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用于發(fā)射受控光譜的光束的發(fā)射裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于發(fā)射具有受控光譜的光束的裝置(1)。所述發(fā)射裝置包括：-至少兩個(gè)分離的光源(S1到SN)，每個(gè)光源分別發(fā)射波長(zhǎng)為λ1或λ2的光束；以及-光譜復(fù)用裝置(25)。所述光譜復(fù)用裝置(25)包括由至少一個(gè)透鏡(25)和/或光學(xué)棱鏡形成的光學(xué)組合件(25)。所述光學(xué)組合件(25)具有色散特性性能并且將使所述光束移動(dòng)為在空間上更靠在一起。而且，具有至少波長(zhǎng)λ1或λ2的每束光束在自由空間中從相應(yīng)的光源(S1到SN)傳播至所述光學(xué)組合件(25)。因此，發(fā)射裝置(1)特別耐用。它可以具有小的尺寸，并且可以以低成本制造。
【專利說(shuō)明】用于發(fā)射受控光譜的光束的發(fā)射裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用新型光譜復(fù)用裝置的、用于發(fā)射具有受控光譜的光束的裝置。光 譜復(fù)用是指幾束光束的空間上的結(jié)合，所述幾束光束各自構(gòu)成結(jié)合光束的最終光譜組成的 一部分。
[0002] 本發(fā)明的領(lǐng)域更特別地為、但不限于各自由分離的光源發(fā)射的至少兩種波長(zhǎng)的光 譜復(fù)用領(lǐng)域。分離的光源特別為準(zhǔn)單色源。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中已知用于發(fā)射具有受控光譜的光束的多種裝置。
[0005]例如，由G.K.KurupandA.S.Basu的文獻(xiàn)"Multispectralabsorbance photometrywithasinglelightdetectorusingfrequencydivision multiplexing"（第14屆化學(xué)和生命科學(xué)小型化系統(tǒng)國(guó)際會(huì)議（14thInternational ConferenceonMiniaturizedSystemsforChemistryandLifeSciences),2010年10 月3日至7日，格羅寧根，荷蘭）已知一種分光光度計(jì)，其包括發(fā)射如下的不同波長(zhǎng)的光的 多個(gè)發(fā)光二極管（在下文稱為L(zhǎng)ED,即英語(yǔ)的"Light-EmittingDiode"的縮寫）：470nm的 藍(lán)光，574nm的綠光，636nm的紅光。
[0006] 根據(jù)該文獻(xiàn)，由三個(gè)LED發(fā)射的不同的光束各自與對(duì)應(yīng)的光纖耦合，然后光纖復(fù) 用器（或"光纖分束器"）將這些不同的光束組合并混合。
[0007] 這樣的裝置的缺點(diǎn)在于其難以利用光纖來(lái)有效地耦合由LED發(fā)射的光束，所述光 纖的數(shù)值孔徑相對(duì)于由LED發(fā)射的光束的發(fā)散通常是有限的。因此，光強(qiáng)度的損失嚴(yán)重。而 且，LED與對(duì)應(yīng)光纖的對(duì)準(zhǔn)必須非常精確，這限制了工業(yè)生產(chǎn)的可能性和對(duì)準(zhǔn)的可重復(fù)性。 此外，光纖分束器成本高昂。
[0008] 還已知由蔡司公司銷售的Colibrimicroscope光源，其中分別為400nm、470nm、 530nm和625nm的四束光束利用包括分色反射體和反射鏡的單元來(lái)組合。利用內(nèi)反射組件， 四束光束在輸出處形成單個(gè)白光光束。
[0009] 這樣的裝置的缺點(diǎn)在于可以結(jié)合的光束的數(shù)目有限，并且在數(shù)目超過(guò)四個(gè)時(shí)會(huì)存 在困難。而且，所期望組合的光束的數(shù)目越大，則分色鏡的布置越復(fù)雜且成本越高，并且能 效越低。
[0010] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種沒有現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的、用于發(fā)射受控光譜光束的 裝置。特別地，它的光譜復(fù)用裝置沒有現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
[0011] 特別地，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種原理上和生產(chǎn)中簡(jiǎn)單的用于發(fā)射受控光譜 光束的裝置，所述裝置特別具有在幾個(gè)實(shí)施例中以良好可重復(fù)性生產(chǎn)的能力。
[0012] 本發(fā)明的另一目的是提出一種用于發(fā)射受控光譜光束的裝置，其使得能夠混合多 于三束乃至四束光束，例如十二束光束。
[0013] 本發(fā)明的另一目的是提出一種低成本的用于發(fā)射受控光譜光束的裝置。
[0014] 本發(fā)明的另一目的是提出一種具有良好的能效的用于發(fā)射受控光譜光束的裝置， 其中能量損失被最小化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]該目的利用用于發(fā)射受控光譜光束的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述裝置包括至少兩個(gè)分離的 光源，每個(gè)光源分別發(fā)射至少一個(gè)波長(zhǎng)為A1或\ 2的光束；以及光譜復(fù)用裝置。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，光譜復(fù)用裝置包括由至少一個(gè)透鏡和/或光學(xué)棱鏡形成的光學(xué)組合 件，所述光學(xué)組合件具有色散特性并且布置以供來(lái)自分離的光源的光束穿過(guò)，而沒有光譜 選擇性反射，以及布置以將所述光束移動(dòng)為在空間上更靠在一起，使得光譜復(fù)用裝置在空 間上疊加所述光束。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射裝置還布置為使得至少一個(gè)波長(zhǎng)為A1* λ2的每束光束分別在 自由空間中從相應(yīng)的光源傳播到光學(xué)組合件。
[0018] 各對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)與每個(gè)光源相關(guān)聯(lián)。在下文中，當(dāng)提及光源的波長(zhǎng)、或來(lái)自光源的發(fā) 射的波長(zhǎng)、或者光源的各自的波長(zhǎng)A1* \2時(shí)，會(huì)指定該相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)。每個(gè)光源可以以 與該關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)不同的其他波長(zhǎng)發(fā)射。至少一個(gè)波長(zhǎng)為λi或λ2的每束光束在任何情況 下分別具有一定的光譜寬度。
[0019]疊加的光束形成被稱為疊加光束或復(fù)用光束的光束。光束可以在點(diǎn)處疊加，或者 優(yōu)選在無(wú)限遠(yuǎn)處疊加，然后形成單個(gè)準(zhǔn)直復(fù)用光束。
[0020] 由于其色散特性，光學(xué)組合件可將多色光束（即包括至少兩種波長(zhǎng)）轉(zhuǎn)變成每束 為各自的波長(zhǎng)的至少兩束光束。
[0021] 因而，通過(guò)光的逆向返回原理，在光學(xué)組合件的輸出處可以將每束為至少一種波 長(zhǎng)的光束移動(dòng)為在空間上更靠在一起。按照這種用途含義做出了在根據(jù)本發(fā)明的裝置中使 用光學(xué)組合件的選擇。根據(jù)本發(fā)明的裝置可以被視為"逆向光譜儀"，其既不利用衍射光柵， 也不利用濾光輪。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的術(shù)語(yǔ)"色散"包括色差。
[0023] 光學(xué)組合件由至少一個(gè)透鏡和/或光學(xué)棱鏡形成，并且沒有光譜選擇性反射（即 僅反射某些波長(zhǎng)的光束部分，其他波長(zhǎng)的光束部分沿另外的優(yōu)選方向透射或偏轉(zhuǎn)）。特別 地，沒有分色反射鏡或衍射光柵。因此，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置具有簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。根據(jù)本發(fā) 明的光譜選擇性反射不包括可以存在于任何光學(xué)系統(tǒng)中、特別是在界面處且因而可以通過(guò) 抗反射處理而降低的雜散反射。
[0024] 光學(xué)組合件的色散特性以及光逆向返回原理使得可以將光束移動(dòng)為在空間上更 靠在一起。因此，這樣的裝置的生產(chǎn)成本有所降低。而且，因此可以以多于四束光束的簡(jiǎn)單 方式進(jìn)行光譜復(fù)用，所述光束各自的光譜的每個(gè)以各自的波長(zhǎng)為中心。
[0025] 由關(guān)聯(lián)的光源發(fā)射的光束從所述光源到光學(xué)組合件的傳播發(fā)生在自由空間中。 "自由空間"是指用于為信號(hào)提供路徑的任何空間介質(zhì)：空氣、星際介質(zhì)、真空等，其與材料 傳輸介質(zhì)、例如光纖或有線傳輸線或同軸傳輸線完全不同。因而，在由光源發(fā)射的光束和 波導(dǎo)之間沒有耦合。沒有被稱為"光纖對(duì)光纖"的耦合，其例如可以存在于現(xiàn)有技術(shù)的裝置 中。因而，根據(jù)本發(fā)明的裝置幾乎沒有能量損失。光束被有效混合，并且疊加的光束的強(qiáng)度 高。而且，該特征為光源的定位提供了更大的自由度，這降低了根據(jù)本發(fā)明的裝置的生產(chǎn)成 本并且使得能夠進(jìn)行批量生產(chǎn)。
