Спектрометр з просторовим модулятором світла

Реферат: Спектрометр (20), який має вхід (24) для оптичного випромінювання; дисперсійний елемент, такий як увігнута фокусуючи відбиваюча дифракційна решітка (22) для розсіювання по довжині хвилі падаючого оптичного випромінювання, що надходить зі входу (24); вихід (28) і просторовий модулятор світла (ПМС) (26), призначений для прийому діапазону довжин хвиль вхідного оптичного випромінювання, розсіяного дисперсійним елементом, і який вибірково направляє частини діапазону довжин хвиль прийнятого діапазону довжин хвиль для прийому на виході (28). Вхід (24) призначений для забезпечення множини вхідних діафрагм поля зору, таких як вхідні щілини (С, D), за допомогою кожної з яких в процесі роботи опромінюють дисперсійний елемент (22), і кожна з яких встановлена для взаємодії з дисперсійним елементом (22) для отримання на ПМС (26) окремого розсіяного діапазону довжин хвиль. UA 112698 C2 (12) UA 112698 C2 UA 112698 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується спектрометра з просторовим модулятором світла (ПМС), таким як цифровий мікро-дзеркальний пристрій (ЦМП). Спектрометри застосовують для аналізу залежних від довжини хвилі змін інтенсивності оптичного випромінювання, від ультрафіолетової до інфрачервоної ділянки спектру. Зазвичай для розсіювання падаючого оптичного випромінювання по довжині хвилі у бажаній площині дисперсії в спектрометрах застосовують дисперсійний елемент, такий як призма або дифракційна решітка. Передбачений вхід, який має вхідну діафрагму поля зору, зазвичай вхідну щілину, яка працює як обмежувач по смузі прозорості для оптичного випромінювання, яке має потрапити на дисперсійний елемент. Ця діафрагма поля зору суттєво визначає оптичну роздільну здатність і пропускну здатність спектрометра. Як добре відомо, дисперсійний елемент має бути рухомим, зазвичай обертатись навколо осі, перпендикулярної площині дисперсії, щоб послідовно розглядати окремі довжини хвиль потрібного діапазону розсіяного оптичного випромінювання на виході, яким може бути детектор, вихідна щілина або інший колектор оптичного випромінювання. Це встановлює значні вимоги до точності механічної системи, яка забезпечує рух, часто важкий, дисперсійного елемента, відомо, що такі системи чутливі до зовнішніх механічних збурень і зношування. Одним відомим рішенням цієї проблеми є запропонування спектрометра зі статичним дисперсійним елементом і застосування детекторної матриці елементів з окремою адресацією замість одинарного детектора, який зазвичай використовують разом з рухомим дисперсійним елементом. Стаціонарний дисперсійний елемент використовують для розсіювання потрібного діапазону довжин хвиль, який розподіляють по довжині хвилі на елементах детекторної матриці у площині дисперсії. Одначе, детектування сигналу потребує складних і відносно дорогих електронних схем, і сама детекторна матриця є відносно дорогою, зокрема, детекторна матриця для інфрачервоного діапазону. Крім того, спектрометри, що мають ПМС, відомі, наприклад, з US5504575 фірми Texas Instruments Incorporated, вирішують і проблему механічного руху дисперсійного елемента, і використання детекторної матриці. У відомих спектрометрах, що мають ПМС, є вхід, з допомогою якого опромінюють стаціонарну призму, решітку або інший тип дисперсійного елемента, який зазвичай має бажану дисперсійну площину. ПМС, наприклад, ЦМП, магнітооптичний модулятор або пристрій на рідких кристалах застосовано для прийому всього діапазону довжини хвиль, розподіленого по довжині хвиль на його активній поверхні, у переважній площині дисперсії дисперсійного елементу. З допомогою активації (або деактивації) малих частин (тобто, чарунок) його активної поверхні ПМС може вибірково направляти частину прийнятого досліджуваного хвилевого діапазону на вихід. Відповідною активацією і деактивацією окремих чарунок або груп чарунок (зазвичай груп чарунок у