CN103189735A - 可监视的分光测量装置 - Google Patents

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Abstract

可监视的分光测量装置设置有从测定对象（Sm）经由光学系统（30）、狭缝-反射镜模块（21）的狭缝部（23）到达分光器主体（25）的第一光路（L1）、从测定对象（Sm）经由光学系统（30）、狭缝-反射镜模块（21）的镜面（22）到达二维摄像装置（40）的第二光路（L2）。狭缝部（23）和分光器主体（25）成为一体地构成分光部（20）。

Description

可监视的分光测量装置
技术领域
本发明涉及一种分光测量系统，特别涉及一种能够对所扫描的测定部位周围进行监视的小型化的分光测量装置。
背景技术
已知一种为了早期诊断恶性黑色素瘤等皮肤疾病而一边扫描测定对象一边进行分光测定的系统。相关的分光测定装置具备分光器（第一光学设备）和自动聚焦控制器（第二光学设备），在物镜光学系统的焦点附近配置狭缝反射镜，狭缝反射镜的反射光被位置传感器检测来进行物镜光学系统的自动聚焦控制，并且直线通过狭缝的透过光入射到分光器，通过衍射光栅被分光测定。通过扫描测定对象，能够得到测定对象的二维的分光信息。另外，能够使用狭缝反射镜的反射光的一部分通过二维照相机监视分光对象部分以外的测定对象。如果示例关联的技术，则有日本专利公开公报特开2001-289619号、特开2001-208979号、特开2004-145372号、特开2007-086470号。
发明内容
发明要解决的课题
但是，在上述关联技术中，具备将独立的分光器与包含狭缝反射镜部分的主体连接的构造，为了在通过光学系统使狭缝的透过光再次聚光的状态下确定测定位置，必须经由入射狭缝输入到光栅（grating）等分光器。因此，存在以下问题，即装置的全长变大，扫描装置也变大。
用于解决课题的手段
本发明就是鉴于上述问题而提出的，根据本发明，由于能够紧凑地构成分光装置，所以扫描装置也轻量化，能够提高测定部位的扫描速度、操作性。另外，还能够在二维监视图像中实时地确认分光对象部分。
根据本发明的技术方面，可监视的分光测量装置的特征在于，设置有从测定对象到分光器主体的引导第一光线的第一光路、从上述对象到二维摄像装置的引导第二光线的第二光路，具备：上述第一光路和上述第二光路通过的光学系统；反射模块，其使通过了上述光学系统的上述第一光线透过并且反射上述第二光线，具备反射上述第一光线以外的光线的反射区域，并且在上述反射区域中形成位于上述第一光路中的上述光学系统的焦点面上的狭缝区域，上述分光器主体与上述反射模块相邻地配置。
附图说明
图1是本发明的分光测量系统的概念图。
图2是本发明的部分透过模块的概念图。
图3是本发明的分光测量系统的监视显示的概念图。
图4是将本发明的分光测量系统安装在轨道卫星的例子。
具体实施方式
参照图1～图4说明本发明的实施方式。另外，在本实施方式中，分光测量系统1作为一边扫描皮肤表面的预定区域一边进行分光测量的装置来说明。另外，在图中，用XYZ正交坐标系来表示方向。本发明的实施方式的分光测量系统1具备光学系统30、在其焦点位置FL具有作为光透过区域的狭缝部23的反射模块21、与狭缝部23成为一体地进行一维状分布的分光测定区域Sf的分光测量的分光器主体25、取得分光结果的二维摄像装置28。
分光测量装置1安装在未图示的扫描装置上，以覆盖皮肤表面的测定区域T的方式一边在与X轴平行的A方向上扫描一边重复进行测量。与分光部20的瞬时测定区域对应的分光测定区域Sf是一维状的区域，其反射光（包含发光、萤光）沿着作为光学系统30的光轴的光路L1通过狭缝部23会聚并透过，到达分光器主体25。另外，来自分光测定区域Sf的周围区域Vo的反射光在反射模块21的反射区域22被反射，沿着光路L2前进，在二维摄像装置40的摄像面上成像。
在图1中，通过二维摄像装置40取得的二维图像的测定区域Sm和分光部20的分光测定区域Sf通过扫描而随着时间在A方向上移动。
另外，光学系统30包含物镜光学系统，能够通过未图示的自动聚焦机构在光轴方向上进行移动控制，使得焦点位置FL维持在狭缝部23的位置。自动聚焦机构能够利用关联技术，在应用上述专利文献特开2007-086470号的机构的情况下，能够使在测定区域T中散射的激光从光路L2分支而通过位置传感器（未图示）检测。
<狭缝-反射镜模块>
包含作为光透过区域的狭缝部23的反射模块21（以下称为狭缝-反射镜模块）兼作后述的分光部25的狭缝和使观察光向二维摄像装置40反射的反射镜。在图2中表示狭缝-反射镜模块的示意图。狭缝-反射镜模块21在具有预定的折射率的棱镜上，以相对于光轴L1倾斜地横断的方式形成反射区域。另外，反射区域22是具有条形的开口的镜面。模块典型的是长方体，可以夹着镜面将2个三角棱镜粘贴起来而构成。
条形的开口是狭缝部23，由具有与棱镜相同的折射率的材料构成，因此透过光在狭缝部23中直线前进。另外，沿着Y轴方向配置狭缝部23的主轴。另外，通过对成为接合面的三角棱镜的一面进行金属薄膜涂层来形成镜面薄膜，也能够构成反射区域22和狭缝部23。
