專利名稱：可監(jiān)視的分光測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分光測(cè)量系統(tǒng)，特別涉及一種能夠?qū)λ鶔呙璧臏y(cè)定部位周圍進(jìn)行監(jiān)視的小型化的分光測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
已知一種為了早期診斷惡性黑色素瘤等皮膚疾病而一邊掃描測(cè)定對(duì)象一邊進(jìn)行分光測(cè)定的系統(tǒng)。相關(guān)的分光測(cè)定裝置具備分光器(第一光學(xué)設(shè)備)和自動(dòng)聚焦控制器(第二光學(xué)設(shè)備)，在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)附近配置狹縫反射鏡，狹縫反射鏡的反射光被位置傳感器檢測(cè)來(lái)進(jìn)行物鏡光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)聚焦控制，并且直線通過(guò)狹縫的透過(guò)光入射到分光器，通過(guò)衍射光柵被分光測(cè)定。通過(guò)掃描測(cè)定對(duì)象，能夠得到測(cè)定對(duì)象的二維的分光信息。另外，能夠使用狹縫反射鏡的反射光的一部分通過(guò)二維照相機(jī)監(jiān)視分光對(duì)象部分以外的測(cè)定對(duì)象。如果示例關(guān)聯(lián)的技術(shù)，則有日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2001-289619號(hào)、特開(kāi)2001-208979 號(hào)、特開(kāi) 2004-145372 號(hào)、特開(kāi) 2007-086470 號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，在上述關(guān)聯(lián)技術(shù)中，具備將獨(dú)立的分光器與包含狹縫反射鏡部分的主體連接的構(gòu)造，為了在通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)使狹縫的透過(guò)光再次聚光的狀態(tài)下確定測(cè)定位置，必須經(jīng)由入射狹縫輸入到光柵(grating)等分光器。因此，存在以下問(wèn)題，即裝置的全長(zhǎng)變大，掃描裝置也變大。用于解決課題的手段本發(fā)明就是鑒于上述問(wèn)題而提出的，根據(jù)本發(fā)明，由于能夠緊湊地構(gòu)成分光裝置，所以掃描裝置也輕量化，能夠提高測(cè)定部位的掃描速度、操作性。另外，還能夠在二維監(jiān)視圖像中實(shí)時(shí)地確認(rèn)分光對(duì)象部分。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方面，可監(jiān)視的分光測(cè)量裝置的特征在于，設(shè)置有從測(cè)定對(duì)象到分光器主體的引導(dǎo)第一光線的第一光路、從上述對(duì)象到二維攝像裝置的引導(dǎo)第二光線的第二光路，具備:上述第一光路和上述第二光路通過(guò)的光學(xué)系統(tǒng)；反射模塊，其使通過(guò)了上述光學(xué)系統(tǒng)的上述第一光線透過(guò)并且反射上述第二光線，具備反射上述第一光線以外的光線的反射區(qū)域，并且在上述反射區(qū)域中形成位于上述第一光路中的上述光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)面上的狹縫區(qū)域， 上述分光器主體與上述反射模塊相鄰地配置。