[0026] 優(yōu)選地，光源發(fā)射位于可見區(qū)域（400nm至800nm)內(nèi)的波長(zhǎng)。
[0027]光源可發(fā)射光譜寬度大于6nm的光束。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利變化方案，光譜復(fù)用裝置僅由光學(xué)組合件形成。在該變化 方案中，光學(xué)組合件單獨(dú)使光束移動(dòng)為在空間上更為靠在一起并且使它們疊加。
[0029]有利地，將每個(gè)光源放置在光學(xué)組合件的物方焦點(diǎn)上，其中所述物方焦點(diǎn)與由該 光源發(fā)射的光束的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，使得在光學(xué)組合件的輸出處使光束在空間上疊加并且準(zhǔn) 直。
[0030] 該變化方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于其需要最少的光學(xué)元件。因而根據(jù)本發(fā)明的裝置的生 產(chǎn)成本降低。該變化方案可以被稱為"無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)"變化方案。
[0031]例如，在這種常規(guī)配置中，光學(xué)組合件將具有平行光線（稱為"準(zhǔn)直"光束）的并 且為多色（即包括至少兩種波長(zhǎng)）的光束轉(zhuǎn)變成至少兩束光束，所述至少兩束光束分別會(huì) 聚在光學(xué)組合件的兩個(gè)不同的且分離的焦點(diǎn)上并且對(duì)應(yīng)于該多色光束的兩種波長(zhǎng)。
[0032]通過(guò)光的逆向返回原理，如果將各自發(fā)射光束的兩個(gè)光源放置在與其各自的發(fā)射 波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的物方焦點(diǎn)處，則離開光學(xué)組合件的光束會(huì)是準(zhǔn)直光束，其中由光源中的每一個(gè) 發(fā)射的光束相疊加并且混合。然后，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中使用該第二配置。
[0033] 作為替代方案，將每個(gè)光源放置在光學(xué)組合件的物點(diǎn)處，其中所述物點(diǎn)與由該光 源發(fā)射的光束的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)，使得在光學(xué)組合件的輸出處光束在單個(gè)像點(diǎn)處在空間上疊加。[0034] 該替代方案與"無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)"變化方案的"點(diǎn)對(duì)點(diǎn)"結(jié)合中的等同方案對(duì)應(yīng)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一變化方案，光譜復(fù)用裝置包括光學(xué)組合件、均勻化波導(dǎo)和光學(xué) 準(zhǔn)直裝置，所述光學(xué)組合件布置為將光束發(fā)送至均勻化波導(dǎo)、即光學(xué)準(zhǔn)直裝置位于其輸出 處的均勻化波導(dǎo)的輸入處。
[0036]均勻化波導(dǎo)使得可以執(zhí)行由光學(xué)組合件移動(dòng)為在空間上更為靠在一起的不同光 束的均勻化的功能。在均勻化波導(dǎo)的輸出處，獲得均勻的光束，該光束被光學(xué)準(zhǔn)直裝置準(zhǔn) 直。
[0037]均勻化波導(dǎo)通常具有大于或等于Imm的纖芯直徑，這使得可以實(shí)施不能通過(guò)"常 規(guī)"光纖執(zhí)行的這種均勻化功能。
[0038] 光學(xué)準(zhǔn)直裝置優(yōu)選為消色差的。
[0039]均勻化波導(dǎo)可以由液芯光纖形成。這樣的光纖的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其大的直徑（例如直 徑為5mm至最高達(dá)IOmm)，從而確保即使在分布于大的體積（例如，直徑5mm和厚3mm的圓 柱）內(nèi)時(shí)光束也位于光纖的輸入處。由光學(xué)組合件實(shí)施的使光束在空間上更為靠在一起的 較小移動(dòng)可以通過(guò)使用這樣的均勻化波導(dǎo)來(lái)補(bǔ)償。
[0040]根據(jù)一個(gè)變化方案，均勻化波導(dǎo)可以由六邊形均勻化桿形成。有時(shí)使用術(shù)語(yǔ)"光導(dǎo) 管"。例如，可以使用由N-BK7材料制成的τ「（?κ均勻化桿。
[0041]根據(jù)另一變化方案，空間濾波系統(tǒng)可以用于實(shí)施均勻化功能。例如，光學(xué)組合件將 光束聚集在焦點(diǎn)上或在其層面上存在簡(jiǎn)單濾波孔的聚焦區(qū)上。
[0042]優(yōu)選地，分離的光源布置為共面的。
[0043] 分離的光源可以排在一條直線上并且以分別為λ i或λ 2的波長(zhǎng)的增序（即按與 光源相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)的增序）排列。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特別實(shí)施方案，光學(xué)組合件包括至少一個(gè)離軸使用且具有橫向 色差的光學(xué)系統(tǒng)。該橫向色差形成根據(jù)本發(fā)明的色散特性。
[0045] 離軸使用突出了波長(zhǎng)的橫向空間色散，乃至導(dǎo)致其消失。這也可以被稱為表觀等 級(jí)的色差。
[0046] 這樣的光學(xué)系統(tǒng)的成本通常低，其原因是，從本質(zhì)上講，如果沒有利用光學(xué)設(shè)計(jì)中 的已知解決方案來(lái)專門校正這種色差，則離軸使用的任何光學(xué)系統(tǒng)都存在橫向色差。
[0047] 可以將光源分別放置在與波長(zhǎng)λ^Ρλ2對(duì)應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)處，使得在光學(xué)系 統(tǒng)的輸出處對(duì)它們的光束進(jìn)行復(fù)用。
[0048] 光學(xué)系統(tǒng)被稱為"離軸使用"，即離開其光軸。換言之，會(huì)聚于光學(xué)系統(tǒng)的物方焦點(diǎn) 的入射光束并沒有平行于光學(xué)系統(tǒng)的光軸來(lái)離開所述系統(tǒng)。因而，對(duì)應(yīng)于不同波長(zhǎng)的光學(xué) 系統(tǒng)的焦點(diǎn)充分分開，以便能夠?qū)⑾鄳?yīng)的光源放置在這些焦點(diǎn)的位置處。這樣，光譜復(fù)用通 過(guò)離軸使用的偏離光學(xué)系統(tǒng)精確地和自動(dòng)地執(zhí)行。
[0049] 根據(jù)一個(gè)變化方案，光學(xué)組合件包括至少一個(gè)軸上使用且具有橫向色差的光學(xué)系 統(tǒng)。
[0050] 光源可以為準(zhǔn)單色的，每個(gè)光源發(fā)射波長(zhǎng)分別為λi或λ2的光束。
[0051] 發(fā)射裝置可以形成吸收光譜儀的光源部分，根據(jù)本發(fā)明的光譜復(fù)用裝置能夠?qū)⒐?束混合以形成用以照射待分析樣品的復(fù)用（或疊加）光束。
[0052] 根據(jù)該實(shí)施方案的一個(gè)變化方案，光學(xué)組合件包括通常用于校正色差的雙合透鏡 或三合透鏡。雙合透鏡或三合透鏡因而是在其設(shè)計(jì)用途之外被采用的。例如，冠牌-火石 雙合透鏡（來(lái)自兩種類型的玻璃的名字，所述玻璃用于雙合透鏡中的每一個(gè)）。
[0053] 根據(jù)該實(shí)施方案的另一變化方案，光學(xué)組合件包括光學(xué)棱鏡和光學(xué)聚焦裝置和/ 或光學(xué)準(zhǔn)直裝置。通常，光學(xué)組合件包括：
[0054] -光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其布置以形成準(zhǔn)直光束并將其從光源導(dǎo)向光學(xué)棱鏡；和
[0055]-光學(xué)聚焦裝置，其布置為以將來(lái)自棱鏡的光束引導(dǎo)至共聚焦點(diǎn)。
[0056] 可以考慮的是，可以使用在逆向方向上使用的、包括至少一個(gè)透鏡和/或光學(xué)棱 鏡的光譜分解用的任意光學(xué)系統(tǒng)作為根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)組合件。
[0057] 優(yōu)選地，每個(gè)光源都是發(fā)光二極管（LED)。LED是發(fā)射發(fā)散光束的準(zhǔn)點(diǎn)光源。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置可以包含多于三個(gè)光源，例如至少五個(gè)、八個(gè)或十二個(gè)，乃 至至少十二個(gè)光源。甚至可以設(shè)想幾十個(gè)光源。
[0059] 光源的波長(zhǎng)可以為340nm至800nm。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置還可以包括布置為以彼此不同的頻率對(duì)至少兩個(gè)光源的 光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制裝置。
[0061] 特別地，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括布置為彼此獨(dú)立地對(duì)每個(gè)光源的光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制 的調(diào)制裝置。
