JP2021501314A - ミスアライメントの自己補正を用いる分光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Vtamp=VREF+R・IGCMD
さらにその上、GCMDからの電流を、次のようにモデル化することができる:
IGCMD=Ioff (光なし)
IGCMD=IΔ+Ioff (光)
いくつかの実施形態では、ベース電流は、光検知素子が実質的に光を受けていないときに、光検知素子によって供給される電流(例えば、Ioff)に対応する。Ioffが第1のトランスインピーダンス増幅器904によって変換されると、対応する電圧VBASEは、次のように決定される:
VBASE=VREF+R・Ioff
その時には、VtampとVBASEとの間の電圧差は、次の通りである:
Vtamp−VBASE=R・IΔ
差動増幅器906の電圧出力Vdampは、次の通りである:
Vdamp=A・R・IΔ
ここで、Aは、差動増幅器906の差動利得である。いくつかの実施形態では、差動利得は、1、2、3、5、10、20、50、および100のうちの1つである。
Claims (70)
- 光を分析するための装置であって、
光を受けるための入力アパーチャと、
前記入力アパーチャからの光を中継するように構成された1つまたは複数のレンズの第1のセットと、
前記1つまたは複数のレンズの第1のセットからの光を分散させるように構成されたプリズム・アセンブリであって、前記プリズム・アセンブリが第1のプリズムと、前記第1のプリズムとは異なる第2のプリズムと、前記第1のプリズムおよび前記第2のプリズムとは異なる第3のプリズムとを含む複数のプリズムを含み、前記第1のプリズムが前記第2のプリズムと機械的に結合され、前記第2のプリズムが前記第3のプリズムと機械的に結合される、プリズム・アセンブリと、
前記プリズム・アセンブリからの前記分散された光を集光するように構成された1つまたは複数のレンズの第2のセットと、
前記1つまたは複数のレンズの第2のセットからの前記光を電気信号に変換するために構成されたアレイ検出器と、
を備える装置。 - 前記第1のプリズムが前記第2のプリズムと光学的に結合され、前記第2のプリズムが前記第3のプリズムと光学的に結合される、請求項1に記載の装置。
- 前記プリズム・アセンブリが、前記第1のプリズム、前記第2のプリズムおよび前記第3のプリズムとは異なる第4のプリズム、ならびに前記第1のプリズム、前記第2のプリズム、前記第3のプリズムおよび前記第4のプリズムとは異なる第5のプリズムを含み、
前記第3のプリズムが、前記第4のプリズムと機械的に結合され、
前記第4のプリズムが、前記第5のプリズムと機械的に結合される、
請求項1または2に記載の装置。 - 前記第1のプリズムが、第1の光学表面、および前記第1の光学表面とは異なりそして非平行である第2の光学表面を有し、
前記第2のプリズムが、第1の光学表面、および前記第1の光学表面とは異なりそして非平行である第2の光学表面を有し、
前記第3のプリズムが、第1の光学表面、および前記第1の光学表面とは異なりそして非平行である第2の光学表面を有し、
前記第4のプリズムが、第1の光学表面、および前記第1の光学表面とは異なりそして非平行である第2の光学表面を有し、
前記第5のプリズムが、第1の光学表面、および前記第1の光学表面とは異なりそして非平行である第2の光学表面を有し、
前記第1のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第2のプリズムの前記第1の光学表面と光学的に結合され、
前記第2のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第3のプリズムの前記第1の光学表面と光学的に結合され、
前記第3のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第4のプリズムの前記第1の光学表面と光学的に結合され、
前記第4のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第5のプリズムの前記第1の光学表面と光学的に結合される、
請求項3に記載の装置。 - 前記第1のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第2のプリズムの前記第1の光学表面に実質的に平行であり、
前記第2のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第3のプリズムの前記第1の光学表面に実質的に平行であり、
前記第3のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第4のプリズムの前記第1の光学表面に実質的に平行であり、