圖1是本發(fā)明的分光測(cè)量系統(tǒng)的概念圖。圖2是本發(fā)明的部分透過(guò)模塊的概念圖。圖3是本發(fā)明的分光測(cè)量系統(tǒng)的監(jiān)視顯示的概念圖。圖4是將本發(fā)明的分光測(cè)量系統(tǒng)安裝在軌道衛(wèi)星的例子。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1 圖4說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，在本實(shí)施方式中，分光測(cè)量系統(tǒng)I作為一邊掃描皮膚表面的預(yù)定區(qū)域一邊進(jìn)行分光測(cè)量的裝置來(lái)說(shuō)明。另外，在圖中，用XYZ正交坐標(biāo)系來(lái)表不方向。本發(fā)明的實(shí)施方式的分光測(cè)量系統(tǒng)I具備光學(xué)系統(tǒng)30、在其焦點(diǎn)位置FL具有作為光透過(guò)區(qū)域的狹縫部23的反射模塊21、與狹縫部23成為一體地進(jìn)行一維狀分布的分光測(cè)定區(qū)域Sf的分光測(cè)量的分光器主體25、取得分光結(jié)果的二維攝像裝置28。分光測(cè)量裝置I安裝在未圖示的掃描裝置上，以覆蓋皮膚表面的測(cè)定區(qū)域T的方式一邊在與X軸平行的A方向上掃描一邊重復(fù)進(jìn)行測(cè)量。與分光部20的瞬時(shí)測(cè)定區(qū)域?qū)?yīng)的分光測(cè)定區(qū)域Sf是一維狀的區(qū)域，其反射光(包含發(fā)光、螢光)沿著作為光學(xué)系統(tǒng)30的光軸的光路LI通過(guò)狹縫部23會(huì)聚并透過(guò)，到達(dá)分光器主體25。另外，來(lái)自分光測(cè)定區(qū)域Sf的周圍區(qū)域Vo的反射光在反射模塊21的反射區(qū)域22被反射，沿著光路L2前進(jìn)，在二維攝像裝置40的攝像面上成像。在圖1中，通過(guò)二維攝像裝置40取得的二維圖像的測(cè)定區(qū)域Sm和分光部20的分光測(cè)定區(qū)域Sf通過(guò)掃描而隨著時(shí)間在A方向上移動(dòng)。另外，光學(xué)系統(tǒng)30包含物鏡光學(xué)系統(tǒng),能夠通過(guò)未圖不的自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)在光軸方向上進(jìn)行移動(dòng)控制，使得焦點(diǎn)位置FL維持在狹縫部23的位置。自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)能夠利用關(guān)聯(lián)技術(shù)，在應(yīng)用上述專利文獻(xiàn)特開(kāi)2007-086470號(hào)的機(jī)構(gòu)的情況下，能夠使在測(cè)定區(qū)域T中散射的激光從光路L2分支而通過(guò)位置傳感器(未圖示)檢測(cè)。<狹縫-反射鏡模塊>包含作為光透過(guò)區(qū)域的狹縫部23的反射模塊21 (以下稱為狹縫-反射鏡模塊)兼作后述的分光部25的狹縫和使觀察光向二維攝像裝置40反射的反射鏡。在圖2中表示狹縫-反射鏡模塊的示意圖。狹縫-反射鏡模塊21在具有預(yù)定的折射率的棱鏡上，以相對(duì)于光軸LI傾斜地橫斷的方式形成反射區(qū)域。另外，反射區(qū)域22是具有條形的開(kāi)口的鏡面。模塊典型的是長(zhǎng)方體，可以?shī)A著鏡面將2個(gè)三角棱鏡粘貼起來(lái)而構(gòu)成。條形的開(kāi)口是狹縫部23，由具有與棱鏡相同的折射率的材料構(gòu)成，因此透過(guò)光在狹縫部23中直線前進(jìn)。另外，沿著Y軸方向配置狹縫部23的主軸。另外，通過(guò)對(duì)成為接合面的三角棱鏡的一面進(jìn)行金屬薄膜涂層來(lái)形成鏡面薄膜，也能夠構(gòu)成反射區(qū)域22和狹縫部23。光學(xué)系統(tǒng)30的焦點(diǎn)位置FL始終位于狹縫部23，因此只有測(cè)定區(qū)域Sm的特定的條形區(qū)域即分光測(cè)定區(qū)域Sf的反射光通過(guò)狹縫部23，其他區(qū)域No的反射光在反射區(qū)域22被反射而沿著光路L2前進(jìn)，在二維攝像裝置40中成像。