[0062] 因而可以通過(guò)使用頻率濾波檢測(cè)、例如同步檢測(cè)來(lái)容易地發(fā)現(xiàn)復(fù)用光束中每個(gè)光 源的貢獻(xiàn)。因而可以改善接收復(fù)用光束的檢測(cè)器的信噪比，特別是當(dāng)信號(hào)僅經(jīng)受來(lái)自觀察 頻率下的噪聲的干擾時(shí)如此。
[0063] 優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的裝置還包括用于彼此獨(dú)立地控制至少兩個(gè)光源的光強(qiáng)度的 裝直。
[0064] 特別地，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括用于彼此獨(dú)立地控制每個(gè)光源的光強(qiáng)度的裝置。
[0065] 因而可以容易地控制在復(fù)用光束中每個(gè)光源的能量貢獻(xiàn)。
[0066]獲得了光譜受控的多光譜光源，每個(gè)光譜貢獻(xiàn)的強(qiáng)度被獨(dú)立控制。
[0067]例如，根據(jù)本發(fā)明的光源可以依次單獨(dú)打開。在每個(gè)時(shí)刻，除一個(gè)之外的所有的光 源的能量貢獻(xiàn)為零。這樣的實(shí)施方案使得可以例如制造用于發(fā)射吸收光譜儀的用于發(fā)射光 束的裝置。在這樣的光譜儀中，不是將在穿過(guò)樣品之后其波長(zhǎng)必須被分解的白光發(fā)送到樣 品，而是在每個(gè)時(shí)刻僅發(fā)射單個(gè)波長(zhǎng)（當(dāng)然，這取決于每個(gè)光源的光譜寬度）。因而，省去了 光譜分解的最后步驟。選擇了控制發(fā)射裝置，而不是分離由樣品透射的光束中的波長(zhǎng)。作 為替代方案，可以同時(shí)開啟所有的光源，但是使用上文定義的調(diào)制裝置，仍然通過(guò)吸收光譜 儀中的空間分離來(lái)省去光譜分解的最后步驟。
[0068] 光強(qiáng)度控制裝置還可以使得能夠使每個(gè)光源的光強(qiáng)度適于被樣品吸收和/或適 于檢測(cè)器的響應(yīng)。
[0069]本發(fā)明還涉及用于發(fā)射受控光譜光束的結(jié)構(gòu)M2，其包括根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)射受 控光譜光束的至少兩個(gè)裝置M，每個(gè)裝置M供給被稱為疊加光束的光束，用于發(fā)射受控光譜 光束的結(jié)構(gòu)M2還包括輔助光譜復(fù)用裝置，其布置以將用于發(fā)射受控光譜光束的每個(gè)裝置M 的各自的疊加光束在空間上疊加。
[0070] 因而可以疊加更多的光束，特別是準(zhǔn)單色光束。特別地，與根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置 相比可以疊加至少兩倍的光束。
[0071] 輔助光譜復(fù)用裝置有利地包括任意的常規(guī)復(fù)用裝置。下面給出幾個(gè)實(shí)例。
[0072] 輔助光譜復(fù)用裝置可包括至少一個(gè)分色鏡的組合件。利用反射或透射組，可以將 每個(gè)與各自的發(fā)射裝置相關(guān)聯(lián)的光束在空間上疊加。
[0073] 輔助光譜復(fù)用裝置可以包括布置為使得將來(lái)源于其幾個(gè)輸入光纖的光束復(fù)用在 一起的光纖復(fù)用器。術(shù)語(yǔ)"光纖分束器"可用于這樣的光纖復(fù)用器。
[0074] 用于發(fā)射受控光譜光束的每個(gè)裝置可以包括各自的波導(dǎo)和與用于發(fā)射受控光譜 光束的其他裝置共用的光學(xué)準(zhǔn)直裝置，和布置用來(lái)復(fù)用來(lái)源于每個(gè)波導(dǎo)的光束的輔助光譜 復(fù)用裝置。特別地，用于發(fā)射受控光譜光束的每個(gè)裝置都可包括各自的均勻化波導(dǎo)。在這 些變化方案中，波導(dǎo)（任選地為均勻化波導(dǎo)）與通過(guò)相應(yīng)的光學(xué)組合件移動(dòng)為更靠在一起 的或疊加的光束在其中傳播的每個(gè)發(fā)射裝置相對(duì)應(yīng)。通過(guò)光纖分束器復(fù)用（或混合）不同 波導(dǎo)的輸出，然后通過(guò)共用的光學(xué)準(zhǔn)直裝置將其準(zhǔn)直。
[0075] 本發(fā)明還涉及一種用于分析至少一個(gè)樣品的光譜儀，其包括用于照射樣品的裝 置。用于照射樣品的裝置包括根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)射受控光譜光束的裝置M或根據(jù)本發(fā)明 的用于發(fā)射受控光譜光束的結(jié)構(gòu)M2。
[0076] 根據(jù)本發(fā)明的光譜儀可以形成吸收光譜儀，并且包括：
[0077]-至少一個(gè)檢測(cè)器，其能夠收集由待分析樣品透射的光束并且對(duì)與由該檢測(cè)器接 收的光通量相關(guān)的、波長(zhǎng)分別為A1或\ 2的信號(hào)進(jìn)行傳遞，和
[0078]-能夠確定待分析樣品對(duì)波長(zhǎng)分別為λi或λ2的每個(gè)信號(hào)的吸收的信號(hào)處理裝 置。
[0079]與常規(guī)的吸收光譜儀不同，由于根據(jù)本發(fā)明的吸收光譜儀不使用昂貴的和體積大 的光學(xué)部件、例如衍射光柵或多通道線性檢測(cè)器（例如CCD傳感器或光電二極管陣列），所 以其成本保持為受控的。
[0080]而且，根據(jù)本發(fā)明的光譜儀直接并入光源。根據(jù)本發(fā)明的吸收光譜儀可以包括布 置以彼此不同的頻率對(duì)每個(gè)光源的光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制裝置和布置為用于解調(diào)由檢測(cè) 器與光源同步傳遞的信號(hào)的信號(hào)處理裝置。
[0081]有利地，根據(jù)本發(fā)明的吸收光譜儀包括根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置或發(fā)射結(jié)構(gòu)的變 體，其包括用于彼此獨(dú)立地控制至少兩個(gè)光源的光強(qiáng)度的裝置。
[0082] 因而，如前所述，所實(shí)施的原理從根本上不同，這是因?yàn)槠浒刂瓢l(fā)射（通過(guò)調(diào) 制或一次激活單個(gè)源），而不是沿檢測(cè)線光譜分解由待分析樣品透射的光束。因而，根據(jù)本 發(fā)明的吸收光譜儀具有許多其他優(yōu)點(diǎn)：
[0083]-其對(duì)干擾光的靈敏度有限，但是其測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍大并且其檢測(cè)閾值相對(duì)于利用 光衍射光柵的吸收光譜儀而言低，和
[0084]-其測(cè)量速度相對(duì)于涉及掃描測(cè)量光譜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的單色光譜儀（濾波輪或衍射 光柵單色儀）得到提高。該速度在利用光強(qiáng)度調(diào)制的變化方案中甚至更佳。
[0085] 實(shí)際上，在現(xiàn)有技術(shù)中，由樣品透射的光束的光譜分解并不理想。在檢測(cè)線上的給 定位置處，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：主要部分（不是全部）為波長(zhǎng)λi的分量，并且存在在透射光束的所 有其他波長(zhǎng)下的干擾光。該干擾光主要是由于衍射光柵的使用而引入的漫射引起的。包括 操作而不是控制發(fā)射的原理改變解決了該缺點(diǎn)。
[0086] 根據(jù)本發(fā)明的吸收光譜儀可以包括照射待分析樣品的復(fù)用光束在其中耦合的至 少一個(gè)光纖。
[0087]根據(jù)本發(fā)明的吸收光譜儀可以包括布置在根據(jù)本發(fā)明的裝置或結(jié)構(gòu)的輸出處以 將準(zhǔn)直光束引導(dǎo)為朝向樣品的光學(xué)準(zhǔn)直裝置。
[0088] 根據(jù)本發(fā)明的吸收光譜儀可以包括能夠根據(jù)待分析樣品對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)λρλ2(并 且，如果適用的話，Ai$N,i>2)的吸收來(lái)改變每個(gè)光源的光強(qiáng)度的反饋裝置。因而，確保了在 檢測(cè)器的靈敏度和直線性的最佳區(qū)域中的操作。這樣，信噪比得到了改善。
[0089]根據(jù)本發(fā)明的光譜儀可以形成熒光光譜儀，并且可以包括：
[0090]-布置為用于收集由待分析樣品發(fā)射的熒光光束的至少一個(gè)檢測(cè)器，和[0091]-布置為根據(jù)由樣品接收的來(lái)傳遞與由檢測(cè)器接收的（熒光光束）光通量相關(guān)的、 波長(zhǎng)分別為A1或λ2的信號(hào)的信號(hào)處理裝置。
[0092] 分別由樣品接收的波長(zhǎng)λi或λ2通常被稱為激發(fā)波長(zhǎng)。
[0093]檢測(cè)器可以布置為僅檢測(cè)預(yù)定的光譜帶。
[0094]在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置（或發(fā)射結(jié)構(gòu)）包括用于至少兩個(gè)光源的光強(qiáng)度的裝置 的變化方案中，熒光光譜儀是特別有利的。在該情況下，信號(hào)處理裝置根據(jù)每個(gè)波長(zhǎng)分別為 X1或λ2的給定（激發(fā)）強(qiáng)度和根據(jù)激發(fā)的持續(xù)時(shí)間來(lái)傳遞與由檢測(cè)器接收的光通量相 關(guān)的信號(hào)。激發(fā)的持續(xù)時(shí)間通過(guò)光強(qiáng)度控制裝置來(lái)控制。因而可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨熒光。根 據(jù)激發(fā)的持續(xù)時(shí)間，不同的分子不經(jīng)受相同的激發(fā)。與基于非快速檢測(cè)的工作相比，基于快 速激發(fā)時(shí)間的工作較不昂貴。本發(fā)明使得可以優(yōu)選地基于快速激發(fā)時(shí)間來(lái)工作，例如通過(guò) 使用LED。
