CN110168414A - 微型分光仪和设置用于对象的光谱分析的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微型分光仪（1000），所述微型分光仪包括：‑探测单元（3），所述探测单元被设置用于确定电磁辐射的光学量；‑光学单元（1），所述光学单元包括Savart‑元件（V），其中，所述Savart‑元件（V）包括偏光器（10）、第一双折射元件（12'）和第二双折射元件以及分析器（11）；和‑光学成像系统（2），所述光学成像系统布置在所述光学单元（1）和所述探测单元（3）之间的光路中，其中，所述光学成像系统（2）被设置用于，使来自所述光学单元（1）的电磁辐射（103'、103''）成像到所述探测单元（3）上；其中，所述光学成像系统（2）包括多孔物镜（22），其中，所述多孔物镜（22）包括多个光学成像通道。
Description
背景技术
在US 9316539 B1中描述了一种静态的傅里叶变换分光仪，它包括扩散器、包括双折射晶体和偏光器的组件——双折射晶体和偏光器用于产生不同光程差，以及准直仪——该准直仪将具有相同光程差的射束聚焦到探测器阵列的一点上。干涉图被傅里叶变换，所述干涉图产生在探测器处。
在WO 2011/093794 A1中示出了一种成像系统，所述成像系统包括用于产生干涉条纹的Savart-偏光镜。
发明内容
本发明涉及一种微型分光仪和一种设置用于对象的光谱分析的方法。
为了产生干涉图，能够使用例如所谓的单孔物镜（Einzelapertur- Objektive）或者智能手机相机。单孔物镜是指具有单个开口（即一个孔）的经典物镜系统，光通过所述单个开口进入。通常，光束的最大直径以及因而能够由这种单孔物镜收集的最大光功率通过单孔物镜的入射光瞳来定义。入射光瞳是真实的或者虚拟的开口，所述开口限制入射到光学系统中的射线束。入射光瞳能够作为孔径光阑的图像出现，其方式为该入射光瞳由其前面的元件（例如，透镜或者反射镜）成像到对象空间中。如果单孔物镜包括单透镜，如这例如在WO 2011/093794 A1中所示出的那样，则，入射光瞳等于透镜的机械直径。机械直径越小，能够通过入射光瞳的光功率越少。
借助于Savart-元件和成像的元件（例如透镜），能够接收对象的干涉图。干涉图能够借助于傅里叶变换被转换成由该对象发出的电磁辐射的光谱。基于Savart-元件的分光仪的原理是：由对象导致的光束被分成两个优选具有相同强度的射束，并且，两个射束之一（分开地）比另一个在光学上通过更长的路径。此后，两个射束通过物镜再次在探测平面中的一个点上叠加。根据光学路径的差异以及由此产生的相位差，两个射束发生干涉并且产生光斑，所述光斑的强度取决于两个射束的相位差。Savart-元件能够包括例如偏光器、一个或者多个双折射晶体和分析器。例如，从上面引用的现有技术中已知的是晶体的不同布置方式。例如，λ/2板能够布置在两个双折射晶体之间的光路中。如果光束以某一特定的角度出现在Savart-元件上，则它被分成两个关于彼此正交偏振的射束，Savart-元件通过分析器使该正交偏振的射束再次彼此平行地间隔开，并且，所述正交偏振的射束通过在探测平面（即例如其中布置探测器或者探测器阵列的平面）中的成像光学器件而被成像到共同的点上。两个射束相对于彼此的光学光程差和在探测平面中的共同的成像点的位置取决于光束到Savart-元件上的入射角。因此，在探测平面中产生二维干涉图。在一个实施方式中，扩散器能够布置在Savart-元件的入射面前方的光路中。该实施方式例如非常适用于没有同时成像的单纯的分光镜。
例如，智能手机-物镜通常包括具有高度非球面表面的多个透镜，以便实现足够好的图像质量。这种透镜以非常小的制造公差被制造，以便实现好的图像质量。物镜具有例如大约5mm的总结构长度（即，在光路中的第一透镜的对象侧的节点与探测器或者相机传感器之间的距离），还具有典型地大约60°的成像区域以及尽可能小的光圈数（例如，1.8的光圈数）。光圈数的增加能够实现成像误差的减少，这尤其是在成像区域变大时是重要的。通过增加光圈数目也增加了物镜的总结构长度。
在相机像素或者传感器阵列的传感器上的辐射流P im 能够借助于以下等式来确定：
该等式表示的是，在给定进入的辐射流密度Bob和光学系统的透射比τ时，到尺寸d的传感器像素上的辐射流P im 与光圈数（F/#）成反比。光圈数由焦距与有效入射光瞳的直径之比得出。对于构造用于对象的光谱分析的微型分光仪来说有利的是，收集尽可能多的来自于对象的电磁辐射，也就是说，尤其地收集尽可能多的由对象反射、发射、透过或者反散射的电磁辐射。
将辐射流限制到相机像素上的效果是所谓的渐晕。渐晕取决于物镜的孔径尺寸，所述物镜根据入射角将来自Savart-元件的电磁辐射汇聚在探测器上。尤其地，以大的入射角观察，物镜透镜呈现为椭圆形（透视缩短），由此，透光面被有效地减小（边缘光下降）。
具有独立权利要求的特征的本发明的优点是：与单孔物镜相比，用于多孔物镜的每个光学成像通道的成像区域相对较小，并且，与单孔物镜相比，光圈数相对较大，并且因此，与在使用单孔物镜时相比，在使用多孔物镜时成像误差能够明显更容易地被校正。成像区域由最大入射角限定，光束能够以所述最大入射角照射在多孔物镜上并且能够不受阻碍地传播到探测单元。此外，较大的光圈数导致较大的焦深。这意味着，与具有较小光圈数的单孔物镜相比，下述区域更大：探测单元能够围绕所述区域相对于待检查的物镜散焦。因此，通过使用多孔物镜，得到了可靠的微型分光仪，所述微型分光仪在机械方面和测量技术方面具有较大的鲁棒性和误差容许度。例如，该微型分光仪在运行中相对于热漂移具有高的鲁棒性。此外，通过使用多孔物镜降低了色差对测量结果的影响，因为与具有相同色差但是光圈数较小的系统相比，在较大的轴向范围上的各个波长能够同时清晰地被成像。
这利用一种微型分光仪来实现，所述微型分光仪包括探测单元，所述探测单元被设置用于确定电磁辐射的光学量；包括光学单元，所述光学单元包括Savart-元件，其中，所述Savart-元件包括偏光器、第一双折射元件和第二双折射元件以及分析器；并且包括光学成像系统，所述光学成像系统布置在所述光学单元和所述探测单元之间的光路中，其中，所述光学成像系统被设置用于，使来自所述光学单元的电磁辐射成像到所述探测单元上。微型分光仪的特征在于，所述光学成像系统包括多孔物镜，其中，所述多孔物镜包括多个光学成像通道。一个优点是：因此，相对于使用单孔物镜，能够增加来自对象的辐射部分，并且，因此能够提高测量结果的准确性和可靠性。