另外，在平板反射鏡的一部分形成透過(guò)部并傾斜地配置，由此一部分能夠成為透過(guò)構(gòu)件，但由于透過(guò)部分傾斜，所以依存于基板的厚度地在基板材料內(nèi)產(chǎn)生多重反射導(dǎo)致的重影，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的分光測(cè)定。通過(guò)本實(shí)施例的狹縫-反射鏡模塊21能夠與后述的分光器主體一體化，小型地進(jìn)行準(zhǔn)確的分光測(cè)定，另外，由于是夾著鏡面部分的構(gòu)造，所以在機(jī)械上也穩(wěn)定，提高可靠性。另外，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成為在鏡面22中光路變更90度，但鏡面22相對(duì)于光軸LI所成的角度不限于45度，是任意的。〈分光部〉
本發(fā)明的分光部20由作為狹縫的狹縫-反射鏡模塊21和與之相鄰配置并包含光柵35的分光器主體25構(gòu)成。光柵35既可以是透過(guò)型、也可以是反射型。根據(jù)狹縫-反射鏡模塊21的狹縫部23的位置，選擇測(cè)定區(qū)域T的特定的一維狀的區(qū)域(分光測(cè)定區(qū)域)Si.。即，分光測(cè)定區(qū)域Sf是瞬時(shí)測(cè)定區(qū)域，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)30形成的實(shí)像形成在其焦點(diǎn)位置FL，狹縫部23的有效寬度δ與分光測(cè)定區(qū)域Sf的X方向的寬度對(duì)應(yīng)。透過(guò)了狹縫部23的分光測(cè)定區(qū)域Sf的反射光通過(guò)準(zhǔn)直透鏡33成為平行光束，通過(guò)光柵35與分光測(cè)定區(qū)域Sf的Y軸方向的位置對(duì)應(yīng)地分光，作為反映了位置信息和光譜信息的二維圖像，經(jīng)由聚光光學(xué)系統(tǒng)37通過(guò)二維攝像裝置28取得分光結(jié)果。能夠直接監(jiān)視二維攝像裝置28的輸出數(shù)據(jù)，但將其與后述的測(cè)定區(qū)域Sm的監(jiān)視圖像相關(guān)聯(lián)地保存。<實(shí)時(shí)監(jiān)視>二維攝像裝置40包含具有二維影像傳感器的區(qū)域CXD照相機(jī)等，取得分光相關(guān)的分光測(cè)定區(qū)域Sf的周圍區(qū)域即測(cè)定區(qū)域Sm的二維圖像(以下稱為監(jiān)視圖像)。因此，在一邊在A方向(X軸方向)上掃描皮膚表面一邊進(jìn)行分光測(cè)量的情況下，能夠始終取得除了測(cè)定區(qū)域Sm的分光測(cè)定區(qū)域Sf以外的部分Vo的二維圖像。在圖1、圖2中，用虛線表示來(lái)自分光測(cè)定區(qū)域Sf以外的I點(diǎn)No的反射光的光束。分光測(cè)定區(qū)域Sf通過(guò)掃描而隨著時(shí)間移動(dòng)，但通過(guò)顯示測(cè)定區(qū)域Sm，能夠容易地實(shí)時(shí)確認(rèn)當(dāng)前成為測(cè)定對(duì)象的分光測(cè)定區(qū)域Si.。另外，分光測(cè)定區(qū)域Sf的反射光不到達(dá)二維攝像裝置40，在監(jiān)視圖像上將狹縫部23的實(shí)像顯示為黑色，因此能夠容易并且準(zhǔn)確地確認(rèn)分光測(cè)定區(qū)域Sf的位置。在圖3中表示改進(jìn)后的二維攝像裝置的監(jiān)視圖像顯示的概念圖。如上述那樣，分光相關(guān)的分光測(cè)定區(qū)域Sf的部分圖像不包含在監(jiān)視圖像中，而表示為涂黑的部分圖像BH、Bf2ο在上一個(gè)(t=tl)監(jiān)視圖像中包含與分光測(cè)定區(qū)域Sf對(duì)應(yīng)的部分圖像Df2的情況下，能夠進(jìn)行圖像處理使得將其粘貼在缺損部分Bf2的對(duì)應(yīng)部分。監(jiān)視圖像被暫時(shí)保存在未圖示的圖像處理部的積蓄裝置(存儲(chǔ)器)中。