[0095]例如，檢測(cè)器包括簡(jiǎn)單的強(qiáng)度檢測(cè)器，并且信號(hào)處理裝置根據(jù)激發(fā)波長(zhǎng)（由樣品 接收的分別為A1或λ2的波長(zhǎng)）來(lái)傳遞由檢測(cè)器接收的熒光光束總強(qiáng)度相關(guān)的信號(hào)。 [0096] 作為替代方案，或者另外地，檢測(cè)器可以包括光譜儀，并且信號(hào)處理裝置根據(jù)激發(fā) 波長(zhǎng)來(lái)傳遞與由檢測(cè)器接收的熒光光束的熒光光譜相關(guān)的信號(hào)。
[0097] 熒光光譜儀可以包括能夠根據(jù)響應(yīng)于分別為λi或λ2的相應(yīng)波長(zhǎng)的吸收而由樣 品發(fā)射的熒光光束的強(qiáng)度來(lái)改變每個(gè)光源的光強(qiáng)度的反饋裝置。
[0098] 根據(jù)本發(fā)明的熒光光譜儀可以包括布置為以彼此不同的頻率調(diào)制每個(gè)光源的光 強(qiáng)度的調(diào)制裝置和布置為用于解調(diào)由檢測(cè)器與光源同步傳遞的信號(hào)的信號(hào)處理裝置。
[0099] 根據(jù)本發(fā)明的吸收光譜儀或根據(jù)本發(fā)明的熒光光譜儀可以包括參考通道：由用于 照射樣品的裝置發(fā)射的光束的一部分不被引導(dǎo)朝向待分析樣品，而是引導(dǎo)朝向參考樣品。 因而，可以獲得參考，以根據(jù)由樣品接收的分別為A1或\ 2的波長(zhǎng)來(lái)分別計(jì)算與由檢測(cè)器 接收的光通量相關(guān)的信號(hào)的吸收。在沒有參考樣品的情況下，可以提供簡(jiǎn)單的空位置（環(huán) 境空氣），這使得可以容易地將參考通道并入光譜儀中。
[0100] 作為替代方案，可以通過(guò)首先分析參考樣品、然后分析待分析樣品來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0101] 本發(fā)明還涉及熒光或吸收成像設(shè)備，其包括用于照射樣品的裝置。用于照射樣品 的裝置包括根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)射受控光譜光束的裝置M或根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)射受控 光譜光束的結(jié)構(gòu)M2。
[0102] 根據(jù)本發(fā)明的成像設(shè)備可以形成熒光顯微鏡設(shè)備并且包括：
[0103] -布置用于收集返回信號(hào)的收集裝置，所述返回信號(hào)包含由待分析樣品發(fā)射的熒 光光束，和
[0104] -用于將返回信號(hào)光學(xué)放大的裝置。
[0105] 類似地，根據(jù)本發(fā)明的成像設(shè)備可以形成吸收光譜儀顯微鏡設(shè)備并且包括：
[0106] -布置為用于收集返回信號(hào)的收集裝置，所述返回信號(hào)包含由待分析樣品反射或 散射回來(lái)的光束，和
[0107] -用于將返回信號(hào)光學(xué)放大的裝置。
[0108] 根據(jù)本發(fā)明的熒光顯微鏡設(shè)備可以包括能夠響應(yīng)于分別為λi或λ2的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng) 的吸收而根據(jù)由樣品發(fā)射的熒光光束的強(qiáng)度來(lái)改變每個(gè)光源的光強(qiáng)度的反饋裝置。
[0109] 類似地，根據(jù)本發(fā)明的吸收顯微鏡設(shè)備可以包括能夠響應(yīng)于分別為A1*λ2的對(duì) 應(yīng)波長(zhǎng)的吸收而根據(jù)由樣品反射或散射回來(lái)的光束的強(qiáng)度來(lái)改變每個(gè)光源的光強(qiáng)度的反 饋裝置。
[0110] 根據(jù)本發(fā)明的熒光或吸收顯微鏡設(shè)備可以包括布置為以彼此不同的頻率調(diào)制每 個(gè)光源的光強(qiáng)度的調(diào)制裝置。可以布置信號(hào)處理裝置以用于解調(diào)由檢測(cè)器（例如顯示裝 置）與光源同步地傳遞的信號(hào)。
[0111] 本發(fā)明還涉及一種用于觀察被不同波長(zhǎng)的光束接連照射的至少一個(gè)樣品的多光 譜成像設(shè)備，其包括：
[0112] -用于照射樣品的裝置，其包括根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)射受控光譜光束的裝置M或 根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)射受控光譜光束的結(jié)構(gòu)Μ2，
[0113] -用于分開的光源的控制裝置，其布置以在每個(gè)時(shí)刻每次一個(gè)地啟動(dòng)單個(gè)光源，和
[0114] -成像裝置。
[0115] 本發(fā)明通常涉及根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)射受控光譜光束的裝置M或根據(jù)本發(fā)明的 用于發(fā)射受控光譜光束的結(jié)構(gòu)M2的用途，以便形成在任意設(shè)備、例如光譜儀設(shè)備或成像設(shè) 備中的照明裝置。關(guān)于根據(jù)本發(fā)明發(fā)射裝置所陳述的所有優(yōu)點(diǎn)在于這些不同的用途（特別 地，發(fā)射的適用性，以及發(fā)射的光譜控制）。
[0116] 本發(fā)明還可以涉及根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置M或根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射結(jié)構(gòu)M2的用途， 其用于形成優(yōu)化物體（在博物館、珠寶店、用于牙醫(yī)用途的檢查牙齒的設(shè)備中，等）的顯色 性的照明裝置。
[0117] 最后，本發(fā)明涉及一種光發(fā)射單元，其包括至少三個(gè)半導(dǎo)體芯片，每個(gè)半導(dǎo)體芯片 發(fā)射發(fā)射波長(zhǎng)分別為A1或\ 2或λ3的準(zhǔn)單色光束。這些半導(dǎo)體芯片根據(jù)它們的發(fā)射波 長(zhǎng)來(lái)以按顏色次序排列。
[0118] 芯片的發(fā)射波長(zhǎng)是與其發(fā)射光譜范圍內(nèi)其最大強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。如果芯片的發(fā) 射光譜為鐘形，則該波長(zhǎng)通常在其發(fā)射光譜的中央。
[0119] 在術(shù)語(yǔ)"芯片"是指半導(dǎo)體芯片。更具體而言，可以使用術(shù)語(yǔ)"微型芯片"。術(shù)語(yǔ) "LED芯片"也可用于指發(fā)射光束的半導(dǎo)體芯片。
[0120] 根據(jù)本發(fā)明的光發(fā)射單元采用多芯LED(在英語(yǔ)中稱為"多芯片LED"）的一般原 理，但是有所修改。在現(xiàn)有技術(shù)中，生產(chǎn)多芯LED以優(yōu)化LED的發(fā)射強(qiáng)度。因而，每個(gè)半導(dǎo) 體芯片具有一個(gè)相同的發(fā)射譜。根據(jù)本發(fā)明，與此相反，期望的是每個(gè)半導(dǎo)體芯片應(yīng)具有完 全不同的發(fā)射波長(zhǎng)。而且，根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體芯片根據(jù)其發(fā)射波長(zhǎng)來(lái)放置。而且，根據(jù)本 發(fā)明，半導(dǎo)體芯片可以為多個(gè)，例如，可以在同一個(gè)光源中提供十二個(gè)。
[0121] 半導(dǎo)體芯片可以是共面的。
[0122] 更特別地，半導(dǎo)體芯片可以對(duì)齊。也可以使它們沿圓弧、橢圓弧或任意其他錐形弧 分布。
[0123] 優(yōu)選地，半導(dǎo)體芯片的寬度小于1mm，例如為90μm至500μm，乃至為90μm至 200μm。在提及半導(dǎo)體芯片的寬度時(shí)，指的是沿其最小尺寸測(cè)量的尺寸。
[0124] 兩個(gè)相鄰二極管之間的距離有利地為90μm至500μm。該距離可以特別地根據(jù)每 個(gè)半導(dǎo)體芯片的光譜寬度和兩個(gè)相鄰半導(dǎo)體芯片的發(fā)射波長(zhǎng)之差而變化。該距離取決于在 根據(jù)本發(fā)明的光源中期望使用的半導(dǎo)體芯片的數(shù)目。
[0125] 兩個(gè)相鄰的二極管之間的距離可以固定。
[0126] 作為替代方案，第一二極管和相鄰二極管之間的距離隨第一二極管的發(fā)射波長(zhǎng)和 相鄰二極管的發(fā)射波長(zhǎng)變化。
[0127] 特別地，根據(jù)本發(fā)明的光發(fā)射單元能夠被用于根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)射受控光譜光 束的裝置中以形成光源。因而，本發(fā)明可涉及例如前文所述的用于發(fā)射受控光譜光束的裝 置，其中光源由這樣的光發(fā)射單元形成。
[0128] 附圖和實(shí)施方案的描述
[0129] 根據(jù)閱讀絕非限制性的實(shí)現(xiàn)和實(shí)施方案的詳細(xì)描述，以及根據(jù)以下附圖，本發(fā)明 的其他優(yōu)點(diǎn)和特征會(huì)變得明顯：
[0130]-圖1示出了在根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)射受控光譜光束的裝置中使用的兩個(gè)光源的 發(fā)射光譜；
[0131]-圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置的第一實(shí)施方案，
