整體的光譜儀裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及光譜儀裝置，其在光傳播方向上相接地包括： 匯聚光學元件，設計成用于捆扎并且定向進入的光到射入縫隙中，W及 具有至少一個色散元件的在射入縫隙之后布置的投影系統(tǒng)用于投影進入的光的色散 光譜到位置分解的檢測設備上。 現(xiàn)有技術
[0002] 已知不同實施形式的光譜儀裝置。當然盡管國際較高的繼續(xù)發(fā)展的花費，但是達 到的發(fā)展狀況當前還是未滿足所有的技術要求。
[0003] 在開發(fā)新光譜儀時最重要的目標之一是除了達到要求的光學參數(shù)之外在同時提 高對于機械和熱影響魯椿性的情況下制作成本和結構空間的減少。系統(tǒng)構建得越小，越緊 湊并且配件數(shù)量越少，在制造時的花費對于顧客的利益的比例越好。
[0004] 具有匯聚光學元件的光譜儀的一些已知實現(xiàn)已無調(diào)節(jié)地構建，但是由多個功能確 定的配件組成，因此裝配和制造花費還是總是十分高。盡管有復雜的構造并且配件容差的 與其相關的不利的聯(lián)系至今達到的無調(diào)節(jié)性導致系統(tǒng)參數(shù)的限制。如此不能使用例如總的 檢測設備的可用接收面，或減小頻譜分辨率。此外在光路中可用的光學界面有助于退化系 統(tǒng)的光學參數(shù)。還有構造容積還是相當高，并且尤其是關于溫度影響的魯椿性不夠。該還 適合用于光柵光譜計的范圍，對光柵光譜計分配下面描述的發(fā)明。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的任務的基礎在于，盡可能排除現(xiàn)有技術的缺點。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明在開始所述類型的光譜儀裝置的情況下 -射入縫隙實施成反射的，W及 -至少匯聚光學元件，射入縫隙和色散元件綜合到模塊中，其中它們 -作為組件集成到整體的模炔基體中，或 -作為光學起作用的形狀或結構在整體的模炔基體上構造。
[0007] 光學起作用的形狀可理解為例如表面彎曲，光學起作用的結構是輪廓，例如表面 上的光柵輪廓或基體材料的內(nèi)部中的折射率坡度。整體在本發(fā)明的意義中意味著由單件組 成，連續(xù)并且無縫，或由非常小構件不可分割地聚集（來自：來自朗氏外語詞典，杜登在線， 在2012年4月14日）。
[0008] 優(yōu)選地匯聚光學元件實施成發(fā)射的并且作為彎曲的區(qū)域在模炔基體的表面上模 審IJ。因此該個表面區(qū)域同時對應于界面，在界面上光從外面介質(zhì)，例如自由大氣中的空氣， 射入基本材料中。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明實施成反射的射入縫隙是基體材料的表面上優(yōu)選成形為矩形的反照 的區(qū)域，其關于匯聚光學元件和投影的光柵如此測定并且定向，使得從匯聚光學元件射出 的光束-或其至少一個對于光譜測量足夠的部分反射到色散元件。該個鏡面的膨脹在擴散 方向上為例如最大0.5mm，垂直于擴散方向最大10mm。鏡面由基體材料的沒有或至少很少 反射的面區(qū)域包圍或由其法線與鏡面的法線偏離的面區(qū)域包圍，使得反射方向不同并且與 其相關地光譜測量的結果的影響通過假光和散射光避免或至少保持最小。
[0010] 作為色散元件設置優(yōu)選基體材料的作為投影的光柵結構的表面區(qū)域并且在備選 方案中反射或反射。
[0011] 在開始所述情況，也就是發(fā)射的實施下，通過光柵彎曲的光作為測量光直接從模 塊射出并且下面 -在第一擴展方案變體中直接在位置分解的檢測方向投影，或 -在第二擴展方案變體中首先引導通過光學組合件用于影響或者形成對準位置分解的 檢測設備的投影光路。
[0012] 在第一擴展方案變體中在模塊和檢測設備之間設置自由射線引導或借助于光纖 的射線引導，其中測量光變形為優(yōu)選平行，至少接近平行光路。光路的截面適應于具體實施 的位置分解的檢測設備的傳感器布置?？蛇x地檢測設備包括微透鏡陣列，通過微透鏡陣列 測量光捆扎并且集中對準到傳感器元件的光敏感區(qū)域中并且該樣有效地用于測量，因此同 時要使用的檢測設備的容差要求比在更低效的光使用情況下更小。
[0013] 在第二擴展方案變體中從模塊射出的光路匹配到隨后的光學組合件的輸入?yún)?shù)， 例如到之后布置的投影系統(tǒng)的射入截距；優(yōu)選模塊和隨后的光學組合件之間的測量光的 光路平行或接近平行。如此在本發(fā)明的范圍中的是，從模塊射出的測量光禪合到之后布置 的如商業(yè)智能手機的形式的多媒體手持裝置的物鏡中。在此模塊和手持裝置借助于支架機 械地彼此相連，其中支架同時限定模塊和手持裝置相對彼此的功能合適的位置和定向。
