FR3096454A1 - Installation of optical illumination of a sample and installation of sample analysis and method of managing the optical analysis installation - Google Patents
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Abstract
Titre : Installation d’éclairage optique d’un échantillon et installation de l’analyse de l’échantillon et procédé de gestion de l’installation d’analyse optique Installation d’éclairage optique (1) pour éclairer un échantillon (4) comprenant une source de lumière laser (2) éclairant un miroir de renvoi (3) pivotant autour d’au moins un axe, un élément de focalisation optique (FE) entre la source (2) et le miroir (3), un support (5) comportant une couche de conversion de longueur d’onde (6). Le support (5) est transparent pour la lumière laser (L) et/ou pour la lumière (LK) convertie par la couche de conversion (6). La lumière laser est focalisée par l’élément de focalisation optique (FE), en passant par le miroir de renvoi (3) sur la couche de conversion de longueur d’onde (6). Une optique de projection (7) regroupe la lumière convertie (LK) sur l’échantillon (4) au foyer (FP) de l’optique de projection (7). Figure 1Title: Installation of optical illumination of a sample and installation of the analysis of the sample and method of managing the installation of optical analysis Optical illumination installation (1) for illuminating a sample (4) comprising a laser light source (2) illuminating a deflection mirror (3) pivoting around at least one axis, an optical focusing element (FE) between the source (2) and the mirror (3), a support (5) comprising a wavelength conversion layer (6). The support (5) is transparent for the laser light (L) and/or for the light (LK) converted by the conversion layer (6). The laser light is focused by the optical focusing element (FE), passing through the deflection mirror (3) onto the wavelength conversion layer (6). A projection optic (7) gathers the converted light (LK) on the sample (4) at the focal point (FP) of the projection optic (7). Figure 1
Description
Description Titre de l'invention : Installation d'éclairage optique d'un échantillon et installation de l'analyse de l'échantillon et procédé de gestion de l'installation d'analyse optique DOMAINE DE L'INVENTION 100011 La présente invention se rapporte à une installation d'éclairage optique pour éclairer un échantillon ainsi qu'une installation d'analyse optique pour éclairer et analyser l'échantillon et aussi un procédé de gestion d'une telle installation d'analyse optique.Description Title of the invention: Installation for optical illumination of a sample and installation for the analysis of the sample and method for managing the installation for optical analysis FIELD OF THE INVENTION 100011 The present invention relates to an optical lighting installation for illuminating a sample as well as an optical analysis installation for lighting and analyzing the sample and also a method for managing such an optical analysis installation.
100021 EXPOSE ET AVANTAGES DE L'INVENTION 100031 L'invention a pour objet une Installation d'éclairage optique pour éclairer un échantillon comprenant une source de lumière laser, un miroir de renvoi éclairé par la source de lumière laser et pivotant autour d'au moins un axe ; l'élément de focalisation optique entre la source de lumière laser et le miroir de renvoi, et un support comportant une couche de conversion de longueur d'onde disposée pour que la lumière laser soit dirigée par le miroir de renvoi sur la couche de conversion de longueur d'onde, le support étant transparent pour la lumière laser (et/ou pour la lumière convertie par la couche de conversion de longueur d'onde, la lumière laser de la source de lumière laser étant focalisée par l'élément de focalisation optique, pour passer sur le miroir de renvoi et arriver sur la couche de conversion de longueur d'onde, une optique de projection regroupant la lumière convertie sur l'échantillon, au foyer de l'optique de projection. 100021 DISCLOSURE AND ADVANTAGES OF THE INVENTION 100031 The subject of the invention is an optical lighting installation for illuminating a sample comprising a laser light source, a deflection mirror illuminated by the laser light source and pivoting around at least an axe ; the optical focusing element between the laser light source and the deflection mirror, and a support having a wavelength conversion layer arranged so that the laser light is directed by the deflection mirror onto the wavelength conversion layer wavelength, the medium being transparent to laser light (and / or to light converted by the wavelength conversion layer, the laser light from the laser light source being focused by the optical focusing element , to pass over the deflection mirror and arrive at the wavelength conversion layer, a projection optic grouping the light converted onto the sample, at the focal point of the projection optic.
[0004] L'idée de base de l'invention consiste à développer une installation d'éclairage optique pour éclairer un échantillon, et une installation d'analyse optique pour éclairer et analyser l'échantillon et ainsi qu'un procédé de gestion de l'installation d'analyse optique pour améliorer l'image spectrale et l'analyse correspondante de l'échantillon comme alternative économique aux réalisations connues, en particulier dans la plage du proche infrarouge.The basic idea of the invention is to develop an optical lighting installation to illuminate a sample, and an optical analysis installation to illuminate and analyze the sample and as well as a method for managing the optical analysis installation to improve the spectral image and the corresponding analysis of the sample as an economical alternative to known embodiments, in particular in the near infrared range.
L'installation d'éclairage et d'analyse convient avantageusement pour être intégrée dans un spectromètre miniaturisé.The lighting and analysis installation is advantageously suitable for being integrated into a miniaturized spectrometer.