[0132]-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置的第二實(shí)施方案，
[0133]-圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置的第三實(shí)施方案，
[0134]-圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置的第四實(shí)施方案，
[0135]-圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方案，
[0136] -圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的吸收光譜儀的一個(gè)實(shí)施方案，
[0137] -圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的熒光光譜儀的一個(gè)實(shí)施方案，
[0138] -圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的熒光顯微設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方案。
[0139] -圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的多光譜成像設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方案；和
[0140] -圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的光發(fā)射單元的一個(gè)實(shí)施方案。
[0141] 首先，參考圖1，將描述用于根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置中的兩個(gè)光源的發(fā)射譜。
[0142] 兩個(gè)光源的光強(qiáng)度分別標(biāo)記為I1U)或Ι2(λ)，波長(zhǎng)分別為A1或入2的兩個(gè)光 源是準(zhǔn)單色的。每個(gè)光譜I1U)或ι2(λ)各自均為"鐘形的"（例如高斯分布），其在被稱 為工作波長(zhǎng)的分別為A1或λ2的波長(zhǎng)處具有峰值。該峰值具有相對(duì)于工作波長(zhǎng)較小的半 峰寬。
[0143] 因而，第一光源Sl具有帶有以下特征的鐘形發(fā)射光譜：
[0144]-對(duì)于λi= 340nm的工作波長(zhǎng)，峰高為I1，最大（光強(qiáng)度I1 (λ)的最大值，即I1,最大 U1)),和
[0145] -峰值λ丨附近的半峰寬Λλ丨，此處等于l〇nm。
[0146] 同樣地，第二光源S2具有帶有以下特征的鐘形發(fā)射光譜：
[0147] -對(duì)于λ2 = 405ηπι的工作波長(zhǎng)，峰高為I2，最大（光強(qiáng)度12(入）的最大值，I2，最大 (入2))，和
[0148] -峰值λ2附近的半峰寬Λλ2，此處等于l〇nm。
[0149] 然后光源SI和S2可以被視為準(zhǔn)單色的，這是因?yàn)椋?br> [0150] -由于Δλ/λ,〈1，光源Sl的半峰寬Δλi相對(duì)于波長(zhǎng)λi較小
[0151] -由于Δλ2/λ2〈〈1，光源S2的半峰寬Δλ2相對(duì)于波長(zhǎng)λ2較小。
[0152] 還可以使用具有其他光譜形狀的多色光源。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)光源的位置，將僅使 用其光譜中以被稱為工作或發(fā)射波長(zhǎng)為中心的部分。因此，可以使用多色光源，前提是其光 譜在該工作波長(zhǎng)處具有高強(qiáng)度。
[0153] 此處的光源包括發(fā)光二極管（"LED"，S卩"發(fā)光二極管")。發(fā)光二極管的使用使得 可以降低失效的風(fēng)險(xiǎn)，LED是具有比通常用于例如光譜儀的裝置、例如白熾或放電源的光源 長(zhǎng)的壽命。而且，LED具有尺寸較小的優(yōu)點(diǎn)。
[0154] 參考圖2,將描述根據(jù)本發(fā)明的受控光譜光束發(fā)射裝置1的第一實(shí)施方案。
[0155] 在該實(shí)施方案中，存在十二個(gè)光源。為了圖的易讀性，僅示出了五個(gè)光源：S1、S2、 Si、SN,其中N= 12。然而，在期望的情況下，可以規(guī)定盡可能多的光源。
[0156] 光源Sl至S12被視為準(zhǔn)單色光源，每個(gè)發(fā)射波長(zhǎng)分別為λi至λ12的光束。
[0157] 準(zhǔn)單色光源是指其發(fā)射光譜的波長(zhǎng)窄的光源。這可以參考圖1來(lái)理解，圖1中示 出了發(fā)光二極管Sl和S2的發(fā)射光譜。
[0158] 除了參照?qǐng)D1描述的光源Sl和S2之外，另外十個(gè)光源S3至S12發(fā)射以下波長(zhǎng)的 光束：
[0159] -光源 S3: λ3 = 450nm ;
[0160] -光源 S4: λ4 = 480nm ;
[0161] -光源 S5: λ5= 505nm ;
[0162] -光源 S6: λ6 = 546nm ;
[0163]-光源 S7:λ7 = 570nm;
[0164]-光源 S8:λ8 = 605nm;
[0165]-光源 S9:λ9 = 660nm;
[0166]-光源 SlO:λ10 = 700nm
[0167]-光源 SII:λn = 750nm
[0168]-光源 S12:λ12 = 800nm
[0169] 因此光源SI至S12按色度的增序排列。
[0170] 作為一個(gè)變化方案，可以使用適于所用應(yīng)用的任意其它波長(zhǎng)。
[0171] 優(yōu)選地，光源的波長(zhǎng)包含340nm至800nm。
[0172] 在該第一實(shí)施方案中，光源SI至S12有利地選擇為使得它們各自的發(fā)射光譜不重 疊。仍然以其各自的光譜在圖1中示出的光源Sl和S2為例，這意味著：
[0173]-對(duì)于波長(zhǎng)λ2，光源Sl的光強(qiáng)度I1 (λ2)相對(duì)于峰值12, 而言非常低，例如低于 該峰值的5 %，優(yōu)選低于該峰值的1 %，并且
[0174]-對(duì)于波長(zhǎng)λi，光源S2的光強(qiáng)度Ι2(λ2)相對(duì)于峰值I1; 而言非常低，例如低于 該峰值的5 %，優(yōu)選低于該峰值的1 %。
[0175] 有利地，光源可各自包括放置在其前方的光纖，使得可以更進(jìn)一步限制它們各自 的半峰寬。該光纖為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的光譜濾波器，其使得光束能夠僅在被稱 為其"通帶"的特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)透射。該濾波器可以例如是吸收濾波器或干擾濾波器。
[0176] 在圖2中示出的本發(fā)明實(shí)施方案中，十二個(gè)光源Sl至S12是封裝型發(fā)光二極管。 封裝型發(fā)光二極管是指發(fā)光二極管Sl至S12在此處各自包含發(fā)射光并且放置在包裝中的 芯片（或"LED芯片"），從而使得一方面能夠使芯片發(fā)光時(shí)由其釋放的熱耗散，并且另一方 面能夠?qū)㈦娏λ偷叫酒怨┢溥\(yùn)行。
[0177] 因此，包裝通常由耐熱的和電絕緣的材料、例如環(huán)氧聚合物如環(huán)氧樹脂或者陶瓷 構(gòu)成。
[0178] 其通常包括通過(guò)兩個(gè)焊點(diǎn)焊至印制電路板21上的兩個(gè)金屬銷，這些焊點(diǎn)使得可 以在一方面將發(fā)光二極管固定至印制電路板，并且在另一方面可以為L(zhǎng)ED供給電流。
[0179] 作為一個(gè)變化方案，同一個(gè)包裝可以包含幾個(gè)芯片（"多芯片LED")，那么，包裝通 常包含與包裝中并入的芯片一樣多對(duì)的金屬銷。于是，這被稱為多芯LED。該包裝的不同芯 片是相同的。
[0180] 在每個(gè)變化方案中，可以規(guī)定用簡(jiǎn)單導(dǎo)電表面替換金屬銷，并且使用被稱為"表面 安裝器件"的SMD技術(shù)。
[0181] 下面將參照?qǐng)D11描述用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的光源的另一可能方案。
[0182] 印制電路板21或PCB(英語(yǔ)"PrintedCircuitBoard"的縮寫）21在此處由在本 領(lǐng)域中公知的"FR4"型玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂制成。
[0183] 為了提供必要的電力，印制電路板21包括連接器22。為了附圖的易讀性，在所有 的圖中都沒有示出連接器22。參照?qǐng)D7,應(yīng)當(dāng)注意的是，該連接器22與電纜23相連接，該 電纜23連至為每個(gè)發(fā)光二極管供給調(diào)節(jié)電流的控制箱24和電源。
[0184] 發(fā)光二極管Sl至S12各自發(fā)射它們的發(fā)射波長(zhǎng)λi至λ12的光束。每束光束通 常都為發(fā)散光束，LED為以準(zhǔn)朗伯方式發(fā)射的光源。
[0185] 發(fā)射裝置1包括將光源SI至S12的光束混合以形成復(fù)用光束26的光譜復(fù)用裝置。
[0186] 在圖2中示出的本發(fā)明實(shí)施方案中，這些光譜復(fù)用裝置由光學(xué)組合件自身形成， 所述光學(xué)組合件由具有光軸Al的厚雙凹透鏡25形成。已知這樣的透鏡25在偏離其光軸 Al工作時(shí)具有橫向色差。
[0187] 實(shí)際上，透鏡25具有與波長(zhǎng)A1至λ12的相對(duì)應(yīng)的焦點(diǎn)Fl至F12。由于橫向色 差，這些焦點(diǎn)不同且分開，在與透鏡25的光軸Al相交的直線上排列。
[0188] 透鏡25的這些奇異點(diǎn)的光學(xué)特征為源于這些點(diǎn)的光束由透鏡25透射并且轉(zhuǎn)變?yōu)?具有平行光線的光束形式，其被稱為"準(zhǔn)直的"光束。
