CN103250035A - 用于光学相干断层扫描的具有用于控制探测器上的分散光的对准的可调偏转器的光谱仪 - Google Patents

Abstract

给出了一种光谱仪，其包括光谱分散接收到的光的光谱分散光学元件（120）、可调地偏转光谱分散的光的杠杆式光学可调偏转器（142-1、142-2、142-3）及接收光谱分散的且可调地偏转的光的探测器阵列（160）。在光谱域光学相干断层扫描中，接收到的光可以包括从返回的图像光束与参数光束组合的干涉光。探测器阵列可以包括线性传感器阵列。杠杆式光学可调偏转器可以包括具有可调透射性质或者可调反射性质的光学元件，其中可调偏转器可以通过被光学杠杆作用成较小光学调整的机械调整来调整。

Description

用于光学相干断层扫描的具有用于控制探测器上的分散光的对准的可调偏转器的光谱仪

对相关申请的交叉引用

本申请根据美国法典第35章119条要求于2010年10月14日提交的美国专利申请序列号12/904,681的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本专利文档描述了具有可调偏转器的光谱仪。更具体而言，本专利文档讨论了这样的光谱仪：其对准由可调偏转器控制，以可能应用于光学相干断层扫描。

背景技术

光谱域光学相干断层扫描（SD-OCT）通过把相对宽带的光源的光分成参考光与图像光并且使从目标返回的图像光与从例如参考镜返回的参考光干涉来对目标区域成像。然后，这种干涉或图像光被光谱分解而且光谱成分被投射或透射到探测器中的传感器阵列的传感器。通过对由个体传感器感测到的干涉光的光谱成分进行傅立叶变换，SD-OCT在特定xy横向位置处基本上同时对一z深度范围处的目标成像。更传统的OCT系统，例如时间域类型的系统，通过执行z扫描来对z深度范围成像，从而导致显著更慢的处理速度。当SD-OCT与x、y、线性或xy扫描器组合时，整个目标区域或体积的二维或三维图像可以以非常高的速度和分辨率形成。

但是，SD-OCT的高执行速度与高分辨率成像一般是通过对其规格的大部分参数，包括光源的带宽、光学器件的分辨率与光收集效率及其探测器阵列的读出速度，的高度精确的控制来实现的。

一类SD-OCT使用具有衍射受限性能的高数值孔径成像光谱仪来满足这些需求。这些设备常常使用传感器的线性阵列作为探测器，因为那些可以比布置在二维阵列中的传感器提供更快的读出速度，而且仍然以合理的速度扫描通过目标体积。适于以高精度分辨惯例宽带的光源的光谱的典型线性传感器阵列可以在线性布置中包含超过1000个或者更多像素。目前，个体像素或传感器的尺寸在10x10微米至20x20微米的范围内。但是，为了实现SD-OCT的可能的高分辨率，这些个体像素的小尺寸对图像光束的对准提出了严峻的挑战。

发明内容

SD-OCT设备的光谱仪一般从单模光纤接收图像或干涉光。光谱仪把这种干涉光光谱分解或分散成其光谱成分并且把这些成分透射到其探测器的个体传感器。所探测到的图像光的成分被傅立叶变换和分析，以便构造目标的图像。

如上所述，具有线性传感器阵列的探测器具有高效且高速成像的潜能。为了实现这些线性阵列探测器的潜能，光谱仪的光谱分解元件把分解后的光谱投射到10-20微米宽的像素线上。这种规格可以通过以足够高的准确度对准光谱仪的光学元件来实现。角度对准的指定的准确度的量级是毫弧度或者mrad，这可以通过机械调整并旋转光学台或元件来实现。另一方面，横向对准的准确度可能需要量级更高的精度，因为横向失准被光谱分解元件与探测器之间的光学路径的长度放大。

为了实现这些高度精确的对准，光谱仪可以利用可调或可移动的光学元件，这些元件可以在组装过程中进行微调，以便实现横向对准的所需精度。这些可调元件光谱仪还提供了在其定期维护过程中的校正性调整的可能性。但是，一旦光谱仪处于工作当中，可调元件就可能失准而且更容易从它们的最佳对准漂移，因此可能常常需要测试与复位的技术支持。在光谱仪远离高技术环境使用的重要情况下，例如在医学应用中，常常没有可立即获得的技术支持来在短的或计划外的时间间隔中测试与复位光谱仪的对准，更不必说这种高维护系统的过多的停机时间和不便。