前記第4のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第5のプリズムの前記第1の光学表面に実質的に平行である、
請求項4に記載の装置。 - 前記第1のプリズムが、前記第1の光学表面および前記第2の光学表面とは異なりそして非平行である第3の表面を有し、
前記第5のプリズムが、前記第1の光学表面および前記第2の光学表面とは異なりそして非平行である第3の表面を有し、
前記第1のプリズムの前記第3の表面が、前記第1のプリズムの前記第1の光学表面に実質的に垂直であり、
前記第5のプリズムの前記第3の表面が、前記第5のプリズムの前記第2の光学表面に実質的に垂直である、
請求項4または5に記載の装置。 - 前記第2のプリズムが、前記第1の光学表面および前記第2の光学表面とは異なりそして非平行である第3の表面を有し、
前記第3のプリズムが、前記第1の光学表面および前記第2の光学表面とは異なりそして非平行である第3の表面を有し、
前記第4のプリズムが、前記第1の光学表面および前記第2の光学表面とは異なりそして非平行である第3の表面を有し、
前記第1のプリズムの前記第3の表面が、前記第2のプリズムの前記第3の表面、前記第3のプリズムの前記第3の表面、前記第4のプリズムの前記第3の表面、および前記第5のプリズムの前記第3の表面に実質的に平行である、
請求項6に記載の装置。 - 前記第2のプリズムの前記第1の光学表面と前記第2のプリズムの前記第3の表面とにより規定される角度が、前記第2のプリズムの前記第2の光学表面と前記第2のプリズムの前記第3の表面とにより規定される角度に対応し、
前記第3のプリズムの前記第1の光学表面と前記第3のプリズムの前記第3の表面とにより規定される角度が、前記第3のプリズムの前記第2の光学表面と前記第3のプリズムの前記第3の表面とにより規定される角度に対応し、
前記第4のプリズムの前記第1の光学表面と前記第4のプリズムの前記第3の表面とにより規定される角度が、前記第4のプリズムの前記第2の光学表面と前記第4のプリズムの前記第3の表面とにより規定される角度に対応する、
請求項7に記載の装置。 - 前記第1のプリズムの前記第1の光学表面が、前記第5のプリズムの前記第2の光学表面に実質的に平行である、
請求項3乃至8のいずれか一項に記載の装置。 - 前記第1のプリズムおよび前記第5のプリズムが同じ形状を有する、請求項3乃至9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1のプリズムがリトロー・プリズムであり、前記第2のプリズムが三角形部材プリズムであり、前記第3のプリズムが三角形部材プリズムであり、前記第4のプリズムが三角形部材プリズムであり、そして前記第5のプリズムがリトロー・プリズムである、請求項3乃至10のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第2のプリズムが等辺プリズムであり、
前記第3のプリズムが等辺プリズムであり、
前記第4のプリズムが等辺プリズムである、
請求項3乃至11のいずれか一項に記載の装置。 - 前記第1のプリズムが、第1の光学表面、および前記第1の光学表面とは異なりそして非平行である第2の光学表面を有し、
前記第2のプリズムが、第1の光学表面、および前記第1の光学表面とは異なりそして非平行である第2の光学表面を有し、
前記第3のプリズムが、第1の光学表面、および前記第1の光学表面とは異なりそして非平行である第2の光学表面を有し、
前記第1のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第2のプリズムの前記第1の光学表面と光学的に結合され、
前記第2のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第3のプリズムの前記第1の光学表面と光学的に結合される、
請求項1または2に記載の装置。 - 前記第1のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第2のプリズムの前記第1の光学表面に実質的に平行であり、
前記第2のプリズムの前記第2の光学表面が、前記第3のプリズムの前記第1の光学表面に実質的に平行である、
請求項13に記載の装置。 - 前記第1のプリズムが、前記第1の光学表面および前記第2の光学表面とは異なりそして非平行である第3の表面を有し、
前記第3のプリズムが、前記第1の光学表面および前記第2の光学表面とは異なりそして非平行である第3の表面を有し、
前記第1のプリズムの前記第3の表面が、前記第1のプリズムの前記第1の光学表面に実質的に垂直であり、
