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分光測量裝置的制作方法

文檔序號:11732961閱讀:345來源:國知局
分光測量裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種分光測量裝置,特別是涉及一種能夠非侵入地測量血糖、血中膽固醇等生物體成分的分光測量裝置。

背景技術:
在糖尿病、高血脂癥等各種疾病中,血液中含有的葡萄糖(血糖)、膽固醇等生物體成分量的管理對于疾病的預防和治療是重要的。然而,為了測量血液中的生物體成分量,通常必須抽取血液,盡管是微量的也給患者帶來痛苦。另外,需要進行抽血部位的消毒、消耗品的處理等繁雜的作業(yè),因此例如有意回避日常性地進行用于以預防為目的而測量生物體成分量的采血。與此相對地,提出了一種不抽取血液地測量生物體成分量的非侵入的測量裝置(參照專利文獻1)。在該測量裝置中,對生物體的被檢部位照射光,由此根據(jù)從該被檢部位的內部的生物體成分發(fā)出的光(物體光)的分光特性來求出生物體成分。具體地說,將從以光學方式構成生物體成分的各亮點產生的透射光、漫射和散射光等物體光經由物鏡引導到作為移相器的固定反射鏡部和可動反射鏡部,使從這兩個反射鏡部反射的物體光束在成像面上發(fā)生干涉。利用壓電元件等使可動反射鏡部的一部分進行移動,在被固定反射鏡部反射的物體光束與從可動反射鏡部反射的物體光束之間產生與該可動反射鏡部的移動量相應的相位差,由兩個光束產生的干涉光的強度隨之發(fā)生變化,形成所謂的干涉圖。通過對該干涉圖進行傅立葉變換來獲取物體光的分光特性(光譜)。專利文獻1:日本特開2008-309707號公報

技術實現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的問題另外,在使用上述測量裝置測量生物體成分量的情況下,存在如下問題。首先,第一問題是,上述測量裝置在固定反射鏡部和可動反射鏡部這兩個反射鏡部的設置角度上要求高精度。在該測量裝置中,使被兩個反射鏡部反射的物體光束在成像面上發(fā)生干涉,基于其干涉光的強度變化來獲取分光特性。根據(jù)兩個反射鏡部的反射面的角度來決定在各反射面上反射的物體光束在干涉面上的成像位置,因此為了使該物體光在規(guī)定的位置處準確地成像并發(fā)生干涉,需要高精度地設定兩個反射鏡部的反射面的設置角度。另外,即使設為在裝置組裝時準確地設定了兩個反射鏡部的反射面的角度,也由于溫度、濕度等周圍環(huán)境的變化等的外部干擾、可動反射鏡部的移動誤差等,兩個反射鏡部的反射面的相對角度有時會發(fā)生變化。在這種情況下,在規(guī)定的成像位置處不發(fā)生由兩個反射鏡部反射出的物體光束的干涉現(xiàn)象,不能獲取物體光的分光特性。第二問題是,成像面上的干涉光的光量分布受到由被檢部位的紋理(表面狀況)導致衍射角不同等的影響。也就是說,不僅由于取決于生物體成分量的濃度分布的吸光度分布,還由于被檢部位的折射率分布等、物體光所通過的位置的光學紋理的不同,使成像面上的物體光的光量分布存在差異,因此不能正確地測量生物體成分量的濃度分布。另外,在是空間上相干的光的情況下,不會從幾乎沒有紋理的試樣產生高次衍射光,而僅產生0次光。例如在柯勒照明的情況下,0次光作為平行光束到達物鏡,并在光學傅立葉變換面上聚光。也就是說,不能利用兩個反射鏡分割波面,不能獲取分光特性。本發(fā)明所要解決的問題在于,提供一種能夠將對裝置的外部干擾、內部的機械誤差等的影響抑制得較小的分光測量裝置。另外,本發(fā)明所要解決的問題在于,提供如下一種分光測量裝置:在被檢部位的周邊存在光學干擾因素的情況下,另外在反而空間上的變化少(空間頻率低)的情況下,均能夠準確地獲取該被檢部位的分光特性。