另一方面，试图通过使用固定的不可调的光学台来抢先解决这些挑战的光谱仪设计面临着其横向对准的令人无法接受的低精度的问题，如以下更具体地描述的。这些冲突的要求给优化光谱仪的设计带来了挑战。

本专利文档中描述的光谱仪的各个实施例以可以为这些设计挑战提供解决方案的方式有利地提供了与传感器阵列的改进的对准。特别地，光谱仪的各个实施例提供了图像和其它类型的光的可调偏转，这可以改进与传感器阵列的对准。

在有些实施例中，一种光谱仪可以包括配置成光谱分散接收到的光的光谱分散光学元件、可调地偏转光谱分散的光的杠杆式光学可调偏转器，及接收光谱分散的且可调地偏转的光的探测器阵列。接收到的光可以包括从返回的图像光束与参考光束组合的干涉光束。

在有些实现方式中，光谱分散光学元件可以包括棱镜、光栅、具有波长相关折射率的光学元件、具有波长相关透射性质的光学元件或者具有波长相关偏转性质的光学元件。在有些实现方式中，探测器阵列可以包括线性传感器阵列、二维传感器阵列或者探测器相机。

在有些实现方式中，杠杆式光学可调偏转器可以包括具有可调透射性质或者可调反射性质的光学元件，其中该可调偏转器可以通过被光学杠杆作用成较小的光学调整的机械调整来调整。在有些实现方式中，机械调整的角度与光学调整的角度之比可以超过10，在其它实现方式中超过100。在有些实现方式中，机械调整的角度与光学调整的角度之比可以大于5但小于100。可调偏转器可以包括至少一个可旋转的楔形光学板。

在有些实现方式中，光谱仪是成像光谱仪，包括把接收到的光转换成平行光的准直器和把光谱分散的光聚焦并成像到探测器阵列上的聚焦透镜。

在有些实现方式中，与偏转器的偏转-调整范围关联的第一探测器-光束-位置范围超过与光谱仪的部件的累积位置-容限范围关联的第二探测器-光束-位置范围。在有些实现方式中，与偏转器的偏转-调整范围关联的第一探测器-光束-位置范围超过光谱仪的工作探测器-光束-位置范围。在有些实现方式中，由杠杆式光学可调偏转器造成的工作光束失准小于探测器的失准容限。在有些实现方式中，可调偏转器被配置成补偿光谱分散的光的横向失准，而不引入比探测器的高宽比大的角度失准。

在有些实现方式中，光谱仪被配置成允许通过利用已知波长的光重新校准其传感器来对纵向失准进行补偿。

在有些实现方式中，一种光谱域光学相干断层扫描（SD-OCT）设备可以包括光谱分解器、传感器阵列及杠杆式可调对准控制器，其中光谱分解器被配置成接收干涉光并通过横向分离干涉光的光谱成分产生一片干涉光，传感器阵列通过不同的传感器探测这片干涉光的不同光谱成分，而杠杆式可调对准控制器控制这片光与传感器阵列的对准。对准控制器可以包括可旋转的楔形棱镜。

在有些实现方式中，一种光谱仪可以包括横向分散图像光的光谱成分的光谱分散器、感测图像光的光谱成分的传感器阵列和光学杠杆式对准控制器，该控制器能够补偿由光谱仪的元件的位置变化造成的累积光束位置失准。

附图说明

图1说明了光谱仪。

图2A说明了投射在光谱仪的线性传感器阵列上的最佳对准的光谱分散的光。

图2B说明了具有角度和横向失准的光谱分散的光。

图3A-C说明了三种基本类型的失准。

图4A-B说明了具有可调偏转器控制的对准的光谱仪的两个实施例。

图5A-B说明了具有可调偏转器控制的对准的光谱仪的特定实施例。

图6说明了通过旋转楔形的旋转的横向失准光谱的演化。

具体实施方式

本专利文档中的实现方式与实施例提供了对光谱仪的高精度对准与长期稳定性的上述竞争性需求的改进。

如以上所讨论的，高精度对准可以通过在对准台中安装可调光学元件在光谱仪中达到。但是，由于这些元件是可调的，即使在光谱仪的日常操作期间也可调，因此这些可调元件可能开始漂移，从其原始位置与设置旋转和变形，引起失准。这些失准对于光谱仪的精度是有害的而且削弱了光谱仪的长期稳定性。

