[发明专利]光谱测量用的光学滤光片及其制造方法

说明书

本发明涉及光学滤光片，该滤光片可被用在将光谱测量用来确定如化学及其它物质性能的一些应用场合。

光学滤光片，在包括光谱测量在内的一些应用中是公知的。光谱测量则以样品的光学特性为依据，被用来确定该样品中各种物质的特性和化学成分。在具有代表性的光谱测量中，(可见和非可见光谱区域的光)被利用在多频带范围内照射该样品。不止一种光学频率(波长)被用来更精确地确定该样品的光学特性并且将干扰扣除。在某些应用中由样品反射的光被进行检测，而在另一些应用中则是检测经样本透射的光以便确定该样品的光学特性。此外，透过样品和由滤光片反射的结合，也可被应用。

被检测出来的光，通常被定量以提供该样品对于每一频谱的“频率响应”显示。如技术上公知的那样，每种物质都具有可由其反射和吸收某种频率的光来确定的光学性质。因此，给定物质的光学特性可被定量(例如作反射或者透射光强度-频率曲线绘出)以提供该物质光学特性的显示。由于不同的物质通常具有截然不同的光学特性，故对于包含若干物质的样品的光学性能进行定量测量，可以作为区别该样品中若干物质或相对其进行不同测量的基础。对于反射或透射光进行精确测量，可被用来确定样品中各种物质的精确浓度。

某些现有的光谱测量系统，使用的是许多发光二极管(LED)或者激光光源来提供所需要波长的光。然而，为了制造这种对于每种光源具有所需波长精度的系统，必须采用非常昂贵的波长精度高的光源。

产生出多种频率光的可供选择的方法之一，包括将光学滤光片在被测量的样品和宽带的光源之间旋转。如由发明人认定的用在本发明中的通用的光学光谱装置，经常需要使用定制的昂贵的滤光片来产生拟透过的光学信号图谱。一种通常称之为二向色滤光片的这类滤光片，由包括光学厚度变化区域的旋光镀膜圆盘构成。当此圆盘轮自转时，来自宽带光源的光将通过该圆盘轮的不同部分，从而使不同频率的光通过滤光片以照射样品。就是说二向色滤光片上的这些区域是按照一定的图案形成的，以致于光学圆盘的旋转可使被选定光波段透射。在包括精密光谱测量在内的许多先期应用中，光学滤光片均以非常高的公差进行设计。此外，制造这种滤光片的方法经常会将大批量生产这种滤光片的可能性排除在外。因此，即使这种光学滤光片制造起来可能也是价格很昂贵的。

本发明提供一种用于光谱测量的旋转二向色滤光片，其中该滤光片的成本大约比传统的旋转二向色滤光片低100倍。这是通过首先将滤光片的技术要求放宽，并且通过更为深入细致的信号处理步骤对这种放宽加以补偿来完成的。此外，该滤光片按一定方式构成，以更加便利于生产。根据本发明构成的滤光片，容许大到10至100倍的光通过，而通过信号处理仍保持所需要的精度。

本发明的一个方面，包括一种制造光学滤光片的方法。该方法包括许多步骤。提供一种带有上表面和下表面的光学基片，并且在其上表面上涂覆一些光学涂敷层，从而使这些涂层的厚度沿横跨该基片顶部的第一方向变化。在与第一方向基本上垂直的第二方向上，这些涂层的厚度基本上不变。在一实施例中，该方法进一步包括在基片中心产生出安装孔。此外，在一实施例中沿基片的至少一部分涂覆不透光的长条。

本发明的另一方面包括一光学滤光片。该光学滤光片拥有一带有上表面和下表面的基片。该滤光片还拥有在基片的上表面上涂覆的一些光学涂敷层，以致于这些涂层的厚度沿第一方向横跨上表面变化。在与第一方向基本上垂直的第二方向上，这些涂层跨过上表面的厚度基本上不变。

本发明的又一方面包括一光学滤光片，具有通常为圆形的基片。涂覆在该基片上的一些光学涂敷层能够提供一非成象的干涉仪，其中入射在该涂层上约一半的光将在基片的整个表面上通过该涂层。

本发明的再一方面包括一光学滤光片。带有上表面及下表面的基片，拥有许多其厚度沿跨过该基片的第一方向变化的光学涂敷层。该涂层可为此光学滤光片提供一些光学透射特性曲线，以提供一种跨过滤光片表面上全部位置可透过不止一种波长的光学滤光片。

图1表示如由传统方法构成的典型的二向色性滤光片；

图2示意表示用来根据本发明制造旋转光学滤光片的通用方法；

图3表示图2所示本发明的二向色滤光片在血糖检测方面的应用；

图4A至4C以曲线图的形式表示根据本发明的典型的二向色滤光片，其在不同旋转角度上的光学透射特性；

图4D表示用来说明登记根据本发明的典型的二向色滤光片光学特性的矩阵；

图5以曲线图的形式表示典型的传统性二向色滤光片，其根据本发明在不同旋转角度上的光学透射特性；

图6表示用来补偿本发明滤光片较低的光学限差用的信号处理操作的通用流程图；