L'utilisation de lumière laser permet d'avoir des puissances lumineuses importantes et de fortes résolutions de la région de l'échantillon à analyser. The use of laser light makes it possible to have high light powers and high resolutions of the region of the sample to be analyzed.
[0005] Selon l'invention, l'installation d'éclairage optique servant à éclairer un échantillon comprend une source de lumière laser, un miroir de renvoi éclairé par la source de lumière laser et pivotant autour d'au moins un axe ainsi qu'un élément optique de focalisation entre la source de lumière laser et le miroir de renvoi, un support muni d'une couche de conversion de longueur d'onde sur laquelle la lumière laser est dirigée par le miroir de renvoi ; le support est transparent à la lumière laser et/ou à la lumière 2 convertie par la couche de conversion de longueur d'onde ; la lumière laser de la source de lumière laser est focalisée par l'élément optique focalisant et le miroir de renvoi sur la couche de conversion de longueur d'onde et une optique de projection regroupe la lumière convertie sur l'échantillon, au foyer de l'optique de projection. According to the invention, the optical lighting installation used to illuminate a sample comprises a laser light source, a deflection mirror illuminated by the laser light source and pivoting about at least one axis as well as a focusing optical element between the laser light source and the deflection mirror, a support provided with a wavelength conversion layer onto which the laser light is directed by the deflection mirror; the support is transparent to laser light and / or to light 2 converted by the wavelength conversion layer; laser light from the laser light source is focused by the focusing optical element and the reflecting mirror on the wavelength conversion layer and a projection optic gathers the converted light on the sample at the focus of the projection optics.
[0006] Selon un développement avantageux, l'installation d'éclairage optique est logée dans un boîtier et la source de lumière laser, le miroir de renvoi, le support et l'optique de projection sont logés dans le boîtier et/ou sont intégrés dans celui-ci. According to an advantageous development, the optical lighting installation is housed in a housing and the laser light source, the deflection mirror, the support and the projection optics are housed in the housing and / or are integrated In this one.
[0007] Selon un développement préférentiel de l'installation d'éclairage optique, la source de lumière laser comporte une diode laser à émission de bord ou un émetteur à cavité verticale. [0007] According to a preferred development of the optical lighting installation, the laser light source comprises an edge-emitting laser diode or a vertical cavity emitter.
[0008] Selon une forme de réalisation préférentielle de l'installation d'éclairage optique, le miroir de renvoi est mobile autour de deux axes ayant des orientations différentes de sorte que la lumière laser balaye un plan de la couche de conversion de longueur d'onde et ainsi le foyer de l'optique de projection se déplace sur l'échantillon. According to a preferred embodiment of the optical lighting installation, the deflection mirror is movable around two axes having different orientations so that the laser light scans a plane of the length conversion layer of wave and thus the focus of the projection optics moves on the sample.
[0009] Selon une forme de réalisation préférentielle de l'installation d'éclairage optique, la lumière laser est convertie par la couche de conversion de longueur d'onde dans la plage du proche infrarouge ou de l'infrarouge. [0009] According to a preferred embodiment of the optical lighting installation, the laser light is converted by the wavelength conversion layer into the near infrared or infrared range.
[0010] Selon une forme de réalisation préférentielle de l'installation d'éclairage optique, la source de lumière laser et le miroir de renvoi sont installés en construction modulaire sur une plaque de circuit. According to a preferred embodiment of the optical lighting installation, the laser light source and the deflection mirror are installed in modular construction on a circuit board.
[0011] Selon un développement préférentiel l'installation d'éclairage optique, comprend une installation de commande et/ou une installation de capteur qui permettent de régler et de détecter au moins un angle de débattement du miroir de renvoi. [0011] According to a preferred development, the optical lighting installation comprises a control installation and / or a sensor installation which make it possible to adjust and detect at least one deflection angle of the deflection mirror.
[0012] Selon l'invention, l'installation d'analyse optique pour éclairer et analyser un échantillon comprend une installation d'éclairage optique selon l'invention qui permet d'éclairer l'échantillon avec une lumière ayant une certaine longueur d'onde ; une installation de spectromètre qui reçoit la lumière réfléchie par l'échantillon et en fait une analyse spectrale. According to the invention, the optical analysis installation for illuminating and analyzing a sample comprises an optical lighting installation according to the invention which enables the sample to be illuminated with light having a certain wavelength ; a spectrometer installation which receives the light reflected by the sample and performs a spectral analysis.
[0013] La position du foyer variable à la surface de l'échantillon permet de détecter une région déterminée de la surface de l'échantillon et de recueillir des informations à partir de la lumière réfléchie ou transmise par cette région à l'aide d'une analyse spectrale.The position of the variable focus on the surface of the sample makes it possible to detect a determined region of the surface of the sample and to collect information from the light reflected or transmitted by this region using a spectral analysis.
A partir de la position du point image et de l'orientation du miroir de renvoi ainsi qu'éventuellement de sa position, on pourra déterminer la position du foyer sur l'échantillon. From the position of the image point and the orientation of the deflection mirror as well as possibly its position, the position of the focus on the sample can be determined.