前記第3のプリズムの前記第3の表面が、前記第3のプリズムの前記第2の光学表面に実質的に垂直である、
請求項13または14に記載の装置。 - 前記第2のプリズムが、前記第2のプリズムの前記第1の光学表面および前記第2のプリズムの前記第2の光学表面とは異なりそして非平行である第3の表面を有する、
請求項15に記載の装置。 - 前記第2のプリズムの前記第3の表面が、前記第1のプリズムの前記第3の表面および前記第3のプリズムの前記第3の表面に実質的に平行である、
請求項16に記載の装置。 - 前記第2のプリズムの前記第1の光学表面と前記第2のプリズムの前記第3の表面とが、第1の角度を規定し、
前記第2のプリズムの前記第2の光学表面と前記第2のプリズムの前記第3の表面とが、第2の角度を規定し、
前記第2の角度が前記第1の角度に対応する
請求項16または17に記載の装置。 - 前記第1のプリズムの前記第1の光学表面が、前記第3のプリズムの前記第2の光学表面に実質的に平行である、
請求項13乃至18のいずれか一項に記載の装置。 - 前記第1のプリズムおよび前記第3のプリズムが同じ形状を有する、請求項13乃至19のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1のプリズムがリトロー・プリズムであり、前記第2のプリズムが三角形部材プリズムであり、前記第3のプリズムがリトロー・プリズムである、請求項13乃至20のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第2のプリズムが等辺プリズムである、請求項13乃至21のいずれか一項に記載の装置。
- 前記プリズム・アセンブリは、前記プリズム・アセンブリが前記1つまたは複数のレンズの第1のセットからの前記光を受けるように構成された入射表面を有し、
前記プリズム・アセンブリは、前記プリズム・アセンブリが前記1つまたは複数のレンズの第2のセットに向けて前記分散された光を伝送するように構成された出射表面を有し、
前記プリズム・アセンブリの前記入射表面が、前記プリズム・アセンブリの前記出射表面に実質的に平行である、
請求項1乃至22のいずれか一項に記載の装置。 - 前記プリズム・アセンブリの各々のプリズムが、600nmから1500nmまでの波長範囲の光を分散させるように構成される、請求項1乃至23のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1のプリズムが、第1の材料から作られ、
前記第2のプリズムが、前記第1の材料とは異なる第2の材料から作られ、
前記第1の材料が第1のアッベ数を有し、前記第2の材料が前記第1のアッベ数よりも小さい第2のアッベ数を有する、
請求項1乃至24のいずれか一項に記載の装置。 - 前記第3のプリズムが、第3の材料から作られ、
前記第2のプリズムが、前記第3の材料とは異なる第2の材料から作られ、
前記第3の材料が第3のアッベ数を有し、前記第2の材料が前記第3のアッベ数よりも小さい第2のアッベ数を有する、
請求項1乃至24のいずれか一項に記載の装置。 - 前記第1のプリズムが、第1の材料から作られ、
前記第2のプリズムが、前記第1の材料とは異なる第2の材料から作られ、
前記第3のプリズムが、前記第2の材料とは異なる第3の材料から作られ、
前記第1の材料が、第1のアッベ数を有し、
前記第3の材料が、第3のアッベ数を有し、
前記第2の材料が、前記第1のアッベ数および前記第3のアッベ数よりも小さい第2のアッベ数を有する、
請求項1乃至24のいずれか一項に記載の装置。 - 前記第1の材料および前記第3の材料は同一である、請求項27に記載の装置。
- 前記第1のアッベ数が30よりも大きく、
前記第2のアッベ数が50よりも小さく、
前記第3のアッベ数が30よりも大きい、
請求項27または28に記載の装置。 - 前記第1のアッベ数が40よりも大きく、
前記第2のアッベ数が40よりも小さく、
前記第3のアッベ数が40よりも大きい、
請求項27または28に記載の装置。 - 前記プリズム・アセンブリの各々のプリズムが、基準屈折率の20%以内である屈折率を有する、
請求項1乃至30のいずれか一項に記載の装置。 - 前記プリズム・アセンブリの各々のプリズムが、前記基準屈折率の20%以内である屈折率を有する接着剤を使用して前記プリズム・アセンブリの1つまたは複数のプリズムと結合される、
請求項31に記載の装置。 - 前記1つまたは複数のレンズの第2のセットによって集光された前記光が、600nmから1500nmまでの波長範囲の光を含む、請求項1乃至32のいずれか一項に記載の装置。
- 前記アレイ検出器が、可視波長成分および短波長赤外波長成分を電気信号に変換することができる連続検出器アレイを含む、請求項1乃至33のいずれか一項に記載の装置。