用于解決問題的方案為了解決上述問題而完成的本發(fā)明的第一方式所涉及的分光測量裝置的特征在于,具備:a)分割光學系統(tǒng),其將從位于被測量物的測量區(qū)域內的多個測量點分別發(fā)出的測量光束分割為第一測量光束和第二測量光束;b)成像光學系統(tǒng),其使上述第一測量光束與上述第二測量光束發(fā)生干涉;c)光程差賦予單元,其對上述第一測量光束和上述第二測量光束之間賦予連續(xù)的光程差分布;d)檢測部,其包括用于檢測與上述連續(xù)的光程差分布對應的干涉光的強度分布的多個像素;e)處理部,其基于由上述檢測部檢測出的上述干涉光的光強度分布來求出上述被測量物的測量點的干涉圖,通過對該干涉圖進行傅立葉變換來獲取光譜;f)共軛面成像光學系統(tǒng),其配置在上述被測量物與上述分割光學系統(tǒng)之間,具有與該分割光學系統(tǒng)共用的共軛面;以及g)周期性賦予單元,其配置于上述共軛面,對從上述多個測量點發(fā)出的測量光束進行空間上的周期調制。本發(fā)明的第一方式所涉及的分光測量裝置還能夠采用以下結構,即具備:a)固定反射部和能夠沿光軸方向移動的可動反射部;b)入射光學系統(tǒng),其使從位于被測量物的測量區(qū)域內的多個測量點分別發(fā)出的測量光束入射到上述固定反射部和上述可動反射部;c)成像光學系統(tǒng),其將被上述固定反射部反射的測量光束和被上述可動反射部反射的測量光束引導至同一點來形成兩個測量光束的干涉光;d)光檢測部,其包括用于檢測由從多個測量點分別發(fā)出的測量光束分別產生的上述干涉光的強度的多個像素;e)處理部,其基于通過使上述可動反射部移動而由上述干涉光檢測部檢測出的上述干涉光的強度變化來求出上述兩個測量光束的干涉圖;f)共軛面成像光學系統(tǒng),其配置在上述被測量物與上述入射光學系統(tǒng)之間,具有與該入射光學系統(tǒng)共用的共軛面;以及g)周期性賦予單元,其配置于上述共軛面,對從上述多個測量點發(fā)出的測量光束進行空間上的周期調制。在本發(fā)明的第一方式的分光測量裝置中,在與測量點(物體面)共軛的面上配置周期性賦予單元,因此利用被賦予了空間上的周期調制的光束獲得干涉光。因此,即使從幾乎沒有紋理的試樣也能夠產生高次衍射光,能夠獲得干涉光。另外,能夠使固定的空間上的周期性疊加于形成在共軛面上的實像,因此能夠消除被測量物的測量點的紋理對傅立葉變換面上的光量分布造成的影響。為了解決上述問題而完成的本發(fā)明的第二方式所涉及的分光測量裝置的特征在于,具備:a)透射型的光學構件,其包括第一透射部和楔形的第二透射部,其中,該第一透射部的入射面與出射面平行,該第二透射部的入射面和出射面中的某一方與上述第一透射部的入射面或者出射面處于同一面上,該第二透射部的入射面和出射面中的一方相對于另一方傾斜;b)物鏡,其使從位于被測量物的測量區(qū)域內的多個測量點分別發(fā)出的測量光束成為平行光線,并入射到上述第一透射部和上述第二透射部;c)柱面透鏡,其被入射透過上述第一透射部的第一測量光束和透過上述第二透射部的第二測量光束,具有平行于上述第一透射部和上述第二透射部的分界面與上述第一透射部的入射面的交線的軸;d)檢測部,其包括用于對入射到上述柱面透鏡的上述第一測量光束和上述第二測量光束的干涉光的強度分布進行檢測的多個像素;以及e)處理部,其基于由上述檢測部檢測出的上述干涉光的強度分布來求出上述被測量物的測量點的干涉圖,通過對該干涉圖進行傅立葉變換來獲取光譜。在上述第二方式所涉及的分光測量裝置中,入射到物鏡的測量光束的一部分入射到第一透射部,并作為第一測量光束入射到柱面透鏡。另外,入射到物鏡的測量光束的剩余部分入射到第二透射部,并作為第二測量光束入射到柱面透鏡。第二透射部由楔形的光學構件構成,因此第一測量光束和第二測量光束具有相位差地入射到柱面透鏡,在該柱面透鏡的成像面上形成干涉光。根據(jù)該干涉光的強度分布來求出被測量物的測量點的干涉圖,因此通過對該干涉圖進行傅立葉變換能夠獲取測量點的光譜。