[发明专利]分光成像装置调整方法以及分光成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及分光成像装置调整方法以及分光成像系统。

背景技术

分光成像装置包括：准直透镜，其使输入光准直；衍射光栅，其接收由准直透镜准直了的光并根据光的波长来沿不同的方向输出光；聚光透镜，其根据光的波长来将从衍射光栅输出的光聚集在不同位置；以及阵列式光接收单元。阵列式光接收单元包括沿着预定路线以阵列方式布置的多个光接收传感器，并且阵列式光接收单元通过使用其中的一个光接收传感器来接收由聚光透镜聚集的光。分光成像装置可测量输入光的光谱。

例如，分光成像装置可通过测量物质的吸收光谱来分析该物质的成分。此外，分光成像装置可通过测量由物体光束和参考光束形成的干涉条纹的光谱来获得物体的厚度或相对距离。

为了使用分光成像装置以高精确度测量光谱，需要知道被阵列式光接收单元的多个光接收传感器中的每一个接收到的光的波长。日本未经审查的专利申请公开第61-56922（专利文献1）以及2007年7/8月的期刊Journal of Biomedical Optics12（4），041205，由Mircea Mujat等人撰写的文章“Autocalibration of spectral-domain optical coherence tomography spectrometers for in vivo quantitative retinal nerve fiber layer birefringence determination”（非专利文献1）描述了将分光成像装置中的阵列式光接收单元的每个光接收传感器与波长相关联的方法。

为了使用分光成像装置以高波长分辨率来测量光谱，由聚光透镜聚集的每种波长的光的焦点需要位于上述预定的路线上。然而，分光成像装置的各部件之间的相对布置关系可能由于外部撞击或随时间产生松动等原因而被改变。在这种情况下，当由聚光透镜聚集的各种波长的光的焦点偏离所述预定路线时，关于被测光谱的波长分辨率或检测效率降低。通过在专利文件1和非专利文献1中描述的方法，上述问题无法得到解决。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种能够在分光成像装置中容易地对各部件之间的相对布置关系进行调整的分光成像装置调整方法以及提供一种可应用这样的分光成像装置调整方法的分光成像系统。

解决问题的方案

为了解决上述问题，提供了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，其接收通过准直透镜准直了的光并根据光的波长来沿不同的方向输出光；聚光透镜，其根据光的波长来将从衍射光栅输出的光聚集在不同位置；以及阵列式光接收单元，其包括沿着预定路线（直线）以阵列方式布置的多个光接收传感器，并且阵列式光接收单元通过使用其中的一个光接收传感器来接收由所述聚光透镜聚集的光。在调整分光成像装置的方法中，标准具滤光器被布置在光输入至所述准直透镜的光路上，并且调整所述准直透镜、所述衍射光栅、所述聚光透镜、以及所述阵列式光接收单元之间的相对布置关系，使得在已通过标准具滤光器的光被输入到所述分光成像装置的状态下，由所述聚光透镜聚集的每种波长的光的焦点均位于所述预定路线上。

在本发明的调整分光成像装置的方法中，所述标准具滤光器的透射光谱的半峰全宽度（FWHM）可以小于所述阵列式光接收单元的波长分辨率。此外，所述标准具滤光器的透射光谱的自由光谱范围（FSR）可以是所述阵列式光接收单元的波长分辨率的十倍以上，并且由所述阵列式光接收单元接收到的光的波长带宽可以是所述标准具滤光器的透射光谱的FSR的十倍以上。

在本发明的调整分光成像装置的方法中，可以对由所述阵列式光接收单元接收到的光的强度分布执行傅里叶变换并可以获得空间频率分布，并且可以调整所述准直透镜、所述衍射光栅、所述聚光透镜、以及所述阵列式光接收单元之间的相对布置关系，以使得所述空间频率分布中的高频分量的值变大。在这种情况下，所述阵列式光接收单元中的每个光接收传感器都可以与一个波长相关联，以使得通过执行傅里叶变换获得的所述空间频率分布中的基波分量的相位与被分配给所述阵列式光接收单元中的每个光接收传感器的波数之间的关系是线性的。

在本发明的调整分光成像装置的方法中，可以调整所述准直透镜、所述衍射光栅、所述聚光透镜、以及所述阵列式光接收单元之间的相对布置关系，以使得所述阵列式光接收单元的多个光接收传感器各自的输出数值的α（α>1）次方值的总和变大。