光谱仪的稳定性可以通过在固定底座中结合或机械地夹住光学元件来增加。另一方面，在光谱仪的组装过程中安装固定底座限制了光学元件对准的精度。在具有代表性的例子中，如果光学元件至少部分手动安装到光谱仪中，那么其位置可以以百微米量级的精度得到控制。由于光谱仪包含几个光学元件，因此累积的光束位置失准或容限误差会达到几百微米，有可能高达1000微米。由于探测器阵列中的个体传感器的物理范围是大约10-20微米，因此由于结合的光学元件的组装误差所造成的数百微米的失准会实质降低光谱仪的效率，有可能甚至威胁到光谱仪本身的功能性。因此，结合的光谱仪的高长期稳定性是以光谱仪组装过程中出现增加的失准问题为代价的。

图1说明了关于典型的光谱仪10的例子的以上问题。光谱仪10接收图像或干涉光11并且可以通过把接收到的光变换成平行射线的准直器或准直透镜13透射它。准直的射线可以到达光谱分散元件15，该光谱分散元件15横向展开射线的光谱成分并且把它们朝着聚焦透镜17重定向，聚焦透镜17又把它们成像或聚焦到探测器19上。

光谱仪可以分类成成像和非成像类别。成像光谱仪一般从点状源接收光并且把它成像到其探测器上的点。这种点状源可以是光纤的尖端。非成像光谱仪一般以狭缝形式接收光并且把它作为线传输到其探测器。

作为命名的问题，以上的术语“图像光”可以指由成像或非成像光谱仪接收的光，因为把光命名为图像光是为了表示它携带关于成像目标的图像信息。这里所描述的设计原理在成像和非成像光谱仪中都可以实现。

图2A-B说明了光谱分散的射线可以形成一片（sheet）光，其中光的光谱成分以横向展开的方式传播。横向展开的光谱包含波长从λ(min)到λ(max)的射线，这对应于光源的带宽。这片光可以投射到传感器阵列上。在所示出的例子中，阵列是线性传感器阵列19，该阵列在一xy目标位置处基本上同时收集针对一z深度范围的图像数据，并且由此提供良好的处理与读出速度。

这片光或者横向展开的光谱在具有衍射受限宽度的线S处与线性传感器阵列的平面相交。图2A示出了良好对准的光谱仪10，其中横向展开的光谱S（对准的）与线性传感器阵列19对准。线性传感器阵列19可以包括N个传感器，从s1到sN。在典型的光谱仪中，N可以是大约1000或者更大。光的光谱成分将被分辨成M<N个小的波长间隔，其中，其宽度Δλ主要是由个体传感器的空间宽度确定的。以上的量可以经近似关系MΔλ～[λ(max)-λ(min)]而相关。

图2B说明了典型的失准的光谱仪，其中横向展开的光谱在倾斜的或者旋转的线S（失准的）中与线性传感器阵列19的平面相交。在这种失准的光谱仪中，传感器的一部分能够感测到入射的横向展开的光谱，但是该展开的光谱的相当大的一部分完全错过了线性传感器阵列。

失准的一些主导原因包括组装过程的有限的精度。光学元件的安装常常涉及手动步骤与操纵。由安装的手动步骤的不精确或容限误差所造成的传感器阵列处的光束-位置-失准可以是100微米的量级。由光谱仪的个体光学元件造成的误差可以累积到1000微米量级的累积误差。