在上述第二方式所涉及的分光測量裝置中,能夠將上述物鏡、上述光學構件、上述柱面透鏡以及上述檢測部排成一列地配置。因而,通過將它們收容在一個筒狀殼體內,能夠提供緊湊且耐外部干擾的分光測量裝置。發(fā)明的效果在本發(fā)明的第一方式的分光測量裝置中,在與測量點(物體面)共軛的面上配置周期性賦予單元,因此利用被賦予了空間上的周期變化的光束獲得干涉光。因此,即使從幾乎沒有紋理的試樣也能夠產生高次衍射光,能夠獲得干涉光。另外,能夠使固定的空間上的周期性疊加于形成在共軛面上的實像,因此能夠消除被測量物的測量點的紋理對傅立葉變換面上的光量分布造成的影響。在本發(fā)明的第二方式的分光測量裝置中,利用包括第一透射部和第二透射部的透射型的光學構件將從被測量物的測量點發(fā)出的測量光束分割為兩個,并且對這兩個測量光束之間賦予連續(xù)的光程差。因而,與通過使可動反射鏡部移動來賦予光程差的以往的測量裝置不同,易于設定第一透射部和第二透射部的設置角度,能夠容易地獲得第一測量光束與第二測量光束的干涉光。另外,在通過使兩個反射面反射測量光束將該測量光束分割成兩份的結構中,當反射面的斜率發(fā)生變化時,反射光束的朝向也發(fā)生變化,因此易于受到外部干擾的影響。另一方面,在如本發(fā)明那樣通過使測量光束透過兩個透射部來將該測量光束分割為兩份的結構中,即使透射部的入射面、出射面的斜率發(fā)生變化,只要入射光束的朝向不變,射出光束的朝向也不變。因而,能夠將外部干擾的影響抑制得較小。附圖說明圖1是本發(fā)明的第一實施例所涉及的分光測量裝置的外觀立體圖。圖2是分光測量裝置的概要側視圖(a)、俯視圖(b)、通過使內部殼體旋轉而獲得的干涉光的概念圖(c)以及從(b)的箭頭A側看到的透射型移相器的立體圖(d)。圖3是第一測量光束和第二測量光束的光路的說明圖。圖4是由于第二透射部的入射面傾斜而發(fā)生的波長散射的說明圖,示意性地表示到達二維陣列設備的受光面的第二測量光束的圖(a)、干涉圖(b)以及分光特性(c)。圖5是表示由透射型移相器的設置角度的變化導致的測量光束的光路的變化的圖。圖6是在本實施例中觀察到的二維陣列設備的受光面的圖像(a)、在以往裝置中觀察到的二維陣列設備的受光面的圖像(b)。圖7是使波長為532nm的激光入射到物鏡后得到的干涉圖(a)和分光相對強度(b)。圖8是二維陣列設備的受光面上形成的干涉像。圖9是所獲取的干涉條紋的說明圖。圖10是本發(fā)明的第二實施例所涉及的分光測量裝置的外觀立體圖。圖11是本發(fā)明的第三實施例所涉及的分光測量裝置的概要結構圖。圖12是用于說明第三實施例的效果的圖。圖13是本發(fā)明的第四實施例所涉及的分光測量裝置的概要結構圖。圖14是夫瑯禾費衍射的說明圖。圖15是在共軛面上設置光闌和相位型衍射光柵并且將激光光源用于光源而得到的線性分光成像的觀察圖像。圖16是對所有行的水平方向的干涉圖進行傅立葉變換并獲取成像線上的分光特性而得到的三維曲線圖。圖17是在共軛面上設置光闌和相位型衍射光柵并將白色光(金屬鹵化物燈)用作光源來進行線性分光成像而得到的觀察圖像。圖18是在所有成像線上的像素中通過傅立葉變換從水平方向的干涉圖得到的分光相對強度分布的三維曲線圖。圖19是對使用了相位型衍射光柵的情況下的干涉強度的鮮明度進行說明的圖。圖20是對使用了振幅型衍射光柵的情況下的干涉強度的鮮明度進行說明的圖。圖21是表示本發(fā)明的第五實施例所涉及的分光測量裝置的概要結構圖和根據(jù)第五實施例的結構得到的測量結果的圖。具體實施方式下面,參照附圖對本發(fā)明的具體的實施例進行說明。實施例1圖1示出了本發(fā)明的第一實施例所涉及的分光測量裝置的外觀立體圖。該分光測量裝置由圓筒狀的殼體11和以排成一列的方式收容在其內部的物鏡12、透射型移相器13、作為成像透鏡的柱面透鏡14、二維CCD攝像機等二維陣列設備15(相當于本發(fā)明的檢測部)構成。在殼體11的物鏡12側的端部形成有窗部111。