另外，能夠確定與狹縫部23對(duì)應(yīng)的監(jiān)視圖像的像素范圍，因此通過(guò)用與該狹縫部對(duì)應(yīng)的圖像要素Df2(t=tl)置換涂黑的圖像要素Bf2 (t=t2, tl〈t2)，能夠構(gòu)成沒(méi)有缺損的監(jiān)視圖像Dm2’。其結(jié)果是如圖3 (C)所示例的那樣，在監(jiān)視畫面中，顯示通過(guò)與分光測(cè)定區(qū)域Sf對(duì)應(yīng)的部分Df2進(jìn)行了補(bǔ)充的沒(méi)有缺損的圖像Dm2’，進(jìn)而顯示框If2以便能夠確認(rèn)分光測(cè)定區(qū)域Sf的位置。因此，在圖3中，能夠在二維的監(jiān)視圖像中實(shí)時(shí)地確認(rèn)病患等的特定區(qū)域E，并且還能夠容易地識(shí)別與分光測(cè)定區(qū)域的位置關(guān)系。另外，上一個(gè)監(jiān)視圖像是指包含部分圖像Df2的最近的圖像，但并不限于此，也可以由包含部分圖像Df2的多個(gè)圖像合成。<變更實(shí)施方式>本發(fā)明的能夠監(jiān)視測(cè)定對(duì)象的分光測(cè)量系統(tǒng)能夠安裝在飛翔體等上而在遙感中利用。在圖4中，表示將本發(fā)明的分光測(cè)量系統(tǒng)I安裝在繞行星等天體旋繞的軌道衛(wèi)星50上的例子。分光測(cè)定區(qū)域Sf與從狹縫部23看到的測(cè)定對(duì)象表面上的瞬時(shí)視野(IF0V)對(duì)應(yīng)，周圍的測(cè)定區(qū)域Sm與安裝在取得監(jiān)視圖像的二維攝像裝置40上的二維影像傳感器((XD等)的瞬時(shí)視野對(duì)應(yīng)。在該情況下，不需要光學(xué)系統(tǒng)(望遠(yuǎn)鏡)30的自動(dòng)聚焦控制、掃描機(jī)構(gòu)。將狹縫部的主軸方向(Y軸方向)設(shè)定為與軌道衛(wèi)星50的飛翔方向(掃描方向)A垂直。本發(fā)明的分光測(cè)量系統(tǒng)I通過(guò)將狹縫反射鏡的部分透過(guò)機(jī)構(gòu)21和分光器主體25 —體化而能夠謀求小型化，另外通過(guò)采用狹縫-反射鏡模塊21能夠進(jìn)行準(zhǔn)確并且穩(wěn)定的分光測(cè)定，因此能夠安裝到要求輕量化和高可靠性的飛翔物體上。另外，二維攝像裝置40能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，但通過(guò)具備具有預(yù)定容量的圖像積蓄裝置，能夠關(guān)聯(lián)地暫時(shí)保存分光測(cè)量圖像和監(jiān)視圖像。可以在分光測(cè)量時(shí)保存一系列的圖像數(shù)據(jù)，在測(cè)量完畢后，將預(yù)定的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到地面站。在該情況下，可以在底面接收到一系列的測(cè)量數(shù)據(jù)后，通過(guò)與狹縫部23對(duì)應(yīng)的圖像元素Df 2置換涂黑的圖像元素Bf 2，來(lái)構(gòu)成沒(méi)有缺損的監(jiān)視圖像Dm2’。發(fā)明效果如以上那樣，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將狹縫-反射鏡模塊和分光器主體一體化來(lái)構(gòu)成分光部，能夠小型并且輕量地構(gòu)成裝置。另外，通過(guò)與模塊一體地構(gòu)成反射區(qū)域和狹縫部，沒(méi)有狹縫部中的多重反射的影響，并且提高強(qiáng)度、可靠性。能夠經(jīng)由狹縫-反射鏡模塊取得監(jiān)視圖像，因此能夠?qū)崟r(shí)地確認(rèn)分光測(cè)定區(qū)域的位置。進(jìn)而，通過(guò)利用上一個(gè)監(jiān)視圖像補(bǔ)充分光測(cè)定區(qū)域的圖像，能夠?qū)崟r(shí)地容易地識(shí)別分光測(cè)定區(qū)域的位置和圖像。