光谱测量用的光学滤光片及其制造方法技术

一种制造旋转光学滤光片的方法，所述制造方法包括如下步骤： 提供一具有上表面和下表面的光学基片，以及 在所述上表面上涂覆以光学涂敷层，从而使上述涂敷层跨过上述基片的上述顶面沿第一方向具有变化的厚度，并使这些涂敷层的厚度在与上述第一方向基本垂直的第二方向上基本上不变。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学滤光片，该滤光片可被用在将光谱测量用来确定如化学及其它物质性能的一些应用场合。光学滤光片，在包括光谱测量在内的一些应用中是公知的。光谱测量则以样品的光学特性为依据，被用来确定该样品中各种物质的特性和化学成分。在具有代表性的光谱测量中，(可见和非可见光谱区域的光)被利用在多频带范围内照射该样品。不止一种光学频率(波长)被用来更精确地确定该样品的光学特性并且将干扰扣除。在某些应用中由样品反射的光被进行检测，而在另一些应用中则是检测经样本透射的光以便确定该样品的光学特性。此外，透过样品和由滤光片反射的结合，也可被应用。被检测出来的光，通常被定量以提供该样品对于每一频谱的“频率响应”显示。如技术上公知的那样，每种物质都具有可由其反射和吸收某种频率的光来确定的光学性质。因此，给定物质的光学特性可被定量(例如作反射或者透射光强度-频率曲线绘出)以提供该物质光学特性的显示。由于不同的物质通常具有截然不同的光学特性，故对于包含若干物质的样品的光学性能进行定量测量，可以作为区别该样品中若干物质或相对其进行不同测量的基础。对于反射或透射光进行精确测量，可被用来确定样品中各种物质的精确浓度。某些现有的光谱测量系统，使用的是许多发光二极管(LED)或者激光光源来提供所需要波长的光。然而，为了制造这种对于每种光源具有所需波长精度的系统，必须采用非常昂贵的波长精度高的光源。产生出多种频率光的可供选择的方法之一，包括将光学滤光片在被测量的样品和宽带的光源之间旋转。如由专利技术人认定的用在本专利技术中的通用的光学光谱装置，经常需要使用定制的昂贵的滤光片来产生拟透过的光学信号图谱。一种通常称之为二向色滤光片的这类滤光片，由包括光学厚度变化区域的旋光镀膜圆盘构成。当此圆盘轮自转时，来自宽带光源的光将通过该圆盘轮的不同部分，从而使不同频率的光通过滤光片以照射样品。就是说二向色滤光片上的这些区域是按照一定的图案形成的，以致于光学圆盘的旋转可使被选定光波段透射。在包括精密光谱测量在内的许多先期应用中，光学滤光片均以非常高的公差进行设计。此外，制造这种滤光片的方法经常会将大批量生产这种滤光片的可能性排除在外。因此，即使这种光学滤光片制造起来可能也是价格很昂贵的。本专利技术提供一种用于光谱测量的旋转二向色滤光片，其中该滤光片的成本大约比传统的旋转二向色滤光片低100倍。这是通过首先将滤光片的技术要求放宽，并且通过更为深入细致的信号处理步骤对这种放宽加以补偿来完成的。此外，该滤光片按一定方式构成，以更加便利于生产。根据本专利技术构成的滤光片，容许大到10至100倍的光通过，而通过信号处理仍保持所需要的精度。本专利技术的一个方面，包括一种制造光学滤光片的方法。该方法包括许多步骤。提供一种带有上表面和下表面的光学基片，并且在其上表面上涂覆一些光学涂敷层，从而使这些涂层的厚度沿横跨该基片顶部的第一方向变化。在与第一方向基本上垂直的第二方向上，这些涂层的厚度基本上不变。在一实施例中，该方法进一步包括在基片中心产生出安装孔。此外，在一实施例中沿基片的至少一部分涂覆不透光的长条。本专利技术的另一方面包括一光学滤光片。该光学滤光片拥有一带有上表面和下表面的基片。该滤光片还拥有在基片的上表面上涂覆的一些光学涂敷层，以致于这些涂层的厚度沿第一方向横跨上表面变化。在与第一方向基本上垂直的第二方向上，这些涂层跨过上表面的厚度基本上不变。本专利技术的又一方面包括一光学滤光片，具有通常为圆形的基片。