напрямку, перпендикулярному площині дисперсії., тобто стовпчиків) на вихід можуть бути передані різні по ширині смуги довжин хвиль досліджуваного прийнятого діапазону хвиль. Таким чином весь досліджуваний діапазон може бути послідовно переданий через вихід, і може бути використаний одинарний детекторний елемент. Проблема відомих спектрометрів з ПМС полягає в тому, що елемент ПМС має бути досить великим, щоб весь досліджуваний діапазон довжин хвиль у дисперсному спектрі падав на його активну поверхню без погіршення роздільної здатності і світлової ефективності. Зокрема, при використанні ЦМП у якості ПМС існує тенденція введення менших і дешевших пристроїв, це призводить до того, що великі пристрої стають маловживаними або щонайменше дорожчими. Використання множини елементів ПМС так, щоб вони разом приймали весь досліджуваний діапазон довжин хвиль, також є занадто дорогим. Метою винаходу є щонайменше пом’якшити проблему, пов’язану зі спектрометрами з ПМС. Відповідно, перший аспект винаходу пропонує спектрометр, що має вхід для оптичного випромінювання, дисперсійний елемент для розсіювання по довжині хвилі падаючого оптичного випромінювання зі входу, вихід і просторовий модулятор світла (ПМС), такий як ЦМП, призначений для прийому діапазону довжин хвиль оптичного випромінювання, розсіяного дисперсійним елементом, і призначеного для вибіркового направлення частин хвиль прийнятого діапазону довжин хвиль на вихід, в якому вхід пристосований для забезпечення множини вхідних діафрагм поля зору, з допомогою яких опромінюють дисперсійний елемент в робочому режимі, і кожна з яких призначена для створення окремих, по можливості, таких, що перекриваються діапазонів довжин хвиль в ПМС. Кількість і розміщення вхідних діафрагм може бути обрано так, щоб їх окремі різні діапазони довжин хвиль разом утворювали на ПМС досліджуваний діапазон хвиль, який є ширшим, ніж будь-який з окремих діапазонів довжин хвиль. З допомогою декількох вхідних діафрагм поля зору можна мультиплексувати множину різних спектральних діапазонів на одному ПМС, і таким чином малий ПМС працює, як великий. 1 UA 112698 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Отже, широкий спектр довжин хвиль на виході може бути утворений відповідним комбінуванням окремих діапазонів хвиль без необхідності збільшення фізичних розмірів ПМС. В одному варіанті втілення винаходу запропонована множина джерел оптичного випромінювання, кожне для опромінювання дисперсійного елемента крізь відповідну окрему вхідну апертуру, яка діє як вхідна діафрагма поля зору. Кожне джерело з цієї множини призначене для створення оптичного випромінювання із суттєво таким же діапазоном хвиль, що й діапазон хвиль на ПМС, створений його відповідною апертурою. Таким способом спектрометр може бути більш енергоефективним, оскільки вся енергія, яку випромінює джерело, потрапляє на ПМС. Ця та інші переваги винаходу будуть краще зрозумілі з опису прикладів втілення винаходу, наведених нижче, з посиланням на креслення, на яких: фіг.1 - функціональна схема спектрометра з ПМС згідно винаходу; фіг.2 - варіант спектрометра з ПМС, показаного на фіг.1, з мультиплексуванням з розділенням у часі; фіг.3 - варіант спектрометра з ПМС, показаного на фіг.1, з мультиплексуванням з розділенням у просторі; фіг.4 - другий варіант спектрометра з ПМС, показаного на фіг.1, з мультиплексуванням з розділенням у часі. Як видно на фіг.1, спектрометр 2 згідно винаходу має вхід 4 з множиною вхідних діафрагм поля зору, з допомогою кожної з яких дисперсійний елемент 6 може бути опромінений оптичним випромінюванням 8. Оптичне випромінювання 8 залежно від того, для чого призначений спектрометр 2, або створюється джерелом оптичного випромінювання 10, або виходить з досліджуваного зразка матеріалу. Вхід 4 може мати, наприклад, множину окремих вхідних апертур, одну рухому вхідну апертуру або рідкокристалічний екран або інший пристрій з ПМС, елементами якого керують для імітації фізичних вхідних апертур, як буде описано нижче. Дисперсійний елемент 6, який може бути, наприклад, але не обов’язково, призмою, прозорою або відбиваючою дифракційною решіткою призначений для розсіювання по довжині хвилі падаючого оптичного випромінювання, яке проходить до нього через вхідні діафрагми поля зору входу 4. Просторовий модулятор світла (ПМС) 12 встановлений для прийому щонайменше частини розсіяного оптичного випромінювання, розподіленого по довжині хвилі по активній поверхні 14. ПМС 12 має відому конструкцію і є або відбиваючим, або прозорим пристроєм з активною поверхнею 14, яка має матрицю керованих окремо елементів, розміщених у стовпчики так, що різні стовпчики матриці будуть приймати довжину хвилі або вузьку смугу довжин хвиль, розсіяних під різним кутом дисперсійним елементом 6. Вихід 16, який може бути, наприклад, але не обов’язково, вихідним портом оптичного джгута, детектором або іншим приймачем світла, призначений для прийому оптичного випромінювання, направленого до нього відповідною дією елементів активної поверхні 14 ПМС 12. Контролер 18 має відому конструкцію і керує роботою ПМС 12 і, якщо треба, входом 4 і джерелом випромінювання 10. Спектрометр 2 описаний вище як сукупність функціональних елементів, і далі буде зрозуміло, що будь-який один або більше з цих елементів можуть складатись з одного або більше блоків, з’єднаних функціонально для забезпечення виконання описаних функцій. Крім того, буде зрозуміло, що до складу спектрометра 2 можуть бути включені інші оптичні компоненти, такі як дзеркала, фокусуюча і/або коліматорна оптика, які не є обов’язковими для розуміння винаходу і тому не включені в наведений вище опис спектрометра 2 згідно винаходу. На фіг.2 показаний варіант втілення винаходу 20 (варіант спектрометра 2, показаного на фіг.1), призначений для роботи в режимі мультиплексування з розділенням у часі. Тут використана увігнута фокусуюча відбиваюча дифракційна решітка 22 плоского типу, яку опромінюють через мультиапертурний вхід 24, утворений множиною (показані дві) вхідних діафрагм поля зору, тут - фізичні вхідні щілини C, D. Дифракційна решітка 22 створює зображення щілин C, D, розсіяне по довжинах хвиль по ПМС у вигляді ЦМП 26, активна поверхня 14 (обернена до решітки 22) якого має, як відомо спеціалістам, складну матрицю дзеркал, які взаємодіють для утворення стовпчиків, описаних вище з посиланням на фіг.1. ЦМП 26 призначений для вибіркового направлення частин довжин хвиль падаючого діапазону довжин хвиль на оптоволоконний вихід 28. Джерело оптичного випромінювання 10 у цьому варіанті втілення винаходу має множину (показано два) оптичних джерел з окремим живленням SС, SD, кожне з яких пов’язане з відповідною щілиною з множини вхідних щілин C, D і в цьому варіанті втілення винаходу може створювати тільки оптичне випромінювання в діапазоні хвиль, який відповідає діапазону, розсіяному по ЦМП 26. В інших варіантах втілення винаходу джерело 10 може мати одинарне смугове джерело випромінювання для освітлення всіх вхідних діафрагм поля зору. Контролер (тут не показано, див. елемент 18 на фіг.1) призначено для вибіркового вмикання/вимикання кожного джерела SС, SD, як детальніше буде описано нижче. 2 UA 112698 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Решітка має властивість розсіювати оптичне випромінювання по довжині хвилі у певній площині. Кут розсіювання  для заданої довжини хвилі  пропорційний куту її падіння  на решітку (кути вимірюють відносно нормалі решітки n) згідно відомої «формули решітки»: sin() + sin() = r /d (1), де r - порядковий номер дисперсії, а d - крок між канавками. Це означає, що для будь-якої заданої довжини хвилі кут розсіювання  для окремого номера r буде залежати від кута падіння . На фіг.2-4 показана площина X-Y системи координат X-Y-Z, використаної на рисунках. В наступному описі розглянуті кути і зміщення в цій площині або спроектовані на цю