從被測量物S(參照圖2)的測量點發(fā)出的測量光通過該窗部111被取入殼體11內,并通過物鏡12入射到透射型移相器13。透射型移相器13和柱面透鏡14被固定在圓筒狀的內部殼體16內,該圓筒狀的內部殼體16轉動自如地安裝在殼體11內。通過超聲波馬達、螺線管等驅動部141使該內部殼體16進行旋轉,通過該內部殼體16的旋轉使透射型移相器13和柱面透鏡14一體地旋轉。二維陣列設備15例如包括二維CCD攝像機,構成為二維陣列設備15的受光面位于柱面透鏡14的成像面。二維陣列設備15的檢測信號被輸入到處理部151。處理部151根據(jù)來自二維陣列設備15的檢測信號求出干涉圖。利用運算處理部152在數(shù)學上對該干涉圖進行傅立葉變換,其結果,獲得測量光的每個波長的相對強度、即分光特性(光譜)。透射型移相器13包括作為半圓狀的透射型光學構件的第一透射部131和作為半圓狀的透射型光學構件的第二透射部132,整體上大致具有圓柱狀的結構。第一透射部131由入射面和出射面平行的厚度固定的光學構件構成。另一方面,第二透射部132由具有相對于第一透射部131的入射面傾斜的入射面和與第一透射部131的出射面處于同一面上的出射面的楔形的光學構件構成。在本實施例中,第二透射部132的入射面傾斜成第一透射部131與第二透射部132的分界面處的第二透射部132的厚度從一側朝向另一側逐漸變小。第二透射部132的入射面的傾斜角度由相位偏移量和二維陣列設備15的每個像素的采樣間隔決定,但即使略微偏移也沒有問題,該相位偏移量由波數(shù)分辨率決定。此外,第一透射部131和第二透射部132可以分別由不同的光學構件構成,還可以對圓盤狀的光學構件的上半部進行加工來作為入射面傾斜的第二透射部132。另外,在上述分光測量裝置中,設為僅使透射型移相器13和柱面透鏡14進行旋轉的結構,但也可以設為物鏡12和/或二維陣列設備15也與透射型移相器13和柱面透鏡14一體地旋轉的結構。參照圖2~圖4對上述測量裝置的光學的作用進行說明。從被測量物S的一個測量點發(fā)出的測量光束LS通過物鏡12而成為平行光線,并入射到透射型移相器13的第一透射部131和第二透射部132。然后,透過第一透射部131和第二透射部132的測量光束分別作為第一測量光束和第二測量光束入射到柱面透鏡14。此時,第一透射部131的入射面和出射面平行,因此入射到柱面透鏡14的第一測量光束LS1在二維陣列設備15的受光面上以相位一致的狀態(tài)會聚到同一直線上。另一方面,第二透射部132的入射面相對于出射面傾斜,因此第二測量光束LS2以其波面沿著該入射面傾斜的狀態(tài)入射到柱面透鏡14,同樣地,在二維陣列設備15的受光面上,第二測量光束LS2也以波面傾斜的狀態(tài)會聚到同一直線上。因此,在第一測量光束和第二測量光束的干涉區(qū)域,兩個光束間的光程差逐漸變化。從被測量物S的直線狀的測量區(qū)域(參照圖3)內的各測量點發(fā)出的測量光束中包含各種波長的光,因此干涉區(qū)域的第一測量光束與第二測量光束之間的光程差連續(xù)地變化,由此能夠獲得如圖4的(b)所示那樣的被稱為干涉圖的干涉光強度分布的波形。在圖4的(b)中,縱軸表示相位偏移量,橫軸表示干涉光的強度。根據(jù)第二透射部132的傾斜角度、二維陣列設備15的像素尺寸、柱面透鏡14的焦距等來求出相位偏移量。運算處理部152對該干涉圖進行傅立葉變換,由此獲得從被測量物S的各測量點發(fā)出的測量光的每個波長的相對強度、即分光特性(光譜)(參照圖4的(c))。另外,通過使內部殼體16旋轉規(guī)定角度,被測量物S的測量區(qū)域與之相應地進行旋轉。因而,通過以每次選擇規(guī)定角度的方式進行360度旋轉,能夠進行被測量物S整體的二維分光測量(參照圖2的(c))。在此,入射到第二透射部132的入射面的測量光束(第二測量光束)的折射角根據(jù)每個波長而各不相同,因此從第二透射部132射出的第二測量光束由于散射而使聚光位置發(fā)生偏移。