[0189] 因而，從焦點(diǎn)Fl沿透鏡25的方向以波長(zhǎng)λi發(fā)射的光束作為平行光束以相同波 長(zhǎng)λi從透鏡25出來(lái)。同樣地，從焦點(diǎn)F2沿透鏡25的方向以波長(zhǎng)λ2發(fā)射的光束作為平 行光束以相同的波長(zhǎng)λ2從透鏡25出來(lái)，疊加在為波長(zhǎng)A1的平行光束上。因此，由焦點(diǎn)Fl 和F2發(fā)射的兩束光束在透鏡25的輸出處被混合，或者"被復(fù)用"。
[0190] 這樣應(yīng)理解的是，通過(guò)將光源Sl至S12分別放置在與具有色差的透鏡25的波長(zhǎng) λ1至λ12相對(duì)應(yīng)的焦點(diǎn)Fl至F12的位置中，由LEDSl至S12發(fā)射的光束在透鏡25的輸 出處被復(fù)用，以形成復(fù)用光束26,本文中該光束26為準(zhǔn)直光束的形式。
[0191] 因此，復(fù)用光束26為多色光束，這是因?yàn)槠浒瑤追N混合的波長(zhǎng)。
[0192] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置1的第二實(shí)施方案。
[0193] 下面將僅描述圖3與圖2的不同之處。
[0194] 雖然在圖2示出的實(shí)施方案中光源Sl至S12位于與透鏡25的波長(zhǎng)\1至λ12相 對(duì)應(yīng)的焦點(diǎn)Fl至F12的位置處，但是在該實(shí)施方案中不是這種情況。因此，使用"點(diǎn)對(duì)點(diǎn)" 光學(xué)共軛，而不是"聚焦無(wú)限遠(yuǎn)"。光源Sl至S12位于使得透鏡25在光源和共用的像點(diǎn)37 之間執(zhí)行光學(xué)共軛的位置處。放置在該像點(diǎn)37處的空間濾波孔39使得可以對(duì)由透鏡25 出來(lái)的光束實(shí)施空間濾波。
[0195] 消色差準(zhǔn)直透鏡38放置為使得共用像點(diǎn)37被放置在其物方焦點(diǎn)處，這使得可以 獲得經(jīng)準(zhǔn)直的復(fù)用光束26。
[0196] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置的第三實(shí)施方案。
[0197] 將僅相對(duì)于其與圖3的不同之處來(lái)描述圖4。
[0198] 在圖4中示出的實(shí)施例中，透鏡25的幾何像差為使得對(duì)于光源Sl至S12不獲得 共用像點(diǎn)。
[0199] 每個(gè)光源在各自的圖像點(diǎn)4〇i至4012處通過(guò)透鏡25成像。盡管透鏡25并沒有使 光源Sl至S12在一個(gè)點(diǎn)處成像，但是其將源于每個(gè)光源的光束移動(dòng)為更靠在一起。因此， 點(diǎn)4〇i至4012在具有小尺寸的焦點(diǎn)空間、例如直徑為幾毫米和高度為幾毫米的厚盤中結(jié)合。 因此，均勻化波導(dǎo)41放置為使得形成像點(diǎn)4〇i至4012的光束進(jìn)入波導(dǎo)41內(nèi)。例如，波導(dǎo)為 液芯光纖，其直徑為3mm，長(zhǎng)度為75mm。源于光源Sl至S12中的每個(gè)的光束在波導(dǎo)內(nèi)部混 合，使得在波導(dǎo)的輸出處獲得均勻化的光束。該光束被稱為均勻化的是由于為各自波長(zhǎng)的 每束光束的貢獻(xiàn)在空間上被混合。在波導(dǎo)的輸出處，消色差準(zhǔn)直器38使得可以獲得經(jīng)準(zhǔn)直 的復(fù)用光束26。液芯光纖的直徑比常規(guī)光纖的直徑（幾百微米）大得多。選擇直徑為約 3mm、通常為2mm至6mm的液芯光纖，以確保光纖中的有效f禹合且同時(shí)確保在光纖輸出處良 好品質(zhì)的準(zhǔn)直。
[0200] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置1的第四實(shí)施方案。
[0201] 將僅描述圖5與圖2的不同之處。
[0202] 在該實(shí)施方案中，光譜復(fù)用裝置包括由被準(zhǔn)直透鏡55和聚焦透鏡52圍繞的光學(xué) 棱鏡51形成的光學(xué)組合件。準(zhǔn)直透鏡使得可以準(zhǔn)直從光源Sl至S12中的每一個(gè)出來(lái)的光 束。因而，幾個(gè)經(jīng)準(zhǔn)直的光束被導(dǎo)向棱鏡51。在該階段，幾個(gè)經(jīng)準(zhǔn)直的光束可以在空間上分 開，或者部分疊加。棱鏡51使在棱鏡的相反面出來(lái)的這些光束在空間上更為靠在一起，使 得它們被引導(dǎo)為朝向聚焦透鏡52,所述聚焦透鏡52使由不同的光源發(fā)射的光束在像點(diǎn)53 處在空間上結(jié)合。
[0203] 棱鏡和透鏡組合件通常在光譜儀的環(huán)境中使用，用于在空間上將不同的波長(zhǎng)分 開。此處正相反，通過(guò)采用光的逆向返回原理它們用于使不同波長(zhǎng)的光束在空間上更靠在 一起。
[0204] 像點(diǎn)53位于消色差準(zhǔn)直透鏡38的物方焦點(diǎn)處，使得在該透鏡38的輸出處獲得復(fù) 用準(zhǔn)直光束26。
[0205] 可以設(shè)想將參照?qǐng)D5描述的實(shí)施方案與參照?qǐng)D4描述的實(shí)施方案相結(jié)合。特別地， 如果沒有獲得單像點(diǎn)53,而是獲得位于具有小尺寸的空間中的一組像點(diǎn)4〇i到40N的話。
[0206] 參照?qǐng)D6,現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射結(jié)構(gòu)60的一個(gè)實(shí)施方案。
[0207] 根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射結(jié)構(gòu)60包括三個(gè)根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置1。
[0208] 更確切地說(shuō)，在圖6中示出的實(shí)施方案中，發(fā)射結(jié)構(gòu)60包括：
[0209] -三個(gè)光源單元，每個(gè)光源單元包括單個(gè)光源S1至Sn，其中N大于5 ;
[0210] -對(duì)于每個(gè)光源單元的如前所述的、特別是參照?qǐng)D3、4、5描述的光學(xué)組合件61 ;
[0211] -在每個(gè)光學(xué)組合件61的輸出處，與每個(gè)光源單元相對(duì)應(yīng)的光束被聚焦在單個(gè)點(diǎn) 或在具有小空間的聚焦區(qū)域（例如直徑為5_和高2_的厚盤）中結(jié)合的多個(gè)點(diǎn)上。與每 個(gè)光源單元對(duì)應(yīng)的光束各自進(jìn)入可以為均勻化波導(dǎo)的各自的波導(dǎo)41中。
[0212] -光纖分束器63,其在光纖分束器63的輸出處的單個(gè)波導(dǎo)64中將在每個(gè)波導(dǎo)41 中傳播的光束在空間上結(jié)合。
[0213] -三個(gè)發(fā)射裝置1共用的準(zhǔn)直光學(xué)器件38。
[0214] 結(jié)合了每個(gè)發(fā)射裝置1的每個(gè)光源的發(fā)射波長(zhǎng)，因此在輸出處獲得了多色準(zhǔn)直復(fù) 用光束65。
[0215] 還可以提供該實(shí)施方案的一個(gè)變化方案，其中專用的準(zhǔn)直光學(xué)器件38與每個(gè)發(fā) 射裝置1相對(duì)應(yīng)，在該情況下位于光學(xué)分束器63上游。在該變化方案中，可以有利地用分 色鏡替換光纖分束器。
[0216] 利用參照?qǐng)D2至5描述的幾個(gè)發(fā)射裝置1，可以設(shè)想所有可能的變化方案。
[0217] 參照?qǐng)D7,現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的吸收光譜儀70的實(shí)施方案。這樣的光譜儀使 得可以進(jìn)行樣品的精確化學(xué)分析。
[0218] 根據(jù)本發(fā)明的吸收光譜儀70具有由根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置1形成的照明裝置。
[0219] 復(fù)用光束26使得可以照射待分析樣品11，所述待分析樣品在此處包含放置在室 12中的血液樣品，其特征將在下文描述。
[0220] 可以提供單個(gè)樣品，其中操作員在兩次測(cè)量之間用一個(gè)樣品替換另一個(gè)樣品，或 者平行放置的一組樣品，以在兩次測(cè)量之間簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)換單個(gè)支撐體。
[0221] 可以為光源提供偏振濾波器，其放置在復(fù)用光束26的路徑上的樣品前方。作為替 代方案，光源可各自包括放置在其前方的偏振濾波器。該偏振濾波器使得可以通過(guò)在透射 穿過(guò)待分析樣品11之后將由其吸收的光與最終由熒光重新發(fā)射的光分離來(lái)增加信噪比。
[0222] 而且，這樣的偏振濾波器會(huì)使得還可以測(cè)量待分析樣品的旋光率，如果由此表現(xiàn) 出來(lái)的話。
[0223] 復(fù)用光束26傳播以用光照射待分析樣品11。
[0224] 樣品11例如被放置在室12中，其壁是透明的，但是對(duì)于在發(fā)射裝置1中使用的波 長(zhǎng)不是非常吸收。在此處，室12由用石英制造的平行六面體管形成。
[0225] 復(fù)用光束26然后穿過(guò)樣品11，其中它沿其路徑被吸收。更確切地說(shuō)，復(fù)用光束26 的波長(zhǎng)為λi至λ12的光束中每一個(gè)都被樣品11吸收，所述吸收為對(duì)于波長(zhǎng)λi至λ12中 的每一個(gè)而言不同的先驗(yàn)。
[0226] 有利地，可以向待分析樣品11添加一種或更多種化學(xué)試劑，使得可以進(jìn)行待分析 樣品11的滴定。
[0227] 在從室12的輸出處，獲得了由待分析樣品透射的光束34,該透射光束34的光譜為 樣品11的特性，如同其化學(xué)組成的部分簽名。