涂覆在该基片上的一些光学涂敷层能够提供一非成象的干涉仪，其中入射在该涂层上约一半的光将在基片的整个表面上通过该涂层。本专利技术的再一方面包括一光学滤光片。带有上表面及下表面的基片，拥有许多其厚度沿跨过该基片的第一方向变化的光学涂敷层。该涂层可为此光学滤光片提供一些光学透射特性曲线，以提供一种跨过滤光片表面上全部位置可透过不止一种波长的光学滤光片。附图说明图1表示如由传统方法构成的典型的二向色性滤光片；图2示意表示用来根据本专利技术制造旋转光学滤光片的通用方法；图3表示图2所示本专利技术的二向色滤光片在血糖检测方面的应用；图4A至4C以曲线图的形式表示根据本专利技术的典型的二向色滤光片，其在不同旋转角度上的光学透射特性；图4D表示用来说明登记根据本专利技术的典型的二向色滤光片光学特性的矩阵；图5以曲线图的形式表示典型的传统性二向色滤光片，其根据本专利技术在不同旋转角度上的光学透射特性；图6表示用来补偿本专利技术滤光片较低的光学限差用的信号处理操作的通用流程图；图7表示陈述获得图4D中光学特性矩阵的总体步骤的流程图；图8表示利用本专利技术滤光片连同信号处理一起来调节不精确性的总体步骤的原理框图。图1表示按传统方法制造的典型的二向色滤光片。被利用来制造这种光学滤光片的在先方法，通常包括配置一圆形的基片，然后随着该基片以均匀的速度旋转有选择性地增加其表面上涂敷层的厚度。图1中表示的这种滤光片150，它所具有的涂敷层152，154，156等等的厚度随着该滤光片150的旋转而增加，以形成螺旋形结构。当然应当理解，图1表示的涂敷层厚度是夸大的，以便于说明问题。这种光学涂敷方法基本上是围绕圆形基片的整个圆周进行的，以致于当被涂敷的基片旋转时，光学涂层的厚度在整个回转过程中是增大的，然后从最厚的涂层突然下降回到一周终端的最薄涂层。然而曾经发现，这种光学涂敷方法要求高精度且非常昂贵。此外，这些滤光片的制做通常要一个个地实现，因其生产方法无法考虑将若干圆盘配置在为批量生产目的用的单块板材上。此外，图1所示类型的传统滤光片，通常具有很多层(例如100或者更多层是常见的)。传统滤光片中配备的许多层，是为了提供非常精确的通频带(对于带通滤光片而言)。图5表示作为传统的旋转二向色滤光片，它对于被选定波长的典型的透射旋转角度特性曲线。如图5所示，该滤光片对于选定波长的通频带是非常精确的，一般说来没有侧瓣，而且在通频带的外侧提供基本上为零的透光。之所以要求涂敷层数非常高，是为了获得这种接近理想精度的滤光片。应当理解对于不同波长，这种非常窄的通频带处在不同的旋转位置。换而言之，传统的二向色滤光片可被看作为在不同的旋转位置上透过不同的波长的单色光镜。由于每一层都是从薄到厚连续性旋转变化的，所以每层的产生都是高代价的。因此，当产生出许多层(例如100层或者对好的精度还要更高)时，这种传统的滤光片是非常昂贵的。根据本专利技术公开的二向色滤光片，它与传统性二向色滤光片显著地不同。图2表示在采取本专利技术工艺生产滤光片方法的步骤之后，所得到的滤光片120。根据本专利技术的二向色滤光片是按新的方法制造的，其中的许多光学涂敷层是在一基片上产生的，以形成一楔形基片。对于旋转滤光片来说，随后将此基片切割以形成旋转圆盘形的滤光片。此外，根据本专利技术的一个方面，此二向色滤光片比传统滤光片具有较少的涂敷层。这在滤光片的透射特性方面保证的是低的精度。图4A至4C表示根据本专利技术制做的仅有17个光学涂敷层的典型的旋转滤光片，它对于被选定波长的光学透射特性曲线。如图4A至4C所示，此透射特性并不象图5表示的滤光片的透射特性那样精确。如图4A至4C表示的那样，本专利技术的二向色滤光片，它对于每一种表示的波长具有若干个通频带。此外，在通带的外侧的透射，并不象传统的精密滤光片那样完全降落到零本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：小J·M·O·勒佩尔，M·K·迪尔布，
申请(专利权)人：马西默有限公司，
类型：发明
国别省市：