但是,由該散射導致的偏移量在干涉圖的傅立葉變換后成為相位項,不會影響振幅項。因而,不會對通過傅立葉變換獲取的分光特性造成影響。實際上,如果對測量波長頻帶為900nm~1700nm、焦距f為5mm、二維陣列設備15的像素尺寸為30μm時的由散射導致的偏移量進行計算,則為3.7μm,充分小于二維陣列設備15的像素尺寸。基于這一點也可獲知由散射造成的影響小。另外,如圖5所示,在透射型移相器13的情況下,即使第一透射部131或者第二透射部132的設置角度發(fā)生變化,第一測量光束或者第二測量光束的光路也僅進行平行移動(在圖5中用箭頭表示。)。因而,第一測量光束和第二測量光束會聚到規(guī)定的區(qū)域,形成高鮮明度的干涉像,因此不要求第一透射部131和第二透射部132的設定精度。與此相對地,在以往的分光測量裝置中,當反射面的斜率發(fā)生變化時,反射光、即第一測量光束或者第二測量光束的朝向發(fā)生變化,有時不發(fā)生干涉。作為參考,在圖6的(a)中表示本實施例的分光測量裝置中的二維陣列設備15的受光面的圖像,在圖6的(b)中表示使用反射型移相器構成的以往的分光測量裝置中的二維陣列設備的受光面的圖像。在以往裝置中,第一測量光束與第二測量光束沒有發(fā)生干涉。接著,在圖7和圖8中表示為了對本實施例所涉及的分光測量裝置進行精度評價而進行的實驗的結果。在該實驗中,使作為測量光的波長為532nm的激光(作為光源,使用COHERENT公司的綠激光(VerdiG5))通過針孔(直徑為5μm)入射到物鏡12并獲取干涉圖(圖7的(a)),并且對該干涉圖進行傅立葉變換來求出分光相對強度(圖7的(b))。該實驗中使用的第二透射部132的入射面相對于第一透射部131的入射面的斜率(相對角度)是1.0(deg.)。如圖7的(b)所示那樣獲知,由于根據(jù)干涉圖得到的光譜是在波長532nm處具有峰值的尖銳的亮線光譜,因此通過使用本實施例的分光測量裝置能夠高精度地獲取測量光的分光特性。另外,在圖8中表示在本實驗中得到的二維陣列設備15的受光面的干涉像。獲知如果將該干涉像的中央部分放大,則具有交錯網格圖案。一般地,在具有相位差的兩個光發(fā)生干涉的情況下,形成干涉條紋,但在本實施例中形成了交錯網格圖案。以下說明其理由。如圖9的上圖所示,當將二維陣列設備上的垂直軸設為聚光軸,將水平軸設為干涉軸時,由于柱面透鏡的聚光極限而在聚光軸方向上產生明亮的分布。該分布隨著時間上的相位偏移量而非對稱地變化。在本實施例中,利用透射型移相器在空間上施加相位差,因此例如在圖9的左下方所示的曲線圖中的曲線L1的情況下,聚光軸的上方明亮,在曲線L2的情況下,聚光軸的下方變得明亮。因此,如圖9的右下方所示的干涉條紋那樣,不僅在干涉軸方向上交替地變亮和變暗,而且在聚光軸方向上交替反復地變亮和變暗。此外,在此為了便于說明,用黑白二值地描繪干涉條紋,在相位偏移了π之后出現(xiàn)該亮暗。實施例2圖10示出了本發(fā)明的第二實施例所涉及的分光測量裝置。與第一實施例的不同點在于,該分光測量裝置的物鏡12以能夠沿箭頭B所示的方向在殼體11內進行移動的方式安裝在該殼體11內。通過使物鏡12像這樣沿箭頭B方向進行移行,能夠使對焦面(包括對焦位置的面)進行移動。因而,通過在使透射型移相器13和柱面透鏡14進行旋轉的同時使物鏡12進行移動,能夠進行三維分光測量。這依賴于以下特征:作為干涉強度變化的干涉圖僅由來自對焦面的有助于成像的物體光生成,因此能夠在對焦面內限定測量面深度。實施例3參照圖11對本發(fā)明的第三實施例所涉及的分光測量裝置進行說明。該分光測量裝置具有以下特征點:在物鏡12的前級配置中繼透鏡21,并且在該中繼透鏡21與物鏡12的共軛面上配置有相位型衍射光柵22。上述中繼透鏡21構成本發(fā)明的共軛面成像光學系統(tǒng)。