[0228] 然后，由"檢測(cè)器單元"檢測(cè)并分析透射光束34。
[0229] 特別地，檢測(cè)器單元包括檢測(cè)器31，例如"單通道"檢測(cè)器，其收集由待分析樣品 11透射的光束34。檢測(cè)器31在此處為硅型的半導(dǎo)體光電二極管。
[0230] 作為一個(gè)變化方案，檢測(cè)器可以是雪崩光電二極管、光電倍增管或CCD或CMOS傳 感器。
[0231] 檢測(cè)器31然后傳遞與為波長(zhǎng)\1至λ12中的每一個(gè)接收的光通量相關(guān)的信號(hào)。在 給定波長(zhǎng)下接收的光通量與樣品11對(duì)該波長(zhǎng)的吸收水平相關(guān)聯(lián)。
[0232] 與由檢測(cè)器31接收的光通量相關(guān)的信號(hào)被傳輸至信號(hào)處理裝置32,其確定由待 分析樣品對(duì)波長(zhǎng)λi至λ12中的每一個(gè)的吸收。然后對(duì)于所討論的波長(zhǎng)而言，將樣品11的 分析結(jié)果傳輸至顯示裝置33,其以吸收光譜的形式呈現(xiàn)結(jié)果，在所述吸收光譜中波長(zhǎng)在水 平軸上示出，樣品11的吸收水平在縱軸上示出，例如作為百分比示出。
[0233] 電源和控制裝置24布置以控制每個(gè)光源的光強(qiáng)度，例如以調(diào)制其頻率。
[0234] 因而可以以彼此不同的頻率來(lái)對(duì)光源Sl至S12中的每一個(gè)的光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制。如 上文解釋的，因而在檢測(cè)期間可以區(qū)分源于每個(gè)光源的信號(hào)。通常，調(diào)制頻率為1千赫茲至 1千兆赫茲。然后信號(hào)處理裝置32解調(diào)由檢測(cè)器31與光源Sl至S12同步傳遞的信號(hào)。這 使得可以特別地使用信號(hào)檢測(cè)器來(lái)進(jìn)行測(cè)量。
[0235] 作為替代方案，可以僅打開或關(guān)閉每個(gè)光源，使得每個(gè)時(shí)刻僅有光源中的一個(gè)發(fā) 射光。
[0236] 可以組合這兩個(gè)實(shí)施方案。
[0237] 這可以被稱為復(fù)用光束26的光譜和時(shí)間控制。
[0238] 通過(guò)以該方式分開不同的光源Sl至S12 (通過(guò)頻率調(diào)制或依次打開），對(duì)待分析樣 品11的吸收的測(cè)量具有更大的精確度。特別地，如前所述，檢測(cè)噪聲被大幅降低。
[0239]LED的響應(yīng)時(shí)間非常迅速，為約100ns，通常為IOns至1000ns。與該響應(yīng)時(shí)間同 樣快速的光譜控制可以被稱為時(shí)間分辨光譜學(xué)。因而這樣的電源和控制裝置24使得可以 觀察非常快速的現(xiàn)象。LED的響應(yīng)時(shí)間與適當(dāng)選擇出的光電二極管的響應(yīng)時(shí)間為同一數(shù)量 級(jí)。由于這兩種響應(yīng)時(shí)間都在發(fā)射和接收側(cè)，可以觀察非常快速的現(xiàn)象，這是因?yàn)轫憫?yīng)時(shí)間 (例如為約幾百納秒）與分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的壽命為同一數(shù)量級(jí)。可以例如觀察隨時(shí) 間的吸收現(xiàn)象。可以例如觀察分子的能級(jí)以什么速度被激發(fā)和去激發(fā)。
[0240]吸收光譜儀70還包括根據(jù)待分析樣品11對(duì)波長(zhǎng)λi、λ2中的每一個(gè)的吸收來(lái)改 變光源Sl至S12中每一個(gè)的光強(qiáng)度的反饋裝置。
[0241] 反饋裝置特別包括：
[0242]-電源和控制裝置24;
[0243]-在信號(hào)處理裝置32與電源和控制裝置24之間的連接電纜35;
[0244]-能夠?qū)嵤┓答伒挠?jì)算裝置。
[0245] 實(shí)際上，信號(hào)處理裝置32經(jīng)由連接電纜35向電源和控制裝置24傳輸與待分析樣 品11對(duì)波長(zhǎng)λi至λ12中每一個(gè)的吸收的測(cè)量相關(guān)的信號(hào)。
[0246] 因而連接電纜35在發(fā)射裝置和檢測(cè)單元之間建立反饋回路。該反饋回路使得可 以調(diào)節(jié)每個(gè)波長(zhǎng)的強(qiáng)度以在檢測(cè)器31的靈敏度和線性度的最佳區(qū)域中工作。
[0247] 下文中將對(duì)操作員實(shí)施以通過(guò)圖7中示出的吸收光譜儀進(jìn)行吸收測(cè)量的過(guò)程進(jìn) 行描述。
[0248] 校準(zhǔn)步驟：
[0249] 在該步驟中，操作員打開電源和控制裝置24,使得能夠向包括十二個(gè)LEDSl至 S12的印制電路板供電，所述十二個(gè)LEDSl至S12然后每個(gè)以其各自的波長(zhǎng)A1至λ12發(fā) 射發(fā)散光束。然后形成復(fù)用光束26,該復(fù)用光束傳播至室12以照射它。
[0250] 然后操作員進(jìn)行"空"測(cè)量，即在該步驟中，吸收光譜儀的室12是空的，沒有容納 待分析樣品11。因此，復(fù)用光束26幾乎全部被室12透射為透射光束34。
[0251] 作為一個(gè)變化方案，操作員可以利用充滿了pH=7(氫電位）的水的室來(lái)進(jìn)行該 校準(zhǔn)步驟，水的吸收光譜是已知的。
[0252] 然后檢測(cè)器31收集透射光束34并且將與由不同的LEDSl至S12發(fā)射的每束光 束的光強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)的信號(hào)傳遞至記錄該信號(hào)的信號(hào)處理裝置32。
[0253] 在該校準(zhǔn)步驟結(jié)束時(shí)，信號(hào)處理裝置已經(jīng)將由光源Sl至S12中的每一個(gè)發(fā)射并透 射通過(guò)吸收光譜儀的空室12的光束中的每一個(gè)的光強(qiáng)度的校準(zhǔn)值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
[0254] 測(cè)量步驟：
[0255] 在該步驟中，操作員進(jìn)行新的測(cè)量，注意了將待分析樣品11放置在吸收光譜儀的 室12中。
[0256] 因而，在該測(cè)量步驟結(jié)束時(shí)，信號(hào)處理裝置因此已經(jīng)將光源Sl至S12中的每一個(gè) 發(fā)射并透射通過(guò)吸收光譜儀10的、用待測(cè)量樣品11填充的室12的光束中的每一個(gè)的光強(qiáng) 度的校準(zhǔn)值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
[0257] 然后，對(duì)于波長(zhǎng)λi至λ12中的每一個(gè)，信號(hào)處理裝置32確定校準(zhǔn)步驟中校準(zhǔn)的 值和測(cè)量步驟中測(cè)量的值之比，該比例與形成復(fù)用光束26的每個(gè)單色光束的吸收相關(guān)聯(lián)。
[0258] 然后將結(jié)果以操作員可以查看的圖表形式顯示在顯示裝置33上。
[0259] 根據(jù)從一個(gè)波長(zhǎng)到另一波長(zhǎng)的相對(duì)吸收水平，操作員可以從其推斷樣品11的性 質(zhì)。每種化合物具有已知的吸收光譜。因此，樣品11的光譜為通過(guò)濃度加權(quán)的已知光譜的 疊加。通過(guò)解卷積，可以找出樣品的光譜中每種化合物的分?jǐn)?shù)。本發(fā)明提供的高測(cè)量靈敏 度（如上文所述的）提高了化學(xué)組成分析的精確度。
[0260] 參照?qǐng)D8,現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的熒光光譜儀80。
[0261] 將僅描述圖8與圖7的不同之處。
[0262] 在該實(shí)施方案中，將復(fù)用光束26引導(dǎo)為朝向樣品11。響應(yīng)于復(fù)用光束26的吸收， 樣品發(fā)射熒光束81。
[0263] 檢測(cè)器82接收該熒光束81。檢測(cè)器82可以例如由光電二極管或光譜儀構(gòu)成。熒 光光譜的測(cè)量使得可以識(shí)別樣品11的成分。
[0264] 檢測(cè)器82與信號(hào)處理裝置83相連。如果檢測(cè)器82為光譜儀，則信號(hào)處理裝置可 以形成光譜儀的組成部分。
[0265] 可以提供反饋裝置（未示出），其特別包括：
[0266]-電源和控制裝置24 ;
[0267]-在信號(hào)處理裝置83與電源和控制裝置24之間的連接電纜（未示出）；
[0268] -能夠?qū)嵤┓答伒挠?jì)算裝置。
[0269] 信號(hào)處理裝置83實(shí)際上經(jīng)由連接電纜35將與和波長(zhǎng)λi至λ12中的每一個(gè)相關(guān) 的熒光信號(hào)的測(cè)量相關(guān)的信號(hào)傳輸至電源和控制裝置24。
[0270] 這樣的反饋回路使得可以在檢測(cè)器82的靈敏度和線性度的最佳區(qū)域中工作。
[0271] 參照?qǐng)D9,現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的熒光顯微鏡設(shè)備90。
[0272] 將僅描述圖9與圖8的不同之處。
[0273] 樣品11可由生物組織構(gòu)成。
[0274] 將熒光束81引導(dǎo)為朝向收集裝置91，使得至少一個(gè)透鏡的布置可以完全收集熒 光束81。
[0275] 然后，熒光束81被引導(dǎo)至光學(xué)放大裝置92，其將樣品11的觀察區(qū)的放大圖像聚焦 在例如觀察者眼睛的視網(wǎng)膜上。因而可以獲得由樣品11發(fā)射的熒光信號(hào)的圖像，例如以定 位樣品內(nèi)已經(jīng)預(yù)先用熒光分子標(biāo)記的成分。
[0276] 參照?qǐng)D10,現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的多光譜成像設(shè)備100。
