DE60223928T2

DE60223928T2 - Spektrometer unter verwendung von einem spektraltrennungsverfahren

Info

Publication number: DE60223928T2
Application number: DE60223928T
Authority: DE
Inventors: Kazunori Hamamatsu-shi YAMAUCHI
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2022-08-14
Also published as: CN1514930A; DE60223928D1; US7038778B2; JPWO2003016842A1; EP1418409B1; CN100480650C; US20040070765A1; JP4515089B2; WO2003016842A1; EP1418409A1; EP1418409A4

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft ein spektroskopisches Instrument und ein spektroskopisches Verfahren zum Verwenden in beispielsweise einem Bluttest.
Stand der Technik
Ein spektroskopisches Instrument ist ein Instrument zum Messen der Absorption einer Testprobe durch Strahlen von Licht aus einer Lichtquelle auf die Testprobe und zum Umwandeln der Intensität des Lichts, das durch die Testprobe übertragen oder von der Testprobe reflektiert wird, in ein elektrisches Signal, und wurde in verschiedenen Gebieten angewendet. Wenn ein spektroskopisches Instrument beispielsweise auf eine Farbmessung oder einen Bluttest angewendet wird, wird aus dem durch die Testprobe übertragenen Licht die Absorption einer Mehrzahl von Lichtkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen und zwar jede der mehreren Wellenlängen, gemessen. Derartige spektroskopische Instrumente umfassen ein spektroskopisches Instrument mit Drehplattensystem wie beispielsweise in der japanischen nicht geprüften Patent-Veröffentlichung Nr. Sho-59-131124 offenbart ist. In diesem spektroskopischen Instrument wird durch mechanisches Drehen einer Drehplatte, so dass ein Filter, der eine Lichtkomponente einer zu erfassenden Wellenlänge überträgt, in einem optischen Pfad angeordnet wird, die Erfassung mehrerer Wellenlängen ermöglicht.
Da das spektroskopische Instrument mit Drehplattensystem jedoch einen Filter durch mechanisches Drehen der Drehplatte auswählt, benötigt es Zeit, um mehrere Wellenlängen zu erfassen. Obwohl eine schnelle Untersuchung mehrerer Proben und mehrerer Gegenstände in einem Bluttest gefordert ist, kann das Instrument mit Drehplattensystem diese Forderung nicht erfüllen.
Instrumente, die diese Forderung erfüllen, umfassen spektroskopische Instrumente mit Halbspiegelsystem, wie in der japanischen ungeprüften Patent-Veröffentlichung Nr. Hei-11-6766 und der japanischen ungeprüften Patent-Veröffentlichung Nr. Sho-59-170734 beispielsweise offenbart ist. Diese spektroskopischen Instrumente weisen eine Struktur zum Erfassen mehrerer Wellenlängen durch eine Mehrzahl von Halbspiegeln und eine Mehrzahl von Licht empfangenden Elementen auf. Das spektroskopische Instrument mit Halbspiegelsystem erfasst mehrere Wellenlängen durch Aufspalten von einfallendem Licht an jeweiligen Halbspiegeln in ein übertragenes Licht und ein reflektiertes Licht und durch Verwenden des übertragenen Lichts als ein auf einen als nächster in der Reihenfolge angeordneten Halbspiegel einfallendes Licht. Im Vergleich mit dem oben stehend beschriebenen spektroskopischen Instrument mit Drehplattensystem, das mehrere Wellenlängen durch mechanisches Auswählen einer Wellenlänge erkennt, können deswegen mehrere Wellenlängen schnell erfasst werden.
JP-A-61205906 betrifft ein optisches Multiplexer- und Demultiplexermodul. Sechs Interferenzfilmfilter und Photodetektoren oder Licht emittierende Elemente sind um ein polygonales Prisma angeordnet. Linsen sind zwischen den Interferenzfilmfiltern bzw. den Photodetektoren eingefügt.
WO-A-01/46659 betrifft das Messen von optischen Eigenschaften eines Objekts oder Materials, und zwar mit einer Mehrzahl von Interferenzfiltern und Sensoren.
JP-A-10062246 betrifft ein dichromatisches Spiegelarray für ein Spektroskop, das dichromatische Spiegel und Photodetektoren aufweist.
JP-A-60026008U betrifft eine optische Anordnung, die Interferenzfilter aufweist und sich auf einen Winkel bezieht, bei dem Licht darauf einfällt (α). Für den Winkel α wird vorgeschlagen, gleich oder größer einem Wert α₀ zu sein.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem spektroskopischen Instrument mit Halbspiegelsystem wird jedoch ein Lichtfluss durch jeden Halbspiegel in einen zweiten aufgespalten. Dementsprechend nimmt das S/N-Verhältnis bei Licht empfangenden, spät in der Reihenfolge angeordneten Elementen ab, da ein einfallendes Licht beträchtlich abgeschwächt ist, wodurch eine Erfassungseffizienz, die eine Lichtkomponenten-Erfassungsempfindlichkeit ist, verschlechtert wird. Wenn beispielsweise acht Halbspiegel zum Erfassen von neun Wellenlängentypen bereitgestellt sind, wird die Lichtintensität des durch den achten Halbspiegel übertragenen Lichts (1:2)⁸ = 1/256 im Vergleich mit der Anfangsintensität und die Erfassungseffizienz einer Lichtkomponente dieser Wellenlänge ist beträchtlich verschlechtert. Um das zu meistern, muss die Menge des Lichts von der Lichtquelle erhöht werden, dies hat jedoch eine Zunahme im Energiekonsum zur Folge.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um derartige herkömmliche Probleme zu lösen und um ein spektroskopisches Instrument und ein spektroskopisches Verfahren bereitzustellen, das eine Mehrzahl von Lichtkomponenten verschiedener Wellenlängen mit hoher Erfassungseffizienz und hoher Geschwindigkeit erfassen kann.
Ein spektroskopisches Instrument gemäß der vorliegenden Erfindung ist gemäß dem angehängten Anspruch 1 und den korrespondierenden abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß dem spektroskopischen Instrument der vorliegenden Offenbarung spaltet die Mehrzahl der Interferenzfilter das jeweils auf sie einfallende Licht in eine zu reflektierende Lichtkomponente und eine zu überragende Lichtkomponente auf, und veranlasst die reflektierte Lichtkomponente in einen als nächsten in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilter einzufallen, wobei Licht von der Lichtquelle zur Mehrzahl der Interferenzfilter in der Reihenfolge übertragen wird und durch die jeweiligen Interferenzfilter übertragenen Lichtkomponenten durch das jeweilige Photodetektormittel erfasst werden, wobei mehrere Wellenlängen erfasst werden. Ein Interferenzfilter ist aus dielektrischen Schichten (dielektrische Multischichtfilme) aufgebaut und eine Lichtkomponente einer vorbestimmten Wellenlänge wird durch einen Interferenzeffekt der dielektrischen Schichten übertragen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung weisen diese dielektrischen Schichten relativ zufrieden stellende Merkmale auf, um eine Lichtkomponente einer Wellenlänge, die sich von einer Lichtkomponente einer durch den Interferenzfilter übertragenen Wellenlänge unterscheidet, zu reflektieren. Da dementsprechend ein einfallendes Licht von relativ hoher Intensität zum Einfallen auf spät in der Reihenfolge angeordnete Interferenzfilter veranlasst wird, kann genauso die Erfassungseffizienz verbessert werden.