- 前記連続検出器アレイが、1500nm波長の光に対して少なくとも20%の量子効率を有する、請求項34に記載の装置。
- 前記連続検出器アレイが、600nm波長の光に対して少なくとも20%の量子効率を有する、請求項34または35に記載の装置。
- 前記連続検出器アレイが、ゲルマニウム検出器アレイである、請求項34乃至36のいずれか一項に記載の装置。
- 前記連続検出器アレイが、光を検知するためのデバイスの二次元アレイを含む、請求項34乃至37のいずれか一項に記載の装置。
- 前記アレイ検出器が、電荷変調デバイスの二次元アレイを含む、請求項1乃至38のいずれか一項に記載の装置。
- 前記入力アパーチャが、直線的なアパーチャである、請求項1乃至39のいずれか一項に記載の装置。
- 前記入力アパーチャが、前記入力アパーチャ上で受けた前記光の透過を阻止するようにコーティングされたガラス基板の第1の部分と、前記第1の部分とは異なりそして前記入力アパーチャ上で受けた前記光の少なくとも一部分の透過を可能にするように構成された前記基板の第2の部分とを有する基板を含む、請求項1乃至40のいずれか一項に記載の装置。
- 被検物からの光を前記入力アパーチャの上へと集光するための1つまたは複数のレンズの第3のセットをさらに含む、請求項1乃至41のいずれか一項に記載の装置。
- 前記可視波長成分に対応する光および前記短波長赤外波長成分に対応する光を同時に放出するように構成された広帯域光源をさらに含む、請求項1乃至42のいずれか一項に記載の装置。
- 前記可視波長成分に対応する光を放出するように構成された1つまたは複数の可視光源と、前記短波長赤外波長成分に対応する光を放出するように構成された1つまたは複数の短波長赤外光源とをさらに含む、請求項1乃至43のいずれか一項に記載の装置。
- 前記入力アパーチャおよび前記1つまたは複数のレンズの第1のセットは、前記入力アパーチャからの前記光がいずれの鏡によっても反射されずに前記1つまたは複数のレンズの第1のセットを通過するように配置される、
請求項1乃至44のいずれか一項に記載の装置。 - 前記1つまたは複数のレンズの第1のセットおよび前記プリズム・アセンブリは、前記1つまたは複数のレンズの第1のセットからの前記光がいずれの鏡によっても反射されずに前記プリズム・アセンブリを通過するように配置される、
請求項1乃至45のいずれか一項に記載の装置。 - 前記プリズム・アセンブリおよび前記1つまたは複数のレンズの第2のセットは、前記プリズム・アセンブリからの前記光がいずれの鏡によっても反射されずに前記1つまたは複数のレンズの第2のセットを通過するように配置される、
請求項1乃至46のいずれか一項に記載の装置。 - 前記1つまたは複数のレンズの第2のセットおよび前記アレイ検出器は、前記1つまたは複数のレンズの第2のセットからの前記光がいずれの鏡によっても反射されずに前記アレイ検出器に導かれるように配置される、
請求項1乃至47のいずれか一項に記載の装置。 - 前記1つまたは複数のレンズの第2のセットおよび前記アレイ検出器は、前記1つまたは複数のレンズの第2のセットからの前記光が1つの鏡だけにより反射された後で前記アレイ検出器に導かれるように配置される、
請求項1乃至47のいずれか一項に記載の装置。 - 1つまたは複数のプリズムのセットと、
前記1つまたは複数のプリズムのセットとは異なりそして前記1つまたは複数のプリズムのセットと機械的に結合される第1のプリズムと、
前記1つまたは複数のプリズムのセットおよび前記第1のプリズムとは異なりそして前記1つまたは複数のプリズムのセットと機械的に結合される第2のプリズムと、
前記1つまたは複数のプリズムのセット、前記第1のプリズムおよび前記第2のプリズムとは異なりそして前記1つまたは複数のプリズムのセットと機械的に結合される第3のプリズムと
を備える、プリズム・アセンブリ。 - 前記第3のプリズムが、前記第1のプリズムとは別である、
請求項50に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記プリズム・アセンブリは、
前記第2のプリズムが、前記第1のプリズムとは別である、および/または
前記第3のプリズムが、前記第2のプリズムとは別である、
のうちの少なくとも1つによって特徴づけられる、
請求項50または51に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記第1のプリズムが、第1の材料から作られる、
請求項50乃至52のいずれか一項に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記1つまたは複数のプリズムのセットが、前記第1の材料とは異なる第2の材料から作られる、