光学系统30的焦点位置FL始终位于狭缝部23，因此只有测定区域Sm的特定的条形区域即分光测定区域Sf的反射光通过狭缝部23，其他区域Vo的反射光在反射区域22被反射而沿着光路L2前进，在二维摄像装置40中成像。另外，在平板反射镜的一部分形成透过部并倾斜地配置，由此一部分能够成为透过构件，但由于透过部分倾斜，所以依存于基板的厚度地在基板材料内产生多重反射导致的重影，难以进行准确的分光测定。通过本实施例的狭缝-反射镜模块21能够与后述的分光器主体一体化，小型地进行准确的分光测定，另外，由于是夹着镜面部分的构造，所以在机械上也稳定，提高可靠性。
另外，在本实施方式中，构成为在镜面22中光路变更90度，但镜面22相对于光轴L1所成的角度不限于45度，是任意的。
<分光部>
本发明的分光部20由作为狭缝的狭缝-反射镜模块21和与之相邻配置并包含光栅35的分光器主体25构成。光栅35既可以是透过型、也可以是反射型。
根据狭缝-反射镜模块21的狭缝部23的位置，选择测定区域T的特定的一维状的区域（分光测定区域）Sf。即，分光测定区域Sf是瞬时测定区域，通过光学系统30形成的实像形成在其焦点位置FL，狭缝部23的有效宽度δ与分光测定区域Sf的X方向的宽度对应。
透过了狭缝部23的分光测定区域Sf的反射光通过准直透镜33成为平行光束，通过光栅35与分光测定区域Sf的Y轴方向的位置对应地分光，作为反映了位置信息和光谱信息的二维图像，经由聚光光学系统37通过二维摄像装置28取得分光结果。
能够直接监视二维摄像装置28的输出数据，但将其与后述的测定区域Sm的监视图像相关联地保存。
<实时监视>
二维摄像装置40包含具有二维影像传感器的区域CCD照相机等，取得分光相关的分光测定区域Sf的周围区域即测定区域Sm的二维图像（以下称为监视图像）。因此，在一边在A方向（X轴方向）上扫描皮肤表面一边进行分光测量的情况下，能够始终取得除了测定区域Sm的分光测定区域Sf以外的部分Vo的二维图像。在图1、图2中，用虚线表示来自分光测定区域Sf以外的1点Vo的反射光的光束。
分光测定区域Sf通过扫描而随着时间移动，但通过显示测定区域Sm，能够容易地实时确认当前成为测定对象的分光测定区域Sf。另外，分光测定区域Sf的反射光不到达二维摄像装置40，在监视图像上将狭缝部23的实像显示为黑色，因此能够容易并且准确地确认分光测定区域Sf的位置。
在图3中表示改进后的二维摄像装置的监视图像显示的概念图。如上述那样，分光相关的分光测定区域Sf的部分图像不包含在监视图像中，而表示为涂黑的部分图像Bf1、Bf2。在上一个（t=t1）监视图像中包含与分光测定区域Sf对应的部分图像Df2的情况下，能够进行图像处理使得将其粘贴在缺损部分Bf2的对应部分。
监视图像被暂时保存在未图示的图像处理部的积蓄装置（存储器）中。另外，能够确定与狭缝部23对应的监视图像的像素范围，因此通过用与该狭缝部对应的图像要素Df2（t=t1）置换涂黑的图像要素Bf2（t=t2，t1<t2），能够构成没有缺损的监视图像Dm2’。
其结果是如图3（c）所示例的那样，在监视画面中，显示通过与分光测定区域Sf对应的部分Df2进行了补充的没有缺损的图像Dm2’，进而显示框If2以便能够确认分光测定区域Sf的位置。因此，在图3中，能够在二维的监视图像中实时地确认病患等的特定区域E，并且还能够容易地识别与分光测定区域的位置关系。
另外，上一个监视图像是指包含部分图像Df2的最近的图像，但并不限于此，也可以由包含部分图像Df2的多个图像合成。
<变更实施方式>
本发明的能够监视测定对象的分光测量系统能够安装在飞翔体等上而在遥感中利用。在图4中，表示将本发明的分光测量系统1安装在绕行星等天体旋绕的轨道卫星50上的例子。分光测定区域Sf与从狭缝部23看到的测定对象表面上的瞬时视野（IFOV）对应，周围的测定区域Sm与安装在取得监视图像的二维摄像装置40上的二维影像传感器（CCD等）的瞬时视野对应。
在该情况下，不需要光学系统（望远镜）30的自动聚焦控制、扫描机构。将狭缝部的主轴方向（Y轴方向）设定为与轨道卫星50的飞翔方向（扫描方向）A垂直。本发明的分光测量系统1通过将狭缝反射镜的部分透过机构21和分光器主体25一体化而能够谋求小型化，另外通过采用狭缝-反射镜模块21能够进行准确并且稳定的分光测定，因此能够安装到要求轻量化和高可靠性的飞翔物体上。
另外，二维摄像装置40能够进行实时监视，但通过具备具有预定容量的图像积蓄装置，能够关联地暂时保存分光测量图像和监视图像。可以在分光测量时保存一系列的图像数据，在测量完毕后，将预定的图像数据发送到地面站。在该情况下，可以在底面接收到一系列的测量数据后，通过与狭缝部23对应的图像元素Df2置换涂黑的图像元素Bf2，来构成没有缺损的监视图像Dm2’。
发明效果
如以上那样，根据本发明，通过将狭缝-反射镜模块和分光器主体一体化来构成分光部，能够小型并且轻量地构成装置。另外，通过与模块一体地构成反射区域和狭缝部，没有狭缝部中的多重反射的影响，并且提高强度、可靠性。
能够经由狭缝-反射镜模块取得监视图像，因此能够实时地确认分光测定区域的位置。进而，通过利用上一个监视图像补充分光测定区域的图像，能够实时地容易地识别分光测定区域的位置和图像。
（美国指定）
本国际专利申请涉及美国指定，针对2010年10月29日申请的日本专利申请第2010-243381号，引用基于美国专利法第119条（a）的优先权利益，引用其公开内容。