[0014] 在實施成反射的投影的光柵的情況下在模炔基體內(nèi)部光從光柵在基體材料的單 獨反照的區(qū)域上反射并且實現(xiàn)穿過其從模塊射出。另外，在此射出的光沒有直接或通過單 獨的光學組合件投影W用于在位置分解的檢測設備上投影光路的其他成形。在此還可W規(guī) 定，檢測設備布置在到模炔基體的給定距離。但是在本發(fā)明的范圍中還可W是，例如傳感器 陣列形式的檢測設備空間節(jié)省地直接安裝在其中光射出的基體的表面區(qū)域上。
[0015] 在最后提及的實施形式，也就是具有檢測檢測設備的實施形式中，模塊對應于緊 湊光譜儀裝置。相反在沒有檢測設備的實施形式中模塊作為緊湊光學結構單元理解，該結 構單元適合用于表示根據(jù)波長或者頻率分解的光，其中還作為光譜儀附件。
[0016] 為了避免由于假光和散射光的測量值歪曲匯聚光學元件的光輸入面可設置抗反 射涂層和/或毫微結構化，射入縫隙可全反射地布置和/或其反照的面同樣毫微結構化。模 炔基體上的光射出面同樣應設置抗反射涂層，使得最大程度避免與模炔基體的內(nèi)部中光射 出方向相反的不期望波束的射入用于。
[0017] 作為抗反射涂層的備選或甚至附加可W在光路中設置用于濾出干擾光的濾色鏡 或部分等級濾波器，用于吸收假光能量的部件或還有用于從模塊導出假光和散射光(尤其 是關于未由光柵衍射地發(fā)射或反射，也稱為零衍射等級的光）的部件。
[0018] 為了避免，光僅僅通過匯聚光學元件，而沒有也穿過模炔基體的其他表面到達模 塊中，在表面上(在匯聚光學元件的區(qū)域和光柵或者光射出面的區(qū)域之外）設置不透明的光 能量吸收的涂層。光射出面是抗反射涂裝的，使得在此還最大程度防止光射出方向相反的 光的射入。
[0019] 取代該種不透明吸收光能量的外涂層或作為其附加可W在上面所述的實施形式 (其借助于支架設置模塊與多媒體手持裝置的機械連接）中，支架不僅設計用于相對模塊定 位并且定向手持裝置，而且同時設置有包圍模塊的光屏蔽，其中僅僅光射入面和光射出面 從該屏蔽除外。
[0020] 匯聚光學元件實施成優(yōu)選非球面的彎曲的。模炔基體在特定擴展方案中還具有用 空氣或氣體填充的空腔或凹口，其經(jīng)過從匯聚光學元件到光射出面延伸的光路。
[0021] 可選地匯聚光學元件可W與用于均勻化光強度的部件相連，例如與物鏡側集成在 匯聚光學元件中并且均勻化進入模塊中的光的光學組件相連。
[0022] 優(yōu)選整體的基體包括匯聚光學元件，射入縫隙和投影的光柵的形式的嵌入的光學 起作用的結構由玻璃制成或由聚合物優(yōu)選通過注塑制造。在此使用的基體材料的折射率大 于周圍的折射率，并且考慮優(yōu)選玻璃或具有盡可能低的熱膨脹系數(shù)的聚合物原料作為基體 材料。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的光譜儀裝置可W實施成一個或多通道。多通道布置要求二維位置分 解的檢測裝置，其中不同測量位置的同時多個光譜并排投影在第二檢測器維上（與擴散方 向側向）。然后每個檢測器行分別表示測量通道。在多通道實施的情況下對每個測量通道 分配單獨反射的射入縫隙，或相同反射的射入縫隙的單獨區(qū)域?qū)儆诿總€測量通道。對此保 留單個射入縫隙區(qū)域單獨的，在檢測設備的二維傳感器陣列上垂直于擴散方向并排放置的 檢測區(qū)域。
[0024] 在本發(fā)明的范圍中必然存在該實施形式，其中在投影的光柵之外設置與與第一元 件相比相同或垂直的擴散方向的至少一個第二色散元件。在相同擴散方向的情況下光譜有 利地繼續(xù)展開，該導致分辨率的提高。在相交的擴散方向（可與階梯光柵光譜儀相比）的情 況下，檢測設備的傳感器陣列最優(yōu)地使用并且實現(xiàn)在相同結構大小和制造成本的情況下分 辨率的大大提高。
[0025] 本發(fā)明的優(yōu)點在于首先與現(xiàn)有技術相比在同時改進光學，機械和熱參數(shù)和測量精 度的情況下W及W模塊化構造方式繼續(xù)最小化制造成本、繼續(xù)減小結構空間。
【附圖說明】
[0026] 下面根據(jù)一些實施例詳細解釋本發(fā)明。所附的附圖示出為 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的光譜儀裝置的示例，該光譜儀裝置包括具有匯聚光學元件，射 入縫隙和投影的發(fā)射光柵的模塊W及在光傳播方向上在模塊之后布置的智能手機， 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的光譜儀裝置的示例，該光譜儀裝置包括具有匯聚光學元件，射 入縫隙和投影的反射光柵的模塊W及同樣在光傳播方向上在模塊之后布置的智能手機， 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的光譜儀裝置的示例，該光譜儀裝置包括具有匯聚光學元件，射 入縫隙和投影的反射光柵的模塊W及直接在模炔基體上布置的檢測設備。
【具體實施方式】
[0027] 如圖1中根據(jù)第一實施例原理上表示，模塊1在要測量其光譜的進入的光束2的 方向上包括發(fā)射的匯聚光學元件3,作為反射的射入縫隙4的反照的面區(qū)域W及發(fā)射的投 影的光柵5。匯聚光學元件3,射入縫隙4,和投影的光柵5可