另外,在該分光測量裝置中,相位型衍射光柵22、物鏡12、透射型移相器13以及柱面透鏡14收容在內部殼體16中。相位型衍射光柵22例如是具有鋸齒狀的光柵面的透射型的衍射光柵,對透過該相位型衍射光柵22的光施加周期性的相位差。也就是說,相位型衍射光柵22作為本發(fā)明中的周期性賦予單元而發(fā)揮功能。接著,參照圖12對本實施例的效果進行說明。在圖12的上部表示不使用相位型衍射光柵的情況下的干涉圖。左圖是具有紋理的區(qū)域的干涉圖。觀測到振幅強度大的干涉圖,獲知發(fā)生了干涉。另一方面,右圖是不具有紋理的區(qū)域的干涉圖。幾乎沒有觀測到振幅,獲知沒有發(fā)生干涉。在圖12的下部表示使用了相位型衍射光柵的情況下的干涉圖。左圖是具有紋理的區(qū)域的干涉圖。觀測到振幅強度大的干涉圖,獲知發(fā)生了干涉。另一方面,右圖是不具有紋理的區(qū)域的干涉圖。在這種情況下,也觀測到振幅強度大的干涉圖,獲知發(fā)生了干涉。這樣,根據(jù)本實施例,在不具有紋理的區(qū)域內能夠獲得與具有紋理的區(qū)域大致相同的干涉。此外,在本實施例中,使用了相位型衍射光柵,但在對空間上非相干的光施加周期性的強度分布的情況下,能夠使用光闌、即振幅型衍射光柵。在這種情況下,將光闌的孔徑寬度設為物鏡的聚光極限2d(d=0.61λ/NA,λ是光的波長,NA表示數(shù)值孔徑)。實施例4圖13示出了本發(fā)明的第四實施例所涉及的分光測量裝置的概要結構。該分光測量裝置由共軛面成像光學系統(tǒng)和測量光學系統(tǒng)構成。測量光學系統(tǒng)由物鏡31、反射型移相器32、成像透鏡33以及檢測部34構成。檢測部34例如由CCD攝像機構成。反射型移相器32構成為具備可動反射鏡部321、固定反射鏡部322以及使可動反射鏡部321移動的驅動機構323。可動反射鏡部321和固定反射鏡部322的表面(反射面)在光學上是平坦的,且成為本裝置能夠在作為測量對象的光的波長頻帶內進行反射的光學鏡面。在本實施例中,反射型移相器32相當于光程差賦予單元。共軛面成像光學系統(tǒng)以位于物鏡31與被測量物之間的方式由成像透鏡35和物鏡36構成,其中,該成像透鏡35配置在該物鏡31的前級,該物鏡36配置在該成像透鏡35的前級。這些共軛面成像光學系統(tǒng)和上述物鏡31具有共用的共軛面,在該共用的共軛面上配置有相位型衍射光柵37。如上所述,相位型衍射光柵37對通過的光賦予周期性的相位差。因此,從被測量物S上發(fā)出并經由物鏡36、成像透鏡35而在共軛面上形成實像的測量光在透過相位型衍射光柵37時被賦予相位差并入射到測量光學系統(tǒng)。入射到測量光學系統(tǒng)的測量光經由物鏡31入射到移相器32的可動反射鏡部321和固定反射鏡部322,在被這兩個反射鏡部的反射面反射之后,通過成像透鏡33會聚到檢測部34的受光面上并發(fā)生干涉。由檢測部34接收到的干涉光強度被輸入到未圖示的控制裝置的處理部,在運算處理部中進行傅立葉變換之后獲取分光特性。另外,被測量物S的物體面的紋理是各種各樣的,根據(jù)由其紋理導致的衍射角的不同等而使成像透鏡35的成像面上的干涉光的光量分布發(fā)生變化。另外,在空間上相干的光的情況下,不會從幾乎沒有紋理的物體面產生高次衍射光,而僅產生0次光。例如在柯勒照明的情況下,0次光作為平行光束到達物鏡36,在光學傅立葉變換面上會聚,因此不能利用透射型移相器分割波面。與此相對地,如果使周期性的紋理疊加于被測量物S的物體面上,則能夠不依賴于該物體面的紋理地在光學傅立葉變換面上穩(wěn)定地獲得衍射光分布,能夠穩(wěn)定地發(fā)生由波面分割導致的相位偏移干涉。但是,不能對被測量物S的物體面賦予物理的周期構造。因此,在本實施例中,設置共軛面成像光學系統(tǒng)并在光學上形成共軛的物體面,并且在共軛面上配置作為透射型的周期構造的相位型衍射光柵,由此在上述共軛的物體面上疊加周期性的紋理。