Gemäß dem spektroskopischen Instrument der vorliegenden Offenbarung wird zusätzlich einfallendes Licht in jeden Interferenzfilter in eine zu übertragene Lichtkomponente und eine zu reflektierende Lichtkomponente aufgespalten und die reflektierte Lichtkomponente wird dazu veranlasst in einen als nächsten in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilter einzufallen. Da das spektroskopische Instrument gemäß der vorliegenden Offenbarung mehrere Wellenlängen nicht durch mechanische, sondern durch optische Auswahl einer Wellenlänge erfasst, wird die Hochgeschwindigkeitserfassung von mehreren Wellenlängen möglich.
Wenn die Mehrzahl der Photodetektoren in einem Kreis angeordnet ist, wird zusätzlich ein Lufteinströmpfad in das Innere des Kreises schmal und durch Luftschwankungen verursachte Ausgabeschwankungen der Photodetektoren können deswegen unterdrückt werden.
Wenn zusätzlich ein Infrarot-Abtrennfilter auf der nahen Seite der Photodetektoren angeordnet ist, kann das Erzeugen von Rauschen, das durch Infrarotlicht verursacht wird, unterdrückt werden, und wenn die Innenfläche eines zylindrischen Körpers, der einen Photodetektor bildet, schwarz ist, kann durch eine interne Reflektion des zylindrischen Körpers verursachtes Rauschen unterdrückt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht eines spektroskopischen Instruments.
2 ist ein Diagramm, dass einen Graph anzeigt, der eine Beziehung zwischen der Wellenlänge und dem Reflektionsvermögen eines Interferenzfilters zeigt (Übertragungswellenlänge: 340 nm, 415 nm, 450 nm).
3 ist ein Diagramm, das einen Graph zeigt, der eine Beziehung zwischen der Wellenlänge und dem Reflektionsvermögen eines Interferenzfilters zeigt (Übertragungswellenlänge: 510 nm. 540 nm, 568 nm).
4 ist ein Diagramm, das einen Graph anzeigt, der eine Beziehung zwischen der Wellenlänge und dem Reflektionsvermögen eines Interferenzfilters zeigt (Übertragungswellenlänge: 600 nm, 690 nm, 800 nm).
5 ist eine schematische Ansicht eines spektroskopischen Instruments.
6 ist eine ebene Ansicht eines spektroskopischen Instruments.
7 ist eine Querschnittsansicht eines ersten Photodetektors D1, bei dem ein erster Photodetektor D1 entlang der optischen Achse des ersten Photodetektors D1 gemäß der Erfindung aufgeschnitten ist.
8 ist eine Querschnittsansicht eines ersten Photodetektors D1, wobei ein erster Photodetektor D1 vom Totalreflektionsspiegeltyp entlang der optischen Achse des ersten Photodetektors D1 aufgeschnitten ist.
9 ist eine Ansicht eines Photodetektors D1, die die internen Komponenten eines Photodetektors D1 in einer explodierten Weise zeigt.
10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem das spektroskopische Instrument, das in 1 gezeigt ist, mit Photodetektoren D1 bis D5 ... vom Totalreflektionsspiegeltyp ausgestattet ist.
11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des dritten Photodetektors D3, der in 10 gezeigt ist.
12 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem das spektroskopische Instrument, das in 1 gezeigt ist, mit einem Infrarot-Abtrennfilter ausgestattet ist.
13 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem das spektroskopische Instrument, das in 1 gezeigt ist, mit einem Infrarot-Abtrennfilter ausgestattet ist.
Bester Modus zum Ausführen der Erfindung
Ein spektroskopisches Instrument gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung von Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine schematische Ansicht eines spektroskopischen Instruments. Ein spektroskopisches Instrument 1 ist zum Erfassen von Lichtkomponenten von neun Wellenlängentypen vorgesehen, das umfasst: eine Lichtquelle 3, die beispielsweise eine 20-Watt-Jodid-Birne beinhaltet, zwei Linsen 5 und 7 zum Sammeln von von der Lichtquelle 3 abgestrahlten Licht L; eine Öffnung 9, durch die durch die Linsen 5 und 7 übertragenes Licht L fällt; eine Linse 11, die das Licht L dazu veranlasst, durch die Öffnung 9 übertragen zu werden und durch eine Probenzelle S übertragen zu werden, in der eine Testprobe (beispielsweise Blut) enthalten ist und zwar in parallelen Lichtstrahlen; und einen spektroskopischen Abschnitt 13, in den Licht L, das durch die Linse 11 zu parallelen Lichtstrahlen gemacht wurde, einfällt. Diese Komponenten zum Aufbau des spektroskopischen Instruments 1 sind in einem Gehäuse (zylindrischer Körper) 15 aufgenommen.
Die Linse 5, die Linse 7 und die Öffnung 9 werden durch einen Halteabschnitt 17 gehalten, und die Linse 5, die Linse 7 und die Öffnung 9 sind in Reihenfolge entlang des Strahlengangs des Lichts L angeordnet. Die Querschnittsdimensionen des Lichts L, wenn das Licht L dazu veranlasst wird, in die Probenzelle S einzufallen, sind durch die Linse 5, die Linse 7 und die Öffnung 9 definiert. Dieser Querschnitt ist ein Querschnitt, der sich unter einem 90°-Winkel bezüglich der Fortbewegungsrichtung des Lichts L befindet und die Dimensionen sind beispielsweise 3 mm lang × 3 mm breit.
Ein Anordnungsort der Probenzelle S befindet sich in einem Strahlengang zwischen der Öffnung 9 und der Linse 11. Schlitze 19 und 21 sind in einer Weise angeordnet, so dass dieser Anordnungsort dazwischen sandwichartig aufgenommen ist. Ein Schlitz 23 befindet sich zusätzlich in einem Strahlengang zwischen der Linse 11 und dem spektroskopischen Abschnitt 13.
Eine Struktur des spektroskopischen Abschnitts 13 wird jetzt detailliert beschrieben. Der spektroskopische Abschnitt 13 umfasst: Neun Interferenzfilter 31–39; und neun Photodioden 41–49, die mit den jeweiligen Interferenzfiltern 31–39 korrespondieren und Lichtkomponenten erfassen, die durch die korrespondieren Interferenzfilter 31–39 übertragen wurden. Die Photodioden 41–49 sind Beispiele für Photodetektormittel. Photodioden, die verwendet werden können, umfassen beispielsweise eine Si-Photodiode.