площину. Для покращення розуміння опису лінію, перпендикулярну до поверхні решітки в центрі решітки визначають у якості нормалі n, яка лежить у цій площині. Потім, використовуючи вибрану нормаль, кути від нормалі n решітки визначають як обертання навколо точки P на перетині нормалі решітки і поверхні решітки. Розглянемо спектрометр 20 на фіг.2 більш детально. У цьому варіанті втілення винаходу показані джерела оптичного випромінювання SС, SD, призначені для створення оптичного випромінювання в одному й тому ж діапазоні хвиль від мінімальної довжини хвилі MIN до максимальної довжини хвилі MAX. Весь діапазон довжин хвиль у цьому варіанті втілення винаходу складає потрібний діапазон Δ для дослідження з допомогою спектрометра 20. Кожне джерело, наприклад, SС призначене для освітлення повністю призначеної для нього вхідної щілини, наприклад, C. Корисно, щоб кожне джерело S С, SD могло складатись, наприклад, з лінійки світлодіодів, розміщених уздовж щілини у напрямку, перпендикулярному обраній площині. Світло з відповідної вхідної щілини, наприклад, C проходить по маршруту L C і падає на поверхню дисперсійного елемента, тут - на увігнуту дифракційну решітку 22 під кутом падіння C, щоб бути розкладеним по довжині хвилі на ЦМП 26 і освітити майже весь відповідний стовпчик. Світло з максимальною довжиною хвилі MAX по шляху LCMAX буде розсіяне на кут CMAX, а світло з мінімальною довжиною хвилі MIN по шляху LCMIN буде розсіяне на кут CMAX. Аналогічно світло з відповідної вхідної щілини SD пройде по шляху LD (показаному пунктиром на фіг.2), щоб потрапити на поверхню решітки 22 під кутом падіння D, який відрізняється від кута падіння C для світла з щілини C. З рівняння (1) випливає, що для тієї ж довжини хвилі світло з щілини D буде розсіяне на інший кут  так, що світло з максимальною довжиною хвилі MAX буде розсіяне по шляху LDMAX, а світло з мінімальною довжиною хвилі MIN буде розсіяне по шляху LDMIN (як показано пунктирною лінією на фіг.2). ЦМП 26 розміщений у спеціальній площині для прийому на свою активну поверхню 14 хвиль діапазону C1-C2 із загального спектру розсіяного світла, що пройшло крізь вхідну щілину C, і хвиль діапазону D1-D2 із загального спектру розсіяного світла, що пройшло крізь вхідну щілину D. Оскільки кути падіння C і D світла відповідно з щілин C і D різні, тому, як сказано вище, діапазони довжин хвиль, для кожної щілини C і D, які падають на ЦМП 26, будуть різними. Для ЦМП 26 і решітки 22 заданої геометрії положення вхідних щілин C, D може бути обране так, щоб забезпечити такі кути падіння (згідно рівняння (1)), щоб діапазони довжин хвиль C1-C2 і D1-D2 були скомбіновані так, щоб утворити досліджуваний діапазон Δ. В цьому варіанті втілення винаходу розміщення вхідних щілин C, D, решітки 22 і ЦМП 26 таке, щоб забезпечити такі співвідношення: D2= MIN і C1= MAX. В одному варіанті втілення винаходу згідно фіг.2 кожне джерело S С, SD призначене для забезпечення на виході тільки компоненти з довжиною хвилі з відповідних діапазонів довжин хвиль, які призначені для прийому активною поверхнею ЦМП 26. Таким чином, наприклад, джерело SС видає тільки довжини хвиль у діапазоні C1-C2 . Цього можна досягти з допомогою відповідного підбору світлодіодів у якості джерела SС, в цьому випадку перевагою є те, що енергія не випромінюється в діапазоні довжин хвиль, що не використовується в спектрометрі 20, і не створює небажані фонові сигнали. В цьому варіанті спектрометра 20, показаного у загальному вигляді на фіг.1, контролер 18 (не показано на фіг.2) призначений для окремого, без перекриття, вмикання кожного джерела SС, SD для освітлення ЦМП 26 через решітку 22 окремо від кожної вхідної щілини C, D, щоб забезпечити мультиплексований сигнал з розділенням у часі на ЦМП 26. Крім того, в цьому варіанті контролер 18 призначений для керування роботою активної поверхні 14 ЦМП 26 для сканування по черзі діапазонів довжин хвиль C1-C2 і D1-D2 по оптоволоконному виходу 28 з допомогою керування дзеркальними елементами поверхні 14 по стовпчиках і рядках ЦМП 26. В іншому варіанті втілення винаходу згідно фіг.2 оптичне джерело 10 може бути одинарним смуговим джерелом, на яке постійно подають живлення в процесі роботи, і кожна вхідна щілинна діафрагма поля зору C, D може бути вибірково закрита так, що решітка 22 в кожний момент часу опромінюється тільки через одну вхідну щілину. 