在一个实施方式中，所述多孔物镜能够包括至少一个第一光学成像通道和至少一个第二光学成像通道，并且，所述探测单元能够包括至少一个第一传感器阵列和至少一个第二传感器阵列，其中，所述第一光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元的电磁辐射的至少一个第一部分成像到所述第一传感器阵列上，并且，所述第二光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元的电磁辐射的至少一个第二部分成像到所述第二传感器阵列上。一个优点是：因此例如成像区域，即用于每个成像通道的成像区域能够相对较小并且光圈数能够较大，并且因此成像误差能够更容易地被校正。此外，对于每个光学成像通道来说，干涉图例如能够分别由配属于相应的成像通道的传感器阵列接收。传感器阵列包括多个传感器、尤其是辐射传感器，所述传感器例如能够相邻地布置在光学成像通道的成像平面中。因此，能够根据入射角来进行空间分辨的辐射探测。通过干涉图的傅里叶变换，能够获得关于待检查的对象的光谱信息。
替代地或者补充地，所述多孔物镜能够包括至少一个第一微透镜和至少一个第二微透镜，其中，所述第一光学成像通道包括所述第一微透镜，并且，所述第二光学成像通道包括所述第二微透镜，所述第一光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元的电磁辐射的至少第一部分成像到所述第一传感器阵列上，所述第二光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元的电磁辐射的至少第二部分成像到所述第二传感器阵列上。一个优点是：每个微透镜将所收集的射束的自身的立体角区域成像到探测单元上。下述立体角区域是整个角度范围的子区间——整个多孔物镜能够将所述子区间导向到探测单元上：微透镜将光束从所述立体角区域中引导到探测单元上。微透镜被如此翻转，使得在整个系统的光轴和微透镜的光轴之间的角度在对应的角度子区间的中心附近。例如，整个系统能够探测-30°至30°的角度范围，其中，微透镜将5°至15°的部分范围成像到探测单元上。该微透镜理想情况下被如此翻转，使得它沿10°取向。就单孔物镜而言，在射束具有较大的入射角时出现渐晕或者说边缘变暗。渐晕由此出现：就具有多个孔（例如两个微透镜）的系统而言，在入射角变大时，两个孔径的表观重叠面积越来越小直至消失。边缘阴影由此出现：例如微透镜的具有倾斜的入射角的单个孔看起来越来呈椭圆形，下述横截面越来越窄：光通过所述横截面能够进入系统中。通过翻转，即通过透镜或者透镜系统沿主探测轴方向的取向（在本示例中，角度子区间的中心），能够减少渐晕和边缘阴影并且提高光收集效率。微透镜能够例如作为微透镜阵列简单且成本有利地被制造。由此，有利地能够简化多孔物镜相对于探测单元的定位。
在一个实施方式中，所述第一光学成像通道能够被设置用于，使来自所述光学单元的第一立体角区域的电磁辐射成像到所述第一传感器阵列上，并且，所述第二光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元的第二立体角区域的电磁辐射成像到所述第二传感器阵列上，其中，所述第一立体角区域至少部分地不同于所述第二立体角区域，或者其中，所述第一立体角区域和所述第二立体角区域完全一致。立体角区域能够例如完全一致或者能够是重叠的或者互不相交的。一个优点是：就是至少部分重叠的立体角区域而言，在干涉图中的信息部分重叠，也就是说，信息能够是冗余的，这导致多孔物镜的光收集效率的提高。如果第一立体角区域和第二立体角区域不重叠，则能够实现接收倒易空间的较大区域并且因而能够实现光谱分辨率的提高。如果第一立体角区域和第二立体角区域完全一致，则每个光学成像通道将同一个缩小的图像成像到探测单元上。这种情况下，能够使用结构相同的光学成像通道，由此得到了微型分光仪的简化的并且可靠的结构。例如，光学成像通道能够借助于结构相同的微透镜来实现，所述微透镜例如能够布置在矩阵（即，微透镜阵列）中。由此能够实现成本有利的微型分光仪。
根据一个实施方式，所述光学成像系统能够包括至少一个孔阵列。例如，一个或者多个孔阵列能够在光路中布置在多孔物镜的前方，即在光学单元和多孔物镜之间，和/或，一个或者多个孔阵列能够在光路中布置在多孔物镜的后方，即在多孔物镜和探测单元之间。由此，有利地能够减少或者避免在光学成像通道之间的干扰。孔阵列能够例如被设置用于，在光学上相对于彼此屏蔽光学成像通道。
借助于所述微型分光仪的设置用于对象的光谱分析的方法的特征在于，所述方法具有以下步骤：从以第一入射角照射在所述光学单元上的电磁辐射中产生两个子射束，所述子射束相对于彼此具有第一相移，其中，所述相移取决于所述第一入射角；从以第二入射角照射在所述光学单元上的电磁辐射中产生两个另外的子射束，所述另外的子射束相对于彼此具有第二相移，其中，所述相移取决于所述第二入射角并且所述第二入射角不同于所述第一入射角；在穿过所述光学单元之后，通过第一光学成像通道将电磁辐射的具有所述第一入射角的子射束汇聚到共同的第一点上，以测量第一干涉图；在穿过所述光学单元之后，通过第二光学成像通道将电磁辐射的具有所述第二入射角的另外的子射束汇聚到共同的第二点上，以测量第二干涉图；从所述第一干涉图和所述第二干涉图中求得光谱或者光谱信息，以分析所述对象。一个优点是：能够提高在测量技术方面的鲁棒性和方法的可靠性。此外，也得到前述优点。
在一个实施方式中，为了测量所述第一干涉图，通过所述第一光学成像通道能够成像电磁辐射的具有来自第一立体角区域的射入角的子射束，其中，将电磁辐射的具有相同射入角的子射束分别汇聚到共同的点上；并且为了测量所述第二干涉图，通过所述第二光学成像通道，能够汇聚电磁辐射的具有来自第二立体角区域的射入角的子射束，其中，具有相同射入角的电磁辐射的子射束分别汇聚到共同的点上。在此，所述第一立体角区域和所述第二立体角区域能够完全一致，或者，所述第一立体角区域和所述第二立体角区域能够至少部分地彼此不同。一个优点是：因此能够提高光收集效率。此外，能够接收倒易空间的较大的区域，并且，因此能够实现光谱分辨率的提高。
在一个实施方式中，在求取所述光谱或者所述光谱信息时，能够进行所述第一干涉图的傅里叶变换并且进行所述第二干涉图的傅里叶变换，并且，为了求得所述光谱或者所述光谱信息以分析所述对象，能够进行所述第一干涉图的傅里叶变换物和所述第二干涉图的傅里叶变换物的合并。
在一个实施方式中，在求取所述光谱或者所述光谱信息时，能够进行所述第一干涉图和所述第二干涉图的合并，由此，得到合并的干涉图并且为了求得所述光谱或者所述光谱信息以分析所述对象，进行所述合并的干涉图的傅里叶变换。
附图说明
在附图中示出并且在以下描述中详细地阐述了本发明的实施例。在附图中的相同附图标记表示相同的或者功能相同的元件，附图示出：
图1示出通过Savart-元件的射束变化过程的草图，
图2示出具有草绘的射束变化过程的光学单元和单孔物镜的横截面，
图3示出具有草绘的射束变化过程的多孔物镜和探测单元的横截面，
图4示出具有草绘的射束变化过程的微型分光仪的横截面，
图5示出具有草绘的射束变化过程和立体角区域的微型分光仪的横截面，
图6a示出具有模拟的射束变化过程的微透镜和传感器阵列的横截面，所述射束变化过程用于具有到微透镜上的0°、1°、2°、3°、4°和5°的入射角的射束，
图6b示出多孔物镜的俯视图，所述多孔物镜包括5×5微透镜的布置，