Die Interferenzfilter 31, 33, 35, 37 und 39 sind derart angeordnet, dass ihre jeweiligen Einfallsoberflächen in einer Richtung liegen und in diesem Zustand werden die Interferenzfilter durch einen Halteabschnitt 25 gehalten. Der Halteabschnitt 25 ist derart angeordnet, dass ein Licht L, das dazu veranlasst wurde, in den spektroskopischen Abschnitt 13 einzufallen, dazu veranlasst wird, in den Interferenzfilter 31 mit einem festgelegten Winkel einzufallen. Die Photodioden 41, 43, 45, 47 und 49 sind an jeweilige abstrahlende Oberflächen der Interferenzfilter 31, 33, 35, 37 und 39 angebracht. Die jeweiligen Photodioden erfassen damit Lichtkomponenten, die durch die korrespondieren Interferenzfilter übertragen wurden.
In einer ähnlichen Weise sind die Interferenzfilter 32, 34, 36 und 38 auch angeordnet, so dass ihre jeweilige Einfallsoberflächen in einer Richtung liegen, und in diesem Zustand werden die Interferenzfilter durch einen Halteabschnitt 27 gehalten. Der Halteabschnitt 27 ist an einer Position angeordnet, so dass er nicht den Strahlengang des Lichts L kreuzt, nachdem es dazu veranlasst wurde, in den spektroskopischen Abschnitt 13 einzufallen, und bevor es dazu veranlasst wurde, in den Interferenzfilter 31 einzufallen, so dass die Interferenzfilter, die durch den Halteabschnitt 27 gehalten werden, gegenüber den Interferenzfiltern liegen, die durch den Halteabschnitt 25 gehalten werden. Die Photodioden 42, 44, 46 und 48 sind an jeweiligen abstrahlenden Oberflächen der Interferenzfilter 32, 34, 36 und 38 angebracht. Die jeweiligen Photodioden erfassen damit Lichtkomponenten, die durch die korrespondierenden Interferenzfilter übertragen wurden. Im spektroskopischen Abschnitt 13 ist ein elektronischer Schaltkreis (nicht dargestellt) vorgesehen, wie etwa ein Verstärker zum Verstärken der Lichtkomponenten, die durch die jeweiligen Photodioden 41–49 erfasst wurden. Diese Komponenten zum Bilden des spektroskopischen Abschnitts 13 sind in einem Gehäuse (zylindrischer Körper) 29 aufgenommen.

Die Interferenzfilter 31–39 spalten jeweils einfallendes Licht in eine zu reflektierende Lichtkomponente und eine zu übertragende Lichtkomponente auf. Durch Anordnen der Halteabschnitte 25 und 27, wie oben stehend beschrieben, wird eine reflektierte Lichtkomponente ein in einen als Nächstes in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilters einfallendes Licht, wobei das Licht L von der Lichtquelle 3 in nummerischer Reihenfolge der Interferenzfilter 31–39 übertragen wird. Die Interferenzfilter 31–39 weisen Funktionen eines Bandpassfilters auf und Lichtkomponenten mit Wellenlängen, die die jeweiligen Filter übertragen, sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Interferenzfilter 31	340 nm
Interferenzfilter 32	415 nm
Interferenzfilter 33	450 nm
Interferenzfilter 34	510 nm
Interferenzfilter 35	540 nm
Interferenzfilter 36	568 nm
Interferenzfilter 37	600 nm
Interferenzfilter 38	690 nm
Interferenzfilter 39	800 nm

Hier ist ein Interferenzfilter ein optischer Filter, der bereitgestellt wird durch Übereinanderschichten mehrerer Dünnfilme, die eine festgelegte optische Dichte aufweisen, die durch Dampfablagerung oder dergleichen auf einem Substrat geformt sind und in ihnen auftretende Interferenz verwenden, um Licht von nur einem spezifischen Wellenlängenband zu übertragen oder zu reflektieren. Ein Interferenzfilter ist im Allgemeinen aus vielgeschichteten dielektrischen Filmen (beispielsweise SiO₂, SiN oder TiO₂) zusammengesetzt. Dielektrischen Filme zum Zusammensetzen eines Interferenzfilters reflektieren eine Lichtkomponente von Wellenlängen, die anders sind als eine Lichtkomponente einer Wellenlänge, die der Interferenzfilter mit einer relativ hohen Prozentzahl (beispielsweise 80% oder mehr) überträgt. 2 bis 4 sind Graphen, die die Beziehungen zwischen der Wellenlänge und dem Reflektionsvermögen eines Interferenzfilters zeigen, und die durch Experimente des bestehenden Erfinders erhalten wurden. In den jeweiligen Graphen repräsentiert die horizontale Achse die Wellenlänge [nm] eines in den Interferenzfilter einfallenden Lichts und die vertikale Achse repräsentiert das Reflektionsvermögen [%] eines einfallenden Lichts.
In 2 repräsentiert die durchgezogene Linie des Graphen Daten vom Interferenzfilter 31 (Übertragungswellenlänge: 340 nm), die gepunktete Linie repräsentiert Daten vom Interferenzfilter 32 (Übertragungswellenlänge: 415 nm) und eine abwechseln lang und kurz gestrichelte Linie repräsentiert Daten vom Interferenzfilter 33 (Übertragungswellenlänge: 450 nm). In 3 repräsentiert die durchgezogene Linie des Graphen Daten vom Interferenzfilter 34 (Übertragungswellenlänge: 510 nm), die gepunktete Linie repräsentiert Daten vom Interferenzfilter 35 (Übertragungswellenlänge: 540 nm) und eine abwechseln lang und kurz gestrichelte Linie repräsentiert Daten vom Interferenzfilter 36 (Übertragungswellenlänge: 568 nm).
In 4 repräsentiert die durchgezogene Linie des Graphen Daten vom Interferenzfilter 37 (Übertragungswellenlänge: 600 nm), die gepunktete Linie repräsentiert Daten vom Interferenzfilter 38 (Übertragungswellenlänge: 690 nm) und eine abwechseln lang und kurz gestrichelte Linie repräsentiert Daten vom Interferenzfilter 39 (Übertragungswellenlänge: 800 nm).
Wie von diesem Graphen verstanden werden kann, weisen die Interferenzfilter 31–39 ein relativ hohes Übertragungsvermögen in Bezug auf eine Lichtkomponente von Wellenlängen auf, die sich von der Lichtkomponente der zu übertragenden Wellenlänge unterscheidet.
Die vorliegende Offenbarung verwendet die oben beschriebene Merkmale der Interferenzfilter. Indem nämlich eine Lichtkomponente, die von jedem Interferenzfilter reflektiert wurde, dazu veranlasst wird, auf einen als nächstes in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilter einfallendes Licht zu werden, wird ein einfallendes Licht einer relativ hohen Intensität dazu veranlasst, genauso in die spät in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilter zu fallen.
Der Betrieb des spektroskopischen Instruments 1 wird unter Verwendung von 1 beschrieben. Von der Lichtquelle 3 erzeugtes Licht L passiert, nach dem dessen Querschnittsdimensionen durch einen vorbestimmten Wert der Linsen 5 und 7 und der Öffnung 9 definiert wurden, durch den Schlitz 19 und wird dazu veranlasst, auf die Probenzelle S zu fallen. Nach der Übertragung durch die Probenzelle S passiert das Licht L durch den Schlitz 21 und wird dazu veranlasst, auf die Linse 11 einzufallen. Das Licht L wird durch die Linse 11 in parallele Lichtstrahlen gebracht und wird dazu veranlasst, in den spektroskopischen Abschnitt 13 mittels des Schlitzes 23 zu fallen.
Das Licht L, das dazu veranlasst wird, in den spektroskopischen Abschnitt 13 zu fallen, wird zuerst dazu veranlasst, in die Einfallsoberfläche des Interferenzfilters 31 zu fallen und wird durch den Interferenzfilter 31 in eine zu übertragende Lichtkomponente und eine zu reflektierende Lichtkomponente R1 aufgespalten. Die zu übertragende Lichtkomponente ist eine Lichtkomponente, die hauptsächlich aus einer Wellenlänge von 340 nm besteht, und wird durch die Photodiode 41 erfasst.
Wie im Vorgehenden beschrieben, weisen die Interferenzfilter ein Merkmal auf, das Meiste der Lichtkomponente, die sich von der Lichtkomponente einer zu übertragenden Lichtkomponente unterscheidet, zu reflektieren. Die durch den Interferenzfilter 31 zu reflektierende Lichtkomponente R1 enthält deswegen eine Lichtkomponente aus durch die Interferenzfilter 32–39, die sich spät in der Reihenfolge befinden, mit einer hohen Intensität zu übertragenden Wellenlängen. Die übertragene Lichtkomponente R1 wird dazu veranlasst, auf die Einfallsoberfläche des Interferenzfilters 32 einzufallen und wird durch den Interferenzfilter 32 in eine zu übertragende Lichtkomponente und eine zu reflektierende Lichtkomponente R2 aufgespalten. Die durch den Interferenzfilter 32 übertragene Lichtkomponente ist eine Lichtkomponente, die hauptsächlich aus einer Wellenlänge von 415 nm besteht und diese Lichtkomponente wird durch die Photodiode 42 erfasst. Aus ähnlichen Gründen wie in der oben stehenden Beschreibung enthält die reflektierte Lichtkomponente R2 eine Lichtkomponente von durch die Interferenzfilter 33–39, die sich spät in der Reihenfolge befinden, mit einer hohen Intensität zu übertragenden Wellenlängen.

Anschließend werden durch die Interferenzfilter 33–39 übertragene Lichtkomponenten ähnlich durch die Photodioden 43–49 erfasst. Dementsprechend können Lichtkomponenten von neun Wellenlängentypen durch das spektroskopische Instrument 1 erfasst werden. Beispiele von Ausgabewerten [nA] der durch die Photodioden 41–49 erfassten Lichtkomponenten werden in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2

	Ausgabewert [nA]	Ausgabewert mit einem einzelnen Filter [nA]	Verhältnis zu einem einzelnen Filter [%]	Referenz [%]
Interferenzfilter 31 (340 nm)	28.9	28.9	100	50
Interferenzfilter 32 (415 nm)	164.3	249.1	66.0	25.0
Interferenzfilter 33 (450 nm)	127.7	562.8	22.7	12.50
Interferenzfilter 34 (510 nm)	805.6	1315.0	61.3	6.25
Interferenzfilter 35 (540 nm)	1856.1	2156.0	86.1	3.13
Interferenzfilter 36 (568 nm)	2055.0	2587.0	79.4	1.56
Interferenzfilter 37 (600 nm)	1540.0	2105.0	73.2	0.78
Interferenzfilter 38 (690 nm)	4118.0	4774.0	86.3	0.39
Interferenzfilter 39 (800 nm)	3492.0	4051.0	86.2	0.20

Hier ist „Ausgabewert mit einem einzelnen Filter" ein Ausgabewert der Photodiode, wenn ein Licht L, das dazu veranlasst wird, in den spektroskopischen Abschnitt 13 einzufallen, direkt dazu veranlasst wird, in einen der jeweiligen Interferenzfilter 31–39 einzufallen. „Verhältnis zu einem einzelnen Filter [%]" ist ein Prozentwert des Ausgabewerts einer der jeweiligen Photodioden 41–49, wenn der Ausgabewert mit einem einzelnen Filter mit 100% vorgesehen ist. „Bezug" ist ein Verhältnis [%] zu einem einzelnen Filter, wenn ein Halbspiegel mit einem Übertragungsvermögen von 50% anstatt dem Interferenzfilter verwendet wird.
Entsprechend der vorliegenden Offenbarung kann verstanden werden, dass sogar die Lichtkomponenten, die durch die spät in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilter (beispielsweise die Interferenzfilter 35–39) übertragen werden, relativ große Ausgabewerte aufweisen. Das ist durch einen Vergleich zwischen dem „Verhältnis zu einem einzelnen Filter" und „Referenz" auf einen Blick offensichtlich. Bei der vorliegenden Offenbarung weisen sogar die spät in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilter relativ große Prozentwerte des „Verhältnisses zu einem einzelnen Filter" auf.
Dies zeigt an, dass eine Intensität einer Lichtkomponente, die von jeder Photodiode erfasst wird, relativ hoch ist, und dass deswegen sogar für Lichtkomponenten von Wellenlängen, die durch die spät in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilter übertragen wurden, in einer Erfassungseffizienz verbessert werden können. Andererseits wird das Verhältnis zu einem einzelnen Filter, wenn ein Halbspiegel verwendet wird, wie durch "Referenz" gezeigt, exponentiell vermindert. Da eine Intensität der Lichtkomponenten, die durch die spät in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilter übertragen wird, konsequenterweise signifikant klein wird, kann verstanden werden, dass die Erfassungseffizienz beträchtlich verschlechtert wird.
Da mehrere Wellenlängen ohne Erhöhung der Lichtmenge von Lichtquelle 3 erfasst werden können, kann deswegen gemäß der vorliegenden Offenbarung niedriger Energiekonsum umgesetzt werden. Da auch keine speziellen Komponenten zur Steigerung der Erfassungseffizienz benötigt werden, kann zusätzlich gemäß der vorliegenden Offenbarung ein spektroskopisches Instrument mit geringer Größe und niedrigen Kosten bereitgestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird zusätzlich auf jeden Interferenzfilter einfallendes Licht in eine zu reflektierende Lichtkomponente und eine zu übertragende Lichtkomponente aufgespalten und die reflektierte Lichtkomponente wird dazu veranlasst, auf einen Interferenzfilter einzufallen, der als nächster in der Reihenfolge angeordnet ist, wodurch Lichtkomponenten von neun Wellenlängentypen erfasst werden. Da bei der vorliegenden Offenbarung mehrere Wellenlängen nicht durch mechanische, sondern durch optische Auswahl einer Wellenlänge erfasst werden, können deswegen mehrere Wellenlängen schnell erfasst werden. Da zusätzlich eine Struktur eingesetzt wird, in der eine Mehrzahl von Interferenzfiltern 31–39 angeordnet sind, so dass das Licht L von der Lichtquelle 3 in der Reihenfolge übertragen wird, können mehrere Wellenlängen mit einer einfachen Struktur erfasst werden.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung mit den oben stehenden Auswirkungen wird es dementsprechend möglich, das spektroskopische Instrument für einen Test mehrerer Proben und mehrerer Gegenstände, wie etwa beispielsweise einem Bluttest, zu verwenden.
Ein spektroskopisches Instrument der vorliegenden Offenbarung wird jetzt beschrieben. 5 ist eine schematische Ansicht eines spektroskopischen Instruments 2. In 5 werden identische Symbole für Komponenten verwendet, die gleich denen des spektroskopischen Instruments 1 sind, das in 1 gezeigt ist, wodurch deren Beschreibung weggelassen wird.
Das spektroskopische Instrument 2 erfasst durch die jeweiligen Interferenzfilter 31–39 übertragenes Licht mittels Fotovervielfachern 51–59 als Beispiele für Fotoerfassungsmittel anstatt der Photodioden 41–49. Da es im Falle von durch Fluoreszens gebildeten Lichtkomponenten schwierig ist, die Lichtkomponenten durch die Photodioden 41–49 zu erfassen, wenn die Intensität extrem klein ist, werden die Lichtkomponenten durch die Fotovervielfacher 51–59 erfasst. Der Grund, warum hier die Fortbewegungsrichtung eines Lichts L aus einer Lichtquelle 3 um 90° bei einer Probenzelle S verändert wurde, ist, zu verhindern, dass das Licht L aus der Lichtquelle 13 veranlasst wird, direkt in einen spektroskopischen Abschnitt 13 zu fallen. Die Verlässlichkeit auf das Erfassen jeweiliger Lichtkomponenten wird deswegen verbessert. Das spektroskopische Instrument 2 weist hier auch ähnliche Wirkungen wie die des spektroskopischen Instruments 1 auf.
Gemäß den spektroskopischen Instrumenten 1 und 2 werden Lichtkomponenten von neun Wellenlängentypen durch Bereitstellen von neun Interferenzfiltern erfasst, die erlauben, Lichtkomponenten verschiedener Wellenlängen zu übertragen. Die Anzahl der durch ein spektroskopisches Instrument der vorliegenden Offenbarung erfassten mehreren Wellenlängen ist nicht hierauf begrenzt, sondern die Anzahl der mehreren Wellenlängen kann beliebig durch Wechseln der Anzahl der Interferenzfilter eingestellt werden, die es erlauben, Lichtkomponenten verschiedener Wellenlängen zu übertragen.
Die spektroskopischen Instrumente 1 und 2 veranlassen zusätzlich die Linse 11 ein von der Probenzelle S abgestrahltes Licht durch eine Linse 11 paralleles Lichts zu bilden und veranlassen das Gleiche in den Interferenzfilter einzufallen. Wenn eine Absorption des Interferenzfilters bei einer spezifischen Wellenlänge jedoch groß ist oder wenn eine Intensität des Lichts, das von einer Lichtquelle oder einer Probe abgestrahlt wird, bei einer spezifischen Wellenlänge klein ist, wird effiziente Spektroskopie möglich durch Fokussieren auf diesen Filter. Bei der vorliegenden Offenbarung wird eine Verbesserung im Erfassen der Lichtmenge möglich gemacht, durch Fokussieren auf den 340 nm Interferenzfilter 31 und eine Differenz in der durch einen anderen Interferenzfilter erfassten Lichtintensität kann klein gemacht werden.
Bei dem spektroskopischen Instrument gemäß der vorliegenden Offenbarung spaltet eine Mehrzahl von Interferenzfiltern, das auf sie jeweils einfallende Licht, in eine zu reflektierende Lichtkomponente und eine zu übertragende Lichtkomponente auf, wobei die reflektierte Lichtkomponente dazu veranlasst wird, auf einen als nächster in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilter einzufallen und wobei Licht von der Lichtquelle zur Mehrzahl der Interferenzfilter in der Reihenfolge übertragen wird, wodurch mehrere Wellenlängen erfasst werden. Die dielektrischen Schichten, die einen Interferenzfilter bilden, weisen relativ zufrieden stellende Merkmale auf und zwar zum Reflektieren einer Lichtkomponente von Wellenlängen, die sich gegenüber einer Lichtkomponente einer Wellenlänge unterscheiden, die durch den Interferenzfilter übertragen wird. Ein einfallendes Licht einer relativ hohen Intensität wird dementsprechend in spät in der Reihenfolge angeordnete Interferenzfilter genauso veranlasst und mehrere Wellenlängen können bei einer hohen Erfassungseffizienz erfasst werden.
Gemäß dem spektroskopischen Instrument gemäß der vorliegenden Offenbarung wird zusätzlich in die jeweiligen Interferenzfilter einfallendes Licht in eine zu übertragende Lichtkomponente und eine zu reflektierende Lichtkomponente aufgespalten und die reflektierte Lichtkomponente wird zu in einen als nächsten in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilter einfallendes Licht gemacht, und deswegen wird die schnelle Erfassung von mehreren Wellenlängen möglich.
Gemäß einem spektroskopischen Verfahren der vorliegenden Offenbarung wird es möglich, mehrere Wellenlängen mit einer hohen Erfassungsfrequenz und bei einer hohen Geschwindigkeit zu erfassen.
Das spektroskopische Instrument gemäß der zuvor erwähnten Offenbarung umfasst des Weiteren eine Mehrzahl von Photodetektoren, die derart angeordnet sind, dass das oben beschriebene Licht dazu veranlasst wird, in zeitlicher Reihenfolge mit Lichtgeschwindigkeit einzufallen, und dass die oben beschriebenen Photodetektoren alle einen photoelektrischen Wandler und einen Interferenzfilter aufweisen, der an der Lichteinfallsseite des photoelektrischen Wandlers angebracht ist, wobei das Band einer übertragenen Wellenlänge und das Band einer reflektierten Wellenlänge der jeweiligen Interferenzfilter verschieden sind und wobei eine Übertragungswellenlänge des spät in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilters, in einem Band einer reflektierten Wellenlänge des früh in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilters, enthalten ist.
Ungeachtet der Übertragungswellenlänge des Interferenzfilters könnte hier ein eine Öffnung aufweisender Totalreflektionsspiegel an der Lichteinfallsseite davon bereitgestellt werden.
Wenn die Mehrzahl der Photodetektoren zusätzlich in einem Kreis angeordnet sind, wird ein Lufteinströmpfad in das Innere des Kreises schmal, und deswegen kann eine Ausgabeschwankung der Photodetektoren, die durch Luftschwankungen verursacht ist, unterdrückt werden.
Wenn ein Infrarot-Abtrennfilter zusätzlich an der nahen Seite der Photodetektoren angeordnet ist, kann das Erzeugen von durch das Infrarotlicht verursachten Rauschen unterdrückt werden und wenn die Innenoberfläche eines zylindrischen Körpers zum Bilden eines Photodetektors schwarz ist, kann durch eine interne Reflektion des zylindrischen Körpers verursachtes Rauschen unterdrückt werden.
Hier nachstehend wird eine detaillierte Beschreibung gegeben werden.
6 ist eine ebene Ansicht eines spektroskopischen Instruments.
Dieses spektroskopische Instrument umfasst ähnlich zu dem zuvor erwähnten spektroskopischen Instrument, eine Mehrzahl von Photodetektoren D1–D22. Unter Konzentration auf den als ersten in der Reihenfolge angeordneten Photodetektor D1 wird auf diesen als erster Photodetektor Bezug genommen und auf den nächsten in der Reihenfolge angeordneten Photodetektor D2 wird als zweiter Photodetektor Bezug genommen. Da die Komponenten der Mehrzahl der Photodetektoren D1–D22 identisch bis auf Interferenzfiltereigenschaften sind, wird hier stellvertretend eine Beschreibung des Photodetektors D1 gegeben.
7 ist eine Querschnittsansicht eines ersten Photodetektors D1, wenn der erste Photodetektor D1 entlang der optischen Achse des ersten Photodetektors D1 aufgeschnitten ist.
Der Photodetektor D1 weist eine erste Photodiode (einen ersten photoelektrischen Wandler) PD1 und einen ersten Interferenzfilter DF1 auf, der an der Lichteinfallsseite der ersten Photodiode PD1 befestigt ist. Der erste Interferenzfilter DF1 weist eine Scheibenform auf, und seine Seitenumfangsfläche steht mit der Innenoberfläche eines zylindrischen Körpers CY1 in Kontakt und ist in das Innere dieses zylindrischen Körper CY1 eingepasst, und der zylindrische Körper CY bildet einen Halter. Der erste zylindrische Körper CY1 nimmt nämlich die erste Photodiode PD1 auf und weist eine Öffnung auf, und die Öffnung des ersten zylindrischen Körpers CY1 ist durch den ersten Interferenzfilter PD1 blockiert.
Die Lichteinfallsoberflächenseite des zylindrischen Körpers CY1 ist nach innen gekrümmt und gegen diesen gekrümmten Abschnitt CY' steht der Umfang der Lichteinfallsoberfläche des ersten Interferenzfilters DF1 in Kontakt, wodurch der erste Interferenzfilter DF1 in Richtung der optischen Achse angeordnet ist. An der Licht abgebenden Oberfläche des ersten Interferenzfilters DF1 ist die erste Photodiode PD1 angebracht. Der zylindrische Körper CY1 nimmt den ersten Interferenzfilter DF1 und die erste Photodiode PD1 auf, wobei seine Innenfläche eine Nichtreflektivbehandlung empfangen hat. Die Innenfläche des zylindrischen Körpers CY1 ist nämlich schwarz gestrichen. Die Farbe der Innenwandung des zylindrischen Körpers CY1 ist nämlich schwarz, wodurch unnötige Reflektionen unterdrückt sind, um eine genaue Erfassung durchzuführen.
Hier ist ein Photodetektor an n-ter Stelle eine Umformung des ersten Photodetektors D1 in einen n-ten Photodetektor und im Falle des zweiten Photodetektors D2 weist dieser zweite Photodetektor D2 eine zweite Photodiode (zweiten photoelektrischen Wandler PD2) und einen zweiten Interferenzfilter DF2 auf, der auf der Lichteinfallseite der zweiten Photodiode PD2 befestigt ist.
Nun wird wieder auf 6 Bezug genommen.
Der zweite Photodetektor D2 ist derart angeordnet, dass reflektiertes Licht vom ersten Interferenzfilter DF1 dazu veranlasst wird, einzufallen und eine Übertragungswellenlänge (λ_T1) des ersten Interferenzfilters DF1 unterscheidet sich von einem Reflektionswellenlängenband (Δλ_R1) desselben und eine Übertragungswellenlänge (λ_T2) des zweiten Interferenzfilters (DF2) ist im Reflektionswellenlängenband (Δλ_R1) des ersten Interferenzfilters DF1 enthalten.
Der dritte Photodetektor D3 ist derart angeordnet, dass reflektiertes Licht vom zweiten Interferenzfilter DF2 dazu veranlasst wird, einzufallen und weist eine dritte Photodiode PD3 und einen dritten Interferenzfilter DF3 auf, der an der Lichteinfallsseite der dritten Photodiode PD3 befestigt ist. Eine Übertragungswellenlänge (λ_T2) des zweiten Interferenzfilters DF2 unterscheidet sich von einem Reflektionswellenlängenband (Δλ_R2) desselben und eine Übertragungswellenlänge (λ_T3) des dritten Interferenzfilters DF3 ist im Reflektionswellenlängenband (Δλ_R2) des zweiten Interferenzfilters enthalten.
Unter Verwendung von „n", das eine Ganzzahl gleich 1 oder mehr ist, kann diese Beziehung folgendermaßen ausgedrückt werden. Ein n + 1-ter-Photodetektor (Dn + 1) ist derart angeordnet, dass reflektiertes Licht von einem n-ten Interferenzfilter (DFn) veranlasst wird, einzufallen, und eine Übertragungswellenlänge (λ_Tn) des n-ten Interferenzfilters (DFn) unterscheidet sich von einem Reflektionswellenlängenband (Δλ_Rn) desselben und eine Übertragungswellenlänge (λ_Tn+1) des n + 1-ten-Interferenzfilters (DFn + 1) ist im Reflektionswellenlängenband (Δλ_Rn) des n-ten Interferenzfilters (DFn) enthalten.
Licht, das dazu veranlasst wird, in ein spektroskopisches Intstrument einzufallen, wird dazu veranlasst, mit einem Einfallswinkel Θ in den Photodetektor D1 zu fallen. Durch den Photodetektor D1 reflektiertes Licht wird dazu veranlasst, mit einem Einfallswinkel Θ in den als nächsten in der Reihenfolge angeordneten Photodetektor D2 einzufallen und ein durch den Photodetektor D2 reflektiertes Licht wird weiter dazu veranlasst, mit einem Einfallswinkel Θ in den Photodetektor D3, der als nächster in der Reihenfolge angeordnet ist, einzufallen. Der Einfallswinkel Θ des Lichts, das in den ersten Interferenzfilter fällt, ist nämlich größer als 0° und nicht mehr als 10° und der Einfallswinkel Θ des Lichts, das in den zweiten Interferenzfilter DF2 fällt, ist größer als 0° und nicht mehr als 10°. Im vorliegenden Beispiel ist Θ = 7,5°.
Dies hat den Grund, dass, wenn der Einfallswinkel Θ 10° übersteigt, die Übertragungsfähigkeit einer Wellenlänge, die dazu veranlasst wird, in den Interferenzfilter einzufallen, verschlechtert wird und eine Wellenlängenverschiebung auftritt.
Unter Konzentration auf den ersten, zweiten und dritten Photodetektor D1, D2 und D3 sind die ersten, zweiten und dritten Photodetektoren D1, D2 und D3 derart angeordnet, dass Normallinien zu den Lichteinfallsoberflächen des ersten, zweiten und dritten Interferenzfilters DF1, DF2 und DF3 sich in einem Punkt Q schneiden. Durch Anordnen der jeweiligen Photodetektoren derart, dass die Photodetektoren schrittweise einen Kreis bilden und der kreisförmige Innenraum schrittweise von der Außenseite abgeschlossen ist, können deswegen Einflüsse von Staub und Schwankungen der Außenluft unterdrückt werden, um eine genaue Erfassung durchzuführen.
Dieses spektroskopische Instrument umfasst nämlich eine Mehrzahl von Photodetektoren Dn (n ist eine Ganzzahl gleich 1 oder mehr), die derart angeordnet sind, dass Licht dazu veranlasst wird, in zeitlicher Folge mit Lichtgeschwindigkeit einzufallen und die Photodetektoren Dn weisen jeder eine Photodiode PDn und einen Interferenzfilter DFn auf, der an der Lichteinfallseite der Photodiode PDn angebracht ist, wobei eine Übertragungswellenlänge λ_Tn und ein Reflektionswellenlängenband ΔλRn von jedem der Interferenzfilter DFn verschieden sind, und wobei eine Übertragungswellenlänge λ_Tn+1 eines später in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilters DFn + 1 in einem Reflektionswellenlängenband Δλ_Rn des früher in der Reihenfolge angeordneten Interferenzfilters DFn enthalten ist. Diese Photodetektoren D1–D23 sind weiter in einer Kreisform angeordnet und eine genaue Erfassung kann durchgeführt werden. Um einen Kreis zu bilden, sind die Photodetektoren D1–D23 hier derart angeordnet, dass Normallinien zu den Lichteinfallsoberfächen der jeweiligen Photodetektoren D1–D23 durch einen Punkt laufen. Obwohl 23 Photodetektoren in dem vorliegenden Beispiel angeordnet wurden, kann diese Menge selbstverständlich entsprechend gemäß der Zahl der Wellenlängen, für die Spektroskopie gefordert wird, bestimmt sein. Wenn die Menge der Photodetektoren zusätzlich klein ist, werden getönte Materialien anstatt von Photodetektoren angeordnet.
Obwohl die Photodetektoren D1–D23 im vorliegenden Beispiel außer für die Interferenzfilterkonstruktion identisch gestaltet wurden, könnte ein Totalreflektionsspiegel, der eine Öffnung aufweist, auf der Lichteinfallseite des Interferenzfilters angeordnet sein. Obwohl alle Photodetektoren D1–D23 durch derartige Spiegeltyp-Photodetektoren ersetzt werden könnten, könnten beispielsweise nur die Photodetektoren D15–D23 auf der spät in der Reihenfolge angeordneten Seite bei der die Lichtintensität relativ schwach wird, durch Totalreflektionsspiegeltyp-Photodetektoren ersetzt werden. Hier wird eine Beschreibung unter der Prämisse gemacht, dass der erste Photodetektor D1 als ein stellvertretender Photodetektor ein Totalreflektionsspiegeltyp-Photodetektor ist.
8 ist eine Querschnittsansicht eines ersten Photodetektors D1, bei dem ein erster Totalreflektionsspiegeltyp-Photodetektor D1 entlang der optischen Achse des ersten Photodetektors D1 aufgeschnitten ist.
9 ist eine Ansicht eines Photodetektors D1, die die internen Komponenten eines Photodetektors 1 in einer explodierten Weise zeigt.
Der Unterschied zum in 6 gezeigten Photodetektor D1 besteht darin, dass ein Totalreflektionsspiegel M1 an der Lichteinfallsseite des Interferenzfilters DF1 angeordnet ist und dass ein gebogener Halteabschnitt CY' im Kontakt mit dem Außenumfangsabschnitt der Lichteinfallsfläche des Totalreflektionsspiegels M1 steht. Andere Aspekte des Aufbaus sind identisch zu denen, die in 6 gezeigt sind.
In diesem spektroskopischen Instrument ist nämlich an der Lichteinfallsoberfläche des ersten Interferenzfilters DF1 ein Totatreflektionsspiegel M1 angebracht, der eine Öffnung AP1 aufweist.
Der Totalreflektionsspiegel M1 ist aus einer Glasplatte g1 und einem Metallreflektionsfilm m1 der auf der Glasplatte g1 gebildet ist, zusammengestellt. Der Metallreflektionsfilm m1 besteht aus Aluminium und weist eine Öffnung AP1 für einen Lichteinfall auf. Obwohl der Metallreflektionsfilm m1 auf der Glasplatte g1 durch ein Dampfabscheideverfahren gebildet sein kann, könnte er auch durch ein Nassbeschichtungsverfahren gebildet sein. Die Glasplatte g1 ist an der Lichteinfallsseite des Interferenzfilters DF1 gebildet.
Eine spezifische Wellenlängenkomponente λ_T1 von Licht, das dazu veranlasst wird, in die Öffnung AP1 des Metallreflektionsfilms m1 einzufallen, wird durch die Glasplatte g und den Interferenzfilter DF1 übertragen und erreicht die Lichteinfallsoberfläche der Photodiode PD1, das heißt eine Photoerfassungsregion. In der Photoerfassungsregion wird eine photoelektrische Konvertierung durchgeführt und ein elektrisches Signal einer Signalintensität gemäß der Einfallslichtintensität wird von der Photodiode PD1 ausgegeben.
Ein Wellenlängenband Δλ_R1 von Licht, das auf den Metallreflektionsfilm m1 fällt, wird reflektiert und erreicht den als folgenden in der Reihenfolge angeordneten Photodetektor D2.
Das vorliegende spektroskopische Instrument umfasst nämlich eine Mehrzahl von Photodetektoren D1–D23, die derart angeordnet sind, dass ein Licht, das dazu veranlasst wird, in zeitlicher Reihenfolge mit Lichtgeschwindigkeit einzufallen, und wenn eine Beschreibung des Photodetektors D1 als ein Vertreter der Photodetektoren D1–D23 (D15–D23) gemacht wird, weist dieser Photodetektor D1, eine Photodiode PD1 einen Interferenzfilter DF1, der an der Lichteinfallsseite der Photodiode PD1 befestigt ist, und einen Totalreflektionsspiegel M1, der eine Öffnung AP1 aufweist, die an der Lichteinfallsseite des Interferenzfilters DF1 befestigt ist, auf.