3 UA 112698 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В іншій конфігурації варіанту втілення винаходу за фіг.2 контролер призначений для одночасної роботи з джерелами SС, SD з різними робочими частотами для освітлення ЦМП 26 через решітку 22 одночасно через кожну вхідну щілину C, D, щоб видати на ЦМП 26 мультиплексований сигнал з розділенням по частоті. На фіг.3 показаний варіант втілення 30 спектрометра 2 з фіг.1 згідно винаходу для роботи з мультиплексованим сигналом з розділенням у просторі. Для полегшення розуміння спектрометр 30 з фіг.3 показаний з тим же геометричним розміщенням увігнутої фокусуючої відбиваючої решітки 32 і з ПМС у вигляді ЦМП 34, як і спектрометр 20 на фіг.2. Відмінність від фіг.2 полягає в конфігурації мультиапертурного входу 36. Цей вхід 36 утворений множиною (показані дві) вхідних діафрагм поля зору, тут - вхідних щілин E, F, які розміщені одна відносно одної не тільки на заданій площині, а також і на площині, що визначає довжину щілини, перпендикулярну заданій площині, і кожна має довжину, меншу, ніж необхідно для освітлення всіх стовпчиків активної поверхні 14 ЦМП 34. Як і вхідні щілини C, D варіанта спектрометра 20 з фіг.2, кожна з вхідних щілин E, F у цьому варіанті при освітленні відповідними джерелами SE, SF утворює відповідні світлові шляхи LE, LF, які мають різні кути падіння E, F на решітку 32. З наступного опису з посиланням на фіг.2 буде зрозуміло, що це призводить до різних діапазонів довжин хвиль E1-E2 і F1-F2, відповідно, які будуть розсіяні по стовпчиках активної поверхні 14 (не показаної) ЦМП 34. Відмінністю від вхідних щілин C, D спектрометра 20 з фіг.2 є те, що вхідні щілини E, F у цьому варіанті втілення винаходу розміщені одна відносно одної так, що світло проходячи крізь відповідну щілину і розсіюючись на той же дифракційний кут  буде освітлювати різні, бажано такі, що не перекриваються, області RE, RF, бажано, з окремим керування одного й того ж стовпчика ЦМП 34. В цьому варіанті 30 втілення спектрометра 2, в загальному вигляді показаного на фіг.1, контролер 18 (не показаний на фіг.3) призначений для одночасного живлення кожного джерела SE, SF, тобто для одночасного освітлення ЦМП 34 через решітку 32 крізь кожну вхідну щілину E, F для створення на ЦМП 34 мультиплексованого сигналу з розділенням у просторі. Крім того, контролер 18 призначений для керування роботою активної поверхні ЦМП 34 при почерговому скануванні діапазонів довжин хвиль E1-E2 і F1-F2 крізь вихідну апертуру 38. Зрозуміло, що джерела SE, SF для освітлення кожної області стовпчиків ЦМП 34 можна вмикати окремо і без перекривання, що не виходить за рамки винаходу. В цьому варіанті втілення джерела SE, SF замість світло діодів можуть мати широкосмугові лазери. На фіг.4 показаний варіант 40 втілення спектрометра 2 з фіг.1, який працює з мультиплексуванням з розділенням часу, подібним до згаданого в описі фіг.2. У варіанті втілення 40 прозорий дифракційний решітковий дисперсійний елемент 42 для розсіювання встановлений для освітлення через вхід з кількома діафрагмами поля зору у вигляді першого ЦПМ 44. Другий ЦПМ 50 встановлений для прийому через свою активну поверхню 14 (обернену до дисперсійного елемента 42) оптичного випромінювання, яке розсіюється по довжині хвилі дисперсійним елементом 42, і ним керує контролер 18 для вибіркового направлення частин довжин хвиль падаючого оптичного випромінювання у вихідний порт, тут - у вигляді оптичного волокна 52. Таким чином весь діапазон довжин