这对于光谱仪的性能是至关重要的，因为入射的光应当以均匀的强度和角度分布被分布在过滤元件的整个表面上。为了在不均匀的照明或者光倾斜入射时也实现良好的强度和角度分布，例如能够在扩散器前方以一定的距离放置附加的扩散器，其中，扩散器负责均匀的强度分布，并且，附加的扩散器负责均匀的角度分布。由此，然而也附加地增加了光谱仪的结构高度。与此相对地，在这里所介绍的方案实现了一种布置，所述布置实现了至少一个扩散器在光谱仪的光束路径中的、节省空间的集成，所述光谱仪例如能够包括萨伐特偏光镜或者其他的过滤元件。尤其地，以此能够基于萨伐特偏光镜来制造功能强大的显微光谱仪，所述萨伐特偏光镜具有小于10mm或者小于5mm的高度并且具有小于100mm2的面积。有利的是，为组装和连接技术生成了特别扁平的结构，因为角度误差由于公差带的、所产生的扩大而减小。此外，利用这种结构，入射的光的强度和角度分布的均匀性能够显著地得到改善。另外的优点是，通过改善的光分布一方面能够提高光谱仪的光效率（即，更多的光能够落在探测器上），由此能够实现更短的测量时间和更好的信号质量，另一方能够避免测量伪像（Messartefakt）并且能够最小化数据处理的花费。也有利的是，光学输入孔通过偏转元件的特殊结构（Ausprägung）而被放大，扩散器功能能够被放置在不同的位置处（例如，在入口处、在偏转元件处或者直接在过滤元件前方），通过减少构件能够实现带有早期封装的、简单并且便宜的制造，并且，通过在构件中制造透镜座和多个反射的光学面能够省去另外的对准操作。根据一种实施方式，偏转元件能够实施成镜反射和/或漫散射的。附加地或者可替代地，偏转元件能够具有多个散射光学元件。由此，能够在过滤元件上确保尽可能均匀的强度和角度分布。根据另一种实施方式，过滤元件能够实施为萨伐特偏光镜。萨伐特偏光镜具有第一偏振器元件、双折射的分离元件和用作分析器的第二偏振器元件，所述第一偏振器元件用于偏振从偏转元件出射的光，所述双折射的分离元件用于将从第一偏振器元件出射的光分离成不同偏振的光束，所述第二偏振器元件用于偏振从分离元件出射的光束。在此，探测器元件能够构造用于，探测从第二偏振器元件出射的光。偏振器元件能够被理解为一种偏振器，所述偏振器如此过滤入射的光束，使得只有具有特定偏振方向的光束离开偏振器。这能够以不同的物理效应来实现，例如，通过将光束的、具有不合适的偏振方向的分量引导到第二出口或者通过吸收该分量。分析器能够被理解为一种偏振器，所述偏振器用于确定或者测量现有的偏振。双折射的分离元件能够被理解为由两个或者多个双折射的晶体组成的光学构件。分离元件能够被称作萨伐特-元件。通过这种实施方式，能够成本特别有利地制造光谱仪。特别有利的是，傅立叶变换光谱仪具有最大5mm的高度和/或最大最大100mm2的面积。由此，例如实现了光谱仪到移动终端设备中的、节省空间的集成。也有利的是，傅立叶变换光谱仪具有至少一个用于使光散射的、另外的扩散器元件。在此，所述另外的扩散器元件能够布置在偏转元件和过滤元件之间的光束路径中或者在扩散器元件的上游。通过这种实施方式，能够提高光谱仪的效率。根据另一种实施方式，傅立叶变换光谱仪能够具有壳体构件，所述壳体构件用于容纳扩散器元件、过滤元件、偏转元件和探测器元件。壳体构件能够被成形用于，将扩散器元件、过滤元件、偏转元件和探测器元件在预先确定的位置中相对于彼此对准和/或固定。壳体构件例如能够被理解为由塑料制成的、板状的或者壳状的构件。由此，光谱仪能够以少量的单个部件并且因此特别高效地被制造。例如，壳体构件能够被成形用于，容纳另外的扩散器元件、照明模块、电子模块、光学模块或者至少两个前述部件的组合，所述光学模块用于将从过滤元件出射的光成像到探测器元件的、预先确定的部分上。照明模块能够被理解为具有至少一个光源的模块，所述光源用于借助于光谱仪以在合适的波长范围中的光来照射待分析的样本。电子模块例如能够被理解为读出或者控制电子器件（例如以ASIC-模块的形式），所述读出或者控制电子器件用于驱动光谱仪。光学模块例如能够被理解为一个透镜或者多个透镜的组件。由此，能够进一步简化光谱仪的制造。此外，在这里所介绍的方案提供了一种用于制造根据前述实施方式的傅立叶变换光谱仪的方法，其中，所述方法包括至少以下步骤：将扩散器元件、过滤元件、偏转元件和探测器元件布置在壳体构件中，以便将所述扩散器元件、所述过滤元件、所述偏转元件和所述探测器元件在预先确定的位置中相对于彼此对准和/或固定。此外，这里所介绍的方案的对象为一种用于借助于傅立叶变换光谱仪来显示电磁波谱的方法，其中，傅立叶变换光谱仪具有扩散器元件、过滤元件、偏转元件和探测器元件，其中，所述方法包括以下步骤：借助于扩散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.傅立叶变换光谱仪（100），具有以下特征：用于使光散射的扩散器元件（102）；用于光谱式过滤光的过滤元件（104）；偏转元件（106），所述偏转元件用于将从所述扩散器元件（102）出射的光偏转到过所述滤器元件（104）上；以及用于探测从所述过滤元件（104）出射的光的探测器元件（108）。

【技术特征摘要】
2018.03.14 DE 102018203840.61.傅立叶变换光谱仪（100），具有以下特征：用于使光散射的扩散器元件（102）；用于光谱式过滤光的过滤元件（104）；偏转元件（106），所述偏转元件用于将从所述扩散器元件（102）出射的光偏转到过所述滤器元件（104）上；以及用于探测从所述过滤元件（104）出射的光的探测器元件（108）。2.根据权利要求1所述的傅立叶变换光谱仪（100），其中，所述偏转元件（106）实施成镜反射和/或漫散射的，和/或，具有多个散射光学元件。3.根据前述权利要求中任一项所述的傅立叶变换光谱仪（100），其中，所述过滤元件（104）实施为萨伐特偏光镜，其中，所述萨伐特偏光镜具有第一偏振器元件（112）、双折射的分离元件（116）和用作分析器的第二偏振器元件（114），所述第一偏振器元件用于偏振从所述偏转元件（106）出射的光，所述双折射的分离元件用于将从所述第一偏振器元件（112）出射的光分离成不同偏振的光束，所述第二偏振器元件用于偏振从所述分离元件（116）出射的光束，其中，所述探测器元件（108）构造用于，探测从所述第二偏振器元件（114）出射的光。4.根据前述权利要求中任一项所述的傅立叶变换光谱仪（100），其中，所述傅立叶变换光谱仪（100）具有最大10mm、尤其是最大5mm的高度和/或最大250mm2、尤其是最大100mm2的面积。5.根据前述权利要求中任一项所述的傅立叶变换光谱仪（100），具有至少一个用于使光散射的、另外的扩散器元件，其中，所述另外的扩散器元件布置在所述偏转元件（106）和所述过滤元件（104）之间的光束路径中。6.根据前述权利要求中任一项所述的傅立叶变换光谱仪（100），具有壳体构件（118），所述壳体构件用于容纳所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：E鲍姆加特，M胡斯尼克，M布施，R诺尔特迈尔，R魏斯，B施泰因，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE