本公開涉及一種分光裝置、拉曼分光測定裝置及分光方法。
背景技術:
1、作為現有的分光裝置,存在例如專利文獻1所記載的分光裝置。該現有的分光裝置是所謂的拉曼分光裝置。分光裝置具備:線狀照射激發(fā)光的機構;可動載置臺,其載置試料;物鏡,其將來自激發(fā)光照射區(qū)域的拉曼光聚光;狹槽,其設置于拉曼光的成像位置;分光器,其使狹槽的通過光分散;ccd檢測器,其檢測拉曼光譜像;及控制裝置,其通過可動載置臺與ccd檢測器的同步,控制測位測定。
2、現有技術文獻
3、專利文獻
4、專利文獻1:日本特開2016-180732號公報
技術實現思路
1、發(fā)明想要解決的問題
2、在拉曼分光、熒光分光、等離子分光等的分光計測的領域中,為了提高信號的sn比,而在取得分光光譜數據時,使用ccd影像傳感器的垂直合并(binning)。ccd影像傳感器中的垂直合并將在各像素產生的電荷分多極而相加。在ccd影像傳感器中,讀出噪聲僅在最終極的放大器中產生,在垂直合并的過程中不增加。因而,垂直合并的級數越增加,越可提高信號的sn比。
3、作為影像傳感器,除了ccd以外,也知悉cmos影像傳感器。然而,在現狀下,在分光計測的領域中,cmos影像傳感器的普及未有進展。在cmos影像傳感器中,在各像素配置放大器,就每一像素將電荷轉換為電壓。在現有的cmos影像傳感器中進行垂直合并的情況下,由于垂直合并的級數越增加,讀出噪聲也越被積算,因此有較使用ccd影像傳感器的情況,信號的sn比更降低的問題。
4、本公開是為了解決上述問題而完成的,其目的在于提供一種可以優(yōu)異的sn比取得分光光譜數據的分光裝置、拉曼分光測定裝置及分光方法。
5、解決問題的技術手段
6、本公開的一方式的分光裝置、拉曼分光測定裝置、分光方法的要旨如以下的[1]至[14]那樣。
7、[1]一種分光裝置,其接收通過包含分光元件的分光光學系統(tǒng)沿規(guī)定的方向被波長分解的光,并取得該光的分光光譜數據,且具備:cmos影像傳感器,其具有像素部,該像素部具有接收前述被波長分解的光并轉換為電信號的多個像素,且前述多個像素排列于沿波長分解方向的行方向及垂直于前述行方向的列方向;特定部,其特定前述多個像素中對前述光的分光光譜像進行成像的像素作為特定像素;及產生部,其將屬于同一列的前述特定像素的像素值進行積算,并產生基于積算結果的分光光譜數據。
8、在該分光裝置中,特定對被波長分解的光進行成像的分光光譜像的像素作為特定像素,將屬于同一列的特定像素的像素值進行積算并產生分光光譜數據。通過將未對分光光譜像進行成像的其他像素自像素值的積算排除,而可充分降低將像素值進行積算時的讀出噪聲的影響。因此,在該分光裝置中,可以優(yōu)異的sn比取得分光光譜數據。
9、[2]如[1]的分光裝置,其中前述特定部將讀出噪聲超過閾值的像素自前述特定像素排除。由此,可進一步充分降低將像素值進行積算時的讀出噪聲的影響。因此,可謀求分光光譜數據的sn比的進一步提高。
10、[3]如[1]或[2]的分光裝置,其中前述讀出噪聲的閾值設定為0.1[e-rms]以上且1.0[e-rms]以下的范圍。通過如此的閾值的設定,可進一步充分降低將像素值進行積算時的讀出噪聲的影響。因此,可謀求分光光譜數據的sn比的進一步提高。
11、[4]如[1]至[3]中任一項的分光裝置,其中前述特定部特定前述分光光譜像的成像面積為受光面的面積的50%以上的像素作為前述特定像素。該情況下,通過將對于分光光譜像的取得的貢獻較小的像素自特定像素排除,可進一步充分降低將像素值進行積算時的讀出噪聲的影響。因此,可謀求分光光譜數據的sn比的進一步提高。
12、[5]如[1]至[3]中任一項的分光裝置,其中前述特定部基于前述光的像差信息,特定前述特定像素的積算比率,前述產生部使用前述積算比率將前述特定像素的像素值進行積算。根據該結構,即便在被波長分解的光的光譜像中產生因像差所致的失真,也可取得sn比良好的分光光譜數據。
13、[6]如[1]至[5]中任一項的分光裝置,其中前述像素部具有:沿前述列方向劃分的第1像素區(qū)域及第2像素區(qū)域、讀出屬于前述第1像素區(qū)域的各像素的第1讀出部、及讀出屬于前述第2像素區(qū)域的各像素的第2讀出部。該情況下,可相應于分光光譜像的方式,分別使用第1像素區(qū)域與第2圖像區(qū)域。因此,可以良好的sn比取得各種光的分光光譜數據。
14、[7]如[6]的分光裝置,其中屬于前述第1像素區(qū)域的各像素的第1曝光時間比屬于前述第2像素區(qū)域的各像素的第2曝光時間短。根據該構成,例如可在第1像素區(qū)域及第2像素區(qū)域以不同的曝光時間取得強度根據波長而不同的光的分光光譜像。通過將在第1像素區(qū)域中以較短的曝光時間取得的分光光譜數據的飽和波長范圍、與在第2像素區(qū)域中以較長的曝光時間取得的分光光譜數據的非飽和波長范圍結合,而可在高動態(tài)范圍中取得sn比良好的分光光譜數據。
15、[8]如[7]的分光裝置,其中在前述第2像素區(qū)域中取得1幀的圖像數據的期間,在前述第1像素區(qū)域中取得多幀的圖像數據。該情況下,即便在第1像素區(qū)域及第2像素區(qū)域設定不同的曝光時間的情況下,也可在第1像素區(qū)域與第2像素區(qū)域之間將各列的特定像素的讀出噪聲一致。因此,可穩(wěn)定地提高分光光譜數據的sn比。
16、[9]如[6]的分光裝置,其中屬于前述第1像素區(qū)域的各像素的飽和電荷量、與屬于前述第2像素區(qū)域的各像素的飽和電荷量互不相同。該情況下,在使屬于第1像素區(qū)域的各像素的曝光時間與屬于第2像素區(qū)域的各像素的曝光時間相等的狀態(tài)不變的情況下,可在高動態(tài)范圍中取得sn比良好的分光光譜數據。
17、[10]如[9]的分光裝置,其中前述像素部具有掩模,該掩模使前述第1像素區(qū)域的受光區(qū)域、與前述第2像素區(qū)域的受光區(qū)域相等。在為了擴大動態(tài)范圍,而想要增大第1像素區(qū)域的飽和電荷量與第2像素區(qū)域的飽和電荷量的差的情況下,認為在攝像傳感器的結構上,第1像素區(qū)域的受光區(qū)域與第2像素區(qū)域的受光區(qū)域的尺寸差擴大。對此,通過使用使第1像素區(qū)域的受光區(qū)域的面積、與第2像素區(qū)域的受光區(qū)域的面積相等的掩模,而可使兩者的每單位時間的受光量相等。由此,在使屬于第1像素區(qū)域的各像素的曝光時間與屬于第2像素區(qū)域的各像素的曝光時間相等的狀態(tài)不變的情況下,可在更高動態(tài)范圍中取得sn比良好的分光光譜數據。
18、[11]如[1]至[10]中任一項的分光裝置,其進一步具備將前述分光光譜數據進行解析的解析部。該情況下,在分光裝置具備分光光譜數據的解析功能,謀求提高便利性。
19、[12]如[1]至[11]中任一項的分光裝置,其進一步具備包含前述分光元件的前述分光光學系統(tǒng)。該情況下,在分光裝置具備光的波長分解功能,謀求提高便利性。
20、[13]一種拉曼分光測定裝置,其具備:[1]至[12]中任一項的分光裝置;光源部,其產生向試料照射的光;及導光光學系統(tǒng),其將通過前述光向前述試料的照射而產生的拉曼散射光導光至前述分光裝置。
21、在該拉曼分光測定裝置中,特定對被波長分解的拉曼散射光的分光光譜像進行成像的像素作為特定像素,將屬于同一列的特定像素的像素值進行積算并產生分光光譜數據。通過將未對分光光譜像進行成像的其他像素自像素值的積算排除,而可充分降低將像素值進行積算時的各像素的讀出噪聲的影響。因此,在該拉曼分光測定裝置中,可以優(yōu)異的sn比取得拉曼散射光的分光光譜數據。
22、[14]一種分光方法,其接收沿規(guī)定的方向被波長分解的光,并取得該光的分光光譜數據,且具備:受光步驟,使用cmos影像傳感器,以排列于沿波長分解方向的行方向及垂直于前述行方向的列方向的多個像素接收前述被波長分解的光,并轉換為電信號;特定步驟,特定多個像素中對前述光的分光光譜像進行成像的像素作為特定像素;及產生步驟,將屬于同一列的前述特定像素的像素值進行積算,并產生基于積算結果的分光光譜數據。
23、在該分光方法中,特定對被波長分解的光的分光光譜像進行成像的像素作為特定像素,將屬于同一列的特定像素的像素值進行積算并產生分光光譜數據。通過將未對分光光譜像進行成像的其他像素自像素值的積算排除,而可充分降低將像素值進行積算時的各像素的讀出噪聲的影響。因此,在該分光方法中,可以優(yōu)異的sn比取得分光光譜數據。
24、發(fā)明的效果
25、根據本公開,可以優(yōu)異的sn比取得分光光譜數據。