图7示出光学单元和多孔物镜的3D-模型，射线束以10°的开口角度和20°的主入射方向照射在所述多孔物镜上，
图8示出光学单元和多孔物镜的3D-模型，
图9示出光学单元和光学成像系统的3D-模型，其中，光学成像系统包括多孔物镜和第一孔阵列，
图10示出光学单元和光学成像系统的3D-模型，其中，光学成像系统包括多孔物镜、第一孔阵列和第二孔阵列，所述第二孔阵列布置在成像平面附近，
图11示出微型分光仪的探测单元的传感器阵列的草绘的原始数据，其中，微型分光仪包括光学单元和多孔物镜，
图12示出来自图11的草绘的原始数据的合并干涉图，
图13示出图11的原始数据的放大区域，
图14示出来自图13的原始数据的图12的合并干涉图的放大区域，
图15示出在置换之前图11的传感器阵列的原始数据编号，所述置换用于求得合并干涉图，
图16示出在置换之后的传感器阵列的原始数据的编号，
图17示出用于分析对象的方法，
图18示出用于分析对象的方法，其中，进行经合并的干涉图的傅里叶变换，
图19示出用于分析对象的方法，其中，在合并之前进行各个干涉图的傅里叶变换。
具体实施方式
图1示出经修改的Savart-元件1'，如其在“宽视场偏振干涉成像分光仪（Wide-field-of-view polarization interference imaging spectrometer）”（张等人，应用光学43.33（2004））中所描述的。示出了用于射束垂直入射到Savart-元件1'上的情况的射束变化过程。在图1中，射束平行于z轴延伸穿过Savart-元件1'。具有第一偏振轴10'的偏光器10和具有第二偏振轴11'的分析器11在光路中构造成平行于x-y-平面。在图1中所示出的实施例中，第一偏振轴10'和第二偏振轴11'平行于彼此延伸。射束首先照射到偏光器10上，所述偏光器在x-y平面中线性地偏振电磁辐射。在通过入射面进入到第一双折射元件12'中时，射束被分成第一寻常射束100''和第一非寻常射束100'，所述第一双折射元件平行于z-方向具有第一扩展部（即，第一厚度）。在图1中，入射面对应于平行于x-y-平面的面，通过所述面射束进入第一双折射元件12'。λ/2板123能够使第一寻常射束100''和第一非寻常射束100'的偏振矢量在平行于x-y-平面的平面中分别旋转90度，使得在进入第二双折射元件12''中时第一寻常射束变成第二非寻常射束101''并且第一非寻常射束100'变成第二寻常射束101'，所述λ/2板在一个实施例中能够布置在第一双折射元件12'和第二双折射元件12''之间，所述第二双折射元件具有第二厚度，所述第二厚度在该实施例中与第一厚度完全一致。第一双折射元件12'和第二双折射元件12''以及λ/2板123（如果存在）一起形成Savart-偏光镜12。在图1中，第一双折射元件12'的第一光轴121'和第二双折射元件12''的第二光轴122'被绘制到相应的双折射元件12'、12''中。由于射束以不同的角度在Savart-偏光镜中被偏转，所以它们在不同的点处从第二双折射元件12''中离开。第二寻常射束101'在从Savart-偏光镜离开之后形成第一子射束102'，第二非寻常射束101''在从Savart-偏光镜12离开之后形成第二子射束102''。在Savart-偏光镜12后方的光路中，第一子射束102'和第二子射束102''彼此间隔开地平行延伸。在下文中，距离被称为子射束间隔102。此后，第一子射束102'和第二子射束102''通过分析器11。在穿过分析器11之后，两个子射束102'、102''具有相同的偏振。因此，当它们汇聚到共同的点上时，子射束能够发生干涉。
在这未示出的实施例中，Savart-偏光镜包括两个双折射元件，所述两个双折射元件被相继地布置在光路中。双折射元件的主截面通过下述平面来描述，所述平面垂直于入射面并且包含双折射元件的光轴。在这个实施例中，在第一光轴和入射面之间的角度为45°。第二双折射元件的主截面相对于第一双折射元件的主截面旋转90°。
Savart-元件1'的另外的实施例从现有技术中已知。
例如，在Savart-元件1'的前方能够布置有前置光学器件，所述前置光学器件将电磁辐射引导到Savart-元件1'上。前置光学器件能够包括例如扩散器。
在图2中示出了光学单元1、光学成像系统2和探测器31的横截面，所述光学单元包括Savart-元件1'，其中，Savart-元件1'例如如前所述地包括偏光器10、第一双折射元件12'、第二双折射元件 12''和分析器11。光学成像系统2包括单孔物镜21，例如准直仪。探测器布置在单孔物镜21的成像平面105中。以相同的角度照射到Savart-元件1'上的射束通过准直仪被聚焦到共同的点上，所述点在准直仪的成像平面105中。在图2中，第一射束201'在第一射入点201上、第三射束202'在第二射入点202上并且第四射束203'在第三射入点203上垂直地（即，以相对于y-z-平面0°的角度）照射到Savart-元件1'上。第一射入点201、第二射入点202和第三射入点203分别彼此不同。Savart-元件1'的射束变化过程仅被草绘出，为了简单起见，在这里未示出射束分裂成子射束和射束偏转。第一射束201'、第三射束202'和第四射束203'通过通孔2'进入光学成像系统2中，并且，通过单孔物镜21被成像到在成像平面105中的探测器31上的共同的第一点上。例如如在图1中所示出的，在那里，能够包括子射束的射束能够发生干涉并且形成干涉图的一部分。在图2中，第六射束204'在第四射入点204上、第八射束205'在第五射入点205上并且第十射束206'在第六射入点206上以相对于y-z-平面相同的不等于0°的角度照射到Savart-元件1'上。第四射入点204、第五射入点205和第六射入点206彼此不同。第六射束204'、第八射束205'和第十射束 206'通过通孔2'进入光学成像系统2中，并且，通过单孔物镜21被成像到在成像平面105中的探测器31上的共同的第二点上，所述第二点不同于第一点。例如在图1中所示出的那样，在那里，能够包括子射束的射束能够发生干涉并且形成干涉图的一部分。图2示出，具有共同的入射角的射束被成像到成像平面中的一个点上。这些点共同得出干涉图。在图2中绘制出了另外的对于干涉图没有贡献的射束。第二射束201''在第一射入点201处以不等于0°的第一入射角照射在Savart-元件上，第五射束203''在第三射入点203处以不等于0°的第二入射角照射在Savart-元件1'，第七射束204''以不等于0°的第三入射角照射在Savart-元件1'，并且第九射束205''以不等于0°的第四入射角照射在Savart-元件1'上。在图2中，入射角具有彼此不同的值，其中，如前所述，为了简单起见，在这里未示出射束分裂或者射束偏转。这些射束201''、203''、204''、205''然而没有进入单孔物镜21中，而是照射到射束不可透过的并且在形成通孔2的第一透镜开口2'旁边的面2''上，并且，因此不能够照射到探测器31并且因此不被用于评估。在此，通孔对应于单孔物镜21的入射光瞳。在这个示例中，通孔对应于入射光瞳，因为它限制了进入的射线束的最大直径。通孔被称为孔径光阑。如果通孔扩大（这对应于光圈数F/#的缩小），则辐射流也增加，因为现在射束201''、203''等也能够通过系统。然而，如已经提到的，通孔的扩大也增大了成像误差。以大的角度进入的射束将进入开口透视扭曲地视为椭圆形，所述椭圆形的短的主轴看起来随着角度的增加而减小。对于任何光学系统而言，这减小了图像边缘处的图像强度并且被称为光晕。为了抵消这种情况，能够顺序地接收图像，其中，在接收之间翻转物镜。就由多个透镜构成的物镜而言，孔径光阑通常在透镜之间，并且，入射光瞳对应于从穿过物镜的对象侧观察到的孔径光阑的图像。在图2中，如果透镜21的直径例如等于开口2'的直径，那么趋近图像边缘会出现渐晕。然后，射线束201'、202'和203'仍能够作为整体通过系统，在束204'、205'和206'中，射束204'不再能够通过透镜。较大的准直仪具有较大的入射光瞳，由此，较高的辐射流能够到达探测器31
在一个实施例中，具有在图2中的探测器31的光学成像系统2具有3 mm×3mm的横截面尺寸。Savart-元件1'能够具有例如4mm的高度（即，平行于x轴的尺寸）和2mm的厚度（即，平行于z轴的尺寸）。Savart-元件1'能够被选择成大于光学成像系统2，以便也能够探测处具有大入射角的倾斜的射束，即，例如相对于y-z-平面大于45°的入射角。通孔能够例如是圆形的并且具有1.4mm的直径。
微型分光仪是具有在厘米范围中的尺寸的分光仪，其中，也包括低于厘米范围的更小的尺寸。
光谱信息能够例如包括化学成分，即在对象中的某一材料混合物的光谱或者存在。
图3示出了具有草绘的射束变化过程的微型分光仪1000的横截面，所述微型分光仪包括光学单元1、包括多孔物镜22的光学成像系统2和探测单元3。探测单元3被设置用于确定电磁辐射的光学量。光学量反映出入射的电磁辐射的特征。光学量能够包括例如电磁辐射的强度。探测单元3能够包括例如光电二极管，其中，在以电磁辐射照射光电二极管时，产生电流或者电压，所述电流或者电压是入射的电磁辐射的量度。来自对象1001的电磁辐射1001'照射在光学单元1上，并且，如前所述，在光学单元1中被偏转或者分裂，使得对于一个入射角来说分别产生两个平行的彼此间隔开的子射束。子射束能够借助于光学成像系统2引导到探测单元3上，并且能够在那里进行干涉，使得探测单元3能够借助于来自对象的辐射1001'来接收对象1001的干涉图，由此能够求得对象1001的光谱和/或光谱信息。光学单元1包括 Savart-元件1'，其中如前所述，Savart-元件1'包括偏光器10、第一双折射元件12'和第二双折射元件12''以及分析器11。光学成像系统2布置在光学单元1和探测单元3之间的光路中，其中，光学成像系统2被设置用于，将来自光学单元1的电磁辐射103'、103''成像到探测单元3上。在图3中，光学成像系统2包括多孔物镜22，其中，多孔物镜22包括多个光学成像通道。在图3中的多孔物镜22包括第一光学成像通道、第二光学成像通道、第三光学成像通道和两个另外的光学成像通道。探测单元3具有第一传感器阵列31、第二传感器阵列32、第三、第四和第五传感器阵列33、34、35。传感器阵列31、32、33、34、35也能够表示大的传感器阵列的区域。每个传感器阵列31、32、33、34、35包括多个单个传感器3'或者相机像素，例如辐射传感器，它们布置在多孔物镜22的成像平面105中的一维或者二维矩阵中。第一光学成像通道被设置用于，将来自光学单元1的电磁辐射的至少一个第一部分103'成像到第一传感器阵列31上，并且，第二光学成像通道6''被设置用于，将来自光学单元1的电磁辐射的至少一个第二部分103''成像到第二传感器阵列32上。每个另外的光学成像通道被设置用于，将来自光学单元1的电磁辐射的另外的部分成像到配属于其的传感器阵列33、34、35上，如在图3中通过草绘的射束变化过程所示出的。在图3中的多孔物镜22包括第一微透镜6'、第二微透镜6''、第三微透镜6''以及另外的微透镜。第一光学成像通道包括第一微透镜6'，所述第一光学成像通道被设置用于，将来自光学单元1的电磁辐射的至少第一部分103'成像到第一传感器阵列31上，并且，第二光学成像通道包括第二微透镜6''，所述第二光学成像通道被设置用于，将来自光学单元1的电磁辐射的至少第二部分103''成像到第二传感器阵列32上。第三光学成像通道包括第三微透镜6'''，所述第三光学成像通道被设置用于，将来自光学单元1的电磁辐射的至少第三部分103'''成像到第三传感器阵列33上。如在图3中所示出的，微透镜6'、6''、6'''能够布置在微透镜阵列6中，其中，每个微透镜6'、6''、6'''具有与其他微透镜6'、6''、6'''不同的中心观察方向104。如在图3中所绘制的，每个光学成像通道的中心观察方向104由连接线来定义，所述连接线在微透镜6'、6''、6'''的孔的面重心和所配属的传感器阵列31、32、33、34、35的中心点之间。整体张开的角度范围的大小是在相应的光学成像通道中被传输的角度范围的总和。此外，相应的传感器阵列31、32、33、34、35的延伸范围与微透镜6'、6''、6'''的焦距共同确定了在相应的光学成像通道中被传输的角度范围。在图3中，来自光学单元1的辐射的第三部分103'''示例性地包括六个射束，所述射束具有彼此不同的到多孔物镜22上的射入角1004，其中，每两个射束具有相同的射入角1004。如前所述，具有相同的射入角1004的射束通过第三微透镜6'''而被成像到探测单元3上的共同的点上。因此，由六个射束得出在第三传感器阵列33上的三个点，其中，具有相同的射入角的每两个射束被成像到单个探测器3'上。在图3中的光学成像系统2包括第一孔阵列51，所述第一孔阵列阻止电磁辐射在微透镜6'、6''、6'''之间通过。第一孔阵列51布置在第一基板8'和微透镜6'、6''、6'''之间的光路中，以便抑制散射光，否则所述散射光能够通过6'、6''、6'''的间隙落下。第二孔阵列52由保持结构7间隔开地在光路中布置在微透镜6'、6''、6'''后方，即布置在微透镜6'、6''、6'''背离第一孔阵列51的侧上。在第一孔阵列51和光学单元1之间的光路中布置有第一基板8'。来自光学单元1的辐射通过第四孔阵列54进入第一基板8'中，在那里被折射，因为第一基板8' 具有不同于周围环境的折射率并且从第一基板8'穿过第一孔阵列51进入微透镜6'、6''、6'''中。在光路中在多孔物镜22和第二孔阵列52后方，第二基板布置在第二孔阵列52上。在第二基板后方的光路中布置有第三孔阵列53，来自多孔物镜22的辐射穿过第三孔阵列落到第三基板8'''上，所述第三基板布置在光路中在第三孔阵列53后方。在第三基板8'''后方的光路中布置有探测单元3。在图3中，探测单元3的每个光学成像通道分别包括传感器阵列31、32、33、34、35。孔阵列51、52、53能够例如由不透光的、尤其是吸收性的或者反射性的材料制成，以防止在光学成像通道之间的光学干扰。透明的基板能够例如由玻璃、塑料或者无机共聚物制成。替代地，如果孔阵列51、52、53上下堆叠并且由例如能够布置在孔阵列51、52、53、54之间的支撑件分开，那么也能够省去基板8'、8''、8'''中的一个或者多个。孔阵列51、52、53、54能够构造成一层，所述层由反射辐射的或者对辐射反散射的材料制成，在所述层中构造有通孔，电磁辐射能够通过通孔而穿过该层。孔阵列51、52、53、54能够例如由黑色阳极氧化铝板制成，或者，通过将反射性的或者吸收性的材料蒸发涂覆到玻璃基底上而产生。在孔阵列51、52、53、54中的通孔能够例如成形成矩形、圆形或者其他形状。在另外的实施例中，另外的孔阵列51、52、53、54也能够布置在光路中，以阻止光学成像通道的辐射的干扰。光学成像通道在轴向上彼此相邻地布置在光路中。例如在US 2011/10228142 A1描述了包括多孔物镜22的光学成像系统2的另外的实施例。
图3的微透镜阵列的每个微透镜6'、6''、6'''都接收从光学单元1离开的辐射的至少部分地与其他部分103'、103''，103'''不同的部分103'、103''、103'''。如例如在图1中所草绘的，以第一入射角照射到光学单元1上的射束能够被分裂。在通过光学单元1之后，彼此平行地间隔开的两个子射束102'、102''产生具有第一入射角的射束。子射束间隔102、子射束102'、102''在第二双折射元件12''的离开面1003上的离开位置和子射束102'、102''照射到第一基板8'上的射入角1004取决于来自对象的射束1001'入射到光学单元1的入射角和来自对象的射束1001'进入到光学单元1中的进入位置。相对于在第一基板8'上的焊料，测量射入角1004。在图3中，第一微透镜6'将两个平行的射束103'成像到第一传感器阵列31的共同的点上，所述射束在离开面1003的两个不同的离开位置处离开光学单元1，并且，所述射束以射入角1004照射在第一基板8'上。在微透镜6'的成像平面105中布置有探测单元3，在那里，子射束103'能够发生干涉。如前所述，子射束102'、102''能够在通过光学单元1之后相对于彼此具有光程差。微透镜6'、6''、6'''能够分别接收来自立体角区域的电磁辐射，所述立体角区域由微透镜6'、6''、6'''的相应的观察方向104并且由第四孔阵列54限制。第一光学成像通道（即在图3中的第一微透镜6'）被设置用于，将来自光学单元1的第一立体角区域的电磁辐射成像到第一传感器阵列31上，并且，第二光学成像通道（即在图3中的第二微透镜6''）被设置用于，将来自光学单元1的第二立体角区域的电磁辐射成像到第二传感器阵列32上，其中，第一立体角区域能够至少部分地不同于第二立体角区域或者能够与其完全一致。第一立体角区域包括来自光学单元1的以射入角1004照射在第一基板8'上并且由第一微透镜6' 成像到传感器阵列31上的射束。例如，第一微透镜6'能够被设置用于，将射束以9°至15°的射入角1004成像到第一传感器阵列31上，并且，第二微透镜6''能够被构造用于，将射束以在3°和9°之间的射入角1004成像第二传感器阵列32上。然后，小于3°并且大于15°的射入角既没有由第一微透镜6'也没有由第二微透镜6''成像到第一传感器阵列31或者第二传感器阵列32上。在这个实施例中，具有9°至15°的射入角1004的射束形成第一立体角区域，并且，具有3°至9°的射入角的射束形成第二立体角区域。来自对象1001的射束到光学单元1上的入射角都能够配属于每个射入角1004。第一传感器阵列31接收第一干涉图，并且，第二传感器阵列接收第二干涉图。由于立体角区域不重叠，两个干涉图不具有冗余的信息。由此，微型分光仪1000的光谱分辨率能够得到提高。在另外的实施例中，第一立体角区域和第二立体角区域能够是重叠的，也就是说，例如第一立体角区域包括具有9°至15°的射入角1004的射束，并且，第二立体角区域包括具有6°至12°的射入角1004的射束。在这种情况下，第一干涉图和第二干涉图包括部分重叠的光谱信息。由此，能够提高光收集效率。另外的实施例设置了，竖直地堆叠来自图3的微透镜阵列6的行（即产生微透镜阵列），其中，在一个方向（水平）上的微透镜对应于图3，并且在另一个方向上（竖直）是相同的。在此，水平方向对应于成像平面垂直于干涉条纹的方向。该轴包含光谱信息，并且，接受角度在这个方向上的最大化对于提高分辨能力来说是希望的。与其正交的轴不包含附加的光谱信息，并且，接受角度在这个方向上的扩大不具有附加的收益。反之，通过在这个方向上复制图3的微透镜阵列6，能够提高光收集效率。为此，例如多个结构相同的微透镜阵列6能够相继地布置在光路中在光学单元1和探测单元3之间。“结构相同”在此意味着，第一微透镜阵列的微透镜与另外的微透镜阵列的微透镜例如由相同的材料制成并且具有相同的尺寸。微透镜阵列能够如此相继地布置在光路中，使得：结构相同的第一微透镜分别将来自光学单元的辐射的第一部分103'引导到探测单元3上，并且，第二微透镜分别分别将来自光学单元的辐射的第二部分103''引导到探测单元3上等等。在另外的实施例中，立体角区域能够完全一致，于是，第一和第二干涉图也能够完全一致。
在图3中所示出的光学成像系统2例如能够借助于晶片处理工艺来制造，并且，能够具有以下主要数据（Eckdaten），其中，在第一行中给出参数，并且，在下面的行中给出参数的对应值：
在一个实施例中，多孔物镜22能够具有总共15×9 = 135个单透镜6'、6''、6'''，所述单透镜分别具有2.8的光圈数F/#。与此相比，单孔物镜21能够具有1.8的光圈数F/#。每个探测器像素3'的各个微透镜6'、6''、6'''的光通量是这种单孔物镜21的光通量的（1.8/2.8）2=0.4倍（以系数0.4减小）。然而，就多孔物镜22的微透镜6'、6''、6''而言，较大的光圈数再次被多个光成像通道抵消，相对于上述的单孔物镜21，光通量整体是其135×0.4 = 54倍（以系数54提高）。根据上述等式：
通过多孔物镜22的辐射流对应于通过具有0.25的光圈数F/#的单孔物镜21的辐射流。该值能够被视为倍数（系数）的上限，以所述倍数，分别具有较小光强度（较大光圈数）的微透镜的多孔物镜比具有较大光强度（较小光圈数）的单孔物镜在整体上收集更多的光，其中，已经假设了：微透镜的视场（Field of View，FOV）等于单孔物镜的FOV，上述孔数基于此。为了估计下限，假设整个多孔物镜的FOV等于单孔物镜的FOV并且是70°，其中，微透镜仅覆盖整个FOV的一部分。在此，微透镜应当与相应的FOV区域的中心对齐。作为基础，与之前一样，微透镜和单孔物镜的F/#使用相同的值。如上表所示，微透镜阵列由9行组成，每行各具有15个微透镜。在下面的观察中，现在限于中间行，即所述微透镜阵列的第五行。在此，中间行概观大约70°的水平FOV，其中，通过微透镜在相应的FOV的方向上的取向不出现边缘光下降。同时，单个透镜的FOV是9.2°。由于有15个透镜，所以以双倍的冗余接收了70°的整个FOV。然而，单孔物镜的光强度与cos4(θ)成比例地下降（https://de.wikipedia.org/wiki/Cos4-Gesetz），其中，θ是到透镜上的射入角。为了确定在整个FOV上的整个光通量的权重，计算积分，这近似等于0.88，并且，该积分与角度相关的光通量的权重成比例地被设定，其通过定值上的积分来描述并且大约是1.04。这两个值的比例是下述倍数：在孔径数相同时，具有边缘光晕的物镜比没有边缘光下降的多孔物镜以所述倍数少收集光（具有边缘光晕的物镜收集的光乘以所述倍数等于没有边缘光下降的多孔物镜收集的光），并且该倍数是0.88/1.04 = 0.84。由于微透镜具有较多的孔径数，如上计算出新的倍数0.84/0.4 = 2.11，具有边缘光下降的单孔物镜多收集该倍数的光。由于所提到的微透镜的FOV的冗余，该比例减小了两倍，使得多孔物镜与单孔物镜具有大致相同的光收集效率。然而由于后者具有约为6mm的结构高度，而多孔物镜只具有1.6mm的TTL，所以在此在微型分光仪的小型化方向具有显著的优点。替代地，Omnivision公司的相机模块OVM7692CameraCubeChip能够作为参考使用，所述相机模块根据现有技术由于整个相机模块的2.5mm的结构高度而属于当今最紧凑的相机系统。然而，具有F/# = 2.8的孔径数的光强度等于多孔相机的微透镜的光强度。考虑到前面的论证，在这里也示出了，多孔相机在小的结构高度和光利用方面是优越的。总之，能够说：当使用多孔相机时在相近的光强度下能够显着降低微型分光仪的结构高度，或者说，在类似的结构高度下光强度明显更高。
图4以横截面示出了微型分光仪1000。在这个实施例中，光学成像系统2包括第一微透镜阵列61，所述第一微透镜阵列包括多个凸-平的微透镜61'、62' ，其中，如上所述，例如第一微透镜61'和第二微透镜62'具有彼此不同的观察方向。在光路中在第一微透镜阵列61后方，在第一微透镜阵列61的背离光学单元1的侧上布置有第二基板8''，其中，在第二基板8''和第一微透镜阵列61之间的光路中构造有第一孔阵列51。在第二基板8''的背离第一孔阵列51侧上，以通过保持结构保持与第二基板8''间隔开的方式，布置有第二微透镜阵列62，所述第二微透镜阵列与第一微透镜阵列61具有相同数量的微透镜，其中，第二微透镜阵列62的微透镜构造成平-凹的。在第二微透镜阵列62的背离第二基板8''的侧上布置有第三基板8'''，其中，在第三基板8'''和第二微透镜阵列62之间的光路中构造有第二孔阵列52。在光路中在第三基板8'''的背离第二孔阵列52的侧上构造有第三孔阵列53。在光路中在第三孔阵列53后方，即在第三孔阵列53的背离第三基板8'''的侧上，构造有第三微透镜阵列63，其中，微透镜63'、63''实施成平-凸的。微透镜阵列61、62、63的第一微透镜61'、62'、63'一起形成第一光学成像通道，第二微透镜61''、62''、63''形成第二光学成像通道等等。保持结构7将具有孔阵列51、52、53和微透镜阵列61、62、63的基板8''、8'''与探测单元3间隔开。所述探测单元布置在成像平面105中。替代地或者补充地，保持结构7能够构造在光学成像通道之间，如例如在图5中所示出的。保持结构 7能够例如由玻璃、塑料或者金属制成。保持结构7能够由不透光的材料制成或者通过合适的方式成为不透光的，例如当使用玻璃时通过光吸收材料来变黑。保持结构7和/或孔阵列51、52、53、54能够由黑色阳极氧化铝板制成。微透镜阵列61、62、63能够由不同的材料成型，例如玻璃、塑料、无机有机聚合物等。此外，微透镜阵列61、62、63中的一个或者多个能够被设计成消色差的元件的场。通过保持结构，既能够保护多孔物镜22、光学成像系统2，也能够保护探测单元3的光敏传感器阵列31、32、33、34、35免受侧向入射的散射光的影响。通过所描述的结构，在每个光学成像通道中都存在一个微物镜，所述微物镜将相应配属于光学单元1的区段的来自光学单元1的电磁辐射成像到配属于其的探测单元3的传感器阵列31、32、33、34、35上，所述传感器阵列例如包括作为传感器像素3'的光电二极管的一维或者二维的系统。
图5示出了微型分光仪1000的横截面，其中，与图3的微型分光仪1000的区别在于，第四孔阵列54被直接施加到光学单元1上，由此能够省去第一基板8'。在第一射入点201中和在第二射入点202中，来自对象1001的射束分别照射到光学单元1上，所述光学单元包括Savart-元件1'。在通过光学单元1时，如前所述，在第一射入点201处进入的射束被分成两个子射束103'，并且，如前所述，在第二射入点202进入的射束也被分成两个子射束103''。在光学单元1的背离对象的侧上布置有第一孔阵列51。由于每个微透镜6'、6''都对所收集的射束的自身的立体角区域91、92进行成像，所以在探测单元3上出现多个小的干涉图，每个传感器阵列31、32、33、34分别出现一干涉图。在此，立体角区域91、92能够是重叠的或者互不相交的。因此，在干涉图中的信息因而是冗余的，这导致光收集效率的提高，或者，在干涉图中的信息彼此独立，这实现了倒易空间的较大范围的接收并且因而实现了光谱分辨率的提高。在图5中所示出的实施例中，微透镜6'、6''能够具有例如1mm的直径和2mm的焦距302。此外，每个透镜检测小的能够配属于入射角区域的立体角区域。各个微透镜6'、6''的立体角区域能够如下地被选择（从第一微透镜6'开始）：-15°至-9°的第一立体角区域，-9°至-3°的第二立体角区域，-3°至3°的第三立体角区域，9°至3°的第四立体角区域，15°至9°的第五立体角区域。如果在相应的置换之后将由传感器阵列31、32、33、34，35接收的干涉图合并，如这例如在图11至图16中所示出的，则据此得到数值为30°的整个立体角区域。在图5中，光学单元1的厚度301能够是例如2mm，并且高度300能够是5mm。
微透镜阵列6、61、62、63能够一体式地构造，并且，例如能够以注塑工艺或者光刻来制造。
图6a示出了具有模拟的射束变化过程的微透镜6'和传感器阵列31的横截面，所述射束变化过程是具有到微透镜6'上的0°、1°、2°、3°、4°和5°的入射角的射束的射束变化过。在此，涉及球形的微透镜6'，所述微透镜例如能够由PMMA（丙烯酸玻璃）、聚碳酸酯或者Zeonex制成，微透镜6'具有2.5mm的焦距、在本实施例中对应于微透镜直径的1mm的入射光瞳和2.5的光圈数F/#。在模拟中，微透镜6'的顶点到成像平面105的距离506是2.95mm。微透镜6'的厚度是1mm。具有来自0°至5°的立体角区域的射入角的射束照射到微透镜6'上。具有到微透镜6'上的相同的射入角的射束被成像到传感器阵列31的共同的点上，如这在图6a中所示出的。具有0°的入射角的射束500被聚焦到第一点上，具有1°的入射角的射束501被聚焦到第二点上，具有3°的入射角的射束503被聚焦到第三点上，具有4°的入射角的射束504被聚焦到第四点上，具有5°的入射角的射束505被聚焦到第五点上，其中，所述点彼此不同。因此，干涉图能够由传感器阵列31接收。在传感器阵列31上，每个传感器像素3' 例如接收该点的电磁辐射的强度，其中，传感器像素在传感器阵列31中的位置能够提供关于聚焦到所述点上的射束的入射角的信息。因此，得到了空间分辨的干涉图。
图6b示出了微透镜阵列6的俯视图，所述微透镜阵列包括例如25个微透镜，所述微透镜布置在5×5的矩阵中，所述微透镜阵列在图7至图9中例如被用作微型分光仪1000的多孔物镜22。光路垂直于绘制平面。在图6b中的微透镜彼此结构相同，也就是说，它们都具有相同形状和相同的材料。在此，中央的微透镜600垂直于光路地被布置，也就是说，它不是倾斜的。朝向边缘方向，微透镜分别以10°步长相对于离开面1003倾斜，这在图6b中由从中央的微透镜600朝向微透镜阵列6的边缘变小的面来示出。
在图7和图8中示出了光学单元1和多孔物镜22的3D-模型的两个立体图，所述多孔物镜包括微透镜阵列6，所述微透镜阵列在图6b中以俯视图的形式被示出，射线束以10°的开口角度和20°的主入射方向104照射到所述微透镜阵列上。微透镜阵列6包括例如25个微透镜，所述微透镜布置在5×5的矩阵中。在此，中央的微透镜600平行于光学单元1的离开面，也就是说，它不是倾斜的。沿朝向边缘的方向，微透镜分别以10°步长相对于离开面倾斜。因此，中央的微透镜600将+5°至-5°的立体角区域成像到配属于其的传感器阵列上。与中央的微透镜600直接相邻的微透镜601接收来自+15°至+5°的立体角区域的辐射，并且，下一个又接收来自+25°至+15°的立体角区域的辐射。在本实施例中，微透镜阵列6具有约6mm的边长，Savart-偏光镜所使用面具有约7mm的边长。光学成像系统2的总厚度约为4mm。孔阵列52、53能够例如由黑色阳极氧化铝板来构造，所述孔阵列应当阻止各个光学成像通道的干扰。替代地或者补充地，孔阵列52、53能够通过将反射性的或者吸收性的材料蒸发涂覆到玻璃基板上而制成。所示出的微透镜阵列6基于能够想到的最简单的形式，其中，透镜仅根据它们应当接收的立体角区域来翻转。替代地或者补充地，能够调整微透镜的位置和形状。例如，微透镜能够具有彼此不同的形状，以便针对配属于其的成像区域来优化每个微透镜6'、6''、6'''。在图9中，在光路中在多孔物镜22和成像平面105之间布置有第二孔阵列52。在图10中，在光路中在多孔物镜22和成像平面105之间布置有第二孔阵列52和第三孔阵列53。孔阵列52、53具有方形的通孔，电磁辐射能够穿过所述通孔而通过孔阵列52、53。
图11至图14示出了模拟的干涉图，所述干涉图由具有多孔物镜22的微型分光仪1000的探测单元3例如如前所述地接收。每个方框示出一个干涉图，所述干涉图分别由一个传感器阵列绘制。第一传感器阵列的第一干涉图106、第二传感器阵列的第二干涉图107和另外的传感器阵列的另外的干涉图108在图11中作为原始数据被草绘出，并且，在图13放大地示出。每个干涉图示出与另外的干涉图不同的干涉图案。在图12中，各个干涉图被组合成合并的干涉图。为此，第一干涉图106、第二干涉图107和另外的干涉图被其他干涉图置换，从而得到整个干涉图案。所置换的干涉图的放大图在图14中被示出。在图13和图14中被示出的所放大的图像部分示出表现特征的干涉条纹。为了清楚起见，表现特征的干涉条纹在图11和图12中未被示出。在图12中，典型的背景结构能够以缓慢变化的双曲线图案的形式被识别出。在图15中，每个干涉图设有编号。通过比较图15和图16，能够理解如何置换干涉图，以便获得合并的干涉图。编号为1的干涉图例如没有被置换。
在图17中示出了用于分析对象1001的方法400的流程图。方法400能够借助于微型分光仪1000来执行，如例如在图5中所示出的。方法400包括下述步骤：从以第一入射角41照射到光学单元上的电磁辐射中产生401两个子射束103'，所述子射束相对于彼此具有第一相移，其中，所述相移取决于第一入射角41；从以第二入射角42照射到光学单元上的电磁辐射中产生401两个另外的子射束103''，所述另外的子射束相对于彼此具有第二相移，其中，所述相移取决于第二入射角42并且第二入射角42不同于所述第一入射角41；在穿过光学单元1之后，通过第一光学成像通道6'将电磁辐射的具有第一入射角41的子射束103'汇聚402到公共的第一点上，以测量第一干涉图402'；在穿过光学单元之后，通过第二光学成像通道6''将电磁辐射的具有第二入射角的另外的子射束103''汇聚403到公共的第二点上，以测量第二干涉图403'；从第一干涉图402'和第二干涉图403'中求得404光谱或者光谱信息404'，以分析对象1001。在图5中，第一干涉图402'能够由第一传感器阵列31接收，并且，在图5中，第二干涉图402'能够由第二传感器阵列接收。例如，为了测量第一干涉图402'，电磁辐射的具有下述入射角的子射束能够通过第一光学成像通道6'被汇聚，所述入射角描绘来自第一立体角区域91到多孔物镜22上的射入角，其中，将电磁辐射的具有相同射入角的子射束103'分别汇聚到公共的点上，如这例如在图6a中所示出的。由相应的传感器像素3'在相应的点处被接收的所述点的的测量数据共同给出第一干涉图402'。为了测量第二干涉图403'，能够通过第二光学成像通道来汇聚电磁辐射的具有来自第二立体角区域92的射入角的子射束，其中，电磁辐射的具有相同射入角的子射束分别汇聚到共同的点上，如其例如在图6a中所示出的。第一立体角区域和第二立体角区域能够完全一致，或者，第一立体角区域和第二立体角区域能够至少部分地彼此不同。在图5中，第一立体角区域91被选择成与第二立体角区域9邻接。第一立体角区域包括具有-15°至-9°的射入角的射束，第二立体角区域包括具有-9°至-3°的射入角的射束。根据入射角和偏振，以一入射角照射到光学单元1上的射束能够被分裂或者折射。能够计算出，射束相对于施加到离开面1003上的焊料以何种角度在穿过之后从光学单元1离开。在图5中，该角度对应于射入角，因为多孔物镜22平行于离开面1003布置。
在图18中示出了方法400的流程图，其中，就求取404光谱或者光谱信息404'的步骤中，进行第一干涉图402'的傅里叶变换405并且进行第二干涉图403'的傅里叶变换406，并且，为了求得404光谱或者光谱信息404'以分析对象1001，进行第一干涉图402'的傅里叶变换物405'和第二干涉图403'的傅里叶变换物406'的合并407。
在图19中，就求取404光谱或者光谱信息404'的步骤中，进行第一干涉图402'和第二干涉图403'的合并408，由此，得到合并的干涉图408'。为了求得404光谱或者光谱信息404'以分析对象1001，对合并的干涉图408'（如例如在图12中所示出的）进行傅里叶变换409。
探测单元3能够包括评估单元，所述评估单元能够被设置用于，利用数据库单元来补偿光谱信息404'，以便因而例如获知，某一材料是否包含在对象1001中，或者，以便例如借助于其光谱来识别对象1001。在数据库单元中能够存储有参考光谱或者表现特征的化学标记，所述表现特征的化学标记配属于化学材料或者材料混合物或者已知对象（例如食物）。