Claims (6)

1.一种可监视的分光测量装置，其特征在于，
设置有从测定对象到分光器主体的引导第一光线的第一光路、从上述对象到二维摄像装置的引导第二光线的第二光路，
上述分光测量装置具备：
上述第一光路和上述第二光路通过的光学系统；
反射模块，其使通过了上述光学系统的上述第一光线透过并且反射上述第二光线，具备反射上述第一光线以外的光线的反射区域，并且在上述反射区域中形成位于上述第一光路中的上述光学系统的焦点面上的狭缝区域，
上述分光器主体与上述反射模块相邻地配置。
2.根据权利要求1所述的可监视的分光测量装置，其特征在于，
上述反射模块的上述反射区域以外的折射率相等。
3.根据权利要求1或2所述的可监视的分光测量装置，其特征在于，
还具备：
积蓄装置，其关联地暂时保存上述分光器主体的分光测定数据和二维监视的图像数据。
4.根据权利要求3所述的可监视的分光测量装置，其特征在于，
还具备：
图像处理装置，其根据上述测定对象的过去的图像数据，对与上述狭缝区域对应的上述二维监视的图像数据进行补充。
5.根据权利要求1～4的任意一项所述的可监视的分光测量装置，其特征在于，
上述光学系统包含能够在光轴方向上移动的物镜光学系统，对上述测定对象进行自动聚焦控制。
6.根据权利要求1～4的任意一项所述的可监视的分光测量装置，其特征在于，
被安装在相对于测定对象飞翔移动的飞翔体上，一边在飞翔方向上扫描一边进行测定对象的分光测定。
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