[0277] 根據(jù)本發(fā)明的多光譜成像設(shè)備100具有由根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置1形成的照明裝 置。
[0278] 復(fù)用光束26使得可以照射位于體內(nèi)觀察環(huán)境中的、在此處由人組織樣品構(gòu)成的 待分析樣品11。
[0279] 聚焦透鏡105將復(fù)用光束26聚焦在待分析樣品11的特定位置上。
[0280] 在多光譜成像中，獲得幾個(gè)圖像，每個(gè)圖像與非常窄的光譜帶相對(duì)應(yīng)。因而實(shí)現(xiàn)了 由表面反射的光的精確得多的定義，并且可以獲得對(duì)裸眼不可見的特性。光譜帶可以根據(jù) 為待分析材料或產(chǎn)品的特性的波長(zhǎng)來(lái)選擇。這可以通過(guò)選擇不同的光源Sl至S12來(lái)完成。
[0281] 因此多光譜成像設(shè)備100包括控制裝置101，其包括用于光源的電源和控制裝置 以及布置以連續(xù)激活幾個(gè)光源之一的計(jì)算裝置。連續(xù)的激活可以手動(dòng)控制，或者可以是自 動(dòng)的。
[0282] 聚焦的光束26在樣品11上被反射為反射光束102,并且傳播到包括例如透鏡組和 合適情況下的顯示屏的成像裝置103。
[0283] 因而可以監(jiān)測(cè)非常快速的事件，特別是在體內(nèi)觀察的環(huán)境中。
[0284] 圖7至圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置的不同應(yīng)用。可以設(shè)想這些應(yīng)用的所 有可能的組合和參照?qǐng)D2至5描述的發(fā)射裝置的不同實(shí)施方案。還可以設(shè)想，在參照?qǐng)D7 至10描述的每個(gè)實(shí)施例中，用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射結(jié)構(gòu)（圖6)替換根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射裝置。
[0285] 最后，參照?qǐng)D11，現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的光發(fā)射單元110的一個(gè)實(shí)施方案。
[0286] 光發(fā)射單元110包括三個(gè)半導(dǎo)體芯片114,其以陰影設(shè)計(jì)示出。半導(dǎo)體芯片的摻雜 使得可以確定芯片的中心發(fā)射波長(zhǎng)，以及發(fā)射寬度。芯片被并入單個(gè)組件內(nèi)。該組件可由 塑料或陶瓷制成。每個(gè)芯片利用電絕緣的膠黏劑黏結(jié)到襯底（例如鋁）上，乃至有時(shí)直接 黏結(jié)到電極上。每個(gè)芯片都通過(guò)錫焊以金線分別微錫焊至兩個(gè)專用電極115i*1152。光 發(fā)射單元的生產(chǎn)不會(huì)再進(jìn)一步描述，因?yàn)楸景l(fā)明在于發(fā)射單元的芯片的選擇和布置。
[0287] 根據(jù)本發(fā)明的光發(fā)射單元110是SMD部件。圖11示出了連至分別包括金屬銷Iiei 或1162的支撐體112的光發(fā)射單元。每個(gè)金屬銷IW1或1162分別電連接至電極IK1或 1152。這些金屬銷使得能夠簡(jiǎn)化印制電路板上的布線。
[0288] 例如，每個(gè)半導(dǎo)體芯片114為邊長(zhǎng)500μm的正方形形式。兩個(gè)半導(dǎo)體芯片114之 間的距離為約I. 5mm。該距離是沿直線117測(cè)量的，半導(dǎo)體芯片沿直線117對(duì)齊。
[0289] 當(dāng)然，本發(fā)明不限于已經(jīng)描述的實(shí)施例，而且在不超出相應(yīng)發(fā)明的范圍的情況下 可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行許多調(diào)整。
[0290] 特別地，前文描述的所有特征、形式、變化方案和實(shí)施方案都可以以不同的組合結(jié) 合在一起，只要它們不相互不兼容或排斥。
[0291] 還可以設(shè)想被稱為"多通道"的變化方案，即另外包括用于將復(fù)用光束分離成相同 光譜的幾個(gè)光束的裝置。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于發(fā)射具有受控光譜的光束的裝置（1)，其包含至少兩個(gè)分離的光源（Si 到3^，每個(gè)光源分別發(fā)射至少一個(gè)波長(zhǎng)為^或^的光束；以及光譜復(fù)用裝置（25; 51，55, 52 ;25, 41)，該發(fā)射裝置的特征在于： -所述光譜復(fù)用裝置（25 ;51，55, 52 ;25, 41)包括由至少一個(gè)透鏡（25 ;51，52)和/或 光學(xué)棱鏡（51)形成的光學(xué)組合件（25 ;51，55, 52)，所述光學(xué)組合件（25 ;51，55, 52)具有色 散特性并且布置以供來(lái)自所述分離的光源（Si到5^的光束穿過(guò)而沒有光譜選擇性反射，并 且布置以使所述光束移動(dòng)為在空間上更靠在一起，使得所述光譜復(fù)用裝置（25 ;51，55, 52 ; 25,41)在空間上疊加所述光束；和 -發(fā)射裝置（1)布置為使得至少一個(gè)波長(zhǎng)為Ai或A2的每束光束分別在自由空間中 從相應(yīng)的光源（Si到SN)傳播至所述光學(xué)組合件（25 ;51，55, 52)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置（1)，其特征在于所述光譜復(fù)用裝置僅由光學(xué)組合件 (25)形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置（1)，其特征在于每個(gè)光源（Si到SN)被放置在所述 光學(xué)組合件（25)的物方焦點(diǎn)上，其中所述物方焦點(diǎn)與由該光源（Si至5^發(fā)射的光束的波 長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，使得在所述光學(xué)組合件（25)的輸出處所述光束在空間上疊加且準(zhǔn)直。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置（1)，其特征在于每個(gè)光源（Si到SN)被放置在所述 光學(xué)組合件（25)的物點(diǎn)上，其中所述物點(diǎn)與由該光源發(fā)射的光束的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，并且使得 在所述光學(xué)組合件的輸出處所述光束在單像點(diǎn)（53)處在空間上疊加。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置（1)，其特征在于所述光譜復(fù)用裝置包括所述光學(xué)組合 件（25)、均勻化波導(dǎo)（41)和光學(xué)準(zhǔn)直裝置（38)，所述光學(xué)組合件（25)布置為以將所述光 束發(fā)送到所述均勻化波導(dǎo)（41)的輸入處，所述光學(xué)準(zhǔn)直裝置（38)位于所述均勻化波導(dǎo)的 輸出處。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置（1)，其特征在于所述波導(dǎo)（41)由液芯光纖形成。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置（1)，其特征在于所述分離的光源（Si到51<) 布置為彼此共面。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置（1)，其特征在于所述分離的光源（Si到51<) 排在一條線上并且分別以波長(zhǎng)入i或A2的增序排列。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置（1)，其特征在于所述光學(xué)組合件包括至少 一個(gè)離軸使用并且具有橫向色差的光學(xué)系統(tǒng)（25)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置（1)，其特征在于所述光學(xué)組合件包括通 常用于校正色差的雙合透鏡或三合透鏡。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置（1)，其特征在于所述光學(xué)組合件包括光 學(xué)棱鏡（51)和光學(xué)聚焦裝置（52)和/或光學(xué)準(zhǔn)直裝置（55)。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置（1)，其特征在于每個(gè)光源（Si到5^都是 發(fā)光二極管。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置（1)，其特征在于其包括至少十二個(gè)光源 以到SN)。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置（1)，其特征在于其還包括布置為以彼此 不同的頻率對(duì)所述光源（Si到3^中至少兩個(gè)的光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制裝置（24)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置（1)，其特征在于其還包括彼此獨(dú)立的、所 述光源中至少兩個(gè)的光強(qiáng)度的控制裝置（24)。
【文檔編號(hào)】G01J3/02GK104380065SQ201380024317
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月9日
【發(fā)明者】麥杰·尼西利 申請(qǐng)人:阿奇麥杰科技公司