請求項53に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記第2のプリズムが、前記第1の材料および前記第2の材料とは異なる第3の材料から作られる、
請求項54に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記第3のプリズムが、前記第1の材料から作られる、
請求項55に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記第1のプリズムおよび前記第3のプリズムが、同一の形状を有する、
請求項50乃至56のいずれか一項に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記1つまたは複数のプリズムのセットが、反射的に対称な形状を有する、
請求項50乃至57のいずれか一項に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記第2のプリズムが、反射的に対称な形状を有する、
請求項50乃至58のいずれか一項に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記プリズム・アセンブリが、光軸を規定し、
前記第1のプリズムが、第1の光学表面および第2の光学表面を含め少なくとも2つの光学表面を有し、前記第1の光学表面が前記光軸に垂直ではない、
請求項50乃至59のいずれか一項に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記第1のプリズムの前記第2の光学表面が、前記光軸に垂直ではない、
請求項60に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記第3のプリズムが、第1の光学表面および第2の光学表面を含め少なくとも2つの光学表面を有し、前記第1の光学表面が前記光軸に垂直ではない、
請求項60または61に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記第3のプリズムの前記第2の光学表面が、前記光軸に垂直ではない、
請求項62に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記1つまたは複数のプリズムのセットが、単一プリズムを含む、
請求項50乃至63のいずれか一項に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記1つまたは複数のプリズムのセットが、2つのプリズムから構成される、
請求項50乃至63のいずれか一項に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記1つまたは複数のプリズムのセットが、3つのプリズムから構成される、
請求項50乃至63のいずれか一項に記載のプリズム・アセンブリ。 - 前記1つまたは複数のプリズムのセットが、4つ以上のプリズムから構成される、
請求項50乃至52のいずれか一項に記載のプリズム・アセンブリ。 - 光を分析するための装置であって、
光を受けるための入力アパーチャと、
前記入力アパーチャからの光を中継するように構成された1つまたは複数のレンズの第1のセットと、
請求項50乃至67のいずれか一項に記載のプリズム・アセンブリであり、前記プリズム・アセンブリが、前記1つまたは複数のレンズの第1のセットからの光を分散させるように構成される、プリズム・アセンブリと、
前記プリズム・アセンブリからの前記分散された光を集光するように構成された1つまたは複数のレンズの第2のセットと、
前記1つまたは複数のレンズの第2のセットからの前記光を電気信号に変換するために構成されたアレイ検出器と
を備える、装置。 - 光を分析するための方法であって、
請求項1乃至49および68のいずれか一項に記載の前記装置を用いて光を受けるステップと、
それぞれの波長について前記受光した光の強度を得るために前記装置の前記アレイ検出器からの電気信号を処理するステップと
を含む、方法。 - 前記光が、可視波長成分および短波長赤外波長成分を含み、
前記可視波長成分のうちの少なくとも一部分および短波長赤外波長成分のうちの少なくとも一部分が、前記アレイ検出器に同時に当たり、
前記アレイ検出器からの前記電気信号を処理するステップが、前記可視波長成分についての強度情報および前記短波長赤外波長成分の強度情報を取得するステップを含む、
請求項69に記載の方法。
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