хвиль оптичного випромінювання, що падає на другий ЦПМ 50, може бути пропущений через вихідний порт 52. Перший пристрій ЦМП 44 має активну поверхню 46, яка має матрицю керованих окремо мікродзеркал, показану елементом 48. Контролер 18 призначений для керування роботою окремих мікродзеркальних елементів 48, розміщених у стовпчики, для перемикання між положенням, в якому дзеркала конкретного стовпчика відбивають світло на дифракційний елемент 42, і положенням, в якому ті ж самі дзеркала не відбивають світло на дифракційний елемент 42. Таким чином окремі стовпчики мікродзеркал можуть утворювати множину вхідних діафрагм поля зору C’, D’, які можуть працювати як фізичні вхідні щілини C, D з фіг.2. Оптичне випромінювання з джерела, тут - оптичного волокна 54, призначене для освітлення активної поверхні 46 першого ЦМП 44. Відповідно підключений стовпчик, наприклад, C’ мікродзеркальних елементів направляє падаюче оптичне випромінювання по світловому шляху LC’ через коліматорну лінзу 56, наприклад, на прозорий решітчастий дисперсійний елемент 42. Дисперсійний елемент 42 розсіює оптичне випромінювання, передане крізь нього, в залежності від довжини хвилі на другий ЦМП 50. Так само, як і в спектрометрі 20 з фіг.2, світло з максимальною довжиною хвилі MAX буде розсіяне по шляху LC’MAX, наприклад, крізь фокусуючи лінзу 58, а світло з мінімальною довжиною хвилі MIN буде розсіяне по шляху LC’MIN. Так само, коли відповідно підключений стовпчик D’ мікродзеркал відіб’є падаюче оптичне випромінювання з оптичного волокна 54 по шляху LD’, наприклад, через коліматорну лінзу 56 на прозорий 4 UA 112698 C2 5 10 15 20 дифракційний решітчастий дисперсійний елемент 42 під кутом падіння, який відрізняється від кута падіння світла, відбитого будь-яким іншим стовпчиком (наприклад, стовпчиком C’). Оскільки кути падіння оптичного опромінювання, відбитого від стовпчиків D’ і C’, різні, то згідно рівняння (1), і їх кути розсіювання будуть різними. Таким чином світло з максимальною довжиною хвилі MAX буде розсіяне по шляху LD’MAX, наприклад, крізь фокусуючи лінзу 58, а світло з мінімальною довжиною хвилі MIN буде розсіяне по шляху LD’MIN. Як і в спектрометрі 20 з фіг.2, в цьому варіанті втілення 40 з другим ЦМП 50 і решіткою 42 з фіксованою відносною геометрією, положення першого ЦМП 44 і, таким чином, положення вхідних діафрагм поля зору C’, D’ може бути обране для забезпечення кутів падіння так, щоб (враховуючи рівняння (1)) діапазони довжин хвиль C’1-C’2 і D’1-D’2 були скомбіновані так, щоб скласти досліджуваний діапазон Δ. В цьому варіанті втілення розміщення першого ЦМП 44, решітки 42 і другого ЦМП 50 таке, що забезпечує D’2 =MIN і C’2 =MAX. В інших варіантах втілення з використанням ЦМП 44 для створення множини вхідних діафрагм поля зору контролер 18 може бути призначений для вмикання різних стовпчиків мікродзеркал з різною частотою і/або вмикати різні групи мікродзеркал в різних стовпчиках для утворення вхідних апертур, розміщених одна відносно одної не тільки по активній поверхні 46 (тобто, різних стовпчиків), а також тих, що розміщені одна відносно одної у напрямку, перпендикулярному вибраній площині (тобто, уздовж стовпчика). Таким чином мультиплексування по часу, частоті і/або просторовому розділенню може бути здійснене одинарним, універсальним спектрометром. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Спектрометр (2; 20; 30; 40), який має вхід (4; 24; 36; 44) для оптичного випромінювання; дисперсійний елемент (6; 22; 32; 42) для розсіювання по довжині хвилі оптичного випромінювання, що надходить зі входу (4; 24; 36; 44); вихід (16; 28; 38; 52) і просторовий модулятор світла (ПМС) (12; 26; 34; 50), призначений для прийому діапазону довжин хвиль вхідного оптичного випромінювання, розсіяного дисперсійним елементом (6; 22; 32; 42) як досліджуваного діапазону довжин хвиль λ і придатний для вибіркового направлення частин досліджуваного діапазону довжин хвиль λ на вихід (16; 28; 38; 52), який відрізняється тим, що вхід (4; 24; 36; 44) виконано з можливістю створення множини вхідних діафрагм (С, D; С', D'; Е, F), що обмежують поле зору, за допомогою кожної з яких при використанні освітлюють дисперсійний елемент (6; 22; 32; 42) і кожна з яких виконана взаємодіючою з дисперсійним елементом (6; 22; 32; 42) для створення іншого розсіяного діапазону довжин хвиль на ПМС (12; 26; 34; 50), що сумарно забезпечує досліджуваний діапазон довжин хвиль λ більшим, ніж будьякий з інших розсіяних діапазонів довжин хвиль на ПМС (12; 26; 34; 50). 