[0014] L'installation d'analyse se réalise en construction miniature et/ou intégrée dans un composant optique ; la miniaturisation signifie qu'il s'agit d'une grandeur comparable aux dimensions d'une boîte d'allumettes ou de dimensions plus petites. The analysis installation is carried out in miniature construction and / or integrated into an optical component; miniaturization means that it is a size comparable to the dimensions of a matchbox or smaller.
[0015] Selon un développement préférentiel de l'installation d'analyse optique, l'installation 3 de spectromètre et l'installation d'éclairage sont logées dans le même boîtier et une optique de détection est intégrée dans le boîtier pour dévier la lumière réfléchie sur l'installation de spectromètre. According to a preferred development of the optical analysis installation, the spectrometer installation 3 and the lighting installation are housed in the same housing and a detection optic is integrated in the housing to deflect the reflected light on the spectrometer installation.
[0016] Selon une forme de réalisation préférentielle de l'installation d'analyse optique, l'installation de spectromètre est un interféromètre Fabry-Pérot. According to a preferred embodiment of the optical analysis installation, the spectrometer installation is a Fabry-Pérot interferometer.
[0017] Selon une forme de réalisation préférentielle, l'installation d'analyse optique, comprend une installation de commande pour déplacer le miroir de renvoi pour que la lumière convertie balaye avec le foyer de l'optique de projection, une certaine région de l'échantillon et l'installation de spectromètre est commandée pour générer un spectre du point respectif, éclairé par la lumière convertie de la lumière réfléchie par le point éclairé par la lumière convertie et à partir de la connaissance de l'angle de débattement du miroir éclairant ce point, on identifie la position du point sur l'échantillon et avec le spectre d'un ensemble de points, on génère une image hyper spectrale de la région déterminée de l'échantillon. According to a preferred embodiment, the optical analysis installation comprises a control installation for moving the deflection mirror so that the converted light scans with the focus of the projection optics, a certain region of the The sample and the spectrometer setup is controlled to generate a spectrum of the respective point, illuminated by the converted light from the light reflected from the point illuminated by the converted light and from the knowledge of the deflection angle of the illuminating mirror At this point, the position of the point on the sample is identified and with the spectrum of a set of points, a hyperspectral image of the determined region of the sample is generated.
[0018] L'invention a également pour objet un procédé de gestion d'une installation d'analyse optique pour éclairer et analyser un échantillon consistant à : fournir une installation d'analyse optique, éclairer le miroir de renvoi avec la lumière laser de la source de lumière laser, déplacer le miroir de renvoi autour d'au moins un axe et faire varier ainsi l'angle de débattement par rapport à la normale à cet axe, éclairer la couche de conversion de longueur d'onde et déplacer le foyer de l'optique de projection dans une région déterminée de l'échantillon et recevoir la lumière réfléchie par cette région déterminée et détecter le spectre du point respectivement éclairé de l'échantillon par l'installation de spectromètre. The invention also relates to a method for managing an optical analysis installation for illuminating and analyzing a sample consisting in: providing an optical analysis installation, illuminating the deflection mirror with the laser light of the laser light source, move the deflecting mirror around at least one axis and thereby vary the angle of deflection with respect to the normal to that axis, illuminate the wavelength conversion layer and move the focus by projection optics in a determined region of the sample and receive the light reflected by this determined region and detect the spectrum of the point respectively illuminated by the sample by the spectrometer installation.
[0019] Selon une forme de réalisation préférentielle du procédé, après la détection du spectre, on utilise la connaissance de la position du point sur l'échantillon pour former une image hyper spectrale de la région déterminée. According to a preferred embodiment of the method, after detection of the spectrum, knowledge of the position of the point on the sample is used to form a hyperspectral image of the determined region.
[0020] Selon une forme de réalisation préférentielle du procédé, la connaissance de la position du point sur l'échantillon est utilisée pour établir une image hyper spectrale de la région déterminée. According to a preferred embodiment of the method, knowledge of the position of the point on the sample is used to establish a hyperspectral image of the determined region.
[0021] Selon une caractéristique du procédé, la connaissance de la position du point s'obtient à partir de l'angle de débattement du miroir According to a characteristic of the method, the knowledge of the position of the point is obtained from the angle of movement of the mirror.
[0022] Selon une forme de réalisation préférentielle du procédé, la région déterminée est une surface ou une trajectoire. According to a preferred embodiment of the method, the determined region is a surface or a path.