失准的另一个可能来源是光谱仪变化的工作条件。温度变化会造成光学元件位置的漂移。整个成像设备的壳体的机械应力、剪切和扭曲也会造成光学元件的相对失准或旋转。

图3A-C说明至少存在三种类型的失准。图2B的一般性失准一般可以分解成这三种失准的叠加。

图3A说明了角度或旋转失准，其特征在于展开的光谱S与线性传感器阵列的线之间的失准角α。

如果展开的光谱S与线性传感器阵列对准，使得甚至最外面的波长λ(min)和λ(max)都落在阵列的传感器上，那么这种角度失准可以被最小化或者消除。在具有大约1000个个体传感器或像素的传感器阵列中，这转变（translate）成小于大约1/500或者2毫弧度（mrad）的α。即使光谱仪是手动组装和操纵的，也可以实现光学元件的1-2毫弧度精度的角度对准。

图3B说明了纵向失准，其特征在于展开的光谱S具有与线性传感器阵列的良好角度对准，但是光谱成分的波长沿线性传感器阵列19偏移了探测器-光束-位置Δ(long)距离。在这里，术语“探测器-光束-位置”是探测器处的光束的位置的缩写。这种纵向失准会例如由光学元件因疏忽安装到稍微偏移的位置而造成。这种偏移会造成特定光谱或波长成分λ(spec)被定向到与额定预期感测这个特定波长成分λ(spec)的传感器沿线性阵列有距离Δ(long)处的传感器。

这种纵向失准还可以通过例如以下步骤来最小化或消除：（a）具有众所周知的特定波长λ(spec)的光可以被投射到光谱仪上；（b）可以记录报告感测该众所周知的波长λ(spec)的传感器s(spec-sensing)的索引/标记/位置；（c）可以确定实际感测该特定波长λ(spec)的传感器s(spec-sensing)与额定设计成要感测这个λ(spec)波长的传感器s(spec-design)之间的距离Δ(long)；及（d）个体传感器s(i)的标记/位置与由它们感测的光谱成分的波长之间的对应性或查找表可以根据沿整个传感器阵列19的这个实测到的Δ(long)被重新校准。在有些情况下，光谱灯或者具有已知原子光谱的其它光源可以用于这个目的，包括汞、钠或惰性气体灯。

图3C说明了具有横向失准的展开的光谱S，其中展开的光谱S，或者光片，在与传感器阵列19有距离Δ(lat)处与线性传感器阵列19的平面相交。由于线性阵列的横向范围可以是10微米的量级，而且分离光谱分散元件15与探测器19的典型距离是0.1米=100000微米的量级，因此，如果光谱分散元件15以10微米/100000微米=0.1毫弧度的角度精度对准，则光谱分散元件15能够最小化或者消除横向失准Δ(lat)。

这个0.1毫弧度的精度是比如前所述能够消除角度失准的1毫弧度的精度更严格的量级。这种0.1毫弧度的精度对于其组装涉及手动操纵的光谱仪来说一般是达不到的。

图4A-B说明了有利地能够提供与传感器阵列的改进的对准的光谱仪的各个实施例。

图4A说明了光谱仪100的实施例，它包括光谱分散光学元件120、杠杆式光学可调偏转器140和探测器或传感器阵列160。

光谱分散光学元件120可以配置成接收准直的图像光并且光谱分散所接收到的图像光。图像光或者干涉光束可以从光谱域光学相干断层扫描（SD-OCT）设备的分束器接收，从返回的图像光束与参考光束组合。

尽管在本专利文档中更详细地描述了联系SD-OCT设备的应用，但是，光谱仪100在其它光学系统中也可以具有广泛的应用领域。而且，光谱仪可以是成像类型或者非成像类型。

光谱分散光学元件120可以包括棱镜、光栅、具有波长相关折射率的光学元件、具有波长相关透射性质的光学元件或者具有波长相关偏转性质的光学元件。

探测器或传感器阵列160可以配置成接收光谱分散的且可调偏转的光。传感器阵列160可以包括像素、电荷耦合探测器（CCD）或者基于探测到的光产生电信号的任何其它类型的传感器的阵列。探测器160还可以包括二维的传感器阵列与探测器相机。