2. Спектрометр (20; 30) за п. 1, який відрізняється тим, що має множину джерел оптичного випромінювання (SC, SD; SE, SF), кожне з яких призначене для освітлення дисперсійного елемента (22; 32) за допомогою пов'язаної вхідної діафрагми поля зору (С, D; Е, F) і тим, що кожне джерело (SC, SD; SE, SF) призначене для створення оптичного випромінювання з діапазоном довжин хвиль таким, як розсіяний діапазон довжин хвиль, що падає на ПМС (26; 34), створений його пов'язаною вхідною діафрагмою поля зору (С, D; E, F). 3. Спектрометр (20; 40) за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що має контролер (18), з'єднаний з входом (44) або з множиною джерел оптичного випромінювання (SC, SD), або і з входом (44), і з множиною джерел оптичного випромінювання (SC, SD), і призначений для керування роботою входу (44) або джерел оптичного випромінювання (SC, SD), або і входу (44), і джерел оптичного випромінювання (SC, SD) для отримання на ПМС (26; 50) мультиплексованого сигналу з розділенням у часі. 4. Спектрометр (20) за п. 3, який відрізняється тим, що контролер (18) функціонально з'єднано з множиною джерел (SC, SD) і призначено для послідовного вмикання/вимикання кожного джерела (SC, SD) без перекривання для отримання мультиплексованого сигналу з розділенням у часі. 5. Спектрометр (20) за п. 2, який відрізняється тим, що контролер (18) з'єднано з множиною джерел оптичного випромінювання (SC, SD) і призначено для керування їх роботою для отримання на ПМС (26) мультиплексованого сигналу з розділенням по частоті. 6. Спектрометр (20) за п. 5, який відрізняється тим, що контролер (18) призначено для активації кожного джерела (SC, SD) одночасно і з частотами з різною інтенсивністю модуляції для отримання на ПМС (26) мультиплексованого сигналу з розділенням по частоті. 7. Спектрометр (30) за п. 1, який відрізняється тим, що додатково множина вхідних діафрагм поля зору (Е, F) і дисперсійний елемент (32) встановлено з можливістю взаємодії так, щоб 5 UA 112698 C2 5 10 15 освітлювати різні ділянки (RF, RE) ПМС (34) оптичним випромінюванням з відповідної різної діафрагми поля зору (F, Е) з дифракцією на той же самий кут дифракції (). 8. Спектрометр (30) за п. 7, який відрізняється тим, що кожна вхідна діафрагма поля зору (Е, F) розміщена одна відносно одної так, щоб забезпечити на дисперсійному елементі (32) різний кут падіння (Е, F) оптичного випромінювання, і кожна з яких розміщена одна відносно одної у напрямку, перпендикулярному до вибраної площини розсіювання (X-Y) дисперсійного елемента (32). 9. Спектрометр (30) за п. 7, який відрізняється тим, що контролер (18) призначено для одночасної активації кожного джерела (SE, SF). 10. Спектрометр (20; 30; 40) за п. 1, який відрізняється тим, що ПМС (26; 34; 50) є цифровим мікродзеркальним пристроєм (ЦМП). 11. Спектрометр (20; 30) за п. 1, який відрізняється тим, що дисперсійним елементом (22; 32) є увігнута фокусуюча відбиваюча решітка. 12. Спектрометр (40) за п. 1, який відрізняється тим, що дисперсійним елементом (42) є прозора дифракційна решітка. 13. Спектрометр (40) за п. 1, який відрізняється тим, що вхід (44) має ПМС, переважно ЦПМ, з активною поверхнею (46), керований для утворення множини вхідних діафрагм поля зору (С', D'). 6 UA 112698 C2 7 UA 112698 C2 8 UA 112698 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9