[0023] Selon une forme de réalisation préférentielle du procédé, on module la source de lumière laser en fonction du temps et on mélange le signal de sortie de l'installation de spectromètre à un signal de corrélation et avec un procédé de corrélation, on tient compte de la composante de rétro éclairage dans la lumière réfléchie, par le procédé de corrélation.According to a preferred embodiment of the method, the laser light source is modulated as a function of time and the output signal of the spectrometer installation is mixed with a correlation signal and with a correlation method, it is held account of the backlight component in the reflected light, by the correlation method.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
[0024] L'installation et le procédé selon l'invention (l'analyse optique d'éclairage d'un échantillon seront décrits ci-après à l'aide des dessins annexés dans lesquels : The installation and the method according to the invention (the optical illumination analysis of a sample will be described below with the aid of the accompanying drawings in which:
[0025] [fie.11 vue de côté schématique d'une installation (l'analyse optique correspondant à un exemple de réalisation de l'invention, et [0025] [fie.11 schematic side view of an installation (the optical analysis corresponding to an exemplary embodiment of the invention, and
[0026] [fie.21 ordinogramme des étapes du procédé d'établissement d'une installation d'interféromètre selon un exemple de réalisation de l'invention. [0026] [fie.21 flowchart of the steps of the method of establishing an interferometer installation according to an exemplary embodiment of the invention.
[0027] DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT OF THE INVENTION
[0028] La figure 1 est une vue de côté schématique d'une installation d'analyse optique selon un exemple de réalisation de l'invention. Figure 1 is a schematic side view of an optical analysis installation according to an exemplary embodiment of the invention.
[0029] L'installation d'analyse optique 10 pour éclairer et analyser un échantillon 4 comprend une installation d'éclairage optique 1 selon l'invention.The optical analysis installation 10 for illuminating and analyzing a sample 4 comprises an optical lighting installation 1 according to the invention.
Cette installation éclaire un échantillon 4 avec une lumière d'une certaine longueur d'onde ; l'installation comprend également une installation dc spectromètre 20 pour recevoir la lumière LR réfléchie par l'échantillon et en faire l'analyse spectrale. This installation illuminates a sample 4 with light of a certain wavelength; the installation also comprises a spectrometer installation 20 for receiving the LR light reflected by the sample and performing spectral analysis.
[0030] L'installation d'éclairage otique 1 pour éclairer un échantillon 4 comprend une source de lumière laser 2, un miroir de renvoi 3 éclairé par la source dc lumière laser 2 et qui peut tourner autour d'au moins un axe ; un élément optique focalisant FE est installé entre la source de lumière laser 2 et le miroir de renvoi 3 ; un support 5 avec une couche de conversion de longueur d'onde 6 est disposé pour recevoir la lumière laser renvoyée par le miroir de renvoi 3 ; le support 5 est transparent pour la lumière laser L et/ou pour la lumière convertie LK fournie par l'installation de conversion de longueur 6 ; la lumière laser de la source de lumière laser 2 est focalisée par l'élément optique focalisant FE et renvoyée par le miroir de renvoi 3 sur la couche de conversion de longueur d'onde 6 ; une optique de projection 7 regroupe la lumière convertie LK au foyer FP de l'optique dc projection 7 sur l'échantillon 4. The otic lighting installation 1 for illuminating a sample 4 comprises a laser light source 2, a deflection mirror 3 illuminated by the laser light source 2 and which can rotate about at least one axis; a focusing optical element FE is installed between the laser light source 2 and the deflection mirror 3; a support 5 with a wavelength converting layer 6 is arranged to receive the laser light returned from the reflecting mirror 3; the support 5 is transparent for the laser light L and / or for the converted light LK supplied by the length conversion installation 6; the laser light from the laser light source 2 is focused by the focusing optical element FE and returned by the reflecting mirror 3 to the wavelength converting layer 6; a projection optic 7 gathers the converted light LK at the focal point FP of the projection optics 7 on the sample 4.
[0031] La lumière laser dc la source de lumière laser 2 peut-être partiellement focalisée sur la couche de conversion de longueur d'onde 6, c'est-à-dire avoir une extension macroscopique au point-image BP ou être précisément focalisé au foyer de l'élément optique focalisant FE. The laser light from the laser light source 2 may be partially focused on the wavelength conversion layer 6, that is to say have a macroscopic extension at the BP image point or be precisely focused at the focal point of the focusing optical element FE.
[0032] En revanche, de façon avantageuse, la lumière de chaque point de la couche de conversion de longueur d'onde 6 est regroupée de façon précise au foyer FP sur l'échantillon 4.On the other hand, advantageously, the light from each point of the wavelength conversion layer 6 is grouped together precisely at the focal point FP on the sample 4.
Le point-image BP a, par exemple, un diamètre de moins de 100 Rna et il agit ainsi avantageusement comme une très petite source lumineuse à bande large et de faible étendue. The BP image dot has, for example, a diameter of less than 100 Rna and thus it advantageously acts as a very small, broadband, low-area light source.
[0033] L'installation d'éclairage 1 comprend un boîtier 8 et la source de lumière laser 2, le miroir de renvoi 3, le support 5 et l'optique de projection 7 sont logés dans le boîtier 8 et/ou sont intégrés dans celui-ci. The lighting installation 1 comprises a housing 8 and the laser light source 2, the deflection mirror 3, the support 5 and the projection optics 7 are housed in the housing 8 and / or are integrated in this one.
[0034] L'installation d'analyse 10 peut être logée dans le même boîtier avec l'installation d'éclairage 1 et une optique de détection 11 (telle qu'une photodiode) peut être intégrée dans le boîtier 8 ; cette optique permet de diriger la lumière réfléchie LR sur l'installation de spectromètre 20.The analysis installation 10 can be housed in the same housing with the lighting installation 1 and detection optics 11 (such as a photodiode) can be integrated into the housing 8; this optic makes it possible to direct the reflected light LR onto the spectrometer installation 20.
L'installation d'analyse 10 peut toutefois comporter plusieurs composants constituants des zones différentes dans l'espace, par exemple, dc façon que l'échantillon soit disposé entre l'installation d'éclairage et l'installation de spectromètre pour permettre de mesurer la lumière transmise à travers l'échantillon (cette variante n'est pas représentée). The analysis installation 10 may however comprise several components constituting different zones in space, for example, so that the sample is placed between the lighting installation and the spectrometer installation to allow the measurement of the spectrometer. light transmitted through the sample (this variant is not shown).
[0035] La lumière réfléchie (diffusée) par la surface de l'échantillon (ou qui aura par- tiellement pénétré dans la matière de l'échantillon) ou la lumière transmise, peut après l'absorption de certaines longueurs d'ondes d'absorption caractéristiques de la matière de l'échantillon (absorption caractéristique de la structure chimique) a une signature spectrale. The light reflected (scattered) by the surface of the sample (or which will have partially penetrated into the material of the sample) or the transmitted light, may after the absorption of certain wavelengths of absorption characteristics of the sample material (absorption characteristic of the chemical structure) has a spectral signature.
[0036] Cette lumière se détecte à l'aide de l'installation de spectromètre qui détecte les longueurs d'onde d'absorption pour obtenir ainsi des informations concernant la composition de l'échantillon si l'image spectrale obtenue (spectre d'absorption) de chaque point ou seulement par région de la surface de l'échantillon peuvent être analysées avec des spectres d'absorption connus, par exemple par une analyse chi miométrique et comparaison avec une banque de données.This light is detected using the spectrometer installation which detects the absorption wavelengths to thus obtain information concerning the composition of the sample if the spectral image obtained (absorption spectrum ) of each point or only by region of the sample surface can be analyzed with known absorption spectra, for example by a chi miometric analysis and comparison with a database.
Par la détection de l'échantillon avec une lumière de longueur d'onde connue, en un point local (foyer) dans une région déterminée et déplacement du point sur la surface déterminée puis analyse de la lumière réfléchie ou transmise par ce point, on peut former une image spectrale hyper spectrale de l'échantillon en associant les informations obtenues à chaque point respectif de l'échantillon. By detecting the sample with light of known wavelength, at a local point (focus) in a determined region and displacement of the point on the determined surface then analysis of the light reflected or transmitted by this point, it is possible forming a hyperspectral spectral image of the sample by associating the information obtained at each respective point of the sample.
[0037] L'installation de spectromètre 20 peut être un spectromètre en un point tel qu'un in- terféromètre Fabry-Pérot (FPI).The spectrometer installation 20 can be a one-point spectrometer such as a Fabry-Perot interferometer (FPI).
La lumière réfléchie par l'échantillon 4 dans l'installation de spectromètre 20 est détectée par une unique photodiode ; l'installation de spectromètre comprend une photodiode 11 en aval du spectromètre FPI.The light reflected by the sample 4 in the spectrometer installation 20 is detected by a single photodiode; the spectrometer installation comprises a photodiode 11 downstream of the FPI spectrometer.
La détection de la lumière réfléchie par l'échantillon 4 peut être accordée et synchronisée avec le mouvement du miroir de renvoi de façon avantageuse par l'installation de commande SE.The detection of the light reflected by the sample 4 can be tuned and synchronized with the movement of the deflection mirror in an advantageous manner by the control installation SE.
Ainsi, on pourra établir ensuite séquentiellement une carte spectrale bidimensionnelle de l'échantillon 4.Thus, a two-dimensional spectral map of sample 4 can then be established sequentially.
Il est en outre possible de combiner une image conventionnelle de l'échantillon 4 (telle qu'une image d'une caméra d'imagerie) avec la carte spectrale et combiner une analyse plus poussée avec des algorithmes de reconnaissance d'image.It is further possible to combine a conventional image of sample 4 (such as an image from an imaging camera) with the spectral map and combine further analysis with image recognition algorithms.
Le champ de vue (FOV) de l'installation de spectromètre 20 par exemple, l'objectif de l'installation de spectromètre 20 est avantageusement aussi grand que toute la plage de mouvement bidimensionnelle souhaitée à une ou deux di- 6 mensions, souhaitée du foyer FP. The field of view (FOV) of the spectrometer installation 20, for example, the objective of the spectrometer installation 20 is advantageously as large as the entire desired two-dimensional range of motion at one or two dimensions, desired from the field of view. FP fireplace.
[0038] Le mouvement du foyer se fait le long d'une trajectoire ou sur une surface de l'échantillon.The movement of the focus is along a path or on a surface of the sample.
Le foyer à position variable à la surface de l'échantillon balaye une région déterminée de la surface de l'échantillon et on recueille des informations à partir de la lumière réfléchie ou transmise dans cette région en appliquant l'analyse spectrale.The variable position focus on the sample surface scans a determined region of the sample surface and information is collected from the light reflected or transmitted in that region by applying spectral analysis.
A partir de la position du point-image BP et de l'orientation du miroir de renvoi ainsi que, le cas échéant, à partir de sa position, on peut déterminer la position du foyer FP sur l'échantillon.From the position of the BP image point and the orientation of the deflection mirror as well as, where appropriate, from its position, the position of the focal point FP on the sample can be determined.
En outre, à partir de la connaissance de la position du miroir de renvoi, c'est-à-dire de son angle par rapport à la normale à son axe de mouvement et de l'angle d'incidence dans l'échantillon ou dans l'installation de spectromètre, on détermine la position du foyer FP sur l'échantillon 4.In addition, from the knowledge of the position of the deflection mirror, that is to say of its angle with respect to the normal to its axis of movement and of the angle of incidence in the sample or in the spectrometer installation, the position of the focus FP on the sample 4 is determined.
En conséquence, le mouvement permet de faire un tramage point par point.As a result, the movement makes it possible to do dot-to-dot screening.
Si ce tramage se fait sur une trajectoire, celle-ci peut avoir différentes formes.If this screening is done on a path, it can have different shapes.
Un tramage bidimensionnel (tel que le mouvement du miroir de renvoi dans deux dimensions / deux angles ou le mouvement de l'ensemble de l'installation d'analyse) permet une détection ligne par ligne et point par point.Two-dimensional screening (such as the movement of the deflecting mirror in two dimensions / two angles or the movement of the entire analysis set-up) enables line-by-line and point-to-point detection.
La trajectoire peut également avoir une forme circulaire ou plus généralement une forme arrondie.The path can also have a circular shape or more generally a rounded shape.
Cela permet de saisir des échantillons témoins par segments le long de la trajectoire circulaire, par exemple, pour des inhomogénéités de l'échantillon et éviter un tramage de toute la surface.This makes it possible to capture control samples in segments along the circular path, for example, for sample inhomogeneities and to avoid rasterization of the entire surface.
Cela réduit significativement le temps nécessaire à l'analyse.This significantly reduces the time required for analysis.
L'installation de spectromètre peut être réalisée sous la forme d'un microspectromètre.The spectrometer installation can be implemented in the form of a microspectrometer.
Cela permet de l'intégrer dans des appareils ménagers, par exemple, pour analyser le lait ou dans d'autres applications. This makes it possible to integrate it into household appliances, for example, to analyze milk or in other applications.
[0039] La couche de conversion de longueur d'onde 6 permet de générer, par exemple la lumière par fluorescence et comprend au moins un phosphore qui sera excité par la lumière laser pour une émission en bande large. The wavelength conversion layer 6 makes it possible to generate, for example light by fluorescence and comprises at least one phosphor which will be excited by the laser light for broadband emission.
[0040] La source de lumière laser 2 peut être une diode laser à émission de bord ou un émetteur à cavité verticale (VCSEL).The laser light source 2 can be an edge emission laser diode or a vertical cavity emitter (VCSEL).
La source de lumière laser 2 avantageusement conçue pour permettre une conversion très efficace de la longueur d'onde par la matière de la couche de conversion de longueur d'onde 6. The laser light source 2 advantageously designed to allow very efficient conversion of the wavelength by the material of the wavelength conversion layer 6.
[0041] Le miroir de renvoi 3 peut être mobile autour de deux axes avec des orientations dif- férentes de sorte que le faisceau de lumière laser L permet de balayer le plan de la couche de conversion de longueur d'onde 6 et de déplacer ainsi le foyer FP de l'optique de projection 7 sur l'échantillon 4.[0041] The deflection mirror 3 can be movable around two axes with different orientations so that the laser light beam L makes it possible to scan the plane of the wavelength conversion layer 6 and thus to move the focal point FP of the projection optics 7 on the sample 4.
Cela permet de balayer une plage bidimensionnelle de l'échantillon.This allows a two-dimensional range of the sample to be swept.
La lumière laser L est convertie par la couche de conversion de longueur d'onde 6 en une lumière dans la plage du proche infrarouge ou de l'infrarouge, avantageusement par la couche de conversion 6.The laser light L is converted by the wavelength converting layer 6 into light in the near infrared or infrared range, preferably by the converting layer 6.
La couche de conversion de longueur d'onde 6 peut se composer de plusieurs couches et/ou d'une plaque de conversion.The wavelength conversion layer 6 may consist of several layers and / or a conversion plate.
Le foyer FP est le point conjugué du point image BP. 7 The focus FP is the point conjugate of the image point BP. 7
[0042] La source de lumière laser 1 et le miroir de renvoi 3 sont réalisés en construction modulaire sur une plaque de circuit 9.The laser light source 1 and the deflection mirror 3 are made in modular construction on a circuit board 9.
La plaque de circuit est une plaque de circuit imprimé (plaque PCB) munie de chemins conducteurs.The circuit board is a printed circuit board (PCB board) with conductive paths.
Le support 5 peut comporter une plaque de verre.The support 5 can include a glass plate.
La plaque de verre ou le support comportent un filtre ; le filtre peut également être installé ou disposé sur la plaque pour convertir avantageusement la lumière.The glass plate or the support includes a filter; the filter can also be installed or disposed on the plate to advantageously convert the light.
A la place du filtre sur le support, on peut également utiliser une lentille optique de projection 7 avec un filtre, telle qu'une lentille en un matériau filtrant approprié.Instead of the filter on the support, it is also possible to use a projection optical lens 7 with a filter, such as a lens made of a suitable filter material.
Après absorption par l'échantillon 4, la lumière convertie et réfléchie est transmise au module de spectromètre et permet d'obtenir le spectre d'absorption caractéristique de la matière recherchée. After absorption by sample 4, the converted and reflected light is transmitted to the spectrometer module and makes it possible to obtain the absorption spectrum characteristic of the desired material.
[0043] La figure 1 montre une première région de la plaque de circuit 9 au fond du boîtier 8 et une seconde région de la plaque de circuit 9 sur la paroi latérale du boîtier 8.Figure 1 shows a first region of the circuit board 9 at the bottom of the housing 8 and a second region of the circuit board 9 on the side wall of the housing 8.
Les deux régions de la plaque de circuit sont reliées par des fils de contact.The two regions of the circuit board are connected by contact wires.
Dans l'exemple de la figure 1, la source de lumière laser 2 est sur la seconde région de la plaque de circuit 9 sur la paroi latérale et à une certaine hauteur au-dessus du fond du boîtier 8 et elle rayonne dans une cavité K1 qui comprend la source de lumière laser 2, le miroir de renvoi 3 et le support 5.In the example of figure 1, the laser light source 2 is on the second region of the circuit board 9 on the side wall and at a certain height above the bottom of the housing 8 and it radiates into a cavity K1 which includes the laser light source 2, the deflection mirror 3 and the holder 5.
Le miroir de renvoi 3 est installé sur un socle 3a dans la première région de la plaque de circuit 9 en étant avantageusement pivotant.The deflection mirror 3 is installed on a base 3a in the first region of the circuit board 9 while being advantageously pivotable.
La figure 1 montre uniquement le pivotement possible selon un angle, mais en réalité on peut avoir des mouvements de pivotement selon plusieurs angles. Figure 1 only shows the possible pivoting at an angle, but in reality one can have pivoting movements at several angles.
[0044] Le socle 3a comporte une installation de commande SE et/ou une installation de capteur SN qui règle au moins un angle de débattement du miroir de renvoi et permet de le détecter.The base 3a comprises an SE control installation and / or an SN sensor installation which adjusts at least one deflection angle of the deflection mirror and makes it possible to detect it.
L'installation de spectromètre 20 est présentée schématiquement à la figure 1 sous la forme d'une région du boîtier 8.The spectrometer installation 20 is shown schematically in Figure 1 in the form of a region of the housing 8.
L'élément optique focalisant FE peut être installé sur la source de lumière laser 2, avantageusement dans la plage d'émission de la source de lumière laser 2 et la lumière L de la source 2 sera focalisée suivant un cône (focalisation formant un faisceau) dont le point d'éclairement est, par exemple, le foyer dirigé à la surface de la couche de conversion de longueur d'onde 6.The focusing optical element FE can be installed on the laser light source 2, advantageously in the emission range of the laser light source 2 and the light L from the source 2 will be focused along a cone (focusing forming a beam) the illumination point of which is, for example, the focus directed at the surface of the wavelength conversion layer 6.
Cette couche de conversion de longueur d'onde 6 est appliquée sur le support 5 sur la face tournée vers le miroir de renvoi 3 et/ou sur le côté opposé (dans le cas d'une seconde couche de conversion de longueur d'onde). This wavelength conversion layer 6 is applied to the support 5 on the side facing the deflection mirror 3 and / or on the opposite side (in the case of a second wavelength conversion layer) .
[0045] L'élément optique focalisant FE est une lentille ou un élément difractant (DOE). The FE focusing optical element is a lens or a difracting element (DOE).
[0046] La source de lumière laser 2 peut être modulée en fonction du temps et le signal de sortie de l'installation de spectromètre 20 (sur un détecteur) peut être mélangé à un signal de corrélation (par exemple un signal de corrélation enregistré ou généré dans une installation de commande ou une installation d'exploitation) et permet de tenir compte de la composante de lumière de fond de la lumière réfléchie LR par un procédé de corrélation.The laser light source 2 can be modulated as a function of time and the output signal of the spectrometer installation 20 (on a detector) can be mixed with a correlation signal (for example a recorded correlation signal or generated in a control installation or an operating installation) and makes it possible to take into account the background light component of the reflected light LR by a correlation process.
Cette modulation peut se faire dans la plage des fréquences Hz, kHz ou 8 MHz.This modulation can be done in the frequency range Hz, kHz or 8 MHz.