Ein Licht, das eine Intensität von der Ordnung, die der Photodetektor D1 erfassen kann, aufweist, passiert in diesem Fall durch das Innere der Öffnung AP1 und durch effektives Reflektieren des verbleibenden Lichts durch den Totalreflektionsspiegel M1 kann eine Verschlechterung der Erfassungsempfindlichkeit in den spät in der Reihenfolge angeordneten Detektoren unterdrückt werden.
Solch ein Totalreflektionsspiegeltyp-Photodetektor D1 kann auch auf das spektroskopische Instrument, das in 1 gezeigt ist, genauso angewendet werden.
10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem in dem spektroskopischen Instrument, das in der 1 gezeigt ist, Totalreflektionsspiegeltyp-Photodetektoren D1–D5... angebracht wurden. Die Photodetektoren D1, D3, D5 ... der ungeradzahligen Plätze der Reihenfolge sind in einer Reihe aufgereiht, um ein erstes Photodetektorarray zu bilden, die Photodetektoren D2, D4, ... der geradzahligen Plätze der Reihenfolge sind in einer Reihe aufgereiht, um ein zweites Photodetektorarray zu bilden. Das erste und zweite Photodetektorarray befinden sich gegenüber dem jeweils anderen. Eine Konvertierungsposition durch die Linse 11 ist im vorliegenden Beispiel auf den zweiten Photodetektor D2 gesetzt worden, wobei das Licht divergenter wird, wenn die Position in Richtung der später in der Reihenfolge angeordneten Seite jenseits der Konvertierungsposition verschoben wird. Dieses Licht kann in ein paralleles Licht umgewandelt werden, so dass eine Divergenz nur kaum auftritt. Der zuvor erwähnte Öffnungsdurchmesser könnte auf der spät in der Reihenfolge angeordneten Seite jenseits der Konvertierungsposition vergrößert sein, um der Lichtdivergenz zu begegnen. Die Öffnungsdurchmesser können weiter identisch sein.
11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des dritten Photodetektors D3, der in 10 gezeigt ist. Obwohl die Struktur des dritten Detektors D3 mit der des ersten Detektors D1 außer Eigenschaften des Interferenzfilters DF3 identisch ist, umfasst der dritte Photodetektor D3 in Reihenfolge von der Lichteinfallsseite einen Totalreflektionsspiegel M3, der aus einem Metallreflektionsfilm m3 und einer Glasplatte g3 zusammengestellt ist, einen dritten Interferenzfilter DF3 und eine Photodiode PD3, und diese sind in einem zylindrischen Körper CY3 aufgenommen. Der Vorderendeabschnitt des zylindrischen Körpers CY3 ist nach innen gekrümmt und die Innenfläche des gekrümmten Abschnitts CY3' stehen im Kontakt mit dem Außenumfangsabschnitt des Totalreflektionsspiegels M3. Eine Wellenlängenkomponente λ_T3 von Licht, das durch eine Öffnung AP3 des Totalreflektionsspiegels M3 übertragen wird, erreicht die Photodiode PD3 und ein Wellenlängenband Δλ_R3 von Licht, das auf den Metallreflektionsfilm m3 einfällt, wird reflektiert.
Wie in 12 gezeigt, könnte das spektroskopische Instrument hier weiter einen Infrarot-Abtrennfilter umfassen, der auf dem Weg von Licht, das in den ersten Interferenzfilter DF1 einfällt, angeordnet ist.
Abhängig vom Interferenzfilter, sogar wenn er eine Eigenschaft zum Übertragen einer Wellenlänge aus dem Infrarotbereich aufweist, kann dabei der Erfassung dieser Komponente als Rauschen vorgebeugt werden.
Wie in 13 gezeigt ist, könnte das spektroskopische Instrument außerdem weiter einen Infrarot-Abtrennfilter umfassen, der auf dem Weg eines einfallenden Lichts in den zweiten Interferenzfilter DF2 angeordnet ist.
Obwohl der zuvor erwähnte photoelektrische Wandler PDn eine Photodiode war, könnte dieser außerdem ein Photovervielfacher sein.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann für ein spektroskopisches Instrument und ein spektroskopisches Verfahren zur Verwendung in beispielsweise einem Bluttest verwendet werden.

Claims

Spektroskopisches Instrument, umfassend: eine Mehrzahl von Photodetektoren, in einer Reihenfolge derart angeordnet, dass das von dem spektroskopischen Instrument empfangene Licht auf jeden der Photodetektoren zeitlich gemäß der Reihenfolge einfällt; eine Linse (11), die derart angeordnet ist, dass sie Licht von einer Lichtquelle (3) empfängt und dass sie das empfangene Licht dazu veranlasst, auf den ersten Photodetektor in der Reihenfolge der Mehrzahl von Photodetektoren einzufallen; wobei jeder aus der Mehrzahl von Photodetektoren einen jeweiligen photoelektrischen Wandler (41–49, 51–59, PD1–PD5) und einen jeweiligen Interferenzfilter (31–39, DF1–DF5), der an der Lichteinfallsseite des photoelektrischen Wandler befestigt ist, umfasst, wobei jeder Interferenzfilter eine Lichteinfallsoberfläche aufweist und angeordnet ist, um darauf einfallendes Licht in eine zu reflektierende Lichtkomponente und eine zu übertragende Lichtkomponente aufzuspalten, basierend auf den Wellenlängen der Lichtkomponenten, wobei die Wellenlängen der zu übertragenden Lichtkomponente sich für jeden Interferenzfilter unterscheidet gegenüber jedem anderen jeweiligen Interferenzfilter; wobei eine Wellenlänge der übertragenen Lichtkomponente des jeweiligen Interferenzfilters jedes Photodetektors in der Reihenfolge in den Wellenlängen der reflektierten Lichtkomponente des jeweiligen Interferenzfilters jedes Photodetektors beinhaltet ist, der auf das spektroskopischen Instrument einfallendes Licht früher in der Reihenfolge empfängt; wobei jeder Interferenzfilter weiter derartig angeordnet ist, dass der Winkel (Θ) des darauf einfallenden Lichts bezüglich einer Normallinie zu seiner jeweiligen Lichteinfallsoberfläche größer als 0° ist und nicht mehr als 10° beträgt; und wobei jeder aus der Mehrzahl von Photodetektoren weiter einen zylindrischen Körper (CY1) umfasst, der den photoelektrischen Wandler (41–49, 51–59, PD1–PD5) aufnimmt und eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung des zylindrischen Körpers (CY1) von dem jeweiligen Interferenzfilter blockiert ist.
Spektroskopisches Instrument nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Photodetektoren (D1–D23) in einer ringförmigen Form angeordnet ist.
Spektroskopisches Instrument nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl der Photodetektoren derart angeordnet ist, dass Normallinien zu den Lichteinfallsoberflächen der jeweiligen Photodetektoren durch einen Punkt laufen.
Spektroskopisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der photoelektrische Wandler eine Photodiode oder ein Photovervielfacher ist.
Spektroskopisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das weiter einen Halteabschnitt (25, 27) umfasst, wobei der Halteabschnitt alle Interferenzfilter hält.