(美國(guó)指定)本國(guó)際專利申請(qǐng)涉及美國(guó)指定，針對(duì)2010年10月29日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第2010-243381號(hào)，引用基于美國(guó)專利法第119條(a)的優(yōu)先權(quán)利益，引用其公開(kāi)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種可監(jiān)視的分光測(cè)量裝置，其特征在于， 設(shè)置有從測(cè)定對(duì)象到分光器主體的引導(dǎo)第一光線的第一光路、從上述對(duì)象到二維攝像裝置的引導(dǎo)第二光線的第二光路， 上述分光測(cè)量裝置具備: 上述第一光路和上述第二光路通過(guò)的光學(xué)系統(tǒng)； 反射模塊，其使通過(guò)了上述光學(xué)系統(tǒng)的上述第一光線透過(guò)并且反射上述第二光線，具備反射上述第一光線以外的光線的反射區(qū)域，并且在上述反射區(qū)域中形成位于上述第一光路中的上述光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)面上的狹縫區(qū)域， 上述分光器主體與上述反射模塊相鄰地配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可監(jiān)視的分光測(cè)量裝置，其特征在于， 上述反射模塊的上述反射區(qū)域以外的折射率相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可監(jiān)視的分光測(cè)量裝置，其特征在于， 還具備: 積蓄裝置，其關(guān)聯(lián)地暫時(shí)保存上述分光器主體的分光測(cè)定數(shù)據(jù)和二維監(jiān)視的圖像數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可監(jiān)視的分光測(cè)量裝置，其特征在于， 還具備: 圖像處理裝置，其根據(jù)上述測(cè)定對(duì)象的過(guò)去的圖像數(shù)據(jù)，對(duì)與上述狹縫區(qū)域?qū)?yīng)的上述二維監(jiān)視的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4的任意一項(xiàng)所述的可監(jiān)視的分光測(cè)量裝置，其特征在于， 上述光學(xué)系統(tǒng)包含能夠在光軸方向上移動(dòng)的物鏡光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)上述測(cè)定對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)聚焦控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4的任意一項(xiàng)所述的可監(jiān)視的分光測(cè)量裝置，其特征在于， 被安裝在相對(duì)于測(cè)定對(duì)象飛翔移動(dòng)的飛翔體上，一邊在飛翔方向上掃描一邊進(jìn)行測(cè)定對(duì)象的分光測(cè)定。
全文摘要
可監(jiān)視的分光測(cè)量裝置設(shè)置有從測(cè)定對(duì)象(Sm)經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)(30)、狹縫-反射鏡模塊(21)的狹縫部(23)到達(dá)分光器主體(25)的第一光路(L1)、從測(cè)定對(duì)象(Sm)經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)(30)、狹縫-反射鏡模塊(21)的鏡面(22)到達(dá)二維攝像裝置(40)的第二光路(L2)。狹縫部(23)和分光器主體(25)成為一體地構(gòu)成分光部(20)。
文檔編號(hào)G01J3/02GK103189735SQ20118005254
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者山崎登志夫 申請(qǐng)人:三鷹光器株式會(huì)社