光谱仪100的所有光学元件，包括传感器阵列160，都可以在永久性不可移动的台（stage）中结合或锁定。这种结合的设计确保光谱仪及其性能的良好的长期稳定性。然而，如以上所讨论的，在结合元件的光谱仪中，把光谱S引导到线性传感器阵列160上并且将光谱S与线性传感器阵列160对准是个挑战，因为由组装过程的不准确性所造成的底座、结合和/或锁定/夹钳过程的机械变化都会把探测器处的光束位置移动到超过线性传感器阵列160的像素的高度或宽度。如上所述，事实上，光束可能移动或偏移像素宽度的几倍，这导致对组装和校准的很大挑战。从个体光学元件的变化累积起来的累积误差和作为结果产生的横向失准Δ(lat)总计可以高达数百微米，而个体像素的宽度一般只有10到20微米，这再次突出了光谱仪100的横向对准的挑战。

图4A说明了在光谱仪100中这种设计挑战可以通过包括杠杆式光学可调偏转器140来解决，其中杠杆式光学可调偏转器140可以配置成可调地偏转光谱分散的光。

杠杆式光学可调偏转器140的各方面包括（a）对机械调整进行杠杆作用（leverage），和（b）该杠杆作用是光学的而不是机械的。

（a）在该背景下，“杠杆作用”可以指偏转器140把机械调整转变或减低（down-step）成光束的偏转角的小得多的调整。例如，偏转器140的底座上机械调整器螺丝的360度旋转可以经高齿轮比或者其它手段转变或减低成中间机械台的小的机械运动，例如缓慢转动的平台的几度的转动。然后，这种中间机械台可以把减低的机械运动转变成有可比性的光学运动，例如通过以相同的几度转动镜子，以相应地改变偏转的光束的偏转角。

这些系统机械地对调整进行杠杆作用或者使其减低，从而把调整器台的较大的机械运动转变成中间机械台的较小的机械运动，并且然后把中间机械台的小的机械运动转变成有可比性的小的光学调整。

但是，使用中间机械台的机械减低系统会面临长期稳定性的挑战，因为减低螺丝、齿轮或杠杆臂可能不能良好地抵抗漂移和失准而且会是新的或附加类型的失准的来源。

（b）光谱仪100的杠杆式光学可调偏转器140能够把大的机械调整转变成小的光学调整，而不使用减低/杠杆中间机械台。避免这种中间机械杠杆台的使用可以抢先解决漂移和失准的问题，从而赋予光谱仪长期的工作稳定性和健壮的对准。

在有些实施例中，机械调整的角度与光束偏转角的光学造成的变化之比可以是10或者更大。在其它实施例中是100或者更大，而且在还有其它实施例中是1000或者更大。

在有些实现方式中，长期稳定性可以通过把机械调整与光学调整之比限定到不超过1000来优化，在其它实施例中不超过100而且在还有其它实施例中不超过10。

杠杆式光学可调偏转器140可以包括具有可调透射性质的光学元件和具有可调反射性质的光学元件。

图4B说明了光谱仪200的另一种实现方式。光谱仪200可以包括光谱分散器220，该光谱分散器220包括光谱分解元件230和杠杆式光学对准控制器240。光谱分散器220可以把分散的光谱引导到探测器或传感器阵列260上。光谱分解元件230可以类似于光谱分散元件120，而对准控制器240可以类似于可调探测器140，而且探测器/传感器阵列260可以类似于传感器阵列160。

图4B说明光谱分解元件230和对准控制器240一起可以形成集成的光谱分散器220。例如，在有些实现方式中，对准控制器240可以在光谱分散器220的光学元件之间实现。

图5A说明了图4A-B的光谱仪的特定实施例。图5A的光谱仪可以是成像光谱仪，包括把图像光转换成准直光的准直器13和把光谱分散的光聚焦并成像到探测器/传感器阵列160上的聚焦透镜17。

这个实现方式中的杠杆式光学可调偏转器140可以包括可旋转的楔形物或棱镜142。可旋转的楔形棱镜142可以改变或调整光谱S相对于线性传感器阵列160的位置并且补偿或控制由光学元件的安装的容限误差或变化或者其变化的工作条件所产生的横向失准Δ(lat)。

具有小倾斜/楔角的可旋转的楔形物或者楔形棱镜是杠杆或减低机构的例子，其不使用中间减低机械台，而是把大的机械调整直接转换成小的光学调整。例如，取决于楔角，可旋转的楔形棱镜142的360度的大的机械旋转可以偏转所透射的光束1度或者更少，而没有采用中间机械减低杠杆台。