因而,在本實施例中,能夠與被測量物S的物體面的紋理無關地將測量光分割為兩份并使它們發(fā)生干涉,其結果,能夠獲取分光特性。此外,在相位型衍射光柵對測量光賦予的相位差量滿足以下條件的情況下,能夠進一步獲得鮮明度高的干涉光。具體地說,在相對的位置相距d=0.61λ/NA的位置處,連續(xù)地賦予的相位差量為π(rad.)。例如在二維地獲取分光特性的情況下,如圖13所示那樣使用能夠對相鄰的亮點間相對地施加相位差π的相位型衍射光柵。參照圖14對在上述條件下施加相位差量π(rad.)的理由進行說明。首先,將連續(xù)的亮點群分解為從聚光極限的中心位置到第一暗環(huán)帶的半徑d=0.61λ/NA(λ:光的波長,NA:數(shù)值孔徑)的亮點對來進行考慮。也就是說,設為在被測量物S的物體面上連續(xù)地排列相距間隔d的亮點對。如利用瑞利基準的分辨極限所獲知那樣,這些亮點對中的一個亮點對包括兩個亮點的聚光極限的亮度中心與第一暗環(huán)帶互相重疊的兩個亮點,其中一個亮點內的光強度分布基于作為透過透鏡開口部的多光線干涉現(xiàn)象的夫瑯禾費衍射,隨著相位偏移操作而發(fā)生變化。首先,在不存在相位偏移量的情況下,按照通常的聚光極限,作為多光線的互相增強的干涉條件,亮點中心明亮,作為互相減弱的條件,較暗地觀察到第一暗環(huán)帶。但是,伴隨相位偏移操作,多光線的相位差不同,干涉條件發(fā)生變化,因此亮點中心向多光線干涉的互相減弱的條件轉變而變暗。另外,在初始條件下作為多光線互相抵消的條件的第一暗環(huán)帶相反地向互相增強的條件轉變而變明亮。這能夠簡單地認為取決于以下情況:當作為干涉條件而建模為宏時,聚光中心和第一暗環(huán)帶的相位條件偏離了π。也就是說,伴隨相位偏移操作,亮點對間的相位差量互相抵消,因此在互相抵消的亮點對連續(xù)地排列的空間頻率低的區(qū)域不能觀察干涉強度變化。但是,在邊緣部,不存在作為互相抵消的對象的亮點,因此能夠觀察由相位偏移引起的干涉強度。也就是說,能夠僅在邊緣部觀察干涉強度變化。此外,本發(fā)明并不限于上述實施例,能夠適當?shù)剡M行變更。例如,也可以構成為使透射型移相器13的第二透射部132的出射面相對于第一透射部131的出射面傾斜,使第一透射部131和第二透射部132的入射面形成在同一面上。接著,對將本發(fā)明應用于線性分光成像的例子進行說明。在圖15中表示在共軛面上設置光闌和相位型衍射光柵,在光源中使用了激光光(波長:632.8nm)而得到的線性分光成像的觀察圖像。該觀察圖像的橫軸是相位偏移量,縱軸是成像方向的坐標。在圖中左上方,例如用曲線圖表示觀察圖像水平方向的一行上的各像素的亮度值分布。這是成像線上的一個亮點(一個像素)的干涉圖。通過在數(shù)學上對該干涉圖進行傅立葉變換,能夠獲取到在波長632.8nm處具有亮線光譜的峰值的良好的分光特性(圖中的中上部)。另外,能夠確認的是,當將干涉強度的面分布的一部分放大時,理論上能夠觀察到交錯狀的干涉強度分布(圖中的右上部)。另外,在圖16中表示對所有行的水平方向的干涉圖進行傅立葉變換并獲取到成像線上的分光特性后的曲線圖。該曲線圖是曲線圖底部的坐標分別是波長和成像方向的像素坐標、垂直軸是作為相對強度的成像線上的分光相對強度分布的三維曲線圖。這樣,利用在成像線上所有的像素坐標,能夠測量亮線光譜(峰波長:632.8nm)。另外,在圖17中表示在共軛面上設置光闌和相位型衍射光柵,在光源中使用白色光(金屬鹵化物燈)來進行線性分光成像而得到的觀察圖像。另外,在圖18中表示在所有成像線上的像素中,通過傅立葉變換而從水平方向的干涉圖得到的分光相對強度分布的三維曲線圖。該曲線圖是曲線圖底部的坐標分別是波長和成像方向的像素坐標、且垂直軸是作為相對強度的成像線上的分光相對強度分布的三維曲線圖。這樣,能夠良好地測量金屬鹵化物燈特有的多個亮線光譜。這些成像線上的分光分布是限定為試樣面上的對焦面上的深度的分光分布,通過在試樣的深度方向上掃描對焦面,也能夠進行分光斷層成像。