Le photodétecteur peut être lu par un procédé de corrélation, par exemple, il peut être lu par le procédé look-in.The photodetector can be read by a correlation method, for example, it can be read by the look-in method.
Cela permet d'éliminer efficacement la lumière étrangère ne venant pas de la source de lumière laser 2, en d'autres termes, avant d'établir l'information spectrale.This effectively eliminates the extraneous light not coming from the laser light source 2, in other words, before establishing the spectral information.
Dans cc cas, le champ de vision de l'installation de spectromètre peut correspondre à toute la plage image de l'échantillon 4, c'est-à-dire à toute la plage à recevoir, avantageusement de l'ensemble de l'échantillon 4.In this case, the field of view of the spectrometer installation can correspond to the entire image range of sample 4, that is to say to the entire range to be received, advantageously of the entire sample. 4.
Une exploitation avec le procédé de corrélation, génère avantageusement une image globale de l'échantillon avec un meilleur rapport signal / bruit. Operation with the correlation method advantageously generates an overall image of the sample with a better signal / noise ratio.
[0047] Le renvoi du faisceau laser par le miroir de renvoi 3 seulement dans une dimension permet de recueillir une information dans une seconde dimension par le mouvement de l'ensemble de l'installation d'éclairage 1 et/ou de l'ensemble de l'installation d'analyse optique 10 dans l'autre dimension, par exemple, dans la dimension perpendiculaire à la direction de renvoi (dans le même plan de l'échantillon 4) du miroir de renvoi 3 (le procédé est connu sous la dénomination anglo-saxonne "Pushbroom-scanning"). The return of the laser beam by the deflection mirror 3 only in one dimension makes it possible to collect information in a second dimension by the movement of the assembly of the lighting installation 1 and / or of the assembly of the optical analysis installation 10 in the other dimension, for example, in the dimension perpendicular to the deflection direction (in the same plane of the sample 4) of the deflection mirror 3 (the process is known under the name Anglo-Saxon "Pushbroom-scanning").
[0048] La figure 2 est un schéma par blocs d'un ordinogramme du procédé d'établissement d'une installation d'interféromètre selon un exemple de réalisation de l'invention. FIG. 2 is a block diagram of a flowchart of the method for establishing an interferometer installation according to an exemplary embodiment of the invention.
[0049] Dans le procédé de gestion d'une installation d'analyse optique pour éclairer et analyser un échantillon, les étapes consistent à fournir (Si) une installation d'analyse optique, à éclairer (S2) le miroir de renvoi avec la lumière laser de la source lumineuse, à déplacer (S3) le miroir de renvoi autour d'au moins un axe et en faisant varier l'angle de débattement par rapport à la normale à cet axe puis à éclairer (S4) la couche de conversion de longueur d'onde et déplacer le foyer de l'optique de projection dans une région déterminée de l'échantillon ; puis recueillir (S5) la lumière réfléchie par la région déterminée et détecter (S6) le spectre du point respectif éclairé de l'échantillon par l'installation de spectromètre. In the method of managing an optical analysis installation for illuminating and analyzing a sample, the steps consist in providing (Si) an optical analysis installation, in illuminating (S2) the deflection mirror with light laser of the light source, in moving (S3) the deflection mirror around at least one axis and by varying the deflection angle with respect to the normal to this axis, then in illuminating (S4) the conversion layer of wavelength and moving the focus of the projection optics in a determined region of the sample; then collect (S5) the light reflected by the determined region and detect (S6) the spectrum of the respective point illuminated of the sample by the spectrometer installation.
[0050] NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX [0050] NOMENCLATURE OF THE MAIN ELEMENTS
[0051] 1 Installation optique d'éclairage [0051] 1 Optical lighting installation
[0052] 2 Source de lumière laser 2 Laser light source
[0053] 3 Miroir de renvoi [0053] 3 Deflection mirror
[0054] 4 Echantillon [0054] 4 Sample
[0055] 5 Support [0055] 5 Support
[0056] 6 Couche de conversion de longueur d'oncle 6 Uncle length conversion layer
[0057] 7 Optique de projection [0057] 7 Projection optics
[0058] 8 Boîtier 8 Housing
[0059] 10 Installation d'analyse optique [0059] 10 Optical analysis installation
[0060] 20 Installation de spectromètre [0060] Installation of spectrometer
[0061] FP Foyer [0061] FP Foyer
[0062] FPI Interféromètre Fabry-Perot FPI Fabry-Perot interferometer
[0063] LK Lumière convertie LK Converted light
[0064] LR Lumière réfléchie [0064] LR Reflected light
[0065] P Point éclairé [0065] P Illuminated point
[0066] SE Installation de commande [0066] SE Control installation
[0067] SN Installation de capteur [0067] SN Sensor installation
[0068] 51-56 Etapcs du procédé de gestion d'une installation d'analyse 51-56 Steps of the process for managing an analysis installation
[0069] optique [Revendication 1] [Revendication 2][0069] optical [Claim 1] [Claim 2]
Claims (1)
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Legal Events
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