图5B说明在有些实现方式中可旋转的楔形物或楔形棱镜可以插入到光学路径的各个段中，例如作为楔形物142-1插入准直器13与光谱分散元件120之间；或者作为楔形物142-2插入光谱分散元件120与聚焦透镜17之间；或者作为楔形物142-3插入聚焦透镜17与探测器160之间。在其它实现方式中，可以插入任意两个或者甚至全部三个可旋转的楔形物142-1、142-2和142-3。其中可旋转的楔形物位于光谱分散器220的各元件之间的这些实施例可以看作是图4B的光谱仪200的实现方式。在光学路径的不同段处放置可旋转的楔形物142的自由度允许设计的优化，以来满足光谱的线性转变的期望程度。

图6说明楔形棱镜142的旋转会导致横向展开的光谱S的圆周运动。光学分析示出对应于最小波长λ(min)和最大波长λ(max)的光谱S的近似端点在标记为C(min)和C(max)的圆周围移动。光谱S1和S2的两个极值横向位置及对应地圆C(min)和C(max)相对于线性传感器阵列160可以是不对称的。

第一探测器-光束-位置范围Δ(lat-deflector)指示由可旋转的楔形棱镜142而且一般来说由可调控制器140或240造成并控制的横向失准的最大程度或范围。在有些典型的实现方式中，这个第一探测器-光束-位置范围Δ(lat-deflector)会超过第二探测器-光束-位置范围Δ(lat-cumulative)，即，被与光谱仪100或200的部件的累积位置-容限范围关联的探测器160的平面中的光束位置扫过的横向范围。

如前面讨论过的，Δ(lat-cumulative)可以有至少两个来源。一个来源可以是在包括手动操纵的组装过程中发生的光谱仪的个体元件的位置的变化或容限误差。另一个来源可以是变化的工作参数，例如光谱仪的工作温度或者机械变形和磨损。

可见，通过旋转图5A的可旋转的楔形物142，或者一般来说，通过调整图4A-B的可调偏转器140，有可能调整偏转器140来补偿由于光学元件的组装的变化或容限误差造成的累积失准并且把光谱S转变回到线性传感器阵列160上，只要Δ(lat-deflector)大于Δ(lat-cumulative)就可以。

本着同样的精神，如果Δ(lat-deflector)大于Δ(lat-operating)，其中Δ(lat-operating)代表工作探测器-光束-位置范围，即，通过改变光谱仪100-200的工作参数而驱动的横向失准的范围，那么可调偏转器140的调整能够补偿由这些变化的工作参数产生的失准。这种变化的工作参数的例子包括变化的工作温度、由与广泛使用关联的光谱仪的日常磨损造成的光学元件的漂移位置及工作环境的变化，例如，在重新定位、移动或者甚至重新安装光谱仪的过程中。

采用光学杠杆式可调偏转器140的另一个优点是光谱仪100-200可靠地长期保持对准并处于适当的位置，因为具有小楔角的薄楔形棱镜142的光学对准对于楔形物142的平移或倾斜不敏感。当楔形棱镜142放到基本上与光束传播垂直的光束路径中时，只有楔形物142围绕光轴的旋转或角度对准影响光谱S相对于线性传感器阵列142的位置。可调偏转器140的参数可以选择成使得其提供具有0.1毫弧度范围的角度对准控制。利用这种设计，可调偏转器140可以把横向展开的光谱S引导到线性传感器阵列160上，同时偏转器140的甚至更大的角度失准将不会不利地影响角度对准，因为角度对准具有1毫弧度量级的容限。因而，在可变的台（例如可旋转的框架）中安装楔形棱镜并且一旦横向对准达到最优就夹住它，允许光谱仪100-200的精确调整，同时不会削弱或牺牲光谱仪100-200的长期稳定性。