實施例5在上述實施例3和4中,對使用相位型衍射光柵作為周期性賦予單元的結構進行了說明,但在本實施例中,使用振幅型衍射光柵作為周期性賦予單元。如在實施例4中所說明那樣,在被測量物S的物體面上,從聚光極限的中心位置到第一暗環(huán)帶的半徑d為d=0.61λ/NA的亮點對相距間隔d連續(xù)地排列。在使用相位型衍射光柵的結構中,如圖19所示,當觀察某一亮點時,與該亮點相距間隔d的亮點的第一暗環(huán)帶重疊地位于其中心位置。其結果,存在以下情況:在相鄰的亮點間互相抵消強度變化,干涉強度的鮮明度降低。因此,在本實施例中,如圖20所示使用振幅型衍射光柵,在被測量物S的物體面上每隔一個亮點提取相隔間隔d的亮點,將亮點間的間隔設為2d。由此,防止在亮點間強度變化被抵消而干涉強度的鮮明度降低。圖21的左圖是第五實施例所涉及的分光測量裝置的概要結構圖,與圖13示出的實施例4同樣地,由共軛面成像光學系統(tǒng)和測量光學系統(tǒng)(2D-FourierSpectroscopicimagingoptics)構成。如上所述,除了使用振幅型衍射光柵作為周期性賦予單元這一點以外,其余是與實施例4相同的結構,因此省略與各結構要素有關的說明。作為在實施例4和實施例5的分光測量裝置中共有的特征,能夠列舉以下方面:需要與測量對象相應地單獨設計的只有共軛面成像光學系統(tǒng),包括共軛面超分辨光柵(振幅型衍射光柵)的成像型二維傅立葉分光光學系統(tǒng)可以始終為相同的光學系統(tǒng)。這是由于,為了使共軛面上的實像的大小始終固定,設定共軛面成像光學系統(tǒng)的倍率即可。根據(jù)對適用對象求出的分辨率來決定共軛面成像光學系統(tǒng)的物鏡的NA。另外,根據(jù)所求出的視野尺寸和預先設定的共軛面上的實像的大小來求出共軛面成像光學系統(tǒng)的倍率,從而決定成像透鏡。在本實施例中,使用了以成像型二維傅立葉分光光學系統(tǒng)(物鏡NA:0.42、倍率:5倍)的理論空間分辨率1μm為目標,光柵周期是5μm的振幅型衍射光柵。另外,將視野設為3.5×2.6mm,將分辨率設為2μm,將共軛面成像光學系統(tǒng)的倍率設為2.5倍,將物鏡的NA設為0.196。對于受光設備,使用了黑白攝像機組件(制造商:SONY,型號:XC-77,像素尺寸:11μm),對于白色光源,使用了金屬鹵化物燈(制造商:西格瑪(Sigma)光機株式會社,型號:IMH-250)。在本實施例中,制作在觀察視野內包含多種空間頻率的試樣,并測量出其分光特性。具體地說,通過在不具有紋理的載玻片上隨機地配置細纖維,來設置空間頻率極其小的區(qū)域和空間頻率適當?shù)刈兓膮^(qū)域,并分別測量出這些區(qū)域的分光特性(圖21右邊的“有”)。另外,為了比較,即使是不使用衍射光柵的以往的結構,也獲取到干涉圖(圖21右邊的“無”)。干涉圖的振幅值不取決于空間頻率,優(yōu)選是均勻的。但是,在不使用振幅型衍射光柵的以往的結構中,在沒有紋理的區(qū)域不發(fā)生干涉。另一方面,獲知在本實施例的結構中,在沒有紋理的區(qū)域也發(fā)生了干涉。本發(fā)明所涉及的分光測量裝置并不僅限于在醫(yī)學領域測量血糖、血中膽固醇等生物體成分,能夠在各種領域中使用。例如,為了在工業(yè)領域中測量材料的分光特性并檢查缺陷,或者為了在科學調查領域中測量印刷物的分光特性,也能夠使用本發(fā)明所涉及的分光特性測量裝置。附圖標記說明11:殼體;111:窗部;12、31:物鏡;13:透射型移相器;131:第一透射部;132:第二透射部;14:柱面透鏡;15:二維陣列設備;16:內部殼體;21:中繼透鏡;22、37:相位型衍射光柵;32:反射型移相器;33、35:成像透鏡。
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