Claims (10)
1.微型分光仪（1000），包括：
-探测单元（3），所述探测单元被设置用于确定电磁辐射的光学量，
-光学单元（1），所述光学单元包括Savart-元件（1'），其中，所述Savart-元件（1'）包括偏光器（10）、第一双折射元件（12'）和第二双折射元件（12''）以及分析器（11），和
-光学成像系统（2），所述光学成像系统布置在光路中在所述光学单元（1）和所述探测单元（3）之间，其中，所述光学成像系统（2）被设置用于，使来自所述光学单元（1）的电磁辐射（103'、103''）成像到所述探测单元（3）上，
其特征在于，所述光学成像系统（2）包括多孔物镜（22），其中，所述多孔物镜（22）包括多个光学成像通道。
2.根据权利要求1所述的微型分光仪（1000），其特征在于，
-所述多孔物镜（22）包括至少一个第一光学成像通道和至少一个第二光学成像通道，
-所述探测单元（3）包括至少一个第一传感器阵列（31）和至少一个第二传感器阵列（32），并且
-所述第一光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元（1）的电磁辐射的至少一个第一部分（103'）成像到所述第一传感器阵列上，并且，所述第二光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元（1）的电磁辐射的至少一个第二部分（103''）成像到所述第二传感器阵列（32）上。
3.根据权利要求2所述的微型分光仪（1000），其特征在于，
-所述多孔物镜（22）包括至少一个第一微透镜（6'）和至少一个第二微透镜（6''），
-所述第一光学成像通道包括所述第一微透镜（6'），并且，所述第二光学成像通道包括所述第二微透镜（6''），所述第一光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元（1）的电磁辐射的至少所述第一部分（103'）成像到所述第一传感器阵列（31）上，所述第二光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元的电磁辐射的至少所述第二部分（103''）成像到所述第二传感器阵列（32）上。
4.根据权利要求2或者3所述的微型分光仪（1000），其特征在于，所述第一光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元（1）的第一立体角区域（91）的电磁辐射（103'）成像到所述第一传感器阵列（31）上，并且，所述第二光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元（1）的第二立体角区域（92）的电磁辐射（103''）成像到所述第二传感器阵列（32）上，其中，所述第一立体角区域（91）至少部分地不同于所述第二立体角区域（92）。
5.根据权利要求2或者3所述的微型分光仪（1000），其特征在于，所述第一光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元（1）的第一立体角区域（91）的电磁辐射成像到所述第一传感器阵列（31）上，并且，所述第二光学成像通道被设置用于，使来自所述光学单元（1）的第二立体角区域（92）的电磁辐射成像到所述第二传感器阵列（32）上，其中，所述第一立体角区域（91）和所述第二立体角区域（92）完全一致。
6.根据前述权利要求中任一项所述的微型分光仪（1000），其特征在于，所述光学成像系统（2）包括至少一个孔阵列（51、52、53、54）。
7.设置用于对象（1001）的光谱分析的方法（400），所述方法借助于根据前述权利要求中任一项所述的微型分光仪（1000），其特征在于，所述方法（400）具有以下步骤：
-从以第一入射角（41）照射在所述光学单元（1）上的电磁辐射中产生（401）两个子射束（103'），所述子射束相对于彼此具有第一相移，其中，所述相移取决于所述第一入射角（41）；
-从以第二入射角（42）照射在所述光学单元（1）上的电磁辐射中产生（401）两个另外的子射束（103''），所述另外的子射束相对于彼此具有第二相移，其中，所述相移取决于所述第二入射角（42）并且所述第二入射角（42）不同于所述第一入射角（41）；
-在穿过所述光学单元（1）之后，通过第一光学成像通道将具有所述第一入射角（41）的电磁辐射的子射束（103'）汇聚（402）到共同的第一点上，以测量第一干涉图（402'）；
-在穿过所述光学单元（1）之后，通过第二光学成像通道将具有所述第二入射角（42）的电磁辐射的另外的子射束（103''）汇聚（403）到共同的第二点上，以测量第二干涉图（403'）；
-从所述第一干涉图（402'）和所述第二干涉图（403'）中求得（404）光谱或者光谱信息（404'），以分析所述对象（1001）。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
-为了测量所述第一干涉图（402'），通过所述第一光学成像通道将具有射入角（1004）的电磁辐射的子射束（103'）成像到来自第一立体角区域（91）的所述多孔物镜（22）上，其中，将具有相同射入角（1004）的电磁辐射的子射束（103'）分别汇聚到共同的点上；并且
-为了测量所述第二干涉图（403'），通过所述第二光学成像通道来汇聚来自第二立体角区域（92）的具有射入角（1004）的电磁辐射的子射束（103''），其中，具有相同射入角（1004）的电磁辐射的子射束（103''）分别汇聚到共同的点上；
-其中，所述第一立体角区域（91）和所述第二立体角区域（92）完全一致，或者，所述第一立体角区域（91）和所述第二立体角区域（92）至少部分地彼此不同。
9.根据权利要求7或者8所述的方法，其特征在于，在求取（404）所述光谱或者所述光谱信息（404'）时，进行所述第一干涉图（402'）的傅里叶变换（405）并且进行所述第二干涉图（403'）的傅里叶变换（406），并且，为了求得（404）所述光谱或者所述光谱信息以分析所述对象，进行所述第一干涉图（402'）的傅里叶变换物（405'）和所述第二干涉图（403'）的傅里叶变换物（406'）的合并（407）。
10.根据权利要求7或者8所述的方法，其特征在于，在求取（404）所述光谱或者所述光谱信息（404'）时，进行所述第一干涉图（402'）和所述第二干涉图（403'）的合并（408），由此，得到合并的干涉图（408'）并且为了求得所述光谱或者所述光谱信息（404'）以分析所述对象（1001），对所述合并的干涉图（408'）进行傅里叶变换（409）。
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