在光谱仪100和200的有些实现方式中，设计的光学失真还可以通过应用实现具有小楔角和小厚度的楔形棱镜142来最小化。

在光谱仪100和200的有些实现方式中，由可调偏转器140造成的工作光束失准会小于探测器160的失准容限。

在光谱仪100和200的有些实现方式中，可调偏转器可以配置成补偿光谱分散的光的横向失准，而不引入比探测器的高宽比大的角度失准。

尽管本说明书包含许多细节，但是这些不应当被解释为对本发明或者所保护的范围的限制，而应当是作为对特定于特定实施例的特征的描述。本说明书中在分离的实施例的背景下描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的背景下描述的各种特征也可以在多个实施例中分离地或者以任何合适的子组合实现。而且，尽管以上特征可以描述为以某种组合起作用或者甚至最初就是这样要求保护的，但是来自要求保护的组合的一个或多个特征在有些情况下可以从该组合中摘除，而且所要求保护的组合可以针对子组合或者子组合的变体。

Claims (18)

1.一种光谱仪，包括：

光谱分散光学元件，配置成光谱分散接收到的光；

杠杆式光学可调偏转器，可调地偏转光谱分散的光；及

探测器阵列，接收光谱分散的且可调地偏转的光。

2.如权利要求1所述的光谱仪，其中：

所述接收到的光包括从返回的图像光束与参考光束组合的干涉光束。

3.如权利要求1所述的光谱仪，所述光谱分散光学元件包括以下至少一个：

棱镜、光栅、具有波长相关折射率的光学元件、具有波长相关透射性质的光学元件及具有波长相关偏转性质的光学元件。

4.如权利要求1所述的光谱仪，所述探测器阵列包括以下至少一个：

线性传感器阵列、二维传感器阵列和探测器相机。

5.如权利要求1所述的光谱仪，所述杠杆式光学可调偏转器包括：

具有可调透射性质和可调反射性质中的至少一个的光学元件，其中

所述可调偏转器能够通过被光学杠杆作用成小的光学调整的机械调整来调整。

6.如权利要求5所述的光谱仪，其中：

所述机械调整的角度与所述光学调整的角度之比超过10。

7.如权利要求6所述的光谱仪，其中：

所述机械调整的角度与所述光学调整的角度之比超过100。

8.如权利要求1所述的光谱仪，其中：

所述机械调整的角度与所述光学调整的角度之比大于5且小于100。

9.如权利要求1所述的光谱仪，所述可调偏转器包括：

至少一个可旋转的楔形光学板。

10.如权利要求1所述的光谱仪，其中：

所述光谱仪是成像光谱仪，其包括

准直器，把接收到的光转换成平行光；及

聚焦透镜，把光谱分散的光聚焦并成像到所述探测器阵列上。

11.如权利要求1所述的光谱仪，其中：

与所述偏转器的偏转-调整范围关联的第一探测器-光束-位置范围超过与所述光谱仪的部件的累积位置-容限范围关联的第二探测器-光束-位置范围。

12.如权利要求1所述的光谱仪，其中：

与所述偏转器的偏转-调整范围关联的第一探测器-光束-位置范围超过所述光谱仪的工作探测器-光束-位置范围。

13.如权利要求1所述的光谱仪，其中：

由所述杠杆式光学可调偏转器造成的工作光束失准小于所述探测器的失准容限。

14.如权利要求1所述的光谱仪，其中：

所述可调偏转器被配置成补偿光谱分散的光的横向失准，而不引入比所述探测器的高宽比大的角度失准。

15.如权利要求1所述的光谱仪，其中：

所述光谱仪被配置成允许通过利用已知波长的光重新校准其传感器来对纵向失准进行补偿。

16.一种光谱域光学相干断层扫描（SD-OCT）设备，包括：

光谱分解器，配置成

接收干涉光，及

通过横向分离所述干涉光的光谱成分产生一片干涉光；

传感器阵列，通过不同的传感器探测这片干涉光的不同光谱成分；及

杠杆式可调对准控制器，控制这片光与所述传感器阵列的对准。

17.如权利要求16所述的SD-OCT设备，所述对准控制器包括：

可旋转的楔形棱镜。

18.一种光谱仪，包括：

光谱分散器，横向分散图像光的光谱成分；

传感器阵列，感测图像光的光谱成分；及

光学杠杆式对准控制器，能够补偿由所述光谱仪的元件的位置变化造成的累积光束位置失准。

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